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摘    要：

本文闡述了分散控制系統(tǒng) (DCS) 與可編程控制器 (PLC) 的特點及發(fā)展, 從概念、設計原理、應用范圍、數據庫、組態(tài)維護以及實際應用等方面分析了兩者的不同。

關鍵詞：

分散控制系統(tǒng); 可編程控制器; 設計原理;

作者簡介：吳兆國 (1981~) , 男, 江西宜春人;上海新華控制技術集團科技有限公司工程師;研究方向:自動控制及工程應用

一、分散控制系統(tǒng) ( DCS) 概述

分散控制系統(tǒng)DCS ( Distributed Control System) , 又稱分布式控制系統(tǒng), 產生于20 世紀70 年代中期, 最初是由儀表制造廠商研發(fā)出來, 當時主要應用于化工行業(yè)。它是在集中控制系統(tǒng)的基礎上發(fā)展而來, 綜合了計算機、通信、顯示和控制等4C技術, 是一個由過程控制級和過程監(jiān)控級組成的以通信網絡為紐帶的多級計算機系統(tǒng), 具有連續(xù)控制、批量控制、邏輯順序控制、數據采集等功能。DCS將分散的儀表控制和集中式計算機控制系統(tǒng)二者的優(yōu)勢有機結合起來, 體系結構是一個分布式、分支樹狀結構, 從垂直結構來看, 分為分散過程控制級、集中操作監(jiān)控級以及綜合信息管理級三級, 各級之間既相互獨立又相互聯(lián)系, 每一級中又可水平分解成不同的子模塊, 如分散過程控制級就可分為現(xiàn)場控制站、PLC、智能調節(jié)器和其他測控裝置。其具有通用性強、系統(tǒng)組態(tài)靈活、控制功能完善、數據處理方便、顯示操作集中、人機界面友好、安裝簡單規(guī)范化、調試方便、運行安全可靠等優(yōu)點。

二、可編程控制器 ( PLC) 概述

可編程控制器PLC ( Programmable Logic Controller) , 是集微機技術、自動化技術、通信技術于一體的通用工業(yè)控制裝置, 20 世紀60 年代末研制成功, 研發(fā)之初主要應用于汽車制造業(yè)。隨著計算機網絡技術和通信技術的不斷發(fā)展, PLC在工業(yè)控制的各個領域里得到了廣泛的應用, 由輸入部分、邏輯處理部分及輸出部分構成, 其工作原理是將傳感器、儀表等控制設備分散地置于工業(yè)控制的現(xiàn)場, 在PLC運行時, 其內部事先存儲好的PLC程序執(zhí)行每條指令, 通過遠程I/O、同位鏈路, 將現(xiàn)場數據采集到上位機 ( 或上位網絡) 處理, 形成具有一定實時性的監(jiān)控系統(tǒng), 具有工作可靠、編程容易、安裝靈活、性能價格比高等特點。

三、分散控制系統(tǒng) ( DCS) 與可編程控制器 ( PLC) 的主要區(qū)別

( 一) 概念不同。DCS和PLC之間最直觀的區(qū)別就是, DCS是一個體系, 而PLC只是一個裝置, DCS系統(tǒng)可以實現(xiàn)任何裝置的功能, 而PLC裝置只具備本單元的功能。這種區(qū)別影響到了方方面面的不同。

( 二) 設計原理不同。DCS是伴隨著運算放大器的發(fā)展而發(fā)展起來的, 早期的DCS使用模擬量控制的方式, 所有的函數、各變量之間的關系以功能塊或者膨脹塊的方式存儲于DCS中; 而PLC則是在模仿原繼電器控制原理的基礎上產生的, 早期的PLC通過開關量邏輯進行控制, 應用時需要事先將需要的生產工序要求以程序的形式存入PLC的用戶程序存儲器中, 接著輸入相應的數字就可按照程序的要求進行生產。20 世紀80 年代后期, PLC增加了新的功能, 除了進行邏輯運算之外, 還可進行一些控制回路算法, 但僅限于簡單的控制回路算法, 復雜的算法還無法實現(xiàn)。PLC在運算方面有著簡單快捷的優(yōu)勢, 解算時間以微秒甚至毫秒來計算。有關研究表明, 運用PLC解算1K邏輯程序耗時不到1 毫秒。盡管PLC在解算方面有著巨大的優(yōu)勢, 但是由于其所用的是梯形圖編程的方式在模擬量的運算上同DCS還有著不小的差距。DCS解算一些較為復雜的運算, 特別是模擬量的運算方面僅需幾百微秒, 運算速度高于PLC。

( 三) 應用范圍不同。DCS一般應用于中型或者大型的自控場所, 設備的控制量在600 點以上; 而PLC一般應用于設備的控制量在600 以下的小型自控場所。

( 四) 數據通訊不同。DCS通常使用兩層網絡結構, 第一層為程級網絡, 在這一層中, 大部分DCS在標準串口傳輸協(xié)議的RS232 或RS458 的基礎上建立自己的總線協(xié)議, 特別是在模擬量采集數據龐大以及現(xiàn)場干擾因素較多的時候, 標準串口協(xié)議無法滿足控制系統(tǒng)數據量大、安全性高的要求, 需要建立抗干擾能力強的異步通訊方式的總線結構; 第二層是操作級網絡, 在這一層中通常選用TP/CP協(xié)議這種標準的以太網使采集到的數據經CPU轉換成整形數據或實形數據開始傳輸, 通訊速度為100Mbit/s。由于PLC通常應用于小型控制系統(tǒng)中, 工作任務相對簡單, 交換和傳輸的數據有限, 通常使用一層網絡結構, 建立的是基于RS232 或RS458 的標準串口傳輸協(xié)議。

