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吳  譽(yù)

1  問(wèn)題的提出
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用促進(jìn)了控制系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展^[1]。在控制系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程中，從直接數(shù)字控制（DDC，Direct Digital Control）系統(tǒng)到集散控制系統(tǒng)（DCS，Distributed Control System），再到現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（FCS，F(xiàn)ieldbus Control System），網(wǎng)絡(luò)技術(shù)起到了十分重要的作用。在DDC系統(tǒng)中，沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)。在DCS系統(tǒng)中，開(kāi)始使用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接操作站、控制站等設(shè)備，正是因?yàn)槭褂镁W(wǎng)絡(luò)技術(shù)，才實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的分散控制。在FCS系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)一步向現(xiàn)場(chǎng)延伸，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)儀表、執(zhí)行閥等設(shè)備的數(shù)字化通信。人們期待著以FCS為代表的新一代網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的DCS系統(tǒng)^[2][3]。
但是，人們有必要回答這樣一些問(wèn)題，什么是網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)？一個(gè)控制系統(tǒng)在多大程度上可以被稱為網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)？FCS和傳統(tǒng)DCS的本質(zhì)區(qū)別是什么？?jī)H僅因?yàn)橥ㄟ^(guò)大量使用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)并將許多控制功能下放到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，就可以稱為新一代網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)嗎？對(duì)這些問(wèn)題的回答，直接影響著人們對(duì)新一代網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)技術(shù)的理解，影響著網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。
對(duì)于以上問(wèn)題，不能簡(jiǎn)單地通過(guò)是否每個(gè)電氣、儀表、控制設(shè)備都實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)通信來(lái)進(jìn)行回答，因?yàn)榧词箤?shí)現(xiàn)相同功能的兩個(gè)控制系統(tǒng)都采用了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它們應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的水平和效果也可能有很大差別，也無(wú)法知道控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在多大程度上滿足了控制系統(tǒng)的實(shí)際需要。
本文提出了一種控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化程度的量化計(jì)算方法，可以幫助回答以上問(wèn)題，并對(duì)控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用水平進(jìn)行評(píng)估，幫助人們?cè)O(shè)計(jì)和使用新一代網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。
2  控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化程度計(jì)算方法
控制系統(tǒng)的根本任務(wù)是實(shí)現(xiàn)控制功能，因此可以根據(jù)控制功能是否能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)來(lái)計(jì)算控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化程度?？刂乒δ苁欠衲軌蛲ㄟ^(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)可以由硬組態(tài)和軟組態(tài)概念進(jìn)行表示。
2.1  硬組態(tài)和軟組態(tài)概念
一個(gè)控制功能，如果由于控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、控制網(wǎng)絡(luò)性能等原因，只能在系統(tǒng)某個(gè)特定的控制設(shè)備上實(shí)現(xiàn)，則該功能是硬組態(tài)的。反之，如果一個(gè)控制功能，可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，在多個(gè)控制設(shè)備中的任意一個(gè)上實(shí)現(xiàn)，則該功能是軟組態(tài)的。
顯然，如果一個(gè)控制設(shè)備不能和其他設(shè)備進(jìn)行通信，則該設(shè)備實(shí)現(xiàn)的所有控制功能都是硬組態(tài)的；而通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)現(xiàn)的所有回路控制都是軟組態(tài)的。
2.2  控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化程度計(jì)算方法
一個(gè)控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化程度，可以按公式(1)進(jìn)行計(jì)算。
 (1)
假設(shè)一個(gè)控制系統(tǒng)的控制功能由100個(gè)回路控制組成。如果其中50個(gè)控制功能可以分布在控制網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)，50個(gè)控制功能必須由特定的控制設(shè)備實(shí)現(xiàn)，則系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化程度是50%。
