IT技术推动工业自动化六大发展趋势
日期：2009-5-12 22:30:33 来源：中华工控网
点击： 作者：未知
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编者语：近年来，传统自动化技术与it技术加速了融合的进程，IT技术快速进入工业自动化系统的各个层面，改变了自动化系统长期以来不能与IT技术同步增长的局面。基于Internet技术的IT包括：Windows, PC, Ethernet, Web Technology, Wireless和Security等技术，其中的每一项技术都推动着工业自动化系统新的发展趋势。
最近几年，传统自动化技术与it技术加速了融合的进程，IT技术快速进入工业自动化系统的各个层面，改变了自动化系统长期以来不能与IT技术同步增长的局面。菲尼克斯电气公司顺应市场，抓住机遇，不断创新，推出了IT-Powered Automation (IT动力自动化)系统，从而推动了工业自动化系统的快速发展。基于Internet技术的IT包括：Windows, PC, Ethernet, Web Technology, Wireless和Security等技术，其中的每一项技术都推动着工业自动化系统新的发展趋势。
趋势1 从集中自动化到分布式自动化：
传统的工业自动化系统都采用具有集中运算能力的中央控制器，按照传统的软件技术，软件程序是面向过程的，编制面向过程的程序十分复杂，需要做大量程序编制的开发工作；与此同时，还要编写现场设备与控制系统、管理层的通信程序。
微软公司的Windows平台提供了COM/DCOM技术，为实现分布式自动化提供了技术基础。COM提供了一种软件架构，它是可复用的二进制软件组件，它们之间可以相互通信并共享数据。一个完整的应用软件可以用这些组件适当地组合而成。DCOM可以使COM组件分布在不同的计算机上，并通过网络相互连接，相互交换数据，就像在本地一样。这样一来，系统应该允许程序不一定集中常驻在单个硬件设备中，允许软件对象模块分散于不同的硬件设备中，这些对象模块通过网络通信方式互相连接，构成一个完整的应用控制程序。这就意味着分布式设备、工具和应用所具备的性能起着与集中式应用一样的作用，因而系统中的所有对象和数据在任何时间都能被任何设备访问。分布式自动化的实现如图1所示。分布式自动化大大提高了系统的开放性、一致性和适用性，使系统具有统一的工程和数据模型，从而大大降低了工程项目从系统设计、系统集成、交付投运、开车运行直至技术维护阶段的成本。
菲尼克斯电气公司AUTOMATIONWORX系统采用分布式结构，它利用INTERBUS现场总线和PROFINET工业实时以太网，将分布在现场的若干个设备、小系统以及控制/监视设备连接起来，所有设备一起运作，共同完成工业生产过程和操作中的测量和控制任务。正因为这样，AUTOMATIONWORX系统完全符合IEC 61499体系结构参考模型，AUTOMATIONWORX系统应用进程分布在一个设备或一组设备，这些设备通过通信网络(如Interbus、 Profinet、无线局域网、蓝牙等)实现互连，分布式应用进程共同完成对过程对象的监控。由此可见，AUTOMATIONWORX系统完全面向应用工程师，它利用标准的、开放的、分布的、可重用的组件块，通过一种明晰的、易于实现的链接关系连接起来，有机地组成不同的系统，以满足各种不同工程应用的需要。
趋势2 基于PC的自动化
早期的PC机产生于办公自动化，不能适用于恶劣的工作环境，所以工业自动化系统都选用军品级Motorola处理机，以及使用Motorola芯片的专用工控机，直到现在很多公司PLC控制器仍保留使用M68系列的CPU芯片。随着技术快速发展，Intel微处理器和PC机性能不断提高，在工业领域的应用不断扩大，特别是PC的高效率和对硬件与软件几乎是无限制的开放，以PC为基础的共存标准十分丰富，使得PC在自动化领域的应用将以每年约20%的速度迅猛增长,见图2所示，2012年PC应用在市场的占有率将达到30%或更多。
用于工业现场的PC称为工业PC，它具有高稳定性和高可靠性，配有专用键盘，紧急制动，一般不安装带有可移动部件的驱动器，同时使用机罩进行保护。基于PC自动化系统的典型配置是在工业PC中插入一个现场总线通信卡，通过现场总线与现场的各类I/O模块、控制模块相连就可以存取现场的所有数据，或通过智能外围设备处理过程数据，以完成传统PLC或DCS装置所能完成的各种数据处理和控制任务。
菲尼克斯电气自动化系统的监控、监视和操作全部采用基于PC的自动化解决方案，可以提供机架型PC、机箱式PC和面板型PC等全系列工业PC产品范围，可以选择带显示器或不带显示器；选择6寸或19寸触摸屏；选择IP20或IP65防护等级；同时可以选择各种不同性能等级的处理器。基于进行编程，软件界面采用Windows视窗结构设计直观、操作简便，并具有在线编程性能。
趋势3 现场总线升级到工业实时以太网
长期以来，由于现场总线争论不休，互通与互操作问题很难解决，于是现场总线开始转向以太网。经过近几年的努力，工业实时以太网技术已经被工业自动化系统广泛接受。菲尼克斯电气公司考虑到从现场总线到工业以太网一定要进行平滑过渡，应当保护制造商与用户在更新换代自动化产品和解决方案时所做的大量投资，决定支持最全面的工业以太网协议PROFINET。
