控制系統(tǒng)是指由控制主體、控制客體和控制媒體組成的具有自身目標和功能的管理系統(tǒng)。
基本概念
控制系統(tǒng)意味著通過它可以按照所希望的方式保持和改變機器、機構或其他設備內任何感興趣或可變的量。控制系統(tǒng)同時是為了使被控制對象達到預定的理想狀態(tài)而實施的。控制系統(tǒng)使被控制對象趨于某種需要的穩(wěn)定狀態(tài)。
例如，假設有一個汽車的驅動系統(tǒng)，汽車的速度是其加速器位置的函數(shù)。通過控制加速器踏板的壓力可以保持所希望的速度（或可以達到所希望的速度變化）。這個汽車驅動系統(tǒng)（加速器、汽化器和發(fā)動機車輛）便組成一個控制系統(tǒng)。
分類
控制系統(tǒng)有幾種分類方法
1、按控制原理的不同，過程控制系統(tǒng)分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。
開環(huán)控制系統(tǒng)
在開環(huán)控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)輸出只受輸入的控制，控制精度和抑制干擾的特性都比較差。開環(huán)控制系統(tǒng)中，基于按時序進行邏輯控制的稱為順序控制系統(tǒng)；由順序控制裝置、檢測元件、執(zhí)行機構和被控工業(yè)對象所組成。主要應用于機械、化工、物料裝卸運輸?shù)冗^程的控制以及機械手和生產自動線。
閉環(huán)控制系統(tǒng)
閉環(huán)控制系統(tǒng)是建立在反饋原理基礎之上的，利用輸出量同期望值的偏差對系統(tǒng)進行控制，可獲得比較好的控制性能。閉環(huán)控制系統(tǒng)又稱反饋控制系統(tǒng)。
2、按給定信號分類，過程控制系統(tǒng)可分為恒值控制系統(tǒng)、隨動控制系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)。
恒值控制系統(tǒng)
給定值不變，要求系統(tǒng)輸出量以一定的精度接近給定希望值的系統(tǒng)。如生產過程中的溫度、壓力、流量、液位高度、電動機轉速等自動控制系統(tǒng)屬于恒值系統(tǒng)。
隨動控制系統(tǒng)
給定值按未知時間函數(shù)變化，要求輸出跟隨給定值的變化。如跟隨衛(wèi)星的雷達天線系統(tǒng)。程序控制系統(tǒng)
給定值按一定時間函數(shù)變化。如程控機床。
3、根據(jù)采用的信號處理技術不同分類。
模擬控制系統(tǒng)，采用模擬技術處理信號的控制系統(tǒng)稱為模擬控制系統(tǒng)。
數(shù)字控制系統(tǒng)，采用數(shù)字技術處理信號的控制系統(tǒng)稱為數(shù)字控制系統(tǒng)。
工作原理
檢測輸出量（被控制量）的實際值；將輸出量的實際值與給定值（輸入量）進行比較得出偏差；
用偏差值產生控制調節(jié)作用去消除偏差，使得輸出量維持期望的輸出。
性能要求
為了實現(xiàn)自動控制的基本任務，必須對系統(tǒng)在控制過程中表現(xiàn)出來的行為提出要求。對控制系統(tǒng)的基本要求，通常是通過系統(tǒng)對特定輸入信號的響應來滿足的。例如，用單位階躍信號的過渡過程及穩(wěn)態(tài)的一些特征值來表示。在確保穩(wěn)定性的前提下，要求系 統(tǒng)的動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能好，即：
動態(tài)過程平穩(wěn)（穩(wěn)定性）；
響應動作要快（快速性）；
跟蹤值要準確（準確性）。
應用領域
工業(yè)方面
