I. Sissejuhatus
Kaasaegsetes tööstusautomaatika juhtimissüsteemides esindavad PLC (programmeeritav loogikakontroller), DCS (hajutatud juhtimissüsteem) ja FCS (väljasiini juhtimissüsteem) kolme tavaliselt kasutatavat juhtimislahendust. Igal neist on erinevad tööpõhimõtted, funktsionaalsed omadused ja rakendatavad stsenaariumid, mis pakuvad erinevaid lahendusi tööstuslikuks automatiseerimiseks. Selles artiklis analüüsitakse ja võrreldakse neid kolme juhtimissüsteemi üksikasjalikult, et lugejad saaksid nende erinevustest ja seostest sügavamalt aru.
II. PLC juhtimissüsteem
Määratlus ja tööpõhimõte
PLC-juhtimissüsteem on programmeeritav juhtseade, mis täidab eelprogrammeeritud{0}käske sisend-/väljundsignaalide (I/O) oleku haldamiseks, saavutades sellega väliseadmete automaatse juhtimise, jälgimise ja töö. Koosneb peamiselt protsessori moodulist, sisendmoodulitest, väljundmoodulitest ja programmeerimisseadmest ning selle töö hõlmab kolme etappi: sisendsignaali hankimine, programmi täitmine ja väljundi juhtimine.
Funktsionaalsed omadused
(1) Suurepärane-reaalajas jõudlus: PLC-juhtsüsteemidel on tugev reaalajas{2}}võime, mis võimaldab kiiresti reageerida välikeskkonna muutustele ja rakendada kiiresti eelnevalt määratletud juhtimisstrateegiaid.
(2) Kõrge stabiilsus: PLC juhtimisalgoritmid jäävad stabiilseks, neid ei mõjuta välised elektromagnetilised häired, temperatuurikõikumised ega toiteallika kõikumised, tagades süsteemi töökindluse.
(3) Tugev paindlikkus: PLC juhtimissüsteemi programme saab igal ajal muuta ja värskendada, kohanedes erinevate juhtimistingimuste ja -nõuetega.
(4) Lihtne programmeerimine: PLC juhtimissüsteemid kasutavad lihtsaid, hõlpsasti-õpitavaid-programmeerimiskeeli, mis hõlbustavad programmide kiiret ja mugavat kavandamist, muutmist ja silumist.
(5) Skaleeritav disain: nii PLC juhtimissüsteemide riist- kui ka tarkvarakomponendid toetavad paindlikku laiendamist, võimaldades vajaduse korral konfigureerida erinevaid sisend-/väljundmooduleid, sidemooduleid ja palju muud.
III. DCS juhtimissüsteemid
Määratlus ja tööpõhimõte
DCS-juhtimissüsteemid, tuntud ka kui hajutatud juhtimissüsteemid, esindavad uut põlvkonda mikroprotsessoritel põhinevaid instrumentide juhtimissüsteeme. Nad võtavad kasutusele detsentraliseeritud juhtimisfunktsioonide, tsentraliseeritud kuva ja töö ning tasakaalustatud autonoomia koos integreeritud koordineerimisega. Koosnedes peamiselt protsessijuhtimise ja protsesside jälgimise tasemetest, moodustavad need mitmetasandilise arvutisüsteemi, mis on omavahel sidevõrkude kaudu ühendatud, integreerides 4C tehnoloogiad: arvuti, side, CRT (ekraan) ja juhtimine.
Omadused
(1) Kõrge töökindlus: DCS-süsteem kasutab üleliigset disaini, mis tagab, et ühe seadme rike ei häiri kogu süsteemi.
(2) Avatus: kasutades süstemaatilist, modulaarset ja standardiseeritud avatud platvormi, saavad kõik omavahel ühendatud arvutisüsteemid saavutada tsentraliseeritud vastastikuse ühenduse ja juurdepääsu selliste sidemeetodite nagu Etherneti kaudu.
