當(dāng)前位置:首頁 > 工業(yè)控制 > 工業(yè)控制技術(shù)文庫
[導(dǎo)讀] 隨著生產(chǎn)由簡單過程向大型化、連續(xù)化、集成化和復(fù)雜化方向發(fā)展,與之相應(yīng)的控制技術(shù)、控制理論、控制系統(tǒng)和控制工具都發(fā)生了很大的變化。即控制技術(shù)由單變量控制技術(shù)發(fā)展到多變量協(xié)調(diào)控制技術(shù);控制理論由經(jīng)典

隨著生產(chǎn)由簡單過程向大型化、連續(xù)化、集成化和復(fù)雜化方向發(fā)展,與之相應(yīng)的控制技術(shù)、控制理論、控制系統(tǒng)和控制工具都發(fā)生了很大的變化。即控制技術(shù)由單變量控制技術(shù)發(fā)展到多變量協(xié)調(diào)控制技術(shù);控制理論由經(jīng)典控制理論發(fā)展到現(xiàn)代控制理論和智能控制理論;控制系統(tǒng)由簡單控制系統(tǒng)發(fā)展到先進(jìn)控制系統(tǒng)和綜合自動(dòng)化系統(tǒng);控制工具由常規(guī)儀器儀表發(fā)展到計(jì)算機(jī)及其網(wǎng)絡(luò)。

計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展為先進(jìn)控制的實(shí)現(xiàn)奠定了物質(zhì)基礎(chǔ),而控制技術(shù)的應(yīng)用又促進(jìn)了計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,兩者密切相關(guān)。以計(jì)算機(jī)為主的控制系統(tǒng)經(jīng)歷了DDC(Direct Digital Control—單機(jī)控制系統(tǒng))、DCS(Distributed Control System—集散控制系統(tǒng))、FCS(Field Bus Control System—現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng))和CIPS(ComputerIntegrated Process System—計(jì)算機(jī)集成過程控制系統(tǒng))四個(gè)發(fā)展階段。

DDC控制集中、危險(xiǎn)也集中,一般采用雙機(jī)/多機(jī)系統(tǒng)冗余結(jié)構(gòu),來保證控制系統(tǒng)的可靠性。為進(jìn)一步提高控制系統(tǒng)的可靠性,70年代中推出了DCS系統(tǒng)。80年代中~90年代初是DCS發(fā)展的頂峰時(shí)期,DCS應(yīng)用廣泛,技術(shù)成熟。國內(nèi)企業(yè)紛紛引進(jìn)各種成套的DCS產(chǎn)品,如Honywell的TDC-3000/S9000、WestingHouse的WDPFⅡ/Ⅲ、Bailey的INFI-90、Foxboro的I/AS系、橫河的Centum-XL/μXL等。但各廠家的DCS自成封閉的通信體系,難以實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)各種DCS系統(tǒng)的集成與綜合。

90年代出現(xiàn)的新型FCS則突破了DCS系統(tǒng)中通信由專用網(wǎng)絡(luò)的封閉系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)所造成的缺陷,把基于封閉、專用的解決方案變成了基于公開化、標(biāo)準(zhǔn)化的解決方案。FCS及其應(yīng)用是當(dāng)今研究的熱點(diǎn)。以現(xiàn)場(chǎng)總線/DCS為基礎(chǔ)的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)CIPS集過程控制與綜合管理(經(jīng)營決策、管理、計(jì)劃、調(diào)度等)于一體,便于企業(yè)能快速適應(yīng)風(fēng)云變換的市場(chǎng),以增強(qiáng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。CIPS的實(shí)現(xiàn)是未來追求的目標(biāo)。

FCS系統(tǒng)由于采用了智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和現(xiàn)場(chǎng)總線,具有以下優(yōu)點(diǎn):①采用一對(duì)N的設(shè)備連接方式,成本低②實(shí)現(xiàn)了徹底的分散控制③開放性與互操作性簡化了系統(tǒng)的集成  現(xiàn)場(chǎng)總線的最大特點(diǎn)是采用統(tǒng)一的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),使之具有開放性和互操作性,不同廠家的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備可方便地接入同一網(wǎng)絡(luò)中,且可相互訪問,簡化了系統(tǒng)的集成。④信息綜合,組態(tài)靈活

