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PLC、DCS、FCS三者之间的差异与联络

PLC、DCS、FCS三者之间的区别与联系-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D

  FCS是由dcsplc开展而来,FCS不只具有DCS与PLC的特色,并且跨出了革新的一步,而现在,新式的DCS与新式的PLC都有向对方挨近的趋势,新式的DCS已有很强的次序操控功用;而新式的PLC,在处理闭环操控方面也不差,并且两者都能组成大型网络,DCS与PLC的适用范围,已有很大的穿插。

  PLC、DCS、FCS三者之间的差异

  1、PLC

  PLC(可编程逻辑操控器)是种专门为在工业环境下运用而规划的数字运算操作电子体系。它选用一种可编程的存储器,在其内部存储履行逻辑运算、次序操控、守时、计数和算术运算等操作的指令,经过数字式或模仿式的输入输出来操控各种类型的机械设备或出产进程。

  (1)可靠性高。因为PLC大都选用单片微型核算机,因而集成度高,再加上相应的保护电路及自确诊功用,进步了体系的可靠性。

  (2)编程简略。PLC的编程多选用继电器操控梯形图及指令句子,其数量比微型机指令要少得多,除中、高级PLC外,一般的小型PLC只需16条左右。因为梯形图形象而简略,因而简略把握、运用便利,乃至不需求核算机专业知识,就可进行编程。

  (3)组态灵敏。因为PLC选用积木式结构,用户只需求简略地组合,便可灵敏地改动操控体系的功用和规划,因而,可适用于任何操控体系。

  (4)输入/输出功用模块完全。PLC的最大长处之一,是针对不同的现场信号(如直流或沟通、开关量、数字量或模仿量、电压或电流等),均有相应的模板可与工业现场的器材(如按钮、开关、传感电流变送器、电机启动器或操控阀等)直接衔接,并经过总线与CPU主板衔接。

  (5)设备便利。与核算机体系比较,PLC的设备既不需求专用机房,也不需求严厉的屏蔽办法。运用时只需把检测器材与履行机构和PLC的I/O接口端子正确衔接,便可正常作业。

  (6)运转速度快。因为PLC的操控是由程序操控履行的,因而不管其可靠性仍是运转速度,都是继电器逻辑操控无法比较的。

  近年来,微处理器的运用,特别是跟着单片机很多选用,大大增强了PLC的才能,并且使PLC与微型机操控体系之间的不同越来越小,特别是高级PLC更是如此。

  

  2、DCS

  DCS体系的要害是通讯。也能够说数据公路是涣散操控体系DCS的脊柱。因为它的使命是为体系一切部件之间供给通讯网络,因而,数据公路本身的规划就决议了全体的灵敏性和安全性。数据公路的媒体可所以:一对绞线、同轴电缆或光纤电缆。

  经过数据公路的规划参数,根本上能够了解一个特定DCS体系的相对长处与缺点。

  (1)体系能处理多少I/O信息。

  (2)体系能处理多少与操控有关的操控回路的信息。

  (3)能习惯多少用户和设备(CRT、操控站等)。

  (4)传输数据的完好性是怎样完全查看的。

  (5)数据公路的最大答应长度是多少。

  (6)数据公路能支撑多少支路。

  (7)数据公路是否能支撑由其它制造厂出产的硬件(可编程序操控器、核算机、数据记载设备等)。

  为确保通讯的完好,大部分DCS厂家都能供给冗余数据公路。

  为了确保体系的安全性。运用了杂乱的通讯规约和检错技能,所谓通讯规约便是一组规矩,用以确保所传输的数据被接纳,并且被了解的和发送的数据相同。

  现在在DCS体系中,一般运用两类通讯手法,即同步的和异步的,同步通讯依托一个时钟来调理数据的传输和接纳,异步网络选用没有时钟的陈述体系。

  

  3、FCS

  FCS的要害要害有以下三点。

  (1)FCS体系的中心是总线协议,即总线规范。

  一种类型的总线,只需其总线协议一经确认,相关的要害技能与有关的设备也就被确认,就其总线协议的根本原理而言,各类总线都是相同的,都以处理双向串行数字化通讯传输为根本根据。可是因为各种原因,各类总线的总线协议存在很大的差异。

  为了使现场总线的满意可互操作性要求,使其成为真实的敞开体系,原IEC国际规范,现场总线通讯协议模仿的用户层中,就明确规定用户层具有设备描绘功用。为了完结互操作,每个现场总线设备都用设备描绘DD来描绘。DD能够以为是设备的一个驱动器,它包含一切必要的参数描绘和主站所需求的操作进程。因为DD包含描绘设备通讯所需求的一切信息,并且与主站无关,所以能够使现场设备完结真实的互操作性。

