一文看懂PLC、DCS、FCS的区别与联系

50年前，过程控制 是基于3~15psi的气动信号标准 的基地式气动控制仪表系统（PCS，PneumaTIc Control System）即第一代过程控制体系结构；基于模拟电流信号标准0~10mA（4~20 mA）的电动单元组合式模拟仪表控制系统 （ACS，Analogous Control System）即为第二代过程控制体系结构；20世纪70年代，由于使用了数字计算机，从而产生了集中式数字控制系统 （CCS，ComputerControl System）即第三代过程控制体系结构；20世纪80年代，微处理机的出现和应用，从而产生了分布式控制系统 （DCS ，Distributed Control System）即第四代过程控制体系结构；20世纪90年代，现场总线技术 的出现产生了新的一代过程控制体系结构，即现场总线控制系统（FCS ， Fieldbus ControlSystem）。

一 PLC 、DCS、FCS三大控制系统的基本特点

目前，在连续型流程生产工业过程控制中，有三大控制系统，即PLC、DCS和FCS。它们各自的基本特点如下：

1 PLC

(1)从开关量控制发展到顺序控制、运算处理，是从下往上的;

(2)逻辑控制、定时控制、 计数控制、 步进(顺序)控制、连续PID控制、 数据控制――PLC具有数据处理能力、 通信和联网等多功能;

(3)可用一台PC机为主站，多台同型PLC为从站;

(4)也可一台PLC为主站，多台同型PLC为从站，构成PLC网络。这比用PC机作主站方便之处是：有用户编程时，不必知道通信协议，只要按说明书格式写就行;

(5)PLC网络既可作为独立DCS/TDCS，也可作为DCS/TDCS的子系统;

(6)主要用于工业过程中的顺序控制，新型PLC也兼有闭环控制功能。

2 DCS

　集散控制系统（Distributed Control System）又称计算机分布式控制系统， 它是20世纪70年代中期迅速发展起来的，它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，它把控制技术、计算机技术、图像显示技术以及通信技术结合起来， 实现对生产过程的监视、控制和管理。它既打破了常规控制仪表功能的局限， 又较好的解决了早期计算机系统对于信息、管理和控制作用过于集中带来的危险性。它主要用于大规模的连续过程控制系统中， 如石化、电力等。其核心是通信， 即数据公路。

它的基本要点是：

　　（1） 从上到下的树状系统， 其中通信是关键。

　　（2） PID在中断站中， 中断站联结计算机与现场仪器仪表与控制装。;

　　（3） 是树状拓扑和并行连续的链路结构， 有大量电缆从中继站并行到现场仪器仪表。

　　（4） 信号系统包括开关量信号和模拟信号。

　　（5） DCS是控制（工程师站） 、操作（操作员站） 、现场仪表（现场测控站） 的3级结构。

3 FCS

　Fieldbus Control System（简称FCS）即现场总线控制系统，它是用现场总线这一开放的、具有互操作性的网络将现场各个控制器和仪表及仪表设备互联，构成现场总线控制系统，同时控制功能彻底下放到现场，降低了安装成本和维修费用。因此，FCS实质上是一种开放的、具有互操作性的、彻底分散的分布式控制系统，有望成为21世纪控制系统的主流产品。现场总线控制系统的核心是总线协议， 基础是数字智能现场设备， 本质是信息处理现场化。

　　FCS 的要点是：

　　（1） FCS是3C 技术（CommunicaTIon，Computer，Contro1）的融合。它适用于本质（本征） 安全、危险区域、易变过程、难于对付的非常环境。

　　（2） 现场设备高度智能化， 提供全数字信号; 一条总线连接所有的设备。

　　（3） 从控制室到现场设备的双向数字通信总线， 是互联的、双向的、串行多节点、开放的数字通信系统取代单向的、单点、并行、封闭的模拟系统。

　　（4） 控制功能彻底分散。

二三大控制系统的区别

1 PLC 与DCS

PLC系统与DCS系统的结构差异不大，只是在功能的着重点上的不同，DCS着重于闭环控制及数据处理。PLC着重于逻辑控制及开关量的控制，也可实现模拟量控制。

DCS或PLC系统的关键是通信。也可以说数据公路是分散控制系统DCS及PLC的脊柱。由于它的任务是为系统所有部件之间提供通信网络，因此，数据公路自身的设计就决定了总体的灵活性和安全性。数据公路的媒体可以是：一对绞线、同轴电缆或光纤电缆。

DCS的特点是：(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界面。(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)有良好的性价比。

通过数据公路的设计参数，基本上可以了解一个特定DCS或PLC系统的相对优点与弱点。

目前在DCS和PLC系统中一般使用两类通信手段，即同步的和异步的，同步通信依靠一个时钟信号来调节数据的传输和接收，异步网络采用没有时钟的报告系统。

2、DCS与FCS的区别

• DCS 系统是封闭的， 各厂家的产品互不兼容;FCS 是全开放的系统， 其技术标准也是全开放的，FCS 的现场设备具有互操作性， 装置互相兼容， 因此用户可以选择不同厂商、不同品牌的产品同时连入同一现场总线， 达到最佳的系统集成。
• DCS系统是个大系统，其控制器的功能强而且在系统中的作用十分重要，数据公路更是系统的关键，所以，必须整体投资一步到位，事后的扩容难度较大；而FCS功能下放较彻底，信息处理现场化，数字智能现场装置的广泛采用，使得控制器功能与重要性相对减弱，因此，FCS系统投资起点低，可以边用、边扩、边投运。
• FCS的信号传输实现了全数字化， 其通信可以从最底层的传感器和执行器直到最高层， 为企业的MES 和ERP 提供强有力的支持， 更重要的是它还可以对现场装置进行远程诊断、维护和组态;DCS 的通信功能受到很大限制， 虽然它也可以连接到Internet， 但它连不到底层， 它提的信息量也是有限的， 它不能对现场设备进行远程操作。
• FCS 的结构为全分散式， 它废弃了DCS 中的I ／O 单元和控制站， 把控制功能下放到现场设备， 实现了彻底的分散， 系统扩展也变得十分容易;DCS 的分散只是到控制器一级， 它强调控制器的功能， 数据公路更是其关键。
• DCS 的信号系统是二进制或模拟式的， 必须有A ／D 、D ／A 环节， 所以其控制精度为土0.5％; FCS的全数字化， 控制系统精度高， 可以达到土0．1％，并且FCS系统可以将PID闭环控制功能装入现场设备中，缩短了控制周期，提高运算速度，从而改善调节性能。
• FCS可以将PID 闭环功能放到现场的变送器或执行器中， 加上数字通信， 所以缩短了采样和控制周期， 目前可以从DCS 的每秒2-5次， 提高到每秒10-20次， 从而改善了调节性能。
• FCS相对于DCS组态简单，由于结构、性能标准化，由于FCS 省去了大量的硬件设备、电缆和电缆安装辅助设备， 节约了大量的安装和调试费用， 所以它的造价要远低于DCS
  

（来源：网络）