導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫好一篇工業(yè)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

1 我國(guó)冶金工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 我國(guó)冶金工業(yè)自動(dòng)化現(xiàn)狀

在冶金企業(yè)中，控制系統(tǒng)為分級(jí)結(jié)構(gòu)：0級(jí)是采集執(zhí)行層（傳感器和執(zhí)行器），完成物理量的測(cè)量和控制命令的具體執(zhí)行；1級(jí)是控制層（即所謂的基礎(chǔ)自動(dòng)化），完成生產(chǎn)工藝過(guò)程的集中控制；2級(jí)一般為生產(chǎn)模型計(jì)算，用于生產(chǎn)控制的優(yōu)化；3級(jí)為生產(chǎn)管理和調(diào)度系統(tǒng)，用于協(xié)調(diào)調(diào)度各工序間的協(xié)同工作；4級(jí)則是企業(yè)信息系統(tǒng)層。這些層面均需有相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成互聯(lián)的有機(jī)整體。在2級(jí)以上（含2級(jí)）層面大都采用以太網(wǎng)，1級(jí)以下（含1級(jí)）一般是專用網(wǎng)絡(luò)（現(xiàn)有向工業(yè)以太網(wǎng)方向發(fā)展態(tài)勢(shì)），采用專用的控制設(shè)備及軟件。其中，各種網(wǎng)絡(luò)的無(wú)縫集成是冶金企業(yè)實(shí)現(xiàn)信息化建設(shè)的難點(diǎn)和重點(diǎn)。因此做好控制和管理系統(tǒng)的信息集成，避免出現(xiàn)“自動(dòng)化孤島”，企業(yè)信息化才能落到實(shí)處，且真正發(fā)揮其應(yīng)有的作用。

進(jìn)入二十一世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化程度得到大大提高，從鐵礦石堆放場(chǎng)、選礦、燒結(jié)廠、高爐、鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐、爐外精煉、連鑄、軋鋼等鋼鐵生產(chǎn)的各個(gè)工序現(xiàn)場(chǎng)，自動(dòng)化設(shè)備隨處可見(jiàn)，不僅配備了比較先進(jìn)的單機(jī)操作系統(tǒng)，而且還有完善的集散式分布系統(tǒng)。目前我國(guó)的大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)比如：寶鋼、首鋼、武鋼等從國(guó)外引進(jìn)了先進(jìn)自動(dòng)化控制系統(tǒng)和設(shè)備，然后進(jìn)行吸收消化、改進(jìn)創(chuàng)新，因地制宜，使之符合自身的實(shí)際生產(chǎn)需要，其自動(dòng)化水平已經(jīng)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平；同時(shí)隨著國(guó)家對(duì)鋼鐵行業(yè)的越來(lái)越高的要求，一些落后的設(shè)備被淘汰，新建的項(xiàng)目大多數(shù)都配備了自動(dòng)化系統(tǒng)和單機(jī)自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備，比如即將開(kāi)工建設(shè)的武鋼的防城港和柳鋼的湛江項(xiàng)目，將會(huì)成為我國(guó)南方的精品鋼材基地。

1.2 我國(guó)與國(guó)際冶金自動(dòng)化發(fā)展水平差距

在鋼鐵自動(dòng)化生產(chǎn)產(chǎn)品方面，國(guó)內(nèi)從事冶金工業(yè)自動(dòng)化工程建設(shè)的電氣公司與國(guó)外著名的公司相比，存在兩個(gè)方面的差距：第一，我國(guó)缺乏相應(yīng)的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，大多都是依賴國(guó)外進(jìn)口，缺少一個(gè)固定的硬件和軟件運(yùn)轉(zhuǎn)平臺(tái)。沒(méi)有自己的品牌，比如這個(gè)項(xiàng)目配備的是德國(guó)西門子的系統(tǒng)，另一個(gè)項(xiàng)目也許選擇ABB作為控制系統(tǒng)，甚至一些國(guó)外幾年前已經(jīng)淘汰的自動(dòng)化系統(tǒng)如：可編程邏輯控制器（PLC）、集散控制系統(tǒng)（DCS）也被一些企業(yè)引入到生產(chǎn)中來(lái)，即使是一個(gè)企業(yè)不同的單位使用的系統(tǒng)也可能不一樣，這樣就給選擇一個(gè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)集合各個(gè)分系統(tǒng)帶來(lái)一定的難度；第二，在成套技術(shù)積累經(jīng)驗(yàn)方面，國(guó)內(nèi)沒(méi)有國(guó)外豐富。國(guó)內(nèi)的冶金自動(dòng)化從改革開(kāi)放才開(kāi)始發(fā)展，起步較晚。一套完整的自動(dòng)化系統(tǒng)除了包括方案說(shuō)明、參數(shù)配置、程序調(diào)試、功能說(shuō)明，還應(yīng)該包括一些關(guān)鍵生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)、檢測(cè)儀表的選型和安裝等。

2 自動(dòng)控制技術(shù)在冶金工業(yè)中的運(yùn)用

鋼鐵生產(chǎn)工序多而復(fù)雜，由此控制系統(tǒng)均采用分級(jí)結(jié)構(gòu)：0級(jí)主要是執(zhí)行具體命令；1級(jí)主要是集中控制生產(chǎn)過(guò)程；2級(jí)主要通過(guò)模型計(jì)算，優(yōu)化生產(chǎn)控制；3級(jí)主要是調(diào)度，保證各工序協(xié)調(diào)工作；4級(jí)是企業(yè)信息系統(tǒng)層。不同的工序都會(huì)有自己的自動(dòng)化系統(tǒng)，現(xiàn)在我國(guó)鋼鐵行業(yè)面臨的一個(gè)難題就是尋找一個(gè)合適的網(wǎng)絡(luò)把這些層面互有機(jī)整體，避免出現(xiàn)“冶金自動(dòng)化孤島”，解決各種網(wǎng)絡(luò)的無(wú)縫集成，實(shí)現(xiàn)冶金企業(yè)的信息化建設(shè)。

2.1 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)

現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)（fieldbus control system簡(jiǎn)稱FCS）產(chǎn)生于上世紀(jì)80年代，經(jīng)過(guò)30多年的發(fā)展，目前有60多個(gè)不同廠家生產(chǎn)的總線產(chǎn)品，如基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線、Profibus、由德國(guó)BOSCH公司推出的CAN、由Rosemout公司開(kāi)發(fā)并得到八十多家著名儀表公司支持HART（Highway Addressable Remote Transduer縮寫）等。其在實(shí)現(xiàn)各種系統(tǒng)的無(wú)縫集成、溝通生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)、控制設(shè)備、企業(yè)更高的系統(tǒng)管理層之間的聯(lián)系等方面有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，因而被冶金行業(yè)廣泛運(yùn)用。現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：系統(tǒng)開(kāi)放、各系統(tǒng)之間既可功能自治也可以互相操作、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)極其分散、對(duì)不同生產(chǎn)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)。

2.2 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)（IPC）的應(yīng)用

冶金行業(yè)和其他行業(yè)一樣，自動(dòng)化控制裝備的進(jìn)展經(jīng)歷了從PLC、DCS到FCS的擴(kuò)展，近年來(lái)，隨著PC（個(gè)人計(jì)算機(jī)）機(jī)的出現(xiàn)，在自動(dòng)化控制設(shè)備和系統(tǒng)中IPC得到了眾多企業(yè)的親睞。

所謂工業(yè)計(jì)算機(jī)（IPC）就是指把個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）的硬件進(jìn)行加固，再安裝上系統(tǒng)控制軟件，這樣就可以用于工業(yè)生產(chǎn)控制、環(huán)境適應(yīng)能力更強(qiáng)。IPC具有高度開(kāi)放。價(jià)格低廉、更加靈活、功能更加強(qiáng)大等優(yōu)點(diǎn)。從本質(zhì)上講，IPC就是在同一硬件運(yùn)行平臺(tái)上，把通信、人機(jī)界面及其他功能軟件集合在一起，它具有PLC及DCS的功能，PC機(jī)可以運(yùn)用更多款、價(jià)格較為低廉的系統(tǒng)，如Windows-NT，Windows-CE，還可以安裝各種系統(tǒng)級(jí)程序開(kāi)發(fā)工具，成本也更加低廉。重慶鋼鐵公司現(xiàn)已將

全部的大型加熱爐的控制器由原來(lái)的DCS或單回路數(shù)字式調(diào)節(jié)器改為PC-based工控機(jī)來(lái)控制生產(chǎn)系統(tǒng)，效果良好，不僅經(jīng)濟(jì)效益顯著，而且方便以后的維護(hù)工作。

3 利用工業(yè)以太網(wǎng)在實(shí)現(xiàn)冶金自動(dòng)化

3.1 以太網(wǎng)具有的特點(diǎn)

隨著冶金企業(yè)的發(fā)展，必然伴隨著生產(chǎn)線的改造和新建、淘汰舊的設(shè)備和引進(jìn)新的設(shè)備來(lái)提高自身的競(jìng)爭(zhēng)力。但是科技是不斷發(fā)展的，今天的先進(jìn)技術(shù)在以后可能會(huì)變?yōu)槁浜蟮募夹g(shù)，這樣控制系統(tǒng)的高度集成就存在難度，導(dǎo)致了“自動(dòng)化孤島”的出現(xiàn)。近年來(lái)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展解決了這一難題，工業(yè)以太網(wǎng)（Ethernet）被逐漸引進(jìn)到自動(dòng)化控制領(lǐng)域中來(lái)，采用完全公開(kāi)的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)Ethernet TCP/IP協(xié)議，目前幾乎所有的自動(dòng)化廠生產(chǎn)的控制器均提供Ethernet TCP/IP接口或者以太網(wǎng)I/O產(chǎn)品。

工業(yè)以太網(wǎng)作為自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)具有的優(yōu)勢(shì)有：1）數(shù)據(jù)傳輸快，有足夠的帶寬；2）以太網(wǎng)中利用開(kāi)放式和交互式數(shù)據(jù)提取、存儲(chǔ)技術(shù)；3）存在時(shí)間長(zhǎng)，有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，有相同的通信協(xié)議，設(shè)置、診斷、維護(hù)比較成熟，已被大多數(shù)技術(shù)人員接受；4）不同的通信協(xié)議可以在同一總線上運(yùn)行，為企業(yè)建立公共網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)做鋪墊；5）可以使用不同的物理介質(zhì)傳輸，可以組建各種各樣的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

3.2 工業(yè)以太網(wǎng)在冶金自動(dòng)化中的應(yīng)用

在如今的冶金生產(chǎn)中，利用工業(yè)以太網(wǎng)可以把不同類型的網(wǎng)絡(luò)化儀器儀表與IPC連接到Internet上，或者通過(guò)RS232、RS486、IEEEl394連接到串行網(wǎng)絡(luò)上，或者利用局域網(wǎng)把各種不同的系統(tǒng)連接起來(lái)，通過(guò)GPIB-LAN控制器實(shí)現(xiàn)控制功能。在鋼鐵生產(chǎn)中的應(yīng)用如：現(xiàn)在一些大型鋼鐵集團(tuán)對(duì)原料廠的鐵礦石進(jìn)行成分分析，對(duì)燒結(jié)廠生產(chǎn)的成品燒結(jié)礦、鐵水、鋼水進(jìn)行成分分析都是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)化來(lái)實(shí)現(xiàn)，檢測(cè)的數(shù)據(jù)直接被送到相應(yīng)分廠的技術(shù)部門、生產(chǎn)部門和計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，公司其他員工也可以到網(wǎng)上直接查看或者下載這些數(shù)據(jù)與表格，客戶也可以直接到公司的網(wǎng)站上查詢自己需要的鋼種的各種信息，這樣很好地實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享。

總而言之，在鋼鐵冶金企業(yè)利用自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)可以提高生產(chǎn)率和成品合格率，節(jié)能減排，同時(shí)還可以減少生產(chǎn)事故，是符合我國(guó)鋼鐵發(fā)展的總體方向。但是我國(guó)冶金自動(dòng)化起步較晚，科研投入也不及國(guó)外，總體的自動(dòng)化水平尤其是集成與開(kāi)放程度不高。IPC與TCP/IP以太網(wǎng)結(jié)合進(jìn)行冶金自動(dòng)化生產(chǎn)控制是比較理想的選擇，為冶金信息化提供了堅(jiān)固的通訊平臺(tái)，很好地解決了冶金企業(yè)控制與管理系統(tǒng)的集成問(wèn)題，使整個(gè)工廠實(shí)現(xiàn)一網(wǎng)架構(gòu)，為企業(yè)帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬竹梧，信息化、自動(dòng)化的進(jìn)展與鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化[J].冶金自動(dòng)化，2003年增刊.

篇2

關(guān)鍵詞：工業(yè)自動(dòng)化；計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)；發(fā)展；探討

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007—9599 （2012） 14—0000—02

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的不斷進(jìn)步，如今工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)以不再局限于傳統(tǒng)的工業(yè)自動(dòng)化的計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)范圍，不僅局限于計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)對(duì)于工業(yè)自動(dòng)化的控制和管理作用上，工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)越來(lái)越呈現(xiàn)多元化的發(fā)展?fàn)顟B(tài)，工業(yè)自動(dòng)化也逐漸的由傳統(tǒng)的低成本工業(yè)向網(wǎng)絡(luò)化、智能化和集成化的方向發(fā)展，計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)也越來(lái)越多的應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化和信息自動(dòng)化領(lǐng)域的發(fā)展中。工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展不僅對(duì)于傳統(tǒng)工業(yè)的升級(jí)改造具有很大的推進(jìn)意義，而且對(duì)于工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用發(fā)展也具有一定的機(jī)遇作用。

一、工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展特點(diǎn)

工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)就是指計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的相關(guān)應(yīng)用。隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)主要是指計(jì)算機(jī)自動(dòng)化技術(shù)以及計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)對(duì)于工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展的影響。

工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的界限比較模糊、工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)和計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)在產(chǎn)業(yè)發(fā)展應(yīng)用中相互融合和工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)發(fā)展領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大。首先工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的界限比較模糊的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)中工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)以及工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的自動(dòng)化技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)等，這些應(yīng)用技術(shù)在各學(xué)科之間相互聯(lián)系、各自滲透，相互之間的邊界比較模糊。同樣，在實(shí)際應(yīng)用中工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)技術(shù)相互之間的界限也沒(méi)有進(jìn)行很清晰的分界。工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的技術(shù)之間的相互融合特點(diǎn)就主要體現(xiàn)在，在實(shí)際產(chǎn)業(yè)發(fā)展應(yīng)用中，工業(yè)自動(dòng)化中的一些使用技術(shù)和計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)雖然各自有自己的適用領(lǐng)域，但是在實(shí)際應(yīng)用中都是相互補(bǔ)充、相互促進(jìn)，融合使用的。工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的進(jìn)步，這一特征尤為明顯，如今計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)技術(shù)已不僅局限于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用，同樣在信息自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用也逐漸的推廣開(kāi)來(lái)，有了很大的突破和發(fā)展。

二、工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和趨勢(shì)

對(duì)于工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展以及發(fā)展趨勢(shì)的探討主要是從計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)發(fā)展和工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的技術(shù)發(fā)展、工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的行業(yè)發(fā)展三個(gè)方面進(jìn)行的。

（一）工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)發(fā)展和趨勢(shì)

