控制系統(tǒng)發(fā)展史

1、控制系統(tǒng)發(fā)展史1引言控制系統(tǒng)其實(shí)從20世紀(jì)40年代就開(kāi)始使用了，早期的現(xiàn)場(chǎng)基地式儀表和后期的繼電器構(gòu)成了控制系統(tǒng)的前身?，F(xiàn)在所說(shuō)的控制系統(tǒng)，多指釆用電腦或微處理器進(jìn)行智能控制的系統(tǒng)，在控制系統(tǒng)的發(fā)展史上，稱(chēng)為第三代控制系統(tǒng)，以PLC和DCS為代表，從70年代開(kāi)始應(yīng)用以來(lái)，在冶金、電力、石油、化工、輕工等工業(yè)過(guò)程控制中獲得迅猛的發(fā)展。從90年代開(kāi)始，陸續(xù)出現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)、基于PC的控制系統(tǒng)等，本文將簡(jiǎn)要介紹各種常見(jiàn)的控制系統(tǒng)，并分析控制系統(tǒng)的演進(jìn)過(guò)程和發(fā)展方向。2集散控制系統(tǒng)DCSDCS的發(fā)展歷程70年代中期，由于設(shè)備大型化、工藝流程連續(xù)性要求高、要控制的工藝參數(shù)增多，而且條件苛刻，要求顯

2、示操作集中等，使己經(jīng)普及的電動(dòng)單元組合儀表不能完全滿(mǎn)足要求。在此情況下，業(yè)內(nèi)廠商經(jīng)過(guò)市場(chǎng)調(diào)查，確定開(kāi)發(fā)的DCS產(chǎn)品應(yīng)以模擬量反饋控制為主，輔以開(kāi)關(guān)量的順序控制和模擬量開(kāi)關(guān)量混合型的批量控制，它們可以覆蓋煉油、石化、化工、冶金、電力、輕工及市政工程等大部分行業(yè)。1975年前后，在原來(lái)采用中小規(guī)模集成電路而形成的直接數(shù)字控制器(DDC)的自控和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)出了以集中顯示操作、分散控制為特征的集散控制系統(tǒng)(DCS)o由于當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)并不普及，所以開(kāi)發(fā)DCS應(yīng)強(qiáng)調(diào)用戶(hù)可以不懂計(jì)算機(jī)就能使用DCS;同時(shí)，開(kāi)發(fā)DCS還應(yīng)強(qiáng)調(diào)向用戶(hù)提供整個(gè)系統(tǒng)。此外，開(kāi)發(fā)的DCS應(yīng)做到與中控室的常規(guī)儀表具有相同的

3、技術(shù)條件，以保證可靠性、安全性。在以后的近30年間，DCS先與成套設(shè)備配套，而后逐步擴(kuò)大到工藝裝置改造上，與此同時(shí)，也分成大型DCS和中小型DCS兩類(lèi)產(chǎn)品，使其性能價(jià)格比更具有競(jìng)爭(zhēng)力。DCS產(chǎn)品雖然在原理上并沒(méi)有多少突破，但由于技術(shù)的進(jìn)步、外界環(huán)境變化和需求的改變，共出現(xiàn)了三代DCS產(chǎn)品。1975年至80年代前期為第一代產(chǎn)品，80年代中期至90年代前期為第二代產(chǎn)品，90年代中期至21世紀(jì)初為第三代產(chǎn)品。DCS今后發(fā)展的幾個(gè)問(wèn)題到目前為止，DCS所存在的問(wèn)題，主要集中在3個(gè)方面：即系統(tǒng)開(kāi)放性問(wèn)題;與現(xiàn)場(chǎng)傳感器、變送器、執(zhí)行器的接線(xiàn)問(wèn)題；價(jià)格較貴問(wèn)題。這些問(wèn)題在第三代DCS中己開(kāi)始得到解決。在21

