PLC、DCS、SCADA系統(tǒng)誰與爭(zhēng)鋒

更新時(shí)間：2017-01-05 10:19:17　點(diǎn)擊數(shù)：3230

隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，PLC/DCS/SCADA三款控制產(chǎn)品被各大企業(yè)所應(yīng)用，如何選擇PLC/DCS/SCADA控制系統(tǒng)，成為企業(yè)的關(guān)鍵性問題。天拓四方經(jīng)過十幾年的經(jīng)驗(yàn)累積，幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)完美的控制系統(tǒng)搭配。下面，就以前得經(jīng)驗(yàn)跟大家一起分享一下西門子PLC,DCS,SCADA三者的區(qū)別與聯(lián)系。

狹義的說，DCS主要用于過程自動(dòng)化，PLC主要用于工廠自動(dòng)化(生產(chǎn)線)，SCADA主要針對(duì)廣域的需求，如油田，綿延千里的管線。如果從計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的角度來說，它們是統(tǒng)一的，之所以有區(qū)別，主要在應(yīng)用的需求，DCS常常要求高級(jí)的控制算法，如在煉油行業(yè)，PLC對(duì)處理速度要求高，因?yàn)榻?jīng)常用在聯(lián)鎖上，甚至是故障安全系統(tǒng)；SCADA也有一些特殊要求，如振動(dòng)監(jiān)測(cè)、流量計(jì)算、調(diào)峰調(diào)谷等，SCADA是調(diào)度管理層，DCS是廠站管理層，PLC是現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層。

西門子PLC，即可編程控制器，適用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量控制，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控功能強(qiáng)，性能穩(wěn)定，可靠性高，技術(shù)成熟，使用廣泛，價(jià)格合理。

DCS系統(tǒng)，即集散控制系統(tǒng)，屬90年代國際先進(jìn)水平大規(guī)?？刂葡到y(tǒng)。它適用于測(cè)控點(diǎn)數(shù)多、測(cè)控精度高、測(cè)控速度快的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，其特點(diǎn)是分散控制和集中監(jiān)視，具有組網(wǎng)通訊能力、測(cè)控功能強(qiáng)、運(yùn)行可靠、易于擴(kuò)展、組態(tài)方便、操作維護(hù)簡便，但系統(tǒng)的價(jià)格昂貴。

SCADA系統(tǒng)，即分布式數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)，屬中小規(guī)模的測(cè)控系統(tǒng)。它集中了PLC系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控功能強(qiáng)和DCS系統(tǒng)的組網(wǎng)通訊能力的兩大優(yōu)點(diǎn)，性價(jià)比高。

SCADA、DCS是一種概念，PLC是一種產(chǎn)品，三者不具可比性。

PLC是一種產(chǎn)品，由它可以構(gòu)成SCADA、DCS。DCS是過程控制發(fā)展起來的，PLC是繼電器—邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展起來的，PLC是設(shè)備，DCS、SCADA是系統(tǒng)。

DCS與西門子PLC的區(qū)別要點(diǎn)：

1、DCS是一種“分散式控制系統(tǒng)”，而西門子PLC(可編程控制器) 只是一種控制“裝置”，兩者是“系統(tǒng)”與“裝置”的區(qū)別。系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)任何裝置的功能與協(xié)調(diào)，西門子PLC裝置只實(shí)現(xiàn)本單元所具備的功能。

2、在網(wǎng)絡(luò)方面，DCS網(wǎng)絡(luò)是整個(gè)系統(tǒng)的中樞神經(jīng)，它是安全可靠雙冗余的高速通訊網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)的拓展性與開放性更好。而西門子PLC因?yàn)榛旧隙紴閭€(gè)體工作，其在與別的西門子PLC或上位機(jī)進(jìn)行通訊時(shí)，所采用的網(wǎng)絡(luò)形式基本都是單網(wǎng)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議也經(jīng)常與國際標(biāo)準(zhǔn)不符。在網(wǎng)絡(luò)安全上，西門子PLC沒有很好的保護(hù)措施。我們采用電源，CPU，網(wǎng)絡(luò)雙冗余。