從工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)方面來(lái)說(shuō)，首先工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模不斷的擴(kuò)大并增長(zhǎng)。工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)增長(zhǎng)轉(zhuǎn)折主要是由社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展態(tài)勢(shì)以及市場(chǎng)需求決定，世界性金融危機(jī)的產(chǎn)生對(duì)于工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)發(fā)展也沒(méi)有產(chǎn)生太大的影響，并且隨著工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)發(fā)展，相關(guān)預(yù)計(jì)認(rèn)為工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)在未來(lái)的發(fā)展和應(yīng)用等方面都具有很大的增長(zhǎng)空間。對(duì)于中國(guó)市場(chǎng)的工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)來(lái)講，雖然隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)以及市場(chǎng)技術(shù)等發(fā)展，工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)會(huì)出現(xiàn)較為激烈的競(jìng)爭(zhēng)局面，這對(duì)于產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展的大局不會(huì)有太大的影響。工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的新發(fā)展領(lǐng)域中外資企業(yè)以及品牌會(huì)占有相對(duì)較大的優(yōu)勢(shì)。

其次工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景也十分的廣闊，尤其是信息化的深入發(fā)展，對(duì)于這方面的發(fā)展需求會(huì)更大。工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的技術(shù)以及設(shè)備信息等優(yōu)勢(shì)條件是其他一些行業(yè)發(fā)展以及進(jìn)步的基礎(chǔ)，對(duì)于工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)來(lái)講，當(dāng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和現(xiàn)代的信息技術(shù)發(fā)展到一定的程度時(shí)，工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)所帶來(lái)的信息化以及網(wǎng)絡(luò)化資源技術(shù)必將成為其他一些行業(yè)發(fā)展和進(jìn)步的必需支撐，這對(duì)于工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)來(lái)講是十分有利的。而且隨著其他行業(yè)對(duì)于信息以及技術(shù)等的需求的擴(kuò)大，工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展前景也會(huì)隨之?dāng)U大。

最后，工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中有一定的長(zhǎng)尾市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)。這主要和工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)在不同應(yīng)用中的不同功能需求有很大的關(guān)系。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展領(lǐng)域也會(huì)隨之?dāng)U大，為了實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)發(fā)展過(guò)程中對(duì)于技術(shù)以及信息的不同需求，就會(huì)有不同工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品隨之出現(xiàn)，但是由于這類產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)以及價(jià)格成本和利率等問(wèn)題，與其它的一些工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)來(lái)講具有一定的狹隘性和局限性，會(huì)呈現(xiàn)一種產(chǎn)品供應(yīng)數(shù)量少類型多的長(zhǎng)尾市場(chǎng)的發(fā)展趨勢(shì)。

（二）工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展和趨勢(shì)

工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的技術(shù)發(fā)展情況以及發(fā)展趨勢(shì)主要表現(xiàn)為工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)集中自動(dòng)化向分布式自動(dòng)化發(fā)展的趨勢(shì)、網(wǎng)絡(luò)線路趨向于向以太網(wǎng)方向的發(fā)展以及工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的通信方式由工業(yè)有線自動(dòng)化向無(wú)線通信技術(shù)方向發(fā)展。

首先工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的集中自動(dòng)化向分布式自動(dòng)化方向發(fā)展主要是因?yàn)榉植际阶詣?dòng)化結(jié)構(gòu)設(shè)置具有可以實(shí)現(xiàn)將分布存在的設(shè)備系統(tǒng)連接起來(lái)，以實(shí)現(xiàn)集中完成工業(yè)自動(dòng)化的生產(chǎn)和控制、管理等過(guò)程，對(duì)于不同的工業(yè)自動(dòng)化工程需求都能夠進(jìn)行滿足，具有很大的應(yīng)用空間。工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)發(fā)展中，一些傳統(tǒng)的工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)軟件都是使用集中的中央控制器設(shè)置進(jìn)行計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)中相關(guān)程序軟件的編制和開(kāi)發(fā)工作。往往這類的工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)在進(jìn)行程序以及軟件的處理過(guò)程中不僅需要進(jìn)行編寫開(kāi)發(fā)工作，還需要對(duì)于工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)中的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備以及控制系統(tǒng)、通信程序等進(jìn)行編寫，相對(duì)比較麻煩。工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)中實(shí)現(xiàn)分布式自動(dòng)化則可以很好的避免這一麻煩。

其次以太網(wǎng)線路傳輸是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸中最具有優(yōu)勢(shì)的網(wǎng)絡(luò)傳輸應(yīng)用線路，對(duì)于工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有很大的積極作用。以太網(wǎng)技術(shù)在計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用不僅對(duì)于系統(tǒng)的運(yùn)行效率有較大的提高，而且可以滿足不同的產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用需求，具有很大的應(yīng)用范圍。同時(shí)以太網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用對(duì)于數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)信息的傳輸也具有很大的積極作用。工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)于網(wǎng)絡(luò)化以及信息化較高需求都是以太網(wǎng)技術(shù)得以應(yīng)用的重要體現(xiàn)。

而無(wú)線通信技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)較大區(qū)域的信息數(shù)據(jù)的傳輸，并且傳輸速率高、抗干擾強(qiáng)、維護(hù)成本低具有很大應(yīng)用價(jià)值，是工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)發(fā)展的有一個(gè)趨勢(shì)。工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)發(fā)展中，使用的工業(yè)無(wú)線通信技術(shù)對(duì)于產(chǎn)業(yè)內(nèi)部的設(shè)備之間的相互數(shù)據(jù)信息的傳遞具有很大的作用。但是隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及通信技術(shù)的進(jìn)步，工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的通信發(fā)展已經(jīng)不僅局限于產(chǎn)業(yè)工廠內(nèi)部的通信，會(huì)趨向更大范圍的通信發(fā)展，這就使得無(wú)線通信技術(shù)的應(yīng)用顯得十分有必要。

（三）工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)行業(yè)發(fā)展和趨勢(shì)

工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展在我國(guó)不僅具有一定的行業(yè)發(fā)展源地優(yōu)勢(shì)，并且工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展還將具有較大范圍的直銷以及服務(wù)網(wǎng)絡(luò)建立，這對(duì)于工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了很大的產(chǎn)業(yè)支撐，對(duì)工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有很大的支持和推動(dòng)作用。而且自主創(chuàng)造和創(chuàng)新的提倡對(duì)于工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的自主創(chuàng)新發(fā)展也有很大的積極意義。

三、結(jié)束語(yǔ)

總之，工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展不僅對(duì)于計(jì)算機(jī)信息應(yīng)用和工業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有很大積極意義，而且對(duì)于推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和穩(wěn)定也具有很大的意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]郝俊丹.對(duì)工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)發(fā)展的探討[J].中國(guó)科技博覽，2012，4

[2]饒文紅.探析工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)[J].計(jì)算機(jī)光盤軟件與應(yīng)用，2011，22

篇3

關(guān)鍵詞：工業(yè)自動(dòng)化儀表 自動(dòng)化控制技術(shù) 工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)

中圖分類號(hào)： TN830 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

1 工業(yè)自動(dòng)化儀表

1.1工業(yè)自動(dòng)化儀表的測(cè)試分類

（1） 溫度儀表：電氣工程的生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生不同的溫度變化，需要監(jiān)控生產(chǎn)過(guò)程中的溫度。傳統(tǒng)的溫度監(jiān)控，主要是通過(guò)熱點(diǎn)偶或者是熱電阻實(shí)現(xiàn)的。隨著我國(guó)電子科技技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，目前電氣生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)施溫度監(jiān)控，應(yīng)用的主要是具有較高智能化特點(diǎn)的溫度控制系統(tǒng)。在微電腦控制芯片中，可以利用總線技術(shù)輸入采集到的設(shè)備生產(chǎn)運(yùn)行信息數(shù)據(jù)，并且對(duì)收集到的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。（2）物位儀表：在電氣工程中，對(duì)物位儀表的應(yīng)用，主要是通過(guò)記錄位置，以測(cè)量產(chǎn)品。例如，在化工生產(chǎn)過(guò)程中，可以測(cè)量試樣高度；在輸油管道中，可以測(cè)量油面的位置；在鐵道電氣化工程中，可應(yīng)用激光測(cè)試距離等。這些都屬于對(duì)物位儀表的應(yīng)用范圍。（3）壓力儀表：一些生產(chǎn)過(guò)程中，為了實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)需要，需要應(yīng)用壓力控制。壓力測(cè)量的時(shí)候，傳統(tǒng)的應(yīng)用方法是利用壓力計(jì)實(shí)現(xiàn)。連接壓力計(jì)的時(shí)候，一般都是應(yīng)用導(dǎo)壓管道，可以觀察生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的壓力變化。全面了解生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的壓力變化，才能及時(shí)采取相應(yīng)的措施對(duì)一些問(wèn)題進(jìn)行處理，避免對(duì)生產(chǎn)設(shè)備造成損壞，危及人們的生命安全。

1.2 工業(yè)自動(dòng)化儀表的發(fā)展

隨著科學(xué)信息技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，儀表自動(dòng)化發(fā)展速度也不斷加快。目前，儀表的自動(dòng)化發(fā)展中，主要的發(fā)展趨勢(shì)主要體現(xiàn)在現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展和控制軟件的標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展方面。

1.2.1 現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展

電氣工程中，現(xiàn)場(chǎng)總線是一種通信系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間的通信。而且，這種通信系統(tǒng)具有開(kāi)放性和數(shù)字化特點(diǎn)，主要是應(yīng)用分支結(jié)構(gòu)進(jìn)行通信，可以實(shí)習(xí)雙向和串行通信。應(yīng)用一定的技術(shù)，在儀表上進(jìn)行連接，可以從儀表實(shí)現(xiàn)對(duì)大部分控制功能的有效掌握。這是現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的主要作用，實(shí)現(xiàn)了電氣系統(tǒng)控制和測(cè)量的一體化發(fā)展，可以分散控制。在很大的程度上，有效的提高了控制系統(tǒng)的可靠性，并且降低了電氣生產(chǎn)過(guò)程中的成本，節(jié)約了資源，促進(jìn)了儀表的自動(dòng)化發(fā)展。

1.2.2 控制軟件的標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展

電氣系統(tǒng)運(yùn)行要求的不斷提高，人們需要對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行不斷的改造。儀表作為電氣設(shè)備中的一項(xiàng)重要組成部分，在電氣系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中發(fā)揮了重要的作用。隨著儀表的自動(dòng)化發(fā)展，電氣系統(tǒng)中的控制軟件也逐漸實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展，同時(shí)具備了向工程化和商品化發(fā)展的方向。在電氣工程的生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中，應(yīng)用先進(jìn)的軟件控制系統(tǒng)，不僅可以提高電氣工程的控制能力，還可以對(duì)原有控制系統(tǒng)中存在的不穩(wěn)定、非線性和時(shí)變性等問(wèn)題進(jìn)行有效解決。并且，對(duì)于檢測(cè)效果較低和外界事物干擾的隨機(jī)性等因素造成的問(wèn)題或者安全事故，也可以及時(shí)處理。不斷的應(yīng)用科學(xué)信息技術(shù)和先進(jìn)的科學(xué)理論知識(shí)，對(duì)控制軟件進(jìn)行不斷的完善，才能實(shí)現(xiàn)控制軟件的商品化、工程化和標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展。保證自動(dòng)化儀表的穩(wěn)定發(fā)展，才能提供更多方便的服務(wù)，保證電氣系統(tǒng)的運(yùn)行安全。

2工業(yè)自動(dòng)化儀表控制系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)

工業(yè)的自動(dòng)化技術(shù)包含了三層結(jié)構(gòu)：PCS、MES、ERP。PCS層，主要負(fù)責(zé)控制過(guò)程，對(duì)生產(chǎn)工藝的水平和精確度進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，確保產(chǎn)出產(chǎn)品的質(zhì)量，以保持和擴(kuò)大市場(chǎng)占有率。在這一層中，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)工藝參數(shù)的更新與優(yōu)化，通過(guò)此途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)工藝過(guò)程的控制。MES層，主要任務(wù)是優(yōu)化管理與控制，對(duì)控制過(guò)程與管理過(guò)程進(jìn)行協(xié)調(diào)，以保障資源配置的最優(yōu)化，是自動(dòng)化控制系統(tǒng)的中樞。ERP層，是企業(yè)的資源管理系統(tǒng)，主要是以信息技術(shù)為通信基礎(chǔ)，以其提供的參考信息為根據(jù)進(jìn)行決策分析，并將其運(yùn)用到企業(yè)運(yùn)作中。管理是ERP層的核心內(nèi)容，在財(cái)務(wù)管理中其對(duì)管理效率的提高作用體現(xiàn)的尤為明顯。這三個(gè)層次體系的集成綜合，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化體系結(jié)構(gòu)的完善。工業(yè)儀表主要使用的是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的參數(shù)，通過(guò)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的控制與監(jiān)測(cè)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的保障。智能化工業(yè)儀表，其特點(diǎn)是功能強(qiáng)大、軟件豐富、對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的監(jiān)控具有很強(qiáng)的實(shí)用性。

3 工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)

3.1工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

工業(yè)的自動(dòng)化設(shè)備是由自動(dòng)化控制系統(tǒng)統(tǒng)一控制的，自動(dòng)化控制儀表就是這一總體調(diào)度系統(tǒng)的核心。自動(dòng)化控制儀表是由自動(dòng)化控制功能原件構(gòu)成的，可以為控制系統(tǒng)對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)施監(jiān)控，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，具有較為完善的自動(dòng)化功能。經(jīng)典的自動(dòng)化控制儀表是由控制、自動(dòng)報(bào)警、記錄、顯示等功能模塊構(gòu)成的，可用于電力、石化、冶金、科研、國(guó)防等領(lǐng)域，在這些領(lǐng)域中以數(shù)控儀表、溫度控制儀表、壓力控制儀表、流量控制儀表等形式出現(xiàn)，自動(dòng)化控制系統(tǒng)圍繞這些儀器構(gòu)建而成，可對(duì)信號(hào)的時(shí)間和頻率進(jìn)行表達(dá)，并實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換與調(diào)試。

3.2 工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的發(fā)展

3.2.1 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展

在線分析儀表、變送器、執(zhí)行器等共同構(gòu)成了工業(yè)自動(dòng)化儀表控制系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)使用設(shè)備，在這些設(shè)備上，使用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，可以較容易地實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的控制系統(tǒng)的組建，并使分布式測(cè)試系統(tǒng)更具可拓展性。在進(jìn)行自動(dòng)化控制系統(tǒng)建設(shè)的初期，應(yīng)用較為廣泛的是集中式測(cè)控系統(tǒng)，而在現(xiàn)代規(guī)模化工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展形勢(shì)下，集中式測(cè)控系統(tǒng)顯然不能夠適應(yīng)這一發(fā)展趨勢(shì)，而通過(guò)將生產(chǎn)儀器與設(shè)備納入到建立的控制網(wǎng)絡(luò)中的控制形勢(shì)能夠很好地解決這一問(wèn)題，這便是現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)。現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)是連接現(xiàn)場(chǎng)智能化儀表與中央控制系統(tǒng)的一種連接技術(shù)，這種連接技術(shù)具有全數(shù)字化、開(kāi)放性、雙向傳輸?shù)忍攸c(diǎn)，是一種多站式信息輸送系統(tǒng)。現(xiàn)階段，在自動(dòng)化控制系統(tǒng)的建設(shè)中，現(xiàn)場(chǎng)總線已經(jīng)成為了系統(tǒng)建設(shè)中的重要應(yīng)用技術(shù)，以其能夠?yàn)橄到y(tǒng)發(fā)展提供耗能小、適應(yīng)性強(qiáng)、精確度高、穩(wěn)定性好的空間而受到工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)建設(shè)的廣泛青睞。一些現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)生產(chǎn)廠家已為總線生產(chǎn)了配套的測(cè)量?jī)x表和調(diào)節(jié)閥，以擴(kuò)大其市場(chǎng)占有率。

