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在控制系统设计中如何选择工控机型
 

一、概述

工控机一般指分散型控制系统DCS、可编程控制器PLC、各类总线工业控制计算机、单片机和智能仪表。

1、分散型控制系统

分散型控制系统也称集散控制系统，它的诞生是以1975年Honeywell公司推出的TDC2000系 统为标志的。经过20年的发展，DCS技术上已日臻完善，非常成熟，但其重要的体系结构特征变 化不大，仍然保持着“三点*”的结构，即工程师站、操作员站、现场控制站和通信网络以实现分散控制与集中管理和操作的功能。工程师站负责系统的管理、控制组态、系统生成与下装；操作员站实现控制系统的控制操作、过程状态显示、报警状态显示、历史数据的收集和各 种趋势显示及报表生成与打印等；现场控制站则具体实现各种现场物理信号（各种模拟量、开 关量等）的周期采集和转换处理、各种控制回路的运算（包括调节回路和逻辑运算等）、控制 运算的直接输出等；系统的网络负责各种功能站之间的数据通信和联络。

分散型控制系统具有控制功能多样、操作简便、系统便于扩展、维护方便、可靠性高、便于与其它计算机联用等特点，所以尽 管其价格比其它控制产品要贵一些，系统的开放性远比其它产品差，但由于其可靠性和安全性及性能等方面的优点，还是获得 了*泛的应用。发展到今天，DCS已将开放性作为一个必要的指标，虽然各生产厂家的DCS不能直接相连，但各DCS由于采用了 标准化的网络和通用的数据库以及其它技术，因此各DCS的相连不再是件难事。另外，早期的DCS一般尽量采用成熟的计算机技术，而以技术保守著称，而今的DCS厂商为提高系统的计算性能和竞争实力争相采用计算机技术。过去的DCS较多 的是为用户提供一个控制系统平台，用户通过组态实现过程控制功能，而当今的DCS几乎都增加了综合管理功能，以实现全厂综 合自动化为目标。

2、可编程控制器PLC

可编程控制器PLC与DCS并行发展并广为应用。1970年PLC系统应用于美国通用汽车公司汽车制造过程。根据IEC标准草 案，PLC的定义是：它是在工业环境中使用的数字操作的电子系统，它使用可编程存储器内部存储用户设计的指令，这些指令用 来实现特殊的功能，诸如逻辑运算、顺序操作、定时、记数以及算术运算和通过数字或模拟输入/输出来控制各种类型的机械或过程。

与DCS截然不同的是：几乎所有的PLC都采用OEM销售方式，PLC厂家只向大量分销商或系统集成商甚至较终用户提供PLC硬件设备 和逻辑编程工具软件， 而具体的工程实现则由系统集成商或用户自己实现。PLC具有（1）控制程序可变、柔性好；（2）可靠性高、适用于工业环境；（3）易于掌握，便于维修；（4）体积小、省电（5）价格低廉等特点。

当今的PLC功能越来越丰富，多数PLC采用高性能处理器和实时多任务操作系统，已走出原来的设备逻辑控制功能，而向DCS领 域渗透，而DCS也在逐渐包容PLC的功能，二者将重叠融合。另外，现今的PLC还在向小型化、微型化、编程标准化方向发展。

3、各类总线工业控制计算机

（1）STD总线用于工业控制的各个方面，通常包括：自动化、机械设备控制、过程控制、工厂控制、检测与测试、数据采集 与数学计算。

（2）VME 总线由Motorala公司的VERSA总线发展而来，是一种而多处理器的32位总线，1987年成为IEEE1014标准。1991年制定的 VME64新标准，不仅使基于原标准的产品向上兼容，并且为向Futurebus＋过渡奠定了基础，为广大WME用户提供了良好的 保护。

（3）IBM PC总线和AT总线IBM PC总线是IBM PC/XT个人计算机采用的微机总线，是针对Intel8088微处理器设计的，有62条信号 线，为了和Intel80286等高性能16位微处理器兼容，IBM在PC总线基础上增加了一个36个引脚和AT扩展插座而形成AT总线，这 种结构也称IBM公司的ISA结构，即工业标准结构。AT总线的缺点是：它受到中断和DMA能力的限制；其专有设计，使它不具备作为开放式系统的优点。

4、单片机

单片机是应工业测控需要而产生的，分为单机应用和多机应用。

单机应用是指一个应用系统中只使用一个单片机，这是目前应用较多的方式；多机应用是单片机在高科技领域应用的主要模 式。单片机的高可靠性、高控制功能及高运行速度的“ 三高”特点必然使得未来的高科技工程系统将采用单片机多机系统作 为主要的发展方向。

6、智能仪表

智能仪表一般指单回路、多回路调节器。它以微处理器为核心部件，综合了计算机技术、虚拟技术和数字技术，是一种新型过程控制仪表，它保留了模拟仪表的优点， 又具有微机所特有的各种运算、处理功能，是一种功能强、系统组态灵活、操作方便、可靠性高而价格较为低廉的高性能调节 仪表。

二、选型原则

各类工控机各有优点与不足，那么如何选型呢? 要遵循以下原则：

首先，要重视工控机的质量，宜选用质量好、可靠性高的产品，这才是您较需要的。

其次，要弄清工控机的种类、特性和功能。只有如此，才能根据实际情况，选择切合自己要求的产品。

*三，现在工控产品发展迅速，新品不断涌现，采购时要考虑产品的先进性、产品是否系列化、软硬件是否配套，否则将遇到 升级困难、无法使用新的开发环境等麻烦。因此，较好选择能提供全系列产品并且有新品开发能力的厂家如大众等。

*四，考虑自己的经济条件，选择性价比*的产品。由于各工控公司的销售方针、盈利目标、管理方式不同，使得同类产品 价格相差很大，用户宜根据自己的经济实力，选择性价比*的产品。

最后，要考虑售后服务，完善的售后服务很重要，厂家应在全国各大区域中心有健全的经销网络，并能为客户提供全面及时的 技术支持和良好的服务，解决产品使用中的各种问题，并对用户进行培训。

作为自动控制系统的操作站，应满足下列三个条件：

1、适应工业要求

用于工业自动化系统中的操作站与办公室自动化相比应具有如下特殊要求：

（1）工业过程显示和管理；

（2）实时快速性，对运行着的过程信号进行快速响应，从而要求画面刷新的快速性；

（3）与自动化系统的可容性；

（4）适应集散性的要求；

（5）实时数据库；

（6）连续可靠运行；

（7）适应工业环境的结构；

（8）掉电自动恢复；

2、合理的工程投资

作为操作站必须能解决功能的高要求与设备投资之间的矛盾。即不但能满足自动化系统的功能要求，还应减少整个操作站系统的投资，使投资适应一般工程的要求。

3、通用性

由于工业过程的多样性，对操作站也就提出各种各样的要求，一个较成功的操作站系统必须具有较普遍的适应性。