如何选择可编程逻辑控制器(PLC)和分散控制系统(DCS)需要具体情况具体分析,因为不同的应用场景对控制系统的要求不同。让我们来看看。
可编程逻辑控制器
1、从开关控制到顺序控制、输送处理,自下而上连续PID控制等多功能。 PID在中断站。
2、一台PC机可以作为主站,多台同类型的PLC可以作为从站。
3、也可以一台PLC作为主站,多台同类型PLC作为从站,组成PLC网络。这比用PC机作为主站方便:有用户编程时,不需要知道通讯协议,只要按照使用说明书格式编写即可。
4、PLC电网可作为独立的DCS,也可作为DCS的子系统。
5、PLC主要用于工业过程中的顺序控制,新型PLC还具有闭环控制功能。
分布式控制系统
1、集散控制系统DCS一套
融合4C(Communication、Computer、Control、CRT)技术的监控技术。
2、从上到下树形拓扑的大系统,其中通信是关键。
3. PID在中断站。中断站以树形拓扑和并行连续链路结构连接计算机和现场仪表和控制设备。从中断站到现场仪表还有大量并行电缆。
4. 模拟信号,A/D---D/A,与微处理器混合。
5. 一台仪器通过一对电线连接到I/O,并从控制站连接到LAN。
6、DCS为控制(工程师站)、操作(操作员站)、现场仪表(现场测控站)三级结构。用于大型连续过程控制,如石油化工等。
如何选择PLC和DCS系统
如何选择可编程逻辑控制器(PLC)和分散控制系统(DCS)需要具体情况具体分析,因为不同的应用场景对控制系统的要求不同。
控制系统平台将对自动化系统满足优化生产、保持可用性和获取数据需求的方式产生一定的影响。选择控制系统时缺乏远见还会影响未来的扩展、流程优化、用户满意度和公司利润。
除了一些基本准则(例如如何控制流程)之外,设计团队还必须考虑各种因素,例如安装、可扩展性、维护、保养等。
目前,虽然PLC系统对于小型设备来说可能是最具成本效益的,但DCS系统提供了更经济的可扩展性,并且更有可能获得更高的初始投资回报。
PLC是一种工业计算机,用于控制机器人、高速包装、装瓶和运动控制等制造过程。在过去的20年里,PLC增加了更多的功能,为小型工厂和装置创造了更多的利益。 PLC通常作为独立系统运行,但也可以与其他系统集成并通过通信相互连接。由于每个PLC 都有自己的数据库,因此集成需要控制器之间进行某种程度的映射。这使得PLC 特别适合不需要太多扩展的小型应用。
DCS系统将控制器分散在整个自动化系统中,并提供通用接口、高级控制、系统级数据库和易于共享的信息。传统上,DCS 主要用于过程技术和大型工厂。大型系统应用程序在工厂的整个生命周期中更容易维护。
PLC是根据继电器控制原理开发的。存储执行逻辑运算、顺序控制、计时、计数、运算等操作的指令;并通过数字输入和输出操作来控制各类机械或生产过程。用户编写的控制程序表达了生产过程的工艺要求,并预先存储在PLC的用户程序存储器中。运行时,将存储的程序内容一一执行,完成工艺流程所需的操作。
PLC与DCS工程分析比较
PLC的CPU中有一个程序计数器,指示程序步的存储地址。程序运行过程中,每执行一个步骤,计数器就会自动加1。程序从起始步(步号为零)到最后一步(通常是结束指令)顺序执行。 ),然后返回到循环操作的起始步骤。
每个PLC完成一次循环操作所需的时间称为一个扫描周期。不同型号的PLC的循环扫描周期从1微秒到几十微秒不等。 DCS没有程序计数器这样的循环操作。这也是PLC 冗余度低于DCS 的原因。
DCS是在运算放大器的基础上发展起来的。将所有功能和过程变量之间的关系做成功能块(有些DCS系统称为膨化块)。 DCS和PLC在性能上的主要区别在于开关量的逻辑计算和模拟量的计算。尽管两者后来相互渗透,但仍然存在差异。
20世纪80年代以后,除了逻辑运算之外,PLC控制回路中使用的算法功能也得到了极大的增强。但PLC采用梯形图编程,编程时模拟量的操作不直观,使得编程比较麻烦。但从求解逻辑上来说,却显示出速度快的优势。在微秒级别,解决一个1k逻辑程序只需要不到1毫秒。它将所有输入视为开关量,16位(也有32位)是模拟量。
DCS将所有输入视为模拟量,1位为开关量。解决一个逻辑需要数百微秒到几毫秒。 PLC解决一次pid运算需要几十毫秒,与DCS的运算时间相当。
在接地电阻方面,对于PLC的要求可能不高,但对于DCS来说必须在几欧姆以下(一般在4欧姆以下)。模拟隔离也非常重要。
对于相同I/O点数的系统,采用PLC的成本比采用DCS低(可节省40%左右)。 PLC没有专用的操作站。它使用的软件和硬件是通用的,因此维护成本比DCS低得多。如果被控对象主要是设备联锁,回路相对较少,则采用PLC比较合适。
如果以模拟量控制为主,功能运算较多,最好采用DCS。 DCS在控制器、I/O板卡、通讯网络等的冗余性、一些高级操作以及行业的特殊要求方面比PLC要好得多。由于PLC使用通用的监控软件,因此更容易设计企业的管理信息系统。
PLC和DCS系统通常分别适用于离散制造和过程制造。使用PLC 系统的离散制造设施通常由单独的生产单元组成,主要用于完成组件的组装,例如贴标、填充或研磨。工艺制造设施通常使用自动化系统,按照配方进行生产,而不是以连续和批量方式进行批量生产。大型连续加工设施,例如炼油厂和化工厂,使用DCS 自动化系统。混合应用通常同时使用PLC 系统和DCS 系统。在为应用选择控制器时,需要考虑流程规模、可扩展性和未来更新计划、集成需求、功能、高可用性和工厂设施生命周期内的投资回报等因素。
影响如何决定的相关因素
工艺尺寸:
需要多少个输入/输出(I/O) 点?小型系统(
对于独立安装,PLC 系统是理想的选择。当一个工厂配置多套PLC系统时,就会有互联的需求。这通常很难实现,因为数据通常需要使用通信协议进行映射。当然,集成是没有问题的,但是当有变更需求时,用户的麻烦就来了:一旦某个PLC系统发生变更,两个PLC可能会因为数据映射受到影响而无法正常通信。对于DCS系统来说,根本不需要映射,配置变更只是一个简单的过程;控制器随系统一起提供。
高可用性:
对于可用性要求高的流程,DCS系统可以提供冗余配置效率并促进冗余,这对于将成本控制在预算范围内至关重要。
功能要求:
某些行业和设施需要历史数据库、简化的警报管理以及具有通用用户界面的中央控制室。其他则需要制造执行系统(MES) 集成、高级控制和资产管理。这些应用程序内置于DCS 系统中(见图3),可以轻松添加到自动化工程应用程序中,而无需添加单独的服务器或增加集成成本。就此而言,DCS系统更加经济,可以提高生产率并降低风险。
图3:每个系统平台都有独特的数据库要求
终身投资回报率:
设施需求因行业而异。对于规模较小的过程项目,无需扩展或与其他过程区域集成,因此PLC系统具有良好的投资回报。 DCS系统可能有较高的安装成本,但从全生命周期的角度来看,DCS系统带来的生产和安全效益的增加将抵消部分成本。平衡短期需求与长期愿景对于运营确定性和改进工厂运营和维护至关重要。