新時(shí)期PLC和DCS在冶金生產(chǎn)中的選擇和應(yīng)用分析

郭艷冬

摘要：隨著科技的發(fā)展，PLC系統(tǒng)和DCS系統(tǒng)在冶金生產(chǎn)過程中，起著越來越重要的作用，過程監(jiān)控系統(tǒng)可以提供冶金的產(chǎn)量、質(zhì)量、安全等監(jiān)控指標(biāo)，以便完成對(duì)生產(chǎn)工藝參數(shù)的檢測(cè)、顯示、記錄、調(diào)節(jié)、控制、報(bào)警等功能。這些系統(tǒng)主要就是對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并且結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)，體現(xiàn)安全、高效又經(jīng)濟(jì)的功能。下文就PLC和DCS在冶金生產(chǎn)中的選擇和應(yīng)用分析進(jìn)行淺談。

關(guān)鍵詞：PLC；DCS ；選擇；應(yīng)用

引言

在現(xiàn)代的工業(yè)領(lǐng)域中，為了方便工業(yè)企業(yè)的發(fā)展和管理，多數(shù)廠家都已經(jīng)采用PLC和DCS技術(shù)作為自動(dòng)化生產(chǎn)線的控制器。在未來的工業(yè)生產(chǎn)中，PLC和DCS仍然能夠引導(dǎo)自動(dòng)化行業(yè)的發(fā)展，隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，PLC和DCS也將在各個(gè)領(lǐng)域更加適應(yīng)不同客戶的要求。

一、DCS分散控制系統(tǒng)特點(diǎn)介紹

DCS是分散控制系統(tǒng)（Distributed Control System）的簡稱，國內(nèi)一般習(xí)慣稱為集散控制系統(tǒng)。它是一個(gè)由過程控制級(jí)和過程監(jiān)控級(jí)組成的以通信網(wǎng)絡(luò)為紐帶的多級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，綜合了計(jì)算機(jī)（Computer）、通訊（Communication）、顯示（CRT）和控制（Control）等4C技術(shù)，其基本思想是分散控制、集中操作、分級(jí)管理、配置靈活、組態(tài)方便，DCS特點(diǎn)如下[1]。第一，高可靠性的特點(diǎn)。第二，易于維護(hù)的特點(diǎn)。第三，靈活性的特點(diǎn)。第四，協(xié)調(diào)性的特點(diǎn)。第五，控制功能齊全的特點(diǎn)。

二、PLC可編程邏輯控制器的功能特點(diǎn)

1、可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)

高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能[2]。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的F系列PLC平均無故障時(shí)間高達(dá)30萬小時(shí)。

2、配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)

PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。

3、易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎

PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備[3]。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語言的人使用計(jì)算機(jī)從事工業(yè)控制打開了方便之門。

三、PLC和DCS的區(qū)別

DCS更側(cè)重于過程控制領(lǐng)域（如化工、冶煉、制藥等）主要是一些現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)的監(jiān)視和調(diào)節(jié)控制，而PLC則側(cè)重于邏輯控制（機(jī)械加工類）。當(dāng)然現(xiàn)在的PLC也能很好的處理過程控制問題，但是沒有DCS專業(yè)。模擬量大于100個(gè)點(diǎn)以上的，一般采用DCS；模擬量在100個(gè)點(diǎn)以內(nèi)的，一般采用PLC。DCS是一種“分散式控制系統(tǒng)”，而 PLC只是一種控制“裝置”，兩者是“系統(tǒng)”與“裝置”的區(qū)別。系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)任何裝置的功能與協(xié)調(diào)，PLC裝置只實(shí)現(xiàn)本單元所具備的功能。

DCS網(wǎng)絡(luò)是整個(gè)系統(tǒng)的中樞神經(jīng)，DCS系統(tǒng)通常采用的國際標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議 TCP/IP。它是安全可靠雙冗余的高速通訊網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)的拓展性與開放性更好。而 PLC因?yàn)榛旧隙紴閱蝹€(gè)小系統(tǒng)工作，在與別的PLC或上位機(jī)進(jìn)行通訊時(shí)，所采用的網(wǎng)絡(luò)形式基本都是單網(wǎng)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議也經(jīng)常與國際標(biāo)準(zhǔn)不符。

響應(yīng)速度不同。PLC最早出現(xiàn)的目的是代替繼電器邏輯，因?yàn)槔^電器邏輯的響應(yīng)速度一般都在幾個(gè)毫秒以下，因此要求PLC的響應(yīng)速度要快；而DCS最早出現(xiàn)的目的是代替二次儀表，一般儀表都是測(cè)量壓力、流量、溫度、液位等，響應(yīng)速度都在幾百個(gè)毫秒到幾秒不等，要求響應(yīng)速度不高，但控制的計(jì)算方法一般都比繼電器邏輯復(fù)雜，因此DCS犧牲了速度去完成復(fù)雜的計(jì)算。

兩者的掃描方式不同。PLC是從程序的開始一直掃描到程序結(jié)束，然后不斷循環(huán)掃描，可以說是一根腸子通到底的方式；DCS是按控制環(huán)掃面，可以說是一個(gè)多任務(wù)同時(shí)工作的方式。

I/O冗余。DCS和PLC都能做到CPU冗余、電源冗余、底板冗余、網(wǎng)絡(luò)冗余，但目前無論哪個(gè)品牌的PLC都沒有做到I/O冗余，而DCS能做到I/O冗余。

三、系統(tǒng)的選擇

通常在冶金生產(chǎn)過程中，如果系統(tǒng)規(guī)模較大、復(fù)雜程度較高時(shí)優(yōu)先選擇DCS系統(tǒng)，因?yàn)镈CS可以對(duì)大量的模擬數(shù)據(jù)信息進(jìn)行快速處理、分析、運(yùn)算，能夠?qū)⒏鞣N復(fù)雜繁瑣的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。但是如果從經(jīng)濟(jì)適用的角度考慮，一些小型的，廉價(jià)的，性價(jià)比較高的系統(tǒng)可以采用PLC的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。從售后服務(wù)的角度看，目前西門子S7系列PLC和美國羅科韋爾AB系列PLC占據(jù)主要市場(chǎng)，因此在選擇相應(yīng)的系統(tǒng)時(shí)，還應(yīng)該考慮售后服務(wù)，技術(shù)是否有改進(jìn)，能否對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)。

結(jié)語：

通過對(duì)新時(shí)期PLC和DCS的特點(diǎn)進(jìn)行了分析，以及在冶金生產(chǎn)中的選擇進(jìn)行簡要的分析，從而便于工業(yè)企業(yè)提高自動(dòng)化水平，選擇合適的控制系統(tǒng)，從而降低工程造價(jià)，促進(jìn)企業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 葛鎖良，袁業(yè)劍. 基于DCS和PLC的腈綸紡絲生產(chǎn)線混合控制系統(tǒng)[J]. 電氣自動(dòng)化. 2010（06）

[2] 周學(xué)慧，袁奕，羅永濤. DCS與PLC控制系統(tǒng)的特點(diǎn)分析[J]. 平頂山工學(xué)院學(xué)報(bào). 2005（01）

[3] 李小綿. 淺析自動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)——IPC、PLC、DCS、FCS、CIMC、SCADA[J]. 科技信息. 2009（17）