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開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇工業控制自動化，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
伴隨著工業化進程的不斷加快和信息技術時代的來臨，我國逐漸走上了工業控制自動化的發展道路。對于如何走好這條工業控制自動化之路，如何提高工業控制自動化水平成為了人們廣泛關注的焦點。工業控制自動化發展趨勢的多元化也對我國的科學技術水平提出了更高的要求，需要多種技術聯合共同推進工業控制自動化的進程。本文將通過對工業控制自動化技術的簡要概述，對工業控制自動化技術的發展趨勢做出了詳細的介紹。
一、工業控制自動化技術概述
所謂工業控制自動化技術，就是一種綜合運用了自動控制理論，計算機控制技術，儀器儀表以及其他信息控制技術實現對工業生產的自動化控制的技術。它可以不斷提高工業生產的產量，提高生產效率，降低生產消耗，實現安全化、自動化、規模化生產，從而達到增加企業競爭力，實現利益最大化的目的。它主要包括工業自動化軟件、硬件和系統三大部分，是現代制造領域中最重要的技術之一 。企業要想實現“五個正確”，即在正確的時間，將正確的信息以正確的方式傳給正確的人，以便做出正確的決策，就必須加大對自動化生產方式的改造，大力發展工業控制自動化技術。
工業控制系統產品主要包括可編程序控制器（PLC）、分布式控制系統（DCS）、現場總線控制系統（FCS）、工業PC機以及其他數控系統和儀器儀表等，其中PLC是工業生產自動化的三大支柱之一，具有很好的應用前景，但國內PLC產品仍以國外產品為主，并以Siemens、Modicon、A-B、OMRON、三菱、GE的產品為主。工業控制自動化從下往上主要包含三個層次，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。目前絕大多數的自動化控制系統都被PLC和DCS所壟斷，其中一些過程自動化和管理自動化部分多通過進口的過程計算機或小型機組成。
二、以工業PC為基礎的低成本工業控制自動化將成為主流
基于傳統的自動化控制系統，其基礎自動化部分基本被PLC和DCS所壟斷，后來形成了PLC、DCS與IPC三足鼎立之勢。但是PLC以其能適應工廠環境、工作可靠、通用性與經濟性兼顧、體積小、功能強、用途廣等特點占領市場比重最大。目前在中國PLC市場占有較大份額的公司有德國西門子公司、日本OMRON公司、莫迪康公司（施奈德）等等，目前美國GE公司、日本FANAC合資的GE-FANAC的90-70機是很引人注目的。據介紹。它具有25個特點。諸如，用軟設定代硬設定，結構化編程，多種編程語言，等等。它有914、781/782、771/772、731/732等多種型號。現將國際市場上PLC、DCS與IPC的銷售情況對比如表一所示。
20世紀90年代以來，一種以工業PC、I/O裝置、監控裝置、控制網絡組成的PC-based自動化系統的到迅速發展，成為了一種實現低成本工業控制自動化的重要途徑。基于PC控制系統的自動化系統基友更易于安裝和使用，有高級的診斷的強大功能，而且PC控制系統維護成本低，受到了中小型企業的青睞，因此它的迅速推廣也給PLC形成了巨大的的沖擊。PC-based具有強大的運算能力和開放標準的系統平臺和PCI接口，精美且低成本的顯示技術和組網能力 正在一步一步的占領更多的國內國際市場，盡管高系統的可靠性略差，程序的循環周期比PLC較慢，但是工業PC為基礎的低成本工業控制自動化勢必將成為主流。
三、PLC在向微型化、網絡化、PC化和開放性方向發展
上個世紀80年代至90年代中期，是PLC發展最快的時期，年增長率一直保持為30～40%，PLC在國內外已廣泛應用于機械、冶金、石油、化工、輕工、紡織、電力、電子、食品、 交通等行業，在工業自動化中起著舉足輕重的作用。在我國西門子的s7-300/400具有完整和全面的產品系列、規范的程序設計結構。使用方便的編程軟件、極高的可靠性，使它成為大中型PLC的老大。有市場調查報告稱S7-300、400在國內中型PLC的市場占有率為80%。2012年PLC市場規模達到79億元人民幣（含DIO），同比去年下滑9.2%，由于受OEM行業低迷影響首次出現負增長。2013年，PLC的單品價格現在只有去年的1/4-1/3，隨著自動化產業熱潮不斷升溫，2013年預計市場規模將達到90億元。2009-2015年中國大陸PLC市場的增長趨勢如下圖所示。
當前，在工業自動化市場發展極為良好的情況下，PLC技術呈微型化、網絡化、PC化和開放性方向發展。
微型化：原有的PLC具有體積大而且價格昂貴的缺點，近年來PLC開始由整體結構向小型模塊化結構發展，增加了配置的靈活性，降低了成本。很多有名的PLC廠家相繼推出高速、高性能、小型、特別是微型的PLC。三菱的FXOS14點（8個24VDC輸入，6個繼電器輸出），其尺寸僅為58mm×89mm，僅大于信用卡幾個毫米。
網絡化：Ethernet技術的擴展是過程控制領域最大的發展趨勢之一，PLC也開始開始提供Ethernet接口，開始向網絡化方向發展。
PC化：隨著軟PLC（Soft PLC）控制組態軟件的進一步完善和發展，PC-based以其低成本正在逐步提高其控制的市場份額。
開放性：現在開發以PC為基、在WINDOWS平臺下，符合IEC1131-3國際標準的新一代開放體系結構的PLC正在規劃中。
四、面向測控管一體化設計的DCS系統
DCS是分散控制系統（Distributed Control System）的簡稱，國內習慣稱為集散控制系統。DCS系統是一項綜合了計算機（Computer）、通訊（Communication）、顯示（CRT）和控制（Control）等，實現分散控制、集中操作、分級管理的自動化控制技術。典型的DCS系統共有三個分級，第一層過程控制級主要是通過PLC或I/O模塊實現對現場設備的基本控制；第二層控制管理級是通過監控計算機實現對流程設備的上位機監控；第三層生產管理層是通過計算機、服務器和局域網等實現和監控計算機相連，從而達到隨時讀取現場信息目的，實現上層的生產管理。DCS和PLC的區別主要如下表二所示。
DCS系統在一些大型工業項目有非常廣泛的應用，其中在發電、水泥、化工等領域中的作用明顯。當前工業自動化控制與節能理念的推動，DCS市場再次迎來一個較大的市場機遇。2012年DCS系統發展勢頭強勁，市場營收超過2008年的峰值，但預估2013年銷售訂單會有所減少。DCS的主要發展趨勢：向綜合方向發展；向智能化發展；向工業PC化、專業化方向發展。將工業控制網絡進一步引入DCS，將其完全網絡化 ，是DCS系統的主要發展目標之一。
DCS主要生產廠家集中在美、日、德等國。如美國HONEYWELL的TDC3000＼MICROTDC3000，TDC3000X等；FOXBORO的I/AS；WAILEY的NETWORK90、INFI90；日本橫河的CENTUM、CS；YEWPACK的MARKII；德國SIEMENS的TELEPERM；ABB公司的MOD300、SIPAOS200等等。目前，我國的小型DCS系統已投入工業生產，大中型系統已在國家大型石化、冶金、電力等行業的百多個工程中推廣應用。
五、控制系統正在向現場總線（FCS）方向發展
隨著計算機、通訊技術和控制技術的飛速發展，過程控制系統也逐漸由DCS發展到FCS（Field bus Control System）。現場總線的出現標志著工業控制技術領域又一新時代的開始。現場總線（FCS）系統是一種采用智能化現場控制設備實現開放式、數字化和網絡化結構的新型自動化控制系統。大力發展FCS系統可以實現現場儀表、設備實現智能化統一控制，控制更加全面、智能、高效、自動，符合控制系統的技術發展趨勢。FCS系統具有很強的抗干擾能力和將強的網絡適應性，連接性，而且成本較低，組合安裝較為簡單方便，是一個極具發展潛力的自動化控制系統。傳統控制系統結構與現場總線控制系統結構之間的結構差異如下圖一所示。
