FCS是由dcs與plc發(fā)展而來，F(xiàn)CS不僅具備DCS與PLC的特點(diǎn),，而且跨出了革命的一步,，而目前，新型的DCS與新型的PLC都有向?qū)Ψ娇繑n的趨勢(shì),，新型的DCS已有很強(qiáng)的順序控制功能,；而新型的PLC，在處理閉環(huán)控制方面也不差,，并且兩者都能組成大型網(wǎng)絡(luò),，DCS與PLC的適用范圍，已有很大的交叉,。

　　1,、PLC

　　PLC（可編程邏輯控制器）是種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)。它采用一種可編程的存儲(chǔ)器,，在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算,、順序控制、定時(shí),、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令,，通過數(shù)字式或模擬式的輸入輸出來控制各種類型的機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過程。

　?。?）可靠性高,。由于PLC大都采用單片微型計(jì)算機(jī)，因而集成度高,，再加上相應(yīng)的保護(hù)電路及自診斷功能,，提高了系統(tǒng)的可靠性。

　?。?）編程容易,。PLC的編程多采用繼電器控制梯形圖及命令語句，其數(shù)量比微型機(jī)指令要少得多,，除中,、高檔PLC外，一般的小型PLC只有16條左右,。由于梯形圖形象而簡(jiǎn)單,，因此容易掌握,、使用方便，甚至不需要計(jì)算機(jī)專業(yè)知識(shí),，就可進(jìn)行編程,。

　　（3）組態(tài)靈活,。由于PLC采用積木式結(jié)構(gòu),，用戶只需要簡(jiǎn)單地組合，便可靈活地改變控制系統(tǒng)的功能和規(guī)模,，因此,，可適用于任何控制系統(tǒng)。

　?。?）輸入/輸出功能模塊齊全,。PLC的最大優(yōu)點(diǎn)之一，是針對(duì)不同的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)（如直流或交流,、開關(guān)量,、數(shù)字量或模擬量、電壓或電流等）,，均有相應(yīng)的模板可與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的器件（如按鈕,、開關(guān)、傳感電流變送器,、電機(jī)啟動(dòng)器或控制閥等）直接連接,，并通過總線與CPU主板連接。

　?。?）安裝方便,。與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相比，PLC的安裝既不需要專用機(jī)房,，也不需要嚴(yán)格的屏蔽措施,。使用時(shí)只需把檢測(cè)器件與執(zhí)行機(jī)構(gòu)和PLC的I/O接口端子正確連接，便可正常工作,。

　?。?）運(yùn)行速度快。由于PLC的控制是由程序控制執(zhí)行的,，因而不論其可靠性還是運(yùn)行速度,，都是繼電器邏輯控制無法相比的。

　　近年來,，微處理器的使用,，特別是隨著單片機(jī)大量采用，大大增強(qiáng)了PLC的能力，并且使PLC與微型機(jī)控制系統(tǒng)之間的差別越來越小,，特別是高檔PLC更是如此,。

　　PLC、DCS,、FCS三者之間的區(qū)別與聯(lián)系

　　2,、DCS

　　DCS系統(tǒng)的關(guān)鍵是通信。也可以說數(shù)據(jù)公路是分散控制系統(tǒng)DCS的脊柱,。由于它的任務(wù)是為系統(tǒng)所有部件之間提供通信網(wǎng)絡(luò),，因此，數(shù)據(jù)公路自身的設(shè)計(jì)就決定了總體的靈活性和安全性,。數(shù)據(jù)公路的媒體可以是：一對(duì)絞線,、同軸電纜或光纖電纜。

　　通過數(shù)據(jù)公路的設(shè)計(jì)參數(shù),，基本上可以了解一個(gè)特定DCS系統(tǒng)的相對(duì)優(yōu)點(diǎn)與弱點(diǎn),。

　?。?）系統(tǒng)能處理多少I/O信息,。

　　（2）系統(tǒng)能處理多少與控制有關(guān)的控制回路的信息,。

　?。?）能適應(yīng)多少用戶和裝置（CRT、控制站等）,。

　?。?）傳輸數(shù)據(jù)的完整性是怎樣徹底檢查的。

　?。?）數(shù)據(jù)公路的最大允許長(zhǎng)度是多少,。

　　（6）數(shù)據(jù)公路能支持多少支路,。

　?。?）數(shù)據(jù)公路是否能支持由其它制造廠生產(chǎn)的硬件（可編程序控制器、計(jì)算機(jī),、數(shù)據(jù)記錄裝置等）,。

　　為保證通信的完整，大部分DCS廠家都能提供冗余數(shù)據(jù)公路,。

　　為了保證系統(tǒng)的安全性,。使用了復(fù)雜的通信規(guī)約和檢錯(cuò)技術(shù)，所謂通信規(guī)約就是一組規(guī)則,，用以保證所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)被接收,，并且被理解的和發(fā)送的數(shù)據(jù)一樣。

