PLC和DCS之間的抉擇——如何選擇正確的控制系統(tǒng)?

時(shí)間:2018-12-13

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導(dǎo)語(yǔ):在可編程邏輯控制器(PLC)和分布式控制系統(tǒng)(DCS)之間如何抉擇,要取決于具體的項(xiàng)目和工廠類(lèi)型。因?yàn)閼?yīng)用場(chǎng)合不同,對(duì)控制系統(tǒng)的要求也各不相同。

在可編程邏輯控制器(PLC)和分布式控制系統(tǒng)(DCS)之間如何抉擇,要取決于具體的項(xiàng)目和工廠類(lèi)型。因?yàn)閼?yīng)用場(chǎng)合不同,對(duì)控制系統(tǒng)的要求也各不相同。

DCS,PLC

自動(dòng)化項(xiàng)目要想成功,首先需要自動(dòng)化工程師、設(shè)計(jì)工程師一起評(píng)估應(yīng)用需求,然后選擇最有效的控制系統(tǒng)平臺(tái)。這些決定將會(huì)對(duì)工廠的經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jī)帶來(lái)長(zhǎng)遠(yuǎn)的影響,在某些情況下,影響可長(zhǎng)達(dá)25年甚至更多。大多數(shù)控制系統(tǒng)的決策,可歸結(jié)為選擇可編程邏輯控制器(PLC)或分布式控制系統(tǒng)(DCS)。有時(shí),某種選擇非常適合于一個(gè)工廠,而在另外一種情況下,它可能就不適用了。在選擇控制系統(tǒng)時(shí)考慮的因素越多,就越有助于實(shí)現(xiàn)短期和長(zhǎng)期目標(biāo)。

控制系統(tǒng)平臺(tái),對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)滿(mǎn)足優(yōu)化生產(chǎn)、維持可用性和獲取數(shù)據(jù)等需求的方式,會(huì)有一定的影響。在選擇控制系統(tǒng)方面缺乏遠(yuǎn)見(jiàn),也可能會(huì)影響未來(lái)的擴(kuò)展、流程優(yōu)化、用戶(hù)滿(mǎn)意度和公司利潤(rùn)。

除了一些基本準(zhǔn)則之外(比如如何控制過(guò)程),設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)還必須考慮安裝、可擴(kuò)展性、維護(hù)、保養(yǎng)等方面的各種因素。

目前,雖然對(duì)小設(shè)備來(lái)講,PLC系統(tǒng)可能是最劃算的,但DCS系統(tǒng)則提供了更具經(jīng)濟(jì)性的可擴(kuò)展能力,更可能獲得較高的初始投資回報(bào)。

PLC是一種工業(yè)計(jì)算機(jī),用于控制生產(chǎn)制造過(guò)程,如機(jī)器人、高速包裝、裝瓶和運(yùn)動(dòng)控制等。在過(guò)去20年里,PLC增添了更多的功能,為小型工廠和裝置創(chuàng)造了更多的效益。PLC通常是單機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行,但也可以與其它系統(tǒng)集成,經(jīng)由通信來(lái)實(shí)現(xiàn)彼此之間的連接。由于每個(gè)PLC都有自己的數(shù)據(jù)庫(kù),因此集成需要控制器之間某種程度的映射。這使PLC特別適用于那些對(duì)擴(kuò)展沒(méi)有太大需求的小型應(yīng)用程序。

DCS系統(tǒng)則將控制器分散在自動(dòng)化系統(tǒng)中,并提供通用的接口、先進(jìn)的控制、系統(tǒng)級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)以及易于共享的信息。傳統(tǒng)上,DCS主要應(yīng)用于過(guò)程工藝和比較大的工廠,在整個(gè)工廠的生命周期中,大型系統(tǒng)應(yīng)用程序更容易維護(hù)。

