网络化控制论文
- 格式:docx
- 大小:56.17 KB
- 文档页数:11
浅析计算机网络化办公中安全控制摘要:在企业的内网中,涉及到企业的生产,经营,规划等相对机密重要的数据较多,在办公对网络的依赖越来越高、来自于网络的威胁越来越多的今天,如何行之有效的保证企业网络的安全,是每一个网络管理人员都要面对且正在面对的问题,建立一套行之有效的企业网络安全解决方案十分重要。
本文从几个方面对此进行了分析,并提出了保证网络办公中信息的安全的一些策略。
关键词:企业网络信息管理网络安全近年来,随着经济水平的不断提高,信息技术的不断发展,一些单位、企业将办公业务的处理、流转和管理等过程都采用了电子化、信息化,大大提高了办事效率。
然而,随着网络在企业生产经营中应用越来越广、越来越深,企业网络安全的问题也日益凸显。
来自企业网外部和内部的攻击无时不刻都在威胁着企业网络的安全,也成了每一位网络管理人员都需要面临的考验。
因此,如何保证网络办公系统数据安全,免受黑客的威胁,这就需要对网络化办公的安全问题足够重视。
下面就此展开一个分析。
1 网络安全的含义及特征网络安全,越来越受到企业的重视,一般我们可以这样理解:网络安全是为保护网络免受侵害而采取的措施的总和。
网络安全措施主要具有三方面内容:第一,可用性,指网络在遭受攻击时,可以确保合法用户对系统的授权访问正常进行。
第二,保密性,指网络将自动不允许未经授权的用户读取保密信息。
第三,完整性,主要涉及的是软件和资料两方面的完整性。
软件的完整性,指的是确保软件程序不会被错误、被怀疑的用户或病毒修改。
资料的完整性,指的是未经允许不得删除或修改资料。
我们所说的网络办公自动化是指运用微机及相关外设,有效地管理和传输各种信息,达到提高工作效率的目的。
企业内部办公自动化网络一般具有开放性,因而使用极其方便。
但开放性却带来了系统人侵、病毒人侵等安全性问题。
如果安全问题得不到很好地解决,就可能出现严重后果,给正常的企业经营活动造成极大的负面影响。
因此,防止信息被泄露、修改和非法窃取成为当前网络办公自动化普及与应用迫切需要解决的问题。
网络化控制系统:探讨网络化控制在控制系统中的应用和实践引言在过去的几十年里,控制系统一直在不断发展和演进,从最初的机械控制到电子控制,再到如今的网络化控制系统。
网络化控制系统是一种通过互联网或局域网连接各种设备和系统的控制系统,它的应用范围涵盖了各个领域,包括工业自动化、交通系统、能源管理等。
本文将具体探讨网络化控制在控制系统中的应用和实践。
网络化控制系统的背景和发展在过去,控制系统主要是基于本地控制的,通过硬线连接各种传感器、执行器和控制器,实现对系统的控制。
然而,随着计算机和网络技术的飞速发展,控制系统的构架也发生了变革。
网络化控制系统的出现使得各个部件之间的连接更加灵活和高效,同时也提供了更多的功能和扩展性。
网络化控制系统的原理和架构网络化控制系统的原理和架构主要包括传感器、执行器、控制器和通信网络。
传感器用于检测和采集系统的状态和信号,执行器用于执行控制指令,控制器用于实时处理和分析数据,并根据需要生成控制指令。
通信网络则负责传输数据和命令,实现各个组件之间的连接和协调。
网络化控制系统的应用领域工业自动化网络化控制系统在工业自动化中的应用非常广泛。
它可以实现生产线的自动化控制、设备的远程监控和维护,大大提高了工作效率和生产质量。
同时,网络化控制系统还可以将数据集中存储和处理,实现对生产过程的实时监控和优化。
交通系统交通系统是一个复杂的系统,包括交通信号灯、车辆导航和路况监控等。
网络化控制系统可以实现对交通信号灯的智能优化,根据交通流量和路况实时调整信号灯的时序,提升交通效率和安全性。
同时,通过车辆导航和路况监控的数据共享和分析,网络化控制系统也能够提供更准确的路况信息和导航建议。