　　目前在DCS系統(tǒng)中，一般使用兩類通信手段,，即同步的和異步的,，同步通信依靠一個(gè)時(shí)鐘來調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)的傳輸和接收，異步網(wǎng)絡(luò)采用沒有時(shí)鐘的報(bào)告系統(tǒng),。

　　3,、FCS

　　FCS的關(guān)鍵要點(diǎn)有以下三點(diǎn)。

　?。?）FCS系統(tǒng)的核心是總線協(xié)議,，即總線標(biāo)準(zhǔn)。

　　一種類型的總線,，只要其總線協(xié)議一經(jīng)確定,，相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)與有關(guān)的設(shè)備也就被確定，就其總線協(xié)議的基本原理而言,，各類總線都是一樣的,，都以解決雙向串行數(shù)字化通信傳輸為基本依據(jù)。但是由于各種原因,，各類總線的總線協(xié)議存在很大的差異,。

　　為了使現(xiàn)場(chǎng)總線的滿足可互操作性要求，使其成為真正的開放系統(tǒng),，原IEC國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),，現(xiàn)場(chǎng)總線通信協(xié)議模擬的用戶層中，就明確規(guī)定用戶層具有裝置描述功能,。為了實(shí)現(xiàn)互操作,，每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線裝置都用裝置描述DD來描述。DD能夠認(rèn)為是裝置的一個(gè)驅(qū)動(dòng)器,，它包括所有必要的參數(shù)描述和主站所需要的操作步驟,。由于DD包括描述裝置通信所需要的所有信息，并且與主站無關(guān),，所以可以使現(xiàn)場(chǎng)裝置實(shí)現(xiàn)真正的互操作性,。

　　實(shí)際情況是否如上述一致，回答是否定的,。目前通過的現(xiàn)場(chǎng)總線國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)含8種類型,，而原IEC國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)只是8種類型之一，與其它7種類型總線的地位是平等的,。其它7種類型總線,，不論其市場(chǎng)占有率有多少，每個(gè)總線協(xié)議都有一套軟件,、硬件的支撐,。他們能夠形成系統(tǒng),，形成產(chǎn)品。而原IEC現(xiàn)場(chǎng)總線國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),，是一個(gè)既無軟件支撐也無硬件支撐的空架子,。要實(shí)現(xiàn)這些總線的相互兼容和互操作，就目前狀態(tài)而言,，幾乎是不可能的,。

　　通過上述，我們是否可以得出這樣一種映象：開放的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的互操作性,，就一個(gè)特定類型的現(xiàn)場(chǎng)總線而言,，只要遵循該類型現(xiàn)場(chǎng)總線的總線協(xié)議，對(duì)其產(chǎn)品是開放的,，并具有互操作性,，換句話說，不論什么廠家的產(chǎn)品,，也不一定是該現(xiàn)場(chǎng)總線公司的產(chǎn)品,，只要遵循該總線的總線協(xié)議，產(chǎn)品之間是開放的,，并具有互操作性,，就可以組成總線網(wǎng)絡(luò)。

　?。?）FCS系統(tǒng)的基礎(chǔ)是數(shù)字智能現(xiàn)場(chǎng)裝置,。

　　數(shù)字智能現(xiàn)場(chǎng)裝置是FCS系統(tǒng)的硬件支撐,，是基礎(chǔ),，道理很簡(jiǎn)單，F(xiàn)CS系統(tǒng)執(zhí)行的是自動(dòng)控制裝置與現(xiàn)場(chǎng)裝置之間的雙向數(shù)字通信現(xiàn)場(chǎng)總線信號(hào)制,。如果現(xiàn)場(chǎng)裝置不遵循統(tǒng)一的總線協(xié)議,，即相關(guān)的通信規(guī)約，不具備數(shù)字通信功能,，那么所謂雙向數(shù)字通信只是一句空話,，也不能稱之為現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)。再一點(diǎn),，現(xiàn)場(chǎng)總線的一大特點(diǎn)就是要增加現(xiàn)場(chǎng)一級(jí)控制功能,。如果現(xiàn)場(chǎng)裝置不是多功能智能化的產(chǎn)品，那么現(xiàn)場(chǎng)總線的控制系統(tǒng)的特點(diǎn)也就不存在了,，所謂簡(jiǎn)化系統(tǒng),、方便設(shè)計(jì)、利于維護(hù)等優(yōu)越性也是虛的,。

