為什麼過程式控制制中控制器以DCS或PLC為主,而非ARM,DSP或者單片機?

工業中的過程式控制制是指以溫度、壓力、流量、液位和成分等工藝參數作為被控變數的自動控制。

———————分割線—————————

女票用我賬號問的,她剛接觸過程式控制制,看來看去還是知乎上的答案靠譜,謝謝各位專業人士的解惑。


這樣說吧,DCS中的控制器和PLC基本上都是基於MCU,DSP甚至ASIC晶元開發的(也有PC-based,不是主流),然後支持標準的編程語言(IEEE 61131-3 Standard),例如梯形圖,功能塊什麼的圖形化編程,特別是梯形圖很類似電氣連接圖——其實就是從relay發展來了,由soft的邏輯代替硬接線,原來的電氣工程師很容易理解和實現功能。一些控制器也支持你內嵌自定義C代碼,但不是主流,太複雜也用不著,PLC本身提供的instruction也越來越多了,別說PID是全系標配了,連模糊控制和先進控制模塊都有了。

易編程和穩定是工業現場最大的要求,自己開發個ARM控制器當然可以,速度還快,但調試各種複雜,出任何一個小bug都是不可容忍的。也有很多工藝是客戶自己保密的,讓客戶基於PLC用梯形圖編製一套工藝,肯定比自己買個MCU再用C語言編程容易太多太多了——不可能要求一個控制工程師也是專業的firmware工程師。

最後類比一下就是,PLC和MCU/DSP的關係,就像是Python/Matlab跟C/FORTRAN的關係。


過程行業,穩定性大於一切的,一次停機可能造成的損失會高達上千萬的,甚至是人身安全。所以大的工程項目,選用冗餘的plcfcs架構或者dcs系統,光控制器的硬體成本(不算驅動器和執行機構)成本就高達幾十萬。

另外對那位說幾天培訓能做大項目的哥們說,你真以為這東西很低端?可能是你連高端的都沒見識過,可能在你的概念里plc就是di、do。討論的是過程工業,不只是plc還有hmi,scada系統,形形色色的fcs匯流排,各種工業通訊,更不用各種感測器執行器,真正做大工程的總工哪個不是10年以上工作經驗的?


主要是前兩者為成熟的產品系列(軟硬體),而後者需要從頭開始開發,包括每一個驅動,通信包,演算法模塊等。 實際上,plc不就是集成了底層系統並統一了硬體框架的plc嗎。 所以 , ……


穩定,速度夠用,易於開發。

PLC找個專科生培訓兩三天就能做個很大的項目了,單片機有兩三年經驗依然可能掉坑裡,DSP就更不用說了

PLC把結點跟設備連上就能用,內置各種模塊,極其穩定,幾百個結點足夠控制一個巨大的過控項目了,SoC和設備連接的電路設計起來太麻煩,對於很多項目來說完全沒必要,還要各種測試……


穩定,穩定,穩定!

PLC裡面的控制晶元也是MCU。只是整體設計的在性能上非常保守,在穩定性上要求極高,代碼bug少,硬體的電磁兼容水平高。

作為商用系統,用梯形邏輯圖進行編程,其本質有點類似於用這個邏輯圖然後自動轉化為穩定性高的低級代碼燒入存儲器。而不是讓你寫這些code,防止出錯。牛的PLC系統可以一工作就是幾年十幾年都沒有當機過。而且很多工況情況下其實環境很惡劣,但是PLC等依舊可以工作,但一般設計的ARM什麼的穩定性不行。

其實不是說ARM DSP不行,他們也可以當這些的主控,但是直接對這個編程還有極高穩定性要求的話,不是一己之力可以解決的。也需要一個公司的力量。


PLC性能比較穩定。在工廠控制中,由於許多大功率電器的啟動會導致電壓波動,將影響控制器的電壓波動,影響精度


作為一個DCS工程師,不太明白你說的以DCS或PLC為主的意思。其實分解DCS或者PLC 的主控單元,他們的構成就是基於ARM的,而信號處理單元用的就是單片機。DSP最擅長的是數學運算,在過程式控制制領域,數據運算並不特別多,所以不太常見,但是也有他的應用。


Dcs和PLC都是易於組態,CPU、通訊組件和I/O通道模塊化,就容易修改,成本低。


系統的穩定可靠運行是工業現場的第一要求!準確和快速都是次要的。

穩准快的第一!


其實dcs和plc都是基於單片機開發的。本質上只是針對於不同的應用場景進行了特定方向的完善而已


規模區分,就像大規模的都用dcs,小規模的plc,再小一點的某個系統,或者某個環節的控制用單片機之類的實現。


PLC和DCS就是封裝起來的片子加處理電路


耐操


工控機功能單一但是穩定性遠高於單片機吧


過程式控制制往往不涉及到很複雜的運算且對穩定性的要求極高,故而前者應用的更多


推薦閱讀:

返鄉九年堅持「土著農耕」,大家都說他瘋了?!
固體中能帶是怎麼形成的
南非居然允許買賣犀牛角了?我們到底該不該用犀牛角刮痧呢?
有哪些通常被認為很臟,實際上很乾凈的東西?
考拉小寶寶出生啦!超可愛!心都要萌化啦!

TAG:自然科學 | 工程學 | 自動化 | 單片機 | 過程式控制制 |