現在的我國的FCS165現場總線控制系統已經具備了先進的DCS系統的全部功能，是符合國際發展潮流的新一代控制系統，它不僅填補了國內的空白，而且技術更先進，運行更加穩定，質量更加可靠，整體上已經達到國際先進水平。未來FCS系統應該從改善系統實時性，克服本安防爆對總線中節點數和電纜長度的限制，實現可互操作性和信息處理現場化這三個方面進行研究和探討，努力將FCS系統發展到更高水平。
六、儀器儀表技術在向數字化、智能化、網絡化、微型化方向發展
近年來，我國的儀器儀表技術發展迅猛，已經有了很好地發展基礎和發展水平，這也為實現工業控制自動化提供了重要的保障。但是我國的儀器儀表技術較一些發達國家來說還是相對落后的，我國生產的儀器儀表多處于中低檔水平，與世界上先進的儀器儀表技術還有很大的差距。目前國際上數字化、智能化、網絡化、微型化的產品逐漸成為主流，而我國的高檔次的儀器儀表多依賴于進口，一些關鍵性的儀器儀表生產技術也完全依賴于國外。
最近幾年，我國工業安全事故頻發，作為在這些領域扮演重要角色的儀器儀表行業更是受到了前所未有的關注，不合格劣質仿制品儀器嚴重制約了中國儀器儀表市場的發展。儀器儀表技術應朝著數字化、智能化、網絡化、微型化、測控設備的PC化的方向發展。有重點的支持部分重要行業儀器自動化控制系統的發展。
七、工業控制軟件正向先進控制方向發展
目前我國自動化控制系統市場規模在2013年將會達到1311億元人民幣，整個中國自動化控制系統市場的年復合增長率在12%左右，預計到2015年將增長到3875億元，市場前景十分可觀。在這種情況下工業控制軟件也得到了前所未有的發展和應用。工業控制軟件是一種伴隨著PC技術的發展而產生的應用軟件，它是工控軟件的一個重要組成部分。工業控制軟件可先實現對工業控制系統的自動化和人性化管理，控制軟件越先進就會使自動化控制程度越高。未來工業控制軟件的發展必然是向先進控制方向發展，在先進控制的基礎上將繼續向標準化、網絡化、智能化和開放性方向發展。
八、結語
近年來，國際上FCS、DCS、PLC、IPC、NC以及各類嵌入式控制裝置正處在快速發展之中，而我國的發展速度更位居于世界前列。因此我們要對我國的工業控制自動化技術發展前景充滿信心，各方共同努力使我國在工業控制自動化道路上越走越遠，越走越寬廣。盡管一些技術正在不斷交融，不斷創新，給工業控制自動化技術的發展帶來了前所未有的挑戰，但是工業控制自動化技術仍是呈著不斷發展的態勢，我們應該積極努力，開拓創新，加快工業化、自動化的步伐，實現產業化，不斷提高我國的工業生產力，促進我國經濟的又好又快發展。
參考文獻
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關鍵詞：工業控制網絡 實驗平臺 系統集成 智能儀器
中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）02-0159-02
1 研究背景
近年來，工業控制網絡一直是工業自動化領域的研究熱點，以現場總線技術和工業以太網技術為代表的工業控制網絡技術引發了工業自動化領域的重大變革，工業自動化正朝著網絡化、開放化、智能化和集成化的方向發展。
隨著基于工業控制網絡的控制系統不斷增加，業界需要掌握工業控制網絡技術的人才也越來越多，工業控制網絡技術人才主要分為網絡應用和網絡研發兩種類型，網絡應用類型主要是進行自動化系統集成，網絡研發類型主要是進行智能儀器產品研發。按照CDIO工程教育標準中工程實踐場所的要求，建設工業控制網絡實驗平臺，就需要滿足以上兩個方面的人才培養對實踐場所的要求。
現在高校教學中多強調工業控制網絡的作用和理論知識，但針對業界需求的實踐能力訓練不足，工業控制網絡實驗平臺的使用對提高學生實踐能力具有重要意義。工業控制網絡實驗平臺的設計要解決三個關鍵問題：
1.1 系統架構
工業控制網絡實驗平臺根據實際需求分為系統集成和智能儀器兩大部分，系統集成實驗裝置的特點是依托各工業自動化公司成熟的工業控制網絡設備構建工業控制網絡系統。智能儀器實驗裝置的特點是依照工業控制網絡開放的標準協議設計智能儀器，使其可以集成到工業控制網絡系統。
1.2 工業控制網絡協議標準
現階段工業控制網絡標準在國際上還沒有得到統一，這不僅限制了工業控制網絡的推廣和應用，很大程度上也限制了高校的工業控制網絡課程教學。由于工業控制網絡可以應用于過程控制、邏輯控制、運動控制等不同的系統，在軍事、航天、制造業、過程工業、樓宇自動化、汽車電子等領域均有應用，不同領域的不同系統對工業控制網絡的要求也不同，有的系統要求可靠性、有的系統要求靈活性、有的系統要求實時性、有的系統要求簡單以節省成本，現階段還沒有一種工業控制網絡得到所有領域的一致認可，再加上各國工業自動化大公司的利益驅動，最終導致工業控制網絡標準繁多。
本工業控制網絡實驗平臺選擇的工業控制網絡協議包括工業以太網、PROFIBUS、DeviceNet、CAN、Modbus，以上幾種工業控制網絡協議均符合國際標準，在我國具有一定的市場占有率，其中工業以太網、PROFIBUS、DeviceNet的學習側重于系統集成，而CAN、Modbus的學習側重于智能儀器。
1.3 實現技術
系統集成實驗裝置主要涉及PLC、工控機、變頻器、觸摸屏等課程相關知識，系統集成實驗裝置在實現技術上的優點是簡單、可靠、上手快，缺點是很多技術細節不夠開放，系統硬件、軟件、通信協議都以“黑盒”形式出現，只能使用其外部接口，對其內部設計不可見。
智能儀器實驗裝置主要涉及C語言程序設計、微型計算機原理、單片機、智能儀器等課程相關知識，智能儀器實驗裝置在實現技術上的優點是技術細節開放，缺點是系統硬件、軟件、通信協議都需要自己設計開發，對學生要求高，且技術性能指標不好保障。
2 系統集成實驗裝置設計
系統集成實驗裝置以邏輯控制、過程控制或運動控制系統為應用背景，為了突出工業控制網絡開放性與互換性的特點，本實驗裝置采用了兩家公司的設備進行系統集成，采用了信息層、控制層和設備層三層網絡結構，如圖1所示。
信息層工業以太網采用西門子公司的S7-300 PLC、臺達DVP28SV PLC、工控機、以太網交換機構建星形局域網絡。控制層PROFIBUS網絡采用西門子公司的S7-300 PLC作為PROFIBUS一類主站，TP177B觸摸屏作為PROFIBUS二類主站，PROFIBUS從站分別是西門子S7-200 PLC、ET200M遠程IO模塊、MM440變頻器和臺達公司的DVP 28SV PLC。設備層采用DeviceNet網絡或者Modbus網絡，采用臺達公司的DVP 28SV PLC作為主站，從站分別為遠程IO模塊、變頻器和智能儀器。
3 智能儀器實驗裝置設計
智能儀器實驗裝置以智能儀器產品開發為應用背景，以單片機為核心設計工業控制網絡通信接口。本實驗裝置采用了CAN和Modbus通信協議，一方面是由于這兩種協議實現簡單、應用廣泛，另一方面是由于此兩種協議開發的設備可以作為系統集成實驗裝置的測試儀表，可以實現對工業控制網絡協議分析與研究，還可以實現設備層通信故障診斷。智能儀器實驗裝置的設計主要包括硬件設計和軟件設計。
3.1 硬件設計
智能儀器實驗裝置硬件框圖如圖2所示，為了與理論課教學知識點緊密聯系，其中單片機選擇MSC51系列、過程輸入輸出模塊選擇ADC0809和DAC0832，用于數據采集和輸出控制。鍵盤模塊采用 4×4掃描鍵盤，用于學生實驗時進行數據輸入。顯示模塊選擇1602LCD，用于通信數據的實時顯示。CAN模塊選擇SJA1000控制器和PCA82C250驅動器、Modbus模塊選擇MAX485芯片。
3.2 軟件設計
結合單片機實踐教學經驗，根據工業控制網絡協議需求，進行C語言程序設計。具有數據通信測試功能的智能儀器軟件設計程序流程圖如圖3所示，主程序主要負責現工業控制網絡接口初始化、數據處理與輸出、按鍵處理和液晶顯示等功能，外部中斷子程序負責接收和處理CAN總線數據幀，串口中斷子程序負責接收和發送Modbus數據幀。
4 結語
按照CDIO工程教育標準中工程實踐場所的要求設計的工業控制網絡實驗平臺緊密結合理論課程知識，體現了行業特點，在實踐教學中起到了很好的教學效果。采用系統集成和智能儀器兩種類型的實驗裝置的優勢可以實現互補，對于學生今后實際工作崗位的選擇和發展方向的定位具有一定的指導意義。
參考文獻
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[3]王祁.智能儀器設計基礎[M].北京：機械工業出版社，2009年p161～165.
