¿Qué significa dcs? Introducción a los DCS.
Sistema de control distribuido
Apodo: Sistema de control distribuido
Descripción general: DCS es un sistema de control distribuido La abreviatura también es llamado sistema de control distribuido en la industria nacional de control automático. En comparación con el sistema de control centralizado, es un nuevo tipo de sistema de control por computadora, que se desarrolla y evoluciona sobre la base del sistema de control centralizado.
Descripción técnica principal del sistema
El sistema consta principalmente de una estación de control in situ (estación de E/S), un sistema de comunicación de datos, una unidad de interfaz hombre-máquina (estación de operador OPS , estación de ingeniería ENS), gabinete, fuente de alimentación, etc. El sistema tiene una arquitectura abierta y puede proporcionar interfaces de datos abiertos de múltiples capas. Este sistema de hardware tiene alta confiabilidad, fácil mantenimiento, tecnología avanzada y es adecuado para sitios industriales hostiles. La plataforma de software china subyacente tiene potentes funciones de procesamiento, brinda la capacidad de configurar convenientemente sistemas de control complejos y ayuda a los usuarios a desarrollar de forma independiente algoritmos de control avanzados dedicados. Fácil de configurar y usar. Admite múltiples estándares de bus de campo para satisfacer futuras necesidades de expansión. El diseño del sistema adopta una configuración redundante adecuada y una función de autodiagnóstico a nivel de módulo, que tiene una alta confiabilidad.
El fallo de cualquier componente del sistema no afectará al funcionamiento de todo el sistema. Las funciones de gestión del sistema, como parámetros, alarmas y autodiagnóstico, están altamente concentradas en la pantalla CRT y la impresión de la impresora. El sistema de control está verdaderamente descentralizado funcional y físicamente. La tasa de disponibilidad de todo el sistema alcanza al menos el 99,9%; el tiempo de falla es de 654.38+ 10,000 horas, logrando un monitoreo completo en múltiples campos como energía nuclear, energía térmica, energía térmica, petroquímica, industria química, metalurgia y materiales de construcción. El concepto de "dominio". El gran sistema de control está dividido en varios subsistemas relativamente independientes mediante una red redundante en tiempo real de alta velocidad. Cada subsistema constituye un dominio. Cada dominio disfruta de datos de gestión y operación. .
La confiabilidad, apertura y avance de la estructura de la red. En la capa de operación del sistema, se utiliza Ethernet redundante de 100 Mbps; en la capa de control, se utiliza Ethernet industrial redundante de 100 Mbps para garantizar la confiabilidad del sistema en la capa de procesamiento de señales en el sitio, el bus PROFIBUS de 12 Mbps conecta la unidad de control central y Módulo de procesamiento de señal en sitio. Arquitectura cliente/servidor estándar. Algunos sistemas de control distribuido utilizan sistemas operativos de arquitectura cliente/servidor abiertos y confiables. La capa operativa del sistema utiliza el sistema operativo WINDOWS NT; la estación de control utiliza el maduro sistema operativo multitarea integrado en tiempo real QNS para garantizar el tiempo real, la seguridad y la confiabilidad del sistema de control. Software de configuración de control estándar. El sistema utiliza la herramienta de configuración de control estándar IEC61131-3 para cumplir con cualquier requisito de monitoreo. La escalabilidad y la adaptabilidad garantizan la economía.
Frontera Histórica
DCS ha experimentado más de 30 años de desarrollo desde su creación en 1975. En los últimos 30 años, aunque la arquitectura del sistema DCS no ha cambiado significativamente, sus funciones y rendimiento han mejorado enormemente gracias al desarrollo y la mejora continuos. En general, DCS se está desarrollando en una dirección más abierta, estandarizada y productiva.
Como sistema de control por ordenador en el campo de la automatización de procesos de producción, el DCS tradicional es sólo un concepto limitado. Si cree que DCS es solo un sistema de automatización para el proceso de producción, llegará a una conclusión equivocada, porque el significado de sistema de control por computadora se ha ampliado enormemente, incluyendo no solo varios contenidos incluidos en DCS en el pasado, sino también todas las mediciones. hasta la obra, equipos y organismos de ejecución, hasta todos los aspectos de la gestión de la producción y la gestión empresarial. En el sentido tradicional, DCS sólo se refiere a la automatización del control del proceso de producción, mientras que el concepto de sistemas de automatización industrial debe posicionarse al nivel de soluciones globales. Sólo planteando y resolviendo problemas desde esta perspectiva podrá la automatización informática desempeñar realmente el papel que le corresponde.
