工业控制系统

工 业 控 制 系 统 （ ICS） ICS工 业 控 制 系 统 （ ICS） 是 各 式 各 样 控 制 系 统 类 型 的 总 称 。 目 前 常 见 的 有 ：1. 监 控 和 数 据 采 集 系 统 （ SCADA）2. 分 布 式 控 制 系 统 （ DCS）3. 过 程 控 制 系 统 （ PCS） （ 源 于 西 门 子 将 自 家 PLC集 成 做 的 DCS解 决 方 案 ）4. 可 编 程 控 制 器 （ PLC）5. 远 程 终 端 单 元 （ RTU ）PLC和 RTU主 要 用 于 获 取 设 备 状 态 ， PLC也 可 以 用 于 设 备 的 本 地 控 制 ； DCS通 常 用 于 局 域 网 内 生 产 过程 的 整 体 控 制 ， SCADA主 要 从 PLC和 RTU采 集 监 控 数 据 。 1、 SCADA SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系 统 ， 即数 据 采 集 与 监 视 控 制 系 统 。 SCADA可 以 应 用 于 电 力 、 冶 金 、 石 油 、 化 工 、 燃 气 、 铁 路 等 领 域的 数 据 采 集 与 监 视 控 制 以 及 过 程 控 制 等 诸 多 领 域 。 在 电 力 系 统 中 ，SCADA系 统 应 用 最 为 广 泛 ， 技 术 发 展 也 最 为 成 熟 。 2、 DCS控 制 系 统 的 结 构 从 最 初 的 CCS（ 计 算 机 集 中 控 制 系 统 ） ， 到 第 二 代 的 DCS（ 分布 式 控 制 系 统 ） ， 发 展 到 现 在 流 行 的 FCS（ 现 场 总 线 控 制 系 统 ） 。DCS（ 分 布 式 控 制 系 统 ） 是 从 1975年 前 后 从 CCS（ 计 算 机 集 中 控 制 系 统 ） 发 展出 的 工 业 控 制 系 统 的 架 构 。FCS （ 现 场 总 线 控 制 系 统 ） 是 基 于 网 络 化 、 标 准 化 、 开 放 理 念 发 展 的 最 新 的架 构 。 分 布 式 控 制 系 统 （ DCS） 的 发 展 基 于 主 机 的 集 中 模 式 。 由 功 能 强 大 的 主 机完 成 几 乎 所 有 的 计 算 和 处 理 任 务 ， 用 户 和主 机 的 交 互 很 少 。计 算 机 集 中 控 制系 统 （ CCS） 基 于 集 中 管 理 和 分 散 控 制 的 模 式 。 封 闭 式系 统 ， 新 的 结 构 利 用 冗 余 、 容 错 等 技 术 实现 了 高 可 靠 性 。分 布 式 控 制 系 统（ DCS） 基 于 数 据 总 线 模 式 。 开 放 式 系 统 ， 因 存 在总 线 标 准 ， 易 扩 展 ， 全 数 字 化 ， 数 据 总 线大 幅 提 高 数 据 传 输 能 力 。现 场 总 线 控 制 系统 （ FCS）网络化 、标准化 DCS和 FCS的 对 比 DCS FCSFCS主 要 引 入 了 网 络 ， 统 一 了 标 准 ， 开 放 了 整 个 控 制 系 统 。 4、 PLC PLC实 质 是 一 种 专 用 于 工 业 控 制 的 计 算 机 ， 其 硬 件 结 构 基 本 上 与微 型 计 算 机 相 同 。 1. 电 源2. 中 央 处 理 单 元 (CPU)3. 存 储 器4. 输 入 输 出 接 口 电 路 5. 功 能 模 块 （ 如 计 数 、 定 位 等 功 能 模 块 ）6. 通 信 模 块PLC主 要 组 成 部 分 ： PLC的 工 作 原 理输 入单 元数 据 状 态 存 储 用 户 程 序 存 储 输 出单 元 数 据状 态CPU以 固 定 的 周 期 重 复调 度 执 行 下 面 的 过程脉冲信号 输 入 采 样 阶 段 用 户 程 序 执 行 阶 段 输 出 刷 新 阶 段 接 收ALC数据 接口 PLC的 主 要 功 能运 算 功 能目 前 PLC基 本 已 具 有 高 级 数 学 运 算 和 模 拟 量 的 PID运 算 功 能 。