FCS是由PLC發(fā)展而來(lái)的;而在另一些行業(yè), FCS又是由DCS發(fā)展而來(lái)的,所以FCS與plc及DCS之間有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系,又存在著本質(zhì)的差異。本文試就PLC、DCS、 FCS三大控制系統(tǒng)的特點(diǎn)和差異作一分析，指出它們之間的淵源及發(fā)展方向。
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一、FCS、DCS、PLC三大控制系統(tǒng)的基本特點(diǎn)
目前,在連續(xù)型流程生產(chǎn)自動(dòng)控制( PA )或習(xí)慣稱之謂I業(yè)過程控制中,有三大控制系統(tǒng),即PLC、DCS和FCS。它們各自的基本特點(diǎn)如下:
1、 PLC
(1)從開關(guān)量控制發(fā)展到順序控制、運(yùn)送處理,是從下往上的。(2)連續(xù)PID控制等多功能, PID在中斷站中。(3)可用一臺(tái)PC機(jī)為主站,多臺(tái)同型PLC為從站。(4)也可一臺(tái)PLC為主站,多臺(tái)同型PLC為從站,構(gòu)成PLC網(wǎng)絡(luò)。這比用PC機(jī)作主站方便之處是:有用戶編程時(shí),不必知道通信協(xié)議,只要按說(shuō)明書格式寫就行。(5) PLC網(wǎng)格既可作為獨(dú)立DCS/TDCS ,也可作為DCS/TDCS的子系統(tǒng)。(6)大系統(tǒng)同DCS/TDCS ,如TDC3000、CENTUMCS、 WDPFI、 MOD300.(7) PLC網(wǎng)絡(luò)如Siemens公司的SINEC-L1、 SINEC-H1、 S4、 S5、 S6、 S7等, GE公司的GENET、三菱公司的MELSEC- -NET、 MELSEC- -NET/MINI.(8)主要用于I業(yè)過程中的順序控制， 新型PLC也兼有閉環(huán)控制功能。(9)制造商:GOULD(美)、AB(美)、GE(美)、OMRON(日)、MITSUBISHI(日)、Siemens(德)等。2、DCS或TDCS
(1)分散控制系統(tǒng)DCS與集散控制系統(tǒng)TDCS是集4C ( Communication , Computer，Control.CRT)技術(shù)于一身的監(jiān)控技術(shù)。(2)從上到下的樹狀拓?fù)浯笙到y(tǒng),其中通信( Communication )是關(guān)鍵。(3) PID在中斷站中,中斷站聯(lián)接過算機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)儀器儀表與控制裝置。(4)是樹狀拓?fù)浜筒⑿羞B續(xù)的鏈路結(jié)構(gòu),也有大量電纜從中繼站并行到現(xiàn)場(chǎng)儀器儀表。(5)模擬信號(hào), A/D- -D/A、 帶微處理器的混合。(6)一臺(tái)儀表一對(duì)線接到/O ,由控制站掛到局域網(wǎng)L AN。(7) DCS是控制(工程師站)、操作(操作員站)、 現(xiàn)場(chǎng)儀表(現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控站)的3級(jí)結(jié)構(gòu)。(8)缺點(diǎn)是成本高,各公司產(chǎn)品不能互換,不能互操作,大DCS系統(tǒng)是各家不同的。(9)用于大規(guī)模的連續(xù)過程控制,如石化等。(10)制造商: Bailey(美)、Westinghouse(美)、HITACH(日)、 LEEDS &NORTHRMP (美)、SIEMENS(德)、 Foxboro(美 )、ABB ( 瑞士)、Hartmann & Braun (德)、Yokogawa (日)、Honeywell (美國(guó))、Taylor(美 )等。3、FCS
