DCS与PLC比较

PLC与DCSPLC（ProgrammableLogicController），是可编程逻辑控制器。它的出现主要用来代替传统的继电器实现逻辑控制。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。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController,PLC），随着技术的发展，这种采用微型计算机技术的工业控制装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机（PersonalComputer）的简称混淆，所以将可编程序控制器简称PLC,PLC自1969年美国数据设备公司（DEC）研制出现，现行美国，日本，德国的可编程序控制器质量优良，功能强大。PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为：a、电源、b.中央处理单元（CPU)c、存储器d、输入输出接口电路e、功能模块f、通信模块、PLC的特点plc具有以下鲜明的特点。（1）系统构成灵活，扩展容易，以开关量控制为其特长；也能进行连续过程的PID回路控制；并能与上位机构成复杂的控制系统，如DDC和DCS等，实现生产过程的综合自动化。（2）使用方便，编程简单，采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，而无需计算机知识，因此系统开发周期短，现场调试容易。另外，可在线修改程序，改变控制方案而不拆动硬件。（3）能适应各种恶劣的运行环境，抗干扰能力强，可靠性强，远高于其他各种机型。DCS控制系统DCS是集散控制系统（DistributedControlSystem）的简称，是在计算机监督控制系统、直接数字控制系统和计算机多级控制系统的基础上发展起来的，是生产过程的一种比较完善的控制与管理系统。它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（Computer）、通讯（Communication）、显示（CRT）和控制（Control）等4C技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便。图为西门子DCS控制系统示例DCS的特点是由多台计算机分别控制生产过程中多个控制回路，同时又可集中获取数据、集中管理和集中控制的自动控制系统。DCS采用微处理机分别控制各个回路，而用中小型工业控制计算机或高性能的微处理机实施上一级的控制。各回路之间和上下级之间通过高速数据通道交换信息。DCS具有数据获取、直接数字控制、人机交互以及监控和管理等功能。在分布式控制系统中，按地区把微处理机安装在测量装置与控制执行机构附近，将控制功能尽可能分散，管理功能相对集中。这种分散化的控制方式能改善控制的可靠性，不会由于计算机的故障而使整个系统失去控制。当管理级发生故障时，过程控制级（控制回路）仍具有独立控制能力，个别控制回路发生故障时也不致影响全局。与计算机多级控制系统相比，分布式控制系统在结构上更加灵活、布局更为合理和成本更低。分散型控制系统（DCS）是以微处理机为基础，以微机分散控制，操作和管理集中为特性，集先进的计算机技术、通讯技术、CRT技术和控制技术即4C技术于一体的新型控制系统。随着现代计算机和通讯网络技术的高速发展，DCS向着、网络化、集成管理方向发展，使得不同型号的DCS可以互连，进行数据交换，并可通过以太网将DCS系统和工厂管理网相连，实现实时数据上网，成为过程工业自动控制的主流。特点：（1）高可靠性由于DCS将系统控制功能分散在各台计算机上实现，系统结构采用容错设计，因此某一台计算机出现的故障不会导致系统其它功能的丧失。此外，由于系统中各台计算机所承担的任务比较单一，可以针对需要实现的功能采用具有特定结构和软件的专用计算机，从而使系统中每台计算机的可靠性也得到提高。