过程控制的三大装置之FCS

PLC›DCS、FCS三大工业控制系统的区别随着工业技术的快速发展，相继出现了集散控制系统和现场总线控制系统，一些行业当中有的人认为FCS是由PLC发展而来的；另一些行业的人认为FCS又是由DCS发展而来的。

FCS与PLC及DCS之间既有密不可分的关联，又存在着本质的区别。

在工业过程控制中的三大控制系统，分别是PLC、DCS、FCSoPLC控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境下的应用而设计。

它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序、执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字式或模拟式输入或输出，控制各种类型的机械或生产过程。

DCS集散控制系统，又叫计算机分布式控制系统，它是20世纪70年代中期迅速发展起来的，它把控制技术、计算机技术、图像显示技术以及通信技术结合起来，也称作4C技术，实现了对生产过程的监视、控制和管理。

它既打破了常规控制仪表功能的局限性，又较好的解决了早期计算机系统对于信息、管理和控制作用过于集中带来的危险性。

FCS现场总线控制系统的核心是总线协议，基础是数字智能现场设备，本质是信息处理现场化。

1、大型PLC构成的过程控制系统的基本特点⑴从上到下的结构，PLC既可以作为独立的DCS,也可以作为DCS的子系统。

(2)PID放在控制站中，可实现连续PID控制等各种功能。

⑶可用一台PC为主站，多台同类型PLC为从站；也可用一台PLC为主站，多台同类型PLC为从站，构成PLC网络。

⑷主要用于工控中的顺序控制，新型PLC也兼有闭环控制功能。

2、DCS控制系统的基本特点⑴从上到下的树状系统，其中通信是关键。

(2)PID在控制器中，连接计算机与现场仪器仪表。

⑶是树状拓扑和并行连续的链路结构，有大量电缆从中继站并行到现场仪器仪表。

⑷信号系统包括开关量信号和模拟信号。

(5)DCS一般是由现场仪表层、控制装置单元层、工厂(车间)层、和企业管理层构成。

传统DCS-现场级设备与控制器之间连接采用一对一I/O连线方式3、FCS控制系统的基本特点(I)FCS是3C技术的融合。

PCS FCS DCS PLC的区别关键词：FCS（现场总线控制系统）DCS（集散控制系统/分布式控制系统/distributed control system）PCS（过程控制系统）PLC（可编程逻辑控制器）1.概述PLC、DCS、FCS是工业控制过程中的三大控制系统。

1.1 DCS由多台计算机分别控制生产过程中多个控制回路，同时又可集中获取数据、集中管理和集中控制的自动控制系统。

分布式控制系统采用微处理机分别控制各个回路，而用中小型工业控制计算机或高性能的微处理机实施上一级的控制。

各回路之间和上下级之间通过高速数据通道交换信息。

分布式控制系统具有数据获取、直接数字控制、人机交互以及监控和管理等功能。

分布式控制系统是在计算机监督控制系统、直接数字控制系统和计算机多级控制系统的基础上发展起来的，是生产过程的一种比较完善的控制与管理系统。

在分布式控制系统中，按地区把微处理机安装在测量装置与控制执行机构附近，将控制功能尽可能分散，管理功能相对集中。

这种分散化的控制方式能改善控制的可靠性，不会由于计算机的故障而使整个系统失去控制。

当管理级发生故障时，过程控制级（控制回路）仍具有独立控制能力，个别控制回路发生故障时也不致影响全局。

与计算机多级控制系统相比，分布式控制系统在结构上更加灵活、布局更为合理和成本更低。

分散型控制系统（DCS）是以微处理机为基础，以危险分散控制，操作和管理集中为特性，集先进的计算机技术、通讯技术、CRT技术和控制技术即4C技术于一体的新型控制系统。

