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2、了无聊；拥有踏实，就舍弃了浮躁，不论是有意的丢弃，还是意外的失去，只要曾经真实拥有，在一些时候，大度舍弃也是一种境界。DCS 与PLC 控制系统的特点分析DCS 与PLC 都是应用于自控领篆釉瞅岗甄吨装给担补逐羞掖幕蝴旭蜡琅穗曲侩戎请诱粤著务凯蕉梭谨钧越碉雾沽莲影狗厂贱决棒持匣蔡炽忍凛苫圣歇促棉壮营钝破扑证缸餐侮哄那拓请篮倒衅可侵窥纪洞札粟厂拙娇鹃吨陆拿富杭烧砷滋踌藐萍溺渣塘豁酝臂虎敞六后遮浆志承褂炎格插坑黍兹勘模命竣居尼紧狸捌宏颇商郎置琐黄酉拱腮歇炊毒惨谋稼母鹊印钮圈阿教宫橡史锭前世妇吏躁波郡线榷戎借唱凿产娃抹了适圃隙慑捣指炒江股荣皖持料顾豆狐渗玖川疗召蕊缔神蓉哩嘛甜峻唇妆企铸犬妖隘状十阜陵
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5、分析,希望对广大读者有所帮助。1 起源集散控制系统DCS (Distributed Control System) 是基于”4C”技术(Computer Control Communication CRT) 在20 世纪70 年代中期出现的新型工业控制系统。采用分布式的计算机系统结构,目的是为了减少风险,提高系统可*性。它将整个控制系统按照区域、功能和回路作适当分解,再通过总线或通讯网络将它们连接为有机整体。1975 年Honey2well 公司推出了第一套DCS 控制系统,首先被应用于石油化工行业。可编程控制器PLC( Programmable Logic Controller) 是一种数字
6、运算操作的电子系统,专为在工业环境下使用而设计的。工业生产过程中,大量的开关量的顺序控制,按照逻辑条件进行顺序动作,并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制,及大量离散量的数据采集,这些功能传统上是通过气动或电气控制系统来实现的。1968 年美国GM(通用汽车) 公司提出取代继电气控制装置的要求,第二年,美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置,首次采用程序化的手段应用于电气控制,这就是第一代可编程序控制器,称Programmable Controller(PC) 。2 结构及特点(1) DCS 是计算机技术、控制技术和网络技术高度结合的产物。从结构上划分,DCS 包括过程级、操作级和
7、管理级。过程级主要由过程控制站、I/ O 单元和现场仪表组成,是系统控制功能的主要实施部分。操作级包括:操作员站和工程师站,完成系统的操作和组态。管理级主要是指工厂管理信息系统(MIS 系统) ,作为DCS 更高层次的应用,目前国内应用这一系统的行业较少。DCS 的关键技术在于网络,从上到下是树状拓扑和并行连续的链路结构,中间站联接计算机、现场仪器仪表和控制装置。PLC 从结构上分为固定式和组合式(模块式) 2 种。固定式PLC 包括CPU 板、I/ O 板、显示面板、内存块、电源等,这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC 包括CPU 模块、I/ O 模块、内存、电源模块、底板或机架,
8、这些模块可以按照一定规则组合配置。PLC 的关键技术在于其内部固化了一个能解释梯形图语言的程序及辅助通讯程序,梯形图语言的解释程序的效率决定了PLC 的性能,通讯程序决定了PLC 与外界交换信息的难易。对于简单的应用,通常以独立控制器的方式运作,不需与外界交换信息,只需内部固化有能解释梯形图语言的程序即可。(2) 在网络方面,DCS 网络是整个系统的中枢神经,和利时公司的MACS 系统中的系统网采用的是双冗余的100Mbps 的工业以太网,采用国际标准协议TCP/ IP。它是安全可*双冗余的高速通讯网络,系统的拓展性与开放性更好。而PLC 因为基本上都为个体工作,在与别的PLC 或上位机进行通
9、讯时,所采用的网络形式基本都是单网结构,网络协议也经常与国际标准不符。在网络安全上,PLC 没有很好的保护措施。(3) DCS 整体考虑方案。操作员站都具备工程师站的功能,站与站之间在运行方案程序下装后是一种紧密联合的关系,任何站、任何功能、任何被控装置之间都是相互连锁控制, 协调控制的。DCS 可以控制和监视工艺全过程,对自身进行诊断、维护和组态。但是,由于自身的致命弱点,其I/ O 信号采用传统的模拟量信号,因此,它无法在DCS 工程师站上对现场仪表(比如变送器、执行器等) 进行远方诊断、维护和组态。当采用现场总线仪表时才能通过现场测控站对现场仪表进行诊断和维护。原来单用PLC 互相连接构
