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PLC與DCS

http://casecurityhq.com 2015-05-22 13:21 上海迪拜自動化技術(shù)有限公司

PLC和DCS的出現(xiàn)，是來自于不同專業(yè)口的，最主要的區(qū)別有以下幾點：

一、響應(yīng)速度不同

PLC最早出現(xiàn)的目的是代替繼電器邏輯，因為繼電器邏輯的響應(yīng)速度一般都在幾個毫秒以下，因此要求PLC的響應(yīng)速度要快；而DCS最早出現(xiàn)的目的是代替二次儀表，一般儀表都是測量壓力、流量、溫度、液位等，響應(yīng)速度都在幾百個毫秒到幾秒不等，要求響應(yīng)速度不高，但控制的計算方法一般都比繼電器邏輯復(fù)雜，因此DCS犧牲了速度去完成復(fù)雜的計算。

二、兩者的掃描方式不同

PLC是從程序的開始一直掃描到程序結(jié)束，然后不斷循環(huán)掃描，可以說是一根腸子通到底的方式；DCS是按控制環(huán)掃面，可以說是一個多任務(wù)同時工作的方式。

三、I/O冗余

DCS和PLC都能做到CPU冗余、電源冗余、底板冗余、網(wǎng)絡(luò)冗余，但目前無論哪個品牌的PLC都沒有做到I/O冗余，而DCS能做到I/O冗余。

我能總結(jié)的也就這么多了，呵。

隨著計算機的發(fā)展，DCS和PLC兩者都互相靠攏，功能越來越接近，就有人鼓吹兩者能相互代替，實際上對于DCS來說，快速響應(yīng)的控制（比如運動控制）就不能勝任，而對于PLC來說，大量的PID等高級運算的控制，CPU也承受不了。

因此一般我個人認為，當(dāng)開關(guān)量控制較多時、控制響應(yīng)速度要求較快時，建議用PLC，模擬量控制較多時，建議用DCS。

控制類產(chǎn)品名目繁多，各家叫法不一。通常使用的控制類產(chǎn)品包括DCS、PLC兩大類。我們又將DCS的概念拓展到FCS。

DCS（Distributed Contorl System）,集散控制系統(tǒng)，又稱分布式控制系統(tǒng)。

PLC（Program Logic Control ）,可編程邏輯控制器。

FCS（FieldBus Contorl Syestem），現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)

發(fā)展到現(xiàn)在，DCS和PLC之間沒有一個嚴(yán)格的界線，在大多數(shù)人看來，大的系統(tǒng)就是DCS，小的系統(tǒng)就叫PLC。當(dāng)然，這么說也不是不可以，但是還不對?，F(xiàn)在我們來重新建立這個觀念。

首先，DCS和PLC 之間有什么不同？

1、從發(fā)展的方面來說。

DCS從傳統(tǒng)的儀表盤監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展而來。因此，DCS從先天性來說較為側(cè)重儀表的控制，比如我們使用的ABB Freelance2000 DCS系統(tǒng)甚至沒有PID數(shù)量的限制（PID,比例微分積分算法，是調(diào)節(jié)閥、變頻器閉環(huán)控制的標(biāo)準(zhǔn)算法，通常PID的數(shù)量決定了可以使用的調(diào)節(jié)閥數(shù)量）。

PLC從傳統(tǒng)的繼電器回路發(fā)展而來，最初的PLC甚至沒有模擬量的處理能力，因此，PLC從開始就強調(diào)的是邏輯運算能力。

2、從系統(tǒng)的可擴展性和兼容性的方面來說。

市場上控制類產(chǎn)品繁多，無論DCS還是PLC，均有很多廠商在生產(chǎn)和銷售。對于PLC系統(tǒng)來說，一般沒有或很少有擴展的需求，因為PLC系統(tǒng)一般針對于設(shè)備來使用。一般來講，PLC也很少有兼容性的要求，比如兩個或以上的系統(tǒng)要求資源共享，對PLC來講也是很困難的事。而且PLC一般都采用專用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，比如西門子的MPI總線性網(wǎng)絡(luò)，甚至增加一臺操作員站都不容易或成本很高。

