摘 要：DCS和PLC都是計算機技術(shù)與工業(yè)控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物挡医，DCS和PLC都依靠基于計算機技術(shù)的控制器完成控制運算、都通過I／O卡件完成與一次元件和執(zhí)行裝置的數(shù)據(jù)交換炸笋、都具備稱之為網(wǎng)絡(luò)的通信系統(tǒng)训癌。DCS和PLC非常相似，在輕工業(yè)機械中都有廣泛的應(yīng)用地毁，但兩者概念完全不同娶匠，這給工程實踐帶來選擇難的問題。從歷史沿革唠延、技術(shù)特點炭答、發(fā)展方向等幾個方面進行綜述．對輕工專業(yè)人員可提供借鑒。
關(guān)鍵詞:DCS袜簇；PLC匾颁；控制方式
1 DCS和PLC的歷史沿革及核心概念
　　DCS為集散控制系統(tǒng)的英文（TOTAL DISTRIBUTEDCONTROLSYSTEM）簡稱。指的是危險分散枷量、數(shù)據(jù)集中帮观。70年代中期進入市場，完成模擬量控制桃熄，代替以PID運算為主的模擬控制儀表先口。首先提出DCS這樣一種思想的是儀表制造廠商，當時主要應(yīng)用于化工行業(yè)瞳收。而PLC于60年代末研制成功池充，稱作邏輯運算的可編程序控制器（Programmable Logic Controller），簡稱PLC。主要應(yīng)用于汽車制造業(yè)收夸。
　　DCS和PLC的設(shè)計原理區(qū)別較大坑匠，PLC是從模仿原繼電器控制原理發(fā)展起來的，70年代的PLC只有開關(guān)量邏輯控制卧惜。它以存儲執(zhí)行邏輯運算厘灼、順序控制、定時咽瓷、計數(shù)和運算等操作的指令设凹；并通過數(shù)字輸入和輸出操作，來控制各類機械或生產(chǎn)過程茅姜。用戶編制的控制程序表達了生產(chǎn)過程的工藝要求闪朱。將其存入PLC的用戶程序存儲器，運行時按存儲程序的內(nèi)容逐條執(zhí)行引妖，以完成工藝流程要求的操作冕泡。
　　DCS是在運算放大器的基礎(chǔ)上得以發(fā)展的。把所有的函數(shù)缚迟、各過程變量之間的關(guān)系都設(shè)計成功能塊刑评。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關(guān)量和模擬量的運算上灭奉，即使后來兩者相互有些滲透且恼，但是仍然有區(qū)別。80年代以后过任，PLC除邏輯運算外捉寻，也增加了一些控制回路算法，但要完成一些復(fù)雜運算還是比較困難江眯，PLC用梯形圖編程硼洁，模擬量的運算在編程時不太直觀，編程比較麻煩屏疗。但在解算邏輯方面疾就，表現(xiàn)出快速的優(yōu)點。而DCS使用功能塊封裝模擬運算和邏輯運算艺蝴，無論是邏輯運算還是復(fù)雜模擬運算的表達形式都非常清晰猬腰，但相對PLC來說邏輯運算的表達效率較低。
　　DCS和PLC在歷史沿革上的差異是明顯的猜敢，對它們后續(xù)的發(fā)展產(chǎn)生了重大影響姑荷。然而，對后續(xù)發(fā)展影響最大的缩擂，并不是起源技術(shù)上的差別鼠冕，而是其起源概念的差別。DCS的核心概念是危險分散，數(shù)據(jù)集中的計算機控制系統(tǒng)懈费，因此DCS的發(fā)展過程计露。就是在不斷的運用計算機技術(shù)、通訊技術(shù)和控制技術(shù)的最新成果憎乙，來構(gòu)建一個完整的集散控制體系票罐，DCS給用戶提供的是一個完整的面向工業(yè)控制的安全可靠高效靈活的解決方案。
　　而PLC的核心概念是可編程序控制器泞边，目的是用來取代繼電器颖喧。執(zhí)行邏輯、計時顾惹、計數(shù)等順序控制功能铅坚，建立柔性程序控制裝置。所以厉亥，PLC不斷發(fā)展的主線是在不斷地提高各項能力指標兰斑，給用戶提供一個完善的功能靈活的控制裝置。
