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我国自动化控制的发展方向

我国自动化控制的发展方向
自动化控制正向着成套化、系列化、多品种方向发展,以自动控制技术、数据通信技术、图象显示技术为一体的综合性系统装置成为国外过程控制的主导产品,现场总线成为自动化控制技术发展的第一热点。

1、自动控制领域的发展过程
    150多年前第一代过程控制体系是基于513psi的气动信号标准(气动控制系统PCSPneumatic Control System)。简单的就地操作模式,控制理论初步形成,尚未有控制室的概念。
    2)第二代过程控制体系(模拟式或ACS,Analog Control System)是基于010mA420mA的电流模拟信号,这一明显的进步,在整整25年内牢牢地统治了整个自动控制领域。它表征了电气自动控制时代的到来。控制理论有了重大发展,三大控制论的确立奠定了现代控制的基础;控制室的设立,控制功能分离的模式一直沿用至今。
    3)第三代过程控制体系(CCSComputer Control System.70年代开始了数字计算机的应用,产生了巨大的技术优势,人们在测量,模拟和逻辑控制领域率先使用,从而产生了第三代过程控制体系(CCSComputer Control System)。这个被称为第三代过程控制体系是自动控制领域的一次**,它充分发挥了计算机的特长,于是人们普遍认为计算机能做好一切事情,自然而然地产生了被称为集中控制的中央控制计算机系统,需要指出的是系统的信号传输系统依然是大部分沿用420mA的模拟信号,但是时隔不久人们发现,随着控制的集中和可靠性方面的问题,失控的危险也集中了,稍有不慎就会使整个系统瘫痪。所以它很快被发展成分布式控制系统(DCS)。
    4)第四代过程控制体系(DCSDistributed Control System分布式控制系统):随着半导体制造技术的飞速发展,微处理器的普遍使用,计算机技术可靠性的大幅度增加,目前普遍使用的是第四代过程控制体系(DCS,或分布式数字控制系统),它主要特点是整个控制系统不再是仅仅具有一台计算机,而是由几台计算机和一些智能仪表和智能部件构成一个了控制系统。于是分散控制成了蕞主要的特征。除外另一个重要的发展是它们之间的信号传递也不仅仅依赖于420mA的模拟信号,而逐渐地以数字信号来取代模拟信号。 
    
5)第五代过程控制体系(FCSFieldbus Control System现场总线控制系统):FCS是从DCS发展而来,就象DCSCCS发展过来一样,有了质的飞跃。分散控制发展到现场控制;数据的传输采用总线方式。但是FCSDCS的真正的区别在于FCS有更广阔的发展空间。

 2、现场总线崛起的过程和原因:
      80年代,微处理器及其相关技术的不断发展,使得数据传送环节成为DCS发展的瓶颈。1982年,现场总线的概念首先在欧洲提出,两年后于1984年各国开始进行现场总线标准的研究和制定。1986年由Rosemount提出的通讯协议HARTHighway Addressable Remote Transducer,可寻址远程传感器数据通路),主要是在420mADC信号上叠加FSKFrepuency Shift Keying,频率调制键控)数字信号,结果取得了很好的效果,同时Interbus等简单的现场总线也都取得了成功。这样DSC的发展的重点落在了现场总线上,开始了被称为第五代过程控制体系(FCSFieldbus Control System现场总线控制系统)的时代。 
     FCS
是从DCS发展而来,有一个量变到质变的过程。从表面上来看,FCSDCS区别仅仅在于从分散控制发展到现场控制;数据的传输从点到点采用总线方式。其实不然,当时系统论的观点已被广泛地接受,人们开始以大系统的概念来看待整个过程控制体系。系统的增大,导致了网络的通讯技术急剧发展;于是科技界充分认识到在计算机系统的发展中起过重要作用的总线技术可以大大地推进控制系统的发展。整个控制系统就象是一台巨大的计算机按总线方式运行,这样资源的共享成了FCS的主要发展空间,于是现场总线应运而生,并且以前所未有的激烈程度展开了市场竞争。