论PLCDCSFCS三大控制系统

【摘要】PLC DCS和FCS三大控制系统是工业过程的控制系统，这三大系统各自有着自己的特点，相互之间有着本质的差异，但是还存在着一些联系，在工业控制系统中，我们要正确的看待这三大控制系统。

【关键词】PLC；DCS；FCS；特点

从美国的数字公司研制出可编程程序控制器那时起，可编程控制器就引起了人们的广泛关注，随着世界工业技术的的迅猛发展，出现了许多控制系统。其中FCS作为实用化的控制系统，经过20多年的发展已经成为了自动化技术的一个热点正在快速的发展。有的行业FCS是从PLC发展过来的，有的却是由DCS发展过来的，这三大系统既各自有着自己的特点，相互之间存在着联系，又有着根本的差别。

一、三大控制系统的特点

在工业的过程控制中分别有PLC和DCS以及FCS这三大控制系统，我们分别的了解一下它们各自的特点。

1.PLC系统的特点

可编程控制器PLC是专门为工业环境运用而设置的一种数字运算操作的电子系统。它使用了一种可编程的存储器，这种存储器可用来内部存储程序和执行逻辑运算以及计算操作等等将各种指令传达给用户，并且利用模拟式或是数字式来进行输入输出，最终实现控制各种机械或者生产过程的目的。PLC比较适合在以开关量为主的系统中使用，因为它最初最初是为了代替传统的继电器接触器控制系统而研发的。现在随着计算机技术和通信技术的不断发展，PLC的功能也得到了很大的改变，甚至于能完成DCS的功能。此外，由于PLC在价格上相对来说比较便宜，使得PLC系统在工业的很多控制系统中也得到了使用。由大型的PLC构成的很多的控制系统的要点如下。

（1）在上下的系统结构中，PLC可以当作DCS的子系统来使用，也可以被当作独立的DCS使用。

（2）如果把PID放在控制系统中，就能够实现连续PID控制等各种的功能。

（3）可以用PC作为控制系统的主战，把许多的同类型的PLC作为从站，还可以采用PLC作为主战，把许多的同类型的PLC作为从站，形成一个PLC系统网络。

（4）现在出现的新型的PLC系统也有了闭环控制的功能，但是PLC主要还是用于工业过程控制中的顺序控制。

2.DCS系统的特点

集散控制系统DCS又叫做计算机分布式控制系统，它是上个世纪七十年代快速发展起来的一种控制系统。DCS控制系统不但改变了传统的控制仪表的局限性，而且还解决了对于初期计算机系统中信息以及控制作用等过于集中带来的那些问题，它结合了控制技术和计算机技术以及通信技术，从而实现了对生产过程的监控和管理。在集散控制系统DCS中，测量和变送以及执行基本上都是依靠模拟仪表实现的，它们和在监控用的计算机共同组成了模拟和数字混合性的控制系统，这种混合控制系统可以实现对比较高级复杂的生产过程的控制。DCS控制系统主要运用于如石化以及电力这些大规模的连续过程控制系统，它的核心是通信。集散控制系统DCS的基本的要点阐述如下几个方面。

（1）在从上到写的树状结构中，其中通信是最关键的部分。

（2）PID存在于系统中的中断站，中断站的作用是连接计算机与控制装置以及现场的仪器仪表。

（3）集散控制系统DCS中有大量的电缆从中继站并行到现场仪器仪表的树状拓扑以及并行连续的链路结构。

（4）信号系统主要有两大种类，即开关量信号和模拟信号。

3.FCS系统的特点

总线协议是现场总线控制系统FCS的核心，FCS系统是在PLC和DCS的功能基础上发展起来的一种新技术，数字智能的现场设备是它的基础，信息处理的现场化是它的本质。现场总线系统中所谓的现场大部分是指现场的设备，并不是平常我们认为的位置，它是从控制室连接到连接到现场设备的双向数字通信的总线。拥有总线标准是FCS系统最重要一个特点，对于相同类型的总线，想要确定相关的关键技术和相关的设备，只要确定了总线协议就会实现。FCS系统不但是一个开放的通信网络系统，而且是一个开放的全分布式的控制系统。它的基本要点如下所述。

