I.Introduction
Dans les systèmes de contrôle d'automatisation industrielle modernes, l'automate programmable (PLC), le système de contrôle distribué (DCS) et le système de contrôle par bus de terrain (FCS) sont trois solutions de contrôle couramment adoptées. Chacun d'eux présente des principes de fonctionnement, des caractéristiques fonctionnelles et des scénarios applicables uniques, offrant des solutions diversifiées pour l'automatisation industrielle. Cet article effectue une analyse détaillée et une comparaison de ces trois systèmes de contrôle pour aider les lecteurs à mieux comprendre leurs différences et leurs connexions.
II. Système de contrôle PLC
Définition et principe de fonctionnement
Un système de contrôle PLC est un dispositif contrôlé par un programme-qui régule les états des signaux d'entrée/sortie (E/S) via des programmes pré-écrits, réalisant ainsi le contrôle, la surveillance et le fonctionnement automatiques des équipements sur-site. Un automate est principalement composé d'un module CPU, de modules d'entrée, de modules de sortie et de dispositifs de programmation, et son principe de fonctionnement se compose de trois étapes : acquisition du signal d'entrée, exécution du programme et contrôle des sorties.
Caractéristiques fonctionnelles
(1) Excellentes performances-en temps réel : Les systèmes de contrôle PLC offrent des performances-en temps réel élevées, permettant des réponses rapides aux changements dans l'environnement-du site et la mise en œuvre rapide de stratégies de contrôle prédéfinies.
(2) Haute stabilité: Les algorithmes de contrôle des systèmes de contrôle PLC sont stables et insensibles aux facteurs externes tels que les interférences électromagnétiques, les changements de température et les fluctuations de l'alimentation électrique, garantissant ainsi la fiabilité du système.
(3) Forte flexibilité: Les programmes des systèmes de contrôle PLC peuvent être modifiés et mis à jour à tout moment pour s'adapter aux différentes conditions et exigences de contrôle.
(4) Programmation facile: Les langages de programmation pour les systèmes de contrôle PLC sont simples et faciles à apprendre, permettant une conception, une modification et un débogage de programmes rapides et pratiques.
(5) Extensibilité facile: Le matériel et les logiciels des systèmes de contrôle PLC prennent en charge une expansion flexible, et différents modules d'E/S, modules de communication et autres composants peuvent être configurés selon les besoins.
III. Système de contrôle DCS
Définition et principe de fonctionnement
Également connu sous le nom de système de contrôle distribué, un système de contrôle DCS est une nouvelle génération de système de contrôle d'instruments basé sur des microprocesseurs, qui adopte les principes de conception de fonctions de contrôle décentralisées, d'affichage et de fonctionnement centralisés, ainsi qu'une combinaison d'autonomie décentralisée et de coordination intégrée. Il s'agit d'un système informatique à plusieurs-niveaux reliés par un réseau de communication, principalement composé d'un niveau de contrôle de processus et d'un niveau de surveillance de processus, et intègre les quatre technologies C : ordinateur, communication, affichage CRT (tube cathodique) et contrôle.
Caractéristiques
(1) Haute fiabilité: Le DCS adopte une conception structurelle redondante, et la panne d'un seul périphérique informatique ne provoquera pas de désordre dans l'ensemble du système.
(2) Ouverture: Il adopte une plate-forme ouverte systématique, modulaire et standardisée, et tous les systèmes informatiques interconnectés peuvent réaliser une interconnexion et un accès centralisés via des moyens de communication tels qu'Ethernet.
(3) Configuration flexible: Le DCS permet l'ajout ou la réduction de modules système en fonction des besoins réels pour obtenir une configuration flexible.
(4) Conception modulaire: Tous les équipements de base, y compris les processeurs, les alimentations, les modules d'E/S, les modules de communication et les modules AI/AO, adoptent une conception modulaire, qui améliore l'extensibilité et la maintenabilité du système.
IV. Système de contrôle FCS
Définition et principe de fonctionnement
Le système de contrôle Fieldbus (FCS) est une nouvelle génération de système de contrôle évolué à partir du DCS et du PLC. Il adopte la technologie de bus de terrain pour connecter des équipements-intelligents sur site et des systèmes d'automatisation dans un réseau de communication entièrement décentralisé avec une transmission bidirectionnelle-et une structure multi-branches.
Caractéristiques
(1) Réseau de communication sur-site : Le FCS adopte la technologie de bus de terrain pour réaliser une communication numérique entre les équipements intelligents-sur site et les systèmes d'automatisation.
(2) Interconnexion et interopérabilité des appareils: Le FCS prend en charge l'interconnexion et l'interopérabilité des équipements produits par différents fabricants, réduisant ainsi le coût d'intégration du système.
(3) Blocs fonctionnels décentralisés : Le FCS distribue les fonctions de contrôle à divers équipements-sur site, améliorant ainsi la fiabilité et la flexibilité du système.
(4) Alimentation via des lignes de communication : Le FCS prend en charge l'alimentation électrique des équipements-sur site via des lignes de communication, simplifiant ainsi le câblage du système.
V. Comparaison des systèmes de contrôle PLC, DCS et FCS
Composition structurelle
Un automate est principalement composé d'un module CPU, de modules d'entrée, de modules de sortie et de dispositifs de programmation ; un DCS est un système informatique à plusieurs-niveaux relié par un réseau de communication, composé d'un niveau de contrôle de processus et d'un niveau de surveillance de processus ; un FCS, issu du DCS et du PLC, adopte la technologie de bus de terrain pour connecter des équipements intelligents-sur site et des systèmes d'automatisation.
Caractéristiques fonctionnelles
L'automate offre d'excellentes-performances en temps réel, une stabilité élevée, une grande flexibilité, une programmation simple et une extensibilité aisée ; DCS se caractérise par une grande fiabilité, une ouverture, une configuration flexible et une conception modulaire ; FCS présente les caractéristiques d'un réseau de communication-sur site, d'interconnexion et d'interopérabilité des appareils, de blocs fonctionnels décentralisés et d'une alimentation électrique via des lignes de communication.
Scénarios applicables
L'automate convient au contrôle de-lignes et équipements de production automatisés à petite échelle ; DCS s'applique au contrôle et à la gestion des processus industriels à grande échelle, tels que dans les domaines de la chimie, de l'énergie électrique, de la métallurgie et autres ; FCS est plus adapté aux systèmes d'automatisation industrielle complexes qui nécessitent l'interconnexion et l'interopérabilité des équipements sur-site.
VI. Conclusion
Les systèmes de contrôle PLC, DCS et FCS ont chacun leurs propres caractéristiques et jouent un rôle important dans le domaine de l'automatisation industrielle. En comparant leur composition structurelle, leurs caractéristiques fonctionnelles et les scénarios applicables, nous pouvons sélectionner la solution de contrôle la plus adaptée en fonction des besoins réels. Avec le développement continu de l'automatisation industrielle, ces trois systèmes de contrôle continueront à jouer un rôle important et seront constamment innovés et améliorés.