Der Hauptunterschied zwischen DCS und PLC ist das Geschäftsmodell, das wir im Vergleich zwischen DCS- und SPS-Architektur erörtert haben.
DCS- versus SPS-Architektur
Das DCS-Geschäftsmodell basiert auf einem monolithischen integrierten System eines einzigen Herstellers.
DCS-Architektur
Bei einem DCS sind Controller, E/A-Subsystem, Datenbankserversoftware, Engineering-Software und Bedienersoftware alle eine einzige monolithische Einheit, die gemeinsam entwickelt wurde und nur miteinander funktioniert.
Es ist nicht möglich, Komponenten von Drittanbietern zu verwenden. Es ist nicht möglich, eine dieser Komponenten auf einem anderen System zu verwenden.
Ein DCS verwendet ein E/A-Subsystemnetzwerk und ein Steuerungsnetzwerk auf Basis von Standard-Ethernet, jedoch mit einem proprietären Anwendungsprotokoll und normalerweise nur mit einem bestimmten zugelassenen Modell von Ethernet-Switches.
Abbildung 1 In einem DCS stammen alle Komponenten vom selben Hersteller.
Nur eine bestimmte Version von Windows ist zulässig und nur auf einem Typ zugelassener Computer, der vom DCS-Hersteller geliefert wird.
Diese Einschränkungen ermöglichen es dem DCS-Hersteller, alles sehr gründlich, in großem Maßstab, mit hoher Belastung, mit vielen Controllern und Arbeitsstationen zusammen zu testen.
Anwendungen wie Batch-Steuerung, erweiterte Steuerung und Auto-Tuning usw. werden ebenfalls zusammen getestet. Dadurch wird sichergestellt, dass es keine Kompatibilitätskonflikte und unvorhergesehenen Abhängigkeiten gibt.
Gründliche Tests im großen Maßstab sind möglich, da es im Wesentlichen nur einen Typ jeder Komponente gibt, also nur eine oder sehr wenige Kombinationen.
Software von Drittanbietern ist nur auf separaten „Anwendungsstationen“ zulässig, wo sie nicht mit den nativen DCS-Anwendungen in Konflikt geraten kann und vom DCS-Hersteller getestet und genehmigt werden muss; auf die Whitelist gesetzt.
Ein DCS ist monolithisch und verwendet E/A-Subsystem, Controller und Software derselben Marke sowie eine einzige Computer- und Betriebssystemplattform. Dies wurde im großen Maßstab gründlich getestet.
DCS-Langzeitsupport
Systeme bleiben normalerweise 15 Jahre oder länger betriebsbereit. Während dieser Zeit wird es mehrere Windows-Versionen, Service Packs, Hotfixes und zahlreiche Updates der Virendefinitionen geben, und auch die Computerhardware muss ersetzt werden.
Normalerweise unterstützt DCS nur eine einzige Art von Antivirensoftware, und wenn es eine neue Virendefinition gibt oder wenn es ein Service Pack oder einen Hotfix für das Windows-Betriebssystem gibt, wird die gesamte monolithische Suite aller Hardware und Software vor der Veröffentlichung erneut vom Systemanbieter zusammen getestet, um sicherzustellen, dass die Virendefinition und das Service Pack ohne Kompatibilitätskonflikte bereitgestellt werden können.
DCS-Upgrade
DCS-Versionen werden auch als eine einzige monolithische Einheit aller Hardware und Software aktualisiert, wie z. B. E/A-Karten-Firmware, Controller-Firmware, Serversoftware, Engineering-Station-Software, Operator-Station-Software sowie jede andere Software, die alle zusammen aktualisiert werden.
Jedes Mal, wenn es eine neue Systemversion gibt, werden alle diese Komponenten im Voraus vom Systemhersteller gründlich und in großem Umfang zusammen getestet, um sicherzustellen, dass sie alle miteinander kompatibel sind.
Darüber hinaus wurde der Online-Hotcutover-Prozess von der früheren Version auf die neue Version gründlich und in großem Umfang getestet, um eine reibungslose Bereitstellung vor Ort sicherzustellen.
Diese Sicherheit, die gründliche und groß angelegte Tests bieten, macht DCS bei großen Anlagen wie petrochemischen Komplexen sehr beliebt. Solche Tests werden durch die wenigen Kombinationen in einem monolithischen System praktikabel.
SPS-Architektur/Geschäftsmodell
Das SPS-Geschäftsmodell basiert auf einer flexiblen Architektur eines Systemintegrators (SI).
SPS-Architektur
Die SPS-Architektur ist sehr flexibel, da jede Komponente von einem der vielen Anbieter frei ausgewählt werden kann. Die SPS ist die CPU mit Konfigurationssoftware und IO-Subsystem.
Manchmal kann das I/O-Subsystem von einem Drittanbieter stammen. Sogar I/O-Karten, die in die Rückwand eingesteckt werden, können von Drittanbietern stammen.
Die HMI-Software stammt normalerweise von einem Drittanbieter. Ein nativer OPC-Server des SPS-Herstellers ist normalerweise am besten, manchmal werden jedoch auch OPC-Server von Drittanbietern verwendet.