（2）开放性DCS采用开放式、标准化、模块化和系列化设计，系统中各台计算机采用局域网方式通信，实现信息传输，当需要改变或扩充系统功能时，可将新增计算机方便地连入系统通信网络或从网络中卸下，几乎不影响系统其他计算机的工作。（3）灵活性通过组态软件根据不同的流程应用对象进行软硬件组态，即确定测量与控制信号及相互间连接关系、从控制算法库选择适用的控制规律以及从图形库调用基本图形组成所需的各种监控和报警画面，从而方便地构成所需的控制系统。（4）易于维护功能单一的小型或微型专用计算机，具有维护简单、方便的特点，当某一局部或某个计算机出现故障时，可以在不影响整个系统运行的情况下在线更换，迅速排除故障。（5）协调性各工作站之间通过通信网络传送各种数据，整个系统信息共享，协调工作，以完成控制系统的总体功能和优化处理。（6）功能齐全控制算法丰富，集连续控制、顺序控制和批处理控制于一体，可实现串级、前馈、解耦、自适应和预测控制等先进控制，并可方便地加入所需的特殊控制算法。DCS的构成方式十分灵活，可由专用的管理计算机站、操作员站、工程师站、记录站、现场控制站和数据采集站等组成，也可由通用的服务器、工业控制计算机和可编程控制器构成。处于底层的过程控制级一般由分散的现场控制站、数据采集站等就地实现数据采集和控制，并通过数据通信网络传送到生产监控级计算机。生产监控级对来自过程控制级的数据进行集中操作管理，如各种优化计算、统计报表、故障诊断、显示报警等。随着计算机技术的发展，DCS可以按照需要与更高性能的计算机设备通过网络连接来实现更高级的集中管理功能，如计划调度、仓储管理、能源管理等。1975年美国霍尼韦尔(HoneyWell)第一套分布式控制系统TDCS-2000问世以来，分布式控制系统已经在工业控制的各个领域得到了广泛的应用，以其高度的可靠性、方便的组态软件、丰富的控制算法、开放的联网能力，逐渐成为过程工业自动控制的主流系统。迄今，全世界数百家厂商已经开发了各种类型的分布式控制系统1500余种，DCS以其先进、可靠、灵活和操控简便以及合理的价格而得到广大工业用户的青睐，广泛应用于冶金、电力、化工、石油和造纸等工业领域。DCS硬件：现场控制站主要由机箱（柜）、电源、PC总线工业控制机、通信控制单元、手动、自动显示操作单元等构成。其功能主要有6种，即数据采集功能、DDC控制功能、顺序控制功能、信号报警功能、打印报表功能、数据通信功能。智能调节器可与上位机连成主从式通信网络，接受上位机下传的控制参数，并上报各种过程参数。集中操作监控级（面向操作员和系统工程师）功能主要是以操作监视为主要任务，兼有部分管理功能。配备计算机及外设，以及相应软件，对生产过程实行高级控制策略、故障诊断、质量评估。其组成如下：监控计算机工程师显示操作站操作员显示操作站显示工作站主要由键盘、CRT显示器和打印机构成，是实现和操作员以及工程师有关的系统的功能：操作员在运转整个系统时必要的操作功能，工程师为了进行系统的生成和维护时必要的工程师功能。综合信息管理级的功能是实现整个企业的综合信息管理（主要包括生产管理和经营管理），主要由管理计算机、办公自动化系统、工厂自动化服务系统组成，应用了MIS系统。DCS软件DCS软件可分为系统软件、组态软件、应用软件。其功能如下所述：系统软件：提供系统运行和管理的基本环境。组态软件：对过程管理系统组态、系统内各设备的定义、确定各设备的工作要求，设备网地址分配、定义各种控制点、点数据在显示图上的编排等。应用软件：用于整个生产过程的操作和控制，过程数据收集，信息分析、优化，监控控制，外来设备的网络化及完善。运行于系统人机界面工作站、服务器等节点中的软件，提供数据采集和事件分析处理、信息存储和管理、二次计算、人机界面监视、远程控制操作及其他的应用功能。PLC和DCS比较20世纪70年代与PLC同时发展起来的集散型控制系统（DCS）以模拟量的控制为主，有很强的数值运算功能。它的主要特点是能够实现集中管理和分散控制，为过程控制的主流产品。