時間：2023-10-12 09:32:33
緒論：在尋找寫作靈感嗎？愛發(fā)表網(wǎng)為您精選了8篇工業(yè)通信技術(shù)應(yīng)用，愿這些內(nèi)容能夠啟迪您的思維，激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，歡迎您的閱讀與分享！
傳統(tǒng)的工業(yè)控制系統(tǒng)已經(jīng)滿足不了現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的功能需求，由于DCS以及PLC設(shè)備的成本比較高，數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性比較差，所以藍牙技術(shù)成了系統(tǒng)開發(fā)的首要選擇。本文首先對藍牙技術(shù)進行了簡要概述，在其基礎(chǔ)上論述了該項技術(shù)在嵌入式工業(yè)控制系統(tǒng)中硬件設(shè)計的應(yīng)用。實踐證明，該項技術(shù)的應(yīng)用不僅降低了系統(tǒng)開發(fā)成本，而且在一定程度上降低了系統(tǒng)設(shè)計難度。
【關(guān)鍵詞】
嵌入式工業(yè)控制系統(tǒng)；藍牙通信技術(shù)；應(yīng)用
目前，大部分企業(yè)在發(fā)展中面臨一個重大困難就是在工業(yè)現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)并對其進行實時處理，為了解決這一問題，數(shù)字儀表使用的相對要多一些，但是該設(shè)備生產(chǎn)的廠家比較多，很多機型擴展能力不是很強，并且兼容性也不是很好[1]。藍牙內(nèi)部的結(jié)構(gòu)采用的是分散式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并且運用了短包技術(shù)以及快跳頻技術(shù)，符合當(dāng)前工業(yè)控制系統(tǒng)開發(fā)要求，本文主要對其應(yīng)用展開論述。
1藍牙技術(shù)概述
藍牙實際上就是一種無線電技術(shù)，主要用來實現(xiàn)一些距離較小的設(shè)備之間的實時通信。其中設(shè)備指的是筆記本電腦、PDA、智能電話、無線耳機以及一些相關(guān)設(shè)備[2]。通過使用藍牙技術(shù)可以使得移動通信終端設(shè)備與設(shè)備之間的通信不再那么繁瑣，其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)采用的是分散式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)一點對多點實時通信，而且還能夠?qū)崿F(xiàn)一點對多點的實時通信，其工作頻段為2.4GHz，對應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸速率為1Mbps[3]。目前，藍牙技術(shù)在通信領(lǐng)域發(fā)展當(dāng)中起到了不可或缺的作用。
2藍牙通信技術(shù)在嵌入式工業(yè)控制系統(tǒng)中硬件設(shè)計的應(yīng)用
2.1系統(tǒng)硬件總體設(shè)計
本系統(tǒng)的硬件設(shè)計選用的核心控制器為ARM9，并且將S3C2440處理器作為CPU，該處理器不僅功耗低，而且性能較高，符合系統(tǒng)功能需求，其運行頻率在400MHz左右，最高頻率為533MHz。ARM9核心處理器集成的功能比較多，主要包括：NandFlash以及NORFlash兩種存儲系統(tǒng)，前者占內(nèi)存大小為256M，使用的不是地址線，而是數(shù)據(jù)總線，對應(yīng)的參數(shù)為8-bit，通過專用接口與CPU相連，從而起到一定的存儲作用；后者自身的大小是2Mbyte，該存儲系統(tǒng)想要與CPU相連，不僅需要使用16條數(shù)據(jù)總線，同時還需要使用22條地址總線。在ARM9的底板中含有的資源不只一種，主要包括：觸摸屏與LCD顯示屏，該資源有助于用戶實現(xiàn)人機交互平臺的構(gòu)建；這種底板除了普通的標準接口以外，還有SPI系統(tǒng)總線接口以及GPIO系統(tǒng)總線接口等。由于ARM9控制器自身的資源比較豐富，并且具有較強的擴展性，所以有助于系統(tǒng)的硬件平臺開發(fā)，使得該平臺的開發(fā)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楦咝Щ⒈憬莼?。接下來本文將對藍牙數(shù)據(jù)實時通信進行相應(yīng)設(shè)計。
