厦门仲鑫达自动化设备有限公司
李婉莹手机:18030235312qq:3004830743(微信同号)
座机:0592-5856208 qq邮箱:3004830743@qq.免费信息
摘 要:本文对PLC、DCS、FCS三大控制系统的特点和差异进行了分析,指出了三种控制系统之间的渊源及发展方向。
关键词:可编程序控制器(PLC),分散控制系统(DCS),现场总线控制系统(FCS)
前言
上世纪九十年代走向实用化的现场总线控制系统,正以迅猛的势头快速发展,是目前世界上最新型的控制系统。现场总线控制系统是目前自动化技术中的一个热点,正受到国内外自动化设备制造商与用户越来越强烈的关注。现场总线控制系统的出现,将给自动化领域带来又一次革命,其深度和广度将超过历史的任何一次,从而开创自动化的新纪元。
在有些行业,FCS是由PLC发展而来的;而在另一些行业,FCS又是由DCS发展而来的,所以FCS与PLC及DCS之间有着千丝万缕的联系,又存在着本质的差异。本文试就PLC、DCS、FCS三大控制系统的特点和差异作一分析,指出它们之间的渊源及发展方向。
PLC、DCS、FCS三大控制系统的基本特点
目前,在连续型流程生产自动控制(PA)或习惯称之谓工业过程控制中,有三大控制系统,即PLC、DCS和FCS。它们各自的基本特点如下:
1 PLC
(1)从开关量控制发展到顺序控制、运送处理,是从下往上的。
(2)连续PID控制等多功能,PID在中断站中。
(3)可用一台PC机为主站,多台同型PLC为从站。
(4)也可一台PLC为主站,多台同型PLC为从站,构成PLC网络。这比用PC机作主站方便之处是:有用户编程时,不必知道通信协议,只要按说明书格式写就行。
(5)PLC网格既可作为独立DCS/TDCS,也可作为DCS/TDCS的子系统。
(6)大系统同DCS/TDCS,如TDC3000、CENTUMCS、WDPFI、MOD300。
(7)PLC网络如Siemens公司的SINEC—L1、SINEC—H1、S4、S5、S6、S7等,GE公司的GE信息发布、三菱公司的MELSEC—信息发布、MELSEC—信息发布/MINI。
(8)主要用于工业过程中的顺序控制,新型PLC也兼有闭环控制功能。
(9)制造商:GOULD(美)、AB(美)、GE(美)、OMRON(日)、MITSUBISHI(日)、Siemens(德)等。
2 DCS或TDCS
(1)分散控制系统DCS与集散控制系统TDCS是集4C(免费信息munication,免费信息puter, Control、CRT)技术于一身的监控技术。
(2)从上到下的树状拓扑大系统,其中通信(免费信息munication)是关键。
(3)PID在中断站中,中断站联接计算机与现场仪器仪表与控制装置。
(4)是树状拓扑和并行连续的链路结构,也有大量电缆从中继站并行到现场仪器仪表。
(5)模拟信号,A/D—D/A、带微处理器的混合。
(6)一台仪表一对线接到I/O,由控制站挂到局域网LAN。
(7)DCS是控制(工程师站)、操作(操作员站)、现场仪表(现场测控站)的3级结构。
(8)缺点是成本高,各公司产品不能互换,不能互操作,大DCS系统是各家不同的。
(9)用于大规模的连续过程控制,如石化等。
(10)制造商:Bailey(美)、Westinghous(美)、HITACH(日)、LEEDS & NORTHRMP(美)、SIEMENS(德)、Foxboro(美)、ABB (瑞士)、Hartmann & Braun(德)、Yokogawa(日)、Honewell(美国)、Taylor(美)等。
3 FCS
(1)基本任务是:本质(本征)安全、危险区域、易变过程、难于对付的非常环境。
(2)全数字化、智能、多功能取代模拟式单功能仪器、仪表、控制装置。
(3)用两根线联接分散的现场仪表、控制装置、PID与控制中心,取代每台仪器两根线。
(4)在总线上PID与仪器、仪表、控制装置都是平等的。
(5)多变量、多节点、串行、数字通信系统取代单变量、单点、并行、模拟系统。
(6)是互联的、双向的、开放的取代单向的、封闭的。
(7)用分散的虚拟控制站取代集中的控制站。
(8)由现场电脑操纵,还可挂到上位机,接同一总线的上一级计算机。
(9)局域网,再可与inter信息发布相通。
(10)改变传统的信号标准、通信标准和系统标准入企业管理网。
