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FCS的特点、应用优势及在存在哪些问题

电子设计 2020-03-18 08:11 次阅读

  “信息化带动工业化,工业化促进信息化”是中国的国策现在石油和化工企业的信息化分为三层结构:第一层以PCS(Process Control System,过程控制系统)为代表的生产过程基础自动化层,主要内容包括先进控制系统(DCS、FCS)、先进控制软件、软技术、实时数据库等。第二层以MES(Manufacturing Execution System,制造执行系统)为代表的生产过程运行优化层,主要内容包括现金计划与调度技术APS、生产实时跟踪技术、动态质量控制与管理技术、平衡技术等。第三层以ERP(Enterprise Resourse Planning,企业资源计划)为代表的生产过程经营优化层,主要内容包括企业资源管理ERP、供应链管理、产品质量数据管理、设备资源管理、企业电子商务平台等。三层结构在功能划分上虽有重叠,但各有侧重。

  目前中国石油内部正在MES和ERP这两层平台推广实施先进的管理系统。PCS层虽然处于最底层,但是本层各种控制系统及技术应用效果的好坏,直接关系到信息化进程的快慢和应用效果。在目前,DCS(集散控制系统)还是主流,国内已有近800套应用。但是现场总线控制系统FCS(Field control system)代表当今控制技术和DCS的发展方向,并已经进入工业化应用阶段。人们对FCS有各种评论,既有对新技术的赞尝,也有对现状的困惑。尽管众说纷纭,将FCS结合本公司装置实例,对其应用发展,略表以下个人之见:

齐鲁彩票   一、(FCS)现场总线控制系统的特点

  根据IEC/ISA定义,现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支的通信网络。它是用于过程自动化最底层的现场设备以及现场仪表的互连网络,是现场通信网络和控制系统的集成。它具有系统开放性;互可操作性和互用性;现场设备的智能化与功能自治性;系统结构的高度分散性;对现场环境的适应性等技术特点。FCS与传统控制系统(如DCS)的结构对比如图所示

FCS的特点、应用优势及在存在哪些问题

  二、(FCS)现场总线控制系统的优势分析

  (一)节约初期投资和安装费用

  以采用PROFIBUS-DP为例,构成多主站控制系统。由于现场的智能设备具有多种功能,因而可不再需要单独的控制器、报警设定器、及DCS系统的多种卡件、隔离栅等。所以说可以省去本联合装置中4个控制柜和4个安全栅柜中所有卡件、隔离栅及其他变送器、设定器等控制设备。但是相比较电Ⅲ型仪表,现场智能仪表价

  位稍高,总体上来说硬件投资低于DCS系统。由于控制室内设备减少,并且现场总线系统接线简单,一对双绞线上可挂接多个设备,因而电缆、槽盒、桥架用量和规格大大减少,既节约了投资,也减少了设计、安装工作量。桥架宽度规格减小,能相应减少土建专业施工难度。总体上而言,可减少初期投资。

  (二)节约后期安装和日常维护费用

  当后期需要增加现场控制设备时,无需增设新电缆,就近连在原电缆即可,节省了后期电缆投资和相应的施工工作量普遍认为可节约安装费用60%。由于现场控制设备本身具有自诊断、故障自处理能力,并且控制网络可以将现场控制设备的状态、诊断信息传输到控制室,操作管理人员可以快速、准确的了解和查询生产现场和自控设备的运行状态。作为网络节点的智能现场设备,具备数字计算和数字通讯能力,位于现场的测量变送与执行机构之间直接借助网络传送信号,因而控制功能可直接在现场完成,实现了彻底的分散到现场的控制系统功能,从根本上提高了控制系统运行的可靠性和有效性。

  2。3 用户具有高度的系统集成主动权

  控制网络突破了DCS系统中因专用网络的封闭造成的缺陷,采用开放化标准化的解决方案,用户可根据广泛认可的、开放的协议选用总线系统,不会为系统集成中不兼容的协议、而烦恼。

