【摘 要】工業(yè)自動化領(lǐng)域的發(fā)展趨勢目前體現(xiàn)為控制系統(tǒng)的智能化、分散化、網(wǎng)絡(luò)化及管理控制一體化，本文主要針對這些內(nèi)容展開探討。

【關(guān)鍵詞】工業(yè) 自動化控制技術(shù) 革新

一、控制系統(tǒng)的智能化、分散化、網(wǎng)絡(luò)化

工業(yè)自動化領(lǐng)域的發(fā)展趨勢之一是控制系統(tǒng)的智能化、分散化、網(wǎng)絡(luò)化，而現(xiàn)場總線的崛起正是這一發(fā)展趨勢的標志。

現(xiàn)場總線的崛起

半個多世紀以來，工業(yè)自動化領(lǐng)域的過程控制體系歷經(jīng)基地式儀表控制系統(tǒng)、電動單元組合式模擬儀表控制系統(tǒng)、集中式數(shù)字控制系統(tǒng)、集散控制系統(tǒng)（DCS）等4代過程控制系統(tǒng)，當前我國工業(yè)自動化的主流水平即處于以PLC為基礎(chǔ)的DCS系統(tǒng)階段。這里要說明一點，DCS既是一個過程控制體系的名稱，有時也表示為由制造廠商出售的一個起完整作用而集成的集散控制系統(tǒng)產(chǎn)品，這種DCS系統(tǒng)相對較為封閉，而目前工業(yè)自動化的DCS系統(tǒng)多數(shù)是由用戶集成的，因此相對較為開放。

與早期的一些控制系統(tǒng)相比，DCS系統(tǒng)在功能和性能上有了很大進步，可以在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)裝置級、車間級的優(yōu)化和分散控制，但其仍然是一種模擬數(shù)字混合系統(tǒng)，從現(xiàn)場到PLC或計算機之間的檢測、反饋與操作指令等信號傳遞，仍舊依靠大量的一對一的布線來實現(xiàn)。這種信號傳遞關(guān)系稱之為信號傳輸，而不是數(shù)據(jù)通信，難以實現(xiàn)儀表之間的信息交換，因而呼喚著具備通信功能的、傳輸信號全數(shù)字化的儀表與系統(tǒng)的出現(xiàn)，從而由集散控制過渡到徹底的分散控制，正是在這種需求的驅(qū)動下，自20世紀80年代中期起，現(xiàn)場總線便應(yīng)運而生，并通過激烈的市場競爭而不斷崛起。

現(xiàn)場總線是應(yīng)用在生產(chǎn)現(xiàn)場的全數(shù)字化、實時、雙向、多節(jié)點的數(shù)字通信系統(tǒng)?，F(xiàn)場總線技術(shù)將專用的CPU置入傳統(tǒng)的測控儀表，使它們各自都具有了數(shù)字計算和通信能力，即所謂“智能化”；采用可進行簡單連接的雙絞線、同軸電纜等作為聯(lián)系的紐帶，把掛接在總線上作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的多個現(xiàn)場級測控儀表連接成網(wǎng)絡(luò)，并按公開、規(guī)范的通信協(xié)議，使現(xiàn)場測控儀表之間及其與遠程監(jiān)控計算機之間實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸與信息交換，形成多種適應(yīng)實際需要的控制系統(tǒng)，即所謂“網(wǎng)絡(luò)化”；由于這些網(wǎng)上的節(jié)點都是具備智能的可通信產(chǎn)品，因而它所需要的控制信息（如實時測量數(shù)據(jù)）不采取向PLC或計算機存取的方式，而可直接從處于同等層上的另一個節(jié)點上獲取，在現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）的環(huán)境下，借助其計算和通信能力，在現(xiàn)場就可進行許多復(fù)雜計算，形成真正分散在現(xiàn)場的完整的控制系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)的自治性和可靠性。

二、管理控制一體化

工業(yè)自動化領(lǐng)域的另一個發(fā)展趨勢是管理控制系統(tǒng)的一體化。

（一）何謂管控一體化

在市場經(jīng)濟與信息時代的飛速發(fā)展中，企業(yè)內(nèi)部之間以及與外部交換信息的需求不斷擴大，現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)對生產(chǎn)的管理要求不斷提高，這種要求已不局限于通常意義上的對生產(chǎn)現(xiàn)場狀態(tài)的監(jiān)視和控制，同時還要求把現(xiàn)場信息和管理信息結(jié)合起來。管控一體化就是建立全集成的、開放的、全廠綜合自動化的信息平臺，把企業(yè)的橫向通信（同一層不同節(jié)點的通信）和縱向通信（上、下層之間的通信）緊密聯(lián)系在一起，通過對經(jīng)營決策、管理、計劃、調(diào)度、過程優(yōu)化、故障診斷、現(xiàn)場控制等信息的綜合處理，形成一個意義更廣泛的綜合管理系統(tǒng)。

