PLC和DCS系统的区别

《PLC和DCS系统的区别》由会员分享，可在线阅读，更多相关《PLC和DCS系统的区别（9页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、在火电厂热工自动化领域，DCS和PLC是两个完全不同而又有着千丝万缕联系的概念。DCS和PLC都是计算机技术与工业控制技术相结合的产物，火电厂主机控制系统用的是DCS，而PLC主要应用在电厂辅助车间。DCS和PLC都有操作员站提供人机交互的手段、都依靠基于计算机技术的控制器完成控制运算、都通过I/O卡件完成与一次元件和执行装置的数据交换、都具备称之为网络的通信系统。DCS和PLC如此相似，为什么会有完全不同的概念，我们在工程实践中如何进行选择？本文从历史沿革、技术特点、发展方向等几个方面作一综述，希望能够对热工专业人员有所借鉴。其中的DCS的情况以NETWORK6000+为例，力求例举详实阐述

2、清晰。 1、DCS和PLC的历史沿革及核心概念 DCS为分散控制系统的英文（TOTAL DISTRIBUTED CONTROL SYSTEM）简称。指的是危险分散、数据集中。70年代中期进入市场，完成模拟量控制，代替以PID运算为主的模拟控制仪表。首先提出DCS这样一种思想的是仪表制造厂商，当时主要应用于化工行业。而PLC于60年代末研制成功，称作逻辑运算的可编程序控制器（Programmable Logic Controller），简称PLC。主要应用于汽车制造业。 DCS和PLC的设计原理区别较大，PLC是从摸仿原继电器控制原理发展起来的，70年代的PLC只有开关量逻辑控制。它以存储执行逻

3、辑运算、顺序控制、定时、计数和运算等操作的指令；并通过数字输入和输出操作，来控制各类机械或生产过程。用户编制的控制程序表达了生产过程的工艺要求。将其存入PLC的用户程序存储器，运行时按存储程序的内容逐条执行，以完成工艺流程要求的操作。 DCS是在运算放大器的基础上得以发展的。把所有的函数、各过程变量之间的关系都设计成功能块。70年代中期的DCS只有模拟量控制。 DCS和PLC控制器的主要差别是在开关量和模拟量的运算上，即使后来两者相互有些渗透，但是仍然有区别。80年代以后，PLC除逻辑运算外，也增加了一些控制回路算法，但要完成一些复杂运算还是比较困难，PLC用梯形图编程，模拟量的运算在编程时不

4、太直观，编程比较麻烦。但在解算逻辑方面，表现出快速的优点。而DCS使用功能块封装模拟运算和逻辑运算，无论是逻辑运算还是复杂模拟运算的表达形式都非常清晰，但相对PLC来说逻辑运算的表达效率较低。 DCS和PLC在历史沿革上的差异是明显的，对它们后续的发展产生了重大影响。然而，对后续发展影响最大的，并不是起源技术上的差别，而是其起源概念的差别。DCS的核心概念是危险分散，数据集中的计算机控制系统，因此DCS的发展过程，就是在不断的运用计算机技术、通讯技术和控制技术的最新成果，来构建一个完整的集散控制体系，DCS给用户提供的是一个完整的面向工业控制的安全可靠高效灵活的解决方案。而PLC的核心概念是可

5、编程序控制器，目的是用来取代继电器，执行逻辑、计时、计数等顺序控制功能，建立柔性程序控制装置。所以，PLC不断发展的主线是在不断地提高各项能力指标，给用户提供一个完善的功能灵活的控制装置。 DCS是一个体系，PLC是一个装置，这是两者在概念上的根本区别。这个区别的影响是深刻，它渗透到了技术经济的每一个方面。 2、DCS和PLC的技术特点与相互渗透 不同的概念基础、不同的发展道路使得DCS和PLC有着各自不同的技术特点，而技术的发展也不是封闭的，相互学习相互渗透也始终贯穿在发展过程之中。 21、控制处理能力 我们知道，一个PLC的控制器，往往能够处理几千个I/O点（最多可达8000多个I/O）。

