淺談現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)計算機(jī)工程應(yīng)用技術(shù)

王春生

摘要：近幾年來，隨著各種控制系統(tǒng)的發(fā)展，現(xiàn)場控制系統(tǒng)也受到了大量工程師的關(guān)注與研究。將現(xiàn)場控制系統(tǒng)與工業(yè)控制系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)以及智能化現(xiàn)場總線技術(shù)進(jìn)行融合，就形成了一種全新的控制技術(shù)，本文重點針對現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)計算機(jī)工程應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)場控制，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，集成化發(fā)展

現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是一種技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)有機(jī)融合的控制技術(shù)，除了工廠之外，還涉及到了其他的領(lǐng)域。對這一技術(shù)和控制操作進(jìn)行科學(xué)的應(yīng)用，不僅在控制體系與信息網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)方面發(fā)揮著十分重要的作用，還可以促進(jìn)各大領(lǐng)域之間的信息共享，為企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供保障。

一、多技術(shù)集成

（一）設(shè)備互操作性技術(shù)

所謂設(shè)備互操作性，既包含設(shè)備的可互換性，也包含設(shè)備的可操作性。首先，設(shè)備的可互換性，指的是如果設(shè)備的功能相同、類型相同，那么不同的生產(chǎn)廠商就可以在不影響設(shè)備功能與控制系統(tǒng)集成的情況下進(jìn)行設(shè)備的互換。其次，設(shè)備的可操作性，指的是雖然設(shè)備由不同的廠商生產(chǎn)，但是卻可以互相通信，且對數(shù)據(jù)的含義進(jìn)行無誤差的理解與交換。設(shè)備可操作性的實現(xiàn)依賴于以下兩大技術(shù)：第一設(shè)備描述技術(shù);第二功能塊技術(shù)，即程序設(shè)計中模塊組件技術(shù)的應(yīng)用。換句話說，就是在實際的現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，通過網(wǎng)絡(luò)來交換數(shù)據(jù)，確保工作人員可以直接通過現(xiàn)場測控儀表來完成相應(yīng)的測控工作[1]。

（二）OPC技術(shù)

由于開放式接口標(biāo)準(zhǔn)還沒有得到統(tǒng)一，所以我國的工業(yè)自動化系統(tǒng)仍以封閉系統(tǒng)為主。不同生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的SCADA、DCS、HMI軟件，有著不同的設(shè)備驅(qū)動程序接口。所以，要想對不同廠家的設(shè)備進(jìn)行科學(xué)合理的管理，控制軟件廠家就必須要加大市場上主流硬件的驅(qū)動開發(fā)力度。而之所以重視OPC的開發(fā)，是因為它可以實現(xiàn)軟件與現(xiàn)場設(shè)備結(jié)構(gòu)的科學(xué)管理以及標(biāo)準(zhǔn)化監(jiān)控，并進(jìn)行統(tǒng)一數(shù)據(jù)存儲規(guī)范的構(gòu)建。

二、現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)

（一）現(xiàn)場設(shè)備的互連

現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)可以將多種不同的設(shè)備進(jìn)行有效的連接。雖然這一連接依賴于通信線的作用，但是也可以根據(jù)實際需求對通信線進(jìn)行調(diào)整，例如電纜、光纖以及電線等。這些都是常用的通信線種類。除了在現(xiàn)場設(shè)備與控制器之間進(jìn)行有效的信息傳輸之外，還可以通過現(xiàn)場設(shè)備與廣播型可變通信進(jìn)行互連，并形成一種強大的可控網(wǎng)絡(luò)。

（二）現(xiàn)場通信的互連

在站點上總線的作用下，通信線路可以向生產(chǎn)站點進(jìn)行延伸，所以現(xiàn)場設(shè)備往往都會設(shè)置多個點的共享總線，確?，F(xiàn)場數(shù)據(jù)可以實現(xiàn)兩個不同方向的有效傳輸。另外，還有一些總線，還可以通過協(xié)議進(jìn)行物理與數(shù)據(jù)的應(yīng)用，使得現(xiàn)場設(shè)備也具有了網(wǎng)絡(luò)尋址功能。

（三）開放式網(wǎng)絡(luò)的互連

FCS的現(xiàn)場總線是一種開放型的互連網(wǎng)絡(luò)，無論是相同層、還是不同層，或者是不同廠商所擁有的網(wǎng)絡(luò)，都可以進(jìn)行互連。而且，在網(wǎng)絡(luò)連接過程中，用戶還不會受到硬件與軟件等問題的影響。

三、現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的集成化發(fā)展

（一）網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)

