物联网控制体系之信息传输重要科技分析

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1、物联网控制体系之信息传输重要科技分析1绪论1.1本文研究背景及意义制造业是国家发展的巾坚力量，而控制系统是制造业中的支柱与核心。在现代制造生产中，以计算机为基础的自动控制、辅助管理以及将它们有机地集成起来的计算机集成控制已经成为现代企业拥有先进技术和实现现代生产的标志[1]?将计算机技术和网络技术与我国传统制造产业进行整合，是我国制造业实现现代化，走出国门，走向世界必经之路。在科技竞争日益严峻的今天，以计算机技术和网络技术为基础的控制系统在制造业中的地位就显得尤为重要了。现代的控制技术主要采用计算机或嵌入式芯片，通过程序对机械

2、设备进行自动控制的技术。随着信息技术、电子技术、控制技术、网络技术的发展使新一代控制系统的技术水平有了大幅度的提高，在促进了控制产业的蓬勃发展的同时，也促进了现代制造技术的迅猛发展[2]。在提出物联网控制系统系统之前，有必要回顾一下控制系统的发展历史，以便得出物联网控制系统将是下一代控制系统发展方向的结论。1.1.1控制系统发展的研究工业自动控制的发展经历了下面几个阶段：气动控制阶段、模拟控制阶段、集中控制阶段、分散控制阶段和现场总线控制阶段；控制系统也经历了相应演变：气动控制系统、组合式模拟控制系统、集中数字控制系统、分散控

3、制系统、现场总线控制系统和工业以太网控制系统[3]。下面分别对这些控制系统做简要的论述。(1)气动控制系统阶段在20世纪50年代之前，工业生产规模相对较小，测控设备是安装在生产设备之上的现场气动测控器件，功能比较简单，且需要操在现场进行实时控制。操只能通过现场反复巡检来监测整个生产过程，在现场人为调节被控对象的预设值，而且此类仪表信息无法自动传递给其他辅助的管理系统，因此整个系统比较封闭，不利于信息快速获取。(2)组合式模拟控制系统阶段在20世纪50年代初期，随着生产规模的不断扩大，对自动控制的需求日益增加，从而出现了现场仪表

4、和集中控制系统。生产设备上出现了气电动单元组合仪表，传输信号以模拟信号为主，仪表将釆集的信号送到集中控制系统进行监测，这就是所谓的组合式模拟控制系统。由于模拟信号传递困难大，且信号变化慢，抗干扰性差，因此很难满足厂商对高精度控制的需求。(3)集中式数字控制系统阶段从20世纪60年代到70年代，控制系统迎来了集中式数字控制阶段，此系统为计算机控制系统(puterControlSystem,CCS)的初级阶段。它的发展经历了直接数字控制(DirectDigitalControl,DDC)、集中型计算机控制和分层计算机控制三个阶段[

5、4]。直接数字控制技术主要是使用一台计算机代替一组模拟控制器，并通过A/D转换技术实时采集生产过程中的模拟信息，计算机对其进行运算后再运用D/A转换技术输送到执行器，从而使整个系统构成了一个闭环控制回路。由于当时计算机技术还不发达且计算机价格不菲，因此人们希望仪使用一台计算机就取代控制室中几乎所有的仪器表盘，从而实现过程监测、数据收集、处理、存储和报告等过程控制的全部功能，同时实现生产调度和管理的部分功能，这样的系统称为集中型计算机控制系统。由于其将几乎所有功能都集中在一起，就使得它优点也是其潜在致命问题，一旦计算机出现某些突

6、发故障，就会直接造成所有控制回路的瘫痪。集中型计算机控制系统的不足促使了计算机控制系统的出现。计算机控制系统实现了控制功能分散化，形成了过程现场控制与集中显示分离的分层控制系统。在此系统中，各控制回路的仪表调节器由计算机实现并相互独立，从而避免了某一回路出现故障并影响其他回路的工作的现象，整个系统可靠性得以提高。同时现场信号输送给上-级计算机系统，经过处理并将其显示为过程参数，并且计算机根据被控对象的数学模型进行优化处理，从而获得最优操作参数，并以最优工艺参数传送到下层计算机作为设定值。2物联网控制系统的研究与分析2.1引言网

7、络控制系统是随着控制技术、网络技术和计算机应用技术的迅速发展而形成的一种新兴的控制系统。它的出现不仪符合了现代科技的发展趋势，同时也反映了在以信息科学为支柱的现代科技领域中各种学科理论和应用的相互交叉、相互渗透及相互融合的发展趋势，因此控制界对网络控制系统倍加注重。控制论的奠基人诺伯特?维纳（NorbertanufacturingTechnology,2006,55(1):399-402[3]周洪，邓其军，孟红，熊勇.网络控制技术及应用[M].北京：中国电力出版社，2007：1-176[4]SPaul,ZFei.Distrib

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