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互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)探索論文
計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的優(yōu)化和發(fā)展需要經(jīng)過一個(gè)過程。而當(dāng)今是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)普遍存在的時(shí)代,這一時(shí)代的到來(lái)對(duì)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展和完善非常有利。以互聯(lián)網(wǎng)為媒介的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在處理信號(hào)或信息上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和高效化,提升了計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的應(yīng)用范圍。
隨同著工業(yè)技術(shù)的不時(shí)開展，特別是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、微處置器技術(shù)等的提高，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的定義曾經(jīng)發(fā)作了基本的變化，進(jìn)入了一個(gè)多機(jī)的、自動(dòng)化消費(fèi)、控制和智能一體化相分離的開展方向。本篇文章將歸結(jié)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的開展概略，同時(shí)指出作為計(jì)算機(jī)控制技術(shù)操作工程師主要的義務(wù)和工作從事狀況。
1 集中控制到集散控制的開展
最初的計(jì)算機(jī)控制主要采用的是集中控制的工作方式，在停止一系列的包括采集信號(hào)、運(yùn)算處置、信息反應(yīng)、顯現(xiàn)狀態(tài)等任務(wù)的過程中，均是經(jīng)過工業(yè)控制計(jì)算機(jī)IPC來(lái)控制的。IPC工業(yè)控制計(jì)算機(jī)將各種參數(shù)，如，壓力、溫度、PH值等停止有效的搜集，然后經(jīng)過接口卡來(lái)承受經(jīng)過處置而得到的信號(hào)。如今，隨同著控制系統(tǒng)日益增加的復(fù)雜度，單獨(dú)的一臺(tái)計(jì)算機(jī)曾經(jīng)不能勝任多種信號(hào)的處置工作了，在這種狀況下，散布式控制系統(tǒng)便應(yīng)運(yùn)而生，依據(jù)功用的不同，可分為上位機(jī)、下位機(jī)。上位機(jī)主要擔(dān)任整體集中監(jiān)視工作，下位機(jī)為散布在各現(xiàn)場(chǎng)的用于散布控制的個(gè)體。而上、下位機(jī)則經(jīng)過相關(guān)的通訊互聯(lián)網(wǎng)停止傳送信息工作。
通訊是集散式控制系統(tǒng)的中心，它作為DCS的中央神經(jīng)系統(tǒng)。DCS系統(tǒng)具有可拓展性、平安性和有效性。DCS最初研發(fā)階段的瓶頸為系統(tǒng)開放性低。許多廠家采用封鎖方式來(lái)完成運(yùn)營(yíng)壟斷，而不同廠家之間的信息閉塞，則成為了DCS系統(tǒng)開展艱難的主要問題之一。
2 封鎖系統(tǒng)到工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線的開展
為了到達(dá)加強(qiáng)DCS系統(tǒng)的兼容性、開放性的目的，必需采取措施完成DCS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的公開化和規(guī)范化，因而就有了封鎖系統(tǒng)到工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線的開展。工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的總線控制系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱FCS）的主要功用就是完成數(shù)據(jù)“點(diǎn)到點(diǎn)”到“總線”的方式轉(zhuǎn)變。依照總線方式，整個(gè)控制系統(tǒng)雜亂無(wú)章的停止運(yùn)轉(zhuǎn)，各種設(shè)備的工作都是一個(gè)“總線單元”，互相平行的運(yùn)轉(zhuǎn)，恪守公開、統(tǒng)一的通訊協(xié)議停止綜合自動(dòng)控制相關(guān)工作。FCS相比于DCS系統(tǒng)，更能完成順應(yīng)用戶的請(qǐng)求，它采用的是開放式的現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議，經(jīng)過這種協(xié)議諧和現(xiàn)場(chǎng)一切支線工作，使得維護(hù)和本錢都降低。所以說(shuō)，F(xiàn)CS系統(tǒng)是種互聯(lián)的、開放的散布式系統(tǒng)。
現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是一種可以完成“變分散為集中，完成統(tǒng)一控制管理”的技術(shù)，可以分散風(fēng)險(xiǎn)，完成控制別離。在整個(gè)系統(tǒng)中，經(jīng)過智能儀表來(lái)完成數(shù)據(jù)的搜集、處置、運(yùn)算控制及輸出等現(xiàn)場(chǎng)工作，而上位機(jī)擔(dān)任一些高端工作。
從上個(gè)世紀(jì)80年代，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)就開端開展，而它在開展過程中的各種規(guī)范也不時(shí)成為工業(yè)國(guó)度和廠商的搶奪焦點(diǎn)。如今，Profibus及CAN均是中國(guó)自動(dòng)控制范疇的中心。1996年，Profibus規(guī)范開端進(jìn)入中國(guó)，在10年光景的推行中，普遍存在于我國(guó)的工業(yè)范疇中。2006年，Profibus成為了我國(guó)第一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的國(guó)度規(guī)范。到如今為止，Profibus仍是應(yīng)用最為普遍、各種控制設(shè)備、儀表品種最為齊全的總線技術(shù)，不斷是車間級(jí)的總線規(guī)范、自動(dòng)化集成的首要選擇。同時(shí)，CAN是機(jī)電設(shè)備控制相關(guān)范疇中應(yīng)用最為普遍的總線技術(shù)，不斷是工業(yè)機(jī)械手、汽車電子、高速印刷機(jī)等控制系統(tǒng)的設(shè)備級(jí)的總線規(guī)范。也就是說(shuō)，Profibus和CAN分別是自動(dòng)化、電子工程師的首選。
