PLC与DCS集成的前景

PLC与DCS集成的前景

分布式控制系统（DCS）在过程控制工业中处于无可置疑的统治地位，而可编程逻辑控制设备（PLC）在离散制造业中也是如此。在过程工业中，由于过程控制的功能主要通过专门的DCS进行调节，停工的功能主要通过PLC的应用来完成，因此在本文中我们将讨论在将来将分布式控制系统（DCS）和可编程逻辑控制设备（PLC）集成应用的可行性。

过程工业与DCS

很多流程工业，例如石油精炼、化学合成、发电厂、造纸厂以及金属冶炼一直采用DCS用于过程控制。例如控制、历史记录、显示以及输出等许多主要功能都需要进行分散处理。DCS的分布包括中央处理器、输入输出卡分布、通路以及现场连接（排列好），这保证了对控制点连接进行添加、调整和删除的灵活性。这样，一个控制系统的故障不会影响到其他与其相连接的控制系统的功能。过程工业领域的性能和稳定性要求决定了DCS在流程工业中不可动摇的统治地位。

离散制造业与PLC

PLC是从离散制造业的应用设备中演化而成，与典型的DCS控制系统的逻辑完全不同，它在中央处理器的帮助下能够读取所有的输入数据、执行程序并将输出结果转换成可编程的状态，从而完全替代了使用物理设备的硬件逻辑系统。这个过程由重复的扫描完成，每次的扫描时间不超过几毫秒。包括汽车自动化、楼宇自动化、电子和半导体设备以及运输等离散制造业一直都采用PLC。

DCS和PLC的共同功能

除了典型的DCS拥有的控制功能外，连续控制功能也已经用来满足逻辑编程的需要，二者使用相同的处理器与。在连续工艺的工厂中，逻辑和工艺控制需要分开处理，在这里，典型的PLC就找到了用武之地（与DCS共同使用）。DCS的使用比PLC的逻辑应用成本相对较高，同时，安全停工的工艺需要专门的系统来作为独立的过程控制系统。在很长的一段时间里， DCS都是过程控制的主要设备，而PLC则是连续过程工业中停工操作的主要设备。当DCS和PLC分别应用于过程控制和逻辑功能时， PLC接收从DCS（连续输入）以及扫描现场（数字或模拟输入）传输过来的数据。PLC完全根据从扫描现场接收到的数据来决定设备的状态（工厂工艺的一部分），而DCS的控制操作是完全独立的。通过从DCS得到的连续输入数据， PLC可以用于数据采集系统。

3 Cs - 公用硬件，汇聚技术，增强通讯... ...

DCS和PLC的处理器始终保持和高速处理器的时代发展同步,而与控制设备连接的输入/输出卡片的处理器也十分强大。采用两套相同但是独立的通路设计,使生产商在控制设备和输入/输出设备中实现模拟和数字信号的合理控制。这种设计已经在一些实例中得到了实现。随着更多的生产商采用了这种设计，如Yokogawa公司，ABB公司，西门子公司。DCS和PLC的控制有相似的功能但是在应用前景上却有一些不同。

在工艺工厂中安全工具系统（SIS）的执行是安全的PLC的关键部分。包括IEC 61508, IEC 71511以及 ISA SP85在内的很多标准 都已经被用于TUV等认证的实际标准所代替。这个标准包括对整个工具系统进行认证，而不仅仅是逻辑控制单元。安全完整性级别（SIL）认证包括额外的成本，这也为生产商提供了一个通过对普通的硬件进行优化达到缩减成本目的的机会。这样也能相应地为用户节省成本。

ARC公司观察到Fieldbus Foundation (FF)和Profibus Nutzerorganisation (PNO)都把安全生产放在第一位。FF已经设计了Foundation Fieldbus安全工具系统（FF-SIS）并得到了TUV的承认，预计将在2005年末投入生产。Profibus也在安全检测上作出了同样的努力，即将通过TUV的认证，并同时进行产品生产。产品性能中比较重要的部分将在普通平台和网络上共享，软件采用在DCS中应用的软件。但是PLC仍然保持在停产功能上的特征，同时，保证可避免的停工期。

目前,生产商对利用通用平台代替目接系统不同单元的专有平台兴趣极大。由于原来系统平台的概念已深入人心,DCS和PLC的工程功能总是分别使用，并在不同的模式下进行必要的调整。类似Ethernet的普通交流平台,采用一个简单的工程站点用于设定DCS和PLC，同时这种平台也可使普通的警报器和工艺调节系统停留在一个位置，也就不需要使用昂贵的第三方设备,来集成从DCS和PLC得到的两种数据。简单的工程站点的概念为集成能够识别(IEC 61134)程序语言的标准提供了机会。在两套系统设置的方法（举例来说，功能阻塞）中有许多共同之处，这也就大大缩减了人员培训成本。事实上，用于DCS和PLC的简单操作站点正在设计中。

通过实际上的Modbus RTU协议， DCS和PLC之间的传统分界已经控制住了PLC在进一步工艺中从DCS吸引数据的意图。在大多数情况下， PLC有能力从DCS中读取数据，而不会将数据写入DCS。当从PLC向DCS中写入数据时，如果二者不能相互通讯，仅数据传输速度本身就将影响工艺的控制功能。目前的趋势是采用一个平台能够同时集成DCS和PLC，例如Ethernet平台以及应用TCP/IP协议进行数据转换。

这种方法不仅不需要在DCS一端增加额外的部件，同时还保证了系统之间的数据传输速度更快，为系统带来更好的稳定性。我们应该对带有普通功能，但是在相同的平台上由于不同的应用范围用于不同领域的DCS和PLC的平台进行形象化操作。

固定资产管理（PAM）

ARC公司观察后指出“很多供应商已经开发出用于固定资产管理（PAM）的有效程序，可以为客户提供控制工艺的途径，同时发展计划维护和操作策略，在问题暴露之前进行识别并解决，为提高工厂生产能力和操作性能（OpX）提供了关键的要素。”。从固定资产管理（PAM）中得到的大部分数据将通过普通的运输平台进行有效处理，例如FF HSE或Profibus DP，用来代替分别从DCS和PLC得到的数据。举例来说，OPC的连通性保证了位于DCS和PLC工作站的OPC服务器能够提供带有连续或历史数据的典型固定资产管理（PAM）（客户OPC）。DCS和PLC在功能方面的集成与设备结构方面的统一为实现固定资产管理（PAM）优势的最大化提供了机遇。

结束语

包括DCS和PLC系统在内的工作站已升级采用了Windows系统作为操作界面,而控制设备却没有采用个人电脑控制,仍采用单独的硬件和软件。在更加开放的、标准的网络标准形成之前，用户仍然需要使用原来系统的控制部分。传统的DCS和PLC能否取得长足进步仍然处于争论之中，而目前的市场状况是否能够将DCS和PLC的发展推向一个新的高度仍有待时间的验证