转载:PLC,DCS和FCS 点击:0 | 回复:103



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发表于:2004-02-28 15:14:00
楼主
全球DCS(分散型数字控制系统)制造商争夺中国市场 中国工业报   我国DCS市场处于成长期   广泛应用于工业领域的DCS(分散型数字控制系统)自1975年问世以来已经经过近30年的时间,发达国家普及率已经相当高,且已超过产品生命周期的高峰期,进入衰减期。因此,销售量逐年下降。加之最近几年全球经济不景气,新建工程很少,改造投入也大幅度减少,使得DCS 的市场十分萧条。而中国的DCS市场目前正处于上升和发展时期,而且有很 大的市场空间。所以,全球的DCS制造商都将目光转向中国市场,展开激烈的竞争,从2002年DC S进口增长46.5%就可以看出,估计今后会更加剧烈。   我国DCS发展较晚,大约在20世纪80年代末才开始逐渐普及。目前还处在从大型工程逐步向中、小型工程,从主应用领域(如石化、化工、电力、冶金等行业)逐步向全工业范围(如市政、食品、建材、环保、交通等)扩展的阶段,市场远没有饱和。特别在最近一段时期,将会有大量的国内企业要采用先进的DCS来改造传统产业。目前,国内企业和年销售额超过500万元的非国有企业有10多万家,它们的技术改造为DCS 提供了十分巨大的市场空间。   加之国家采取积极的财政政策,拉动内需,致使有较多的新建工程项目投建。随着经济体制改革的深入,工业的投资主体进一步多元化,外资企业、股份制企业和民营企业得到飞速发展,国际上著名企业集团纷纷进入中国或加大投资力度。这些新建项目都需要采用先进的控制系统,因此对DCS的需求将进一步增长。   此外,我国在80年代末、90年代初大量引进的国外DCS相当一部分已经投入运行十余年,到了系统的生命周期。这些正在运行的DCS更新换代在今后一个时期也将带来巨大商机。   几大行业推动DCS发展   目前,我国国民经济的主要领域使用DCS已经十分普遍,不但大型、中型工程项目采用,不少小型项目也开始采用。DCS现在是流程工业自控系统最主要的产品。   石化是DCS使用比较早和普遍的领域,石化领域采购DCS的金额占总金额的13.6%。该领域的几乎全部大型工程都是采用国外系统,其中Honeywell 公司、日本横河电机株式会社处于领先地位。   化工领域也是DCS的主要应用领域,大约占总金额的20.3%。在化工领域国产DCS已经取得较大的业绩,但该领域销售额最高的目前还是日本横河,其次是浙大中控、Honey-well、Emerson以及北京和利时等公司。   火电站是DCS的大用户,每年占DCS市场总额的34.9%(含核电和热电系统)。现在除60万千瓦机组和部分30万千瓦新建机组外,30万千瓦改造机组和30万千瓦以下的所有机组已经大量采用国产DCS。   冶金领域近几年随着本领域技术的发展以及由于该行业自身对控制技术的特殊要求,DCS的使用量正在逐步减小,被PLC系统所替代。目前, DCS的金额大约占总金额的12%,ABB和Siemens在冶金领域名列前茅。   