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    2. DCS與PLC的區別是什么?

      發展到現在,DCS和PLC之間沒有一個嚴格的界限,在大多數人看來,大的系統就是DCS,小的系統就叫PLC。當然,這么說也不是不可以,但是還不對?,F在我們來重新建立這個概念。


      首先,DCS和PLC之間有什么不同?


      1● 從發展的方向來說:


      DCS從傳統的儀表盤監控系統發展而來。因此,DCS從先天性來說較側重于儀表的控制,比如YOKOGAWACS3000,DCS系統甚至沒有PID數量的限制(PID,比例微分積分算法,是調節閥、變頻器閉環控制的標準算法,通常PID的數量決定了可以使用的調節閥數量)。


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


      2● 從系統的可擴展性和兼容性的方面來說:


      市場上控制類產品繁多,無論DCS還是PLC,均有很多廠商在生產銷售。對于PLC系統來說,一般沒有或者很少有擴展的需求,因為PLC系統一般針對于設備來使用。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要求資源共享,對于PLC來講也是很困難的事。而且PLC一般都采用專用的網路結構,比如西門子的MPI總線性網絡,甚至增加一臺操作員站都不容易或成本很高。


      DCS在發展的過程中也是各廠家自成體系,但大部分的DCS系統,比如橫河YOKOGAWA、霍尼韋爾、ABB等等,雖說系統內部(過程級)的通訊協議不盡相同,但操作級的網絡平臺不約而同的選擇了以太網,采用標準或變形的TCP/IP協議。這樣就提供了很方便的可擴展能力。在這種網絡中,控制器、計算機均作為一個節點存在,只要網絡達到的地方,就可以隨意增刪節點數量和布置節點位置。另外,基于Windows系統的OPC、DDE等開放協議,各系統也可很方便的通訊,已實現資源共享。


      3● 從數據庫來說:


      DCS一般都提供統一的數據庫,換句話說,在DCS系統中一旦一個數據存在于數據庫中,就可以在任何情況下引用,比如在組態軟件中、在監控軟件中、在趨勢圖中、在報表中......而PLC系統的數據庫通常都不是統一的,組態軟件和監控軟件甚至歸檔軟件都有自己的數據庫。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系統才使用統一的數據庫,而PCS7要求控制器起碼到S7414-3以上的型號。


      4● 從時間調度上來說:


      PLC的程序一般不能按事先設定的循環周期運行。PLC程序使從頭到尾執行一次后又從頭開始執行。(現在一些新型PLC有所改進,不過對任務周期的數量還是有限制)而DCS可以設定任務周期。比如,快速任務等。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的任務采樣周期。這樣,DCS可以合理的調度控制器的資源。


      5● 從網絡結構方面來說:


      一般來講,DCS慣常使用兩層網絡結構,一層為過程級網絡,大部分DCS使用自己的總線協議,比如橫河的Modbus、西門子和ABB的Profibus、ABB的CANbus等,這些協議均建立在標準串口傳輸協議RS232或RS485協議的基礎上?,F場IO模塊,特別是模擬量的采樣數據十分龐大,同時現場干擾因素較多,因此應該采用數據吞吐量大、抗干擾能力強的網絡標準?;赗S485串口異步通訊方式的總線結構,符合現場通訊的要求。IO的采樣數據經CPU轉換后變為整型數據或實型數據,在操作級網絡(第二層網絡)上傳輸。因此操作級網絡可以采用數據吞吐量適中、傳輸速度快、連接方便的網路標準,同時因操作級網絡一般布置在控制室內,對抗干擾的要求相對較低。因此采用標準以太網是最佳選擇。TCP/IP協議是一種標準以太網協議,一般我們采用100Mbit/s的通訊速率。


      PLC系統的工作任務相對簡單,因此需要傳輸的數據量一般不會太大,所以常見的PLC系統為一層網絡結構。過程級網絡和操作級網絡要么合并在一起,要不過程級網絡簡化成模塊之間的內部鏈接。PLC不會或很少使用以太網。


      6● 從應用對象的規模上來說:


      PLC一般用在小型自控場所,比如設備的控制或少量的模擬量的控制及連鎖,而大型的應用一般都是DCS。當然,這個概念不準確,但很直觀,習慣上我們把大于600點的系統成為DCS,小于這個規模叫做PLC。


      我們來討論一下彼此的相同(似)之處。


      1

      從功能上來說:


      PLC已經具備了模擬量的控制功能,有的PLC系統模擬量處理能力甚至還相當強大,比如西門子S7-400、ABB的ControlLogix和施耐德的Quantum系統。而DCS也具備相當強勁的邏輯處理能力。


      2

      從系統結構上來說:


      PLC與DCS的基本結構是一樣的。PLC發展到今天,已經全面移植到計算機系統控制上了,傳統的編程器早就被淘汰。小型應用的PLC一般使用觸摸屏,大規模應用的PLC全面使用計算機系統。和DCS一樣,控制器與IO站使用現場總線(一般都是基于RS485或RS232異步串口通訊協議的總線方式),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,也會受用這個總線通訊。但如果有不止一臺計算機使用,系統結構就會和DCS一樣,上位機平臺使用以太網結構。這是PLC大型化后和DCS概念模糊的原因之一。


      3

      PLC和DCS的發展方向:


      小型化的PLC將向更專業化的使用角度發展,比如功能更加有針對性、對應用的環境更有針對性等等。大型的PLC與DCS的界限逐步淡化,直至完全融合。


      DCS將向FCS的方向繼續發展。FCS的核心除了控制系統更加分散化以外,特別重要的是儀表。FCS在國外的應用已經發展到儀表級??刂葡到y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場儀表,儀表與控制系統之間無需傳統電纜連接,使用現場總線連接整個儀表系統。(目前國內有橫河在中海殼牌石化項目中用到了FCS,儀表級采用的是智能化儀表例如:EJX等,具備世界最先進的控制水準)

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