盧大志

摘 要：PLC與DCS是現(xiàn)階段應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中的兩大重要控制系統(tǒng)，兩者對工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的控制都展現(xiàn)出了不可比擬的優(yōu)勢，有效的提升生產(chǎn)系統(tǒng)運行的可靠性、穩(wěn)定性，但由于兩者性能以及特點存在差異，實際作用上也有所不同，為了使兩大系統(tǒng)更好的服務(wù)于工業(yè)生產(chǎn)，文章對PLC與DCS兩大控制系統(tǒng)的特性進行了分析與對比，希望工業(yè)生產(chǎn)中可以結(jié)合實際情況科學(xué)運用控制系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：PLC;DCS;控制系統(tǒng);特性

PLC與DCS分別為可編程控制器、集散控制系統(tǒng)，兩者都是當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)可靠性較高、靈活性較強的控制系統(tǒng)，在上個世紀傳入我國，并廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，取得了突出的效果。但隨著工業(yè)生產(chǎn)水平的進步，對兩大系統(tǒng)的性能以及功能的要求有了更高的標準，通過對比其性能以及特點，明確兩者的功能差異，可以為控制人員創(chuàng)新控制策略提供新的思路，實現(xiàn)控制系統(tǒng)的科學(xué)運用。

一、PLC與DCS兩大控制系統(tǒng)特性分析

（一）PLC控制系統(tǒng)

PLC又被成為可編程控制器，其主要特點為通用范圍廣、適用性強、變成簡單、抗干擾能力強、穩(wěn)定性強，主要應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的順序控制方面。從功能上來講，PLC的控制器集成了控制系統(tǒng)的全部功能，利用其自身可編程的優(yōu)勢，有著較高的邏輯運算能力，控制周期較短，在50ms范圍內(nèi)，但其控制器的模擬運算耗時長;在網(wǎng)絡(luò)性能上，目前高檔的PLC控制系統(tǒng)已實現(xiàn)了工業(yè)以太網(wǎng)的應(yīng)用，但從經(jīng)濟角度考慮，大部分工業(yè)生產(chǎn)中仍然使用MODBUS/ICP協(xié)議，這種網(wǎng)絡(luò)的運行效率以及傳輸效率較差，基本無較為可靠的開發(fā)性能，網(wǎng)絡(luò)缺少高級控制算法模塊，而且無法在線下載;系統(tǒng)軟件主要基于數(shù)據(jù)庫以點對點的模式進行運行，監(jiān)控軟件顯示在人機交互界面上;而之所以抗干擾能力強，主要是因為在I/O卡件設(shè)計上采用了導(dǎo)電塑殼封閉結(jié)構(gòu);從系統(tǒng)整體來講，其只是構(gòu)成工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的一個組成部分，其軟硬件以及網(wǎng)絡(luò)的組裝都由廠家提供，能夠為工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)提供具有針對性的控制，所以在設(shè)計上有所側(cè)重，整體功能的完整性較差，但具有良好的開放性[1]。

（二）DCS控制系統(tǒng)

DCS又被成為集散控制系統(tǒng)，其系統(tǒng)內(nèi)部的功能差異較小，但是功能實現(xiàn)方式卻有著較大的差別，從功能上來看，該系統(tǒng)會以相同的方式展開模擬運算與邏輯運算，大大的提高了運算效率，可以將運算周期控制在20ms范圍內(nèi);運行過程中主要以工業(yè)以太網(wǎng)為主，并結(jié)合了以太網(wǎng)與組播技術(shù)，保障了信息傳輸?shù)姆€(wěn)定性與實時性，而且網(wǎng)絡(luò)開放程度有了大大的提升，具有較強的開發(fā)能力，可以自行定義模塊，具備高級控制算法模塊，可以實現(xiàn)多元下載;DCS系統(tǒng)與PLC系統(tǒng)有著極大的不同，其數(shù)據(jù)庫通過映射模塊的方式完成交互，整個系統(tǒng)被專業(yè)監(jiān)控軟件全面覆蓋，系統(tǒng)功能較為完整，從而保障了運行效率;I/O模件則為金屬封裝，能夠有效抵抗外界的干擾;此外，DCS系統(tǒng)支持仿真功能。綜合來看，DCS系統(tǒng)的完整性較高，其設(shè)計環(huán)節(jié)將功能的具體實現(xiàn)方式進行細化，并考慮到功能啟動時的負雜性，從而支持多元通訊協(xié)議，保障控制系統(tǒng)的高效、可靠運行。