　?。?）FCS系統(tǒng)的本質(zhì)是信息處理現(xiàn)場(chǎng)化。

　　對(duì)于一個(gè)控制系統(tǒng)，無論是采用DCS還是采用現(xiàn)場(chǎng)總線,，系統(tǒng)需要處理的信息量至少是一樣多的,，實(shí)際上，采用現(xiàn)場(chǎng)總線后,，可以從現(xiàn)場(chǎng)得到更多的信息?，F(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的信息量沒有減少，甚至增加了,，而傳輸信息的線纜卻大大減少了,。這就要求一方面要大大提高線纜傳輸信息的能力，另一方面讓大量信息在現(xiàn)場(chǎng)就地完成處理,，減少現(xiàn)場(chǎng)與控制機(jī)房之間的信息往返,。可以說現(xiàn)場(chǎng)總線的本質(zhì)就是信息處理的現(xiàn)場(chǎng)化,。

　　減少信息往返是網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和系統(tǒng)組態(tài)的一條重要原則,。減少信息往返常常可帶來改善系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間的好處,。因此,。網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)優(yōu)先將相互間信息交換量大的節(jié)點(diǎn)，放在同一條支路里,。

　　減少信息往返與減少系統(tǒng)的線纜有時(shí)會(huì)相互矛盾,。這時(shí)仍應(yīng)以節(jié)省投資為原則來做為選擇。如果所選擇系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間允許的話,，應(yīng)選節(jié)省線纜的方案,。如所選系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間比較緊張，稍微減少一點(diǎn)信息的傳輸就夠用了,，那就應(yīng)選減少信息傳輸?shù)姆桨浮?/p>

　　現(xiàn)在一些帶現(xiàn)場(chǎng)總線的現(xiàn)場(chǎng)儀表本身裝了許多功能塊,，雖然不同產(chǎn)品同種功能塊在性能上會(huì)稍有差別，但一個(gè)網(wǎng)絡(luò)支路上有許多功能雷同功能塊的情況是客觀存在,。選用哪一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)儀表上的功能,，是系統(tǒng)組態(tài)要解決的問題。

　　考慮這個(gè)問題的原則是：盡量減少總線上的信息往返,。一般可以選擇與該功能有關(guān)的信息輸出最多的那臺(tái)儀表上的功能塊,。

　　三者之間的典型比較

　　通過使用現(xiàn)場(chǎng)總線，用戶可以大量減少現(xiàn)場(chǎng)接線,，用單個(gè)現(xiàn)場(chǎng)儀表可以實(shí)現(xiàn)多變量通信,，不同制造廠生產(chǎn)的裝置間可以完全互操作，增加現(xiàn)場(chǎng)一級(jí)的控制功能,，系統(tǒng)集成大大簡(jiǎn)化,，并且維護(hù)十分簡(jiǎn)便,。傳統(tǒng)的過程控制系統(tǒng)中，每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)裝置到控制室都需使用一對(duì)專用的雙絞線,，以傳送4-20mA信號(hào),，現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)中，每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)裝置到接線盒雙絞線仍然可以使用,，但是從現(xiàn)場(chǎng)接線盒到中央控制室僅用一根雙絞線完成數(shù)字通信,。

　　通過采用現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)，到底能節(jié)省多少電纜,，編者尚未做此計(jì)算,。但是，我們可以采用DCS系統(tǒng)的電廠中與自動(dòng)控制系統(tǒng)有關(guān)的所用電纜公里數(shù)看出,，電纜在基建投資中所占份額,。

　　1、某電廠,，2&TImes;300MW燃煤機(jī)組

　　熱力系統(tǒng)為單元制,。每臺(tái)機(jī)組設(shè)置一座集中控制樓，采用機(jī),、爐,、電單元集中控制方式。單元控制室的標(biāo)高為12.6m,，與運(yùn)行層標(biāo)高一致,。DCS采用WDPF-Ⅱ，每臺(tái)機(jī)組設(shè)計(jì)的I/O點(diǎn)為4500點(diǎn),。