  三.国内工程应用存在的问题

  (一)价格问题

  FCS的主要特点是节省安装费用和维护开销,在硬件的价格方面并不比传统的DCS或者PLC低,甚至要略高于它们。国外的FCS应用试点报告已说明了这种情况,FCS的总费用低。但在国内,一方面用户对硬件的价格十分敏感,而进口FCS硬件的价格高得惊人-另一方面,由干国内目前人工费用低,所以工程设计,管理,安装,调试等费用远比国外低。这是FCS在国内应用不多的一个重要原因。

  (二)冗余问题

  按照现场总线的设计思想,低速部分不需要冗余,因为它已经将危险分散了,局部故障不会导致全局的故障。现场总线的智能化仪表又有实现维修预报的功能,可以事先防范,而且万一现场仪表故障,调节回路失灵,也可以由主机进行操作干预。主机出现故障时,现场仪表在现场自成调节回路而实现自主调节。但在实际生产中的一些特殊应用场合,控制系统用户(尤其是出现过由于控制系统失灵导致工厂事故的生产企业)特别强调冗余,有的甚至要冗余到底(包括电源,网络等等),而目前现场总线国际标准FF的Fl和Profibus的PA都没有冗余。当然,要完全冗余,在技术上不是完全不可能的,但这样一来,在经济上往往是不允许的。

  (三)调试和运行维护比预料的难

  由于现场总线技术包含许多新的技术内容,尤其是像FF这样的现场总线本身相当复杂,在调试过程和运行维护中经常会遇到这样那样的困难。

  四、前景展望

  目前,在我国绝大部分过程工业都以DCS作为主流控制系统,电皿型仪表作为主导仪表;加上因认识上的原因和现场总线智能仪表尚为非主导产品,暂不能大量普及FCS。单从利用现有资源角度,DCS系统的消失或完全被取代,短期内也是不合理的,应立足于现有DCS,充分挖掘现有设备的潜力(如可以在DCS与FCS之间安装网关,以实现信息的传递),使既有投资又不至于浪费。另外,DCS是一个不断发展的控制系统,它必然采用现场总线技术对自身进行改造,使DCS能与现场总线智能(智能仪表)和局部FCS连接起来。目前一段时期所有这些情况造成FCS与DCS共存的局面。据估计,用10年左右的时间才能真正过渡到FCS的主导地位。

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NCP6131 IMVP7 1,2,3相CPU控制器+单相GPU控制器

NCP81148 具有自动省电模式和内置LDO的同步降压控制器

48是一款双同步降压控制器,经过优化,可将电池电压或适配器电压转换为台式机和笔记本电脑系统所需的多个电源轨。 NCP81148由两个降压开关控制器组成,通道2上固定5.0 V输出,通道1上为3.3 V,两个板载LDO具有三个输出:5 V / 60 mA和3.3 V或12 V / 10 mA。 NCP81148支持高效率,快速瞬态响应并提供电力商品信号。安森美半导体专有的自适应纹波可控制器从CCM到DCM的无缝过渡,其中转换器运行时降低了开关频率,在轻载时具有更高的效率。该器件的工作电源电压范围为5.5 V至28 V. 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 18:02 60次 阅读
NCP81148 具有自动省电模式和内置LDO的同步降压控制器

NCP81140 具有SVID接口的多相控制器

40多相降压解决方案针对Intel VR12.5兼容CPU进行了优化,用户配置为4/3/2/1阶段。该控制器结合了真正的差分电压检测,差分电感DCR电流检测,输入电压前馈和自适应电压定位,为台式机和笔记本电脑应用提供精确调节的电源。该控制系统基于双边沿脉冲宽度调制(PWM)与DCR电流检测相结合,以降低的系统成本提供对动态负载事件的最快初始响应。它具有在轻负载运行期间脱落到单相的能力,并且可以在轻负载条件下自动进行频率调整,同时保持出色的瞬态性能。 应用 终端产品 基于工业CPU的应用程序 信息娱乐,移动,自动化,医疗和安全 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 18:02 98次 阅读
NCP81140 具有SVID接口的多相控制器

