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DCS、PLC、FCS三大系统比较
时间:2012-11-2 作者:admin 阅读:1841 来源:本站
在有些行业,FCS是由PLC发展而来的;而在另一些行业,FCS又是由DCS发展而来的,所以FCS与PLC及DCS之间有着千丝万缕的联系,又存在着本质的差异。
2.PLC、DCS、FCS三大控制系统的基本特点
  目前,在连续型流程出产自动控制(PA)或习惯称之谓产业过程控制中,有三大控制系统,即PLC、DCS和FCS。它们各自的基本特点如下:
  
   2.1 PLC
  (1)从开关量控制发展到顺序控制、运送处理,是从下往上的。
  (2)连续PID控制等多功能,PID在间断站中。
  (3)可用一台PC机为主站,多台同型PLC为从站。
  (4)也可一台PLC为主站,多台同型PLC为从站,构成PLC网络。这比用PC机作主站利便之处是:有用户编程时,不必知道通讯协议,只要按仿单格局写就行。
  (5)PLC网格既可作为独立DCS/TDCS,也可作为DCS/TDCS的子系统。
  (6)大系统同DCS/TDCS,如TDC3000、CENTUMCS、WDPFI、MOD300。
  (7)PLC网络如Siemens公司的SINEC—L1、SINEC—H1、S4、S5、S6、S7等,GE公司的GENET、三菱公司的MELSEC—NET、MELSEC—NET/MINI。
  (8)主要用于产业过程中的顺序控制,新型PLC也兼有闭环控制功能。
  (9)制造商:GOULD(美)、AB(美)、GE(美)、OMRON(日)、MITSUBISHI(日)、Siemens(德)等。
  
   2.2 DCS或TDCS
  (1)分散控制系统DCS与集散控制系统TDCS是集4C(Communication,Computer, Control、CRT)技术于一身的监控技术。
  (2)从上到下的树状拓扑大系统,其中通讯(Communication)是枢纽。
  (3)PID在间断站中,间断站联接计算机与现场仪器仪表与控制装置。
  (4)是树状拓扑和并行连续的链路结构,也有大量电缆从中继站并行到现场仪器仪表。
  (5)模拟信号,A/D—D/A、带微处理器的混合。
  (6)一台仪表一对线接到I/O,由控制站挂到局域网LAN。
  (7)DCS是控制(工程师站)、操纵(操纵员站)、现场仪表(现场测控站)的3级结构。
  (8)缺点是本钱高,各公司产品不能互换,不能互操纵,大DCS系统是各家不同的。
  (9)用于大规模的连续过程控制,如石化等。
  (10)制造商:Bailey(美)、Westinghous(美)、HITACH(日)、LEEDS & NORTHRMP(美)、SIEMENS(德)、Foxboro(美)、ABB (瑞士)、Hartmann & Braun(德)、Yokogawa(日)、Honewell(美国)、Taylor(美)等。
2.3 FCS
  (1)基本任务是:本质(本征)安全、危险区域、易变过程、难于对付的非常环境。
  (2)全数字化、智能、多功能取代模拟式单功能仪器、仪表、控制装置。
  (3)用两根线联接分散的现场仪表、控制装置、PID与控制中央,取代每台仪器两根线。
  (4)在总线上PID与仪器、仪表、控制装置都是同等的。
  (5)多变量、多节点、串行、数字通讯系统取代单变量、单点、并行、模拟系统。
  (6)是互联的、双向的、开放的取代单向的、封锁的。
  (7)用分散的虚拟控制站取代集中的控制站。
  (8)由现场电脑操作,还可挂到上位机,接统一总线的上一级计算机。
  (9)局域网,再可与internet相通。
  (10)改变传统的信号尺度、通讯尺度和系统尺度入企业治理网。
  (11)制造商:美Honeywell 、Smar 、Fisher— Rosemount、 AB/Rockwell、Elsag— Bailey 、Foxboro 、Yamatake 、日Yokogawa、欧 Siemens、 GEC—Alsthom 、Schneider、 proces—Data、 ABB等。