食品行业以酿酒行业使用最多,Siemens由于与丹麦一家啤酒厂合作开发了一套专用系统,在中国市场占有率最高,其次为Honeywell。   造纸行业几乎为国外系统垄断,特别是水分定量控制系统,国内尚未掌握这项技术。   其他如水泥、热网管道、输气管线、污水处理等领域,近年来都已经成为DCS新的增长点。   国产DCS应大力提高占有率   目前,具有自主知识产权的国产品牌DCS的市场占有率、销售收入已接近总额的30%,但业内专家认为,要想进一步扩大国产DCS的市场占有率仍需在以下几方面努力。   国产DCS必须在继续拓展中小型项目市场的同时,提高自身的综合素质,积极进入大型工程项目。   国产的DCS已经取得非常好的成绩,有了一定的市场占有率。但是,也应看到国家的大型工程项目所使用的 DCS仍然都是国外产品。   大型工程项目责任大,出了问题损失大,国产产品又没有业绩,在这种情况下,完全依靠企业的努力进入大型工程项目是很难的。因此,还需要政府在政策上的支持。   另一方面,国产DCS制造商也要努力提高自身的综合素质,特别要加强和国内外工程公司的合作。对于大型工程项目,往往工程公司是主角,我国有些设备就是通过工程公司在国内,甚至首先在国外的大型工程中取得使用的业绩和经验,从而得到推广的。   国内DCS企业应以DCS技术为核心,向工业自动化综合企业发展。   国际上,DCS的供应商一般都属于综合性集团的一部分。一方面是因为DCS本身有很大的拉动作用,一个 DCS项目往往可以带动大量的现场仪表,产生综合经济效益;另一方面DCS是一个相当复杂的大型产品,其开发投入十分巨大,单纯依靠其自身的利润维持持续发展是很困难的。   但是,在中国的特殊情况下出现了若干个生产DCS的专业公司,而且发展得很好,这是有一定历史原因的。最初的开发和技术积累是在国有企业的体制下进行的,在引进与开发上多少得到国家的一些经济支持。但是,这个阶段已经过去,现在要完全依靠自己的力量继续发展,要做大,要做强,这将给现有的企业带来很大的经济压力。专家认为,国内 的企业现在应该开始考虑企业的结构问题。DCS正面临技术的转折关头,既是机遇又是挑战。现在来考虑这个问题,正是时候。   要尽快地研究和建立我国FCS(现场总线控制系统)的体系结构。   DCS当前面临着现场总线控制系统(FCS)技术的挑战,尽管现场总线的国际标准不理想,但作为一种技术趋势已经是不可阻挡了。因此,我们在发展DCS的同时,必须重视FCS的发展。   最近,由跨国公司在中国独立兴建或与中国公司合建了很多大型工程项目。据了解,这些项目全部采用现场总线仪表和系统。因此,估计到2005年我国现场总线的运行仪表将超过10万台,而且我们的用户、设计院也将通过这些工程更加了解现场总线的优点和设计方法,那时可能会在中国出现一个采用现场总线技术的小高潮。   当前我国的现场总线技术虽然落后于国际,但差距不是很大。因此,我们应该在市场体制下,从市场的整体利益出发,各企业之间既竞争又合作,争取在DCS的技术过渡期形成有我国特色的FCS,缩小与国外技术上的差距。( 奚家成;董景辰)



