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PLC、DCS、FCS互為“犄角” 助推工控自動化不斷發(fā)展
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發(fā)表時間：2017-07-23
數(shù)字通訊是一種趨勢，它代表了技術進步，是任何人阻擋不了的。正如目前的DCS與新型的PLC，由于多年的開發(fā)研究，在各自保留自身原有的特點外，又相互補充，形成新的系統(tǒng)，現(xiàn)在的DCS已不是當初的DCS，同樣如此，新型的PLC也不是開發(fā)初期的PLC。三大控制系統(tǒng)互為犄角，推動工業(yè)自動化不斷向前發(fā)展。
PLC控制系統(tǒng)基本特點
（1）從開關量控制發(fā)展到順序控制、運送處理，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PC機為主站，多臺同型PLC為從站。
（4）也可一臺PLC為主站，多臺同型PLC為從站，構成PLC網(wǎng)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(xié)議，只要按說明書格式寫就行。
（5）PLC網(wǎng)格既可作為獨立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)絡如Siemens公司的SINEC—L1、SINEC—H1、S4(錯了，去掉)、S5、S6(錯了，去掉)、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。
DCS或TDC控制系統(tǒng)基本特點
（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）技術于一身的監(jiān)控技術。
（2）從上到下的樹狀拓撲大系統(tǒng)，其中通信（Communication）是關鍵 。
（3）PID在中斷站中，中斷站聯(lián)接計算機與現(xiàn)場儀器儀表與控制裝置 。
（4）是樹狀拓撲和并行連續(xù)的鏈路結構，也有大量電纜從中繼站并行到現(xiàn)場儀器儀表 。
（5）模擬信號 ，A/D—D/A、帶微處理器的混合 。
（6）一臺儀表一對線接到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)場儀表（現(xiàn)場測控站）的3級結構 。
（8）缺點是成本高，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）、Taylor（美）等。
FCS控制系統(tǒng)基本特點
（1）基本任務是：本質（本征）安全、危險區(qū)域、易變過程、難于對付的非常環(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)場儀表、控制裝置、PID與控制中心 ，取代每臺儀器兩根線 。
（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 、串行 、數(shù)字通信系統(tǒng)取代單變量、單點 、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(wǎng)，再可與internet相通。
（10）改變傳統(tǒng)的信號標準、通信標準和系統(tǒng)標準入企業(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)的工藝過程自動控制如石油化工，其中“本安防爆”技術是絕對重要的，典型產(chǎn)品是FF、World
FIP、Profibus—PA；
2）分立的工藝動作自動控制如汽車制造機器人、汽車，典型產(chǎn)品是Profibus—DP、CANbus；