Desde la década de 1990, la tecnología informática ha avanzado a pasos agigantados y se han aplicado más tecnologías nuevas a los DCS. El PLC es un dispositivo electrónico desarrollado para el control lógico secuencial, utilizado principalmente para reemplazar la lógica de relé inflexible y voluminosa. Desde mediados de la década de 1990, la tecnología de bus de campo se ha desarrollado rápidamente y algunas personas predicen que el FCS basado en bus de campo reemplazará al DCS como protagonista del sistema de control.
Pero el bus de campo no puede reemplazar al DCS. Las razones son las siguientes:
1. Debido a las características de la red de baja velocidad del bus de campo, el número de instrumentos en cada bus no alcanza un número racional. En la práctica, en un autobús H1 sólo se pueden instalar unos 8 metros. De este modo, las ventajas del bus de campo en materia de ahorro de cables son muy limitadas.
2. Los estándares de Fieldbus no están unificados, nadie tiene una ventaja absoluta y los usuarios no tienen otra opción.
3. Fieldbus nunca podrá resolver el problema de las características de seguridad intrínsecas en áreas peligrosas.
Estructura del sistema
Estructuralmente, DCS incluye capa de proceso, capa de operación y capa de gestión. El nivel de proceso se compone principalmente de estaciones de control de procesos, unidades de E/S e instrumentos de campo, y es la principal parte de implementación de la función de control del sistema. La capa de operación incluye: estación del operador y estación del ingeniero, completando la operación y configuración del sistema. La gestión se refiere principalmente al sistema de información de gestión de fábrica (MIS). Como aplicación de nivel superior de DCS, actualmente existen muy pocos sistemas aplicados a este nivel en la industria papelera nacional.
Programa de control DCS: la estación de control de procesos completa la toma de decisiones de control DCS, por lo que el programa de control es ejecutado por la estación de control de procesos (también hay casos en los que la lógica de control se ejecuta en el módulo IO , como la lógica de control de secuencia. Se puede ejecutar en el módulo DI/DO de FOXBORO).
Composición de la estación de control de procesos:
La estación de control de procesos DCS es un sistema informático completo, compuesto principalmente por fuente de alimentación, CPU (unidad central de procesamiento), interfaz de red y E/S.
E/S: El sistema de control necesita establecer canales de entrada y salida para señales, es decir, E/S. Las E/S en DCS son generalmente modulares. Un módulo de E/S tiene uno o más. I El canal /O conecta sensores y actuadores (válvulas de control).
Unidad de E/S: Normalmente, una estación de control de procesos consta de varios racks, cada rack puede albergar una determinada cantidad de módulos. El bastidor donde se encuentra la CPU se llama unidad CPU y solo puede haber una unidad CPU en la misma estación de proceso. Otros bastidores que se utilizan únicamente para alojar módulos de E/S son las unidades de E/S.
Características del sistema
(1) Alta confiabilidad Dado que DCS distribuye las funciones de control del sistema en cada computadora, la estructura del sistema adopta un diseño tolerante a fallas y la falla de una computadora no provocar que el sistema pierda otras funciones. Además, dado que las tareas realizadas por cada computadora en el sistema son relativamente simples, se pueden usar computadoras dedicadas con estructuras y software específicos para las funciones a implementar, mejorando así también la confiabilidad de cada computadora en el sistema.
(2) Open DCS adopta un enfoque de diseño abierto, estandarizado, modular y en serie. Cada computadora del sistema se comunica a través de la red de área local para realizar la transmisión de información. Cuando es necesario cambiar o ampliar las funciones del sistema, las computadoras recién agregadas se pueden conectar o eliminar fácilmente de la red de comunicación del sistema, con poco impacto en el trabajo de otras computadoras en el sistema.