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发表于:2003-12-11 13:11:00
1楼
PLC、DCS、FCS三大控制系统的特点和差异 阅览次数:354 来源:控制与传动 作者:徐甫荣 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) 1.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。 2.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: 2.1 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GENET、三菱公司的MELSEC—NET、MELSEC—NET/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。 2.2 DCS或TDCS (1)分散控制系统DCS与集散控制系统TDCS是集4C(Communication,Computer, 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(Communication)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。 2.3 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internet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。 3.三大控制系统之间的差异   我们已经知道,FCS是由DCS与PLC发展而来,FCS不仅具备DCS与PLC的特点,而且跨出了革命性的一步。而目前,新型的DCS与新型的PLC,都有向对方靠拢的趋势。新型的DCS已有很强的顺序控制功能;而新型的PLC,在处理闭环控制方面也不差,并且两者都能组成大型网络,DCS与PLC的适用范围,已有很大的交叉。下一节就仅以DCS与FCS进行比较。在前面的章节中,实际上已涉及到DCS与FCS的差异,下面将就体系结构、投资、设计、使用等方面进行叙述。 3.1 差异要点 ·DCS   DCS系统的关键是通信。也可以说数据公路是分散控制系统DCS的脊柱。由于它的任务是为系统所有部件之间提供通信网络,因此,数据公路自身的设计就决定了总体的灵活性和安全性。数据公路的媒体可以是:一对绞线、同轴电缆或光纤电缆。   通过数据公路的设计参数,基本上可以了解一个特定DCS系统的相对优点与弱点。 (1)系统能处理多少I/O信息。 (2)系统能处理多少与控制有关的控制回路的信息。 (3)能适应多少用户和装置(CRT、控制站等)。 (4)传输数据的完整性是怎样彻底检查的。 (5)数据公路的最大允许长度是多少。 (6)数据公路能支持多少支路。 (7)数据公路是否能支持由其它制造厂生产的硬件(可编程序控制器、计算机、数据记录装置等)。   为保证通信的完整,大部分DCS厂家都能提供冗余数据公路。   为了保证系统的安全性,使用了复杂的通信规约和检错技术。所谓通信规约就是一组规则,用以保证所传输的数据被接收,并且被理解得和发送的数据一样。   目前在DCS系统中一般使用两类通信手段,即同步的和异步的,同步通信依靠一个时钟信号来调节数据的传输和接收,异步网络采用没有时钟的报告系统。 ·FCS FCS的关键要点有三点 (1)FCS系统的核心是总线协议,即总线标准 前面的章节已经叙述,一种类型的总线,只要其总线协议一经确定,相关的关键技术与有关的设备也就被确定。就其总线协议的基本原理而言,各类总线都是一样的,都以解决双向串行数字化通讯传输为基本依据。但由于各种原因,各类总线的总线协议存在很大的差异。 为了使现场总线满足可互操作性要求,使其成为真正的开放系统,在IEC国际标准,现场总线通讯协议模型的用户层中,就明确规定用户层具有装置描述功能。为了实现互操作,每个现场总线装置都用装置描述DD来描述。DD能够认为是装置的一个驱动器,它包括所有必要的参数描述和主站所需的操作步骤。由于DD包括描述装置通信所需的所有信息,并且与主站无关,所以可以使现场装置实现真正的互操作性。   实际情况是否如上述一致,回答是否定的。