3）多點控制如樓宇自動化，典型產(chǎn)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，用于過程控制的三大系統(tǒng)，沒有一個是針對電站而開發(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用，而且效果也非常好。
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，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，DCS與PLC的適用范圍，已有很大的交叉。下一節(jié)就僅以DCS與FCS進行比較。在前面的章節(jié)中，實際上已涉及到DCS與FCS的差異，下面將就體系結構、投資、設計、使用等方面進行敘述。
1 差異要點
·DCS
DCS系統(tǒng)的關鍵是通信。也可以說數(shù)據(jù)公路是分散控制系統(tǒng)DCS的脊柱。由于它的任務是為系統(tǒng)所有部件之間提供通信網(wǎng)絡，因此，數(shù)據(jù)公路自身的設計就決定了總體的靈活性和安全性。數(shù)據(jù)公路的媒體可以是：一對絞線、同軸電纜或光纖電纜。
通過數(shù)據(jù)公路的設計參數(shù)，基本上可以了解一個特定DCS系統(tǒng)的相對優(yōu)點與弱點。
（1）系統(tǒng)能處理多少I/O信息。
（2）系統(tǒng)能處理多少與控制有關的控制回路的信息。
（3）能適應多少用戶和裝置（CRT、控制站等）。
（4）傳輸數(shù)據(jù)的完整性是怎樣徹底檢查的。
（5）數(shù)據(jù)公路的最大允許長度是多少。
（6）數(shù)據(jù)公路能支持多少支路。
（7）數(shù)據(jù)公路是否能支持由其它制造廠生產(chǎn)的硬件（可編程序控制器、計算機、數(shù)據(jù)記錄裝置等）。
為保證通信的完整，大部分DCS廠家都能提供冗余數(shù)據(jù)公路。
為了保證系統(tǒng)的安全性，使用了復雜的通信規(guī)約和檢錯技術。所謂通信規(guī)約就是一組規(guī)則，用以保證所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)被接收，并且被理解得和發(fā)送的數(shù)據(jù)一樣。
目前在DCS系統(tǒng)中一般使用兩類通信手段，即同步的和異步的，同步通信依靠一個時鐘信號來調節(jié)數(shù)據(jù)的傳輸和接收，異步網(wǎng)絡采用沒有時鐘的報告系統(tǒng)。
·FCS
FCS的關鍵要點有三點
（1）FCS系統(tǒng)的核心是總線協(xié)議，即總線標準
前面的章節(jié)已經(jīng)敘述，一種類型的總線，只要其總線協(xié)議一經(jīng)確定，相關的關鍵技術與有關的設備也就被確定。就其總線協(xié)議的基本原理而言，各類總線都是一樣的，都以解決雙向串行數(shù)字化通訊傳輸為基本依據(jù)。但由于各種原因，各類總線的總線協(xié)議存在很大的差異。
為了使現(xiàn)場總線滿足可互操作性要求，使其成為真正的開放系統(tǒng)，在IEC國際標準，現(xiàn)場總線通訊協(xié)議模型的用戶層中，就明確規(guī)定用戶層具有裝置描述功能。為了實現(xiàn)互操作，每個現(xiàn)場總線裝置都用裝置描述DD來描述。DD能夠認為是裝置的一個驅動器，它包括所有必要的參數(shù)描述和主站所需的操作步驟。由于DD包括描述裝置通信所需的所有信息，并且與主站無關，所以可以使現(xiàn)場裝置實現(xiàn)真正的互操作性。
實際情況是否如上述一致，回答是否定的 。目前通過的現(xiàn)場總線國際標準含8種類型 ，而原IEO國際標準只是8種類型之一，與其它7種類型總線的地位是平等的 。其它7種總線 ，不論其市場占有率有多少，每個總線協(xié)議都有一套軟件、硬件的支撐。它們能夠形成系統(tǒng)，形成產(chǎn)品，而原IEC現(xiàn)場總線國際標準，是一個既無軟件支撐也無硬件支撐的空架子。所以，要實現(xiàn)某些總線的相互兼容和互操作，就目前狀態(tài)而言，幾乎是不可能的。