控制系統(tǒng)已被廣泛應用于人類社會的各個領域。在工業(yè)方面，對于冶金、化工、機械制造等生產過程中遇到的各種物理量，包括溫度、流量、壓力、厚度、張力、速度、位置、頻率、相位等，都有相應的控制系統(tǒng)。在此基礎上通過采用數(shù)字計算機還建立起了控制性能更好和自動化程度更高的數(shù)字控制系統(tǒng)，以及具有控制與管理雙重功能的過程控制系統(tǒng)。在農業(yè)方面的應用包括水位自動控制系統(tǒng)、農業(yè)機械的自動操作系統(tǒng)等。
軍事技術
自動控制的應用實例有各種類型的伺服系統(tǒng)、火力控制系統(tǒng)、制導與控制系統(tǒng)等。在航天、航空和航海方面，除了各種形式的控制系統(tǒng)外，應用的領域還包括導航系統(tǒng)、遙控系統(tǒng)和各種仿真器。
其他
在辦公室自動化、圖書管理、交通管理乃至日常家務方面，自動控制技術也都有著實際的應用。隨著控制理論和數(shù)字技術的發(fā)展，自動控制系統(tǒng)的應用領域還在不斷擴大，幾乎涉及生物、醫(yī)學、生態(tài)、經(jīng)濟、社會等所有領域。
集散控制
發(fā)展歷程
控制系統(tǒng)其實從20世紀40年代就開始使用了，早期的現(xiàn)場基地式儀表和后期的繼電器構成了控制系統(tǒng)的前身。以PLC和DCS為代表，從70年****始應用以來，在冶金、電力、石油、化工、輕工等工業(yè)過程控制中獲得迅猛的發(fā)展。從90年****始，陸續(xù)出現(xiàn)了現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)、基于PC的控制系統(tǒng)等，將簡要介紹各種常見的控制系統(tǒng)，并分析控制系統(tǒng)的演進過程和發(fā)展方向。
70年代中期，由于設備大型化、工藝流程連續(xù)性要求高、要控制的工藝參數(shù)增多，而且條件苛刻，要求顯示操作集中等，使已經(jīng)普及的電動單元組合儀表不能完全滿足要求。在此情況下，業(yè)內廠商經(jīng)過市場調查，確定開發(fā)的DCS產品應以模擬量反饋控制為主，輔以開關量的順序控制和模擬量開關量混合型的批量控制，它們可以覆蓋煉油、石化、化工、冶金、電力、輕工及市政工程等大部分行業(yè)。
1975年前后，在原來采用中小規(guī)模集成電路而形成的直接數(shù)字控制器（DDC）的自控和計算機技術的基礎上，開發(fā)出了以集中顯示操作、分散控制為特征的集散控制系統(tǒng)（DCS）。由于當時計算機并不普及，所以開發(fā)DCS應強調用戶可以不懂計算機就能使用DCS;同時，開發(fā)DCS還應強調向用戶提供整個系統(tǒng)。此外，開發(fā)的DCS應做到與中控室的常規(guī)儀表具有相同的技術條件，以保證可靠性、安全性。
在以后的近30年間，DCS先與成套設備配套，而后逐步擴大到工藝裝置改造上，與此同時，也分成大型DCS和中小型DCS兩類產品，使其性能價格比更具有競爭力。DCS產品雖然在原理上并沒有多少突破，但由于技術的進步、外界環(huán)境變化和需求的改變，共出現(xiàn)了三代DCS產品。1975年至80年代前期為第一代產品，80年代中期至90年代前期為第二代產品，90年代中期至21世紀初為第三代產品。
控制站
DCS系統(tǒng)中，控制站作為一個完整的計算機，它的主要I/O設備為現(xiàn)場的輸入、輸出處理設備，以及過程輸入/輸出（PI/O），包括信號變換與信號調理，A/D、D/A轉換。控制站是整個DCS的基礎，它的可靠性和安全性最為重要，死機和控制失靈的現(xiàn)象是絕對不允許的，而且冗余、掉電保護、抗干擾、構成防爆系統(tǒng)等方面都應很有效而可靠，才能滿足用戶要求。