一般情況下，控制現(xiàn)場會出現(xiàn)各種不同的系統(tǒng)和總線，所以只有保證不同的系統(tǒng)和總線之間可以順利的進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，才能夠為控制網(wǎng)絡(luò)的有效連接打好基礎(chǔ)。因為大多數(shù)現(xiàn)場總線有著不同的通信協(xié)議，所以只有實現(xiàn)通信協(xié)議的自由轉(zhuǎn)換，才能夠為不同系統(tǒng)之間的互連提供保證。如果研發(fā)所有不同控制網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)管設(shè)備的連接轉(zhuǎn)換，存在一定的難度，那么只需要對最關(guān)鍵的現(xiàn)場總線研制出互連設(shè)備或者提供公認(rèn)網(wǎng)絡(luò)來保證連接的有效性即可，例如FF H1/Ethernet網(wǎng)關(guān)、Profibus-DP/Ethernet網(wǎng)關(guān)、DCS/Ethernet轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)等。另外，要想對網(wǎng)絡(luò)互連進(jìn)行控制，還可以使用現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)。例如，在以太網(wǎng)的作用下，F(xiàn)F、Profibus、DCE等現(xiàn)場控制系統(tǒng)就可以進(jìn)行連接。但是，在協(xié)議轉(zhuǎn)換后，數(shù)據(jù)傳輸容易受到網(wǎng)關(guān)設(shè)備的影響[2]。

（二）自動化軟件套件

目前，在線組態(tài)、整定級診斷等功能已經(jīng)嵌入到了現(xiàn)場設(shè)備中，所以其相應(yīng)的監(jiān)控組態(tài)軟件，也需要增加一定的視圖、報警等功能，從而為現(xiàn)場總線設(shè)備的有效運行提供保證。而工廠自動化套件的實現(xiàn)必須要以O(shè)PC技術(shù)的應(yīng)用為基礎(chǔ)。分析工廠自動化套件的組成，主要包含以下六部分：第一過程監(jiān)督、第二生產(chǎn)調(diào)度、第三質(zhì)量管理和環(huán)境管理、第四工程設(shè)計、第五組態(tài)、第六設(shè)備實時管理。

（三）以WEB瀏覽器為基礎(chǔ)的軟件體系

在現(xiàn)代化社會的快速發(fā)展背景下，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也得到了不斷的升級與優(yōu)化，越來越多的企業(yè)也已經(jīng)根據(jù)自身的實際情況構(gòu)建出了計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。但是，絕大多數(shù)的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)功能僅限于信息系統(tǒng)的管理，雖然將工業(yè)測控系統(tǒng)也安裝到了相應(yīng)的工作現(xiàn)場，但是也只能顯示相應(yīng)的工況畫面、參數(shù)以及報表，只能在本地控制室中運轉(zhuǎn)，而企業(yè)的高層仍需要通過現(xiàn)場操作者來了解實際情況，無法對信息進(jìn)行直接的查閱與利用。在Internet與企業(yè)管理信息網(wǎng)絡(luò)逐漸融合的過程中，企業(yè)高層可以直接借助Internet的瀏覽器來進(jìn)行工作現(xiàn)場運行數(shù)據(jù)的發(fā)布與顯示，管理人員對工作現(xiàn)場的監(jiān)督與管理力度也有所加強。與此同時，還可以對設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)試與故障診斷。在OPC接口、現(xiàn)場設(shè)備以及現(xiàn)場控制系統(tǒng)的輔助下，現(xiàn)場設(shè)備實施管理系統(tǒng)與生產(chǎn)過程監(jiān)控系統(tǒng)還可以順利的完成數(shù)據(jù)交換，并在后臺網(wǎng)管的作用下將數(shù)據(jù)傳輸?shù)较鄳?yīng)的數(shù)據(jù)庫中。這樣一來，各大工作站與遠(yuǎn)程工作站，也就可以在WEB瀏覽器的基礎(chǔ)上，利用Internet進(jìn)行現(xiàn)場工況的觀察與管理[3]。

結(jié)語：

綜上所述，目前，我國的現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)計算機(jī)工程應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展水平還十分有限。而我國又是一個工業(yè)強國，對于現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)、智能網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的應(yīng)用需求較大。所以，我國還需要進(jìn)一步加強這一方面的研究，提升相關(guān)技術(shù)的研發(fā)水平和應(yīng)用水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]史雨鑫，張銣鈁.現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)計算機(jī)工程應(yīng)用技術(shù)[J].計算機(jī)產(chǎn)品與流通，2020（02）：42.

[2]段英杰.計算機(jī)工程技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展分析[J].信息與電腦（理論版），2019（15）：5-6.

[3]陳尚春.現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)[J].信息與電腦（理論版），2018（24）：11-12.