能源管理能源管理是一个重要的领域,网络化控制系统可以应用于电力系统、供暖系统和照明系统等。
通过对各个能源设备和系统的实时监控和调度,网络化控制系统可以实现能源的高效利用和节约。
同时,它还可以提供能源消费的实时数据和分析,帮助用户合理安排能源使用,降低能源消耗和污染。
工业制造过程中的网络化控制技术研究随着信息技术的快速发展,人们对于工业制造领域的控制技术有了更高的期望和要求。
网络化控制技术作为一种新兴技术,在工业制造领域中应用越来越广泛。
它可以以更高的精度实现对于工业生产过程的智能化、自动化控制,提高了生产效率和产品质量,降低了生产成本,被广泛应用于工业领域。
一、网络化控制技术的定义网络化控制技术是指将分散的控制设备利用网络互联起来,实现对生产过程的远程、智能化控制。
它是一种集成化、智能化的控制技术,能够在较大范围内实现集中控制和分散控制,满足复杂生产流程的需要。
由于网络化控制技术具有功能强大、可靠性高、运行稳定等优点,被广泛应用于制造业、能源业、交通运输业、城市基础设施等各个领域。
二、网络化控制技术在工业制造中的应用网络化控制技术在工业制造领域中应用广泛,例如在汽车制造工业中,网络化控制技术可以实现整个生产过程的智能化监控,包括车身焊接、涂装、装配等环节。
在机器人制造领域,通过网络化控制技术可以实现对机器人的精确运动、操作控制等功能。
在电子工业领域,网络化控制技术也可以实现对生产过程的高效自动化控制,提高生产效率和产品质量。
三、工业制造网络化控制技术存在的问题虽然网络化控制技术已经在工业制造领域中广泛应用,但是也存在一些问题需要解决。
例如,网络化控制的实时性、安全性、可靠性需要进一步加强;网络化控制技术对于不同硬件的兼容性需要加强。
此外,网络化控制技术在应用过程中也需要考虑人机交互、智能化监控等问题,需要综合考虑多个因素,才能实现网络化控制技术对于工业制造的优化和提升。
四、未来展望面对快速变化的工业制造市场,网络化控制技术将会在未来得到更广泛的应用。
随着大数据、云计算等新兴技术的发展,网络化控制技术将会被赋予更多智能化的功能,实现更高效、更可靠的工业生产。
此外,工业制造领域的发展也需要网络化控制技术配套的物联网技术的不断推进,以便更好地实现智能化、自动化的生产控制。
工业网络控制技术论文网络控制技术是在一定的约束条件下,按既定的目标对网络计划进行不断检查、评价、调整和完善的过程。
下面小编给大家分享一些工业网络控制技术论文,大家快来跟小编一起欣赏吧。
工业网络控制技术论文篇一自动化网络控制技术在冶金工业综合控制中的应用摘要:随着科学技术的发展,冶金行业的自动化水平已经达到了较高的层次。
本篇文章主要简单分析自动化网络控制技术在冶金行业的发展情况,以供参考。
关键词:冶金行业;自动化技术;发展情况中图分类号: F407 文献标识码: A引言在最近几年,我们国家在自动化技术上的发展取得了一定的成就,而且自动化技术已经被广泛地运用在制造业等行业中。
在生产钢铁的工艺中,我们不再为外国先进技术而担忧,而是建立了以国有化为基础的自动化体系,使得一大批新产品新技术逐渐投入到市场中。
并且被广泛地运用在国内许多钢铁领域中。
而且以计算机技术为基础的自动化技术在经济领域以及社会领域中取得了瞩目的成就。
本篇文章就是对冶金工业自动化技术进行简单的分析与探究。
一、自动化技术在冶金工业中的应用现状1、冶金行业的发展过程冶金生产过程的自动控制包括对采矿、选矿(见选矿自动化)、冶炼(见高炉自动化、转炉自动化)、浇铸(见连铸自动化)、轧材(见连轧机控制系统)等主体生产过程和供水、电、热、氧、气等辅助生产过程的控制。
现代冶金企业采用计算机把生产过程控制和生产管理结合成统一的整体,大大提高了自动化程度。
20世纪50年代在冶金生产过程控制中开始采用顺序控制器和模拟调节器。
