DCS系统与PLC哪个好? DCS与PLC的优劣对比

百科   2024-09-11 08:00   浙江  

PLC和DCS在工业自动化控制中占有举足轻重的地位,而工业自动化控制是国家工业发展战略的核心。PLC以及DCS在工业控制的各个环节中不断的升级、完善,已经成为现代工业生产制造中不可或缺的工具。
 1、DCS和PLC的定义
  DCS控制系统,在国内自控行业又称之为集散控制系统。即所谓的分布式控制系统,是相对于集中控制系统而言的一种新型计算机控制系统,它是在集中控制系统的基础上发展、演变而来的。
  DCS作为一个集过程控制和过程监控为一体的计算机综合系统,在通信网络的不断带动下,DCS系统已经成为了一个综合计算机,通信、显示和控制等4C技术的完整体系。其主要特点是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活以及组态方便。
  现如今的DCS系统可以广泛地用于工业装置的生产控制和经营管理,在化工、电力、冶金等流程自动化领域的应用已经十分普及。
  PLC,即逻辑可编程控制器,是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程,是工业控制的核心部分。
  2、DCS和PLC控制器的差别
 DCS和PLC控制器的主要差别是在开关量和模拟量的运算上,即使后来两者相互有些渗透,但是仍然有区别。80年代以后,PLC除逻辑运算外,也增加了一些控制回路算法,但要完成一些复杂运算还是比较困难,PLC用梯形图编程,模拟量的运算在编程时不太直观,编程比较麻烦。但在解算逻辑方面,表现出快速的优点。而DCS使用功能块封装模拟运算和逻辑运算,无论是逻辑运算还是复杂模拟运算的表达形式都非常清晰,但相对PLC来说逻辑运算的表达效率较低。
  3、DCS和PLC在火电厂的应用  
在火电厂热工自动化领域,DCS和PLC是两个完全不同而又有着千丝万缕联系的概念。DCS和PLC都是计算机技术与工业控制技术相结合的产物,火电厂主机控制系统用的是DCS,而PLC主要应用在电厂辅助车间。DCS和PLC都有操作员站提供人机交互的手段、都依靠基于计算机技术的控制器完成控制运算、都通过I/O卡件完成与一次元件和执行装置的数据交换、都具备称之为网络的通信系统。
  随着国内电厂装机容量的不断扩大及电力系统改革的推进,对辅助车间控制的要求也不断提高,在这个大环境,DCS系统进入辅助车间控制已成为趋势。NT6000DCS因其综合的技术经济优势,已经并将继续在辅助车间控制方面发挥越来越大的作用。
  在辅助车间应用广泛的PLC也并不会就此退出热工自动化的历史舞台,前所未有的竞争压力,将会促使PLC厂商在技术上向DCS标准靠拢,在价格上作出更大的努力。DCS和PLC市场竞争的结果,将会使用户获得更大的利益。
 4、DCS和PLC的控制处理能力
  一个PLC的控制器,往往能够处理几千个I/O点(最多可达8000多个I/O)。而DCS的控制器,一般只能处理几百个I/O点(不超过500个I/O)。
  从集散体系的要求来说,不允许有控制集中的情况出现,太多点数的控制器在实际应用中是毫无用处的,DCS开发人员根本就没有开发带很多I/O点数控制器的需要驱动,他们的主要精力在于提供体系的可靠性和灵活性。而PLC不一样,作为一个独立的柔性控制装置,带点能力越强当然也就代表其技术水平越高了,至于整个控制体系的应用水平呢,这主要是工程商和用户的事情,而不是PLC制造商的核心目标。控制处理能力的另一个指标,运算速度,在人们印象当中PLC也比DCS要快很多。

  新型的DCS控制器学习了大型PLC的设计,在控制周期方面的表现获得了大幅度的提高。以NT6000DCS的T2550控制器为例。控制器可以设置四个不同优先级的任务,最小运算周期可以设为10ms,配合高速I/O卡件,控制周期能够达到15~20ms。而模拟量运算设置在其它周期较长的任务中。

 
 5、DCS和PLC的市场情况和发展方向
  在热工自动化领域,主厂房控制系统基本上毫无例外地使用DCS。而在辅助车间才使用PLC。其主要原因是早期的DCS系统非常昂贵,人们认为辅助车间的运行可以间断,可靠性要求不是很高,且模拟量控制要求较少,从降低成本的角度出发,往往选择PLC来构建控制系统。而锅炉、汽机和发电机的控制系统,要求长期稳定可靠地运行,信号中含有相当比例的模拟量,从系统的性能出发,人们不得不选择了昂贵的DCS。

