工业控制系统发展历程
一、硬件革新時期(1935年以前)
硬件革新時代。繼電器開始廣泛應用,大規模代替人工控制,但遠距離通信還未普及。
這一時期工業控制系統所面臨的大多數問題是如何保證工控系統的可靠性及物理安全性。
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二、理論革新時期(1935-1950)
理論革新時代。奠定工業控制理論及相關標準基礎。
這一時期的工業控制產業和相關標準由四個美國組織所建立,由分散電路控制過渡到集中電路控制。
戰爭是這一時期工業控制系統理論與技術蓬勃發展的重要原因。
有了戰時技術與理論的積累,工業控制系統在百廢待興的戰后時期進行了大規模的更新換代:執行機構更加耐用、更加精密;數據采集系統效率更高、更具實時性;中央控制機構的操作更加直觀、更加簡單。
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三、數字化時期(1950-1980)
數字化時代。1950年,斯佩里-蘭德公司造出了第一臺商業數據處理機UNIVAC,工業控制系統正式全面與通信系統及電子計算機結合,開啟了工業控制系統數字化的新疆域。數年后,全球第一個數字化工業控制系統建設完成。這個系統使用單一計算機控制整個工業控制系統,被稱為直接數字控制(Direct Digital Control:DDC),也就是第一代工業控制系統:計算機集中控制系統。
可編程邏輯控制器(PLC):用于工業控制系統的繼電器逐漸顯示出其局限。繼電器價格昂貴,并且一旦配置完成并啟動,就難以對其控制邏輯進行改變,這些缺陷導致了可編程邏輯控制器的發展。第一個交付使用的可編程邏輯控制器名為Modicon,其名稱來源于模塊化數字控制器英文縮寫的組合。
數據采集與監控系統(SCADA):數據采集與監控系統開始應用于地區或地理跨度非常大的工業控制系統,比如用于與火力發電廠毗鄰的高壓變電站、自來水給水系統和廢水收集系統、石油與天然氣管道系統等等。其主要功能是收集系統狀態信息,處理數據以及遠距離通信。根據數據采集與監控系統所采集的各種數據,控制中心的管理人員可以進行各種操作,維持整個系統的正常運行。
遠程終端單元(RTU):數據采集與監控系統的完善需要遠程終端單元的發展。20世紀60年代,第一代遠程終端單元在發電廠進行了布設。即使是在發電廠斷電的情況下,遠程終端單元也需要進行動作,所以其均配備有額外的供電系統。由于遠程終端單元是在連續掃描且須快速反應的工作狀態中進行操作,其通訊協議必須兼具高效與安全,且安全是重中之重,所以早期的遠程控制單元供應商所使用的協議各不相同,各供應商的系統完全無法兼容。在國際電氣與電子工程師學會(IEEE)的推動以及基于微處理器的通訊接口的發展下,遠程終端單元的兼容性問題逐步得到了解決。
但這個時期各供應商的通信標準不同,無法兼容。
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四、標準化時期(1981-1990)
標準化時代。由于數字化控制設備的蓬勃發展,各種不同產品和業務模式精細化,不同廠商設備無法兼容和接入成為了巨大阻礙。
協議:隨著可編程控制器、遠程終端單元以及智能電子設備的發展,通信網絡中所傳遞的早已不是“開”與“關”這樣簡單的信號。現在,維基百科中所列舉的自動化協議已經有37種之多,另外還有6種電力系統協議。協議的巨大差異為系統部署、操作以及維護帶來了巨大的挑戰,并且這種情況還在隨時間的推移不斷惡化。20世紀80年代,IEEE成立了一個工作組專門對工業控制系統日益擴大的協議兼容性問題尋找可行的解決方案。在對120個工業控制系統協議進行篩選之后,制定了兩個標準化協議:分布式網絡協議版本3(DNP3)以及國際電工委員會(IEC)60870-5-101。目前,DNP3已經是使用最為廣泛的工業控制系統協議。
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五、電腦化時期(1990-2000)
工業PC時代。由于PC的發展,其具有的豐富硬件資源、軟件資源和人力資源,很快得到廣大工程技術人員的支持。因此,基于PC(包括遷入式PC)的工業控制系統,以極強的開放性勢不可擋地進入工控系統領域。各大可編程邏輯控制器廠商、工業控制系統集成商也逐步接受了工業PC的技術路線。
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六、網絡化時期(2000-2010)
互聯網時代。隨著互聯網技術深入工控領域,管控一體化、工業企業信息化及基于網絡的自動化成為提高企業生產效率的最佳解決方案。通過以太網和web技術實現開放性分布式的智能系統是該階段工控技術發展的主要方向?;谝蕴W和TCP/IP協議的技術標準,提供模塊化、分布式、可重用的工業控制方案。
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七、智能化時期(2010-至今)
萬物互聯時代。工業機器人,工業物聯網,工業互聯網等概念興起。多種技術集成,包括設備互操作技術、通用數據交換技術、EtherNET和工業以太網技術等多種技術的集成。Ehernet+TCP/IP直接實現工業現場控制參數和節點狀態直接在企業信息網絡中傳輸和共享。
總結
以上是生活随笔為你收集整理的工业控制系统发展历程的全部內容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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