通過上述，我們是否可以得出這樣一種映象：開放的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的互操作性，就一個特定類型的現(xiàn)場總線而言，只要遵循該類型現(xiàn)場總線的總線協(xié)議，對其產(chǎn)品是開放的，并具有互操作性。換句話說，不論什么廠家的產(chǎn)品，也不一家是該現(xiàn)場總線公司的產(chǎn)品，只要遵循該總線的總線協(xié)議，產(chǎn)品之間是開放的，并具有互操作性，就可以組成總線網(wǎng)絡。
(2)FCS系統(tǒng)的基礎是數(shù)字智能現(xiàn)場裝置
數(shù)字智能現(xiàn)場裝置是FCS系統(tǒng)的硬件支撐，是基礎，道理很簡單 ，F(xiàn)CS系統(tǒng)執(zhí)行的是自動控制裝置與現(xiàn)場裝置之間的雙向數(shù)字通信現(xiàn)場總線信號制 。如果現(xiàn)場裝置不遵循統(tǒng)一的總線協(xié)議，即相關的通訊規(guī)約 ，不具備數(shù)字通信功能 ，那么所謂雙向數(shù)字通信只是一句空話 ，也不能稱之為現(xiàn)場總線控制系統(tǒng) 。再一點，現(xiàn)場總線的一大特點就是要增加現(xiàn)場一級控制功能 。如果現(xiàn)場裝置不是多功能智能化的產(chǎn)品 ，那么現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的特點也就不存在了 ，所謂簡化系統(tǒng) 、方便設計、利于維護等優(yōu)越性也是虛的 。
(3) FCS系統(tǒng)的本質是信息處理現(xiàn)場化
對于一個控制系統(tǒng) ，無論是采用DCS還是采用現(xiàn)場總線，系統(tǒng)需要處理的信息量至少是一樣多的 。實際上 ，采用現(xiàn)場總線后，可以從現(xiàn)場得到更多的信息� ，F(xiàn)場總線系統(tǒng)的信息量沒有減少，甚至增加了，而傳輸信息的線纜卻大大減少了。這就要求一方面要大大提高線纜傳輸信息的能力，另一方面要讓大量信息在現(xiàn)場就地完成處理，減少現(xiàn)場與控制機房之間的信息往返�？梢哉f現(xiàn)場總線的本質就是信息處理的現(xiàn)場化。
減少信息往返是網(wǎng)絡設計和系統(tǒng)組態(tài)的一條重要原則。減少信息往返常�？蓭砀纳葡到y(tǒng)響應時間的好處。因此，網(wǎng)絡設計時應優(yōu)先將相互間信息交換量大的節(jié)點，放在同一條支路里。
減少信息往返與減少系統(tǒng)的線纜有時會相互矛盾。這時仍應以節(jié)省投資為原則來做選擇。如果所選擇系統(tǒng)的響應時間允許的話，應選節(jié)省線纜的方案。如所選系統(tǒng)的響應時間比較緊張，稍微減少一點信息的傳輸就夠用了，那就應選減少信息傳輸?shù)姆桨浮?br />
現(xiàn)在一些帶現(xiàn)場總線的現(xiàn)場儀表本身裝了許多功能塊，雖然不同產(chǎn)品同種功能塊在性能上會稍有差別，但一個網(wǎng)絡支路上有許多功能雷同功能塊的情況是客觀存在的。選用哪一個現(xiàn)場儀表上的功能塊，是系統(tǒng)組態(tài)要解決的問題 。
考慮這個問題的原則是：盡量減少總線上的信息往返 。一般可以選擇與該功能有關的信息輸出最多的那臺儀表上的功能塊 。
2 典型系統(tǒng)比較
通過使用現(xiàn)場總線 ，用戶可以大量減少現(xiàn)場接線 ，用單個現(xiàn)場儀表可實現(xiàn)多變量通信，不同制造廠生產(chǎn)的裝置間可以完全互操作 ，增加現(xiàn)場一級的控制功能 ，系統(tǒng)集成大大簡化 ，并且維護十分簡便 。
通過采用現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，到底能節(jié)省多少電纜 ，編者尚未做此計算 。但是，我們不可以采用DCS系統(tǒng)的電廠中與自動控制系統(tǒng)有關的所用電纜公里數(shù)看出，電纜在基建投資中所占份額。
