DCS和PLC相愛相殺多年，你分清楚了嗎？

　　到目前為止，集散控制系統(tǒng)和可編程控制器之間沒有嚴(yán)格的界限。在大多數(shù)人眼里，大系統(tǒng)叫DCS，小系統(tǒng)叫PLC。當(dāng)然，這樣說也不是不可以，但并不對(duì)?，F(xiàn)在讓我們重新建立這個(gè)概念。

　　首先，DCS和PLC的區(qū)別是什么？

　　1.從發(fā)展方向來看：

　　集散控制系統(tǒng)是從傳統(tǒng)的儀表板監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展而來的。所以DCS本來就更側(cè)重于儀表控制，比如YOKOGAWACS3000，DCS系統(tǒng)甚至沒有PID數(shù)的限制(PID，比例微分積分算法，是調(diào)節(jié)閥和變頻器閉環(huán)控制的標(biāo)準(zhǔn)算法，通常PID的個(gè)數(shù)決定了可以使用的調(diào)節(jié)閥個(gè)數(shù))。

　　PLC是從傳統(tǒng)的繼電器電路發(fā)展而來的，原來的PLC連處理模擬量的能力都沒有。所以PLC從一開始就強(qiáng)調(diào)邏輯運(yùn)算能力。

　　2.就系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和兼容性而言：

　　市場(chǎng)上有很多控制產(chǎn)品，有很多制造商生產(chǎn)和銷售集散控制系統(tǒng)和可編程控制器。對(duì)于PLC系統(tǒng)，一般不需要或者很少需要擴(kuò)展，因?yàn)?strong>PLC系統(tǒng)一般用于設(shè)備。一般來說，PLC很少要求兼容性。比如兩個(gè)以上的系統(tǒng)需要資源共享，這對(duì)PLC來說也是非常困難的。而且PLC一般采用特殊的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，比如西門子MPI總線網(wǎng)絡(luò)，即使增加一個(gè)操作員站也不容易，成本也高。

　　在DCS的開發(fā)過程中，每個(gè)廠家都有自己的系統(tǒng)，但絕大多數(shù)DCS系統(tǒng)，如YOKOGAWA、霍尼韋爾、ABB等。雖然系統(tǒng)內(nèi)(進(jìn)程級(jí))的通信協(xié)議不同，但運(yùn)行級(jí)的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)無一例外地選擇以太網(wǎng)，采用標(biāo)準(zhǔn)或修改后的TCP/IP協(xié)議。這提供了非常方便的可擴(kuò)展性。在這種網(wǎng)絡(luò)中，控制器和計(jì)算機(jī)都是作為一個(gè)節(jié)點(diǎn)存在的，所以只要網(wǎng)絡(luò)到達(dá)那個(gè)地方，就可以隨意增加或刪除節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，安排節(jié)點(diǎn)的位置。此外，基于OPC、DDE等開放的Windows系統(tǒng)協(xié)議，所有系統(tǒng)可以輕松通信，實(shí)現(xiàn)了資源共享。

　　3.從數(shù)據(jù)庫(kù)：

　　DCS一般提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)。換句話說，數(shù)據(jù)一旦存在于集散控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中，在任何情況下都可以被引用，如組態(tài)軟件、監(jiān)控軟件、趨勢(shì)圖、報(bào)表.但PLC系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)通常不統(tǒng)一，組態(tài)軟件、監(jiān)控軟件甚至存檔軟件都有自己的數(shù)據(jù)庫(kù)。為什么經(jīng)常說西門子S7-400要414以上才會(huì)叫DCS，因?yàn)槲鏖T子PCS7系統(tǒng)只使用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)，而PCS7要求控制器至少是S7414-3以上。4.在時(shí)間安排方面：

　　PLC的程序一般不能按照預(yù)設(shè)的周期運(yùn)行。PLC程序從頭到尾執(zhí)行一次，然后從頭到尾執(zhí)行一次。(現(xiàn)在一些新的PLC有所改進(jìn)，但任務(wù)周期數(shù)有限。)DCS可以設(shè)置任務(wù)周期。比如快速任務(wù)。也是傳感器的采樣。壓力傳感器的變化時(shí)間很短，可以用200ms的任務(wù)周期采樣，而溫度傳感器的滯后時(shí)間很大，可以用2 s的任務(wù)采樣周期，這樣DCS可以合理調(diào)度控制器的資源。

