七个问题帮助您选择最好的DCS或PLC解决方案
2008-02-20
作者：Bob Nelson,Todd
PLC与DCS技术的统一已经创建一种环境：对过程制造商来说，为他们的应用选择最好的技术更具有挑战性。成功的评价应从开发你的应用的要求的清晰的流程和你的设计、维护和操作人员的需要开始。为帮助清晰地定义这些要求和你公司的需要，本文概述了能帮你做出正确的选择七个关键问题。
分布控制系统（DCS）或可编程序控制器（PLC）
对过程工业" title="过程工业">过程工业的制造商来说，选择最好的自动化技术" title="自动化技术">自动化技术的过程并没有以前容易。以前，很容易决定应用选择PLC还是DCS，因为他们理解它们的优点和缺点。近年来，这种选择变得越来越难，主要由于微处理器技术的进步，它已经允许PLC和DCS技术统一。现在，随着工业向柔性制造发展，过程工业中的许多应用共享以前认为是PLC或DCS的要求。这些混合应用典型地要求过程控制系统" title="过程控制系统">过程控制系统既具有PLC的能力，也具有DCS的能力。因此，理解PLC和DCS功能的统一对公司选择最好的系统是非常重要的。
在本文中，我们摒弃一些传统的DCS和PLC的观点，例如，如表1所示，为了开拓七个关键的标准，这些标准将会帮助你的公司选择最满足公司目标的系统。我们也会证实应用的要求的清晰的流程和设计、维护和操作人员的需要为什么对公司发现合适的自动化技术是极为重要的。最后，我们会提供统一的清单（表5），从而帮助你决定哪种类型的系统对你的应用最合适。
选择“合适的”自动化技术的好处
在全球竞争的时代，过程工业的制造商被迫实现极好的运行从而确保现在和将来位于前列。新自动化技术的选择影响这个目标。因此，选择过程对一个公司保持比以前更有竞争力非常重要。事实上，技术的选择的重要性远远超过自动化投资本身的成本。
选择合适的技术和正确的供应商能帮助你的公司：
① 快速响应变化的市场环境，从而保持有竞争力的优势；
② 在工厂的生命周期内，最小化业主的总成本（TCO）；
③ 设计一个容易长期维护与升级的系统；
④ 实现将来的目标。
让我们得到技术原型
在新自动化系统的市场中，对某些人来说，选择基于可用产品的评论的自动化系统是典型的过程。这种方法的问题受原来的原型或第一个销售人员宣传的影响。让我们看看基于DCS或PLC系统的组件，从而发现它们实际上是怎样不同或相似的。首先，图形化的系统架构" title="系统架构">系统架构看起来类似。两个系统都共享下列组件：
① 现场设备
② 输入/输出模块
③ 控制器
④ 人机界面(HMI)
⑤ 设计（Engineering）
⑥ 监视控制
⑦ 商务集成
当看到下列系统架构时，你应该注意：事实上，在每个系统中使用的技术都是非常相似的；当你考虑应用的本质和要求时，差异变得更明显。
图1 典型的DCS系统架构
图2 典型的基于PLC系统架构
例如，在DCS系统架构图中，通常，I/O、控制器、网络、HMI服务器是冗余的。因为冗余增加成本及复杂性，为实现他们要求的系统可用性与防止非计划停机，DCS用户必须仔细评价他们的冗余需求。
PLC系统架构说明了一个最常见的应用：离散现场设备的控制，例如，电机与驱动。为有效地控制电机和驱动，要求控制器能高速执行（典型地，扫描周期为10-20 ms），负责维护PLC的电气技术人员能用他们熟悉的语言（继电器梯形图逻辑）阅读和解决组态的问题。
从技术观点来看，你能发现PLC和DCS是相似的，它们正在准备合并。因此，我们必须超越应用经验的技术和供应商在这些系统中内嵌的专门知识，从而我们能更好地理解最好应用的“黄金分割点”。
在选择系统之前，请自问七个问题
现在，我们将会提到本文的核心——在选择系统之前，请自问七个问题。
