PLC、DCS、FCS三大(dà)控制系統的比較
日期：2017-12-08 來源：儀表網站 操作：返回列表
典型系統比較
通過使用現場總線，用戶可以大(dà)量減少現場接線，用單個現場儀表可實現多變量通信，不同制造廠生(shēng)産的裝置間可以完全互操作，增加現場一(yī)級的控制功能，系統集成大(dà)大(dà)簡化，并且維護十分(fēn)簡便。
通過采用現場總線控制系統，到底能節省多少電(diàn)纜，編者尚未做此計算。但是，我(wǒ)們不可以采用DCS系統的電(diàn)廠中(zhōng)與自動控制系統有關的所用電(diàn)纜公裏數看出，電(diàn)纜在基建投資(zī)中(zhōng)所占份額。
某電(diàn)廠，2×300MW燃煤機組。熱力系統爲單元制。每台機組設置一(yī)座集中(zhōng)控制樓，采用機、爐、電(diàn)單元集中(zhōng)控制方式。單元控制室的标高爲12.6米，與運行層标高一(yī)緻。DCS采用WDPF—Ⅱ，每台機組設計的I/O點爲4500點。
電(diàn)纜敷設采用EC軟件，8個人用1.5個月時間完成電(diàn)纜敷設的設計任務。
主廠房内每台300MW機組自動化專業的電(diàn)纜根數爲4038根。
主廠房内每台300MW機組自動化專業的電(diàn)纜長度爲350公裏。
以上電(diàn)纜的根數及長度均不包括全廠火(huǒ)災報警的廠供電(diàn)纜和全廠各輔助生(shēng)産車(chē)間的電(diàn)纜。
電(diàn)纜橋架的立柱、橋架及小(xiǎo)槽盒全部選用鋼制鍍鋅，每台機組約95噸。
其它電(diàn)纜橋架包括直通、彎通、三通、四通、蓋闆、終端封頭、調寬片、直接片等選用鋁合金材質，每台300MW機組約爲55噸。附件随橋架提供（如螺栓、螺母）。
某電(diàn)廠，4×MW燃油燃氣電(diàn)站。熱力系統爲單元制。DCS采用TELEPERM-XP。每台機組設計I/O點數爲5804點。
電(diàn)纜敷設采用EC軟件，12個人用2.5個月時間完成電(diàn)纜敷設的設計任務。
主廠房内每台325MW機組自動化專業的電(diàn)纜根數爲4413根。
主廠房内每台235MW機組自動化專業的電(diàn)纜長度爲360公裏。
每台機組全部選用鋼制鍍鋅電(diàn)纜橋架，其重量約爲200噸。
電(diàn)站的電(diàn)纜可以分(fēn)爲六大(dà)類：高壓電(diàn)力電(diàn)纜、低壓電(diàn)力電(diàn)纜、控制電(diàn)纜、熱控電(diàn)纜、弱電(diàn)電(diàn)纜（主要指計算機用電(diàn)纜）、其它電(diàn)纜。若兩台300MW機組同時做電(diàn)纜敷設，自動化專業電(diàn)纜的數量大(dà)約有8500根左右。其中(zhōng)熱控電(diàn)纜和弱電(diàn)電(diàn)纜将大(dà)于5000根，即約占60%左右（以根數計量）。
3 設計、投資(zī)及使用
上述的比較是偏重于純技術性的比較，以下(xià)比較拟加入經濟因素。
比較的前題是DCS系統與典型的、理想的FCS系統進行比較。爲什麽要做如此的假設。做爲DCS系統發展到今天，開(kāi)發初期提出的技術要求卻已滿足并得到了完善，目前的狀況是進一(yī)步提高，因此也就不存在典型、理想的說法。而作爲FCS系統，90年代剛進入實用化，作爲開(kāi)發初期的技術要求：兼容開(kāi)放(fàng)，雙向數字通信、數字智能現場裝置、高速總線等，目前還不理想有待完善。這種狀态與現場總線标準的制定不能說沒有關系。過去(qù)的十多年，各總線組織都忙于制定标準，開(kāi)發産品，占領更多的市場，目的就是要擠身于标準，合法的占領更大(dà)的市場。現在有關标準的争戰已告一(yī)段落，各大(dà)公司組織都已意識到，要真正占領市場，就得完善系統及相關産品。我(wǒ)們可以做這樣的預測，不久的将來，完善的現場總線系統及相關産品必須成爲世界現場總線技術的主流。
