I. Introducción
En los sistemas de control de automatización industrial modernos, el controlador lógico programable (PLC), el sistema de control distribuido (DCS) y el sistema de control de bus de campo (FCS) son tres soluciones de control comúnmente adoptadas. Cada uno de ellos presenta principios de trabajo, características funcionales y escenarios aplicables únicos, proporcionando soluciones diversificadas para la automatización industrial. Este artículo realiza un análisis detallado y una comparación de estos tres sistemas de control para ayudar a los lectores a obtener una comprensión más profunda de sus diferencias y conexiones.
II. Sistema de control PLC
Definición y principio de funcionamiento
Un sistema de control PLC es un dispositivo-controlado por programa que regula los estados de las señales de entrada/salida (E/S) a través de programas pre-escritos, logrando así el control, monitoreo y operación automáticos de los equipos en el sitio-. Un PLC se compone principalmente de un módulo CPU, módulos de entrada, módulos de salida y dispositivos de programación, y su principio de funcionamiento consta de tres etapas: adquisición de señal de entrada, ejecución del programa y control de salida.
Características funcionales
(1) Excelente rendimiento-en tiempo real: Los sistemas de control PLC cuentan con un alto rendimiento-en tiempo real, lo que permite respuestas rápidas a los cambios en el entorno-in situ y la implementación rápida de estrategias de control preestablecidas.
(2) Alta estabilidad: Los algoritmos de control de los sistemas de control PLC son estables y no se ven afectados por factores externos como interferencias electromagnéticas, cambios de temperatura y fluctuaciones en el suministro de energía, lo que garantiza la confiabilidad del sistema.
(3) Fuerte flexibilidad: Los programas de los sistemas de control PLC pueden modificarse y actualizarse en cualquier momento para adaptarse a diferentes condiciones y requisitos de control.
(4) Fácil programación: Los lenguajes de programación para sistemas de control PLC son simples y fáciles de aprender, lo que permite un diseño, modificación y depuración de programas rápidos y convenientes.
(5) Fácil ampliación: El hardware y el software de los sistemas de control PLC admiten una expansión flexible y se pueden configurar diferentes módulos de E/S, módulos de comunicación y otros componentes según sea necesario.
III. Sistema de control DCS
Definición y principio de funcionamiento
También conocido como sistema de control distribuido, un sistema de control DCS es una nueva generación de sistema de control de instrumentos basado en microprocesadores, que adopta los principios de diseño de funciones de control descentralizadas, visualización y operación centralizadas y una combinación de autonomía descentralizada y coordinación integrada. Es un sistema informático multi-nivel vinculado por una red de comunicación, compuesto principalmente por un nivel de control de proceso y un nivel de monitoreo de proceso, e integra las cuatro tecnologías C: Computadora, Comunicación, pantalla CRT (tubo de rayos catódicos) y Control.
Características
(1) Alta confiabilidad: El DCS adopta un diseño estructural redundante y la falla de un solo dispositivo informático no causará desorden en todo el sistema.
(2) Franqueza: Adopta una plataforma abierta sistemática, modular y estandarizada, y todos los sistemas informáticos interconectados pueden realizar una interconexión y acceso centralizados a través de medios de comunicación como Ethernet.
(3) Configuración flexible: El DCS permite agregar o reducir módulos del sistema según las necesidades reales para lograr una configuración flexible.
(4) Diseño modular: Todo el equipo principal, incluidos procesadores, fuentes de alimentación, módulos de E/S, módulos de comunicación y módulos AI/AO, adopta un diseño modular, que mejora la capacidad de expansión y mantenimiento del sistema.
IV. Sistema de control FCS
Definición y principio de funcionamiento
El sistema de control Fieldbus (FCS) es una nueva generación de sistema de control evolucionado a partir de DCS y PLC. Adopta tecnología de bus de campo para conectar-equipos inteligentes en el sitio y sistemas de automatización en una red de comunicación totalmente descentralizada con transmisión bidireccional-y una estructura de múltiples-ramas.
Características
(1) Red de comunicación en el sitio-: El FCS adopta tecnología de bus de campo para realizar comunicación digital entre equipos inteligentes en el sitio-y sistemas de automatización.
(2) Interconexión e interoperabilidad de dispositivos: El FCS apoya la interconexión e interoperabilidad de equipos producidos por diferentes fabricantes, reduciendo el costo de integración del sistema.
(3) Bloques de funciones descentralizados: El FCS distribuye funciones de control a varios{0}}equipos en el sitio, lo que mejora la confiabilidad y flexibilidad del sistema.
(4) Alimentación a través de líneas de comunicación.: El FCS admite el suministro de energía para-equipo en el sitio a través de líneas de comunicación, lo que simplifica el cableado del sistema.
V. Comparación de sistemas de control PLC, DCS y FCS
Composición estructural
Un PLC se compone principalmente de un módulo CPU, módulos de entrada, módulos de salida y dispositivos de programación; un DCS es un sistema informático de múltiples-niveles vinculados por una red de comunicación, que consta de un nivel de control de procesos y un nivel de monitoreo de procesos; Un FCS, una evolución de DCS y PLC, adopta tecnología de bus de campo para conectar equipos inteligentes en el sitio-y sistemas de automatización.
Características funcionales
El PLC presenta un rendimiento excelente-en tiempo real, alta estabilidad, gran flexibilidad, programación sencilla y capacidad de expansión sencilla; DCS se caracteriza por su alta confiabilidad, apertura, configuración flexible y diseño modular; FCS tiene las características de una-red de comunicación in situ, interconexión e interoperabilidad de dispositivos, bloques de funciones descentralizados y suministro de energía a través de líneas de comunicación.
Escenarios aplicables
El PLC es adecuado para el control de equipos y líneas de producción automatizados-a pequeña escala; DCS es aplicable al control y gestión de procesos industriales a gran-escala, como en los campos químico, eléctrico, metalúrgico y otros; FCS es más adecuado para sistemas complejos de automatización industrial que requieren la interconexión e interoperabilidad de-equipos en el sitio.
VI. Conclusión
Los sistemas de control PLC, DCS y FCS tienen cada uno sus propias características y desempeñan un papel importante en el campo de la automatización industrial. Al comparar su composición estructural, características funcionales y escenarios aplicables, podemos seleccionar la solución de control más adecuada según las necesidades reales. Con el desarrollo continuo de la automatización industrial, estos tres sistemas de control seguirán desempeñando un papel importante y se innovarán y mejorarán constantemente.