(1)基本任務(wù)是:本質(zhì)(本征)安全、危險(xiǎn)區(qū)域、易變過程、難于對(duì)付的非常環(huán)境。(2)全數(shù)字化、智能、多功能取代模擬式單功能儀器、儀表、控制裝置。(3)用兩根線聯(lián)接分散的現(xiàn)場(chǎng)儀表、控制裝置、PID與控制中心 ,取代每臺(tái)儀器兩根線。(4)在總線上PID與儀器、儀表、控制裝置都是平等的。(5)多變量、多節(jié)點(diǎn)串行、數(shù)字通信系統(tǒng)取代單變量、單點(diǎn)并行、模擬系統(tǒng)。(6)是互聯(lián)的、雙向的、開放的取代單向的、封閉的。(8)由現(xiàn)場(chǎng)電腦操縱,還可掛到上位機(jī)，接同一總線的上一級(jí)計(jì)算機(jī)。(9)局域網(wǎng),可與intermet相通。(10)改變傳統(tǒng)的信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)、通信標(biāo)準(zhǔn)和系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn) 入企業(yè)管理網(wǎng)。(11)制造商:美Honeywell、Smar、Fisher- Rosemount. AB/Rockwell、 Elsag- Bailey、Foxboro、Yamatake 、日Yokogawa、 歐Siemens、GEC- -Alsthom 、Schneider、 process- -Data、ABB等。1、連續(xù)的工藝過程自動(dòng)控制如石油化工,其中“本安防爆” 技術(shù)是絕對(duì)重要的,典型產(chǎn)品是FF、WorldFIP、Profibus- -PA ;2、分立的工藝動(dòng)作自動(dòng)控制如汽車制造機(jī)器人、汽車,典型產(chǎn)品是Profibus- -DP、CAN bus ;3、多點(diǎn)控制如樓宇自動(dòng)化,典型產(chǎn)品是LON Work、Profibus- -FMS。從上述基本要點(diǎn)的描述中,我們是否注意到一點(diǎn)，用于過程控制的三大系統(tǒng),沒有一一個(gè)是針對(duì)電站而開發(fā)的,或者說(shuō),在他們開發(fā)的初期,都并非以電站做系統(tǒng)的首選控制對(duì)象。而在這些系統(tǒng)的使用說(shuō)明中也絕不把電站做為首選適用范圍, 有的在適用范圍中根本就不提電站�，F(xiàn)在奇怪的是， 這三大控制系統(tǒng),尤其是DCS、PLC, 都在電站得到了廣泛應(yīng)用,而且效果也非常好。我們已經(jīng)知道, FCS是由DCS與PLC發(fā)展而來(lái), FCS不僅具備DCS與PLC的特點(diǎn),而且跨出了革命性的一步。而目前,新型的DCS與新型的PLC ,都有向?qū)Ψ娇繑n的趨勢(shì)。新型的DCS已有很強(qiáng)的順序控制功能;而新型的PLC ,在處理閉環(huán)控制方面也不差,并且兩者都能組成大型網(wǎng)絡(luò), DCS與PLC的適用范圍,已有很大的交叉。下一節(jié)就僅以DCS與FCS進(jìn)行比較。在前面的章節(jié)中,實(shí)際上已涉及到DCS與FCS的差異，下面將就體系結(jié)構(gòu)、投資、設(shè)計(jì)、使用等方面進(jìn)行敘述。
DCS系統(tǒng)的關(guān)鍵是通信。也可以說(shuō)數(shù)據(jù)公路是分散控制系統(tǒng)DCS的脊柱。由于它的任務(wù)是為系統(tǒng)所有部件之間提供通信網(wǎng)絡(luò),因此,數(shù)據(jù)公路自身的設(shè)計(jì)就決定了總體的靈活性和安全性。數(shù)據(jù)公路的媒體可以是:一對(duì)絞線、同軸電纜或光紅電纜。通過數(shù)據(jù)公路的設(shè)計(jì)參數(shù),基本上可以了解- -一個(gè)特定DCS系統(tǒng)的相對(duì)優(yōu)點(diǎn)與弱點(diǎn)。(2 )系統(tǒng)能處理多少與控制有關(guān)的控制回路的信息。( 3 )能適應(yīng)多少用戶和裝置(CRT、 控制站等)。( 4)傳輸數(shù)據(jù)的完整性是怎樣徹底檢查的。( 5 )數(shù)據(jù)公路的最大允許長(zhǎng)度是多少。(6 )數(shù)據(jù)公路能支持多少支路。( 7 )數(shù)據(jù)公路是否能支持由其它制造廠生產(chǎn)的硬件(可編程序控制器、計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)記錄裝置等)。