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PLC 和 SCADA 有什么区别?
数维图
2022-06-29




控制工程领域的新手常问的一个问题就是——“PLC 和 SCADA 有什么区别?”


它们之间的区别在于 PLC 是基于硬件的,而 SCADA 是基于软件的。虽然两者都属于“控制系统”类别,但 SCADA 在几个组件的帮助下提供了比 PLC 更强大的功能。

最理想的情况是,使用这两种控制系统的功能来满足设计预期,同时提高成本效益。

什么是 SCADA?

SCADA 代表数据采集与监视控制系统。它是一种使用户能够从多个设施(甚至是远程设施)收集历史信息甚至监视控制操作的技术。当然,从整个数据收集系统(通常来自传感器和结果)获取的历史信息由用户可视化,以便根据他的判断执行控制决策。通常,对这些数据进行统计分析,以优化流程和系统。




SCADA 系统已经使用机器学习甚至深度学习的概念来处理数据并自动执行系统的控制决策。学习系统可以充当“大脑”,可以根据非常具体的输入条件和其他参数来教授系统的理想或不理想结果。这就像人工智能的“最原始版本”。

SCADA 系统的组成部分

与 PLC 系统相比,SCADA更像是一个大型系统。SCADA 系统的中心是操作员,而在 PLC 控制系统中,中心是 PLC 本身。


中央控制单元


操作员可以访问可视化单元,通常称为 VDU 或视频显示单元,以显示有关整个 SCADA 控制系统的受监控设施状况的实时数据。这些通过服务器计算机(所有数据的“接收器”)提供给操作员。


整个 PLC 系统即使没有计算机的帮助也能独立运行,因为控制器本身就是一台计算机。这使得 PLC 控制系统和 SCADA 控制系统之间存在很大差异,因为 SCADA 系统不能仅使用中央组件来工作(当然,需要有输入和输出设备)。


远程终端单元


服务器计算机连接到称为 RTU 或远程终端单元的不同远程控制单元。通常,服务器计算机通过传输介质连接到这些 RTU。这些 RTU 是连接到 SCADA 系统内过程的物理设施的那些。RTU 对数据进行预处理,然后通过传输介质将数据发送到服务器。


回到我之前的观点,PLC 不需要任何其他接口来让输入和输出设备成为系统的一部分。SCADA 系统需要远程终端单元来执行此操作。


PLC和RTU有什么区别呢?


两者当然有重叠,但就如何控制它们以及它们被设计执行的任务而言,它们变得比想象的要大得多。RTU 通常设计用于服务器与自身之间的远程通信。它通常是从连接设备接收的数据的预处理器,以及中继来自服务器的命令消息的设备。另一方面,PLC 旨在根据PLC 编程实际控制其周围环境中的设备。除了来自连接的输入设备的信号之外,PLC 不依赖任何其他条件。但是,PLC 本身并不关心记录或转发有关所涉及过程的数据。


因此,RTU 更倾向于手动操作类型的控制。尽管依赖于命令,但 RTU 具有通过基于 DATA 的谨慎决策进行远程控制以及智能控制的优势。另一方面,PLC 更倾向于自动化类型的控制。它们仅依赖于连接的输入设备的瞬时条件,但更能够在没有太多监督的情况下控制输出设备。


在此上下文中,传输媒体是指两个终端单元——主终端单元(服务器)和 RTU 之间的专用通信介质。


光纤电缆通常用于 SCADA 系统,而有些则使用常规数字用户线 (DSL)将 RTU 互连到主服务器计算机。无线电技术也被使用。因此,几乎所有可用的通信技术在技术上都可以用于 SCADA 系统。


调制解调器


值得注意的是,数字信息不能直接从一台计算机发送到另一台计算机,而无需修改信号,使其能够以最小的误差和最高的保真度通过空气/电缆传播。这是使用调制解调器的地方。调制解调器代表“调制器-解调器”。调制器将信号转换为媒体友好的形式,而解调器将相同的信号转换回原始信号。使用这些通信设备,SCADA 系统可以轻松连接为局域网。这意味着您可以轻松控制 SCADA 系统中的流程,而无需亲临实际设施。您只需要使用服务器计算机发送控制命令即可。

PLC SCADA 系统

尽管有些人想通过这篇文章中区分这两个系统,但有些人可能还会问 PLC 和 SCADA 系统是否可以一起工作。PLC 系统可以在 SCADA 系统下工作。通过适当的通信接口,通常是以太网,您绝对可以使 PLC 控制系统在 SCADA 系统下工作。

SCADA 在哪使用?

