PLC、DCS、FCS三者之间的区别与联系.docx

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1、PLC、DCS、FCS 三者之间的区分与联系FCS 是由 dcs 与 plc 进展而来，FCS 不仅具备 DCS 与 PLC 的特点，而且跨出了革命的一步，而目前，型的 DCS 与型的 PLC 都有向对方靠拢的趋势，型的 DCS 已有很强的挨次把握功能；而型的PLC，在处理闭环把握方面也不差，并且两者都能组成大型网络， DCS 与 PLC 的适用范围，已有很大的穿插。PLC、DCS、FCS 三者之间的区分1、PLCPLC可编程规律把握器是种特地为在工业环境下应用而设计的数字运算操作电子系统。它承受一种可编程的 存储器，在其内部存储执行规律运算、挨次把握、定时、计数和算术运算等操作的指令，通 过

2、数字式或模拟式的输入输出来把握各种类型的机械设备或生产过程。（1） 牢靠性高。由于PLC 大都承受单片微型计算机，因而集成度高，再加上相应的保护电路及自诊断功能，提高了系统的牢靠性。（2） 编程简洁。PLC 的编程多承受继电器把握梯形图及命令语句， 其数量比微型机指令要少得多，除中、高档 PLC 外，一般的小型 PLC 只有 16 条左右。由于梯形图形象而简洁，因此简洁把握、使用便利， 甚至不需要计算机专业学问，就可进展编程。（3） 组态灵敏。由于PLC 承受积木式构造，用户只需要简洁地组合，便可灵敏地转变把握系统的功能和规模，因此，可适用于任何控 制系统。（4） 输入/输出功能模块齐全。PL

3、C 的最大优点之一，是针对不同的现场信号如直流或沟通、开关量、数字量或模拟量、电压或电 流等，均有相应的模板可与工业现场的器件如按钮、开关、传感 电流变送器、电机启动器或把握阀等直接连接，并通过总线与 CPU 主板连接。（5） 安装便利。与计算机系统相比，PLC 的安装既不需要专用机房，也不需要严格的屏蔽措施。使用时只需把检测器件与执行机构和PLC 的 I/O 接口端子正确连接，便可正常工作。（6） 运行速度快。由于PLC 的把握是由程序把握执行的，因而不管其牢靠性还是运行速度，都是继电器规律把握无法相比的。近年来，微处理器的使用，特别是随着单片机大量承受，大大增强了 PLC 的力气，并且使

4、PLC 与微型机把握系统之间的差异越来越小， 特别是高档 PLC 更是如此。2、DCSDCS 系统的关键是通信。也可以说数据大路是分散把握系统 DCS 的脊柱。由于它的任务是为系统全部部件之间供给通信网络，因此， 数据大路自身的设计就打算了总体的灵敏性和安全性。数据大路的媒 体可以是：一对绞线、同轴电缆或光纤电缆。通过数据大路的设计参数，根本上可以了解一个特定 DCS 系统的相对优点与弱点。（1） 系统能处理多少 I/O 信息。（2） 系统能处理多少与把握有关的把握回路的信息。（3） 能适应多少用户和装置CRT、把握站等。（4） 传输数据的完整性是怎样彻底检查的。（5） 数据大路的最大允许长度

5、是多少。（6） 数据大路能支持多少支路。（7） 数据大路是否能支持由其它制造厂生产的硬件可编程序把握器、计算机、数据记录装置等。为保证通信的完整，大局部 DCS 厂家都能供给冗余数据大路。为了保证系统的安全性。使用了简洁的通信规约和检错技术，所谓通信规约就是一组规章，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，即同步的和异步的， 同步通信依靠一个时钟来调整数据的传输和接收，异步网络承受没有时钟的报告系统。3、FCSFCS 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

6、关的关键技术与有关的设备也就被确定，就其总线协议的根本原理而言，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根本依据。但是由于各种缘由，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。DD 能够认为是装置的一个驱动器，它包括全部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全部信息，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。实际状况是否如上述全都，答

7、复是否认的。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公正的。其它 7 种类型总线，不管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，几乎是不行能的。通过上述，我们是否可以得出这样一种映象：开放的现场总线把握系统的互操作性，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，不管什么厂家的产品，也不愿定

8、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 系统的根底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，是根底，道理很简洁， FCS 系统执行的是自动把握装置与现场装置之间的双向数字通信现场总线信号制。假设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，也不能称之为现场总线把握系统。再一点，现场总线的一大特点就是要增加现场一级把握功能。假设现场装置不是多功能智能化的产品，那么现场总线的把握系统的特点也就不存在了，所谓简化系统、便利设计、利于维护等优越性