　　5.在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方面：

　　一般來說，集散控制系統(tǒng)通常采用兩層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，一層是過程級(jí)網(wǎng)絡(luò)，大多數(shù)集散控制系統(tǒng)使用自己的總線協(xié)議，如橫河的Modbus、西門子和ABB的Profibus、ABB的can總線等。這些協(xié)議基于標(biāo)準(zhǔn)串口傳輸協(xié)議RS232或RS485。現(xiàn)場(chǎng)IO模塊，尤其是模擬量的采樣數(shù)據(jù)量巨大，現(xiàn)場(chǎng)干擾因素較多，應(yīng)采用數(shù)據(jù)吞吐量大、抗干擾能力強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)?；赗S485串行異步通信的總線結(jié)構(gòu)滿足現(xiàn)場(chǎng)通信的要求。IO的采樣數(shù)據(jù)由CPU轉(zhuǎn)換成整數(shù)數(shù)據(jù)或?qū)崝?shù)數(shù)據(jù)，在操作級(jí)網(wǎng)絡(luò)(二層網(wǎng)絡(luò))上傳輸。因此，運(yùn)營(yíng)級(jí)網(wǎng)絡(luò)可以采用數(shù)據(jù)吞吐量適中、傳輸速度快、連接方便的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，由于操作級(jí)網(wǎng)絡(luò)一般布置在控制室，抗干擾要求相對(duì)較低。所以標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)是最好的選擇。TCP/IP協(xié)議是標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)協(xié)議，我們一般采用100兆位/秒的通信速率.

　　PLC系統(tǒng)的任務(wù)比較簡(jiǎn)單，所以要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量一般不會(huì)太大，所以常見的PLC系統(tǒng)是一層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。過程級(jí)網(wǎng)絡(luò)和操作級(jí)網(wǎng)絡(luò)要么合并在一起，要么將非過程級(jí)網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化為模塊之間的內(nèi)部鏈接。以太網(wǎng)不是或者很少被PLC使用。

　　6.從應(yīng)用對(duì)象的規(guī)模來看：

　　PLC一般用于小型自動(dòng)控制場(chǎng)所，如設(shè)備控制或少量模擬控制和聯(lián)鎖，而大型應(yīng)用一般為DCS。當(dāng)然這個(gè)概念不準(zhǔn)確，但是很直觀。傳統(tǒng)上我們把大于600點(diǎn)的系統(tǒng)稱為DCS，小于這個(gè)規(guī)模的系統(tǒng)稱為PLC。

　　我們來討論一下我們之間的異同。

　　一個(gè)

　　就功能而言：

　　PLC已經(jīng)有了模擬量的控制功能，一些PLC系統(tǒng)有很強(qiáng)的模擬量處理能力，比如西門子S7-400，ABB的ControlLogix，施耐德的Quantum系統(tǒng)。而且DCS也有很強(qiáng)的邏輯處理能力。2

　　在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面：

　　PLC和DCS的基本結(jié)構(gòu)是一樣的。隨著PLC的發(fā)展，已經(jīng)完全移植到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制中，傳統(tǒng)的編程器早已被淘汰。觸摸屏一般用于小型應(yīng)用的PLC，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)完全用于大型應(yīng)用的PLC。和DCS一樣，控制器和IO站使用現(xiàn)場(chǎng)總線(一般基于RS485或RS232異步串行通信協(xié)議)。如果控制器和計(jì)算機(jī)之間沒有擴(kuò)展要求，也就是說只使用一臺(tái)計(jì)算機(jī)，那么就使用這種總線通信。但如果使用多臺(tái)計(jì)算機(jī)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)會(huì)和DCS一樣，上位機(jī)平臺(tái)會(huì)采用以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)。這也是PLC大型化和DCS概念模糊的原因之一。

　　三、可編程控制器和集散控制系統(tǒng)的發(fā)展方向；

　　小型化的PLC會(huì)朝著更專業(yè)化的用途發(fā)展，比如更有針對(duì)性的功能，更有針對(duì)性的應(yīng)用環(huán)境。大型PLC和DCS的界限逐漸淡化，直到完全融合。

　　發(fā)展中國(guó)家將繼續(xù)向邊境管制系統(tǒng)發(fā)展。FCS的核心不僅是更分散的控制系統(tǒng)，還有儀器。國(guó)外現(xiàn)場(chǎng)總線的應(yīng)用已經(jīng)發(fā)展到儀器級(jí)。控制系統(tǒng)需要處理的只是信號(hào)采集，提供人機(jī)界面和邏輯控制。整個(gè)模擬控制分配給現(xiàn)場(chǎng)儀表。儀表和控制系統(tǒng)之間不需要傳統(tǒng)的電纜連接，整個(gè)儀表系統(tǒng)采用現(xiàn)場(chǎng)總線連接。(目前，F(xiàn)CS已在中國(guó)中海油和殼牌石化項(xiàng)目中使用，儀表級(jí)采用EJX等智能儀表，具有世界最先進(jìn)的控制水平)