在工業自動化領域，PLC和工控機這兩類控制設備到底區別在哪？
一、概述
在工(gong)業(ye)自動化(hua)領域，PLC和工(gong)控機是(shi)(shi)人們(men)(men)不得(de)不提的兩(liang)類控制設(she)備，它們(men)(men)是(shi)(shi)大多數(shu)自動化(hua)系統(tong)的基礎(chu)設(she)備。PLC和工(gong)控機的最(zui)新技術發(fa)展是(shi)(shi)工(gong)程師對設(she)備應用性能要(yao)求的完美體現：控制器的硬(ying)件標(biao)準化(hua)，以及用戶的各種(zhong)控制要(yao)求通過軟(ruan)件來進(jin)行改變(bian)。
PLC就(jiu)是一種(zhong)利用計(ji)算(suan)機原理為(wei)順序控制(zhi)專(zhuan)門設計(ji)的(de)、通用的(de)、使用方(fang)便的(de)裝置。它采用了專(zhuan)用設計(ji)的(de)硬件，而使用性能都是通過控制(zhi)程(cheng)序來確(que)定的(de)。
工控(kong)機(ji)則是利(li)用了個人計算機(ji)的(de)PCI總(zong)線和(he)PC/104總(zong)線、采用功能板卡(ka)擴展控(kong)制(zhi)I/O點來(lai)實現計算機(ji)控(kong)制(zhi)的(de)一種方(fang)便的(de)控(kong)制(zhi)設備(bei)。它具(ju)有工業現場應用特性，同時又極大地利(li)用了PC機(ji)的(de)軟件環境，用戶可以方(fang)便地選擇各(ge)制(zhi)造商提供的(de)產品。
PLC和(he)工(gong)控(kong)機(ji)(ji)目(mu)前(qian)的技術(shu)發(fa)展水(shui)(shui)平已大大超過其(qi)出現時技術(shu)水(shui)(shui)平，并(bing)各自定位在(zai)(zai)(zai)不同的層面。PLC適合低(di)成本自動(dong)化(hua)項目(mu)和(he)作為大型(xing)DCS系(xi)統(tong)(tong)(tong)的I/O站(zhan)，工(gong)控(kong)機(ji)(ji)在(zai)(zai)(zai)中(zhong)規模小范圍(wei)自動(dong)化(hua)工(gong)程中(zhong)有很好的性能價格(ge)比，當然這種定位也不是絕對的。據預(yu)測，2000年我國工(gong)業自動(dong)化(hua)的市場規模達170億(yi)至207億(yi)人民幣(bi)，其(qi)中(zhong)工(gong)控(kong)機(ji)(ji)占(zhan)40億(yi)左右(you)、PLC占(zhan)30億(yi)左右(you)，再加上(shang)DCS系(xi)統(tong)(tong)(tong)、FCS系(xi)統(tong)(tong)(tong)和(he)NCC系(xi)統(tong)(tong)(tong)（占(zhan)60億(yi)）中(zhong)使用(yong)的PLC和(he)工(gong)控(kong)機(ji)(ji)，可(ke)以看出其(qi)在(zai)(zai)(zai)工(gong)業自動(dong)化(hua)領域(yu)(yu)中(zhong)舉足輕重的作用(yong)。這兩(liang)類(lei)控(kong)制(zhi)設備在(zai)(zai)(zai)各領域(yu)(yu)的自動(dong)化(hua)中(zhong)扮演(yan)了不可(ke)缺少的角色。圖1給出了某(mou)自來水(shui)(shui)廠工(gong)業控(kong)制(zhi)系(xi)統(tong)(tong)(tong)的典型(xing)結構(gou)圖，其(qi)中(zhong)采用(yong)了PLC作為I/O控(kong)制(zhi)站(zhan)、工(gong)控(kong)機(ji)(ji)作為監控(kong)機(ji)(ji)。
圖(tu)1 工業控制系統的典型結構(gou)圖(tu)
目前，PLC的(de)主流(liu)廠商(shang)(shang)有A-B、Siemens和Modicon等(deng)(deng)。工控機的(de)主流(liu)廠商(shang)(shang)有上海康(kang)泰(tai)克、北京康(kang)拓和研華、艾訊等(deng)(deng)。
PLC和(he)(he)工(gong)(gong)(gong)控機在(zai)其技術發(fa)(fa)展的(de)歷程中(zhong)，為了適合工(gong)(gong)(gong)業(ye)現場(chang)應(ying)用的(de)需要(yao)和(he)(he)用戶二次開發(fa)(fa)的(de)需要(yao)，都積極地發(fa)(fa)展高(gao)可靠性、網絡(luo)化(hua)和(he)(he)高(gao)性能的(de)用戶開發(fa)(fa)軟件方面的(de)技術性能。以(yi)下(xia)將重點(dian)介紹PLC和(he)(he)工(gong)(gong)(gong)控機在(zai)硬件、軟件和(he)(he)網絡(luo)方面技術應(ying)用現狀(zhuang)和(he)(he)發(fa)(fa)展趨勢(shi)。
二、PLC和工控機的硬件技術現狀和發展
PLC和工(gong)控(kong)機(ji)的(de)最終用戶(hu)為冶金、采礦(kuang)、水泥(ni)、石油、化工(gong)、電力、機(ji)械制造(zao)、汽車、裝卸、造(zao)紙、紡織、環保等行業，其主要的(de)用途為：
1、順序控制
順序控制是應用最(zui)廣(guang)泛的領域，它(ta)包(bao)括單機(ji)(ji)(ji)控制、多(duo)機(ji)(ji)(ji)群控制、自(zi)動(dong)生(sheng)產線控制，如(ru)注塑機(ji)(ji)(ji)、印刷機(ji)(ji)(ji)械、訂(ding)書機(ji)(ji)(ji)械、切紙機(ji)(ji)(ji)械、組合(he)機(ji)(ji)(ji)床(chuang)、磨床(chuang)、裝配機(ji)(ji)(ji)械、包(bao)裝生(sheng)產、電鍍流水線和電梯控制等。
2、運動控制
應(ying)用(yong)在(zai)電力拖動系統或伺服電機的單軸或多軸位置控制。
3、過程控制
采(cai)用(yong)模(mo)擬量模(mo)塊(kuai)能控制物理(li)參數，例如溫度(du)(du)、壓力、速度(du)(du)和流(liu)量等(deng)，并提(ti)供PID等(deng)閉(bi)環控制的功能。
4、數據處理
可以支持數控(kong)機床(chuang)的控(kong)制(zhi)和管理、多(duo)軸控(kong)制(zhi)等。
由(you)于自動化(hua)系統(tong)的要求(qiu)日益提高，傳統(tong)的提供(gong)I/O點服務的PLC和工(gong)控機(ji)(ji)已經(jing)無法滿足復雜的工(gong)藝要求(qiu)。因此(ci)，PLC和工(gong)控機(ji)(ji)在(zai)硬件系統(tong)上有了根本的變化(hua)。
PLC系統在模塊上的(de)技(ji)術發展(zhan)有：
1、處理器模塊
配備大容量內存，為滿(man)足實(shi)時(shi)控(kong)制(zhi)的要求而優化設計(ji)，除了一(yi)般的I/O掃(sao)描(miao)和控(kong)制(zhi)、遠(yuan)程數據(ju)交換外(wai)，支(zhi)持大型的集(ji)成控(kong)制(zhi)、通訊、并行運算、處(chu)理(li)器(qi)獨立后臺程序(xu)和處(chu)理(li)器(qi)輸入中(zhong)斷等功能。如A-B公(gong)司的ControlLogix處(chu)理(li)器(qi)模(mo)塊在它的內核中(zhong)設計(ji)有通信功能，借助于它的無源數據(ju)總線(xian)，系(xi)統的瓶頸(jing)得(de)以消除。這(zhe)種靈活的結構允許(xu)多個處(chu)理(li)器(qi)、網絡以及I/O在一(yi)個機架中(zhong)搭配使(shi)用而沒有限制(zhi)。
