PLC、DCS、FCS三者之间的区别与联系
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)、其他电缆。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500根,及约占60%左右(以根数计量)。
上述的比较偏重于纯技术性的比较,以下比较拟加入经济因素。
比较的前提是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?作为DCS系统发展到今天,开发初期提出的技术要求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,20世纪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,目的就是要挤身国际标准,合法的占领更多的市场,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将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系统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,由于自身的致病弱点,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系统采用全数字化技术,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系统采用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)进行诊断、维护和组态。FCS系统的这点优越性是DCS系统无法比拟的。
(6)FCS系统由于信息处理现场化,与DCS系统相比,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系统可以减少大量电缆与敷设电缆用的桥架等,同时也省去了设计、安装和维护费用,有专家认为可以省去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,读者在引用数字时要谨慎。
(8)FCS相对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DCS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--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系统,应侧重于低速总线H1的设计完善。
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