3.2.2 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

現(xiàn)階段網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到了自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，以數(shù)字化通信技術(shù)的形式存在，在系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)層發(fā)揮著重要的通信傳輸作用。隨著智能儀表相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，自動(dòng)化儀表將逐步通過(guò)嵌入式的方法融入到通信網(wǎng)絡(luò)中，增加網(wǎng)絡(luò)的透明化程度，將辦公自動(dòng)化與工業(yè)自動(dòng)化完美結(jié)合在一起。

3.2.3 網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)

嵌入式操作系統(tǒng)核心軟件與微處理核心硬件系統(tǒng)在測(cè)控儀器中使用的較為廣泛，它們能夠使儀器儀表與計(jì)算機(jī)間的數(shù)據(jù)傳輸與控制更加緊密，儀表設(shè)備上的局域網(wǎng)絡(luò)接口、打印機(jī)接口、USB接口等更加增強(qiáng)了測(cè)控儀器的通用性。通過(guò)與計(jì)算機(jī)的連接，設(shè)備在操作時(shí)更加簡(jiǎn)便，與計(jì)算機(jī)的操作類似，這樣能夠使智能化設(shè)備與控制設(shè)備的操作具有更強(qiáng)的開(kāi)放性與實(shí)用性。

3.2.4 分布式控制系統(tǒng)

繼集中式控制系統(tǒng)后，分布式控制系統(tǒng)逐漸引領(lǐng)了設(shè)備智能化測(cè)控的控制方式，以集中式控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)，綜合了現(xiàn)代圖形顯示技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)、現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)等，做到了對(duì)設(shè)備參數(shù)的靈活配置和分級(jí)管理，充分發(fā)揮了其優(yōu)越性。

結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)工業(yè)自動(dòng)化儀表控制系統(tǒng)的發(fā)展以及控制系統(tǒng)的技術(shù)進(jìn)行了介紹，通過(guò)介紹我們可以知道，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)以及分布式控制系統(tǒng)對(duì)工業(yè)自動(dòng)化的重要作用，以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在系統(tǒng)建設(shè)中的作用等都是不容忽視的。在工業(yè)自動(dòng)化儀表控制系統(tǒng)未來(lái)的發(fā)展中，其智能化的特征將會(huì)越來(lái)越明顯，并會(huì)在很大程度上滿足與引領(lǐng)市場(chǎng)需求。

參考文獻(xiàn)

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篇4

關(guān)鍵詞：工業(yè)自動(dòng)化現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

中圖分類號(hào)：F287.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：

前言

現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展，引起了自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和自動(dòng)化控制概念的變革，進(jìn)一步推動(dòng)了管控一體化企業(yè)信息系統(tǒng)的建立，它集計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)為一體，成為流程工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展的趨勢(shì)。隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工業(yè)企業(yè)面臨前所未有的發(fā)展機(jī)遇和愈加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理提出了更高的要求。管控一體化企業(yè)信息系統(tǒng)的建立，將是增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的重要途徑。隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)的普及，將會(huì)使管控一體化的重要性日益顯露出來(lái)，由以PLC 為基礎(chǔ)的集散型控制系統(tǒng)向以現(xiàn)場(chǎng)總線為基礎(chǔ)的管控一體化分布式網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)過(guò)渡是必然的。

一、工業(yè)控制自動(dòng)化現(xiàn)狀

我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化制造產(chǎn)業(yè)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間發(fā)展, 已經(jīng)逐步實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化的過(guò)程。在下游冶金、石化等行業(yè)的需求以及自動(dòng)化率提升的雙重帶動(dòng)下, 我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)裝置制造產(chǎn)業(yè)取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。但是, 我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化具有自己的特點(diǎn), 下面就對(duì)我國(guó)自動(dòng)化的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)進(jìn)行簡(jiǎn)要總結(jié)。

1 我國(guó)工業(yè)控制自動(dòng)化的優(yōu)勢(shì)

從整體上看, 我國(guó)工業(yè)控制自動(dòng)化具有以下優(yōu)勢(shì), 第一、工業(yè)控制自動(dòng)化產(chǎn)品技術(shù)含量高, 專業(yè)性強(qiáng), 而且產(chǎn)品繁多, 業(yè)內(nèi)第一門戶網(wǎng)站; 中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)的唯一門戶網(wǎng)站及合作網(wǎng)站中國(guó)工控網(wǎng)目前分類達(dá)16 個(gè)大項(xiàng), 2 0 余個(gè)小項(xiàng), 第二、廠商眾多, 全球廠商達(dá)2 0 萬(wàn)家, 僅變頻器的生產(chǎn)商就達(dá)2 0 0 0 余家; 第三、市場(chǎng)巨大, 9 0 年代以來(lái),我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)裝置制造產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)量一直保持在年增長(zhǎng)2 0 % 以上, 2 0 0 9 年我國(guó)儀器儀表行業(yè)規(guī)模以上企業(yè)5 , 3 6 3 個(gè), 完成工業(yè)總產(chǎn)值4 , 0 4 7 億元, 銷售產(chǎn)值3 , 9 4 7億元, 其中工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)裝置占比約2 1.2 6 % , 達(dá)到8 4 3 億元。

最新的研究報(bào)告指出中國(guó)自動(dòng)化控制系統(tǒng)市場(chǎng)規(guī)模在2014年將會(huì)達(dá)到1 , 3 1 億元; 第四、工業(yè)控制自動(dòng)化大范圍應(yīng)用, 遍及冶金、石油、化工、紡織、造紙、機(jī)械、機(jī)床、汽車、航空航天、樓宇、環(huán)境工程等所有工業(yè)及民用領(lǐng)域。

2.我國(guó)工業(yè)控制自動(dòng)化的劣勢(shì)

雖然工業(yè)控制自動(dòng)化在我國(guó)得到了一定程度的發(fā)展,但還是存在很多不足的地方, 主要有以下幾點(diǎn): 第一、競(jìng)爭(zhēng)激烈, 國(guó)內(nèi)工業(yè)控制系統(tǒng)產(chǎn)品供應(yīng)商直接面臨西方發(fā)達(dá)國(guó)家的競(jìng)爭(zhēng), 無(wú)論I P C 、D C S 還是P L C , 與外國(guó)公司相比較, 我國(guó)的企業(yè)仍處于弱勢(shì)地位; 第二、總體上自動(dòng)化企業(yè)規(guī)模太小, 工業(yè)自動(dòng)化比例依然不高, 我國(guó)自動(dòng)化儀器儀表行業(yè)的產(chǎn)值占GDP 的比例從90 年代的0.5 %才剛剛提升到2 0 0 9 年的1.1 %, 而美國(guó)在9 0 年代就達(dá)到了4 % 的水平; 第三、自動(dòng)化企業(yè)多數(shù)急功近利, 科技研發(fā)投入較少, 科研人員隊(duì)伍不穩(wěn), 缺乏長(zhǎng)時(shí)間的科研積累, 缺乏自主創(chuàng)新能力, 大型裝備自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用程度較低, 有信譽(yù)的品牌產(chǎn)品還未形成; 第四、與國(guó)際著名品牌系統(tǒng)相比還有差距, 多數(shù)自動(dòng)化企業(yè)沒(méi)有明顯的核心技術(shù)能力, 缺乏后勁, 國(guó)產(chǎn)系統(tǒng)就總體水平特別是在應(yīng)用平臺(tái)和開(kāi)放性方面等較低, 而且國(guó)內(nèi)自動(dòng)化系統(tǒng)企業(yè)綜合業(yè)務(wù)能力差, 系統(tǒng)產(chǎn)品系列不全等。

二、工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展趨勢(shì)

工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)之一是控制系統(tǒng)的智能化、分散化、網(wǎng)絡(luò)化，而現(xiàn)場(chǎng)總線的崛起正是這一發(fā)展趨勢(shì)的標(biāo)志。

1. 現(xiàn)場(chǎng)總線的崛起

多年以來(lái)，工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的過(guò)程控制體系歷經(jīng)基地式儀表控制系統(tǒng)、電動(dòng)單元組合式模擬儀表控制系統(tǒng)、集中式數(shù)字控制系統(tǒng)、集散控制系統(tǒng)(DCS)等4 代過(guò)程控制系統(tǒng)，當(dāng)前我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化的主流水平即處于以PLC 為基礎(chǔ)的DCS 系統(tǒng)階段。與早期的一些控制系統(tǒng)相比，DCS 系統(tǒng)在功能和性能上有了很大進(jìn)步，可以在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)裝置級(jí)、車間級(jí)的優(yōu)化和分散控制，但其仍然是一種模擬數(shù)字混合系統(tǒng)，從現(xiàn)場(chǎng)到PLC 或計(jì)算機(jī)之間的檢測(cè)、反饋與操作指令等信號(hào)傳遞，仍舊依靠大量的一對(duì)一的布線來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種信號(hào)傳遞關(guān)系稱之為信號(hào)傳輸，而不是數(shù)據(jù)通信，難以實(shí)現(xiàn)儀表之間的信息交換，因而呼喚著具備通信功能的、傳輸信號(hào)全數(shù)字化的儀表與系統(tǒng)的出現(xiàn)，從而由集散控制過(guò)渡到徹底的分散控制，正是在這種需求的驅(qū)動(dòng)下，自20 世紀(jì)80 年代中期起，現(xiàn)場(chǎng)總線便應(yīng)運(yùn)而生，并通過(guò)激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)而不斷崛起。

現(xiàn)場(chǎng)總線是應(yīng)用在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的全數(shù)字化、實(shí)時(shí)、雙向、多節(jié)點(diǎn)的數(shù)字通信系統(tǒng)。現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)將專用的CPU 置入傳統(tǒng)的測(cè)控儀表，使它們各自都具有數(shù)字計(jì)算和通信能力，即所謂“智能化”，采用可進(jìn)行簡(jiǎn)單連接的雙絞線、同軸電纜等作為聯(lián)系的紐帶，把掛接在總線上作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)測(cè)控儀表連接成網(wǎng)絡(luò)，并按公開(kāi)、規(guī)范的通信協(xié)議，使現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控儀表之間及其與遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸與信息交換，形成多種適應(yīng)實(shí)際需要的控制系統(tǒng)，即所謂“網(wǎng)絡(luò)化”，由于這些網(wǎng)上的節(jié)點(diǎn)都是具備智能的可通信產(chǎn)品，因而它所需要的控制信息(如實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù))不采取向PLC 或計(jì)算機(jī)存取的方式，而可直接從處于同等層上的另一個(gè)節(jié)點(diǎn)上獲取，在現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)(FCS)的環(huán)境下，借助其計(jì)算和通信能力，在現(xiàn)場(chǎng)就可進(jìn)行許多復(fù)雜計(jì)算，形成真正分散在現(xiàn)場(chǎng)的完整的控制系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)的自治性和可靠性。

FCS 成為發(fā)展的趨勢(shì)之一，是它改變了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，形成了新型的網(wǎng)絡(luò)集成全分布系統(tǒng)，采用全數(shù)字通信，具有開(kāi)放式、全分布、可互操作性及現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境適應(yīng)性等特點(diǎn)，形成了從測(cè)控設(shè)備到監(jiān)控計(jì)算機(jī)的全數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)，順應(yīng)了控制網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展要求。

2.現(xiàn)場(chǎng)總線的新動(dòng)向———工業(yè)以太網(wǎng)

長(zhǎng)期以來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)之爭(zhēng)，實(shí)際上已延緩了現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展速度。為了加快新一代系統(tǒng)的發(fā)展，人們開(kāi)始尋求新的出路，一個(gè)新的動(dòng)向是從現(xiàn)場(chǎng)總線轉(zhuǎn)向Ethernet，用以太網(wǎng)作為高速現(xiàn)場(chǎng)總線框架的主傳。以太網(wǎng)是計(jì)算機(jī)應(yīng)用最廣泛的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在IT 領(lǐng)域已被使用多年，已有廣泛的硬、軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)支持，更重要的是啟用以太網(wǎng)作為高速現(xiàn)場(chǎng)總線框架，可以使現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的主流技術(shù)很好地融合起來(lái)。為了促進(jìn)Ethernet 在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，國(guó)際上成立了工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)會(huì)，開(kāi)展工業(yè)以太網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的研究。此外，開(kāi)發(fā)設(shè)備網(wǎng)供應(yīng)商協(xié)會(huì)(ODVA)已經(jīng)了在工廠現(xiàn)場(chǎng)使用以太網(wǎng)的全球性標(biāo)準(zhǔn)- - 以太網(wǎng)／IP 標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)使用戶在采用開(kāi)放的工業(yè)應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)的同時(shí)，能利用可買到的現(xiàn)成的以太網(wǎng)物理介質(zhì)和組件，也即由多個(gè)供應(yīng)商所提供的可互操作的以太網(wǎng)產(chǎn)品。

結(jié)束語(yǔ)

從生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)到企業(yè)( 集團(tuán)) 管理層可經(jīng)由工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò), 實(shí)現(xiàn)信息的有序無(wú)縫流通, 不僅使企業(yè)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程優(yōu)化和資源優(yōu)化, 同時(shí)使企業(yè)實(shí)現(xiàn)物流、資金流和信息流的集成, 以縮短企業(yè)新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期、提高質(zhì)量 、降低成本、改進(jìn)服務(wù)和改善環(huán)境, 從而提升企業(yè)的市場(chǎng)應(yīng)變能力和盈利能力。應(yīng)用工業(yè)自動(dòng)化技術(shù), 對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)測(cè)量、控制、優(yōu)化和決策, 使企業(yè)實(shí)現(xiàn)“好、省、多、快”,提升企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力, 因此“國(guó)家中長(zhǎng)期科技發(fā)展規(guī)劃”已明確, 工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)作為21 世紀(jì)現(xiàn)代裝備制造業(yè)中最重要的技術(shù)之一。

參考文獻(xiàn)

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篇5

關(guān)鍵詞：工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò) 實(shí)驗(yàn)平臺(tái) 系統(tǒng)集成 智能儀器

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2014）02-0159-02

1 研究背景

近年來(lái)，工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)一直是工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，以現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)和工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)為代表的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)引發(fā)了工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的重大變革，工業(yè)自動(dòng)化正朝著網(wǎng)絡(luò)化、開(kāi)放化、智能化和集成化的方向發(fā)展。

隨著基于工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的控制系統(tǒng)不斷增加，業(yè)界需要掌握工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的人才也越來(lái)越多，工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人才主要分為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)研發(fā)兩種類型，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用類型主要是進(jìn)行自動(dòng)化系統(tǒng)集成，網(wǎng)絡(luò)研發(fā)類型主要是進(jìn)行智能儀器產(chǎn)品研發(fā)。按照CDIO工程教育標(biāo)準(zhǔn)中工程實(shí)踐場(chǎng)所的要求，建設(shè)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，就需要滿足以上兩個(gè)方面的人才培養(yǎng)對(duì)實(shí)踐場(chǎng)所的要求。

現(xiàn)在高校教學(xué)中多強(qiáng)調(diào)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的作用和理論知識(shí)，但針對(duì)業(yè)界需求的實(shí)踐能力訓(xùn)練不足，工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的使用對(duì)提高學(xué)生實(shí)踐能力具有重要意義。工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)要解決三個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題：

1.1 系統(tǒng)架構(gòu)

工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)根據(jù)實(shí)際需求分為系統(tǒng)集成和智能儀器兩大部分，系統(tǒng)集成實(shí)驗(yàn)裝置的特點(diǎn)是依托各工業(yè)自動(dòng)化公司成熟的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)設(shè)備構(gòu)建工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。智能儀器實(shí)驗(yàn)裝置的特點(diǎn)是依照工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)開(kāi)放的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議設(shè)計(jì)智能儀器，使其可以集成到工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

