自动控制系统分析.docx

PLC：PLC（即可编程逻辑控制器，Programmable Logic Controller）是用来取代用于电机控制的顺序继电器电路的一种器件。PLC通过检查输入的状态来控制它的输出点的闭合与打开。用户输入一段程序（通常是通过软件），PLC就给出相应的结果。. . D$ T; l9 D( T4 | 从上面的解释可以看出，PLC本来只是一个可以编程的逻辑控制器，当然现在的PLC功能扩展到对过程控制效果也不错，但终究也只是个控制器。而DCS是一套控制系统，它的组成包括管理计算机站、操作员站、工程师站、记录站、现场控制站和数据采集站、控制器等构成。所以可以看出PLC可以作为DCS系统组成的一个部分（控制器或数据采集），当然DCS的现场控制站或数据采集站也可以采用其他的一些设备，比如PAC、RTU、远程I/O等。就算采用多台PLC完成某个工作，也只是因为需要测控的I/O点数较多罢了，也就是说现场控制站或数据站较大而已，所以DCS与PLC二者只是包函与被包函的关系而已。当然对于简单的运用PLC可以单独工作完成一定的工作。! T& K% k8 w3 D3 eDCS：DCS是分散控制系统（Distributed Control System）的简称，国内一般习惯称为集散控制系统。它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机（Computer）、通讯（Communication）、显示（CRT）和控制（Control）等4C技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便。DCS的构成方式十分灵活，可由专用的管理计算机站、操作员站、工程师站、记录站、现场控制站和数据采集站等组成，也可由通用的服务器、工业控制计算机和可编程控制器构成。 处于底层的过程控制级一般由分散的现场控制站、数据采集站等就地实现数据采集和控制，并通过数据通信网络传送到生产监控级计算机。生产监控级对来自过程控制级的数据进行集中操作管理，如各种优化计算、统计报表、故障诊断、显示报警等。PLC： W, u& 0 ( c6 M0 r! （1）从开关量控制发展到顺序控制、运送处理，是从下往上的。3 c% D# $ _$ 5 l0 l8 t: T （2）连续PID控制等多功能，PID在中断站中。* T/ Z1 F# W! T0 i （3）可用一台PC机为主站，多台同型PLC为从站。) F9 J! r) - T （4）也可一台PLC为主站，多台同型PLC为从站，构成PLC网络。这比用PC机作主站方便之处是：有用户编程时，不必知道通信协议，只要按说明书格式写就行。3 N/ Q# Y9 u% m X, m: G* m （5）PLC网格既可作为独立DCS，也可作为DCS的子系统。3 f: Q. S. ; # d （6）大系统同DCS。7 S3 u5 ?- v% M4 b7 f; pi （7）PLC主要用于工业过程中的顺序控制，新型PLC也兼有闭环控制功能。% 3 r- d9 a3 K8 P3 Q, M b4 d2 |# X9 I/ o$ R# f |DCS：2 Y8 X. C6 V2 L# c7 C$ $ z/ Z/ A1 O; S: Z( w; s P0 （1）分散控制系统DCS集4C（Communication，Computer， Control、CRT）技术于一身的监控技术。/ _3 w+ m7 E Z$ |& _ （2）从上到下的树状拓扑大系统，其中通信（Communication）是关键。# J; o8 B, 9 u$ ; E8 m （3）PID在中断站中，中断站联接计算机与现场仪器仪表与控制装置。# W. F3 Q6 z1 p$ lg. P# G （4）是树状拓扑和并行连续的链路结构，也有大量电缆从中继站并行到现场仪器仪表。& Y3 Y; F* P7 p9 j8 T. V/ s （5）模拟信号，A/DD/A、带微处理器的混合。- C/ R7 t2 9 A （6）一台仪表一对线接到I/O，由控制站挂到局域网LAN。! V- m* c3 W9 r/ L* t （7）DCS是控制（工程师站）、操作（操作员站）、现场仪表（现场测控站）的3级结构。/ A8 B f A0 f- F& f. j （8）用于大规模的连续过程控制，如石化等首先从控制上讲，二者都是实现控制功能的，) u; A4 S6 C! ?从规模上讲，DCS是属于大系统，而PLC是适用于中小系统。