工業(yè)控制系統(tǒng)

工 業(yè) 控 制 系 統(tǒng) （ ICS） ICS工 業(yè) 控 制 系 統(tǒng) （ ICS） 是 各 式 各 樣 控 制 系 統(tǒng) 類 型 的 總 稱 。 目 前 常 見 的 有 ：1. 監(jiān) 控 和 數(shù) 據(jù) 采 集 系 統(tǒng) （ SCADA）2. 分 布 式 控 制 系 統(tǒng) （ DCS）3. 過 程 控 制 系 統(tǒng) （ PCS） （ 源 于 西 門 子 將 自 家 PLC集 成 做 的 DCS解 決 方 案 ）4. 可 編 程 控 制 器 （ PLC）5. 遠(yuǎn) 程 終 端 單 元 （ RTU ）PLC和 RTU主 要 用 于 獲 取 設(shè) 備 狀 態(tài) ， PLC也 可 以 用 于 設(shè) 備 的 本 地 控 制 ； DCS通 常 用 于 局 域 網(wǎng) 內(nèi) 生 產(chǎn) 過程 的 整 體 控 制 ， SCADA主 要 從 PLC和 RTU采 集 監(jiān) 控 數(shù) 據(jù) 。 1、 SCADA SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系 統(tǒng) ， 即數(shù) 據(jù) 采 集 與 監(jiān) 視 控 制 系 統(tǒng) 。 SCADA可 以 應(yīng) 用 于 電 力 、 冶 金 、 石 油 、 化 工 、 燃 氣 、 鐵 路 等 領(lǐng) 域的 數(shù) 據(jù) 采 集 與 監(jiān) 視 控 制 以 及 過 程 控 制 等 諸 多 領(lǐng) 域 。 在 電 力 系 統(tǒng) 中 ，SCADA系 統(tǒng) 應(yīng) 用 最 為 廣 泛 ， 技 術(shù) 發(fā) 展 也 最 為 成 熟 。 2、 DCS控 制 系 統(tǒng) 的 結(jié) 構(gòu) 從 最 初 的 CCS（ 計(jì) 算 機(jī) 集 中 控 制 系 統(tǒng) ） ， 到 第 二 代 的 DCS（ 分布 式 控 制 系 統(tǒng) ） ， 發(fā) 展 到 現(xiàn) 在 流 行 的 FCS（ 現(xiàn) 場(chǎng) 總 線 控 制 系 統(tǒng) ） 。DCS（ 分 布 式 控 制 系 統(tǒng) ） 是 從 1975年 前 后 從 CCS（ 計(jì) 算 機(jī) 集 中 控 制 系 統(tǒng) ） 發(fā) 展出 的 工 業(yè) 控 制 系 統(tǒng) 的 架 構(gòu) 。FCS （ 現(xiàn) 場(chǎng) 總 線 控 制 系 統(tǒng) ） 是 基 于 網(wǎng) 絡(luò) 化 、 標(biāo) 準(zhǔn) 化 、 開 放 理 念 發(fā) 展 的 最 新 的架 構(gòu) 。 分 布 式 控 制 系 統(tǒng) （ DCS） 的 發(fā) 展 基 于 主 機(jī) 的 集 中 模 式 。 由 功 能 強(qiáng) 大 的 主 機(jī)完 成 幾 乎 所 有 的 計(jì) 算 和 處 理 任 務(wù) ， 用 戶 和主 機(jī) 的 交 互 很 少 。計(jì) 算 機(jī) 集 中 控 制系 統(tǒng) （ CCS） 基 于 集 中 管 理 和 分 散 控 制 的 模 式 。 封 閉 式系 統(tǒng) ， 新 的 結(jié) 構(gòu) 利 用 冗 余 、 容 錯(cuò) 等 技 術(shù) 實(shí)現(xiàn) 了 高 可 靠 性 。分 布 式 控 制 系 統(tǒng)（ DCS） 基 于 數(shù) 據(jù) 總 線 模 式 。 開 放 式 系 統(tǒng) ， 因 存 在總 線 標(biāo) 準(zhǔn) ， 易 擴(kuò) 展 ， 全 數(shù) 字 化 ， 數(shù) 據(jù) 總 線大 幅 提 高 數(shù) 據(jù) 傳 輸 能 力 ?，F(xiàn) 場(chǎng) 總 線 控 制 系統(tǒng) （ FCS）網(wǎng)絡(luò)化 、標(biāo)準(zhǔn)化 DCS和 FCS的 對(duì) 比 DCS FCSFCS主 要 引 入 了 網(wǎng) 絡(luò) ， 統(tǒng) 一 了 標(biāo) 準(zhǔn) ， 開 放 了 整 個(gè) 控 制 系 統(tǒng) 。 4、 PLC PLC實(shí) 質(zhì) 是 一 種 專 用 于 工 業(yè) 控 制 的 計(jì) 算 機(jī) ， 其 硬 件 結(jié) 構(gòu) 基 本 上 與微 型 計(jì) 算 機(jī) 相 同 。 1. 電 源2. 中 央 處 理 單 元 (CPU)3. 存 儲(chǔ) 器4. 輸 入 輸 出 接 口 電 路 5. 功 能 模 塊 （ 如 計(jì) 數(shù) 、 定 位 等 功 能 模 塊 ）6. 