2、信息協處理(li)器(qi)模塊
讀取主(zhu)處理器(qi)的數(shu)據表和狀態文件，或通過高級(ji)語言程(cheng)序(xu)將數(shu)據寫入(ru)主(zhu)處理器(qi)，程(cheng)序(xu)可以(yi)在(zai)實(shi)時多任務環境下以(yi)及獨立于PLC處理器(qi)的方法，單獨在(zai)協(xie)處理器(qi)中運行。
3、高級語(yu)言(yan)協處理器(qi)
通過C和Basic的接口來進行(xing)復雜的計算和算法實現。
4、網絡適配模塊
在現場總線與處理器(qi)之(zhi)間提供通訊接口(kou)，以便PLC處理器(qi)和I/O模塊進(jin)行(xing)遠程(cheng)的(de)數據交換。
5、具有特(te)殊(shu)功能的I/O模(mo)塊
如(ru)A-B公(gong)司在其(qi)產品中提(ti)供了智能變送器模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)、溫度控制(zhi)模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)、稱重(zhong)模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)、開(kai)環速度控制(zhi)模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)、塑料制(zhi)造模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)、力(li)矩控制(zhi)模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)、絕對編碼模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)、可組態(tai)流量計(ji)模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)、電流同步模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)等。這(zhe)些模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)的設計(ji)考(kao)慮了特殊(shu)行業(ye)的需要，使(shi)得復雜的控制(zhi)功能以模(mo)(mo)塊(kuai)(kuai)(kuai)(kuai)化的方式得以解決，提(ti)高了可靠性和專業(ye)水平。
同樣(yang)，工(gong)(gong)控(kong)機(ji)也從(cong)I/O板卡的(de)基礎上飛(fei)速向(xiang)前發展，大規模集成電(dian)(dian)路和計算機(ji)本身的(de)革命(ming)性發展給工(gong)(gong)控(kong)機(ji)提(ti)供了(le)(le)舞臺。工(gong)(gong)控(kong)機(ji)系列產(chan)品(pin)除了(le)(le)全系列的(de)I/O板卡外，還發展了(le)(le)一體化工(gong)(gong)作站(zhan)、帶電(dian)(dian)子盤的(de)工(gong)(gong)控(kong)機(ji)、遠程RTU、適用(yong)(yong)(yong)于儀(yi)表行業(ye)的(de)微型工(gong)(gong)控(kong)機(ji)、適用(yong)(yong)(yong)于視頻和多媒體行業(ye)的(de)工(gong)(gong)控(kong)機(ji)、適用(yong)(yong)(yong)于通(tong)訊行業(ye)的(de)帶監(jian)控(kong)液(ye)晶屏的(de)工(gong)(gong)控(kong)機(ji)、與PLC合(he)一的(de)特殊(shu)工(gong)(gong)控(kong)機(ji)以(yi)及防爆型工(gong)(gong)控(kong)機(ji)。
工(gong)(gong)業現場的(de)(de)(de)應用(yong)環(huan)境要(yao)(yao)求PLC和(he)(he)工(gong)(gong)控(kong)機具有(you)很(hen)高(gao)的(de)(de)(de)可(ke)靠(kao)性(xing)(xing)，而可(ke)靠(kao)性(xing)(xing)是(shi)(shi)靠(kao)電(dian)(dian)(dian)磁(ci)兼容(rong)特性(xing)(xing)（EMC）和(he)(he)容(rong)錯(cuo)技(ji)術來保(bao)證的(de)(de)(de)。PLC和(he)(he)工(gong)(gong)控(kong)機要(yao)(yao)經過嚴(yan)格的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)磁(ci)兼容(rong)檢(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)，如輻射敏感度(du)檢(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)、諧(xie)波(bo)/電(dian)(dian)(dian)壓波(bo)動/電(dian)(dian)(dian)壓驟降檢(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)、靜電(dian)(dian)(dian)/快(kuai)速脈沖/雷擊檢(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)、電(dian)(dian)(dian)磁(ci)干(gan)擾(rao)檢(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)等。EMC保(bao)證了(le)設(she)(she)備(bei)在本質上(shang)的(de)(de)(de)抗干(gan)擾(rao)特性(xing)(xing)。但(dan)是(shi)(shi)，要(yao)(yao)保(bao)證控(kong)制(zhi)設(she)(she)備(bei)不(bu)出(chu)故(gu)障是(shi)(shi)不(bu)可(ke)能(neng)的(de)(de)(de)。因此，采用(yong)容(rong)錯(cuo)設(she)(she)計的(de)(de)(de)系(xi)統對要(yao)(yao)求不(bu)能(neng)停機、不(bu)能(neng)失控(kong)的(de)(de)(de)高(gao)可(ke)靠(kao)系(xi)統是(shi)(shi)十分重要(yao)(yao)的(de)(de)(de)。目前(qian)重要(yao)(yao)的(de)(de)(de)容(rong)錯(cuo)設(she)(she)計技(ji)術有(you)Watchdog和(he)(he)雙機熱備(bei)（包(bao)括主(zhu)機、模塊和(he)(he)通訊介質的(de)(de)(de)熱備(bei)）。熱備(bei)系(xi)統的(de)(de)(de)工(gong)(gong)作對用(yong)戶來說是(shi)(shi)透明的(de)(de)(de)：即當故(gu)障發生時，所有(you)對故(gu)障點的(de)(de)(de)切(qie)除(chu)和(he)(he)數據的(de)(de)(de)備(bei)份都(dou)是(shi)(shi)在最短的(de)(de)(de)控(kong)制(zhi)周(zhou)期(qi)內自(zi)動完成的(de)(de)(de)。此項技(ji)術的(de)(de)(de)完成包(bao)括了(le)設(she)(she)備(bei)硬件和(he)(he)軟件二個方面(mian)。圖2給出(chu)了(le)PLC雙機冗(rong)余系(xi)統的(de)(de)(de)結構。
圖2 PLC雙機冗余系統結構
三、PLC和工控機的軟件特性
