工業(yè)控制的實(shí)際應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

1、工業(yè)控制的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢隨著計(jì)算機(jī)、通信、自動(dòng)控制、微電子等技術(shù)的發(fā)展，大量智能控制芯片和 智能傳感器的不斷出現(xiàn)， 以及在傳感器、 通信和計(jì)算機(jī)領(lǐng)域所取得的巨大成就使 人們對系統(tǒng)綜合性能尤其是安全性能提出了越來越高的要求： 希望能對系統(tǒng)設(shè)備 的工作狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和控制， 并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)設(shè)備的智能維護(hù)。 對企業(yè)自 動(dòng)化設(shè)備而言， 對其工作狀況進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測和控制， 不僅可方便設(shè)備管理者隨時(shí) 了解設(shè)備工作狀態(tài)， 設(shè)備出現(xiàn)異常時(shí)主動(dòng)報(bào)警， 便于及時(shí)維修， 還可拓寬設(shè)備服 務(wù)范圍，提高工作性能，延長使用壽命。這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)對控制網(wǎng)絡(luò)在開放性、 互連性、分散性等方面提出了更高要求。一 分散控制系統(tǒng)

2、 (DCS)當(dāng)前工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的應(yīng)用范圍仍以大系統(tǒng)、分散對象、連續(xù)生產(chǎn)過程 (如 冶金、石化、電力 )為主，采用分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的分散控制系統(tǒng)仍在發(fā)展。由于 開放結(jié)構(gòu)和集成技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)一步擴(kuò)展了大型分散控制系統(tǒng)的應(yīng)用。 矚慫潤厲釤 瘞睞櫪廡賴。1. 應(yīng)用現(xiàn)狀DCS自1975年問世以來，大約有3次比較大的變革，70年代操作站的硬件、 操作系統(tǒng)、監(jiān)視軟件都是專用的，由各 DCS廠家自己開發(fā)并沒有動(dòng)態(tài)流程圖， 通信網(wǎng)絡(luò)基本上是輪詢方式； 80年代通信網(wǎng)絡(luò)較多使用令牌方式； 90年代操作 站出現(xiàn)了通用系統(tǒng)， 90 年代末通信網(wǎng)絡(luò)有的部分遵循 TCP/IP 協(xié)議，有的開始采 用以太網(wǎng)。20多年來，DCS

3、已廣泛應(yīng)用于各工業(yè)領(lǐng)域并趨于成熟，成為工業(yè)控 制系統(tǒng)的主流。 聞創(chuàng)溝燴鐺險(xiǎn)愛氌譴凈。雖以現(xiàn)場總線為基礎(chǔ)的FCS發(fā)展很快，最終將取代傳統(tǒng) DCS，但其發(fā)展仍 面臨一些問題， 如統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、 儀表智能化等。 而傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的維護(hù)和改造還需 DCS，因此FCS完全取代傳統(tǒng)DCS尚有較長過程。現(xiàn)DCS的新產(chǎn)品的特點(diǎn)為： 系統(tǒng)開放、管控一體化及帶有先進(jìn)控制軟件，DCS生產(chǎn)廠家也從事FCS的研發(fā)、 生產(chǎn)和推廣應(yīng)用。 殘騖樓諍錈瀨濟(jì)溆塹籟。2. DCS 存在的問題(1) 1 對 1 結(jié)構(gòu)。 1 臺(tái)儀表， 1 對傳輸線，單向傳輸 1 個(gè)信號(hào)。這種結(jié)構(gòu)造成 接線龐雜、工程周期長、安裝費(fèi)用高、維護(hù)困難。 釅錒極額閉