2.2藍牙數(shù)據(jù)實時通信設(shè)計
傳統(tǒng)的工業(yè)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)采用的都是有線通信方式，例如RS232通信或者RS485通信。如果選用這些方式來進行數(shù)據(jù)的傳輸不僅需要消耗大量的電纜，增加了成本，而且操作起來也不具有靈活性，不僅如此，也加大了后期維護工作量。目前，無線通信技術(shù)發(fā)展較快，其中一種新型技術(shù)不僅成本低，而且具有較高的傳輸速率，可以在干擾比較嚴重的環(huán)境中正常運行，除此之外，還具有組網(wǎng)靈活的特性，該項技術(shù)就是藍牙技術(shù)。雖然傳輸距離不是很遠，在實際應(yīng)用當(dāng)中受到了一定限制，經(jīng)過添加射頻前端功放以后，其傳輸距離有所增加，在100米范圍內(nèi)傳輸效果都非常好，所以可以利用這種技術(shù)來實現(xiàn)工業(yè)數(shù)據(jù)傳輸，使其取代傳統(tǒng)的有線傳輸方式。本文在建立藍牙數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)時，選取ARM9作為核心控制器，另外該系統(tǒng)的主要組成部分還包括藍牙通信鏈路以及智能節(jié)點。為了實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸，不僅要在ARM核心控制器中安裝藍牙模塊，而且在8051單片機中也要安裝藍牙模塊，需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)通過單片機節(jié)點進行A/D轉(zhuǎn)換處理以后，經(jīng)過藍牙無線鏈路最終達到ARM主控制器完成相應(yīng)處理。其中嵌入式藍牙模塊選用的是DFBM-CS120，其傳輸速率最高為721kb/s，可以支持7種工作模式，不僅可以輸出射頻信號，而且還具有全雙工UART接口，該接口主要包括CTS、RTS、RXD以及TXD，其接收器與發(fā)射器具有相同的功能，均可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的并轉(zhuǎn)串功能或者串轉(zhuǎn)并功能，從主機的角度對其進行分析，可以將UART看作是一個8位的輸入端口與輸出端口，主要用來實現(xiàn)主機的讀寫操作。由于該端口采用的是TTL電平，所以不需要借助其他器件來調(diào)整電壓，只需將藍牙模塊直接與相應(yīng)端口進行連接即可，不僅降低了系統(tǒng)開發(fā)成本，而且還降低了設(shè)計的難度，通過UART發(fā)送AT命令給藍牙模塊完成實時監(jiān)控，同時利用天線射頻信號來完成數(shù)據(jù)的傳輸。
3總結(jié)
在通信技術(shù)快速發(fā)展的時代背景下，藍牙通信技術(shù)逐漸融入到人們的日常生活當(dāng)中。為了提高嵌入式控制系統(tǒng)的通信效果，本文將藍牙通信技術(shù)應(yīng)用到了該控制系統(tǒng)的開發(fā)中，在對系統(tǒng)總體硬件設(shè)計的基礎(chǔ)上，主要對藍牙數(shù)據(jù)實時通信部分進行了詳細設(shè)計。實踐證明，該項技術(shù)的應(yīng)用不僅降低了系統(tǒng)開發(fā)成本，而且在一定程度上降低了系統(tǒng)設(shè)計難度。
作者：王海珍 單位：內(nèi)蒙古民族大學(xué)
參考文獻
[1]陳曦,徐鵬,許曉蕾.基于藍牙通信技術(shù)的嵌入式工業(yè)控制系統(tǒng)的開發(fā)[J].儀表技術(shù)與傳感器,2015(1):74-76.
