盧大志

摘 要：PLC與DCS是現(xiàn)階段應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中的兩大重要控制系統(tǒng)，兩者對(duì)工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的控制都展現(xiàn)出了不可比擬的優(yōu)勢(shì)，有效的提升生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、穩(wěn)定性，但由于兩者性能以及特點(diǎn)存在差異，實(shí)際作用上也有所不同，為了使兩大系統(tǒng)更好的服務(wù)于工業(yè)生產(chǎn)，文章對(duì)PLC與DCS兩大控制系統(tǒng)的特性進(jìn)行了分析與對(duì)比，希望工業(yè)生產(chǎn)中可以結(jié)合實(shí)際情況科學(xué)運(yùn)用控制系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：PLC;DCS;控制系統(tǒng);特性

PLC與DCS分別為可編程控制器、集散控制系統(tǒng)，兩者都是當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)可靠性較高、靈活性較強(qiáng)的控制系統(tǒng)，在上個(gè)世紀(jì)傳入我國(guó)，并廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中，取得了突出的效果。但隨著工業(yè)生產(chǎn)水平的進(jìn)步，對(duì)兩大系統(tǒng)的性能以及功能的要求有了更高的標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)對(duì)比其性能以及特點(diǎn)，明確兩者的功能差異，可以為控制人員創(chuàng)新控制策略提供新的思路，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的科學(xué)運(yùn)用。

一、PLC與DCS兩大控制系統(tǒng)特性分析

（一）PLC控制系統(tǒng)

PLC又被成為可編程控制器，其主要特點(diǎn)為通用范圍廣、適用性強(qiáng)、變成簡(jiǎn)單、抗干擾能力強(qiáng)、穩(wěn)定性強(qiáng)，主要應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的順序控制方面。從功能上來(lái)講，PLC的控制器集成了控制系統(tǒng)的全部功能，利用其自身可編程的優(yōu)勢(shì)，有著較高的邏輯運(yùn)算能力，控制周期較短，在50ms范圍內(nèi)，但其控制器的模擬運(yùn)算耗時(shí)長(zhǎng);在網(wǎng)絡(luò)性能上，目前高檔的PLC控制系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)了工業(yè)以太網(wǎng)的應(yīng)用，但從經(jīng)濟(jì)角度考慮，大部分工業(yè)生產(chǎn)中仍然使用MODBUS/ICP協(xié)議，這種網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行效率以及傳輸效率較差，基本無(wú)較為可靠的開(kāi)發(fā)性能，網(wǎng)絡(luò)缺少高級(jí)控制算法模塊，而且無(wú)法在線下載;系統(tǒng)軟件主要基于數(shù)據(jù)庫(kù)以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的模式進(jìn)行運(yùn)行，監(jiān)控軟件顯示在人機(jī)交互界面上;而之所以抗干擾能力強(qiáng)，主要是因?yàn)樵贗/O卡件設(shè)計(jì)上采用了導(dǎo)電塑殼封閉結(jié)構(gòu);從系統(tǒng)整體來(lái)講，其只是構(gòu)成工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，其軟硬件以及網(wǎng)絡(luò)的組裝都由廠家提供，能夠?yàn)楣I(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)提供具有針對(duì)性的控制，所以在設(shè)計(jì)上有所側(cè)重，整體功能的完整性較差，但具有良好的開(kāi)放性[1]。

（二）DCS控制系統(tǒng)

DCS又被成為集散控制系統(tǒng)，其系統(tǒng)內(nèi)部的功能差異較小，但是功能實(shí)現(xiàn)方式卻有著較大的差別，從功能上來(lái)看，該系統(tǒng)會(huì)以相同的方式展開(kāi)模擬運(yùn)算與邏輯運(yùn)算，大大的提高了運(yùn)算效率，可以將運(yùn)算周期控制在20ms范圍內(nèi);運(yùn)行過(guò)程中主要以工業(yè)以太網(wǎng)為主，并結(jié)合了以太網(wǎng)與組播技術(shù)，保障了信息傳輸?shù)姆€(wěn)定性與實(shí)時(shí)性，而且網(wǎng)絡(luò)開(kāi)放程度有了大大的提升，具有較強(qiáng)的開(kāi)發(fā)能力，可以自行定義模塊，具備高級(jí)控制算法模塊，可以實(shí)現(xiàn)多元下載;DCS系統(tǒng)與PLC系統(tǒng)有著極大的不同，其數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)映射模塊的方式完成交互，整個(gè)系統(tǒng)被專(zhuān)業(yè)監(jiān)控軟件全面覆蓋，系統(tǒng)功能較為完整，從而保障了運(yùn)行效率;I/O模件則為金屬封裝，能夠有效抵抗外界的干擾;此外，DCS系統(tǒng)支持仿真功能。綜合來(lái)看，DCS系統(tǒng)的完整性較高，其設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)將功能的具體實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行細(xì)化，并考慮到功能啟動(dòng)時(shí)的負(fù)雜性，從而支持多元通訊協(xié)議，保障控制系統(tǒng)的高效、可靠運(yùn)行。

