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PLC、DCS、FCS 三大控制系统的特点和差异
1.前言
上世纪九十年代走向实用化的现场总线控制系统,正以迅猛的势头快速发展,是目前世界上最新型的
控制系统。现场总线控制系统是目前自动化技术中的一个热点,正受到国内外自动化设备制造商与用户越
来越强烈的关注。现场总线控制系统的出现,将给自动化领域带来又一次革命,其深度和广度将超过历史
的任何一次,从而开创自动化的新纪元。
在有些行业,FCS 是由 PLC 发展而来的;而在另一些行业,FCS 又是由 DCS 发展而来的,所以 FCS 与
PLC 及 DCS 之间有着千丝万缕的联系,又存在着本质的差异。本文试就 PLC、DCS、FCS 三大控制系统的特
点和差异作一分析,指出它们之间的渊源及发展方向。
2.PLC、DCS、FCS 三大控制系统的基本特点
目前,在连续型流程生产自动控制(PA)或习惯称之谓工业过程控制中,有三大控制系统,即 PLC、
DCS 和 FCS。它们各自的基本特点如下:
2.1 PLC
(1)从开关量控制发展到顺序控制、运送处理,是从下往上的。
(2)连续 PID 控制等多功能,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 机作主站方便之处是:
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 TDC3000、CENTUMCS、WDPFI、MOD300。
(7)PLC 网络如 Siemens 公司的 SINEC—L1、SINEC—H1、S4、S5、S6、S7 等,GE 公司的 GENET、三
菱公司的 MELSEC—NET、MELSEC—NET/MINI。
(8)主要用于工业过程中的顺序控制,新型 PLC 也兼有闭环控制功能。
(9)制造商:GOULD(美)、AB(美)、GE(美)、OMRON(日)、MITSUBISHI(日)、Siemens(德)等。
2.2 DCS 或 TDCS
(1)分散控制系统 DCS 与集散控制系统 TDCS 是集 4C(Communication,Computer, Control、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控制装置。
(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/D—D/A、带微处理器的混合。
(6)一台仪表一对线接到 I/O,由控制站挂到局域网 LAN。
(7)DCS 是控制(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控制,如石化等。
(10)制造商: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。
2.3 FCS
(1)基本任务是:本质(本征)安全、危险区域、易变过程、难于对付的非常环境。
(2)全数字化、智能、多功能取代模拟式单功能仪器、仪表、控制装置。
(3)用两根线联接分散的现场仪表、控制装置、PID 与控制中心,取代每台仪器两根线。
(4)在总线上 PID 与仪器、仪表、控制装置都是平等的。
(5)多变量、多节点、串行、数字通信系统取代单变量、单点、并行、模拟系统。