PLC、工(gong)控(kong)(kong)(kong)(kong)機和(he)現場總線為工(gong)業(ye)自動(dong)化(hua)(hua)提供了(le)很好(hao)的(de)底層控(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)硬件(jian)(jian)(jian)基(ji)礎。隨著軟(ruan)(ruan)件(jian)(jian)(jian)技術的(de)迅(xun)猛發展，控(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)軟(ruan)(ruan)件(jian)(jian)(jian)不再是(shi)單調的(de)數(shu)(shu)字和(he)菜單操(cao)作界面，而(er)(er)是(shi)圖形化(hua)(hua)的(de)人機交互工(gong)具。好(hao)的(de)工(gong)控(kong)(kong)(kong)(kong)軟(ruan)(ruan)件(jian)(jian)(jian)包括了(le)從底層的(de)數(shu)(shu)據(ju)采集(ji)、數(shu)(shu)據(ju)庫、控(kong)(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)邏輯運算(suan)到高層的(de)人機圖形界面(MMI)。這里，我們從工(gong)控(kong)(kong)(kong)(kong)軟(ruan)(ruan)件(jian)(jian)(jian)體系結(jie)構而(er)(er)不是(shi)個別軟(ruan)(ruan)件(jian)(jian)(jian)功能的(de)角度介紹PLC和(he)工(gong)控(kong)(kong)(kong)(kong)機的(de)應用軟(ruan)(ruan)件(jian)(jian)(jian)應該具備的(de)特性。
微軟為(wei)制(zhi)造(zao)業的(de)分布式網絡(luo)結構提出了一個(ge)功(gong)能強大的(de)概念，它包括了企業資源(yuan)規劃(hua)（ERP）和(he)制(zhi)造(zao)資源(yuan)規劃(hua)（MRP）的(de)主要功(gong)能、控制(zhi)、人機界面(mian)與(yu)數據采集和(he)監(jian)控（SCADA）、制(zhi)造(zao)執(zhi)行系統（MES）、批量控制(zhi)與(yu)設備界面(mian)等，但它們同時增加(jia)了用戶成本以及(ji)共享數據的(de)難度。
因此，在(zai)1998年(nian)，微軟(ruan)(ruan)(ruan)公(gong)司引入了Windows分(fen)布式(shi)互(hu)連網絡應用的(de)(de)概念，簡稱Windows DNA。它是(shi)在(zai)企業(ye)(ye)內(nei)將各種商業(ye)(ye)應用軟(ruan)(ruan)(ruan)件進(jin)行無(wu)縫連接的(de)(de)一種結(jie)構。這(zhe)種結(jie)構可以使制造(zao)業(ye)(ye)的(de)(de)軟(ruan)(ruan)(ruan)件開發(fa)商開發(fa)出強壯的(de)(de)、具有多種特性的(de)(de)產品，并(bing)使最終用戶(hu)將其各自(zi)獨立的(de)(de)制造(zao)和商業(ye)(ye)軟(ruan)(ruan)(ruan)件應用集(ji)成到一個數字神經系統(tong)中去(qu)。
各個控制(zhi)設備生產廠家如羅克韋爾自(zi)動化公司，通過其產品和(he)與(yu)(yu)微(wei)軟(ruan)(ruan)的(de)合作，正在(zai)將Windows DNA結(jie)構引入制(zhi)造業。這(zhe)些公司在(zai)制(zhi)造業軟(ruan)(ruan)件開發(fa)過程中具有自(zi)己的(de)策(ce)略(lve)框(kuang)架，如羅克韋爾互聯網應(ying)用結(jie)構，或稱RNA，就是(shi)與(yu)(yu)微(wei)軟(ruan)(ruan)提出的(de)為企業定(ding)義的(de)DNA結(jie)構緊密(mi)平行的(de)一種。
建立(li)在(zai)微軟的(de)(de)Windows NT和Windows 9X操(cao)作(zuo)系(xi)統和用戶(hu)接(jie)(jie)受(shou)的(de)(de)微軟Office套件、微軟BackOffice工具的(de)(de)基礎(chu)上，微軟公司(si)于1998年引入了DNA結(jie)(jie)構。Windows DNA立(li)刻(ke)被采納為連接(jie)(jie)在(zai)一個單獨的(de)(de)企業分布式大系(xi)統中多(duo)種產品的(de)(de)策略結(jie)(jie)構。
DNA包含了傳統(tong)(tong)的計算機系(xi)統(tong)(tong)并允許(xu)組(zu)成可變(bian)結(jie)構的Client/Sever系(xi)統(tong)(tong)，該系(xi)統(tong)(tong)可以提高技術等級以及進(jin)行應用革新。Windows DNA的關鍵元素包括工具(ju)、集成存(cun)儲、商務過程、用戶界面和(he)導航。
更詳細地說，DNA具有如下(xia)特征：
- 公共的操作系統和網絡；
- 公共數據訪問；
- BackOffice工具和服務；
- 公共的應用底層結構；
- 與微軟的Office應用集成；
- 強有力的開發工具；
- 可遺傳的系統集成工具；
正如微(wei)軟(ruan)定義的(de)(de)那樣，制造業的(de)(de)Windows DNA包含了(le)企(qi)業資源規(gui)劃/制造資源規(gui)劃，控(kong)制(不論其為分(fen)布(bu)式、基于(yu)PC的(de)(de)或PLC)、人(ren)機接口和SCADA，制造執行(xing)系(xi)統、批處理和設備接口。沒有制造業的(de)(de)DNA，那么在這些應(ying)用功能(neng)之間(jian)的(de)(de)鴻(hong)溝(gou)只能(neng)由(you)用戶(hu)界面和驅動設備來填補。這將(jiang)會使(shi)業主系(xi)統的(de)(de)成本增加，并(bing)且由(you)于(yu)數據(ju)格式問題而很(hen)難共享數據(ju)。
早在80年代中(zhong)期，羅(luo)克韋(wei)爾自動(dong)化在其CIM版本中(zhong)首先確定了將工廠(chang)底層與上(shang)位(wei)計算機系統(tong)連接的需(xu)求。但是，直到現(xian)在實(shi)現(xian)以上(shang)概念(nian)的軟件(jian)和硬件(jian)的核心技術才成熟，它們包括商(shang)業方(fang)面(mian)的應用如(ru)數據(ju)采集和監控(kong)(kong)(kong)、人機界面(mian)（HMI）、批量控(kong)(kong)(kong)制（Batch）、MES、ERP接口、基(ji)于PC總線的控(kong)(kong)(kong)制和通訊。
以RNA結構為例，它包(bao)括(kuo)了：
1、操作系統平臺
包括了(le)從最(zui)早的(de)(de)Win3.1環境(jing)的(de)(de)人機(ji)界(jie)面和編程軟(ruan)(ruan)件到(dao)Windows NT開發全功(gong)能人機(ji)界(jie)面。隨著Windows CE的(de)(de)到(dao)來，一些公司正計劃提(ti)供基于(yu)CE的(de)(de)全套(tao)的(de)(de)PLC編程、人機(ji)界(jie)面和控(kong)制軟(ruan)(ruan)件。
2、COM和(he)DCOM
