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開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇工業(yè)控制自動化，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
關(guān)鍵詞：工業(yè)控制自動化 技術(shù)現(xiàn)狀 發(fā)展趨勢
伴隨著工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快和信息技術(shù)時代的來臨，我國逐漸走上了工業(yè)控制自動化的發(fā)展道路。對于如何走好這條工業(yè)控制自動化之路，如何提高工業(yè)控制自動化水平成為了人們廣泛關(guān)注的焦點。工業(yè)控制自動化發(fā)展趨勢的多元化也對我國的科學(xué)技術(shù)水平提出了更高的要求，需要多種技術(shù)聯(lián)合共同推進(jìn)工業(yè)控制自動化的進(jìn)程。本文將通過對工業(yè)控制自動化技術(shù)的簡要概述，對工業(yè)控制自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢做出了詳細(xì)的介紹。
一、工業(yè)控制自動化技術(shù)概述
所謂工業(yè)控制自動化技術(shù)，就是一種綜合運用了自動控制理論，計算機控制技術(shù)，儀器儀表以及其他信息控制技術(shù)實現(xiàn)對工業(yè)生產(chǎn)的自動化控制的技術(shù)。它可以不斷提高工業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)量，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)消耗，實現(xiàn)安全化、自動化、規(guī)模化生產(chǎn)，從而達(dá)到增加企業(yè)競爭力，實現(xiàn)利益最大化的目的。它主要包括工業(yè)自動化軟件、硬件和系統(tǒng)三大部分，是現(xiàn)代制造領(lǐng)域中最重要的技術(shù)之一 。企業(yè)要想實現(xiàn)“五個正確”，即在正確的時間，將正確的信息以正確的方式傳給正確的人，以便做出正確的決策，就必須加大對自動化生產(chǎn)方式的改造，大力發(fā)展工業(yè)控制自動化技術(shù)。
工業(yè)控制系統(tǒng)產(chǎn)品主要包括可編程序控制器（PLC）、分布式控制系統(tǒng)（DCS）、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）、工業(yè)PC機以及其他數(shù)控系統(tǒng)和儀器儀表等，其中PLC是工業(yè)生產(chǎn)自動化的三大支柱之一，具有很好的應(yīng)用前景，但國內(nèi)PLC產(chǎn)品仍以國外產(chǎn)品為主，并以Siemens、Modicon、A-B、OMRON、三菱、GE的產(chǎn)品為主。工業(yè)控制自動化從下往上主要包含三個層次，依次是基礎(chǔ)自動化、過程自動化和管理自動化，其核心是基礎(chǔ)自動化和過程自動化。目前絕大多數(shù)的自動化控制系統(tǒng)都被PLC和DCS所壟斷，其中一些過程自動化和管理自動化部分多通過進(jìn)口的過程計算機或小型機組成。
二、以工業(yè)PC為基礎(chǔ)的低成本工業(yè)控制自動化將成為主流
基于傳統(tǒng)的自動化控制系統(tǒng)，其基礎(chǔ)自動化部分基本被PLC和DCS所壟斷，后來形成了PLC、DCS與IPC三足鼎立之勢。但是PLC以其能適應(yīng)工廠環(huán)境、工作可靠、通用性與經(jīng)濟性兼顧、體積小、功能強、用途廣等特點占領(lǐng)市場比重最大。目前在中國PLC市場占有較大份額的公司有德國西門子公司、日本OMRON公司、莫迪康公司（施奈德）等等，目前美國GE公司、日本FANAC合資的GE-FANAC的90-70機是很引人注目的。據(jù)介紹。它具有25個特點。諸如，用軟設(shè)定代硬設(shè)定，結(jié)構(gòu)化編程，多種編程語言，等等。它有914、781/782、771/772、731/732等多種型號?，F(xiàn)將國際市場上PLC、DCS與IPC的銷售情況對比如表一所示。
20世紀(jì)90年代以來，一種以工業(yè)PC、I/O裝置、監(jiān)控裝置、控制網(wǎng)絡(luò)組成的PC-based自動化系統(tǒng)的到迅速發(fā)展，成為了一種實現(xiàn)低成本工業(yè)控制自動化的重要途徑。基于PC控制系統(tǒng)的自動化系統(tǒng)基友更易于安裝和使用，有高級的診斷的強大功能，而且PC控制系統(tǒng)維護(hù)成本低，受到了中小型企業(yè)的青睞，因此它的迅速推廣也給PLC形成了巨大的的沖擊。PC-based具有強大的運算能力和開放標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)平臺和PCI接口，精美且低成本的顯示技術(shù)和組網(wǎng)能力 正在一步一步的占領(lǐng)更多的國內(nèi)國際市場，盡管高系統(tǒng)的可靠性略差，程序的循環(huán)周期比PLC較慢，但是工業(yè)PC為基礎(chǔ)的低成本工業(yè)控制自動化勢必將成為主流。
三、PLC在向微型化、網(wǎng)絡(luò)化、PC化和開放性方向發(fā)展
上個世紀(jì)80年代至90年代中期，是PLC發(fā)展最快的時期，年增長率一直保持為30～40%，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于機械、冶金、石油、化工、輕工、紡織、電力、電子、食品、 交通等行業(yè)，在工業(yè)自動化中起著舉足輕重的作用。在我國西門子的s7-300/400具有完整和全面的產(chǎn)品系列、規(guī)范的程序設(shè)計結(jié)構(gòu)。使用方便的編程軟件、極高的可靠性，使它成為大中型PLC的老大。有市場調(diào)查報告稱S7-300、400在國內(nèi)中型PLC的市場占有率為80%。2012年P(guān)LC市場規(guī)模達(dá)到79億元人民幣（含DIO），同比去年下滑9.2%，由于受OEM行業(yè)低迷影響首次出現(xiàn)負(fù)增長。2013年，PLC的單品價格現(xiàn)在只有去年的1/4-1/3，隨著自動化產(chǎn)業(yè)熱潮不斷升溫，2013年預(yù)計市場規(guī)模將達(dá)到90億元。2009-2015年中國大陸PLC市場的增長趨勢如下圖所示。
當(dāng)前，在工業(yè)自動化市場發(fā)展極為良好的情況下，PLC技術(shù)呈微型化、網(wǎng)絡(luò)化、PC化和開放性方向發(fā)展。
微型化：原有的PLC具有體積大而且價格昂貴的缺點，近年來PLC開始由整體結(jié)構(gòu)向小型模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展，增加了配置的靈活性，降低了成本。很多有名的PLC廠家相繼推出高速、高性能、小型、特別是微型的PLC。三菱的FXOS14點（8個24VDC輸入，6個繼電器輸出），其尺寸僅為58mm×89mm，僅大于信用卡幾個毫米。
網(wǎng)絡(luò)化：Ethernet技術(shù)的擴展是過程控制領(lǐng)域最大的發(fā)展趨勢之一，PLC也開始開始提供Ethernet接口，開始向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。
PC化：隨著軟PLC（Soft PLC）控制組態(tài)軟件的進(jìn)一步完善和發(fā)展，PC-based以其低成本正在逐步提高其控制的市場份額。
開放性：現(xiàn)在開發(fā)以PC為基、在WINDOWS平臺下，符合IEC1131-3國際標(biāo)準(zhǔn)的新一代開放體系結(jié)構(gòu)的PLC正在規(guī)劃中。
四、面向測控管一體化設(shè)計的DCS系統(tǒng)
DCS是分散控制系統(tǒng)（Distributed Control System）的簡稱，國內(nèi)習(xí)慣稱為集散控制系統(tǒng)。DCS系統(tǒng)是一項綜合了計算機（Computer）、通訊（Communication）、顯示（CRT）和控制（Control）等，實現(xiàn)分散控制、集中操作、分級管理的自動化控制技術(shù)。典型的DCS系統(tǒng)共有三個分級，第一層過程控制級主要是通過PLC或I/O模塊實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的基本控制；第二層控制管理級是通過監(jiān)控計算機實現(xiàn)對流程設(shè)備的上位機監(jiān)控；第三層生產(chǎn)管理層是通過計算機、服務(wù)器和局域網(wǎng)等實現(xiàn)和監(jiān)控計算機相連，從而達(dá)到隨時讀取現(xiàn)場信息目的，實現(xiàn)上層的生產(chǎn)管理。DCS和PLC的區(qū)別主要如下表二所示。
DCS系統(tǒng)在一些大型工業(yè)項目有非常廣泛的應(yīng)用，其中在發(fā)電、水泥、化工等領(lǐng)域中的作用明顯。當(dāng)前工業(yè)自動化控制與節(jié)能理念的推動，DCS市場再次迎來一個較大的市場機遇。2012年DCS系統(tǒng)發(fā)展勢頭強勁，市場營收超過2008年的峰值，但預(yù)估2013年銷售訂單會有所減少。DCS的主要發(fā)展趨勢：向綜合方向發(fā)展；向智能化發(fā)展；向工業(yè)PC化、專業(yè)化方向發(fā)展。將工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步引入DCS，將其完全網(wǎng)絡(luò)化 ，是DCS系統(tǒng)的主要發(fā)展目標(biāo)之一。
DCS主要生產(chǎn)廠家集中在美、日、德等國。如美國HONEYWELL的TDC3000＼MICROTDC3000，TDC3000X等；FOXBORO的I/AS；WAILEY的NETWORK90、INFI90；日本橫河的CENTUM、CS；YEWPACK的MARKII；德國SIEMENS的TELEPERM；ABB公司的MOD300、SIPAOS200等等。目前，我國的小型DCS系統(tǒng)已投入工業(yè)生產(chǎn)，大中型系統(tǒng)已在國家大型石化、冶金、電力等行業(yè)的百多個工程中推廣應(yīng)用。
五、控制系統(tǒng)正在向現(xiàn)場總線（FCS）方向發(fā)展
隨著計算機、通訊技術(shù)和控制技術(shù)的飛速發(fā)展，過程控制系統(tǒng)也逐漸由DCS發(fā)展到FCS（Field bus Control System）?，F(xiàn)場總線的出現(xiàn)標(biāo)志著工業(yè)控制技術(shù)領(lǐng)域又一新時代的開始?，F(xiàn)場總線（FCS）系統(tǒng)是一種采用智能化現(xiàn)場控制設(shè)備實現(xiàn)開放式、數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)的新型自動化控制系統(tǒng)。大力發(fā)展FCS系統(tǒng)可以實現(xiàn)現(xiàn)場儀表、設(shè)備實現(xiàn)智能化統(tǒng)一控制，控制更加全面、智能、高效、自動，符合控制系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展趨勢。FCS系統(tǒng)具有很強的抗干擾能力和將強的網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性，連接性，而且成本較低，組合安裝較為簡單方便，是一個極具發(fā)展?jié)摿Φ淖詣踊刂葡到y(tǒng)。傳統(tǒng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)之間的結(jié)構(gòu)差異如下圖一所示。
現(xiàn)在的我國的FCS165現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)已經(jīng)具備了先進(jìn)的DCS系統(tǒng)的全部功能，是符合國際發(fā)展潮流的新一代控制系統(tǒng)，它不僅填補了國內(nèi)的空白，而且技術(shù)更先進(jìn)，運行更加穩(wěn)定，質(zhì)量更加可靠，整體上已經(jīng)達(dá)到國際先進(jìn)水平。未來FCS系統(tǒng)應(yīng)該從改善系統(tǒng)實時性，克服本安防爆對總線中節(jié)點數(shù)和電纜長度的限制，實現(xiàn)可互操作性和信息處理現(xiàn)場化這三個方面進(jìn)行研究和探討，努力將FCS系統(tǒng)發(fā)展到更高水平。
六、儀器儀表技術(shù)在向數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、微型化方向發(fā)展