3、DCS整體考慮方案，操作員站都具備工程師站功能，站與站之間在運(yùn)行方案程序下裝后是一種緊密聯(lián)合的關(guān)系，任何站、任何功能、任何被控裝置間都是相互連鎖控制，協(xié)調(diào)控制；而單用PLC互相連接構(gòu)成的系統(tǒng)，其站與站（西門子PLC與西門子PLC）之間的聯(lián)系則是一種松散連接方式，是做不出協(xié)調(diào)控制的功能。

4、DCS在整個(gè)設(shè)計(jì)上就留有大量的可擴(kuò)展性接口，外接系統(tǒng)或擴(kuò)展系統(tǒng)都十分方便，西門子PLC所搭接的整個(gè)系統(tǒng)完成后，想隨意的增加或減少操作員站都是很難實(shí)現(xiàn)的。

5、DCS安全性：為保證DCS控制的設(shè)備的安全可靠，DCS采用了雙冗余的控制單元，當(dāng)重要控制單元出現(xiàn)故障時(shí)，都會(huì)有相關(guān)的冗余單元實(shí)時(shí)無擾的切換為工作單元，保證整個(gè)系統(tǒng)的安全可靠。而西門子PLC所搭接的系統(tǒng)基本沒有冗余的概念，就更談不上冗余控制策略。特別是當(dāng)其某個(gè)西門子PLC單元發(fā)生故障時(shí)，不得不將整個(gè)系統(tǒng)停下來，才能進(jìn)行更換維護(hù)并需重新編程。所以DCS系統(tǒng)要比其安全可靠性上高一個(gè)等級(jí)。

6、系統(tǒng)軟件：對(duì)各種工藝控制方案更新是DCS的一項(xiàng)最基本的功能，當(dāng)某個(gè)方案發(fā)生變化后，工程師只需要在工程師站上將更改過的方案編譯后，執(zhí)行下裝命令就可以了，下裝過程是由系統(tǒng)自動(dòng)完成的，不影響原控制方案運(yùn)行。系統(tǒng)各種控制軟件與算法可以將工藝要求控制對(duì)象控制精度提高。而對(duì)于PLC構(gòu)成的系統(tǒng)來說，工作量極其龐大，首先需要確定所要編輯更新的是哪個(gè)PLC，然后要用與之對(duì)應(yīng)的編譯器進(jìn)行程序編譯，最后再用專用的機(jī)器（讀寫器）專門一對(duì)一的將程序傳送給這個(gè)西門子PLC，在系統(tǒng)調(diào)試期間，大量增加調(diào)試時(shí)間和調(diào)試成本，而且極其不利于日后的維護(hù)。在控制精度上相差甚遠(yuǎn)。這就決定了為什么在大中型控制項(xiàng)目中（500點(diǎn)以上），基本不采用全部由西門子PLC所連接而成的系統(tǒng)的原因。

7、模塊：DCS系統(tǒng)所有I/O模塊都帶有CPU，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)采集及輸出信號(hào)品質(zhì)判斷與標(biāo)量變換，故障帶電插拔，隨機(jī)更換。而PLC模塊只是簡單電氣轉(zhuǎn)換單元，沒有智能芯片，故障后相應(yīng)單元全部癱瘓。

8、現(xiàn)在高端的西門子PLC與DCS的功能已經(jīng)差不多，DCS對(duì)網(wǎng)絡(luò)和分布式數(shù)據(jù)庫還要定時(shí)掃描有較強(qiáng)的功能，同時(shí)對(duì)運(yùn)算和模擬量的處理比較拿手。

9、西門子PLC還分大、中、小、微PLC，其中微型的只賣幾百塊到2000塊，點(diǎn)數(shù)也好少，大型的可以帶數(shù)千點(diǎn)，運(yùn)算能力與DCS差不多，但對(duì)多機(jī)聯(lián)網(wǎng)功能較弱?，F(xiàn)在兩個(gè)技術(shù)平臺(tái)都差不多，只是重點(diǎn)不一樣。