建(jian)立(li)COM（組件(jian)對象模型(xing)）和(he)(he)DCOM（分布式組件(jian)對象模型(xing)）使得(de)產品(pin)具(ju)有互操作(zuo)性(xing)、擴(kuo)展性(xing)和(he)(he)靈活性(xing)。COM與其(qi)它工控(kong)軟(ruan)(ruan)(ruan)(ruan)件(jian)產品(pin)的(de)(de)結合增加(jia)了提供(gong)集成套(tao)裝軟(ruan)(ruan)(ruan)(ruan)件(jian)（ProcessPak和(he)(he)ControlPak）的(de)(de)能力，還增加(jia)了各獨立(li)軟(ruan)(ruan)(ruan)(ruan)件(jian)的(de)(de)模塊化程度和(he)(he)促進某公司產品(pin)與其(qi)它廠家(jia)產品(pin)的(de)(de)集成能力。例如(ru)，羅(luo)克韋爾軟(ruan)(ruan)(ruan)(ruan)件(jian)RS SQL是一個數據(ju)(ju)登入和(he)(he)傳送處理的(de)(de)系(xi)(xi)統，采用COM技術提供(gong)連接(jie)控(kong)制(zhi)(zhi)系(xi)(xi)統和(he)(he)企(qi)業數據(ju)(ju)庫系(xi)(xi)統的(de)(de)雙向聯系(xi)(xi)，是支持制(zhi)(zhi)造業DNA數據(ju)(ju)庫環境的(de)(de)版本。
3、Visual Basic的應用
微軟認為VB是在(zai)DNA框架內(nei)實現內(nei)部集成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)關鍵技術。VBA為DNA結構提供了(le)三大(da)益處，首先，它(ta)(ta)為最終用(yong)(yong)戶提供不需要(yao)學習(xi)特定語言而能編制自(zi)己的(de)(de)(de)(de)(de)實際應用(yong)(yong)程(cheng)序的(de)(de)(de)(de)(de)標準方(fang)法；其次(ci)，VBA提供了(le)多個應用(yong)(yong)間(jian)共享數據或集成(cheng)功能的(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)法，例如，它(ta)(ta)允許人機界(jie)面軟件可以(yi)利用(yong)(yong)微軟的(de)(de)(de)(de)(de)Excel表格的(de)(de)(de)(de)(de)功能，這是一個系統模型公司的(de)(de)(de)(de)(de)產(chan)品(pin)，具有計算功能和(he)生產(chan)計劃功能；最后，最終用(yong)(yong)戶如將內(nei)嵌VBA產(chan)品(pin)集成(cheng)到基于DNA的(de)(de)(de)(de)(de)制造信(xin)息系統，它(ta)(ta)能夠(gou)使(shi)目前工(gong)(gong)業(ye)界(jie)眾(zhong)多使(shi)用(yong)(yong)VB作為系統快速開發工(gong)(gong)具的(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)(gong)程(cheng)師們提升其軟件產(chan)品(pin)。
4、ActiveX
ActiveX技(ji)術(shu)的(de)(de)應用日益(yi)廣泛，許多廠商(shang)推出(chu)的(de)(de)產(chan)(chan)品都支持ActiveX。羅克韋爾軟件(jian)公司(si)首先為制造工(gong)業的(de)(de)應用軟件(jian)引入了ActiveX技(ji)術(shu)，并(bing)且是(shi)第(di)一個(ge)授權的(de)(de)軟件(jian)開發商(shang)，同(tong)時能將VBA嵌(qian)入到(dao)核心產(chan)(chan)品中去。
5、OPC－過(guo)程控制OLE
DDE是(shi)微(wei)軟為front-office應(ying)用(yong)開發的(de)共(gong)享(xiang)小量相對不(bu)變的(de)數據(ju)的(de)技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)。與DDE不(bu)同(tong)，過程(cheng)控(kong)制(zhi)OLE技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)面向制(zhi)造(zao)環境的(de)控(kong)制(zhi)性(xing)(xing)(xing)能、結構和(he)可靠(kao)性(xing)(xing)(xing)而(er)設(she)計。微(wei)軟的(de)制(zhi)造(zao)業(ye)DNA確定了設(she)備、控(kong)制(zhi)應(ying)用(yong)和(he)商業(ye)應(ying)用(yong)間(jian)應(ying)該具有(you)開放(fang)性(xing)(xing)(xing)和(he)互操(cao)作性(xing)(xing)(xing)接(jie)口特征（OPC）。羅克韋爾(er)是(shi)OPC組織制(zhi)定者和(he)主(zhu)要開發者。OPC負責建(jian)立(li)基于COM技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)的(de)應(ying)用(yong)規范，它允許所有(you)的(de)應(ying)用(yong)程(cheng)序采用(yong)同(tong)樣的(de)基于COM技(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)的(de)接(jie)口去訪問數據(ju)，簡化了數據(ju)的(de)采集和(he)共(gong)享(xiang)方法。
根據以上要求采用(yong)了(le)制(zhi)造業(ye)DNA的(de)許多(duo)技術后，羅(luo)克韋(wei)爾還(huan)提(ti)供面向(xiang)企(qi)(qi)業(ye)和工(gong)業(ye)的(de)集成軟件包，如用(yong)于批量控制(zhi)的(de)RSBatch、RSView32、RSLogix等可用(yong)于對(dui)功能框(kuang)圖進行(xing)編(bian)程。它(ta)們也利用(yong)COM集成、VBA和OPC為應用(yong)間提(ti)供互操作性和與企(qi)(qi)業(ye)的(de)其它(ta)層連接。控制(zhi)軟件包還(huan)為連接I/O、PC總線的(de)控制(zhi)、編(bian)程、VBA和COM對(dui)象提(ti)供相同的(de)互操作性。
制造業信息技(ji)術(shu)的(de)(de)最(zui)高境界是采用(yong)(yong)無縫連接(jie)、投資有(you)(you)效、規模(mo)靈活和(he)兼顧未來的(de)(de)發(fa)展(zhan)的(de)(de)思想并在企業內共(gong)享從工(gong)廠(chang)底層采集的(de)(de)數據(ju)。RNA的(de)(de)技(ji)術(shu)保(bao)證了其(qi)用(yong)(yong)戶(hu)用(yong)(yong)他(ta)們的(de)(de)現有(you)(you)軟件去(qu)實現基于DNA的(de)(de)環境。只有(you)(you)當企業能夠(gou)得到足夠(gou)的(de)(de)信息以制定更好的(de)(de)決(jue)策(ce)、將其(qi)供應(ying)渠(qu)道和(he)運作結合起來，才能使其(qi)整個系統更接(jie)近用(yong)(yong)戶(hu)。雖然計算機硬件和(he)網絡技(ji)術(shu)已有(you)(you)很(hen)大發(fa)展(zhan)，在軟件領域仍還有(you)(you)很(hen)多的(de)(de)工(gong)作要做。
四、PLC和工控機的網絡特性
