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名稱:DCS,全稱:DistributedControlSystem,定義:DCS是分散控制系統(DistributedControlSystem)的簡稱,國內一般習慣稱為集散控制系統。它是一個由過程式控制制級和過程監控級組成的以通信網路為紐帶的多級計算機系統,綜合了計算機(Computer)、通訊(Communication)、顯示(CRT)和控制(Control)等4C技術,其基本思想是分散控制、集中操作、分級管理、配置靈活、組態方便。

1 DCS -DCS控制系統

DCSDCS
DCS系統是隨著現代大型工業生產自動化的不斷興起和過程式控制制要求的日益複雜應運而生的綜合控制系統,它是計算機技術、系統控制技術、網路通訊技術和多媒體技術相結合的產物,可提供窗口友好的人機界面和強大的通訊功能。是完成過程式控制制、過程管理的現代化設備。
系統的主要技術概述
·系統主要有現場控制站(I/O站)、數據通訊系統、人機介面單元(操作員站OPS、工程師站ENS)、機櫃、電源等組成。系統具備開放的體系結構,可以提供多層開放數據介面。
·硬體系統在惡劣的工業現場具有高度的可靠性、維修方便、工藝先進。底層漢化的軟體平台具備強大的處理功能,並提供方便的組態複雜控制系統的能力與用戶自主開發專用高級控制演算法的支持能力;易於組態,易於使用。支持多種現場匯流排標準以便適應未來的擴充需要。
·系統的設計採用合適的冗餘配置和診斷至模件級的自診斷功能,具有高度的可靠性。系統內任一組件發生故障,均不會影響整個系統的工作。
·系統的參數、報警、自診斷及其他管理功能高度集中在CRT上顯示和在印表機上列印,控制系統在功能和物理上真正分散,
DCSDCS
·整個系統的可利用率至少為99.9%;系統平均無故障時間為10萬小時,實現了核電、火電、熱電、石化、化工、冶金、建材諸多領域的完整監控。
·「域」的概念。把大型控制系統用高速實時冗餘網路分成若干相對獨立的分系統,一個分系統構成一個域,各域共享管理和操作數據,而每個域內又是一個功能完整的DCS系統,以便更好的滿足用戶的使用。
·網路結構可靠性、開放性及先進性。在系統操作層,採用冗餘的100Mbps乙太網;在控制層,採用冗餘的100Mbps工業乙太網,保證系統的可靠性;在現場信號處理層,12Mbps的PROFIBUS匯流排連接中央控制單元和各現場信號處理模塊。
·標準的Client/Server結構。有的DCS的操作層採用Client/Server結構
·開放並且可靠的操作系統。系統的操作層採用WINDOWS NT操作系統;控制站採用成熟的嵌入式實時多任務操作系統QNS以確保控制系統的實時性、安全性和可靠性。
·標準的控制組態軟體。系統採用IEC61131-3標準的控制組態工具,可以實現任何監測、控制要求。
·可擴展性和可裁剪性,保證經濟性。

