仪表DCS集散控制系统介绍.pdf

《仪表DCS集散控制系统介绍.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《仪表DCS集散控制系统介绍.pdf（11页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、仪表 DCS 集散控制系统介绍 集散控制系统（Distributed control system）是以微处理器为基础的对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的集中分散控制系统，简称 DCS系统。该系统将若干台微机分散应用于过程控制，全部信息通过通信网络由上位管理计算机监控,实现最优化控制，整个装置继承了常规仪表分散控制和计算机集中控制的优点，克服了常规仪表功能单一，人机联系差以及单台微型计算机控制系统危险性高度集中的缺点，既实现了在管理、操作和显示三方面集中，又实现了在功能、负荷和危险性三方面的分散。DCS 系统在现代化生产过程控制中起着重要的作用。集散控制系统一般有以下四部分组成:现

2、场控制级：又称数据采集装置，主要是将过程非控变量进行数据采集和预处理,而且对实时数据进一步加工处理，供 CRT 操作站显示和打印，从而实现开环监视，并将采集到的数据传输到监控计算机.输出装置在有上位机的情况下，能以开关量或者模拟量信号的方式，向终端元件输出计算机控制命令.这一个级别直接面对现场，跟现场过程相连。比如阀门、电机、各类传感器、变送器、执行机构等等。它们都是工业现场的基础设备、同样也是 DCS 的基础.在 DCS 系统中，这一级别的功能就是服从上位机发来的命令，同时向上位机反馈执行的情况。拿军队来举例的话,可以形容为最底层的士兵.它们只要能准确地服从命令，并且准确地向上级汇报情况即完

3、成使命.至于它与上位机交流，就是通过模拟信号或者现场总线的数字信号。由于模拟信号在传递的过程或多或少存在一些失真或者受到干扰,所以目前流行的是通过现场总线来进行 DCS 信号的传递。过程控制级:又称现场控制单元或基本控制器,是 DCS 系统中的核心部分。生产工艺的调节都是靠它来实现。比如阀门的开闭调节、顺序控制、连续控制等等。上面说到现场控制级是“士兵”,那么给它发号施令的就是过程控制级了。它接受现场控制级传来的信号，按照工艺要求进行控制规律运算,然后将结果作为控制信号发给现场控制级的设备。所以,过程控制级要具备聪明的大脑，能将“士兵”反馈的军情进行分析，然后做出命令，以使“士兵能打赢“战争”

4、.这个级别不是最高的，相当于军队里的“中尉”.它也一样必须将现场的情况反馈给更高级别的“上校”也就是下面讲的过程管理级。过程管理级：DCS 的人机接口装置，普遍配有高分辨率、大屏幕的色彩 CRT、操作者键盘、打印机、大容量存储器等。操作员通过操作站选择各种操作和监视生产情况、这个级别是操作人员跟 DCS 交换信息的平台。是 DCS 的核心显示、操作跟管理装置。操作人员通过操作站来监视和控制生产过程,可以通过屏幕了解到生产运行情况，了解每个过程变量的数字跟状态.这一级别在军队中算是很高的“上校”了。它所掌握的“大权”可以根据需要随时进行手动自动切换、修改设定值,调整控制信号、操纵现场设备，以实现

5、对生产过程的控制。经营管理级:又称上位机,功能强、速度快、容量大。通过专门的通信接口与高速数据通路相连，综合监视系统各单元，管理全系统的所有信息。这是全厂自动化系统的最高一层。只有大规模的集散控制系统才具备这一级.相当于军队中的“元帅，他们所面向的使用者是厂长、经理、总工程师等行政管理或运行管理人员.它的权限很大，可以监视各部门的运行情况，利用历史数据和实时数据预测可能发生的各种情况，从企业全局利益出发，帮助企业管理人员进行决策，帮助企业实现其计划目标。DCS 系统的产生背景 上世纪三四十年代,工业自动化装置采用的是分散性控制系统。也就是所有设备都是独立运行，不联网控制。操作员根据生产需求进行