(11)制造商:美Honeywell 、Smar 、Fisher— Rosemount、 AB/Rockwell、Elsag— Bailey 、Foxboro 、Yamatake 、日Yokogawa、欧 Siemens、 GEC—Alsthom 、Schneider、 proces—Data、 ABB等。
(12)3类FCS的典型
1)连续的工艺过程自动控制如石油化工,其中“本安防爆”技术是绝对重要的,典型产品是FF、World FIP、Profibus—PA;
2)分立的工艺动作自动控制如汽车制造机器人、汽车,典型产品是Profibus—DP、CANbus;
3)多点控制如楼宇自动化,典型产品是LON Work、Profibus—FMS。
从上述基本要点的描述中,我们是否注意到一点,用于过程控制的三大系统,没有一个是针对电站而开发的,或者说,在他们开发的初期,都并非以电站做系统的首选控制对象。而在这些系统的使用说明中也绝不把电站做为首选适用范围,有的在适用范围中根本就不提电站。现在奇怪的是,这三大控制系统,尤其是DCS、PLC,都在电站得到了广泛应用,而且效果也非常好。
PLC产品种类繁多,其规格和性能也各不相同。对PLC的分类,通常根据其结构形式的不同、功能的差异和I/O点数的多少等进行大致分类。
1.按结构形式分类
根据PLC的结构形式,可将PLC分为整体式和模块式两类。
(1)整体式PLC 整体式PLC是将电源、CPU、I/O接口等部件都集中装在一个机箱内, 具有结构紧凑、体积小、价格低的特点。小型PLC一般采用这种整体式结构。整体式PLC由不同I/O点数的基本单元(又称主机)和扩展单元组成。基本单元内有CPU、I/O接口、与I/O扩展单元相连的扩展口,以及与编程器或EPROM写入器相连的接口等。扩展单元内只有I/O和电源等,没有CPU。基本单元和扩展单元之间一般用扁平电缆连接。整体式PLC一般还可配备特殊功能单元,如模拟量单元、位置控制单元等,使其功能得以扩展。
(2)模块式PLC 模块式PLC是将PLC各组成部分,分别作成若干个单独的模块,如CPU模块、I/O模块、电源模块(有的含在CPU模块中)以及各种功能模块。模块式PLC由框架或基板和各种模块组成。模块装在框架或基板的插座上。这种模块式PLC的特点是配置灵活,可根据需要选配不同规模的系统,而且装配方便,便于扩展和维修。大、中型PLC一般采用模块式结构。
还有一些PLC将整体式和模块式的特点结合起来,构成所谓叠装式PLC。叠装式PLC其CPU、电源、I/O接口等也是各自独立的模块,但它们之间是靠电缆进行联接,并且各模块可以一层层地叠装。这样,不但系统可以灵活配置,还可做得体积小巧。
2.按功能分类
根据PLC所具有的功能不同,可将PLC分为低档、中档、高档三类。
(1)低档PLC 具有逻辑运算、定时、计数、移位以及自诊断、监控等基本功能,还可有少量模拟量输入/输出、算术运算、数据传送和比较、通信等功能。主要用于逻辑控制、顺序控制或少量模拟量控制的单机控制系统。
(2)中档PLC 除具有低档PLC的功能外,还具有较强的模拟量输入/输出、算术运算、数据传送和比较、数制转换、远程I/O、子程序、通信联网等功能。有些还可增设中断控制、PID控制等功能,适用于复杂控制系统。
(3)高档PLC 除具有中档机的功能外,还增加了带符号算术运算、矩阵运算、位逻辑运算、平方根运算及其它特殊功能函数的运算、制表及表格传送功能等。高档PLC机具有更强的通信联网功能,可用于大规模过程控制或构成分布式网络控制系统,实现工厂自动化。
NEDAP 9935371 16-12A 0.72-3.0kWP&H SMARTORQUE MORRIS MATERIAL HANDLING DRIVE R77319D18 430XS
RELIANCE 6SP44X-034CTAN SP600
Allen Bradley AB 1336 Plus Drive 1336S-BRF10-AN-EN-L6
Telemecanique ATV31HU55S6X AC
ALLEN BRADLEY 20AD5P0A3AYNNNNN SER A 3/2HP
Mitsubishi Inverter Freqrol-Z200 FR-Z260-3.7K
