工业控制系统——工业自动化完整指南 - 广州工业控制技术展

工业自动化的基础技术之一是工业控制系统 (ICS)。

工业控制系统再次成为一个广泛的技术领域，它结合了许多用于自动化和管理各种工业过程的控制系统和相关软件工具。控制系统的规模和复杂程度各不相同，从相当简单的控制器到综合的 SCADA 系统，能够跨技术层和地理位置管理制造和其他工业流程。

让我们了解一些最常见的工业控制系统类型和组件。

SCADA系统

监控和数据采集 (SCADA) 是复杂工业自动化控制系统的一个术语，它使用计算机、图形用户界面和网络数据通信等组件的组合来提供高水平的自动化控制和过程监控。我们将在本文后面更详细地讨论 SCADA 系统。

可编程逻辑控制器 (PLC)

可编程逻辑控制器是各种尺寸的模块化设备，包括具有适当数量（从几十到几百甚至几千不等）的输入和输出 (I/O) 的微处理器。它们用于在一个网络中互连不同类型的工业解决方案，从而实现工业机械和过程的自动化控制和监测。

分布式控制系统 (DCS)

分布式控制系统 (DCS) 与 PLC 的用途相似，为大型工业设备提供控制、监控和管理。不同之处在于，在 DCS 中，控制器功能和现场连接模块不是集中式的，而是分布在整个系统中。此功能使这些工业自动化解决方案甚至可以涵盖大规模流程，同时还可以轻松连接其他计算机系统和配置设备。

人机界面 (HMI)

人机界面是工业自动化控制系统的一个组成部分，是一种用户界面或仪表板，允许人类与机器、系统和设备进行交互，并监控过程的状态。

比例积分微分控制器 (PID)

PID 控制是一种将系统驱动到指定的所需位置或水平的方法。比例 - 积分 - 微分控制器以特定方式编程，以便能够使用闭环控制反馈来使过程的实际输出尽可能接近目标或设定点输出。它们主要用于工业自动化系统，用于对流量、压力、速度、温度等关键过程变量进行连续调制控制。

可编程自动化控制器 (PAC)

可编程自动化控制器类似于 PLC，但更复杂。通常，它们有许多微处理器，可以提高它们的计算能力，并允许 PAC 控制多个进程并同时执行各种任务。

离散控制器

离散控制器是一些最简单的工业自动化控制设备。它们主要用于恒温器或定时器等设备中的基本开关控制。

用于工业自动化的本地系统与云系统

云技术和解决方案的采用越来越广泛。根据最新预测，2022 年全球终端用户在公共云服务上的支出预计将增长 20.4%，达到 4947 亿美元，高于 2021 年的 4109 亿美元。到 2023 年，终端用户支出预计将达到近6000亿美元。

提供云工业自动化软件系统的供应商数量也在快速增长。因此，组织很自然地会考虑从拥有本地解决方案转向云交付模型的可能性，因为他们能够为他们提供许多好处。

由于这两种方法都有其优点和缺点，因此对于希望实施新自动化系统的公司和组织的决策者来说，做出选择可能是一项非常重要的任务。然而，这一决定可能而且在大多数情况下确实会产生长期的影响，尤其是对于拥有广泛运营和多个流程的大型组织而言。

本地与云系统

尽管云和本地系统从根本上只有一个区别——部署方法，或者更简单地说，工业自动化软件所在的位置——这是一个足以在组织自动化的整体成功中发挥作用的重要因素战略。

为了确保我们都在同一个页面上，让我们具体说明内部部署和云的实际含义。

• 本地工业自动化软件安装并托管在使用它的组织的本地服务器上。

• 云工业自动化系统由属于自动化解决方案提供商的服务器托管和运行。

当然，根据组织的具体需要和要求，这些方法中的每一种都可能比另一种更有益。

为了做出正确的选择，您需要清楚地了解每种方法的典型优缺点。因此，让我们更详细地了解它们。

云自动化系统的优势

1. 高可
   访问性 从任何设备和位置远程访问是所有云解决方案的主要优势之一，它也绝对适用于云工业自动化系统。使用云系统允许组织建立内部自动化系统，即使他们的 IT 基础设施分布在不同的地点，在某些情况下，分布在不同的大陆。

