基于PLCDCS与PC在先进控制系统中的应用与选择-翻译
基于 PLC，DCS 与PC 在先进控制系统中的应用与选择
Sanjeev Gupta, and S C Sharma
N v 帕特尔大学的纯科学和应用科学，莫塔巴扎，vallabh 维迪亚纳加 388 120
造纸技术，部门，萨哈兰普尔 iitr247 001
超大规模集成（VLSI）芯片对先进控制系统的发展有很大的影响。本论文集锦可编程逻
辑控制器的基本功能和体系结构（PLC），分布式控制系统（DCS）和个人计算机（PC）
为基础的系统几乎应用于如纸，化工，石化，糖，和化肥等所有的行业。本文中提到了影
响PLC，DCS 系统，和基于 PC 的控制系统选择的因素。文章还包括了 PLC 与DCS，PLC
和基于 PC 的控制系统，PLC，DCS 和基于 PC 的控制系统相互之间的比较。对基于模糊控
制器及其在工业中的重要性也进行了讨论。
关键词：计算机控制，可编程逻辑控制，分布式控制系统，个人电脑，模糊控制
IPC 代码：G 06 F 15 / 04
背景简介
为工业控制应用中引入计算机之前，标准的控制系统包括单回路模拟控制器大量（电子或
气动），其中信号是不容易操作（图 1，2）。一些 PID 控制器对运营商如条图，指针指示
报警等常规，电脑被首次使用在工业厂房的却不作为控制器而是作为显示器或数据记录器
第一次计算机作为控制器用来改变模拟控制器的设定点是在 1960 年初。此后，不同的控制
模式进行开发和工业用（表 1）。早在 1980 年代，许多公司的管理在工业生产过程采用计
算机控制作出了激烈反应.由于以下原因：1）在他们的设计被彻底证明或编程充分发展之
前大部分已被销售；2）计算机将工厂信号集中位置和返回控制信号场需要大量的通讯系统
是非常昂贵的，而且容易被电噪声；和 3）所有的控制功能都位于一个计算机；导致了一
个完整的模拟备份系统的失败要求。
先进控制系统的类型
每一个公司正在寻求降低成本的途径，提升产品价值，提高工厂的吞吐量。现在计算机控
制（图 3）和信息系统技术应用于大多数的工业过程广泛，因为它可能会产生显著的技术
经济效益。过程控制信息系统协助操作人员控制最低质量的变化生产所需产品的吞吐量，
最小的原材料和能源消耗，和最高的效率。集权过程控制相结合提高机械化已导致生产率
的提高。在过程控制系统的投资对在提高产品质量的方面有重要的影响，降低了生产成本
同时为米尔斯提供一个竞争优势。这反过来又迫使其他米尔斯改善过程控制技术。现在先进
的控制系统（PLC，DCS，PCS）已经被广泛应用于工业当中。
可编程逻辑控制器（PLC）
PLC，是由通用汽车在1968 年继研究电器更换的过程中开发的，通常位于接近现场的处
理单元。PLC 是小巧，操作界面可作为一个简单的按钮开关或状态灯。在第二代，PLC 供应
商增加了模拟数字的转换能力和配置简单的控制回路提供足够的逻辑。目前，至少有两个
公认的PLC 尺寸：（1）是一种小型PLC，继电器更换单元提供了可靠的控制过程中的独
立部分；及（2）中型 PLC 执行所有继电器更换功能的期望，并执行计数，定时，和复杂
的数学的应用的功能。大多数中小型PLC 可以实现 PID，前馈，以及控制功能。PLC 现在有
数据公路功能并能作用在 DCS 环境中。
分布式控制系统（DCS）
集散控制系统，开发于 1975，在纸浆和纸张的生产中首次使用。它包括分布式微机单回路
控制器连接到一个共享的基于视频的操作员站。它用直接数字控制（DDC）取代模拟控制
器。基于视频的操作员站消除了大型仪表板的需要，是操作的重要前提。针对比例控制的替
代（P），比例积分（PI）控制，比例积分微分（PID）控制，DCS 是最好的选择。DCS 系
统是复杂和昂贵的，但提供了各种控制功能和可靠性的特点。
个人计算机（PC）
PC 进行监控管理的卓越功能，如生成报告，记录历史趋势，数据计算和存储。无论应用程
序的规模和性质，PC 都可以发挥重要的作用。对于小的试点项目，其中控制通常是不确定
的，PC 机与它的灵活性和真正的可编程性是适当的工具。实时多任务环境定制的基于 PC
的控制系统保证了现场输入/输出之间的信息通道（I / O）模块和主机总是打开或严格来说
没有足够长的闭合时间来干扰的控制过程。
PLC，DCS 和基于 PC 的控制系统的架构和应用
计算机技术在过去的10 年中的快速发展再加上他们的成本显著降低，使得计算机慢慢演
变成在控制过程中重要的角色。预计未来的改进，结合控制设计技术的日益成熟，使得计
算机工业控制系统的发展的中心。它是观察到的电脑已取代模拟控制器在传统的控制回路
和程序驻留在计算机控制行动是由模拟控制器产生。由于计算机的巨大的计算能力，可以
实现控制策略，可以提高控制质量，否则很难或根本不可能与传统的硬件实现。利用计算
机作为控制器主要好处是灵活性实现多功能和可利用的先进设计和分析技术。
