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工業自動化熱門技術——控制系統網絡化

供稿:中國工控網 2019/11/4 16:50:09
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  21世紀的控制系統將是網絡與控制的結合。網絡化控制系統(NCS)的研究已成為自動化領域的前沿課題之一。通信網絡作為系統的一個環節嵌入到控制系統中,極大地豐富了工業控制技術和手段,使自動化系統與工業控制系統之間的系統結構、控制方法和人機協作方法發生了很大的變化。同時也帶來了一些新的問題,如控制與通信的耦合、時延、信息調度等。方法,分布式控制模式和故障。

 

  隨著這些新問題的出現,網絡環境下自動控制理論的控制方法和算法需要不斷創新,隨著計算機技術、通信技術和網絡技術的發展,傳統的控制領域開始向著網絡化方向發展。網絡化控制系統(Networked Control System)是指控制回路的元件透過通訊網絡交換資料的控制系統。其特征是控制系統的命令及回授是在網絡中以封包的方式傳送。網絡化控制系統最重要的特征是連結了網絡空間及實體空間,因此可以在長距離下執行許多任務。  

 

  而且,網絡化控制系統的訊號都透過共用的網絡(及線材)傳輸,省去了不必要的配線,減少系統復雜度,也降低了設計及架設系統需要的成本。若要增加傳感器、控制器或是執行器來調整或是更新系統,也可以用較低的成本達到,而且不會更動系統的主架構。網絡化控制系統的最大特點是各控制器可以有效率的分享資料,因此可以在大實體空間內整合整體資訊,做出明智的決策。

 

  網絡化控制系統可以用在許多的領域中,例如太空及陸地的勘探、進入危險區域及相關作業、工廠自動化、遠端診斷及故障排除、實驗性設備、家用機器人、飛機、車輛、工廠監控、看護中心以及遠端作業等。不過網絡化控制系統理論上可以應用的場合很多,但真正實際應用的案例不多,直到工業4.0的概念愈發火熱,這個技術正在逐漸被重視。

 

  首先,傳統控制領域正經歷著前所未有的變革,開始向網絡化方向發展。控制系統結構由計算機集中控制系統(CCS)發展到第二代分布式控制系統(DCS),再到現場總線控制系統(FCS)。大數據量和高速傳輸的要求,如圖像和語音信號,也催生了工業以太網和控制網絡的結合。

 

  其次,這種工業控制系統網絡化的趨勢,融合了嵌入式技術、多標準工業控制網絡互聯、無線技術等諸多流行技術,拓展了工業控制領域的發展空間,帶來了新的發展機遇。不過分散式網絡化控制系統最關鍵且重要的議題是要滿足系統可靠度及相依性的要求,也要保證系統在其工作范圍內都要有高性能,這部分的復雜性已越來越高。因此網絡化的錯誤偵測及診斷技術越來越受關注,而這些也是工業等場景下監控系統性能的核心。

 

  以信息技術推進工業化是國民經濟持續快速發展的有力保障,也是傳統產業體系結構轉型的重要手段。作為信息技術的代表,網絡技術與工業控制系統的結合將大大提高控制系統的水平,改變現有工業控制系統相對封閉的企業信息管理結構,適應現代企業綜合自動化管理的需要。網絡技術促進了傳統工業控制系統結構的變革。

 

  其意義在于集成的現場總線、以太網、各種工業控制網絡互聯、嵌入式技術和無線通信技術在工業控制網絡不僅保證了原始穩定和實時控制系統的要求,而且提高了系統的開放性和互操作性,并改善了系統對不同環境的適應性。在經濟全球化的今天,這種工業控制系統網絡及其構成模式使企業能夠適應前所未有的激烈市場競爭,有助于加快新產品的開發,降低生產成本,改善信息服務,具有廣闊的發展前景。

審核編輯(王妍)
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新聞來源: 中國工業機器人網

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