某電廠，2×300MW燃煤機組。熱力系統(tǒng)為單元制。每臺機組設置一座集中控制樓，采用機、爐、電單元集中控制方式。單元控制室的標高為12.6米，與運行層標高一致。DCS采用WDPF—Ⅱ，每臺機組設計的I/O點為4500點。
電纜敷設采用EC軟件，8個人用1.5個月時間完成電纜敷設的設計任務。
主廠房內每臺300MW機組自動化專業(yè)的電纜根數(shù)為4038根。
主廠房內每臺300MW機組自動化專業(yè)的電纜長度為350公里。
以上電纜的根數(shù)及長度均不包括全廠火災報警的廠供電纜和全廠各輔助生產(chǎn)車間的電纜。
電纜橋架的立柱、橋架及小槽盒全部選用鋼制鍍鋅，每臺機組約95噸。
其它電纜橋架包括直通、彎通、三通、四通、蓋板、終端封頭、調寬片、直接片等選用鋁合金材質，每臺300MW機組約為55噸。附件隨橋架提供（如螺栓、螺母）。
某電廠，4×MW燃油燃氣電站。熱力系統(tǒng)為單元制。DCS采用TELEPERM-XP。每臺機組設計I/O點數(shù)為5804點。
電纜敷設采用EC軟件，12個人用2.5個月時間完成電纜敷設的設計任務。
主廠房內每臺325MW機組自動化專業(yè)的電纜根數(shù)為4413根。
主廠房內每臺235MW機組自動化專業(yè)的電纜長度為360公里。
每臺機組全部選用鋼制鍍鋅電纜橋架，其重量約為200噸。
電站的電纜可以分為六大類：高壓電力電纜、低壓電力電纜、控制電纜、熱控電纜、弱電電纜（主要指計算機用電纜）、其它電纜。若兩臺300MW機組同時做電纜敷設，自動化專業(yè)電纜的數(shù)量大約有8500根左右。其中熱控電纜和弱電電纜將大于5000根，即約占60%左右（以根數(shù)計量）。
3 設計、投資及使用
上述的比較是偏重于純技術性的比較，以下比較擬加入經(jīng)濟因素。
比較的前題是DCS系統(tǒng)與典型的、理想的FCS系統(tǒng)進行比較。為什么要做如此的假設。做為DCS系統(tǒng)發(fā)展到今天，開發(fā)初期提出的技術要求卻已滿足并得到了完善，目前的狀況是進一步提高，因此也就不存在典型、理想的說法。而作為FCS系統(tǒng)，90年代剛進入實用化，作為開發(fā)初期的技術要求：兼容開放，雙向數(shù)字通信、數(shù)字智能現(xiàn)場裝置、高速總線等，目前還不理想有待完善。這種狀態(tài)與現(xiàn)場總線國際標準的制定不能說沒有關系。過去的十多年，各總線組織都忙于制定標準，開發(fā)產(chǎn)品，占領更多的市場，目的就是要擠身于國際標準，合法的占領更大的市場�，F(xiàn)在有關國際標準的爭戰(zhàn)已告一段落，各大公司組織都已意識到，要真正占領市場，就得完善系統(tǒng)及相關產(chǎn)品。我們可以做這樣的預測，不久的將來，完善的現(xiàn)場總線系統(tǒng)及相關產(chǎn)品必須成為世界現(xiàn)場總線技術的主流。
具體比較：
（1）DCS系統(tǒng)是個大系統(tǒng)，其控制器功能強而且在系統(tǒng)中的作用十分重要，數(shù)據(jù)公路更是系統(tǒng)的關鍵，所以，必須整體投資一步到位，事后的擴容難度較大。而FCS功能下放較徹底，信息處理現(xiàn)場化，數(shù)字智能現(xiàn)場裝置的廣泛采用，使得控制器功能與重要性相對減弱。因此，F(xiàn)CS系統(tǒng)投資起點低，可以邊用、邊擴、邊投運。
（2）DCS系統(tǒng)是封閉式系統(tǒng)，各公司產(chǎn)品基本不兼容。而FCS系統(tǒng)是開放式系統(tǒng)，用戶可以選擇不同廠商、不同品牌的各種設備連入現(xiàn)場總線，達到最佳的系統(tǒng)集成。
（3）DCS系統(tǒng)的信息全都是二進制或模擬信號形成的，必須有D/A與A/D轉換。而FCS系統(tǒng)是全數(shù)字化，就免去了D/A與A/D變換，高集成化高性能，使精度可以從±0.5%提高到±0.1%。
（4）FCS系統(tǒng)可以將PID閉環(huán)控制功能裝入變送器或執(zhí)行器中，縮短了控制周期，目前可以從DCS的每秒2~5次，提高到FCS的每秒10~20次，從而改善調節(jié)性能。