關(guān)鍵詞：信息技術(shù)；控制系統(tǒng)；數(shù)據(jù)處理；智能分析
引言
新一代信息技術(shù)與工業(yè)企業(yè)深度融合，正在引發(fā)影響深遠的產(chǎn)業(yè)變革，形成新的生產(chǎn)方式、產(chǎn)業(yè)形態(tài)、商業(yè)模式和經(jīng)濟增長點。數(shù)據(jù)為工業(yè)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級開辟了新途徑。處于數(shù)據(jù)化的時代，企業(yè)獲取、管理和利用到的數(shù)據(jù)量越來越大、種類越來越多，若能對數(shù)據(jù)進行科學(xué)的采集、組織、分析與利用，為產(chǎn)品全生命周期和企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營各環(huán)節(jié)提供有價值的決策參考，就能提高生產(chǎn)率、利潤率和企業(yè)綜合發(fā)展水平。數(shù)據(jù)處理平臺為數(shù)據(jù)的價值挖掘提供了基礎(chǔ)能力，機器學(xué)習(xí)算法為數(shù)據(jù)的價值挖掘提供了有效手段。隨著生產(chǎn)信息化應(yīng)用的逐步深入，如何將生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)整合并進行分析挖掘，從海量數(shù)據(jù)中獲取更大的價值、向數(shù)據(jù)要生產(chǎn)力成正逐步成為企業(yè)思考和解決的問題。
1現(xiàn)狀分析
兗礦集團國宏化工公司年產(chǎn)50萬t甲醇，工業(yè)自動化生產(chǎn)能力較強，生產(chǎn)過程基本實現(xiàn)全流程DCS/PLC自動化控制，技術(shù)和工藝水平處于國內(nèi)前列，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)效率較高,目前整個廠區(qū)鍋爐、合成/凈化/氣化、空分裝置均使用DCS系統(tǒng)進行遠程控制，水處理和煤儲運系統(tǒng)使用PLC控制系統(tǒng)。主要工藝環(huán)節(jié)都建設(shè)了信息系統(tǒng)，生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵設(shè)備實時狀態(tài)、控制開關(guān)操作能在調(diào)度系統(tǒng)中即時展示，數(shù)據(jù)通過IOServer應(yīng)用和現(xiàn)場設(shè)備進行通訊，采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)并存儲到調(diào)度服務(wù)器中合并存儲，服務(wù)器存儲數(shù)據(jù)庫是SQLserver，無法應(yīng)對更大量數(shù)據(jù)存儲，且廠區(qū)內(nèi)只有當(dāng)天數(shù)據(jù)被存儲，其他歷史數(shù)據(jù)通過公共機遠程傳輸?shù)竭h程服務(wù)器中長期存儲。
2存在問題
裝置運行的穩(wěn)定性不高。由于化工生產(chǎn)工藝繁雜，從上游的水煤漿制備到氣化反應(yīng)制合成氣，再到煤氣的變換、低洗、甲醇合成，中間很多工藝雖然實現(xiàn)了小回路自動化控制，但裝置級的大回路難以實現(xiàn)自動控制，對于關(guān)鍵的參數(shù)設(shè)置和調(diào)節(jié)仍然主要依靠人的經(jīng)驗，特別是當(dāng)裝置來料發(fā)生波動的時候，人操作也難比保持裝置的穩(wěn)定性，裝置的波動往往造成能耗物耗的增加，甚至影響裝置的正常運行?，F(xiàn)場存在危險因素?；て髽I(yè)還有部分工序需要人員親自現(xiàn)場巡檢，由于化工工藝原因，不可避免的產(chǎn)生存在CO、CO2等有毒有害氣體，特別是事故狀態(tài)下可能導(dǎo)致泄露?；て髽I(yè)高溫高壓管道、儲罐較多，會對巡檢和緊急處置人員帶來較大的安全隱患。節(jié)能增效空間較大?；て髽I(yè)是高能耗的工藝,主要的原料是煤和水，提升裝置的運行效率，提高產(chǎn)能、降低生產(chǎn)水蒸氣的單位煤耗、單位產(chǎn)品的蒸汽消耗，則對企業(yè)效益產(chǎn)生較大影響，據(jù)測算，甲醇生產(chǎn)綜合煤耗每降低0.1%，每年可節(jié)約成本1000萬元。
3設(shè)計方案
針對企業(yè)工藝較為復(fù)雜、安全生產(chǎn)數(shù)據(jù)量大的實際情況，通過開發(fā)應(yīng)用先進的數(shù)據(jù)處理工廠對企業(yè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)、工廠設(shè)備數(shù)據(jù)、傳感器數(shù)據(jù)、人員管理數(shù)據(jù)等多方工業(yè)企業(yè)數(shù)據(jù)進行匯集，借助算法工廠的語音交互、圖像/視頻識別、機器學(xué)習(xí)和人工智能算法，激活海量數(shù)據(jù)價值，用人工智能技術(shù)解決化工生產(chǎn)管理中的難點問題（如圖1所示），從而實現(xiàn)節(jié)能降耗，為企業(yè)智能化升級提供技術(shù)支撐。