2 DCS -DCS與集中式控制系統的區別

DCSDCS
分散式控制系統(DCS),又稱集散系統,是相對於集中式控制系統而言的一種新型計算機控制系統,它是在集中式控制系統的基礎上發展、演變而來的。在系統功能方面,DCS和集中式控制系統的區別不大,但在系統功能的實現方法上卻完全不同。
首先,DCS的骨架——系統網路,它是DCS的基礎和核心。由於網路對於DCS整個系統的實時性、可靠性和擴充性,起著決定性的作用,因此各廠家都在這方面進行了精心的設計。對於DCS的系統網路來說,它必須滿足實時性的要求,即在確定的時間限度內完成信息的傳送。這裡所說的「確定」的時間限度,是指在無論何種情況下,信息傳送都能在這個時間限度內完成,而這個時間限度則是根據被控制過程的實時性要求確定的。因此,衡量系統網路性能的指標並不是網路的速率,即通常所說的每秒比特數(bps),而是系統網路的實時性,即能在多長的時間內確保所需信息的傳輸完成。系統網路還必須非常可靠,無論在任何情況下,網路通信都不能中斷,因此多數廠家的DCS均採用雙匯流排、環形或雙重星形的網路拓撲結構。為了滿足系統擴充性的要求,系統網路上可接入的最大節點數量應比實際使用的節點數量大若干倍。這樣,一方面可以隨時增加新的節點,另一方面也可以使系統網路運行於較輕的通信負荷狀態,以確保系統的實時性和可靠性。在系統實際運行過程中,各個節點的上網和下網是隨時可能發生的,特別是操作員站,這樣,網路重構會經常進行,而這種操作絕對不能影響系統的正常運行,因此,系統網路應該具有很強在線網路重構功能。
其次,這是一種完全對現場I/O處理並實現直接數字控制(DOS)功能的網路節點。一般一套DCS中要設置現場I/O控制站,用以分擔整個系統的I/O和控制功能。這樣既可以避免由於一個站點失效造成整個系統的失效,提高系統可靠性,也可以使各站點分擔數據採集和控制功能,有利於提高整個系統的性能。DCS的操作員站是處理一切與運行操作有關的人機界面(HMI-Human Machine Interface或operator interface)功能的網路節點。
系統網路是DCS的工程師站,它是對DCS進行離線的配置、組態工作和在線的系統監督、控制、維護的網路節點,其主要功能是提供對DCS進行組態,配置工作的工具軟體(即組態軟體),並在DCS在線運行時實時地監視DCS網路上各個節點的運行情況,使系統工程師可以通過工程師站及時調整系統配置及一些系統參數的設定,使DCS隨時處在最佳的工作狀態之下。與集中式控制系統不同,所有的DCS都要求有系統組態功能,可以說,沒有系統組態功能的系統就不能稱其為DCS。

3 DCS -DCS發展歷史

DCS自1975年問世以來,已經經歷了三十多年的發展歷程。在這三十多年中,DCS雖然在系統的體系結構上沒有發生重大改變,但是經過不斷的發展和完善,其功能和性能都得到了巨大的提高。總的來說,DCS正在向著更加開放,更加標準化,更加產品化的方向發展。
作為生產過程自動化領域的計算機控制系統,傳統的DCS僅僅是一個狹義的概念。如果以為DCS只是生產過程的自動化系統,那就會引出錯誤的結論,因為現在的計算機控制系統的含義已被大大擴展了,它不僅包括過去DCS中所包含的各種內容,還向下深入到了現場的每台測量設備、執行機構,向上發展到了生產管理,企業經營的方方面面。傳統意義上的DCS現在僅僅是指生產過程式控制制這一部分的自動化,而工業自動化系統的概念,則應定位到企業全面解決方案,即total solution 的層次。只有從這個角度上提出問題並解決問題,才能使計算機自動化真正起到其應有的作用。
進入九十年代以後,計算機技術突飛猛進,更多新的技術被應用到了DCS之中。PLC是一種針對順序邏輯控制發展起來的電子設備,它主要用於代替不靈活而且笨重的繼電器邏輯。現場匯流排技術在進入九十年代中期以後發展十分迅猛,以至於有些人已做出預測:基於現場匯流排的FCS將取代DCS成為控制系統的主角。
但是現場匯流排並未能夠代替DCS。其原因如下:
1.現場匯流排的低速網路特性,使其每條匯流排的儀錶數並未達到理性數量。實際應用中,一條H1匯流排大約只能安裝8台儀錶。這樣一來,現場匯流排的節省電纜優勢就非常有限了。
2.現場匯流排標準不統一,沒有一種取得絕對優勢,用戶無從選擇。
3.現場匯流排始終未能很好解決危險區本安特性問題。

4 DCS -DCS特點

(1)高可靠性由於DCS將系統控制功能分散在各台計算機上實現,系統結構採用容錯設計,因此某一台計算機出現的故障不會導致系統其它功能的喪失。此外,由於系統中各台計算機所承擔的任務比較單一,可以針對需要實現的功能採用具有特定結構和軟體的專用計算機,從而使系統中每台計算機的可靠性也得到提高。

(2)開放性DCS採用開放式、標準化、模塊化和系列化設計,系統中各台計算機採用區域網方式通信,實現信息傳輸,當需要改變或擴充系統功能時,可將新增計算機方便地連入系統通信網路或從網路中卸下,幾乎不影響系統其他計算機的工作。

(3)靈活性通過組態軟體根據不同的流程應用對象進行軟硬體組態,即確定測量與控制信號及相互間連接關係、從控制演算法庫選擇適用的控制規律以及從圖形庫調用基本圖形組成所需的各種監控和報警畫面,從而方便地構成所需的控制系統。

