PLC、DCS、FCS三大控制系统的基本特点

1、plc、dcs、fcs三大控制系统的基本特点 plc、dcs、fcs三大掌握系统的基本特点 plc、dcs、fcs三大掌握系统的基本特点/b/color 1 plc （1）从开关量掌握进展到挨次掌握、运输处理，是从下往上的。 （2）连续pid掌握等多功能，pid在中断站中。 （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机作主站便利之处是：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网格既可作为独立dcs/tdcs，也可作为dcs/tdcs的子系统。 （6）大系统同dcs/tdcs，如t

2、dc3000、centumcs、wdpfi、mod300。 （7）plc网络如siemens公司的sinecl1、sinech1、s4(错了，去掉)、s5、s6(错了，去掉)、s7等，ge公司的genet、三菱公司的melsecnet、melsecnet/mini。 （8）主要用于工业过程中的挨次掌握，新型plc也兼有闭环掌握功能。 （9）制造商：gould（美）、ab（美）、ge（美）、omron（日）、mitsubishi（日）、siemens（德）等。 dcs或tdcs （ 1）分散掌握系统dcs与集散掌握系统tdcs是集4c（communication，computer， contro

3、l、crt）技术于一身的监控技术。 （2）从上到下的树状拓扑大系统，其中通信（communication）是关键。 （3）pid在中断站中，中断站联接计算机与现场仪器仪表与掌握装置。 （4）是树状拓扑和并行连续的链路结构，也有大量电缆从中继站并行到现场仪器仪表。 （5）模拟信号，a/dd/a、带微处理器的混合。 （6）一台仪表一对线接到i/o，由掌握站挂到局域网lan。 （7）dcs是掌握（工程师站）、操作（操作员站）、现场仪表（现场测控站）的3级结构。 （8）缺点是成本高，各公司产品不能互换，不能互操作，大dcs系统是各家不同的。 （9）用于大规模的连续过程掌握，如石化等。 （10）制造商：

4、bailey（美）、westinghous（美）、hitach（日）、leeds northrmp（美）、siemens（德）、foxboro（美）、abb（瑞士）、hartmann braun（德）、yokogawa（日）、honewell（美国）、taylor（美）等。 3 fcs （1）基本任务是：本质（本征）平安、危急区域、易变过程、难于应付的特别环境。 （2）全数字化、智能、多功能取代模拟式单功能仪器、仪表、掌握装置。 （3）用两根线联接分散的现场仪表、掌握装置、pid与掌握中心，取代每台仪器两根线。 （4）在总线上pid与仪器、仪表、掌握装置都是公平的。 （5）多变量、多节点、串行

5、、数字通信系统取代单变量、单点、并行、模拟系统。 （6）是互联的、双向的、开放的取代单向的、封闭的。 （7）用分散的虚拟掌握站取代集中的掌握站。 （8）由现场电脑操纵，还可挂到上位机，接同一总线的上一级计算机。 （9）局域网，再可与internet相通。 （10）转变传统的信号标准、通信标准和系统标准入企业管理网。 （11）制造商：美honeywell 、smar 、fisher rosemount、 ab/rockwell、elsag bailey 、foxboro 、yamatake 、日yokogawa、欧 plc、dcs、fcs三大掌握系统的基本特点 siemens、 gecalsth

6、om 、schneider、 procesdata、 abb等。 （12）3类fcs的典型 1）连续的工艺过程自动掌握如石油化工，其中“本安防爆”技术是肯定重要的，典型产品是ff、world fip、profibuspa； 2）分立的工艺动作自动掌握如汽车制造机器人、汽车，典型产品是profibusdp、canbus； 3）多点掌握如楼宇自动化，典型产品是lon work、profibusfms。 从上述基本要点的描述中，我们是否留意到一点，用于过程掌握的三大系统，没有一个是针对电站而开发的，或者说，在他们开发的初期，都并非以电站做系统的首选掌握对象。而在这些系统的使用说明中也绝不把电站做为首

7、选适用范围，有的在适用范围中根本就不提电站。现在惊奇的是，这三大掌握系统，尤其是dcs、plc，都在电站得到了广泛应用，而且效果也特别好。 color=#808080color=#800000color=#ff0000b三大掌握系统之间的差异 /b/color/color/color 我们已经知道，fcs是由dcs与plc进展而来，fcs不仅具备dcs与plc的特点，而且跨出了革命性的一步。而目前，新型的dcs与新型的plc，都有向对方靠拢的趋势。新型的dcs已有很强的挨次掌握功能；而新型的plc，在处理闭环掌握方面也不差，并且两者都能组成大型网络，dcs与plc的适用范围，已有很大的交叉。下