關于DCS控制站的系統(tǒng)軟件，包括實時操作系統(tǒng)、編程語言及編譯系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、自診斷系統(tǒng)等，只是完善程度不同而已。第二代DCS控制站開始有面向過程語言和高級語言；第三代DCS控制站的系統(tǒng)軟件可以完成離線組態(tài)及在線修改控制策略。為了完成控制策略，對于順序控制和批量控制組態(tài)編程，各種DCS控制站采用不同的方法。
DCS操作站
DCS操作站具有操作員功能、工程師功能、通信功能和高級語言功能等，其中工程師功能中包括系統(tǒng)組態(tài)、系統(tǒng)維護、系統(tǒng)通用（Utility）功能，還有系統(tǒng)配置、操作標記、趨勢記錄、歷史數(shù)據(jù)管理、總貌畫面組態(tài)、控制站組態(tài)、工藝單元或區(qū)域組態(tài)等。
實際的DCS操作站是典型的計算機，它與控制站不同，有著豐富的外圍設備和人機交互。在人機界面方面，逐漸過渡為以GUI圖形用戶界面為平臺并采用鼠標，組態(tài)時制作流程圖和控制回路圖等采用菜單、窗口等，使人機界面友好。第三代DCS操作站是在personal computer（PC）及Windows操作系統(tǒng)普及和通用監(jiān)控圖形軟件已商品化的基礎上誕生的。DDE或OPC接口技術，以太網(wǎng)接口與管理網(wǎng)絡相連。DCS系統(tǒng)組態(tài)、操作站組態(tài)、控制站組態(tài)均有相應軟件，為DCS用戶的工程設計人員提供人機交互。有的DCS的采用通用監(jiān)控圖形軟件，或以此類軟件為核心，進行二次開發(fā)。
數(shù)據(jù)通信及網(wǎng)絡
因為數(shù)據(jù)通信標準牽涉到網(wǎng)絡結構、通信介質（信道）、通信協(xié)議、IEEE802.4令牌總線傳輸方式和ieee802.5令牌環(huán)網(wǎng)傳輸方式的通信協(xié)議在DCS系統(tǒng)中應用最廣，是否能夠成為今后DCS的通訊標準，還有待觀察。
發(fā)展問題
DCS所存在的問題，主要集中在3個方面：
1、即系統(tǒng)開放性問題;
2、與現(xiàn)場傳感器、變送器、執(zhí)行器的接線問題；
3、價格較貴問題。
這些問題在第三代DCS中已開始得到解決。在21世紀，新一代的DCS應滿足用戶這方面的需求。
在DCS應用行業(yè)分布上，如對DCS產品進行改造，是可以保持其在這些行業(yè)中的地位的。
編程控制
PLC的誕生和發(fā)展
1968年，通用汽車公司的油壓部門確立了第一個可編程控制器的標準，他們的目的是消除既復雜又昂貴的繼電器控制系統(tǒng)。該設計規(guī)格需要固態(tài)系統(tǒng)和電腦技術，并要求能夠在工業(yè)環(huán)境中生存，也能夠方便地編程，并且可以重復使用。到1969年，第一個PLC誕生。當時稱為可編程控制器，英文是Programmable Controller，縮寫為PC。由于第一代PLC是為了取代繼電器的，因此，采用了梯形圖語言作為編程方式，形成了工廠的編程標準。這些早期的控制器滿足了最初的要求，并且打開了新的數(shù)字技術的發(fā)展的大門。在很短的時間，PLC就迅速擴展到食品、飲料、金屬加工、制造和造紙等多個行業(yè)。
PLC通常根據(jù)CPU所帶的I/O點數(shù)的規(guī)模分為微型PLC、小型PLC、中型PLC、大型PLC、PC插卡式PLC以及PC兼容的PLC。各種規(guī)模分類標準如附表所示。
一套典型的PLC通常包括CPU模塊、電源模塊和一些輸入/輸出模塊，這些模塊被插在一塊背板上。如果配置增加，可能會包括一個操作員界面、監(jiān)控計算機、通訊模塊、軟件以及一些可選的特殊功能模塊。可編程控制器不僅容易安裝，占用空間小，能源消耗小，帶有診斷指示器可以幫助故障診斷，而且可以被重復使用到其它的項目中去。盡管有PLC的功能，如運行速度、接口種類、數(shù)據(jù)處理能力已經(jīng)獲得了很大的提高，但PLC一直保持了其最初設計的原則，那就是簡單至上的原則。