2. 降低成本
   与本地托管相比，在云中交付的自动化解决方案和其他 SaaS 产品的另一个主要优势是可负担性高得多。实施云解决方案使组织无需为购买、安装和维护本地服务器以及运行工业自动化解决方案所需的其他基础设施分配预算。

3. 可靠的性能
   使用第三方解决方案——当然，前提是它是由信誉良好的工业自动化供应商提供的——允许公司外包不仅需要运行自动化系统的硬件基础设施，还可以外包与 on-前提方法也是如此。考虑到当今的工业自动化系统需要 24/7 全天候运行、提供高性能和稳定的性能、与越来越多的平台和软件解决方案兼容、获得频繁和及时的更新等，这可能已经足够了。

4. 财务可预测性
   从财务的角度来看，基于云的工业自动化解决方案可能非常有益，这不仅是因为没有前期成本，而且通常平均使用成本要低得多。另一个重要因素是成本更可预测，使组织能够提前为自动化制定预算，而不必担心意外费用。

5. 灵活且可扩展的成本
   此外，大多数云流程自动化解决方案都根据组织的当前需求和要求提供灵活的订阅选项。这使公司能够避免在 IT 基础设施上的超支，并使他们更容易扩展运营，因为自动化支持成本只会随着业务运营的增加而增加。

6. 更好的安全性
   在保护工业自动化系统免受各种网络威胁（从黑客攻击到数据泄露）方面，云解决方案通常可以提供更高级别的安全性。云提供商通常将他们的服务器托管在主要数据中心，这些数据中心使用功能强大的集中式网络安全系统，这对于大多数中小型组织来说是负担不起的。

7. 快速部署
   最后，云系统部署起来更容易、更快，允许组织在几天或几周内实施工业自动化技术，而内部部署需要几个月或更长时间。

云自动化系统的缺点

1. 较低的定制潜力
   不利的一面是，作为第三方解决方案的云工业自动化系统通常会为使用它的组织提供较少的控制和有限的定制选项。

2. 对解决方案提供商的依赖
   尽管选择使用云系统而不是实施独立的工业自动化解决方案可以让组织将与其开发和维护相关的大部分困难外包出去，但这也增加了第三方提供商的重要性。这就是为什么选择合适的供应商是工厂自动化集成商、IT 经理和业务决策者在审查他们的自动化选项时面临的另一个难题。

3. 需要 Internet连接
   云自动化系统需要 Internet 连接才能提高工作效率。在某些情况下，这肯定会成为一个问题，主要是对于那些要求其工业自动化系统完全独立于 Web 的组织而言。

本地自动化系统的优势

1. 完全控制
   使用本地工业自动化组件的主要优势在于，它是一种内部开发的解决方案，可以定制和实施以满足特定需求和要求。并且组织可以完全控制其进一步的生命周期。

2. 更好的正常运行时间
   由于本地工业自动化解决方案不需要 Internet 访问即可正常运行，因此它们通常能够提供更好的正常运行时间和可靠性，前提是组织的 IT 基础设施也符合此标准。

本地自动化系统的缺点

1. 需要大量的前期投资
   自然地，本地工业自动化系统的主要缺点是它们需要大量的前期投资来开发和实施。

2. 更高的维护成本
   维护费用可能是本地系统的另一个缺点。由于支持任何软件解决方案的成本往往会随着时间的推移而增加——维护成本占任何软件产品总拥有成本的 55%——内部部署系统将成为公司预算中不断增加的负担。

3. 更多时间来构建和实施
   内部自动化解决方案的开发和实施也需要更多时间。系统的定制、在服务器和所有设备上的安装都需要时间。虽然潜在的复杂性（对于没有软件开发专业知识的公司的内部 IT 项目来说是典型的）通常会导致延迟和项目预算超支。

总结

综上所述，云和本地工业自动化系统仍然相关并服务于它们的目的。然而，云系统作为工业 4.0 技术创新的一部分，肯定会越来越受欢迎，因为它们使自动化技术变得更加实惠和易于使用，即使对于没有预算的中小型公司来说也是如此。 -前提解决方案。

随着对云解决方案的需求不断增长，该市场上可用的产品数量也在增长。