工業自動化系統是現代制造業的核心組成部分，涵蓋了PLC、SCADA與DCS等多種控制系統。這些系統各自具有獨特的特點和應用場景，共同推動了工業生產的智能化與高效化。

       工業控制系統，這一涵蓋了監控和數據采集（SCADA）系統、分布式控制系統（DCS）、可編程邏輯控制器（PLC）等多種類型的復雜系統，是現代制造業不可或缺的一部分。這些系統相互協作，共同推動了工業生產的智能化與高效化，為企業的數智化轉型提供了強有力的支持。

五層架構

       根據國際標準IEC62264-1，工業控制系統通常被劃分為五個層次，形成一個經典的層級模型。這些層次按照功能從高到低進行排列，分別是：企業資源層，主要負責決策和管理；生產管理層，負責運營和生產控制；過程監控層，對生產過程進行實時監控；現場控制層，執行具體的控制任務；以及現場設備層，即物理設備層，直接與生產設備進行交互。

L0 物理設備層

這一層涵蓋了執行器、傳感器、智能儀表、電機以及執行裝置等關鍵組件。它們的核心任務是轉換生產過程中的各類物理變量及電信號，并負責采集現場生產數據與執行控制命令。正是這一層，為“智能制造”的數字化轉型奠定了堅實基礎。

L1 現場控制層

此層由DCS控制器、PLC等具備邏輯控制功能的設備構成。它們接收來自物理設備層的數據，如傳感器、變送器或智能儀表的讀數，依據預定的控制策略計算所需控制量，并指令現場執行器如閥門和電機進行操作。此外，操作員站和工程師站還提供連續控制、順序控制及邏輯控制功能，實現對現場設備的實時監控與操控。

L2 過程監控層

該層主要通過操作員站、工程師站、OPC服務器、SCADA系統以及DCS系統等工具，對生產現場及狀態進行集中監控，從而為企業提供全面的生產狀況概覽。

L3 生產運營層

此層涵蓋了MES、MIS系統、生產指揮、運行調度及辦公終端等組件。其核心職責是執行生產過程的管理，涵蓋制造數據、計劃排程、生產調度、庫存、質量、工作中心/設備等多個方面。此外，該層還負責記錄數據處理、生產指揮調度等關鍵任務。

L4 決策管理層

       該層主要由ERP、CRM、采購、門戶、OA、Email及辦公終端等系統組成，是對企業各類信息化系統及支撐系統的綜合。它整合并分析多維度的匯總數據，為集團總部及下屬企業的管理決策者提供有力的經營決策支持。

        接下來，我們將深入探討工業控制系統。工業控制系統，本質上是一種由計算機與工業過程控制部件共同構成的自動控制系統。它包含控制器、傳感器、傳送器、執行器以及輸入/輸出接口等關鍵組件，這些組件通過工業通信線路和特定的通信協議相互連接，共同構建出一個具備自動化控制能力的工業生產制造或加工系統。工業控制系統，這一復雜而關鍵的自動控制系統，涵蓋了多種類型的控制系統，如監控和數據采集（SCADA）系統、分布式控制系統（DCS）以及可編程邏輯控制器（PLC）等。這些系統通過傳感器、執行器等關鍵組件的協同作用，實現對工業生產過程的實時監控與精準控制。

PLC系統

        PLC，即可編程邏輯控制器，是一種專為工業環境量身定制的電子裝置，它配備了可編程的存儲器，用于存儲執行邏輯運算、順序運算、計時、計數以及算術運算等指令。這些指令直接驅動各類生產設備的操作，從而實現工業生產的自動化、數字化與網絡化。在生產過程中，PLC扮演著舉足輕重的角色，廣泛應用于各個行業的生產企業中。其部署結構如右圖所示。

       煤炭行業是PLC的重要應用領域之一。在煤炭企業中，西門子、AB、三菱以及和利時等品牌的PLC被廣泛應用，它們在運輸系統、選煤系統以及采煤系統中發揮著關鍵作用。

       電力行業同樣對PLC有著強烈的需求。在火電企業中，西門子、Rockwell和Schneider等品牌的PLC設備被大量使用，主要應用于火電的輔控設施中。而在風電領域，貝福、ABB以及巴赫曼的控制器則成為主流選擇，它們負責控制風電電機的運行。

       此外，軌交行業也是PLC的一個重要應用領域。在鐵路企業中，國內廠家承擔了工業控制系統的集成工作，并自主研發了主要控制系統。這些廠商包括卡斯柯、通號院、交大微聯、蘭州大成和鐵科院等，他們的產品主要應用于鐵路的集中調度和牽引供電等關鍵系統中。

       港口行業同樣離不開PLC的應用。在港口板塊的企業中，羅克韋爾品牌的PLC設備被廣泛使用，它們在翻車、運輸皮帶、堆取料機以及裝船等環節中發揮著不可或缺的作用。

       航運行業也對PLC有著特定的需求。在航運板塊的企業中，Kongsberg和SAM的控制器被廣泛應用于船舶自動化控制系統中，確保船舶的安全和高效運行。

       最后，煤化工行業也是PLC的一個重要應用場景。在煤化工企業中，霍尼韋爾、西門子、AB、GE和施耐德等品牌的PLC設備被廣泛應用于輔控系統，如選煤、備煤、脫硫以及廢水處理等方面，為煤化工企業的生產提供了有力的支持。

DCS系統

        DCS（分布式控制系統）是一種集實時控制、報警管理、數據采集與存儲、報表生成與存儲以及過程操作等功能于一體的系統。它主要負責對現場的DCS控制器及過程進行全方位監控。現場儀表信號會傳輸至現場機柜室和中央控制室，數據傳輸通常采用電纜或光纜進行。在中央控制室，操作人員可以實現對整個生產流程的控制、監測、報警及報表查看等操作，確保生產的穩定與高效。

          DCS系統在多個工業領域中發揮著關鍵作用，特別是在連續性反應過程的控制上，如發電、化工以及制藥等行業。在國外，知名的DCS產品供應商包括FOXBORO、ABB、Emerson、Siemens、Honeywell和Yokogawa等；而在國內，上海新華、和利時、浙大中控、國電智深和浙江威盛等廠商也提供了優質的DCS產品。具體來說，在電力行業中，DCS系統主要用于火電企業火電機組的主機和輔機控制，涉及的品牌有西門子、ABB、艾默生以及國內的國電智深、新華等。同時，在煤化工行業，DCS系統也發揮著重要作用，主要應用于過程控制，涉及的品牌包括霍尼韋爾、和利時和GE新華等。

SCADA系統

       全稱Supervisory Control And Data Acquisition，即數據采集與監視控制系統。其功能與DCS系統相似，但SCADA系統的主要任務是監控范圍廣泛的生產設備，覆蓋多個廠區甚至跨地域，且數據傳輸方式靈活多樣。相較于DCS，SCADA對數據的實時性要求略低，更側重于數據的集中采集、實時監視以及趨勢分析。

        煤炭行業是SCADA系統的重要應用領域之一。在煤礦板塊中，SCADA系統發揮著綜合自動化的監控作用，涵蓋了供電、運輸、通風、排水、選煤等多個系統的集中監控。同時，WinCC、IFix、Intouch等主流SCADA軟件在煤炭行業得到了廣泛應用。

        電力行業也是SCADA系統的重要應用場景。風電企業中，SCADA系統主要用于采集風電場中央監控層的數據，并配合能量管理系統（EMS系統）進行統計分析。此外，火電企業也采用了類似的SCADA監控系統，如電廠變電站的NCS系統等，以確保電力系統的穩定運行。

         軌交行業同樣離不開SCADA系統的支持。牽引供電SCADA系統在調度牽引供電設備方面發揮著關鍵作用，而其他諸如分散自律調度集中系統、車輛運行監控系統等也體現了SCADA系統的功能和屬性。這些系統的生產與集成主要由國內廠商承擔。

        此外，港口行業和航運行業也廣泛應用了SCADA系統。在港口中，中央控制系統類似于SCADA系統，負責自動化系統的整體監控；而航運企業的船舶機艙自動化系統則包括機艙監控報警、主機遙控及船舶電站等多個子系統，通過集控室實現對機艙、主機及電站的集中監控。

        另外，煤化工行業也采用了SCADA系統進行供配電系統的監控，以確保生產過程的穩定與安全。總的來說，SCADA系統在多個行業發揮著關鍵作用，為企業的數智化轉型提供了有力支持。