今天的PLC
PLC的技術從誕生之日起，就不停地發(fā)展。這些發(fā)展不僅改進了PLC的設計，也改變了控制系統(tǒng)的設計理念。過去，PLC適用于離散過程控制，如開關、順序動作執(zhí)行等場所，但隨著PLC的功能越來越強大，PLC也開始進入過程自動化領域。
PLC分類
PLC種類 外觀 典型I/O點數(shù)范圍 典型應用
微型PLC 固定I/O點，磚塊式 <32點 替代繼電器，分布式I/O
小型PLC 磚塊式，模塊式 33-128點 工業(yè)機器開關控制和商業(yè)用途
中型PLC 模塊式，小機架 129-512點 復雜機器控制和一些分布式系統(tǒng)
大型PLC 大機架 >513點分布式系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)
PC插卡式PLC ISA或PCI總線卡式 >129點機器控制，監(jiān)控系統(tǒng)
PC兼容控制器 模塊式，大或小機架 >129點機器控制，監(jiān)控系統(tǒng)
PLC的硬件進展
以下列出了PLC的硬件進展：
·采用新的先進的微處理器和電子技術達到快速的掃描時間; ·小型的、低成本的PLC，可以代替四到十個繼電器;
·高密度的I/O系統(tǒng)，以低成本提供了節(jié)省空間的接口;
·基于微處理器的智能I/O接口擴展了分布式控制能力，典型的接口如PID，網(wǎng)絡，CAN總線，現(xiàn)場總線，ASCII通信，定位，主機通訊模塊和語言模塊（如BASIC，PASCALC）等;
·包括輸入輸出模塊和端子的結構設計改進，使端子更加集成；
·特殊接口允許某些器件可以直接接到控制器上，如熱電偶、熱電阻、應力測量、快速響應脈沖等；
·外部設備改進了操作員界面技術，系統(tǒng)文檔功能成為了PLC的標準功能。
以上這些硬件的改進，導致了PLC的產品系列的豐富和發(fā)展，使PLC從最小的只有10個I/O點的微型PLC，到可以達到8000點的大型PLC，應有盡有。這些產品系列，用普通的I/O系統(tǒng)和編程外部設備，可以組成局域網(wǎng)，并與辦公網(wǎng)絡相連。整個PLC的產品系列概念對于用戶來說，是一個非常節(jié)約成本的控制系統(tǒng)概念。
PLC的軟件進展
與硬件的發(fā)展相似，PLC的軟件也取得了巨大的進展，大大強化了PLC的功能:
·PLC引入了面向對象的編程工具，并且根據(jù)國際電工委員會的IEC61131-3的標準形成了多種語言;
· 小型PLC也提供了強大的編程指令，并且因此延伸了應用領域;
·高級語言，如BASIC，C在某些控制器模塊中已經(jīng)可以實現(xiàn)，在與外部通訊和處理數(shù)據(jù)時提供了更大的編程靈活性;
·梯形圖邏輯中可以實現(xiàn)高級的功能塊指令，可以使用戶用簡單的編程方法實現(xiàn)復雜的軟件功能;
·診斷和錯誤檢測功能從簡單的系統(tǒng)控制器的故障診斷擴大到對所控制的機器和設備的過程和設備診斷;
·浮點算術可以進行控制應用中計量、平衡和統(tǒng)計等所牽涉的復雜計算;
·數(shù)據(jù)處理指令得到簡化和改進, 可以進行涉及大量數(shù)據(jù)存儲、跟蹤和存取的復雜控制和數(shù)據(jù)采集和處理功能。
盡管PLC比原來復雜了很多，但是，他們依然保持了令人吃驚的簡單性，對操作員來說，今天的高功能的PLC與30年前的PLC一樣那么容易操作，甚至更為簡單。
PLC的未來發(fā)展