（二）現(xiàn)場總線為管控一體化鋪平了道路

企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)是管控信息集成的基本條件，沒有信息網(wǎng)絡(luò)就不可能實現(xiàn)企業(yè)橫向和縱向信息的溝通和匯集，建網(wǎng)的目標在于實現(xiàn)全企業(yè)范圍內(nèi)的信息資源共享，以及與外部世界的信息溝通。

工業(yè)和一般企業(yè)網(wǎng)絡(luò)大致可分為3層，即企業(yè)管理層，過程監(jiān)控層和現(xiàn)場控制層。

管控一體化解決方案中的現(xiàn)場控制層由現(xiàn)場總線設(shè)備和控制網(wǎng)段構(gòu)成，把傳統(tǒng)的集散系統(tǒng)控制站的功能分散到了現(xiàn)場總線設(shè)備，此時的控制站實際是一個虛擬的控制站?，F(xiàn)場總線技術(shù)與產(chǎn)品所形成的底層網(wǎng)絡(luò)，充分發(fā)揮其使測控設(shè)備具有通信能力的特點，為控制網(wǎng)絡(luò)與通用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的連接提供了方便。企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)是管控一體化的基礎(chǔ)，現(xiàn)場總線則為構(gòu)建管控一體化網(wǎng)絡(luò)鋪平了道路；過程監(jiān)控層由局域網(wǎng)段以及連接在局域網(wǎng)段的擔任監(jiān)控任務(wù)的工作站或控制器組成，現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)通過現(xiàn)場總線接口與過程監(jiān)控層相連，或者監(jiān)控層直接由現(xiàn)場總線來擔當；監(jiān)控站可以完成對控制系統(tǒng)的組態(tài)，執(zhí)行對控制系統(tǒng)的監(jiān)控、報警、維護及人機交互等功能；企業(yè)管理層由各種服務(wù)器和客戶機等組成，用于集成企業(yè)的各種信息，實現(xiàn)與Internet的連接，完成管理、決策和商務(wù)應(yīng)用的各種功能。

三、對工業(yè)自動化發(fā)展的思考

綜上所述，現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展，引起了自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和自動化控制概念的變革，進一步推動了管控一體化企業(yè)信息系統(tǒng)的建立，它集計算機技術(shù)、信息技術(shù)和自動化技術(shù)為一體，成為流程工業(yè)自動化發(fā)展的趨勢。隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展和加入WTO的臨近，工業(yè)企業(yè)面臨前所未有的發(fā)展機遇和愈加嚴峻的挑戰(zhàn)，對企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營管理提出了更高的要求。管控一體化企業(yè)信息系統(tǒng)的建立，將是增強企業(yè)競爭力的重要途徑，問題是對于工業(yè)來說，這種必要性到底有多大？工業(yè)盡管有自己的特殊性，但在實現(xiàn)生產(chǎn)過程和經(jīng)營過程的整體優(yōu)化，在保障運行安全的前提下獲取最大的經(jīng)濟效益上與其他工業(yè)應(yīng)是相同的。特別是信息技術(shù)的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)的普及，將會使管控一體化的重要性日益顯露出來，由以PLC為基礎(chǔ)的集散型控制系統(tǒng)向以現(xiàn)場總線為基礎(chǔ)的管控一體化分布式網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)過渡是必然的。

要構(gòu)建管控一體化網(wǎng)絡(luò)，必先以現(xiàn)場總線所形成的底層網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，因此在目前情況下，一方面要密切關(guān)注現(xiàn)場總線標準的新的發(fā)展動態(tài)，同時還應(yīng)結(jié)合工業(yè)的具體條件，對諸如如何保護和利用現(xiàn)有資源，對原來的DCS系統(tǒng)進行改造，選用何種總線以及如何組網(wǎng)和系統(tǒng)集成等問題加以研究和討論，并建議國家成立一個機構(gòu)，像建設(shè)部、科委下屬智能建筑技術(shù)推廣中心的LonWorks現(xiàn)場總線協(xié)作網(wǎng)一樣，負責跟蹤現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展、信息技術(shù)交流，指導(dǎo)行業(yè)對這一新技術(shù)的推廣和應(yīng)用，以促進工業(yè)自動化發(fā)展的進程。

參考文獻：

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