為保證通信的完整,大部分DCS廠家都能提供冗余數(shù)據(jù)公路。為了保證系統(tǒng)的安全性,使用了復(fù)雜的通信規(guī)約和檢錯(cuò)技術(shù)。所謂通信規(guī)約就是一組規(guī)則, 用以保證所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)被接收,并且被理解得和發(fā)送的數(shù)據(jù)一樣。目前在DCS系統(tǒng)中一般使用兩類通信手段,即同步的和異步的,同步通信依靠一個(gè)時(shí)鐘信號(hào) 來(lái)調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)的傳輸和接收,異步網(wǎng)絡(luò)采用沒有時(shí)鐘的報(bào)告系統(tǒng)。FCS的關(guān)鍵要點(diǎn)有三點(diǎn)
(1 ) FCS系統(tǒng)的核心是總線協(xié)議,即總線標(biāo)準(zhǔn)前面的章節(jié)已經(jīng)敘述，-種類型的總線,只要其總線協(xié)議一經(jīng)確定,相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)與有關(guān)的設(shè)備也就被確定。就其總線協(xié)議的基本原理而言,各類總線都是一 樣的,都以解決雙向串行數(shù)字化通訊傳輸為基本依據(jù)。但由于各種原因,各類總線的總線協(xié)議存在很大的差異。為了使現(xiàn)場(chǎng)總線滿足可互操作性要求,使其成為真正的開放系統(tǒng),在IEC國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),現(xiàn)場(chǎng)總線通訊協(xié)議模型的用戶層中,就明確規(guī)定用戶層具有裝置描述功能。為了實(shí)現(xiàn)互操作,每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線裝置都用裝置描述DD來(lái)描述。DD能夠認(rèn)為是裝置的-一個(gè)驅(qū)動(dòng)器，它包括所有必要的參數(shù)描述和主站所需的操作步驟。由于DD包括描述裝置通信所需的所有信息,并且與主站無(wú)關(guān),所以可以使現(xiàn)場(chǎng)裝置實(shí)現(xiàn)真正的互操作性。實(shí)際情況是否如上述一致,回答是否定的。目前通過的現(xiàn)場(chǎng)總線國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)含8種類型,而原IEO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)只是8種類型之- -,與其它7種類型 總線的地位是平等的。其它7種總線,不論其市場(chǎng)占有率有多少,每個(gè)總線協(xié)議都有一套軟件、 硬件的支撐。它們能夠形成系統(tǒng),形成產(chǎn)品,而原IEC現(xiàn)場(chǎng)總線國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),是一個(gè)既無(wú)軟件支撐也無(wú)硬件支撐的空架子。所以,要實(shí)現(xiàn)這些總線的相互兼容和互操作,就目前狀態(tài)而言, 幾乎是不可能的。通過上述,我們是否可以得出這樣一種映象:開放的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的互操作性,就一個(gè)特定類型的現(xiàn)場(chǎng)總線而言,只要遵循該類型現(xiàn)場(chǎng)總線的總線協(xié)議,對(duì)其產(chǎn)品是開放的,并具有互操作性。換句話說(shuō),不論什么廠家的產(chǎn)品,也不-家是該現(xiàn)場(chǎng)總線公司的產(chǎn)品,只要遵循該總線的總線協(xié)議,產(chǎn)品之間是開放的,并具有互操作性,就可以組成總線網(wǎng)絡(luò)。(2)FCS系統(tǒng)的基礎(chǔ)是數(shù)字智能現(xiàn)場(chǎng)裝置數(shù)字智能現(xiàn)場(chǎng)裝置是FCS系統(tǒng)的硬件支撐，是基礎(chǔ) ,道理很簡(jiǎn)單, FCS系統(tǒng)執(zhí)行的是自動(dòng)控制裝置與現(xiàn)場(chǎng)裝置之間的雙向數(shù)字通信現(xiàn)場(chǎng)總線信號(hào)制。