8、一节就仅以dcs与fcs进行比较。在前面的章节中，实际上已涉及到dcs与fcs的差异，下面将就体系结构、投资、设计、使用等方面进行叙述。 1 差异要点 dcs dcs系统的关键是通信。也可以说数据大路是分散掌握系统dcs的脊柱。由于它的任务是为系统全部部件之间供应通信网络，因此，数据大路自身的设计就打算了总体的敏捷性和平安性。数据大路的媒体可以是：一对绞线、同轴电缆或光纤电缆。 通过数据大路的设计参数，基本上可以了解一个特定dcs系统的相对优点与弱点。 （1）系统能处理多少i/o信息。 （2）系统能处理多少与掌握有关的掌握回路的信息。 （3）能适应多少用户和装置（crt、掌握站等）。 （4）传

9、输数据的完整性是怎样彻底检查的。 （5）数据大路的最大允许长度是多少。 （6）数据大路能支持多少支路。 （7）数据大路是否能支持由其它制造厂生产的硬件（可编程序掌握器、计算机、数据记录装置等）。 为保证通信的完整，大部分dcs厂家都能供应冗余数据大路。 为了保证系统的平安性，使用了简单的通信规约和检错技术。所谓通信规约就是一组规章，用以保证所传输的数据被接收，并且被理解得和发送的数据一样。 目前在dcs系统中一般使用两类通信手段，即同步的和异步的，同步通信依靠一个时钟信号来调整数据的传输和接收，异步网络采纳没有时钟的报告系统。 fcs plc、dcs、fcs三大掌握系统的基本特点 fcs的关键

10、要点有三点 （1）fcs系统的核心是总线协议，即总线标准 前面的章节已经叙述，一种类型的总线，只要其总线协议一经确定，相关的关键技术与有关的设备也就被确定。就其总线协议的基本原理而言，各类总线都是一样的，都以解决双向串行数字化通讯传输为基本依据。但由于各种缘由，各类总线的总线协议存在很大的差异。 为了使现场总线满意可互操作性要求，使其成为真正的开放系统，在iec国际标准，现场总线通讯协议模型的用户层中，就明确规定用户层具有装置描述功能。为了实现互操作，每个现场总线装置都用装置描述dd来描述。dd能够认为是装置的一个驱动器，它包括全部必要的参数描述和主站所需的操作步骤。由于dd包括描述装置通信所

11、需的全部信息，并且与主站无关，所以可以使现场装置实现真正的互操作性。 实际状况是否如上述全都，回答是否定的。目前通过的现场总线国际标准含8种类型，而原ieo国际标准只是8种类型之一，与其它7种类型总线的地位是公平的。其它7种总线，不论其市场占有率有多少，每个总线协议都有一套软件、硬件的支撑。它们能够形成系统，形成产品，而原iec现场总线国际标准，是一个既无软件支撑也无硬件支撑的空架子。所以，要实现某些总线的相互兼容和互操作，就目前状态而言，几乎是不行能的。 通过上述，我们是否可以得出这样一种映象：开放的现场总线掌握系统的互操作性，就一个特定类型的现场总线而言，只要遵循该类型现场总线的总线协议，

12、对其产品是开放的，并具有互操作性。换句话说，不论什么厂家的产品，也不一家是该现场总线公司的产品，只要遵循该总线的总线协议，产品之间是开放的，并具有互操作性，就可以组成总线网络。 (2)fcs系统的基础是数字智能现场装置 数字智能现场装置是fcs系统的硬件支撑，是基础，道理很简洁，fcs系统执行的是自动掌握装置与现场装置之间的双向数字通信现场总线信号制。假如现场装置不遵循统一的总线协议，即相关的通讯规约，不具备数字通信功能，那么所谓双向数字通信只是一句空话，也不能称之为现场总线掌握系统。再一点，现场总线的一大特点就是要增加现场一级掌握功能。假如现场装置不是多功能智能化的产品，那么现场总线掌握系统

13、的特点也就不存在了，所谓简化系统、便利设计、利于维护等优越性也是虚的。 (3) fcs系统的本质是信息处理现场化 对于一个掌握系统，无论是采纳dcs还是采纳现场总线，系统需要处理的信息量至少是一样多的。实际上，采纳现场总线后，可以从现场得到更多的信息。现场总线系统的信息量没有削减，甚至增加了，而传输信息的线缆却大大削减了。这就要求一方面要大大提高线缆传输信息的力量，另一方面要让大量信息在现场就地完成处理，削减现场与掌握机房之间的信息来回。可以说现场总线的本质就是信息处理的现场化。 削减信息来回是网络设计和系统组态的一条重要原则。削减信息来回经常可带来改善系统响应时间的好处。因此，网络设计时应优