現(xian)(xian)(xian)場(chang)總線(xian)技術是工(gong)業自動化(hua)最深(shen)刻變革之一。PLC和(he)工(gong)控(kong)(kong)機采用(yong)現(xian)(xian)(xian)場(chang)總線(xian)后可(ke)方便地作為I/O站和(he)監控(kong)(kong)站連接在DCS系統中。現(xian)(xian)(xian)場(chang)總線(xian)是一種取(qu)代4～20mA標準，用(yong)于連接智能現(xian)(xian)(xian)場(chang)設備和(he)控(kong)(kong)制設備的雙向數字通訊技術，現(xian)(xian)(xian)場(chang)總線(xian)具有開放性(xing)和(he)互(hu)操作性(xing)，它使(shi)得一些(xie)控(kong)(kong)制功能下移到現(xian)(xian)(xian)場(chang)設備中。
現(xian)場總線還可以(yi)處理復雜的(de)事(shi)情：本質安全、危(wei)險場合、多變量的(de)過程以(yi)及法規要求嚴格的(de)環境。PLC和工控機采(cai)用現(xian)場總線有以(yi)下益處：
1、互操作性
互操作性(xing)定義為在沒有(you)任(ren)何功能損失的條件下，不同(tong)廠家(jia)的多(duo)個(ge)設備可以工作在一個(ge)系統(tong)中(zhong)，互操作性(xing)允(yun)許(xu)工廠工程師可在相(xiang)同(tong)的現(xian)場(chang)總線中(zhong)集成不同(tong)廠家(jia)的設備，也(ye)允(yun)許(xu)工程師用別的廠家(jia)的設備來替換一臺現(xian)場(chang)總線設備。
2、更低的安裝費用
現場總線(xian)(xian)將極大地降低(di)工(gong)廠(chang)最初的(de)(de)費(fei)用(yong)(yong)，包括簡(jian)化(hua)(hua)接線(xian)(xian)、更少的(de)(de)接線(xian)(xian)端子排和簡(jian)化(hua)(hua)了(le)(le)的(de)(de)儀表選型。此外(wai)，減少的(de)(de)費(fei)用(yong)(yong)還有：簡(jian)化(hua)(hua)了(le)(le)圖紙、簡(jian)化(hua)(hua)了(le)(le)控制(zhi)(zhi)系(xi)統的(de)(de)工(gong)程實施、減少了(le)(le)用(yong)(yong)于(yu)連線(xian)(xian)、接線(xian)(xian)柜(ju)和接線(xian)(xian)盒的(de)(de)費(fei)用(yong)(yong)。通過把控制(zhi)(zhi)功能(neng)轉移(yi)到現場，控制(zhi)(zhi)系(xi)統的(de)(de)費(fei)用(yong)(yong)也降低(di)了(le)(le)：減少了(le)(le)DCS所需的(de)(de)空間，減少了(le)(le)控制(zhi)(zhi)系(xi)統的(de)(de)I/O點數，減少了(le)(le)機柜(ju)的(de)(de)空間和I/O接線(xian)(xian)端子排。現場總線(xian)(xian)將能(neng)提供(gong)在線(xian)(xian)的(de)(de)遠方數字通訊，可用(yong)(yong)來實現更快的(de)(de)調試、更快的(de)(de)診斷(duan)，降低(di)安裝和調試設(she)備的(de)(de)人工(gong)費(fei)用(yong)(yong)。
3、更低的維護費用
現(xian)場總線(xian)將擴大操作(zuo)人員觀察整(zheng)個過程的(de)視角(jiao)，這樣(yang)，可(ke)以方便和有效(xiao)地進行維(wei)護和過程管(guan)理，加快查(cha)找和消除(chu)故障的(de)速度。現(xian)場總線(xian)可(ke)以實現(xian)在線(xian)診斷，更方便的(de)標(biao)定和預(yu)測維(wei)護性。
4、改進性能
隨著控制(zhi)功能從DCS轉移(yi)到單獨的控制(zhi)回(hui)路(lu)，由于(yu)就(jiu)地控制(zhi)更快，更準(zhun)確，系統(tong)的集(ji)成度和可(ke)靠性也增加了(le)。現場總線還(huan)能充分(fen)利用具(ju)有多傳感器設備的優點，因為(wei)在一對導線上允許(xu)多個信息(xi)流動。
由于現(xian)場(chang)總線(xian)使得更容(rong)易從現(xian)場(chang)獲取設備信息(xi)，工(gong)廠操作員和(he)管理人(ren)員能夠對其過程進(jin)行更嚴格(ge)的控制(zhi)，從而改(gai)進(jin)性能、增加(jia)過程的可(ke)用性和(he)一致性。
現場總線不僅是(shi)一種(zhong)信號(hao)通訊(xun)(xun)協(xie)議，還是(shi)一種(zhong)全新的控制過程(cheng)的方法。目前，在PLC和工(gong)控中(zhong)使用的主流現場總線協(xie)議有西(xi)門(men)子的ProfiBus，羅克韋(wei)爾(er)自動(dong)(dong)化(hua)(hua)的ControlNet和DeviceNet以及基(ji)金會現場總線FF等。以下以ControlNet和DeviceNet為例介紹工(gong)業自動(dong)(dong)化(hua)(hua)中(zhong)的網絡體系結構和通訊(xun)(xun)技術。
控(kong)制(zhi)網(wang)（ControlNet）是(shi)近年(nian)來(lai)推出(chu)的(de)一(yi)種(zhong)新(xin)的(de)面向控(kong)制(zhi)層的(de)實(shi)時(shi)性現場總線網(wang)絡(luo)(luo)，在同一(yi)物理介質(zhi)鏈路上(shang)提(ti)供時(shi)間關鍵性I/O數據和報文數據，包括程序(xu)的(de)上(shang)載/下載，組態數據和點(dian)對點(dian)的(de)報文傳(chuan)遞等通訊支(zhi)持，是(shi)具有高度確定性、可重(zhong)復的(de)高速控(kong)制(zhi)和數據采集的(de)網(wang)絡(luo)(luo)，I/O性能和端(duan)到端(duan)通訊性能都較傳(chuan)統(tong)網(wang)絡(luo)(luo)有較大提(ti)高。
ControlNet是基于生產者(zhe)/消(xiao)費者(zhe)（Producer/ Consumer）模式(shi)的(de)網(wang)絡(luo)，允許在同(tong)一鏈路上(shang)有多個主控制(zhi)器共存，支(zhi)持輸入數據或點(dian)對點(dian)信(xin)息的(de)多路發(fa)送，大大減(jian)少了(le)網(wang)絡(luo)上(shang)的(de)交通量(liang)，提高了(le)網(wang)絡(luo)效率和網(wang)絡(luo)性能(neng)。
ControlNet 是高度確(que)(que)定(ding)性(xing)、可(ke)重復的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)網(wang)絡(luo)(luo)。所(suo)謂確(que)(que)定(ding)性(xing)就是預見(jian)數據(ju)(ju)何時(shi)能(neng)夠可(ke)靠(kao)傳(chuan)(chuan)輸(shu)到目標的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)力(li)，而可(ke)重復性(xing)則(ze)是指數據(ju)(ju)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)傳(chuan)(chuan)輸(shu)時(shi)間(jian)不受網(wang)絡(luo)(luo)節(jie)點添加/刪除情況或(huo)(huo)網(wang)絡(luo)(luo)繁(fan)忙狀況影(ying)響而保持恒定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)力(li)。