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PLC和DCS之間的抉擇——如何選擇正確的控制系統(tǒng)?

時間:2018-10-25 10:13:06來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

導(dǎo)語:?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,要取決于具體的項目和工廠類型。因為應(yīng)用場合不同,對控制系統(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,要取決于具體的項目和工廠類型。因為應(yīng)用場合不同,對控制系統(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,要取決于具體的項目和工廠類型。因為應(yīng)用場合不同,對控制系統(tǒng)的要求也各不相同。

自動化項目要想成功,首先需要自動化工程師、設(shè)計工程師一起評估應(yīng)用需求,然后選擇最有效的控制系統(tǒng)平臺。這些決定將會對工廠的經(jīng)營業(yè)績帶來長遠(yuǎn)的影響,在某些情況下,影響可長達(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,某種選擇非常適合于一個工廠,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)時考慮的因素越多,就越有助于實現(xiàn)短期和長期目標(biāo)。

控制系統(tǒng)平臺,對自動化系統(tǒng)滿足優(yōu)化生產(chǎn)、維持可用性和獲取數(shù)據(jù)等需求的方式,會有一定的影響。在選擇控制系統(tǒng)方面缺乏遠(yuǎn)見,也可能會影響未來的擴展、流程優(yōu)化、用戶滿意度和公司利潤。

除了一些基本準(zhǔn)則之外(比如如何控制過程),設(shè)計團隊還必須考慮安裝、可擴展性、維護、保養(yǎng)等方面的各種因素。

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

PLC是一種工業(yè)計算機,用于控制生產(chǎn)制造過程,如機器人、高速包裝、裝瓶和運動控制等。在過去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通常是單機系統(tǒng)運行,但也可以與其它系統(tǒng)集成,經(jīng)由通信來實現(xiàn)彼此之間的連接。由于每個PLC都有自己的數(shù)據(jù)庫,因此集成需要控制器之間某種程度的映射。這使PLC特別適用于那些對擴展沒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化系統(tǒng)中,并提供通用的接口、先進(jìn)的控制、系統(tǒng)級數(shù)據(jù)庫以及易于共享的信息。傳統(tǒng)上,DCS主要應(yīng)用于過程工藝和比較大的工廠,在整個工廠的生命周期中,大型系統(tǒng)應(yīng)用程序更容易維護。

PLC和DCS系統(tǒng)一般分別適用于離散和過程生產(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。過程制造設(shè)施,通常使用自動化系統(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自動化系統(tǒng)。混合應(yīng)用通常同時使用PLC系統(tǒng)和DCS系統(tǒng)。為某個應(yīng)用選擇控制器,需要考慮過程的規(guī)模、可擴展性和未來的更新計劃、集成需求、功能、高可用性以及工廠設(shè)施整個生命周期的投資回報等等諸多因素。

過程規(guī)模:需要多少輸入/輸出(I/O)點?小系統(tǒng)(<300個I/O點)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)用到較小的項目上,其實并不容易,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,DCS系統(tǒng)更易于管理和升級,任何變更都是全局性的。

升級計劃:規(guī)模較小的工業(yè)過程可以適用PLC系統(tǒng),但如果該過程需要擴展或升級,則需要增加更多的PLC硬件和數(shù)據(jù)庫,并且需要進(jìn)行單獨維護。這是一個耗時、費力的過程,而且容易出現(xiàn)錯誤。DCS系統(tǒng)更容易升級,比如可以從中央集線器對用戶受信進(jìn)行管理,因此就更易于保養(yǎng)和維護(參見圖1)。

圖1:具有單一數(shù)據(jù)庫的DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu),使用戶可以從中央控制站維護和操作系統(tǒng)

集成需求:對于單機裝置,PLC系統(tǒng)是理想選擇。當(dāng)工廠配置多個PLC系統(tǒng)時,就會產(chǎn)生相互連接的要求。這一般很難實現(xiàn),因為通常需要利用通信協(xié)議對數(shù)據(jù)進(jìn)行映射。集成當(dāng)然沒有問題,但當(dāng)有變更需求時,那用戶的麻煩就來了:一旦某個PLC系統(tǒng)做了變更,就可能會導(dǎo)致兩個PLC不能正常通訊,這是因為數(shù)據(jù)映射受到影響的緣故。對DCS系統(tǒng)而言,則根本不需要映射,配置變更只是一個簡單的過程;控制器是系統(tǒng)自帶的。

高可用性:對可用性要求較高的過程,DCS系統(tǒng)可以提供冗余配置(見圖2)。

圖2:對可用性要求較高的工藝過程,冗余對長期運行至關(guān)重要。效率和便于實現(xiàn)冗余,對將費用維持在預(yù)算內(nèi)十分關(guān)鍵。

功能需求:某些行業(yè)和設(shè)施需要歷史數(shù)據(jù)庫、流線型的報警管理、以及配置通用用戶接口的中央控制室。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(見圖3),使其很容易被添加到自動化工程應(yīng)用中,而無需增加獨立的服務(wù)器,也不會增加集成成本。從這方面講,DCS系統(tǒng)經(jīng)濟性更高,而且可以提高生產(chǎn)力,降低風(fēng)險。

圖3:每種系統(tǒng)平臺都具有獨特的數(shù)據(jù)庫需求

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

平衡短期需求與長期愿景,對操作確定性和改善工廠運行、維護非常關(guān)鍵。

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