60年代英国首先建立全线采用计算机控制的热连轧机。
70年代随着微型计算机的推广,冶金企业也开始采用计算机建立完整的计算机控制和管理系统。
实现冶金自动化,可以大大提高劳动生产率和产品质量,减少流动资金的占用,改善劳动条件,获取很高的经济效益。
2、冶金行业的自动化现状冶金流程非常复杂,生产环境不好,危害工作人员的身体健康,因此实现冶金自动化势在必行。
安全网络化控制系统的设计和分析随着科技的不断发展和应用,越来越多的领域开始依赖于网络化控制系统的运行,尤其是能源、交通、军事等领域。
网络化控制系统的普及应用,为人们的生产、生活带来了极大的便利,但是也带来了许多安全风险。
网络攻击、黑客入侵等因素可能威胁到网络化控制系统的安全稳定运行,因此,对安全网络化控制系统的设计和分析显得尤为重要。
一、网络化控制系统的安全性问题随着技术水平不断提高,网络化控制系统在实际应用中已经取得了很大的成果,但是安全问题始终存在。
首先,网络化控制系统存在着严重的安全隐患。
网络攻击、黑客入侵等非法行为可能导致系统崩溃、数据泄漏、财产损失等严重后果。
其次,网络化控制系统跨越多个领域,涉及面广,往往难以实现安全管理和保护。
二、设计安全网络化控制系统需要满足的原则安全网络化控制系统的设计需要符合以下原则:1. 技术先进性:网络化控制系统应该使用最先进的技术和工具,以提高系统的保护和管理能力。
2. 完整性:安全网络化控制系统需要满足完整性原则,保证系统的每一个组成部分的安全,防止黑客入侵和破坏系统。
3. 可靠安全性:充分保证网络化控制系统的可靠性和安全性,确保实现系统的完全安全。
三、安全网络化控制系统的设计原则1. 建立保密机制:建立完善的保密机制,将重要数据加密,确保关键信息不会外泄。
2. 使用身份认证机制:通过身份认证机制对使用人员进行识别和认证,防止冒充和非法访问。
3. 实施防火墙控制:网络化控制系统需要部署防火墙设施,拦截非法攻击和恶意代码对系统的侵入。
4. 建立多层安全防护体系:安全网络化控制系统需要建立多层防护体系,以保障数据和系统的安全。
5. 定期备份与更新:网络化控制系统需要定期备份数据和进行系统更新,保证系统的稳定和安全性。
四、安全网络化控制系统的分析安全网络化控制系统的分析从以下几个方面展开:1. 安全控制机制的设计与实现:安全网络化控制系统需要建立完善的安全控制机制,实现对系统的安全防护。
网络管理论文随着Internet应用的日益普及,如何保证网络设备可靠、安全、高效地运行,成了一个急待解决的问题。
下面是店铺为大家整理的网络管理论文,供大家参考。
网络管理论文范文一:计算机网络管理网络安全论文1计算机网络安全现状计算机硬件与软件领域存在安全隐患问题,网络攻击者常随意访问其他计算机网络系统。
而计算机病毒亦是漏洞方式之一,将对计算机系统产生不利影响,其主要表现形式为程序代码,其主要致使计算机工作异常,且具有自动复制的功能,自我繁殖能力较强,且其隐蔽性常让系统管理者无法及时发现,以致其传染范围扩大,破坏计算机系统。
若计算机系统中相关文件消失或内容自动增加、页面上特定画面不能消除等现象,需及时检测计算机系统是否存在病毒感染的安全隐患。
计算机网络的作用主要体现在通信方面,以便实现资源共享与信息传递,而相关资源与信息在流通时可能会出现中断、截获、篡改以及仿造的现象。
攻击者可能借助非法手段中断通信双方连接的线路或者恶意破坏其文件管理系统;在未得到计算机授权者的同意非法访问通信双方的网络系统,捕获相关通信信息;进而对信息进行篡改或在系统中加入仿造对象,传递虚假信息,更甚者制造病毒以侵害计算机系统,阻碍计算机网络正常工作。
2处理计算机网络安全隐患的措施2.1建立健全计算机网络安全体系计算机网络体系的建立健全将会提升网络安全的防御力度。
首先在计算机网络访问控制环节进行身份验证,并应通信双方均提供验证信息,明确身份信息。