PLC的未來發(fā)展不僅取決與產品本身的發(fā)展，還取決于PLC與其它控制系統(tǒng)和工廠管理設備的集成情況。PLC通過網(wǎng)絡，被集成到計算機集成制造（CIM）系統(tǒng)中，把他們的功能和資源與數(shù)控技術專業(yè)、機器人技術、CAD/CAM技術、個人計算機系統(tǒng)、管理信息系統(tǒng)以及分層軟件系統(tǒng)結合起來，在工廠的未來發(fā)展中，將占據(jù)重要的地位。新的PLC的技術進展包括，更好的操作員界面，圖形用戶界面（GUI），人機交互，也包括與設備、硬件和軟件的接口，并支持人工智能比如邏輯I/O系統(tǒng)等。軟件進展將采用廣泛使用的通訊標準提供不同設備的連接，新的PLC指令將立足于增加PLC的智能性，基于知識的學習型的指令也將逐步被引入，以增加系統(tǒng)的能力。可以肯定的是，未來的工廠自動化中，PLC將肯定占據(jù)重要的地位，控制策略將被智能地分布開來，而不是集中，超級PLC將在需要復雜運算、網(wǎng)絡通信和對小型PLC和機器控制器的監(jiān)控的應用中獲得使用。
常見控制系統(tǒng)
現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)
控制系統(tǒng)
1、現(xiàn)場總線的特點
現(xiàn)場總線的突出特點在于它把集中與分散相結合的DCS集散控制結構，變成新型的全分布式結構，把控制功能徹底下放到現(xiàn)場，依靠現(xiàn)場智能設備本身實現(xiàn)基本控制功能。現(xiàn)場總線的特點主要表現(xiàn)以下幾個方面:
（1）以數(shù)字信號完全取代傳統(tǒng)的模擬信號
以數(shù)字信號完全取代傳統(tǒng)DCS的4～20mA模擬信號，且雙向傳輸信號。一對雙絞線或一條電纜上通常可掛接多個設備，因而電纜、端子、槽盒、橋架的用量大為減少。同時，通信總線延伸到現(xiàn)場傳感器、變送器、控制器和伺服機構，操作人員在控制室就能實現(xiàn)主控系統(tǒng)對現(xiàn)場設備的在線監(jiān)視、診斷、校驗和參數(shù)整定，節(jié)省了硬件數(shù)量與投資。
（2）現(xiàn)場總線實現(xiàn)了結構上的徹底分散
現(xiàn)場總線在結構上只有現(xiàn)場設備和操作管理站2個層次，將傳統(tǒng)DCS的I/O控制站并入現(xiàn)場智能設備，取消了I/O模件，現(xiàn)場儀表都是內裝微處理器的，輸出的結果直接送到鄰近的調節(jié)閥上，完全不需要經(jīng)過控制室主控系統(tǒng)，實現(xiàn)了結構上的徹底分散。
（3）總線網(wǎng)絡系統(tǒng)是開放的
將系統(tǒng)集成的權力交給用戶，用戶可以按自己的需要和考慮，把來自不同供應商的產品組成規(guī)模各異的系統(tǒng)。可以用不同廠家的現(xiàn)場儀表去替換出現(xiàn)故障的另一廠家的現(xiàn)場儀表。
2、當前的現(xiàn)場總線標準
現(xiàn)場總線技術是從80年代后期誕生的網(wǎng)絡通信技術，經(jīng)歷十幾年左右的發(fā)展，國際上出現(xiàn)了幾個有代表性的現(xiàn)場總線標準和幾個系列產品，較流行的有:
（1）基金會現(xiàn)場總線（基金會 Fieldbus）
在現(xiàn)場總線標準的研究制訂過程中，出現(xiàn)過多種企業(yè)集團或組織，通過不斷的競爭，到1994年在國際上基本上形成了兩大陣營，ISP協(xié)議為首，聯(lián)合歐洲150家公司制訂的World FIP協(xié)議。這兩大集團于1994年合并，成立現(xiàn)場總線基金會（Fieldbus Foundation,FF），致力于開發(fā)國際上統(tǒng)一的現(xiàn)場總線協(xié)議。FF的協(xié)議符合IEC1158-2標準，也稱為SP50標準。
