PLC與DCS集成的前景

PLC與DCS集成的前景

分布式控制系統(tǒng)（DCS）在過程控制工業(yè)中處于無可置疑的統(tǒng)治地位，而可編程邏輯控制設備（PLC）在離散制造業(yè)中也是如此。在過程工業(yè)中，由于過程控制的功能主要通過專門的DCS進行調(diào)節(jié)，停工的功能主要通過PLC的應用來完成，因此在本文中我們將討論在將來將分布式控制系統(tǒng)（DCS）和可編程邏輯控制設備（PLC）集成應用的可行性。

過程工業(yè)與DCS

很多流程工業(yè)，例如石油精煉、化學合成、發(fā)電廠、造紙廠以及金屬冶煉一直采用DCS用于過程控制。例如控制、歷史記錄、顯示以及輸出等許多主要功能都需要進行分散處理。DCS的分布包括中央處理器、輸入輸出卡分布、通路以及現(xiàn)場連接（排列好），這保證了對控制點連接進行添加、調(diào)整和刪除的靈活性。這樣，一個控制系統(tǒng)的故障不會影響到其他與其相連接的控制系統(tǒng)的功能。過程工業(yè)領域的性能和穩(wěn)定性要求決定了DCS在流程工業(yè)中不可動搖的統(tǒng)治地位。

離散制造業(yè)與PLC

PLC是從離散制造業(yè)的應用設備中演化而成，與典型的DCS控制系統(tǒng)的邏輯完全不同，它在中央處理器的幫助下能夠讀取所有的輸入數(shù)據(jù)、執(zhí)行程序并將輸出結果轉換成可編程的狀態(tài)，從而完全替代了使用物理設備的硬件邏輯系統(tǒng)。這個過程由重復的掃描完成，每次的掃描時間不超過幾毫秒。包括汽車自動化、樓宇自動化、電子和半導體設備以及運輸?shù)入x散制造業(yè)一直都采用PLC。

DCS和PLC的共同功能

除了典型的DCS擁有的控制功能外，連續(xù)控制功能也已經(jīng)用來滿足邏輯編程的需要，二者使用相同的處理器與。在連續(xù)工藝的工廠中，邏輯和工藝控制需要分開處理，在這里，典型的PLC就找到了用武之地（與DCS共同使用）。DCS的使用比PLC的邏輯應用成本相對較高，同時，安全停工的工藝需要專門的系統(tǒng)來作為獨立的過程控制系統(tǒng)。在很長的一段時間里， DCS都是過程控制的主要設備，而PLC則是連續(xù)過程工業(yè)中停工操作的主要設備。當DCS和PLC分別應用于過程控制和邏輯功能時， PLC接收從DCS（連續(xù)輸入）以及掃描現(xiàn)場（數(shù)字或模擬輸入）傳輸過來的數(shù)據(jù)。PLC完全根據(jù)從掃描現(xiàn)場接收到的數(shù)據(jù)來決定設備的狀態(tài)（工廠工藝的一部分），而DCS的控制操作是完全獨立的。通過從DCS得到的連續(xù)輸入數(shù)據(jù)， PLC可以用于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

3 Cs - 公用硬件，匯聚技術，增強通訊... ...

DCS和PLC的處理器始終保持和高速處理器的時代發(fā)展同步,而與控制設備連接的輸入/輸出卡片的處理器也十分強大。采用兩套相同但是獨立的通路設計,使生產(chǎn)商在控制設備和輸入/輸出設備中實現(xiàn)模擬和數(shù)字信號的合理控制。這種設計已經(jīng)在一些實例中得到了實現(xiàn)。隨著更多的生產(chǎn)商采用了這種設計，如Yokogawa公司，ABB公司，西門子公司。DCS和PLC的控制有相似的功能但是在應用前景上卻有一些不同。

在工藝工廠中安全工具系統(tǒng)（SIS）的執(zhí)行是安全的PLC的關鍵部分。包括IEC 61508, IEC 71511以及 ISA SP85在內(nèi)的很多標準 都已經(jīng)被用于TUV等認證的實際標準所代替。這個標準包括對整個工具系統(tǒng)進行認證，而不僅僅是邏輯控制單元。安全完整性級別（SIL）認證包括額外的成本，這也為生產(chǎn)商提供了一個通過對普通的硬件進行優(yōu)化達到縮減成本目的的機會。這樣也能相應地為用戶節(jié)省成本。

