自分布式控制系統(tǒng)（DCS）誕生以來，它就始終是各類自動(dòng)化策略里最為關(guān)鍵的構(gòu)成部分之一，能夠把原本彼此獨(dú)立的應(yīng)用程序整合起來。沒有其他自動(dòng)化技術(shù)能夠帶來相同級(jí)別的開箱即用自動(dòng)化組件集成，以及強(qiáng)大的數(shù)據(jù)情境化。全球各地的工廠都依靠其 DCS 來更輕松地實(shí)施復(fù)雜的過程控制策略，從而實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵的業(yè)務(wù)差異化優(yōu)勢(shì)。
在過去幾年間，世界發(fā)生了翻天覆地的變化。全球范圍的制造企業(yè)都面臨著提高生產(chǎn)效率以滿足不斷變化和擴(kuò)大的新需求，同時(shí)還需響應(yīng)政府和公眾對(duì)可持續(xù)運(yùn)營(yíng)的呼吁。這些轉(zhuǎn)變催生了永不停歇的數(shù)字化轉(zhuǎn)型浪潮，加劇了工廠運(yùn)營(yíng)的復(fù)雜性，對(duì)優(yōu)化和連接性提出了更高要求。實(shí)時(shí)控制固然重要，但已不再是全部。
01作為集成數(shù)據(jù)樞紐的DCS
人們或許會(huì)認(rèn)為，隨著過程控制領(lǐng)域愈發(fā)以數(shù)據(jù)為中心，專注于比例-積分-微分（PID）回路和聯(lián)鎖的控制系統(tǒng)會(huì)默默在角落里獨(dú)立運(yùn)行，完成任務(wù)，而工程師和IT團(tuán)隊(duì)則構(gòu)建新的獨(dú)立系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，連接用于監(jiān)控和優(yōu)化的傳感器。理論上，這種策略允許組織將數(shù)據(jù)引入關(guān)鍵應(yīng)用，無需處理通過DCS控制器傳輸數(shù)據(jù)的復(fù)雜性和成本。
然而，在過去十年中團(tuán)隊(duì)開始嘗試這種路徑后，學(xué)到了寶貴的一課：過程優(yōu)化離不開數(shù)據(jù)情境化。若忽視DCS及其賦予數(shù)據(jù)情境的能力，就會(huì)降低有效運(yùn)用所收集數(shù)據(jù)的水平。這反過來又迫使團(tuán)隊(duì)去探尋整合系統(tǒng)、獲取背景信息的新途徑。如此一來，不僅增加了工作的復(fù)雜性，致使維護(hù)最終形成的系統(tǒng)架構(gòu)變得極為困難，還削弱了推動(dòng)未來業(yè)務(wù)發(fā)展所需的靈活性。
具有前瞻性眼光的自動(dòng)化供應(yīng)商已察覺到這一難題，當(dāng)下正著力對(duì)現(xiàn)代DCS系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。DCS正逐步演變?yōu)橐粋€(gè)以數(shù)據(jù)為核心、具備安全性、可擴(kuò)展性且易于操作的綜合性軟件自動(dòng)化平臺(tái)，摒棄了以往那種所有過程皆依賴控制器的架構(gòu)模式，與此同時(shí)，還保留了其無需復(fù)雜配置就能集成各類不同應(yīng)用的即開即用特性。
因此，實(shí)現(xiàn)改進(jìn)與優(yōu)化的最佳策略，并非圍繞以控制器為核心的DCS構(gòu)建復(fù)雜的新型解決方案體系，而是把現(xiàn)代化的DCS置于自動(dòng)化策略的核心位置。如此一來，企業(yè)組織便能運(yùn)用當(dāng)下可用的新功能，為即將來臨的范式轉(zhuǎn)變做好充分準(zhǔn)備。在這一轉(zhuǎn)變中，卓越運(yùn)營(yíng)將由處于全面自動(dòng)化平臺(tái)核心、以數(shù)據(jù)為導(dǎo)向的DCS來驅(qū)動(dòng)。
02現(xiàn)代DCS系統(tǒng)的強(qiáng)大功能
提及控制系統(tǒng)，人們腦海中往往會(huì)浮現(xiàn)出現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與輸入/輸出（I/O）卡進(jìn)行通信，隨后將信號(hào)傳輸至控制器，并在控制室的人機(jī)界面（HMI）上呈現(xiàn)結(jié)果的畫面。然而，如今的現(xiàn)代DCS解決方案已遠(yuǎn)非如此。
先進(jìn)過程控制、報(bào)警管理、設(shè)備管理、高級(jí)分析、數(shù)據(jù)歷史記錄、仿真、高級(jí)人機(jī)界面（HMI）以及開放平臺(tái)通信統(tǒng)一架構(gòu)（OPC UA）等技術(shù)，對(duì)于更精確地控制復(fù)雜過程并降低變異性至關(guān)重要，且已成為當(dāng)今 DCS 的組成部分。若將這些應(yīng)用程序拆分成各種不同的解決方案以實(shí)現(xiàn)隔離控制，便會(huì)迅速形成一個(gè)復(fù)雜的定制化工程連接網(wǎng)絡(luò)，這需要投入大量成本來進(jìn)行管理和維護(hù) 。
更好的方法是將現(xiàn)代DCS置于自動(dòng)化平臺(tái)的核心位置，這樣一來，企業(yè)無需開展復(fù)雜的工程工作，就能構(gòu)建出具備上述所有功能的解決方案。
