Diferencia entre sistemas DCS y PLC
DCS son las siglas de Distributed Control System y PLC son las siglas de Programmable Logic Controller . ¿Conoce la diferencia entre los sistemas DCS y PLC?
Diferencia entre sistemas DCS y PLC
DCS significa "Sistema de control distribuido"
PLC significa "controlador lógico programable"
Históricamente, un PLC tenía un control discreto de los procesos de fabricación. La lógica discreta completa solía implementarse con circuitos de relé. La mayoría de las entradas y salidas para control discreto son binarias, lo que significa que solo tienen dos estados: Encendido y Apagado.
¿Cuáles son los atributos y características que diferencian el sistema PLC del DCS?. Ha habido reclamos y contrarreclamaciones de diferentes fabricantes de que su sistema es DCS o PLC.
El tema ha permanecido en debate durante mucho tiempo, y especialmente hoy, cuando ya hemos entrado en una nueva era de sistemas de control distribuidos híbridos, se ha vuelto cada vez más difícil seleccionar y diferenciar las ventajas e inconvenientes que se pueden obtener de diferentes sistemas.
Hay algunas similitudes y diferencias que me gustaría mencionar aquí:
1) Los DCS están diseñados o puestos a disposición del usuario de manera que solo se debe realizar la configuración en forma de bloque funcional, a diferencia de los PLC, donde la programación completa debe implementarse utilizando cualquiera de los diferentes lenguajes disponibles en el sistema. Ahora, los bloques funcionales también están disponibles en los sistemas PLC, lo que realmente lo hace comparable a DCS.
2) Cuando DCS comenzó a emerger en el mercado, la idea era suministrarle a DCS una gran cantidad de paquetes de hardware y software, incluso para Human Interface, necesarios para la automatización completa de la planta, facilitando así la Configuración de Punto Único en términos de base de datos y comunicación posible en general.
Además, Human Interface no necesita un paquete de comunicación separado, es decir, un servidor DDE, para comunicarse con el controlador. DCS incluye niveles más altos de software de aplicación para control regulatorio y de lotes.
En el caso de los sistemas PLC, no se suponía que los PLC estuvieran en paquetes, pero la competencia con los proveedores de DCS obligó a los fabricantes de PLC a ofrecer todos los demás softwares y paquetes necesarios.
3) Muchos DCS están diseñados de manera que es posible configurar el tiempo de ciclo para cada bloque funcional. Así, el sistema DCS se encarga de la programación del tiempo de ciclo de los Bloques Funcionales que son las unidades básicas de ejecución.
Esta es una de las razones por las que el tiempo de exploración total del DCS es comparativamente más alto que el del sistema PLC. Esta funcionalidad también se ha introducido en los sistemas PLC de alguna forma.
4) Un DCS tiene inherentemente capacidad de procesador múltiple, lo que hace que la funcionalidad se distribuya a través de una red.
En una arquitectura DCS típica de multiprocesadores (múltiples nodos), el ingeniero tiene que hacer menos esfuerzos para la intercomunicación de los procesadores o un controlador puede acceder fácilmente a las etiquetas desde la base de datos del otro, es decir, la entrada de FB en un controlador puede ser salida de FB del otro controlador. Esto es posible ahora en PLC, pero se deben realizar más esfuerzos.
5) La programación de DCS se centra en la configuración de bloques funcionales y la lógica discreta se implementa en DCS usando FB, lo que hace que el DCS sea inherentemente un sistema de control analógico (aunque la programación de escalera también es posible en algunos DCS).
Los PLC se programaron utilizando lenguaje Ladder / Relay, antes de la llegada del estándar IEC 1131-3 y el control analógico se incorporó dentro de Ladder dentro de Ladder Logic utilizando FB especiales. Esta es probablemente la razón por la que analizamos algunas de las plantas de proceso en las que el DCS realiza el control de procesos (analógico), mientras que el control de emergencia (control discreto) se implementa mediante sistemas basados en PLC.