4、世紀(jì)，新一代的DCS應(yīng)滿(mǎn)足用戶(hù)這方面的需求。在DCS應(yīng)用行業(yè)分布上，近年來(lái)DCS在鋼鐵、自來(lái)水廠及污水處理廠等行業(yè)中的市場(chǎng)占有率下降，目前PLC己成為其主要選型對(duì)象，當(dāng)然PLC的價(jià)格低也是原因之一。如對(duì)DCS產(chǎn)品進(jìn)行改造，是可以保持其在這些行業(yè)中的地位的。3PLC簡(jiǎn)介3.1PLC的誕生和發(fā)展在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，大量的開(kāi)關(guān)量順序控制，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動(dòng)作，并按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動(dòng)作的控制，及大量離散量的數(shù)據(jù)釆集。傳統(tǒng)上，這些功能是通過(guò)氣動(dòng)或電氣控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。1968年美國(guó)GM(通用汽車(chē))公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司(DEC)研制出了基于集成電路和電子技術(shù)

5、的控制裝置，首次釆用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱(chēng)Programmable，是世界上公認(rèn)的第一臺(tái)PLC。由于第一代PLC是為了取代繼電器的，因此，采用了梯形圖語(yǔ)言作為編程方式，形成了工廠的編程標(biāo)準(zhǔn)。這些早期的控制器滿(mǎn)足了最初的要求，并且打開(kāi)了新的控制技術(shù)的發(fā)展的大門(mén)。在很短的時(shí)間，PLC就迅速擴(kuò)展到食品、飲料、金屬加工、制造和造紙等多個(gè)行業(yè)。20世紀(jì)70年代初出現(xiàn)了微處理器。人們很快將其引入可編程控制器，使PLC增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，完成了真正具有計(jì)算機(jī)特征的工業(yè)控制裝置。為了方便熟悉繼電器、接觸器系統(tǒng)的工程技術(shù)人員使用，可編程控制器釆用和繼電器電路圖類(lèi)

6、似的梯形圖作為主要編程語(yǔ)言，并將參加運(yùn)算及處理的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)元件都以繼電器命名。此時(shí)的PLC為微機(jī)技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。個(gè)人計(jì)算機(jī)(簡(jiǎn)稱(chēng)PC)發(fā)展起來(lái)后，為了方便，也為了反映可編程控制器的功能特點(diǎn)，可編程序控制器定名為ProgrammableLogicController(PLC)o上世紀(jì)80年代至90年代中期，是PLC發(fā)展最快的時(shí)期，年增長(zhǎng)率一直保持為30-40%o在這時(shí)期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運(yùn)算能力、人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高，PLC逐漸進(jìn)入過(guò)程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過(guò)程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。20世紀(jì)末期，可編程控制器的發(fā)展特點(diǎn)是更加適

7、應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要。目前，可編程控制器在機(jī)械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車(chē)、輕工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用都得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。2今天的PLCPLC的技術(shù)從誕生之日起，就不停地發(fā)展。這些發(fā)展不僅改進(jìn)了PLC的設(shè)計(jì)，也改變了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念。過(guò)去，PLC適用于離散過(guò)程控制，但隨著PLC的功能越來(lái)越強(qiáng)大，PLC也開(kāi)始進(jìn)入過(guò)程自動(dòng)化領(lǐng)域。我國(guó)可編程控制器的引進(jìn)、應(yīng)用、研制、生產(chǎn)是伴隨著改革開(kāi)放開(kāi)始的。最初是在引進(jìn)設(shè)備中大量使用了可編程控制器。接下來(lái)在各種企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備及產(chǎn)品中不斷擴(kuò)大了PLC的應(yīng)用。目前，我國(guó)自己己可以生產(chǎn)中小型可編程控制器。上海東屋電氣有限公司生產(chǎn)的CF系列、杭州機(jī)床電器廠生產(chǎn)的DKK及D系列

