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分析DCS和PLC之间的相似点与不同处 DCS与PLC有什么差别?

2019年07月24日 11:32:01来源:智能制造网作者:智能制造网关键词:DCS控制系统
    DCS是分布式控制系统,在国内自控行业里也叫做集散控制系统,主要用于把地理上很分散的设备集中监控并自动控制起来,它靠一个中枢系统来集中处理,数据更新速度比PLC系统慢。
    DCS是分布式控制系统,在国内自控行业里也叫做集散控制系统,主要用于把地理上很分散的设备集中监控并自动控制起来,主要用于大型流程工业当中,用于集中反映当前生产状况,它靠一个中枢系统来集中处理,多个操作站来监视控制,数据更新速度比PLC系统慢。
    什么是DCS?
    DCS是分布式控制系统,在国内自控行业里也叫做集散控制系统,主要用于把地理上很分散的设备集中监控并自动控制起来,主要用于大型流程工业当中,用于集中反映当前生产状况,它靠一个中枢系统来集中处理,多个操作站来监视控制,数据更新速度比PLC系统慢。
    举个例子:因为某个工艺需要,水箱液位需要保持在一定范围内,当水箱液位出现较大波动且超出此范围后,可以选择去现场手动调节控制水位的阀门,也可以通过DCS发出指令去调节。DCS相当于大脑,对眼睛看到的情况(即现场检测仪表传输过来的信号,如水位降低)做出反应(即发出指令,如增大进水阀开度),现场执行设备接受到指令做出相应的动作(如增大进水阀门开度,保持水位在一定范围)。
    DCS和PLC的差别
    控制处理能力
    我们知道,一个PLC的控制器,往往能够处理几千个I/O点。而DCS的控制器,一般只能处理几百个I/O点。从集散体系的要求来说,不允许有控制集中的情况出现,太多点数的控制器在实际应用中是毫无用处的,DCS开发人员根本就没有开发带很多I/O点数控制器的需要驱动,他们的主要精力在于提供体系的可靠性和灵活性。而PLC不一样,作为一个独立的柔性控制装置,带点能力十分强。
    在人们印象当中PLC的运算速度也比DCS要快很多。从某一个角度来看确实如此,PLC执行逻辑运算的效率很高,执行1K逻辑程序不到1毫秒,其控制周期(以DI输入直接送DO输出为例)可以控制在50ms以内;而DCS在处理逻辑运算和模拟运算时采用相同的方式,其控制周期往往在100ms以上。我们用PID算法来比较时,可以发现PLC执行一个PID运算在几个毫秒,而NETWORK6000+DCS的T2550控制器解算一个PID也需要1个毫秒,这说明PLC和DCS和实际运算能力是相当的,某此型号的DCS控制器甚至更强。而控制周期上的差异主要与控制器的调度设计有关。新型的DCS控制器学习了大型PLC的设计,在控制周期方面的表现获得了大幅度的提高。以NETWORK6000+DCS的T2550控制器为例。控制器可以设置四个不同优先级的任务,小运算周期可以设为10ms,配合高速I/O卡件,控制周期能够达到15~20ms。而模拟量运算设置在其它周期较长的任务中。
    数据通讯交换
    在这个方面DCS有着先天的优势。从DCS发展的早期,网络就成为了DCS生产厂家的核心技术方向,冗余技术、窄带传输技术都是DCS厂家早研发或应用成功的。PLC主要是按照独立装置来设计的,其“网络”实际上是串行通讯。
    PLC数据通讯交换的问题,主要源于PLC长期以来做为一个独立装置在发展,没有系统概念;而且主要应用在小型控制系统中,问题暴露得并不明显,所以发展较慢。目前也有一些大型PLC在这个方面有所提高,但是要达到DCS的水平还需要一个相当长的过程。
    组态维护功能
    组态维护功能包括逻辑组态、下载修改、运行调试、远程诊断等。
    早期,PLC以梯形图为主,DCS以模块功能图为主。经过多年的发展,国际电工委员会通过IEC1131-3标准规定了五种编程语言,目前主流的DCS和PLC都表示符合这个标准,支持其中的几种或全部编程语言。从开发效率和程序可读性来考虑,模块功能图和顺序功能图越来越成为主要的编程方式,梯形逻辑和结构化文本成为了自定义模块的开发工具。大型PLC在组态方式上越来越像DCS,差距在逐渐缩小,而小型PLC仍然以梯形图为主。
    DCS经过多年的发展,积累了大量的算法模块。例如NETWORK6000+具有的设备级模块,在一个模块中集中完成了面向设备的基本控制和故障报警功能,在网络通讯中也已此模块为单位进行传递,大大提高了软件开发的效率。一个设备极模块相当于0.5K的梯形图逻辑量,PLC要完成同样的功能,就要烦琐得多了。
    硬件封装结构
    PLC一般为大底版式机架,封闭式I/O模件,封闭式结构有利与提高I/O模件的可靠性,抗射频、抗静电、抗损伤。PLC模件的I/O点数有8点、16点、32点。
    DCS大部分为19英寸标准机箱加插件式I/O模件,I/O模件为裸露式结构。每个模件的I/O点数有8点和16点,很少使用32点模件
    DCS的这种结构源于其使用领域主要在大型控制对象,19英寸标准机箱便于密集布置,较少的I/O点数则是由于对分散度的要求。PLC的大底版式机架,封闭式模件结构在管理和配置上更加灵活,单个设备的可靠性更高。因此,不少DCS也吸收了PLC在结构上的优点,采用了和PLC相似的封装结构,如I/A采用金属外壳,NETWORK-6000+采用导电塑料外壳。
    人机交互装置
    在早期,DCS作为一个系统,其人机交互装置是DCS厂家提供的专用装置。而PLC厂家一般不提供人机交互装置,往往由工程商自主采用通用的监控软件来完成(如ifix、intouch、组态王)。DCS集成的人机交互装置往往有着功能较专业、稳定性较好的特点,但是其价格也很高。随着PC技术的快速发展,一些通用监控软件发展很快,功能和性能逐渐超过了DCS厂家提供的专用装置。因此不少DCS厂家逐步放弃了专用的人机交互装置,转而和PLC一样也使用了通用的监控软件。DCS厂家使用通用监控软件并不是简单地拼装,而是在通用监控软件的基础上,通过合作开发,将自已多年积累的网络通讯技术、系统自诊断技术以专用软件包的形式保留和继承下来了。
    
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