一文看懂DCS、PLC、FCS控制系统的区别

3 FCS

(1)FCS是第五代过程控制系统，它是21世纪自动化控制系统的方向。是3C技术(Communication，Computer， Control)的融合。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，取代每台仪表的两根线。“现场控制”取代“分散控制”;数据的传输采用“总线”方式;

(4)从控制室到现场设备的双向数字通信总线，是互联的、双向的、串行多节点、开放的数字通信系统取代单向的、单点、并行、封闭的模拟系统;

(5)用分散的虚拟控制站取代集中的控制站;

(6)把微机处理器转入现场自控设备，使设备具有数字计算和数字通信能力，信号传输精度高，远程传输。实现信号传输全数字化、控制功能分散、标准统一全开放;

(7)可上局域网，再可与internet相通。既是通信网络，又是控制网络;

(8)3类FCS的典型应用：1) 连续的工艺过程自动控制如石油化工，其中“本安防爆”技术是绝对重要的;2)分立的工艺动作自动控制如汽车制造机器人、汽车;3)多点控制如楼宇自动化。

这三大控制系统，尤其是DCS、PLC，都得到了广泛应用，而且效果也非常好。

三大控制系统之间的差异

PLC系统与DCS系统的结构差异不大，只是在功能的着重点上的不同，DCS着重于闭环控制及数据处理。PLC着重于逻辑控制及开关量的控制，也可实现模拟量控制。

DCS或PLC系统的关键是通信。也可以说数据公路是分散控制系统DCS及PLC的脊柱。由于它的任务是为系统所有部件之间提供通信网络，因此，数据公路自身的设计就决定了总体的灵活性和安全性。数据公路的媒体可以是：一对绞线、同轴电缆或光纤电缆。

DCS的特点是：(1)控制功能强。可实现复杂的控制规律，如串级、前馈、解耦、自适应、最优和非线性控制等。也可实现顺序控制。(2)系统可靠性高。(3)采用CRT操作站有良好的人机界面。(4)软硬件采用模块化积木式结构。(5)系统容易开发。(6)用组态软件，编程简单，操作方便。(7)有良好的性价比。

通过数据公路的设计参数，基本上可以了解一个特定DCS或PLC系统的相对优点与弱点。

(1)系统能处理多少I/O信息。

(2)系统能处理多少与控制有关的控制回路的信息。

(3)能适应多少用户和装置(CRT、控制站等)。

(4)传输数据的完整性是怎样彻底检查的。

(5)数据公路的最大允许长度是多少。

(6)数据公路能支持多少支路。

(7)数据公路是否能支持由其它制造厂生产的硬件(可编程序控制器、计算机、数据记录装置等)。为保证通信的完整，大部分DCS或PLC厂家都能提供冗余数据公路。

为了保证系统的安全性，使用了复杂的通信规约和检错技术。所谓通信规约就是一组规则，用以保证所传输的数据接收与发送。

目前在DCS和PLC系统中一般使用两类通信手段，即同步的和异步的，同步通信依靠一个时钟信号来调节数据的传输和接收，异步网络采用没有时钟的报告系统。

FCS具有(1)很好的开放性、互操作性和互换性。(2)全数字通信。(3)智能化与功能自治性。(4)高度分散性。(5)很强的适用性。

FCS的关键要点有三点：

(1)FCS系统的核心是总线协议，即总线标准。

采用双绞线、光缆或无线电方式传输数字信号，减少大量导线，提高了可靠性和抗干扰能力。FCS从传感器、变送器到调节器一直是数字信号，这就使我们很容易地处理更复杂、更精确的信号，同时数字通信的差错功能可检出传输中的误码。

FCS可以将PID控制彻底分散到现场设备(Field Device)中。基于现场总线的FCS又是全分散、全数字化、全开放和可互操作的新一代生产过程自动化系统，它将取代现场一对一的4～20mA模拟信号线，给传统的工业自动化控制系统体系结构带来革命性的变化。

根据IEC61158的定义，现场总线是安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。现场总线使测控设备具备了数字计算和数字通信能力，提高了信号的测量、传输和控制精度，提高了系统与设备的功能、性能。IEC/TC65的SC65C/WG6工作组于1984年开始致力于推出世界上单一的现场总线标准工作，走过了16年的艰难历程，于1993年推出了IEC61158-2，之后的标准制定就陷于混乱。2000年初公布的IEC61158现场总线国际标准子集有八种，分别为：

①类型1 IEC技术报告(FFH1);

②类型2 Control-NET(美国Rockwell公司支持);

③类型3 Profibus(德国Siemens公司支持);

④类型4 P-NET(丹麦Process Data公司支持);

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