DCS在發(fā)展的過程中也是各廠家自成體系，但大部分的DCS系統(tǒng)，比如西門子、ABB、霍尼維爾、GE、施耐德等等，雖說系統(tǒng)內(nèi)部（過程級）的通訊協(xié)議不盡相同，但操作級的網(wǎng)絡(luò)平臺不約而同的選擇了以太網(wǎng)絡(luò)，采用標(biāo)準(zhǔn)或變形的TCP/IP協(xié)議。這樣就提供了很方便的可擴展能力。在這種網(wǎng)絡(luò)中，控制器、計算機均作為一個節(jié)點存在，只要網(wǎng)絡(luò)到達的地方，就可以隨意增減節(jié)點數(shù)量和布置節(jié)點位置。另外，基于windows系統(tǒng)的OPC、DDE等開放協(xié)議，各系統(tǒng)也可很方便的通訊，以實現(xiàn)資源共享。

3、從數(shù)據(jù)庫來說。

DCS一般都提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫。換句話說，在DCS系統(tǒng)中一旦一個數(shù)據(jù)存在于數(shù)據(jù)庫中，就可在任何情況下引用，比如在組態(tài)軟件中，在監(jiān)控軟件中，在趨勢圖中，在報表中……而PLC系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫通常都不是統(tǒng)一的，組態(tài)軟件和監(jiān)控軟件甚至歸檔軟件都有自己的數(shù)據(jù)庫。為什么常說西門子的S7 400要到了414以上才稱為DCS？因為西門子的PCS7系統(tǒng)才使用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫，而PCS7要求控制器起碼到S7 414-3以上的型號。

4、從時間調(diào)度上來說。

PLC的程序一般不能按事先設(shè)定的循環(huán)周期運行。PLC程序是從頭到尾執(zhí)行一次后又從頭開始執(zhí)行。（現(xiàn)在一些新型PLC有所改進，不過對任務(wù)周期的數(shù)量還是有限制）而DCS可以設(shè)定任務(wù)周期。比如，快速任務(wù)等。同樣是傳感器的采樣，壓力傳感器的變化時間很短，我們可以用200ms的任務(wù)周期采樣，而溫度傳感器的滯后時間很大，我們可以用2s的任務(wù)周期采樣。這樣，DCS可以合理的調(diào)度控制器的資源。

5、從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)面來說。

一般來講，DCS慣常使用兩層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，一層為過程級網(wǎng)絡(luò)，大部分DCS使用自己的總線協(xié)議，比如西門子和ABB的Profibus、ABB的CAN bus、施耐德的Modbus等，這些協(xié)議均建立在標(biāo)準(zhǔn)串口傳輸協(xié)議RS232或RS485協(xié)議的基礎(chǔ)上?，F(xiàn)場IO模塊，特別是模擬量的采樣數(shù)據(jù)（機器代碼，213/掃描周期）十分龐大，同時現(xiàn)場干擾因素較多，因此應(yīng)該采用數(shù)據(jù)吞吐量大、抗干擾能力強的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)?；赗S485串口異步通訊方式的總線結(jié)構(gòu)，符合現(xiàn)場通訊的要求。

IO的采樣數(shù)據(jù)經(jīng)CPU轉(zhuǎn)換后變?yōu)檎螖?shù)據(jù)或?qū)嵭螖?shù)據(jù)，在操作級網(wǎng)絡(luò)（第二層網(wǎng)絡(luò)）上傳輸。因此操作級網(wǎng)絡(luò)可以采用數(shù)據(jù)吞吐量適中、傳輸速度快、連接方便的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，同時因操作級網(wǎng)絡(luò)一般布置在控制室內(nèi)，對抗干擾的要求相對較低。因此采用標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)是最佳選擇。TCP/IP協(xié)議是一種標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)協(xié)議，一般我們采用100Mbit/s的通訊速度。

PLC系統(tǒng)的工作任務(wù)相對簡單，因此需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量一般不會太大，所以常見的PLC系統(tǒng)為一層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。過程級網(wǎng)絡(luò)和操作級網(wǎng)絡(luò)要么合并在一起，要不過程級網(wǎng)絡(luò)簡化成模件之間的內(nèi)部連接。PLC不會或很少使用以太網(wǎng)。