4、鎮(zhèn)檜豬訣錐。(2) 可靠性差。模擬信號(hào)傳輸不僅精確度低，且易受干擾。為此采用各種措 施提高抗干擾性和傳輸精確度，其結(jié)果是增加了成本。 彈貿(mào)攝爾霽斃攬磚鹵廡。(3) 失控狀態(tài)。操作員在控制室既不了解現(xiàn)場模擬儀表的工作狀況，也不能 對其進(jìn)行參數(shù)調(diào)整， 更不能預(yù)測事故， 導(dǎo)致操作員對其處于失控狀態(tài)。 因操作員 不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場儀表故障，而發(fā)生事故已屢見不鮮。 謀蕎摶篋飆鐸懟類蔣薔。(4) 互操作性差。盡管模擬儀表已統(tǒng)一 420mA信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)，可大部分技術(shù)參 數(shù)仍由制造商自定， 致使不同品牌儀表無法互換。 因此導(dǎo)致用戶依賴制造廠， 無 法使用性能價(jià)格比最優(yōu)的配套儀表，甚至出現(xiàn)個(gè)別制造商壟斷市場的局面。

5、廈礴 懇蹣駢時(shí)盡繼價(jià)騷。3. DCS 在中國因我國傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造和新建工程項(xiàng)目對 DCS的急需，80年代從國外引進(jìn)了 幾百套 DCS 來裝備石化、冶金、電力等行業(yè)。進(jìn)入 90年代，我國一些新型高科 技公司進(jìn)入DCS領(lǐng)域。目前在國內(nèi)生產(chǎn)的DCS不僅具有價(jià)格低廉、備品備件方 便的優(yōu)勢， 而且在技術(shù)先進(jìn)、 組態(tài)學(xué)習(xí)容易、 技術(shù)支持有力等方面都獲得用戶肯 定。國內(nèi)DCS生產(chǎn)的最新產(chǎn)品具有系統(tǒng)開放、兼容現(xiàn)場總線、管控一體化和帶 有先進(jìn)控制軟件， 在技術(shù)上可初步與國外產(chǎn)品相抗衡。 目前， 我國現(xiàn)場控制系統(tǒng) 一般仍采用DCS。煢楨廣鰳鯡選塊網(wǎng)羈淚。4. 發(fā)展方向DCS發(fā)展至今已相當(dāng)成熟和實(shí)用，毫無疑問，它仍是

6、當(dāng)前工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng) 應(yīng)用及選型的主流， 不會(huì)隨著現(xiàn)場總線技術(shù)的出現(xiàn)而立即退出現(xiàn)場過程控制的舞 臺(tái)。面對挑戰(zhàn)， DCS 將沿著以下趨勢繼續(xù)向前發(fā)展： 鵝婭盡損鵪慘歷蘢鴛賴。(1) 向綜合方向發(fā)展：標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)通信鏈路和通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，將各種單(多)回路調(diào)節(jié)器、PLC、工業(yè)PC、NC等工控設(shè)備構(gòu)成大系統(tǒng)，以滿足工廠自動(dòng)化要 求，并適應(yīng)開放式的大趨勢。 籟叢媽羥為贍僨蟶練淨(jìng)。(2) 向智能化方向發(fā)展：數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、推理機(jī)能等的發(fā)展，尤其是知識(shí)庫系 統(tǒng)(KBS)和專家系統(tǒng)(ES)的應(yīng)用，如自學(xué)習(xí)控制、遠(yuǎn)距離診斷、自尋優(yōu)等，人工 智能會(huì)在DCS各級(jí)實(shí)現(xiàn)。與FF現(xiàn)場總線類似，以微處理器為基礎(chǔ)的智能設(shè)備如 智能

7、 I/O、 PID 控制器、傳感器、變送器、執(zhí)行器、人機(jī)接口、 PLC 相繼出現(xiàn)。 預(yù)頌圣鉉儐歲齦訝驊糴。(3) DCS工業(yè)PC化：由IPC組成DCS已成為一大趨勢，PC作為DCS的操 作站或節(jié)點(diǎn)機(jī)已很普遍，PC-PLC、PC-STD、PC-NC等就是PC-DCS先驅(qū)，IPC 成為 DCS 的硬件平臺(tái)。 滲釤嗆儼勻諤鱉調(diào)硯錦。(4) DCS 專業(yè)化： DCS 為更適合各相應(yīng)領(lǐng)域的應(yīng)用，就要進(jìn)一步了解相應(yīng)專 業(yè)的工藝和應(yīng)用要求，以逐步形成如核電 DCS，變電站DCS、玻璃DCS、水泥 DCS 等。 鐃誅臥瀉噦圣騁貺頂廡?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng) (FCS)現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)是繼 DCS 之后的又一種新型工