(3) Flexibilidad: El software de configuración puede configurar hardware y software de acuerdo con diferentes objetos de aplicación de proceso, es decir, determinar las señales de medición y control y las relaciones de conexión entre ellas, y seleccionar las aplicables de la lista. Biblioteca de algoritmos de control Reglas de control, llame a gráficos básicos de la biblioteca de gráficos para formar varias pantallas de monitoreo y alarma requeridas, formando así fácilmente el sistema de control requerido.
(4) Fácil de mantener Un ordenador pequeño o microespecífico con una única función tiene las características de un mantenimiento sencillo y cómodo. Cuando falla un componente o una computadora, se puede reemplazar en línea sin afectar el funcionamiento de todo el sistema, y la falla se puede eliminar rápidamente.
(5) Coordinación: se transmiten diversos datos entre estaciones de trabajo a través de la red de comunicación, y el intercambio de información y la coordinación de todo el sistema completan la función general y la optimización del sistema de control.
(6) Las funciones de control completas y los ricos algoritmos de control integran control continuo, control secuencial y control por lotes, y pueden realizar controles avanzados como control en cascada, avance, desacoplamiento, control adaptativo y predictivo, y pueden fácilmente. agregue los algoritmos de control especiales requeridos. La composición del DCS es muy flexible y puede estar compuesta por una estación de computadora de gestión dedicada, una estación de operador, una estación de ingeniero, una estación de grabación, una estación de control de campo y una estación de recolección de datos, o puede estar compuesta por un servidor general, una computadora de control industrial y una estación programable. controlador. En la capa de control de proceso subyacente, la recopilación y el control de datos generalmente se implementan localmente mediante estaciones de control descentralizadas en el sitio y estaciones de recopilación de datos, y se transmiten a la computadora de monitoreo de producción a través de la red de comunicación de datos. La capa de monitoreo de producción opera y administra de manera centralizada los datos de la capa de control de procesos, como varios cálculos de optimización, informes estadísticos, diagnóstico de fallas, visualización y alarmas, etc. Con el desarrollo de la tecnología informática, DCS puede conectar equipos informáticos de mayor rendimiento a través de la red según sea necesario para lograr funciones de gestión centralizada más avanzadas, como planificación y programación, gestión de almacenamiento, gestión de energía, etc.
Introducción relacionada
Con el rápido desarrollo de la tecnología informática y de redes, la estructura de los sistemas de control automático también ha cambiado. El sistema de control más moderno del mundo, el sistema de control por bus de campo (FCS), se puso en práctica en la década de 1990 y se está desarrollando rápidamente. Los sistemas de control de bus de campo son un tema candente en la tecnología de automatización actual y son cada vez más valorados por los fabricantes y usuarios de equipos de automatización nacionales y extranjeros. La aparición de los sistemas de control por bus de campo traerá otra revolución en los sistemas de control de procesos en el campo de la automatización. Su profundidad y amplitud superarán cualquier período de la historia, creando así una nueva era de la automatización.
Se puede decir que FCS es el sistema de control de procesos de quinta generación, desarrollado a partir de PLC (controlador programable) o DCS (sistema de control distribuido). FCS está indisolublemente ligado a PLC y DCS, pero son esencialmente diferentes. Este artículo analiza las características, rendimiento y diferencias de PLC, DCS y FCS.
1 Características básicas de los sistemas de control PLC, DCS y FCS
Actualmente, existen tres sistemas de control en el control de procesos industriales de producción de procesos continuos, a saber, PLC, DCS y FCS. Sus características básicas son las siguientes:
1.1 PLC
(1) El desarrollo desde el control de interruptores hasta el control de secuencia y el procesamiento aritmético es de abajo hacia arriba.
(2) Control lógico, control de temporización, control de conteo, control de pasos (secuencia), control PID continuo, control de datos: el PLC tiene múltiples funciones, como capacidades de procesamiento de datos, comunicación y redes.
(3) Se puede utilizar una PC como estación maestra y varios PLC del mismo tipo como estaciones esclavas.
(4) Un PLC también puede servir como estación maestra y varios PLC del mismo tipo pueden servir como estaciones esclavas para formar una red PLC. Esto es mucho más conveniente que usar una PC como estación maestra: cuando hay programación de usuario, no es necesario conocer el protocolo de comunicación, simplemente escribir de acuerdo con el formato de instrucción.
(5) La red PLC se puede utilizar como un DCS/TDCS independiente o como un subsistema de DCS/TDCS.
