【摘要】PLC DCS和FCS三大控制系統(tǒng)是工業(yè)過程的控制系統(tǒng)，這三大系統(tǒng)各自有著自己的特點，相互之間有著本質(zhì)的差異，但是還存在著一些聯(lián)系，在工業(yè)控制系統(tǒng)中，我們要正確的看待這三大控制系統(tǒng)。

【關(guān)鍵詞】PLC；DCS；FCS；特點

從美國的數(shù)字公司研制出可編程程序控制器那時起，可編程控制器就引起了人們的廣泛關(guān)注，隨著世界工業(yè)技術(shù)的的迅猛發(fā)展，出現(xiàn)了許多控制系統(tǒng)。其中FCS作為實用化的控制系統(tǒng)，經(jīng)過20多年的發(fā)展已經(jīng)成為了自動化技術(shù)的一個熱點正在快速的發(fā)展。有的行業(yè)FCS是從PLC發(fā)展過來的，有的卻是由DCS發(fā)展過來的，這三大系統(tǒng)既各自有著自己的特點，相互之間存在著聯(lián)系，又有著根本的差別。

一、三大控制系統(tǒng)的特點

在工業(yè)的過程控制中分別有PLC和DCS以及FCS這三大控制系統(tǒng)，我們分別的了解一下它們各自的特點。

1.PLC系統(tǒng)的特點

可編程控制器PLC是專門為工業(yè)環(huán)境運用而設(shè)置的一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)。它使用了一種可編程的存儲器，這種存儲器可用來內(nèi)部存儲程序和執(zhí)行邏輯運算以及計算操作等等將各種指令傳達給用戶，并且利用模擬式或是數(shù)字式來進行輸入輸出，最終實現(xiàn)控制各種機械或者生產(chǎn)過程的目的。PLC比較適合在以開關(guān)量為主的系統(tǒng)中使用，因為它最初最初是為了代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器接觸器控制系統(tǒng)而研發(fā)的。現(xiàn)在隨著計算機技術(shù)和通信技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC的功能也得到了很大的改變，甚至于能完成DCS的功能。此外，由于PLC在價格上相對來說比較便宜，使得PLC系統(tǒng)在工業(yè)的很多控制系統(tǒng)中也得到了使用。由大型的PLC構(gòu)成的很多的控制系統(tǒng)的要點如下。

（1）在上下的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，PLC可以當(dāng)作DCS的子系統(tǒng)來使用，也可以被當(dāng)作獨立的DCS使用。

（2）如果把PID放在控制系統(tǒng)中，就能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)PID控制等各種的功能。

（3）可以用PC作為控制系統(tǒng)的主戰(zhàn)，把許多的同類型的PLC作為從站，還可以采用PLC作為主戰(zhàn)，把許多的同類型的PLC作為從站，形成一個PLC系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。

（4）現(xiàn)在出現(xiàn)的新型的PLC系統(tǒng)也有了閉環(huán)控制的功能，但是PLC主要還是用于工業(yè)過程控制中的順序控制。

2.DCS系統(tǒng)的特點

集散控制系統(tǒng)DCS又叫做計算機分布式控制系統(tǒng)，它是上個世紀七十年代快速發(fā)展起來的一種控制系統(tǒng)。DCS控制系統(tǒng)不但改變了傳統(tǒng)的控制儀表的局限性，而且還解決了對于初期計算機系統(tǒng)中信息以及控制作用等過于集中帶來的那些問題，它結(jié)合了控制技術(shù)和計算機技術(shù)以及通信技術(shù)，從而實現(xiàn)了對生產(chǎn)過程的監(jiān)控和管理。在集散控制系統(tǒng)DCS中，測量和變送以及執(zhí)行基本上都是依靠模擬儀表實現(xiàn)的，它們和在監(jiān)控用的計算機共同組成了模擬和數(shù)字混合性的控制系統(tǒng)，這種混合控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)對比較高級復(fù)雜的生產(chǎn)過程的控制。DCS控制系統(tǒng)主要運用于如石化以及電力這些大規(guī)模的連續(xù)過程控制系統(tǒng)，它的核心是通信。集散控制系統(tǒng)DCS的基本的要點闡述如下幾個方面。

（1）在從上到寫的樹狀結(jié)構(gòu)中，其中通信是最關(guān)鍵的部分。

（2）PID存在于系統(tǒng)中的中斷站，中斷站的作用是連接計算機與控制裝置以及現(xiàn)場的儀器儀表。

（3）集散控制系統(tǒng)DCS中有大量的電纜從中繼站并行到現(xiàn)場儀器儀表的樹狀拓撲以及并行連續(xù)的鏈路結(jié)構(gòu)。

（4）信號系統(tǒng)主要有兩大種類，即開關(guān)量信號和模擬信號。

3.FCS系統(tǒng)的特點

總線協(xié)議是現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS的核心，F(xiàn)CS系統(tǒng)是在PLC和DCS的功能基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新技術(shù)，數(shù)字智能的現(xiàn)場設(shè)備是它的基礎(chǔ)，信息處理的現(xiàn)場化是它的本質(zhì)。現(xiàn)場總線系統(tǒng)中所謂的現(xiàn)場大部分是指現(xiàn)場的設(shè)備，并不是平常我們認為的位置，它是從控制室連接到連接到現(xiàn)場設(shè)備的雙向數(shù)字通信的總線。擁有總線標準是FCS系統(tǒng)最重要一個特點，對于相同類型的總線，想要確定相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)和相關(guān)的設(shè)備，只要確定了總線協(xié)議就會實現(xiàn)。FCS系統(tǒng)不但是一個開放的通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，而且是一個開放的全分布式的控制系統(tǒng)。它的基本要點如下所述。

