PLC與DCS兩大控制系統的特性及對比

盧大志

摘 要：PLC與DCS是現階段應用于工業生產中的兩大重要控制系統，兩者對工業生產系統的控制都展現出了不可比擬的優勢，有效的提升生產系統運行的可靠性、穩定性，但由于兩者性能以及特點存在差異，實際作用上也有所不同，為了使兩大系統更好的服務于工業生產，文章對PLC與DCS兩大控制系統的特性進行了分析與對比，希望工業生產中可以結合實際情況科學運用控制系統。

關鍵詞：PLC;DCS;控制系統;特性

PLC與DCS分別為可編程控制器、集散控制系統，兩者都是當前工業生產可靠性較高、靈活性較強的控制系統，在上個世紀傳入我國，并廣泛應用于工業生產中，取得了突出的效果。但隨著工業生產水平的進步，對兩大系統的性能以及功能的要求有了更高的標準，通過對比其性能以及特點，明確兩者的功能差異，可以為控制人員創新控制策略提供新的思路，實現控制系統的科學運用。

一、PLC與DCS兩大控制系統特性分析

（一）PLC控制系統

PLC又被成為可編程控制器，其主要特點為通用范圍廣、適用性強、變成簡單、抗干擾能力強、穩定性強，主要應用于工業生產系統的順序控制方面。從功能上來講，PLC的控制器集成了控制系統的全部功能，利用其自身可編程的優勢，有著較高的邏輯運算能力，控制周期較短，在50ms范圍內，但其控制器的模擬運算耗時長;在網絡性能上，目前高檔的PLC控制系統已實現了工業以太網的應用，但從經濟角度考慮，大部分工業生產中仍然使用MODBUS/ICP協議，這種網絡的運行效率以及傳輸效率較差，基本無較為可靠的開發性能，網絡缺少高級控制算法模塊，而且無法在線下載;系統軟件主要基于數據庫以點對點的模式進行運行，監控軟件顯示在人機交互界面上;而之所以抗干擾能力強，主要是因為在I/O卡件設計上采用了導電塑殼封閉結構;從系統整體來講，其只是構成工業生產系統的一個組成部分，其軟硬件以及網絡的組裝都由廠家提供，能夠為工業生產系統提供具有針對性的控制，所以在設計上有所側重，整體功能的完整性較差，但具有良好的開放性[1]。

（二）DCS控制系統

DCS又被成為集散控制系統，其系統內部的功能差異較小，但是功能實現方式卻有著較大的差別，從功能上來看，該系統會以相同的方式展開模擬運算與邏輯運算，大大的提高了運算效率，可以將運算周期控制在20ms范圍內;運行過程中主要以工業以太網為主，并結合了以太網與組播技術，保障了信息傳輸的穩定性與實時性，而且網絡開放程度有了大大的提升，具有較強的開發能力，可以自行定義模塊，具備高級控制算法模塊，可以實現多元下載;DCS系統與PLC系統有著極大的不同，其數據庫通過映射模塊的方式完成交互，整個系統被專業監控軟件全面覆蓋，系統功能較為完整，從而保障了運行效率;I/O模件則為金屬封裝，能夠有效抵抗外界的干擾;此外，DCS系統支持仿真功能。綜合來看，DCS系統的完整性較高，其設計環節將功能的具體實現方式進行細化，并考慮到功能啟動時的負雜性，從而支持多元通訊協議，保障控制系統的高效、可靠運行。

二、PLC與DCS兩大控制系統對比分析

從系統的可靠性與安全性角度來講，DCS控制系統在設計過程中應用了冗余處理器、雙電源以及雙冗余網絡，一旦運行過程中系統的關鍵控制元件出現異常或故障，影響到系統功能的正常啟動，其冗余元件則會在不干擾系統正常運行情況下轉換工作元件，以便降低對控制系統運行的影響，保障其可靠性。PLC控制系統在設計環節并未利用冗余設計，隨著其應用范圍的擴大，在實踐中也認識到了缺少確切安全保護的弊端，從而經過系統功能的不斷改良，目前也通過雙冗余控制保障其運行的穩定[2]。兩者相比，在可靠性與安全性的設計上，PLC系統相對遜色，而且細節上還需要完善，例如DCS系統的帶電熱插拔功能，系統在出現故障或元件損壞情況下，維修人員可以直接斷電進行損壞元件的維修或更換，減少了諸多麻煩。

從系統的兼容性、擴展性角度來講，DCS控制系統采用的是工業以太網，其具有強大的兼容性以及擴展性，可以適用大規模工業生產系統中，而且各項操作均以標準協議與TCP/IP協議展開，使系統的拓展更加便利;但PLC系統的開發過程中并未考慮到對設備控制，從而系統的兼容性與擴展性較差，一旦需要與其它系統進行資源共享時，很多PLC系統無法實現。

從兩大系統的軟件功能角度來講，DCS與PLC兩大系統在控制上都有著出色的表現，單獨來看，DCS控制系統的軟件功能更加強大，其根據行業的發展需要配備了專家軟件，簡化了用戶組態編程，便于用戶通過專家軟件獲得更精準的信息需求，其在電力、化工等大型產業中的應用優勢更加突出;但根據生產系統運行需要制定科學的控制方案是其一項基礎功能，在控制需求發展改變時，技術人員也可以及時更改控制方案與控制測量，直接通過編譯則可以實現更改，并將控制指令傳回系統，對于與原方案重疊的部分不會造成影響。而PLC系統的控制邏輯正好相反，其需要先鎖定有需求的編譯，通過對編譯程序的分析與處理，以一對一的方式進行傳送，這種方式不僅缺少靈活性，具體操作與執行也較為繁瑣。同時，兩大控制系統在數據庫上也有著明顯的差異，DCS系統的數據庫更加便捷，無論將數據信息存入到哪個數據庫中，只要在系統內都可以隨時引用;而PLC系統的數據庫并非統一的，監控、組態軟件、檔案軟件等擁有各自獨立的數據庫，引用數據需要保障數據庫一致。具體發揮控制功能過程中，DCS控制系統可以根據控制對象靈活的進行功能調置，而PLC系統會按照既定的控制流程與控制周期展開操作。

結束語

綜上所述，PLC與DCS兩大控制系統無論是功能上還是性能上都有著明顯的差異，其可以單獨應用于工業生產系統中，也可以結合應用，結合后彼此的弊端被彌補，實現了對原功能的優化與升級。因此，我國當前仍應致力于系統的研究與升級，推動兩者的結合，以便為工業生產朝著自動化與智能化方向發展提供可靠的技術支持。

參考文獻

[1]寇騰.關于PLC控制系統與DCS控制系統對比分析[J].應用能源技術，2018，32（8）：46-48.

[2]張淼，周麗嫻.對 PLC、DCS、FCS 三大控制系統特點和差異的探討[J].建筑工程技術與設計，2018，28（32）：4009.