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全解!PLC、DCS、FCS都是什么?這一篇講得最透徹

高臻機械設備2020-04-07 14:59:29

PLC、DCS、FCS都是什么?


控制類產品名目繁多,各家叫法不一。通常使用的控制類產品包括DCS、PLC兩大類。我們又將DCS的概念拓展到FCS。


DCS(Distributed Contorl System),集散控制系統,又稱分布式控制系統,是相對于集中式控制系統而言的一種計算機控制系統,它是在集中式控制系統的基礎上發展、演變而來的。


FCS(FieldBus Contorl Syestem),現場總線控制系統。它是用現場總線這一開放的、具有互操作性的網絡將現場各個控制器和儀表及儀表設備互聯,構成現場總線控制系統,同時控制功能徹底下放到現場,降低了安裝成本和維修費用。


PLC(Program Logic Control ),可編程邏輯控制器。


FCS和DCS的詳細對比


FCS是由DCS與PLC發展而來,不僅具備DCS與PLC的特點,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。


DCS系統的關鍵是通信。也可以說數據總線是分散控制系統DCS的脊柱。由于它的任務是為系統所有部件之間提供通信網絡,因此,數據總線自身的設計就決定了總體的靈活性和安全性。數據總線的媒體可以是:一對絞線、同軸電纜或光纖電纜。通過數據總線的設計參數,基本上可以了解一個特定DCS系統的相對優點與弱點。


為保證通信的完整,大部分DCS廠家都能提供冗余數據總線。為了保證系統的安全性,使用了復雜的通信規約和檢錯技術。所謂通信規約就是一組規則,用以保證所傳輸的數據被接收,并且被理解得和發送的數據一樣。目前在DCS系統中一般使用兩類通信手段,即同步的和異步的,同步通信依靠一個時鐘信號來調節數據的傳輸和接收,異步網絡采用沒有時鐘的報告系統。


圖 ?傳統方式:現場級設備與控制器之間連接采用一對一I/O連線方式

圖 ?現場總線技術:使用一根電纜連接所有現場設備

性能

FCS

DCS

結構

一對多:一對傳輸線接多臺儀表,雙向傳輸多個信號。

一對一:一對傳輸線接一臺儀表,單向傳輸一個信號。

可靠性

可靠性好:數字信號傳輸抗干擾能力強,精度高。

可靠性差:模擬信號傳輸不僅精度低,而且容易受干擾。

失控狀態

操作員在控制室既可以了解現場設備過現場儀表的工作情況,也能對設備進行參數調整,還可以預測或尋找故障,使設備始終處于操作員的過程監控與可控狀態之中。

操作員在控制室既不了解模擬儀表的工作情況,也不能對其進行參數調整,更不能預測故障,導致操作員對儀表處于“失控”狀態。

控制

控制功能分散在各個智能儀器中。

所有的控制功能集中在控制站中。

互換性

用戶可以自由選擇不同制造商提供的性能價格比最優的現場設備和儀表,并將不同品牌的儀表互連,實現“即插即用”。

盡管模擬儀表統一了信號標準(4~20mA?DC),可是大部分技術參數仍由制造廠自定,致使不同品牌的儀表互換性差。

儀表

智能儀表除了具有模擬儀表的檢測、變換、補償等功能外,還具有數字通信能力,并且具有控制和運算能力。

模擬儀表只具有檢測、變換、補償等功能。

通信方式

采用雙數字化、雙向傳輸的通信方式。從最底層的傳感器、變送器和執行器就采用現場總線網絡,逐層向上直到最高層均為通信網絡互聯。多條分支通信線延伸到生產現場,用來連接現場數字儀表,采用一對N連接。

采用層次化的體系結構,通信網絡分布于各層并采用數字通信方式,唯有生產現場層的常規模擬儀表仍然是一對一模擬信號(如4~20mA DC)傳輸方式,是一個“半數字信號”系統。

分散控制

廢棄了DCS的輸入/輸出單元,由現場儀表取而代之,即把DCS控制站的功能化整為零,功能塊分散地分配給現場總線上的數字儀表,實現徹底的分散控制。

生產現場的模擬儀表集中接于輸入/輸出單元,而與控制有關的輸入、輸出、控制、運算等功能塊都集中于DCS的控制站內。DCS只是一個“半分散”系統。

互操作性

現場設備只要采用同一總線標準,不同廠商的產品既可互聯也可互換,并可以統一組態,從而徹底改變傳統DCS控制層的封閉性和專用性,具有很好的可集成性。

現場級設備都是各制造商自行研制開發的,不同廠商的產品由于通信協議的專有與不兼容,彼此難以互聯、互操作。


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