（5）DCS它可以控制和監(jiān)視工藝全過程，對自身進行診斷、維護和組態(tài)。但是，由于自身的致命弱點，其I/O信號采用傳統(tǒng)的模擬量信號，因此，它無法在DCS工程師站上對現(xiàn)場儀表（含變送器 、執(zhí)行器等）進行遠方診斷、維護和組態(tài) 。FCS采用全數(shù)字化技術 ，數(shù)字智能現(xiàn)場裝置發(fā)送多變量信息，而不僅僅是單變量信息 ，并且還具備檢測信息差錯的功能 。FCS采用的是雙向數(shù)字通信現(xiàn)場總線信號制。因此 ，它可以對現(xiàn)場裝置（含變送器 、執(zhí)行機構等）進行遠方診斷、維護和組態(tài)。FCS的這點優(yōu)越性是DCS無法比擬的。
（6）FCS由于信息處理現(xiàn)場化，與DCS相比可以省去相當數(shù)量的隔離器、端子柜、I/O終端、I/O卡件、I/O文件及I/O柜，同時也節(jié)省了I/O裝置及裝置室的空間與占地面積。有專家認為可以省去60%。
（7）與（6）同樣理由，F(xiàn)CS可以減少大量電纜與敷設電纜用的橋架等，同時也節(jié)省了設計、安裝和維護費用。有專家認為可以節(jié)省66%。
對于（6）、（7）兩點應補充說明的是，采用FCS系統(tǒng)，節(jié)省投資的效果是不用懷疑的，但是否如有的專家所說達60~66%。這些數(shù)字在多篇文章中出現(xiàn)，編者認為這是相互轉摘的結果，目前還未找到這些數(shù)字的原始出處，因此，讀者在引用這些數(shù)字時要慎重。
（8）FCS相對于DCS組態(tài)簡單 ，由于結構 、性能標準化，便于安裝 、運行、維護 。
（9）用于過程控制的FCS設計開發(fā)要點 。這一點并不作為與DCS的比較，只是說明用于過程控制或者說用于模擬連續(xù)過程類的FCS在設計開發(fā)中應重點考慮的問題 。
1）要求總線本安防爆功能 ，而且是頭等重要的 。
2）基本監(jiān)控如流量 、料位、溫度 、壓力等的變化是緩慢的 ，而且還有滯后效應，因此 ，節(jié)點監(jiān)控并不需要快電子學的響應時間，但要求有復雜的模擬量處理能力 。這一物理特征決定了系統(tǒng)基本上多采用主一從之間的集中輪詢制 ，這在技術上是合理的，在經(jīng)濟上是有利的 。
3）流量 、料位、溫度 、壓力等參數(shù)的測量，其物理原理是古典的，但傳感器、變送器及控制器應向數(shù)字智能化發(fā)展。
4）作為針對連續(xù)過程類及其儀器儀表而開發(fā)的FCS，應側重于低速總線H1的設計完善。
PLC與DCS的前景
我們已經(jīng)知道有的FCS是由PLC發(fā)展而來，而有的FCS是由DCS發(fā)展而來，那么，今天FCS已走向實用化，PLC與DCS前景又將如何。
PLC于60年代末期在美國首先出現(xiàn)，目的是用來取代繼電器，執(zhí)行邏輯、計時、計數(shù)等順序控制功能，建立柔性程序控制系統(tǒng)。1976年正式命名，并給予定義：PLC是一種數(shù)字控制專用電子計算機，它使用了可編程序存儲器儲存指令，執(zhí)行諸如邏輯、順序、計時、計數(shù)與演算等功能，并通過模擬和數(shù)字輸入、輸出等組件 ，控制各種機械或工作程序 。經(jīng)過30多年的發(fā)展，PLC已十分成熟與完善 ，并開發(fā)了模擬量閉環(huán)控制功能。PLC在FCS系統(tǒng)中的地位似乎已被確定并無多少爭論 。PLC作為一個站掛在高速總線上 。充分發(fā)揮PLC在處理開關量方面的優(yōu)勢。另外，火力發(fā)電廠輔助車間，例如補給水處理車間、循環(huán)水車間、除灰除渣車間、輸煤車間等，在這些車間的工藝過程多以順序控制為主。PLC對于順序控制有其獨特的優(yōu)勢。編者以為，輔助車間的控制系統(tǒng)應以遵循現(xiàn)場總線通訊協(xié)議的PLC或能與FCS進行通訊交換信息的PLC為優(yōu)選對象。