  实际情况是否如上述共同,答复是否定的。现在经过的现场总线国际规范含8种类型,而原IEC国际规范仅仅8种类型之一,与其它7种类型总线的位置是相等的。其它7种类型总线,不管其商场占有率有多少,每个总线协议都有一套软件、硬件的支撑。他们能够构成体系,构成产品。而原IEC现场总线国际规范,是一个既无软件支撑也无硬件支撑的空架子。要完结这些总线的彼此兼容和互操作,就现在情况而言,几乎是不可能的。

  经过上述,咱们是否能够得出这样一种映象:敞开的现场总线操控体系的互操作性,就一个特定类型的现场总线而言,只需遵从该类型现场总线的总线协议,对其产品是敞开的,并具有互操作性,换句话说,不管什么厂家的产品,也纷歧定是该现场总线公司的产品,只需遵从该总线的总线协议,产品之间是敞开的,并具有互操作性,就能够组成总线网络。

  (2)FCS体系的根底是数字智能现场设备。

  数字智能现场设备是FCS体系的硬件支撑,是根底,道理很简略,FCS体系履行的是主动操控设备与现场设备之间的双向数字通讯现场总线信号制。假如现场设备不遵从共同的总线协议,即相关的通讯规约,不具有数字通讯功用,那么所谓双向数字通讯仅仅一句废话,也不能称之为现场总线操控体系。再一点,现场总线的一大特色便是要添加现场一级操控功用。假如现场设备不是多功用智能化的产品,那么现场总线的操控体系的特色也就不存在了,所谓简化体系、便利规划、利于保护等优越性也是虚的。

  (3)FCS体系的实质是信息处理现场化。

  关于一个操控体系,无论是选用DCS仍是选用现场总线,体系需求处理的信息量至少是相同多的,实际上,选用现场总线后,能够从现场得到更多的信息。现场总线体系的信息量没有削减,乃至添加了,而传输信息的线缆却大大削减了。这就要求一方面要大大进步线缆传输信息的才能,另一方面让很多信息在现场就地完结处理,削减现场与操控机房之间的信息往复。能够说现场总线的实质便是信息处理的现场化。

  削减信息往复是网络规划和体系组态的一条重要准则。削减信息往复常常可带来改进体系呼应时刻的优点。因而。网络规划时应优先将彼此间信息交流量大的节点,放在同一条支路里。

  削减信息往复与削减体系的线缆有时会彼此对立。这时仍应以节约出资为准则来做为挑选。假如所挑选体系的呼应时刻答应的话,应选节约线缆的计划。如所选体系的呼应时刻比较严重,略微削减一点信息的传输就够用了,那就应选削减信息传输的计划。

  现在一些带现场总线的现场外表本身装了许多功用块,尽管不同产品同种功用块在功用上会稍有不同,但一个网络支路上有许多功用相同功用块的情况是客观存在。选用哪一个现场外表上的功用,是体系组态要处理的问题。

  考虑这个问题的准则是:尽量削减总线上的信息往复。一般能够挑选与该功用有关的信息输出最多的那台外表上的功用块。

  三者之间的典型比较

  经过运用现场总线,用户能够很多削减现场接线,用单个现场外表能够完结多变量通讯,不同制造厂出产的设备间能够完全互操作,添加现场一级的操控功用,体系集成大大简化,并且保护非常简洁。传统的进程操控体系中,每个现场设备到操控室都需运用一对专用的双绞线,以传送4-20mA信号,现场总线体系中,每个现场设备到接线盒双绞线依然能够运用,可是从现场接线盒到中央操控室仅用一根双绞线完结数字通讯。

  经过选用现场总线操控体系,究竟能节约多少电缆,编者没有做此核算。可是,咱们能够选用DCS体系的电厂中与主动操控体系有关的所用电缆公里数看出,电缆在基建出资中所占比例。

  1、某电厂,2&TImes;300MW燃煤机组

  热力体系为单元制。每台机组设置一座会集操控楼,选用机、炉、电单元会集操控方法。单元操控室的标高为12.6m,与运转层标高共同。DCS选用WDPF-Ⅱ,每台机组规划的I/O点为4500点。

  电缆敷设选用俄EC元件,8个人用1.5个月时刻完结敷设的规划使命。

  主厂房内每台300MW机组主动化专业的电缆根数为4038根。

  主厂房内每台300MW机组主动化专业电缆长度为350公里。

  以上电缆的根数及长度均不包含全厂火灾报警的厂供电缆和全厂各辅助出产车间的电缆。

  电缆桥架的立柱、桥架及小槽盒悉数选用钢制镀锌,每台机组约95t。

  其他电缆桥架包含直通、弯通、三通、四通、盖板、终端封头、调宽片、直接片等选用铝合金原料,每台300MW机组约为55t。

  附件随桥架供给(如螺栓,螺母)。

  2、某电厂,4&TImes;325MW燃油燃气电站

  热力体系为单元制。DCS选用TELEPERM–XP.每台机组规划I/O点为5804点。

  电缆敷设选用EC软件,12个人用2.5个月时刻完结电缆敷设的规划使命。

  主厂房内每台325MW机组主动化专业的电缆根数为4413根。

  主厂房内每台325MW机组主动扮装业的电缆长度为360km。

  每台机组悉数选用钢制镀锌电缆桥架,其质量约为250t。

  3、电站的电缆能够分为六大类:高压电力电缆、低压电力电缆、操控电缆、热控电缆、弱电电缆(主要指核算机用电缆)、其他电缆。若两台300MW机组一起做电缆敷设,主动化专业电缆的数量大约有8500根左右。其间热控电缆和弱电电缆将大于500根,及约占60%左右(以根数计量)。

