PLC与其他工业控制系统的比较

    随着电子行业的飞速发展，PLC应用在各个领域，适应不同的客户要求。用PLC构成的工业控制系统可以实现其他工业控制系统的功能。这里主要从系统结构、功能特性等方面，将PLC控制系统与继电一接触器控制系统、计算机控制系统(CCS)和集散控制系统( DCS)进行比较。    1．与继电·接触器控制系统的比较    最初的工业自动化控制主要是以继电一接触器控制占主导地位，继电一接触器控制系统的缺点是体积大、耗电多、寿命短、可靠性差以及运行速度慢等，而PLC的出现在技术角度上大大方便了电气控制设计人员。PLC系统软硬件设计简便，维护方便，在体积、可靠性、耗电量等方面有很大程度的改善，从而节约了成本，并且它可以通过计算机进行数据的传输和监控，这一系列的优点使PLC很快被接受，并代替继电一接触器控制广泛应用于工业自动控制中。两者比较PLC系统具有如下的特点。    1)灵活性和扩展性。继电．接触器控制系统是由继电器等低压电器采用硬件接线实现的，连线多而复杂，且由于继电器触点数目有限，其灵活性和扩展性差；PLC系统是由软件和硬件组成的，通过编程来实现要求的功能，要改变控制功能，只需改变程序即可，故也称“软接线”，外围连线少，体积小，其软继电器的触点理论上可使用无限次，因此其灵活性和扩展性极佳。    2)可靠性和可维护性。继电一接触器控制系统有大量的机械触点，其接通断开会受到电弧的损坏和机械磨损，接线多，寿命短，可靠性和可维护性差；PLC系统采用微电子技术，大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成，寿命长，并且具有自检和监测功能，方便了现场的调试和维护。    3)控制速度和稳定性。继电，接触器控制系统是依靠触点的机械动作实现控制，其工作频率低，触点的开合动作一般在几十毫秒，且机械触点还会出现抖动现象；PLC系统由程序指令控制半导体电路来实现，速度极快，一般一条用户指令的执行时间在微秒级。PLC内部还有严格的同步，不会出现抖动现象。    4)延时的可调性与精度。继电一接触器控制系统靠时间继电器的滞后动作实现延时控制，精度不高，易受环境温度和湿度的影响，调整时间困难；PLC系统用半导体集成电路作定时器，时基脉冲由晶体振荡器产生，不受环境影响，精度高，可根据需要设定定时值，定时精度小于10ms。    5)设计与施工。用继电一接触器实现一项控制工程，其设计、施工、调试必须依次进行，周期长修改困难，工程越大这一问题就越突出；用PLC完成一项控制工程，在系统设计完成以后，现场施工与控制程序的设计可以同时进行，周期短，调试和修改都很方便。    6)系统价格。继电一接触器单件价格便宜，PLC价格较高，但若将维护、改造、故障造成的损失等因素一并考虑，使用PLC系统相对来讲更便宜。    2．与计算机控制系统的比较    计算机控制系统是指用单片处理器或工业微机、工控机等组成的计算机控制系统。PLC系统与计算机控制系统的不同之处表现在以下几方面。    1) PLC系统可采用功能模块的结构形式，可进行单元组合。在硬件和软件上的这种结构，使PLC系统对环境的适应性增强。硬件上，可根据工艺过程的控制规模，选择合适的功能模块，降低成本；工艺规模扩展时，可通过增加功能模块进行扩展；对工业过程现场的恶劣环境，可选择远程输入／输出单元等。软件上，根据控制的规模，可提供不同的软件，以降低成本。而计算机控制系统的组合性较差。    2) PLC系统采用扫描方式工作，有利于顺序逻辑控制的实施，各个逻辑元素状态的先后次序对时间的对应关系较明确，此外，扫描周期也较一致。而计算机控制系统按用户程序指令，以中断方式工作。    3) PLC系统是分散的自治系统，它可以作为下位机完成分散的控制功能，比起直接计算机的集中控制有质的飞跃。这种递阶控制系统也是分散控制系统的基础。PLC、分散控制装置和单回路多回路控制器将作为控制级来完成控制功能，在工厂自动化或集成过程控制系统中，把危险和功能分散，实现分散一综合的控制结构。    4)适应恶劣工业应用环境。构成PLC的元器件进行了严格的筛选和简化，排除了因元器件问题而造成的故障。PLC系统在使用中发生的故障一般是由于PLC的外部开关、传感器和执行机构引起的，而非PLC本身引起的。在恶劣环境下实现可靠控制正是PLC存在的意义。工业用微机的耐环境水平无论是在硬件还是在软件上都无法和PLC相比。    另外，PLC程序设计简单，易学易懂易维护，更适合工程技术人员。因此，PLC在工业控制中获得了极大的成功，成为工业控制的主流。但是，计算机在信息处理方面还是优于PLC.所以，在一些工业控制系统中，常常将两者结合起来，PLC作为下位机进行现场控制，计算机作为上位机进行信息处理。计算机与PLC之间通过通信线路实现信息的传送和交换。    3．与集散控制系统的比较    PLC是由汽车行业继电一接触器控制系统发展而来的；而集散控制系统(Distributed Coiitrol System，DCS)是由化工行业回路仪表控制系统发展起来的分布式控制系统。早期两者为不同的控制对象服务。早期PLC在开关量控制和顺序控制方面有一定的优势；而DCS在连续量的模拟控制和回路调节等方面有一定的优势。从功能上来说，DCS具有控制（工程师站）、操作（操作员站）、现场仪表（现场测控站）三级结构，组态成相对固定的功能；而PLC则大多需要编程，但更灵活。DCS在发展中仍然保持其过程控制的功能和特色；而PLC随着微电子技术、计算机技术和通信技术的发展，与计算机实现互连，可以实现大规模的控制系统网络，实现在线组态、编程和下装，在线监控整个生产过程，这样就已具备了集散控制系统的形态和功能。