具體(tǐ)比較：
（1）DCS系統是個大(dà)系統，其控制器功能強而且在系統中(zhōng)的作用十分(fēn)重要，數據公路更是系統的關鍵，所以，必須整體(tǐ)投資(zī)一(yī)步到位，事後的擴容難度較大(dà)。而FCS功能下(xià)放(fàng)較徹底，信息處理現場化，數字智能現場裝置的廣泛采用，使得控制器功能與重要性相對減弱。因此，FCS系統投資(zī)起點低，可以邊用、邊擴、邊投運。
（2）DCS系統是封閉式系統，各公司産品基本不兼容。而FCS系統是開(kāi)放(fàng)式系統，用戶可以選擇不同廠商(shāng)、不同品牌的各種設備連入現場總線，達到最佳的系統集成。
（3）DCS系統的信息全都是二進制或模拟信号形成的，必須有D/A與A/D轉換。而FCS系統是全數字化，就免去(qù)了D/A與A/D變換，高集成化高性能，使精度可以從±0.5%提高到±0.1%。
（4）FCS系統可以将PID閉環控制功能裝入變送器或執行器中(zhōng)，縮短了控制周期，目前可以從DCS的每秒2~5次，提高到FCS的每秒10~20次，從而改善調節性能。
（5）DCS它可以控制和監視工(gōng)藝全過程，對自身進行診斷、維護和組态。但是，由于自身的緻命弱點，其I/O信号采用傳統的模拟量信号，因此，它無法在DCS工(gōng)程師站上對現場儀表（含變送器、執行器等）進行遠方診斷、維護和組态。FCS采用全數字化技術，數字智能現場裝置發送多變量信息，而不僅僅是單變量信息，并且還具備檢測信息差錯的功能。FCS采用的是雙向數字通信現場總線信号制。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、維護和組态。FCS的這點優越性是DCS無法比拟的。
（6）FCS由于信息處理現場化，與DCS相比可以省去(qù)相當數量的隔離(lí)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占地面積。有專家認爲可以省去(qù)60%。
（7）與（6）同樣理由，FCS可以減少大(dà)量電(diàn)纜與敷設電(diàn)纜用的橋架等，同時也節省了設計、安裝和維護費(fèi)用。有專家認爲可以節省66%。
對于（6）、（7）兩點應補充說明的是，采用FCS系統，節省投資(zī)的效果是不用懷疑的，但是否如有的專家所說達60~66%。這些數字在多篇文章中(zhōng)出現，編者認爲這是相互轉摘的結果，目前還未找到這些數字的原始出處，因此，讀者在引用這些數字時要慎重。
（8）FCS相對于DCS組态簡單，由于結構、性能标準化，便于安裝、運行、維護。
（9）用于過程控制的FCS設計開(kāi)發要點。這一(yī)點并不作爲與DCS的比較，隻是說明用于過程控制或者說用于模拟連續過程類的FCS在設計開(kāi)發中(zhōng)應重點考慮的問題。
1）要求總線本安防爆功能，而且是頭等重要的。
2）基本監控如流量、料位、溫度、壓力等的變化是緩慢(màn)的，而且還有滞後效應，因此，節點監控并不需要快電(diàn)子學的響應時間，但要求有複雜(zá)的模拟量處理能力。這一(yī)物(wù)理特征決定了系統基本上多采用主一(yī)從之間的集中(zhōng)輪詢制，這在技術上是合理的，在經濟上是有利的。
3）流量、料位、溫度、壓力等參數的測量，其物(wù)理原理是古典的，但傳感器、變送器及控制器應向數字智能化發展。
