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工业以太网

工业以太网

工业以太网是基于IEEE 802.3(Ethernet)的强大的区域和单元网络。利用工业以太网,SIMATIC NET 提供了一个无缝集成到新的多媒体世界的途径。企业内部互联网(Intranet),外部互联网(Extranet),以及国际互联网(Internet) 提供的广泛应用不但已经进入今天的办公室领域,而且还可以应用于生产和过程自动化。继10M波特率以太网成功运行之后,具有交换功能,全双工和自适应的100M波特率快速以太网(Fast Ethernet,符合IEEE 802.3u的标准)也已成功运行多年。采用何种性能的以太网取决于用户的需要。通用的兼容性允

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[{"ID":"81","Title":"工业以太网","UserID":"0","UserName":"","Author":"马迎弟","CompanyID":"0","CompanyName":"","HitNumber":"81","Detail":"

工业以太网是基于<\/SPAN>IEEE 802.3<\/A> (Ethernet)的强大的区域和单元网络。利用工业以太网,SIMATIC NET 提供了一个无缝集成到新的多媒体世界的途径。 <\/SPAN>企业内部互联网<\/A>(Intranet),外部互联网(Extranet),以及国际互联网(Internet) 提供的广泛应用不但已经进入今天的办公室领域,而且还可以应用于生产和<\/SPAN>过程自动化<\/A>。继10M<\/SPAN>波特率<\/A>以太网成功运行之后,具有交换功能,全双工和自适应的100M波特率快速以太网(Fast Ethernet,符合<\/SPAN>IEEE 802.3u<\/A> 的标准)也已成功运行多年。采用何种性能的以太网取决于用户的需要。通用的兼容性允许用户无缝升级到新技术。<\/SPAN><\/P>$detailsplit$

1<\/STRONG>基本定义编辑<\/H2>

不稳定因素<\/STRONG><\/P>

今天的控制系统和工厂自动化系统,以太网的应用几乎已经和PLC一样普及。但现场工程师们对以太网的了解,大多来自他们对传统商业以太网的认识。很多控制系统工程的实施甚至是直接让IT部门的技术人员来实施。但是,IT工程师们对于以太网的了解,往往局限于办公自动化<\/A>商业以太网的实施经验,可能导致工业以太网在工业控制系统<\/A>中实施的简单化和商业化,不能真正理解工业以太网在工业现场的意义,也无法真正利用工业以太网内在的特殊功能,常常造成工业以太网现场实施的不彻底,给整个控制系统留下不稳定因素。<\/P>

需考虑因素<\/STRONG><\/P>

那么选择正确的工业以太网要考虑哪些因素?简单的来说,要从以太网通讯协议、电源、通信速率、工业环境认证考虑、安装方式、外壳对散热的影响、简单通信功能和通信管理功能、电口或光口的考虑。这些都是基本需要了解的产品选择因素。如果对工业以太网的网络管理有更高要求,则需要考虑所选择产品的功能如:信号强弱、端口<\/A>设置<\/A>、出错报警、串口使用、主干(TrunkingTM)冗余、环网冗余<\/A>、服务质量<\/A>(QoS)、虚拟局域网<\/A>(VLAN)、简单网络管理协议<\/A>(SNMP)、端口镜像<\/A>等等其他工业以太网管理交换机中可以提供的功能。不同的控制系统<\/A>对网络的管理功能要求不同,自然对管理型交换机<\/A>的使用也有不同要求。控制工程师们应该根据其系统的设计要求,挑选适合自己系统的工业以太网产品。<\/P>

由于工业环境<\/A>对工业控制网络可靠性能的超高要求,工业以太网的冗余功能应运而生。从快速生成树冗余(RSTP)、环网冗余<\/A>(RapidRingTM)到主干冗余(TrunkingTM),都有各自不同的优势和特点,控制工程师们可以根据自己的要求进行选择。为了更好地帮助大家了解和学习工业以太网冗余技术<\/A>的特点,让我们首先回顾以下以太网设备的发展过程。<\/P>

2<\/STRONG>网络构成<\/H2>

----一个典型的工业以太网络环境,有以下三类网络器件:<\/P>

网络<\/STRONG><\/A>部件<\/STRONG><\/P>

连接<\/STRONG><\/A>部件<\/STRONG><\/P>

FC 快速连接插座<\/P>

ELS(工业以太网电气交换机)<\/P>

ESM(工业以太网<\/A>电气交换机)<\/P>

SM(工业以太网光纤<\/A>交换机<\/A>)<\/P>

MC TP11(工业以太网光纤电气转换模块)<\/P>

通信介质<\/STRONG><\/P>

普通双绞线,工业屏蔽双绞线和光纤<\/P>

SIMATIC PLC控制器上的工业以太网通讯处理器<\/A>。用于将SIMATIC PLC连接到工业以太网。<\/P>

PG/PC 上的工业以太网通讯处理器。用于将PG/PC连接到工业以太网。<\/P>

3<\/STRONG>相关协议编辑<\/H2>

总体概述<\/H3>

当以太网用于信息技术时,应用层包括HT-TP、FTP、SNMP等常用协议,但当它用于工业控制时,体现在应用层的是实时通信、用于系统组态的对象以及工程模型的应用协议,至21世纪,还没有统一的应用层协议,但受到广泛支持并已经开发出相应产品的有4种主要协议:HSE<\/STRONG>、Modbus TCP/IP<\/STRONG>、ProfINet<\/STRONG>、Ethernet/IP<\/STRONG>。<\/P>

HSE<\/H3>

基金会现场总线<\/A>FF于2000年发布Ethernet规范,称HSE(High Speed Ethernet)。HSE是以太网协议IEEE802.3,TCP/IP协议族与FFIll的结合体。FF现场总线基金会明确将HSE定位于实现控制网 络与Internet的集成。<\/P>

HSE技术的一个核心部分就是链接设备,它是HSE体系结构将Hl(31.25kb/s)设备连接 100Mb/s的HSE主干网的关键组成部分,同时也具有网桥和网关的功能。网桥功能能够用于连接多个H1总线网段,使同H1网段上的H1设备之间能够进 行对等通信而无需主机系统的干涉;<\/P>

网关功能允许将HSE网络连接到其他的工厂控制网络和信息网络,HSE链接设备不需要为H1子系统作报文解释,而是将来自H1总线网段的报文数据集合起来并且将Hl地址转化为IP地址。<\/P>

Modbus<\/H3>

Modbus TCP/IP<\/STRONG><\/P>

该协议由施耐德公司推出,以一种非常简单的方式将Modbus帧嵌入到TCP帧中,使Modbus与以太网和TCP/IP结合,成为Modbus TCP/IP。这是一种面向连接的方式,每一个呼叫都要求一个应答,这种呼叫/应答的机制与Modbus的主/从机制相互配合,使交换式以太网具有很高的 确定性,利用TCP/IP协议,通过网页的形式可以使用户界面更加友好。<\/P>

利用网络浏览器便查看企业网内部设备运行情况。施耐德公司已经为Mod-bus注册了502端口,这样就可以将实时数据嵌人到网页中,通过在设备中嵌入Web服务器,就可以将Web浏览器作为设备的操作终端<\/A>。<\/P>

ProflNet<\/H3>

针对工业应用需求,德国西门子于2001年发布了该协议,它是将原有的Profibus与互联网技术结合,形成了ProfiNet的网络方案,主要包括:<\/P>

基于组件对象模型(COM)的分布式自动化系统;<\/P>

规定了ProfiNet现场总线和标准以太网之间的开放、透明通信;<\/P>

提供了一个独立于制造商,包括设备层和系统层的系统模型。<\/P>

ProfiNet采用标准TCP/IP十以太网作为连接介质,采用标准TCP/IP协议加上应用层的RPC/DCOM来完成节点间的通信和网络寻址。它可以同时挂接传统Profibus系统和新型的智能现场设备。<\/P>

现有的Profibus网段可以通过一个代理设备(proxy)连接到ProfiNet网络当中,使整Profibus设备和协议能够原封不动地在 Pet中使用。传统的Profibus设备可通过代理proxy与ProFiNET上面的COM对象进行通信,并通过OLE自动化接口实现COM对象间的 调用。<\/P>

Ethernet<\/H3>

Ethernet/IP<\/STRONG><\/P>

Ethernet/IP是适合工业环境应用的协议体系。它是由ODVA(Open Devicenet Vendors Asso-cation)和Control Net International两大工业组织推出的新成员与Device Net和Control Net一样,它们都是基于CIP(Controland Information Proto-Col)协议的网络。它是一种是面向对象的协议,能够保证网络上隐式(控制)的实时I/O信息和显式信息(包括用于组态、参数设置、诊断等) 的有效传输。<\/P>

Ethernet/IP采用和Devicenet以及ControlNet相同的应用层协议CIP。因此,它们使用相同的 对象库和一致的行业规范,具有较好的一致性。Ethernet/IP采用标准的Ethernet和TCP/IP技术传送CIP通信包,这样通用且开放的应 用层协议CIP加上已经被广泛使用的Ethernet和TCP/IP协议,就构成Ethernet/IP协议的体系结构。<\/P>

4<\/STRONG>网络优势编辑<\/H2>

工业以太网是应用于工业控制领域的以太网技术<\/A>,在技术上与商用以太网(即IEEE 802.3标准)兼容,但是实际产品和应用却又完全不同。这主要表现普通商用以太网的产品设计时,在材质的选用、产品的强度、适用性以及实时性、可互操作性<\/A>、可靠性<\/A>、抗干扰性、本质安全性等方面不能满足工业现场的需要。故在工业现场控制应用的是与商用以太网不同的工业以太网。然而工业以太网的优势在哪里呢?<\/P>

一、应用广泛<\/STRONG><\/P>

以太网是应用广泛的计算机网络技术<\/A>,几乎所有的编程语言<\/A>如Visual C++、Java、VisualBasic等都支持以太网的应用开发。<\/P>

二、通信速率高<\/STRONG><\/P>

10、100 Mb/s的快速以太网已开始广泛应用,1Gb/s以太网技术<\/A>也逐渐成熟,而传统的现场总线<\/A>高速率只有12Mb/s(如西门子Profibus-DP)。显然,以太网的速率要比传统现场总线<\/A>要快的多,完全可以满足工业控制网络不断增长的带宽<\/A>要求。<\/P>

三、资源共享能力强<\/STRONG><\/P>

随着Internet/ Intranet的发展,以太网已渗透到各个角落,网络上的用户已解除了资源地理位置上的束缚,在联入互联网的任何一台计算机上就能浏览工业控制现场的数据,实现“控管一体化”,这是其他任何一种现场总线<\/A>都无法比拟的。<\/P>

四、可持续发展潜力大<\/STRONG><\/P>

以太网的引入将为控制系统的后续发展提供可能性,用户在技术升级方面无需独自的研究投入,对于这一点,任何现有的现场总线<\/A>技术都是无法比拟的。同时,机器人技术、智能技术的发展都要求通信网络具有更高的带宽<\/A>和性能,通信协议有更高的灵活性,这些要求以太网都能很好地满足。<\/P>

5<\/STRONG>重要性能编辑<\/H2>

为了应用于严酷的工业环境,确保工业应用的安全可靠,SIMATIC NET 为以太网技术<\/A>补充了不少重要的性能:<\/P>

工业以太网技术<\/A>上与IEEE802.3/802.3u<\/A>兼容,使用ISO和TCP/IP 通讯协议<\/P>

10/100M 自适应传输速率<\/P>

冗余24VDC 供电<\/P>

简单的机柜导轨安装<\/P>

方便的构成星型、线型和环型拓扑结构<\/A><\/P>

高速冗余的安全网络<\/A>,大网络重构时间为0.3 秒<\/P>

用于严酷环境的网络元件,通过EMC 测试<\/P>

通过带有RJ45 技术、工业级的Sub-D 连接技术和安装专用屏蔽电缆<\/A>的Fast Connect连接技术,确保现场电缆安装工作的快速进行<\/P>

简单的信号装置不断地监视网络元件<\/P>

符合SNMP(简单的网络管理协议<\/A>)<\/P>

可使用基于web 的网络管理<\/P>

使用VB/VC 或组态软件<\/A>即可监控管理网络<\/P>

6<\/STRONG>技术特点编辑<\/H2>

工业以太网技术具有价格低廉、稳定可靠、通信速率高、软硬件产品丰富、应用广泛以及支持技术成熟等优点,已成为受欢迎的通信网络之一。<\/STRONG>近些年来,随着网络技术的发展,以太网进入了控制领域,形成了新型的以太网控制网络技术。这主要是由于工业自动化系统向分布化、智能化控制方面发展,开放的、透明的通讯协议是必然的要求。以太网技术引入工业控制领域,其技术优势非常明显:[1]<\/SUP> <\/A><\/P>

(一)Ethernet是全开放、全数字化的网络,遵照网络协议不同厂商的设备可以很容易实现互联。<\/P>

(二)以太网能实现工业控制网络与企业信息网络的无缝连接,形成企业级管控一体化的全开放网络。<\/P>

(三)软硬件成本低廉,由于以太网技术已经非常成熟,支持以太网的软硬件受到厂商的高度重视和广泛支持,有多种软件开发环境和硬件设备供用户选择。<\/P>

(四)通信速率高,随着企业信息系统规模的扩大和复杂程度的提高,对信息量的需求也越来越大,有时甚至需要音频、视频数据的传输,当前以太网的通信速率为10M、100M的快速以太网开始广泛应用,千兆以太网技术也逐渐成熟,10G以太网也正在研究,其速率比现场总线快很多。<\/P>

(五)可持续发展潜力大,在这信息瞬息万变的时代,企业的生存与发展将很大程度上依赖于一个快速而有效的通信管理网络,信息技术与通信技术的发展将更加迅速,也更加成熟,由此保证了以太网技术不断地持续向前发展。<\/P>

 <\/P>

7<\/STRONG>网络应用<\/H2>

通讯标准<\/H3>

PROFInet可以提供办公室和自动化领域开放的、一致的连接。PROFInet方案覆盖了分散自动化系统的所有运行阶段,它主要包含以下方面:⑴高度分散自动化系统的开放对象模型(结构模型);⑵基于Ethernet的开放的、面向对象的运行期通信方案(功能单元间的通信关系);⑶独立于制造商的工程设计方案(应用开发)。PROFInet方案可以用一条等式简单而明了地描述:PROFInet=Profibus+具有PROFIBUS和IT标准Ethernet的开放的、一致的通信。<\/P>

1.1 PROFInet设备的软件结构<\/P>

PROFInet设备的软件覆盖了现场设备的整个运行期通信,基于模块化设计的软件包含若干通信层,每层都与系统环境一致。PROFInet软件主要包括一个RPC(Remote Procedure Call)层,一个DCOM(Distributed Component Object Model)层和一个专门为PROFInet对象定义的层。PROFInet对象可以是ACCO(Active Connection Control Object)设备、RT auto(Runtime Automation)设备、物理设备或逻辑设备。软件中定义的实时数据通道提供PROFInet对象与以太网间的实时通信服务。PROFInet通过系统接口连接到操作系统<\/A>(如WinCE),通过应用接口连接到控制器(如PLC)。<\/P>

<\/A> <\/P>

PROFInet的运行期软件位于一个目录固定的结构中,可以分为核心目录和系统应用目录。若通信开始而核心目录中的文件未改变,则系统应用目录中的部分文件必须重建。所有的系统应用都是指向系统接口和应用接口,实现PROFInet设备的各项功能。PROFInet设备的软件结构可以用图1描述如下:<\/P>

PROFInet设备的软件结构决定了PROFInet设备可以从企业管理层到现场层直接、透明地访问,并且提供对TCP/IP协议的支持。PROFInet技术使企业用户能够方便地对现有的系统进行扩展和集成,是一种优化的工业以太网通信标准。<\/P>

1.2 PROFInet在现场设备上的移植<\/P>

作为一种开放的资源,PROFInet软件通过移植到设备上的TCP/IP协议栈来完成在其他设备制造商的产品中快速而简单地实现。具体过程为:首先将开放资源的RPC接口连接到TCP/IP协议栈和设备操作系统<\/A>中的系统集成;然后再将PROFInet协议栈的DCOM(Discrete Component Object Module)机制集成到设备的操作系统中;后实现物理设备和逻辑设备对象、运行期对象和活动控制连接对象的设备专用的DCOM应用。为单个部件组装PROFInet设备时还必须用XML创建相应的描述。<\/P>

一个PROFInet设备的XML文件中应包括下列数据:<\/P>

⑴PROFInet设备的名称和ID号;<\/P>

⑵PROFInet设备的IP地址,诊断数据的访问方式和设备连接方式;<\/P>

⑶PROFInet设备的硬件分配,设备接口以及为各接口定义的变量、数据类型与格式;<\/P>

⑷PROFInet设备在整个工程中的保存地址。<\/P>

<\/A> <\/P>

PROFInet设备将它的所有功能封装到其软件中,并提供变量接口与其它的PROFInet设备相连。变量接口的每个变量都代表一个确定的子功能,包括运行、输入/输出使能、复位、结束、停机、启动和错误。一个PROFInet设备中封装<\/A>的可以是一个控制器、一个执行器甚至是一个控制网络。图2所示的PROFInet设备中封装<\/A>了一个Profibus-DP控制网络。<\/P>

PROFInet设备之间通过DCOM模块进行通信。在PROFInet设备连接编辑器的图形界面中可以方便地实现各PROFInet设备间的连接。一个具有冲洗、灌装、封口和包装4个环节的饮料生产厂家的生产流程可以用4个PROFInet设备串连连接实现(见图3)。<\/P>

<\/A> <\/P>

所有设备的接口都在PROFInet中做了一致的定义,因此都能够灵活地组合和重新使用,用户不必考虑各设备的内部运行机制。此外,PROFInet还集成了故障安全通信标准行规PROFIsafe,满足对人员、设备和环境的全面安全的需求,可用于故障安全应用。<\/P>

通信功能<\/H3>

PROFInet设备通信功能的实现是基于传统的Ethernet通信机制(如TCP或UDP),同时又采用RPC和DCOM机制进行加强。DCOM可视为用于基于RPC分布式应用的COM技术的扩展,可以采用优化的实时通信机制应用于对实时性要求苛刻的应用领域。在运行期间,PROFInet设备以DCOM对象的形式映像,通过对象协议机制确保了DCOM对象的通信。COM对象作为PDU以DCOM协议定义的形式出现在通信总线上。通过DCOM布线协议DCOM定义了对象的标识和具有有关接口和参数的方法,这样就可以在通信总线上进行标准化的DCOM信息包的传输。对于更高层次上的通信,PROFInet可以采用集成OPC(OLE for Process Control)接口技术的方式。<\/P>

2.1 PROFInet的基本通信方式<\/P>

PROFInet根据不同的应用场合定义了三种不同的通信方式:使用TCP/IP的标准通信;实时RT(Real-time)通信和同步实时IRT通信。PROFInet设备能够根据通信要求选择合适的通信方式。<\/P>

PROFInet使用以太网和TCP/IP协议作为通信基础,在任何场合下都提供对TCP/IP通信的支持。由于绝大多数工厂自动化应用场合对实时响应时间要求较高,为了能够满足自动化中的实时要求,PROFInet中规定了基于以太网层2的优化实时通信通道,该方案极大地减少了通信栈上占用的时间,提高了自动化数据刷新方面的性能。PROFInet不仅小化了可编程控制器<\/A>中的通信栈,而且对网络中传输数据也进行了优化。采用PROFInet通信标准,系统对实时应用的响应时间可以缩短到5~10ms。PROFInet同时还支持高性能同步运动控制应用,在该应用场合PROFInet提供对100个节点响应时间低于1ms的同步实时(IRT)通信,该功能是由层2上内嵌的同步实时交换芯片ERTEC提供的。PROFInet的通信循环如图4所示。<\/P>

<\/A> <\/P>

在PROFInet设备的一个通信循环周期内,既包括IRT实时通信,又包括TCP/IP标准通信。PROFInet通信技术在很多应用场合都能体现出其极大的优越性。工程实践表明,在同步运动控制场合采用PROFInet提供的IRT通信,系统性能将比采用现场总线<\/A>方案提升近100倍。<\/P>

2.2 PROFInet与OPC的集成<\/P>

由于PROFInet与OPC均采用了DCOM通讯机制,因此PROFInet通讯技术可以很容易地与OPC接口技术集成,以实现数据在更高通信层次上的交换。OPC接口设备在工控领域的应用十分广泛,OPC接口技术定义了OPC DA(Data Access)与OPC DX(Data Exchange)两个通信标准,分别应用于传输实时数据和实现异类控制网络间数据的交换。在PROFInet中集成OPC DX接口可以实现一个开放的连接至其他系统,集成机制如下:<\/P>

⑴ 基于PROFInet的实时通信机制,每个PROFInet节点可以作为一个OPC服务器被寻址;<\/P>

⑵ 每个OPC服务器可以通过标准接口而作为一个PROFInet节点被操作。PROFInet的功能性远比OPC优越,PROFInet技术与OPC接口技术的集成不仅可以实现自动化领域对实时通信的要求,还可以实现系统之间在更高层次上的交互。<\/P>

自动化领域<\/H3>

PROFInet是一种优越的通信技术,并已成功地应用于分布式智能控制。PROFInet为分布式自动化系统结构的实现开辟了新的前景,可以实现全厂工程彻底模块化,包括机械部件、电气/电子部件和应用软件。PROFInet支持各种形式的网络结构,使接线费用小化,并保证高度的可用性。此外,特别设计的工业电缆和耐用的连接器满足EMC和温度要求并形成标准,保证了不同制造设备之间的兼容性。<\/P>

PROFInet不仅可以应用于分布式智能控制,而且还逐渐进入到过程自动化领域。在过程自动化领域,PROFInet针对工业以太网总线供电以及以太网本质在安全领域应用的问题正在形成标准或解决方案,采用PROFInet集成的Profibus现场总线<\/A>可以为过程自动化工业提供优越的解决方案(如图5所示):<\/P>

<\/A> <\/P>

采用PROFInet通讯技术,不仅可以集成Profibus现场设备,还可以通过代理服务器(Proxy)实现其它种类的现场总线<\/A>网络的集成。采用这种统一的面对未来的设计概念,工厂内各部件都可以作为独立模块预先组装测试,然后在整个系统中轻松组装或在其他项目中重复使用。譬如对于一个汽车生产企业而言,PROFInet支持的实时解决方案完全可以满足车体车间、喷漆车间和组装部门等对响应时间的要求,在机械工程及发动机和变速箱生产环节中的车床同步等方面则可使用PROFInet的同步实时功能。<\/P>

 <\/STRONG><\/P>

结束语<\/H3>

PROFInet可以保证对现有系统投资的高度保护,并使工厂拥有创新标准的优越性。鉴于PROFInet通讯技术的优越性,已经有部分生产厂家(如西门子,施奈德)。<\/P>

8<\/STRONG>系统组成<\/H2>

系统分类<\/H3>

选择正确的工业以太网要考虑哪些因素?简单的来说,要从工业以太网通讯协议、电源、通信速率、工业环境认证考虑、安装方式、外壳对散热的影响、简单通信功能和通信管理功能、电口或光口的考虑。信号强弱、端口设置、出错报警、串口使用、主干(TrunkingTM)冗余、环网冗余、服务质量(QoS)、虚拟局域网<\/A>(VLAN)、简单网络管理协议<\/A>(SNMP)、端口镜像<\/A>等等其他工业以太网管理交换机<\/A>中可以提供的功能。<\/P>

从快速生成树冗余(RSTP)、环网冗余(RapidRingTM)到主干冗(TrunkingTM),<\/P>

工业以太网设备包括以下几个重要部分。<\/P>

工业以太网集线器<\/P>

工业以太网非管理型交换机<\/P>

工业以太网管理型交换机<\/P>

工业以太网管理型冗余交换机<\/P>

的管理型冗余<\/A>交换机提供了一些特殊的功能,特别是针对有稳定性、安全性方面严格要求的冗余系统<\/A>进行了设计上的优化。构建冗余<\/A>网络的主要方式主要有以下几种,STP、RSTP;环网冗余<\/A>RapidRingTM以及Trunking。<\/P>

1工业以太网 STP及RSTP<\/P>

STP(Spanning Tree Protocol,生成树算法,IEEE 802.1D),是一个链路层协议,提供路径冗余和阻止网络循环发生。它强令备用数据路径为阻塞(blocked)状态。如果一条路径有故障<\/A>,该拓扑结构<\/A>能借助激活备用路径重新配置及链路重构。网络中断恢复时间为30-60s之间。RSTP(快速生成树算法,IEEE 802.1w)作为STP的升级,将网络中断恢复时间,缩短到1-2s。生成树<\/A>算法网络结构灵活,但也存在恢复速度慢的缺点。<\/P>

2 工业以太网环网冗余<\/P>

为了能满足工控网络实时性强的特点,RapidRing孕育而生。这是在工业以太网网络中使用环网提供高速冗余<\/A>的一种技术。这个技术可以使网络在中断后300ms之内自行恢复。并可以通过工业以太网交换机<\/A>的出错继电连接、状态显示灯和SNMP设置等方法来提醒用户出现的断网现象。这些都可以帮助诊断环网什么地方出现断开。<\/P>

RapidRingTM也支持两个连接在一起的环网,使网络拓朴更为灵活多样。两个环通过双通道<\/A>连接,这些连接可以是冗余的,避免单个线缆出错带来的问题。<\/P>

3 工业以太网主干冗余<\/P>

将不同交换机<\/A>的多个端口设置为Trunking主干端口,并建立连接,则这些工业以太网交换机<\/A>之间可以形成一个高速的骨干链接。不但成倍的提高了骨干链接的网络带宽,增强了网络吞吐量<\/A>,而且还还提供了另外一个功能,即冗余<\/A>功能。如果网络中的骨干链接产生断线等问题,那么网络中的数据会通过剩下的链接进行传递,保证网络的通讯正常。Trunking主干网络采用总线<\/A>型和星型网络结构,理论通讯距离可以无限延长。该技术由于采用了硬件侦测及数据平衡的方法,所以使网络中断恢复时间达到了新的高度,一般恢复时间在10ms以下。<\/P>

具体设备<\/H3>

集线器<\/STRONG><\/P>

相信绝大多数人都熟悉集线器。很多人使用这种简易设备去连接各种基于以太网的设备,如个人计算机,可编程控制器<\/A>等。集线器接收到来自某一端口的消息,再将消息广播到其它所有的端口。对来自任一端口的每一条消息,集线器都会把它传递到其它的各个端口。在消息传递方面,集线器是低速低效的,可能会出现消息冲突。然而,集线器的使用非常简单-实际上可以即插即用。集线器没有任何华而不实的功能,也没有冗余功能。<\/P>

交换机<\/STRONG><\/P>

管理型<\/STRONG><\/P>

以太网连接设备发展的下一代产品是管理型交换机。相对集线器和非管理型交换机,管理型交换机拥有更多更复杂的功能,价格也高出许多-通常是一台非管理型交换机的3~4倍。管理型交换机提供了更多的功能,通常可以通过基于网络的接口实现完全配置。它可以自动与网络设备交互,用户也可以手动配置每个端口的网速和流量控制<\/A>。一些老设备可能无法使用自动交互功能,因此手动配置功能是必不可缺的。<\/P>

绝大多数管理型交换机通常也提供一些功能,如用于远程监视和配置的SNMP(简单网络管理协议),用于诊断的端口映射,用于网络设备成组的VLAN(虚拟局域网),用于确保优先级消息通过的优先级排列功能等。利用管理型交换机,可以组建冗余网络。使用环形拓扑结构,管理型交换机可以组成环形网络<\/A>。每台管理型交换机能自动判断优传输路径和备用路径,当优先路径中断时自动阻断(block)备用路径。<\/P>

非管理型<\/STRONG><\/P>

集线器的发展产生了一种叫非管理型交换机的设备。它能实现消息从一个端口到另一个端口的路由功能,相对集线器更加智能化。非管理型交换机能自动探测每台网络设备的网络速度<\/A>。另外,它具有一种称为“MAC地址表<\/A>”的功能,能识别和记忆网络中的设备。换言之,如果端口2收到一条带有特定识别码的消息,此后交换机就会将所有具有那种特定识别码的消息发送到端口2。这种智能避免了消息冲突,提高了传输性能,相对集线器是一次巨大的改进。然而,非管理型交换机不能实现任何形式的通信检测和冗余配置功能。<\/P>

9<\/STRONG>应用安全<\/H2>

概述<\/H3>

工业以太网是当前工业控制领域的研究热点。工业以太网重点在于利用交换式以太网<\/A>技术为控制器和操作站<\/A>,各种工作站<\/A>之间的相互协调合作提供一种交互机制并和上层信息网络无缝集成。工业以太网开始在监控层网络上逐渐占据主流位置,正在向现场设备层网络渗透。工业以太网相对于以往自动化技术有很多优势,然而事物是相对的,在我们享受开放互联技术进步的成果同时应该对它们存在的隐患和可能带来的严重后果要有深刻认识。<\/P>

特点<\/H3>

虽然脱胎于Intranet、Internet等类型的信息网络,但是工业以太网是面向生产过程,对实时性、可靠性、安全性和数据完整性有很高的要求。既有与信息网络相同的特点和安全要求,也有自己不同于信息网络的显著特点和安全要求:<\/P>

⑴工业以太网是一个网络控制系统<\/A>,实时性要求高,网络传输<\/A>要有确定性。<\/P>

⑵整个企业网络按功能可分为处于管理层的通用以太网和处于监控层的工业以太网以及现场设备层(如现场总线<\/A>)。管理层通用以太网可以与控制层的工业以太网交换数据,上下网段<\/A>采用相同协议自由通信。<\/P>

⑶工业以太网中周期与非周期信息同时存在,各自有不同的要求。周期信息的传输通常具有顺序性要求,而非周期信息有优先级要求,如报警信息是需要立即响应的。<\/P>

⑷工业以太网要为紧要任务提供低限度的性能保证服务,同时也要为非紧要任务提供尽力服务,所以工业以太网同时具有实时协议也具有非实时协议。<\/P>

要求<\/H3>

⑴工业以太网应该保证实时性不会被破坏,在商业应用中,对实时性的要求基本不涉及安全,而过程控制对实时性的要求是硬性的,常常涉及生产设备和人员安全。<\/P>

⑵当今世界舞台,各种竞争异常激烈。对于很多企业尤其是掌握领先技术的企业,作为其技术实际体现的生产工艺往往是企业的根本利益。一些关键生产过程的流程工艺乃至运行参数都有可能成为对手窃取的目标。所以在工业以太网的数据传输中要防止数据被窃取。<\/P>

⑶开放互联是工业以太网的优势,远程的监视、控制、调试、诊断等极大的增强了控制的分布性、灵活性,打破了时空的限制,但是对于这些应用必须保证经过授权的合法性和可审查性。<\/P>

10<\/STRONG>问题分析编辑<\/H2>

⑴在传统工业工业以太网中上下网段使用不同的协议无法互操作,所以使用一层防火墙<\/A>防止来自外部的非法访问,但工业以太网将控制层和管理层连接起来,上下网段使用相同的协议,具有互操作性,所以使用两级防火墙,第二级的防火墙用于屏蔽内部网络的非法访问和分配不同权限合法用户的不同授权。另外还可用根据日志记录调整过滤和登录策略。<\/P>

要采取严格的权限管理措施,可以根据部门分配权限,也可以根据操作分配权限。由于工厂应用专业性很强,进行权限管理能有效避免非授权操作。同时要对关键性工作站的操作系统<\/A>的访问加以限制,采用内置的设备管理系统<\/A>必须拥有记录审查功能,数据库自动记录设备参数修改事件:谁修改,修改的理由,修改之前和之后的参数,从而可以有据可查。<\/P>

⑵在工业以太网的应用中可以采用加密的方式来防止关键信息窃取。主要存在两种密码体制<\/A>:对称密码体制和非对称密码体制。对称密码体制<\/A>中加密解密双方使用相同的密钥<\/A>且密钥保密,由于在通信之前必须完成密钥的分发,该体制中这一环节是不安全的。所以采用非对称密码体制<\/A>,由于工业以太网发送的多为周期性的短信息,所以采用这种加密方式还是比较迅速的。对于工业以太网来说是可行的。还要对外部节点<\/A>的接入加以防范。<\/P>

⑶工业以太网的实时性主要是由以下几点保证:限制工业以太网的通信负荷,采用100M的快速以太网技术提高带宽,采用交换式以太网<\/A>技术和全双工通信方式屏蔽固有的CSMA/CD机制。随着网络的开放互连和自动化系统大量IT技术的引入,加上TCP/IP协议<\/A>本身的开放性和层出不穷的网络病毒<\/A>和攻击手段,网络安全<\/A>可以成为影响工业以太网实时性的一个突出问题。<\/P>

1)病毒攻击<\/STRONG><\/P>

在互联网上充斥着类似Slammer、“冲击波”等蠕虫病毒<\/A>和其它网络病毒<\/A>的袭击。以蠕虫病毒<\/A>为例,这些蠕虫病毒攻击的直接目标虽然通常是信息层网络的PC机和服务器,但是攻击是通过网络进行的,因此当这些蠕虫病毒大规模爆发时,交换机<\/A>、路由器<\/A>会首先受到牵连。用户只有通过重启交换路由设备、重新配置访问控制列表<\/A>才能消除蠕虫病毒<\/A>对网络设备<\/A>造成的影响。蠕虫病毒<\/A>攻击能够导致整个网络的路由震荡,这样可能使上层的信息层网络部分流量流入工业以太网,加大了它的通信负荷,影响其实时性。在控制层也存在不少计算机终端<\/A>连接在工业以太网交换机<\/A>,一旦终端感染病毒,病毒发作即使不能造成网络瘫痪<\/A>,也可能会消耗带宽<\/A>和交换机资源。<\/P>

2) MAC攻击<\/STRONG><\/P>

工业以太网交换机<\/A>通常是二层交换机<\/A>,而MAC地址是二层交换机工作的基础,网络依赖MAC地址保证数据的正常转发。动态的二层地址表在一定时间以后(AGE TIME)会发生更新。如果某端口一直没有收到源地址为某一MAC地址的数据包<\/A>,那么该MAC地址和该端口的映射关系就会失效。这时,交换机<\/A>收到目的地址为该MAC地址的数据包<\/A>就会进行泛洪<\/A>处理,对交换机的整体性能造成影响,能导致交换机的查表速度下降。而且,假如攻击者生成大量数据包<\/A>,数据包的源MAC地址都不相同,就会充满交换机<\/A>的MAC地址表空间<\/A>,导致真正的数据流到达交换机时被泛洪<\/A>出去。这种通过复杂攻击和欺骗交换机<\/A>入侵网络方式,已有不少实例。一旦表中MAC地址与网络段之间的映射信息被破坏,迫使交换机<\/A>转储自己的MAC地址表,开始失效恢复,交换机就会停止网络传输<\/A>过滤,它的作用就类似共享介质设备或集线器<\/A>,CSMA/CD机制将重新作用从而影响工业以太网的实时性。<\/P>

交换机安全技术<\/STRONG><\/P>

信息层网络采用的交换机<\/A>安全技术主要包括以下几种。<\/P>

流量控制<\/A>技术 ,把流经端口的异常流量限制<\/A>在一定的范围内。访问控制列表<\/A>(ACL)技术 ,ACL通过对网络资源<\/A>进行访问输入和输出控制,确保网络设备不被非法访问或被用作攻击跳板。安全套接层<\/A>(SSL) 为所有 HTTP流量加密,允许访问交换机<\/A>上基于浏览器<\/A>的管理 GUI。802.1x<\/A>和RADIUS 网络登录 控制基于端口的访问,以进行验证和责任明晰。源端口<\/A>过滤只允许指定端口进行相互通信。Secure Shell (SSHv1/SSHv2) 加密传输所有的数据,确保IP网络上安全的CLI远程访问。安全FTP 实现与交换机<\/A>之间安全的文件传输<\/A>,避免不需要的文件下载或未授权的交换机配置文件复制。不过,应用这些安全功能仍然存在很多实际问题,例如交换机<\/A>的流量控制<\/A>功能只能对经过端口的各类流量进行简单的速率限制,将广播、组播<\/A>的异常流量限制<\/A>在一定的范围内,而无法区分哪些是正常流量,哪些是异常流量。同时,如何设定一个合适的阈值也比较困难。一些交换机<\/A>具有ACL,但如果ASIC支持的ACL少仍旧没有用。一般交换机<\/A>还不能对非法的ARP(源目的MAC为广播地址<\/A>)进行特殊处理。网络中是否会出现路由欺诈、生成树<\/A>欺诈的攻击、802.1x<\/A>的DoS攻击、对交换机<\/A>网管系统的DoS攻击等,都是交换机面临的潜在威胁。<\/P>

在控制层,工业以太网交换机<\/A>,一方面可以借鉴这些安全技术,但是也必须意识到工业以太网交换机主要用于数据包<\/A>的快速转发,强调转发性能以提高实时性。应用这些安全技术时将面临实时性和成本的很大困难,以太网的应用和设计主要是基于工程实践和经验,网络上主要是控制系统与操作站<\/A>、优化系统工作站、先进控制工作站、数据库服务器<\/A>等设备之间的数据传输,网络负荷平稳,具有一定的周期性。但是,随着系统集成<\/A>和扩展的需要、IT技术在自动化系统组件<\/A>的大力应用、B/S监控方式<\/A>的普及等等,对网络安全因素下的可用性研究已经十分必要,例如猝发流量下的工业以太网交换机<\/A>的缓冲区<\/A>容量问题以及从全双工交换方式转变成共享方式对已有网络性能的影响。所以,另一方面,工业以太网必须从自身体系结构入手,加以应对。<\/P>

11<\/STRONG>用户利益<\/H2>

----市场占有率高达80%,以太网毫无疑问是当今LAN(局域网)领域中的网络。以太网优越的性能,为您的应用带来巨大的利益:<\/P>

通过简单的连接方式快速装配。<\/P>

通过不断的开发提供了持续的兼容性,因而保证了投资的安全。<\/P>

通过交换技术提供实际上没有限制的通讯性能。<\/P>

各种各样联网应用,例如办公室环境和生产应用环境的联网。<\/P>

12<\/STRONG>公司通讯<\/H2>

通过接入WAN(广域网)可实现公司之间的通讯,例如,ISDN 或Internet 的接入。<\/P>

----SIMATIC NET基于经过现场应用验证的技术,SIMATIC NET已供应多于400,000个节点,遍布世界各地,用于严酷的工业环境,包括有高强度电磁干扰的区域。<\/P>$detailsplit$

