¿Por qué los talleres auxiliares utilizan principalmente PLC para completar las tareas de control?

Características y diferencias de los tres principales sistemas de control de PLC, DCS y FCS

Se analizaron las características y diferencias de los tres principales sistemas de control de PLC, DCS y FCS. y se señalaron los tres tipos de control El origen y dirección de desarrollo de los sistemas.

Palabras clave: Controlador programable (PLC) Sistema de control distribuido (DCS) Sistema de control de bus de campo (FCS)

1 Prefacio

Siglo pasado El sistema de control de bus de campo que se puso en práctica en la década de 1990, se está desarrollando a un ritmo rápido y actualmente es el sistema de control más moderno del mundo. El sistema de control Fieldbus es un tema candente en la tecnología de automatización en la actualidad y está recibiendo una atención cada vez más intensa por parte de 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 al campo de la automatización. Su profundidad y amplitud superarán cualquier momento de la historia, creando así una nueva era de la automatización.

En algunas industrias, FCS se desarrolla a partir de PLC; mientras que en otras industrias, FCS se desarrolla a partir de DCS, por lo que FCS, PLC y DCS están inextricablemente vinculados, pero existen diferencias esenciales. Este artículo intenta analizar las características y diferencias de los tres principales sistemas de control de PLC, DCS y FCS, y señala sus orígenes y direcciones de desarrollo.

2． Las características básicas de los tres principales sistemas de control PLC, DCS y FCS

Actualmente, en el control automático (PA) de producción de procesos continuos o lo que comúnmente se conoce como control de procesos industriales, existen tres principales sistemas de control. , a saber, PLC, DCS y FCS. Sus respectivas características básicas son las siguientes:

2.1 PLC

(1) El desarrollo desde el control de interruptores hasta el control de secuencia y el procesamiento de transporte es de abajo hacia arriba.

(2) Control PID continuo y otras funciones múltiples, el PID está en la estación de interrupción.

(3) Se puede utilizar una PC como estación maestra y varios PLC del mismo tipo como estaciones esclavas.

(4) También se puede utilizar un PLC como estación maestra y varios PLC del mismo tipo como estaciones esclavas para formar una red PLC. Esto es más conveniente que usar una PC como estación maestra: cuando hay programación de usuario, no es necesario conocer el protocolo de comunicación, siempre que esté escrito según el formato del manual.

(5) La red PLC se puede utilizar como un DCS/TDCS independiente o como un subsistema de DCS/TDCS.

(6) Los sistemas grandes son los mismos que DCS/TDCS, como TDC3000, CENTUMCS, WDPFI y MOD300.

(7) Redes PLC como SINEC-L1, SINEC-H1, S4, S5, S6, S7, etc. de Siemens, GENET de GE, MELSEC-NET de Mitsubishi, MELSEC-NET/MINI.

(8) Se utiliza principalmente para el control de secuencia en procesos industriales. El nuevo PLC también tiene funciones de control de bucle cerrado.

(9) Fabricantes: GOULD (EE.UU.), AB (EE.UU.), GE (EE.UU.), OMRON (Japón), MITSUBISHI (Japón), Siemens (Alemania), etc.

2.2 DCS o TDCS

(1) El sistema de control distribuido DCS y el sistema de control distribuido TDCS son tecnologías de monitoreo que integran la tecnología 4C (Comunicación, Computadora, Control, CRT).

(2) Un gran sistema de topología de árbol de arriba hacia abajo, en el que la comunicación es la clave.

(3) El PID está en la estación de interrupción, que conecta la computadora y los instrumentos de campo y dispositivos de control.

(4) Es una topología de árbol y una estructura de enlace continuo paralelo, y también hay una gran cantidad de cables que corren en paralelo desde la estación repetidora hasta los instrumentos de campo.

(5) Señal analógica, A/D-D/A, mezclada con microprocesador.

(6) Un par de cables de un instrumento están conectados a la E/S y la estación de control está conectada a la red de área local LAN.

(7) 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).

