분산 제어 시스템
별명: 분산 제어 시스템
개요: DCS 는 분산 제어 시스템의 약어로, 국내 자동 제어 업계에서는 분산 제어 시스템이라고도 합니다. 중앙 집중식 제어 시스템에 비해, 그것은 새로운 종류의 컴퓨터 제어 시스템으로, 중앙 제어 시스템을 기반으로 발전하고 진화한 것이다.
시스템 주요 기술 개요
시스템은 주로 현장 제어 스테이션 (입출력 스테이션), 데이터 통신 시스템, 인간-기계 인터페이스 장치 (운영자 스테이션 OPS, 엔지니어 스테이션 ENS), 캐비닛, 전원 공급 장치 등으로 구성됩니다. 이 시스템은 다중 계층의 개방형 데이터 인터페이스를 제공하는 개방형 아키텍처를 갖추고 있습니다. 이 하드웨어 시스템은 신뢰성이 높고, 유지 보수가 편리하며, 기술이 선진적이며, 열악한 공업 현장에 적합하다. 기본 중국어 소프트웨어 플랫폼은 강력한 처리 기능을 갖추고 있어 복잡한 제어 시스템을 쉽게 구성할 수 있는 기능과 사용자가 독자적인 고급 제어 알고리즘을 개발할 수 있는 기능을 제공합니다. 간편한 구성 및 사용. 다양한 필드 버스 표준을 지원하여 향후 확장 요구를 충족합니다. 시스템 설계는 적절한 중복 구성과 모듈 수준 진단의 자체 진단 기능을 사용하여 높은 신뢰성을 제공합니다.
시스템에 있는 부품의 고장은 전체 시스템의 작동에 영향을 주지 않습니다. 시스템 매개 변수, 경고, 자체 진단 등의 관리 기능은 CRT 디스플레이 및 프린터 인쇄에 고도로 집중되어 있으며, 제어 시스템은 기능적으로나 물리적으로 중앙화되며, 전체 시스템의 가용성은 최소 99.9% 에 달합니다. 시스템 평균 무고장 시간 654.38+ 만 시간, 원자력, 화력, 열전기, 석화, 화공, 야금, 건축재 등 여러 분야에 대한 완벽한 모니터링을 실현하였다. "도메인" 의 개념. 대형 제어 시스템은 고속 실시간 중복 네트워크에 의해 상대적으로 독립적인 하위 시스템으로 나뉘며, 각 하위 시스템은 도메인을 형성하고, 각 도메인은 관리 및 실행 데이터를 가지며, 각 도메인은 모든 기능을 갖춘 DCS 시스템으로 사용자의 요구를 더 잘 충족시킬 수 있습니다.
네트워크 구조의 신뢰성, 개방성 및 진보 된 성격. 시스템 운영 계층에서 중복 100Mbps 이더넷을 사용합니다. 제어 계층에서 시스템의 신뢰성을 보장하기 위해 중복 100Mbps 산업용 이더넷을 사용합니다. 현장 신호 처리 계층에서 12Mbps 의 PROFIBUS 버스는 중앙 제어 장치와 현장 신호 처리 모듈을 연결합니다. 표준 클라이언트/서버 구조. 일부 분산 제어 시스템은 개방적이고 신뢰할 수 있는 고객/서버 구조의 운영 체제를 사용합니다. 시스템의 운영 계층은 WINDOWS NT 운영 체제를 사용합니다. Control Station 은 검증된 내장형 실시간 멀티 태스킹 운영 체제 QNS 를 사용하여 제어 시스템의 실시간, 보안 및 신뢰성을 보장합니다. 표준 제어 구성 소프트웨어. 이 시스템은 iec 61131-3 표준 제어 구성 도구를 사용하여 모든 모니터링 요구 사항을 충족합니다. 확장성과 절단성은 경제성을 보장합니다.
역사의 최전선
DCS 는 1975 가 출시된 이후 30 여 년의 발전을 거쳤다. 지난 30 년 동안 DCS 의 시스템 아키텍처는 크게 변하지 않았지만 지속적인 발전과 개선을 통해 기능과 성능이 크게 향상되었습니다. 전반적으로, DCS 는 더 개방적이고, 표준화되고, 제품화된 방향으로 발전하고 있다.
생산 프로세스 자동화 분야의 컴퓨터 제어 시스템인 기존의 DCS 는 좁은 개념일 뿐이다. DCS 가 생산 프로세스의 자동화 시스템일 뿐이라고 생각하면 잘못된 결론을 내릴 수 있습니다. 왜냐하면 컴퓨터 제어 시스템의 의미가 크게 확장되었기 때문입니다. 과거 DCS 에 포함된 다양한 내용뿐만 아니라 현장의 모든 측정 장비와 실행 기관에 이르기까지 생산 관리 및 기업 관리의 모든 측면에 이르기까지 전통적인 DCS 는 생산 공정 제어의 자동화만을 의미하며 산업 자동화 시스템의 개념은 전체 솔루션 수준에 위치해야 합니다. 이런 각도에서 문제를 제기하고 해결해야 컴퓨터 자동화가 진정으로 정당한 역할을 할 수 있다.