近年來，我國的儀器儀表技術(shù)發(fā)展迅猛，已經(jīng)有了很好地發(fā)展基礎(chǔ)和發(fā)展水平，這也為實現(xiàn)工業(yè)控制自動化提供了重要的保障。但是我國的儀器儀表技術(shù)較一些發(fā)達(dá)國家來說還是相對落后的，我國生產(chǎn)的儀器儀表多處于中低檔水平，與世界上先進(jìn)的儀器儀表技術(shù)還有很大的差距。目前國際上數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、微型化的產(chǎn)品逐漸成為主流，而我國的高檔次的儀器儀表多依賴于進(jìn)口，一些關(guān)鍵性的儀器儀表生產(chǎn)技術(shù)也完全依賴于國外。
最近幾年，我國工業(yè)安全事故頻發(fā)，作為在這些領(lǐng)域扮演重要角色的儀器儀表行業(yè)更是受到了前所未有的關(guān)注，不合格劣質(zhì)仿制品儀器嚴(yán)重制約了中國儀器儀表市場的發(fā)展。儀器儀表技術(shù)應(yīng)朝著數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、微型化、測控設(shè)備的PC化的方向發(fā)展。有重點的支持部分重要行業(yè)儀器自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展。
七、工業(yè)控制軟件正向先進(jìn)控制方向發(fā)展
目前我國自動化控制系統(tǒng)市場規(guī)模在2013年將會達(dá)到1311億元人民幣，整個中國自動化控制系統(tǒng)市場的年復(fù)合增長率在12%左右，預(yù)計到2015年將增長到3875億元，市場前景十分可觀。在這種情況下工業(yè)控制軟件也得到了前所未有的發(fā)展和應(yīng)用。工業(yè)控制軟件是一種伴隨著PC技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的應(yīng)用軟件，它是工控軟件的一個重要組成部分。工業(yè)控制軟件可先實現(xiàn)對工業(yè)控制系統(tǒng)的自動化和人性化管理，控制軟件越先進(jìn)就會使自動化控制程度越高。未來工業(yè)控制軟件的發(fā)展必然是向先進(jìn)控制方向發(fā)展，在先進(jìn)控制的基礎(chǔ)上將繼續(xù)向標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和開放性方向發(fā)展。
八、結(jié)語
近年來，國際上FCS、DCS、PLC、IPC、NC以及各類嵌入式控制裝置正處在快速發(fā)展之中，而我國的發(fā)展速度更位居于世界前列。因此我們要對我國的工業(yè)控制自動化技術(shù)發(fā)展前景充滿信心，各方共同努力使我國在工業(yè)控制自動化道路上越走越遠(yuǎn)，越走越寬廣。盡管一些技術(shù)正在不斷交融，不斷創(chuàng)新，給工業(yè)控制自動化技術(shù)的發(fā)展帶來了前所未有的挑戰(zhàn)，但是工業(yè)控制自動化技術(shù)仍是呈著不斷發(fā)展的態(tài)勢，我們應(yīng)該積極努力，開拓創(chuàng)新，加快工業(yè)化、自動化的步伐，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，不斷提高我國的工業(yè)生產(chǎn)力，促進(jìn)我國經(jīng)濟的又好又快發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 實驗平臺 系統(tǒng)集成 智能儀器
中圖分類號：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）02-0159-02
1 研究背景
近年來，工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)一直是工業(yè)自動化領(lǐng)域的研究熱點，以現(xiàn)場總線技術(shù)和工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)為代表的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)引發(fā)了工業(yè)自動化領(lǐng)域的重大變革，工業(yè)自動化正朝著網(wǎng)絡(luò)化、開放化、智能化和集成化的方向發(fā)展。
隨著基于工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的控制系統(tǒng)不斷增加，業(yè)界需要掌握工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的人才也越來越多，工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人才主要分為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)研發(fā)兩種類型，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用類型主要是進(jìn)行自動化系統(tǒng)集成，網(wǎng)絡(luò)研發(fā)類型主要是進(jìn)行智能儀器產(chǎn)品研發(fā)。按照CDIO工程教育標(biāo)準(zhǔn)中工程實踐場所的要求，建設(shè)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)實驗平臺，就需要滿足以上兩個方面的人才培養(yǎng)對實踐場所的要求。
現(xiàn)在高校教學(xué)中多強調(diào)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的作用和理論知識，但針對業(yè)界需求的實踐能力訓(xùn)練不足，工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)實驗平臺的使用對提高學(xué)生實踐能力具有重要意義。工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)實驗平臺的設(shè)計要解決三個關(guān)鍵問題：
1.1 系統(tǒng)架構(gòu)
工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)實驗平臺根據(jù)實際需求分為系統(tǒng)集成和智能儀器兩大部分，系統(tǒng)集成實驗裝置的特點是依托各工業(yè)自動化公司成熟的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)設(shè)備構(gòu)建工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。智能儀器實驗裝置的特點是依照工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)開放的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議設(shè)計智能儀器，使其可以集成到工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
1.2 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)
現(xiàn)階段工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)在國際上還沒有得到統(tǒng)一，這不僅限制了工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的推廣和應(yīng)用，很大程度上也限制了高校的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)。由于工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)可以應(yīng)用于過程控制、邏輯控制、運動控制等不同的系統(tǒng)，在軍事、航天、制造業(yè)、過程工業(yè)、樓宇自動化、汽車電子等領(lǐng)域均有應(yīng)用，不同領(lǐng)域的不同系統(tǒng)對工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的要求也不同，有的系統(tǒng)要求可靠性、有的系統(tǒng)要求靈活性、有的系統(tǒng)要求實時性、有的系統(tǒng)要求簡單以節(jié)省成本，現(xiàn)階段還沒有一種工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)得到所有領(lǐng)域的一致認(rèn)可，再加上各國工業(yè)自動化大公司的利益驅(qū)動，最終導(dǎo)致工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)繁多。
本工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)實驗平臺選擇的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)協(xié)議包括工業(yè)以太網(wǎng)、PROFIBUS、DeviceNet、CAN、Modbus，以上幾種工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)協(xié)議均符合國際標(biāo)準(zhǔn)，在我國具有一定的市場占有率，其中工業(yè)以太網(wǎng)、PROFIBUS、DeviceNet的學(xué)習(xí)側(cè)重于系統(tǒng)集成，而CAN、Modbus的學(xué)習(xí)側(cè)重于智能儀器。
1.3 實現(xiàn)技術(shù)
系統(tǒng)集成實驗裝置主要涉及PLC、工控機、變頻器、觸摸屏等課程相關(guān)知識，系統(tǒng)集成實驗裝置在實現(xiàn)技術(shù)上的優(yōu)點是簡單、可靠、上手快，缺點是很多技術(shù)細(xì)節(jié)不夠開放，系統(tǒng)硬件、軟件、通信協(xié)議都以“黑盒”形式出現(xiàn)，只能使用其外部接口，對其內(nèi)部設(shè)計不可見。
智能儀器實驗裝置主要涉及C語言程序設(shè)計、微型計算機原理、單片機、智能儀器等課程相關(guān)知識，智能儀器實驗裝置在實現(xiàn)技術(shù)上的優(yōu)點是技術(shù)細(xì)節(jié)開放，缺點是系統(tǒng)硬件、軟件、通信協(xié)議都需要自己設(shè)計開發(fā)，對學(xué)生要求高，且技術(shù)性能指標(biāo)不好保障。
2 系統(tǒng)集成實驗裝置設(shè)計
系統(tǒng)集成實驗裝置以邏輯控制、過程控制或運動控制系統(tǒng)為應(yīng)用背景，為了突出工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)開放性與互換性的特點，本實驗裝置采用了兩家公司的設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)集成，采用了信息層、控制層和設(shè)備層三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如圖1所示。
信息層工業(yè)以太網(wǎng)采用西門子公司的S7-300 PLC、臺達(dá)DVP28SV PLC、工控機、以太網(wǎng)交換機構(gòu)建星形局域網(wǎng)絡(luò)。控制層PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)采用西門子公司的S7-300 PLC作為PROFIBUS一類主站，TP177B觸摸屏作為PROFIBUS二類主站，PROFIBUS從站分別是西門子S7-200 PLC、ET200M遠(yuǎn)程IO模塊、MM440變頻器和臺達(dá)公司的DVP 28SV PLC。設(shè)備層采用DeviceNet網(wǎng)絡(luò)或者M(jìn)odbus網(wǎng)絡(luò)，采用臺達(dá)公司的DVP 28SV PLC作為主站，從站分別為遠(yuǎn)程IO模塊、變頻器和智能儀器。
3 智能儀器實驗裝置設(shè)計
智能儀器實驗裝置以智能儀器產(chǎn)品開發(fā)為應(yīng)用背景，以單片機為核心設(shè)計工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)通信接口。本實驗裝置采用了CAN和Modbus通信協(xié)議，一方面是由于這兩種協(xié)議實現(xiàn)簡單、應(yīng)用廣泛，另一方面是由于此兩種協(xié)議開發(fā)的設(shè)備可以作為系統(tǒng)集成實驗裝置的測試儀表，可以實現(xiàn)對工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析與研究，還可以實現(xiàn)設(shè)備層通信故障診斷。智能儀器實驗裝置的設(shè)計主要包括硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。
3.1 硬件設(shè)計
