PC-Based Control技术

    PC Based Control是当今工业控制领域中的热门话题。后台运行PC—Based控制软件的个人电脑通过通讯网络与I／0相连，这便构成了一个PC—Based控制系统。

    在工业和制造业的各个领域陆续向规模化方向发展的过程中对自动化程度的需求越来越广泛，对自控系统的要求也越来越高，而各种自控系统也在这种广泛的需求中得到了快速发展，我们熟知的DCS系统和PLC系统每年都在大量地装备于各种设备以及自动化系统工程中，由于工业和制造业对电控、仪控一体化及管控一体化的需求，也由于信息技术的发展和高集成度控制系统的需求，加上PC机技术的日臻完善普及使其性能价格比日益提高，为一种全新的自控系统解决方案，PC—based Control的快速发展提供了非常有利的条件和广阔的市场前景。为众多用户提供了除DCS和PLC以外的另一种自控系统解决方案。

1  计算机控制系统的发展历程

    数据采集系统是最早出现在过程控制系统中的一种计算机应用形式，这也是计算机参与控制的第一步．计算机通过输入通道对采集进来的模拟量或开关量进行运算、变换、处理，以供现场工作人员、生产指挥人员以及设计人员参考。

    在计算机操作指导系统之后，由于计算机性能的提高，尤其是运算能力和可靠性的提高，出现了最早的计算机闭环控制系统：直接数字控制系统(DDC)．它与前两种计算机控制系统的区别在于它是由计算机输出直接控制执行机构的。早期的DDC主要是利用计算机来代替常规的模拟PID控制器．由于采用分时控制方式一台计算机可以控制几十甚至上百个控制回路，因而具有经济效益。而且计算机运算能力强，DDC也很容易实现模拟控制器难以实现的先进控制规律，如前馈控制、最优控制、自适应控制和智能控制等。早期的计算机控制系统主要弊端是集中控制造成了危险集中。

    随着计算机被广泛应用于工控领域，特别是其性能和可靠性的提高，使得生产过程自动化和管理水平的进一步提高成为可能。这不仅要求计算机参与控制，还需要配备计算机参与管理，这样在1975年便出现了分散型控制系统(DCS)。该系统一般由管理信息层、监督控制层以及直接控制层组成，并且均由计算机承担。在经过三代DCS的发展后，90年代以来现场控制系统(FCS)开始受到人们的关注。

    从计算机控制系统的发展趋势我们可以清楚地看到，随着计算机性价比的不断提高、网络通讯技术的不断发展，计算机的控制能力不断增强，应用范围也不断扩大．由最初的数据采集系统发展到今天被广泛应用的DCS，FCS，PLC系统，而且软件结构、通信能力、易于使用和统一的组态环境变得更重要了我们相信一种新的控制解决方案——PC—based Control将会迅速发展起来。

2  PC Based Control技术

    PC Based Control技术是融合PC技术、信号量测＆分析技术、控制技术、通讯技术于一体的高性能测量与控制技术，用于信号量测、工业过程数据采集&控制、运动控制、通讯控制等。包括工业电脑平台、功能卡和应用软件。通过插入各种功能卡和编写软件，形成功能强大的数据采集系统、通讯控制器和运动控制系统。

    基于PC的控制技术主要有以下性能特点：

    (1)系统开放性能好，软件方面能够支持各种开放性协议，例如：OPC、DDE、COM／DCOM、0LE等等硬件方面不仅能够支持各种运动控制产品，而且能够支持各种现场总线系统，例如：DeviceNet，PR0 FIBUS等，还可通过EtherNet方便地进行网络扩充。

    (2)具有实时控制能力，基于PC的控制技术的实时性能主要有三种．一种称为Soft PLC，即软件PLC，它是利用其内部软件来确定扫描周期，达到实时控制目的．这种性能特点决定了运行PC除可完成控制任务外，还可处理大量的PC任务．这比较适合于对实时性和响应时间要求不高的系统另一种是带有实时扩展的实时性能，一般采用Windows NT／CE提供的标准实时扩展解决方案——VenturCOM，这是一种针对确定性能的控制任务的解决方案．第三种被称为硬实时引擎(Hard Real—Time Engine)，它的控制始终处于最高的优先级，其它的Windows任务是不能中断控制任务的，而这就提供了与PLC相同的执行特性和扫描特性．

3  结束语

    综上所述，随着PC机技术的进一步完善及性能价格比的进一步提高，特别是工业以太网技术的进一步普及和发展，相信基于PC的控制系统解决方案会迅速地发展起来，汇成自动化领域一个不可逆转的潮流。