8、、大連組合機(jī)床研究所生產(chǎn)的S系列、蘇州電子計(jì)算機(jī)廠生產(chǎn)的YZ系列等多種產(chǎn)品己具備了一定的規(guī)模并在工業(yè)產(chǎn)品中獲得了應(yīng)用。此外，無(wú)錫華光公司、上海鄉(xiāng)島公司等中外合資企業(yè)也是我國(guó)比較著需的PLC生產(chǎn)廠家?？梢灶A(yù)期，隨著我國(guó)現(xiàn)代化進(jìn)程的深入，PLC在我國(guó)將有更廣闊的應(yīng)用天地。目前在國(guó)內(nèi)PLC的市場(chǎng)上，各供應(yīng)商在產(chǎn)品規(guī)模上的組合定位是不同的。比如，三菱的重點(diǎn)定位是在微型和小型PLC的市場(chǎng)，而且試圖以大規(guī)模的銷(xiāo)售和廣泛的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)來(lái)達(dá)成低廉的成本；而西門(mén)子重點(diǎn)在工廠集成能力、廣泛的產(chǎn)品范圍、和電子商務(wù)能力的整合；歐姆龍則在中型以下的PLC市場(chǎng)取得了領(lǐng)先的位置；羅克韋爾瞄準(zhǔn)大型高端市場(chǎng)，并把自己定位于從工廠底

9、層到管理頂層的制造業(yè)解決方案提供商；日本光洋集中于微型和小型PLC,但在PC兼容的PLC也有不俗表現(xiàn);施奈徳則專(zhuān)注于為用戶(hù)提供完整的集成方案，產(chǎn)品建立在中型和大型PLC上；對(duì)于過(guò)程工業(yè)有深入的了解，并提供完整的解決方案。3.3PLC的未來(lái)發(fā)展PLC的未來(lái)發(fā)展不僅取決與產(chǎn)品本身的發(fā)展，還取決于PLC與其它控制系統(tǒng)和工廠管理設(shè)備的集成情況。PLC通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，被集成到計(jì)算機(jī)集成制造(CIM)系統(tǒng)中，把他們的功能和資源與數(shù)控技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)、CAD/CAM技術(shù)、個(gè)人計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、管理信息系統(tǒng)以及分層軟件系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，在工廠的未來(lái)發(fā)展中，將占據(jù)重要的地位。新的PLC的技術(shù)進(jìn)展包括，更好的操作員界面，圖形用戶(hù)

10、界面(GUI),人機(jī)界面，也包括與設(shè)備、硬件和軟件的接口，并支持人工智能比如邏輯I/O系統(tǒng)等?？梢钥隙ǖ氖牵磥?lái)的工廠自動(dòng)化中，PLC將肯定占據(jù)重要的地位，控制策略將被智能地分布開(kāi)來(lái)，而不是集中，超級(jí)PLC將在需要復(fù)雜運(yùn)算、網(wǎng)絡(luò)通信和對(duì)小型PLC和機(jī)器控制器的監(jiān)控的應(yīng)用中獲得使用。4PC-BASED控制系統(tǒng)4.1PC技術(shù)推動(dòng)了工控機(jī)技術(shù)的發(fā)展歷史上，VME總線(xiàn)工業(yè)控制機(jī)一直是許多甲入式應(yīng)用的首選機(jī)型。1981年，MostekMotorola、Philip和Signetics公司發(fā)明了VME總線(xiàn)，1996年的新標(biāo)準(zhǔn)VNIE64(ANSI/VITA1-1994)將總線(xiàn)數(shù)據(jù)寬度提升到64位，最大數(shù)據(jù)

11、傳輸速度為80Mbpso由ForceComputers制定的VME64x總線(xiàn)規(guī)范將總線(xiàn)速度提高到320MbpsoVME總線(xiàn)工控機(jī)是實(shí)時(shí)控制平臺(tái)，大多數(shù)運(yùn)行的是實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，并由0S制造商提供專(zhuān)用的軟件開(kāi)發(fā)工具開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序。VME總線(xiàn)最新產(chǎn)品己經(jīng)采用了500MHz的PentiumIII處理器。由于用戶(hù)希望使用與所熟悉的桌面PC機(jī)相同的操作系統(tǒng)和開(kāi)發(fā)工具，導(dǎo)致了開(kāi)放式桌面PC在工業(yè)環(huán)境中的直接應(yīng)用。除了VME總線(xiàn)工控機(jī)外，產(chǎn)生了一系列基于PC的、與ISA/PCI總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)兼容的嵌入式工控機(jī)，其中比較有代表性的是CompactPCI/PXI總線(xiàn)、AT96總線(xiàn)、STD總線(xiàn)、STD32總線(xiàn)、PC/104和

