plc,dcs和fcs三大控制系统各有什么特点「常见的电气控制系统有哪三种」

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FCS（现场总线控制系统）是基于DCS（分散控制系统）和PLC（可编程plc控制器）而开发的系统。FCS不仅具有DCS和PLC的特点，而且迈出了革命性的一步。目前，新的DCS和新的PLC相互接近，新的DCS具有强大的顺序控制功能。新的PLC在处理闭环控制方面很好。它们可以形成一个大网络。DCS和PLC的应用范围非常交叉。

一、主要区别点

1、DCS

DCS系统的关键是通信。也可以说，数据高速公路是DCS的主干。因为它的任务是为系统的所有组件提供通信网络，所以数据高速公路本身的设计决定了整体的灵活性和安全性。高速公路数据的介质可以是:一对双绞线、同轴电缆或光缆。

通过数据高速公路的设计参数，我们可以基本了解特定DCS系统的相对优势和劣势。

(1)系统可以处理多少I/O信息。

(2)系统能处理多少与控制相关的控制回路信息。

(3)有多少用户和设备(CRT、控制站等。)可以容纳。

(4)如何在很大程度上检查传输数据的完整性。

( 5)数据高速公路的允许长度是多少？

(6)数据高速公路可以支持多少个分支。

(7)数据高速公路能否支持硬件(可编程控制器、计算机、数据记录设备等。

为了确保通信的完整性，大多数DCS制造商可以提供冗余数据高速公路。

以确保系统的安全性。使用复杂的通信协议和错误检测技术。所谓通信协议，就是一套规则，保证传输的数据被接收并理解为传输的数据。目前，在DCS系统中，一般采用两种通信方式，即同步通信和异步通信。同步通信依靠时钟来调节数据的发送和接收，而异步网络采用没有时钟的报告系统。

2、FCS

功能界别的要点如下。

(1)FCS系统的核心是总线协议，即总线标准。

一种类型的总线，只要确定了它的总线协议，相关的关键技术和相关设备也就确定了。就其总线协议的基本原理而言，各种总线都是一样的，都是基于双向串行数字通信传输的解决方案。但是由于各种原因，各种总线的总线协议差别很大。

为了满足现场总线的互操作性要求，使其成为真正开放的系统，原IEC国际标准和现场总线通信协议模拟的用户层明确规定用户层具有设备描述功能。为了实现互操作性，每个现场总线设备由设备描述DD来描述。DD可以看作是设备的一个驱动，包含了主站需要的所有必要的参数描述和操作步骤。DD包含了描述设备通信所需的所有信息，与主站无关，因此可以使现场设备实现真正的互操作。

实际情况是否和上面一样，答案是否定的，目前采用的现场总线国际标准有八类，而原来的IEC国际标准只是八类之一，和其他七类总线是平等的。还有七种其他类型的公交车，不考虑市场份额。每种总线协议都由一套软件和硬件支持。他们可以形成系统和产品。但是，以前的IEC现场总线国际标准是一个空架子，既没有软件支持，也没有硬件支持。目前，要实现这些总线的兼容和互操作几乎是不可能的。

通过以上，我们能否得到这样一个形象的说法:开放式现场总线控制系统的互操作性，就某一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，其产品就是开放的、互操作的。换句话说，不管什么厂商的产品都不一定是这个现场总线公司的产品，只要遵循这个现场总线的总线协议，产品是开放的，互操作的，就可以。

(2)FCS系统的基础是数字式智能现场设备。

智能现场设备是FCS系统的硬件支持和基础。原因很简单。FCS系统实现自动控制设备和现场设备之间的双向数字通信现场总线信号系统。如果现场设备不遵循统一的总线协议，即相关的通信协议，不具备数字通信功能，那么所谓的双向数字通信就只是一句空话，不能称之为现场总线控制系统。还有一点，现场总线的一大特点是增加了现场级控制功能。如果现场设备不是多功能、智能化的产品，那么现场总线的控制系统的特性就不会存在，简化系统、方便设计、方便维护的优势也是虚无缥缈的。