参考资料编辑区域<\/P>$detailsplit$

1<\/SPAN>基本定义编辑<\/A><\/P>

2<\/SPAN>网络构成<\/A><\/P>

3<\/SPAN>相关协议编辑<\/A><\/P>

<\/I>总体概述<\/A><\/P>

<\/I>HSE<\/A><\/P>

<\/I>Modbus<\/A><\/P>

<\/I>ProflNet<\/A><\/P><\/DIV>

<\/I>Ethernet<\/A><\/P>

4<\/SPAN>网络优势编辑<\/A><\/P>

5<\/SPAN>重要性能编辑<\/A><\/P>

6<\/SPAN>技术特点编辑<\/A><\/P>

7<\/SPAN>网络应用<\/A><\/P>

<\/I>通讯标准<\/A><\/P>

<\/I>通信功能<\/A><\/P><\/DIV>

<\/I>自动化领域<\/A><\/P>

<\/I>结束语<\/A><\/P>

8<\/SPAN>系统组成<\/A><\/P>

<\/I>系统分类<\/A><\/P>

<\/I>具体设备<\/A><\/P>

9<\/SPAN>应用安全<\/A><\/P>

<\/I>概述<\/A><\/P>

<\/I>特点<\/A><\/P><\/DIV>

<\/I>要求<\/A><\/P>

10<\/SPAN>问题分析编辑<\/A><\/P>

11<\/SPAN>用户利益<\/A><\/P>

12<\/SPAN>公司通讯<\/A><\/P><\/DIV>$detailsplit$

1<\/SPAN>基本定义编辑<\/A><\/I><\/P>

2<\/SPAN>网络构成<\/A><\/I><\/P>

3<\/SPAN>相关协议编辑<\/A><\/I><\/P>

3.1<\/SPAN>总体概述<\/A><\/I><\/P>

3.2<\/SPAN>HSE<\/A><\/I><\/P>

3.3<\/SPAN>Modbus<\/A><\/I><\/P>

3.4<\/SPAN>ProflNet<\/A><\/I><\/P>

3.5<\/SPAN>Ethernet<\/A><\/I><\/P>

4<\/SPAN>网络优势编辑<\/A><\/I><\/P>

5<\/SPAN>重要性能编辑<\/A><\/I><\/P>

6<\/SPAN>技术特点编辑<\/A><\/I><\/P>

7<\/SPAN>网络应用<\/A><\/I><\/P>

7.1<\/SPAN>通讯标准<\/A><\/I><\/P>

7.2<\/SPAN>通信功能<\/A><\/I><\/P>

7.3<\/SPAN>自动化领域<\/A><\/I><\/P>

7.4<\/SPAN>结束语<\/A><\/I><\/P>

8<\/SPAN>系统组成<\/A><\/I><\/P>

8.1<\/SPAN>系统分类<\/A><\/I><\/P>

8.2<\/SPAN>具体设备<\/A><\/I><\/P>

9<\/SPAN>应用安全<\/A><\/I><\/P>

9.1<\/SPAN>概述<\/A><\/I><\/P>

9.2<\/SPAN>特点<\/A><\/I><\/P>

9.3<\/SPAN>要求<\/A><\/I><\/P>

10<\/SPAN>问题分析编辑<\/A><\/I><\/P>

11<\/SPAN>用户利益<\/A><\/I><\/P>

12<\/SPAN>公司通讯<\/A><\/I><\/P>","ClassID":"6908","Sort":"0","IsShow":"1","CreateTime":"2015/4/15 14:55:05","UpdateTime":"2015/4/15 14:55:05","RecommendNum":"0","Picture":"2/20150415/635647064941374750899.jpg","PictureDomain":"img67","ParentID":"75","Other":[{"ID":"76","Title":"控制器","UserID":"0","UserName":"","Author":"马迎弟","CompanyID":"0","CompanyName":"","HitNumber":"9","Detail":"

控制器(英文名称:controller)是指按照预定顺序改变主电路或控制电路的接线和改变<\/SPAN>电路<\/A>中电阻值来控制电动机的启动、调速、制动和反向的主令装置。由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序产生器和操作控制器组成,它是发布命令的“决策机构”,即完成协调和指挥整个计算机系统的操作。<\/SPAN><\/P>$detailsplit$

1<\/STRONG>主要分类<\/H2>

控制器分组合逻辑控制器和微程序控制器<\/A>,两种控制器各有长处<\/A>和短处<\/A>。组合逻辑控制器设计<\/A>麻烦,结构复杂,一旦设计完成,就不能再修改或扩充,但它的速度快。微程序控制器设计方便,结构简单,修改或扩充都方便,修改一条机器指令<\/A>的功能,只需重编所对应的微程序;要增加一条机器指令,只需在控制存储器<\/A>中增加一段微程序,但是,它是通过执行一段微程。具体对比如下:组合逻辑控制器又称硬布线控制器<\/A>,由逻辑电路<\/A>构成,完全靠硬件来实现指令<\/A>的功能。<\/P>

2<\/STRONG>工作原理<\/H2>

电磁吸盘控制器:交流电压380V经变压器降压后,经过整流器整流变成110V直流后经控制装置进入吸盘此时吸盘被充磁,退磁时通入反向电压线路,控制器达到退磁功能。<\/P>

门禁控制器:门禁控制器工作在两种模式之下。一种是巡检模式,另一种是识别模式。在巡检模式下,控制器不断向读卡器发送查询代码,并接收读卡器的回复命令。这种模式会一直保持下去,直至读卡器感应到卡片。当读卡器感应到卡片后,读卡器对控制器的巡检命令产生不同的回复,在这个回复命令中,读卡器将读到的感应卡内码数据传送到门禁控制器,使门禁控制器进入到识别模式。在门禁控制器的识别模式下,门禁控制器分析感应卡内码,同设备内存储的卡片数据进行比对,并实施后续动作。门禁控制器完成接收数据的动作后,会发送命令回复读卡器,使读卡器恢复状态,同时,门禁控制器重新回到巡检模式。<\/P>

 <\/P>

3<\/STRONG>常见种类<\/H2>

组合逻辑<\/H3>

设计步骤:<\/P>

1、设计机器<\/A>的指令系统:规定指令的种类、指令的条数以及每一条指令的格式和功能;<\/P>

2、初步的总体设计<\/A>:如寄存器设置、总线安排、运算器设计、部件间的连接关系等;<\/P>

3、绘制指令流程图:标出每一条指令在什么时间、什么部件进行何种操作;<\/P>

4、编排操作时间表:即根据指令流程图分解各操作为微操作,按时间段列出机器应进行的微操作;<\/P>

5、列出微操作信号表达式,化简,电路<\/A>实现。<\/P>

基本组成:<\/P>

1、指令寄存器用来存放正在执行的指令。指令分成两部分:操作码<\/A>和地址码<\/A>。操作码用来指示指令的操作性质,如加法<\/A>、减法<\/A>等;地址码给出本条指令的操作数地址或形成操作数地址的有关信息(这时通过地址形成电路来形成操作数地址)。有一种指令称为转移指令,它用来改变指令的正常执行顺序,这种指令的地址码部分给出的是要转去执行的指令的地址。<\/P>

2、操作码译码器:用来对指令的操作码进行译码,产生相应的控制电平,完成分析指令的功能。<\/P>

3、时序电路<\/A>:用来产生时间标志信号。在微型计算机<\/A>中,时间<\/A>标志信号一般为三级:指令周期<\/A>、总线周期<\/A>和时钟周期<\/A>。微操作命令产生电路产生完成指令规定操作的各种微操作命令。这些命令产生的主要依据是时间标志和指令的操作性质。该电路实际是各微操作控制信号表达式(如上面的A→L表达式)的电路实现,它是组合逻辑控制器中为复杂的部分。<\/P>

4、指令计数器<\/A>:用来形成下一条要执行的指令的地址。通常,指令是顺序执行的,而指令在存储器中是顺序存放的。所以,一般情况下下一条要执行的指令的地址可通过将现行地址加1形成,微操作命令“1”就用于这个目的。如果执行的是转移指令,则下一条要执行的指令的地址是要转移到的地址。该地址就在本转移指令的地址码字段,将其直接送往指令计数器。<\/P>

微程序控制器的提出是因为组合逻辑设计<\/A>存在不便于设计、不灵活、不易修改和扩充等缺点。<\/P>

微程序<\/H3>

微程序控制(简称微码控制)的基本思路是:用微指令<\/A>产生微操作命令,用若干条微指令组成一段微程序实现一条机器指令的功能(为了加以区别<\/A>,将前面所讲的指令称为机器指令)。设机器指令M执行时需要三个阶段,每个阶段需要发出如下命令:阶段一发送K1、K8命令,阶段二发送K0、K2、K3、K4命令,阶段三发送K9命令。当将条微指令送到微指令寄存器<\/A>时,微指令寄存器的K1和K8为1,即发出K1和K8命令,该微指令指出下一条微指令地址为00101,从中取出第二条微指令,送到微指令寄存器时将发出K0、K2、K3、K4命令,接下来是取第三条微指令,发K9命令。<\/P>

微程序控制器的组成:<\/P>

1、控制存储器(contmlMemory)用来存放各机器指令对应的微程序。译码器用来形成机器指令对应的微程序的入口地址。当将一条机器指令对应的微程序的各条微指令逐条取出,并送到微指令寄存器时,其微操作命令也就按事先的设计发出,因而也就完成了一条机器指令的功能。对每一条机器指令都是如此。<\/P>

2、微指令的宽度<\/A>直接决定了微程序控制器的宽度。为了简化控制存储器,可采取一些措施来缩短微指令的宽度。如采用字段译码法一级分段译码。显然,微指令的控制字段将大大缩短。,一些要同时产生的微操作命令不能安排在同一个字段中。为了进一步缩短控制字段,还可以将字段译码设计成两级或多级。<\/P>

CPU<\/H3>

控制器是指挥计算机的各个部件按照指令的功能要求协调工作的部件,是计算机的神经中枢和指挥中心,由指令寄存器<\/A>IR(InstructionRegister)、程序计数器<\/A>PC(ProgramCounter)和操作控制器<\/A>0C(OperationController)三个部件组成,对协调整个电脑有序工作极为重要。<\/P>

指令寄存器<\/A>:用以保存当前执行或即将执行的指令的一种寄存器<\/A>。指令内包含有确定操作类型的操作码<\/A>和指出操作数来源或去向的地址<\/A>。指令长度随不同计算机<\/A>而异,指令寄存器的长度也随之而异。计算机的所有操作都是通过分析存放在指令寄存器中的指令后再执行的。指令寄存器的输人端接收来自存储器的指令,指令寄存器的输出端分为两部分。操作码部分送到译码电路进行分析,指出本指令该执行何种类型的操作;地址部分送到地址加法器生成有效地址后再送到存储器,作为取数或存数的地址。<\/P>

存储器可以指主存<\/A>、高速缓存<\/A>或寄存器栈等用来保存当前正在执行的一条指令。当执行一条指令时,先把它从内存取到数据寄存器<\/A>(DR)中,然后再传送至IR。指令划分为操作码和地址码字段,由二进制<\/A>数字组成。为了执行任何给定的指令,必须对操作码进行测试,以便识别所要求的操作。指令译码器<\/A>就是做这项工作的。指令寄存器中操作码字段的输出就是指令译码器的输入。操作码一经译码后,即可向操作控制器发出具体操作的特定信号<\/A>。<\/P>

程序计数器:指明程序中下一次要执行的指令地址的一种计数器,又称指令计数器。它兼有指令地址寄存器<\/A>和计数器的功能。当一条指令执行完毕的时候,程序计数器作为指令地址寄存器,其内容必须已经改变成下一条指令的地址,从而使程序得以持续运行。<\/P>

为此可采取以下两种办法:<\/P>

种办法是在指令中包含了下一条指令的地址。在指令执行过程中将这个地址送人指令地址寄存器即可达到程序持续运行的目的。这个方法适用于早期以磁鼓<\/A>、延迟线<\/A>等串行<\/A>装置作为主存储器<\/A>的计算机。根据本条指令的执行时间<\/A>恰当地决定下一条指令的地址就可以缩短读取下一条指令的等待时间,从而收到提高程序运行速度的效果。<\/P>

第二种办法是顺序执行指令。一个程序由若干个程序段组成,每个程序段的指令可以设计成顺序地存放在存储器之中,所以只要指令地址寄存器兼有计数功能,在执行指令的过程中进行计数,自动加一个增量,就可以形成下一条指令的地址,从而达到顺序执行指令的目的。这个办法适用于以随机存储器<\/A>作为主存储器的计算机。当程序的运行需要从一个程序段转向另一个程序段时,可以利用转移指令来实现。转移指令中包含了即将转去的程序段入口指令的地址。执行转移指令时将这个地址送人程序计数器(此时只作为指令地址寄存器,不计数)作为下一条指令的地址,从而达到转移程序段的目的。子程序<\/A>的调用、中断<\/A>和陷阱的处理等都用类似的方法。在随机存取存储器<\/A>普及以后,第二种办法的整体运行效果大大地优于种办法,因而顺序执行指令已经成为主流计算机普遍采用的办法,程序计数器就成为中央处理器<\/A>不可或缺的一个控制部件。<\/P>

CPU内的每个功能部件都完成一定的特定功能。信息在各部件之间传送及数据的流动控制部件的实现。通常把许多数字部件之间传送信息<\/A>的通路称为“数据通路<\/A>”。信息从什么地方开始,中间经过哪个寄存器或多路开关,后传到哪个寄存器,都要加以控制。在各寄存器之间建立数据通路的任务,是由称为“操作控制器”的部件来完成的。<\/P>

操作控制器的功能就是根据指令操作码和时序信号<\/A>,产生各种操作控制信号,以便正确地建立数据通路,从而完成取指令和执行指令的控制。<\/P>

有两种由于设计方法不同因而结构也不同的控制器。微操作<\/A>是指不可再分解的操作,进行微操作总是需要相应的控制信号(称为微操作控制信号或微操作命令)。一台数字计算机<\/A>基本上可以划分为两大部分---控制部件和执行部件。控制器就是控制部件,而运算器<\/A>、存储器、外围设备<\/A>相对控制器来说就是执行部件。控制部件与执行部件的一种联系就是通过控制线。控制部件通过控制线向执行部件发出各种控制命令,通常这种控制命令叫做微命令,而执行部件接受微命令后所执行的操作就叫做微操作。控制部件与执行部件之间的另一种联系就是反馈信息<\/A>。执行部件通过反馈线向控制部件反映操作情况,以便使得控制部件根据执行部件的状态来下达新的微命令,这也叫做“状态测试<\/A>”。微操作在执行部件中是组基本的操作。由于数据通路的结构关系,微操作可分为<\/P>

相容性和相斥性两种。在机器的一个CPU周期中,一组实现一定操作功能的微命令的组合,构成一条微指令。一般的微指令格式由操作控制和顺序控制<\/A>两部分构成。操作控制部分用来发出管理和指挥全机工作的控制信号。其顺序控制部分用来决定产生下一个微指令的地址。事实上一条机器指令的功能是由许多条微指令组成的序列来实现的。这个微指令序列通常叫做微程序<\/A>。既然微程序是有微指令组成的,那么当执行当前的一条微指令的时候。必须指出后继微指令的地址,以便当前一条微指令执行完毕以后,取下一条微指令执行。<\/P>

LED<\/H3>

LED控制器(LED controller)就是通过芯片<\/A>处理控制LED灯电路中的各个位置的开关。<\/P>

低压型LED产品控制器:<\/P>

低压型LED产品一般设计电压<\/A>12V-36V,每个回路LED数量3-6个串联,用电阻<\/A>降压限流,每个回路电流<\/A>20mA以下。一个LED产品由多个回路的 LED组成,优点是低压,结构简单,容易设计;缺点是:产品规模大时电流很大,需要配置低压开关电源<\/A>。由于产品的缺点所限,低压不可能远距离输电,都是局限于体积不大的产品上,如招牌文字、小图案等。根据这个特点,控制器设计规格:12V的选用7/30V MOS功率管控制,输出电流8A/路;24-36V选用60A/50V MOS功率管控制,输出电流/路。用户可以根据以上规格选定控制器的路数,跳变的可以选购NE20低压系列、渐变的选购NE10低压系列控制器即可。注意LED的必须是共阳(+)极连接法,控制器控制阴(-)极,控制器不包括低压电源<\/A><\/P>

高压型LED产品控制器:<\/P>

高压型LED产品设计电压是交流/直流220V电压,每个回路LED数量36-48个串联,每个回路电流20mA以下,限流方式有两种,一种是电阻限流,这种方式电阻功耗<\/A>较大,建议使用每4个LED串接一个1/4W金属模电阻,均匀分布散热,这种接法是稳定可靠;另一种是电阻电容<\/A>串联限流,这种接法大部分电压降<\/A>在电容上,电阻功耗小,只能用在稳定的长亮状态,如果闪动电容储能,反而电压加倍,LED容易损坏。凡是使用控制器的LED必须使用电阻限流方式,LED一般每个回路一米,功率5W,三色功率每米15W。常用渐变控制器NE112K控制直流1200W,NE103D交流负载4500W直流负载1500W,如果灯管<\/A>闪动单元多就使用NE112K,如果只需要整体闪动就使用NE103D。如果使用渐变方式,要注意负载匹配,霓虹灯和LED的发光分布特性不一样,同一回路不能混接不同类型的负载。<\/P>

低压串行控制器:<\/P>

低压型LED产品串行控制器的特点是控制路数多,利用串行信号传输达到控制的目的,一般512单元的控制只需要4条控制连线,串行LED控制器需要在LED的光源<\/A>板配有寄存器,控制器可选用型号NE040S控制器,该控制器的大容量达到4096KBit,如果负载512单元的LED可以大实现8192桢画面。<\/P>

还有就是安全行业所使用的控制器,控制探测器在各工作区间内监测气体的一种设备。<\/P>

门禁<\/H3>

门禁控制器<\/A>就是门禁系统的核心,对出入口通道进行管制的系统大脑,它是在传统的门锁基础上发展而来的。门控制器是读卡和控制合二为一的门禁控制产品,有独立型的也有联网型的。简单而言,门禁控制器就是集门禁控制板、读卡器于一体的机器,点的还包括键盘跟显示屏,只需要接上电源就可以当完整的门禁系统使用了。<\/P>

门控制器的分类:<\/P>

1、按照门控制器和管理电脑的通讯方式分为:RS485联网型门控制器、TCP/IP网络型门控制器、不联网门控制器。<\/P>

1)不联网门控制器,就是一个机子管理一个门,不能用电脑软件进行控制,也不能看到记录,直接通过控制器进行控制。特点是价格便宜,安装维护简单,不能查看记录,不适合人数量多于50或者人员经常流动(指经常有人入职和离职)的地方,也不适合门数量多于5的工程。<\/P>

2)485联网门控制器,就是可以和电脑进行通讯的门禁类型,直接使用软件进行管理,包括卡和事件控制。所以有管理方便、控制集中、可以查看记录、对记录进行分析处理以用于其它目的。特点是价格比较高、安装维护难道加大,但培训简单,可以进行考勤等增值服务。适合人多、流动性大、门多的工程。<\/P>

3)TCP/IP网络门控制器,也叫以太网联网门禁,也是可以联网的门禁系统,但是通过网络线把电脑和控制器进行联网。除具有485门禁联网的全部优点以外,还具有速度更快,安装更简单,联网数量更大,可以跨地域或者跨城联网。但存在设备价格高,需要有电脑网络知识。适合安装在大项目、人数量多、对速度有要求、跨地域的工程中。<\/P>

2、按照每台控制器控制的门的数量可以分为:单门控制器、双门控制器、四门控制器及多门控制器。<\/P>

3、控制器根据每个门可接读卡器的数量分为:单向控制器、双向控制器。<\/P>

注:如果一个门,进门刷卡,出门按按钮,控制器对于每个门只能接一个读卡器,叫单向控制器。<\/P>

如果一个门,进门刷卡,出门也刷卡(也可以接出门按钮),每个控制器对于每个门可以接两个读卡器,一个是进门读卡器,一个是出门读卡器,叫双向控制器。<\/P>

电动汽车<\/H3>

电动汽车控制器是用来控制电动车电机的启动、运行、进退、速度、停止以及电动车的其它电子器件的核心控制器件,它就象是电动车的大脑,是电动车上重要的部件。电动车主要包括电动自行车、电动二轮摩托车、电动三轮车、电动三轮摩托车、电动四轮车、电瓶车等,电动车控制器也因为不同的车型而有不同的性能和特点。<\/P>

超静音设计技术:独特的电流控制算法,能适用于任何一款无刷电动车电机<\/A>,并且具有相当的控制效果,提高了电动车控制器的普遍适应性,使电动车电机和控制器不再需要匹配。<\/P>

恒流控制技术:电动车控制器堵转电流和动态运行电流完全一致,保证了电池的寿命,并且提高了电动车电机的启动转矩。<\/P>

自动识别电机模式系统:自动识别电动车电机的换相角度、霍尔相位和电机输出相位,只要控制器的电源线、转把线和刹车线不接错,就能自动识别电机的输入及输出模式,可以省去无刷电动车电机接线的麻烦,大大降低了电动车控制器的使用要求。<\/P>

随动abs系统:具有反充电/汽车EABS刹车功能,引入了汽车级的EABS防抱死技术,达到了EABS刹车静音、柔和的效果,不管在任何车速下保证刹车的舒适性和稳定性,不会出现原来的abs在低速情况下刹车刹不住的现象,完全不损伤电机,减少机械制动力和机械刹车的压力,降低刹车噪音,大大增加了整车制动的安全性;并且刹车、减速或下坡滑行时将EABS产生的能量反馈给电池,起到反充电的效果,从而对电池进行维护,延长电池寿命,增加续行里程,用户可根据自己的骑行习惯自行调整EABS刹车深度。<\/P>

电机锁系统:在警戒状态下,报警时控制器将电机自动锁死,控制器几乎没有电力消耗,对电机没有特殊要求,在电池欠压或其他异常情况下对电动车正常推行无任何影响。<\/P>

自检功能:分动态自检和静态自检,控制器只要在上电状态,就会自动检测与之相关的接口状态,如转把,刹把或其它外部开关等等,一旦出现故障,控制器自动实施保护,充分保证骑行的安全,当故障排除后控制器的保护状态会自动恢复。<\/P>

反充电功能:刹车、减速或下坡滑行时将EABS产生的能量反馈给电池,起到反充电的效果,从而对电池进行维护,延长电池寿命,增加续行里程。<\/P>

堵转保护功能:自动判断电机在过流时是处于完全堵转状态还是在运行状态或电机短路状态,如果过流时是处于运行状态,控制器将限流值设定在固定值,以保持整车的驱动能力;如电机处于纯堵转状态,则控制器2秒后将限流值控制在10A以下,起到保护电机和电池,节省电能;如电机处于短路状态,控制器则使输出电流控制在2A以下,以确保控制器及电池的安全。<\/P>

动静态缺相保护:指在电机运行状态时,电动车电机任意一相发生断相故障时,控制器实行保护,避免造成电机烧毁,同时保护电动车电池、延长电池寿命。<\/P>

功率管动态保护功能:控制器在动态运行时,实时监测功率管的工作情况,一旦出现功率管损坏的情况,控制器马上实施保护,以防止由于连锁反应损坏其他的功率管后,出现推车比较费力的现象。<\/P>

防飞车功能:解决了无刷电动车控制器由于转把或线路故障引起的飞车现象,提高了系统的安全性。<\/P>

1+1助力功能:用户可自行调整采用自向助力或反向助力,实现了在骑行中辅以动力,让骑行者感觉更轻松。<\/P>

巡航功能:自动/手动巡航功能一体化,用户可根据需要自行选择,8秒进入巡航,稳定行驶速度,无须手柄控制。<\/P>

模式切换功能:用户可切换电动模式或助力模式。<\/P>

防盗报警功能:超静音设计,引入汽车级的遥控防盗理念,防盗的稳定性更高,在报警状态下可锁死电机,报警喇叭音效高达125dB以上,具有极强的威慑力。并具有自学习功能,遥控距离长达150米不会有误码产生。<\/P>

倒车功能:控制器增加了倒车功能,当用户在正常骑行时,倒车功能失效;当用户停车时,按下倒车功能键,可进行辅助倒车,并且倒车速度高不超过10km/h。<\/P>

遥控功能:采用先进的遥控技术,长达256的加密算法,灵敏度多级可调,加密性能更好,并且绝无重码现象发生,极大地提高了系统的稳定性,并具有自学习功能,遥控距离长达150米不会有误码产生。<\/P>

高速控制:采用新的为马达控制设计专用的单片机,加入全新的BLDC控制算法,适用于低于6000rpm高速、中速或低速电机控制。<\/P>

电机相位:60度120度电机自动兼容,不管是60度电机还是120度电机,都可以兼容,不需要修改任何设置。<\/P>

维修方法:<\/P>

1、当电动车有刷控制器没有输出时<\/P>

1)将万用表设置在+20发(DC)档位,先测量闸把输出信号的高、低电位。<\/P>

2)如捏闸把时,闸把信号有超过4V的电位变化,则可排除闸把故障。<\/P>

3)然后按照有刷控制器常用世道上脚功能表,与测量出的主控世道民逻辑芯片的电压值进行电路分析,并检查各芯片外围器件(电阻、电容、二极管)的数值是否和元件表面的标识相一致。<\/P>

4)后检查外围器件或是集成电路出现故障,可以通过更换同型号的器件来排除故障。<\/P>

2、当电动车无刷控制器完全没有输出时<\/P>

1)参照无刷电机控制器主相位检查测量图,用万用表直流电压+50V档,检测6路MOS管栅极电压是否与转把的转动角度呈对应关系。<\/P>

2)如没有对,表示控制器里的PWM电路或MOS管驱动电路有故障。<\/P>

3)参照无刷控制器主相位检查图,测量芯片的输入输出引脚的电压是否与转把转动角度有对应关系,可以判断哪些芯片有故障,更换同型号芯片即可排除故障。<\/P>

3、当电动车有刷控制器控制部件的电源不正常时<\/P>

1)电动车控制器内部电源一般采用三端稳压集成电路,  <\/A><\/P>

<\/A>一般用7805、7806、7812、7815三端 稳压集成电路,它们的输出电压分别是5V、6V、12V、15V。<\/P>

2)将万用表设置在直流电压+20V(DC)档位,将万用表黑表笔与红表笔分别靠在转把的黑线和红线上,观察万用表读数是否与标称电压相符,它们的上下电压差不应超过0.2V。<\/P>

3)否则说明控制器内部电源出现故障了,一般有刷控制器可以通过更换三端稳压集成电路排除故障。<\/P>

4、当电动车无刷控制器缺相时<\/P>

电动车无刷控制器电源与闸把的故障可以参考有刷控制器的故障排除方法先予排除,对无刷控制器而言,还有其特有故障现象,比如缺相。电动车无刷控制器缺相现象可以分为主相位缺相和霍耳缺相两种情况。<\/P>

1)主相位缺相的检测方法可以参照电动车有刷控制器飞车故障排除法,检测MOS管是否击穿,无刷控制器MOS管击穿一般是某一个相位的上下两个一对MOS管同时击穿,更换时确保同时更换。检查测量点。<\/P>

2)电动车无刷控制器的霍耳缺相表现为控制器不能识别电机霍耳信号。<\/P>

火灾报警<\/H3>

火灾自动报警系统应有自动和手动两种触发装置。各种类型的火灾探测器是自动触发装置,而在防火分区疏散通道、楼梯口等处设置的手动火灾报警按钮是手动触发装置,它应具有应急情况下,人工手动通报火警的功能。<\/P>

火灾报警控制器是火灾自动报警系统心脏,具有下述功能:<\/P>

1、用来接受火灾信号并启动火灾警报装置。该设备也可用来指示着火部位和记录有关信息;<\/P>

2、能通过火警发送装置启动火灾报警信号或通过自动消防灭火控制装置启动自动灭火设备和消防联动控制器;<\/P>

3、自动地监视系统的正确运行和对特定故障给出声、光报警。<\/P>

火灾报警控制器种类繁多,根据不同的方法可分成不同的类别:<\/P>

1、按控制范围可分为:a、区域火灾报警控制器:直接连接火灾探测器,处理各种报警信息。b、集中火灾报警控制器:它一般不与火灾探测器相连,而与区域火灾报警控制器相连,处理区域级火灾报警控制器送来的报警信号,常使用在较大型系统中。c、控制中心火灾报警控制器:它兼有区域,集中两级或火灾报警控制器的特点,即可以作区域级使用,连接控制器;又可以作集中级使用,连接区域火灾报警控制器。<\/P>

2、按结构型式可分为:<\/P>

1)壁挂式火灾报警控制器:连接的探测器回路相应少些,控制功能简单,区域报警控制器多才用这种型式;<\/P>

2)台式火灾报警控制器:连接探测器回路数较多,联动控制较复杂,集中式报警器常采用这种方式;<\/P>

3)框式火灾报警控制器:可实现多回路连接,具有复杂的联动控制。<\/P>

3、按系统布线方式分为:<\/P>

1)多线制火灾报警控制器:探测器与控制器的连接采用一一对应方式;<\/P>

2)总线制火灾报警控制器:控制器与探测器采用总线方式连接,探测器并联或串联在总线上。<\/P>

火灾报警控制器的功能:<\/P>

1、火灾报警:当收到探测器、手动报警开关、消火栓开关及输入模块所配接的设备所发来的火警信号时,均可在报警器中报警;<\/P>

2、故障报警:系统运行时控制器分时巡检,若有异常(设备故障)发出声、光报警信号,并显示故障类型及编码等;<\/P>

3、火警优先:在故障报警或已处理火警时,若发生火警则报火警,而当火警清除后又自动报原有的故障。<\/P>

pid<\/H3>

所谓PID控制,就是在一个闭环控制系统中,使被控物理量能够迅速而准确地无限接近于控制目标的一种手段。 PID 控制功能是变频器应用技术的重要领域之一,也是变频器发挥其效能的重要技术手段。<\/P>

变频调速产品的设计、运行、维护人员应该充分熟悉并掌握PID控制的基本理论。<\/P>

工业自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的一个重要标志。同时,控制理论的发展也经历了古典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三个阶段。智能控制的典型实例是模糊全自动洗衣机等。自动控制系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。一个控制系统包括控制器﹑传感器﹑变送器﹑执行机构﹑输入输出接口。控制器的输出经过输出接口﹑执行机构,加到被控系统上;控制系统的被控量,经过传感器﹐变送器﹐通过输入接口送到控制器。不同的控制系统﹐其传感器﹑变送器﹑执行机构是不一样的。比如压力控制系统要采用压力传感器。电加热控制系统的传感器是温度传感器。PID控制及其控制器或智能PID控制器(仪表)已经很多,产品已在工程实际中得到了广泛的应用,有各种各样的PID控制器产品,各大公司均开发了具有PID参数自整定功能的智能调节器(intelligent regulator),其中PID控制器参数的自动调整是通过智能化调整或自校正、自适应算法来实现。有利用PID控制实现的压力、温度、流量、液位控制器,能实现PID控制功能的可编程控制器(PLC),还有可实现PID控制的PC系统等等。可编程控制器(PLC)是利用其闭环控制模块来实现PID控制,而可编程控制器可以直接与ControlNet相连,还有可以实现PID控制功能的控制器。<\/P>

母联<\/H3>

母联控制器主要用于自动控制切换带母线联络断路的两路电源的供电系统。控制模式有母联备自投,进线备自投两种。<\/P>

组成母联自动转换开关的有:母联控制器、三相交流过欠压断相保护器、空气断路器。<\/P>

适合多型号断路器,有电动操作机构就能与控制器连接。<\/P>

自动转换开关<\/H3>

自动转换开关控制器是一种具有可编程,自动化测量,LCD显示,数字通讯等为一体的智能双电源切换系统。在与低压空气断路器配套后,特别适合于两路低压进线侧的自动转换和保护。<\/P>

自动转换开关控制器的执行部件是框架式空气断路器,两台断路器不用加装适配器,控制器直接对供应电源状态进行监测,自动控制完成常用电源与备用电源的切换。<\/P>

1、控制器为两路低压进线提供自动转换控制和保护;<\/P>

2、适合多型号的框架断路器;<\/P>

3、控制器的电气联锁,断路器的机械联锁,确保二台断路器不能同时合闸;<\/P>

4、具有手动,自动转换功能;<\/P>

5、控制器与断路器直接二次线连接,中间无需适配器;<\/P>

6、在控制器或监控中心汉显两路电源的电量参数,并能设定和更改控制器所有参数;<\/P>

7、供电方式可设定为一路优先,二路优先或无优先;<\/P>

8、具有自启动油机功能;<\/P>

9、具有RS-232C和RS-485通讯接口。<\/P>

运动<\/H3>

运动控制器是运动控制系统的核心部件。国内的运动控制器大致可以分为3类:<\/P>

第1类是以单片机等微处理器作为控制核心的运动控制器。这类运动控制器速度较慢、精度不高、成本相对较低,只能在一些低速运行和对轨迹要求不高的轮廓运动控制场合应用。<\/P>

第2类是以专用芯片(ASIC)作为核心处理器的运动控制器,这类运动控制器结构比较简单,大多只能输出脉冲信号,工作于开环控制方式。由于这类控制器不能提供连续插补功能,也没有前馈功能,特别是对于大量的小线段连续运动的场合不能使用这类控制器。<\/P>

第3类是基于PC总线的以DSP或FPGA作为核心处理器的开放式运动控制器。这类开放式运动控制器以DSP芯片作为运动控制器的核心处理器,以PC机作为信息处理平台,运动控制器以插件形式嵌入PC机,即“PC+运动控制器”的模式。这样的运动控制器具有信息处理能力强,开放程度高,运动轨迹控制准确,通用性好的特点。但是这种方式存在以下缺点:运动控制卡需要插入计算机主板的PCI或者ISA插槽,因此每个具体应用都必须配置一台PC机作为上位机。这无疑对设备的体积、成本和运行环境都有一定的限制,难以独立运行和小型化。<\/P>

微型<\/H3>

微控制器(MicroController)又可简称MCU或μC,也有人称为单芯片微控制器(Single Chip Microcontroller),将ROM、RAM、CPU、I/O集合在同一个芯片中,为不同的应用场合做不同组合控制。微控制器在经过这几年不断地研究、发展,历经4位、8位,到如今的16位及32位,甚至64位。产品的成熟度,以及投入厂商之多、应用范围之广,真可谓之。在国外大厂因开发较早、产品线广,所以技术领先,而本土厂商则以多功能为产品导向取胜。<\/P>

4<\/STRONG>基本功能<\/H2>

数据缓冲:<\/STRONG>由于I/O设备的速率较低而CPU和内存的速率却很高,故在控制器中必须设置一缓冲器。在输出时,用此缓冲器暂存由主机高速传来的数据,然后才以I/O设备所具有的速率将缓冲器中的数据传送给I/O设备;在输入时,缓冲器则用于暂存从I/O设备送来的数据,待接收到一批数据后,再将缓冲器中的数据高速地传送给主机。<\/P>

差错控制:<\/STRONG>设备控制器还兼管对由I/O设备传送来的数据进行差错检测。若发现传送中出现了错误,通常是将差错检测码置位,并向 CPU报告,于是CPU<\/A>将本次传送<\/A>来的数据<\/A>作废,并重新进行一次传送。这样便可保证数据输入的正确性。<\/P>

数据交换:<\/STRONG>这是指实现CPU与控制器<\/A>之间、控制器与设备之间的数据交换。对于前者,是通过数据总线,由CPU并行地把数据写入控制器,或从控制器中并行地读出数据;对于后者,是设备将数据输入到控制器,或从控制器传送给设备。为此,在控制器中须设置数据寄存器。<\/P>

状态说明:<\/STRONG>标识和报告设备的状态控制器应记下设备的状态供CPU了解。例如,仅当该设备处于发送就绪状态时,CPU才能启动控制器从设备中读出数据。为此,在控制器中应设置一状态寄存器,用其中的每一位来反映设备的某一种状态。当CPU将该寄存器的内容读入后,便可了解该设备的状态。<\/P>

接收和识别命令:<\/STRONG>CPU可以向控制器发送多种不同的命令,设备控制器应能接收并识别这些命令。为此,在控制器中应具有相应的控制寄存器,用来存放接收的命令和参数,并对所接收的命令进行译码。例如,磁盘控制器可以接收CPU发来的Read、Write、Format等15条不同的命令,而且有些命令还带有参数;相应地,在磁盘控制器中有多个寄存器和命令译码器等。<\/P>

地址识别:<\/STRONG>就像内存中的每一个单元都有一个地址一样,系统中的每一个设备也都有一个地址<\/A>,而设备控制器又必须能够识别它所控制的每个设备的地址。此外,为使CPU能向(或从)寄存器中写入(或读出)数据,这些寄存器都应具有唯一的地址。<\/P>

5<\/STRONG>发展新格局<\/H2>

在经历了十年高速发展之后,电动车这一民生产品,就像柴米油盐一样对于老百姓不可或缺。据相关资料统计,截止2013年底,全国市场电动车保有量已高达1.5亿,电动车这一行业也随着产品寿命周期的发展规律从成长、成熟期逐步迈入拐点,衰退期的到来似乎无法避免。电动车行业营销三板斧:广告、促销、价格战也难逃边际效用递减这一经典经济学原理,愈发失去效果,所有的电动车厂商一片茫然,不知所措。由于行业的特殊性质,草根这一标签一直伴随着电动车行业的成长。也正是由于草根这一特殊性质,才使电动车更加贴近民生需求,创造了电动车行业十年爆炸增长的神话。但是随着行业逐步进入成熟和衰退期,显然仅仅作为草根而要在异常残酷的市场竞争中存活下来,是如此的不现实。[1]<\/SUP> <\/P>$detailsplit$

参考资料编辑区域<\/P>$detailsplit$

1<\/SPAN>主要分类<\/A><\/P>

2<\/SPAN>工作原理<\/A><\/P>

3<\/SPAN>常见种类<\/A><\/P>

<\/I>组合逻辑<\/A><\/P>

<\/I>微程序<\/A><\/P>

<\/I>CPU<\/A><\/P><\/DIV>

<\/I>LED<\/A><\/P>

<\/I>门禁<\/A><\/P>

<\/I>电动汽车<\/A><\/P>

<\/I>火灾报警<\/A><\/P>

<\/I>pid<\/A><\/P>

<\/I>母联<\/A><\/P>

<\/I>自动转换开关<\/A><\/P><\/DIV>

<\/I>运动<\/A><\/P>

<\/I>微型<\/A><\/P>

4<\/SPAN>基本功能<\/A><\/P>

5<\/SPAN>发展新格局<\/A><\/P><\/DIV>$detailsplit$

1<\/SPAN>主要分类<\/A><\/I><\/P>

2<\/SPAN>工作原理<\/A><\/I><\/P>

3<\/SPAN>常见种类<\/A><\/I><\/P>

3.1<\/SPAN>组合逻辑<\/A><\/I><\/P>

3.2<\/SPAN>微程序<\/A><\/I><\/P>

3.3<\/SPAN>CPU<\/A><\/I><\/P>

3.4<\/SPAN>LED<\/A><\/I><\/P>

3.5<\/SPAN>门禁<\/A><\/I><\/P>

3.6<\/SPAN>电动汽车<\/A><\/I><\/P>

3.7<\/SPAN>火灾报警<\/A><\/I><\/P>

3.8<\/SPAN>pid<\/A><\/I><\/P>

3.9<\/SPAN>母联<\/A><\/I><\/P>

3.10<\/SPAN>自动转换开关<\/A><\/I><\/P>

3.11<\/SPAN>运动<\/A><\/I><\/P>

3.12<\/SPAN>微型<\/A><\/I><\/P>

4<\/SPAN>基本功能<\/A><\/I><\/P>

5<\/SPAN>发展新格局<\/A><\/I><\/P>","ClassID":"6908","Sort":"0","IsShow":"1","CreateTime":"2015/4/15 14:10:54","UpdateTime":"2015/4/15 14:10:54","RecommendNum":"0","Picture":"2/20150415/635647038503671244266.jpg","PictureDomain":"img67","ParentID":"70"},{"ID":"77","Title":"操作系统","UserID":"0","UserName":"","Author":"马迎弟","CompanyID":"0","CompanyName":"","HitNumber":"2","Detail":"