智能儀器實驗裝置硬件框圖如圖2所示，為了與理論課教學(xué)知識點緊密聯(lián)系，其中單片機選擇MSC51系列、過程輸入輸出模塊選擇ADC0809和DAC0832，用于數(shù)據(jù)采集和輸出控制。鍵盤模塊采用 4×4掃描鍵盤，用于學(xué)生實驗時進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入。顯示模塊選擇1602LCD，用于通信數(shù)據(jù)的實時顯示。CAN模塊選擇SJA1000控制器和PCA82C250驅(qū)動器、Modbus模塊選擇MAX485芯片。
3.2 軟件設(shè)計
結(jié)合單片機實踐教學(xué)經(jīng)驗，根據(jù)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)協(xié)議需求，進(jìn)行C語言程序設(shè)計。具有數(shù)據(jù)通信測試功能的智能儀器軟件設(shè)計程序流程圖如圖3所示，主程序主要負(fù)責(zé)現(xiàn)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)接口初始化、數(shù)據(jù)處理與輸出、按鍵處理和液晶顯示等功能，外部中斷子程序負(fù)責(zé)接收和處理CAN總線數(shù)據(jù)幀，串口中斷子程序負(fù)責(zé)接收和發(fā)送Modbus數(shù)據(jù)幀。
4 結(jié)語
按照CDIO工程教育標(biāo)準(zhǔn)中工程實踐場所的要求設(shè)計的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)實驗平臺緊密結(jié)合理論課程知識，體現(xiàn)了行業(yè)特點，在實踐教學(xué)中起到了很好的教學(xué)效果。采用系統(tǒng)集成和智能儀器兩種類型的實驗裝置的優(yōu)勢可以實現(xiàn)互補，對于學(xué)生今后實際工作崗位的選擇和發(fā)展方向的定位具有一定的指導(dǎo)意義。
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【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng) 工業(yè)控制 傳感器
一、前言
物聯(lián)網(wǎng)（The Internet of things）的概念是在1999年提出的，它的定義很簡單：“就是把所有物品通過射頻識別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通訊，實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理”。基于對工業(yè)控制PLC、DDC等的了解，延伸物聯(lián)全網(wǎng)的思路，物聯(lián)網(wǎng)與凱樂光電的拉絲光電設(shè)備工藝雖差幾何，但作為致力于弱電強控的人員，不得不革新思想、緊緊跟隨并深入探索關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)對工業(yè)控制的突破，為更節(jié)能、更高效、更精準(zhǔn)地服務(wù)于生產(chǎn)，下文將重點介紹從工業(yè)控制角度看物聯(lián)網(wǎng)的定義、看物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展、看傳感器在物聯(lián)網(wǎng)中的效用。
二、從工業(yè)控制看物聯(lián)網(wǎng)的定義
關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)人們熱議卻有時似懂非懂，對物聯(lián)網(wǎng)的定義至少有幾十種，都是不同領(lǐng)域?qū)＜覐牟煌I(lǐng)域定義的，比如：
（一）英語中“物聯(lián)網(wǎng)”一詞：Internet of Things，可譯成物的互聯(lián)網(wǎng)。
（二）國際電聯(lián)（ITU）關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)的定義：是一個具有可識別，可定位的傳感網(wǎng)絡(luò)。
（三）經(jīng)過與無線網(wǎng)絡(luò)（也含固定網(wǎng)絡(luò)）連接，使物體與物體之間實現(xiàn)溝通和對話，人與物體之間實現(xiàn)溝通與對話。能實現(xiàn)上述功能的網(wǎng)稱為物聯(lián)網(wǎng)。
作者比較贊成如下定義：一種基于泛網(wǎng)及其多制式、多系統(tǒng)、多終端等的綜合網(wǎng)絡(luò)――或稱為廣義物聯(lián)網(wǎng)。工業(yè)控制指的工業(yè)自動化控制，主要利用電氣、軟件、機械搭配實現(xiàn)控制功能。作者比較形象的理解物聯(lián)網(wǎng)為工業(yè)控制的生活版，工業(yè)控制是基于工業(yè)自動化而化而來，對比物聯(lián)網(wǎng)就是基于生活自動化而來的。
三、從工業(yè)控制看物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展
在光纖拉絲工藝自動化控制的過程中，，物聯(lián)網(wǎng)有極其重要作用，不管是從過程控制、系統(tǒng)反饋、精度調(diào)節(jié)等方面無不凸顯其舉足輕重的作用，如拉絲塔、篩選等設(shè)備的工控主要基于傳感器的信號控制反饋進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)集中到工控機，進(jìn)而進(jìn)行優(yōu)化處理，最后通過各種執(zhí)行器進(jìn)行工作。從工業(yè)控制看，物聯(lián)網(wǎng)向下可以連接眾傳感器，時時信息全掌控，全面不間斷的過程控制，即便應(yīng)用在工業(yè)中隨時監(jiān)控產(chǎn)品質(zhì)量并及時反饋，將整個生產(chǎn)過程系統(tǒng)化，也更將高效節(jié)能；向上可以連接云端、服務(wù)器接而跨入大數(shù)據(jù)時代，讓生活變得更智能，并且也不僅僅像工控機一樣，只能一臺工控機控制一套設(shè)備，多終端的控制讓生活中的一切變的更便捷，所以人們極力追捧也正因物聯(lián)網(wǎng)讓人極有“運籌帷幄，決勝千里之外”的張良之風(fēng)，可見隨著人們的喜愛，市場的有力需求，必將帶來物聯(lián)網(wǎng)今后的高速發(fā)展甚至爆發(fā)。
四、從工業(yè)控制看傳感器在物聯(lián)網(wǎng)中的效用
然而，基于上述對物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的預(yù)想，物聯(lián)網(wǎng)卻尚未大肆攻城略地，想來必有原因，從工業(yè)控制的發(fā)展過程來看，現(xiàn)有的潛在客戶不是原因，原因可能只在價格，而價格居高不下的原因又是什么呢？從工業(yè)控制的原理看，自動化控制都應(yīng)該有三大部分組成：CPU、傳感器、執(zhí)行器。CPU的發(fā)展早已可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足，而且各種云服務(wù)器也早已嚴(yán)陣以待；執(zhí)行器或執(zhí)行機構(gòu)大多是機械部件，以現(xiàn)在的機械工藝水平，大膽的推測其不足以影響物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的步伐；傳感器的組成則五花八門、各不統(tǒng)一，成了裹足不前的根源所在。所以基于此推理，簡述關(guān)于各種傳感器在物聯(lián)網(wǎng)中的實際效用，下面根據(jù)傳感器大致的應(yīng)用方式給予分類介紹：
（一）液位傳感器：利用流體靜力學(xué)原理測量液位，是壓力傳感器的一項重要應(yīng)用，拉絲爐工藝?yán)鋮s水應(yīng)急水箱、冷卻塔、定壓水箱等的信號反饋無不是液位傳感器的功勞，更大范圍適用于石油化工、冶金、電力、制藥、供排水、環(huán)保等系統(tǒng)和行業(yè)的各種介質(zhì)的液位測量。
（二）速度傳感器：是一種將非電量（如速度、壓力等）的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏孔兓膫鞲衅?，適用于速度監(jiān)測，像篩選機速度控制雖然表面是通過伺服驅(qū)動進(jìn)行控制，看似與傳感器無關(guān)，但卻是電機主軸端速度編碼器的功勞。
（三）濕度傳感器：分為電阻式和電容式兩種，產(chǎn)品的基本形式都為在基片涂覆感濕材料形成感濕膜。空氣中的水蒸汽吸附于感濕材料后，元件的阻抗、介質(zhì)常數(shù)發(fā)生很大的變化，從而制成濕敏元件，適用于濕度監(jiān)測，最典型的是拉絲塔潔凈區(qū)內(nèi)的溫濕度表的應(yīng)用。
（四）氣敏傳感器：是一種檢測特定氣體的傳感器，適用于一氧化碳?xì)怏w、瓦斯氣體、煤氣、氟利昂（R11、R12）、呼氣中乙醇、人體口腔口臭的檢測等，如公司所有消防控制的煙感傳感器、拉絲爐內(nèi)氣體流量控制傳感器、UV保溫爐內(nèi)的氣體保護(hù)傳感器等。
（五）壓力傳感器：是工業(yè)實踐中最為常用的一種傳感器，其中DDC空調(diào)控制的壓力和壓差傳感器屬最常見，其高度靈敏性和反饋性信號為室內(nèi)或廠區(qū)恒溫恒壓等特征大大提高控制效率，也為物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)控制內(nèi)屢立戰(zhàn)功。
（六）激光傳感器：利用激光技術(shù)進(jìn)行測量的傳感器，如激光水平儀就是我們喜聞樂見的激光傳感器，廣泛應(yīng)用于國防、生產(chǎn)、醫(yī)學(xué)和非電測量等。
（七）紅外線傳感器：利用紅外線的物理性質(zhì)來進(jìn)行測量的傳感器，常用于無接觸溫度測量、氣體成分分析和無損探傷，常用于無接觸溫度測量、氣體成分分析和無損探傷，應(yīng)用在醫(yī)學(xué)、軍事、空間技術(shù)和環(huán)境工程等。
五、結(jié)束語
雖然，物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈包括傳感器和芯片供應(yīng)商、應(yīng)用設(shè)備提供商、網(wǎng)絡(luò)運營及服務(wù)提供商、軟件與應(yīng)用開發(fā)商和系統(tǒng)集成商。但是，作為“金字塔”的塔座，傳感器將會是整個鏈條需求總量最大和最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)。傳感器是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支撐、應(yīng)用的支撐和未來泛在網(wǎng)的支撐，傳感器感知了物體的信息，RFID賦予它電子編碼，傳感網(wǎng)到物聯(lián)網(wǎng)的演變是信息技術(shù)發(fā)展的階段表征。
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作者簡介：
1.孫豐寶（1988-），男，籍貫山東省濟南市，長江大學(xué)本科學(xué)歷，現(xiàn)任職于湖北凱樂光電有限責(zé)任公司設(shè)備部，主要職責(zé)為光纖拉絲塔區(qū)電氣設(shè)備以及工業(yè)控制的日常運營工作。此前曾于2013年4月至9月期間，協(xié)同中國電子第十一設(shè)計院完成凱樂光電空調(diào)DDC自動化控制安裝及調(diào)試工作，期間還參與工藝?yán)鋮s水和冷卻循環(huán)水等PLC安裝調(diào)試等工作，后又專注于大直徑拉絲爐、雙收線等工藝設(shè)備的電氣工作，也因此對于弱電工控等有較全面認(rèn)識了解。
隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，工業(yè)控制技術(shù)也不斷創(chuàng)新和完善，PLC技術(shù)在現(xiàn)代工業(yè)控制中有著非常廣泛的應(yīng)用。PLC技術(shù)在推動工業(yè)控制自動化、現(xiàn)代化發(fā)展方面發(fā)揮著非常關(guān)鍵的作用，進(jìn)一步深入研究PLC技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)通訊和數(shù)據(jù)庫技術(shù)的結(jié)合具有重要意義。本文結(jié)合PLC技術(shù)的相關(guān)理論對基于PLC技術(shù)的工業(yè)控制系統(tǒng)的設(shè)計進(jìn)行探討。
【關(guān)鍵詞】PLC 工業(yè)控制 系統(tǒng) 設(shè)計
1 PLC技術(shù)簡介
