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ABB模塊

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1  PLC、DCS、FCS三大控制系統(tǒng)的基本特點(diǎn)

目前，在連續(xù)型流程生產(chǎn)工業(yè)過(guò)程控制中，有三大控制系統(tǒng)，即PLC、DCS和FCS。它們各自的基本特點(diǎn)如下：

1.1PLC

（1）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。

（2）邏輯控制、定時(shí)控制、計(jì)數(shù)控制、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、通信和聯(lián)網(wǎng)等多功能。

（3）可用一臺(tái)PC機(jī)為主站，多臺(tái)同型PLC為從站。

（4）也可一臺(tái)PLC為主站，多臺(tái)同型PLC為從站，構(gòu)成PLC網(wǎng)絡(luò)。這比用PC機(jī)作主站方便之處是：有用戶編程時(shí)，不必知道通信協(xié)議，只要按說(shuō)明書(shū)格式寫(xiě)就行。

（5）PLC網(wǎng)絡(luò)既可作為獨(dú)立DCS/TDCS，也可作為DCS/TDCS的子系統(tǒng)。

（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。

1.2DCS

（1）分散控制系統(tǒng)DCS與集散控制系統(tǒng)TDCS是集4C（Communication，Computer，Control、CRT）技術(shù)于一身的監(jiān)控技術(shù)，是第四代過(guò)程控制系統(tǒng)。既有計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)控制算式、精度高、響應(yīng)速度快的優(yōu)點(diǎn)，又有儀表控制系統(tǒng)安全可靠、維護(hù)方便的要求。

（2）從上到下的樹(shù)狀拓?fù)浯笙到y(tǒng)，其中通信（Communication）是關(guān)鍵。

（3）是樹(shù)狀拓?fù)浜筒⑿羞B續(xù)的鏈路結(jié)構(gòu)，也有大量電纜從中繼站并行到現(xiàn)場(chǎng)儀器儀表。

（4）模擬信號(hào)，A/D—D/A、帶微處理器的混合。是由幾臺(tái)計(jì)算機(jī)和一些智能儀表智能部件組成，并逐漸地以數(shù)字信號(hào)來(lái)取代模擬信號(hào)。

（5）一臺(tái)儀表一對(duì)線接到I/O，由控制站掛到局域網(wǎng)LAN。

（6）DCS是控制（工程師站）、操作（操作員站）、現(xiàn)場(chǎng)儀表（現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控站）的3級(jí)結(jié)構(gòu)。缺點(diǎn)是成本高，各公司產(chǎn)品不能互換，不能互操作，大DCS系統(tǒng)是各家不同的。

（7）用于大規(guī)模的連續(xù)過(guò)程控制，如石化、大型電廠機(jī)組的集中控制等。

1.3FCS

（1）FCS是第五代過(guò)程控制系統(tǒng)，它是21世紀(jì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的方向。是3C技術(shù)（Communication，Computer，Control）的融合。基本任務(wù)是：本質(zhì)（本征）安全、危險(xiǎn)區(qū)域、易變過(guò)程、難于對(duì)付的非常環(huán)境。

（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。

（3）用兩根線聯(lián)接分散的現(xiàn)場(chǎng)儀表、控制裝置，取代每臺(tái)儀表的兩根線。“現(xiàn)場(chǎng)控制”取代“分散控制”；數(shù)據(jù)的傳輸采用“總線”方式。

（4）從控制室到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的雙向數(shù)字通信總線，是互聯(lián)的、雙向的、串行多節(jié)點(diǎn)、開(kāi)放的數(shù)字通信系統(tǒng)取代單向的、單點(diǎn)、并行、封閉的模擬系統(tǒng)。

（5）用分散的虛擬控制站取代集中的控制站。

（6）把微機(jī)處理器轉(zhuǎn)入現(xiàn)場(chǎng)自控設(shè)備，使設(shè)備具有數(shù)字計(jì)算和數(shù)字通信能力，信號(hào)傳輸精度高，遠(yuǎn)程傳輸。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。

（7）可上局域網(wǎng)，再可與internet相通。既是通信網(wǎng)絡(luò)，又是控制網(wǎng)絡(luò)。

（8）3類FCS的典型應(yīng)用：1)連續(xù)的工藝過(guò)程自動(dòng)控制如石油化工，其中“本安防爆”技術(shù)是重要的；2）分立的工藝動(dòng)作自動(dòng)控制如汽車(chē)制造機(jī)器人、汽車(chē)；3）多點(diǎn)控制如樓宇自動(dòng)化。

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。

2  三大控制系統(tǒng)之間的差異

2.1差異

2.1.1DCS或PLC

PLC系統(tǒng)與DCS系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)差異不大，只是在功能的著上的不同，DCS著重于閉環(huán)控制及數(shù)據(jù)處理。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。

DCS或PLC系統(tǒng)的關(guān)鍵是通信。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。由于它的任務(wù)是為系統(tǒng)所有部件之間提供通信網(wǎng)絡(luò)，因此，數(shù)據(jù)公路自身的設(shè)計(jì)就決定了總體的靈活性和安全性。數(shù)據(jù)公路的媒體可以是：一對(duì)絞線、同軸電纜或光纖電纜。

DCS的特點(diǎn)是：（1）控制功能強(qiáng)。可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制規(guī)律，如串級(jí)、前饋、解耦、自適應(yīng)、優(yōu)和非線性控制等。也可實(shí)現(xiàn)順序控制。（2）系統(tǒng)可靠性高。（3）采用CRT操作站有良好的人機(jī)界面。（4）軟硬件采用模塊化積木式結(jié)構(gòu)。（5）系統(tǒng)容易開(kāi)發(fā)。（6）用組態(tài)軟件，編程簡(jiǎn)單，操作方便。（7）有良好的性價(jià)比。

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)。

（1）系統(tǒng)能處理多少I(mǎi)/O信息。

（2）系統(tǒng)能處理多少與控制有關(guān)的控制回路的信息。

（3）能適應(yīng)多少用戶和裝置（CRT、控制站等）。

（4）傳輸數(shù)據(jù)的完整性是怎樣檢查的。

（5）數(shù)據(jù)公路的大允許長(zhǎng)度是多少。

（6）數(shù)據(jù)公路能支持多少支路。

（7）數(shù)據(jù)公路是否能支持由其它制造廠生產(chǎn)的硬件（可編程序控制器、計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)記錄裝置等）。為通信的完整，大部分DCS或PLC廠家都能提供冗余數(shù)據(jù)公路。

為了系統(tǒng)的安全性，使用了復(fù)雜的通信規(guī)約和檢錯(cuò)技術(shù)。所謂通信規(guī)約就是一組規(guī)則，用以所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)接收與發(fā)送。

目前在DCS和PLC系統(tǒng)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(gè)時(shí)鐘信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)的傳輸和接收，異步網(wǎng)絡(luò)采用沒(méi)有時(shí)鐘的報(bào)告系統(tǒng)。

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