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摘要：工业自动化主要是机械自动化，而机械自动化需要使用控制系统来控制设备的运行。目前市场上常用的两种控制系统分别是分布式控制系统和可编程逻辑控制系统。前者简称DCS，后者简称PLC。熟练应用这两种系统，可以保证机械设备的安全稳定运行。从大量机械设备的数据分析结果可以看出，PLC系统可靠性不稳定，缺乏灵活性，操作过程复杂，DCS具有更多的优点。基于此，本文主要对PLC控制系统与DCS控制系统进行对比分析。
关键词：PLC控制系统；DCS控制系统；对比分析
1、前言
集散控制系统即是DCS控制系统，运用到工业生产过程中，对工业生产效率具有提升作用。DCS控制系统早在20世纪中期开始使用，20世纪后期在工业生产中得以广泛应用。PLC简言之就是可编程控制器，与DCS控制系统有效融合要追溯至20世纪90年代，所形成的PLC型DCS控制系统高效性显著，实现了工业生产系统控制领域的领航者，在该领域中占据主导地位。
2、DCS与PLC的特点
2.1PLC的特点
PLC特点为:编程简易、运用便捷，通用性强、可靠性高、适应面大、抗干扰性能强等。PLC在工业自动化控制方面尤其是顺序控制方面的地位远高出其它控制系统，且近期内无法被取代。
2.1.1抗干扰能力强，可靠性高
电气控制设备的关键性能为高可靠性。PLC之所以可靠性高，主要是因为其选取现代大规模集成电路技术，生产工艺的制造过程严格，并采用先进的抗干扰技术在内部电路中。就PLC的机外电路而言，与同等规模的继电接触器系统而言，由于PLC构成控制系统的电气接线及开关接点，已做到降低至上百甚至上千分之一，因此，有效避免故障的出现。另外，PLC带有自我检测功能可检测出硬件故障，当故障产生会及时给予警报信息。
2.1.2系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造
PLC接线逻辑由存储逻辑取代，可减少控制系统设计及建造的周期，大幅度缩减控制设备外部的接线，且便于维护，实现同一设备通过更改程序来变更生产过程，这点迎合小批量、多品种的生产情形。
2.1.3配套齐全，功能完善，适用性强
PLC发展至今，已具备各类大、中、小规模的系列化产品，可再各类规模的工业控制场合进行使用。当前PLC不仅具备逻辑处理功能，还具备健全的数据运算功能，在各类数字控制领域加以使用。
2.2DCS特点
DCS比较集中式控制系统来讲，系统功能实现方式方面差异明显，但其系统功能区别不大。第一，系统网络选取DCS的骨架，核心与基础，在DCS系统中至关重要。通过系统网络可实现全部DCS系统的实时性、可靠性及可扩充性。与此同时，系统网络重构线网络进。第二，DCS技术能够全方位处理现场的I/O，且运用网络节点直接控制数字。设置现场I/O控制站，是基于协助全部系统能够分担一些I/O及控制性能。故此，运用此方式可有效防止因一个站点故障而致使全部系统出现无法正常运行的情形，分担一些数据控制及采集性能，提升系统的可靠性，提升整体系统的性能。第三，DCS系统内设置工程师站的重要作用则是基于实现DCS的离线配置、组态工作及在线监督、控制、维护等相关网络节点。
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3、DCS与PLC控制系统的性能对比
3.1两者冗余性能对比
DCS和PLC在结构组织上都采用的是模块结构，中央处理器也都采用的是通用核芯。DCS相对于PLC来说，通用性能较好，特别是IO部件的类型较少。根据实际比较和数据统计，在硬件可靠性方面，两者相差不大，但是如果要进行热备冗余的话，PLC必须要具备相应的卡件才能进行。另一方面，就目前的情况来看，PLC在运行的时候一般没有冗余配置，因为相比DCS而言，它缺乏专门的操作系统给予其支撑，再加上没有相应的卡件，成本投入较大。DCS则在这方面尽显优势，不仅硬件的设计对这种技术具有一定的针对性，而且它有相应的系统作为支撑，成本也较低。所以目前很多模块，比如电源模块，控制模块等一般都采用DCS进行冗余配置。DCS系统所有I/O模块都带有CPU，可以实现对采集及输出信号的品质判断。而在PLC模块中，只有简单的电气转换单元，不具备智能芯片，一旦出现故障，相应单元就会瘫痪。