NCP81142 VR多相控制器

42多相降压解决方案针对具有用户可配置4/3/2/1相位的Intel VR12.5兼容CPU进行了优化。该控制器结合了真正的差分电压检测,差分电感DCR电流检测,输入电压前馈和自适应电压定位,为台式机和笔记本电脑应用提供精确调节的电源。该控制系统基于双边沿脉冲宽度调制(PWM)与DCR电流检测相结合,以降低的系统成本提供对动态负载事件的最快初始响应。它具有在轻负载运行期间脱落到单相的能力,并且可以在轻负载条件下自动调频,同时保持优异的瞬态性能。提供高性能操作误差放大器以简化系统的补偿。获得专利的动态参考注入无需在闭环瞬态响应和动态VID性能之间进行折衷,从而进一步简化了环路补偿。获得专利的总电流求和提供高精度的数字电流监控。 应用 终端产品 基于工业CPU的应用程序 信息娱乐,移动,自动化,医疗和安全 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 18:02 80次 阅读
NCP81142 VR多相控制器

NCP4200 具有I2C接口的多相同步降压转换器

0是一款集成电源控制IC,具有I 2 C接口。它结合了高效,多相,同步降压开关稳压控制器和I 2 C接口,可实现关键系统参数的数字编程。 特性 优势 I 2 C 启用关键系统参数的数字化编程 快速增强型PWM弹性模式架构 出色的负载瞬态性能 应用 终端产品 CPU Vcor​​e 游戏,桌面,服务器 电路图、引脚图和封装图
发表于 07-29 18:02 78次 阅读
NCP4200 具有I2C接口的多相同步降压转换器

NCP4208 同步降压转换器 8相 VR11.1可编程 带I2C接口

8是一款集成电源控制IC,具有I 2 C接口。 NCP4208是一款高效,多相,同步降压开关稳压控制器,可帮助设计高效率和高密度解决方案。 NCP4208可编程为1,2,3,4,5,6,7或8相操作,允许构建多达8个互补降压开关级。 特性 优势 快速增强PWM 出色的负载转换性能 应用 终端产品 CPU Vcor​​e 台式电脑,服务器 电路图、引脚图和封装图
发表于 07-29 17:02 55次 阅读
NCP4208 同步降压转换器 8相 VR11.1可编程 带I2C接口

NCP1589L 同步降压控制器 低电压 轻负载效率和瞬态增强

9L是一款低成本PWM控制器,采用5 V或12 V电源供电。该器件能够产生低至0.8 V的输出电压,转换电压低至2.5 V.它易于操作,并提供最佳的集成度,以减小电源的尺寸和成本。它在斜坡脉冲调制模式下工作,可实现出色的负载阶跃和释放响应。除快速瞬态响应外,它还包括1.5 A栅极驱动器设计和轻载效率功能,如自适应非重叠电路和二极管仿真。它通常在连续电流导通模式下工作在200~500 kHz范围内,在轻负载时随电流减小,以进一步节省功耗。保护功能包括可编程过流保护,输出过压和欠压保护以及输入欠压锁定。 特性 VCC范围4.5 V至13.2 V 可调节工作频率升压引脚工作电压为35 V 斜坡脉冲调制控制精密0.8 V内部基准电压可调输出电压内部1.5 A栅极驱动器输入欠压锁定可编程电流限制轻载中的自适应二极管模式仿真这是一个无铅设备 应用 图形卡台式电脑服务器/网络 DSP& FPGA电源 DCDC稳压器模块 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 17:02 108次 阅读
NCP1589L 同步降压控制器 低电压 轻负载效率和瞬态增强

NCP81111 具有SVID和I2C接口的3相VR12.5-6高速数字控制器

11是一款高性能数字单输出三相VR12.5-6兼容降压解决方案,针对英特尔CPU应用进行了优化,可在高达5 MHz的频率下工作。 NCP81111还可用作通用I2C控制多相电压调节器。 NCP81111设计用于支持NCP81163数字相位倍频器IC,可将器件的功能扩展到6相,实现高电流处理。控制器包括真差分电压检测,差分电流检测,数字输入电压前馈,DAC前馈和自适应电压定位。 特性 会见英特尔® s VR12.5规格 用户配置的板载EEPROM 高性能数字架构 动态参考注入 全差动电压电流检测放大器 电流平衡的“无损耗”DCR电流检测 用于下垂的热补偿电感器电流感应 用户可调整的内部补偿 应用 终端产品 用于英特尔处理器的多相电压调节器 通用I2C控制多相调节器 台式电脑 笔记本电脑 服务器 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 17:02 124次 阅读
NCP81111 具有SVID和I2C接口的3相VR12.5-6高速数字控制器