（1）FCS是将Communication和Computer以及Control三大技术相融合形成的控制系统。它可以用于危险过程易变的区域以及难以应付的那些非常环境中。

（2）现场的设备都是一条总线可以连接所有的设备，可以提供全数字的信号的高度智能化设备。

（3）在FCS系统中，从控制室到到现场的设备之间的总线都是用了双向的数字通信，代替了过去的单向并行的封闭模拟系统。这种双向的开放式数字通信系统具有互联的以及串行多节点等许多优点。

（4）在FCS系统中，分散了控制功能。

二、三大控制系统间的联系与差别

1.DCS与PLC的比较

PLC是可编程控制器，是一种进行控制的装置，而DCS是分散式控制系统，一种系统可以拥有任何装置的功能作用并且可以对其进行各方面的协调，PLC装置只能拥有本单元的那些功能，这是PLC和DCS的本质差别。

网络是控制系统地中枢神经，PLC和DCS系统在网络方面也存在着很大的差别。比如说DCS系统中的一种网络，从上到下依次可以分为系统网络控制网络。其中完成了系统的操作员和现场控制站之间的联系的是系统网络。完成现场控制站与智能单元之间的信息等的传递更加准时可靠的则是控制网络。然而PLC系统基本上都是单体工作，其它的PLC或者上位机和它的通讯联络，所使用的基本上都是单网结构的网络形式。PLC系统在网络安全上并没有做好保护措施。

DCS系统采用了双冗余控制单元，保证了控制设备能够安全可靠，一旦有某个重要的控制单元出现了问题，那么相关的双冗余单元就会及时地切换为工作单元，从而可以使整个单元系统安全又可靠。PLC系统则不存在冗余控制单元，所以如果某个PLC单元发生故障，则整个系统就必须全部停止工作，才能够进行更新维护以及编程。所以DCS系统要比PLC在安全可靠这方面更上一个等级。

PLC和DCS系统之间的硬件可靠性差不多。PLC系统在软件方面使用的是顺序扫描的机制，可以在快速的顺序控制中占有主要的地位。DCS系统在顺序联锁功能方面不如PLC系统，并且它的逻辑执行速度也不如PLC系统。

2.FCS与DCS的比较

基本上可以说，FCS系统拥有DCS和PLC系统的特点，并且更加先进。FCS的现场设备可相互操作，装置也是可以兼容的，因为FCS是一个开放性的系统，它的技术标准也是开放的，所以用户可以使用不同厂商的产品，形成最佳系统，而DCS是一个封闭系统，各个厂家的产品是互不相容的。

由于FCS系统的信息可以从最底层传输到最高层，实现了FCS系统信号传输的全数字化，这对企业的MES以及ERP等提供了有力的后盾支持，并且它还能够完成对现场设备进行远程诊断以及维护。DCS的通信功能是有限制的，虽然说可以连接到网络，但是无法连接到底层，只能提供部分信息，而且不能对设备进行远程操作。

FCS系统的全数字化可以使控制系统地精度提高，甚至高达0.1%，然而DCS系统只能达到0.5%。由于FCS省去了大量的硬件设备，可以省去大量的安装调试费用，所以它的费用也会远远低于DCS系统的费用。

三、结束语

每一种的控制系统都有自己的特点，所以各个技术之间的相互融合度会大大的超过它的排斥度，这三大控制系统也是如此。FCS系统是一开放的智能控制系统，传统的DCS以及PLC也几经使用了很多年，已经逐渐发展成了实用可靠的系统，它们随着各自的发展，技术功能方面就会相互靠近。就像现在新出现的DCS系统的顺序控制功能已经很强了，新研发的PLC系统也逐渐的能够处理闭环控制方面了。

参考文献

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作者简介：王晓峰（1980―），山西焦煤运城盐化集团责任有限公司助理工程师。