按照大數(shù)據(jù)“存通用”的方法論，在數(shù)據(jù)接入到大數(shù)據(jù)平臺后，首先對原始數(shù)據(jù)進行存儲。在原始數(shù)據(jù)與最終結(jié)果之間，需要通過ETL（ExtractTransforma-tionLoad）等手段進行清洗、轉(zhuǎn)換、脫敏、整理，主要包括：預(yù)處理接待，去除或補全有缺失值的數(shù)據(jù)、去除或修改格式和內(nèi)容錯誤的、邏輯錯誤的、不需要的數(shù)據(jù)，盡量達到數(shù)據(jù)的完整性，唯一性，合法性和一致性。提供數(shù)據(jù)開發(fā)平臺，便于更好的進行ETL、數(shù)據(jù)建模、數(shù)據(jù)管理與數(shù)據(jù)運維的工作。機器學(xué)習(xí)平臺，更好的進行在算法建模過程的可視化的拖拉拽的開發(fā)者服務(wù)。數(shù)據(jù)分析平臺，更好的基于大數(shù)據(jù)的分析工作。
4技術(shù)路線
數(shù)據(jù)處理工廠從邏輯上分為數(shù)據(jù)采集層、平臺層、算法模型層以及應(yīng)用運行層（如圖2所示）。數(shù)據(jù)層：數(shù)據(jù)采集接入層負責(zé)將數(shù)據(jù)從DCS/PLC各級相應(yīng)系統(tǒng)中將數(shù)據(jù)實時、離線采集到大數(shù)據(jù)處理平臺。數(shù)據(jù)采集層工具和套件要支持從數(shù)據(jù)庫、文件、數(shù)據(jù)流等多種類型數(shù)據(jù)源中采集數(shù)據(jù)，支持各種類型傳輸協(xié)議。工具平臺層：提供數(shù)據(jù)采集、存儲、計算、機器學(xué)習(xí)、可視化等一整套工具和平臺。大數(shù)據(jù)平臺支持海量數(shù)據(jù)存儲，根據(jù)數(shù)據(jù)類型和應(yīng)用場景將數(shù)據(jù)存儲到平臺相應(yīng)的資源中，如：結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)使用不同的存儲策略。同時，平臺支持實時計算、離線計算、流計算等多種計算框架。針對實時性要求高的場景，如：鍋爐燃燒工藝參數(shù)推薦、精餾塔工藝優(yōu)化等業(yè)務(wù)場景，采用流計算架構(gòu)進行處理，整個計算過程可在秒級完成。實時計算支持上層快速BI分析。算法模型層：工業(yè)大腦包含算法工廠功能，可以基于機器學(xué)習(xí)平臺進行算法建模，并進行算法管理、運行調(diào)試，并能到本地運行。應(yīng)用運行層：提供一個本地化運行環(huán)境，讓能耗優(yōu)化模型穩(wěn)定運行，實時推薦優(yōu)化參數(shù)，供操作人員進行控制操作。同時提供數(shù)據(jù)可視化模塊，實時展示生產(chǎn)運行狀態(tài)和生產(chǎn)管理效益數(shù)據(jù)。
5技術(shù)效果
5.1有效消除數(shù)據(jù)孤島
由于企業(yè)不同DCS/PLC生產(chǎn)系統(tǒng)中布置的多個生產(chǎn)控制系統(tǒng)，數(shù)據(jù)都分布在各自獨立系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)導(dǎo)出較為繁瑣，數(shù)據(jù)標準不統(tǒng)一，形成多個數(shù)據(jù)孤島，對數(shù)據(jù)應(yīng)用造成非常大的困難。數(shù)據(jù)處理工廠實現(xiàn)了不同工業(yè)場景下多種主流協(xié)議的接入、多源異構(gòu)數(shù)據(jù)（如文本文件、日志文件、消息流、數(shù)據(jù)庫、工業(yè)OPC協(xié)議數(shù)據(jù)等）的實時接入和處理，從而保障了復(fù)雜的工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境下多種設(shè)備所產(chǎn)生的復(fù)雜數(shù)據(jù)的采集與集中打通的需求。對全鏈路的工業(yè)體系數(shù)據(jù)進行組織管理，打通企業(yè)信息化與制造設(shè)備、生產(chǎn)物料、人力資源等各種資源之間的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，構(gòu)建人機料法環(huán)統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型,形成新工業(yè)數(shù)據(jù)倉體系，完成工業(yè)數(shù)據(jù)的資產(chǎn)化，并結(jié)合阿里云針對不同工業(yè)場景下的算法模型，以數(shù)據(jù)+算法的技術(shù)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)價值的提升。提供成熟的工業(yè)元數(shù)據(jù)管理設(shè)計服務(wù)、完善的數(shù)據(jù)安全保護方案、靈活的工業(yè)大數(shù)據(jù)標簽體系。
5.2全面提供支撐平臺
