摘要：随着网络科技技术发展的加快，尤其是计算机在各个领域的广泛应用，现代工业基本上都已经实现了自动化，并且具备较高的自动化水平。作为现阶段工业的重要构成部分，冶金工业具备的自动化水平和现状具有一定的代表性。现阶段，国内主要是利用DCS和PLC系统作为冶金工业自动化控制系统。这两种控制系统在各方面都具备自身的优点和长处，但是也在某些方面存在缺陷和弊端，这就导致冶金工业自动化设计人员在选择控制系统方面很难作出抉择。本文结合相关经验，探讨DCS和PLC两种控制系统的发展和具备的结构配置，分析两种控制系统具备的发展前景，以此作为冶金自动化选择控制系统的理论依据，促进冶金自动化水平的提升，从而促进冶金行业更好地发展。
关键词：控制系统；冶金自动化；DCS和PLC
DCS中文名称是分散式控制系统，主要是对危险分散进行控制、显示和集中。该系统的核心是微处理器，是一种在功能上和物理位置上相对分散的控制系统，利用相应的数据通道将所有分散点的信息集中操作和监视。PLC是一种可编程控制器，在硬件方面和DCS中的现场控制器等同，需要和上位机系统和网络共同工作搭配成系统，并且还需要系统集成。DCS和PLC之间区别在于DCS是系统可以实现任何装置的作用和协调，PLC属于装置只能实现自身单元所具备的功能，并且在运行的过程中还需要通过输入采样、程序执行、输出刷新三个阶段实现，还需要依靠I/O模块。现阶段，DCS在各个领域中广泛应用，从可靠性或开放性、灵活性方面相比，DCS都比PLC具备更高的优越性。
1 DCS和PLC控制系统
1.1DCS控制系统
在起始阶段，DCS主要是为了替代二次仪表而研发，通常情况下，在利用仪表进行现场工艺参数测量时，相应的速度在上百毫秒甚至会更长的时间，相应的速率也是相对较慢，并且在控制计算方法比继电器逻辑复杂，在仪表技术上DCS牺牲了速度性能，但是简化了计算。另外，DCS系统具有丰富的控制算法，将连续控制、顺序控制、批处理控制集为一体，可以实现串级、自适应、前馈、预测控制、解耦等控制算法，并且还可以很方面地实施所需特殊控制算法的加入。DCS控制系统主要由过程级、操作级、控制级三部分构成。过程控制站、就地仪表和I/O单元组成过程级，过程级是控制功能的主要实施部分，对来自现场的实施数据实施采集处理。
1.2PLC控制系统
在起始阶段，PLC的研发主要是用来代替继电器逻辑，由于继电器逻辑具备良好的相应速度，作为继电器逻辑的升级版，PLC自然要具备更快的响应速度。PLC控制系统不单单是进行顺序逻辑控制工程的完成，在发展中逐渐具备数据处理、记忆和算术运算、逻辑判断、计数、定时、PID回路调节、联网通信等功能，是一种现代化的控制系统。
在结构方面，PLC控制系统应用组合和固定模块式，对于固定模式，PLC控制系统主要可以分为显示面板、I/O板、CPU、电源、内存块，这种模式主要应用于控制点数相对较少的小型工艺系统。组合模块式机架结构主要分为I/O板网、电源模块、机架、底板、CPU模块、内存，不过这种模式中的所有模块在配置方面应用积木式组合配置方式。同时，这种模式结构也是适用于模块小型化，并且在现代冶金工业中得到了广泛应用。在实际应用中，用户可以依据实际生产规模情况对模式块进行合理配置。
2 DCS与PLC控制系统的性能对比
2.1 冗余性能比较
在结构组织方面，DCS和PLC都是应用模块结构方式，并且都是应用通用核芯作为中央处理器。相对于PLC而言，DCS具备更加良好的通用性能，应用的部件类型尤其是IO模块十分少。依据以往的数统计和实际的对比，PLC和DCS在硬件可靠性方面存在较小的差距，但是如果需要实施热备冗余处理，则PLC需要配置相应的卡件。另外，依据现在发展状况，PLC在运行过程中需要较多的冗余配置，因为和DCS对比而言，PLC控制系统在专门操作系统方面存在一定的不足，另外还存在卡件问题，在成本投入方面需要消耗较多的资金。而DCS控制系统在硬件方面存在一定的优势，因为这种控制系统具备一定的针对性，并且由相应的系统作为支撑，不需要投入较多的资本，因此现阶段在很多模块例如控制模块、电源模块中都是应用DCS实施冗余配置处理。
