SCADA和DCS的区别以及PLC系统和它们的关系

2020/6/11 10:15:01 450 0


工业控制系统(ICS)(也称工业自动化与控制系统)是各式各样控制系统类型的总称,是由各种自动化控制组件以及对实时数据进行采集、监测的过程控制组件,共同构成的确保工业基础设施自动化运行、过程控制与监控的业务流程管控系统。


工业控制系统涵盖了多种类型的控制系统,其中较常见又容易混淆的控制系统包括数据采集与监控系统(SCADA)、分布式控制系统(DCS)、可编程逻辑控制器(PLC)。


搞工业控制的谈到控制系统,我们最先听到的一般是PLC控制系统,时间长了可能开始了解和接触DCS和SCADA系统。那么,SCADA、DCS和PLC三者之间有何区别和联系呢?


SCADA、DCS、PLC系统介绍


狭义地说,SCADA 主要针对广域的采集需求,DCS主要用于过程自动化,PLC主要用于工厂自动化(生产线)。


下表列出了三者之间粗略的定义。


名称

      层级定位

         定义

      系统/产品划分

SCADA

     调度管理层

      数据采集和监控系统

      系统

DCS

     厂站管理层

      集散控制系统

       系统

PLC

     现场设备层

      可编程控制器

       设备产品


SCADA系统介绍


SCADA:(Supervisory Control And Data Acquisition)监测控制和数据采集系统,不光是控制,重点更加突出数据采集和监控处理。


SCADA系统集成了数据采集系统、数据传输系统和HMI软件,以提供集中的监视和控制,以便进行过程的输入和输出。SCADA系统的设计用来收集现场信息,将这些信息传输到计算机系统,并且用图像或文本的形式显示这些信息。


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SCADA系统硬件结构


通常 SCADA 系统分为两个层面,即服务器和客户机的体系结构。在一个系统中可以只有一个服务器,也可以有多个,客户也可以一个或多个。服务器与硬件设备通信,进行数据处理和运算。而客户机用于人机交互,如用文字、动画显示现场的状态,并可以对现场的开关、阀门进行操作。近年来又出现一个层面,通过 Web 发布在 Internat 上进行监控,可以认为这是一种“超远程客户”。


典型的SCADA硬件配置图软件体系结构如下图:

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软件体系结构


SCADA 有很多任务组成,每个任务完成特定的功能。位于一个或多个机器上的服务器负责数据采集,数据处理(如量程转换、滤波、报警检查、计算、事件记录、历史存储、执行用户脚本等)。

▲SCADA通讯结构


DCS系统介绍


DCS:(Distributed Control System)分布式控制系统,主要用在控制领域。是以微处理器为基础,采用分散控制、集中显示、分而自治、综合协调的设计原则的新一代仪表控制系统。也可直译为“分散控制系统”或“分布式计算机控制系统”。


DCS系统采用集中监控的方式协调本地控制器以执行整个生产过程,将各个分站进行数据交流和整合,完成满足客户需求的控制,核心是网络架构,通常用于过程控制或离散控制系统,主要目的是实现控制方式。


它采用控制分散、管理集中的设计思想,采用多层分级、合作自治的结构形式。目前DCS在电力、冶金、石化等各行各业都获得了极其广泛的应用。


▲DSC架构图


PLC系统介绍


PLC系统,即可编程控制器,由CPU、指令及数据内存、输入/输出接口、电源、数字模拟转换等功能单元组成,它采用一种可编程的存储器,在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。可以将控制指令随时载入内存进行储存与执行。早期的可编程逻辑控制器只有逻辑控制的功能,所以被命名为可编程逻辑控制器。适用于工业现场的测量控制,现场测控功能强,性能稳定,可靠性高,技术成熟,使用广泛,价格合理。


在工业自动化和控制系统的网络体系结构中,PLC作为重要的底层控制部件,通常应用在SCADA和DCS系统中,用于实现工业设备的具体操作与工艺控制。PLC控制系统是很重要的基础。




▲PLC系统构架

总结


由上述内容很容易看出:



1. 乍一看DCS、SCADA差不多,因为他们有太多的相同点,很多时候底层的控制系统都是PLC控制系统组成的。但他们是有不同点的,他们的侧重点不相同,DCS侧重于分散控制,SCADA侧重于各子系统数据监测。


2. SCADA、DCS是一种系统概念,而PLC是一种产品装置。这是“系统”与“装置”的区别。换句话说,在工业自动化和控制系统的网络体系结构中,PLC作为重要的控制部件,通常应用在SCADA和DCS系统中,PLC可以构成SCADA、DCS系统。


3. SCADA的重点是在监视、控制,可以实现部分逻辑功能,基本用于上位;PLC单纯的实现逻辑功能和控制,不提供人机界面,实现操作需借助按钮指示灯、HMI以及SCADA系统;


DCS兼具二者功能,但是基本上用在比较大的系统中和一些控制要求高的系统中,价格上也要昂贵一些;三者互相渗透,在一些生产企业会包含3种系统,SCADA作为生产管理级上位监控,DCS实现复杂控制,而PLC实现单机及简单控制。


4. 针对SCADA与DCS、PLC这三个系统,举个例子来说明,一个工厂有供配电系统,有工艺1系统、工艺2系统、工艺3系统、厂区自动防火系统等组成。每个系统我们可以用PLC来实现控制,然后通过在厂区总控制室搭建DCS系统对整个厂区的系统进行数据交互自动运行。那么如果这样的工厂,各个地区都有分厂,我们可以用SCADA来实现更高层次的数据采集和分析管理。