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DCS与PLC的区别和共通

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控制类产品名目繁多,各家叫法不一。通常使用的控制类产品包括DCS、PLC两大类。我们又将DCS的概念扩展到了FCS。

DCS (Distributed Control System),集散控制系统,又称分布式控制系统
PLC (Program Logic Control),可编程逻辑控制器
FCS (FieldBus Control System),现场总线控制器

发展到现在,DCS和PLC之间没有一个严格的界限,在大多数人看来,大的系统就是DCS,小的系统就叫PLC。当然,这么说也不是不可以,但是还不对。现在我们来重新建立这个概念。

首先,DCS和PLC之间有什么不同?
1.从发展的方向来说:
DCS从传统的仪表盘监控系统发展而来。因此,DCS从先天性来说较侧重于仪表的控制,比如YOKOGAWA CS3000,DCS系统甚至没有PID数量的限制(PID,比例微分积分算法,是调节阀、变频器闭环控制的标准算法,通常PID的数量决定了可以使用的调节阀数量)。
PLC从传统的继电器回路发展而来,最初的PLC甚至没有模拟量的处理能力,因此,PLC从开始就强调的是逻辑运算能力。

2. 从系统的可扩展性和兼容性的方面来说:
市场上控制类产品繁多,无论DCS还是PLC,均有很多厂商在生产销售。对于PLC系统来说,一般没有或者很少有扩展的需求,因为PLC系统一般针对于设备来使用。一般来讲,PLC也很少有兼容性的要求,比如两个或以上的系统要求资源共享,对于PLC来讲也是很困难的事。而且PLC一般都采用专用的网路结构,比如西门子的MPI总线性网络,甚至增加一台操作员站都不容易或成本很高。
DCS在发展的过程中也是各厂家自成体系,但大部分的DCS系统,比如横河YOKOGAWA、霍尼韦尔、ABB等等,虽说系统内部(过程级)的通讯协议不尽相同,但操作级的网络平台不约而同的选择了以太网,采用标准或变形的TCP/IP协议。这样就提供了很方便的可扩展能力。在这种网络中,控制器、计算机均作为一个节点存在,只要网络达到的地方,就可以随意增删节点数量和布置节点位置。另外,基于Windows系统的OPC、DDE等开放协议,各系统也可很方便的通讯,已实现资源共享。

3.从数据库来说:
DCS一般都提供统一的数据库,换句话说,在DCS系统中一旦一个数据存在于数据库中,就可以在任何情况下引用,比如在组态软件中、在监控软件中、在趋势图中、在报表中......而PLC系统的数据库通常都不是统一的,组态软件和监控软件甚至归档软件都有自己的数据库。为什么常说西门子的S7-400要到了414以上才称为DCS,因为西门子的PCS7系统才使用统一的数据库,而PCS7要求控制器起码到S7 414-3以上的型号。

4.从时间调度上来说:
PLC的程序一般不能按事先设定的循环周期运行。PLC程序使从头到尾执行一次后又从头开始执行。(现在一些新型PLC有所改进,不过对任务周期的数量还是有限制)而DCS可以设定任务周期。比如,快速任务等。同样是传感器的采样,压力传感器的变化时间很短,我们可以用200ms的任务周期采样,而温度传感器的滞后时间很大,我们可以用2s的任务采样周期。这样,DCS可以合理的调度控制器的资源。

5.从网络结构方面来说:
一般来讲,DCS惯常使用两层网络结构,一层为过程级网络,大部分DCS使用自己的总线协议,比如横河的Modbus、西门子和ABB的Profibus、ABB的CANbus等,这些协议均建立在标准串口传输协议RS232或RS485协议的基础上。现场IO模块,特别是模拟量的采样数据十分庞大,同时现场干扰因素较多,因此应该采用数据吞吐量大、抗干扰能力强的网络标准。基于RS485串口异步通讯方式的总线结构,符合现场通讯的要求。IO的采样数据经CPU转换后变为整型数据或实型数据,在操作级网络(第二层网络)上传输。因此操作级网络可以采用数据吞吐量适中、传输速度快、连接方便的网路标准,同时因操作级网络一般布置在控制室内,对抗干扰的要求相对较低。因此采用标准以太网是最佳选择。TCP/IP协议是一种标准以太网协议,一般我们采用100Mbit/s的通讯速率。
PLC系统的工作任务相对简单,因此需要传输的数据量一般不会太大,所以常见的PLC系统为一层网络结构。过程级网络和操作级网络要么合并在一起,要不过程级网络简化成模块之间的内部链接。PLC不会或很少使用以太网。

6.从应用对象的规模上来说:
PLC一般用在小型自控场所,比如设备的控制或少量的模拟量的控制及连锁,而大型的应用一般都是DCS。当然,这个概念不准确,但很直观,习惯上我们把大于600点的系统成为DCS,小于这个规模叫做PLC。
说了这么多PLC与DCS的区别,但我们应该认识到,PLC与DCS发展到今天,事实上都在向彼此靠拢,严格的说,现在的PLC与DCS已经不能一刀切开,很多时候之间的概念已经模糊了。现在,我们来讨论一下彼此的相同(似)之处。
1. 从功能上来说:
PLC已经具备了模拟量的控制功能,有的PLC系统模拟量处理能力甚至还相当强大,比如西门子S7-400、ABB的Control Logix和施耐德的Quantum系统。而DCS也具备相当强劲的逻辑处理能力。

2.从系统结构上来说:
PLC与DCS的基本结构是一样的。PLC发展到今天,已经全面移植到计算机系统控制上了,传统的编程器早就被淘汰。小型应用的PLC一般使用触摸屏,大规模应用的PLC全面使用计算机系统。和DCS一样,控制器与IO站使用现场总线(一般都是基于RS485或RS232异步串口通讯协议的总线方式),控制器与计算机之间如果没有扩展的要求,也就是说只使用一台计算机的情况下,也会受用这个总线通讯。但如果有不止一台计算机使用,系统结构就会和DCS一样,上位机平台使用以太网结构。这是PLC大型化后和DCS概念模糊的原因之一。

3.PLC和DCS的发展方向:
小型化的PLC将向更专业化的使用角度发展,比如功能更加有针对性、对应用的环境更有针对性等等。大型的PLC与DCS的界限逐步淡化,直至完全融合。
DCS将向FCS的方向继续发展。FCS的核心除了控制系统更加分散化以外,特别重要的是仪表。FCS在国外的应用已经发展到仪表级。控制系统需要处理的只是信号采集和提供人机界面以及逻辑控制,整个模拟量的控制分散到现场仪表,仪表与控制系统之间无需传统电缆连接,使用现场总线连接整个仪表系统。(目前国内有横河在中海壳牌石化项目中用到了FCS,仪表级采用的是智能化仪表例如:EJX等,具备世界最先进的控制水准)
如何正确对待DCS和PLC?
我们不应强调PLC和DCS之间的孰优孰劣,他们应该定义一个新名词“控制类产品”。提供给用户的是最适合用户的控制系统。绝大部分用户不会因为想要使用一套DCS而去使用DCS,控制类产品必须定位在满足用户的工艺要求基础之上。甚至提出使用DCS还是PLC的用户大多是从没接触过自控产品或有某种特殊要求的。过分强调这个只会陷入口舌之争。

承接航母大修、空间站维护、航天飞机打蜡,专业翻新核弹头,潜艇抛光,回收二手航母,大修核反应堆,航天飞机保养换三滤,高空作业擦洗卫星除尘;长期代写小学生寒暑假作业,替小学生打架,欺负同学,打老师(体育老师除外)

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