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控制系統(tǒng)

DCS與PLC比較(一)

星之球激光 來(lái)源:中華工控網(wǎng)2012-05-10 我要評(píng)論(0 )   

控制類產(chǎn)品名目繁多,各家叫法不一。通常使用的控制類產(chǎn)品包括DCS、PLC兩大類。我們又將DCS的概念拓展到FCS。 DCS(Distributed Contorl System),集散控制系統(tǒng),又稱...

 

控制類產(chǎn)品名目繁多,各家叫法不一。通常使用的控制類產(chǎn)品包括DCS、PLC兩大類。我們又將DCS的概念拓展到FCS。 DCS(Distributed Contorl System),集散控制系統(tǒng),又稱分布式控制系統(tǒng)。 PLC(Program Logic Control ),可編程邏輯控制器。 FCS(FieldBus Contorl Syestem),現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)發(fā)展到現(xiàn)在,DCS和PLC之間沒有一個(gè)嚴(yán)格的界線,在大多數(shù)人看來(lái),大的系統(tǒng)就是DCS,小的系統(tǒng)就叫PLC。當(dāng)然,這么說(shuō)也不是不可以,但是還不對(duì)。現(xiàn)在我們來(lái)重新建立這個(gè)觀念。

 

首先,DCS和PLC 之間有什么不同?

 

1、從發(fā)展的方面來(lái)說(shuō): DCS從傳統(tǒng)的儀表盤監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展而來(lái)。因此,DCS從先天性來(lái)說(shuō)較為側(cè)重儀表的控制,比如我們使用的YOKOGAWA CS3000 DCS系統(tǒng)甚至沒有PID數(shù)量的限制(PID,比例微分積分算法,是調(diào)節(jié)閥、變頻器閉環(huán)控制的標(biāo)準(zhǔn)算法,通常PID的數(shù)量決定了可以使用的調(diào)節(jié)閥數(shù)量)。 PLC從傳統(tǒng)的繼電器回路發(fā)展而來(lái),最初的PLC甚至沒有模擬量的處理能力,因此,PLC從開始就強(qiáng)調(diào)的是邏輯運(yùn)算能力。

 

2、從系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和兼容性的方面來(lái)說(shuō): 市場(chǎng)上控制類產(chǎn)品繁多,無(wú)論DCS還是PLC,均有很多廠商在生產(chǎn)和銷售。對(duì)于PLC系統(tǒng)來(lái)說(shuō),一般沒有或很少有擴(kuò)展的需求,因?yàn)镻LC系統(tǒng)一般針對(duì)于設(shè)備來(lái)使用。一般來(lái)講,PLC也很少有兼容性的要求,比如兩個(gè)或以上的系統(tǒng)要求資源共享,對(duì)PLC來(lái)講也是很困難的事。而且PLC一般都采用專用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),比如西門子的MPI總線性網(wǎng)絡(luò),甚至增加一臺(tái)操作員站都不容易或成本很高。 DCS在發(fā)展的過(guò)程中也是各廠家自成體系,但大部分的DCS系統(tǒng),比如橫河YOKOGAWA、霍尼維爾、ABB等等,雖說(shuō)系統(tǒng)內(nèi)部(過(guò)程級(jí))的通訊協(xié)議不盡相同,但操作級(jí)的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)不約而同的選擇了以太網(wǎng)絡(luò),采用標(biāo)準(zhǔn)或變形的TCP/IP協(xié)議。這樣就提供了很方便的可擴(kuò)展能力。在這種網(wǎng)絡(luò)中,控制器、計(jì)算機(jī)均作為一個(gè)節(jié)點(diǎn)存在,只要網(wǎng)絡(luò)到達(dá)的地方,就可以隨意增減節(jié)點(diǎn)數(shù)量和布置節(jié)點(diǎn)位置。另外,基于windows系統(tǒng)的OPC、DDE等開放協(xié)議,各系統(tǒng)也可很方便的通訊,以實(shí)現(xiàn)資源共享。

 