4）作爲針對連續過程類及其儀器儀表而開(kāi)發的FCS，應側重于低速總線H1的設計完善。
通過使用現場總線，用戶可以大(dà)量減少現場接線，用單個現場儀表可實現多變量通信，不同制造廠生(shēng)産的裝置間可以完全互操作，增加現場一(yī)級的控制功能，系統集成大(dà)大(dà)簡化，并且維護十分(fēn)簡便。
通過采用現場總線控制系統，到底能節省多少電(diàn)纜，編者尚未做此計算。但是，我(wǒ)們不可以采用DCS系統的電(diàn)廠中(zhōng)與自動控制系統有關的所用電(diàn)纜公裏數看出，電(diàn)纜在基建投資(zī)中(zhōng)所占份額。
某電(diàn)廠，2×300MW燃煤機組。熱力系統爲單元制。每台機組設置一(yī)座集中(zhōng)控制樓，采用機、爐、電(diàn)單元集中(zhōng)控制方式。單元控制室的标高爲12.6米，與運行層标高一(yī)緻。DCS采用WDPF—Ⅱ，每台機組設計的I/O點爲4500點。
電(diàn)纜敷設采用EC軟件，8個人用1.5個月時間完成電(diàn)纜敷設的設計任務。
主廠房内每台300MW機組自動化專業的電(diàn)纜根數爲4038根。
主廠房内每台300MW機組自動化專業的電(diàn)纜長度爲350公裏。
以上電(diàn)纜的根數及長度均不包括全廠火(huǒ)災報警的廠供電(diàn)纜和全廠各輔助生(shēng)産車(chē)間的電(diàn)纜。
電(diàn)纜橋架的立柱、橋架及小(xiǎo)槽盒全部選用鋼制鍍鋅，每台機組約95噸。
其它電(diàn)纜橋架包括直通、彎通、三通、四通、蓋闆、終端封頭、調寬片、直接片等選用鋁合金材質，每台300MW機組約爲55噸。附件随橋架提供（如螺栓、螺母）。
某電(diàn)廠，4×MW燃油燃氣電(diàn)站。熱力系統爲單元制。DCS采用TELEPERM-XP。每台機組設計I/O點數爲5804點。
電(diàn)纜敷設采用EC軟件，12個人用2.5個月時間完成電(diàn)纜敷設的設計任務。
主廠房内每台325MW機組自動化專業的電(diàn)纜根數爲4413根。
主廠房内每台235MW機組自動化專業的電(diàn)纜長度爲360公裏。
每台機組全部選用鋼制鍍鋅電(diàn)纜橋架，其重量約爲200噸。
電(diàn)站的電(diàn)纜可以分(fēn)爲六大(dà)類：高壓電(diàn)力電(diàn)纜、低壓電(diàn)力電(diàn)纜、控制電(diàn)纜、熱控電(diàn)纜、弱電(diàn)電(diàn)纜（主要指計算機用電(diàn)纜）、其它電(diàn)纜。若兩台300MW機組同時做電(diàn)纜敷設，自動化專業電(diàn)纜的數量大(dà)約有8500根左右。其中(zhōng)熱控電(diàn)纜和弱電(diàn)電(diàn)纜将大(dà)于5000根，即約占60%左右（以根數計量）。
3 設計、投資(zī)及使用
上述的比較是偏重于純技術性的比較，以下(xià)比較拟加入經濟因素。
比較的前題是DCS系統與典型的、理想的FCS系統進行比較。爲什麽要做如此的假設。做爲DCS系統發展到今天，開(kāi)發初期提出的技術要求卻已滿足并得到了完善，目前的狀況是進一(yī)步提高，因此也就不存在典型、理想的說法。而作爲FCS系統，90年代剛進入實用化，作爲開(kāi)發初期的技術要求：兼容開(kāi)放(fàng)，雙向數字通信、數字智能現場裝置、高速總線等，目前還不理想有待完善。這種狀态與現場總線标準的制定不能說沒有關系。過去(qù)的十多年，各總線組織都忙于制定标準，開(kāi)發産品，占領更多的市場，目的就是要擠身于标準，合法的占領更大(dà)的市場。現在有關标準的争戰已告一(yī)段落，各大(dà)公司組織都已意識到，要真正占領市場，就得完善系統及相關産品。我(wǒ)們可以做這樣的預測，不久的将來，完善的現場總線系統及相關産品必須成爲世界現場總線技術的主流。
