FCS控制系统
PLC、DCS、FCS三大工业控制系统的区别
PLC›DCS、FCS三大工业控制系统的区别随着工业技术的快速发展，相继出现了集散控制系统和现场总线控制系统，一些行业当中有的人认为FCS是由PLC发展而来的；另一些行业的人认为FCS又是由DCS发展而来的。
FCS与PLC及DCS之间既有密不可分的关联，又存在着本质的区别。
在工业过程控制中的三大控制系统，分别是PLC、DCS、FCSoPLC控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境下的应用而设计。
它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序、执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字式或模拟式输入或输出，控制各种类型的机械或生产过程。
DCS集散控制系统，又叫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，也称作4C技术，实现了对生产过程的监视、控制和管理。
它既打破了常规控制仪表功能的局限性，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。
FCS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。
1、大型PLC构成的过程控制系统的基本特点⑴从上到下的结构，PLC既可以作为独立的DCS,也可以作为DCS的子系统。
(2)PID放在控制站中，可实现连续PID控制等各种功能。
⑶可用一台PC为主站，多台同类型PLC为从站；也可用一台PLC为主站，多台同类型PLC为从站，构成PLC网络。
⑷主要用于工控中的顺序控制，新型PLC也兼有闭环控制功能。
2、DCS控制系统的基本特点⑴从上到下的树状系统，其中通信是关键。
(2)PID在控制器中，连接计算机与现场仪器仪表。
⑶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。
⑷信号系统包括开关量信号和模拟信号。
(5)DCS一般是由现场仪表层、控制装置单元层、工厂(车间)层、和企业管理层构成。
传统DCS-现场级设备与控制器之间连接采用一对一I/O连线方式3、FCS控制系统的基本特点(I)FCS是3C技术的融合。
现场总线控制系统(FCS)
第一章现场总线控制系统（FCS）第一节概述现场总线控制系统（Fieldbus Control System，FCS）是继基地式气动仪表控制系统、电动单元组合式模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统、集散控制系统（DCS）后的新一代控制系统。
由于它适应了工业控制系统向数字化、分散化、网络化、智能化发展的方向，给自动化系统的最终用户带来更大实惠和更多方便，并促使目前生产的自动化仪表、集散控制系统、可编程控制器（PLC）产品面临体系结构、功能等方面的重大变革，导致工业自动化产品的又一次更新换代，因而现场总线技术被誉为跨世纪的自控新技术。
一、现场总线的发展随着控制、计算机、通信、网络等技术的发展，信息交换的领域正在迅速覆盖从工厂的现场设备层到控制、管理的各个层次，从工段、车间、工厂、企业乃至世界各地的市场。
信息技术的飞速发展，引起了自动化系统结构的变革，逐步形成以网络集成自动化系统为基础的企业信息系统。
现场总线（Fieldbus）就是顺应这一形势发展起来的新技术。
1、什么是现场总线现场总线是应用在生产现场、在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统，也被称为开放式、数字化、多点通信的底层控制网络。
它在制造业、流程工业、交通、楼宇等方面的自动化系统中具有广泛的应用前景。
现场总线技术将专用微处理器置入传统的测量控制仪表，使它们各自都具有了数字计算和数字通信能力，采用双绞线等作为总线，把多个测量控制仪表连接成的网络系统，并按公开、规的通信协议，在位于现场的多个微机化测量控制设备之间以及现场仪表与远程监控计算机之间，实现数据传输与信息交换，形成各种适应实际需要的自动控制系统。
简而言之，它把单个分散的测量控制设备变成网络节点，以现场总线为纽带，把它们连接成可以相互沟通信息、共同完成自控任务的网络系统与控制系统。
它给自动化领域带来的变化，正如众多分散的计算机被网络连接在一起，使计算机的功能、作用发生的变化。
现场总线控制系统（FCS）
现场总线控制系统（FCS）第⼀章现场总线控制系统（FCS）第⼀节概述现场总线控制系统（Fieldbus Control System，FCS）是继基地式⽓动仪表控制系统、电动单元组合式模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统、集散控制系统（DCS）后的新⼀代控制系统。
