电气自动化的发展

　　一、电气自动化的发展现状

　　1.平台开放式发展。(1)IEC61131 国际标准使得编程接口标准化。现阶段,世界上众多 PLC 厂商生产的近四百种 PLC 产品,在编程语言和表达方式上迥异。 为了使 IEC61131 标准 适用于不同的 PLC 产品,又能为 PLC 制造厂商所接受和支持,IEC61131-3 规定了二大类编 程语言即文本化编程语言和图形化编程语言。 前者包括指令清单语 言(IL)和结构化文本语言 (ST);后者则有梯形图语言(LD)和功能块图语言(FBD)。在标准的文本中没有把顺序功能图 (SFC)单独列入编程语言,而是将它在公用元素中予以规范。不论在文本化语言中,或者在图 形化语言中,都可以运用 SFC 的概念、句法和语法。结构化的编程方式使得程序更易管理, 也提高了代码的使用效率,缩短了程序编程的周期。 (2)Windows 正成为事实上的工控标准平 台。微软的技术如 Windows NT、Windows CE 和 Internet Explore 已经正在成为工业控制 的标准平台、语言和规范。PC 和网络技术已经在商业和企业管理中得到普及。在工业自动 化领域,基于 PC 的人机界面已经成为主流,基于 PC 的控制系统以其灵活性和易于集成的特 点正在被更多的用户所采纳。

　　2.现场总线和分布式控制系统的应用。 随着 DCS 在企业实践中的应用,其缺点日益突出。 主要表现在:(1)DCS 是一种数字-模拟混合系统,DCS 现场仪表仍为传统模拟仪表,可靠性差, 安装维护成本高;(2)互换性差,各大厂商之间没有统一的协议标准,使用与维修困难;(3)价格 昂贵。信息技术的飞速发展推动了自动化系统结构的变革,逐步形成了以网络集成自动化系 统为基础的信息系统,于是,现场总线技术应运而生。现场总线控制系统在设计更具目的性, 它是工厂底层设备之间的通信网络,为底层设备信息及生产过程信息集成提供了通信平台。 对于不同的间隔可以有不同的功能,这样可以根据间隔的不同情况进行设计。工厂底层应用 现场总线技术实现从管理层到自动化底层的数据存取,现场总线的介质访问控制方式可满足 工业控制网络的要求。和 DCS 相比,除了具有节省安装费用、节约材料、可靠性高、组态灵 活等优点外,还可以节省大量控制电缆,节约投资和安装维护工作量,从而降低成本。

　　3.IT 技术与电气自动化。PC、客户机/服务器体系结构、以网和 Internet 技术引发了电 气自动化的一次又一次革命。正是市场的需求驱动着自动化和 IT 平台的融合,电子商务的普 及将加速着这一过程。信息技术对工业世界的渗透来自于两个独立的方向:一是从管理层纵 向的渗透。企业的业务数据处理系统要对当前生产过程的数据进行实时的存取;另一方面信 息技术横向扩展到自动化的设备、机器和系统中。信息技术已渗透到产品所有的层面,不仅 包括传感器和执行器,而且包括控制器和仪表。Internet/Intranet 技术和多媒体技术在自动化 领域有着广泛的应用前景。 企业的管理层利用标准的浏览器可以存取企业的财务、 人事等管 理数据,也可以对当前生产过程的动态画面进行监控,在第一时间了解最全面和准确的生产 信息。虚拟现实技术和视频处理技术的应用,将对未来的自动化产品,如人机界面和设备维护 系统的设计产生直接的影响。信息技术革命的原动力是微电子和微处理器的发展,随着微电 子和微处理器技术应用的增加,原本定义明确的设备界线,如 PLC、控制设备和控制系统变的 模糊了。相对应的软件结构、通讯能力及易于使用和统一的组态环境变得重要了。软件的重 要性在不断提高。

