PLC、DCS、FCS三大控制系統(tǒng)的特點(diǎn)和差異

1.前言
　　上世紀(jì)九十年代走向?qū)嵱没�的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)，正以迅猛的勢(shì)頭快速發(fā)展，是目前世界上最新型的控制系統(tǒng)。現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)是目前自動(dòng)化技術(shù)中的一個(gè)熱點(diǎn)，正受到國(guó)內(nèi)外自動(dòng)化設(shè)備制造商與用戶越來越強(qiáng)烈的關(guān)注。現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的出現(xiàn)，將給自動(dòng)化領(lǐng)域帶來又一次革命，其深度和廣度將超過歷史的任何一次，從而開創(chuàng)自動(dòng)化的新紀(jì)元。
　　在有些行業(yè)，F(xiàn)CS是由PLC發(fā)展而來的；而在另一些行業(yè)，F(xiàn)CS又是由DCS發(fā)展而來的，所以FCS與PLC及DCS之間有著千絲萬縷的聯(lián)系，又存在著本質(zhì)的差異。本文試就PLC、DCS、FCS三大控制系統(tǒng)的特點(diǎn)和差異作一分析，指出它們之間的淵源及發(fā)展方向。

2．PLC、DCS、FCS三大控制系統(tǒng)的基本特點(diǎn)
　　目前，在連續(xù)型流程生產(chǎn)自動(dòng)控制（PA）或習(xí)慣稱之謂工業(yè)過程控制中，有三大控制系統(tǒng)，即PLC、DCS和FCS。它們各自的基本特點(diǎn)如下：

2．1 PLC
（1）從開關(guān)量控制發(fā)展到順序控制、運(yùn)送處理，是從下往上的。
（2）連續(xù)PID控制等多功能，PID在中斷站中。
（3）可用一臺(tái)PC機(jī)為主站，多臺(tái)同型PLC為從站。
（4）也可一臺(tái)PLC為主站，多臺(tái)同型PLC為從站，構(gòu)成PLC網(wǎng)絡(luò)。這比用PC機(jī)作主站方便之處是：有用戶編程時(shí)，不必知道通信協(xié)議，只要按說明書格式寫就行。
（5）PLC網(wǎng)格既可作為獨(dú)立DCS/TDCS，也可作為DCS/TDCS的子系統(tǒng)。
（6）大系統(tǒng)同DCS/TDCS，如TDC3000、CENTUMCS、WDPFI、MOD300。
（7）PLC網(wǎng)絡(luò)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）主要用于工業(yè)過程中的順序控制，新型PLC也兼有閉環(huán)控制功能。
（9）制造商：GOULD（美）、AB（美）、GE（美）、OMRON（日）、MITSUBISHI（日）、Siemens（德）等。

2．2 DCS或TDCS
（1）分散控制系統(tǒng)DCS與集散控制系統(tǒng)TDCS是集4C（Communication，Computer， Control、CRT）技術(shù)于一身的監(jiān)控技術(shù)。
（2）從上到下的樹狀拓?fù)浯笙到y(tǒng)，其中通信（Communication）是關(guān)鍵。
（3）PID在中斷站中，中斷站聯(lián)接計(jì)算機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)儀器儀表與控制裝置。
（4）是樹狀拓?fù)浜筒⑿羞B續(xù)的鏈路結(jié)構(gòu)，也有大量電纜從中繼站并行到現(xiàn)場(chǎng)儀器儀表。
（5）模擬信號(hào)，A/D—D/A、帶微處理器的混合。
（6）一臺(tái)儀表一對(duì)線接到I/O，由控制站掛到局域網(wǎng)LAN。
（7）DCS是控制（工程師站）、操作（操作員站）、現(xiàn)場(chǎng)儀表（現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控站）的3級(jí)結(jié)構(gòu)。
（8）缺點(diǎn)是成本高，各公司產(chǎn)品不能互換，不能互操作，大DCS系統(tǒng)是各家不同的。
（9）用于大規(guī)模的連續(xù)過程控制，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（美國(guó)）、Taylor（美）等。

2．3 FCS
（1）基本任務(wù)是：本質(zhì)（本征）安全、危險(xiǎn)區(qū)域、易變過程、難于對(duì)付的非常環(huán)境。
（2）全數(shù)字化、智能、多功能取代模擬式單功能儀器、儀表、控制裝置。
（3）用兩根線聯(lián)接分散的現(xiàn)場(chǎng)儀表、控制裝置、PID與控制中心，取代每臺(tái)儀器兩根線。
（4）在總線上PID與儀器、儀表、控制裝置都是平等的。
（5）多變量、多節(jié)點(diǎn)、串行、數(shù)字通信系統(tǒng)取代單變量、單點(diǎn)、并行、模擬系統(tǒng)。
（6）是互聯(lián)的、雙向的、開放的取代單向的、封閉的。
（7）用分散的虛擬控制站取代集中的控制站。
（8）由現(xiàn)場(chǎng)電腦操縱，還可掛到上位機(jī)，接同一總線的上一級(jí)計(jì)算機(jī)。
（9）局域網(wǎng)，再可與internet相通。
（10）改變傳統(tǒng)的信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)、通信標(biāo)準(zhǔn)和系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)入企業(yè)管理網(wǎng)。
（11）制造商：美Honeywell 、Smar 、Fisher— Rosemount、 AB/Rockwell、Elsag— Bailey 、Foxboro 、Yamatake 、日Yokogawa、歐 Siemens、 GEC—Alsthom 、Schneider、 proces—Data、 ABB等。
（12）3類FCS的典型
1）連續(xù)的工藝過程自動(dòng)控制如石油化工，其中“本安防爆”技術(shù)是絕對(duì)重要的，典型產(chǎn)品是FF、World FIP、Profibus—PA；
2）分立的工藝動(dòng)作自動(dòng)控制如汽車制造機(jī)器人、汽車，典型產(chǎn)品是Profibus—DP、CANbus；
3）多點(diǎn)控制如樓宇自動(dòng)化，典型產(chǎn)品是LON Work、Profibus—FMS。
　　從上述基本要點(diǎn)的描述中，我們是否注意到一點(diǎn)，用于過程控制的三大系統(tǒng)，沒有一個(gè)是針對(duì)電站而開發(fā)的，或者說，在他們開發(fā)的初期，都并非以電站做系統(tǒng)的首選控制對(duì)象。而在這些系統(tǒng)的使用說明中也絕不把電站做為首選適用范圍，有的在適用范圍中根本就不提電站�，F(xiàn)在奇怪的是，這三大控制系統(tǒng)，尤其是DCS、PLC，都在電站得到了廣泛應(yīng)用，而且效果也非常好。

3．三大控制系統(tǒng)之間的差異
　　我們已經(jīng)知道，F(xiàn)CS是由DCS與PLC發(fā)展而來，F(xiàn)CS不僅具備DCS與PLC的特點(diǎn)，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?qū)Ψ娇繑n的趨勢(shì)。新型的DCS已有很強(qiáng)的順序控制功能；而新型的PLC，在處理閉環(huán)控制方面也不差，并且兩者都能組成大型網(wǎng)絡(luò)，DCS與PLC的適用范圍，已有很大的交叉。下一節(jié)就