PLC、DCS、FCS三大工业控制体系的本质区别，看完涨知识
2019/09/08 22:52:03
随着工业技能的快速发展,相继出现了集散控制体系和现场总线控制体系, 一些行业当中有的人以为FCS 是由PLC发展而来的;另一些行业的人以为FCS又是由DCS发展而来的。FCS与 PLC及DCS之间既有密不可分的关联, 又存在着本质的区别。
在工业过程控制中的三大控制体系,分别是PLC、DCS、FCS。
PLC控制器是一种数字运算操纵的电子体系,专为工业情况下的应用而计划。它接纳一类可编程的存储器,用于其内部存储步伐、实行逻辑运算、次序控制、定时、计数与算术操纵等面向用户的指令,并通过数字式或模仿式输入或输出,控制各种范例的机器或生产过程。
DCS集散控制体系，又叫盘算机分布式控制体系,它是20世纪70年代中期敏捷发展起来的,它把控制技能、盘算机技能、图像表现技能 以及通讯技能联合起来,也称作4C技能，实现了对生产过程的监督、控制和管理。它既冲破了通例控制仪表功能的范围性,又较好的办理了早期盘算机体系对于信息、管理和控制作用过于会合带来的伤害性。
FCS 现场总线控制体系的焦点是总线协议,底子是数字智能现场装备,本质是信息处置惩罚现场化。
大型 PLC 构成的过程控制体系的根本特点
(1) 从上到下的布局,PLC 既可以作为独立的 DCS, 也可以作为DCS的子体系。(2) PID 放在控制站中,可实现一连 PID 控制等各种功能。
(3) 可用一台 PC 为主站,多台同范例 PLC为从站; 也可用一台 PLC 为主站,多台同范例 PLC 为从站, 构成PLC网络。(4) 重要用于工控中的次序控制,新型PLC也兼有闭环控制功能。
DCS控制体系的根本特点
(1) 从上到下的树状体系,此中通讯是关键。(2) PID在停止站中,停止站联结盘算机与现场仪器 仪表与控制装。(3) 是树状拓扑和并行一连的链路布局,有大量电缆从中继站并行到现场仪器仪表。(4) 信号体系包罗开关量信号和模仿信号。(5) DCS是控制(工程师站)、操纵(操纵员站)、现场 仪表(现场测控站)的三级布局。
FCS 控制体系的根本特点
(1)FCS是3C技能的融合。它实用于本质安全、伤害地区、易变过程、难于对付的非常情况。(2) 现场装备高度智能化,提供全数字信号;一条总线毗连全部的装备。(3) 从控制室到现场装备的双向数字通讯总线,是互联的、双向的、串行多节点、开放的数字通讯体系取 代单向的、单点、并行、封闭的模仿体系。(4) 控制功能彻底分散。
DCS控制体系与PLC控制体系的比力
DCS是一种“分散式控制体系”,而 PLC 只是一 种控制“装置”,两者是“体系”与“装 置”的区别。体系可以实现任何装置的功能与和谐, PLC 装置只实现本单位所具备的功能。网络方面, 网络是控制体系的中枢神经。
DCS 体系如 HOLLiAS MACS 体系的网络,由上至下分为体系网络和控制网络两个条理,体系网络实现现场控制站与 体系操纵员站的互连,控制网络实现现场控制站与智能 I/O 单位的通讯,信息传输及时可靠。
而 PLC 由于根本上都为个体工作,其在与别的 PLC 或上位机举行通讯时,所接纳的网络情势根本都是单网布局。在网络安全上,PLC 没有很好的掩护步伐。
DCS 在整个计划上留有大量的可扩展性接口,外接 体系或扩展体系都非常方便,PLC 所搭接的整个体系完成后,想随意的增长或淘汰操纵员站都是很难实现的。DCS 安全性为包管 DCS 控制装备的安全可靠, DCS 接纳了双冗余的控制单位,当紧张控制单位出现故 障时,都会有相干的冗余单位及时无扰的切换为工作单 元,包管整个体系的安全可靠。
PLC 所搭接的体系根本没有冗余的概念,就更谈不上冗余控制计谋。特殊是当其某个PLC 单位发生故障时,不得不将整个体系停下来,才气举行更换维护并需重新编程。以是DCS体系要比PLC安全可靠性(Reliability)上高一个品级。DCS 与 PLC 硬件可靠性(Reliability)差不多。PLC 的上风在于软件方面，PLC 接纳的是次序扫描机制,PLC 在高速的次序控制中占主导职位。PLC的循环周期在10ms 秒左右, 而DCS 控制站在500ms 左右。