操作系统<\/A>(Operating System<\/A>,简称OS)是管理和控制计算机<\/A>硬件<\/A>与软件<\/A>资源的计算机<\/A>程序,是直接运行在“裸机<\/A>”上的基本的系统软件<\/A>,任何其他软件都必须在操作系统<\/A>的支持下才能运行。<\/P>

操作系统是用户<\/A>和计算机<\/A>的接口<\/A>,同时也是计算机硬件<\/A>和其他软件<\/A>的接口。操作系统<\/A>的功能包括管理计算机系统<\/A>的硬件<\/A>、软件及数据资源,控制<\/A>程序运行,改善人机界面<\/A>,为其它应用软件<\/A>提供支持,让计算机系统<\/A>所有资源大限度地发挥作用,提供各种形式的用户界面<\/A>,使用户有一个好的工作环境,为其它软件的开发提供必要的服务和相应的接口等。实际上,用户是不用接触操作系统的,操作系统管理着计算机硬件<\/A>资源,同时按照应用程序<\/A>的资源请求,分配资源,如:划分CPU<\/A>时间,内存<\/A>空间的开辟,调用打印机<\/A>等。<\/P>$detailsplit$

1<\/STRONG>发展历史<\/H2>

1980年代前<\/H3>

部计算机<\/A>并没有操作系统。这是由于早期个人电脑的建立方式(如同建造机械计算机<\/A>)与效能不足以执<\/P>

<\/A>操作系统所处位置<\/SPAN><\/P>

行如此程序。<\/P>

但在1947年发明了晶体管,以及莫里斯·威尔克斯<\/A>(Maurice Vincent Wilkes)发明的微程序<\/A>方法,使得电脑不再是机械设备,而是电子产品。系统管理工具<\/A>以及简化硬件操作流程的程序很快就出现了,且成为操作系统的基础。<\/P>

到了1960年代早期,商用电脑制造商制造了批次处理系统,此系统可将工作的建置、调度以及执行序列化。此时,厂商为每一台不同型号的电脑创造不同的操作系统,因此为某电脑而写的程序无法移植到其他电脑上执行,即使是同型号的电脑也不行。<\/P>

到了1964年,IBM<\/A>推出了一系列用途与价位都不同的大型电脑IBM System/360,大型主机的经典之作。而它们都共享代号为OS/360<\/A>的操作系统(而非每种产品都用量身订做的操作系统)。让单一操作系统适用于整个系列的产品是System/360成功的关键,且实际上IBM大型系统便是此系统的后裔;为System/360所写的应用程序依然可以在现代的IBM机器上执行!<\/P>

OS<\/A>/360也包含另一个优点:贮存设备—硬盘驱动器的面世(IBM<\/A>称为DASD(Direct access storage device))。另一个关键是分时概念的建立:将大型电脑珍贵的时间资源适当分配到所有使用者身上。分时也让使用者有独占整部机器的感觉;而Multics<\/A>的分时系统<\/A>是此时众多新操作系统中实践此观念成功的。<\/P>

1963年,奇异公司与贝尔实验室<\/A>合作以PL/I<\/A>语言建立的Multics,是激发1970年代众多操作系统建立的灵感来源,尤其是由AT&T<\/A>贝尔实验室的丹尼斯·里奇与肯·汤普逊<\/A>所建立的Unix<\/A>系统,为了实践平台移植能力,此操作系统在1969年由C语言<\/A>重写;另一个广为市场采用的小型电脑操作系统是VMS<\/A>。<\/P>

20世纪80年代<\/H3>

代微型计算机并不像大型电脑或小型电脑,没有装设操作系统的需求或能力;它们只需要基本的操作系统,通常这种操作系统都是从ROM<\/A>读取的,此种程序被称为监视程序(Monitor<\/A>)。<\/P>

1980年代,家用电脑<\/A>开始普及。通常此时的电脑拥有8-bit处理器加上64KB内存、屏幕、键盘<\/A>以及低音质喇叭。而80年代早期的套装电脑为使用微处理器<\/A>6510(6502芯片<\/A>特别版)的Commodore C64。此电脑没有操作系统,而是以8KB只读内存BIOS初始化彩色屏幕<\/A>、键盘以及软驱和打印机<\/A>。它可用8KB只读内存BASIC语言<\/A>来直接操作BIOS,并依此撰写程序,大部分是游戏。此BASIC语言的解释器勉强可算是此电脑的操作系统。<\/P>

早期的磁盘启动型操作系统是CP/M<\/A>,它支持许多早期的微电脑,且其功能被MS-DOS<\/A>大量抄袭。<\/P>

早期的IBM PC其架构类似C64。当然它们也使用了BIOS<\/A>以初始化与抽象化硬件的操作,甚至也附了一个BASIC解释器!但是它的BASIC优于其他公司产品的原因在于他有可携性,并且兼容于任何符合IBM PC架构的机器上。这样的PC可利用Intel-8088处理器(16-bit寄存器)寻址,并多可有1MB的内存,然而初只有640KB。软式磁盘机取代了过去的磁带机,成为新一代的储存设备,并可在他512KB的空间上读写。为了支持更进一步的文件读写概念,磁盘操作系统<\/A>(Disk Operating System,DOS<\/A>)因而诞生。此操作系统可以合并任意数量的磁区,因此可以在一张磁盘片上放置任意数量与大小的文件。文件之间以档名区别。IBM<\/A>并没有很在意其上的DOS,因此以向外部公司购买的方式取得操作系统<\/A>。<\/P>

1980年微软公司取得了与IBM的合约,并且收购了一家公司出产的操作系统,在将之修改后以MS-DOS的名义出品,此操作系统可以直接让程序操作BIOS与文件系统。到了Intel-80286处理器<\/A>的时代,才开始实作基本的储存设备保护措施。MS-DOS<\/A>的架构并不能完全满足所有需求,因为它同时只能执行多一个程序(如果想要同时执行程式,只能使用TSR的方式来跳过OS而由程序自行处理多任务的部份),且没有任何内存保护措施。对驱动程序的支持也不够完整,因此导致诸如音效设备必须由程序自行设置的状况,造成不兼容的情况所在多有。许多应用程序因此跳过MS-DOS的服务程序,而直接存取硬件设备以取得较好的效能。虽然如此,但MS-DOS还是变成了IBM PC上面常用的操作系统(IBM自己也有推出DOS,称为IBM-DOS或PC-DOS<\/A>)。MS-DOS的成功使得微软成为地球上赚钱的公司之一。<\/P>

而1980年代另一个崛起的操作系统异数是Mac OS<\/A>,此操作系统紧紧与麦金塔电脑<\/A>捆绑在一起。此时一位施乐帕罗奥托研究中心员工Dominik Hagen访问了苹果电脑<\/A>的史蒂夫·乔布斯<\/A>,并且向他展示了此时施乐发展的图形化使用者界面。苹果电脑惊为天人,并打算向施乐购买此技术,但因帕罗奥托研究中心并非商业单位而是研究单位,因此施乐回绝了这项买卖。在此之后苹果一致认为个人电脑的未来必定属于图形使用者界面,因此也开始发展自己的图形化操作系统。现今许多我们认为是基本要件的图形化接口技术与规则,都是由苹果电脑打下的基础(例如下拉式菜单、桌面图标<\/A>、拖曳式操作与双点击等)。但正确来说,图形化使用者界面的确是施乐创始的。<\/P>

20世纪90年代<\/H3>

Apple 电脑,苹果<\/A>电脑的代产品。延续80年代的竞争,1990年代出现了许多影响未来个人电脑市场深厚的操作系统。由于图形化使用者界面日趋繁复,操作系统的能力也越来越复杂与巨大,因此强韧且具有弹性的操作系统就成了迫切的需求。此年代是许多套装类的个人电脑操作系统互相竞争的时代。<\/P>

上一年代于市场崛起的苹果电脑,由于旧系统的设计不良,使得其后继发展不力,苹果电脑决定重新设计操作系统。经过许多失败的项目后,苹果于1997年释出新操作系统——MacOS的测试<\/A>版,而后推出的正式版取得了巨大的成功。让原先失意离开苹果的Steve Jobs<\/A>风光再现。<\/P>

除了商业主流的操作系统外,从1980年代起在开放原码的世界中,BSD<\/A>系统也发展了非常久的一段时间,但在1990年代由于与AT&T的法律争端,使得远在芬兰赫尔辛基大学的另一股开源<\/A>操作系统——Linux<\/A>兴起。Linux内核<\/A>是一个标准POSIX<\/A>内核,其血缘可算是Unix家族的一支。Linux与BSD家族都搭配GNU<\/A>计划所发展的应用程序,但是由于使用的许可证以及历史因素的作弄下,Linux取得了相当可观的开源操作系统市占率,而BSD则小得多。<\/P>

相较于MS-DOS<\/A>的架构,Linux除了拥有傲人的可移植性(相较于Linux,MS-DOS只能运行在Intel CPU上),它也是一个分时多进程内核,以及良好的内存空间管理(普通的进程不能存取内核区域的内存)。想要存取任何非自己的内存空间的进程只能通过系统调用<\/A>来达成。一般进程<\/A>是处于使用者模式(User mode)底下,而执行系统调用时会被切换成内核模式(Kernel mode),所有的特殊指令只能在内核模式执行,此措施让内核可以管理系统内部与外部设备,并且拒绝无权限的进程提出的请求。因此理论上任何应用程序执行时的错误,都不可能让系统崩溃<\/A>(Crash)。<\/P>

另一方面,微软对于更强力的操作系统呼声的回应便是Windows NT<\/A>于1993年的面世。<\/P>

1983年开始微软就想要为MS-DOS<\/A>建构一个图形化的操作系统应用程序,称为Windows<\/A>(有人说这是比尔·盖茨被苹果的Lisa<\/A>电脑上市所刺激)。<\/P>

一开始Windows<\/A>并不是一个操作系统,只是一个应用程序,其背景还是纯MS-DOS系统,这是因为当时的BIOS设计以及MS-DOS的架构不甚良好之故。<\/P>

在1990年代初,微软与IBM的合作破裂,微软从OS/2<\/A>(早期为命令行模式,后来成为一个很成功但是曲高和寡的图形化操作系统)项目中抽身,并且在1993年7月27日推出Windows NT 3.1<\/A>,一个以OS/2为基础的图形化操作系统。<\/P>

并在1995年8月15日推出Windows 95<\/A>。<\/P>

直到这时,Windows系统依然是建立在MS-DOS的基础上,因此消费者莫不期待微软在2000年所推出的Windows 2000<\/A>上,因为它才算是个脱离MS-DOS基础的图形化操作系统。<\/P>

Windows NT系统的架构为:在硬件阶层之上,有一个由微内核直接接触的硬件抽象层(HAL),而不同的驱动程序以模块的形式挂载在内核上执行。因此微内核可以使用诸如输入输出、文件系统、网络、信息安全机制与虚拟内存<\/A>等功能。而系统服务<\/A>层提供所有统一规格的函数调用库,可以统一所有副系统的实作方法。例如尽管POSIX<\/A>与OS/2对于同一件服务的名称与调用方法差异甚大,它们一样可以无碍地实作于系统服务层上。在系统服务层之上的副系统,全都是使用者模式,因此可以避免使用者程序执行非法<\/A>行动。<\/P>

DOS副系统将每个DOS程序当成一进程执行,并以个别独立的MS-DOS虚拟机<\/A>器承载其运行环境。另外一个是Windows 3.1 NT 模拟系统,实际上是在Win32副系统下执行Win16程序。因此达到了安全掌控为MS-DOS与早期Windows系统所撰写之旧版程序的能力。然而此架构只在Intel 80386处理器及后继机型上实作。且某些会直接读取硬件的程序,例如大部分的Win16游戏,就无法套用这套系统,因此很多早期游戏便无法在Windows NT上执行。<\/P>

Windows NT有3.1.3.5.3.51与4.0版。<\/P>

Windows 2000是Windows NT的改进系列(事实上是Windows NT 5.0)、Windows XP<\/A>(Windows NT 5.1)以及Windows Server 2003<\/A>(Windows NT 5.2)、Windows Vista<\/A>(Windows NT 6.0)、Windows 7(Windows NT 6.1)也都是立基于Windows NT的架构上。<\/P>

而本年代渐渐增长并越趋复杂的嵌入式设备<\/A>市场也促使嵌入式操作系统的成长。<\/P>

大型机<\/A>与嵌入式系统使用很多样化的操作系统。大型主机有许多开始支持Java及Linux以便共享其他平台的资源。嵌入式系统百家争鸣,从给Sensor Networks用的Berkeley Tiny OS到可以操作Microsoft Office<\/A>的Windows CE<\/A>都有。<\/P>

今天<\/H3>

现代操作系统通常都有一个使用的绘图设备的图形用户界面(GUI<\/A>),并附加如鼠标或触控面版等有别于键盘的输入设备。旧的OS或性能导向的服务器通常不会有如此亲切的界面,而是以命令行界面(CLI)加上键盘为输入设备。以上两种界面其实都是所谓的壳,其功能为接受并处理用户的指令(例如按下一按钮,或在命令提示列上键入指令)。<\/P>

选择要安装的操作系统通常与其硬件架构有很大关系,只有Linux与BSD几乎可在所有硬件架构上运行,而Windows NT仅移植到了DEC Alpha与MIPS Magnum。在1990年代早期,个人计算机的选择就已被局限在Windows家族、类Unix家族以及Linux上,而以Linux及Mac OS X为主要的另类选择,直至今日。<\/P>

大型机与嵌入式系统使用很多样化的操作系统。在服务器方面Linux、UNIX和Windows<\/A>Server占据了市场的大部分份额。在超级计算机方面,Linux取代Unix成为了大操作系统,截止2012年6月,世界超级计算机500强排名中基于Linux<\/A>的超级计算机占据了462个席位,比率高达92%。随着智能手机的发展,Android和iOS已经成为目前流行的两大手机操作系统。[1]<\/SUP> <\/P>

2012年,全球智能手机<\/A>操作系统市场份额的变化情况相对稳定。智能手机操作系统市场一直被几个手机制造商巨头所控制,而安卓的垄断地位主要得益于三星智能手机在世界范围内所取得的巨大成功。2012年第三季度,安卓的市场份额高达74.8%,2011年则为57.4%。2013年季度,它的市场份额继续增加,达到75%。虽然 Android 占据领先,但是苹果 iOS<\/A> 用户在应用上花费的时间则比 Android 的长。虽然在这方面 Android 的数字一度接近苹果,但是像 iPad 3 这样的设备发布之后,苹果的数字还是会进一步增长。Windows Phone 系统在 8.1 版发布后市场份额稳步提高,应用生态正在改善,众多必需应用不断更新,但是速度还略嫌迟缓。微软收购了诺基亚,发展了许多OEM厂商,并不断发布新机型试图扭转WP的不利局面,小有成效。<\/P>

2<\/STRONG>地位<\/H2>

计算机有软、硬件组成,如果没有软件,则计算机就等于一堆废铁。软件可分为:<\/P>

系统程序——管理计算机和应用程序(其中操作系统是其核心);应用程序——解决用户问题的程序。<\/P>

计算机系统各个层次之间存在着一种单向服务的关系,即每一个内层都向其外层提供了一组接口。这里提到的“接口”与计算机硬件之间的硬接口在概念上虽然是相同的,但是它们并不像硬接口那样通过硬件的电气连接完成其功能。而是由指令、程序和数据结构等形成的一种接口,通常把这种接口称为“软接口”。通过软接口,内层以事先约定好的方式为外层提供服务,外层则通过该接口使用内层提供的服务来完成本身的功能。<\/P>

下面从内向外简要说明各个层次的特性以及层次间接口的作用。<\/P>

1<\/STRONG>.硬件系统<\/STRONG><\/P>

硬件系统指组成计算机基本结构的5个部分,即运算器、控制器、主存储器以及输入设备和输出设备。运算器和控制器通常集成在一个芯片上,成为中央处理器(CPU)。CPU是执行程序时进行运算和控制的装置,它直接控制着计算机各个部件的工作,是硬件系统的核心。<\/P>

主存储器(内存)是存放系统中运行的程序和数据的部件。<\/P>

输入输出设备(外围设备)是用于实现计算机系统与外界信息交换的各种硬件设备。硬件是操作系统存在的物质基础。硬件层提供给操作系统的接口是机器的指令系统。操作系统的程序使用指令系统所提供的机器指令所具有的功能,实现对硬件的直接管理和控制。<\/P>

2<\/STRONG>.操作系统<\/STRONG><\/P>

操作系统是靠近硬件的软件层,其功能是直接控制和管理系统资源(包括软件、硬件)。计算机系统的硬件在操作系统的管理和控制下,其功能得以充分发挥。从用户观点看,引入操作系统后,计算机系统成为一台硬件系统功能更强、服务质量更高、使用更方便的机器。操作系统与其他系统软件一起向用户提供了一个良好的工作环境,用户无需了解许多与硬件和系统软件的细节,就能方便的使用计算机。<\/P>

操作系统在硬件系统上运行,它常驻内存内,并提供给上层两种接口:操作接口和编程接口。操作接口由一系列操作命令组成,用户通过操作接口可以方便地使用计算机。编程接口由一系列的系统调用组成各种程序可以使用这些系统调用让操作系统为其服务,并通过操作系统来使用硬件和软件资源。所以其他程序是在操作系统提供的功能基础上运行的。<\/P>

3<\/STRONG>.系统应用软件<\/STRONG><\/P>

系统应用层由一系列的语言处理程序和系统服务程序构成。这些程序不是常驻内存的,而是存放在磁盘或其他外存储设备上,仅当需要运行这些程序时,才把它们装入内存。应用程序的主要功能是为用户编制应用软件、加工和调试程序以及处理数据提供必要服务。<\/P>

系统应用层程序在操作系统的支持下工作,它们一般都使用机器指令以及操作系统提供的系统调用来编制程序。对上层它们提供了编制源程序的语句和语法或调试命令、系统维护命令等。<\/P>

系统应用软件层的程序有效地扩充了计算机系统的功能。它们与操作系统一起组成系统软件整体,起到了简化程序设计、扩大计算机处理能力、提高计算机使用效率、充分发挥各种资源功能的作用。因此,可以把这些系统应用程序看作是操作系统功能的延伸,甚至可以把它们看作操作系统的一部分。但是它与操作系统的不同之处在于,其运行环境与普通用户应用程序一样,它们仍然要通过操作系统才能使用和控制系统资源。<\/P>

4<\/STRONG>.应用软件<\/STRONG><\/P>

计算机层次结构的外层是应用程序。这些程序是计算机用户为了使用计算机完成某一特定工作,或者解决某一具体问题而编制的程序。这些软件主要是使用其下层的系统应用程序提供的服务来实现自己的特定功能[2]<\/SUP> <\/A>。<\/P>

 <\/P>

3<\/STRONG>作用<\/H2>

主要体现在两方面:<\/P>

1.屏蔽硬件物理特性和操作细节,为用户使用计算机提供了便利<\/P>

󰀁指令系统(成千上万条机器指令,它们的执行由微程序的指令解释系统实现的)。计算机问世初期,<\/P>

计算机工作者就是在裸机上通过手工操作方式进行工作。󰀁计算机硬件体系结构越来越复杂。<\/P>

2.有效管理系统资源,提高系统资源使用效率<\/P>

如何有效地管理、合理地分配系统资源,提高系统资源的使用效率是操作系统必须发挥的主要作用。资源利用率、系统吞吐量是两个重要的指标。<\/P>

计算机系统要同时供多个程序共同使用。操作解决资源共享问题!!如何分配、管理有限的资源是非常关键的问题!<\/P>

操作系统定义:操作系统是计算机系统中基本的系统软件,它用于有效地管理系统资源,并为用户使用计算机提供了便利的环境[2]<\/SUP> <\/P>

4<\/STRONG>组成部分<\/H2>

操作系统理论研究者有时把操作系统<\/STRONG>分成四大部分:<\/P>

  • 驱动程序<\/A>:底层的、直接控制和监视各类硬件的部分,它们的职责是隐藏硬件的具体细节,并向其他部分提供一个抽象的、通用的接口。<\/P><\/LI>

  • 内核<\/A>:操作系统内核部分,通常运行在高特权级,负责提供基础性、结构性的功能。<\/P><\/LI>

  • 接口库:是一系列特殊的程序库,它们职责在于把系统所提供的基本服务包装成应用程序所能够使用的编程接口(API<\/A>),是靠近应用程序<\/A>的部分。例如,GNU C运行期库就属于此类,它把各种操作系统的内部编程接口包装成ANSI C和POSIX编程接口的形式。<\/P><\/LI>

  • 外围<\/A>:是指操作系统中除以上三类以外的所有其他部分,通常是用于提供特定服务的部件。例如,在微内核结构中,大部分系统服务,以及UNIX<\/A>/Linux<\/A>中各种守护进程都通常被划归此列。<\/P><\/LI><\/UL>

    并不是所有的操作系统都严格包括这四大部分。例如,在早期的微软视窗操作系统中,各部分耦合程度很深,难以区分彼此。而在使用外核结构的操作系统中,则根本没有驱动程序的概念。<\/P>

    操作系统中四大部分的不同布局,也就形成了几种整体结构的分野。常见的结构包括:简单结构、层结构、微内核结构、垂直结构<\/A>、和虚拟机结构。<\/P>

     <\/P>

    5<\/STRONG>内核结构<\/H2>

    内核是操作系统基础的构件,因而,内核结构往往对操作系统的外部特性以及应用领域有着一定程度的影响。尽管随着理论和实践的不断演进,操作系统高层特性与内核结构之间的耦合有日趋缩小之势,但习惯上,内核结构仍然是操作系统分类之常用标准!<\/P>

    内核的结构可以分为单内核<\/STRONG><\/A>、微内核<\/A>、混合内核<\/A><\/STRONG>、外内核<\/STRONG><\/A>等。<\/P>

    • 单内核<\/A>(Monolithic kernel),又称为宏内核<\/A>。单内核结构是操作系统中各内核部件杂然混居的形态,该结构于1960年代(亦有1950年代初之说,尚存争议),历史长,是操作系统内核与外围分离时的初形态。<\/P><\/LI>

    • 微内核<\/A>(Microkernel),又称为微核心。微内核结构是1980年代产生出来的较新的内核结构,强调结构性部件与功能性部件的分离。20世纪末,基于微内核结构,理论界中又发展出了超微内核与外内核等多种结构。尽管自1980年代起,大部分理论研究都集中在以微内核为首的“新兴”结构之上,然而,在应用领域之中,以单内核结构为基础的操作系统却一直占据着主导地位。<\/P><\/LI>

    • 混合内核<\/A>(Hybrid kernel)像微内核结构,只不过它的组件更多的在核心态中运行,以获得更快的执行速度。<\/P><\/LI>

    • 外内核<\/A>(Exokernel)的设计理念是尽可能的减少软件的抽象化<\/A>,这使得可以专注于硬件的抽象化。外核心的设计极为简化,它的目标是在于同时简化传统微内核<\/A>的讯息传递机制,以及整块性核心的软件抽象层。<\/P><\/LI><\/UL>

      在众多常用操作系统之中,除了QNX和基于Mach的UNIX等个别系统外,几乎全部采用单内核结构,例如大部分的Unix、Linux,以及Windows(微软声称Windows NT是基于改良的微内核架构的,尽管理论界对此存有异议)。 微内核和超微内核结构主要用于研究性操作系统,还有一些嵌入式系统使用外核!<\/P>

      基于单内核的操作系统通常有着较长的历史渊源。例如,绝大部分UNIX的家族史都可上溯至1960年代。该类操作系统多数有着相对古老的设计和实现(例如某些UNIX中存在着大量1970年代、1980年代的代码)。另外,往往在性能方面略优于同一应用领域中采用其他内核结构的操作系统(但通常认为此种性能优势不能完全归功于单内核结构)!<\/P>

       <\/P>

      6<\/STRONG>主要功能<\/H2>

      操作系统的主要功能是资源管理,程序控制<\/A>和人机交互<\/A>等。计算机系统的资源可分为设备资源和信息资源两大类。设备资源指的是组成计算机的硬件设备,如中央处理器<\/A>,主存储器,磁盘存储器<\/A>,打印机,磁带存储器,显示器,键盘输入设备和鼠标等。信息资源指的是存放于计算机内的各种数据,如文件,程序库,知识库,系统软件和应用软件等。<\/P>

      操作系统位于底层硬件与用户之间,是两者沟通的桥梁。用户可以通过操作系统的用户界面,输入命令。操作系统则对命令进行解释,驱动硬件设备,实现用户要求。以现代观点而言,一个标准个人电脑<\/A>的OS应该提供以下的功能:<\/P>

      • 进程管理<\/A>(Processing management)<\/P><\/LI>

      • 内存管理(Memory management)<\/P><\/LI>

      • 文件系统(File system)<\/P><\/LI>

      • 网络通讯(Networking)<\/P><\/LI>

      • 安全机制(Security)<\/P><\/LI>

      • 用户界面(User interface)<\/P><\/LI>

      • 驱动程序<\/A>(Device drivers)<\/P><\/LI><\/UL>

        资源管理<\/H3>

        系统的设备资源和信息资源都是操作系统根据用户需求按一定的策略来进行分配和调度的。操作系统的存储管理就负责把内存单元分配给需要内存的程序以便让它执行,在程序执行结束后将它占用的内存单元收回以便再使用。对于提供虚拟存储的计算机系统,操作系统还要与硬件配合做好页面调度工作,根据执行程序的要求分配页面,在执行中将页面调入和调出内存以及回收页面等。<\/P>

        处理器管理或称处理器调度,是操作系统资源管理功能的另一个重要内容。在一个允许多道程序同时执行的系统里,操作系统会根据一定的策略将处理器交替地分配给系统内等待运行的程序。一道等待运行的程序只有在获得了处理器后才能运行。一道程序在运行中若遇到某个事件,例如启动外部设备而暂时不能继续运行下去,或一个外部事件的发生等等,操作系统就要来处理相应的事件,然后将处理器重新分配。<\/P>

        操作系统的设备管理功能主要是分配和回收外部设备以及控制外部设备按用户程序的要求进行操作等。对于非存储型外部设备,如打印机<\/A>、显示器<\/A>等,它们可以直接作为一个设备分配给一个用户程序,在使用完毕后回收以便给另一个需求的用户使用。对于存储型的外部设备,如磁盘、磁带等,则是提供存储空间给用户,用来存放文件和数据。存储性外部设备的管理与信息管理是密切结合的。<\/P>

        信息管理是操作系统的一个重要的功能,主要是向用户提供一个文件系统<\/A>。一般说,一个文件系统向用户提供创建文件,撤销文件,读写文件,打开和关闭文件等功能。有了文件系统后,用户可按文件名存取数据而无需知道这些数据存放在哪里。这种做法不仅便于用户使用而且还有利于用户共享公共数据。此外,由于文件建立时允许创建者规定使用权限,这就可以保证数据的安全性。<\/P>

        程序控制<\/H3>

        一个用户程序的执行自始至终是在操作系统控制下进行的。一个用户将他要解决的问题用某一种程序设计语言编写了一个程序后就将该程序连同对它执行的要求输入到计算机内,操作系统就根据要求控制这个用户程序的执行直到结束。操作系统控制用户的执行主要有以下一些内容:调入相应的编译程序,将用某种程序设计语言编写的源程序编译成计算机可执行的目标程序,分配内存储等资源将程序调入内存并启动,按用户指定的要求处理执行中出现的各种事件以及与操作员联系请示有关意外事件的处理等。<\/P>

        人机交互<\/H3>

        操作系统的人机交互功能是决定计算机系统“友善性”的一个重要因素。人机交互功能主要靠可输入输出的外部设备和相应的软件来完成。可供人机交互使用的设备主要有键盘显示、鼠标、各种模式识别设备等。与这些设备相应的软件就是操作系统提供人机交互功能的部分。人机交互部分的主要作用是控制有关设备的运行和理解并执行通过人机交互设备传来的有关的各种命令和要求。<\/P>

        进程管理<\/H3>

        不管是常驻程序或者应用程序,他们都以进程为标准执行单位。当年运用冯纽曼架构建造电脑时,每个中央处理器多只能同时执行一个进程。早期的OS(例如DOS<\/A>)也不允许任何程序打破这个限制,且DOS同时只有执行一个进程(虽然DOS自己宣称他们拥有终止并等待驻留(TSR)能力,可以部分且艰难地解决这问题)。现代的操作系统,即使只拥有一个CPU<\/A>,也可以利用多进程(multitask)功能同时执行复数进程。进程管理指的是操作系统调整复数进程的功能。<\/P>

        由于大部分的电脑只包含一颗中央处理器,在单内核<\/STRONG><\/A>(Core)的情况下多进程只是简单迅速地切换各进程,让每个进程都能够执行,在多内核或多处理器的情况下,所有进程通过许多协同技术在各处理器或内核上转换。越多进程同时执行,每个进程能分配到的时间比率就越小。很多OS在遇到此问题时会出现诸如音效断续或鼠标跳格的情况(称做崩溃(Thrashing),一种OS只能不停执行自己的管理程序并耗尽系统资源的状态,其他使用者或硬件的程序皆无法执行)。进程管理通常实现了分时的概念,大部分的OS可以利用指定不同的特权等级(priority),为每个进程改变所占的分时比例。特权越高的进程,执行优先级越高,单位时间内占的比例也越高。交互式OS也提供某种程度的回馈机制,让直接与使用者交互的进程拥有较高的特权值。<\/P>

        内存管理<\/H3>

        根据帕金森定律<\/A>:“你给程序再多内存,程序也会想尽办法耗光”,因此程序员通常希望系统给他无限量且无限快的存储器。大部分的现代计算机存储器架构都是层次结构式的,快且数量少的暂存器为首,然后是高速缓存、存储器以及慢的磁盘存储设备。而操作系统的存储器管理提供查找可用的记忆空间、配置与释放记忆空间以及交换存储器和低速存储设备的内含物……等功能。此类又被称做虚拟内存管理的功能大幅增加每个进程可获得的记忆空间(通常是4GB,即使实际上RAM的数量远少于这数目)。然而这也带来了微幅降低运行效率的缺点,严重时甚至也会导致进程崩溃。<\/P>

        存储器管理的另一个重点活动就是借由CPU的帮助来管理虚拟位置。如果同时有许多进程存储于记忆设备上,操作系统必须防止它们互相干扰对方的存储器内容(除非通过某些协定在可控制的范围下操作,并限制可访问的存储器范围)。分区存储器空间可以达成目标。每个进程只会看到整个存储器空间(从0到存储器空间的大上限)被配置给它自己(当然,有些位置被操作系统保留而禁止访问)。CPU事先存了几个表以比对虚拟位置与实际存储器位置,这种方法称为标签页(paging)配置。<\/P>

        借由对每个进程产生分开独立的位置空间,操作系统也可以轻易地一次释放某进程所占据的所有存储器。如果这个进程不释放存储器,操作系统可以退出进程并将存储器自动释放。<\/P>

        虚拟内存<\/H3>

        虚拟内存<\/A>是计算机系统内存管理的一种技术。它使得应用程序认为它拥有连续的可用的内存(一个连续完整的地址空间),而实际上,它通常是被分隔成多个物理内存碎片,还有部分暂时存储在外部磁盘存储器上,在需要时进行数据交换。<\/P>

        用户接口<\/H3>

        用户接口包括作业一级接口和程序一级接口。作业一级接口为了便于用户直接或间接地控制自己的作业而设置。它通常包括联机用户接口与脱机用户接口。程序一级接口是为用户程序在执行中访问系统资源而设置的,通常由一组系统调用组成。<\/P>

        在早期的单用户单任务操作系统(如DOS)中,每台计算机只有一个用户,每次运行一个程序,且次序不是很大,单个程序完全可以存放在实际内存中。这时虚拟内存并没有太大的用处。但随着程序占用存储器容量的增长和多用户多任务操作系统的出现,在程序设计时,在程序所需要的存储量与计算机系统实际配备的主存储器的容量之间往往存在着矛盾。例如,在某些低档的计算机中,物理内存的容量较小,而某些程序却需要很大的内存才能运行;而在多用户多任务系统中,多个用户或多个任务更新全部主存,要求同时执行独断程序。这些同时运行的程序到底占用实际内存中的哪一部分,在编写程序时是无法确定的,必须等到程序运行时才动态分配。[3]<\/SUP> <\/P>

        用户界面<\/H3>

        用户界面(User Interface,简称 UI,亦称使用者界面[1])是系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介,它实现信息的内部形式与人类可以接受形式之间的转换。<\/P>

        用户界面是介于用户与硬件而设计彼此之间交互沟通相关软件,目的在使得用户能够方便有效率地去操作硬件以达成双向之交互,完成所希望借助硬件完成之工作,用户界面定义广泛,包含了人机交互与图形用户接口,凡参与人类与机械的信息交流的领域都存在着用户界面。用户和系统之间一般用面向问题的受限自然语言进行交互。目前有系统开始利用多媒体技术开发新一代的用户界面。<\/P>

        7<\/STRONG>分类方法<\/H2>

        操作系统的种类相当多,各种设备安装的操作系统可从简单到复杂,可分为智能卡操作系统<\/A>、实时操作系统<\/A>、传感器节点操作系统、嵌入式操作系统<\/A>、个人计算机操作系统、多处理器操作系统、网络操作系统<\/A>和大型机操作系统。[4]<\/SUP> <\/P>

        应用领域<\/H3>

        可分为桌面操作系统<\/A>、服务器操作系统<\/A>、嵌入式操作系统<\/A>;<\/P>

        所支持用户数<\/H3>

        可分为单用户操作系统<\/A>(如MSDOS、OS/2.Windows)、多用户操作系统<\/A>(如UNIX、Linux、MVS);<\/P>

        源码开放程度<\/H3>

        可分为开源操作系统<\/A>(如Linux、FreeBSD)和闭源操作系统(如Mac OS X、Windows);<\/P>

        硬件结构<\/H3>

        可分为网络操作系统<\/A>(Netware、Windows NT、OS/2 warp)、多媒体操作系统<\/A>(Amiga)、和分布式操作系统<\/A>等;<\/P>

        操作系统环境<\/H3>

        可分为批处理操作系统<\/A>(如MVX、DOS/VSE)、分时操作系统<\/A>( 如Linux、UNIX、XENIX、Mac OS X)、实时操作系统<\/A>(如iEMX、VRTX、RTOS,RT WINDOWS);<\/P>

        存储器寻址宽<\/H3>

        可以将操作系统分为8位、16位、32位、64位、128位的操作系统。早期的操作系统一般只支持8位和16位存储器寻指宽度,现代的操作系统如Linux和Windows 7都支持32位和64位。<\/P>

        8<\/STRONG>主要类型<\/H2>

        批处理<\/H3>

        批处理操作系统<\/A>(Batch Processing Operating System)的工作方式是:用户将作业交给系统操作员<\/A>,系统操作员将许多用户的作业组成一批作业,之后输入到计算机中,在系统中形成一个自动转接的连续的作业流,然后启动操作系统,系统自动、依次执行每个作业<\/A>。后由操作员将作业结果交给用户。批处理操作系统的特点是:多道和成批处理。<\/P>

        分时<\/H3>

        分时操作系统<\/A>(Time Sharing Operating System,简称 TSOS)的工作方式是:一台主机连接了若干个终端,每个终端有一个用户在使用。用户交互式地向系统提出命令请求,系统接受每个用户的命令,采用时间片轮转方式处理服务请求,并通过交互方式在终端上向用户显示结果。用户根据上步结果发出下道命令。分时操作系统将CPU的时间划分成若干个片段,称为时间片。操作系统以时间片为单位,轮流为每个终端用户服务。每个用户轮流使用一个时间片而使每个用户并不感到有别的用户存在。分时系统具有多路性、交互性、“独占”性和及时性的特征。多路性指,伺时有多个用户使用一台计算机,宏观上看是多个人同时使用一个CPU,微观上是多个人在不同时刻轮流使用CPU。交互性是指,用户根据系统响应结果进一步提出新请求(用户直接干预每一步)。“独占”性是指,用户感觉不到计算机为其他人服务,就像整个系统为他所独占。及时性指,系统对用户提出的请求及时响应。它支持位于不同终端的多个用户同时使用一台计算机,彼此独立互不干扰,用户感到好像一台计算机全为他所用。<\/P>

        常见的通用操作系统是分时系统与批处理系统的结合。其原则是:分时优先,批处理在后。“前台”响应需频繁交互的作业,如终端的要求; “后台”处理时间性要求不强的作业。<\/P>

        实时<\/H3>

        实时操作系统<\/A>(Real Time Operating System,简称 RTOS)是指使计算机能及时响应外部事件的请求在规定的严格时间内完成对该事件的处理,并控制所有实时设备和实时任务协调一致地工作的操作系统。实时操作系统要追求的目标是:对外部请求在严格时间范围内做出反应,有高可靠性和完整性。其主要特点是资源的分配和调度首先要考虑实时性然后才是效率。此外,实时操作系统应有较强的容错能力。<\/P>

        网络<\/H3>

        网络操作系统<\/A>(Network Operating System,简称 NOS)通常运行在服务器上的操作系统,是基于计算机网络的,是在各种计算机操作系统上按网络体系结构协议标准开发的软件<\/A>,包括网络管理、通信、安全、资源共享和各种网络应用。其目标是相互通信及资源共享。在其支持下,网络中的各台计算机能互相通信和共享资源。其主要特点是与网络的硬件相结合来完成网络的通信任务。网络操作系统被设计成在同一个网络中(通常是一个局部区域网络LAN,一个专用网络或其他网络)的多台计算机中的可以共享文件和打印机<\/A>访问 。 流行的网络操作系统有Linux,UNIX,BSD,Windows Server, Mac OS X Server,Novell NetWare等。<\/P>

