1.4 SCADA、PLC与DCS

PLC、DCS与SCADA是各种控制相关期刊、杂志和网络上最常见到的几个自动化专业相关的词汇，不少人常常会混淆。PLC、DCS与SCADA都是属于广义的计算机控制系统，因此它们都具有计算机控制系统的典型特征。在一个综合自动化系统中，它们都处于系统的最底层，即都属于过程控制层。

DCS系统，即集散控制系统，产生于20世纪70年代末。它适用于测控点数多而集中、测控精度高、测控速度快的工业生产过程（包括间歇生产过程）。DCS有其自身比较统一、独立的体系结构，具有分散控制和集中管理的功能。DCS的体系结构如图1.5所示。DCS测控功能强、运行可靠、易于扩展、组态方便、操作维护简便，但系统的价格相对昂贵。DCS在石油化工、煤化工、电厂等大型企业中得到广泛应用。主要的DCS产品有Honeywell公司的Experion PKS、Emerson过程管理公司的PlantWeb、Foxboro公司的A2、横河公司的R3、ABB公司的IndustrialIT和西门子公司的PCS7等。国产DCS厂家主要有北京和利时、浙大中控和上海新华控制等。PLC即可编程控制器。这是一类在制造业用量最大的控制设备，其组成原理框图如图1.6所示。PLC产生于制造业，具有逻辑控制功能强、性能稳定、可靠性高、技术成熟、使用广泛、价格合理等特点。与一般的计算机控制系统不同，PLC在程序运行上采取“扫描”方式工作，如图1.7所示。在系统程序监控下，PLC周而复始地按照固定顺序对系统内部的各种任务进行查询、判断和执行。这个过程实际上是一个不断循环的顺序扫描过程，一个顺序扫描过程称为一个扫描周期。为了增加对突发事件的响应，新一代的PLC还增加了中断响应，以提高实时性。

图1.5 DCS的体系结构

图1.6 PLC组成原理框图

图1.7 PLC程序处理过程

除了制造业、过程工业和间歇过程外，还有大量的生产监控，这些过程多数采用SCADA系统。SCADA系统与DCS和PLC的不同主要表现在：

（1）PLC与DCS是产品的名称，也代表某种技术，而SCADA更侧重功能和技术，在市场上找不到一种公认的SCADA产品。SCADA系统的构建更加强调集成，根据过程监控要求从市场上采购各种自动化产品而构造成满足客户要求的系统。正因为如此，SCADA的构建十分灵活，可选择的产品和解决方案也很多。在SCADA系统中，常选用PLC作为下位机设备，因此，可以把PLC看作是SCADA系统的一部分。PLC也可以集成到DCS中，成为DCS的一部分。从这个角度来说，PLC与DCS和SCADA是不具有可比性的。有人会把SCADA系统也称为DCS，主要是这类系统也具有控制分散、管理集中的特点。但由于SCADA系统的软、硬件控制设备来自多个不同的厂家，而不像DCS系统那样，主体设备来自一家DCS制造商，因此，把SCADA系统称为DCS并不恰当。

（2）因为PLC与DCS可以是产品，它们有成熟和完善的体系结构，系统的可靠性等性能更有保障，而SCADA系统是用户集成的，因此，其整体性能与用户的集成水平紧密相关，通常要低于PLC或DCS。

（3）应用场合不同。由于历史的原因，造成了不同的控制设备各自称霸一个行业市场。然而，随着技术的不断发展，各种类型的控制系统相互吸收融合其他系统的特长，DCS与PLC在功能上不断增强，具体地说，DCS系统的逻辑控制功能在不断增强，而PLC连续控制的功能在不断增强，两者都广泛吸收了现场总线技术，因此它们的界限也在不断地模糊。

随着技术的不断进步，各种控制方案层出不穷，一个具体的工业控制问题可以有不同的解决方案。但总体上来说，还是遵循传统的思路，即在制造业的控制中，还是首选PLC，而过程控制系统首选DCS。而对于监控点十分分散的控制过程，多数还是会选SCADA系统，只是随着应用的不同，下位机的选择会有不同。当然，由于控制技术的不断融合，在实际应用中，有些控制系统的选型还是具有一定的灵活性。以大型的污水处理工程为例，由于它通常包括污水管网、泵站、污水处理厂等，在地域上较为分散，检测与控制点绝大多数为数字量I/O，模拟量I/O数量远远少于数字量I/O，控制要求也没有化工生产过程那么严格，因此，多数情况下还是选用SCADA系统，而下位机多采用PLC，通信系统采用有线与无线相结合的解决方案。当然，在国内，采用DCS作为污水处理厂计算机控制系统主控设备也是有的。但是，远程泵站与污水处理厂之间的距离通常会比较远，这里要采取电话线通信或无线通信，而这种通信方式在DCS中是比较少的，因此，污水处理过程控制具有更多SCADA系统的特性，这也是国内外污水处理厂的控制普通采用SCADA系统而较少采用DCS的原因之一。