plc和dcs的区别(PLC与DCS区别)

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plc和dcs的区别

说到控制系统很多人貌似说得头头是道，继续深究下去，什么是控制器，什么是PLC，什么是DCS，什么是FCS？三两句话引见完根本概念后，顿时语塞，怎样聊都觉得说不到点上。今天就来说说什么是DCS？我们首先能够明白的是：DCS是历史长久的典型控制系统形态。控制系统分上下位机，上位机组态侧重GUI（图形用户界面），下位机组态侧重算法。有朋友可能会问什么是组态？其实组态就是搭建系统软件和硬件环境，再简单地说，组态就是用已有的简单功用组合出更复杂的功用。那上下位机又是什么呢？

例如，想象我自己开发一个控制系统。首先要做的是通知计算机我要做什么，然后计算机通知管制员，最后管制员通知执行者做什么。其实我只跟电脑说话。这里的计算机是上位机，计算机指令下的控制器是下位机。

其实计算机和控制器实质上说都是计算机，只是外在表现方式，应用环境和编程方式的差别，招致我们必需采取一些便于了解的命名方式。上位机要跟人互动，所以侧重GUI，有显现器或触摸屏、鼠标和键盘灯外设等人机交互设备。下位机要跟执行机构互动，所以侧重算法，人们要把需求编写成可执行的程序下载到下位机，上位机给出的指令触发下位机程序执行，下位机更像是一个黑盒子，执行过程中人们无法直观的看到每一个过程和步骤，只能对结果停止剖析，对不对？准不准？好不好？那组态和上下位机跟DCS有什么关系呢？Distributed Control System--gt;DCS（散布式控制系统），由于DCS也是控制系统，遵照控制系统的根本形态，也有上下位机，也要停止软件和硬件组态。Distributed散布式是讲DCS这个控制系统的特性和差别化。因而我们要搞明白什么是DCS就要从散布式这个特性开端。1、DCS的进化史人们普遍以为任何事物要剖析他们的特性和差别化，就要答复两个哲学问题：1）从哪里来？到哪里去？同理，我们想晓得什么是DCS，什么是散布式，就离不开DCS的进化史和开展方向。接下来我们从四次工业反动对过程工业控制系统的影响来聊一聊DCS的进化和开展。协助大家更深入的了解DCS。第一次工业革命，蒸汽时期，自动控制只能完成很简单的功用。按物理点位计算，只是如今的DI和DO，能完成的功用是：开和关，也就是一台机车的启停而已。最多就是在一些外设机械设备参与下完成正反转和简单的速度控制。众所周知的瓦特公以为是蒸汽机的创造者，但其实蒸汽机的呈现比瓦特出生还要早许多，而最初期的DCS还跟蒸汽机有亲密的关系。第二次工业革命，电气化时期，诸如继电器等电子设备提高，人们开端在现场就地控制一些大型设备。和之前比照改善在于，比方一个设备特别大，我用了就地控制就不用爬上设备去做启停操作了。再后来，人们还觉得费事，由于从这个设备跑到那个设备停止操作也很费事。所以，就把这些需求控制的按钮都放在一个屋子里，再装上简单的指示灯，操作员盯着显现屏上一大堆指示灯，随时准备按下操作台上一排排的启停按钮。第三次工业革命，信息时期，随着电子计算机技术的开展，控制系统不断开展，构成了成熟的集中控制系统，到如今CCR（Central Control Room）也能够叫做集控中心。为什么后来又分散了？由于人们发现集中控制会呈现很多问题，当点位过于集中，控制范围过大的时分，假如某一个关键途径（模块）呈现问题，可能招致很大一片控制区域瘫痪。这是中央集权制度的通病，一倒一大片。所以，人们思索把硬件做的分散一些，并且分散到控制区域左近，增加操作员站，并且保存CCR。其中操作员站处置现场详细事务，CCR监管整个控制区域的衔接、谐和事务。人们仍然在控制室里面，但整个系统运转却更稳定了。除此之外，为了进步通讯效率，经过完善，又进化出了新种族FCS（Fildebus Control System，现场总线控制系统）意义是说原来你为了通讯要为每一种以至每一个控制组建装备一名相似通讯员一样的角色，可机构太臃肿、队伍太庞大招致效率低下，所以取消一对一的通讯，大家都经过指定机构完成一切通讯工作，这个指定机构就是现场总线（Fildebus）。第四次工业反动，物联网时期，人们做了很多完善工作，让控制系统看上去更高大上一些，更多决策辅助，更多数据统计和剖析。于是分支出或添加了许多功用比方OEE、MES、ERPhellip;随着物联网时期的到来，最近又出来个新控制系统：ICS，大致思绪是系统功用化、硬件模块化、组织机构扁平化hellip;2、DCS的系统构成以上说了DCS的进化史，有点务虚了，朋友们会问，那如今DCS的根本形态和构成是怎样的呢？置信下面这张图可以很直观的解释DCS是什么、干什么用的？举个例子：由于某个工艺需求，水箱液位需求坚持在一定范围内，当水箱液位呈现较大动摇且超出此范围后，能够选择去现场手动调理控制水位的阀门，也能够经过DCS发出指令去调理。