1.2 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)

現(xiàn)階段工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)在國(guó)際上還沒(méi)有得到統(tǒng)一，這不僅限制了工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的推廣和應(yīng)用，很大程度上也限制了高校的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)。由于工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)可以應(yīng)用于過(guò)程控制、邏輯控制、運(yùn)動(dòng)控制等不同的系統(tǒng)，在軍事、航天、制造業(yè)、過(guò)程工業(yè)、樓宇自動(dòng)化、汽車電子等領(lǐng)域均有應(yīng)用，不同領(lǐng)域的不同系統(tǒng)對(duì)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的要求也不同，有的系統(tǒng)要求可靠性、有的系統(tǒng)要求靈活性、有的系統(tǒng)要求實(shí)時(shí)性、有的系統(tǒng)要求簡(jiǎn)單以節(jié)省成本，現(xiàn)階段還沒(méi)有一種工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)得到所有領(lǐng)域的一致認(rèn)可，再加上各國(guó)工業(yè)自動(dòng)化大公司的利益驅(qū)動(dòng)，最終導(dǎo)致工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)繁多。

本工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)選擇的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)協(xié)議包括工業(yè)以太網(wǎng)、PROFIBUS、DeviceNet、CAN、Modbus，以上幾種工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)協(xié)議均符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，在我國(guó)具有一定的市場(chǎng)占有率，其中工業(yè)以太網(wǎng)、PROFIBUS、DeviceNet的學(xué)習(xí)側(cè)重于系統(tǒng)集成，而CAN、Modbus的學(xué)習(xí)側(cè)重于智能儀器。

1.3 實(shí)現(xiàn)技術(shù)

系統(tǒng)集成實(shí)驗(yàn)裝置主要涉及PLC、工控機(jī)、變頻器、觸摸屏等課程相關(guān)知識(shí)，系統(tǒng)集成實(shí)驗(yàn)裝置在實(shí)現(xiàn)技術(shù)上的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、可靠、上手快，缺點(diǎn)是很多技術(shù)細(xì)節(jié)不夠開(kāi)放，系統(tǒng)硬件、軟件、通信協(xié)議都以“黑盒”形式出現(xiàn)，只能使用其外部接口，對(duì)其內(nèi)部設(shè)計(jì)不可見(jiàn)。

智能儀器實(shí)驗(yàn)裝置主要涉及C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)、微型計(jì)算機(jī)原理、單片機(jī)、智能儀器等課程相關(guān)知識(shí)，智能儀器實(shí)驗(yàn)裝置在實(shí)現(xiàn)技術(shù)上的優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)細(xì)節(jié)開(kāi)放，缺點(diǎn)是系統(tǒng)硬件、軟件、通信協(xié)議都需要自己設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，對(duì)學(xué)生要求高，且技術(shù)性能指標(biāo)不好保障。

2 系統(tǒng)集成實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)

系統(tǒng)集成實(shí)驗(yàn)裝置以邏輯控制、過(guò)程控制或運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)為應(yīng)用背景，為了突出工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)開(kāi)放性與互換性的特點(diǎn)，本實(shí)驗(yàn)裝置采用了兩家公司的設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)集成，采用了信息層、控制層和設(shè)備層三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

信息層工業(yè)以太網(wǎng)采用西門子公司的S7-300 PLC、臺(tái)達(dá)DVP28SV PLC、工控機(jī)、以太網(wǎng)交換機(jī)構(gòu)建星形局域網(wǎng)絡(luò)。控制層PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)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(yuǎn)程IO模塊、MM440變頻器和臺(tái)達(dá)公司的DVP 28SV PLC。設(shè)備層采用DeviceNet網(wǎng)絡(luò)或者M(jìn)odbus網(wǎng)絡(luò)，采用臺(tái)達(dá)公司的DVP 28SV PLC作為主站，從站分別為遠(yuǎn)程IO模塊、變頻器和智能儀器。

3 智能儀器實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)

智能儀器實(shí)驗(yàn)裝置以智能儀器產(chǎn)品開(kāi)發(fā)為應(yīng)用背景，以單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)通信接口。本實(shí)驗(yàn)裝置采用了CAN和Modbus通信協(xié)議，一方面是由于這兩種協(xié)議實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、應(yīng)用廣泛，另一方面是由于此兩種協(xié)議開(kāi)發(fā)的設(shè)備可以作為系統(tǒng)集成實(shí)驗(yàn)裝置的測(cè)試儀表，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析與研究，還可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備層通信故障診斷。智能儀器實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)主要包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。

3.1 硬件設(shè)計(jì)

智能儀器實(shí)驗(yàn)裝置硬件框圖如圖2所示，為了與理論課教學(xué)知識(shí)點(diǎn)緊密聯(lián)系，其中單片機(jī)選擇MSC51系列、過(guò)程輸入輸出模塊選擇ADC0809和DAC0832，用于數(shù)據(jù)采集和輸出控制。鍵盤模塊采用 4×4掃描鍵盤，用于學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入。顯示模塊選擇1602LCD，用于通信數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示。CAN模塊選擇SJA1000控制器和PCA82C250驅(qū)動(dòng)器、Modbus模塊選擇MAX485芯片。

3.2 軟件設(shè)計(jì)

結(jié)合單片機(jī)實(shí)踐教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)協(xié)議需求，進(jìn)行C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)。具有數(shù)據(jù)通信測(cè)試功能的智能儀器軟件設(shè)計(jì)程序流程圖如圖3所示，主程序主要負(fù)責(zé)現(xiàn)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)接口初始化、數(shù)據(jù)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(fù)責(zé)接收和處理CAN總線數(shù)據(jù)幀，串口中斷子程序負(fù)責(zé)接收和發(fā)送Modbus數(shù)據(jù)幀。

4 結(jié)語(yǔ)

按照CDIO工程教育標(biāo)準(zhǔn)中工程實(shí)踐場(chǎng)所的要求設(shè)計(jì)的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)緊密結(jié)合理論課程知識(shí)，體現(xiàn)了行業(yè)特點(diǎn)，在實(shí)踐教學(xué)中起到了很好的教學(xué)效果。采用系統(tǒng)集成和智能儀器兩種類型的實(shí)驗(yàn)裝置的優(yōu)勢(shì)可以實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)，對(duì)于學(xué)生今后實(shí)際工作崗位的選擇和發(fā)展方向的定位具有一定的指導(dǎo)意義。

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[3]王祁.智能儀器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009年p161～165.

篇6

現(xiàn)代工業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施包括電力、石油與天然氣、水利、工業(yè)制造，以及交通控制等重點(diǎn)行業(yè)，構(gòu)成了我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)、現(xiàn)代社會(huì)以及國(guó)家安全的重要基礎(chǔ)。工業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施的中關(guān)鍵應(yīng)用、系統(tǒng)故障可能導(dǎo)致：(1)人員傷亡，嚴(yán)重的甚至造成群死、群傷等嚴(yán)重的社會(huì)事件；(2)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，危及我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的秩序與成果；(3)基礎(chǔ)設(shè)施被破壞，導(dǎo)致無(wú)法繼續(xù)提供對(duì)國(guó)計(jì)民生至關(guān)重要的物質(zhì)產(chǎn)品與公共服務(wù)；(4)環(huán)境災(zāi)難，從而嚴(yán)重危害人民乃至子孫后代賴以生存、發(fā)展的根本物質(zhì)基礎(chǔ)；(5)危及公眾生活及國(guó)家安全，導(dǎo)致社會(huì)恐慌、政府公信力受損，甚至導(dǎo)致恐怖襲擊等極其嚴(yán)重的后果。而在現(xiàn)代工業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施中，工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)（IACS-IndustrialAutomationControlSystem）又構(gòu)成了其神經(jīng)系統(tǒng)。工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的安全直接關(guān)系到各重點(diǎn)工業(yè)行業(yè)的生產(chǎn)安全，因而，近年來(lái)成為信息安全研究的重點(diǎn)、熱點(diǎn)領(lǐng)域。傳統(tǒng)上，工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)多采用專用技術(shù)的封閉網(wǎng)絡(luò)，其面臨的（信息）安全威脅不突出。各種工業(yè)控制設(shè)備、應(yīng)用、系統(tǒng)主要是針對(duì)專有的封閉環(huán)境而設(shè)計(jì)，對(duì)外沒(méi)有互聯(lián)互通。由于沒(méi)有現(xiàn)實(shí)的（信息）安全威脅，工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)與部署過(guò)程中，其主要指標(biāo)是可用性、功能、性能、（物理）安全性、實(shí)時(shí)性等，而無(wú)需過(guò)多考慮網(wǎng)絡(luò)攻擊、信息安全等問(wèn)題。

但近幾十年來(lái)，各種工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)正快速地從封閉、孤立的系統(tǒng)走向互聯(lián)（包括與傳統(tǒng)IT系統(tǒng)互聯(lián)），日益廣泛地采用以太網(wǎng)、TCP/IP網(wǎng)絡(luò)作為網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，將工業(yè)控制協(xié)議遷移到應(yīng)用層；采用包括IWLAN、GPRS等在內(nèi)的各種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)；廣泛采用標(biāo)準(zhǔn)的Windows等商用操作系統(tǒng)、設(shè)備、中間件與各種通用技術(shù)。典型的工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)——SCADA（SupervisoryControlAndDataAcquisition，數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)）、DCS（DistributedControlSystem，分布式控制系統(tǒng)）、PLC（ProgrammableLogicController，可編程邏輯控制器）等正日益變得開(kāi)放、通用和標(biāo)準(zhǔn)化。工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)在享受開(kāi)放、互聯(lián)技術(shù)帶來(lái)的進(jìn)步、效率與利益的同時(shí)，也開(kāi)始面臨著越來(lái)越嚴(yán)重的安全威脅，具體包括：(1)由于病毒、惡意軟件等導(dǎo)致的工廠停產(chǎn)；(2)工業(yè)制造的核心數(shù)據(jù)、配方被竊取；(3)制造工廠及其關(guān)鍵工控生產(chǎn)流程被破壞；(4)惡意操縱工控?cái)?shù)據(jù)或應(yīng)用軟件；(5)對(duì)工控系統(tǒng)功能未經(jīng)授權(quán)的訪問(wèn)等。由于長(zhǎng)期缺乏安全需求的推動(dòng)，對(duì)（采用TCP/IP等通用技術(shù)的）網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下廣泛存在的安全威脅缺乏充分認(rèn)識(shí)，現(xiàn)有的工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)過(guò)去在設(shè)計(jì)、研發(fā)中沒(méi)有充分考慮安全問(wèn)題，在部署、運(yùn)維中又缺乏安全意識(shí)、管理、流程、策略與相關(guān)專業(yè)技術(shù)的支撐，導(dǎo)致許多工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中存在著這樣或那樣的安全問(wèn)題，一旦被無(wú)意或惡意利用，就會(huì)造成各種安全事件。近年來(lái)，越來(lái)越多的工業(yè)信息安全事件見(jiàn)諸報(bào)端，充分說(shuō)明工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)所面臨的安全威脅絕非空穴來(lái)風(fēng)。目前，我國(guó)對(duì)工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)信息安全工作的重要性與緊迫性也日益重視。2011年工信部了《關(guān)于加強(qiáng)工業(yè)控制系統(tǒng)安全管理的通知》，明確了重點(diǎn)領(lǐng)域工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全管理要求，并強(qiáng)調(diào)了“誰(shuí)主管誰(shuí)負(fù)責(zé)、誰(shuí)運(yùn)營(yíng)誰(shuí)負(fù)責(zé)、誰(shuí)使用誰(shuí)負(fù)責(zé)”的原則，對(duì)連接管理、組網(wǎng)管理、配置管理、設(shè)備選擇與升級(jí)管理、數(shù)據(jù)管理、應(yīng)急管理等等提出了明確要求。國(guó)際上也早已意識(shí)到工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)信息安全的重要性，包括美國(guó)、歐洲在內(nèi)的西方國(guó)家，早在上個(gè)世紀(jì)90年代左右就開(kāi)始了相關(guān)的研究工作。而工控信息安全方面的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，包括ISA-99（也即IEC62443）[1]、NERCCIP、NISTSP800-82、WIBM-2784、IEC62351等等。其中，ISA-99由InternationalSocietyofAutomation（ISA）WG4工作組負(fù)責(zé)制定，面向各種工業(yè)行業(yè)的工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)（IACS）的安全。由于ISA-99充分考慮了工業(yè)領(lǐng)域的不同參與方（自動(dòng)化產(chǎn)品廠商、系統(tǒng)/產(chǎn)品提供商、系統(tǒng)集成商、終端用戶）的不同安全需求，比較符合各工業(yè)行業(yè)的對(duì)信息安全標(biāo)準(zhǔn)的需要。目前，ISA-99已經(jīng)完成了三部分，其他部分也正在制定中，而我國(guó)也已開(kāi)始積極參與到該標(biāo)準(zhǔn)的制定工作中。因此，在可以預(yù)見(jiàn)的將來(lái)，工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的信息安全將會(huì)成為信息安全研究及相關(guān)工作的一個(gè)重點(diǎn)研究領(lǐng)域。針對(duì)工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，研制并部署相應(yīng)的工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)信息安全解決方案，保障我國(guó)工業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施的安全運(yùn)營(yíng)，已成為迫在眉睫的需求。