1990 년대 이후 컴퓨터 기술은 비약적으로 발전하여 더 많은 신기술이 DCS 에 적용되었다. PLC 는 시계열 논리 제어를 위해 개발된 전자 장치로, 주로 유연하지 않고 육중한 릴레이 논리를 대체하는 데 사용됩니다. 1990 년대 중반 이후 필드 버스 기술이 급속히 발전하면서 필드 버스 기반 FCS 가 DCS 를 대신하여 제어 시스템의 주역이 될 것이라는 예측이 나왔다.
하지만 필드 버스는 DCS 를 대체할 수 없습니다. 그 이유는 다음과 같습니다.
1. 필드 버스의 저속 네트워크 특성으로 인해 버스당 미터 수가 합리적인 수에 도달하지 못했습니다. 실제 응용 프로그램에서는 H 1 버스 하나에 8 미터 정도만 설치할 수 있습니다. 따라서 필드 버스 케이블 절약의 장점은 매우 제한적입니다.
2. 필드 버스 표준이 일정하지 않아 누구도 절대적인 우세가 없어 사용자가 선택할 수 없다.
3. 필드 버스는 항상 위험 영역의 본질적인 안전 특성 문제를 해결하지 못합니다.
시스템 구조
구조적으로 EMC DCS 에는 프로세스, 운영 및 관리 계층이 포함됩니다. 프로세스 레벨은 주로 프로세스 제어 스테이션, I/O 유닛 및 필드 미터로 구성되며 시스템 제어 기능의 주요 구현 부분입니다. 운영 계층에는 운영자 스테이션과 엔지니어 스테이션, 시스템 운영 및 구성이 포함됩니다. 경영진은 주로 공장 관리 정보 시스템 (MIS) 을 가리킨다. DCS 의 높은 수준의 응용으로서 현재 국내 제지업계가 이 수준에 적용되는 시스템은 매우 적다.
DCS 의 제어 절차: DCS 의 제어 결정은 프로세스 제어 스테이션에서 수행되므로 제어 프로그램은 프로세스 제어 스테이션에서 실행됩니다 (예: 순서 제어 논리가 FOXBORO 의 DI/DO 모듈에서 실행될 수 있는 경우).
프로세스 제어 스테이션 구성:
DCS 의 프로세스 제어 스테이션은 전원 공급 장치, CPU (중앙 처리 장치), 네트워크 인터페이스 및 I/O 로 구성된 완전한 컴퓨터 시스템입니다.
I/O: 제어 시스템은 신호에 대한 입/출력 채널을 설정해야 합니다. 즉, I/O ... DCS 의 I/O 는 일반적으로 모듈식이며, I/O 모듈에는 하나 이상의 I/O 채널 연결 센서와 실행기 (제어 밸브) 가 있습니다.
I/O 유닛: 일반적으로 하나의 프로세스 control station 은 여러 개의 랙으로 구성되며, 각 랙은 특정 수의 모듈을 수용할 수 있습니다. CPU 가 있는 랙을 CPU 장치라고 하며 동일한 공정 스테이션에서 CPU 장치를 하나만 가질 수 있습니다. 입출력 모듈 배치용으로만 사용되는 다른 랙은 입출력 유닛입니다.
시스템 특징
(1) 높은 신뢰성 DCS 가 각 컴퓨터에 시스템 제어 기능을 분산시키고 시스템 구조는 내결함성 설계를 채택하고 한 컴퓨터의 고장으로 인해 시스템의 다른 기능이 손실되지 않습니다. 또한 시스템의 각 컴퓨터가 수행하는 작업이 비교적 간단하기 때문에 구현할 기능에 대해 특정 구조와 소프트웨어가 있는 전용 컴퓨터를 사용할 수 있으므로 시스템의 각 컴퓨터의 신뢰성도 향상됩니다.
(2) 개방형 DCS 는 개방형, 표준화, 모듈식 및 직렬 설계 방식을 채택하고 있습니다. 시스템의 각 컴퓨터는 LAN 을 통해 통신하여 정보 전송을 가능하게 한다. 시스템 기능을 변경하거나 확장해야 하는 경우 새로 추가된 컴퓨터를 시스템 통신 네트워크에 쉽게 연결하거나 시스템 통신 네트워크에서 제거할 수 있으며 시스템의 다른 컴퓨터 작업에 거의 영향을 주지 않습니다.