【關鍵詞】物聯網 工業控制 傳感器
一、前言
物聯網（The Internet of things）的概念是在1999年提出的，它的定義很簡單：“就是把所有物品通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備與互聯網連接起來，進行信息交換和通訊，實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理”。基于對工業控制PLC、DDC等的了解，延伸物聯全網的思路，物聯網與凱樂光電的拉絲光電設備工藝雖差幾何，但作為致力于弱電強控的人員，不得不革新思想、緊緊跟隨并深入探索關于物聯網對工業控制的突破，為更節能、更高效、更精準地服務于生產，下文將重點介紹從工業控制角度看物聯網的定義、看物聯網的發展、看傳感器在物聯網中的效用。
二、從工業控制看物聯網的定義
關于物聯網人們熱議卻有時似懂非懂，對物聯網的定義至少有幾十種，都是不同領域專家從不同領域定義的，比如：
（一）英語中“物聯網”一詞：Internet of Things，可譯成物的互聯網。
（二）國際電聯（ITU）關于物聯網的定義：是一個具有可識別，可定位的傳感網絡。
（三）經過與無線網絡（也含固定網絡）連接，使物體與物體之間實現溝通和對話，人與物體之間實現溝通與對話。能實現上述功能的網稱為物聯網。
作者比較贊成如下定義：一種基于泛網及其多制式、多系統、多終端等的綜合網絡――或稱為廣義物聯網。工業控制指的工業自動化控制，主要利用電氣、軟件、機械搭配實現控制功能。作者比較形象的理解物聯網為工業控制的生活版，工業控制是基于工業自動化而化而來，對比物聯網就是基于生活自動化而來的。
三、從工業控制看物聯網的發展
在光纖拉絲工藝自動化控制的過程中，，物聯網有極其重要作用，不管是從過程控制、系統反饋、精度調節等方面無不凸顯其舉足輕重的作用，如拉絲塔、篩選等設備的工控主要基于傳感器的信號控制反饋進行網絡集中到工控機，進而進行優化處理，最后通過各種執行器進行工作。從工業控制看，物聯網向下可以連接眾傳感器，時時信息全掌控，全面不間斷的過程控制，即便應用在工業中隨時監控產品質量并及時反饋，將整個生產過程系統化，也更將高效節能；向上可以連接云端、服務器接而跨入大數據時代，讓生活變得更智能，并且也不僅僅像工控機一樣，只能一臺工控機控制一套設備，多終端的控制讓生活中的一切變的更便捷，所以人們極力追捧也正因物聯網讓人極有“運籌帷幄，決勝千里之外”的張良之風，可見隨著人們的喜愛，市場的有力需求，必將帶來物聯網今后的高速發展甚至爆發。
四、從工業控制看傳感器在物聯網中的效用
然而，基于上述對物聯網發展的預想，物聯網卻尚未大肆攻城略地，想來必有原因，從工業控制的發展過程來看，現有的潛在客戶不是原因，原因可能只在價格，而價格居高不下的原因又是什么呢？從工業控制的原理看，自動化控制都應該有三大部分組成：CPU、傳感器、執行器。CPU的發展早已可以遠遠滿足，而且各種云服務器也早已嚴陣以待；執行器或執行機構大多是機械部件，以現在的機械工藝水平，大膽的推測其不足以影響物聯網發展的步伐；傳感器的組成則五花八門、各不統一，成了裹足不前的根源所在。所以基于此推理，簡述關于各種傳感器在物聯網中的實際效用，下面根據傳感器大致的應用方式給予分類介紹：
（一）液位傳感器：利用流體靜力學原理測量液位，是壓力傳感器的一項重要應用，拉絲爐工藝冷卻水應急水箱、冷卻塔、定壓水箱等的信號反饋無不是液位傳感器的功勞，更大范圍適用于石油化工、冶金、電力、制藥、供排水、環保等系統和行業的各種介質的液位測量。
（二）速度傳感器：是一種將非電量（如速度、壓力等）的變化轉變為電量變化的傳感器，適用于速度監測，像篩選機速度控制雖然表面是通過伺服驅動進行控制，看似與傳感器無關，但卻是電機主軸端速度編碼器的功勞。
（三）濕度傳感器：分為電阻式和電容式兩種，產品的基本形式都為在基片涂覆感濕材料形成感濕膜。空氣中的水蒸汽吸附于感濕材料后，元件的阻抗、介質常數發生很大的變化，從而制成濕敏元件，適用于濕度監測，最典型的是拉絲塔潔凈區內的溫濕度表的應用。
（四）氣敏傳感器：是一種檢測特定氣體的傳感器，適用于一氧化碳氣體、瓦斯氣體、煤氣、氟利昂（R11、R12）、呼氣中乙醇、人體口腔口臭的檢測等，如公司所有消防控制的煙感傳感器、拉絲爐內氣體流量控制傳感器、UV保溫爐內的氣體保護傳感器等。
（五）壓力傳感器：是工業實踐中最為常用的一種傳感器，其中DDC空調控制的壓力和壓差傳感器屬最常見，其高度靈敏性和反饋性信號為室內或廠區恒溫恒壓等特征大大提高控制效率，也為物聯網在工業控制內屢立戰功。
（六）激光傳感器：利用激光技術進行測量的傳感器，如激光水平儀就是我們喜聞樂見的激光傳感器，廣泛應用于國防、生產、醫學和非電測量等。
（七）紅外線傳感器：利用紅外線的物理性質來進行測量的傳感器，常用于無接觸溫度測量、氣體成分分析和無損探傷，常用于無接觸溫度測量、氣體成分分析和無損探傷，應用在醫學、軍事、空間技術和環境工程等。
五、結束語
雖然，物聯網的產業供應鏈包括傳感器和芯片供應商、應用設備提供商、網絡運營及服務提供商、軟件與應用開發商和系統集成商。但是，作為“金字塔”的塔座，傳感器將會是整個鏈條需求總量最大和最基礎的環節。傳感器是物聯網技術的支撐、應用的支撐和未來泛在網的支撐，傳感器感知了物體的信息，RFID賦予它電子編碼，傳感網到物聯網的演變是信息技術發展的階段表征。
參考文獻：
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[4]王元慶.新型傳感器原理及應用[M].北京：機械工業出版社
作者簡介：
1.孫豐寶（1988-），男，籍貫山東省濟南市，長江大學本科學歷，現任職于湖北凱樂光電有限責任公司設備部，主要職責為光纖拉絲塔區電氣設備以及工業控制的日常運營工作。此前曾于2013年4月至9月期間，協同中國電子第十一設計院完成凱樂光電空調DDC自動化控制安裝及調試工作，期間還參與工藝冷卻水和冷卻循環水等PLC安裝調試等工作，后又專注于大直徑拉絲爐、雙收線等工藝設備的電氣工作，也因此對于弱電工控等有較全面認識了解。
隨著我國經濟的發展和技術的進步，工業控制技術也不斷創新和完善，PLC技術在現代工業控制中有著非常廣泛的應用。PLC技術在推動工業控制自動化、現代化發展方面發揮著非常關鍵的作用，進一步深入研究PLC技術與網絡通訊和數據庫技術的結合具有重要意義。本文結合PLC技術的相關理論對基于PLC技術的工業控制系統的設計進行探討。
【關鍵詞】PLC 工業控制 系統 設計
1 PLC技術簡介
PLC是可控編程控制器的簡稱，是一項專門應用于工業環境下的數字運算電子裝置和技術。在工業生產實踐中采用PLC技術進行工業系統的控制，通過可以編制程序的存儲器進行內部的存儲并實現邏輯、順序、計時、計數等運算，然后經過數字式或者模擬式的輸入和輸出控制機械的生產操作。PLC技術與外部配合設備是一個有機的整體，在設計的過程中遵循易于實現工業控制、便于擴展的原則，通過這一系統能夠實現高效、精確的控制。隨著技術的成熟和研究的進一步深入，基于PLC的現代工業控制系統，配合工業以太網、網絡通訊以及數據庫等計算機技術，實現全自動、高精度高效率的生產線控制成為重要的發展趨勢。
2 基于PLC技術的工業控制系統設計
2.1 PLC程序的設計