当前的USBKEY验证方式较为安全,有效利用计算机硬件和软件,借助USB接口避免用户密钥及数字证书进行网络传播。
其次加强访问控制力度,主要侧重自主与强制两种访问控制方式的防御力度,通过访问控制表、安全标签、资源分类等方式进行全面访问控制。
再者,数据保密措施的恰当及加密机制、数据完整、路由器保护措施以及计算机入侵检测等方面亦须高度重视。
最后应形成良好的系统备份习惯,以便于在网络系统硬件出现故障隐患及人为失误时,将能发挥其保护作用,同时在计算机网络遭受攻击中保障数据完好无缺。
网络化控制的研究现状与展望1引言随着计算机控制技术的快速发展,控制系统的应用领域越来越广泛,控制对象日益复杂,控制系统朝着更加分散化、智能化的方向发展。
复杂控制系统通常被分解成若干个分布式的单一功能子系统,系统操作灵活,设计简单,方便安装与维护。
与此同时,网络技术越来越成熟,使得用户可以进行远程的数据传输及交互操作,并且其成本、布线复杂性、维护难度等大大降低。
由于网络技术的优点,大量的研究及应用开始集中在将数据网络用于远程的工业控制及工业自动化领域中。
将网络集成到控制系统中取代传统的计算机控制系统中点对点的连接具有很多优点,但是,在反馈控制回路中加入通信网络的同时,也增加了控制系统分析和设计的复杂性。
因此,网络化控制系统必须解决的主要问题之一,就是在网络带宽有限的情况下如何保证控制系统的实时性和稳定性。
网络化控制系统近年来逐渐成为控制领域一个研究热点,大量的科技文献都从不同的角度对其进行了研究和讨论。
本文主要介绍了网络化控制系统的定义、发展和典型结构,着重综述了目前网络化控制系统的控制方法,最后对网络化控制系统的未来发展进行了展望网络化控制系统是综合自动化技术发展的必然趋势,是控制技术、计算机技术和通信技术相结合的产物。
本书基于现场总线技术及自动化北京市重点实验室的科研成果,系统地介绍了网络化控制系统的组成原理、控制结构、建模方法,网络拥塞闭环控制机理,网络时延闭环控制方法,现场总线控制技术及应用,基于工业以太网的控制系统设计,基于Internet和Web的网络远程控制系统设计。
网络化控制系统软件开发技术,以及网络化控制技术在工业加热炉、工业锅炉和电厂锅炉湿法烟气脱硫中的应用。
在传统的计算机控制系统中,传感器和执行器都是与计算机实现点对点的连接,传递信号一般采用电压和电流等模拟信号。
在这种结构模式下,控制系统往往布线复杂,从而增加了系统成本,降低了系统的可靠性、抗干扰性、灵活性和扩展性,特别在地域分散的情况下,传统控制系统的高成本、低可靠性等弊端更加突出。
电气工程中的网络化控制系统设计与优化方法研究摘要:本文首先通过概述网络化控制系统的定义、特点和组成,为研究提供了基础。
然后,介绍了系统建模与仿真、控制策略设计、网络通信设计以及控制器选择与配置等设计方法。
接下来,探讨了系统性能评估指标、参数优化方法、鲁棒性设计方法和联合优化算法等优化方法。
通过应用案例展示了网络化控制系统在工业自动化、智能家居和交通运输等领域的应用。
随后,讨论了当前面临的挑战以及未来的研究方向和发展趋势。
旨在为电气工程中网络化控制系统的设计与优化提供了参考和指导。
关键词:电气工程;网络化控制系统引言随着信息技术和网络技术的快速发展,网络化控制系统在电气工程领域中得到了广泛的应用和研究。
网络化控制系统通过将传感器、执行器和控制器连接起来,实现远程控制和实时监测,为电气工程带来了许多优势和挑战。
1网络化控制系统概述网络化控制系统是通过网络连接的传感器、执行器和控制器构成的控制系统。
其特点包括分布式结构、远程操作和实时数据传输等。
通过网络连接,传感器可以采集到实时的系统数据,并传输给控制器进行分析和决策,再通过网络将控制指令发送给执行器,实现对系统的远程控制。
