關(guān)于DCS與PLC之間的區(qū)別對(duì)比分析

什么是DCS？

DCS是分布式控制系統(tǒng)，在國(guó)內(nèi)自控行業(yè)里也叫做集散控制系統(tǒng)，主要用于把地理上很分散的設(shè)備集中監(jiān)控并自動(dòng)控制起來(lái)，主要用于大型流程工業(yè)當(dāng)中，用于集中反映當(dāng)前生產(chǎn)狀況，它靠一個(gè)中樞系統(tǒng)來(lái)集中處理，多個(gè)操作站來(lái)監(jiān)視控制，數(shù)據(jù)更新速度比PLC系統(tǒng)慢。

舉個(gè)例子：因?yàn)槟硞€(gè)工藝需要，水箱液位需要保持在一定范圍內(nèi)，當(dāng)水箱液位出現(xiàn)較大波動(dòng)且超出此范圍后，可以選擇去現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)調(diào)節(jié)控制水位的閥門，也可以通過(guò)DCS發(fā)出指令去調(diào)節(jié)。DCS相當(dāng)于大腦，對(duì)眼睛看到的情況（即現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀表傳輸過(guò)來(lái)的信號(hào)，如水位降低）做出反應(yīng)（即發(fā)出指令，如增大進(jìn)水閥開(kāi)度），現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行設(shè)備接受到指令做出相應(yīng)的動(dòng)作（如增大進(jìn)水閥門開(kāi)度，保持水位在一定范圍）。

DCS和PLC的差別

控制處理能力

我們知道，一個(gè)PLC的控制器，往往能夠處理幾千個(gè)I/O點(diǎn)。而DCS的控制器，一般只能處理幾百個(gè)I/O點(diǎn)。從集散體系的要求來(lái)說(shuō)，不允許有控制集中的情況出現(xiàn)，太多點(diǎn)數(shù)的控制器在實(shí)際應(yīng)用中是毫無(wú)用處的，DCS開(kāi)發(fā)人員根本就沒(méi)有開(kāi)發(fā)帶很多I/O點(diǎn)數(shù)控制器的需要驅(qū)動(dòng)，他們的主要精力在于提供體系的可靠性和靈活性。而PLC不一樣，作為一個(gè)獨(dú)立的柔性控制裝置，帶點(diǎn)能力十分強(qiáng)。

在人們印象當(dāng)中PLC的運(yùn)算速度也比DCS要快很多。從某一個(gè)角度來(lái)看確實(shí)如此，PLC執(zhí)行邏輯運(yùn)算的效率很高，執(zhí)行1K邏輯程序不到1毫秒，其控制周期（以DI輸入直接送DO輸出為例）可以控制在50ms以內(nèi);而DCS在處理邏輯運(yùn)算和模擬運(yùn)算時(shí)采用相同的方式，其控制周期往往在100ms以上。我們用PID算法來(lái)比較時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)PLC執(zhí)行一個(gè)PID運(yùn)算在幾個(gè)毫秒，而NETWORK6000+DCS的T2550控制器解算一個(gè)PID也需要1個(gè)毫秒，這說(shuō)明PLC和DCS和實(shí)際運(yùn)算能力是相當(dāng)?shù)模炒诵吞?hào)的DCS控制器甚至更強(qiáng)。而控制周期上的差異主要與控制器的調(diào)度設(shè)計(jì)有關(guān)。新型的DCS控制器學(xué)習(xí)了大型PLC的設(shè)計(jì)，在控制周期方面的表現(xiàn)獲得了大幅度的提高。以NETWORK6000+DCS的T2550控制器為例?？刂破骺梢栽O(shè)置四個(gè)不同優(yōu)先級(jí)的任務(wù)，最小運(yùn)算周期可以設(shè)為10ms，配合高速I/O卡件，控制周期能夠達(dá)到15~20ms。而模擬量運(yùn)算設(shè)置在其它周期較長(zhǎng)的任務(wù)中。

數(shù)據(jù)通訊交換

在這個(gè)方面DCS有著先天的優(yōu)勢(shì)。從DCS發(fā)展的早期，網(wǎng)絡(luò)就成為了DCS生產(chǎn)廠家的核心技術(shù)方向，冗余技術(shù)、窄帶傳輸技術(shù)都是DCS廠家最早研發(fā)或應(yīng)用成功的。PLC主要是按照獨(dú)立裝置來(lái)設(shè)計(jì)的，其 “網(wǎng)絡(luò)”實(shí)際上是串行通訊。