6) Los PLC todavía se utilizan en las estaciones RTU debido a su arquitectura simple, pequeña y más barata, así como a la ingeniería (generalmente la aplicación RTU) en lugar de los grandes DCS.
Los DCS se han utilizado como sistema central en una red SCADA. En un escenario SCADA típico, un DCS está conectado a muchos sistemas PLC.
7) Al ser de naturaleza discreta, el PLC fue la elección natural del fabricante y el usuario final para aplicarlo al sistema de seguridad. Esto llevó a la producción de un sistema de seguridad especializado conforme a la certificación SIL3 de acuerdo con ANSI / ISA 84.00.01-2004.
Hoy en día, mucho ha cambiado, es difícil distinguir entre dos sistemas en cuanto a sus principales características. Las diferencias entre los dos prácticamente se han desvanecido debido al estándar de lenguaje de programación / configuración IEC-61131.
La funcionalidad del PLC ha evolucionado a lo largo de los años para incluir control de relés secuenciales, control de movimiento, control de procesos, sistemas de control distribuido y redes.
Sin embargo, en las principales áreas industriales y mercados de estructuras, es una práctica implementar DCS para el control de procesos y un sistema basado en PLC para el control de seguridad.
Quizás, para una base de instalación grande como más de 1000 sistemas de E / S, el costo de instalación, adición y mantenimiento por E / S es menor en el caso del sistema DCS.
Ahora, lo más importante es el costo, la aplicación, la integridad del sistema, la confiabilidad, la capacidad de mantenimiento, el registro histórico / estadísticas inteligentes y el aprendizaje / capacitación. La cantidad de soporte disponible del proveedor para la operación es lo más importante ahora para el operador.
Esto ha resultado en 'paquetes de soluciones' de los proveedores a sus clientes en lugar de simplemente ofrecer productos individuales. Es DCS o PLC, debe venir en un paquete de solución.
Más y mejores funcionalidades del sistema han hecho que estos sistemas sean más complejos, lo que requiere una fuerte integración entre el operador / usuario y el fabricante.
Pocos proveedores también introdujeron el sistema híbrido DCS / PLC o transformaron su sistema basado en PLC en DCS incorporando características similares.
Los proveedores de DCS ahora han introducido paquetes para la optimización y gestión de activos que se integran perfectamente con sus sistemas. ¿Es difícil decir qué sistema seleccionar? Varía de un usuario a otro como se discutió anteriormente. El usuario final que debe tener todo el conocimiento y el coraje para asumir la responsabilidad de su sistema en su totalidad.
DCS frente a PLC
DCS son las siglas de Distributed Control System. Un DCS generalmente cubre un proceso completo y es capaz de cubrir una planta completa.
Un DCS combina uno o más PLC con una HMI y permite al integrador construir ambos juntos. El proyecto a menudo se desarrolla con todo el DCS en mente para que todos los aspectos del sistema se desarrollen juntos, en lugar de desarrollar primero el PLC, luego la HMI, seguido de las alarmas, el historiador, etc.
Un DCS toma el combo PLC / HMI y combina varias otras características en un paquete integrado:
- Servidores y clientes. Los servidores recopilan datos de etiquetas de los PLC, contienen los gráficos y sirven ambos a los clientes para que los utilicen los operadores.
- Servidores, controladores y / o redes redundantes.
- Alarma y seguridad sincronizadas.
- Registro de datos históricos y tendencias.
- Gestión de lotes.
¿Cuáles son los beneficios de cada uno?
Ahora, sobre las otras diferencias importantes entre los dos. Me gustaría comenzar esta sección diciendo que siempre habrá excepciones. Estas son diferencias y ventajas generales y no pretenden ser excluyentes.
¿Cuáles son los beneficios de una combinación de PLC / HMI?
El mayor beneficio que he visto en un PLC es que es más fácil para el personal de planta implementarlo y configurarlo internamente que un DCS.
Hay muchos técnicos e ingenieros que tienen experiencia con la lógica de escalera, y si tiene uno o más en su personal, puede decidir hacerse cargo de sus procesos internamente.