由于它适应了⼯业控制系统向数字化、分散化、⽹络化、智能化发展的⽅向，给⾃动化系统的最终⽤户带来更⼤实惠和更多⽅便，并促使⽬前⽣产的⾃动化仪表、集散控制系统、可编程控制器（PLC）产品⾯临体系结构、功能等⽅⾯的重⼤变⾰，导致⼯业⾃动化产品的⼜⼀次更新换代，因⽽现场总线技术被誉为跨世纪的⾃控新技术。
⼀、现场总线的发展随着控制、计算机、通信、⽹络等技术的发展，信息交换的领域正在迅速覆盖从⼯⼚的现场设备层到控制、管理的各个层次，从⼯段、车间、⼯⼚、企业乃⾄世界各地的市场。
信息技术的飞速发展，引起了⾃动化系统结构的变⾰，逐步形成以⽹络集成⾃动化系统为基础的企业信息系统。
现场总线（Fieldbus）就是顺应这⼀形势发展起来的新技术。
1、什么是现场总线现场总线是应⽤在⽣产现场、在微机化测量控制设备之间实现双向串⾏多节点数字通信的系统，也被称为开放式、数字化、多点通信的底层控制⽹络。
它在制造业、流程⼯业、交通、楼宇等⽅⾯的⾃动化系统中具有⼴泛的应⽤前景。
现场总线技术将专⽤微处理器置⼊传统的测量控制仪表，使它们各⾃都具有了数字计算和数字通信能⼒，采⽤双绞线等作为总线，把多个测量控制仪表连接成的⽹络系统，并按公开、规范的通信协议，在位于现场的多个微机化测量控制设备之间以及现场仪表与远程监控计算机之间，实现数据传输与信息交换，形成各种适应实际需要的⾃动控制系统。
简⽽⾔之，它把单个分散的测量控制设备变成⽹络节点，以现场总线为纽带，把它们连接成可以相互沟通信息、共同完成⾃控任务的⽹络系统与控制系统。
它给⾃动化领域带来的变化，正如众多分散的计算机被⽹络连接在⼀起，使计算机的功能、作⽤发⽣的变化。
FCS
目录一．现场总线技术控制系统（FCS）相关简介1.1 FCS的概述1.2 FCS的技术特性及优点1.3 FCS的现况1.4 几种主流的FCS二．现场总线技术控制系统（FCS）发展1.1 FCS的早期发展1.2 FCS的近期发展1.3 FCS的未来发展三．现场总线技术控制系统（FCS）的应用1.1 FCS在工业控制上的应用1.2 FCS在智能建筑上的应用1.3 FCS在其他方面的应用四．现场总线技术控制系统（FCS）的使用障碍1.1 FCS应用缺陷1.2 FCS可能改进方式五．现场总线技术控制系统（FCS）的前景六．附录1.1 参考文献1.1 FCS的概述现场总线控制系统（FCSFieldbus Control System），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。
FCS是由DCS与PLC发展而来，FCS不仅具备DCS与PLC的特点，而且跨出了革命性的一步。
而目前，新型的DCS与新型的PLC，都有向对方靠拢的趋势。
新型的DCS已有很强的顺序控制功能；而新型的PLC，在处理闭环控制方面也不差，并且两者都能组成大型网络，DCS与PLC的适用范围，已有很大的交叉。
DCS系统的关键是通信。
也可以说数据公路是分散控制系统DCS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。
通过数据公路的设计参数，基本上可以了解一个特定DCS系统的相对优点与弱点。
为保证通信的完整，大部分DCS厂家都能提供冗余数据公路。
为了保证系统的安全性，使用了复杂的通信规约和检错技术。
所谓通信规约就是一组规则，用以保证所传输的数据被接收，并且被理解得和发送的数据一样。
FCS自动化控制系统介绍
Siemens PCS 7 ◆非单一组 态工具 ◆非单一项 目文件→ 修 改控制困难 ◆无法实现 Win95 至 Win NT转换 升级 不可能 ◆最低要求 (PC机):奔腾 266,128MB 内存,9GB硬 盘
FisherRosemount Delta V ◆无IEC 1131 兼容的工程组 态(无任务!) ◆每个系统最 大 500 点 I/O,4 个过程站和4 个操作站; ◆ 到 I/O 机 架 的距离最大为 20英尺/6米 ◆低执行周期: 任务>100ms ◆ 只 有 以 MS 和 Excel 为 基 础的记录 ◆只能使用 ‘Dell’操作平 台,价格为 US$25000.00
分布式控制系统整体解决方案 工程自动建立 提供信号处理和控制的原始算法 立体矢量图形 统一网络时间和独创的管理工作站图表数据回放技术 统一工具为操作站和控制器编程 充分利用网络接口、WEB、GSM技术 是集SCADA/HML和SoftLogic于一体的工业自动化现 场总线控制系统
FCS-的体系构成
Honeywell PlantScape ◆非单一组 态工具 ◆非单一项 目文件修改 控制困难 ◆非系统范 围 文 档 &XRefs ◆低执行周 期 : 任 务 >50ms ◆价格从 35000.00美 元起