DCS 实现次序联锁功能 相对于PLC来讲是弱势,且逻辑实行速率不如 PLC。相对而言,PLC 构成的体系本钱更低。DCS 的现场控制站层通常接纳会合式控制,只管支持长途分布式 I/O,但由于本钱缘故原由,很少接纳。而PLC 基于现场总线的长途分 布式 I/O 体积小更机动易用,能有用地节流接线本钱。
FCS控制体系与DCS控制体系的比力
可以说FCS 兼备了DCS 与 PLC的特点,而且跨出 了革命性的一步。1) FCS是全开放的体系,其技能尺度也是全开放的, FCS 的现场装备具有互操纵性,装置相互兼容,因此用户 可以选择差别厂商、差别品牌的产物,到达最佳的体系集成;DCS 体系是封闭的,各厂家的产物互不兼容。
2) FCS 的信号传输实现了全数字化,其通讯可以从最底层的传感器和实行器直到最高层,为企业的MES 和 ERP 提供强有力的支持,更紧张的是它还可以对现场装 置举行长途诊断、维护和组态;DCS 的通讯功能受到很 大限定,固然它也可以毗连到 Internet,但它连不到底 层, 它提供的信息量也是有限的, 它不能对现场装备进 行长途操纵。
3）FCS 的布局为全分散式,它废弃了 DCS 中的 I /O 单位和控制站,把控制功能下放到现场装备,实现了彻底的分散,体系扩展也变得非常轻易;DCS 的分散只是到控制器一级, 它夸大控制器的功能, 数据公路更是其关键。
4) FCS 的全数字化,控制体系精度高,可以到达土0.1％;而DCS 的信号体系是二进制或模仿式的,必须有A /D 、D/ A环节, 以是其控制精度为土 0.5 ％。
5) FCS 可以将PID闭环功能放到现场的变送器或实行器中,加上数字通讯,以是收缩了采样和控制周期, 现在可以从 DCS 的每秒2-5次,进步到每秒10-20 次,从而改善了调治性能。
6) 由于 FCS 省去了大量的硬件装备、电缆和电缆安装辅助装备, 节省了大量的安装和调试费用, 以是它的造价要远低于DCS。
FCS是一个开放的、完全分布式的、智能控制的体系。但传统DCS、PLC体系已经被利用了几十年来,发展成为一个实用型的、可靠性(Reliability)高的体系。随着它们各自的发展,都有向对方靠拢的趋势。像新型的 DCS 已有很强的次序控制功能;而新型的PLC,在处置惩罚闭环控制方面也不弱，而且两者都能构成大型控制网络。
在工业过程控制中的三大控制体系,分别是PLC、DCS、FCS。
PLC控制器是一种数字运算操纵的电子体系,专为工业情况下的应用而计划。它接纳一类可编程的存储器,用于其内部存储步伐、实行逻辑运算、次序控制、定时、计数与算术操纵等面向用户的指令,并通过数字式或模仿式输入或输出,控制各种范例的机器或生产过程。
DCS集散控制体系，又叫盘算机分布式控制体系,它是20世纪70年代中期敏捷发展起来的,它把控制技能、盘算机技能、图像表现技能 以及通讯技能联合起来,也称作4C技能，实现了对生产过程的监督、控制和管理。它既冲破了通例控制仪表功能的范围性,又较好的办理了早期盘算机体系对于信息、管理和控制作用过于会合带来的伤害性。
FCS 现场总线控制体系的焦点是总线协议,底子是数字智能现场装备,本质是信息处置惩罚现场化。
大型 PLC 构成的过程控制体系的根本特点
(1) 从上到下的布局,PLC 既可以作为独立的 DCS, 也可以作为DCS的子体系。(2) PID 放在控制站中,可实现一连 PID 控制等各种功能。
(3) 可用一台 PC 为主站,多台同范例 PLC为从站; 也可用一台 PLC 为主站,多台同范例 PLC 为从站, 构成PLC网络。(4) 重要用于工控中的次序控制,新型PLC也兼有闭环控制功能。
DCS控制体系的根本特点
(1) 从上到下的树状体系,此中通讯是关键。(2) PID在停止站中,停止站联结盘算机与现场仪器 仪表与控制装。(3) 是树状拓扑和并行一连的链路布局,有大量电缆从中继站并行到现场仪器仪表。(4) 信号体系包罗开关量信号和模仿信号。(5) DCS是控制(工程师站)、操纵(操纵员站)、现场 仪表(现场测控站)的三级布局。
FCS 控制体系的根本特点