Abbildung 2 Für eine SPS werden Komponenten verschiedener Hersteller integriert
Grundsätzlich funktioniert jede SPS mit jedem E/A-Subsystem, OPC-Server und jeder HMI-Software, da Standardprotokolle wie PROFIBUS-DP, PROFINET, Modbus/RTU, Modbus/TCP, DeviceNet und EtherNet/IP sowie OPC usw. verwendet werden.
Netzwerkgeräte, Computer und Windows-Version können frei gewählt werden. Einige Komponenten, die nicht funktionieren, werden auf die schwarze Liste gesetzt.
Abbildung 3 DCS verwendet einen einzigen Lieferanten, während SPS-Lösungen mehrere Lieferanten kombinieren, was zu einer großen Anzahl von Kombinationen führt
Hinweis: Heutzutage ist auch ein einziger SPS-Paketlieferant verfügbar
Diese Flexibilität ermöglicht Hunderte von Kombinationen aus Hardware und Software, was es diesen Herstellern unmöglich macht, zusammenzukommen und jede mögliche Kombination ihrer Hardware und Software auf jeder Windows-Version zu testen, bevor sich ein Werk zum Kauf entscheidet.
Einige Kombinationen können von den beteiligten Herstellern getestet werden, aber dies kann in großem Maßstab und mit hoher Belastung erfolgen oder auch nicht.
Eine SPS erlaubt jede Kombination aus E/A-Subsystem, CPU und HMI/SCADA-Software auf einer großen Vielfalt von Computer- und Betriebssystemplattformen. Nicht jede Kombination kann getestet werden.
Der SPS-Hersteller liefert möglicherweise alle Hardware- und Softwarekomponenten vom selben Hersteller, da viele SPS-Hersteller HMI-Unternehmen übernommen haben. Wenn dies der Fall ist, wurde diese bestimmte Kombination möglicherweise gründlicher getestet als die anderen getesteten Kombinationen.
Zusätzliche Anwendungen von Drittanbietern wie Batch-Steuerung, erweiterte Steuerung und Auto-Tuning usw. werden im Allgemeinen nicht zusammen getestet, da dies zu einer noch größeren Anzahl von Kombinationen führt.
Die SPS verwendet genau wie DCS proprietäre Konfigurationssoftware. Das heißt, Sie können für Ihre SPS keine Konfigurationssoftware von Drittanbietern verwenden, genau wie für ein DCS.
Ein nativer OPC-Server für die SPS ist besser als ein OPC-Server von Drittanbietern, da die SPS-Konfigurationssoftware den Adressraum für den OPC-Server im Allgemeinen automatisch konfiguriert.
Langfristige Unterstützung für SPS
Während der 15 oder mehr Jahre eines typischen Systembetriebs wird es mehrere Windows-Versionen, Service Packs, Hotfixes, viele Updates für Virendefinitionen geben, und auch die Computerhardware muss ersetzt werden.
Normalerweise gibt es für SPS keine Beschränkungen hinsichtlich der Antivirensoftware oder der Version des Windows-Betriebssystems, sodass die Anzahl der Kombinationen aus Virendefinitionen, Service Packs und Hotfixes für diese Hersteller zu groß und unpraktisch wird, um gemeinsam jede mögliche neue Kombination vor einer Bereitstellung in Anlagen zu testen und sicherzustellen, dass es bei der Bereitstellung auf der großen Anzahl von Kombinationen aus Hardware und Software zu keinen Kompatibilitätskonflikten kommt.
Der SPS-Hersteller kann sich auf eine einzige Antivirensoftware und Windows-Version beschränken. Wenn dies der Fall ist, wurde diese bestimmte Kombination möglicherweise gründlicher getestet als die anderen Kombinationen, die sie testen.
SPS-Upgrade
Bei einer SPS werden Hardware- und Softwarekomponenten einzeln aktualisiert. Das heißt, Firmware des E/A-Subsystems, CPU-Firmware und Konfigurationssoftware, OPC-Server, HMI-Software sowie jede andere Software werden unabhängig voneinander aktualisiert.
Wenn man die verschiedenen Versionen für jede Komponentenoption berücksichtigt, wird die Anzahl der Kombinationen um ein Vielfaches größer.
Diese Flexibilität macht es für diese Hersteller unpraktisch, zusammenzukommen und jede mögliche Kombination neuer Versionen vor dem Einsatz in Anlagen zu testen.
Das Testen des Hot-Cutovers einer Kombination von Versionen auf eine andere Kombination von Versionen wird nahezu unmöglich.
Der SPS-Hersteller kann alle Hardware- und Softwarekomponenten liefern, sich auf eine einzige Antivirensoftware und Windows-Version beschränken, die vor dem Einsatz getestet werden, und sich auf ein einziges E/A-Subsystem beschränken (Datenbankserver, Controller/SPS, Bedienstation/HMI, DCS, SPS, systemweite Versionsupgrades) und den Hot-Cutover vor dem Einsatz testen.
Auf diese Weise würde die Flexibilität der SPS aufgegeben, um die Robustheit eines DCS zu erreichen.