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常見(jiàn)的八大控制系統

控制類(lèi)產(chǎn)品名目繁多，各家叫法不一。通常使用的控制類(lèi)產(chǎn)品包括DCS、PLC兩大類(lèi)。我們又將DCS的概念拓展到FCS。 DCS（Distributed Contorl System），集散控制系統，又稱(chēng)分布式控制系統。 PLC（Program Logic Control ），可編程邏輯控制器。 FCS（FieldBus Contorl Syestem），現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統發(fā)展到現在，DCS和PLC之間沒(méi)有一個(gè)嚴格的界線(xiàn)，在大多數人看來(lái)，大的系統就是DCS，小的系統就叫PLC。當然，這么說(shuō)也不是不可以，但是還不對?，F在我們來(lái)重新建立這個(gè)觀(guān)念。

　　首先，DCS和PLC 之間有什么不同？

　　1、從發(fā)展的方面來(lái)說(shuō)：DCS從傳統的儀表盤(pán)監控系統發(fā)展而來(lái)。因此，DCS從先天性來(lái)說(shuō)較為側重儀表的控制，比如我們使用的YOKOGAWA CS3000 DCS系統甚至沒(méi)有PID數量的限制（PID，比例微分積分算法，是調節閥、變頻器閉環(huán)控制的標準算法，通常PID的數量決定了可以使用的調節閥數量）。 PLC從傳統的繼電器回路發(fā)展而來(lái)，最初的PLC甚至沒(méi)有模擬量的處理能力，因此，PLC從開(kāi)始就強調的是邏輯運算能力。

　　2、從系統的可擴展性和兼容性的方面來(lái)說(shuō)：市場(chǎng)上控制類(lèi)產(chǎn)品繁多，無(wú)論DCS還是PLC，均有很多廠(chǎng)商在生產(chǎn)和銷(xiāo)售。對于PLC系統來(lái)說(shuō)，一般沒(méi)有或很少有擴展的需求，因為PLC系統一般針對于設備來(lái)使用。一般來(lái)講，PLC也很少有兼容性的要求，比如兩個(gè)或以上的系統要求資源共享，對PLC來(lái)講也是很困難的事。而且PLC一般都采用專(zhuān)用的網(wǎng)絡(luò )結構，比如西門(mén)子的MPI總線(xiàn)性網(wǎng)絡(luò )，甚至增加一臺操作員站都不容易或成本很高。 DCS在發(fā)展的過(guò)程中也是各廠(chǎng)家自成體系，但大部分的DCS系統，比如橫河YOKOGAWA、霍尼維爾、ABB等等，雖說(shuō)系統內部（過(guò)程級）的通訊協(xié)議不盡相同，但操作級的網(wǎng)絡(luò )平臺不約而同的選擇了以太網(wǎng)絡(luò )，采用標準或變形的TCP/IP協(xié)議。這樣就提供了很方便的可擴展能力。在這種網(wǎng)絡(luò )中，控制器、計算機均作為一個(gè)節點(diǎn)存在，只要網(wǎng)絡(luò )到達的地方，就可以隨意增減節點(diǎn)數量和布置節點(diǎn)位置。另外，基于windows系統的OPC、DDE等開(kāi)放協(xié)議，各系統也可很方便的通訊，以實(shí)現資源共享。

　　3、從數據庫來(lái)說(shuō)： DCS一般都提供統一的數據庫。換句話(huà)說(shuō)，在DCS系統中一旦一個(gè)數據存在于數據庫中，就可在任何情況下引用，比如在組態(tài)軟件中，在監控軟件中，在趨勢圖中，在報表中……而PLC系統的數據庫通常都不是統一的，組態(tài)軟件和監控軟件甚至歸檔軟件都有自己的數據庫。為什么常說(shuō)西門(mén)子的S7 400要到了414以上才稱(chēng)為DCS？因為西門(mén)子的PCS7系統才使用統一的數據庫，而PCS7要求控制器起碼到S7 414-3以上的型號。

　　4、從時(shí)間調度上來(lái)說(shuō)：PLC的程序一般不能按事先設定的循環(huán)周期運行。PLC程序是從頭到尾執行一次后又從頭開(kāi)始執行。（現在一些新型PLC有所改進(jìn)，不過(guò)對任務(wù)周期的數量還是有限制）而DCS可以設定任務(wù)周期。比如，快速任務(wù)等。同樣是傳感器的采樣，壓力傳感器的變化時(shí)間很短，我們可以用200ms的任務(wù)周期采樣，而溫度傳感器的滯后時(shí)間很大，我們可以用2s的任務(wù)周期采樣。這樣，DCS可以合理的調度控制器的資源。

　　5、從網(wǎng)絡(luò )結構發(fā)面來(lái)說(shuō)：一般來(lái)講，DCS慣常使用兩層網(wǎng)絡(luò )結構，一層為過(guò)程級網(wǎng)絡(luò )，大部分DCS使用自己的總線(xiàn)協(xié)議，比如橫河的Modbus、西門(mén)子和ABB的Profibus、ABB的 CAN bus等，這些協(xié)議均建立在標準串口傳輸協(xié)議RS232或RS485協(xié)議的基礎上?，F場(chǎng)IO模塊，特別是模擬量的采樣數據（機器代碼，213/掃描周期）十分龐大，同時(shí)現場(chǎng)干擾因素較多，因此應該采用數據吞吐量大、抗干擾能力強的網(wǎng)絡(luò )標準?；赗S485串口異步通訊方式的總線(xiàn)結構，符合現場(chǎng)通訊的要求。IO的采樣數據經(jīng)CPU轉換后變?yōu)檎螖祿驅?shí)形數據，在操作級網(wǎng)絡(luò )（第二層網(wǎng)絡(luò )）上傳輸。因此操作級網(wǎng)絡(luò )可以采用數