對(duì)于一個(gè)具體的控制系統(tǒng)，按公式(1)計(jì)算的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化程度和控制功能定義方法有一定關(guān)系。由于定義的不同，一個(gè)控制系統(tǒng)的控制功能個(gè)數(shù)可能有所不同，所計(jì)算的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化程度也可能不同。但是對(duì)于實(shí)現(xiàn)相同或相似功能的控制系統(tǒng)，當(dāng)采用不同的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)或設(shè)計(jì)方案時(shí)，可以很容易地比較出系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化程度的差異。
使用公式(1)，可以比較DDC、DCS以及FCS三種控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化程度。DDC的控制是完全集中式的，沒(méi)有使用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，沒(méi)有任何一個(gè)控制功能可以實(shí)現(xiàn)軟組態(tài)，因此系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化程度是0。DCS系統(tǒng)具有網(wǎng)絡(luò)通信功能，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控、過(guò)程優(yōu)化等功能，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化程度和DDC相比有了顯著提高。但在DCS系統(tǒng)中，大量回路控制功能只能由特定的控制站完成，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化程度總體水平較低。在FCS系統(tǒng)中，在DCS系統(tǒng)中必須由控制站實(shí)現(xiàn)的大量回路控制功能可以下放到現(xiàn)場(chǎng)儀表和執(zhí)行閥等設(shè)備中，系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化程度又有了明顯提高。
3  影響控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化程度的因素
公式(1)計(jì)算的控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化程度，并不是以控制系統(tǒng)中是否每一個(gè)控制設(shè)備都實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)通信為依據(jù)的。那么，有哪些因素會(huì)影響到一個(gè)控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化程度呢？最主要的因素有如下兩點(diǎn)。
(1)  控制網(wǎng)絡(luò)性能是影響控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化程度的決定性因素。
控制網(wǎng)絡(luò)性能中很重要的一個(gè)性能是最快實(shí)時(shí)通信周期。如果控制功能是軟組態(tài)的，則其相關(guān)控制信息必須在控制網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行實(shí)時(shí)傳送，網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)通信周期必須滿足實(shí)時(shí)控制周期的要求。如果控制網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳送周期慢于其控制周期，控制功能就不可能實(shí)現(xiàn)軟組態(tài)。
影響控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化程度的另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)是通信速率，它決定了單位時(shí)間內(nèi)網(wǎng)絡(luò)上最大控制數(shù)據(jù)傳送信息量。如果在一個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)上需要實(shí)現(xiàn)100個(gè)控制回路，但由于通信速率的限制，只能實(shí)現(xiàn)50個(gè)控制回路的實(shí)時(shí)通信要求，那么即使任意一個(gè)控制回路在理論上都是軟組態(tài)的，系統(tǒng)總的網(wǎng)絡(luò)化程度不會(huì)超過(guò)50%。
在傳統(tǒng)DCS系統(tǒng)中，控制網(wǎng)絡(luò)通信速率低、實(shí)時(shí)性較差是影響其網(wǎng)絡(luò)化程度提高的一個(gè)十分重要的原因。一方面DCS控制網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)通信周期通常在100毫秒以上，許多回路控制周期難以滿足；另一方面，由于網(wǎng)絡(luò)通信速率較低，無(wú)法支持大量控制數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸，大量的系統(tǒng)控制功能不可能通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)，只能由特定的控制站完成。
(2)  控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式對(duì)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化程度有明顯影響。
一個(gè)典型的使用Profibus控制網(wǎng)絡(luò)的PLC控制系統(tǒng)如圖1所示。這種控制系統(tǒng)由于設(shè)計(jì)方式不同，系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化程度可能就有明顯不同?？梢栽O(shè)想兩種系統(tǒng)設(shè)計(jì)方式。 

圖1  使用Profibus的PLC控制系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)

在方式一中，PLC有非常明確的分工，特定的控制功能在設(shè)計(jì)開(kāi)始時(shí)被明確地安排在某個(gè)PLC上。操作站和PLC之間的通信主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)過(guò)程監(jiān)控，PLC之間的通信主要實(shí)現(xiàn)設(shè)備安全互鎖等功能。一旦系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成，在某個(gè)PLC上實(shí)現(xiàn)的控制功能很難轉(zhuǎn)移到其他PLC上；一個(gè)控制功能實(shí)現(xiàn)位置的改變，意味著大量控制程序的重新設(shè)計(jì)。在這種系統(tǒng)中，由于大量控制功能難以實(shí)現(xiàn)控制設(shè)備之間的轉(zhuǎn)移，硬組態(tài)比例相當(dāng)高，整個(gè)控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化程度不高。
