一、電氣自動化的發(fā)展現(xiàn)狀

　　1.平臺開放式發(fā)展。(1)IEC61131 國際標(biāo)準(zhǔn)使得編程接口標(biāo)準(zhǔn)化�，F(xiàn)階段,世界上眾多 PLC 廠商生產(chǎn)的近四百種 PLC 產(chǎn)品,在編程語言和表達(dá)方式上迥異。 為了使 IEC61131 標(biāo)準(zhǔn) 適用于不同的 PLC 產(chǎn)品,又能為 PLC 制造廠商所接受和支持,IEC61131-3 規(guī)定了二大類編 程語言即文本化編程語言和圖形化編程語言。 前者包括指令清單語 言(IL)和結(jié)構(gòu)化文本語言 (ST);后者則有梯形圖語言(LD)和功能塊圖語言(FBD)。在標(biāo)準(zhǔn)的文本中沒有把順序功能圖 (SFC)單獨(dú)列入編程語言,而是將它在公用元素中予以規(guī)范。不論在文本化語言中,或者在圖 形化語言中,都可以運(yùn)用 SFC 的概念、句法和語法。結(jié)構(gòu)化的編程方式使得程序更易管理, 也提高了代碼的使用效率,縮短了程序編程的周期。 (2)Windows 正成為事實(shí)上的工控標(biāo)準(zhǔn)平 臺。微軟的技術(shù)如 Windows NT、Windows CE 和 Internet Explore 已經(jīng)正在成為工業(yè)控制 的標(biāo)準(zhǔn)平臺、語言和規(guī)范。PC 和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)在商業(yè)和企業(yè)管理中得到普及。在工業(yè)自動 化領(lǐng)域,基于 PC 的人機(jī)界面已經(jīng)成為主流,基于 PC 的控制系統(tǒng)以其靈活性和易于集成的特 點(diǎn)正在被更多的用戶所采納。

　　2.現(xiàn)場總線和分布式控制系統(tǒng)的應(yīng)用。 隨著 DCS 在企業(yè)實(shí)踐中的應(yīng)用,其缺點(diǎn)日益突出。 主要表現(xiàn)在:(1)DCS 是一種數(shù)字-模擬混合系統(tǒng),DCS 現(xiàn)場儀表仍為傳統(tǒng)模擬儀表,可靠性差, 安裝維護(hù)成本高;(2)互換性差,各大廠商之間沒有統(tǒng)一的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),使用與維修困難;(3)價格 昂貴。信息技術(shù)的飛速發(fā)展推動了自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變革,逐步形成了以網(wǎng)絡(luò)集成自動化系 統(tǒng)為基礎(chǔ)的信息系統(tǒng),于是,現(xiàn)場總線技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)在設(shè)計更具目的性, 它是工廠底層設(shè)備之間的通信網(wǎng)絡(luò),為底層設(shè)備信息及生產(chǎn)過程信息集成提供了通信平臺。 對于不同的間隔可以有不同的功能,這樣可以根據(jù)間隔的不同情況進(jìn)行設(shè)計。工廠底層應(yīng)用 現(xiàn)場總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)從管理層到自動化底層的數(shù)據(jù)存取,現(xiàn)場總線的介質(zhì)訪問控制方式可滿足 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的要求。和 DCS 相比,除了具有節(jié)省安裝費(fèi)用、節(jié)約材料、可靠性高、組態(tài)靈 活等優(yōu)點(diǎn)外,還可以節(jié)省大量控制電纜,節(jié)約投資和安裝維護(hù)工作量,從而降低成本。

　　3.IT 技術(shù)與電氣自動化。PC、客戶機(jī)/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)、以網(wǎng)和 Internet 技術(shù)引發(fā)了電 氣自動化的一次又一次革命。正是市場的需求驅(qū)動著自動化和 IT 平臺的融合,電子商務(wù)的普 及將加速著這一過程。信息技術(shù)對工業(yè)世界的滲透來自于兩個獨(dú)立的方向:一是從管理層縱 向的滲透。企業(yè)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)要對當(dāng)前生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時的存取;另一方面信 息技術(shù)橫向擴(kuò)展到自動化的設(shè)備、機(jī)器和系統(tǒng)中。信息技術(shù)已滲透到產(chǎn)品所有的層面,不僅 包括傳感器和執(zhí)行器,而且包括控制器和儀表。Internet/Intranet 技術(shù)和多媒體技術(shù)在自動化 領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。 企業(yè)的管理層利用標(biāo)準(zhǔn)的瀏覽器可以存取企業(yè)的財務(wù)、 人事等管 理數(shù)據(jù),也可以對當(dāng)前生產(chǎn)過程的動態(tài)畫面進(jìn)行監(jiān)控,在第一時間了解最全面和準(zhǔn)確的生產(chǎn) 信息。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和視頻處理技術(shù)的應(yīng)用,將對未來的自動化產(chǎn)品,如人機(jī)界面和設(shè)備維護(hù) 系統(tǒng)的設(shè)計產(chǎn)生直接的影響。信息技術(shù)革命的原動力是微電子和微處理器的發(fā)展,隨著微電 子和微處理器技術(shù)應(yīng)用的增加,原本定義明確的設(shè)備界線,如 PLC、控制設(shè)備和控制系統(tǒng)變的 模糊了。相對應(yīng)的軟件結(jié)構(gòu)、通訊能力及易于使用和統(tǒng)一的組態(tài)環(huán)境變得重要了。軟件的重 要性在不斷提高。

