¿Cuáles son las similitudes y diferencias entre PLC y DCS?
Dado que DCS es una red de área local, existen problemas con el protocolo de comunicación. DCS utiliza básicamente dos tipos de protocolos de comunicación: sondeo e interrupciones. La unidad de control central realiza un sondeo y consulta todos los subsistemas por turno para ver si hay alguna actualización de datos. Preguntará en ese momento, por lo que el tráfico de comunicación del sistema es alto pero constante en cualquier momento. El modo de interrupción es todo lo contrario. El subsistema lo comprueba primero. Si los datos no han cambiado, no se actualizarán en línea. Hasta que los datos cambien, entonces "saluda" en línea. De esta forma, el tráfico de comunicación habitual es bajo, por lo que los requisitos de ancho de banda de la red son bajos. Pero cuando ocurre una anomalía en el proceso de producción, llega una gran cantidad de datos de alarma. Si el ancho de banda no es suficiente, la comunicación se bloqueará. Por lo tanto, los requisitos de ancho de banda para interrupciones y sondeos son los mismos, porque cuando el proceso de producción es anormal, nadie puede soportar las consecuencias de la congestión de la comunicación.
Hace veinte años, Honeywell fue la primera empresa en aprovechar DCS. Hasta el día de hoy, Honeywell sigue siendo el líder de la industria. Aunque sus equipos son costosos, recibe el sobrenombre de Moneywell. Los DCS en ese momento eran todos software y hardware hechos a medida. En la tendencia actual de "arquitectura abierta", los fabricantes de DCS han trasladado consolas, unidades informáticas y de control de red a plataformas generales WINTEL o UNIX, centrándose en la integración de software de equipos específicos de control industrial (como equipos de control básicos, incluidas E/S) y sistemas. Pero esto trae nuevos problemas. La confiabilidad del software y hardware general/comercial a menudo no puede cumplir con los requisitos de operación continua las 24 horas del día y los 365 días del año. Para la mayoría de las TI, si una máquina se estropea, se puede reemplazar rápidamente en dos horas. Pero para el proceso de producción esto es intolerable. La estructura abierta permite que DCS esté conectado a las redes de operación, administración y oficina, lo que mejora en gran medida la velocidad, profundidad y amplitud del intercambio de información, pero también trae problemas de seguridad de la red. Luego, configure firewalls frente al DCS para minimizar el intercambio de datos y el control remoto. Además, WINTEL se actualiza constantemente día y noche, lo que hace que la estabilidad del software y el hardware sea muy pobre. No tenemos mucho tiempo y tenemos que actualizar, lo cual es un dolor de cabeza. Esta es la segunda espiral ascendente de DCS, pero todavía está flotando más que aumentando.
El campo del control por ordenador también se está expandiendo, y tecnologías como el USB también están empezando a utilizarse en instrumentos digitales. En el pasado, todos los instrumentos tenían que tender cables de señal hasta el panel de clasificación y luego conectarse al FTA. Un instrumento de este tipo de 10 metros también está a unos cientos de metros de distancia y debe desplazarse en paralelo, lo que supone un gran desperdicio. Usando un bus de campo similar al USB, todos los instrumentos se pueden "colgar" en el bus, y luego se puede conectar un bus al DCS, lo que ahorra en gran medida el costo y el tiempo de tirar de los cables, y también es muy conveniente para la expansión del sistema (como como añadir un transmisor de medición o una válvula de control).
La mayor ventaja de DCS es la programabilidad. No se trata de una programación simple como la lógica de escalera de un PLC (controlador lógico programable, utilizado principalmente para el control electromecánico), sino de una programación "convencional" como C o FORTRAN. Nunca he hecho TI, por lo que solo puedo compararlo con los cursos de lenguaje informático de la escuela y los grandes programas de tareas. En comparación con la programación ordinaria, la programación DCS todavía tiene algunas características. En primer lugar, los programas DCS son del tipo "reentrante", es decir, se ejecutan repetidamente en ciertos intervalos en lugar de todos a la vez. Por lo tanto, el programa DCS puede almacenar los datos en la memoria al final de la ejecución y luego volver a llamarlos la próxima vez que se ejecute, formando la llamada operación "recursiva".
Esto es tanto una ventaja como una desventaja. Si alguien más cambia los datos intermedios entre sus dos operaciones, tendrá problemas y no será fácil encontrar un acreedor.
La característica del programa DCS es el tiempo real, por lo que su ejecución depende en gran medida de la secuencia temporal de una serie de eventos. Si no es el momento adecuado, la vieja gallina se convertirá en pato. El problema es que cuanto más descentralizados sean los requisitos para el control descentralizado, mejor no solo será buena la confiabilidad, sino que la asignación de recursos del sistema fácilmente igualará la carga informática del sistema. Un paquete de aplicación de este tipo a menudo dividirá un programa grande en muchos programas pequeños, por lo que el tiempo y la conexión de cada programa deben ser muy cuidadosos.
