自動(dòng)化技術(shù)論文

發(fā)布時(shí)間：2022-06-07 08:52:17

開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的1篇自動(dòng)化技術(shù)論文，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。

自動(dòng)化技術(shù)論文

自動(dòng)化 技術(shù)論文:建筑物自動(dòng)化技術(shù)管理論文

摘要：中國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JGJ/T16-92《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》第26章《建筑物自動(dòng)化系統(tǒng)（BAS）》所規(guī)定的模擬和數(shù)字混合的集散型系統(tǒng)（TDS），已面臨更新為全數(shù)字系統(tǒng)的挑戰(zhàn)。就像工業(yè)自動(dòng)化一樣，建筑物自動(dòng)化市場(chǎng)在技術(shù)接受期曲線上，通常落后于商業(yè)領(lǐng)域技術(shù)應(yīng)用會(huì)有幾年之久……

關(guān)鍵詞：建筑物自動(dòng)化總線技術(shù)

中國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JGJ/T16-92《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》第26章《建筑物自動(dòng)化系統(tǒng)（BAS）》所規(guī)定的模擬和數(shù)字混合的集散型系統(tǒng)（TDS），已面臨更新為全數(shù)字系統(tǒng)的挑戰(zhàn)。就像工業(yè)自動(dòng)化一樣，建筑物自動(dòng)化市場(chǎng)在技術(shù)接受期曲線上，通常落后于商業(yè)領(lǐng)域技術(shù)應(yīng)用會(huì)有幾年之久，因此，在商業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)成功運(yùn)用多年的個(gè)人計(jì)算機(jī)和以太網(wǎng)通信，現(xiàn)在卻成為BAS更新途徑的熱門話題。PC-BasedControl和以太網(wǎng)技術(shù)，已經(jīng)開始全面進(jìn)入BAS領(lǐng)域。2000年3月，Honewell公司推出的全數(shù)字化閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)DVM，就用PC-BasedVideoServer，類似于商業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用的個(gè)人計(jì)算機(jī)式視頻服務(wù)器，取代了傳統(tǒng)的模擬和數(shù)字混合的CCTV閉路電視矩陣切換器和磁帶錄象設(shè)備；DVM系統(tǒng)中，經(jīng)過信號(hào)轉(zhuǎn)換接口把所有攝像機(jī)的視頻信號(hào)直接連入以太網(wǎng)通信，每20臺(tái)攝像機(jī)使用1臺(tái)VideoServer。這種第三代保安監(jiān)控電視的全數(shù)字化CCTV以太網(wǎng)系統(tǒng)，已經(jīng)在澳大利亞悉尼機(jī)場(chǎng)使用。

PC機(jī)技術(shù)日新月異的進(jìn)步，使BAS的中央站功能不斷增強(qiáng)；PC機(jī)的商業(yè)軟件，如ODBC、API等等，已成為BAS的標(biāo)準(zhǔn)軟件；基于PC機(jī)技術(shù)的分站不斷發(fā)展。信息領(lǐng)域的以太網(wǎng)技術(shù)對(duì)工業(yè)自動(dòng)化和建筑物自動(dòng)化各個(gè)層面的影響，從上到下。BAS管理層的以太網(wǎng)正在下植到自動(dòng)化層和更低的現(xiàn)場(chǎng)層。BAS三層結(jié)構(gòu)將會(huì)成為以太網(wǎng)"一網(wǎng)到底"的三層網(wǎng)絡(luò)。完成這項(xiàng)"通體透明網(wǎng)絡(luò)"革新的主要技術(shù)，就是以太網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)總線。以太網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)總線，也可稱為以太網(wǎng)I/O（Input/Output），是控制技術(shù)和信息技術(shù)的完美結(jié)合，性能發(fā)揮到極致，它或許能夠解決工業(yè)自動(dòng)化長期爭(zhēng)論不休的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)化問題，是商業(yè)技術(shù)影響工控技術(shù)的一個(gè)范例。

以總線為脈絡(luò)，分析計(jì)算機(jī)總線、測(cè)控總線和網(wǎng)絡(luò)總線在BAS技術(shù)發(fā)展中分別擔(dān)綱的角色，可以加深對(duì)BAS未來發(fā)展的了解。

1、總線BUS

總線一詞，源于計(jì)算機(jī)技術(shù)。總線是各種信號(hào)線的集合（包括地址、數(shù)據(jù)、控制、電源等），是各種信息傳輸?shù)耐罚袇R總的涵義。微軟百科詞典定義總線為：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中各部件之間用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊唤M硬件連線（導(dǎo)線）。IBM公司將其簡稱為用于傳輸信號(hào)或功率的一根或多根導(dǎo)體。在建筑物自動(dòng)化中，BAS總線可解釋為用來連接中央站分站、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或者各種系統(tǒng)的那些具有導(dǎo)電性的通路，以完成數(shù)據(jù)或信號(hào)的傳輸。

以應(yīng)用范圍來分，BAS總線可劃分為計(jì)算機(jī)總線、測(cè)控總線和網(wǎng)絡(luò)總線、。計(jì)算機(jī)總線用于上位管理計(jì)算機(jī)和中央站內(nèi)部部件的連接。測(cè)控總線用于中央站與分站的連接，分站與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的連接，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間的連接。網(wǎng)絡(luò)總線則是將上位管理計(jì)算機(jī)和中央站、瀏覽器等視為節(jié)點(diǎn)而共同連接在一起的一條多分支線路，將數(shù)據(jù)置于網(wǎng)絡(luò)總線中，數(shù)據(jù)將會(huì)經(jīng)所有的節(jié)點(diǎn)檢測(cè)后，由其指定地址的節(jié)點(diǎn)接收。BAS管理層的以太網(wǎng)就是網(wǎng)絡(luò)總線。當(dāng)以太網(wǎng)下植到自動(dòng)化層和現(xiàn)場(chǎng)層以后，以太網(wǎng)又扮演著測(cè)控總線的角色，在這種背景下，我們借用"網(wǎng)絡(luò)就是計(jì)算機(jī)"的概念，不免也可以說"網(wǎng)絡(luò)就是控制器"，因?yàn)樗袀鞲衅鳌?zhí)行器、分站、中央站已經(jīng)遍布以太網(wǎng)中，以太網(wǎng)被賦予完成分布式控制兼有普通信息存取的能力，人們可以隨心所欲使用以太網(wǎng)，無論是進(jìn)行實(shí)時(shí)控制還是傳遞管理信息。

2、標(biāo)準(zhǔn)化Standardization

作為信息傳輸通路的總線，追求標(biāo)準(zhǔn)化，是各種總線的共同目標(biāo)；只有標(biāo)準(zhǔn)總線，才能夠支持更多的性能不同的產(chǎn)品的連接，完成更多更好的系統(tǒng)的集成，實(shí)現(xiàn)更完善的控制和管理，因此，總經(jīng)以其有匯集性能的特點(diǎn)，尤其需要標(biāo)準(zhǔn)化。標(biāo)準(zhǔn)總線的形成，主要有兩種方法，一種是由非商業(yè)的或政府組織所產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)，目的在于使某一種類型總線開發(fā)和使用規(guī)范化，例如RS232C；這種正規(guī)的合法的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，是在對(duì)已有方法、途徑及技術(shù)開發(fā)進(jìn)行仔細(xì)研究的基礎(chǔ)上起草，并經(jīng)正式批準(zhǔn)后產(chǎn)生，這種標(biāo)準(zhǔn)通常包括著一些國際標(biāo)準(zhǔn)。另外一種方法，是有某一家公司先行開發(fā)出一種總線技術(shù)，由于成功，得到其它公司模仿和廣泛使用，以至一偏離該總線就會(huì)產(chǎn)生不兼容問題，導(dǎo)致產(chǎn)品在市場(chǎng)中受到限制，例如現(xiàn)場(chǎng)總線LonTalkBus；這類事實(shí)上的總線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，是基于市場(chǎng)需求產(chǎn)生而形成的，無需正式批準(zhǔn)，這種標(biāo)準(zhǔn)通常包括大量流行的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

3、計(jì)算機(jī)總線ComputerBus

中國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JGJ/T16-92第26章BAS，對(duì)中央站硬件、組態(tài)、系統(tǒng)軟件的規(guī)定（26.4.26.5）非常簡單，僅是基于采用計(jì)算機(jī)作為監(jiān)控中心的一般原則，如應(yīng)設(shè)置CPU、CIU、CRT、打印機(jī)等規(guī)定，對(duì)上位管理計(jì)算機(jī)則僅限于優(yōu)化控制與管理某些功能要求。但是，近年來計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展很快，系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件、存儲(chǔ)系統(tǒng)、處理器技術(shù)、輸入輸出系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，都是如此，其中，計(jì)算機(jī)總線技術(shù)與工業(yè)自動(dòng)化、建筑物自動(dòng)化關(guān)系密切，計(jì)算機(jī)總線是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)信息總通道，性能優(yōu)劣，對(duì)BAS上位管理計(jì)算機(jī)和工作站的影響是至關(guān)重要的。因?yàn)椴捎孟冗M(jìn)的計(jì)算機(jī)總線，可以提高工作站的帶寬，改變工作站的兼容性和開放性，并能提高工作站的可靠性，這對(duì)控制系統(tǒng)無疑是最重要的性能。例如，使用PCI總線技術(shù)的PC機(jī)，每年停機(jī)時(shí)間可以小于315秒中，可靠性高達(dá)99.99%，因此，BAS用戶已經(jīng)開始關(guān)心工作站的計(jì)算機(jī)總線，2000年9月山西省太原市某國際貿(mào)易中心大廈BAS招標(biāo)文件中，明確提出中央站應(yīng)該使用計(jì)算機(jī)33MHz三總線結(jié)構(gòu)PCI（外部設(shè)備互聯(lián)總線），說明用戶不僅關(guān)心各種功能模塊設(shè)置，還要求提供工控級(jí)別的總線來保證工作站性能。隨著基于PC機(jī)控制的技術(shù)進(jìn)展，計(jì)算機(jī)總線對(duì)BAS的影響會(huì)更加重要。因?yàn)锽AS將逐漸最終成為由一臺(tái)PC機(jī)控制幾條現(xiàn)場(chǎng)總線的系統(tǒng)。

3．1計(jì)算機(jī)總線的發(fā)展歷史

1970年，DEC公司首先推出了稱為Unibus的總線，把PDP11小型計(jì)算機(jī)上所有的部件、設(shè)備都連接在一起。它是一種單總線結(jié)構(gòu)。

1981年，IBM公司在第1臺(tái)個(gè)人計(jì)算機(jī)IBMPC/XT上推出了XT總線，也是單總線，1984年，采用16位CPU的IBMPC/AT出臺(tái)，AT總線在XT總線結(jié)構(gòu)上，增加了一組輸入/輸出總線，形成雙總線結(jié)構(gòu)。AT總線就是著名的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線ISA，全稱是IndustrialArchitecture工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，它是通過將板卡出入IBMPC及其兼容機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展槽來添加計(jì)算機(jī)部件的總線設(shè)計(jì)規(guī)范。1989年康柏、惠普等9家公司在ISA基礎(chǔ)上，推出EISA，擴(kuò)展工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，這是一種把附加卡（例如視頻卡、內(nèi)置卡MODEM卡及支持其它外圍設(shè)備的卡）聯(lián)接到PC機(jī)主板的一種總線標(biāo)準(zhǔn)。EISA總線操作頻率比ISA高很多，能提供很多的數(shù)據(jù)吞吐率。

為了提高PC機(jī)性能，使某些擴(kuò)展板可以直接與微處理器通信，而不必經(jīng)過通常使用的系統(tǒng)總線，Intel公司提供了PCI總線規(guī)范。這種局部總線允許在計(jì)算機(jī)上安裝多至10個(gè)PCI兼容的擴(kuò)展卡，PCI局部總線系統(tǒng)需要在某個(gè)PCI兼容插槽中安裝一塊PCI控制卡，每次可以以32位或64位的速度與CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。PCI規(guī)范還考慮了多路復(fù)用Multiplexing。因此，PCI總線已成為今天計(jì)算機(jī)事實(shí)上的局部總線標(biāo)準(zhǔn)。由于PCI獨(dú)立于處理器，不僅Intel系列可用，DEC的Alpha、Motorola的PowerPC等系列也可以用，它的向前向后兼容性，能使現(xiàn)有的多種計(jì)算機(jī)都能平滑過度到新標(biāo)準(zhǔn)，所以尤其受工業(yè)控制機(jī)行業(yè)的歡迎，建立了PCI工業(yè)計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)PCIIndustrialComputerManufacturersGroup（PCIMG），致力于在工控機(jī)行業(yè)推廣PCI總線。1995年，出版了CompactPCI規(guī)范。

PCI總線在計(jì)算機(jī)中配置了3組總線，時(shí)鐘33MHz，與CPU時(shí)鐘頻率無關(guān)，寬度32位，可擴(kuò)展至64位，帶寬達(dá)132Mbps至246Mbps，可以和ISA、EISA、VL-BUS等總線兼容，支持5V和3.3V兩種電壓，可以在芯片、軟件和開發(fā)工具方面廣泛利用PC機(jī)豐富資源，它具有良好的網(wǎng)絡(luò)性能、圖形視窗介面和數(shù)據(jù)存貯性能，是工業(yè)自動(dòng)化和建筑物自動(dòng)化中央站理想的計(jì)算機(jī)總線。

