1.2 工业控制系统的典型架构

工业控制系统一般分为5层，包括管理调度层、网络通信层、集中监控层、现场控制层和采集执行层，如图1-2所示。

1.采集执行层

作用：采集现场状态信息，并通过驱动单元将控制输出驱动放大，以开关量或模拟量的形式执行输出，控制对象执行动作。

构成：主要包含采集单元、执行单元、传感仪表、执行仪表和驱动单元等。

2.现场控制层

作用：根据采集单元传送的状态数据，运用控制算法进行逻辑运算，输出控制指令到驱动单元或执行单元，并负责控制器相互之间、控制器与上位机之间的通信联络。

构成：主要包含PLC、DDC（Direct Digital Control，直接数字控制）、控制仪表、工业控制计算机、通信总线等。

3.集中监控层

作用：对控制现场进行监视、管理和控制，监控采集执行层、现场控制层的工作状态，并负责控制器与集中监控计算机之间、集中监控计算机相互之间、集中监控计算机和上层网络管理计算机之间的通信联络。

构成：主要包含工业控制计算机、专用监控计算机、专用监控服务器、通信总线、工业以太网通信等。

4.网络通信层

作用：负责集中监控计算机相互之间、集中监控计算机和上层网络管理计算机之间的通信联络，并具有负载均衡、入侵检测、漏洞扫描等功能。

构成：主要包含工业以太网通信、工业路由器、工业网管、网络防火墙、入侵检测设备、安全网关等。

5.管理调度层

作用：监控控制现场的状态信息，并监控采集执行层、现场控制层、集中监控层、网络通信层以及整个控制系统的工作状态，将控制现场状态信息存储、处理服务于更高级别的应用，如应急管理、能源管理、效益管理、企业综合管理等，并集中监控计算机和管理调度计算机之间、控制系统与其他非控制系统之间的通信联络，也含有监测、报警、维护功能。

构成：主要包含工业控制计算机、通用计算机、专用监控计算机、专用管理服务器、实时数据库、检测维护终端、互联网通信等。

6.分析控制闭环

通过对工控系统5层之间的关系进行分析，总结了工控系统包含的共性的4个闭环系统，见表1-1。