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DCS和PLC相爱相杀多年,你分清楚了吗?

日期: 2020-11-30
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  DCS和PLC相爱相杀多年,你分清楚了吗?


  到目前为止,集散控制系统和可编程控制器之间没有严格的界限。在大多数人眼里,大系统叫DCS,小系统叫PLC。当然,这样说也不是不可以,但并不对。现在让我们重新建立这个概念。


  首先,DCS和PLC的区别是什么?


  1.从发展方向来看:


  集散控制系统是从传统的仪表板监控系统发展而来的。所以DCS本来就更侧重于仪表控制,比如YOKOGAWACS3000,DCS系统甚至没有PID数的限制(PID,比例微分积分算法,是调节阀和变频器闭环控制的标准算法,通常PID的个数决定了可以使用的调节阀个数)。


  PLC是从传统的继电器电路发展而来的,原来的PLC连处理模拟量的能力都没有。所以PLC从一开始就强调逻辑运算能力。


  2.就系统的可扩展性和兼容性而言:


  市场上有很多控制产品,有很多制造商生产和销售集散控制系统和可编程控制器。对于PLC系统,一般不需要或者很少需要扩展,因为PLC系统一般用于设备。一般来说,PLC很少要求兼容性。比如两个以上的系统需要资源共享,这对PLC来说也是非常困难的。而且PLC一般采用特殊的网络结构,比如西门子MPI总线网络,即使增加一个操作员站也不容易,成本也高。


  在DCS的开发过程中,每个厂家都有自己的系统,但绝大多数DCS系统,如YOKOGAWA、霍尼韦尔、ABB等。虽然系统内(进程级)的通信协议不同,但运行级的网络平台无一例外地选择以太网,采用标准或修改后的TCP/IP协议。这提供了非常方便的可扩展性。在这种网络中,控制器和计算机都是作为一个节点存在的,所以只要网络到达那个地方,就可以随意增加或删除节点的数量,安排节点的位置。此外,基于OPC、DDE等开放的Windows系统协议,所有系统可以轻松通信,实现了资源共享。


  3.从数据库:


  DCS一般提供统一的数据库。换句话说,数据一旦存在于集散控制系统的数据库中,在任何情况下都可以被引用,如组态软件、监控软件、趋势图、报表.但PLC系统的数据库通常不统一,组态软件、监控软件甚至存档软件都有自己的数据库。为什么经常说西门子S7-400要414以上才会叫DCS,因为西门子PCS7系统只使用统一的数据库,而PCS7要求控制器至少是S7414-3以上。4.在时间安排方面:


  PLC的程序一般不能按照预设的周期运行。PLC程序从头到尾执行一次,然后从头到尾执行一次。(现在一些新的PLC有所改进,但任务周期数有限。)DCS可以设置任务周期。比如快速任务。也是传感器的采样。压力传感器的变化时间很短,可以用200ms的任务周期采样,而温度传感器的滞后时间很大,可以用2 s的任务采样周期,这样DCS可以合理调度控制器的资源。


  5.在网络结构方面:


  一般来说,集散控制系统通常采用两层网络结构,一层是过程级网络,大多数集散控制系统使用自己的总线协议,如横河的Modbus、西门子和ABB的Profibus、ABB的can总线等。这些协议基于标准串口传输协议RS232或RS485。现场IO模块,尤其是模拟量的采样数据量巨大,现场干扰因素较多,应采用数据吞吐量大、抗干扰能力强的网络标准。基于RS485串行异步通信的总线结构满足现场通信的要求。IO的采样数据由CPU转换成整数数据或实数数据,在操作级网络(二层网络)上传输。因此,运营级网络可以采用数据吞吐量适中、传输速度快、连接方便的网络标准。同时,由于操作级网络一般布置在控制室,抗干扰要求相对较低。所以标准以太网是最好的选择。TCP/IP协议是标准的以太网协议,我们一般采用100兆位/秒的通信速率.


  PLC系统的任务比较简单,所以要传输的数据量一般不会太大,所以常见的PLC系统是一层网络结构。过程级网络和操作级网络要么合并在一起,要么将非过程级网络简化为模块之间的内部链接。以太网不是或者很少被PLC使用。


  6.从应用对象的规模来看:


  PLC一般用于小型自动控制场所,如设备控制或少量模拟控制和联锁,而大型应用一般为DCS。当然这个概念不准确,但是很直观。传统上我们把大于600点的系统称为DCS,小于这个规模的系统称为PLC


  我们来讨论一下我们之间的异同。


  一个


  就功能而言:


  PLC已经有了模拟量的控制功能,一些PLC系统有很强的模拟量处理能力,比如西门子S7-400,ABB的ControlLogix,施耐德的Quantum系统。而且DCS也有很强的逻辑处理能力。2


  在系统结构方面:


  PLC和DCS的基本结构是一样的。随着PLC的发展,已经完全移植到计算机系统控制中,传统的编程器早已被淘汰。触摸屏一般用于小型应用的PLC,计算机系统完全用于大型应用的PLC。和DCS一样,控制器和IO站使用现场总线(一般基于RS485或RS232异步串行通信协议)。如果控制器和计算机之间没有扩展要求,也就是说只使用一台计算机,那么就使用这种总线通信。但如果使用多台计算机,系统结构会和DCS一样,上位机平台会采用以太网结构。这也是PLC大型化和DCS概念模糊的原因之一。


  三、可编程控制器和集散控制系统的发展方向;


  小型化的PLC会朝着更专业化的用途发展,比如更有针对性的功能,更有针对性的应用环境。大型PLC和DCS的界限逐渐淡化,直到完全融合。


  发展中国家将继续向边境管制系统发展。FCS的核心不仅是更分散的控制系统,还有仪器。国外现场总线的应用已经发展到仪器级。控制系统需要处理的只是信号采集,提供人机界面和逻辑控制。整个模拟控制分配给现场仪表。仪表和控制系统之间不需要传统的电缆连接,整个仪表系统采用现场总线连接。(目前,FCS已在中国中海油和壳牌石化项目中使用,仪表级采用EJX等智能仪表,具有世界最先进的控制水平)


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