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DCS与PLC的区别是什么?

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阅读次数:92    发布时间:2020-02-21 15:34


发展到现在,DCS和PLC之间没有一个严格的界限,在大多数人看来,大的系统就是DCS,小的系统就叫PLC。当然,这么说也不是不可以,但是还不对。现在我们来重新建立这个概念。


首先,DCS和PLC之间有什么不同?


1● 从发展的方向来说:

DCS从传统的仪表盘监控系统发展而来。因此,DCS从先天性来说较侧重于仪表的控制,比如YOKOGAWACS3000,DCS系统甚至没有PID数量的限制(PID,比例微分积分算法,是调节阀、变频器闭环控制的标准算法,通常PID的数量决定了可以使用的调节阀数量)。

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● 从系统的可扩展性和兼容性的方面来说: 

市场上控制类产品繁多,无论DCS还是PLC,均有很多厂商在生产销售。对于PLC系统来说,一般没有或者很少有扩展的需求,因为PLC系统一般针对于设备来使用。一般来讲,PLC也很少有兼容性的要求,比如两个或以上的系统要求资源共享,对于PLC来讲也是很困难的事。而且PLC一般都采用专用的网路结构,比如西门子的MPI总线性网络,甚至增加一台操作员站都不容易或成本很高。

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,比如横河YOKOGAWA、霍尼韦尔、ABB等等,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,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。在这种网络中,控制器、计算机均作为一个节点存在,只要网络达到的地方,就可以随意增删节点数量和布置节点位置。另外,基于Windows系统的OPC、DDE等开放协议,各系统也可很方便的通讯,已实现资源共享。

3● 从数据库来说:

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,就可以在任何情况下引用,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S7-400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S7414-3以上的型号。


4● 从时间调度上来说:

PLC的程序一般不能按事先设定的循环周期运行。PLC程序使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,我们可以用200ms的任务周期采样,而温度传感器的滞后时间很大,我们可以用2s的任务采样周期。这样,DCS可以合理的调度控制器的资源。

5● 从网络结构方面来说:


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,比如横河的Modbus、西门子和ABB的Profibus、ABB的CANbus等,这些协议均建立在标准串口传输协议RS232或RS485协议的基础上。现场IO模块,特别是模拟量的采样数据十分庞大,同时现场干扰因素较多,因此应该采用数据吞吐量大、抗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转换后变为整型数据或实型数据,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、连接方便的网路标准,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的通讯速率。


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块之间的内部链接。PLC不会或很少使用以太网。


6● 从应用对象的规模上来说:

PLC一般用在小型自控场所,比如设备的控制或少量的模拟量的控制及连锁,而大型的应用一般都是DCS。当然,这个概念不准确,但很直观,习惯上我们把大于600点的系统成为DCS,小于这个规模叫做PLC。


我们来讨论一下彼此的相同(似)之处。


1
从功能上来说:     

PLC已经具备了模拟量的控制功能,有的PLC系统模拟量处理能力甚至还相当强大,比如西门子S7-400、ABB的ControlLogix和施耐德的Quantum系统。而DCS也具备相当强劲的逻辑处理能力。


2
从系统结构上来说:



PLC与DCS的基本结构是一样的。PLC发展到今天,已经全面移植到计算机系统控制上了,传统的编程器早就被淘汰。小型应用的PLC一般使用触摸屏,大规模应用的PLC全面使用计算机系统。和DCS一样,控制器与IO站使用现场总线(一般都是基于RS485或RS232异步串口通讯协议的总线方式),控制器与计算机之间如果没有扩展的要求,也就是说只使用一台计算机的情况下,也会受用这个总线通讯。但如果有不止一台计算机使用,系统结构就会和DCS一样,上位机平台使用以太网结构。这是PLC大型化后和DCS概念模糊的原因之一。

3
PLC和DCS的发展方向:



小型化的PLC将向更专业化的使用角度发展,比如功能更加有针对性、对应用的环境更有针对性等等。大型的PLC与DCS的界限逐步淡化,直至完全融合。


DCS将向FCS的方向继续发展。FCS的核心除了控制系统更加分散化以外,特别重要的是仪表。FCS在国外的应用已经发展到仪表级。控制系统需要处理的只是信号采集和提供人机界面以及逻辑控制,整个模拟量的控制分散到现场仪表,仪表与控制系统之间无需传统电缆连接,使用现场总线连接整个仪表系统。(目前国内有横河在中海壳牌石化项目中用到了FCS,仪表级采用的是智能化仪表例如:EJX等,具备世界最先进的控制水准)



业内人士细说PLC与DCS的区别:


PLC与DCS无法比较,PLC是控制器,是孤立的产品,而DCS是系统。但PLC可以与DCS的控制站比较,PLC的循环周期在10毫秒左右,而DCS控制站在500毫秒左右,PLC的开放性更好,作为产品其独立工作的能力更强。 

—— OMRON公司


DCS是一个系统包括上位软件、网络与控制器,而PLC只是一个控制器,要构成系统还需要上位SCADA系统和与之相连的网络。对PID回路控制,现在三菱的过程控制器也可以实现象SAMA组态一样的FBD编程;DCS系统更大,控制的回路数目更多,有比较多的控制和算法,可以完成比较复杂的回路间的控制。硬件可靠性差不多。DCS可以做到I/O的冗余,PLC则不可以。相对而言,PLC构成的系统成本更低。

—— 三菱电机自动化精密控制部经理


DCS是一种“分散式控制系统”,硬件上包括现场控制器、操作员站计算机、工程师站计算机,以及联系他们的网络系统;DCS软件上是一个整体方案,解决的是一个系统的所有技术问题,系统各部分之间结合严密。  PLC是一个装置,硬件上等同于DCS中的现场控制器;软件上是一个局部方案,站与站之间组织松散。

—— 贝加莱负责APROL产品应用开发的技术经理

分析DCS与PLC的区别,最关键的是两点,一是DCS是分布式控制,拥有全局数据库;二是PLC是顺序扫描机制,DCS是以时间为基准的控制。我们的系统符合第一点,例如一个I/O标签的修改,在HMI也可以同步体现。

——罗克韦尔自动化过程市场产品经理
(来源:网络,版权归原作者)
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