12、PC/104-Plus總線(xiàn)嵌入式工業(yè)控制機(jī)。1995年6月PCISIG正式公布了PCI局部總線(xiàn)規(guī)范2.1版，同時(shí)PICMG推出了第一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)PCI/ISA無(wú)源背板總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)。為了將PCISIG的PCI總線(xiàn)規(guī)范用在工業(yè)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，1995年11月PCI工業(yè)計(jì)算機(jī)制造者聯(lián)合會(huì)(PICMG)頒布了CompactPCI規(guī)范1.0版。由于CPCI總線(xiàn)工控機(jī)良好地解決了可靠性和可維護(hù)性問(wèn)題，而且基于Microsoft的軟件和開(kāi)發(fā)工具的價(jià)位比較低，所以，CPCI工控機(jī)得以迅速打入嵌入式產(chǎn)品市場(chǎng)。但相對(duì)于PCI/ISA加固型工控機(jī)而言，由于總體成本高、技術(shù)開(kāi)發(fā)難度大、無(wú)源背板定義并不完全統(tǒng)一導(dǎo)致模板配套性差、

13、電磁兼容性設(shè)計(jì)要求高等因素，CompactPCI工控機(jī)在工業(yè)過(guò)程控制領(lǐng)域并未得到實(shí)際應(yīng)用，反而在電信市場(chǎng)獲得廣泛應(yīng)用。4.2以PC/104為代表的嵌入式工控機(jī)向高性能方向發(fā)展PC/104總線(xiàn)采用自層迭互連方式和3.6X3.Sin的小板結(jié)構(gòu)，使其更適合在尺寸和空間受到限制的嵌入式環(huán)境中使用，如洗衣機(jī)、烘干機(jī)、洗碗機(jī)、收款機(jī)等消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品和軍工產(chǎn)品中開(kāi)始釆用。1992年3月PC/104總線(xiàn)聯(lián)合會(huì)發(fā)布了PC/104規(guī)范1.0版，幾經(jīng)修改后，于1996年6月公布了PC/104規(guī)范3.2版。為了兼容PCI總線(xiàn)技術(shù)，1997年2月PC/104總線(xiàn)聯(lián)合會(huì)推出了PC/104-Plus規(guī)范1.0版。今天，許多

14、單板計(jì)算機(jī)(SBC)都設(shè)計(jì)有PC/104總線(xiàn)接口，以便通過(guò)PC/104總線(xiàn)豐富的I/O模塊擴(kuò)展功能，滿(mǎn)足不同的嵌入式應(yīng)用要求。雖然PC/104總線(xiàn)工控機(jī)的功耗低，但其驅(qū)動(dòng)能力差(4mA),其擴(kuò)展能力和維護(hù)性也受到限制，使其在工業(yè)過(guò)程控制和自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用范圍受到局限。STD總線(xiàn)在1978年最早由Pro-Log公司作為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)明的，STD總線(xiàn)工控機(jī)是工業(yè)型計(jì)算機(jī)，能滿(mǎn)足嵌入式和實(shí)時(shí)性應(yīng)用要求，特別是它的小板尺寸、垂直放置無(wú)源背板的直插式結(jié)構(gòu)、豐富的工業(yè)I/OOEM模板、低成本、低功耗、擴(kuò)展的溫度范圍，使其在空間和功耗受到嚴(yán)格限制的、可靠性要求較高的工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。為了將ISA總線(xiàn)