8、業(yè)控制系統(tǒng)，它的出現(xiàn)帶 來了工業(yè)控制領(lǐng)域的一場深刻革命。 現(xiàn)場總線代表一種突破意義的控制思想， 改 變了原有控制體系結(jié)構(gòu)，使模擬與數(shù)字混合的 DCS 更新?lián)Q代為全數(shù)字現(xiàn)場總線 控制系統(tǒng)，真正做到危險(xiǎn)分散、控制分散、集中監(jiān)控和全數(shù)字化。 擁締鳳襪備訊顎輪 爛薔。1. 應(yīng)用現(xiàn)狀現(xiàn)場總線發(fā)展迅速，現(xiàn)處于群雄并起、百家爭鳴的階段。目前已開發(fā)出 40 多種現(xiàn)場總線，如 Interbus、Bitbus、DeviceNet、Modbus、ARCent、P-Net、FIP、 ISP等，其中最有影響力的有 5種，分別為FF、Profibus、HART、CAN、LonWorks, 如表所示。 贓熱俁閫歲匱閶鄴鎵騷

9、。FCS全數(shù)字化通信使過程控制具有更高可靠性，從傳感器、變送器到調(diào)節(jié)器， 均為數(shù)字信號(hào)， 這就使得復(fù)雜、 精確的信號(hào)處理得以實(shí)現(xiàn)。 因采用數(shù)字總線式通 信線路代替DCS 1對1的I/O連線，對于大規(guī)模I/O系統(tǒng)，減少了由連線帶來的 不可靠，同時(shí)也降低了布線成本。此外 FCS還具有互操作性、分散性、EIC(電 氣傳動(dòng)、儀表、計(jì)算機(jī))一體化等優(yōu)點(diǎn)。在由現(xiàn)場總線構(gòu)成的 FCS中，儀表實(shí)際 上已成為具有綜合功能的智能儀表。EIC 一體化結(jié)構(gòu)恰恰是鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化用得 較多而又急需的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。 壇摶鄉(xiāng)囂懺蔞鍥鈴氈淚。2. 現(xiàn)場總線存在的不足現(xiàn)場總線是一種正在發(fā)展中的技術(shù)，在許多方面還需改善。 IEC

10、61158規(guī)定 了 FF、 Profibus、 WorldFIP 等 8 種現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)，還有一些事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)，如 LonWorks 和 CAN 總線等?，F(xiàn)有 8 種現(xiàn)場總線為國際標(biāo)準(zhǔn)，它們采用的通信協(xié) 議完全不同，因此要實(shí)現(xiàn)這些總線的兼容和互操作十分困難。許多標(biāo)準(zhǔn)的并存， 將導(dǎo)致現(xiàn)場總線技術(shù)不易廣泛應(yīng)用。 蠟變黲癟報(bào)倀鉉錨鈰贅?，F(xiàn)場總線還存在著瓶頸問題，表現(xiàn)在： (1)總線切斷后，系統(tǒng)有可能產(chǎn)生不 可預(yù)知的后果； (2)在本安防爆應(yīng)用中，現(xiàn)有防爆規(guī)定限制總線長度和總線上所 掛設(shè)備數(shù)量，同時(shí)也限制了現(xiàn)場總線節(jié)省線纜優(yōu)點(diǎn)的發(fā)揮； (3)系統(tǒng)組態(tài)參數(shù)過 于復(fù)雜，不易掌握，而其設(shè)定的好壞對系統(tǒng)性能影

