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【摘 要】工业自动化领域的发展趋势之一是控制系统的智能化、分散化、网络化，而现场总线的崛起正是这一发展趋势的标志。工业自动化领域的发展趋势：控制系统的智能化、分散化、网络化及管理控制一体化。
【关键词】工业 自动化控制技术
一、控制系统的智能化、分散化、网络化
（一）现场总线的崛起
自20世纪80年代中期起，现场总线便应运而生，并通过激烈的市场竞争而不断崛起。
现场总线是应用在生产现场的全数字化、实时、双向、多节点的数字通信系统。现场总线技术将专用的CPU置入传统的测控仪表，使它们各自都具有了数字计算和通信能力，即所谓“智能化”；所谓“网络化”；由于这些网上的节点都是具备智能的可通信产品，因而它所需要的控制信息（如实时测量数据）不采取向PLC或计算机存取的方式，而可直接从处于同等层上的另一个节点上获取，在现场总线控制系统（FCS）的环境下，借助其计算和通信能力，在现场就可进行许多复杂计算，形成真正分散在现场的完整的控制系统，提高了系统的自治性和可靠性。
FCS成为发展的趋势之一，是它改变了传统控制系统的结构，形成了新型的网络集成全分布系统，采用全数字通信，具有开放式、全分布、可互操作性及现场环境适应性等特点，形成了从测控设备到监控计算机的全数字通信网络，顺应了控制网络的发展要求。
（二）现场总线的现状和标准化问题
目前，国内、外的现场总线有60几种之多，由于这一新技术所具有的潜在而巨大的市场前景，在商业利益的驱动下，导致了近年来制订现场总线国际标准大战。在市场和技术发展需要统一的国际标准的呼声下，修改后的IEC 61158.3～6标准最终于2000年1月4日获得通过。该标准包括了8种类型的现场总线子集，它们分别是：①基金会现场总线FF（原有的技术规范IEC 61158）；②Control Net；③Profibus；④P—Net；⑤FF HSE；⑥Swift Net；⑦Word FIP；⑧Intferbus。这8种现场总线中，④、⑥是用于有限领域的专用现场总线；②、③、⑦、⑧是由PLC为基础的控制系统发展而来，本质上以远程I/O总线技术为基础，通常不具备通过总线向现场设备供电和本征安全性能；①、⑤则由传统DCS控制系统发展而来，具有总线供电和本征安全功能；①、⑧属于现场设备级总线，②、⑤属于监控级现场总线；③、⑦则是包括两个层次的现场总线。
二、管理控制一体化
工业自动化领域的另一个发展趋势是管理控制系统的一体化。
（一）何谓管控一体化
在市场经济与信息时代的飞速发展中，企业内部之间以及与外部交换信息的需求不断扩大，现代工业企业对生产的管理要求不断提高，这种要求已不局限于通常意义上的对生产现场状态的监视和控制，同时还要求把现场信息和管理信息结合起来。管控一体化就是建立全集成的、开放的、全厂综合自动化的信息平台，把企业的横向通信（同一层不同节点的通信）和纵向通信（上、下层之间的通信）紧密联系在一起，通过对经营决策、管理、计划、调度、过程优化、故障诊断、现场控制等信息的综合处理，形成一个意义更广泛的综合管理系统。
（二）现场总线为管控一体化铺平了道路
工业和一般企业网络大致可分为3层，即企业管理层，过程监控层和现场控制层。
现场总线技术与产品所形成的底层网络，充分发挥其使测控设备具有通信能力的特点，为控制网络与通用数据网络的连接提供了方便。企业信息网络是管控一体化的基础，现场总线则为构建管控一体化网络铺平了道路；过程监控层由局域网段以及连接在局域网段的担任监控任务的工作站或控制器组成，现场总线网络通过现场总线接口与过程监控层相连，或者监控层直接由现场总线来担当；监控站可以完成对控制系统的组态，执行对控制系统的监控、报警、维护及人机交互等功能；企业管理层由各种服务器和客户机等组成，用于集成企业的各种信息，实现与Internet的连接，完成管理、决策和商务应用的各种功能。
（三）管控一体化的支持环境与系统集成
