工业自动化系统是现代制造业的核心组成部分，涵盖了PLC、SCADA与DCS等多种控制系统。这些系统各自具有独特的特点和应用场景，共同推动了工业生产的智能化与高效化。

       工业控制系统，这一涵盖了监控和数据采集（SCADA）系统、分布式控制系统（DCS）、可编程逻辑控制器（PLC）等多种类型的复杂系统，是现代制造业不可或缺的一部分。这些系统相互协作，共同推动了工业生产的智能化与高效化，为企业的数智化转型提供了强有力的支持。

五层架构

       根据国际标准IEC62264-1，工业控制系统通常被划分为五个层次，形成一个经典的层级模型。这些层次按照功能从高到低进行排列，分别是：企业资源层，主要负责决策和管理；生产管理层，负责运营和生产控制；过程监控层，对生产过程进行实时监控；现场控制层，执行具体的控制任务；以及现场设备层，即物理设备层，直接与生产设备进行交互。

L0 物理设备层

这一层涵盖了执行器、传感器、智能仪表、电机以及执行装置等关键组件。它们的核心任务是转换生产过程中的各类物理变量及电信号，并负责采集现场生产数据与执行控制命令。正是这一层，为“智能制造”的数字化转型奠定了坚实基础。

L1 现场控制层

此层由DCS控制器、PLC等具备逻辑控制功能的设备构成。它们接收来自物理设备层的数据，如传感器、变送器或智能仪表的读数，依据预定的控制策略计算所需控制量，并指令现场执行器如阀门和电机进行操作。此外，操作员站和工程师站还提供连续控制、顺序控制及逻辑控制功能，实现对现场设备的实时监控与操控。

L2 过程监控层

该层主要通过操作员站、工程师站、OPC服务器、SCADA系统以及DCS系统等工具，对生产现场及状态进行集中监控，从而为企业提供全面的生产状况概览。

L3 生产运营层

此层涵盖了MES、MIS系统、生产指挥、运行调度及办公终端等组件。其核心职责是执行生产过程的管理，涵盖制造数据、计划排程、生产调度、库存、质量、工作中心/设备等多个方面。此外，该层还负责记录数据处理、生产指挥调度等关键任务。

L4 决策管理层

       该层主要由ERP、CRM、采购、门户、OA、Email及办公终端等系统组成，是对企业各类信息化系统及支撑系统的综合。它整合并分析多维度的汇总数据，为集团总部及下属企业的管理决策者提供有力的经营决策支持。

        接下来，我们将深入探讨工业控制系统。工业控制系统，本质上是一种由计算机与工业过程控制部件共同构成的自动控制系统。它包含控制器、传感器、传送器、执行器以及输入/输出接口等关键组件，这些组件通过工业通信线路和特定的通信协议相互连接，共同构建出一个具备自动化控制能力的工业生产制造或加工系统。工业控制系统，这一复杂而关键的自动控制系统，涵盖了多种类型的控制系统，如监控和数据采集（SCADA）系统、分布式控制系统（DCS）以及可编程逻辑控制器（PLC）等。这些系统通过传感器、执行器等关键组件的协同作用，实现对工业生产过程的实时监控与精准控制。


PLC系统


        PLC，即可编程逻辑控制器，是一种专为工业环境量身定制的电子装置，它配备了可编程的存储器，用于存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数以及算术运算等指令。这些指令直接驱动各类生产设备的操作，从而实现工业生产的自动化、数字化与网络化。在生产过程中，PLC扮演着举足轻重的角色，广泛应用于各个行业的生产企业中。其部署结构如右图所示。

       煤炭行业是PLC的重要应用领域之一。在煤炭企业中，西门子、AB、三菱以及和利时等品牌的PLC被广泛应用，它们在运输系统、选煤系统以及采煤系统中发挥着关键作用。

       电力行业同样对PLC有着强烈的需求。在火电企业中，西门子、Rockwell和Schneider等品牌的PLC设备被大量使用，主要应用于火电的辅控设施中。而在风电领域，贝福、ABB以及巴赫曼的控制器则成为主流选择，它们负责控制风电电机的运行。

