在可編程邏輯控制器(PLC)和分布式控制系統(tǒng)(DCS)之間如何抉擇，要取決于具體的項(xiàng)目和工廠類型。因?yàn)閼?yīng)用場(chǎng)合不同，對(duì)控制系統(tǒng)的要求也各不相同。

本文來自于《控制工程中文版》(CONTROL ENGINEERING China)2017年7月刊，原標(biāo)題為：如何選擇正確的控制系統(tǒng)?

自動(dòng)化項(xiàng)目要想成功，首先需要自動(dòng)化工程師、設(shè)計(jì)工程師一起評(píng)估應(yīng)用需求，然后選擇最有效的控制系統(tǒng)平臺(tái)。這些決定將會(huì)對(duì)工廠的經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jī)帶來長(zhǎng)遠(yuǎn)的影響，在某些情況下，影響可長(zhǎng)達(dá)25年甚至更多。大多數(shù)控制系統(tǒng)的決策，可歸結(jié)為選擇可編程邏輯控制器(PLC)或分布式控制系統(tǒng)(DCS)。有時(shí)，某種選擇非常適合于一個(gè)工廠，而在另外一種情況下，它可能就不適用了。在選擇控制系統(tǒng)時(shí)考慮的因素越多，就越有助于實(shí)現(xiàn)短期和長(zhǎng)期目標(biāo)。

控制系統(tǒng)平臺(tái)，對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)滿足優(yōu)化生產(chǎn)、維持可用性和獲取數(shù)據(jù)等需求的方式，會(huì)有一定的影響。在選擇控制系統(tǒng)方面缺乏遠(yuǎn)見，也可能會(huì)影響未來的擴(kuò)展、流程優(yōu)化、用戶滿意度和公司利潤(rùn)。

除了一些基本準(zhǔn)則之外(比如如何控制過程)，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)還必須考慮安裝、可擴(kuò)展性、維護(hù)、保養(yǎng)等方面的各種因素。

目前，雖然對(duì)小設(shè)備來講，PLC系統(tǒng)可能是最劃算的，但DCS系統(tǒng)則提供了更具經(jīng)濟(jì)性的可擴(kuò)展能力，更可能獲得較高的初始投資回報(bào)。

PLC是一種工業(yè)計(jì)算機(jī)，用于控制生產(chǎn)制造過程，如機(jī)器人、高速包裝、裝瓶和運(yùn)動(dòng)控制等。在過去20年里，PLC增添了更多的功能，為小型工廠和裝置創(chuàng)造了更多的效益。PLC通常是單機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行，但也可以與其它系統(tǒng)集成，經(jīng)由通信來實(shí)現(xiàn)彼此之間的連接。由于每個(gè)PLC都有自己的數(shù)據(jù)庫(kù)，因此集成需要控制器之間某種程度的映射。這使PLC特別適用于那些對(duì)擴(kuò)展沒有太大需求的小型應(yīng)用程序。

DCS系統(tǒng)則將控制器分散在自動(dòng)化系統(tǒng)中，并提供通用的接口、先進(jìn)的控制、系統(tǒng)級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)以及易于共享的信息。傳統(tǒng)上，DCS主要應(yīng)用于過程工藝和比較大的工廠，在整個(gè)工廠的生命周期中，大型系統(tǒng)應(yīng)用程序更容易維護(hù)。

PLC和DCS系統(tǒng)一般分別適用于離散和過程生產(chǎn)制造。使用PLC系統(tǒng)的離散生產(chǎn)制造設(shè)施，一般由單獨(dú)的生產(chǎn)裝置組成，主要用于完成部件的組裝，例如打標(biāo)簽、填充或研磨等。過程制造設(shè)施，通常使用自動(dòng)化系統(tǒng)，以連續(xù)和批處理的方式按照配方而不是按件生產(chǎn)。大型連續(xù)加工設(shè)備，如煉油廠和化工廠，都使用DCS自動(dòng)化系統(tǒng)。混合應(yīng)用通常同時(shí)使用PLC系統(tǒng)和DCS系統(tǒng)。為某個(gè)應(yīng)用選擇控制器，需要考慮過程的規(guī)模、可擴(kuò)展性和未來的更新計(jì)劃、集成需求、功能、高可用性以及工廠設(shè)施整個(gè)生命周期的投資回報(bào)等等諸多因素。