二、PLC與DCS兩大控制系統(tǒng)對比分析

從系統(tǒng)的可靠性與安全性角度來講，DCS控制系統(tǒng)在設(shè)計過程中應(yīng)用了冗余處理器、雙電源以及雙冗余網(wǎng)絡(luò)，一旦運行過程中系統(tǒng)的關(guān)鍵控制元件出現(xiàn)異?；蚬收希绊懙较到y(tǒng)功能的正常啟動，其冗余元件則會在不干擾系統(tǒng)正常運行情況下轉(zhuǎn)換工作元件，以便降低對控制系統(tǒng)運行的影響，保障其可靠性。PLC控制系統(tǒng)在設(shè)計環(huán)節(jié)并未利用冗余設(shè)計，隨著其應(yīng)用范圍的擴大，在實踐中也認識到了缺少確切安全保護的弊端，從而經(jīng)過系統(tǒng)功能的不斷改良，目前也通過雙冗余控制保障其運行的穩(wěn)定[2]。兩者相比，在可靠性與安全性的設(shè)計上，PLC系統(tǒng)相對遜色，而且細節(jié)上還需要完善，例如DCS系統(tǒng)的帶電熱插拔功能，系統(tǒng)在出現(xiàn)故障或元件損壞情況下，維修人員可以直接斷電進行損壞元件的維修或更換，減少了諸多麻煩。

從系統(tǒng)的兼容性、擴展性角度來講，DCS控制系統(tǒng)采用的是工業(yè)以太網(wǎng)，其具有強大的兼容性以及擴展性，可以適用大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中，而且各項操作均以標準協(xié)議與TCP/IP協(xié)議展開，使系統(tǒng)的拓展更加便利;但PLC系統(tǒng)的開發(fā)過程中并未考慮到對設(shè)備控制，從而系統(tǒng)的兼容性與擴展性較差，一旦需要與其它系統(tǒng)進行資源共享時，很多PLC系統(tǒng)無法實現(xiàn)。

從兩大系統(tǒng)的軟件功能角度來講，DCS與PLC兩大系統(tǒng)在控制上都有著出色的表現(xiàn)，單獨來看，DCS控制系統(tǒng)的軟件功能更加強大，其根據(jù)行業(yè)的發(fā)展需要配備了專家軟件，簡化了用戶組態(tài)編程，便于用戶通過專家軟件獲得更精準的信息需求，其在電力、化工等大型產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用優(yōu)勢更加突出;但根據(jù)生產(chǎn)系統(tǒng)運行需要制定科學(xué)的控制方案是其一項基礎(chǔ)功能，在控制需求發(fā)展改變時，技術(shù)人員也可以及時更改控制方案與控制測量，直接通過編譯則可以實現(xiàn)更改，并將控制指令傳回系統(tǒng)，對于與原方案重疊的部分不會造成影響。而PLC系統(tǒng)的控制邏輯正好相反，其需要先鎖定有需求的編譯，通過對編譯程序的分析與處理，以一對一的方式進行傳送，這種方式不僅缺少靈活性，具體操作與執(zhí)行也較為繁瑣。同時，兩大控制系統(tǒng)在數(shù)據(jù)庫上也有著明顯的差異，DCS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫更加便捷，無論將數(shù)據(jù)信息存入到哪個數(shù)據(jù)庫中，只要在系統(tǒng)內(nèi)都可以隨時引用;而PLC系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫并非統(tǒng)一的，監(jiān)控、組態(tài)軟件、檔案軟件等擁有各自獨立的數(shù)據(jù)庫，引用數(shù)據(jù)需要保障數(shù)據(jù)庫一致。具體發(fā)揮控制功能過程中，DCS控制系統(tǒng)可以根據(jù)控制對象靈活的進行功能調(diào)置，而PLC系統(tǒng)會按照既定的控制流程與控制周期展開操作。

結(jié)束語

綜上所述，PLC與DCS兩大控制系統(tǒng)無論是功能上還是性能上都有著明顯的差異，其可以單獨應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中，也可以結(jié)合應(yīng)用，結(jié)合后彼此的弊端被彌補，實現(xiàn)了對原功能的優(yōu)化與升級。因此，我國當(dāng)前仍應(yīng)致力于系統(tǒng)的研究與升級，推動兩者的結(jié)合，以便為工業(yè)生產(chǎn)朝著自動化與智能化方向發(fā)展提供可靠的技術(shù)支持。

參考文獻

[1]寇騰.關(guān)于PLC控制系統(tǒng)與DCS控制系統(tǒng)對比分析[J].應(yīng)用能源技術(shù)，2018，32（8）：46-48.

[2]張淼，周麗嫻.對 PLC、DCS、FCS 三大控制系統(tǒng)特點和差異的探討[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2018，28（32）：4009.