3、從數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)說(shuō): DCS一般都提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)。換句話說(shuō),在DCS系統(tǒng)中一旦一個(gè)數(shù)據(jù)存在于數(shù)據(jù)庫(kù)中,就可在任何情況下引用,比如在組態(tài)軟件中,在監(jiān)控軟件中,在趨勢(shì)圖中,在報(bào)表中……而PLC系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)通常都不是統(tǒng)一的,組態(tài)軟件和監(jiān)控軟件甚至歸檔軟件都有自己的數(shù)據(jù)庫(kù)。為什么常說(shuō)西門子的S7 400要到了414以上才稱為DCS?因?yàn)槲鏖T子的PCS7系統(tǒng)才使用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù),而PCS7要求控制器起碼到S7 414-3以上的型號(hào)。

 

4、從時(shí)間調(diào)度上來(lái)說(shuō): PLC的程序一般不能按事先設(shè)定的循環(huán)周期運(yùn)行。PLC程序是從頭到尾執(zhí)行一次后又從頭開始執(zhí)行。(現(xiàn)在一些新型PLC有所改進(jìn),不過(guò)對(duì)任務(wù)周期的數(shù)量還是有限制)而DCS可以設(shè)定任務(wù)周期。比如,快速任務(wù)等。同樣是傳感器的采樣,壓力傳感器的變化時(shí)間很短,我們可以用200ms的任務(wù)周期采樣,而溫度傳感器的滯后時(shí)間很大,我們可以用2s的任務(wù)周期采樣。這樣,DCS可以合理的調(diào)度控制器的資源。

 

5、從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)面來(lái)說(shuō): 一般來(lái)講,DCS慣常使用兩層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),一層為過(guò)程級(jí)網(wǎng)絡(luò),大部分DCS使用自己的總線協(xié)議,比如橫河的Modbus、西門子和ABB的Profibus、ABB的 CAN bus等,這些協(xié)議均建立在標(biāo)準(zhǔn)串口傳輸協(xié)議RS232或RS485協(xié)議的基礎(chǔ)上?,F(xiàn)場(chǎng)IO模塊,特別是模擬量的采樣數(shù)據(jù)(機(jī)器代碼,213/掃描周期)十分龐大,同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)干擾因素較多,因此應(yīng)該采用數(shù)據(jù)吞吐量大、抗干擾能力強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)?;赗S485串口異步通訊方式的總線結(jié)構(gòu),符合現(xiàn)場(chǎng)通訊的要求。IO的采樣數(shù)據(jù)經(jīng)CPU轉(zhuǎn)換后變?yōu)檎螖?shù)據(jù)或?qū)嵭螖?shù)據(jù),在操作級(jí)網(wǎng)絡(luò)(第二層網(wǎng)絡(luò))上傳輸。因此操作級(jí)網(wǎng)絡(luò)可以采用數(shù)

 

  據(jù)吞吐量適中、傳輸速度快、連接方便的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)因操作級(jí)網(wǎng)絡(luò)一般布置在控制室內(nèi),對(duì)抗干擾的要求相對(duì)較低。因此采用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)是最佳選擇。TCP/IP協(xié)議是一種標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)協(xié)議,一般我們采用100Mbit/s的通訊速度。 PLC系統(tǒng)的工作任務(wù)相對(duì)簡(jiǎn)單,因此需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量一般不會(huì)太大,所以常見的PLC系統(tǒng)為一層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。過(guò)程級(jí)網(wǎng)絡(luò)和操作級(jí)網(wǎng)絡(luò)要么合并在一起,要不過(guò)程級(jí)網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化成模件之間的內(nèi)部連接。PLC不會(huì)或很少使用以太網(wǎng)。

 

  6、從應(yīng)用對(duì)象的規(guī)模上來(lái)說(shuō): PLC一般應(yīng)用在小型自控場(chǎng)所,比如設(shè)備的控制或少量的模擬量的控制及聯(lián)鎖,而大型的應(yīng)用一般都是DCS。當(dāng)然,這個(gè)概念不太準(zhǔn)確,但很直觀,習(xí)慣上我們把大于600點(diǎn)的系統(tǒng)稱為DCS,小于這個(gè)規(guī)模叫做PLC。我們的熱泵及QCS、橫向產(chǎn)品配套的控制系統(tǒng)一般就是稱為PLC。

 

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