请认识到我们在以下分析中使用广泛的概括，每个应用对这些“规则”都有例外，然而，规则仍是有效的。因为作者工作在提供DCS和PLC解决方案的供应商PLC/DCS的不同领域长达25年，我们感觉到我们置之度外。
设计七个问题使你考虑你的公司的运作方法和应用要求，考虑你工厂（设计、运行、维护等）所有主要股东的观点。
① 你制造的是什么，怎样制造？
② 制造产品的价值和停机成本是多少？
③ 你认为系统的“心脏”是什么？
④ 操作员需要做什么才能成功？
⑤ 要求系统性能是什么？
⑥ 要求多大程度的定制？
⑦ 设计期望是什么？
注意问题和答复的统一列表如表5所示。测定你应该使用PLC或DCS简单的方法是填这个调查表，填写所有应用的答复。如果你的所有答案都在一列，你的应用明显要求采用这种类型的系统。如果你有多个PLC和DCS的选项，你有要求实现PLC和DCS功能的过程控制系统的混合应用。
1. 你制造的是什么，怎样制造？
这看起来是非常基础的问题，但是它是决定应用以及最适合的自动化系统要求的基础。产品制造的方法、需要的性能和任何过程的物理限制，所有这些都影响系统选择。
典型的工厂自动化" title="工厂自动化">工厂自动化应用，原来都是采用PLC设计，涉及特殊项目的制造和装配。这些应用也采用一个或多个机器以及相当数量的材料运动。这种加工类型的典型特点是：当材料通过生产线加工时，操作员通常能监视它们。本质上，过程大多是逻辑控制，通常都有高速要求（产量=效益）。这种类型的加工通常由PLC和HMI 结合控制。
过程自动化应用典型涉及通过各种化学原料的反应或物理变化导致原材料变形，从而生产新的不同的产品或原料。这些应用也可以由多个过程单元通过管道连接到一起。一个主要的特点是：操作员不能看见产品。通常，它是在容器内，本质上是有危险的。虽然响应时间没有那样快（100ms或更长），但是，通常有从简单到复杂的大量的模拟量控制（例如，PID或回路控制）。虽然PLC的模拟量控制能力也足够使用，但是通常这种类型的过程由DCS控制。选择过程的决定因素通常是控制应用的规模（例如，厂级或单一的单元和一些I/O点）。
也许有顺序控制或批量控制。PLC能有效地用于简单的批量控制，然而，DCS是典型地更适合复杂的批量制造设备，这些设备要求高级的灵活性和配方管理。批量应用的要求决定是否简单或复杂：
2．制造产品的价值和停机成本是多少？
如果制造每个单一的产品的价值相对低，停机后果只是导致完不成生产任务，但是只有极少的额外成本或对过程有很小的损害，PLC是可能的选择。如果批量的价值非常高，或原材料成本或市场价值非常高，停机不仅导致完不成生产任务，而且有潜在的危险和破坏条件，应选择DCS。有一千万美元的批量癌症制药厂，它依赖严格的连续的温度控制，例如，如果有小故障，则有很多危险。在一些化工应用中，保持过程稳定是关键的，由于系统故障，产品在管道中凝固。如果炼油厂的催化裂化器故障，需要数天才能修复系统。这意味着炼油厂损失许多收入。DCS系统，典型地包括可选冗余，对这些应用的额外的前期投资是值得的。
相反，酿酒厂的装瓶操作每天需要运行10小时才能满足生产计划，它能停机用于系统维护、解决故障、升级，对下一条生产线影响极小，是经典的PLC应用。
在24/7/365 运行的过程应用中，停机是不惜一切代价避免的难题之一。金钱不是决定因素。在系统选择过程中，危险的停机明显是另一个决定因素。例如，炼油厂有连续燃烧气体的火炬。控制这些火炬的系统不能发生故障，因为如果气体不燃烧，它逐渐积聚，从而导致极端危险的环境。应用中挥发性气体越多，就越要求多重冗余的解决方案，从而确保需要时系统是可用的。
3．你认为系统的“心脏”是什么？
