dcs系統與plc哪個好 DCS與PLC的優劣對比

plc和dcs在工業自動化控制中佔有舉足輕重的地位,而工業自動化控制是國家工業發展戰略的核心。PLC以及DCS在工業控制的各個環節中不斷的升級、完善,已經成為現代工業生產製造中不可或缺的工具。

1、DCS和PLC的定義

DCS控制系統,在國內自控行業又稱之為集散控制系統。即所謂的分佈式控制系統,是相對於集中控制系統而言的一種新型計算機控制系統,它是在集中控制系統的基礎上發展、演變而來的。

DCS作為一個集過程控制和過程監控為一體的計算機綜合系統,在通信網絡的不斷帶動下,DCS系統已經成為了一個綜合計算機,通信、顯示和控制等4C技術的完整體系。其主要特點是分散控制、集中操作、分級管理、配置靈活以及組態方便。

現如今的DCS系統可以廣泛地用於工業裝置的生產控制和經營管理,在化工、電力、冶金等流程自動化領域的應用已經十分普及。

PLC,即邏輯可編程控制器,是一種數字運算操作的電子系統,專為在工業環境應用而設計的。它採用一類可編程的存儲器,用於其內部存儲程序,執行邏輯運算、順序控制、定時、計數與算術操作等面向用戶的指令,並通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程,是工業控制的核心部分。

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2、DCS和PLC控制器的差別

DCS和PLC控制器的主要差別是在開關量和模擬量的運算上,即使後來兩者相互有些滲透,但是仍然有區別。80年代以後,PLC除邏輯運算外,也增加了一些控制迴路算法,但要完成一些複雜運算還是比較困難,PLC用梯形圖編程,模擬量的運算在編程時不太直觀,編程比較麻煩。但在解算邏輯方面,表現出快速的優點。而DCS使用功能塊封裝模擬運算和邏輯運算,無論是邏輯運算還是複雜模擬運算的表達形式都非常清晰,但相對PLC來說邏輯運算的表達效率較低。

3、DCS和PLC在火電廠的應用

在火電廠熱工自動化領域,DCS和PLC是兩個完全不同而又有著千絲萬縷聯繫的概念。DCS和PLC都是計算機技術與工業控制技術相結合的產物,火電廠主機控制系統用的是DCS,而PLC主要應用在電廠輔助車間。DCS和PLC都有操作員站提供人機交互的手段、都依靠基於計算機技術的控制器完成控制運算、都通過I/O卡件完成與一次元件和執行裝置的數據交換、都具備稱之為網絡的通信系統。

隨著國內電廠裝機容量的不斷擴大及電力系統改革的推進,對輔助車間控制的要求也不斷提高,在這個大環境,DCS系統進入輔助車間控制已成為趨勢。NT6000DCS因其綜合的技術經濟優勢,已經並將繼續在輔助車間控制方面發揮越來越大的作用。

在輔助車間應用廣泛的PLC也並不會就此退出熱工自動化的歷史舞臺,前所未有的競爭壓力,將會促使PLC廠商在技術上向DCS標準靠攏,在價格上作出更大的努力。DCS和PLC市場競爭的結果,將會使用戶獲得更大的利益。

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4、DCS和PLC的控制處理能力

一個PLC的控制器,往往能夠處理幾千個I/O點(最多可達8000多個I/O)。而DCS的控制器,一般只能處理幾百個I/O點(不超過500個I/O)。

從集散體系的要求來說,不允許有控制集中的情況出現,太多點數的控制器在實際應用中是毫無用處的,DCS開發人員根本就沒有開發帶很多I/O點數控制器的需要驅動,他們的主要精力在於提供體系的可靠性和靈活性。而PLC不一樣,作為一個獨立的柔性控制裝置,帶點能力越強當然也就代表其技術水平越高了,至於整個控制體系的應用水平呢,這主要是工程商和用戶的事情,而不是PLC製造商的核心目標。控制處理能力的另一個指標,運算速度,在人們印象當中PLC也比DCS要快很多。

新型的DCS控制器學習了大型PLC的設計,在控制週期方面的表現獲得了大幅度的提高。以NT6000DCS的T2550控制器為例。控制器可以設置四個不同優先級的任務,最小運算週期可以設為10ms,配合高速I/O卡件,控制週期能夠達到15~20ms。而模擬量運算設置在其它週期較長的任務中。

5、DCS和PLC的市場情況和發展方向

在熱工自動化領域,主廠房控制系統基本上毫無例外地使用DCS。而在輔助車間才使用PLC。其主要原因是早期的DCS系統非常昂貴,人們認為輔助車間的運行可以間斷,可靠性要求不是很高,且模擬量控制要求較少,從降低成本的角度出發,往往選擇PLC來構建控制系統。而鍋爐、汽機和發電機的控制系統,要求長期穩定可靠地運行,信號中含有相當比例的模擬量,從系統的性能出發,人們不得不選擇了昂貴的DCS。

另外,分析一下主廠房DCS和輔助車間控制系統的市場競爭情況,我們會發現一個有趣的現象。主廠房DCS的競爭往往在不同品牌的供應商或代理商之間展開,競爭激烈,DCS的價格不斷下調。而輔助車間控制系統的競爭往往在同一品牌PLC的各個工程商之間進行,門檻較低,競爭更加激烈,但是PLC的價格下調幅度卻並不如DCS明顯。主要原因是DCS的生產商直接參與競爭,在巨大的市場壓力下,不斷下調設備製造費用和工程實施費用。而PLC的生產商不直接參與競爭,各個工程商只能下調自身有限的工程費用,空間有限。從現在情況看來,DCS與高檔PLC的價格差距已不明顯,輔助車間仍然較多地採用PLC,是市場的慣性使然。

