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如何选择正确的控制系统?

--PLC和DCS应该如何选择?

供稿:Plantmate 2020/3/25 16:02:37

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  • 关键词: PLC DCS
  • 摘要:如何选择正确的控制系统,取决于具体的项目和工厂类型,不同的应用场合对控制系统的要求也各不相同。

如何选择正确的控制系统,取决于具体的项目和工厂类型,不同的应用场合对控制系统的要求也各不相同。

大多数控制系统的决策,可归结为选择PLC还是DCS。两者在工业自动化控制中占有举足轻重的地位,PLC和DCS在工业控制各个环节中不断升级、完善,已成为现代工业生产制造中不可或缺的工具。

1、DCS和PLC的差别

DCS(分布式控制系统):相对于集中控制系统而言的一种新型计算机控制系统,在集中控制系统的基础上发展、演变而来。

DCS作为一个集过程控制和过程监控为一体的计算机综合系统,在通信网络的带动下,已成为一个综合计算机、通信、显示和控制等技术的完整体系。其主要特点是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活以及组态方便

PLC(可编程逻辑控制器):是一种数字运算操作的电子系统,专为工业环境应用而设计。它采用可编程的存储器,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,是工业控制的核心部分。

■ 从发展方面:
DCS从传统的仪表盘监控系统发展而来,侧重于仪表的控制;PLC从传统的继电器回路发展而来,最初的PLC甚至没有模拟量的处理能力,因此,PLC强调的是逻辑运算能力。■ 从系统的可扩展性和兼容性方面:
对于PLC系统来说,一般没有或很少有扩展的需求,也很少有兼容性的要求。PLC一般都采用专用的网络结构,如果两个或以上的系统要求资源共享,对PLC来讲是很困难的事。
DCS在发展的过程中也是各厂家自成体系,但大部分的DCS系统虽说系统内部(过程级)的通讯协议不尽相同,但操作级的网络平台不约而同的选择了以太网络,采用标准或变形的TCP/IP协议,这样就提供了很方便的可扩展能力。■ 从数据库方面:
DCS一般都提供统一的数据库。在DCS系统中一旦一个数据存在于数据库中,就可在任何情况下引用。而PLC系统的数据库通常都不是统一的,组态软件和监控软件甚至归档软件都有自己的数据库。■ 从时间调度方面:
PLC的程序一般不能按事先设定的循环周期运行。PLC程序是从头到尾执行一次后又从头开始执行。(现在一些新型PLC有所改进,不过对任务周期的数量还是有限制)。
而DCS可以设定任务周期。比如,快速任务等,同样是传感器的采样,压力传感器的变化时间很短,可以用200ms的任务周期采样,而温度传感器的滞后时间很大,可以用2s的任务周期采样。这样,DCS可以合理的调度控制器的资源。■ 从网络结构方面:
一般来讲,DCS惯常使用两层网络结构,一层为过程级网络。大部分DCS使用自己的总线协议,这些协议均建立在标淮串口传输协议RS232或RS485协议的基础上。第二层为操作级网络,采用数据吞吐量适中,传输速度快,连接方便的网络标准。因操作级网络一般布置在控制室内,对抗干扰的要求相对较低,以太网是最佳选择。
PLC的工作任务相对简单,需要传输的数据量一般不会太大,所以常见的PLC系统为一层网络结构。过程级网络和操作级网络要么合并在一起,要么过程级网络简化成模件之间的内部连接,PLC不会或很少使用以太网。■ 从应用对象方面:
PLC一般应用在小型自控场所,比如设备的控制或少量的模拟量的控制及联锁,而大型的应用一般都是DCS。当然,这个概念不太准确,但很直观,习惯上把大于600点的系统称为DCS,小于这个规模叫做PLC。

2、DCS和PLC如何选择?

PLC和DCS之间如何选择,取决于具体的项目和工厂类型。因为应用场合不同,对控制系统的要求也各不相同。

选择时除了一些基本准则之外,还必须考虑安装、可扩展性、维护、保养等方面的各种因素。有时,某种选择非常适合于一个工厂,而在另外一种情况下可能并不适用。因此,选择控制系统时考虑的因素越多,越有助于实现短期和长期目标。

目前,虽然对小设备来讲,PLC系统可能是最划算的,但DCS系统则提供了更具经济性的可扩展能力,更可能获得较高的初始投资回报。

PLC适用于离散生产,一般由单独的生产装置组成,主要用于完成部件的组装,例如打标签、填充或研磨等。而DCS则适用于过程生产制造。通常使用自动化系统,以连续和批处理的方式按照配方而不是按件生产。大型连续加工设备,如炼油厂和化工厂,都使用DCS系统,混合应用通常同时使用PLC和DCS。

■ 过程规模:
小系统(<300个I/O点)可能预算较少,使用PLC更适合。而DCS拥有全局数据库,更易于管理和升级,在大工厂应用中更能发挥其功能。■ 升级计划:
规模较小的工业过程可以选择PLC系统,但如果该过程需要扩展或升级,则需要增加更多的PLC硬件和数据库,并且需要进行单独维护,这个过程分厂耗时且费力,而且容易出现错误。此时,选择DCS更为合适。由于DCS更容易升级,也可以从中央集线器对用户受信进行管理,因此更易于后期的保养和维护。■ 集成需求:
对于单机装置,PLC是理想选择。当工厂配置多个PLC时,就会产生相互连接的要求。这一般很难实现,因为通常需要利用通信协议对数据进行映射。尤其当用户有变更需求时,一旦某个PLC系统做了变更,就可能导致两个PLC不能正常通讯。而DCS则不需要映射,配置变更只是一个简单的过程,控制器是系统自带的。■ 高可用性:
对可用性要求较高的过程,DCS系统可以提供冗余配置。■ 功能需求:
某些行业和设施需要历史数据库、流线型的报警管理、以及配置通用用户接口的中央控制室。有些则需要制造执行系统(MES)的集成、先进的控制和资产管理。DCS内置就有这些应用,很容易被添加到自动化工程应用中,无需增加独立的服务器,也不会增加集成成本。从这方面讲,DCS系统经济性更高,而且可以提高生产力,降低风险。■ 生命周期投资回报率:
设施的需求,因行业而异。对于规模较小的工艺工程,没有扩展需求,也不需要与其它工艺过程区域集成,因此PLC系统具有较好的投资回报率。DCS系统可能具有较高的安装成本,但从全生命周期来看,DCS系统所带来的产量增加和安全效益,会抵消一部分成本。

审核编辑(王静)

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