3 現(xiàn)場(chǎng)控制到企業(yè)自動(dòng)化的開展
EtherNet/IP即以太網(wǎng)工業(yè)協(xié)議，是一種以以太網(wǎng)的傳輸為規(guī)范的協(xié)議。目前，這個(gè)協(xié)議被三大組織所支持，即the Industrial Ethernet Association（IEA）、ControlNet International（CI）、the Opening DeviceNet Vender Association（ODVA）。以太網(wǎng)工業(yè)協(xié)議旨在構(gòu)成一個(gè)開放式的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，以便于工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的開放式建立。工業(yè)以太網(wǎng)能夠定義為將商業(yè)以太網(wǎng)（IEEE802.3規(guī)范）在技術(shù)上完成統(tǒng)一、同時(shí)提升產(chǎn)品的器件選用、適用性、牢靠性和抗干擾才能，以滿足不時(shí)增長(zhǎng)的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)需求。
控制造用要能滿足實(shí)時(shí)性，這是工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)必需服從的準(zhǔn)繩，換句話說(shuō)，傳輸信號(hào)的過程要疾速同時(shí)信號(hào)必需穩(wěn)定，因而要保證滿足數(shù)據(jù)定時(shí)刷新的請(qǐng)求。以CSMA/CD的方式所停止的傳統(tǒng)以太網(wǎng)的傳輸，不能在電荷負(fù)荷過大的時(shí)分正常運(yùn)轉(zhuǎn)。工業(yè)以太網(wǎng)采用的是新的信息交流技術(shù)，可以快速刷新信號(hào)，這就為以太網(wǎng)信號(hào)的不肯定問題找到理解決辦法。如，EtherNet能夠到達(dá)100M、10G的傳輸速率，減少了網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)难訒r(shí)問題，使得阻塞幾率大大降低。雙工星形的拓?fù)錁?gòu)造及EtherNet技術(shù)則使傳輸實(shí)時(shí)性、肯定性變成了可能。
“信息化工廠”是工業(yè)以太網(wǎng)的技術(shù)存在意義，這里的信息化工廠指的是在信息根底相關(guān)設(shè)備的根底上，應(yīng)用信息處置手腕，將信息搜集、傳輸、計(jì)算處置和綜合應(yīng)用，好像在工廠中消費(fèi)、管理和運(yùn)營(yíng)的手腕一樣。能夠說(shuō)，工業(yè)以太網(wǎng)是自動(dòng)化控制的中心，管理、運(yùn)營(yíng)等信息的傳輸都靠它。
經(jīng)過完成“信息化工廠”形式，可以使得整個(gè)內(nèi)部信息運(yùn)轉(zhuǎn)順暢、較少內(nèi)訌、進(jìn)步應(yīng)變市場(chǎng)才能和增加效率的才能。能夠說(shuō)，工業(yè)以太網(wǎng)是現(xiàn)代企業(yè)運(yùn)營(yíng)成必不可少的局部。
很多現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備對(duì)EtherNet/IP協(xié)議都很支持，它能完成直連下層設(shè)備，直接掛接變頻器和散布式IO，并采用以太網(wǎng)交流機(jī)作為中部鏈接，完成整個(gè)信息交流系統(tǒng)。EtherNet/IP控制網(wǎng)絡(luò)的功用包括以下幾方面，決議性控制、順應(yīng)應(yīng)用需求、毛病包容措施、遠(yuǎn)程控制、低本錢銜接、內(nèi)部平安和開放式規(guī)范。它具有許多值得推行的價(jià)值，如，完成了商業(yè)和企業(yè)的簡(jiǎn)單整合，即有效的將消費(fèi)控制、質(zhì)量監(jiān)視、可檢測(cè)性及系統(tǒng)維護(hù)等分離起來(lái)；高速、高帶寬，便于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的融進(jìn)，可以銜接普遍區(qū)域內(nèi)的設(shè)備；便于專家遠(yuǎn)程效勞、診斷及部署等，有利于本錢的降低和便當(dāng)快捷停止信息控制等。所以，有人將工業(yè)化的以太網(wǎng)形容為“總工程師讀數(shù)據(jù)的網(wǎng)”。能夠看出，工業(yè)以太網(wǎng)具有無(wú)縫對(duì)接的優(yōu)點(diǎn)，這樣，工程師們就能完成遠(yuǎn)程對(duì)掛在以太網(wǎng)上設(shè)備的控制管理了。
4 結(jié)論
互聯(lián)網(wǎng)時(shí)期的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)是完成了集中控制到集散控制的開展、封鎖系統(tǒng)到工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線的開展、現(xiàn)場(chǎng)控制到企業(yè)自動(dòng)化的開展的過程。最初的計(jì)算機(jī)控制采用集中控制的工作方式，一系列任務(wù)均是經(jīng)過工業(yè)控制計(jì)算機(jī)IPC來(lái)控制的；DCS系統(tǒng)具有可拓展性、平安性和有效性，但信息閉塞；工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的總線控制系統(tǒng)FCS完成數(shù)據(jù)“點(diǎn)到點(diǎn)”到“總線”的方式轉(zhuǎn)變，是一種互聯(lián)的、開放的散布式系統(tǒng)；EtherNet技術(shù)則使傳輸實(shí)時(shí)性、肯定性變成了可能。
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