  (12)3类FCS的典型
   1)连续的工艺过程自动控制如石油化工,其中“本安防爆”技术是绝对重要的,典型产品是FF、World FIP、Profibus—PA;
   2)分立的工艺动作自动控制如汽车制造机器人、汽车,典型产品是Profibus—DP、CANbus;
   3)多点控制如楼宇自动化,典型产品是LON Work、Profibus—FMS。
  从上述基本要点的描述中,我们是否留意到一点,用于过程控制的三大系统,没有一个是针对电站而开发的,或者说,在他们开发的初期,都并非以电站做系统的首选控制对象。而在这些系统的使用说明中也毫不把电站做为首选合用范围,有的在合用范围中根本就不提电站。现在希奇的是,这三大控制系统,尤其是DCS、PLC,都在电站得到了广泛应用,而且效果也非常好。
  3.三大控制系统之间的差异
  我们已经知道,FCS是由DCS与PLC发展而来,FCS不仅具备DCS与PLC的特点,而且跨出了革命性的一步。而目前,新型的DCS与新型的PLC,都有向对方靠拢的趋势。新型的DCS已有很强的顺序控制功能;而新型的PLC,在处理闭环控制方面也不差,并且两者都能组成大型网络,DCS与PLC的合用范围,已有很大的交叉。下一节就仅以DCS与FCS进行比较。在前面的章节中,实际上已涉及到DCS与FCS的差异,下面迁就体系结构、投资、设计、使用等方面进行叙述。
3.1 差异要点
   DCS
   DCS系统的枢纽是通讯。也可以说数据公路是分散控制系统DCS的脊柱。因为它的任务是为系统所有部件之间提供通讯网络,因此,数据公路自身的设计就决定了总体的灵活性和安全性。数据公路的媒体可以是:一对绞线、同轴电缆或光纤电缆。
  通过数据公路的设计参数,基本上可以了解一个特定DCS系统的相对长处与弱点。
  (1)系统能处理多少I/O信息。
  (2)系统能处理多少与控制有关的控制回路的信息。
  (3)能适应多少用户和装置(CRT、控制站等)。
  (4)传输数据的完整性是怎样彻底检查的。
  (5)数据公路的最大答应长度是多少。
  (6)数据公路能支持多少支路。
  (7)数据公路是否能支持由其它制造厂出产的硬件(可编程序控制器、计算机、数据记实装置等)。
  为保证通讯的完整,大部门DCS厂家都能提供冗余数据公路。
  为了保证系统的安全性,使用了复杂的通讯规约和检错技术。所谓通讯规约就是一组规则,用以保证所传输的数据被接收,并且被理解得和发送的数据一样。
  目前在DCS系统中一般使用两类通讯手段,即同步的和异步的,同步通讯依赖一个时钟信号来调节数据的传输和接收,异步网络采用没有时钟的讲演系统。
   FCS
   FCS的枢纽要点有三点
  (1)FCS系统的核心是总线协议,即总线尺度
  前面的章节已经叙述,一种类型的总线,只要其总线协议一经确定,相关的枢纽技术与有关的设备也就被确定。就其总线协议的基本原理而言,各类总线都是一样的,都以解决双向串行数字化通信传输为基本依据。但因为各种原因,各类总线的总线协议存在很大的差异。
  为了使现场总线知足可互操纵性要求,使其成为真正的开放系统,在IEC国际尺度,现场总线通信协议模型的用户层中,就明确划定用户层具有装置描述功能。为了实现互操纵,每个现场总线装置都用装置描述DD来描述。DD能够以为是装置的一个驱动器,它包括所有必要的参数描述和主站所需的操纵步骤。因为DD包括描述装置通讯所需的所有信息,并且与主站无关,所以可以使现场装置实现真正的互操纵性。
实际情况是否如上述一致,回答是否定的。目前通过的现场总线国际尺度含8种类型,而原IEO国际尺度只是8种类型之一,与其它7种类型总线的地位是同等的。其它7种总线,不论其市场据有率有多少,每个总线协议都有一套软件、硬件的支撑。它们能够形成系统,形成产品,而原IEC现场总线国际尺度,是一个既无软件支撑也无硬件支撑的空架子。所以,要实现这些总线的相互兼容和互操纵,就目前状态而言,几乎是不可能的。
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