PLC和DCS系統(tǒng)一般分別適用于離散和過(guò)程生產(chǎn)制造。使用PLC系統(tǒng)的離散生產(chǎn)制造設(shè)施,一般由單獨(dú)的生產(chǎn)裝置組成,主要用于完成部件的組裝,例如打標(biāo)簽、填充或研磨等。過(guò)程制造設(shè)施,通常使用自動(dòng)化系統(tǒng),以連續(xù)和批處理的方式按照配方而不是按件生產(chǎn)。大型連續(xù)加工設(shè)備,如煉油廠和化工廠,都使用DCS自動(dòng)化系統(tǒng)?;旌蠎?yīng)用通常同時(shí)使用PLC系統(tǒng)和DCS系統(tǒng)。為某個(gè)應(yīng)用選擇控制器,需要考慮過(guò)程的規(guī)模、可擴(kuò)展性和未來(lái)的更新計(jì)劃、集成需求、功能、高可用性以及工廠設(shè)施整個(gè)生命周期的投資回報(bào)等等諸多因素。

過(guò)程規(guī)模:需要多少輸入/輸出(I/O)點(diǎn)?小系統(tǒng)(<300個(gè)I/O點(diǎn))可能預(yù)算較少,因此用PLC系統(tǒng)更適合。想要將DCS系統(tǒng)應(yīng)用到較小的項(xiàng)目上,其實(shí)并不容易,相反,它在大工廠應(yīng)用中更能發(fā)揮其功能。由于擁有全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù),DCS系統(tǒng)更易于管理和升級(jí),任何變更都是全局性的。

升級(jí)計(jì)劃:規(guī)模較小的工業(yè)過(guò)程可以適用PLC系統(tǒng),但如果該過(guò)程需要擴(kuò)展或升級(jí),則需要增加更多的PLC硬件和數(shù)據(jù)庫(kù),并且需要進(jìn)行單獨(dú)維護(hù)。這是一個(gè)耗時(shí)、費(fèi)力的過(guò)程,而且容易出現(xiàn)錯(cuò)誤。DCS系統(tǒng)更容易升級(jí),比如可以從中央集線器對(duì)用戶(hù)受信進(jìn)行管理,因此就更易于保養(yǎng)和維護(hù)。

集成需求:對(duì)于單機(jī)裝置,PLC系統(tǒng)是理想選擇。當(dāng)工廠配置多個(gè)PLC系統(tǒng)時(shí),就會(huì)產(chǎn)生相互連接的要求。這一般很難實(shí)現(xiàn),因?yàn)橥ǔP枰猛ㄐ艆f(xié)議對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行映射。集成當(dāng)然沒(méi)有問(wèn)題,但當(dāng)有變更需求時(shí),那用戶(hù)的麻煩就來(lái)了:一旦某個(gè)PLC系統(tǒng)做了變更,就可能會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)PLC不能正常通訊,這是因?yàn)閿?shù)據(jù)映射受到影響的緣故。對(duì)DCS系統(tǒng)而言,則根本不需要映射,配置變更只是一個(gè)簡(jiǎn)單的過(guò)程;控制器是系統(tǒng)自帶的。

高可用性:對(duì)可用性要求較高的過(guò)程,DCS系統(tǒng)可以提供冗余配置。

功能需求:某些行業(yè)和設(shè)施需要?dú)v史數(shù)據(jù)庫(kù)、流線型的報(bào)警管理、以及配置通用用戶(hù)接口的中央控制室。有些則需要制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)的集成、先進(jìn)的控制和資產(chǎn)管理。DCS系統(tǒng)內(nèi)置這些應(yīng)用(見(jiàn)圖3),使其很容易被添加到自動(dòng)化工程應(yīng)用中,而無(wú)需增加獨(dú)立的服務(wù)器,也不會(huì)增加集成成本。從這方面講,DCS系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性更高,而且可以提高生產(chǎn)力,降低風(fēng)險(xiǎn)。

生命周期投資回報(bào)率:設(shè)施的需求,因行業(yè)而異。對(duì)于規(guī)模較小的工藝工程,沒(méi)有擴(kuò)展需求,也不需要與其它工藝過(guò)程區(qū)域集成,因此PLC系統(tǒng)具有較好的投資回報(bào)率。DCS系統(tǒng)可能具有較高的安裝成本,但從全生命周期來(lái)看,DCS系統(tǒng)所帶來(lái)的產(chǎn)量增加和安全效益,會(huì)抵消一部分成本。

平衡短期需求與長(zhǎng)期愿景,對(duì)操作確定性和改善工廠運(yùn)行、維護(hù)非常關(guān)鍵。

 

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