通 信 模 塊PLC主 要 組 成 部 分 ： PLC的 工 作 原 理輸 入單 元數(shù) 據(jù) 狀 態(tài) 存 儲(chǔ) 用 戶 程 序 存 儲(chǔ) 輸 出單 元 數(shù) 據(jù)狀 態(tài)CPU以 固 定 的 周 期 重 復(fù)調(diào) 度 執(zhí) 行 下 面 的 過程脈沖信號(hào) 輸 入 采 樣 階 段 用 戶 程 序 執(zhí) 行 階 段 輸 出 刷 新 階 段 接 收ALC數(shù)據(jù) 接口 PLC的 主 要 功 能運(yùn) 算 功 能目 前 PLC基 本 已 具 有 高 級(jí) 數(shù) 學(xué) 運(yùn) 算 和 模 擬 量 的 PID運(yùn) 算 功 能 ?？?制 功 能控 制 功 能 包 括 順 序 控 制 （ 開 關(guān) 量 控 制 ） 、 過 程 控 制 （ 模 擬 量 控 制 ） 、 運(yùn) 動(dòng) 控 制 （ 脈 沖 量 控 制 ） 和 信 息控 制 遠(yuǎn) 程 控 制 ， 應(yīng) 根 據(jù) 實(shí) 際 需 求 選 用 。 （ 詳 情 可 參 考 最 后 一 頁 補(bǔ) 充 參 考 資 料 ）通 信 功 能大 中 型 可 編 程 邏 輯 控 制 器 系 統(tǒng) 應(yīng) 支 持 多 種 現(xiàn) 場(chǎng) 總 線 和 標(biāo) 準(zhǔn) 通 信 協(xié) 議 （ 如 TCP/IP） ， 同 時(shí) 還 應(yīng) 支 持 的 通信 接 口 應(yīng) 包 括 串 行 和 并 行 通 信 接 口 、 RIO通 信 口 、 常 用 DCS接 口 等 。編 程 功 能支 持 編 制 用 戶 自 定 義 程 序 。 支 持 C、 Basic等 語 言 。診 斷 功 能可 編 程 邏 輯 控 制 器 的 診 斷 功 能 包 括 硬 件 和 軟 件 的 診 斷 。 硬 件 診 斷 通 過 硬 件 的 邏 輯 判 斷 確 定 硬 件 的 故 障 位 置 ， 軟 件 診 斷 分 內(nèi) 診 斷 和 外 診 斷 。處 理 速 度從 實(shí) 時(shí) 性 要 求 來 看 ， 處 理 速 度 應(yīng) 越 快 越 好 ， 如 果 信 號(hào) 持 續(xù) 時(shí) 間 小 于 掃 描 時(shí) 間 ， 則 可 編 程 邏 輯 控 制 器 將掃 描 不 到 該 信 號(hào) ， 造 成 信 號(hào) 數(shù) 據(jù) 的 丟 失 。 5、 RTU RTU（ 遠(yuǎn) 程 終 端 單 元 ） ， 全 稱 為 遠(yuǎn) 程 終 端 控 制 系 統(tǒng) ， 負(fù) 責(zé) 對(duì) 現(xiàn) 場(chǎng)信 號(hào) 、 工 業(yè) 設(shè) 備 的 監(jiān) 測(cè) 和 控 制 。 通 常 由 信 號(hào) 輸 入 /出 模 塊 、 微 處理 器 、 有 線 /無 線 通 訊 設(shè) 備 、 電 源 及 外 殼 等 組 成 ， 由 微 處 理 器 控制 ， 并 支 持 網(wǎng) 絡(luò) 系 統(tǒng) 。 PLC和 RTU對(duì) 比起 源 不 同PLC起 源 于 生 產(chǎn) 線 自 動(dòng) 化 ， 主 要 應(yīng) 用 于 機(jī) 械 設(shè) 備 生 產(chǎn) 線 ， 以 順 序 邏 輯 控 制 為 主 。 RTU起 源 于 石 油 天 然 氣 生 產(chǎn) ， 生 產(chǎn) 設(shè) 備 比 較 分 布 、 且 數(shù)量 眾 多 、 環(huán) 境 惡 劣 。功 能 不 同PLC主 要 用 于 室 內(nèi) 的 生 產(chǎn) 線 或 站 控 制 系 ； RTU主 要 用 于 室 外 生 產(chǎn) 控 制 設(shè) 備 。通 訊 能 力 不 同PLC一 般 是 單 機(jī) 使 用 ， 或 和 本 系 列 的 產(chǎn) 品 使 用 ， 一 般 只 支 持 本 公 司 的 通 訊 協(xié) 議 。 RTU一 般 作 為 SCADA系 統(tǒng) 的 一 個(gè) 部 分 ， 隨 著 系 統(tǒng) 的 增 大 系 統(tǒng) 中 可 能 會(huì) 有 不 同 廠 家 的 RTU， 因 此 RTU具 有 通 用 的 通 訊 協(xié) 議 。 RTU大 多 以 無 線 方 式 與 中 控 室 通 訊 ， 因 此 RTU能 很 好 的 支 持 無 線 通 訊 設(shè)備 （ 電 臺(tái) 、 無 線 以 太 網(wǎng) 、 GPRS、 CDMA等 ）使 用 場(chǎng) 合 不 同PLC主 要 用 于 ： 生 產(chǎn) 線 、 流 水 線 、 部 分 廠 站 、 配 電 系 統(tǒng) 、 機(jī) 床 控 制 等 。 RTU主 要 用 于 ： 石 油 天 然 氣 生 產(chǎn) 、 管 道 、 城 市 天 然 氣 管 網(wǎng) 、 供 水管 網(wǎng) 、 環(huán) 境 監(jiān) 測(cè) 等 。目 前 隨 著 技 術(shù) 的 融 合 ， PLC也 能 做 RTU的 事 情 ， RTU也 可 以 完 成 PLC的 工 作 。 補(bǔ) 充 參 考 資 料 1、 PLC的 五 大 控 制 功 能