9、也是虚的。（3） FCS 系统的本质是信息处理现场化。对于一个把握系统，无论是承受 DCS 还是承受现场总线，系统需要处理的信息量至少是一样多的，实际上，承受现场总线后，可以从 现场得到更多的信息。现场总线系统的信息量没有削减，甚至增加了， 而传输信息的线缆却大大削减了。这就要求一方面要大大提高线缆传 输信息的力气，另一方面让大量信息在现场就地完成处理，削减现场 与把握机房之间的信息来回。可以说现场总线的本质就是信息处理的 现场化。削减信息来回是网络设计和系统组态的一条重要原则。削减信息来回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。削

10、减信息来回与削减系统的线缆有时会相互冲突。这时仍应以节约投资为原则来做为选择。假设所选择系统的响应时间允许的话，应选节约线缆的方案。如所选系统的响应时间比较紧急，略微削减一点信息的传输就够用了，那就应选削减信息传输的方案。现在一些带现场总线的现场仪表本身装了很多功能块，虽然不同产品同种功能块在性能上会稍有差异，但一个网络支路上有很多功能雷同功能块的状况是客观存在。选用哪一个现场仪表上的功能，是系统组态要解决的问题。考虑这个问题的原则是：尽量削减总线上的信息来回。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。三者之间的典型比较通过使用现场总线，用户可以大量削减现场接线，用单个现场仪

11、 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， 增加现场一级的把握功能，系统集成大大简化，并且维护格外简便。 传统的过程把握系统中，每个现场装置到把握室都需使用一对专用的 双绞线，以传送 4-20mA 信号，现场总线系统中，每个现场装置到接线盒双绞线照旧可以使用，但是从现场接线盒到中心把握室仅用一根 双绞线完成数字通信。通过承受现场总线把握系统，到底能节约多少电缆，编者尚未做 此计算。但是，我们可以承受 DCS 系统的电厂中与自动把握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，2&TImes;300MW 燃煤机组热力系统为单元制。每台机组设置一座集中把握

12、楼，承受机、炉、电单元集中把握方式。单元把握室的标高为 12.6m，与运行层标高全都。DCS 承受 WDPF-，每台机组设计的 I/O 点为 4500 点。电缆敷设承受俄 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关心生产车间的电缆。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

13、 300MW 机组约为 55t。附件随桥架供给如螺栓，螺母。2、某电厂，4&TImes;325MW 燃油燃气电站热力系统为单元制。DCS 承受 TELEPERM-XP.每台机组设计 I/O 点为 5804 点。电缆敷设承受 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 机组自动扮装业的电缆长度为 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、把握电缆、热控电缆、弱电电缆主要指计算机用电缆、其他电缆。假设两

14、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。上述的比较偏重于纯技术性的比较，以下比较拟参与经济因素。 比较的前提是 DCS 系统与典型的，抱负的 FCS 系统进展比较。为什么要做如此的假设？作为 DCS 系统进展到今日，开发初期提出的技术要求已满足并得到了完善，目前的状况是进一步提高，因此也就不 存在典型、抱负的说法。而作为 FCS 系统，20 世纪 90 年月刚进入有用化，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，目前还不抱负，有待完善。这种状态

15、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，占据更多的市场，目的就是要挤身国际 标准，合法的占据更多的市场，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，要真正占据市场，就得完善系统及相关产 品。我们可以做这样的推想，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） DCS 系统是个大系统，其把握器功能强而且在系统中的作用格外重要，数据大路更是系统的关键，所以，必需整体投资一步到位， 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承受，使得把握器功能

16、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，各公司产品根本不兼容。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，到达最正确的系统集成。（3） DCS 系统的信息全都是二进制或模拟信号形成的，必需有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，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 闭环把握功能装入变送器或执行器中， 缩短了把握周期，目前可以从 DCS 的每秒 2-5 次，提高到 FCS 的每秒 10-2

17、0 次，从而改善调整性能。（5） DCS 系统可以把握和监视工艺全过程，对自身进展诊断、维护和组态。但是，由于自身的致病弱点，其 I/O 信号承受传统的模拟量信号，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 进展远方诊断、维护和组态。FCS 系统承受全数字化技术，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过失的功能。FCS 系统承受双向数字通信现场总线信号制。因此，它可以对现场装置含变送器，执行机构等进展诊断、维护和组态。FCS 系统的这点优越性是 DCS 系统无法比较的。（6） FCS 系统由于信息处理现场化，与 DCS 系统相比，可以省去相

18、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。同时也节约了 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 系统可以削减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，承受 FCS 系统，节约投资的效果是不用疑心的，但是否如有的专家所说达 66%。这些数字在多篇文章中消灭，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慎重。（8） FCS 相对 DCS 组态简洁，由于构造、性能标准化，便于安装、运行

19、、维护。（9） 用于过程把握的 FCS 设计开发要点。这一点并不作为 DCS 比较，只是说明用于过程把握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。根本监控如流量、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 有简洁的模拟量处理力气。这一物理特征打算了系统根本上多承受主-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，变送器及把握器应向数字智能化进展。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。