基于系统之间横向数据交换及控制系统与管理层和现场仪表间纵向数据交换日益增加，现场总线的应用越来越广泛，制造厂商的产品也日益开放。由于多种总线并存已成定局，管控系统建立统一的数据管理、统一的通信、统一的组态和编程软件的一体化解决方案受到了各厂家的重视。同时，采用分布式网络系统，采用C/S或B/S结构，可以在实现企业各层次功能模型的同时，实现网络连接在结构上的简化，从而形成以实时和关系数据库为中心的数据集成环境，为实现数据资源共享的目标奠定了基础。
三、对工业自动化发展的思考
随着市场经济的发展和加入WTO的临近，工业企业面临前所未有的发展机遇和愈加严峻的挑战，对企业的生产经营管理提出了更高的要求。管控一体化企业信息系统的建立，将是增强企业竞争力的重要途径，问题是对于工业来说，这种必要性到底有多大？工业尽管有自己的特殊性，但在实现生产过程和经营过程的整体优化，在保障运行安全的前提下获取最大的经济效益上与其他工业应是相同的。特别是信息技术的不断发展，网络的普及，将会使管控一体化的重要性日益显露出来，由以PLC为基础的集散型控制系统向以现场总线为基础的管控一体化分布式网络信息系统过渡是必然的。
要构建管控一体化网络，必先以现场总线所形成的底层网络为基础，但目前国内对现场总线技术的应用还比较迟缓，原因之一是观望和等待一个单一的现场总线国际标准的确立，但客观事实是IEC通过了8种总线标准，估计这种多总线并存的局面在短时间之内也不会改观；原因之二是现场总线在系统集成上存在困难，条件还不成熟，尤其是由国家支持研制开发的FF总线，其OEM产品的开发和应用也还要假以时日；此外还存在总线产品互操作性的认定和可靠性等方面的问题。因此在目前情况下，一方面要密切关注现场总线标准的新的发展动态，同时还应结合工业的具体条件，对诸如如何保护和利用现有资源，对原来的DCS系统进行改造，像建设部、科委下属智能建筑技术推广中心的LonWorks现场总线协作网一样，负责跟踪现场总线技术的发展、信息技术交流，指导行业对这一新技术的推广和应用，以促进工业自动化发展的进程。
参考文献：
[1]贺家李、沈从炬，控制系统继电保护原理，北京： 中国电力出版社，1994.
[2]范辉、陆学谦，电气监控系统纳入DCS的几点体会，电力自动化设备，2001， 21（3）： 52-54.
【关键词】工业 自动化控制技术
一、控制系统的智能化、分散化、网络化
（一）现场总线的崛起
自20世纪80年代中期起，现场总线便应运而生，并通过激烈的市场竞争而不断崛起。
现场总线是应用在生产现场的全数字化、实时、双向、多节点的数字通信系统。现场总线技术将专用的CPU置入传统的测控仪表，使它们各自都具有了数字计算和通信能力，即所谓“智能化”；所谓“网络化”；由于这些网上的节点都是具备智能的可通信产品，因而它所需要的控制信息（如实时测量数据）不采取向PLC或计算机存取的方式，而可直接从处于同等层上的另一个节点上获取，在现场总线控制系统（FCS）的环境下，借助其计算和通信能力，在现场就可进行许多复杂计算，形成真正分散在现场的完整的控制系统，提高了系统的自治性和可靠性。
FCS成为发展的趋势之一，是它改变了传统控制系统的结构，形成了新型的网络集成全分布系统，采用全数字通信，具有开放式、全分布、可互操作性及现场环境适应性等特点，形成了从测控设备到监控计算机的全数字通信网络，顺应了控制网络的发展要求。
（二）现场总线的现状和标准化问题
目前，国内、外的现场总线有60几种之多，由于这一新技术所具有的潜在而巨大的市场前景，在商业利益的驱动下，导致了近年来制订现场总线国际标准大战。在市场和技术发展需要统一的国际标准的呼声下，修改后的IEC 61158.3～6标准最终于2000年1月4日获得通过。该标准包括了8种类型的现场总线子集，它们分别是：①基金会现场总线FF（原有的技术规范IEC 61158）；②Control Net；③Profibus；④P—Net；⑤FF HSE；⑥Swift Net；⑦Word FIP；⑧Intferbus。这8种现场总线中，④、⑥是用于有限领域的专用现场总线；②、③、⑦、⑧是由PLC为基础的控制系统发展而来，本质上以远程I/O总线技术为基础，通常不具备通过总线向现场设备供电和本征安全性能；①、⑤则由传统DCS控制系统发展而来，具有总线供电和本征安全功能；①、⑧属于现场设备级总线，②、⑤属于监控级现场总线；③、⑦则是包括两个层次的现场总线。