　　電纜敷設(shè)采用俄EC元件,，8個(gè)人用1.5個(gè)月時(shí)間完成敷設(shè)的設(shè)計(jì)任務(wù)。

　　主廠房?jī)?nèi)每臺(tái)300MW機(jī)組自動(dòng)化專業(yè)的電纜根數(shù)為4038根,。

　　主廠房?jī)?nèi)每臺(tái)300MW機(jī)組自動(dòng)化專業(yè)電纜長(zhǎng)度為350公里,。

　　以上電纜的根數(shù)及長(zhǎng)度均不包括全廠火災(zāi)報(bào)警的廠供電纜和全廠各輔助生產(chǎn)車間的電纜,。

　　電纜橋架的立柱,、橋架及小槽盒全部選用鋼制鍍鋅，每臺(tái)機(jī)組約95t,。

　　其他電纜橋架包括直通,、彎通、三通,、四通,、蓋板、終端封頭,、調(diào)寬片,、直接片等選用鋁合金材質(zhì),，每臺(tái)300MW機(jī)組約為55t。

　　附件隨橋架提供（如螺栓,，螺母）,。

　　2、某電廠,，4&TImes;325MW燃油燃?xì)怆娬?/p>

　　熱力系統(tǒng)為單元制,。DCS采用TELEPERM--XP.每臺(tái)機(jī)組設(shè)計(jì)I/O點(diǎn)為5804點(diǎn)。

　　電纜敷設(shè)采用EC軟件,，12個(gè)人用2.5個(gè)月時(shí)間完成電纜敷設(shè)的設(shè)計(jì)任務(wù),。

　　主廠房?jī)?nèi)每臺(tái)325MW機(jī)組自動(dòng)化專業(yè)的電纜根數(shù)為4413根。

　　主廠房?jī)?nèi)每臺(tái)325MW機(jī)組自動(dòng)化裝業(yè)的電纜長(zhǎng)度為360km,。

　　每臺(tái)機(jī)組全部選用鋼制鍍鋅電纜橋架,，其質(zhì)量約為250t。

　　3,、電站的電纜可以分為六大類：高壓電力電纜,、低壓電力電纜、控制電纜,、熱控電纜,、弱電電纜（主要指計(jì)算機(jī)用電纜）、其他電纜,。若兩臺(tái)300MW機(jī)組同時(shí)做電纜敷設(shè),，自動(dòng)化專業(yè)電纜的數(shù)量大約有8500根左右。其中熱控電纜和弱電電纜將大于500根,，及約占60%左右（以根數(shù)計(jì)量）,。

　　上述的比較偏重于純技術(shù)性的比較，以下比較擬加入經(jīng)濟(jì)因素,。

　　比較的前提是DCS系統(tǒng)與典型的,，理想的FCS系統(tǒng)進(jìn)行比較。為什么要做如此的假設(shè),？作為DCS系統(tǒng)發(fā)展到今天,，開發(fā)初期提出的技術(shù)要求已滿足并得到了完善，目前的狀況是進(jìn)一步提高,，因此也就不存在典型,、理想的說法。而作為FCS系統(tǒng),，20世紀(jì)90年代剛進(jìn)入實(shí)用化,，作為開發(fā)初期的技術(shù)要求：兼容開放、雙向數(shù)字通信,、數(shù)字智能現(xiàn)場(chǎng)裝置,、高速總線等,，目前還不理想，有待完善,。這種狀態(tài)與現(xiàn)場(chǎng)總線國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的制定不能說沒有關(guān)系,。過去的十多年，各總線組織都忙于制定標(biāo)準(zhǔn),，開發(fā)產(chǎn)品,，占領(lǐng)更多的市場(chǎng)，目的就是要擠身國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),，合法的占領(lǐng)更多的市場(chǎng),，現(xiàn)在有關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的爭(zhēng)戰(zhàn)已告一段落，各大公司組織都已意識(shí)到,，要真正占領(lǐng)市場(chǎng),，就得完善系統(tǒng)及相關(guān)產(chǎn)品。我們可以做這樣的預(yù)測(cè),，不久的將來,，完善的現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)及相關(guān)產(chǎn)品必將成為世界現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的主流。

　　具體比較：

　?。?）DCS系統(tǒng)是個(gè)大系統(tǒng),，其控制器功能強(qiáng)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(guān)鍵,，所以,，必須整體投資一步到位，事后的擴(kuò)容難度較大,。而FCS功能下放較徹底,，信息處理現(xiàn)場(chǎng)化，數(shù)字智能現(xiàn)場(chǎng)裝置的廣泛采用,，使得控制器功能與重要性相對(duì)減弱,。因此，F(xiàn)CS系統(tǒng)投資起點(diǎn)低,，可以邊用,、邊擴(kuò)、邊投運(yùn),。

　?。?）DCS系統(tǒng)是封閉式系統(tǒng)，各公司產(chǎn)品基本不兼容,。而FCS系統(tǒng)是開放式系統(tǒng)，用戶可以選擇不同廠商,、不同品牌的各種設(shè)備連入現(xiàn)場(chǎng)總線,，達(dá)到最佳的系統(tǒng)集成,。