數(shù)據(jù)處理工廠提供了人工智能計算平臺、數(shù)據(jù)挖掘建模平臺、算法管理工廠等核心功能，降低了人工智能應(yīng)用開放和管理成本，給本項目智能化應(yīng)用提供了技術(shù)支撐。作為一個基礎(chǔ)工作平臺，工業(yè)大腦為企業(yè)信息化員工和其他信息化服務(wù)廠商提供了一個技術(shù)創(chuàng)新的環(huán)境，支持后續(xù)開發(fā)更多智能化應(yīng)用，為企業(yè)持續(xù)創(chuàng)新提供了技術(shù)保障。
5.3逐步實現(xiàn)智能化應(yīng)用
從海量生產(chǎn)數(shù)據(jù)的集成、打通到數(shù)據(jù)知識圖譜的構(gòu)建，將企業(yè)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)資產(chǎn)化，在此基礎(chǔ)上，運用工業(yè)數(shù)據(jù)智能服務(wù)套件針對企業(yè)業(yè)務(wù)進行提升，如：產(chǎn)品質(zhì)量提升/良品率提升、生產(chǎn)設(shè)備的預(yù)測性維護、生產(chǎn)設(shè)備故障監(jiān)測、供應(yīng)鏈智能管理、生產(chǎn)能耗優(yōu)化、企業(yè)廢料監(jiān)測與處理、智能圖像質(zhì)檢，通過智能化應(yīng)用逐步實現(xiàn)企業(yè)全面智能化升級。
1.1信息處理技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用電力系統(tǒng)的信息是龐雜的，通過現(xiàn)代計算機通信處理技術(shù)，將電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息采集，并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號傳輸，成為智能電網(wǎng)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。信息測量技術(shù)對電網(wǎng)的數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)測，包括電網(wǎng)能源的阻塞情況、各區(qū)域用電情況、用戶用電數(shù)據(jù)等，這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)監(jiān)控中心，相關(guān)部門則會作出相應(yīng)的調(diào)整和控制，從而提高了工作效率。不僅如此，在輸配電過程中，通過信息控制系統(tǒng)，還能實現(xiàn)對電力系統(tǒng)關(guān)鍵數(shù)據(jù)的控制，系統(tǒng)會根據(jù)所發(fā)出的信號，及時地調(diào)整電網(wǎng)運行狀況，并迅速地對故障進行診斷，作出準確的決策。
1.2光纖通信技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用現(xiàn)代化通信技術(shù)通過光纜架構(gòu)起高效運轉(zhuǎn)的世界，電力工業(yè)中的光纜主要光纖復(fù)合架空地線和全介質(zhì)自承式架型空光纜，這些光纜的成本造價要比傳統(tǒng)的光纜高，但是從電力工業(yè)的長遠發(fā)展來看，不僅提升了電力工業(yè)桿路資源的利用率，同時也降低了通信能源的損耗。另外，同步數(shù)字系列（SDH）設(shè)備在電力系統(tǒng)的運用也越來越受青睞，因為SDH較原來的準同步數(shù)字系列（PDH）有了更大的進步，在提供網(wǎng)絡(luò)同步方面提供了更大的便利，同時也增強了電力通信系統(tǒng)的可靠性。目前，光纖通信技術(shù)在促進電力系統(tǒng)穩(wěn)定協(xié)調(diào)方面具有重要作用，根據(jù)光纖通信的特性及電力系統(tǒng)發(fā)展的需求，光纖通信技術(shù)在電力系統(tǒng)的應(yīng)用還有待更大力度的開發(fā)。
2信息通信技術(shù)在電力工業(yè)的發(fā)展趨勢
2.1信息通信技術(shù)與電力工業(yè)的關(guān)系趨勢現(xiàn)代化電力工業(yè)的發(fā)展，使信息通信技術(shù)與電力工業(yè)的關(guān)系日益加深，信息通信技術(shù)已經(jīng)成為電力工業(yè)建設(shè)重要的組成部分。信息通信技術(shù)不僅有力地支撐了電力工業(yè)安全穩(wěn)定生產(chǎn)輸送、電網(wǎng)調(diào)度等基礎(chǔ)內(nèi)容，同時還為電力工業(yè)迎接市場挑戰(zhàn)提供了充分的條件。不斷拓展的通信技術(shù)在電力工業(yè)中的應(yīng)用還需要更廣泛更深入的開發(fā)，將無線通信、光纖等通信技術(shù)的優(yōu)勢充分地發(fā)揮到電力工業(yè)的發(fā)展中，提升通信技術(shù)在對電力工業(yè)的數(shù)據(jù)傳輸、自動化調(diào)整、實時監(jiān)控、有效控制上，為實現(xiàn)跨大區(qū)聯(lián)網(wǎng)、擴大電力工業(yè)規(guī)模提供科學(xué)有效的技術(shù)保障。未來信息通信技術(shù)將成為電力工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，電力工業(yè)將是信息通信技術(shù)發(fā)展的重要平臺，二者相互促進，為社會建設(shè)進步作出更積極的貢獻。