具體(tǐ)比較：
（1）DCS系統是個大(dà)系統，其控制器功能強而且在系統中(zhōng)的作用十分(fēn)重要，數據公路更是系統的關鍵，所以，必須整體(tǐ)投資(zī)一(yī)步到位，事後的擴容難度較大(dà)。而FCS功能下(xià)放(fàng)較徹底，信息處理現場化，數字智能現場裝置的廣泛采用，使得控制器功能與重要性相對減弱。因此，FCS系統投資(zī)起點低，可以邊用、邊擴、邊投運。
（2）DCS系統是封閉式系統，各公司産品基本不兼容。而FCS系統是開(kāi)放(fàng)式系統，用戶可以選擇不同廠商(shāng)、不同品牌的各種設備連入現場總線，達到最佳的系統集成。
（3）DCS系統的信息全都是二進制或模拟信号形成的，必須有D/A與A/D轉換。而FCS系統是全數字化，就免去(qù)了D/A與A/D變換，高集成化高性能，使精度可以從±0.5%提高到±0.1%。
（4）FCS系統可以将PID閉環控制功能裝入變送器或執行器中(zhōng)，縮短了控制周期，目前可以從DCS的每秒2~5次，提高到FCS的每秒10~20次，從而改善調節性能。
（5）DCS它可以控制和監視工(gōng)藝全過程，對自身進行診斷、維護和組态。但是，由于自身的緻命弱點，其I/O信号采用傳統的模拟量信号，因此，它無法在DCS工(gōng)程師站上對現場儀表（含變送器、執行器等）進行遠方診斷、維護和組态。FCS采用全數字化技術，數字智能現場裝置發送多變量信息，而不僅僅是單變量信息，并且還具備檢測信息差錯的功能。FCS采用的是雙向數字通信現場總線信号制。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、維護和組态。FCS的這點優越性是DCS無法比拟的。
（6）FCS由于信息處理現場化，與DCS相比可以省去(qù)相當數量的隔離(lí)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占地面積。有專家認爲可以省去(qù)60%。
（7）與（6）同樣理由，FCS可以減少大(dà)量電(diàn)纜與敷設電(diàn)纜用的橋架等，同時也節省了設計、安裝和維護費(fèi)用。有專家認爲可以節省66%。
對于（6）、（7）兩點應補充說明的是，采用FCS系統，節省投資(zī)的效果是不用懷疑的，但是否如有的專家所說達60~66%。這些數字在多篇文章中(zhōng)出現，編者認爲這是相互轉摘的結果，目前還未找到這些數字的原始出處，因此，讀者在引用這些數字時要慎重。
（8）FCS相對于DCS組态簡單，由于結構、性能标準化，便于安裝、運行、維護。
（9）用于過程控制的FCS設計開(kāi)發要點。這一(yī)點并不作爲與DCS的比較，隻是說明用于過程控制或者說用于模拟連續過程類的FCS在設計開(kāi)發中(zhōng)應重點考慮的問題。
1）要求總線本安防爆功能，而且是頭等重要的。
2）基本監控如流量、料位、溫度、壓力等的變化是緩慢(màn)的，而且還有滞後效應，因此，節點監控并不需要快電(diàn)子學的響應時間，但要求有複雜(zá)的模拟量處理能力。這一(yī)物(wù)理特征決定了系統基本上多采用主一(yī)從之間的集中(zhōng)輪詢制，這在技術上是合理的，在經濟上是有利的。
3）流量、料位、溫度、壓力等參數的測量，其物(wù)理原理是古典的，但傳感器、變送器及控制器應向數字智能化發展。
4）作爲針對連續過程類及其儀器儀表而開(kāi)發的FCS，應側重于低速總線H1的設計完善。