PLC是可控編程控制器的簡稱，是一項專門應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境下的數(shù)字運算電子裝置和技術(shù)。在工業(yè)生產(chǎn)實踐中采用PLC技術(shù)進(jìn)行工業(yè)系統(tǒng)的控制，通過可以編制程序的存儲器進(jìn)行內(nèi)部的存儲并實現(xiàn)邏輯、順序、計時、計數(shù)等運算，然后經(jīng)過數(shù)字式或者模擬式的輸入和輸出控制機械的生產(chǎn)操作。PLC技術(shù)與外部配合設(shè)備是一個有機的整體，在設(shè)計的過程中遵循易于實現(xiàn)工業(yè)控制、便于擴展的原則，通過這一系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)高效、精確的控制。隨著技術(shù)的成熟和研究的進(jìn)一步深入，基于PLC的現(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)，配合工業(yè)以太網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)通訊以及數(shù)據(jù)庫等計算機技術(shù)，實現(xiàn)全自動、高精度高效率的生產(chǎn)線控制成為重要的發(fā)展趨勢。
2 基于PLC技術(shù)的工業(yè)控制系統(tǒng)設(shè)計
2.1 PLC程序的設(shè)計
PLC程序的設(shè)計是實現(xiàn)生產(chǎn)線上所有執(zhí)行活動的基礎(chǔ)，主要包括數(shù)據(jù)采集、控制順序、數(shù)據(jù)處理等方面。PLC系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括中央處理器（CPU）、存儲器、輸入輸出模塊以及電源模塊等，其中最重要的便是主機模塊，CPU模塊對整個程序的實現(xiàn)與控制發(fā)揮著決定性的作用。通過中央處理器能夠?qū)τ脩舻臄?shù)據(jù)及程序等進(jìn)行存儲，并對現(xiàn)場需要的數(shù)據(jù)、裝置的工作狀態(tài)進(jìn)行采集與輸入，然后根據(jù)這些數(shù)據(jù)信息對內(nèi)部電路、電源等進(jìn)行診斷和監(jiān)督。存儲器在本質(zhì)上來說是一種半導(dǎo)體的電路，實現(xiàn)單向的傳輸與控制，其中重要的特點是其具有記憶功能。內(nèi)部存儲器具有兩種類型，一種是屬于系統(tǒng)程序的存儲器，另一種是用戶存儲器，其中系統(tǒng)程序存儲器主要實現(xiàn)系統(tǒng)程序的存儲，如編譯程序、管理程序以及監(jiān)控程序等。PLC系統(tǒng)的電源模塊負(fù)責(zé)為各個工作模塊提供能量，是系統(tǒng)的基礎(chǔ)組成部分。PLC程序的設(shè)計主要是根據(jù)生產(chǎn)線上的實際工作需求進(jìn)行策劃與設(shè)計，在硬件設(shè)備上實現(xiàn)自動、半自動的控制操作。PLC系統(tǒng)的控制模式有手動控制模式、半自動控制模式、自動控制模式三種。手動控制模式是在生產(chǎn)線保持調(diào)試的狀態(tài)之下，通過文本顯示器進(jìn)行人工的調(diào)整與測試；半自動模式則是在此情況下，系統(tǒng)通過半自動的動作實現(xiàn)控制；自動模式則是在生產(chǎn)線保持在自動生產(chǎn)的狀態(tài)上，進(jìn)行自我的閉環(huán)反饋與調(diào)節(jié)，通過遠(yuǎn)程主控PC實現(xiàn)控制。
2.2 主控PC程序設(shè)計
主控PC程序的設(shè)計是PLC工業(yè)控制系統(tǒng)設(shè)計中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，主控PC的設(shè)計有效地結(jié)合了PLC、界面與動畫PC，能夠更好地實現(xiàn)人機結(jié)合，實現(xiàn)自動化、人性化的控制。在進(jìn)行主控PC程序設(shè)計的過程中，首先要考慮程序主體的設(shè)計，由于工作控制系統(tǒng)具有一定的復(fù)雜性和繁瑣性，在設(shè)計中要選擇現(xiàn)代、簡便的程序設(shè)計方法，根據(jù)實際生產(chǎn)線的需求合理劃分功能模塊，保證整個系統(tǒng)的功能性、合理性。其次，從各個分模塊來講，要將程序模塊進(jìn)行有效的劃分，保證各模塊相互銜接、功能獨立、配合；然后將各模塊分別進(jìn)行調(diào)試，使其功能能夠充分發(fā)揮。最后將整個程序模塊進(jìn)行綜合研究，使各模塊之間能夠形成一個有機的整體，實現(xiàn)綜合的性能。主控PC程序的設(shè)計主要包括PLC通訊模塊設(shè)計、數(shù)據(jù)庫模塊設(shè)計等，能夠?qū)崿F(xiàn)主控PC與PLC兩者之間的數(shù)據(jù)傳輸和命令的傳遞；通過主控PC程序的設(shè)計還能夠與界面、動畫間數(shù)據(jù)和命令的傳遞與交流。主控PC程序的設(shè)計是整個工業(yè)自動控制系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，程序設(shè)計的高效、精確與否直接影響整個的生產(chǎn)控制過程，因此加強PLC程序的設(shè)計，進(jìn)一步完善與深入發(fā)展具有非常重要的意義。
2.3 動畫及界面PC程序設(shè)計
在整個工業(yè)生產(chǎn)控制系統(tǒng)中界面PC是操作的基礎(chǔ)和平臺，通過用戶界面將系統(tǒng)的工作狀態(tài)進(jìn)行反饋，操作人員根據(jù)這一反饋結(jié)果做出相應(yīng)的操作，實現(xiàn)對生產(chǎn)線的控制。生產(chǎn)線的控制是由操作人員、界面PC以及內(nèi)部程序控制系統(tǒng)密切配合實現(xiàn)的，其中動畫PC是模擬的平臺，能夠?qū)嶋H生產(chǎn)線進(jìn)行模擬。在PLC工業(yè)控制中，以界面PC實現(xiàn)生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的操作，并實時向主控PC發(fā)送相應(yīng)的控制命令、接收相應(yīng)的反饋信息，實現(xiàn)交互的反饋與配合。動畫PC則是模擬生產(chǎn)線上的工作狀態(tài)，接收主控PC發(fā)送的實時信息，模擬當(dāng)前的生產(chǎn)動態(tài)。
3 基于PLC的控制系統(tǒng)的調(diào)試與實現(xiàn)
基于PLC的工業(yè)控制系統(tǒng)的調(diào)試與實現(xiàn)包括調(diào)試、測試、驗收等過程，以滿足生產(chǎn)線需要。在PLC控制系統(tǒng)中模塊調(diào)試主要是對PLC軟件系統(tǒng)及硬件設(shè)備進(jìn)行調(diào)試，綜合考慮外界因素對設(shè)備的影響，同時對生產(chǎn)線系統(tǒng)進(jìn)行初始化設(shè)置，以更好地滿足生產(chǎn)線要求。將內(nèi)部程序設(shè)計、PC設(shè)計完備后，操作人員通過界面PC進(jìn)行實際操作，完成對生產(chǎn)線全面的控制。衡量工業(yè)控制系統(tǒng)生產(chǎn)性能指標(biāo)主要包括生產(chǎn)效率、工作時間、工作人數(shù)、工作復(fù)雜程度、安全程度、靈活程度等，在設(shè)計的過程中也是通過這些性能指標(biāo)進(jìn)行初步的設(shè)計與估測，不斷反饋與優(yōu)化，逐步達(dá)到擬定的技術(shù)要求。
4 總結(jié)
工業(yè)發(fā)展在促進(jìn)國民經(jīng)濟增長中發(fā)揮著舉足輕重的作用，基于PLC的工業(yè)控制系統(tǒng)能夠大大提高生產(chǎn)效率。深入研究和優(yōu)化PLC工業(yè)控制系統(tǒng)的設(shè)計是推動工業(yè)控制自動化、現(xiàn)代化的重要途徑，主要包括PLC程序的設(shè)計、主控PC程序的設(shè)計以及動畫、界面PC程序設(shè)計等。
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作者單位
關(guān)鍵詞：工業(yè)計算機控制系統(tǒng)應(yīng)用
在工業(yè)自動化體系中，一個重要的角色就是工業(yè)控制計算機，即IPC，或者叫產(chǎn)業(yè)PC。工業(yè)生產(chǎn)過程進(jìn)行計算機控制是提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本、減少環(huán)境污染的必由之路，計算機控制系統(tǒng)已成為生產(chǎn)設(shè)備及過程控制等重要的組成部分，它代替人的思維成為工業(yè)設(shè)備及工藝過程控制、產(chǎn)品質(zhì)量控制的指揮和監(jiān)督中心。工業(yè)生產(chǎn)過程的計算機控制系統(tǒng)，隨著計算機的進(jìn)步、工業(yè)生產(chǎn)工藝過程控制要求的提高和生產(chǎn)管理的完善而不斷發(fā)展。
一、工業(yè)計算機控制系統(tǒng)的組成
工業(yè)自動化體系主要包括工業(yè)自動化軟件、硬件和系統(tǒng)三大部分。作為20世紀(jì)現(xiàn)代制造領(lǐng)域中最重要的技術(shù)之一，工業(yè)控制自動化技術(shù)主要解決生產(chǎn)效率與一致性問題。自動化系統(tǒng)與計算機信息科學(xué)的緊密結(jié)合，給工業(yè)生產(chǎn)過程帶來了新的技術(shù)革新。
工業(yè)計算機控制系統(tǒng)（CCS)是應(yīng)用計算機參與控制并借助一些輔助部件與被控對象相聯(lián)系，以獲得一定控制目的而構(gòu)成的系統(tǒng)。計算機控制系統(tǒng)由控制部分和被控對象組成，其控制部分包括硬件部分和軟件部分，這不同于模擬控制器構(gòu)成的系統(tǒng)只由硬件組成。計算機控制系統(tǒng)軟件包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。系統(tǒng)軟件一般包括操作系統(tǒng)、語言處理程序和服務(wù)性程序等，它們通常由計算機制造廠為用戶配套，有一定的通用性。應(yīng)用軟件是為實現(xiàn)特定控制目的而編制的專用程序，如數(shù)據(jù)采集程序、控制決策程序、輸出處理程序和報警處理程序等。它們涉及被控對象的自身特征和控制策略等，由實施控制系統(tǒng)的專業(yè)人員自行編制。
目前工業(yè)計算機控制系統(tǒng)按結(jié)構(gòu)層次基本上劃分為：直接數(shù)字控制（DDC）系統(tǒng)、監(jiān)督控制（SCC）系統(tǒng)、集散型控制系統(tǒng)（DCS）、遞階控制系統(tǒng) （HCS）和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）等幾種，其中DCS是融 DDC 系統(tǒng)、SCC 系統(tǒng)及整個工廠的生產(chǎn)管理為一體的高級控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)克服了其他控制系統(tǒng)中存在的“危險集中”問題，具有較高的可靠性和實用性。但是，為了進(jìn)一步適合現(xiàn)場的需要，DCS 也在不斷更新?lián)Q代，近年來，集計算機、通信、控制三種技術(shù)為一體的第五代過程控制體系結(jié)構(gòu)，即現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，成為國內(nèi)外計算機過程控制系統(tǒng)一個重要的發(fā)展方向。
二、計算機控制在工業(yè)自動化的設(shè)計和應(yīng)用
工業(yè)生產(chǎn)過程中廣泛應(yīng)用了工業(yè)控制自動化技術(shù)，來實現(xiàn)對工業(yè)生產(chǎn)過程實現(xiàn)檢測、控制、優(yōu)化、調(diào)度、管理和決策，以達(dá)到提高產(chǎn)品品質(zhì)和產(chǎn)量、降低生產(chǎn)消耗、確保安全等目的。那么如何實現(xiàn)工業(yè)計算機控制呢？現(xiàn)在介紹設(shè)計思路如下：
（1）計算機控制系統(tǒng)設(shè)計的一般步驟
計算機控制系統(tǒng)的設(shè)計，隨被控對象、設(shè)備種類、控制方式等的不同而不同，但系統(tǒng)設(shè)計的基本步驟大體類似，一般包括系統(tǒng)設(shè)計分析、確定控制算法、系統(tǒng)總體設(shè)計、硬件設(shè)計、軟件設(shè)計以及系統(tǒng)調(diào)試等。下面分別作一些介紹。①確定控制方案：開環(huán)？閉環(huán)？單環(huán)？多環(huán)？DCC？SCC？DCS？ ②確定系統(tǒng)的構(gòu)成方式：要求高：工控機；要求低：單回路控制器、低檔PLC或總線式工控機。③現(xiàn)場設(shè)備選擇：傳感器、變送器和執(zhí)行器型號和類型的選擇
（2）確定控制算法
控制算法的選擇非常重要，它的好壞關(guān)系到整個控制系統(tǒng)的成敗。注意點：① 所選擇的控制算法是否能滿足對系統(tǒng)的動態(tài)過程、穩(wěn)態(tài)精度和穩(wěn)定性的要求。② 各種控制算法提供了一套通用的計算公式，但具體到一個控制對象上，必須有分析地選用。③ 當(dāng)控制系統(tǒng)比較復(fù)雜時，其控制算法一般也比較復(fù)雜，使整個控制系統(tǒng)的實現(xiàn)比較困難。合理簡化，再完善。
（3）系統(tǒng)硬、軟件的設(shè)計
