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三大工業(yè)控制系統(tǒng)FCS與 PLC及DCS對比

時(shí)間:2023-03-02 10:39:06來源:旺材伺服與運(yùn)動(dòng)控制

導(dǎo)語:?隨著工業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展,相繼出現(xiàn)了集散控制系統(tǒng)和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng), 一些行業(yè)當(dāng)中有的人認(rèn)為FCS 是由PLC發(fā)展而來的;另一些行業(yè)的人認(rèn)為FCS又是由DCS發(fā)展而來的。

  FCS與 PLC及DCS之間既有密不可分的關(guān)聯(lián), 又存在著本質(zhì)的區(qū)別。

  DCS(Distributed Contorl System),集散控制系統(tǒng),又稱分布式控制系統(tǒng),是相對于集中式控制系統(tǒng)而言的一種計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng),它是在集中式控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展、演變而來的。

  FCS(FieldBus Contorl Syestem),現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。它是用現(xiàn)場總線這一開放的、具有互操作性的網(wǎng)絡(luò)將現(xiàn)場各個(gè)控制器和儀表及儀表設(shè)備互聯(lián),構(gòu)成現(xiàn)場總線控制系統(tǒng),同時(shí)控制功能徹底下放到現(xiàn)場,降低了安裝成本和維修費(fèi)用。

  PLC(Program Logic Control ),可編程邏輯控制器。

  FCS和DCS的詳細(xì)對比

  FCS是由DCS與PLC發(fā)展而來,不僅具備DCS與PLC的特點(diǎn),而且跨出了革命性的一步。目前新型的DCS與新型的PLC,都有向?qū)Ψ娇繑n的趨勢。新型的DCS已有很強(qiáng)的順序控制功能;而新型的PLC,在處理閉環(huán)控制方面也不差,并且兩者都能組成大型網(wǎng)絡(luò),DCS與PLC的適用范圍,已有很大的交叉。

  DCS系統(tǒng)的關(guān)鍵是通信。也可以說數(shù)據(jù)總線是分散控制系統(tǒng)DCS的脊柱。由于它的任務(wù)是為系統(tǒng)所有部件之間提供通信網(wǎng)絡(luò),因此,數(shù)據(jù)總線自身的設(shè)計(jì)就決定了總體的靈活性和安全性。數(shù)據(jù)總線的媒體可以是:一對絞線、同軸電纜或光纖電纜。通過數(shù)據(jù)總線的設(shè)計(jì)參數(shù),基本上可以了解一個(gè)特定DCS系統(tǒng)的相對優(yōu)點(diǎn)與弱點(diǎn)。

  為保證通信的完整,大部分DCS廠家都能提供冗余數(shù)據(jù)總線。為了保證系統(tǒng)的安全性,使用了復(fù)雜的通信規(guī)約和檢錯(cuò)技術(shù)。所謂通信規(guī)約就是一組規(guī)則,用以保證所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)被接收,并且被理解得和發(fā)送的數(shù)據(jù)一樣。目前在DCS系統(tǒng)中一般使用兩類通信手段,即同步的和異步的,同步通信依靠一個(gè)時(shí)鐘信號來調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)的傳輸和接收,異步網(wǎng)絡(luò)采用沒有時(shí)鐘的報(bào)告系統(tǒng)。

圖 傳統(tǒng)方式:現(xiàn)場級設(shè)備與控制器之間連接采用一對一I/O連線方式


圖 現(xiàn)場總線技術(shù):使用一根電纜連接所有現(xiàn)場設(shè)備


PLC和DCS


  PLC:

  從開關(guān)量控制發(fā)展到順序控制、運(yùn)送處理,是從下往上的連續(xù)PID控制等多功能,PID在中斷站中。

  可用一臺(tái)PC機(jī)為主站,多臺(tái)同型PLC為從站。

  也可一臺(tái)PLC為主站,多臺(tái)同型PLC為從站,構(gòu)成PLC網(wǎng)絡(luò)。這比用PC機(jī)作主站方便之處是:有用戶編程時(shí),不必知道通信協(xié)議,只要按說明書格式寫就行。