(1)FCS是3C技能的融合。它实用于本质安全、伤害地区、易变过程、难于对付的非常情况。(2) 现场装备高度智能化,提供全数字信号;一条总线毗连全部的装备。(3) 从控制室到现场装备的双向数字通讯总线,是互联的、双向的、串行多节点、开放的数字通讯体系取 代单向的、单点、并行、封闭的模仿体系。(4) 控制功能彻底分散。
DCS控制体系与PLC控制体系的比力
DCS是一种“分散式控制体系”,而 PLC 只是一 种控制“装置”,两者是“体系”与“装 置”的区别。体系可以实现任何装置的功能与和谐, PLC 装置只实现本单位所具备的功能。网络方面, 网络是控制体系的中枢神经。
DCS 体系如 HOLLiAS MACS 体系的网络,由上至下分为体系网络和控制网络两个条理,体系网络实现现场控制站与 体系操纵员站的互连,控制网络实现现场控制站与智能 I/O 单位的通讯,信息传输及时可靠。
而 PLC 由于根本上都为个体工作,其在与别的 PLC 或上位机举行通讯时,所接纳的网络情势根本都是单网布局。在网络安全上,PLC 没有很好的掩护步伐。
DCS 在整个计划上留有大量的可扩展性接口,外接 体系或扩展体系都非常方便,PLC 所搭接的整个体系完成后,想随意的增长或淘汰操纵员站都是很难实现的。DCS 安全性为包管 DCS 控制装备的安全可靠, DCS 接纳了双冗余的控制单位,当紧张控制单位出现故 障时,都会有相干的冗余单位及时无扰的切换为工作单 元,包管整个体系的安全可靠。
PLC 所搭接的体系根本没有冗余的概念,就更谈不上冗余控制计谋。特殊是当其某个PLC 单位发生故障时,不得不将整个体系停下来,才气举行更换维护并需重新编程。以是DCS体系要比PLC安全可靠性(Reliability)上高一个品级。DCS 与 PLC 硬件可靠性(Reliability)差不多。PLC 的上风在于软件方面，PLC 接纳的是次序扫描机制,PLC 在高速的次序控制中占主导职位。PLC的循环周期在10ms 秒左右, 而DCS 控制站在500ms 左右。
DCS 实现次序联锁功能 相对于PLC来讲是弱势,且逻辑实行速率不如 PLC。相对而言,PLC 构成的体系本钱更低。DCS 的现场控制站层通常接纳会合式控制,只管支持长途分布式 I/O,但由于本钱缘故原由,很少接纳。而PLC 基于现场总线的长途分 布式 I/O 体积小更机动易用,能有用地节流接线本钱。
FCS控制体系与DCS控制体系的比力
可以说FCS 兼备了DCS 与 PLC的特点,而且跨出 了革命性的一步。1) FCS是全开放的体系,其技能尺度也是全开放的, FCS 的现场装备具有互操纵性,装置相互兼容,因此用户 可以选择差别厂商、差别品牌的产物,到达最佳的体系集成;DCS 体系是封闭的,各厂家的产物互不兼容。
2) FCS 的信号传输实现了全数字化,其通讯可以从最底层的传感器和实行器直到最高层,为企业的MES 和 ERP 提供强有力的支持,更紧张的是它还可以对现场装 置举行长途诊断、维护和组态;DCS 的通讯功能受到很 大限定,固然它也可以毗连到 Internet,但它连不到底 层, 它提供的信息量也是有限的, 它不能对现场装备进 行长途操纵。
3）FCS 的布局为全分散式,它废弃了 DCS 中的 I /O 单位和控制站,把控制功能下放到现场装备,实现了彻底的分散,体系扩展也变得非常轻易;DCS 的分散只是到控制器一级, 它夸大控制器的功能, 数据公路更是其关键。
4) FCS 的全数字化,控制体系精度高,可以到达土0.1％;而DCS 的信号体系是二进制或模仿式的,必须有A /D 、D/ A环节, 以是其控制精度为土 0.5 ％。
5) FCS 可以将PID闭环功能放到现场的变送器或实行器中,加上数字通讯,以是收缩了采样和控制周期, 现在可以从 DCS 的每秒2-5次,进步到每秒10-20 次,从而改善了调治性能。
6) 由于 FCS 省去了大量的硬件装备、电缆和电缆安装辅助装备, 节省了大量的安装和调试费用, 以是它的造价要远低于DCS。
FCS是一个开放的、完全分布式的、智能控制的体系。但传统DCS、PLC体系已经被利用了几十年来,发展成为一个实用型的、可靠性(Reliability)高的体系。随着它们各自的发展,都有向对方靠拢的趋势。像新型的 DCS 已有很强的次序控制功能;而新型的PLC,在处置惩罚闭环控制方面也不弱，而且两者都能构成大型控制网络。