Industrial Control System (ICS)

Was ist ein Idustrial Control System?

Ein Industrial Control System verwaltet, steuert oder regelt das Verhalten anderer Geräte oder Systeme mithilfe von sogenannten Regelkreisen. Das Spektrum reicht von einem einzelnen Heizungsregler für die Heizung, der einen Thermostat zur Steuerung eines Heizkesselns verwendet, bis hin zu großen industriellen Steuerungssystemen, die zur Steuerung von Prozessen oder Maschinen verwendet werden.

Bei einer kontinuierlich modulierten Steuerung eines Industrial Control System wird eine Rückkoppelungssteuerung verwendet, um einen Prozess oder Vorgang automatisch zu steuern. Das Steuersystem vergleicht den Wert oder Status der zu steuernden Prozessvariablen mit dem gewünschten Wert oder Sollwert und wendet die Differenz als Steuersignal an, um die Prozessvariablenausgabe der Anlage auf den gleichen Wert wie den Sollwert zu bringen.

Für sequentielle und kombinatorische Logik wird Softwarelogik verwendet, beispielsweise in einer speicherprogrammierbaren Steuerung.

Open-Loop- (offene Schleife) und Closed-Loop-Steuerung (geschlossene Schleife)

Es gibt zwei gängige Steuerungsklassen in einem Industrial Control System: offene und geschlossene Schleife. In einem Steuerungssystem ist die Steuerungsaktion von der Steuerung unabhängig von der Prozessvariablen. Ein Beispiel dafür ist ein Heizkessel, der nur von einer Zeitschalt-Uhr gesteuert wird. Die Steueraktion ist das Ein- oder Ausschalten des Kessels. Die Prozessgröße ist die Gebäudetemperatur. Dieser Regler steuert die Heizungsanlage unabhängig von der Temperatur des Gebäudes für eine konstante Zeit.

In einem Regelungssystem ist die Regelungsaktion der Steuerung von der gewünschten und der tatsächlichen Prozessgröße abhängig. Im Falle der Kesselanalogie würde dies einen Thermostat zur Überwachung der Gebäudetemperatur verwenden und ein Signal zurückmelden, um sicherzustellen, dass der Regler-Ausgang die Gebäudetemperatur nahe an der auf dem Thermostat eingestellten Temperatur hält. Ein Regler verfügt über eine Rückkoppelungsschleife, die sicherstellt, dass der Regler eine Steuerungsaktion ausführt, um eine Prozessvariable auf denselben Wert wie den Sollwert zu steuern.

Feedback Industrial Control System

Bei linearen Rückkoppelungssystemen ist ein Regelkreis mit Sensoren, Regelalgorithmen und Stellgliedern angeordnet, um eine Variable auf einen Sollwert zu regeln. Ein alltägliches Beispiel ist der Tempomat eines Straßenfahrzeugs; wo äußere Einflüsse wie Steigungen eine Geschwindigkeitsänderung verursachen würden und der Fahrer die gewünschte Sollgeschwindigkeit ändern kann. Der Algorithmus in der Steuerung stellt die Ist-Geschwindigkeit mit minimaler Verzögerung oder Überschreitung optimal auf die gewünschte Geschwindigkeit durch Steuern der Motorleistung des Fahrzeugs wieder her.

Industrial Control System, das ein gewisses Erkennen der Ergebnisse enthält, welches es zu erreichen versucht, nutzt Feedbacks und kann sich in gewissen Umgang an unterschiedliche Umstände anpassen.

Physische Implementierung

Der Umfang der Implementierung reicht von kompakten Steuerungen, oft mit dedizierter Software für eine bestimmte Maschine oder ein bestimmtes Gerät, bis hin zu verteilten Steuerungssystemen für die industrielle Prozesssteuerung. Logiksysteme und Rückkoppelungssteuerungen werden normalerweise mit programmierbaren Logiksteuerungen implementiert.