通過數(shù)字化傳輸現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù),F(xiàn)CS能獲取現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的各種狀態(tài)、診斷信息,實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的系統(tǒng)監(jiān)控和管理。FCS引入了功能塊概念,使得組態(tài)十分方便、靈活,不同現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中的功能塊可以構(gòu)成完整的控制回路;可在上位機(jī)上進(jìn)行組態(tài),完成之后再下裝至現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備;用戶根據(jù)標(biāo)識(shí)符來指定某一設(shè)備,不需考慮設(shè)備地址、存儲(chǔ)地址等。總之,現(xiàn)場(chǎng)總線具有全分散、全數(shù)字化、智能、雙向、多變量、多點(diǎn)、多站、互操作的特點(diǎn),是過程控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ),也是綜合自動(dòng)化系統(tǒng)CIPS數(shù)據(jù)信息流的起點(diǎn)。

集常規(guī)控制、先進(jìn)控制、在線優(yōu)化、生產(chǎn)調(diào)度、企業(yè)管理、經(jīng)營決策等功能于一體的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)CIPS是當(dāng)前自動(dòng)化發(fā)展的趨勢(shì)和熱點(diǎn)。CIPS是在計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)和分布式數(shù)據(jù)庫的支持下,實(shí)現(xiàn)信息與功能的集成、綜合管理與決策,最終形成一個(gè)能適應(yīng)生產(chǎn)環(huán)境不確定性和市場(chǎng)需求多變性的全局最優(yōu)的高質(zhì)量、高柔性、高效益的智能生產(chǎn)系統(tǒng)。

根據(jù)連續(xù)生產(chǎn)過程控制與工程總體優(yōu)化、信息集成的需求,CIPS工程可由生產(chǎn)過程控制分系統(tǒng)、企業(yè)綜合管理分系統(tǒng)、集成支持分系統(tǒng)、人與組織分系統(tǒng)4個(gè)分系統(tǒng)及相應(yīng)的下層子系統(tǒng)組成,如圖2—3所示。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,解決了企業(yè)辦公自動(dòng)化的問題,即企業(yè)高層的計(jì)算機(jī)設(shè)備互連問題較易實(shí)現(xiàn)。而企業(yè)過程控制級(jí)采用的設(shè)備可能是各個(gè)時(shí)期或各個(gè)廠家的產(chǎn)品,是個(gè)異構(gòu)環(huán)境??紤]控制技術(shù)和生產(chǎn)的延續(xù)性與企業(yè)的投資效益,不可能完全擯棄原有可行系統(tǒng),而采用全新技術(shù)和設(shè)備。企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò)必將出現(xiàn)多種總線共存、多種系統(tǒng)集成和多種技術(shù)集成的局面。

多種系統(tǒng)的集成是指現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)FCS與傳統(tǒng)控制系統(tǒng)(DCS、PLC……)的集成及各種現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)FCS之間的集成(因目前仍存在多種現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議,如:FF、Profibus、CAN、LonWorks和HART等)。FCS與DCS集成主要體現(xiàn)在現(xiàn)場(chǎng)通信協(xié)議的相容和組態(tài)、監(jiān)控、操作軟件的統(tǒng)一。

DCS應(yīng)用廣泛、技術(shù)成熟,尤其它在先進(jìn)控制方面已有多年應(yīng)用。現(xiàn)場(chǎng)總線的功能模塊一般只能解決基本的控制問題,而且在現(xiàn)有的技術(shù)條件和市場(chǎng)條件下,F(xiàn)CS還不能完全取代DCS,而應(yīng)考慮兩者的集成,以綜合DCS和FCS的優(yōu)勢(shì)。即FCS實(shí)現(xiàn)基本的測(cè)控回路,DCS作為高一層的管理協(xié)調(diào)者實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的先進(jìn)控制和優(yōu)化功能。

CIPS是集管理與控制于一體的綜合自動(dòng)化系統(tǒng),往往采用多級(jí)遞階控制體系結(jié)構(gòu)(基本控制→先進(jìn)控制→約束控制→局部優(yōu)化→全局優(yōu)化→綜合管理與決策)和“分解/綜合、協(xié)調(diào)”的方法。現(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò)是傳輸過程信息的基礎(chǔ)與關(guān)鍵,是CIPS數(shù)據(jù)信息流的起點(diǎn)。只有獲得過程的大量信息,CIPS才能進(jìn)行系統(tǒng)的優(yōu)化、綜合管理與決策。

通常大型CIPS網(wǎng)含有4類網(wǎng):最上層采用廣域網(wǎng)(WAN)、上層采用辦公自動(dòng)化局域網(wǎng)(TOP),中間層采用制造自動(dòng)化協(xié)議MAP主干網(wǎng),下層采用現(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)(工廠底層控制網(wǎng))。這4類網(wǎng)可通過網(wǎng)橋(Bridge)、路由器(Router)和網(wǎng)關(guān)(Gateway)互聯(lián)成CIPS網(wǎng)或Intranet網(wǎng)。

