計算機和網絡技術的飛速發(fā)展，引起了自動化控制系統(tǒng)結構的變革，一種世界上最新型的控制系統(tǒng)即現場總線控制系統(tǒng)(Fieldbus Control System，FCS)在上世紀九十年代走向實用化，并正以迅猛的勢頭快速發(fā)展。現場總線控制系統(tǒng)是目前自動化技術中的一個熱點，正越來越受到國內外自動化設備制造商與用戶的關注。現場總線控制系統(tǒng)的出現，將給自動化領域在過程控制系統(tǒng)上帶來又一次革命，其深度和廣度將超過歷史的任何一次，從而開創(chuàng)自動化的新紀元。
FCS可以說是第五代過程控制系統(tǒng)，是由PLC(Programmable Controller)或DCS(Distributed Control System)發(fā)展而來的。FCS與PLC及DCS之間有千絲萬縷的聯(lián)系，又存在著本質的差異。本文針對PLC、DCS、FCS三大控制系統(tǒng)的特點、性能和差異作一分析。
PLC、DCS、FCS三大控制系統(tǒng)的基本特點
目前，在連續(xù)型流程生產工業(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如下：
1. PLC
(1)從開關量控制發(fā)展到順序控制、運算處理，是從下往上的。
(2)邏輯控制、定時控制、 計數控制、 步進(順序)控制、連續(xù)PID控制、 數據控制――PLC具有數據處理能力、通信和聯(lián)網等多功能。
(3)可用一臺PC機為主站，多臺同型PLC為從站。
(4)也可一臺PLC為主站，多臺同型PLC為從站，構成PLC網絡。這比用PC機作主站方便之處是：有用戶編程時，不必知道通信協(xié)議，只要按說明書格式寫就行。
(5)PLC網絡既可作為獨立DCS/TDCS，也可作為DCS/TDCS的子系統(tǒng)。
(6)主要用于工業(yè)過程中的順序控制，新型PLC也兼有閉環(huán)控制功能。
2. DCS
(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)技術于一身的監(jiān)控技術，是第四代過程控制系統(tǒng)。既有計算機控制系統(tǒng)控制算式先進、精度高、響應速度快的優(yōu)點，又有儀表控制系統(tǒng)安全可靠、維護方便的要求。
(2)從上到下的樹狀拓撲大系統(tǒng)，其中通信(Communication)是關鍵。
(3)是樹狀拓撲和并行連續(xù)的鏈路結構，也有大量電纜從中繼站并行到現場儀器儀表。
(4)模擬信號，A/D—D/A、帶微處理器的混合。是由幾臺計算機和一些智能儀表智能部件組成，并逐漸地以數字信號來取代模擬信號。
(5)一臺儀表一對線接到I/O，由控制站掛到局域網LAN。
(6)DCS是控制(工程師站)、操作(操作員站)、現場儀表(現場測控站)的3級結構。缺點是成本高，各公司產品不能互換，不能互操作，大DCS系統(tǒng)是各家不同的。
(7)用于大規(guī)模的連續(xù)過程控制，如石化、大型電廠機組的集中控制等。
3. FCS
(1)FCS是第五代過程控制系統(tǒng)，它是21世紀自動化控制系統(tǒng)的方向。是3C技術(Communication，Computer， Control)的融合。基本任務是：本質(本征)安全、危險區(qū)域、易變過程、難于對付的非常環(huán)境。
(2)全數字化、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)接分散的現場儀表、控制裝置，取代每臺儀表的兩根線。“現場控制”取代“分散控制”;數據的傳輸采用“總線”方式。
(4)從控制室到現場設備的雙向數字通信總線，是互聯(lián)的、雙向的、串行多節(jié)點、開放的數字通信系統(tǒng)取代單向的、單點、并行、封閉的模擬系統(tǒng)。
(5)用分散的虛擬控制站取代集中的控制站。
(6)把微機處理器轉入現場自控設備，使設備具有數字計算和數字通信能力，信號傳輸精度高，遠程傳輸。實現信號傳輸全數字化、控制功能分散、標準統(tǒng)一全開放。
(7)可上局域網，再可與internet相通。既是通信網絡，又是控制網絡。
(8)3類FCS的典型應用：1) 連續(xù)的工藝過程自動控制如石油化工，其中“本安防爆”技術是絕對重要的;2)分立的工藝動作自動控制如汽車制造機器人、汽車;3)多點控制如樓宇自動化。
這三大控制系統(tǒng)，尤其是DCS、PLC，都在電站得到了廣泛應用，而且效果也非常好。