(3) 유연성: 구성 소프트웨어는 다양한 프로세스 애플리케이션 객체에 따라 하드웨어 및 소프트웨어 구성을 수행할 수 있습니다. 즉, 측정 및 제어 신호와 신호 간의 연결 관계를 결정하고 제어 알고리즘 라이브러리에서 적용 가능한 제어 규칙을 선택하고 그래픽 라이브러리에서 기본 그래픽 구성에 필요한 다양한 모니터링 및 경고 화면을 호출하여 필요한 제어 시스템을 쉽게 구성할 수 있습니다.
(4) 유지 관리가 용이한 단일 소형 또는 소형 전용 컴퓨터로 유지 관리가 간단하고 편리합니다. 부품 또는 컴퓨터에 장애가 발생할 경우 전체 시스템의 작동에 영향을 주지 않고 온라인으로 교체할 수 있으며 문제를 신속하게 해결할 수 있습니다.
(5) 조정: 다양한 데이터가 통신 네트워크를 통해 워크스테이션 간에 전송되고, 시스템 전체의 정보가 공유되고 조정되며, 제어 시스템의 전반적인 기능과 최적화가 완료됩니다.
(6) 전체 제어 기능과 풍부한 제어 알고리즘, 연속 제어, 순차 제어 및 배치 제어를 하나로 통합하여 캐스케이드, 피드 포워드, 디커플링, 어댑티브, 예측 제어 등의 고급 제어를 가능하게 하며 필요한 특수 제어 알고리즘을 쉽게 추가할 수 있습니다. DCS 의 구성은 매우 유연하며 전용 관리 컴퓨터 스테이션, 운영자 스테이션, 엔지니어 스테이션, 기록 스테이션, 현장 제어 스테이션 및 데이터 수집 스테이션 또는 범용 서버, 산업 제어 컴퓨터 및 프로그래머블 컨트롤러로 구성될 수 있습니다. 기본 프로세스 제어 계층에서 데이터 수집 및 제어는 일반적으로 분산된 현장 제어 스테이션과 데이터 수집 스테이션이 로컬로 구현되어 데이터 통신 네트워크를 통해 프로덕션 모니터링 컴퓨터로 전송됩니다. 운영 모니터링 계층은 다양한 최적화 계산, 통계 보고, 문제 해결, 표시, 경고 등 프로세스 제어 계층의 데이터를 중앙 집중식으로 운영 및 관리합니다. 컴퓨터 기술이 발달함에 따라 DCS 는 필요에 따라 네트워크를 통해 고성능 컴퓨터 장치를 연결하여 계획 스케줄링, 창고 관리, 에너지 관리 등과 같은 고급 중앙 집중식 관리 기능을 제공합니다.
관련 소개
컴퓨터와 네트워크 기술이 급속히 발전하면서 자동 제어 시스템의 구조도 달라졌다. 세계 최신 제어 시스템인 필드 버스 제어 시스템 (FCS) 은 1990 년대에 실제 응용에 투입되어 빠르게 발전하고 있습니다. 필드 버스 제어 시스템은 현재 자동화 기술의 핫스팟으로 국내외 자동화 장비 제조업체와 사용자들의 중시를 받고 있습니다. 필드 버스 제어 시스템의 출현은 자동화 분야의 프로세스 제어 시스템에 또 다른 혁명을 가져올 것이며, 그 깊이와 폭은 역사상 어느 때보다도 넓어져 자동화의 새로운 시대를 열 것입니다.
FCS 는 PLC (프로그램 가능 컨트롤러) 또는 DCS (분산 제어 시스템) 에서 개발한 5 세대 프로세스 제어 시스템이라고 할 수 있습니다. FCS 는 PLC, DCS 와 밀접한 연관이 있지만 본질적인 차이가 있다. 이 문서에서는 PLC, DCS 및 FCS 의 특징, 성능 및 차이점을 분석합니다.
1 PLC, DCS 및 FCS 제어 시스템의 기본 특성
현재 연속 공정 생산의 산업 공정 제어에는 PLC, DCS, FCS 의 세 가지 제어 시스템이 있습니다. 기본 특성은 다음과 같습니다.
1..1PLC
(1) 스위치는 순서 제어 및 산술 처리의 발전을 상향식으로 제어합니다.
(2) 논리 제어, 타이밍 제어, 카운트 제어, 스텝 (순서) 제어, 연속 PID 제어, 데이터 제어-PLC 는 데이터 처리 능력, 통신, 네트워킹 등의 다양한 기능을 갖추고 있습니다.
(3) PC 한 대는 마스터로, 같은 유형의 PLC 여러 대는 슬레이브로 사용할 수 있다.
(4) 하나의 PLC 도 마스터 스테이션이 될 수 있고, 같은 유형의 여러 PLC 를 슬레이브 스테이션으로 사용하여 하나의 PLC 네트워크를 구성할 수 있습니다. 이는 PC 마스터 스테이션을 사용하는 것보다 훨씬 편리합니다. 사용자 프로그래밍이 있을 때는 통신 프로토콜을 알 필요가 없고 명령어 형식으로 쓰면 됩니다.
