探討互聯(lián)網(wǎng)的遠程機電控制系統與傳統機電控
1 傳統的機電控制模式
1.1 數字式控制數字化控制是一種對機電設備的直接控制模式，是強調計算機對生產(chǎn)的控制，系統組建的核心是計算機，此控制系統中首先對控制對象的情況進(jìn)行采樣，然后將其轉化為數字量以便計算機進(jìn)行分析，利用控制算法將控制指令利用數模轉換裝置變?yōu)槟M量，最后輸入執行機構完成對生產(chǎn)的控制，達到系統設計的工作目標。系統也可將信息顯示在終端或者打印出來(lái)。此類(lèi)控制系統的特點(diǎn)是結構簡(jiǎn)單、控制直接、方便維護、抗干擾性強、控制精確等。其主要的問(wèn)題是運行速度和內存容量限制，對于單機生產(chǎn)控制效果較好，不適應于復雜的動(dòng)態(tài)化控制的需求。
1.2 定值控制系統此系統也可作為監督控制，其將操作指導和數字控制系統相結合，形成一種較為高級的數字控制系統。定值控制與數字控制從根本上均是閉環(huán)控制模式。該系統生產(chǎn)過(guò)程中的閉環(huán)自動(dòng)調節限于模擬調節裝置或者利用計算機來(lái)完成。監督控制計算機對生產(chǎn)過(guò)程的工藝參數進(jìn)行檢測，并根據生產(chǎn)過(guò)程的模型計算出最佳的參數值，由模擬調節器或者數字計算機設定，使生產(chǎn)始終處在最佳工況下。同時(shí)還可通過(guò)在線(xiàn)分析修正現有的工況，實(shí)現最佳控制和自適應調整。但是其控制仍然屬于集中模式，如果出現多條控制回路時(shí)極易出現風(fēng)險集中的問(wèn)題，將會(huì )大大降低系統的可靠性，這也是其被分散控制模式取代的原因。
1.3 分散控制系統此種系統實(shí)際上就是分布式控制系統， 目前的分布式控制系統主要有環(huán)形、總線(xiàn)形、多級式等。如典型的多級式控制系統，多級控制由分散過(guò)程控制、監督控制、生產(chǎn)管理控制等多個(gè)環(huán)節構成。
分布式控制系統的本質(zhì)就是利用計算機對生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行集中監控、操作、管理、分散控制的網(wǎng)絡(luò )化控制技術(shù)。其主要由計算機技術(shù)、信號采集處理、測量控制、通信網(wǎng)絡(luò )、人機交互技術(shù)等共同組成一個(gè)完整的多級化控制系統。其具有較強的通用性、靈活性、控制完整、數據處理快捷、操控簡(jiǎn)單靈活等優(yōu)勢，形成了一種統一的規范化組建模式，可以適應生產(chǎn)過(guò)程中的復雜需求，是自動(dòng)化控制技術(shù)發(fā)展與融合的成果。
1.4 現場(chǎng)總線(xiàn)系統現場(chǎng)總線(xiàn)系統的核心技術(shù)就是總線(xiàn)技術(shù)，此技術(shù)是在20世紀末形成并趨于成熟的一種工控技術(shù)，借助網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)的發(fā)展，該系統將網(wǎng)絡(luò )與管理的觀(guān)念引入到工控領(lǐng)域。其從本質(zhì)上而言是一種數字通信協(xié)議，是智能連接現場(chǎng)設備與控制系統的數字化、分散式、雙向傳輸、多點(diǎn)分支的通信網(wǎng)絡(luò )。更是一種控制技術(shù)、自動(dòng)儀表、計算機網(wǎng)絡(luò )的結合體，具有現場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò )、設備互聯(lián)、相互操作性、分散功能模塊、開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò )模式等優(yōu)點(diǎn)。這些特點(diǎn)使其成為了新一代的自動(dòng)化工業(yè)控制系統的代表模式。
2 基于互聯(lián)網(wǎng)的遠程機電控制系統
隨著(zhù)傳統機電控制系統的發(fā)展，其缺陷也不斷暴露�；ゲ僮餍阅艿奶岣叱蔀榱丝偩�(xiàn)控制系統的發(fā)展屏障。因為不同的總線(xiàn)標準所針對的設備與技術(shù)具有局限性，因此要完全實(shí)現互操作十分困難。同時(shí)實(shí)現真正的分散性也是總線(xiàn)的局限性之一，不能真正實(shí)現完全分散控制。在此技術(shù)限制下基于互聯(lián)網(wǎng)的遠程控制系統就應運而生。
2.1 基于互聯(lián)網(wǎng)的控制系統組成
(1)遠程控制系統。此系統的任務(wù)就是實(shí)現用戶(hù)與現場(chǎng)設備的人機交互。其功能包括：顯示設備的狀態(tài)、輸入控制指令、對參數和狀態(tài)數據進(jìn)行處理等。目前專(zhuān)業(yè)的工業(yè)控制計算機技術(shù)已經(jīng)較為成熟，同時(shí)利用網(wǎng)絡(luò )技術(shù)讓計算機遠離生產(chǎn)現場(chǎng)，所以基于互聯(lián)網(wǎng)的控制系統的控制終端主要由計算機構成。
(2)遠程數據傳輸系統。數據的傳輸是實(shí)現遠程控制的重要技術(shù)，控制系統的數據傳輸系統是控制信息傳遞的重要通道，其負責對各種控制數據進(jìn)行傳輸， 目的是將現場(chǎng)設備的狀態(tài)及時(shí)傳遞到監控終端，讓操作人員了解設備狀態(tài)，并將控制指令輸入生產(chǎn)設備，完成控制�；诨ヂ�(lián)網(wǎng)的遠程控制系統中的數據傳輸系統就是通常意義上的互聯(lián)網(wǎng)。