目前通过的现场总线国际标准含8种类型,而原IEO国际标准只是8种类型之一,与其它7种类型总线的地位是平等的。其它7种总线,不论其市场占有率有多少,每个总线协议都有一套软件、硬件的支撑。它们能够形成系统,形成产品,而原IEC现场总线国际标准,是一个既无软件支撑也无硬件支撑的空架子。所以,要实现这些总线的相互兼容和互操作,就目前状态而言,几乎是不可能的。   通过上述,我们是否可以得出这样一种映象:开放的现场总线控制系统的互操作性,就一个特定类型的现场总线而言,只要遵循该类型现场总线的总线协议,对其产品是开放的,并具有互操作性。换句话说,不论什么厂家的产品,也不一家是该现场总线公司的产品,只要遵循该总线的总线协议,产品之间是开放的,并具有互操作性,就可以组成总线网络。 (2)FCS系统的基础是数字智能现场装置 数字智能现场装置是FCS系统的硬件支撑,是基础,道理很简单,FCS系统执行的是自动控制装置与现场装置之间的双向数字通信现场总线信号制。如果现场装置不遵循统一的总线协议,即相关的通讯规约,不具备数字通信功能,那么所谓双向数字通信只是一句空话,也不能称之为现场总线控制系统。再一点,现场总线的一大特点就是要增加现场一级控制功能。如果现场装置不是多功能智能化的产品,那么现场总线控制系统的特点也就不存在了,所谓简化系统、方便设计、利于维护等优越性也是虚的。 (3) FCS系统的本质是信息处理现场化 对于一个控制系统,无论是采用DCS还是采用现场总线,系统需要处理的信息量至少是一样多的。实际上,采用现场总线后,可以从现场得到更多的信息。现场总线系统的信息量没有减少,甚至增加了,而传输信息的线缆却大大减少了。这就要求一方面要大大提高线缆传输信息的能力,另一方面要让大量信息在现场就地完成处理,减少现场与控制机房之间的信息往返。可以说现场总线的本质就是信息处理的现场化。 减少信息往返是网络设计和系统组态的一条重要原则。减少信息往返常常可带来改善系统响应时间的好处。因此,网络设计时应优先将相互间信息交换量大的节点,放在同一条支路里。 减少信息往返与减少系统的线缆有时会相互矛盾。这时仍应以节省投资为原则来做选择。如果所选择系统的响应时间允许的话,应选节省线缆的方案。如所选系统的响应时间比较紧张,稍微减少一点信息的传输就够用了,那就应选减少信息传输的方案。 现在一些带现场总线的现场仪表本身装了许多功能块,虽然不同产品同种功能块在性能上会稍有差别,但一个网络支路上有许多功能雷同功能块的情况是客观存在的。选用哪一个现场仪表上的功能块,是系统组态要解决的问题。 考虑这个问题的原则是:尽量减少总线上的信息往返。一般可以选择与该功能有关的信息输出最多的那台仪表上的功能块。 3.2 典型系统比较   通过使用现场总线,用户可以大量减少现场接线,用单个现场仪表可实现多变量通信,不同制造厂生产的装置间可以完全互操作,增加现场一级的控制功能,系统集成大大简化,并且维护十分简便。典型的现场总线系统框图示于图1。从图1中可以看出,传统的过程控制仪表系统每个现场装置到控制室都需使用一对专用的双绞线,以传送4~20mA信号,图2所示现场总线系统中,每个现场装置到接线盒的双绞线仍然可以使用,但是从现场接线盒到中央控制室仅用一根双绞线完成数字通信。 图1:传统的过程控制系统   通过采用现场总线控制系统,到底能节省多少电缆,编者尚未做此计算。但是,我们不可以采用DCS系统的电厂中与自动控制系统有关的所用电缆公里数看出,电缆在基建投资中所占份额。 某电厂,2×300MW燃煤机组。热力系统为单元制。每台机组设置一座集中控制楼,采用机、炉、电单元集中控制方式。单元控制室的标高为12.6米,与运行层标高一致。DCS采用WDPF—Ⅱ,每台机组设计的I/O点为4500点。 图2:现场总线控制系统 电缆敷设采用EC软件,8个人用1.5个月时间完成电缆敷设的设计任务。 主厂房内每台300MW机组自动化专业的电缆根数为4038根。 主厂房内每台300MW机组自动化专业的电缆长度为350公里。 以上电缆的根数及长度均不包括全厂火灾报警的厂供电缆和全厂各辅助生产车间的电缆。   电缆桥架的立柱、桥架及小槽盒全部选用钢制镀锌,每台机组约95吨。 其它电缆桥架包括直通、弯通、三通、四通、盖板、终端封头、调宽片、直接片等选用铝合金材质,每台300MW机组约为55吨。附件随桥架提供(如螺栓、螺母)。   某电厂,4×MW燃油燃气电站。热力系统为单元制。DCS采用TELEPERM-XP。每台机组设计I/O点数为5804点。 