4、網(wǎng)絡(luò)總線NetworkBus

中國標(biāo)準(zhǔn)JGJ/T16-92第26章BAS，規(guī)定"優(yōu)先采用共享總線型"局域網(wǎng)結(jié)構(gòu)作為BAS管理層、自動(dòng)化層、現(xiàn)場(chǎng)層的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌从靡粭l總線，把上位管理計(jì)算機(jī)、中央站、分站、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備各自連接在一起，形成三層局域網(wǎng)。因?yàn)樗泄?jié)點(diǎn)共享一條傳輸通路，一次只能允許一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，所以需要建立信息發(fā)送的控制方式，JGJ/T96-在26.6.6條文說明中，沒有明確規(guī)定是用IEEE802.3以太網(wǎng)的CSMA/CD波及監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測(cè)爭(zhēng)搶發(fā)送，還是用IEEE802.4令牌總線排隊(duì)訪問控制，只有指出這兩種方法都是"目前流行的"，但是"并無一致的看法"。在26.6《信號(hào)傳輸與數(shù)據(jù)通信》中，則把現(xiàn)場(chǎng)層至自動(dòng)化層之間的信息傳遞成為"信號(hào)傳輸"，把自動(dòng)化層和管理層之間的信息傳遞，稱為"數(shù)據(jù)通信"，以示區(qū)別，前者為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與計(jì)算機(jī)通信，包括模擬信號(hào)，后者為計(jì)算機(jī)之間通信，全部為數(shù)字信號(hào)。

20多年來，發(fā)展極為成功的以太網(wǎng)技術(shù)，已經(jīng)得到公認(rèn)。人類進(jìn)入英特網(wǎng)時(shí)代，以太網(wǎng)也迅速進(jìn)入工業(yè)自動(dòng)化的各層網(wǎng)絡(luò)。電氣電子工程師協(xié)會(huì)IEEE基于802.3以太網(wǎng)國際標(biāo)準(zhǔn)，正在積極制定現(xiàn)場(chǎng)與以太網(wǎng)通信的新標(biāo)準(zhǔn)，使以太網(wǎng)能夠直接為現(xiàn)場(chǎng)層所使用，可以預(yù)見，正象個(gè)人計(jì)算機(jī)PC迅速進(jìn)入工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域一樣，以太網(wǎng)以及TCP/IP、UDP/IP協(xié)議將十分迅速進(jìn)入工業(yè)自動(dòng)化各個(gè)領(lǐng)域，包括BAS。

網(wǎng)絡(luò)總線是網(wǎng)絡(luò)通信總線的簡稱，在BAS中，網(wǎng)絡(luò)總線是上位管理計(jì)算機(jī)、中央站、分站、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間的連接總線，從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的角度上看，它是計(jì)算機(jī)的外部總線，計(jì)算機(jī)總線則可視為內(nèi)部總線。網(wǎng)絡(luò)總線屬于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，計(jì)算機(jī)總線屬于計(jì)算機(jī)技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)是多個(gè)計(jì)算機(jī)的集合系統(tǒng)，數(shù)據(jù)通信和資源共享是其特點(diǎn)。今天，已經(jīng)進(jìn)?quot;網(wǎng)絡(luò)就是計(jì)算機(jī)"的時(shí)代，通信和計(jì)算機(jī)技術(shù)緊密結(jié)合、同步發(fā)展，計(jì)算機(jī)總線和網(wǎng)絡(luò)總線是計(jì)算機(jī)一種技術(shù)的兩個(gè)方面。新一代的計(jì)算機(jī)已經(jīng)把網(wǎng)絡(luò)接口集成到計(jì)算機(jī)母板上，網(wǎng)絡(luò)功能已經(jīng)嵌入到操作系統(tǒng)中，使得網(wǎng)絡(luò)總線可以視為計(jì)算機(jī)總線的外部延伸，密不可分。不進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的工作站，是不完整的工作站。在建筑物領(lǐng)域，BAS是建筑物整體計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的重要子網(wǎng)，形成建筑物管理和建筑物設(shè)備控制一體化是從網(wǎng)絡(luò)開始的。計(jì)算機(jī)總站維系著BAS的通信子網(wǎng)，資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)的組合，就是建筑物自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)，就是建筑物自動(dòng)化系統(tǒng)。

4．1以太網(wǎng)的發(fā)展歷史

1968-1972Aloha無線電系統(tǒng)夏威夷大學(xué)開創(chuàng)爭(zhēng)用型通信

1972-1977首臺(tái)以太網(wǎng)2.94MMetcalf和Boggs先生建立CAMA/CD

1979-1983粗同軸以太網(wǎng)10MCom（DEC、Intel、Xerox）10BASE5

1980-1982細(xì)同軸以太網(wǎng)商品化10M3ComISA總線與10BASE2相連

1984-1987雙絞線以太網(wǎng)1MUTPHP、AT&T1BASE5

1986-1990綜合布線+雙線絞線以太網(wǎng)10MSynOptics、HP10BASET

1990-1994交換式和全雙工以太網(wǎng)10MKalpanaEtherSwitch

1992-1995快速以太網(wǎng)100MUTPGrandJunction100BASET

1996-?千兆位以太網(wǎng)1000MIEEE802.3z1000BASEF

4．2以太網(wǎng)與局域網(wǎng)國際標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3

以太網(wǎng)是商業(yè)市場(chǎng)上發(fā)展的，而802.3標(biāo)準(zhǔn)是獨(dú)立的標(biāo)準(zhǔn)組織《電氣與電子工程師學(xué)會(huì)》開發(fā)的802.3是基于以太網(wǎng)第1個(gè)版本制定，但在一定程度上改進(jìn)了設(shè)計(jì)，1983年公布以后，以太網(wǎng)以此又作了修改，原來互不兼容的局域網(wǎng)，變?yōu)榛ハ嗉嫒荩ǖ煌耆嫒荩６咧饕獏^(qū)別是結(jié)構(gòu)不同，例如，最大數(shù)據(jù)單元，802.3是1460字節(jié)，以太網(wǎng)是1500字節(jié)。但是，通常可以把802.3視同以太網(wǎng)。

以太網(wǎng)速率有10M和100M兩種，最大1518字節(jié)，最大段長度500米（粗同軸）、185米（細(xì)同軸）、100米（UTP），中斷段綜合長度2500米（粗同軸）、925米（細(xì)同軸）、2500米（UTP）。

在BAS中用以太網(wǎng)作為網(wǎng)絡(luò)總線時(shí)，現(xiàn)在BAS供應(yīng)商所提供的以太網(wǎng)接口卡NIC（安裝在中央站中），應(yīng)該是10M/100M自適應(yīng)型，以滿足用戶部署100M快速以太網(wǎng)的要求，例如Intel公司的PRO/100+管理適配器，適用于有PCI總線的臺(tái)式機(jī)，能自動(dòng)監(jiān)聽集線器速度，從而自動(dòng)選擇10M或100M，能支持最新的連接管理規(guī)范wfw2.0，支持所有的主要操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，WinNT、95、98、2000，Nerware、UNIX，支持10BAS-TX，5類UTP，RJ-45連接器，數(shù)據(jù)路徑寬度32位，可在0-55℃環(huán)境中工作。

4．3以太網(wǎng)介質(zhì)訪問控制（MAC）CSMA/CD

載波監(jiān)聽多址訪問/沖突檢測(cè)是以太網(wǎng)搶先式信息發(fā)送的主要技術(shù)，它包括有先聽再講、無聲則講、有空就講、邊講邊聽、一人獨(dú)講、退避三舍等信息發(fā)送規(guī)則，保證所有站點(diǎn)都能以公平方式通過競(jìng)爭(zhēng)來訪問大家共享的以太網(wǎng)，雖然難免有"后到先服務(wù)"的現(xiàn)象，但是，由于CSMA/CD有一套完整的處理沖突的方法，大體上實(shí)現(xiàn)了對(duì)網(wǎng)絡(luò)總線的公平訪問。它是退避三舍的自調(diào)整功能，保證所有信息的發(fā)送都是成功的，例如常用的一種沖突退避延遲算法，稱為"截?cái)嗟亩M(jìn)制指數(shù)回退（EBE）"，它使發(fā)送信息的站點(diǎn)，每沖突一次，自動(dòng)延遲一個(gè)以2的冪函數(shù)計(jì)算的退避時(shí)間，用這種不斷擴(kuò)大回退時(shí)間來適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)流量的變化，這是一種很巧妙的方法。它規(guī)定了退避也是有限度的，即最大退避時(shí)間以210倍為限，忍讓次數(shù)也是有限的，以216次為限，否則就會(huì)丟掉這個(gè)屢發(fā)屢敗以太岡幀，這種情況是絕少發(fā)生的，除非以太網(wǎng)已經(jīng)癱瘓。

以太網(wǎng)每幀發(fā)送之間有一個(gè)固定的間隙64字節(jié)、512位，稱為時(shí)間片，用來識(shí)別由于沖突而失敗的發(fā)送信息幀碎片（最小幀規(guī)定為64字節(jié)，包括48字節(jié)數(shù)據(jù)），在512位時(shí)間內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)岡所有站點(diǎn)檢測(cè)到載波（有信息發(fā)送）和合法的沖突、信息幀碎片，從而保證以太網(wǎng)能正常工作，不受非有效幀（碎片）的影響。

一般談到以太網(wǎng)，主要是指802.3的CSMA/CD協(xié)議，它是以太網(wǎng)的主經(jīng)軟件（其它還幀結(jié)構(gòu)軟件等）此外，以太網(wǎng)還包括以太網(wǎng)接口卡NIC、收發(fā)器、中繼器硬件。總之，以太網(wǎng)是一種局域網(wǎng)，是共享總線型局域網(wǎng)（包括集線器Hub網(wǎng)絡(luò)），是國際標(biāo)準(zhǔn)局域網(wǎng)之一，應(yīng)用最廣泛。

4．4以太網(wǎng)與TCP／IP

傳輸控制協(xié)議／網(wǎng)際協(xié)議（TCP／IP）是實(shí)踐中產(chǎn)生的解決網(wǎng)絡(luò)互連和異構(gòu)計(jì)算機(jī)之間提供可行的透明通信服務(wù)的一組協(xié)議，它是世界上最大網(wǎng)絡(luò)因特網(wǎng)的基礎(chǔ)。以其公用性和有效性，成為公認(rèn)的開放系統(tǒng)。TCP／IP是網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)，或者簡稱其為因特網(wǎng)通信協(xié)議。

BAS結(jié)構(gòu)圖中，標(biāo)明以太網(wǎng)，是說網(wǎng)絡(luò)采用共享總線拓?fù)洌瑯?biāo)明TCP／IP，是說數(shù)據(jù)傳輸采用因特網(wǎng)通信協(xié)議。

TCP／IP獨(dú)立于特定的計(jì)算機(jī)軟硬件、獨(dú)立于特定的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，即使你不接入Internet，用它也是最好的組網(wǎng)方案，所以，我們?cè)诒疚拈_始，對(duì)JGJ／T16－92BAS的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)就標(biāo)明采用TCP／IP，更何況，BAS進(jìn)入Internet也是勢(shì)在必行的事情。

TCP／IP協(xié)議有三個(gè)特點(diǎn)，首先它的開放性，可以把現(xiàn)行的各種局域網(wǎng)互聯(lián)起來，其次，它統(tǒng)一了地址規(guī)則，這種IP地址與域名系統(tǒng)的唯一性，保證了因特網(wǎng)走向全球，最后，高層協(xié)議基本標(biāo)準(zhǔn)化，使各種用戶可靠而且便利，這一特點(diǎn)，在工業(yè)自動(dòng)化中，有很好的應(yīng)用，可以把標(biāo)準(zhǔn)化的控制總線協(xié)議，包裝在高層協(xié)議中，使TCP／IP成為工業(yè)控制通信協(xié)議。

TCP／IP分成4個(gè)層次：

應(yīng)用層--常用的應(yīng)用程序有SMTP（郵件傳送）、NFS（網(wǎng)絡(luò)文件）、NIS（網(wǎng)絡(luò)信息）、SNMNP（網(wǎng)絡(luò)管理）、FTP（文件傳輸）、DNS（域名系統(tǒng)）等，以及工業(yè)自動(dòng)化通信協(xié)議，也可在本層打包，如Moddbus、HoneywellC-Bus等。

傳輸層--提供端到端（即應(yīng)用程序之間）的通信，主要功能是信息格式化、數(shù)據(jù)確認(rèn)和丟失重傳等，主要有（TCP傳輸控制協(xié)議）和UDP（用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UserDataprogramProtocol，它在工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用中看好，它把數(shù)據(jù)先打包，后經(jīng)IP發(fā)送，效率高于TCP）

網(wǎng)絡(luò)接口層--不同網(wǎng)或同網(wǎng)中計(jì)算機(jī)之間的通信，處理數(shù)據(jù)報(bào)和路由，主要是IP（網(wǎng)際互連協(xié)議）