(5)PLC 네트워크는 독립형 DCS/TDCS 또는 DCS/TDCS 의 하위 시스템으로 사용할 수 있습니다.
(6) 주로 산업 과정의 순차 제어에 사용되며, 신형 PLC 에는 폐쇄 루프 제어 기능도 있습니다.
1.2 DCS
(1) 분산 제어 시스템 (DCS) 과 분산 제어 시스템 (TDCS) 은 4C (통신, 컴퓨터, 제어, CRT) 기술을 하나로 통합한 모니터링 기술로 4 세대 프로세스 제어 시스템입니다. 컴퓨터 제어 시스템 제어 공식이 선진적이고, 정확도가 높으며, 응답이 빠르다는 장점이 있을 뿐만 아니라, 계기제어 시스템이 안전하고 안정적이며, 유지 관리가 편리하다는 등의 요구 사항도 있다.
(2) 하향식 트리 토폴로지가 큰 시스템입니다. 여기서 통신이 핵심입니다.
(3) 트리 토폴로지로, 병렬 연속 링크 구조로, 릴레이 스테이션에서 필드 미터까지 많은 수의 케이블이 병렬로 작동됩니다.
(4) 아날로그 신호, A/D-D/A, 마이크로프로세서와 혼합. 그것은 몇 대의 컴퓨터와 일부 스마트 기기의 스마트 요소로 구성되어 있으며, 점차 아날로그 신호를 디지털 신호로 대체한다.
(5) 기기의 한 쌍의 선이 I/O 에 연결되어 있고, 기기는 control station 에서 LAN LAN 에 걸려 있다.
(6)DCS 는 제어 (엔지니어 스테이션), 운영 (운영자 스테이션) 및 현장 계기 (현장 측정 및 제어 스테이션) 의 3 단계 구조입니다. 단점은 비용이 많이 들고, 각 회사의 제품은 상호 운용할 수 없고, 대형 DCS 시스템은 회사마다 다르다는 것이다.
(7) 대규모 연속 프로세스 제어 (예: 석화 및 대형 발전소 단위의 중앙 집중식 제어) 에 사용됩니다.
1.3 피트/초
(1)FCS 는 5 세대 프로세스 제어 시스템으로 20 세기 자동화 제어 시스템의 발전 방향입니다. 3C 기술 (통신, 컴퓨터, 제어) 의 통합입니다. 기본 작업은 본질 (본질) 안전, 위험 영역, 가변 프로세스, 어려움 및 비정상적인 환경입니다.
(2) 단일 기능을 시뮬레이션하는 기기, 계기 및 제어 장치를 대체하는 완전 디지털화, 인텔리전스 및 다기능화.
(3) 각 미터마다 두 개의 와이어를 사용하는 대신 두 개의 와이어를 사용하여 분산된 필드 계기 및 제어 장치를 연결합니다. "분산 제어" 대신 "현장 제어"; 데이터 전송은 "버스" 방식을 사용합니다.
(4) 제어실에서 현장 장치로의 양방향 디지털 통신 버스는 단방향, 단일 포인트, 병렬, 닫힌 아날로그 시스템이 아닌 상호 연결, 양방향, 직렬 다중 노드, 개방형 디지털 통신 시스템입니다.
(5) 중앙 집중식 control station 대신 분산 가상 control station 을 사용합니다.
(6) 마이크로 컴퓨터 프로세서를 현장 자동 제어 장치로 전송하여 디지털 컴퓨팅 및 디지털 통신 기능, 높은 신호 전송 정확도, 먼 전송 거리를 제공합니다. 신호 전송 완전 디지털화, 제어 기능 분산, 표준 통합 개방화를 실현하다.
(7) LAN 에 접속해서 인터넷과 통신할 수 있습니다. 통신 네트워크이자 제어 네트워크입니다.
(8)3 종 FCS 의 일반적인 애플리케이션: 1) 석유화학 등 연속 프로세스 자동 제어, 그 중' 본질 안전 방폭' 기술이 절대적으로 중요하다. 2) 자동차 제조 로봇 및 자동차와 같은 이산 프로세스 동작의 자동 제어 3) 건물 자동화 및 기타 다 지점 제어.
이 세 가지 제어 시스템, 특히 DCS 와 PLC 는 발전소에서 널리 사용되고 있으며 효과도 좋습니다.
2 3 대 제어 시스템의 차이점
2. 1 차이
2.1..1DCS 또는 PLC
PLC 시스템과 DCS 시스템은 구조적으로 크게 다르지 않지만 기능의 중점만 다릅니다. DCS 는 폐쇄 루프 제어 및 데이터 처리에 중점을 둡니다. PLC 는 논리적 제어와 스위치 제어를 위주로 하며 시뮬레이션 제어도 가능합니다.