2.2信息通信技術(shù)在電力工業(yè)應(yīng)用趨勢智能電網(wǎng)建設(shè)需要更具效率的信息化數(shù)據(jù)采集、傳輸及處理，作為電力工業(yè)發(fā)展的主要方向，智能電網(wǎng)的發(fā)展必須依靠信息通信技術(shù)。信息處理技術(shù)能夠更好地掌控電力系統(tǒng)，當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障或異常時，會及時地反饋并做出適當(dāng)?shù)奶幚?，從而保持電力系統(tǒng)順利運行。信息通信技術(shù)將會與電力系統(tǒng)產(chǎn)生更多領(lǐng)域的融合，如網(wǎng)絡(luò)通訊、數(shù)字信息技術(shù)將會促進更多電力系統(tǒng)的相互聯(lián)系，使信息資源得到更廣泛的利用，減少資源的浪費。現(xiàn)代化電力系統(tǒng)建設(shè)要在市場化的經(jīng)濟環(huán)境中獲得更多主動，就必須充分利用信息通信技術(shù)來實現(xiàn)電網(wǎng)的調(diào)度與控制，建立完善的智能化電網(wǎng)體系，使電力系統(tǒng)能夠覆蓋更廣泛的范圍。
3結(jié)語
【關(guān)鍵詞】工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)；二硝基氯化苯；監(jiān)控平臺
1 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)概述
西門子工業(yè)網(wǎng)絡(luò)包含PPI通信、PtP通信、MPI通信、PROFIBUS通信、PROFINET通信、ASI通信協(xié)議和自由通信協(xié)議。
1.1 PPI（PointtoPointInterface）通信
PPI是西門子S7-200PLC專門的協(xié)議， 可以用在S7-200PLC的CPU、上位機和文本顯示器之間的通信；S7-200PLC通過自己的RS485串口（PPI口）即可實現(xiàn)PPI通信，不需要擴展模塊。
1.2 PtP（PointtoPoint）通信
PtP（PointtoPoint）通信又稱為點對點通信，也就是說只能有兩個站進行通信。一般用于S7-300/400PLC系統(tǒng)與其他串行通信設(shè)備（打印機、掃描儀、儀表、Modbus主從站、變頻器等）的數(shù)據(jù)交換。
1.3 MPI（Multi―PointInterface）通信
MPI（Multi―PointInterface）是指多點串行通信協(xié)議。是一種適用于少數(shù)站點間通信的網(wǎng)絡(luò)，多用于連接上位機和少量PLC之間近距離通信。MPI可以實現(xiàn)西門子S7-200/300/400PLC、現(xiàn)場設(shè)備和上位機之間的串行通信。
1.4 PROFIBUS 通信
PROFIBUS（Process Field Bus）即過程現(xiàn)場總線，是一種國際化、開放式、不依賴于設(shè)備生產(chǎn)商的現(xiàn)場總線標準。PROFIBUS傳送速度可在 9.6kbaud～12Mbaud范圍內(nèi)選擇且當(dāng)總線系統(tǒng)啟動時，所有連接到總線上的裝置應(yīng)該被設(shè)成相同的速度。PROFIBUS 分為PROFIBUS-DP、PROFIBUS-FMS 和PROFIBUS-PA三類，分別對應(yīng)于分布式設(shè)備、現(xiàn)場總線報文和過程控制自動化。
1.5 PROFINET 通信
PROFINET通信就是西門子的工業(yè)以太網(wǎng)通信協(xié)議，也是IEC61158國際標準中的現(xiàn)場總線標準之一。
1.6 ASI通信
ASI（ActuatorSensorInterface）是指傳感器執(zhí)行器總線，它是一種用在控制器（主站）和傳感器/執(zhí)行器（從站）之間雙向交換信息的總線網(wǎng)絡(luò)，它用于現(xiàn)場總線（Fieldbus）下面底層的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
1.7 自由通信協(xié)議
顧名思義，沒有什么標準的自由口協(xié)議。用戶可以自己規(guī)定協(xié)議。自由通信協(xié)議可以實現(xiàn)S7-200 PLC 通過PPI口與任何通信協(xié)議公開的其它設(shè)備、控制器進行通信。
2 硝化生產(chǎn)現(xiàn)狀
本文的硝化生產(chǎn)指二硝基氯化苯的生產(chǎn)。二硝基氯化苯（DNCB）是醫(yī)藥、農(nóng)藥、染料及糖精的重要中間體，隨著國內(nèi)醫(yī)藥、農(nóng)藥、染料行業(yè)的迅速發(fā)展，該系列產(chǎn)品的用途在不斷拓寬，需求量不斷增加，目前該產(chǎn)品在市場上供不應(yīng)求。目前，我國的二硝基氯化苯在生產(chǎn)方式上以手動操作為主。落后的生產(chǎn)工藝嚴重影響了生產(chǎn)效率，并造成原料和能源的浪費和環(huán)境的嚴重污染。為了解決此問題，同時也為了節(jié)省生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低工人的勞動強度，生產(chǎn)企業(yè)要求二硝基氯化苯生產(chǎn)系統(tǒng)尤其是硝化過程能夠最大程度實現(xiàn)自動化生產(chǎn)控制和安全生產(chǎn)，并且能實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)遠程監(jiān)控，提高生產(chǎn)管理效率。