網(wǎng)絡(luò)接口層--提供與物理網(wǎng)絡(luò)的連接，它包括所有現(xiàn)行的網(wǎng)絡(luò)訪問標(biāo)準(zhǔn)，最重要的是以太網(wǎng)（802.3系列）。

5、測(cè)控總線MeasureandControlBus

BAS現(xiàn)場(chǎng)層和自動(dòng)層的總線，可視為測(cè)控總線。JGJ／T16－92第26章BAS26.6.l節(jié)規(guī)定"從現(xiàn)場(chǎng)到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的信號(hào)傳輸，需綜合考慮""（1）簡化傳輸控制的硬件結(jié)構(gòu)；（2）減少傳輸導(dǎo)線的根數(shù)；（3）弱化維修的技術(shù)難度"，還進(jìn)一步指出了采用的方法"可選用一對(duì)一的傳輸方式、矩陣選碼一公用線傳輸方式或多路復(fù)用技術(shù)的一路通道多方使用的傳輸方式（陣列式傳輸方式）""首先考慮時(shí)分制"等等。反映中國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)測(cè)控信號(hào)傳輸?shù)闹匾曇约耙蟛捎米钚录夹g(shù)的愿望。在當(dāng)時(shí)的歷史條件下，已經(jīng)把測(cè)控總線闡述得淋漓盡致。

自從HGH／TI6頒布近十年來，測(cè)控信號(hào)傳輸領(lǐng)域發(fā)生了重大的變化，這就是現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)所帶來的深刻變革，對(duì)BAS的影響當(dāng)然也是非常深遠(yuǎn)的。只有現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)才能符合JGJ/T1-92第26.6.1節(jié)規(guī)定的三項(xiàng)要求：最簡單的傳輸控制，最少的導(dǎo)線根數(shù)，最方便的維修技術(shù)；而且，最重要的是，現(xiàn)場(chǎng)總線帶來了工業(yè)自動(dòng)化開放系統(tǒng)的新局面，減少了自控系統(tǒng)壽命周期成本LifeCycleCost。

因此，測(cè)控總線的討論，可以歸納為現(xiàn)場(chǎng)總線的討論。

國際電工委員會(huì)IEC定義現(xiàn)場(chǎng)總線是安裝在制造或過程區(qū)域的現(xiàn)場(chǎng)裝置與控制室內(nèi)的自動(dòng)控制裝置之間的數(shù)字式、串行、多點(diǎn)通信的數(shù)據(jù)總線。

安裝在控制室內(nèi)的BAS中央站與現(xiàn)場(chǎng)的分站，分站與現(xiàn)場(chǎng)的傳感器，它們之間的信號(hào)傳輸均適用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。換言之，自動(dòng)化層和現(xiàn)場(chǎng)層，采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是歷史發(fā)展的必然。當(dāng)有人提?quot;現(xiàn)場(chǎng)總線是管理控制一體化方案的催化劑"時(shí)（美國Fisher公司Martin先生），我們深刻體會(huì)這一雋語的豐富內(nèi)涵。

5．1現(xiàn)場(chǎng)總線發(fā)展歷史

1983年，Honeywell公司推出的差分信號(hào)驅(qū)動(dòng)器，成功地在4-20mA直流信號(hào)上疊加了數(shù)字信號(hào)，隨即投入市場(chǎng)的智能化儀表Smart變送器，是現(xiàn)場(chǎng)總線產(chǎn)品的前驅(qū)，這些帶有微處理器芯片的儀表，除了在原由模擬信號(hào)儀表的基礎(chǔ)上增加了復(fù)雜的計(jì)算功能外，還在4-20mA直流信號(hào)上迭加了數(shù)字信號(hào)，使現(xiàn)場(chǎng)與控制室之間的連接，從模擬信號(hào)過渡到了數(shù)字信號(hào)。這種工作機(jī)制，成為美國fisher-Rosemount公司著名的現(xiàn)場(chǎng)總線HART通信協(xié)議的基礎(chǔ)。

1984年，美國儀表協(xié)會(huì)ISA／SO50工作組，開始制定現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)。IEC也成立現(xiàn)場(chǎng)總線工作組IEC／TC65／SC65C／WG6，開始研究現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)。

1985年，國際電工委員會(huì)決定由ProwayWorkingGroup負(fù)責(zé)研究現(xiàn)場(chǎng)總線體系結(jié)構(gòu)和制定標(biāo)準(zhǔn)。

1986年，德國推出Profibus過程現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)。

1990年，美國Echelon公司推出LonWorks現(xiàn)場(chǎng)總線產(chǎn)品。

1992年，Siemens、Rosemount、Rosemount、ABB、Foxboro、Yokogawa等80家公司聯(lián)合，成立ISP協(xié)會(huì)，著手在Profibus基礎(chǔ)上制定標(biāo)準(zhǔn)。

1993年，Honewell、Bailey等公司成立WorldFIP協(xié)會(huì)，有120家公司參加，準(zhǔn)備以法國標(biāo)準(zhǔn)FIP（FactorInsrtumentationProtocol）為基礎(chǔ)制定標(biāo)準(zhǔn)。

1994年，ISP和WorldFIP北美部份合并，成立FF現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)（FieldbusFoundation）。推動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)總線國際標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)。

1996年，F(xiàn)F公布了低速總線H1標(biāo)準(zhǔn)。

2000年1月4日，IEC宣布現(xiàn)場(chǎng)總線國際標(biāo)準(zhǔn)以86%贊成、12%反對(duì)通過，IEC-61158面世。

5．2現(xiàn)場(chǎng)總線國際標(biāo)準(zhǔn)IEC-61158

8種現(xiàn)有的現(xiàn)場(chǎng)總線納入國際標(biāo)準(zhǔn)，如果考慮到世界上已有30多種現(xiàn)場(chǎng)總線，這也還是在統(tǒng)一的路程上，前進(jìn)了一大步。

從上表可以看出，8種現(xiàn)場(chǎng)，有8種通信協(xié)議，互不兼容，距離統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)總線，還有很大距離，雖然這些現(xiàn)場(chǎng)總線在功能上可以互補(bǔ)。

為了解決現(xiàn)場(chǎng)總線統(tǒng)一問題，借鑒IT行業(yè)的統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)通信標(biāo)準(zhǔn)，就是第5種類型，即以太網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)總線。1998年，在美國休斯敦召開的ISA展覽會(huì)期間，成正了工業(yè)自動(dòng)化開放式網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟IAONA，建議把FF的H2高速現(xiàn)場(chǎng)總線，改成高速以太網(wǎng)HSE，有Honeywell參加的18個(gè)公司31位工程師正在Foxboro公司積極進(jìn)行開發(fā)，希望HSE能成為眾望所歸的現(xiàn)場(chǎng)總線。

HSE的特點(diǎn)是速度高（100Mbps），數(shù)據(jù)通過量大，與計(jì)算機(jī)聯(lián)接容易，價(jià)格低。有兩類用途，一類是完成由于計(jì)算量過大而不適合在現(xiàn)場(chǎng)儀表中進(jìn)行的運(yùn)算，另一類是作為多條低速H1總線或其他網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)設(shè)備。

HSE是否適用干BAS，是有待研究的事情。

在IEC61158國際標(biāo)準(zhǔn)中，有歐洲標(biāo)準(zhǔn)建筑物自動(dòng)化系統(tǒng)MBS－TC247推薦的ProfibusFMS總線和WorldFIP總線，但是沒有歐洲推薦的LonWorks總線和歐洲設(shè)備總線EIB。

5．3現(xiàn)場(chǎng)總線的三層結(jié)構(gòu)

從IEC61158標(biāo)準(zhǔn)中的8類總線，可以看出現(xiàn)場(chǎng)總線并不需要保持與ISO／OS17層結(jié)構(gòu)一致，只需物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層等三層就可以了。因?yàn)槊嫦蚩刂频男畔⒈容^簡單，但需要快速而可靠地到達(dá)目的地，七層模式使數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換變慢，會(huì)滯后實(shí)時(shí)控制的時(shí)間要求，七層有關(guān)的網(wǎng)絡(luò)接口成本也較高，同時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備也不需要OSI地址。

IEC61158還規(guī)定，所有2至8類現(xiàn)場(chǎng)總線，均需對(duì)類型1的FF總線提供接口，但2至8類總線之間，不要求提供接口。

5．4以太網(wǎng)作為現(xiàn)場(chǎng)總線的主要問題及其解決方法

由于以太網(wǎng)802.3采用隨機(jī)式的CSMA/CD信息發(fā)送方式，對(duì)事實(shí)控制來說，就帶來一?quot;不確定性"問題，不能事先預(yù)言測(cè)控信息傳送的時(shí)間，存在著"后到先服務(wù)"現(xiàn)象。而令牌式"排隊(duì)發(fā)言"信息傳送是可以預(yù)言的。要克服這個(gè)缺點(diǎn)，就要提高以太網(wǎng)的傳輸能力。由于10／100BASE－T全雙工交換式以太網(wǎng)技術(shù)發(fā)展，基本上解決了CSMA／CD隨即發(fā)送帶來的"不確定性"問題。1990年，智能交換機(jī)的出現(xiàn)，基本上淘汰了信息發(fā)送時(shí)的沖突，而且，智能交換機(jī)的成本不斷下降，為工業(yè)控制實(shí)際應(yīng)用提供了可能。智能交換機(jī)（網(wǎng)絡(luò)開關(guān)EtherSwitch），能同時(shí)提供多條數(shù)據(jù)傳輸途徑，功能和電話交換機(jī)相似，使整體吞吐量顯著提高，同時(shí)智能交換機(jī)還使用一種名為"切入法"（CutThrough）的新橋接技術(shù)（常規(guī)橋接是使用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)），是延遲時(shí)間又降低了一個(gè)數(shù)量級(jí)。1993全雙工技術(shù)是以太網(wǎng)可以同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，理論上又可以使傳輸速度翻上一番，再加上快速以太網(wǎng)的出現(xiàn)，以太網(wǎng)在處理事實(shí)控制方面，已經(jīng)可以做到測(cè)控信息的傳輸不再是"不確定"的，而是有著"良好概率GoodProbability"的表現(xiàn)，能夠適應(yīng)事實(shí)控制的需要。

以太網(wǎng)傳送測(cè)控信息的另一個(gè)問題是線路"利用率"，線路效率。利用率是指線路用來成功地傳輸幀的時(shí)間部分。每個(gè)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包中那些不代表實(shí)際數(shù)據(jù)部分（同步、地址、字段長度、錯(cuò)誤檢驗(yàn)）較大，共26個(gè)字節(jié)，這種"開銷"使線路利用率下降。在測(cè)控領(lǐng)域，實(shí)際數(shù)據(jù)很短，例如，DI20個(gè)字節(jié)、DO16個(gè)字凇IAO200個(gè)字節(jié)、通信接口500字節(jié)、PID運(yùn)算500字節(jié)、計(jì)數(shù)器4個(gè)字節(jié)等，這樣，當(dāng)使用以太網(wǎng)信息包包裝時(shí)，大量信號(hào)還需要加上填充符才能滿足最小48個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)段的長度要求，如DI、DO、計(jì)數(shù)器，因此，效率較低。

但是，實(shí)際上，由于爭(zhēng)先式發(fā)送，會(huì)改變效率，計(jì)算指出，如果連續(xù)發(fā)送兩個(gè)64字節(jié)的以太網(wǎng)信息包，效率可以提高到54％。盡管如此，在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，仍然重視如何減少"開銷"，提高通信效率，例如，在通信協(xié)議中，想已用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP來取代最常用的傳輸控制協(xié)議TCP，因?yàn)閁DP信息包的包裝比TCP簡單，只有4個(gè)字節(jié)，而TCP，則是26個(gè)字節(jié)。IEC61158國際標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)總線HSE高速以太網(wǎng)就考慮采用UDP／IP來代替TCP／IP。

不過，以太網(wǎng)的高速度，已經(jīng)把這些問題全部覆蓋了，就算是以最低速3Mbps有效速率運(yùn)行，一個(gè)100個(gè)字節(jié)的實(shí)時(shí)控制信息，在以太網(wǎng)的傳輸時(shí)間，只有0.336毫秒（[100＋26]×8/3M），對(duì)BAS，已是很理想的數(shù)據(jù)了。

5．5TCP／IP作為現(xiàn)場(chǎng)總線的通信協(xié)議的討論

TCP／IP協(xié)議是一組協(xié)議，采用四層結(jié)構(gòu)，與現(xiàn)場(chǎng)總路線三層結(jié)構(gòu)很相似，因此，適用于現(xiàn)場(chǎng)總線。

采用TCP／IP的以太網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)總線，由于數(shù)據(jù)鏈路層的CSMA／CD，使得數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間是建立?quot;概率"基礎(chǔ)上，但由于以太網(wǎng)線路的改進(jìn)，情況大為改善。

