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工业控制系统的网络化发展

文章来源:不详 作者:佚名 访问次数:


该文章讲述了工业控制系统的网络化发展的电路原理和应用
【摘要】介绍了工业控制系统网络化发展前景,综述了嵌入式系统在工业控制网络中的应用,OPCDX标准在多种工业以太网专题">工业以太网中的应用,以及无线局域网与工业控制网络的结合等工业控制系统网络化进程中的热点问题。

[关键词] 工业控制系统;嵌入式系统;OPCDX;无线局域网[中图分类号]TP393 [文献标识码]A [文章编号]1000-0682(2004)01-0010-04

1 引言

随着计算机技术、通信技术和控制技术的发展,传统的工业控制领域正经历着一场前所未有的变革,开始向网络化方向发展。控制系统的结构从最初的CCS(计算机集中控制系统),到第二代的DCS(分散控制系统),发展到现在流行的FCS(现场总线控制系统)[1]。对诸如图像、语音信号等大数据量、高速率传输的要求,又催生了当前在商业领域风靡的以太网与控制网络的结合。这股工业控制系统网络化浪潮又将诸如嵌入式技术、多标准工业控制网络互联、无线技术等多种当今流行技术融合进来,从而拓展了工业控制领域的发展空间,带来新的发展机遇。

2 嵌入式技术在工业控制网络中的应用

2.1 嵌入式技术·

嵌入式系统是指以应用为中心,以计算机技术为基础,软件硬件可剪裁,适合应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。它主要由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户应用软件等部分组成,用于实现对其它设备的控制、监视和管理等功能[2]。

自嵌入式技术出现以来,其发展大致经历了四个阶段,第一阶段是以单芯片为核心的可编程控制器形式的系统;第二阶段是以嵌入式CPU为基础、以简单操作系统为核心的嵌入式系统;第三阶段是以嵌入式操作系统为标志的嵌入式系统;第四阶段是以Internet为标志的嵌入式系统[3]。嵌入式系统的核心部件是各种类型的嵌入式处理器。嵌入式系统的软件经历了两个发展阶段,一是主要以汇编语言编制成的软件,二是嵌入式实时操作系统RTOS。而以VxWorks、Nucleus、Windows CE等为代表的嵌入式实时操作系统现在已在嵌入式系统中占据了主流软件的地位。

2.2 嵌入式技术在工业控制网络中的应用现状与优势

随着现场总线技术的发展,尤其是工业以太网专题">工业以太网的日渐兴起,将网络功能与嵌入式系统结合,使诸如变送器、执行器等终端设备具备网络功能,使现场设备能够直接上网成为一种必然趋势。目前实现嵌入式控制设备连网的方案有:

(1)将一个小的WEB服务器作为RTOS(嵌入式实时多任务操作系统)的一部分,使现场设备具有WEB功能。

(2)采用高速微处理器,如DSP等,在单片机系统上实现WEB功能。

(3)片上系统集成SOC(System On Chip)是当前电子技术发展热点,也是嵌入式系统发展的一种最新形式[4]。

由于技术的可行性和广阔的发展前景,很多公司和机构已经开始进行这方面的研究工作,并推出了相关产品。美国GE公司将以太网接口做在保护装置中,GE--HARRIS公司推出了带双以太网接口的D95测控单元装置,ABB也推出了带以太网接口的间隔控制器R580[5]。美国Connect One公司、Philips公司、emWare公司、TASKING公司和国内的P&S公司等均提供基于Internet的Device-Networking的软件、固件(Firmware)和硬件产品[6]。OPT022公司应用嵌入式Intemet技术,研制开发了“以太网I/O系统”一SNAPEthernetI/O系统,通过Intemet对分布在现场的I/0进行访问,从而实现对远程设备的监测和
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