  另外,分析一下主厂房DCS和辅助车间控制系统的市场竞争情况,我们会发现一个有趣的现象。主厂房DCS的竞争往往在不同品牌的供应商或代理商之间展开,竞争激烈,DCS的价格不断下调。而辅助车间控制系统的竞争往往在同一品牌PLC的各个工程商之间进行,门槛较低,竞争更加激烈,但是PLC的价格下调幅度却并不如DCS明显。主要原因是DCS的生产商直接参与竞争,在巨大的市场压力下,不断下调设备制造费用和工程实施费用。而PLC的生产商不直接参与竞争,各个工程商只能下调自身有限的工程费用,空间有限。从现在情况看来,DCS与高档PLC的价格差距已不明显,辅助车间仍然较多地采用PLC,是市场的惯性使然。

  PLC和DCS产品市场可谓风起云涌、竞争激烈。纵观PLC市场群星璀璨:世界上有200多家公司生产400多个品种系列的PLC,应用于电力、石油石化、冶金、材料、包装、造纸、汽车和市政各个行业。从行业角度来看,国外厂商占山为王,有着属于各自的势力范围。

  DCS市场与PLC相差无几,基本由国外业内强者所把持,可喜的是一批本土厂商如Hollysys、Supcon、Xinhua等企业逐渐发展壮大。由于DCS技术含量高,很多对产品的需求都建立在项目的基础上,这样对DCS的需求也将是一个周期性较长的过程,因此DCS市场格局短时间内难有较大改变。当然,由于行业发展速度的不规律性,侧重行业不同的公司可能会因此而发生一些变化。

  在今后的控制系统的发展中,我们将会看到DCS和PLC技术逐渐融合的局面,这对它们各自的发展以及各行各业的发展都有种促进的作用
PLC和DCS的区别

 1、从发展的方面来说:
  DCS从传统的仪表盘监控系统发展而来。因此,DCS从先天性来说较为侧重仪表的控制,比如我们使用的YOKOGAWA CS3000 DCS系统甚至没有PID数量的限制(PID,比例微分积分算法,是调节阀、变频器闭环控制的标准算法,通常PID的数量决定了可以使用的调节阀数量)。PLC从传统的继电器回路发展而来,最初的PLC甚至没有模拟量的处理能力,因此,PLC从开始就强调的是逻辑运算能力。

  
2、从系统的可扩展性和兼容性的方面来说:
  市场上控制类产品繁多,无论DCS还是PLC,均有很多厂商在生产和销售。对于PLC系统来说,一般没有或很少有扩展的需求,因为PLC系统一般针对于设备来使用。一般来讲,PLC也很少有兼容性的要求,比如两个或以上的系统要求资源共享,对PLC来讲也是很困难的事。而且PLC一般都采用专用的网络结构,比如西门子的MPI总线性网络,甚至增加一台操作员站都不容易或成本很高。

  DCS在发展的过程中也是各厂家自成体系,但大部分的DCS系统,比如横河YOKOGAWA、霍尼维尔、ABB等等,虽说系统内部(过程级)的通讯协议不尽相同,但操作级的网络平台不约而同的选择了以太网络,采用标准或变形的TCP/IP协议。diangon.com这样就提供了很方便的可扩展能力。在这种网络中,控制器、计算机均作为一个节点存在,只要网络到达的地方,就可以随意增减节点数量和布置节点位置。另外,基于windows系统的OPC、DDE等开放协议,各系统也可很方便的通讯,以实现资源共享。

 
 3、从数据库来说:
  DCS一般都提供统一的数据库。换句话说,在DCS系统中一旦一个数据存在于数据库中,就可在任何情况下引用,比如在组态软件中,在监控软件中,在趋势图中,在报表中……而PLC系统的数据库通常都不是统一的,组态软件和监控软件甚至归档软件都有自己的数据库。为什么常说西门子的S7 400要到了414以上才称为DCS?因为西门子的PCS7系统才使用统一的数据库,而PCS7要求控制器起码到S7 414-3以上的型号。
     4、从时间调度上来说:
  PLC的程序一般不能按事先设定的循环周期运行。PLC程序是从头到尾执行一次后又从头开始执行。(现在一些新型PLC有所改进,不过对任务周期的数量还是有限制)而DCS可以设定任务周期。比如,快速任务等。同样是传感器的采样,压力传感器的变化时间很短,我们可以用200ms的任务周期采样,而温度传感器的滞后时间很大,我们可以用2s的任务周期采样。这样,DCS可以合理的调度控制器的资源。
 