如果現(xiàn)場(chǎng)裝置不遵循統(tǒng)-的總線協(xié)議,即相關(guān)的通訊規(guī)約,不具備數(shù)字通信功能,那么所謂雙向數(shù)字通信只是一句空話,也不能稱之為現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)。再一點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)總線的一大特點(diǎn)就是要增加現(xiàn)場(chǎng)-級(jí)控制功能。 如果現(xiàn)場(chǎng)裝置不是多功能智能化的產(chǎn)品,那么現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的特點(diǎn)也就不存在了, 所謂簡(jiǎn)化系統(tǒng)、方便設(shè)計(jì)、利于維護(hù)等優(yōu)越性也是虛的。(3) FCS系統(tǒng)的本質(zhì)是信息處理現(xiàn)場(chǎng)化對(duì)于一個(gè)控制系統(tǒng),無(wú)論是采用DCS還是采用現(xiàn)場(chǎng)總線,系統(tǒng)需要處理的信息量至少是-樣多的。 實(shí)際上，采用現(xiàn)場(chǎng)總線后,可以從現(xiàn)場(chǎng)得到更多的信息。現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)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-方面要大大提高線纜傳輸信息的能力,另-方面要讓大量信息在現(xiàn)場(chǎng)就地完成處理,減少現(xiàn)場(chǎng)與控制機(jī)房之間的信息往返�？梢哉f(shuō)現(xiàn)場(chǎng)總線的本質(zhì)就是信息處理的現(xiàn)場(chǎng)化。減少信息往返是網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和系統(tǒng)組態(tài)的一條重要原則。減少信息往返常�？蓭�(lái)改善系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間的好處。因此,網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)優(yōu)先將相互間信息交換量大的節(jié)點(diǎn),放在同一條支路里。減少信息往返與減少系統(tǒng)的線纜有時(shí)會(huì)相互矛盾。這時(shí)仍應(yīng)以節(jié)省投資為原則來(lái)做選擇。如果所選擇系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間允許的話，應(yīng)選 節(jié)省線纜的方案。如所選系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間比較緊張,稍微減少一點(diǎn)信息的傳輸就夠用了,那就應(yīng)選減少信息傳輸?shù)姆桨浮?/span>現(xiàn)在一些帶現(xiàn)場(chǎng)總線的現(xiàn)場(chǎng)儀表本身裝了許多功能塊,雖然不同產(chǎn)品同種功能塊在性能上會(huì)稍有差別,但一個(gè)網(wǎng)絡(luò)支路上有許多功能雷同功能塊的情況是客觀存在的。選用哪-一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)儀表上的功能塊,是系統(tǒng)組態(tài)要解決的問題。通過使用現(xiàn)場(chǎng)總線,用戶可以大量減少現(xiàn)場(chǎng)接線,用單個(gè)現(xiàn)場(chǎng)儀表可實(shí)現(xiàn)多變量通信,不同制造廠生產(chǎn)的裝置間可以完全互操作,增加現(xiàn)場(chǎng)-級(jí)的控制功能,系統(tǒng)集成大大簡(jiǎn)化,并且維護(hù)+分簡(jiǎn)便。