PLC
可编程控制器是设计用来替代在模型转换装配线继电器（图 4）。PLC 是比继电器面板容
易改变；与机电继电器系统相比这就减少了安装和控制系统的运行成本。 PLC 具有以下优
点：（一）降低的编程和重新编程的难度；（ii）编程语言是基于大多数工厂电气人员熟
悉的继电器接线符号；（三）高可靠性和最小的维护；（四）体积小；（五）在工厂与计
算机系统进行通信的能力；（六）中度至低的初始投资成本；（七）和模块化设计。
DCS
DCS 系统是 用于过程控制小型化版本的多任务，多变量，多回路控制器（图 5）。它在功
能上和地理上的分布式系统。设备制造了 DCS 分离的功能和安装在加工安装两个不同的工
作领域。操作员监视过程状态的设备和操作过程的操作的集合点位于中央控制室；从那里
可以从过程域传送并显示在视频 显示器（VDU）和信息，可以改变控制条件下的一
keyboard.dcs 适用于以下过程：（一）在一个单一的集中式系统是不足够的（电力，钢铁，
化肥，纸浆和造纸厂）；（b）可分为不同的，功能独立的部分，基于功能的范围和地理分
布；和（c）的层次不同水平的过程。
DCS 有数字和模拟信号处理平台的灵活性和紧凑的单一工具配置自动化功能和流程的图
形，全局数据库功能，智能I / O，系统简单的记录，宽图形通信，系统总线和操作员站之
间没有接口的开放式系统架构，并自动诊断系统。它提供了以下优点：（一）紧凑型包含
开/关控制；（二）控制算法的改变不需要硬件的变化；（三）降低复杂性和易扩展性；
（四）控制处理的高速度；（五）连续趋势的数据是可用性；（六）工厂数据在网络上的
透明性；（七）序列，配料，和反馈控制是可行性；（八）用户可操作性和更高的数据安
全性。
PC
个人电脑，并为过程控制提供一个强大的低成本的方法（图 6），不与 PLC 或DCS 直接
竞争。然而，他们被自己的结构和规划设计所限制。PC 提供可编程逻辑控制器实现最低的
硬件成本，但它可能不适合应用正确的工具。基于 PC 的系统，因为自己熟悉系统的改进，
以及增加网络功能，软件的可用性，更快的处理器和更大的存储空间。工业 PC 机和工作站，
使用基于 PC 的系统在工厂车间提供硬平台的使用越来越多。操作员接口站提供预包装平台
设计包括对冲击，振动，在工厂遇到空气中的颗粒和温度的考虑。
对于小程序，响应时间慢，电脑可以很容易地实现控制功能。过程控制要求 10 环或更快速
的响应时间，连同其他离散控制，应使用独立的回路控制器或小型集散控制系统。其他应
用程序的分布式过程控制功能，每个回路无法使用 PC 应与一个单一的微处理器有自己的
处理器。PC 可以作为使用验证的通信链路的工程师/操作员站。
不同的计算机控制系统的选择
PLC 与DCS 的功能包括开/关控制（电机启动/停止，定时/计数，测序，等），数据采集
（状态，模拟，识别），调节控制（反馈，前馈），程序控制（批，品位变化）等。（表
2）。PLC 通常选择较小的离散应用在耐用性和可靠性高的水平是必需的。他们提供高速的
顺序控制能力和很好的控制解决方案，为实时应用程序和逻辑。他们已成功地用于称重，
焊接，油漆，涂料，包装，混合等DCS 更适合于更复杂的，缓慢的功能和大量的 I / O 的
使用。DCS 和PLC 的设计满足包括石油，天然气，化工行业的广泛需求，纸浆和造纸等为
P，PI，PID 的闭环控制，DCS 是最好的选择，但它是复杂和昂贵的。
Selection and application of advance control systems: PLC, DCS and PC- based system
Sanjeev Gupta1,* and S C Sharma2
N V Patel College of Pure and Applied Sciences, Mota Bazar, Vallabh Vidya Nagar 388 120
Department of Paper Technology, IITR, Saharanpur 247 001
Received 18 August 2004; accepted 15 February 2005
Very-large-scale-integrated (VLSI) chips have made a great impact on the development of
advanced control systems.
The paper highlights the basic features and architecture of Programmable Logical Controller
(PLC), Distributed Control
System (DCS) and Personnel Computer (PC) based system used in almost all industries like paper,