在計算機控制系統(tǒng)中，一些控制功能既能用硬件實現(xiàn)，也能用軟件實現(xiàn)。因此在系統(tǒng)設(shè)計時，硬、軟件的功能劃分應(yīng)綜合考慮。硬件速度快、可減輕主機的負(fù)擔(dān)、但要增加成本；軟件可以增加控制的靈活性，減少成本，但要占用更多的主機時間。①硬件設(shè)計：包括輸入、輸出接口電路的設(shè)計，輸入、輸出通道設(shè)計和操作控制臺的設(shè)計。
要設(shè)計出硬件原理圖、印刷電路板、機架施工圖等。②軟件設(shè)計：硬件設(shè)計好了后，系統(tǒng)的功能主要依賴軟件。要繪制程序總體流程圖和各功能模塊流程圖，編制程序清單，編寫程序說明。
（4）系統(tǒng)調(diào)試
系統(tǒng)調(diào)試包括系統(tǒng)硬件、軟件分調(diào)與聯(lián)調(diào)，系統(tǒng)模擬調(diào)試和現(xiàn)場投運。調(diào)試過程往往是先分調(diào)、再聯(lián)調(diào)，有問題再回到分調(diào)，加以修改后再聯(lián)調(diào)，反復(fù)進(jìn)行，直到達(dá)到設(shè)計要求為止。
（5）工業(yè)計算機系統(tǒng)的維護(hù)
提高計算機控制系統(tǒng)的可靠性和可維修性的常用方法：a 提高元器件的可靠性；b 采用冗余技術(shù)；c 采取抗干擾措施；d 采用故障診斷；e系統(tǒng)的恢復(fù)技術(shù)；f 軟件可靠性技術(shù)。
總之，工業(yè)計算機控制系統(tǒng)應(yīng)用總體思想具備：①系統(tǒng)操作性能好，硬件和軟件要使用方便和維修方便；②可靠性高；③通用性好，便于擴充；④實時性強；⑤設(shè)計周期短、價格便宜。至于具體的系統(tǒng)設(shè)計和總線類型的選擇由于篇幅原因不再詳述了，感興趣的讀者可以查閱相關(guān)資料進(jìn)行學(xué)習(xí)。
【關(guān)鍵詞】工業(yè)自動化；改造；應(yīng)用
引 言
工業(yè)自動化作為現(xiàn)代先進(jìn)工業(yè)科學(xué)的核心技術(shù)，是工業(yè)現(xiàn)代化的物質(zhì)基石和重要標(biāo)志。但是，褚健指出，現(xiàn)今我國整個裝備領(lǐng)域，無論是過程裝備，還是機械裝備，整體的效能都很低，高端裝備自主率低，處于產(chǎn)業(yè)鏈的低端。我們國家的勞動生產(chǎn)率低，只達(dá)到發(fā)達(dá)國家的20％~30％，甚至更低。因此，不斷的去研究和探討我國工業(yè)自動化改造、發(fā)展和戰(zhàn)略的方向，對我國工業(yè)化的發(fā)展有著長遠(yuǎn)的現(xiàn)實意義、時代意義。作者結(jié)合我國工業(yè)現(xiàn)代化的實際，提出了工業(yè)自動化改造的方向，并對其技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了探討。
1、工業(yè)自動化的改造方向
劉運昭研究指出，分布式、開放式和信息化，將會是工業(yè)自動化的發(fā)展方。設(shè)備的自動化控制依靠模擬量控制，具備記錄、匯總、分析信息與數(shù)據(jù)的功能。同時，對設(shè)備生產(chǎn)狀態(tài)進(jìn)行全面的監(jiān)督，在生產(chǎn)設(shè)備的操作發(fā)生意外或者參數(shù)設(shè)定不當(dāng)，發(fā)生突發(fā)事件的情況下，設(shè)備具有一定的應(yīng)變與緊急控制的能力，防止事故發(fā)生與造成損失。根據(jù)現(xiàn)在工業(yè)自動化發(fā)展現(xiàn)在，以及要解決的問題，工業(yè)自動化具有以下的改造方向。
1.1 未來PLC
目前，PLC正向著微型化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，結(jié)構(gòu)和性能的PC化將是未來PLC發(fā)展的一個主要趨勢。現(xiàn)今，Ethernet技術(shù)的擴展，是控制領(lǐng)域一個重要的發(fā)展趨勢，Ethernet接口開始被現(xiàn)有的PLC生產(chǎn)企業(yè)向客戶提供，加大了PLC控制系統(tǒng)的開放性。（賀章波.我國工業(yè)自動化的發(fā)展方向.中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2010，（19）：159-159.）
1.2 由DCS到FCS的發(fā)展
現(xiàn)場總線的FCS防線是本著分散化、全數(shù)字化的標(biāo)準(zhǔn)，并盡可能的全開放和互操作的最新工業(yè)生產(chǎn)控制自動化系統(tǒng)?，F(xiàn)場總線技術(shù)使得監(jiān)測控制設(shè)備具有了計算和通信的雙重能力，即所謂的“智能化”。同時，對信號的測量、傳輸以及控制精度的提高，都有著很大的影響，而且，也非常有利于系統(tǒng)、設(shè)備功能的的提高。FCS成為工業(yè)自動化改造發(fā)展的趨勢之一，它通過改變傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，采用全數(shù)字通信方式，形成了一個新型的網(wǎng)絡(luò)集成全分布系統(tǒng)，F(xiàn)CS具有開放式、全分布、智能化、可互操作性、適應(yīng)現(xiàn)場環(huán)境強等特點，形成了一個從測控設(shè)備到監(jiān)控計算機的實時、雙向、全數(shù)字化、多節(jié)點的通信網(wǎng)絡(luò)，順應(yīng)了發(fā)展控制網(wǎng)絡(luò)的要求。
1.3 由工業(yè)控制自動化軟件到APC的發(fā)展
工業(yè)控制自動化軟件將會從人機界面向著先進(jìn)控制的方向發(fā)展，即APC。現(xiàn)階段，APC策略主要包括：自適應(yīng)控制、魯棒控制和預(yù)測控制，尤其是智能控制，它的下屬分支還包含專家系統(tǒng)、灰色預(yù)測、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。
2、工業(yè)自動化的應(yīng)用
2.1 在鍋爐機組中的應(yīng)用
鍋爐設(shè)備是一個多輸入、多輸出，且相互關(guān)聯(lián)的復(fù)雜系統(tǒng)，對應(yīng)的控制系統(tǒng)是一個典型的多變量、純滯后、強耦合的復(fù)雜控制系統(tǒng)。為了構(gòu)建一個可靠的、安全的、智能隨動的工業(yè)自動化控制系統(tǒng)，以技術(shù)成熟的工業(yè)控制機為控制核心，采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號，以變送器和執(zhí)行器為基礎(chǔ)的現(xiàn)場儀表，按需補充監(jiān)測控制點，是保障鍋爐安全而平穩(wěn)的運行基礎(chǔ)。同時，工業(yè)自動化控制技術(shù)在控制策略和軟件實現(xiàn)上，可以較好的解決多變量解耦關(guān)系以及滯后響應(yīng)問題。
在工業(yè)自動化控制系統(tǒng)設(shè)計上，采用集中控制，但分散驅(qū)動的集散控制思想，并采用標(biāo)準(zhǔn)的多層結(jié)構(gòu)進(jìn)行開發(fā)，從而，實現(xiàn)鍋爐系統(tǒng)采集、存儲、監(jiān)測、圖形、報表、管理、控制、保護(hù)、報警等功能的一體化。同時，整個鍋爐系統(tǒng)充分考慮工業(yè)自動化控制的先進(jìn)性、開放性、可靠性、穩(wěn)定性、安全性等原則，利用面向?qū)ο筮M(jìn)行分析、設(shè)計的技術(shù)，將系統(tǒng)模塊化、集成化。因此，鍋爐系統(tǒng)充分體現(xiàn)了工業(yè)自動化的應(yīng)用。
2.2 在變電站中的應(yīng)用工業(yè)自動化在變電站中的應(yīng)用，給變電站系統(tǒng)帶來了集中結(jié)構(gòu)與分散結(jié)構(gòu)的結(jié)合、全分散式的分布結(jié)構(gòu)、通信協(xié)議的使用等結(jié)構(gòu)變化，實現(xiàn)了對變電站內(nèi)部的監(jiān)控，包括數(shù)據(jù)采集及其處理、系統(tǒng)監(jiān)視與報警、遠(yuǎn)程通信與控制、人機交換和歷史數(shù)據(jù)記錄等；對變電站控制的實時調(diào)節(jié)，通過監(jiān)控畫面對可控的自動化設(shè)備實施分合等操作控制，對可調(diào)的自動化設(shè)備實施升降等操作控制，對需要保護(hù)的自動化控制設(shè)備要進(jìn)行定值的查詢和設(shè)定；變電站與計算機的互訪閉鎖，建立與控制臺計算機的互訪通信，使得控制能夠相互閉鎖等功能。
2.3 在油田中的應(yīng)用對于自動化技術(shù)在整裝油田站場的應(yīng)用設(shè)計，需要根據(jù)整裝油田的實際生產(chǎn)特點和規(guī)模，還有集輸工藝和投入、產(chǎn)出比率等指標(biāo)全面綜合的進(jìn)行考慮。
2.3.1整裝油田
集中處理站即聯(lián)合站，控制功能不宜過于強烈，控制系統(tǒng)的規(guī)模不宜過于太大，最好利用控制室的計算機系統(tǒng)進(jìn)行集中的監(jiān)測控制；對于大型的油田氣接轉(zhuǎn)站，若對于數(shù)據(jù)的計量有特殊的要求，可利用工業(yè)控制機或可編程序控制器(NIPLC)來完成；而對于那些工藝流程比較簡單，而且檢測控制參數(shù)又比較少的油氣田站場，最好使用小型的計算機控制系統(tǒng)，或者油田專用的監(jiān)控裝置設(shè)備實施監(jiān)測控制。
2.3.2沙漠或其他的自然條件比較惡劣的油氣田站
對于此類的油氣田站場來說，自動化控制技術(shù)的應(yīng)用在配置上有著特殊的要求，要保證油氣田的接轉(zhuǎn)站和井口等處可以實現(xiàn)無人值守，在聯(lián)臺站內(nèi)實施集中的監(jiān)測控制。針對于全油田，最好使用性價比適中的SCADA系統(tǒng)(即監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng))，進(jìn)行集中的監(jiān)測控制與管理。
2.3.3整裝氣田
為了對油氣田進(jìn)行合理的開發(fā)，科學(xué)的管理，保障和提高整個集輸系統(tǒng)的可靠性，保障和保護(hù)人身和設(shè)備的安全、平穩(wěn)供氣和周圍環(huán)境，自動化控制系統(tǒng)應(yīng)采用SCADA系統(tǒng)，實施數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視和遠(yuǎn)程控制油氣田所歸屬的站場的工藝參數(shù)，自動化控制管理整裝油氣田統(tǒng)一的生產(chǎn)運行。
關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng) 工業(yè)管理 應(yīng)用
1 網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)
1.1網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的概述
網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)簡稱為NCS，網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)是綜合自動化技術(shù)發(fā)展的必然趨勢，是控制技術(shù)、計算機技術(shù)和通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物?？刂葡到y(tǒng)是用來管理、控制和監(jiān)測其他設(shè)備或裝置運行的系統(tǒng)。人類的生產(chǎn)活動和科學(xué)實驗活動，無不表現(xiàn)為過程?？刂葡到y(tǒng)的最基本功能之一就是過程控制。狹義的說，過程控制是專指工業(yè)生產(chǎn)工程的控制，包括對離散系統(tǒng)的過程控制和對連續(xù)過程的控制?，F(xiàn)代控制系統(tǒng)還具有狀態(tài)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集、設(shè)定值控制以及閉環(huán)控制等功能?？刂葡到y(tǒng)為了發(fā)出控制命令、設(shè)置控制量或?qū)崿F(xiàn)閉環(huán)控制，必須從被控對象取得相應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，也就是說，數(shù)據(jù)采集和測量是控制的基礎(chǔ)。其中數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是控制系統(tǒng)的一部分。網(wǎng)絡(luò)化控制技術(shù)在工業(yè)加熱爐、工業(yè)鍋爐和電廠鍋爐濕法煙氣脫硫中起著重要性的作用。
1.2網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的工程應(yīng)用
