过程制造中“黄金批次”的实现：PLC、DCS or 批处理控制

过程制造企业在决定是采用PLC、DCS，还是批处理控制时，应该考虑具体的应用环境和不同系统的需求。

过程制造企业都想通过原材料的最佳配比、最精确的过程参数以及最低的成本来制造出高品质的产品。实现这样理想的控制常常被称为“黄金批次”。

如果一家企业还在使用基于可编程逻辑控制器（PLC）以及分布式控制系统（DCS）的控制来创建自己的“黄金批次”，这也没什么错。不过，企业还应该考虑采用批处理执行软件来进行生产控制。在过去的几年中，批处理执行软件已经在可靠性和功能方面取得了显著的进步，这得益于生命科学领域企业的应用。

批处理控制的标准

实现“黄金批次”的两种方式均基于国际自动化协会的ISA88批处理控制标准，设计该标准的目的是“为在过程控制工业中所使用的批处理控制系统的设计和规范提供适当的标准和推荐措施。”

ISA88标准为批处理流程提供了一个架构，将任务分解成最小的可控制部分，然后基于这些组成部分构建一个配方。

ISA88对于软件或设备来说不仅仅是一个标准，它提供了一种看待批处理的始终如一的方式和一种设计原理。ISA88标准将一惯性带入到批处理模型中。它建立的术语和协议使得过程制造企业可以分析和理解批处理操作将如何执行，以帮助项目按计划目标正常进行，无论其流程的自动化程度如何。

尽管它为实现“黄金批次”提供了所需的指导方针和架构，但是它无法回答流程中所遇到的所有问题。

根据项目的状态不同，使用ISA88标准可能会带来不同的效果。如果您正在开发一个“棕地”项目，需要替换超过50%的现有系统，或者如果该系统或装置的安装是新的，能够满足该工厂或工艺流程的主要改变需求，那么就有机会实施基于ISA88标准所提供的逻辑和控制。然而，如果项目的改动特别大，那么实施ISA88可能就不会收到特别好的效果。

假设企业想要实施一个基于ISA88的方法来实现“黄金批次”，在决定是采用基于PLC/DCS的控制还是批处理控制方法的时候，需要考虑很多因素，因为有时候看上去的好处可能掩盖了不尽如人意的结果。

自定义代码的风险

例如，对于没有标准化组件可以利用的复杂过程，批次控制最适合于可以预先验证的机械过程，例如将产品转移到容器中或从容器中转移出来。如果这些元素不存在，请考虑自定义代码。

从零开始编写PLC/DCS系统，使开发人员能够在他们认为合适的情况下使用ISA88模型获得“破格许可”，编程人员需要预见所有的最终条件和所有可能的相间情况。

对于基于非时间的电子批记录（EBR）数据，编码人员必须构建超越传统历史数据结构的数据收集流程，开发可靠的安全协议，并使应用程序在硬件、网络和操作系统更改方面保持面向未来。在使用此方法的过程中，还有很多可能出错的地方。

与任何关键的系统类似，自定义的应用程序需要7x24小时的支持。编写的自定义代码越多，意味着对于开发程序的编程人员的依赖就越强。此外，还要考虑到即使编程人员能够按照他们的方式来记录代码，如果哪一天他们离开公司会发生什么？

从另一方面来说，批处理系统并不会随意篡改ISA88。它们的编写是严格按照ISA88模型来进行的，可实现配方修改或新配方的快速实施，还提供在一个包括配方管理、计划和批处理执行的解决方案中控制整个运行的机会。它们还通过电子批记录、谱系学以及事件追踪等降低了合规成本。

让控制更有效率

检查一下应用是否支持电子记录和电子签名，还是只能依靠传统的手动方式？如果应用可以使用电子记录，那么使用批处理将是最佳解决方案。如果系统需要连接到上层企业资源计划（ERP）或制造执行系统（MES）的功能、工作流程以及效率管理，使用硬代码是可能的，不过那不会是最有效率的解决方案。

如果需要调整或平衡系统中的配方，或者需要添加新配方，则批处理系统是更有帮助的。如果预先验证的组件提供了所需的精确控制，同时仍允许进行必要的自定义，那么再花费资源来创建个性化代码就没有意义了。

可是，应该承认使用批处理也可能会出错。至关重要的是要正确地设定批处理的规程，正确定义级别划分，而且将正确的定义用于单位、流程和传输。这些设定做不好会浪费资源，而且更糟的情况是导致产品无法使用。

重要的是要清楚的了解哪些应该使用批处理系统，哪些应该使用基于PLC/DCS的控制。不要依赖一种方法来驱动所有的自动化；批处理执行可以负责控制顺序、可重复的程序，软件并不应该做出所有的关键决策。

对于合适的任务，ISA88标准对于受监管要求严苛的产业具有重要价值。评估不同应用的具体标准、限制条件和需求，选择符合公司目标的技术，并与知识渊博、经验丰富的合作伙伴一起实施，将有助于过程制造企业实现安全、高效的运营。（来源：控制工程中文版）