　　據吞吐量適中、傳輸速度快、連接方便的網(wǎng)絡(luò )標準，同時(shí)因操作級網(wǎng)絡(luò )一般布置在控制室內，對抗干擾的要求相對較低。因此采用標準以太網(wǎng)是**選擇。TCP/IP協(xié)議是一種標準以太網(wǎng)協(xié)議，一般我們采用100Mbit/s的通訊速度。 PLC系統的工作任務(wù)相對簡(jiǎn)單，因此需要傳輸的數據量一般不會(huì )太大，所以常見(jiàn)的PLC系統為一層網(wǎng)絡(luò )結構。過(guò)程級網(wǎng)絡(luò )和操作級網(wǎng)絡(luò )要么合并在一起，要不過(guò)程級網(wǎng)絡(luò )簡(jiǎn)化成模件之間的內部連接。PLC不會(huì )或很少使用以太網(wǎng)。

　　6、從應用對象的規模上來(lái)說(shuō)：PLC一般應用在小型自控場(chǎng)所，比如設備的控制或少量的模擬量的控制及聯(lián)鎖，而大型的應用一般都是DCS。當然，這個(gè)概念不太準確，但很直觀(guān)，習慣上我們把大于600點(diǎn)的系統稱(chēng)為DCS，小于這個(gè)規模叫做PLC。我們的熱泵及QCS、橫向產(chǎn)品配套的控制系統一般就是稱(chēng)為PLC。

　　DCS和PLC 之間有什么相同之處？

　　說(shuō)了這么多PLC與DCS的區別，但我們應該認識到，PLC與DCS發(fā)展到今天，事實(shí)上都在向彼此靠攏，嚴格的說(shuō)，現在的PLC與DCS已經(jīng)不能一刀切開(kāi)，很多時(shí)候之間的概念已經(jīng)模糊了?，F在，我們來(lái)討論一下彼此的相同（似）之處。

　　1、從功能來(lái)說(shuō)：PLC已經(jīng)具備了模擬量的控制功能，有的PLC系統模擬量處理能力甚至還相當強大，比如橫河FA-MA3、西門(mén)子的S7 400、ABB 的Control Logix 和施耐德的系統。而DCS也具備相當強勁的邏輯處理能力，比如我們在CS3000上實(shí)現了一切我們可能使用的工藝聯(lián)鎖和設備的聯(lián)動(dòng)啟停。

　　2、從系統結構來(lái)說(shuō)：PLC與DCS的基本結構是一樣的。PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)全面移植到計算機系統控制上了，傳統的編程器早就被淘汰。小型應用的PLC一般使用觸摸屏，大規模應用的PLC全面使用計算機系統。和DCS一樣，控制器與IO站使用現場(chǎng)總線(xiàn)（一般都是基于RS485或RS232異步串口通訊協(xié)議的總線(xiàn)方式），控制器與計算機之間如果沒(méi)有擴展的要求，也就是說(shuō)只使用一臺計算機的情況下，也會(huì )使用這個(gè)總線(xiàn)通訊。但如果有不止一臺的計算機使用，系統結構就會(huì )和DCS一樣，上位機平臺使用以太網(wǎng)結構。這是PLC大型化后和DCS概念模糊的原因之一。

　　3、PLC和DCS的發(fā)展方向：小型化的PLC將向更專(zhuān)業(yè)化的使用角度發(fā)展，比如功能更加有針對性、對應用的環(huán)境更有針對性等等。大型的PLC與DCS的界線(xiàn)逐步淡化，直至完全融和。 DCS將向FCS的方向繼續發(fā)展。FCS的核心除了控制系統更加分散化以外，特別重要的是儀表。FCS在國外的應用已經(jīng)發(fā)展到儀表級?？刂葡到y需要處理的只是信號采集和提供人機界面以及邏輯控制，整個(gè)模擬量的控制分散到現場(chǎng)儀表，儀表與控制系統之間無(wú)需傳統電纜連接，使用現場(chǎng)總線(xiàn)連接整個(gè)儀表系統。（目前國內有橫河在中海殼牌石化項目中用到了FCS，儀表級采用的是智能化儀表例如：EJX等，具備世界最先進(jìn)的控制水準）。

　　如何正確對待PLC和DCS？

　　我個(gè)人從不強調PLC和DCS之間孰優(yōu)孰劣，我把它們使用了一個(gè)新名詞“控制類(lèi)產(chǎn)品”。我們提供給用戶(hù)的是最適合用戶(hù)的控制系統。絕大多數用戶(hù)不會(huì )因為想使用一套DCS而去使用DCS，控制類(lèi)產(chǎn)品必須定位在滿(mǎn)足用戶(hù)的工藝要求的基礎之上。其實(shí)提出使用DCS還是PLC的用戶(hù)大抵是從沒(méi)接觸過(guò)自控產(chǎn)品或有某種特殊需求的。過(guò)分強調這個(gè)東東只會(huì )陷入口舌之爭。 從PLC與DCS之間的區別和共同之處我們了解了控制類(lèi)產(chǎn)品的大抵情況。注意，作為專(zhuān)業(yè)人士，我們自己不要為產(chǎn)品下PLC還是DCS的定義，自己的心理上更不能把產(chǎn)品這樣來(lái)區別對待。