DCS控制系统与PLC控制区别
1、DCS是一种“分散式控制系统”,而PLC只是一种(可编程控制器)控制“装置”,两者是“系统”与“装
置”的区别。
系统可以实现任何装置的功能与协调,PLC装置只实现本单元所具备的功能。
2、在网络方面,DCS网络是整个系统的中枢神经,和利时公司的MACS系统中的系统网采用的是双冗余的100Mbps的工业以太网,采用的国际标准协议TCP/IP。
它是安全可靠双冗余的高速通讯网络,系统的拓展性与开放性更好。
而PLC因为基本上都为个体工作,其在与别的PLC或上位机进行通讯时,所采用的网络形式基本都是单网结构,网络协议也经常与国际标准不符。
在网络安全上,PLC没有很好的保
护措施。
我们采用电源,CPU,网络双冗余。
3、DCS整体考虑方案,操作员站都具备工程师站功能,站与站之间在运行方案程序下装后是一种紧密联合的关系,任何站、任何功能、任何被控装置间都是相互连锁控制, 协调控制;而单用PLC互相连接构成的系统,其站与站(PLC与PLC)之间的联系则是一种松散连接方式,是做不出协调控制的功能。
4、DCS在整个设计上就留有大量的可扩展性接口,外接系统或扩展系统都十分方便,PLC所搭接的
整个系统完成后,想随意的增加或减少操作员站都是很难实现的。
5、DCS安全性:为保证DCS控制的设备的安全可靠,DCS采用了双冗余的控制单元,当重要控制单元出现故障时,都会有相关的冗余单元实时无扰的切换为工作单元,保证整个系统的安全可靠。
PLC所搭接的系统基本没有冗余的概念,就更谈不上冗余控制策略。
特别是当其某个PLC单元发生故障时,不得不将整个系统停下来,才能进行更换维护并需重新编程。
所以DCS系统要比其安全可靠性上高一个等级。
6、系统软件,对各种工艺控制方案更新是DCS的一项最基本的功能,当某个方案发生变化后,工程师只需要在工程师站上将更改过的方案编译后,执行下装命令就可以了,下装过程是由系统自动完成的,不影响原控制方案运行。
系统各种控制软件与算法可以将工艺要求控制对象控制精度提高。
而对于PLC构成的系统来说,工作量极其庞大,首先需要确定所要编辑更新的是哪个PLC,然后要用与之对应的编译器进行程序编译,最后再用专用的机器(读写器)专门一对一的将程序传送给这个PLC,在系统调试期间,大量增加调试时间和调试成本,而且极其不利于日后的维护。
在控制精度上相差甚远。
这就决定了为什么在大中型控制项目中(500点以上),基本不采用全部由PLC所连接而成的系统的原因。
7、模块:DCS系统所有I/O模块都带有CPU,可以实现对采集及输出信号品质判断与标量变换,故障带电插拔,随机更换。
而PLC模块只是简单电气转换单元,没有智能芯片,故障后相应单元全部瘫痪。
“PLC和DCS控制系统究竟有什么不同”这个问题,我们不得不从PLC和DCS的起源谈起:PLC的发展基于制造业的现场控制需求,DCS大发展基于化工行业的连续过程控制和监控。
从控制需求分类看,控制系统可分成:顺序控制(PLC的基本功能)、过程控制(DCS)、位置控制(CNC)、传动控制(调速或同步),但从发展的角度来看,这几部分控制方式在渐渐融合。
如果非要说出不同来,我认为有如下几
点:
1、面向对象不同:PLC面向一般工控制领域,通用性强。
DCS偏重过程控制,用于化工行业。
2、DCS强调连续过程控制的精度,可实现PID、前馈、串级、多级、模糊、自适应等复杂控制,一
般PLC仅具有PID功能,控制精度不如DCS高。
3、DCS系统具有功能强大的SCAND软件包,具有配方功能,并针对不同行开发了专家软件(化工工艺参数配置和控制算法),比PLC应用方便。
最后需要说的,现代PLC已经能够完成DCS的绝大部分功能,并能做冗余或热备,模块也可以带电插拔。
选用PLC还是DCS关键看你面向的对象是什么。
经
济、可靠、便捷才是最重要的。
DCS和PLC的设计原理区别较大,PLC是由摸仿原继电器控制原理发展起来的,70年代的PLC只
有开关量逻辑控制,首先应用的是汽车制造行业。
它以存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和运算等操作的指令;并通过数字输入和输出操作,来控制各类机械或生产过程。
用户编制的控制程序表达了生产过程的工艺要求,并事先存入PLC的用户程序存储器中。
运行时按存储程序的内容逐条执行,以完成工艺流程要求的操作。
PLC的CPU内有指示程序步存储地址的程序计数器,在程序运行过程中,每执行一步该计数器自动加1,程序从起始步(步序号为零)起依次执行到最终步(通常为END指令),然后再返回起始步循环运算。
PLC每完成一次循环操作所需的时间称为一个扫描周期。
不同型号的PLC,循环扫描周期在1微秒到几十微秒之间。
程序计数器这样的循环操作,这是DCS所没有的。
这也是使PLC的冗余不如DCS的原因。
DCS是在运算放大器的基础上得以发展的。
把所有的函数、各过程变量之间的关系都作成功能块(有的DCS系统称为膨化块)。
70年代中期的DCS只有模拟量控制。
如TDC2000系统,一个控制器一秒钟内能完成8个PID回路的运算。
首先应用的是化工行业。
DCS和PLC的表现的主要差别是在开关量的逻辑解算和模拟量的运算上,即使后来两者相互有些渗透,但是还是有区别。
80年代以后,PLC除逻辑运算外,也有一些控制回路用的算法,但要完成一些复杂运算还是比较困难,PLC用梯形图编程,模拟量的运算在编程时不太直观,编程比较麻烦。
但在解算逻辑方面,表现出快速的优点,在微秒量级,解算1K逻辑程序不到1毫秒。
它把所有的输入都当成开关量来处理,16位(也有32位的)为一个模拟量。
而DCS把所有输入都当成模拟量,1位就是开关量。
解算一个逻辑是在几百微秒至几毫秒量级。
对于PLC解算一个PID运算在几十毫秒,这与DCS的运算时间不相上下。
大型PLC使用另外一个CPU 来完成模拟量的运算。
把计算结果送给PLC的控制器。
不同型号的DCS,解算PID所需时间不同,但都在几十毫秒的量级。
如早期的TDC2000系统,1秒钟内完成8个回路的控制运算。
随着芯片技术的发展,解算一个算法的时简在缩短。
解算一个算法所需时间与功能块的安排方式和组态方式有关。
在接地电阻方面,对PLC也许要求不高,但对DCS一定要在几欧姆以下(通常在4欧姆以下)。
模拟量隔离也是非常重要的。
在有爆炸危险的地方,应配置本质安全栅。
相同I/O点数的系统,用PLC比用DCS,其成本要低一些(大约能省40%左右)。
PLC没有专用操作站,它用的软件和硬件都是通用的,所以维护成本比DCS要低很多。
一个PLC的控制器,可以接收几千个I/O点(最多可达8000多个I/O)。
DCS的控制器,只能几百个I/O点(不超过500个I/O)。
如果被控对象主要是设备连锁、回路很少,采用PLC较为合适。
如果主要是模拟量控制、并且函数运算很多,最好采用DCS。
DCS在控制器、I/O板、通讯网络等的冗余方面,一些高级运算、行业的特殊要求方面都要比PLC好的多。
PLC由于采用通用监控软件,在设计企业的管理信息系统方面,要容易一些。