西門(mén)子SIS與ESD、DCS、PLC四者，在化工生產(chǎn)過(guò)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(guān)系進(jìn)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(chǎn)過(guò)程中分別起著(zhù)不同的作用，如下圖所示：生產(chǎn)裝置從安全角度來(lái)講，可分為3個(gè)層次：**層為生產(chǎn)過(guò)程層，第二層為過(guò)程控制層，第三層為安全儀表系統停車(chē)保護層。

       SIS與ESD之間的區別

       SIS是系統化的概念，更關(guān)注整體性的概念，從命名就可以看出來(lái)，SIS關(guān)注回路，關(guān)注系統整體。安全型的現場(chǎng)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(chǎng)執行器件（安全關(guān)斷閥，泄壓閥，保護器等）。

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

       從本質(zhì)上來(lái)講，SIS 的硬件系統不光包括，SIS控制器及IO（例如 Triconex，HIMA，西門(mén)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(dòng)安全執行器，電動(dòng)型安全執行器），

       還應該有獲得認證的現場(chǎng)設備。要求嚴格的現場(chǎng)，閥門(mén)本體也必須是有TUV 證書(shū)的。

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

       ESD是生產(chǎn)廠(chǎng)家的安全性控制器用在不同的場(chǎng)合，根據不同的用途，有著(zhù)這些不同的叫法，從理論上說(shuō)，只有ESD，“未必” 會(huì )是個(gè)完整的SIS控制系統。  ESD僅僅是 SIS中的一環(huán)，是在實(shí)體硬件中，是*重要的一環(huán)。

       DCS與PLC之間的區別

       1、從發(fā)展的方面來(lái)說(shuō)：

       DCS從傳統的儀表盤(pán)監控系統發(fā)展而來(lái)。DCS從先天性來(lái)說(shuō)較為側重儀表的控制，比如我們使用的YOKOGAWA CS3000 DCS系統甚至沒(méi)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(huán)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(fā)展而來(lái)，*初的PLC甚至沒(méi)有模擬量的處理能力，PLC從開(kāi)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(lái)說(shuō)：

       市場(chǎng)上控制類(lèi)產(chǎn)品繁多，無(wú)論DCS還是PLC，均有很多廠(chǎng)商在生產(chǎn)和銷(xiāo)售。對于PLC系統來(lái)說(shuō)，一般沒(méi)有或很少有擴展的需求，因為PLC系統一般針對于設備來(lái)使用。一般來(lái)講，PLC也很少有兼容性的要求，比如兩個(gè)或以上的系統要求資源共享，對PLC來(lái)講也是很困難的事。PLC一般都采用專(zhuān)用的網(wǎng)絡(luò )結構，比如西門(mén)子的MPI總線(xiàn)性網(wǎng)絡(luò )，甚至增加一臺操作員站都不容易或成本很高。

       DCS在發(fā)展的過(guò)程中也是各廠(chǎng)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(shuō)系統內部（過(guò)程級）的通訊協(xié)議不盡相同，但操作級的網(wǎng)絡(luò )平臺不約而同的選擇了以太網(wǎng)絡(luò )，采用標準或變形的TCP/IP協(xié)議。這樣就提供了很方便的可擴展能力。在這種網(wǎng)絡(luò )中，控制器、計算機均作為一個(gè)節點(diǎn)存在，只要網(wǎng)絡(luò )到達的地方，就可以隨意增減節點(diǎn)數量和布置節點(diǎn)位置。基于windows系統的OPC、DDE等開(kāi)放協(xié)議，各系統也可很方便的通訊，以實(shí)現資源共享。

       3、從數據庫來(lái)說(shuō)：

       DCS一般都提供統一的數據庫。在DCS系統中一旦一個(gè)數據存在于數據庫中，就可在任何情況下引用，比如在組態(tài)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(tài)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(shuō)西門(mén)子的S7 400要到了414以上才稱(chēng)為DCS？因為西門(mén)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(shí)間調度上來(lái)說(shuō)：