NCP1589D 同步降压控制器

9D是一款低成本PWM控制器,采用5 V或12 V电源供电。该器件能够产生低至0.8 V的输出电压,转换电压低至2.5 V.它易于操作,并提供最佳的集成度,以减小电源的尺寸和成本。它在斜坡脉冲调制模式下工作,可实现出色的负载阶跃和释放响应。除快速瞬态响应外,它还包括1.5 A栅极驱动器设计和轻载效率功能,如自适应非重叠电路和二极管仿真。它通常在连续电流导通模式下工作在200~500 kHz范围内,在轻负载时随电流减小,以进一步节省功耗。保护功能包括可编程过流保护,输出过压和欠压保护以及输入欠压锁定。 特性 VCC范围4.5 V至13.2 V 可调节工作频率升压引脚工作电压为35 V 斜坡脉冲调制控制精密0.8 V内部基准电压可调节输出电压内部1.5 A栅极驱动器 80%最大占空比可编程电流限制轻载中的自适应二极管模式仿真这是一个无铅设备 应用 图形卡台式电脑服务器/网络 DSP& ; FPGA电源 DCDC稳压器模块 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 17:02 105次 阅读
NCP1589D 同步降压控制器

NCP1579 低电压同步降压控制器

9是一款低成本PWM控制器,采用5V或12V电源供电。这些器件能够产生低至0.8V的输出电压。这些8引脚器件提供最佳集成度,以减小电源的尺寸和成本。 NCP1579提供1A栅极驱动器设计和内部设置的275kHz振荡器。栅极驱动器的其他效率增强特征包括自适应非重叠电路。 NCP1579还集成了外部补偿误差放大器和电容可编程软启动功能。保护功能包括可编程短路保护和欠压锁定。 特性 优势 输入电压范围4.5至13.2V 多功能性 电压模式PWM控制 易用性 0.8V +/- 2.0%内部参考电压 增强绩效 可调输出电压 多功能性 电容可编程软启动 易用性 内部1A门驱动器 增强性能 可编程电流限制 易用性 应用 终端产品 STB Blue-Ray DVD 液晶电视 DSP和FPGA电源 DC-DC稳压器模块 STB 蓝光DVD 液晶电视 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 17:02 107次 阅读
NCP1579 低电压同步降压控制器

NCP1589A 低电压同步降压控制器

1589A或NCP1589B是一款低成本PWM控制器,设计采用5V或12V电源供电。该器件能够产生低至0.8V的输出电压。该器件能够将电压转换为低至2.5V。该10引脚器件提供最佳集成度,以减小电源的尺寸和成本。 特性 VCC范围从4.5到13.2V 升压引脚工作电压高达30V 电压模式PWM控制 精密0.8V内部参考 内部1.5A栅极驱动器 输入欠压锁定 可编程电流限制 应用 终端产品 图形卡 服务器/网络 图形卡 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 17:02 95次 阅读
NCP1589A 低电压同步降压控制器