（2） Profibus現(xiàn)場總線
它是作為德國國家標準和歐洲國家標準的現(xiàn)場總線標準。研究所共同推出的。它采用OSI模型的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層。現(xiàn)場總線信息規(guī)范（FMS）型則只隱去了OSI標準的第三至第六層，采用了應用層。
（3） LonWork（Local Operating Network局部操作網(wǎng)）現(xiàn)場總線
于1990年正式推出的。它采用ISO/OSI模型的全部7層協(xié)議，采用了面向對象的設計方法，通過網(wǎng)絡變量把網(wǎng)絡通信設計簡化為參數(shù)設置，其最大傳輸速率為1.5Mbps,傳輸距離為2700m，傳輸介質可以是雙絞線、光纜、射頻、紅外線和電力線等。
（4）控制局域網(wǎng)（ctrl Area Network，CAN）控制網(wǎng)絡
用于汽車內部測量與執(zhí)行部件之間的數(shù)據(jù)通信。CAN結構模型取ISO/OSI模型的第1、2、7層協(xié)議，即物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應用層。
此外還值得一提的是，可尋址遠程傳感器數(shù)據(jù)公路（Highway Addressable Remote Transducer，HART）協(xié)議，最早推出的一種兼容4~20mA模擬信號和調制數(shù)字信號的現(xiàn)場總線協(xié)議。其數(shù)字通信由于采用調制/解調方式，屬于模擬系統(tǒng)向數(shù)字電路轉變過程中的過渡產品，因而在當前的過渡時期具有較強的競爭力，得到了較快的發(fā)展。
3、現(xiàn)場總線的未來
現(xiàn)場總路線將成為工業(yè)控制發(fā)展的革命性飛躍，有關現(xiàn)場總線的報道層出不窮，其中令人關注的焦點集中在能否出現(xiàn)全世界統(tǒng)一的現(xiàn)場總線標準。
不同的現(xiàn)場總線有不同的功能，各有其適用的場合，靠一種現(xiàn)場總線打天下的想法看來不太現(xiàn)實。當然，從另一方面來講，相當一部分現(xiàn)場總線是大同小異的，技術上非常接近，在優(yōu)勝劣汰的環(huán)境下同類總線終將趨于統(tǒng)一。但商業(yè)利益上的激烈競爭是這個問題的主要原因，對于現(xiàn)場總線形成巨大影響的自動化廠商，因為要盡可能維護自身的地位和利益而不愿放棄其已擁有的現(xiàn)場總線；因此，在未來較長的一段時間內，現(xiàn)場總線標準之爭會越演越烈。
開放式控制系統(tǒng)
控制系統(tǒng)
1、開放性控制系統(tǒng)的概念
長期以來，制造與生產企業(yè)所采用控制系統(tǒng)大多是專用的、封閉的體系結構，其構成系統(tǒng)的硬件是按照各自的標準度身定制的。無論是DCS，PLC還是FCS，雖然它們具有結構簡單、技術成熟、產品批量大等優(yōu)點，但相對日新月異的生產要求，也越來越暴露出其固有的缺點。在許多情況下，當用戶要想進行功能上的擴展或變化時，都必須求助于系統(tǒng)的提供商，如想把特殊要求融入到控制系統(tǒng)中去時，都是比較困難的。這無形中不僅提高了制造企業(yè)的成本，也成為控制系統(tǒng)升級換代的“瓶頸”。
由于市場競爭越來越劇烈，從而要求制造商具有較強的市場適應能力，這一趨勢促成了一個新概念的產生，即模塊化、可重構、可擴充的軟硬件系統(tǒng)，這就是開放式控制系統(tǒng)。這一系統(tǒng)為工廠提供了將其技術與任何第三方的技術或產品進行集成的可能性。
2、國際控制系統(tǒng)制造商的開放路線