TCP／IP是非常流行的技術(shù)，移植到現(xiàn)場(chǎng)總線是順理成章的事，問題之一是TCP／IP是為因特網(wǎng)設(shè)計(jì)的，TCP是要處理面對(duì)成千上萬的網(wǎng)站，它要處理好這么多路由的連接，只能采取在TCP層，設(shè)置發(fā)送機(jī)和接收機(jī)，提供端到端的可靠的進(jìn)程間的通信，使數(shù)據(jù)報(bào)在傳輸過程中始終保持連接狀態(tài)，只有雙向通信。TCP才去發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)（雙向通信不是指兩機(jī)器獨(dú)占式通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)話，而是說兩臺(tái)機(jī)器間有一交互信息流），TCP發(fā)出信號(hào)后，必須等待對(duì)方應(yīng)答信號(hào)，否則會(huì)重發(fā)，這種定向連接協(xié)議，使兩個(gè)端機(jī)經(jīng)常以適當(dāng)?shù)乃俣认嗷ネㄔ挘琓CP傳輸控制在兩個(gè)機(jī)器問來回發(fā)送狀態(tài)信息。而UDP用戶數(shù)據(jù)表協(xié)議卻比TCP簡單得多。對(duì)于自動(dòng)控制的應(yīng)用程序來說，并不需要時(shí)時(shí)保持個(gè)連接，以節(jié)約開銷和網(wǎng)絡(luò)通信量，而UDP是一個(gè)無連接系統(tǒng)，從TCP到UDP放棄了許多功能，簡單了許多，只是作為一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)的發(fā)端機(jī)和收端機(jī)操作，而不理會(huì)二者之間的連接。幀的結(jié)構(gòu)簡化為源端口2字節(jié)，目的端口2字節(jié)，長度2字節(jié)，校驗(yàn)2字節(jié)。UDP傳遞服務(wù)不建立通信雙方的連接，發(fā)完數(shù)據(jù)就完事大吉，所以，比較靈活，效率高，非常適合測(cè)控?cái)?shù)據(jù)的發(fā)送，因?yàn)檫@類數(shù)據(jù)非常短，還有，在控制網(wǎng)絡(luò)中，通行的站點(diǎn)比起因特網(wǎng)來，少之又少，非常強(qiáng)調(diào)二者之間的連接管理，就顯得多余，比起TCP的大文件來，測(cè)控程度只是"發(fā)出一個(gè)請(qǐng)求"或者"等待一個(gè)響應(yīng)"，三言兩語，傳遞本身就會(huì)很可靠。此外，在實(shí)時(shí)控制中，有時(shí)強(qiáng)調(diào)一種完全控制，即使在信號(hào)傳輸過程中發(fā)生錯(cuò)誤，控制器業(yè)能夠自行處理作出決策，而不需要讓TCP一遍又一遍重復(fù)發(fā)送數(shù)據(jù)，因?yàn)樽钥叵到y(tǒng)控制器的自制能力都極強(qiáng)。

無論TCP還是UDP，應(yīng)用程序都是駐留在通信協(xié)議頂層的應(yīng)用中，包括控制和人機(jī)接口等一系列應(yīng)用程序以及用于系統(tǒng)集成的OPC，都藉信息傳輸，獲取其中的數(shù)據(jù)。

5．6以太網(wǎng)在工業(yè)自動(dòng)化中的應(yīng)用

美國Foxboro公司在1995年就推出了采用以太網(wǎng)10BASE－5粗同軸電纜I／AnodeBus用于現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)，近年來，新I／A現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)已經(jīng)改為雙絞線BASE－T，室內(nèi)及機(jī)柜內(nèi)，都使用RJ-45接插件，對(duì)室外及振動(dòng)嚴(yán)重的場(chǎng)所，則按防護(hù)等級(jí)IP-67生產(chǎn)了密封式RJ-45的連接器，Hirschman公司也能提供現(xiàn)場(chǎng)總線中作為以太網(wǎng)連接的接插件，抗震密封，適用于工業(yè)環(huán)境。

1997年，Schneider公司為其著名現(xiàn)場(chǎng)總線ModbusTCP通信協(xié)議產(chǎn)品，它的PLC產(chǎn)品中的I／O模塊，Momentum系列，均可以設(shè)置以太網(wǎng)端口。這些I／O模塊通過這些端口直接連入以太網(wǎng)中。Schneider公司把Modbus通信協(xié)議變址為TCP／IP通信協(xié)議，這是世界上較早的以太網(wǎng)I／O產(chǎn)品。TCP／IP和UDP／IP的一個(gè)重要的優(yōu)點(diǎn)是在同一個(gè)以太網(wǎng)中，可以運(yùn)行許多不同的通信協(xié)議，它們都變址在TCP／IP或UDP／IP中。

Honeywell公司幾年前就已經(jīng)開始著手把以太網(wǎng)用于建筑物自動(dòng)化系統(tǒng)自動(dòng)化層總線通信的應(yīng)用工作，目前，第一步已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，即，把所有測(cè)控總線通過TCP／IP接口連入以太網(wǎng)中，通過以太網(wǎng)得數(shù)據(jù)通信，進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。以太網(wǎng)成為BA、FA、SA集成的通信平臺(tái)，進(jìn)而與管理系統(tǒng)在此平臺(tái)上完成管理控制一體化集成。

隨著以太網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，把以太網(wǎng)芯片內(nèi)嵌與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的一天，也許會(huì)很快來臨，意味著因特網(wǎng)內(nèi)置與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的時(shí)代終會(huì)來到，其意義在于因特網(wǎng)與控制網(wǎng)融為一體，因特網(wǎng)無處不在，會(huì)進(jìn)一步改變工業(yè)自動(dòng)化和建筑物自動(dòng)化的面貌。

5．7建筑物自動(dòng)化的現(xiàn)場(chǎng)總線

現(xiàn)場(chǎng)總線這個(gè)技術(shù)熱點(diǎn)，長期爭(zhēng)論不休，雖然出臺(tái)了IEC61158所推薦的8種國際標(biāo)準(zhǔn)總線，但是仍然沒有一種統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)總線能夠滿足各種行業(yè)有要求。在這紛爭(zhēng)的局面中，以太網(wǎng)的確受到了許多廠商的重視，在管理層（工廠級(jí)）采用以太網(wǎng)已經(jīng)成了共識(shí)，而在低層次上的應(yīng)用，還要假以時(shí)日，許多廠商正在積極研究和開發(fā)。

目前，LonWorks現(xiàn)場(chǎng)總線在BAS行業(yè)中的地位，是很重要的，尤其LonMark產(chǎn)品給用戶帶來產(chǎn)品互換互操的巨大利益（大幅度下降系統(tǒng)的壽命周期成本），所以受到用戶的重視。Honeywell公司在2000年6月推出了全LonWorks現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)，原來的C-BUS已經(jīng)可以換用LonTalk現(xiàn)場(chǎng)總線，所有其它生產(chǎn)廠商的LonWorks現(xiàn)場(chǎng)總線，可以直接聯(lián)入Honeywell中央站。

此外，BACnet通信協(xié)議在BAS中的地位也舉足輕重，Honeywell公司在BAS系統(tǒng)中，設(shè)置有BACnet服務(wù)器和BACnet客戶機(jī)兩組軟件，以適應(yīng)BACnet總線產(chǎn)品的連接和系統(tǒng)的集成。

總之，隨著個(gè)人計(jì)算機(jī)PC和以太網(wǎng)技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域中應(yīng)用的不斷發(fā)展，盡管LonWorks、BACnet、Modbus等傳統(tǒng)明星會(huì)繼續(xù)發(fā)揮作用，但是，新動(dòng)向確實(shí)值得關(guān)注，LonWorks技術(shù)也正在使用以太網(wǎng)技術(shù)，就說明了這點(diǎn)。

自動(dòng)化技術(shù)論文:自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展論文

摘要：簡要介紹了樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)，分析了傳統(tǒng)集散控制系統(tǒng)和新興的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)以及應(yīng)用，并介紹了樓宇自控領(lǐng)域中流行的4種現(xiàn)場(chǎng)總線。說明了以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展以及在樓宇自控領(lǐng)域中的最新應(yīng)用情況，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)和以太網(wǎng)進(jìn)行了比較

關(guān)鍵詞：樓宇自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)以太網(wǎng)樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)

目前日益流行的智能建筑(inteuigentbuidings)是建筑技術(shù)與計(jì)算機(jī)信息技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是信息社會(huì)的需要，也是未來建筑發(fā)展的方向。智能建筑主要由樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)(buidingautomationsystem，縮寫為bas)、通信自動(dòng)化系統(tǒng)(cas)和辦公自動(dòng)化系統(tǒng)(oas)三大系統(tǒng)組成。其中，樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)是智能建筑中最基本和最重要的組成部分。樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)是利用計(jì)算機(jī)及其網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)構(gòu)建的高度自動(dòng)化的綜合管理和控制系統(tǒng)，將大樓內(nèi)部各種設(shè)備連接到一個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)上，通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)其進(jìn)行綜合的控制，這些設(shè)備包括空調(diào)、照明設(shè)備、電梯、消防設(shè)備、安防設(shè)備等等。它確保建筑物內(nèi)的舒適和安全的辦公環(huán)境，同時(shí)實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能的要求。

2現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)fcs的出現(xiàn)以及在樓宇自控中的應(yīng)用

上個(gè)世紀(jì)七八十年代，伴隨著計(jì)算機(jī)可靠性提高，價(jià)格大幅下降，出現(xiàn)了由多個(gè)計(jì)算機(jī)遞階構(gòu)成的集中、分散相結(jié)合的分布式控制系統(tǒng)(distributedcontrolsystem，簡稱dcs)。dcs是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制的一種綜合控制系統(tǒng)。它的測(cè)量變送儀表一般是模擬儀表，因此它屬于一種模擬數(shù)字混合控制系統(tǒng)，這種系統(tǒng)較以前的各種控制系統(tǒng)有了較大的進(jìn)步。dcs在工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，也開始應(yīng)用到樓宇自動(dòng)化控制領(lǐng)域。但是dcs存在如下一些缺點(diǎn)：

(1)安裝費(fèi)用高。采用一臺(tái)儀表、一對(duì)傳輸線的接線方式，導(dǎo)致接線龐雜、工程周期長、安裝費(fèi)用高、維護(hù)困難；

(2)可靠性差。模擬信號(hào)傳輸精度低，而且抗干擾性差；

(3)系統(tǒng)封閉。各廠家的產(chǎn)品自成系統(tǒng)，系統(tǒng)封閉、不開放，難以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的互換與互操作以及組成更大范圍的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

上個(gè)世紀(jì)90年代以來，隨著控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了基于現(xiàn)場(chǎng)總線的控制系統(tǒng)(fcs)，fcs克服了dcs的缺點(diǎn)，它是一種全數(shù)字化的、全分散的、全開放、可互操作和開放式互連的新一代控制系統(tǒng)。目前，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)已經(jīng)成為自動(dòng)化技術(shù)中的一個(gè)熱點(diǎn)，備受國內(nèi)外自動(dòng)化設(shè)備制造商與用戶的關(guān)注。fcs極大地簡化了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)繁瑣且技術(shù)含量較低的布線工作量，使其系統(tǒng)檢測(cè)和控制單元的分布更趨合理。與傳統(tǒng)的dcs(分布式控制系統(tǒng))相比，fcs具有可靠性高、可維護(hù)性好、成本低、實(shí)時(shí)性好、實(shí)現(xiàn)了控制管理一體化的結(jié)構(gòu)體系等優(yōu)點(diǎn)。現(xiàn)場(chǎng)總線的出現(xiàn)，為工業(yè)自動(dòng)化帶來了一場(chǎng)深層次的革命，從而開創(chuàng)了工業(yè)自動(dòng)控制的新紀(jì)元，被譽(yù)為自動(dòng)化領(lǐng)域的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)。鑒于fcs的許多優(yōu)點(diǎn)，控制專家們紛紛預(yù)言“fcs將取代dcs成為2l世紀(jì)控制系統(tǒng)的主流。”現(xiàn)在，fcs已經(jīng)被應(yīng)用到樓宇自動(dòng)化控制領(lǐng)域。

2．1應(yīng)用于樓字自動(dòng)化領(lǐng)域的幾種現(xiàn)場(chǎng)總線

由于誘人的市場(chǎng)商機(jī)和不同的應(yīng)用領(lǐng)域的存在，世界一些大公司或公司聯(lián)盟紛紛提出自己的現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前國際上有40種宣稱為開放型的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)。這些協(xié)議根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(iso)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)開放式互連系統(tǒng)的osi參考模型來制定的。大多數(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線只是用其中的一、二和七層協(xié)議。于是現(xiàn)場(chǎng)總線呈現(xiàn)雜亂紛呈的局面。在這些現(xiàn)場(chǎng)總線中不乏優(yōu)異的現(xiàn)場(chǎng)總線，如can、modbus、profibus、lonworks、bacnet、devicenet等等。其中l(wèi)onworks、bacnet、can、eib等現(xiàn)場(chǎng)總線在樓宇自動(dòng)化領(lǐng)域獲得了、較廣泛的應(yīng)用。盡管基于現(xiàn)場(chǎng)總線的fcs克服了dcs的許多缺點(diǎn)，但還是有一些不如人意的地方，最明顯的缺點(diǎn)：多種現(xiàn)場(chǎng)總線并存而互不兼容，導(dǎo)致fcs的可互操作性只能在同一種現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。后面將對(duì)fcs的缺點(diǎn)做進(jìn)一步說明。