6、而DCS的控制器，一般只能处理几百个I/O点（不超过500个I/O）。难道是DCS开发人员技术水平太差了吗？恐怕不是。从集散体系的要求来说，不允许有控制集中的情况出现，太多点数的控制器在实际应用中是毫无用处的，DCS开发人员根本就没有开发带很多I/O点数控制器的需要驱动，他们的主要精力在于提供体系的可靠性和灵活性。而PLC不一样，作为一个独立的柔性控制装置，带点能力越强当然也就代表其技术水平越高了，至于整个控制体系的应用水平呢，这主要是工程商和用户的事情，而不是PLC制造商的核心目标。 控制处理能力的另一个指标，运算速度，在人们印象当中PLC也比DCS要快很多。从某一个角度来看，情况也的确如此

7、，PLC执行逻辑运算的效率很高，执行1K逻辑程序不到1毫秒，其控制周期(以DI输入直接送DO输出为例)可以控制在50ms以内；而DCS在处理逻辑运算和模拟运算时采用相同的方式，其控制周期往往在100ms以上。我们用PID算法来比较时，可以发现PLC执行一个PID运算在几个毫秒，而NETWORK6000+DCS的T2550控制器解算一个PID也需要1个毫秒，这说明PLC和DCS和实际运算能力是相当的,某此型号的DCS控制器甚至更强。而控制周期上的差异主要与控制器的调度设计有关。大型PLC往往使用副CPU来完成模拟量的运算，主CPU高速地完成开关量运算，所以即使模拟运算速度一般，在开关量控制方面的

8、速度表现还是非常优秀的。而DCS以同样的速度来处理开关量和模拟量运算，控制周期的指标确实不理想。新型的DCS控制器学习了大型PLC的设计，在控制周期方面的表现获得了大幅度的提高。以NETWORK6000+DCS的T2550控制器为例。控制器可以设置四个不同优先级的任务，最小运算周期可以设为10ms，配合高速I/O卡件，控制周期能够达到1520ms。而模拟量运算设置在其它周期较长的任务中。 22数据通讯交换 数据通讯交换主要是指控制系统网络及其数据交换形式。在这个方面DCS有着先天的优势。集散系统的“分散”主要体现在独立的控制器上，“集中”主要体现在具有完整数据的人机交互装置上，而将分散和集中连

9、接成集散系统的正是网络。因此，从DCS发展的早期，网络就成为了DCS生产厂家的核心技术方向，冗余技术、窄带传输技术都是DCS厂家最早研发或应用成功的。PLC主要是按照独立装置来设计的，其 “网络”实际上是串行通讯。 工业以太网技术的发展和广泛应用，从形式上拉平了DCS和PLC网络方面的差距。从表面上看很多DCS和PLC都应用了工业以太网，但是其实质上的差距却依然存在。以很多PLC采用的MODBUS-TCP以例。MODBUS是串行通讯协议，不是网络，大家都没有疑问；MODBUS-TCP是网络吗？很多人就有疑问了。仔细分析，MODBUS-TCP是将MODBUS通讯协议加载到以太网的TCP协议之上的

10、一种通讯方式，它虽然具有了网络的外形，但依然是一主多从的管理方式，数据表的传输结构。而DCS呢，以网络6000+DCS的ELIN网为例，虽然也是基于工业以太网的，但其应用层协议是欧陆公司积累了近30年的无主令牌LIN网协议，在1M的OLIN，2.5M和20M的ARCNET上都有长期成功的应用。ELIN网上，各站平等，不存在主要管理站。而且数据通讯是以模块为单位的结构化数据，数据管理能力非数据表方式可比。 以PID模块为例，其中的基本数据有PV、SP、OP，采用数据表的传输方式，你必须先定义PV、SP、OP的数据地址为01、02、03，其它的站也以数据表的方式接收数据，但是01是什么数据？02是

