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　　自動控制系統（用于過程控制）的發展歷史

　　50年前，過程控制是基于3~15psi的氣動信號標準的基地式氣動控制儀表系統（PCS，Pneumatic Control System）即第一代過程控制體系結構；基于模擬電流信號標準0~10mA（4~20 mA）的電動單元組合式模擬儀表控制系統（ACS，Analogous Control System）即為第二代過程控制體系結構；20世紀70年代，由于使用了數字計算機，從而產生了集中式數字控制系統（CCS，ComputerControl System）即第三代過程控制體系結構；20世紀80年代，微處理機的出現和應用，從而產生了分布式控制系統（DCS，Distributed Control System）即第四代過程控制體系結構；20世紀90年代，現場總線技術的出現產生了新的一代過程控制體系結構，即現場總線控制系統（FCS， Fieldbus ControlSystem）。

　　DCS的定義及要點

　　集散控制系統（Distributed Control System）又稱計算機分布式控制系統， 它是20世紀70年代中期迅速發展起來的，它是一個由過程控制級和過程監控級組成的以通信網絡為紐帶的多級計算機系統，它把控制技術、計算機技術、圖像顯示技術以及通信技術結合起來， 實現對生產過程的監視、控制和管理。它既打破了常規控制儀表功能的局限， 又較好的解決了早期計算機系統對于信息、管理和控制作用過于集中帶來的危險性。它主要用于大規模的連續過程控制系統中， 如石化、電力等。其核心是通信， 即數據公路。

　　它的基本要點是：

　　（1） 從上到下的樹狀系統， 其中通信是關鍵。

　　（2） PID在中斷站中， 中斷站聯結計算機與現場儀器儀表與控制裝。;

　　（3） 是樹狀拓撲和并行連續的鏈路結構， 有大量電纜從中繼站并行到現場儀器儀表。

　　（4） 信號系統包括開關量信號和模擬信號。

　　（5） 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。

　　FCS的定義及要點

　　Fieldbus Control System（簡稱FCS）即現場總線控制系統，它是用現場總線這一開放的、具有互操作性的網絡將現場各個控制器和儀表及儀表設備互聯，構成現場總線控制系統，同時控制功能徹底下放到現場，降低了安裝成本和維修費用。因此，FCS實質上是一種開放的、具有互操作性的、徹底分散的分布式控制系統，有望成為21世紀控制系統的主流產品。現場總線控制系統的核心是總線協議， 基礎是數字智能現場設備， 本質是信息處理現場化。

　　FCS 的要點是：

　　（1） FCS是3C 技術（Communication，Computer，Contro1）的融合。它適用于本質（本征） 安全、危險區域、易變過程、難于對付的非常環境。

　　（2） 現場設備高度智能化， 提供全數字信號; 一條總線連接所有的設備。

　　（3） 從控制室到現場設備的雙向數字通信總線， 是互聯的、雙向的、串行多節點、開放的數字通信系統取代單向的、單點、并行、封閉的模擬系統。

　　（4） 控制功能徹底分散。

　　DCS 和FCS 的區別

　　1、DCS 系統是封閉的， 各廠家的產品互不兼容;FCS 是全開放的系統， 其技術標準也是全開放的，FCS 的現場設備具有互操作性， 裝置互相兼容， 因此用戶可以選擇不同廠商、不同品牌的產品同時連入同一現場總線， 達到最佳的系統集成。

　　2、DCS系統是個大系統，其控制器的功能強而且在系統中的作用十分重要，數據公路更是系統的關鍵，所以，必須整體投資一步到位，事后的擴容難度較大；而FCS功能下放較徹底，信息處理現場化，數字智能現場裝置的廣泛采用，使得控制器功能與重要性相對減弱，因此，FCS系統投資起點低，可以邊用、邊擴、邊投運。

　　3、 FCS的信號傳輸實現了全數字化， 其通信可以從最底層的傳感器和執行器直到最高層， 為企業的MES 和ERP 提供強有力的支持， 更重要的是它還可以對現場裝置進行遠程診斷、維護和組態;DCS 的通信功能受到很大限制， 雖然它也可以連接到Internet， 但它連不到底層， 它提的信息量也是有限的， 它不能對現場設備進行遠程操作。