如下图所示，DCS相当于大脑，对眼睛看到的情况(即现场检测仪表发出的信号，如水位下降)(即发出指令，如加大进水阀的开度)，现场执行设备采取相应的动作(如加大进水阀的开度，保持水位在一定范围内)。

举了的这些个例子，仿佛都是过程工业范畴的，那么例如汽车等离散制造业呢？在那里有另外一个明星产品PLC。

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PLC和DCS在工业自动化控制中占有无足轻重的位置，而工业自动化控制是国度工业开展战略的中心。PLC以及DCS在工业控制的各个环节中不时的晋级、完善，曾经成为现代工业消费制造中不可或缺的工具。1、DCS和PLC的定义DCS控制系统，在国内自控行业又称之为集散控制系统。即所谓的散布式控制系统，是相关于集中控制系统而言的一种新型计算机控制系统，它是在集中控制系统的根底上开展、演化而来的。DCS作为一个集过程控制和过程监控为一体的计算机综合系统，在通讯网络的不时带动下，DCS系统曾经成为了一个综合计算机，通讯、显现和控制等4C技术的完好体系。其主要特性是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵敏以及组态便当。现往常的DCS系统能够普遍地用于工业安装的消费控制和运营管理，在化工、电力、冶金等流程自动化范畴的应用曾经非常提高。PLC，即逻辑可编程控制器，是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、次第控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并经过数字或模仿式输入/输出控制各品种型的机械或消费过程，是工业控制的中心局部。2、DCS和PLC控制器的差异DCS和PLC控制器的主要差异是在开关量和模仿量的运算上，即便后来两者互相有些浸透，但是依然有区别。80年代以后，PLC除逻辑运算外，也增加了一些控制回路算法，但要完成一些复杂运算还是比拟艰难，PLC用梯形图编程，模仿量的运算在编程时不太直观，编程比拟费事。但在解算逻辑方面，表现出快速的优点。而DCS运用功用块封装模仿运算和逻辑运算，无论是逻辑运算还是复杂模仿运算的表达方式都十分明晰，但相对PLC来说逻辑运算的表达效率较低。3、DCS和PLC在火电厂的应用在火电厂热工自动化范畴，DCS和PLC是两个完整不同而又有着千丝万缕联络的概念。DCS和PLC都是计算机技术与工业控制技术相分离的产物，火电厂主机控制系统用的是DCS，而PLC主要应用在电厂辅助车间。DCS和PLC都有操作员站提供人机交互的手腕、都依托基于计算机技术的控制器完成控制运算、都经过I/O卡件完成与一次元件和执行安装的数据交流、都具备称之为网络的通讯系统。随着国内电厂装机容量的不时扩展及电力系统变革的推进，对辅助车间控制的请求也不时进步，在这个大环境，DCS系统进入辅助车间控制已成为趋向。NT6000DCS因其综合的技术经济优势，曾经并将继续在辅助车间控制方面发挥越来越大的作用。 在辅助车间应用普遍的PLC也并不会就此退出热工自动化的历史舞台，史无前例的竞争压力，将会促使PLC厂商在技术上向DCS规范靠拢，在价钱上作出更大的努力。DCS和PLC市场竞争的结果，将会运用户取得更大的利益。4、DCS和PLC的控制处置才能一个PLC的控制器，常常可以处置几千个I/O点（最多可达8000多个I/O）。而DCS的控制器，普通只能处置几百个I/O点（不超越500个I/O）。从集散体系的请求来说，不允许有控制集中的状况呈现，太多点数的控制器在实践应用中是毫无用途的，DCS开发人员基本就没有开发带很多I/O点数控制器的需求驱动，他们的主要精神在于提供体系的牢靠性和灵敏性。而PLC不一样，作为一个独立的柔性控制安装，带点才能越强当然也就代表其技术程度越高了，至于整个控制体系的应用程度呢，这主要是工程商和用户的事情，而不是PLC制造商的中心目的。控制处置才能的另一个指标，运算速度，在人们印象当中PLC也比DCS要快很多。新型的DCS控制器学习了大型PLC的设计，在控制周期方面的表现取得了大幅度的进步。以NT6000DCS的T2550控制器为例。控制器能够设置四个不同优先级的任务，最小运算周期能够设为10ms，配合高速I/O卡件，控制周期可以到达15~20ms。而模仿量运算设置在其它周期较长的任务中。

