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,能夠對工業(yè)過程的安全性、可靠性造成影響的集合”。
現代工業(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)構成的具有復雜結構的控制網絡,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;
轉換器——將測量所得的電學/非電學測量值轉換為可用的電信號;
發(fā)射器——負責控制系統(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。
1、現場總線控制系統(tǒng)
現場總線控制系統(tǒng)(FCS)是連接現場智能設備和自動化控制設備的雙向串行、數字式、多節(jié)點通信網絡。它也被稱為現場底層設備控制網絡。目前,以現場總線為基礎的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??梢源_定的是,結合DCS、工業(yè)以太網、先進控制等新技術的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)控制技術成為本世紀初的主流技術之一。可以預見,工業(yè)PC與PLC的競爭將主要在高端應用上,其數據復雜且設備集成度高。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出現。
3、智能管控一體化系統(tǒng)集成
隨著Internet技術深入到工業(yè)控制領域,控制系統(tǒng)與管理系統(tǒng)的結合成為必然。建設管控一體化系統(tǒng),包括多種系統(tǒng)的集成和多種技術的集成。在多種系統(tǒng)集成方面,首先是現場控制網絡多種系統(tǒng)的集成;其次是管理網絡與控制網絡的集成,在未來的企業(yè)管理中,大量的數據來自控制網絡,建設企業(yè)應用軟件系統(tǒng)。在多種技術集成方面,包括設備互操作技術、通用數據交換技術、EtherNET和工業(yè)以太網技術等多種技術的集成。
一個大趨勢
隨著計算機技術、通信技術和控制技術的發(fā)展,傳統(tǒng)的控制領域正經歷著一場前所未有的變革,開始向網絡化方向發(fā)展。對諸如圖像、語音信號等大數據量、高速率傳輸的要求,催生了當前在商業(yè)領域風靡的以太網與控制網絡的結合。這股工業(yè)控制系統(tǒng)網絡化浪潮又將諸如嵌入式技術、多標準工業(yè)控制網絡互聯、無線技術等多種當今流行技術融合進來,從而拓展了工業(yè)控制領域的發(fā)展空間,帶來新的發(fā)展機遇。
控制網絡的發(fā)展,其基本趨勢是逐漸趨向于開放性、透明的通訊協(xié)議。雖然現場總線技術發(fā)展非常迅速,但也存在許多問題,制約其應用范圍的進一步擴大。而工業(yè)以太網以及現場總線技術作為一種靈活、方便、可靠的數據傳輸方式,在產業(yè)現場得到了越來越多的應用,并將在控制領域中占有更加重要的地位。以太網具有傳輸速度高、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絡協(xié)議,所以在商業(yè)系統(tǒng)中被廣泛采用。近些年來,隨著網絡技術的發(fā)展,以太網進入了控制領域,形成了新型的以太網控制網絡技術。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,以太網已經得到廣泛應用,主流產品的速度己經達到100Mbps, 千兆以太網也己經投入使用,其網絡產品和軟件發(fā)展速度很快。 以太網以成本低、組網方便、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)以太網進入現場控制級毋庸置疑。但至少現在看來,它還難以完全取代現場總線,作為實時控制通信的單一標準。已有的現場總線仍將繼續(xù)存在,.有可能的是發(fā)展一種混合式控制系統(tǒng)。