PLC程序的設計是實現生產線上所有執行活動的基礎，主要包括數據采集、控制順序、數據處理等方面。PLC系統的內部結構主要包括中央處理器（CPU）、存儲器、輸入輸出模塊以及電源模塊等，其中最重要的便是主機模塊，CPU模塊對整個程序的實現與控制發揮著決定性的作用。通過中央處理器能夠對用戶的數據及程序等進行存儲，并對現場需要的數據、裝置的工作狀態進行采集與輸入，然后根據這些數據信息對內部電路、電源等進行診斷和監督。存儲器在本質上來說是一種半導體的電路，實現單向的傳輸與控制，其中重要的特點是其具有記憶功能。內部存儲器具有兩種類型，一種是屬于系統程序的存儲器，另一種是用戶存儲器，其中系統程序存儲器主要實現系統程序的存儲，如編譯程序、管理程序以及監控程序等。PLC系統的電源模塊負責為各個工作模塊提供能量，是系統的基礎組成部分。PLC程序的設計主要是根據生產線上的實際工作需求進行策劃與設計，在硬件設備上實現自動、半自動的控制操作。PLC系統的控制模式有手動控制模式、半自動控制模式、自動控制模式三種。手動控制模式是在生產線保持調試的狀態之下，通過文本顯示器進行人工的調整與測試；半自動模式則是在此情況下，系統通過半自動的動作實現控制；自動模式則是在生產線保持在自動生產的狀態上，進行自我的閉環反饋與調節，通過遠程主控PC實現控制。
2.2 主控PC程序設計
主控PC程序的設計是PLC工業控制系統設計中的關鍵環節，主控PC的設計有效地結合了PLC、界面與動畫PC，能夠更好地實現人機結合，實現自動化、人性化的控制。在進行主控PC程序設計的過程中，首先要考慮程序主體的設計，由于工作控制系統具有一定的復雜性和繁瑣性，在設計中要選擇現代、簡便的程序設計方法，根據實際生產線的需求合理劃分功能模塊，保證整個系統的功能性、合理性。其次，從各個分模塊來講，要將程序模塊進行有效的劃分，保證各模塊相互銜接、功能獨立、配合；然后將各模塊分別進行調試，使其功能能夠充分發揮。最后將整個程序模塊進行綜合研究，使各模塊之間能夠形成一個有機的整體，實現綜合的性能。主控PC程序的設計主要包括PLC通訊模塊設計、數據庫模塊設計等，能夠實現主控PC與PLC兩者之間的數據傳輸和命令的傳遞；通過主控PC程序的設計還能夠與界面、動畫間數據和命令的傳遞與交流。主控PC程序的設計是整個工業自動控制系統設計的關鍵環節，程序設計的高效、精確與否直接影響整個的生產控制過程，因此加強PLC程序的設計，進一步完善與深入發展具有非常重要的意義。
2.3 動畫及界面PC程序設計
在整個工業生產控制系統中界面PC是操作的基礎和平臺，通過用戶界面將系統的工作狀態進行反饋，操作人員根據這一反饋結果做出相應的操作，實現對生產線的控制。生產線的控制是由操作人員、界面PC以及內部程序控制系統密切配合實現的，其中動畫PC是模擬的平臺，能夠對實際生產線進行模擬。在PLC工業控制中，以界面PC實現生產線控制系統的操作，并實時向主控PC發送相應的控制命令、接收相應的反饋信息，實現交互的反饋與配合。動畫PC則是模擬生產線上的工作狀態，接收主控PC發送的實時信息，模擬當前的生產動態。
3 基于PLC的控制系統的調試與實現
基于PLC的工業控制系統的調試與實現包括調試、測試、驗收等過程，以滿足生產線需要。在PLC控制系統中模塊調試主要是對PLC軟件系統及硬件設備進行調試，綜合考慮外界因素對設備的影響，同時對生產線系統進行初始化設置，以更好地滿足生產線要求。將內部程序設計、PC設計完備后，操作人員通過界面PC進行實際操作，完成對生產線全面的控制。衡量工業控制系統生產性能指標主要包括生產效率、工作時間、工作人數、工作復雜程度、安全程度、靈活程度等，在設計的過程中也是通過這些性能指標進行初步的設計與估測，不斷反饋與優化，逐步達到擬定的技術要求。
4 總結
工業發展在促進國民經濟增長中發揮著舉足輕重的作用，基于PLC的工業控制系統能夠大大提高生產效率。深入研究和優化PLC工業控制系統的設計是推動工業控制自動化、現代化的重要途徑，主要包括PLC程序的設計、主控PC程序的設計以及動畫、界面PC程序設計等。
參考文獻
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[3]馬淑清.工業控制系統安全性初探[J].山西建筑，2014（03）.
作者單位
關鍵詞：工業計算機控制系統應用
在工業自動化體系中，一個重要的角色就是工業控制計算機，即IPC，或者叫產業PC。工業生產過程進行計算機控制是提高產品質量、降低成本、減少環境污染的必由之路，計算機控制系統已成為生產設備及過程控制等重要的組成部分，它代替人的思維成為工業設備及工藝過程控制、產品質量控制的指揮和監督中心。工業生產過程的計算機控制系統，隨著計算機的進步、工業生產工藝過程控制要求的提高和生產管理的完善而不斷發展。
一、工業計算機控制系統的組成
工業自動化體系主要包括工業自動化軟件、硬件和系統三大部分。作為20世紀現代制造領域中最重要的技術之一，工業控制自動化技術主要解決生產效率與一致性問題。自動化系統與計算機信息科學的緊密結合，給工業生產過程帶來了新的技術革新。
工業計算機控制系統（CCS)是應用計算機參與控制并借助一些輔助部件與被控對象相聯系，以獲得一定控制目的而構成的系統。計算機控制系統由控制部分和被控對象組成，其控制部分包括硬件部分和軟件部分，這不同于模擬控制器構成的系統只由硬件組成。計算機控制系統軟件包括系統軟件和應用軟件。系統軟件一般包括操作系統、語言處理程序和服務性程序等，它們通常由計算機制造廠為用戶配套，有一定的通用性。應用軟件是為實現特定控制目的而編制的專用程序，如數據采集程序、控制決策程序、輸出處理程序和報警處理程序等。它們涉及被控對象的自身特征和控制策略等，由實施控制系統的專業人員自行編制。
目前工業計算機控制系統按結構層次基本上劃分為：直接數字控制（DDC）系統、監督控制（SCC）系統、集散型控制系統（DCS）、遞階控制系統 （HCS）和現場總線控制系統（FCS）等幾種，其中DCS是融 DDC 系統、SCC 系統及整個工廠的生產管理為一體的高級控制系統，該系統克服了其他控制系統中存在的“危險集中”問題，具有較高的可靠性和實用性。但是，為了進一步適合現場的需要，DCS 也在不斷更新換代，近年來，集計算機、通信、控制三種技術為一體的第五代過程控制體系結構，即現場總線控制系統，成為國內外計算機過程控制系統一個重要的發展方向。
二、計算機控制在工業自動化的設計和應用
工業生產過程中廣泛應用了工業控制自動化技術，來實現對工業生產過程實現檢測、控制、優化、調度、管理和決策，以達到提高產品品質和產量、降低生產消耗、確保安全等目的。那么如何實現工業計算機控制呢？現在介紹設計思路如下：
（1）計算機控制系統設計的一般步驟
計算機控制系統的設計，隨被控對象、設備種類、控制方式等的不同而不同，但系統設計的基本步驟大體類似，一般包括系統設計分析、確定控制算法、系統總體設計、硬件設計、軟件設計以及系統調試等。下面分別作一些介紹。①確定控制方案：開環？閉環？單環？多環？DCC？SCC？DCS？ ②確定系統的構成方式：要求高：工控機；要求低：單回路控制器、低檔PLC或總線式工控機。③現場設備選擇：傳感器、變送器和執行器型號和類型的選擇
（2）確定控制算法
控制算法的選擇非常重要，它的好壞關系到整個控制系統的成敗。注意點：① 所選擇的控制算法是否能滿足對系統的動態過程、穩態精度和穩定性的要求。② 各種控制算法提供了一套通用的計算公式，但具體到一個控制對象上，必須有分析地選用。③ 當控制系統比較復雜時，其控制算法一般也比較復雜，使整個控制系統的實現比較困難。合理簡化，再完善。
（3）系統硬、軟件的設計
在計算機控制系統中，一些控制功能既能用硬件實現，也能用軟件實現。因此在系統設計時，硬、軟件的功能劃分應綜合考慮。硬件速度快、可減輕主機的負擔、但要增加成本；軟件可以增加控制的靈活性，減少成本，但要占用更多的主機時間。①硬件設計：包括輸入、輸出接口電路的設計，輸入、輸出通道設計和操作控制臺的設計。
