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三大方向一个趋势,工业自动化控制系统将这样发展

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发布日期:

2020-12-28 15:59:46

自动化与工业控制系统通常被简称为ICS,是一个用来描述工业设施与自动化系统的专用词汇。在ISA-99/IEC 62443标准中,工业控制系统指的是“一个包括人员、硬件以及软件,能够对工业过程的安全性、可靠性造成影响的集合”。

现代工业控制系统作为一种个由各种传感器、控制器、执行器以及各种具有具体功能的子系统构成的具有复杂结构的控制网络,其主要有五个部件,每一个部件都有着不同的作用:

传感器——用于测量目标的物理参数;

转换器——将测量所得的电学/非电学测量值转换为可用的电信号;

发射器——负责控制系统中的电信号的发送;

控制器——为整个控制系统提供控制逻辑与输入输出接口;

执行器——用于改变控制过程。

 

三大的发展方向

就目前而言,工业控制系统主要有以下三个主要发展方向:新型现场总线控制系统、基于PC的工业控制计算机以及管控一体化系统集成技术。

1、现场总线控制系统

现场总线控制系统(FCS)是连接现场智能设备和自动化控制设备的双向串行、数字式、多节点通信网络。它也被称为现场底层设备控制网络。目前,以现场总线为基础的FCS发展很快,但FCS发展还有很多工作要做,如统一标准、仪表智能化等。另外,传统控制系统的维护和改造还需要DCS,因此FCS完全取代传统的DCS还需要一个较长的过程,同时DCS本身也在不断的发展与完善。可以确定的是,结合DCS、工业以太网、先进控制等新技术的FCS将具有强大的生命力。

2、工业PC控制系统

由于PC机的开放性,具有丰富的硬件资源、软件资源和人力资源,并且具有成本低的特点,基于PC(包括嵌入式PC)的工业控制系统,正以每年20%以上的速率增长,基于PC的工业控制技术成为本世纪初的主流技术之一。可以预见,工业PC与PLC的竞争将主要在高端应用上,其数据复杂且设备集成度高。从发展趋势看,控制系统的将来很可能会介于工业PC 和 PLC之间,而这些融合的迹象也已经出现。

3、智能管控一体化系统集成

随着Internet技术深入到工业控制领域,控制系统与管理系统的结合成为必然。建设管控一体化系统,包括多种系统的集成和多种技术的集成。在多种系统集成方面,首先是现场控制网络多种系统的集成;其次是管理网络与控制网络的集成,在未来的企业管理中,大量的数据来自控制网络,建设企业应用软件系统。在多种技术集成方面,包括设备互操作技术、通用数据交换技术、EtherNET和工业以太网技术等多种技术的集成。

一个大趋势

随着计算机技术、通信技术和控制技术的发展,传统的控制领域正经历着一场前所未有的变革,开始向网络化方向发展。对诸如图像、语音信号等大数据量、高速率传输的要求,催生了当前在商业领域风靡的以太网与控制网络的结合。这股工业控制系统网络化浪潮又将诸如嵌入式技术、多标准工业控制网络互联、无线技术等多种当今流行技术融合进来,从而拓展了工业控制领域的发展空间,带来新的发展机遇。

控制网络的发展,其基本趋势是逐渐趋向于开放性、透明的通讯协议。虽然现场总线技术发展非常迅速,但也存在许多问题,制约其应用范围的进一步扩大。而工业以太网以及现场总线技术作为一种灵活、方便、可靠的数据传输方式,在产业现场得到了越来越多的应用,并将在控制领域中占有更加重要的地位。以太网具有传输速度高、低耗、易于安装和兼容性好等方面的优势,由于它支持几乎所有流行的网络协议,所以在商业系统中被广泛采用。近些年来,随着网络技术的发展,以太网进入了控制领域,形成了新型的以太网控制网络技术。这主要是由于工业自动化系统向分布化、智能化控制方面发展,开放的、透明的通讯协议是必然的要求。

目前,以太网已经得到广泛应用,主流产品的速度己经达到100Mbps, 千兆以太网也己经投入使用,其网络产品和软件发展速度很快。 以太网以成本低、组网方便、软硬件丰富、可靠性高等特点得到了广泛的认可。

从趋势来看, 工业以太网进入现场控制级毋庸置疑。但至少现在看来,它还难以完全取代现场总线,作为实时控制通信的单一标准。已有的现场总线仍将继续存在,.有可能的是发展一种混合式控制系统。

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