(3) Paindlik konfiguratsioon: DCS-süsteemid võimaldavad modulaarseid lisamisi või eemaldamisi vastavalt töövajadustele, võimaldades kohandatavaid konfiguratsioone.
(4) Modulaarne disain: kõik põhikomponendid -kaasa arvatud protsessorid, toiteallikad, I/O-moodulid, sidemoodulid ja AI/AO-moodulid-kasutavad modulaarset konstruktsiooni, mis suurendab süsteemi skaleeritavust ja hooldatavust.
IV. FCS juhtimissüsteem
Määratlus ja tööpõhimõte
FCS-juhtsüsteem, lühend sõnadest Fieldbus Control System, esindab juhtimissüsteemide uut põlvkonda, mis on arenenud DCS- ja PLC-tehnoloogiatest. See kasutab väljasiini tehnoloogiat, et ühendada intelligentsed väliseadmed ja automatiseerimissüsteemid täielikult hajutatud, kahesuunalise ja mitme harulise sidevõrguga.
Omadused
(1) Field Communication Network: FCS kasutab väljasiini tehnoloogiat, et võimaldada digitaalset sidet intelligentsete väliseadmete ja automaatikasüsteemide vahel.
(2) Seadmete vastastikune ühendamine ja koostalitlusvõime: FCS toetab erinevate tootjate seadmete omavahelist ühendamist ja koostalitlusvõimet, vähendades süsteemi integreerimise kulusid.
(3) Jaotatud funktsionaalsed plokid: FCS jaotab juhtimisfunktsioonid üksikute väliseadmete vahel, suurendades süsteemi töökindlust ja paindlikkust.
(4) Toide sideliinide kaudu: FCS toetab väliseadmete toidet sideliinide kaudu, lihtsustades süsteemi juhtmestikku.
V. PLC, DCS ja FCS juhtimissüsteemide võrdlus
Struktuurne koostis
PLC-d koosnevad peamiselt CPU moodulitest, sisendmoodulitest, väljundmoodulitest ja programmeerimisseadmetest; DCS-id on mitmetasandilised arvutisüsteemid, mida ühendavad sidevõrgud ja mis hõlmavad protsesside juhtimise ja jälgimise taset; FCS arenes välja DCS-st ja PLC-st, kasutades väljasiini tehnoloogiat intelligentsete väliseadmete ühendamiseks automaatikasüsteemidega.
Funktsionaalsed omadused
PLC-del on suur reaalajas{0}}jõudlus, stabiilsus, paindlikkus, programmeerimise lihtsus ja skaleeritavus. DCS-süsteemid pakuvad suurt töökindlust, avatust, paindlikku konfiguratsiooni ja modulaarset disaini. FCS-süsteemid hõlmavad välisidevõrke, seadmete omavahelist ühendamist ja koostalitlusvõimet, hajutatud funktsiooniplokke ja sideliini toiteallikat.
Rakenduse stsenaariumid
PLC-d sobivad väikesemahuliste{0}}automaatsete tootmisliinide ja seadmete juhtimiseks; DCS-id on rakendatavad suuremahuliseks-tööstusprotsesside juhtimiseks ja juhtimiseks sellistes sektorites nagu keemia-, energia- ja metallurgia; FCS-id sobivad paremini keerukate tööstusautomaatikasüsteemide jaoks, mis nõuavad väliseadmete omavahelist ühendamist ja koostalitlusvõimet.
VI. Kokkuvõte
PLC-, DCS- ja FCS-juhtimissüsteemidel on erinevad omadused ja neil on tööstusautomaatikas oluline roll. Võrreldes nende struktuurset koostist, funktsionaalseid omadusi ja rakendatavaid stsenaariume, saame tegelike nõuete alusel valida sobivaima juhtimislahenduse. Kuna tööstusautomaatika areneb edasi, jätkavad need kolm juhtimissüsteemi olulist rolli, samal ajal kui neid pidevalt uuendatakse ja täiustatakse.