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

       5、從網(wǎng)絡(luò )結構發(fā)面來(lái)說(shuō)：

       一般來(lái)講，DCS慣常使用兩層網(wǎng)絡(luò )結構，一層為過(guò)程級網(wǎng)絡(luò )，大部分DCS使用自己的總線(xiàn)協(xié)議，比如橫河的Modbus、西門(mén)子和ABB的Profibus、ABB的 CAN bus等，這些協(xié)議均建立在標準串口傳輸協(xié)議RS232或RS485協(xié)議的基礎上。現場(chǎng)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(chǎng)干擾因素較多，應該采用數據吞吐量大、抗干擾能力強的網(wǎng)絡(luò )標準。基于RS485串口異步通訊方式的總線(xiàn)結構，符合現場(chǎng)通訊的要求。

       IO的采樣數據經(jīng)CPU轉換后變?yōu)檎螖祿驅?shí)形數據，在操作級網(wǎng)絡(luò )（第二層網(wǎng)絡(luò )）上傳輸。操作級網(wǎng)絡(luò )可以采用數據吞吐量適中、傳輸速度快、連接方便的網(wǎng)絡(luò )標準，因操作級網(wǎng)絡(luò )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(wǎng)是*佳選擇。TCP/IP協(xié)議是一種標準以太網(wǎng)協(xié)議，一般我們采用100Mbit/s的通訊速度。

       PLC系統的工作任務(wù)相對簡(jiǎn)單，需要傳輸的數據量一般不會(huì )太大，常見(jiàn)的PLC系統為一層網(wǎng)絡(luò )結構。過(guò)程級網(wǎng)絡(luò )和操作級網(wǎng)絡(luò )要么合并在一起，要程級網(wǎng)絡(luò )簡(jiǎn)化成模件之間的內部連接。PLC不會(huì )或很少使用以太網(wǎng)。

       6、從應用對象的規模上來(lái)說(shuō)：

       PLC一般應用在小型自控場(chǎng)所，比如設備的控制或少量的模擬量的控制及聯(lián)鎖，而大型的應用一般都是DCS。當然，這個(gè)概念不太準確，但很直觀(guān)，習慣上我們把大于600點(diǎn)的系統稱(chēng)為DCS，小于這個(gè)規模叫做PLC。我們的熱泵及QCS、橫向產(chǎn)品配套的控制系統一般就是稱(chēng)為PLC。

分割線(xiàn)

       說(shuō)了這么多PLC與DCS的區別，但我們應該認識到，PLC與DCS發(fā)展到今天，事實(shí)上都在向彼此靠攏，嚴格的說(shuō)，現在的PLC與DCS已經(jīng)不能一刀切開(kāi)，很多時(shí)候之間的概念已經(jīng)模糊了。

現在，我們來(lái)討論一下彼此的相同（似）之處。

        1）從功能來(lái)說(shuō)：

       PLC已經(jīng)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(mén)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(shí)現了一切我們可能使用的工藝聯(lián)鎖和設備的聯(lián)動(dòng)啟停。

        2）從系統結構來(lái)說(shuō):

PLC與DCS的基本結構是一樣的。PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)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(chǎng)總線(xiàn)（一般都是基于RS485或RS232異步串口通訊協(xié)議的總線(xiàn)方式），控制器與計算機之間如果沒(méi)有擴展的要求，也就是說(shuō)只使用一臺計算機的情況下，也會(huì )使用這個(gè)總線(xiàn)通訊。但如果有不止一臺的計算機使用，系統結構就會(huì )和DCS一樣，上位機平臺使用以太網(wǎng)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(fā)展方向:

       小型化的PLC將向更專(zhuān)業(yè)化的使用角度發(fā)展，比如功能更加有針對性、對應用的環(huán)境更有針對性等等。大型的PLC與DCS的界線(xiàn)逐步淡化，直至完全融和。

       DCS將向FCS的方向繼續發(fā)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(jīng)發(fā)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(gè)模擬量的控制分散到現場(chǎng)儀表，儀表與控制系統之間無(wú)需傳統電纜連接，使用現場(chǎng)總線(xiàn)連接整個(gè)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(jìn)的控制水準)。