工业控制系统（IC） - 初学者指南

什么是工业控制系统？

工业控制系统（ICS）是用于定义软件和硬件组合的特定术语，与网络平衡关键的工业基础设施。它使用各种技术，如可编程逻辑控制器（PLC），监控和数据采集（SCADA），工业自动化和控制系统（IACS），远程终端单元（RTU），智能电子设备（IED）控制SEVERS和传感器。

因此，它通常是用于控制不同工业过程的信息系统，如产品处理、制造、生产和分销。这些机制包括数据采集系统和监督控制，以在地理上管理分散的资产。

工业控制系统的发展

最初，局部面板用于控制过程植物。但是，该系统需要人员。在下一个发展阶段，中央控制室被引入传输所有植物测量。这种集中化进程有所证明是成功的。但是，由于每个控制回路具有其控制器硬件，因此不灵活，这进一步通过重新布线或重新管道来重新配置信号。嗯，系统也希望连续的操作员运动，这可能会造成困难。

因此，电子处理器被用于用基于计算机的算法取代这些离散控制器。它们和它们的控制处理器一起驻留在输入/输出机架上。因此，它是当时实现的一种分布式系统。该策略是可以接受的，因为它引入了事件的自动日志记录，启用了复杂的告警处理，并消除了物理记录(如图表记录器)的需要。

开发了各种形式的控制机架，并为许多制造商提供了用于控制大型系统的分布式控制系统（DCS）的名称。嗯，这些系统也被PLC替换为使用控制显示器和信号网络。它首先采用了汽车行业，其中使用顺序逻辑复杂。然后，它在其他事件驱动的应用程序中引入。

您可以通过使用不同的分布应用来重新跟踪SCADA系统，例如天然气，电源和水管，其中需要通过高延迟链接收集远程数据。它们通常使用RTU（远程终端单元）将数据传输回控制中心。

通过这种方式，SCADA，PLC或DCS有效地演变，以管理开放或闭环系统。处理器速度的增加进一步导致了该过程的效率。1993年，该行业旨在改善控制软件，增加代码标准化。OOP的引入（面向对象的编程）使得工业PC（IPCS）和可编程自动化控制器（PAC）的开发成为可能。它进一步引发了许多有效的进步以及比传统PLC节省成本。

新技术和平台极大地促进了SCADA和DCS系统的发展，进一步模糊了定义上的差距。

工业控制系统为什么重要?

使用ICS的目的

• 主要目标是通过各种协议促进通信。
• 其他目的包括电源系统自动化，楼宇自动化，过程自动化等。
• 协议的使用确保了制造商之间的互操作性。

过程控制系统的好处

• 提高性能、安全性和可靠性。
• 所谓的空气缺口有助于增加安全担忧。
• 当一切都与互联网连接时，它还有助于将网络系统和第四个工业革命保持在一起。
• 高效的电子任务管理。
• 减少能源浪费，改善环境性能。

工业控制系统的局限性

以下是在实施时需要面对的几个挑战工业控制系统在一个实质性的水平上。

• 许多因素，如过程不确定性、干扰、过程动力学和执行器饱和，都需要考虑。
• 通过使用用于设计控制系统的计算工具，结果可能是复杂的。
• 即将出现的错误可能是危险的，或者可能破坏整个系统。

不同类型的工业控制系统

有三种常见类型电气控制如下。

• 监控与数据采集(SCADA)

SCADA系统用于通过集中机制监控长距离场网站。它们通常包含诸如PLC或其他商业硬件模块的设备，以分配在各种位置。他们众所周知，他们是完全控制的，而是在监督水平提供监督。管道，水处理中心或电力传动等行业利用这种系统。

图片来源：dpstele.com.

• 集散控制系统

这些系统用于在一个地点控制生产。所需要的设定点被保持以发送到控制器或执行机构指示阀。这些数据可以保留以备将来参考或用于高级控制策略。每个DCS使用一个监控回路来管理多个本地设备或控制器。此外，DCS能够消除单个故障对整个系统的影响。

图片来源：realpars.com.

• 可编程逻辑控制器（PLC）

plc能够执行各种工业应用与内置模块，如电源，CPU, I/O模块，和其他通信模块。plc可以是集成的或模块化的。模块化PLC结构紧凑，固定，I/O功能有限，而集成式PLC则根据自身特点扩展I/O模块。输入模块与传感器相连，执行器或其他输出设备与输出模块相连。

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工业控制系统的应用 - 从例子中学习

以下是三个实际的例子工业控制系统．他们会帮助你更好地理解这个概念。

PID是ICS中广泛使用的控制器，下图显示了它是如何被控制的。自动适用于快速、准确的校正控制功能。你可以用它的错误响应来描述控制器的响应。

它是ICS中使用的控制器之一三路响应器的一个例子。该图表很简单，并使用各种符号来表示该过程。

生产PID的例子是过程控制系统．虽然它看起来有点复杂，但使用不同的符号和形状使它易于阅读。请仔细阅读图表以获得理解。

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未来的工业控制系统

作为工业生产的安全系统，电气控制通常采用新开发的技术来改善整个工业系统。公司倾向于遵循特定要求和应用的控制流程。基于计算机的系统也将是未来所有工业需求的基础。无论是基于层次结构还是一般结构工业控制系统适用于各行业。

它还需要在工业设备中使用智能机器，以确保所有流程在最短的时间内完成。因此，它需要不同的控制系统，以便于操作设备，并以正确的精度，速度和耐力执行所有分配的任务。它可以通过所提到的各种技术实现，并且将是常见的，直到担忧想要拯救自己的任何不需要的事件。

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