詳解工業(yè)控制系統(tǒng)SCADA/DCS/PLC

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(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SCADA控制中心長期對現(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)?；谛畔倪h(yuǎn)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(yuǎn)程站控制設(shè)備，通常被稱為現(xiàn)場設(shè)備。現(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(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(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?；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(yùn)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(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。可以考慮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。