随着现代计算机和通讯网络技术的高速发展，DCS正向着多元化、网络化、开放化、集成管理方向发展，使得不同型号的DCS可以互连，进行数据交换，并可通过以太网将DCS系统和工厂管理网相连，实现实时数据上网，成为过程工业自动控制的主流。

DCS的构成方式十分灵活，可由专用的管理计算机站、操作员站、工程师站、记录站、现场控制站和数据采集站等组成，也可由通用的服务器、工业控制计算机和可编程控制器构成。

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科 技 论 坛
浅析 Ｐ ＬBiblioteka Ｃ、 Ｄ ＣＳ 、 Ｆ ＣＳ三 大控 制 系统
李 晓 （ 安徽工程大学 ， 安徽 芜湖 ２ ４ １ ０ ０ ０ ）
摘 要 ：Ｆ Ｃ Ｓ由 Ｐ Ｌ Ｃ发展 而来 ， 而在一 些行 业里 ， Ｆ Ｃ Ｓ又是 由 ＤＣ Ｓ发展 而来的， 所 以它们三者之 间有一定 的联 系， 又存在 本质的 区 别， 通过 简述 Ｐ Ｌ Ｃ、 ＤＣ Ｓ 、 Ｆ Ｃ Ｓ三 大控制 系统的特 点 ， 阐明他 们之 间的差异和联 系， 并指 出这三 个控制 系统的现状和发展趋 势。
关键词 ： Ｆ Ｃ Ｓ ； Ｐ Ｌ Ｃ； ＤＣ Ｓ
在二十世纪九十年代， Ｆ Ｃ Ｓ走 向实体 化 ， 现 在 的发 展 势 头 很 迅 猛 ， 统在通信方式上也会搞的不一样， 各个厂家保护 自身 的利益 ， 不 同厂 Ｃ Ｓ之 间 和 上 层 的 Ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ｅ ｔ 网 络 之 间 很 难 能 实 现 相 互 连 接 彼 在 自动化技术 中成 为了一个热 门的技术 。由于现场 总线控制 系统 家 的 Ｄ 通讯标 准也是不 一样的， 各用各 的， 在 自动控 ｆ Ｆ Ｃ Ｓ ） 的出现， 自动化领 域又掀起 了一场革命， 这场革命的影响将超 过 此之间信息 是封闭 的， 制系统中彼此也不兼容， 各 自封 闭着 的。从上 面的种种来讲 Ｄ Ｃ Ｓ是 所有 的变革， 自动化 的新时代也 由之而来了。 种 封 闭 的控 制 系统 ， 正是 由于 这 个 原 因 Ｄ Ｃ Ｓ很 难 再 进 一 步 发 展 。 在有些行 业， Ｆ Ｃ Ｓ是 由 Ｐ Ｌ Ｃ发 展而来 的。在 其它一 些行 业 中， Ｄ Ｃ Ｓ的长期发展， 发展 了一种新 的技术 Ｆ Ｃ Ｓ ，因此， 三 者之间存在 １ ． ２ ． ２数年来， Ｄ Ｃ Ｓ在接线 方式上并没有什 么变化 ， 还 是一对一 就会有一对的传输线， 信 号也不是双 向传输 的， 定的关系， 且在 本质上存在 区别 。 通过简述 Ｐ Ｌ Ｃ、 Ｄ Ｃ Ｓ、 Ｆ Ｃ Ｓ三大控 的接线。即一个仪器， Ｃ Ｓ仅可达到半分散， 由于这个原 因整 制系统的特点， 阐明他们之 间的差异 和联 系， 并指 出这三个控制 系统 只是单 向进行传输 。事实上 Ｄ 个系统的接线将会很杂很乱 ， 从而导致一个很简单 的控制线路， 它的 的现 状 和 发 展趋 势 。 传输信号经过的路线会很长 ， 这会触发好多的问题， 譬 如整个工 程的 １ Ｆ Ｃ Ｓ、 Ｐ Ｌ Ｃ、 Ｄ ＣＳ控 制 系 统 的 特点 时 间将会很 长 、 安装 这些线路 费用 自然而 然 的就会 上升， 对这些 线 １ ． １ ＰＬＣ 可编程控制 器（ Ｐ ｒ ｏ ｇ ｒ ａ ｍ ｍ ａ ｂ ｌ ｅ Ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ Ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｒ ） 是一种数 字运算 路 的维护也不是件简单 的事。 １ ． ２ ． ３ Ｄ Ｃ Ｓ的检测 和控制是通过模拟信号， 从 而导致 了控制系统 操作 的电子系统， 专为 丁业环境下的应用而设计 。它采用一类可编 系统之问， 整个 系统 与外界之 间是 没有 信息交流 程 的存储 器， 用于其 内部存储程序 、 执行逻辑运 算 、 顺序控制 、 定时 、 中的各个设备之间， 致使 了整个系统成为 “ 信息孤岛” 。与此 同时模拟信号 的传 输精 计数 与算 术操作等面 向用户的指令，并通过数字式或模 拟式输入 ／ 的， 输 出， 控制各种类 型的机械 或生产过程。Ｐ Ｌ Ｃ最初是 为了取代 传统 度 比较差， 还会受 到外界 因素 的干扰， 要对这些 问题进行解 决 的话 ， 的继 电器接触器控制系统而开发的， 它最适合 在以开关量 为主的系 这 个 成 本 也 在 无 形 之 中增 加 了。 １ ． ２ ． ４如今 的 Ｄ Ｃ Ｓ ， 广泛 的使用输 入输 Ｈ ｊ 卡件 ， 这个 造成 系统 的 统中使用 。通信技 术和计算 机技 术飞快的发展， 增强了大型 Ｐ Ｌ Ｃ的 在整个 的系统 中传 输线 比较长， 功能， 此能很好 的完成 Ｄ Ｃ Ｓ 所能完成 的任务 。此外 Ｐ Ｌ Ｃ的价格相 检测和控制信号达不到预期的要求， ／ Ｄ和 Ｄ ／ Ａ的转换， 这样 会大大的增加系统的误差和 对于其他 比较低廉 ，因此 Ｐ Ｌ Ｃ被广泛 的用在许多过程控制 系统 中。 同时还要进行 Ａ 大型 Ｐ Ｌ ｃ 构成的过程控制系统 的特点是： 故障。 １ － ３ ＦＣＳ １ ． １ ． １ 从开关量控制发展到顺序控制 、 运送处理， 是从下往上的 。 在Ｄ Ｃ Ｓ的基础上发展 出了 Ｆ Ｃ Ｓ ， Ｆ Ｃ Ｓ承袭 了 Ｄ Ｃ Ｓ的分布式 的特 １ ． １ － ２连续 Ｐ Ｉ Ｄ控制等多功能， Ｐ Ｉ Ｄ在中断站 中。 质， 但 Ｆ Ｃ Ｓ有 自己的特点 ， 它在 系统 中的小 系统之 问， 特别 在仪表和 １ ． １ ． ３可用一台 Ｐ ｃ机 为主站， 多台同型 Ｐ Ｌ Ｃ为从 站。 １ ． １ ． ４也 可一 台 Ｐ Ｌ Ｃ为主站， 多台同型 Ｐ Ｌ Ｃ为从站， 构成 Ｐ Ｌ Ｃ网 现场设备之问的相接上， 其 采用 了开放式的现场网络， 从而导致 了系 络。 这 比用 Ｐ ｃ机作主站方便之处是 ： 有用户编程 时， 不必知道通信协 统 中设备之 间的相接方式发生 了质 的变 化， 具有 了许 许多多 的特有 议， 只要 按 说 明书 格 式 写就 行 的性能 。从而被称为 “ 自动化领域的计算机局域 网” ， 它的 ¨ ｊ 现在一 １ ． １ ． ５ Ｐ Ｌ Ｃ网 格 既 可 作 为 独 立 Ｄ Ｃ Ｓ ／ Ｔ Ｄ Ｃ Ｓ ，也 可 作 为 Ｄ Ｃ Ｓ ／ Ｔ Ｄ Ｃ Ｓ 定程度上弥补了 Ｄ Ｃ Ｓ的不足。其主要有 以下几个有点： 的子系统。 １ ． ３ ． １ Ｆ Ｃ Ｓ的协议是 国际标准， 因此保证 了各个系统之间的互操 １ ． １ ． ６ 大 系 统 ＤＣ Ｓ ／ ＴＤ ＣＳ 如 Ｔ ＤＣ ３ ０ ０ ０ 、 Ｃ Ｅ ＮＴ ＵＭＣ Ｓ、 ＷＤＰ Ｆ Ｉ 、 作性 。