        分布式<\/H3>

        分布式操作系统<\/A>(Distributed Software Systems)是为分布计算系统配置<\/A>的操作系统。大量的计算机通过网络被连结在一起,可以获得极高的运算能力及广泛的数据共享。这种系统被称作分布式系统(DistributedSystem) 。它在资源管理,通信控制和操作系统的结构等方面都与其他操作系统有较大的区别。由于分布计算机系统的资源分布于系统的不同计算机上,操作系统对用户的资源需求不能像一般的操作系统那样等待有资源时直接分配的简单做法而是要在系统的各台计算机上搜索,找到所需资源后才可进行分配。对于有些资源,如具有多个副本的文件,还必须考虑一致性。所谓一致性是指若干个用户对同一个文件所同时读出的数据是一致的。为了保证一致性,操作系统须控制文件的读、写、操作,使得多个用户可同时读一个文件,而任一时刻多只能有一个用户在修改文件。分布操作系统的通信功能类似于网络操作系统。由于分布计算机系统不像网络分布得很广,同时分布操作系统还要支持并行处理,因此它提供的通信机制和网络操作系统提供的有所不同,它要求通信速度高。分布操作系统的结构也不同于其他操作系统,它分布于系统的各台计算机上,能并行地处理用户的各种需求,有较强的容错能力。<\/P>

        分布式操作系统是网络操作系统的更高形式,它保持了网络<\/A>操作系统的全部功能,而且还具有透明性、可靠性和高性能等。网络操作系统和分布式操作系统虽然都用于管理分布在不同地理位置的计算机,但大的差别是:网络操作系统知道确切的网址,而分布式系统则不知道计算机的确切地址;分布式操作系统负责整个的资源分配,能很好地隐藏系统内部的实现细节,如对象的物理位置等。这些都是对用户<\/A>透明的。<\/P>

        大型机<\/H3>

        大型机<\/A>(Mainframe Computer),也称为大型主机。大型机使用专用的处理器指令集、操作系统和应用软件<\/A>。早的操作系统是针对20世纪60年代的大型主结构开发<\/A>的,由于对这些系统在软件方面做了巨大投资,因此原来的计算机厂商继续开发与原来操作系统相兼容的硬件与操作系统。这些早期的操作系统是现代操作系统的先驱。现代的大型主机一般也可运行Linux<\/A>或Unix变种。<\/P>

        嵌入式<\/H3>

        嵌入式操作系统(Embedded Operating System)是用在嵌入式系统的操作系统。嵌入式系统使用非常广泛的操作系统。嵌入式设备<\/A>一般专用的嵌入式操作系统(经常是实时操作系统,如VxWorks<\/A>、eCos)或者指定程序员移植到这些新系统。以及某些功能缩减版本的Linux(如Android,Tizen<\/A>,MeeGo<\/A>,webOS<\/A>)或者其他操作系统。某些情况下,嵌入式操作系统指称的是一个自带了固定应用软件的巨大泛用程序。在许多简单的嵌入式系统中,所谓的操作系统就是指其上唯一的应用程序。<\/P>

        桌面<\/H3>

        桌面操作系统主要用于个人计算机上。个人计算机市场从硬件架构上来说主要分为两大阵营,PC机<\/A>与Mac<\/A>机,从软件上可主要分为两大类,分别为类Unix<\/A>操作系统和Windows<\/A>操作系统:<\/P>

        1. Unix<\/A>和类Unix操作系统:Mac OS X<\/A>,Linux<\/A>发行版(如Debian<\/A>,Ubuntu<\/A>,Linux Mint<\/A>,openSUSE<\/A>,Fedora<\/A>,Mandrake,Red Hat<\/A>,Centos 等);<\/P><\/LI>

        2. 微软公司Windows<\/A>操作系统[5]<\/SUP> <\/A>:Windows 98<\/A>,Windows 2000,Windows XP<\/A>,Windows Vista<\/A>,Windows 7<\/A>,Windows 8<\/A>,Windows 8.1<\/A>,Windows10等<\/P><\/LI><\/OL>

          服务器<\/H3>

          服务器操作系统一般指的是安装在大型计算机<\/A>上的操作系统,比如Web服务器<\/A>、应用服务器和数据库服务器<\/A>等。服务器操作系统主要集中在三大类:<\/P>

          1. Unix<\/A>系列:SUNSolaris<\/A>,IBM-AIX,HP-UX,FreeBSD<\/A>,OS X Server<\/A>[6]<\/SUP> <\/A>等;<\/P><\/LI>

          2. Linux<\/A>系列:Red Hat Linux<\/A>,CentOS<\/A>,Debian<\/A>,Ubuntu<\/A>Server等;<\/P><\/LI>

          3. Windows<\/A>系列:Windows NT Server,Windows Server 2003<\/A>,Windows Server 2008<\/A>,Windows Server 2008 R2,windows server 2012,windows server technical等。<\/P><\/LI><\/OL>

            简单操作系统<\/H3>

            简单操作系统,指的是计算机初期所配置的操作系统,如IBM公司的磁盘操作系统DOS/360和微型计算机的操作系统CP/M等。这类操作系统的功能主要是操作命令的执行,文件服务,支持程序设计语言<\/A>编译程序<\/A>和控制外部设备等。<\/P>

            9<\/STRONG>典型系统<\/H2>

            UNIX<\/H3>

            UNIX 是一个强大的多用户、多任务操作系统,支持多种处理器架构,按照操作系统的分类,属于分时操作系统。UNIX 早由Ken Thompson<\/A>和Dennis Ritchie于1969年在美国AT&T<\/A>的贝尔实验室<\/A>开发。<\/P>

            <\/A>Unix和类Unix家族树<\/SPAN><\/P>

            类Unix<\/A>(Unix-like)操作系统指各种传统的Unix以及各种与传统Unix类似的系统。它们虽然有的是自由软件,有的是商业软件,但都相当程度地继承了原始UNIX的特性,有许多相似处,并且都在一定程度上遵守POSIX规范。类Unix系统可在非常多的处理器架构下运行,在服务器系统上有很高的使用率,例如大专院校或工程应用的工作站。<\/P>

            Linux<\/H3>

            基于Linux<\/A>的操作系统是20世纪1991年推出的一个多用户、多任务的操作系统。它与UNIX完全兼容。Linux初是由芬兰赫尔辛基大学<\/A>计算机系学生Linus Torvalds<\/A>在基于UNIX的基础上开发的一个操作系统的内核程序,Linux的设计是为了在Intel微处理器<\/A>上更有效的运用。其后在理查德·斯托曼<\/A>的建议下以GNU通用公共许可证<\/A>发布,成为自由软件<\/A>Unix变种。它的大的特点在于他是一个源代码公开的自由及开放源码的操作系统,其内核源代码可以自由传播。<\/P>

            <\/A>一个流行Linux发行版——Ubuntu桌面<\/SPAN><\/P>

            经历数年的披荆斩棘,自由开源的Linux系统逐渐蚕食以往软件的专业领域,例如以往计算机动画运算巨擘──SGI的IRIX系统已被Linux家族及贝尔实验室研发小组设计的九号计划与Inferno系统取代,皆用于分散表达式环境。它们并不像其他Unix系统,而是选择自带图形用户界面。九号计划原先并不普及,因为它刚推出时并非自由软件。Linux有各类发行版,通常为GNU/Linux<\/A>,如Debian(及其衍生系统Ubuntu、Linux Mint)、Fedora、openSUSE等。Linux发行版作为个人计算机操作系统或服务器操作系统,在服务器上已成为主流的操作系统。<\/P>

            Mac OS X<\/H3>

            <\/A>Mac OS X桌面<\/SPAN><\/P>

            Mac OS是一套运行于苹果Macintosh系列电脑上的操作系统。Mac OS是在商用领域成功的图形用户界面。Macintosh组包括比尔·阿特金森(Bill Atkinson)、杰夫·拉斯金(Jef Raskin)和安迪·赫茨菲尔德(Andy Hertzfeld)。Mac OS X 于 2001年 在商场上推出。它包含两个主要的部分:Darwin,是以 BSD 原始代码和 Mach 微核心 为基础,类似 Unix 的开放原始码环境。<\/P>

            Windows<\/H3>

            Windows是由微软公司<\/A>成功开发的操作系统.Windows是一个多任务的操作系统,他采用图形窗口界面,用户对计算机的各种复杂操作只需通过点击鼠标<\/A>就可以实现。[7]<\/SUP> <\/P>

            Microsoft Windows系列操作系统是在微软给IBM机器设计的MS-DOS的基础上设计的图形操作系统。Windows系统,如Windows 2000、Windows XP皆是创建于现代的Windows NT内核。NT内核是由OS/2和OpenVMS等系统上借用来的。Windows可以在32位和64位的Intel和AMD的处理器上运行,但是早期的版<\/P>

            <\/A>Windows 8 Metro<\/SPAN><\/P>

            本也可以在DEC Alpha、MIPS与PowerPC架构上运行。 虽然由于人们对于开放源代码作业系统兴趣的提升,Windows的市场占有率有所下降,但是到2004年据库服务等一些功能。<\/P>

            <\/A>Windows 8桌面<\/SPAN><\/P>

            Windows XP在2001年10月25日发布,2004年8月24日发布服务包2,2008年4月21日发布新的服务包3。 微软上一款操作系统Windows Vista<\/A>(开发代码为Longhorn)于2007年1月30日发售[4]。Windows Vista增加了许多功能,尤其是系统的安全性和网络管理功能,并且其拥有界面华丽的Aero Glass。但是整体而言,其在全球市场上的口碑却并不是很好。Windows 8<\/A>微软在2012年10月正式推出,系统有着独特的metro开始界面和触控式交互系统,2013年10月17日晚上7点,Windows 8.1在全球范围内,通过Windows上的应用商店进行更新推送。2014年1月22日,微软在美国旧金山举行发布会,正式发布了Windows 10消费者预览版。<\/P>

            iOS<\/H3>

            <\/A>iOS 8.1.2 系统界面<\/SPAN><\/P>

            iOS<\/A>操作系统是由苹果公司<\/A>开发的手持设备操作系统。iOS与苹果的Mac OS X操作系统一样,它也是以Darwin为基础的,因此同样属于类Unix的商业操作系统。原本这个系统名为iPhone OS,直到2010年6月7日WWDC大会上宣布改名为iOS。截止至2011年11月,根据Canalys的数据显示,iOS已经占据了全球智能手机系统市场份额的30%,在美国的市场占有率为43%。<\/P>

            Android<\/H3>

            <\/A>Android 4.2 用户界面<\/SPAN><\/P>

            Android是一种以Linux为基础的开放源代码操作系统,主要使用于便携设备。[8]<\/SUP> Android操作系统初由Andy Rubin<\/A>开发,初主要支持手机。2005年由Google收购注资,并组建开放手机联盟开发改良,逐渐扩展到平板电脑及其他领域上。2011年季度,Android在全球的市场份额超过塞班系统,跃居全球。 2012年11月数据显示,Android占据全球智能手机<\/A>操作系统<\/A>市场76%的份额,中国市场占有率为90%。[9]<\/SUP> <\/P>

            WP<\/H3>

            Windows Phone<\/STRONG>(简称:WP<\/STRONG>)是微软<\/A>发布的一款手机操作系统<\/A>,它将微软旗下的Xbox Live<\/A>游戏、Xbox Music<\/A>音乐与独特的视频体验集成至手机中。微软公司于2010年10月11日晚上9点30分正式发布了智能手机操作<\/P>

            <\/A>windows phone 8.1<\/SPAN><\/P>

            系统Windows Phone,并将其使用接口称为“Modern<\/A>”接口。2011年2月,“诺基亚<\/A>”与微软达成全球战略同盟并深度合作共同研发。2011年9月27日,微软发布Windows Phone 7.5<\/A>。2012年6月21日,微软正式发布Windows Phone 8<\/A>,采用和Windows 8<\/A>相同的Windows NT<\/A>内核,同时也针对市场的Windows Phone 7.5发布Windows Phone 7.8<\/A>。2014年4月2日,微软在旧金山召开Build2014大会。大会上微软推出Windows Phone 8.1更新,2014年8月4日晚,微软正式向WP推送了WP8.1 GDR1预览版,即WP8.1 Update。<\/P>

            Chrome OS<\/H3>

            <\/A>Chrome OS桌面<\/SPAN><\/P>

            Chrome OS<\/A>是由谷歌开发的一款基于Linux的操作系统,发展出与互联网紧密结合的云操作系统<\/A>,工作时运行Web应用程序。谷歌在2009年7月7日发布该操作系统,并在2009年11月19日以Chromium OS之名推出相应的开源项目,并将Chromium OS代码开源。[10]<\/SUP> <\/P>

            Chrome OS同时支持Intel x86以及ARM处理器,软件结构极其简单,可以理解为在Linux的内核上运行一个使用新的窗口系统的Chrome浏览器。对于开发人员来说,web就是平台,所有现有的web应用可以的在Chrome OS中运行,也可以用不同的开发语言为其开发新的web应用。<\/P>

             <\/P>

            10<\/STRONG>发展年表<\/H2>
            年表<\/CAPTION>

            年份<\/P><\/TH>

            系统名称<\/P><\/TH><\/TR>

            1956年<\/P><\/TD>

            GM-NAA I/O<\/P><\/TD><\/TR>

            1959年<\/P><\/TD>

            SHARE Operating System<\/P><\/TD><\/TR>

            1960年<\/P><\/TD>

            IBSYS<\/P><\/TD><\/TR>

            1961年<\/P><\/TD>

            CTSS<\/P>

            MCP (Burroughs Large Systems)<\/P><\/TD><\/TR>

            1962年<\/P><\/TD>

            GCOS<\/P><\/TD><\/TR>

            1964年<\/P><\/TD>

            EXEC 8 OS/360 (宣称)、 TOPS-10<\/P><\/TD><\/TR>

            1965年<\/P><\/TD>

            Multics (宣称) OS/360 (上市)、 Tape Operating System (TOS)<\/P><\/TD><\/TR>

            1966年<\/P><\/TD>

            DOS/360 (IBM)、MS/8<\/P><\/TD><\/TR>

            1967年<\/P><\/TD>

            ACP (IBM)、CP/CMS、 ITS、WAITS<\/P><\/TD><\/TR>

            1969年<\/P><\/TD>

            TENEX 、 Unix<\/P><\/TD><\/TR>

            1970年<\/P><\/TD>

            DOS/BATCH 11 (PDP-11)<\/P><\/TD><\/TR>

            1971年<\/P><\/TD>

            OS/8<\/P><\/TD><\/TR>

            1972年<\/P><\/TD>

            MFT (operating system) 、 MVT、 RDOS、SVS、VM/CMS<\/P><\/TD><\/TR>

            1973年<\/P><\/TD>

            Alto OS、RSX-11D、RT-11、VME<\/P><\/TD><\/TR>

            1974年<\/P><\/TD>

            MVS (MVS/XA)<\/P><\/TD><\/TR>

            1975年<\/P><\/TD>

            BS2000<\/P><\/TD><\/TR>

            1976年<\/P><\/TD>

            CP/M、TOPS-20<\/P><\/TD><\/TR>

            1978年<\/P><\/TD>

            Apple DOS 3.1 (苹果公司个操作系统)、TripOS、VMS<\/P>

            Lisp Machine (CADR)<\/P><\/TD><\/TR>

            1979年<\/P><\/TD>

            POS、NLTSS<\/P><\/TD><\/TR>

            1980年<\/P><\/TD>

            OS-9、QDOS、SOS、XDE (Tajo)、Xenix<\/P><\/TD><\/TR>

            1981年<\/P><\/TD>

            MS-DOS<\/P><\/TD><\/TR>

            1982年<\/P><\/TD>

            Commodore DOS、SunOS (1.0)、Ultrix<\/P><\/TD><\/TR>

            1983年<\/P><\/TD>

            Lisa OS、Coherent、Novell NetWare、ProDOS<\/P><\/TD><\/TR>

            1984年<\/P><\/TD>

            Macintosh OS (系统 1.0)、MSX-DOS、QNX、UniCOS<\/P><\/TD><\/TR>

            1985年<\/P><\/TD>

            AmigaOS、Atari TOS、MIPS OS、Oberon operating system、Microsoft Windows 1.0 (Windows版)<\/P><\/TD><\/TR>

            1986年<\/P><\/TD>

            AIX、GS-OS、HP-UX<\/P><\/TD><\/TR>

            1987年<\/P><\/TD>

            Arthur、IRIX (SGI推出的个版本号是3.0)、Minix、OS/2 (1.0)、Microsoft Windows 2.0<\/P><\/TD><\/TR>

            1988年<\/P><\/TD>

            A/UX (苹果电脑)、LynxOS、MVS/ESA、OS/400<\/P><\/TD><\/TR>

            1989年<\/P><\/TD>

            1989年、NeXTSTEP (1.0)、RISC OS、SCO Unix (第三版)<\/P><\/TD><\/TR>

            1990年<\/P><\/TD>

            Amiga OS 2.0、BeOS (v1)、OSF/1、Microsoft Windows 3.0<\/P><\/TD><\/TR>

            1991年<\/P><\/TD>

            SunOS 4.1.x、Linux<\/P><\/TD><\/TR>

            1992年<\/P><\/TD>

            386BSD 0.1、Amiga OS 3.0、Solaris 2.0 (SunOS 4.x的继承者,以SVR4为基础,而非BSD)、Microsoft Windo、s 3.1<\/P><\/TD><\/TR>

            1993年<\/P><\/TD>

            Solaris 2.1、Solaris 2.2、Solaris 2.3、Plan 9 (版)、FreeBSD、NetBSD、Microsoft Windows NT 3.1 (版NT)<\/P><\/TD><\/TR>

            1994年<\/P><\/TD>

            Solaris 2.4<\/P><\/TD><\/TR>

            1995年<\/P><\/TD>

            Solaris 2.5、Digital UNIX (aka Tru64)、OpenBSD、OS/390、Microsoft Windows 95<\/P><\/TD><\/TR>

            1996年<\/P><\/TD>

            Microsoft Windows95 OSR2(OSR=OEMServicerelease) (即:Windows 97)、Microsoft Windows NT 4.0<\/P><\/TD><\/TR>

            1997年<\/P><\/TD>

            Solaris 2.6、Inferno、Mac OS 7.6 (版正式命名为Mac OS)、SkyOS<\/P><\/TD><\/TR>

            1998年<\/P><\/TD>

            Solaris 7 (款64位元Solaris版本,是2.7舍弃主版本号的称谓)、Microsoft Windows 98<\/P><\/TD><\/TR>

            1999年<\/P><\/TD>

            AROS、Mac OS 8、Microsoft Windows 98 Second Edition<\/P><\/TD><\/TR>

            2000年<\/P><\/TD>

            Solaris 8、AtheOS、Mac OS 9、MorphOS、Microsoft Windows 2000、Microsoft Windows Me、Mac OS X Public Beta (公开测试版)(2000年9月13日)<\/P><\/TD><\/TR>

            2001年<\/P><\/TD>

            Mac OS X 10.0 Cheetah(印度豹)(2001年3月24日)、Amiga OS 4.0 (2001年5月)、Mac OS X 10.1 Puma(美洲狮)(2001年9月25日)、Microsoft Windows XP、z/OS<\/P><\/TD><\/TR>

            2002年<\/P><\/TD>

            Solaris 9 for SPARC、Microsoft Windows XP 64-bit Edition、Windows XP Tablet PC Edition、Windows XP Media Center Edition、Syllable、Mac OS X 10.2 Jaguar(美洲虎)(2002年8月23日)<\/P><\/TD><\/TR>

            2003年<\/P><\/TD>

            Solaris 9 for x86、Microsoft Windows Server 2003 (2003年3月28日)、Microsoft Windows XP 64-bit Edition - 以Microsoft Windows Server 2003为基础,同一天释出。、Mac OS X 10.3 Panther(黑豹)(2003年10月24日)<\/P><\/TD><\/TR>

            2004年<\/P><\/TD>

            Microsoft Windows XP Media Center Edition<\/P><\/TD><\/TR>

            2005年<\/P><\/TD>

            Solaris 10、Microsoft Windows XP Professional x64 Edition、Mac OS X 10.4 Tiger(老虎)(2005年4月29日)<\/P><\/TD><\/TR>

            2006年<\/P><\/TD>

            Microsoft Windows Vista、Linux Mint、iOS(原名iPhone OS)<\/P><\/TD><\/TR>

            2007年<\/P><\/TD>

            Mac OS X 10.5 Leopard(美洲豹)(2007年10月26日)<\/P><\/TD><\/TR>

            2008年<\/P><\/TD>

            Ubuntu 8.04 LTS、OpenSolaris 08/05、Android、Ubuntu 8.10、OpenSolaris 08/11、Windows Server 2008<\/P><\/TD><\/TR>

            2009年<\/P><\/TD>

            Ubuntu 9.04、Mac OS X v10.6 Snow Leopard (雪豹)(2009年8月28日)、Windows Server 2008 R2、Windows 7、Ubuntu 9.10、Chrome OS<\/P><\/TD><\/TR>

            2010年<\/P><\/TD>

            ubuntu 10.04、ubuntu 10.10、Windows Phone 7<\/P><\/TD><\/TR>

            2011年<\/P><\/TD>

            Ubuntu 11.04、Ubuntu 11.10、Mac OS X 10.7 Lion<\/P><\/TD><\/TR>

            2012年<\/P><\/TD>

            Ubuntu 12.04、Ubuntu 12.10、OS X 10.8 Mountain Lion、Microsoft Windows 8(2012年10月25日)、Mac OS X Server v10.4 “Tiger”、Microsoft Windows Server 2012、Windows Phone 8<\/P><\/TD><\/TR>

            2013年<\/TD>Windows 8.1、Windows Server 2012 R2、Ubuntu 13.04、Mac OS X 10.9 Mavericks<\/TD><\/TR>
            2014年<\/TD>

            China Operating System(中国操作系统)、Ubuntu 14.04、Windows Phone 8.1<\/P>

            Common operating platform(中国通用操作平台 0.1)、Mac OS X v10.10Yosemite、<\/P>

            Windows Technical Preview、SteamOS<\/P><\/TD><\/TR><\/TBODY><\/TABLE>$detailsplit$

            参考资料编辑区域<\/P>$detailsplit$

            1<\/SPAN>发展历史<\/A><\/P>

            <\/I>1980年代前<\/A><\/P>

            <\/I>20世纪80年代<\/A><\/P>

            <\/I>20世纪90年代<\/A><\/P>

            <\/I>今天<\/A><\/P>

            2<\/SPAN>地位<\/A><\/P>

            3<\/SPAN>作用<\/A><\/P>

            4<\/SPAN>组成部分<\/A><\/P>

            5<\/SPAN>内核结构<\/A><\/P>

            6<\/SPAN>主要功能<\/A><\/P>

            <\/I>资源管理<\/A><\/P><\/DIV>

            <\/I>程序控制<\/A><\/P>

            <\/I>人机交互<\/A><\/P>

            <\/I>进程管理<\/A><\/P>

            <\/I>内存管理<\/A><\/P>

            <\/I>虚拟内存<\/A><\/P>

            <\/I>用户接口<\/A><\/P>

            <\/I>用户界面<\/A><\/P>

            7<\/SPAN>分类方法<\/A><\/P>

            <\/I>应用领域<\/A><\/P>

            <\/I>所支持用户数<\/A><\/P>

            <\/I>源码开放程度<\/A><\/P>

            <\/I>硬件结构<\/A><\/P>

            <\/I>操作系统环境<\/A><\/P><\/DIV>

            <\/I>存储器寻址宽<\/A><\/P>

            8<\/SPAN>主要类型<\/A><\/P>

            <\/I>批处理<\/A><\/P>

            <\/I>分时<\/A><\/P>

            <\/I>实时<\/A><\/P>

            <\/I>网络<\/A><\/P>

            <\/I>分布式<\/A><\/P>

            <\/I>大型机<\/A><\/P>

            <\/I>嵌入式<\/A><\/P>

            <\/I>桌面<\/A><\/P>

            <\/I>服务器<\/A><\/P>

            <\/I>简单操作系统<\/A><\/P>

            9<\/SPAN>典型系统<\/A><\/P><\/DIV>

            <\/I>UNIX<\/A><\/P>

            <\/I>Linux<\/A><\/P>

            <\/I>Mac OS X<\/A><\/P>

            <\/I>Windows<\/A><\/P>

            <\/I>iOS<\/A><\/P>

            <\/I>Android<\/A><\/P>

            <\/I>WP<\/A><\/P>

            <\/I>Chrome OS<\/A><\/P>

            10<\/SPAN>发展年表<\/A><\/P><\/DIV>$detailsplit$

            1<\/SPAN>发展历史<\/A><\/I><\/P>

            1.1<\/SPAN>1980年代前<\/A><\/I><\/P>

            1.2<\/SPAN>20世纪80年代<\/A><\/I><\/P>

            1.3<\/SPAN>20世纪90年代<\/A><\/I><\/P>

            1.4<\/SPAN>今天<\/A><\/I><\/P>

            2<\/SPAN>地位<\/A><\/I><\/P>

            3<\/SPAN>作用<\/A><\/I><\/P>

            4<\/SPAN>组成部分<\/A><\/I><\/P>

            5<\/SPAN>内核结构<\/A><\/I><\/P>

            6<\/SPAN>主要功能<\/A><\/I><\/P>

            6.1<\/SPAN>资源管理<\/A><\/I><\/P>

            6.2<\/SPAN>程序控制<\/A><\/I><\/P>

            6.3<\/SPAN>人机交互<\/A><\/I><\/P>

            6.4<\/SPAN>进程管理<\/A><\/I><\/P>

            6.5<\/SPAN>内存管理<\/A><\/I><\/P>

            6.6<\/SPAN>虚拟内存<\/A><\/I><\/P>

            6.7<\/SPAN>用户接口<\/A><\/I><\/P>

            6.8<\/SPAN>用户界面<\/A><\/I><\/P>

            7<\/SPAN>分类方法<\/A><\/I><\/P>

            7.1<\/SPAN>应用领域<\/A><\/I><\/P>

            7.2<\/SPAN>所支持用户数<\/A><\/I><\/P>

            7.3<\/SPAN>源码开放程度<\/A><\/I><\/P>

            7.4<\/SPAN>硬件结构<\/A><\/I><\/P>

            7.5<\/SPAN>操作系统环境<\/A><\/I><\/P>

            7.6<\/SPAN>存储器寻址宽<\/A><\/I><\/P>

            8<\/SPAN>主要类型<\/A><\/I><\/P>

            8.1<\/SPAN>批处理<\/A><\/I><\/P>

            8.2<\/SPAN>分时<\/A><\/I><\/P>

            8.3<\/SPAN>实时<\/A><\/I><\/P>

            8.4<\/SPAN>网络<\/A><\/I><\/P>

            8.5<\/SPAN>分布式<\/A><\/I><\/P>

            8.6<\/SPAN>大型机<\/A><\/I><\/P>

            8.7<\/SPAN>嵌入式<\/A><\/I><\/P>

            8.8<\/SPAN>桌面<\/A><\/I><\/P>

            8.9<\/SPAN>服务器<\/A><\/I><\/P>

            8.10<\/SPAN>简单操作系统<\/A><\/I><\/P>

            9<\/SPAN>典型系统<\/A><\/I><\/P>

            9.1<\/SPAN>UNIX<\/A><\/I><\/P>

            9.2<\/SPAN>Linux<\/A><\/I><\/P>

            9.3<\/SPAN>Mac OS X<\/A><\/I><\/P>

            9.4<\/SPAN>Windows<\/A><\/I><\/P>

            9.5<\/SPAN>iOS<\/A><\/I><\/P>

            9.6<\/SPAN>Android<\/A><\/I><\/P>

            9.7<\/SPAN>WP<\/A><\/I><\/P>

            9.8<\/SPAN>Chrome OS<\/A><\/I><\/P>

            10<\/SPAN>发展年表<\/A><\/I><\/P>","ClassID":"6908","Sort":"0","IsShow":"1","CreateTime":"2015/4/15 14:35:35","UpdateTime":"2015/4/15 14:35:35","RecommendNum":"0","Picture":"2/20150415/635647052987459478112.jpg","PictureDomain":"img66","ParentID":"71"},{"ID":"78","Title":"模块","UserID":"0","UserName":"","Author":"马迎弟","CompanyID":"0","CompanyName":"","HitNumber":"4","Detail":"

            模块<\/SPAN>[1]<\/SUP> <\/A>是对<\/SPAN>词条<\/A>中部分内容进行<\/SPAN>格式化<\/A>整理的模板。例如,歌手类词条中的“音乐作品”模块,电视剧类词条的“分集剧情”模块。<\/SPAN><\/P>$detailsplit$

            1<\/STRONG>程序设计术语<\/H2>

            在程序设计<\/A>中,为完成某一功能所需的一段程序<\/A>或子程序<\/A>;或指能由编译程序<\/A>、装配程序等处理的独立程序单位;或指大型软件系统<\/A>的一部分。<\/P>

            模块<\/A>,又称构件<\/A>,是能够单独命名并独立地完成一定功能的程序<\/A>语句的集合(即程序代码和数据结构<\/A>的集合体)。它具有两个基本的特征<\/A>:外部特征和内部特征。外部特征是指模块<\/A>跟外部环境联系的接口(即其他模块或程序<\/A>调用该模块的方式,包括有输入输出参数、引用的全局变量<\/A>)和模块的功能;内部特征是指模块的内部环境具有的特点(即该模块的局部数据和程序代码)。<\/P>

            模块<\/A>有各种类型,如单元操作模块(换热器<\/A>、精馏塔<\/A>、压缩机<\/A>等)、计算方法模块(加速收敛算法<\/A>、优化算法等)、物理化学性质模块(汽液相平衡计算、热焓<\/A>计算等)等。<\/P>

            2<\/STRONG>可以组合和变换的标准单元<\/H2>

            在韦氏英文的词典里,“模块<\/A>”一词的第1条解释是“家具或建筑物里的一个可重用的标准单元”。<\/P>

            3<\/STRONG>电路类型<\/H2>

            (三)电路中将分立元件组成的电路重新塑封称为模块<\/A>,如电源模块。它和IC本质上没什么区别,只是一般模块适用于大功率<\/A>电路,是\"半集成电路\"而且内面可能含有IC,而IC刚好是全集成电路。<\/P>$detailsplit$

            参考资料编辑区域<\/P>$detailsplit$

            1<\/SPAN>程序设计术语<\/A><\/P>

            2<\/SPAN>可以组合和变换的标准单元<\/A><\/P>

            3<\/SPAN>电路类型<\/A><\/P><\/DIV>$detailsplit$

            1<\/SPAN>程序设计术语<\/A><\/I><\/P>

            2<\/SPAN>可以组合和变换的标准单元<\/A><\/I><\/P>

            3<\/SPAN>电路类型<\/A><\/I><\/P>","ClassID":"6908","Sort":"0","IsShow":"1","CreateTime":"2015/4/15 14:39:36","UpdateTime":"2015/4/15 14:39:36","RecommendNum":"0","Picture":"2/20150415/635647055604351141953.jpg","PictureDomain":"img65","ParentID":"72"},{"ID":"79","Title":"工业自动化","UserID":"0","UserName":"","Author":"马迎弟","CompanyID":"0","CompanyName":"","HitNumber":"2","Detail":"

            工业自动化就是<\/SPAN>工业生产<\/A>中的各种参数为控制目的,实现各种<\/SPAN>过程控制<\/A>,在整个工业生产中,尽量减少人力的操作,而能充分利用动物以外的<\/SPAN>能源<\/A>与各种<\/SPAN>资讯<\/A>来进行生产工作,即称为工业自动化生产,而使工业能进行自动生产之过程称为工业自动化。<\/SPAN><\/P>$detailsplit$

            1<\/STRONG>定义概述<\/H2>

            工业自动化<\/A>是机器设备<\/A>或生产过程在不需要人工直接干预的情况<\/A>下,按预期的目标实现测量、操纵等信息处理和过程控制的统称。自动化技术<\/A>就是探索和研究实现自动化过程的方法和技术。它是涉及机械<\/A>、微电子<\/A>、计算机<\/A>、机器视觉等技术领域的一门综合性技术。工业革命是自动化技术的助产士。正是由于工业革命的需要,自动化技术才冲破了卵壳,得到了蓬勃发展。同时自动化技术也促进了工业的进步,如今自动化技术已经被广泛的应用于机械制造<\/A>、电力<\/A>、建筑<\/A>、交通运输、信息技术<\/A>等领域,成为提高劳动生产率的主要手段。[1]<\/SUP> <\/P>

            2<\/STRONG>简介<\/H2>

            工业自动化技术是一种运用控制理论、仪器仪表、计算机和其他信息技术,对工业生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策,达到增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全等目的综合性高技术,包括工业自动化软件、硬件和系统<\/A>三大部分。 工业自动化技术作为20世纪现代制造领域中重要的技术之一,主要解决生产效率与一致性问题。无论高速大批量制造企业还是追求灵活、柔性和定制化企业,都必须依靠自动化技术的应用。 自动化系统本身并不直接创造效益,但它对企业生产过程起着明显的提升作用:<\/P>

            (1)提高生产过程的安全性;<\/P>

            (2)提高生产效率;<\/P>

            (3)提高产品质量;<\/P>

            (4)减少生产过程的原材料、能源损耗。<\/P>

            据国际咨询机构统计,对自动化系统投入和企业效益方面提升产出比约1:4至1:6之间。特别在资金密集型企业中,自动化系统占设备总投资10%以下,起到“四两拨千金”的作用。 传统的工业自动化系统即机电一体化系统主要是对设备和生产过程的控制,即由机械本体<\/A>、动力部分、测试传感部分、执行机构、驱动<\/A>部分、控制及信号处理<\/A>单元、接口等硬件元素,在软件程序和电子电路逻辑的有目的的信息流引导下,相互协调、有机融合和集成,形成物质和能量的有序规则运动,从而组成工业自动化系统或产品。<\/P>

            在工业自动化领域,传统的控制系统经历了继基地式气动仪表控制系统、电动单元组合式模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统和集散式控制系统DCS的发展历程。<\/P>

            随着控制技术、计算机、通信、网络等技术的发展,信息交互沟通的领域正迅速覆盖从工厂的现场设备层到控制、管理各个层次。工业控制机系统一般是指对工业生产过程及其机电设备、工艺装备进行测量与控制的自动化技术工具(包括自动测量仪表、控制装置)的总称。今天,对自动化简单的理解也转变为:用广义的机器(包括计算机)来部分代替或完全取代或超越人的体力。<\/P>

            3<\/STRONG>发展历史<\/H2>

            阶段<\/H3>

            <\/A>工业自动化<\/SPAN><\/P>

            40年代--60年代初<\/P>

            需求动力:市场竞争,资源利用,减轻劳动强度,提高产品质量,适应批量生产需要。主要特点:此阶段主要为单机自动化阶段,主要特点是:各种单机自动化<\/A>加工设备出现,并不断扩大应用和向纵深方向发展。典型成果和产品:硬件数控系统的数控机床<\/A>。<\/P>

            第二阶段<\/H3>

            60年代中--70年代初期<\/P>

            需求动力:市场竞争加剧,要求产品更新快,产品质量高,并适应大中批量生产需要和减轻劳动强度。主要特点:此阶段主要以自动生产线<\/A>为标志,其主要特点是:在单机自动化<\/A>的基础上,各种组合机床<\/A>、组合生产线出现,同时软件<\/A>数控系统出现并用于机床,CAD、CAM等软件开始用于实际工程的设计和制造中,此阶段硬件加工设备适合于大中批量的生产和加工。典型成果和产品:用于钻、镗、铣等加工的自动生产线。<\/P>

            第三阶段<\/H3>

            70年代中期--至今<\/P>

            <\/A>工业自动化<\/SPAN><\/P>

            需求动力:市场环境的变化,使多品种、中小批量生产中普遍性问题愈发严重,要求自动化技术向其广度和深度发展,使其各相关技术高度综合,发挥整体佳效能。主要特点:自70年代初期美国<\/A>学者提出CIM概念至今,自动化领域已发生了巨大变化,其主要特点是:CIM已作为一种哲理、一种方法逐步为人们所接受;CIM也是一种实现集成的相应技术,把分散独立的单元自动化技术集成为一个优化的整体。所谓哲理,就是企业应根据需求来分析并克服现存的“瓶颈”,从而实现不断提高实力、竞争力的思想策略;而作为实现集成的相应技术,一般认为是:数据获取、分配、共享;网络和通信;车间层设备控制器<\/A>;计算机硬、软件的规范、标准等。同时,并行工程作为一种经营哲理和工作模式自80年代末期开始应用和活跃于自动化技术领域,并将进一步促进单元自动化技术的集成。典型成果和产品:CIMS工厂,柔性制造系统<\/A>(FMS)。<\/P>

            4<\/STRONG>设备技术及制作<\/H2>

            管理控制<\/H3>

            随着国民经济的发展,人民生活水平的提高,电能<\/A>的需要也在不断地增加,发电<\/A>设备也相应增多,电网结构和运行方式也越来越复杂,人们对电能质量<\/A>的要求也越来越高。为了保证用户的用电,必须对电网进行管理和控制。<\/P>

            电力系统<\/A>运行管理和调度的任务很复杂,但简单说来,就是:<\/P>

            ①、尽量维持电力系统的正常运行,安全是电力系统<\/A>的头等大事,系统一旦发生事故,其危害是难以估计的,因此,努力维持电力系统的正常运行是首要任务;<\/P>

            ②、为用户提供高质量的电能,反映电能质量的三个参数就是电压<\/A>、频率<\/A>和波形<\/A>。这三个参数必须在规定范围内,才能保证电能<\/A>的质量。稳定电压的关键是调节系统中无功功率的平衡,频率<\/P>

            <\/A>工业自动化<\/SPAN><\/P>

            的变化,是整个系统有功功率<\/A>的平衡问题,波形是由发电机<\/A>决定的;<\/P>

            ③、保证电力系统运行的经济性,使发电成本<\/A>经济。<\/P>

            电力系统是一个分布面广、设备量大、信息参数多的系统,发电厂<\/A>发出电能供给用户,必须经几级变压器<\/A>变压才能传输。各级电压通过输电线路<\/A>向用户供电,电压从低到高,再从高到低,以利于能量的传送。电压的变换,形成不同的电压级别,形成一个个不同电压级别的变电站,变电站之间是输电线,因而形成了复杂的电力网拓扑结构。电网调度正是按照电网的这种拓扑结构进行管理和调度的。<\/P>

            一般情况下,电网<\/A>按电压级别设置调度中心<\/A>,电压级别越高,调度中心的级别也越高。整个系统是一个宝塔型的网络图<\/A>。分级调度可以简化网络的拓扑结构,使信息的传送变得更加合理,从而大大节省通信设备,并提高了系统运行的稳定性。按中国<\/A>的情况,电力系统<\/A>调度分为国家调度中心<\/A>,大区网局级调度控制中心,省级调度控制中心,地区调度控制中心,县级调度中心<\/A>。各级直接管理和调度其下一层调度中心。<\/P>

            电网调度<\/H3>

            电网调度自动化是一个总称,由于各级调度中心的任务不同,调度自动化系统的规模也不同,但无论哪一级调度自动化系统,都具有一种基本的功能,就是监视控制<\/A>和数据收集系统,又称SCADA系统功能(Supervisory Control And Data Acquisition)。<\/P>

            SCADA主要包括以下一些功能:<\/P>

            ⑴数据采集; ⑵信息显示;⑶监视控制; ⑷报警处理;⑸信息存储及报告 ⑹事件顺序记录<\/A>;⑺数据计算; ⑻具有RTU(远端终端单元)处理功能;⑼事件追忆功能。<\/P>