自1973年提出第一臺以微處理器為基礎的控制器以來，它逐步完善，并最終形成功能齊全、安全可靠的數(shù)字式分散控制系統(tǒng)DCS。它的性能大大優(yōu)于以住任何一種控制系統(tǒng)�？梢詽M足火電廠DAS、MCS、SCS和APS各系統(tǒng)的各種要求，目前還可以通過工業(yè)以太網(wǎng)建立管理層網(wǎng)絡，以滿足火電廠呼聲越來越高的加強管理的要求。可以這樣說，DCS系統(tǒng)的監(jiān)控可以復蓋大型火電機組的工藝全過程。
但是，自從有了FCS，并于90年代走向實用化以來，不斷有如下論點在公開刊物上發(fā)表，即：“從現(xiàn)在起，新的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS將逐步取代傳統(tǒng)的DCS”；“當調節(jié)功能下放到現(xiàn)場去以后，傳統(tǒng)的DCS就沒有存在的必要而會自動消失”；“今后十年，傳統(tǒng)的4~20mA模擬信號制將逐步被雙向數(shù)字通信現(xiàn)場總線信號制所取代，模擬與數(shù)字的分散型控制系統(tǒng)DCS將更新?lián)Q代為全數(shù)字現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS”……。這些論點歸納為一句話：FCS將取代DCS，DCS從此將消亡。
上述論點皆出自于權威專家之口，確實不無道理。數(shù)字通訊是一種趨勢，它代表了技術進步，是任何人阻擋不了的。雙向數(shù)字通信現(xiàn)場總線信號制以及由它而產(chǎn)生的巨大的推動力
數(shù)字通訊是一種趨勢
PLC控制系統(tǒng)基本特點
（1）從開關量控制發(fā)展到順序控制
（2）連續(xù)PID控制等多功能，PID在中斷站中
（3）可用一臺PC機為主站
（4）也可一臺PLC為主站
（5）PLC網(wǎng)格既可作為獨立DCS/TDCS，也可作為DCS/TDCS的子系統(tǒng)。
（6）大系統(tǒng)同DCS/TDCS
（7）PLC網(wǎng)絡如Siemens公司的SINEC—L1
（8）主要用于工業(yè)過程中的順序控制
（9）制造商：GOULD（美）
DCS或TDC控制系統(tǒng)基本特點
（1）分散控制系統(tǒng)DCS與集散控制系統(tǒng)TDCS是集4C（Communication
Control
（2）從上到下的樹狀拓撲大系統(tǒng)
（3）PID在中斷站中，中斷站聯(lián)接計算機與現(xiàn)場儀器儀表與控制裝置
（4）是樹狀拓撲和并行連續(xù)的鏈路結構，也有大量電纜從中繼站并行到現(xiàn)場儀器儀表
（5）模擬信號
（6）一臺儀表一對線接到I/O，由控制站掛到局域網(wǎng)LAN
（7）DCS是控制（工程師站）
（8）缺點是成本高，各公司產(chǎn)品不能互換
（9）用于大規(guī)模的連續(xù)過程控制
（10）制造商：Bailey（美）
NORTHRMP（美）、SIEMENS（德）
Braun（德）
FCS控制系統(tǒng)基本特點
（1）基本任務是：本質（本征）安全、危險區(qū)域、易變過程、難于對付的非常環(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)場儀表、控制裝置、PID與控制中心
（4）在總線上PID與儀器、儀表
（5）多變量、多節(jié)點
（6）是互聯(lián)的
（7）用分散的虛擬控制站取代集中的控制站
（8）由現(xiàn)場電腦操縱
（9）局域網(wǎng)，再可與internet相通。
（10）改變傳統(tǒng)的信號標準、通信標準和系統(tǒng)標準入企業(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)的工藝過程自動控制如石油化工，其中“本安防爆”技術是絕對重要的，典型產(chǎn)品是FF、World
FIP、Profibus—PA；
2）分立的工藝動作自動控制如汽車制造機器人、汽車，典型產(chǎn)品是Profibus—DP、CANbus；
3）多點控制如樓宇自動化，典型產(chǎn)品是LON Work
從上述基本要點的描述中，我們是否注意到一點，用于過程控制的三大系統(tǒng)，沒有一個是針對電站而開發(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用，而且效果也非常好。
