第一章 工业软件简介
（二） 生产制造类
生产制造软件主要应用于产品生产过程中，根据ISA-95（企业与控制系统集成标准），生产控制过程分为五个层级，从实体设备（工业设备/传感器）到底层控制系统到监控系统到执行系统一直到企业经营管理系统。其中，底层控制系统、监控系统以及执行系统这三个层级都会应用到生产制造类工业软件。
生产制造类软件主要包括：生产控制类（PLC/DCS/SCADA）和制造执行类（MES），主要是在工业产品生产和制造过程中进行数据采集、分析和决策，负责生产管理、物料管理、质量管理、设备管理、能耗管理等。
1、制造执行类—MES
MES，工业生产流程的执行系统。根据美国先进制造研究机构AMR关于MES定义：“位于上层的计划管理系统与底层的工业控制之间的面向车间层的管理信息系统”。在ISA-95企业管理系统与控制系统集成的五层系统中，MES处于Level 3。MES软件主要是用来连接计划决策层和生产执行层，起着承上启下的作用，上接ERP软件，下启PLC、DCS、SCADA等软件，实现了设备和工装工单派发、人员派工、质量管理、在产品管理等功能的集成应用，打通制造环节的信息流通。
MES属于车间级的管理系统，负责承接ERP系统下达的生产计划，根据车间需要制造的产品或零部件的各类制造工艺，以及生产设备的实际状况进行科学排产，并支持生产追溯、质量信息管理、生产报工、设备数据采集等闭环功能。
MES系统包括11个功能模块。主要包括：资源管理、工序管理、单元管理、生产跟踪、性能分析、文档管理、人力资源管理、设备维护管理、过程管理、质量管理和数据采集。
MES系统需要先进行建设，生产模型的确定是搭建MES系统的基石。确定生产过程之后，需要有相应的作业计划调度模型，以根据优先级、工作中心能力、设备能力、均衡生产等对工序、设备计划进行调度；需要有相应的设备管理模型，对设备按照工艺（离散行个业）或产品（流程行业）进行布置；需要有相应的质量管理模型，对产品进行普检（离散行业）或抽检（流程行业）等。
MES建模流程
在应用方面，MES是带有很强的行业特征的系统，不同行业企业的MES应用会有很大的差异。
2、生产控制类—PLC/DCS/SCADA
在ISA-95企业管理系统与控制系统集成的五层系统中，PLC属于Level 1层，而DCS介于Level 1层 和Level 2层之间，而SCADA则属于Level 2层。SCADA、DCS和PLC的区别如下：
| 名称
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层级定位
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定义
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系统/产品划分
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| SCADA
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调度管理层
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数据采集和监控系统
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系统
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| DCS
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厂站管理层
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集散控制系统
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系统
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| PLC
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现场设备层
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可编程控制器
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设备产品
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（1） PLC
PLC是工业环境下应用的数字运算操作电子系统。PLC以微处理器为核心，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术而成的一种通用的工业自动控制装置，主要由CPU结构、存储器、I/0单元、电源模块、外部设备接口等部分组成。工作原理为用户在PLC内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程，并且用户可以将控制指令随时载入内存进行储存与执行。简而言之，用户编制的控制程序表达了生产过程的工艺要求，将其存入PLC的用户程序存储器，运行时按存储程序的内容逐条执行，以完成工艺流程要求的操作。
PLC具有适用范围广、可靠性高、体积小、功能强、程序设计简单、灵活通用及维护方便等一系列的优点，在冶金、能源、化工、交通、电力等领域中有着广泛的应用，成为现代工业控制的三大支柱（PLC、机器人和CAD/CAM）之一。
（2） DCS
DCS，集散控制系统，又名分布式控制系统，是以微处理器为基础，采用分散控制、集中显示、分而自治、综合协调的设计原则的新一代仪表控制系统，由输入输出模块、通信模块、控制器和人机界面组成，用于实现对生产过程的数据采集、控制和监视功能。DCS采用集中监控的方式协调本地控制器以执行整个生产过程，将各个分站进行数据交流和整合，完成满足客户需求的控制。
DCS系统主要由三站一线组成：工程师站、操作员站、现场控制站、系统网络。工程师站对DCS进行离线的配置、组态工作和在线的系统监督、控制、维护的网络接点。操作员站处理一切与运行操作有关的人机界面功能的网络节点。现场控制站是DCS的核心，处理现场I/O并实现直接数字控制（DDC）功能的网络节点。系统网络是连接系统各个站的桥梁，由于DCS是由各种不同功能的站组成的，这些站之间必须实现有效的数据传输，以实现系统总体的功能。
DCS是流程工业控制系统的核心，它采用控制分散、管理集中的设计思想，采用多层分级、合作自治的结构形式，主要应用于基于物理和化学变化生产、加工过程属于连续系统的流程工业领域，在电力、冶金、石化等各行各业都获得了极其广泛的应用。
（未完待续）