            自动发电控制功能AGC:AGC系统主要要求达到对发电机发电多少不是由电厂直接控制,而是由电厂上级的调度中心根据全局优化的原则来进行控制。<\/P>

            经济调度控制<\/A>功能EDC(Economic Dispatch Control):EDC的目的是控制电力系统中各发电机的出力分配,使电网运行成本小,EDC常包含在AGC中。<\/P>

            安全分析功能SA(Security Analyze):SA功能是电网调度为<\/P>

            <\/A> <\/P>

            了做到“防患于未然”而配备的功能。它通过计算机对当前电网运行状态的分析,估计出可能出现的故障,预先采取措施,避免事故发生。如果电网调度自动化系统<\/A>具有了SCADA+AGC/EDC+SA功能,就称为能量管理系统<\/A>EMS(Energy Management System)。数字传输技术和光纤通信技术<\/A>的提高,使得电网调度自动化也进入了网络化,如今电网调度中的计算机<\/A>配置大多采用了开发分布式计算机系统<\/A>。随着中国国民经济的发展,中国也进入了大电网、大机组、超高压输电的时代。完全可以相信,随着中国新建电网自动化系统的发展,中国电网调度自动化水平<\/A>会进一步地提高,达到世界先进水平。[2]<\/SUP> <\/P>

            柔性制造<\/H3>

            简介<\/STRONG><\/P>

            柔性制造技术<\/A>(FMS)是对各种不同形状加工对象实现程序化柔性制造加工的各种技术的总和。柔性制造技术是技术密集型的技术群,凡是侧重于柔性,适应于多品种、中小批量(包括单件产品)的加工技术都属于柔性制造技术。<\/P>

            柔性可以表述为两个方面。方面是系统适应外部环境变化的能力,可用系统满足新产品要求的程度来衡量;第二方面是系统适应内部变化的能力,可用在有干扰(如机器<\/A>出现故障)情况下,这时系统的生产率与无干扰情况下的生产率期望值之比可以用来衡量柔性。“<\/P>

            柔性”是相对于“刚性”而言的,传统的“刚性”自动化生产线<\/A>主要实现单一品种的大批量生产。其优点是生产率<\/A>很高,由于设备是固定的,所以设备<\/A>利用率也很高,单件产品的成本低。但价格相当昂贵,且只能加工一个或几个相类似的零件<\/A>。如果想要获得其他品种的产品,则必须对其结构进行大调整,重新配置系统内各要素,其工作量和经费投入与构造一个新的生产线往往不相上下。刚性的大批量制造自动化生产线只适合生产少数几个品种的产品,难以应付多品种中小批量的生产。随着社会进步和生活水平的提高,市场更加需要具有特色、符合顾客个人要求样式和功能千差万别的产品。激烈的市场竞争迫使传统的大规模生产方式发生改变,要求对传统的零部件生产工艺加以改进。传统的制造系统<\/A>不能满足市场对多品种小批量产品的需求,这就使系统的柔性对系统的生存越来越重要。随着批量生产时代正逐渐被适应市场动态变化的生产所替换,一个制造自动化系统的生存能力和竞争能力在很大程度上取决于它是否能在很短的开发周期内,生产出较低成本、较高质量的不同品种产品的能力。柔性已占有相当重要的位置。<\/P>

            分类<\/H3>

            ●机器柔性 当要求生产一系列不同类型的产品时,机器随产品变化而加工不同零件的难易程度。<\/P>

            ●工艺柔性 一是工艺流程不变时自身适应产品或原材料<\/A>变化的能力;二是制造系统内为适应产品或原材料变化而改变相应工艺的难易程度。<\/P>

            ●产品柔性 一是产品更新或完全转向后,系统能够非常经济和迅速地生产出新产品的能力;二是产品更新后,对老产品有用特性的继承能力和兼容能力。<\/P>

            ●维护柔性 采用<\/P>

            <\/A>工业自动化<\/SPAN><\/P>

            多种方式查询、处理故障,保障生产正常进行的能力。<\/P>

            ●生产能力柔性 当生产量改变、系统也能经济地运行的能力。对于根据订货而组织生产的制造系统,这一点尤为重要。<\/P>

            ●扩展柔性 当生产需要的时候,可以很容易地扩展系统结构,增加模块,构成一个更大系统的能力。<\/P>

            ●运行柔性 利用不同的机器、材料<\/A>、工艺流程<\/A>来生产一系列产品的能力和同样的产品,换用不同工序加工的能力。<\/P>

            柔性制造系统<\/STRONG><\/P>

            是有一个由计算机集成管理和控制的、用于率地制造中小批量多品种零部件的自动化<\/A>制造系统。它具有:<\/P>

            ●多个标准的制造单元,具有自动上下料功能的数控机床;<\/P>

            ●一套物料存储运输系统<\/A>,可以在机床的装夹工位之间运送工件和刀具;FMS是一套可编程的制造系统,含有自动物料输送设备,能在计算机<\/A>的支持下实现信息集成和物流集成,它<\/P>

            ●可同时加工具有相似形体特征和加工工艺的多种零件;<\/P>

            ●能自动更换刀具<\/A>和工件;<\/P>

            ●能方便地上网,容易于其它系统集成;<\/P>

            ●能进行动态调度,局部故障时,可动态重组物流路径。<\/P>

            FMS规模趋于小型化、低成本,演变成柔性制造单元<\/A>FMC,它可能只有一台加工中心<\/A>,但具有独立自动加工能力。有的FMC具有自动传送和监控管理的功能,有的FMC还可以实现24小时无人运转。用于装备的FMS称为柔性装备系统(FAS)。<\/P>

            智能制造<\/H3>

            简介<\/STRONG><\/P>

            智能<\/A>制造(Intelligent Manufacturing,IM)是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统<\/A>,它在制造过程中能进行智能活动,诸如分析、推理、判断、构思。和决策等。通过人与智能机器的合作共事,去扩大、延伸和部分地取代人类专家在制造过程中的脑力劳动。它把制造自动化的概念更新,扩展到柔性化、智能化和高度集成化。<\/P>

            谈起智能制造,首先应介绍日本<\/A>在1990年4月所倡导的“智能制造系统IMS”国际合作研究计划。许多发达国家如美国<\/A>、欧洲共同体<\/A>、加拿大<\/A>、澳<\/A>大利亚等参加了该项计划。该计划共计划投资10亿美元,对100个项目实施前期科研计划。<\/P>

            毫无疑问,智能化是制造自动化的发展方向。在制造过程的各个环节几乎都广泛应用人工智能技术<\/A>。专家系统技术可以用于工程设计,工艺过程设计,生产调度,故障诊断等。也可以将神经网络和模糊控制技术<\/A>等先进的计算机智能<\/A>方法应用于产品配方,生产调度等,实现制造过程智能化。而人工智能技术尤其适合于解决特别复杂和不确定的问题。但同样显然的是,要在企业制造的全过程中全部实现智能化,如果不是完全做不到的事情,至少也是在遥远的将来。有人甚至提出这样的问题,下个世<\/P>

            <\/A>工业自动化<\/SPAN><\/P>

            纪会实现智能自动化吗?而如果只是在企业的某个局部缓解实现智能化,而又无法保证全局的优化,则这种智能化的意义是有限的。<\/P>

            从广义概念上来理解,CIMS(计算机集成制造系统<\/A>),敏捷制造等都可以看作是智能自动化的例子。的确,除了制造过程本身可以实现智能化外,还可以逐步实现智能设计,智能管理<\/A>等,再加上信息集成,全局优化,逐步提高系统的智能化水平,终建立智能制造系统。这可能是实现智能制造的一种可行途径。<\/P>

            多智能体<\/H3>

            Agent原为代理商,是指在商品经济活动中被授权代表委托人的一方。后来被借用到人工智能<\/A>和计算机<\/A>科学等领域,以描述计算机软件的智能行为,称为智能体<\/A>。1992年曾经有人预言:“基于Agent的计算将可能成为下一代软件开发的重大突破。\"随着人工智能和计算机技术在制造业中的广泛应用,多智能体<\/A>系统技术对解决产品设计、生产制造乃至产品的整个生命周期中的多领域间的协调合作提供了一种智能化的方法,也为系统集成、并行设计,并实现智能制造提供了更有效的手段。<\/P>

            整子系统<\/H3>

            整子系统的基本构件是整子(Holon)。Holon是从希腊<\/A>语借过来的,人们用Holon表示系统的小组成个体,整子系统就是由很多不同种类的整子构成。整子的本质特征是:<\/P>

            ●自治性,每个整子可以对其自身的操作行为作出规划,可以对意外事件(如制造资源变化、制造任务货物要求变化等)作出反应,并且其行为可控;<\/P>

            ●合作性,每个整子可以请求其它整子执行某种操作行为,也可以对<\/P>

            <\/A>工业自动化<\/SPAN><\/P>

            其他整子提出的操作申请提供服务;<\/P>

            ●智能性,整子具有推理、判断等智力,这也是它具有自治性和合作性的内在原因。整子的上述特点表明,它与智能体的概念相似。由于整子的性,有人把它也译为系统。<\/P>

            整子系统的特点是:<\/P>

            ●敏捷性,具有自组织能力,可快速、可靠地组建新系统。<\/P>

            ●柔性,对于快速变化的市场、变化的制造要求有很强的适应性。除此之外,还有生物制造<\/A>、绿色制造、分形制造等模式。制造模式主要反映了管理科学的发展,也是自动化<\/A>、系统技术的研究成果,它将对各种单元自动化技术提出新的课题,从而在整体上影响到制造自动化的发展方向。展望未来,21世纪的制造自动化将沿着历史的轨道继续前进。[3]<\/SUP> <\/P>

            热点技术<\/H3>

            工业控制自动化技术是一种运用控制理论、仪器仪表、计算机和其它信息技术,对工业生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策,达到增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全等目的的综合性技术,主要包括工业自动化软件、硬件和系统三大部分。工业控制自动化技术作为20世纪现代制造领域中重要的技术之一,主要解决生产效率与一致性问题。虽然自动化系统本身并不直接创造效益,但它对企业生产过程有明显的提升作用。<\/P>

            中国工控自动化的发展道路,大多是在引进成套设备的同时进行消化吸收,然后进行二次开发和应用。中国工业控制自动化技术、产业和应用都有了很大的发展,中国工业计算机系统行业已经形成。工业控制自动化技术正在向智能化、网络化和集成化方向发展。<\/P>

            ⒈以工业PC为基础的低成本工业控制自动化将成为主流<\/STRONG><\/P>

            众所周知,从20世纪60年代开始,西方国家就依靠技术进步(即新设备、新工艺以及计算机应用)开始对传统工业进行改造,使工业得到飞速发展。20世纪末世界上大的变化就是全球市场的形成。全球市场导致竞争激烈, 促使企业必须加快新产品投放市场时间(Time to Market)、改善质量(Quality)、降低成本(Cost)以及完善服务体系(Service),这就是企业的T.Q.C.S.。虽然计算机集成制造系统(CIMS)结合信息集成和系统集成,追求更完善的T.Q.C.S.,使企业实现“在正确的时间,将正确的信息以正确的方式传给正确的人,以便作出正确的决策”,即“五个正确”。然而这种自动化需要投入大量的资金,是一种高投资、益同时是高风险的发展模式,很难为大多数中小企业所采用。在中国,中小型企业以及准大型企业走的还是低成本工业控制自动化的道路。<\/P>

            工业控制自动化主要包含三个层次,从下往上依次是基础自动化、过程自动化和管理自动化,其核心是基础自动化和过程自动化。<\/P>

            传统的自动化系统,基础自动化部分基本被PLC和DCS所垄断,过程自动化和管理自动化部分主要是由各种进口的过程计算机或小型机组成,其硬件、系统软件和应用软件的价格之高令众多企业望而却步。<\/P>

            20世纪90年代以来,由于PC-based的工业计算机(简称工业PC)的发展,以工业PC、I/O装置、监控装置、控制网络组成的PC-based的自动化系统得到了迅速普及,成为实现低成本工业自动化的重要途径。<\/P>

            由于基于PC的控制器被证明可以像PLC一样可靠,并且被操作和维护人员接受,所以,一个接一个的制造商至少在部分生产中正在采用PC控制方案。基于PC的控制系统易于安装和使用,有的诊断功能,为系统集成商提供了更灵活的选择,从长远角度看,PC控制系统维护成本低。由于可编程控制器(PLC)受PC控制的威胁大,所以PLC供应商对PC的应用感到很不安。事实上,他们也加入到了PC控制“浪潮”中。<\/P>

            工业PC在中国得到了异常迅速的发展。从世界范围来看,工业PC主要包含两种类型:IPC工控机和Compact PCI工控机以及它们的变形机,如AT96总线工控机等。由于基础自动化和过程自动化对工业PC的运行稳定性、热插拔和冗余配置要求很高,现有的IPC已经不能完全满足要求,将逐渐退出该领域,取而代之的将是CompactPCI-based工控机,而IPC将占据管理自动化层。国家于2001年设立了“以工业控制计算机为基础的开放式控制系统产业化”工业自动化重大专项,目标就是发展具有自主知识产权的PC-based控制系统,在3~5年内,占领30%~50%的国内市场,并实现产业化。<\/P>

            几年前,当“软PLC”出现时,业界曾认为工业PC将会取代PLC。然而,时至今日工业PC并没有代替PLC,主要有两个原因:一个是系统集成原因;另一个是软件操作系统Windows NT的原因。一个成功的PC-based控制系统要具备两点:一是所有工作要由一个平台上的软件完成;二是向客户提供所需要的所有东西。可以预见,工业PC与PLC的竞争将主要在应用上,其数据复杂且设备集成度高。工业PC不可能与低价的微型PLC竞争,这也是PLC市场增长快的一部分。从发展趋势看,控制系统的将来很可能存在于工业PC 和 PLC之间,这些融合的迹象已经出现。<\/P>

            和PLC一样,工业PC市场在过去的两年里保持平稳。与PLC相比,工业PC软件很便宜。<\/P>

            ⒉PLC在向微型化、网络化、PC化和开放性方向发展<\/STRONG><\/P>

            全世界PLC生产厂家约200家,生产300多种产品。国内PLC市场仍以国外产品为主,如Siemens、Modicon、A-B、OMRON、三菱、GE的产品。经过多年的发展,国内PLC生产厂家约有三十家,但都没有形成颇具规模的生产能力和产品,可以说PLC在中国尚未形成制造产业化。在PLC应用方面,中国是很活跃的,应用的行业也很广。专家估计,2000年PLC的国内市场销量为15~20万套(其中进口占90%左右),约25~35亿元人民币,年增长率约为12%。预计到2005年全国PLC需求量将达到25万套左右,约35~45亿元人民币。<\/P>

            PLC市场也反映了全世界制造业的状况,2000后大幅度下滑。但是,按照Automation Research Corp的预测,尽管全球经济下滑,PLC市场将会复苏,估计全球PLC市场在2000年为76亿美元,到2005年底将回到76亿美元,并继续略微增长。<\/P>

            微型化、网络化、PC化和开放性是PLC未来发展的主要方向。在基于PLC自动化的早期,PLC体积大而且价格昂贵。但在近几年,微型PLC(小于32 I/O)已经出现,价格只有几百欧元。随着软PLC(Soft PLC)控制组态软件的进一步完善和发展,安装有软PLC组态软件和PC-based控制的市场份额将逐步得到增长。<\/P>

            当前,过程控制领域大的发展趋势之一就是Ethernet技术的扩展,PLC也不例外。如今越来越多的PLC供应商开始提供Ethernet接口。可以相信,PLC将继续向开放式控制系统方向转移,尤其是基于工业PC的控制系统。<\/P>

            ⒊面向测控管一体化设计的DCS系统<\/STRONG><\/P>

            集散控制系统DCS(Distributed Control System)问世于1975年,生产厂家主要集中在美、日、德等国。中国从70年代中后期起,首先由大型进口设备成套中引入国外的DCS,首批有化纤、乙烯、化肥等进口项目。当时,中国主要行业(如电力、石化、建材和冶金等)的DCS基本全部进口。80年代初期在引进、消化和吸收的同时,开始了研制国产化DCS的技术攻关。<\/P>

            中国DCS的市场年增长率约为20%,年市场额约为30(35亿元。由于近5年内DCS在石化行业大型自控装置中没有可替代产品,所以其市场增长率不会下降。据统计,到2005年,中国石化行业有1000多套装置需要应用DCS控制;电力系统每年新装1000多万千瓦发电机组,需要DCS实现监控;不少企业已使用DCS近15~20年,需要更新和改造。<\/P>

            ⒋控制系统正在向现场总线(FCS)方向发展<\/STRONG><\/P>

            由于3C(Computer、Control、Communication)技术的发展,过程控制系统将由DCS发展到FCS(Fieldbus Control System)。FCS可以将PID控制彻底分散到现场设备(Field Device)中。基于现场总线的FCS又是全分散、全数字化、全开放和可互操作的新一代生产过程自动化系统,它将取代现场一对一的4~20mA模拟信号线,给传统的工业自动化控制系统体系结构带来革命性的变化。<\/P>

            根据IEC61158的定义,现场总线是安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。现场总线使测控设备具备了数字计算和数字通信能力,提高了信号的测量、传输和控制精度,提高了系统与设备的功能、性能。IEC/TC65的SC65C/WG6工作组于1984年开始致力于推出世界上单一的现场总线标准工作,走过了16年的艰难历程,于1993年推出了IEC61158-2,之后的标准制定就陷于混乱。<\/P>

            计算机控制系统的发展在经历了基地式气动仪表控制系统、电动单元组合式模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统以及集散控制系统(DCS)后,将朝着现场总线控制系统(FCS)的方向发展。虽然以现场总线为基础的FCS发展很快,但FCS发展还有很多工作要做,如统一标准、仪表智能化等。另外,传统控制系统的维护和改造还需要DCS,因此FCS完全取代传统的DCS还需要一个较长的过程,同时DCS本身也在不断的发展与完善。可以肯定的是,结合DCS、工业以太网、先进控制等新技术的FCS将具有强大的生命力。工业以太网以及现场总线技术作为一种灵活、方便、可靠的数据传输方式,在工业现场得到了越来越多的应用,并将在控制领域中占有更加重要的地位。<\/P>

            ⒌仪器仪表技术在向数字化、智能化、网络化、微型化方向发展<\/STRONG><\/P>

            经过五十年的发展,中国仪器仪表工业已有相当基础,初步形成了门类比较齐全的生产、科研、营销体系,成为亚洲除日本之外第二大仪器仪表生产国。随着国际上数字化、智能化、网络化、微型化的产品逐渐成为主流,差距还将进一步加大。中国、大型仪器设备大多依赖进口。中档产品以及许多关键零部件,国外产品占有中国市场60%以上的份额,而国产分析仪器占全球市场不到千分之二的份额。<\/P>

            今后仪器仪表技术的主要发展趋势:仪器仪表向智能化方向发展,产生智能仪器仪表;测控设备的PC化,虚拟仪器技术将迅速发展;仪器仪表网络化,产生网络仪器与远程测控系统。<\/P>

            几点建议:开发具有自主知识产权的产品,掌握核心技术;加强仪器仪表行业的系统集成能力;进一步拓展仪器仪表的应用领域。<\/P>

            ⒍数控技术向智能化、开放性、网络化、信息化发展<\/STRONG><\/P>

            从1952年美国麻省理工学院研制出台试验性数控系统,随着计算机技术的飞速发展,各种不同层次的开放式数控系统应运而生,发展很快。就结构形式而言,当今世界上的数控系统大致可分为4种类型:1.传统数控系统;2.“PC嵌入NC”结构的开放式数控系统;3.“NC嵌入PC”结构的开放式数控系统;4.SOFT型开放式数控系统。<\/P>

            中国数控系统的开发与生产,通过“七五”引进、消化、吸收,“八五”攻关和“九五”产业化,取得了很大的进展,基本上掌握了关键技术,建立了数控开发、生产基地,培养了一批数控人才,初步形成了自己的数控产业,也带动了机电控制与传动控制技术的发展。同时,具有中国特色的经济型数控系统经过这些年来的发展,产品的性能和可靠性有了较大的提高,逐渐被用户认可。<\/P>

            国外数控系统技术发展的总体发展趋势是:新一代数控系统向PC化和开放式体系结构方向发展;驱动装置向交流、数字化方向发展;增强通信功能,向网络化发展;数控系统在控制性能上向智能化发展。<\/P>

            进入21世纪,人类社会将逐步进入知识经济时代,知识将成为科技和生产发展的资本与动力,而机床工业,作为机器制造业、工业以至整个国民经济发展的装备部门,毫无疑问,其战略性重要地位、受重视程度,也将更加鲜明突出。<\/P>

            智能化、开放性、网络化、信息化成为未来数控系统和数控机床发展的主要趋势:向高速、、高精度、高可靠性方向发展;向模块化、智能化、柔性化、网络化和集成化方向发展;向PC-based化和开放性方向发展;出现新一代数控加工工艺与装备,机械加工向虚拟制造的方向发展;信息技术(IT)与机床的结合,机电一体化先进机床将得到发展;纳米技术将形成新发展潮流,并将有新的突破;节能环保机床将加速发展,占领广大市场。<\/P>

            ⒎工业控制网络将向有线和无线相结合方向发展<\/STRONG><\/P>

            无线局域网(Wireless LAN)技术可以非常便捷地以无线方式连接网络设备,人们可随时、随地、随意地访问网络资源,是现代数据通信系统发展的重要方向。无线局域网可以在不采用网络电缆线的情况下,提供以太网互联功能。在推动网络技术发展的同时,无线局域网也在改变着人们的生活方式。无线网通信协议通常采用IEEE802.3用于点对点方式,802.11用于一点对多点方式。无线局域网可以在普通局域网基础上通过无线Hub、无线接入站(AP)、无线网桥、无线Modem及无线网卡等来实现,以无线网卡使用为普遍。无线局域网的未来的研究方向主要集中在安全性、移动漫游、网络管理以及与3G等其它移动通信系统之间的关系等问题上。<\/P>

            在工业自动化领域,有成千上万的感应器,检测器,计算机,PLC,读卡器等设备,需要互相连接形成一个控制网络,通常这些设备提供的通信接口是RS-232或RS-485。无线局域网设备使用隔离型信号转换器,将工业设备的RS-232串口信号与无线局域网及以太网络信号相互转换,符合无线局域网IEEE 802.11b和以太网络IEEE 802.3标准,支持标准的TCP/IP网络通信协议,有效的扩展了工业设备的联网通信能力。<\/P>

            计算机网络技术、无线技术以及智能传感器技术的结合,产生了“基于无线技术的网络化智能传感器”的全新概念。这种基于无线技术的网络化智能传感器使得工业现场的数据能够通过无线链路直接在网络上传输、发布和共享。无线局域网技术能够在工厂环境下,为各种智能现场设备、移动机器人以及各种自动化设备之间的通信提供高带宽的无线数据链路和灵活的网络拓扑结构,在一些特殊环境下有效地弥补了有线网络的不足,进一步完善了工业控制网络的通信性能。<\/P>

            ⒏工业控制软件正向先进控制方向发展<\/STRONG><\/P>

            作为工控软件的一个重要组成部分,国内人机界面组态软件研制方面近几年取得了较大进展,软件和硬件相结合,为企业测、控、管一体化提供了比较完整的解决方案。在此基础上,工业控制软件将从人机界面和基本策略组态向先进控制方向发展。<\/P>

            先进过程控制APC(Advanced Process Control)还没有严格而统一的定义。一般将基于数学模型而又必须用计算机来实现的控制算法,统称为先进过程控制策略。如:自适应控制;预测控制;鲁棒控制;智能控制(专家系统、模糊控制、神经网络)等。<\/P>

            由于先进控制和优化软件可以创造巨大的经济效益,因此这些软件也身价倍增。国际上已经有几十家公司,推出了上百种先进控制和优化软件产品,在世界范围内形成了一个强大的流程工业应用软件产业。因此,开发中国具有自主知识产权的先进控制和优化软件,打破外国产品的垄断,替代进口,具有十分重要的意义。<\/P>

            在未来,工业控制软件将继续向标准化、网络化、智能化和开放性发展方向。<\/P>

            工业信息化是指在工业生产<\/A>、管理<\/A>、经营<\/A>过程中,通过信息基础设施,在集成平台上,实现信息的采集、信息的传输、信息的处理以及信息的综合利用等。<\/P>

            由于大力发展工业自动化是加快传统产业改造提升、提高企业整体素质、提高国家整体国力、调整工业结构、迅速搞活大中型企业的有效途径和手段,国家将继续通过实施一系列工业过程自动化高技术产业化专项,用信息化带动工业化,推动工业自动化技术的进一步发展,加强技术创新,实现产业化,解决国民经济发展面临的深层问题,进一步提高国民经济整体素质和综合国力,实现跨越式发展。[4]<\/SUP> <\/P>

            仓库自动化<\/H3>

            简介<\/P>

            自动化仓库ABC ,自动化技术在仓储领域(包括主体仓库)中的发展可分为五个阶段:人工仓储阶段、机械化仓储阶段、自动化仓储阶段、集成化仓储阶段和智能自动化<\/A>仓储阶段。在90年代后期及21世纪的若干年内,智能自动化仓储将是自动化技术的主要发展方向。<\/P>

            5<\/STRONG>发展<\/H2>

            阶段<\/H3>

            物资的输送、存储、管理和控制主要靠人工实现,其实时性和直观性是明显的优点。人工仓储技术在初期设备投资的经济指标也具有优越性。<\/P>

            第二阶段<\/H3>

            物料可以通过各种各样的传带,工业输送车、机械手、吊车、堆垛机和升降机来移动和搬运,用货架托盘和可移动货架存储物料,通过人工操作机械存取设备,用限位开关<\/A>,螺旋机械制动和机械监视器等控制设备的运行。机械化满足了人们速度、精度、高度、重量、重复存取和搬运等要求。<\/P>

            第三阶段<\/H3>

            是自动化仓储技术阶段,自动化<\/A>技术对仓储技术和发展起了重要的促进作用。50年代末和60年代,相继研制和采用了自动导引小车(AGV)、自动货架、自动存取机器人<\/A>、自动识别和自动分拣等系统。70年代和80年代,旋转体式货架、移动式货架、巷道式堆垛机和其他搬运设备都加入了自动控制的行列,但这时只是各个设备的局部自动化并各自独立应用,被称为\"自动化孤岛\"。随着计算机技术的发展,工作重点转向物资的控制和管理,要求实时,协调和一体化,计算机<\/A>之间、数据采集点之间、机械设备<\/A>的控制器之间以及它们与主计算机之间的通信可以及时地汇总信息,仓库计算机及时地记录订货和到货时间,显示库存量,计划人员可以方便地作出供货决策,他们知道正在生产<\/P>

            <\/A>工业自动化<\/SPAN><\/P>

            什么、订什么货、什么时间发什么货、管理人员随时掌握货源及需求。信息技术的应用已成为仓储技术的重要支柱。<\/P>

            第四阶段是集成自动化仓储技术阶段,在70年代末和80年代,自动化技术被越来越多地用到生产和分配领域,显然,“自动化孤岛”需要集成化,于是便形成了“集成系统”的概念。在集成化系统中,整个系统的有机协作,使总体效益和生产的应变能力大大超过各部分独立效益的总和。<\/P>

            集成化仓库技术作为计算机集成制造系统<\/A>(CIMS-Computer Integrated Manufacturing System)中物资存储的中心受到人们的重视。虽然人们在80年代已经注意到系统集成化,但至今在中国已建成的集成化仓储系统还不多。在集成化系统里包括了人、设备和控制系统,前述三个阶段是基础。<\/P>

            70年代初期,中国开始研究采用巷道式堆垛机的立体仓库。据不完全统计,中国已建成的立体仓库近三百座,其中全自动的立体仓库有30多个。中国的自动化仓库技术已实现了与其他信息决策系统的集成,正在做智能控制<\/A>和模糊控制<\/A>的研究工作。<\/P>

            第五阶段是智能自动化仓储技术,人工智能技术发展了自动化技术向更的阶段——智能自动化方向发展。智能自动化仓储技术还处于初级发展阶段,到二十世纪仓储技术的智能化将具有广阔的应用前景。<\/P>

            分类方式<\/H3>

            1.按建筑形式分为整体和分离式。<\/P>

            2.按货物存取形式分为单元货架式,移动货架式和拣选货架式。<\/P>

            3.按货架构造形式分为单元货架式,贯通式,水平循环式和垂直循环式仓库。<\/P>

            4.按所起的作用分为生产性仓库和流通性仓库。<\/P>

            5.按自动化仓库<\/A>与生产联接的紧密程度分为独立型,半紧密型和紧密型仓库。[5]<\/SUP> <\/P>

            制造业<\/H3>

            蒸汽机<\/A>—新时代的开端,设计自动化—CAD和CAPP,车间旧貌换新颜,数控机床、柔性制造系统<\/A>(FMS)、 虚拟机床、DNC系统<\/A>、浅谈自动化孤岛、未来工厂—CIMS、自动化仓库<\/A>ABC、现场总线技术<\/A>、制造自动化:并行工程、敏捷制造、精良生产、仿生制造、智能制造<\/A>、虚拟制造、虚拟现实技术<\/A>1、虚拟现实技术2。<\/P>

            课程设置<\/H3>

            工业自动化考试课程及学分<\/P>

            序号<\/P><\/TD>

            课程代码<\/P><\/TD>

            课程名称<\/P><\/TD>

            学分<\/P><\/TD><\/TR>

            01<\/P><\/TD>

            3708<\/P><\/TD>

            中国近现代史纲要<\/P><\/TD>

            2<\/P><\/TD><\/TR>

            02<\/P><\/TD>

            3709<\/P><\/TD>

            马克思主义基本原理概论<\/P><\/TD>

            4<\/P><\/TD><\/TR>

            03<\/P><\/TD>

            0015<\/P><\/TD>

            英语(二)<\/P><\/TD>

            14<\/P><\/TD><\/TR>

            04<\/P><\/TD>

            0023<\/P><\/TD>

            高等数学(工本)<\/P><\/TD>

            10<\/P><\/TD><\/TR>

            05<\/P><\/TD>

            0420<\/P><\/TD>

            物理(工)<\/P><\/TD>

            5<\/P><\/TD><\/TR>

            06<\/P><\/TD>

            2141<\/P><\/TD>

            计算机网络技术<\/P><\/TD>

            4<\/P><\/TD><\/TR>

            07<\/P><\/TD>

            2293<\/P><\/TD>

            检测与转换技术<\/P><\/TD>

            3<\/P><\/TD><\/TR>

            08<\/P><\/TD>

            2294<\/P><\/TD>

            微机控制技术<\/P><\/TD>

            3.5<\/P><\/TD><\/TR>

            09<\/P><\/TD>

            2296<\/P><\/TD>

            控制系统数字仿真<\/P><\/TD>

            3<\/P><\/TD><\/TR>

            10<\/P><\/TD>

            2297<\/P><\/TD>

            电力拖动自动控制系统<\/P><\/TD>

            3.5<\/P><\/TD><\/TR>

            2299<\/P><\/TD>

            工业自动化仪表与过程控制<\/P><\/TD>

            3.5<\/P><\/TD><\/TR>

            11<\/P><\/TD>

            2306<\/P><\/TD>

            自动控制理论(二)<\/P><\/TD>

            4<\/P><\/TD><\/TR>

            12<\/P><\/TD>

            2328<\/P><\/TD>

            面向对象程序设计<\/P><\/TD>

            3<\/P><\/TD><\/TR>

            13<\/P><\/TD>

            2365<\/P><\/TD>

            计算机软件基础(二)<\/P><\/TD>

            4<\/P><\/TD><\/TR>

            14<\/P><\/TD>

            0144<\/P><\/TD>

            企业管理概论<\/P><\/TD>

            5<\/P><\/TD><\/TR>

            S1<\/P><\/TD>

            0421<\/P><\/TD>

            物理(工)(实践)<\/P><\/TD>

            1<\/P><\/TD><\/TR>

            S2<\/P><\/TD>

            2295<\/P><\/TD>

            微机控制技术(实践)<\/P><\/TD>

            0.5<\/P><\/TD><\/TR>

            S3<\/P><\/TD>

            2298<\/P><\/TD>

            电力拖动自动控制系统(实践)<\/P><\/TD>

            0.5<\/P><\/TD><\/TR>

            3198<\/P><\/TD>

            工业自动化仪表与过程控制(实践)<\/P><\/TD>

            0.5<\/P><\/TD><\/TR>

            S4<\/P><\/TD>

            2307<\/P><\/TD>

            自动控制理论(二)(实践)<\/P><\/TD>

            1<\/P><\/TD><\/TR>

            S5<\/P><\/TD>

            2329<\/P><\/TD>

            面向对象程序设计(实践)<\/P><\/TD>

            1<\/P><\/TD><\/TR>

            S6<\/P><\/TD>

            2366<\/P><\/TD>

            计算机软件基础(二)(实践)<\/P><\/TD>

            1<\/P><\/TD><\/TR>

            S7<\/P><\/TD>

            7999<\/P><\/TD>

            毕业设计<\/P><\/TD>

              <\/TD><\/TR>

            合计<\/P><\/TD>

            73<\/P><\/TD><\/TR>

            15<\/P><\/TD>

            2225<\/P><\/TD>

            电机与拖动基础<\/P><\/TD>

            5<\/P><\/TD><\/TR>

            2226<\/P><\/TD>

            电机与拖动基础(实践)<\/P><\/TD>

            1<\/P><\/TD><\/TR>

            16<\/P><\/TD>

            2269<\/P><\/TD>

            电工原理<\/P><\/TD>

            6<\/P><\/TD><\/TR>

            2270<\/P><\/TD>

            电工原理(实践)<\/P><\/TD>

            1<\/P><\/TD><\/TR>

            17<\/P><\/TD>

            2288<\/P><\/TD>

            自动控制原理与系统<\/P><\/TD>

            6<\/P><\/TD><\/TR><\/TBODY><\/TABLE>

            工业自动化专业报考条件<\/P>

            凡国家承认学历的专科及专科以上毕业生均可以报考,并根据具体情况作如下分类:<\/P>

            1、工业自动化、工业电气自动化技术专业专科毕业生可直接报考;<\/P>

            2、电工类非工业自动化、工业电气自动化技术专业专科及专科以上毕业生报考,须加考自动控制原理与系统课程;<\/P>

            3、其他工科类专业专科及专科以上毕业生报考,须加考电机与拖动基础(含实践)、电工原理(含实践)、自动控制原理与系统等三门课程。<\/P>$detailsplit$

            参考资料编辑区域<\/P>$detailsplit$

            1<\/SPAN>定义概述<\/A><\/P>

            2<\/SPAN>简介<\/A><\/P>

            3<\/SPAN>发展历史<\/A><\/P>

            <\/I>阶段<\/A><\/P>

            <\/I>第二阶段<\/A><\/P>

            <\/I>第三阶段<\/A><\/P><\/DIV>

            4<\/SPAN>设备技术及制作<\/A><\/P>

            <\/I>管理控制<\/A><\/P>

            <\/I>电网调度<\/A><\/P>

            <\/I>柔性制造<\/A><\/P>

            <\/I>分类<\/A><\/P>

            <\/I>智能制造<\/A><\/P><\/DIV>

            <\/I>多智能体<\/A><\/P>

            <\/I>整子系统<\/A><\/P>

            <\/I>热点技术<\/A><\/P>

            <\/I>仓库自动化<\/A><\/P>

            5<\/SPAN>发展<\/A><\/P>

            <\/I>阶段<\/A><\/P>

            <\/I>第二阶段<\/A><\/P><\/DIV>

            <\/I>第三阶段<\/A><\/P>

            <\/I>分类方式<\/A><\/P>

            <\/I>制造业<\/A><\/P>

            <\/I>课程设置<\/A><\/P><\/DIV>$detailsplit$

            1<\/SPAN>定义概述<\/A><\/I><\/P>

            2<\/SPAN>简介<\/A><\/I><\/P>

            3<\/SPAN>发展历史<\/A><\/I><\/P>

            3.1<\/SPAN>阶段<\/A><\/I><\/P>

            3.2<\/SPAN>第二阶段<\/A><\/I><\/P>

            3.3<\/SPAN>第三阶段<\/A><\/I><\/P>

            4<\/SPAN>设备技术及制作<\/A><\/I><\/P>

            4.1<\/SPAN>管理控制<\/A><\/I><\/P>

            4.2<\/SPAN>电网调度<\/A><\/I><\/P>

            4.3<\/SPAN>柔性制造<\/A><\/I><\/P>

            4.4<\/SPAN>分类<\/A><\/I><\/P>

            4.5<\/SPAN>智能制造<\/A><\/I><\/P>

            4.6<\/SPAN>多智能体<\/A><\/I><\/P>

            4.7<\/SPAN>整子系统<\/A><\/I><\/P>

            4.8<\/SPAN>热点技术<\/A><\/I><\/P>

            4.9<\/SPAN>仓库自动化<\/A><\/I><\/P>

            5<\/SPAN>发展<\/A><\/I><\/P>

            5.1<\/SPAN>阶段<\/A><\/I><\/P>

            5.2<\/SPAN>第二阶段<\/A><\/I><\/P>

            5.3<\/SPAN>第三阶段<\/A><\/I><\/P>

            5.4<\/SPAN>分类方式<\/A><\/I><\/P>

            5.5<\/SPAN>制造业<\/A><\/I><\/P>

            5.6<\/SPAN>课程设置<\/A><\/I><\/P>","ClassID":"6908","Sort":"0","IsShow":"1","CreateTime":"2015/4/15 14:43:53","UpdateTime":"2015/4/15 14:43:53","RecommendNum":"0","Picture":"2/20150415/635647058262516931577.jpg","PictureDomain":"img67","ParentID":"73"},{"ID":"80","Title":"人机界面","UserID":"0","UserName":"","Author":"马迎弟","CompanyID":"0","CompanyName":"","HitNumber":"46","Detail":"

            人机界面(Human Machine Interaction,简称HMI),又称用户界面或使用者界面,是人与计算机之间传递、交换信息的媒介和对话接口,是计算机系统的重要组成部分。是系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介,它实现信息的内部形式与人类可以接受形式之间的转换。凡参与人机信息交流的领域都存在着人机界面。<\/SPAN><\/P>$detailsplit$

            1<\/STRONG>基本概念<\/H2>

            人机界面:<\/STRONG><\/P>

            人机界面是指人和机器在信息交换和功能上接触或互相影响的领域或称界面所说人机结合面,<\/P>

            <\/A>嵌入式人机界面<\/SPAN><\/P>

            信息交换,功能接触或互相影响,指人和机器的硬接触和软触,此结合面不仅包括点线面的直接接触,还包括远距离的信息传递与控制的作用空间。人机结合面是人机系统<\/A>中的中心一环节,主要由安全工程学的分支学科安全人机工程学<\/A>去研究和提出解决的依据,并过安全工程设备工程学,安全管理工程学以及安全系统<\/A>工程学去研究具体的解决方法手段措施安全人机学。它实现信息的内部形式与人类可以接受形式之间的转换。凡参与人机信息交流的领域都存在着人机界面。大量运用在工业<\/A>与商业<\/A>上,简单的区分为“输入”(Input)与“输出”(Output)两种,输入指的是由人来进行机械<\/A>或设备的操作,如把手、开关、门、指令(命令)的下达或保养维护等,而输出指的是由机械或设备发出来的通知,如故障、警告、操作说明提示等,好的人机接口会帮助使用者更简单、更正确、更迅速的操作机械,也能使机械发挥大的效能并延长使用寿命,而市面上所指的人机接口则多界狭义的指在软件<\/A>人性化的操作接口上。<\/P>