DCS 또는 PLC 시스템의 핵심은 통신입니다. 데이터 고속도로는 분산 제어 시스템인 DCS 와 PLC 의 백본이라고 할 수 있습니다. 그 임무는 시스템의 모든 구성 요소 간에 통신 네트워크를 제공하는 것이기 때문에 데이터 고속도로 자체의 설계에 따라 전반적인 유연성과 보안이 결정됩니다. 데이터 고속도로의 미디어는 트위스트 페어, 동축 케이블 또는 광 케이블 쌍일 수 있습니다.
DCS 는 (1) 제어 기능이 뛰어납니다. 계단식, 피드 포워드, 디커플링, 어댑티브, 최적 및 비선형 제어와 같은 복잡한 제어 규칙을 구현할 수 있습니다. 순차 제어도 가능합니다. (2) 시스템은 높은 신뢰성을 가지고 있습니다. (CRT 운영 스테이션은 좋은 인간-기계 인터페이스를 가지고 있습니다. (4) 하드웨어 및 소프트웨어는 모듈 식 빌딩 블록 구조를 사용합니다. (5) 시스템은 개발하기 쉽다. (6) 구성 소프트웨어, 간단한 프로그래밍, 쉬운 작동. (7) 가격 대비 성능이 좋습니다.
데이터 고속도로의 설계 매개변수를 통해 특정 DCS 또는 PLC 시스템의 상대적 장단점을 기본적으로 이해할 수 있습니다.
(1) 시스템이 처리할 수 있는 I/O 정보는 몇 개입니까?
(2) 시스템이 처리 할 수있는 제어 회로 정보의 양은 얼마입니까?
(3) 얼마나 많은 사용자와 장비 (CRT, control station 등) 가 있는지. ) 적응할 수 있습니까?
(4) 전송 된 데이터의 무결성을 철저히 확인하는 방법.
(5) 데이터 고속도로의 최대 허용 길이는 얼마입니까?
(6) 데이터 고속도로는 몇 개의 분기를 지원할 수 있습니까?
(7) 데이터 고속도로가 하드웨어 (프로그래머블 컨트롤러, 컴퓨터, 데이터 로깅 장치 등) 를 지원할 수 있습니까? ) 다른 공장에서 생산한 것이다. 통신의 무결성을 보장하기 위해 대부분의 DCS 또는 PLC 제조업체는 중복 데이터 고속도로를 제공할 수 있습니다.
시스템의 보안을 보장하기 위해 복잡한 통신 프로토콜 및 오류 감지 기술이 사용되었습니다. 통신 프로토콜이란 전송 데이터 수신 및 전송을 보장하는 일련의 규칙입니다.
현재 DCS 와 PLC 시스템은 일반적으로 동기식 및 비동기식 두 가지 통신 방식을 사용합니다. 동기식 통신은 클럭 신호에 의존하여 데이터 전송 및 수신을 조정하는 반면 비동기식 네트워크는 클록 없는 보고 시스템을 사용합니다.
2. 1.2 피트/초
FCS 는 개방성, 상호 운용성 및 상호 호환성이 우수합니다 (1). (2) 모든 디지털 통신. (3) 지능화와 기능 자율화. (4) 고도로 분산되어 있다. (5) 적용성이 강하다.
기능적 선거구에는 세 가지 요점이 있습니다.
(1)FCS 시스템의 핵심은 버스 프로토콜, 즉 버스 표준입니다.
트위스트 페어, 광섬유 케이블 또는 라디오를 사용하여 디지털 신호를 전송함으로써 대량의 전선을 줄이고 신뢰성과 간섭 방지 기능을 향상시킵니다. 센서, 트랜스미터에서 조절기까지 FCS 는 항상 디지털 신호이므로 더 복잡하고 정확한 신호를 쉽게 처리할 수 있으며, 디지털 통신의 오류 코드 기능은 전송 중 오류 코드를 감지할 수 있습니다.
FCS 는 PID 제어를 현장 장치에 완전히 분산시킬 수 있습니다. 필드 버스 기반 FCS 는 완전 분산, 완전 디지털, 완전 개방, 상호 운용이 가능한 차세대 생산 프로세스 자동화 시스템으로, 현장 일대일 4 ~ 20 mA 아날로그 신호선을 대체하여 기존의 산업 자동화 제어 시스템 아키텍처에 혁신적인 변화를 가져올 것입니다.