15、PC機(jī)應(yīng)用在惡劣的工業(yè)環(huán)境中，1994年由徳國(guó)SIEMENS公司發(fā)起制定了AT96總線(xiàn)歐洲卡標(biāo)準(zhǔn)(IEEE996),并在歐洲得到了推廣應(yīng)用。AT96總線(xiàn)工控機(jī)消除了模板之間的邊緣金手指連接，具有抗強(qiáng)震動(dòng)和沖擊能力；其16位數(shù)據(jù)總線(xiàn)、24位尋址能力、高可靠性和良好的可維護(hù)性，更適合在惡劣工業(yè)環(huán)境中應(yīng)用。3嵌入式工控機(jī)的應(yīng)用前景在未來(lái)的兒年里，VME仍然是主導(dǎo)產(chǎn)品，AT96和CPCI工控機(jī)將迅速發(fā)展壯大，AT96總線(xiàn)工控機(jī)起到承上啟下的作用。STD和PC/104總線(xiàn)工控機(jī)繼續(xù)在工業(yè)控制的低端占有一席之地。當(dāng)然，在發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)總線(xiàn)型工控機(jī)的同時(shí)，還要重視專(zhuān)用(非標(biāo)準(zhǔn)總線(xiàn)或無(wú)總線(xiàn))控制器產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，因?yàn)樗?/p>

16、在整個(gè)嵌入式工控機(jī)市場(chǎng)上占有率僅次于VME,居第二位。嵌入式工控機(jī)技術(shù)不斷在向高性能、高可靠、低價(jià)位方向發(fā)展，將在通訊、工業(yè)控制和工業(yè)自動(dòng)化、軍事和國(guó)防、醫(yī)療器械、交通運(yùn)輸和模擬仿真等嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮更重要的作用。5現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)5.1現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的特點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的突出特點(diǎn)在于它把集中與分散相結(jié)合的DCS集散控制結(jié)構(gòu)，變成新型的全分布式結(jié)構(gòu)，把控制功能徹底下放到現(xiàn)場(chǎng)，依靠現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備本身實(shí)現(xiàn)基本控制功能?，F(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)上的徹底分散現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)在結(jié)構(gòu)上只有現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和操作管理站2個(gè)層次，將傳統(tǒng)DCS的I/O控制站并入現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備，現(xiàn)場(chǎng)儀表都是內(nèi)裝微處理器的，輸出

17、的結(jié)果直接送到鄰近的調(diào)節(jié)閥上，完全不需要經(jīng)過(guò)控制室主控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)上的徹底分散?？偩€(xiàn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是開(kāi)放的將系統(tǒng)集成的權(quán)力交給用戶(hù)，用戶(hù)可以按自己的需要和考慮，把來(lái)自不同供應(yīng)商的產(chǎn)品組成規(guī)模各異的系統(tǒng)。以數(shù)字信號(hào)完全取代傳統(tǒng)的模擬信號(hào)以數(shù)字信號(hào)完全取代傳統(tǒng)DCS的420mA模擬信號(hào)，且雙向傳輸信號(hào)。一對(duì)雙絞線(xiàn)或一條電纜上通?？蓲旖佣鄠€(gè)設(shè)備，因而電纜、端子、槽盒、橋架的用量大為減少。5.2當(dāng)前的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)是從80年代后期誕生的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，經(jīng)歷十幾年左右的發(fā)展，國(guó)際上出現(xiàn)了兒個(gè)有代表性的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)和兒個(gè)系列產(chǎn)品，較流行的有:Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)它是作為徳國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和歐洲國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

