PLC与触摸屏技术 精品课程网站
您当前位置: PLC动态> PLC与DCS的融合

PLC与DCS的融合

发布时间:2014-11-25 18:51 浏览次数:249    
字体大小 默认
  • 默认
  • 13pt
  • 14pt
  • 15pt
  • 16pt
  • 17pt
  • 18pt
  • 19pt
  • 20pt
  • 21pt
  • 22pt
  • 23pt
  • 24pt
  • 25pt
字体颜色

默认

  • 默认
背景颜色

默认

  • 默认

 

 PLCProgram Logic Controller),可编程逻辑控制器。它是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算,顺序控制,定时,计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备,都按易于与工业控制系统联成一个整体,易于扩充其功能的原则设计。

DCSDistributed Control System),中文全称为集散型控制系统。DCS 可解释为在模拟量回路控制较多的行业中广泛使用的,尽量将控制所造成的危险性分散,而将管理和显示功能集中的一种自动化高技术产品。

DCS PLC 系统概念是不一样的。由于 PLC的可靠性较高,现在的 DCS 中,经常会用到 PLC来实现控制需求,而且 PLC 占到 DCS 中相当大的比重。但一些由 PLC 组成的控制系统并不能说成是 DCS 系统,不能将 DCS 与单一的 PLC 控制系统混为一谈。

一、PLCDCS的区别

1、发展方向的区别。DCS,又称分布式控制系统。DCS 是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统,综合了计算机、通信、显示和控制等技术,其基本思想是分散控制,集中操作、分级管理、配置灵活以及组态方便。DCS 从传统的仪表盘监控系统发展而来。因此,DCS 从先天性来说较为侧重仪表的控制。

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、系统的可扩展性和兼容性

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和销售。对于 PLC 系统来说,一般没有或很少有扩展的需求,因为 PLC 系统仅针对设备使用。PLC 在多数场合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,这对 PLC 来讲也是很困难的事。PLC 一般都采用专用的网络结构,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) CS 3000、霍尼威尔的 EPKSAB 公司的 CONTROL LOGIX等等。虽然系统内部(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地选择了以太网,采用标准或变形的 TCP/IP 协议。这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,只要网络到达的地方,均可随意增减节点数量和布置节点位置。另外,基于 windows 系统的 OPCDDE 等开放协议,各系统也可很方便的通讯,以实现资源共享。

3、数据库。

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、在报表中等等。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 S 7-400 要到了 414 以上才称为DCS?因为西门子的PCS 7系统才使用统一的数据库,而 PCS 7 要求控制器起码到 S 7414-3 以上的型号。西港区液化罐区就采用了德国西门子公司双冗余的 S 7-414 H 控制器,作为整个 DCS 控制系统的核心。而与之配套的污水处理厂控制系统采用的是西门子的 S 7-315,它是广泛应用于处理行业的系统。

4、处理速度及时钟

PLC 的程序一般不能按事先设定的循环周期运行。PLC 程序是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,可以用 200 ms 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 的任务周期采样。这样,DCS 就可以合理地调度控制器的资源。

5、网络结构

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,比如西门子和ABBProfibusABBCAN bus等,这些协议均建立在标准串口传输协议 RS 232 RS 485 协议的基础上。现场 IO 模块,特别是模拟量的采样数据(机器代码,213/扫描周期)十分庞大,由于现场干扰因素较多,因此应采用数据吞吐量大、抗干扰能力强的网络标准。基于RS 485 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 转换后变为整形数据或实形数据,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、连接方便的网络标准。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。

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可以合并在一起,可以过程级网络简化成模件之间的内部连接。

6、应用对象规模

PLC 一般应用在小型自控场所,比如设备的控制或少量的模拟量的控制及联锁,而大型的应用一般都是 DCS。当然,这个概念不太准确,但很直观,习惯上人们把大于 600 点的系统称为DCS,小于这个规模叫做 PLC 系统。西港区液化罐区配套设施污水处理厂 PLC 控制系统采用的就是西门子公司的 300 系列,规模为 315 点;而整个液化罐区 DCS 控制系统遥信 4 000 多点,遥测1 500 多点,模拟量输出、遥控输出点 2 000 点以上。

PLC DCS 的区别很多,但应该认识到,PLC DCS 发展到今天,事实上都在向彼此靠拢。严格地说,如今的 PLC DCS 已经不能一刀切开,很多时候他们之间的概念已经模糊了。

二、相似之处

1、功能方面

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相当强大,比如西门子的 S 7400AB 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、系统结构

PLC DCS 的基本结构相同。PLC 发展到今天,已经全面移植到计算机系统控制上,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 RS 485 RS 232 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要求,也就是说只使用一台计算机的情况下,也会使用这个总线通讯。但如果有多台计算机使用,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。

三、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。如西港区污水处理厂使用的就是西门子的 S 7-315,空分空压站 PLC 控制系统使用的是施耐德的 Premium。大型的 PLC DCS 的界线逐步淡化,甚至完全融和。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。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。它是继集散控制系统(DCS)之后的新一代控制系统,也是现在工业自动化的研究开发热点之一。

操作成功!此窗口3秒钟后自动关闭!
立即关闭