過程規(guī)模：需要多少輸入/輸出(I/O)點(diǎn)?小系統(tǒng)(<300個(gè)I/O點(diǎn))可能預(yù)算較少，因此用PLC系統(tǒng)更適合。想要將DCS系統(tǒng)應(yīng)用到較小的項(xiàng)目上，其實(shí)并不容易，相反，它在大工廠應(yīng)用中更能發(fā)揮其功能。由于擁有全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)，DCS系統(tǒng)更易于管理和升級(jí)，任何變更都是全局性的。

升級(jí)計(jì)劃：規(guī)模較小的工業(yè)過程可以適用PLC系統(tǒng)，但如果該過程需要擴(kuò)展或升級(jí)，則需要增加更多的PLC硬件和數(shù)據(jù)庫(kù)，并且需要進(jìn)行單獨(dú)維護(hù)。這是一個(gè)耗時(shí)、費(fèi)力的過程，而且容易出現(xiàn)錯(cuò)誤。DCS系統(tǒng)更容易升級(jí)，比如可以從中央集線器對(duì)用戶受信進(jìn)行管理，因此就更易于保養(yǎng)和維護(hù)(參見圖1)。

圖1：具有單一數(shù)據(jù)庫(kù)的DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使用戶可以從中央控制站維護(hù)和操作系統(tǒng)。本文圖片來源：艾默生過程控制

集成需求：對(duì)于單機(jī)裝置，PLC系統(tǒng)是理想選擇。當(dāng)工廠配置多個(gè)PLC系統(tǒng)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生相互連接的要求。這一般很難實(shí)現(xiàn)，因?yàn)橥ǔＰ枰猛ㄐ艆f(xié)議對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行映射。集成當(dāng)然沒有問題，但當(dāng)有變更需求時(shí)，那用戶的麻煩就來了：一旦某個(gè)PLC系統(tǒng)做了變更，就可能會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)PLC不能正常通訊，這是因?yàn)閿?shù)據(jù)映射受到影響的緣故。對(duì)DCS系統(tǒng)而言，則根本不需要映射，配置變更只是一個(gè)簡(jiǎn)單的過程;控制器是系統(tǒng)自帶的。

高可用性：對(duì)可用性要求較高的過程，DCS系統(tǒng)可以提供冗余配置(見圖2)。

圖2：對(duì)可用性要求較高的工藝過程，冗余對(duì)長(zhǎng)期運(yùn)行至關(guān)重要。效率和便于實(shí)現(xiàn)冗余，對(duì)將費(fèi)用維持在預(yù)算內(nèi)十分關(guān)鍵。

功能需求：某些行業(yè)和設(shè)施需要?dú)v史數(shù)據(jù)庫(kù)、流線型的報(bào)警管理、以及配置通用用戶接口的中央控制室。有些則需要制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)的集成、先進(jìn)的控制和資產(chǎn)管理。DCS系統(tǒng)內(nèi)置這些應(yīng)用(見圖3)，使其很容易被添加到自動(dòng)化工程應(yīng)用中，而無需增加獨(dú)立的服務(wù)器，也不會(huì)增加集成成本。從這方面講，DCS系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性更高，而且可以提高生產(chǎn)力，降低風(fēng)險(xiǎn)。

圖3：每種系統(tǒng)平臺(tái)都具有獨(dú)特的數(shù)據(jù)庫(kù)需求。

生命周期投資回報(bào)率：設(shè)施的需求，因行業(yè)而異。對(duì)于規(guī)模較小的工藝工程，沒有擴(kuò)展需求，也不需要與其它工藝過程區(qū)域集成，因此PLC系統(tǒng)具有較好的投資回報(bào)率。DCS系統(tǒng)可能具有較高的安裝成本，但從全生命周期來看，DCS系統(tǒng)所帶來的產(chǎn)量增加和安全效益，會(huì)抵消一部分成本。

平衡短期需求與長(zhǎng)期愿景,對(duì)操作確定性和改善工廠運(yùn)行、維護(hù)非常關(guān)鍵。

原標(biāo)題:控制工程中文版