Además, si el PLC controlará una máquina que requiere tiempos de respuesta muy rápidos, un PLC es la mejor opción. Un controlador DCS puede tener un tiempo de respuesta rápido, pero no está diseñado para eso.
Además, la compra de un PLC le permite comprar solo el software con las funciones que necesita. Si tiene una aplicación simple o un sistema de deslizamiento independiente, un PLC (con una pequeña HMI) podría ser todo lo que necesita. Si tuviera que comprar un DCS, podría desembolsar mucho dinero por funciones que no necesita.
Por último, en caso de apuro, se puede instalar, programar y preparar un PLC muy rápidamente.
Los PLC se utilizan a menudo en:
- Automatización de máquinas (tiempo de procesamiento más rápido).
- Patines, sistemas autónomos (no es necesario que formen parte de un sistema de toda la planta ni los desarrolle un OEM).
- Servicios públicos (de menor costo).
¿Cuáles son los beneficios de un DCS?
Además de combinar uno o más PLC con uno o más HMI, un DCS ofrece:
Alta disponibilidad a través de:
- Controladores redundantes
- Servidores del sistema del operador Redundante
- Redes redundantes.
- Relaciones servidor-cliente.
- Reducción del tiempo de ingeniería.
- Arranques más cortos.
- Solución de problemas mínima de las funciones incluidas.
- Código de controlador construido teniendo en cuenta todo el sistema. El código incluye configuraciones para:
- Gráficos y placas frontales HMI.
- Datos históricos y tendencias.
- Alarmas
- Funciones y seguridad del operador.
- Se presta a una mejor organización y consistencia que un combo PLC / HMI.
- Se integra fácilmente con:
- Gestión de lotes.
- Historiador de procesos.
- Servidor OPC.
PLC vs. DCS: ¿Cuál es el adecuado para su operación?
Durante la última década, la funcionalidad de diferentes sistemas de control se ha fusionado.
Los controladores lógicos programables (PLC) ahora tienen capacidades que antes solo se encontraban en los sistemas de control distribuido (DCS), mientras que un DCS puede manejar muchas funciones que antes se consideraban más apropiadas para los PLC.
Entonces, ¿cuál es la diferencia entre los dos enfoques de control, dónde está la línea divisoria y todavía hay razones para elegir uno sobre el otro?
Los PLC crecieron como reemplazos de múltiples relés y se utilizan principalmente para controlar procesos de fabricación discretos y equipos independientes. Si se requiere la integración con otro equipo, el usuario o su integrador de sistemas generalmente tiene que hacerlo, conectando interfaces hombre-máquina (HMI) y otros dispositivos de control según sea necesario.
El DCS, por otro lado, fue desarrollado para reemplazar los controladores PID y se encuentra con mayor frecuencia en procesos de producción continuos y por lotes, especialmente aquellos que requieren medidas de control avanzadas. El proveedor maneja la integración del sistema y las HMI son integrales.
A medida que los usuarios demandaron más información de producción, los PLC ganaron potencia de procesamiento y las redes se volvieron comunes. Los sistemas de control basados en PLC comenzaron a funcionar como un mini-DCS.
Al mismo tiempo, el DCS se hibridó para incorporar PLC y PC para controlar ciertas funciones y proporcionar servicios de informes. El DCS supervisa todo el proceso, al igual que el director de una orquesta. Los protocolos, como OPC, han facilitado las interacciones entre los dos sistemas de control.
Dado que los PLC son menos costosos y ahora pueden funcionar de manera muy similar a un DCS, ¿no tendría sentido convertir todo en PLC? La respuesta, como la mayoría de las cosas en el mundo de la automatización, es que depende de las necesidades de su aplicación. Aquí hay seis factores clave a considerar:
1. Tiempo de respuesta
Los PLC son rápidos, sin duda alguna. Los tiempos de respuesta de una décima de segundo hacen del PLC un controlador ideal para acciones casi en tiempo real, como un apagado de seguridad o control de disparo.
