工業(yè)控制系統(tǒng)SCADA/DCS/PLC詳細解讀

工業(yè)控制系統(tǒng)(ICS)是一個通用術語，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)部門和關鍵基礎設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，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鍵基礎設施的運行至關重要互連和相互依賴的系統(tǒng)。重要的是要注意，大約90%的國家的關鍵基礎設施是私人擁有和經(jīng)營。聯(lián)邦機構也經(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，郵政服務郵件處理)本節(jié)提供了SCADA，DCS和PLC系統(tǒng)，包括典型的架構和組件。

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，包括監(jiān)控報警和處理狀態(tài)數(shù)據(jù)。基于信息從遠程站接收到的，可以將自動化或操作者驅動的監(jiān)控命令推送到遠程站控制設備，通常被稱為現(xiàn)場設備?，F(xiàn)場設備控制本地諸如打開和關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，食品和汽車生產(chǎn)。

DCS集成為一個控制架構，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)，其中關鍵產(chǎn)品和/或工藝條件自動保持在所需的設定點附近。完成所需產(chǎn)品和/或工藝公差在指定的設定點附近，具體的可編程控制器(PLC)被用于現(xiàn)場，PLC上的比例，積分和/或差分設置被調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)設備，用于控制工業(yè)設備和工藝。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。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。一些設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(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。