基于現(xiàn)場(chǎng)總線或DCS網(wǎng)絡(luò)的大中型CIPS網(wǎng)有WAN/TOP/MAP/Fieldbus or DCS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和TOP/MAP/Fieldbus or DCS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、小型CIPS網(wǎng)有LAN/Fieldbus or DCS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及LAN/DCS+Fieldbus網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(即現(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò)為DCS與FCS的集成)。

近兩年來許多控制系統(tǒng)設(shè)備供應(yīng)商紛紛采用Ethernet作為工廠底層控制網(wǎng)絡(luò)的信息傳輸主干,用以連接系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備和現(xiàn)場(chǎng)高級(jí)智能設(shè)備且TCP/IP進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng),使得工廠的管理可以直接進(jìn)入控制現(xiàn)場(chǎng)。在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)最為典型的應(yīng)用形式是Ethernet+TCP/IP,基于Ethernet+TCP/IP的傳感器變送器可以直接成為網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn),其控制參數(shù)和它的狀態(tài)可以直接在企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)內(nèi)傳輸和共享,從而避免了DCS和FCS因存在多種協(xié)議而難集成的局面。

DCS應(yīng)用廣泛、技術(shù)成熟,但各廠家的DCS自成封閉的通信體系,難以實(shí)現(xiàn)全企業(yè)內(nèi)信息的集成與綜合。FCS具有全分散、全數(shù)字化、智能、雙向、多變量、多點(diǎn)、多站、互操作的特點(diǎn)。FCS可視為DCS向下全數(shù)字開放的結(jié)果,CIPS可視為DCS向上擴(kuò)展的產(chǎn)物。FCS和DCS側(cè)重于過程的監(jiān)控與管理,CIPS側(cè)重于企業(yè)內(nèi)信息集成、綜合管理與決策。DCS和FCS是CIPS數(shù)據(jù)信息流的起點(diǎn)。CIPS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)技術(shù),網(wǎng)絡(luò)是命脈。今后的自動(dòng)化系統(tǒng)主要呈現(xiàn)出開放化、集成化、智能化、信息化和網(wǎng)絡(luò)化的特點(diǎn)。

本站聲明: 本文章由作者或相關(guān)機(jī)構(gòu)授權(quán)發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點(diǎn),本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實(shí)性等。需要轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系該專欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益,請(qǐng)及時(shí)聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車的華為或?qū)⒋呱龈蟮莫?dú)角獸公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關(guān)鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國汽車技術(shù)公司SODA.Auto推出其旗艦產(chǎn)品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認(rèn)證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車。 SODA V工具的開發(fā)耗時(shí)1.5...

關(guān)鍵字: 汽車 人工智能 智能驅(qū)動(dòng) BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來越多用戶希望企業(yè)業(yè)務(wù)能7×24不間斷運(yùn)行,同時(shí)企業(yè)卻面臨越來越多業(yè)務(wù)中斷的風(fēng)險(xiǎn),如企業(yè)系統(tǒng)復(fù)雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務(wù)連續(xù)性,提升韌性,成...

關(guān)鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報(bào)道,騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對(duì)日本游戲市場(chǎng)的投資。

關(guān)鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)開幕式在貴陽舉行,華為董事、質(zhì)量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關(guān)鍵字: 華為 12nm EDA 半導(dǎo)體

8月28日消息,在2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)上,華為常務(wù)董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱,數(shù)字世界的話語權(quán)最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關(guān)鍵字: 華為 12nm 手機(jī) 衛(wèi)星通信

要點(diǎn): 有效應(yīng)對(duì)環(huán)境變化,經(jīng)營業(yè)績穩(wěn)中有升 落實(shí)提質(zhì)增效舉措,毛利潤率延續(xù)升勢(shì) 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務(wù)引領(lǐng)增長 以科技創(chuàng)新為引領(lǐng),提升企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力 堅(jiān)持高質(zhì)量發(fā)展策略,塑強(qiáng)核心競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)...

關(guān)鍵字: 通信 BSP 電信運(yùn)營商 數(shù)字經(jīng)濟(jì)

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺(tái)與中國電影電視技術(shù)學(xué)會(huì)聯(lián)合牽頭組建的NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研討會(huì)上宣布正式成立。 活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng) NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)...

關(guān)鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會(huì)上,軟通動(dòng)力信息技術(shù)(集團(tuán))股份有限公司(以下簡稱"軟通動(dòng)力")與長三角投資(上海)有限...

關(guān)鍵字: BSP 信息技術(shù)
關(guān)閉
關(guān)閉