       此外，轨交行业也是PLC的一个重要应用领域。在铁路企业中，国内厂家承担了工业控制系统的集成工作，并自主研发了主要控制系统。这些厂商包括卡斯柯、通号院、交大微联、兰州大成和铁科院等，他们的产品主要应用于铁路的集中调度和牵引供电等关键系统中。

       港口行业同样离不开PLC的应用。在港口板块的企业中，罗克韦尔品牌的PLC设备被广泛使用，它们在翻车、运输皮带、堆取料机以及装船等环节中发挥着不可或缺的作用。

       航运行业也对PLC有着特定的需求。在航运板块的企业中，Kongsberg和SAM的控制器被广泛应用于船舶自动化控制系统中，确保船舶的安全和高效运行。

       最后，煤化工行业也是PLC的一个重要应用场景。在煤化工企业中，霍尼韦尔、西门子、AB、GE和施耐德等品牌的PLC设备被广泛应用于辅控系统，如选煤、备煤、脱硫以及废水处理等方面，为煤化工企业的生产提供了有力的支持。

DCS系统

        DCS（分布式控制系统）是一种集实时控制、报警管理、数据采集与存储、报表生成与存储以及过程操作等功能于一体的系统。它主要负责对现场的DCS控制器及过程进行全方位监控。现场仪表信号会传输至现场机柜室和中央控制室，数据传输通常采用电缆或光缆进行。在中央控制室，操作人员可以实现对整个生产流程的控制、监测、报警及报表查看等操作，确保生产的稳定与高效。

          DCS系统在多个工业领域中发挥着关键作用，特别是在连续性反应过程的控制上，如发电、化工以及制药等行业。在国外，知名的DCS产品供应商包括FOXBORO、ABB、Emerson、Siemens、Honeywell和Yokogawa等；而在国内，上海新华、和利时、浙大中控、国电智深和浙江威盛等厂商也提供了优质的DCS产品。具体来说，在电力行业中，DCS系统主要用于火电企业火电机组的主机和辅机控制，涉及的品牌有西门子、ABB、艾默生以及国内的国电智深、新华等。同时，在煤化工行业，DCS系统也发挥着重要作用，主要应用于过程控制，涉及的品牌包括霍尼韦尔、和利时和GE新华等。

SCADA系统

       全称Supervisory Control And Data Acquisition，即数据采集与监视控制系统。其功能与DCS系统相似，但SCADA系统的主要任务是监控范围广泛的生产设备，覆盖多个厂区甚至跨地域，且数据传输方式灵活多样。相较于DCS，SCADA对数据的实时性要求略低，更侧重于数据的集中采集、实时监视以及趋势分析。

        煤炭行业是SCADA系统的重要应用领域之一。在煤矿板块中，SCADA系统发挥着综合自动化的监控作用，涵盖了供电、运输、通风、排水、选煤等多个系统的集中监控。同时，WinCC、IFix、Intouch等主流SCADA软件在煤炭行业得到了广泛应用。

        电力行业也是SCADA系统的重要应用场景。风电企业中，SCADA系统主要用于采集风电场中央监控层的数据，并配合能量管理系统（EMS系统）进行统计分析。此外，火电企业也采用了类似的SCADA监控系统，如电厂变电站的NCS系统等，以确保电力系统的稳定运行。

         轨交行业同样离不开SCADA系统的支持。牵引供电SCADA系统在调度牵引供电设备方面发挥着关键作用，而其他诸如分散自律调度集中系统、车辆运行监控系统等也体现了SCADA系统的功能和属性。这些系统的生产与集成主要由国内厂商承担。

        此外，港口行业和航运行业也广泛应用了SCADA系统。在港口中，中央控制系统类似于SCADA系统，负责自动化系统的整体监控；而航运企业的船舶机舱自动化系统则包括机舱监控报警、主机遥控及船舶电站等多个子系统，通过集控室实现对机舱、主机及电站的集中监控。

        另外，煤化工行业也采用了SCADA系统进行供配电系统的监控，以确保生产过程的稳定与安全。总的来说，SCADA系统在多个行业发挥着关键作用，为企业的数智化转型提供了有力支持。