分布式控制系統(tǒng)(參考版)
2025-08-02 00:21本頁(yè)面
【正文】 所以選擇DCS也應(yīng)該根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的需求來(lái)進(jìn)行選擇。但是點(diǎn)數(shù)比較小的情況下，記錄儀就顯示比較經(jīng)濟(jì)實(shí)惠了。今后的控制系統(tǒng)將會(huì)是：FCS處于控制系統(tǒng)中心地位，兼有DCS、PLC系統(tǒng)一種新型標(biāo)準(zhǔn)化、智能化、開(kāi)放性、網(wǎng)絡(luò)化、信息化控制系統(tǒng)?；蛑皇菍⑦^(guò)去處于控制系統(tǒng)中心地位的DCS移到現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的一個(gè)站點(diǎn)上去。結(jié)論在未來(lái)，工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)中，數(shù)字技術(shù)向智能化、開(kāi)放性、網(wǎng)絡(luò)化、信息化發(fā)展，同時(shí)，工業(yè)控制軟件也將向標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、開(kāi)放性發(fā)展?？梢钥隙ǖ氖?，結(jié)合DCS、工業(yè)以太網(wǎng)、先進(jìn)控制等新技術(shù)的FCS將具有強(qiáng)大的生命力。雖然以現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)為基礎(chǔ)的FCS發(fā)展很快，但FCS發(fā)展還有很多工作要做，如統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、儀表智能化等。采用現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)構(gòu)造低成本現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)，促進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)儀表的智能化、控制功能分散化、控制系統(tǒng)開(kāi)放化，符合工業(yè)控制系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的應(yīng)用是工業(yè)過(guò)程控制發(fā)展的主流之一。PLC對(duì)于順序控制有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。充分發(fā)揮PLC在處理開(kāi)關(guān)量方面的優(yōu)勢(shì)。PLC在FCS系統(tǒng)中的地位似乎已被確定并無(wú)多少爭(zhēng)論。經(jīng)過(guò)30多年的發(fā)展，PLC已十分成熟與完善，并具有強(qiáng)大的運(yùn)算、處理和數(shù)據(jù)傳輸功能。PLC于20世紀(jì)60年代末期在美國(guó)首先出現(xiàn)，目的是用來(lái)取代繼電器，執(zhí)行邏輯、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能，建立柔性程序控制系統(tǒng)。6．FCS相對(duì)于DCS組態(tài)簡(jiǎn)單，由于結(jié)構(gòu)、性能標(biāo)準(zhǔn)化，便于安裝、運(yùn)行、維護(hù)。5．FCS由于信息處理現(xiàn)場(chǎng)化，與DCS相比可以省去相當(dāng)數(shù)量的隔離器、端子柜、I/O終端、I/O卡件、I/O文件及I/O柜，同時(shí)也節(jié)省了I/O裝置及裝置室的空間與占地面積。FCS采用的是雙向數(shù)字通信現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)信號(hào)制。但是，由于自身的致命弱點(diǎn)，其I/O信號(hào)采用傳統(tǒng)的模擬量信號(hào)，因此，它無(wú)法在DCS工程師站上對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表（含變送器、執(zhí)行器等）進(jìn)行遠(yuǎn)方診斷、維護(hù)和組態(tài)。并且FCS系統(tǒng)可以將PID閉環(huán)控制功能裝入現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中，縮短了控制周期，提高運(yùn)算速度，從而改善調(diào)節(jié)性能。3．DCS系統(tǒng)的信息全都是二進(jìn)制或模擬信號(hào)形成的，必須通過(guò)D/A與A/D轉(zhuǎn)換。2．DCS系統(tǒng)是封閉式系統(tǒng)，各公司產(chǎn)品基本不兼容。而FCS功能下放較徹底，信息處理現(xiàn)場(chǎng)化，數(shù)字智能現(xiàn)場(chǎng)裝置的廣泛采用，使得控制器功能與重要性相對(duì)減弱。前題是DCS系統(tǒng)與典型的、理想的FCS系統(tǒng)進(jìn)行比較。通過(guò)采用現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)，到底能節(jié)省多少電纜，編者就不作詳細(xì)的計(jì)算。傳統(tǒng)的過(guò)程控制儀表系統(tǒng)每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)裝置到控制室都需使用一對(duì)專(zhuān)用的電纜或雙絞線(xiàn)，以傳送4mA~20mA信號(hào)?，F(xiàn)場(chǎng)儀表的數(shù)據(jù)（包括采集的數(shù)據(jù)和診斷數(shù)據(jù)）通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)傳送到控制室的控制設(shè)備上，控制室的控制設(shè)備用來(lái)監(jiān)視各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)儀表的運(yùn)行狀態(tài)，保存智能儀表上傳的數(shù)據(jù)，同時(shí)完成少量現(xiàn)場(chǎng)儀表無(wú)法完成的高級(jí)控制功能?？梢哉f(shuō)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的本質(zhì)就是信息處理的現(xiàn)場(chǎng)化?，F(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)系統(tǒng)的信息量沒(méi)有減少，甚至增加了，而傳輸信息的線(xiàn)纜卻大大減少了。3．