(6) Utilizado principalmente para el control de secuencia en procesos industriales, el nuevo PLC también tiene funciones de control de bucle cerrado.
1.2 DCS
(1) El sistema de control distribuido (DCS) y el sistema de control distribuido (TDCS) integran la tecnología 4C (comunicación, computadora, control, CRT) La tecnología de monitoreo es la cuarta generación sistema de control de procesos. No solo tiene las ventajas de fórmulas avanzadas de control por computadora, alta precisión y respuesta rápida del sistema de control por computadora, sino que también tiene los requisitos de un mantenimiento seguro, confiable y fácil del sistema de control de instrumentos.
(2) Sistema de gran tamaño con topología de árbol de arriba hacia abajo, en el que la comunicación es la clave.
(3) es una topología de árbol, que es una estructura de enlace paralelo y continuo. También hay una gran cantidad de cables que corren en paralelo desde la estación repetidora hasta los instrumentos de campo.
(4) Señal analógica, A/D-D/A, mezclada con microprocesador. Consta de varias computadoras y algunos componentes inteligentes de instrumentos inteligentes, reemplazando gradualmente las señales analógicas por señales digitales.
(5) Un par de cables del instrumento están conectados a la E/S y el instrumento está conectado a la LAN desde la estación de control.
(6) DCS es una estructura de tres niveles de control (estación de ingeniero), operación (estación de operador) e instrumentación de campo (estación de control y medición de campo). Las desventajas son el alto costo, los productos de varias empresas no pueden interoperar entre sí y los grandes sistemas DCS varían de una empresa a otra.
(7) Se utiliza para el control de procesos continuos a gran escala, como el control centralizado de unidades petroquímicas y de grandes centrales eléctricas.
1,3 pies/segundo
(1) FCS es el sistema de control de procesos de quinta generación y la dirección de desarrollo de los sistemas de control automatizados en el siglo XX. Es la integración de la tecnología 3C (comunicación, computadora, control). Las tareas básicas son: seguridad intrínseca (intrínseca), áreas peligrosas, procesos variables, entornos difíciles y anormales.
(2) Totalmente digital, inteligente y multifuncional, sustituyendo a instrumentos, contadores y dispositivos de control analógicos monofunción.
(3) Utilice dos cables para conectar instrumentos de campo dispersos y dispositivos de control en lugar de utilizar dos cables para cada instrumento. El "control in situ" reemplaza al "control distribuido"; la transmisión de datos adopta el método "bus".
(4) El bus de comunicación digital bidireccional desde la sala de control hasta el equipo de campo es un sistema de comunicación digital abierto, interconectado, bidireccional, de múltiples nodos en serie, en lugar de unidireccional y único. Sistema de simulación puntual, paralelo y cerrado.
(5) Utilizar estaciones de control virtuales descentralizadas para reemplazar las estaciones de control centralizadas.
(6) Transfiera el procesador de la microcomputadora al equipo de control automático en el sitio, de modo que el equipo tenga capacidades de computación y comunicación digital, alta precisión de transmisión de señal y larga distancia de transmisión. Logre la digitalización completa de la transmisión de señales, funciones de control descentralizadas y estándares unificados y abiertos.
(7) Puede acceder a la LAN y luego comunicarse con Internet. Es a la vez una red de comunicación y una red de control.
(8) Aplicaciones típicas del FCS tipo 3: 1) Control automático de procesos continuos como la industria petroquímica, entre los cuales la tecnología "intrínsecamente segura y a prueba de explosiones" es absolutamente importante; 2) Control automático de procesos discretos; acciones de proceso, como robots de fabricación de automóviles y automóviles; 3) control multipunto como la automatización de edificios;
Estos tres sistemas de control, especialmente DCS y PLC, se han utilizado ampliamente en centrales eléctricas y los efectos también son muy buenos.
2 Diferencias entre los tres principales sistemas de control
2.1 Diferencia
2.1.1 DCS o PLC
La estructura del sistema PLC y Sistema DCS No hay mucha diferencia, sólo el enfoque de las funciones es diferente. DCS se centra en el control de circuito cerrado y el procesamiento de datos. El PLC se basa principalmente en control lógico y control de interruptores, y también puede implementar control analógico.
