SIMATIC西門子授權代理商丨調兵山市西門子變頻器一級代理

 西門子SIS與ESD、DCS、PLC四者，在化工生產過程中，常常被誤解，本文從四者*基本的概念，到四者之間具體的關系進行逐一講解，幫助儀表人了解并掌握。

       SIS與DCS之間的區別

       SIS與DCS在石油、石化生產過程中分別起著不同的作用，如下圖所示：生產裝置從安全角度來講，可分為3個層次：**層為生產過程層，第二層為過程控制層，第三層為安全儀表系統停車保護層。

       SIS與ESD之間的區別

       SIS是系統化的概念，更關注整體性的概念，從命名就可以看出來，SIS關注回路，關注系統整體。安全型的現場檢測器件（變送器，儀表，傳感器）-> 安全型 A -》安全型控制器-安全型的DO -》安全型的現場執行器件（安全關斷閥，泄壓閥，保護器等）。

       而ESD 通常是指，安全控制系統廠家生產的，安全型控制器，（CPU），IO，等純控制系統的概念。

       從本質上來講，SIS 的硬件系統不光包括，SIS控制器及IO（例如 Triconex，HIMA，西門子400FH）。

       還應包括所有跟控制器接口的其他輸入部件，例如獲得TUV SIL認證的傳感器，變送器，檢測裝置；

       還應該包括所有輸出部件，如獲得 TUV SIL認證的執行器（液壓安全執行器，氣動安全執行器，電動型安全執行器），

       還應該有獲得認證的現場設備。要求嚴格的現場，閥門本體也必須是有TUV 證書的。

例如核電廠的安全閥不光是鍋爐與壓力容器質檢合格，還應該有核檢證書，還應該有 TUV的安規證書，明確標明是SIL幾等級。

       ESD是生產廠家的安全性控制器用在不同的場合，根據不同的用途，有著這些不同的叫法，從理論上說，只有ESD，“未必” 會是個完整的SIS控制系統。  ESD僅僅是 SIS中的一環，是在實體硬件中，是*重要的一環。

       DCS與PLC之間的區別

       1、從發展的方面來說：

       DCS從傳統的儀表盤監控系統發展而來。DCS從先天性來說較為側重儀表的控制，比如我們使用的YOKOGAWA CS3000 DCS系統甚至沒有PID數量的限制（PID,比例微分積分算法，是調節閥、變頻器閉環控制的標準算法，通常PID的數量決定了可以使用的調節閥數量）。

       PLC從傳統的繼電器回路發展而來，*初的PLC甚至沒有模擬量的處理能力，PLC從開始就強調的是邏輯運算能力。

 
       2、從系統的可擴展性和兼容性的方面來說：

       市場上控制類產品繁多，無論DCS還是PLC，均有很多廠商在生產和銷售。對于PLC系統來說，一般沒有或很少有擴展的需求，因為PLC系統一般針對于設備來使用。一般來講，PLC也很少有兼容性的要求，比如兩個或以上的系統要求資源共享，對PLC來講也是很困難的事。PLC一般都采用專用的網絡結構，比如西門子的MPI總線性網絡，甚至增加一臺操作員站都不容易或成本很高。

       DCS在發展的過程中也是各廠家自成體系，但大部分的DCS系統，比如橫河YOKOGAWA、霍尼維爾、ABB等等，雖說系統內部（過程級）的通訊協議不盡相同，但操作級的網絡平臺不約而同的選擇了以太網絡，采用標準或變形的TCP/IP協議。這樣就提供了很方便的可擴展能力。在這種網絡中，控制器、計算機均作為一個節點存在，只要網絡到達的地方，就可以隨意增減節點數量和布置節點位置。基于windows系統的OPC、DDE等開放協議，各系統也可很方便的通訊，以實現資源共享。

       3、從數據庫來說：

       DCS一般都提供統一的數據庫。在DCS系統中一旦一個數據存在于數據庫中，就可在任何情況下引用，比如在組態軟件中，在監控軟件中，在趨勢圖中，在報表中……而PLC系統的數據庫通常都不是統一的，組態軟件和監控軟件甚至歸檔軟件都有自己的數據庫。為什么常說西門子的S7 400要到了414以上才稱為DCS？因為西門子的PCS7系統才使用統一的數據庫，而PCS7要求控制器起碼到S7 414-3以上的型號。