FCS系統(tǒng)的本質(zhì)是信息處理現(xiàn)場(chǎng)化對(duì)于一個(gè)控制系統(tǒng)，無(wú)論是采用DCS還是采用現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)，系統(tǒng)需要處理的信息量至少是一樣多的?，F(xiàn)場(chǎng)裝置必須遵循統(tǒng)一的總線(xiàn)協(xié)議，即相關(guān)的通訊規(guī)約，具備數(shù)字通信功能，能實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)字通。2．FCS系統(tǒng)的基礎(chǔ)是數(shù)字智能現(xiàn)場(chǎng)裝置控制功能下放到現(xiàn)場(chǎng)儀表中，控制室內(nèi)儀表裝置主要完成數(shù)據(jù)處理、監(jiān)督控制、優(yōu)化控制、協(xié)調(diào)控制和管理自動(dòng)化等功能。另外，F(xiàn)CS還可以通過(guò)網(wǎng)關(guān)和企業(yè)的上級(jí)管理網(wǎng)絡(luò)相連，以便管理者掌握第一手資料，為決策提供依據(jù)。開(kāi)放的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)的互操作性，就一個(gè)特定類(lèi)型的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)而言，只要遵循同一類(lèi)型現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的總線(xiàn)協(xié)議，對(duì)其產(chǎn)品是開(kāi)放的，并具有互操作性。其中Device NET于2002年10月8日被中國(guó)批準(zhǔn)為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并于2003年4月1日開(kāi)始實(shí)施。除了IEC61158的8種現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)外，IEC TC17B通過(guò)了三種總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)：SDS（Smart Distributed System）；ASI（Actuator Sensor Interface）；Device NET。IEC/TC65的SC65C/WG6工作組于1984年開(kāi)始致力于推出世界上單一的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)工作，走過(guò)了16年的艱難歷程，于1993年推出了IEC611582，之后的標(biāo)準(zhǔn)制定就陷于混亂。根據(jù)IEC61158的定義，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)是安裝在制造或過(guò)程區(qū)域的現(xiàn)場(chǎng)裝置與控制室內(nèi)的自動(dòng)控制裝置之間的數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)。FCS可以將PID控制徹底分散到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（Field Device）中。采用雙絞線(xiàn)、光纜或無(wú)線(xiàn)電方式傳輸數(shù)字信號(hào)，減少大量導(dǎo)線(xiàn)，提高了可靠性和抗干擾能力。（5）很強(qiáng)的適用性。（3）智能化與功能自治性。 FCSFCS具有（1）很好的開(kāi)放性、互操作性和互換性。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)接收與發(fā)送。為保證通信的完整，大部分DCS或PLC廠(chǎng)家都能提供冗余數(shù)據(jù)公路。6．?dāng)?shù)據(jù)公路能支持多少支路。4．傳輸數(shù)據(jù)的完整性是怎樣徹底檢查的。2．系統(tǒng)能處理多少與控制有關(guān)的控制回路的信息。通過(guò)數(shù)據(jù)公路的設(shè)計(jì)參數(shù)，基本上可以了解一個(gè)特定DCS或PLC系統(tǒng)的相對(duì)優(yōu)點(diǎn)與弱點(diǎn)。（6）用組態(tài)軟件，編程簡(jiǎn)單，操作方便。（4）軟硬件采用模塊化積木式結(jié)構(gòu)。（2）系統(tǒng)可靠性高?？蓪?shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制規(guī)律，如串級(jí)、前饋、解耦、自適應(yīng)、最優(yōu)和非線(xiàn)性控制等。數(shù)據(jù)公路的媒體可以是：一對(duì)絞線(xiàn)、同軸電纜或光纖電纜。也可以說(shuō)數(shù)據(jù)公路是分散控制系統(tǒng)DCS及PLC的脊柱。PLC著重于邏輯控制及開(kāi)關(guān)量的控制，也可實(shí)現(xiàn)模擬量控制。這三大控制系統(tǒng)，尤其是DCS、PLC，都在電站得到了廣泛應(yīng)用，而且效果也非常好。既是通信網(wǎng)絡(luò)，又是控制網(wǎng)絡(luò)。實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸全數(shù)字化、控制功能分散、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一全開(kāi)放。5．用分散的虛擬控制站取代集中的控制站?！艾F(xiàn)場(chǎng)控制”取代“分散控制”；數(shù)據(jù)的傳輸采用“總線(xiàn)”方式。（2）全數(shù)字化、智能、多功能取代模擬式單功能儀器、儀表、控制裝置。是3C技術(shù)（Communication，Computer， Control）的融合。6．主要用于工業(yè)過(guò)程中的順序控制，新型PLC也兼有閉環(huán)控制功能。這比用PC機(jī)作主站方便之處是：有用戶(hù)編程時(shí)，不必知道通信協(xié)議，只要按說(shuō)明書(shū)格式寫(xiě)就行。3．可用一臺(tái)PC機(jī)為主站，多臺(tái)同型PLC為從站。步進(jìn)(順序)控制、連續(xù)PID控制、 數(shù)據(jù)控制――PLC具有數(shù)據(jù)處理能力、它們各自的基本特點(diǎn)如下：PLC1．從開(kāi)關(guān)量控制發(fā)展到順序控制、運(yùn)算處理，是從下往上的。本文針對(duì)PLC、DCS、FCS三大控制系統(tǒng)的特點(diǎn)、性能和差異作一分析
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