电缆敷设采用EC软件,12个人用2.5个月时间完成电缆敷设的设计任务。 主厂房内每台325MW机组自动化专业的电缆根数为4413根。 主厂房内每台235MW机组自动化专业的电缆长度为360公里。 每台机组全部选用钢制镀锌电缆桥架,其重量约为200吨。 电站的电缆可以分为六大类:高压电力电缆、低压电力电缆、控制电缆、热控电缆、弱电电缆(主要指计算机用电缆)、其它电缆。若两台300MW机组同时做电缆敷设,自动化专业电缆的数量大约有8500根左右。其中热控电缆和弱电电缆将大于5000根,即约占60%左右(以根数计量)。 3.3 设计、投资及使用 上述的比较是偏重于纯技术性的比较,以下比较拟加入经济因素。 比较的前题是DCS系统与典型的、理想的FCS系统进行比较。为什么要做如此的假设。做为DCS系统发展到今天,开发初期提出的技术要求却已满足并得到了完善,目前的状况是进一步提高,因此也就不存在典型、理想的说法。而作为FCS系统,90年代刚进入实用化,作为开发初期的技术要求:兼容开放,双向数字通信、数字智能现场装置、高速总线等,目前还不理想有待完善。这种状态与现场总线国际标准的制定不能说没有关系。过去的十多年,各总线组织都忙于制定标准,开发产品,占领更多的市场,目的就是要挤身于国际标准,合法的占领更大的市场。现在有关国际标准的争战已告一段落,各大公司组织都已意识到,要真正占领市场,就得完善系统及相关产品。我们可以做这样的预测,不久的将来,完善的现场总线系统及相关产品必须成为世界现场总线技术的主流。 具体比较: (1)DCS系统是个大系统,其控制器功能强而且在系统中的作用十分重要,数据公路更是系统的关键,所以,必须整体投资一步到位,事后的扩容难度较大。而FCS功能下放较彻底,信息处理现场化,数字智能现场装置的广泛采用,使得控制器功能与重要性相对减弱。因此,FCS系统投资起点低,可以边用、边扩、边投运。 (2)DCS系统是封闭式系统,各公司产品基本不兼容。而FCS系统是开放式系统,用户可以选择不同厂商、不同品牌的各种设备连入现场总线,达到最佳的系统集成。 (3)DCS系统的信息全都是二进制或模拟信号形成的,必须有D/A与A/D转换。而FCS系统是全数字化,就免去了D/A与A/D变换,高集成化高性能,使精度可以从±0.5%提高到±0.1%。 (4)FCS系统可以将PID闭环控制功能装入变送器或执行器中,缩短了控制周期,目前可以从DCS的每秒2~5次,提高到FCS的每秒10~20次,从而改善调节性能。 (5)DCS它可以控制和监视工艺全过程,对自身进行诊断、维护和组态。但是,由于自身的致命弱点,其I/O信号采用传统的模拟量信号,因此,它无法在DCS工程师站上对现场仪表(含变送器、执行器等)进行远方诊断、维护和组态。FCS采用全数字化技术,数字智能现场装置发送多变量信息,而不仅仅是单变量信息,并且还具备检测信息差错的功能。FCS采用的是双向数字通信现场总线信号制。因此,它可以对现场装置(含变送器、执行机构等)进行远方诊断、维护和组态。FCS的这点优越性是DCS无法比拟的。 (6)FCS由于信息处理现场化,与DCS相比可以省去相当数量的隔离器、端子柜、I/O终端、I/O卡件、I/O文件及I/O柜,同时也节省了I/O装置及装置室的空间与占地面积。有专家认为可以省去60%。 (7)与(6)同样理由,FCS可以减少大量电缆与敷设电缆用的桥架等,同时也节省了设计、安装和维护费用。有专家认为可以节省66%。 对于(6)、(7)两点应补充说明的是,采用FCS系统,节省投资的效果是不用怀疑的,但是否如有的专家所说达60~66%。这些数字在多篇文章中出现,编者认为这是相互转摘的结果,目前还未找到这些数字的原始出处,因此,读者在引用这些数字时要慎重。  (8)FCS相对于DCS组态简单,由于结构、性能标准化,便于安装、运行、维护。  (9)用于过程控制的FCS设计开发要点。这一点并不作为与DCS的比较,只是说明用于过程控制或者说用于模拟连续过程类的FCS在设计开发中应重点考虑的问题。 1)要求总线本安防爆功能,而且是头等重要的。 2)基本监控如流量、料位、温度、压力等的变化是缓慢的,而且还有滞后效应,因此,节点监控并不需要快电子学的响应时间,但要求有复杂的模拟量处理能力。这一物理特征决定了系统基本上多采用主一从之间的集中轮询制,这在技术上是合理的,在经济上是有利的。 3)流量、料位、温度、压力等参数的测量,其物理原理是古典的,但传感器、变送器及控制器应向数字智能化发展。 