控 制 功 能控 制 功 能 包 括 顺 序 控 制 （ 开 关 量 控 制 ） 、 过 程 控 制 （ 模 拟 量 控 制 ） 、 运 动 控 制 （ 脉 冲 量 控 制 ） 和 信 息控 制 远 程 控 制 ， 应 根 据 实 际 需 求 选 用 。 （ 详 情 可 参 考 最 后 一 页 补 充 参 考 资 料 ）通 信 功 能大 中 型 可 编 程 逻 辑 控 制 器 系 统 应 支 持 多 种 现 场 总 线 和 标 准 通 信 协 议 （ 如 TCP/IP） ， 同 时 还 应 支 持 的 通信 接 口 应 包 括 串 行 和 并 行 通 信 接 口 、 RIO通 信 口 、 常 用 DCS接 口 等 。编 程 功 能支 持 编 制 用 户 自 定 义 程 序 。 支 持 C、 Basic等 语 言 。诊 断 功 能可 编 程 逻 辑 控 制 器 的 诊 断 功 能 包 括 硬 件 和 软 件 的 诊 断 。 硬 件 诊 断 通 过 硬 件 的 逻 辑 判 断 确 定 硬 件 的 故 障 位 置 ， 软 件 诊 断 分 内 诊 断 和 外 诊 断 。处 理 速 度从 实 时 性 要 求 来 看 ， 处 理 速 度 应 越 快 越 好 ， 如 果 信 号 持 续 时 间 小 于 扫 描 时 间 ， 则 可 编 程 逻 辑 控 制 器 将扫 描 不 到 该 信 号 ， 造 成 信 号 数 据 的 丢 失 。 5、 RTU RTU（ 远 程 终 端 单 元 ） ， 全 称 为 远 程 终 端 控 制 系 统 ， 负 责 对 现 场信 号 、 工 业 设 备 的 监 测 和 控 制 。 通 常 由 信 号 输 入 /出 模 块 、 微 处理 器 、 有 线 /无 线 通 讯 设 备 、 电 源 及 外 壳 等 组 成 ， 由 微 处 理 器 控制 ， 并 支 持 网 络 系 统 。 PLC和 RTU对 比起 源 不 同PLC起 源 于 生 产 线 自 动 化 ， 主 要 应 用 于 机 械 设 备 生 产 线 ， 以 顺 序 逻 辑 控 制 为 主 。 RTU起 源 于 石 油 天 然 气 生 产 ， 生 产 设 备 比 较 分 布 、 且 数量 众 多 、 环 境 恶 劣 。功 能 不 同PLC主 要 用 于 室 内 的 生 产 线 或 站 控 制 系 ； RTU主 要 用 于 室 外 生 产 控 制 设 备 。通 讯 能 力 不 同PLC一 般 是 单 机 使 用 ， 或 和 本 系 列 的 产 品 使 用 ， 一 般 只 支 持 本 公 司 的 通 讯 协 议 。 RTU一 般 作 为 SCADA系 统 的 一 个 部 分 ， 随 着 系 统 的 增 大 系 统 中 可 能 会 有 不 同 厂 家 的 RTU， 因 此 RTU具 有 通 用 的 通 讯 协 议 。 RTU大 多 以 无 线 方 式 与 中 控 室 通 讯 ， 因 此 RTU能 很 好 的 支 持 无 线 通 讯 设备 （ 电 台 、 无 线 以 太 网 、 GPRS、 CDMA等 ）使 用 场 合 不 同PLC主 要 用 于 ： 生 产 线 、 流 水 线 、 部 分 厂 站 、 配 电 系 统 、 机 床 控 制 等 。 RTU主 要 用 于 ： 石 油 天 然 气 生 产 、 管 道 、 城 市 天 然 气 管 网 、 供 水管 网 、 环 境 监 测 等 。目 前 随 着 技 术 的 融 合 ， PLC也 能 做 RTU的 事 情 ， RTU也 可 以 完 成 PLC的 工 作 。 补 充 参 考 资 料 1、 PLC的 五 大 控 制 功 能