張鴻

(河南能源集團安陽化學工業(yè)集團有限責任公司電儀分公司,河南安陽 455000)

PLC控制系統(tǒng)與DCS控制系統(tǒng)的優(yōu)勢分析

張鴻

(河南能源集團安陽化學工業(yè)集團有限責任公司電儀分公司,河南安陽 455000)

在本文中對PLC和DCS系統(tǒng)進行了簡單的介紹,并且從6個方面分析了兩種系統(tǒng)的區(qū)別性,結合兩種系統(tǒng)的區(qū)別性能得出了PLC與DCS之間的優(yōu)勢比較,最后總結了PLC與DCS的融合運用。

PLC控制系統(tǒng) DCS控制系統(tǒng) 優(yōu)勢分析 融合應用

作為第二代控制領域中的突出代表PLC和DCS,應用于各種領域中,并且正在飛快地發(fā)展當中。PLC和DCS兩控制系統(tǒng)中有著各自的特點以及功能,各有千秋,系統(tǒng)的實際設計過程中可以靈活結合,相互彌補,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、通訊設備、HMI。在PLC中硬件根據各種功能的不同可以分成單機和冗余兩種系統(tǒng)。單機系統(tǒng)是是CPU和I/O模塊在相同的機架中;而冗余系統(tǒng)則是由相同一樣的本地機架兩個和許多個遠程I/O機架組成,I/O模塊不能在本地機架上安裝,如果主機架有故障發(fā)生時,這時冗余機架就自動地接管過來相關的工作,使系統(tǒng)得以正常的運行。一般在PLC系統(tǒng)中常用的通訊設備是交換機,在以太網的通訊中,進行串口通迅時要在上位機中安裝一定的通訊卡件。HMI包括觸摸屏和工控機[1]。其中工控機中要進行安裝編程和組態(tài)軟件,得以將程序進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)產生而興起,將工業(yè)系統(tǒng)中一些比較復雜的以及繁重的控制系統(tǒng)整合到一起進行運行。DCS控制系統(tǒng)可以將一些相對比較復雜而且邏輯性較高的信號進行模擬采集以及處理等功能得以實現,它運行過程中十分的簡單而且比較實用。它將計算機的顯示、控制和通訊技術得以整合運用,主要功能是進行各種分散性的控制,然后進行集中性操作處理,分級管理、配置靈活、組態(tài)方便。

3 DCS與PLC的區(qū)別

DCS是進行分散式系統(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

在進行DCS控制系統(tǒng)的設計過程中,包括了雙冗余處理器以及雙網絡和雙電源。一旦控制配件發(fā)生了問題故障,其它冗余配件就會立刻轉變成工作元件,使系統(tǒng)得以正常安全地運行。不過最開始的PLC系統(tǒng)中并沒有冗余的設計理念,經過系統(tǒng)的改良之后,得以實現雙冗余控制系統(tǒng)。DCS系統(tǒng)中具有硬件熱插拔功能,也就是其中一個模塊發(fā)生問題時,系統(tǒng)可以不用停止運行就可以進行維修,PLC系統(tǒng)中沒有上述的系統(tǒng)功能。

3.2 兼容性和可擴展性不同

在DCS系統(tǒng)中的各種兼容性以及擴充性能比較強大,非常適合于一些大型的工程中。通常情況下的網絡操作平臺都是以太網,標準協(xié)議是TCP/IP[2],使系統(tǒng)在運行過程中實現了方便性,最初進行設計PLC系統(tǒng)時,主要是基于設備的控制性能,由于許多系統(tǒng)中的兼容性以及擴充性的需求相對比較小,因此,需要進行了兩個系統(tǒng)的資源共享,PLC系統(tǒng)相對較為困難。

3.3 數據庫不同

在DCS系統(tǒng)中的數據庫相對比較統(tǒng)一,即可以在任何情況下可以利用DCS系統(tǒng)中的每一個原始數據。PLC系統(tǒng)中則不一樣,沒有DCS系統(tǒng)的統(tǒng)一性。

3.4 時間調度和任務的處理方式不同

PLC系統(tǒng)中不能像DCS系統(tǒng)進行周期設定從而達成循環(huán)運行。在DCS系統(tǒng)中可以做到集散控制,所以可以對運行任務的周期進行靈活方便地設定,實現各種任務的處理功能。

3.5 網絡結構不同

DCS系統(tǒng)中有以DCS系統(tǒng)為中樞運行神經的兩層網絡結構,PLC系統(tǒng)中是單層網絡系統(tǒng),運行方式是個體性的網絡形式。在以TCP/TP標準協(xié)議中,采用了雙冗余設計,開放性以及擴充性非常好,但是PLC系統(tǒng)相對在網絡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)的強大,各種配件配備專一性強,使用過程中的程序相對簡化,所以此系統(tǒng)在大型工程系統(tǒng)的應用中相對廣泛一些,更具有優(yōu)勢。由于PLC在運行過程中的進程是根據PLC進行各種程序編譯,然后再進行傳送,因此在PLC系統(tǒng)的維護過程中,不利于工程師維護,在大型工程控制系統(tǒng)中應用較少。

4 PLC與DCS比較及優(yōu)勢分析

PLC和DCS兩種控制系統(tǒng)在工業(yè)控制領域中是應用最廣泛的,各自優(yōu)勢以及劣勢顯而易見的,比如說在進行高速的控制系統(tǒng)中PLC由于體積小,使用過程中比較靈活多變,而且價格相對低廉,因此PLC系統(tǒng)在高速的順序控制系統(tǒng)中占有相當重要的優(yōu)勢地位。不過在相對較為復雜的控制系統(tǒng)中DCS占有非常大的優(yōu)勢,不過它的體積相對比較大,價格也較高些。不過在通訊過程中以及系統(tǒng)的管理過程中DCS相對比較占優(yōu)勢一些, 它的管理以及通訊能力比較強大。

PLC在之前較早的發(fā)展方向即是數字量控制,由于現代的PLC控制技術的不斷發(fā)展,增加了模擬量控制功能、通訊聯(lián)網功能、PID調節(jié)功能及分級控制功能等,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]。不過對于PLC系統(tǒng)來說有一個非常大的弊端,由于它的技術原因所限,PLC如果通過許多的網絡進行通訊,就會引起瓶頸現象以及各種計時困難,因此不能組成較大型的、復雜型的控制系統(tǒng)。由于DCS系統(tǒng)中有著許多的優(yōu)勢,所以在高端的控制系統(tǒng)市場中占有主導地位。最初的DCS系統(tǒng)是通過模擬儀表而發(fā)展成現在的順序控制系統(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,對于整個系統(tǒng)在運行過程中的可靠性以及設計理念也是DCS在進行系統(tǒng)設計時的最初思想。不過由于價格上,DCS要比PLC稍高一些,所以國內許多的中小型企業(yè)很難接受DCS控制系統(tǒng)。

5 結語

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

[1]夏曉莉.PLC.DCS兩大控制系統(tǒng)的分析[J].中國新技術新產品,2009(9).

[2]楊長能.可編程控制器基礎及應用[M].重慶大學出版社,2009(11).

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