11、什么数据？必须通过数据定义表才能还原。数据表的管理方式烦琐易错,一个大型系统的上万点数据采用这个方式,平铺在数据表中进行管理，是非常可怕的。而NETWORK6000+DCS以模块为单位的结构化管理，将一个PID作为一个模块进行处理，要访问其PV值，首先访问其模块，以PID.PV的形式来管理。这就将所有平铺的数据，分类归属集中到一个个小盒子中，按模块.分量的方式进行管理，管理的效率大大提高。 PLC数据通讯交换的问题，主要源于PLC长期以来做为一个独立装置在发展，没有系统概念；而且主要应用在小型控制系统中，问题暴露得并不明显，所以发展较慢。目前也有一些大型PLC在这个方面有所提高，但是要达到DC

12、S的水平还需要一个相当长的过程。 23、组态维护功能 组态维护功能包括逻辑组态、下载修改、运行调试、远程诊断等。 早期，PLC以梯形图为主，DCS以模块功能图为主。经过多年的发展，国际电工委员会通过IEC1131-3标准规定了五种编程语言,目前主流的DCS和PLC都表示符合这个标准，支持其中的几种或全部编程语言。从开发效率和程序可读性来考虑，模块功能图和顺序功能图越来越成为主要的编程方式，梯形逻辑和结构化文本成为了自定义模块的开发工具。大型PLC在组态方式上越来越像DCS，差距在逐渐缩小，而小型PLC仍然以梯形图为主。 DCS经过多年的发展，积累了大量的高级算法模块。例如NETWORK6000

13、+具有的设备级模块，在一个模块中集中完成了面向设备的基本控制和故障报警功能，在网络通讯中也已此模块为单位进行传递，大大提高了软件开发的效率。一个设备极模块相当于0.5K的梯形图逻辑量，PLC要完成同样的功能，就要烦琐得多了。 在下载修改、运行调试、远程诊断方面，PLC缺乏解决方案。而DCS从一设计之初就是从系统需要的角度出发的，有着多年积累的完善的解决方案。以NETWORK6000+DCS为例，系统既可以在线修改控制策略，也可以在线下载控制策略，修改和下载过程中，对系统的正常运行没有影响。NETWORK6000+DCS有完善的虚拟DCS功能，不但可以用于组态逻辑的验证，而且能够构建成完整的虚拟

14、DCS与模型相连，完成系统的仿真调试。NETWORK6000+DCS具有完善的安全措施，提供基于广域网的远程调试方案。 24、硬件封装结构 PLC一般为大底版式机架，封闭式I/O模件，封闭式结构有利与提高I/O模件的可靠性，抗射频、抗静电、抗损伤。PLC模件的I/O点数有8点、16点、32点。 DCS大部分为19英寸标准机箱加插件式I/O模件，I/O模件为裸露式结构。每个模件的I/O点数有8点和16点，很少使用32点模件。 DCS的这种结构源于其使用领域主要在大型控制对象，19英寸标准机箱便于密集布置，较少的I/O点数则是由于对分散度的要求。PLC的大底版式机架，封闭式模件结构在管理和配置上更

15、加灵活，单个设备的可靠性更高。因此，不少DCS也吸收了PLC在结构上的优点，采用了和PLC相似的封装结构，如I/A采用金属外壳， NETWORK-6000+采用导电塑料外壳。 25、人机交互装置 在早期，DCS作为一个系统，其人机交互装置是DCS厂家提供的专用装置。而PLC厂家一般不提供人机交互装置，往往由工程商自主采用通用的监控软件来完成(如ifix、intouch、组态王)。DCS集成的人机交互装置往往有着功能较专业、稳定性较好的特点，但是其价格也很高。随着PC技术的快速发展，一些通用监控软件发展很快，功能和性能逐渐超过了DCS厂家提供的专用装置。因此不少DCS厂家逐步放弃了专用的人机交互

16、装置，转而和PLC一样也使用了通用的监控软件。DCS厂家使用通用监控软件并不是简单地拼装，而是在通用监控软件的基础上，通过合作开发，将自已多年积累的网络通讯技术、系统自诊断技术以专用软件包的形式保留和继承下来了。 例如，NETWORK-6000+早期曾经使用过基于专用操作系统的T1000人机交互系统，而目前主要使用基于FIX/IFIX或INTOUCH的T3500人机交互系统。其中的LINPOLL网络通讯包是由欧陆公司开发集成的。 3、DCS和PLC的市场情况和发展方向 在热工自动化领域，主厂房控制系统基本上毫无例外地使用DCS。而在辅助车间才使用PLC。其主要原因是早期的DCS系统非常昂贵，人

