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1、DCS与PLC控制系统的特点分析DCS与PLC都是应用于自控领域的控制系统。随着工业生产的快速发展,工业自动化程度越来越高,对自动控制系统的可*性、可操作性的要求越来越高。有许多人在选择控制系统时对选择DCS还是PLC,哪一种更适合自己的需求很难决定。文章针对这种情况,对DCS与PLC系统的发展、基本结构、配置、应用等进行比较和分析,希望对广大读者有所帮助。1 起源 ①集散控制系统DCS(DistributedControlSystem)是基于”4C”技术(ComputerControlCommunicationCRT)在20世纪70年代中期出现的新型工业控制系统。采
2、用分布式的计算机系统结构,目的是为了减少风险,提高系统可*性。它将整个控制系统按照区域、功能和回路作适当分解,再通过总线或通讯网络将它们连接为有机整体。1975年Honey2well公司推出了第一套DCS控制系统,首先被应用于石油化工行业。 ②可编程控制器PLC(ProgrammableLogicController)是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下使用而设计的。工业生产过程中,大量的开关量的顺序控制,按照逻辑条件进行顺序动作,并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制,及大量离散量的数据采集,这些功能传统上是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国GM
3、(通用汽车)公司提出取代继电气控制装置的要求,第二年,美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置,首次采用程序化的手段应用于电气控制,这就是第一代可编程序控制器,称ProgrammableController(PC)。2 结构及特点 (1)DCS是计算机技术、控制技术和网络技术高度结合的产物。从结构上划分,DCS包括过程级、操作级和管理级。过程级主要由过程控制站、I/O单元和现场仪表组成,是系统控制功能的主要实施部分。操作级包括:操作员站和工程师站,完成系统的操作和组态。管理级主要是指工厂管理信息系统(MIS系统),作为DCS更高层次的应用,目前国内应用这一
4、系统的行业较少。 DCS的关键技术在于网络,从上到下是树状拓扑和并行连续的链路结构,中间站联接计算机、现场仪器仪表和控制装置。 PLC从结构上分为固定式和组合式(模块式)2种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等,这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架,这些模块可以按照一定规则组合配置。 PLC的关键技术在于其内部固化了一个能解释梯形图语言的程序及辅助通讯程序,梯形图语言的解释程序的效率决定了PLC的性能,通讯程序决定了PLC与外界交换信息的难易。对于简单的应用,通常以独立控制器
5、的方式运作,不需与外界交换信息,只需内部固化有能解释梯形图语言的程序即可。 (2)在网络方面,DCS网络是整个系统的中枢神经,和利时公司的MACS系统中的系统网采用的是双冗余的100Mbps的工业以太网,采用国际标准协议TCP/IP。它是安全可*双冗余的高速通讯网络,系统的拓展性与开放性更好。而PLC因为基本上都为个体工作,在与别的PLC或上位机进行通讯时,所采用的网络形式基本都是单网结构,网络协议也经常与国际标准不符。在网络安全上,PLC没有很好的保护措施。 (3)DCS整体考虑方案。操作员站都具备工程师站的功能,站与站之间在运行方案程序下装后是一种紧密联合的关系
6、,任何站、任何功能、任何被控装置之间都是相互连锁控制,协调控制的。DCS可以控制和监视工艺全过程,对自身进行诊断、维护和组态。但是,由于自身的致命弱点,其I/O信号采用传统的模拟量信号,因此,它无法在DCS工程师站上对现场仪表(比如变送器、执行器等)进行远方诊断、维护和组态。当采用现场总线仪表时才能通过现场测控站对现场仪表进行诊断和维护。 原来单用PLC互相连接构成的系统,其站与站(PLC与PLC)之间的联系是一种松散的连接方式,做不出协调控制的功能。现在的PLC可以采用共同的上位机,使用PLC网络(如Siemens公司的SINEC-L1、SINEC-H1、S4、S5
7、、S6、S7等,GE公司的GENET、三菱公司的MELSEC-NET、MELSEC-NET/MINI等)来协调控制。 (4)DCS在整个设计上留有大量的可扩展性接口,外接系统或扩展系统都十分方便,缺点是成本高,各公司产品不能互换,不能互操作,大DCS系统是各家不同的.PLC所搭接的整个系统完成后,想随意的增加或减少操作员站都是很难实现的。 (5)在安全性上,DCS系统为保证控制设备的安全可*,采用了双冗余的控制单元,当重要控制单元出现故障时,都会有相关的冗余单元实时无扰动的切换为工作单元,保证整个系统的安全可*。PLC所搭接的系统基本