典型地，工厂自动化控制系统的“心脏”是控制器(PLC), 它包含所有移动产品通过装配线的逻辑。HMI通常是机器控制面板或基于PC的工作站，它为操作员提供补充的或例外的数据。另外，从数据分析产生的运行信息也是工厂自动化应用的要求——极其需要更高级的HMI。
在过程自动化中，存在可挥发性的和危险的环境，操作员不能看见实际的产品，HMI基本上被认为是系统的“心脏”。在这种形式下，HMI是在过程中提供仅有的完全“窗口”的中控室控制台，使操作员能监视和控制发生在工厂各个管道和容器内的过程。
4．操作员需要做什么才能成功？
在PLC环境中，操作员的主要角色是处理例外。状态信息和例外报警帮助操作员认识到在过程中发生了什么，在许多情况下都是“光输出”。
DCS 工厂要求操作员做出决定并连续与过程相互影响来保持系统运行。事实上，利用操作员的过程知识通常对极好运行和保持过程最佳运行是关键的。特别是在产品等级变化和当调整过程解决生产环境（例如，不同的给料）的变化问题时，对工厂来说，操作员是值得雇佣的。操作员将会改变设定点，打开/关闭阀，或手动移动批量到生产的下一阶段。在HMI上，面板和模拟量趋势提供发生在生产过程中的关键的视图，报警管理系统把操作员的注意力集中到他们必须干涉从而保持过程在目标性能范围内运行的区域。假如HMI故障，为了人员和设备安全，工厂必须停机。
在所有锅炉中，特别需要操作员“自动”与“手动”。DCS操作员是最终系统的保持者，他们的前期HMI设计投资对总体项目的成功是必要的。
5．要求系统性能是什么？
逻辑执行的速度是关键的区别。PLC设计用于满足高速应用的要求，这些应用要求扫描周期10毫秒或更少，包括涉及运动控制、高速连锁或控制电机与驱动的运行。快速扫描周期对有效控制这些设备是必须的。
大多数情况下，DCS并没有那么快。调节控制回路正常在100到500毫秒范围内扫描。在一些情况下，控制逻辑执行的快是有害的——可能引起最终控制设备过度磨损，例如阀，导致太早的维护和过程问题。
冗余，各种保险的额外成本，在典型的DCS系统中是值得的，高的可靠性是关键的任务。然而，通常使PLC完全冗余导致的成本是不值得的。
为了改变组态与设计，使PLC系统离线，也许有小的影响，因为平台没有连续运行或因为过程容易重启。相反，当过程运行时，在DCS系统中能在线改变组态。许多过程应用计划维护一年停机一到两次，其他的，例如，高炉，能连续运行5-7年。
模拟量控制是重要的。DCS原来设计用于模拟量控制，但是说DCS定位在模拟量控制市场是重申传统的考虑。PLC逐渐有能力实现从简单到复杂PID控制，但是DCS明显是大量高级模拟量控制的选择，包括串级回路、模型预测控制、比率、前馈回路。
这些是高级的过程控制解决方案，通过供应商的不同平台的能力的专门知识和经验使应用更多。它是经验和知识，来自数十年满足客户的需要，从而系统有差别，而不是技术有差别。例如，如果公司不能解释他们的前馈回路是怎样工作的，他们不能提供真正的DCS控制。
6．要求多大程度的定制？
能创建定制应用的期望和要求在DCS和PLC用户之间变化很大。
因为从根本上说，PLC设计用于所有行业，它被理解为：定制程序和功能的开发要求满足独特的应用需要。
系统集成商现在能在堆垛机上使用PLC，将来能在激光切割机上使用PLC。PLC提供一个功能和基础的生成块的“工具箱”，这些块是定制开发并连接到一起来解决应用的要求。规定是可用的，从而确保功能和产品集成到无缝架构中。另外，强大的编程语言典型地可用于促进从零创建定制编码。
当新系统工作时，预设计的解决方案（包括标准、模板和额外的库）是DCS应用工程师额外的期望。DCS最高优先级是提供可靠性和可用行，通常带来重复性和可靠性的无限制的功能设计。在DCS内，在不创建兼容性问题情况下，重要的是它不能接受许多定制的修改。期望系统具有完全解决方案的功能，该解决方案使用已经对平台“僵化”的标准功能。
7．设计期望是什么？