17、们认为辅助车间的运行可以间断，可靠性要求不是很高，且模拟量控制要求较少，从降低成本的角度出发，往往选择PLC来构建控制系统。而锅炉、汽机和发电机的控制系统，要求长期稳定可靠地运行，信号中含有相当比例的模拟量，从系统的性能出发，人们不得不选择了昂贵的DCS。 另外，分析一下主厂房DCS和辅助车间控制系统的市场竞争情况，我们会发现一个有趣的现象。主厂房DCS的竞争往往在不同品牌的供应商或代理商之间展开，竞争激烈,DCS的价格不断下调。而辅助车间控制系统的竞争往往在同一品牌PLC的各个工程商之间进行，门槛较低，竞争更加激烈，但是PLC的价格下调幅度却并不如DCS明显。主要原因是DCS的生产商直接参与

18、竞争，在巨大的市场压力下，不断下调设备制造费用和工程实施费用。而PLC的生产商不直接参与竞争，各个工程商只能下调自身有限的工程费用，空间有限。从现在情况看来，DCS与高档PLC的价格差距已不明显，辅助车间仍然较多地采用PLC，是市场的惯性使然。 随着国内电厂装机容量的不断扩大及电力系统改革的推进，对辅助车间控制的要求也不断提高，在这个大环境，DCS系统进入辅助车间控制已成为趋势。NETWORK6000+DCS因其综合的技术经济优势，已经并将继续在辅助车间控制方面发挥越来越大的作用。在辅助车间应用广泛的PLC也并不会就此退出热工自动化的历史舞台，前所未有的竞争压力，将会促使PLC厂商在技术上向D

19、CS标准靠拢，在价格上作出更大的努力。 市场竞争的结果，将使用户获获得更大的利益。 4、结论 DCS和PLC作为计算机技术和控制技术结合的产物，为火电厂热工自动化水平的提高都作出了各自的贡献。由于两者在应用上有较大的相通性，在不同的时期，其各自的技术或价格优势，都会直接影响到其市场地位。而市场的反应也会或快或慢地反映到各自的技术发展和价格调整上。从总的趋势来看，DCS和PLC在技术上的融合和促进将会是竞争的主流，而在性价比方面，你来我往地不断攀升，也将是发展的主旋律。DCS从1975年问世以来，大约有三次比较大的变革，七十年代操作站的硬件、操作系统、监视软件都是专用的，由各DCS厂家自己开发的

20、，也没有动态流程图，通讯网络基本上都是轮询方式的；八十年代就不一样了，通讯网络较多使用令牌方式；九十年代操作站出现了通用系统，九十年代末通讯网络有部份遵守TCP/IP协议，有的开始采用以太网。总的来看，变化主要体现在板、操作站和通讯网络。控制器相对来讲变化要小一些。操作站主要表现在由专用机变化到通用机，如PC机和小型机的应用。但是目前它的操作系统一般采用UNIX，也有小系统采用NT，相比较来看UNIX的稳定性要好一些，NT则有死机现象。I/O板主要体现在现场总线的引入DCS系统。-从理论上讲，一个DCS系统可以应用于各种行业，但是各行业有它的特殊性，所以DCS也就出现了不同的分支，有时也由于D

21、CS厂家技术人员工艺知识的局限性而引起，如HONEYWELL公司对石化比较熟悉，其产品在石化行业应用较多，而AILEY的产品则在电力行业应用比较普遍。用户在选择DCS的时候主要是要注意其技术人员是否对该生产工艺比较熟悉；然后要看该系统适用于多大规模，比如NT操作系统的就适应于较小规模的系统；最后是价格，不同的组合价格会有较大的差异，而国产的DCS系统价格比进口的DCS至少要低一半，算上备品备件则要低得更多。-DCS由四部份组成：I/O板、控制器、操作站、通讯网络。I/O板和控制器国际上各DCS厂家的技术水平都相差不远，如果说有些差别的话是控制器内的算法有多有少，算法的组合有些不一样，I/O板的