(8) La desventaja es que el costo es alto, los productos de cada empresa no son intercambiables e interoperables y los grandes sistemas DCS son diferentes de cada empresa.

(9) Se utiliza para el control de procesos continuos a gran escala, como petroquímicos, etc.

(10)Fabricantes: Bailey (EE.UU.), Westinghous (EE.UU.), HITACH (Japón), LEEDS & NORTHRMP (EE.UU.), SIEMENS (Alemania), Foxboro (EE.UU.), ABB (Suiza), Hartmann & Braun (Alemania), Yokogawa (Japón), Honewell (EE.UU.), Taylor (EE.UU.), etc.

2.3 FCS

(1) Las tareas básicas son: seguridad esencial (intrínseca), áreas peligrosas, procesos volátiles y entornos inusuales que son difíciles de tratar.

(2) Totalmente digital, inteligente y multifuncional para sustituir instrumentos, contadores y dispositivos de control analógicos monofunción.

(3) Utilice dos cables para conectar instrumentos de campo dispersos, dispositivos de control, PID y centros de control, reemplazando dos cables para cada instrumento.

(4) En el bus, PID es igual a instrumentos, instrumentos y dispositivos de control.

(5) Los sistemas de comunicación digital, multivariable, multinodo, serie y reemplazan a los sistemas monovariable, monopunto, paralelos y analógicos.

(6) Está interconectado, es bidireccional y abierto en lugar de unidireccional y cerrado.

(7) Reemplazar las estaciones de control centralizadas por estaciones de control virtuales descentralizadas.

(8) Está controlado por la computadora en el sitio y también se puede conectar a la computadora host para conectarse a la computadora de nivel superior en el mismo bus.

(9) Red de área local, que luego se puede conectar a internet.

(10) Cambiar los estándares de señales tradicionales, los estándares de comunicación y los estándares de sistemas a redes de gestión empresarial.

(11) Fabricantes: Honeywell, Smar, Fisher-Rosemount, AB/Rockwell, Elsag-Bailey, Foxboro, Yamatake, Yokogawa, Siemens, GEC-Alsthom, Schneider, Processes-Data, ABB et al.

(12) FCS tipo 3 típico

1) Control automático de proceso continuo, como en la industria petroquímica, en la que la tecnología "intrínsecamente segura a prueba de explosiones" es absolutamente importante, el producto típico es FF, World FIP, Profibus-PA;

2) Control automático de acciones de procesos discretos, como robots de fabricación de automóviles y automóviles. Los productos típicos son Profibus-DP y CANbus. Multipunto Para control como la automatización de edificios, los productos típicos son LON Work y Profibus-FMS.

A partir de la descripción de los puntos básicos anteriores, ¿hemos notado que ninguno de los tres sistemas principales utilizados para el control de procesos fue desarrollado para plantas de energía, o en las primeras etapas de su desarrollo, no lo eran? La estación es el objeto de control preferido del sistema. En las instrucciones de uso de estos sistemas nunca se mencionan las centrales eléctricas como ámbito de aplicación preferente y en algunos casos no se menciona ninguna central eléctrica en el ámbito de aplicación. Lo extraño ahora es que estos tres sistemas de control principales, especialmente DCS y PLC, se utilizan ampliamente en las centrales eléctricas y los efectos son muy buenos.

Paginación

3. Diferencias entre los tres principales sistemas de control

Ya sabemos que FCS se desarrolla a partir de DCS y PLC. FCS no solo tiene las características de DCS y PLC, sino que también da un paso revolucionario. En la actualidad, los nuevos DCS y los nuevos PLC tienden a acercarse entre sí. El nuevo DCS tiene una fuerte función de control de secuencia; y el nuevo PLC no es malo para manejar el control de circuito cerrado, y ambos pueden formar grandes redes. El ámbito de aplicación de DCS y PLC tiene una gran superposición. La siguiente sección solo comparará DCS y FCS. En los capítulos anteriores, se han cubierto las diferencias entre DCS y FCS. La arquitectura, la inversión, el diseño, el uso y otros aspectos se describirán a continuación.