2工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

雖然工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的安全威脅源自IT、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域日益廣泛的應(yīng)用，但工控系統(tǒng)仍具有自身的特點(diǎn)，簡(jiǎn)單采用標(biāo)準(zhǔn)的IT安全技術(shù)很難適應(yīng)于工控環(huán)境下控制協(xié)議、設(shè)備、應(yīng)用、標(biāo)準(zhǔn)的特殊安全需求。本文將以典型的DCS為例（其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D1所示），具體分析工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的特點(diǎn)。首先，在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，直接執(zhí)行現(xiàn)場(chǎng)控制操作的通常為PLC、分布式I/O這樣的嵌入式設(shè)備。這些設(shè)備專為現(xiàn)場(chǎng)控制環(huán)境而設(shè)計(jì)、制造，多用于執(zhí)行關(guān)鍵的實(shí)時(shí)控制，易受到DoS攻擊的影響。同時(shí)，由于當(dāng)前廣泛應(yīng)用的PLC多設(shè)計(jì)于十幾年前，多數(shù)僅集成了簡(jiǎn)單的口令安全等機(jī)制。設(shè)計(jì)、生產(chǎn)并推廣具有強(qiáng)安全措施的新型PLC尚待時(shí)日。與此同時(shí)，當(dāng)前工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域還大量使用工業(yè)PC（IndustrialPC）作為工程師站、HMI、服務(wù)器等的硬件平臺(tái)。IPC實(shí)際上是一種針對(duì)工業(yè)作業(yè)環(huán)境進(jìn)行了加固的PC機(jī)，具有在粉塵、高/低溫、潮濕、震動(dòng)、腐蝕環(huán)境下連續(xù)不間斷工作的能力。由于易用性、用戶友好方面的考慮，目前工控領(lǐng)域的大多數(shù)IPC都使用Windows操作系統(tǒng)，通過(guò)專門的I/O卡、協(xié)議芯片等硬件使之具備工業(yè)控制、通信功能。由于是基于Windows的PC系統(tǒng)，IPC也面臨著與普通PC類似的安全威脅。圖1典型DCS的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淦浯危I(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中采用了許多特有的工業(yè)控制通信協(xié)議。這些協(xié)議或是針對(duì)特定的控制環(huán)境與應(yīng)用場(chǎng)景（如工業(yè)以太網(wǎng)通信）而設(shè)計(jì)，其安全需求與可用性、實(shí)時(shí)性、功能等關(guān)鍵需求有沖突之處，因此無(wú)法簡(jiǎn)單地修改協(xié)議，而需要有針對(duì)性地部署附加（add-on）安全解決方案；有些協(xié)議在設(shè)計(jì)之初未考慮安全方面的需求，或未考慮廣泛互聯(lián)所帶來(lái)的更高的安全需求，因而需要在為防護(hù)遺產(chǎn)系統(tǒng)提供防護(hù)解決方案的同時(shí)，逐漸遷移到新的、更安全的規(guī)范。以目前得到廣泛應(yīng)用的工業(yè)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化PROFINET[2]為例。PROFINET是標(biāo)準(zhǔn)化組織PI（PROFIBUSInternational）為工業(yè)自動(dòng)化制定的開(kāi)放工業(yè)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，PROFINET符合TCP/IP和IT標(biāo)準(zhǔn)，可實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的多層次無(wú)縫集成，并保證實(shí)時(shí)通信。PROFINET實(shí)際上是一個(gè)協(xié)議族，采用了不同的通信方式，用于滿足不同的通信需求，(1)基于以太網(wǎng)第二層（Layer2）的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信，包括實(shí)時(shí)RT通信（響應(yīng)時(shí)間為5~10ms）；基于第二層的同步實(shí)時(shí)交換芯片的同步實(shí)時(shí)IRT通信通道（在100個(gè)節(jié)點(diǎn)下，響應(yīng)時(shí)間小于1ms，抖動(dòng)誤差小于1μs）；以及用于第二層網(wǎng)絡(luò)管理與配置的DCP（DiscoveryandConfigurationProtocol）、LLDP（LinkLayerDiscoveryProtocol）等子協(xié)議。(2)非實(shí)時(shí)的TCP/IP通信，包括基于UDP/DCOM的PN-CM（ContextManagement，用于建立并維護(hù)PROFINET通信上下文）等。由于要保證RT、IRT控制通信的實(shí)時(shí)性，在PROFINET中集成復(fù)雜的內(nèi)嵌安全機(jī)制并不現(xiàn)實(shí)。但PROFINET實(shí)際上是工業(yè)以太網(wǎng)通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，其RT、IRT等實(shí)時(shí)控制通道都屬于第二層通信協(xié)議，其互聯(lián)的控制設(shè)備需要位于同一以太網(wǎng)內(nèi)，才能保證實(shí)時(shí)控制通信。因此，完全可以在保障物理安全的前提下，通過(guò)有針對(duì)性地部署防火墻、網(wǎng)關(guān)、VPN，將PROFINET網(wǎng)絡(luò)隔離為獨(dú)立的安全域，從而保證其安全。再以得到廣泛應(yīng)用的ClassicOPC（OLEforProcessControl）[3]為例。19951996年，為了避免單獨(dú)定義專門的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議與進(jìn)程間的通信機(jī)制，加快OPC規(guī)范的制定工作，ClassicOPC的通信接口直接采用了微軟的COM/DCOM。目前，OPCDA（DataAccess）服務(wù)器被廣泛用于（在控制域中）從PLC等控制設(shè)備中采集控制數(shù)據(jù)，再以C/S模式供（位于監(jiān)控區(qū)或辦公區(qū)的）OPCDA客戶端訪問(wèn)。但由于ClassicOPC是基于COM/DCOM的，所以客戶端在訪問(wèn)OPCDA服務(wù)器數(shù)據(jù)時(shí)采用的是動(dòng)態(tài)端口，ClassicOPCDA的協(xié)議通信過(guò)程如下（如圖2所示）：(1)OPC客戶端首先基于DCOM通過(guò)TCP135端口向OPC服務(wù)器發(fā)送連接請(qǐng)求，而OPC服務(wù)器動(dòng)態(tài)分配一個(gè)1024~65536之間的動(dòng)態(tài)端口號(hào)發(fā)送給OPC客戶端；(2)然后OPC客戶端才通過(guò)這個(gè)動(dòng)態(tài)端口向OPC服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)請(qǐng)求，并獲得對(duì)應(yīng)的控制數(shù)據(jù)。圖2ClassicOPCDA通信如OPC客戶端部署于（圖1中的）辦公網(wǎng)絡(luò)，而OPC服務(wù)器則位于（圖1中的監(jiān)控域。ClassicOPC的這種動(dòng)態(tài)端口協(xié)商機(jī)制將導(dǎo)致在兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間無(wú)法部署傳統(tǒng)IT防火墻，為工控網(wǎng)絡(luò)提供有效的防護(hù)。OPCFoundation早已意識(shí)到ClassicOPC的局限性，了新一代的OPCUA（UniversalArchitecture）。OPCUA的傳輸機(jī)制不再基于COM/DCOM，而是采用二進(jìn)制TCP通信，或防火墻友好的WebService通信，因此成為未來(lái)OPC發(fā)展的方向。因此，一方面對(duì)現(xiàn)存的大量ClassicOPC遺產(chǎn)應(yīng)用，迫切需要能夠提供動(dòng)態(tài)端口防護(hù)的網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品；另一方面在新的工控系統(tǒng)中，則應(yīng)當(dāng)盡可能地采用OPCUA。最后，工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)信息安全保障的對(duì)象，是集散控制系統(tǒng)DCS、過(guò)程控制系統(tǒng)PCS、監(jiān)控與采集系統(tǒng)SCADA等。這些系統(tǒng)并非傳統(tǒng)的IT系統(tǒng)，與電信系統(tǒng)也相去甚遠(yuǎn)，簡(jiǎn)單采用標(biāo)準(zhǔn)的IT安全技術(shù)也無(wú)法為工控應(yīng)用系統(tǒng)提供周全的保護(hù)。因此需要深入地研究工業(yè)自動(dòng)化控制應(yīng)用的特點(diǎn)與特殊的安全需求，才能真正確保工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的安全。

3工控信息安全需求分析

工控信息安全是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，不僅涉及到技術(shù)、產(chǎn)品、系統(tǒng)，更取決于工業(yè)企業(yè)的安全管理的水平。在工業(yè)應(yīng)用多元化發(fā)展需求的強(qiáng)勁推動(dòng)下，隨著工業(yè)自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)正逐步演變?yōu)殚_(kāi)放系統(tǒng)，大規(guī)模采用IT技術(shù)，其集成化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與IT網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施充分互聯(lián)，IT部門與自動(dòng)化生產(chǎn)部門共同負(fù)責(zé)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)。在這一背景下，工業(yè)企業(yè)是否經(jīng)常性地組織安全培訓(xùn)與意識(shí)培養(yǎng)，是否根據(jù)其系統(tǒng)特點(diǎn)制訂了相關(guān)的安全策略，是否建立了正規(guī)、可備案的安全流程，是否設(shè)計(jì)、維護(hù)了工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的安全架構(gòu)，是否根據(jù)相關(guān)實(shí)施指南貫徹了工控設(shè)備安全配置，是否建立了常規(guī)的安全審計(jì)制度，是否建立了安全事件監(jiān)控與應(yīng)急響應(yīng)制度與預(yù)案，都直接關(guān)系著相應(yīng)的安全技術(shù)及解決方案是否能真正起到作用。與傳統(tǒng)IT信息安全相比，工控信息安全有著其自身的特點(diǎn)，主要體現(xiàn)為安全防護(hù)的重點(diǎn)有所不同。IT安全一般針對(duì)的是辦公自動(dòng)化環(huán)境，需要首先保證機(jī)密性，其次才是完整性和可用性（即通常所說(shuō)的CIA）。而工控信息安全的防護(hù)對(duì)象則是現(xiàn)場(chǎng)的PLC、RTU等控制設(shè)備，工業(yè)控制（實(shí)時(shí)）網(wǎng)絡(luò)通信，以及DCS、SCADA等工業(yè)控制應(yīng)用，其特點(diǎn)可以總結(jié)為：(1)必須優(yōu)先保障24/7/365的可用性，提供不間斷的可操作性，并確保工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)可訪問(wèn)；(2)保證系統(tǒng)性能；(3)保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸；(4)系統(tǒng)與數(shù)據(jù)的完整性；(5)為實(shí)現(xiàn)無(wú)縫的通信與功能交互而采用開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)(6)采用通用組件（如微軟OS）作為自動(dòng)化解決方案的基礎(chǔ)；(7)辦公環(huán)境與生產(chǎn)IT系統(tǒng)間的不間斷通信以保障對(duì)生產(chǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控；(8)對(duì)工廠全生命周期的支持；(9)防止誤操作與蓄意破壞；(10)保護(hù)專有技術(shù)；(11)安全日志與變更管理等。對(duì)工業(yè)信息安全而言，首先需要滿足控制系統(tǒng)的高可用性的要求，其次是完整性。由于在工控環(huán)境下，多數(shù)數(shù)據(jù)都是設(shè)備與設(shè)備之間的通信，因此，再次的安全目標(biāo)才是機(jī)密性。所以，可以將工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)信息安全的關(guān)鍵需求總結(jié)為：(1)開(kāi)展工業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，建設(shè)全面的信息安全管理；(2)實(shí)現(xiàn)安全域的劃分與隔離，不同安全域之間的網(wǎng)絡(luò)接口需遵從清晰的安全規(guī)范；(3)部署集成安全措施的保護(hù)基于工業(yè)PC的控制系統(tǒng)；(4)保護(hù)工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的控制單元，防御安全攻擊；(5)實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)自動(dòng)化控制通信的可感知與可控制。

4解決方案：縱深防御

根據(jù)工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，要滿足上述安全需求，需要引入工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)“縱深防御”的概念作為解決方案。縱深防御就是要通過(guò)部署多層次的、具有不同針對(duì)性的安全措施，保護(hù)關(guān)鍵的工業(yè)自動(dòng)化控制過(guò)程與應(yīng)用的安全，其特點(diǎn)在于：(1)攻擊者將不得不滲透或繞過(guò)不同的多層安全機(jī)制，大大增加了攻擊的難度；(2)安全架構(gòu)中存在于某一層次上的安全脆弱性，可被其他防護(hù)措施所彌補(bǔ)，從而避免“一點(diǎn)突破，滿盤皆輸”的危險(xiǎn)。建立工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)縱深防御，首先需要對(duì)具體工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)安全需求進(jìn)行系統(tǒng)地分析，制定相應(yīng)的安全規(guī)劃；并對(duì)工控系統(tǒng)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，切合實(shí)際地識(shí)別出該系統(tǒng)的安全脆弱性，面臨的安全威脅，以及風(fēng)險(xiǎn)的來(lái)源。在此基礎(chǔ)上，借助于產(chǎn)品安全、安全操作指南以及專業(yè)的工業(yè)安全服務(wù)，建立、部署層次化的多重安全措施（如圖3所示）。具體包括物理安全，制定安全策略與流程，部署防火墻進(jìn)行隔離、防護(hù)不同的安全單元（安全域），采用VPN保護(hù)單元間通信，進(jìn)行系統(tǒng)加固，部署賬號(hào)管理等訪問(wèn)控制措施，以及補(bǔ)丁管理、惡意軟件檢測(cè)與防護(hù)等。目前，縱深防御的工業(yè)信息安全理念覆蓋了工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的所有級(jí)別，是滿足工業(yè)信息安全領(lǐng)域的關(guān)鍵需求的現(xiàn)實(shí)解決方案。

本文以圖1.中的基于PROFINET的DCS系統(tǒng)為例，扼要探討一下如何根據(jù)PROFINET的特點(diǎn)，建立工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的縱深防御：(1)建立PROFINET的物理防護(hù)邊界物理安全是工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)信息安全的前提，首先需要確保PROFINET網(wǎng)絡(luò)處于可控的物理環(huán)境中，只有經(jīng)過(guò)授權(quán)的人員才能接觸網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備。(2)安全策略與流程工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)縱深防御不僅依賴于技術(shù)、產(chǎn)品，更需要完備的安全策略與規(guī)范的安全流程。近年來(lái)，許多工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)被病毒感染都是由于工程師在IPC上使用被病毒感染的USB移動(dòng)存儲(chǔ)所致。類似的問(wèn)題，簡(jiǎn)單依靠技術(shù)手段很難完全防止，更需要依靠安全管理措施與流程的貫徹。(3)建立安全的控制單元，確保PROFINET的邊界安全在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，每個(gè)控制單元（圖1中controlcell）都是相對(duì)獨(dú)立的子系統(tǒng)，不同的控制單元之間通過(guò)PROFINET進(jìn)行集成、互聯(lián)。而PROFINET的日常生產(chǎn)控制又相對(duì)獨(dú)立于操作站、維護(hù)站等維護(hù)應(yīng)用，以及HMI、OPC服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器等監(jiān)控系統(tǒng)或應(yīng)用。因此，需要將基于PROFINET的DCS按其用途、特點(diǎn)劃分為不同的安全域（控制單元、PROFINET網(wǎng)絡(luò)與與監(jiān)控域），定義清晰的安全域邊界。還可根據(jù)其應(yīng)用、通信業(yè)務(wù)的不同之處，進(jìn)一步將PROFINET中用于組態(tài)、調(diào)試、維護(hù)的操作站、維護(hù)站等劃分為一個(gè)獨(dú)立的安全域。并在安全域之間的接口處部署防火墻、安全網(wǎng)關(guān)等隔離設(shè)備。此外，對(duì)遠(yuǎn)程接入、遠(yuǎn)程維護(hù)、無(wú)線接入等，也需要在其接口處針對(duì)性地部署邊界訪問(wèn)控制。(4)采用VPN技術(shù)保護(hù)不同控制單元之間的通信對(duì)于不同控制單元、安全域之間的通信，可以通過(guò)在安全單元之間部署VPN保護(hù)單元間的通信，保證相關(guān)業(yè)務(wù)通信的認(rèn)證、完整性與機(jī)密性，阻止非法業(yè)務(wù)通信。同時(shí)，借助于VPN隧道技術(shù)，還可在安全單元內(nèi)將維護(hù)、調(diào)試等組態(tài)通信業(yè)務(wù)，數(shù)據(jù)采集等監(jiān)控業(yè)務(wù)與實(shí)時(shí)控制業(yè)務(wù)隔離開(kāi)，避免組態(tài)、數(shù)據(jù)采集等被濫用后對(duì)實(shí)時(shí)控制通信產(chǎn)生影響。對(duì)于ClassicOPCDA服務(wù)器，必要時(shí)還需要部署專門應(yīng)用網(wǎng)關(guān)保護(hù)其免受來(lái)自（OPC客戶端所在的）其他域的攻擊。(5)系統(tǒng)加固與補(bǔ)丁管理目前用于組態(tài)/維護(hù)的工程師站、HMI終端、OPC、SCADA、應(yīng)用服務(wù)器等都采用的是安裝了Windows的IPC，加之在IPC上運(yùn)行的工業(yè)控制軟件、應(yīng)用，以及相關(guān)中間件等，都可能存在相應(yīng)的安全漏洞，因此在條件允許的情況下，需要及時(shí)地進(jìn)行補(bǔ)丁升級(jí)與系統(tǒng)加固。同時(shí)，雖然PLC等工控設(shè)備多數(shù)基于專有的嵌入式系統(tǒng)，但其固件也存在補(bǔ)丁升級(jí)的問(wèn)題。(5)賬號(hào)管理對(duì)PLC、IPC上的關(guān)鍵工控應(yīng)用、過(guò)程、資源，為防止未經(jīng)授權(quán)的訪問(wèn)或?yàn)E用，對(duì)不同人員的訪問(wèn)權(quán)限進(jìn)行細(xì)粒度的控制，并在安全審計(jì)中對(duì)安全事件進(jìn)行溯源，需要將管理措施與技術(shù)手段相結(jié)合，針對(duì)PLCCPU口令，工業(yè)WLAN口令、IPCWindows口令、HMI口令等建立系統(tǒng)的賬號(hào)管理，強(qiáng)化基于口令的訪問(wèn)控制。(7)惡意軟件防護(hù)技術(shù)對(duì)采用Windows系統(tǒng)的IPC工作站與服務(wù)器，病毒、蠕蟲(chóng)等惡意軟件的攻擊是其面臨的最普遍的安全威脅之一。所以不僅需要在工控網(wǎng)絡(luò)中所有的IPC主機(jī)上全面部署病毒監(jiān)控，如有更高的安全需求，還需要在安全域的入口處進(jìn)一步部署防病毒網(wǎng)關(guān)。此外，根據(jù)ISA-99，工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)縱深防御還需要建立安全日志的搜集、備案與審計(jì)機(jī)制；并建立安全事件處理及應(yīng)急響應(yīng)預(yù)案，做到一旦發(fā)生安全事件，能夠迅速定位脆弱點(diǎn)，追溯攻擊源，并迅速恢復(fù)系統(tǒng)正常功能。從而實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)自動(dòng)化控制通信的可感知與可控制。