(4)易於維護功能單一的小型或微型專用計算機,具有維護簡單、方便的特點,當某一局部或某個計算機出現故障時,可以在不影響整個系統運行的情況下在線更換,迅速排除故障。

(5)協調性各工作站之間通過通信網路傳送各種數據,整個系統信息共享,協調工作,以完成控制系統的總體功能和優化處理。

(6)控制功能齊全控制演算法豐富,集連續控制、順序控制和批處理控制於一體,可實現串級、前饋、解耦、自適應和預測控制等先進控制,並可方便地加入所需的特殊控制演算法。DCS的構成方式十分靈活,可由專用的管理計算機站、操作員站、工程師站、記錄站、現場控制站和數據採集站等組成,也可由通用的伺服器、工業控制計算機和可編程式控制制器構成。處於底層的過程式控制制級一般由分散的現場控制站、數據採集站等就地實現數據採集和控制,並通過數據通信網路傳送到生產監控級計算機。生產監控級對來自過程式控制制級的數據進行集中操作管理,如各種優化計算、統計報表、故障診斷、顯示報警等。隨著計算機技術的發展,DCS可以按照需要與更高性能的計算機設備通過網路連接來實現更高級的集中管理功能,如計劃調度、倉儲管理、能源管理等。

5 DCS -DCS的結構

從結構上劃分,DCS包括過程級、操作級和管理級。過程級主要由過程式控制制站、I/O單元和現場儀錶組成,是系統控制功能的主要實施部分。操作級包括:操作員站和工程師站,完成系統的操作和組態。管理級主要是指工廠管理信息系統(MIS系統),作為DCS更高層次的應用,目前國內紙行業應用到這一層的系統較少。

DCS的控制程序:DCS的控制決策是由過程式控制制站完成的,所以控制程序是由過程式控制制站執行的。

過程式控制制站的組成:

DCS的過程式控制制站是一個完整的計算機系統,主要由電源、CPU(中央處理器)、網路介面和I/O組成

I/O:控制系統需要建立信號的輸入和輸出通道,這就是I/O。DCS中的I/O一般是模塊化的,一個I/O模塊上有一個或多個I/O通道,用來連接感測器和執行器(調節閥)。

I/O單元:通常,一個過程式控制制站是有幾個機架組成,每個機架可以擺放一定數量的模塊。CPU所在的機架被稱為CPU單元,同一個過程站中只能有一個CPU單元,其他只用來擺放I/O模塊的機架就是I/O單元。

6 DCS -DCS在CIMS中的作用

流程工業CIMS是一個複雜的綜合自動化系統,處理的對象是整個企業的全部生產活動,DCS作為一種有效的工具和實現手段,在流程工業CIMS中完成重要的基礎控制和實時生產數據採集、動態監控等功能。與管理類計算機相比,DCS能夠提供更加可靠的生產過程數據,使CIMS系統所作出的優化決策也更加可靠。

從功能上看,流程工業CIMS中的生產自動化系統、動態監控系統和在線質量控制都可以由DCS實現。從流程工業CIMS的層次結構看,DCS主要擔負過程式控制制和過程優化任務,有些生產調度和生產管理工作也可在DCS上完成。

7 DCS -DCS相關問答

1、 什麼是DCS?
DCS是分散式控制系統的英文縮寫(Distributed Control System),在國內自控行業又稱之為集散控制系統。
2、 DCS有什麼特點?
DCS是計算機技術、控制技術和網路技術高度結合的產物。DCS通常採用若干個控制器(過程站)對一個生產過程中的眾多控制點進行控制,各控制器間通過網路連接並可進行數據交換。操作採用計算機操作站,通過網路與控制器連接,收集生產數據,傳達操作指令。因此,DCS的主要特點歸結為一句話就是:分散控制集中管理。
3、 DCS的結構是怎樣的?
從結構上劃分,DCS包括過程級、操作級和管理級。過程級主要由過程式控制制站、I/O單元和現場儀錶組成,是系統控制功能的主要實施部分。操作級包括:操作員站和工程師站,完成系統的操作和組態。管理級主要是指工廠管理信息系統(MIS系統),作為DCS更高層次的應用,目前國內紙行業應用到這一層的系統較少。
4、 DCS的控制程序是由誰執行的?
DCS的控制決策是由過程式控制制站完成的,所以控制程序是由過程式控制制站執行的。
5、 過程式控制制站的組成如何?
DCS的過程式控制制站是一個完整的計算機系統,主要由電源、CPU(中央處理器)、網路介面和I/O組成。