據(jù)國際權威機構美國自動化市場研究公司ARC（Automation Research Corp.）調查預計，在亞洲，基于PC的控制系統(tǒng)、以太網(wǎng)的I/O模件等開放式系統(tǒng)的銷售額預計近兩年的增幅達到145%，所以，可見在控制系統(tǒng)市場中，開放系統(tǒng)的增長率遠遠高于傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)。
幾乎所有的制造商都已認識到了開放系統(tǒng)必將是自動化系統(tǒng)的未來。在任何一家控制系統(tǒng)制造商的新產品樣本中，都可以看到“開放性”的字樣。但是，他們的開放性通常都是在原有的系統(tǒng)上層加上一些接口實現(xiàn)局部的互連和通信，并非真正意義上的開放。不要說控制器的底層，就是在操作站這一層，他們在實現(xiàn)與外界通信方面存在著重重困難。這種狀況的產生并不是由于他們無法開發(fā)出全開放的系統(tǒng)，而是出于其產品戰(zhàn)略考慮不愿也不能這樣做。盡管開放式控制系統(tǒng)的市場增長率較高，但由于絕對值還不大，制造商不愿放棄已經(jīng)現(xiàn)成的數(shù)十倍的市場。
但這些公司對于開放式系統(tǒng)市場并非采取坐視不理、惟我獨尊的態(tài)度。各個公司均在考慮用現(xiàn)有的產品組合出形式上的“開放式”系統(tǒng)。如西門子的PCS7和 WinAC，實際上就是用工控機下掛S7的PLC而組成的概念性的系統(tǒng)，典型地表示了其一方面不想在開放式系統(tǒng)領域落后于他人，同時又不想失去老用戶的復雜情結。類似的還有Rockwell-AB的ControlLogic，F(xiàn)isher-rosemount的Delta-V等等，都是將原有的專用系統(tǒng)加上“開放”的標簽。他們的目的都是相同的，那就是既不錯過開放式系統(tǒng)這班航船，又可以將原有的系統(tǒng)盡量多地銷售出去。全力致力于真正開放式系統(tǒng)開發(fā)的反而是一些新興的相對較小的公司如美國的Opto22，SoftPLC，Controlsoft以及英國的Transmitton等等。這些公司沒有過去的包袱，所開發(fā)的產品的市場目標也不存在搶自己飯碗的問題，所以他們可以沒有后顧之憂地宣傳。由于他們的產品是充分考慮了開放性的，今后將成為開放性控制系統(tǒng)的新的生力軍。
3、國際開放式系統(tǒng)研究存在的問題
首先，開放式控制系統(tǒng)的概念不清晰，沒有解決開放控制系統(tǒng)的平臺問題。各系統(tǒng)所采用的體系結構并不一致，相互之間缺乏兼容性和互換性，因而各系統(tǒng)軟硬件不具備可移植性和互操作性。
其次，沒有充分利用像Windows、unix、OS/2等新型操作系統(tǒng)。軟件開發(fā)思想與技術落后，始終處于甚至低于結構化程序設計的水平。沒有充分利用面向對象、軟件重用等軟件工程中的新理論、新技術，而這些正是實現(xiàn)開放性控制系統(tǒng)的關鍵所在。
此外，產品的升級、更新、修改和維修仍然依賴于生產廠家，沒有提供相應的開發(fā)工具和環(huán)境，用戶無法把自己的或任何第三方的思想或產品融入到系統(tǒng)中去。
IBM PC/XTBASED控制系統(tǒng)
歷史上，VME總線工業(yè)控制機一直是許多嵌入式應用的首選機型。1981年，Mostek、Motorola、Philip和Signetics公司發(fā)明了VME總線，1996年的新標準VME64（ANSI/VITA1-1994）將總線數(shù)據(jù)寬度提升到64位，最大數(shù)據(jù)傳輸速度為80Mbps。由Force Computers制定的VME64x總線規(guī)范將總線速度提高到了320Mbps。VME總線工控機是實時控制平臺，大多數(shù)運行的是實時操作系統(tǒng)，并由OS制造商提供專用的軟件開發(fā)工具開發(fā)應用程序。VME總線最新產品已經(jīng)采用了500MHz的Pentium Ⅲ處理器。
