探讨PLC、DCS和FCS的特点及在电厂中的应用

熊鹏

摘 要：FCS、DCS和PLC是电厂各大系统主要的控制方案。其中，FCS是现场总线控制系统；DCS是公布式控制系统；PLC是可编程逻辑控制器。FCS是另外两个系统的扩展系统。经综合分析这三大系统的特点和控制方案，根据电厂自身的特点，总结了电厂辅助系统和主控系统的改造方向，并结合实践应用，通过运行效果论证了研究方案的可行性。

关键词：发电厂；现场总线控制；PLC；FCS

中图分类号：TM621 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.05.108

从美国数字公司在1969年研究出第一代可编程程序控制器开始，该程序控制器的研究和应用取得了瞩目的成就。随着电工业的迅速发展，相继出现了现场总线控制系统和集散控制系统。在一些行业中，FCS是由DCS发展而来的；而在另一些行业中，FCS是由PLC发展而来的。由此可见，PLC和DCS没有明确和严格的界限。总而言之，FCS、DCS和PLC之间的关系千丝万缕，但又有着本质的区别。本文对它们之间的特点和差异进行分析，并对组合系统在电厂中的应用情况作简要探讨。

1 DCS、PLC和FCS的特点

1.1 DCS技术的特点

DCS技术的特点包括以下3点：①协调性。各工作站之间可以利用通信网络对各种信息进行传递和协调，协助完成控制系统的优化处理和总体功能，采用安全、可靠、实时有效的标准通信网络协议和工业控制局部网络，以达到整个系统信息资源的共享。②独立性。各工作站利用网络接口连接，可独自完成各项规定任务。危险分散、负荷分散和控制功能可以增加系统的可靠性。③友好性。DCS技术显示直观、操作方便，具有可监视性。DCS包括画面组态、系统组态和报表组态等组态软件，这些软件能帮助用户设计新的控制系统，并对系统进行灵活扩充。

1.2 FCS技术的特点

FCS技术的特点包括以下2点：①FCS是由现场的诸多仪表通过总线互联和控制人机界面共同组构而成的系统。FCS技术通过智能现场仪表、在现场设备中安装控制按钮，可将输出模块和控制功能移至现场，从而实现分散控制。②FCS技术的核心是总线协议，只要有一种类型的总线协议被确定，其相关设备和技术就可以被确定；FCS系统实际上就是信息处理现场化，无论采用现场总线，还是DCS处理，其处理的信息量都是一样的。采用现场总线可获得更多的信息，现场总线系统的信息量增大了，但传递次数减少了，这就要求提高线缆传输信息的能力。同时，要在现场完成信息处理，这样可以有效减少控制机房与现场之间的信息往返。

1.3 PLC技术的特点

最初的PLC不具备模拟量的处理能力，因此，PLC最初只强调逻辑运算能力。PLC技术具有以下5个特点：①从开关量控制、顺序控制到运送处理，其控制顺序为由上而下。②具备连续PID控制等功能。③可以采用1台PC机为主站，多台同一型号的PLC为从站；也可以用1台PLC为主站，多台同一型号的PLC作为从站的PLC网络系统。④PLC网络不仅可作为独立的DCS，还可以作为DCS的子系统。⑤新型PLC具有闭环控制功能。

以往，PLC主要用于开关量控制，随着它逐渐被集成化和智能化，越来越多的PLC供应商开始提供接口部件，比如SquareD公司的发动机控制中心具备Ethemet连接接口，并准备在变速装置中开发Web服务器连接接口；Schneider公司推出了一种新型的快速Ethernet模件，该模件通过嵌入式Web服务器提供SNMP和HTML服务，可用于管理标准网络通信；Rockwell公司除了提供Ethemet连接接口外，还在此基础上提高了它的功能特性。

2 组合系统在电厂中的实际应用

2.1 DCS+FCS系统

这类组合系统不仅可以在数据和通信传输方面执行现场总线协议标准，还可以保留DCS系统中具有强大功能的模件和控制器。该系统在数据和通信传输方面的分散控制系统即FDCS系统。这类组合系统已被多家电厂应用，比如华能珞璜电厂采用P320、ALSPA控制系统。

2.2 PLC+DCS系统

这类组合系统有2种方式：①PLC下位机+DCS+PLC通讯机。PLC与DCS下位机之间的通讯通过PLC通讯机实现，这种组合方案在上海外高桥发电厂实施的自动化程度最高。②PLC下位机+DCS+PLC的上位计算机。PLC与DCS下位机之间的通信通过PLC的上位机实现。

2.3 FCS+PLC系统

PLC在处理开关量方面的功能特点对FCS的作用毋庸置疑。一些核电厂和常规电厂的辅助系统的工艺过程通常都是按顺序控制，比如循环水系统、补给水处理系统和除盐水系统等，而PLC技术在顺序控制具有独特的优势。因此，应根据现场总线通信协议的PLC对辅助系统的仪表进行改造，或是以与FCS进行信息交换的PLC作为优选对象。

3 运行效果

通过改造PLC技术，系统工作效率和设备的自动化水平都有了一定程度的提高，根据长久以来的运行情况，大幅减少了检修和维护的工作量，从而使检修和维护的费用大大减少。该技术可通过有效的信号分析，对电除尘器灰斗进行操作，以提高仓泵和饲料机等设施的运行效率，降低设备损耗；能对仓泵的料位进行准确测量，帮助操作人员准确掌握运行状态，从而确保整个系统的正常运行，达到操作目的和运行效果。

4 结束语

目前，满足我国电厂控制要求的智能现场装置并不是很多。在实际应用中，现场总线的功能还没有得到充分发挥，将现场总线控制系统应用在大型机组上的技术尚未成熟，但在辅助控制系统中，FCS系统可以被大力推广应用。在电力方面，PLC和DCS将逐渐被FCS取代。在此过程中，一些组合系统结构将被逐步开发出来。PLC、DCS和FCS系统之间可互相促进、共同发展，而并非完全排斥，这样可以形成一个统一的FCS系统，以更好地迎接电工业信息化的挑战。

参考文献

[1]魏巍，王锐.PLC、DCS和FCS的特点及在电厂中的应用[J].东北电力技术，2009，30（5）：37-39.

〔编辑：张思楠〕

Abstract： FCS， DCS and PLC control program is the main power plants major systems. Which， FCS is a fieldbus control system； DCS control system is released； PLC programmable logic controller. FCS are two other systems expansion system. After a comprehensive analysis of the characteristics of these three systems and control program， according to the characteristics of their own power plants， summed up the transformation of the direction of the power plant auxiliary systems and master control system， combined with practical application， by operating results demonstrate the feasibility of the research program.

Key words： power plant； fieldbus control； PLC； FCS