3.1 Puntos clave de diferencia

·DCS

La clave del sistema DCS es la comunicación. También se puede decir que la autopista de datos es la columna vertebral del sistema de control distribuido DCS. Dado 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 para la autopista de datos pueden ser: un par de hilos trenzados, cable coaxial o cable de fibra óptica.

A través de los parámetros de diseño de la autopista de datos, básicamente podemos comprender las fortalezas y debilidades relativas de un sistema DCS específico.

(1) Cuánta información de E/S puede manejar el sistema.

(2) Cuánta información del bucle de control relacionada con el control puede procesar el sistema.

(3) A cuántos usuarios y dispositivos (CRT, estación de control, etc.) se puede adaptar.

(4) Cómo se comprueba 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 producido por otros fabricantes (controladores programables, computadoras, dispositivos de grabación de datos, etc.).

Para garantizar la integridad de la comunicación, la mayoría de los fabricantes de DCS 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 para garantizar que los datos transmitidos se reciban y comprendan de la misma manera que los datos enviados.

En la actualidad, se utilizan generalmente dos tipos de métodos de comunicación en los sistemas DCS: la comunicación síncrona y asíncrona se basa en una señal de reloj para regular la transmisión y recepción de datos, mientras que las redes asíncronas utilizan un sistema de informes. sin reloj.

·FCS

Hay tres puntos clave de FCS

(1) El núcleo del sistema FCS es el protocolo de bus, es decir, el estándar de bus

El capítulo anterior ha descrito que para un tipo de autobús, una vez que se determina su protocolo de bus, también se determinarán las tecnologías clave relevantes y el equipo relacionado. En lo que respecta a los principios básicos de su protocolo de bus, todos los tipos de buses son iguales y todos se basan en resolver la transmisión de comunicación digital en serie bidireccional. Sin embargo, por diversas razones, los protocolos de autobús de distintos autobuses son muy diferentes.

Para que el bus de campo cumpla con los requisitos de interoperabilidad y lo convierta en un sistema verdaderamente abierto, en la capa de usuario del estándar internacional IEC y el modelo de protocolo de comunicación de bus de campo, se estipula claramente que la capa de usuario tiene la Función de descripción del dispositivo. Para lograr la interoperabilidad, cada dispositivo de bus de campo se describe con una descripción de dispositivo DD. DD puede considerarse como un controlador del dispositivo, que incluye todas las descripciones de parámetros necesarios y los pasos operativos requeridos por la estación maestra. Debido a que DD incluye toda la información necesaria para describir la comunicación del dispositivo y es independiente de la estación maestra, permite una verdadera interoperabilidad de los dispositivos de campo.

Si la situación real es consistente con lo anterior, la respuesta es no. Los estándares internacionales de bus de campo actualmente adoptados incluyen 8 tipos, pero el estándar internacional IEO original es solo uno de los 8 tipos y su estado es igual al de los otros 7 tipos de buses. Para los otros siete buses, independientemente de su participación de mercado, cada protocolo de bus tiene un conjunto de soporte de software y hardware. Pueden formar sistemas y productos, pero el estándar internacional de bus de campo IEC original es un marco vacío sin soporte de software ni hardware. Por lo tanto, en lo que respecta al estado actual, es casi imposible lograr la compatibilidad mutua y la interoperabilidad de estos autobuses.

A través de lo anterior, ¿podemos dibujar una imagen así: la interoperabilidad de los sistemas de control de bus de campo abiertos, en lo que respecta a un tipo específico de bus de campo, siempre que se sigan las reglas de bus de ese tipo de bus de campo? El protocolo es abierto e interoperable para sus productos. En otras palabras, independientemente del producto del fabricante que produzca la empresa de bus de campo, siempre que sigan el protocolo de bus del bus y los productos sean abiertos e interoperables, pueden formar una red de bus.

(2) La base del sistema FCS es el dispositivo de campo digital inteligente.