5.PLC和DCS的系统可扩展性和兼容性

市场上控制类产品繁多，无论DCS还是PLC，均有很多厂商在消费和销售。关于PLC系统来说，普通没有或很少有扩展的需求，由于PLC系统普通针关于设备来运用。普通来讲，PLC也很少有兼容性的请求，比方两个或以上的系统请求资源共享，对PLC来讲也是很艰难的事。而且PLC普通都采用专用的网络构造，比方西门子的MPI总线性网络，以至增加一台操作员站都不容易或本钱很高。DCS在开展的过程中也是各厂家自成体系，但大局部的DCS系统，比方横河YOKOGAWA、霍尼维尔、ABB等等，虽说系统内部（过程级）的通讯协议不尽相同，但操作级的网络平台不谋而合的选择了以太网络，采用规范或变形的TCP/IP协议。这样就提供了很便当的可扩展才能。在这种网络中，控制器、计算机均作为一个节点存在，只需网络抵达的中央，就能够随意增减节点数量和布置节点位置。另外，基于windows系统的OPC、DDE等开放协议，各系统也可很便当的通讯，以完成资源共享。6、PLC和DCS的数据库DCS普通都提供统一的数据库。换句话说，在DCS系统中一旦一个数据存在于数据库中，就可在任何状况下援用，比方在组态软件中，在监控软件中，在趋向图中，在报表中hellip;hellip;而PLC系统的数据库通常都不是统一的，组态软件和监控软件以至归档软件都有本人的数据库。为什么常说西门子的S7 400要到了414以上才称为DCS？由于西门子的PCS7系统才运用统一的数据库，而PCS7请求控制器最少到S7 414-3以上的型号。7、PLC和DCS的时间调度PLC的程序普通不能按事前设定的循环周期运转。PLC程序是从头到尾执行一次后又从头开端执行。（如今一些新型PLC有所改良，不过对任务周期的数量还是有限制）而DCS能够设定任务周期。比方，快速任务等。同样是传感器的采样，压力传感器的变化时间很短，我们能够用200ms的任务周期采样，而温度传感器的滞后时间很大，我们能够用2s的任务周期采样。这样，DCS能够合理的调度控制器的资源。8、PLC和DCS的网络构造普通来讲，DCS惯常运用两层网络构造，一层为过程级网络，大局部DCS运用本人的总线协议，比方横河的Modbus、西门子和ABB的Profibus、ABB的 CAN bus等，这些协议均树立在规范串口传输协议RS232或RS485协议的根底上。现场IO模块，特别是模仿量的采样数据（机器代码，213/扫描周期）非常庞大，同时现场干扰要素较多，因而应该采用数据吞吐量大、抗干扰才能强的网络规范。基于RS485串口异步通讯方式的总线构造，契合现场通讯的请求。 IO的采样数据经CPU转换后变为整形数据或实形数据，在操作级网络（第二层网络）上传输。因而操作级网络能够采用数据吞吐量适中、传输速度快、衔接便当的网络规范，同时因操作级网络普通布置在控制室内，对立干扰的请求相对较低。因而采用规范以太网是最佳选择。