22、差别在于有的有智能，有些没有，但是控制器读取所有I/O数据必须在一秒钟内完成一个循环；操作站差别比较大，主要差别是选用PC机还是选用小型机、采用UNIX还是采用NT操作系统、采用专用的还是通用的监视软件,操作系统和监视软件配合比较好时可以减少死机现象；差别最大的是通讯网络，最差的是轮询方式，最好的是例外报告方式，根据我们的实验，其速度要相差七八倍。-80年代中期，许多单位和个体技术人员都想涉及DCS的开发和生产。由于资金投入太多，软件的工程量太大，需要软件开发人员、硬件人员和工程人员协调工作，另外DCS的开发毕竟太复杂了，它涉及到计算机技术、通讯技术、控制技术和显示技术。几个技术人员不可能掌握

23、那样多的技术，同时也没有那样多的资金投入，并且不可能在短时间内就有产出。几个技术人员是没有力量来支撑的。许多技术人员只能望DCS兴叹。许多单位如几个大钢铁公司的自动化部也由于资金不足退出DCS的开发。如阿城继电器厂从1984年就开始DCS的开发，并取得很好的成绩。由于资金不足和管理混乱，也无奈的基本退出DCS的角逐。STD总线的产品是控制系统的中间产品，90年代初期生产厂家很多，每年在国内达到几亿的销售量（与现在国产的DCS销量相当）。由于最终用户的工作量很大，也正在退出市场。 -90年代中期，DCS的部件除功能块以外，在市场上都能买到。如控制器可以用PC机主板，DCS网络也可以用以太网。人机

24、界面可用通用监控软件，如组态王等。市场形势比80年代有很大改变。又一次浪潮涉及开发DCS，各种牌号的DCS纷纷出笼，大约有上百种系统推向市场。仔细分析，都在较低层次上重复，功能单-一，形不成规模。 由于政府有关部门的界入，开始有新的单位进入DCS的开发。政府的有关部门无论从资金还是项目都大力支持，所以得到蓬勃发展。如北京和利时、上海新华和浙大中控。他们都有几百套的销量，基本形成规模生产。他们虽然一时还达不到进口的水平，但控制的基本要求还能满足。从系统的结构和I/O板的生产来看，已经有相当高的水平，和国际上的水平已相差不远。如无锡生产的I/O板就很美观。人机界面的软件国内已有开发，如组态王，每年

25、有2000套的销售量，经使用情况也是良好的。-开发DCS最难的是控制器的开发问题，一是硬件，用的是PC机卡，操作系统也是通用型的，如微软的NT、加拿大开发的QNX等，价格高，使得利润减低。二是功能块的开发。这是最难的。功能块的数量几乎是无限的。它的工作量很大，不仅要有软件人员，还要有工程人员的配合，才能编出好用的功能块。由于我国以前实行计划经济，对技术人才一是不重视，二是各单位私有。一个单位很难集中有如此多的优秀的技术人员。我国软件开发人员不仅数量少，而且习惯于自己独立编程，不能很好的与现场技术人员交流，所以开发的功能块就会出现不如人意的地方。国产DCS不仅功能块的数量少，而且据用户反映，如顺

26、序控制器功能块，其真值表不象国外的那样好用。又如自调整功能块，现场一般都不用，即使用也不好用。-总之，由于销售量还是比较小，跟踪用户的反应还不够，所以我国还缺少一套千锤百炼有自主产权的功能码。这套软件是没有卖的。一定要自己开发，在不同的操作系统下，编的程序就不一样。这与要不要控制器这个硬件没有关系。使用现场总线系统也需要算法，用PC作为既控制又显示同样需要算法。-用于控制策略的组态软件目前还没有发现问题。另外一个问题是控制器的电源系统，我国基本都采用整体式电源。由于我国的DCS系统价格很低，利润也很低，DCS制造厂家没有资金投入来开发电源系统。国外DCS系统的电源冗余见下图。在即将把两台电源安

