DCS与PLC控制新版系统的特点分析.doc
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1、DCS 和PLC 控制系统特点分析DCS 和PLC 全部是应用于自控领域控制系统。伴随工业生产快速发展,工业自动化程度越来越高,对自动控制系统可*性、可操作性要求越来越高。有很多人在选择控制系统时对选择DCS 还是PLC ,哪一个更适合自己需求极难决定。文章针对这种情况,对DCS 和PLC 系统发展、基础结构、配置、应用等进行比较和分析,期望对广大读者有所帮助。1 起源集散控制系统DCS (Distributed Control System) 是基于”4C”技术(Computer Control Communication CRT) 在20 世纪70 年代中期出现新型工业控制系统。采取分布式
2、计算机系统结构,目标是为了降低风险,提升系统可*性。它将整个控制系统根据区域、功效和回路作合适分解,再经过总线或通讯网络将它们连接为有机整体。1975 年Honey2well 企业推出了第一套DCS 控制系统,首先被应用于石油化工行业。可编程控制器PLC( Programmable Logic Controller) 是一个数字运算操作电子系统,专为在工业环境下使用而设计。工业生产过程中,大量开关量次序控制,根据逻辑条件进行次序动作,并根据逻辑关系进行连锁保护动作控制,及大量离散量数据采集,这些功效传统上是通过气动或电气控制系统来实现。1968 年美国GM(通用汽车) 企业提出替换继电气控制装
3、置要求,第二年,美国数字企业研制出了基于集成电路和电子技术控制装置,首次采取程序化手段应用于电气控制,这就是第一代可编程序控制器,称Programmable Controller(PC) 。2 结构及特点(1) DCS 是计算机技术、控制技术和网络技术高度结合产物。从结构上划分,DCS 包含过程级、操作级和管理级。过程级关键由过程控制站、I/ O 单元和现场仪表组成,是系统控制功效关键实施部分。操作级包含:操作员站和工程师站,完成系统操作和组态。管理级关键是指工厂管理信息系统(MIS 系统) ,作为DCS 更高层次应用,目前中国应用这一系统行业较少。DCS 关键技术在于网络,从上到下是树状拓扑
4、和并行连续链路结构,中间站联接计算机、现场仪器仪表和控制装置。PLC 从结构上分为固定式和组合式(模块式) 2 种。固定式PLC 包含CPU 板、I/ O 板、显示面板、内存块、电源等,这些元素组合成一个不可拆卸整体。模块式PLC 包含CPU 模块、I/ O 模块、内存、电源模块、底板或机架,这些模块能够根据一定规则组合配置。PLC 关键技术在于其内部固化了一个能解释梯形图语言程序及辅助通讯程序,梯形图语言解释程序效率决定了PLC 性能,通讯程序决定了PLC 和外界交换信息难易。对于简单应用,通常以独立控制器方法运作,不需和外界交换信息,只需内部固化有能解释梯形图语言程序即可。(2) 在网络方
5、面,DCS 网络是整个系统中枢神经,和利时企业MACS 系统中系统网采取是双冗余100Mbps 工业以太网,采取国际标准协议TCP/ IP。它是安全可*双冗余高速通讯网络,系统拓展性和开放性愈加好。而PLC 因为基础上全部为个体工作,在和别PLC 或上位机进行通讯时,所采取网络形式基础全部是单网结构,网络协议也常常和国际标准不符。在网络安全上,PLC 没有很好保护方法。(3) DCS 整体考虑方案。操作员站全部含有工程师站功效,站和站之间在运行方案程序下装后是一个紧密联合关系,任何站、任何功效、任何被控装置之间全部是相互连锁控制, 协调控制。DCS 能够控制和监视工艺全过程,对本身进行诊疗、维
6、护和组态。不过,因为本身致命弱点,其I/ O 信号采取传统模拟量信号,所以,它无法在DCS 工程师站上对现场仪表(比如变送器、实施器等) 进行远方诊疗、维护和组态。当采取现场总线仪表时才能经过现场测控站对现场仪表进行诊疗和维护。原来单用PLC 相互连接组成系统,其站和站(PLC 和PLC) 之间联络是一个松散连接方法,做不出协调控制功效。现在PLC 能够采取共同上位机,使用PLC 网络(如Siemens 企业SINEC - L1、SINEC - H1、S4、S5、S6、S7等,GE 企业GENET、三菱企业MELSEC - NET、MELSEC- NET/MINI 等) 来协调控制。(4) D
7、CS 在整个设计上留有大量可扩展性接口,外接系统或扩展系统全部十分方便,缺点是成本高,各企业产品不能交换,不能互操作,大DCS 系统是各家不一样. PLC 所搭接整个系统完成后,想随意增加或降低操作员站全部是极难实现。(5) 在安全性上,DCS 系统为确保控制设备安全可*,采取了双冗余控制单元,当关键控制单元出现故障时,全部会有相关冗余单元实时无扰动切换为工作单元,确保整个系统安全可*。PLC 所搭接系统基础没有冗余概念,更谈不上冗余控制策略。尤其是当其某个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 系统安全可*性更高。(6) 系统软件,对多种工艺
8、控制方案进行更新是DCS一项最基础功效,当某个方案发生改变后,工程师只需要在工程师站上将更改过方案编译后,实施下装命令就能够了。下装过程是由系统自动完成,不影响原控制方案运行。对于PLC 组成系统来说,工作量极其庞大,首先需要确定所要编辑更新是哪个PLC ,然后要用和之对应编译器进行程序编译,最终再用专用机器(读写器)专门一对一将程序传送给这个PLC。在系统调试期间,调试时间长和调试成本高,而且极其不利于以后维护,在控制精度上相差甚远。所以在大中型控制项目中(500 点以上) ,基础不采取全部由PLC 所连接而成系统。(7) 模块DCS 系统全部I/ O 模块全部带有CPU ,能够实现对采集及
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