El dispositivo de campo digital inteligente es el soporte de hardware y la base del sistema FCS. La razón es muy simple. El sistema FCS realiza un sistema de señal de bus de campo de comunicación digital bidireccional automático entre el dispositivo de control y el dispositivo de campo. Si el dispositivo de campo no sigue un protocolo de bus unificado, es decir, el protocolo de comunicación relevante, y no tiene funciones de comunicación digital, entonces la llamada comunicación digital bidireccional es simplemente una charla vacía y no puede llamarse campo. sistema de control de autobuses. Un punto más, una característica importante del bus de campo es agregar funciones de control de primer nivel en el sitio. Si el dispositivo de campo no es un producto multifuncional e inteligente, entonces las características del sistema de control de bus de campo no existirán. Las llamadas ventajas de un sistema simplificado, un diseño conveniente y un mantenimiento conveniente también son falsas.

(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, la cantidad de información que el sistema necesita para El proceso es al menos el mismo. De hecho, después de utilizar el bus de campo, se puede obtener más información del campo. La cantidad de información en el sistema de bus de campo no ha disminuido, ni siquiera aumentado, pero los cables utilizados para transmitir información se han reducido considerablemente. Esto requiere que, por un lado, se mejore enormemente la capacidad de los cables para transmitir información y, por otro lado, se deba procesar una gran cantidad de información en el sitio para reducir la cantidad de información que viaja entre el sitio y el control. habitación. Se puede decir que la esencia del bus de campo es la implementación in situ del procesamiento de información.

Reducir los viajes de ida y vuelta de la información es un principio importante en el diseño de redes y la configuración del sistema. La reducción de los viajes de ida y vuelta de la información a menudo resulta en mejores tiempos de respuesta del sistema. Por tanto, a la hora de diseñar la red se debe dar prioridad a colocar en la misma rama nodos con una gran cantidad de intercambio de información entre ellos.

Reducir el viaje de ida y vuelta de la información y reducir el número de cables en el sistema a veces están reñidos. En este momento, todavía se deben tomar decisiones basadas en el principio de ahorro de inversión. Si el tiempo de respuesta del sistema seleccionado lo permite, se deberá optar por una solución que ahorre cables. Si el tiempo de respuesta del sistema seleccionado es relativamente ajustado y una transmisión de información ligeramente reducida es suficiente, entonces se debe seleccionar una solución para reducir la transmisión de información.

Hoy en día, algunos instrumentos de campo con bus de campo están equipados con muchos bloques de funciones. Aunque el rendimiento de los mismos bloques de funciones en diferentes productos será ligeramente diferente, hay muchos bloques de funciones con funciones similares en una rama de red. Existe objetivamente. Qué bloque de funciones en el instrumento de campo se selecciona es un problema que debe resolverse en la configuración del sistema.

El principio para considerar este tema es minimizar el viaje de ida y vuelta de la información en el autobús. Generalmente, puede seleccionar el bloque de funciones en el instrumento que genera la mayor cantidad de información relacionada con esta función.

3.2 Comparación de sistemas típicos

Al utilizar el bus de campo, los usuarios pueden reducir en gran medida el cableado de campo, utilizar un único instrumento de campo para lograr una comunicación multivariable y los dispositivos producidos por diferentes fabricantes pueden completamente interoperable, agregando funciones de control a nivel de campo, simplificando enormemente la integración del sistema y facilitando mucho el mantenimiento. En la Figura 1 se muestra un diagrama de bloques típico del sistema de bus de campo. Como se puede ver en la Figura 1, en el sistema de instrumentos de control de procesos tradicional, cada dispositivo de campo necesita usar un par de pares trenzados dedicados para transmitir señales de 4 ~ 20 mA a la sala de control. En el sistema de bus de campo que se muestra en la Figura 2, cada uno de ellos es trenzado. Aún se pueden usar pares desde dispositivos de campo hasta cajas de conexiones, pero solo se usa un par trenzado para la comunicación digital desde la caja de conexiones de campo hasta la sala de control central.