Un DCS tarda mucho más en procesar los datos, por lo que no es la solución adecuada cuando los tiempos de respuesta son críticos. De hecho, los sistemas de seguridad requieren un controlador separado.
2. Escalabilidad
Un PLC solo puede manejar unos pocos miles de puntos de E / S o menos. Simplemente no es tan escalable como un DCS, que puede manejar muchos miles de puntos de E / S y acomodar más fácilmente nuevos equipos, mejoras de procesos e integración de datos.
Si necesita un control de proceso avanzado y tiene una gran instalación o un proceso que se extiende sobre una amplia área geográfica con miles de puntos de E / S, un DCS tiene más sentido.
3. Redundancia
Otro problema con los PLC es la redundancia. Si necesita energía o E / S tolerantes a fallas, no intente forzar esos requisitos en un sistema de control basado en PLC. Simplemente terminará aumentando los costos para igualar o superar los de un DCS.
4. Complejidad
La naturaleza compleja de muchos procesos de producción continua, como el petróleo y el gas, el tratamiento del agua y el procesamiento químico, continúa requiriendo las capacidades avanzadas de control de procesos del DCS.
Otros, como la pulpa y el papel, tienden hacia el control basado en PLC.
5. Cambios frecuentes en los procesos
Los PLC se aplican mejor a un proceso dedicado que no cambia con frecuencia. Si su proceso es complejo y requiere ajustes frecuentes o debe agregar y analizar una gran cantidad de datos, un DCS suele ser la mejor solución.
Por supuesto, la misma flexibilidad de un sistema DCS también lo hace mucho más vulnerable a la "intromisión" de los operadores que pueden causar paradas falsas.
6. Soporte de proveedores
Los proveedores de DCS generalmente requieren que los usuarios los empleen para proporcionar servicios de integración e implementar cambios en los procesos.
Los integradores de sistemas realizan funciones similares para los sistemas basados en PLC. También se ha vuelto común que los proveedores de PLC ofrezcan servicios de soporte a través de su red de socios integradores de sistemas.
El control de procesos se ha vuelto cada vez más complejo. Es difícil para cualquier persona saber todo sobre estos sofisticados sistemas, lo que aumenta la necesidad de soporte de los proveedores.
Los fabricantes también continúan reduciendo el personal de la fábrica y una generación de personal experimentado en control de procesos ha comenzado a jubilarse. Como resultado, la calidad del soporte se ha convertido en un factor crítico en la selección de proveedores.
Entonces, ¿cómo elijo cuál necesito?
¿Cuál es el plan a largo plazo para la instalación? Si tiene la intención de unirlo todo en un DCS, y el proceso que está analizando actualmente forma parte de él, no hay mejor momento que el presente para comenzar su migración de DCS.
¿Es el proceso un sistema autónomo, de soporte o de patines? Si es así, un PLC y una HMI podrían ser todo lo que necesita, y si decide migrar el resto de la planta a un DCS en el futuro, este sistema podría seguir siendo una combinación de PLC / HMI.
¿Quiere configurar, construir y poner en marcha el sistema usted mismo? Si es así, y no tiene una capacitación formal en DCS, debe instalar una combinación de PLC y HMI. La mayoría de los paquetes de DCS son tan complejos que requieren capacitación formal y, sin ella, podría meterse en problemas.
¿Necesita un sistema de alta disponibilidad? ¿Qué pasa si el controlador muere o su HMI falla? Es posible que necesite redundancia para sus controladores y / o servidores OS (sistema de operador). Si es así, considere una DCS.
¿Necesitará un historiador, varios clientes, un paquete de tendencias, un sistema por lotes y otras características de DCS? Por supuesto, existen paquetes HMI que proporcionan todas estas funciones, pero tenga en cuenta que un DCS también las proporciona.
¿Es un sistema grande que tendrá un integrador que construirá y encargará? Si es así, recomiendo encarecidamente un DCS. Le ahorrará tiempo y dinero a largo plazo.
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