PLC与DCS两大控制系统的特性及对比

2019-09-10 07:22卢大志
E动时尚·科学工程技术 2019年19期
关键词:特性控制系统

卢大志

摘 要:PLC与DCS是现阶段应用于工业生产中的两大重要控制系统,两者对工业生产系统的控制都展现出了不可比拟的优势,有效的提升生产系统运行的可靠性、稳定性,但由于两者性能以及特点存在差异,实际作用上也有所不同,为了使两大系统更好的服务于工业生产,文章对PLC与DCS两大控制系统的特性进行了分析与对比,希望工业生产中可以结合实际情况科学运用控制系统。

关键词:PLC;DCS;控制系统;特性

PLC与DCS分别为可编程控制器、集散控制系统,两者都是当前工业生产可靠性较高、灵活性较强的控制系统,在上个世纪传入我国,并广泛应用于工业生产中,取得了突出的效果。但随着工业生产水平的进步,对两大系统的性能以及功能的要求有了更高的标准,通过对比其性能以及特点,明确两者的功能差异,可以为控制人员创新控制策略提供新的思路,实现控制系统的科学运用。

一、PLC与DCS两大控制系统特性分析

(一)PLC控制系统

PLC又被成为可编程控制器,其主要特点为通用范围广、适用性强、变成简单、抗干扰能力强、稳定性强,主要应用于工业生产系统的顺序控制方面。从功能上来讲,PLC的控制器集成了控制系统的全部功能,利用其自身可编程的优势,有着较高的逻辑运算能力,控制周期较短,在50ms范围内,但其控制器的模拟运算耗时长;在网络性能上,目前高档的PLC控制系统已实现了工业以太网的应用,但从经济角度考虑,大部分工业生产中仍然使用MODBUS/ICP协议,这种网络的运行效率以及传输效率较差,基本无较为可靠的开发性能,网络缺少高级控制算法模块,而且无法在线下载;系统软件主要基于数据库以点对点的模式进行运行,监控软件显示在人机交互界面上;而之所以抗干扰能力强,主要是因为在I/O卡件设计上采用了导电塑壳封闭结构;从系统整体来讲,其只是构成工业生产系统的一个组成部分,其软硬件以及网络的组装都由厂家提供,能够为工业生产系统提供具有针对性的控制,所以在设计上有所侧重,整体功能的完整性较差,但具有良好的开放性[1]。

(二)DCS控制系统

DCS又被成为集散控制系统,其系统内部的功能差异较小,但是功能实现方式却有着较大的差别,从功能上来看,该系统会以相同的方式展开模拟运算与逻辑运算,大大的提高了运算效率,可以将运算周期控制在20ms范围内;运行过程中主要以工业以太网为主,并结合了以太网与组播技术,保障了信息傳输的稳定性与实时性,而且网络开放程度有了大大的提升,具有较强的开发能力,可以自行定义模块,具备高级控制算法模块,可以实现多元下载;DCS系统与PLC系统有着极大的不同,其数据库通过映射模块的方式完成交互,整个系统被专业监控软件全面覆盖,系统功能较为完整,从而保障了运行效率;I/O模件则为金属封装,能够有效抵抗外界的干扰;此外,DCS系统支持仿真功能。综合来看,DCS系统的完整性较高,其设计环节将功能的具体实现方式进行细化,并考虑到功能启动时的负杂性,从而支持多元通讯协议,保障控制系统的高效、可靠运行。

二、PLC与DCS两大控制系统对比分析

从系统的可靠性与安全性角度来讲,DCS控制系统在设计过程中应用了冗余处理器、双电源以及双冗余网络,一旦运行过程中系统的关键控制元件出现异常或故障,影响到系统功能的正常启动,其冗余元件则会在不干扰系统正常运行情况下转换工作元件,以便降低对控制系统运行的影响,保障其可靠性。PLC控制系统在设计环节并未利用冗余设计,随着其应用范围的扩大,在实践中也认识到了缺少确切安全保护的弊端,从而经过系统功能的不断改良,目前也通过双冗余控制保障其运行的稳定[2]。两者相比,在可靠性与安全性的设计上,PLC系统相对逊色,而且细节上还需要完善,例如DCS系统的带电热插拔功能,系统在出现故障或元件损坏情况下,维修人员可以直接断电进行损坏元件的维修或更换,减少了诸多麻烦。

从系统的兼容性、扩展性角度来讲,DCS控制系统采用的是工业以太网,其具有强大的兼容性以及扩展性,可以适用大规模工业生产系统中,而且各项操作均以标准协议与TCP/IP协议展开,使系统的拓展更加便利;但PLC系统的开发过程中并未考虑到对设备控制,从而系统的兼容性与扩展性较差,一旦需要与其它系统进行资源共享时,很多PLC系统无法实现。

从两大系统的软件功能角度来讲,DCS与PLC两大系统在控制上都有着出色的表现,单独来看,DCS控制系统的软件功能更加强大,其根据行业的发展需要配备了专家软件,简化了用户组态编程,便于用户通过专家软件获得更精准的信息需求,其在电力、化工等大型产业中的应用优势更加突出;但根据生产系统运行需要制定科学的控制方案是其一项基础功能,在控制需求发展改变时,技术人员也可以及时更改控制方案与控制测量,直接通过编译则可以实现更改,并将控制指令传回系统,对于与原方案重叠的部分不会造成影响。而PLC系统的控制逻辑正好相反,其需要先锁定有需求的编译,通过对编译程序的分析与处理,以一对一的方式进行传送,这种方式不仅缺少灵活性,具体操作与执行也较为繁琐。同时,两大控制系统在数据库上也有着明显的差异,DCS系统的数据库更加便捷,无论将数据信息存入到哪个数据库中,只要在系统内都可以随时引用;而PLC系统的数据库并非统一的,监控、组态软件、档案软件等拥有各自独立的数据库,引用数据需要保障数据库一致。具体发挥控制功能过程中,DCS控制系统可以根据控制对象灵活的进行功能调置,而PLC系统会按照既定的控制流程与控制周期展开操作。

结束语

综上所述,PLC与DCS两大控制系统无论是功能上还是性能上都有着明显的差异,其可以单独应用于工业生产系统中,也可以结合应用,结合后彼此的弊端被弥补,实现了对原功能的优化与升级。因此,我国当前仍应致力于系统的研究与升级,推动两者的结合,以便为工业生产朝着自动化与智能化方向发展提供可靠的技术支持。

参考文献

[1]寇腾.关于PLC控制系统与DCS控制系统对比分析[J].应用能源技术,2018,32(8):46-48.

[2]张淼,周丽娴.对 PLC、DCS、FCS 三大控制系统特点和差异的探讨[J].建筑工程技术与设计,2018,28(32):4009.

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