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在火電廠熱工自動(dòng)化領(lǐng)域，DCS和PLC是兩個(gè)完全不同而又有著千絲萬(wàn)縷聯(lián)系的概念。DCS和PLC都是計(jì)算機(jī)技術(shù)與工業(yè)控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，火電廠主機(jī)控制系統(tǒng)用的是DCS，而PLC主要應(yīng)用在電廠輔助車間。DCS和PLC都有操作員站提供人機(jī)交互的手段、都依靠基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的控制器完成控制運(yùn)算、都通過(guò)I/O卡件完成與一次元件和執(zhí)行裝置的數(shù)據(jù)交換、都具備稱之為網(wǎng)絡(luò)的通信系統(tǒng)。DCS和PLC如此相似，為什么會(huì)有完全不同的概念，我們?cè)诠こ虒?shí)踐中進(jìn)行選擇？本文從歷史沿革、技術(shù)特點(diǎn)、發(fā)展方向等幾個(gè)方面作一綜述，希望能夠?qū)峁?人員有所借鑒。其中的DCS的情況以NETWORK6000 為例，力求例舉詳實(shí)闡述清晰。
1、DCS和PLC的歷史沿革及核心概念
DCS為分散控制系統(tǒng)的英文（TOTAL DISTRIBUTED CONTROL SYSTEM）簡(jiǎn)稱。指的是危險(xiǎn)分散、數(shù)據(jù)集中。70年代中期進(jìn)入市場(chǎng)，完成模擬量控制，代替以PID運(yùn)算為主的模擬控制儀表。首先提出DCS這樣一種思想的是儀表制造廠商，當(dāng)時(shí)主要應(yīng)用于化業(yè)。而PLC于60年代末研制成功，稱作邏輯運(yùn)算的可編程序控制器（Programmable Logic Controller），簡(jiǎn)稱PLC。主要應(yīng)用于汽車制造業(yè)。
DCS和PLC的設(shè)計(jì)原理區(qū)別較大，PLC是從摸仿原繼電器控制原理發(fā)展起來(lái)的，70年代的PLC只有開(kāi)關(guān)量邏輯控制。它以存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和運(yùn)算等操作的指令；并通過(guò)數(shù)字輸入和輸出操作，來(lái)控制各類機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。用戶編制的控制程序表達(dá)了生產(chǎn)過(guò)程的工藝要求。將其存入PLC的用戶程序存儲(chǔ)器，運(yùn)行時(shí)按存儲(chǔ)程序的內(nèi)容逐條執(zhí)行，以完成工藝流程要求的操作。
DCS是在運(yùn)算放大器的基礎(chǔ)上得以發(fā)展的。把所有的函數(shù)、各過(guò)程變量之間的關(guān)系都設(shè)計(jì)成功能塊。70年代中期的DCS只有模擬量控制。
DCS和PLC控制器的主要差別是在開(kāi)關(guān)量和模擬量的運(yùn)算上，即使后來(lái)兩者相互有些滲透，但是仍然有區(qū)別。80年代以后，PLC除邏輯運(yùn)算外，也增加了一些控制回路算法，但要完成一些復(fù)雜運(yùn)算還是比較困難，PLC用梯形圖編程，模擬量的運(yùn)算在編程時(shí)不太直觀，編程比較麻煩。但在解算邏輯方面，表現(xiàn)出快速的優(yōu)點(diǎn)。而DCS使用功能塊封裝模擬運(yùn)算和邏輯運(yùn)算，無(wú)論是邏輯運(yùn)算還是復(fù)雜模擬運(yùn)算的表達(dá)形式都非常清晰，但相對(duì)PLC來(lái)說(shuō)邏輯運(yùn)算的表達(dá)效率較低。
DCS和PLC在歷史沿革上的差異是明顯的，對(duì)它們后續(xù)的發(fā)展產(chǎn)生了重大影響。然而，對(duì)后續(xù)發(fā)展影響的，并不是起源技術(shù)上的差別，而是其起源概念的差別。DCS的核心概念是危險(xiǎn)分散，數(shù)據(jù)集中的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，因此DCS的發(fā)展過(guò)程，就是在不斷的運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)和控制技術(shù)的成果，來(lái)構(gòu)建一個(gè) 集散控制體系，DCS給用戶提供的是一個(gè) 面向工業(yè)控制的 靈活的解決方案。而PLC的核心概念是可編程序控制器，目的是用來(lái)取代繼電器，執(zhí)行邏輯、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等順序控制功能，建立柔性程序控制裝置。所以，PLC不斷發(fā)展的主線是在不斷地提高各項(xiàng)能力指標(biāo)，給用戶提供一個(gè)完善的功能靈活的控制裝置。
DCS是一個(gè)體系，PLC是一個(gè)裝置，這是兩者在概念上的根本區(qū)別。這個(gè)區(qū)別的影響是深刻，它滲透到了技術(shù)經(jīng)濟(jì)的每一個(gè)方面。
2、DCS和PLC的技術(shù)特點(diǎn)與相互滲透
不同的概念基礎(chǔ)、不同的發(fā)展道路使得DCS和PLC有著各自不同的技術(shù)特點(diǎn)，而技術(shù)的發(fā)展也不是封閉的，相互學(xué)習(xí)相互滲透也始終貫穿在發(fā)展過(guò)程之中。
2．1、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)（ 多可達(dá)8000多個(gè)I/O）。而DCS的控制器，一般只能處理幾百個(gè)I/O點(diǎn)（不超過(guò)500個(gè)I/O）。難道是DCS開(kāi)發(fā)人員技術(shù)水平太差了嗎？恐怕不是。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)能力越強(qiáng)當(dāng)然也就代表其技術(shù)水平越高了，至于整個(gè)控制體系的應(yīng)用水平呢，這主要是工程商和用戶的事情，而不是PLC制造商的核心目標(biāo)。
控制處理能力的另一個(gè)指標(biāo)，運(yùn)算速度，在人們印象當(dāng)中PLC也比DCS要快很多。從某一個(gè)角度來(lái)看，情況也的確如此，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，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)?某此型號(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)。大型PLC往往使用副CPU來(lái)完成模擬量的運(yùn)算，主CPU高速地完成開(kāi)關(guān)量運(yùn)算，所以即使模擬運(yùn)算速度一般，在開(kāi)關(guān)量控制方面的速度表現(xiàn)還是非常的。而DCS以同樣的速度來(lái)處理開(kāi)關(guān)量和模擬量運(yùn)算，控制周期的指標(biāo)確實(shí)不理想 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。控制器可以設(shè)置四個(gè)不同優(yōu)先級(jí)的任務(wù)，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。


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