 5、从网络结构发面来说:
  一般来讲,DCS惯常使用两层网络结构,一层为过程级网络,大部分DCS使用自己的总线协议,比如横河的Modbus、西门子和ABB的Profibus、ABB的 CAN bus等,这些协议均建立在标准串口传输协议RS232或RS485协议的基础上。现场IO模块,特别是模拟量的采样数据(机器代码,213/扫描周期)十分庞大,同时现场干扰因素较多,因此应该采用数据吞吐量大、抗干扰能力强的网络标准。基于RS485串口异步通讯方式的总线结构,符合现场通讯的要求。

  IO的采样数据经CPU转换后变为整形数据或实形数据,在操作级网络(第二层网络)上传输。因此操作级网络可以采用数据吞吐量适中、传输速度快、连接方便的网络标准,同时因操作级网络一般布置在控制室内,对抗干扰的要求相对较低。因此采用标准以太网是最佳选择。TCP/IP协议是一种标准以太网协议,一般我们采用100Mbit/s的通讯速度。

  PLC系统的工作任务相对简单,因此需要传输的数据量一般不会太大,所以常见的PLC系统为一层网络结构。过程级网络和操作级网络要么合并在一起,要不过程级网络简化成模件之间的内部连接。PLC不会或很少使用以太网。

  6、从应用对象的规模上来说:
  PLC一般应用在小型自控场所,比如设备的控制或少量的模拟量的控制及联锁,而大型的应用一般都是DCS。当然,这个概念不太准确,但很直观,习惯上我们把大于600点的系统称为DCS,小于这个规模叫做PLC。我们的热泵及QCS、横向产品配套的控制系统一般就是称为PLC。
关于举办“2024连续流技术及工艺开发案例与首次工艺论证培训班”的通知

   连续流技术可以使化工生产微型化、本质安全化,使生产过程更加安全、高效、环保。本次培训从连续流反应器、工艺技术、案例解析、依据项目小试、中试、扩试、工业化生产等全生命周期各环节本质安全的要求,化学反应安全风险评估、国内首次使用化工工艺安全可靠性论证报告编制(首次工艺论证报告编制)几个方面展开交流,本单位在2024年9月20日-22日在上海市举办2024连续流技术及工艺开发案例与首次工艺论证培训班两个会场同时召开,邀请多年实践经验和连续流工艺案例的企业和大学老师授课,请各有关单位积极派员参加,现将有关事项通知如下:

培训组织:

主办单位:北京中科安化工业技术中心

支持媒体:化学工业网 化工服务联盟  

培训时间地点:

时间:2024年9月20日-22日(20日全天报到)21和22两天课程(两个会场同步进行)

地点上海市(地点会前一周直接通知报名者)线上+线下

培训费用:

2800元/人(含培训费、资料费、两天午餐费等费用)。提前汇款2500元/人,住宿统一安排,费用自理。展位、发言及其它赞助方案请与会务组联系。
报名联系方式:
电话/传真:010-60354362 祁慧杰:18518206941(同微信)

姜岩言:手机微信同号: 13260460335(报名微信)

手机咨询:18515638512
培训主要内容:见课程表

9月
21日

8:30-12:00

 
会场一

1.流体化学技术介绍

2.适合的反应类型

3.具体案例分享

4.旭流化学介绍

5.流体项目研发交流

主讲老师:唐心华,上海旭流化学科技有限公司 研发副总监(流体化学),在原料药的工艺开发领域工作12年,前6年在大型CDMO从事原料药传统釜式工艺的研发和生产管理,近6年专注于流体化学的工艺开发和生产应用。曾任清华大学科研助理,对流体化学的基础理论知识和在具体的原料药工艺开发应用中有深入的理解。

9月
21日

13:30-16:30

 
会场一

1、化工过程热风险;

2、化工物料的热危险性评估;

3、化学反应过程热危险性评估;

3.1快反应与连续流反应技术,

3.2连续流反应的反应安全风险评估。

4、国内首次使用化工工艺安全可靠性论证;