8 DCS -PLC、DCS、FCS控制系統的特點和差異分析

計算機和網路技術的飛速發展,引起了自動化控制系統結構的變革,一種世界上最新型的控制系統即現場匯流排控制系統(Fieldbus Control System,FCS)在上世紀九十年代走向實用化,並正以迅猛的勢頭快速發展。現場匯流排控制系統是目前自動化技術中的一個熱點,正越來越受到國內外自動化設備製造商與用戶的關注。現場匯流排控制系統的出現,將給自動化領域在過程式控制制系統上帶來又一次革命,其深度和廣度將超過歷史的任何一次,從而開創自動化的新紀元。
FCS可以說是第五代過程式控制制系統,是由PLC(Programmable Controller)或DCS(Distributed Control System)發展而來的。FCS與PLC及DCS之間有千絲萬縷的聯繫,又存在著本質的差異。本文針對PLC、DCS、FCS三大控制系統的特點、性能和差異作一分析。
1 PLC、DCS、FCS三大控制系統的基本特點
目前,在連續型流程生產工業過程式控制制中,有三大控制系統,即PLC、DCS和FCS。它們各自的基本特點如下:
1.1 PLC
(1)從開關量控制發展到順序控制、運算處理,是從下往上的。
(2)邏輯控制、定時控制、 計數控制、 步進(順序)控制、連續PID控制、 數據控制――PLC具有數據處理能力、 通信和聯網等多功能。
(3)可用一台PC機為主站,多台同型PLC為從站。
(4)也可一台PLC為主站,多台同型PLC為從站,構成PLC網路。這比用PC機作主站方便之處是:有用戶編程時,不必知道通信協議,只要按說明書格式寫就行。
(5)PLC網路既可作為獨立DCS/TDCS,也可作為DCS/TDCS的子系統。
(6)主要用於工業過程中的順序控制,新型PLC也兼有閉環控制功能。
1.2 DCS
(1)分散控制系統DCS與集散控制系統TDCS是集4C(Communication,Computer, Control、CRT)技術於一身的監控技術,是第四代過程式控制制系統。既有計算機控制系統控制算式先進、精度高、響應速度快的優點,又有儀錶控制系統安全可靠、維護方便的要求。
(2)從上到下的樹狀拓撲大系統,其中通信(Communication)是關鍵。
(3)是樹狀拓撲和并行連續的鏈路結構,也有大量電纜從中繼站并行到現場儀器儀錶。
(4)模擬信號,A/D—D/A、帶微處理器的混合。是由幾台計算機和一些智能儀錶智能部件組成,並逐漸地以數字信號來取代模擬信號。
(5)一台儀錶一對線接到I/O,由控制站掛到區域網LAN。
(6)DCS是控制(工程師站)、操作(操作員站)、現場儀錶(現場測控站)的3級結構。缺點是成本高,各公司產品不能互換,不能互操作,大DCS系統是各家不同的。
(7)用於大規模的連續過程式控制制,如石化、大型電廠機組的集中控制等。
1.3 FCS
(1)FCS是第五代過程式控制制系統,它是21世紀自動化控制系統的方向。是3C技術(Communication,Computer, Control)的融合。基本任務是:本質(本徵)安全、危險區域、易變過程、難於對付的非常環境。
(2)全數字化、智能、多功能取代模擬式單功能儀器、儀錶、控制裝置。
(3)用兩根線聯接分散的現場儀錶、控制裝置,取代每台儀錶的兩根線。「現場控制」取代「分散控制」;數據的傳輸採用「匯流排」方式。
(4)從控制室到現場設備的雙向數字通信匯流排,是互聯的、雙向的、串列多節點、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。
(5)用分散的虛擬控制站取代集中的控制站。
(6)把微機處理器轉入現場自控設備,使設備具有數字計算和數字通信能力,信號傳輸精度高,遠程傳輸。實現信號傳輸全數字化、控制功能分散、標準統一全開放。
(7)可上區域網,再可與internet相通。既是通信網路,又是控制網路。
(8)3類FCS的典型應用:1) 連續的工藝過程自動控制如石油化工,其中「本安防爆」技術是絕對重要的;2)分立的工藝動作自動控制如汽車製造機器人、汽車;3)多點控制如樓宇自動化。
這三大控制系統,尤其是DCS、PLC,都在電站得到了廣泛應用,而且效果也非常好。
2 三大控制系統之間的差異
2.1 差異
2.1.1 DCS或PLC
PLC系統與DCS系統的結構差異不大,只是在功能的著重點上的不同,DCS著重於閉環控制及數據處理。PLC著重於邏輯控制及開關量的控制,也可實現模擬量控制。
DCS或PLC系統的關鍵是通信。也可以說數據公路是分散控制系統DCS及PLC的脊柱。由於它的任務是為系統所有部件之間提供通信網路,因此,數據公路自身的設計就決定了總體的靈活性和安全性。數據公路的媒體可以是:一對絞線、同軸電纜或光纖電纜。