Figura 1: Sistema de control de procesos tradicional

El editor aún no ha calculado cuántos cables se pueden ahorrar utilizando un sistema de control de bus de campo. Sin embargo, no podemos ver la participación de los cables en la inversión en infraestructura a partir del número de kilómetros de cables utilizados en las centrales eléctricas relacionados con los sistemas de control automático que utilizan sistemas DCS.

Una central eléctrica, 2 unidades de carbón de 300 MW. El sistema térmico es un sistema unitario. Cada unidad está equipada con un edificio de control centralizado, que adopta el método de control centralizado de máquinas, hornos y unidades eléctricas. La elevación de la sala de control de la unidad es de 12,6 metros, lo que concuerda con la elevación del piso de operaciones. DCS adopta WDPF-Ⅱ y cada unidad está diseñada con 4500 puntos de E/S.

Figura 2: Sistema de control Fieldbus

Se utilizó el software EC para el tendido de cables. Se necesitaron 8 personas durante 1,5 meses para completar la tarea de diseño de tendido de cables en la fábrica principal; el edificio está automatizado profesionalmente. La cantidad de cables es 4038; la longitud de los cables de automatización para cada unidad de 300 MW en la fábrica principal es de 350 kilómetros. La cantidad y la longitud de los cables anteriores no incluyen los cables suministrados por la fábrica para la alarma contra incendios; toda la planta y los talleres de producción auxiliares de toda la planta. Los cables, las columnas, los puentes y las pequeñas cajas del puente de cables están hechos de acero galvanizado, cada unidad pesa aproximadamente 95 toneladas. Otras bandejas de cables, incluidas las rectas, curvas, en T, de cuatro vías, placa de cubierta, cabezal terminal, pieza de ajuste de ancho, pieza directa, etc., están hechas de aleación de aluminio y cada unidad de 300 MW pesa aproximadamente 55 toneladas. Los accesorios se suministran con la bandeja portacables (p. ej. pernos, tuercas).

Una central eléctrica, una central eléctrica de petróleo y gas de 4×MW. El sistema térmico es un sistema unitario. DCS utiliza TELEPERM-XP. Los puntos de E/S diseñados para cada unidad son 5804 puntos.

Se utilizó el software EC para el tendido de cables y se necesitaron 12 personas y 2,5 meses para completar la tarea de diseño del tendido de cables; el número de cables de automatización para cada unidad de 325 MW en la fábrica principal es 4413 por cada unidad de 235 MW; en la fábrica principal, la longitud del cable para la automatización de la unidad es de 360 ​​kilómetros; cada unidad utiliza un puente de cable de acero galvanizado, que pesa alrededor de 200 toneladas. Los cables de las centrales eléctricas se pueden dividir en seis categorías: cables de alimentación de alto voltaje, cables de alimentación de bajo voltaje, cables de control, cables de control térmico, cables de corriente débil (principalmente cables de computadora) y otros cables. Si dos unidades de 300MW tienden cables al mismo tiempo, el número de cables profesionales de automatización será de unos 8.500. Entre ellos, el número de cables de control térmico y cables de corriente débil será más de 5.000, lo que representa aproximadamente el 60% (medido por el número de cables).

Página 3.3 Diseño, Inversión y Uso

La comparación anterior es puramente técnica. La siguiente comparación pretende incluir factores económicos.