6、從應(yīng)用對象的規(guī)模上來說。

PLC一般應(yīng)用在小型自控場所，比如設(shè)備的控制或少量的模擬量的控制及聯(lián)鎖，而大型的應(yīng)用一般都是DCS。當(dāng)然，這個概念不太準(zhǔn)確，但很直觀，習(xí)慣上我們把大于600點的系統(tǒng)稱為DCS，小于這個規(guī)模叫做PLC。我們的熱泵及QCS、橫向產(chǎn)品配套的控制系統(tǒng)一般就是稱為PLC。

說了這么多PLC與DCS的區(qū)別，但我們應(yīng)該認識到，PLC與DCS發(fā)展到今天，事實上都在向彼此靠攏，嚴(yán)格的說，現(xiàn)在的PLC與DCS已經(jīng)不能一刀切開，很多時候之間的概念已經(jīng)模糊了。現(xiàn)在，我們來討論一下彼此的相同（似）之處。

1、從功能來說。

PLC已經(jīng)具備了模擬量的控制功能，有的PLC系統(tǒng)模擬量處理能力甚至還相當(dāng)強大，比如西門子的S7 400、AB 的Control Logix 和施耐德的Quantum 系統(tǒng)。而DCS也具備相當(dāng)強勁的邏輯處理能力，比如我們在AC800F上實現(xiàn)了一切我們可能使用的工藝聯(lián)鎖和設(shè)備的聯(lián)動啟停。

2、從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來說。

PLC與DCS的基本結(jié)構(gòu)是一樣的。PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)全面移植到計算機系統(tǒng)控制上了，傳統(tǒng)的編程器早就被淘汰。小型應(yīng)用的PLC一般使用觸摸屏，大規(guī)模應(yīng)用的PLC全面使用計算機系統(tǒng)。和DCS一樣，控制器與IO站使用現(xiàn)場總線（一般都是基于RS485或RS232異步串口通訊協(xié)議的總線方式），控制器與計算機之間如果沒有擴展的要求，也就是說只使用一臺計算機的情況下，也會使用這個總線通訊。但如果有不止一臺的計算機使用，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)就會和DCS一樣，上位機平臺使用以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)。這是PLC大型化后和DCS概念模糊的原因之一。

3、PLC和DCS的發(fā)展方向

小型化的PLC將向更專業(yè)化的使用角度發(fā)展，比如功能更加有針對性、對應(yīng)用的環(huán)境更有針對性等等。大型的PLC與DCS的界線逐步淡化，直至完全融和。

DCS將向FCS的方向繼續(xù)發(fā)展。FCS的核心除了控制系統(tǒng)更加分散化以外，特別重要的是儀表。FCS在國外的應(yīng)用已經(jīng)發(fā)展到儀表級?？刂葡到y(tǒng)需要處理的只是信號采集和提供人機界面以及邏輯控制，整個模擬量的控制分散到現(xiàn)場儀表，儀表與控制系統(tǒng)之間無需傳統(tǒng)電纜連接，使用現(xiàn)場總線連接整個儀表系統(tǒng)。

如何正確對待PLC和DCS？

我個人從不強調(diào)PLC和DCS之間孰優(yōu)孰劣，我把它們使用了一個新名詞“控制類產(chǎn)品”。我們提供給用戶的是最適合用戶的控制系統(tǒng)。絕大多數(shù)用戶不會因為想使用一套DCS而去使用DCS，控制類產(chǎn)品必須定位在滿足用戶的工藝要求的基礎(chǔ)之上。其實提出使用DCS還是PLC的用戶大抵是從沒接觸過自控產(chǎn)品或有某種特殊需求的。過分強調(diào)這個東東只會陷入口舌之爭。

從PLC與DCS之間的區(qū)別和共同之處我們了解了控制類產(chǎn)品的大抵情況。注意，作為專業(yè)人士，我們自己不要為產(chǎn)品下PLC還是DCS的定義，自己的心理上更不能把產(chǎn)品這樣來區(qū)別對待。

——QQ:763676881提供

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