工厂自动化工程师想要可定制的控制平台，它能提供快速编程从而完成任务的单独组件。通常，集成人员和工程师打开PLC“工具箱”，准备开始编程。PLC提供的工具是典型地优化的工具，从而支持“从下到上”的设计解决方案，对小应用来说，PLC工作的很好。
另一方面，DCS工程师，典型地最有效地使用“从上到下“的设计解决方案，迫使他们把巨大的努力投入到前期设计中。集中在前期的设计对最小化成本、压缩项目工期、创建一个能由工厂人员长期维护的应用是关键的。因为DCS应用是典型的大规模的和厂级范围的，在应用中增加库和模板的能力对最小化重复工作和提升标准的使用是非常重要的。
按这种方式考虑——PLC控制一台机器，而DCS控制一个工厂。
例如，铅笔制造商使用PLC正在极快地生产大量的铅笔。通过用机器码编程，工程师有可能再压缩10毫秒，从而有能力制造更多的铅笔，获得更多的利润。
PLC工程师要求灵活性和开放架构。
用DCS控制整个工厂的过程工程师要求更直观的编程平台，它利用预定义的和预测试的功能，从而节约时间并能重复使用。
对工作来说，有恰当的工具也是重要的。对许多离散控制应用来说，梯形图逻辑是理想的和首选的组态语言，例如，高速连锁或电机与驱动的控制。另一方面，对连续控制和报警配置的实施来说，功能块图是首选的组态语言。
你有混合应用吗？
既然我们已经评论选择PLC或DCS的关键标准，你可以考虑你的应用要求PLC和DCS的能力。如果需要PLC和DCS的能力，你也许需要混合应用的过程控制系统，如表3所示。
什么是“混合”？
混合的定义：离散功能（PLC处理非常简单与经济）与DCS的高级模拟量连续控制能力合并基于系统工作和服务的行业定义，例如，制药，精细化工，食品和饮料等PLC简单化与高级操作员显示成本，报警管理，DCS则容易实现高级的组态架构。
怎样为混合应用选择过程控制系统？
本文已经描述了经典PLC和DCS系统之间的关键的属性与差别。这种相同的信息能用于确定适合混合应用的过程控制系统的关键要求，例如，在制药厂，精细化工和食品&饮料行业。
怎样选择混合应用的控制系统供应商？
现在，大多数著名的自动化供应商提供一种技术——PLC或DCS，如图3所示。当为混合应用做评估时，认识到这一点非常重要。
为使他们提供的解决方案对混合行业的用户有吸引力，许多供应商吹捧他们的系统具有PLC和DCS功能的能力。众所周知，PLC和DCS之间的技术差异正在迅速消失，留下的仅仅是供应商的经验和特殊领域的知识作为关键的差别。然而，专门领域知识的差异不是一夜之间就能完成的，供应商已经积累30多年的重要的知识，因此请谨慎在他们的产品宣传手册中声称具有DCS或PLC能力的供应商。对混合应用来说，想确保能解决他们要求的用户应考虑选择有长期的已证明的有 PLC和完全DCS解决方案的跟踪记录的供应商。
结论
由于PLC与DCS混合控制器的出现，取代了许多以前的系统。这种结合为混合应用,为这些以前使用PLC控制他们的电气基础设施（例如，电机，驱动和电机控制中心（MCC））而使用DCS用于调节控制的过程工厂开辟了一种新的选择。记住：这不是关于技术。更重要的是，它是关于现在和将来你的应用和供应商有最好解决方案、传统、经验和满足你需要的知识的广度的要求。
无论你选择什么，我们希望你能根据本文的信息做出更明智和更好的见多识广的决定。你也许能发现传统的PLC或DCS不再满足你的要求。如果你有混合应用，你也许需要最好地结合PLC和DCS的过程控制系统，能提供离散和过程能力，所有系统基于通用平台的供应商。
图3混合行业与供应商提供的系统功能的合并
关于作者
Bob Nelson，西门子能源&自动化公司PLC市场经理，Todd Stauffer，西门子能源&自动化公司DCS市场经理，他们有四十年的自动化和控制行业的经验。
更多详情，请联系：