互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與企業(yè)以太網(wǎng)控制技術(shù)的結(jié)合能夠形成網(wǎng)絡(luò)控制模式，從而能夠?qū)崿F(xiàn)企業(yè)內(nèi)部的遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程管理和遠(yuǎn)程維護(hù)，這會給企業(yè)帶來更大的經(jīng)濟效益，使得各行業(yè)綜合自動化水平從集散控制技術(shù)和直接數(shù)字控制上升到一個更高的高度，即網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)是控制技術(shù)、計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等共同發(fā)展的結(jié)晶。網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的工程應(yīng)用就是利用NCS的系統(tǒng)集成技術(shù)構(gòu)造整個工業(yè)企業(yè)的管理與控制一體化的綜合自動化系統(tǒng)。所謂系統(tǒng)集成就是根據(jù)工業(yè)企業(yè)的需要，適當(dāng)選擇各種NCS的軟、硬件設(shè)備，經(jīng)過相關(guān)人員的集成設(shè)計、安裝調(diào)試和應(yīng)用開發(fā)等大量技術(shù)性工作，使集成后的系統(tǒng)能夠滿足工業(yè)企業(yè)對實際工業(yè)控制的要求，建立一個完整的企業(yè)綜合自動化的過程。
1.3網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)的改變性
網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的出現(xiàn)，徹底改變了傳統(tǒng)控制工程單一控制回路信息的封閉性與信息孤島現(xiàn)象，使得整個系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)，信息的完全透明，徹底實現(xiàn)了整個綜合自動化系統(tǒng)內(nèi)控制信息、管理信息的上行下達(dá)，實現(xiàn)企業(yè)管理控制一體化，完成系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)視與控制，實現(xiàn)信息化帶動工業(yè)化的目的。
2 工業(yè)管理的分類與要求
2.1生產(chǎn)管理追求無庫存，就是要徹底改變以超量庫存保裝車的傳統(tǒng)做法，變以造型為中心的推動式生產(chǎn)為以清理為起點的拉動式生產(chǎn)。實行期量流或一個流生產(chǎn)方式，逐步擴大看板生產(chǎn)品種，造型生產(chǎn)線實行柔性生產(chǎn)，生產(chǎn)作業(yè)計劃和生產(chǎn)統(tǒng)計應(yīng)用計算機管理，大幅度地壓縮工序、在制品和成品庫存，最大限度地降低資金占用，提高生產(chǎn)組織管理水平。
2.2成本管理追求無浪費，就是要狠抓投入產(chǎn)出管理，做到少投入，多產(chǎn)出，優(yōu)質(zhì)低耗，降低成本。深入開展三級經(jīng)濟核算，抓好鑄件收到率、砂芯使用率、爐料投入、鐵水產(chǎn)出、芯砂出芯率、造型成型率、清理合格率等環(huán)節(jié)的考核。要整頓庫房，對原材料、產(chǎn)成品、備品、備件等重新制定最高最低儲備限額，做到用最低的儲備滿足生產(chǎn)的需要，大幅度地降低消耗，減少浪費，活化資金，降低鑄件成本。
2.3 生產(chǎn)管理講究優(yōu)化生產(chǎn)，就是全廠每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)都要達(dá)到整體優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)，建立起以車間主任為首，以生產(chǎn)工人為主體，以生產(chǎn)現(xiàn)場為中心的現(xiàn)場“三為”管理機制。實施生產(chǎn)要素一體化管理，強化現(xiàn)場管理和定置管理，現(xiàn)場工位器具標(biāo)準(zhǔn)化、改善生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境，提高現(xiàn)場文明生產(chǎn)水平，使生產(chǎn)要素達(dá)到最佳狀態(tài)。其中也涉及提高勞動生產(chǎn)率，就是通過采取一系列有效措施最大限度地為企業(yè)增加效益。除加強內(nèi)部管理，提高產(chǎn)量，提高質(zhì)量，抓好技術(shù)改造外、重點是堅持以人為中心，提高人員素質(zhì)素養(yǎng)，充分發(fā)揮人的主觀能動性。
3 應(yīng)用特點
工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)作為一種特殊的網(wǎng)絡(luò)，直接面向生產(chǎn)過程，肩負(fù)著工業(yè)生產(chǎn)運行一線測量與控制、信息傳輸?shù)奶厥馊蝿?wù)，并產(chǎn)生或引發(fā)物質(zhì)或能量的運動和轉(zhuǎn)換。因此它通常應(yīng)滿足強實時性、高可靠性、惡劣的工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境適應(yīng)性、總線供電等特殊要求和特點。目前，傳統(tǒng)上用于辦公室和商業(yè)領(lǐng)域的以太網(wǎng)已悄悄地進(jìn)去了控制領(lǐng)域，且發(fā)展迅速，引人注目。作為市場上最受歡迎的通信網(wǎng)絡(luò)之一，以太網(wǎng)不僅壟斷了辦工自動化領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)通信，而且在工業(yè)控制領(lǐng)域管理層次和控制層等中上層網(wǎng)絡(luò)通信中也得到了廣泛應(yīng)用，并且直接向下延伸應(yīng)用與工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備間通信的趨勢，并成為近年來工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)新的研究熱點。
近些年來，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，以太網(wǎng)進(jìn)入了控制領(lǐng)域,形成了新型的以太網(wǎng)控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。這主要是由于工業(yè)自動化系統(tǒng)向分布化、智能化控制方面發(fā)展。在近十年互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)飛速發(fā)展，以太網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)成為商業(yè)通信中的主導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)?，F(xiàn)在以太網(wǎng)的通信速率要比任何工業(yè)現(xiàn)場總線高得多，人們期望以太網(wǎng)也能應(yīng)用到工業(yè)控制領(lǐng)域中，憑它的低成本、極高的通信速率、全球普及的標(biāo)準(zhǔn)，逐漸取代現(xiàn)有工控行業(yè)中繁多的總線系統(tǒng)，用太網(wǎng)來實現(xiàn)從管理層到工業(yè)現(xiàn)場的貫穿一致性通信。
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“4+1”安全防護(hù)體系即結(jié)構(gòu)安全、本體安全、行為安全、基因安全，以及時間持續(xù)性防護(hù)。它實現(xiàn)工業(yè)控制系統(tǒng)內(nèi)在安全和體系防護(hù)的有機統(tǒng)一。
“互聯(lián)網(wǎng)+”在各個領(lǐng)域深度滲透，廣泛推進(jìn)，取得了明顯成效，但當(dāng)所有設(shè)備、所有系統(tǒng)互聯(lián)互通以后，安全問題就至關(guān)重要。尤其在“中國制造2025”、“互聯(lián)網(wǎng)+”新業(yè)態(tài)下，對工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)提出了更多新的安全防護(hù)需求，新需求是推動技術(shù)創(chuàng)新的原動力，唯有技術(shù)創(chuàng)新才可解工控安全之困局。
“4+1”安全防護(hù)體系
在實現(xiàn)工業(yè)控制系統(tǒng)內(nèi)在安全和體系防護(hù)的有機統(tǒng)一方面，匡恩網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新性地提出“4+1”安全防護(hù)體系，即結(jié)構(gòu)安全、本體安全、行為安全、基因安全，以及時間持續(xù)性防護(hù)。結(jié)構(gòu)安全和行為安全是工控安全體系的主體，是實現(xiàn)工控系統(tǒng)體系防護(hù)的關(guān)鍵因素，也是對工業(yè)控制系統(tǒng)進(jìn)行安全改造和加固的切入點；基因安全和本體安全關(guān)系到工控安全體系的本質(zhì)安全，其根本的解決之道是自主可控；持續(xù)性防護(hù)是建立長效的安全防護(hù)機制，在持續(xù)對抗中多維度保障工業(yè)控制系統(tǒng)及關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施全生命周期的安全。
怎樣做好工業(yè)控制系統(tǒng)安全防護(hù)？井柯建議：第一，為工業(yè)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)融入安全基因。主要通過針對工業(yè)控制系統(tǒng)安全規(guī)劃設(shè)計、持續(xù)的威脅管理、安全運營以及人員培訓(xùn)等方面注入到整個工業(yè)控系統(tǒng)生命周期中。第二，推動工業(yè)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全開放平臺的建設(shè)。一方面需要開展針對工業(yè)控制系統(tǒng)的產(chǎn)品與安全產(chǎn)品的研發(fā)，確保產(chǎn)品的安全、自主、可靠；還有就需要通過信息共享、資金保障、標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品等共同營造健康的產(chǎn)業(yè)生態(tài)環(huán)境。第三，推動工業(yè)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全與生產(chǎn)安全的融合。
三個維度保障工控安全
工控領(lǐng)域的企業(yè)已經(jīng)開展了有針對性的研究，原有信息安全企業(yè)、研究機構(gòu)和大學(xué)也在逐步開展針對工業(yè)控制系統(tǒng)的安全研究。
“工業(yè)控制系統(tǒng)為了保障業(yè)務(wù)的穩(wěn)定運行，也開發(fā)了大量的安全功能，通過多點失效保障與表決機制等來保障關(guān)鍵操作，其中更多是防止誤操作對工業(yè)控制系統(tǒng)的影響，而功能安全所具備的失效保障的措施，在應(yīng)對潛在的對外部攻擊所導(dǎo)致的功能失效方式也起到一定的作用?！本G盟科技專家說，“隨著工業(yè)控制系統(tǒng)信息化程度的加深，必然將導(dǎo)致工業(yè)控制系統(tǒng)受攻擊面的增多，融合實際的操作規(guī)程要求、融合實際的功能安全屬性、基于業(yè)務(wù)的流程與工藝的行為建模和分析，形成信息安全技術(shù)手段與業(yè)務(wù)有機融合的技術(shù)，才能在工控系統(tǒng)安全領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)真正的突破?！?/p>
在談及技術(shù)創(chuàng)新時，劉權(quán)對《中國信息化周報》記者說：“對于創(chuàng)新的工控安全防護(hù)技術(shù)產(chǎn)品，政府機構(gòu)應(yīng)通過政策引導(dǎo)、防護(hù)指南實施、產(chǎn)品試點示范等工作推動創(chuàng)新的工控安全防護(hù)技術(shù)產(chǎn)品的成果轉(zhuǎn)化，以及和工控企業(yè)業(yè)務(wù)的有機結(jié)合。此外，我國諸多重點領(lǐng)域工控系統(tǒng)核心部件及相關(guān)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)組件、服務(wù)平臺多被國外產(chǎn)品壟斷。大部分工控系統(tǒng)及配套數(shù)據(jù)庫和服務(wù)器產(chǎn)品都來自國外，且多由國外廠商直接提供運維服務(wù)。只有加強工控基礎(chǔ)軟硬件研發(fā)，在芯片、操作系統(tǒng)、組態(tài)軟件等領(lǐng)域取得重大突破，才有望實現(xiàn)工控系統(tǒng)信息安全的真正破突?！?/p>