18、的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)。該項(xiàng)技術(shù)是由西門(mén)子公司為主的十兒家徳國(guó)公司、研究所共同推出的。它采用0SI模型的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層?？刂凭钟蚓W(wǎng)(ControlAreaNetwork,CAN)控制網(wǎng)絡(luò)最早由徳國(guó)BOSCH公司推出，用于汽車(chē)內(nèi)部測(cè)量與執(zhí)行部件之間數(shù)據(jù)通此外還值得一提的是，可尋址遠(yuǎn)程傳感器數(shù)據(jù)公路(HighwayAddressableRemoteTransducer,HART)協(xié)議，它是由美國(guó)Rosemount公司最早推出的一種兼容420mA模擬信號(hào)和調(diào)制數(shù)字信號(hào)的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)協(xié)議。在當(dāng)前的過(guò)渡時(shí)期具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，得到了較快的發(fā)展?；饡?huì)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)(FoundationFieldbus)在現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的

19、研究制訂過(guò)程中，出現(xiàn)過(guò)多種企業(yè)集團(tuán)或組織，通過(guò)不斷的競(jìng)爭(zhēng)，到1994年在國(guó)際上基本上形成了兩大陣營(yíng)，一個(gè)以Fisher-Rosemount公司為首,聯(lián)合Foxboro橫河、ABB西門(mén)子等80家公司制訂的ISP協(xié)議;另一個(gè)以Honeywell公司為首，聯(lián)合歐洲150家公司制訂的WorldFIP協(xié)議。這兩大集團(tuán)于1994年合并，成立現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)基金會(huì)(FieldbusFoundation,FF),致力于開(kāi)發(fā)國(guó)際上統(tǒng)一的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)協(xié)議。LonWork(LocalOperatingNetwork局部操作網(wǎng))現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)它是由美國(guó)Echelon公司于1990年正式推出的。它釆用ISO/OSI模型的全部7層協(xié)議，釆

20、用了面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)變量把網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化為參數(shù)設(shè)置，其最大傳輸速率為1.5Mbps,傳輸距離為2700m,傳輸介質(zhì)可以是雙絞線(xiàn)、光纜、射頻、紅外線(xiàn)和電力線(xiàn)等。5.3現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的未來(lái)現(xiàn)場(chǎng)總路線(xiàn)將成為工業(yè)控制發(fā)展的革命性飛躍，近年來(lái)，有關(guān)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的報(bào)道層出不窮，其中令人關(guān)注的焦點(diǎn)集中在能否出現(xiàn)全世界統(tǒng)一的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)。不同的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)有不同的功能，各有其適用的場(chǎng)合，靠一種現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)打天下的想法看來(lái)不太現(xiàn)實(shí)。當(dāng)然，從另一方面來(lái)講，相當(dāng)一部分現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)是大同小異的，技術(shù)上非常接近，在優(yōu)勝劣汰的環(huán)境下同類(lèi)總線(xiàn)終將趨于統(tǒng)一。但商業(yè)利益上的激烈競(jìng)爭(zhēng)是這個(gè)問(wèn)題的主要原因，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)形成巨大影響的自動(dòng)化

21、廠商，因?yàn)橐M可能維護(hù)自身的地位和利益而不愿放棄其己擁有的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)；因此，在未來(lái)較長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)之爭(zhēng)會(huì)越演越烈?，F(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的發(fā)展雖然取得了顯著成就，但是在應(yīng)用方面大體上還處在替代模擬傳輸線(xiàn)的階段。實(shí)際上現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)不僅僅是信號(hào)制式的改變，它是為控制技術(shù)的信息化提供基礎(chǔ)的。用戶(hù)對(duì)系統(tǒng)底層信息化(控制、診斷、管理)改造的需求是現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)推廣的原始動(dòng)力。近些年來(lái)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)在設(shè)備資產(chǎn)管理、預(yù)測(cè)診斷和平穩(wěn)操作等方面的潛力開(kāi)始被挖掘出來(lái)，顯現(xiàn)了極富發(fā)展前景的勢(shì)6開(kāi)放式控制系統(tǒng)的興起6.1開(kāi)放性控制系統(tǒng)的概念長(zhǎng)期以來(lái)，制造與生產(chǎn)企業(yè)所采用控制系統(tǒng)大多是專(zhuān)用的、封閉的體系結(jié)構(gòu)，其構(gòu)成系統(tǒng)的硬件是按