Bob Nelson: bob.nelson@siemens.com
Todd Stauffer: todd.stauffer@siemens.com
分布控制系统（DCS）或可编程序控制器（PLC）
对过程工业" title="过程工业">过程工业的制造商来说，选择最好的自动化技术" title="自动化技术">自动化技术的过程并没有以前容易。以前，很容易决定应用选择PLC还是DCS，因为他们理解它们的优点和缺点。近年来，这种选择变得越来越难，主要由于微处理器技术的进步，它已经允许PLC和DCS技术统一。现在，随着工业向柔性制造发展，过程工业中的许多应用共享以前认为是PLC或DCS的要求。这些混合应用典型地要求过程控制系统" title="过程控制系统">过程控制系统既具有PLC的能力，也具有DCS的能力。因此，理解PLC和DCS功能的统一对公司选择最好的系统是非常重要的。
在本文中，我们摒弃一些传统的DCS和PLC的观点，例如，如表1所示，为了开拓七个关键的标准，这些标准将会帮助你的公司选择最满足公司目标的系统。我们也会证实应用的要求的清晰的流程和设计、维护和操作人员的需要为什么对公司发现合适的自动化技术是极为重要的。最后，我们会提供统一的清单（表5），从而帮助你决定哪种类型的系统对你的应用最合适。
选择“合适的”自动化技术的好处
在全球竞争的时代，过程工业的制造商被迫实现极好的运行从而确保现在和将来位于前列。新自动化技术的选择影响这个目标。因此，选择过程对一个公司保持比以前更有竞争力非常重要。事实上，技术的选择的重要性远远超过自动化投资本身的成本。
选择合适的技术和正确的供应商能帮助你的公司：
① 快速响应变化的市场环境，从而保持有竞争力的优势；
② 在工厂的生命周期内，最小化业主的总成本（TCO）；
③ 设计一个容易长期维护与升级的系统；
④ 实现将来的目标。
让我们得到技术原型
在新自动化系统的市场中，对某些人来说，选择基于可用产品的评论的自动化系统是典型的过程。这种方法的问题受原来的原型或第一个销售人员宣传的影响。让我们看看基于DCS或PLC系统的组件，从而发现它们实际上是怎样不同或相似的。首先，图形化的系统架构" title="系统架构">系统架构看起来类似。两个系统都共享下列组件：
① 现场设备
② 输入/输出模块
③ 控制器
④ 人机界面(HMI)
⑤ 设计（Engineering）
⑥ 监视控制
⑦ 商务集成
当看到下列系统架构时，你应该注意：事实上，在每个系统中使用的技术都是非常相似的；当你考虑应用的本质和要求时，差异变得更明显。
图1 典型的DCS系统架构
图2 典型的基于PLC系统架构
例如，在DCS系统架构图中，通常，I/O、控制器、网络、HMI服务器是冗余的。因为冗余增加成本及复杂性，为实现他们要求的系统可用性与防止非计划停机，DCS用户必须仔细评价他们的冗余需求。
PLC系统架构说明了一个最常见的应用：离散现场设备的控制，例如，电机与驱动。为有效地控制电机和驱动，要求控制器能高速执行（典型地，扫描周期为10-20 ms），负责维护PLC的电气技术人员能用他们熟悉的语言（继电器梯形图逻辑）阅读和解决组态的问题。
从技术观点来看，你能发现PLC和DCS是相似的，它们正在准备合并。因此，我们必须超越应用经验的技术和供应商在这些系统中内嵌的专门知识，从而我们能更好地理解最好应用的“黄金分割点”。
在选择系统之前，请自问七个问题
现在，我们将会提到本文的核心——在选择系统之前，请自问七个问题。
请认识到我们在以下分析中使用广泛的概括，每个应用对这些“规则”都有例外，然而，规则仍是有效的。因为作者工作在提供DCS和PLC解决方案的供应商PLC/DCS的不同领域长达25年，我们感觉到我们置之度外。
设计七个问题使你考虑你的公司的运作方法和应用要求，考虑你工厂（设计、运行、维护等）所有主要股东的观点。