这两个系统,就然而,当涉及到安全系统和产品测量系统时,SCADA 的便利性可能并不可靠。也就是说,SCADA 具有广泛的应用——更不用说它们也是大应用领域。


水力发电厂


这些发电厂有许多组合在一起的小型水力发电机。根据功率需求,它们被打开或关闭。显然,使用人工进行这种切换是非常困难的,因此使用了 SCADA 系统。这样,更容易可视化哪组发生器处于打开状态,哪些处于关闭状态。此外,还可以实时监控总发电量以及客户总消耗或需求的电力。这使运营商能够提供满足客户需求的控制决策,同时具有成本效益和及时性。


石油气管道


可以通过打开或关闭连接到管道的不同泵的阀门来控制管道。由于管道跨越很长的距离,它们是远程控制类型系统的完美应用。、这里的问题是泄漏对环境(通常)是危险的,因此控制系统必须能够立即将问题通知授权人员。SCADA 系统允许对管道进行故障扫描,并在瞬间控制非常远的阀门。这样,泄漏很容易减轻。


电力电网


在向全国传播电力的输电线路中,很明显整个系统将覆盖数千里。只需通过打开和关闭开关即可控制电源,从而使生产线能够满足消费者的需求。与水力发电机示例类似,电力传输也受益于 SCADA,因为它允许远距离远程控制开关。


通信网络


通信网络是存在大量数据的地方。因此,SCADA 系统允许通过中央计算机进行数据记录和监控(实时)。此外,还可以通过 SCADA 系统中的远程控制来控制允许通过调制传播可理解信号的不同无线电设备。使用 SCADA,甚至可以方便地监视和控制可能跨越整个州或国家的广域网。


供水系统


灌溉系统也覆盖了一个国家的很大一部分。但是,不可能每次都手动控制每个站点。与发电机应用类似,水系统由阀门而非开关组成,允许它们根据客户的需求增加供水量。


使用 SCADA 系统,您可以监控消费者的需求以及您的生产速度,当然您可以发出一条半途而废的命令。

未使用SCADA时

如前所述,尽管 SCADA 是一种强大的远程控制和监控系统,但应考虑到不存在 IDEAL 条件。因此,由于 SCADA 是一种远程类型的系统,因此不能依赖它来处理关键应用程序。

例如,如果数据流没有到达服务器,它可能看起来像一个细微的差别。但也许它可能会给公司造成巨大损失。

安全仪表系统

在安全仪表系统中,仪表系统的设计必须遵循 3 个主要特征,这是一个普遍的概念:

能够超越正常控制


作为一个控制系统本身,SCADA 仍然允许您覆盖整个系统的正常控制,因为命令将遵循操作员的监督。


有独立的组件


现在,这就是问题发挥作用的地方。SCADA 在正常控制系统和假定的安全仪表系统之间确实有很多通用组件。因此,安全系统的完整性将依赖于正常控制系统组件的完整性,因为它们是相同的。现在,唯一的解决方案是添加组件(RTU),以提供安全和正常控制系统组件之间的独立性。


最高的简单性


但是,添加组件违反了这个规则!必须以尽可能简单的形式设计安全系统。零件或步骤的最小数量通常是目标。然而,在像 SCADA 这样的远程系统中,这已经被违反了,因为已经有许多指令和组件在进程能够执行之前必须经过。


为什么 PLC 更适合安全仪表系统


尽管如此,SCADA 仍可用于提高系统的安全性,但实际的安全仪表是在本地级别使用不同的系统完成的。PLC 最适合这种情况,因为它不仅更适合作为可以处理艰苦条件的坚固计算机,而且它也仅依赖于少数组件来完成这项工作此外,PLC 和设备之间的通信是直接的,不需要监督。


总结一下:PLC和SCADA的区别


总结这篇文章,PLC和SCADA的区别如下。SCADA 是一种依靠计算机、软件和通信媒体对控制系统中的设备进行远程监视和控制的系统,通常是大规模的。SCADA 系统通常是数据和决策驱动的控制系统。PLC 控制系统依靠硬件和即时连接在输入设备改变状态的瞬间有效地管理输出设备。另一方面,PLC 系统是由瞬时变化驱动的。


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