6、计算后，将独立设备的特性调节到适合的程度，然后就开始工作。之后采用了气动、电动模拟仪表组成过程控制系统，实现了一定程度上的集中监视、操作和分散控制。较好的适应了工业生产的需求.可是，随着生产规模和复杂程度的不断提高,原有的控制系统显得滞后、笨重、繁冗,因为一台仪表只有一种控制规律，要实现某些复杂的控制就很困难.另外，控制仪表数量越来越多，用原来落后的仪表盘控制的话，控制盘越来越长，看得人眼睛都会花掉。最致命的就是老系统之间不便于实现通信，很难分级控制和综合管理。再一个就是它的系统变更比较麻烦，只有通过更换仪表和变更仪表连线才能实现。第三次科技革命开始后，随着计算机技术的发展,人们开始尝试将计算

7、机用于过程控制。试图利用计算机所具有的功能特点，来克服常规模拟仪表的局限性。但当时采用的办法是用一台计算机控制几十甚至上百个回路,这样做的危险性很高，如果计算机出现故障，会导致很严重的后果，这就是所谓的“危险集中”。若采用双机双工系统，虽可以提高系统的可靠性,但成本太高,如果工厂的生产规模不大，则经济性很差,用户难以接受.直到上世纪 70 年代开始，随着计算机技术的日渐成熟，大规模集成电路及微处理器的诞生后,人们开始思考是否能将“危险分散”。就是原来靠一台大计算机完成的“艰巨”任务，能否用几十台微处理来完成?这样的话，即使某一处理器坏了，也不至于会“牵一发而动全身”,从而使危险系数大大降低.答

8、案是肯定的.至此 DCS 就诞生了.进入九十年代以后，计算机技术突飞猛进，更多新的技术被应用到了DCS 之中。PLC 是一种针对顺序逻辑控制发展起来的电子设备，它主要用于代替不灵活而且笨重的继电器逻辑。现场总线技术在进入九十年代中期以后发展十分迅猛，以至于有些人已做出预测：基于现场总线的 FCS 将取代DCS 成为控制系统的主角。集散控制系统的特点 DCS 控制系统与常规模拟仪表及集中型计算机控制系统相比，具有很显著的特点。1、系统构成灵活。从总体上看,DCS 就是由各个工作站通过网络通信系统组网而成的.你可以把他现象成“因特网。根据生产需求,你可以随时加入或者撤去工作站。系统组态很灵活。2、

9、操作管理便捷。DCS 的人机反馈都是通过 CRT 跟键盘、鼠标等实现的。你可以想象成在因特网冲浪一样，你可以监视生产装置乃至整个工厂的运行情况。3、控制功能丰富。原先用模拟控制回路实现的复杂运算，通过高精度的微处理器来实现。难道还有什么算法 CPU 实现不了的吗?！4、信息资源共享.你可以把工作站想象成因特网上的各个网站，只要你在 DCS 系统中，并且权限够大，你就能了解到你要的任何参数。5、安装、调试方便。相比原先的模拟控制系统，那么多的飞线头，一大堆类似头发丝的电线.DCS 系统算是很方便了。6、安全可靠性高。难道现在还有什么东西的可靠性比电脑更高吗!？DCS 系统的硬件结构 DCS 的硬

10、件系统主要由集中操作管理装置、分散过程控制装置和通信接口设备等组成.通过通信网络将这些硬件设备连接起来，共同实现数据采集、分散控制和集中监视、操作及管理等功能。现场控制站 现场控制站中的主要设备是现场控制单元。现场控制单元式 DCS 直接与生产过程进行信息交互的 IO 处理系统,它的主要任务是进行数据采集及处理，对被控对象实施闭环反馈控制、顺序控制和批量控制.用户可以根据不同的应用需求，选择配置不同的现场控制单元构成现场控制站。它可以是以面向连续生产的过程控制为主，辅以顺序逻辑控制,构成的一个可以实现多种复杂控制方案的现场控制站；也可以是以顺序控制、连锁控制功能为主的现场控制站；还可以是一个对

11、大批量过程信号进行总体信息采集的现场控制站.现场控制站是一个可以独立运行的计算机检测控制系统.由于它是专为过程检测、控制而设计的通用型设备，所以其机柜、电源、输入输出通道和控制计算机等,与一般的计算机系统有所不同。操作站 运行在 PC 硬件平台、NT 操作系统下的通用操作站的出现，给 DCS 用户带来了许多方便。由于通用操作站的适用面广，相对生产量大,成本下降，因而可以节省用户的经费，维护费用也比较少。为了实现监视和管理等功能，操作站必须配置以下设备：1、操作台，也就是高档电脑桌；2、微处理机系统，就是高档电脑；3、外部存储设备，简单说就是大容量硬盘；4、图形显示设备，就是电脑显示器；5、操作

