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DCS和PLC之间的异同

2016-06-17 14:57 [分布式控制系统DCS] 来源于:e-works
导读:控制类产品名目繁多,各家叫法不一。通常使用的控制类产品包括DCS、PLC两大类。我们又将DCS的概念拓展到FCS。 DCS(Distributed Contorl System),集散控制系统,又称分布式控制系统。 PLC(

  控制类产品名目繁多,各家叫法不一。通常使用的控制类产品包括DCSPLC两大类。我们又将DCS的概念拓展到FCS。 DCS(Distributed Contorl System),集散控制系统,又称分布式控制系统。 PLC(Program Logic Control ),可编程逻辑控制器。 FCS(FieldBus Contorl Syestem),现场总线控制系统发展到现在,DCS和PLC之间没有一个严格的界线,在大多数人看来,大的系统就是DCS,小的系统就叫PLC。当然,这么说也不是不可以,但是还不对。现在我们来重新建立这个观念。

  首先,DCS和PLC 之间有什么不同?

  1、从发展的方面来说:DCS从传统的仪表盘监控系统发展而来。因此,DCS从先天性来说较为侧重仪表的控制,比如我们使用的YOKOGAWA CS3000 DCS系统甚至没有PID数量的限制(PID,比例微分积分算法,是调节阀、变频器闭环控制的标准算法,通常PID的数量决定了可以使用的调节阀数量)。 PLC从传统的继电器回路发展而来,最初的PLC甚至没有模拟量的处理能力,因此,PLC从开始就强调的是逻辑运算能力。

  2、从系统的可扩展性和兼容性的方面来说:市场上控制类产品繁多,无论DCS还是PLC,均有很多厂商在生产和销售。对于PLC系统来说,一般没有或很少有扩展的需求,因为PLC系统一般针对于设备来使用。一般来讲,PLC也很少有兼容性的要求,比如两个或以上的系统要求资源共享,对PLC来讲也是很困难的事。而且PLC一般都采用专用的网络结构,比如西门子的MPI总线性网络,甚至增加一台操作员站都不容易或成本很高。 DCS在发展的过程中也是各厂家自成体系,但大部分的DCS系统,比如横河YOKOGAWA、霍尼维尔、ABB等等,虽说系统内部(过程级)的通讯协议不尽相同,但操作级的网络平台不约而同的选择了以太网络,采用标准或变形的TCP/IP协议。这样就提供了很方便的可扩展能力。在这种网络中,控制器、计算机均作为一个节点存在,只要网络到达的地方,就可以随意增减节点数量和布置节点位置。另外,基于windows系统的OPC、DDE等开放协议,各系统也可很方便的通讯,以实现资源共享。

  3、从数据库来说: DCS一般都提供统一的数据库。换句话说,在DCS系统中一旦一个数据存在于数据库中,就可在任何情况下引用,比如在组态软件中,在监控软件中,在趋势图中,在报表中……而PLC系统的数据库通常都不是统一的,组态软件和监控软件甚至归档软件都有自己的数据库。为什么常说西门子的S7 400要到了414以上才称为DCS?因为西门子的PCS7系统才使用统一的数据库,而PCS7要求控制器起码到S7 414-3以上的型号。

  4、从时间调度上来说:PLC的程序一般不能按事先设定的循环周期运行。PLC程序是从头到尾执行一次后又从头开始执行。(现在一些新型PLC有所改进,不过对任务周期的数量还是有限制)而DCS可以设定任务周期。比如,快速任务等。同样是传感器的采样,压力传感器的变化时间很短,我们可以用200ms的任务周期采样,而温度传感器的滞后时间很大,我们可以用2s的任务周期采样。这样,DCS可以合理的调度控制器的资源。

  5、从网络结构发面来说:一般来讲,DCS惯常使用两层网络结构,一层为过程级网络,大部分DCS使用自己的总线协议,比如横河的Modbus、西门子和ABB的Profibus、ABB的 CAN bus等,这些协议均建立在标准串口传输协议RS232或RS485协议的基础上。现场IO模块,特别是模拟量的采样数据(机器代码,213/扫描周期)十分庞大,同时现场干扰因素较多,因此应该采用数据吞吐量大、抗干扰能力强的网络标准。基于RS485串口异步通讯方式的总线结构,符合现场通讯的要求。IO的采样数据经CPU转换后变为整形数据或实形数据,在操作级网络(第二层网络)上传输。因此操作级网络可以采用数

