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工业控制系统SCADA/DCS和PLC的概述

导读: SCADA系统是高分布式系统,经常用于控制地理上分散的资产,分散在数千平方公里,其中集中的数据采集和控制至关重要到系统操作。它们用于配水系统,如配水和废水收集系统,油气管道,电网和铁路运输系统。

工业控制系统(ICS)是一个通用术语,涵盖多种类型的控制系统,包括监控和数据采集(SCADA)系统,分布式控制系统(DCS),和其他较小的控制系统配置,如经常在工业部门和关键基础设施中用到的防滑安装的可编程逻辑控制器(PLC)。ICS通常使用于电力,水利,石油和天然气,化学,运输,制药,纸浆,食品和饮料以及离散制造(例如,汽车,航空和耐用品)和造纸等行业。

控制系统对于经常高度重视的美国关键基础设施的运行至关重要互连和相互依赖的系统。重要的是要注意,大约90%的国家的关键基础设施是私人拥有和经营。联邦机构也经营许多的上述工业流程;其他例子包括空中交通管制和材料处理(例如,邮政服务邮件处理)本节提供了SCADA,DCS和PLC系统,包括典型的架构和组件。

SCADA/DCS和PLC的概述

SCADA系统是高分布式系统,经常用于控制地理上分散的资产,分散在数千平方公里,其中集中的数据采集和控制至关重要到系统操作。它们用于配水系统,如配水和废水收集系统,油气管道,电网和铁路运输系统。

一个SCADA控制中心长期对现场进行集中监控通信网络,包括监控报警和处理状态数据。基于信息从远程站接收到的,可以将自动化或操作者驱动的监控命令推送到远程站控制设备,通常被称为现场设备。现场设备控制本地诸如打开和关闭阀门和断路器的操作,从传感器系统收集数据,以及监控当地环境的报警条件。

DCS用于控制工业过程,如发电,油气炼油,水和废水处理,以及化学,食品和汽车生产。

DCS集成为一个控制架构,包含监督多个集成子系统的监督级别的控制它们负责控制本地化流程的细节。产品和过程控制通常通过部署反馈或前馈控制环来实现,其中关键产品和/或工艺条件自动保持在所需的设定点附近。完成所需产品和/或工艺公差在指定的设定点附近,具体的可编程控制器(PLC)被用于现场,PLC上的比例,积分和/或差分设置被调整到提供期望的公差以及过程紊乱期间的自校正速率。使用DCS广泛地在基于过程的行业。

PLC是基于计算机的固态设备,用于控制工业设备和工艺。而PLC是整个SCADA和DCS系统中使用的控制系统组件,它们通常是较小的控制系统配置中的主要组件用于提供监管控制汽车装配线和发电厂吹灰器控制等离散工艺。 PLC是广泛应用于几乎所有的工业过程。

基于过程的制造业通常利用两个主要过程:连续制造流程。这些过程连续运行,通常是过渡制作不同档次的产品。典型的连续制造工艺包括燃料或在发电厂中的蒸汽流,炼油厂中的石油,以及化学工厂中的蒸馏。批量生产流程。这些过程具有不同的处理步骤一定数量的材料。有一个明确的开始和结束步骤,批处理过程有可能在中间步骤中进行短暂的稳态操作。

离散制造业通常在单个设备上进行一系列步骤创造最终产品。电子和机械零件组装和零件加工是典型的这种行业的例子。基于过程和离散的行业都使用相同类型的控制系统,传感器和网络。一些设施是离散和基于过程的制造业的混合体。虽然在分销和制造业中使用的控制系统在运行中非常相似,他们在某些方面是不同的。主要区别在于DCS或PLC控制的子系统通常位于较为狭窄的工厂或植物为中心的地区,与之相比地域分散的SCADA现场。 DCS和PLC通信通常使用局域网(LAN)技术通常比较可靠和高速度SCADA系统使用的长途通信系统。

实际上,SCADA系统是专门设计用于处理诸如延迟和数据丢失等长途通信挑战由使用的各种通信媒体构成。 DCS和PLC系统通常采用更大的程度的闭环控制比SCADA系统,因为工业过程的控制通常更多比分销流程的监督控制复杂。可以考虑这些差异本文件的范围微乎其微,重点是信息技术(IT)的整合,这些系统的安全性。在本文档的其余部分,SCADA系统,DCS和PLC系统将被引用。

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