(3)FCS系统的本质是现场信息处理。

对于一个控制系统，无论采用DCS还是现场总线，系统需要处理的信息量至少是相同的。事实上，采用现场总线后，可以从现场获得更多的信息。现场总线系统的信息量没有减少，甚至增加了，而传输信息的电缆却大大减少了。这就要求一方面电缆传输信息的能力要大大提高；另一方面，大量的信息要在现场处理，减少现场与控制室之间的信息往返。可以说，现场总线的本质是信息处理的现场工作。

减少信息往返是网络设计和系统配置的重要原则。减少信息往返通常可以带来改善系统响应时间的好处。因此。在网络的设计中，信息交换量大的节点应首先放在同一分支中。

减少信息往返和减少系统电缆有时是相互矛盾的。这时候选择还是应该以节省投资为原则。如果所选系统的响应时间允许，应选择节省电缆方案。如果所选系统的响应时间比较紧，减少一点信息的传输就足够了，那么就应该选择减少信息传输的方案。

目前，一些采用现场总线的现场仪表配备了许多功能块。虽然不同产品的相同功能块的性能会略有不同，但是一个网络分支中有很多相似的功能块是客观存在的。选择哪种现场仪表功能是系统配置中需要解决的问题。

考虑这个问题的原则是:尽量减少公交车上的信息往返。一般可以选择仪器上与该功能相关的信息输出较多的功能块。

二、典型系统的比较

通过使用现场总线，用户可以大大减少现场布线，实现单台现场仪表的多变量通信，完全互操作不同厂家生产的设备，增加现场级控制功能，大大简化系统集成，维护非常简单。在传统的过程控制系统中，每个现场设备都需要使用专用的双绞线将4-20mA信号传输到控制室。在现场总线系统中，从每个现场设备到接线盒的双绞线仍然可以使用，但只使用一根双绞线来完成从现场接线盒到中央控制室的数字通信。

采用现场总线控制系统可以节省多少电缆？编辑还没有做这个计算。但是，我们可以从与自动控制系统相关的DCS系统的电厂中使用的电缆的公里数看出电缆在基础设施投资中所占的份额。

1.一座电厂，2×300MW燃煤机组

热力系统是单位系统。每台机组设置一座集控楼，集控楼采用机、炉、电集中控制方式。控制室标高为12.6米，与操作层标高一致。采用DCS WDPF-II，每台机组的设计I/O点数为4500点。

电缆铺设采用俄罗斯EC元器件，8人1.5个月完成了铺设的设计任务。

主厂房每台300MW机组自动化专业电缆4038根。

主厂房每台300MW机组自动化专业电缆长度为350km。

上述电缆的数量和长度不包括全厂火灾报警的厂供电缆和全厂辅助生产车间的电缆。

电缆桥架的立柱、桥架、小槽箱均采用镀锌钢制作，每台约95t。

其他电缆桥架，包括直通、弯通、三通、四通、盖板、终端头、调宽件、直管件，均为铝合金材质，每台300MW机组约55t。

桥架配有附件(如螺栓和螺母)。

2.一座电厂:4×325MW燃油电厂

热力系统是单位系统。TELEPERM——XP被DCS采用。每台机组的设计I/O点为5804点。

电缆敷设采用EC软件，12个人用2.5个月完成了电缆敷设的设计任务。

主厂房每台325MW机组自动化专业电缆4413根。

主厂房每台325MW机组自动组装电缆长度为360km。

每台机组采用钢制镀锌电缆桥架，质量约250吨

3.电站电缆可分为六大类:高压电力电缆、低压电力电缆、控制电缆、热控电缆、弱电电缆(主要是电脑电缆)和其他电缆。如果两台300MW机组同时敷设电缆，自动化专业电缆数量约为8500根。其中，热控电缆和弱电电缆将超过500根，约占60%(以电缆数量衡量)。