27、装到柜子上时，需分别带负载调整。调整时，两台电源的负载一定是相同的，要调整到相同的输出，然后安装到机柜上。电源系统中有一块电源检测板，能显示两台电源的输出情况。两台能同时给负载供电。最好工作在平衡电压的状态。经20年的运行证明电源系统是良好的。-国产DCS两台电源冗余运行，一用一备。其中一台的交流输入电源阶跃下降，能切换到备用电源。如果斜坡下降，就不能切换到备用电源。这是电源系统的缺点之一。-N+1的电源方案没有进入到我国的DCS系统。进口DCS采用N+1电源，问题也很多。N+1电源的意思是只要知道每一个所插模件的功率，把所有模件所需功率求和，而每个模件电源的功率是一定的，所需总功率除以模件电

28、源的功率，就得到电源数。有小数位，都要进一位成为整数，这个整数为N，然后再加一，称为N+1。第三个问题是由于销量小。很少有第三方帮助完善系统，比如专家系统，实时数据库，与数字仪表及PLC的接口等。1、前言 目前，在工业过程控利领域出现了一种新兴的控制技术，即现场总线（Fieldbus），它是在生产现场微机化测控设备之间实现双向串行多节点数字通信系统，也既为开放式，数字化，多点通信的底层控制网络。现场总线技术顺应了“智能化，数宁化，信息化，网络化，分散化”的当今自控技术发展的主流，是当今自动控制技术发展的热点，代表了工业控制领域今后的一种发展方向，使传统的控制系统无论在结构上还是在性能上出现巨大

29、的飞跃，形成厂新型的网络集成式全分布控制系统现场总线控制系统FCS（FieldbusControlSystem），对传统的集散控制系统DCS（DistributionControlSystem）造成了冲击。现场总线正逐步在过程自动化，制造自动化，智能楼宇，交通等各行业得到推广应用。 2、现场总线 2.1Fieldbus产生背景 现场总线技术起源于用户现场控制信息传递、维护管理等方面的要求，是20世纪80年代发展起来的。 60年代-70年代，处于企业生产过程底层的传统测控自动化系统，采用两线制电压电流模拟信号进行测量控制，70年代中期，形成集散控制系统DCS，采用三层结构模式，存在线路多，维护管

30、理麻烦，且各开发商的DCS遵循各自的标准，不能互联，以及难于实现设备之间和系统与外界之间的信息交换等，严重制约了系统本身的发展。随着计算机网络及通信技术的迅速发展，现场有越来越多的信息需要往上传，通信技术越来越往下延伸到现场，信息沟通联络的范围不断扩大。为实现企业的信息集成，实施综合自动化，使模拟仪表向智能化仪表发展、工业控制分立设备向共享设备发展、计算机网络从TOP、MAP向现场级网络发展，最终用户需要一种适应工业现场环境运行、可靠性高、实时性强、造价低廉、结构简单、维护方便的控制系统，以形成工厂的底层网络，完成现场自动化设备之间的多点数字通信、以及自动化系统与外界的信息交换。现场总线就是在

31、这种实际需求的驱动下产生的。它是以自动控制、自动化仪表、计算机、通信、微电子为主要内容的一门综合技术，是当今技术发展的结果。 现场总线把专用微处理器植入传统的测量控制仪表，使它们各自都具有丁独立承担某些控制、数字计算和数字通信能力。提高丁信号的测量、控制、传输精度和速度，同时丰富信息的内容。现场总线可采用多种传输介质，如用普通电缆、双绞线、光纤、红外线、甚至电力传输线等，把多个测量控制仪表、计算机等作为节点连接成的网络系统，在现场总线的环境下，借助现场总线网段以及与之有通信连接的其它网段，实现数据传输与信息共享，实现异地远程控制。现场总线设备与传统自控设备相比，拓宽了信息内容，提供传统仪表所不

32、能提供的如阀门开关动作次数、故障诊断等信息，便于操作管理人员更好、更深入地了解生产现场和自控设备的运行状态。 2.2Fieldbus技术特点 (1)开放性、互操作性和互换性 遵循公开统一的技术标准，可实现设备互操作性和互换性。也就是说，用户可以把遵守相同标准的不同厂家、不向品牌、功能相同的产品集成在同一个系统内，构成FCS，并可在同功能的产品之间进行相互替换，使用户具有了自控设备选择、集成的主动权。 (2)数字化通信 现场设备具有数字通信功能。利用数字信号代替模拟信号，其传输抗干扰性强，测量精度高，大大提高了系统性能。 (3)智能化与功能自治性 智能化的现场设备可以实现多种先进的功能，如简单控

