我们已经知道, 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。下一节就仅以DCS与FCS进行比较。在前面的章节中,实际上已涉及到DCS与FCS的差异，下面将就体系结构、投资、设计、使用等方面进行叙述。
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、同轴电缆或光红电缆。
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。
(2 )系统能处理多少与控制有关的控制回路的信息。
( 3 )能适应多少用户和装置(CRT、 控制站等)。
( 7 )数据公路是否能支持由其它制造厂生产的硬件(可编程序控制器、计算机、数据记录装置等)。
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。
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
前面的章节已经叙述，-种类型的总线,只要其总线协议一经确定,相关的关键技术与有关的设
备也就被确
定。
就其总线协议的基本原理而言,各类总线都是一 样的,都以解决双向串行数字化通讯传输为基本依据。
但由于各种原因,各类总线的总线协议存在很大的差异。
为了使现场总线满足可互操作性要求,使其成为真正的开放系统,在IEC国际标准,现场总线通讯协议模
型的用户层中,就明确规定用户层具有装置描述功能。
为了实现互操作,每个现场总线装置都用装置描述
DD来描述。
DD能够认为是装置的-一个驱动器，它包括所有必要的参数描述和主站所需的操作步骤。
由于
DD包括描述装置通信所需的所有信息,并且与主站无关,所以可以使现场装置实现真正的互操作性。
实际情况是否如上述一致,回答是否定的。目前通过的现场总线国际标准含8种类型,而原IEO国际标准只
是8种类型之- -,与其它7种类型 总线的地位是平等的。
其它7种总线,不论其市场占有率有多少,每个总线
协议都有一套软件、 硬件的支撑。
它们能够形成系统,形成产品,而原IEC现场总线国际标准,是一个既无
软件支撑也无硬件支撑的空架子。
所以,要实现这些总线的相互兼容和互操作,就目前状态而言, 几乎是不
可能的。
通过上述,我们是否可以得出这样一种映象:开放的现场总线控制系统的互操作性,就一个特定类型的现
场总线而言,只要遵循该类型现场总线的总线协议,对其产品是开放的,并具有互操作性。
换句话说,不论
什么厂家的产品,也不-家是该现场总线公司的产品,只要遵循该总线的总线协议,产品之间是开放的,并
具有互操作性,就可以组成总线网络。
(2)FCS系统的基础是数字智能现场装置
数字智能现场装置是FCS系统的硬件支撑，是基础 ,道理很简单, FCS系统执行的是自动控制装置与现场装
置之间的双向数字通信现场总线信号制。
如果现场装置不遵循统-的总线协议,即相关的通讯规约,不具备
数字通信功能,那么所谓双向数字通信只是一句空话,也不能称之为现场总线控制系统。
再一点，现场总线
的一大特点就是要增加现场-级控制功能。
如果现场装置不是多功能智能化的产品,那么现场总线控制系统
的特点也就不存在了, 所谓简化系统、方便设计、利于维护等优越性也是虚的。
(3) FCS系统的本质是信息处理现场化
对于一个控制系统,无论是采用DCS还是采用现场总线,系统需要处理的信息量至少是-样多的。
实际
上，采用现场总线后,可以从现场得到更多的信息。
现场总线系统的信息量没有减少,甚至增加了,而传输
信息的线缆却大大减少了。
这就要求-方面要大大提高线缆传输信息的能力,另-方面要让大量信息在现场
就地完成处理,减少现场与控制机房之间的信息往返。
可以说现场总线的本质就是信息处理的现场化。
减少信息往返是网络设计和系统组态的一条重要原则。减少信息往返常常可带来改善系统响应时间的好
处。
因此,网络设计时应优先将相互间信息交换量大的节点,放在同一条支路里。
减少信息往返与减少系统的线缆有时会相互矛盾。这时仍应以节省投资为原则来做选择。如果所选择系统
的响应时间允许的话，应选 节省线缆的方案。
如所选系统的响应时间比较紧张,稍微减少一点信息的传输就
够用了,那就应选减少信息传输的方案。
现在一些带现场总线的现场仪表本身装了许多功能块,虽然不同产品同种功能块在性能上会稍有差别,但
一个网络支路上有许多功能雷同功能块的情况是客观存在的。
选用哪-一个现场仪表上的功能块,是系统组态
要解决的问题。
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-级的控制功能,系统集成大大简化,并且维护+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，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。
通过采用现场总线控制系统,到底能节省多少电缆,编者尚未做此计算。但是,我们不可以采用DCS系统
的电厂中与自
动控制系统有关的所用电缆公里数看出,电缆在基建投资中所占份额。
某电厂，2x300MW燃煤机组。热力系统为单元制。每台机组设置-座集中控制楼,采用机、炉、电单元
集中控制方式。
单元控制室的标高为12.6米,与运行层标高-致。
DCS采用WDPF- -I ,每台机组设计的 I/O点为4500点。
电缆敷设采用EC软件, 8个人用1.5个月时间完成电缆敷设的设计任务;扩房内每台300MW机组自动化
专业的电缆根数为4038根;房内每台300MW机组 自动化专业的电缆长度为350公里;以上电缆的根数
及长度均不包括全厂火灾报警的厂供电缆和全厂各辅助生产车间的电缆;电缆桥架的立柱、桥架及小槽盒全
部选用钢制镀锌,每台机组约95吨。
其它电缆桥架包括直通、弯通、三通、四通、盖板、终端封头、调宽
片、直接片等选用铝台金材质,每台300MW机组约为55吨。
附件随桥架提供(如螺栓、螺母)。
某电厂，4xMW燃油燃气电站。热力系统为单元制。DCS采用TELEPERM-XP。每台机组设计I/O点数为
5804点。
电缆敷设采用EC软件, 12个人用2.5个月时间完成电缆敷设的设计任务;房内每台325MW机组自动化
专业的电缆根数为4413根;房内每台235MW机组 自动化专业的电缆长度为360公里;每台机组全部选
用钢制镀锌电缆桥架,其重量约为200吨。
电站的电缆可以分为六大类:高压电力电缆、低压电力电缆、控
制电缆、热控电缆、弱电电缆(主要指计算机用电缆)、其它电缆。
若两台300MW机组同时做电缆敷设,
自动化专业电缆的数量大约有8500根左右。其中热控电缆和弱电电缆将大于5000根,即约占60%左右(以
根数计量)。
3、设计、投资及使用.