14、先将相互间信息交换量大的节点，放在同一条支路里。 削减信息来回与削减系统的线缆有时会相互冲突。这时仍应以节约投资为原则来做选择。假如所选择系统的响应时间允许的话，应选节约线缆的方案。如所选系统的响应时间比较紧急，略微削减一点信息的传输就够用了，那就应选削减信息传输的方案。 现在一些带现场总线的现场仪表本身装了很多功能块，虽然不同产品同种功能块在性能上会稍有差别，但一个网络支路上有很多功能雷同功能块的状况是客观存在的。选用哪一个现场仪表上的功能块，是系统组态要解决的问题。 考虑这个问题的原则是：尽量削减总线上的信息来回。一般可以选择与该功能有关的信息输出最多的那台仪表上的功能块。 plc、dcs

15、、fcs三大掌握系统的基本特点 2 典型系统比较 通过使用现场总线，用户可以大量削减现场接线，用单个现场仪表可实现多变量通信，不同制造厂生产的装置间可以完全互操作，增加现场一级的掌握功能，系统集成大大简化，并且维护非常简便。 通过采纳现场总线掌握系统，究竟能节约多少电缆，编者尚未做此计算。但是，我们不行以采纳dcs系统的电厂中与自动掌握系统有关的所用电缆公里数看出，电缆在基建投资中所占份额。 某电厂，2300mw燃煤机组。热力系统为单元制。每台机组设置一座集中掌握楼，采纳机、炉、电单元集中掌握方式。单元掌握室的标高为12.6米，与运行层标高全都。dcs采纳wdpf，每台机组设计的i/o点为45

16、00点。 电缆敷设采纳ec软件，8个人用1.5个月时间完成电缆敷设的设计任务。 主厂房内每台300mw机组自动化专业的电缆根数为4038根。 主厂房内每台300mw机组自动化专业的电缆长度为350公里。 以上电缆的根数及长度均不包括全厂火灾报警的厂供电缆和全厂各帮助生产车间的电缆。 电缆桥架的立柱、桥架及小槽盒全部选用钢制镀锌，每台机组约95吨。 其它电缆桥架包括直通、弯通、三通、四通、盖板、终端封头、调宽片、直接片等选用铝合金材质，每台300mw机组约为55吨。附件随桥架供应（如螺栓、螺母）。 某电厂，4mw燃油燃气电站。热力系统为单元制。dcs采纳teleperm-xp。每台机组设计i/o

17、点数为5804点。 电缆敷设采纳ec软件，12个人用2.5个月时间完成电缆敷设的设计任务。 主厂房内每台325mw机组自动化专业的电缆根数为4413根。 主厂房内每台235mw机组自动化专业的电缆长度为360公里。 每台机组全部选用钢制镀锌电缆桥架，其重量约为200吨。 电站的电缆可以分为六大类：高压电力电缆、低压电力电缆、掌握电缆、热控电缆、弱电电缆（主要指计算机用电缆）、其它电缆。若两台300mw机组同时做电缆敷设，自动化专业电缆的数量大约有8500根左右。其中热控电缆和弱电电缆将大于5000根，即约占60%左右（以根数计量）。 3 设计、投资及使用 上述的比较是偏重于纯技术性的比较，以下

18、比较拟加入经济因素。 比较的前题是dcs系统与典型的、抱负的fcs系统进行比较。为什么要做如此的假设。做为dcs系统进展到今日，开发初期提出的技术要求却已满意并得到了完善，目前的状况是进一步提高，因此也就不存在典型、抱负的说法。而作为fcs系统，90年月刚进入有用化，作为开发初期的技术要求：兼容开放，双向数字通信、数字智能现场装置、高速总线等，目前还不抱负有待完善。这种状态与现场总线国际标准的制定不能说没有关系。过去的十多年，各总线组织都忙于制定标准，开发产品，占据更多的市场，目的就是要挤身于国际标准，合法的占据更大的市场。现在有关国际标准的争战已告一段落，各大公司组织都已意识到，要真正占据市

19、场，就得完善系统及相关产品。我们可以做这样的猜测，不久的将来，完善的现场总线系统及相关产品必需成为世界现场总线技术的主流。 详细比较： （1）dcs系统是个大系统，其掌握器功能强而且在系统中的作用非常重要，数据大路更是系统的关键，所以，必需整体投资一步到位，事后的扩容难度较大。而fcs功能下放较彻底，信息处理现场化，数字智能现场装置的广泛采纳，使得掌握器功能与重要性相对减弱。因此，fcs系统投资起点低，可以边用、边扩、边投运。 plc、dcs、fcs三大掌握系统的基本特点 （2）dcs系统是封闭式系统，各公司产品基本不兼容。而fcs系统是开放式系统，用户可以选择不同厂商、不同品牌的各种设备连入

