工业控制系统给学生先进过程控制技术带来新的体验

　　随着计算机技术、通信技术和控制技术的发展，传统的控制领域正经历着一场前所未有的变革，开始向网络化方向发展。控制系统的结构从初的CCS（计算机集中控制系统），到第二代的DCS（分散控制系统），发展到现在流行的FCS（现场总线控制系统）[1]。对诸如图像、语音信号等大数据量、高速率传输的要求，又催生了当前在商业领域风靡的以太网与控制网络的结合。这股工业控制系统网络化浪潮又将诸如嵌入式技术、多标准工业控制网络互联、无线技术等多种当今流行技术融合进来，从而拓展了工业控制领域的发展空间，带来新的发展机遇。

　　目标

　　工业教学实验室的20多套实验装置使用了300多个Opto 22 I/O点。作为国家的大学之一，吸引了全国和国际上的大量学生，Utah大学在过程控制和数据采集领域面临着跟上快速发展的技术的挑战。Opto 22   提供的新的分布式控制和数据采集系统使学生和员工们能在于大多数教育机构和过程工业的设备上工作。

　　基于Opto 22  的研究领域包括：

　　非线性多变量过程控制

　　基础燃烧建模

　　在线过程优化

　　蒸馏问题多稳态方案

　　基础燃烧实验

　　生物反应器

　　反应动力学

　　利用简易的PC 网络和Opto 22  硬件的分布处理能力，化学燃料工程系使学生们能够在工厂中才有的设备上获得经验。一个领域的操作员界面能够监控所有实验室的工程项目。

　　结果

　　Opto 22  控制和数据采集系统建立在网络分布式控制结构上。在ARCNET 和局部以太网上，几个32位的处理器于多个操作员界面相连。智能的I/O 设备有很多高速的系统功能，包括瞬间时间的锁存、数据事件的计数和频繁测量、模拟工程设备转换及PID环路控制。通过在许多装置中分配处理，Opto 22系统保

　　持了良好的控制性能，独立于整个系统的大小和复杂度之外。在一些各种实验过程和其他的连续过程控制项目同时出现的情况下，这个优势是非常重要的。

　　网络可以使设备的任何地方都能使用任何数据。实验室指导和助理都对所有的数据有访问权限。假如有合理的安全权限，在任何地方都能监控和修改过程。"软件界面是非常棒的，不会被无经验的用户破坏。"部门经理Terry Ring博士说。

　　Klethley Metrabyte  和Iotech  数据采集设备以前都是在过程实验室使用的。Opto 22  设备增加了学院和研究办公室网络数据和用户界面的能力。"Ring  博士说。从教学和研究的角度考虑，建立更为的工业设备和过程控制问题的模型是非常有价值的。" 我们的学生能获得和他们要从事的职业相关的体验。"

　　系统是用Opto 22   开发的多任务的基于流程图的语言来编程完成的 。 OptoControl语言是 Opto 22  FactoryFloor 软件的一部分，这一软件包括通用的人机界面OptoDisplay和网络连接工具OptoServer，这个工具可以在局域网上的任何地方都能访问实时数据。

　　"我们的学生程序员在几天之内就能变得熟练了。他在几个星期之内就能变成使用Opto 22   软件的"， Ring  博士说，"可视的编程界面可以自动记录。另一个程序员很容易跟上前一个程序员的工作并做必要的修改。这个结构是非常棒的，并能自动检测块的兼容性。"

　　四层的精馏塔有40个I/O 点和七个常规回路，包括几个串级调节器。这个系统能从一个或者两个主调节器上操作。八个PCs通过实验室作为用户MMI组成网络。目前系的任务就是把每个实验装置和引导设备和Opto 22  集散控制系统（DCS ）相连接。

　　从目前趋势来看，工业以太网进入现场控制级毋庸置疑。但至少现在看来，它还难以完全取代现场总线，作为实时控制通信的单一标准。已有的现场总线仍将继续存在，有可能的是发展一种混合式控制系统。