DCS的特點是:(1)控制功能強。可實現複雜的控制規律,如串級、前饋、解耦、自適應、最優和非線性控制等。也可實現順序控制。(2)系統可靠性高。(3)採用CRT操作站有良好的人機界面。(4)軟硬體採用模塊化積木式結構。(5)系統容易開發。(6)用組態軟體,編程簡單,操作方便。(7)有良好的性價比。
通過數據公路的設計參數,基本上可以了解一個特定DCS或PLC系統的相對優點與弱點。
(1)系統能處理多少I/O信息。
(2)系統能處理多少與控制有關的控制迴路的信息。
(3)能適應多少用戶和裝置(CRT、控制站等)。
(4)傳輸數據的完整性是怎樣徹底檢查的。
(5)數據公路的最大允許長度是多少。
(6)數據公路能支持多少支路。
(7)數據公路是否能支持由其它製造廠生產的硬體(可編程序控制器、計算機、數據記錄裝置等)。為保證通信的完整,大部分DCS或PLC廠家都能提供冗餘數據公路。
為了保證系統的安全性,使用了複雜的通信規約和檢錯技術。所謂通信規約就是一組規則,用以保證所傳輸的數據接收與發送。
目前在DCS和PLC系統中一般使用兩類通信手段,即同步的和非同步的,同步通信依靠一個時鐘信號來調節數據的傳輸和接收,非同步網路採用沒有時鐘的報告系統。
2.1.2 FCS
FCS具有(1)很好的開放性、互操作性和互換性。(2)全數字通信。(3)智能化與功能自治性。(4)高度分散性。(5)很強的適用性。
FCS的關鍵要點有三點:
(1)FCS系統的核心是匯流排協議,即匯流排標準。
採用雙絞線、光纜或無線電方式傳輸數字信號,減少大量導線,提高了可靠性和抗干擾能力。FCS從感測器、變送器到調節器一直是數字信號,這就使我們很容易地處理更複雜、更精確的信號,同時數字通信的差錯功能可檢出傳輸中的誤碼。
FCS可以將PID控制徹底分散到現場設備(Field Device)中。基於現場匯流排的FCS又是全分散、全數字化、全開放和可互操作的新一代生產過程自動化系統,它將取代現場一對一的4~20mA模擬信號線,給傳統的工業自動化控制系統體系結構帶來革命性的變化。
根據IEC61158的定義,現場匯流排是安裝在製造或過程區域的現場裝置與控制室內的自動控制裝置之間的數字式、雙向傳輸、多分支結構的通信網路。現場匯流排使測控設備具備了數字計算和數字通信能力,提高了信號的測量、傳輸和控制精度,提高了系統與設備的功能、性能。IEC/TC65的SC65C/WG6工作組於1984年開始致力於推出世界上單一的現場匯流排標準工作,走過了16年的艱難歷程,於1993年推出了IEC61158-2,之後的標準制定就陷於混亂。2000年初公布的IEC61158現場匯流排國際標準子集有八種,分別為:
①類型1 IEC技術報告(FFH1);②類型2 Control-NET(美國Rockwell公司支持);③類型3 Profibus(德國Siemens公司支持);④類型4 P-NET(丹麥Process Data公司支持);⑤類型5 FFHSE(原FFH2)高速乙太網(美國Fisher Rosemount公司支持);⑥類型6 Swift-Net(美國波音公司支持);⑦類型7 WorldFIP(法國Alsto公司支持);⑧類型8 Interbus(美國Phoenix Contact公司支持)。
除了IEC61158的8種現場匯流排外,IEC TC17B通過了三種匯流排標準:SDS(Smart Distributed System);ASI(Actuator Sensor Interface);Device NET。另外,ISO公布了ISO 11898 CAN標準。其中Device NET於2002年10月8日被中國批准為國家標準,並於2003年4月1日開始實施。
所以,要實現這些匯流排類型的相互兼容和互操作,就目前狀態而言,幾乎是不可能的。開放的現場匯流排控制系統的互操作性,就一個特定類型的現場匯流排而言,只要遵循同一類型現場匯流排的匯流排協議,對其產品是開放的,並具有互操作性。換句話說,不論什麼廠家的產品,也不一家是該現場匯流排公司的產品,只要遵循同一類型匯流排的匯流排協議,產品之間是開放的,並具有互操作性,就可以組成匯流排網路。
另外,FCS還可以通過網關和企業的上級管理網路相連,以便管理者掌握第一手資料,為決策提供依據。所以現場匯流排具有開放性、互操作性、系統結構的高度分散性、靈活的網路拓撲結構、現場設備的高度智能化、對環境的高度適應性等諸多突出特點。
(2)FCS系統的基礎是數字智能現場裝置
控制功能下放到現場儀錶中,控制室內儀錶裝置主要完成數據處理、監督控制、優化控制、協調控制和管理自動化等功能。
數字智能現場裝置是FCS系統的硬體支撐,是基礎;道理很簡單,FCS系統執行的是自動控制裝置與現場裝置之間的雙向數字通信現場匯流排信號制。現場裝置必須遵循統一的匯流排協議,即相關的通訊規約,具備數字通信功能,能實現雙向數字通。再一點,現場匯流排的一大特點就是要增加現場一級控制功能。
(3)FCS系統的本質是信息處理現場化