3.2两者的软件对比
DCS和PLC技术都是国外发达国家研究和发明的。无论是操作系统还是软件的引入，基本上都以英语为主。目前我国在这一领域研究发展缓慢，缺乏优势。随着技术研究的深入，现在我国在DCS系统的研究中已经有了较为深入的分析，同时在软件开发方面也逐渐成熟，集中表现在出现了越来越多的中文版辅助软件，这对于操作人员的英文要求也随之降低了；再从软件的可靠性来讲，PLC控制系统因为其工作原理是固化步循方式，不容易发生故障，但也由于其工作方式是固定化的，所以当突发情况出现时，其反应和处理能力将会大打折扣。相反，DCS技术的不断突破，改善了工作的不稳定性，提高了系统的可靠性，具有PLC无法比拟的优点，即灵活性和实时处理能力。传统电厂车库往往只注重控制系统的可靠性要求，而对实时控制系统处理能力的要求却低得多。随着规模的扩大和先进设备的不断增加，专用设备也已引入智能设备，控制系统的实时处理能力与可靠性同样重要，因此不难理解为什么在许多地方PLC被DCS所取代。在模拟量的处理中，特别是在复杂逻辑中，DCS具有批量处理能力，采用4C技术，比PLC更灵活，尤其是在复杂逻辑处理方面，具有事故的附加内存、报告记录、操作记录等功能，强调了连续过程控制的精度，能够实现PID、前馈、串级、多级等控制、模糊、自适应等复杂控制，一般PLC只具有PID功能，控制精度不如DCS。总之，DCS在可靠性上优于PLC。
3.3网络架构对比
在我国目前的控制系统中，一般的网络体系结构是双层的，上层是具有现场监控性能的网络，下层是处理实际运行过程的网络，该体系结构上下层的划分，是通过控制器来实现的。从网络硬件设备来看，两者之间的差别不大，但从扩展的性能来看，PLC不能实现多个中央处理器之间良好的网络连接，在连接形式上不像DCS类型较多，它显得非常单一。从实际应用情况看，DCS能够实现多系统的网络连接，尤其在设备分散、结构不紧凑的厂房里优势明显，且远程控制系统可以很好地实现，并具有上述优良特点，因此在许多大型工厂中，可以通过DCS进行远程控制，而不需要自动控制。
3.4数据库对比
数据库的统一是高速运行的前提。只有建立统一的数据库，才能将操作系统的个环节连接起来，使操作更加稳定和安全。PLC系统尚未形成统一的数据库，各节点都需要单独操作，最后再进行数据汇总，操作时间较长。而DCS已经建立了一个完整的数据系统，任何软件都可以灵活地在系统中使用，这使得DCS具有更广阔的应用市场。
3.5操作性对比
由于两种控制系统的程序性质不同，所以在操作上也存在差异。与DCS的操作系统相比，PLC的操作系统需要大量的编程和转换，而DCS的操作系统在传统的控制系统中进行了修改和创新，操作简单,更符合现代市场的运行模式。目前机械操作越来越受到人们的推崇，如果掌握了机械操作的简化和高速，那么基于这一思想，PLC的市场就会相对狭窄。从运行的经济成本分析来看，PLC的操作系统复杂，应用的管理人员较多，工人的总基本成本较高，技对术人员综合素质要求也很高。这样看来，无论在技术上还是在成本上，DCS都具有更高的优势和更广阔的市场前景。
4、结语
综上所述，DCS在某些方面确实比PLC具有更多的优势和市场，但由于机械的多样性，无论DCS或PLC，不同领域应用的控制系统是不同的。随着科学研究的不断深入，两者都在不断挖掘各自的优势，同时也出现了趋同的趋势。因此，简单分析两者之间的差异意义不大，需要从为工业化进程服务的角度来分析，更加重视两者的优势，才能更好的为工业自动化服务。
参考文献：
［1］陆幸骏，孔田巍．基于PLC的运动控制系统设计［J］．电气自动化，2017(6)．
［2］闫冠宇．浅谈DCS控制系统的运行与维护［J］．科学与财富，2017(27)．
论文作者:吴天龙
论文发表刊物:《防护工程》2019年10期
论文发表时间:2019/8/20
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