2网络化控制系统设计方法2.1系统建模与仿真在网络化控制系统设计中,系统建模是必不可少的一步。
系统建模可以通过数学模型、物理模型或者仿真模型来描述被控对象的动态特性和行为规律。
建立准确的系统模型可以帮助设计者更好地分析和理解被控对象的特性,并为后续的控制策略设计提供基础。
仿真是验证系统模型有效性的重要手段,通过仿真可以模拟系统的运行情况,评估控制策略的性能,并进行系统参数的优化调整。
2.2控制策略设计控制策略设计是网络化控制系统设计的核心环节。
在控制策略设计中,需要根据系统模型和控制要求,选择合适的控制算法和方法。
常见的控制策略包括PID控制、模糊控制、自适应控制等。
控制策略设计还需要考虑控制器的参数调节、鲁棒性分析、系统的稳定性和性能指标等方面。
网络化智能控制系统在工业自动化中的应用随着信息技术的不断发展,工业自动化技术在现代工业生产中得到广泛应用。
其中,网络化智能控制系统作为一种先进的控制技术,逐渐受到关注并在各个领域得到广泛应用。
本文将探讨网络化智能控制系统在工业自动化中的应用,并分析其优势和局限性。
1. 网络化智能控制系统的基本原理和特点网络化智能控制系统是基于计算机网络技术和人工智能技术的一种先进的控制系统。
它利用传感器、执行器和计算机等设备,通过网络进行信息传输和实时控制,实现对工业过程的监测和控制。
与传统的控制系统相比,网络化智能控制系统具有以下特点:1.1 信息交互增强:网络化智能控制系统通过网络实现各个设备之间的信息交互和共享,提高了系统的可靠性和灵活性。
例如,不同部门的操作员可以通过网络实时共享设备状态和生产数据,快速响应和解决问题,提高工作效率。
1.2 实时监测和控制:网络化智能控制系统能够实时监测和控制工业过程,及时发现和处理异常情况,提高生产质量和效率。
通过传感器和执行器的实时数据反馈,系统可以及时调整控制策略,实现快速准确的控制。
1.3 自适应学习能力:网络化智能控制系统具备学习和自适应能力,可以根据实际情况和环境变化进行调整和优化。
通过运用人工智能算法,系统可以分析大量的数据,学习和发现隐藏的规律,提高控制的精度和鲁棒性。
2. 网络化智能控制系统在工业自动化中的应用案例2.1 生产线控制系统网络化智能控制系统在生产线控制中起到了关键作用。
通过对各个设备的实时监测和控制,系统可以确保生产线的顺畅运行和高效生产。
例如,在汽车制造业中,各个生产环节会通过网络连接,实现整个生产线的协同工作,提高生产效率和质量。
2.2 智能仓储系统网络化智能控制系统在仓储系统中的应用也颇具前景。
通过对货物的实时监测和控制,系统可以自动管理货物的入库、出库和储存位置等操作,提高仓储效率和准确性。
同时,系统可以根据需求进行货物配送的优化,提高物流效率。
具有干扰和不确定性的网络化控制系统研究及应用网络化控制系统(NCSs)是一种分布式反馈控制系统。
其中,系统部件,如执行器、传感器和控制器分布在不同的区域,通过无线或有线通信网络连接。
与传统的点对点控制系统相比,网络化控制系统具有资源共享、成本低、易于扩展、便于安装和维护及高可靠性等优点。
然而,随着网络化控制系统被广泛应用的同时,也带来了许多挑战性的问题。
一方面,网络传输过程中会出现很多不确定性的因素,如网络诱导时延、数据丢包和乱序等。
另一方面,控制系统本身不可避免的会受到干扰的影响,如外界输入干扰、传感器和执行器故障、网络攻击等。
这些不确定性和干扰会造成系统的不稳定,甚至导致整个控制系统瘫痪。
如何有效补偿网络化控制系统中出现的不确定性因素,如何有效抑制干扰和故障、如何有效防御网络攻击,是当今科学界所面临的共同难题,也是本文所要解决的关键问题。
为了处理上述问题,本文设计出了相应的控制算法,并结合工业控制中的电机系统、电力系统、智能车系统及质量-弹簧-抑制系统验证了算法的有效性。
主要研究内容分为以下五个部分。