① 你制造的是什么，怎样制造？
② 制造产品的价值和停机成本是多少？
③ 你认为系统的“心脏”是什么？
④ 操作员需要做什么才能成功？
⑤ 要求系统性能是什么？
⑥ 要求多大程度的定制？
⑦ 设计期望是什么？
注意问题和答复的统一列表如表5所示。测定你应该使用PLC或DCS简单的方法是填这个调查表，填写所有应用的答复。如果你的所有答案都在一列，你的应用明显要求采用这种类型的系统。如果你有多个PLC和DCS的选项，你有要求实现PLC和DCS功能的过程控制系统的混合应用。
1. 你制造的是什么，怎样制造？
这看起来是非常基础的问题，但是它是决定应用以及最适合的自动化系统要求的基础。产品制造的方法、需要的性能和任何过程的物理限制，所有这些都影响系统选择。
典型的工厂自动化" title="工厂自动化">工厂自动化应用，原来都是采用PLC设计，涉及特殊项目的制造和装配。这些应用也采用一个或多个机器以及相当数量的材料运动。这种加工类型的典型特点是：当材料通过生产线加工时，操作员通常能监视它们。本质上，过程大多是逻辑控制，通常都有高速要求（产量=效益）。这种类型的加工通常由PLC和HMI 结合控制。
过程自动化应用典型涉及通过各种化学原料的反应或物理变化导致原材料变形，从而生产新的不同的产品或原料。这些应用也可以由多个过程单元通过管道连接到一起。一个主要的特点是：操作员不能看见产品。通常，它是在容器内，本质上是有危险的。虽然响应时间没有那样快（100ms或更长），但是，通常有从简单到复杂的大量的模拟量控制（例如，PID或回路控制）。虽然PLC的模拟量控制能力也足够使用，但是通常这种类型的过程由DCS控制。选择过程的决定因素通常是控制应用的规模（例如，厂级或单一的单元和一些I/O点）。
也许有顺序控制或批量控制。PLC能有效地用于简单的批量控制，然而，DCS是典型地更适合复杂的批量制造设备，这些设备要求高级的灵活性和配方管理。批量应用的要求决定是否简单或复杂：
2．制造产品的价值和停机成本是多少？
如果制造每个单一的产品的价值相对低，停机后果只是导致完不成生产任务，但是只有极少的额外成本或对过程有很小的损害，PLC是可能的选择。如果批量的价值非常高，或原材料成本或市场价值非常高，停机不仅导致完不成生产任务，而且有潜在的危险和破坏条件，应选择DCS。有一千万美元的批量癌症制药厂，它依赖严格的连续的温度控制，例如，如果有小故障，则有很多危险。在一些化工应用中，保持过程稳定是关键的，由于系统故障，产品在管道中凝固。如果炼油厂的催化裂化器故障，需要数天才能修复系统。这意味着炼油厂损失许多收入。DCS系统，典型地包括可选冗余，对这些应用的额外的前期投资是值得的。
相反，酿酒厂的装瓶操作每天需要运行10小时才能满足生产计划，它能停机用于系统维护、解决故障、升级，对下一条生产线影响极小，是经典的PLC应用。
在24/7/365 运行的过程应用中，停机是不惜一切代价避免的难题之一。金钱不是决定因素。在系统选择过程中，危险的停机明显是另一个决定因素。例如，炼油厂有连续燃烧气体的火炬。控制这些火炬的系统不能发生故障，因为如果气体不燃烧，它逐渐积聚，从而导致极端危险的环境。应用中挥发性气体越多，就越要求多重冗余的解决方案，从而确保需要时系统是可用的。
3．你认为系统的“心脏”是什么？
典型地，工厂自动化控制系统的“心脏”是控制器(PLC), 它包含所有移动产品通过装配线的逻辑。HMI通常是机器控制面板或基于PC的工作站，它为操作员提供补充的或例外的数据。另外，从数据分析产生的运行信息也是工厂自动化应用的要求——极其需要更高级的HMI。