在方式二中，每個(gè)控制功能的實(shí)現(xiàn)都是面向網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，只是在系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最后階段控制功能才被安排在某個(gè)具體的PLC上實(shí)現(xiàn)。當(dāng)需要時(shí)，一個(gè)控制功能可以方便地由一個(gè)PLC轉(zhuǎn)移到另一個(gè)PLC上實(shí)現(xiàn)。整個(gè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化程度相當(dāng)高。
由此可見(jiàn)，按照公式(1)進(jìn)行計(jì)算，一個(gè)控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化程度，和是否每個(gè)控制設(shè)備都使用了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)沒(méi)有直接關(guān)系。由公式(1)計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)化程度，更能反映控制系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用狀況。
4  控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化的優(yōu)點(diǎn)
從影響控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化程度的因素可以看到，即使控制系統(tǒng)采用了相同的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，由于系統(tǒng)設(shè)計(jì)方式的不同，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化程度也可能有較大的差別。那么根據(jù)公式(1)，控制系統(tǒng)對(duì)高網(wǎng)絡(luò)化程度的追求，可以為系統(tǒng)帶來(lái)哪些優(yōu)點(diǎn)呢？
控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化程度的提高，主要有如下優(yōu)點(diǎn)。
(1)  提高了系統(tǒng)功能的可分散性
網(wǎng)絡(luò)化程度高的控制系統(tǒng)，硬組態(tài)控制功能比例小，更多的控制功能可以由一個(gè)控制設(shè)備分散到其他控制設(shè)備中執(zhí)行，提高了控制系統(tǒng)的分散性。理論上，任何一個(gè)具有軟組態(tài)特點(diǎn)的控制功能，都可以在一個(gè)獨(dú)立的控制設(shè)備中完成?？刂葡到y(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化程度越高，其可達(dá)到的分散程度就越高。
(2)  提高了系統(tǒng)功能的可集中性
如果系統(tǒng)的控制功能是軟組態(tài)的，不僅意味著它可以由一個(gè)設(shè)備分散到另一個(gè)設(shè)備中執(zhí)行，同時(shí)也意味著在多個(gè)設(shè)備中的具有軟組態(tài)特點(diǎn)的控制功能，可以集中到同一個(gè)控制設(shè)備中實(shí)現(xiàn)，提高了系統(tǒng)控制功能實(shí)現(xiàn)的可集中性。系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)并不是越分散越好，適當(dāng)?shù)募幸灿衅鋬?yōu)點(diǎn)，控制系統(tǒng)的高度網(wǎng)絡(luò)化為實(shí)現(xiàn)集中與分散的合理統(tǒng)一創(chuàng)造了條件。
(3)  增強(qiáng)了系統(tǒng)的開(kāi)放性
應(yīng)用協(xié)議開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)不同廠家產(chǎn)品之間的集成。這種開(kāi)放性的核心體現(xiàn)是系統(tǒng)組織形式靈活，可以選擇不同廠家、不同型號(hào)的設(shè)備實(shí)現(xiàn)控制功能。如果控制功能是硬組態(tài)的，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的開(kāi)放性僅僅體現(xiàn)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)備的選擇；如果控制功能是軟組態(tài)的，則無(wú)論是系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)還是系統(tǒng)已經(jīng)投入使用后，都可以采用不同廠家的設(shè)備或不同型號(hào)設(shè)備去實(shí)現(xiàn)該功能，系統(tǒng)都具有良好的開(kāi)放性結(jié)構(gòu)，可以靈活地對(duì)系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行組織。
(4)  系統(tǒng)功能可移植性增強(qiáng)
一個(gè)控制系統(tǒng)，如果大多數(shù)功能是軟組態(tài)的，意味著控制功能對(duì)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)的依賴性很低，可以更方便地將控制功能從一個(gè)控制設(shè)備移植到另一個(gè)控制設(shè)備中，系統(tǒng)的可移植性增強(qiáng)。反之，如果系統(tǒng)的硬組態(tài)比例高，大量控制功能直接依賴設(shè)備的硬件功能和結(jié)構(gòu)，則系統(tǒng)功能的移植要付出更多的工作。
(5)  提高了系統(tǒng)應(yīng)用先進(jìn)工藝和控制技術(shù)的能力
在許多應(yīng)用領(lǐng)域，有些關(guān)鍵控制功能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜、需要較大計(jì)算量。如果該功能是硬組態(tài)的，則其實(shí)現(xiàn)將受到設(shè)備計(jì)算能力的限制。當(dāng)系統(tǒng)采用更先進(jìn)的控制工藝或控制算法時(shí)，將可能由于設(shè)備計(jì)算能力的限制難以實(shí)現(xiàn)。如果該功能是軟組態(tài)的，則可以靈活方便地為系統(tǒng)增加計(jì)算能力更強(qiáng)的設(shè)備完成該功能，從而促進(jìn)先進(jìn)工藝和控制技術(shù)的應(yīng)用。一個(gè)控制系統(tǒng)采用先進(jìn)工藝和控制技術(shù)的能力，也是系統(tǒng)開(kāi)放性的重要體現(xiàn)和衡量標(biāo)準(zhǔn)。
(6)  降低系統(tǒng)維護(hù)費(fèi)用