La premisa de la comparación es comparar el sistema DCS con un sistema FCS típico e ideal. ¿Por qué hacer tal suposición? A medida que el sistema DCS se ha desarrollado hasta el día de hoy, los requisitos técnicos presentados en la etapa inicial de desarrollo se han cumplido y mejorado. La situación actual ha mejorado aún más, por lo que no existe una declaración típica o ideal. Como sistema FCS, recién entró en uso práctico en la década de 1990. En cuanto a los requisitos técnicos en la etapa inicial de desarrollo: compatibilidad y apertura, comunicación digital bidireccional, dispositivos de campo digitales inteligentes, autobuses de alta velocidad, etc. todavía no es ideal y necesita mejorarse. No se puede decir que este estado no tenga nada que ver con la formulación de estándares internacionales para buses de campo. En los últimos diez años, varias organizaciones de autobuses han estado ocupadas formulando normas, desarrollando productos y ocupando más mercados. El objetivo es introducirse en las normas internacionales y ocupar legalmente un mercado más grande. Ahora que la batalla por los estándares internacionales ha llegado a su fin, las principales empresas y organizaciones se han dado cuenta de que para ocupar verdaderamente el mercado, deben mejorar sus sistemas y productos relacionados. Podemos predecir que en un futuro próximo, los sistemas completos de bus de campo y productos relacionados deberán convertirse en la corriente principal de la tecnología de bus de campo mundial.

Comparación específica:

(1) El sistema DCS es un sistema grande. Su controlador tiene funciones sólidas y juega un papel muy importante en el sistema. La autopista de datos es la clave. Por lo tanto, la inversión general debe completarse en un solo paso y la expansión posterior es más difícil. Sin embargo, la función FCS se ha descentralizado más completamente, el procesamiento de información se ha realizado en el sitio y se han adoptado ampliamente dispositivos de campo digitales inteligentes, lo que ha debilitado relativamente la función y la importancia del controlador. Por lo tanto, el punto de partida de inversión para el sistema FCS es bajo y se puede utilizar, ampliar y poner en funcionamiento al mismo tiempo.

(2) El sistema DCS es un sistema cerrado y los productos de varias empresas son básicamente incompatibles. El sistema FCS es un sistema abierto. Los usuarios pueden elegir varios dispositivos de diferentes fabricantes y marcas para conectarlos al bus de campo para lograr la mejor integración del sistema.

(3) Toda la información del sistema DCS está formada por señales binarias o analógicas, y se requiere conversión D/A y A/D. El sistema FCS es totalmente digital, lo que elimina la necesidad de conversión D/A y A/D. Está altamente integrado y tiene un alto rendimiento, lo que permite aumentar la precisión de ±0,5% a ±0,1%.

(4) El sistema FCS puede instalar la función de control de circuito cerrado PID en el transmisor o actuador, acortando el ciclo de control. Actualmente se puede aumentar de 2 a 5 veces por segundo de DCS a cada vez. de FCS 10~20 veces por segundo para mejorar el rendimiento del ajuste.

(5) DCS puede controlar y monitorizar todo el proceso, diagnosticarse, mantenerse y configurarse. Sin embargo, debido a su propia debilidad fatal, sus señales de E/S utilizan señales analógicas tradicionales. Por lo tanto, no puede realizar diagnóstico, mantenimiento y configuración remotos de instrumentos de campo (incluidos transmisores, actuadores, etc.) en la estación de ingeniería DCS. FCS adopta tecnología totalmente digital. Los dispositivos de campo digitales inteligentes envían información de múltiples variables, no solo información de una sola variable, y también tienen 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 realizar diagnóstico, mantenimiento y configuración remotos de dispositivos de campo (incluidos transmisores, actuadores, etc.). Esta superioridad de FCS no tiene comparación con DCS.

(6) Debido al procesamiento de información en sitio, FCS puede ahorrar una cantidad considerable de aisladores, gabinetes de terminales, terminales de E/S, tarjetas de E/S, archivos de E/S e I en comparación con DCS. /O gabinete, también ahorra espacio y área de piso del dispositivo de E/S y la sala del dispositivo. Algunos expertos creen que se puede ahorrar el 60%.

Por el mismo motivo que (7) y (6), el FCS puede reducir un gran número de cables y bandejas portacables, etc., a la vez que ahorra costes de diseño, instalación y mantenimiento. Algunos expertos creen que se puede ahorrar un 66%.