(1)lonworks

美國echelon公司1991年推出了lon(local0penationnetworks)技術(shù)，又稱lonworks技術(shù)。它得到了眾多計(jì)算機(jī)廠家、系統(tǒng)集成商、儀器儀表以及軟件公司的大力支持，已經(jīng)在樓宇自動(dòng)化、工業(yè)自動(dòng)化、電力系統(tǒng)供配、消防監(jiān)控、停車場(chǎng)管理等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。具體地說lonworks具有以下優(yōu)點(diǎn)：

①網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)靈活、組網(wǎng)方便。它支持多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫问剑偩€型、星型、樹型、自由拓?fù)湫偷龋@樣可適應(yīng)復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，方便現(xiàn)場(chǎng)布線；

②支持多種傳輸介質(zhì)。包括雙絞線、同軸電纜、電力線、光纖、無線射頻等；兩種傳輸速率：78bps和1．25mbps，最大傳輸距離由網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫问胶蛡鬏斀橘|(zhì)決定，一般可從500m到2700m。可接人的節(jié)點(diǎn)最多為32385個(gè)；

③完善的玨發(fā)工具。提供完善的系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境，采用開放的neuronc語言，它是ansic語言的擴(kuò)展；

④無主的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。lonworks網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)的地位相同，網(wǎng)絡(luò)管理可設(shè)在任一節(jié)點(diǎn)處，并可安裝多個(gè)網(wǎng)絡(luò)管理器；

⑤開發(fā)lonworks網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的時(shí)間較短，也易于維護(hù)。lonworks采用的lontalk協(xié)議固化在echelon公司的neuron芯片中，這樣可以節(jié)省開發(fā)lonworks網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的時(shí)間，也方便維護(hù)。

同其它現(xiàn)場(chǎng)總線一樣，lonworks也有自身的缺點(diǎn)。首先，lonworks的實(shí)時(shí)性、處理大量數(shù)據(jù)的能力有些欠缺；其次，由于lonworks依賴于echelon公司的neuron芯片，所以它的完全開放性也受到一些質(zhì)疑。盡管lonworks存在一些不足，但是lonworks的fcs還在樓宇自動(dòng)化領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。世界上有2萬多家oem廠商生產(chǎn)lonworks相關(guān)產(chǎn)品，其中種類已達(dá)3500多種。目前世界上已安裝有500多萬個(gè)lonworks節(jié)點(diǎn)，lont~k協(xié)議也被接納為歐洲centc247、centc205的一部分。自1996年以來，lonworks也開始在國內(nèi)獲得大量的應(yīng)用。在建設(shè)部的支持下，國內(nèi)一些研究所和企業(yè)開始陸續(xù)開發(fā)出基于lonworks的樓宇自動(dòng)化控制系統(tǒng)，并在一些新建智能大廈和建設(shè)部智能化小區(qū)試點(diǎn)工程中得到應(yīng)用。

(2)bacnet

bacnet是作為世界上第一個(gè)樓宇自動(dòng)控制網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信協(xié)議。它代表了智能建筑發(fā)展的主流趨勢(shì)。bacnet不是軟件或硬件，也不是固件，嚴(yán)格地說，bacnet并不是現(xiàn)場(chǎng)總線，而是一種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，即通信規(guī)則。為不同商家產(chǎn)品的系統(tǒng)之間進(jìn)行信息交流提供平臺(tái)和支持。bacnet詳細(xì)闡述了系統(tǒng)組成單元相互分享數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)的途徑、使用的通信介質(zhì)、可以使用的功能以及信息如何翻譯的全部規(guī)則。bacnet采用了etherent、arcnet、ms／tp、ptp、lontalk五種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行通信。可根據(jù)系統(tǒng)通信是和通信速度選擇不同的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。相對(duì)其它現(xiàn)場(chǎng)總線，bacnet標(biāo)準(zhǔn)最大的優(yōu)點(diǎn)是可以與etherent、lonworks等網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無縫集成。不過bacnet主要為解決不同廠家的樓宇自控系統(tǒng)相互間的通訊問題設(shè)計(jì)，并不太適用于智能傳感器、執(zhí)行器等末端設(shè)備。bacnet標(biāo)準(zhǔn)已在全球得到了廣泛的應(yīng)用，全球生產(chǎn)和經(jīng)營樓宇設(shè)備和樓宇自控設(shè)備的主要廠商均支持bacnet標(biāo)準(zhǔn)。bacnet在不到10年的時(shí)間內(nèi)就從一個(gè)行業(yè)學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)迅速成為樓宇自控領(lǐng)域中唯一的iso標(biāo)準(zhǔn)。雖然我國是wto和iso成員國，但是bacnet在我國建筑領(lǐng)域中的應(yīng)用范圍還是相對(duì)較小，而且在工程中采用的bacnet產(chǎn)品和技術(shù)也基本上全部是從國外引進(jìn)的，還沒有真正意義上的國產(chǎn)化bacnet相關(guān)產(chǎn)品。

(3)can

can總線最初是德國bosch公司為汽車監(jiān)控控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)提出的，現(xiàn)在它已經(jīng)成為一種國際標(biāo)準(zhǔn)，在電力、石化、空調(diào)、建筑等行業(yè)均有應(yīng)用。can具有以下優(yōu)點(diǎn)：

①采用8字節(jié)的短幀傳送，故傳輸時(shí)間短、抗干擾性強(qiáng)：

②具有多種錯(cuò)誤校驗(yàn)方式，形成強(qiáng)大的差錯(cuò)控制能力。而且在嚴(yán)重錯(cuò)誤的情況下，節(jié)點(diǎn)會(huì)自動(dòng)離線，避免影響總線上其它節(jié)點(diǎn)；

③采用無損壞的仲裁技術(shù)；

4can芯片不但價(jià)格低而且供應(yīng)商多。

can缺點(diǎn)是：can總線上最多可掛接110個(gè)節(jié)點(diǎn)，這不完全能滿足整個(gè)智能建筑的需要。不過可以通過利用中繼器進(jìn)行擴(kuò)展，相對(duì)其它一些現(xiàn)場(chǎng)總線，can總線技術(shù)比較簡單，can相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)費(fèi)用也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其它現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)產(chǎn)品的開發(fā)費(fèi)用。因此，很早國內(nèi)就有一些企業(yè)推出了基于can總線的樓宇自控的相關(guān)產(chǎn)品。如獅島、索龍集團(tuán)開發(fā)出了$2000樓宇自控系統(tǒng)。

(4)eib

eib是歐洲安裝總線(europeaninstallationbus)的縮寫。它在1990年被提出，經(jīng)過十多年的發(fā)展，成為歐洲最有影響的建筑智能化現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)，在歐洲得到了進(jìn)300家廠商的支持。1999年eib被引進(jìn)中國的智能化建筑領(lǐng)域，并在上海同濟(jì)大學(xué)建立了eib認(rèn)證技術(shù)培訓(xùn)中心。在短短的幾年里，國內(nèi)的會(huì)展中心、博物館、辦公大樓、別墅等場(chǎng)所的燈光、窗簾、空調(diào)等控制和安防系統(tǒng)方面獲得了廣泛應(yīng)用，如廈門國際會(huì)展中心、大連國貿(mào)中心、浙江人民大會(huì)堂等。國內(nèi)的eib項(xiàng)目基本上被abb公司和simens公司所壟斷。

3以太網(wǎng)開始進(jìn)入樓宇自控領(lǐng)域

以太網(wǎng)發(fā)展至今已有20年歷程，作為局域網(wǎng)組網(wǎng)的主要技術(shù)，以其簡單、價(jià)廉、高帶寬、維護(hù)方便以及不斷發(fā)展等優(yōu)點(diǎn)一直在局域網(wǎng)領(lǐng)域中牢牢占據(jù)著統(tǒng)治地位。近年來，以太網(wǎng)技術(shù)獲得了快速地發(fā)展。交換型和全雙功以太網(wǎng)的出現(xiàn)，克服了傳統(tǒng)以太網(wǎng)的共享公共傳輸媒體和半雙功傳輸?shù)娜觞c(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了站點(diǎn)獨(dú)占傳輸媒體并同時(shí)收發(fā)數(shù)據(jù)，也減少了網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)碰撞。以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)不斷更新和擴(kuò)展，目前的以太網(wǎng)不僅在物理層(包括拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、傳輸速率、傳輸媒體)，并且在數(shù)據(jù)鏈路層與原來的傳統(tǒng)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)有了很大的進(jìn)步，以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)系列已擴(kuò)展成20余個(gè)。現(xiàn)在已太網(wǎng)不但由局域網(wǎng)向著接入網(wǎng)和城域網(wǎng)領(lǐng)域發(fā)展，同時(shí)開始進(jìn)入工業(yè)控制和樓宇自控領(lǐng)域。新的ieee802．3af標(biāo)準(zhǔn)開始對(duì)以太網(wǎng)供電作出了規(guī)定，它消除了以太網(wǎng)技術(shù)進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)控制領(lǐng)域的一個(gè)嚴(yán)重障礙。目前，3com、華為、dlink等公司開始提供符合ieee802．3af標(biāo)準(zhǔn)的交換機(jī)產(chǎn)品。另外，一些現(xiàn)場(chǎng)總線的協(xié)會(huì)或組織也開始提出基于其現(xiàn)場(chǎng)總線的開放式以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，即工業(yè)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，如odva(開放devicenet供貨商協(xié)會(huì))和ci(contolnet國際組織)的ethernet／ip標(biāo)準(zhǔn)、ff(現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì))的hse(hig}lspeedethemet，高速以太網(wǎng))、profibus國際組織的profinet。支持這些工業(yè)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的交換機(jī)、網(wǎng)卡等產(chǎn)品也開始出現(xiàn)，如moxa公司的eds-508系列工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)(支持ethernet／ip)、北京航天華輝自動(dòng)化技術(shù)有限公司的anybus-sio／100m(支持ethemet／ip和modbus／tcp)等。美國vdc(venturedevelopmentcorp．)調(diào)查報(bào)告指出，ethemet在工業(yè)控制領(lǐng)域中的應(yīng)用將越來越廣泛，市場(chǎng)占有率將從2000年的ll％增加到2005年的23％。

伴隨著以太網(wǎng)技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域的成功應(yīng)用，以太網(wǎng)技術(shù)也必將越來越多地滲透到樓宇自控領(lǐng)域。目前，以太網(wǎng)多用于基于現(xiàn)場(chǎng)總線的樓宇自控網(wǎng)絡(luò)集成到智能建筑中的信息網(wǎng)(如圖l所示)，在一些新開發(fā)的樓宇自控系統(tǒng)中，以太網(wǎng)直接進(jìn)入了控制層，如北京樓宇自動(dòng)化中心開發(fā)的基于以太網(wǎng)的enc-2001ip智能建筑測(cè)控系統(tǒng)。enc-200lip控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖2所示。一般的空調(diào)、照明等系統(tǒng)通過enc參量控制模塊集成到以太網(wǎng)上；帶有rs232或rs485接口的系統(tǒng)通過網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)換模塊集成到以太網(wǎng)上；ip電話以及ip攝像機(jī)直接連接到以太網(wǎng)上。

在樓宇自控網(wǎng)絡(luò)中采用基于現(xiàn)場(chǎng)總線的fcs的優(yōu)點(diǎn)是：

①可靠性、實(shí)時(shí)性好。現(xiàn)場(chǎng)總線為工業(yè)控制設(shè)計(jì)

圖1樓宇自控網(wǎng)絡(luò)集成到信息網(wǎng)的，有屏蔽、接地與防爆等措施，同時(shí)其實(shí)時(shí)性也比采用csma／cd的以太網(wǎng)的時(shí)實(shí)性好；

②用戶的投資成本低。現(xiàn)在，開放的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)已經(jīng)比較成熟，有很多公司提供的相關(guān)產(chǎn)品可供選擇。其缺點(diǎn)是：實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線無縫接人以太網(wǎng)復(fù)雜，當(dāng)多種現(xiàn)場(chǎng)總線共存在一個(gè)系統(tǒng)中時(shí)，集成起來更復(fù)雜，系統(tǒng)的擴(kuò)展性差。

在樓宇自控網(wǎng)絡(luò)中采用以太網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)是：實(shí)現(xiàn)了從管理層(信息網(wǎng))到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制層(控制網(wǎng))的“一網(wǎng)到底”，即實(shí)現(xiàn)人們期望的通信協(xié)議的兼容和統(tǒng)一；這樣系統(tǒng)擴(kuò)展起來也比較方便；與智能建筑中其它系統(tǒng)(信息網(wǎng)通信自動(dòng)化系統(tǒng)和辦公自動(dòng)化系統(tǒng))集成起來更加容易。其缺點(diǎn)是：首先，目前開發(fā)基于以太網(wǎng)的控制系統(tǒng)產(chǎn)品的難度較大，開發(fā)費(fèi)用和成本相對(duì)還是較高，用戶可以選擇的廠商也很有限，壟斷利潤較高，研發(fā)成本還沒有被消化，這些都導(dǎo)致產(chǎn)品價(jià)格過高。其次，以太網(wǎng)的實(shí)時(shí)性、可靠性等方面還有待進(jìn)一步完善。