La clave de un sistema DCS o PLC es la comunicación. También se puede decir que la autopista de datos es la columna vertebral de los sistemas de control distribuido DCS y PLC. Debido a que su tarea es proporcionar una red de comunicación entre todos los componentes del sistema, el diseño de la autopista de datos determina la flexibilidad y seguridad generales. Los medios de la autopista de datos pueden ser un par trenzado, un cable coaxial o un cable de fibra óptica.
Las características del DCS son: (1) Fuerte función de control. Se pueden implementar leyes de control complejas, como control en cascada, avance, desacoplamiento, adaptativo, óptimo y no lineal. También se puede lograr un control secuencial. (2) El sistema tiene alta confiabilidad. (La estación operativa CRT tiene una buena interfaz hombre-máquina. (4) El software y el hardware adoptan una estructura de bloques de construcción modular. (5) El sistema es fácil de desarrollar. (6) Usando el software de configuración, es fácil de programar y fácil de operar. (7) Buen rendimiento de costos
A través de los parámetros de diseño de la autopista de datos, podemos comprender básicamente las ventajas y desventajas relativas de un sistema DCS o PLC específico. >(1) ¿Cuánta información de E/S puede manejar el sistema?
(2) ¿Cuánta información del bucle de control puede manejar el sistema?
(3) ¿Cuántos usuarios y dispositivos? (CRT, estaciones de control, etc.) puede acomodar.
(4) Cómo comprobar minuciosamente la integridad de los datos transmitidos.
(5)¿Cuál es la longitud máxima permitida de la autopista de datos?
(6)¿Cuántas sucursales puede admitir la autopista de datos?
(7) Si la autopista de datos puede soportar hardware (controladores programables, computadoras, equipos de grabación de datos, etc.). ) producidos por otros fabricantes. Para garantizar la integridad de la comunicación, la mayoría de los fabricantes de DCS o PLC pueden proporcionar autopistas de datos redundantes.
Para garantizar la seguridad del sistema, se utilizan complejos protocolos de comunicación y tecnologías de detección de errores. El llamado protocolo de comunicación es un conjunto de reglas que garantizan la recepción y transmisión de los datos transmitidos.
En la actualidad, los sistemas DCS y PLC generalmente utilizan dos métodos de comunicación, a saber, síncrono y asíncrono. Las comunicaciones síncronas dependen de señales de reloj para regular el envío y la recepción de datos, mientras que las redes asíncronas emplean sistemas de informes sin reloj.
2.1.2 pies/segundo
FCS tiene (1) buena apertura, interoperabilidad e intercambiabilidad. (2) Comunicación totalmente digital. (3) Inteligencia y autonomía funcional. (4) Altamente disperso. (5) Fuerte aplicabilidad.
La circunscripción funcional tiene tres puntos clave:
(1) El núcleo del sistema FCS es el protocolo de bus, es decir, el estándar de bus.
Utilizar pares trenzados, cables ópticos o radios para transmitir señales digitales, reduciendo una gran cantidad de cables y mejorando la confiabilidad y las capacidades anti-interferencias. FCS es siempre una señal digital desde el sensor, el transmisor hasta el regulador, lo que nos facilita el procesamiento de señales más complejas y precisas. La función de error de bits de la comunicación digital puede detectar errores de bits en la transmisión.
FCS puede descentralizar completamente el control PID a dispositivos de campo. FCS basado en Fieldbus es un sistema de automatización de procesos de producción de nueva generación totalmente distribuido, totalmente digital, totalmente abierto e interoperable. Reemplazará la línea de señal analógica uno a uno de 4 ~ 20 mA en el sitio y proporcionará una nueva solución a la tradicional. La arquitectura del sistema de control de automatización industrial provoca cambios revolucionarios.
