DCS(Distributed Control System),集散控制系统,又称分布式控制系统,它是集计算机技术、控制技术、网络通信技术和图形显示技术于一体的系统。PLC是由早期继电器逻辑控制系统与微型计算机技术相结合而发展起来的,它是以微处理器为主,融计算机技术控制技术和通信技术于一体,集顺序控制、过程控制和数据处理于一身的可编程逻辑控制器,现将PLC与DCS两者进行比较。
(1)从逻辑控制方面进行比较
DCS是从传统的仪表盘监控系统发展而来。它侧重于仪表控制,比如ABB Freelance2000 DCS系统甚至没有PID数量的限制(PID,比例微分积分算法,是调节阀、变频器闭环控制的标准算法,通常PID的数量决定了可以使用的调节阀数量)。PLC从传统的继电器回路发展而来,初的PLC甚至没有模拟量的处理能力,因此,PLC从开始就强调的是逻辑运算能力。
DCS开发控制算法采用仪表技术人员熟悉的风格,仪表人员很容易将P&I图(Pipe-Instrumentation diagram,管道仪表流程图)转化成DCS提供的控制算法,而PLC采用梯形图逻辑来实现过程控制,对于仪表人员来说相对困难。尤其是复杂回路的算法,不如DCS实现起来方便。
(2)从网络扩展方面进行比较
DCS在发展的过程中各厂家自成体系,但大部分的DCS系统,比如西门子、ABB、霍尼韦尔、GE、施耐德等,虽说系统内部(过程级)的通信协议不尽相同,但这些协议均建立在标准串口传输协议RS232或RS485协议的基础上。DCS操作级的网络平台不约而同选择了以太网络,采用标准或变形的TCP/IP协议。这样就提供了很方便的可扩展能力。在这种网络中,控制器、计算机均作为一个节点存在,只要网络到达的地方,就可以随意增减节点数量和布置节点位置。另外,基于Windows系统的OPC、DDE等开放协议,各系统也可很方便地通信,以实现资源共享。
目前,由于PLC把专用的数据高速公路(HIGH WAY)改成通用的网络,并采用专用的网络结构(比如西门子的MPI总线型网络),使PLC有条件和其它各种计算机系统和设备实现集成,以组成大型的控制系统。PLC系统的工作任务相对简单,因此需要传输的数据量一般不会太大,所以PLC不会或很少使用以太网。
(3)从数据库方面进行比较
DCS一般都提供统一的数据库,也就是在DCS系统中一旦一个数据存在于数据库中,就可在任何情况下引用,比如在组态软件中,在监控软件中,在趋势图中,在报表中等,而PLC系统的数据库通常都不是统一的,组态软件和监控软件甚至归档软件都有自己的数据库。
(4)从时间调度方面进行比较
PLC的程序一般是按顺序进行执行(即从头到尾执行一次后又从头开始执行),而不能按事先设定的循环周期运行。虽然现在一些新型PLC有所改进,不过对任务周期的数量还是有限制,而DCS可以设定任务周期,比如快速任务等。同样是传感器的采样,压力传感器的变化时间很短,可以用200ms的任务周期采样,而温度传感器的滞后时间很大,可以用2s的任务周期采样。这样,DCS可以合理地调度控制器的资源。
(5)从应用对象方面进行比较
PLC一般应用在小型自控场所,比如设备的控制或少量的模拟量的控制及联锁,而大型的应用一般都是DCS。当然,这个概念不太准确,但很直观,习惯上把大于600点的系统称为DCS,小于这个规模叫作PLC。热泵及QCS、横向产品配套的控制系统一般就称为PLC总之PLC与DCS发展到,事实上都在向彼此靠拢,严格地说,现在的PLC与DCS已经不能一刀切,很多时候它们之间的概念已经模糊了。
西门子S7-200 SMART系列PLC是在S7-200 PLC的基础上发展起来的小型整体式可编程逻辑控制器,其结构紧凑、组态灵活、指令丰富、功能强大、可靠性高,具有体积小、运算速度快、、易于扩展等特点,适用于自动化工程中的各种应用场合,尤其是在生产制造工程中的应用更加得心应手。
SINAMICS S120可以胜任各个工业应用领域中要求苛刻的驱动任务,并因此设计为模块化的系统组件。大量部件和功能相互之间具有协调性,用户因此可以进行组合使用,以构成佳方案。可以使用组态工具SIZER进行选型和驱动配置的优化计算。
丰富的电动机型号使SINAMICS S120的功能更加强大。不管是扭矩电动机、同步电动机、异步电动机或直线电动机,都可以获得SINAMICS S120的支持。2. 配有中央控制单元的系统架构
在SINAMICS S120上,驱动器的智能控制、闭环控制都在控制单元中实现,它不仅负责矢量控制、伺服控制,还负责V/f控制。另外,控制单元还负责所有驱动轴的转速控制、转矩控制,以及驱动器的其他智能功能。各驱动轴的互联可在一个控制单元内实现,并且只需在STARTER调试软件中进行组态即可。3. 多种功能提升运行效率
1)基本功能:转速和转矩控制、伺服定位功能。
2)智能启动功能:电源中断后自动重启。
3)BICO互联技术:可以根据功能的需要,灵活地重组连接驱动器的各种参数。
4)安全集成功能:低成本实现安全标准。
5)可控的整流和回馈:避免在进线侧产生噪声、控制电动机制动时产生的再生回馈能量,提高进线电压波动时的适用性。4. SINAMICS S120部件之间的数字式接口DRIVE-CLiQ
DRIVE-CLiQ通用串行接口用于连接SINAMICS S120的主要组件,包含电动机和编码器。统一的电缆和连接器规格,可减少零件的种类和仓储成本。对于其他厂商的电动机,可使用转换模块将常规编码器信号转换成DRIVE-CLiQ。DRIVE-CLiQ电缆建议使用官方专用电缆,不推荐自行制作。
SINAMICS S120驱动系统可广泛应用于各种需要调速或需要进行位置控制的场合。
SINAMICS S120 AC/AC单轴驱动系统,如控制单元CU310-2DP+功率模块PM340+编码器模块SMC20的架构,可应用于转炉炼钢工艺中的转炉倾动及氧枪升降的控制,使得转炉控制更加快速、平稳、可靠;也可应用于电梯中永磁同步电动机的驱动控制,使产品性能和电梯乘坐舒适度满足客户要求,同时,DCC编程和BICO互联功能的加入也大大提高了系统功能的灵活性和可扩展性。
SINAMICS S120 DC/AC多轴驱动系统,如智能型电源模块(SLM)+电动机模块[1]的架构,可应用于高炉炼铁工艺中高炉上料主卷扬机的控制,使得主卷扬机能够频繁起动、制动、停车、反向,调速范围广,运行快速平稳,系统工作可靠;也可应用于热轧生产过程中的横切机组控制,电动机模块均配置编码器模块SMC30,大大减少了柜体的数量,通过控制单元CU320通信减少了DP从站的数量,从而减少了故障率;还可应用于热轧生产过程中的钢卷托盘运输控制,采用矢量控制,模块之间通过DRIVE-CLiQ电缆连接,使得控制系统的控制方式更灵活、投资更少、维护更容易。