　　DCS是一個體系洲棍，PLC是一個裝置质圾，這是兩者在概念上的根本區(qū)別荔闭。這個區(qū)別的影響是深刻的助碰，它滲透到了技術(shù)經(jīng)濟的每一個方面。
2 DCS和PLC的技術(shù)特點與相互滲透
　　不同的概念基礎(chǔ)毒沥、不同的發(fā)展道路使得DCS和PLC有著各自不同的技術(shù)特點婚乌，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)展過程之中擒蝎。
2．1 控制處理能力
　　我們知道中姜，一個PLC的控制器，往往能夠處理幾千個I／0點（最多可達8000多個I／O）跟伏。而DCS的控制器丢胚，一般只能處理幾百個I／0點（不超過500個I／O）。難道是DCS開發(fā)人員技術(shù)水平太差了嗎?恐怕不是受扳。從集散體系的要求來說携龟，不允許有控制集中的情況出現(xiàn)，太多點數(shù)的控制器在實際應(yīng)用中是毫無用處的勘高，DCS開發(fā)人員根本就沒有開發(fā)帶很多I／0點數(shù)控制器的需要驅(qū)動峡蟋，他們的主要精力在于提供體系的可靠性和靈活性。而PLC不一樣华望，作為一個獨立的柔性控制裝置蕊蝗，帶點能力越強當然也就代表其技術(shù)水平越高了，至于整個控制體系的應(yīng)用水平呢，這主要是工程商和用戶的事情蓬戚，而不是PLC制造商的核心目標夸楣。
　　控制處理能力的另一個指標，運算速度如麦，在人們印象當中PLC也比DCS要快很多播托。從某一個角度來看，情況也的確如此滋冀，PLC執(zhí)行邏輯運算的效率很高丙藤，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)凿食；而DCS在處理邏輯運算和模擬運算時采用相同的方式窘螃，其控制周期往往在100ms以上。我們用PID算法來比較時馒俊，可以發(fā)現(xiàn)PLC執(zhí)行一個PID運算在幾個毫秒册向，而NET—WORK6000+DCS的T2550控制器解算一個PID也需要1個毫秒，這說明PLC和DCS和實際運算能力是相當?shù)谋茏幔承┬吞柕腄CS控制器甚至更強瘸卦。而控制周期上的差異主要與控制器的調(diào)度設(shè)計有關(guān)。大型PLC往往使用副CPU來完成模擬量的運算蔓嚷，主CPU高速地完成開關(guān)量運算柳锣，所以即使模擬運算速度一般，在開關(guān)量控制方面的速度表現(xiàn)還是非常優(yōu)秀的雕蔽。而DCS以同樣的速度來處理開關(guān)量和模擬量運算折柠，控制周期的指標確實不理想。新型的DCS控制器學(xué)習(xí)了大型PLC的設(shè)計批狐，在控制周期方面的表現(xiàn)獲得了大幅度的提高扇售。以NET—WORK6000+DCS的T2550控制器為例∠В控制器可以設(shè)置四個不同優(yōu)先級的任務(wù)承冰，最小運算周期可以設(shè)為10ms，配合高速I／O卡件食零，控制周期能夠達到l 5～20ms困乒。而模擬量運算設(shè)置在其它周期較長的任務(wù)中。
2.2 數(shù)據(jù)通訊交換
　　在造紙生產(chǎn)線慌洪、制糖生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)中存在大量的數(shù)據(jù)通訊與交換顶燕，數(shù)據(jù)通訊交換主要是指控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)及其數(shù)據(jù)交換形式。在這個方面DCS有著先天的優(yōu)勢冈爹。集散系統(tǒng)的“分散”主要體現(xiàn)在獨立的控制器上涌攻，“集中”主要體現(xiàn)在具有完整數(shù)據(jù)的人機交互裝置上欧引，而將分散和集中連接成集散系統(tǒng)的正是網(wǎng)絡(luò)。因此鹊尤，從DCS發(fā)展的早期迈招，網(wǎng)絡(luò)就成為了DCS生產(chǎn)廠家的核心技術(shù)方向，冗余技術(shù)衣剂、窄帶傳輸技術(shù)都是DCS廠家最早研發(fā)或應(yīng)用成功的缘赋。PLC主要是按照獨立裝置來設(shè)計的，其“網(wǎng)絡(luò)”實際上是串行通訊惊派。
