一文解析SCADA、DCS和PLC

隨著工業(yè)企業(yè)智能化應(yīng)用水平的提高，越來越多的人開始接觸各種工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)和產(chǎn)品，包括SCADA、DCS和PLC。

其中：

DCS：分散控制系統(tǒng)（distributedcontrol systems）。

PLC：可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller）。

從起源和發(fā)展來看，DCS是從傳統(tǒng)的儀表板發(fā)展而來的。因此，DCS從先天的角度更加重視儀表的控制。

PLC是從傳統(tǒng)的繼電器電路發(fā)展而來的。原來的PLC甚至沒有模擬處理能力。因此，PLC從一開始就強(qiáng)調(diào)邏輯運(yùn)算能力。

在系統(tǒng)可擴(kuò)展性和兼容性方面，雖然DCs在開發(fā)過程中有自己的系統(tǒng)，但大多數(shù)系統(tǒng)的內(nèi)部通信協(xié)議不同，但操作級(jí)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)采用以太網(wǎng)。只要網(wǎng)絡(luò)到達(dá)該位置，您就可以隨意增加或減少節(jié)點(diǎn)數(shù)量并安排節(jié)點(diǎn)位置。此外，新的通用操作站基于windows系統(tǒng)的OPC和DDE等開放協(xié)議，還可以方便各種系統(tǒng)之間的通信，實(shí)現(xiàn)資源共享。

SCADA，即數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)，是工業(yè)控制的核心系統(tǒng)，主要用于控制分散的資產(chǎn)，以實(shí)現(xiàn)與控制同等重要的集中數(shù)據(jù)采集DCS—分布式控制系統(tǒng)，主要用于控制同一地理環(huán)境下的生產(chǎn)過程。

PLC是一個(gè)重要的控制部件，通常用于SCADA和DCS系統(tǒng)中，以實(shí)現(xiàn)工業(yè)設(shè)備的特定操作和過程控制，并通過回路控制提供本地過程管理。

由此可見，SCADA和DCS是一個(gè)系統(tǒng)，而PLC是一個(gè)產(chǎn)品。PLC可以構(gòu)成SCADA和DCS。

PLC在70年代僅采用開關(guān)量邏輯控制，最早應(yīng)用于汽車制造業(yè)。也就是說PLC將更傾向于邏輯量(數(shù)字量)。也可以一個(gè)PLC主站，多臺(tái)同類型的PLC作為從站，構(gòu)成PLC網(wǎng)絡(luò)。這比使用PC作為主站更方便:用戶在編程時(shí)，不必知道通信協(xié)議，只要手動(dòng)寫格式就行了。相同I/O點(diǎn)的系統(tǒng)，具有PLC比DCS的優(yōu)勢，其成本較低(可節(jié)省40%左右)。

PLC沒有專門的操作站，它使用的軟件和硬件都是通用的，因此維護(hù)成本比DCS低很多。PLC既可以作為獨(dú)立的DCS，也可以作為DCS的一個(gè)子系統(tǒng)。

PLC的CPU有一個(gè)程序計(jì)數(shù)器，指示程序步驟的存儲(chǔ)地址。在程序運(yùn)行過程中，計(jì)數(shù)器對(duì)每一步自動(dòng)加1。程序從開始的步驟(步驟數(shù)為0)到最后的步驟(通常是END指令)依次執(zhí)行，然后返回到開始的步驟循環(huán)操作。

PLC完成每一個(gè)周期操作所需的時(shí)間稱為一個(gè)掃描周期。PLC由于使用了通用的監(jiān)控軟件，在設(shè)計(jì)企業(yè)管理信息系統(tǒng)時(shí)變得更加容易。

DCS: DCS是在運(yùn)算放大器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。

將所有的功能、工藝變量之間的關(guān)系做成一個(gè)功能塊(某些DCS系統(tǒng)稱之為膨化塊)。也就是說DCS更偏向于模擬(過程控制方向)。DCS在控制器、I/O板、通信網(wǎng)絡(luò)冗余、一些高級(jí)操作、行業(yè)特殊要求方面都要比PLC好得多。在接地電阻方面，PLC可能要求不高，但DCS必須在幾個(gè)ω以下(通常在4?ω以下)。模擬隔離也非常重要。在有爆炸危險(xiǎn)的地方應(yīng)設(shè)置安全屏障。

DCS是控制(工程師站)、操作(操作員站)、現(xiàn)場儀表(現(xiàn)場監(jiān)控站)的三級(jí)結(jié)構(gòu)。用于大型連續(xù)過程控制，如石油化工等。DCS首先應(yīng)用于化工行業(yè)。DCS和PLC在性能上的主要區(qū)別在于開關(guān)量的邏輯解決方案和模擬量的操作，盡管這兩者在后期會(huì)有一定的相互滲透。例如西門子的PCS7過程控制系統(tǒng)就是DCS+PLC的產(chǎn)品。

一般來說，DCS主要用于過程自動(dòng)化，PLC主要用于工廠自動(dòng)化（生產(chǎn)線），SCADA主要針對(duì)廣泛領(lǐng)域的需求，如油田和數(shù)千英里的管道。從應(yīng)用功能的角度來看，DCS通常需要先進(jìn)的控制算法。例如，在煉油行業(yè)，PLC對(duì)處理速度有很高的要求，因?yàn)樗?jīng)常用于聯(lián)鎖，甚至用于故障安全系統(tǒng)。SCADA也有一些特殊要求，如振動(dòng)監(jiān)測、流量計(jì)算、峰谷調(diào)節(jié)等。

隨著制造企業(yè)加快智能化工廠的規(guī)劃、實(shí)施和改造，迫切需要根據(jù)成本和需求選擇合適的工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)。

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。

對(duì)于相同的工業(yè)控制應(yīng)用場景，可能會(huì)提出不同的解決方案。

對(duì)于監(jiān)控點(diǎn)分布廣泛的控制過程，首選SCADA系統(tǒng)。

對(duì)于更集中的連續(xù)過程控制需求，如流程工業(yè)企業(yè)，DCS系統(tǒng)是首選。

對(duì)于現(xiàn)場過程控制，選擇PLC。

然而，在實(shí)際實(shí)施和應(yīng)用過程中，企業(yè)仍然需要充分評(píng)估需求和成本，進(jìn)行靈活的選擇。

編輯：黃飛

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