要設計出硬件原理圖、印刷電路板、機架施工圖等。②軟件設計：硬件設計好了后，系統的功能主要依賴軟件。要繪制程序總體流程圖和各功能模塊流程圖，編制程序清單，編寫程序說明。
（4）系統調試
系統調試包括系統硬件、軟件分調與聯調，系統模擬調試和現場投運。調試過程往往是先分調、再聯調，有問題再回到分調，加以修改后再聯調，反復進行，直到達到設計要求為止。
（5）工業計算機系統的維護
提高計算機控制系統的可靠性和可維修性的常用方法：a 提高元器件的可靠性；b 采用冗余技術；c 采取抗干擾措施；d 采用故障診斷；e系統的恢復技術；f 軟件可靠性技術。
總之，工業計算機控制系統應用總體思想具備：①系統操作性能好，硬件和軟件要使用方便和維修方便；②可靠性高；③通用性好，便于擴充；④實時性強；⑤設計周期短、價格便宜。至于具體的系統設計和總線類型的選擇由于篇幅原因不再詳述了，感興趣的讀者可以查閱相關資料進行學習。
【關鍵詞】工業自動化；改造；應用
引 言
工業自動化作為現代先進工業科學的核心技術，是工業現代化的物質基石和重要標志。但是，褚健指出，現今我國整個裝備領域，無論是過程裝備，還是機械裝備，整體的效能都很低，高端裝備自主率低，處于產業鏈的低端。我們國家的勞動生產率低，只達到發達國家的20％~30％，甚至更低。因此，不斷的去研究和探討我國工業自動化改造、發展和戰略的方向，對我國工業化的發展有著長遠的現實意義、時代意義。作者結合我國工業現代化的實際，提出了工業自動化改造的方向，并對其技術的應用進行了探討。
1、工業自動化的改造方向
劉運昭研究指出，分布式、開放式和信息化，將會是工業自動化的發展方。設備的自動化控制依靠模擬量控制，具備記錄、匯總、分析信息與數據的功能。同時，對設備生產狀態進行全面的監督，在生產設備的操作發生意外或者參數設定不當，發生突發事件的情況下，設備具有一定的應變與緊急控制的能力，防止事故發生與造成損失。根據現在工業自動化發展現在，以及要解決的問題，工業自動化具有以下的改造方向。
1.1 未來PLC
目前，PLC正向著微型化、網絡化方向發展，結構和性能的PC化將是未來PLC發展的一個主要趨勢。現今，Ethernet技術的擴展，是控制領域一個重要的發展趨勢，Ethernet接口開始被現有的PLC生產企業向客戶提供，加大了PLC控制系統的開放性。（賀章波.我國工業自動化的發展方向.中國新技術新產品，2010，（19）：159-159.）
1.2 由DCS到FCS的發展
現場總線的FCS防線是本著分散化、全數字化的標準，并盡可能的全開放和互操作的最新工業生產控制自動化系統。現場總線技術使得監測控制設備具有了計算和通信的雙重能力，即所謂的“智能化”。同時，對信號的測量、傳輸以及控制精度的提高，都有著很大的影響，而且，也非常有利于系統、設備功能的的提高。FCS成為工業自動化改造發展的趨勢之一，它通過改變傳統控制系統的結構，采用全數字通信方式，形成了一個新型的網絡集成全分布系統，FCS具有開放式、全分布、智能化、可互操作性、適應現場環境強等特點，形成了一個從測控設備到監控計算機的實時、雙向、全數字化、多節點的通信網絡，順應了發展控制網絡的要求。
1.3 由工業控制自動化軟件到APC的發展
工業控制自動化軟件將會從人機界面向著先進控制的方向發展，即APC。現階段，APC策略主要包括：自適應控制、魯棒控制和預測控制，尤其是智能控制，它的下屬分支還包含專家系統、灰色預測、模糊控制、神經網絡等。
2、工業自動化的應用
2.1 在鍋爐機組中的應用
鍋爐設備是一個多輸入、多輸出，且相互關聯的復雜系統，對應的控制系統是一個典型的多變量、純滯后、強耦合的復雜控制系統。為了構建一個可靠的、安全的、智能隨動的工業自動化控制系統，以技術成熟的工業控制機為控制核心，采用統一的標準信號，以變送器和執行器為基礎的現場儀表，按需補充監測控制點，是保障鍋爐安全而平穩的運行基礎。同時，工業自動化控制技術在控制策略和軟件實現上，可以較好的解決多變量解耦關系以及滯后響應問題。
在工業自動化控制系統設計上，采用集中控制，但分散驅動的集散控制思想，并采用標準的多層結構進行開發，從而，實現鍋爐系統采集、存儲、監測、圖形、報表、管理、控制、保護、報警等功能的一體化。同時，整個鍋爐系統充分考慮工業自動化控制的先進性、開放性、可靠性、穩定性、安全性等原則，利用面向對象進行分析、設計的技術，將系統模塊化、集成化。因此，鍋爐系統充分體現了工業自動化的應用。
2.2 在變電站中的應用工業自動化在變電站中的應用，給變電站系統帶來了集中結構與分散結構的結合、全分散式的分布結構、通信協議的使用等結構變化，實現了對變電站內部的監控，包括數據采集及其處理、系統監視與報警、遠程通信與控制、人機交換和歷史數據記錄等；對變電站控制的實時調節，通過監控畫面對可控的自動化設備實施分合等操作控制，對可調的自動化設備實施升降等操作控制，對需要保護的自動化控制設備要進行定值的查詢和設定；變電站與計算機的互訪閉鎖，建立與控制臺計算機的互訪通信，使得控制能夠相互閉鎖等功能。
2.3 在油田中的應用對于自動化技術在整裝油田站場的應用設計，需要根據整裝油田的實際生產特點和規模，還有集輸工藝和投入、產出比率等指標全面綜合的進行考慮。
2.3.1整裝油田
集中處理站即聯合站，控制功能不宜過于強烈，控制系統的規模不宜過于太大，最好利用控制室的計算機系統進行集中的監測控制；對于大型的油田氣接轉站，若對于數據的計量有特殊的要求，可利用工業控制機或可編程序控制器(NIPLC)來完成；而對于那些工藝流程比較簡單，而且檢測控制參數又比較少的油氣田站場，最好使用小型的計算機控制系統，或者油田專用的監控裝置設備實施監測控制。
2.3.2沙漠或其他的自然條件比較惡劣的油氣田站
對于此類的油氣田站場來說，自動化控制技術的應用在配置上有著特殊的要求，要保證油氣田的接轉站和井口等處可以實現無人值守，在聯臺站內實施集中的監測控制。針對于全油田，最好使用性價比適中的SCADA系統(即監控和數據采集系統)，進行集中的監測控制與管理。
2.3.3整裝氣田
為了對油氣田進行合理的開發，科學的管理，保障和提高整個集輸系統的可靠性，保障和保護人身和設備的安全、平穩供氣和周圍環境，自動化控制系統應采用SCADA系統，實施數據采集、監視和遠程控制油氣田所歸屬的站場的工藝參數，自動化控制管理整裝油氣田統一的生產運行。
關鍵詞：網絡化控制系統 工業管理 應用
1 網絡化控制系統
1.1網絡化控制系統的概述
網絡化控制系統簡稱為NCS，網絡化控制系統是綜合自動化技術發展的必然趨勢，是控制技術、計算機技術和通信技術相結合的產物。控制系統是用來管理、控制和監測其他設備或裝置運行的系統。人類的生產活動和科學實驗活動，無不表現為過程。控制系統的最基本功能之一就是過程控制。狹義的說，過程控制是專指工業生產工程的控制，包括對離散系統的過程控制和對連續過程的控制。現代控制系統還具有狀態監控和數據采集、設定值控制以及閉環控制等功能。控制系統為了發出控制命令、設置控制量或實現閉環控制，必須從被控對象取得相應的狀態和數據，也就是說，數據采集和測量是控制的基礎。其中數據采集系統是控制系統的一部分。網絡化控制技術在工業加熱爐、工業鍋爐和電廠鍋爐濕法煙氣脫硫中起著重要性的作用。
1.2網絡化控制系統的工程應用
互聯網技術與企業以太網控制技術的結合能夠形成網絡控制模式，從而能夠實現企業內部的遠程監控、遠程管理和遠程維護，這會給企業帶來更大的經濟效益，使得各行業綜合自動化水平從集散控制技術和直接數字控制上升到一個更高的高度，即網絡化控制系統。網絡化控制系統是控制技術、計算機技術和網絡通信技術等共同發展的結晶。網絡化控制系統的工程應用就是利用NCS的系統集成技術構造整個工業企業的管理與控制一體化的綜合自動化系統。所謂系統集成就是根據工業企業的需要，適當選擇各種NCS的軟、硬件設備，經過相關人員的集成設計、安裝調試和應用開發等大量技術性工作，使集成后的系統能夠滿足工業企業對實際工業控制的要求，建立一個完整的企業綜合自動化的過程。