4結(jié)束語

就目前而言，不管是應(yīng)用在樓宇自控網(wǎng)絡(luò)中的基于現(xiàn)場(chǎng)總線的fcs還是以太網(wǎng)，都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。隨著時(shí)間的推移和技術(shù)的進(jìn)步，它們也必將會(huì)被進(jìn)一步完善。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國目前有從事樓宇自動(dòng)化業(yè)務(wù)的企業(yè)3000家以上，產(chǎn)品供應(yīng)商約3000家。另外，隨著我國紹濟(jì)的快速發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，建筑和社區(qū)的數(shù)字化建設(shè)正在興起，fcs和以太網(wǎng)都必將在樓宇自控領(lǐng)域中獲得更廣泛的應(yīng)用，在今后相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)，兩者在競(jìng)爭(zhēng)的同時(shí)也將繼續(xù)并存。

自動(dòng)化技術(shù)論文:機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)論文

論文關(guān)鍵詞：機(jī)械自動(dòng)化；現(xiàn)狀；發(fā)展

論文摘要：本文對(duì)機(jī)械自動(dòng)化的產(chǎn)生及在我國的現(xiàn)狀做了概述，在此基礎(chǔ)上探索了我國機(jī)械自動(dòng)化的發(fā)展之路。

引言

機(jī)械自動(dòng)化，主要指在機(jī)械制造業(yè)中應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)加工對(duì)象的連續(xù)自動(dòng)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化有效的自動(dòng)生產(chǎn)過程，加快生產(chǎn)投入物的加工變換和流動(dòng)速度。機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展，是機(jī)械制造業(yè)技術(shù)改造、技術(shù)進(jìn)步的主要手段和技術(shù)發(fā)展的主要方向。機(jī)械自動(dòng)化的技術(shù)水準(zhǔn)，不僅影響整個(gè)機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，而且對(duì)國民經(jīng)濟(jì)各部門的技術(shù)進(jìn)步有很大的直接影響。

一、機(jī)械自動(dòng)化的產(chǎn)生

機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)從上個(gè)世紀(jì)20年代首先在機(jī)械制造冷加工大批量生產(chǎn)過程中開始發(fā)展應(yīng)用，上世紀(jì)60年代后為適應(yīng)市場(chǎng)的需求和變化，為增強(qiáng)機(jī)械制造業(yè)對(duì)市場(chǎng)靈活快速反應(yīng)的能力，開始建立可變性自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)，即圍繞計(jì)算機(jī)技術(shù)的柔性自動(dòng)化。它是在制造系統(tǒng)不變或變化較小的情況下，機(jī)器設(shè)備或生產(chǎn)管理過程通過自動(dòng)檢測(cè)、信息處理、分析判斷自動(dòng)地實(shí)現(xiàn)預(yù)期的操作或某種過程，并能夠自動(dòng)地從制造一種零件轉(zhuǎn)換到制造另一種不同的零件。社會(huì)實(shí)踐證明，這種定義下的制造系統(tǒng)自動(dòng)化與當(dāng)代大多數(shù)企業(yè)的實(shí)際不相容。目前，世界各國的機(jī)械自動(dòng)化水準(zhǔn)除少數(shù)工業(yè)發(fā)達(dá)國家的某些生產(chǎn)部門外，大多數(shù)還處于操作階段的自動(dòng)化。我國也不例外，需要循序漸進(jìn)，不斷努力，創(chuàng)造條件，向自動(dòng)化的高級(jí)理想階段邁進(jìn)。

二、我國機(jī)械自動(dòng)化的現(xiàn)狀

機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)從上個(gè)世紀(jì)20年代開始發(fā)展應(yīng)用以來，已經(jīng)得到了迅速的發(fā)展，特別是近年來計(jì)算機(jī)的高度集成化，開始采用了計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，大大加快了機(jī)械自動(dòng)化的發(fā)展，但我國仍處于初級(jí)操作階段的自動(dòng)化。目前，世界各國的機(jī)械自動(dòng)化水準(zhǔn)除少數(shù)工業(yè)發(fā)達(dá)國家的某些生產(chǎn)部門外，大多數(shù)還處于操作階段的自動(dòng)化。我國也不例外，我國的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)層次低。我國機(jī)械制造業(yè)目前有11.4萬個(gè)企業(yè)，發(fā)展很不平衡，有大量落后于現(xiàn)代水準(zhǔn)的產(chǎn)業(yè)，大部分企業(yè)還比較落后，手工勞動(dòng)占有相當(dāng)?shù)谋戎兀覈塥?dú)立開發(fā)現(xiàn)代機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的企業(yè)可以說沒有；我國機(jī)械制造業(yè)企業(yè)中自動(dòng)化裝備少、水準(zhǔn)低，不僅在數(shù)量上同世界先進(jìn)國家有較大差距，而且在品種上、質(zhì)量上、使用上，同世界先進(jìn)水準(zhǔn)也存在階段性差距。實(shí)現(xiàn)我國機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)是一個(gè)長期的過程，不可能一蹴而就。需要循序漸進(jìn)，不斷努力，創(chuàng)造條件，向自動(dòng)化的高級(jí)理想階段邁進(jìn)。當(dāng)前，我國還處在社會(huì)主義初級(jí)階段，經(jīng)濟(jì)、財(cái)力、生產(chǎn)力水準(zhǔn)、國民素質(zhì)等，與世界主要國家的差距是很大的；我國有豐富的勞動(dòng)力資源，每年城鎮(zhèn)新增就業(yè)人口達(dá)兩千多萬，且今后每年的就業(yè)人數(shù)還會(huì)增加。機(jī)械自動(dòng)化最大限度地提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，勞動(dòng)力的過剩和分工的轉(zhuǎn)移就是一個(gè)現(xiàn)實(shí)問題。

三、我國機(jī)械自動(dòng)化發(fā)展之路探索

（一）結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際發(fā)展機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)

先進(jìn)制造技術(shù)的全部真諦在于應(yīng)用。發(fā)展機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)，應(yīng)以企業(yè)的生產(chǎn)和技術(shù)發(fā)展的實(shí)際需要及具體條件為導(dǎo)向。只有對(duì)合適的產(chǎn)品采用與之相適應(yīng)的自動(dòng)化方式進(jìn)行生產(chǎn)，才能收到良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。我國發(fā)展機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)，應(yīng)結(jié)合實(shí)際，注重實(shí)用，即對(duì)國民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生實(shí)際效益。那種盲目搞自動(dòng)化、搞自動(dòng)線的做法，全年生產(chǎn)任務(wù)只需1～2個(gè)月就完成的低負(fù)荷率生產(chǎn)也要搞的傾向應(yīng)當(dāng)糾正，對(duì)國民經(jīng)濟(jì)不產(chǎn)生顯著促進(jìn)、效率低下的要緩搞。我們要的是效益，而不單純是速度。國產(chǎn)造型生產(chǎn)線因產(chǎn)品質(zhì)量差、可靠性低、實(shí)用性差，開工率一般僅在50％～60％。而能在生產(chǎn)中長期服役的主力生產(chǎn)線很少，像第一汽車制造廠的01線、第二汽車制造廠的BMD線等具有全年開工業(yè)績的線更是鳳毛麟角。這種現(xiàn)象不屬偶然或局部，而是帶有普遍性。據(jù)調(diào)查，我國引進(jìn)的弧焊機(jī)器人，完全正常運(yùn)轉(zhuǎn)、充分發(fā)揮效益的只占1/3；另外1/3處于負(fù)荷不滿或不能完全正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)；還有1/3不能正常使用，直接影響了用戶使用更多機(jī)器人的信心。（二）發(fā)展投資少、見效快的低成本自動(dòng)化技術(shù)

發(fā)展低成本自動(dòng)化技術(shù)，潛力大，前景廣，投資省，見效快，提高自動(dòng)化程度，可以收到事半功倍的經(jīng)濟(jì)效果，適合我國現(xiàn)階段的發(fā)展需要和國情。美國麻省理工學(xué)院提出的精節(jié)生產(chǎn)LP模式，就是以最小的投入，取得最大的產(chǎn)出的具體表現(xiàn)。日本豐田公司采用適時(shí)生產(chǎn)JIT、全面質(zhì)量管理TQC和成組技術(shù)GT、彈性作業(yè)人數(shù)和尊重人性為支柱的精節(jié)生產(chǎn)方式，使自動(dòng)化程度不高的工廠取得了良好的效益。芬蘭NOKOAData機(jī)工廠的組裝車間內(nèi)擁有一條能制造286、386和486微機(jī)的靈活生產(chǎn)線，它并不完全由自動(dòng)化設(shè)備組成，中間穿插著借助計(jì)算機(jī)指導(dǎo)的人工參與，將高新技術(shù)與原有工藝基礎(chǔ)巧妙靈活地結(jié)合在一起，從而使這種生產(chǎn)線的造價(jià)較低，同時(shí)卻具有柔性制造系統(tǒng)的性能。實(shí)際上精節(jié)生產(chǎn)本身就意味著從國情和企業(yè)實(shí)際情況出發(fā)，借鑒國外發(fā)展機(jī)械制造業(yè)低成本自動(dòng)化技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)是有益的。我國機(jī)械制造業(yè)各企業(yè)有大量的通用設(shè)備，在發(fā)展現(xiàn)代機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)時(shí)，若以原有的設(shè)備為主，合理調(diào)整機(jī)床布局，添加少量的數(shù)控設(shè)備，引入CAD／CAM技術(shù)，就能充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)自動(dòng)化管理的優(yōu)勢(shì)和人的創(chuàng)造性，共同構(gòu)成一個(gè)以人為中心、以信息自動(dòng)化為先導(dǎo)、樹立自主的單元化生產(chǎn)系統(tǒng)，為我國機(jī)械制造業(yè)自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展應(yīng)用提供了一條投資少、見效快、效益高、符合我國國情的機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展應(yīng)用新途徑。

（三）注重配套發(fā)展機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)

現(xiàn)代自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用就是在控制理論的指導(dǎo)下，對(duì)生產(chǎn)的物流和人的作用進(jìn)行綜合的研究，涉及到機(jī)械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)等。發(fā)展機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)，必須主要地關(guān)注電子學(xué)、電子計(jì)算機(jī)技術(shù)、零件檢測(cè)和機(jī)床裝料自動(dòng)化，廣泛采用程序數(shù)控機(jī)床，以及研制高效的和可靠的自動(dòng)化生產(chǎn)線、計(jì)算機(jī)應(yīng)用于生產(chǎn)的信息系統(tǒng)和自動(dòng)化控制系統(tǒng)等。發(fā)展應(yīng)用機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)，要扎扎實(shí)實(shí)地抓好自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目的基礎(chǔ)工作和從實(shí)際出發(fā)的推廣應(yīng)用工作，既要發(fā)展主機(jī)，也要配套發(fā)展自動(dòng)化元件及控制系統(tǒng)。可編程控制器、微處理機(jī)、各種傳感器、新型刀具、控制系統(tǒng)及系統(tǒng)軟件、電子計(jì)算機(jī)等，這些都將是今后機(jī)械自動(dòng)化的主要技術(shù)基礎(chǔ)。

自動(dòng)化技術(shù)論文:機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)研究論文

論文關(guān)鍵詞：機(jī)械自動(dòng)化；現(xiàn)狀；發(fā)展

引言

一、機(jī)械自動(dòng)化的產(chǎn)生

二、我國機(jī)械自動(dòng)化的現(xiàn)狀

三、我國機(jī)械自動(dòng)化發(fā)展之路探索

（一）結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際發(fā)展機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)

（三）注重配套發(fā)展機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)

自動(dòng)化技術(shù)論文:自動(dòng)化機(jī)床的故障排除技術(shù)探究論文

論文關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床故障排除分析

論文摘要：數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)故障的調(diào)查、分析與診斷的過程也就是故障的排除過程，一旦查明了原因，故障也就幾乎等于排除了。因此故障分析診斷的方法十分重要。

一、故障的調(diào)查與分析

這是排故的第一階段，是非常關(guān)鍵的階段，主要應(yīng)作好下列工作：

1、詢問調(diào)查在接到機(jī)床現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)故障要求排除的信息時(shí)，首先應(yīng)要求操作者盡量保持現(xiàn)場(chǎng)故障狀態(tài)，不做任何處理，這樣有利于迅速精確地分析故障原因。

2、現(xiàn)場(chǎng)檢查到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后，首先要驗(yàn)證操作者提供的各種情況的準(zhǔn)確性、完整性，從而核實(shí)初步判斷的準(zhǔn)確度。由于操作者的水平，對(duì)故障狀況描述不清甚至完全不準(zhǔn)確的情況不乏其例，因此到現(xiàn)場(chǎng)后仍然不要急于動(dòng)手處理，重新仔細(xì)調(diào)查各種情況，以免破壞了現(xiàn)場(chǎng)，使排故增加難度。

3、故障分析根據(jù)已知的故障狀況按上節(jié)所述故障分類辦法分析故障類型，從而確定排故原則。由于大多數(shù)故障是有指示的，所以一般情況下，對(duì)照機(jī)床配套的數(shù)控系統(tǒng)診斷手冊(cè)和使用說明書，可以列出產(chǎn)生該故障的多種可能的原因。