PROFINET使用以太网标准通信技术和it技术，如OPC、XML、COM/DCOM、DHCP、SNMP、FTP或HTTP、以及TCP/IP，与RT等技术一起共同实现制造过程最佳化，可直接访问控制和生产级的所有自动化数据，以提供给生产计划管理系统。为了满足不同的应用技术需求，PROFINET提供了两种方案：集成分布式I/O的PROFINET IO和在分布式自动化中创建模块化设备系统的PROFINET CBA。PROFINET IO为简单的现场总线设备提供一种集成模型，该简单设备相当于通常所说的分散I/O。在工程设计时，组件以熟悉的现场总线环境方式编址，通过设备描述和逻辑上分配控制器，使用指定的PC Worx工程工具实现集成。PROFINETCBA基于组件的体系结构模型，由于其定义了子系统及其设备之间的工程设计和通信，所以它支持将自动化功能分散于各个智能子系统。
为了将Interbus现场总线的工作范围顺利地转到采用工业以太网解决方案，菲尼克斯电气公司特地使用了很多IT标准，在其基于以太网的解决方案中采用LLDP(数据链路层恢复协议)有助于故障的精确定位，并很容易替代具有物理拓扑检测功能的设备；使用RST(快速生成树)协议和快速环路检测能够重新构建带有超时短路开关冗余的数据路径，从而进一步提高了系统的可用性；采用虚拟LAN技术能够防止未经批准的访问，同时，处在Web管理范围内的设备能够很容易通过标准浏览器进行组态。因而，Interbus现场总线能够不受限制的转移为工业以太网通信，在PROFINET环境中仍能发挥Interbus的优越性，如高动态性能、本地化诊断、以及无需设置设备系统自动组态功能等。集成后的系统更具有优越性，由于熟悉工艺过程简化了工程设计，由于Interbus系统具有综合诊断功能而大大简化了调试与运行工作。
plcjs.技.术_网
编者语：近年来，传统自动化技术与it技术加速了融合的进程，IT技术快速进入工业自动化系统的各个层面，改变了自动化系统长期以来不能与IT技术同步增长的局面。基于Internet技术的IT包括：Windows, PC, Ethernet, Web Technology, Wireless和Security等技术，其中的每一项技术都推动着工业自动化系统新的发展趋势。
P.L.C.技.术.网——可编程控制器技术门户
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最近几年，传统自动化技术与it技术加速了融合的进程，IT技术快速进入工业自动化系统的各个层面，改变了自动化系统长期以来不能与IT技术同步增长的局面。菲尼克斯电气公司顺应市场，抓住机遇，不断创新，推出了IT-Powered Automation (IT动力自动化)系统，从而推动了工业自动化系统的快速发展。基于Internet技术的IT包括：Windows, PC, Ethernet, Web Technology, Wireless和Security等技术，其中的每一项技术都推动着工业自动化系统新的发展趋势。
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趋势1 从集中自动化到分布式自动化：
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传统的工业自动化系统都采用具有集中运算能力的中央控制器，按照传统的软件技术，软件程序是面向过程的，编制面向过程的程序十分复杂，需要做大量程序编制的开发工作；与此同时，还要编写现场设备与控制系统、管理层的通信程序。
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微软公司的Windows平台提供了COM/DCOM技术，为实现分布式自动化提供了技术基础。COM提供了一种软件架构，它是可复用的二进制软件组件，它们之间可以相互通信并共享数据。一个完整的应用软件可以用这些组件适当地组合而成。DCOM可以使COM组件分布在不同的计算机上，并通过网络相互连接，相互交换数据，就像在本地一样。这样一来，系统应该允许程序不一定集中常驻在单个硬件设备中，允许软件对象模块分散于不同的硬件设备中，这些对象模块通过网络通信方式互相连接，构成一个完整的应用控制程序。这就意味着分布式设备、工具和应用所具备的性能起着与集中式应用一样的作用，因而系统中的所有对象和数据在任何时间都能被任何设备访问。分布式自动化的实现如图1所示。分布式自动化大大提高了系统的开放性、一致性和适用性，使系统具有统一的工程和数据模型，从而大大降低了工程项目从系统设计、系统集成、交付投运、开车运行直至技术维护阶段的成本。
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菲尼克斯电气公司AUTOMATIONWORX系统采用分布式结构，它利用INTERBUS现场总线和PROFINET工业实时以太网，将分布在现场的若干个设备、小系统以及控制/监视设备连接起来，所有设备一起运作，共同完成工业生产过程和操作中的测量和控制任务。正因为这样，AUTOMATIONWORX系统完全符合IEC 61499体系结构参考模型，AUTOMATIONWORX系统应用进程分布在一个设备或一组设备，这些设备通过通信网络(如Interbus、 Profinet、无线局域网、蓝牙等)实现互连，分布式应用进程共同完成对过程对象的监控。由此可见，AUTOMATIONWORX系统完全面向应用工程师，它利用标准的、开放的、分布的、可重用的组件块，通过一种明晰的、易于实现的链接关系连接起来，有机地组成不同的系统，以满足各种不同工程应用的需要。