NCP5269 具有2位VID的系统代理控制器

9 电路图、引脚图和封装图
发表于 07-29 17:02 96次 阅读
NCP5269 具有2位VID的系统代理控制器

NCP3012 同步PWM控制器

2是一款PWM器件,设计用于宽输入范围,能够产生低至0.8V的输出电压。 NCP3012提供集成栅极驱动器和内部设置的75kHz振荡器,能够与外部频率同步。 NCP3012具有外部补偿跨导误差放大器,内部固定软启动。 NCP3012将输出电压监控与电源良好引脚相结合,以指示系统处于稳压状态。双功能SYNC引脚使器件与更高频率(从模式)同步,或输出180度异相时钟信号以驱动另一个NCP3012(主模式)。保护功能包括无损耗电流限制和短路保护,输出过压和欠压保护以及输入欠压锁定。 NCP3012采用14引脚TSSOP封装。非常适合需要电源干扰最小的噪声敏感应用。 (医疗,网络等) 特性 优势 输入电压范围为4.7 V至28 V 能够运行各种输入电压 75 kHz操作 效率高 0.8 V +/- 1%参考电压 准确的系统调节 缓冲外部+1.25 V参考 附加调节1 mA输出以供额外使用 电流限制和短路保护 系统级保护 PowerGood输出引脚 电源排序功能 启用/禁用引脚 电源排序功能 输入和输出电压保护 增强的系统级保护 外部同步 能够同步到更高频率或180°异相 应用...
发表于 07-29 17:02 85次 阅读
NCP3012 同步PWM控制器

NCP1581 用于跟踪应用的同步降压控制器 高频PWM

1同步降压控制器IC旨在为14引脚SOIC中的板载DC-DC应用提供简单的同步降压稳压器。 NCP1581专为跟踪应用而设计,提供轨道输入。 NCP1581采用固定内部400 kHz开关频率工作,允许使用小型外部元件。该器件具有由外部电容设置的可编程软启动,欠压锁定和输出欠压检测,可在检测到输出短路时锁定器件。电路图、引脚图和封装图
发表于 07-29 16:02 122次 阅读
NCP1581 用于跟踪应用的同步降压控制器 高频PWM

AR1335 CMOS图像传感器 13 MP 1/3

是一款1 / 3.2英寸CMOS有源像素数字图像传感器,像素阵列为4208H x 3120V。 AR1335数字图像传感器采用突破性的1.1μm像素技术,通过领先的灵敏度,量子效率和线性全阱提供卓越的低光图像质量。这使得图像质量可以与数码相机相媲美。 AR1335采用专注于低功耗的传感器架构和低Z高度的高射线角度(CRA),是智能手机和其他移动设备应用的理想选择。它集成了复杂的片上相机功能,如窗口,镜像,列和行跳过模式以及快照模式。它可通过简单的双线串行接口进行编程。 AR1335传感器可以高达每秒30帧(fps)的速度生成全分辨率图像,并支持高级视频模式,包括4K 30fps,1080P 60fps和720P 120fps。 特性 13MP CMOS传感器,采用先进的1.1μm像素BSI技术 数据接口:2,3和4通道MIPI 可用于MIPI的比特深度压缩:10-8和10-6以降低带宽 启用立体视频捕获的3D同步控制 6.8 kbits一次性可编程存储器(OTPM) 可编程控制器:增益,水平和垂直消隐,自动黑电平偏移校正,帧大小/速率,曝光,左右和上下图像反转,窗口大小和平移 两个片上锁相环路(PLL)振荡器,具有超低噪声性能 片上...
发表于 07-29 16:02 137次 阅读
AR1335 CMOS图像传感器 13 MP 1/3

NCP3011 同步PWM控制器

1是一款同步降压控制器,设计用于宽输入范围,能够产生低至0.8 V的输出电压.NCP3011提供1.0 A栅极驱动器和内部设置的400 kHz振荡器。 NCP3011具有外部补偿跨导误差放大器,内置固定软启动。 NCP3011将输出电压监控与PowerGood引脚相结合,以指示系统处于稳压状态。双功能SYNC引脚使器件与更高频率(从模式)同步,或输出180°异相时钟信号以驱动另一个NCP3011(主模式)。保护功能包括无损耗电流限制和短路保护,输出过压和欠压保护以及输入欠压锁定。 NCP3011采用14引脚TSSOP封装。 特性 优势 输入电压范围为4.7 V至28 V 能够运行各种输入电压 400 kHz运行 效率高,体积小 0.8 V +/- 1%参考电压 准确的系统调节 缓冲外部+1.25 V参考 附加1 mA输出 电流限制和短路保护 系统级保护 PowerGood输出引脚 电源排序功能 启用/禁用引脚 电源排序功能 输入和输出电压保护 增强系统级保护 外部同步 能够同步到更高频率或180°异相 符合AEC-Q100和PPAP(NCV3011) 适用于汽车应用 应用 终端产...
发表于 07-29 16:02 84次 阅读
NCP3011 同步PWM控制器
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