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      淺談PLC與DCS控制系統的區別(上)
      添加時間:2016-07-18
        淺談PLCDCS控制系統的區別(上)

        工業界對于分布式控制系統(DCS)與可編程邏輯控制器(PLC)兩者孰優孰劣的爭論已經持續了至少40年。然而,隨著技術的發展,爭論并未停止。由于兩者功能特性越來越接近,價格差異也在縮小,曾經一度很清晰的選擇,現在似乎變得越來越模糊,今天就由沈陽新華控制系統公司為大家講解下如何選擇適合自己的過程控制。

        首先一定要明確這兩種平臺之間的根本性差異。例如,DCS體系結構源自一種完整的系統方法,其焦點在于基于網絡實現分布式控制,協助作業人員監視并操控工廠中的任何一個區域。通過高性能的確定性網絡實現一致、同步并且完整的過程數據正是DCS體系結構的核心。

        另一方面,PLC體系結構聚焦于靈活快速的本地控制,PLC技術最近的發展為其增加了過程控制能力。當PLC和HMI軟件集成在一起時,其最終形態看起來與DCS十分類似,但是這仍舊是一種自建(DIY)的實現方法,意味著工程師必須親力親為實現系統的每一個環節。對于控制來說這種方法更加靈活,但是DIY通常意味著在組網和性能上更大的技術風險,其導致的成本增加會在后期慢慢體現。

        以前,相對于PLC系統來說,DCS通常更加昂貴,而且與今天面臨的狀況不同,當年很多工廠對生產速度、產量、廢物排放、安全性和遵循法規上的需求并不高。正是因為這樣,基于PLC的系統才獲得了發展,因為它們能夠提供更低的固定資產投資,同時提供的功能也足夠用。但是隨著時代的變遷,在全球市場范圍DCS系統的價格不斷降低,制造企業對其需求也隨之上升。因此,在投建新自動化項目時,很多控制系統工程師、維護經理和工廠經理開始重新審視DCS和PLC控制系統兩者的優劣。

        在評價DCS和基于PLC架構的自建分布式控制系統時,有幾個要點需要注意。

        一、網絡性能

        優良的網絡性能始于合理的網絡設計,而合理的網絡設計依賴于對每一個網絡節點的通訊行為和用來承載網絡信息的協議的詳盡了解。主要的過程自動化供應商已經注意到這種需求,他們提供最優的方案,使用戶可以為控制系統選擇最優的網絡設計。而DIY方案的應用工程師可能需要首先完成特定網絡拓撲結構的搭建。

        網絡設計和安裝完成之后,下一步就是測試網絡性能到底如何。對于不同的數據采集量、警報、歷史信息、對等網絡信息和隨時可能發生的備份作業,同樣的網絡拓撲結構的性能可能具有很大的差異,這需要依靠全面的最優拓撲結構測試才能夠得出結論。

        假設用戶已經完成了網絡的設計和安裝,工廠達到了最大生產能力,一切都按照預期運行,那么此時需要面臨的挑戰就是如何維持這種平穩的網絡作業狀態。

        一種解決方案是在項目之初就安裝容錯以太網(FTE),這是一種使用并不昂貴的成品組件實現冗余工業以太網的組網技術,這種技術能夠提供高可用性。FTE還能夠提供足夠的網絡診斷,實現對過程控制網絡的持續關注,可以作為DCS的一部分。

        而且,工廠必須在補丁和更新被載入生產系統之前對其進行功能和性能的測評。有經驗的網絡工程師深知網絡上的每一臺設備都必須正常工作,才能構成一個健康的網絡整體,正所謂一條臭魚腥了一鍋湯。

        二、控制性能

        良好的過程控制是建立在可靠和可重復的控制策略上的。過程控制器作為經典DCS體系結構的一部分,在作業方法上比PLC具有更多選擇。PLC的運行速度相對來說更快,而過程控制器的強項在于可重復性,這意味著控制策略的運行周期是固定的——運行的過快或者過慢都是不能接受的。在每一個運轉周期內實現可重復的控制,有助于工廠實現可重復的質量、生產率和作業結果。

        運行周期并非唯一差別,其他系統服務也將優先解決控制器的配置,例如,如果控制器產生的報警會對控制任務產生影響,那么這些報警就會被屏蔽,當過程擾動漸趨平穩時,再恢復這些警報。為了有效實現這種警報管理機制,必須能夠與控制產生警報的時間緊密配合,那些用來收集、存儲和報告這些警報的報警子系統和事件子系統也是如此。老話重提,系統的作業方法是DCS的核心。

        三、控制算法

        面向對象的功能模塊主要用于指定用戶功能的屬性。通過創建具有完整參數功能的功能模塊,用戶可以開發并對控制策略實現精準調整,無需重新設計控制功能,所有必需的功能都經過備案可選。應用工程師僅需將模塊集成到所需的控制配置中即可,十分容易。無需編程的自動備案控制器配置使DCS體系結構對于工程師的使用和故障排查來說十分高效。

        讓我們以一個常用的過程控制功能——PID模塊為例。使用DCS全球數據模型,可以通過配置界面獲得PID功能模塊的全部信息,此界面的各種算法已經通過驗證,可以按需選擇。HMI中的報警、趨勢分析和歷史數據功能所需的參數可以在一個站點輕松完成獲取和配置,無需再對HMI配置進行更改。

        四、HMI圖形

        HMI軟件包供應商通常都會吹噓操作員設計圖形界面是如何的容易。但是不管圖形界面設計的多么令人印象深刻,它都不能為工廠帶來直接的經濟效益。設想一下過程控制環境無需建立圖形界面,因為它們已經內置了圖形界面,這是多么愜意的一件事。

        但是隨著時代的變遷,在全球市場范圍內DCS系統的價格不斷降低,制造企業對其需求也隨之上升。

        如果系統控制功能和作業環境整合在一起,那么支撐過程工廠運轉的90%的功能都可以標準化。一些DCS平臺能夠提供上百種標準面板、分組顯示和狀態顯示,這不僅對于安全有效的工廠作業非常重要,關鍵這些功能是現成的。

        上述是關于PLCDCS控制系統的淺談,想了解更多請關注淺談PLC與DCS控制系統的區別(下)。

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