; W( d- h6 O* i2 q+ i q从发展上看，先有PLC，而后才出现DCS。0 H; o- A* j- G# U( k3 TPLC相对于DCS来说，系统较为小型而且要简单些！我的经验：以上几贴说的相当不错，但主要是概念性的东西，实际上，选择采用PLC控制还是DCS控制主要取决于模拟量点的数量。7 n* L5 P* P2 ( % g0 C模拟量大于100个点以上的，一般采用DCS. A m1 V3 C模拟量在100个点以内的，一般采用PLC.PLC控制和DCS控制系统不是一个逻辑层次上的概念，从名称上就能看出LC是以功能命名，DCS是以体系结构命名。从原理上看 PLC就可以组成DCS。当然两者性能差异还是存在的，要具体看产品和需要。从应用角度来说，简单地以 PLC,DCS来区分，往往会走人误区。; V+ u) E/ 0 h+ h( C DCS控制系统与PLC控制区别:/ G& l1 x0 ; s- i4 b DCS是一种“分散式控制系统”，而 PLC(可编+ y- v9 Xx, $ f 8 g程控制器)只是一种控制“装置”，两者是“系统”与“装置”的区别。系统可以实现任何装置的功能与协调,PLC装置只实现本单元所具备的功能。) b2 ; 8 m- / q- K0 y DCS网络是整个系统的中枢神经,DCS系统通常采用的国际标准协议 TCP/IP。它是安全可靠双冗余的高速通讯网络，系统的拓展性与开放性更好.# Z$ _0 a# a% / J : g1 c3 Y4 M- Q7 F而 PLC因为基本上都为单个小系统工作，在与别的_0 7 S) j) zwPLC或上位机进行通讯时，所采用的网络形式基本: Q2 4 X4 , j7 C都是单网结构，网络协议也经常与国际标准不符。* B4 g. F& X( Z/ V& |在网络安全_匕 PLC没有很好的保护措施。2 Z) t k1 Y: b5 A$ b DCS整体考虑方案，操作员站都具备工程师站# s6 Q$ E. L- e3 L! x功能，站与站之间在运行方案程序下装后是一种紧! 8 c0 s5 H% G; Q密联合的关系，任何站、任何功能、任何被控装置间都是相互连锁控制，协调控制;而单用 PLC互相连接构成的系统，其站与站(PLC与PLC)之间的联系) U, E% I9 p- _则是一种松散连接方式，做不出协调控制的功能。: E+ e$ y1 j% _+ k6 v9 S 0 Q7 f+ L5 lp$ BDCS在整个设计上就留有大量的可扩展性接口，外接系统或扩展系统都十分方便，PLC所搭接的整个系统完成后，想随意的增加或减少操作员站都是很难实现的。7 K4 d3 j0 _. S 6 S7 D$ n! A% Z2 _) * S9 H2 v为保证DCS控制的设备的安全可靠,DCS采用了双冗余的控制单元，当重要控制单元出现故障时，都会有相关的冗余单元实时无扰的切换为工作单元，保证整个系统的安全可靠。PLC所搭接的系统则需要配置双 PLC实现冗余。! u5 h C& v6 ; T4 Y; . m2 | ; ! r! j5 f, H; p/ l _* K2 对各种工艺控制方案更新是 DCS的一项最基本的功能，当某个方案发生变化后，工程师只需要在工程师站 长将更改过的方案编译后，执行下装命令就可以了，下装过程是由系统 白动完成的，不影响原控制方案运行。系统各种控制软件与算法可以将工艺对象的控制精度提高。而对于 PLC构成的系统 R2 $ o4 bS/ j3 _# A来说，工作量极其庞大，首先需要确定所要编辑更新的是哪个 PLC，然后要用与之对应的编译器进行程序编译，最后再用专用的机器(读写器)一对一的将程序传送给这个 PLC，在系统调试期间，大量增加调试时间和调试成本，而且极不利于 日后的维护。& n6 A: + + x 在控制精度上相差甚远。这就决定了为什么在大中! g# o+ G# Z( y0 f q) L# ! u型控制项 目中(500点以上)，基本不采用全部由: f$ u$ e# v9 T0 D% _ p) F! 0 FPLC所连接而成的系统的原因# n4 K8 ( 8 V. & Y d ! qq! a+ s* & b) ADCS系统所有 I/O模块都带有 CPU，可以实现对采集及输出信号品质判断与标量变换，故障带电拔，随机更换。而PLC模块只是简单电气转换元，没有智能芯片，故障后相应单元全部瘫痪.