其實(shí)DCS和SCADA是概念，應(yīng)該理解為一種體系結(jié)構(gòu)。
PLC、DCS是由早期不同的產(chǎn)品形態(tài)和應(yīng)用場(chǎng)合逐步完善演化而來。可以說PLC有制造業(yè)的繼電器演化發(fā)展而來。DCS是由過程控制的儀表發(fā)展演化而來。各自產(chǎn)品有其自己的使用場(chǎng)合和特點(diǎn)，隨著技術(shù)的進(jìn)步、行業(yè)的相互滲透和競(jìng)爭(zhēng)的激烈。PLC和DCS這兩種產(chǎn)品都在發(fā)展自己優(yōu)勢(shì)的同時(shí)向?qū)Ψ降臐B透。

應(yīng)該知道西門子PLC的邏輯控制功能很強(qiáng)大，而回路控制則是不值一提的[可以看一看型號(hào)稍微老一點(diǎn)的PLC，而DCS系統(tǒng)正好相反。這是由于兩種系統(tǒng)的內(nèi)部處理機(jī)制的不同。

看看現(xiàn)在呢？

老牌的PLC廠商均涉及DCS應(yīng)用領(lǐng)域，如西門子，其系統(tǒng)不過是PLC加網(wǎng)絡(luò)加軟件加增強(qiáng)的控制器。DCS廠商如霍尼維爾等其系統(tǒng)也融入了PLC，以增強(qiáng)其邏輯控制功能。

要注意一點(diǎn)：
西門子PLC是一種控制器；

DCS是一種體系結(jié)構(gòu)是由控制器+IO采集+網(wǎng)絡(luò)+軟件等組成的系統(tǒng)；

SCADA系統(tǒng)是另一個(gè)概念，有另一種應(yīng)用需求所呈現(xiàn)的系統(tǒng)。顧名思義它是：分布式的數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)，它的由來和應(yīng)用的產(chǎn)生于前兩者不同，它主要是用于數(shù)據(jù)采集，如電力的監(jiān)控系統(tǒng)、輸油管線的監(jiān)控系統(tǒng)，它的特點(diǎn)是控制點(diǎn)分散，一個(gè)系統(tǒng)可能覆蓋方圓數(shù)千公里[如北美的油氣管道監(jiān)控系統(tǒng)]；通信結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不是一般控制系統(tǒng)所能比擬的[從光纖到無線甚至衛(wèi)星通訊]。它的基本單元是RTU。

要知道產(chǎn)品是不斷發(fā)展的，不同的產(chǎn)品之間有競(jìng)爭(zhēng)，就是要不斷的在發(fā)揮自己優(yōu)勢(shì)的同時(shí)學(xué)習(xí)別人的長處，這就是整合。

SCADA的重點(diǎn)是在監(jiān)視、控制，可以實(shí)現(xiàn)部分邏輯功能，基本用于上位；
PLC單純的實(shí)現(xiàn)邏輯功能和控制，不提供人機(jī)界面，實(shí)現(xiàn)操作需借助與按鈕指示燈、HMI以及SCADA系統(tǒng)；
DCS兼具二者功能，但是基本上用在比較大的系統(tǒng)中和一些控制要求高的系統(tǒng)中，價(jià)格上也要昂貴一些。

三者互相滲透，在一些生產(chǎn)企業(yè)會(huì)包含3種系統(tǒng)，SCADA作為生產(chǎn)管理級(jí)上位監(jiān)控，DCS實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制，而西門子PLC實(shí)現(xiàn)單機(jī)及簡單控制。但是隨著技術(shù)的發(fā)展，有一些廠家的PLC也可以實(shí)現(xiàn)很復(fù)雜精確的控制，漸漸占領(lǐng)了DCS的市場(chǎng)……

PLC/SCADA/DCS，它們之間在控制功能上能夠?qū)崿F(xiàn)交叉，也是在本系統(tǒng)控制基礎(chǔ)上，去開發(fā)另一方的優(yōu)點(diǎn)為己所用。