PLC與DCS集成的前景

分布式控制系統（DCS）在過程控制工業中處于無可置疑的統治地位，而可編程邏輯控制設備（PLC）在離散制造業中也是如此。在過程工業中，由于過程控制的功能主要通過專門的DCS進行調節，停工的功能主要通過PLC的應用來完成，因此在本文中我們將討論在將來將分布式控制系統（DCS）和可編程邏輯控制設備（PLC）集成應用的可行性。

過程工業與DCS

很多流程工業，例如石油精煉、化學合成、發電廠、造紙廠以及金屬冶煉一直采用DCS用于過程控制。例如控制、歷史記錄、顯示以及輸出等許多主要功能都需要進行分散處理。DCS的分布包括中央處理器、輸入輸出卡分布、通路以及現場連接（排列好），這保證了對控制點連接進行添加、調整和刪除的靈活性。這樣，一個控制系統的故障不會影響到其他與其相連接的控制系統的功能。過程工業領域的性能和穩定性要求決定了DCS在流程工業中不可動搖的統治地位。

離散制造業與PLC

PLC是從離散制造業的應用設備中演化而成，與典型的DCS控制系統的邏輯完全不同，它在中央處理器的幫助下能夠讀取所有的輸入數據、執行程序并將輸出結果轉換成可編程的狀態，從而完全替代了使用物理設備的硬件邏輯系統。這個過程由重復的掃描完成，每次的掃描時間不超過幾毫秒。包括汽車自動化、樓宇自動化、電子和半導體設備以及運輸等離散制造業一直都采用PLC。

DCS和PLC的共同功能

除了典型的DCS擁有的控制功能外，連續控制功能也已經用來滿足邏輯編程的需要，二者使用相同的處理器與。在連續工藝的工廠中，邏輯和工藝控制需要分開處理，在這里，典型的PLC就找到了用武之地（與DCS共同使用）。DCS的使用比PLC的邏輯應用成本相對較高，同時，安全停工的工藝需要專門的系統來作為獨立的過程控制系統。在很長的一段時間里， DCS都是過程控制的主要設備，而PLC則是連續過程工業中停工操作的主要設備。當DCS和PLC分別應用于過程控制和邏輯功能時， PLC接收從DCS（連續輸入）以及掃描現場（數字或模擬輸入）傳輸過來的數據。PLC完全根據從掃描現場接收到的數據來決定設備的狀態（工廠工藝的一部分），而DCS的控制操作是完全獨立的。通過從DCS得到的連續輸入數據， PLC可以用于數據采集系統。

3 Cs - 公用硬件，匯聚技術，增強通訊... ...

DCS和PLC的處理器始終保持和高速處理器的時代發展同步,而與控制設備連接的輸入/輸出卡片的處理器也十分強大。采用兩套相同但是獨立的通路設計,使生產商在控制設備和輸入/輸出設備中實現模擬和數字信號的合理控制。這種設計已經在一些實例中得到了實現。隨著更多的生產商采用了這種設計，如Yokogawa公司，ABB公司，西門子公司。DCS和PLC的控制有相似的功能但是在應用前景上卻有一些不同。

在工藝工廠中安全工具系統（SIS）的執行是安全的PLC的關鍵部分。包括IEC 61508, IEC 71511以及 ISA SP85在內的很多標準 都已經被用于TUV等認證的實際標準所代替。這個標準包括對整個工具系統進行認證，而不僅僅是邏輯控制單元。安全完整性級別（SIL）認證包括額外的成本，這也為生產商提供了一個通過對普通的硬件進行優化達到縮減成本目的的機會。這樣也能相應地為用戶節省成本。

ARC公司觀察到Fieldbus Foundation (FF)和Profibus Nutzerorganisation (PNO)都把安全生產放在第一位。FF已經設計了Foundation Fieldbus安全工具系統（FF-SIS）并得到了TUV的承認，預計將在2005年末投入生產。Profibus也在安全檢測上作出了同樣的努力，即將通過TUV的認證，并同時進行產品生產。產品性能中比較重要的部分將在普通平臺和網絡上共享，軟件采用在DCS中應用的軟件。但是PLC仍然保持在停產功能上的特征，同時，保證可避免的停工期。

目前,生產商對利用通用平臺代替目接系統不同單元的專有平臺興趣極大。由于原來系統平臺的概念已深入人心,DCS和PLC的工程功能總是分別使用，并在不同的模式下進行必要的調整。類似Ethernet的普通交流平臺,采用一個簡單的工程站點用于設定DCS和PLC，同時這種平臺也可使普通的警報器和工藝調節系統停留在一個位置，也就不需要使用昂貴的第三方設備,來集成從DCS和PLC得到的兩種數據。簡單的工程站點的概念為集成能夠識別(IEC 61134)程序語言的標準提供了機會。在兩套系統設置的方法（舉例來說，功能阻塞）中有許多共同之處，這也就大大縮減了人員培訓成本。事實上，用于DCS和PLC的簡單操作站點正在設計中。

通過實際上的Modbus RTU協議， DCS和PLC之間的傳統分界已經控制住了PLC在進一步工藝中從DCS吸引數據的意圖。在大多數情況下， PLC有能力從DCS中讀取數據，而不會將數據寫入DCS。當從PLC向DCS中寫入數據時，如果二者不能相互通訊，僅數據傳輸速度本身就將影響工藝的控制功能。目前的趨勢是采用一個平臺能夠同時集成DCS和PLC，例如Ethernet平臺以及應用TCP/IP協議進行數據轉換。

這種方法不僅不需要在DCS一端增加額外的部件，同時還保證了系統之間的數據傳輸速度更快，為系統帶來更好的穩定性。我們應該對帶有普通功能，但是在相同的平臺上由于不同的應用范圍用于不同領域的DCS和PLC的平臺進行形象化操作。

固定資產管理（PAM）

ARC公司觀察后指出“很多供應商已經開發出用于固定資產管理（PAM）的有效程序，可以為客戶提供控制工藝的途徑，同時發展計劃維護和操作策略，在問題暴露之前進行識別并解決，為提高工廠生產能力和操作性能（OpX）提供了關鍵的要素。”。從固定資產管理（PAM）中得到的大部分數據將通過普通的運輸平臺進行有效處理，例如FF HSE或Profibus DP，用來代替分別從DCS和PLC得到的數據。舉例來說，OPC的連通性保證了位于DCS和PLC工作站的OPC服務器能夠提供帶有連續或歷史數據的典型固定資產管理（PAM）（客戶OPC）。DCS和PLC在功能方面的集成與設備結構方面的統一為實現固定資產管理（PAM）優勢的最大化提供了機遇。

結束語

包括DCS和PLC系統在內的工作站已升級采用了Windows系統作為操作界面,而控制設備卻沒有采用個人電腦控制,仍采用單獨的硬件和軟件。在更加開放的、標準的網絡標準形成之前，用戶仍然需要使用原來系統的控制部分。傳統的DCS和PLC能否取得長足進步仍然處于爭論之中，而目前的市場狀況是否能夠將DCS和PLC的發展推向一個新的高度仍有待時間的驗證