以組態(tài)監(jiān)控軟件作為監(jiān)控主平臺，利用工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中較成熟的TCP/IP通信、MPI通信、Profibus-DP通信和Modbus通信等技術(shù)構(gòu)建全方位的監(jiān)控平臺，對二硝基氯化苯生產(chǎn)線中的生產(chǎn)環(huán)節(jié)和過程變量進行監(jiān)控，使信息在管理者和現(xiàn)場人員之間實時交互。工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)建的監(jiān)控平臺，滿足國家對化工行業(yè)安全生產(chǎn)的要求，也符合企業(yè)對生產(chǎn)管理的要求，從長遠利益來看，企業(yè)采用工業(yè)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù)對硝化生產(chǎn)過程進行監(jiān)控和管理可以減少重復(fù)投資和人力資源成本，可以獲取較大的經(jīng)濟效益。
3 主要實施的內(nèi)容
1）根據(jù)生產(chǎn)線的控制要求制定了控制方案，選取上位機監(jiān)控軟件；選擇主控制器類型，并根據(jù)系統(tǒng)的大小和被控變量類型以及通信類型選取CPU模塊、I/O模塊和通信模塊；確定監(jiān)控軟件和主控制器之間的通信方式，規(guī)劃企業(yè)生產(chǎn)管理網(wǎng)絡(luò)。
2）根據(jù)生產(chǎn)線規(guī)模及控制要求，選擇控制電器的規(guī)格、型號；繪制電氣主電路和控制電路；選擇測量溫度、電流、液位、轉(zhuǎn)速和流量等的檢測設(shè)備并確定工作參數(shù)，進行安裝和調(diào)試。
3）制作二硝基氯化本自動化生產(chǎn)線的控制柜，對控制電器進行安裝和接線，編寫主控制器的控制程序，進行運行測試。實現(xiàn)生產(chǎn)線原料的卸料、上料自動控制，硝化反應(yīng)過程的自動控制，產(chǎn)品分離的自動化控制，以及實現(xiàn)硝化反應(yīng)過程冷卻用水的恒壓用水控制。
4）制作主控室主控機、主控室監(jiān)控機、車間辦公室和總經(jīng)理辦公室監(jiān)控機的管理畫面，建立通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)對生產(chǎn)線運行控制，遠程監(jiān)視，系統(tǒng)運行異常報警，歷史數(shù)據(jù)的記錄和與管理部門信息的互動。
4 總結(jié)
基于工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的二硝基氯化苯生產(chǎn)線自動化生產(chǎn)監(jiān)控管理系統(tǒng)，可解決硝化反應(yīng)過程中溫度和原料加量難于控制導(dǎo)致的安全性和產(chǎn)品質(zhì)量不高的問題，實現(xiàn)二硝基氯化苯的長期連續(xù)生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率，降低成本。
【參考文獻】
關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng)；通信管理機；工業(yè)自動化；開發(fā)與應(yīng)用
中圖分類號：TP3-05 文獻標識碼：A DoI: 10.3969/j.issn.1003-6970.2012.06.028
Based on Embedded Technology Communication Management Machine Development and Application
DUaN De-gong, DING Ying-liang
( Henan Province, Anyang Institute of Technology, Henan Anyang 455000, China )
【Abstract】this paper focuses on the technology of embedded system, the embedded industrial communication management machine development and application, focusing on analysis of the embedded industrial communication management machine design, application development, combined with the actual project application, the future industrial communication management machine developments are discussed, for reference.
