PLC、DCS、FCS三大控制系统的特点

【资料简介】

FCS是由PLC发展而来的；而在另一些行业，FCS又是由DCS发展而来的，所以FCS与PLC及DCS之间有着千丝万缕的，又存在着本质的差异。本文就PLC、DCS、FCS三大控制系统的特点和差异作一分析，指出它们之间的渊源及发展方向。 

 
    摘 要：本文对PLC、DCS、FCS三大控制系统的特点和差异进行了分析，指出了三种控制系统之间的渊源及发展方向。 

 
    关键词:可编程序控制器(PLC),分散控制系统(DCS),现场总线控制系统（FCS）

    前言 
 
    上世纪九十年代走向实用化的现场总线控制系统，正以迅猛的势头快速发展，是目前世界上型的控制系统。现场总线控制系统是目前自动化技术中的一个热点，正受到国内外自动化设备制造商与用户越来越强烈的关注。现场总线控制系统的出现，将给自动化领域带来又一次革命，其深度和广度将超过历史的任何一次，从而开创自动化的新局面。 
 
   在有些行业，FCS是由PLC发展而来的；而在另一些行业，FCS又是由DCS发展而来的，所以FCS与PLC及DCS之间有着千丝万缕的，又存在着本质的差异。本文试就PLC、DCS、FCS三大控制系统的特点和差异作一分析，指出它们之间的渊源及发展方向。

     PLC、DCS、FCS三大控制系统的基本特点 
 
    目前，在连续型流程生产自动控制（PA）或习惯称之谓工业过程控制中，有三大控制系统，即PLC、DCS和FCS。它们各自的基本特点如下：
 

  1 PLC 
 
    （1）从开关量控制发展到顺序控制、运送处理，是从下往上的。
    （2）连续PID控制等多功能，PID在中断站中。
    （3）可用一台PC机为主站，多台同型PLC为从站。
    （4）也可一台PLC为主站，多台同型PLC为从站，构成PLC网络。这比用PC机作主站方便之处是：有用户编程时，不必知道通信协议，只要按说明书格式写就行。
    （5）PLC网格既可作为独立DCS/TDCS，也可作为DCS/TDCS的子系统。
    （6）大系统同DCS/TDCS，如TDC3000、CENTUMCS、WDPFI、MOD300。
    （7）PLC网络如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）主要用于工业过程中的顺序控制，新型PLC也兼有闭环控制功能。
    （9）制造商：GOULD（美）、AB（美）、GE（美）、OMRON（日）、MITSUBISHI（日）、Siemens（德）等。

    2 DCS或TDCS 
 
    （1）分散控制系统DCS与集散控制系统TDCS是集4C（Communication，Computer， Control、CRT）技术于一身的监控技术。
    （2）从上到下的树状拓扑大系统，其中通信（Communication）是关键。
    （3）PID在中断站中，中断站联接计算机与现场仪器仪表与控制装置。
    （4）是树状拓扑和并行连续的链路结构，也有大量电缆从中继站并行到现场仪器仪表。
    （5）模拟信号，A/D—D/A、带微处理器的混合。
    （6）一台仪表一对线接到I/O，由控制站挂到局域网LAN。
    （7）DCS是控制（工程师站）、操作（操作员站）、现场仪表（现场测控站）的3级结构。
    （8）缺点是成本高，各公司产品不能互换，不能互操作，大DCS系统是各家不同的。
    （9）用于大规模的连续过程控制，如石化等。
    （10）制造商：Bailey（美）、Westinghous（美）、HITACH（日）、LEEDS & NORTHRMP（美）、SIEMENS（德）、Foxboro（美）、ABB   （瑞士）、Hartmann & Braun（德）、Yokogawa（日）、Honewell（美国）、Taylor（美）等。

    3 FCS 
 
    （1）基本任务是：本质（本征）安全、危险区域、易变过程、难于对付的非常环境。
    （2）全数字化、智能、多功能取代模拟式单功能仪器、仪表、控制装置。
    （3）用两根线联接分散的现场仪表、控制装置、PID与控制中心，取代每台仪器两根线。
    （4）在总线上PID与仪器、仪表、控制装置都是平等的。
    （5）多变量、多节点、串行、数字通信系统取代单变量、单点、并行、模拟系统。
    （6）是互联的、双向的、开放的取代单向的、封闭的。
    （7）用分散的虚拟控制站取代集中的控制站。
    （8）由现场电脑操纵，还可挂到上位机，接同一总线的上一级计算机。
    （9）局域网，再可与internet相通。
    （10）改变传统的信号标准、通信标准和系统标准入企业管理网。
    （11）制造商：美Honeywell 、Smar 、Fisher— Rosemount、 AB/Rockwell、Elsag— Bailey 、Foxboro 、Yamatake 、日Yokogawa、欧 Siemens、 GEC—Alsthom 、Schneider、 proces—Data、 ABB等。

    （12）3类FCS的典型
      1）连续的工艺过程自动控制如石油化工，其中“本安防爆”技术是重要的，典型产品是FF、World FIP、Profibus—PA；
      2）分立的工艺动作自动控制如汽车制造机器人、汽车，典型产品是Profibus—DP、CANbus；
      3）多点控制如楼宇自动化，典型产品是LON Work、Profibus—FMS。 
 
    从上述基本要点的描述中，我们是否注意到一点，用于过程控制的三大系统，没有一个是针对电站而开发的，或者说，在他们开发的初期，都并非以电站做系统的控制对象。而在这些系统的使用说明中也绝不把电站做为适用范围，有的在适用范围中根本就不提电站。现在奇怪的是，这三大控制系统，尤其是DCS、PLC，都在电站得到了广泛应用，而且效果也非常好。