張鴻

(河南能源集團(tuán)安陽(yáng)化學(xué)工業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司電儀分公司,河南安陽(yáng) 455000)

PLC控制系統(tǒng)與DCS控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)分析

張鴻

(河南能源集團(tuán)安陽(yáng)化學(xué)工業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司電儀分公司,河南安陽(yáng) 455000)

在本文中對(duì)PLC和DCS系統(tǒng)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹,并且從6個(gè)方面分析了兩種系統(tǒng)的區(qū)別性,結(jié)合兩種系統(tǒng)的區(qū)別性能得出了PLC與DCS之間的優(yōu)勢(shì)比較,最后總結(jié)了PLC與DCS的融合運(yùn)用。

PLC控制系統(tǒng) DCS控制系統(tǒng) 優(yōu)勢(shì)分析 融合應(yīng)用

作為第二代控制領(lǐng)域中的突出代表PLC和DCS,應(yīng)用于各種領(lǐng)域中,并且正在飛快地發(fā)展當(dāng)中。PLC和DCS兩控制系統(tǒng)中有著各自的特點(diǎn)以及功能,各有千秋,系統(tǒng)的實(shí)際設(shè)計(jì)過程中可以靈活結(jié)合,相互彌補(bǔ),系統(tǒng)在使用過程中效果甚好。

1 PLC控制系統(tǒng)

PLC完整的控制系統(tǒng)中主要包括了:PLC硬件、通訊設(shè)備、HMI。在PLC中硬件根據(jù)各種功能的不同可以分成單機(jī)和冗余兩種系統(tǒng)。單機(jī)系統(tǒng)是是CPU和I/O模塊在相同的機(jī)架中;而冗余系統(tǒng)則是由相同一樣的本地機(jī)架兩個(gè)和許多個(gè)遠(yuǎn)程I/O機(jī)架組成,I/O模塊不能在本地機(jī)架上安裝,如果主機(jī)架有故障發(fā)生時(shí),這時(shí)冗余機(jī)架就自動(dòng)地接管過來相關(guān)的工作,使系統(tǒng)得以正常的運(yùn)行。一般在PLC系統(tǒng)中常用的通訊設(shè)備是交換機(jī),在以太網(wǎng)的通訊中,進(jìn)行串口通迅時(shí)要在上位機(jī)中安裝一定的通訊卡件。HMI包括觸摸屏和工控機(jī)[1]。其中工控機(jī)中要進(jìn)行安裝編程和組態(tài)軟件,得以將程序進(jìn)行下栽和修改等工作。

2 DCS系統(tǒng)

DCS控制系統(tǒng)由于大型的工業(yè)產(chǎn)生而興起,將工業(yè)系統(tǒng)中一些比較復(fù)雜的以及繁重的控制系統(tǒng)整合到一起進(jìn)行運(yùn)行。DCS控制系統(tǒng)可以將一些相對(duì)比較復(fù)雜而且邏輯性較高的信號(hào)進(jìn)行模擬采集以及處理等功能得以實(shí)現(xiàn),它運(yùn)行過程中十分的簡(jiǎn)單而且比較實(shí)用。它將計(jì)算機(jī)的顯示、控制和通訊技術(shù)得以整合運(yùn)用,主要功能是進(jìn)行各種分散性的控制,然后進(jìn)行集中性操作處理,分級(jí)管理、配置靈活、組態(tài)方便。

3 DCS與PLC的區(qū)別

DCS是進(jìn)行分散式系統(tǒng)的控制系統(tǒng),而PLC則是控制裝置,因此DCS和PLC是系統(tǒng)以及裝置的區(qū)別。

3.1 穩(wěn)定性和可靠性不同

在進(jìn)行DCS控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中,包括了雙冗余處理器以及雙網(wǎng)絡(luò)和雙電源。一旦控制配件發(fā)生了問題故障,其它冗余配件就會(huì)立刻轉(zhuǎn)變成工作元件,使系統(tǒng)得以正常安全地運(yùn)行。不過最開始的PLC系統(tǒng)中并沒有冗余的設(shè)計(jì)理念,經(jīng)過系統(tǒng)的改良之后,得以實(shí)現(xiàn)雙冗余控制系統(tǒng)。DCS系統(tǒng)中具有硬件熱插拔功能,也就是其中一個(gè)模塊發(fā)生問題時(shí),系統(tǒng)可以不用停止運(yùn)行就可以進(jìn)行維修,PLC系統(tǒng)中沒有上述的系統(tǒng)功能。

3.2 兼容性和可擴(kuò)展性不同

在DCS系統(tǒng)中的各種兼容性以及擴(kuò)充性能比較強(qiáng)大,非常適合于一些大型的工程中。通常情況下的網(wǎng)絡(luò)操作平臺(tái)都是以太網(wǎng),標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議是TCP/IP[2],使系統(tǒng)在運(yùn)行過程中實(shí)現(xiàn)了方便性,最初進(jìn)行設(shè)計(jì)PLC系統(tǒng)時(shí),主要是基于設(shè)備的控制性能,由于許多系統(tǒng)中的兼容性以及擴(kuò)充性的需求相對(duì)比較小,因此,需要進(jìn)行了兩個(gè)系統(tǒng)的資源共享,PLC系統(tǒng)相對(duì)較為困難。