PLC數(shù)據(jù)通訊交換的問(wèn)題，主要源于PLC長(zhǎng)期以來(lái)做為一個(gè)獨(dú)立裝置在發(fā)展，沒(méi)有系統(tǒng)概念;而且主要應(yīng)用在小型控制系統(tǒng)中，問(wèn)題暴露得并不明顯，所以發(fā)展較慢。目前也有一些大型PLC在這個(gè)方面有所提高，但是要達(dá)到DCS的水平還需要一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的過(guò)程。

組態(tài)維護(hù)功能

組態(tài)維護(hù)功能包括邏輯組態(tài)、下載修改、運(yùn)行調(diào)試、遠(yuǎn)程診斷等。

早期，PLC以梯形圖為主，DCS以模塊功能圖為主。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，國(guó)際電工委員會(huì)通過(guò)IEC1131-3標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了五種編程語(yǔ)言，目前主流的DCS和PLC都表示符合這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，支持其中的幾種或全部編程語(yǔ)言。從開(kāi)發(fā)效率和程序可讀性來(lái)考慮，模塊功能圖和順序功能圖越來(lái)越成為主要的編程方式，梯形邏輯和結(jié)構(gòu)化文本成為了自定義模塊的開(kāi)發(fā)工具。大型PLC在組態(tài)方式上越來(lái)越像DCS，差距在逐漸縮小，而小型PLC仍然以梯形圖為主。

DCS經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，積累了大量的高級(jí)算法模塊。例如NETWORK6000+具有的設(shè)備級(jí)模塊，在一個(gè)模塊中集中完成了面向設(shè)備的基本控制和故障報(bào)警功能，在網(wǎng)絡(luò)通訊中也已此模塊為單位進(jìn)行傳遞，大大提高了軟件開(kāi)發(fā)的效率。一個(gè)設(shè)備極模塊相當(dāng)于0.5K的梯形圖邏輯量，PLC要完成同樣的功能，就要煩瑣得多了。

硬件封裝結(jié)構(gòu)

PLC一般為大底版式機(jī)架，封閉式I/O模件，封閉式結(jié)構(gòu)有利與提高I/O模件的可靠性，抗射頻、抗靜電、抗損傷。PLC模件的I/O點(diǎn)數(shù)有8點(diǎn)、16點(diǎn)、32點(diǎn)。

DCS大部分為19英寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱加插件式I/O模件，I/O模件為裸露式結(jié)構(gòu)。每個(gè)模件的I/O點(diǎn)數(shù)有8點(diǎn)和16點(diǎn)，很少使用32點(diǎn)模件

DCS的這種結(jié)構(gòu)源于其使用領(lǐng)域主要在大型控制對(duì)象，19英寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱便于密集布置，較少的I/O點(diǎn)數(shù)則是由于對(duì)分散度的要求。PLC的大底版式機(jī)架，封閉式模件結(jié)構(gòu)在管理和配置上更加靈活，單個(gè)設(shè)備的可靠性更高。因此，不少DCS也吸收了PLC在結(jié)構(gòu)上的優(yōu)點(diǎn)，采用了和PLC相似的封裝結(jié)構(gòu)，如I/A采用金屬外殼， NETWORK-6000+采用導(dǎo)電塑料外殼。

人機(jī)交互裝置

在早期，DCS作為一個(gè)系統(tǒng)，其人機(jī)交互裝置是DCS廠家提供的專用裝置。而PLC廠家一般不提供人機(jī)交互裝置，往往由工程商自主采用通用的監(jiān)控軟件來(lái)完成（如ifix、intouch、組態(tài)王）。DCS集成的人機(jī)交互裝置往往有著功能較專業(yè)、穩(wěn)定性較好的特點(diǎn)，但是其價(jià)格也很高。隨著PC技術(shù)的快速發(fā)展，一些通用監(jiān)控軟件發(fā)展很快，功能和性能逐漸超過(guò)了DCS廠家提供的專用裝置。因此不少DCS廠家逐步放棄了專用的人機(jī)交互裝置，轉(zhuǎn)而和PLC一樣也使用了通用的監(jiān)控軟件。DCS廠家使用通用監(jiān)控軟件并不是簡(jiǎn)單地拼裝，而是在通用監(jiān)控軟件的基礎(chǔ)上，通過(guò)合作開(kāi)發(fā)，將自已多年積累的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、系統(tǒng)自診斷技術(shù)以專用軟件包的形式保留和繼承下來(lái)了。