工业控制系统

工业控制系统(ICS)是一个通用术语，包括用于工业过程控制的几种类型的控制系统和相关仪器。控制系统的规模可以从几个模块化面板安装控制器到具有数千个现场连接的大型互连和交互式分布式控制系统(DCS)。控制系统接收来自远程传感器测量过程变量(PV)的数据，将收集到的数据与所需的设定点(SP)进行比较，并导出用于通过控制阀等最终控制元件(FCE)控制过程的命令函数.

较大的系统通常由监督控制和数据采集(SCADA)系统或DCS和可编程逻辑控制器(PLC)实现，尽管SCADA和PLC系统可扩展到具有很少控制回路的小型系统。此类系统广泛用于化学加工、纸浆和造纸、发电、石油和天然气加工以及电信等行业。

带有集成显示器的面板安装控制器。过程值(PV)和设定值(SV)或设定点在同一刻度上，以便于比较。控制器输出显示为MV（受控变量），范围为0-xxx。使用离散控制器的控制回路。现场信号是来自传感器的流量测量值，以及到阀门的控制输出。阀门定位器确保正确的阀门操作。

最简单的控制系统基于具有单个控制回路的小型离散控制器。这些通常安装在面板上，可以直接查看前面板并提供操作员手动干预的方式，以手动控制过程或更改控制设定点。最初这些是气动控制器，其中一些仍在使用中，但现在几乎所有都是电子的。

使用行业标准协议进行通信的这些控制器的网络可以创建相当复杂的系统。联网允许使用本地或远程SCADA操作员界面，并支持控制器的级联和互锁。然而，随着系统设计中控制回路数量的增加，使用可编程逻辑控制器(PLC)或分布式控制系统(DCS)会更易于管理或更具成本效益。

分布式控制系统(DCS)是用于过程或工厂的数字过程控制系统(PCS)，其中控制器功能和现场连接模块分布在整个系统中。随着控制回路数量的增加，DCS变得比离散控制器更具成本效益。此外，DCS提供对大型工业流程的监督查看和管理。在DCS中，控制器的层次结构通过通信网络连接，允许集中控制室和本地现场xxx和控制。

DCS可以轻松配置工厂控制，例如级联回路和联锁，，并易于与其他计算机系统（例如生产控制）连接。它还支持更复杂的警报处理，引入自动事件记录，消除对物理记录（例如图表记录器）的需求，并允许控制设备联网，从而位于受控设备的本地以减少布线。

DCS通常使用定制设计的处理器作为控制器，并使用专有互连或标准协议进行通信。输入和输出模块构成系统的xxx组件。

处理器从输入模块接收信息，处理信息并决定输出模块要执行的控制动作。输入模块从过程（或现场）中的传感仪器接收信息，输出模块将指令传输到最终控制元件，例如控制阀。

现场输入和输出可以是连续变化的模拟信号，例如电流回路，也可以是打开或关闭的2种状态信号，例如继电器触点或半导体开关。

分布式控制系统通常还可以支持FoundationFieldbus、PROFIBUS、HART、Modbus和其他数字通信总线，这些总线不仅承载输入和输出信号，还承载错误诊断和状态信号等高级消息。

监督控制和数据采集(SCADA)是一种控制系统架构，它使用计算机、网络数据通信和图形用户界面进行高级过程监督管理。能够监控和发布过程命令（例如控制器设定点更改）的操作员界面通过SCADA监控计算机系统进行处理。然而，实时控制逻辑或控制器计算是由连接到其他xxx设备的网络模块执行的，例如可编程逻辑控制器和离散PID控制器，它们与过程工厂或机械接口。

SCADA概念是作为远程访问各种本地控制模块的通用手段而开发的，这些本地控制模块可能来自不同的制造商，允许通过标准自动化协议进行访问。在实践中，大型SCADA系统在功能上变得与分布式控制系统非常相似，但使用多种与工厂接口的方式。他们可以控制包括多个站点的大规模流程，并且可以远距离工作。这是一种常用的工业控制系统架构，但人们担心SCADA系统容易受到网络战或网络恐怖主义攻击。

SCADA软件在监控级别上运行，因为控制动作由RTU或PLC自动执行。SCADA控制功能通常仅限于基本的超越或监督级别的干预。反馈控制回路由RTU或PLC直接控制，但SCADA软件监控回路的整体性能。例如，PLC可以将通过部分工业过程的冷却水流量控制到设定点水平，但SCADA系统软件将允许操作员更改流量的设定点。SCADA还可以显示和记录报警条件，例如流量损失或高温。