在过程自动化中，存在可挥发性的和危险的环境，操作员不能看见实际的产品，HMI基本上被认为是系统的“心脏”。在这种形式下，HMI是在过程中提供仅有的完全“窗口”的中控室控制台，使操作员能监视和控制发生在工厂各个管道和容器内的过程。
4．操作员需要做什么才能成功？
在PLC环境中，操作员的主要角色是处理例外。状态信息和例外报警帮助操作员认识到在过程中发生了什么，在许多情况下都是“光输出”。
DCS 工厂要求操作员做出决定并连续与过程相互影响来保持系统运行。事实上，利用操作员的过程知识通常对极好运行和保持过程最佳运行是关键的。特别是在产品等级变化和当调整过程解决生产环境（例如，不同的给料）的变化问题时，对工厂来说，操作员是值得雇佣的。操作员将会改变设定点，打开/关闭阀，或手动移动批量到生产的下一阶段。在HMI上，面板和模拟量趋势提供发生在生产过程中的关键的视图，报警管理系统把操作员的注意力集中到他们必须干涉从而保持过程在目标性能范围内运行的区域。假如HMI故障，为了人员和设备安全，工厂必须停机。
在所有锅炉中，特别需要操作员“自动”与“手动”。DCS操作员是最终系统的保持者，他们的前期HMI设计投资对总体项目的成功是必要的。
5．要求系统性能是什么？
逻辑执行的速度是关键的区别。PLC设计用于满足高速应用的要求，这些应用要求扫描周期10毫秒或更少，包括涉及运动控制、高速连锁或控制电机与驱动的运行。快速扫描周期对有效控制这些设备是必须的。
大多数情况下，DCS并没有那么快。调节控制回路正常在100到500毫秒范围内扫描。在一些情况下，控制逻辑执行的快是有害的——可能引起最终控制设备过度磨损，例如阀，导致太早的维护和过程问题。
冗余，各种保险的额外成本，在典型的DCS系统中是值得的，高的可靠性是关键的任务。然而，通常使PLC完全冗余导致的成本是不值得的。
为了改变组态与设计，使PLC系统离线，也许有小的影响，因为平台没有连续运行或因为过程容易重启。相反，当过程运行时，在DCS系统中能在线改变组态。许多过程应用计划维护一年停机一到两次，其他的，例如，高炉，能连续运行5-7年。
模拟量控制是重要的。DCS原来设计用于模拟量控制，但是说DCS定位在模拟量控制市场是重申传统的考虑。PLC逐渐有能力实现从简单到复杂PID控制，但是DCS明显是大量高级模拟量控制的选择，包括串级回路、模型预测控制、比率、前馈回路。
这些是高级的过程控制解决方案，通过供应商的不同平台的能力的专门知识和经验使应用更多。它是经验和知识，来自数十年满足客户的需要，从而系统有差别，而不是技术有差别。例如，如果公司不能解释他们的前馈回路是怎样工作的，他们不能提供真正的DCS控制。
6．要求多大程度的定制？
能创建定制应用的期望和要求在DCS和PLC用户之间变化很大。
因为从根本上说，PLC设计用于所有行业，它被理解为：定制程序和功能的开发要求满足独特的应用需要。
系统集成商现在能在堆垛机上使用PLC，将来能在激光切割机上使用PLC。PLC提供一个功能和基础的生成块的“工具箱”，这些块是定制开发并连接到一起来解决应用的要求。规定是可用的，从而确保功能和产品集成到无缝架构中。另外，强大的编程语言典型地可用于促进从零创建定制编码。
当新系统工作时，预设计的解决方案（包括标准、模板和额外的库）是DCS应用工程师额外的期望。DCS最高优先级是提供可靠性和可用行，通常带来重复性和可靠性的无限制的功能设计。在DCS内，在不创建兼容性问题情况下，重要的是它不能接受许多定制的修改。期望系统具有完全解决方案的功能，该解决方案使用已经对平台“僵化”的标准功能。
7．设计期望是什么？
工厂自动化工程师想要可定制的控制平台，它能提供快速编程从而完成任务的单独组件。通常，集成人员和工程师打开PLC“工具箱”，准备开始编程。PLC提供的工具是典型地优化的工具，从而支持“从下到上”的设计解决方案，对小应用来说，PLC工作的很好。