TCP/IP协议是一种规范以太网协议，普通我们采用100Mbit/s的通讯速度。 PLC系统的工作任务相对简单，因而需求传输的数据量普通不会太大，所以常见的PLC系统为一层网络构造。过程级网络和操作级网络要么兼并在一同，要不过程级网络简化成模件之间的内部衔接。PLC不会或很少运用以太网。9、PLC和DCS的应用对象范围 PLC普通应用在小型自控场所，比方设备的控制或少量的模仿量的控制及联锁，而大型的应用普通都是DCS。当然，这个概念不太精确，但很直观，习气上我们把大于600点的系统称为DCS，小于这个范围叫做PLC。我们的热泵及QCS、横向产品配套的控制系统普通就是称为PLC。10、DCS和PLC的市场状况和开展方向在热工自动化范畴，主厂房控制系统根本上毫无例外地运用DCS。而在辅助车间才运用PLC。其主要缘由是早期的DCS系统十分昂贵，人们以为辅助车间的运转能够连续，牢靠性请求不是很高，且模仿量控制请求较少，从降低本钱的角度动身，常常选择PLC来构建控制系统。而锅炉、汽机和发电机的控制系统，请求长期稳定牢靠地运转，信号中含有相当比例的模仿量，从系统的性能动身，人们不得不选择了昂贵的DCS。另外，剖析一下主厂房DCS和辅助车间控制系统的市场竞争状况，我们会发现一个有趣的现象。主厂房DCS的竞争常常在不同品牌的供给商或代理商之间展开，竞争剧烈，DCS的价钱不时下调。而辅助车间控制系统的竞争常常在同一品牌PLC的各个工程商之间停止，门槛较低，竞争愈加剧烈，但是PLC的价钱下调幅度却并不如DCS明显。主要缘由是DCS的消费商直接参与竞争，在宏大的市场压力下，不时下调设备制造费用和工程施行费用。而PLC的消费商不直接参与竞争，各个工程商只能下调本身有限的工程费用，空间有限。从如今状况看来，DCS与高档PLC的价钱差距已不明显，辅助车间依然较多地采用PLC，是市场的惯性使然。PLC和DCS产品市场可谓风起云涌、竞争剧烈。纵观PLC市场群星灿烂：世界上有200多家公司消费400多个种类系列的PLC，应用于电力、石油石化、冶金、资料、包装、造纸、汽车和市政各个行业。从行业角度来看，国外厂商占山为王，有着属于各自的权力范围。DCS市场与PLC相差无几，根本由国外业内强者所把持，可喜的是一批外乡厂商如Hollysys、Supcon、Xinhua等企业逐步开展壮大。由于DCS技术含量高，很多对产品的需求都树立在项目的根底上，这样对DCS的需求也将是一个周期性较长的过程，因而DCS市场格局短时间内难有较大改动。当然，由于行业开展速度的不规律性，偏重行业不同的公司可能会因而而发作一些变化。

在未来的控制系统发展中，我们会看到DCS和PLC技术逐渐融合的场景，这将促进各自的发展和各行各业的发展。(内容来源网络，版权归原作者所有)免责声明:如涉及版权，请联系删除！任何人或组织均不承担相关法律责任。

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