PLC、DCS、FCS三大控製係統的特點和差異

 1.前言
   上世紀九十年代走向實用化的現場總線控製係統，正以迅猛的勢頭快速發展，是目前世界上最新型的控製係統。現場總線控製係統是目前自動化技術中的一個熱點，正受到國內外自動化設備製造商與用戶越來越強烈的關注。現場總線控製係統的出現，將給自動化領域帶來又一次革命，其深度和廣度將超過曆史的任何一次，從而開創自動化的新紀元。

   在有些行業，FCS是由PLC發展而來的；而在另一些行業，FCS又是由DCS發展而來的，所以FCS與PLC及DCS之間有著千絲萬縷的聯係，又存在著本質的差異。本文試就PLC、DCS、FCS三大控製係統的特點和差異作一分析，指出它們之間的淵源及發展方向。

   2．PLC、DCS、FCS三大控製係統的基本特點
   目前，在連續型流程生產自動控製（PA）或習慣稱之謂工業過程控製中，有三大控製係統，即PLC、DCS和FCS。它們各自的基本特點如下：

   2．1 PLC
   （1）從開關量控製發展到順序控製、運送處理，是從下往上的。

   （2）連續PID控製等多功能，PID在中斷站中。

   （3）可用一台PC機為主站，多台同型PLC為從站。

   （4）也可一台PLC為主站，多台同型PLC為從站，構成PLC網絡。這比用PC機作主站方便之處是：有用戶編程時，不必知道通信協議，隻要按說明書格式寫就行。

   （5）PLC網格既可作為獨立DCS/TDCS，也可作為DCS/TDCS的子係統。

   （6）大係統同DCS/TDCS，如TDC3000、CENTUMCS、WDPFI、MOD300。

   （7）PLC網絡如Siemens公司的SINEC—L1、SINEC—H1、S4、S5、S6、S7等，GE公司的GENET、三菱公司的MELSEC—NET、MELSEC—NET/MINI。

   （8）主要用於工業過程中的順序控製，新型PLC也兼有閉環控製功能。

   （9）製造商：GOULD（美）、AB（美）、GE（美）、OMRON（日）、MITSUBISHI（日）、Siemens（德）等。

2．2 DCS或TDCS
   （1）分散控製係統DCS與集散控製係統TDCS是集4C（Communication，Computer， Control、CRT）技術於一身的監控技術。

   （2）從上到下的樹狀拓撲大係統，其中通信（Communication）是關鍵。

   （3）PID在中斷站中，中斷站聯接計算機與現場儀器儀表與控製裝置。

   （4）是樹狀拓撲和並行連續的鏈路結構，也有大量電纜從中繼站並行到現場儀器儀表。

   （5）模擬信號，A/D—D/A、帶微處理器的混合。

   （6）一台儀表一對線接到I/O，由控製站掛到局域網LAN。

   （7）DCS是控製（工程師站）、操作（操作員站）、現場儀表（現場測控站）的3級結構。

   （8）缺點是成本高，各公司產品不能互換，不能互操作，大DCS係統是各家不同的。

   （9）用於大規模的連續過程控製，如石化等。

   （10）製造商：Bailey（美）、Westinghouse（美）、HITACH（日）、LEEDS & NORTHRMP（美）、SIEMENS（德）、Foxboro（美）、ABB   （瑞士）、Hartmann & Braun（德）、Yokogawa（日）、Honeywell（美國）、Taylor（美）等。

   2．3 FCS

   （1）基本任務是：本質（本征）安全、危險區域、易變過程、難於對付的非常環境。

   （2）全數字化、智能、多功能取代模擬式單功能儀器、儀表、控製裝置。

   （3）用兩根線聯接分散的現場儀表、控製裝置、PID與控製中心，取代每台儀器兩根線。

   （4）在總線上PID與儀器、儀表、控製裝置都是平等的。

   （5）多變量、多節點、串行、數字通信係統取代單變量、單點、並行、模擬係統。

   （6）是互聯的、雙向的、開放的取代單向的、封閉的。

   （7）用分散的虛擬控製站取代集中的控製站。

   （8）由現場電腦操縱，還可掛到上位機，接同一總線的上一級計算機。

   （9）局域網，再可與internet相通。

   （10）改變傳統的信號標準、通信標準和係統標準入企業管理網。

   （11）製造商：美Honeywell 、Smar 、Fisher— Rosemount、 AB/Rockwell、Elsag— Bailey 、Foxboro 、Yamatake 、日Yokogawa、歐 Siemens、 GEC—Alsthom 、Schneider、 process—Data、 ABB等。

   （12）3類FCS的典型

     1）連續的工藝過程自動控製如石油化工，其中“本安防爆”技術是絕對重要的，典型產品是FF、World FIP、Profibus—PA；

     2）分立的工藝動作自動控製如汽車製造機器人、汽車，典型產品是Profibus—DP、CAN bus；

     3）多點控製如樓宇自動化，典型產品是LON Work、Profibus—FMS。

   從上述基本要點的描述中，我們是否注意到一點，用於過程控製的三大係統，沒有一個是針對電站而開發的，或者說，在他們開發的初期，都並非以電站做係統的首選控製對象。而在這些係統的使用說明中也絕不把電站做為首選適用範圍，有的在適用範圍中根本就不提電站。現在奇怪的是，這三大控製係統，尤其是DCS、PLC，都在電站得到了廣泛應用，而且效果也非常好。

3．三大控製係統之間的差異
   我們已經知道，FCS是由DCS與PLC發展而來，FCS不僅具備DCS與PLC的特點，而且跨出了革命性的一步。而目前，新型的DCS與新型的PLC，都有向對方靠攏的趨勢。新型的DCS已有很強的順序控製功能；而新型的PLC，在處理閉環控製方麵也不差，並且兩者都能組成大型網絡，DCS與PLC的適用範圍，已有很大的交叉。下一節就僅以DCS與FCS進行比較。在前麵的章節中，實際上已涉及到DCS與FCS的差異，下麵將就體係結構、投資、設計、使用等方麵進行敘述。

   3．1 差異要點
   ·DCS