淺談現場控制網絡技術計算機工程應用技術

王春生

摘要：近幾年來，隨著各種控制系統的發展，現場控制系統也受到了大量工程師的關注與研究。將現場控制系統與工業控制系統、網絡以及智能化現場總線技術進行融合，就形成了一種全新的控制技術，本文重點針對現場控制網絡技術計算機工程應用技術進行了詳細的分析，以供參考。

關鍵詞：現場控制，網絡技術，集成化發展

現場控制網絡技術是一種技術與網絡有機融合的控制技術，除了工廠之外，還涉及到了其他的領域。對這一技術和控制操作進行科學的應用，不僅在控制體系與信息網絡的建設方面發揮著十分重要的作用，還可以促進各大領域之間的信息共享，為企業的可持續發展提供保障。

一、多技術集成

（一）設備互操作性技術

所謂設備互操作性，既包含設備的可互換性，也包含設備的可操作性。首先，設備的可互換性，指的是如果設備的功能相同、類型相同，那么不同的生產廠商就可以在不影響設備功能與控制系統集成的情況下進行設備的互換。其次，設備的可操作性，指的是雖然設備由不同的廠商生產，但是卻可以互相通信，且對數據的含義進行無誤差的理解與交換。設備可操作性的實現依賴于以下兩大技術：第一設備描述技術;第二功能塊技術，即程序設計中模塊組件技術的應用。換句話說，就是在實際的現場控制網絡當中，通過網絡來交換數據，確保工作人員可以直接通過現場測控儀表來完成相應的測控工作[1]。

（二）OPC技術

由于開放式接口標準還沒有得到統一，所以我國的工業自動化系統仍以封閉系統為主。不同生產廠家生產的SCADA、DCS、HMI軟件，有著不同的設備驅動程序接口。所以，要想對不同廠家的設備進行科學合理的管理，控制軟件廠家就必須要加大市場上主流硬件的驅動開發力度。而之所以重視OPC的開發，是因為它可以實現軟件與現場設備結構的科學管理以及標準化監控，并進行統一數據存儲規范的構建。

二、現場控制網絡

（一）現場設備的互連

現場總線控制系統可以將多種不同的設備進行有效的連接。雖然這一連接依賴于通信線的作用，但是也可以根據實際需求對通信線進行調整，例如電纜、光纖以及電線等。這些都是常用的通信線種類。除了在現場設備與控制器之間進行有效的信息傳輸之外，還可以通過現場設備與廣播型可變通信進行互連，并形成一種強大的可控網絡。

（二）現場通信的互連

在站點上總線的作用下，通信線路可以向生產站點進行延伸，所以現場設備往往都會設置多個點的共享總線，確保現場數據可以實現兩個不同方向的有效傳輸。另外，還有一些總線，還可以通過協議進行物理與數據的應用，使得現場設備也具有了網絡尋址功能。

（三）開放式網絡的互連

FCS的現場總線是一種開放型的互連網絡，無論是相同層、還是不同層，或者是不同廠商所擁有的網絡，都可以進行互連。而且，在網絡連接過程中，用戶還不會受到硬件與軟件等問題的影響。

三、現場控制網絡技術的集成化發展

（一）網絡互連技術

一般情況下，控制現場會出現各種不同的系統和總線，所以只有保證不同的系統和總線之間可以順利的進行數據交換，才能夠為控制網絡的有效連接打好基礎。因為大多數現場總線有著不同的通信協議，所以只有實現通信協議的自由轉換，才能夠為不同系統之間的互連提供保證。如果研發所有不同控制網絡中的網管設備的連接轉換，存在一定的難度，那么只需要對最關鍵的現場總線研制出互連設備或者提供公認網絡來保證連接的有效性即可，例如FF H1/Ethernet網關、Profibus-DP/Ethernet網關、DCS/Ethernet轉換網關等。另外，要想對網絡互連進行控制，還可以使用現場網絡交換機。例如，在以太網的作用下，FF、Profibus、DCE等現場控制系統就可以進行連接。但是，在協議轉換后，數據傳輸容易受到網關設備的影響[2]。

（二）自動化軟件套件

目前，在線組態、整定級診斷等功能已經嵌入到了現場設備中，所以其相應的監控組態軟件，也需要增加一定的視圖、報警等功能，從而為現場總線設備的有效運行提供保證。而工廠自動化套件的實現必須要以OPC技術的應用為基礎。分析工廠自動化套件的組成，主要包含以下六部分：第一過程監督、第二生產調度、第三質量管理和環境管理、第四工程設計、第五組態、第六設備實時管理。

（三）以WEB瀏覽器為基礎的軟件體系

在現代化社會的快速發展背景下，計算機網絡技術也得到了不斷的升級與優化，越來越多的企業也已經根據自身的實際情況構建出了計算機網絡。但是，絕大多數的網絡建設功能僅限于信息系統的管理，雖然將工業測控系統也安裝到了相應的工作現場，但是也只能顯示相應的工況畫面、參數以及報表，只能在本地控制室中運轉，而企業的高層仍需要通過現場操作者來了解實際情況，無法對信息進行直接的查閱與利用。在Internet與企業管理信息網絡逐漸融合的過程中，企業高層可以直接借助Internet的瀏覽器來進行工作現場運行數據的發布與顯示，管理人員對工作現場的監督與管理力度也有所加強。與此同時，還可以對設備進行遠程調試與故障診斷。在OPC接口、現場設備以及現場控制系統的輔助下，現場設備實施管理系統與生產過程監控系統還可以順利的完成數據交換，并在后臺網管的作用下將數據傳輸到相應的數據庫中。這樣一來，各大工作站與遠程工作站，也就可以在WEB瀏覽器的基礎上，利用Internet進行現場工況的觀察與管理[3]。

結語：

綜上所述，目前，我國的現場控制網絡技術計算機工程應用技術的發展水平還十分有限。而我國又是一個工業強國，對于現場控制網絡技術、現場總線技術、智能網絡等技術的應用需求較大。所以，我國還需要進一步加強這一方面的研究，提升相關技術的研發水平和應用水平。

參考文獻：

[1]史雨鑫，張銣鈁.現場控制網絡技術計算機工程應用技術[J].計算機產品與流通，2020（02）：42.

[2]段英杰.計算機工程技術的應用與發展分析[J].信息與電腦（理論版），2019（15）：5-6.

[3]陳尚春.現場控制網絡技術[J].信息與電腦（理論版），2018（24）：11-12.