基于對工控系統(tǒng)安全需求的理解，結(jié)合國內(nèi)工控安全的規(guī)范要求及國外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容，綠盟科技提出從技術(shù)、管理和運行三個維度來保障工業(yè)控制系統(tǒng)安全。三個保障維度主要包含：網(wǎng)絡(luò)邊界防護(hù)、安全縱深防護(hù)、安全運行管理和安全管理制度要求等幾個方面，融合了技術(shù)、管理和運行的要求來保障工業(yè)控制系統(tǒng)的安全。綠盟科技工控安全專家對《中國信息化周報》記者說：“結(jié)合工業(yè)控制系統(tǒng)運行階段的特點，我們提出三個能力建設(shè)，包含從上線前的安全檢測、安全能力部署、安全運行三個階段，覆蓋工業(yè)控制系統(tǒng)運行周期的安全保障。”
實現(xiàn)信息安全風(fēng)險的動態(tài)管理
啟明星辰集團在2014年4月成立了貫穿前、中、后場的統(tǒng)一協(xié)調(diào)、有效溝通、直接面向客戶需求的工控安全特別任務(wù)組，支撐石油煉化、煙草、軍工、先進(jìn)制造、軌道交通、電力、鋼鐵、石油、煤炭等各行業(yè)客戶的工控安全需求。
關(guān)鍵詞:電氣設(shè)備 自動化控制 應(yīng)用
中圖分類號:TP27 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)08(a)-0131-01
1 PLC簡介
PLC(Programmable logic Controller)是可編程序控制器的縮寫,是以微處理器為基礎(chǔ),綜合了計算機、通信、互聯(lián)網(wǎng)以及自動控制技術(shù)而開發(fā)的一種工業(yè)控制裝置。起源于20世紀(jì)70年代,并成功在汽車工業(yè)中投入使用,到了20世紀(jì)90年代隨著PLC的處理速度、運算和控制功能的不斷商品化,使其不斷地向電氣—儀表—計算機控制一體化前進(jìn)。到目前為止,基于PLC技術(shù)作用在產(chǎn)品的生產(chǎn)和應(yīng)用中,以集散控制系統(tǒng)(DCS)和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS)為主要控制系統(tǒng)形式。在未來,基于PLC技術(shù)的控制系統(tǒng)將不僅僅是一個基層系統(tǒng),更是一種開放式、新型全分布式 的控制系統(tǒng);同時以智能傳感、計算機控制、數(shù)字通訊等為主要內(nèi)容的綜合性技術(shù)。它將成為自動化技術(shù)發(fā)展的熱點和前沿技術(shù)。
2 PLC在電氣自動化控制中的應(yīng)用
隨著PLC功能的不斷提高,PLC幾乎可以完成電氣設(shè)備控制領(lǐng)域的所有任務(wù)。很多情況下,PLC可以取代工業(yè)控制計算機作為主控器來完成復(fù)雜的電氣設(shè)備自動控制任務(wù)。PLC主要可以分成兩種,一個是箱體式,一個是模塊式,兩者的結(jié)構(gòu)組成基本一樣,箱體式PLC由一塊CPU板、I/O板、內(nèi)存塊、電源及顯示面板等幾部分構(gòu)成,根據(jù)CPU的性能可以對其進(jìn)行型號分類,規(guī)格的判定又可以依照I/0點數(shù)劃分。對模塊式PIE,其組成部分包括,CPU模塊,內(nèi)存,電源,I/O模塊、底板或者機架等。不管PLC的類型是什么結(jié)構(gòu)的,都是歸類于總線式開放型結(jié)構(gòu)之下的,它的I/O的作用能夠依照客戶需求實現(xiàn)擴展與組合。PLC在電氣設(shè)備自動化控制中主要表現(xiàn)出以下特點:可靠性高,抗干擾能力強;功能完善,實用性強;易學(xué)易懂,應(yīng)用普遍;維護(hù)方便,容易改造;體積小,重量輕,能耗低等。PLC在電氣設(shè)備中主要具有以下一些功能:開關(guān)量的邏輯控制、運動控制、模擬量控制、過程控制、數(shù)據(jù)處理、通信聯(lián)網(wǎng)等。
PLC的功能非常強大,應(yīng)用也非常廣泛,但是在電氣自動化系統(tǒng)中,主要應(yīng)用于三個領(lǐng)域:第一個是PLC可編程控制器在數(shù)控系統(tǒng)中的應(yīng)用,在傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)控制里有很多控制方法,但是PLC可編程控制器的出現(xiàn)還是立即引起了行業(yè)的廣泛關(guān)注。PLC可編程控制器的使用使得數(shù)控系統(tǒng)在控制時定位更加準(zhǔn)確,而且控制起來也更加方便。第二個是可編程控制器在交通控制系統(tǒng)中的應(yīng)用,在交通系統(tǒng)中,可編程控制器主要用于信號燈的控制,也可以用于整個交通系統(tǒng)總線的控制。PLC可編程控制器在交通系統(tǒng)中的應(yīng)用,大大提高了交通系統(tǒng)的工作效率,在交通越來越擁堵的今天顯得尤其重要,尤其是人工智能的應(yīng)用,使得交通的電子監(jiān)控更加完善,也更加高效,這使得交通監(jiān)督工作量大大減少。由于類似電子監(jiān)控的智能化設(shè)備使用,也使得整個交通管理更加規(guī)范化,一旦違反交通規(guī)則,肯定會被監(jiān)控到。第三個是PLC可編程控制器在中央空調(diào)中的應(yīng)用,中央空調(diào)有三種控制方法,即在早期所使用的繼電器、直接數(shù)字以及如今的可編程控制器控制。前兩種方法因為其自身的一些缺陷,已經(jīng)越來越少,尤其是繼電器。而PLC可編程控制器具有很高的可靠性,抗干擾性也很強,維護(hù)也很方便,這使得PLC應(yīng)用前景更加光明。
下面具體介紹一種PLC在電氣自動化控制中的應(yīng)用:PLC應(yīng)用在機床電氣控制上,可以解釋如下,作為一種通用加工機床其將協(xié)同控制機械、液壓、電氣實現(xiàn)一體化,是一種比較典型的機械行為。它的液壓和電氣的時間配合的控制方面,容易出現(xiàn)故障,故障情況多樣,排除故障較難。在機床的電氣控制中使用PLC并且靈活掌握,可以充分替代過去使用電器、接觸器作為主體的機床的控制裝備。詳細(xì)了解并且有效運用可靠地PLC,掌握其精準(zhǔn)的時間控制能力對其進(jìn)行改造,實時顯示各主體設(shè)備的狀態(tài)變化及故障報警畫面,組成控制、監(jiān)管相結(jié)合的一體化系統(tǒng),這樣可以獲得理想的效果。這種新型的直流調(diào)速自動化系統(tǒng),主要包括開發(fā)一套由高壓開關(guān)柜、整流變壓器、電樞整流柜、司機控制臺、PLC柜、低壓配電柜和上位監(jiān)視機等部分構(gòu)成新的全數(shù)字自動化副井提升電控系統(tǒng),運用直流電動機,將整套PLC控制信號操車設(shè)備進(jìn)行更換。因為在設(shè)置硬件電路的時候,幾乎都是使用特別大規(guī)模的集成電路,它不僅使用較少的元器件,并且整體結(jié)構(gòu)比較簡單,容易產(chǎn)生故障的位置少,具有安全可靠的特點。硬件使用的模塊化結(jié)構(gòu)是和總線相連的,控制算法以及系統(tǒng)控制利用軟件完成呈現(xiàn)出較強的購置性,這樣就能實現(xiàn)功能的開發(fā),使應(yīng)用更為方便。
3 PLC在電氣自動化控制中的應(yīng)用趨勢
在未來,電氣設(shè)備制造出更多品種的產(chǎn)品,設(shè)計創(chuàng)造更多符合實際應(yīng)用的規(guī)格,不斷完善人機界面,發(fā)展優(yōu)良的通訊設(shè)備這樣才能夠更好地符合各種電氣設(shè)備自動化控制場景的要求,PLC這種新型技術(shù)目前的發(fā)展趨勢之一就包括實現(xiàn)以及其他工業(yè)控制計算機組網(wǎng)所形成的大型的PLC電氣設(shè)備控制系統(tǒng)?，F(xiàn)在PLC的適用范圍就很廣,包括在計算機的散熱控制系統(tǒng)DCS(Distributed Control System)中的廣泛應(yīng)用,PLC的優(yōu)勢有很多,可靠性強,響應(yīng)速度快,高智能化特點,網(wǎng)絡(luò)布局廣,繼承密度大等多種優(yōu)點。
4 結(jié)語
電氣設(shè)備自動控制采用PLC控制后,大大簡化了復(fù)雜的繼電器邏輯,提高了系統(tǒng)可靠性,也一定程度上優(yōu)化了結(jié)構(gòu),降低了成本。而且PLC的使用和維修都很方便,具有電氣知識的人員很快就能勝任操作及維護(hù)的工作。多方面的優(yōu)勢和特點為PLC在工業(yè)控制系統(tǒng)的推廣提供了一種的借鑒模式。
參考文獻(xiàn)
[1]史國生．電氣控制與可編程控制器技術(shù)[M]．北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2003．
關(guān)鍵詞:工業(yè) 自動化 儀表 使用
中圖分類號:TH86 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1007-9416(2011)03-0014-01
要實現(xiàn)生產(chǎn)裝置的過程自動化,在設(shè)計過程中就要考慮合理的控制方案、也要選擇正確的測量方法,根據(jù)工況條件及工藝數(shù)據(jù),正確地選擇自動化儀表。在儀表施工過程中也要合理的選擇儀表的取壓點的位置。還有各種參數(shù)的整定。以上這些過程中必須嚴(yán)格遵循各種標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范。
1、工業(yè)自動化儀表的發(fā)展
目前,隨著信息化時代的到來,計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動化儀表等高、新技術(shù)的發(fā)展,工業(yè)自動化儀表領(lǐng)域的拓寬。技術(shù)得到了更新。從模擬儀表技術(shù)步入了智能和數(shù)字化技術(shù)領(lǐng)域.幾十年來在自動化儀表的發(fā)展過程中,工業(yè)生產(chǎn)過程由簡單到復(fù)雜、規(guī)模由小到大。至今,已有各種各樣的工業(yè)生產(chǎn)過程生產(chǎn)出多種多樣的產(chǎn)品滿足當(dāng)今社會的需求。為能滿足工業(yè)過程的需要近50年來,自動化儀表從氣動到電動儀表,從現(xiàn)場就地控制到中央控制室控制,從儀表屏上操作到計算機操作,從模擬信號到數(shù)字信號。數(shù)字儀表的出現(xiàn)對總線發(fā)展起了很重要的作用。總線是指從控制室連接到現(xiàn)場設(shè)備的雙向串行數(shù)字通信總線。自動化儀表現(xiàn)場如圖1所示。
2、現(xiàn)場總線和傳統(tǒng)的DCS/PLC的關(guān)系
現(xiàn)場總線已經(jīng)歷了二十幾年的發(fā)展。它是再DCS/PLC基礎(chǔ)上的新技術(shù)。它很多方面繼承了DCS/PLC成熟技術(shù)。例如,在人機界面操作站、編程組態(tài)、熱備冗余思想和方法、遠(yuǎn)程I/O、變送器和閥門定位器等儀表的兩線制供電、本安防暴等方面?，F(xiàn)場總線最深刻的改變是現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)字化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化。其次它們的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也產(chǎn)生了較大的變化。DCS及FCS如圖2所示。
目前,工業(yè)控制自動化技術(shù)是運用控制理論、儀器儀表、計算機和其它信息技術(shù)。對工業(yè)生產(chǎn)過程實現(xiàn)檢測、控制、優(yōu)化、調(diào)度、管理和決策,達(dá)到增加產(chǎn)量、提高質(zhì)量、降低消耗、確保安全等目標(biāo)的綜合性技術(shù)。我國目前自控技術(shù)有了很大的發(fā)展。我國工業(yè)控制儀表自動化的發(fā)展道路大多是引進(jìn)成套設(shè)備的同時進(jìn)行消化吸收,然后進(jìn)行二次開發(fā)和應(yīng)用。儀表從以前的氣動到電動、模擬到數(shù)字、分散到集中。DCS歷經(jīng)了初創(chuàng)(1975-1980)、成熟(1980-1985)、發(fā)展(1985以后),幾個發(fā)展時期?，F(xiàn)階段其以可靠性、控制功能的完善、豐富的控制算法、方便的組態(tài)軟件及擴展等諸多優(yōu)點,已成為控制系統(tǒng)的主流?，F(xiàn)在各國有100多個生產(chǎn)廠家在生產(chǎn),主要以美國、日本、德國等。我國的浙大中控和北京和利時也是國內(nèi)的知名品牌。PLC以其結(jié)構(gòu)緊湊、功能簡單、迅速、可靠性高、價格低等優(yōu)點得到了迅速的發(fā)展。目前PLC與DCS相互滲透、相互融合、相互競爭。PLC與DCS功能的整合,PLC逐漸成為占自動化裝置及過程控制系統(tǒng)市場最大占有率的產(chǎn)品。
參考文獻(xiàn)
[1] 柯艷明.測控儀表系統(tǒng)的CAN總線通信方案[J].山西電子技術(shù),2007,(2):29-31.
