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控製係統

DCS與PLC比較(一)

星之球激光 來源:中華工控網2012-05-10 我要評論(0 )   

控製類產(chan) 品名目繁多,各家叫法不一。通常使用的控製類產(chan) 品包括DCS、PLC兩(liang) 大類。我們(men) 又將DCS的概念拓展到FCS。 DCS(Distributed Contorl System),集散控製係統,又稱...

 

控製類產(chan) 品名目繁多,各家叫法不一。通常使用的控製類產(chan) 品包括DCS、PLC兩(liang) 大類。我們(men) 又將DCS的概念拓展到FCS。 DCS(Distributed Contorl System),集散控製係統,又稱分布式控製係統。 PLC(Program Logic Control ),可編程邏輯控製器。 FCS(FieldBus Contorl Syestem),現場總線控製係統發展到現在,DCS和PLC之間沒有一個(ge) 嚴(yan) 格的界線,在大多數人看來,大的係統就是DCS,小的係統就叫PLC。當然,這麽(me) 說也不是不可以,但是還不對。現在我們(men) 來重新建立這個(ge) 觀念。

 

首先,DCS和PLC 之間有什麽(me) 不同?

 

1、從(cong) 發展的方麵來說: DCS從(cong) 傳(chuan) 統的儀(yi) 表盤監控係統發展而來。因此,DCS從(cong) 先天性來說較為(wei) 側(ce) 重儀(yi) 表的控製,比如我們(men) 使用的YOKOGAWA CS3000 DCS係統甚至沒有PID數量的限製(PID,比例微分積分算法,是調節閥、變頻器閉環控製的標準算法,通常PID的數量決(jue) 定了可以使用的調節閥數量)。 PLC從(cong) 傳(chuan) 統的繼電器回路發展而來,最初的PLC甚至沒有模擬量的處理能力,因此,PLC從(cong) 開始就強調的是邏輯運算能力。

 

2、從(cong) 係統的可擴展性和兼容性的方麵來說: 市場上控製類產(chan) 品繁多,無論DCS還是PLC,均有很多廠商在生產(chan) 和銷售。對於(yu) PLC係統來說,一般沒有或很少有擴展的需求,因為(wei) PLC係統一般針對於(yu) 設備來使用。一般來講,PLC也很少有兼容性的要求,比如兩(liang) 個(ge) 或以上的係統要求資源共享,對PLC來講也是很困難的事。而且PLC一般都采用專(zhuan) 用的網絡結構,比如西門子的MPI總線性網絡,甚至增加一台操作員站都不容易或成本很高。 DCS在發展的過程中也是各廠家自成體(ti) 係,但大部分的DCS係統,比如橫河YOKOGAWA、霍尼維爾、ABB等等,雖說係統內(nei) 部(過程級)的通訊協議不盡相同,但操作級的網絡平台不約而同的選擇了以太網絡,采用標準或變形的TCP/IP協議。這樣就提供了很方便的可擴展能力。在這種網絡中,控製器、計算機均作為(wei) 一個(ge) 節點存在,隻要網絡到達的地方,就可以隨意增減節點數量和布置節點位置。另外,基於(yu) windows係統的OPC、DDE等開放協議,各係統也可很方便的通訊,以實現資源共享。

 

3、從(cong) 數據庫來說: DCS一般都提供統一的數據庫。換句話說,在DCS係統中一旦一個(ge) 數據存在於(yu) 數據庫中,就可在任何情況下引用,比如在組態軟件中,在監控軟件中,在趨勢圖中,在報表中……而PLC係統的數據庫通常都不是統一的,組態軟件和監控軟件甚至歸檔軟件都有自己的數據庫。為(wei) 什麽(me) 常說西門子的S7 400要到了414以上才稱為(wei) DCS?因為(wei) 西門子的PCS7係統才使用統一的數據庫,而PCS7要求控製器起碼到S7 414-3以上的型號。

 

4、從(cong) 時間調度上來說: PLC的程序一般不能按事先設定的循環周期運行。PLC程序是從(cong) 頭到尾執行一次後又從(cong) 頭開始執行。(現在一些新型PLC有所改進,不過對任務周期的數量還是有限製)而DCS可以設定任務周期。比如,快速任務等。同樣是傳(chuan) 感器的采樣,壓力傳(chuan) 感器的變化時間很短,我們(men) 可以用200ms的任務周期采樣,而溫度傳(chuan) 感器的滯後時間很大,我們(men) 可以用2s的任務周期采樣。這樣,DCS可以合理的調度控製器的資源。

 

5、從(cong) 網絡結構發麵來說: 一般來講,DCS慣常使用兩(liang) 層網絡結構,一層為(wei) 過程級網絡,大部分DCS使用自己的總線協議,比如橫河的Modbus、西門子和ABB的Profibus、ABB的 CAN bus等,這些協議均建立在標準串口傳(chuan) 輸協議RS232或RS485協議的基礎上。現場IO模塊,特別是模擬量的采樣數據(機器代碼,213/掃描周期)十分龐大,同時現場幹擾因素較多,因此應該采用數據吞吐量大、抗幹擾能力強的網絡標準。基於(yu) RS485串口異步通訊方式的總線結構,符合現場通訊的要求。IO的采樣數據經CPU轉換後變為(wei) 整形數據或實形數據,在操作級網絡(第二層網絡)上傳(chuan) 輸。因此操作級網絡可以采用數

 

  據吞吐量適中、傳(chuan) 輸速度快、連接方便的網絡標準,同時因操作級網絡一般布置在控製室內(nei) ,對抗幹擾的要求相對較低。因此采用標準以太網是最佳選擇。TCP/IP協議是一種標準以太網協議,一般我們(men) 采用100Mbit/s的通訊速度。 PLC係統的工作任務相對簡單,因此需要傳(chuan) 輸的數據量一般不會(hui) 太大,所以常見的PLC係統為(wei) 一層網絡結構。過程級網絡和操作級網絡要麽(me) 合並在一起,要不過程級網絡簡化成模件之間的內(nei) 部連接。PLC不會(hui) 或很少使用以太網。

 

  6、從(cong) 應用對象的規模上來說: PLC一般應用在小型自控場所,比如設備的控製或少量的模擬量的控製及聯鎖,而大型的應用一般都是DCS。當然,這個(ge) 概念不太準確,但很直觀,習(xi) 慣上我們(men) 把大於(yu) 600點的係統稱為(wei) DCS,小於(yu) 這個(ge) 規模叫做PLC。我們(men) 的熱泵及QCS、橫向產(chan) 品配套的控製係統一般就是稱為(wei) PLC。

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