Quizás la mayor diferencia con los programas de cálculo de control académico sea el manejo de situaciones anormales. Un problema de control multivariable a menudo tiene algunas variables en control manual y algunas variables en control automático. Esto es una molestia en teoría, pero una pesadilla en la práctica. Considere no sólo todas las permutaciones, sino también transiciones suaves dentro y fuera de todas las situaciones, así como el cambio entre diferentes modos. También existe la necesidad de considerar cómo salir de forma segura y automática del control automático y volver al control manual en circunstancias anormales. A veces, una frase de las reglas operativas es sólo una página de programación. Sería aún peor si las reglas operativas incluyeran la frase "procesamiento discrecional" en todos los programas de control, y los cálculos de control generalmente no exceden el 30%, el 20% son funciones de interfaz hombre-máquina y el 50% son manejo de situaciones anormales.
El control por ordenador no comenzó debido a interfaces hombre-máquina más avanzadas y efectivas. Las interfaces hombre-máquina se han enfrentado desde el principio al problema de ver las cosas desde dentro. La pantalla CRT de la computadora tiene un tamaño limitado y es imposible "hablar en una palabra" y ver toda la información del proceso de un vistazo. La computadora puede cambiar constantemente de pantalla y mostrar información sobre otros equipos y talleres en secciones, pero si todos los talleres y equipos están representados por sus propios marcos, será difícil encontrarlos sin una organización efectiva, al igual que cientos de archivos colocados al azar. directorio. Los menús jerárquicos son la solución tradicional, pero subir paso a paso y luego volver a bajar lleva tiempo. Si tiene prisa, a menudo es demasiado tarde para sustituirlo. Las teclas de método abreviado del teclado se pueden recuperar con un solo clic, pero es necesario memorizarlas. No se trata de unos pocos fotogramas o una docena de fotogramas, sino de cientos de fotogramas o incluso más. Cómo navegar eficazmente entre marcos, encontrar intuitivamente el que necesita en el menor tiempo y con la menor cantidad de clics, sin la necesidad de memorizarlo, ha sido durante mucho tiempo un problema desconcertante.
Otro problema en el diseño de interfaces hombre-computadora es el color. ¿Recuerda WordStar de la era DOS 2.0? Es verde sobre un fondo negro. En aquella época, los CRT no eran lo suficientemente brillantes y tenían una vida útil deficiente. El fondo negro prolonga su vida útil y los caracteres verdes añaden contraste para facilitar la lectura. De todos modos, la sala de computadoras está relativamente oscura y el fondo negro no daña la vista. Con WordPerfect 5.0, aparecerá texto blanco sobre fondo azul y el contraste entre el texto y el fondo se reducirá considerablemente. El fondo azul también queda bien en habitaciones luminosas. En la era de Word, no había salas de computadoras con poca luz. Era básicamente como escribir en papel con caracteres negros sobre un fondo blanco y luego caracteres verdes sobre un fondo negro, lo cual era demasiado duro para la vista.
El monitor del ordenador de la sala de control central también pasó por un proceso similar. Al principio, las pantallas del DCS eran todas verdes con fondo negro. En la era de WINTEL o UNIX, mucha gente todavía usaba caracteres verdes sobre un fondo negro por costumbre. Sin embargo, las investigaciones modernas sobre ergonomía muestran que los fondos de colores claros reducen en gran medida la fatiga ocular y la luz en las habitaciones luminosas se refleja menos en la pantalla, por lo que las pantallas de la sala de control comenzaron a evolucionar hacia fondos grises claros. Al mismo tiempo, las investigaciones sobre ergonomía han descubierto que el color puede utilizarse como parte de la información del proceso. Cuando el mundo está en paz, debería ser el gris menos llamativo, y todos los gráficos y datos deberían estar representados por diferentes tonos de gris. Las pantallas en color se pueden utilizar sólo cuando los parámetros del proceso exceden los límites o las alarmas, de modo que la atención del operador pueda dirigirse inmediatamente hacia donde se necesita. Sin embargo, debido al pensamiento habitual, todavía se utilizan muchos colores en muchos lugares para representar diferentes estados y parámetros del dispositivo, incluso en estados normales. De esta manera, luce colorido entre semana y es hermoso, pero en circunstancias anormales, no es fácil encontrar la cabeza del general entre miles de tropas. De hecho, es una pérdida de tiempo.
La disposición del monitor también es muy particular. Por supuesto, menos es mejor. Un operador tiene un cierto rango de visión y el color, la estructura y la iluminación de la consola no se pueden dar por sentado. No se trata de fomentar el revisionismo, sino de dar a los operadores el control más eficaz sobre el proceso de producción.
Tradicionalmente, el rendimiento del circuito de control ha sido aceptable si el operador no se ha quejado.
A menos que desee esforzarse por alcanzar la excelencia, generalmente no buscará problemas para restablecer los parámetros. Hoy en día, cuando los beneficios económicos son primordiales, las condiciones del proceso de producción se llevan al extremo, lo que plantea un gran desafío para el rendimiento del control. El circuito de control debe estar en el estado óptimo en cualquier momento y lugar. Con el rápido crecimiento en el número de bucles de control, es difícil comprender el rendimiento de todos los bucles de control en cualquier momento mediante la observación manual únicamente. La tecnología de evaluación del desempeño del circuito de control surgió según lo requieren los tiempos.
El PLC puede entenderse como una colección de un gran conjunto de relés, pero posteriormente se agregaron otras funciones auxiliares como el control analógico y el control de retroalimentación.