工業(yè)界對(duì)于分布式控制系統(tǒng)(DCS)與可編程邏輯控制器()兩者孰優(yōu)孰劣的爭(zhēng)論已經(jīng)持續(xù)了至少40年。然而，隨著技術(shù)的發(fā)展，爭(zhēng)論并未停止。由于兩者功能特性越來越接近，價(jià)格差異也在縮小，曾經(jīng)一度很清晰的選擇，現(xiàn)在似乎變得越來越模糊。要想理解這兩者之間的爭(zhēng)論，就一定要明確這兩種平臺(tái)之間的根本性差異。

要想理解這兩者之間的爭(zhēng)論，就一定要明確這兩種平臺(tái)之間的根本性差異。例如，DCS體系結(jié)構(gòu)源自一種完整的系統(tǒng)方法，其焦點(diǎn)在于基于網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)分布式控制，協(xié)助作業(yè)人員監(jiān)視并操控工廠中的任何一個(gè)區(qū)域。通過高性能的確定性網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)一致、同步并且完整的過程數(shù)據(jù)正是DCS體系結(jié)構(gòu)的核心。

另一方面，PLC體系結(jié)構(gòu)聚焦于靈活快速的本地控制，PLC技術(shù)最近的發(fā)展為其增加了過程控制能力。當(dāng)PLC和HMI軟件集成在一起時(shí)，其最終形態(tài)看起來與DCS十分類似，但是這仍舊是一種自建(DIY)的實(shí)現(xiàn)方法，意味著師必須親力親為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的每一個(gè)環(huán)節(jié)。對(duì)于控制來說這種方法更加靈活，但是DIY通常意味著在組網(wǎng)和性能上更大的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，其導(dǎo)致的成本增加會(huì)在后期慢慢體現(xiàn)。

以前，相對(duì)于PLC系統(tǒng)來說，DCS通常更加昂貴，而且與今天面臨的狀況不同，當(dāng)年很多工廠對(duì)生產(chǎn)速度、產(chǎn)量、廢物排放、安全性和遵循法規(guī)上的需求并不高。正是因?yàn)檫@樣，基于PLC的系統(tǒng)才獲得了發(fā)展，因?yàn)樗鼈兡軌蛱峁└偷墓潭ㄙY產(chǎn)投資，同時(shí)提供的功能也足夠用。但是隨著時(shí)代的變遷，在全球市場(chǎng)范圍DCS系統(tǒng)的價(jià)格不斷降低，制造企業(yè)對(duì)其需求也隨之上升。因此，在投建新項(xiàng)目時(shí)，很多控制系統(tǒng)工程師、維護(hù)經(jīng)理和工廠經(jīng)理開始重新審視DCS和PLC控制系統(tǒng)兩者的優(yōu)劣。

在評(píng)價(jià)DCS和基于PLC架構(gòu)的自建分布式控制系統(tǒng)時(shí)，有幾個(gè)要點(diǎn)需要注意。

網(wǎng)絡(luò)性能

優(yōu)良的網(wǎng)絡(luò)性能始于合理的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，而合理的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)依賴于對(duì)每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的通訊行為和用來承載網(wǎng)絡(luò)信息的協(xié)議的詳盡了解。主要的過程自動(dòng)化供應(yīng)商已經(jīng)注意到這種需求，他們提供最優(yōu)的方案，使用戶可以為控制系統(tǒng)選擇最優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。而DIY方案的應(yīng)用工程師可能需要首先完成特定網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的搭建。

網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和安裝完成之后，下一步就是測(cè)試網(wǎng)絡(luò)性能到底如何。對(duì)于不同的數(shù)據(jù)采集量、警報(bào)、歷史信息、對(duì)等網(wǎng)絡(luò)信息和隨時(shí)可能發(fā)生的備份作業(yè)，同樣的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的性能可能具有很大的差異，這需要依靠全面的最優(yōu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)測(cè)試才能夠得出結(jié)論。

假設(shè)用戶已經(jīng)完成了網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)和安裝，工廠達(dá)到了最大生產(chǎn)能力，一切都按照預(yù)期運(yùn)行，那么此時(shí)需要面臨的挑戰(zhàn)就是如何維持這種平穩(wěn)的網(wǎng)絡(luò)作業(yè)狀態(tài)。

一種解決方案是在項(xiàng)目之初就安裝容錯(cuò)以太網(wǎng)(FTE)，這是一種使用并不昂貴的成品組件實(shí)現(xiàn)冗余的組網(wǎng)技術(shù)，這種技術(shù)能夠提供高可用性。FTE還能夠提供足夠的網(wǎng)絡(luò)診斷，實(shí)現(xiàn)對(duì)過程控制網(wǎng)絡(luò)的持續(xù)關(guān)注，可以作為DCS的一部分。

而且，工廠必須在補(bǔ)丁和更新被載入生產(chǎn)系統(tǒng)之前對(duì)其進(jìn)行功能和性能的測(cè)評(píng)。有經(jīng)驗(yàn)的網(wǎng)絡(luò)工程師深知網(wǎng)絡(luò)上的每一臺(tái)都必須正常工作，才能構(gòu)成一個(gè)健康的網(wǎng)絡(luò)整體，正所謂一條臭魚腥了一鍋湯。