　　二、電氣自動化的發(fā)展策略

　　1.采用統(tǒng)一的系統(tǒng)開發(fā)平臺。 統(tǒng)一的系統(tǒng)開發(fā)平臺應(yīng)當(dāng)可以支持一個逢動化項(xiàng)目周期中 的設(shè)計、實(shí)施和測試、調(diào)試和開機(jī)、運(yùn)行及維護(hù)等各個階段和環(huán)節(jié),這樣可以大大降低從設(shè) 計到完成的時間和費(fèi)用。 統(tǒng)一的系統(tǒng)開發(fā)平臺還應(yīng)滿足用戶另一個重要需求即開發(fā)平臺獨(dú)立

　　于最終的運(yùn)行平臺。根據(jù)項(xiàng)目的特點(diǎn)和最終用戶的需求決定將統(tǒng)一的運(yùn)行代碼不載到硬件 PLC、 基于 WindowsNT 的軟件 PLC、 嵌入式 NT 系統(tǒng)還是基于 WindowsCE 的控制系統(tǒng)中。 在這方面,基于 PC 的自動化產(chǎn)品滿足了以上需求。

　　2.通用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。一個成功的自動化系統(tǒng)離不開通用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。任何企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)結(jié) 構(gòu)對于設(shè)備控制、監(jiān)督系統(tǒng)、企業(yè)管理系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通訊暢通無阻必須予以保證。數(shù)據(jù)添 加和整理工作結(jié)束后,要對中心管理機(jī)和其他通訊管理機(jī)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通訊配置,以便系統(tǒng)能夠 協(xié)調(diào)工作,傳送正確數(shù)據(jù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和視頻處理技術(shù)的應(yīng)用,將對未來的自動化產(chǎn)品產(chǎn)生 直接的影響。

　　3.標(biāo)準(zhǔn)化的程序接口。成功的自動化系統(tǒng)的另一個重要因素在于標(biāo)準(zhǔn)化的程序接口�；� 于 Microsoft 的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù),如 Windows2000、OPC、ActiveX 和 WindowsCE,減少了工程 時間和費(fèi)用,方便了自動化系統(tǒng)和辦公系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換與共享。 在與企業(yè)的 MES 系統(tǒng)、 ERP 系統(tǒng)連接時,基于 PC 平臺的自動化解決方案意義非同尋常。 使用 WindowsNT/Windows2000 作為操作系統(tǒng),使用 TCP/IP 作為辦公環(huán)境的通訊標(biāo)準(zhǔn),PC 可以在自動控制和管理平臺之間建 立一種最好的接口。標(biāo)準(zhǔn)化的程序接口還保證了不同廠家的軟硬件產(chǎn)品的交換,不需擔(dān)心它 們之間的通訊問題。

　　4.采用統(tǒng)一的系統(tǒng)開發(fā)平臺 一個統(tǒng)一的開放平臺對系統(tǒng)的設(shè)計和使用有著十分重要的作用，至少這個平臺可以支持一個自動化項(xiàng)目的設(shè)計和使用，在每個運(yùn)行環(huán)節(jié)可以起到積極的作用，這樣，不僅可以減少設(shè)備的消耗和使用成本，還能提高設(shè)備的利用率。統(tǒng)一的系統(tǒng)開發(fā)平臺還應(yīng)滿足用戶另一個重要需求即開發(fā)平****立于最終的運(yùn)行平臺。根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況和客戶的具體要求來運(yùn)行代碼，將代碼下載到硬件PLC、基于Windows NT的軟件PLC、嵌入式NT系統(tǒng)還是基于Windows CE的控制系統(tǒng)中。這方面，現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)還是可以滿足這些要求的。

　　5. 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的架設(shè) 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建對促進(jìn)自動化系統(tǒng)的發(fā)展是有積極意義的，而對于一個成功完整的自動化系統(tǒng)來說，網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建也是非常重要的，整個企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)要保證現(xiàn)場控制設(shè)備、計算機(jī)監(jiān)督系統(tǒng)、企業(yè)管理系統(tǒng)之間的信息交流和數(shù)據(jù)傳遞是暢通無阻的。企業(yè)上級管理可以利用Internet/Intranet對進(jìn)行現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行監(jiān)督�，F(xiàn)代社會已經(jīng)進(jìn)入了網(wǎng)絡(luò)化時代，無論選擇那種通信主線，所用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)必須可以實(shí)現(xiàn)辦公自動化環(huán)境到控制級直至元件級的整個系統(tǒng)范圍內(nèi)的通訊。而且，網(wǎng)絡(luò)中還包含了數(shù)據(jù)編輯、系統(tǒng)安全等各個方面，可以成長為全集成化的自動化系統(tǒng)。

　　6.標(biāo)準(zhǔn)化的程序接口 一個合格的電氣化系統(tǒng)的另外一個關(guān)鍵因素在于有一個標(biāo)準(zhǔn)化的程序接口。我們根據(jù)現(xiàn)代Microsoft的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)，如Windows2000、OPC、ActiveX和Win-dows CE的發(fā)展和運(yùn)用，不僅縮短了工作時間和降低了工作費(fèi)用，還便捷了辦公室自動化系統(tǒng)中各個數(shù)據(jù)和信息的交流共享。在與企業(yè)的MES系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)連接時，計算機(jī)技術(shù)的平臺自動化可以幫助問題的解決。使用WindowsNT/2000作為操作系統(tǒng)，還能實(shí)現(xiàn)辦公環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)化，計算機(jī)可以在電氣化管理和系統(tǒng)平臺之間建立接口。標(biāo)準(zhǔn)化的程序接口還保證了不同程序之間的通訊問題，是電氣自動化未來發(fā)展的主要結(jié)構(gòu)。

　　參考文獻(xiàn)：

　　自動控制原理教學(xué)的探索與實(shí)踐，《高等工程教育研究》1996年 第2期

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