在硬組態(tài)比例高的系統(tǒng)中，控制功能難以從一個(gè)設(shè)備轉(zhuǎn)移到一個(gè)新設(shè)備上，一個(gè)設(shè)備難以被不同型號(hào)的新設(shè)備所取代。為了長(zhǎng)時(shí)間維護(hù)系統(tǒng)的正常生產(chǎn)，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)必須維護(hù)大量的設(shè)備備件，所需備件費(fèi)用甚至超過(guò)購(gòu)買(mǎi)最新型號(hào)設(shè)備的的費(fèi)用。在網(wǎng)絡(luò)化程度高的系統(tǒng)中，一個(gè)設(shè)備實(shí)現(xiàn)的絕大多數(shù)控制功能，可以方便地轉(zhuǎn)移到其他控制設(shè)備中來(lái)完成。當(dāng)替換一個(gè)控制設(shè)備時(shí)，系統(tǒng)硬件和控制程序所需調(diào)試時(shí)間大大縮短，在系統(tǒng)定修時(shí)間，一個(gè)舊設(shè)備就能夠被最新型號(hào)的更先進(jìn)的設(shè)備所取代，系統(tǒng)設(shè)備維護(hù)成本顯著降低。
(7)  降低系統(tǒng)改造成本
在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的控制系統(tǒng)中，由于操作站、控制站、PLC等控制設(shè)備的老化，配件難以購(gòu)買(mǎi)等原因，會(huì)引起控制系統(tǒng)的大規(guī)模設(shè)備改造。在高度網(wǎng)絡(luò)化的控制系統(tǒng)中，大量控制設(shè)備的更新?lián)Q代可以在日常維護(hù)中逐步進(jìn)行。當(dāng)系統(tǒng)設(shè)備需要改造時(shí)，也可以盡量控制在一個(gè)較小的局部范圍內(nèi)，從而有效減少企業(yè)的停產(chǎn)時(shí)間，降低系統(tǒng)改造成本。
由以上優(yōu)點(diǎn)可以看到，控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高度的網(wǎng)絡(luò)化，可以顯著提高控制系統(tǒng)的性能價(jià)格比，切實(shí)提高企業(yè)的效益，它將改變控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和維護(hù)方式。這些優(yōu)點(diǎn)也是新一代網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)和以DCS為代表的傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的顯著區(qū)別。
5  控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用水平的評(píng)估
從影響控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化程度的因素可以看到，一個(gè)是控制網(wǎng)絡(luò)性能因素，一個(gè)是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方式因素。這兩個(gè)因素中，一個(gè)反映了控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展水平，一個(gè)反映了控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用水平。因此，公式(1)所計(jì)算的控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化程度，可以反映控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的整體發(fā)展和應(yīng)用水平。
5.1  控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展水平的評(píng)估
當(dāng)前，開(kāi)放的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展水平的代表。顯然，使用現(xiàn)場(chǎng)總線的控制系統(tǒng)，和傳統(tǒng)DCS相比，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化程度有了顯著提高。
目前現(xiàn)場(chǎng)總線控制周期普遍可以達(dá)到十毫秒左右，基本上可以滿足慢變化過(guò)程的需要。但對(duì)于電力、冶金等行業(yè)的部分快速過(guò)程，現(xiàn)場(chǎng)總線仍難以滿足控制應(yīng)用的要求。因此，為了提高控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化程度，還需要高速控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。從目前應(yīng)用水平看，高速控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)達(dá)到毫秒級(jí)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送周期，也就是絕大多數(shù)PLC系統(tǒng)的最快掃描周期。這將使目前PLC系統(tǒng)的大多數(shù)控制功能可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)，而不是依賴于特定的PLC設(shè)備。
高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展并不是盲目的，其根本目標(biāo)在于提高控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化程度。因此，在不同的應(yīng)用領(lǐng)域，高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的需求也不同。對(duì)于慢變化過(guò)程，如果目前控制網(wǎng)絡(luò)的通信速率和周期可以滿足要求，則沒(méi)必要采用高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，而應(yīng)在提高網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用水平上下工夫。
5.2  控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用水平的評(píng)估
當(dāng)前，協(xié)議開(kāi)放的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，顯著增強(qiáng)了系統(tǒng)的開(kāi)放性，控制系統(tǒng)的信息孤島問(wèn)題有了明顯改善。但在實(shí)際應(yīng)用中，如果用公式(1)進(jìn)行計(jì)算，許多系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化程度并不高，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)沒(méi)有得到充分發(fā)揮，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用總體水平較低。