            特定行业的人机界面可能有特定的定义和分类,比如工业人机界面<\/A>(Industrial Human-machine Interface或简称Industrial HMI)。<\/P>

            人机交互:<\/STRONG><\/P>

            人机交互、人机互动(Human-Computer Interface,简写HCI,又称用户界面或使用者界面):是一门研究系统与用户之间的互动关系的学问。系统可以是各种各样的机器,也可以是计算机化的系统和软件。人机交互界面通常是指用户可见的部分。用户通过人机交互界面与系统交流,并进行操作。小如收音机<\/A>的播放按键,大至飞机上的仪表板、或是发电厂的控制室。<\/P>

            人机交互<\/A>(Human-Computer Interaction,简写HCI):是研究关于设计、评价和实现供人们使用的交互计算系统以及有关这些现象进行研究的科学。<\/P>

            人机交互与人机界面是两个有着紧密联系而又不尽相同的概念。<\/P>

            人机交互与人机界面的关系:<\/STRONG><\/P>

            人机交互是指人与机器的交互,本质上是人与计算机的交互。或者从更广泛的角度理解:人机交互是指人与含有计算机的机器的交互。具体来说,人机交互用户与含有计算机机器之间的双向通信,以一定的符号和<\/P>

            液晶屏被用作人机界面显示器<\/P>

            动作来实现,如击键,移动鼠标,显示屏幕上的符号/图形等。这个过程包括几个子过程:识别交互对象-理解交互对象-把握对象情态-信息适应与反馈等;而人机界面是指用户与含有计算机的机器系统之间的通信媒体或手段,是人机双向信息交互的支持软件和硬件。这里界面定义为通信的媒体或手段,它的物化体现是有关的支持<\/P>

            <\/A>人机界面用液晶屏<\/SPAN><\/P>

            软件和硬件,如带有鼠标的图形显示终端等。<\/P>

            交互是人与机-环境作用关系/状况的一种描述。界面是人与机-环境发生交互关系的具体表达形式。交互是实现信息传达的情境刻画,而界面是实现交互的手段。在交互设计<\/A>子系统中,交互是内容/灵魂,界面是形式/肉体;然而在大的产品设计系统中,交互和界面,都只是解决人机关系的一种手段,不是终目的,其终目的是解决和满足人的需求。<\/P>

            交互设计是从属于产品系统的,是对成功的产品设计的一种强有力的支持与完善。<\/P>

            如果利用系统论的观点,交互设计是从属于产品设计系统的子系统。<\/P>

            2<\/STRONG>设计原则<\/H2>

            人机界面设计应该考虑以下原则。<\/P>

            1、以用户为中心的基本设计原则<\/P>

            在系统的设计过程中,设计人员要抓住用户的特征,发现用户的需求。在系统整个开发过程中要不断征求用户的意见,向用户咨询。系统的 设计决策要结合用户的工作和应用环境,必须理解用户对系统的要求。好的方法就是让真实的用户参与开发,这样开发人员就能正确地了解 用户的需求和目标,系统就会更加成功。<\/P>

            2、顺序原则<\/P>

            即按照处理事件顺序、访问查看顺序(如由整体到单项,由大到小,由上层到下层等)与控制工艺流程等设计监控管理和人机对话主界面及 其二级界面。<\/P>

            3、功能原则<\/P>

            即按照对象应用环境及场合具体使用功能要求,各种子系统控制类型、不同管理对象的同一界面并行处理要求和多项对话交互的同时性要求 等,设计分功能区分多级菜单、分层提示信息和多项对话栏并举的窗口等的人机交互界面,从而使用户易于分辨和掌握交互界面的使用规律和 特点,提高其友好性和易操作性。<\/P>

            4、一致性原则<\/P>

            包括色彩的一致,操作区域一致,文字的一致。即一方面界面颜色、形状、字体与国家、国际或行业通用标准相一致。另一方面界面颜色、 形状、字体自成一体,不同设备及其相同设计状态的颜色应保持一致。界面细节美工设计的一致性使运行人员看界面时感到舒适,从而不分散 他的注意力。对于新运行人员,或紧急情况下处理问题的运行人员来说,一致性还能减少他们的操作失误。<\/P>

            5、频率原则<\/P>

            即按照管理对象的对话交互频率高低设计人机界面的层次顺序和对话窗口莱单的显示位置等,提高监控和访问对话频率。<\/P>

            6、重要性原则<\/P>

            即按照管理对象在控制系统中的重要性和全局性水平,设计人机界面的主次菜单和对话窗口的位置和突显性,从而有助于管理人员把握好控 制系统的主次,实施好控制决策的顺序,实现优调度和管理。<\/P>

            7、面向对象原则<\/P>

            即按照操作人员的身份特征和工作性质,设计与之相适应和友好的人机界面。根据其工作需要,宜以弹出式窗口显示提示、引导和帮助信息 ,从而提高用户的交互水平和效率。<\/P>

            人机交互界面,无论是面向现场控制器还是面向上位监控管理,两者是有密切内在联系的,他们监控和管理的现场设各对象是相同的,因此 许多现场设备参数在他们之间是共享和相互传递的。人机界面的标准化设计应是未来的发展方向,因为它确实体现了易憧、简单、实用的基木 原则,充分表达了以人为本的设计理念。各种工控组态软件和编程工具为制作精美的人机交互界面提供了强大的支持手段,系统越大越复杂越 能体现其优越性。<\/P>

            3<\/STRONG>设计过程<\/H2>

            人机界面的设计过程可分为以下几个步骤:<\/P>

            1、创建系统功能的外部模型设计模型主要是考虑软件的数据结构<\/A>、总体结构和过程性描述,界面设计一般只作为附属品<\/A>,只有对用户的情况(包括年龄、性别、心理情况、文化程度、个性、种族背景等)有所了解,才能设计出有效的用户界面;根据终端用户对未来系统的假想(简称系统假想)设计用户模型,终使之与系统实现后得到的系统映象(系统的外部特征)相吻合,用户才能对系统感到满意并能有效的使用它;建立用户模型时要充分考虑系统假想给出的信息,系统映象必须准确地反映系统的语法和语义信息。总之,只有了解用户、了解任务才能设计出好的人机界面。<\/P>

            2、确定为完成此系统功能人和计算机应分别完成的任务<\/P>

            任务分析有两种途径。一种是从实际出发,通过对原有处于手工或半手工状态下的应用系统的剖析,将其映射为在人机界面上执行的一组类似的任务;另一种是通过研究系统的需求规格说明,导出一组与用户模型和系统假想相协调的用户任务。<\/P>

            逐步求精和面向对象<\/A>分析等技术同样适用于任务分析。逐步求精技术可把任务不断划分为子任务,直至对每个任务的要求都十分清楚;而采用面向对象分析技术可识别出与应用有关的所有客观的对象以及与对象关联的动作。<\/P>

            3、考虑界面设计中的典型问题<\/P>

            设计任何一个机界面,一般必须考虑系统响应时间、用户求助机制、错误信息处理和命令方式四个方面。系统响应时间过长是交互式系统中用户抱怨多的问题,除了响应时间的长短外,用户对不同命令在响应时间上的差别亦很在意,若过于悬殊用户将难以接受;用户求助机制宜采用集成式,避免叠加式系统导致用户求助某项指南而不得不浏览大量无关信息;错误和警告信息必须选用用户明了、含义准确的术语描述,同时还应尽可能提供一些有关错误恢复的建议。此外,显示出错信息时,若再辅以听觉(铃声)、视觉(专用颜色)刺激,则效果更佳;命令方式好是菜单与键盘命令并存,供用户选用。<\/P>

            4、借助CASE工具构造界面原型,并真正实现设计模型软件模型一旦确定,即可构造一个软件原形,此时仅有用户界面部分,此原形交用户评审,根据反馈意见修改后再交给用户评审,直至与用户模型和系统假想一致为止。一般可借助于用户界面工具箱<\/A>(Userinterfacetoolkits)或用户界面开发系统(Userinterfacedevelopmentsystems)提供的现成的模块或对象创建各种界面基本成分的工作。<\/P>

            5、在人机界面分析设计中所要考虑的人文因素主要包括以下内容:<\/P>

            1)人机匹配性:用户是人,计算机系统作为人完成任务的工具,应该使计算机和人组成的人机系统很好地匹配工作;如果有矛盾,应该让计算机去适应人,而不是人去适应计算机;<\/P>

            2)人的固有技能:作为计算机用户的人具有许多固有的技能。对这些能力的分析和综合,有助于对用户所能胜任的,处理人机界面的复杂程度,以及用户能从界面获得多少知识和帮助,以及所化费的时间做出估计或判断;<\/P>

            3)人的固有弱点:人具有遗忘、易出错、注意力不集中、情绪不稳定等固有弱点。设计良好的人机界面应尽可能减少用户操作使用时的记忆量,应力求避免可能发生的错误;<\/P>

            4)用户的知识经验和受教育程度:使用计算机用户的受教育程度,决定了他对计算机系统的知识经验;<\/P>

            5)用户对系统的期望和态度。[1]<\/SUP> <\/P>

            4<\/STRONG>使用方法<\/H2>

            明确监控任务要求,选择适合的HMI产品;<\/P>

            在PC机上用画面组态软件编辑“工程文件”;<\/P>

            测试并保存已编辑好的“工程文件” ;<\/P>

            PC机连接HMI硬件,下载“工程文件”到HMI中;<\/P>

            连接HMI和工业控制器<\/A>(如PLC<\/A>、仪表<\/A>等),实现人机交互。<\/P>

            5<\/STRONG>发展趋势<\/H2>

            中国人机界面市场的发展现状<\/STRONG><\/P>

            中国是全球人机界面需求量大的市场,但却不是全球人机界面产品销售额高的市场,这说明,低端人机界面用户在中国占有很大的份额。近些年来民族品牌的迅速发展,采取低价格等策略,正在大举进攻低端市场,在国内已经占据了低端市场的优势地位,赢得了广大用户的认可。国际品牌也在逐渐研发其经济型产品,以抢占低端市场的份额。因此,由于在低端市场的稳扎稳打,国内的人机界面厂商整体业绩呈现出快速增长的状态。<\/P>

            人机界面不再是单纯的显示和控制<\/STRONG><\/P>

            国内的自动化产业,一些原本不用人机界面的行业,也开始使用人机界面了,这说明人机界面已经成为客户体验的不可缺少的一部分,人机界面的用户界面能更好地反映出设备和流程的状态,并通过视觉和触摸的效果,带给客户更直观的感受。<\/P>

            人机界面未来的发展趋势<\/STRONG><\/P>

            有些机械行业,比如说机床、纺织机械、电子设备等行业,在国内已经发展有几十年的历史了,相对来说属于比较成熟的行业,从长远看,这些行业还存在着设备升级换代的需求。在这个升级换代的过程中,确实会有一些小的、一直使用比较低端产品的厂家被淘汰掉,但也有很多企业在设备更新过程中,将需求重新定位,去寻找那些能够符合他们发展计划,帮助他们提高自身生产力的设备供应商。<\/P>

            鉴于这种需求,以后人机界面的改变,将在形状上、观念上、应用场合等方面都有所改变,从而带来工控机核心技术的一次次变革。总体来讲,人机界面的未来发展趋势是六个现代化:平台嵌入化、品牌民族化、设备智能化、界面时尚化、通讯网络化和节能环保化。<\/P>

            6<\/STRONG>故障处理编辑<\/H2>

            一、人机界面无响应,按触摸任何部位都无响应。<\/P>

            处理方法:遇到这种情况,首先检查各接线接口是否出现松动,然后检查串口及中断号是否有冲突,如果是由于冲突引起的,那么应调整资源,避开冲突。<\/P>

            其次,检查人机界面表面是否出现裂缝,如发现有裂缝应及时更换。此外,还需要检查人机界面表面是否有尘垢,若有,用软布进行清除。观察检查控制盒上的指示灯是否工作正常,正常时,指示灯为绿色,并且闪烁。<\/P>

            如果上面的部分均正常,可用替换法检查人机界面,先替换控制盒,再替换触摸屏<\/A>,后替换主机。<\/P>

            二、人机界面正常但电脑不能操作。一台人机界面,经试验其本身一切正常,但接上主机后,电脑不能操作。<\/P>

            处理方法:对于这种情况,原因有二。其一,可能是人机界面驱动程序版本过低,需要安装新的驱动程序。其二,可能是在主机启动装载人机界面驱动程序之前,人机界面控制卡接收到操作信号,只需重新断电后,再启动计算机即可。<\/P>

            三、触摸不准。一台表面声波人机界面,用手指触摸显示器<\/A>屏幕的部位不能正常地完成对应的操作。<\/P>

            处理方法:这种现象有2种原因。种可能是声波屏的反射条纹受到轻微破坏,如果遇到这种情况则将无法完全修复;第二种可能是声波人机界面在使用一段时间后,屏四周的反射条纹上面被灰尘覆盖,可用一块干的软布进行擦拭,然后断电、重新启动计算机并重新校准。<\/P>$detailsplit$

            参考资料编辑区域<\/P>$detailsplit$

            1<\/SPAN>基本概念<\/A><\/P>

            2<\/SPAN>设计原则<\/A><\/P>

            3<\/SPAN>设计过程<\/A><\/P>

            4<\/SPAN>使用方法<\/A><\/P><\/DIV>

            5<\/SPAN>发展趋势<\/A><\/P>

            6<\/SPAN>故障处理编辑<\/A><\/P><\/DIV>$detailsplit$

            1<\/SPAN>基本概念<\/A><\/I><\/P>

            2<\/SPAN>设计原则<\/A><\/I><\/P>

            3<\/SPAN>设计过程<\/A><\/I><\/P>

            4<\/SPAN>使用方法<\/A><\/I><\/P>

            5<\/SPAN>发展趋势<\/A><\/I><\/P>

            6<\/SPAN>故障处理编辑<\/A><\/I><\/P>","ClassID":"6908","Sort":"0","IsShow":"1","CreateTime":"2015/4/15 14:46:14","UpdateTime":"2015/4/15 14:46:14","RecommendNum":"0","Picture":"2/20150415/635647059612101876109.jpg","PictureDomain":"img66","ParentID":"74"},{"ID":"82","Title":"现场总线","UserID":"0","UserName":"","Author":"马迎弟","CompanyID":"0","CompanyName":"","HitNumber":"22","Detail":"

            现场总线是指安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线。它是一种工业数据总线,是自动化<\/A>领域中底层数据通信网络<\/A>。<\/P>

            简单说,现场总线就是以数字通信替代了传统4-20mA模拟信号<\/A>及普通开关量信号的传输,是连接智能现场设备和自动化系统的全数字、双向、多站的通信系统。主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和控制系统<\/A>之间的信息传递问题。<\/P>$detailsplit$

            1<\/STRONG>应用行业<\/H2>

            现场总线的产生对工业的发展起着非常重要的作用,对国民经济的增长有着非常重要的影响。现场总线主要应用于石油、化工、电力、医药、冶金、加工制造、交通运输、国防、航天、农业和楼宇等领域。<\/P>

            2<\/STRONG>典型技术<\/H2>

            2003年4月,IEC61158 Ed.3现场总线标准第3版正式成为国际标准,规定10种类型的现场总线。<\/P>

            Type 1 TS61158现场总线<\/P>

            Type 2 ControlNet和Ethernet/IP现场总线<\/A><\/P>

            Type 3 Profibus现场总线<\/P>

            Type 4 P-NET现场总线<\/P>

            Type 5 FF HSE现场总线<\/P>

            Type 6 SwiftNet现场总线<\/P>

            Type 7 World FIP现场总线<\/P>

            Type 8 Interbus现场总线<\/P>

            Type 9 FF H1现场总线<\/P>

            Type 10 PROFInet现场总线<\/P>

            国内工业总线EPA,G-link,Symotion与NCUC-BUS<\/P>

            Symotion是一种用于运动控制<\/A>的实时工业总线,基于10/100M以太网<\/A>物理层<\/A>,应用层<\/A>使用canopen及精简协议。可应用于运动控制器,电机驱动器,PLC,编码器光栅尺与其它工业现场执行器互连。symotion总线提供安全、开放、低成本及高性能应用。<\/P>

            3<\/STRONG>特征<\/H2>

            (1) 全数字化通信<\/P>

            (2) 开放型的互联网络<\/P>

            (3) 互可操作性与互用性<\/P>

            (4) 现场设备的智能化<\/P>

            (5) 系统结构的高度分散性<\/P>

            (6) 对现场环境的适应性<\/P>

            总线特点<\/H3>

            现场控制设备具有通信功能,便于构成工厂底层控制网络。<\/P>

            通信标准的公开、一致,使系统具备开放性,设备间<\/A>具有互可操作性。<\/P>

            功能块与结构的规范化使相同功能的设备间<\/A>具有互换性。<\/P>

            控制功能下放到现场,使控制系统结构具备高度的分散性。<\/P>

            总线优点<\/H3>

            现场总线使自控设备与系统步入了信息网络的行列,为其应用开拓了更为广阔的领域;<\/P>

            一对双绞线上可挂接多个控制设备, 便于节省安装费用;<\/P>

            节省维护开销;<\/P>

            提高了系统的可靠性<\/A>;<\/P>

            为用户提供了更为灵活的系统集成主动<\/A>权。<\/P>

            总线缺点<\/H3>

            网络通信中数据包的传输延迟,通信系统的瞬时错误和数据包丢失,发送与到达次序的不一致等都会破坏传统控制系统原本具有的确定性,使得控制系统的分析与综合变得更复杂,使控制系统的性能受到负面影响。<\/P>

            4<\/STRONG>发展趋势<\/H2>

            从现场总线技术本身来分析,它有两个明显的发展趋势:<\/P>

            一是寻求统一的现场总线国际标准<\/P>

            二是Industrial Ethernet走向工业控制网络<\/P>

            统一、开放的TCP/IP Ethernet是20多年来发展成功的网络技术 ,过去一直认为,Ethernet是为IT领域应用而开发的,它与工业网络<\/A>在实时性、环境适应性、总线馈电等许多方面的要求存在差距,在工业自动化领域只能得到有限应用。事实上,这些问题正在迅速得到解决,国内对EPA技术(Ethernet for Process Automation)也取得了很大的进展。随着FF HSE的成功开发以及PROFInet的推广应用,可以预见Ethernet技术将会十分迅速地进入工业控制系统<\/A>的各级网络。<\/P>

            国际上形成的工业以太网技术<\/A>的四大阵营:<\/P>

            主要用于离散制造控制系统的是:<\/P>

            Modbus-IDA工业以太网<\/A><\/P>

            Ethernet/IP工业以太网<\/A><\/P>

            PROFInet工业以太网<\/A><\/P>

            主要用于过程控制系统<\/A>的是:<\/P>

            Foundation Fieldbus HSE工业以太网<\/A><\/P>

            随着科学技术的快速发展,过程控制领域在过去的两个世纪里发生了巨大的变革。150多年前出现的基于5-13psi的气动信号标准(PCS,Pneumatic Control System气动控制系统),标志着控制理论初步形成,但此时尚未有控制室的概念;20世纪50年代,随着基于0-10V或4-20mA的电流模拟信号<\/A>的模拟过程控制体系被提出并得到广泛的应用,标志了电气自动控制<\/A>时代的到来,三大控制论的确立奠定了现代控制的基础,设立控制室、控制功能分离的模式也一直沿用至今;20世纪70年代,随着数字计算机<\/A>的介入,产生了“集中控制”的中央控制计算机系统<\/A>,而信号传输系统大部分是依然沿用4-20mA的模拟信号,不久人们也发现了伴随着“集中控制”,该系统存在着易失控、可靠性低的缺点,并很快将其发展为分布式控制系统<\/A>(DCS,Distributed Control System分布式控制系统);微处理器<\/A>的普遍应用和计算机可靠性<\/A>的提高,使分布式控制系统得到了广泛的应用,由多台计算机和一些智能仪表以及智能部件实现的分布式控制是其主要的特征,而数字传输信号也在逐步取代模拟传输<\/A>信号。随着微处理器<\/A>的快速发展和广泛的应用,数字通信网络<\/A>延伸到工业过程现场成为可能,产生了以微处理器为核心,使用集成电路代替常规电子线路,实施信息采集、显示、处理、传输以及优化控制<\/A>等功能的智能设备。设备之间彼此通信、控制,在精度、可操作性以及可靠性、可维护性等都有更高的要求。由此,导致了现场总线的产生。<\/P>

            5<\/STRONG>控制组成<\/H2>

            现场总线控制系统<\/A>由测量系统、控制系统、管理系统三个部分组成,而通信部分的硬、软件是它有特色的部分。<\/P>

            1、现场总线控制系统:<\/P>

            它的软件是系统的重要组成部分,控制系统<\/A>的软件有组态软件、维护软件、仿真软件<\/A>、设备软件和监控软件等。首先选择开发组态软件、控制操作人机接口软件MMI。通过组态软件,完成功能块之间的连接,选定功能块参数,进行网络组态。在网络运行过程中对系统实时采集数据、进行数据处理、计算。优化控制<\/A>及逻辑控制报警、监视、显示、报表等。<\/P>

            2、现场总线的测量系统:<\/P>

            其特点为多变量高性能的测量,使测量仪表具有计算能力等更多功能,由于采用数字信号<\/A>,具有高分辨率,准确性高、抗干扰<\/A>、抗畸变能力强,同时还具有仪表设备的状态信息,可以对处理过程进行调整。<\/P>

            3、设备管理系统<\/A>:<\/P>

            可以提供设备自身及过程的诊断信息、管理信息、设备运行状态信息(包括智能仪表)、厂商提供的设备制造信息。例如Fisher—Rosemoune公司,推出AMS管理系统,它安装在主计算机内,由它完成管理功能,可以构成一个现场设备的综合管理系统信息库,在此基础上实现设备的可靠性分析以及预测性维护。将被动的管理模式改变为可预测性的管理维护模式AMS软件是以现场服务器为平台的T型结构,在现场服务器上支撑模块化,功能丰富的应用软件为用户提供一个图形化界面。<\/P>

            4、总线系统计算机服务模式:<\/P>

            以客户机/服务器模式是较为流行的网络计算机服务模式。服务器表示数据源<\/A>(提供者),应用客户机则表示数据使用者,它从数据源获取数据,并进一步进行处理。客房机运行在PC机或工作站上。服务器运行在小型机<\/A>或大型机上,它使用双方的智能、资源、数据来完成任务。<\/P>

            5、数据库:<\/P>

            它能有组织的、动态的存储大量有关数据与应用程序,实现数据的充分共享、交叉访问,具有高度独立性。工业设备在运行过程中参数连续变化,数据量大,操作与控制的实时性要求很高。因此就形成了一个可以互访操作的分布关系及实时性的数据库系统<\/A>,市面上成熟的供选用的如关系数据库中的Oracle,sybas,Informix,SQL Server;实时数据库中的Infoplus,PI,ONSPEC等。<\/P>

            6、网络系统的硬件与软件:<\/P>

            网络系统硬件有:系统管理主机<\/A>、服务器、网关<\/A>、协议变换器、集线器<\/A>,用户计算机等及底层智能化仪表。网络系统软件有网络操作软件如:NetWarc,LAN Mangger,Vines,服务器操作软件如Lenix,os/2,Window NT。应用软件数据库、通信协议<\/A>、网络管理协议<\/A>等。[1]<\/SUP> <\/P>

            6<\/STRONG>总线本质<\/H2>

            不同的机构和不同的人可能对现场总线有着不同的定义,不过通常情况下,大家公认在以下六个方面:<\/P>

            通信网络<\/H3>

            用于过程自动化<\/A>和制造自动化的现场设备或现场仪表互连的现场通信网络<\/A>。<\/P>

            设备互联<\/H3>

            依据实际需要使用不同的传输介质<\/A>把不同的现场设备或者现场仪表相互关联。<\/P>

            互操作性<\/H3>

            用户可以根据自身的需求选择不同厂家或不同型号的产品构成所需的控制回路,从而可以自由地集成FCS。<\/P>

            分散功能块<\/H3>

            FCS 废弃了DCS 的输入/输出单元和控制站, 把DCS 控制站的功能块分散地分配给现场仪表, 从而构成虚拟控制站,彻底地实现了分散控制。<\/P>

            通信线供电<\/H3>

            通信线供电方式<\/A>允许现场仪表直接从通信线上摄取能量, 这种方式提供用于本质安全环境的低功耗现场仪表, 与其配套的还有安全栅。<\/P>

            开放式互联网<\/H3>

            现场总线为开放式互联网络,既可以与同层网络互联<\/A>,也可与不同层网络互联,还可以实现网络数据库的共享。<\/P>

            从以上内容我们可以看到,现场总线体现了分布、开放、互联、高可靠性的特点,而这些正是DCS系统<\/A>的缺点。DCS通常是一对一单独传送信号,其所采用的模拟信号<\/A>精度低,易受干扰,位于操作室的操作员对模拟仪表往往难以调整参数和预测故障,处于“失控”状态,很多的仪表厂商自定标准,互换性差,仪表的功能也较单一,难以满足现代的要求,而且几乎所有的控制功能都位于控制站中。FCS则采取一对多双向传输信号,采用的数字信号<\/A>精度高、可靠性强,设备也始终处于操作员的远程监控<\/A>和可控状态,用户可以自由按需选择不同品牌种类的设备互联,智能仪表具有通信、控制和运算等丰富的功能,而且控制功能分散到各个智能仪表中去。由此我们可以看到FCS相对于DCS的巨大进步。<\/P>

            也正是由于FCS的以上特点使得其在设计、安装、投运到正常生产都具有很大的优越性:首先由于分散在前端的智能设备能执行较为复杂的任务,不再需要单独的控制器、计算单元等,节省了硬件投资和使用面积<\/A>;FCS的接线较为简单,而且一条传输线可以挂接多个设备,大大节约了安装费用;由于现场控制设备往往具有自诊断功能,并能将故障信息发送至控制室,减轻了维护工作;同时,由于用户拥有高度的系统集成自主权,可以通过比较灵活选择合适的厂家产品;整体系统的可靠性<\/A>和准确性也大为提高。这一切都帮助用户实现了减低安装、使用、维护的成本,终达到增加利润的目的。<\/P>

            7<\/STRONG>总线现状<\/H2>

            由于各个国家各个公司的利益之争,虽然早在1984年国际电工技术委员会/国际标准协会(IEC/ISA)就着手开始制定现场总线的标准,至今统一的标准仍未完成。很多公司也推出其各自的现场总线技术,但彼此的开放性和互操作性<\/A>还难以统一。<\/P>

            8<\/STRONG>总线并存<\/H2>

            世界上存在着大约四十余种现场总线,如法国<\/A>的FIP,英国<\/A>的ERA,德国<\/A>西门子公司Siemens的ProfiBus,挪威<\/A>的FINT,Echelon公司的LONWorks,PhenixContact公司的InterBus,RoberBosch公司的CAN,Rosemount公司的HART,CarloGavazzi公司的Dupline,丹麦<\/A>ProcessData公司的P-net,PeterHans公司的F-Mux,以及ASI(ActraturSensorInterface),MODBus,SDS,Arcnet,国际标准组织-基金会现场总线<\/A>FF:FieldBusFoundation,WorldFIP,BitBus,美国<\/A>的DeviceNet与ControlNet等等。这些现场总线大都用于过程自动化<\/A>、医药领域、加工制造、交通运输<\/A>、国防、航天、农业和楼宇等领域,大概不到十种的总线占有80%左右的市场。<\/P>

            工业总线网络<\/A>可归为三类:485网络、HART网络、FieldBus现场总线网络。<\/P>

            485网络:RS485/MODBUS是现在流行的一种工业组网方式<\/A>,其特点是实施简单方便,而且支持RS485的仪表又特别多。仪表商也纷纷转而支持RS485/MODBUS,原因很简单, RS485的转换接口不仅便宜而且种类繁多。至少在低端市场上,RS485/MODBUS仍将是主要的工业组网方式<\/A>。<\/P>

            HART网络:HART是由艾默生提出的一个过渡性总线标准<\/A>,主要特征是在4-20毫安电流信号上面叠加数字信号<\/A>,但该协议并未真正开放,要加入他的基金会才能拿到协议,而加入基金会要一定的费用。HART技术主要被国外几家大公司垄断,近些年国内也有公司在做,但还没有达到国外公司的水平。有很多智能仪表带有[HART圆卡],支持HART通讯功能。但从国内情况来看,还没有真正用到这部分功能来进行设备联网监控,多只是利用手操器对其进行参数设定。从长远来看,由于HART通信速率低、组网困难等原因,HART仪表的应用将呈下滑趋势。<\/P>

            FieldBus现场总线网络:现场总线是当今自动化领域的热点技术之一,被誉为自动化领域的计算机局域网。它的出现标志着自动化控制<\/A>技术又一个新时代的开始。现场总线是连接控制现场的仪表与控制室内的控制装置的数字化、串行、多站通信的网络。其关键标志是能支持双向、多节点、总线式的全数字化通信。现场总线技术成为国际上自动化和仪器仪表发展的热点,它的出现使传统的控制系统<\/A>结构产生了革命性的变化,使自控系统朝着“智能化、数字化<\/A>、信息化、网络化<\/A>、分散化”的方向进一步迈进,形成新型的网络通信的全分布式控制系统<\/A>——现场总线控制系统FCS(Fieldbus Control System)。然而,现场总线还没有形成真正统一的标准,ProfiBus、CANbus、CC-Link等多种标准并行存在,并且都有自己的生存空间。何时统一,遥遥无期。支持现场总线的仪表种类还比较少,可供选择的余地小,价格又偏高,用量也较小。<\/P>

            9<\/STRONG>注意事项<\/H2>


              现场总线逐渐在工业现场推广,不少设备不但具有传统仪表的功能,而且还具备现场总线的功能、在DCS中,现场总线被广泛应用。现场总线在使用中需要注意以下几个问题:1)通信距离。现场总线的通信距离一般有一定的要求,例如,PROFIBUS/DP在12Mbps速率时,采用标准电缆,可以达到200m,如果采用187.5kbps速率,可以达到1 000m。通信距离有两层含义,个,是两个节点之间不通过中继器能够实现的距离,一般来说,距离和通信速率成反比;另一个,是整个网络远的两个节点之间的距离。往往在厂家的介绍材料中对于此类的描述不够清楚,在实际使用中,必须考虑整个网络的范围,电磁波信号在电缆中传递是需要时间的,特别在—些高速的现场总线中,如果增大距离,就必须对一些通信参数进行修改;2)线缆选择。现场的环境决定现场总线的通信速度和通信介质。一般而言,现场总线采用电信号传递数据,在传输的过程中不可避免地收到周围电磁环境的影响。大多数现场总线采用屏蔽双绞线。必须注意的是,不同种类现场总线要求的屏蔽双绞线可能是不同的。现场总线的一般规定一种特制的线缆,在正确使用这种线缆的条件下才能实现规定的速率和传输距离。在电磁条件极度恶劣的条件下,光缆是合理的选择,否则局部的干扰,可能影响整个现场总线网络的工作;3)隔离。一般来说,现场总线的电信号与设备内部是电气隔离的。现场总线电缆分布在车间的各个角落,一旦发生高电压串入,会造成整个网段所有设备的总线收发器损坏。如果不加以隔离,高电压信号会继续将设备内部其他电路损坏,导致严重的后果;4)屏蔽。现场总线采用的屏蔽电缆的外层必须在一点良好接地,如果高频干扰严重,可以采用多点电容接地,不允许多点直接接地,避免产生地回路电流;5)连接器。现场总线一般没有对连接器做严格的规定,但是如果处理不当,会影响整个系统通信。例如,现场总线一般采用总线型菊花链连接方式,在连接每一个设备时,必须注意如何不影响在现有通信的条件下,实现设备插入和摘除,这对连接器就有一定的要求;6)终端匹配。现场总线信号和所有电磁波信号一样具有反射现象,在总线每一个网段的两个终端,都应该采用电阻匹配,个作用可以吸收放射,第二个作用是在总线的两端实现正确的电平,保证通信。因此,现场总线技术是控制、计算机、通讯技术的交叉与集成,它的出现和快速发展体现了控制领域对降低成本、提高可靠性、增强可维护性和提高数据采集的智能化的要求。[2]<\/SUP><\/P>

            10<\/STRONG>应用领域<\/H2>

            每种总线大都有其应用的领域,比如FF、PROFIBUS-PA适用于石油、化工、医药、冶金等行业的过程控制领域;LonWorks、PROFIBUS-FMS、DevieceNet适用于楼宇、交通运输<\/A>、农业等领域;DeviceNet、PROFIBUS-DP<\/A>适用于加工制造业,而这些划分也不是的,每种现场总线都力图将其应用领域扩大,彼此渗透。<\/P>

            11<\/STRONG>背景<\/H2>

            大多数的现场总线都有一个或几个大型跨国公司为背景并成立相应的国际组织,力图扩大自己的影响、得到更多的市场份额。比如PROFIBUS以Siemens公司为主要支持,并成立了PROFIBUS国际用户组织。WorldFIP以Alstom公司为主要后台<\/A>,成立了WorldFIP国际用户组织。<\/P>

            地区标准<\/H3>

            为了加强自己的竞争能力,很多总线都争取成为国家或者地区的标准,比如PROFIBUS已成为德国<\/A>标准,WorldFIP已成为法国<\/A>标准等。<\/P>

            制造商<\/H3>

            为了扩大自己产品的使用范围,很多设备制造商往往参与不止一个甚至多个总线组织。<\/P>

            协调<\/H3>

            由于竞争激烈,而且还没有哪一种或几种总线能一统市场,很多重要企业都力图开发接口技术,使自己的总线能和其他总线相连,在国际标准中也出现了协调共存的局面。<\/P>

            工业自动化技术应用于各行各业,要求也千变万化,使用一种现场总线技术<\/A>也很难满足所有行业的技术要求;现场总线不同于计算机网络,人们将会面对一个多种总线技术标准共存的现实世界。技术发展很大程度上受到市场规律、商业利益的制约;技术标准不仅是一个技术规范,也是一个商业利益的妥协产物。而现场总线的关键技术之一是彼此的互操作性<\/A>,实现现场总线技术的统一是所有用户的愿望。<\/P>

            12<\/STRONG>主流总线<\/H2>

            下面就几种主流的现场总线做一简单介绍。<\/P>

            1、基金会现场总线<\/A>(FoundationFieldbus 简称FF)<\/P>

            这是以美国<\/A>Fisher-Rousemount公司为首的联合了横河<\/A>、ABB、西门子、英维斯<\/A>等80家公司制定的ISP协议和以Honeywell公司为首的联合欧洲<\/A>等地150余家公司制定的WorldFIP协议于1994年9月合并的。该总线在过程自动化<\/A>领域得到了广泛的应用,具有良好的发展前景。<\/P>

            基金会现场总线<\/A>采用国际标准化组织<\/A>ISO的开放化系统互联OSI的简化模型(1,2,7层),即物理层<\/A>、数据链路层<\/A>、应用层<\/A>,另外增加了用户层<\/A>。FF分低速H1和高速H2两种通信速率,前者传输速率为31.25Kbit/秒,通信距离可达1900m,可支持总线供电和本质安全防爆环境。后者传输速率为1Mbit/秒和2.5Mbit/秒,通信距离为750m和500m,支持双绞线、光缆和无线发射,协议符号IEC1158-2标准。FF的物理媒介的传输信号采用曼切斯特<\/A>编码。<\/P>

            2、CAN<\/A>(ControllerAreaNetwork控制器局域网<\/A>)<\/P>

            早由德国<\/A>BOSCH公司推出,它广泛用于离散控制领域,其总线规范已被ISO国际标准组织制定为国际标准,得到了Intel、Motorola、NEC等公司的支持。CAN协议分为二层:物理层<\/A>和数据链路层<\/A>。CAN的信号传输采用短帧结构,传输时间短,具有自动关闭功能,具有较强的抗干扰能力。CAN支持多主工作方式<\/A>,并采用了非破坏性总线仲裁技术,通过设置优先级来避免冲突,通讯距离远可达10KM/5Kbps/s,通讯速率高可达40M /1Mbp/s,网络节点数<\/A>实际可达110个。已有多家公司开发了符合CAN协议的通信芯片。<\/P>

            3、Lonworks<\/P>

            它由美国<\/A>Echelon公司推出,并由Motorola、Toshiba公司共同倡导。它采用ISO/OSI模型的全部7层通讯协议,采用面向对象<\/A>的设计方法,通过网络变量把网络通信<\/A>设计简化为参数设置。支持双绞线、同轴电缆、光缆和红外线等多种通信介质,通讯速率从300bit/s至1.5M/s不等,直接通信距离可达2700m(78Kbit/s),被誉为通用控制网络。Lonworks技术采用的LonTalk协议被封装<\/A>到Neuron(神经元)的芯片中,并得以实现。采用Lonworks技术和神经元芯片<\/A>的产品,被广泛应用在楼宇自动化<\/A>、家庭自动化、保安系统、办公设备、交通运输<\/A>、工业过程控制等行业。<\/P>

            4、DeviceNet<\/P>

            DeviceNet是一种低成本的通信连接也是一种简单的网络解决方案,有着开放的网络标准<\/A>。DeviceNet具有的直接互联性不仅改善了设备间<\/A>的通信而且提供了相当重要的设备级阵地功能。DeviceNet基于CAN技术,传输率为125Kbit/s至500Kbit/s,每个网络的大节点<\/A>为64个,其通信模式为:生产者/客户(Producer/Consumer),采用多信道广播信息发送方式<\/A>。位于DeviceNet网络上的设备可以自由连接或断开,不影响网上的其他设备,而且其设备的安装布线成本也较低。DeviceNet总线的组织结构是Open DeviceNet Vendor Association(开放式设备网络供应商协会,简称“ODVA”)。<\/P>

            5、PROFIBUS<\/P>

            PROFIBUS是德国<\/A>标准(DIN19245)和欧洲标准(EN50170<\/A>)的现场总线标准。由PROFIBUS--DP、PROFIBUS-FMS、PROFIBUS-PA系列组成。DP用于分散外设间高速数据传输,适用于加工自动化领域。FMS适用于纺织、楼宇自动化<\/A>、可编程控制器<\/A>、低压开关等。PA用于过程自动化<\/A>的总线类型,服从IEC1158-2标准。PROFIBUS支持主-从系统、纯主站系统、多主多从混合系统等几种传输方式<\/A>。PROFIBUS的传输速率为9.6Kbit/s至12Mbit/s,大传输距离在9.6Kbit/s下为1200m,在12Mbit/s小为200m,可采用中继器<\/A>延长至10km,传输介质<\/A>为双绞线或者光缆,多可挂接127个站点。<\/P>