Foxboro Micro I/A ◆ 无 IEC 1131 标准兼 容的工程设 计 ◆低执行周 期 : 任 务 >100ms ◆ 非 工 业 PCMCIA 设 计 ◆无直接接 口到‘I/A Series Nodebus’(必 须以WinNT PC机为网关)
TCP/IP, IPX/SPX, NetBEUI, OPC, DCOM, DDE/NetDDE, SQL/ODBC
工艺流程自动化控制系统
FCS系统
什么是FCS（Fieldbus Control System）在现代测控领域，“开放系统”、“现场总线”这2个词频繁出现。
在自控界讨论的仍然是DCS（distribut e control system ），FCS（fieldbus control system）谁将最终成为主流控制系统，这场争论的实质是利益和市场的竞争，一些既得利益者一方面要维护DCS/PLC的市场份额，另一方面又怕赶不上FCS的潮流，因而在自己的DCS/PLC系统中加入自己的现场总线；而另外一些硬、软件生产商由于没有历史包袱，追求的是全新的控制系统模式，包括统一的现场总线标准及软、硬件平台，以引导和占领未来的市场。
这些控制系统的区别有多大，有无共同的特征，未来控制系统的发展方向是什么，本文试图在这些方面做一些探讨。
1、我国控制系统结构的发展一个控制系统由I/O设备（传感器和执行器）、控制硬件、控制软件、人机接口及与信息系统的连接等组成，如图l所示。
设备级现场总线使I/O模件和控制箱得以分开，以太网使得现场采集的数据集成到企业应用中。
1.1早期的集中式控制系统80年代初期，当微机控制系统用于电站自动化领域时，多使用以单板机组成的微机控制装置，与上位机系统连接多采用串行通信方式，所有模件集中布置在一个或几个机柜中。
由这些装置构成的系统多为集中式控制系统或分层控制系统。
这种系统为我国电站自动化控制系统发挥了重要作用，其开拓性的实践是今天控制系统丰富多彩的基础。
但是，这类系统技术上已经落后，不符合控制系统分布、开放的发展趋势。
1.2DCS控制系统DCS在我国电力行业特别是火电厂机组控制系统中得到了广泛的应用。
传统的DCS主要有4层结构：第1层是I/O层；第2层是控制器层；第3层是人机接口层；第4层是企业信息系统层。
这种结构与图l相近，但除在第3层、第4层之间采用以太网外，其他都是专用网络，控制设备及软件也是专用的，开放程度不够，给系统维护及升级带来不便。
FCS系统详解
FCS摘要FCS（Fidlebus Control System）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。
基本介绍FCS的前身是DCS与PLC，FCS不仅具备两者的特点，而且跨出了革命性的一步。
而目前，新型的DCS与新型的PLC，都有向对方靠拢的趋势。
新型的DCS已有很强的顺序控制功能；而新型的PLC，在处理闭环控制方面也不差，并且两者都能组成大型网络，DCS与PLC的适用范围，已有很大的交叉。
DCS系统的关键是通信。
也可以说数据公路是分散控制系统DCS 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。
通过数据公路的设计参数，基本上可以了解一个特定DCS系统的相对优点与弱点。
为保证通信的完整，大部分DCS厂家都能提供冗余数据公路。
为了保证系统的安全性，使用了复杂的通信规约和检错技术。
所谓通信规约就是一组规则，用以保证所传输的数据被接收，并且被理解得和发送的数据一样。
目前在DCS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。
关键要点FCS的关键要点有三点：1、FCS系统的核心是总线协议，即总线标准2、FCS系统的基础是数字智能现场装置3、FCS系统的本质是信息处理现场化实现方式通过使用现场总线，用户可以大量减少现场接线，用单个现场仪表可实现多变量通信，不同制造厂生产的装置间可以完全互操作，增加现场一级的控制功能，系统集成大大简化，并且维护十分简便。
传统的过程控制仪表系统每个现场装置到控制室都需使用一对专用的双绞线，以传送4~20mA信号，现场总线系统中，每个现场装置到接线盒的双绞线仍然可以使用，但是从现场接线盒到中央控制室仅用一根双绞线完成数字通信。
fcs介绍
1.现场总线的定义：连接智能现场设备和自动化系统的数字式，双向传输，多分支结构的通信网络。
2.FCS（fieldbus control system）：基于现场总线的控制系统称为现场总线控制系统。
3.现场总线的产生一种新技术和系统的产生总是针对以往技术和系统中存在的缺陷而提出的，最终在用户和市场竞争两大外因推动下占领市场的主导地位。
