PLC與DCS比較及優(yōu)勢分析
目前工業(yè)控制領(lǐng)域效果最令人滿意和最廣泛使用的兩種控制技術(shù)就包括可編程序控制器(PLC)及集散控制系統(tǒng)(DCS)，同時它們各自的優(yōu)勢及劣勢也是很明顯的，如在高速的順序控制中PLC占主導地位，而且PLC體積小，使用靈活，價格相對較低，而在復雜的過程控制中DCS占優(yōu)勢，但體積大，價格相對較高。但在通訊功能及管理能力方面PLC不及DCS，DCS通訊及管理能力較強。如果按從弱至強將PLC與DCS的性能劃分為1至10個等級，則可將它們的對比列于表1。
數(shù)字量的順序控制是早期的PLC主要的發(fā)展方向。但隨著PLC技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC擴增了模擬量控制功能、通訊聯(lián)網(wǎng)功能、PID調(diào)節(jié)功能及分級控制功能等，當前，即使是在過去DCS占統(tǒng)治地位的化工、冶金等行業(yè)PLC控制系統(tǒng)也能發(fā)揮巨大的作用。但PLC有一個弊端即難以組成大型、復雜、綜合的系統(tǒng)，由于技術(shù)原因，如果過多的plc通過網(wǎng)絡與過多的PLC通訊，則可能導致瓶頸現(xiàn)象及計時上的困難。
DCS的諸多優(yōu)勢使它在控制系統(tǒng)的高端市場仍占主流地位。DCS控制系統(tǒng)最初是由模擬儀表發(fā)展而來的，因此它初期的功解以回路調(diào)節(jié)為主，之后又擴展了順席控制的功能。集中地操作管理，分散控制以提高整個系統(tǒng)的可靠性及管理能力是DCS的設(shè)計思想。但DCS比PLC價位稍高，因此國內(nèi)一些資金有限的中小型企業(yè)有時難以承受DCS控制系統(tǒng).
PLC與DCS系統(tǒng)的綜合應用: 混合式控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
隨著當前計算機技術(shù)的進步與發(fā)展，通過研究人員多年的研究與開發(fā)，DCS與PLC兩大系統(tǒng)除了保留有各自自身的特點之外，二者還能互相補充，形成新的控制系統(tǒng)。二者在很多領(lǐng)域可以并存，可以通過彌補對方的不足，形成新的控制系統(tǒng)。當前，越來越多的以PC+PLC組成DCS系統(tǒng)的工程應用逐漸廣泛
圖1所示為混合式控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要以DCS的設(shè)計思想為基礎(chǔ)，綜合PLC與DCS的各自優(yōu)勢，它主要由系統(tǒng)網(wǎng)絡.操作員工作站、中央服務器、控制器及輸入/輸出 (/0) 模塊等部分組成
系統(tǒng)網(wǎng)絡
整個DCS系統(tǒng)的基礎(chǔ)和核心就是系統(tǒng)網(wǎng)絡，整個系統(tǒng)的實時性、可靠性和可擴充性都與系統(tǒng)網(wǎng)絡息息相關(guān)。它的重要性對于混合式控制系統(tǒng)同樣重要。
如圖1所示，HCS是包括操作管理和過程控制在內(nèi)的兩級式控制系統(tǒng)。N1網(wǎng)連接的操作員工作站及中央服務器構(gòu)成了操作管理級。N1網(wǎng)是一局域網(wǎng)(LAN)，可以選用以太網(wǎng)，傳輸介質(zhì)可使用雙絞線、同軸電纜或光纖，它要能較快地傳輸大量的數(shù)據(jù)。星形、總線形、混合形等網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)都可供N1網(wǎng)來選擇。當前，工業(yè)控制網(wǎng)常用的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)是總線結(jié)構(gòu)。因為它有成熟的網(wǎng)絡技術(shù)，簡單的施工過程，而且節(jié)點的加入退出時不需要中止網(wǎng)絡運行
N2網(wǎng)要具有實時性，這對實時性很強的過程控制十分重要。為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，一旦N2網(wǎng)上某節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)，則該網(wǎng)絡上所連接的各節(jié)點要能夠同時接收到該數(shù)據(jù)。N2網(wǎng)的作用是將過程控制級的控制器與中央服務器相連，并且使控制器與遠程I/0、遠程I/0與遠程I/O連接起來并中央服務器連接起來。
操作員工作站
操作員工作站能夠完成HCS與用戶間信息交換，它的功能主要有3個: (1)對生產(chǎn)過程進行調(diào)節(jié)和控制: (2)為運行操作人員提供人機界面; (3)便于操作人員及時全面地了解系統(tǒng)運行情況?，F(xiàn)在操作員工作站主要由PC機承擔因為微型計算機性能在不斷提高
中央服務器
中央服務器用Windows NT為操作系統(tǒng)，配以系統(tǒng)應用軟件，在部分行業(yè)還可與企業(yè)管理系統(tǒng)相連。它主要用來實現(xiàn)信息集中管理，如所有的系統(tǒng)信息、報告及總數(shù)據(jù)庫.
5.4 控制器
自動控制系統(tǒng)中的控制中樞就是控制器。由HCS可組成較大型的分散的控制系統(tǒng)，這是因為每個HCS可支持多個控制器，而每個控制器又可支持多達上百個控制回路。HCS控制器體積比DCS小得多，與PLC一樣采用了主要包括處理器、內(nèi)存、I/0接口，外加通訊接口在內(nèi)典型的計算機結(jié)構(gòu)，它的框架沿襲了傳統(tǒng)PLC的框架尺寸結(jié)構(gòu)。從尺寸與外形看，HCS控制器與PLC有許多相似之處，但它絕不是簡單翻版PLC的，它有許多自己獨特的特征和風格。HCS控制器在過程控制中能勝任DCS所承擔的過程控制任務，它主要執(zhí)行閉環(huán)及順序控制。
輸入/輸出 (/0) 模塊
HCS提供了能與工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場/0信號直接相連的各種規(guī)格的/0模塊，如模擬量/數(shù)字量、直流/交流、電壓/電流及不同電壓等級的I/O模塊等。這些1/0模塊可與工業(yè)現(xiàn)場的按鈕、變送器、傳感器、電磁閥門及馬達控制器等設(shè)備元件直接相連，使用靈活方便。
新型混合式控制系統(tǒng)特點
控制分級分散，管理集中
HCS的某些優(yōu)勢和DCS是一致的，比如它也具有信息集中，控制分散的優(yōu)勢，系統(tǒng)具有包括操作管理級及過程控制級在內(nèi)的垂直的2級功能，并且在各級之間既有分工，又有聯(lián)系，在系統(tǒng)的統(tǒng)一協(xié)調(diào)下平穩(wěn)運行。在實際方面采用該分散控制結(jié)構(gòu)，也就是將多個控制器及I/0框架分散后進行聯(lián)網(wǎng)，這樣設(shè)計的優(yōu)點是: (1)避免因個別設(shè)備出現(xiàn)故障殃及整個系統(tǒng)而造成的危險，提高可靠性。 (2)可將生產(chǎn)過程的全部信息通過網(wǎng)絡傳送至中央服務器以實現(xiàn)信息集中。
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