FCS、DCS、PLC三大控制系统的基本要点

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。

PLC、DCS、FCS常见控制系统的根本区别在哪里计算机和网络技术的飞速发展，引起了自动化控制系统结构的变革，一种世界上最新型的控制系统即现场总线控制系统（FieldbusControlSystem，FCS）在上世纪九十年代走向实用化，并正以迅猛的势头快速发展。

现场总线控制系统是目前自动化技术中的一个热点，正越来越受到国内外自动化设备制造商与用户的关注。

现场总线控制系统的出现，将给自动化领域在过程控制系统上带来又一次革命，其深度和广度将超过历史的任何一次，从而开创自动化的新纪元。

FCS可以说是第五代过程控制系统，是由PLC（ProgrammableController）或DCS （DistributedControlSystem）发展而来的。

FCS与PLC及DCS之间有千丝万缕的联系，又存在着本质的差异。

本文针对PLC、DCS、FCS三大控制系统的特点、性能和差异作一分析。

1 PLC、DCS、FCS三大控制系统的基本特点目前，在连续型流程生产工业过程控制中，有三大控制系统，即PLC、DCS和FCS。

它们各自的基本特点如下：1.1PLC（1）从开关量控制发展到顺序控制、运算处理，是从下往上的。

（2）逻辑控制、定时控制、计数控制、步进(顺序)控制、连续PID控制、数据控制-PLC具有数据处理能力、通信和联网等多功能。

（3）可用一台PC机为主站，多台同型PLC为从站。

（4）也可一台PLC为主站，多台同型PLC为从站，构成PLC网络。

这比用PC 机作主站方便之处是：有用户编程时，不必知道通信协议，只要按说明书格式写就行。

（5）PLC网络既可作为独立DCS/TDCS，也可作为DCS/TDCS的子系统。

（6）主要用于工业过程中的顺序控制，新型PLC也兼有闭环控制功能。

1.2DCS（1）分散控制系统DCS与集散控制系统TDCS是集4C（Communication，Computer，Control、CRT）技术于一身的监控技术，是第四代过程控制系统。

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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��

FCS、DCS 、PCS、 PLC关键词：FCS (现场总线控制系统)、DCS (集散控制系统)、PCS(过程控制系统)、PLC(可编程逻辑控制器)1．集散控制系统DCS与现场总线控制系统FCS的比较1．1 概述FCS、DCSFCS 是在DCS的基础上发展起来的，FCS顺应了自动控制系统的发展潮流，它必将替代DCS。

这已是业内人士的基本共识。

然而，任何新事物的发生，发展都是在对旧事物的扬弃中进行的，FCS与DCS的关系必然也不例外。

FCS代表潮流与发展方向，而DCS则代表传统与成熟，也是独具优势的事物。

特别是现阶段，FCS尚没有统一的国际标准而呈群雄逐鹿之势，DCS则以其成熟的发展，完备的功能及广泛的应用而占居着一个尚不可完全替代的地位。

本人认为：现场总线控制系统FCS应该与集散式控制系统DCS相互兼容。

无论是FCS或者是DCS，它们最终是为了满足整个生产过程而进行的系统控制（PCS）。

首先以工程成本与效益看，现场总线的根本优势是良好的互操作性；结构简单，从而布线费用低；控制功能分散，灵活可靠，以及现场信息丰富。

然而这些优势是建立在 FCS系统初装的前提下，如果企业建立有完善的DCS系统，现在要向FCS过渡，则必须仔细考虑现有投资对已有投资的回报率。

充分利用已有的DCS设施、现有 DCS的布线以及成熟的DCS控制管理方式来实现FCS是我们应选择的方式。

虽然现场总线对已有的数字现场协议有优势可言，但向其过渡的代价与风险是必须分析清楚的。

再者，从技术的继承及控制手段上，也要求FCS与DCS应相兼容。

FCS实现控制功能下移至现场层，使DCS的多层网络被扁平化，各个现场设备节点的独立功能得以加强，因此，在FCS中有必要增加和完善现场子层设备间的数据通讯功能。

由于历史的原因，DCS 通常拥有大型控制柜用以协调各个设备，同时更强调层与层的数据传输。

可见，两种控制在策略上各具优势。

DCS适用于较慢的数据传输速率；FCS则更适用于较快的数据传输速率，以及更灵活的处理数据。