11、響很大。 買鯛鴯譖曇膚遙閆擷凄。3. 現(xiàn)場總線在中國以智能化現(xiàn)場儀表為基礎(chǔ)的現(xiàn)場總線系統(tǒng)與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比， 其優(yōu)點(diǎn)不僅在控 制方面， 更多的是在自診斷、 自校正等自動(dòng)管理方面。 但國內(nèi)使用的系統(tǒng)規(guī)模一 般不大，沒有把管理自動(dòng)化和遠(yuǎn)程診斷功能納入系統(tǒng)，因此無法發(fā)揮 FCS 降低 運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用的優(yōu)勢， 所以與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)相比，現(xiàn)場總線的優(yōu)點(diǎn)沒有完全體現(xiàn)出來， 現(xiàn)在國內(nèi)還有很多企業(yè)對現(xiàn)場總線技術(shù)和產(chǎn)品是否成熟可靠持懷疑態(tài)度。 現(xiàn)場總 線在中國需進(jìn)一步促進(jìn)其快速發(fā)展，最主要的則是推動(dòng)企業(yè)對現(xiàn)場總線的應(yīng)用。 綾鏑鯛駕櫬鶘蹤韋轔糴。我國是發(fā)展中國家， 還不擁有自主版權(quán)的現(xiàn)場總線。 我們應(yīng)謹(jǐn)慎對待出現(xiàn)在 現(xiàn)場總線

12、問題上的爭論， 它已阻礙了工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和產(chǎn)品的更 新?lián)Q代，我們應(yīng)抓住網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的新機(jī)遇， 努力發(fā)展我國自己的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)。 驅(qū)躓髏彥浹綏譎飴憂錦。4. 發(fā)展方向現(xiàn)場總線是一種正在發(fā)展的技術(shù)，在過程控制領(lǐng)域?qū)ζ湟笫牵?1)改善實(shí)時(shí)性，不允許有不確定性； (2)克服本安防爆對總線中節(jié)點(diǎn)數(shù)和電纜長度的限制， 加強(qiáng)現(xiàn)場總線本安概念理論研究； (3)實(shí)現(xiàn)可互操作性和信息處理現(xiàn)場化。今后， 對上述 3 方面還要進(jìn)行積極研究、 不斷探索。實(shí)時(shí)性和可互操作性是以太網(wǎng)在工 業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用所要解決的重要問題。 貓蠆驢繪燈鮒誅髏貺廡。由于Ethernet技術(shù)的快速發(fā)展，其介入控制已成為事實(shí)。Ethe

13、rnet的主要特 點(diǎn)是：數(shù)字式互連網(wǎng)絡(luò)、 可操作性、開放性和高網(wǎng)絡(luò)功能。 網(wǎng)絡(luò)功能包括實(shí)時(shí)性、 可靠性等。而開放性最為重要。Ethernet是世界上應(yīng)用最為廣泛的計(jì)算機(jī)通信技 術(shù)之一，受到廣泛技術(shù)開發(fā)支持，而且已使用多年，具有大量軟、硬件資源和開 發(fā)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。在以太網(wǎng)上層應(yīng)用的 TCP/IP 協(xié)議也已開發(fā)較成熟；絕大多數(shù) PC 機(jī)均提供以太網(wǎng)接口，操作系統(tǒng)也已配備 TCP/IP 協(xié)議；以太網(wǎng)適配器及其相關(guān) 產(chǎn)品價(jià)格低廉， 一塊以太網(wǎng)網(wǎng)卡的價(jià)格只是 Profibus、FF 等現(xiàn)場總線網(wǎng)卡的一小 部分；而且許多現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)已向上支持以太網(wǎng)， 其中主流現(xiàn)場總線 FF 于 2000 年 3 月宣布用以

14、太網(wǎng)增強(qiáng) H2 的方案。 鍬籟饗逕瑣筆襖鷗婭薔。因此，一般認(rèn)為整合Ethernet和TCP/IP技術(shù)的現(xiàn)場總線是今后發(fā)展的主流 體系和應(yīng)用熱點(diǎn)。三 以太網(wǎng) (Ethernet)開放的以太網(wǎng)是 20 多年來發(fā)展最為成功的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，并導(dǎo)致了一場信息技 術(shù)的革命。可以預(yù)見，正如當(dāng)年 PC機(jī)進(jìn)入工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域一樣，采用以太網(wǎng)技 術(shù)是現(xiàn)場總線的發(fā)展趨勢。 構(gòu)氽頑黌碩飩薺齦話騖。1. 應(yīng)用現(xiàn)狀工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)展越來越分散化， 同時(shí)系統(tǒng)越來越復(fù)雜， 內(nèi) 部連接越來越高速化、 緊密化， 更多的是系統(tǒng)細(xì)分成為獨(dú)立控制孤島， 對驅(qū)動(dòng)器 和用戶接口需求越來越多。而無論如何傳統(tǒng) PLC 技術(shù)無法滿足該要求

