[AI-小講堂 A00004] 三大控制系統,DCS、PLC、PC-Based

schneider_electric-svg_
在自動化控制領域當中,有所謂的三大控制系統,其分別為DCS、PLC以及PC-Based控制系統。事實上,這三個控制系統在市場上自有定位,

DCS,定義:DCS是分散控制系統(DistributedControlSystem)的簡稱,國內一般習慣稱為集散控制系統。它是一個由過程式控制制級和過程監控級組成的以通信網路為紐帶的多級計算機系統,綜合了計算機(Computer)、通訊(Communication)、顯示(CRT)和控制(Control)等4C技術,其基本思想是分散控制、集中操作、分級管理、配置靈活、組態方便。

DCS的系統定位在於大型應用,尤其是重工業應用,其適合用在連續性的控制,且因為該系統的I/O點非常多,其考慮到的因素比較偏重在於Redundancy,因此較無法接受系統出問題,容錯備援的需求性很高,同樣的DCS系統建置完成之後是很難去進行更動的,因此它適用於較穩定、在市場上的Life Cycle較長的產品需求;

PLC的定位則是在於比較中型或是中大型的應用,它的特色在於價格較DCS具競爭力,而且適合做離散的邏輯控制應用,不過PLC與DCS相同的地方在於,較穩定、Life Cycle較長的產品,適合使用PLC;

PC-Based的控制系統,則是比較專注在複雜的控制系統需求,其必須要整合比較多的設備,如Motion、Vision或是多資料量等,其特色在於具彈性、易更動設計,並且易連網。且科技日新月異,PC-BASE也在逐漸能取代DCS與PLC的領域;

兼具穩定度與彈性,控制器走向開放性架構

一般在引用新技術或產品時,往往要面對該技術產品是否穩定與市場壽命是否長久的風險,以傳統控制器的封閉性來說,開發後較不易作更動,新舊技術或設備無法有效融合或取代,汰換的成本相對較高,
升級也較不易。此外,因應IT需求不斷提高,需要處理的資料量越來越龐大,目前的自動化系統較難處理大量的資料,除非多加電腦與設備來進行處理,而這樣的做法對於廠商來說,變得十分費工夫也耗成本。

此外,傳統的控制系統應用在某些領域可以運作良好發揮極大效益,然而如果想換一個應用領域,例如適合用於智慧化大樓管理系統的控制器,應用在廠務監控不一定適合,此外,目前現有的控制系統皆有其限制,想要整合不同系統或設備,受限於各不同的程式語言,在整合上變得十分艱難,無法提供滿足控制器市場上的開放性與彈性需求,控制器便要走向開放性架構。

PLC和PC-based技術特點和優勢比對

長期以來,PLC始終活躍於工業自動化控制領域的主戰場,為各種各樣的自動化控制設備提供了非常可靠的控制應用。
其主要原因在於,它能夠為自動化控制應用提供安全可靠和比較完善的解決方案,適合於當前工業企業對自動化應用的需求。

隨著PC及網際網路時代的到來,工業PC或PC-based控制器由於可以完全融入到網路時代的資訊系統中,具有網路系統的基本特性,即具有高性能、低價格、系統開放、豐富的人才基礎等優勢,因此PC-based控制器一經出現就具有很強的生命力,發展極為迅猛。有觀點說,PC-based控制器將取代傳統PLC,當然首先必須解決可靠性及程式設計問題。近幾年來,這些問題已基本得到解決,PC-based控制器從外觀到可靠性也都開始可以與PLC相近。

在程式設計方面,由於IEC61131-3程式設計語言標準的推出和廣泛採用,為PC-based控制器的高速發展鋪平了道路。這樣,PC-based控制器不僅具有PC的優勢,也具有傳統PLC的優勢。它可無縫地融合到網路時代的資訊系統中。

在自動控制領域,PLC技術和PC-based技術是當前比較具有代表性的控制技術,兩者的技術起源和發展有較大的差異。

PLC(Programmable Logic Controller)產生於上世紀70年代初。
最早的PLC是以替換繼電器系統的角色出現,其主要實現的功能僅僅是邏輯簡單的順序控制功能。
PLC一經出現,就以其高可靠性、小體積和直觀的程式設計模式而顯示出強大的生命力,成為自動控制領域的“明星”。

PC-based是一種基於PC技術的控制系統。
最早的PC-based控制系統是以工控機為核心,通過擴展帶PCI介面的專用板卡組成。PC-based借助於IT技術的發展,在運算、存儲、組網和軟體開放性方面具有優勢。

PLC和PC-based兩者在技術特點上存在明顯區別。

PLC具有體積小、功耗低、抗幹擾能力強;
具有很高的可靠性,其平均無故障率時間間隔(MTBF)可達50萬、甚至100萬個小時;具有簡單直觀的程式設計模式(如梯形圖);具有內部即時時鐘。

而PC-based具有大運算能力;
具有開放標準的系統平臺和PCI介面,精美且低成本的顯示技術,豐富的組網能力。但系統的可靠性略差,如性能較好的IPC的平均無故障時間間隔約5萬小時。此外,PC-based雖然具有很強的CPU,但其多工作業系統是非即時的,所以程式的迴圈週期反而沒有高性能的PLC快。

PLC更適合於設備控制,而PC-based更多地用於設備運行狀態的監視。
相對於PC-based而言,PLC具有配置靈活、體積小、適應惡劣環境、抗幹擾性強、可靠性高等優點
,但在軟體功能及系統開放性等方面比PC-based稍差。當然,隨著電腦技術和控制技術的不斷發展,
PLC和PC-based都在吸收對方的優點,以適應更多的應用現場。
例如,PLC在包裝設備中的應用遠遠多於PC-based在包裝設備中的應用。

隨著PC-BASED的工業電腦(簡稱工業PC,與普通的電腦相比,它具有防塵、防振、抗電磁、耐高低溫等優點)的發展,以工業PC、I/O及監控裝置、控制網路組成的PC-BASED的自動化系統逐漸成為工業自動化的另一種實現方式。PC-BASED自動化系統源於PC,可完全融入到網路時代的資訊系統中,具有高性能、低價格、系統開放、豐富的人才和應用基礎等優勢。

結論
當我們正在學習一門技術時,另一項更新的技術卻在默默替換舊有的技術。
但是在學習使用PLC和PC Based時不難發現,各有其優缺點,而Open PLC和PAC就是抓住這個互補其短下的產物。施奈德擁有FA(Factory Automation) 最完整的Total Solution,易於整合且有完整產品線。

msx-group-image-web圖1. Schneider Modicon

發表迴響

在下方填入你的資料或按右方圖示以社群網站登入:

WordPress.com 標誌

您的留言將使用 WordPress.com 帳號。 登出 /  變更 )

Google photo

您的留言將使用 Google 帳號。 登出 /  變更 )

Twitter picture

您的留言將使用 Twitter 帳號。 登出 /  變更 )

Facebook照片

您的留言將使用 Facebook 帳號。 登出 /  變更 )

連結到 %s