Según la definición de IEC61158, el bus de campo es una red de comunicación digital de múltiples ramas, de transmisión bidireccional, entre dispositivos de campo instalados en el área de fabricación o proceso y equipos de control automático en la sala de control. Fieldbus permite que los equipos de medición y control tengan capacidades de computación y comunicación digital, mejora la precisión de la medición, transmisión y control de señales, y mejora las funciones y el rendimiento de los sistemas y equipos. El grupo de trabajo SC65C/WG6 de IEC/TC65 ha estado trabajando en el lanzamiento de un estándar global de bus de campo único desde 1984. Después de 16 años de arduo trabajo, se lanzó IEC61158-2 en 1993, y luego la formulación del estándar fue un caos. El estándar internacional de bus de campo IEC61158 publicado a principios de 2000 tiene ocho subconjuntos, a saber:
①Informe técnico IEC Tipo 1 (ffh 1); ②Red de control Tipo 2 (respaldada por Rockwell Company de los Estados Unidos); (Alemania) Respaldado por Siemens); ④ Tipo 4 P-NET (respaldado por Danish Process Data Corporation); ⑤ Tipo 5 FFHSE (anteriormente FFH2) Ethernet de alta velocidad (respaldado por Fisher Rosemount en los Estados Unidos); Swift-Net (respaldado por Boeing Co. en Estados Unidos); ⑦ Type 7 WorldFIP (respaldado por Alstom, Francia); ⑧ Type 8 Interbus (respaldado por Phoenix Contact Company, EE. UU.).
Además de los ocho buses de campo de IEC61158, IEC TC17B ha aprobado tres estándares de bus: SDS (Sistema distribuido inteligente); ASI (Interfaz de equipos de sensores y actuadores). Además, ISO anunció el estándar CAN ISO 11898. . Entre ellos, Device NET fue aprobado como estándar nacional por mi país el 8 de octubre de 2002 y comenzó a implementarse el 6 de abril de 2003.
Por lo tanto, actualmente es casi imposible lograr la compatibilidad e interoperabilidad de estos tipos de autobuses. Interoperabilidad del sistema de control de bus de campo abierto Para un tipo específico de bus de campo, siempre que siga el protocolo de bus del mismo tipo de bus de campo, es abierto e interoperable. En otras palabras, no importa cuál sea el producto del fabricante, no es el producto de la empresa de bus de campo. Siempre que se siga el protocolo de bus del mismo tipo de bus y los productos estén abiertos a la interoperabilidad, se puede formar una red de bus.
Además, FCS también se puede conectar a la red de gestión superior de la empresa a través de la puerta de enlace, lo que permite a los gerentes obtener información de primera mano y proporcionar una base para la toma de decisiones. Por lo tanto, el bus de campo tiene características sobresalientes como apertura, interoperabilidad, estructura de sistema altamente descentralizada, topología de red flexible, equipo de campo altamente inteligente y alta adaptabilidad ambiental.
(2) El sistema FCS se basa en equipos de campo digitales inteligentes.
Las funciones de control se distribuyen a los instrumentos en el sitio. Los dispositivos de instrumentación en la sala de control completan principalmente funciones como procesamiento de datos, control de monitoreo, control de optimización, control de coordinación y automatización de gestión.
Los dispositivos de campo digitales inteligentes son el soporte de hardware y la base del sistema FCS. La razón es sencilla. El sistema FCS implementa un sistema de señal de bus de campo de comunicación digital bidireccional entre el equipo de control automático y el equipo de campo. Los dispositivos de campo deben seguir un protocolo de bus unificado, es decir, un protocolo de comunicación relevante, tener funciones de comunicación digital y poder lograr una comunicación digital bidireccional. Además, una característica importante del bus de campo es la incorporación de funciones de control a nivel de campo.
(3)3) La esencia del sistema FCS es el procesamiento de información en sitio.
Para un sistema de control, ya sea que utilice DCS o bus de campo, el sistema necesita procesar al menos la misma cantidad de información. De hecho, después de utilizar el bus de campo, se puede obtener más información del campo. La cantidad de información en los sistemas de bus de campo no ha disminuido ni aumentado, pero la cantidad de cables utilizados para transmitir información se ha reducido considerablemente. Esto requiere que, por un lado, se mejore en gran medida la capacidad del cable para transmitir información y, por otro lado, se deba procesar una gran cantidad de información en el sitio para reducir la información que viaja entre el sitio y la sala de control. Se puede decir que la esencia del bus de campo es un escenario de procesamiento de información.
Las funciones de recopilación de datos, procesamiento de datos, cálculo de control y salida de datos se completan con instrumentos inteligentes in situ. Los datos de los instrumentos de campo (incluidos los datos de adquisición y los datos de diagnóstico) se transmiten al equipo de control en la sala de control a través del bus de campo. El equipo de control en la sala de control se utiliza para monitorear el estado operativo de cada instrumento de campo, guardar datos cargados por instrumentos inteligentes y completar funciones de control avanzadas que no pueden ser completadas por unos pocos instrumentos de campo.