　　PLC數(shù)據(jù)通訊交換的問題誓胆，主要源于PLC長期以來做為一個獨立裝置在發(fā)展。沒有系統(tǒng)概念送服；而且主要應(yīng)用在小型控制系統(tǒng)中庸飘，問題暴露得并不明顯，所以發(fā)展較慢炼杉。目前也有一些大型PLC在這個方面有所提高瞒帜，但是要達到DCS的水平還需要一個相當長的過程。
2．3 組態(tài)維護功能
　　組態(tài)維護功能包括邏輯組態(tài)踢漏、下載修改征绸、運行調(diào)試、遠程診斷等俄占。
　　早期管怠，PLC以梯形圖為主，DCS以模塊功能圖為主颠放。經(jīng)過多年的發(fā)展排惨，國際電工委員會通過IEC1131—3標準規(guī)定了五種編程語言吭敢，目前主流的DCS和PLC都表示符合這個標準碰凶，支持其中的幾種或全部編程語言。從開發(fā)效率和程序可讀性來考慮鹿驼，模塊功能圖和順序功能圖越來越成為主要的編程方式欲低，梯形邏輯和結(jié)構(gòu)化文本成為了自定義模塊的開發(fā)工具。大型PLC在組態(tài)方式上越來越像DCS畜晰，差距在逐漸縮小砾莱，而小型PLC仍然以梯形圖為主。
　　DCS經(jīng)過多年的發(fā)展凄鼻，積累了大量的高級算法模塊腊瑟。例如NETWORK6000+具有的設(shè)備級模塊，在一個模塊中集中完成了面向設(shè)備的基本控制和故障報警功能唠陈，在網(wǎng)絡(luò)通訊中也已此模塊為單位進行傳遞僚尚，大大提高了軟件開發(fā)的效率骂妻。一個設(shè)備級模塊相當于0．5K的梯形圖邏輯量，PLC要完成同樣的功能原堂，就要煩瑣得多了篡氯。
　　在下載修改、運行調(diào)試斗退、遠程診斷方面即耕，PLC缺乏解決方案。而DCS從一設(shè)計之初就是從系統(tǒng)需要的角度出發(fā)的菠昼，有著多年積累的完善的解決方案克导。以NETWORK6000+DCS為例，系統(tǒng)既可以在線修改控制策略脯砚，也可以在線下載控制策略像兆，修改和下載過程中，對系統(tǒng)的正常運行沒有影響糜曲。NET—WORK6000+DCS有完善的虛擬DCS功能河哑，不但可以用于組態(tài)邏輯的驗證，而且能夠構(gòu)建成完整的虛擬DCS與模型相連龟虎，完成系統(tǒng)的仿真調(diào)試璃谨。NETWORK6000+DCS具有完善的安全措施，提供基于廣域網(wǎng)的遠程調(diào)試方案鲤妥。
2．4 硬件封裝結(jié)構(gòu) 
　　PLC一般為大底版式機架佳吞，封閉式I／0模件，封閉式結(jié)構(gòu)有利與提高I／O模件的可靠性棉安，抗射頻底扳、抗靜電、抗損傷贡耽。PLC模件的I／O點數(shù)有8點衷模、16點、32點蒲赂。
　　DCS大部分為19英寸標準機箱加插件式I／O模件阱冶，I／O模件為裸露式結(jié)構(gòu)。每個模件的I／O點數(shù)有8點和16點滥嘴，很少使用32點模件能眠。
　　DCS的這種結(jié)構(gòu)源于其使用領(lǐng)域主要在大型控制對象，19英寸標準機箱便于密集布置捍陌，較少的I／O點數(shù)則是由于對分散度的要求糖窃。PLC的大底版式機架，封閉式模件結(jié)構(gòu)在管理和配置上更加靈活颁究，單個設(shè)備的可靠性更高烦优。因此涮观，不少DCS也吸收了PLC在結(jié)構(gòu)上的優(yōu)點，采用了和PLC相似的封裝結(jié)構(gòu)尺桅，如I／A采用金屬外殼梳让，NETWORK一6000+采用導(dǎo)電塑料外殼。
2．5 人機交互裝置
