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DCS系统与PLC系统优缺点分析报告

工业界对于分布式控制系统(DCS)与可编程逻辑控制器(PLC)两者孰优孰劣的争论

已经持续了至少40年。然而，随着技术的发展，争论并未停止。由于两者功能

特性越来越接近，价格差异也在缩小，曾经一度很清晰的选择，现在似乎变得越

来越模糊。要想理解这两者之间的争论，就一定要明确这两种平台之间的根本性

差异。

要想理解这两者之间的争论，就一定要明确这两种平台之间的根本性差异。

例如，DCS体系结构源自一种完整的系统方法，其焦点在于基于网络实现分布式

控制，协助作业人员监视并操控工厂中的任何一个区域。通过高性能的确定性网

络实现一致、同步并且完整的过程数据正是DCS体系结构的核心。

另一方面，PLC体系结构聚焦于灵活快速的本地控制，PLC技术最近的发展

为其增加了过程控制能力。当PLC和HMI软件集成在一起时，其最终形态看起

来与DCS十分类似，但是这仍旧是一种自建(DIY)的实现方法，意味着工程师必须

亲力亲为实现系统的每一个环节。对于控制来说这种方法更加灵活，但是DIY通

常意味着在组网和性能上更大的技术风险，其导致的成本增加会在后期慢慢体现。

以前，相对于PLC系统来说，DCS通常更加昂贵，而且与今天面临的状况不

同，当年很多工厂对生产速度、产量、废物排放、安全性和遵循法规上的需求并

不高。正是因为这样，基于PLC的系统才获得了发展，因为它们能够提供更低的

固定资产投资，同时提供的功能也足够用。但是随着时代的变迁，在全球市场范

围DCS系统的价格不断降低，制造企业对其需求也随之上升。因此，在投建新自

动化项目时，很多控制系统工程师、维护经理和工厂经理开始重新审视DCS和

PLC控制系统两者的优劣。

在评价DCS和基于PLC架构的自建分布式控制系统时，有几个要点需要注意。

网络性能

优良的网络性能始于合理的网络设计，而合理的网络设计依赖于对每一个网

络节点的通讯行为和用来承载网络信息的协议的详尽了解。主要的过程自动化供

应商已经注意到这种需求，他们提供最优的方案，使用户可以为控制系统选择最

优的网络设计。而DIY方案的应用工程师可能需要首先完成特定网络拓扑结构的

搭建。网络设计和安装完成之后，下一步就是测试网络性能到底如何。对于不同

的数据采集量、警报、历史信息、对等网络信息和随时可能发生的备份作业，同

样的网络拓扑结构的性能可能具有很大的差异，这需要依靠全面的最优拓扑结构

测试才能够得出结论。假设用户已经完成了网络的设计和安装，工厂达到了最大

生产能力，一切都按照预期运行，那么此时需要面临的挑战就是如何维持这种平

稳的网络作业状态。一种解决方案是在项目之初就安装容错以太网(FTE)，这是一

种使用并不昂贵的成品组件实现冗余工业以太网的组网技术，这种技术能够提供

高可用性。FTE还能够提供足够的网络诊断，实现对过程控制网络的持续关注，

可以作为DCS的一部分。而且，工厂必须在补丁和更新被载入生产系统之前对其

进行功能和性能的测评。有经验的网络工程师深知网络上的每一台设备都必须正

常工作，才能构成一个健康的网络整体，正所谓一条臭鱼腥了一锅汤。

控制性能

良好的过程控制是建立在可靠和可重复的控制策略上的。过程控制器作为经

典DCS体系结构的一部分，在作业方法上比PLC具有更多选择。PLC的运行速度

相对来说更快，而过程控制器的强项在于可重复性，这意味着控制策略的运行周

期是固定的运行的过快或者过慢都是不能接受的。在每一个运转周期内实现可重

复的控制，有助于工厂实现可重复的质量、生产率和作业结果。运行周期并非唯

一差别，其他系统服务也将优先解决控制器的配置，例如，如果控制器产生的报

警会对控制任务产生影响，那么这些报警就会被屏蔽，当过程扰动渐趋平稳时，

再恢复这些警报。为了有效实现这种警报管理机制，必须能够与控制产生警报的

时间紧密配合，那些用来收集、存储和报告这些警报的报警子系统和事件子系统

也是如此。老话重提，系统的作业方法是DCS的核心。

HMI图形

HMI软件包供应商通常都会吹嘘操作员设计图形界面是如何的容易。但是不

管图形界面设计的多么令人印象深刻，它都不能为工厂带来直接的经济效益。设

想一下过程控制环境无需建立图形界面，因为它们已经内置了图形界面，这是多

么惬意的一件事。但是随着时代的变迁，在全球市场范围内DCS系统的价格不断

降低，制造企业对其需求也随之上升。如果系统控制功能和作业环境整合在一起，

那么支撑过程工厂运转的90%