工业控制网络体系结构的现状及趋势

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 工业控制网络体系结构的现状及趋 势 摘 要随着当前信息化技术的不 断发展，工业控制网络体系架构从传统 的 DCS 体系、FCS 体系逐步发展为基 于 Ethernet 的嵌入式互联体系，实现了 企业的管控一体、高度集成、资源有效 共享。伴随着智能化、数字化技术的发 展，作者对工业控制网络体系的结构及 现状进行了阐述分析，并尝试给出下一 步发展的方向和趋势，拟为企业的两化 深度融合提出一些思路和建议。 中国论文网 /1/view-12790516.htm 关键词 工业控制 网络体系结构 现状与趋势 中图分类号：TN 文献标识码： -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 A 文章编号： 1009-914X（2015）34- 0336-01 1 工业控制网络体系的基本结构 与现状 一般来讲，工业控制的网络体系 结构大致分为直接控制层、生产执行层、 过程管理层、经营管理层四个结构，该 网络体系结构的设计理念是基于车间执 行者能够随时掌握各项设备的运转状态 和信息，生产管理者能够直接掌握企业 生产的全过程信息，决策层能够通过生 产及经营信息进行有效决策，从而达到 优化生产经营模式、提高产品质量、降 低成本和能耗、提升整体经营效益的目 的。 1.1 DCS 架构体系 DCS 架构体系又成为分布式架构 体系，其主要特点是利用管理站、控制 站以及信号变换设备等组成一个集散的 控制体系，该系统从传统的某台计算器 控制单个设备转变为多台计算机、智能 设备等互联组成了一个局域网。DCS 架 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 构体系的基本理念是通过多工业控制多 个过程及设备的分区和细化，以控制站 直接控制所有现场设备，并以信号变换 器为媒介，实现多个控制站之间进行通 信和交流，并利用管理站实现各个区域 之间的分步与协同。 DCS 架构体系的主要特点有以下 几个方面：一是，整个体系架构是典型 的局域网结构，内部数据通信是整个链 接的纽带，它更为注重整个体系的安全、 可靠、普适和实用；二是，各个通信协 议尽管参考当时的标准进行建立，但仍 缺少一定的开放性和通用性，难以实现 完全兼容和互通；三是，以各种现场关 键设备为核心相对形成了各自的区域， 其分散的程度较高。随着协议标准及网 络技术的不断发展，该架构体系的开放 程度越来越高，少许企业仍然采用该架 构体系进行生产和管理，但其缺少全面 控制能力的特质，决定了该架构体系的 持续应用受到了阻碍。 1.2 FCS 架构体系 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 FCS 架构体系又称为现场总线体 系，该体系的主要特点是利用特定的通 信协议、端口将现场的智能化设备与工 业的自动化控制系统相连。这种数字化 的通信方式替代了 DCS 体系的普通信 号，实现了彻底且一定程度集中的控制 结构。FCS 架构体系分成三个层次，底 层为低速现场总线互联组成的基本控制 网络，中间层为高速总线将各个功能连 接，实现相关过程控制及管理功能，上 层为管理支撑层，通过该层提供对外接 口及相关生产信息上报，实现用户对整 个生产过程的交互。 FCS 架构体系的重要优势之一就 是实现了现场控制，其架构思想类似于 普通计算机的总线结构，由一个管理站 对所有现场设备进行统一控制，减少了 中间过程节点和故障点，提高了工业网 络整体结构的互联互通能力、可操作能 力以及可靠度和灵活度。然而，由于各 个厂商所应用的总线技术标准不同，相 关的通信协议很难做到互相兼容，因此， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 FCS 架构难以实现整个生产自动化过程 的开放和互联。 2 工业控制网络体系的发展趋势 随着近年来互联网技术的不断普 及和提高，TCP/IP 协议已经成为当前广 泛应用的通信标准，这也对工业控制网 络体系的发展产生了影响。当前，将 FCS 系统与互联网或者局域网通过 TCP/IP 协议进行互联，已经成为工业控 制网络体系发展的一个重要过程。同时， 随着嵌入式技术的出现和发展，基于 Ethernet 的工业控制网络体系已经成为 发展的新趋势。 基于 Ethernet 的工业控制网络体 系具备以下几个特点：一是，Ethernet 是整个网络架构体系的枢纽，是智能化 设备、生产控制、管理决策等多个方面 互联的传输神经，是扁平化结构得以实 现的重要手段；二是，通信协议及标准 的一致性有效的避免了 DCS 和 FCS 架 构体系难以兼容或者开放程度低等各种 问题；三是，通过嵌入式技术将各个控 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 制和生产设备进行连接，实现了相关访 问权限的控制与各种状态信息的收集、 监控和预警。同时，充分支持远程访问 和操作也是该体系结构得以快速普及的 重要方面。 综上所述，工业控制网络体系发 展的总体方向是面向开放、高度集成、 扁平高效、性能卓越、统一管理，同时， 随着信息化的不断发展，工业控制网络 在支撑信息化与自动化的深度融合方面