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趋势2 基于PC的自动化
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早期的PC机产生于办公自动化，不能适用于恶劣的工作环境，所以工业自动化系统都选用军品级Motorola处理机，以及使用Motorola芯片的专用工控机，直到现在很多公司PLC控制器仍保留使用M68系列的CPU芯片。随着技术快速发展，Intel微处理器和PC机性能不断提高，在工业领域的应用不断扩大，特别是PC的高效率和对硬件与软件几乎是无限制的开放，以PC为基础的共存标准十分丰富，使得PC在自动化领域的应用将以每年约20%的速度迅猛增长,见图2所示，2012年PC应用在市场的占有率将达到30%或更多。
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用于工业现场的PC称为工业PC，它具有高稳定性和高可靠性，配有专用键盘，紧急制动，一般不安装带有可移动部件的驱动器，同时使用机罩进行保护。基于PC自动化系统的典型配置是在工业PC中插入一个现场总线通信卡，通过现场总线与现场的各类I/O模块、控制模块相连就可以存取现场的所有数据，或通过智能外围设备处理过程数据，以完成传统PLC或DCS装置所能完成的各种数据处理和控制任务。
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菲尼克斯电气自动化系统的监控、监视和操作全部采用基于PC的自动化解决方案，可以提供机架型PC、机箱式PC和面板型PC等全系列工业PC产品范围，可以选择带显示器或不带显示器；选择6寸或19寸触摸屏；选择IP20或IP65防护等级；同时可以选择各种不同性能等级的处理器。基于进行编程，软件界面采用Windows视窗结构设计直观、操作简便，并具有在线编程性能。
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趋势3 现场总线升级到工业实时以太网
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长期以来，由于现场总线争论不休，互通与互操作问题很难解决，于是现场总线开始转向以太网。经过近几年的努力，工业实时以太网技术已经被工业自动化系统广泛接受。菲尼克斯电气公司考虑到从现场总线到工业以太网一定要进行平滑过渡，应当保护制造商与用户在更新换代自动化产品和解决方案时所做的大量投资，决定支持最全面的工业以太网协议PROFINET。
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PROFINET使用以太网标准通信技术和it技术，如OPC、XML、COM/DCOM、DHCP、SNMP、FTP或HTTP、以及TCP/IP，与RT等技术一起共同实现制造过程最佳化，可直接访问控制和生产级的所有自动化数据，以提供给生产计划管理系统。为了满足不同的应用技术需求，PROFINET提供了两种方案：集成分布式I/O的PROFINET IO和在分布式自动化中创建模块化设备系统的PROFINET CBA。PROFINET IO为简单的现场总线设备提供一种集成模型，该简单设备相当于通常所说的分散I/O。在工程设计时，组件以熟悉的现场总线环境方式编址，通过设备描述和逻辑上分配控制器，使用指定的PC Worx工程工具实现集成。PROFINETCBA基于组件的体系结构模型，由于其定义了子系统及其设备之间的工程设计和通信，所以它支持将自动化功能分散于各个智能子系统。
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为了将Interbus现场总线的工作范围顺利地转到采用工业以太网解决方案，菲尼克斯电气公司特地使用了很多IT标准，在其基于以太网的解决方案中采用LLDP(数据链路层恢复协议)有助于故障的精确定位，并很容易替代具有物理拓扑检测功能的设备；使用RST(快速生成树)协议和快速环路检测能够重新构建带有超时短路开关冗余的数据路径，从而进一步提高了系统的可用性；采用虚拟LAN技术能够防止未经批准的访问，同时，处在Web管理范围内的设备能够很容易通过标准浏览器进行组态。因而，Interbus现场总线能够不受限制的转移为工业以太网通信，在PROFINET环境中仍能发挥Interbus的优越性，如高动态性能、本地化诊断、以及无需设置设备系统自动组态功能等。集成后的系统更具有优越性，由于熟悉工艺过程简化了工程设计，由于Interbus系统具有综合诊断功能而大大简化了调试与运行工作。
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