4、確定原因?qū)Χ喾N可能的原因進(jìn)行排查從中找出本次故障的真正原因，這時(shí)對(duì)維修人員是一種對(duì)該機(jī)床熟悉程度、知識(shí)水平、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和分析判斷能力的綜合考驗(yàn)。

5、排故準(zhǔn)備有的故障的排除方法可能很簡單，有些故障則往往較復(fù)雜，需要做一系列的準(zhǔn)備工作，例如工具儀表的準(zhǔn)備、局部的拆卸、零部件的修理，元器件的采購甚至排故計(jì)劃步驟的制定等等。

下面把電氣故障的常用診斷方法綜列于下。

(1)直觀檢查法這是故障分析之初必用的方法，就是利用感官的檢查。

①詢問向故障現(xiàn)場(chǎng)人員仔細(xì)詢問故障產(chǎn)生的過程、故障表象及故障后果，并且在整個(gè)分析判斷過程中可能要多次詢問。

②目視總體查看機(jī)床各部分工作狀態(tài)是否處于正常狀態(tài)(例如各坐標(biāo)軸位置、主軸狀態(tài)、刀庫、機(jī)械手位置等)，各電控裝置(如數(shù)控系統(tǒng)、溫控裝置、潤滑裝置等)有無報(bào)警指示，局部查看有無保險(xiǎn)燒煅，元器件燒焦、開裂、電線電纜脫落，各操作元件位置正確與否等等。

(2)儀器檢查法使用常規(guī)電工儀表，對(duì)各組交、直流電源電壓，對(duì)相關(guān)直流及脈沖信號(hào)等進(jìn)行測(cè)量，從中找尋可能的故障。例如用萬用表檢查各電源情況，及對(duì)某些電路板上設(shè)置的相關(guān)信號(hào)狀態(tài)測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量，用示波器觀察相關(guān)的脈動(dòng)信號(hào)的幅值、相位甚至有無，用PLC編程器查找PLC程序中的故障部位及原因等。

(3)信號(hào)與報(bào)警指示分析法

①硬件報(bào)警指示這是指包括數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)在內(nèi)的各電子、電器裝置上的各種狀態(tài)和故障指示燈，結(jié)合指示燈狀態(tài)和相應(yīng)的功能說明便可獲知指示內(nèi)容及故障原因與排除方法。

②軟件報(bào)警指示如前所述的系統(tǒng)軟件、PLC程序與加工程序中的故障通常都設(shè)有報(bào)警顯示，依據(jù)顯示的報(bào)警號(hào)對(duì)照相應(yīng)的診斷說明手冊(cè)便可獲知可能的故障原因及故障排除方法。

(4)接口狀態(tài)檢查法現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)多將PLC集成于其中，而CNC與PLC之間則以一系列接口信號(hào)形式相互通訊聯(lián)接。有些故障是與接口信號(hào)錯(cuò)誤或丟失相關(guān)的，這些接口信號(hào)有的可以在相應(yīng)的接口板和輸入/輸出板上有指示燈顯示，有的可以通過簡單操作在CRT屏幕上顯示，而所有的接口信號(hào)都可以用PLC編程器調(diào)出。

(5)參數(shù)調(diào)整法數(shù)控系統(tǒng)、PLC及伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)都設(shè)置許多可修改的參數(shù)以適應(yīng)不同機(jī)床、不同工作狀態(tài)的要求。這些參數(shù)不僅能使各電氣系統(tǒng)與具體機(jī)床相匹配，而且更是使機(jī)床各項(xiàng)功能達(dá)到最佳化所必需的。因此，任何參數(shù)的變化(尤其是模擬量參數(shù))甚至丟失都是不允許的；而隨機(jī)床的長期運(yùn)行所引起的機(jī)械或電氣性能的變化會(huì)打破最初的匹配狀態(tài)和最佳化狀態(tài)。此類故障多指故障分類一節(jié)中后一類故障，需要重新調(diào)整相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)方可排除。

(6)備件置換法當(dāng)故障分析結(jié)果集中于某一印制電路板上時(shí)，由于電路集成度的不斷擴(kuò)大而要把故障落實(shí)于其上某一區(qū)域乃至某一元件是十分困難的，為了縮短停機(jī)時(shí)間，在有相同備件的條件下可以先將備件換上，然后再去檢查修復(fù)故障板。

鑒于以上條件，在拔出舊板更換新板之前一定要先仔細(xì)閱讀相關(guān)資料，弄懂要求和操作步驟之后再動(dòng)手，以免造成更大的故障。

(7)交叉換位法當(dāng)發(fā)現(xiàn)故障板或者不能確定是否故障板而又沒有備件的情況下，可以將系統(tǒng)中相同或相兼容的兩個(gè)板互換檢查，例如兩個(gè)坐標(biāo)的指令板或伺服板的交換從中判斷故障板或故障部位。這種交叉換位法應(yīng)特別注意，不僅硬件接線的正確交換，還要將一系列相應(yīng)的參數(shù)交換，否則不僅達(dá)不到目的，反而會(huì)產(chǎn)生新的故障造成思維的混亂，一定要事先考慮周全，設(shè)計(jì)好軟、硬件交換方案，準(zhǔn)確無誤再行交換檢查。

(8)特殊處理法當(dāng)今的數(shù)控系統(tǒng)已進(jìn)入PC基、開放化的發(fā)展階段，其中軟件含量越來越豐富，有系統(tǒng)軟件、機(jī)床制造者軟件、甚至還有使用者自己的軟件，由于軟件邏輯的設(shè)計(jì)中不可避免的一些問題，會(huì)使得有些故障狀態(tài)無從分析，例如死機(jī)現(xiàn)象。對(duì)于這種故障現(xiàn)象則可以采取特殊手段來處理，比如整機(jī)斷電，稍作停頓后再開機(jī)，有時(shí)則可能將故障消除。維修人員可以在自己的長期實(shí)踐中摸索其規(guī)律或者其他有效的方法。

二、電氣維修與故障的排除

電氣故障的分析過程也就是故障的排除過程，因此電氣故障的一些常用排除方法在上一節(jié)的分析方法中已綜合介紹過了，本節(jié)則列舉幾個(gè)常見電氣故障做一簡要介紹，供維修者參考。

1、電源電源是維修系統(tǒng)乃至整個(gè)機(jī)床正常工作的能量來源，它的失效或者故障輕者會(huì)丟失數(shù)據(jù)、造成停機(jī)。重者會(huì)毀壞系統(tǒng)局部甚至全部。西方國家由于電力充足，電網(wǎng)質(zhì)量高，因此其電氣系統(tǒng)的電源設(shè)計(jì)考慮較少，這對(duì)于我國有較大波動(dòng)和高次諧波的電力供電網(wǎng)來說就略顯不足，再加上某些人為的因素，難免出現(xiàn)由電源而引起的故障。

2、數(shù)控系統(tǒng)位置環(huán)故障

①位置環(huán)報(bào)警。可能是位置測(cè)量回路開路；測(cè)量元件損壞；位置控制建立的接口信號(hào)不存在等。

②坐標(biāo)軸在沒有指令的情況下產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。可能是漂移過大；位置環(huán)或速度環(huán)接成正反饋；反饋接線開路；測(cè)量元件損壞。

3、機(jī)床坐標(biāo)找不到零點(diǎn)。可能是零方向在遠(yuǎn)離零點(diǎn)；編碼器損壞或接線開路；光柵零點(diǎn)標(biāo)記移位；回零減速開關(guān)失靈。

4、機(jī)床動(dòng)態(tài)特性變差，工件加工質(zhì)量下降，甚至在一定速度下機(jī)床發(fā)生振動(dòng)。這其中有很大一種可能是機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)間隙過大甚至磨損嚴(yán)重或者導(dǎo)軌潤滑不充分甚至磨損造成的；對(duì)于電氣控制系統(tǒng)來說則可能是速度環(huán)、位置環(huán)和相關(guān)參數(shù)已不在最佳匹配狀態(tài)，應(yīng)在機(jī)械故障基本排除后重新進(jìn)行最佳化調(diào)整。

5、偶發(fā)性停機(jī)故障。這里有兩種可能的情況：一種情況是如前所述的相關(guān)軟件設(shè)計(jì)中的問題造成在某些特定的操作與功能運(yùn)行組合下的停機(jī)故障，一般情況下機(jī)床斷電后重新通電便會(huì)消失；另一種情況是由環(huán)境條件引起的，如強(qiáng)力干擾(電網(wǎng)或周邊設(shè)備)、溫度過高、濕度過大等。這種環(huán)境因素往往被人們所忽視，例如南方地區(qū)將機(jī)床置于普通廠房甚至靠近敞開的大門附近，電柜長時(shí)間開門運(yùn)行，附近有大量產(chǎn)生粉塵、金屬屑或水霧的設(shè)備等等。這些因素不僅會(huì)造成故障，嚴(yán)重的還會(huì)損壞系統(tǒng)與機(jī)床，務(wù)必注意改善。

自動(dòng)化技術(shù)論文:配電網(wǎng)自動(dòng)化故障區(qū)段定位技術(shù)分析論文

一、當(dāng)前配電自動(dòng)化系統(tǒng)中故障區(qū)段定位的主要模式

在配電自動(dòng)化系統(tǒng)中，故障區(qū)段定位是優(yōu)秀內(nèi)容。其主要作用是：當(dāng)線路發(fā)生故障時(shí)，在最短時(shí)間內(nèi)自動(dòng)判斷并切除故障所在的區(qū)段，恢復(fù)對(duì)非故障區(qū)段的供電，從而盡量減少故障影響的停電范圍和停電時(shí)間。選擇科學(xué)合理的故障區(qū)段定位模式，大大提高配電自動(dòng)化系統(tǒng)的性能價(jià)格比及對(duì)供電可靠性的改善程度。當(dāng)前的配電自動(dòng)化故障區(qū)段定位手段主要是有信道模式、無信道模式以及兩者相結(jié)合的混合模式三種。

（一）有信道的故障區(qū)段定位模式

有信道的故障區(qū)段定位模式是指在故障發(fā)生后，依靠各分段開關(guān)處具有通信功能的柱上開關(guān)控制器FTU（FeederTerminalUnit，饋線終端單元）之間或FTU同配電主/子站之間通過通信設(shè)備交換故障信息，判斷故障區(qū)段位置。這種模式包括基于主/子站監(jiān)控的集中（遠(yuǎn)方）判斷方式和基于饋線差動(dòng)保護(hù)原理的分散（就地）判斷模式。基于主/子站的集中判斷方式是以配電自動(dòng)化監(jiān)控主站/子站為優(yōu)秀，依靠通信實(shí)現(xiàn)整個(gè)監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)采集與控制。基于饋線差動(dòng)保護(hù)原理的分散判斷方式是當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，各保護(hù)開關(guān)上的FTU利用高速通信網(wǎng)絡(luò)同相鄰開關(guān)上的FTU交換是否過流的信息，從而實(shí)現(xiàn)故障的自動(dòng)判斷與隔離。

（二）無信道的故障區(qū)段定位模式

無信道的故障區(qū)段定位模式是通過線路始端的重合器同線路上的分段開關(guān)的配合，就地自主完成故障定位和隔離功能，它包括重合器同過流脈沖計(jì)數(shù)型分段開關(guān)配合、重合器同電壓時(shí)間型分段開關(guān)配合以及重合器間配合等實(shí)現(xiàn)方式。重合器同過流脈沖計(jì)數(shù)型分段開關(guān)配合的方式：過流脈沖計(jì)數(shù)型分段器不能開斷短路電流，但能夠在一定時(shí)間內(nèi)記憶重合器備開斷故障電流動(dòng)作次數(shù)。重合器同電壓時(shí)間型分段開關(guān)配合的方式：故障時(shí)線路出口處的重合器跳閘，隨后沿線分段器因失壓分閘，經(jīng)延時(shí)后重合器第一次重合，沿線分段器依次順序自動(dòng)加壓合閘，當(dāng)合閘到故障點(diǎn)所在區(qū)段時(shí)，引起重合器和分段器第二輪跳閘，并將與故障區(qū)段相連的分段器閉鎖在分閘位置，再經(jīng)延時(shí)后重合器及其余分段器第二次重合就可以恢復(fù)健全區(qū)段供電的目的。重合器配合的方式：重合器方式延續(xù)了配電網(wǎng)電流保護(hù)的原理，自線路末端至線路始端逐級(jí)增加啟動(dòng)電流和延時(shí)的整定值，實(shí)現(xiàn)逐級(jí)保護(hù)的功能。

（三）有信道集中控制與無信道就地控制相結(jié)合的混合模式

有信道集中控制與無信道就地控制相結(jié)合的混合模式是結(jié)合前面兩種模式的特點(diǎn)，對(duì)于以環(huán)網(wǎng)為主的城市配電網(wǎng)，當(dāng)系統(tǒng)通信正常時(shí)，以集中判斷方式為主，當(dāng)通信異常時(shí)，可以在配電終端就地控制；對(duì)于農(nóng)電縣級(jí)配電網(wǎng)，一次網(wǎng)絡(luò)既有環(huán)網(wǎng)供電，更多的是輻射型供電方式，因此放射形網(wǎng)絡(luò)的故障定位選用無信道的就地判斷方式，環(huán)路網(wǎng)絡(luò)采用集中判斷方式。

