工業(yè)界對于分布式控制系統(tǒng)(DCS)與可編程邏輯控制器()兩者孰優(yōu)孰劣的爭論已經(jīng)持續(xù)了至少40年。然而，隨著技術的發(fā)展，爭論并未停止。由于兩者功能特性越來越接近，價格差異也在縮小，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論，就一定要明確這兩種平臺之間的根本性差異。

要想理解這兩者之間的爭論，就一定要明確這兩種平臺之間的根本性差異。例如，DCS體系結構源自一種完整的系統(tǒng)方法，其焦點在于基于網(wǎng)絡實現(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區(qū)域。通過高性能的確定性網(wǎng)絡實現(xiàn)一致、同步并且完整的過程數(shù)據(jù)正是DCS體系結構的核心。

另一方面，PLC體系結構聚焦于靈活快速的本地控制，PLC技術最近的發(fā)展為其增加了過程控制能力。當PLC和HMI軟件集成在一起時，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)的實現(xiàn)方法，意味著師必須親力親為實現(xiàn)系統(tǒng)的每一個環(huán)節(jié)。對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風險，其導致的成本增加會在后期慢慢體現(xiàn)。

以前，相對于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，當年很多工廠對生產(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。正是因為這樣，基于PLC的系統(tǒng)才獲得了發(fā)展，因為它們能夠提供更低的固定資產(chǎn)投資，同時提供的功能也足夠用。但是隨著時代的變遷，在全球市場范圍DCS系統(tǒng)的價格不斷降低，制造企業(yè)對其需求也隨之上升。因此，在投建新項目時，很多控制系統(tǒng)工程師、維護經(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。

在評價DCS和基于PLC架構的自建分布式控制系統(tǒng)時，有幾個要點需要注意。

網(wǎng)絡性能

優(yōu)良的網(wǎng)絡性能始于合理的網(wǎng)絡設計，而合理的網(wǎng)絡設計依賴于對每一個網(wǎng)絡節(jié)點的通訊行為和用來承載網(wǎng)絡信息的協(xié)議的詳盡了解。主要的過程自動化供應商已經(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)絡設計。而DIY方案的應用工程師可能需要首先完成特定網(wǎng)絡拓撲結構的搭建。

網(wǎng)絡設計和安裝完成之后，下一步就是測試網(wǎng)絡性能到底如何。對于不同的數(shù)據(jù)采集量、警報、歷史信息、對等網(wǎng)絡信息和隨時可能發(fā)生的備份作業(yè)，同樣的網(wǎng)絡拓撲結構的性能可能具有很大的差異，這需要依靠全面的最優(yōu)拓撲結構測試才能夠得出結論。

假設用戶已經(jīng)完成了網(wǎng)絡的設計和安裝，工廠達到了最大生產(chǎn)能力，一切都按照預期運行，那么此時需要面臨的挑戰(zhàn)就是如何維持這種平穩(wěn)的網(wǎng)絡作業(yè)狀態(tài)。

一種解決方案是在項目之初就安裝容錯以太網(wǎng)(FTE)，這是一種使用并不昂貴的成品組件實現(xiàn)冗余的組網(wǎng)技術，這種技術能夠提供高可用性。FTE還能夠提供足夠的網(wǎng)絡診斷，實現(xiàn)對過程控制網(wǎng)絡的持續(xù)關注，可以作為DCS的一部分。

而且，工廠必須在補丁和更新被載入生產(chǎn)系統(tǒng)之前對其進行功能和性能的測評。有經(jīng)驗的網(wǎng)絡工程師深知網(wǎng)絡上的每一臺都必須正常工作，才能構成一個健康的網(wǎng)絡整體，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的控制策略上的。過程控制器作為經(jīng)典DCS體系結構的一部分，在作業(yè)方法上比PLC具有更多選擇。PLC的運行速度相對來說更快，而過程控制器的強項在于可重復性，這意味著控制策略的運行周期是固定的——運行的過快或者過慢都是不能接受的。在每一個運轉周期內(nèi)實現(xiàn)可重復的控制，有助于工廠實現(xiàn)可重復的質量、生產(chǎn)率和作業(yè)結果。

運行周期并非唯一差別，其他系統(tǒng)服務也將優(yōu)先解決控制器的配置，例如，如果控制器產(chǎn)生的報警會對控制任務產(chǎn)生影響，那么這些報警就會被屏蔽，當過程擾動漸趨平穩(wěn)時，再恢復這些警報。為了有效實現(xiàn)這種警報管理機制，必須能夠與控制產(chǎn)生警報的時間緊密配合，那些用來收集、存儲和報告這些警報的報警子系統(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軟件包供應商通常都會吹噓操作員設計圖形界面是如何的容易。但是不管圖形界面設計的多么令人印象深刻，它都不能為工廠帶來直接的效益。設想一下過程控制環(huán)境無需建立圖形界面，因為它們已經(jīng)內(nèi)置了圖形界面，這是多么愜意的一件事。

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

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轉的90%的功能都可以標準化。一些DCS平臺能夠提供上百種標準面板、分組顯示和狀態(tài)顯示，這不僅對于安全有效的工廠作業(yè)非常重要，關鍵這些功能是現(xiàn)成的。

控制算法

面向對象的功能模塊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)并對控制策略實現(xiàn)精準調(diào)整，無需重新設計控制功能，所有必需的功能都經(jīng)過備案可選。應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。無需編程的自動備案控制器配置使DCS體系結構對于工程師的使用和故障排查來說十分高效。

讓我們以一個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)通過驗證，可以按需選擇。HMI中的報警、趨勢分析和歷史數(shù)據(jù)功能所需的參數(shù)可以在一個站點輕松完成獲取和配置，無需再對HMI配置進行更改。

應用軟件

在一套自動化系統(tǒng)20~30年的服役期內(nèi)，考慮用戶需要對系統(tǒng)進行擴展、更改或者為系統(tǒng)增加新技術的頻次是很重要的。

“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轉的90%的功能都可以標準化?！?/p>

對于DIY系統(tǒng)來說，要想找到工廠運行所需的所有應用程序，只需要翻翻PLC和HMI供應商的選型手冊然后下訂單即可，隨后就可以獲得授權、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？一個授權文件可以用于所有支撐過程工廠運行的控件、數(shù)據(jù)備份、趨勢分析對象、業(yè)務集成軟件和工廠運行中所需要的圖形。DCS體系結構能夠確保所有的控制應用程序都被正確加載，版本正確且經(jīng)過兼容性測試。

數(shù)據(jù)管理

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