1)研究了具有随机延时和数据丢包的网络化控制系统的滑模跟踪控制问题。
针对网络化直流永磁同步电机系统中,随机延时和数据丢包存在前馈通道和反馈通道,提出了一种基于滑模控制和伪偏导数理论的网络补偿算法。
首先,把直流电机数学模型转化为等效偏格式的动态数据驱动模型。
其次,设计了基于伪偏导数理论的滑模跟踪控制器。
进一步,为了补偿随机延时和数据丢包,设计了一种基于滑模的网络预测控制算法。
最后,通过网络化直流电机仿真实验,验证了所设计算法的有效性。
2)研究了具有变拓扑结构的网络化控制系统的鲁棒H∞控制问题。
针对多个汽车相互耦合的智能网联汽车系统,其中,车与车之间通过汽车网络实现通信交互,提出了一种基于鲁棒H∞控制的稳定性分析算法。
首先,建立了智能网联汽车的离散时间状态空间模型,在该数学模型中,汽车网络的动态拓扑结构和网络诱导随机时延被同时考虑。
网络化控制的研究现状与展望1引言随着计算机控制技术的快速发展,控制系统的应用领域越来越广泛,控制对象日益复杂,控制系统朝着更加分散化、智能化的方向发展。
复杂控制系统通常被分解成若干个分布式的单一功能子系统,系统操作灵活,设计简单,方便安装与维护。
与此同时,网络技术越来越成熟,使得用户可以进行远程的数据传输及交互操作,并且其成本、布线复杂性、维护难度等大大降低。
由于网络技术的优点,大量的研究及应用开始集中在将数据网络用于远程的工业控制及工业自动化领域中。
将网络集成到控制系统中取代传统的计算机控制系统中点对点的连接具有很多优点,但是,在反馈控制回路中加入通信网络的同时,也增加了控制系统分析和设计的复杂性。
因此,网络化控制系统必须解决的主要问题之一,就是在网络带宽有限的情况下如何保证控制系统的实时性和稳定性。
网络化控制系统近年来逐渐成为控制领域一个研究热点,大量的科技文献都从不同的角度对其进行了研究和讨论。
本文主要介绍了网络化控制系统的定义、发展和典型结构,着重综述了目前网络化控制系统的控制方法,最后对网络化控制系统的未来发展进行了展望网络化控制系统是综合自动化技术发展的必然趋势,是控制技术、计算机技术和通信技术相结合的产物。
本书基于现场总线技术及自动化北京市重点实验室的科研成果,系统地介绍了网络化控制系统的组成原理、控制结构、建模方法,网络拥塞闭环控制机理,网络时延闭环控制方法,现场总线控制技术及应用,基于工业以太网的控制系统设计,基于Internet和Web的网络远程控制系统设计。
网络化控制系统软件开发技术,以及网络化控制技术在工业加热炉、工业锅炉和电厂锅炉湿法烟气脱硫中的应用。
在传统的计算机控制系统中,传感器和执行器都是与计算机实现点对点的连接,传递信号一般采用电压和电流等模拟信号。
在这种结构模式下,控制系统往往布线复杂,从而增加了系统成本,降低了系统的可靠性、抗干扰性、灵活性和扩展性,特别在地域分散的情况下,传统控制系统的高成本、低可靠性等弊端更加突出。
随着计算机技术和网络通信技术的不断发展,工业控制系统也发生了巨大的技术变革,网络化控制系统(NetworkedControlSystem,NCS)应运而生,其主要标志就是在控制系统中引入了计算机网络,从而使得众多的传感器、执行器、控制器等主要功能部件能够通过网络相连接,相关的信号和数据通过通信网络进行传输和交换,避免了点对点专线的铺设,而且可以实现资源共享、远程操作和控制,增加了系统的灵活性和可靠性。
在控制系统中使用网络并不是一个新的想法,它可以追溯到20世纪70年代末期集散控制系统(DistributedControlSystem,DCS)的诞生。
在DCS出现之前,早期的计算机控制系统是直接数字控制(DirectDigitalControl,DDC),在这种控制结构中,所有传感器和执行器都与同一台计算机点对点的连接。