控制性能

良好的過程控制是建立在可靠和可重復(fù)的控制策略上的。過程控制器作為經(jīng)典DCS體系結(jié)構(gòu)的一部分，在作業(yè)方法上比PLC具有更多選擇。PLC的運(yùn)行速度相對(duì)來說更快，而過程控制器的強(qiáng)項(xiàng)在于可重復(fù)性，這意味著控制策略的運(yùn)行周期是固定的——運(yùn)行的過快或者過慢都是不能接受的。在每一個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)可重復(fù)的控制，有助于工廠實(shí)現(xiàn)可重復(fù)的質(zhì)量、生產(chǎn)率和作業(yè)結(jié)果。

運(yùn)行周期并非唯一差別，其他系統(tǒng)服務(wù)也將優(yōu)先解決控制器的配置，例如，如果控制器產(chǎn)生的報(bào)警會(huì)對(duì)控制任務(wù)產(chǎn)生影響，那么這些報(bào)警就會(huì)被屏蔽，當(dāng)過程擾動(dòng)漸趨平穩(wěn)時(shí)，再恢復(fù)這些警報(bào)。為了有效實(shí)現(xiàn)這種警報(bào)管理機(jī)制，必須能夠與控制產(chǎn)生警報(bào)的時(shí)間緊密配合，那些用來收集、存儲(chǔ)和報(bào)告這些警報(bào)的報(bào)警子系統(tǒng)和事件子系統(tǒng)也是如此。老話重提，系統(tǒng)的作業(yè)方法是DCS的核心。

HMI圖形

HMI軟件包供應(yīng)商通常都會(huì)吹噓操作員設(shè)計(jì)圖形界面是如何的容易。但是不管圖形界面設(shè)計(jì)的多么令人印象深刻，它都不能為工廠帶來直接的效益。設(shè)想一下過程控制環(huán)境無需建立圖形界面，因?yàn)樗鼈円呀?jīng)內(nèi)置了圖形界面，這是多么愜意的一件事。

但是隨著時(shí)代的變遷，在全球市場(chǎng)范圍內(nèi)DCS系統(tǒng)的價(jià)格不斷降低，制造企業(yè)對(duì)其需求也隨之上升。

如果系統(tǒng)控制功能和作業(yè)環(huán)境整合在一起，那么支撐過程工廠運(yùn)轉(zhuǎn)的90%的功能都可以標(biāo)準(zhǔn)化。一些DCS平臺(tái)能夠提供上百種標(biāo)準(zhǔn)面板、分組顯示和狀態(tài)顯示，這不僅對(duì)于安全有效的工廠作業(yè)非常重要，關(guān)鍵這些功能是現(xiàn)成的。

控制算法

面向?qū)ο蟮墓δ苣K主要用于指定用戶功能的屬性。通過創(chuàng)建具有完整參數(shù)功能的功能模塊，用戶可以開發(fā)并對(duì)控制策略實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)調(diào)整，無需重新設(shè)計(jì)控制功能，所有必需的功能都經(jīng)過備案可選。應(yīng)用工程師僅需將模塊集成到所需的控制配置中即可，十分容易。無需編程的自動(dòng)備案控制器配置使DCS體系結(jié)構(gòu)對(duì)于工程師的使用和故障排查來說十分高效。

讓我們以一個(gè)常用的過程控制功能——PID模塊為例。使用DCS全球數(shù)據(jù)模型，可以通過配置界面獲得PID功能模塊的全部信息，此界面的各種算法已經(jīng)通過驗(yàn)證，可以按需選擇。HMI中的報(bào)警、趨勢(shì)分析和歷史數(shù)據(jù)功能所需的參數(shù)可以在一個(gè)站點(diǎn)輕松完成獲取和配置，無需再對(duì)HMI配置進(jìn)行更改。

應(yīng)用軟件

在一套自動(dòng)化系統(tǒng)20~30年的服役期內(nèi)，考慮用戶需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展、更改或者為系統(tǒng)增加新技術(shù)的頻次是很重要的。

“如果系統(tǒng)控制功能和作業(yè)環(huán)境整合在一起，那么支撐過程工廠運(yùn)轉(zhuǎn)的90%的功能都可以標(biāo)準(zhǔn)化?！?/p>

對(duì)于DIY系統(tǒng)來說，要想找到工廠運(yùn)行所需的所有應(yīng)用程序，只需要翻翻PLC和HMI供應(yīng)商的選型手冊(cè)然后下訂單即可，隨后就可以獲得授權(quán)、DVD安裝盤、下載內(nèi)容和其他一系列有用的資料。但是，如果只需要選擇一種型號(hào)代碼就可以立即收到所需的整套系統(tǒng)豈不是更加便利么？一個(gè)授權(quán)文件可以用于所有支撐過程工廠運(yùn)行的控件、數(shù)據(jù)備份、趨勢(shì)分析對(duì)象、業(yè)務(wù)集成軟件和工廠運(yùn)行中所需要的圖形。DCS體系結(jié)構(gòu)能夠確保所有的控制應(yīng)用程序都被正確加載，版本正確且經(jīng)過兼容性測(cè)試。

數(shù)據(jù)管理

當(dāng)DIY的DCS系統(tǒng)被拼湊起來后，各種不同的數(shù)據(jù)模型將會(huì)產(chǎn)生多種代表同樣信息的數(shù)據(jù)。