4)作为针对连续过程类及其仪器仪表而开发的FCS,应侧重于低速总线H1的设计完善。 4.PLC与DCS的前景 我们已经知道有的FCS是由PLC发展而来,而有的FCS是由DCS发展而来,那么,今天FCS已走向实用化,PLC与DCS前景又将如何。 PLC于60年代末期在美国首先出现,目的是用来取代继电器,执行逻辑、计时、计数等顺序控制功能,建立柔性程序控制系统。1976年正式命名,并给予定义:PLC是一种数字控制专用电子计算机,它使用了可编程序存储器储存指令,执行诸如逻辑、顺序、计时、计数与演算等功能,并通过模拟和数字输入、输出等组件,控制各种机械或工作程序。经过30多年的发展,PLC已十分成熟与完善,并开发了模拟量闭环控制功能。PLC在FCS系统中的地位似乎已被确定并无多少争论。参见图3:IEC推荐的现场总线控制系统体系结构。PLC作为一个站挂在高速总线上。充分发挥PLC在处理开关量方面的优势。另外,火力发电厂辅助车间,例如补给水处理车间、循环水车间、除灰除渣车间、输煤车间等,在这些车间的工艺过程多以顺序控制为主。PLC对于顺序控制有其独特的优势。编者以为,辅助车间的控制系统应以遵循现场总线通讯协议的PLC或能与FCS进行通讯交换信息的PLC为优选对象。 图3:IEC推荐的现场总线控制系统体系结构   自1973年提出第一台以微处理器为基础的控制器以来,它逐步完善,并最终形成功能齐全、安全可靠的数字式分散控制系统DCS。它的性能大大优于以住任何一种控制系统。可以满足火电厂DAS、MCS、SCS和APS各系统的各种要求,目前还可以通过工业以太网建立管理层网络,以满足火电厂呼声越来越高的加强管理的要求。可以这样说,DCS系统的监控可以复盖大型火电机组的工艺全过程。 但是,自从有了FCS,并于90年代走向实用化以来,不断有如下论点在公开刊物上发表,即:“从现在起,新的现场总线控制系统FCS将逐步取代传统的DCS”;“当调节功能下放到现场去以后,传统的DCS就没有存在的必要而会自动消失”;“今后十年,传统的4~20mA模拟信号制将逐步被双向数字通信现场总线信号制所取代,模拟与数字的分散型控制系统DCS将更新换代为全数字现场总线控制系统FCS”……。这些论点归纳为一句话:FCS将取代DCS,DCS从此将消亡。 上述论点皆出自于权威专家之口,确实不无道理。数字通讯是一种趋势,它代表了技术进步,是任何人阻挡不了的。双向数字通信现场总线信号制以及由它而产生的巨大的推动力,加速现场装置与控制仪表的变革,开发出越来越多的功能完善的数字智能现场装置。这些都是DCS系统所不具备的,而由此产生的优越性以及给火电厂的设计、配置、组态、运行、维护、管理等方面带来的效益也是DCS系统所不及的。再则,FCS是由DCS以及PLC发展而来,它保留了DCS的特点,或者说FCS吸收了DCS多年开发研究以及现场实践的经验,当然也包括教训。由此而得出结论,“FCS将取代DCS”,似乎也是顺理成章之事。 同时我们也应看到,DCS系统发展也近30年,在火电厂的应用如此广泛。它的设计思想、组态配置、功能匹配等已达十分完善的程度(当然,DCS也存在进一步发展的需求,例如高级软件开发,以满足信息集成的要求),已渗透到火电厂控制系统的各个领域,并且在FCS系统中也有些体现。从这个角度来看,DCS系统似乎不能说从此消亡。再则,从前面的章节叙述中已经谈到,对那些FCS系统不能充分发挥其特点及优越性的领域,DCS系统仍有用武之地。 我们似乎没有必要在文字上做过多的争论,一定要强调谁取代谁。正如目前的DCS与新型的PLC,由于多年的开发研究,在各自保留自身原有的特点外,又相互补充,形成新的系统,现在的DCS已不是当初的DCS,同样如此,新型的PLC也不是开发初期的PLC。我们能够说是DCS取代了PLC或者说是PLC取代了DCS,显然都是不合适的。 5.结论   从上述分析论述中,我们可以得出以下简单的结论:现场总线控制系统FCS的出现,数字式分散控制DCS并不会消亡,而只是将过去处于控制系统中心地位的DCS移到现场总线的一个站点上去。也可以这样说,DCS处于控制系统中心地位的局面从此将被打破。今后火电厂的控制系统将会是:FCS处于控制系统中心地位,兼有DCS系统哲学的一种新型控制系统。 参考文献: [1] 周明:现场总线控制系统,中国电力出版社,2002年3月。 [2] 陈洪华:火电厂300MW机组电缆敷设设计探讨,火电厂自动化,2000年1月