三、设计、投资和使用

以上比较侧重于纯技术比较，以下比较意在包含经济因素。

比较的前提是DCS系统与典型的、理想的FCS系统进行比较。你为什么做出这样的假设？作为一个发展到今天的DCS系统，发展初期提出的技术要求已经得到了满足和完善，目前的情况是进一步完善，所以没有典型和理想的说法。作为一个FCS系统，在90年代才刚刚投入实际使用。作为开发的初始技术要求:兼容开放式、双向数字通信、数字智能现场设备、高速总线等。，还是不太理想，需要改进。这种状态与现场总线国际标准的制定无关。这十年来，所有的公交组织都在忙着制定标准，开发产品，占领更多的市场，目的就是挤进国际标准，合法占领更多的市场。现在国际标准之争已经告一段落，各大公司和组织都意识到，要想真正占领市场，就必须改进自己的系统和相关产品。我们可以预见，在不久的将来，完善的现场总线系统及相关产品必将成为世界现场总线技术的主流。

具体对比:

(1)DCS系统是一个大系统，其控制器功能强大，在系统中起着重要作用，而数据高速公路是系统的关键。所以整体投资必须一步到位，之后很难再扩大。然而，FCS的功能在很大程度上是分散的，信息处理是本地化的，数字智能现场设备的广泛使用，使得控制器的功能和重要性相对减弱。因此，FCS系统投资起点低，可同时使用、扩建和投入运行。

(2)DCS系统是一个封闭系统，各公司产品基本不兼容。FCS系统是一个开放的系统，用户可以选择不同制造商和品牌的各种设备连接到现场总线，从而实现优秀的系统集成。

(3)DCS系统的信息全部由二进制或模拟信号形成，必须有D/A和A/D转换。FCS系统是全数字化的，省去了D/A和A/D转换，具有高集成度和高性能，可以将精度从0.5%提高到0.1%。

(4)FCS系统可以将PID闭环控制功能安装到变送器或执行器中，缩短了控制周期。目前可以从DCS中的每秒2-5次提高到FCS中的每秒10-20次，从而提高调节性能。

(5)DCS系统能对整个过程进行控制和监视，并能进行自我诊断、维护和配置。但由于其自身的致病弱点，其I/O信号采用传统的模拟信号，因此无法远程诊断、维护和配置现场仪表(包括变送器、执行器等。)在DCS工程师站。FCS系统采用全数字化技术，数字化智能现场设备发送多变量信息，不仅仅是单变量信息，还具有检测信息错误的功能。FCS系统采用双向数字通信现场总线信号系统。因此，它可以诊断、维护和配置现场设备(包括变送器和执行器)。FCS系统的这种优势是DCS系统无法比拟的。

(6)与DCS系统相比，由于信息处理的本地化，FCS系统可以节省相当数量的隔离器、端子柜、I/O端子、I/O卡、I/O文件和I/O柜。同时也节省了I/O设备和设备间的空间和占地面积，有专家认为可以节省60%。

（7)和(6)的原因一样，FCS系统可以减少大量的电缆和电缆桥架等。，同时节省设计、安装和维护费用。有专家认为可以节省66%。

对于第(6)点和第(7)点，需要补充的是，采用FCS系统节省投资的效果毋庸置疑，但是否如一些专家所说的高达66%。这些数字出现在很多文章中，编辑认为这是相互抽象的结果。目前，这些数字的原始来源尚未找到。因此，读者在引用数字时要谨慎。

(8)与DCS相比，FCS配置简单，由于其标准化的结构和性能，易于安装、操作和维护。

(9)过程控制的FCS设计和开发要点。这不是对DCS的比较，而仅仅是对设计和开发用于过程控制或模拟连续过程的FCS时应考虑的关键问题的描述。

①要求母线具有防爆功能，这一点至关重要。

②基础监控，如流量、料位、温度、压力等。，变化慢，有滞后效应。因此，节点监控不需要快速的电子响应时间，但需要复杂的模拟处理能力。这一物理特性决定了系统基本采用主从集中轮询系统，技术上合理，经济上有利。

③测量流量、料位、温度、压力等参数的物理原理是经典的，但传感器、变送器、控制器要向数字化智能化发展。

④作为一个为连续过程及其仪表开发的FCS系统，我们应该重点关注低速总线H1的设计。