  

  上述的比较偏重于纯技能性的比较,以下比较拟参加经济要素。

  比较的条件是DCS体系与典型的,抱负的FCS体系进行比较。为什么要做如此的假定?作为DCS体系开展到今日,开发初期提出的技能要求已满意并得到了完善,现在的情况是进一步进步,因而也就不存在典型、抱负的说法。而作为FCS体系,20世纪90年代刚进入实用化,作为开发初期的技能要求:兼容敞开、双向数字通讯、数字智能现场设备、高速总线等,现在还不抱负,有待完善。这种情况与现场总线国际规范的拟定不能说没有关系。曩昔的十多年,各总线安排都忙于拟定规范,开发产品,占据更多的商场,意图便是要挤身国际规范,合法的占据更多的商场,现在有关国际规范的争战已告一段落,各大公司安排都已意识到,要真实占据商场,就得完善体系及相关产品。咱们能够做这样的猜测,不久的将来,完善的现场总线体系及相关产品必将成为国际现场总线技能的干流。

  详细比较:

  (1)DCS体系是个大体系,其操控器功用强并且在体系中的作用非常重要,数据公路更是体系的要害,所以,有必要全体出资一步到位,过后的扩容难度较大。而FCS功用下放较完全,信息处理现场化,数字智能现场设备的广泛选用,使得操控器功用与重要性相对削弱。因而,FCS体系出资起点低,能够边用、边扩、边投运。

  (2)DCS体系是封闭式体系,各公司产品根本不兼容。而FCS体系是敞开式体系,用户能够挑选不同厂商、不同品牌的各种设备连入现场总线,到达最佳的体系集成。

  (3)DCS体系的信息全都是二进制或模仿信号构成的,有必要有D/A与A/D转化。而FCS体系是全数字化,就免去了D/A与A/D改换,高集成化高功用,使精度能够从±0.5%进步到±0.1%。

  (4)FCS体系能够将PID闭环操控功用装入变送器或履行器中,缩短了操控周期,现在能够从DCS的每秒2–5次,进步到FCS的每秒10–20次,然后改进调理功用。

  (5)DCS体系能够操控和监督工艺全进程,对本身进行确诊、保护和组态。可是,因为本身的致病缺点,其I/O信号选用传统的模仿量信号,因而,它无法在DCS工程师站上对现场外表(含变送器,履行器等) 进行远方确诊、保护和组态。FCS体系选用全数字化技能,数字智能现场设备发送多变量信息,而不只仅是单变量信息,并且还具有检测信息过失的功用。FCS体系选用双向数字通讯现场总线信号制。因而,它能够对现场设备(含变送器,履行机构等)进行确诊、保护和组态。FCS体系的这点优越性是DCS体系无法比拟的。

  (6)FCS体系因为信息处理现场化,与DCS体系比较,能够省去适当数量的隔离器、端子柜、I/O终端、I/O卡件、I/O文件及I/O柜。一起也节约了I/O设备及设备室的空间与占地面积,有专家以为能够省去60%。

  (7)与(6)相同理由,FCS体系能够削减很多电缆与敷设电缆用的桥架等,一起也省去了规划、设备和保护费用,有专家以为能够省去66%。

  关于(6)、(7)两点应弥补阐明的是,选用FCS体系,节约出资的作用是不必置疑的,可是否如有的专家所说达66%。这些数字在多篇文章中呈现,编者以为这是彼此转摘的成果,现在还未找到这些数字的原始出处。因而,读者在引证数字时要慎重。

  (8)FCS相对DCS组态简略,因为结构、功用规范化,便于设备、运转、保护。

  (9)用于进程操控的FCS规划开发要害。这一点并不作为DCS比较,仅仅阐明用于进程操控或者说用于模仿接连进程类的FCS在规划开发中应要点考虑的问题。

  ①要求总线本安防爆功用,并且是头号重要的。

  ②根本监控如流量、料位、温度、压力等改变是缓慢的,并且还有滞后效应,因而,节点监控并不需求快电子学的呼应时刻,但要求有杂乱的模仿量处理才能。这一物理特征决议了体系根本上多选用主–从之间的会集轮询制,这在技能上是合理的,在经济上是有利的。

  ③流量、料位、温度、压力等参数的丈量,其物理原理是古典的,但传感器,变送器及操控器应向数字智能化开展。

  ④作为针对接连进程类及其仪器外表而开发的FCS体系,应侧重于低速总线H1的规划完善。

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