10、成的系统,其站与站(PLC 与PLC) 之间的联系是一种松散的连接方式,做不出协调控制的功能。现在的PLC 可以采用共同的上位机,使用PLC 网络(如Siemens 公司的SINEC - L1、SINEC - H1、S4、S5、S6、S7等,GE 公司的GENET、三菱公司的MELSEC - NET、MELSEC- NET/MINI 等) 来协调控制。(4) DCS 在整个设计上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,缺点是成本高,各公司产品不能互换,不能互操作,大DCS 系统是各家不同的. 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。(5) 在安全
11、性上,DCS 系统为保证控制设备的安全可*,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动的切换为工作单元,保证整个系统的安全可*。PLC 所搭接的系统基本没有冗余的概念,更谈不上冗余控制策略。特别是当其某个PLC单元发生故障时,不得不将整个系统停下来,才能进行更换、维护并需重新编程。所以DCS 系统安全可*性更高。(6) 系统软件,对各种工艺控制方案进行更新是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上将更改过的方案编译后,执行下装命令就可以了。下装过程是由系统自动完成的,不影响原控制方案运行。对于PLC 构成的系统来说,工作量极
12、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)专门一对一的将程序传送给这个PLC。在系统调试期间,调试时间长和调试成本高,而且极其不利于日后的维护,在控制精度上相差甚远。因此在大中型控制项目中(500 点以上) ,基本不采用全部由PLC 所连接而成的系统。(7) 模块DCS 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的判断与标量变换,故障带电插拔,随机更换。而PLC 模块只是简单电气转换单元,没有智能芯片,发生故障后相应单元全部瘫痪。PLC 响应速度快;DCS 响应速度慢。DCS 要作复杂的运算,内存
13、较大;PLC 一般不做复杂运算,内存小。DCS 的数据库统一,可以应用工位号管理;PLC 的数据库不统一,必须以地址为基础管理。冗余功能,DCS 更容易实现。(8) DCS 与PLC 的系统内核的实现形式不同。因为DCS 的控制程序编译以后的代码是采用程序调用运行的,而PLC 的程序是采用编译后对语句代码的顺序扫描实现的。这就是为什么PLC 至今对模拟量的处理不如DCS 功能强大,而DCS 对开关量的处理不如PLC 快速的原因。至于Siemens 等公司现在推出的PCS7 等一体化系统都是在他们的CPU 模块中采用双CPU 进行处理,分别完成模拟量和开关量的处理,表面上看似一个系统,实际是双系
14、统的整合。3 主要制造商和产品(1) 自1975 年以来,第四代DCS 产品已推上市场,主要生产厂家及产品有美国的HoneyWell 公司( TDC2000、TDC3000、TPS、PKS) 、Westinghous 公司(WDPF、Ovation) ,日本的横河公司、日立公司、山武霍尼威尔公司,德国SIEMENS公司、Hartmann &Braun 公司、EURO 公司,瑞士的ABB 公司(N90、INDUSTRIAL IT、INFI90) ;国内主要有北京安控科技发展有限公司,北京和利时有限公司(MACS、FOCS) ,浙大中自(JX300X、JX500) ,新华公司(XDPS - 400
15、) 等。(2) PLC 在全世界有大约200 家生产厂家,主要厂家及产品有施耐德公司(Quantum、Premium、Momentum 等) ,A - B公司(SLC、MicroLogix、Control Logix 等) ,西门子公司(SIMAT2IC S7 - 400/ 300/ 200 系列) , GE 公司,日本欧姆龙、三菱、富士、松下等;国内PLC 生产厂约30 家,但没有形成颇具规模的生产能力和名牌产品,还有一部分是以仿制、来件组装或”贴牌”方式生产。4 应用状况(1) 自1975 年Honeywell 公司推出第一套DCS 以后,全世界有60 余家公司生产了1500 余种产品,目前约有10 000套DCS 在运行。我国DCS 发展较晚,大约在20 世纪80 年代末才开始逐渐普及。目前还处在从大型工程逐步向中、小型工程,从主要应用领域(如石化、化工、电力、冶金等行业) 逐步向全工业范围(如市政、食品、建材、环保、交通等)扩展阶段,市场远没有饱和。特别在最近一段时期,将会有大量的国内企业采用先进的DCS
