自動化與工業(yè)控制系統(tǒng)通常簡稱為ICS谋监，它是工業(yè)設(shè)施與自動化系統(tǒng)的中樞神經(jīng)椎沟。在ISA-99/IEC62443標(biāo)準(zhǔn)中，工業(yè)控制系統(tǒng)指的是“一個包括人員缕陕、硬件以及軟件粱锐，能夠?qū)I(yè)過程的安全性、可靠性造成影響的集合”扛邑。

工業(yè)控制系統(tǒng)通常具有以下四個功能：

1.測量——獲取傳感器數(shù)據(jù)并將其作為下一步處理的輸入或直接作為輸出怜浅；

2.比較——將獲取的傳感器數(shù)據(jù)與預(yù)先設(shè)定的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較；

3.計算——計算歷史誤差蔬崩、當(dāng)前誤差與后續(xù)誤差恶座；

4.矯正——基于測量、比較及計算的結(jié)果對自動化過程進(jìn)行調(diào)整沥阳。

上述四個功能通常由工業(yè)控制系統(tǒng)中的五個部件完成：傳感器——用于測量目標(biāo)的物理參數(shù)跨琳；轉(zhuǎn)換器——將測量所得的電學(xué)/非電學(xué)測量值轉(zhuǎn)換為可用的電信號；發(fā)射器——負(fù)責(zé)控制系統(tǒng)中的電信號的發(fā)送桐罕；控制器——為整個控制系統(tǒng)提供控制邏輯與輸入輸出接口脉让；執(zhí)行器——用于改變控制過程。

現(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)就是由各種傳感器功炮、控制器溅潜、執(zhí)行器以及各種具有具體功能的子系統(tǒng)構(gòu)成的具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的控制網(wǎng)絡(luò)。工業(yè)控制系統(tǒng)的變革仍在繼續(xù)，有以下三個主要發(fā)展方向：新型現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)墅瑟、基于PC的工業(yè)控制計算機(jī)以及管控一體化系統(tǒng)集成技術(shù)避扎。

現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)

由于技術(shù)的發(fā)展，計算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展在經(jīng)歷了基地式氣動儀表控制系統(tǒng)枪素、電動單元組合式模擬儀表控制系統(tǒng)催岔、集中式數(shù)字控制系統(tǒng)以及集散控制系統(tǒng)(DCS)后，將朝著現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS)的方向發(fā)展《慰福現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）是連接現(xiàn)場智能設(shè)備和自動化控制設(shè)備的雙向串行惑叶、數(shù)字式、多節(jié)點(diǎn)通信網(wǎng)絡(luò)袁虽。它也被稱為現(xiàn)場底層設(shè)備控制網(wǎng)絡(luò)旭绝。新一代的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)正從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嵱没厝粫绊懝I(yè)控制系統(tǒng)的前景坠髓。很多人相信桨皂，經(jīng)過一段時間，現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)將與分布式控制系統(tǒng)逐步融合都敛，并最后取而代之衰屡。可以預(yù)見周蹭，能遵循現(xiàn)場總線通信協(xié)議或能與其交換信息的可編程邏輯控制器將成為下一代PLC的主流趋艘，充分發(fā)揮其在處理開關(guān)量方面的優(yōu)勢。

固然以現(xiàn)場總線為基礎(chǔ)的FCS發(fā)展很快凶朗，但FCS發(fā)展還有很多工作要做瓷胧，如統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、儀表智能化等棚愤。另外搓萧，傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的維護(hù)和改造還需要DCS，因此FCS完全取代傳統(tǒng)的DCS還需要一個較長的過程宛畦，同時DCS本身也在不斷的發(fā)展與完善瘸洛。確定的是，結(jié)合DCS次和、產(chǎn)業(yè)以太網(wǎng)反肋、先進(jìn)控制等新技術(shù)的FCS將具有強(qiáng)大的生命力。產(chǎn)業(yè)以太網(wǎng)以及現(xiàn)場總線技術(shù)作為一種靈活斯够、方便囚玫、可靠的數(shù)據(jù)傳輸方式，在產(chǎn)業(yè)現(xiàn)場得到了越來越多的應(yīng)用榕华，并將在控制領(lǐng)域中占有更加重要的地位方较。

工業(yè)PC

工業(yè)PC自上世紀(jì)90年代初進(jìn)入軍工業(yè)自動化以來窗项，正勢不可擋地深入各領(lǐng)域，獲得了廣泛應(yīng)用衷求。究其原因帮声，在于PC機(jī)的開放性，具有豐富的硬件資源搞督、軟件資源和人力資源专散，能夠得到廣大工程技術(shù)人員的支持，也為廣大人群所熟悉胚搂『硐叮基于PC（包括嵌入式PC）的工業(yè)控制系統(tǒng)，正以每年20%以上的速率增長脐炼。各大可編程邏輯控制器廠商畏帖、工業(yè)控制系統(tǒng)集成商也接受了工業(yè)PC的技術(shù)路線，使基于PC的工業(yè)控制技術(shù)成為本世紀(jì)初的主流技術(shù)之一丁恭。

工業(yè)PC低成本的這一特點(diǎn)曹动，也是其有望成為工業(yè)控制自動化主流的另一重要因素。在傳統(tǒng)自動化系統(tǒng)中牲览，基礎(chǔ)自動化部分基本被PLC和DCS壟斷墓陈，過程自動化和管理自動化部分主要由各種高端過程計算機(jī)或小型機(jī)組成，其硬件第献、系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的價格之高令眾多企業(yè)望而卻步贡必。在企業(yè)發(fā)展的前中期，選擇走低成本工業(yè)控制自動化的道路是企業(yè)的首選痊硕，并且由于基于工業(yè)PC的控制器被證明可以像PLC一樣可靠赊级，具有易于被操作和維護(hù)人員接受、易于安裝和使用以及可實(shí)現(xiàn)高級診斷功能等特點(diǎn)岔绸，為系統(tǒng)集成商提供了更靈活的選擇，因此越來越多的制造商開始在部分生產(chǎn)中采用工業(yè)PC控制方案橡伞。

