工业控制系统（ICS）

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我是靠谱客的博主彩色身影，最近开发中收集的这篇文章主要介绍工业控制系统（ICS），觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

工业控制系统（ICS）是一个集合术语，用于描述不同类型的控制系统和相关仪表，包括用于操作和/或自动化工业过程的设备、系统、网络和控制。ICS可快速适配行业和应用场景的差异，高效地完成任务管理。如今，ICS几乎应用于每个工业部门和关键基础设施，如制造业、运输业、能源和水处理行业。

ICS有几种类型，其中最常见的是监控和数据采集（SCADA）系统和分布式控制系统（DCS）。

工业控制系统的类型

监控和数据采集（SCADA）

SCADA不是一个可以提供完全控制的系统。相反，其能力集中在提供监督级别的控制。SCADA系统由分布在不同位置的设备（通常为可编程逻辑控制器（PLC）或其他商业硬件模块）组成。SCADA系统可以采集和传输数据，并与人机界面（HMI）集成。人机界面为许多过程输入和输出提供集中监控。

使用SCADA的主要目的是通过集中控制系统对现场进行远程监测和控制。SCADA系统可以自动完成这项任务，而不是让工人长途旅行来执行任务或收集数据。通过现场设备远程控制完成本地操作，如打开或关闭阀门和断路器，从传感器系统收集数据，并监测本地环境的报警条件。

SCADA系统通常用于涉及管道监测和控制、水处理中心和配电以及电力传输和配电的行业。

分布式控制系统（DCS）

用于控制集中生产系统的系统。在DCS中，一个设定值被发送到控制器，该控制器能够指示阀门，甚至执行器以保持所需设定值的方式运行。现场数据可以存储以备将来参考，用于简单的过程控制，甚至可以使用来自工厂另一部分的数据用于高级控制策略。

每个DCS使用集中监控回路来管理多个本地控制器或设备，这些控制器或设备是整个生产过程的一部分。这使行业能够快速访问生产和运营数据。通过在生产过程中使用多个设备，DCS能够减少单个故障对整个系统的影响。

DCS也常用于制造业、发电、化工制造、炼油厂以及水和废水处理等行业。

ICS环境的实际应用通常可能是DCS和SCADA的混合，两个系统的功能共同服务于实际场景。

工业控制系统（ICS）环境的组件
IT 和OT	运营技术 (OT) 包括监控和控制现场物理设备的硬件和软件系统。OT因行业而异，例如温度传感器。 IT 和 OT 的融合为企业提供了更大的供应链集成和可见性，包括其关键资产、物流、计划和运营流程。对供应链有良好的了解有助于组织保持竞争力。
可编程逻辑控制器 (PLC)	PLC是DCS 和 SCADA 系统中用作整个系统控制的关键部件。同时提供本地管理能力，例如基于传感器和执行器等反馈控制设备进行过程控制管理。在 SCADA 中，PLC 提供与远程终端单元 (RTU) 相同的功能。在 DCS 中，PLC 用作监督控制方案中的本地控制器。
远程终端单元 (RTU)	RTU 是微处理器控制的现场设备，它接收命令并将信息发送回 MTU。
控制回路	每个控制回路都由诸如 PLC 和执行器之类的硬件组成。控制回路接收来自传感器、控制阀、断路器、开关、电机和其他类似设备的信号。然后将这些传感器测量的数据传输到控制器以执行任务。
人机界面 (HMI)	允许操作员和控制器硬件之间进行交互的图形用户界面 (GUI) 应用程序。它还可以显示 ICS 环境中设备收集的状态信息和历史数据。它还用于监控和配置设定点、控制算法以及调整和建立控制器中的参数。
远程诊断和维护	用于识别故障、防止异常操作，并从异常操作或故障中恢复。
控制服务器	控制服务器托管DCS或PLC监控软件，并与较低级别的控制设备进行通信。
SCADA 服务器或主终端单元 (MTU)	向现场 RTU 发出命令的设备。
智能电子设备（IED）	获取数据、与其他设备通信、进行本地处理和控制的智能设备。在 SCADA 和 DCS 等控制系统中使用 IED 可以自动完成本地级别的控制。
历史数据服务器	集中数据库，用于记录 ICS 环境中的所有过程信息，然后将数据导出到公司IS。然后将收集到的数据用于过程分析、统计过程控制和企业级规划。

什么是 ICS 系统？

SCADA系统完成什么功能

ICS通信概述

各种 ICS 环境中使用了多种通信协议。这些协议中的大多数都是为特定目的而设计的，例如过程自动化、楼宇自动化、电力系统自动化等等。部分协议可以确保不同制造商之间的互操作性，但是，有些协议只有在协议和设备来自同一制造商时才有效。

常见的 ICS 协议包括：

过程现场总线 (PROFIBUS)	PROFIBUS 在现场使用 RTU 到 MTU、MTU 到 MTU 和 RTU 到 RTU 通信。有两种可用的变体：Profibus DP（分散式外围设备），用于通过中央控制器操作传感器和执行器，以及 Profibus PA（过程自动化），用于通过过程控制系统监控测量设备。
分布式网络协议 (DNP3)	基于数据链路层、应用层和传输层运行的三层协议。该协议广泛用于电力和/或水和废水处理厂。
Modbus	自 1979 年推出以来，Modbus 被认为是最古老的 ICS 协议之一。Modbus 使用与 PLC 的串行通信，并且已成为 ICS 环境中事实上的通信协议。Modbus实现有两种类型：串行 Modbus——使用高级数据链路控制 (HDLC) 标准进行数据传输，以及 Modbus-TCP——使用 TCP/IP 协议栈传输数据。
开放平台通信 (OPC)	OPC 是用于工业通信的一系列标准和规范。OPC 规范基于 Microsoft® 为 Windows® 操作系统系列（OLE、COM 和 DCOM）开发的技术。
楼宇自动化和控制网络 (BACnet)	应用领域包括：控制加热、通风和空调控制 (HVAC)；灯光; 建筑通道；和火灾探测。
通用工业协议 (CIP)	CIP 是一组用于控制、安全、同步、配置、信息等的服务和消息。ICP可以集成到以太网和互联网中。CIP 具有许多适应能力，可为不同类型的网络提供相互通信和集成。
控制自动化以太网 (EtherCAT)	一种开源通信协议，用于将以太网整合到工业环境中。EtherCAT 用于更新周期短 (≤ 100μs) 且抖动≤ 1μs 的自动化应用中。