自动化已经在制造环境中部署了几十年,已成为机器、生产线、工厂和工厂不可或缺的一部分。今天,行业正在向数字化过渡,并采用先进的自动化技术,以准备迎接工业4.0和工业物联网(IIoT)。自动化是行业采用先进和下一代自动化技术的基本需求。可编程逻辑控制器(PLC)和分布式控制系统(DCS)是任何工厂或工业自动化基础设施中的主要元素。
PLC和DCS在工厂或工业中有着不同的应用领域,两种系统在各自的领域中都有其优势。PLC和DCS都是部署在工厂和植物中的控制器,以克服完全不同的挑战。将两者互换是不合适的,因为这不适合该应用,用户将无法获得预期的结果。
比较和区分PLC和DCS
在PLC和DCS方面,有许多相似之处,但也有很多不同之处。PLC主要处理机器自动化,而工厂、植物和DCS处理过程自动化。人们可能会问,为什么有这种区分。PLC通常设计用于高速、快速响应的应用,涉及运动控制和机器人。在这些应用中,准确性和精确性非常重要,需要快速响应或微秒级响应时间。因此,PLC提供了这种微秒级响应时间的可能性,使用户能够轻松实现这些应用。
相反,DCS通常设计用于响应速度较慢的系统,这些系统不会在微秒内发生变化。这些系统理想的工作周期时间为几毫秒到几秒钟。DCS的典型应用可以是过程控制、工厂或植物中的数据采集、作为集中数据存储系统等。这些应用通常不部署机器人或高速、高精度的运动控制应用。即使DCS不处理高速应用,DCS更关注需要更高安全性和保障机制的关键系统。DCS处于工厂架构的边缘,作为工厂或植物中IT基础设施的门户。
理想情况下,多台机器构成工厂地板(车间)上的生产线。每台机器都有一个专用的控制器,称为PLC。这些PLC连接到一个中央系统,负责各种活动,如数据采集、分析、报告、集中仪表盘、安灯系统以及一些工厂运营的流程。根据其功能,这些系统还可以整合楼宇自动化和工厂安全系统。
硬件和软件能力
PLC 通常是一个现场可编程门阵列 (FPGA)、ARM、Intel 或一个简单的微处理器。在一些高端和复杂的应用中,用户也部署工业 PC 作为 PLC。操作系统通常是一个实时操作系统 (RTOS),以提供几微秒的确定性响应时间。需要软件来编程 PLC,使其能够处理 IEC 61131-3 编程语言,如梯形图、文本基于语言和功能块图。
另一方面,DCS理想情况下是运行通用操作系统(GPOS)如Linux或Windows的工业PC,因此提供了没有复杂实时性能的最佳周期时间,约为几毫秒。像PLC一样,DCS也需要软件来根据用户的需求编程或配置系统。此外,DCS提供了冗余的可能性,具体取决于所处理应用的的重要性;用户可以根据需要决定实施冗余系统。通常,发电厂是需要24*7运行的批判性基础设施的最佳例子。
选择正确的解决方案
在部署PLC或DCS方面有着明确的区分,这取决于应用、响应时间、安全功能以及所需的控制类型。PLC是用于机器控制和自动化并希望获得确定性、高速响应时间的选择,而DCS是用于工厂自动化以进行数据采集、分析、报告或关键基础设施的过程和工厂控制的选择。
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