集成PLC与DCS的新型过程控制系统

PLC是由早期继电器逻辑控制系统与微机计算机技术相结合而发展起来的,它是以微处理器为主的一种工业控制仪表,它融计算机技术、控制技术和通信技术于一体,集顺序控制、过程控制和数据处理于一身,可*性高、功能强大、控制灵活、操作维护简单。近几年来,可编程序控制器及组成系统在我国冶金、电厂、轻工石化、矿业、水处理等行业更是到了广泛的应用,并取得了一定的经济效益。由于工业生产过程是一个分散系统,因此过程控制的方式最好是分散进行,而监视、操作和最佳化管理应以集中为好。随着工业生产规模不断扩大,控制管理的要求不断提高,过程参数日益增多,控制回路越加复杂,在70年代中期产生了集散控制系统,他一经出现就受到工业控制界的青睐。DCS是集计算机技术、控制技术、网络通信技术和图形显示技术于一体的系统。与常规的集中式控制系统相比有如下特点:1、实现了分散控制。它使得系统控制危险性分散、可*性高、投资减小、维护方便。2、实现集中监视、操作和管理。使得管理与现场分离,管理更能综合化和系统化,3、采用网络通信技术,这是DCS的关键技术,它使得控制与管理都具实时性,并解决系统的扩充与升级问题。目前,由于PLC把专用的数据高速公路(HIGHWAY)改成通用的网络,并逐步将PLC之间的通信规约*拢使得PLC有条件和其它各种计算机系统和设备实现集成,以组成大型的控制系统,这使得PLC系统具备了DCS的形态,这样,基于PLC的DCS系统目前在国内外都得到了广泛的应用。可编程序控制器(PLC)及集散控制系统(DCS)是目前工业控制领域最广泛使用的两种控制技术,它们各自具有明显的优势及劣势,如PLC在高速的顺序控制中占主导地位,而DCS则在复杂的过程控制中占优势；PLC体积小,使用灵活,价格相对较低,但在通讯功能及管理能力方面不及DCS,DCS虽然通讯及管理能力较强,但体积大,价格相对较高.在这种情况下,用户期望得到一种集PLC与DCS优点于一体的控制系统,这种混合式控制系统(以下简称HCS)应既能完美地实现逻辑及顺序控制,又能很好地完成过程控制,同时还应具有管理功能,且体积小,价格较低,可*性高。一些自控设备生产厂商已有产品问世,Rockwell公司新近推出的Allen-Bradley(A-B)品牌ProcessLogix过程控制系统便是其中一例。本文将介绍一种混合式控制系统,既吸取传统DCS“管理集中,控制分散”的设计精髓,又保留传统PLC所固有的灵活性及低价位等优点,适用于离散控制、顺序控制及连续控制场合,以最低成本来完成高技术的自动化。

一、PLC与DCS比较

如果按从弱至强将PLC与DCS的性能划分为1至10个等级,则可将它们的对比列于表1

表1 PLC与DCS的比较

比较项目 PLC控制 DCS控制

高速顺序控制 10 6

复杂过程控制 6 10

硬件可*性 9 8

联网和通讯功能4 8

管理能力 3 9

系统诊断和报警3 8

早期的PLC以数字量的顺序控制为主。随着PLC功能不断扩充,PLC增加了模拟量控制功能、PID调节功能、通讯联网功能及分级控制功能等,在过去DCS占统治地位的化工、冶金等行业也可由PLC进行控制。但PLC难以组成大型、复杂、综合的系统,如果过多的PC企图通过网络与过多的PLC通讯,则可能导致瓶颈现象及计时上的困难。

DCS是由模拟仪表控制系统发展而来,初期的功能以回路调节为主,之后又加入了顺序控制的功能。DCS的设计思想是操作管理集中,控制分散以提高整个系统的可*性及管理能力。DCS的上述优势使它在控制系统的高端市场仍占主流。但DCS比PLC价位高,对一些资金有限的中小型企业有时难以承受。

本文探讨的这种混合式控制系统整合了PLC与DCS的优势,对需要实现低成本自动化(LCA)的场合尤为适用。

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