En cuanto a los puntos (6) y (7), cabe añadir que no hay duda de que el efecto de ahorro de inversión del uso del sistema FCS llega al 60~66%, como dicen algunos expertos. Estas cifras aparecen en varios artículos. El editor cree que esto es el resultado de extractos recíprocos. Aún no se ha encontrado la fuente original de estas cifras. Por lo tanto, los lectores deben tener cuidado al citar estas cifras.

(8) FCS es más sencillo de configurar que DCS. Debido a su estructura y rendimiento estandarizados, es fácil de instalar, operar y mantener.

(9) Puntos clave del diseño y desarrollo de FCS para el control de procesos. Este punto no se utiliza como comparación con DCS, sino solo para ilustrar los problemas que deben considerarse durante el diseño y desarrollo de FCS utilizados para el control de procesos o para simular procesos continuos.

1) La función a prueba de explosiones intrínsecamente segura del autobús es necesaria y es de suma importancia.

2) El monitoreo básico como flujo, nivel de material, temperatura, presión, etc. cambia lentamente y existe un efecto de histéresis. Por lo tanto, el monitoreo de nodo no requiere el tiempo de respuesta de la electrónica rápida, pero sí. Requiere capacidades de procesamiento analógico complejas. Esta característica física determina que el sistema adopte básicamente un sistema de votación centralizado entre maestro y esclavo, lo cual es técnicamente razonable y económicamente beneficioso.

3) Los principios físicos de medición de parámetros como flujo, nivel de material, temperatura y presión son clásicos, pero los sensores, transmisores y controladores deben evolucionar hacia la inteligencia digital.

4) Dado que FCS se desarrolló para procesos continuos y sus instrumentos, debería centrarse en el diseño y mejora del autobús de baja velocidad H1.

4. Las perspectivas de PLC y DCS

Ya sabemos que algunos FCS se desarrollan a partir de PLC y otros FCS se desarrollan a partir de DCS. Entonces, hoy FCS se ha vuelto práctico y las perspectivas de PLC y DCS han cambiado. ¿Cómo será?

El PLC apareció por primera vez en los Estados Unidos a finales de la década de 1960. Su objetivo era reemplazar los relés, realizar funciones de control secuencial como lógica, temporización y conteo, y establecer un sistema de control de programas flexible. Nombrado oficialmente en 1976 y con una definición: PLC es una computadora electrónica de control digital específico que utiliza memoria programable para almacenar instrucciones, realizar funciones como lógica, secuencia, temporización, conteo y cálculo, y utiliza entradas, salidas y otras entradas analógicas y digitales. componentes para controlar diversas maquinarias o procedimientos de trabajo. Después de más de 30 años de desarrollo, el PLC se ha vuelto muy maduro y perfecto y ha desarrollado funciones de control analógicas de circuito cerrado. El estatus del PLC en los sistemas FCS parece haberse determinado sin mucho debate. Consulte la Figura 3: Arquitectura del sistema de control de bus de campo recomendada por IEC. El PLC cuelga del autobús de alta velocidad como estación. Aprovecha al máximo las ventajas del PLC en el procesamiento de cantidades de conmutación. Además, los talleres auxiliares de las centrales térmicas, como talleres de tratamiento de agua de suministro, talleres de circulación de agua, talleres de eliminación de cenizas y escorias, talleres de transporte de carbón, etc., los procesos en estos talleres se basan principalmente en el control de secuencia. El PLC tiene sus ventajas únicas para el control de secuencia. El editor cree que el sistema de control del taller auxiliar debería ser un PLC que siga el protocolo de comunicación del bus de campo o un PLC que pueda comunicarse e intercambiar información con el FCS.

Figura 3: Arquitectura del sistema de control Fieldbus recomendada por IEC

Desde que se propuso el primer controlador basado en microprocesador en 1973, se ha ido mejorando gradualmente hasta formar un sistema completamente funcional, seguro y Sistema de control distribuido digital confiable DCS. Su rendimiento es mucho mejor que cualquier sistema de control anterior. Puede cumplir con los diversos requisitos de los sistemas DAS, MCS, SCS y APS de las centrales térmicas. En la actualidad, también se puede establecer una red de gestión a través de Ethernet industrial para cumplir con los requisitos de gestión cada vez más exigentes de las centrales térmicas. Se puede decir que el monitoreo del sistema DCS puede cubrir todo el proceso de grandes unidades de energía térmica.