上述的比较是偏重于纯技术性的比较,以下比较拟加入经济因素。
比较的前题是DCS系统与典型的、理想的FCS系统进行比较。为什么要做如此的假设。做为DCS系统发展
到
今天,开发初期提出的技术要求却已满足并得到了完善,目前的状况是进一步提高 ,因此也就不存在典
型、理想的说法。
而作为FCS系统, 90年代刚进入实用化,作为开发初期的技术要求:兼容开放,双向数字
通信、数字智能现场装置、高速总线等,目前还不理想有待完善。
这种状态与现场总线国际标准的制定不能
说没有关系。
过去的十多年,各总线组织都忙于制定标准,开发产品,占领更多的市场,目的就是要挤身于
国际标准,台法的占领更大的市场。
现在有关国际标准的争战已告-段落,各大公司组织都已意识到,要真
正占领市场,就得完善系统及相关产品。
我们可以做这样的预测,不久的将来,完善的现场总线系统及相关
产品必须成为世界现场总线技术的主流。
(1 ) DCS系统是个大系统,其控制器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-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。
( 2) DCS系统是封闭式系统,各公司产品基本不兼容。而FCS系统是开放式系统,用户可以选择不同厂
商、不同品牌的各种设备连入现场总线,达到最佳的系统集成。
( 3) DCS系统的信息全都是二进制或模拟信号形成的,必须有D/A与A/D转换。而FCS系统是全数字化,
就兔去了D/A与A/D变换,集成化高性能,使精度可以从+0.5%提高到+0.1%。
.
(4) FCS系统可以将PID闭环控制功能装入变送器或执行器中,缩短了控制周期，目前可以从DCS的每秒
2~5次,提高到FCS的每秒10~20次,从而改善调节性能。
(5 ) DCS它可以控制和监视工艺全过程,对自身进行诊断、维护和组态。但是,由于自身的致命弱点,
其I/O信号采用传统的模拟量信号,因此,它无法在DCS工程师站上对现场仪表(含变送器、执行器等)进
行远方诊断、维护和组态。
FCS采用全数字化技术,数字智能现场装置发送多变量信息,而不仅仅是单变量
信息,并且还具备检测信息差错的功能。
FCS采用的是双向数字通信现场总线信号制。
因此,它可以对现场
装置(含变送器、执行机构等)进行远方诊断、维护和组态。
FCS的这 点优越性是DCS无法比拟的。
(6) FCS由于信息处理现场化,与DCS相比可以省去相当数量的隔离器、 端子柜、I/O终端、 I/O卡件、
I/O文件及I/O柜,同时也节省了I/O装置及装置室的空间与占地面积。
有专家认为可以省去60%。
(7)与(6)同样理由, FCS可以减少大量电缆与敷设电缆用的桥架等,同时也节省了设计、安装和维护
费用。
有专家认为可以节省66%。
对于(6)、(7 )两点应补充说明的是,采用FCS系统,节省投资的效果是不用怀疑的,但是否如有的专家
所说达60~66%。
这些数字在多篇文章中出现,编者认为这是相互转摘的结果,目前还未找到这些数字的原
始出处,因此,读者在弓|用这些数字时要慎重。
(8) FCS相对于DCS组态简单,由于结构、性能标准化，便于安装、运行、维护。
(9 )用于过程控制的FCS设计开发要点。这一 点并不作为与DCS的比较,只是说明用于过程控制或者说用
于模拟连续过程类的FCS在设计开发中应重点考虑的问题。
2)基本监控如流量、料位、温度、压力等的变化是缓慢的,而且还有滞后效应,因此,节点监控并不需
要快电子学的响应时间,但要求有复杂的模拟量处理能力。
这一物理特征决定了系统基本上多采用主一从之
间的集中轮询制,这在技术上是合理的,在经济上是有利的。
3)流量、料位、温度、压力等参数的测量,其物理原理是古典的,但传感器、变送器及控制器应向数字
智能化发展。
4 )作为针对连续过程类及其仪器仪表而开发的FCS ,应侧重于低速总线H1的设计完善。
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