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2.2 数据库比较
数据的使用权限由数据库的统一性决定，通常情况下，控制系统都需要进行统一数据库的建立，不过在这一个方面，DCS和PLC存在很大的差异，PLC不具备统一性，在每一个组件、子系统、节点中都配置的有独立的数据库，并且可以在内部实施数据存储、处理、分析操作。DCS控制系统只有一个总数据库，无论是什么环节或软件都可以应用，这就致使DCS控制系统可以成为一个具备强大功能系统。
3 DCS与PLC控制系统存在的特点差异
3.1 内核实现方式
其中DCS控制程序是将代码程序编译后运行，PLC的程序是在经过编译处理后顺序扫描语句代码之后运行。单一从这方面的差异就可以得出PLC具备的模拟量功能远远不能和DCS相比，并且PLC可以很快地处理开关量。因而，DCS系统主要适用于大规模并且复杂的过程控制系统。
3.2 网络
在DCS网络方面，很多厂家都是应用环形、双总线、双重星形拓扑结构，在实际应用中，由于需要满足系统具备较高的扩充性，需要在系统网络上配备比实际使用节点数量更多的节点数量。并且在实际运行中，会经常出现网络重构情况，不过这种状况不会对系统的正常运行造成影响。因此，系统网络具备较强的在线网络重构功能。此外，整个设计中DCS上存在大量的可扩展性接口，进行系统的扩展和外接都是十分方便，不过所需要消耗的成本较高。对于PLC，在完成整个系统的搭接之后，需要在修改接口模块和配套软件数量之后才能实施增加或减少操作员站的处理。
3.3 控制单元
为确保控制设备具备良好的安全性，DCS系统应用双冗余的控制单元，在重要控制单元出现故障之时，会有相关的冗余单元实时无干扰地进行工作单元的切换，从而确保系统安全可靠的运行。另外，模块DCS系统具备的所有I/O模块都附带的有CPU，可以判断与标量变换采集及输出信号品质，在故障情况下实施带电插拔都可以实时更换。PLC控制系统的冗余及带电热插拔需要在一定的特殊情况下才能实现。
3.4 系统软件
对于DCS，在应用过程中是将完整的系统提供给用户，应用统一的数据库和开发环境，应用的是自动化工程师熟悉的仪表技术风格的控制算法。此外，DCS可以更新各种工艺控制方案，在某个方案发生变化时，相关工程师只需要编译更改过后的方案，然后在执行下装命令即可，系统会自动进行下装工作的完成，不会对原控制方案的运行状态造成影响。对于PLC，在系统方面，需要在不同的开发环境下完成，不但需要完成逻辑开发，还需要利用上位机软件进行对应数据库的建立，并在此基础上开发流程图画面。在实际运行中，由于过程控制应用不直观的梯形图逻辑算法，在进行系统控制方案更新时需要消耗较多的调试时间以及投入成本。
4 PLC与DCS控制系统在冶金系统应用中的发展前景
在对PLC与DCS控制系统的应用过程中，企业需要依据自身实际发展情况进行相应设备的选择，目前，DCS和PLC具备较高的相互融合度，在不断的发展中，现场总线控制系统应运产生，在以后的发展中，随着国内相关技术和设备的发展，三种控制系统会同时存在和被广泛应用。
5 结束语
DCS与PLC系统都存在不同的优点和缺陷，在实际应用过程中一定要结合企业自身发展实际情况，在冶金自动化管理中，PLC控制系统和DCS控制系统较高的相互融合度，可以配合使用。
参考文献：
[1]樊莉.DCS和PLC控制系统在冶金自动化中的应用[J].工业设计，2016（1）：186-187.
[2]申和亭.DCS和PLC控制系统在冶金自动化中的应用[J].工业a：275-275.
[3]周宁宁.DCS和PLC控制系统在冶金自动化中的应用[J].工业b：0 035-00235.
论文作者:张鹏
论文发表刊物:《电力设备》2018年第27期
论文发表时间:2019/3/12
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