一般来讲，离散型制造业采用可编程序控制器（PLC），常用于逻辑/顺序控制。流程工业的控制一般采用集散型控制系统（DCS）。而间隙过程工业则以DCS和PLC混合使用为好。在实际生产中，生产过程往往既需要连续控制，又需要逻辑/顺序控制的功能，DCS和PLC都是基于微处理器的数字控制系统装量，它们相互渗透发展，不断扩大自己的应用领域。目前，PLC已广泛地被应用在DCS中。在当今的PLC中，除了提供模拟量控制模块外，PID回路控制也已不再被认为是PLC中的新事物了，它已经成为每一种大型PLC的标准性能，甚至许多新型的小型PLC也能提供PID等控制算法的功能。现在以PLC为基础的PID控制正广泛应用于连续过程和批量过程的控制中。在此基础上，一些PLC生产厂商为其新一代的通用PLC系列又增加了许多专为过程控制而设计的控制功能。除PID运算外，增添了“超前滞后”、工程量变换、报警、斜坡函数和高精度模拟量I/O等特殊处理算法。过去仅限于大型DCS系统中使用的其他一些先进的过程控制功能，也开始在PLC中出现。自整定PID回路、模糊控制等就是最好的一些进展。在DCS控制系统中，也越来越多地采用了各种智能数字调节器和PLC，新型的数字调节器与PLC不仅容量更大，速度更快，而且都具有较强的联网通信能力，可以采用以廉价的双绞线为传输介质的现场总线网，将作为主结点的现场控制站与作为从结点的数十个数字调节器、PLC或数字化智能变送器连接在一起，也可以将数台PLC通过网点直接接入高速数据公路，组成过程控制级的顺序控制站。这样，使DCS的控制功能进一步分散，控制速度与功能及系统的可靠性又得以进一步的提高。现在的PLC不是原来的简单PLC了，它几乎可以完成所有的自动化控制任务，甚至包括过程控制，今后，PLC的各种特性提高的速度和各种功能完善的速度越来越快，DCS和PLC的控制功能将进一步融合，DCS必将被由PLC构成的控制系统或被PC为平台的PLC控制系统所取代。DCS系统的软件,硬件的集成度较高,一般来说,一个项目(通常DCS的项目都比较大)只使用一个厂商的系统,如ABB,HONYWELL,AB等.PLC系统,上下位机是相对独立的单元,你可以用西门子的plc做现场,使用intouch做上位机.因此plc的移植性相对来说比较高.当然,目前二者都在相互渗透,DCS正在朝灵活,PLC则向高集成方向发展,由此有了下一代PCS的雏型.就应用行业来说,国内的钢厂一般使用PLC,因为冷扎机一类的设备需要PLC的一些特性来控制.其他制造业建材,化工,则使用DCS相对多一些.就地域而言,北方DCS的市场较大,重工业.南方则相反.还有一点比较重要的,在做DCS项目时,由于是高集成系统,因此通讯不属于项目过程中考虑的问题.PLC首要问题就是通讯了.面向对象不同：PLC和DCS由于在早期开发时，是由两种技术人员开发的，面向不同的控制对象。PLC是由早期继电器逻辑控制系统与微机计算机技术相结合而发展起来的，开发人员主要是电气技术人员，它是以微处理器为主的一种工业控制仪表，它融计算机技术、控制技术和通信技术于一体，集顺序控制、过程控制和数据处理于一身，可靠性高、功能强大、控制灵活、操作维护简单。稍晚一点推向市场的是DCS，它是由原来的仪表技术人员开发的，它在运算放大器的基础上用计算机的模拟运算代替原来的模拟运算。PLC主要针对开关量，它用计算机的逻辑运算代替继电器逻辑；由于工业生产过程是一个分散系统，因此过程控制的方式最好是分散进行，而监视、操作和最佳化管理应以集中为好。对于流程工业的控制常采用集散型控制系统（DCS）；而离散型制造业则主要依靠可编程序控制器（PLC），用于逻辑／顺序控制。DCS单点价格低适合于点数多的系统，PLC单点价格高但非常灵活适合于电数少的系统。现在的DCS长于过程控制和顺序逻辑控制，PLC则长于复杂逻辑控制而间歇过程工业，则需要DCS和PLC的综合运用。PLC是由早期继电器逻辑控制系统与微机计算机技术相结合而发展起来的，它是以微处理器为主的一种工业控制仪