二、目前配電自動(dòng)化中故障區(qū)段定位手段的特征比較

基于有信道故障區(qū)段定位模式的配電自動(dòng)化系統(tǒng)由于采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)，正常情況下可以實(shí)時(shí)監(jiān)控饋線運(yùn)行情況，實(shí)現(xiàn)遙信、遙測(cè)、遙控功能及平衡負(fù)荷；故障情況下可以綜合全局信息，快速完成故障的志別、隔離、負(fù)荷轉(zhuǎn)移和網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，避免了出線開關(guān)多次重合對(duì)系統(tǒng)的影響，適用于配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、負(fù)荷密集地區(qū)的配電管理系統(tǒng)。但它的缺點(diǎn)是故障的判斷和隔離完全依賴通信手段，對(duì)通信速率和可靠性要求高，需投入資金較多；通信設(shè)備或主站任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都有可能導(dǎo)致故障緊急處理的全面癱瘓。

無信道的故障區(qū)段定位模式將故障處理下放到設(shè)備層自動(dòng)完成，根本上消除了通信設(shè)備可靠性環(huán)節(jié)對(duì)定位功能的影響，具有原理簡單，功能獨(dú)立，封裝性好的特點(diǎn)，并且投資比有信道的方式少。重合器同分段開關(guān)配合方式的缺陷在于判斷故障所需的重合閘次數(shù)較多，故障產(chǎn)生的位置距離電源越遠(yuǎn)，重合閘次數(shù)和故障判斷時(shí)間很長，難以達(dá)到饋線保護(hù)功能對(duì)故障處理快速性的要求；重合器配合的方式通過各開關(guān)動(dòng)作參數(shù)整定配合判斷并切除故障，無需出線重合器的多次重合閘，但由于配電網(wǎng)存在線路短，故障電流差別不大的特點(diǎn)，容易引起故障時(shí)的越級(jí)跳閘；并且越靠近出線側(cè)的重合器故障后延時(shí)分閘時(shí)間很長，不符合故障處理快速性的要求。

有信道和無信道混合模式結(jié)合了兩者的優(yōu)點(diǎn)，可以根據(jù)地區(qū)配電網(wǎng)的時(shí)間情況進(jìn)行有效組合；但它的缺點(diǎn)是存在著控制實(shí)現(xiàn)困難、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問題，并且不經(jīng)濟(jì)。配電自動(dòng)化系統(tǒng)中，無信道的故障區(qū)段定位模式由于減少了通信環(huán)節(jié)，在故障處理的可靠性和經(jīng)濟(jì)性方面都要優(yōu)于有信道的模式；但故障區(qū)段定位過程需要多次投切開關(guān)的缺點(diǎn)限制了它進(jìn)一步提高供電可靠性的能力。

三、基于暫態(tài)保護(hù)的配電網(wǎng)故障區(qū)段定位方法研究進(jìn)展

目前配電自動(dòng)化系統(tǒng)所采用的故障區(qū)段定位方法延續(xù)了電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中電流保護(hù)的優(yōu)秀理念，其構(gòu)成原理建立在檢測(cè)故障前后工頻或接近工頻的穩(wěn)態(tài)電壓、電流、功率方向、阻抗等電氣量的基礎(chǔ)上，此領(lǐng)域的研究工作也是圍繞著如何提高這種原理的性能展開的。實(shí)際上，由于輸電線路具有分布參數(shù)的特性，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生短路故障時(shí)，線路在故障的初始時(shí)刻一般都伴隨著大量的暫態(tài)信號(hào)，故障后的初始電弧以及在電弧最終熄滅前的反復(fù)短暫熄滅和重燃會(huì)在線路上產(chǎn)生較寬頻帶的高頻暫態(tài)信號(hào)；行波由色散產(chǎn)生的頻率較集中的高頻信號(hào)發(fā)生偏移和頻率分散，會(huì)產(chǎn)生頻帶較寬的高頻信號(hào)。這些在故障過程中產(chǎn)生的暫態(tài)高頻電流電壓信號(hào)含有比工頻信號(hào)更豐富的故障信息，如故障發(fā)生的時(shí)刻、地點(diǎn)、方向、類型、程度等。但由于故障暫態(tài)信號(hào)具有頻帶寬，信號(hào)幅度較工頻微弱，且持續(xù)時(shí)間短的特點(diǎn)，受信號(hào)提取和分析手段的限制，在傳統(tǒng)的保護(hù)方法里被當(dāng)做高頻噪聲濾除掉。但是，隨著信號(hào)提取及分析技術(shù)的快速發(fā)展，基于暫態(tài)保護(hù)原理的故障處理技術(shù)越來越受到人們的重視。

自動(dòng)化技術(shù)論文:機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用策略論文

摘要：隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，制造技術(shù)是發(fā)展制造業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)，是創(chuàng)造財(cái)富和為科學(xué)技術(shù)發(fā)展提供現(xiàn)金手段的基礎(chǔ)。本文分析我國先進(jìn)制造技術(shù)及其自動(dòng)化的現(xiàn)狀，并闡述我國先進(jìn)機(jī)械自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)現(xiàn)狀應(yīng)用與發(fā)展

一、引言

二、機(jī)械自動(dòng)化在我國的特點(diǎn)及作用

機(jī)械自動(dòng)化的特點(diǎn)很多：第一，機(jī)械自動(dòng)化是面向21世紀(jì)的技術(shù)，是具有明確的范疇的新的技術(shù)領(lǐng)域；第二，機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)是面向工業(yè)應(yīng)用的技術(shù)，可以提高制造業(yè)的綜合經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益；第三，機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)是面向全球競(jìng)爭(zhēng)的技術(shù)，同時(shí)是駕馭生產(chǎn)過程的系統(tǒng)工程，是市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)秀時(shí)間、質(zhì)量和成本三要素的統(tǒng)一。

在工業(yè)生產(chǎn)中，機(jī)械自動(dòng)化的作用很大：第一，機(jī)械自動(dòng)化的應(yīng)用，可以提高生產(chǎn)過程的安全性；第二，機(jī)械自動(dòng)化可以提高生產(chǎn)效率；第三，機(jī)械自動(dòng)化可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量；第四，機(jī)械自動(dòng)化可以減少，生產(chǎn)過程的原材料和能源損耗。

很多方面機(jī)械自動(dòng)化的特點(diǎn)與作用相輔相成，在工業(yè)中起到很大的作用，并且我國處于機(jī)械自動(dòng)化的初期，需要循序漸進(jìn)，不斷努力，創(chuàng)造條件，向自動(dòng)化的高級(jí)理想階段邁進(jìn)。

三、我國機(jī)械自動(dòng)化的現(xiàn)狀

機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)從上世紀(jì)20年代開始發(fā)展應(yīng)用以來，在各行各業(yè)都得到了迅速發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，特別是近年來計(jì)算機(jī)的高度集成化，開始采用計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，大大加快了機(jī)械自動(dòng)化的發(fā)展，但我國讓處于初級(jí)操作階段的自動(dòng)化。

近年來，我國的制造業(yè)不斷采用先進(jìn)制造技術(shù)，但與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比，仍然存在一個(gè)階段性的整體上的差距。

1.管理方面。工業(yè)發(fā)達(dá)國家廣泛采用計(jì)算機(jī)管理，重視組織和管理體制、生產(chǎn)模式的更新發(fā)展，推出了準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)(JIT)、敏捷制造(AM)、精益生產(chǎn)(LP)、并行工程(CE)等新的管理思想和技術(shù)。我國只有少數(shù)大型企業(yè)拒不采用了計(jì)算機(jī)輔助管理，多數(shù)小型企業(yè)仍處于經(jīng)驗(yàn)管理階段。

2.設(shè)計(jì)方面。工業(yè)發(fā)達(dá)國家不斷更新設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和準(zhǔn)則，采用新的設(shè)計(jì)方法，廣泛采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)(CAD)，大型企業(yè)開始無圖紙的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。我國采用CAD技術(shù)的比例比較低。

3.制造工藝方面。工業(yè)發(fā)達(dá)國家較廣泛的采用高精密加工、精細(xì)加工、微細(xì)加工、微型機(jī)械和微米、納米技術(shù)、激光加工技術(shù)、電磁加工技術(shù)、超塑加工技術(shù)以及復(fù)合加工技術(shù)等新型加工方法。我國普及率不高，尚在開發(fā)、掌握之中。

4.自動(dòng)化技術(shù)方面。工業(yè)發(fā)達(dá)國家普遍采用數(shù)控機(jī)床、加工中心及柔性制造單元(FMC)、柔性制造系統(tǒng)(FMS)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)，實(shí)現(xiàn)了柔性自動(dòng)化、只是智能化、集成化。我國尚處在單機(jī)自動(dòng)化、剛性自動(dòng)化階段，柔性制造單元和系統(tǒng)僅在少數(shù)企業(yè)可見。

四、我國機(jī)械自動(dòng)化的發(fā)展之路

1.結(jié)合中國生產(chǎn)實(shí)際進(jìn)行發(fā)展機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)。先進(jìn)制造技術(shù)的全部真諦在于應(yīng)用。發(fā)展機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)，應(yīng)以企業(yè)的生產(chǎn)和技術(shù)發(fā)展的實(shí)際需要及具體條件為導(dǎo)向。我國發(fā)展機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)，應(yīng)結(jié)合實(shí)際，注重實(shí)用，即對(duì)國民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生實(shí)際效益。所以我國應(yīng)結(jié)合具體生產(chǎn)實(shí)際，逐步實(shí)現(xiàn)我國機(jī)械自動(dòng)化發(fā)展的全球化，一方面由于國際和國內(nèi)市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈，例如在機(jī)械制造業(yè)中，國內(nèi)外已有不少企業(yè)，甚至是知名度很高的企業(yè)，在這種無情的競(jìng)爭(zhēng)匯總紛紛落敗，有的倒閉，有的被兼并。不少暫時(shí)還在國內(nèi)市場(chǎng)上占有份額的企業(yè)，不得不擴(kuò)展新的市場(chǎng)；另一方面，網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的快速發(fā)展推動(dòng)了企業(yè)向著既競(jìng)爭(zhēng)又合作的方向發(fā)展，這種發(fā)展進(jìn)一步激化了國際間市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)。這兩個(gè)原因的相互作用，已成為全球化制造業(yè)發(fā)展的動(dòng)力，全球化制造的第一個(gè)技術(shù)基礎(chǔ)是網(wǎng)絡(luò)化，網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)是制造的全球化得以實(shí)現(xiàn)。

2.發(fā)展投資少、見效快的低成本自動(dòng)化技術(shù)。發(fā)展低成本自動(dòng)化技術(shù)，潛力大，前景廣，投資省，見效快，提高自動(dòng)化程度，可以收到事半功倍的經(jīng)濟(jì)效果，適合我國現(xiàn)階段的而發(fā)展需要和國情。這需要我國機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)向網(wǎng)絡(luò)化和虛擬化方向發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的迅速發(fā)展和普及，給企業(yè)的生產(chǎn)和經(jīng)營帶來了革命性的變革。產(chǎn)品設(shè)計(jì)、物料選擇、零件制造、市場(chǎng)開拓與產(chǎn)品小勺都可以異地或跨越國界進(jìn)行。此外，網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的快速發(fā)展，加速技術(shù)信息的額交流、加強(qiáng)產(chǎn)品開發(fā)的合作何經(jīng)營管理的學(xué)習(xí)，優(yōu)化產(chǎn)品的制造工藝、保證產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)周期和最低成本為目標(biāo)，進(jìn)行生產(chǎn)過程計(jì)劃、組織管理、車間跳讀、供應(yīng)鏈及物流設(shè)計(jì)的建模和仿真，推動(dòng)企業(yè)向著既競(jìng)爭(zhēng)又合作的方向發(fā)展。

3.我國在發(fā)展機(jī)械自動(dòng)化的同時(shí)還應(yīng)結(jié)合我國的具體國情進(jìn)行分析。在發(fā)展機(jī)械自動(dòng)化的同時(shí)注意到發(fā)展的環(huán)境，實(shí)現(xiàn)發(fā)展機(jī)械自動(dòng)化的綠色化。綠色制造通過綠色生產(chǎn)過程、綠色設(shè)計(jì)、綠色材料、綠的設(shè)備、綠色工藝、綠色包裝、綠色管理等生產(chǎn)綠色產(chǎn)品，產(chǎn)品使用網(wǎng)以后再通過綠色處理后加以回收利用。采用綠色制作哦啊能最大限度地減少制造對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響，同時(shí)是原材料和能源的利用率達(dá)到最高。

綜上所述，我國要搞好機(jī)械自動(dòng)化，不但要起點(diǎn)高，瞄準(zhǔn)世界先進(jìn)水準(zhǔn)，而且必須包括各種靈活的提成本、見效快的技術(shù)，堅(jiān)持提高與普及相結(jié)合的方針，同時(shí)從我國具體的基本國情出發(fā)，使我國的機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)發(fā)揮應(yīng)有的才能健康地走上高速度、高質(zhì)量和高效益之路。

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