33、制功能、检测、变换、诊断和运算等，可现场就地及时处理信息，不使信息过多地往返于网络上传递，提高传输速度和减小控制响应时间。 (4)高度分散性 现场设备智能化，实现彻底的分散控制，位控制系统功能不依赖控制室的计算机或控制仪表，而在现场完成，简化了系统结构，提高了可靠性。 (5)适应性 指对现场环境的适应性，含电磁环境，气候环境，机械环境。大部分现场总线结构是线状的，且采用两线制实现供电和通信，易解决网络供电、本安防爆等问题，具有较强抗干扰能力。 3、DCS 3.1DCS的产生 70年代工业的发展使生产过程日益复杂，规模更加扩大，在生产中采用原来的集中控制系统，可靠性差，出现事故时会中断生产，为提

34、高可靠性，满足生产过程控制要求，70年代初，美国日本利欧洲等国开始研制集散型控制系统（DCS）。DCS是计算机、通信、CRT和控制技术的结合。 3.2DCS的技术特点 系统的些主要特点为： (1)控制功能强。可实现复杂的控制规律，如串级、前馈、解耦、自适应、最优和非线性控制等，也可实现顺序控制。 (2)系统可靠性高。 (3)采用CRT操作站有良好的人机交互接口。 (4)软硬件采用模块化积木式结构。 (5)系统容易开发。 (6)用组态软件，编程简单，操作方便。 (7)具有良好的性价比。 DCS是以微处理器为核心，实现地理上和功能上相对分散的控制系统，通过数据通道把各个分散点的信息集中起来，进行集

35、中的监视和操作，它具有事故分析、性能计算、历史数据存储、分析、各种报表生成、打印等功能，目前已经在国内外得到非常广泛的应用。在DCS系统中，测量变送，执行器一般由模拟仪表来完成，他们与控制室的监控计算机共同构成控制系统，是模拟和数字混合系统，可实现高级复杂规律的控制。 4、PLC 可编程控制器（PLC）是60年代发展起来的一种自动控制装置，是一种嵌入式的工控机，他以顺序控制为主，回路调节为辅，能完成逻辑判断、定时、计数、记忆和算术运算功能，既能进行开关量控制，又能进行模拟量控制，还具有通信功能。 随着自动控制技术，计算机技术和微电子技术的迅猛发展，PLC的发展十分迅速，一方面继续开发简易，价格

36、低廉，超小型产品，另一方面转向大型、多功能、系列化、标准化、智能化产品的研制。在单台设备的自动化、多台设备自动化和整个工厂的生产过程自动化，PLC在其中充当着重要作用。 5、发展应用 当计算机网络技术，特别是互联网技术得到广泛应用后，人们对企业生产过程的控制提出了更高的要求，企业与外界信息沟通的范围不断扩大，这就需要把大量的现场信息送到外面，又需要远程对现场进行诊断、维护和服务，实现从现场控制到监控、管理、决策等各层次的信息交换和集成。现场总线顺应了这种要求的发展。 现场总线的优点为： (1)系统功能扩充、结构改型方便。 (2)降低系统部分成木。节省控制柜，大幅度减少导线、电线桥架、接插件等，

37、系统结构简洁。 (3)系统可靠性高。由于全数字化信号精度比传统的模拟信号高，高度分散控制使风险得到彻底分散。 (4)系统可维护性好。智能化的现场设备具有自诊断功能，使设备的预防性诊断和维护得以实现。 (5)用户具有高度的系统集成主动权。在传统控制系统集成中遇到的不兼容协议、接口等问题得到了解决，用户可以自由选择不同厂商所提供的产品来集成系统。 (6)提供更丰富的现场信息，能够更深入地掌握现场生产过程情况、设备仪表信息。 作为开放互连系统的现场总线，首先必须有统一的技术标准，但由于诸多原因，已经在不同领域形成了颇具影响的几大总线系列，如基金会现场总线（FF）、LonWorks、Profibus、