            6、HART<\/P>

            HART是Highway Addressable Remote Transducer的缩写,早由Rosemount公司开发。其特点是在现有模拟信号<\/A>传输线上实现数字信号<\/A>通信,属于模拟系统向数字系统<\/A>转变的过渡产品。其通信模型采用物理层<\/A>、数据链路层<\/A>和应用层<\/A>三层,支持点对点<\/A>主从应答方式<\/A>和多点广播方式。由于它采用模拟数字信号<\/A>混和,难以开发通用的通信接口<\/A>芯片。HART能利用总线供电,可满足本质安全防爆的要求,并可用于由手持编程器<\/A>与管理系统主机作为主设备的双主设备系统。<\/P>

            7、CC-Link<\/P>

            CC-Link是Control&Communication Link(控制与通信链路系统)的缩写,在1996年11月,由三菱电机<\/A>为主导的多家公司推出,其增长势头迅猛,在亚洲占有较大份额。在其系统中,可以将控制和信息数据同是以10Mbit/s高速传送至现场网络,具有性能、使用简单、应用广泛、节省成本等优点。其不仅解决了工业现场配线复杂的问题,同时具有优异的抗噪性能和兼容性。CC-Link是一个以设备层为主的网络,同时也可覆盖较高层次的控制层和较低层次的传感层。2005年7月CC-Link被中国<\/A>国家标准委员会批准为中国国家标准指导性技术文件<\/A>。<\/P>

            8、WorldFIP<\/P>

            WorldFIP的北美<\/A>部分与ISP合并为FF以后,WorldFIP的欧洲部分仍保持独立,总部设在法国<\/A>。其在欧洲市场占有重要地位,特别是在法国<\/A>占有率大约为60%。WorldFIP的特点是具有单一的总线结构<\/A>来适用不同的应用领域的需求,而且没有任何网关或网桥,用软件<\/A>的办法来解决高速和低速的衔接。WorldFIP与FFHSE可以实现“透明联接”,并对FF的H1进行了技术拓展,如速率等。在与IEC61158类型的连接方面,WorldFIP做得好,走在世界前列。<\/P>

            9、INTERBUS<\/P>

            INTERBUS是德国<\/A>Phoenix公司推出的较早的现场总线,2000年2月成为国际标准IEC61158。INTERBUS采用国际标准化组织ISO的开放化系统互联OSI的简化模型(1,2,7层),即物理层、数据链路层、应用层<\/A>,具有强大的可靠性、可诊断性和易维护性。其采用集总帧型的数据环通信,具有低速度、率的特点,并严格保证了数据传输的同步性和周期性;该总线的实时性、抗干扰性和可维护性也非常出色。INTERBUS广泛地应用到汽车<\/A>、烟草、仓储、造纸、包装、食品等工业,成为国际现场总线的领先者。<\/P>

            此外较有影响的现场总线还有丹麦<\/A>公司Process-Data A/S 提出的P-Net,该总线主要应用于农业、林业、水利、食品等行业;SwiftNet现场总线主要使用在航空航天等领域,还有一些其他的现场总线这里就不再赘述了。<\/P>

            13<\/STRONG>以太网<\/H2>

            现场总线技术是控制、计算机、通讯技术<\/A>的交叉与集成,几乎涵盖了所有连续、离散工业领域,如过程自动化<\/A>、制造加工自动化、楼宇自动化<\/A>、家庭自动化等等。现场总线技术的发展体现为两个方面:一个是低速现场总线领域的不断发展和完善;另一个是高速现场总线技术的发展。而现场总线产品主要是低速总线产品,应用于运行速率较低的领域,对网络的性能要求不是很高。从实际应用状况看,大多数现场总线,都能较好地实现速率要求较低的过程控制。因此,在速率要求较低的控制领域,谁都很难统一整个市场。由于FF基金会几乎集中了世界上主要自动化仪表<\/A>制造商,其全球影响力日益增加,但其在中国市场营销<\/A>力度似乎不足,市场份额不是很高,LonWorks形成了全面的分工合作体系,在国内有一些实质性的进展,在楼宇自动化<\/A>、家庭自动化、智能通信产品等方面,LonWorks则具有独特的优势。在离散制造加工领域,由于行业应用的特点和历史原因,Profibus和CAN经在这一领域形成了自己的优势,具有较强的竞争力。国内厂商的规模相对较小,研发能力较差,更多的是依赖技术供应商的支持,比较容易受现场总线技术供应商 (芯片制造商等)对国内的支持和市场推广力度的影响。而且,还有一个不可忽视的一点就是在构建自动化管理系统时,选择的上位机<\/A>,比如组态软件<\/A>对总线设备的支持程度,有些监控组态软件<\/A>,比如紫金桥监控组态软件或者InTouch等对一些主流的总线设备比如Lonworks、PROFIBUS、CAN等有着良好的支持,通过DDE、OPC或者直接连接等方式<\/A>进行通讯,采集数据。这样可以方便用户的选择,而一些组态软件则支持的种类较少,是用户选择的范围也随之减少。<\/P>

            由于自动化技术从单机控制发展到工厂自动化FA,发展到系统自动化。工厂自动化信息网络可分为以下三层结构<\/A>:工厂管理级、车间监控级、现场设备级,而现场总线是工厂底层设备之间的通信网络<\/A>。这里先介绍一下以太网<\/A>,本文特指工业以太网<\/A>,工业以太网是作为办公室自动化<\/A>领域衍生的工业网络协议<\/A>,按习惯主要指IEEE 802.3<\/A>协议,如果进一步采用TCP/IP协议族<\/A>,则采用“以太网+TCP/IP”来表示,其技术特点主要适合信息管理、信息处理系统<\/A>,并在IT业得到了巨大的成功。在工厂管理级、车间监控级信息集成<\/A>领域中,工业以太网<\/A>已有不少成功的案例,在设备层对实时性没有严格要求场合也有许多应用。由于现场总线种类繁多,标准不一,很多人都希望以太网技术<\/A>能介入设备低层,广泛取代现有现场总线技术<\/A>,施耐德公司就是该想法的积极倡导者和实践者,已有一批工业级产品问世和实际应用,以太网<\/A>还不能够真正解决实时性和确定性问题,大部分现场层仍然会现场总线技术。由于技术的局限和各个厂家的利益之争,这样一个多种工业总线技术并存,以太网技术<\/A>不断渗透的现状还会维持一段时间。用户可以根据技术要求和实际情况来选择所需的解决方案。<\/P>

            14<\/STRONG>发展历程编辑<\/H2>

            1984年美国<\/A>Inter公司提出一种计算机分布式控制系统-位总线(BITBUS<\/A>),它主要是将低速的面向过程的输入输出通道与高速的计算机总线多(MULTIBUS)分离,形成了现场总线的初概念。80年代中期,美国Rosemount 公司开发了一种可寻址的远程传感器(HART)通信协议。采用在4~20mA模拟量叠加了一种频率信号,用双绞线实现数字信号传输。HART协议<\/A>已是现场总线的雏形。1985年由Honeywell<\/A>和Bailey<\/A>等大公司发起,成立了World FIP制定了FIP协议。1987年,以Siemens,Rosemount,横河等几家公司为首也成立了一个专门委员会互操作系统协议(ISP<\/A>)并制定了PROFIBUS协议。后来美国仪器仪表学会也制定了现场总线标准IEC/ISA SP50。随着时间的推移,世界逐渐形成了两个针锋相对的互相竞争的现场总线集团:一个是以Siemens、Rosemount,横河为首的ISP集团;另一个是由Honeywell、Bailey等公司牵头的WorldFIP集团。1994年,两大集团宣布合并,融合成现场总线基金会(Fieldbus Foundation)简称FF。对于现场总线的技术发展和制定标准,基金委员会取得以下共识:共同制定遵循IEC/ISA SP50协议标准;商定现场总线技术发展阶段。<\/P>$detailsplit$

            参考资料编辑区域<\/P>$detailsplit$

            1<\/SPAN>应用行业<\/A><\/P>

            2<\/SPAN>典型技术<\/A><\/P>

            3<\/SPAN>特征<\/A><\/P>

            <\/I>总线特点<\/A><\/P>

            <\/I>总线优点<\/A><\/P>

            <\/I>总线缺点<\/A><\/P>

            4<\/SPAN>发展趋势<\/A><\/P><\/DIV>

            5<\/SPAN>控制组成<\/A><\/P>

            6<\/SPAN>总线本质<\/A><\/P>

            <\/I>通信网络<\/A><\/P>

            <\/I>设备互联<\/A><\/P>

            <\/I>互操作性<\/A><\/P>

            <\/I>分散功能块<\/A><\/P>

            <\/I>通信线供电<\/A><\/P>

            <\/I>开放式互联网<\/A><\/P><\/DIV>

            7<\/SPAN>总线现状<\/A><\/P>

            8<\/SPAN>总线并存<\/A><\/P>

            9<\/SPAN>注意事项<\/A><\/P>

            10<\/SPAN>应用领域<\/A><\/P>

            11<\/SPAN>背景<\/A><\/P>

            <\/I>地区标准<\/A><\/P>

            <\/I>制造商<\/A><\/P><\/DIV>

            <\/I>协调<\/A><\/P>

            12<\/SPAN>主流总线<\/A><\/P>

            13<\/SPAN>以太网<\/A><\/P>

            14<\/SPAN>发展历程编辑<\/A><\/P><\/DIV>$detailsplit$

            1<\/SPAN>应用行业<\/A><\/I><\/P>

            2<\/SPAN>典型技术<\/A><\/I><\/P>

            3<\/SPAN>特征<\/A><\/I><\/P>

            3.1<\/SPAN>总线特点<\/A><\/I><\/P>

            3.2<\/SPAN>总线优点<\/A><\/I><\/P>

            3.3<\/SPAN>总线缺点<\/A><\/I><\/P>

            4<\/SPAN>发展趋势<\/A><\/I><\/P>

            5<\/SPAN>控制组成<\/A><\/I><\/P>

            6<\/SPAN>总线本质<\/A><\/I><\/P>

            6.1<\/SPAN>通信网络<\/A><\/I><\/P>

            6.2<\/SPAN>设备互联<\/A><\/I><\/P>

            6.3<\/SPAN>互操作性<\/A><\/I><\/P>

            6.4<\/SPAN>分散功能块<\/A><\/I><\/P>

            6.5<\/SPAN>通信线供电<\/A><\/I><\/P>

            6.6<\/SPAN>开放式互联网<\/A><\/I><\/P>

            7<\/SPAN>总线现状<\/A><\/I><\/P>

            8<\/SPAN>总线并存<\/A><\/I><\/P>

            9<\/SPAN>注意事项<\/A><\/I><\/P>

            10<\/SPAN>应用领域<\/A><\/I><\/P>

            11<\/SPAN>背景<\/A><\/I><\/P>

            11.1<\/SPAN>地区标准<\/A><\/I><\/P>

            11.2<\/SPAN>制造商<\/A><\/I><\/P>

            11.3<\/SPAN>协调<\/A><\/I><\/P>

            12<\/SPAN>主流总线<\/A><\/I><\/P>

            13<\/SPAN>以太网<\/A><\/I><\/P>

            14<\/SPAN>发展历程编辑<\/A><\/I><\/P>","ClassID":"6908","Sort":"0","IsShow":"1","CreateTime":"2015/4/15 15:03:35","UpdateTime":"2015/4/15 15:03:35","RecommendNum":"0","Picture":"2/20150415/635647070027643326568.jpg","PictureDomain":"img67","ParentID":"76"},{"ID":"83","Title":"无线通讯","UserID":"0","UserName":"","Author":"马迎弟","CompanyID":"0","CompanyName":"","HitNumber":"2","Detail":"

            无线引通信配套产品主要包括GPRS/CDMA DTU(数传终端)、GPRS/CDMA MODEM、短信发送设备、移动传真机等。<\/SPAN><\/P>$detailsplit$

            1<\/STRONG>无线通讯基本原理<\/H2>

            无线数据采集的编程由无线通讯的基本原理可以看出,无线的数据采集和传输主要包括以下几个过程,从带处理器的传感器或. ... 本课程将针对从事无线通讯产品研发以及相关工程的技术人员,介绍展频无线通讯产品的EMC技术规范要求、EMC基本原理,以及EMC的侦测除 。<\/P>

            自己动手,体验无线,是目前国内嵌入式电子技术学习的弱项,无线龙通讯科技公司推出的这本教材和配套的开发工具,是希望能提供广大读者一个低价格的无线技术学习的解决方案;而只有动手实践,才能真正理解无线通讯和无线网络的基本原理。<\/P>

            文件格式: PDF/Adobe Acrobat<\/P>

            通过分析和调研,我们采用无线扩频技术作为流动银行车的基本通讯手段,配以电话拨号作为备份,在实际应用过程中取得了很好的效果。一、无线扩频技术的基本原理无线扩频技术是无线通讯的一种,主要应用于无线局域网。扩频技术的研究和应用早起源军事。<\/P>

            <\/A> <\/P>

            编码调变技术可在不增加频宽、不增加传输功率的条件下,大大降低数字传输的位错误率。此技术已很成功的运用在有线高速调制解调器的制作上。 对无线信道而言,设计佳编码调 变的标准不同于有线通道。 在论文 B-26 中,我们针对CPFSK 这种调变方式提出一个算法来决定佳的二元回旋码 (Binary Convolutional Codes) 来形成用于无线信道的佳编码调变。<\/P>

            在无线通讯技术中,常用分集法 (Diversity) 来大大的降低传输的位错误率。 当然使用分集法需要额外的资源,例如频宽、效率、硬设备等。在论文 D-4 中,我们利用理论证明超取样 (Oversampling) 的方法其作用相当于分集法的效果。 因此,我们可以用运算复杂度来交换利用分集法所需要的资源。<\/P>

            2<\/STRONG>同步技术<\/H2>

            同步技术是数字通讯的古典课题。 同步器的设计,一般而言是一种工艺。其确切的性能分析一般是非常困难的,因此大都以概略性分析及模拟为主。在论文B-3 中,我们运用随机逼近法 则,提出一种递归式大可能估测法来做为联合式载波相位及符元时序回复的同步算法,并以仿真验证其具有非常好的性能。这包括其准确的收敛性及快速的收敛性,并适用于实时 (Real Time) 的应用上。<\/P>

            我们更进一步运用系统理论中的 Lyapunov 稳定性理论及随机程序中的 Martingale 理论来证明这个同步算法以机率为1 的方式敛到正确值并且其收敛速率渐进于 Cramer-Rao 下限,也就是渐进于佳收敛速率。<\/P>$detailsplit$

            参考资料编辑区域<\/P>$detailsplit$

            1<\/SPAN>无线通讯基本原理<\/A><\/P>

            2<\/SPAN>同步技术<\/A><\/P><\/DIV>$detailsplit$

            1<\/SPAN>无线通讯基本原理<\/A><\/I><\/P>

            2<\/SPAN>同步技术<\/A><\/I><\/P>","ClassID":"6908","Sort":"0","IsShow":"1","CreateTime":"2015/4/15 15:36:51","UpdateTime":"2015/4/15 15:36:51","RecommendNum":"0","Picture":"2/20150415/635647090004570819878.jpg","PictureDomain":"img67","ParentID":"77"},{"ID":"84","Title":"运动控制","UserID":"0","UserName":"","Author":"马迎弟","CompanyID":"0","CompanyName":"","HitNumber":"6","Detail":"

            运动控制(MC)是自动化的一个分支,它使用通称为伺服机构的一些设备如液压泵,线性执行机或者是电机来控制机器的位置和/或速度。运动控制在<\/SPAN>机器人<\/A>和<\/SPAN>数控机床<\/A>的领域内的应用要比在专用机器中的应用更复杂,因为后者运动形式更简单,通常被称为通用运动控制(GMC)。运动控制被广泛应用在包装、<\/SPAN>印刷<\/A>、纺织和装配工业中。<\/SPAN><\/P>$detailsplit$

            1<\/STRONG>详情<\/H2>

            关键词: 运动控制, 伺服, Motion Control, Servomechanism<\/P>

            2<\/STRONG>起源<\/H2>

            运动控制起源于早期的伺服控制<\/A>。简单地说,运动控制就是对机械运动部件的位置、速度等进行实时的控制管理,使其按照预期的运动轨迹和规定的运动参数进行运动。早期的运动控制技术主要是伴随着数控技术<\/A>、机器人技术和工厂自动化技术的发展而发展的。早期的运动控制器实际上是可以独立运行的专用的控制器,往往无需另外的处理器和操作系统支持,可以独立完成运动控制功能、工艺技术要求的其他功能和人机交互功能。这类控制器可以成为独立运行的运动控制器。这类控制器主要针对专门的数控机械和其他自动化设备而设计,往往已根据应用行业的工艺要求设计了相关的功能,用户只需要按照其协议要求编写应用加工代码文件,利用RS232<\/A>或者DNC方式传输到控制器,控制器即可完成相关的动作。这类控制器往往不能离开其特定的工艺要求而跨行业应用,控制器的开放性仅仅依赖于控制器的加工代码协议,用户不能根据应用要求而重组自己的运动控制系统。<\/P>

            3<\/STRONG>运动控制的定义<\/H2>

            运动控制(MC)是自动化的一个分支,它使用通称为伺服机构的一些设备如液压泵,线性执行机或者是电机来控制机器的位置和/或速度。运动控制在机器人<\/A>和数控机床<\/A>的领域内的应用要比在专用机器中的应用更复杂,因为后者运动形式更简单,通常被称为通用运动控制(GMC)。运动控制被广泛应用在包装、印刷<\/A>、纺织和装配工业中。<\/P>

            4<\/STRONG>系统组成<\/H2>

            一个运动控制系统的基本架构<\/A>组成包括:<\/P>

            一个运动控制器用以生成轨迹点(期望输出)和闭合位置反馈环。许多控制器也可以在内部闭合一个速度环。<\/P>

            一个驱动或放大器用以将来自运动控制器的控制信号<\/A>(通常是速度或扭矩信号)转换为更高功率的电流或电压信号。更为先进的智能化驱动可以自身闭合位置环和速度环,以获得更的控制。<\/P>

            一个执行器如液压<\/A>泵、气缸、线性执行机或电机用以输出运动。<\/P>

            一个反馈传感器如光电编码器<\/A>,旋转变压器或霍尔效应<\/A>设备等用以反馈执行器的位置到位置控制器,以实现和位置控制环的闭合。<\/P>

            众多机械部件用以将执行器的运动形式转换为期望的运动形式,它包括齿轮箱、轴、滚珠丝杠、齿形带、联轴器<\/A>以及线性和旋转轴承<\/A>。<\/P>

            通常,一个运动控制系统的功能包括:<\/P>

            速度控制<\/P>

            点位控制(点到点)。有很多方法可以计算出一个运动轨迹,它们通常基于一个运动的速度曲线如三角速度曲线,梯形速度曲线或者S型速度曲线。<\/P>

            电子齿轮(或电子凸轮<\/A>)。也就是从动轴的位置在机械上跟随一个主动轴的位置变化。一个简单的例子是,一个系统包含两个转盘,它们按照一个给定的相对角度关系转动。电子凸轮<\/A>较之电子齿轮更复杂一些,它使得主动轴和从动轴之间的随动关系曲线是一个函数。这个曲线可以是非线性的,但必须是一个函数关系。<\/P>

            5<\/STRONG>选择运动控制器<\/H2>

            1.根据要开发设备的工作特点,确定伺服电机<\/A>的类型。<\/P>

            2.确定要控制的电机轴数和电机工作模式。<\/P>

            3.确定位置检测、反馈模式,选择是否采用光电编码器或光栅尺<\/A>或磁栅尺<\/A>。<\/P>

            4.确定输入输出开关量的数量。<\/P>

            5.根据以上内容,选择合适的运动控制器<\/P>$detailsplit$

            参考资料编辑区域<\/P>$detailsplit$

            1<\/SPAN>详情<\/A><\/P>

            2<\/SPAN>起源<\/A><\/P>

            3<\/SPAN>运动控制的定义<\/A><\/P><\/DIV>

            4<\/SPAN>系统组成<\/A><\/P>

            5<\/SPAN>选择运动控制器<\/A><\/P><\/DIV>$detailsplit$

            1<\/SPAN>详情<\/A><\/I><\/P>

            2<\/SPAN>起源<\/A><\/I><\/P>

            3<\/SPAN>运动控制的定义<\/A><\/I><\/P>

            4<\/SPAN>系统组成<\/A><\/I><\/P>

            5<\/SPAN>选择运动控制器<\/A><\/I><\/P>","ClassID":"6908","Sort":"0","IsShow":"1","CreateTime":"2015/4/15 15:38:50","UpdateTime":"2015/4/15 15:38:50","RecommendNum":"0","Picture":"2/20150415/635647091270967446603.jpg","PictureDomain":"img65","ParentID":"78"},{"ID":"85","Title":"机械视觉","UserID":"0","UserName":"","Author":"马迎弟","CompanyID":"0","CompanyName":"","HitNumber":"21","Detail":"

            机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断。<\/SPAN>机器视觉系统<\/A>是指通过机器视觉产品(即图像摄取装置,分 CMOS 和CCD 两种)将被摄取目标转换成图像信号,传送给专用的<\/SPAN>图像处理系统<\/A>,得到被摄目标的形态信息,根据像素分布和亮度、颜色等信息,转变成数字化信号;图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征,进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。<\/SPAN><\/P>$detailsplit$

            1<\/STRONG>发展<\/H2>

            如今,中国正成为世界机器视觉发展活跃的地区之一,应用范围涵盖了工业、农业<\/A>、医药<\/A>、军事、航天、气象、天文、公安、交通、安全、科研等国民经济的各个行业。其重要原因是中国已经成为全球制造业的加工中心,高要求的零部件加工及其相应的先进生产线,使许多具有国际先进水平的机器视觉系统和应用经验也进入了中国。<\/P>

            经历过长期的蛰伏,2010年中国机器视觉市场迎来了爆发式增长。数据显示当年,中国机器视觉市场规模达到8.3亿元,同比增长48.2%,其中智能相机、软件、光源和板卡的增长幅度都达到了50%,工业相机和镜头也保持了40%以上的增幅,皆为2007年以来的高水平。<\/P>

            2011年,中国机器视觉市场步入后增长调整期。相较2010年的高速增长,虽然增长率有所下降,但仍保持很高的水平。2011年中国机器视觉市场规模为10.8亿元,同比增长30.1%,增速同比2010年下降18.1个百分点,其中智能相机、工业相机、软件和板卡都保持了不低于30%的增速,光源也达到了28.6%的增长幅度,增幅远高于中国整体自动化市场的增长速度。电子制造行业仍然是拉动需求高速增长的主要因素。2011年机器视觉产品电子制造行业的市场规模为5.0亿人民币,增长35.1%。市份额达到了46.3%。电子制造、汽车、制药和包装机械占据了近70%的机器视觉市场份额。<\/P>

            2<\/STRONG>概述<\/H2>

            机器视觉<\/A>(Machine vision)<\/P>

            机器视觉系统的特点是提高生产的柔性和自动化程度。在一些不<\/P>

            <\/A>视觉系统工作原理简图<\/SPAN><\/P>

            适合于人工作业的危险工作环境或人工视觉难以满足要求的场合,常用机器视觉来替代人工视觉;同时在大批量工业生产过程中,用人工视觉检查产品质量效率低且精度不高,用机器视觉检测方法可以大大提高生产效率和生产的自动化程度。而且机器视觉易于实现信息集成,是实现计算机集成制造的基础技术。[1]<\/SUP><\/P>

            3<\/STRONG>基本构造<\/H2>

            一个典型的工业机器视觉系统包括:光源、镜头、 相机(包括CCD相机和COMS相机)、图像处理单元(或图像捕获卡)、图像处理软件、监视器、通讯 / 输入输出单元等。<\/P>

            系统可再分为<\/STRONG><\/P>

            一、采集和分析分开的系统。<\/STRONG><\/P>

            主端电脑(Host Computer)<\/P>

            影像撷取卡(Frame Grabber)与影像处理器<\/A><\/P>

            影像摄影机<\/P>

            CCTV<\/A>镜头<\/P>

            显微<\/A>镜头<\/P>

            照明设备<\/P>

            Halogen光源LED光源<\/A><\/P>

            高周波萤光灯源<\/P>

            闪光灯源<\/P>

            其他特殊光源<\/P>

            影像显示器<\/P>

            LCD<\/P>

            机构及控制系统<\/P>

            PLC、PC-Base控制器<\/P>

            精密桌台<\/P>

            伺服运动机台<\/P>

            二、采集和分析一体的系统<\/STRONG><\/P>

            智能相机(图像采集和分析一体)<\/P>

            其他配套外围设备:光源、显示、PLC控制系统等等。<\/P>

            4<\/STRONG>工作原理<\/H2>

            机器视觉检测系统采用CCD照相机将被检测的目标转换成图像信号,传送给专用的图像处理系统,根据像素分布和亮度、颜色等信息,转变成数字化信号,图像处理系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征,如面积、数量、位置、长度,再根据预设的允许度和其他条件输出结果,包括尺寸、角度、个数、合格 / 不合格、有 / 无等,实现自动识别功能.<\/P>

            5<\/STRONG>典型结构<\/H2>

            一个典型的机器视觉系统包括以下五大块:<\/P>

            照明<\/H3>

            照明是影响机器视觉系统输入的重要因素,它直接影响输入数据的质量和应用效果。由于没有通用的机器视觉照明设备,所以针对每个特定的应用实例,要选择相应的照明装置,以达到佳效果。光源可分为可见光和不可见光。常用的几种可见光源是白帜灯、日光灯、水银灯和钠光灯。可见光的缺点是光能不能保持稳定。如何使光能在一定的程度上保持稳定,是实用化过程中急需要解决的问题。另一方面,环境光有可能影响图像的质量,所以可采用加防护屏的方法来减少环境光的影响。照明系统按其照射方法可分为:背向照明、前向照明、结构光和频闪光照明等。其中,背向照明是被测物放在光源和摄像机之间,它的优点是能获得高对比度的图像。前向照明是光源和摄像机位于被测物的同侧,这种方式便于安装。结构光照明是将光栅或线光源等投射到被测物上,根据它们产生的畸变,解调出被测物的三维信息。频闪光照明是将高频率的光脉冲照射到物体上,摄像机拍摄要求与光源同步。<\/P>

            镜头<\/H3>

            FOV(Field of Vision)=所需分辨率*亚象素*相机尺寸/PRTM(零件测量公差比)<\/P>

            镜头选择应注意:<\/P>

            ①焦距②目标高度 ③影像高度 ④放大倍数 ⑤影像至目标的距离 ⑥中心点 /节点⑦畸变<\/P>

            视觉检测中如何确定镜头的焦距<\/P>

            为特定的应用场合选择合适的工业镜头时必须考虑以下因素:<\/P>

            · 视野 - 被成像区域的大小。<\/P>

            · 工作距离 (WD) - 摄像机镜头与被观察物体或区域之间的距离。<\/P>

            · CCD - 摄像机成像传感器装置的尺寸。<\/P>

            · 这些因素必须采取一致的方式对待。如果在测量物体的宽度,则需要使用水平方向的 CCD 规格,等等。如果以英寸为单位进行测量,则以英尺进行计算,后再转换为毫米。<\/P>

            <\/A>机器视觉镜头<\/SPAN><\/P>

            参考如下例子:有一台 1/3” C 型安装的 CDD 摄像机(水平方向为 4.8 毫米)。物体到镜头前部的距离为 12”(305 毫米)。视野或物体的尺寸为2.5”(64 毫米)。换算系数为 1” = 25.4 毫米(经过圆整)。<\/P>

            FL = 4.8 毫米 x 305 毫米 / 64 毫米<\/P>

            FL = 1464 毫米 / 64 毫米<\/P>

            FL = 按 23 毫米镜头的要求<\/P>

            FL = 0.19” x 12” / 2.5”<\/P>

            FL = 2.28” / 2.5”<\/P>

            FL = 0.912” x 25.4 毫米/inch<\/P>

            FL = 按 23 毫米镜头的要求<\/P>

            注:勿将工作距离与物体到像的距离混淆。工作距离是从工业镜头前部到被观察物体之间的距离。而物体到像的距离是 CCD 传感器到物体之间的距离。计算要求的工业镜头焦距时,必须使用工作距离<\/P>

            高速相机<\/H3>

            按照不同标准可分为:标准分辨率数字相机和模拟相机等  <\/A>。要根据不同的实际应用场合选不同的相机和高分辨率相机:<\/P>

            按成像色彩划分,可分为彩色相机和黑白相机;<\/P>

            按分辨率划分,像素数在38万以下的为普通型,像素数在38万以上的高分辨率型;<\/P>

            按光敏面尺寸大小划分,可分为1/4、1/3、1/2、1英寸相机;<\/P>

            按扫描方式划分,可分为行扫描相机(线阵相机)和面扫描相机(面阵相机)两种方式;(面扫描相机又可分为隔行扫描相机和逐行扫描相机);<\/P>

            按同步方式划分,可分为普通相机(内同步)和具有外同步功能的相机等。<\/P>

            图像采集卡<\/H3>

            图像采集卡只是完整的机器视觉系统的一个部件,但是  <\/A>它扮演一个非常重要的角色。图像采集卡直接决定了摄像头的接口:黑白、彩色、模拟、数字等等。
              比较典型的是PCI或AGP兼容的捕获卡,可以将图像迅速地传送到计算机存储器进行处理。有些采集卡有内置的多路开关。例如,可以连接8个不同的摄像机,然后告诉采集卡采用那一个相机抓拍到的信息。有些采集卡有内置的数字输入以触发采集卡进行捕捉,当采集卡抓拍图像时数字输出口就触发闸门。<\/P>

            视觉处理器<\/H3>

            视觉处理器集采集卡与处理器于一体。以往计算机速度较慢时,采用视觉处理器加快视觉处理任务。采集卡传输图像到存储器,进而计算分析。当前主流配置的PLC,且配置较高,视觉处理器已经几乎退出市场。<\/P>

            6<\/STRONG>机器选型<\/H2>

            在机器视觉系统中,获得一张高质量的可处理的图像是至关重要。系统之所以成功,首先要保证图像质量好,特征明显。一个机器视觉项目之所以失败,大部分情况是由于图像质量不好,特征不明显引起的。要保证好的图像,必须要选择一个合适的光源。<\/P>

            光源选型基本要素:<\/P>

            对比度:对比度对机器视觉来说非常重要。机器视觉应用的照明的重要的任务就是使需要被观察的特征与需要被忽略的图像特征之间产生大的对比度,从而易于特征的区分。对比度定义为在特征与其周围的区域之间有足够的灰度量区别。好的照明应该能够保证需要检测的特征突出于其他背景。<\/P>

            亮度:当选择两种光源的时候,佳的选择是选择更亮的那个。当光源不够亮时,可能有三种不好的情况会出现。,相机的信噪比不够;由于光源的亮度不够,图像的对比度必然不够,在图像上出现噪声的可能性也随即增大。其次,光源的亮度不够,必然要加大光圈,从而减小了景深。另外,当光源的亮度不够的时候,自然光等随机光对系统的影响会大。<\/P>

            鲁棒性:另一个测试好光源的方法是看光源是否对部件的位置敏感度小。当光源放置在摄像头视野的不同区域或不同角度时,结果图像应该不会随之变化。方向性很强的光源,增大了对高亮区域的镜面反射发生的可能性,这不利于后面的特征提取。<\/P>

            好的光源需要能够使你需要寻找的特征非常明显,除了是摄像头能够拍摄到部件外,好的光源应该能够产生大的对比度、亮度足够且对部件的位置变化不敏感。光源选择好了,剩下来的工作就容易多了。具体的光源选取方法还在于试验的实践经验。<\/P>

            [2]<\/SUP> <\/P>

            7<\/STRONG>应用案例编辑<\/H2>

            在布匹的生产过程中,像布匹质量检测这种有高度重复性和智能性的工作只能靠人工检测来完成,在现代化流水线后面常常可看到很多的检测工人来执行这道工序,给企业增加巨大的人工成本和管理成本的同时,却仍然不能保证100 %的检验合格率(即“零缺陷”)。对布匹质量的检测是重复性劳动,容易出错且效率低。<\/P>

            流水线进行自动化的改造,使布匹生产流水线变成快速、实时、准确、的流水线。在流水线上,所有布匹的颜色、及数量都要进行自动确认(以下简称“布匹检测”)。采用机器视觉的自动识别技术完成以前由人工来完成的工作。在大批量的布匹检测中,用人工检查产品质量效率低且精度不高,用机器视觉检测方法可以大大提高生产效率和生产的自动化程度。<\/P>

            特征提取辨识<\/STRONG><\/P>

            一般布匹检测(自动识别)先利用高清晰度、高速摄像镜头拍摄标准图像,在此基础上设定一定标准;然后拍摄被检测的图像,再将两者进行对比。但是在布匹质量检测工程中要复杂一些:<\/P>

            1. 图像的内容不是单一的图像,每块被测区域存在的杂质的数量、大小、颜色、位置不一定一致。<\/P>

            2. 杂质的形状难以事先确定。<\/P>

            3. 由于布匹快速运动对光线产生反射,图像中可能会存在大量的噪声。<\/P>

            4. 在流水线上,对布匹进行检测,有实时性的要求。<\/P>

            由于上述原因,图像识别处理时应采取相应的算法,提取杂质的特征,进行模式识别,实现智能分析。<\/P>

            Color检测<\/STRONG><\/P>

            一般而言,从彩色CCD相机中获取的图像都是RGB图像。也就是说每一个像素都由红(R)绿(G)蓝(B)三个成分组成,来表示RGB色彩空间中的一个点。问题在于这些色差不同于人眼的感觉。即使很小的噪声也会改变颜色空间中的位置。所以无论我们人眼感觉有多么的近似,在颜色空间中也不尽相同。基于上述原因,我们需要将RGB像素转换成为另一种颜色空间CIELAB。目的就是使我们人眼的感觉尽可能的与颜色空间中的色差相近。<\/P>

            Blob检测<\/STRONG><\/P>

            根据上面得到的处理图像,根据需求,在纯色背景下检测杂质色斑,并且要计算出色斑的面积,以确定是否在检测范围之内。因此图像处理软件要具有分离目标,检测目标,并且计算出其面积的功能。<\/P>

            Blob分析(Blob Analysis)是对图像中相同像素的连通域进行分析,该连通域称为Blob。经二值化(Binary Thresholding)处理后的图像中色斑可认为是blob。Blob分析工具可以从背景中分离出目标,并可计算出目标的数量、位置、形状、方向和大小,还可以提供相关斑点间的拓扑结构。在处理过程中不是采用单个的像素逐一分析,而是对图形的行进行操作。图像的每一行都用游程长度编码(RLE)来表示相邻的目标范围。这种算法与基于象素的算法相比,大大提高处理速度。<\/P>

            结果处理和控制<\/STRONG><\/P>

            应用程序把返回的结果存入数据库或用户指定的位置,并根据结果控制机械部分做相应的运动。<\/P>

            根据识别的结果,存入数据库进行信息管理。以后可以随时对信息进行检索查询,管理者可以获知某段时间内流水线的忙闲,为下一步的工作作出安排;可以获知内布匹的质量情况等等。<\/P>

            [3]<\/SUP> <\/P>

            8<\/STRONG>应用现状<\/H2>

            在国外,机器视觉的应用普及主要体现在半导体及电子行业,其中大概40%-50%都集中在半导体行业。具体如PCB印刷电路:各类生产印刷电路板组装技术、设备;单、双面、多层线路板,覆铜板及所需的材料及辅料;辅助设施以及耗材、油墨、药水药剂、配件;电子封装技术与设备;丝网印刷设备及丝网周边材料等。SMT表面贴装:SMT工艺与设备、焊接设备、测试仪器、返修设备及各种辅助工具及配件、SMT材料、贴片剂、胶粘剂、焊剂、焊料及防氧化油、焊膏、清洗剂等;再流焊机、波峰焊机及自动化生产线设备。电子生产加工设备:电子元件制造设备、半导体及集成电路制造设备、元器件成型设备、电子工模具。机器视觉系统还在质量检测的各个方面已经得到了广泛的应用,并且其产品在应用中占据着举足轻重的地位。除此之外,机器视觉还用于其他各个领域。[4]<\/SUP> <\/P>

            而在中国,视觉技术的应用开始于90年代,因为行业本身就属于新兴的领域,再加之机器视觉产品技术的普及不够,导致以上各行业的应用几乎空白。目前国内机器视觉大多为国外品牌。国内大多机器视觉公司基本上是靠代理国外各种机器视觉品牌起家,随着机器视觉的不断应用,公司规模慢慢做大,技术上已经逐渐成熟。<\/P>

            随着经济水平的提高,3D机器视觉也开始进入人们的视野。3D机器视觉大多用于水果和蔬菜、木材、化妆品、烘焙食品、电子组件和医药产品的评级。它可以提高合格产品的生产能力,在生产过程的早期就报废劣质产品,从而减少了浪费节约成本。这种功能非常适合用于高度、形状、数量甚至色彩等产品属性的成像。<\/P>

            在行业应用方面,主要有制药、包装、电子、汽车制造、半导体、纺织、烟草、交通、物流等行业,用机器视觉技术取代人工,可以提供生产效率和产品质量。例如在物流行业,可以使用机器视觉技术进行快递的分拣分类,不会出现大多快递公司人工进行分拣,减少物品的损坏率,可以提高分拣效率,减少人工劳动。[4]<\/SUP> <\/P>

            9<\/STRONG>9产生发展<\/H2>

            机器视觉的研究是从20世纪60年代中期美国学者L.R.罗伯兹关于理解多面体组成的积木世界研究开始的。当时运用的预处理、边缘检测、轮廓线构成、对象建模、匹配等技术,后来一直在机器视觉中应用。罗伯兹在图像分析过程中,采用了自底向上的方法。用边缘检测技术来确定轮廓线,用区域分析技术将图像划分为由灰度相近的像素组成的区域,这些技术统称为图像分割。其目的在于用轮廓线和区域对所分析的图像进行描述,以便同机内存储的模型进行比较匹配。实践表明,只用自底向上的分析太困难,必须同时采用自顶向下,即把目标分为若干子目标的分析方法,运用启发式知识对对象进行预测。这同言语理解中采用的自底向上和自顶向下相结合的方法是一致的。在图像理解研究中,A.古兹曼提出运用启发式知识,表明用符号过程来解释轮廓画的方法不必求助于诸如小二乘法匹配之类的数值计算程序。<\/P>

            70年代,机器视觉形成几个重要研究分支:①目标制导的图像处理;②图像处理和分析的并行算法;③从二维图像提取三维信息;④序列图像分析和运动参量求值;⑤视觉知识的表示;⑥视觉系统的知识库等。<\/P>