傳統(tǒng)的過程控制儀表系統(tǒng)每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)裝置到控制室都需使用一對(duì)專用的雙絞線,以傳送4~ 20mA信號(hào)，每 個(gè)現(xiàn)場(chǎng)裝置到接線盒的雙絞線仍然可以使用,但是從現(xiàn)場(chǎng)接線盒到中央控制室僅用一根雙絞線完成數(shù)字通信。通過采用現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng),到底能節(jié)省多少電纜,編者尚未做此計(jì)算。但是,我們不可以采用DCS系統(tǒng)的電廠中與自動(dòng)控制系統(tǒng)有關(guān)的所用電纜公里數(shù)看出,電纜在基建投資中所占份額。某電廠，2x300MW燃煤機(jī)組。熱力系統(tǒng)為單元制。每臺(tái)機(jī)組設(shè)置-座集中控制樓,采用機(jī)、爐、電單元集中控制方式。單元控制室的標(biāo)高為12.6米,與運(yùn)行層標(biāo)高-致。DCS采用WDPF- -I ,每臺(tái)機(jī)組設(shè)計(jì)的I/O點(diǎn)為4500點(diǎn)。電纜敷設(shè)采用EC軟件, 8個(gè)人用1.5個(gè)月時(shí)間完成電纜敷設(shè)的設(shè)計(jì)任務(wù);擴(kuò)房?jī)?nèi)每臺(tái)300MW機(jī)組自動(dòng)化專業(yè)的電纜根數(shù)為4038根;房?jī)?nèi)每臺(tái)300MW機(jī)組 自動(dòng)化專業(yè)的電纜長(zhǎng)度為350公里;以上電纜的根數(shù)及長(zhǎng)度均不包括全廠火災(zāi)報(bào)警的廠供電纜和全廠各輔助生產(chǎn)車間的電纜;電纜橋架的立柱、橋架及小槽盒全部選用鋼制鍍鋅,每臺(tái)機(jī)組約95噸。其它電纜橋架包括直通、彎通、三通、四通、蓋板、終端封頭、調(diào)寬片、直接片等選用鋁臺(tái)金材質(zhì),每臺(tái)300MW機(jī)組約為55噸。附件隨橋架提供(如螺栓、螺母)。某電廠，4xMW燃油燃?xì)怆娬�。熱力系統(tǒng)為單元制。DCS采用TELEPERM-XP。每臺(tái)機(jī)組設(shè)計(jì)I/O點(diǎn)數(shù)為5804點(diǎn)。電纜敷設(shè)采用EC軟件, 12個(gè)人用2.5個(gè)月時(shí)間完成電纜敷設(shè)的設(shè)計(jì)任務(wù);房?jī)?nèi)每臺(tái)325MW機(jī)組自動(dòng)化專業(yè)的電纜根數(shù)為4413根;房?jī)?nèi)每臺(tái)235MW機(jī)組 自動(dòng)化專業(yè)的電纜長(zhǎng)度為360公里;每臺(tái)機(jī)組全部選用鋼制鍍鋅電纜橋架,其重量約為200噸。電站的電纜可以分為六大類:高壓電力電纜、低壓電力電纜、控制電纜、熱控電纜、弱電電纜(主要指計(jì)算機(jī)用電纜)、其它電纜。 若兩臺(tái)300MW機(jī)組同時(shí)做電纜敷設(shè),自動(dòng)化專業(yè)電纜的數(shù)量大約有8500根左右。其中熱控電纜和弱電電纜將大于5000根,即約占60%左右(以根數(shù)計(jì)量)。3、設(shè)計(jì)、投資及使用.
上述的比較是偏重于純技術(shù)性的比較,以下比較擬加入經(jīng)濟(jì)因素。比較的前題是DCS系統(tǒng)與典型的、理想的FCS系統(tǒng)進(jìn)行比較。為什么要做如此的假設(shè)。做為DCS系統(tǒng)發(fā)展到今天,開發(fā)初期提出的技術(shù)要求卻已滿足并得到了完善,目前的狀況是進(jìn)一步提高 ,因此也就不存在典型、理想的說(shuō)法。而作為FCS系統(tǒng), 90年代剛進(jìn)入實(shí)用化,作為開發(fā)初期的技術(shù)要求:兼容開放,雙向數(shù)字通信、數(shù)字智能現(xiàn)場(chǎng)裝置、高速總線等,目前還不理想有待完善。這種狀態(tài)與現(xiàn)場(chǎng)總線國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的制定不能說(shuō)沒有關(guān)系。