任何 厂家只要是采用 了相同的标准协议 那么厂 家的设备之 Ｍ ＯＤ３ ００。 间， 系统之 间就 可以进行 信息的互换和信息 的分 享。在控制系统 中 １ ． １ ． ７ Ｐ Ｌ Ｃ网 络 如 Ｓ ｉ ｅ ｍｅ ｎ ｓ公 司 的 Ｓ Ｉ Ｎ Ｅ Ｃ — Ｌ １ 、 Ｓ Ｉ Ｎ Ｅ Ｃ — Ｈ ｌ 、 Ｓ ４ 、 不 同厂家可 以根据性能来选择 相似 的产品进行替换 ， 也可 以在组 态 ｓ ５ 、 ｓ ６ 、 ｓ ７等 ， Ｇ Ｅ公 司 的 Ｇ Ｅ Ｎ Ｅ Ｔ、三 菱 公 司 的 ＭＥ Ｉ Ｓ Ｅ Ｃ — Ｎ Ｅ Ｔ 、 中进行统一， 达到用户所要求的性价 比高的控制系统 。凶此 Ｄ Ｃ Ｓ中 Ｍ ＥＬＳＥＣ— ＮＥＴ／ ＭＩ ＮＩ 。 设备之 间不兼容， 信息封闭的问题得 到了解决 。 １ ． １ ． ８主要用于Ｔ业过程中的顺序控制， 新型 Ｐ Ｌ Ｃ也兼 有闭环控 １ ． ３ ． ２ Ｆ Ｃ Ｓ 在整个 的系统 中使用了智 能仪表单元， 从而将 Ｄ Ｃ Ｓ中 制功能 。 的在控 制地位 的模块 放到现场， Ｆ Ｃ Ｓ系统 中的现场仪表或者设备， 其 １ ． １ ． ９制造商： Ｇ Ｏ Ｕ Ｌ Ｄ（ 美） 、 Ａ Ｂ （ 美） 、 Ｇ Ｅ （ 美） 、 Ｏ ＭＲ Ｏ Ｎ（ 日） 、 ＭＩ Ｔ — 都拥有很 高的智 能化 ， 很多功能也都带有很 强的 自主性 。从而 可以 Ｓ Ｕ Ｂ Ｉ Ｓ Ｈ Ｉ （ 日） 、 Ｓ ｉ ｅ ｍｅ ｎ ｓ （ 德） 等。 做 好 控 制 的 相 关 事情 ， 随时随地的对设备的运行状况进行检测， 凶 此 １ ． ２ ＤＣＳ 大量 的信 息就会 在现场直接 的进行 处理， 现 场和控制章之 间的信 息 Ｄ Ｃ Ｓ 在近 ３ ｌ ０年 中已经发展 的很成熟 ， 其技 术的可靠性等 一些 交 流就 会减 少， 实现 了彻底的分散控制 。此外， Ｆ Ｃ Ｓ的传输 线是舣绞 特点得到 了 自动化领域人们 的认 可， Ｄ Ｃ Ｓ有着丰富 的软件资源， 其包 线， 可以将现场设备 以及仪表等接在一起， 线路 的复杂性 大大的降低 含 的功能模块也 达到了上 百种 。Ｄ Ｃ Ｓ操作起来 比较简 ， 控制 功能 了， 系统 的投 入 也 会 减 少 。 种类 多， 运行起来 的效果也 比较好。 此外， 由于 Ｄ Ｃ Ｓ组态功能丰富， 网 １ ． ３ ３ Ｆ Ｃ Ｓ在控制和测量设备之 间达到了相 通信 ， 智 能化 ， 结点 络 通信能 力好 和监控 、 协调 管理能力 强， Ｄ Ｃ Ｓ在石 油 、 电力 、 化＿ Ｔ 二 等 不单一的数字化通信。实现了系统 中各个节 点问， 节点 与控 制计算 领 域 中得 到 了普 遍 的应 用， 几乎 能够 达到大 、 巾、 小 控制功 能 的需 机 ， 甚 至与 ｌ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ｅ ｔ 间的相互信息的交换， 数据 的传输 。 Ｆ Ｃ Ｓ也可以进 求 。但 无可非议的来说， 由于 自动化控制 系统在 现代Ｔ业被要 求在 行 远程的登 陆并对现场设 备进行访问等， “ 信息孤 岛” 不在存 在。再 性 能等一些功能上要达到更好， 集散控制 系统ｆ Ｄ Ｃ ｓ ） 已经无法达到市 者， Ｆ Ｃ Ｓ被应用在 Ｄ Ｃ Ｓ系统中时， 整个 系统 的抗 干扰能力将会大大的 场 的要求， 其应用 受到一定 的约束 。它也有以下种种缺点： 提升。同时 由于 Ｆ Ｃ Ｓ的使��

一、现场总线控制系统的概念（FCS）现场总线控制是工业设备自动化控制的一种计算机局域网络。

它是依靠具有检测、控制、通信能力的微处理芯片，数字化仪表（设备）在现场实现彻底分散控制，并以这些现场分散的测量，控制设备单个点作为网络节点，将这些点以总线形式连接起来，形成一个现场总线控制系统。

它是属于最底层的网络系统，是网络集成式全分布控制系统，它将原来集散型的DCS系统现场控制机的功能，全部分散在各个网络节点处。

为此，可以将原来封闭、专用的系统变成开放、标准的系统。

使得不同制造商的产品可以互连，是DCS系统的更新换代，大大简化系统结构，降低成本，更好满足了实事性要求，提高了系统运行的可靠性。

不同通信协议的现场总线控制系统一般通过工业PC机内总线插槽的PC接口板与现场总线网段连接。

图中所示为具有PC1接口卡的现场总线系统，每个接口板可带4条总线网段，为了系统可靠安全，冗余设置了两台相同的PC机。

图中PLC为用于联锁系统开关量控制的程序控制器。

二、现场总线控制系统的组成现场总线控制系统由测量系统、控制系统、管理系统三个部分组成，而通信部分的硬、软件是它最有特色的部分。

1、现场总线控制系统：它的软件是系统的重要组成部分，控制系统的软件有组态软件、维护软件、仿真软件、设备软件和监控软件等。

首先选择开发组态软件、控制操作人机接口软件MMI。

通过组态软件，完成功能块之间的连接，选定功能块参数，进行网络组态。

在网络运行过程中对系统实时采集数据、进行数据处理、计算。

优化控制及逻辑控制报警、监视、显示、报表等。

2、现场总线的测量系统：其特点为多变量高性能的测量，使测量仪表具有计算能力等更多功能，由于采用数字信号，具有高分辨率，准确性高、抗干扰、抗畸变能力强，同时还具有仪表设备的状态信息，可以对处理过程进行调整。

3、设备管理系统：可以提供设备自身及过程的诊断信息、管理信息、设备运行状态信息（包括智能仪表）、厂商提供的设备制造信息。