另一方面，DCS工程师，典型地最有效地使用“从上到下“的设计解决方案，迫使他们把巨大的努力投入到前期设计中。集中在前期的设计对最小化成本、压缩项目工期、创建一个能由工厂人员长期维护的应用是关键的。因为DCS应用是典型的大规模的和厂级范围的，在应用中增加库和模板的能力对最小化重复工作和提升标准的使用是非常重要的。
按这种方式考虑——PLC控制一台机器，而DCS控制一个工厂。
例如，铅笔制造商使用PLC正在极快地生产大量的铅笔。通过用机器码编程，工程师有可能再压缩10毫秒，从而有能力制造更多的铅笔，获得更多的利润。
PLC工程师要求灵活性和开放架构。
用DCS控制整个工厂的过程工程师要求更直观的编程平台，它利用预定义的和预测试的功能，从而节约时间并能重复使用。
对工作来说，有恰当的工具也是重要的。对许多离散控制应用来说，梯形图逻辑是理想的和首选的组态语言，例如，高速连锁或电机与驱动的控制。另一方面，对连续控制和报警配置的实施来说，功能块图是首选的组态语言。
你有混合应用吗？
既然我们已经评论选择PLC或DCS的关键标准，你可以考虑你的应用要求PLC和DCS的能力。如果需要PLC和DCS的能力，你也许需要混合应用的过程控制系统，如表3所示。
什么是“混合”？
混合的定义：离散功能（PLC处理非常简单与经济）与DCS的高级模拟量连续控制能力合并基于系统工作和服务的行业定义，例如，制药，精细化工，食品和饮料等PLC简单化与高级操作员显示成本，报警管理，DCS则容易实现高级的组态架构。
怎样为混合应用选择过程控制系统？
本文已经描述了经典PLC和DCS系统之间的关键的属性与差别。这种相同的信息能用于确定适合混合应用的过程控制系统的关键要求，例如，在制药厂，精细化工和食品&饮料行业。
怎样选择混合应用的控制系统供应商？
现在，大多数著名的自动化供应商提供一种技术——PLC或DCS，如图3所示。当为混合应用做评估时，认识到这一点非常重要。
为使他们提供的解决方案对混合行业的用户有吸引力，许多供应商吹捧他们的系统具有PLC和DCS功能的能力。众所周知，PLC和DCS之间的技术差异正在迅速消失，留下的仅仅是供应商的经验和特殊领域的知识作为关键的差别。然而，专门领域知识的差异不是一夜之间就能完成的，供应商已经积累30多年的重要的知识，因此请谨慎在他们的产品宣传手册中声称具有DCS或PLC能力的供应商。对混合应用来说，想确保能解决他们要求的用户应考虑选择有长期的已证明的有 PLC和完全DCS解决方案的跟踪记录的供应商。
结论
由于PLC与DCS混合控制器的出现，取代了许多以前的系统。这种结合为混合应用,为这些以前使用PLC控制他们的电气基础设施（例如，电机，驱动和电机控制中心（MCC））而使用DCS用于调节控制的过程工厂开辟了一种新的选择。记住：这不是关于技术。更重要的是，它是关于现在和将来你的应用和供应商有最好解决方案、传统、经验和满足你需要的知识的广度的要求。
无论你选择什么，我们希望你能根据本文的信息做出更明智和更好的见多识广的决定。你也许能发现传统的PLC或DCS不再满足你的要求。如果你有混合应用，你也许需要最好地结合PLC和DCS的过程控制系统，能提供离散和过程能力，所有系统基于通用平台的供应商。
图3混合行业与供应商提供的系统功能的合并
关于作者
Bob Nelson，西门子能源&自动化公司PLC市场经理，Todd Stauffer，西门子能源&自动化公司DCS市场经理，他们有四十年的自动化和控制行业的经验。
更多详情，请联系：
Bob Nelson: bob.nelson@siemens.com
Todd Stauffer: todd.stauffer@siemens.com
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