工業控制系統的類型

監控和數據采集（SCADA）

SCADA不是一個可以提供完全控制的系統。相反，其能力集中在提供監督級別的控制。SCADA系統由分布在不同位置的設備（通常為可編程邏輯控制器（PLC）或其他商業硬件模塊）組成。SCADA系統可以采集和傳輸數據，并與人機界面（HMI）集成。人機界面為許多過程輸入和輸出提供集中監控。

使用SCADA的主要目的是通過集中控制系統對現場進行遠程監測和控制。SCADA系統可以自動完成這項任務，而不是讓工人長途旅行來執行任務或收集數據。通過現場設備遠程控制完成本地操作，如打開或關閉閥門和斷路器，從傳感器系統收集數據，并監測本地環境的報警條件。

SCADA系統通常用于涉及管道監測和控制、水處理中心和配電以及電力傳輸和配電的行業。

分布式控制系統（DCS）

用于控制集中生產系統的系統。在DCS中，一個設定值被發送到控制器，該控制器能夠指示閥門，甚至執行器以保持所需設定值的方式運行。現場數據可以存儲以備將來參考，用于簡單的過程控制，甚至可以使用來自工廠另一部分的數據用于高級控制策略。

每個DCS使用集中監控回路來管理多個本地控制器或設備，這些控制器或設備是整個生產過程的一部分。這使行業能夠快速訪問生產和運營數據。通過在生產過程中使用多個設備，DCS能夠減少單個故障對整個系統的影響。

DCS也常用于制造業、發電、化工制造、煉油廠以及水和廢水處理等行業。

工業控制系統（ICS）環境的組件

IT 和OT

運營技術 (OT) 包括監控和控制現場物理設備的硬件和軟件系統。OT因行業而異，例如溫度傳感器。

IT 和 OT 的融合為企業提供了更大的供應鏈集成和可見性，包括其關鍵資產、物流、計劃和運營流程。對供應鏈有良好的了解有助于組織保持競爭力。

可編程邏輯控制器 (PLC)

PLC是DCS 和 SCADA 系統中用作整個系統控制的關鍵部件。同時提供本地管理能力，例如基于傳感器和執行器等反饋控制設備進行過程控制管理。

在 SCADA 中，PLC 提供與遠程終端單元 (RTU) 相同的功能。在 DCS 中，PLC 用作監督控制方案中的本地控制器。

遠程終端單元 (RTU)

RTU 是微處理器控制的現場設備，它接收命令并將信息發送回 MTU。

控制回路

每個控制回路都由諸如 PLC 和執行器之類的硬件組成。控制回路接收來自傳感器、控制閥、斷路器、開關、電機和其他類似設備的信號。然后將這些傳感器測量的數據傳輸到控制器以執行任務。

人機界面 (HMI)

允許操作員和控制器硬件之間進行交互的圖形用戶界面 (GUI) 應用程序。它還可以顯示 ICS 環境中設備收集的狀態信息和歷史數據。它還用于監控和配置設定點、控制算法以及調整和建立控制器中的參數。

遠程診斷和維護

用于識別故障、防止異常操作，并從異常操作或故障中恢復。

控制服務器

控制服務器托管DCS或PLC監控軟件，并與較低級別的控制設備進行通信。

SCADA 服務器或主終端單元 (MTU)

向現場 RTU 發出命令的設備。

智能電子設備（IED）

獲取數據、與其他設備通信、進行本地處理和控制的智能設備。在 SCADA 和 DCS 等控制系統中使用 IED 可以自動完成本地級別的控制。

歷史數據服務器

集中數據庫，用于記錄 ICS 環境中的所有過程信息，然后將數據導出到公司IS。然后將收集到的數據用于過程分析、統計過程控制和企業級規劃。

過程現場總線 (PROFIBUS)

PROFIBUS 在現場使用 RTU 到 MTU、MTU 到 MTU 和 RTU 到 RTU 通信。有兩種可用的變體：Profibus DP（分散式外圍設備），用于通過中央控制器操作傳感器和執行器，以及 Profibus PA（過程自動化），用于通過過程控制系統監控測量設備。

分布式網絡協議 (DNP3)

基于數據鏈路層、應用層和傳輸層運行的三層協議。該協議廣泛用于電力和/或水和廢水處理廠。

Modbus

自 1979 年推出以來，Modbus 被認為是最古老的 ICS 協議之一。Modbus 使用與 PLC 的串行通信，并且已成為 ICS 環境中事實上的通信協議。Modbus實現有兩種類型：串行 Modbus——使用高級數據鏈路控制 (HDLC) 標準進行數據傳輸，以及 Modbus-TCP——使用 TCP/IP 協議棧傳輸數據。

開放平臺通信 (OPC)

OPC 是用于工業通信的一系列標準和規范。OPC 規范基于 Microsoft? 為 Windows? 操作系統系列（OLE、COM 和 DCOM）開發的技術。

樓宇自動化和控制網絡 (BACnet)

應用領域包括：控制加熱、通風和空調控制 (HVAC)；燈光;?建筑通道；和火災探測。

通用工業協議 (CIP)

CIP 是一組用于控制、安全、同步、配置、信息等的服務和消息。ICP可以集成到以太網和互聯網中。CIP 具有許多適應能力，可為不同類型的網絡提供相互通信和集成。

控制自動化以太網

(EtherCAT)

一種開源通信協議，用于將以太網整合到工業環境中。EtherCAT 用于更新周期短 (≤ 100μs) 且抖動≤ 1μs 的自動化應用中。