在工業(yè)自動化行業(yè),控制總是一個離不開的話題,如可編程邏輯控制器PLC。和可編程邏輯控制器PLC類似,分布式控制系統(tǒng)DCS也是工控行業(yè)里一大核心控制系統(tǒng)。
隨著電子技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)在DCS和PLC的區(qū)別可以說是越來越模糊,尤其是接口層面幾乎類似,但二者還是有著本質(zhì)上的不同。
多回路過程控制核心系統(tǒng)—DCS
上世紀70年代,計算機技術(shù)開始發(fā)展,原本使用一臺大型計算機完成的控制任務(wù)可以由幾十臺微處理器解決,大大提高了系統(tǒng)的容錯率,至此DCS誕生。
DCS在工控行業(yè)也被稱為集散控制系統(tǒng),是在集中式控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。DCS系統(tǒng)通過通信網(wǎng)絡(luò)將分布在工業(yè)現(xiàn)場附近的控制中心連接起來,以完成對現(xiàn)場設(shè)備的分散控制和集中操作管理。
DCS系統(tǒng)更傾向于過程控制,這是和PLC偏向于邏輯控制不一樣的地方。在工廠的生產(chǎn)過程中,DCS可以有效地對現(xiàn)場參數(shù)進行檢測和控制,雖然現(xiàn)在的PLC也能將過程控制處理得很好,但是在過程控制的專業(yè)性上,尤其是多回路里,DCS無疑是更高的。
再者,PLC只是一個現(xiàn)場控制裝置,而DCS是一個控制系統(tǒng),可以實現(xiàn)任何設(shè)備的功能和協(xié)調(diào)。
目前,對于小型設(shè)備來講,PLC系統(tǒng)可能是最劃算的,但DCS系統(tǒng)則提供了更具經(jīng)濟性的可擴展能力,更可能在整個工廠的生命周期獲得較高的回報。更具體一點來說,如果對I/O點的需求不算多,PLC會更適合,而在大型應(yīng)用中,DCS系統(tǒng)全局數(shù)據(jù)庫的優(yōu)勢更易于管理和升級,在全局控制上更合適。
DCS可靠控制與通訊
從DCS的組成來看,控制器、I/O模塊、操作站、通訊網(wǎng)絡(luò)和軟件部分組成了完整的DCS系統(tǒng)。其處理流程大致為從現(xiàn)場控制級過程控制級,再到過程管理級最后到經(jīng)營管理級。
現(xiàn)場控制級的設(shè)備是各類用于采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)的裝置,比如常見的電機、溫度傳感器、濕度傳感器、執(zhí)行器等等現(xiàn)場設(shè)備。這一過程主要是對現(xiàn)場過程中的變量進行數(shù)據(jù)采集,也會對采集后的數(shù)據(jù)進行一部分預(yù)處理。
到過程控制級這一階段,是DCS的核心,整個生產(chǎn)工藝的調(diào)節(jié)都由此部分實現(xiàn)。過程控制部分的核心設(shè)備是現(xiàn)場控制單元,也就是控制器。DCS控制器的組成和PLC控制器沒有區(qū)別,由CPU、RAM、F2PROM等器件組成再加上冗余數(shù)字和模擬I/O。
硬件上CPU,I/O模塊這些功能模塊的器件選擇差異不大,區(qū)別在于控制器內(nèi)的算法組合會不一樣。
DCS的控制器和大型PLC一樣,往往會選擇MPU或者MCU加上FPGA來進行處理。此外,PLC在不是高可靠性要求的場合,不一定會冗余CPU和電源,DCS則不一樣,冗余CPU及電源是必備的。
通信部分分為幾個層次,I/O部分的通訊、控制器之間的通訊以及整個DCS網(wǎng)絡(luò)間的通訊。三個部分的協(xié)議要么采用工業(yè)以太網(wǎng)要么由廠商自行開發(fā)專用協(xié)議。總的拓撲結(jié)構(gòu)無非是環(huán)型(總線型)和星型。星型的網(wǎng)絡(luò)覆蓋面比較小,比較少見。
在通訊部分,同樣有冗余的校驗。數(shù)據(jù)傳輸過程中DCS會采用循環(huán)的冗余校驗進行驗錯和糾錯,保證當有結(jié)點存在故障時,信息能夠可靠地繼續(xù)傳輸。
近幾年,DCS的產(chǎn)品價格整體呈下降趨勢,這和國產(chǎn)工控品牌的蓬勃發(fā)展密切相關(guān),我國DCS本土品牌中控技術(shù)、和利時已經(jīng)可以和艾默生、ABB、西門子、霍尼韋爾和日系橫河電機等傳統(tǒng)DCS廠商抗衡。
與PLC側(cè)重于局部邏輯控制相比,DCS在模擬量上的控制更勝一籌,DCS系統(tǒng)更強的數(shù)據(jù)傳輸和管理能力在大型工控應(yīng)用中有著廣泛的應(yīng)用,是近年來工控領(lǐng)域大力推動國產(chǎn)化發(fā)展的核心設(shè)備。










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