　　在早期裂瘤，DCS作為一個系統(tǒng)喻名，其人機交互裝置是DCS廠家提供的專用裝置。而PLC廠家一般不提供人機交互裝置薇雳，往往由工程商自主采用通用的監(jiān)控軟件來完成（如ifix疚筋、intouch、組態(tài)王）足绅。DCS集成的人機交互裝置往往有著功能較專業(yè)捷绑、穩(wěn)定性較好的特點，但是其價格也很高氢妈。隨著PLC技術(shù)的快速發(fā)展粹污，一些通用監(jiān)控軟件發(fā)展很快，功能和性能逐漸超過了DCS廠家提供的專用裝置首量。因此不少DCS廠家逐步放棄了專用的人機交互裝置壮吩，轉(zhuǎn)而和PLC一樣也使用了通用的監(jiān)控軟件。DCS廠家使用通用監(jiān)控軟件并不是簡單地拼裝加缘，而是在通用監(jiān)控軟件的基礎(chǔ)上鸭叙，通過合作開發(fā)，將自已多年積累的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)拣宏、系統(tǒng)自診斷技術(shù)以專用軟件包的形式保留和繼承下來了沈贝。例如，NETWORK一6000+早期曾經(jīng)使用過基于專用操作系統(tǒng)的T1 000人機交互系統(tǒng)勋乾，而目前主要使用基于FIX／IFIX或INTOUCH的T3500人機交互系統(tǒng)宋下。其中的LINPOLL網(wǎng)絡(luò)通訊包是由歐陸公司開發(fā)集成的。
3 DCS和PLC的市場情況和發(fā)展方向
　　分析一下主廠房DCS和輔助車間控制系統(tǒng)的市場競爭情況箍伏，我們會發(fā)現(xiàn)一個有趣的現(xiàn)象裤狱。主廠房DCS的競爭往往在不同品牌的供應(yīng)商或代理商之間展開，競爭激烈揪馅，DCS的價格不斷下調(diào)。而輔助車間控制系統(tǒng)的競爭往往在同一品牌PLC的各個工程商之間進行捡霹，門檻較低瞳州，競爭更加激烈，但是PLC的價格下調(diào)幅度卻并不如DCS明顯卧袄。主要原因是DCS的生產(chǎn)商直接參與競爭寒护，在巨大的市場壓力下削父，不斷下調(diào)設(shè)備制造費用和工程實施費用。而PLC的生產(chǎn)商不直接參與競爭潭鞭，各個工程商只能下調(diào)自身有限的工程費用朗夺，空間有限。從現(xiàn)在情況看來汤笋，DCS與高檔PLC的價格差距已不明顯背哎，輔助車間仍然較多地采用PLC，是市場的慣性使然砚哗。
　　隨著對環(huán)境保護和勞動保護要求的不斷提高龙助，對輔助車間控制的要求也不斷提高，在這個大環(huán)境下蛛芥，DCS系統(tǒng)進入輔助車間控制已成為趨勢提鸟。NETWORK6000+DCS因其綜合的技術(shù)經(jīng)濟優(yōu)勢，已經(jīng)并將繼續(xù)在輔助車間控制方面發(fā)揮越來越大的作用仅淑。在輔助車間應(yīng)用廣泛的PLC也并不會就此退出輕工自動化的歷史舞臺称勋，前所未有的競爭壓力，將會促使PLC廠商在技術(shù)上向DCS標準靠攏涯竟，在價格上作出更大的努力铣缠。市場競爭的結(jié)果，將使用戶獲得更大的利益昆禽。
4 結(jié)論
　　DCS和PLC作為計算機技術(shù)和控制技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物蝗蛙，為火電廠熱工自動化水平的提高都作出了各自的貢獻。由于兩者在應(yīng)用上有較大的相通性醉鳖，在不同的時期捡硅，其各自的技術(shù)或價格優(yōu)勢，都會直接影響到其市場地位剪炮。而市場的反應(yīng)也會或快或慢地反映到各自的技術(shù)發(fā)展和價格調(diào)整上讶瘩。從總的趨勢來看，DCS和PLC在技術(shù)上的融合和促進將會是競爭的主流藤门，而在性價比方面欺划，你來我往地不斷攀升，也將是發(fā)展的主旋律酒尝。
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