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如何抉擇PLC和DCS系統(tǒng)
在可編程邏輯操控器(PLC)和分散式操控系統(tǒng)(DCS)之間如何抉擇,要具體情況具體分析,因?yàn)閼?yīng)用場(chǎng)合不同,對(duì)操控系統(tǒng)的要求也各不相同。
操控系統(tǒng)平臺(tái),對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)滿足優(yōu)化生產(chǎn)、維持可用性和獲取數(shù)據(jù)等需求的方式,會(huì)有一定的影響。在選擇操控系統(tǒng)方面缺乏遠(yuǎn)見,也可能會(huì)影
響未來的擴(kuò)展、流程優(yōu)化、用戶滿意度和公司回報(bào)率。
除了一些基本準(zhǔn)則之外(比如如何操控過程),設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)還須考慮安裝、可擴(kuò)展性、維護(hù)、保養(yǎng)等方面的各種因素。
目前,雖然對(duì)小設(shè)備來講,PLC系統(tǒng)可能是劃算的,但DCS系統(tǒng)則提供了更具經(jīng)濟(jì)性的可擴(kuò)展能力,更可能獲得較高的初始回報(bào)。
PLC是一種工業(yè)計(jì)算機(jī),用于操控生產(chǎn)制造過程,如機(jī)器人、高速包裝、裝瓶和運(yùn)動(dòng)操控等。在過去20年里,PLC增添了更多的功能,為小型工廠
和裝置創(chuàng)造了更多的效益。PLC通常是單機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行,但也可以與其它系統(tǒng)集成,經(jīng)由通信來實(shí)現(xiàn)彼此之間的連接。由于每個(gè)PLC都有自己的數(shù)據(jù)庫
因此集成需要操控器之間某種程度的映射。這使PLC特別適用于那些對(duì)擴(kuò)展沒有太大需求的小型應(yīng)用程序。
DCS系統(tǒng)則將操控器分散在自動(dòng)化系統(tǒng)中,并提供通用的接口、操控、系統(tǒng)級(jí)數(shù)據(jù)庫以及易于共享的信息。傳統(tǒng)上,DCS主要應(yīng)用于過程工
藝和比較大的工廠,在整個(gè)工廠的生命周期中,大型系統(tǒng)應(yīng)用程序更容易維護(hù)。
PLC是由繼電器操控原理發(fā)展起來的,它以存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序操控、定時(shí)、計(jì)數(shù)和運(yùn)算等操作的指令;并通過數(shù)字輸入和輸出操作,來操控各
類機(jī)械或生產(chǎn)過程。用戶編制的操控程序表達(dá)了生產(chǎn)過程的工藝要求,并事先存入plc的用戶程序存儲(chǔ)器中。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。
PLC和DCS工程性分析比較
PLC的cpu內(nèi)有指示程序步存儲(chǔ)地址的程序計(jì)數(shù)器,在程序運(yùn)行過程中,執(zhí)行一步該計(jì)數(shù)器自動(dòng)加1,程序從起始步(步序號(hào)為零)起依次執(zhí)行到終步(通常為end指令)
然后再返回起始步循環(huán)運(yùn)算。plc每完成一次循環(huán)操作所需的時(shí)間稱為一個(gè)掃描周期。不同型號(hào)的plc,循環(huán)掃描周期在1微秒到幾十微秒之間。程序計(jì)數(shù)器這樣的循環(huán)操作
這是dcs所沒有的。這也是使plc的冗余不如dcs的原因。
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)和過程變量之間的關(guān)系都做成功能塊(有的DCS系統(tǒng)稱為膨化塊)。dcs和plc的表現(xiàn)的主要差別是在開關(guān)量的邏輯
解算和模擬量的運(yùn)算上,即使后來兩者相互有些滲透,但是還是有區(qū)別。
80年代以后,PLC除邏輯運(yùn)算外,操控回路用的算法的功能已經(jīng)加強(qiáng),但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
速度快的特點(diǎn),在微秒量級(jí),解算1k邏輯程序不到1毫秒。它把所有的輸入都當(dāng)成開關(guān)量來處理,16位(也有32位的)為一個(gè)模擬量。
而DCS把所有輸入都當(dāng)成模擬量,1位就是開關(guān)量。解算一個(gè)邏輯是在幾百微秒至幾毫秒量級(jí)。對(duì)于plc解算一個(gè)pid運(yùn)算在幾十毫秒,這與dcs的運(yùn)算時(shí)間不相上下。
在接地電阻方面,對(duì)PLC也許要求不高,但對(duì)DCS一定要在幾歐姆以下(通常在4歐姆以下)。模擬量隔離也是非常重要的。
相同i/o點(diǎn)數(shù)的系統(tǒng),用plc比用dcs,其成本要低一些(大約能省百分之40左右)。plc沒有操作站,它用的軟件和硬件都是通用的,所以維護(hù)成本比dcs要低很多。如果被
控對(duì)象主要是設(shè)備連鎖、回路相對(duì)很少,采用plc較為合適。
如果主要是模擬量操控、并且函數(shù)運(yùn)算很多,推薦采用dcs。dcs在操控器、i/o板、通訊網(wǎng)絡(luò)等的冗余方面,一些高等運(yùn)算、行業(yè)的特殊要求方面都要比plc好的多。plc由于采用
通用監(jiān)控軟件,在設(shè)計(jì)企業(yè)的管理信息系統(tǒng)方面,要容易一些。
PLC和DCS系統(tǒng)一般分別適用于離散和過程生產(chǎn)制造。使用PLC系統(tǒng)的離散生產(chǎn)制造設(shè)施,一般由單獨(dú)的生產(chǎn)裝置組成,主要用于完成部件的組裝,例如打標(biāo)簽、填充或研磨等。
過程制造設(shè)施,通常使用自動(dòng)化系統(tǒng),以連續(xù)和批處理的方式按照配方而不是按件生產(chǎn)。大型連續(xù)加工設(shè)備,如煉油廠和化工廠,都使用DCS自動(dòng)化系統(tǒng)?;旌蠎?yīng)用通常同時(shí)使
用PLC系統(tǒng)和DCS系統(tǒng)。為某個(gè)應(yīng)用選擇操控器,需要考慮過程的規(guī)模、可擴(kuò)展性和未來的更新計(jì)劃、集成需求、功能、高可用性以及工廠設(shè)施整個(gè)生命周期的回報(bào)等等諸多因素。