常见的工业控制系统有分布式控制系统（Distributed Control System，简称DCS）、可编程序逻辑控制器（Programmable Logic Controller，简称PLC）、容错控制器（Fail Safe Controller，简称FSC）、多功能控制器（Multifunctional Controller，简称MFC）等。FSC就是特别可靠的PLC，使用起来也特别麻烦；MFC是专用于强电系统（输变电、大功率电机、变频电机等）的PLC；所以粗粗归类，也就是PLC和DCS两大类。4 t/ C2 N/ r; I5 A|( C从原理或者系统结构上来说，PLC和DCS没有原则性的差别，但两者截然不同的背景使两者有很不同的特点。由于用于连续控制的缘故，DCS的回路功能很强。DCS的很大一部分“力气”用于回路的初始化上，这是连续控制的一个独特问题。试想一个串级回路，副回路需要处于串级状态，主回路才能“指挥”副回路。但很多时候由于种种原因，副回路需要处于自动状态，也就是说，操作工直接设定副回路的设定值，主回路被“架空”了。这也不是问题，问题出在副回路恢复到串级状态的瞬间，主、副回路之间如何协调。副回路脱开时，主回路的输出没有地方去了，只有悬在那里不动。但一段时间后，副回路的设定值已经变了，主回路的输出没有，如果硬性连接，就会造成不必要的扰动，这里面怎么协调就是一个初始化的问题。由于主、副回路的控制算法都是多种多样，协调机制的排列组合很多，这就大大增加了控制算法的复杂性。被悬空的主回路还有积分饱和的问题，由于副回路不再听指挥，主回路实际上处于失控状态，设定值和测量值总也碰不到一起，积分控制作用就只有不断爬升，一直到100%或者0%。这在主、副回路恢复串级状态时也要造成麻烦。这只是冰山一角，还有各种手动超越控制功能、警报处理功能、本地串级/远程串级、脱网备份模式（shed mode）等。然而，以开关控制为主的PLC就没有这些问题，开关控制没有初始化的问题，手动超越控制也要简单得多。现代PLC可以做PID，但功能上远不如DCS，互连组态能力也相对有限，更加适于“孤儿”PID，而不是作为大型复杂控制系统一部分的PID。打一个不恰当的比方，DCS和PLC好比CPU里CISC和RISC的差别，不能说谁好谁不好，只是不同而已。或者说像高档PC机和PlayStation3之间的差别，前者通用性强，后者用其所长的话则是非常厉害。: m* R0 * y- s. 9 G) f0 W! N0 l( N1 X+ c1 f- H, K由于这些差别，DCS通常远比PLC要复杂。系统复杂性首先在成本上体现出来。DCS虽然是模块化的，可大可小，但基本架子在那里，还是很昂贵的，只有大型装置才用得起，也才有必要用。PLC相对比较便宜，中小工厂或许PLC就足够了。出于成本的原因，大型工厂也常常是DCS和PLC混用，不但用PLC的开关控制能力，也用PLC负责一些次要的工段和装置。三维网技术论坛! M: p, k/ V: a0 W- h( ?+ G7 i0 g9 g系统的复杂性也在采样速度上体现出来，DCS的采样速度一般较慢，1秒是常规的，1/4秒就是很快的了。这对连续控制来说不是太大的问题，调节阀的反应速度没有那么快，大型过程的温度、压力、液位、流量等参数的变化也没有那么快，1秒足够了。然而，对于设备保护或者安全连锁来说，1秒就太长了，需要降到毫秒级，这就是PLC的用武之地了。1 r5 X! Q8 Y9 q7 F7 DCS适合于随时增减和修改回路。调整参数不需要把回路停下来，增减回路也只需要停下局部的回路，其他回路继续运转。DCS拥有很强大的先进控制算法的支持，包括自带的系统内的支持和第三厂家的支持。很多以先进控制为生的公司的产品基本上支持所有主要的DCS，但罕有支持PLC的。PLC也可以增减回路或者修改参数，但要繁琐得多，有时需要停下整个系统、重新上载整个组态文件才行。这不是PLC的设计缺陷，而是设计思想所致。DCS本来就是为随时修改系统设计的，在设计和结构上也为此付出代价。PLC则是安全系统，弄好了就不能太随便就更改的，这样也增加了系统的可靠性和响应速度。像FSC这样变态的，不把整个系统停下来，再闯三关过六码头，根本不可能改变任何参数或者组态。三维网技术论坛7 r5 E& R* 0 g( R. e$ V: U2 t& a8 V2 f8 v # UDCS和PLC的另一个差别是人机接口。DCS都有很完善的人机接口，包括显示屏和键盘，可以显示图形和字符，并输入操作指令。过去是专用的，现在就用通用的PC了。新一代的DCS甚至可以包括头盔显示器、像iPod那样的袖珍人机接口等。DCS人机接口既是组态或系统维护的窗口，也