PLC、DCS、FCS三大控製係統的特點和差異(3)

時間:2010-01-06 09:14 來源:未知

電纜敷設采用EC軟件，8個人用1.5個月時間完成電纜敷設的設計任務；主廠房內每台300MW機組自動化專業的電纜根數為4038根；主廠房內每台300MW機組自動化專業的電纜長度為350公裏；以上電纜的根數及長度均不包括全廠火災報警的廠供電纜和全廠各輔助生產車間的電纜；電纜橋架的立柱、橋架及小槽盒全部選用鋼製鍍鋅，每台機組約95噸。其它電纜橋架包括直通、彎通、三通、四通、蓋板、終端封頭、調寬片、直接片等選用鋁合金材質，每台300MW機組約為55噸。附件隨橋架提供（如螺栓、螺母）。

某電廠，4×MW燃油燃氣電站。熱力係統為單元製。DCS采用TELEPERM-XP。每台機組設計I/O點數為5804點。

電纜敷設采用EC軟件，12個人用2.5個月時間完成電纜敷設的設計任務；主廠房內每台325MW機組自動化專業的電纜根數為4413根；主廠房內每台235MW機組自動化專業的電纜長度為360公裏；每台機組全部選用鋼製鍍鋅電纜橋架，其重量約為200噸。電站的電纜可以分為六大類：高壓電力電纜、低壓電力電纜、控製電纜、熱控電纜、弱電電纜（主要指計算機用電纜）、其它電纜。若兩台300MW機組同時做電纜敷設，自動化專業電纜的數量大約有8500根左右。其中熱控電纜和弱電電纜將大於5000根，即約占60%左右（以根數計量）。

3.3 設計、投資及使用
上述的比較是偏重於純技術性的比較，以下比較擬加入經濟因素。

比較的前題是DCS係統與典型的、理想的FCS係統進行比較。為什麼要做如此的假設。做為DCS係統發展到今天，開發初期提出的技術要求卻已滿足並得到了完善，目前的狀況是進一步提高，因此也就不存在典型、理想的說法。而作為FCS係統，90年代剛進入實用化，作為開發初期的技術要求：兼容開放，雙向數字通信、數字智能現場裝置、高速總線等，目前還不理想有待完善。這種狀態與現場總線國際標準的製定不能說沒有關係。過去的十多年，各總線組織都忙於製定標準，開發產品，占領更多的市場，目的就是要擠身於國際標準，合法的占領更大的市場。現在有關國際標準的爭戰已告一段落，各大公司組織都已意識到，要真正占領市場，就得完善係統及相關產品。我們可以做這樣的預測，不久的將來，完善的現場總線係統及相關產品必須成為世界現場總線技術的主流。

具體比較：

（1）DCS係統是個大係統，其控製器功能強而且在係統中的作用十分重要，數據公路更是係統的關鍵，所以，必須整體投資一步到位，事後的擴容難度較大。而FCS功能下放較徹底，信息處理現場化，數字智能現場裝置的廣泛采用，使得控製器功能與重要性相對減弱。因此，FCS係統投資起點低，可以邊用、邊擴、邊投運。

（2）DCS係統是封閉式係統，各公司產品基本不兼容。而FCS係統是開放式係統，用戶可以選擇不同廠商、不同品牌的各種設備連入現場總線，達到最佳的係統集成。

（3）DCS係統的信息全都是二進製或模擬信號形成的，必須有D/A與A/D轉換。而FCS係統是全數字化，就免去了D/A與A/D變換，高集成化高性能，使精度可以從±0.5%提高到±0.1%。

（4）FCS係統可以將PID閉環控製功能裝入變送器或執行器中，縮短了控製周期，目前可以從DCS的每秒2~5次，提高到FCS的每秒10~20次，從而改善調節性能。

（5）DCS它可以控製和監視工藝全過程，對自身進行診斷、維護和組態。但是，由於自身的致命弱點，其I/O信號采用傳統的模擬量信號，因此，它無法在DCS工程師站上對現場儀表（含變送器、執行器等）進行遠方診斷、維護和組態。FCS采用全數字化技術，數字智能現場裝置發送多變量信息，而不僅僅是單變量信息，並且還具備檢測信息差錯的功能。FCS采用的是雙向數字通信現場總線信號製。因此，它可以對現場裝置（含變送器、執行機構等）進行遠方診斷、維護和組態。FCS的這點優越性是DCS無法比擬的。

（6）FCS由於信息處理現場化，與DCS相比可以省去相當數量的隔離器、端子櫃、I/O終端、I/O卡件、I/O文件及I/O櫃，同時也節省了I/O裝置及裝置室的空間與占地麵積。有專家認為可以省去60%。

（7）與（6）同樣理由，FCS可以減少大量電纜與敷設電纜用的橋架等，同時也節省了設計、安裝和維護費用。有專家認為可以節省66%。

對於（6）、（7）兩點應補充說明的是，采用FCS係統，節省投資的效果是不用懷疑的，但是否如有的專家所說達60~66%。這些數字在多篇文章中出現，編者認為這是相互轉摘的結果，目前還未找到這些數字的原始出處，因此，讀者在引用這些數字時要慎重。

（8）FCS相對於DCS組態簡單，由於結構、性能標準化，便於安裝、運行、維護。

（9）用於過程控製的FCS設計開發要點。這一點並不作為與DCS的比較，隻是說明用於過程控製或者說用於模擬連續過程類的FCS在設計開發中應重點考慮的問題。

1）要求總線本安防爆功能，而且是頭等重要的。

2）基本監控如流量、料位、溫度、壓力等的變化是緩慢的，而且還有滯後效應，因此，節點監控並不需要快電子學的響應時間，但要求有複雜的模擬量處理能力。這一物理特征決定了係統基本上多采用主一從之間的集中輪詢製，這在技術上是合理的，在經濟上是有利的。

3）流量、料位、溫度、壓力等參數的測量，其物理原理是古典的，但傳感器、變送器及控製器應向數字智能化發展。

4）作為針對連續過程類及其儀器儀表而開發的FCS，應側重於低速總線H1的設計完善。

4．PLC與DCS的前景
我們已經知道有的FCS是由PLC發展而來，而有的FCS是由DCS發展而來，那麼，今天FCS已走向實用化，PLC與DCS前景又將如何。

PLC於60年代末期在美國首先出現，目的是用來取代繼電器，執行邏輯、計時、計數等順序控製功能，建立柔性程序控製係統。1976年正式命名，並給予定義：PLC是一種數字控製專用電子計算機，它使用了可編程序存儲器儲存指令，執行諸如邏輯、順序、計時、計數與演算等功能，並通過模擬和數字輸入、輸出等組件，控製各種機械或工作程序。經過30多年的發展，PLC已十分成熟與完善，並開發了模擬量閉環控製功能。PLC在FCS係統中的地位似乎已被確定並無多少爭論。PLC作為一個站掛在高速總線上。充分發揮PLC在處理開關量方麵的優勢。另外，火力發電廠輔助車間，例如補給水處理車間、循環水車間、除灰除渣車間、輸煤車間等，在這些車間的工藝過程多以順序控製為主。PLC對於順序控製有其獨特的優勢。編者以為，輔助車間的控製係統應以遵循現場總線通訊協議的PLC或能與FCS進行通訊交換信息的PLC為優選對象。

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