1.3網絡化系統的改變性
網絡化控制系統的出現，徹底改變了傳統控制工程單一控制回路信息的封閉性與信息孤島現象，使得整個系統內數據，信息的完全透明，徹底實現了整個綜合自動化系統內控制信息、管理信息的上行下達，實現企業管理控制一體化，完成系統的遠程監視與控制，實現信息化帶動工業化的目的。
2 工業管理的分類與要求
2.1生產管理追求無庫存，就是要徹底改變以超量庫存保裝車的傳統做法，變以造型為中心的推動式生產為以清理為起點的拉動式生產。實行期量流或一個流生產方式，逐步擴大看板生產品種，造型生產線實行柔性生產，生產作業計劃和生產統計應用計算機管理，大幅度地壓縮工序、在制品和成品庫存，最大限度地降低資金占用，提高生產組織管理水平。
2.2成本管理追求無浪費，就是要狠抓投入產出管理，做到少投入，多產出，優質低耗，降低成本。深入開展三級經濟核算，抓好鑄件收到率、砂芯使用率、爐料投入、鐵水產出、芯砂出芯率、造型成型率、清理合格率等環節的考核。要整頓庫房，對原材料、產成品、備品、備件等重新制定最高最低儲備限額，做到用最低的儲備滿足生產的需要，大幅度地降低消耗，減少浪費，活化資金，降低鑄件成本。
2.3 生產管理講究優化生產，就是全廠每個生產環節都要達到整體優化標準，建立起以車間主任為首，以生產工人為主體，以生產現場為中心的現場“三為”管理機制。實施生產要素一體化管理，強化現場管理和定置管理，現場工位器具標準化、改善生產現場環境，提高現場文明生產水平，使生產要素達到最佳狀態。其中也涉及提高勞動生產率，就是通過采取一系列有效措施最大限度地為企業增加效益。除加強內部管理，提高產量，提高質量，抓好技術改造外、重點是堅持以人為中心，提高人員素質素養，充分發揮人的主觀能動性。
3 應用特點
工業控制網絡作為一種特殊的網絡，直接面向生產過程，肩負著工業生產運行一線測量與控制、信息傳輸的特殊任務，并產生或引發物質或能量的運動和轉換。因此它通常應滿足強實時性、高可靠性、惡劣的工業現場環境適應性、總線供電等特殊要求和特點。目前，傳統上用于辦公室和商業領域的以太網已悄悄地進去了控制領域，且發展迅速，引人注目。作為市場上最受歡迎的通信網絡之一，以太網不僅壟斷了辦工自動化領域的網絡通信，而且在工業控制領域管理層次和控制層等中上層網絡通信中也得到了廣泛應用，并且直接向下延伸應用與工業現場設備間通信的趨勢，并成為近年來工業控制網絡新的研究熱點。
近些年來，隨著網絡技術的發展，以太網進入了控制領域,形成了新型的以太網控制網絡技術。這主要是由于工業自動化系統向分布化、智能化控制方面發展。在近十年互聯網技術飛速發展，以太網技術已經成為商業通信中的主導網絡技術。現在以太網的通信速率要比任何工業現場總線高得多，人們期望以太網也能應用到工業控制領域中，憑它的低成本、極高的通信速率、全球普及的標準，逐漸取代現有工控行業中繁多的總線系統，用太網來實現從管理層到工業現場的貫穿一致性通信。
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“4+1”安全防護體系即結構安全、本體安全、行為安全、基因安全，以及時間持續性防護。它實現工業控制系統內在安全和體系防護的有機統一。
“互聯網+”在各個領域深度滲透，廣泛推進，取得了明顯成效，但當所有設備、所有系統互聯互通以后，安全問題就至關重要。尤其在“中國制造2025”、“互聯網+”新業態下，對工業控制網絡提出了更多新的安全防護需求，新需求是推動技術創新的原動力，唯有技術創新才可解工控安全之困局。
“4+1”安全防護體系
在實現工業控制系統內在安全和體系防護的有機統一方面，匡恩網絡創新性地提出“4+1”安全防護體系，即結構安全、本體安全、行為安全、基因安全，以及時間持續性防護。結構安全和行為安全是工控安全體系的主體，是實現工控系統體系防護的關鍵因素，也是對工業控制系統進行安全改造和加固的切入點；基因安全和本體安全關系到工控安全體系的本質安全，其根本的解決之道是自主可控；持續性防護是建立長效的安全防護機制，在持續對抗中多維度保障工業控制系統及關鍵基礎設施全生命周期的安全。
怎樣做好工業控制系統安全防護？井柯建議：第一，為工業控制系統網絡融入安全基因。主要通過針對工業控制系統安全規劃設計、持續的威脅管理、安全運營以及人員培訓等方面注入到整個工業控系統生命周期中。第二，推動工業控制系統網絡安全開放平臺的建設。一方面需要開展針對工業控制系統的產品與安全產品的研發，確保產品的安全、自主、可靠；還有就需要通過信息共享、資金保障、標準、產品等共同營造健康的產業生態環境。第三，推動工業控制系統網絡安全與生產安全的融合。
三個維度保障工控安全
工控領域的企業已經開展了有針對性的研究，原有信息安全企業、研究機構和大學也在逐步開展針對工業控制系統的安全研究。
“工業控制系統為了保障業務的穩定運行，也開發了大量的安全功能，通過多點失效保障與表決機制等來保障關鍵操作，其中更多是防止誤操作對工業控制系統的影響，而功能安全所具備的失效保障的措施，在應對潛在的對外部攻擊所導致的功能失效方式也起到一定的作用。”綠盟科技專家說，“隨著工業控制系統信息化程度的加深，必然將導致工業控制系統受攻擊面的增多，融合實際的操作規程要求、融合實際的功能安全屬性、基于業務的流程與工藝的行為建模和分析，形成信息安全技術手段與業務有機融合的技術，才能在工控系統安全領域實現真正的突破。”
在談及技術創新時，劉權對《中國信息化周報》記者說：“對于創新的工控安全防護技術產品，政府機構應通過政策引導、防護指南實施、產品試點示范等工作推動創新的工控安全防護技術產品的成果轉化，以及和工控企業業務的有機結合。此外，我國諸多重點領域工控系統核心部件及相關基礎網絡組件、服務平臺多被國外產品壟斷。大部分工控系統及配套數據庫和服務器產品都來自國外，且多由國外廠商直接提供運維服務。只有加強工控基礎軟硬件研發，在芯片、操作系統、組態軟件等領域取得重大突破，才有望實現工控系統信息安全的真正破突。”
基于對工控系統安全需求的理解，結合國內工控安全的規范要求及國外相關標準內容，綠盟科技提出從技術、管理和運行三個維度來保障工業控制系統安全。三個保障維度主要包含：網絡邊界防護、安全縱深防護、安全運行管理和安全管理制度要求等幾個方面，融合了技術、管理和運行的要求來保障工業控制系統的安全。綠盟科技工控安全專家對《中國信息化周報》記者說：“結合工業控制系統運行階段的特點，我們提出三個能力建設，包含從上線前的安全檢測、安全能力部署、安全運行三個階段，覆蓋工業控制系統運行周期的安全保障。”
實現信息安全風險的動態管理
啟明星辰集團在2014年4月成立了貫穿前、中、后場的統一協調、有效溝通、直接面向客戶需求的工控安全特別任務組，支撐石油煉化、煙草、軍工、先進制造、軌道交通、電力、鋼鐵、石油、煤炭等各行業客戶的工控安全需求。
關鍵詞:電氣設備 自動化控制 應用
中圖分類號:TP27 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)08(a)-0131-01
1 PLC簡介
PLC(Programmable logic Controller)是可編程序控制器的縮寫,是以微處理器為基礎,綜合了計算機、通信、互聯網以及自動控制技術而開發的一種工業控制裝置。起源于20世紀70年代,并成功在汽車工業中投入使用,到了20世紀90年代隨著PLC的處理速度、運算和控制功能的不斷商品化,使其不斷地向電氣—儀表—計算機控制一體化前進。到目前為止,基于PLC技術作用在產品的生產和應用中,以集散控制系統(DCS)和現場總線控制系統(FCS)為主要控制系統形式。在未來,基于PLC技術的控制系統將不僅僅是一個基層系統,更是一種開放式、新型全分布式 的控制系統;同時以智能傳感、計算機控制、數字通訊等為主要內容的綜合性技術。它將成為自動化技術發展的熱點和前沿技術。