12、键盘跟鼠标；6 打印输出设备。DCS 的基础知识 1、什么是 DCS？DCS 是分布式控制系统的英文缩写(Distributed Control System）,在国内自控行业又称之为集散控制系统。2、DCS 有什么特点？DCS 是计算机技术、控制技术和网络技术高度结合的产物。DCS 通常采用若干个控制器（过程站）对一个生产过程中的众多控制点进行控制，各控制器间通过网络连接并可进行数据交换。操作采用计算机操作站，通过网络与控制器连接，收集生产数据，传达操作指令。因此，DCS 的主要特点归结为一句话就是：分散控制集中管理。3、DCS 的结构是怎样的？上图是一个较为全面的 DCS 系统结构图，从结

13、构上划分，DCS 包括过程级、操作级和管理级。过程级主要由过程控制站、I/O 单元和现场仪表组成,是系统控制功能的主要实施部分。操作级包括：操作员站和工程师站，完成系统的操作和组态。管理级主要是指工厂管理信息系统(MIS 系统），作为 DCS 更高层次的应用,目前国内纸行业应用到这一层的系统较少。4、DCS 的控制程序是由谁执行的？DCS 的控制决策是由过程控制站完成的，所以控制程序是由过程控制站执行的.5、过程控制站的组成如何？DCS 的过程控制站是一个完整的计算机系统，主要由电源、CPU（中央处理器）、网络接口和 I/O 组成 6、I/O 是什么?控制系统需要建立信号的输入和输出通道,这就

14、是 I/O.DCS 中的 I/O 一般是模块化的，一个 I/O 模块上有一个或多个 I/O 通道,用来连接传感器和执行器（调节阀）.7、什么是 I/O 单元?通常,一个过程控制站是有几个机架组成，每个机架可以摆放一定数量的模块。CPU 所在的机架被称为 CPU 单元，同一个过程站中只能有一个 CPU单元，其他只用来摆放 I/O 模块的机架就是 I/O 单元。8、I/O 单元和 CPU 单元是如何连接的?I/O 单元与 CPU 是通过现场总线连接的。9、什么是现场总线?现场总线是应用于过程控制现场的一种数字网络，它不仅包含有过程控制信息交换，而且还包含设备管理信息的交流。通过现场总线,各种智能设

15、备（智能变送器、调节法、分析仪和分布式 I/O 单元）可以方便地进行数据交换，过程控制策略可以完全在现场设备层次上实现.目前,使用较多的现场总线主要是 FUNDATION fieldbus 基金会现场总线（FF 总线）和PROFIBUS 现场总线。应用现场总线技术可以将各种分布在控制现场的相关智能设备和 I/O 单元方便的连接在一起，构成控制系统,这种结构已经成为DCS 发展的趋势.10、表述网络传输速度的单位是什么？表述网络传输速度一般以波特率(Bps）为单位，其含义是每秒钟传输的二进制数的位数。不同的网络一般波特率不同，相同的网络采用不同的网络电缆也可以达到不同的特率.例如：PROFIBU

16、S 现场总线在以双绞线作为网络电缆时通讯速度为 1。5KBps，采用光缆时可以 12MBps.采用普通双绞线的以太网传输速度为 10MBps，采用光缆时可以达到 100MBps。另外，传输距离的长短会影响传输速度，一般来说，距离越长，速度越慢。11、什么是组态？通过专用的软件定义系统的过程就是组态（configuration）。定义过程站各模块的排列位置和类型的过程叫过程站硬件组态;定义过程站控制策略和控制程序的过程叫控制策略组态；定义操作员站监控程序的过程叫操作员站组态;定义系统网络连接方式和各站地址的过程叫网络组态。12、什么是 PLC？PLC 就是可编程逻辑控制器.13、PLC 能用于过