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，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，DCS與PLC的適用范圍，已有很大的交叉。下一節(jié)就僅以DCS與FCS進行比較。在前面的章節(jié)中，實際上已涉及到DCS與FCS的差異
1 差異要點
·DCS
DCS系統(tǒng)的關鍵是通信。也可以說數(shù)據(jù)公路是分散控制系統(tǒng)DCS的脊柱
通過數(shù)據(jù)公路的設計參數(shù)
（1）系統(tǒng)能處理多少I/O信息
（2）系統(tǒng)能處理多少與控制有關的控制回路的信息。
（3）能適應多少用戶和裝置（CRT、控制站等）。
（4）傳輸數(shù)據(jù)的完整性是怎樣徹底檢查的。
（5）數(shù)據(jù)公路的最大允許長度是多少。
（6）數(shù)據(jù)公路能支持多少支路。
（7）數(shù)據(jù)公路是否能支持由其它制造廠生產(chǎn)的硬件（可編程序控制器、計算機、數(shù)據(jù)記錄裝置等）。
為保證通信的完整，大部分DCS廠家都能提供冗余數(shù)據(jù)公路。
為了保證系統(tǒng)的安全性，使用了復雜的通信規(guī)約和檢錯技術。所謂通信規(guī)約就是一組規(guī)則，用以保證所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)被接收
目前在DCS系統(tǒng)中一般使用兩類通信手段
·FCS
FCS的關鍵要點有三點
（1）FCS系統(tǒng)的核心是總線協(xié)議，即總線標準
前面的章節(jié)已經(jīng)敘述
為了使現(xiàn)場總線滿足可互操作性要求，使其成為真正的開放系統(tǒng)
實際情況是否如上述一致，回答是否定的
通過上述
(2)FCS系統(tǒng)的基礎是數(shù)字智能現(xiàn)場裝置
數(shù)字智能現(xiàn)場裝置是FCS系統(tǒng)的硬件支撐
(3) FCS系統(tǒng)的本質是信息處理現(xiàn)場化
對于一個控制系統(tǒng)
減少信息往返是網(wǎng)絡設計和系統(tǒng)組態(tài)的一條重要原則
減少信息往返與減少系統(tǒng)的線纜有時會相互矛盾。這時仍應以節(jié)省投資為原則來做選擇。如果所選擇系統(tǒng)的響應時間允許的話，應選節(jié)省線纜的方案。如所選系統(tǒng)的響應時間比較緊張，稍微減少一點信息的傳輸就夠用了，那就應選減少信息傳輸?shù)姆桨浮?br />
現(xiàn)在一些帶現(xiàn)場總線的現(xiàn)場儀表本身裝了許多功能塊，雖然不同產(chǎn)品同種功能塊在性能上會稍有差別，但一個網(wǎng)絡支路上有許多功能雷同功能塊的情況是客觀存在的。選用哪一個現(xiàn)場儀表上的功能塊，是系統(tǒng)組態(tài)要解決的問題
考慮這個問題的原則是：盡量減少總線上的信息往返
2 典型系統(tǒng)比較
通過使用現(xiàn)場總線
通過采用現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，到底能節(jié)省多少電纜
某電廠，2×300MW燃煤機組。熱力系統(tǒng)為單元制。每臺機組設置一座集中控制樓，采用機、爐、電單元集中控制方式。單元控制室的標高為12.6米，與運行層標高一致。DCS采用WDPF—Ⅱ，每臺機組設計的I/O點為4500點。
電纜敷設采用EC軟件，8個人用1.5個月時間完成電纜敷設的設計任務。
主廠房內每臺300MW機組自動化專業(yè)的電纜根數(shù)為4038根。
主廠房內每臺300MW機組自動化專業(yè)的電纜長度為350公里。
以上電纜的根數(shù)及長度均不包括全廠火災報警的廠供電纜和全廠各輔助生產(chǎn)車間的電纜。
電纜橋架的立柱、橋架及小槽盒全部選用鋼制鍍鋅，每臺機組約95噸。
