工业控制系统,是监控和数据采集(SCADA)系统、分布式控制系统(DCS)和可编程逻辑控制器(PLC)等几种类型控制系统的总称。
01 五层架构详解
按照国际标准IEC62264-1,典型的工控系统被划分为五个层级,构建起工业控制系统的经典层级模型。这五层架构分别是:
L0 物理设备层 - 此层主要构成包括执行器、传感器、智能仪表、电机和执行装置等,它们负责完成生产过程中的各类物理变量以及电信号之间的转换,是“智能制造”数字化的基础。
L1 现场控制层 - 该层主要由DCS控制器、PLC及其他具有逻辑控制功能的设备组成,负责接收并处理现场设备的数据,执行控制策略,并对现场设备进行和控制。
L2 至 L4 层 - 分别涉及过程监控层、生产运营层以及决策管理层,逐级对生产现场、企业生产状况以及企业各类资源进行集中监控和管理,实现从制造数据管理到生产指挥调度的全方位管理。
工业控制系统的简介
工业控制系统,是通过工业通信线路和一定的通信协议将控制器、传感器、传送器、执行器和输入/输出接口等部件连接起来,形成具有自动控制能力的工业生产制造或加工系统。它涵盖了SCADA系统、DCS系统和PLC等控制系统。
02 PLC的应用与品牌
PLC,即可编程逻辑控制器,是工业自动化、数字化和网络化的基础。在煤炭、电力、轨交、港口和航运等行业,PLC都有广泛的应用。不同行业的PLC品牌和用途有所不同,例如煤炭行业主要应用西门子、AB、三菱以及和利时等品牌的PLC;电力行业在火电企业中主要使用西门子、Rockwell和Schneider等品牌的PLC,而在风电企业中则主要使用贝福、ABB以及曼的控制器。
03 DCS系统的工作原理与应用
DCS(分布式控制系统)主要用于连续性反应过程的控制,如发电、化工、制等行业。它对现场的DCS控制器和过程进行监控,数据传输方式大多采用电缆或光缆。国外和国内的DCS产品由多个厂商提供,如FOXBORO、ABB、Emerson等国外品牌以及上海新华、和利时等国内品牌。在电力行业,DCS系统主要用于火电企业火电机组的主机和辅机控制。
04 SCADA系统的功能与行业应用
SCADA(SupervisoryControl And Data Acquisition)系统主要用于监控相对宽广范围的生产设备。它与DCS系统功能相似,但更强调数据的集中采集、和趋势分析。在煤炭、电力、轨交、港口和航运等行业,SCADA系统都有广泛的应用,并采用不同的集成商和技术实现。例如在电力行业,SCADA系统作为能量管理系统的一个子系统,能帮助快速诊断系统故障状态等。