2 PLC在電氣自動化控制中的應用
隨著PLC功能的不斷提高,PLC幾乎可以完成電氣設備控制領域的所有任務。很多情況下,PLC可以取代工業控制計算機作為主控器來完成復雜的電氣設備自動控制任務。PLC主要可以分成兩種,一個是箱體式,一個是模塊式,兩者的結構組成基本一樣,箱體式PLC由一塊CPU板、I/O板、內存塊、電源及顯示面板等幾部分構成,根據CPU的性能可以對其進行型號分類,規格的判定又可以依照I/0點數劃分。對模塊式PIE,其組成部分包括,CPU模塊,內存,電源,I/O模塊、底板或者機架等。不管PLC的類型是什么結構的,都是歸類于總線式開放型結構之下的,它的I/O的作用能夠依照客戶需求實現擴展與組合。PLC在電氣設備自動化控制中主要表現出以下特點:可靠性高,抗干擾能力強;功能完善,實用性強;易學易懂,應用普遍;維護方便,容易改造;體積小,重量輕,能耗低等。PLC在電氣設備中主要具有以下一些功能:開關量的邏輯控制、運動控制、模擬量控制、過程控制、數據處理、通信聯網等。
PLC的功能非常強大,應用也非常廣泛,但是在電氣自動化系統中,主要應用于三個領域:第一個是PLC可編程控制器在數控系統中的應用,在傳統的數控系統控制里有很多控制方法,但是PLC可編程控制器的出現還是立即引起了行業的廣泛關注。PLC可編程控制器的使用使得數控系統在控制時定位更加準確,而且控制起來也更加方便。第二個是可編程控制器在交通控制系統中的應用,在交通系統中,可編程控制器主要用于信號燈的控制,也可以用于整個交通系統總線的控制。PLC可編程控制器在交通系統中的應用,大大提高了交通系統的工作效率,在交通越來越擁堵的今天顯得尤其重要,尤其是人工智能的應用,使得交通的電子監控更加完善,也更加高效,這使得交通監督工作量大大減少。由于類似電子監控的智能化設備使用,也使得整個交通管理更加規范化,一旦違反交通規則,肯定會被監控到。第三個是PLC可編程控制器在中央空調中的應用,中央空調有三種控制方法,即在早期所使用的繼電器、直接數字以及如今的可編程控制器控制。前兩種方法因為其自身的一些缺陷,已經越來越少,尤其是繼電器。而PLC可編程控制器具有很高的可靠性,抗干擾性也很強,維護也很方便,這使得PLC應用前景更加光明。
下面具體介紹一種PLC在電氣自動化控制中的應用:PLC應用在機床電氣控制上,可以解釋如下,作為一種通用加工機床其將協同控制機械、液壓、電氣實現一體化,是一種比較典型的機械行為。它的液壓和電氣的時間配合的控制方面,容易出現故障,故障情況多樣,排除故障較難。在機床的電氣控制中使用PLC并且靈活掌握,可以充分替代過去使用電器、接觸器作為主體的機床的控制裝備。詳細了解并且有效運用可靠地PLC,掌握其精準的時間控制能力對其進行改造,實時顯示各主體設備的狀態變化及故障報警畫面,組成控制、監管相結合的一體化系統,這樣可以獲得理想的效果。這種新型的直流調速自動化系統,主要包括開發一套由高壓開關柜、整流變壓器、電樞整流柜、司機控制臺、PLC柜、低壓配電柜和上位監視機等部分構成新的全數字自動化副井提升電控系統,運用直流電動機,將整套PLC控制信號操車設備進行更換。因為在設置硬件電路的時候,幾乎都是使用特別大規模的集成電路,它不僅使用較少的元器件,并且整體結構比較簡單,容易產生故障的位置少,具有安全可靠的特點。硬件使用的模塊化結構是和總線相連的,控制算法以及系統控制利用軟件完成呈現出較強的購置性,這樣就能實現功能的開發,使應用更為方便。
3 PLC在電氣自動化控制中的應用趨勢
在未來,電氣設備制造出更多品種的產品,設計創造更多符合實際應用的規格,不斷完善人機界面,發展優良的通訊設備這樣才能夠更好地符合各種電氣設備自動化控制場景的要求,PLC這種新型技術目前的發展趨勢之一就包括實現以及其他工業控制計算機組網所形成的大型的PLC電氣設備控制系統。現在PLC的適用范圍就很廣,包括在計算機的散熱控制系統DCS(Distributed Control System)中的廣泛應用,PLC的優勢有很多,可靠性強,響應速度快,高智能化特點,網絡布局廣,繼承密度大等多種優點。
4 結語
電氣設備自動控制采用PLC控制后,大大簡化了復雜的繼電器邏輯,提高了系統可靠性,也一定程度上優化了結構,降低了成本。而且PLC的使用和維修都很方便,具有電氣知識的人員很快就能勝任操作及維護的工作。多方面的優勢和特點為PLC在工業控制系統的推廣提供了一種的借鑒模式。
參考文獻
[1]史國生．電氣控制與可編程控制器技術[M]．北京:化學工業出版社,2003．
關鍵詞:工業 自動化 儀表 使用
中圖分類號:TH86 文獻標識碼:A 文章編號:1007-9416(2011)03-0014-01
要實現生產裝置的過程自動化,在設計過程中就要考慮合理的控制方案、也要選擇正確的測量方法,根據工況條件及工藝數據,正確地選擇自動化儀表。在儀表施工過程中也要合理的選擇儀表的取壓點的位置。還有各種參數的整定。以上這些過程中必須嚴格遵循各種標準、規范。
1、工業自動化儀表的發展
目前,隨著信息化時代的到來,計算機技術、網絡技術、自動化儀表等高、新技術的發展,工業自動化儀表領域的拓寬。技術得到了更新。從模擬儀表技術步入了智能和數字化技術領域.幾十年來在自動化儀表的發展過程中,工業生產過程由簡單到復雜、規模由小到大。至今,已有各種各樣的工業生產過程生產出多種多樣的產品滿足當今社會的需求。為能滿足工業過程的需要近50年來,自動化儀表從氣動到電動儀表,從現場就地控制到中央控制室控制,從儀表屏上操作到計算機操作,從模擬信號到數字信號。數字儀表的出現對總線發展起了很重要的作用。總線是指從控制室連接到現場設備的雙向串行數字通信總線。自動化儀表現場如圖1所示。
2、現場總線和傳統的DCS/PLC的關系
現場總線已經歷了二十幾年的發展。它是再DCS/PLC基礎上的新技術。它很多方面繼承了DCS/PLC成熟技術。例如,在人機界面操作站、編程組態、熱備冗余思想和方法、遠程I/O、變送器和閥門定位器等儀表的兩線制供電、本安防暴等方面。現場總線最深刻的改變是現場設備的數字化、智能化和網絡化。其次它們的系統結構也產生了較大的變化。DCS及FCS如圖2所示。
目前,工業控制自動化技術是運用控制理論、儀器儀表、計算機和其它信息技術。對工業生產過程實現檢測、控制、優化、調度、管理和決策,達到增加產量、提高質量、降低消耗、確保安全等目標的綜合性技術。我國目前自控技術有了很大的發展。我國工業控制儀表自動化的發展道路大多是引進成套設備的同時進行消化吸收,然后進行二次開發和應用。儀表從以前的氣動到電動、模擬到數字、分散到集中。DCS歷經了初創(1975-1980)、成熟(1980-1985)、發展(1985以后),幾個發展時期。現階段其以可靠性、控制功能的完善、豐富的控制算法、方便的組態軟件及擴展等諸多優點,已成為控制系統的主流。現在各國有100多個生產廠家在生產,主要以美國、日本、德國等。我國的浙大中控和北京和利時也是國內的知名品牌。PLC以其結構緊湊、功能簡單、迅速、可靠性高、價格低等優點得到了迅速的發展。目前PLC與DCS相互滲透、相互融合、相互競爭。PLC與DCS功能的整合,PLC逐漸成為占自動化裝置及過程控制系統市場最大占有率的產品。
參考文獻
[1] 柯艷明.測控儀表系統的CAN總線通信方案[J].山西電子技術,2007,(2):29-31.