ARC公司觀察到Fieldbus Foundation (FF)和Profibus Nutzerorganisation (PNO)都把安全生產(chǎn)放在第一位。FF已經(jīng)設計了Foundation Fieldbus安全工具系統(tǒng)（FF-SIS）并得到了TUV的承認，預計將在2005年末投入生產(chǎn)。Profibus也在安全檢測上作出了同樣的努力，即將通過TUV的認證，并同時進行產(chǎn)品生產(chǎn)。產(chǎn)品性能中比較重要的部分將在普通平臺和網(wǎng)絡上共享，軟件采用在DCS中應用的軟件。但是PLC仍然保持在停產(chǎn)功能上的特征，同時，保證可避免的停工期。

目前,生產(chǎn)商對利用通用平臺代替目接系統(tǒng)不同單元的專有平臺興趣極大。由于原來系統(tǒng)平臺的概念已深入人心,DCS和PLC的工程功能總是分別使用，并在不同的模式下進行必要的調(diào)整。類似Ethernet的普通交流平臺,采用一個簡單的工程站點用于設定DCS和PLC，同時這種平臺也可使普通的警報器和工藝調(diào)節(jié)系統(tǒng)停留在一個位置，也就不需要使用昂貴的第三方設備,來集成從DCS和PLC得到的兩種數(shù)據(jù)。簡單的工程站點的概念為集成能夠識別(IEC 61134)程序語言的標準提供了機會。在兩套系統(tǒng)設置的方法（舉例來說，功能阻塞）中有許多共同之處，這也就大大縮減了人員培訓成本。事實上，用于DCS和PLC的簡單操作站點正在設計中。

通過實際上的Modbus RTU協(xié)議， DCS和PLC之間的傳統(tǒng)分界已經(jīng)控制住了PLC在進一步工藝中從DCS吸引數(shù)據(jù)的意圖。在大多數(shù)情況下， PLC有能力從DCS中讀取數(shù)據(jù)，而不會將數(shù)據(jù)寫入DCS。當從PLC向DCS中寫入數(shù)據(jù)時，如果二者不能相互通訊，僅數(shù)據(jù)傳輸速度本身就將影響工藝的控制功能。目前的趨勢是采用一個平臺能夠同時集成DCS和PLC，例如Ethernet平臺以及應用TCP/IP協(xié)議進行數(shù)據(jù)轉換。

這種方法不僅不需要在DCS一端增加額外的部件，同時還保證了系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸速度更快，為系統(tǒng)帶來更好的穩(wěn)定性。我們應該對帶有普通功能，但是在相同的平臺上由于不同的應用范圍用于不同領域的DCS和PLC的平臺進行形象化操作。

固定資產(chǎn)管理（PAM）

ARC公司觀察后指出“很多供應商已經(jīng)開發(fā)出用于固定資產(chǎn)管理（PAM）的有效程序，可以為客戶提供控制工藝的途徑，同時發(fā)展計劃維護和操作策略，在問題暴露之前進行識別并解決，為提高工廠生產(chǎn)能力和操作性能（OpX）提供了關鍵的要素?！薄墓潭ㄙY產(chǎn)管理（PAM）中得到的大部分數(shù)據(jù)將通過普通的運輸平臺進行有效處理，例如FF HSE或Profibus DP，用來代替分別從DCS和PLC得到的數(shù)據(jù)。舉例來說，OPC的連通性保證了位于DCS和PLC工作站的OPC服務器能夠提供帶有連續(xù)或歷史數(shù)據(jù)的典型固定資產(chǎn)管理（PAM）（客戶OPC）。DCS和PLC在功能方面的集成與設備結構方面的統(tǒng)一為實現(xiàn)固定資產(chǎn)管理（PAM）優(yōu)勢的最大化提供了機遇。

結束語

包括DCS和PLC系統(tǒng)在內(nèi)的工作站已升級采用了Windows系統(tǒng)作為操作界面,而控制設備卻沒有采用個人電腦控制,仍采用單獨的硬件和軟件。在更加開放的、標準的網(wǎng)絡標準形成之前，用戶仍然需要使用原來系統(tǒng)的控制部分。傳統(tǒng)的DCS和PLC能否取得長足進步仍然處于爭論之中，而目前的市場狀況是否能夠將DCS和PLC的發(fā)展推向一個新的高度仍有待時間的驗證