2.2 Comparación de sistemas típicos
Al utilizar el bus de campo, los usuarios pueden reducir en gran medida el cableado de campo, un único instrumento de campo puede lograr una comunicación multivariable y los equipos producidos por diferentes fabricantes pueden ser completamente interoperables. Las funciones de control a nivel de campo aumentan, la integración del sistema se simplifica enormemente y el mantenimiento es muy simple.
En los sistemas tradicionales de instrumentación de control de procesos, cada dispositivo de campo requiere un par de cables dedicados o pares trenzados para transmitir señales de 4mA~20mA. En un sistema de bus de campo, aún se pueden usar pares trenzados desde cada dispositivo de campo hasta la caja de conexiones, pero solo se usa un par trenzado para completar la comunicación digital desde la caja de conexiones de campo hasta la sala de control central.
El editor no realizará cálculos detallados sobre cuántos cables se pueden ahorrar utilizando un sistema de control de bus de campo.
2.3 Diferencias de aplicaciones
La comparación anterior se centra en una comparación técnica pura. Comparemos las diferencias entre los sistemas DCS y FCS en aplicaciones específicas. La premisa es comparar un sistema DCS con un sistema FCS típico e ideal.
Comparación específica:
(1) El sistema DCS es un sistema grande. Su controlador es poderoso y juega un papel importante en el sistema, y la autopista de datos es la clave para el. sistema. Por lo tanto, la inversión general debe completarse en un solo paso y será difícil ampliarla más adelante. Sin embargo, la completa descentralización de las funciones del FCS, el procesamiento de información in situ y la adopción generalizada de dispositivos de campo digitales inteligentes han debilitado relativamente la función y la importancia del controlador. Por tanto, el sistema FCS tiene un punto de partida de baja inversión, puede utilizarse, ampliarse y ponerse en funcionamiento.
(2) El sistema DCS es un sistema cerrado y los productos de varias empresas son básicamente incompatibles. El sistema FCS es un sistema abierto. Básicamente, se pueden conectar varios productos de diferentes fabricantes y marcas al mismo bus de campo al mismo tiempo, logrando así la mejor integración del sistema.
(3)3) La información del sistema DCS está formada por señales binarias o analógicas y debe convertirse de D/A a A/D. El sistema FCS completa D/A y A al mismo tiempo. Conversión /D en el sitio, logrando una comunicación digital completa y la precisión mejora enormemente a 0,65438 ± 0%. Además, el sistema FCS puede cargar la función de control de circuito cerrado PID en el equipo de campo, acortando el ciclo de control, aumentando la velocidad de operación y mejorando el rendimiento de la regulación.
(4) DCS puede controlar y monitorear todo el proceso, y puede realizar autodiagnóstico, mantenimiento y configuración. Sin embargo, debido a su propia debilidad fatal, sus señales de E/S utilizan señales analógicas tradicionales, por lo que es imposible diagnosticar, mantener y configurar de forma remota instrumentos de campo (incluidos transmisores y actuadores) en la estación de ingeniería DCS. FCS adopta tecnología totalmente digital y el equipo de campo digital inteligente envía información múltiple, no solo información de una sola variable, sino que también tiene la función de detectar errores de información. FCS utiliza un sistema de señal de bus de campo de comunicación digital bidireccional. Por lo tanto, puede diagnosticar, mantener y configurar de forma remota dispositivos de campo (incluidos transmisores y actuadores).
(5) En comparación con DCS, FCS puede ahorrar una cantidad considerable de aisladores, gabinetes de terminales, terminales de E/S, tarjetas de E/S, archivos de E/S y gabinetes de E/S, y también puede ahorrar Espacio y espacio entre dispositivos y equipos de E/S. Al mismo tiempo, FCS puede reducir una gran cantidad de cables y puentes tendidos, y también puede ahorrar costos de diseño, instalación y mantenimiento.
(6) En comparación con DCS, FCS tiene una configuración simple y es fácil de instalar, operar y mantener debido a su estructura y rendimiento estandarizados.