在(zai)實際應用中(zhong)，通(tong)(tong)過網(wang)絡(luo)(luo)組態時(shi)選擇性(xing)設定(ding)有(you)計劃I/O分(fen)組或(huo)(huo)互(hu)鎖(suo)(suo)時(shi)間(jian)，這些(xie)要(yao)(yao)(yao)求(qiu)能(neng)得到更進一步的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)保證。因(yin)此(ci)，ControlNet非常適(shi)用于一些(xie)控(kong)制(zhi)(zhi)關系(xi)有(you)復雜關聯，要(yao)(yao)(yao)求(qiu)控(kong)制(zhi)(zhi)信(xin)息同(tong)步、協調實時(shi)控(kong)制(zhi)(zhi)、數據(ju)(ju)傳(chuan)(chuan)輸(shu)速度要(yao)(yao)(yao)求(qiu)較高的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)應用場合。如協同(tong)工作(zuo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)驅動(dong)系(xi)統，焊接(jie)控(kong)制(zhi)(zhi)，運動(dong)控(kong)制(zhi)(zhi)，視覺(jue)系(xi)統，復雜的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)批次控(kong)制(zhi)(zhi)，有(you)大量數據(ju)(ju)傳(chuan)(chuan)送要(yao)(yao)(yao)求(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)過程(cheng)控(kong)制(zhi)(zhi)系(xi)統，有(you)多(duo)個(ge)(ge)控(kong)制(zhi)(zhi)器和人機界面(mian)共(gong)存的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)系(xi)統等(deng)。對(dui)于有(you)多(duo)個(ge)(ge)基于PC的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)控(kong)制(zhi)(zhi)器之間(jian)，不同(tong)PLC之間(jian)或(huo)(huo)PLC和DCS之間(jian)存在(zai)通(tong)(tong)訊(xun)(xun)要(yao)(yao)(yao)求(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)場合， ControlNet非常適(shi)用。 ControlNet允許多(duo)個(ge)(ge)各(ge)自(zi)擁有(you)自(zi)己獨立或(huo)(huo)共(gong)享的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)I/O的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)控(kong)制(zhi)(zhi)器之間(jian)相互(hu)通(tong)(tong)訊(xun)(xun)或(huo)(huo)以靈活的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)互(hu)鎖(suo)(suo)方式組織。由于其突出的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)實時(shi)性(xing)、確(que)(que)定(ding)性(xing)、可(ke)選的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)本征安(an)全(quan)等(deng)特(te)性(xing)，越(yue)來越(yue)多(duo)地應用于過程(cheng)控(kong)制(zhi)(zhi)等(deng)要(yao)(yao)(yao)求(qiu)較高的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)應用場合。
ControlNet是開放的(de)(de)(de)(de)現場總線(xian)，截止1999年底在(zai)全世界范圍內已經擁有包括Rockwell Autom-ation、ABB、Honeywell等近70家著名廠商組(zu)(zu)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)成(cheng)員單位，由(you)獨立(li)國際(ji)組(zu)(zu)織——控制網國際(ji)（ControlNet International）負責管理，該組(zu)(zu)織旨在(zai)維護和(he)發(fa)行ControlNet技術(shu)規范，管理成(cheng)員單位的(de)(de)(de)(de)共(gong)同(tong)的(de)(de)(de)(de)市場推廣工作。同(tong)時提供各個廠商產品(pin)之間的(de)(de)(de)(de)一(yi)致性和(he)互操作性測試(shi)服(fu)務，保證 ControlNet的(de)(de)(de)(de)開放性。
控制(zhi)網(wang)的(de)(de)通(tong)(tong)訊(xun)(xun)是基于一(yi)種(zhong)全新的(de)(de)通(tong)(tong)訊(xun)(xun)模式(shi)：生產(chan)者/消費者通(tong)(tong)訊(xun)(xun)模式(shi)。工業控制(zhi)要求(qiu)控制(zhi)網(wang)絡(luo)(luo)(luo)提(ti)供(gong)越(yue)來越(yue)高(gao)的(de)(de)生產(chan)率、更高(gao)的(de)(de)系統性(xing)(xing)能(neng)，同(tong)時(shi)又提(ti)供(gong)確(que)定性(xing)(xing)的(de)(de)、可(ke)重復的(de)(de)、可(ke)估(gu)計的(de)(de)設(she)備間(jian)通(tong)(tong)訊(xun)(xun)。單純提(ti)高(gao)波特率或單純提(ti)高(gao)協議效率，都(dou)不能(neng)從根本上(shang)解(jie)決問題。傳(chuan)統的(de)(de)網(wang)絡(luo)(luo)(luo)通(tong)(tong)訊(xun)(xun)模型是源/目(mu)(mu)的(de)(de)型或者稱(cheng)點(dian)(dian)到(dao)點(dian)(dian)的(de)(de)通(tong)(tong)訊(xun)(xun)方式(shi)，這種(zhong)方式(shi)的(de)(de)優點(dian)(dian)是通(tong)(tong)訊(xun)(xun)的(de)(de)內容和(he)(he)形式(shi)都(dou)十分(fen)明確(que)，在傳(chuan)送的(de)(de)報文(wen)中都(dou)包含(han)了(le)(le)明確(que)的(de)(de)源和(he)(he)地址信息，但是在源/目(mu)(mu)的(de)(de)網(wang)絡(luo)(luo)(luo)模式(shi)下，當同(tong)一(yi)數據源上(shang)的(de)(de)數據向(xiang)網(wang)絡(luo)(luo)(luo)上(shang)其(qi)它多個節(jie)(jie)點(dian)(dian)發送數據時(shi)，必須經過多次(ci)才能(neng)實現，這就(jiu)大大增加了(le)(le)網(wang)絡(luo)(luo)(luo)的(de)(de)負擔，降(jiang)低了(le)(le)通(tong)(tong)訊(xun)(xun)的(de)(de)效率。另外(wai)，由于數據到(dao)達不同(tong)網(wang)絡(luo)(luo)(luo)節(jie)(jie)點(dian)(dian)的(de)(de)時(shi)間(jian)可(ke)能(neng)因網(wang)絡(luo)(luo)(luo)上(shang)節(jie)(jie)點(dian)(dian)數目(mu)(mu)的(de)(de)不同(tong)而變化，不同(tong)節(jie)(jie)點(dian)(dian)之(zhi)間(jian)的(de)(de)同(tong)步(bu)就(jiu)變得(de)困難，通(tong)(tong)訊(xun)(xun)的(de)(de)實時(shi)性(xing)(xing)不能(neng)得(de)到(dao)保障。