38、CAN、HART等。当然，多种现场总线之间的良性竞争，有利于FCS技术的提高和发展，也有利于产品价格的降低和用户系统投资成本的减小，但是，发展共同遵从的统一的国际标准，是现场总线的发展方向，也是广大用户的要求。 现场总线是工业过程控制技术的发展主流，可以说FCS的发展应用是自动化领域的一场革命，也既要“革”传统仪表的命，同时向传统DCS发出了挑战。对于DCS的发展过程，因为受计算机系统早期存在的一些缺陷影响，造成各生产开发商的产品自成一体，较难实现互换和互操作，系统也难了与外界进行信息交换，这样对用户来说，使企业的信息集成存在一定的困难；另外，DC3的控制分散也并不是彻底的分散，控制功能是通过

39、各个集中的过程控制站如PLC来完成，许多方面的性能与FCS相比有较大差距。但是，DCS在当前情况下仍具有较强的生命力，其理由为：（1）近年来DCS技术的成熟以及广泛应用，DCS在可靠性、开放性、标准化方面大大前进了一步。（2）DCS的价格大幅度下降。（3）DCS能够满足目前的生产控制要求，用户习惯容易接受。（4）FCS正在发展过程之中，某些方面还不是十分完美。比如说现场总线的线状结构，一旦总线某支路的电缆断了，这条文路的运行就瘫痪了。又如系统组态铰复杂，不易将系统设置到最佳状态等。（5）目前现场总线仪表与常规仪表相比价格仍然较贵，硬要去追求潮流，将企业现有的运行良好的传统仪器仪表更新成智能仪器

40、仪表，以及将DCS改换成FCS不是很现实的。基于亡述原因，DCS现在仍是大多数用户选择的主流控制系统。FCS作为一个完整的控制系统，也需要具有类似于DCS那样的监控管理系统，FCS的发展不是对DCS的绝对否定，既有在它们基础上对优点的继承，又具有自己特色的变革部分。虽然传统DCS属非开放式专用网络，但根据目前的实际情况，将出现通过特殊的网关将DC3挂接在现场总线网段上，或作为企业网络中的个特殊的子网，形成现场总线与DCS并存的局面。传统的DCS在个过渡阶段内，仍会在一个很长的时期内在工业控制领域发挥重要作用，而且，DCS如果能融合FCS的优势技术，将会是“柳暗花明又一春”。 在FCS中，智能仪

41、器仪表代替传统仪表，控制功能下放分散到现场，PLC的作用将被取代吗？答案是否定的。PLC是一种面向工业现场的控制装置，它的特点为：（1）高可靠性和抗扰能力，可适应恶劣的工业现场环境。（2）IO模块化，智能化，方便组合和扩充。（3）操编程方便。（4）完善的监视和诊断功能。我们应该看到PLC的直观、简单、价格低、易维护、高可靠性等特点，并且现在的PLC不再是原来只能实现开关量控制和PID调节等功能的PLC，随着模糊控制、神经元网络、遗传算法等学科的日益成熟，PLC可以而且已经不断融合这些及其他先进的技术，佼控制、通信等功能不断增强，现在，模糊控制功能已植入到了PLC内，产品已经投放到了市场，控制功能更加强大。再者，在FCS中，PLC作为FCS中的一个节点，可完成现场的一些复杂控制功能，使它不会受到FCS发展的影响而被淘汰，所以不管是在FC3中还是在DC3中，PLC还会在系统中作为一个重要的角色存在，而且发展前景将更加广阔。 6、结语 现场总线代表了一种有突破意义的新的控制思想，它开辟了控制领域的一个新时代。FCS是工控领域发展的主流，DC3在很长时期内仍具有旺盛的生命力，而PLC通过不断的发展，将在工控系统中继续发挥它的强大的控制功能。作为最终用户，希望的是选用顺应当前技术发展潮流，系统投入、运行成本低，可靠性高，管理维护容易，结构简单，易扩充和具有高度系统集成主动权的控制系统。