Fanuc Ltd. Capacitor Module Mod A06B-6083-H218 A
HITACHI L100-007HFU 1HP 380-460V
RELIANCE ELECTRIC 1SU54002
ALLEN BRADLEY DRIVE 1336-B005-EOD-FA2-L3
Yaskawa Drive ServoPack CACR-SR30TZ0SF
TB Woods Wood's WF2 Sensorless WF2C5002-0N
Glentek SMA7105-1 Brushtype Amplifier SMA7105-018-004B-1 SMA7105 3491123-3
Sew Eurodrive 214 DC Drive Movitron 241 32-2977
New ALLEN BRADLEY AC DRIVE 1336S-BRF50-AE-FR5 5 HP
SAFTRonICS C102001-1
BLACK BOX T3-FOLD OPTIC LINEDRIVER 724-746-5500 MT619A-ST 2820170200
Sanyo Denki ABS Super Servo Amplifier 68AA150TFR02
Allen Bradley AC drive 1336S-BRF10-AA-EN5-HAP-L5
Reliance SS-90 Servo Amplifier EC690SAM005 SAM005
Mitsubishi Inverter Freqrol-A200 Drive FR-A260E-0.75K-UL
Allen Bradley AB 1336 Drive 1336-B003-EAD-S1
Allen Bradley 20BD8P0A3AYNAND0
ROBICON 10HP AC DRIVE ID-454GT 3PH 460V 457G12.00
ROBICON 10HP AC DRIVE ID-454GT 3PH 460V 457E52.00
Reliance Automax SA500 Dist Pwr DM50 615055-1S 9101-0377
ALLEN BRADLEY DRIVE 1336 PLUS 1336S-BRD10-AA-EN 1336S-BRF10-AA-EN-NA2-C6
ALLEN BRADLEY DRIVE 20AB4P2A3AYNNNNN
Parker 免费信息pumotor 2100 Series Indexer 2100-2-488 Code A 21002488
NACHI SUA301C
SIEMENS 6RB2825-0FA01 DC
Toshiba VFS11-4075PL-WN (R5)
BALDOR VS1PF420-9 OR VS1PF420-1
ETEL DSB2 Digital Servo Amplifier Slave Drive DSB2P124-211E-000H
SANYO DENKI SANMOTION Q2AA18350LBF2A
Reliance Electric AC VS Drive 1AC2102U
SUPERIOR ELECTRIC SLO-SYN 6180-PI125
Allen Bradley 1336 Plus 1336S-BRF10-AA-EN-HA2-L6 Ser D 1336S-BRF10
ALLEN BRADLEY Drive 1336S-BRF20-AN-EN4-HAB-L4 2hp 2 hp 1336S-BRF20
Sanyo denki ABS Super 68AA050TXR21
ALLEN BRADLEY AC DRIVE 1336S-BRF20-AN-EN-HA2-L5
SCHNEIDER ELECTRIC ALTIVAR 71 ATV71HU55N4
Telemecanique Square D Drive ATV58HU72N4Z 400/460v 3ph
SOCAPEL ST1-10-310 ST110310 SERVO AMP 911721/94 003
Kollmb2ben BDS4 Servo Drive BDS4A-203J-0001/202A21P BDS4A-203J-0001
Reliance FlexPak Plus VS Drive 14C101U