不同于以往的(de)(de)通訊模式，生(sheng)產者(zhe)(zhe)/消(xiao)費者(zhe)(zhe)模式允(yun)許(xu)網絡(luo)上的(de)(de)不同節(jie)點同時存取(qu)同一個(ge)(ge)源(yuan)(yuan)的(de)(de)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)據(ju)。在生(sheng)產者(zhe)(zhe)/消(xiao)費者(zhe)(zhe)模式下，數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)據(ju)被分(fen)配一個(ge)(ge)唯(wei)一的(de)(de)標識，根據(ju)具(ju)體的(de)(de)標識，網絡(luo)上多(duo)個(ge)(ge)不同的(de)(de)節(jie)點可(ke)以接收到來自同一發送(song)(song)者(zhe)(zhe)的(de)(de)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)據(ju)，其(qi)結(jie)果是，數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)據(ju)的(de)(de)傳輸(shu)更(geng)為(wei)經濟，每個(ge)(ge)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)據(ju)源(yuan)(yuan)一次性把數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)據(ju)發送(song)(song)到網絡(luo)，其(qi)它節(jie)點選擇性的(de)(de)收取(qu)這(zhe)些數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)據(ju)，不浪費帶(dai)寬，提(ti)(ti)高(gao)了(le)系(xi)統生(sheng)產率(lv)，通訊效率(lv)提(ti)(ti)高(gao)，數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)據(ju)只(zhi)須產生(sheng)一次，不管有多(duo)少個(ge)(ge)節(jie)點需要(yao)接收這(zhe)個(ge)(ge)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)據(ju)。數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)據(ju)經過同樣的(de)(de)時間傳送(song)(song)到不同的(de)(de)節(jie)點，可(ke)以實現通訊的(de)(de)精確同步(bu)。
DeviceNet是一種(zhong)用于連接(jie)工業設備(如限位(wei)開關、光電傳(chuan)感器(qi)(qi)、閥(fa)門、電動機啟動器(qi)(qi)、過程傳(chuan)感器(qi)(qi)、條型碼讀入器(qi)(qi)、變頻器(qi)(qi)、屏幕顯示(shi)和操作界面等)與(yu)網絡的現場總線(xian)，其特點是成本低、開發容易、支持的廠家多并且不需要昂貴的連接(jie)線(xian)路。
DeviceNet是(shi)(shi)一(yi)個開(kai)放式的協議，它(ta)最初是(shi)(shi)由美國(guo)羅(luo)克韋爾(er)自(zi)(zi)動化(hua)公司開(kai)發應(ying)用。目(mu)前，DeviceNet技(ji)術(shu)屬“開(kai)放DeviceNet廠(chang)商(shang)協會(hui)”歸ODVA組(zu)(zu)織(zhi)(Open DeviceNet Vendor Associaiton)所有(you)和推(tui)廣(guang)。ODVA在世界(jie)范圍擁有(you)300多家著名(ming)自(zi)(zi)動化(hua)設(she)備(bei)廠(chang)商(shang)的會(hui)員（如羅(luo)克韋爾(er)自(zi)(zi)動化(hua)、ABB、歐姆(mu)龍）。中國(guo)的ODVA組(zu)(zu)織(zhi)由上海電器(qi)科(ke)學研(yan)究所牽頭成(cheng)立，目(mu)前正積(ji)極推(tui)廣(guang)該技(ji)術(shu)。設(she)備(bei)廠(chang)商(shang)只(zhi)要參加ODVA組(zu)(zu)織(zhi)，就(jiu)可以得(de)到(dao)有(you)關DeviceNet協議標準，還可以加入產(chan)品討論組(zu)(zu)來得(de)到(dao)產(chan)品開(kai)發的幫助。DeviceNet產(chan)品的開(kai)發并(bing)不復雜。設(she)備(bei)DeviceNet是(shi)(shi)基于CAN的技(ji)術(shu)。作為(wei)一(yi)種串行通訊技(ji)術(shu)，CAN是(shi)(shi)80年代中后期適(shi)應(ying)汽車控制(zhi)網絡(luo)化(hua)要求而產(chan)生(sheng)并(bing)迅速發展起來的，并(bing)已成(cheng)為(wei)開(kai)放的國(guo)際(ji)標準通訊協議（ISO 11898），在包括工(gong)業自(zi)(zi)動化(hua)在內(nei)的眾多領域得(de)到(dao)了(le)廣(guang)泛(fan)的應(ying)用。
DeviceNet在(zai)1994年(nian)問(wen)世，1995年(nian)成(cheng)為開放協(xie)議(yi)，并(bing)由ODVA負責推廣，在(zai)北美及亞太(tai)地區(qu)都有(you)日益廣泛的應用(yong)。DeviceNet網(wang)絡(luo)介(jie)質可采用(yong)五線(xian)(xian)(xian)制電(dian)纜，它包括了二條信號線(xian)(xian)(xian)，二條24V電(dian)源線(xian)(xian)(xian)和一條屏蔽線(xian)(xian)(xian)。DeviceNet設備可以從網(wang)絡(luo)上直接獲得電(dian)源，并(bing)能在(zai)線(xian)(xian)(xian)地從網(wang)絡(luo)上連接和切下設備。
DeviceNet的(de)應用(yong)優(you)點(dian)有：
- 它是一種支持多方廠家產品互操作的開放式通訊標準；
- 能快速方便地安裝；
- 是一種考慮未來的設計，能根據擴展和變化需要來方便地增加功能；
- 由設備內部的智能機制提高運行效率；
- 通過數據生成源/消費源通訊結構提供高效的帶寬；
- 可不斷電地在線對設備組態和增加設備。
