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[導(dǎo)讀]   工業(yè)控制系統(tǒng)(ICS)是一個(gè)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

  工業(yè)控制系統(tǒng)(ICS)是一個(gè)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(yùn)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(duì)于經(jīng)常高度重視的美國關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的運(yùn)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(jī)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(yùn)輸系統(tǒng)。

  一個(gè)SCADA控制中心長期對(duì)現(xiàn)場進(jìn)行集中監(jiān)控通信網(wǎng)絡(luò),包括監(jiān)控報(bào)警和處理狀態(tài)數(shù)據(jù)。基于信息從遠(yuǎn)程站接收到的,可以將自動(dòng)化或操作者驅(qū)動(dòng)的監(jiān)控命令推送到遠(yuǎn)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(dāng)?shù)丨h(huán)境的報(bào)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(gè)控制架構(gòu),包含監(jiān)督多個(gè)集成子系統(tǒng)的監(jiān)督級(jí)別的控制它們負(fù)責(zé)控制本地化流程的細(xì)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(shí)現(xiàn),其中關(guān)鍵產(chǎn)品和/或工藝條件自動(dòng)保持在所需的設(shè)定點(diǎn)附近。完成所需產(chǎn)品和/或工藝公差在指定的設(shè)定點(diǎn)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(jì)算機(jī)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(gè)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(gè)主要過程:連續(xù)制造流程。這些過程連續(xù)運(yùn)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(gè)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(jìn)行短暫的穩(wěn)態(tài)操作。

  離散制造業(yè)通常在單個(gè)設(shè)備上進(jìn)行一系列步驟創(chuàng)造最終產(chǎn)品。電子和機(jī)械零件組裝和零件加工是典型的這種行業(yè)的例子。基于過程和離散的行業(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(yùn)行中非常相似,他們?cè)谀承┓矫媸遣煌摹V饕獏^(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(shí)際上,SCADA系統(tǒng)是專門設(shè)計(jì)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?yàn)楣I(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(diǎn)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(shí)現(xiàn)任何裝置的功能與協(xié)調(diào),PLC裝置只實(shí)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(duì)單個(gè)裝置設(shè)備的邏輯控制。

  那么對(duì)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(jī)可以由DCS的下位機(jī)或這PLCRTU等設(shè)備構(gòu)成。上位機(jī)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(diǎn)分散,一個(gè)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(cè)量控制,現(xiàn)場測(cè)控功能強(qiáng),性能穩(wěn)定,可靠性高,技術(shù)成熟,使用廣泛,價(jià)格合理。

  DCS 系統(tǒng),即集散工控制系統(tǒng),屬90年代國際先進(jìn)水平大規(guī)??刂葡到y(tǒng)。它適用于測(cè)控點(diǎn)數(shù)多、測(cè)控精度高、測(cè)控速度快的工業(yè)現(xiàn)場,其特點(diǎn)是分散控制和集中監(jiān)視,具有組網(wǎng)通訊能力、測(cè)控功能強(qiáng)、運(yùn)行可靠、易于擴(kuò)展、組態(tài)方便、操作維護(hù)簡便,但系統(tǒng)的價(jià)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(cè)控系統(tǒng)。它集中了PLC系統(tǒng)的現(xiàn)場測(cè)控功能強(qiáng)和DCS系統(tǒng)的組網(wǎng)通訊能力的兩大優(yōu)點(diǎn),性能價(jià)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)。

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