17、程控制吗?早期的 PLC 只是用来完成一些电气逻辑控制和开关量，现在的 PLC 在性能上，特别是对模拟信号的处理能力上已经大大提高，因此现在 PLC 是可以用于过程控制的。14、什么是模拟量和数字量?模拟量是指连续变化的信号(如 420mA，05v）;数字量是只有开关状态的信号。15、I/O 信号是如何分类的?常用的 I/O 信号一般分为：AI、AO、DI 和 DO。AI模拟量输入信号 AO模拟量输出信号 DI-数字量输入信号 DO数字量输出信号 16、什么是 DCS 的开放性？DCS的开放性是指 DCS 能通过不同的接口方便地与第三方系统或设备连接，并获取其信息的性能。这种连接主要是通过网络

18、实现的，采用通用的、开放的网络协议和标准的软件接口是 DCS 开放性的保障。我公司目前采用的 DCS 系统有很好的开放性.17、什么是系统冗余?在一些对系统可靠性要求很高的应用中，DCS 的设计需要考虑热备份也就是系统冗余，这是指系统中一些关键模块或网络在设计上有一个或多个备份，当现在工作的部分出现问题时，系统可以通过特殊的软件或硬件自动切换到备份上，从而保证了系统不间断工作。通常设计的冗余方式包括：CPU 冗余、网络冗余、电源冗余.在极端情况下,一些系统会考虑全系统冗余，即还包括 I/O 冗余.18、什么是 I/O 余量?与冗余不同，I/O 余量只是系统中 I/O 数量大于应用的要求,这种余

19、量只是数量上的，主要目的是使系统今后有继续加入控制信号的可能。DCS 具有以下特点:（1）高可靠性 由于 DCS 将系统控制功能分散在各台计算机上实现，系统结构采用容错设计，因此某一台计算机出现的故障不会导致系统其它功能的丧失。此外，由于系统中各台计算机所承担的任务比较单一，可以针对需要实现的功能采用具有特定结构和软件的专用计算机,从而使系统中每台计算机的可靠性也得到提高。（2)开放性 DCS 采用开放式、标准化、模块化和系列化设计,系统中各台计算机采用局域网方式通信，实现信息传输,当需要改变或扩充系统功能时,可将新增计算机方便地连入系统通信网络或从网络中卸下，几乎不影响系统其他计算机的工作.

20、（3)灵活性 通过组态软件根据不同的流程应用对象进行软硬件组态，即确定测量与控制信号及相互间连接关系、从控制算法库选择适用的控制规律以及从图形库调用基本图形组成所需的各种监控和报警画面,从而方便地构成所需的控制系统.（4）易于维护 功能单一的小型或微型专用计算机，具有维护简单、方便的特点，当某一局部或某个计算机出现故障时，可以在不影响整个系统运行的情况下在线更换，迅速排除故障.(5）协调性 各工作站之间通过通信网络传送各种数据,整个系统信息共享，协调工作,以完成控制系统的总体功能和优化处理.(6)控制功能齐全 控制算法丰富，集连续控制、顺序控制和批处理控制于一体，可实现串级、前馈、解耦、自适应

21、和预测控制等先进控制，并可方便地加入所需的特殊控制算法。DCS 的构成方式十分灵活，可由专用的管理计算机站、操作员站、工程师站、记录站、现场控制站和数据采集站等组成，也可由通用的服务器、工业控制计算机和可编程控制器构成。处于底层的过程控制级一般由分散的现场控制站、数据采集站等就地实现数据采集和控制，并通过数据通信网络传送到生产监控级计算机。生产监控级对来自过程控制级的数据进行集中操作管理,如各种优化计算、统计报表、故障诊断、显示报警等.随着计算机技术的发展,DCS 可以按照需要与更高性能的计算机设备通过网络连接来实现更高级的集中管理功能，如计划调度、仓储管理、能源管理等。流程工业 CIMS 是

22、一个复杂的综合自动化系统，处理的对象是整个企业的全部生产活动，DCS 作为一种有效的工具和实现手段,在流程工业 CIMS 中完成重要的基础控制和实时生产数据采集、动态监控等功能。与管理类计算机相比，DCS 能够提供更加可靠的生产过程数据，使 CIMS 系统所作出的优化决策也更加可靠。从功能上看，流程工业 CIMS 中的生产自动化系统、动态监控系统和在线质量控制都可以由 DCS 实现。从流程工业 CIMS 的层次结构看，DCS 主要担负过程控制和过程优化任务，有些生产调度和生产管理工作也可在 DCS 上完成。PLC、FCS、DCS 三大控制系统区别 FCS 是由 DCS 与 PLC 发展而来，F