此外，新的邊緣技術(shù)的應(yīng)用不斷增加從DCS流向外部系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流。邊緣環(huán)境解決方案借助數(shù)據(jù)二極管實(shí)現(xiàn)安全的數(shù)據(jù)傳輸，將數(shù)據(jù)從控制系統(tǒng)單向傳輸至各類第三方應(yīng)用，這使得將經(jīng)過情境化處理的 DCS數(shù)據(jù)分發(fā)至在任何地點(diǎn)來運(yùn)行優(yōu)化應(yīng)用變得更為簡(jiǎn)便，且更具成本效益。
03新技術(shù)將增強(qiáng)DCS作為核心自動(dòng)化平臺(tái)的功能
未來幾年，以太網(wǎng)高級(jí)物理層（Ethernet APL）等新技術(shù)將徹底改變控制領(lǐng)域的現(xiàn)狀。通過更為快速的網(wǎng)絡(luò)連接，從數(shù)量眾多的連接設(shè)備中獲取海量數(shù)據(jù)。工廠一方面需要找到將這些數(shù)據(jù)納入自身自動(dòng)化架構(gòu)的途徑，而支持以太網(wǎng)高級(jí)物理層功能的現(xiàn)代控制系統(tǒng)，無疑是完成此項(xiàng)任務(wù)的最佳選擇；另一方面，還需確保數(shù)據(jù)能通過控制系統(tǒng)，高效地傳輸至其它各類應(yīng)用。要想既高效又低成本地實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，就得避免開展復(fù)雜的工程作業(yè)。
升級(jí)至新型DCS系統(tǒng)無疑是一個(gè)高效的解決方案，這類DCS專為在綜合自動(dòng)化平臺(tái)的核心位置運(yùn)行而設(shè)計(jì)。先進(jìn)的自動(dòng)化供應(yīng)商已在對(duì)新技術(shù)進(jìn)行試驗(yàn)，比如借助軟件定義的控制器來提升DCS的靈活性。這一舉措將控制器軟件與硬件相分離，同時(shí)開辟新的數(shù)據(jù)路徑，以便更高效的通過DCS傳輸數(shù)據(jù)。這些解決方案能夠讓應(yīng)用情境的設(shè)置更加簡(jiǎn)便，而不會(huì)增加復(fù)雜性或降低靈活性。
此外，創(chuàng)新者們正在設(shè)計(jì)全新的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，借助OPC UA和MQTT等開放協(xié)議，推動(dòng)控制系統(tǒng)從以往主要聚焦于 PID控制和聯(lián)鎖功能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)變。這一變革將打造出一個(gè)以數(shù)據(jù)為核心、具備安全性且高效的數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)，同時(shí)依然能夠提供實(shí)時(shí)控制。這個(gè)全新的平臺(tái)，將使各類應(yīng)用程序得以完全集成，充分利用智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的情境化數(shù)據(jù)，而不再依賴控制器作為現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈ㄒ宦窂健?/span>
無界自動(dòng)化（Boundless Automation）是自動(dòng)化系統(tǒng)打破孤島、實(shí)現(xiàn)卓越運(yùn)營(yíng)的終極目標(biāo)。隨著可持續(xù)性、可靠性和效率目標(biāo)不斷給團(tuán)隊(duì)施壓，促使他們借助自動(dòng)化完成更多任務(wù)，從現(xiàn)場(chǎng)到邊緣、再到云端的無縫數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)的無限自動(dòng)化驅(qū)動(dòng)集成架構(gòu)，將助力團(tuán)隊(duì)達(dá)成這些目標(biāo)。
DCS承擔(dān)著關(guān)鍵任務(wù)的操作，但傳統(tǒng)DCS對(duì)控制器過度依賴，這導(dǎo)致在處理現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)以及與其它系統(tǒng)交互時(shí)，變得更為復(fù)雜。然而，試圖通過為每一項(xiàng)必要功能構(gòu)建全新架構(gòu)（甚至通過代理形成新的孤立模塊）來隔離DCS并非解決之道——畢竟控制系統(tǒng)所提供的數(shù)據(jù)情境化功能極具價(jià)值。相反，正確做法是對(duì)DCS進(jìn)行現(xiàn)代化改造，并將其置于現(xiàn)代自動(dòng)化平臺(tái)的核心位置，充分利用現(xiàn)有的高級(jí)功能，同時(shí)為即將出現(xiàn)的新技術(shù)和新功能做好準(zhǔn)備。
在未來幾年，具備靈活性且以數(shù)據(jù)為導(dǎo)向的自動(dòng)化平臺(tái)將成為獲取競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵。這類解決方案并非遙不可及，具有前瞻性思維的供應(yīng)商目前正在為其奠定基礎(chǔ)。如今，富有創(chuàng)新精神的企業(yè)已經(jīng)在運(yùn)用現(xiàn)代自動(dòng)化平臺(tái)充分挖掘DCS的全部?jī)r(jià)值，與此同時(shí)，無縫實(shí)施最為寶貴的優(yōu)化技術(shù)與過程控制策略。通過這些策略，制造企業(yè)不但提升了當(dāng)下的運(yùn)營(yíng)效能，還為即將開啟無限可能未來的新技術(shù)充分做好準(zhǔn)備。
