三大工控系統PLC、DCS、FCS的特點及區別

隨著工業技術的快速發展，相繼出現了集散控制系統和現場控制系統。在工業過程控制中的三大控制系統，分別是PLC、DCS、FCS。一些人認為FCS是由PLC發展而來的，另外一些人則認為FCS是由DCS發展而來。FCS與PLC及DCS之間既有密不可分的關聯，又存在著一些差別。

PLC控制器是一種數字運算操作的電子系統，專為工業環境下的應用而設計。它采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序、執行邏輯運算、順序控制、定時、計數與算術操作等面向用戶的指令，并通過數字式或模擬式輸入或輸出，控制各種類型的機械或生產過程。

DCS集散控制系統，又叫計算機分布式控制系統。它是20世紀70年代中期迅速發展起來的，它把控制技術、計算機技術、圖像顯示技術以及通信技術結合起來，也稱作4C技術，實現了對生產過程的監視、控制和管理。它既打破了常規控制儀表功能的局限性，又較好地解決了早期計算機系統對于信息、管理和控制作用過于集中帶來的危險性。

FCS 現場總線控制系統的核心是總線協議，基礎是數字智能現場設備，本質是信息處理現場化。

大型PLC構成的過程控制系統基本特點

1、 從上到下的結構，PLC 既可以作為獨立的 DCS，也可以作為DCS的子系統。

2、PID 放在控制站中，可實現連續PID控制等各種功能。

3、可用一臺PC為主站，多臺同類型 PLC為從站；也可用一臺PLC 為主站，多臺同類型 PLC為從站，構成PLC網絡。

4、主要用于工控中的順序控制，新型PLC也兼有閉環控制功能。

DCS控制系統的基本特點

1、 從上到下的樹狀系統，其中通信是關鍵。

2、PID在控制器中，連接計算機與現場儀器儀表。

3、樹狀拓撲和并行連續的鏈路結構，有大量電纜從中繼站并行到現場儀器儀表。

4、信號系統包括開關量信號和模擬信號。

5、DCS一般是由現場儀表層、控制裝置單元層、工廠（車間）層、和企業管理層構成。

FCS控制系統的基本特點

1、FCS是3C技術的融合。 它適用于本質安全、危險區域、易變過程、難于對付的非常環境。

2、現場設備高度智能化，提供全數字信號；一條總線連接所有的設備。

3、從控制室到現場設備的雙向數字通信總線，是互聯的、雙向的、串行多節點、開放的數字通信系統取代單向的、單點、并行、封閉的模擬系統。

4、控制功能徹底分散。

DCS控制系統與PLC系統的比較

DCS是一種“分散式控制系統”，而 PLC 只是一種控制“裝置”，兩者是“系統”與“裝置”的區別。系統可以實現任何裝置的功能與協調，PLC 裝置只實現本單元所具備的功能。網絡方面， 網絡是控制系統的中樞神經。

DCS系統如HOLLiAS MACS系統的網絡，由上至下分為系統網絡和控制網絡兩個層次，系統網絡實現現場控制站與系統操作員站的互連，控制網絡實現現場控制站與智能I/O單元的通訊，信息傳輸實時可靠。

而PLC因為基本上都為個體工作，其在與別的PLC或上位機進行通訊時，所采用的網絡形式基本都是單網結構。在網絡安全上，PLC沒有很好的保護措施。

DCS在整個設計上留有大量的可擴展性接口，外接系統或擴展系統都十分方便，PLC所搭接的整個系統完成后，想隨意地增加或減少操作員站都是很難實現的。DCS安全性為保證DCS控制設備的安全可靠，DCS采用了雙冗余的控制單元，當重要控制單元出現故障時，都會有相關的冗余單元實時無擾的切換為工作單元，保證整個系統的安全可靠。

PLC所搭接的系統基本沒有冗余的概念，就更談不上冗余控制策略。特別是當其某個PLC單元發生故障時，不得不將整個系統停下來，才能進行更換維護并需重新編程。所以DCS系統要比PLC在安全可靠性上高一個等級。DCS與PLC硬件可靠性差不多。PLC的優勢在于軟件方面，PLC采用的是順序掃描機制，PLC在高速的順序控制中占主導地位。PLC的循環周期在10ms 秒左右，而DCS控制站在500ms左右。

DCS實現順序聯鎖功能相對于PLC來講是弱勢，且邏輯執行速度不如PLC。相對而言，PLC構成的系統成本更低。DCS的現場控制站層通常采用集中式控制，盡管支持遠程分布式 I/O，但由于成本原因很少采用。而PLC基于現場總線的遠程分布式 I/O體積小更靈活易用，能有效地節省接線成本。?

FCS控制系統與DCS控制系統的比較

可以說FCS 兼備了DCS與PLC的特點，而且跨出了革命性的一步。

1、FCS是全開放的系統，其技術標準也是全開放的，FCS的現場設備具有互操作性，裝置互相兼容，因此用戶可以選擇不同廠商、不同品牌的產品，達到最佳的系統集成；DCS系統是封閉的，各廠家的產品互不兼容。

2、FCS的信號傳輸實現了全數字化，其通信可以從最底層的傳感器和執行器直到最高層，為企業的MES和ERP提供強有力的支持，更重要的是它還可以對現場裝置進行遠程診斷、維護和組態；DCS的通信功能受到很大限制，雖然它也可以連接到Internet，但它連不到底層，它提供的信息量也是有限的，它不能對現場設備進行遠程操作。

3、FCS的結構為全分散式，它廢棄了DCS中的I /O單元和控制站，把控制功能下放到現場設備，實現了徹底的分散，系統擴展也變得十分容易；DCS的分散只是到控制器一級，它強調控制器的功能，數據公路更是其關鍵。

4、FCS的全數字化，控制系統精度高，可以達到土0.1％；而DCS的信號系統是二進制或模擬式的，必須有A/D 、D/A環節， 所以其控制精度為土0.5％。

5、FCS可以將PID閉環功能放到現場的變送器或執行器中，加上數字通信，所以縮短了采樣和控制周期，目前可以從 DCS 的每秒2-5次，提高到每秒10-20 次，從而改善了調節性能。

6、由于FCS省去了大量的硬件設備、電纜和電纜安裝輔助設備，節約了大量的安裝和調試費用，所以它的造價要遠低于DCS。

FCS是一個開放的、完全分布式的、智能控制的系統，但傳統DCS、PLC系統已經被使用了幾十年來，發展成為一個實用型的、可靠性高的系統。隨著它們各自的發展，都有向對方靠攏的趨勢。像新型的DCS已有很強的順序控制功能，而新型的PLC，在處理閉環控制方面也不弱，并且兩者都能組成大型控制網絡。

原文來源：技成培訓