新時期PLC和DCS在冶金生產中的選擇和應用分析

郭艷冬

摘要：隨著科技的發展，PLC系統和DCS系統在冶金生產過程中，起著越來越重要的作用，過程監控系統可以提供冶金的產量、質量、安全等監控指標，以便完成對生產工藝參數的檢測、顯示、記錄、調節、控制、報警等功能。這些系統主要就是對生產過程進行實時監控，并且結合計算機技術，體現安全、高效又經濟的功能。下文就PLC和DCS在冶金生產中的選擇和應用分析進行淺談。

關鍵詞：PLC；DCS ；選擇；應用

引言

在現代的工業領域中，為了方便工業企業的發展和管理，多數廠家都已經采用PLC和DCS技術作為自動化生產線的控制器。在未來的工業生產中，PLC和DCS仍然能夠引導自動化行業的發展，隨著電子技術的飛速發展，PLC和DCS也將在各個領域更加適應不同客戶的要求。

一、DCS分散控制系統特點介紹

DCS是分散控制系統（Distributed Control System）的簡稱，國內一般習慣稱為集散控制系統。它是一個由過程控制級和過程監控級組成的以通信網絡為紐帶的多級計算機系統，綜合了計算機（Computer）、通訊（Communication）、顯示（CRT）和控制（Control）等4C技術，其基本思想是分散控制、集中操作、分級管理、配置靈活、組態方便，DCS特點如下[1]。第一，高可靠性的特點。第二，易于維護的特點。第三，靈活性的特點。第四，協調性的特點。第五，控制功能齊全的特點。

二、PLC可編程邏輯控制器的功能特點

1、可靠性高，抗干擾能力強

高可靠性是電氣控制設備的關鍵性能[2]。PLC由于采用現代大規模集成電路技術，采用嚴格的生產工藝制造，內部電路采取了先進的抗干擾技術，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產的F系列PLC平均無故障時間高達30萬小時。

2、配套齊全，功能完善，適用性強

PLC發展到今天，已經形成了大、中、小各種規模的系列化產品。可以用于各種規模的工業控制場合。除了邏輯處理功能以外，現代PLC大多具有完善的數據運算能力，可用于各種數字控制領域。近年來PLC的功能單元大量涌現，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業控制中。加上PLC通信能力的增強及人機界面技術的發展，使用PLC組成各種控制系統變得非常容易。

3、易學易用，深受工程技術人員歡迎

PLC作為通用工業控制計算機，是面向工礦企業的工控設備[3]。它接口容易，編程語言易于為工程技術人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近，只用PLC的少量開關量邏輯控制指令就可以方便地實現繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業控制打開了方便之門。

三、PLC和DCS的區別

DCS更側重于過程控制領域（如化工、冶煉、制藥等）主要是一些現場參數的監視和調節控制，而PLC則側重于邏輯控制（機械加工類）。當然現在的PLC也能很好的處理過程控制問題，但是沒有DCS專業。模擬量大于100個點以上的，一般采用DCS；模擬量在100個點以內的，一般采用PLC。DCS是一種“分散式控制系統”，而 PLC只是一種控制“裝置”，兩者是“系統”與“裝置”的區別。系統可以實現任何裝置的功能與協調，PLC裝置只實現本單元所具備的功能。

DCS網絡是整個系統的中樞神經，DCS系統通常采用的國際標準協議 TCP/IP。它是安全可靠雙冗余的高速通訊網絡，系統的拓展性與開放性更好。而 PLC因為基本上都為單個小系統工作，在與別的PLC或上位機進行通訊時，所采用的網絡形式基本都是單網結構，網絡協議也經常與國際標準不符。

響應速度不同。PLC最早出現的目的是代替繼電器邏輯，因為繼電器邏輯的響應速度一般都在幾個毫秒以下，因此要求PLC的響應速度要快；而DCS最早出現的目的是代替二次儀表，一般儀表都是測量壓力、流量、溫度、液位等，響應速度都在幾百個毫秒到幾秒不等，要求響應速度不高，但控制的計算方法一般都比繼電器邏輯復雜，因此DCS犧牲了速度去完成復雜的計算。

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束，然后不斷循環掃描，可以說是一根腸子通到底的方式；DCS是按控制環掃面，可以說是一個多任務同時工作的方式。

I/O冗余。DCS和PLC都能做到CPU冗余、電源冗余、底板冗余、網絡冗余，但目前無論哪個品牌的PLC都沒有做到I/O冗余，而DCS能做到I/O冗余。

三、系統的選擇

通常在冶金生產過程中，如果系統規模較大、復雜程度較高時優先選擇DCS系統，因為DCS可以對大量的模擬數據信息進行快速處理、分析、運算，能夠將各種復雜繁瑣的數據進行計算。但是如果從經濟適用的角度考慮，一些小型的，廉價的，性價比較高的系統可以采用PLC的自動化控制系統。從售后服務的角度看，目前西門子S7系列PLC和美國羅科韋爾AB系列PLC占據主要市場，因此在選擇相應的系統時，還應該考慮售后服務，技術是否有改進，能否對系統進行升級。

結語：

通過對新時期PLC和DCS的特點進行了分析，以及在冶金生產中的選擇進行簡要的分析，從而便于工業企業提高自動化水平，選擇合適的控制系統，從而降低工程造價，促進企業的發展。

參考文獻：

[1] 葛鎖良，袁業劍. 基于DCS和PLC的腈綸紡絲生產線混合控制系統[J]. 電氣自動化. 2010（06）

[2] 周學慧，袁奕，羅永濤. DCS與PLC控制系統的特點分析[J]. 平頂山工學院學報. 2005（01）

[3] 李小綿. 淺析自動控制技術應用系統——IPC、PLC、DCS、FCS、CIMC、SCADA[J]. 科技信息. 2009（17）