IEC6 1 158 에 따르면 필드 버스는 제조 또는 프로세스 영역에 설치된 필드 장치와 제어실에 설치된 자동 제어 장치 간의 디지털 양방향 전송 다중 분기 통신 네트워크입니다. 필드 버스는 측정 및 제어 장비에 디지털 컴퓨팅 및 디지털 통신 기능을 제공하여 신호 측정, 전송 및 제어의 정확도를 높이고 시스템 및 장비의 기능 및 성능을 향상시킵니다. IEC/TC65 의 SC65C/WG6 워크그룹은 1984 년부터 글로벌 단일 필드 버스 표준 출시에 주력해 16 년의 어려운 여정을 거쳐 1993 년까지 iec 출시를 했습니다 2000 년 초에 발표된 IEC6 1 158 필드 버스 국제 표준에는 8 개의 하위 집합, 즉 ：
① 1 유형 IEC 기술 보고서 (ffh1); ② 유형 2 제어 네트워크 (미국 Rockwell 회사 지원); ③ 유형 3 profibus (독일 지멘스 지원); 4 형 P-넷 (덴마크 프로세스 데이터 회사 지원) ⑤ 유형 5 FFHSE (원래 FFH2) 고속 이더넷 (미국 Fisher Rosemount 지원); ⑥6 형 Swift-Net (미국 보잉사 지원) ⑦7 형 WorldFIP (프랑스 알스톤 지원); ⑧8 형 인터버스 (미국 피닉스 접촉회사 지원).
IEC6 1 158 의 8 개 필드 버스를 제외하고 IEC TC 17B 는 SDS (smart distributed system) 의 3 가지 버스 표준을 통과했습니다. ASI (액추에이터 센서 인터페이스); 장치 네트워크. 또한 ISO 는 ISO 1 1898 CAN 표준을 발표했습니다. 이 가운데 Device NET 은 2002 년 10 월 8 일 우리나라에서 국가 표준으로 비준되어 2003 년 4 월 6 일부터 시행됐다.
따라서 현재 이러한 버스 유형의 호환성과 상호 운용성을 달성하는 것은 거의 불가능합니다. 오픈 필드 버스 제어 시스템의 상호 운용성 특정 유형의 필드 버스의 경우 같은 유형의 필드 버스 프로토콜을 따르는 한 개방적이고 상호 운용이 가능합니다. 즉, 어떤 제조업체의 제품이든 필드 버스 회사의 제품이 아닙니다. 같은 유형의 버스에 대한 버스 프로토콜을 따르기만 하면 제품이 상호 운용되어 버스 네트워크를 형성할 수 있다.
또한 FCS 는 게이트웨이를 통해 기업의 상위 경영진과 네트워크 연결을 관리할 수 있어 관리자가 직접 정보를 파악하고 의사 결정의 근거를 제공할 수 있습니다. 따라서 필드 버스는 개방성, 상호 운용성, 고도로 분산된 시스템 구조, 유연한 네트워크 토폴로지, 고도로 지능적인 현장 장비, 높은 환경 적응성 등의 뛰어난 특징을 갖추고 있습니다.
(2)FCS 시스템은 디지털 지능형 현장 장비를 기반으로 합니다.
제어 기능은 현장 계기에 분산되어 있으며 제어실의 계기 장치는 주로 데이터 처리, 모니터링 제어, 최적화 제어, 조정 제어 및 관리 자동화 등의 기능을 수행합니다.
디지털 지능형 현장 장치는 FCS 시스템의 하드웨어 지원 및 기반입니다. 그 이유는 간단합니다. FCS 시스템은 자동 제어 장치와 필드 장치 간의 양방향 디지털 통신 필드 버스 신호 시스템을 구현합니다. 현장 장치는 통합 버스 프로토콜, 즉 관련 통신 프로토콜을 따르고 디지털 통신 기능을 갖추고 양방향 디지털 통신을 가능하게 해야 합니다. 또한 필드 버스의 주요 특징 중 하나는 필드 수준 제어 기능이 추가되었다는 것입니다.
(3)3)FCS 시스템의 본질은 현장 정보 처리다.
제어 시스템의 경우, DCS 를 사용하든 필드 버스를 사용하든 시스템은 최소한 같은 양의 정보를 처리해야 합니다. 실제로 필드 버스를 사용하면 현장에서 더 많은 정보를 얻을 수 있습니다. 필드 버스 시스템의 정보량은 줄어들거나 증가하지도 않았지만 정보를 전송하는 케이블은 크게 줄었다. 이를 위해서는 케이블 전송 능력을 크게 높여야 하고, 현장에서 대량의 정보를 처리하고, 현장과 통제실 간의 정보 왕복을 줄여야 한다. 필드 버스의 본질은 정보 처리 장면이라고 할 수 있다.