       4、從時間調度上來說：

       PLC的程序一般不能按事先設定的循環周期運行。PLC程序是從頭到尾執行一次后又從頭開始執行。（現在一些新型PLC有所改進，對任務周期的數量還是有限制）而DCS可以設定任務周期。比如，快速任務等。同樣是傳感器的采樣，壓力傳感器的變化時間很短，我們可以用200ms的任務周期采樣，而溫度傳感器的滯后時間很大，我們可以用2s的任務周期采樣。這樣，DCS可以合理的調度控制器的資源。

       5、從網絡結構發面來說：

       一般來講，DCS慣常使用兩層網絡結構，一層為過程級網絡，大部分DCS使用自己的總線協議，比如橫河的Modbus、西門子和ABB的Profibus、ABB的 CAN bus等，這些協議均建立在標準串口傳輸協議RS232或RS485協議的基礎上。現場IO模塊，特別是模擬量的采樣數據（機器代碼，213/掃描周期）十分龐大，現場干擾因素較多，應該采用數據吞吐量大、抗干擾能力強的網絡標準。基于RS485串口異步通訊方式的總線結構，符合現場通訊的要求。

       IO的采樣數據經CPU轉換后變為整形數據或實形數據，在操作級網絡（第二層網絡）上傳輸。操作級網絡可以采用數據吞吐量適中、傳輸速度快、連接方便的網絡標準，因操作級網絡一般布置在控制室內，對抗干擾的要求相對較低。采用標準以太網是*佳選擇。TCP/IP協議是一種標準以太網協議，一般我們采用100Mbit/s的通訊速度。

       PLC系統的工作任務相對簡單，需要傳輸的數據量一般不會太大，常見的PLC系統為一層網絡結構。過程級網絡和操作級網絡要么合并在一起，要程級網絡簡化成模件之間的內部連接。PLC不會或很少使用以太網。

       6、從應用對象的規模上來說：

       PLC一般應用在小型自控場所，比如設備的控制或少量的模擬量的控制及聯鎖，而大型的應用一般都是DCS。當然，這個概念不太準確，但很直觀，習慣上我們把大于600點的系統稱為DCS，小于這個規模叫做PLC。我們的熱泵及QCS、橫向產品配套的控制系統一般就是稱為PLC。

分割線

       說了這么多PLC與DCS的區別，但我們應該認識到，PLC與DCS發展到今天，事實上都在向彼此靠攏，嚴格的說，現在的PLC與DCS已經不能一刀切開，很多時候之間的概念已經模糊了。

現在，我們來討論一下彼此的相同（似）之處。

        1）從功能來說：

       PLC已經具備了模擬量的控制功能，有的PLC系統模擬量處理能力甚至還相當強大，比如橫河FA-MA3、西門子的S7 400、ABB 的ControlLogix 和施耐德的系統。而DCS也具備相當強勁的邏輯處理能力，比如我們在CS3000上實現了一切我們可能使用的工藝聯鎖和設備的聯動啟停。

        2）從系統結構來說:

PLC與DCS的基本結構是一樣的。PLC發展到今天，已經全面移植到計算機系統控制上了，傳統的編程器早就被淘汰。小型應用的PLC一般使用觸摸屏，大規模應用的PLC全面使用計算機系統。和DCS一樣，控制器與IO站使用現場總線（一般都是基于RS485或RS232異步串口通訊協議的總線方式），控制器與計算機之間如果沒有擴展的要求，也就是說只使用一臺計算機的情況下，也會使用這個總線通訊。但如果有不止一臺的計算機使用，系統結構就會和DCS一樣，上位機平臺使用以太網結構。這是PLC大型化后和DCS概念模糊的原因之一。 

       3）PLC和DCS的發展方向:

       小型化的PLC將向更專業化的使用角度發展，比如功能更加有針對性、對應用的環境更有針對性等等。大型的PLC與DCS的界線逐步淡化，直至完全融和。

       DCS將向FCS的方向繼續發展。FCS的核心除了控制系統更加分散化以外，特別重要的是儀表。FCS在國外的應用已經發展到儀表級。控制系統需要處理的只是信號采集和提供人機界面以及邏輯控制，整個模擬量的控制分散到現場儀表，儀表與控制系統之間無需傳統電纜連接，使用現場總線連接整個儀表系統。(目前國內有橫河在中海殼牌石化項目中用到了FCS,儀表級采用的是智能化儀表例如:EJX等，具備世界*先進的控制水準)。