I. はじめに
最新の産業オートメーション制御システムでは、PLC (プログラマブル ロジック コントローラー)、DCS (分散制御システム)、FCS (フィールドバス制御システム) の 3 つの制御方式が一般的に使用されています。それぞれに独自の動作原理、機能特性、適用可能なシナリオがあり、産業オートメーションに多様なソリューションを提供します。このホワイトペーパーでは、読者がそれらの違いと関連性をよりよく理解できるように、これら 3 つの制御システムを詳細に分析および比較します。
II.PLC制御システム
定義と動作原理
PLC 制御システムは、プログラム制御装置の一種で、事前に作成されたプログラムを通じて入出力 (I/O) 信号の状態を制御し、現場の機器の自動制御、監視、操作を実現します。PLC は主に CPU モジュール、入力モジュール、出力モジュール、プログラミング装置で構成され、その動作原理には、入力信号の取得、プログラムの実行、および制御の 3 つのフェーズが含まれます。 出力制御。
機能特性
(1) リアルタイム性が高い-:PLC 制御システムは優れたリアルタイム パフォーマンスを備えており、現場環境の変化に迅速に対応し、事前に設定された制御戦略を迅速に実現できます。{0}
(2) 高い安定性：PLC制御システムの制御アルゴリズムは安定しており、外部電磁干渉、温度変化、電源変動などの要因の影響を受けず、システムの信頼性を確保します。
(3) 柔軟性:PLC 制御システムのプログラムはいつでも変更および更新でき、さまざまな制御条件や制御要件に適応できます。
(4) プログラムが簡単:PLC制御システムのプログラミング言語はシンプルで習得が簡単で、プログラムの設計、変更、デバッグが便利で高速です。
(5) 拡張が容易:PLC制御システムのハードウェアとソフトウェアは、さまざまな入出力モジュール、通信モジュールなどの構成要件に応じて柔軟に拡張できます。
Ⅲ． DCS制御システム
定義と動作原理
DCS 制御システムは、集中配電制御システムとも呼ばれ、マイクロプロセッサ ベースの分散制御機能、表示操作を集中化したもので、新世代の計装制御システムの自律的かつ包括的な調整の設計原則が考慮されています。{0}それは主にプロセス制御レベルとプロセス監視レベルで構成され、マルチレベルのコンピュータシステムのリンクとしての通信ネットワーク、統合コンピュータ（Computer）、通信（Communication）、ディスプレイ（CRT）および制御（Control）およびその他の4C技術を備えています。
特徴
(1) 高い信頼性：DCSシステムは冗長設計を採用したシステム構造となっており、1台のコンピュータ障害がシステム全体の障害につながることはありません。
(2) オープン性:体系的でモジュール式の標準化されたオープン プラットフォームを使用すると、すべての相互接続されたコンピュータ システムは、イーサネットやその他の集中相互接続および相互接続アクセスの通信手段を通じて実現できます。
(3) 柔軟な構成:DCSシステムは、実際の需要に応じてシステムモジュールを追加または削減し、柔軟な構成を実現します。
(4) モジュール化された設計:プロセッサー、電源、I/Oモジュール、通信モジュール、AI/AOモジュールなど、すべてのコア機器がモジュール化設計を採用し、システムの拡張性と保守性が向上します。
IV. FCS制御システム
定義と動作原理
FCSコントロールシステムはフィールドバスコントロールシステムの略称で、DCSとPLCを発展させた新世代の制御システムです。フィールドバス技術を採用し、インテリジェントなフィールドデバイスとオートメーションシステムを完全分散型、双方向伝送、多分岐構造の通信ネットワークに接続します。-
特徴
(1) フィールド通信ネットワーク：FCS はフィールドバス技術を採用し、インテリジェントフィールドデバイスとオートメーションシステム間のデジタル通信を実現します。
(2) デバイスの相互接続と相互運用性:FCS は、異なるメーカーが製造したデバイス間の相互接続と相互運用性をサポートし、システム統合コストを削減します。
(3)分散型機能ブロック:FCS は制御機能を個々のフィールドデバイスに分散させ、システムの信頼性と柔軟性を向上させます。
(4) 通信線電源：FCSは通信回線を通じてフィールド機器への電源供給をサポートし、システム配線を簡素化します。
V. PLC、DCS、FCS 制御システムの比較
構造
PLCは主にCPUモジュール、入力モジュール、出力モジュール、プログラミングデバイスで構成されています。 DCS は、通信ネットワークをリンクとして、プロセス制御レベルとプロセス監視レベルで構成されるマルチレベル コンピュータ システムです。- FCS は DCS と PLC から開発され、フィールドバス技術を使用してインテリジェントなフィールドデバイスと自動化システムの接続を実現します。
機能特性
PLC には、優れたリアルタイム性、高い安定性、柔軟性、容易なプログラミング、容易な拡張という特徴があります。{0} DCS は、高い信頼性、オープン性、柔軟な構成、モジュール設計という特徴を備えています。 FCS には、オンサイト通信ネットワーク、機器の相互接続と相互運用性、分散型機能ブロック、通信線電源という特徴があります。-
該当するシナリオ
PLC は小規模な自動化生産ラインや装置制御に適しています。 DCS は、化学産業、電力、冶金、その他の分野などの大規模な産業プロセスの制御と管理に適しています。{0} FCS は、フィールド デバイスの相互接続と複雑な産業オートメーション システムの相互運用性を実現するニーズにより適しています。
VI.まとめ
PLC、DCS、FCS 制御システムはそれぞれ独自の特徴を持ち、産業オートメーションの分野で重要な役割を果たしています。構造構成、機能特性、適用可能なシナリオを比較することで、実際のニーズに応じて最適な制御プログラムを選択できます。産業オートメーションの継続的な発展に伴い、これら 3 つの制御システムは今後も重要な役割を果たし、革新と改善を続けていきます。