三大方向一個趨勢,工業(yè)自動化控制系統(tǒng)將這樣發(fā)展
自動化與工業(yè)控制系統(tǒng)通常被簡稱為ICS,是一個用來描述工業(yè)設(shè)施與自動化系統(tǒng)的專用詞匯。在ISA-99/IEC 62443標準中,工業(yè)控制系統(tǒng)指的是“一個包括人員、硬件以及軟件,能夠?qū)I(yè)過程的安全性、可靠性造成影響的集合”。
現(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)作為一種個由各種傳感器、控制器、執(zhí)行器以及各種具有具體功能的子系統(tǒng)構(gòu)成的具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的控制網(wǎng)絡(luò),其主要有五個部件,每一個部件都有著不同的作用:
傳感器——用于測量目標的物理參數(shù);
轉(zhuǎn)換器——將測量所得的電學(xué)/非電學(xué)測量值轉(zhuǎn)換為可用的電信號;
發(fā)射器——負責(zé)控制系統(tǒng)中的電信號的發(fā)送;
控制器——為整個控制系統(tǒng)提供控制邏輯與輸入輸出接口;
執(zhí)行器——用于改變控制過程。
三大的發(fā)展方向
就目前而言,工業(yè)控制系統(tǒng)主要有以下三個主要發(fā)展方向:新型現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)、基于PC的工業(yè)控制計算機以及管控一體化系統(tǒng)集成技術(shù)。
1、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)
現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS)是連接現(xiàn)場智能設(shè)備和自動化控制設(shè)備的雙向串行、數(shù)字式、多節(jié)點通信網(wǎng)絡(luò)。它也被稱為現(xiàn)場底層設(shè)備控制網(wǎng)絡(luò)。目前,以現(xiàn)場總線為基礎(chǔ)的FCS發(fā)展很快,但FCS發(fā)展還有很多工作要做,如統(tǒng)一標準、儀表智能化等。另外,傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的維護和改造還需要DCS,因此FCS完全取代傳統(tǒng)的DCS還需要一個較長的過程,同時DCS本身也在不斷的發(fā)展與完善。可以確定的是,結(jié)合DCS、工業(yè)以太網(wǎng)、先進控制等新技術(shù)的FCS將具有強大的生命力。
2、工業(yè)PC控制系統(tǒng)
由于PC機的開放性,具有豐富的硬件資源、軟件資源和人力資源,并且具有成本低的特點,基于PC(包括嵌入式PC)的工業(yè)控制系統(tǒng),正以每年20%以上的速率增長,基于PC的工業(yè)控制技術(shù)成為本世紀初的主流技術(shù)之一??梢灶A(yù)見,工業(yè)PC與PLC的競爭將主要在高端應(yīng)用上,其數(shù)據(jù)復(fù)雜且設(shè)備集成度高。從發(fā)展趨勢看,控制系統(tǒng)的將來很可能會介于工業(yè)PC 和 PLC之間,而這些融合的跡象也已經(jīng)出現(xiàn)。
3、智能管控一體化系統(tǒng)集成
隨著Internet技術(shù)深入到工業(yè)控制領(lǐng)域,控制系統(tǒng)與管理系統(tǒng)的結(jié)合成為必然。建設(shè)管控一體化系統(tǒng),包括多種系統(tǒng)的集成和多種技術(shù)的集成。在多種系統(tǒng)集成方面,首先是現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)多種系統(tǒng)的集成;其次是管理網(wǎng)絡(luò)與控制網(wǎng)絡(luò)的集成,在未來的企業(yè)管理中,大量的數(shù)據(jù)來自控制網(wǎng)絡(luò),建設(shè)企業(yè)應(yīng)用軟件系統(tǒng)。在多種技術(shù)集成方面,包括設(shè)備互操作技術(shù)、通用數(shù)據(jù)交換技術(shù)、EtherNET和工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)等多種技術(shù)的集成。
一個大趨勢
隨著計算機技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展,傳統(tǒng)的控制領(lǐng)域正經(jīng)歷著一場前所未有的變革,開始向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。對諸如圖像、語音信號等大數(shù)據(jù)量、高速率傳輸?shù)囊螅呱水斍霸谏虡I(yè)領(lǐng)域風(fēng)靡的以太網(wǎng)與控制網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合。這股工業(yè)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化浪潮又將諸如嵌入式技術(shù)、多標準工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、無線技術(shù)等多種當今流行技術(shù)融合進來,從而拓展了工業(yè)控制領(lǐng)域的發(fā)展空間,帶來新的發(fā)展機遇。
控制網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,其基本趨勢是逐漸趨向于開放性、透明的通訊協(xié)議。雖然現(xiàn)場總線技術(shù)發(fā)展非常迅速,但也存在許多問題,制約其應(yīng)用范圍的進一步擴大。而工業(yè)以太網(wǎng)以及現(xiàn)場總線技術(shù)作為一種靈活、方便、可靠的數(shù)據(jù)傳輸方式,在產(chǎn)業(yè)現(xiàn)場得到了越來越多的應(yīng)用,并將在控制領(lǐng)域中占有更加重要的地位。以太網(wǎng)具有傳輸速度高、低耗、易于安裝和兼容性好等方面的優(yōu)勢,由于它支持幾乎所有流行的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,所以在商業(yè)系統(tǒng)中被廣泛采用。近些年來,隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,以太網(wǎng)進入了控制領(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,開放的、透明的通訊協(xié)議是必然的要求。
目前,以太網(wǎng)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用,主流產(chǎn)品的速度己經(jīng)達到100Mbps, 千兆以太網(wǎng)也己經(jīng)投入使用,其網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品和軟件發(fā)展速度很快。 以太網(wǎng)以成本低、組網(wǎng)方便、軟硬件豐富、可靠性高等特點得到了廣泛的認可。
從趨勢來看, 工業(yè)以太網(wǎng)進入現(xiàn)場控制級毋庸置疑。但至少現(xiàn)在看來,它還難以完全取代現(xiàn)場總線,作為實時控制通信的單一標準。已有的現(xiàn)場總線仍將繼續(xù)存在,.有可能的是發(fā)展一種混合式控制系統(tǒng)。