由于用戶希望使用與所熟悉的桌面PC機相同的操作系統(tǒng)和開發(fā)工具，導致了開放式桌面PC在工業(yè)環(huán)境中的直接應用。除了VME總線工控機外，產生了一系列基于PC的、與ISA/PCI總線標準兼容的嵌入式工控機，其中比較有代表性的是CompactPCI/PXI總線、AT96總線、STD總線、STD32總線、 PC/104和PC/104-Plus總線嵌入式工業(yè)控制機。
隨著英特爾 CPU和微軟 DOS/WINDOWS架構演變成事實上的標準（Wintel），ISA/PCI總線加固型工業(yè)PC（IPC）開始向工業(yè)領域滲透。然而，雖然加固型工控機對基于大Motherboard的臺式機進行了工業(yè)化改造，但其背板技術仍然存在許多缺點：不良的熱設計、不良的連接方式、不標準的模板尺寸和有限的pci插槽數(shù)（最大4個）等。因此。
1995年6月PCI SIG正式公布了PCI局部總線規(guī)范2.1版，同時PICMG推出了第一個標準PCI/ISA無源背板總線標準。為了將PCI SIG的PCI總線規(guī)范用在工業(yè)控制計算機系統(tǒng)，1995年11月PCI工業(yè)計算機制造者聯(lián)合會（PICMG）頒布了CompactPCI規(guī)范1.0版。由于CPCI總線工控機良好地解決了可靠性和可維護性問題，而且基于微軟的軟件和開發(fā)工具的價位比較低，所以，CPCI工控機得以迅速打入嵌入式產品市場。但相對于PCI/ISA加固型工控機而言，由于總體成本高、技術開發(fā)難度大、無源背板定義并不完全統(tǒng)一導致模板配套性差、電磁兼容性設計要求高等因素，CompactPCI工控機在工業(yè)過程控制領域并未得到實際應用，反而在電信市場獲得廣泛應用。
電氣控制系統(tǒng)
電氣控制系統(tǒng)一般稱為電氣設備二次控制回路，不同的設備有著不同的控制回路，主要分高壓電氣設備與低壓電氣設備的控制方式。
控制方法
根據(jù)設備不同的要求，電氣控制方法很多，包括以下幾個方面的控制：
1、由繼電器接觸器控制
2、觸點控制
3、無觸點邏輯控制
4、可編程控制
5、控制器控制
電氣控制系統(tǒng)設計方案
控制要求：電氣控制系統(tǒng)設計出要充分能滿足現(xiàn)場對控制設備的需求，主要設計需考慮到實現(xiàn)簡便、可靠、經(jīng)濟、適用等特點，以保證控制方式與控制需要相適應，與通用化程度相適應，以及充分滿足工藝要求，具有良好的通用性和靈活性。
第一種控制系統(tǒng)
單片機+PC聯(lián)合作用的控制系統(tǒng)。單片機的成本更低？但更輕便？更能靈活的嵌入硬件切割機內。但單片機的最大缺點是處理能力不夠強大，所以很多很復雜的控制程序必須要單片機結合PC來共同完成，也就是說對于那些負責的運算或者很復雜的切割式樣，單獨依靠單片機還有一定的設計難度。
第二種控制系統(tǒng)
以PC作為處理平臺的控制系統(tǒng)。這種控制系統(tǒng)是最容易設計也是最容易實現(xiàn)的，靈活性高，原因是基于PC為處理平臺的控制器可以有著豐富和大家都很熟悉的軟硬件資源，所以這樣的控制平臺設計性很強大，運作性能也很強大？如果能充分的利用PC軟硬件資源，設計靈活和復雜的控制程序顯得輕而易舉。但缺點是這種控制系統(tǒng)不能脫離PC獨立運行，所以相對來說成本會顯得比其他方式更貴點
控制系統(tǒng)拓展
基于電磁傳感器路徑識別的智能車控制系統(tǒng)。
參考資料 >