FCS可以說是第五代過程控制系統,是由PLC(Programmable Controller)或DCS(Distributed Control System)發展而來的。FCS與PLC及DCS之間有千絲萬縷的聯系,又存在著本質的差異。本文針對PLC、DCS、FCS三大控制系統的特點、性能和差異作一分析。
目前,在連續型流程生產工業過程控制中,有三大控制系統,即PLC自動控制、DCS和FCS。它們各自的基本特點如下:
1 PLC
(1)從開關量控制發展到順序控制、運算處理,是從下往上的;
(2)邏輯控制、定時控制、 計數控制、 步進(順序)控制、連續PID控制、 數據控制――PLC具有數據處理能力、 通信和聯網等多功能;
(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網絡既可作為獨立DCS/TDCS,也可作為DCS/TDCS的子系統;
(6)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。
2 DCS
(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,是第四代過程控制系統。既有計算機控制系統控制算式先進、精度高、響應速度快的優點,又有儀表控制系統安全可靠、維護方便的要求;
(2)從上到下的樹狀拓撲大系統,其中通信(Communication)是關鍵;
(3)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;
(4)模擬信號,A/D—D/A、帶微處理器的混合。是由幾臺計算機和一些智能儀表智能部件組成,并逐漸地以數字信號來取代模擬信號。
(5)一臺儀表一對線接到I/O,由控制站掛到局域網LAN;
(6)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。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;
(7)用于大規模的連續過程控制,如石化、大型電廠機組的集中控制等。
3 FCS
(1)FCS是第五代過程控制系統,它是21世紀自動化控制系統的方向。是3C技術(Communication,Computer, Control)的融合。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,取代每臺儀表的兩根線。“現場控制”取代“分散控制”;數據的傳輸采用“總線”方式;
(4)從控制室到現場設備的雙向數字通信總線,是互聯的、雙向的、串行多節點、開放的數字通信系統取代單向的、單點、并行、封閉的模擬系統;
(5)用分散的虛擬控制站取代集中的控制站;
(6)把微機處理器轉入現場自控設備,使設備具有數字計算和數字通信能力,信號傳輸精度高,遠程傳輸。實現信號傳輸全數字化、控制功能分散、標準統一全開放;
(7)可上局域網,再可與internet相通。既是通信網絡,又是控制網絡;
(8)3類FCS的典型應用:1) 連續的工藝過程自動控制如石油化工,其中“本安防爆”技術是很重要的;2)分立的工藝動作自動控制如汽車制造機器人、汽車;3)多點控制如樓宇自動化。
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。