DCS分布式控制系统和PLC有什么区别?

发布日期:2022-09-05 浏览次数:27


先进的大规模和中型过程控制基本上采用包括扩展DCS概念的FCS的PLC和DCS。目前,新的dcs和新的plc有相互接近的倾向。新的DCS具有强大的序列控制功能,新的PLC可以形成一个大的网络,而不是处理闭环控制。dcs和plc的适用范围大幅度交叉。

 
之前我们介绍过PLC,自控系统发展到现在,DCS和PLC之间没有一个严格的界线,在大多数人看来,大的系统就是DCS,小的系统就叫PLC。现在我们就这两个来找不同:
 
1、发展的来由
 
DCS是由传统的仪表板监视系统开发的。因此,dcs自然地关注设备的控制。例如,横河CS3000DCS系统是用于PID(PID)、比例微分积分算法和调节阀的闭环控制的标准算法。一般来说,PID的数量决定可以使用的调节阀的数量。
 
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从开始就强调的是逻辑运算能力。
 
2、系统的可扩展性和兼容性
 
市场上是否有很多控制产品,DCS和PLC,很多制造商生产和销售。在PLC系统中,由于PLC方法通常用于设备,所以不需要扩展。一般来说,PLC几乎没有兼容性要求。例如,两个或多个系统需要资源共享。此外,PLC通常采用特殊网络结构,例如西门子MPI总线性网络,并且增加运营商站不容易或不昂贵。
 
 
在DCS开发过程中,每个制造商都有自己的系统,但是诸如横河、横河、哈尼维尔、ABB等DCS系统的大部分在系统(过程级别)内的通信协议不同操作级网络平台总是选择以太网,采用标准或变形的TCP/IP协议。这提供了方便的可扩展性。在该网络中作为节点存在控制器和计算机。只要网络达到了某个位置,节点的数量和位置就可以自动增加或减少。此外,基于诸如Windows系统的OPC和DDE之类的开放协议,每个系统还可以方便地通信以实现资源共享。
 
 
3、数据库
DCS一般都提供统一的数据库。换句话说,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,比如在组态软件中,在监控软件中,在趋势图中,在报表中……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。为什么常说西门子的S7400要到了414以上才称为DCS?因为西门子的PCS7系统才使用统一的数据库,而PCS7要求控制器起码到S7 414-3以上的型号。
 
4、时间调度
通常,PLC的程序不能按照预设循环执行。PLC程序从开始到结束,然后从最初开始执行(现在有几个新的PLC得到了改善,但是任务周期的数量仍然受到限制)。例如,快速任务等,那也是传感器的采样。压力传感器的变化时间非常短。温度传感器的延迟时间非常大,但是可以在200ms的任务周期内进行采样。可在2s的任务周期内进行样品。因此,DCS可以合理地分配控制器的资源。
 
5、网络结构
一般来说,DCS通常使用2层网络结构。第一层是过程级网络。大部分DCS使用他们自己的总线协议,例如横河Modbus、西门子和ABB Profibus、ABB CAN总线。这些协议基于标准串行传输RS232或RS485协议。现场IO模块,特别是模拟量(机械符号,213/扫描周期)的采样数据非常大,存在许多场干扰因子。因此,采用数据吞吐量大、防干扰能力强的网络标准。
 
 
基于RS485串口异步通讯方式的总线结构,符合现场通讯的要求。 IO的采样数据经CPU转换后变为整形数据或实形数据,在操作级网络(第二层网络)上传输。
 
因此操作级网络可以采用数据吞吐量适中、传输速度快、连接方便的网络标准,同时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。因此采用标准以太网是最佳选择。TCP/IP协议是一种标准以太网协议,一般我们采用100Mbit/s的通讯速度。
 
PLC系统的工作任务相对简单,因此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,要不过程级网络简化成模件之间的内部连接。PLC很少使用以太网。
 
6、应用对象的规模
PLC通常在诸如设备控制、少量模拟控制和互锁等小的自动控制场所中使用,而大规模的应用通常是DCS。当然,这个概念不是很准确,但是很直观。传统上,我们称之为比PLC大600点的DCS和系统。热泵,qcs,水平产品的控制系统一般被称为plc。
 
 
 PLC与DCS发展到今天,事实上都在向彼此靠拢,严格的说,现在的PLC与DCS已经不能一刀切开,很多时候之间的概念已经模糊了。
 
第四代DCS系统
 
受信息技术(网络通信技术、计算机硬件技术、嵌入式系统技术、现场总线技术、各种组态软件技术、数据库技术等)发展的影响,以及用户对先进的控制功能与管理功能需求的增加,各DCS厂商以Honeywell(霍尼韦尔)、Emerson(艾默生)、Foxboro(福克斯波罗)、横河、ABB为代表纷纷提升其DCS系统的技术水平,并不断丰富其内容。
 