(3)現場(chǎng)設備與執行系統�，F場(chǎng)設備監控與執行系統是控制現場(chǎng)設備的重要系統，主要作用是由執行控制終端發(fā)出各種指令完成對系統的調控。同時(shí)也可采集設備的狀態(tài)信息進(jìn)行簡(jiǎn)單的數據處理，形成數據信息傳遞給中央控制系統�，F場(chǎng)監控系統的本質(zhì)是基礎計算機、現場(chǎng)控制、管理分析、數據處理的綜合性機電控制系統，其主要特點(diǎn)是在數據輸入與輸出的環(huán)節上采用互聯(lián)網(wǎng)完成通信。
2.2 互聯(lián)網(wǎng)遠程控制系統的控制方式
從系統的組成和功能實(shí)現上來(lái)看，所有的遠程機電控制系統都可以劃分為3大組成模塊，但是其控制方式卻存在差異，具體控制方式如下：
(1)保持模式控制。隨著(zhù)設備本身的自動(dòng)化水平不斷提高，設備自身已經(jīng)具備一定的自控能力，對突發(fā)事件的應對能力和系統魯棒性能較強，此時(shí)遠程控制僅僅負責對手控端發(fā)出控制命令，而設備自主調控完成指令，遠程控制系統只對設備進(jìn)行監控，在必要時(shí)才對設備進(jìn)行調整。這就要求設備不斷地向控制終端發(fā)出運行狀態(tài)信息，控制端則使之保持對設備的監控狀態(tài)。這樣控制端與設備之間必須維持暢通的數據通訊連接，信息的傳遞允許一定的滯后，滯后的時(shí)間是指令時(shí)間、發(fā)送時(shí)間、反饋數據時(shí)間、系統初始化時(shí)間的總和。因為現場(chǎng)設備具有較強的智能化功能，可以處理來(lái)自現場(chǎng)的意外情況，防止事故的發(fā)展。在事故出現的時(shí)候可以及時(shí)的處置，或者暫停任務(wù)實(shí)施，等待控制終端的下一步指令。此種模式可以實(shí)現遠程無(wú)人控制生產(chǎn)，或者危險環(huán)境的遠程控制。
(2)完成模式控制�？刂平K端只是向受控設備發(fā)出控制指令，而設備自主對此指令進(jìn)行執行，控制終端不對設備具體的實(shí)現過(guò)程加以控制，設備完成任務(wù)后便會(huì )形成信息向控制系統報告。設備的操挖完全由本地裝置完成，設備在本地操控人員監督下完成工作。
(3)完全控制模式。此種模式中設備的本地控制系統僅僅是設備執行機構，全部的操控都是由控制終端完成。這種方式設備的控制和執行系統是相互分離的，且在受控端對信號的反應速度要求很高，需要及時(shí)完成指令的執行，控制終端也可對現場(chǎng)的情況作出實(shí)時(shí)化反應，此時(shí)對通信線(xiàn)路的要求也就較高，該控制方式主要用于特殊行業(yè)。
(4)交互式控制。此種控制是本地操控人員和控制終端協(xié)同工作來(lái)完成機電系統控制的，在控制終端的指令下完成工作，由本地操控人員對設備進(jìn)行控制與維護。在任務(wù)執行的過(guò)程中，系統可以及時(shí)地建立連接，進(jìn)行設備與人員之問(wèn)的信息交互，設備的狀態(tài)信息可完成實(shí)時(shí)化采集。
3 傳統控制技術(shù)在互聯(lián)網(wǎng)遠程控制系統中的作用
基于互聯(lián)網(wǎng)絡(luò )的遠程控制技術(shù)與傳統的控制系統相比就是在通信系統中引入了互聯(lián)網(wǎng)作為傳輸的媒介。從具體的分析來(lái)看，基于互聯(lián)網(wǎng)構成的遠程控制系統如果忽視其互聯(lián)網(wǎng)絡(luò )這一通信模塊，其遠程控制與設備控制系統與以往的傳統遠程控制系統差別不大，可以說(shuō)，傳統的機電控制系統是遠程受控系統和控制系統。要構成一個(gè)基于互聯(lián)網(wǎng)的遠程機電控制系統，關(guān)鍵就是將現場(chǎng)機電控制系統與互聯(lián)網(wǎng)結合起來(lái)，使之通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)與控制終端進(jìn)行信息交互，這就可以避免以往利用總線(xiàn)控制所遇到的數據傳輸協(xié)議不容易統一的困難。在傳統的機電控制系統發(fā)展中控制系統出現了結構性的改變，形成了新的網(wǎng)絡(luò )集成是分布控制系統。采用全數字通信，具備了開(kāi)放式、分布式、容易操控等等優(yōu)勢，形成了從測控設備到控制計算機的全數字化通信網(wǎng)絡(luò )， 已經(jīng)具備了與數字網(wǎng)絡(luò )連接并形成完整系統的基礎。因此可以說(shuō)，傳統的遠程控制系統是互聯(lián)網(wǎng)遠程控制系統的基礎。而且一些傳統的機電控制理論除了應用在現場(chǎng)機電控制系統外，也在解決數據網(wǎng)絡(luò )傳輸中產(chǎn)生的延時(shí)、失真等問(wèn)題上作出了應有的貢獻。
4 結語(yǔ)
通過(guò)對傳統遠程控制系統的分析，本文提出了基于互聯(lián)網(wǎng)的遠程機電控制系統的組成和功能實(shí)現。其控制方式從本質(zhì)上是利用互聯(lián)網(wǎng)為媒介實(shí)現終端控制系統與受控系統的互聯(lián)，從而提高系統的數據傳輸與拓展能力，為遠程機電控制系統提供新的發(fā)展方向。
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