關于PLC及DCS兩大控制系統的分析

席志軍

摘要 本文對PLC和DCS兩大控制系統的特點進行了闡述，從安全可靠性、兼容性和可擴展性、數據庫、任務的處理方式和時間調度、網絡結構、適用規模、系統軟件功能等方面分析了兩大系統的不同。

關鍵詞 工業自動化；可編程序控制器（PLC）；集散控制系統（DCS）

中圖分類號TP39 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2012）67-0186-02

隨著科學技術的不斷進步，我國的工業自動化技術也在不斷的發展，集散控制系統（DCS）因具有可擴展性和很強的安全性受到了越來越多的從事自動化工程工作的技術人員的青睞，DCS也被越來越多的應用于新建、改建和擴建的工程項目中。在中小型的工程項目中，使用PC+PLC控制系統來組成DCS控制系統的思想也被越來越多的技術人員認可。

1 PLC和DCS的特點

當前，PLC控制系統和DCS系統是熱力和煤炭兩大行業的主要控制系統，其特點主要有以下幾方面。

1.1 PLC的特點

PLC即為可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller），是使用一種可以編程的存儲器，通過所存儲的程序，來進行邏輯運算，或通過用戶的指令來進行順序控制、計數、定時和算術操作，并且通過模擬式或數字的輸入或輸出來控制各種類型的機械生產，或控制生產的過程。PLC已經從控制開關量的階段發展到進行順序控制或運算處理，是從低級向高級運送處理，從下往上的運算處理；PLC具有連續不間斷的HD控制等多項功能，PID在中斷站里；PLC可以使用一臺PC機作為主站，同種型號多臺PLC作為從站，PLC也可以使用一臺PLC作為主站，同種型號PLC作為從站，組成PLC網絡，后者比前者的方便之處是當用戶進行編程時，不需要了解通信協議，按照說明書的格式編寫就行；PLC網格不但可當做獨立的DCS/TDCS，同時也可以當做DCS/TDCS的子系統；PLC大系統與DCS/TDCS一致。

1.2 DCS的特點

DCS即為集散控制系統（Distributed Control System）。DCS是多級計算機系統，以通信網絡為紐帶，由過程控制級和過程監控級組成。DCS綜合了計算機、通訊、顯示和控制4項技術，也稱為4C技術，DCS的主要思想是分散控制、分級管理、集中操作、靈活配置、組態便捷。DCS是拓撲大系統，呈樹狀，從上到下，通信是該系統的關鍵；PID在中斷站里，現場儀器儀表和控制裝置與計算機的連接依靠中斷站；DCS是樹狀的拓撲結構，且結構是并行連續的鏈路狀，也存在許多電纜由中繼站并行到工程項目現場的儀器儀表；DCS系統的模擬信號由智能儀表的部件和幾臺計算機構成，漸漸的用數字信號來替代模擬信號，信號形式是A/D-D/A；由一臺儀表與一對線連接到I/O，從控制站連接到局域網LAN；DCS控制系統是控制、操作和現場儀表的3級結構；每家企業的大的DCS控制系統不相同；主要使用于大型的連續過程控制。

2DCS與PLC的區別

DCS是集散式控制系統的一種，PLC是控制裝置，所以說DCS與PLC是系統和裝置的區別。不管何種裝置的功能和裝置之間的協調，都可由系統來實現；而PLC裝置所實現的只能是這個單元所具有的功能。

2.1 安全可靠性不同

DCS的設計使用的是雙冗余過程處理器、雙電源和雙冗余網絡。如果重要控制元件有了故障，其他與之相關的冗余元件就會實時沒有干擾的變成工作元件，使系統能夠安全運行。但起初的PLC控制系統完全沒有把冗余的設計思想引入進去，系統沒有足夠的安全可靠性，經過改進后，實現了雙冗余控制。同時，DCS系統的硬件插拔可以帶電熱插拔，即當某一模塊遭到破壞或發生了其它故障時，系統不需要停止運行，維修技術人員就能及時替換被損壞的硬件。而很多PLC沒有上述的功能。

2.2 兼容性和可擴展性不同

當前，DCS系統的兼容性和可擴展性非常強大，尤其適用于大型的系統工程。大多數操作級的網絡平臺都選擇了以太網絡的形式，采用的是當前標準的或變形的TCP/IP協議，進而為系統的擴展提供了很大的方便。而PLC系統最原始的開發目的是針對設備控制，大多數沒有或只有很少部分有兼容性和擴展性的需求，所以，如果出現兩個或兩個以上的系統的資源需要共享時，PLC是相當的困難。

2.3 數據庫不同

DCS系統的數據庫比較統一，也就是說DCS系統中的某一數據一旦存在于數據庫，則在任何情況下都可以引用。但PLC系統的數據庫一般情況下不是很不統一，監控軟件和組態軟件抑或是歸檔軟件都有各自的的數據庫。

2.4 任務的處理方式和時間調度不同

DCS系統實現了集散控制，可以靈活設定任務周期，進而輕松的處理多個任務。但PLC的程序與之不同，大都不能按原來設定的周期進行循環運行。

2.5 網絡結構不同

DCS網絡是DCS系統的中樞神經，通常包括兩層網絡結構。TCP/IP協議是標準的以太網協議，是雙冗余設計，具有很好的開放性與拓展性。PLC基本上是為個體而工作，在和其他的PLC或其上位機互相通訊時，所采用單網結構的網絡形式，PLC系統的網絡安全也相對較差。

2.6 系統軟件功能不同

DCS的軟件包功能強大，有配方的功能，不同的行業有不同的專家軟件，簡化了用戶的組態編程工作，相比PLC，DCS應用于化工、電力等大工業的過程控制更有優勢。DCS的最基本功能是對各種工藝的控制方案，當某一方案有了變化，技術人員在操作臺就能更改方案，通過編譯就可執行命令，由系統自動運行，不影響原來的控制方案正常運行。PLC系統是先確定哪個PLC需要編譯，然后再進行程序的編譯，最后再一對一傳送程序。不利于維護。

3 結論

通過分析DCS與PLC控制系統的特點與區別，也沒有必要對二者的優點與缺點做更多比較與爭論。隨著當前計算機技術的進步與發展，通過研究人員多年的研究與開發，DCS與PLC兩大系統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。二者在很多領域可以并存，可以通過彌補對方的不足，形成新的控制系統。當前，越來越多的以PC+PLC組成DCS系統的工程應用逐漸廣泛。

參考文獻

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