篇7

中圖分類號(hào)：TP393文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2012）04-0000-00

隨著近年來(lái)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟，及其在冶金企業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域的大量應(yīng)用，帶來(lái)了可觀的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。本文簡(jiǎn)要敘述重鋼新區(qū)環(huán)保搬遷項(xiàng)目中，基于PROFIBUS－DP（分布式現(xiàn)場(chǎng)總線）和SIMATIC NET （工業(yè)以太網(wǎng)）技術(shù)在原料場(chǎng)物料儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)中的應(yīng)用。

1、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)概述

在原料場(chǎng)物料儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)中，應(yīng)用了典型的信息網(wǎng)絡(luò)和控制網(wǎng)絡(luò)的集成形式―Etherent/ProFibus混合結(jié)構(gòu)，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)原料場(chǎng)物料儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的邏輯控制與人機(jī)監(jiān)控功能。在控制信息層采用以太網(wǎng)，而在底層設(shè)備級(jí)采用現(xiàn)場(chǎng)總線，通過(guò)通信控制器實(shí)現(xiàn)兩者的信息交換。

1.1 PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線

1.1.1 PROFIBUS概述

PROFIBUS（過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)總線）是一種國(guó)際化、開(kāi)放式、不依賴于設(shè)備生產(chǎn)商的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)，并且是一種用于工廠自動(dòng)化車間級(jí)監(jiān)控和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層數(shù)據(jù)通信與控制的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。

1.1.2 PROFIBUS-DP 技術(shù)特點(diǎn)

PROFIBUS－DP應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)級(jí)，是一種高速低成本通信，用于設(shè)備級(jí)控制系統(tǒng)與分散式I/O之間的通訊。主要使用主-從方式，周期性的使主控 CPU 和分布式 I/O 之間實(shí)現(xiàn)快速、循環(huán)的數(shù)據(jù)交換。DP 主站是控制 CPU 和分布式 I/O 之間的鏈接，通過(guò) PROFIBUS DP 與分布式 I/O 交換數(shù)據(jù)并監(jiān)視PROFIBUS DP網(wǎng)絡(luò)。DP 從站（即分布式 I/O）負(fù)責(zé)在現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備I/O執(zhí)行器數(shù)據(jù)，使得數(shù)據(jù)可以通過(guò)PROFIBUS-DP發(fā)送至控制CPU。

1.2 工業(yè)以太網(wǎng)

1.2.1 工業(yè)以太網(wǎng)概念

SIMATIC NET工業(yè)以太網(wǎng)是西門子公司提出的一種基于以太網(wǎng)通訊的應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域的以太網(wǎng)技術(shù)。它的重點(diǎn)在于利用交換式以太網(wǎng)技術(shù)，為控制器、操作站等各種工作站之間的相互協(xié)調(diào)合作提供一種交互機(jī)制并與上層信息網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無(wú)縫集成。

1.2.2 發(fā)展優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和普及推廣，使以太網(wǎng)技術(shù)全面應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域成為可能。目前，工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展優(yōu)勢(shì)及特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

(1)發(fā)展優(yōu)勢(shì)。1)應(yīng)用廣泛。以太網(wǎng)是應(yīng)用最廣泛的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，幾乎所有的編程語(yǔ)言如等都支持以太網(wǎng)的應(yīng)用開(kāi)發(fā)。以太網(wǎng)的速率要比傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線要快的多，完全可以滿足工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)不斷增長(zhǎng)的帶寬要求。2)成本低廉。普通以太網(wǎng)網(wǎng)卡的價(jià)格較現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)卡要便宜得多，此外以太網(wǎng)已經(jīng)應(yīng)用多年，人們對(duì)以太網(wǎng)的設(shè)計(jì)、應(yīng)用等方面有很多經(jīng)驗(yàn)，具有相當(dāng)成熟的技術(shù)。3)資源共享能力強(qiáng)。隨著Internet/Intranet的發(fā)展，在互聯(lián)網(wǎng)上的任何一臺(tái)計(jì)算機(jī)上就能瀏覽工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)“管控一體化”。4)可持續(xù)發(fā)展?jié)摿Υ蟆Ｒ蕴W(wǎng)的引人將為控制系統(tǒng)的后續(xù)發(fā)展提供可能性，用戶在技術(shù)升級(jí)方面無(wú)需獨(dú)自的研究投入。同時(shí)，新型技術(shù)的發(fā)展都要求通信網(wǎng)絡(luò)具有更高的帶寬和性能，通信協(xié)議有更高的靈活性，這些要求以太網(wǎng)都能很好地滿足。

(2)發(fā)展特點(diǎn)。1)通信確定性與實(shí)時(shí)性。工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)最大特點(diǎn)是信號(hào)傳輸?shù)难附莺蜏?zhǔn)確。實(shí)時(shí)控制要求對(duì)某些變量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確定時(shí)刷新，快速以太網(wǎng)與交換式以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，使這一應(yīng)用成為可能。采用交換式交換機(jī)和全雙工通信，可使網(wǎng)絡(luò)上的沖突域不復(fù)存在(全雙工通信)，或碰撞機(jī)率大大降低(半雙工)，使以太網(wǎng)大幅提高穩(wěn)定性與可靠性。2)安全性。工業(yè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全是工業(yè)以太網(wǎng)應(yīng)用必須考慮的―個(gè)問(wèn)題。工業(yè)以太網(wǎng)可以將企業(yè)傳統(tǒng)的信息管理層、過(guò)程監(jiān)控層、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層合成一體，使數(shù)據(jù)的傳輸速率更快、實(shí)時(shí)性更高，并與網(wǎng)絡(luò)無(wú)縫集成，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享，提高工廠的運(yùn)作效率。但同時(shí)也引入了一系列的網(wǎng)絡(luò)安全向題，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)可能會(huì)受到來(lái)自外部網(wǎng)絡(luò)的病毒感染、黑客非法入侵與非法操作等網(wǎng)絡(luò)安全威脅。

2、現(xiàn)場(chǎng)總線在原料場(chǎng)物料儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)中應(yīng)用

2.1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

原料場(chǎng)物料儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)用來(lái)完成原料的受料及供料任務(wù)。一是完成來(lái)自翻車機(jī)、火車、汽車、碼頭各種原料的受料；二是通過(guò)堆取料機(jī)進(jìn)行堆料和取料，向各廠用戶供料。該系統(tǒng)因?yàn)榈乩項(xiàng)l件的制約，膠帶機(jī)等設(shè)備分布區(qū)域廣闊，所以分別選擇2個(gè)S7-400作為主站，各主站以ET200M作為從站，通過(guò)主/從方式分別達(dá)到分布式控制的目標(biāo)，其主站以工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)相互通信。

2.2 系統(tǒng)功能

控制系統(tǒng)基于SIMATIC NET工業(yè)以太網(wǎng)和PROFIBUS－DP現(xiàn)場(chǎng)總線，PLC控制器來(lái)完成翻車機(jī)系統(tǒng)、除塵器系統(tǒng)、碼頭系統(tǒng)、火車汽車受料系統(tǒng)、混勻供料系統(tǒng)、堆取料機(jī)系統(tǒng)以及各料線膠帶機(jī)的自動(dòng)控制、狀態(tài)顯示、故障記錄及報(bào)警控制。

2.3 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)分為2級(jí)，即PROFIBUS－DP的分布式現(xiàn)場(chǎng)總線和SIMATIC NET 的工業(yè)以太網(wǎng)。

(1)PROFIBUS－DP的分布式現(xiàn)場(chǎng)總線由PROFIBUS－DP屏蔽雙線電纜、工業(yè)光纖鏈路模塊（OLM）和室外多模光纖來(lái)構(gòu)成，并組成冗余網(wǎng)絡(luò)，來(lái)保證通訊的可靠性、實(shí)時(shí)性、連續(xù)性。(2)SIMATIC NET 工業(yè)以太網(wǎng)的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)由SIMATIC NET工業(yè)雙絞線電纜、工業(yè)光纖交換模塊（OSM）、操作站和室外多模光纖來(lái)構(gòu)成，并組成冗余網(wǎng)絡(luò)，來(lái)保證通訊的可靠性、實(shí)時(shí)性、連續(xù)性，同時(shí)也考慮與其它網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的信息交互。

3、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展前景

以太網(wǎng)不僅繼續(xù)壟斷商業(yè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信和工業(yè)控制系統(tǒng)的上層網(wǎng)絡(luò)通信市場(chǎng)，也必將領(lǐng)導(dǎo)未來(lái)現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展，以太網(wǎng)和TCP／IP將成為器件總線和現(xiàn)場(chǎng)總線的基礎(chǔ)協(xié)議。

以太網(wǎng)可以一直延伸到企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制層，被認(rèn)為是未來(lái)控制網(wǎng)絡(luò)的最佳解決方案。雖然目前工業(yè)以太網(wǎng)還不適合所有的工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備，并不能全面地應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域，但是以太網(wǎng)在進(jìn)入工業(yè)控制領(lǐng)域的過(guò)程中將逐步成熟，并具有巨大的發(fā)展?jié)摿头浅V闊的應(yīng)用前景，其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒉粩嗟氐玫綌U(kuò)展，而且應(yīng)用廣度和深度也將繼續(xù)擴(kuò)大。

參考文獻(xiàn)

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[2] 陳凱.工業(yè)以太網(wǎng)在工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用及發(fā)展.中國(guó)西部科技,2008(22)．

篇8

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化；控制系統(tǒng)；信息安全

信息技術(shù)近幾年來(lái)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，信息化也是現(xiàn)如今工業(yè)生產(chǎn)的大勢(shì)所趨。自動(dòng)化控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)中的的迅速發(fā)展，極大地減少了對(duì)人力的使用，降低了企業(yè)生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率。用好工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)關(guān)鍵在信息，對(duì)企業(yè)而言，隨之而來(lái)的問(wèn)題是，如何保障工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的信息安全[1]。本文將對(duì)這一問(wèn)題展開(kāi)討論，簡(jiǎn)要介紹工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)自身的特點(diǎn)，并具體說(shuō)明我國(guó)企業(yè)在保障工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)信息安全方面存在的問(wèn)題以及應(yīng)對(duì)的策略。

1.工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)簡(jiǎn)述

傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)以人力操作為主，需要人為的直接干預(yù)，遇到繁重的生產(chǎn)活動(dòng)，常常使人不堪重負(fù)，而且易出現(xiàn)偏差。而工業(yè)自動(dòng)化則是通過(guò)對(duì)各種參數(shù)的調(diào)節(jié)，生產(chǎn)目標(biāo)的提前設(shè)定和控制生產(chǎn)過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)，是人類社會(huì)的巨大進(jìn)步，大規(guī)模的、智能型的機(jī)器生產(chǎn)代替了手工操作，工人不必直接面對(duì)生a流程，只需熟練掌握自動(dòng)化控制系統(tǒng)，對(duì)照產(chǎn)品要求啟動(dòng)相應(yīng)的系統(tǒng)程序。與傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)相比，自動(dòng)化生產(chǎn)效率更高，產(chǎn)品合格率也更高。從實(shí)際情況來(lái)看，企業(yè)在自動(dòng)化系統(tǒng)方面收獲的效益要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其對(duì)該系統(tǒng)的投入[2]。要實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化，所用的設(shè)備也較多，大致可分為三類：通用自動(dòng)化裝備、自動(dòng)裝配檢測(cè)生產(chǎn)線、專用設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)。專用設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)又包括控制層、驅(qū)動(dòng)層和執(zhí)行層三個(gè)部分。如今在機(jī)械制造、電力、建筑、交通運(yùn)輸、信息技術(shù)等領(lǐng)域，工業(yè)自動(dòng)化已得到廣泛運(yùn)用，極大地提高了企業(yè)生產(chǎn)效率。

2.對(duì)工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)信息安全的探討

2.1我國(guó)企業(yè)在保障工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)信息安全方面存在的問(wèn)題

（1）管理制度不夠完善。我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展歷史才三十年，即使是較為成熟的大型國(guó)有企業(yè)，在管理制度方面也存在很多漏洞。人員是企業(yè)運(yùn)行的主體，管理好了人員，一個(gè)企業(yè)才能良好運(yùn)行。例如，現(xiàn)如今我國(guó)很多生產(chǎn)企業(yè)都沒(méi)有規(guī)范門禁制度，外來(lái)人員與內(nèi)部員工不能很好區(qū)分，魚(yú)龍混雜，極容易導(dǎo)致重要信息的泄露。對(duì)于工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)也沒(méi)有嚴(yán)格執(zhí)行“一人對(duì)應(yīng)一個(gè)系統(tǒng)”的管理制度，無(wú)法規(guī)范自己的人員，也就無(wú)法保障信息的絕對(duì)安全。

（2）缺乏專業(yè)的技術(shù)人才。工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的迅速普及呼喚專業(yè)的技術(shù)人才。目前我國(guó)在培養(yǎng)工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)專業(yè)技術(shù)人才方面還未建立健全科學(xué)、有效的教育培訓(xùn)體系，專業(yè)技術(shù)人才略顯匱乏。另外一個(gè)方面，自動(dòng)化控制系統(tǒng)更新?lián)Q代的速度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)人才培養(yǎng)的速度，對(duì)員工的技術(shù)培訓(xùn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上時(shí)代前進(jìn)的步伐。中國(guó)企業(yè)真正缺少既了解控制系統(tǒng)又能保障信息安全的綜合性人才。

2.2針對(duì)存在的問(wèn)題采取的應(yīng)對(duì)策略

（1）借鑒歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的先進(jìn)管理理念。歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的工業(yè)生產(chǎn)歷史長(zhǎng)達(dá)兩百多年，他們有更為豐富的工業(yè)管理經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)前中國(guó)企業(yè)在管理上出現(xiàn)的諸多問(wèn)題對(duì)他們而言屢見(jiàn)不鮮。在保障工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)信息安全領(lǐng)域，他們也有著更多成功的經(jīng)驗(yàn)，可以充分借鑒。

（2）加強(qiáng)專業(yè)技術(shù)人才培養(yǎng)。專業(yè)技術(shù)人才是工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的靈魂，靈魂健全才能使該系統(tǒng)發(fā)揮最大效力。因此，企業(yè)應(yīng)針對(duì)工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)，完善教育培訓(xùn)體系，大力培養(yǎng)專業(yè)性的操作人才，與工業(yè)生產(chǎn)前沿接軌，同時(shí)針對(duì)員工信息安全意識(shí)薄弱的問(wèn)題，加強(qiáng)思想教育，使其充分認(rèn)識(shí)到保障信息安全的重要性[3]。此外，還有必要構(gòu)建完善的工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)信息安全管理體系，加強(qiáng)人員及系統(tǒng)設(shè)備的管理，進(jìn)一步使工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)信息安全得到有效保障。

3.結(jié)語(yǔ)

工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)信息安全是控制系統(tǒng)和信息安全的充分結(jié)合，是當(dāng)下工業(yè)生產(chǎn)的潮流。不僅要求企業(yè)了解計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，還要求企業(yè)懂得如何保障信息安全。用好工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)將極大地促進(jìn)我國(guó)工業(yè)的迅猛發(fā)展，為中國(guó)經(jīng)濟(jì)添磚加瓦。工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)信息安全涉及到企業(yè)生產(chǎn)的多個(gè)環(huán)節(jié)，需要各個(gè)生產(chǎn)部門的完美協(xié)作。相信在企業(yè)、員工與政府三方的共同努力下，工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)必將不斷完善，信息安全也將得到充分保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]董吉成.工業(yè)自動(dòng)化控制的發(fā)展漫談[J].電子世界，2014，01：19-20.