ant-net

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2楼
我们在系统论坛中即将推出各DCS厂家的论坛,分门别类,也为了让大家能在各自系统应用中得以更深入的了解和更专业化的讨论! 希望各位积极发言,言之有据有理,转载也好呀!

baim

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3楼
文章论述精辟,受益匪浅,是我们看到了控制系统的过去、先在和将来。

DINO

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4楼
真是太好了~   我怕我以后看不到这样好的文章了怎么办~!!   只有一项遗憾   就是少了一点图形说明   不过就算是如此也不能掩盖过这篇文章的优秀~   ^^"   好~

老师傅

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发表于:2003-12-28 16:22:00
5楼
这篇文章看其来冠冕堂皇,实际上太肤浅了,PLC和DCS是现在的系统,而FCS是将来的系统,它涵盖了PLC和DCS的全部功能,决不是并列的三个系统。在将来,PLC和DCS都可以挂在FCS上,为其一部分,将来的FCS的通讯协议一定是开放的,否则FCS没有人和使用价值。愿和有兴趣的同仁一起切磋。yhb@shtlx.com www.shtlx.com

残雪

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发表于:2003-12-31 13:14:00
6楼
前两篇文章写得确实不错,在此忠心地感谢两位转载者!谢谢!

似渴

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发表于:2004-01-03 10:17:00
7楼
我是搞电厂热控自动化专业的,在工作中接触和了解过不少PLC、DCS等系统设备,但在认识上从没有进行过系统的总结分析,看过这篇文章后,感觉耳目一新,在对这些系统的认识上有了一定的提高,更加清晰明了。对我以后干好工作会带来好处的。谢谢作者!!

哈哈!

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发表于:2004-01-06 17:40:00
8楼
我想将转贴(HTTP://www.zidonghua.cn)不知楼主同意不?

亿佳音

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发表于:2004-01-12 18:40:00
9楼
能见到实物dcs吗 请发 zz416@sina.com.cn谢谢

zhouxiande

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发表于:2004-01-18 10:53:00
10楼
文章写的确实不错,我一般都是浏览一眼,今天把文章看完了,我也有这个同感,数字化技术是今后科技发展的方向,它不仅使控制更容易,抗干扰能力也大大提高,传输距离也大大延长,也使费用更便宜,如果统一相互的通讯协议之后,其兼容性,开放性将使用户受益非浅。

gongkongedit

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发表于:2004-01-19 15:58:00
11楼
不错的,使我了解了DCS系统在中国的发展方向。我是才了解DCS系统的,对此也有不大清楚的地方,能否在下次的文章里详细点,能使我更好对此了解,我是在一个小型火电厂里工作的,厂里今年就安装了DCS系统对此我想尽快的了解它的

BLACKMAN

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发表于:2004-01-30 23:54:00
12楼
小弟最近接到一个工程,采用的是下位机冗余,上位机冗余,双网卡(一般的工业网卡),双CPU,通过交换机进行数据交换,上位机采用服务器方式。      我上位机冗余已经实现了,下位机也实现了。 现在遇到一个问题,就是上位机对下位机的地址的自动识别切换。      由于现在是通过IP地址 来实现读下面数据的,而当主CPU死了后,上位机对地址的识别不能自动转换。曾试过不少 方法,有通过上位机软件来实现,在冗余动作中加入一段代码,试了不行。还有通过PC STATION建立连接,还是不行。      不知是否有对此研究深的高手,请赐教!!谢谢