4.1国内首次使用化工工艺的定义及范围,

4.2如何编制国内首次使用化工工艺安全可靠性论证报告。

5、化工过程本质安全化设计。

主讲老师:舒理建,男,正高级工程师,浙江工业大学客座教授、浙江师范大学兼职教授,中国化学品安全协会专家,浙江省应急管理专家。现任长三角绿色制药协同创新中心、国家化学原料药合成工程技术研究中心医药化工过程安全研究院院长、浙江华颀安全科技有限公司董事长,九三学社东阳市基层委员会副主委。1989年7月毕业于浙江工业大学化学工程系工业分析专业,长期从事药品研发、合成工艺研究、工艺安全研究、产业化研究、工程设计和产业化工作。历任医药上市公司研究所所长、总工程师、副总经理、总经理,先后主持完成了国家级项目3个、省级项目9个,主持制定国家标准4项,获得省级技术发明一等奖1项、省级科技进步二等奖1项;获得浙江省优秀科技工作者、九三学社浙江省委员会优秀社员等荣誉称号。

9月
22日

8:30-9:30

 
会场一

微化工技术及其在精细化工过程中的应用

一.研究背景 二.目前的主要研究进展 三.结论与展望

主讲老师:凯尔曼·亚森,山东微井化工科技有限公司/技术副总监,公司工艺开发负责人,主要从事流动化学,化学工程中的连续流合成反应,工艺过程强化,连续过程强化,连续过程工程技术,本质安全化工技术,绿色合成工艺研究及产业化,拥有10余项发明专利。

9月
22日

9:30-11:30

 
会场一

1、连续流技术简介

1)技术原理2)技术理论研究3)流体模拟技术

2、连续流技术设备简介

1)设备类型及特点2)设备特殊形式3)材质发展4)加工方式

3、辅助设备简介

1)进料系统2)在线检测系统3)自动控制系统4)其它系统

4、连续流技术实践经验

1)传质分析2)传热分析3)方案的设计与设备选择4)设备的使用与维护5)使用技巧与经验

5、连续流技术理论研究的思考

1)选择性问题2)动力学、热力学研究3)反应热分析4)数值模拟

主讲老师:黄长如,现在就职于山东欣龙装备制造有限公司负责研发,丁全有,黄长如,李鹏飞 主编《连续流反应器及工艺设计》已经出版,连续多年从事连续流技术研发工作,实践经验丰富,帮助企业提质增效。

9月
22日

13:30-16:30

 
会场一

工程案例的技术总结

1、塔的工程实践和技术总结

案例一:脱水;案例二:溶剂回收;案例三:间歇精馏的扩产;案例四:汽提塔;案例五:共沸物的分离;案例六:反应精馏

2、反应的工程实践和技术总结

案例一:气固反应;案例二:气液反应;案例三:酰氯化反应

3、其它的工程实践和技术总结

案例一:连续萃取;案例二:强化液液传质;案例三:精馏塔提产;案例四:尾气甲苯超标;案例五:塔顶冷凝器能力不够

4、工作的基本观点

寻找问题的源头、理论和实际要对应起来

主讲老师:王炜,华东理工大学化学工程专业硕士毕业。曾多次参加主持过石油化工装置、精细化工装置的建设;有多年大型化工企业工作经验,任工艺部门负责人。近几年,专注于精细化工行业的工程优化工作。现为多家农药生产公司的技术顾问,为企业工程优化改进提供解决方案。

下午5点左右培训结束,交流讨论。

9月
21日

8:30-12:00

 
会场二

精细化学品的连续流合成开发

内容:主要介绍利用连续流技术进行新型精细化学品的开发

(1)连续流合成技术的基本介绍

(2)连续流反应开发精细化学品的基本装置

(3)连续流合成微纳米材料简介

(4)连续流技术结晶简介

(5)连续流技术合成药物中间体简介

(6)高通量合成与连续流技术的结合

(7)人工智能与连续流技术的结合

主讲老师:陶胜洋,大连理工大学化学学院,教授,院长。长期从事微流体、连续化反应、智能化学等化学化工与信息技术交叉的科学研究;获评国家级青年人才,担任大连市智能化学重点实验室主任;担任中国化学会胶体与界面化学专业委员会青年委员会副主任;中国化工学会微化工技术、智能制造两个专业委员会委员;中国化学会会员期刊《化学通讯》首届科普教育类编委、辽宁省石油石化学会副理事长。

9月
21日

13:30-15:30

 
会场二

1、连续结晶技术的选择;

2、连续结晶技术开发;

3、连续结晶工艺设计;

4、连续结晶器设计;

5、连续结晶操作;

6、连续结晶工程应用;

