dcs與fcs的區(qū)別與聯(lián)系

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　　自動控制系統(tǒng)（用于過程控制）的發(fā)展歷史

　　50年前，過程控制是基于3~15psi的氣動信號標準的基地式氣動控制儀表系統(tǒng)（PCS，Pneumatic Control System）即第一代過程控制體系結構；基于模擬電流信號標準0~10mA（4~20 mA）的電動單元組合式模擬儀表控制系統(tǒng)（ACS，Analogous Control System）即為第二代過程控制體系結構；20世紀70年代，由于使用了數(shù)字計算機，從而產生了集中式數(shù)字控制系統(tǒng)（CCS，ComputerControl System）即第三代過程控制體系結構；20世紀80年代，微處理機的出現(xiàn)和應用，從而產生了分布式控制系統(tǒng)（DCS，Distributed Control System）即第四代過程控制體系結構；20世紀90年代，現(xiàn)場總線技術的出現(xiàn)產生了新的一代過程控制體系結構，即現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS， Fieldbus ControlSystem）。

　　DCS的定義及要點

　　集散控制系統(tǒng)（Distributed Control System）又稱計算機分布式控制系統(tǒng)， 它是20世紀70年代中期迅速發(fā)展起來的，它是一個由過程控制級和過程監(jiān)控級組成的以通信網(wǎng)絡為紐帶的多級計算機系統(tǒng)，它把控制技術、計算機技術、圖像顯示技術以及通信技術結合起來， 實現(xiàn)對生產過程的監(jiān)視、控制和管理。它既打破了常規(guī)控制儀表功能的局限， 又較好的解決了早期計算機系統(tǒng)對于信息、管理和控制作用過于集中帶來的危險性。它主要用于大規(guī)模的連續(xù)過程控制系統(tǒng)中， 如石化、電力等。其核心是通信， 即數(shù)據(jù)公路。

　　它的基本要點是：

　　（1） 從上到下的樹狀系統(tǒng)， 其中通信是關鍵。

　?。?） PID在中斷站中， 中斷站聯(lián)結計算機與現(xiàn)場儀器儀表與控制裝。;

　?。?） 是樹狀拓撲和并行連續(xù)的鏈路結構， 有大量電纜從中繼站并行到現(xiàn)場儀器儀表。

　?。?） 信號系統(tǒng)包括開關量信號和模擬信號。

　?。?） 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。

　　FCS的定義及要點

　　Fieldbus Control System（簡稱FCS）即現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，它是用現(xiàn)場總線這一開放的、具有互操作性的網(wǎng)絡將現(xiàn)場各個控制器和儀表及儀表設備互聯(lián)，構成現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，同時控制功能徹底下放到現(xiàn)場，降低了安裝成本和維修費用。因此，F(xiàn)CS實質上是一種開放的、具有互操作性的、徹底分散的分布式控制系統(tǒng)，有望成為21世紀控制系統(tǒng)的主流產品?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的核心是總線協(xié)議， 基礎是數(shù)字智能現(xiàn)場設備， 本質是信息處理現(xiàn)場化。

　　FCS 的要點是：

　?。?） FCS是3C 技術（Communication，Computer，Contro1）的融合。它適用于本質（本征） 安全、危險區(qū)域、易變過程、難于對付的非常環(huán)境。

　?。?） 現(xiàn)場設備高度智能化， 提供全數(shù)字信號; 一條總線連接所有的設備。

　?。?） 從控制室到現(xiàn)場設備的雙向數(shù)字通信總線， 是互聯(lián)的、雙向的、串行多節(jié)點、開放的數(shù)字通信系統(tǒng)取代單向的、單點、并行、封閉的模擬系統(tǒng)。

　?。?） 控制功能徹底分散。

　　DCS 和FCS 的區(qū)別

　　1、DCS 系統(tǒng)是封閉的， 各廠家的產品互不兼容;FCS 是全開放的系統(tǒng)， 其技術標準也是全開放的，F(xiàn)CS 的現(xiàn)場設備具有互操作性， 裝置互相兼容， 因此用戶可以選擇不同廠商、不同品牌的產品同時連入同一現(xiàn)場總線， 達到最佳的系統(tǒng)集成。

　　2、DCS系統(tǒng)是個大系統(tǒng)，其控制器的功能強而且在系統(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。

　　3、 FCS的信號傳輸實現(xiàn)了全數(shù)字化， 其通信可以從最底層的傳感器和執(zhí)行器直到最高層， 為企業(yè)的MES 和ERP 提供強有力的支持， 更重要的是它還可以對現(xiàn)場裝置進行遠程診斷、維護和組態(tài);DCS 的通信功能受到很大限制， 雖然它也可以連接到Internet， 但它連不到底層， 它提的信息量也是有限的， 它不能對現(xiàn)場設備進行遠程操作。

