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Die Unterschiede und Gemeinsamkeiten zwischen DCS- und SPS-Steuerungssystemen verstehen

October 29,2024

Die Unterschiede und Gemeinsamkeiten zwischen DCS- und SPS-Steuerungssystemen verstehen

Was sind DCS- und SPS-Steuerungssysteme?
In der Welt der industriellen Automatisierung sind DCS (Distributed Control System) und PLC (Programmable Logic Controller) zwei weit verbreitete Steuerungssysteme, die jeweils mit unterschiedlichen Funktionalitäten ausgestattet sind, um den unterschiedlichen Anforderungen von Fertigungs- und Verarbeitungsumgebungen gerecht zu werden. Obwohl beide Systeme in der modernen Automatisierung von entscheidender Bedeutung sind, dienen sie unterschiedlichen Zwecken und bieten einzigartige Funktionen, die auf bestimmte Anwendungen zugeschnitten sind.

DCS hat seinen Ursprung in herkömmlichen Instrumentierungs- und Steuerungssystemen und wird häufig in Prozessindustrien wie der Öl-, Gas- und Chemieindustrie eingesetzt, wo eine komplexe Überwachung und Steuerung mehrerer Prozesse erforderlich ist. Im Gegensatz dazu haben sich SPS-Systeme aus relaisbasierten Logiksystemen entwickelt, hauptsächlich für gerätebasierte Automatisierungsaufgaben, häufig in Branchen wie der Fertigung und der Automobilindustrie. Lassen Sie uns tiefer in die Ursprünge, Skalierbarkeit, Kompatibilität, Datenbanknutzung und andere wichtige Unterschiede zwischen diesen beiden Steuerungssystemen eintauchen.

Der Ursprung und die Entwicklung von DCS und PLC
DCS (Verteiltes Kontrollsystem):
DCS entwickelte sich aus herkömmlichen analogen Steuerungs-Dashboards, bei denen Instrumentierung und Steuerung zentralisiert waren. Im Laufe der Zeit wurde DCS entwickelt, um eine verteilte Steuerung zahlreicher Prozessvariablen zu ermöglichen und so umfangreiche anlagenweite Prozesse effektiv zu verwalten. Beispielsweise unterstreichen Systeme wie TPS (TotalPlant Solution) von Honeywell die Wurzeln von DCS in der Prozesssteuerung, was es ihm ermöglicht, eine große Anzahl von PID-Reglern (Proportional-Integral-Derivative) ohne Einschränkungen zu verwalten. Dies macht DCS zu einer ausgezeichneten Wahl für Prozessindustrien mit komplexen, kontinuierlichen Abläufen, die ein hohes Maß an Steuerung und Überwachung erfordern.

SPS (speicherprogrammierbare Steuerung):
Die SPS hingegen entstand aus traditionellen Relais-Logikschaltungen. Ursprünglich waren SPS für eine einfache Logiksteuerung konzipiert und verfügten nicht über die Möglichkeit, analoge Signale zu verarbeiten. Im Laufe der Zeit wurden sie jedoch dahingehend weiterentwickelt, dass sie auch die Handhabung analoger Ein- und Ausgänge ermöglichen, was sie vielseitig für verschiedene Steuerungsaufgaben macht. Von Anfang an legten SPSen Wert auf logische Berechnungen und sequentielle Steuerung, was sie ideal für diskrete Fertigungsprozesse machte. Heutige SPSen, wie die von Siemens und Allen-Bradley, haben sich in Bezug auf Rechenleistung und Flexibilität erheblich verbessert, sodass sie komplexere Aufgaben bewältigen können.

Systemskalierbarkeit und -kompatibilität
DCS-Skalierbarkeit und -Kompatibilität:
Einer der größten Vorteile von DCS ist seine Skalierbarkeit und einfache Integration. Moderne DCS-Systeme nutzen auf operativer Ebene Ethernet-basierte Netzwerke, was eine flexible Knotenerweiterung und individuelle Anpassung des Systemlayouts ermöglicht. Die meisten DCS-Systeme unterstützen mittlerweile offene Protokolle wie OPC (OLE for Process Control) und DDE (Dynamic Data Exchange) und ermöglichen so eine nahtlose Integration mit anderen Geräten, Software und sogar Systemen von Drittanbietern. Diese Kompatibilität ermöglicht eine einfache Datenfreigabe und Ressourcenzuweisung im gesamten Netzwerk, wodurch DCS sehr gut an komplexe, groß angelegte Vorgänge angepasst werden kann.

SPS-Skalierbarkeit und -Kompatibilität:
SPS wurden traditionell zur festen, gerätespezifischen Steuerung verwendet und verfügten nur über begrenzte Erweiterungsmöglichkeiten. Die meisten SPS-Systeme nutzten proprietäre Netzwerkstrukturen wie das MFI-Busnetzwerk von Siemens, was die Interoperabilität mit anderen Systemen einschränkte. Obwohl SPS-Systeme in der Vergangenheit nur minimale Skalierbarkeitsanforderungen hatten, haben Fortschritte in der Technologie ihre Erweiterungsfähigkeiten erheblich verbessert. Moderne SPS verfügen mittlerweile über eine verbesserte Kompatibilität mit anderen Systemen und bieten Optionen zum Hinzufügen von Bedienstationen, obwohl dies im Vergleich zu DCS immer noch mit zusätzlichen Kosten und Konfigurationskomplexität verbunden sein kann.