23、CS 不仅具备 DCS 与 PLC 的特点,而且跨出了革命的一步，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 已有很强的顺序控制功能;而新型的 PLC，在处理闭环控制方面也不差,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。一、区别要点 1、DCS DCS系统的关键是通信。也可以说数据公路是分散控制系统 DCS 的脊柱。由于它的任务是为系统所有部件之间提供通信网络,因此，数据公路自身的设计就决定了总体的灵活性和安全性。数据公路的媒体可以是:一对绞线、同轴电缆或光纤电缆。通过数据公路的设计参数，基本上可以了解一个特定 DCS 系统的

24、相对优点与弱点。（1)系统能处理多少 I/O 信息。（2）系统能处理多少与控制有关的控制回路的信息。（3)能适应多少用户和装置（CRT、控制站等)。（4）传输数据的完整性是怎样彻底检查的.（5)数据公路的最大允许长度是多少。（6)数据公路能支持多少支路。（7）数据公路是否能支持由其它制造厂生产的硬件（可编程序控制器、计算机、数据记录装置等)。为保证通信的完整,大部分 DCS 厂家都能提供冗余数据公路.为了保证系统的安全性。使用了复杂的通信规约和检错技术，所谓通信规约就是一组规则,用以保证所传输的数据被接收,并且被理解的和发送的数据一样。目前在 DCS 系统中，一般使用两类通信手段，即同步的和异

25、步的，同步通信依靠一个时钟来调节数据的传输和接收，异步网络采用没有时钟的报告系统。2、FCS FCS 的关键要点有以下三点。（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信传输为基本依据。但是由于各种原因，各类总线的总线协议存在很大的差异。为了使现场总线的满足可互操作性要求，使其成为真正的开放系统,原IEC 国际标准，现场总线通信协议模拟的用户层中,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。D

26、D 能够认为是装置的一个驱动器，它包括所有必要的参数描述和主站所需要的操作步骤。由于 DD 包括描述装置通信所需要的所有信息，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。实际情况是否如上述一致，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 IEC 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平等的。其它 7 种类型总线，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。他们能够形成系统，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。要实现这些总线的相互兼容和互操作,就目前状态而言，几乎是不可能的。通过上述

27、，我们是否可以得出这样一种映象：开放的现场总线控制系统的互操作性,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，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，也不一定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，道理很简单，FCS系统执行的是自动控制装置与现场装置之间的双向数字通信现场总线信号制。如果现场装置不遵循统一的总线协议，即相关的通信规约，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

28、称之为现场总线控制系统。再一点，现场总线的一大特点就是要增加现场一级控制功能。如果现场装置不是多功能智能化的产品，那么现场总线的控制系统的特点也就不存在了，所谓简化系统、方便设计、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。对于一个控制系统，无论是采用 DCS 还是采用现场总线，系统需要处理的信息量至少是一样多的，实际上，采用现场总线后,可以从现场得到更多的信息.现场总线系统的信息量没有减少，甚至增加了，而传输信息的线缆却大大减少了.这就要求一方面要大大提高线缆传输信息的能力，另一方面让大量信息在现场就地完成处理，减少现场与控制机房之间的信息往返.可以说现场总线的本质就

29、是信息处理的现场化。减少信息往返是网络设计和系统组态的一条重要原则。减少信息往返常常可带来改善系统响应时间的好处。因此。网络设计时应优先将相互间信息交换量大的节点，放在同一条支路里.减少信息往返与减少系统的线缆有时会相互矛盾。这时仍应以节省投资为原则来做为选择。如果所选择系统的响应时间允许的话，应选节省线缆的方案。如所选系统的响应时间比较紧张，稍微减少一点信息的传输就够用了,那就应选减少信息传输的方案。现在一些带现场总线的现场仪表本身装了许多功能块，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许多功能雷同功能块的情况是客观存在。选用哪一个现场仪表上的功能，是系统组态要解决的问题