22、照各自的標(biāo)準(zhǔn)度身定制的。無(wú)論是DCS,PLC還是FCS,雖然它們具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、技術(shù)成熟、產(chǎn)品批量大等優(yōu)點(diǎn)，但相對(duì)日新月異的生產(chǎn)要求，也越來(lái)越暴露出其固有的缺點(diǎn)。在許多情況下，當(dāng)用戶(hù)要想進(jìn)行功能上的擴(kuò)展或變化時(shí)，都必須求助于系統(tǒng)的提供商，如想把特殊要求融入到控制系統(tǒng)中去時(shí)，都是比較困難的。這無(wú)形中不僅提高了制造企業(yè)的成本，也成為控制系統(tǒng)升級(jí)換代的“瓶頸”。由于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越劇烈，從而要求制造商具有較強(qiáng)的市場(chǎng)適應(yīng)能力，這一趨勢(shì)促成了一個(gè)新概念的產(chǎn)生，即模塊化、可重構(gòu)、可擴(kuò)充的軟硬件系統(tǒng)，這就是開(kāi)放式控制系統(tǒng)。這一系統(tǒng)為制造廠提供了將其技術(shù)與任何第三方的技術(shù)或產(chǎn)品進(jìn)行集成的可能性。6.2國(guó)際控制系統(tǒng)

23、制造商的開(kāi)放路線(xiàn)據(jù)國(guó)際權(quán)威機(jī)構(gòu)美國(guó)自動(dòng)化市場(chǎng)研究公司ARC(AutomationResearchCorp)調(diào)查預(yù)計(jì)，在亞洲，基于PC的控制系統(tǒng)、以太網(wǎng)的I/O模件等開(kāi)放式系統(tǒng)的銷(xiāo)售額預(yù)計(jì)近兩年的增幅達(dá)到145%,所以，可見(jiàn)在控制系統(tǒng)市場(chǎng)中，開(kāi)放系統(tǒng)的增長(zhǎng)率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)。幾乎所有的制造商都已認(rèn)識(shí)到了開(kāi)放系統(tǒng)必將是自動(dòng)化系統(tǒng)的未來(lái)。在任何一家控制系統(tǒng)制造商的新產(chǎn)品樣本中，都可以看到“開(kāi)放性”的字樣。盡管開(kāi)放式控制系統(tǒng)的市場(chǎng)增長(zhǎng)率較高，但由于絕對(duì)值還不大，制造商不愿放棄己經(jīng)現(xiàn)成的數(shù)十倍的市場(chǎng)。但這些公司對(duì)于開(kāi)放式系統(tǒng)市場(chǎng)并非釆取坐視不理、惟我獨(dú)尊的態(tài)度。目前，各個(gè)公司均在考慮用現(xiàn)有的產(chǎn)品組

24、合出形式上的“開(kāi)放式”系統(tǒng)。如西門(mén)子的PCS7和WinAC,實(shí)際上就是用工控機(jī)下掛S7的PLC而組成的概念性的系統(tǒng),典型地表示了其一方面不想在開(kāi)放式系統(tǒng)領(lǐng)域落后于他人，同時(shí)乂不想失去老用戶(hù)的復(fù)雜情結(jié)。類(lèi)似的還有Rockwell-AB的ControlLogic,Fisher-rosemount的Delta-V等等，都是將原有的專(zhuān)用系統(tǒng)加上“開(kāi)放”的標(biāo)簽。他們的目的都是相同的，那就是既不錯(cuò)過(guò)開(kāi)放式系統(tǒng)這班航船，乂可以將原有的系統(tǒng)盡量多地銷(xiāo)售出去。目前，全力致力于真正開(kāi)放式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的反而是一些新興的相對(duì)較小的公司如美國(guó)的0pto22,SoftPLC,Controlsoft以及英國(guó)的Transmitton等等。這些公司沒(méi)有過(guò)去的包袱，所開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品的市場(chǎng)目標(biāo)也不存在搶自己飯碗的問(wèn)題，所以