第四代DCS的最主要标志是两个“I”开头的单词:Information(信息)和Integration(集成)。 
 
第四代DCS的体系结构主要分四层:现场仪表层、控制装置单元层、工厂(车间)层和企业管理层。
 
通常,DCS制造商主要提供以下三层功能,并且企业管理层通过提供开放数据库接口来连接第三方管理软件平台(ERP、CRM、SCM等)。因此,今天的DCS主要在工厂(车间)水平上提供所有的控制和管理功能,并整合企业整体的信息管理功能。
 
第4代DCS的技术特征
 
(1)DCS充分体现信息化和集成化 
信息和集成基本描述了当今DCS系统正在发生的变化。我们已经可以采集整个工厂车间和过程的信息数据,用户希望这些大量的数据能够以合适的方式体现,并帮助决策过程,让用户以他明白的方式,在他方便的地方得到他真正需要的数据。 
 
信息化反映了每个dcs系统不是基于控制功能的控制系统,而是提供完整的信息管理功能的综合平台系统。DCS从网站到机器,从机器到研讨会,从研讨会到工厂,提供从工厂到企业集团的整体信息频道。这个信息完全反映了综合性、正确性、实时性和系统性。基本上提供了传统的dcs、scada、mes(制造执行系统)的大部分功能。与ERP不同,MES在研讨会上收集相关硬件或软件组件,以对完成的产品从订单配置到生产活动的整体过程进行管理和优化。它实时管理准确的制造信息,引导,给予,反应,在研讨会上报告各种各样的活动,向企业决定支援流程提供关于企业活动的任务评价信息。mes的功能是研讨会资源分配,工程管理,品质管理,维护管理,数据取得,性能分析,材料管理等。
 
 
DCS的集成性则体现在两个方面:功能的集成(如上面所述)和产品的集成。过去的DCS厂商基本上是以自主开发为主,提供的系统也是自己的系统。当今的DCS厂商更强调系统的集成性和解决方案能力,DCS中除保留传统DCS所实现的过程控制功能之外,还集成了PLC(可编程逻辑控制器),RTU(远程终端设备),FCS(现场总线),各种多回路调节器,各种智能采集或控制单元等。此外各DCS厂商不再把开发组态软件或制造各种硬件单元视为核心技术,而是纷纷把DCS的各个组成部分采用第三方集成方式或OEM方式。
 
(2)DCS变成真正的混合控制系统 
传统上,以控制对象的特性(过程控制逻辑控制)为中心区分了dcs和plc。然而,第四代dcs模糊了这种分裂。大多数第四代DCS包括过程控制、逻辑控制和批量控制,以实现混合控制。这也是为了满足用户真正的控制需求。大部分的产业企业不能单纯地分成单一的过程控制和逻辑控制的要求,但是由过程控制或逻辑控制主导的子进程构成。如果要优化整个生产过程,提高整个工厂的效率,则需要将整个生产过程并入统一的分布式集成信息系统。
 
(3)DCS包含FCS功能并进一步分散化 
过去一段时间,一些学者和厂商把DCS和FCS(现场总线控制系统)对立起来。其实,真正推动FCS进步的仍然是世界主要几家DCS厂商。所有的第四代DCS都包含了各种形式的现场总线接口,可以支持多种标准的现场总线仪表、执行机构等。此外,各DCS还改变了原来机柜架式安装I/O模件、相对集中的控制站结构,取而代之的是进一步分散的I/O模块(导轨安装),或小型化的I/O组件(可以现场安装)或中小型的PLC。 
 
(4)DCS已经走过高技术产品时代,进入低成本时代。配置灵活,适应各种系统应用。 
 
DCS仍然是一种技术含量较高、应用相对复杂、价格昂贵的产业管理系统。随着应用的普及,dcs被习惯并合理地管理着。第四代DCS的另一个值得注意的特征是,各系统采用现成的软件技术和硬件(I/O处理)技术,采用灵活的比例结构,大幅削减系统的成本和价格。第四代DCS不仅适用于大规模和中型系统,而且适用于小型系统。
 
(5)DCS平台开放性与应用服务专业化 
 
在过去的20年间,开放性的概念在产业自动化领域被广泛讨论。过去,由于交流技术的相对背信弃义,开放性是让用户困惑的重要问题。随着现代网络技术、数据库技术、软件技术、现场总线技术的发展,开放系统的可能性很大。dcs厂商之间的竞争强化促进了详细的分工和合作。制造商放弃了自己的独立开发模式,形成了统一的合作开发模式,从而自动实现了开放性。
 
第四代DCS支持一定程度的开放性。开放性反映了三个不同层次的第三方产品可以相互连接:第三方先进的控制产品,支持企业管理层中各种管理软件平台的连接支持SCADA平台、MES产品、批处理软件和多个网络协议(主要是以太网)工厂的工作水平;设备控制层可以支持各种DCS单元(PLC)、PLC、RTU、各种智能控制单元、各种标准场总线设备和致动器。
 
开放性有很多优点,但是考虑开放性的时候,首先必须完全考虑系统的安全性和可靠性。