PLC、DCS、FCS三大控製係統的特點和差異(2)

時間:2010-01-06 09:14 來源:未知

DCS係統的關鍵是通信。也可以說數據公路是分散控製係統DCS的脊柱。由於它的任務是為係統所有部件之間提供通信網絡，因此，數據公路自身的設計就決定了總體的靈活性和安全性。數據公路的媒體可以是：一對絞線、同軸電纜或光纖電纜。

通過數據公路的設計參數，基本上可以了解一個特定DCS係統的相對優點與弱點。

（1）係統能處理多少I/O信息。

（2）係統能處理多少與控製有關的控製回路的信息。

（3）能適應多少用戶和裝置（CRT、控製站等）。

（4）傳輸數據的完整性是怎樣徹底檢查的。

（5）數據公路的最大允許長度是多少。

（6）數據公路能支持多少支路。

（7）數據公路是否能支持由其它製造廠生產的硬件（可編程序控製器、計算機、數據記錄裝置等）。

為保證通信的完整，大部分DCS廠家都能提供冗餘數據公路。

為了保證係統的安全性，使用了複雜的通信規約和檢錯技術。所謂通信規約就是一組規則，用以保證所傳輸的數據被接收，並且被理解得和發送的數據一樣。

目前在DCS係統中一般使用兩類通信手段，即同步的和異步的，同步通信依靠一個時鍾信號來調節數據的傳輸和接收，異步網絡采用沒有時鍾的報告係統。

·FCS

FCS的關鍵要點有三點

（1）FCS係統的核心是總線協議，即總線標準

前麵的章節已經敘述，一種類型的總線，隻要其總線協議一經確定，相關的關鍵技術與有關的設備也就被確定。就其總線協議的基本原理而言，各類總線都是一樣的，都以解決雙向串行數字化通訊傳輸為基本依據。但由於各種原因，各類總線的總線協議存在很大的差異。

為了使現場總線滿足可互操作性要求，使其成為真正的開放係統，在IEC國際標準，現場總線通訊協議模型的用戶層中，就明確規定用戶層具有裝置描述功能。為了實現互操作，每個現場總線裝置都用裝置描述DD來描述。DD能夠認為是裝置的一個驅動器，它包括所有必要的參數描述和主站所需的操作步驟。由於DD包括描述裝置通信所需的所有信息，並且與主站無關，所以可以使現場裝置實現真正的互操作性。

實際情況是否如上述一致，回答是否定的。目前通過的現場總線國際標準含8種類型，而原IEO國際標準隻是8種類型之一，與其它7種類型總線的地位是平等的。其它7種總線，不論其市場占有率有多少，每個總線協議都有一套軟件、硬件的支撐。它們能夠形成係統，形成產品，而原IEC現場總線國際標準，是一個既無軟件支撐也無硬件支撐的空架子。所以，要實現這些總線的相互兼容和互操作，就目前狀態而言，幾乎是不可能的。

通過上述，我們是否可以得出這樣一種映象：開放的現場總線控製係統的互操作性，就一個特定類型的現場總線而言，隻要遵循該類型現場總線的總線協議，對其產品是開放的，並具有互操作性。換句話說，不論什麼廠家的產品，也不一家是該現場總線公司的產品，隻要遵循該總線的總線協議，產品之間是開放的，並具有互操作性，就可以組成總線網絡。

(2)FCS係統的基礎是數字智能現場裝置

數字智能現場裝置是FCS係統的硬件支撐，是基礎，道理很簡單，FCS係統執行的是自動控製裝置與現場裝置之間的雙向數字通信現場總線信號製。如果現場裝置不遵循統一的總線協議，即相關的通訊規約，不具備數字通信功能，那麼所謂雙向數字通信隻是一句空話，也不能稱之為現場總線控製係統。再一點，現場總線的一大特點就是要增加現場一級控製功能。如果現場裝置不是多功能智能化的產品，那麼現場總線控製係統的特點也就不存在了，所謂簡化係統、方便設計、利於維護等優越性也是虛的。

(3) FCS係統的本質是信息處理現場化

對於一個控製係統，無論是采用DCS還是采用現場總線，係統需要處理的信息量至少是一樣多的。實際上，采用現場總線後，可以從現場得到更多的信息。現場總線係統的信息量沒有減少，甚至增加了，而傳輸信息的線纜卻大大減少了。這就要求一方麵要大大提高線纜傳輸信息的能力，另一方麵要讓大量信息在現場就地完成處理，減少現場與控製機房之間的信息往返。可以說現場總線的本質就是信息處理的現場化。

減少信息往返是網絡設計和係統組態的一條重要原則。減少信息往返常常可帶來改善係統響應時間的好處。因此，網絡設計時應優先將相互間信息交換量大的節點，放在同一條支路裏。

減少信息往返與減少係統的線纜有時會相互矛盾。這時仍應以節省投資為原則來做選擇。如果所選擇係統的響應時間允許的話，應選節省線纜的方案。如所選係統的響應時間比較緊張，稍微減少一點信息的傳輸就夠用了，那就應選減少信息傳輸的方案。

現在一些帶現場總線的現場儀表本身裝了許多功能塊，雖然不同產品同種功能塊在性能上會稍有差別，但一個網絡支路上有許多功能雷同功能塊的情況是客觀存在的。選用哪一個現場儀表上的功能塊，是係統組態要解決的問題。

3．2 典型係統比較

通過使用現場總線，用戶可以大量減少現場接線，用單個現場儀表可實現多變量通信，不同製造廠生產的裝置間可以完全互操作，增加現場一級的控製功能，係統集成大大簡化，並且維護十分簡便。傳統的過程控製儀表係統每個現場裝置到控製室都需使用一對專用的雙絞線，以傳送4~20mA信號，每個現場裝置到接線盒的雙絞線仍然可以使用，但是從現場接線盒到中央控製室僅用一根雙絞線完成數字通信。

通過采用現場總線控製係統，到底能節省多少電纜，編者尚未做此計算。但是，我們不可以采用DCS係統的電廠中與自動控製係統有關的所用電纜公裏數看出，電纜在基建投資中所占份額。

某電廠，2×300MW燃煤機組。熱力係統為單元製。每台機組設置一座集中控製樓，采用機、爐、電單元集中控製方式。單元控製室的標高為12.6米，與運行層標高一致。DCS采用WDPF—Ⅱ，每台機組設計的I/O點為4500點。

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