過去的十多年,各總線組織都忙于制定標(biāo)準(zhǔn),開發(fā)產(chǎn)品,占領(lǐng)更多的市場(chǎng),目的就是要擠身于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),臺(tái)法的占領(lǐng)更大的市場(chǎng)。現(xiàn)在有關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的爭(zhēng)戰(zhàn)已告-段落,各大公司組織都已意識(shí)到,要真正占領(lǐng)市場(chǎng),就得完善系統(tǒng)及相關(guān)產(chǎn)品。我們可以做這樣的預(yù)測(cè),不久的將來(lái),完善的現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)及相關(guān)產(chǎn)品必須成為世界現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的主流。(1 ) DCS系統(tǒng)是個(gè)大系統(tǒng),其控制器功能強(qiáng)而且在系統(tǒng)中的作用十分重要,數(shù)據(jù)公路更是系統(tǒng)的關(guān)鍵,所以，必須整體投資-步到位 ,事后的擴(kuò)容難度較大。而FCS功能下放較徹底,信息處理現(xiàn)場(chǎng)化,數(shù)字智能現(xiàn)場(chǎng)裝置的廣泛采用,使得控制器功能與重要性相對(duì)減弱。因此, FCS系統(tǒng)投資起點(diǎn)低,可以邊用、邊擴(kuò)、邊投運(yùn)。( 2) DCS系統(tǒng)是封閉式系統(tǒng),各公司產(chǎn)品基本不兼容。而FCS系統(tǒng)是開放式系統(tǒng),用戶可以選擇不同廠商、不同品牌的各種設(shè)備連入現(xiàn)場(chǎng)總線,達(dá)到最佳的系統(tǒng)集成。( 3) DCS系統(tǒng)的信息全都是二進(jìn)制或模擬信號(hào)形成的,必須有D/A與A/D轉(zhuǎn)換。而FCS系統(tǒng)是全數(shù)字化,就兔去了D/A與A/D變換,集成化高性能,使精度可以從+0.5%提高到+0.1%。.(4) FCS系統(tǒng)可以將PID閉環(huán)控制功能裝入變送器或執(zhí)行器中,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(diào)節(jié)性能。(5 ) DCS它可以控制和監(jiān)視工藝全過程,對(duì)自身進(jìn)行診斷、維護(hù)和組態(tài)。但是,由于自身的致命弱點(diǎn),其I/O信號(hào)采用傳統(tǒng)的模擬量信號(hào),因此,它無(wú)法在DCS工程師站上對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表(含變送器、執(zhí)行器等)進(jìn)行遠(yuǎn)方診斷、維護(hù)和組態(tài)。FCS采用全數(shù)字化技術(shù),數(shù)字智能現(xiàn)場(chǎng)裝置發(fā)送多變量信息,而不僅僅是單變量信息,并且還具備檢測(cè)信息差錯(cuò)的功能。FCS采用的是雙向數(shù)字通信現(xiàn)場(chǎng)總線信號(hào)制。因此,它可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)裝置(含變送器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等)進(jìn)行遠(yuǎn)方診斷、維護(hù)和組態(tài)。FCS的這 點(diǎn)優(yōu)越性是DCS無(wú)法比擬的。(6) FCS由于信息處理現(xiàn)場(chǎng)化,與DCS相比可以省去相當(dāng)數(shù)量的隔離器、 端子柜、I/O終端、 I/O卡件、I/O文件及I/O柜,同時(shí)也節(jié)省了I/O裝置及裝置室的空間與占地面積。有專家認(rèn)為可以省去60%。(7)與(6)同樣理由, FCS可以減少大量電纜與敷設(shè)電纜用的橋架等,同時(shí)也節(jié)省了設(shè)計(jì)、安裝和維護(hù)費(fèi)用。有專家認(rèn)為可以節(jié)省66%。