3.3 數(shù)據(jù)庫(kù)不同

在DCS系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫(kù)相對(duì)比較統(tǒng)一,即可以在任何情況下可以利用DCS系統(tǒng)中的每一個(gè)原始數(shù)據(jù)。PLC系統(tǒng)中則不一樣,沒有DCS系統(tǒng)的統(tǒng)一性。

3.4 時(shí)間調(diào)度和任務(wù)的處理方式不同

PLC系統(tǒng)中不能像DCS系統(tǒng)進(jìn)行周期設(shè)定從而達(dá)成循環(huán)運(yùn)行。在DCS系統(tǒng)中可以做到集散控制,所以可以對(duì)運(yùn)行任務(wù)的周期進(jìn)行靈活方便地設(shè)定,實(shí)現(xiàn)各種任務(wù)的處理功能。

3.5 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不同

DCS系統(tǒng)中有以DCS系統(tǒng)為中樞運(yùn)行神經(jīng)的兩層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),PLC系統(tǒng)中是單層網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),運(yùn)行方式是個(gè)體性的網(wǎng)絡(luò)形式。在以TCP/TP標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議中,采用了雙冗余設(shè)計(jì),開放性以及擴(kuò)充性非常好,但是PLC系統(tǒng)相對(duì)在網(wǎng)絡(luò)安全這一塊比較差些。

3.6 系統(tǒng)軟件功能不同

在一些大型的化工以及電力等企業(yè)中的工程控制中,由于DCS系統(tǒng)的強(qiáng)大,各種配件配備專一性強(qiáng),使用過程中的程序相對(duì)簡(jiǎn)化,所以此系統(tǒng)在大型工程系統(tǒng)的應(yīng)用中相對(duì)廣泛一些,更具有優(yōu)勢(shì)。由于PLC在運(yùn)行過程中的進(jìn)程是根據(jù)PLC進(jìn)行各種程序編譯,然后再進(jìn)行傳送,因此在PLC系統(tǒng)的維護(hù)過程中,不利于工程師維護(hù),在大型工程控制系統(tǒng)中應(yīng)用較少。

4 PLC與DCS比較及優(yōu)勢(shì)分析

PLC和DCS兩種控制系統(tǒng)在工業(yè)控制領(lǐng)域中是應(yīng)用最廣泛的,各自優(yōu)勢(shì)以及劣勢(shì)顯而易見的,比如說在進(jìn)行高速的控制系統(tǒng)中PLC由于體積小,使用過程中比較靈活多變,而且價(jià)格相對(duì)低廉,因此PLC系統(tǒng)在高速的順序控制系統(tǒng)中占有相當(dāng)重要的優(yōu)勢(shì)地位。不過在相對(duì)較為復(fù)雜的控制系統(tǒng)中DCS占有非常大的優(yōu)勢(shì),不過它的體積相對(duì)比較大,價(jià)格也較高些。不過在通訊過程中以及系統(tǒng)的管理過程中DCS相對(duì)比較占優(yōu)勢(shì)一些, 它的管理以及通訊能力比較強(qiáng)大。

PLC在之前較早的發(fā)展方向即是數(shù)字量控制,由于現(xiàn)代的PLC控制技術(shù)的不斷發(fā)展,增加了模擬量控制功能、通訊聯(lián)網(wǎng)功能、PID調(diào)節(jié)功能及分級(jí)控制功能等,即使是在DCS通統(tǒng)的控制系統(tǒng)中PLC系統(tǒng)也可以發(fā)揮出較大的控制作用[3]。不過對(duì)于PLC系統(tǒng)來說有一個(gè)非常大的弊端,由于它的技術(shù)原因所限,PLC如果通過許多的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊,就會(huì)引起瓶頸現(xiàn)象以及各種計(jì)時(shí)困難,因此不能組成較大型的、復(fù)雜型的控制系統(tǒng)。由于DCS系統(tǒng)中有著許多的優(yōu)勢(shì),所以在高端的控制系統(tǒng)市場(chǎng)中占有主導(dǎo)地位。最初的DCS系統(tǒng)是通過模擬儀表而發(fā)展成現(xiàn)在的順序控制系統(tǒng)。由于它的集中式的系統(tǒng)管理,以及分散式的系統(tǒng)控制,對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的可靠性以及設(shè)計(jì)理念也是DCS在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)的最初思想。不過由于價(jià)格上,DCS要比PLC稍高一些,所以國(guó)內(nèi)許多的中小型企業(yè)很難接受DCS控制系統(tǒng)。

5 結(jié)語

通過專業(yè)人員對(duì)DCS以及PLC系統(tǒng)的研究以及開發(fā),以上兩大系統(tǒng)除去自身的特點(diǎn)之外,兩者之間還可以相互補(bǔ)充,組成一套全新的控制系統(tǒng)。兩者之間還可以并存在一個(gè)系統(tǒng)中,相互之間彌補(bǔ)不足,兩者結(jié)合的控制系統(tǒng)也正在廣泛的應(yīng)用于各種工程領(lǐng)域中。

[1]夏曉莉.PLC.DCS兩大控制系統(tǒng)的分析[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品,2009(9).

[2]楊長(zhǎng)能.可編程控制器基礎(chǔ)及應(yīng)用[M].重慶大學(xué)出版社,2009(11).

[3]張雪蓮.PLC控制系統(tǒng)與DCS控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)分析[J].電子世界,2012(12).