工業PC發展方向
來源：zhoushibo
作者：華仔
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時間：2016-08-10 14:18
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摘要：
一、以工業PC為基礎的低成本工業控制自動化将成為主流工業控制自動化主要包含三個層次，從下往上依次是基礎自動化、過程自動化和管理自動化，其核心是基礎自動化和過程自動化。傳統的自動化系統，基礎自動化部分基本被PLC和DCS所壟斷，過程自動化和管理自動化部分主要是由小型機組成。20世紀90年代以來，由于PC-based的工業計算機(工業PC)的發展，以工業PC、I/O裝置、監控裝置、控制網絡組成的PC-based的自動化系統得到了迅速普
一、以工業PC為基礎的低成本工業控制自動化将成為主流
工業控制自動化主要包含三個層次，從下往上依次是基礎自動化、過程自動化和管理自動化，其核心是基礎自動化和過程自動化。傳統的自動化系統，基礎自動化部分基本被PLC和DCS所壟斷，過程自動化和管理自動化部分主要是由小型機組成。
20世紀90年代以來，由于PC-based的工業計算機(工業PC)的發展，以工業PC、I/O裝置、監控裝置、控制網絡組成的PC-based的自動化系統得到了迅速普及，成為實作低成本工業自動化的重要途徑。
由于基于PC的控制器被證明可以像PLC一樣可靠，并且被操作和維護人員接受，是以，一個接一個的制造商至少在部分生産中正在采用PC控制方案。基于PC的控制系統易于安裝和使用，有進階的診斷功能，為系統內建商提供了更靈活的選擇，從長遠角度看，PC控制系統維護成本低。
工業PC主要包含兩種類型：IPC工控機和CompactPCI工控機以及它們的變形機。由于基礎自動化和過程自動化對工業PC的運作穩定性、熱插拔和備援配置要求很高，現有的IPC已經不能完全滿足要求，将逐漸退出該領域，取而代之的将是 CompactPCI-based工控機，而IPC将占據管理自動化層。
當“軟PLC”出現時，曾認為工業PC将會取代PLC。然而，時至今日工業PC并沒有代替PLC，主要有兩個原因：一個是系統內建商的原因；另一個是軟體作業系統的原因。一個成功的PC-based控制系統要具備兩點：一是所有工作要由一個平台上的軟體完成；二是向客戶提供所需要的所有東西。工業PC與PLC的競争将主要在高端應用上，其資料複雜且裝置內建度高。工業PC不可能與低價的微型PLC競争，這也是PLC市場增長最快的一部分。從發展趨勢看，控制系統的将來很可能存在于工業PC 和 PLC之間。
二、PLC在向微型化、網絡化、PC化和開放性方向發展
長期以來，PLC始終處于工業控制自動化領域的主戰場，為各種各樣的自動化控制裝置提供非常可靠的控制方案，與DCS和工業PC形成了三足鼎立之勢。同時，PLC也承受着來自其它技術産品的沖擊，尤其是工業PC所帶來的沖擊。
微型化、網絡化、PC化和開放性是PLC未來發展的主要方向。在基于PLC自動化的早期，PLC體積大而且價格昂貴。但在最近幾年，微型PLC已經出現，價格隻有幾百元。随着軟PLC控制組态軟體的進一步完善和發展，安裝有軟PLC組态軟體和PC-based控制的市場佔有率将逐漸得到增長。
目前，過程控制領域最大的發展趨勢之一就是Ethernet技術的擴充，PLC也不例外。現在越來越多的PLC供應商開始提供Ethernet接口。可以相信，PLC将繼續向開放式控制系統方向轉移，尤其是基于工業PC的控制系統。
三、面向測控管一體化設計的DCS系統
小型化、多樣化、PC化和開放性是未來DCS發展的主要方向。目前小型DCS所占有的市場，已逐漸與PLC、工業PC、FCS共享。今後小型DCS可能首先與這三種系統融合，而且“軟DCS”技術将首先在小型DCS中得到發展。PC-based控制将更加廣泛地應用于中小規模的過程控制，各DCS廠商也将紛紛推出基于工業PC的小型DCS系統。開放性的DCS系統将同時向上和向下雙向延伸，使來自生産過程的現場資料在整個企業内部自由流動，實作資訊技術與控制技術的無縫連接配接，向測控管一體化方向發展。
四、控制系統正在向現場總線(FCS)方向發展
由于3C技術的發展，過程控制系統将由DCS發展到FCS。FCS可以将PID控制徹底分散到現場裝置中。基于現場總線的FCS又是全分散、全數字化、全開放和可互操作的新一代生産過程自動化系統，它将取代現場一對一的4－20mA模拟信号線，給傳統的工業自動化控制系統體系結構帶來革命性的變化。
根據IEC61158的定義，現場總線是安裝在制造或過程區域的現場裝置與控制室内的自動控制裝置之間的數字式、雙向傳輸、多分支結構的通信網絡。現場總線使測控裝置具備了數字計算和數字通信能力，提高了信号的測量、傳輸和控制精度，提高了系統與裝置的功能、性能。
除了IEC61158的8種現場總線外，IEC TC17B通過了三種總線标準：SDS、ASI、Device NET。另外，ISO公布了ISO 11898 CAN标準。目前在各種現場總線的競争中，以Ethernet為代表的COTS通信技術正成為現場總線發展中新的亮點。
采用現場總線技術構造低成本的現場總線控制系統，促進現場儀表的智能化、控制功能分散化、控制系統開放化，符合工業控制系統的技術發展趨勢。
總之，計算機控制系統的發展在經曆了基地式氣動儀表控制系統、電動單元組合式模拟儀表控制系統、集中式數字控制系統以及集散控制系統(DCS)後，将朝着現場總線控制系統(FCS)的方向發展。雖然以現場總線為基礎的FCS發展很快，但FCS發展還有很多工作要做，如統一标準、儀表智能化等。另外，傳統控制系統的維護和改造還需要DCS，是以FCS完全取代傳統的DCS還需要一個較長的過程，同時DCS本身也在不斷的發展與完善。可以肯定的是，結合DCS、工業以太網、先進控制等新技術的FCS将具有強大的生命力。工業以太網以及現場總線技術作為一種靈活、友善、可靠的資料傳輸方式，在工業現場得到了越來越多的應用，并将在控制領域中占有更加重要的地位。
計算機網絡技術、無線技術以及智能傳感器技術的結合，産生了“基于無線技術的網絡化智能傳感器”的全新概念。這種基于無線技術的網絡化智能傳感器使得工業現場的資料能夠通過無線鍊路直接在網絡上傳輸、釋出和共享。無線區域網路技術能夠在工廠環境下，為各種智能現場裝置、移動機器人以及各種自動化裝置之間的通信提供高帶寬的無線資料鍊路和靈活的網絡拓撲結構，在一些特殊環境下有效地彌補了有線網絡的不足，進一步完善了工業控制網絡的通信性能。
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