　　（3）DCS系統(tǒng)的信息全都是二進(jìn)制或模擬信號(hào)形成的,，必須有D/A與A/D轉(zhuǎn)換,。而FCS系統(tǒng)是全數(shù)字化，就免去了D/A與A/D變換,，高集成化高性能,，使精度可以從±0.5%提高到±0.1%。

　?。?）FCS系統(tǒng)可以將PID閉環(huán)控制功能裝入變送器或執(zhí)行器中,，縮短了控制周期，目前可以從DCS的每秒2--5次,，提高到FCS的每秒10--20次,，從而改善調(diào)節(jié)性能。

　?。?）DCS系統(tǒng)可以控制和監(jiān)視工藝全過程,，對(duì)自身進(jìn)行診斷、維護(hù)和組態(tài),。但是,，由于自身的致病弱點(diǎn)，其I/O信號(hào)采用傳統(tǒng)的模擬量信號(hào),，因此,，它無法在DCS工程師站上對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表（含變送器，執(zhí)行器等） 進(jìn)行遠(yuǎn)方診斷,、維護(hù)和組態(tài),。FCS系統(tǒng)采用全數(shù)字化技術(shù)，數(shù)字智能現(xiàn)場(chǎng)裝置發(fā)送多變量信息,，而不僅僅是單變量信息,，并且還具備檢測(cè)信息差錯(cuò)的功能。FCS系統(tǒng)采用雙向數(shù)字通信現(xiàn)場(chǎng)總線信號(hào)制,。因此,，它可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)裝置（含變送器，執(zhí)行機(jī)構(gòu)等）進(jìn)行診斷,、維護(hù)和組態(tài),。FCS系統(tǒng)的這點(diǎn)優(yōu)越性是DCS系統(tǒng)無法比擬的。

　?。?）FCS系統(tǒng)由于信息處理現(xiàn)場(chǎng)化,，與DCS系統(tǒng)相比，可以省去相當(dāng)數(shù)量的隔離器,、端子柜,、I/O終端,、I/O卡件、I/O文件及I/O柜,。同時(shí)也節(jié)省了I/O裝置及裝置室的空間與占地面積,，有專家認(rèn)為可以省去60%。

　?。?）與（6）同樣理由,，F(xiàn)CS系統(tǒng)可以減少大量電纜與敷設(shè)電纜用的橋架等，同時(shí)也省去了設(shè)計(jì),、安裝和維護(hù)費(fèi)用,，有專家認(rèn)為可以省去66%。

　　對(duì)于（6）,、（7）兩點(diǎn)應(yīng)補(bǔ)充說明的是,，采用FCS系統(tǒng)，節(jié)省投資的效果是不用懷疑的,，但是否如有的專家所說達(dá)66%,。這些數(shù)字在多篇文章中出現(xiàn)，編者認(rèn)為這是相互轉(zhuǎn)摘的結(jié)果,，目前還未找到這些數(shù)字的原始出處,。因此，讀者在引用數(shù)字時(shí)要謹(jǐn)慎,。

　?。?）FCS相對(duì)DCS組態(tài)簡(jiǎn)單，由于結(jié)構(gòu),、性能標(biāo)準(zhǔn)化,，便于安裝、運(yùn)行,、維護(hù),。

　　（9）用于過程控制的FCS設(shè)計(jì)開發(fā)要點(diǎn),。這一點(diǎn)并不作為DCS比較,，只是說明用于過程控制或者說用于模擬連續(xù)過程類的FCS在設(shè)計(jì)開發(fā)中應(yīng)重點(diǎn)考慮的問題。

　?、僖罂偩€本安防爆功能,，而且是頭等重要的。

　?、诨颈O(jiān)控如流量,、料位、溫度、壓力等變化是緩慢的,，而且還有滯后效應(yīng),，因此,，節(jié)點(diǎn)監(jiān)控并不需要快電子學(xué)的響應(yīng)時(shí)間,，但要求有復(fù)雜的模擬量處理能力。這一物理特征決定了系統(tǒng)基本上多采用主--從之間的集中輪詢制,，這在技術(shù)上是合理的,，在經(jīng)濟(jì)上是有利的。

　?、哿髁?、料位、溫度,、壓力等參數(shù)的測(cè)量,，其物理原理是古典的，但傳感器,，變送器及控制器應(yīng)向數(shù)字智能化發(fā)展,。

　　④作為針對(duì)連續(xù)過程類及其儀器儀表而開發(fā)的FCS系統(tǒng),，應(yīng)側(cè)重于低速總線H1的設(shè)計(jì)完善,。