影響控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化程度提高的一個(gè)重要原因是，盡管網(wǎng)絡(luò)技術(shù)被更廣泛應(yīng)用，但控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)仍然沿襲著傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想。在以DCS為代表的傳統(tǒng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想中，控制設(shè)備在整個(gè)系統(tǒng)中起著核心作用，控制網(wǎng)絡(luò)是為控制設(shè)備實(shí)現(xiàn)其功能服務(wù)的?？刂凭W(wǎng)絡(luò)主要被用來(lái)實(shí)現(xiàn)過(guò)程監(jiān)控、設(shè)備報(bào)警、控制設(shè)備之間的安全保護(hù)等功能，較少地被用于實(shí)時(shí)回路控制。以這一設(shè)計(jì)思想設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)，大量的控制功能被局限于某個(gè)控制設(shè)備，難以實(shí)現(xiàn)軟組態(tài)。
在新一代網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的研究和應(yīng)用中，有以下幾點(diǎn)值得注意：
(1)  現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的大量使用，并不意味著系統(tǒng)的高度網(wǎng)絡(luò)化。
現(xiàn)場(chǎng)總線的使用，可以將控制功能分散到現(xiàn)場(chǎng)儀表、執(zhí)行機(jī)構(gòu)中執(zhí)行。但現(xiàn)場(chǎng)儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)僅僅是整個(gè)控制系統(tǒng)底層的設(shè)備，輸入、輸出數(shù)據(jù)數(shù)量十分有限，只能完成小范圍的回路級(jí)控制。大量系統(tǒng)級(jí)別的控制，仍需要控制站、PLC等復(fù)雜控制設(shè)備來(lái)完成。這些設(shè)備上實(shí)現(xiàn)的控制功能是否是軟組態(tài)的，將直接影響整個(gè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化程度，并影響網(wǎng)絡(luò)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)的發(fā)揮。
(2)  實(shí)現(xiàn)分散與集中的合理統(tǒng)一。
網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，盡管為控制功能的高度分散創(chuàng)造了條件，但控制功能并不是越分散越好?？刂乒δ苓^(guò)度分散，反而會(huì)降低系統(tǒng)的可靠性和平均無(wú)故障時(shí)間，增加系統(tǒng)的設(shè)備投資和維護(hù)成本。隨著控制設(shè)備計(jì)算能力的提高，系統(tǒng)功能完全可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)募小＠?，原先在多個(gè)控制站或PLC中實(shí)現(xiàn)的功能，可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)集中到兩個(gè)互為冗余的新型控制設(shè)備中來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而降低系統(tǒng)設(shè)備成本和維護(hù)成本，增加系統(tǒng)的可靠性。盡管系統(tǒng)集中程度增加，但只要設(shè)計(jì)合理，按公式(1)計(jì)算，系統(tǒng)仍可以具有相當(dāng)高的網(wǎng)絡(luò)化程度。
(3)  實(shí)現(xiàn)新一代網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，關(guān)鍵在于系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想的改變。
新一代網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，不在于是否每一個(gè)控制設(shè)備都實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，更主要地是系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想的變革。在新一代網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想中，網(wǎng)絡(luò)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中將起到核心作用。當(dāng)設(shè)計(jì)一個(gè)控制功能時(shí)，首先應(yīng)考慮該功能是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的，并不依賴于具體的某個(gè)控制設(shè)備?？刂圃O(shè)備除了為系統(tǒng)提供硬件上的輸入、輸出功能外，還為系統(tǒng)提供計(jì)算能力。一個(gè)控制功能在某個(gè)設(shè)備上完成，只是利用該設(shè)備的計(jì)算能力，和該設(shè)備所實(shí)現(xiàn)的具體硬件功能無(wú)關(guān)。一個(gè)控制功能是否在某個(gè)設(shè)備上完成，是從整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)功能要求和整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行考慮的。只有切實(shí)改變系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想，系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化程度才能得到有效提高，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)才能得到充分發(fā)揮。
6  結(jié)語(yǔ)
本文提出的控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化程度計(jì)算方法，并不是以控制系統(tǒng)中有多少電氣、儀表、控制設(shè)備實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)通信功能為衡量指標(biāo)，而是以控制功能是否能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)為依據(jù)。它可以更好地描述控制網(wǎng)絡(luò)在控制系統(tǒng)中的功能和作用，評(píng)估網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在控制領(lǐng)域的發(fā)展和應(yīng)用水平，并對(duì)新一代網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的發(fā)展具有指導(dǎo)意義。

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