gongkongedit

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发表于:2004-01-31 13:35:00
13楼
FunnyWell你好,谢谢你给诸位同行提供系统的分析。最近在作一个控制系统方案的报告,有幸对PLC,DCS,FCS,TCP/IP进行学习。本人的基本观点是: 1。PLC会两极分化,小的如家中的车库的防盗控制,大的如昆腾,双机热备,热拔插,支持C,支持多种现场总线和TCP,有WEB功能。 2。DCS专业化强,针对某一具体的行业,PLC,FCS完全替代他的可能不大。但是专业化强也是他的致命弱点,通用性差,包括两个方面A同一个DCS几乎不可能用在不同行业B一个DCS不容易兼容系统外的设备。中国DSC的发展本人认为出于一方面是中国经济的发展,另一方面是国外花费大量人力物力研制的DCS正在走向末路,中国的发展正好为他提供了稻草。 3。FCS是个方向,但是多种现场总线犹如战国时代,相互不兼容妨碍了他的快速发展。 4。正是由于FCS的相互不兼容带来了工业以太网的发展,他与现场总线几乎同时在向前发展,他没有兼容性的问题。 5。以上四种系统将会在很长一段时间内共存! UC:61566513

gongkongedit

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发表于:2004-02-04 23:32:00
14楼
设计你自己的PLC(可编程序控制器) 许多人觉得PLC很神秘,其实PLC是很简单的,其内部的CPU除了速度快之外,其他功能还不如普通的单片机。通常PLC采用16位或32位的CPU,带1或2个的串行通道与外界通讯,内部有一个定时器即可,若要提高可靠性再加一个看家狗定时器足够。 PLC的关键技术在于其内部固化了一个能解释梯形图语言的程序及辅助通讯程序,梯形图语言的解释程序的效率决定了PLC的性能,通讯程序决定了PLC与外界交换信息的难易。对于简单的应用,通常以独立控制器的方式运作,不需与外界交换信息,只需内部固化有能解释梯形图语言的程序即可。实际上,设计PLC的主要工作就是开发解释梯形图语言的程序。 本人自1986年起即从事PLC的设计和应用工作,对PLC的工作原理有一定的认识,总结和归纳出一些最基本的功能并形成库函数,读者只要调用其中的几个函数即可实现PLC的功能,大大地方便了PLC的设计工作。此外还提供示例源程序作为学习和研究之用,对有兴趣的读者可发信到 hxchen88@yahoo.com.cn 索取全部资料。

不懂就问

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发表于:2004-02-08 21:26:00
15楼
真是一篇好文章!真希望今后能在网上继续看到类似好的、有启发的文章。的确,我国的DCS较国外发展得慢,她毕竟起步晚,还需不断努力,不断提高其综合素质等。目前,国内有的系统集成商明明卖的是PLC系统却偏偏要说是DCS系统。请教Funnywell,作为用户如何去辨别是PLC系统还是DCS系统?

gongkongedit

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发表于:2004-02-08 21:49:00
16楼
我们公司用的FF(基金会现场总线) 但学习中从没有提到过FCS 我是刚接触这个 FF能不能算是FCS的一种 在学习中 反复提到FF的省线 另外,据我了解一家老的石油化工企业中PLC也只是应用在某套装置的某一个很小的部分 是不是意味着PLC的衰败?

bo_bo

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发表于:2004-02-10 21:21:00
17楼
写的真好,本人收益非浅.真希望今后能多看到类似文章.

kokohuang

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发表于:2004-02-21 14:39:00
18楼
请问诸位大虾:可编程控制器的种类有多少?读有些什么区别?

bob

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发表于:2004-02-23 14:07:00
19楼
该文是不错,但从该文中可看出,FunnyWell显然在眼界上还有盲点,那就是在提及PLC时,竟然忽略了Quantum(昆腾)家族!Quantum在我国知道的人还不多,但在北美、北欧等地区,在高端PLC中,它的销售量是排在第一位的,就连西门子,在这个档次的PLC中,都要干拜它的下风。

controldragon

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发表于:2004-02-23 22:31:00
20楼
同意楼上的观点。 MODICON公司作为世界上第一块PLC的生产商,其高端PLC产品在业内有着极高的赞誉。现在的DCS和FCS有很多功能可以在Quantum PLC中找到影子。

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