            10<\/STRONG>应用领域编辑<\/H2>

            机器视觉的应用主要有检测和机器人视觉两个方面:<\/P>

            ⒈ 检测:又可分为高精度定量检测(例如显微照片的细胞分类、机械零部件的尺寸和位置测量)和不用量器的定性或半定量检测(例如产品的外观检查、装配线上的零部件识别定位、缺陷性检测与装配完全性检测)。<\/P>

            ⒉机器人视觉:用于指引机器人在大范围内的操作和行动,如从料斗送出的杂乱工件堆中拣取工件并按一定的方位放在传输带或其他设备上(即料斗拣取问题)。至于小范围内的操作和行动,还需要借助于触觉传感技术。<\/P>

            此外还有:<\/P>

            1自动光学检查<\/P>

            2人脸识别<\/P>

            3无人驾驶汽车<\/P>

            4产品质量等级分类<\/P>

            5印刷品质量自动化检测<\/P>

            6文字识别<\/P>

            7纹理识别<\/P>

            8追踪定位<\/P>

            等机器视觉图像识别的应用。<\/P>

            【<\/STRONG>机器视觉特点】<\/P>

            ⒈摄像机的拍照速度自动与被测物的速度相匹配,拍摄到理想的图像;<\/P>

            ⒉零件的尺寸范围为2.4mm到12mm,厚度可以不同;<\/P>

            ⒊系统根据操作者选择不同尺寸的工件,调用相应视觉程序进行尺寸检测,并输出结果;<\/P>

            ⒋针对不同尺寸的零件,排序装置和输送装置可以调整料道的宽度,使零件在固定路径上运动并进行视觉检测;<\/P>

            ⒌机器视觉系统分辨率达到2448×2048,动态检测精度可以达到0.02mm;<\/P>

            ⒍废品漏检率为0;<\/P>

            ⒎本系统可通过显示图像监视检测过程,也可通过界面显示的检测数据动态查看检测结果;<\/P>

            ⒏具有对错误工件及时准确发出剔除控制信号、剔除废品的功能;<\/P>

            ⒐系统能够自检其主要设备的状态是否正常,配有状态指示灯;同时能够设置系统维护人员、使用人员不同的操作权限;<\/P>

            ⒑实时显示检测画面,中文界面,可以浏览几次不合格品的图像,具有能够存储和实时察看错误工件图像的功能;<\/P>

            ⒒能生成错误结果信息文件,包含对应的错误图像,并能打印输出。<\/P>

            11<\/STRONG>应用实例编辑<\/H2>

            ⒈ 基于机器视觉的仪表板总成智能集成测试系统<\/P>

            EQ140-Ⅱ汽车仪表板总成是中国某汽车公司生产的仪表产品,仪表板上安装有速度里程表、水温表、汽油表、电流表、信号报警灯等,其生产批量大,出厂前需要进行一次质量终检。检测项目包括:检测速度表等五个仪表指针的指示误差;检测24个信号报警灯和若干照明9灯是否损坏或漏装。一般采用人工目测方法检查,误差大,可靠性差,不能满足自动化生产的需要。基于机器视觉的智能集成测试系统,改变了这种现状,实现了对仪表板总成智能化、全自动、高精度、快速质量检测,克服了人工检测所造成的各种误差,大大提高了检测效率。<\/P>

            整个系统分为四个部分:为仪表板提供模拟信号源的集成化多路标准信号源、具有图像信息反馈定位的双坐标CNC系统、摄像机图像获取系统和主从机平行处理系统。<\/P>

            ⒉ 金属板表面自动控伤系统<\/P>

            金属板如大型电力变压器线圈扁平线收音机朦胧皮等的表面质量都有很高的要求,但原始的采用人工目视或用百分表加控针的检测方法不仅易受主观因素的影响,而且可能会绘被测表面带来新的划伤。金属板表面自动探伤系统利用机器视觉技术对金属表面缺陷进行自动检查,在生产过程中高速、准确地进行检测,同时由于采用非接角式测量,避免了产生新划伤的可能。其工作原理图如图8-6所示;在此系统中,采用激光器作为光源,通过针孔滤波器滤除激光束周围的杂散光,扩束镜和准直镜使激光束变为平行光并以45度的入射角均匀照明被检查的金属板表面。金属板放在检验台上。检验台可在X、Y、Z三个方向上移动,摄像机采用TCD142D型2048线陈CCD,镜头采用普通照相机镜头。CCD接口电路采用单片机系统。主机PC机主要完成图像预处理及缺陷的分类或划痕的深度运算等,并可将检测到的缺陷或划痕图像在显示器上显示。CCD接口电路和PC机之间通过RS-232口进行双向通讯,结合异步A/D转换方式,构成人机交互式的数据采集与处理。<\/P>

            该系统主要利用线阵CCD的自扫描特性与被检查钢板X方向的移动相结合,取得金属板表面的三维图像信息。<\/P>

            ⒊ 汽车车身检测系统<\/P>

            英国ROVER汽车公司800系列汽车车身轮廓尺寸精度的100%在线检测,是机器视觉系统用于工业检测中的一个较为典型的例子,该系统由62个测量单元组成,每个测量单元包括一台激光器和一个CCD摄像机,用以检测车身外壳上288个测量点。汽车车身置于测量框架下,通过软件校准车身的位置。<\/P>

            测量单元的校准将会影响检测精度,因而受到特别重视。每个激光器/摄像机单元均在离线状态下经过校准。同时还有一个在离线状态下用三坐标测量机校准过的校准装置,可对摄像顶进行在线校准。<\/P>

            检测系统以每40秒检测一个车身的速度,检测三种类型的车身。系统将检测结果与人、从CAD模型中撮出来的合格尺寸相比较,测量精度为±0.1mm。 ROVER的质量检测人员用该系统来判别关键部分的尺寸一致性,如车身整体外型、门、玻璃窗口等。实践证明,该系统是成功的,并将用于ROVER公司其它系统列汽车的车身检测。<\/P>

            ⒋ 纸币印刷质量检测系统:<\/P>

            该系统利用图像处理技术,通过对纸币生产流水线上的纸币20多项特征(号码、盲文、颜色、图案等)进行比较分析,检测纸币的质量,替代传统的人眼辨别的方法。<\/P>

            ⒌ 智能交通管理系统:<\/P>

            通过在交通要道放置摄像头,当有违章车辆(如闯红灯)时,摄像头将车辆的牌照拍摄下来,传输给中央管理系统,系统利用图像处理技术,对拍摄的图片进行分析,提取出车牌号,存储在数据库中,可以供管理人员进行检索。<\/P>

            ⒍金相分析:<\/P>

            金相图象分析系统能对金属或其它材料的基体组织、杂质含量、组织成分等进行、客观地分析,为产品质量提供可靠的依据。<\/P>

            ⒎ 医疗图像分析:<\/P>

            血液细胞自动分类计数、染色体分析、癌症细胞识别等。<\/P>

            [5]<\/SUP> <\/P>

            ⒏ 瓶装啤酒生产流水线检测系统:<\/P>

            可以检测啤酒是否达到标准的容量、啤酒标签是否完整<\/P>

            ⒐ 大型工件平行度、垂直度测量仪:<\/P>

            采用激光扫描与CCD探测系统的大型工件平行度、垂直度测量仪,它以稳定的准直激光束为测量基线,配以回转轴系,旋转五角标棱镜扫出互相平行或垂直的基准平面,将其与被测大型工件的各面进行比较。在加工或安装大型工件时,可用该认错器测量面间的平行度及垂直度。<\/P>

            ⒑ 螺纹钢外形轮廓尺寸的探测器件:<\/P>

            以频闪光作为照明光源,利用面阵和线阵CCD作为螺纹钢外形轮廓尺寸的探测器件,实现热轧螺纹钢几何参数在线测量的动态检测系统。<\/P>

            ⒒轴承实时监控:<\/P>

            视觉技术实时监控轴承的负载和温度变化,消除过载和过热的危险。将传统上通过测量滚珠表面保证加工质量和安全操作的被动式测量变为主动式监控。<\/P>

            ⒓ 金属表面的裂纹测量:<\/P>

            用微波作为信号源,根据微波发生器发出不同波涛率的方波,测量金属表面的裂纹,微波的波的频率越高,可测的裂纹越狭小。<\/P>

            12<\/STRONG>前景展望编辑<\/H2>

            由于机器视觉系统可以快速获取大量信息,而且易于自动处理,也易于同设计信息以及加工控制信息集成,因此,在现代自动化生产过程中,人们将机器视觉系统广泛地用于工况监视、成品检验和质量控制等领域。<\/P>

            但是机器视觉技术比较复杂,大的困难在于人的视觉机制尚不清楚。人可以用内省法描述对某一问题的解题过程,从而用计算机加以模拟。但尽管每一个正常人都是“视觉专家”,却不可能用内省法来描述自己的视觉过程。因此建立机器视觉系统是十分困难的任务。<\/P>

            可以预计的是,随着机器视觉技术自身的成熟和发展,它将在现代和未来制造企业中得到越来越广泛的应用。<\/P>$detailsplit$

            参考资料编辑区域<\/P>$detailsplit$

            1<\/SPAN>发展<\/A><\/P>

            2<\/SPAN>概述<\/A><\/P>

            3<\/SPAN>基本构造<\/A><\/P>

            4<\/SPAN>工作原理<\/A><\/P>

            5<\/SPAN>典型结构<\/A><\/P>

            <\/I>照明<\/A><\/P><\/DIV>

            <\/I>镜头<\/A><\/P>

            <\/I>高速相机<\/A><\/P>

            <\/I>图像采集卡<\/A><\/P>

            <\/I>视觉处理器<\/A><\/P>

            6<\/SPAN>机器选型<\/A><\/P>

            7<\/SPAN>应用案例编辑<\/A><\/P>

            8<\/SPAN>应用现状<\/A><\/P><\/DIV>

            9<\/SPAN>9产生发展<\/A><\/P>

            10<\/SPAN>应用领域编辑<\/A><\/P>

            11<\/SPAN>应用实例编辑<\/A><\/P>

            12<\/SPAN>前景展望编辑<\/A><\/P><\/DIV>$detailsplit$

            1<\/SPAN>发展<\/A><\/I><\/P>

            2<\/SPAN>概述<\/A><\/I><\/P>

            3<\/SPAN>基本构造<\/A><\/I><\/P>

            4<\/SPAN>工作原理<\/A><\/I><\/P>

            5<\/SPAN>典型结构<\/A><\/I><\/P>

            5.1<\/SPAN>照明<\/A><\/I><\/P>

            5.2<\/SPAN>镜头<\/A><\/I><\/P>

            5.3<\/SPAN>高速相机<\/A><\/I><\/P>

            5.4<\/SPAN>图像采集卡<\/A><\/I><\/P>

            5.5<\/SPAN>视觉处理器<\/A><\/I><\/P>

            6<\/SPAN>机器选型<\/A><\/I><\/P>

            7<\/SPAN>应用案例编辑<\/A><\/I><\/P>

            8<\/SPAN>应用现状<\/A><\/I><\/P>

            9<\/SPAN>9产生发展<\/A><\/I><\/P>

            10<\/SPAN>应用领域编辑<\/A><\/I><\/P>

            11<\/SPAN>应用实例编辑<\/A><\/I><\/P>

            12<\/SPAN>前景展望编辑<\/A><\/I><\/P>","ClassID":"6908","Sort":"0","IsShow":"1","CreateTime":"2015/4/15 15:58:31","UpdateTime":"2015/4/15 15:58:31","RecommendNum":"0","Picture":"2/20150415/635647102761216356673.jpg","PictureDomain":"img67","ParentID":"79"},{"ID":"111","Title":"流量转换器","UserID":"0","UserName":"","Author":"马迎弟","CompanyID":"0","CompanyName":"","HitNumber":"3","Detail":"

            涉及流量测量领域,特别是涡轮流量转换器<\/P>$detailsplit$

            所属技术领域<\/STRONG><\/P>

            涉及流量测量领域,特别是涡轮<\/A>流量转换器。<\/P>

            技术内容<\/STRONG><\/P>

            基于原D2型智能型温压补偿<\/A>涡轮流量转换器,是集流量、温度、压力采集于一体的智能转换器,可以依据温度、压力变化自动补偿体积流量并且进行流量积算。是我公司研制的高精度、高可靠性的气体精密计量转换器,具有出色的低压、高压计量性能,具有多种输出接口,方便用户连接传输信号。<\/P>

            此转换器实现了信号的采集处理,现场显示和信号的输出,如图1所示为此转换器<\/A>的功能框图。<\/P>

            主要特点<\/STRONG><\/P>

            1、隔离电流输出,电流稳定、准确,抗干扰能力强;<\/P>

            在流量仪表中,4-20mA是国内目前通用的电流标准,由于受外部条件的影响和自身电路的缺陷,4-20mA的准确性和稳定性得不到保证。为解决4-20mA准确性和稳定性的问题,D2型转换器<\/A>采用隔离电流输出,增强了仪表的抗干扰能力,仪表性能更加稳定;<\/P>

            利用光耦隔离技术,使用光耦隔离器件,实现了CPU对电流芯片的控制信号的隔离,提高了4-20mA准确性和稳定性。<\/P>

            2、两线制和三线制选择使用;<\/P>

            目前普遍使用的4-20mA输出有两线制和三线制方式,由于两者硬件原理图不同,现场只能选择两线制或三线制,如果现场要实现两线制和三线制的转换,必须更换整套转换器,同时要重新确定转换器内部参数,由于转换器本身性能不统一,更换转换器后无法保证仪表的原出厂性能,如更换转换器<\/A>后,温度和压力采集会出现误差,需重新校准,对用户来说十分的不方便。<\/P>

            D2型转换器利用硬件上巧妙地设计,现场只改变接线方式就可以实现两线制和三线制供电转变,同时不影响仪表性能,也无需修改任何参数,十分灵活方便。<\/P>

            3、操作简单化,不开盖操作。<\/P>

            红外技术的发展,使得操作变得方便、简单,D2型转换器利用红外接收电路接收红外信号,处理后,信号传输到CPU做相应按键操作,解决了现场对仪表操作需打开表壳的难题。<\/P>

            技术要点<\/STRONG><\/P>

            利用光耦隔离技术,实现了CPU控制信号的隔离,提高了4-20mA准确性和稳定性,且根据接线方式的不同,实现两线制或三线制供电,可输出两线电流或三线电流。红外接收电路接收红外信号,处理后,信号传输到CPU做相应按键操作。<\/P>

            有益效果<\/STRONG><\/P>

            1、隔离电流输出,电流稳定、准确,抗干扰能力强;<\/P>

            2、两线制和三线制选择使用;<\/P>

            3、操作简单化,不开盖操作。<\/P>$detailsplit$

            参考资料编辑区域<\/P>$detailsplit$

            <\/DIV>$detailsplit$","ClassID":"6908","Sort":"0","IsShow":"1","CreateTime":"2015/4/23 14:30:15","UpdateTime":"2015/4/23 14:30:15","RecommendNum":"0","Picture":"2/20150423/635653962087937725200.jpg","PictureDomain":"img65","ParentID":"105"},{"ID":"112","Title":"流量积算仪","UserID":"0","UserName":"","Author":"马迎弟","CompanyID":"0","CompanyName":"","HitNumber":"4","Detail":"

            流量积算控制仪<\/A>针对现场温度、压力、流量等各种信号进行采集、显示、控制、远传、通讯、打印等处理,构成数字采集系统及控制系统,有液晶和数码显示,各种外形尺寸,适用于各种液体,一般气体,过热蒸汽,饱合蒸汽的流量积算测量控制;可对介质进行定量/批量控制(带启动、停止、清零功能),与各种流量传感器或变送器配套使用,能够适应各种测量控制场合。<\/SPAN><\/P>$detailsplit$

            1<\/STRONG>流量积算仪特点<\/H2>

            1、流量积算仪与各种流量传感器或变送器、温度传感器<\/A>或变送器和压力变送器<\/A>配合使用,可对各种液体、蒸汽、天然气<\/A>、一般气体等流量参数进行测量显示、累积计算、报警控制、变送输出、数据采集及通讯。 功能特点<\/P>

            ● 全范围自动温度、压力补偿运算,补偿方式任意设定<\/P>

            ● 线性积算、开方积算任意设定<\/P>

            ● 瞬时流量、累积流量、温度、压力多种参数显示<\/P>

            ● 小信号切除功能,切除范围0-5%可选<\/P>

            ● 累积流量值可通过面板按键清零,清零操作可锁<\/P>

            2、流量积算仪<\/P>

            可对物质的质量、体积、长度进行累积计算.并可进行批量控制。它采用技术成熟且已大量生产的AI系列仪表通用硬件,配合的流量积算仪软件,使仪表具备功能丰富,编程简便、抗干扰性好、可靠性高、快速交货、低成本及低价格等优点。仪表主要特点如下:<\/P>

            ● 可编程输入规格,流量输入信号可编程为l~5V、0~5V、4~20mA及频率等。温度信号可编程输入为Ptl 00热电阻、K、E、J型热电偶或标准电流信号,压力信号可为标准电压或电流信号。<\/P>

            ● 可安装AI系列仪表各种通用模块及丰富的可编程功能,可实现瞬时流量、温度及压力的上、下限报警功能,并具备变送输出、通讯、24V/12V电压输出等多种功能。<\/P>

            ● 具有8位累积器及4位瞬时测量值显示,可选择开方/不开方处理及设置任意范围的小信号切除功能。<\/P>

            ● 具备完整的温压补偿功能,无需更换不同的仪表或型号.通过编程即可实现一般气体、饱和蒸汽、<\/P>

            过热蒸汽及液体的温压补偿运算。采用查表方式对蒸汽进行补偿运算。具有较高的精度。<\/P>

            ● 作为批量控制器使用时,仪表拥有独立的4位控制累积器及12位总累积器,及专门的显示状态,功能强大,操作方便。<\/P>

            ● 先进的运算方式,保证频率信号即使在频率很低时也有足够的流量运算精度。型号定义<\/P>

            仪表采用了先进的模块化设计。流量信号输入、通讯、变送等功能可根据用户实际需要配置不同的模块来实现,配置灵活方便。仪表多允许安装5个模块。任何一台仪表的压力和温度输入方式都可以自由设置,所以温度和压力的输入方式与型号无关。<\/P>

            2<\/STRONG>主要技术指标<\/H2>

            基本误差:0.5%fs或 0.2%fs±1个字<\/P>

            分 辨 力:1/20000、14位a/d转换器<\/A><\/P>

            显示方式:双排同时显示,上排四位数码管显示瞬时流量,下排八位数码管显示累积流量采样周期:0.5s<\/P>

            报警输出:瞬时流量二限报警,继电器输出触点容量 ac220v/3a<\/P>

            变送输出: 4~20ma、0~10ma、1~5v、0~5v 精度:±0.3%fs<\/P>

            通讯输出:接口方式--隔离串行双向通讯接口rs485/rs422/rs232/modem<\/P>

            波特率--300~9600bps内部自由设定<\/P>

            馈电输出:dc24v/50ma<\/P>

            电 源:开关电源 85~265vac 功耗4w以下<\/P>

            输入特性:<\/P>

            频率型:输入阻抗<\/A>大于10kW<\/P>

            电压型:输入阻抗大于300kW<\/P>

            电流型:输入阻抗250W<\/P>

            输出特性:<\/P>

            继电器容量:3A/220VAC或3A/24VDC,阻性负载<\/A><\/P>

            电流型变送器输出负载阻抗:小于600W<\/P>

            电压型变送输出负载:大于200KW<\/P>

            适用范围<\/P>

            适用于自来水、油、液体、固态流体等无需补偿的工业过程流量参数的测量、显示、控制和计量积算。可接收孔板差压输入或涡街流量计<\/A>、电磁流量计<\/A>、涡轮流量计<\/A>等各种流量计的输入信号。<\/P>

            使用环境:环境温度:-10~55℃,环境湿度:10~90%RH。<\/P>

            3<\/STRONG>3流量积算仪类型<\/H2>

            1、流量积算无纸记录仪<\/P>

            高精度棒图显示、实时趋势曲线显示、历史曲线追忆、超限报警、报警状态显示、提供智能化历史趋势全自动回放功能,查找报警点极为方便,同时提供定位回放功能,直接查询某年、月、日、时、分、秒的数据,方便快捷。仪表带各种流量计模型。可配涡街、电磁流量计、差压变送器等多种传感器。具有批量控制功能,自动形成年、月、日累积报表。掉电记录功能,记录仪表每次停电、上电时间,防止人为造成仪表掉电,损失累积流量。<\/P>

            2、液晶显示流量积算仪<\/P>

            三通道输入,具有三路流量积算功能的无纸记录仪。仪表可输入标准电流、标准电压、热电偶、热电阻、频率等信号,可提供传感器配电输出和模拟量变送输出、继电器触点输出。直接连接微型打印机,打印用户指定时间的实时,历史数据和曲线;通过RS232通讯接口与便携计算机、掌上电脑(PDA)连接,直接读取仪表历史数据,用户通过数据管理软件,对所取数据进行分析、存档、打印处理。通过RS485通讯接口,可与组态王、MCGS等专业组态软件组成实时监控系统。仪表具有强大的显示功能,高精度棒图显示、实时趋势曲线 显示、历史曲线追忆、超限报警、报警状态显示、提供智能化历史趋势全自动回放功能。<\/P>

            3、智能流量积算仪<\/A><\/P>

            功能特点<\/P>

            ● 全范围自动温度、压力补偿运算,补偿方式任意设定<\/P>

            ● 线性积算、开方积算任意设定<\/P>

            ● 瞬时流量、累积流量、温度、压力多种参数显示<\/P>

            ● 小信号切除功能,切除范围0-5%可选<\/P>

            ● 累积流量值可通过面板按键清零,清零操作可锁<\/P>

            ● 掉电保护功能,累积流量值掉电保持时间大于5年,所有设定值掉电后保持<\/P>

            ● 先进的模块化结构,配合功能强大的仪表芯片,功能组合、系统升级非常方便<\/P>

            选型表<\/P>

              <\/TD>  <\/TD><\/TR><\/TBODY><\/TABLE>

            代码<\/P><\/TD>

            说明<\/P><\/TD>

              <\/TD>  <\/TD><\/TR>
              <\/TD>  <\/TD>

            智能流量积算仪<\/P><\/TD>

              <\/TD><\/TR>

            外型尺寸<\/P><\/TD>

            a<\/P><\/TD>

              <\/TD>

            横式160×80×125mm<\/P><\/TD><\/TR>

            a/s<\/P><\/TD>

              <\/TD>

            竖式80×160×125mm<\/P><\/TD>

              <\/TD><\/TR>

            b<\/P><\/TD>

              <\/TD>

            方式96×96×110mm<\/P><\/TD>

              <\/TD><\/TR>

            控制输出<\/P><\/TD>

            b0<\/P><\/TD>

              <\/TD>

            b0无报警输出,可省略<\/P><\/TD><\/TR>

            b1<\/P><\/TD>

              <\/TD>

            瞬时流量上限报警<\/P><\/TD>

              <\/TD><\/TR>

            b2<\/P><\/TD>

              <\/TD>

            瞬时流量下限报警<\/P><\/TD>

              <\/TD><\/TR>

            b3<\/P><\/TD>

              <\/TD>

            瞬时流量上下限报警<\/P><\/TD>

              <\/TD><\/TR>

            b4<\/P><\/TD>

              <\/TD>

            累积流量上限报警<\/P><\/TD>

              <\/TD><\/TR>

            b5<\/P><\/TD>

              <\/TD>

            累积流量下限报警<\/P><\/TD>

              <\/TD><\/TR>

            b6<\/P><\/TD>

              <\/TD>

            累积流量上下限报警<\/P><\/TD>

              <\/TD><\/TR>

            变送输出<\/P><\/TD>

            x1<\/P><\/TD>

              <\/TD>

            4-20ma输出<\/P><\/TD><\/TR>

            x2<\/P><\/TD>

              <\/TD>

            0-10ma输出<\/P><\/TD>

              <\/TD><\/TR>

            x3<\/P><\/TD>

              <\/TD>

            1-5v输出<\/P><\/TD>

              <\/TD><\/TR>

            x4<\/P><\/TD>

              <\/TD>

            0-5v输出<\/P><\/TD>

              <\/TD><\/TR>

            通讯输出<\/P><\/TD>

            p<\/P><\/TD>

              <\/TD>

            微型打印机<\/P><\/TD><\/TR>

            r<\/P><\/TD>

              <\/TD>

            串行通讯rs232<\/P><\/TD>

              <\/TD><\/TR>

            s<\/P><\/TD>

              <\/TD>

            串行通讯rs485<\/P><\/TD>

              <\/TD><\/TR>

            变送器配电电源<\/P><\/TD>

              <\/TD>

            无馈电输出<\/P><\/TD>

              <\/TD><\/TR>

            v12<\/P><\/TD>

              <\/TD>

            带dc12v馈电输出<\/P><\/TD>

              <\/TD><\/TR>

            v24<\/P><\/TD>

              <\/TD>

            带dc24v馈电输出<\/P><\/TD>

              <\/TD><\/TR>

            供电电源<\/P><\/TD>

              <\/TD>

            220vac供电<\/P><\/TD>

              <\/TD><\/TR>

            w<\/P><\/TD>

              <\/TD>

            dc24v供电<\/P><\/TD>

              <\/TD><\/TR>

            流量输入信号<\/P><\/TD>

            l1<\/P><\/TD>

              <\/TD>

            电流:4-20ma、0-10ma、0-20 ma<\/P><\/TD><\/TR>

            l2<\/P><\/TD>

              <\/TD>

            电压:1-5v、0-5v<\/P><\/TD>

              <\/TD><\/TR>

            l3<\/P><\/TD>

              <\/TD>

            脉冲频率: 0-10khz<\/P><\/TD>

              <\/TD><\/TR>

            温度输入信号<\/P><\/TD>

            w1<\/P><\/TD>

            电流:4-20ma、0-10ma、0-20ma<\/P><\/TD>

              <\/TD><\/TR>

            w2<\/P><\/TD>

            电压:1-5v、0-5v<\/P><\/TD>

              <\/TD>  <\/TD><\/TR>

            w3<\/P><\/TD>

            热电阻:pt100<\/P><\/TD>

              <\/TD>  <\/TD><\/TR>

            w4<\/P><\/TD>

            热电偶:k、t、e<\/P><\/TD>

              <\/TD>  <\/TD><\/TR>

            压力输入信号<\/P><\/TD>

            y1<\/P><\/TD>

            电流:4-20ma、0-10ma、0-20ma<\/P><\/TD>

              <\/TD><\/TR>

            y2<\/P><\/TD>

            电压:1-5v、0-5v<\/P><\/TD>

              <\/TD>  <\/TD><\/TR><\/TBODY><\/TABLE>$detailsplit$

            参考资料编辑区域<\/P>$detailsplit$

            1<\/SPAN>流量积算仪特点<\/A><\/P>

            2<\/SPAN>主要技术指标<\/A><\/P>

            3<\/SPAN>3流量积算仪类型<\/A><\/P><\/DIV>$detailsplit$

            1<\/SPAN>流量积算仪特点<\/A><\/I><\/P>

            2<\/SPAN>主要技术指标<\/A><\/I><\/P>

            3<\/SPAN>3流量积算仪类型<\/A><\/I><\/P>","ClassID":"6908","Sort":"0","IsShow":"1","CreateTime":"2015/4/23 15:02:41","UpdateTime":"2015/4/23 15:02:41","RecommendNum":"0","Picture":"2/20150423/635653974530591866631.jpg","PictureDomain":"img67","ParentID":"106"},{"ID":"113","Title":"流量变送器","UserID":"0","UserName":"","Author":"马迎弟","CompanyID":"0","CompanyName":"","HitNumber":"5","Detail":"

            流量变送器又称为<\/SPAN>流量传感器<\/A>简称为流量计。我公司按照 ISO9951 标准并结合国内外流量仪表先进技术而研制开发的集温度、压力、流量传感器和智能流量积算仪<\/SPAN>于一体的新一代高精度、高可靠性的精密计量仪表,它出色的低压和高压计量性能,多种信号输出方式以及对流体扰动的低敏感性,使 得 流量计成为一种特别的能准确计量气体累积量的商业贸易计量仪表。<\/SPAN><\/P>$detailsplit$

            1<\/STRONG>概述编辑<\/H2>

            流量变送器又称为流量传感器<\/A>简称为流量计。我公司按照 ISO9951 标准并结合国内外流量仪表先进技术而研制开发的集温度、压力、流量传感器和智能流量积算仪于一体的新一代高精度、高可靠性的精密计量仪表,它出色的低压和高压计量性能,多种信号输出方式以及对流体扰动的低敏感性,使 得 流量计成为一种特别的能准确计量气体累积量的商业贸易计量仪表。<\/P>

            2<\/STRONG>分类编辑<\/H2>

            1、超声波流量计<\/A><\/P>

            2、涡轮流量计<\/A><\/P>

            3、椭圆齿轮流量计<\/A><\/P>

            4、金属管浮子流量计<\/A><\/P>

            3<\/STRONG>应用编辑<\/H2>

            城市管线(网)燃气的计量、工业燃气的计量、燃气调压站的计量、能源管理以及其它各种无腐蚀性气体的计量或流量控制等场合。<\/P>

            4<\/STRONG>主要特点编辑<\/H2>

            满足 ISO9951标准的技术要求,表体长度为3DN(DN为流量计口径),并经高、低水平扰动试验;·可检测被测气体的温度、压力和流量,并显示标准状态下(P b =101.325KPa,T b =293.15K )的气体体积累积量;<\/P>

            ·流量范围宽 ,重复性好,精度高,压力损失小,起始流量低;·具有五段仪表系数设定及自动修正的功能;·采用一体化整流器 ( 实用新型 号 ZL 03210043 · 4) ,对流量计的前后直管段安装要求低 (前为≥ 2DN ,下游无要求);·内置式压力、温度传感器,安全性能高、结构紧凑、外形美观(外观号:ZL 0333226 2·7)·对压力、温度传感器的故障能自行诊断,并直接显示在 LCD屏和上位机中;·一节锂电池可连续使用两年以上,并具有电池欠压两级报警输出功能,更适合与 IC 卡管理系统的配套使用;·智能流量积算仪可以任意角度定位(转动角度为 350°),使流量计在各种安装条件下的读数更方便,更直接;·特有时间显示及实时数据存储之功能,无论什么情况,都能保证内部数据不会丢失,可性保存;·仪表具有 RS-485通讯接口功能,并配备功能强大、界面丰富的数据管理软件系统,可打印各种自动生成的图表;·仪表具有防爆及防护功能,防爆标志为 ExdⅡBT4, ExiaⅡCT4, 防护等级为 IP55 。<\/P>

            5<\/STRONG>工作原理编辑<\/H2>

            涡轮流量计<\/A>采用涡轮进行测量。它先将流速转换为涡轮的转速,再将转速转换成与流量成正比的电信号。这种流量计用于检测瞬时流量和总的积算流量,其输出信号为频率,易于数字化。图中感应线圈和磁铁一起固定在壳体上。当铁磁性涡轮叶片经过磁铁时,磁路的磁阻发生变化,从而产生感应信号。信号经放大器放大和整形,送到计数器或频率计,显示总的积算流量。同时将脉冲频率经过频率-电压转换以指示瞬时流量。叶轮的转速正比于流量,叶轮的转数正比于流过的总量。涡轮流量计的输出是频率调制式信号,不仅提高了检测电路的抗干扰性,而且简化了流量检测系统。它的量程比可达10:1,精度在±0.2%以内。惯性小而且尺寸小的涡轮流量计的时间常数可达0.01秒。 气体涡轮流量计广泛应用于石油、有机液体、无机液、液化气、天然气和低温流体等。<\/P>

            6<\/STRONG>技术参数编辑<\/H2>

            基本参数<\/H3>

            公称口径: 管道式:DN4~DN200 插入式:DN100~DN2000  精度等级: 管道式:±0.5级,±1.0级 插入式:±1.5级、±2.5级<\/P>

            环境温度: -20℃~50℃<\/P>

            介质温度: 测量液体:-20℃~120℃ 测量气体:-20℃~80℃ 大气压力: 86KPa~106KPa<\/P>

            公称压力: 1.6 Mpa 、2.5Mpa 、6.4Mpa 、25Mpa<\/P>

            防爆等级: ExdIIBT4<\/P>

            连接方式: 螺纹连接、法兰夹装、法兰连接、插入式等<\/P>

            直管段要求:气体:上游直管段应≥10DN,下游直管段应≥5DN 液体:上游直管段应≥20DN,下游直管段应≥5DN 插入式:上游直管段应≥20DS,下游直管段应≥7DS(DS为管道实测内径)<\/P>

            显示方式<\/H3>

            (1)远传显示: 脉冲输出、电流输出(配显示仪表)<\/P>

            (2)现场显示:8位LCD显示累积流量,单位(m3) 4位LCD显示瞬时流量,单位(m3/h)、电池电量、频率、流速<\/P>

            (3)温度压力补偿型:<\/P>

            A、显示标准瞬时流量及标准累计流量<\/P>

            B、显示当前压力、温度、电池电压<\/P>

            输出功能<\/H3>

            (1)脉冲输出,p-p值由供电电源确定<\/P>

            (2)4~20mA两线制电流输出<\/P>

            (3)单位体积脉冲输出及传感器原始脉冲输出<\/P>

            (4)带有RS485通迅接口<\/P>

            供电电源<\/H3>

            (1)DC5~24V<\/P>

            (2)标准型3V锂电池安装于仪表内部可连续使用八年以上<\/P>

            (3)温压补偿型3V锂电池安装于仪表内部可连续使用四年以上<\/P>

            传输距离<\/H3>

            传感器至显示仪距离可达500m<\/P>$detailsplit$

            参考资料编辑区域<\/P>$detailsplit$

            1<\/SPAN>概述编辑<\/A><\/P>

            2<\/SPAN>分类编辑<\/A><\/P>

            3<\/SPAN>应用编辑<\/A><\/P>

            4<\/SPAN>主要特点编辑<\/A><\/P>

            5<\/SPAN>工作原理编辑<\/A><\/P>

            6<\/SPAN>技术参数编辑<\/A><\/P><\/DIV>

            <\/I>基本参数<\/A><\/P>

            <\/I>显示方式<\/A><\/P>

            <\/I>输出功能<\/A><\/P>

            <\/I>供电电源<\/A><\/P>

            <\/I>传输距离<\/A><\/P><\/DIV>$detailsplit$

            1<\/SPAN>概述编辑<\/A><\/I><\/P>

            2<\/SPAN>分类编辑<\/A><\/I><\/P>

            3<\/SPAN>应用编辑<\/A><\/I><\/P>

            4<\/SPAN>主要特点编辑<\/A><\/I><\/P>

            5<\/SPAN>工作原理编辑<\/A><\/I><\/P>

            6<\/SPAN>技术参数编辑<\/A><\/I><\/P>

            6.1<\/SPAN>基本参数<\/A><\/I><\/P>

            6.2<\/SPAN>显示方式<\/A><\/I><\/P>

            6.3<\/SPAN>输出功能<\/A><\/I><\/P>

            6.4<\/SPAN>供电电源<\/A><\/I><\/P>

            6.5<\/SPAN>传输距离<\/A><\/I><\/P>","ClassID":"6908","Sort":"0","IsShow":"1","CreateTime":"2015/4/23 16:01:33","UpdateTime":"2015/4/23 16:01:33","RecommendNum":"0","Picture":"2/20150423/635654016879096293975.jpg","PictureDomain":"img65","ParentID":"107"},{"ID":"114","Title":"流量放大器","UserID":"0","UserName":"","Author":"马迎弟","CompanyID":"0","CompanyName":"","HitNumber":"3","Detail":"

            流量放大器,是工业自动化生产中必须的气源处理元件之一,也叫<\/SPAN>比例阀<\/A>,空气体积增压器,高流量调节器。<\/SPAN><\/P>$detailsplit$

            流量放大器,是工业自动化生产中必须的气源处理元件之一,也叫比例阀<\/A>,空气体积增压器,高流量调节器。<\/P>

            气动流量放大器早在本世纪初,罗马尼亚发明家亨利·科恩达在空气动力学的基础上研究并发现利用流体流过渐扩表面喷射时的粘附效应,结合相邻翼型的作用,能使压力减小,从而导致产生大的流量,人们称之为科恩达效应。[1]<\/SUP> <\/P>

            流量放大器<\/A>设计为用气动信号产生高流量和可被放大的压力输出。标准的信号输出比是1:1,但同样可选用1:2,1:3或1:6的放大比。<\/P>

            流量放大器,在常规系统中为了调整执行器的速度,流量控制阀必须安装在一个方便的或更便于接近的位置,对于比例系统,控制阀为电子调节,仅需要低功率的电缆连接操作台和比例阀<\/A>即可。<\/P>

            controlair type 6000 流量放大器<\/P>

            坚固外壳,高流量<\/P>

            流量放大器的大输入信号改变将导致大流量、快速节流控制。<\/P>

            当允许正常定位气流和正常气门驱动带有小的输入变化时,<\/P>

            内在的旁通阀可维持系统稳定性。如果流量放大器是用在开/关控制阀上,<\/P>

            可以关闭旁通阀来优化行程速度。型号6000可选铝制或316不锈钢结构。<\/P>

            供应压力<\/STRONG><\/P><\/TD>

            大150 psig (10 BAR) 不超过执行机构评级<\/P><\/TD><\/TR><\/TBODY><\/TABLE>

            信号压力<\/STRONG><\/P><\/TD>

            大150 psig (10 BAR)<\/P><\/TD><\/TR>

            大流量系数(Cv)<\/STRONG><\/P><\/TD>

            供应3.0排气3.0<\/P><\/TD><\/TR>

            流通能力<\/STRONG><\/P><\/TD>

            115 scfm (195.4 m3/hr)<\/P><\/TD><\/TR>

            盲区<\/STRONG><\/P><\/TD>

            在0.25 psig (0.017 BAR)以下<\/P><\/TD><\/TR><\/TBODY><\/TABLE>

            信号输出比<\/STRONG><\/P><\/TD>

            1:1 ± 5%<\/P><\/TD><\/TR>

            温度范围<\/STRONG><\/P><\/TD>

            40° to 160° F (-40° to 71° C)<\/P><\/TD><\/TR>

            信号端口<\/STRONG><\/P><\/TD>

            1/4\" NPT<\/P><\/TD><\/TR>

            供应/输出端口<\/STRONG><\/P><\/TD>

            1/2\" or 3/4\" NPT<\/P><\/TD><\/TR>

            重量<\/STRONG><\/P><\/TD>

            铝5 lbs. (2.3 kg)不锈钢15.4 lbs (7.0 kg)<\/P><\/TD><\/TR><\/TBODY><\/TABLE>$detailsplit$

            参考资料编辑区域<\/P>$detailsplit$

            <\/DIV>$detailsplit$","ClassID":"6908","Sort":"0","IsShow":"1","CreateTime":"2015/4/23 16:04:16","UpdateTime":"2015/4/23 16:04:16","RecommendNum":"0","Picture":"2/20150423/635654018534081775518.jpg","PictureDomain":"img67","ParentID":"108"}]}]