PLC与DCS两大控制系统的特性及对比

卢大志

摘 要：PLC与DCS是现阶段应用于工业生产中的两大重要控制系统，两者对工业生产系统的控制都展现出了不可比拟的优势，有效的提升生产系统运行的可靠性、稳定性，但由于两者性能以及特点存在差异，实际作用上也有所不同，为了使两大系统更好的服务于工业生产，文章对PLC与DCS两大控制系统的特性进行了分析与对比，希望工业生产中可以结合实际情况科学运用控制系统。

关键词：PLC;DCS;控制系统;特性

PLC与DCS分别为可编程控制器、集散控制系统，两者都是当前工业生产可靠性较高、灵活性较强的控制系统，在上个世纪传入我国，并广泛应用于工业生产中，取得了突出的效果。但随着工业生产水平的进步，对两大系统的性能以及功能的要求有了更高的标准，通过对比其性能以及特点，明确两者的功能差异，可以为控制人员创新控制策略提供新的思路，实现控制系统的科学运用。

一、PLC与DCS两大控制系统特性分析

（一）PLC控制系统

PLC又被成为可编程控制器，其主要特点为通用范围广、适用性强、变成简单、抗干扰能力强、稳定性强，主要应用于工业生产系统的顺序控制方面。从功能上来讲，PLC的控制器集成了控制系统的全部功能，利用其自身可编程的优势，有着较高的逻辑运算能力，控制周期较短，在50ms范围内，但其控制器的模拟运算耗时长;在网络性能上，目前高档的PLC控制系统已实现了工业以太网的应用，但从经济角度考虑，大部分工业生产中仍然使用MODBUS/ICP协议，这种网络的运行效率以及传输效率较差，基本无较为可靠的开发性能，网络缺少高级控制算法模块，而且无法在线下载;系统软件主要基于数据库以点对点的模式进行运行，监控软件显示在人机交互界面上;而之所以抗干扰能力强，主要是因为在I/O卡件设计上采用了导电塑壳封闭结构;从系统整体来讲，其只是构成工业生产系统的一个组成部分，其软硬件以及网络的组装都由厂家提供，能够为工业生产系统提供具有针对性的控制，所以在设计上有所侧重，整体功能的完整性较差，但具有良好的开放性[1]。

（二）DCS控制系统

DCS又被成为集散控制系统，其系统内部的功能差异较小，但是功能实现方式却有着较大的差别，从功能上来看，该系统会以相同的方式展开模拟运算与逻辑运算，大大的提高了运算效率，可以将运算周期控制在20ms范围内;运行过程中主要以工业以太网为主，并结合了以太网与组播技术，保障了信息傳输的稳定性与实时性，而且网络开放程度有了大大的提升，具有较强的开发能力，可以自行定义模块，具备高级控制算法模块，可以实现多元下载;DCS系统与PLC系统有着极大的不同，其数据库通过映射模块的方式完成交互，整个系统被专业监控软件全面覆盖，系统功能较为完整，从而保障了运行效率;I/O模件则为金属封装，能够有效抵抗外界的干扰;此外，DCS系统支持仿真功能。综合来看，DCS系统的完整性较高，其设计环节将功能的具体实现方式进行细化，并考虑到功能启动时的负杂性，从而支持多元通讯协议，保障控制系统的高效、可靠运行。

二、PLC与DCS两大控制系统对比分析

从系统的可靠性与安全性角度来讲，DCS控制系统在设计过程中应用了冗余处理器、双电源以及双冗余网络，一旦运行过程中系统的关键控制元件出现异常或故障，影响到系统功能的正常启动，其冗余元件则会在不干扰系统正常运行情况下转换工作元件，以便降低对控制系统运行的影响，保障其可靠性。PLC控制系统在设计环节并未利用冗余设计，随着其应用范围的扩大，在实践中也认识到了缺少确切安全保护的弊端，从而经过系统功能的不断改良，目前也通过双冗余控制保障其运行的稳定[2]。两者相比，在可靠性与安全性的设计上，PLC系统相对逊色，而且细节上还需要完善，例如DCS系统的带电热插拔功能，系统在出现故障或元件损坏情况下，维修人员可以直接断电进行损坏元件的维修或更换，减少了诸多麻烦。

从系统的兼容性、扩展性角度来讲，DCS控制系统采用的是工业以太网，其具有强大的兼容性以及扩展性，可以适用大规模工业生产系统中，而且各项操作均以标准协议与TCP/IP协议展开，使系统的拓展更加便利;但PLC系统的开发过程中并未考虑到对设备控制，从而系统的兼容性与扩展性较差，一旦需要与其它系统进行资源共享时，很多PLC系统无法实现。

从两大系统的软件功能角度来讲，DCS与PLC两大系统在控制上都有着出色的表现，单独来看，DCS控制系统的软件功能更加强大，其根据行业的发展需要配备了专家软件，简化了用户组态编程，便于用户通过专家软件获得更精准的信息需求，其在电力、化工等大型产业中的应用优势更加突出;但根据生产系统运行需要制定科学的控制方案是其一项基础功能，在控制需求发展改变时，技术人员也可以及时更改控制方案与控制测量，直接通过编译则可以实现更改，并将控制指令传回系统，对于与原方案重叠的部分不会造成影响。而PLC系统的控制逻辑正好相反，其需要先锁定有需求的编译，通过对编译程序的分析与处理，以一对一的方式进行传送，这种方式不仅缺少灵活性，具体操作与执行也较为繁琐。同时，两大控制系统在数据库上也有着明显的差异，DCS系统的数据库更加便捷，无论将数据信息存入到哪个数据库中，只要在系统内都可以随时引用;而PLC系统的数据库并非统一的，监控、组态软件、档案软件等拥有各自独立的数据库，引用数据需要保障数据库一致。具体发挥控制功能过程中，DCS控制系统可以根据控制对象灵活的进行功能调置，而PLC系统会按照既定的控制流程与控制周期展开操作。

结束语

综上所述，PLC与DCS两大控制系统无论是功能上还是性能上都有着明显的差异，其可以单独应用于工业生产系统中，也可以结合应用，结合后彼此的弊端被弥补，实现了对原功能的优化与升级。因此，我国当前仍应致力于系统的研究与升级，推动两者的结合，以便为工业生产朝着自动化与智能化方向发展提供可靠的技术支持。

参考文献

[1]寇腾.关于PLC控制系统与DCS控制系统对比分析[J].应用能源技术，2018，32（8）：46-48.

[2]张淼，周丽娴.对 PLC、DCS、FCS 三大控制系统特点和差异的探讨[J].建筑工程技术与设计，2018，28（32）：4009.