Sin embargo, desde la aparición del FCS y su uso práctico en la década de 1990, se han publicado los siguientes argumentos en publicaciones públicas, a saber: "A partir de ahora, el nuevo sistema de control de bus de campo FCS reemplazará gradualmente al "tradicional". DCS"; "Cuando la función de ajuste se descentralice al campo, el DCS tradicional ya no será necesario y desaparecerá automáticamente"; "En los próximos diez años, el sistema de señal analógica tradicional de 4 ~ 20 mA será reemplazado gradualmente por dos forma bus de campo de comunicación digital Se reemplazará el sistema de señal y el sistema de control distribuido analógico y digital DCS se actualizará al sistema de control de bus de campo totalmente digital FCS "... Estos argumentos se pueden resumir en una frase: FCS reemplazará a DCS y DCS desaparecerá de ahora en adelante.

Los argumentos anteriores provienen todos de boca de expertos autorizados y, de hecho, son razonables. La comunicación digital es una tendencia que representa un avance tecnológico y que nadie puede detener. El sistema de señal de bus de campo de comunicación digital bidireccional y la enorme fuerza motriz que genera aceleran la transformación de los dispositivos de campo e instrumentos de control, y desarrollan cada vez más dispositivos de campo digitales inteligentes con funciones completas. Estos no están disponibles en los sistemas DCS, y las ventajas y beneficios resultantes aportados al diseño, configuración, operación, mantenimiento y gestión de centrales térmicas también están fuera del alcance de los sistemas DCS. Además, FCS se desarrolló a partir de DCS y PLC. Conserva las características de DCS. En otras palabras, FCS absorbe los años de experiencia en investigación de desarrollo y práctica de campo de DCS, incluidas las lecciones aprendidas. De esto parece lógico concluir que "FCS reemplazará a DCS".

Al mismo tiempo, también debemos ver que los sistemas DCS se han desarrollado durante casi 30 años y se utilizan ampliamente en centrales térmicas. Sus ideas de diseño, configuración, coincidencia de funciones, etc. han alcanzado un nivel muy completo (por supuesto, DCS también necesita un mayor desarrollo, como el desarrollo de software avanzado para cumplir con los requisitos de integración de información), y ha penetrado en el control. sistema de centrales térmicas. Varios campos, y también reflejado en el sistema FCS. Desde esta perspectiva, el sistema DCS no parece estar muerto. Además, como se mencionó en el capítulo anterior, el sistema DCS todavía tiene un lugar que desempeñar en áreas donde el sistema FCS no puede aprovechar al máximo sus características y ventajas.

No parece que tengamos que discutir demasiado sobre el texto. Debemos enfatizar quién reemplaza a quién. Al igual que el DCS actual y el nuevo PLC, debido a años de desarrollo e investigación, cada uno conserva sus propias características originales y se complementan entre sí para formar un nuevo sistema. El DCS actual ya no es el DCS original. nuevo PLC. No es un PLC en las primeras etapas de desarrollo. Podemos decir que DCS reemplazó a PLC o que PLC reemplazó a DCS, lo cual es obviamente inapropiado.

5. Conclusión

Del análisis y la discusión anteriores, podemos sacar la siguiente conclusión simple: con la aparición del sistema de control de bus de campo FCS, el control distribuido digital DCS no desaparecerá, sino que solo ocupará la posición central del control. sistema en el pasado. El DCS se traslada a un sitio en el bus de campo. También se puede decir que la situación en la que DCS está en el centro del sistema de control se romperá a partir de ahora. En el futuro, el sistema de control de las centrales térmicas será un nuevo tipo de sistema de control con FCS en el centro del sistema de control y una filosofía de sistema DCS.