PLC, DCS 和FCS 的特点及在电厂中的应用（可编辑）

1、PLC, DCS 和FCS 的特点及在电厂中的应用 2021年第 5期 东北电力技术 37PLC、DCS和 FCS的特点及在电厂中的应用The Features of PLC, DCS and FCS and its U se to Power Plant1 2魏 巍 , 王 锐1. 中冶北方工程技术 , 辽宁 鞍山 114009; 2. 东北电力科学研究院 , 辽宁 沈阳 110006摘要 : 介绍可编程逻辑控制器 PLC 、集散控制系统 DCS 和现场总线控制系统 FCS 的技术特点及其在热电厂中应用。关键词 : 控制器 ; 控制系统 ; 总线控制中图分类号 T M62; TP273 文献

2、标识码 B 文章编号 1004 - 7913 2021 05 - 0037 - 03 在连续型流程生产自动控制 PA 或称为 f. 主要用于工业过程中的顺序控制 , 新型“工业过程控制 中有三大控制系统 : PLC Pro2 PLC也兼有闭环控制功能。gram Logic Control 为可编程逻辑控制器 ; DCS 开展至今 , PLC已经具备了模拟量的控制功D istributed Contorl System 为集散控制系统 又 能 , 有的 PLC系统模拟量处理能力很强 , 如西门称公布式控制系统 ; FCS FieldBus Contorl Syes2 子 S7400、AB的 Co

3、ntrol Logix和施耐德的 Quantumtem 为现场总线控制系统。 系统。FCS系统是 PLC和 DCS系统的扩展。就目前 112 DCS的技术特点开展情况来看 , DCS和 PLC之间没有一个严格的 分散控制系统 DCS是集 4C Communication,界线 , 在大多数人看来 , 大的系统就是 DCS, 小的 Computer, Control、 CRT 技术于一身的监控技系统就叫 PLC。这种说法不够准确。本文从其开展 术 , 自 1975年问世以来 , 有 4次比拟大的变革。和应用的情况详细区分 2个系统的异同点。 20世纪 70年代操作站的硬件、操作系统、监视软件都是

4、专用的 , 由各 DCS厂家自己开发 , 也没有1 PLC和 DCS系统的特点动态流程图 , 通信网络根本上都是轮询方式 ; 80111 PLC技术特点 年代通信网络较多使用令牌方式 ; 90年代操作站PLC从传统的继电器回路开展而来 , 从开关量 出现了通用系统 , 90年代末通信网络有局部遵守控制到顺序控制、运送处理等 , 控制顺序是从下而 TCP / IP协议 , 有的开始采用以太网 ; 第 4代 DCS上的。最初的 PLC甚至没有模拟量的处理能力 , 系统的开展主要表达在功能更加集成化 , 包容了过因此 , PLC从开始就强调逻辑运算能力。 程控制、逻辑控制和批处理控制 , 真正实现了

5、混合 1 PLC系统具有以下技术特点 。 控制 包含 FCS功能 , 并进一步分散化。 2 a. 从开关量控制开展到顺序控制、运送处 DCS的技术特点如下 。理 , 是从下而上的。 a. 独立性。各工作站通过网络接口相连 , 各b. 连续 P I D控制等多功能 P I D在中断站 自独立完成规定任务。控制功能与负荷分散、危险中 。 分散使系统具有较强的可靠性。c. 可用 1台 PC机为主站 , 多台同型 PLC为 b. 协调性。各工作站间通过通信网络传递各从站。 种信息并协调工作 , 完成控制系统的总体功能和优d. 也可用 1台 PLC为主站 , 多台同型 PLC 化处理 , 采用实时、平安

6、、可靠的工业控制局部网为从站 , 构成 PLC网络。比用 PC机作主站方便 : 络和标准通信网络协议 , 实现整个系统信息共享。有用户编程时 , 不必知道通信协议 , 只要按说明书 c. 友好性。操作方便、显示直观 , 提供了装格式写即可。 置运行下的可监视性。DCS提供组态软件包括系统e. PLC网络既可作为独立 DCS, 也可作为 组态、过程控制组态、画面组态、报表组态等 , 极DCS的子系统。 大地方便了用户设计新的控制系统、进行系统灵活38 东北电力技术 2021年第 5期扩充等。 信协议模型的用户层中 , 明确规定用户层具有装置d. 适应性、灵活性和可扩充性。硬件和软件 描述功能。为