由于当时计算机昂贵,系统一般采用集中式的体系结构,整个生产过程和控制策略都由一台计算机完成,即使是计算机一个单一的故障也会使整个系统及其所有回路失效。
伴随着计算机成本的下降和网络技术的发展,(计算机)控制网络被首次引入到了控制系统,导致了DCS的产生。
DCS将控制任务分散到若干小型的计算机控制器(也叫做现场控制站)中,每个控制器采用DDC控制结构处理部分控制回路,而在控制器与控制器、控制器与上位机(操作员站或工程师站)之问建立了计算机控制网络,这种控制结构使得操作员在上位机中能够对被控系统的实时运行状态进行监控,某个控制回路的控制策略的设计也可以在上位机中组态完成,通过控制网络下载到对应的控制器中实时运行。
DCS大大提高了控制系统的可靠性,并实现了集中管理和分散控制。
2 网络控制系统的定义与发展所谓网络化控制系统,是指在串行网络上实现控制回路的系统,即控制系统中的控制器、传感器和执行器等元件通过串行网络来交换控制及传感等信号。
始于20世纪50年代的计算机控制系统,因其体积大、功耗高、可靠性差,使之在控制系统的应用很有限,大多工作在监控模式下,在随后出现的直接数字控制(DDC)系统中,计算机成为控制回路的一部分。
随着计算机技术的快速发展和控制系统规模的增大,越来越需要计算能力的分布化。
Honeywell公司在1975年开发出第一个分布式控制系统(DCS)TDC2000。
在如图2 所示的DCS系统中,几台控制计算机作为过程工作站用来控制工业过程,操作员站和各种辅助工作站用来监视和保存过程数据以及进行过程优化。
传感器和执行器直接连接到控制计算机上,只有开关信号、监视信息、警报信息等通过串行网络传输。
到了20世纪90年代,微处理器的发展对计算机在控制系统中的应用产生了深刻影响。
随着ASIC芯片设计技术的发展和硅片价格下降,传感器和执行器可以带有网络接口,并成为实时控制网络中的独立节点,这导致了NCS的出现。
在如图3所示的NCS中,所有的控制器、传感器、执行器共享同一串行网络。
近20年来,控制网络获得迅速发展,目前应用于控制领域中的网络化控制系统有现场总线控制系统( fieldbus control system) 、工业以太网( industrial Ethernet)控制系统以及无线网控制系统(wirelessNCS)等。
特别是作为其主流的现场总线技术已形成了一系列国际标准,比较有影响的有CAN, F IP,FF, PROF IBUS等。
目前应用于控制领域中的网络化控制系统有现场总线控制系统(FieldbusControl System )、工业以太网(IndustrialEthernet)控制系统以及无线网控制系统(Wireless NCS)等。
2.1现场总线控制系统根据国际电工委员会IEC/SC65C的定义,现场总线是指安装在制造或过程区域的现场装置之间、以及现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行和多点通信的数据总线、以现场总线为基础而发展起来的数字控制系统称作现场总线控制系统(FCS)。
从控制系统开放性的角度上讲,现场总线控制技术可以认为是网络化控制系统发展的初级阶段,至今仍是工业控制领域的应用热点〔)例如,应用于现代汽车工业中的CAN,I‘一泛用于楼宇智能控制的LonWorks、应用于石油化工及工业过程控制中的FF、以及侧重于PLC通信的PROFIBUS和其他诸如ControlNet , Wor1dFIP , Interbus , ASI , DeviceNet , SwiftNet , HART ,SDS , Seriplex , P_Net等等多种现场总线技术、形形色色的现场总线根据自己的特色及市场定位,在特定的应用领域中显示出了各自的特点和优势。
