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DCS是什么?與PLC有什么差別?- 智造家

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    DCS是什么?與PLC有什么差別?


      什么是DCS?

      DCS是分布式控制系統,在國內自控行業里也叫做集散控制系統,主要用于把地理上很分散的設備集中監控并自動控制起來,主要用于大型流程工業當中,用于集中反映當前生產狀況,它靠一個中樞系統來集中處理,多個操作站來監視控制,數據更新速度比PLC系統慢。

      舉個例子:因為某個工藝需要,水箱液位需要保持在一定范圍內,當水箱液位出現較大波動且超出此范圍后,可以選擇去現場手動調節控制水位的閥門,也可以通過DCS發出指令去調節。DCS相當于大腦,對眼睛看到的情況(即現場檢測儀表傳輸過來的信號,如水位降低)做出反應(即發出指令,如增大進水閥開度),現場執行設備接受到指令做出相應的動作(如增大進水閥門開度,保持水位在一定范圍)。




      DCS和PLC的差別

      控制處理能力

      我們知道,一個PLC的控制器,往往能夠處理幾千個I/O點。而DCS的控制器,一般只能處理幾百個I/O點。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,他們的主要精力在于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,帶點能力十分強。

      在人們印象當中PLC的運算速度也比DCS要快很多。從某一個角度來看確實如此,PLC執行邏輯運算的效率很高,執行1K邏輯程序不到1毫秒,其控制周期(以DI輸入直接送DO輸出為例)可以控制在50ms以內;而DCS在處理邏輯運算和模擬運算時采用相同的方式,其控制周期往往在100ms以上。我們用PID算法來比較時,可以發現PLC執行一個PID運算在幾個毫秒,而NETWORK6000+DCS的T2550控制器解算一個PID也需要1個毫秒,這說明PLC和DCS和實際運算能力是相當的,某此型號的DCS控制器甚至更強。而控制周期上的差異主要與控制器的調度設計有關。新型的DCS控制器學習了大型PLC的設計,在控制周期方面的表現獲得了大幅度的提高。以NETWORK6000+DCS的T2550控制器為例??刂破骺梢栽O置四個不同優先級的任務,最小運算周期可以設為10ms,配合高速I/O卡件,控制周期能夠達到15~20ms。而模擬量運算設置在其它周期較長的任務中。




      數據通訊交換

      在這個方面DCS有著先天的優勢。從DCS發展的早期,網絡就成為了DCS生產廠家的核心技術方向,冗余技術、窄帶傳輸技術都是DCS廠家最早研發或應用成功的。PLC主要是按照獨立裝置來設計的,其 “網絡”實際上是串行通訊。

      PLC數據通訊交換的問題,主要源于PLC長期以來做為一個獨立裝置在發展,沒有系統概念;而且主要應用在小型控制系統中,問題暴露得并不明顯,所以發展較慢。目前也有一些大型PLC在這個方面有所提高,但是要達到DCS的水平還需要一個相當長的過程。

      組態維護功能

      組態維護功能包括邏輯組態、下載修改、運行調試、遠程診斷等。

      早期,PLC以梯形圖為主,DCS以模塊功能圖為主。經過多年的發展,國際電工委員會通過IEC1131-3標準規定了五種編程語言,目前主流的DCS和PLC都表示符合這個標準,支持其中的幾種或全部編程語言。從開發效率和程序可讀性來考慮,模塊功能圖和順序功能圖越來越成為主要的編程方式,梯形邏輯和結構化文本成為了自定義模塊的開發工具。大型PLC在組態方式上越來越像DCS,差距在逐漸縮小,而小型PLC仍然以梯形圖為主。

      DCS經過多年的發展,積累了大量的高級算法模塊。例如NETWORK6000+具有的設備級模塊,在一個模塊中集中完成了面向設備的基本控制和故障報警功能,在網絡通訊中也已此模塊為單位進行傳遞,大大提高了軟件開發的效率。一個設備極模塊相當于0.5K的梯形圖邏輯量,PLC要完成同樣的功能,就要煩瑣得多了。




      硬件封裝結構

      PLC一般為大底版式機架,封閉式I/O模件,封閉式結構有利與提高I/O模件的可靠性,抗射頻、抗靜電、抗損傷。PLC模件的I/O點數有8點、16點、32點。

      DCS大部分為19英寸標準機箱加插件式I/O模件,I/O模件為裸露式結構。每個模件的I/O點數有8點和16點,很少使用32點模件

      DCS的這種結構源于其使用領域主要在大型控制對象,19英寸標準機箱便于密集布置,較少的I/O點數則是由于對分散度的要求。PLC的大底版式機架,封閉式模件結構在管理和配置上更加靈活,單個設備的可靠性更高。因此,不少DCS也吸收了PLC在結構上的優點,采用了和PLC相似的封裝結構,如I/A采用金屬外殼, NETWORK-6000+采用導電塑料外殼。




      人機交互裝置

      在早期,DCS作為一個系統,其人機交互裝置是DCS廠家提供的專用裝置。而PLC廠家一般不提供人機交互裝置,往往由工程商自主采用通用的監控軟件來完成(如ifix、intouch、組態王)。DCS集成的人機交互裝置往往有著功能較專業、穩定性較好的特點,但是其價格也很高。隨著PC技術的快速發展,一些通用監控軟件發展很快,功能和性能逐漸超過了DCS廠家提供的專用裝置。因此不少DCS廠家逐步放棄了專用的人機交互裝置,轉而和PLC一樣也使用了通用的監控軟件。DCS廠家使用通用監控軟件并不是簡單地拼裝,而是在通用監控軟件的基礎上,通過合作開發,將自已多年積累的網絡通訊技術、系統自診斷技術以專用軟件包的形式保留和繼承下來了。

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