摘要：随着计算机远程控制技术的全面普及应用，作为计算机控制技术代表的分散控制系统（DCS）及可编程逻辑控制器（PLC）得到了进一步的发展，且有相互融合的发展趋势，向现场总线控制系统（FCS）过渡。目前，化工领域的大型过程控制主要采用分散控制系统（DCS），小型化的独立过程控制一般采用可编程逻辑控制器（PLC），少数采用现场总线控制系统（FCS），基于此，本文主要对PLC控制系统与DCS控制系统的优势进行分析探讨。
关键词：PLC控制系统；DCS控制系统；优势分析
1、前言
PLC和DCS作为第三代控制系统突出代表，在诸多工业控制领域如冶金、电力、石油、化工、轻工等发展迅猛。PLC和DCS两大控制系统具有各自的特点，二者功能方面虽各有千秋，但在实际生产生活中却能结合使用，而且效果更好。
2、DCS与PLC的特点与差异
分散控制系统（DCS）与可编程逻辑控制器（PLC）的特点与差异主要体现在以下几个方面：
2.1发展过程方面
DCS控制系统是由仪表生产厂商在仪表盘监控系统的基础上发展而来的，侧重于现场仪表等电子设备的模拟量控制，并且不断地吸收最新的计算机控制技术和通信技术，以构建一个全面的安全可靠高效的控制系统。PLC装置是为替代传统继电器控制而研制的可编程逻辑控制器，擅长于数字量控制，可靠性高，抗干扰能力强，广泛应用于工业环境中过程控制。
2.2功能扩展方面
DCS控制系统厂商所采用的通讯协议可能各不相同，但网络传输平台均选择以太网络，且提供了方便的外接扩展接口，为以后的功能扩展提供了极大的便利。PLC装置通常针对设备进行使用，搭接完成后很少需要功能扩展，因此在功能扩展兼容性方面较为困难。
2.3可靠性方面
DCS控制系统采用冗余控制单元，可实现故障状态下的无干扰切换，以保证系统的安全可靠，不足的是对接地电阻有较高的要求。PLC装置采用循环顺序扫描的方式，控制精度高，但无冗余控制程序且无法实现模块的热插拔，维修更换需整个系统停车后进行，有较大的局限性。
2.4数据库方面
DCS控制系统通常有统一的系统数据库，系统中的各个环节均可以实现对数据库的实时引用，对其它环节提供了极大的方便。PLC装置各环节基本上都各自建立数据库，没有一个统一的数据库平台，具有较大的不确定性。
2.5系统规模方面
DCS控制系统通常适用于较大规模的装置系统，系统控制点数少则上千，多则上万，具有良好的协调能力。PLC装置适用于规模不大的装置系统，且对模拟量的控制要求不高。
3、PLC与DCS比较及优势分析
目前工业控制领域效果最令人满意和最广泛使用的两种控制技术就包括可编程序控制器（PLC）及集散控制系统（DCS），同时它们各自的优势及劣势也是很明显的，如在高速的顺序控制中PLC占主导地位，而且PLC体积小，使用灵活，价格相对较低，而在复杂的过程控制中DCS占优势，但体积大，价格相对较高。但在通讯功能及管理能力方面PLC不及DCS，DCS通讯及管理能力较强。如果按从弱至强将PLC与DCS的性能划分为1至10个等级，数字量的顺序控制是早期的PLC主要的发展方向。但随着PLC技术的不断发展，PLC扩增了模拟量控制功能、通讯联网功能、PID调节功能及分级控制功能等，当前，即使是在过去DCS占统治地位的化工、冶金等行业PLC控制系统也能发挥巨大的作用。但PLC有一个弊端即难以组成大型、复杂、综合的系统，由于技术原因，如果过多的plc通过网络与过多的PLC通讯，则可能导致瓶颈现象及计时上的困难。
DCS的诸多优势使它在控制系统的高端市场仍占主流地位。DCS控制系统最初是由模拟仪表发展而来的，因此它初期的功能以回路调节为主，之后又扩展了顺序控制的功能。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆集中地操作管理，分散控制以提高整个系统的可靠性及管理能力是DCS的设计思想。但DCS比PLC价位稍高，因此国内一些资金有限的中小型企业有时难以承受DCS控制系统。