Datenbankverwaltung in DCS- und SPS-Systemen
DCS-Datenbank:
Eines der charakteristischen Merkmale von DCS-Systemen ist die Verwendung einer einheitlichen, zentralisierten Datenbank. Diese einheitliche Datenbank speichert Konfigurationsdaten, Überwachungsinformationen, Trends und Berichte und erleichtert so die Datenverwaltung. Beispielsweise verwenden die Konfigurationssoftware, Überwachungstools und Berichtsfunktionen eines DCS-Systems alle dieselbe Datenbank, was einen Datenzugriff in Echtzeit und eine einfache Fehlerbehebung ermöglicht. Der zentralisierte Charakter der DCS-Datenbank gewährleistet Konsistenz, reduziert Datenredundanz und rationalisiert den Steuerungsprozess im gesamten System.

SPS-Datenbank:
Im Gegensatz dazu fehlt SPS-Systemen typischerweise eine einheitliche Datenbank. Jede Komponente in einem SPS-System – wie Konfigurationssoftware, Überwachungstools und Archivierungssoftware – kann ihre eigene separate Datenbank verwenden. Dieser Mangel an Integration kann zu Dateninkonsistenzen führen und macht ein umfassendes Datenmanagement schwieriger. Mit modernen Fortschritten haben jedoch SPS-Systeme wie Siemens PCS 7 (das aufgrund seiner einheitlichen Datenbankstruktur als DCS-nah angesehen wird) begonnen, diese Lücke zu schließen und eine kohärentere Datenverwaltung zu ermöglichen.

Ähnlichkeiten zwischen DCS- und SPS-Systemen
Trotz ihrer Unterschiede sind DCS- und SPS-Systeme im Laufe der Zeit immer ähnlicher geworden. Technologische Fortschritte haben die Grenzen zwischen ihnen verwischt, da jedes System Funktionen enthält, die einst nur dem anderen vorbehalten waren. Moderne DCS- und SPS-Systeme bieten beide:

Hoher Automatisierungsgrad, um den unterschiedlichen Anforderungen der Branchen gerecht zu werden.
Erweiterte Diagnose für erhöhte Zuverlässigkeit und einfache Wartung.
Verbesserte Datenverarbeitung für effizientere Abläufe.
DCS und SPS konkurrieren heute in Bezug auf die Funktionalität eng miteinander, und viele Systeme bieten Hybridlösungen an, die die Stärken beider vereinen und Branchen mit besonderen Prozesssteuerungs- und Automatisierungsanforderungen Flexibilität bieten.

Wahl zwischen DCS und SPS für Ihre Anwendung
Die Wahl zwischen DCS- und SPS-Systemen hängt von den spezifischen Anforderungen Ihrer Branche und Anwendung ab. DCS wird im Allgemeinen in Prozessindustrien bevorzugt, die eine kontinuierliche Überwachung und Kontrolle über komplexe, voneinander abhängige Prozesse erfordern. Andererseits ist SPS oft die Lösung der Wahl für Fertigungsumgebungen, die eine schnelle und zuverlässige Kontrolle über diskrete Vorgänge benötigen. Berücksichtigen Sie die folgenden Faktoren:

Komplexität des Prozesses: Für komplexe Prozesse, die eine umfassende Überwachung erfordern, ist DCS normalerweise besser geeignet.
Skalierbarkeitsanforderungen: Wenn Sie die Notwendigkeit einer Systemerweiterung vorhersehen, bieten DCS-Systeme eine größere Skalierbarkeit.
Budgetbeschränkungen: SPS-Systeme sind für kleinere, geräteorientierte Anwendungen oft kostengünstiger.

Datenverwaltung: DCS bietet einen stärker zentralisierten Ansatz für die Datenverarbeitung, was für größere Operationen von Vorteil sein kann.

Schlussfolgerung

Während sich DCS- und SPS-Systeme einst in ihren Zwecken und Funktionen unterschieden, sind sie durch moderne Fortschritte einander näher gekommen. DCS bleibt ideal für die Prozesssteuerung in großen, komplexen Umgebungen, während SPS oft besser für diskrete Fertigungsaufgaben geeignet ist. Die Wahl zwischen beiden sollte auf einer gründlichen Analyse der Anwendungsanforderungen, Skalierbarkeitsanforderungen und Budgetüberlegungen basieren. Durch das Verständnis der einzigartigen Merkmale und Fähigkeiten jedes Systems können Branchen fundierte Entscheidungen treffen, um ihre Automatisierungsprozesse effektiv zu optimieren.

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