篇9

自動(dòng)化硬件技術(shù)仍然以國(guó)外產(chǎn)品為主的局面尚未被打破，但是自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用軟件的發(fā)展開(kāi)始取得了實(shí)質(zhì)性突破。以冶金工業(yè)為例，一些核心控制軟件技術(shù)已經(jīng)打破國(guó)外封鎖，自主開(kāi)發(fā)出了一批具有世界領(lǐng)先水平的核心控制軟件。如自動(dòng)化煉鋼技術(shù)、高爐專家系統(tǒng)、冶金企業(yè)能源管理系統(tǒng)等，其核心算法、主要解法、控制思想、知識(shí)法則等，都是由我國(guó)技術(shù)人員自主創(chuàng)新研制成功。事實(shí)證明，在自動(dòng)化核心技術(shù)方面，單靠引進(jìn)是不成功的，也是模仿不來(lái)的，只有自主創(chuàng)新，才是最正確的道路。大型自動(dòng)化系統(tǒng)的集成與創(chuàng)新，要以自主技術(shù)與產(chǎn)品為核心，雖然還沒(méi)有取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，但已經(jīng)取得了階段性成果，如自動(dòng)化煉鋼技術(shù)的成功開(kāi)發(fā)并應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際，就是最好的案例。在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)開(kāi)環(huán)控制、系統(tǒng)仿真、局部閉環(huán)控制等方面，特別是隨著總線技術(shù)、嵌入式技術(shù)等方面的推廣應(yīng)用，取得的成績(jī)是比較明顯的。自動(dòng)化技術(shù)在冶金生產(chǎn)流程中已經(jīng)成為生產(chǎn)工藝中重要的組成部分。同時(shí)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用在冶金工業(yè)生產(chǎn)工藝文件編制、工藝流程優(yōu)化、操作手冊(cè)的制定等各個(gè)方面發(fā)揮的作用越來(lái)越大。

2存在的問(wèn)題

我國(guó)自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展在經(jīng)歷了PLC(ProgrammableLogicController，可編程控制器)、DCS(DistributedControlSystem，分散性控制器)、FCS(FieldbusControlSystem，現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng))、PAC(ProgrammableAutomationController，開(kāi)放式自動(dòng)化)等幾個(gè)階段后，現(xiàn)在已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)入大規(guī)模采用數(shù)學(xué)模型、實(shí)現(xiàn)智能控制的新時(shí)期。我國(guó)自動(dòng)化信息技術(shù)的應(yīng)用，雖然取得了階段性成果，但和國(guó)際領(lǐng)先水平相比，還存在一定距離。要實(shí)現(xiàn)真正意義上的兩化融合，還有許多路要走。

（1）我國(guó)自動(dòng)化硬件技術(shù)市場(chǎng)，目前國(guó)外的產(chǎn)品與技術(shù)依然占主要地位，縮小這一差距，還要靠我國(guó)硬件生產(chǎn)廠家的努力。

（2）目前許多自動(dòng)化控制系統(tǒng)還處于開(kāi)環(huán)控制，在局部環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)控制，這從客觀上影響了自動(dòng)化系統(tǒng)效果的發(fā)揮。

（3）以自主創(chuàng)新的產(chǎn)品與技術(shù)為核心實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化系統(tǒng)的集成與創(chuàng)新還有許多工作要做，如與自動(dòng)化控制系統(tǒng)相關(guān)的儀表、傳動(dòng)等專業(yè)的技術(shù)水平，也有可能影響到自動(dòng)化系統(tǒng)的集成與創(chuàng)新工作。

（4）自動(dòng)化系統(tǒng)的核心技術(shù)，有許多還被國(guó)外廠商壟斷或封鎖。

（5）作為自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)而言，有些方面比較“浮”，商業(yè)色彩濃厚，炒作內(nèi)容較多，這是一個(gè)社會(huì)問(wèn)題。應(yīng)當(dāng)鼓勵(lì)和提倡踏踏實(shí)實(shí)做事情，認(rèn)認(rèn)真真做學(xué)問(wèn)。自動(dòng)化行業(yè)的規(guī)模雖然已基本形成，但要做大做強(qiáng)，使之成為我國(guó)的支柱產(chǎn)業(yè)，還有許多工作要做。

3我國(guó)冶金工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的預(yù)測(cè)與分析

制造業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展在很大程度上受到制造業(yè)本身特點(diǎn)的制約，行業(yè)特點(diǎn)比較明顯，冶金自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，離不開(kāi)冶金工業(yè)的發(fā)展，我國(guó)“兩化融合”政策的推出，為今后我國(guó)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用在理論層面指明了方向，在操作層面，要求也更加具體、明確。對(duì)于冶金自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，目前完全可以定位于高端核心自動(dòng)化技術(shù)與產(chǎn)品的創(chuàng)新與應(yīng)用。

3.1物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在冶金企業(yè)中的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)是指人們通過(guò)各類傳感器實(shí)現(xiàn)物與物、物與人、人與人之間按需的信息獲取、傳遞、儲(chǔ)存、認(rèn)知、分析和使用。

3.1.1物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用

工業(yè)是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的重要領(lǐng)域。具有環(huán)境感知能力的各類終端、基于泛在技術(shù)的計(jì)算模式、移動(dòng)通信等不斷融入到工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，可大幅提高制造效率，改善產(chǎn)品質(zhì)量，降低產(chǎn)品成本和資源消耗，將傳統(tǒng)工業(yè)提升到智能工業(yè)的新階段。從當(dāng)前技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用前景來(lái)看，物聯(lián)網(wǎng)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用主要集中在以下幾個(gè)方面。

（1）供應(yīng)鏈管理物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于企業(yè)原材料采購(gòu)、庫(kù)存、銷售等領(lǐng)域，通過(guò)完善和優(yōu)化供應(yīng)鏈管理體系，提高了供應(yīng)鏈效率，降低了成本。

（2）冶金生產(chǎn)過(guò)程工藝優(yōu)化物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用提高了生產(chǎn)線過(guò)程檢測(cè)、實(shí)時(shí)參數(shù)采集、生產(chǎn)設(shè)備監(jiān)控、材料消耗監(jiān)測(cè)的能力和水平。生產(chǎn)過(guò)程的智能監(jiān)控、智能控制、智能診斷、智能決策、智能維護(hù)水平不斷提高。鋼鐵企業(yè)應(yīng)用各種傳感器和通信網(wǎng)絡(luò)，在生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)對(duì)加工產(chǎn)品的寬度、厚度、溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控，從而提高了產(chǎn)品質(zhì)量，優(yōu)化了生產(chǎn)流程。

（3）產(chǎn)品設(shè)備監(jiān)控管理各種傳感技術(shù)與制造技術(shù)融合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)產(chǎn)品設(shè)備操作使用記錄、設(shè)備故障診斷的遠(yuǎn)程監(jiān)控。通過(guò)傳感器和網(wǎng)絡(luò)對(duì)設(shè)備進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)和實(shí)時(shí)監(jiān)控，并提供設(shè)備維護(hù)和故障診斷的解決方案。

（4）環(huán)保監(jiān)測(cè)及能源管理物聯(lián)網(wǎng)與環(huán)保設(shè)備的融合實(shí)現(xiàn)了對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的各種污染源及污染治理各環(huán)節(jié)關(guān)鍵指標(biāo)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。在重點(diǎn)排污企業(yè)排污口安裝無(wú)線傳感設(shè)備，不僅可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)企業(yè)排污數(shù)據(jù)，而且可以遠(yuǎn)程關(guān)閉排污口，防止突發(fā)性環(huán)境污染事故的發(fā)生。

（5）工業(yè)安全生產(chǎn)管理把感應(yīng)器嵌入和裝備到礦山設(shè)備、油氣管道、礦工設(shè)備中，可以感知危險(xiǎn)環(huán)境中工作人員、設(shè)備機(jī)器、周邊環(huán)境等方面的安全狀態(tài)信息，將現(xiàn)有分散、獨(dú)立、單一的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管平臺(tái)提升為系統(tǒng)、開(kāi)放、多元的綜合網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)感知、準(zhǔn)確辨識(shí)、快捷響應(yīng)、有效控制。

3.1.2冶金工業(yè)領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)

從整體上來(lái)看，物聯(lián)網(wǎng)還處于起步階段。物聯(lián)網(wǎng)在冶金工業(yè)領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用還面臨一些關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，概括起來(lái)主要有兩個(gè)問(wèn)題。

（1）進(jìn)行關(guān)鍵特殊傳感器的研制生產(chǎn)工業(yè)用傳感器。工業(yè)用傳感器是一種檢測(cè)裝置，能夠測(cè)量或感知特定物體的狀態(tài)和變化，并轉(zhuǎn)化為可傳輸、可處理、可存儲(chǔ)的電子信號(hào)或其他形式信息。工業(yè)用傳感器是實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)尤其是自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中，要用各種傳感器來(lái)監(jiān)視和控制生產(chǎn)過(guò)程中的各個(gè)參數(shù)，使設(shè)備工作在正常狀態(tài)或最佳狀態(tài)，并使產(chǎn)品達(dá)到最好的質(zhì)量。可以說(shuō)，沒(méi)有眾多質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的工業(yè)傳感器，就沒(méi)有現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)體系。

（2）進(jìn)行工廠傳感網(wǎng)的布局和建設(shè)工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)是一種由大量隨機(jī)分布的、具有實(shí)時(shí)感知和自組織能力的傳感器節(jié)點(diǎn)組成的網(wǎng)狀(Mesh)網(wǎng)絡(luò)，綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無(wú)線通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等，具有低耗自組、泛在協(xié)同、異構(gòu)互連的特點(diǎn)。工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是繼現(xiàn)場(chǎng)總線之后工業(yè)控制系統(tǒng)領(lǐng)域的又一熱點(diǎn)技術(shù)，是降低工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)成本、提高工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)應(yīng)用范圍的革命性技術(shù)，也是未來(lái)幾年工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品新的增長(zhǎng)點(diǎn)，已經(jīng)引起許多國(guó)家學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的高度重視。

3.2過(guò)程控制數(shù)學(xué)模型的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用要實(shí)現(xiàn)新突破

數(shù)學(xué)模型是冶金自動(dòng)化中的核心技術(shù)。“牽牛要牽牛鼻子”，如果掌握了數(shù)學(xué)模型的這項(xiàng)技術(shù)，就掌握了自動(dòng)化的主動(dòng)權(quán)、話語(yǔ)權(quán)。核心技術(shù)是買不來(lái)的。要生產(chǎn)國(guó)家急需的鋼鐵產(chǎn)品，就要有相應(yīng)的高端自動(dòng)化技術(shù)來(lái)做支撐，國(guó)外廠商出于自身利益，不會(huì)轉(zhuǎn)讓這類高端自動(dòng)化技術(shù)與產(chǎn)品，他們所能轉(zhuǎn)讓的技術(shù)都是有條件限制的技術(shù)或已經(jīng)過(guò)時(shí)的產(chǎn)品與技術(shù)。開(kāi)展高端冶金自動(dòng)化領(lǐng)域數(shù)學(xué)模型的自主創(chuàng)新條件基本成熟。市場(chǎng)需求非常廣闊，我國(guó)的冶金自動(dòng)化水平已經(jīng)發(fā)展到了一定的水平，一支技術(shù)創(chuàng)新的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)基本形成，而且許多冶金企業(yè)都有著豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，這些都為開(kāi)展二級(jí)數(shù)學(xué)模型的自主創(chuàng)新創(chuàng)造了極為有利的條件。數(shù)學(xué)模型是控制對(duì)象的表征，是對(duì)象可執(zhí)行的表述，正是由于它與信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、工藝能力的有效結(jié)合，發(fā)揮了重要的指揮與優(yōu)化作用，所以數(shù)學(xué)模型才被稱之為自動(dòng)化與信息化的核心技術(shù)。建立高可用性、高精度的數(shù)學(xué)模型是我國(guó)鋼鐵工業(yè)開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)出滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要的鋼材品種；提高產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源、降低成本，從而實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，提升核心競(jìng)爭(zhēng)力的技術(shù)基礎(chǔ)。審視整個(gè)鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化信息化的發(fā)展趨勢(shì)，過(guò)程控制數(shù)學(xué)模型是鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化信息化最直接最有效的領(lǐng)域，也是最核心的技術(shù)，沒(méi)有或者不掌握這種技術(shù)，鋼鐵工業(yè)的自動(dòng)化信息化就難免流于形式，難以收到理想的效果。過(guò)程控制數(shù)學(xué)模型在國(guó)內(nèi)鋼鐵行業(yè)的應(yīng)用與發(fā)展，目前還剛剛起步，方興未艾，隨著需求的發(fā)展，未來(lái)的數(shù)學(xué)模型還有著極大的發(fā)展空間。從現(xiàn)在起，形成社會(huì)的關(guān)注，這對(duì)數(shù)學(xué)模型的未來(lái)發(fā)展，會(huì)起到一定的積極作用。打破數(shù)學(xué)模型的神秘感。相信自己的力量，鼓足自己的信心，模型應(yīng)用從低級(jí)向高級(jí)逐步發(fā)展，不斷積累技術(shù)，不斷培養(yǎng)人才，踏下心來(lái)，抓上幾個(gè)項(xiàng)目，就一定能搞出名堂來(lái)，收到明顯的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。發(fā)展以數(shù)學(xué)模型為核心的自動(dòng)化技術(shù)，是落實(shí)“科技創(chuàng)造未來(lái)”的具體體現(xiàn)，也是我國(guó)鋼鐵工業(yè)實(shí)現(xiàn)新的騰飛的助推器。在過(guò)程控制數(shù)學(xué)模型的研發(fā)與應(yīng)用上，要實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)突破，開(kāi)發(fā)出有中國(guó)特色的數(shù)學(xué)模型產(chǎn)品與技術(shù)，走出一條“研制一批，儲(chǔ)備一批，生產(chǎn)一批”以科研促生產(chǎn)、以生產(chǎn)出產(chǎn)品、以產(chǎn)品保應(yīng)用的新的可持續(xù)發(fā)展之路來(lái)。

3.3以國(guó)產(chǎn)化創(chuàng)新型產(chǎn)品與技術(shù)為核心的自動(dòng)化系統(tǒng)的集成與創(chuàng)新

經(jīng)過(guò)幾年的努力，我國(guó)制造業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域已經(jīng)擁有了一批自主開(kāi)發(fā)創(chuàng)新的產(chǎn)品與技術(shù)。這為今后自動(dòng)化、信息化技術(shù)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。但這僅僅是開(kāi)始，堅(jiān)冰雖然打破，但水下仍然潛藏著巨大的冰塊，所以發(fā)展以國(guó)產(chǎn)化的創(chuàng)新型產(chǎn)品與技術(shù)為核心的自動(dòng)化系統(tǒng)的集成與創(chuàng)新今后還有許多工作要做。

