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工业自动化控制系统历史沿革及发展方向

2015-10-27 09:16
Timeless落尘
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  自动化工业控制系统通常被简称为ICS(Industrial Control Systems),是一个用来描述工业设施与自动化系统的专用词汇。在ISA-99/IEC 62443标准中,工业控制系统指的是“一个包括人员、硬件以及软件,能够对工业过程的安全性、可靠性造成影响的集合”,通常具有以下四个功能:1.测量——获取传感器数据并将其作为下一步处理的输入或直接作为输出;2.比较——将获取的传感器数据与预先设定的数据进行比较;3.计算——计算历史误差、当前误差与后续误差;4.矫正——基于测量、比较及计算的结果对自动化过程进行调整。

  上述四个功能通常由工业控制系统中的五个部件完成:传感器——用于测量目标的物理参数;转换器——将测量所得的电学/非电学测量值转换为可用的电信号;发射器——负责控制系统中的电信号的发送;控制器——为整个控制系统提供控制逻辑与输入输出接口;执行器——用于改变控制过程。

  在现代工业控制系统中,这些基本部件并不一定是各自独立的。它们通常以子系统的形式进行组合,完成各种复杂的控制任务。比如,现代工业控制系统中常见的传感模块就由传感器、转换器与发射器(甚至可能会有小型的控制器用于前端数据处理)组成;数据采集与监控系统作为控制系统中的关键子系统,通常又由大量的传感模块、发射器及控制器组成;而可编程逻辑控制器,通常集成了发射器与控制器,用于具体工业过程的控制。现代工业控制系统就是由各种传感器、控制器、执行器以及各种具有具体功能的子系统构成的具有复杂结构的控制网络。就像罗马并不是一天建成的,现代工业控制系统也经历了启蒙时代、古典主义时期才完成现代化的蜕变。

  历经三个重要历史时期

  启蒙时代:1935年之前

  工业控制系统作为工厂流程的一部分出现在世人面前大约是在十八世纪中期,但事实上,古代的希腊人与阿拉伯人就已经开始在诸如水钟、油灯这样的装置中使用浮动阀门进行自动控制了。世界上第一台有记载的自动控制设备是公元前二百五十年左右埃及人所使用的水钟。这台水钟以水作为动力进行计时与矫正,将世界最准确计时工具的头衔保持了将近两千年,直到摆钟被发明。

  1745年,安装在风车中控制磨盘间的间隙,已经开始由自动装置进行控制。这种控制机构是最早真正用于工业的控制系统之一,并且最终导致了由蒸汽引擎引发的第一次工业革命。

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