其它電纜橋架包括直通、彎通、三通、四通、蓋板、終端封頭、調寬片、直接片等選用鋁合金材質，每臺300MW機組約為55噸。附件隨橋架提供（如螺栓、螺母）。
某電廠
電纜敷設采用EC軟件，12個人用2.5個月時間完成電纜敷設的設計任務。
主廠房內每臺325MW機組自動化專業(yè)的電纜根數(shù)為4413根。
主廠房內每臺235MW機組自動化專業(yè)的電纜長度為360公里。
每臺機組全部選用鋼制鍍鋅電纜橋架，其重量約為200噸。
電站的電纜可以分為六大類：高壓電力電纜、低壓電力電纜、控制電纜、熱控電纜、弱電電纜（主要指計算機用電纜）、其它電纜。若兩臺300MW機組同時做電纜敷設，自動化專業(yè)電纜的數(shù)量大約有8500根左右。其中熱控電纜和弱電電纜將大于5000根，即約占60%左右（以根數(shù)計量）。
3 設計、投資及使用
上述的比較是偏重于純技術性的比較，以下比較擬加入經(jīng)濟因素。
比較的前題是DCS系統(tǒng)與典型的、理想的FCS系統(tǒng)進行比較。為什么要做如此的假設。做為DCS系統(tǒng)發(fā)展到今天，開發(fā)初期提出的技術要求卻已滿足并得到了完善，目前的狀況是進一步提高
具體比較：
（1）DCS系統(tǒng)是個大系統(tǒng)，其控制器功能強而且在系統(tǒng)中的作用十分重要，數(shù)據(jù)公路更是系統(tǒng)的關鍵，所以，必須整體投資一步到位，事后的擴容難度較大。而FCS功能下放較徹底，信息處理現(xiàn)場化
（2）DCS系統(tǒng)是封閉式系統(tǒng)
（3）DCS系統(tǒng)的信息全都是二進制或模擬信號形成的
（4）FCS系統(tǒng)可以將PID閉環(huán)控制功能裝入變送器或執(zhí)行器中
（5）DCS它可以控制和監(jiān)視工藝全過程，對自身進行診斷
（6）FCS由于信息處理現(xiàn)場化，與DCS相比可以省去相當數(shù)量的隔離器
（7）與（6）同樣理由
對于（6）、（7）兩點應補充說明的是
（8）FCS相對于DCS組態(tài)簡單
（9）用于過程控制的FCS設計開發(fā)要點
1）要求總線本安防爆功能
2）基本監(jiān)控如流量
3）流量
4）作為針對連續(xù)過程類及其儀器儀表而開發(fā)的FCS，應側重于低速總線H1的設計完善。
PLC與DCS的前景
我們已經(jīng)知道有的FCS是由PLC發(fā)展而來，而有的FCS是由DCS發(fā)展而來，那么，今天FCS已走向實用化，PLC與DCS前景又將如何。
PLC于60年代末期在美國首先出現(xiàn)，目的是用來取代繼電器，執(zhí)行邏輯、計時、計數(shù)等順序控制功能，建立柔性程序控制系統(tǒng)。1976年正式命名，并給予定義：PLC是一種數(shù)字控制專用電子計算機，它使用了可編程序存儲器儲存指令，執(zhí)行諸如邏輯、順序、計時、計數(shù)與演算等功能，并通過模擬和數(shù)字輸入、輸出等組件
自1973年提出第一臺以微處理器為基礎的控制器以來，它逐步完善，并最終形成功能齊全、安全可靠的數(shù)字式分散控制系統(tǒng)DCS。它的性能大大優(yōu)于以住任何一種控制系統(tǒng)�？梢詽M足火電廠DAS、MCS、SCS和APS各系統(tǒng)的各種要求，目前還可以通過工業(yè)以太網(wǎng)建立管理層網(wǎng)絡，以滿足火電廠呼聲越來越高的加強管理的要求。可以這樣說，DCS系統(tǒng)的監(jiān)控可以復蓋大型火電機組的工藝全過程。
但是，自從有了FCS，并于90年代走向實用化以來，不斷有如下論點在公開刊物上發(fā)表，即：“從現(xiàn)在起，新的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS將逐步取代傳統(tǒng)的DCS”；“當調節(jié)功能下放到現(xiàn)場去以后，傳統(tǒng)的DCS就沒有存在的必要而會自動消失”；“今后十年，傳統(tǒng)的4~20mA模擬信號制將逐步被雙向數(shù)字通信現(xiàn)場總線信號制所取代
上述論點皆出自于權威專家之口，確實不無道理