對(duì)于(6)、(7 )兩點(diǎn)應(yīng)補(bǔ)充說(shuō)明的是,采用FCS系統(tǒng),節(jié)省投資的效果是不用懷疑的,但是否如有的專家所說(shuō)達(dá)60~66%。這些數(shù)字在多篇文章中出現(xiàn),編者認(rèn)為這是相互轉(zhuǎn)摘的結(jié)果,目前還未找到這些數(shù)字的原始出處,因此,讀者在弓|用這些數(shù)字時(shí)要慎重。(8) FCS相對(duì)于DCS組態(tài)簡(jiǎn)單,由于結(jié)構(gòu)、性能標(biāo)準(zhǔn)化，便于安裝、運(yùn)行、維護(hù)。(9 )用于過程控制的FCS設(shè)計(jì)開發(fā)要點(diǎn)。這一 點(diǎn)并不作為與DCS的比較,只是說(shuō)明用于過程控制或者說(shuō)用于模擬連續(xù)過程類的FCS在設(shè)計(jì)開發(fā)中應(yīng)重點(diǎn)考慮的問題。2、基本監(jiān)控如流量、料位、溫度、壓力等的變化是緩慢的,而且還有滯后效應(yīng),因此,節(jié)點(diǎn)監(jiān)控并不需要快電子學(xué)的響應(yīng)時(shí)間,但要求有復(fù)雜的模擬量處理能力。這一物理特征決定了系統(tǒng)基本上多采用主一從之間的集中輪詢制,這在技術(shù)上是合理的,在經(jīng)濟(jì)上是有利的。3、流量、料位、溫度、壓力等參數(shù)的測(cè)量,其物理原理是古典的,但傳感器、變送器及控制器應(yīng)向數(shù)字智能化發(fā)展。4、作為針對(duì)連續(xù)過程類及其儀器儀表而開發(fā)的FCS ,應(yīng)側(cè)重于低速總線H1的設(shè)計(jì)完善。
我們已經(jīng)知道有的FCS是由PLC發(fā)展而來(lái),而有的FCS是由DCS發(fā)展而來(lái),那么,今天FCS已走向?qū)嵱没?PLC與DCS前景又將如何。
PLC于60年代末期在美國(guó)首先出現(xiàn),目的是用來(lái)取代繼電器,執(zhí)行邏輯、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能,建立柔性程序控制系統(tǒng)。1976年正式命名,并給予定義: PLC是一種數(shù)字 控制專用電子計(jì)算機(jī)，它使用了可編程序存儲(chǔ)器儲(chǔ)存指令, 執(zhí)行諸如邏輯、順序、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)與演算等功能,并通過模擬和數(shù)字輸入、輸出等組件，控制各種機(jī)械或工作程序。經(jīng)過30多年的發(fā)展, PLC已+分成熟與完善,并開發(fā)了模擬量閉環(huán)控制功能。PLC在FCS系統(tǒng)中的地位似乎已被確定并無(wú)多少爭(zhēng)論。PLC作為一 個(gè)站掛在高速總線上。充分發(fā)揮PLC在處理開關(guān)量方面的優(yōu)勢(shì)。另外,火力發(fā)電廠輔助車間,例如補(bǔ)給水處理車間、循環(huán)水車間、除灰除渣車間、輸煤車間等,在這些車間的工藝過程多以順序控制為主。PLC對(duì)于順序控制有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。編者以為,輔助車間的控制系統(tǒng)應(yīng)以遵循現(xiàn)場(chǎng)總線通訊協(xié)議的PLC或能與FCS進(jìn)行通訊交換信息的PLC為優(yōu)選對(duì)象。自1973年提出第一臺(tái)以微處理器為基礎(chǔ)的控制器以來(lái) ，它逐步完善,并最終形成功能齊全、安全可靠的數(shù)字式分散控制系統(tǒng)DCS.它的性能大大優(yōu)于以住任何一種控制系統(tǒng)�？梢詽M足火電廠DAS、MCS、 SCS和APS各系統(tǒng)的各種要求,目前還可以通過工業(yè)以太網(wǎng)建立管理層網(wǎng)絡(luò),以滿足火電廠呼聲越來(lái)越高的加強(qiáng)管理的要求�？梢赃@樣說(shuō), DCS系統(tǒng)的監(jiān)控可以復(fù)蓋大型火電機(jī)組的工藝全過程。