玻璃過程控制的DCS與PLC

RenéMeuleman討論了支持玻璃工業(yè)過程控制的分布式控制系統(tǒng)（DCS）和基于可編程邏輯控制器（PLC）的系統(tǒng)的合理性。

早在35年前，第一批DCS系統(tǒng)就安裝在玻璃工業(yè)流程中。在自動化的早期，DCS和PLC系統(tǒng)之間存在明顯的分歧，這兩種系統(tǒng)都是為它們的特定任務(wù)而設(shè)計的。分散控制系統(tǒng)負責(zé)精密的連續(xù)過程，如熔化和調(diào)節(jié)控制。

相反，可編程邏輯控制器負責(zé)數(shù)字控制。分布式控制是為了控制需要高精度的模擬過程而發(fā)展起來的，而可編程邏輯控制必須以高循環(huán)速度運行，才能在瞬間檢測到快速事件。可編程控制器適用于相對較小的專用應(yīng)用，而分布式控制則適用于控制整個爐、調(diào)節(jié)和退火系統(tǒng)，有時甚至是批量控制。

DCS系統(tǒng)中的控制故障比PLC系統(tǒng)更為嚴重，因為它可能會對最昂貴的玻璃制造廠資產(chǎn)產(chǎn)生影響。因此，冗余和熱插拔輸入輸出（I/O）板是一個至關(guān)重要的要求，在DCS系統(tǒng)中相對較早地出現(xiàn)，而在PLC中則相對較晚或根本沒有出現(xiàn)。當(dāng)以可實現(xiàn)的價格獲得更高的處理器速度和更大的內(nèi)存大小時，一些PLC供應(yīng)商試圖通過在其產(chǎn)品線中添加特定功能進入DCS市場，有時成功率更高，但不幸的是成功率更低。隨后的結(jié)果是DCS系統(tǒng)供應(yīng)商專注于石油、天然氣和化工等高價值行業(yè)。

經(jīng)濟高效的解決方案

對于玻璃制造業(yè)來說，分布式控制變得昂貴（有時令人望而卻步），行業(yè)開始尋找更便宜的解決方案。一些DCS和PLC控制供應(yīng)商決定停止其DCS產(chǎn)品，轉(zhuǎn)而采用基于PLC硬件的DCS型解決方案。如前幾篇文章所解釋的，重要的是要意識到這兩種類型的控件都是為了執(zhí)行完全不同的任務(wù)而開發(fā)的。把它們結(jié)合在一起并不一定會導(dǎo)致“兩全其美”?？v觀施耐德電氣（Schneider Electric）的Eurotherm公司的歷史，該公司一直專注于數(shù)字化模擬控制，如今，該公司在這一領(lǐng)域擁有超過50年的經(jīng)驗。

該公司基于可編程自動化控制器（PAC）的系統(tǒng)主要設(shè)計用于控制高精度的連續(xù)過程，同時也具有誘人的價格水平。使用Eurotherm T2750 PAC硬件和AVEVA系統(tǒng)平臺（以前的Wonderware系統(tǒng)平臺）使企業(yè)能夠提供可擴展的DCS，這是玻璃行業(yè)連續(xù)流程的理想選擇。對于以數(shù)字化為主的應(yīng)用，如配料室和冷端工藝，采用施耐德電氣Modicon產(chǎn)品系列。如果需要傳統(tǒng)的高端DCS，建議使用施耐德電氣EcoStruxure-Foxboro分布式控制系統(tǒng)。

一些來自客戶的擔(dān)憂是可以理解的，包括“我不想混合使用硬件”、“我想減少備件數(shù)量”和“我們的技術(shù)人員無法管理不同系統(tǒng)的軟件”等。然而，雖然這些論點聽起來可能是正確的，但在作者看來，它們不是。首先，有必要了解，在硬件設(shè)計方面，連續(xù)過程和數(shù)字過程都需要一種完全不同的方法。DCS系統(tǒng)注重精度，需要運行復(fù)雜的數(shù)學(xué)算法和信號濾波序列。相反，可編程邏輯控制器的重點是速度和需要運行相對簡單的策略盡可能快。

另一個需要考慮的因素是，硬件已經(jīng)變得相對便宜，而且非?？煽俊，F(xiàn)代的DCS系統(tǒng)具有內(nèi)置冗余，大部分時間是在I/O級別。在這方面，可能不需要立即更換故障部件。其次，應(yīng)該理解的是，與編程邏輯序列相比，編程連續(xù)過程算法需要完全不同的技能集。不應(yīng)錯誤地認為，熟練的PLC程序員也可以進行面向?qū)ο缶幊?，而無需特定的培訓(xùn)和連續(xù)過程行為的知識。最后，但并非最不重要的是，硬件的選擇可能不如系統(tǒng)供應(yīng)商的玻璃工藝知識重要。

數(shù)據(jù)采集

除了找到最適合的產(chǎn)品線外，關(guān)注數(shù)據(jù)庫層也非常重要。正如在以前的出版物中所解釋的，Eurotherm認為數(shù)據(jù)庫是整個制造自動化工廠最重要的方面之一。該公司大力推廣使用一個數(shù)據(jù)收集、存儲和分析系統(tǒng)來覆蓋所有流程。

由不同的機器制造商和自動化供應(yīng)商提供多個數(shù)據(jù)庫會導(dǎo)致標(biāo)簽名稱、時間同步和格式問題方面的不一致。這種情況使分析變得復(fù)雜，使需要數(shù)據(jù)來改進流程的人感到沮喪，不允許基準(zhǔn)測試并阻礙創(chuàng)新的進步。一個一致的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和一個經(jīng)過深思熟慮的命名約定可以為所有參與持續(xù)改進過程的人提供一個工具，有助于減少停機時間和提高質(zhì)量。

作為控制的“一站式服務(wù)”，施耐德電氣的Eurotherm提供全面的解決方案，包括用于連續(xù)和數(shù)字過程的專用硬件、冗余硬件配置、一致的數(shù)據(jù)存儲、標(biāo)準(zhǔn)化操作員界面、模型預(yù)測控制（MPC）和分析工具，最重要的是，還有一個全球團隊了解玻璃工藝。