PLC、DCS、FCS三大工業(yè)控制系統(tǒng)的區(qū)別

PLC、DCS、FCS三大工業(yè)控制系統(tǒng)的區(qū)別隨著工業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展，相繼出現(xiàn)了集散控制系統(tǒng)和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，一些行業(yè)當(dāng)中有的人認(rèn)為FCS是由PLC發(fā)展而來的；另一些行業(yè)的人認(rèn)為FCS又是由DCS發(fā)展而來的。FCS與PLC及DCS之間既有密不可分的關(guān)聯(lián)，又存在著本質(zhì)的區(qū)別。在工業(yè)過程控制中的三大控制系統(tǒng)，分別是PLC、DCS、FCS。PLC控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用而設(shè)計。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序、執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字式或模擬式輸入或輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。DCS集散控制系統(tǒng)，又叫計算機(jī)分布式控制系統(tǒng)，它是20世紀(jì)70年代中期迅速發(fā)展起來的，它把控制技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、圖像顯示技術(shù)以及通信技術(shù)結(jié)合起來，也稱作4C技術(shù)，實現(xiàn)了對生產(chǎn)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性，又較好的解決了早期計算機(jī)系統(tǒng)對于信息、管理和控制作用過于集中帶來的危險性。FCS現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的核心是總線協(xié)議，基礎(chǔ)是數(shù)字智能現(xiàn)場設(shè)備，本質(zhì)是信息處理現(xiàn)場化。1、大型PLC構(gòu)成的過程控制系統(tǒng)的基本特點(1)從上到下的結(jié)構(gòu)，PLC既可以作為獨立的DCS，也可以作為DCS的子系統(tǒng)。(2)PID放在控制站中，可實現(xiàn)連續(xù)PID控制等各種功能。(3)可用一臺PC為主站，多臺同類型PLC為從站；也可用一臺PLC為主站，多臺同類型PLC為從站，構(gòu)成PLC網(wǎng)絡(luò)。(4)主要用于工控中的順序控制，新型PLC也兼有閉環(huán)控制功能。2、DCS控制系統(tǒng)的基本特點(1)從上到下的樹狀系統(tǒng)，其中通信是關(guān)鍵。(2)PID在控制器中，連接計算機(jī)與現(xiàn)場儀器儀表。(3)是樹狀拓?fù)浜筒⑿羞B續(xù)的鏈路結(jié)構(gòu)，有大量電纜從中繼站并行到現(xiàn)場儀器儀表。(4)信號系統(tǒng)包括開關(guān)量信號和模擬信號。(5)DCS一般是由現(xiàn)場儀表層、控制裝置單元層、工廠（車間）層、和企業(yè)管理層構(gòu)成。傳統(tǒng)DCS--現(xiàn)場級設(shè)備與控制器之間連接采用一對一I/O連線方式3、FCS控制系統(tǒng)的基本特點(1)FCS是3C技術(shù)的融合。它適用于本質(zhì)安全、危險區(qū)域、易變過程、難于對付的非常環(huán)境。(2)現(xiàn)場設(shè)備高度智能化，提供全數(shù)字信號；一條總線連接所有的設(shè)備。(3)從控制室到現(xiàn)場設(shè)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)。(4)控制功能徹底分散。現(xiàn)場總線技術(shù)：使用一根電纜連接所有現(xiàn)場設(shè)備4、DCS控制系統(tǒng)與PLC控制系統(tǒng)的比較DCS是一種“分散式控制系統(tǒng)”，而PLC只是一種控制“裝置”，兩者是“系統(tǒng)”與“裝置”的區(qū)別。系統(tǒng)可以實現(xiàn)任何裝置的功能與協(xié)調(diào)，PLC裝置只實現(xiàn)本單元所具備的功能。網(wǎng)絡(luò)方面，網(wǎng)絡(luò)是控制系統(tǒng)的中樞神經(jīng)。DCS系統(tǒng)如HOLLiASMACS系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)，由上至下分為系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和控制網(wǎng)絡(luò)兩個層次，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)現(xiàn)場控制站與系統(tǒng)操作員站的互連，控制網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)現(xiàn)場控制站與智能I/O單元的通訊，信息傳輸實時可靠。而PLC因為基本上都為個體工作，其在與別的PLC或上位機(jī)進(jìn)行通訊時，所采用的網(wǎng)絡(luò)形式基本都是單網(wǎng)結(jié)構(gòu)。在網(wǎng)絡(luò)安全上，PLC沒有很好的保護(hù)措施。DCS在整個設(shè)計上留有大量的可擴(kuò)展性接口，外接系統(tǒng)或擴(kuò)展系統(tǒng)都十分方便，PLC所搭接的整個系統(tǒng)完成后，想隨意的增加或減少操作員站都是很難實現(xiàn)的。DCS安全性為保證DCS控制設(shè)備的安全可靠，DCS采用了雙冗余的控制單元，當(dāng)重要控制單元出現(xiàn)故障時，都會有相關(guān)的冗余單元實時無擾的切換為工作單元，保證整個系統(tǒng)的安全可靠。PLC所搭接的系統(tǒng)基本沒有冗余的概念，就更談不上冗余控制策略。特別是當(dāng)其某個PLC單元發(fā)生故障時，不得不將整個系統(tǒng)停下來，才能進(jìn)行更換維護(hù)并需重新編程。所以DCS系統(tǒng)要比PLC安全可靠性上高一個等級。DCS與PLC硬件可靠性差不多。PLC的優(yōu)勢在于軟件方面，PLC采用的是順序掃描機(jī)制，PLC在高速的順序控制中占主導(dǎo)地位。PLC的循環(huán)周期在10ms秒左右，而DCS控制站在500ms左右。DCS實現(xiàn)順序聯(lián)鎖功能相對于PLC來講是弱勢，且邏輯執(zhí)行速度不如PLC。相對而言，PLC構(gòu)成的系統(tǒng)成本更低。DCS的現(xiàn)場控制站層通常采用集中式控制，盡管支持遠(yuǎn)程分布式I/O，但由于成本原因，很少采用。而PLC基于現(xiàn)場總線的遠(yuǎn)程分布式I/O體積小更靈活易用，能有效地節(jié)省接線成本。5、FCS控制系統(tǒng)與DCS控制系統(tǒng)的比較可以說FCS兼?zhèn)淞薉CS與PLC的特點，而且跨出了革命性的一步。1)FCS是全開放的系統(tǒng)，其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也是全開放的，F(xiàn)CS的現(xiàn)場設(shè)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(chǎn)品，達(dá)到最佳的系統(tǒng)集成；DCS系統(tǒng)是封閉的，各廠家的產(chǎn)品互不兼容。2)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(qiáng)有力的支持，更重要的是它還可以對現(xiàn)場裝置進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷、維護(hù)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，它提供的信息量也是有限的，它不能對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程操作。3）FCS的結(jié)構(gòu)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(shè)備，實現(xiàn)了徹底的分散，系統(tǒng)擴(kuò)展也變得十分容易；DCS的分散只是到控制器一級，它強(qiáng)調(diào)控制器的功能，數(shù)據(jù)公路更是其關(guān)鍵。4)FCS的全數(shù)字化，控制系統(tǒng)精度高，可以達(dá)到土0.1％；而DCS的信號系統(tǒng)是二進(jìn)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％。5)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(diào)節(jié)性能。6)由于FCS省去了大量的硬件設(shè)備、電纜和電纜安裝輔助設(shè)備，節(jié)約了大量的安裝和調(diào)試費用，所以它的造價要遠(yuǎn)低于DCS。FCS是一個開放的、完全分布