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FCS对工业控制系统发展的影响

来源:机房360 作者:GOCN编辑 更新时间:2013-1-7 18:23:33

摘要:传统的计算机控制系统一般采用DCS结构。在DCS中,对现场信号需要进行点对点的连接,并且I/O端子与PLC或自动化仪表一起被放在控制柜中,而不是放在现场。这就需要铺设大量的信号传输电缆,布线复杂,既费料又费时,信号容易衰减并容易被干扰,而且又不便维护。DCS-般由操作员站、控制站等组成,结构复杂,成本高。而且DCS不是开放系统,互操作性差,难以实现数据共享。而基于FCS的控制系统则完全克服了这些缺点。

  1. FCS的控制系统优点

  传统的计算机控制系统一般采用DCS结构。在DCS中,对现场信号需要进行点对点的连接,并且I/O端子与PLC或自动化仪表一起被放在控制柜中,而不是放在现场。这就需要铺设大量的信号传输电缆,布线复杂,既费料又费时,信号容易衰减并容易被干扰,而且又不便维护。DCS-般由操作员站、控制站等组成,结构复杂,成本高。而且DCS不是开放系统,互操作性差,难以实现数据共享。而基于FCS的控制系统则完全克服了这些缺点。

  (1) FCS借助于现场总线技术,所有的I/O模块均放在工业现场,而且所有的信号通过分布式智能I/O模块在现场被转换成标准数字信号,只需一根电缆(两线或四线)就可把所有的现场子站连接起来,进而把现场信号非常简捷地传送到控制室监控设备上,降低了成本,又便于安装和维护,同时数字化的数据传输使系统具有很高的传输速率和很强的抗干扰能力。

  (2) FCS具有开放性。FCS中软件和硬件都遵从同样的标准,互换性好,更新换代容易,编 程和开发工具是完全开放的,同时还可以利用PC丰富的软硬件资源。

  0)系统的效率高。FCS中一台PC可同时完成原来要用两台设备才能完成的PLC和NC/ CNC任务。在多任务的Windows NT操作系统下, PC中的软PLC可以同时执行多达十几个PLC任务,既提高了效率,又降低了成本。且PC上的PLC具有在线调试和仿真功能,极大地改 善了编程环境。

  (4) FCS中系统的基本结构为:工控机或商用PC、现场总线主站接口卡、现场总线输入/ 输出模块、PLC或NC/CNC实时多任务控制软件包、组态软件和应用软件。上位机的主要功能包括系统组态、数据库组态、历史库组态、图形组态、控制算法组态、数据报表组态、实时数据显示、历史数据显示、图形显示、参数列表、数据打印输出、数据输入及参数修改、控制运算调节、报警处理、故障处理、通信控制和人机接口等各个方面,真正实现控制集中、危险分散、数据共享、完全开放的控制要求。

  2. FCS的局限性

  现场总线控制系统(FCS)位于企业信息网络的底层,其根本的任务是要完成生产现场的测量控制任务,提供生产过程和设备的各种信息。它集当今计算机技术、网络技术和控制技术为一体的当代最先进的计算机控制技术,然而它的发展在某些方面受到了制约,主要表现在迄今为止IEC61158规定的8种现场总线的通信标准互不统一,各个不同厂家的工业控制设备相互之间的兼容性较差。此外. FCS大多采用了ISO的参考模型中的物理层、数据链路层、应用层以及极具特色的用户层,传输速率较低,无法满足控制的实时性要求。同时随着现场设备功能逐渐增强,现场控制设备之间以及现场控制设备与Intranet信息交换量成倍增加,使FCS在工业控制中的应用受到了一定的限制,也使控制网络的系统集成与信息网络集成变得 十分困难。

  以太网具有传输速率高、低耗、易于安装和兼容性好等方面的优势,几乎支持所有流行的网络协议,在商业系统中被广泛采用。但是传统以太网采用总线式拓朴结构和多路存取载波侦昕碰撞检测(CSMAlCD)通信方式,在实时性要求较高的场合下,重要数据的传输过程会产生传输延滞,缺乏确定性和鲁棒性,这种特性使其在实时性要求较高的车间底层网应用是十分脆弱的,存在不可预见性,这在工业控制中是一大忌讳。但数据交换技术的快速发展大大消除了Ethernet应用于控制领域的障碍,把交换技术应用于Ethernet中便产生了交换式Ethernet.这项技术使得多个网上设备之间同时进行通信时不会有冲突出现,其做法是网络用 全双工交换器分割成互不相连的几个网段,每个网段独占一个网段,从而大大降低了冲突的可能性。

  在现场总线控制系统和Ethernet的基础上,加入TCP/IP协议,再加上超文本连接HTTP.

  动态网页发布便成了远程监控系统的一大组成部分。

  现场总线控制系统与Ethernet的强强结合拓宽了测量控制系统的范围,改善了FCS的通信性能,有助于各总线间、各层间以及层内的信息集戚,为实现跨地区的远程控制和远程诊断奠定了基础。

  责任编辑:GOCN

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