  据吞吐量适中、传输速度快、连接方便的网络标准,同时因操作级网络一般布置在控制室内,对抗干扰的要求相对较低。因此采用标准以太网是最佳选择。TCP/IP协议是一种标准以太网协议,一般我们采用100Mbit/s的通讯速度。 PLC系统的工作任务相对简单,因此需要传输的数据量一般不会太大,所以常见的PLC系统为一层网络结构。过程级网络和操作级网络要么合并在一起,要不过程级网络简化成模件之间的内部连接。PLC不会或很少使用以太网。

  6、从应用对象的规模上来说:PLC一般应用在小型自控场所,比如设备的控制或少量的模拟量的控制及联锁,而大型的应用一般都是DCS。当然,这个概念不太准确,但很直观,习惯上我们把大于600点的系统称为DCS,小于这个规模叫做PLC。我们的热泵及QCS、横向产品配套的控制系统一般就是称为PLC。

  DCS和PLC 之间有什么相同之处?

  说了这么多PLC与DCS的区别,但我们应该认识到,PLC与DCS发展到今天,事实上都在向彼此靠拢,严格的说,现在的PLC与DCS已经不能一刀切开,很多时候之间的概念已经模糊了。现在,我们来讨论一下彼此的相同(似)之处。

  1、从功能来说:PLC已经具备了模拟量的控制功能,有的PLC系统模拟量处理能力甚至还相当强大,比如横河FA-MA3、西门子的S7 400、ABB 的Control Logix 和施耐德的Quantum系统。而DCS也具备相当强劲的逻辑处理能力,比如我们在CS3000上实现了一切我们可能使用的工艺联锁和设备的联动启停。

  2、从系统结构来说:PLC与DCS的基本结构是一样的。PLC发展到今天,已经全面移植到计算机系统控制上了,传统的编程器早就被淘汰。小型应用的PLC一般使用触摸屏,大规模应用的PLC全面使用计算机系统。和DCS一样,控制器与IO站使用现场总线(一般都是基于RS485或RS232异步串口通讯协议的总线方式),控制器与计算机之间如果没有扩展的要求,也就是说只使用一台计算机的情况下,也会使用这个总线通讯。但如果有不止一台的计算机使用,系统结构就会和DCS一样,上位机平台使用以太网结构。这是PLC大型化后和DCS概念模糊的原因之一。

  3、PLC和DCS的发展方向:小型化的PLC将向更专业化的使用角度发展,比如功能更加有针对性、对应用的环境更有针对性等等。大型的PLC与DCS的界线逐步淡化,直至完全融和。 DCS将向FCS的方向继续发展。FCS的核心除了控制系统更加分散化以外,特别重要的是仪表。FCS在国外的应用已经发展到仪表级。控制系统需要处理的只是信号采集和提供人机界面以及逻辑控制,整个模拟量的控制分散到现场仪表,仪表与控制系统之间无需传统电缆连接,使用现场总线连接整个仪表系统。(目前国内有横河在中海壳牌石化项目中用到了FCS,仪表级采用的是智能化仪表例如:EJX等,具备世界最先进的控制水准)。

  如何正确对待PLC和DCS?

  我个人从不强调PLC和DCS之间孰优孰劣,我把它们使用了一个新名词“控制类产品”。我们提供给用户的是最适合用户的控制系统。绝大多数用户不会因为想使用一套DCS而去使用DCS,控制类产品必须定位在满足用户的工艺要求的基础之上。其实提出使用DCS还是PLC的用户大抵是从没接触过自控产品或有某种特殊需求的。过分强调这个东东只会陷入口舌之争。 从PLC与DCS之间的区别和共同之处我们了解了控制类产品的大抵情况。注意,作为专业人士,我们自己不要为产品下PLC还是DCS的定义,自己的心理上更不能把产品这样来区别对待。

(编辑:admin)

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