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                        弄懂這8個要點讓你成為電氣儀表工程專家

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                        發布日期:2018-01-06 作者:山東科源工控辦 點擊:

                        電氣儀表工程


                        SIS與ESD之間的區別

                            SIS是系統化的概念,更關注整體性的概念,從命名就可以看出來,SIS關注回路,關注系統整體。安全型的現場檢測器件(變送器,儀表,傳感器)-> 安全型 A -》安全型控制器-安全型的DO -》安全型的現場執行器件(安全關斷閥,泄壓閥,保護器等)。

                        而ESD 通常是指,電氣儀表工程安全控制系統廠家生產的,安全型控制器,(CPU),IO,等純控制系統的概念。

                        從本質上來講,SIS 的硬件系統不光包括,SIS控制器及IO(例如 Triconex,HIMA,西門子400FH)。

                        還應包括所有跟控制器接口的其他輸入部件,例如獲得TUV SIL認證的傳感器,變送器,檢測裝置;

                        還應該包括所有輸出部件,如獲得 TUV SIL認證的執行器(液壓安全執行器,氣動安全執行器,電動型安全執行器),

                        還應該有獲得認證的現場設備。要求嚴格的現場,閥門本體也必須是有TUV 證書的。

                        例如核電廠的安全閥不光是鍋爐與壓力容器質檢合格,還應該有核檢證書,還應該有 TUV的安規證書,明確標明是SIL幾等級。

                        ESD是生產廠家的安全性控制器用在不同的場合,根據不同的用途,有著這些不同的叫法,從理論上說,只有ESD,“未必” 會是個完整的SIS控制系統。  ESD僅僅是 SIS中的一環,而且是在實體硬件中,是Z重要的一環。

                        DCS與PLC之間的區別

                        1、從發展的方面來說:

                        DCS從傳統的儀表盤監控系統發展而來。因此,DCS從先天性來說較為側重儀表的控制,比如我們使用的YOKOGAWA CS3000 DCS系統甚至沒有PID數量的限制(PID,比例微分積分算法,是調節閥、變頻器閉環控制的標準算法,通常PID的數量決定了可以使用的調節閥數量)。

                        PLC從傳統的繼電器回路發展而來,Z初的PLC甚至沒有模擬量的處理能力,因此,PLC從開始就強調的是邏輯運算能力。

                        2、從系統的可擴展性和兼容性的方面來說:

                        市場上控制類產品繁多,無論DCS還是PLC,均有很多廠商在生產和銷售。對于PLC系統來說,一般沒有或很少有擴展的需求,因為PLC系統一般針對于設備來使用。一般來講,PLC也很少有兼容性的要求,比如兩個或以上的系統要求資源共享,對PLC來講也是很困難的事。而且PLC一般都采用專用的網絡結構,比如西門子的MPI總線性網絡,甚至增加一臺操作員站都不容易或成本很高。

                        DCS在發展的過程中也是各廠家自成體系,但大部分的DCS系統,比如橫河YOKOGAWA、霍尼維爾、ABB等等,雖說系統內部(過程級)的通訊協議不盡相同,但操作級的網絡平臺不約而同的選擇了以太網絡,采用標準或變形的TCP/IP協議。這樣就提供了很方便的可擴展能力。在這種網絡中,控制器、計算機均作為一個節點存在,只要網絡到達的地方,就可以隨意增減節點數量和布置節點位置。另外,基于windows系統的OPC、DDE等開放協議,各系統也可很方便的通訊,以實現資源共享。

                        3、從數據庫來說:

                        DCS一般都提供統一的數據庫。換句話說,在DCS系統中一旦一個數據存在于數據庫中,就可在任何情況下引用,比如在組態軟件中,在監控軟件中,在趨勢圖中,在報表中……而PLC系統的數據庫通常都不是統一的,組態軟件和監控軟件甚至歸檔軟件都有自己的數據庫。為什么常說西門子的S7 400要到了414以上才稱為DCS?因為西門子的PCS7系統才使用統一的數據庫,而PCS7要求控制器起碼到S7 414-3以上的型號。

                        4、從時間調度上來說:

                        PLC的程序一般不能按事先設定的循環周期運行。PLC程序是從頭到尾執行一次后又從頭開始執行。(現在一些新型PLC有所改進,不過對任務周期的數量還是有限制)而DCS可以設定任務周期。比如,快速任務等。同樣是傳感器的采樣,壓力傳感器的變化時間很短,我們可以用200ms的任務周期采樣,而溫度傳感器的滯后時間很大,我們可以用2s的任務周期采樣。這樣,DCS可以合理的調度控制器的資源。

                        5、從網絡結構發面來說:

                        一般來講,DCS慣常使用兩層網絡結構,一層為過程級網絡,大部分DCS使用自己的總線協議,比如橫河的Modbus、西門子和ABB的Profibus、ABB的 CAN bus等,這些協議均建立在標準串口傳輸協議RS232或RS485協議的基礎上?,F場IO模塊,特別是模擬量的采樣數據(機器代碼,213/掃描周期)十分龐大,同時現場干擾因素較多,因此應該采用數據吞吐量大、抗干擾能力強的網絡標準?;赗S485串口異步通訊方式的總線結構,符合現場通訊的要求。

                        IO的采樣數據經CPU轉換后變為整形數據或實形數據,在操作級網絡(第二層網絡)上傳輸。因此操作級網絡可以采用數據吞吐量適中、傳輸速度快、連接方便的網絡標準,同時因操作級網絡一般布置在控制室內,對抗干擾的要求相對較低。因此采用標準以太網是Z佳選擇。TCP/IP協議是一種標準以太網協議,一般我們采用100Mbit/s的通訊速度。

                        PLC系統的工作任務相對簡單,因此需要傳輸的數據量一般不會太大,所以常見的PLC系統為一層網絡結構。過程級網絡和操作級網絡要么合并在一起,要不過程級網絡簡化成模件之間的內部連接。PLC不會或很少使用以太網。

                        6、從應用對象的規模上來說:

                        PLC一般應用在小型自控場所,比如設備的控制或少量的模擬量的控制及聯鎖,而大型的應用一般都是DCS。當然,這個概念不太準確,但很直觀,習慣上我們把大于600點的系統稱為DCS,小于這個規模叫做PLC。我們的熱泵及QCS、橫向產品配套的控制系統一般就是稱為PLC。

                        分割線

                        說了這么多PLC與DCS的區別,但我們應該認識到,PLC與DCS發展到今天,事實上都在向彼此靠攏,嚴格的說,現在的PLC與DCS已經不能一刀切開,很多時候之間的概念已經模糊了。

                        現在,我們來討論一下彼此的相同(似)之處。

                        1)從功能來說:

                        PLC已經具備了模擬量的控制功能,有的PLC系統模擬量處理能力甚至還相當強大,比如橫河FA-MA3、西門子的S7 400、ABB 的ControlLogix 和施耐德的Quantum系統。而DCS也具備相當強勁的邏輯處理能力,比如我們在CS3000上實現了一切我們可能使用的工藝聯鎖和設備的聯動啟停。

                        2)從系統結構來說:

                        PLC與DCS的基本結構是一樣的。PLC發展到今天,已經全面移植到計算機系統控制上了,傳統的編程器早就被淘汰。小型應用的PLC一般使用觸摸屏,大規模應用的PLC全面使用計算機系統。和DCS一樣,控制器與IO站使用現場總線(一般都是基于RS485或RS232異步串口通訊協議的總線方式),控制器與計算機之間如果沒有擴展的要求,也就是說只使用一臺計算機的情況下,也會使用這個總線通訊。但如果有不止一臺的計算機使用,系統結構就會和DCS一樣,上位機平臺使用以太網結構。這是PLC大型化后和DCS概念模糊的原因之一。 

                        3)PLC和DCS的發展方向:

                        小型化的PLC將向更專業化的使用角度發展,比如功能更加有針對性、對應用的環境更有針對性等等。大型的PLC與DCS的界線逐步淡化,直至完全融和。

                        DCS將向FCS的方向繼續發展。FCS的核心除了控制系統更加分散化以外,特別重要的是儀表。FCS在國外的應用已經發展到儀表級??刂葡到y需要處理的只是信號采集和提供人機界面以及邏輯控制,整個模擬量的控制分散到現場儀表,儀表與控制系統之間無需傳統電纜連接,使用現場總線連接整個儀表系統。(目前國內有橫河在中海殼牌石化項目中用到了FCS,儀表級采用的是智能化儀表例如:EJX等,具備世界Z先進的控制水準)。

                        儀表的“線制”學問有多深?

                        既然有二線制、三線制和四線制之分,那么這些接線之間,可以互相更換接線方式嗎?下面一起看看,如何二線改四線,四線改二線?

                        從上述可知各種線制變送器都能存在,那總是有存在的理由,否則就不會有那么多的線制了,由用戶來改動線制是很困難的,再者實際意義也不大。

                        如果要把傳輸信號為0-10mA.DC的四線制變送器改為二線制,首先遇到的問題,就是其起始電流為零,在電流為零狀態下,變送器的電子放大器是無法建立工作點的,因此將難于正常工作。如果用直流電源,并保證儀表原來的恒流特性,當變送器在負載電阻為0-1.5KΩ時,與其串聯的反饋動圈電阻2KΩ左右,當輸出為10mA時,這兩部分的電壓降將大于24V,也就是說用24V.DC供電,負載為0-1.5KΩ時,要保證恒流特性是不可能的,也就談不上用兩線制傳輸了。




                        本文網址:http://www.twelvefruits.com/news/400.html

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