데이터 수집, 데이터 처리, 제어 연산 및 데이터 출력 기능은 현장 지능형 계기로 수행됩니다. 필드 계측기의 데이터 (수집 데이터 및 진단 데이터 포함) 는 필드 버스를 통해 제어실로 전송되는 제어 장치입니다. 제어실의 제어 장치는 각 현장 계기의 작동 상태를 모니터링하고, 스마트 계기가 업로드한 데이터를 저장하며, 몇 개의 현장 계기가 완성할 수 없는 고급 제어 기능을 완성하는 데 사용됩니다.
2.2 전형적인 시스템의 비교
필드 버스를 사용하면 사용자가 필드 케이블 연결을 크게 줄일 수 있고, 단일 필드 계기를 통해 다변량 통신을 할 수 있으며, 다른 업체에서 생산하는 장비는 완전히 상호 운용할 수 있고, 필드 수준 제어 기능이 증가하고, 시스템 통합이 크게 단순화되고, 유지 관리가 매우 간단합니다.
기존의 프로세스 제어 계측 시스템에서 각 현장 장치는 4mA~20mA 신호를 전송하기 위해 전용 케이블 또는 연선 쌍을 사용해야 합니다. 필드 버스 시스템에서는 각 필드 장치에서 배선용 상자까지의 꼬인 쌍선을 계속 사용할 수 있지만, 단 하나의 꼬인 쌍선만 사용하여 필드 배선함에서 중앙 통제실까지의 디지털 통신을 완료합니다.
필드 버스 제어 시스템을 사용하면 얼마나 많은 케이블을 절약할 수 있는지, 편집은 상세한 계산을 하지 않는다.
2.3 애플리케이션 차이
위의 비교는 순수 기술 비교에 초점을 맞추고 있다. 구체적인 애플리케이션에서 DCS 와 FCS 시스템의 차이점을 비교해 보겠습니다. 전제는 DCS 시스템을 일반적인 이상적인 FCS 시스템과 비교하는 것입니다.
구체적인 비교:
(1)DCS 시스템은 컨트롤러는 강력하고 시스템에서 중요한 역할을 하며 데이터 고속도로는 시스템의 핵심입니다. 따라서 전체 투자는 한 번에 한 단계씩 이루어져야 하고, 이후에는 확대하기가 어렵다. 그러나 FCS 기능의 완전 분산, 현장 정보 처리 및 디지털 지능형 현장 장치의 광범위한 채택으로 컨트롤러의 기능과 중요성이 상대적으로 약화되었습니다. 따라서 FCS 시스템 투자는 출발점이 낮고, 사용 가능하며, 확장 가능하며, 가동이 가능합니다.
(2)DCS 시스템은 폐쇄적인 시스템으로 각 회사의 제품은 기본적으로 호환되지 않는다. FCS 시스템은 개방형 시스템으로, 서로 다른 제조업체 및 브랜드의 다양한 제품이 기본적으로 동일한 필드 버스에 동시에 액세스하여 최적의 시스템 통합을 달성할 수 있습니다.
(3) DCS 시스템의 정보는 바이너리 또는 아날로그 신호로 형성되며 D/A 에서 A/D 로 변환되어야 합니다. FCS 시스템은 현장에서 한 번에 D/A 및 A/D 변환을 완료하여 전체 디지털 통신을 가능하게 하며 정확도가 0.65438 0% 로 크게 향상되었습니다. 또한 FCS 시스템은 PID 폐쇄 루프 제어 기능을 현장 장치에 로드하여 제어 주기를 단축하고 작동 속도를 높이며 조정 성능을 향상시킬 수 있습니다.
(4)DCS 는 전체 프로세스를 제어 및 모니터링하고 자체 진단, 유지 관리 및 구성할 수 있습니다. 그러나 자신의 치명적인 약점으로 인해 입출력 신호는 기존의 아날로그 신호를 사용하므로 DCS 엔지니어 스테이션에서 송신기 및 실행기를 포함한 현장 계기를 원격으로 진단, 유지 관리 및 구성할 수 없습니다. FCS 는 완전 디지털 기술을 사용하여 디지털 지능형 필드 장치를 디지털화하여 단변수 정보뿐만 아니라 정보 오류를 감지하는 기능도 제공합니다. FCS 는 양방향 디지털 통신 필드 버스 신호 시스템을 사용합니다. 따라서 트랜스미터 및 실행기를 포함한 현장 장치를 원격으로 진단, 유지 관리 및 구성할 수 있습니다.
(5) FCS 는 DCS 에 비해 아이솔레이터, 터미널 캐비닛, I/O 터미널, I/O 카드, I/O 파일 및 I/O 캐비닛을 상당히 절약할 수 있으며 I/O 장치와 디바이스 사이의 공간과 설치 공간을 절약할 수 있습니다. 또한 FCS 는 많은 수의 케이블과 케이블을 깔고 있는 다리를 줄일 수 있으며 설계, 설치 및 유지 보수 비용을 절감할 수 있습니다.
(6) FCS 는 DCS 에 비해 표준화된 구조와 성능 때문에 구성이 간편하여 설치, 운영 및 유지 보수가 용이합니다.
3 PLC 및 DCS 의 전망
FCS 는 PLC 또는 DCS 에서 개발되었으며 현재 FCS 시스템은 널리 사용되고 있습니다. 그렇다면 PLC 와 DCS 의 미래는 어떻게 될까요?
PLC 는 1960 년대 말 미국에서 최초로 릴레이 대신 논리, 타이밍, 수 등의 순차 제어 기능을 수행하여 유연한 프로그램 제어 시스템을 구축하기 위해 등장했다. 1976 정식 명명 정의: PLC (programmable logical controller) 는 디지털 제어용 전용 전자 컴퓨터입니다. 프로그래밍 가능한 메모리 저장 명령을 사용하여 논리, 순서, 타이밍, 개수, 계산 등의 기능을 수행하고 아날로그 및 디지털 입출력 컴포넌트를 통해 다양한 기계나 작업 프로그램을 제어합니다. 30 여 년의 발전을 거쳐 PLC 는 이미 매우 성숙하고 완벽하며 강력한 컴퓨팅, 처리 및 데이터 전송 기능을 갖추고 있습니다. 프로그래밍 가능한 컨트롤러 PLC 로 정의됩니다. FCS 시스템에서의 PLC 의 지위는 이미 확정된 것 같고, 별로 논쟁이 없는 것 같다. 역으로서 PLC 는 고속 버스에 걸려 있다. PLC 처리 스위치 용량의 장점을 충분히 발휘하다. 또한 발전소의 보조 작업장 (예: 물 처리 작업장, 순환수 작업장, 재 제거 작업장, 석탄 처리 작업장 등) 이 있습니다. 대부분 순서 제어에 기반을 두고 있습니다. PLC 는 순서 제어에 고유한 장점이 있습니다. 보조 작업장의 제어 시스템은 필드 버스 통신 프로토콜을 따르는 PLC 또는 FCS 와 통신하고 정보를 교환할 수 있는 PLC 를 기반으로 해야 합니다.
필드 버스의 응용은 산업 공정 제어 발전의 주류 중 하나이다. FCS 의 개발과 응용은 자동화 분야의 혁명이라고 할 수 있다. 필드 버스 기술을 활용하여 저비용 필드 버스 제어 시스템을 구축하여 현장 계기의 인텔리전스, 제어 기능의 분산 및 제어 시스템의 개방을 촉진하여 산업 제어 시스템 기술의 발전 추세에 부합합니다.
결론적으로 컴퓨터 제어 시스템의 발전은 베이스 기반 공압계기 제어 시스템, 전기 장치 조합의 아날로그 계기 제어 시스템, 중앙 집중식 디지털 제어 시스템 및 분산 제어 시스템 (DCS) 을 거친 후 필드 버스 제어 시스템 (FCS) 으로 발전할 것입니다. 필드 버스를 기반으로 한 FCS 는 빠르게 발전하고 있지만 FCS 발전에는 통일기준, 스마트계기 등 해야 할 일이 많다. 또한 기존 제어 시스템의 유지 보수 및 개조에는 여전히 DCS 가 필요하므로 FCS 가 기존 DCS 를 완전히 대체하는 데는 오랜 프로세스가 필요하며 DCS 자체도 지속적으로 발전하고 개선되고 있습니다. DCS, 산업용 이더넷, 고급 제어 등의 신기술과 결합된 FCS 는 강력한 생명력을 갖게 될 것입니다. 산업용 이더넷과 필드 버스 기술은 유연하고 편리하며 신뢰할 수 있는 데이터 전송 방식으로 산업 분야에 점점 더 많이 적용되고 있으며 제어 분야에서 더욱 중요한 위치를 차지하게 될 것입니다.
4 결론
앞으로 산업 공정 제어 시스템에서 디지털 기술은 지능, 개방성, 네트워킹, 정보화로 발전할 것이며, 산업 제어 소프트웨어도 표준화, 네트워킹, 지능, 개방성으로 발전할 것입니다. 따라서 FCS, 디지털 분산 제어 DCS, PLC 의 출현은 사라지지 않을 것이며, DCS, PLC 시스템은 더욱 지능적이고 개방적이며 네트워크, 정보화될 것입니다. 또는 제어 시스템 센터였던 DCS 를 필드 버스의 특정 위치로 이동할 수도 있습니다. 이렇게 하면 DCS 또는 PLC 가 제어 시스템의 중심에 있는 상황이 이때부터 깨질 것이다. 미래의 제어 시스템은 FCS 를 제어 시스템의 핵심으로, DCS 와 PLC 를 제어 시스템의 새로운 표준화, 지능, 개방, 네트워킹 및 정보화를 위한 제어 시스템이 될 것입니다.