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            PLC、DCS、FCS三大控制系統的特點和差異

            時間:2010-01-06 09:14 來源:未知

             1.前言
               上世紀九十年代走向實用化的現場總線控制系統,正以迅猛的勢頭快速發展,是目前世界上最新型的控制系統,F場總線控制系統是目前自動化技術中的一個熱點,正受到國內外自動化設備制造商與用戶越來越強烈的關注,F場總線控制系統的出現,將給自動化領域帶來又一次革命,其深度和廣度將超過歷史的任何一次,從而開創自動化的新紀元。

               在有些行業,FCS是由PLC發展而來的;而在另一些行業,FCS又是由DCS發展而來的,所以FCS與PLC及DCS之間有著千絲萬縷的聯系,又存在著本質的差異。本文試就PLC、DCS、FCS三大控制系統的特點和差異作一分析,指出它們之間的淵源及發展方向。

               2.PLC、DCS、FCS三大控制系統的基本特點
               目前,在連續型流程生產自動控制(PA)或習慣稱之謂工業過程控制中,有三大控制系統,即PLC、DCS和FCS。它們各自的基本特點如下:

               2.1 PLC
               (1)從開關量控制發展到順序控制、運送處理,是從下往上的。

               (2)連續PID控制等多功能,PID在中斷站中。

               (3)可用一臺PC機為主站,多臺同型PLC為從站。

               (4)也可一臺PLC為主站,多臺同型PLC為從站,構成PLC網絡。這比用PC機作主站方便之處是:有用戶編程時,不必知道通信協議,只要按說明書格式寫就行。

               (5)PLC網格既可作為獨立DCS/TDCS,也可作為DCS/TDCS的子系統。

               (6)大系統同DCS/TDCS,如TDC3000、CENTUMCS、WDPFI、MOD300。

               (7)PLC網絡如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)主要用于工業過程中的順序控制,新型PLC也兼有閉環控制功能。

               (9)制造商:GOULD(美)、AB(美)、GE(美)、OMRON(日)、MITSUBISHI(日)、Siemens(德)等。

            2.2 DCS或TDCS
               (1)分散控制系統DCS與集散控制系統TDCS是集4C(Communication,Computer, Control、CRT)技術于一身的監控技術。

               (2)從上到下的樹狀拓撲大系統,其中通信(Communication)是關鍵。

               (3)PID在中斷站中,中斷站聯接計算機與現場儀器儀表與控制裝置。

               (4)是樹狀拓撲和并行連續的鏈路結構,也有大量電纜從中繼站并行到現場儀器儀表。

               (5)模擬信號,A/D—D/A、帶微處理器的混合。

               (6)一臺儀表一對線接到I/O,由控制站掛到局域網LAN。

               (7)DCS是控制(工程師站)、操作(操作員站)、現場儀表(現場測控站)的3級結構。

               (8)缺點是成本高,各公司產品不能互換,不能互操作,大DCS系統是各家不同的。

               (9)用于大規模的連續過程控制,如石化等。

               (10)制造商:Bailey(美)、Westinghouse(美)、HITACH(日)、LEEDS & NORTHRMP(美)、SIEMENS(德)、Foxboro(美)、ABB   (瑞士)、Hartmann & Braun(德)、Yokogawa(日)、Honeywell(美國)、Taylor(美)等。

               2.3 FCS

               (1)基本任務是:本質(本征)安全、危險區域、易變過程、難于對付的非常環境。

               (2)全數字化、智能、多功能取代模擬式單功能儀器、儀表、控制裝置。

               (3)用兩根線聯接分散的現場儀表、控制裝置、PID與控制中心,取代每臺儀器兩根線。

               (4)在總線上PID與儀器、儀表、控制裝置都是平等的。

               (5)多變量、多節點、串行、數字通信系統取代單變量、單點、并行、模擬系統。

               (6)是互聯的、雙向的、開放的取代單向的、封閉的。

               (7)用分散的虛擬控制站取代集中的控制站。

               (8)由現場電腦操縱,還可掛到上位機,接同一總線的上一級計算機。

               (9)局域網,再可與internet相通。

               (10)改變傳統的信號標準、通信標準和系統標準入企業管理網。

               (11)制造商:美Honeywell 、Smar 、Fisher— Rosemount、 AB/Rockwell、Elsag— Bailey 、Foxboro 、Yamatake 、日Yokogawa、歐 Siemens、 GEC—Alsthom 、Schneider、 process—Data、 ABB等。

               (12)3類FCS的典型

                 1)連續的工藝過程自動控制如石油化工,其中“本安防爆”技術是絕對重要的,典型產品是FF、World FIP、Profibus—PA;

                 2)分立的工藝動作自動控制如汽車制造機器人、汽車,典型產品是Profibus—DP、CAN bus;

                 3)多點控制如樓宇自動化,典型產品是LON Work、Profibus—FMS。

               從上述基本要點的描述中,我們是否注意到一點,用于過程控制的三大系統,沒有一個是針對電站而開發的,或者說,在他們開發的初期,都并非以電站做系統的首選控制對象。而在這些系統的使用說明中也絕不把電站做為首選適用范圍,有的在適用范圍中根本就不提電站,F在奇怪的是,這三大控制系統,尤其是DCS、PLC,都在電站得到了廣泛應用,而且效果也非常好。

            3.三大控制系統之間的差異
               我們已經知道,FCS是由DCS與PLC發展而來,FCS不僅具備DCS與PLC的特點,而且跨出了革命性的一步。而目前,新型的DCS與新型的PLC,都有向對方靠攏的趨勢。新型的DCS已有很強的順序控制功能;而新型的PLC,在處理閉環控制方面也不差,并且兩者都能組成大型網絡,DCS與PLC的適用范圍,已有很大的交叉。下一節就僅以DCS與FCS進行比較。在前面的章節中,實際上已涉及到DCS與FCS的差異,下面將就體系結構、投資、設計、使用等方面進行敘述。

               3.1 差異要點
               ·DCS

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