【Key words】embedded system; Communication management machine; Industrial automation; Development and application
0 引 言
目前來看，工業(yè)用戶的生產(chǎn)自動化、繼電保護領(lǐng)域因沒有一個統(tǒng)一的標準，多數(shù)配套廠家均按日常的習(xí)慣對通訊方式與規(guī)約進行設(shè)計，導(dǎo)致通訊方式混亂復(fù)雜，彼此之間難以兼容，這就給系統(tǒng)集成造成了巨大的壓力。但以嵌入式技術(shù)為基礎(chǔ)的計算機硬件和軟件技術(shù)的出現(xiàn)（尤其是在工業(yè)通訊數(shù)據(jù)處理上），使其數(shù)據(jù)處理能力增強、功能更加完備、系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，成為新時期取代傳統(tǒng)工控機模式的新技術(shù)[1]。
1 嵌入式系統(tǒng)概述
1.1 嵌入式系統(tǒng)特點
嵌入式系統(tǒng)主要是以計算機應(yīng)用層的開發(fā)為中心，將系統(tǒng)應(yīng)用硬件與軟件融為一體，其中硬件可進行配置，而軟件可進行裁減的一種專用系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)比較適合于對實時性、可靠性、多任務(wù)性、成本、體積以及功耗綜合指標要求比較嚴格的場合。其應(yīng)用過程中表現(xiàn)出來的特點如下：第一，嵌入式系統(tǒng)具有技術(shù)密集、不斷創(chuàng)新以及起點高等特點，是一種知識集成性系統(tǒng)。由于嵌入式系統(tǒng)的升級換代與具體產(chǎn)品是同步進行的，因此其生命周期較長；第二，嵌入式系統(tǒng)中的軟件與硬件都要有高效率的設(shè)計，去除冗余，并在同樣資源基礎(chǔ)之上實現(xiàn)更高性能。其中，硬件系統(tǒng)多是為特定的用戶群進行設(shè)計的，它可以將計算機應(yīng)用系統(tǒng)中的眾多任務(wù)集成于主板之上。從結(jié)構(gòu)形式上來看，它具有功耗低、電子存儲、無風(fēng)扇、體積小、抗干擾性強、集成度高以及安裝便捷等特點。需要注意的是嵌入式系統(tǒng)自身沒有自發(fā)的開發(fā)能力，開發(fā)設(shè)計時必須要有開發(fā)工具與適宜的環(huán)境才能順利完成。[2-3]
1.2 嵌入式系統(tǒng)中的硬件及軟件
嵌入式系統(tǒng)的硬件設(shè)備主要由處理器與接口共同組成，其中處理器是嵌入式系統(tǒng)運行的核心所在。嵌入式處理器與一般的處理器有所不同，嵌入式處理器大主要是為特定的用戶群專門設(shè)計的一種系統(tǒng)，它是將一般處理器中由板卡完成的任務(wù)集成到芯片之上，這樣可以使整個系統(tǒng)趨于小型化，并具有高效率與可靠性特點。所謂設(shè)備，主要是指在嵌入式系統(tǒng)中，用于完成數(shù)據(jù)的存儲、調(diào)試、通信以及顯示等功能的輔部件，比如Flash、RS、以太網(wǎng)接口。
嵌入式軟件系統(tǒng)主要是指操作系統(tǒng)，它不僅具有向上提供與用戶接口和向下提供與相關(guān)硬件設(shè)備接口的一般，而且還在嵌入式系統(tǒng)的實時性、軟件固化性、硬件依賴性以及應(yīng)用專用性方面，具有鮮明的特點。嵌入式系統(tǒng)本身的特點決定著嵌入式應(yīng)用軟件一定要準確、安全和穩(wěn)定，同時還要盡可能的優(yōu)化代碼，以減少系統(tǒng)資源消耗、降低成本[4]。嵌入式（Linux）操作系統(tǒng)具有以下特點：第一，開發(fā)系統(tǒng)成本較低。嵌入式（Linux）操作系統(tǒng)的源碼具有一定的開放性，它可以允許任何人獲取并適當(dāng)修改這些源碼。如此便大大降低了系統(tǒng)開發(fā)的成本，同時也可以有效的提高開發(fā)產(chǎn)品之效率。第二，硬件平臺應(yīng)用廣泛。嵌入式（Linux）操作系統(tǒng)可支持Power PC、X86、ARM、MIPS、XSCALE、SH、Alpha、68K以及SPARC多種結(jié)構(gòu)與硬件平臺，對于經(jīng)費和時間受限制的系統(tǒng)開發(fā)項目而言，具有很強的吸引力。其中Linux主要采用了框架對硬件的管理模式，兩個硬件平臺之間的改動和上層的應(yīng)用沒有太大的關(guān)系。第三，性能優(yōu)異，網(wