工業(yè)控制系統(tǒng)SCADA/DCS和PLC有何區(qū)別?SCADA/DCS和PLC的概述
工業(yè)控制系統(tǒng)(ICS)是一個通用術(shù)語,涵蓋多種類型的控制系統(tǒng),包括監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集(SCADA)系統(tǒng),分布式控制系統(tǒng)(DCS),和其他較小的控制系統(tǒng)配置,如經(jīng)常在工業(yè)部門和關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施中用到的防滑安裝的可編程邏輯控制器(PLC)。ICS通常使用于電力,水利,石油和天然氣,化學(xué),運輸,制藥,紙漿,食品和飲料以及離散制造(例如,汽車,航空和耐用品)和造紙等行業(yè)。
控制系統(tǒng)對于經(jīng)常高度重視的美國關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的運行至關(guān)重要互連和相互依賴的系統(tǒng)。重要的是要注意,大約90%的國家的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施是私人擁有和經(jīng)營。聯(lián)邦機構(gòu)也經(jīng)營許多的上述工業(yè)流程;其他例子包括空中交通管制和材料處理(例如,郵政服務(wù)郵件處理)本節(jié)提供了SCADA,DCS和PLC系統(tǒng),包括典型的架構(gòu)和組件。
SCADA/DCS和PLC的概述SCADA系統(tǒng)是高分布式系統(tǒng),經(jīng)常用于控制地理上分散的資產(chǎn),分散在數(shù)千平方公里,其中集中的數(shù)據(jù)采集和控制至關(guān)重要到系統(tǒng)操作。它們用于配水系統(tǒng),如配水和廢水收集系統(tǒng),油氣管道,電網(wǎng)和鐵路運輸系統(tǒng)。
一個SCADA控制中心長期對現(xiàn)場進行集中監(jiān)控通信網(wǎng)絡(luò),包括監(jiān)控報警和處理狀態(tài)數(shù)據(jù)?;谛畔倪h程站接收到的,可以將自動化或操作者驅(qū)動的監(jiān)控命令推送到遠程站控制設(shè)備,通常被稱為現(xiàn)場設(shè)備?,F(xiàn)場設(shè)備控制本地諸如打開和關(guān)閉閥門和斷路器的操作,從傳感器系統(tǒng)收集數(shù)據(jù),以及監(jiān)控當?shù)丨h(huán)境的報警條件。
DCS用于控制工業(yè)過程,如發(fā)電,油氣煉油,水和廢水處理,以及化學(xué),食品和汽車生產(chǎn)。
DCS集成為一個控制架構(gòu),包含監(jiān)督多個集成子系統(tǒng)的監(jiān)督級別的控制它們負責控制本地化流程的細節(jié)。產(chǎn)品和過程控制通常通過部署反饋或前饋控制環(huán)來實現(xiàn),其中關(guān)鍵產(chǎn)品和/或工藝條件自動保持在所需的設(shè)定點附近。完成所需產(chǎn)品和/或工藝公差在指定的設(shè)定點附近,具體的可編程控制器(PLC)被用于現(xiàn)場,PLC上的比例,積分和/或差分設(shè)置被調(diào)整到提供期望的公差以及過程紊亂期間的自校正速率。使用DCS廣泛地在基于過程的行業(yè)。
PLC是基于計算機的固態(tài)設(shè)備,用于控制工業(yè)設(shè)備和工藝。而PLC是整個SCADA和DCS系統(tǒng)中使用的控制系統(tǒng)組件,它們通常是較小的控制系統(tǒng)配置中的主要組件用于提供監(jiān)管控制汽車裝配線和發(fā)電廠吹灰器控制等離散工藝。 PLC是廣泛應(yīng)用于幾乎所有的工業(yè)過程。
基于過程的制造業(yè)通常利用兩個主要過程:連續(xù)制造流程。這些過程連續(xù)運行,通常是過渡制作不同檔次的產(chǎn)品。典型的連續(xù)制造工藝包括燃料或在發(fā)電廠中的蒸汽流,煉油廠中的石油,以及化學(xué)工廠中的蒸餾。批量生產(chǎn)流程。這些過程具有不同的處理步驟一定數(shù)量的材料。有一個明確的開始和結(jié)束步驟,批處理過程有可能在中間步驟中進行短暫的穩(wěn)態(tài)操作。
離散制造業(yè)通常在單個設(shè)備上進行一系列步驟創(chuàng)造最終產(chǎn)品。電子和機械零件組裝和零件加工是典型的這種行業(yè)的例子?;谶^程和離散的行業(yè)都使用相同類型的控制系統(tǒng),傳感器和網(wǎng)絡(luò)。一些設(shè)施是離散和基于過程的制造業(yè)的混合體。雖然在分銷和制造業(yè)中使用的控制系統(tǒng)在運行中非常相似,他們在某些方面是不同的。主要區(qū)別在于DCS或PLC控制的子系統(tǒng)通常位于較為狹窄的工廠或植物為中心的地區(qū),與之相比地域分散的SCADA現(xiàn)場。 DCS和PLC通信通常使用局域網(wǎng)(LAN)技術(shù)通常比較可靠和高速度SCADA系統(tǒng)使用的長途通信系統(tǒng)。
實際上,SCADA系統(tǒng)是專門設(shè)計用于處理諸如延遲和數(shù)據(jù)丟失等長途通信挑戰(zhàn)由使用的各種通信媒體構(gòu)成。 DCS和PLC系統(tǒng)通常采用更大的程度的閉環(huán)控制比SCADA系統(tǒng),因為工業(yè)過程的控制通常更多比分銷流程的監(jiān)督控制復(fù)雜??梢钥紤]這些差異本文件的范圍微乎其微,重點是信息技術(shù)(IT)的整合,這些系統(tǒng)的安全性。在本文檔的其余部分,SCADA系統(tǒng),DCS和PLC系統(tǒng)將被引用。
SCADA/DCS和PLC有何區(qū)別從定義上來說:
DCS是一種“分散式控制系統(tǒng)”,PLC(可編程控制器)只是一種控制“裝置”,兩者是“系統(tǒng)”與“裝置”的區(qū)別。系統(tǒng)可以實現(xiàn)任何裝置的功能與協(xié)調(diào),PLC裝置只實現(xiàn)本單元所具備的功能。
從主要應(yīng)用場景來說:
DCS更側(cè)重于過程控制領(lǐng)域(如化工、冶煉、制藥等)主要是一些現(xiàn)場參數(shù)的監(jiān)視和調(diào)節(jié)控制,而PLC則側(cè)重于對單個裝置設(shè)備的邏輯控制。
那么對于不那么好界定的SCADA呢,從定義上來說:SCADA是監(jiān)視控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),看上去與DCS類似,他的下位機可以由DCS的下位機或這PLCRTU等設(shè)備構(gòu)成。上位機往往使用各廠商的SCADA軟件。
從主要應(yīng)用場景來說:SCADA主要用于控制點分散,一個系統(tǒng)可能覆蓋方圓數(shù)千公里,比如天然氣的長輸管道、電力調(diào)度系統(tǒng)等等。
SCADA是調(diào)度管理層,DCS是廠站管理層,PLC是現(xiàn)場設(shè)備層。
PLC 系統(tǒng),即可編程控制器,適用于工業(yè)現(xiàn)場的測量控制,現(xiàn)場測控功能強,性能穩(wěn)定,可靠性高,技術(shù)成熟,使用廣泛,價格合理。
DCS 系統(tǒng),即集散工控制系統(tǒng),屬90年代國際先進水平大規(guī)模控制系統(tǒng)。它適用于測控點數(shù)多、測控精度高、測控速度快的工業(yè)現(xiàn)場,其特點是分散控制和集中監(jiān)視,具有組網(wǎng)通訊能力、測控功能強、運行可靠、易于擴展、組態(tài)方便、操作維護簡便,但系統(tǒng)的價格昂貴。
SCADA系統(tǒng),即分布式數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng),屬中小規(guī)模的測控系統(tǒng)。它集中了PLC系統(tǒng)的現(xiàn)場測控功能強和DCS系統(tǒng)的組網(wǎng)通訊能力的兩大優(yōu)點,性能價格比高。
SCADA,DCS是一種概念,PLC是一種產(chǎn)品,三者不具可比性。
PLC是一種產(chǎn)品,由它可以構(gòu)成SCADA,DCS。
DCS是過程控制發(fā)展起來的,PLC是繼電器—邏輯控制系統(tǒng)發(fā)展起來的。
PLC是設(shè)備,DCS,SCADA是系統(tǒng)。