二、PLC與DCS兩大控制系統(tǒng)對(duì)比分析

從系統(tǒng)的可靠性與安全性角度來(lái)講，DCS控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)用了冗余處理器、雙電源以及雙冗余網(wǎng)絡(luò)，一旦運(yùn)行過(guò)程中系統(tǒng)的關(guān)鍵控制元件出現(xiàn)異?；蚬收?，影響到系統(tǒng)功能的正常啟動(dòng)，其冗余元件則會(huì)在不干擾系統(tǒng)正常運(yùn)行情況下轉(zhuǎn)換工作元件，以便降低對(duì)控制系統(tǒng)運(yùn)行的影響，保障其可靠性。PLC控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)并未利用冗余設(shè)計(jì)，隨著其應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，在實(shí)踐中也認(rèn)識(shí)到了缺少確切安全保護(hù)的弊端，從而經(jīng)過(guò)系統(tǒng)功能的不斷改良，目前也通過(guò)雙冗余控制保障其運(yùn)行的穩(wěn)定[2]。兩者相比，在可靠性與安全性的設(shè)計(jì)上，PLC系統(tǒng)相對(duì)遜色，而且細(xì)節(jié)上還需要完善，例如DCS系統(tǒng)的帶電熱插拔功能，系統(tǒng)在出現(xiàn)故障或元件損壞情況下，維修人員可以直接斷電進(jìn)行損壞元件的維修或更換，減少了諸多麻煩。

從系統(tǒng)的兼容性、擴(kuò)展性角度來(lái)講，DCS控制系統(tǒng)采用的是工業(yè)以太網(wǎng)，其具有強(qiáng)大的兼容性以及擴(kuò)展性，可以適用大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中，而且各項(xiàng)操作均以標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議與TCP/IP協(xié)議展開(kāi)，使系統(tǒng)的拓展更加便利;但PLC系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程中并未考慮到對(duì)設(shè)備控制，從而系統(tǒng)的兼容性與擴(kuò)展性較差，一旦需要與其它系統(tǒng)進(jìn)行資源共享時(shí)，很多PLC系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

從兩大系統(tǒng)的軟件功能角度來(lái)講，DCS與PLC兩大系統(tǒng)在控制上都有著出色的表現(xiàn)，單獨(dú)來(lái)看，DCS控制系統(tǒng)的軟件功能更加強(qiáng)大，其根據(jù)行業(yè)的發(fā)展需要配備了專(zhuān)家軟件，簡(jiǎn)化了用戶組態(tài)編程，便于用戶通過(guò)專(zhuān)家軟件獲得更精準(zhǔn)的信息需求，其在電力、化工等大型產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)更加突出;但根據(jù)生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行需要制定科學(xué)的控制方案是其一項(xiàng)基礎(chǔ)功能，在控制需求發(fā)展改變時(shí)，技術(shù)人員也可以及時(shí)更改控制方案與控制測(cè)量，直接通過(guò)編譯則可以實(shí)現(xiàn)更改，并將控制指令傳回系統(tǒng)，對(duì)于與原方案重疊的部分不會(huì)造成影響。而PLC系統(tǒng)的控制邏輯正好相反，其需要先鎖定有需求的編譯，通過(guò)對(duì)編譯程序的分析與處理，以一對(duì)一的方式進(jìn)行傳送，這種方式不僅缺少靈活性，具體操作與執(zhí)行也較為繁瑣。同時(shí)，兩大控制系統(tǒng)在數(shù)據(jù)庫(kù)上也有著明顯的差異，DCS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)更加便捷，無(wú)論將數(shù)據(jù)信息存入到哪個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中，只要在系統(tǒng)內(nèi)都可以隨時(shí)引用;而PLC系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)并非統(tǒng)一的，監(jiān)控、組態(tài)軟件、檔案軟件等擁有各自獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫(kù)，引用數(shù)據(jù)需要保障數(shù)據(jù)庫(kù)一致。具體發(fā)揮控制功能過(guò)程中，DCS控制系統(tǒng)可以根據(jù)控制對(duì)象靈活的進(jìn)行功能調(diào)置，而PLC系統(tǒng)會(huì)按照既定的控制流程與控制周期展開(kāi)操作。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，PLC與DCS兩大控制系統(tǒng)無(wú)論是功能上還是性能上都有著明顯的差異，其可以單獨(dú)應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中，也可以結(jié)合應(yīng)用，結(jié)合后彼此的弊端被彌補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)原功能的優(yōu)化與升級(jí)。因此，我國(guó)當(dāng)前仍應(yīng)致力于系統(tǒng)的研究與升級(jí)，推動(dòng)兩者的結(jié)合，以便為工業(yè)生產(chǎn)朝著自動(dòng)化與智能化方向發(fā)展提供可靠的技術(shù)支持。

參考文獻(xiàn)

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[2]張淼，周麗嫻.對(duì) PLC、DCS、FCS 三大控制系統(tǒng)特點(diǎn)和差異的探討[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2018，28（32）：4009.