( 五) 數據庫不同。DCS有著統(tǒng)一的數據庫, 系統(tǒng)內諸如組態(tài)、報表、記錄等在內的信息數據都存儲在數據庫中, 數據庫是獨立于控制系統(tǒng)而存在的, 當系統(tǒng)運行時所有的數據都會被保存下來并且不斷更新, 這樣一旦有需要就可在數據庫中直接提取使用; 而PLC中沒有統(tǒng)一的數據庫, 即使是大型的PLC系統(tǒng)中的數據庫也是通過服務且嵌入式實施的, 所有的數據并不是統(tǒng)一的, 系統(tǒng)運行時組態(tài)軟件和監(jiān)控軟件的數據會自動保存于自身的數據庫中, 而不會保存在系統(tǒng)中的數據庫中。

( 六) 組態(tài)維護不同。早期DCS以模塊功能為主, 側重儀表控制, 可靠性、安全性高, 系統(tǒng)昂貴, 通常應用于主廠房的控制; 而PLC以梯形圖為主, 強調邏輯運算能力, 價格較DCS稍微便宜一些, 多用于輔助車間。DCS是一個體系, 在設計之初就考慮到了調試和維護等方面的需要, 留有大量的可擴展性接口, 當發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的系統(tǒng)無法滿足需要時, 可擴展性接口就能發(fā)揮作用。系統(tǒng)運行時要及時對系統(tǒng)硬件進行檢查, 測試DPU的負荷率, 不得擅自更改組態(tài)功能。DCS采用的是雙冗余的控制單元, 當某些控制單元發(fā)生故障時, 相關的冗余單元會實時切換為工作單元, 確保了整個系統(tǒng)的安全可靠運行, 有著成熟且完善的解決方案, 維修人員既可到現(xiàn)場對設備進行維修, 也可以利用計算機進行在線修改; 而PLC之間多為松散的連接關系, 整個系統(tǒng)完成后無法增加或減少操作員站, 只有極少量的PLC模塊中會配置智能芯片, 一旦發(fā)生問題, 相應的單元會癱瘓, 由于缺乏完善的解決方案, 短時間內系統(tǒng)無法恢復正常。早期的DCS由廠家提供專用的人機交換裝置, PLC多采用通用的監(jiān)控軟件, 用戶可直接在市場中購買。

( 七) 歷史沿革不同。DCS產生于儀表制造行業(yè), 其產生的目的是為用戶提供安全可靠的工業(yè)生產控制系統(tǒng), 因此發(fā)展的過程是將計算機技術、控制技術的研究成果應用到DCS中, 構建一個完整的、安全系數更高的集散控制系統(tǒng), PLC源于繼電控制裝置, 生產的目的是取代以電路物理來進行控制的繼電器, 成為依靠存儲于PLC內存中程序的實現(xiàn)控制的具有計數、計時等功能的柔性程序控制裝置, 因此其發(fā)展的方向是不斷提高各項能力指標, 給用戶提供一個完善的功能靈活的控制裝置。

四、DCS、PLC的實際應用對比

盡管PLC技術日益成熟, 運算能力、尋址能力有了大幅度的提高, 分布式IO站點也在提高, 但是與DCS相比仍有著一定的差距。以二者在火力發(fā)電行業(yè)中的應為為例, 火力發(fā)電的熱控主機對于系統(tǒng)的專業(yè)性和安全性有著較高的要求, DCS由于IO模塊大多采用光隔離16 位卡, 在電源、網絡、CPU等重要環(huán)節(jié)中采用的是1: 1 冗余設計, 其監(jiān)控軟件由廠家根據DCS硬件“量身定制”, IO模塊為可插拔式, 具有維修簡單的特性, 因此熱控主機部分大多由DCS控制, 而PLC因其模塊型號繁多, 多為非冗余設計, 維修難度大, 安全性、可靠性相對差一些, 因此輔網部分多采用PLC控制, 極少有主機部分用PLC控制。

五、結語

DCS和PLC作為計算機技術和控制技術結合的產物, 對推動自動化水平的提高有著積極的意義。二者在應用上有著較大的相通性, 從總體趨勢來看, 行業(yè)決定了各自的發(fā)展方向。未來DCS的開放性將逐漸加強, 實現(xiàn)DCS與CLIPS系統(tǒng)的調度層、管理層、決策層 ( 輔助決策層) 無縫連接, 真正實現(xiàn)管控一體化; PLC將朝兩方面發(fā)展, 一方面向簡單、超小型方向發(fā)展, 以適應單機控制的“機電一體化”, 另一方面則向大型化、復雜化、多功能、分散型、多層分布式、全自動網絡方向發(fā)展。

參考文獻

[1]張敏, 凌東雄, 陳項.PLC集散控制系統(tǒng)上位網絡通信基于NT的研究[J].昆明理工大學學報, 2002, 27 (3)

[2]張彬.可編程序控制器與計算機的串行通信[J].機電一體化, 2002, 5

[3]吳宏岐, 喬永明.PLC控制系統(tǒng)提高可靠性的接地措施[J].山西電子技術, 2001, 2

[4]劉勇.PLC與計算機的通信[J].綿陽經濟技術高等專科學校學報, 2002, 19 (1)

來源：化工行業(yè)資訊