4、PLC与DCS系统的综合应用：混合式控制系统结构
随着当前计算机技术的进步与发展，通过研究人员多年的研究与开发，DCS与PLC两大系统除了保留有各自自身的特点之外，二者还能互相补充，形成新的控制系统。二者在很多领域可以并存，可以通过弥补对方的不足，形成新的控制系统。当前，越来越多的以PC+PLC组成DCS系统的工程应用逐渐广泛。
混合式控制系统主要以DCS的设计思想为基础，综合PLC与DCS的各自优势。它主要由系统网络、操作员工作站、中央服务器、控制器及输入/输出（I/O）模块等部分组成。
4.1系统网络
整个DCS系统的基础和核心就是系统网络，整个系统的实时性、可靠性和可扩充性都与系统网络息息相关。它的重要性对于混合式控制系统同样重要。
HCS是包括操作管理和过程控制在内的两级式控制系统。N1网连接的操作员工作站及中央服务器构成了操作管理级。N1网是一局域网（LAN），可以选用以太网，传输介质可使用双绞线、同轴电缆或光纤，它要能较快地传输大量的数据。星形、总线形、混合形等网络拓扑结构都可供N1网来选择。当前，工业控制网常用的网络结构是总线结构。因为它有成熟的网络技术，简单的施工过程，而且节点的加入退出时不需要中止网络运行。
N2网要具有实时性，这对实时性很强的过程控制十分重要。为了实现数据共享，一旦N2网上某节点发送数据，则该网络上所连接的各节点要能够同时接收到该数据。N2网的作用是将过程控制级的控制器与中央服务器相连，并且使控制器与远程I/O、远程I/O与远程I/O连接起来并中央服务器连接起来。
4.2操作员工作站
操作员工作站能够完成HCS与用户间信息交换，它的功能主要有3个：（1）对生产过程进行调节和控制；（2）为运行操作人员提供人机界面；（3）便于操作人员及时全面地了解系统运行情况。现在操作员工作站主要由PC机承担，因为微型计算机性能在不断提高。
4.3中央服务器
中央服务器用WindowsNT为操作系统，配以系统应用软件，在部分行业还可与企业管理系统相连。它主要用来实现信息集中管理，如所有的系统信息、报告及总数据库。
4.4控制器
自动控制系统中的控制中枢就是控制器。由HCS可组成较大型的分散的控制系统，这是因为每个HCS可支持多个控制器，而每个控制器又可支持多达上百个控制回路。HCS控制器体积比DCS小得多，与PLC一样采用了主要包括处理器、内存、I/O接口，外加通讯接口在内典型的计算机结构，它的框架沿袭了传统PLC的框架尺寸结构。从尺寸与外形上看，HCS控制器与PLC有许多相似之处，但它绝不是简单翻版PLC的，它有许多自己独特的特征和风格。HCS控制器在过程控制中能胜任DCS所承担的过程控制任务，它主要执行闭环及顺序控制。
4.5输入/输出（I/O）模块
HCS提供了能与工业生产现场I/O信号直接相连的各种规格的I/O模块，如模拟量/数字量、直流/交流、电压/电流及不同电压等级的I/O模块等。这些I/O模块可与工业现场的按钮、变送器、传感器、电磁阀门及马达控制器等设备元件直接相连，使用灵活方便。
5、结语
随着新技术的不断进步，DCS系统与PLC装置不再局限于各自的擅长领域，开始积极汲取对方的特点，取长补短，逐渐形成了综合性的控制系统。在选择控制系统时，已不能过于强调DCS系统与PLC装置的优劣，而应当建立在充分满足工艺要求的基础上。
参考文献：
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[2]郑斌.利用DCS控制系统代替工业水PLC控制系统[J].大科技，2015（20）.
论文作者:邓颖
论文发表刊物:《基层建设》2018年第10期
论文发表时间:2018/6/15
标签：控制系统论文; 系统论文; 控制器论文; 功能论文; 可编程论文; 过程控制论文; 装置论文; 《基层建设》2018年第10期论文;