3 Perspectivas de PLC y DCS
Todo el mundo sabe que FCS se desarrolla a partir de PLC o DCS, y ahora los sistemas FCS se utilizan ampliamente. Entonces, ¿cuál es el futuro de PLC y DCS?
El PLC apareció por primera vez en los Estados Unidos a finales de la década de 1960. Su propósito era reemplazar los relés, realizar funciones de control secuencial como lógica, temporización y conteo, y establecer un sistema de control de programas flexible. 1976 Definición de denominación oficial: PLC (controlador lógico programable) es una computadora electrónica especial que se utiliza para el control digital. Utiliza memoria programable para almacenar instrucciones, realizar funciones como lógica, secuenciación, temporización, conteo y cálculos, y controla varias máquinas o programas de trabajo a través de componentes de entrada y salida analógicos y digitales. Después de más de 30 años de desarrollo, el PLC se ha vuelto muy maduro y completo, con potentes funciones de computación, procesamiento y transmisión de datos. Y definido como controlador programable PLC.
La posición del PLC en el sistema FCS parece haber sido determinada sin mucho debate. Como estación, el PLC cuelga del autobús de alta velocidad. Aprovecha al máximo las ventajas del PLC en el procesamiento de cantidades de conmutación. Además, los talleres auxiliares de la central eléctrica, como taller de tratamiento de agua, taller de circulación de agua, taller de eliminación de cenizas y escorias, taller de transporte de carbón, etc. La mayoría se basan en el control secuencial. El PLC tiene sus ventajas únicas para el control de secuencia. El sistema de control del taller auxiliar debe estar basado en un PLC que siga el protocolo de comunicación del bus de campo o un PLC que pueda comunicarse e intercambiar información con el FCS.
La aplicación de bus de campo es una de las corrientes principales en el desarrollo del control de procesos industriales. Se puede decir que el desarrollo y aplicación de FCS es una revolución en el campo de la automatización. El uso de tecnología de bus de campo para construir un sistema de control de bus de campo de bajo costo promueve la inteligencia de los instrumentos de campo, la descentralización de las funciones de control y la apertura del sistema de control, lo cual está en línea con la tendencia de desarrollo de la tecnología de sistemas de control industrial.
En resumen, el desarrollo de sistemas de control por computadora ha experimentado sistemas de control de instrumentos neumáticos basados en bases, sistemas de control de instrumentos analógicos combinados de unidades eléctricas, sistemas de control digital centralizados y sistemas de control distribuido (DCS) que se desarrollarán hacia el bus de campo. sistema de control (FCS). Aunque FCS basado en bus de campo se está desarrollando rápidamente, todavía queda mucho trabajo por hacer en el desarrollo de FCS, como estándares unificados, instrumentos inteligentes, etc. Además, el mantenimiento y la transformación de los sistemas de control tradicionales todavía requieren DCS, por lo que FCS necesitará un largo proceso para reemplazar completamente a los DCS tradicionales, y el propio DCS también se desarrolla y mejora constantemente. Lo que es seguro es que FCS combinado con nuevas tecnologías como DCS, Ethernet industrial y control avanzado tendrá una gran vitalidad. Como método de transmisión de datos flexible, conveniente y confiable, la tecnología industrial Ethernet y de bus de campo se ha utilizado cada vez más en el campo industrial y ocupará una posición más importante en el campo del control.
4 Conclusión
En el futuro, en los sistemas de control de procesos industriales, la tecnología digital se desarrollará hacia la inteligencia, la apertura, la creación de redes y la informatización. Al mismo tiempo, el software de control industrial también lo hará. avanzar hacia la estandarización y el desarrollo en red, inteligente y abierto. Por lo tanto, la aparición de FCS, DCS de control distribuido digital y PLC no desaparecerá. Los sistemas DCS y PLC se volverán más inteligentes, abiertos, conectados en red y basados en información. O simplemente mueva el DCS que alguna vez fue el centro del sistema de control a una ubicación en el bus de campo. De esta manera, se romperá la situación en la que DCS o PLC están en el centro del sistema de control. El futuro sistema de control será un nuevo sistema de control estandarizado, inteligente, abierto, en red y basado en información con FCS como núcleo del sistema de control y DCS y PLC como sistema de control.