　　4、 FCS 的結構為全分散式， 它廢棄了DCS 中的I ／O 單元和控制站， 把控制功能下放到現場設備， 實現了徹底的分散， 系統擴展也變得十分容易;DCS 的分散只是到控制器一級， 它強調控制器的功能， 數據公路更是其關鍵。

　　5、 DCS 的信號系統是二進制或模擬式的， 必須有A ／D 、D ／A 環節， 所以其控制精度為土0.5％; FCS的全數字化， 控制系統精度高， 可以達到土0．1％，并且FCS系統可以將PID閉環控制功能裝入現場設備中，縮短了控制周期，提高運算速度，從而改善調節性能。

　　6、 FCS可以將PID 閉環功能放到現場的變送器或執行器中， 加上數字通信， 所以縮短了采樣和控制周期， 目前可以從DCS 的每秒2-5次， 提高到每秒10-20次， 從而改善了調節性能。

　　7、 FCS相對于DCS組態簡單，由于結構、性能標準化，由于FCS 省去了大量的硬件設備、電纜和電纜安裝輔助設備， 節約了大量的安裝和調試費用， 所以它的造價要遠低于DCS 。

　　例如 煉鋼廠連鑄工藝在DCS 和FCS 中的應用。

　　DCS 和FCS 的聯系

　　FCS是由PLC或DCS發展而來，而現在FCS系統已經被廣泛的應用。在將來，工業過程控制系統中，數字技術向智能化、開放性、網絡化、信息化發展，同時，工業控制軟件也將向標準化、網絡化、智能化、開放性發展。現場總線控制系統FCS的出現，數字式分散控制DCS及PLC并不會消亡，DCS及PLC系統會更加向智能化、開放性、網絡化、信息化發展。今后的控制系統將會是：FCS處于控制系統中心地位，兼有DCS、PLC系統一種新型標準化、智能化、開放性、網絡化、信息化控制系統。

　　數字通訊是一種趨勢，它代表了技術進步，是任何人阻擋不了的。雙向數字通信現場總線信號制以及由它而產生的巨大的推動力，加速現場裝置與控制儀表的變革，開發出越來越多的功能完善的數字智能現場裝置。這些都是 DCS 系統所不具備的，而由此產生的優越性以及給火電廠的設計、配置、組態、運行、維護、管理等方面帶來的效益也是 DCS 系統所不及的。再則，FCS 是由 DCS 以及 PLC 發展而來，它保留了 DCS 的特點，或者說 FCS 吸收了 DCS 多年開發研究以及現場實踐的經驗，當然也包括教訓。由此而得出結論，“FCS 將取代 DCS”，似乎也是順理成章之事。

　　同時我們也應看到，DCS 系統發展也近 30 年，在火電廠的應用如此廣泛。它的設計思想、組態配置、功能匹配等已達十分完善的程度（當然，DCS 也存在進一步發展的需求，例如高級軟件開發，以滿足信息集成的要求），已滲透到火電廠控制系統的各個領域，并且在 FCS 系統中也有些體現。從這個角度來看，DCS 系統似乎不能說從此消亡。再則，對那些 FCS 系統不能充分發揮其特點及優越性的領域，DCS 系統仍有用武之地。正如目前的 DCS 與新型的 PLC，由于多年的開發研究，在各自保留自身原有的特點外，又相互補充，形成新的系統，現在的 DCS 已不是當初的 DCS，同樣如此，新型的 PLC 也不是開發初期的 PLC。我們能夠說是 DCS 取代了 PLC 或者說是 PLC 取代了 DCS？顯然都是不合適的。

　　結論

　　從上述分析論述中，我們可以得出以下簡單的結論：現場總線控制系統 FCS 的出現，數字式分散控制 DCS 并不會消亡，而只是將過去處于控制系統中心地位的 DCS 移到現場總線的一個站點上去。也可以這樣說，DCS 處于控制系統中心地位的局面從此將被打破。今后火電廠的控制系統將會是：FCS 處于控制系統中心地位，兼有 DCS 系統哲學的一種新型控制系統。