【關(guān)鍵詞】 現(xiàn)場總線；通信技術(shù)；工業(yè)控制
一、現(xiàn)場總線的概念
按照國際電工委員會（IEC）61158標(biāo)準(zhǔn)的定義，現(xiàn)場總線是應(yīng)用在制造過程區(qū)域現(xiàn)場安裝與控制室內(nèi)自動裝置之間的串行、多點通信、數(shù)字式的數(shù)據(jù)總線。它是將自動化最低層的現(xiàn)場控制器和現(xiàn)場智能儀表設(shè)備互連的實時控制通信網(wǎng)絡(luò)，它遵循ISO開放系統(tǒng)互連參考模型的部分或全部通信協(xié)議。因為工業(yè)控制現(xiàn)場的環(huán)境比較復(fù)雜，對于現(xiàn)場裝置、智能儀表以及通信網(wǎng)絡(luò)的各種干擾也是多方面的，而工業(yè)控制現(xiàn)場對于控制的實時性要求很高。因此決定了現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)總線有不同于一般總線的特點?，F(xiàn)場總線技術(shù)可以促進(jìn)現(xiàn)場儀表的智能化、控制系統(tǒng)的開放化、控制功能的智能化，符合工業(yè)控制系統(tǒng)領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展趨勢。
二、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)是應(yīng)用在現(xiàn)場層的一種全新的分布式控制系統(tǒng)，除了控制單元以外還包括人機接口/終端、執(zhí)行器、傳感器和各種復(fù)雜的驅(qū)動系統(tǒng)，此外智能傳感器測量轉(zhuǎn)換器、驅(qū)動系統(tǒng)和控制設(shè)備的使用正在逐漸增加。由于不同的自動化層對通信系統(tǒng)的要求也大不相同，因此使用按照層劃分的不同層的子系統(tǒng)的組合要比使用單個通用總線更適合。我們根據(jù)不同的自動化層的要求，使用了不同的通信系統(tǒng)如圖1所示。
其中，現(xiàn)場總線系統(tǒng)作為工廠數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)的最底層——現(xiàn)場層，實現(xiàn)了生產(chǎn)過程現(xiàn)場設(shè)備裝置之間的互聯(lián)互通，并使生產(chǎn)過程的控制與更高的管理層緊密連接在一起?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)中的輸入輸出節(jié)點雖然有許多不同的類型，但在應(yīng)用中最常用的是24V直流的2線、3線傳感器或機械觸點，適合于直接安裝在現(xiàn)場。另一個節(jié)點是端子式節(jié)點，獨立的輸入/輸出端子塊安裝在DIN導(dǎo)軌上，并連接著一個總線耦合器。該總線直流耦合器是連接總線的網(wǎng)關(guān)。這種類型的節(jié)點是開放式的結(jié)構(gòu)，其防護(hù)等級為IP20，它必須安裝在機箱中。端子式輸入/輸出系統(tǒng)包含有許多種開關(guān)量與模擬量輸入/輸出模塊，以及串行通訊、高速計數(shù)與監(jiān)控模塊。端子式輸入/輸出系統(tǒng)可以獨立使用也可以結(jié)合使用。而節(jié)點地址連接一個輔助電源，該電源用于驅(qū)動電磁閥和其他的電器設(shè)備。通過將輔助電器與總線電源分開可以極大地降低在總線信號中的噪音。另外大部分總線節(jié)點可以診斷出電器設(shè)備中的短路狀態(tài)并且報告給主控器，即使發(fā)生短路也不會影響整個系統(tǒng)的通訊。普通傳感器等現(xiàn)場裝置可以通過輸入輸出模塊連接到現(xiàn)場總線系統(tǒng)工程中，也可以單獨裝入總線通訊接口，連接到總線系統(tǒng)中。采用現(xiàn)場總線的最大優(yōu)點是提高了現(xiàn)場級的設(shè)備診斷、配置功能以及網(wǎng)絡(luò)的管理和維護(hù)。
三、現(xiàn)場總線系統(tǒng)控制的特點
現(xiàn)場總線系統(tǒng)是一種全分布式、全開放性和全數(shù)字的系統(tǒng)，解決了分布式控制系統(tǒng)的不足。在采用現(xiàn)場控制系統(tǒng)的生產(chǎn)控制系統(tǒng)中，用于生產(chǎn)管理的局域網(wǎng)能夠與用于自動控制的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)緊密連接，為企業(yè)提供了全面的解決方案。它作為一種數(shù)字化的串行網(wǎng)絡(luò)，具有良好的抗干擾能力，大大的提高了控制系統(tǒng)的可靠性，并且現(xiàn)場總線儀表可以擺脫傳統(tǒng)儀表功能單一的制約，可以在一個儀表中集成更多功能，做成集成運算、控制、檢測為一體的變送控制器，實現(xiàn)多回路，多變量的控制。現(xiàn)場總線儀表具有較強的運算能力和通信能力，提高了對于各種參數(shù)、信號的處理能力，并能夠提供運行控制信息，便于人員更好的掌握設(shè)備的運行生產(chǎn)狀況。
現(xiàn)場總線不僅是一種通信技術(shù)，它實際上融入了智能化現(xiàn)場儀表、計算機網(wǎng)絡(luò)和開放系統(tǒng)互連等技術(shù)的精髓所有這些特點使得以現(xiàn)場總線為技術(shù)基礎(chǔ)的FCS相對于傳統(tǒng)DCS系統(tǒng)具有巨大的優(yōu)越性：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)大大簡化，成本降低；現(xiàn)場設(shè)備自治性加強，系統(tǒng)性能全面提高；提高了信號傳輸?shù)目煽啃院途?；真正實現(xiàn)全分散的控制網(wǎng)絡(luò)；用戶始終擁有系統(tǒng)集成權(quán)。
參考文獻(xiàn)
【關(guān)鍵詞】自動化控制；plc；發(fā)展趨勢
0 引言
自動化控制是一種通過利用控制理論、儀器儀表、計算機和其他信息實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的檢測、控制、優(yōu)化、調(diào)度和管理。在自動化的控制下能夠達(dá)到增加產(chǎn)量、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低消耗、提高產(chǎn)品安全性的目的。自動化控制是現(xiàn)代控制領(lǐng)域中最重要的一項技術(shù)，對提高生產(chǎn)效率具有重要意義，在科學(xué)水平不斷進(jìn)步的今天，自動化控制技術(shù)打上科技進(jìn)步的列車，呈現(xiàn)快速發(fā)展的態(tài)勢。
1 plc技術(shù)在自動化控制中的重要地位
自動化控制技術(shù)自20世紀(jì)發(fā)展以來，其發(fā)展速度越來越快，對自動化控制技術(shù)的發(fā)展具有重要的推動作用。自動化控制技術(shù)主要包含三個層析，按照自下而上的順序可以分為基礎(chǔ)自動化、過程自動化和管理自動化。在自動化控制技術(shù)中，較為核心的部分就是基礎(chǔ)自動化和過程自動化。在傳統(tǒng)的自動化系統(tǒng)中，plc和dcs在基礎(chǔ)自動化中占據(jù)核心地位，而管理自動化和過程自動化由計算機和小型機組成。在自動化控制領(lǐng)域中，80%的plc在i/0少于128點的小型系統(tǒng)中應(yīng)用較為廣泛，且80%的plc應(yīng)用在20個梯形圖指令中就可以將問題解決[1]。從應(yīng)用的觀點來看，這一統(tǒng)計數(shù)據(jù)向我們展示了傳統(tǒng)plc自動化控制領(lǐng)域中的重要作用，對滿足工業(yè)控制簡單實用、成本低廉、穩(wěn)定可靠的要求具有重要意義，從這一面來看，plc在控制領(lǐng)域占有穩(wěn)固的地位，從其發(fā)展至今不會輕易退出其發(fā)展的舞臺。plc技術(shù)之所以有如此重要的作用，與plc產(chǎn)品追求密不可分。plc在其發(fā)展中根據(jù)自身技術(shù)和產(chǎn)品發(fā)展的需求為基本，同時與新數(shù)字技術(shù)和新信息技術(shù)緊密結(jié)合，且在推廣應(yīng)用過程中采用的是iec61131國際標(biāo)準(zhǔn)，編程的語言較為校準(zhǔn)，傳統(tǒng)的編程語言可以體現(xiàn)在現(xiàn)代的軟件中，plc的體系結(jié)構(gòu)、控制任務(wù)和控制要求等多方的軟件描述進(jìn)行了改造[2]。從1990年以來，plc在自動化控制領(lǐng)域的核心地位仍是巋然不動。
2 傳統(tǒng)plc與現(xiàn)代plc之間的區(qū)別
傳統(tǒng)plc技術(shù)與現(xiàn)代plc技術(shù)之間的差別主要體現(xiàn)在cpu模塊、軟件模型等幾方面。從硬件來看，傳統(tǒng)plc技術(shù)cpu模塊只有一塊，儲存器的容量有限，在100kb以下，i/0以開關(guān)量為主，運算速度上，傳統(tǒng)plc掃描時間更長，一般為幾十至幾百ms，背線總線采用的是傳統(tǒng)的低速系統(tǒng)總線。而現(xiàn)代plc的cpu模塊不再局限于一塊，可以多塊cpu模塊，儲存器的容量較大，且可以根據(jù)實際需要進(jìn)行配置，i/0有高低速開關(guān)量、模擬量和其他不同類型的信號，運算速度較快，可以達(dá)到0.2ms，背板總線采用的是高速背板總線或與低速串行總線并存。從軟件方面來看，傳統(tǒng)plc技術(shù)采用的是符合iec61131.3軟件模型且可以運行，編程語言上采用的是較為靈活且通用的編程語言，如c、c+等，操作系統(tǒng)上，采用的是基于pc的實施商用時鐘；現(xiàn)代plc軟件模型采用的是符合iec61131.3軟件模型，在編程語言上，采用的是iec61131.3模型標(biāo)準(zhǔn)編程語言，操作系統(tǒng)的掃描方式采用了時間驅(qū)動和事件驅(qū)動，且可以按照程序功能設(shè)置不同的掃描周期[3]。從技術(shù)層面上，傳統(tǒng)plc與現(xiàn)代plc之間的區(qū)別根本上體現(xiàn)在軟件模型的不同?，F(xiàn)代plc軟件模型在完整地接觸編程語言以外的全部內(nèi)容上表現(xiàn)較為出色，使現(xiàn)代plc突破了傳統(tǒng)plc的硬件體系結(jié)構(gòu)，使得現(xiàn)代plc技術(shù)簡單實用、成本低廉、穩(wěn)定可靠的特點更加突出，其應(yīng)用范圍也較為廣泛。
3 現(xiàn)代plc的應(yīng)用以及展望
3.1 現(xiàn)代plc的應(yīng)用范圍
由于現(xiàn)代突破了傳統(tǒng)plc的硬件體系結(jié)構(gòu)，其簡單實用、成本低廉、穩(wěn)定可靠的特點更加突出，因此在自動化領(lǐng)域受到廣泛的親睞，成為了現(xiàn)代工業(yè)自動化領(lǐng)域中的主導(dǎo)力量。從應(yīng)用范圍上看，plc的應(yīng)用范圍主要開關(guān)量的邏輯控制、運動控制、模擬量控制、過程量控制、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)通信6種。開關(guān)量的邏輯控制，plc可以借助邏輯控制和順序控制來替代繼電器，因此，plc在開關(guān)量邏輯控制方面應(yīng)用最為廣泛。運動控制在機床、機器人。裝配機械等方面運用較為廣泛。模擬量控制，因plc技術(shù)具有可以將流量、溫度等模擬量數(shù)值轉(zhuǎn)換為數(shù)字值的功能，如此一來，就可以實現(xiàn)cpu處理控制和由轉(zhuǎn)換模塊實現(xiàn)模擬量控制。過程控制，由于多路模擬量控制和i/o模塊，這樣就可以實
現(xiàn)閉環(huán)控制。數(shù)據(jù)處理，由于plc具有強大的運算和處理能力，在數(shù)據(jù)采集、分析和處理中具有強大的優(yōu)勢。聯(lián)網(wǎng)通信，由于plc的連接功能較完善，不同系統(tǒng)之間可以實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)通信、數(shù)據(jù)信息共享和交換，從而形成多級分布式控制系統(tǒng)[4]。
3.2 現(xiàn)代plc的應(yīng)用應(yīng)注意的問題
plc所處的環(huán)境溫度具有一定的限制，一般處于0℃至50℃之間，因此在安裝plc的時候，要注意與發(fā)熱量較大設(shè)備上[5]。如果plc所安裝部位的溫度突破了其極限，則有可能造成控制失效，甚至出現(xiàn)嚴(yán)重的后果。由于plc的溫度范圍較小，所以在應(yīng)用plc時，要確保plc安裝于較大空間內(nèi)，且空間內(nèi)的通風(fēng)散熱效果較為理想，使plc的各個基本單元和擴展單元之間的間隔要在30.5mm以上。開關(guān)柜上面的通風(fēng)百葉窗，可有可無，但是如果環(huán)境溫度處于50℃以上，那么就需要采取措施，如安裝風(fēng)扇來使通風(fēng)效果增強，進(jìn)而降低溫度，確保plc能夠正常工作。plc工作環(huán)境的濕度也需要進(jìn)行控制，要控制在85%以內(nèi)，對凝露現(xiàn)象也要注意控制，以避免其絕緣性遭到破壞。plc工作環(huán)境要保持平穩(wěn)狀態(tài)，不能出現(xiàn)強烈振動現(xiàn)象，為保證plc工作環(huán)境的穩(wěn)定性，可以采取一些減震措施。plc工作電源選擇上，應(yīng)選用直流穩(wěn)壓電源，從而保證plc反饋信息的準(zhǔn)確性，提高plc工作的可靠性。
3.3 自動化控制器件plc展望
隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，plc技術(shù)也趁著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的東風(fēng)乘風(fēng)破浪，在plc技術(shù)上逐漸形成了pac技術(shù)。在工業(yè)控制技術(shù)的發(fā)展中，自動化控制器件由最初的plc控制，發(fā)展到pc控制，再由傳統(tǒng)plc控制轉(zhuǎn)向現(xiàn)代plc技術(shù)和pac技術(shù)。plc技術(shù)的發(fā)展使其在自動化市場中的地位更加牢固。而在plc技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的pac技術(shù)以其異型和異構(gòu)系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)相互交換共享的優(yōu)勢，成為未來自動化控制的主要發(fā)展趨勢。
4 結(jié)語
plc自動化控制技術(shù)是科技發(fā)展的必然結(jié)果，自20世紀(jì)90年代以來，plc技術(shù)歷經(jīng)多個發(fā)展階段，不斷使自動化控制技術(shù)得到優(yōu)化，在自動化控制領(lǐng)域應(yīng)用也日益廣泛，相信在未來plc控制技術(shù)會更加完善，使工業(yè)自動化水平提升到更高的平臺。
【參考文獻(xiàn)】
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[2]李樹彬.淺談plc控制技術(shù)在工業(yè)自動化中的應(yīng)用[j].機電信息，2011（30）：121-123.
[3]張波.論plc技術(shù)在工業(yè)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[j].吉林省經(jīng)濟管理干部學(xué)院學(xué)報，2011（05）：76-77.
[4]葉曉暉.plc在電氣自動化中的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展前景概述[j].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2009（15）：125-127.
