工業(yè)控制自動(dòng)化系統的組成

工業(yè)控制自動(dòng)化技術(shù)是一種運用控制理論、儀器儀表、計算機和其它信息技術(shù)，對工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現檢測、控制、優(yōu)化和管理，達到增加產(chǎn)量、提高效率的目的。主要包括工業(yè)自動(dòng)化軟件、硬件和系統三大部分。主要解決生產(chǎn)效率與一致性問(wèn)題。雖然自動(dòng)化系統本身并不直接創(chuàng )造效益，但它對企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程有明顯的提升作用。國內工控自動(dòng)化，大多是從國外引進(jìn)成套設備進(jìn)行消化吸收，然后進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)和應用。國內的工業(yè)控制自動(dòng)化技術(shù)也正在向智能化、網(wǎng)絡(luò )化和集成化方向發(fā)展。

基于工業(yè)PC技術(shù)的工業(yè)控制自動(dòng)化系統

?工業(yè)控制自動(dòng)化主要包含三個(gè)層次，從下往上依次是基礎自動(dòng)化、過(guò)程自動(dòng)化和管理自動(dòng)化，其核心是基礎自動(dòng)化和過(guò)程自動(dòng)化。

目前的自動(dòng)化系統，主流是基于PLC和DCS控制系統，過(guò)程自動(dòng)化和管理自動(dòng)化部分主要是由各種進(jìn)口的過(guò)程計算機或小型機組成。但其硬件、系統軟件和應用軟件的價(jià)格過(guò)高成為了行業(yè)推廣、普及的瓶頸。

近年來(lái)，由于工業(yè)計算機（簡(jiǎn)稱(chēng)工業(yè)PC）的發(fā)展，以工業(yè)PC、I/O裝置、監控裝置、控制網(wǎng)絡(luò )組成的PC-based的自動(dòng)化系統得到了迅速普及，成為實(shí)現低成本工業(yè)自動(dòng)化的重要途徑。

由于基于PC的控制器可以像PLC一樣穩定可靠，所以，越來(lái)越多的制造商在生產(chǎn)中正在采用PC控制方案?；赑C的控制系統易于安裝，操作簡(jiǎn)單，有**的診斷功能，為系統集成商提供了更靈活的選擇，與PLC相比，工業(yè)PC軟件**的優(yōu)點(diǎn)--便宜。從長(cháng)遠角度看，PC控制系統維護成本低明顯低于PLC。

關(guān)于現場(chǎng)總線(xiàn)（FCS）技術(shù)

由于3C（Computer、Control、Communication）技術(shù)的發(fā)展，過(guò)程控制系統將由DCS發(fā)展到FCS（Fieldbus?Control?System）。FCS可以將PID控制徹底分散到現場(chǎng)設備（Field?Device）中?；诂F場(chǎng)總線(xiàn)的FCS又是全分散、全數字化、全開(kāi)放和可互操作的新一代生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化系統，它將取代現場(chǎng)一對一的4~20mA模擬信號線(xiàn)，給傳統的工業(yè)自動(dòng)化控制系統體系結構帶來(lái)本質(zhì)的變化。

根據IEC61158的定義，現場(chǎng)總線(xiàn)是安裝在制造或過(guò)程區域的現場(chǎng)裝置與控制室內的自動(dòng)控制裝置之間的數字式、雙向傳輸、多分支結構的通信網(wǎng)絡(luò )?，F場(chǎng)總線(xiàn)使測控設備具備了數字計算和數字通信能力，提高了信號的測量、傳輸和控制精度，提高了系統與設備的功能。

計算機控制系統在經(jīng)歷了基地式氣動(dòng)儀表控制系統、電動(dòng)單元組合式模擬儀表控制系統、集中式數字控制系統以及集散控制系統（DCS）后，將朝著(zhù)現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統（FCS）的方向發(fā)展。雖然以現場(chǎng)總線(xiàn)為基礎的FCS發(fā)展很快，但FCS還有很多不完善的地方，如統一標準、儀表智能化等。另外，傳統控制系統的維護和改造還需要DCS，因此FCS完全取代傳統的DCS還需要一個(gè)較長(cháng)的過(guò)程，同時(shí)DCS本身也在不斷的發(fā)展與完善?？梢钥隙ǖ氖?，結合DCS、工業(yè)以太網(wǎng)、先進(jìn)控制等新技術(shù)的FCS將具有強大的生命力。工業(yè)以太網(wǎng)以及現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)作為一種靈活、方便、可靠的數據傳輸方式，在工業(yè)現場(chǎng)得到了越來(lái)越多的應用，并將在控制領(lǐng)域中占有更加重要的地位。

有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )相結合

由于計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、無(wú)線(xiàn)技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)生了“基于無(wú)線(xiàn)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò )化智能傳感器”的全新概念。這種基于無(wú)線(xiàn)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò )化智能傳感器使得工業(yè)現場(chǎng)的數據能夠通過(guò)無(wú)線(xiàn)鏈路直接在網(wǎng)絡(luò )上傳輸、發(fā)布和共享。無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)技術(shù)能夠在工廠(chǎng)環(huán)境下，為各種智能現場(chǎng)設備、移動(dòng)機器人以及各種自動(dòng)化設備之間的通信提供高帶寬的無(wú)線(xiàn)數據鏈路和靈活的網(wǎng)絡(luò )拓撲結構，在一些特殊環(huán)境下有效地彌補了有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的不足，進(jìn)一步完善了工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò )的通信性能。

無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)（Wireless?LAN）技術(shù)可以非常便捷地以無(wú)線(xiàn)方式連接網(wǎng)絡(luò )設備，可隨時(shí)、隨地、隨意地訪(fǎng)問(wèn)網(wǎng)絡(luò )資源，是現代數據通信系統發(fā)展的重要方向。無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)可以在不采用網(wǎng)絡(luò )電纜線(xiàn)的情況下，提供以太網(wǎng)互聯(lián)功能。在推動(dòng)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)發(fā)展的同時(shí)，無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)也在改變著(zhù)人們的生活方式。無(wú)線(xiàn)網(wǎng)通信協(xié)議通常采用IEEE802.3用于點(diǎn)對點(diǎn)方式，802.11用于一點(diǎn)對多點(diǎn)方式。無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)可以在普通局域網(wǎng)基礎上通過(guò)無(wú)線(xiàn)Hub、無(wú)線(xiàn)接入站（AP）、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)橋、無(wú)線(xiàn)Modem及無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡等來(lái)實(shí)現，以無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡使用＊為普遍。無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)的未來(lái)的研究方向主要集中在安全性、移動(dòng)漫游、網(wǎng)絡(luò )管理以及與3G等其它移動(dòng)通信系統之間的關(guān)系等問(wèn)題上。

在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，有成千上萬(wàn)的感應器，檢測器等設備，需要互相連接形成一個(gè)控制網(wǎng)絡(luò )，通常這些設備提供的通信接口是RS-232或RS-485。無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)設備使用隔離型信號轉換器，將工業(yè)設備的RS-232串口信號與無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)及以太網(wǎng)絡(luò )信號相互轉換，符合無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)IEEE?802.11b和以太網(wǎng)絡(luò )IEEE?802.3標準，支持標準的TCP/IP網(wǎng)絡(luò )通信協(xié)議，有效的擴展了工業(yè)設備的聯(lián)網(wǎng)通信能力。