　　二、电气自动化的发展策略

　　1.采用统一的系统开发平台。 统一的系统开发平台应当可以支持一个逢动化项目周期中 的设计、实施和测试、调试和开机、运行及维护等各个阶段和环节,这样可以大大降低从设 计到完成的时间和费用。 统一的系统开发平台还应满足用户另一个重要需求即开发平台独立

　　于最终的运行平台。根据项目的特点和最终用户的需求决定将统一的运行代码不载到硬件 PLC、 基于 WindowsNT 的软件 PLC、 嵌入式 NT 系统还是基于 WindowsCE 的控制系统中。 在这方面,基于 PC 的自动化产品满足了以上需求。

　　2.通用的网络结构。一个成功的自动化系统离不开通用的网络结构。任何企业的网络结 构对于设备控制、监督系统、企业管理系统之间的数据通讯畅通无阻必须予以保证。数据添 加和整理工作结束后,要对中心管理机和其他通讯管理机进行网络通讯配置,以便系统能够 协调工作,传送正确数据。虚拟现实技术和视频处理技术的应用,将对未来的自动化产品产生 直接的影响。

　　3.标准化的程序接口。成功的自动化系统的另一个重要因素在于标准化的程序接口。基 于 Microsoft 的标准和技术,如 Windows2000、OPC、ActiveX 和 WindowsCE,减少了工程 时间和费用,方便了自动化系统和办公系统的数据交换与共享。 在与企业的 MES 系统、 ERP 系统连接时,基于 PC 平台的自动化解决方案意义非同寻常。 使用 WindowsNT/Windows2000 作为操作系统,使用 TCP/IP 作为办公环境的通讯标准,PC 可以在自动控制和管理平台之间建 立一种最好的接口。标准化的程序接口还保证了不同厂家的软硬件产品的交换,不需担心它 们之间的通讯问题。

　　4.采用统一的系统开发平台 一个统一的开放平台对系统的设计和使用有着十分重要的作用，至少这个平台可以支持一个自动化项目的设计和使用，在每个运行环节可以起到积极的作用，这样，不仅可以减少设备的消耗和使用成本，还能提高设备的利用率。统一的系统开发平台还应满足用户另一个重要需求即开发平****立于最终的运行平台。根据项目的实际情况和客户的具体要求来运行代码，将代码下载到硬件PLC、基于Windows NT的软件PLC、嵌入式NT系统还是基于Windows CE的控制系统中。这方面，现代计算机技术还是可以满足这些要求的。

　　5. 网络结构的架设 网络构建对促进自动化系统的发展是有积极意义的，而对于一个成功完整的自动化系统来说，网络的构建也是非常重要的，整个企业的网络结构要保证现场控制设备、计算机监督系统、企业管理系统之间的信息交流和数据传递是畅通无阻的。企业上级管理可以利用Internet/Intranet对进行现场设备运行监督。现代社会已经进入了网络化时代，无论选择那种通信主线，所用的网络结构必须可以实现办公自动化环境到控制级直至元件级的整个系统范围内的通讯。而且，网络中还包含了数据编辑、系统安全等各个方面，可以成长为全集成化的自动化系统。

　　6.标准化的程序接口 一个合格的电气化系统的另外一个关键因素在于有一个标准化的程序接口。我们根据现代Microsoft的标准和技术，如Windows2000、OPC、ActiveX和Win-dows CE的发展和运用，不仅缩短了工作时间和降低了工作费用，还便捷了办公室自动化系统中各个数据和信息的交流共享。在与企业的MES系统、ERP系统连接时，计算机技术的平台自动化可以帮助问题的解决。使用WindowsNT/2000作为操作系统，还能实现办公环境的标准化，计算机可以在电气化管理和系统平台之间建立接口。标准化的程序接口还保证了不同程序之间的通讯问题，是电气自动化未来发展的主要结构。

　　参考文献：

　　自动控制原理教学的探索与实践，《高等工程教育研究》1996年 第2期

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