現場(chang)總線(xian)網、智(zhi)(zhi)能(neng)化設(she)備(bei)(bei)儀(yi)表的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)發展，不可避免地影響著DCS的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)體系(xi)結(jie)(jie)構，現在可以看到的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)個(ge)(ge)(ge)明(ming)顯的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)趨(qu)勢(shi)是DCS的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)進一(yi)步分(fen)散(san)化。傳統的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)DCS，在I/O控(kong)制站這(zhe)一(yi)層(ceng)仍(reng)然是一(yi)個(ge)(ge)(ge)集中(zhong)式的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)(jie)構，有些系(xi)統出(chu)于(yu)成(cheng)本或其它方(fang)面的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)考慮(lv)(lv)，將(jiang)I/O控(kong)制站的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)規模做得很大。這(zhe)種考慮(lv)(lv)包括：高(gao)性(xing)(xing)(xing)能(neng)CPU的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)價格(ge)己降(jiang)得很低(di)，為(wei)了(le)(le)充(chong)分(fen)發揮(hui)CPU的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)能(neng)力，可以將(jiang)一(yi)個(ge)(ge)(ge)I/O控(kong)制站的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)點數、回路數擴充(chong)，以降(jiang)低(di)成(cheng)本。但是這(zhe)種設(she)計提高(gao)了(le)(le)危險性(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)集中(zhong)度，如果為(wei)了(le)(le)提高(gao)可靠性(xing)(xing)(xing)增加(jia)冗余措施，系(xi)統成(cheng)本仍(reng)然會上升，因此并不是一(yi)個(ge)(ge)(ge)理想的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)解決方(fang)案。從當前(qian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)發展趨(qu)勢(shi)看，利用(yong)現場(chang)總線(xian)網和智(zhi)(zhi)能(neng)化設(she)備(bei)(bei)、智(zhi)(zhi)能(neng)化儀(yi)表，加(jia)上通用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)工控(kong)機(ji)完全可以組成(cheng)一(yi)個(ge)(ge)(ge)小(xiao)型的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)DCS，這(zhe)就(jiu)對傳統的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)DCS提出(chu)了(le)(le)挑戰(zhan)，因為(wei)基于(yu)現場(chang)總線(xian)網的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)DCS具有很多優(you)(you)越性(xing)(xing)(xing)，無論從系(xi)統的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)成(cheng)本上、可靠性(xing)(xing)(xing)上，安裝使用(yong)、維(wei)護的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)便(bian)性(xing)(xing)(xing)及(ji)可擴充(chong)性(xing)(xing)(xing)上都有很大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)優(you)(you)勢(shi)。那么，傳統的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)DCS將(jiang)如何發展才能(neng)接(jie)受這(zhe)個(ge)(ge)(ge)挑戰(zhan)呢？
答案是明確(que)的(de)，只有在I/O控制(zhi)站(zhan)這一(yi)層進一(yi)步分(fen)散化，采用現場總線(xian)網技術，形成(cheng)以(yi)現場總線(xian)網基礎(chu)的(de)、以(yi)智能I/O模塊構成(cheng)的(de)分(fen)布(bu)(bu)式(shi)控制(zhi)站(zhan)。也就是說(shuo)，將過去DCS中(zhong)集中(zhong)式(shi)的(de)I/O控制(zhi)站(zhan)變成(cheng)分(fen)布(bu)(bu)式(shi)的(de)控制(zhi)站(zhan)，在傳統DCS網絡(luo)(luo)的(de)下一(yi)層再(zai)引入一(yi)層現場網絡(luo)(luo)，形成(cheng)設備級(ji)網絡(luo)(luo)、控制(zhi)級(ji)網絡(luo)(luo)和管(guan)理級(ji)網絡(luo)(luo)這樣三(san)層網絡(luo)(luo)結構，以(yi)此來滿足不斷提高的(de)應用需求。
DCS在(zai)形成了(le)三層網絡結(jie)構以后，基本控(kong)制單元(yuan)深入到了(le)設(she)備控(kong)制這一級，向(xiang)上，DCS的(de)功能(neng)延伸到管理控(kong)制級，逐步(bu)形成了(le)一個較完整的(de)控(kong)制、管理一體化的(de)體系結(jie)構。
圖(tu)3給出(chu)了(le)一個(ge)典(dian)型(xing)的(de)工(gong)(gong)業(ye)自動(dong)化系統的(de)三層(ceng)(ceng)網絡(luo)結構，其(qi)低(di)層(ceng)(ceng)是以DeviceNet現場(chang)總線將設備、PLC的(de)遠(yuan)程(cheng)I/O點(dian)連(lian)接(jie)在一起(qi)的(de)設備層(ceng)(ceng)、中間是以ControlNet（或(huo)DH+、DH485等(deng)）將PLC、工(gong)(gong)控(kong)機以及操作(zuo)員界面連(lian)接(jie)在一起(qi)的(de)控(kong)制(zhi)層(ceng)(ceng)網絡(luo)，而上層(ceng)(ceng)的(de)Ethernet以PC或(huo)工(gong)(gong)作(zuo)站為(wei)主完(wan)成管理(li)和信息服務(wu)任務(wu)。三層(ceng)(ceng)網絡(luo)各司其(qi)職，代表了(le)工(gong)(gong)業(ye)控(kong)制(zhi)的(de)典(dian)型(xing)結構。
圖3 典型(xing)工業自動化系統的網絡(luo)結構
五、結論
隨者微(wei)機(ji)(ji)的軟硬(ying)件技術(shu)和網絡通(tong)訊技術(shu)的飛速發(fa)展，工業(ye)自動化(hua)領域(yu)發(fa)生(sheng)了革命性的技術(shu)進步(bu)。而PLC及工控機(ji)(ji)作(zuo)為(wei)工業(ye)控制的設備基礎，通(tong)過技術(shu)的不(bu)斷革新，在工業(ye)控制中的地位日益加強(qiang)，并且(qie)成為(wei)實(shi)現工業(ye)控制技術(shu)進步(bu)的主要工具。