【關鍵詞】 現場總線；通信技術；工業控制
一、現場總線的概念
按照國際電工委員會（IEC）61158標準的定義，現場總線是應用在制造過程區域現場安裝與控制室內自動裝置之間的串行、多點通信、數字式的數據總線。它是將自動化最低層的現場控制器和現場智能儀表設備互連的實時控制通信網絡，它遵循ISO開放系統互連參考模型的部分或全部通信協議。因為工業控制現場的環境比較復雜，對于現場裝置、智能儀表以及通信網絡的各種干擾也是多方面的，而工業控制現場對于控制的實時性要求很高。因此決定了現場網絡總線有不同于一般總線的特點。現場總線技術可以促進現場儀表的智能化、控制系統的開放化、控制功能的智能化，符合工業控制系統領域的技術發展趨勢。
二、現場總線控制系統的結構
現場總線控制系統是應用在現場層的一種全新的分布式控制系統，除了控制單元以外還包括人機接口/終端、執行器、傳感器和各種復雜的驅動系統，此外智能傳感器測量轉換器、驅動系統和控制設備的使用正在逐漸增加。由于不同的自動化層對通信系統的要求也大不相同，因此使用按照層劃分的不同層的子系統的組合要比使用單個通用總線更適合。我們根據不同的自動化層的要求，使用了不同的通信系統如圖1所示。
其中，現場總線系統作為工廠數字通信網絡的最底層——現場層，實現了生產過程現場設備裝置之間的互聯互通，并使生產過程的控制與更高的管理層緊密連接在一起。現場總線控制系統中的輸入輸出節點雖然有許多不同的類型，但在應用中最常用的是24V直流的2線、3線傳感器或機械觸點，適合于直接安裝在現場。另一個節點是端子式節點，獨立的輸入/輸出端子塊安裝在DIN導軌上，并連接著一個總線耦合器。該總線直流耦合器是連接總線的網關。這種類型的節點是開放式的結構，其防護等級為IP20，它必須安裝在機箱中。端子式輸入/輸出系統包含有許多種開關量與模擬量輸入/輸出模塊，以及串行通訊、高速計數與監控模塊。端子式輸入/輸出系統可以獨立使用也可以結合使用。而節點地址連接一個輔助電源，該電源用于驅動電磁閥和其他的電器設備。通過將輔助電器與總線電源分開可以極大地降低在總線信號中的噪音。另外大部分總線節點可以診斷出電器設備中的短路狀態并且報告給主控器，即使發生短路也不會影響整個系統的通訊。普通傳感器等現場裝置可以通過輸入輸出模塊連接到現場總線系統工程中，也可以單獨裝入總線通訊接口，連接到總線系統中。采用現場總線的最大優點是提高了現場級的設備診斷、配置功能以及網絡的管理和維護。
三、現場總線系統控制的特點
現場總線系統是一種全分布式、全開放性和全數字的系統，解決了分布式控制系統的不足。在采用現場控制系統的生產控制系統中，用于生產管理的局域網能夠與用于自動控制的現場總線網絡緊密連接，為企業提供了全面的解決方案。它作為一種數字化的串行網絡，具有良好的抗干擾能力，大大的提高了控制系統的可靠性，并且現場總線儀表可以擺脫傳統儀表功能單一的制約，可以在一個儀表中集成更多功能，做成集成運算、控制、檢測為一體的變送控制器，實現多回路，多變量的控制。現場總線儀表具有較強的運算能力和通信能力，提高了對于各種參數、信號的處理能力，并能夠提供運行控制信息，便于人員更好的掌握設備的運行生產狀況。
現場總線不僅是一種通信技術，它實際上融入了智能化現場儀表、計算機網絡和開放系統互連等技術的精髓所有這些特點使得以現場總線為技術基礎的FCS相對于傳統DCS系統具有巨大的優越性：系統結構大大簡化，成本降低；現場設備自治性加強，系統性能全面提高；提高了信號傳輸的可靠性和精度；真正實現全分散的控制網絡；用戶始終擁有系統集成權。
參考文獻
【關鍵詞】自動化控制；plc；發展趨勢
0 引言
自動化控制是一種通過利用控制理論、儀器儀表、計算機和其他信息實現對生產過程的檢測、控制、優化、調度和管理。在自動化的控制下能夠達到增加產量、提高產品質量、降低消耗、提高產品安全性的目的。自動化控制是現代控制領域中最重要的一項技術，對提高生產效率具有重要意義，在科學水平不斷進步的今天，自動化控制技術打上科技進步的列車，呈現快速發展的態勢。
1 plc技術在自動化控制中的重要地位
自動化控制技術自20世紀發展以來，其發展速度越來越快，對自動化控制技術的發展具有重要的推動作用。自動化控制技術主要包含三個層析，按照自下而上的順序可以分為基礎自動化、過程自動化和管理自動化。在自動化控制技術中，較為核心的部分就是基礎自動化和過程自動化。在傳統的自動化系統中，plc和dcs在基礎自動化中占據核心地位，而管理自動化和過程自動化由計算機和小型機組成。在自動化控制領域中，80%的plc在i/0少于128點的小型系統中應用較為廣泛，且80%的plc應用在20個梯形圖指令中就可以將問題解決[1]。從應用的觀點來看，這一統計數據向我們展示了傳統plc自動化控制領域中的重要作用，對滿足工業控制簡單實用、成本低廉、穩定可靠的要求具有重要意義，從這一面來看，plc在控制領域占有穩固的地位，從其發展至今不會輕易退出其發展的舞臺。plc技術之所以有如此重要的作用，與plc產品追求密不可分。plc在其發展中根據自身技術和產品發展的需求為基本，同時與新數字技術和新信息技術緊密結合，且在推廣應用過程中采用的是iec61131國際標準，編程的語言較為校準，傳統的編程語言可以體現在現代的軟件中，plc的體系結構、控制任務和控制要求等多方的軟件描述進行了改造[2]。從1990年以來，plc在自動化控制領域的核心地位仍是巋然不動。
2 傳統plc與現代plc之間的區別
傳統plc技術與現代plc技術之間的差別主要體現在cpu模塊、軟件模型等幾方面。從硬件來看，傳統plc技術cpu模塊只有一塊，儲存器的容量有限，在100kb以下，i/0以開關量為主，運算速度上，傳統plc掃描時間更長，一般為幾十至幾百ms，背線總線采用的是傳統的低速系統總線。而現代plc的cpu模塊不再局限于一塊，可以多塊cpu模塊，儲存器的容量較大，且可以根據實際需要進行配置，i/0有高低速開關量、模擬量和其他不同類型的信號，運算速度較快，可以達到0.2ms，背板總線采用的是高速背板總線或與低速串行總線并存。從軟件方面來看，傳統plc技術采用的是符合iec61131.3軟件模型且可以運行，編程語言上采用的是較為靈活且通用的編程語言，如c、c+等，操作系統上，采用的是基于pc的實施商用時鐘；現代plc軟件模型采用的是符合iec61131.3軟件模型，在編程語言上，采用的是iec61131.3模型標準編程語言，操作系統的掃描方式采用了時間驅動和事件驅動，且可以按照程序功能設置不同的掃描周期[3]。從技術層面上，傳統plc與現代plc之間的區別根本上體現在軟件模型的不同。現代plc軟件模型在完整地接觸編程語言以外的全部內容上表現較為出色，使現代plc突破了傳統plc的硬件體系結構，使得現代plc技術簡單實用、成本低廉、穩定可靠的特點更加突出，其應用范圍也較為廣泛。
3 現代plc的應用以及展望
3.1 現代plc的應用范圍
由于現代突破了傳統plc的硬件體系結構，其簡單實用、成本低廉、穩定可靠的特點更加突出，因此在自動化領域受到廣泛的親睞，成為了現代工業自動化領域中的主導力量。從應用范圍上看，plc的應用范圍主要開關量的邏輯控制、運動控制、模擬量控制、過程量控制、數據處理、聯網通信6種。開關量的邏輯控制，plc可以借助邏輯控制和順序控制來替代繼電器，因此，plc在開關量邏輯控制方面應用最為廣泛。運動控制在機床、機器人。裝配機械等方面運用較為廣泛。模擬量控制，因plc技術具有可以將流量、溫度等模擬量數值轉換為數字值的功能，如此一來，就可以實現cpu處理控制和由轉換模塊實現模擬量控制。過程控制，由于多路模擬量控制和i/o模塊，這樣就可以實
現閉環控制。數據處理，由于plc具有強大的運算和處理能力，在數據采集、分析和處理中具有強大的優勢。聯網通信，由于plc的連接功能較完善，不同系統之間可以實現聯網通信、數據信息共享和交換，從而形成多級分布式控制系統[4]。
3.2 現代plc的應用應注意的問題
plc所處的環境溫度具有一定的限制，一般處于0℃至50℃之間，因此在安裝plc的時候，要注意與發熱量較大設備上[5]。如果plc所安裝部位的溫度突破了其極限，則有可能造成控制失效，甚至出現嚴重的后果。由于plc的溫度范圍較小，所以在應用plc時，要確保plc安裝于較大空間內，且空間內的通風散熱效果較為理想，使plc的各個基本單元和擴展單元之間的間隔要在30.5mm以上。開關柜上面的通風百葉窗，可有可無，但是如果環境溫度處于50℃以上，那么就需要采取措施，如安裝風扇來使通風效果增強，進而降低溫度，確保plc能夠正常工作。plc工作環境的濕度也需要進行控制，要控制在85%以內，對凝露現象也要注意控制，以避免其絕緣性遭到破壞。plc工作環境要保持平穩狀態，不能出現強烈振動現象，為保證plc工作環境的穩定性，可以采取一些減震措施。plc工作電源選擇上，應選用直流穩壓電源，從而保證plc反饋信息的準確性，提高plc工作的可靠性。
3.3 自動化控制器件plc展望
隨著網絡技術的快速發展，plc技術也趁著網絡技術發展的東風乘風破浪，在plc技術上逐漸形成了pac技術。在工業控制技術的發展中，自動化控制器件由最初的plc控制，發展到pc控制，再由傳統plc控制轉向現代plc技術和pac技術。plc技術的發展使其在自動化市場中的地位更加牢固。而在plc技術基礎上發展起來的pac技術以其異型和異構系統之間數據相互交換共享的優勢，成為未來自動化控制的主要發展趨勢。
4 結語
plc自動化控制技術是科技發展的必然結果，自20世紀90年代以來，plc技術歷經多個發展階段，不斷使自動化控制技術得到優化，在自動化控制領域應用也日益廣泛，相信在未來plc控制技術會更加完善，使工業自動化水平提升到更高的平臺。
【參考文獻】
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[2]李樹彬.淺談plc控制技術在工業自動化中的應用[j].機電信息，2011（30）：121-123.
[3]張波.論plc技術在工業控制系統中的應用[j].吉林省經濟管理干部學院學報，2011（05）：76-77.
[4]葉曉暉.plc在電氣自動化中的應用現狀及發展前景概述[j].中國新技術新產品，2009（15）：125-127.