（1）FCS是將Communication和Computer以及Control三大技術(shù)相融合形成的控制系統(tǒng)。它可以用于危險過程易變的區(qū)域以及難以應(yīng)付的那些非常環(huán)境中。

（2）現(xiàn)場的設(shè)備都是一條總線可以連接所有的設(shè)備，可以提供全數(shù)字的信號的高度智能化設(shè)備。

（3）在FCS系統(tǒng)中，從控制室到到現(xiàn)場的設(shè)備之間的總線都是用了雙向的數(shù)字通信，代替了過去的單向并行的封閉模擬系統(tǒng)。這種雙向的開放式數(shù)字通信系統(tǒng)具有互聯(lián)的以及串行多節(jié)點等許多優(yōu)點。

（4）在FCS系統(tǒng)中，分散了控制功能。

二、三大控制系統(tǒng)間的聯(lián)系與差別

1.DCS與PLC的比較

PLC是可編程控制器，是一種進行控制的裝置，而DCS是分散式控制系統(tǒng)，一種系統(tǒng)可以擁有任何裝置的功能作用并且可以對其進行各方面的協(xié)調(diào)，PLC裝置只能擁有本單元的那些功能，這是PLC和DCS的本質(zhì)差別。

網(wǎng)絡(luò)是控制系統(tǒng)地中樞神經(jīng)，PLC和DCS系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)方面也存在著很大的差別。比如說DCS系統(tǒng)中的一種網(wǎng)絡(luò)，從上到下依次可以分為系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)控制網(wǎng)絡(luò)。其中完成了系統(tǒng)的操作員和現(xiàn)場控制站之間的聯(lián)系的是系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。完成現(xiàn)場控制站與智能單元之間的信息等的傳遞更加準時可靠的則是控制網(wǎng)絡(luò)。然而PLC系統(tǒng)基本上都是單體工作，其它的PLC或者上位機和它的通訊聯(lián)絡(luò)，所使用的基本上都是單網(wǎng)結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)形式。PLC系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)安全上并沒有做好保護措施。

DCS系統(tǒng)采用了雙冗余控制單元，保證了控制設(shè)備能夠安全可靠，一旦有某個重要的控制單元出現(xiàn)了問題，那么相關(guān)的雙冗余單元就會及時地切換為工作單元，從而可以使整個單元系統(tǒng)安全又可靠。PLC系統(tǒng)則不存在冗余控制單元，所以如果某個PLC單元發(fā)生故障，則整個系統(tǒng)就必須全部停止工作，才能夠進行更新維護以及編程。所以DCS系統(tǒng)要比PLC在安全可靠這方面更上一個等級。

PLC和DCS系統(tǒng)之間的硬件可靠性差不多。PLC系統(tǒng)在軟件方面使用的是順序掃描的機制，可以在快速的順序控制中占有主要的地位。DCS系統(tǒng)在順序聯(lián)鎖功能方面不如PLC系統(tǒng)，并且它的邏輯執(zhí)行速度也不如PLC系統(tǒng)。

2.FCS與DCS的比較

基本上可以說，F(xiàn)CS系統(tǒng)擁有DCS和PLC系統(tǒng)的特點，并且更加先進。FCS的現(xiàn)場設(shè)備可相互操作，裝置也是可以兼容的，因為FCS是一個開放性的系統(tǒng)，它的技術(shù)標準也是開放的，所以用戶可以使用不同廠商的產(chǎn)品，形成最佳系統(tǒng)，而DCS是一個封閉系統(tǒng)，各個廠家的產(chǎn)品是互不相容的。

由于FCS系統(tǒng)的信息可以從最底層傳輸?shù)阶罡邔?，實現(xiàn)了FCS系統(tǒng)信號傳輸?shù)娜珨?shù)字化，這對企業(yè)的MES以及ERP等提供了有力的后盾支持，并且它還能夠完成對現(xiàn)場設(shè)備進行遠程診斷以及維護。DCS的通信功能是有限制的，雖然說可以連接到網(wǎng)絡(luò)，但是無法連接到底層，只能提供部分信息，而且不能對設(shè)備進行遠程操作。

FCS系統(tǒng)的全數(shù)字化可以使控制系統(tǒng)地精度提高，甚至高達0.1%，然而DCS系統(tǒng)只能達到0.5%。由于FCS省去了大量的硬件設(shè)備，可以省去大量的安裝調(diào)試費用，所以它的費用也會遠遠低于DCS系統(tǒng)的費用。

三、結(jié)束語

每一種的控制系統(tǒng)都有自己的特點，所以各個技術(shù)之間的相互融合度會大大的超過它的排斥度，這三大控制系統(tǒng)也是如此。FCS系統(tǒng)是一開放的智能控制系統(tǒng)，傳統(tǒng)的DCS以及PLC也幾經(jīng)使用了很多年，已經(jīng)逐漸發(fā)展成了實用可靠的系統(tǒng)，它們隨著各自的發(fā)展，技術(shù)功能方面就會相互靠近。就像現(xiàn)在新出現(xiàn)的DCS系統(tǒng)的順序控制功能已經(jīng)很強了，新研發(fā)的PLC系統(tǒng)也逐漸的能夠處理閉環(huán)控制方面了。

參考文獻

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作者簡介：王曉峰（1980—），山西焦煤運城鹽化集團責(zé)任有限公司助理工程師。