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DCS、FCS两大控制系统比较及两者的集成

1引言

过程控制以计算机控制作为主流。近年来，计算机技术的飞速发展正迅速改

变着工业自动化的现状，传统的生产过程计算机控制系统已仅仅是一个狭义的概

念，现代计算机控制系统的含义已被大大扩展，它不仅包含我们最熟悉的各种

自动控制系统、各种顺序逻辑控制系统、各种自动批处理控制系统及联锁保护系

统，还包括了各生产工段和各生产车间的优化调度系统，以及整个企业的决策系

统和管理系统。本文重点分析作为现代工业顺序逻辑控制的可编程逻辑控制

PLC、现代工业主流的集散型控制系统(DCS)和未来工业主流的现场总线控制系统

(FCS)及其相互关系。

2DCS、FCS控制系统的基本要点

目前，在连续型流程生产自动控制(PA)或习惯称之为工业过程控制中，有两

大控制系统，即DCS和FCS。它们的各自基本要点如下:

2.1DCS或TDCS

(1)分散控制系统DCS与集散控制系统是集通讯、计算、控制、显示

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在中继站中，中继站联接计算机与现场仪器仪表与控制装置。

(4)模拟信号A/D-D/A带微处理的混合。

(5)一台仪表一对线接到I/O，由控制站挂到局域网LAN。

(6)DCS是控制(工程师站)、操作(操作员站)、现场仪表(现场控制站)的三级结

构。

(7)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。

(8)用于大规模的连续过程控制，如石化等。

(9)制造商:Bailey(美)、Westinghouse(美)、HITACH(日)、LEEDSNORTHRMP(美)、

Siemens(德)、Foxboro(美)、ABB(瑞士)

2.2FCS

(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)在总线上PID与仪器、仪表、控制装置都是平等的。

(4)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，

是双向的、开放的取代单向的、封闭的。

(5)用分散的虚拟控制站取代集中的控制站。

(6)制造商:美Honeywell、Smar、Fisher-Rosemount、AB/Rochwell、

Elsag-Bailey、Foxboro。欧Siemens、GEC-Alsthom、Schneider、Process-Data、

ABB

(7)3类FCS的典型

a)连续的工艺过程自动控制如石油化工，其中“本安防爆”技术是绝对重要的，

典型产品是FF、WorldFIP、Profibus-PA

b)分立的工艺动作自动控制，如汽车制造机器人。汽车典型产品是Probifus-DP、

CANbus

c)多点控制如楼宇自动化，典型产品是Lonwork、Profibus-FMS

3两大控制系统之间的差异

我们已经知道，FCS是由DCS与PLC发展而来，FCS不仅具备DCS与PLC的特

点，而且跨出了革命性的一步。而目前，新型的DCS与新型的PLC，都由向对方

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，下面我着重介绍DCS和FCS两大控制系统间的差异要点。

3.1DCS

DCS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有其他制造厂生产的硬件(可编程序控制器