DCS,全称是分散式过程控制系统(又称集散控制系统),它既有传感器,也有PLC数据采集和测控装置,还包括仪器仪表,以及现场总线系统。DCS重要的是上层系统,这里有计算机主机,有数据库,还有DCS软件系统。
PLC,它只是一个具体装置,能够执行数据采集和测控任务,还能够实现数据交换。事实上,PLC完全能担任小规模单机版的DCS。
下图是DCS主机显示器中的测控对象界面:
111 111111111111111111111111111111111图1:DCS的界面
对于较小的系统,用PLC也是能完成的。
某工程中,我司负责供配电系统的设计和配套电力监控SCADA。在这里,供配电设备的备自投测控以及发电机投退都是用PLC执行的,同时用另外一台PLC执行现场层面的RS485/MODBUS-RTU数据交换,并把汇总后的数据用工业以太网发送到SCADA主机中。我们为主机配套了数据库,以及电力监控软件SCADA。
111111111111111111111111111111111图2:电力监控网络拓扑图
图2中的通信管理机CCU就是用PLC构建的。
工程即将结束时,用户提出让我们设计一套液位控制系统。这种系统用很简单的测控系统就能完成,但我们手上还有普通版的PLC,于是就用PLC来执行测控。液位用传感器测量,液位控制用电动薄膜阀,实现连续控制。我们用PLC自带的PID模块做控制,控制效果很不错,且可靠性和控制精度都不错。测控数据送到监控系统中,在后台就能看到测控效果。
由此可见,对于单台设备的DCS控制,用PLC能实现。但对于多系统的DCS,用PLC是不可能做到的。
从工程实践来看,工程对象的稳定性和可靠性是比较重要的。这里有抵御电磁骚扰的EMC技术,有传感器数据传输的4-20mA信号和现场总线技术,有数据库编程技术,有历史数据和实时数据处理技术,还有受控对象在界面中的设置方法及人机界面设计技术。对于PID,这种广泛使用的测控方法,在DCS里可以用数字PID来处理。如果系统的控制方程能够罗列出来,我们用拉普拉斯变换后生成传递函数,并以此为基础来展开操控。显见,这里又涉及到自动控制原理及其技术。
11111111111111111111111111111111图3:DCS中如何用电信号来模拟非电信号?
综上所述,我们会发现不管是PLC也好,是DCS也好,它们都具有丰富的工程实践知识。这些知识的背后,往往以国家标准和行业规范的形式体现出来。