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如何選擇正確的控制系統?

--PLC和DCS應該如何選擇?

供稿:Plantmate 2020/3/25 16:02:37

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  • 關鍵詞: PLC DCS
  • 摘要:如何選擇正確的控制系統,取決于具體的項目和工廠類型,不同的應用場合對控制系統的要求也各不相同。

如何選擇正確的控制系統,取決于具體的項目和工廠類型,不同的應用場合對控制系統的要求也各不相同。

大多數控制系統的決策,可歸結為選擇PLC還是DCS。兩者在工業自動化控制中占有舉足輕重的地位,PLC和DCS在工業控制各個環節中不斷升級、完善,已成為現代工業生產制造中不可或缺的工具。

1、DCS和PLC的差別

DCS(分布式控制系統):相對于集中控制系統而言的一種新型計算機控制系統,在集中控制系統的基礎上發展、演變而來。

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,在通信網絡的帶動下,已成為一個綜合計算機、通信、顯示和控制等技術的完整體系。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。

PLC(可編程邏輯控制器):是一種數字運算操作的電子系統,專為工業環境應用而設計。它采用可編程的存儲器,用于其內部存儲程序,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,并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。

■ 從發展方面:
DCS從傳統的儀表盤監控系統發展而來,側重于儀表的控制;PLC從傳統的繼電器回路發展而來,最初的PLC甚至沒有模擬量的處理能力,因此,PLC強調的是邏輯運算能力。■ 從系統的可擴展性和兼容性方面:
對于PLC系統來說,一般沒有或很少有擴展的需求,也很少有兼容性的要求。PLC一般都采用專用的網絡結構,如果兩個或以上的系統要求資源共享,對PLC來講是很困難的事。
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,采用標準或變形的TCP/IP協議,這樣就提供了很方便的可擴展能力。■ 從數據庫方面:
DCS一般都提供統一的數據庫。在DCS系統中一旦一個數據存在于數據庫中,就可在任何情況下引用。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。■ 從時間調度方面:
PLC的程序一般不能按事先設定的循環周期運行。PLC程序是從頭到尾執行一次后又從頭開始執行。(現在一些新型PLC有所改進,不過對任務周期的數量還是有限制)。
而DCS可以設定任務周期。比如,快速任務等,同樣是傳感器的采樣,壓力傳感器的變化時間很短,可以用200ms的任務周期采樣,而溫度傳感器的滯后時間很大,可以用2s的任務周期采樣。這樣,DCS可以合理的調度控制器的資源。■ 從網絡結構方面:
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,這些協議均建立在標淮串口傳輸協議RS232或RS485協議的基礎上。第二層為操作級網絡,采用數據吞吐量適中,傳輸速度快,連接方便的網絡標準。因操作級網絡一般布置在控制室內,對抗干擾的要求相對較低,以太網是最佳選擇。
PLC的工作任務相對簡單,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么合并在一起,要么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。■ 從應用對象方面:
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,習慣上把大于600點的系統稱為DCS,小于這個規模叫做PLC。

2、DCS和PLC如何選擇?

PLC和DCS之間如何選擇,取決于具體的項目和工廠類型。因為應用場合不同,對控制系統的要求也各不相同。

選擇時除了一些基本準則之外,還必須考慮安裝、可擴展性、維護、保養等方面的各種因素。有時,某種選擇非常適合于一個工廠,而在另外一種情況下可能并不適用。因此,選擇控制系統時考慮的因素越多,越有助于實現短期和長期目標。

目前,雖然對小設備來講,PLC系統可能是最劃算的,但DCS系統則提供了更具經濟性的可擴展能力,更可能獲得較高的初始投資回報。

PLC適用于離散生產,一般由單獨的生產裝置組成,主要用于完成部件的組裝,例如打標簽、填充或研磨等。而DCS則適用于過程生產制造。通常使用自動化系統,以連續和批處理的方式按照配方而不是按件生產。大型連續加工設備,如煉油廠和化工廠,都使用DCS系統,混合應用通常同時使用PLC和DCS。

■ 過程規模:
小系統(<300個I/O點)可能預算較少,使用PLC更適合。而DCS擁有全局數據庫,更易于管理和升級,在大工廠應用中更能發揮其功能。■ 升級計劃:
規模較小的工業過程可以選擇PLC系統,但如果該過程需要擴展或升級,則需要增加更多的PLC硬件和數據庫,并且需要進行單獨維護,這個過程分廠耗時且費力,而且容易出現錯誤。此時,選擇DCS更為合適。由于DCS更容易升級,也可以從中央集線器對用戶受信進行管理,因此更易于后期的保養和維護。■ 集成需求:
對于單機裝置,PLC是理想選擇。當工廠配置多個PLC時,就會產生相互連接的要求。這一般很難實現,因為通常需要利用通信協議對數據進行映射。尤其當用戶有變更需求時,一旦某個PLC系統做了變更,就可能導致兩個PLC不能正常通訊。而DCS則不需要映射,配置變更只是一個簡單的過程,控制器是系統自帶的。■ 高可用性:
對可用性要求較高的過程,DCS系統可以提供冗余配置。■ 功能需求:
某些行業和設施需要歷史數據庫、流線型的報警管理、以及配置通用用戶接口的中央控制室。有些則需要制造執行系統(MES)的集成、先進的控制和資產管理。DCS內置就有這些應用,很容易被添加到自動化工程應用中,無需增加獨立的服務器,也不會增加集成成本。從這方面講,DCS系統經濟性更高,而且可以提高生產力,降低風險。■ 生命周期投資回報率:
設施的需求,因行業而異。對于規模較小的工藝工程,沒有擴展需求,也不需要與其它工藝過程區域集成,因此PLC系統具有較好的投資回報率。DCS系統可能具有較高的安裝成本,但從全生命周期來看,DCS系統所帶來的產量增加和安全效益,會抵消一部分成本。

審核編輯(王靜)

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