可以預(yù)見盒揉，工業(yè)PC與PLC的競爭將主要在高端應(yīng)用上，其數(shù)據(jù)復(fù)雜且設(shè)備集成度高兑徘。從發(fā)展趨勢看刚盈，控制系統(tǒng)的將來很可能會介于工業(yè)PC和PLC之間，而這些融合的跡象也已經(jīng)出現(xiàn)嘹征。今后在相當(dāng)長的一段時間內(nèi)蓄梯，現(xiàn)場總線技術(shù)、可程序設(shè)計邏輯控制器與工業(yè)PC將會相互補(bǔ)充纸靠，相互促進(jìn)游推，但工業(yè)PC的優(yōu)勢將更加突出殊储，其應(yīng)用范圍會迅速擴(kuò)大到全部的工業(yè)控制領(lǐng)域。

管控一體化系統(tǒng)集成

隨著Internet技術(shù)深入到工業(yè)控制領(lǐng)域胳雁，控制系統(tǒng)與管理系統(tǒng)的結(jié)合成為必然瘤慕，這使得工業(yè)自動化界渴望已久的管控一體化、工業(yè)企業(yè)信息化以及基于網(wǎng)絡(luò)的自動化的目標(biāo)成為可能康逝。管控一體化可以使企業(yè)選擇到真正符合新經(jīng)濟(jì)時代的最佳解決方案鹰柄，從而提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，增強(qiáng)市場競爭能力菲恢。因此擎融，工業(yè)控制技術(shù)發(fā)展新方向是通過以太網(wǎng)和Web技術(shù)實(shí)現(xiàn)開放型分布式智能系統(tǒng)，基于以太網(wǎng)和TCP/IP協(xié)議的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)锁孟，提供模塊化彬祖、分布式、可重用的工業(yè)控制方案罗岖。其最主要的方面就是發(fā)展基于網(wǎng)絡(luò)的工程化工業(yè)控制與管理軟件涧至。

建設(shè)管控一體化系統(tǒng)，包括多種系統(tǒng)的集成和多種技術(shù)的集成桑包。在多種系統(tǒng)集成方面南蓬，首先是現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)多種系統(tǒng)的集成，這其中包含三種集成模型哑了。第一是現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS與DCS的集成赘方，即FCS實(shí)現(xiàn)基本的測控回路，DCS作為高一層的管理協(xié)調(diào)者實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的先進(jìn)控制和優(yōu)化功能弱左。第二是現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS窄陡、DCS與PLC的集成，即邏輯聯(lián)鎖比較復(fù)雜的場合使用PLC拆火、FCS實(shí)現(xiàn)基本的測控回路跳夭，DCS作為高一層的管理協(xié)調(diào)者，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的先進(jìn)控制和優(yōu)化功能叶奈。第三是多種FCS的集成湃儒，解決不同通信協(xié)議的轉(zhuǎn)換問題，重點(diǎn)研究不同現(xiàn)場總線設(shè)備的互操作性和統(tǒng)一的組態(tài)尸惭、監(jiān)控和軟件的研制氯摆，以實(shí)現(xiàn)無縫集成而不損失或者影響各個獨(dú)立系統(tǒng)的功能和性能。其次是管理網(wǎng)絡(luò)與控制網(wǎng)絡(luò)的集成男磅，在未來的企業(yè)管理中峡冻，大量的數(shù)據(jù)來自控制網(wǎng)絡(luò)，建設(shè)企業(yè)應(yīng)用軟件系統(tǒng)蜂澄，包括實(shí)時數(shù)據(jù)庫最奸、歷史數(shù)據(jù)庫咕诊、數(shù)據(jù)發(fā)布、數(shù)據(jù)挖掘溶绢、模型計算侦镜、過程仿真、配方設(shè)計劫扶、運(yùn)行優(yōu)化翠霍、參數(shù)檢測、偏差分析和故障診斷等蠢莺，通過在Internet/Web應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)環(huán)境上建立各類數(shù)據(jù)庫寒匙，才能真正實(shí)現(xiàn)管控一體化。它向下可以為控制軟件提供智能決策躏将，向上可以為管理軟件提供有價值的數(shù)據(jù)锄弱。

在多種技術(shù)集成方面，包括設(shè)備互操作技術(shù)祸憋、通用數(shù)據(jù)交換技術(shù)会宪、EtherNET和工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)等多種技術(shù)的集成。其中通用數(shù)據(jù)交換技術(shù)又包括了DDE動態(tài)數(shù)據(jù)交換技術(shù)蚯窥、NetDDE網(wǎng)絡(luò)動態(tài)交換技術(shù)掸鹅、ODBC開放數(shù)據(jù)庫互聯(lián)技術(shù)、COM/DCOM組件對象模型以及OPC技術(shù)拦赠。而EtherNET TCP/IP技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場的控制參數(shù)和各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)直接在企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)內(nèi)傳輸和共享巍沙，從而避免了PLC、DCS和FCS存在多種協(xié)議而難以集成的局面荷鼠。

相信在不久的將來句携，在上述三項(xiàng)技術(shù)的推動下，我們能夠看到工業(yè)控制領(lǐng)域的再一次質(zhì)的飛躍逛指，而人類文明也會隨之繼續(xù)前進(jìn)宴亦。

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