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PLC和DCS產品市場可謂風起雲湧、競爭激烈。縱觀PLC市場群星璀璨:世界上有200多家公司生產400多個品種系列的PLC,應用於電力、石油石化、冶金、材料、包裝、造紙、汽車和市政各個行業。從行業角度來看,國外廠商佔山為王,有著屬於各自的勢力範圍。

DCS市場與PLC相差無幾,基本由國外業內強者所把持,可喜的是一批本土廠商如Hollysys、Supcon、Xinhua等企業逐漸發展壯大。由於DCS技術含量高,很多對產品的需求都建立在項目的基礎上,這樣對DCS的需求也將是一個週期性較長的過程,因此DCS市場格局短時間內難有較大改變。當然,由於行業發展速度的不規律性,側重行業不同的公司可能會因此而發生一些變化。

在今後的控制系統的發展中,我們將會看到DCS和PLC技術逐漸融合的局面,這對它們各自的發展以及各行各業的發展都有種促進的作用。

plc和dcs的區別

1、從發展的方面來說:

DCS從傳統的儀表盤監控系統發展而來。因此,DCS從先天性來說較為側重儀表的控制,比如我們使用的YOKOGAWA CS3000 DCS系統甚至沒有PID數量的限制(PID,比例微分積分算法,是調節閥、變頻器閉環控制的標準算法,通常PID的數量決定了可以使用的調節閥數量)。 PLC從傳統的繼電器迴路發展而來,最初的PLC甚至沒有模擬量的處理能力,因此,PLC從開始就強調的是邏輯運算能力。

2、從系統的可擴展性和兼容性的方面來說:

市場上控制類產品繁多,無論DCS還是PLC,均有很多廠商在生產和銷售。對於PLC系統來說,一般沒有或很少有擴展的需求,因為PLC系統一般針對於設備來使用。一般來講,PLC也很少有兼容性的要求,比如兩個或以上的系統要求資源共享,對PLC來講也是很困難的事。而且PLC一般都採用專用的網絡結構,比如西門子的MPI總線性網絡,甚至增加一臺操作員站都不容易或成本很高。

DCS在發展的過程中也是各廠家自成體系,但大部分的DCS系統,比如橫河YOKOGAWA、霍尼維爾、ABB等等,雖說系統內部(過程級)的通訊協議不盡相同,但操作級的網絡平臺不約而同的選擇了以太網絡,採用標準或變形的TCP/IP協議。這樣就提供了很方便的可擴展能力。在這種網絡中,控制器、計算機均作為一個節點存在,只要網絡到達的地方,就可以隨意增減節點數量和佈置節點位置。另外,基於windows系統的OPC、DDE等開放協議,各系統也可很方便的通訊,以實現資源共享。

3、從數據庫來說:

DCS一般都提供統一的數據庫。換句話說,在DCS系統中一旦一個數據存在於數據庫中,就可在任何情況下引用,比如在組態軟件中,在監控軟件中,在趨勢圖中,在報表中……而PLC系統的數據庫通常都不是統一的,組態軟件和監控軟件甚至歸檔軟件都有自己的數據庫。為什麼常說西門子的S7 400要到了414以上才稱為DCS?因為西門子的PCS7系統才使用統一的數據庫,而PCS7要求控制器起碼到S7 414-3以上的型號。

4、從時間調度上來說:

PLC的程序一般不能按事先設定的循環週期運行。PLC程序是從頭到尾執行一次後又從頭開始執行。(現在一些新型PLC有所改進,不過對任務週期的數量還是有限制)而DCS可以設定任務週期。比如,快速任務等。同樣是傳感器的採樣,壓力傳感器的變化時間很短,我們可以用200ms的任務週期採樣,而溫度傳感器的滯後時間很大,我們可以用2s的任務週期採樣。這樣,DCS可以合理的調度控制器的資源。

5、從網絡結構發麵來說:

一般來講,DCS慣常使用兩層網絡結構,一層為過程級網絡,大部分DCS使用自己的總線協議,比如橫河的Modbus、西門子和ABB的Profibus、ABB的 CAN bus等,這些協議均建立在標準串口傳輸協議RS232或RS485協議的基礎上。現場IO模塊,特別是模擬量的採樣數據(機器代碼,213/掃描週期)十分龐大,同時現場干擾因素較多,因此應該採用數據吞吐量大、抗干擾能力強的網絡標準。基於RS485串口異步通訊方式的總線結構,符合現場通訊的要求。

IO的採樣數據經CPU轉換後變為整形數據或實形數據,在操作級網絡(第二層網絡)上傳輸。因此操作級網絡可以採用數據吞吐量適中、傳輸速度快、連接方便的網絡標準,同時因操作級網絡一般佈置在控制室內,對抗干擾的要求相對較低。因此採用標準以太網是最佳選擇。TCP/IP協議是一種標準以太網協議,一般我們採用100Mbit/s的通訊速度。

PLC系統的工作任務相對簡單,因此需要傳輸的數據量一般不會太大,所以常見的PLC系統為一層網絡結構。過程級網絡和操作級網絡要麼合併在一起,要不過程級網絡簡化成模件之間的內部連接。PLC不會或很少使用以太網。

6、從應用對象的規模上來說:

PLC一般應用在小型自控場所,比如設備的控制或少量的模擬量的控制及聯鎖,而大型的應用一般都是DCS。當然,這個概念不太準確,但很直觀,習慣上我們把大於600點的系統稱為DCS,小於這個規模叫做PLC。我們的熱泵及QCS、橫向產品配套的控制系統一般就是稱為PLC。


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