20、现场总线，达到最佳的系统集成。 （3）dcs系统的信息全都是二进制或模拟信号形成的，必需有d/a与a/d转换。而fcs系统是全数字化，就免去了d/a与a/d变换，高集成化高性能，使精度可以从0.5%提高到0.1%。 （4）fcs系统可以将pid闭环掌握功能装入变送器或执行器中，缩短了掌握周期，目前可以从dcs的每秒25次，提高到fcs的每秒1020次，从而改善调整性能。 （5）dcs它可以掌握和监视工艺全过程，对自身进行诊断、维护和组态。但是，由于自身的致命弱点，其i/o信号采纳传统的模拟量信号，因此，它无法在dcs工程师站上对现场仪表（含变送器、执行器等）进行远方诊断、维护和组态。fcs采纳

21、全数字化技术，数字智能现场装置发送多变量信息，而不仅仅是单变量信息，并且还具备检测信息差错的功能。fcs采纳的是双向数字通信现场总线信号制。因此，它可以对现场装置（含变送器、执行机构等）进行远方诊断、维护和组态。fcs的这点优越性是dcs无法比拟的。 （6）fcs由于信息处理现场化，与dcs相比可以省去相当数量的隔离器、端子柜、i/o终端、i/o卡件、i/o文件及i/o柜，同时也节约了i/o装置及装置室的空间与占地面积。有专家认为可以省去60%。 （7）与（6）同样理由，fcs可以削减大量电缆与敷设电缆用的桥架等，同时也节约了设计、安装和维护费用。有专家认为可以节约66%。 对于（6）、（7）

22、两点应补充说明的是，采纳fcs系统，节约投资的效果是不用怀疑的，但是否如有的专家所说达6066%。这些数字在多篇文章中消失，编者认为这是相互转摘的结果，目前还未找到这些数字的原始出处，因此，读者在引用这些数字时要慎重。 （8）fcs相对于dcs组态简洁，由于结构、性能标准化，便于安装、运行、维护。 （9）用于过程掌握的fcs设计开发要点。这一点并不作为与dcs的比较，只是说明用于过程掌握或者说用于模拟连续过程类的fcs在设计开发中应重点考虑的问题。 1）要求总线本安防爆功能，而且是头等重要的。 2）基本监控如流量、料位、温度、压力等的变化是缓慢的，而且还有滞后效应，因此，节点监控并不需要快电子

23、学的响应时间，但要求有简单的模拟量处理力量。这一物理特征打算了系统基本上多采纳主一从之间的集中轮询制，这在技术上是合理的，在经济上是有利的。 3）流量、料位、温度、压力等参数的测量，其物理原理是古典的，但传感器、变送器及掌握器应向数字智能化进展。 4）作为针对连续过程类及其仪器仪表而开发的fcs，应侧重于低速总线h1的设计完善。 color=#ff0000bplc与dcs的前景/b/color 我们已经知道有的fcs是由plc进展而来，而有的fcs是由dcs进展而来，那么，今日fcs已走向有用化，plc与dcs前景又将如何。 plc于60年月末期在美国首先消失，目的是用来取代继电器，执行规律、

24、计时、计数等挨次掌握功能，建立柔性程序掌握系统。1976年正式命名，并赐予定义：plc是一种数字掌握专用电子计算机，它使用了可编程序存储器储存指令，执行诸如规律、挨次、计时、计数与演算等功能，并通过模拟和数字输入、输出等组件，掌握各种机械或工作程序。经过30多年的进展，plc已非常成熟与完善，并开发了模拟量闭环掌握功能。plc在fcs系统中的地位好像已被确定并无多少争辩。plc作为一个站挂在高速总线上。充分发挥plc在处理开关量方面的优势。另外，火力发电厂帮助车间，例如补给水处理车间、循环水车间、除灰除渣车间、输煤车间等，在这些车间的工艺过程多以挨次掌握为主。plc对于挨次掌握有其独特的优势。

25、编者以为，帮助车间的掌握系统应以遵循现场总线通讯协议的plc或 plc、dcs、fcs三大掌握系统的基本特点 能与fcs进行通讯交换信息的plc为优选对象。 自1973年提出第一台以微处理器为基础的掌握器以来，它逐步完善，并最终形胜利能齐全、平安牢靠的数字式分散掌握系统dcs。它的性能大大优于以住任何一种掌握系统。可以满意火电厂das、mcs、scs和aps各系统的各种要求，目前还可以通过工业以太网建立管理层网络，以满意火电厂呼声越来越高的加强管理的要求。可以这样说，dcs系统的监控可以复盖大型火电机组的工艺全过程。 但是，自从有了fcs，并于90年月走向有用化以来，不断有如下论点在公开刊物上发表，即：“从现在起，