15、，現(xiàn)場總 線技術(shù)也不能提供相關(guān)性能。只有通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來解決，而在所有網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中， 以太網(wǎng)技術(shù)是最理想的選擇。 輒嶧陽檉籪癤網(wǎng)儂號(hào)澩。目前以太網(wǎng)還只適合于工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的信息層應(yīng)用。以太網(wǎng)是 Byte 級(jí) 網(wǎng)絡(luò)，只能部分代替現(xiàn)場總線作用，而將以太網(wǎng)用于現(xiàn)場 I/O 級(jí)，這是目前工控 領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。 堯側(cè)閆繭絳闕絢勵(lì)蜆贅。2. Ethernet 的優(yōu)勢與以往控制網(wǎng)絡(luò)相比，以太網(wǎng)應(yīng)用于工業(yè)控制具有以下的優(yōu)勢：(1) 更高的通信帶寬。以太網(wǎng)是一種成熟、快速的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，數(shù)據(jù)傳輸速率為10100Mb/s。新一代以太網(wǎng)傳輸速率更快，可達(dá) 1Gb/s，能滿足不斷增長的 數(shù)據(jù)通信需要，成為企業(yè)范圍的主干

16、網(wǎng)絡(luò)。 識(shí)饒鎂錕縊灩筧嚌儼淒。(2) 實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備層和企業(yè)管理層的無縫連接。以太網(wǎng)早已成為企業(yè)管理網(wǎng) 絡(luò)的首選， 將其應(yīng)用于現(xiàn)場設(shè)備控制網(wǎng)絡(luò)， 將實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)和控制網(wǎng)絡(luò)的融 合，促進(jìn)整個(gè)企業(yè)信息化的集成。 凍鈹鋨勞臘鍇癇婦脛糴。(3) 控制系統(tǒng)成本降低。主要體現(xiàn)在兩方面：支持以太網(wǎng)通信的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備較 低；熟悉以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)操作的用戶較多，整個(gè)系統(tǒng)培訓(xùn)、維護(hù)都較容易。 恥諤銪滅縈 歡煬鞏鶩錦。(4) 更高穩(wěn)定性。光纖網(wǎng)絡(luò)已成為In ternet的主干網(wǎng)絡(luò)，光纖所具有的良好抗 噪聲干擾性能使得以太網(wǎng)更適合在實(shí)時(shí)監(jiān)控的高噪聲設(shè)備現(xiàn)場環(huán)境。 鯊腎鑰詘褳鉀溈 懼統(tǒng)庫。3. Ethernet在中國的應(yīng)用目前

17、國內(nèi)對工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的理論研究主要局限于現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)， 部分學(xué) 者對建立工業(yè)以太網(wǎng)控制網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了探討， 但仍停留在概念上， 未能進(jìn)入實(shí)質(zhì)性 研究階段，實(shí)際應(yīng)用還不多。 碩癘鄴頏謅攆檸攜驤蘞。就目前我國網(wǎng)絡(luò)控制實(shí)際情況和發(fā)展要求， 工業(yè)控制系統(tǒng)將普遍以現(xiàn)場總線 和 DCS 相結(jié)合作為控制系統(tǒng)的底層和中層，用于工業(yè)現(xiàn)場；而將以太網(wǎng)用于控 制系統(tǒng)的上層，以實(shí)現(xiàn)高速率的通信和網(wǎng)絡(luò)互連。 閿擻輳嬪諫遷擇楨秘騖。4. 發(fā)展方向基于以太網(wǎng)的控制網(wǎng)絡(luò)所具有的上述優(yōu)點(diǎn)是目前現(xiàn)場總線技術(shù)所無法比擬 的。另外，隨著寬帶以太網(wǎng)與交換式以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展， 以太網(wǎng)作為控制網(wǎng)絡(luò)在 控制實(shí)時(shí)性方面的問題正在逐步得以解決。