7、了实现互操作 , 每个现场总线装置都采用开放式、标准化和模块化设计 , 系统为积木式 用装置描述 DD来描述。DD可被认为是装置的一结构 , 改变生产工艺或流程时 , 只需改变系统的某 个驱动器 , 包括所有必要的参数描述和主站所需的些配置和控制方案 , 通过组态软件进行填写表格式 操作步骤。由于 DD包括描述装置通信所需的所有操作即可。 信息与主站无关 , 可以使现场装置实现真正的互操e. 实时性。通过人机接口和 I/O接口 , DCS 作性。对被控对象进行实时数据采集、处理、记录、监视 FCS通信协议的开展情况实际上并没有按照和操作控制 , 并可实现对系统结构和组态回路的在 IEC国际标准

8、进行。目前通过的现场总线国际标准线修改、局部故障的在线维护等。 含 8种类型 , 而 IEC国际标准只是 8种类型之一 ,f. 可靠性。高可靠性、高效率和高可用性是 与其他 7种类型总线的地位是平等的。其他 7种总DCS的主要特点。DCS中采用的可靠性保证技术 线不管其市场占有率有多少 , 每个总线协议都有 1主要包括 : 容错设计、冗余设计、软件恢复、电磁 套软件、硬件的支撑。它们能够形成系统、形成产兼容技术、结构、组装工艺的可靠性设计及在线快 品 , 而原 IEC现场总线国际标准 , 既无软件支撑也速排除故障设计等。 无硬件支撑。所以 , 要实现这些总线的相互兼容和DCS开展至今 , 所有

9、的第 4代 DCS都包含了 互操作 , 就目前状态几乎是不可能的。因此 , 在实 3 各种形式的现场总线接口 , 可以支持多种标准 际操作中 , FCS的最大障碍就是通信协议的不一的现场总线仪表、执行机构等。此外 , 第 4代 DCS 致。还改变了原来机柜架式安装 I/O模件、相对集中的 FCS的根底是数字智能现场装置。 FCS执行的控制站结构 , 取而代之的是进一步分散的 I/O模块 是自动控制装置与现场装置之间的双向数字通信现导轨安装 或小型化的 I/O组件 可以现场安 场总线信号制。如果现场装置不遵循统一的总线协装 。分布式控制的一个重要特点是逻辑分割 , 工 议 相关的通信规约 , 不

10、具备数字通信功能 , 那程师可以方便地把不同设备的控制功能按设备分配 么双向数字通信就不能实现 , 也不能称之为现场总到不同的适宜控制单元上 , 根据需要对单个控制单 线控制系统。现场总线的特点还要表达现场一级控元进行模块化功能修改、下装和调试。各个控制单 制功能 , 多功能智能化 所谓简化系统、方便设元分布安装在被控设备附近 , 既节省电缆又可以提 计、利于维护 。高设备的控制速度。有些 DCS还包括分布式 HM I FCS系统的本质是信息处理现场化。对于一个就地操作站 , 人和机器有机地融合在一起 , 共同完 控制系统 , 无论是采用 DCS还是采用现场总线 ,成一个智能化工厂的各种操作。

11、 系统需要处理的信息量是相同的。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2 FCS的特点量没有减少 , 甚至增加了 , 而传输信息的线缆却大FCS就是诸多现场仪表通过现场总线互连与控 大减少了。这就要求一方面要大大提高线缆传输信制内人机界面所组成的系统。它采用了智能现场仪 息的能力 , 另一方面要让大量信息在现场就地完成表 , 把控制按钮直接置于现场设备之中 , 从而把控 处理 , 减少现场与控制机房之间的信息往返。可以制功能、各输出模块移至现场 , 真正实现了分散控 说现场总线的本质就是信息处理的现场化。制。3 三大系统在电厂中的应用情况 4 FCS的核心是总线协议 总线标准 。一种类型的总线只要其总线协议一经确定 , 相关的关键 在热电厂中 , 热工自动化在新建机组和老机组技术与有关的设备也就被确定。就其总线协议的基 改造中广泛采用了分散控制系统 DCS实现对机、本原理而言 , 各类总线都是相同的 , 都是以解决双 炉的监控 , 其控制水平有了很大的提高。向串行数