chemical, petrochemical,
sugar, and fertilizer etc. The factors affecting the selection of PLC, DCS, and PC-based control
system are covered in the
paper. The comparison between PLC & DCS, PLC & PC-based control system, and PLC, DCS &
PC-based control system
are presented. Fuzzy based controller and its importance in the industry are also discussed.
Keywords: Computer control, Programmable Logical Control, Distributed Control System,
Personnel Computer, Fuzzy
control
IPC Code: G 06 F 15/04
Introduction
Prior to the introduction of computers for industrial control applications, the standard control
system consisted of a large number of single loop analog controllers (electronic or pneumatic),
where signals were not readily available to operator (Figs 1 & 2). Some of the PID controllers
have a regular indication for the operators such as strip chart, pointer, alarm etc. Computers were
first used in industrial plant not as controller but as monitor or data loggers1. The first controller in
which the computer is used to change the set point of analog controller came in early 1960.
Thereafter, different control modes were developed and used in the industries (Table 1). In early
1980’s, management in many companies reacted sharply to use computer control in the process
industries because of the following reasons: i) Most marketed before their designs were
thoroughly proved or their programming aids were fully developed; ii) The vast communication
system required in bringing the plant signal to centralized computer location and return control
摘要：
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基于PLC，DCS与PC在先进控制系统中的应用与选择SanjeevGupta,andSCSharmaNv帕特尔大学的纯科学和应用科学，莫塔巴扎，vallabh维迪亚纳加388120造纸技术，部门，萨哈兰普尔iitr247001超大规模集成（VLSI）芯片对先进控制系统的发展有很大的影响。本论文集锦可编程逻辑控制器的基本功能和体系结构（PLC），分布式控制系统（DCS）和个人计算机（PC）为基础的系统几乎应用于如纸，化工，石化，糖，和化肥等所有的行业。本文中提到了影响PLC，DCS系统，和基于PC的控制系统选择的因素。文章还包括了PLC与DCS，PLC和基于PC的控制系统，PLC，DCS和基于P...
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作者：闻远设计
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时间：2022-10-21