18、雖然以太網(wǎng)采用的是帶碰撞檢測的載 波偵聽多路訪問協(xié)議 (CSMA/CD) ，一般認(rèn)為該協(xié)議不能滿足控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)性要 求，但 100Mb/s 以太網(wǎng)已開始廣泛應(yīng)用， 千兆以太網(wǎng)產(chǎn)品也已出現(xiàn)； 而且以太網(wǎng) 交換技術(shù)的出現(xiàn)， 通過全雙工交換技術(shù)， 可完全避免 CSMA/CD 中的碰撞； 還可 方便實(shí)現(xiàn)優(yōu)先級(jí)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)帶寬的最大利用率和最好實(shí)現(xiàn)性能。 氬嚕躑竄貿(mào)懇彈 瀘頷澩。所以，未來工業(yè)控制系統(tǒng)的發(fā)展方向必然是通過工業(yè)Ethernet 網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互連，最后連接到 Internet。 釷鵒資贏車贖孫滅獅贅。四 基于嵌入式 Internet 的工業(yè)控制1. 新型傳感器的出現(xiàn)帶給工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的變革隨著人

19、類探知領(lǐng)域的不斷拓展和需獲得電子信息種類的日益增加， 傳感器技 術(shù)已成為現(xiàn)代信息技術(shù)的三大核心之一，并被視為現(xiàn)代高科技發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。 傳感器技術(shù)的進(jìn)步不僅表現(xiàn)在靈活、 可配置功能結(jié)構(gòu)上， 在信號(hào)傳輸和遠(yuǎn)程通信 能力方面也有驚人突破，新一代傳感器可借助 Internet 相互傳遞信息。傳感器技 術(shù)的發(fā)展極大帶動(dòng)了測試、控制等相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展，尤其在工業(yè)控制方面， 各種不同功能的傳感器作為嵌入式設(shè)備分布在測控設(shè)備現(xiàn)場， 獲取用于控制的現(xiàn) 場設(shè)備信息。 慫闡譜鯪逕導(dǎo)嘯畫長涼。新一代 IP 傳感器，基于嵌入式 Internet 技術(shù)構(gòu)造，在智能傳感器基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn) 了嵌入式Web服務(wù)器技術(shù)，支持HTT

20、P/TCP/UDP/IP等通信協(xié)議，并采用以太網(wǎng) 標(biāo)準(zhǔn)接口，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場設(shè)備和In ternet的直接通信。IP傳感器的功能模塊圖如圖1。它解決了設(shè)備直接上網(wǎng)的問題，使得對于現(xiàn)場設(shè)備的控制不再受到空間和地域限制，通過分配正確IP地址，授權(quán)用戶就可在任一 In ternet終端實(shí)現(xiàn)對被控設(shè) 備的訪問和控制。 這種局面的出現(xiàn)， 必將影響現(xiàn)有控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)， 并使之向新控 制網(wǎng)絡(luò)體系發(fā)展基于嵌入式In ternet的控制網(wǎng)絡(luò)。諺辭調(diào)擔(dān)鈧諂動(dòng)禪瀉類。2. 基于嵌入式網(wǎng)關(guān)的以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線的混合控制采用以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線混合控制網(wǎng)絡(luò)， 可解決不同協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場總線的集成 問題，構(gòu)建出真正全開放、全分散控制網(wǎng)絡(luò)，