但是，自從有了FCS ,并于90年代走向?qū)嵱没詠?lái),不斷有如下論點(diǎn)在公開刊物上發(fā)表,即:“從現(xiàn)在起,新的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)FCS將逐步取代傳統(tǒng)的DCS”;“ 當(dāng)調(diào)節(jié)功能下放到現(xiàn)場(chǎng)去以后,傳統(tǒng)的DCS就沒有存在的必要而會(huì)自動(dòng)消失”;“今后十年 ，傳統(tǒng)的4~ 20mA模擬信號(hào)制將逐步被雙向數(shù)字通信現(xiàn)場(chǎng)總線信號(hào)制所取代,模擬與數(shù)字的分散型控制系統(tǒng)DCS將更新?lián)Q代為全數(shù)字現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)FCS" .... 這些論點(diǎn)歸納為一句話: FCS將取代DCS , DCS從此將消亡。上述論點(diǎn)皆出自于權(quán)威專家之口,確實(shí)不無(wú)道理。數(shù)字通訊是一種趨勢(shì)，它代表了技術(shù)進(jìn)步,是任何人阻擋不了的。雙向數(shù)字通信現(xiàn)場(chǎng)總線信號(hào)制以及由它而產(chǎn)生的巨大的推動(dòng)力, 加速現(xiàn)場(chǎng)裝置與控制儀表的變革，開發(fā)出越來(lái)越多的功能完善的數(shù)字智能現(xiàn)場(chǎng)裝置。這些都是DCS系統(tǒng)所不具備的,而由此產(chǎn)生的優(yōu)越性以及給火電廠的設(shè)計(jì)、配置、組態(tài)、運(yùn)行、維護(hù)、管理等方面帶來(lái)的效益也是DCS系統(tǒng)所不及的。再則，F(xiàn)CS是由DCS以及PLC發(fā)展而來(lái),它保留了DCS的特點(diǎn),或者說(shuō)FCS吸收了DCS多年開發(fā)研究以及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn),當(dāng)然也包括教訓(xùn)。由此而得出結(jié)論，"FCS將取代DCS”, 似乎也是順理成章 之事。同時(shí)我們也應(yīng)看到, DCS系統(tǒng)發(fā)展也近30年,在火電廠的應(yīng)用如此廣泛。它的設(shè)計(jì)思想、組態(tài)配置、功能匹配等已達(dá)十分完善的程度(當(dāng)然, DCS也存在進(jìn)一步 發(fā)展的需求,例如高級(jí)軟件開發(fā),以滿足信息集成的要求) ,已滲透到火電廠控制系統(tǒng)的各個(gè)領(lǐng)域,并且在FCS系統(tǒng)中也有些體現(xiàn)。從這個(gè)角度來(lái)看, DCS系統(tǒng)似乎不能說(shuō)從此消亡。再則,從前面的章節(jié)敘述中已經(jīng)談到,對(duì)那些FCS系統(tǒng)不能充分發(fā)揮其特點(diǎn)及優(yōu)越性的領(lǐng)域, DCS系統(tǒng)仍有用武之地。我們似乎沒有必要在文字上做過多的爭(zhēng)論, -定要強(qiáng)調(diào)誰(shuí)取代誰(shuí)。正如目前的DCS與新型的PLC, 由于多年的開發(fā)研究,在各自保留自身原有的特點(diǎn)外,又相互補(bǔ)充,形成新的系統(tǒng),現(xiàn)在的DCS已不是當(dāng)初的DCS ,同樣如此,新型的PLC也不是開發(fā)初期的PLC.我們能夠說(shuō)是DCS取代了PLC或者說(shuō)是PLC取代了DCS ,顯然都是不合適的。
四、結(jié)論
從上述分析論述中,我們可以得出以下簡(jiǎn)單的結(jié)論:現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)FCS的出現(xiàn),數(shù)字式分散控制DCS并不會(huì)消亡,而只是將過去處于控制系統(tǒng)中心地位的DCS移到現(xiàn)場(chǎng)總線的一個(gè)站點(diǎn)上去。也可以這樣說(shuō)，DCS處于控制系統(tǒng)中心地位的局面從此將被打破。今后火電廠的控制系統(tǒng)將會(huì)是: FCS處于控制系統(tǒng)中心地位,兼有DCS系統(tǒng)哲學(xué)的一種新型控制系統(tǒng)
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