工業(yè)控制系統SCADA/DCS/PLC詳細解讀

工業(yè)控制系統(ICS)是一個(gè)通用術(shù)語(yǔ)，涵蓋多種類(lèi)型的控制系統，包括監控和數據采集(SCADA)系統，分布式控制系統(DCS)，和其他較小的控制系統配置，如經(jīng)常在工業(yè)部門(mén)和關(guān)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(xué)，運輸，制藥，紙漿，食品和飲料以及離散制造(例如，汽車(chē)，航空和耐用品)和造紙等行業(yè)。

控制系統對于經(jīng)常高度重視的美國關(guān)鍵基礎設施的運行至關(guān)重要互連和相互依賴(lài)的系統。重要的是要注意，大約90%的國家的關(guān)鍵基礎設施是私人擁有和經(jīng)營(yíng)。聯(lián)邦機構也經(jīng)營(yíng)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)本節提供了SCADA，DCS和PLC系統，包括典型的架構和組件。

SCADA/DCS和PLC的概述

SCADA系統是高分布式系統，經(jīng)常用于控制地理上分散的資產(chǎn)，分散在數千平方公里，其中集中的數據采集和控制至關(guān)重要到系統操作。它們用于配水系統，如配水和廢水收集系統，油氣管道，電網(wǎng)和鐵路運輸系統。

一個(gè)SCADA控制中心長(cháng)期對現場(chǎng)進(jìn)行集中監控通信網(wǎng)絡(luò )，包括監控報警和處理狀態(tài)數據?；谛畔倪h程站接收到的，可以將自動(dòng)化或操作者驅動(dòng)的監控命令推送到遠程站控制設備，通常被稱(chēng)為現場(chǎng)設備?，F場(chǎng)設備控制本地諸如打開(kāi)和關(guān)閉閥門(mén)和斷路器的操作，從傳感器系統收集數據，以及監控當地環(huán)境的報警條件。

DCS用于控制工業(yè)過(guò)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(chē)生產(chǎn)。

DCS集成為一個(gè)控制架構，包含監督多個(gè)集成子系統的監督級別的控制它們負責控制本地化流程的細節。產(chǎn)品和過(guò)程控制通常通過(guò)部署反饋或前饋控制環(huán)來(lái)實(shí)現，其中關(guān)鍵產(chǎn)品和/或工藝條件自動(dòng)保持在所需的設定點(diǎn)附近。完成所需產(chǎn)品和/或工藝公差在指定的設定點(diǎn)附近，具體的可編程控制器(PLC)被用于現場(chǎng)，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(guò)程紊亂期間的自校正速率。使用DCS廣泛地在基于過(guò)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(gè)SCADA和DCS系統中使用的控制系統組件，它們通常是較小的控制系統配置中的主要組件用于提供監管控制汽車(chē)裝配線(xiàn)和發(fā)電廠(chǎng)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(guò)程。

基于過(guò)程的制造業(yè)通常利用兩個(gè)主要過(guò)程：連續制造流程。這些過(guò)程連續運行，通常是過(guò)渡制作不同檔次的產(chǎn)品。典型的連續制造工藝包括燃料或在發(fā)電廠(chǎng)中的蒸汽流，煉油廠(chǎng)中的石油，以及化學(xué)工廠(chǎng)中的蒸餾。批量生產(chǎn)流程。這些過(guò)程具有不同的處理步驟一定數量的材料。有一個(gè)明確的開(kāi)始和結束步驟，批處理過(guò)程有可能在中間步驟中進(jìn)行短暫的穩態(tài)操作。

離散制造業(yè)通常在單個(gè)設備上進(jìn)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^(guò)程和離散的行業(yè)都使用相同類(lèi)型的控制系統，傳感器和網(wǎng)絡(luò )。一些設施是離散和基于過(guò)程的制造業(yè)的混合體。雖然在分銷(xiāo)和制造業(yè)中使用的控制系統在運行中非常相似，他們在某些方面是不同的。主要區別在于DCS或PLC控制的子系統通常位于較為狹窄的工廠(chǎng)或植物為中心的地區，與之相比地域分散的SCADA現場(chǎng)。 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系統使用的長(cháng)途通信系統。

實(shí)際上，SCADA系統是專(zhuān)門(mén)設計用于處理諸如延遲和數據丟失等長(cháng)途通信挑戰由使用的各種通信媒體構成。 DCS和PLC系統通常采用更大的程度的閉環(huán)控制比SCADA系統，因為工業(yè)過(guò)程的控制通常更多比分銷(xiāo)流程的監督控制復雜?？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，這些系統的安全性。在本文檔的其余部分，SCADA系統，DCS和PLC系統將被引用。