由于工业自动化系统正向分布化、智能化的实时控制方向发展,其中的通信技术己成为关键,用户对统一的通信协议和网络的要求口益迫切、另一方面,由于Intranet/Internet技术的飞速发展,要求企业从现场控制层到信息管理层能实现无缝透明集成、)由于现场总线种类繁多,多种现场总线互不兼容,不同公司的控制器之间不能相互实现高速的实时数据传输,信息网络在协议上的鸿沟造成了工业自动化的透明集成的障碍,促使人们开始寻求新的解决办法。
2.2工业以太网(IE)控制系统以太网技术经过多年的发展,特别是在Internet中的应用,使其更为成熟,并且产品价格较之其它类型的网络都具有明显的优势、此外,由于控制网络与一般计算机网络、Internet的联系更为密切,控制网络需要考虑与数据网络连接的一致性,这就提高了对现场设备通信性能的要求、)这些因素成为以太网技术进入工业控制领域的主要原因、)以太网采用载波监听多路访问/冲突检测(CSMA/CD)的介质访问控制方式,当某个节点要传送数据时,它将监听网络如果网络忙,则等待直至网络空闲,否则立即传送、)如果有多个节点监听到网络空闲并决定同时传送数据,那么这些节点就会发生报文冲突,引起数据丢失〔)此时这个传送节点将停i1=传送,等待由标准二进制指数退避算法确定的一段随机长的时间后再重新传送〔)这个过程是非实时的,以太网也因此一直被称为是一种不确定性(nondeterministic)网络,而控制系统最大的特点在于满足实时通信的要求,以太网的这种平等竞争的介质访问控制方式难以满足实时性,这也成为以太网进入控制领域的主要障碍、此外,以太网还要考虑环境适应性、可靠性,总线供电以及木安防爆等安全性问题、)工业以太网控制技术是普通以太网技术在控制网络中延伸的产物、)目前己经出现工业以太网技术如H1的高速网段HSE , Ethernet/IP , ProfiNet等、工业应用中非实时数据的特点是大小和发送频率经常变化,而实时数据的特点是数据包短、负荷低、)一般利用TCP/IP协议来发送准确性要求较高的非实时数据(例如用户编程数据、组态数据等),这些数据实时性要求不高,数据大小及频率经常变化;而用UDP/IP来发送实时数据(例如各种检测设备和控制器的I/0信号,控制器之间的互锁信号和部分系统状态监视数据等),实时数据的数据包短,负荷低、)尽管工业以太网采用提高通信速率、全双工交换技术、提供适应工业环境的器件等措施,这些措施能在一定程度上缓解不确定问题,但还不能从根木上解决问题,因此还有待于进一步研究。
2.3无线局域网控制系统无线通信网在近年来得到了迅猛的发展、)无线通信网的类型有微波传输、卫星传输、无线局域网以及Ad ho。
网络等用户对便携计算机通信的需要和分组交换技术的发展是无线局域网得以迅速发展的关键因素、)另一方面,有线网络成木高、施工周期长、维护不方便,尤其是缺乏灵活性,无线或无线与有线相结合的网络可以克服这些缺点、)工业控制网络应用规模的不断扩大,由于环境的限制在许多场合卜都不能构建有线网络,显然,无线局域网技术可以为这个问题提供解决方案。
无线局域网技术是计算机网络和无线通信技术相结合的产物〔)无线局域网中所用的是便携设备,其中的分组传输包括移动站之间和移动站与固定站之间的传输、)使用无线多址信道的分组交换网络,采用载波监听多路访问/冲突避免(CSMACA)的介质访问控制方式。
一些论文对网络化控制系统中引入无线通信网技术以及无线网的介质访问控制方式与控制性能等方面作了研究i;i)在工业自动化系统中,通过无线链路在传感器、控制器以及执行fiJ L构之间传送测量值及控制指令,可以实现快速分发、安装灵活、实现全移动式操作并且可以避免有线网络因环境而恶化的情况、)但是无线网络化控制系统的实现仍然是一个具有挑战性的任务,同工业以太网控制技术类似,无线局域网技术同样存在数据丢失、随机延迟以及安全性等问题,并且频谱缺乏是无线链路性能的一个主要限制因素。