7、连续结晶存在的一些问题以及解决方案

主讲老师:龚俊波,天津大学讲席教授,博士生导师,现任国家工业结晶工程技术研究中心主任,国家结晶科学与工程国际联合研究中心执行主任。
9月
21日

15:30-16:30

会场二

康宁反应器技术工艺开发案例介绍

1、康宁反应器产品介绍、

2、康宁反应器无缝放大原理、工艺开发应用案例等。

主讲老师:吴茂诚,硕士毕业于第二军医大学,曾在上海医药工业研究院及亚邦医药研究院从事药物合成工艺研发与中试放大工作,目前担任康宁反应器技术中心(中国)技术中心副主任一职,负责康宁反应器技术应用与推广以及工艺开发。加入康宁反应器技术有限公司 5 年内,先后负责完成十余个连续流工业化项目的工艺开发,在康宁微通道反应器技术应用方面有丰富的经验。

9月
21日

16:30-17:30

 
会场二

最有价值的药物连续制造应用

1.药物连续制造的背景

2.关于药物连续制造政策的解读

3.药物连续制造技术与案例

4.安微连续流技术简介

主讲老师:程汉,山东大学化学学士,纽约大学化学硕士,现任安微连续流技术售前技术支持经理。在纽约大学Ryan Hartman教授指导下研究连续流反应器在制药领域非均相催化中的应用,以及微通道反应器的设计与开发。加入安微连续流以来,主导了多个药企和精细化工企业工业化项目的开发,其中数项已经工业化落地或即将落地,研究范围涉及加氢、硝化、重氮化、磺化、过氧化等等,有着丰富的连续流开发及工业化落地相关经验。


9月
22日

8:30-12:00

 
会场二

1、微通道反应器的设计与开发

2、高剪切反应器的设计与开发

3、连续流反应工艺的设计与开发

4、精馏系统热集成技术的设计与开发

5、膜与吸附分离技术的设计与开发

6、连续流分离工艺的设计与开发

主讲老师:李文鹏,副教授,硕士生导师,中共党员,中国化工学会微化工专委会青年委员、中国化工学会混合与搅拌专业委员会委员、河南省石油和化学工业协会智能制造推进委员会副秘书长。主要从事连续流反应及节能分离工艺包的设计与开发、化工过程强化设备的设计与开发(微通道反应器&高剪切反应器)、膜与吸附分离技术的应用与开发、精馏系统节能改造(系统热集成)等方面的基础与应用研究工作。设计开发出具有自主知识产权的阴阳鱼板式微通道及管壁式微通道反应器、射流鱼板式微通道反应、微孔射流强化套管式微通道反应器、超声强化孔射流套管微通道反应器、微管射流强化高剪切反应器等,所开发“微管射流高剪切混合器”获上海市高新技术转化项目。

9月
22日

13:30-14:30

 
会场二

化工本质安全微通道在硝化、重氮化、氧化中的工业化应用

1、微通道反应系统介绍 2、反应案例分析硝化案例讲解

3、重氮化反应工业化现状 4、常大微通道连续流重氮化反应案例

5、微通道在工业化应用中存在的问题

 主讲老师:张跃,教授,博士,博士生导师,加拿大圣西维尔大学访问学者,主要研究方向为化学工程、流动化学、过程强化、制药工程以及安全工程方面研究。常州大学环境科学与工程学院院长,常州大学化学工艺学科带头人和科技创新团队负责人,江苏省化学化工学会副秘书长,江苏省化学化工学会微通道技术专业委员会主任委员,石油和化工行业连续流技术工程实验室主任。

9月
22日

14:30-17:00

 
会场二

1、研究背景;

2、微流场技术工程化新方法;

3、微流场技术系统集成;

4、微流场工程化装备研发。

主讲老师:何伟,南京工业大学制药工程系主任,教授,博士生导师,主持“十三五”重点研发计划课题/子课题、国家自然科学基金面上项目、军委科技委国防科技创新项目、江苏省重点研发计划、教育部产学研协同育人项目等科研项目10余项,与中国石化、陕西煤业、中建安装、京博集团等企业开展产学研合作,以通讯、第一作者身份在Appl. Catal. B、Chem. Eng. J.等期刊发表SCI论文30篇,入选高被引文章1篇;获授权美国专利2项,中国发明专利40余项,其中10余件获得工业化应用,经济社会效益显著;2022年、2016年分别获中国石油和化学工业联合会技术发明一等奖,2020年获中国化工学会基础研究成果奖一等奖。

下午5点左右培训结束,交流讨论。
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