21、如圖 2 所示。 嘰覲詿縲鐋囁偽純鉿錈。該控制網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)是，系統(tǒng)通信建立在以太網(wǎng)、 TCP/IP 和現(xiàn)場總線的混合 通信協(xié)議之上，通過網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)高速計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)以太網(wǎng)和相對低速現(xiàn)場總線的互 連，以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和現(xiàn)場儀表、 設(shè)備的互連和互操作。 當(dāng)計(jì)算機(jī)向現(xiàn)場儀表、 設(shè)備發(fā)送信息時(shí)，它首先基于以太網(wǎng)和 TCP/IP 協(xié)議將信息發(fā)送給相應(yīng)網(wǎng)關(guān)，然 后由網(wǎng)關(guān)根據(jù)現(xiàn)場總線協(xié)議發(fā)送給相應(yīng)現(xiàn)場儀表、設(shè)備；反過來，當(dāng)現(xiàn)場儀表、 設(shè)備的信息發(fā)送給計(jì)算機(jī)時(shí)，需由網(wǎng)關(guān)作為代理，通過以太網(wǎng)和 TCP/IP 協(xié)議發(fā) 送給相應(yīng)計(jì)算機(jī)。 同時(shí)，因以太網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)能方便實(shí)現(xiàn)互連， 系統(tǒng)還支持通過互 聯(lián)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問。 熒紿譏

22、鉦鏌觶鷹緇機(jī)庫。3. 基于嵌入式 Internet 控制網(wǎng)絡(luò)基于嵌入式網(wǎng)關(guān)的混合控制網(wǎng)絡(luò)在一定程度上解決了現(xiàn)場總線在控制系統(tǒng) 的分散性和開放性問題， 較適合于改造現(xiàn)有現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)； 在不摒棄已有現(xiàn)場總 線網(wǎng)絡(luò)的情況下，又實(shí)現(xiàn)了與 Internet 的集成。然而，在具體應(yīng)用實(shí)施時(shí)，尚存 在以下問題： 鶼漬螻偉閱劍鯫腎邏蘞。(1)系統(tǒng)開放性仍具有較大局限性。由于整個(gè)系統(tǒng)仍采用現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)，不 可避免存在現(xiàn)場總線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一的局限性。 紂憂蔣氳頑薟驅(qū)藥憫騖。(2)互聯(lián)模型難以實(shí)現(xiàn)。以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)間通過網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)異質(zhì)互連， 由于存在眾多現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)， 網(wǎng)關(guān)的具體實(shí)現(xiàn)極其復(fù)雜和困難。 穎芻莖蛺餑億

23、頓裊賠瀧。以太網(wǎng)和 TCP/IP 協(xié)議的廣泛應(yīng)用促使了 Internet 飛速發(fā)展，幾乎所有網(wǎng)絡(luò) 底層技術(shù)都可用于傳輸 TCP/IP 的通信，應(yīng)用 TCP/IP 技術(shù)的以太網(wǎng)可滿足控制系 統(tǒng)各層次的要求。 并且，隨著制造工藝的進(jìn)步， 智能控制芯片和智能傳感器的成 本越來越低，功能卻越來越強(qiáng)大，這不僅解決了嵌入式微控制器與Internet 連接的技術(shù)問題， 同時(shí)使得連接費(fèi)用降低到工業(yè)控制可接受的程度。 這種技術(shù)的發(fā)展 促使了基于嵌入式 Internet 的控制網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)。在這種網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中，基于 TCP/IP 的以太網(wǎng)貫穿于控制系統(tǒng)各個(gè)層次，將孤立的現(xiàn)場設(shè)備和設(shè)備工程師以 及企業(yè)管理人員均作為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通過以太網(wǎng)有機(jī)連接在一起， 形成一個(gè)有機(jī) 整體，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備到管理層的直接通信， 使設(shè)備的控制與維護(hù)由過去封閉、 各 行其是的管理模式逐步向開放、 共享、合作的新型管理模式轉(zhuǎn)變， 并最終實(shí)現(xiàn)企 業(yè)控制、管理信息的無縫集成。 濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。嵌入式 Internet 技術(shù)在工業(yè)控制中的一個(gè)重要應(yīng)用是實(shí)現(xiàn)對遠(yuǎn)程現(xiàn)場設(shè)備的 狀態(tài)監(jiān)控。借助與 Internet 的低成本接入技術(shù)，構(gòu)建具有更高性價(jià)比的監(jiān)控自動(dòng) 化系統(tǒng)，較方便地在各類嵌入式應(yīng)用中，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離操作、監(jiān)控、控制和維護(hù)。 銚銻縵嚌鰻鴻鋟謎諏涼。五 結(jié)束語21世紀(jì)是信息化、網(wǎng)絡(luò)