现场总线和FCS的产生也不例外，它们与工业控制技术和系统的发展有关。
3.1模拟仪表控制系统模拟仪表控制系统于20世纪60~70年代占主导地位。
体系结构是基于4~20mA的模拟标准信号。
其显著特点是模拟信号精度低，易受干扰。
3.2.集中式数字控制系统集中式控制系统于20世纪70~80年代占主导地位。
采用单片机，PLC，计算机作为控制器，控制其内部传输的是数字信号，因此克服了模拟仪表控制系统中模拟信号精度低的缺点，提高了系统的抗干扰能力。
集中式数字控制系统的优点是易于根据全局情况进行控制计算和判断，在控制方式，控制时机的选择少可以统一调度和安排；缺点是，对控制器本身的要求很高，必须具有足够的处理能力和极高的可靠性，当系统任务增加时，控制器的效率和可靠性急剧下降。
3.4. 集散控制系统集散控制系统（Distributed control system ,DCS）于20世纪80~90年代占主导地位。
其核心思想是集中管理，分散控制，即管理与控制相分离，上位机用于集中监视管理功能，若干台下位机分散到现场实现分布式控制，各上，下位机之间通过控制网络互连以实现互相之间的信息传递。
因此，这种分布式的控制系统体系结构克服了集中式数字控制系统中对控制器处理能力和可靠性要求高的缺陷。
在DCS中，分布式控制思想的实现正是得益于网络技术的发展和应用。
遗憾的是，不同的DCS厂家为了达到垄断经营的目的而对其控制通信网络采用各自专用的封闭形式，不同厂家的DCS之间以及DCS与上层信息网之间难以实现网络互连和信息共享，且DCS造价较昂贵，在这种情况下，用户对网络控制系统提出了开放性和降低成本的迫切要求。
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FCS控制系统
现场总线控制系统(Field bus Control System)是诸多现场总线互联与控制室内人机界面所组成的系统，它是一个全分散、全数字化、全开放和可互操作的新一代生产过程自动控制系统。
在FCS里，现场总线不仅取代了4～20mA，而且还取代了分散控制系统(Distributed Control System简称DCS)的结构体系。
具体地说，FCS系统废弃了DCS的信号调理板、隔离放大器、I／0板、CPU 板、I／F转控器以及它们之间复杂的接线。
在FCS里，控制、报警、算、信号选择和累加等各种功能完全由现场仪表自身的微处理器实现。
FCS简单易用，作为火电厂热工自动化人员不需花很大精力去了解各种“层”或“波特率”，但应了解FCS点及其应用前景。
1.实现了全数字化通信
在FCS里有许多I／O板，是用来接收和送出4～20mA等模拟信号的，即使采用了智能变送器这样的现场仪表。
往往也还需将它们测量到的原始数字信号在送入DCS之前转换成4～20mA摸拟信号。
因此，DCS实际是一个“半数字”系统；在FCS中，从变送器中的传感器到调节阀，信号一直保持着数字特性，因此，FCS是一个“纯数字”系统。
2．实现了不同厂家产品的互操作
由于任何一个仪表生产厂不可能提供一个工厂自动化所需的全部现场仪表，因此，不同厂家产品的互联是不可避免的。
人们不希望为使不同厂家产品互联而在硬件和软件上花很大的功夫，希望不同厂家的产品不仅具有互换性，而且还要具有互操作性。
用一厂家的产品去替换出故障的另一厂家的产品，一般称为互换性。
模拟电动或气动单元组合仪表具有很好的互换性，而DCS互换性很差，这是DCS走向“顶峰”的一个很重要原因。
不同厂家的产品汇集于同一控制系统时，各产品(现场仪表)中功能模块的相互连接与信息的相互沟通。
一般称为互操作。
因此功能模块(也就是用户层)的标准化是FCS实现开放与互操作的关健。
3．实现了真正的分散控制
从DCS的系统结构上看，它并不是一个、真正的分散控制，而是一个“半分散”系统。
DCS的过程控制单元一般集中安装在控制室，它把控制功能分散到一些控制模板上，每个控制模板又可控制多个回路，属于神散形不散的控制方式；而FCS才是真正的分散控制，它把控制功能下放到现场。
每个控制回路完全由分散安装的现场仪表来实现，属于神散形也散的控制方式。
虽然在FCS中，控制功能分散到了现场仪表中，但仍允许在控制室的人-机界面上对现场仪表进行运行操作、调整和信息的集中管理。
4．实现了简单一致的组态操作
FCS控制策略的组态操作是非常简单的，组态工作只需控制工程
师按键点点鼠标即可完成。
但实现这种简单操作的前期工作量(软件制作)是巨大的，它是几代科技人员不懈努力的结果。
由于FCS的组态方法是规范和标准的。
故不需要因为自动仪表的品种不同或组态方法不同进行新的培训或学习。
基于现场总线技术的FCS，是21世纪的控制系统，它的深远影响绝不亚于模拟仪表取代气动仪表或数字仪表取代模拟仪表，它是工业生产过程控制的又一次飞跃。