探討PLC、DCS和FCS的特點及在電廠中的應用

熊鵬

摘 要：FCS、DCS和PLC是電廠各大系統主要的控制方案。其中，FCS是現場總線控制系統；DCS是公布式控制系統；PLC是可編程邏輯控制器。FCS是另外兩個系統的擴展系統。經綜合分析這三大系統的特點和控制方案，根據電廠自身的特點，總結了電廠輔助系統和主控系統的改造方向，并結合實踐應用，通過運行效果論證了研究方案的可行性。

關鍵詞：發電廠；現場總線控制；PLC；FCS

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.05.108

從美國數字公司在1969年研究出第一代可編程程序控制器開始，該程序控制器的研究和應用取得了矚目的成就。隨著電工業的迅速發展，相繼出現了現場總線控制系統和集散控制系統。在一些行業中，FCS是由DCS發展而來的；而在另一些行業中，FCS是由PLC發展而來的。由此可見，PLC和DCS沒有明確和嚴格的界限。總而言之，FCS、DCS和PLC之間的關系千絲萬縷，但又有著本質的區別。本文對它們之間的特點和差異進行分析，并對組合系統在電廠中的應用情況作簡要探討。

1 DCS、PLC和FCS的特點

1.1 DCS技術的特點

DCS技術的特點包括以下3點：①協調性。各工作站之間可以利用通信網絡對各種信息進行傳遞和協調，協助完成控制系統的優化處理和總體功能，采用安全、可靠、實時有效的標準通信網絡協議和工業控制局部網絡，以達到整個系統信息資源的共享。②獨立性。各工作站利用網絡接口連接，可獨自完成各項規定任務。危險分散、負荷分散和控制功能可以增加系統的可靠性。③友好性。DCS技術顯示直觀、操作方便，具有可監視性。DCS包括畫面組態、系統組態和報表組態等組態軟件，這些軟件能幫助用戶設計新的控制系統，并對系統進行靈活擴充。

1.2 FCS技術的特點

FCS技術的特點包括以下2點：①FCS是由現場的諸多儀表通過總線互聯和控制人機界面共同組構而成的系統。FCS技術通過智能現場儀表、在現場設備中安裝控制按鈕，可將輸出模塊和控制功能移至現場，從而實現分散控制。②FCS技術的核心是總線協議，只要有一種類型的總線協議被確定，其相關設備和技術就可以被確定；FCS系統實際上就是信息處理現場化，無論采用現場總線，還是DCS處理，其處理的信息量都是一樣的。采用現場總線可獲得更多的信息，現場總線系統的信息量增大了，但傳遞次數減少了，這就要求提高線纜傳輸信息的能力。同時，要在現場完成信息處理，這樣可以有效減少控制機房與現場之間的信息往返。

1.3 PLC技術的特點

最初的PLC不具備模擬量的處理能力，因此，PLC最初只強調邏輯運算能力。PLC技術具有以下5個特點：①從開關量控制、順序控制到運送處理，其控制順序為由上而下。②具備連續PID控制等功能。③可以采用1臺PC機為主站，多臺同一型號的PLC為從站；也可以用1臺PLC為主站，多臺同一型號的PLC作為從站的PLC網絡系統。④PLC網絡不僅可作為獨立的DCS，還可以作為DCS的子系統。⑤新型PLC具有閉環控制功能。

以往，PLC主要用于開關量控制，隨著它逐漸被集成化和智能化，越來越多的PLC供應商開始提供接口部件，比如SquareD公司的發動機控制中心具備Ethemet連接接口，并準備在變速裝置中開發Web服務器連接接口；Schneider公司推出了一種新型的快速Ethernet模件，該模件通過嵌入式Web服務器提供SNMP和HTML服務，可用于管理標準網絡通信；Rockwell公司除了提供Ethemet連接接口外，還在此基礎上提高了它的功能特性。

2 組合系統在電廠中的實際應用

2.1 DCS+FCS系統

這類組合系統不僅可以在數據和通信傳輸方面執行現場總線協議標準，還可以保留DCS系統中具有強大功能的模件和控制器。該系統在數據和通信傳輸方面的分散控制系統即FDCS系統。這類組合系統已被多家電廠應用，比如華能珞璜電廠采用P320、ALSPA控制系統。

2.2 PLC+DCS系統

這類組合系統有2種方式：①PLC下位機+DCS+PLC通訊機。PLC與DCS下位機之間的通訊通過PLC通訊機實現，這種組合方案在上海外高橋發電廠實施的自動化程度最高。②PLC下位機+DCS+PLC的上位計算機。PLC與DCS下位機之間的通信通過PLC的上位機實現。

2.3 FCS+PLC系統

PLC在處理開關量方面的功能特點對FCS的作用毋庸置疑。一些核電廠和常規電廠的輔助系統的工藝過程通常都是按順序控制，比如循環水系統、補給水處理系統和除鹽水系統等，而PLC技術在順序控制具有獨特的優勢。因此，應根據現場總線通信協議的PLC對輔助系統的儀表進行改造，或是以與FCS進行信息交換的PLC作為優選對象。

3 運行效果

通過改造PLC技術，系統工作效率和設備的自動化水平都有了一定程度的提高，根據長久以來的運行情況，大幅減少了檢修和維護的工作量，從而使檢修和維護的費用大大減少。該技術可通過有效的信號分析，對電除塵器灰斗進行操作，以提高倉泵和飼料機等設施的運行效率，降低設備損耗；能對倉泵的料位進行準確測量，幫助操作人員準確掌握運行狀態，從而確保整個系統的正常運行，達到操作目的和運行效果。

4 結束語

目前，滿足我國電廠控制要求的智能現場裝置并不是很多。在實際應用中，現場總線的功能還沒有得到充分發揮，將現場總線控制系統應用在大型機組上的技術尚未成熟，但在輔助控制系統中，FCS系統可以被大力推廣應用。在電力方面，PLC和DCS將逐漸被FCS取代。在此過程中，一些組合系統結構將被逐步開發出來。PLC、DCS和FCS系統之間可互相促進、共同發展，而并非完全排斥，這樣可以形成一個統一的FCS系統，以更好地迎接電工業信息化的挑戰。

參考文獻

[1]魏巍，王銳.PLC、DCS和FCS的特點及在電廠中的應用[J].東北電力技術，2009，30（5）：37-39.

〔編輯：張思楠〕

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