PLC控制系统与DCS控制系统的优势分析

时间：2024-05-19

张鸿

(河南能源集团安阳化学工业集团有限责任公司电仪分公司,河南安阳 455000)

张鸿

(河南能源集团安阳化学工业集团有限责任公司电仪分公司,河南安阳 455000)

在本文中对PLC和DCS系统进行了简单的介绍,并且从6个方面分析了两种系统的区别性,结合两种系统的区别性能得出了PLC与DCS之间的优势比较,最后总结了PLC与DCS的融合运用。

PLC控制系统 DCS控制系统优势分析融合应用

作为第二代控制领域中的突出代表PLC和DCS,应用于各种领域中,并且正在飞快地发展当中。PLC和DCS两控制系统中有着各自的特点以及功能,各有千秋,系统的实际设计过程中可以灵活结合,相互弥补,系统在使用过程中效果甚好。

1 PLC控制系统

PLC完整的控制系统中主要包括了:PLC硬件、通讯设备、HMI。在PLC中硬件根据各种功能的不同可以分成单机和冗余两种系统。单机系统是是CPU和I/O模块在相同的机架中;而冗余系统则是由相同一样的本地机架两个和许多个远程I/O机架组成,I/O模块不能在本地机架上安装,如果主机架有故障发生时,这时冗余机架就自动地接管过来相关的工作,使系统得以正常的运行。一般在PLC系统中常用的通讯设备是交换机,在以太网的通讯中,进行串口通迅时要在上位机中安装一定的通讯卡件。HMI包括触摸屏和工控机[1]。其中工控机中要进行安装编程和组态软件,得以将程序进行下栽和修改等工作。

2 DCS系统

DCS控制系统由于大型的工业产生而兴起,将工业系统中一些比较复杂的以及繁重的控制系统整合到一起进行运行。DCS控制系统可以将一些相对比较复杂而且逻辑性较高的信号进行模拟采集以及处理等功能得以实现,它运行过程中十分的简单而且比较实用。它将计算机的显示、控制和通讯技术得以整合运用,主要功能是进行各种分散性的控制,然后进行集中性操作处理,分级管理、配置灵活、组态方便。

3 DCS与PLC的区别

DCS是进行分散式系统的控制系统,而PLC则是控制装置,因此DCS和PLC是系统以及装置的区别。

3.1 稳定性和可靠性不同

在进行DCS控制系统的设计过程中,包括了双冗余处理器以及双网络和双电源。一旦控制配件发生了问题故障,其它冗余配件就会立刻转变成工作元件,使系统得以正常安全地运行。不过最开始的PLC系统中并没有冗余的设计理念,经过系统的改良之后,得以实现双冗余控制系统。DCS系统中具有硬件热插拔功能,也就是其中一个模块发生问题时,系统可以不用停止运行就可以进行维修,PLC系统中没有上述的系统功能。

3.2 兼容性和可扩展性不同

在DCS系统中的各种兼容性以及扩充性能比较强大,非常适合于一些大型的工程中。通常情况下的网络操作平台都是以太网,标准协议是TCP/IP[2],使系统在运行过程中实现了方便性,最初进行设计PLC系统时,主要是基于设备的控制性能,由于许多系统中的兼容性以及扩充性的需求相对比较小,因此,需要进行了两个系统的资源共享,PLC系统相对较为困难。

3.3 数据库不同

在DCS系统中的数据库相对比较统一,即可以在任何情况下可以利用DCS系统中的每一个原始数据。PLC系统中则不一样,没有DCS系统的统一性。

3.4 时间调度和任务的处理方式不同

PLC系统中不能像DCS系统进行周期设定从而达成循环运行。在DCS系统中可以做到集散控制,所以可以对运行任务的周期进行灵活方便地设定,实现各种任务的处理功能。

3.5 网络结构不同

DCS系统中有以DCS系统为中枢运行神经的两层网络结构,PLC系统中是单层网络系统,运行方式是个体性的网络形式。在以TCP/TP标准协议中,采用了双冗余设计,开放性以及扩充性非常好,但是PLC系统相对在网络安全这一块比较差些。

3.6 系统软件功能不同

在一些大型的化工以及电力等企业中的工程控制中,由于DCS系统的强大,各种配件配备专一性强,使用过程中的程序相对简化,所以此系统在大型工程系统的应用中相对广泛一些,更具有优势。由于PLC在运行过程中的进程是根据PLC进行各种程序编译,然后再进行传送,因此在PLC系统的维护过程中,不利于工程师维护,在大型工程控制系统中应用较少。

4 PLC与DCS比较及优势分析

PLC和DCS两种控制系统在工业控制领域中是应用最广泛的,各自优势以及劣势显而易见的,比如说在进行高速的控制系统中PLC由于体积小,使用过程中比较灵活多变,而且价格相对低廉,因此PLC系统在高速的顺序控制系统中占有相当重要的优势地位。不过在相对较为复杂的控制系统中DCS占有非常大的优势,不过它的体积相对比较大,价格也较高些。不过在通讯过程中以及系统的管理过程中DCS相对比较占优势一些, 它的管理以及通讯能力比较强大。

PLC在之前较早的发展方向即是数字量控制,由于现代的PLC控制技术的不断发展,增加了模拟量控制功能、通讯联网功能、PID调节功能及分级控制功能等,即使是在DCS通统的控制系统中PLC系统也可以发挥出较大的控制作用[3]。不过对于PLC系统来说有一个非常大的弊端,由于它的技术原因所限,PLC如果通过许多的网络进行通讯,就会引起瓶颈现象以及各种计时困难,因此不能组成较大型的、复杂型的控制系统。由于DCS系统中有着许多的优势,所以在高端的控制系统市场中占有主导地位。最初的DCS系统是通过模拟仪表而发展成现在的顺序控制系统。由于它的集中式的系统管理,以及分散式的系统控制,对于整个系统在运行过程中的可靠性以及设计理念也是DCS在进行系统设计时的最初思想。不过由于价格上,DCS要比PLC稍高一些,所以国内许多的中小型企业很难接受DCS控制系统。