對於一個控制系統,無論是採用DCS還是採用現場匯流排,系統需要處理的信息量至少是一樣多的。實際上,採用現場匯流排后,可以從現場得到更多的信息。現場匯流排系統的信息量沒有減少,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,另一方面要讓大量信息在現場就地完成處理,減少現場與控制機房之間的信息往返。可以說現場匯流排的本質就是信息處理的現場化。
由現場智能儀錶完成數據採集、數據處理、控制運算和數據輸出等功能。現場儀錶的數據(包括採集的數據和診斷數據)通過現場匯流排傳送到控制室的控制設備上,控制室的控制設備用來監視各個現場儀錶的運行狀態,保存智能儀錶上傳的數據,同時完成少量現場儀錶無法完成的高級控制功能。
2.2 典型系統比較
通過使用現場匯流排,用戶可以大量減少現場接線,用單個現場儀錶可實現多變數通信,不同製造廠生產的裝置間可以完全互操作,增加現場一級的控制功能,系統集成大大簡化,並且維護十分簡便。
傳統的過程式控制制儀錶系統每個現場裝置到控制室都需使用一對專用的電纜或雙絞線,以傳送4mA~20mA信號。現場匯流排系統中,每個現場裝置到接線盒的雙絞線仍然可以使用,但是從現場接線盒到中央控制室僅用一根雙絞線完成數字通信。
通過採用現場匯流排控制系統,到底能節省多少電纜,編者就不作詳細的計算。
2.3 應用差異
上述的比較是偏重於純技術性的比較,下面就DCS與FCS系統在具體應用方面進行比較。前題是DCS系統與典型的、理想的FCS系統進行比較。
具體比較:
(1)DCS系統是個大系統,其控制器的功能強而且在系統中的作用十分重要,數據公路更是系統的關鍵,所以,必須整體投資一步到位,事後的擴容難度較大。而FCS功能下放較徹底,信息處理現場化,數字智能現場裝置的廣泛採用,使得控制器功能與重要性相對減弱。因此,FCS系統投資起點低,可以邊用、邊擴、邊投運。
(2)DCS系統是封閉式系統,各公司產品基本不兼容。而FCS系統是開放式系統,不同廠商、不同品牌的各種產品基本能同時連入同一現場匯流排,達到最佳的系統集成。
(3)DCS系統的信息全都是二進位或模擬信號形成的,必須通過D/A與A/D轉換。而FCS系統將D/A與A/D轉換在現場一次表完成,實現全數字化通信,使精度得到大的提高,可提高到0.1%。並且FCS系統可以將PID閉環控制功能裝入現場設備中,縮短了控制周期,提高運算速度,從而改善調節性能。
(4)DCS它可以控制和監視工藝全過程,對自身進行診斷、維護和組態。但是,由於自身的致命弱點,其I/O信號採用傳統的模擬量信號,因此,它無法在DCS工程師站上對現場儀錶(含變送器、執行器等)進行遠方診斷、維護和組態。FCS採用全數字化技術,數字智能現場裝置發送多變數信息,而不僅僅是單變數信息,並且還具備檢測信息差錯的功能。FCS採用的是雙向數字通信現場匯流排信號制。因此,它可以對現場裝置(含變送器、執行機構等)進行遠方診斷、維護和組態。
(5)FCS由於信息處理現場化,與DCS相比可以省去相當數量的隔離器、端子櫃、I/O終端、I/O卡件、I/O文件及I/O櫃,同時也節省了I/O裝置及裝置室的空間與佔地面積。同時,FCS可以減少大量電纜與敷設電纜用的橋架等,同時也節省了設計、安裝和維護費用。
(6)FCS相對於DCS組態簡單,由於結構、性能標準化,便於安裝、運行、維護。
3 PLC與DCS的前景
大家都知道FCS是由PLC或DCS發展而來,現在FCS系統被廣泛的應用,那麼,PLC與DCS前景又將如何。
PLC於20世紀60年代末期在美國首先出現,目的是用來取代繼電器,執行邏輯、計時、計數等順序控制功能,建立柔性程序控制系統。1976年正式命名,並給予定義:PLC(Programmable logic Controller)是一種數字控制專用電子計算機,它使用了可編程序存儲器儲存指令,執行諸如邏輯、順序、計時、計數與演算等功能,並通過模擬和數字輸入、輸出等組件,控制各種機械或工作程序。經過30多年的發展,PLC已十分成熟與完善,並具有強大的運算、處理和數據傳輸功能。並定義為可編程式控制制器(Programmable Controller PLC)。PLC在FCS系統中的地位似乎已被確定並無多少爭論。PLC作為一個站掛在高速匯流排上。充分發揮PLC在處理開關量方面的優勢。另外,電廠輔助車間,例如水處理車間、循環水車間、除灰除渣車間、輸煤車間等,這些車間的工藝過程多以順序控制為主。PLC對於順序控制有其獨特的優勢。輔助車間的控制系統應以遵循現場匯流排通訊協議的PLC或能與FCS進行通訊交換信息的PLC為優選對象。
現場匯流排的應用是工業過程式控制制發展的主流之一。可以說FCS的發展應用是自動化領域一場革命。採用現場匯流排技術構造低成本現場匯流排控制系統,促進現場儀錶的智能化、控制功能分散化、控制系統開放化,符合工業控制系統技術發展趨勢。