  PLC網(wǎng)格既可作為獨(dú)立DCS,也可作為DCS的子系統(tǒng)。

  PLC主要用于工業(yè)過程中的順序控制,新型PLC也兼有閉環(huán)控制功能。

  DCS:

  分散控制系統(tǒng)DCS集4C(Communication,Computer, Control、CRT)技術(shù)于一身的監(jiān)控技術(shù)。

  從上到下的樹狀拓?fù)浯笙到y(tǒng),其中通信(Communication)是關(guān)鍵。

  PID在中斷站中,中斷站聯(lián)接計(jì)算機(jī)與現(xiàn)場儀器儀表與控制裝置是樹狀拓?fù)浜筒⑿羞B續(xù)的鏈路結(jié)構(gòu),也有大量電纜從中繼站并行到現(xiàn)場儀器儀表。

  模擬信號,A/D—D/A、帶微處理器的混合。

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

  DCS是控制(工程師站)、操作(操作員站)、現(xiàn)場儀表(現(xiàn)場測控站)的3級結(jié)構(gòu)。用于大規(guī)模的連續(xù)過程控制,如石化等。

  業(yè)內(nèi)人士細(xì)說PLC與DCS區(qū)別

  PLC與DCS無法比較,PLC是控制器,是孤立的產(chǎn)品,而DCS是系統(tǒng)。但PLC可以與DCS的控制站比較,PLC的循環(huán)周期在10毫秒左右,而DCS控制站在500毫秒左右,PLC的開放性更好,作為產(chǎn)品其獨(dú)立工作的能力更強(qiáng)。

  —— OMRON公司

  DCS是一個(gè)系統(tǒng)包括上位軟件、網(wǎng)絡(luò)與控制器,而PLC只是一個(gè)控制器,要構(gòu)成系統(tǒng)還需要上位SCADA系統(tǒng)和與之相連的網(wǎng)絡(luò)。

  對PID回路控制,現(xiàn)在三菱的過程控制器也可以實(shí)現(xiàn)象SAMA組態(tài)一樣的FBD編程;DCS系統(tǒng)更大,控制的回路數(shù)目更多,有比較多的控制和算法,可以完成比較復(fù)雜的回路間的控制。硬件可靠性差不多。DCS可以做到I/O的冗余,PLC則不可以。相對而言,PLC構(gòu)成的系統(tǒng)成本更低。

  —— 三菱電機(jī)自動(dòng)化精密控制部經(jīng)理

  DCS是一種“分散式控制系統(tǒng)”,硬件上包括現(xiàn)場控制器、操作員站計(jì)算機(jī)、工程師站計(jì)算機(jī),以及聯(lián)系他們的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng);DCS軟件上是一個(gè)整體方案,解決的是一個(gè)系統(tǒng)的所有技術(shù)問題,系統(tǒng)各部分之間結(jié)合嚴(yán)密。

  PLC是一個(gè)裝置,硬件上等同于DCS中的現(xiàn)場控制器;軟件上是一個(gè)局部方案,站與站之間組織松散。

  —— 貝加萊負(fù)責(zé)APROL產(chǎn)品應(yīng)用開發(fā)的技術(shù)經(jīng)理

  分析DCS與PLC的區(qū)別,最關(guān)鍵的是兩點(diǎn),一是DCS是分布式控制,擁有全局?jǐn)?shù)據(jù)庫;二是PLC是順序掃描機(jī)制,DCS是以時(shí)間為基準(zhǔn)的控制。我們的系統(tǒng)符合第一點(diǎn),例如一個(gè)I/O標(biāo)簽的修改,在HMI也可以同步體現(xiàn)。


標(biāo)簽: 工業(yè)控制

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