　　4、 FCS 的結構為全分散式， 它廢棄了DCS 中的I ／O 單元和控制站， 把控制功能下放到現(xiàn)場設備， 實現(xiàn)了徹底的分散， 系統(tǒng)擴展也變得十分容易;DCS 的分散只是到控制器一級， 它強調控制器的功能， 數(shù)據(jù)公路更是其關鍵。

　　5、 DCS 的信號系統(tǒng)是二進制或模擬式的， 必須有A ／D 、D ／A 環(huán)節(jié)， 所以其控制精度為土0.5％; FCS的全數(shù)字化， 控制系統(tǒng)精度高， 可以達到土0．1％，并且FCS系統(tǒng)可以將PID閉環(huán)控制功能裝入現(xiàn)場設備中，縮短了控制周期，提高運算速度，從而改善調節(jié)性能。

　　6、 FCS可以將PID 閉環(huán)功能放到現(xiàn)場的變送器或執(zhí)行器中， 加上數(shù)字通信， 所以縮短了采樣和控制周期， 目前可以從DCS 的每秒2-5次， 提高到每秒10-20次， 從而改善了調節(jié)性能。

　　7、 FCS相對于DCS組態(tài)簡單，由于結構、性能標準化，由于FCS 省去了大量的硬件設備、電纜和電纜安裝輔助設備， 節(jié)約了大量的安裝和調試費用， 所以它的造價要遠低于DCS 。

　　例如 煉鋼廠連鑄工藝在DCS 和FCS 中的應用。

　　DCS 和FCS 的聯(lián)系

　　FCS是由PLC或DCS發(fā)展而來，而現(xiàn)在FCS系統(tǒng)已經被廣泛的應用。在將來，工業(yè)過程控制系統(tǒng)中，數(shù)字技術向智能化、開放性、網(wǎng)絡化、信息化發(fā)展，同時，工業(yè)控制軟件也將向標準化、網(wǎng)絡化、智能化、開放性發(fā)展。現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS的出現(xiàn)，數(shù)字式分散控制DCS及PLC并不會消亡，DCS及PLC系統(tǒng)會更加向智能化、開放性、網(wǎng)絡化、信息化發(fā)展。今后的控制系統(tǒng)將會是：FCS處于控制系統(tǒng)中心地位，兼有DCS、PLC系統(tǒng)一種新型標準化、智能化、開放性、網(wǎng)絡化、信息化控制系統(tǒng)。

　　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生的巨大的推動力，加速現(xiàn)場裝置與控制儀表的變革，開發(fā)出越來越多的功能完善的數(shù)字智能現(xiàn)場裝置。這些都是 DCS 系統(tǒng)所不具備的，而由此產生的優(yōu)越性以及給火電廠的設計、配置、組態(tài)、運行、維護、管理等方面帶來的效益也是 DCS 系統(tǒng)所不及的。再則，F(xiàn)CS 是由 DCS 以及 PLC 發(fā)展而來，它保留了 DCS 的特點，或者說 FCS 吸收了 DCS 多年開發(fā)研究以及現(xiàn)場實踐的經驗，當然也包括教訓。由此而得出結論，“FCS 將取代 DCS”，似乎也是順理成章之事。

　　同時我們也應看到，DCS 系統(tǒng)發(fā)展也近 30 年，在火電廠的應用如此廣泛。它的設計思想、組態(tài)配置、功能匹配等已達十分完善的程度（當然，DCS 也存在進一步發(fā)展的需求，例如高級軟件開發(fā)，以滿足信息集成的要求），已滲透到火電廠控制系統(tǒng)的各個領域，并且在 FCS 系統(tǒng)中也有些體現(xiàn)。從這個角度來看，DCS 系統(tǒng)似乎不能說從此消亡。再則，對那些 FCS 系統(tǒng)不能充分發(fā)揮其特點及優(yōu)越性的領域，DCS 系統(tǒng)仍有用武之地。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。我們能夠說是 DCS 取代了 PLC 或者說是 PLC 取代了 DCS？顯然都是不合適的。

　　結論

　　從上述分析論述中，我們可以得出以下簡單的結論：現(xiàn)場總線控制系統(tǒng) FCS 的出現(xiàn)，數(shù)字式分散控制 DCS 并不會消亡，而只是將過去處于控制系統(tǒng)中心地位的 DCS 移到現(xiàn)場總線的一個站點上去。也可以這樣說，DCS 處于控制系統(tǒng)中心地位的局面從此將被打破。今后火電廠的控制系統(tǒng)將會是：FCS 處于控制系統(tǒng)中心地位，兼有 DCS 系統(tǒng)哲學的一種新型控制系統(tǒng)。