30、。考虑这个问题的原则是：尽量减少总线上的信息往返。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。二、典型系统比较 通过使用现场总线，用户可以大量减少现场接线，用单个现场仪表可以实现多变量通信，不同制造厂生产的装置间可以完全互操作，增加现场一级的控制功能,系统集成大大简化，并且维护十分简便。典型的现场总线系统框图如图 1。从图 1（a)中可以看出，传统的过程控制系统中，每个现场装置到控制室都需使用一对专用的双绞线，以传送 4-20mA 信号，图(b）所示现场总线系统中，每个现场装置到接线盒双绞线仍然可以使用，但是从现场接线盒到中央控制室仅用一根双绞线完成数字通信.通过采用现场总线控

31、制系统,到底能节省多少电缆，编者尚未做此计算。但是，我们可以采用 DCS 系统的电厂中与自动控制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。1、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控制楼，采用机、炉、电单元集中控制方式。单元控制室的标高为 12。6m，与运行层标高一致。DCS采用 WDPF，每台机组设计的 I/O 点为 4500 点。电缆敷设采用俄 EC 元件,8 个人用 1.5 个月时间完成敷设的设计任务.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 机组自动化专业电缆长度为 350 公里。以上电缆

32、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辅助生产车间的电缆。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 95t。其他电缆桥架包括直通、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 55t.附件随桥架提供（如螺栓,螺母）。2、某电厂，4325MW 燃油燃气电站 热力系统为单元制。DCS 采用 TELEPERM-XP。每台机组设计 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 325MW

33、 机组自动化装业的电缆长度为 360km。每台机组全部选用钢制镀锌电缆桥架，其质量约为 250t.3、电站的电缆可以分为六大类：高压电力电缆、低压电力电缆、控制电缆、热控电缆、弱电电缆(主要指计算机用电缆）、其他电缆。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 500根，及约占 60左右（以根数计量）。三、设计、投资及使用 上述的比较偏重于纯技术性的比较，以下比较拟加入经济因素。比较的前提是 DCS 系统与典型的，理想的 FCS 系统进行比较.为什么要做如此的假设？作为 DCS 系统发展到今天,开发初期提出的技术要求已满足并

34、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、理想的说法。而作为 FCS 系统，20 世纪 90 年代刚进入实用化，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,目前还不理想，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,占领更多的市场，目的就是要挤身国际标准，合法的占领更多的市场，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，要真正占领市场，就得完善系统及相关产品.我们可以做这样的预测，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。具体比较：（1)DC

35、S 系统是个大系统,其控制器功能强而且在系统中的作用十分重要,数据公路更是系统的关键，所以，必须整体投资一步到位，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用，使得控制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.(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，必须有 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，

36、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 闭环控制功能装入变送器或执行器中，缩短了控制周期，目前可以从 DCS 的每秒 2-5 次，提高到 FCS 的每秒 10-20次,从而改善调节性能。（5）DCS 系统可以控制和监视工艺全过程，对自身进行诊断、维护和组态。但是，由于自身的致病弱点，其 I/O 信号采用传统的模拟量信号,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 系统采用全数字化技术,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 系统采用双向数字通

37、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）进行诊断、维护和组态。FCS 系统的这点优越性是 DCS 系统无法比拟的.（6）FCS 系统由于信息处理现场化，与 DCS 系统相比,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。同时也节省了 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 系统可以减少大量电缆与敷设电缆用的桥架等，同时也省去了设计、安装和维护费用，有专家认为可以省去 66.对于（6）、（7)两点应补充说明的是，采用 FCS 系统，节省投资的效果是不用怀疑的，但是否如有的

38、专家所说达 66%。这些数字在多篇文章中出现,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，读者在引用数字时要谨慎。(8）FCS 相对 DCS 组态简单，由于结构、性能标准化,便于安装、运行、维护。（9)用于过程控制的 FCS 设计开发要点。这一点并不作为 DCS 比较，只是说明用于过程控制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。要求总线本安防爆功能，而且是头等重要的.基本监控如流量、料位、温度、压力等变化是缓慢的,而且还有滞后效应，因此，节点监控并不需要快电子学的响应时间,但要求有复杂的模拟量处理能力。这一物理特征决定了系统基本上多采用主-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.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，变送器及控制器应向数字智能化发展.作为针对连续过程类及其仪器仪表而开发的 FCS 系统,应侧重于低速总线 H1 的设计完善。