二、管理控制一体化
工业自动化领域的另一个发展趋势是管理控制系统的一体化。
（一）何谓管控一体化
在市场经济与信息时代的飞速发展中，企业内部之间以及与外部交换信息的需求不断扩大，现代工业企业对生产的管理要求不断提高，这种要求已不局限于通常意义上的对生产现场状态的监视和控制，同时还要求把现场信息和管理信息结合起来。管控一体化就是建立全集成的、开放的、全厂综合自动化的信息平台，把企业的横向通信（同一层不同节点的通信）和纵向通信（上、下层之间的通信）紧密联系在一起，通过对经营决策、管理、计划、调度、过程优化、故障诊断、现场控制等信息的综合处理，形成一个意义更广泛的综合管理系统。
（二）现场总线为管控一体化铺平了道路
工业和一般企业网络大致可分为3层，即企业管理层，过程监控层和现场控制层。
现场总线技术与产品所形成的底层网络，充分发挥其使测控设备具有通信能力的特点，为控制网络与通用数据网络的连接提供了方便。企业信息网络是管控一体化的基础，现场总线则为构建管控一体化网络铺平了道路；过程监控层由局域网段以及连接在局域网段的担任监控任务的工作站或控制器组成，现场总线网络通过现场总线接口与过程监控层相连，或者监控层直接由现场总线来担当；监控站可以完成对控制系统的组态，执行对控制系统的监控、报警、维护及人机交互等功能；企业管理层由各种服务器和客户机等组成，用于集成企业的各种信息，实现与Internet的连接，完成管理、决策和商务应用的各种功能。
（三）管控一体化的支持环境与系统集成
基于系统之间横向数据交换及控制系统与管理层和现场仪表间纵向数据交换日益增加，现场总线的应用越来越广泛，制造厂商的产品也日益开放。由于多种总线并存已成定局，管控系统建立统一的数据管理、统一的通信、统一的组态和编程软件的一体化解决方案受到了各厂家的重视。同时，采用分布式网络系统，采用C/S或B/S结构，可以在实现企业各层次功能模型的同时，实现网络连接在结构上的简化，从而形成以实时和关系数据库为中心的数据集成环境，为实现数据资源共享的目标奠定了基础。
三、对工业自动化发展的思考
随着市场经济的发展和加入WTO的临近，工业企业面临前所未有的发展机遇和愈加严峻的挑战，对企业的生产经营管理提出了更高的要求。管控一体化企业信息系统的建立，将是增强企业竞争力的重要途径，问题是对于工业来说，这种必要性到底有多大？工业尽管有自己的特殊性，但在实现生产过程和经营过程的整体优化，在保障运行安全的前提下获取最大的经济效益上与其他工业应是相同的。特别是信息技术的不断发展，网络的普及，将会使管控一体化的重要性日益显露出来，由以PLC为基础的集散型控制系统向以现场总线为基础的管控一体化分布式网络信息系统过渡是必然的。
要构建管控一体化网络，必先以现场总线所形成的底层网络为基础，但目前国内对现场总线技术的应用还比较迟缓，原因之一是观望和等待一个单一的现场总线国际标准的确立，但客观事实是IEC通过了8种总线标准，估计这种多总线并存的局面在短时间之内也不会改观；原因之二是现场总线在系统集成上存在困难，条件还不成熟，尤其是由国家支持研制开发的FF总线，其OEM产品的开发和应用也还要假以时日；此外还存在总线产品互操作性的认定和可靠性等方面的问题。因此在目前情况下，一方面要密切关注现场总线标准的新的发展动态，同时还应结合工业的具体条件，对诸如如何保护和利用现有资源，对原来的DCS系统进行改造，像建设部、科委下属智能建筑技术推广中心的LonWorks现场总线协作网一样，负责跟踪现场总线技术的发展、信息技术交流，指导行业对这一新技术的推广和应用，以促进工业自动化发展的进程。
参考文献：
[1]贺家李、沈从炬，控制系统继电保护原理，北京： 中国电力出版社，1994.
[2]范辉、陆学谦，电气监控系统纳入DCS的几点体会，电力自动化设备，2001， 21（3）： 52-54.