I. Įvadas
Šiuolaikinėse pramoninės automatikos valdymo sistemose PLC (programuojamas loginis valdiklis), DCS (paskirstytoji valdymo sistema) ir FCS (lauko magistralės valdymo sistema) yra trys dažniausiai naudojami valdymo sprendimai. Kiekvienas iš jų turi skirtingus veikimo principus, funkcines charakteristikas ir taikomus scenarijus, teikiančius įvairius pramonės automatizavimo sprendimus. Šiame darbe bus atlikta išsami šių trijų valdymo sistemų analizė ir palyginimas, kad skaitytojai galėtų giliau suprasti jų skirtumus ir ryšius.
II. PLC valdymo sistema
Apibrėžimas ir veikimo principas
PLC valdymo sistema yra programuojamas valdymo įrenginys, kuris vykdo iš anksto{0}}užprogramuotas instrukcijas, skirtas valdyti įvesties / išvesties (I/O) signalų būseną ir taip pasiekti automatinį lauko įrangos valdymą, stebėjimą ir veikimą. Iš esmės sudarytas iš procesoriaus modulio, įvesties modulių, išvesties modulių ir programavimo įrenginio, jo veikimas apima tris etapus: įvesties signalo gavimą, programos vykdymą ir išvesties valdymą.
Funkcinės charakteristikos
(1) Puikus našumas realiuoju laiku: PLC valdymo sistemos pasižymi stipriomis realiuoju laiku{2}}galiomis, leidžiančiomis greitai reaguoti į lauko aplinkos pokyčius ir greitai įgyvendinti iš anksto nustatytas valdymo strategijas.
(2) Didelis stabilumas: PLC valdymo algoritmai išlieka stabilūs, jiems nedaro įtakos išoriniai elektromagnetiniai trukdžiai, temperatūros svyravimai ar maitinimo šaltinio kitimai, todėl užtikrinamas sistemos patikimumas.
(3) Didelis lankstumas: PLC valdymo sistemos programas galima keisti ir atnaujinti bet kuriuo metu, prisitaikant prie įvairių valdymo sąlygų ir reikalavimų.
(4) Lengvas programavimas: PLC valdymo sistemose naudojamos paprastos, lengvai-išmokstamos-programavimo kalbos, palengvinančios greitą ir patogų programų kūrimą, modifikavimą ir derinimą.
(5) Keičiamas dizainas: PLC valdymo sistemų aparatinės ir programinės įrangos komponentai palaiko lanksčią plėtrą, leidžiančią prireikus konfigūruoti skirtingus įvesties / išvesties modulius, ryšio modulius ir kt.
III. DCS valdymo sistemos
Apibrėžimas ir veikimo principas
DCS valdymo sistemos, dar žinomos kaip paskirstytos valdymo sistemos, yra naujos kartos prietaisų valdymo sistemos, pagrįstos mikroprocesoriais. Jie priima decentralizuoto valdymo funkcijų, centralizuoto ekrano ir veikimo bei subalansuotos autonomijos su integruotu koordinavimu projektavimo principus. Iš esmės sudaryti iš procesų valdymo ir procesų stebėjimo lygių, jie sudaro daugiapakopę kompiuterinę sistemą, sujungtą ryšių tinklais, integruojančias 4C technologijas: kompiuterį, ryšį, CRT (vaizdą) ir valdymą.
Savybės
(1) Didelis patikimumas: DCS sistemoje naudojama perteklinė konstrukcija, užtikrinanti, kad vieno įrenginio gedimas nesuardytų visos sistemos.
(2) Atvirumas: naudojant sistemingą, modulinę ir standartizuotą atvirą platformą, visos tarpusavyje sujungtos kompiuterinės sistemos gali pasiekti centralizuotą sujungimą ir prieigą naudojant ryšio metodus, tokius kaip Ethernet.
(3) Lanksti konfigūracija: DCS sistemos leidžia modulinius papildymus arba pašalinimus, atsižvelgiant į veiklos poreikius, todėl galima pritaikyti konfigūraciją.
(4) Modulinis dizainas: visi pagrindiniai komponentai, -įskaitant procesorius, maitinimo šaltinius, įvesties / išvesties modulius, ryšio modulius ir AI/AO modulius,{2}}pagrįsti moduline konstrukcija, didinant sistemos mastelį ir priežiūrą.
IV. FCS valdymo sistema
Apibrėžimas ir veikimo principas
FCS valdymo sistema, trumpai vadinama Fieldbus Control System, yra naujos kartos valdymo sistemos, sukurtos iš DCS ir PLC technologijų. Jame naudojama lauko magistralės technologija, skirta išmaniesiems lauko įrenginiams ir automatizavimo sistemoms sujungti į visiškai paskirstytą, dvikryptį, kelių šakų ryšio tinklą.
Savybės
(1) Lauko ryšio tinklas: FCS naudoja lauko magistralės technologiją, kad būtų užtikrintas skaitmeninis ryšys tarp išmaniųjų lauko įrenginių ir automatikos sistemų.
(2) Įrenginių sujungimas ir sąveika: FCS palaiko skirtingų gamintojų įrenginių sujungimą ir sąveiką, sumažindama sistemos integravimo išlaidas.
(3) Paskirstyti funkciniai blokai: FCS paskirsto valdymo funkcijas atskiruose lauko įrenginiuose, padidindamas sistemos patikimumą ir lankstumą.
(4) Maitinimas per ryšio linijas: FCS palaiko lauko įrenginių maitinimą per ryšio linijas, supaprastindamas sistemos laidus.
V. PLC, DCS ir FCS valdymo sistemų palyginimas
Struktūrinė kompozicija
PLC pirmiausia susideda iš procesoriaus modulių, įvesties modulių, išvesties modulių ir programavimo įrenginių; DCS yra kelių{0}}pakopų kompiuterinės sistemos, sujungtos ryšių tinklais, apimančios proceso valdymo ir stebėjimo pakopas; FCS išsivystė iš DCS ir PLC, naudojant lauko magistralės technologiją, kad išmaniuosius lauko įrenginius sujungtų su automatizavimo sistemomis.
Funkcinės charakteristikos
PLC pasižymi dideliu našumu{0}}realiuoju laiku, stabilumu, lankstumu, paprastu programavimu ir masteliu. DCS sistemos pasižymi dideliu patikimumu, atvirumu, lanksčia konfigūracija ir moduliniu dizainu. FCS sistemos apima lauko ryšių tinklus, įrenginių sujungimą ir sąveiką, paskirstytus funkcinius blokus ir ryšio linijos maitinimo šaltinį.
Taikymo scenarijai
PLC tinka mažo{0}}masto automatizuotoms gamybos linijoms ir įrangai valdyti; DCS yra pritaikyti didelio masto pramonės procesų valdymui ir valdymui tokiuose sektoriuose kaip chemija, energetika ir metalurgija; FCS geriau tinka sudėtingoms pramoninės automatikos sistemoms, kurioms reikalingas lauko įrenginių sujungimas ir sąveika.
VI. Santrauka
Kiekviena PLC, DCS ir FCS valdymo sistema turi skirtingas charakteristikas ir atlieka gyvybiškai svarbų vaidmenį pramoninėje automatizacijoje. Palyginę jų struktūrinę sudėtį, funkcines savybes ir taikomus scenarijus, galime pasirinkti tinkamiausią valdymo sprendimą pagal faktinius poreikius. Pramoninei automatikai ir toliau tobulėjant, šios trys valdymo sistemos išliks svarbios, o jos bus nuolat diegiamos ir tobulinamos.