總之,計算機控制系統的發展在經歷了基地式氣動儀錶控制系統、電動單元組合式模擬儀錶控制系統、集中式數字控制系統以及集散控制系統(DCS)后,將朝著現場匯流排控制系統(FCS)的方向發展。雖然以現場匯流排為基礎的FCS發展很快,但FCS發展還有很多工作要做,如統一標準、儀錶智能化等。另外,傳統控制系統的維護和改造還需要DCS,因此FCS完全取代傳統的DCS還需要一個漫長的過程,同時DCS本身也在不斷的發展與完善。可以肯定的是,結合DCS、工業乙太網、先進控制等新技術的FCS將具有強大的生命力。工業乙太網以及現場匯流排技術作為一種靈活、方便、可靠的數據傳輸方式,在工業現場得到了越來越多的應用,並將在控制領域中佔有更加重要的地位。
4 結論
在未來,工業過程式控制制系統中,數字技術向智能化、開放性、網路化、信息化發展,同時,工業控制軟體也將向標準化、網路化、智能化、開放性發展。因此現場匯流排控制系統FCS的出現,數字式分散控制DCS及PLC並不會消亡,DCS及PLC系統會更加向智能化、開放性、網路化、信息化發展。或只是將過去處於控制系統中心地位的DCS移到現場匯流排的一個站點上去。這樣說,DCS或PLC處於控制系統中心地位的局面從此將被打破。今後的控制系統將會是:FCS處於控制系統中心地位,兼有DCS、PLC系統一種新型標準化、智能化、開放性、網路化、信息化控制系統。

9 DCS -參考鏈接

1、論國產DCS系統發展狀況  

http://www.ca168.com/paper/show-963.html

2、分散式控制系統DCS簡介
http://electric.myes.cn/electric/DCS-703.html

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