3.3.1博弈要有實(shí)力

要在國(guó)際自動(dòng)化領(lǐng)域取得話語(yǔ)權(quán)，就要靠實(shí)力。以前，依靠市場(chǎng)換取技術(shù)，只是一種低層次的對(duì)外開(kāi)放，而且依靠錢是買不來(lái)核心技術(shù)的。如果我國(guó)在一定程度上掌握了自己的自動(dòng)化、信息化核心技術(shù)，就可以由低層次的對(duì)外開(kāi)放方式上升到較高層次的對(duì)外開(kāi)放與交流。形成你中有我，我中有你的態(tài)勢(shì)，達(dá)到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、互利共贏的良性局面。我國(guó)在引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)與產(chǎn)品的同時(shí)也可以對(duì)外輸出自己的產(chǎn)品與技術(shù)，同時(shí)還可以開(kāi)展聯(lián)合研發(fā)等科技活動(dòng)。

3.3.2新型自動(dòng)化系統(tǒng)的集成與創(chuàng)新要實(shí)現(xiàn)全過(guò)程的集成與創(chuàng)新

目前，我國(guó)冶金工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)，許多都處于開(kāi)環(huán)控制或局部閉環(huán)控制階段。而要實(shí)現(xiàn)真正意義的自動(dòng)化系統(tǒng)的集成與創(chuàng)新就要在全過(guò)程方面實(shí)現(xiàn)真正的閉環(huán)。當(dāng)然，這還要涉及到有關(guān)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、檢測(cè)單元等方面的支持與配合。其核心是國(guó)產(chǎn)化的技術(shù)與產(chǎn)品，并廣泛采用國(guó)內(nèi)外其他先進(jìn)技術(shù)做支持，以保證整套系統(tǒng)的品質(zhì)與質(zhì)量。如果仍然還是停留在實(shí)現(xiàn)局部閉環(huán)控制上，就不能真正稱之為系統(tǒng)的集成與創(chuàng)新。對(duì)于全過(guò)程的認(rèn)識(shí)，我國(guó)著名自動(dòng)化專家柴天佑院士曾經(jīng)有過(guò)一段精彩的論述：“采用自動(dòng)化技術(shù)，以計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為手段，將生產(chǎn)過(guò)程的生產(chǎn)工藝、設(shè)備運(yùn)行技術(shù)和生產(chǎn)過(guò)程管理技術(shù)進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的控制、運(yùn)行、管理的優(yōu)化集成，從而實(shí)現(xiàn)管理的扁平化和與產(chǎn)品質(zhì)量、成本、消耗相關(guān)的綜合生產(chǎn)指標(biāo)的優(yōu)化。”以國(guó)產(chǎn)化創(chuàng)新型產(chǎn)品與技術(shù)為核心的自動(dòng)化系統(tǒng)的集成與創(chuàng)新是在控制系統(tǒng)、控制工程設(shè)計(jì)和組態(tài)軟件、工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)、制造管理和執(zhí)行軟件等多方面的基礎(chǔ)上，通過(guò)集成與優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)真正意義上的生產(chǎn)管控一體化和生產(chǎn)過(guò)程控制智能化。

3.4能源管控一體化建設(shè)是下一階段冶金自動(dòng)化工作的重點(diǎn)

冶金工業(yè)是耗能大戶，能耗將制約冶金工業(yè)的發(fā)展，我國(guó)冶金工業(yè)也正面臨著由粗放型向精細(xì)化轉(zhuǎn)型。以耗能來(lái)核定產(chǎn)能，或許將成為可能。所以整個(gè)冶金工業(yè)的節(jié)能降耗、低碳減排工作十分繁重，利用自動(dòng)化技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)降低能耗，是冶金工業(yè)節(jié)能減排、實(shí)現(xiàn)綠色工廠的重要手段之一。冶金企業(yè)能源管控一體化建設(shè)，如果只停留在數(shù)據(jù)采集階段，那么意義不大。這也是目前已經(jīng)普遍實(shí)現(xiàn)的事實(shí)。針對(duì)冶金工業(yè)能源管控的特點(diǎn)，一是耗能大戶，二是在冶金生產(chǎn)過(guò)程中，又伴生出大量的可燃性氣體，如焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣等。所以能源管控的工作重心是能源使用管理的優(yōu)化、二次能源的安全合理使用、多種能源介質(zhì)統(tǒng)一平臺(tái)操作、改變傳統(tǒng)的能源計(jì)量方式以及能源安全管理預(yù)警等。能源管控中心建設(shè)的特點(diǎn)是控制模型和管理模型的融合。這也是能源實(shí)現(xiàn)智能化管控的著眼點(diǎn)，建設(shè)一套全新的基于熱值流分析的能源管控一體化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)從計(jì)劃層、執(zhí)行層到控制層的一體化；實(shí)現(xiàn)多種能源介質(zhì)協(xié)同一體化；單項(xiàng)能源管控一體化，同時(shí)引進(jìn)先進(jìn)算法，確定科學(xué)的解法。

篇10

【關(guān)鍵詞】電氣自動(dòng)化；應(yīng)用探討；發(fā)展趨勢(shì)；發(fā)展措施

0 引言

工業(yè)電氣自動(dòng)化是電氣信息領(lǐng)域的一門新興學(xué)科，由于和人們的日常生活及工業(yè)生產(chǎn)密切相關(guān)，發(fā)展非常迅速。其發(fā)展已比較成熟，正朝著工業(yè)電氣自動(dòng)化信息化的方向發(fā)展。利用工業(yè)自動(dòng)化與計(jì)算機(jī)的信息技術(shù)，可以將軟件的應(yīng)用得到有效的應(yīng)用。隨著經(jīng)濟(jì)及信息技術(shù)的不斷發(fā)展，工業(yè)自動(dòng)化可以使企業(yè)管理方面得到改革，又可以促進(jìn)工業(yè)電氣自動(dòng)化的不斷發(fā)展。在通常情況下，工業(yè)電氣自動(dòng)化又稱電氣工程及其自動(dòng)化，它涉及到的高新技術(shù)主要是計(jì)算機(jī)軟件和信息技術(shù)。其發(fā)展趨勢(shì)是朝著工業(yè)電氣自動(dòng)化信息化和開(kāi)放化的方向快速發(fā)展。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，這一項(xiàng)新的高科技技術(shù)將促進(jìn)促進(jìn)我國(guó)電氣自動(dòng)化的發(fā)展。它將促進(jìn)企業(yè)管理方面的改革，也可以促進(jìn)工業(yè)電氣自動(dòng)化的不斷發(fā)展。在我國(guó)，如何將工業(yè)電氣自動(dòng)化發(fā)展的更好是今后要做的首要問(wèn)題。電氣自動(dòng)化這個(gè)專業(yè)從20世紀(jì)50年代開(kāi)始在我國(guó)出現(xiàn)并發(fā)展。雖然國(guó)家對(duì)這個(gè)專業(yè)做了幾次調(diào)整，但由于其專業(yè)面寬，適用性廣，專業(yè)的適用性強(qiáng)，從20世紀(jì)中期一直到現(xiàn)在，發(fā)展趨勢(shì)仍然不減。

1 工業(yè)電氣自動(dòng)化的應(yīng)用現(xiàn)狀

現(xiàn)代的工業(yè)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的電氣設(shè)備，分別安裝在各配電室以及電機(jī)的控制中心部位，它們的配件數(shù)量多的，執(zhí)行的信息處理任務(wù)龐大，在一般情況下，工業(yè)電氣設(shè)備系統(tǒng)的配件如果一旦損壞，維修工作比較復(fù)雜。通常都希望關(guān)鍵的設(shè)備可以在正常的操作運(yùn)行狀態(tài)下。它與熱工系統(tǒng)相比，工業(yè)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的電氣設(shè)備操作的頻率低，一些系統(tǒng)設(shè)備在維持正常運(yùn)行時(shí)，可以經(jīng)過(guò)好幾個(gè)月甚至更長(zhǎng)的時(shí)間；電氣設(shè)備所需要的保護(hù)裝置要求高，動(dòng)作速度快，一個(gè)保護(hù)動(dòng)作通常就要求在40ms以內(nèi)完成。但電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)備構(gòu)造機(jī)構(gòu)本身具有聯(lián)鎖邏輯比較簡(jiǎn)單、操作機(jī)構(gòu)復(fù)雜的特點(diǎn)，而控制方式也主要是應(yīng)用在工業(yè)的電系統(tǒng)之中，其主要設(shè)備監(jiān)控是需要接入DCS系統(tǒng)，如果在應(yīng)用中使用兩臺(tái)系統(tǒng)一起運(yùn)行，那么一臺(tái)系統(tǒng)的檢修，就不會(huì)影響另一臺(tái)系統(tǒng)的運(yùn)行，因此，需要考慮兩臺(tái)機(jī)組DCS電氣控制的模式，這樣就保證了控制的穩(wěn)定性。根據(jù)電氣設(shè)備的主要特點(diǎn)我們知道，在構(gòu)建ECS時(shí)，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、與DCS的聯(lián)網(wǎng)方式是確保系統(tǒng)高可靠性的關(guān)鍵。因此，除了要保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，還要確保系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)各種數(shù)據(jù)處理和信息收集的準(zhǔn)確性，同時(shí)提出相應(yīng)的應(yīng)急措施，確保電氣系統(tǒng)可以在最好的狀態(tài)下運(yùn)行。

2 我國(guó)工業(yè)電氣自動(dòng)化的發(fā)展前景

我國(guó)工業(yè)電氣自動(dòng)化的利用在改革開(kāi)放之初，就得到了發(fā)展和應(yīng)用，至今工業(yè)電氣自動(dòng)化的利用，已經(jīng)改變了現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，提高了生產(chǎn)效率，可以使有效的資源得到較高的利用率，就可以達(dá)到降低生產(chǎn)成本費(fèi)用。就會(huì)使工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展給社會(huì)帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益。因此，大力發(fā)展工業(yè)電氣自動(dòng)化技術(shù)，不僅可以提高我國(guó)工業(yè)技術(shù)的發(fā)展水平，縮小與西方發(fā)達(dá)國(guó)家工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)方面的差距，而且可以通過(guò)我國(guó)對(duì)工業(yè)電氣自動(dòng)化的自主研發(fā)，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著更大的推動(dòng)作用。

工業(yè)電氣自動(dòng)化的發(fā)展，主要是結(jié)合現(xiàn)代高科技革命的計(jì)算機(jī)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使工業(yè)電氣自動(dòng)化在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的操作之下，實(shí)現(xiàn)各個(gè)運(yùn)行部分的緊密配合，實(shí)現(xiàn)操作的一體化。這樣的一體化技術(shù)，可以使機(jī)器操作變得更加流暢，是工業(yè)電氣自動(dòng)化發(fā)展的重要方面。要將電氣自動(dòng)化的網(wǎng)絡(luò)連接，提高信息的處理能力；就要在網(wǎng)絡(luò)中建立起獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)把安全危險(xiǎn)分散，促進(jìn)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的正常運(yùn)行；而信息化就是實(shí)現(xiàn)設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化和管控一體化。如今，已經(jīng)到了開(kāi)創(chuàng)電氣自動(dòng)化的新時(shí)代，如何實(shí)現(xiàn)自主研發(fā)，是未來(lái)電氣自動(dòng)化發(fā)展的目標(biāo)。我國(guó)進(jìn)入WTO以后，面對(duì)的對(duì)手，使市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)更加激烈，為了從價(jià)格上贏得優(yōu)勢(shì)，必須吸取高科技先進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)自主研發(fā)提供條件。同時(shí)，將科學(xué)發(fā)展觀作為前進(jìn)的基礎(chǔ)和指導(dǎo)思想，以人為本，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，總結(jié)先進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)，為改變傳統(tǒng)的電氣自動(dòng)化尋找一條發(fā)展之路。

3 我國(guó)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展措施選擇

3.1 電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)平臺(tái)措施

工業(yè)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展，首先要采用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)，這個(gè)相對(duì)統(tǒng)一的開(kāi)放平臺(tái)，對(duì)于電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)意義重大。利用該平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)作的模式，在實(shí)施和測(cè)試等環(huán)節(jié)的運(yùn)行中都起到積極的作用。利用該平臺(tái)設(shè)計(jì)的自動(dòng)化系統(tǒng)，可以最大程度地降低設(shè)備的損耗率，提高設(shè)備的使用效率。該平臺(tái)還應(yīng)滿足客戶的另一個(gè)重要需求，即開(kāi)發(fā)平立于最終的運(yùn)行平臺(tái)。根據(jù)運(yùn)行項(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，在這方面，基于PC的自動(dòng)化產(chǎn)品滿足了以上要求。

3.2 電氣自動(dòng)化系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)建設(shè)措施

網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的發(fā)展也有一定的促進(jìn)作用，對(duì)于電氣自動(dòng)化系統(tǒng)而言，網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建至關(guān)重要。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)既要保證現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備以及企業(yè)管理系統(tǒng)的信息交流的暢通無(wú)阻，還要與計(jì)算機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng)緊密配合。企業(yè)管理層可以利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)所運(yùn)行的設(shè)備進(jìn)行監(jiān)督和控制。在進(jìn)行系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時(shí)，無(wú)論選擇與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通訊的現(xiàn)場(chǎng)總線還是與上級(jí)計(jì)算機(jī)或辦公系統(tǒng)通訊的以太網(wǎng)，所選擇的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品必須能夠保證從辦公自動(dòng)化環(huán)境到控制級(jí)直至元件級(jí)的整個(gè)系統(tǒng)范圍內(nèi)的通訊。而且，在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中貫穿著集成的網(wǎng)絡(luò)配置和編程、集成的數(shù)據(jù)管理以及集成的通訊等功能，即所謂的全集成自動(dòng)化技術(shù)。

3.3 電氣自動(dòng)化系統(tǒng)與標(biāo)準(zhǔn)化的程序接口措施

成功的自動(dòng)化系統(tǒng)的另一個(gè)重要因素在于標(biāo)準(zhǔn)化的程序接口。我們可以利用現(xiàn)代信息技術(shù)，包括在一定程度上實(shí)現(xiàn)對(duì)工作時(shí)間與成本費(fèi)用的控制，還可以提高辦公自動(dòng)化系統(tǒng)中數(shù)據(jù)共享和數(shù)據(jù)交流的快捷性。在與企業(yè)的MES系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)連接時(shí)，基于PC平臺(tái)的自動(dòng)化解決方案意義非同尋常。使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行操作，能夠?qū)崿F(xiàn)辦公環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在電氣化管理和系統(tǒng)的平臺(tái)之間建立了一個(gè)連接，保證了不同程序之間的通訊和交流，這是未來(lái)工業(yè)電氣自動(dòng)化發(fā)展的一個(gè)方向。

4 結(jié)語(yǔ)

工業(yè)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展，具有關(guān)系著我國(guó)電氣自動(dòng)化設(shè)備的發(fā)展的重大意義，文中結(jié)合工業(yè)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用，得到了電氣自動(dòng)化設(shè)備的繼續(xù)創(chuàng)新和發(fā)展，在利用電氣自動(dòng)化設(shè)備的技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的前提下，為我國(guó)電氣自動(dòng)化事業(yè)的跨越式發(fā)展做出貢獻(xiàn)，為盡快實(shí)現(xiàn)小康社會(huì)努力奮斗。

【參考文獻(xiàn)】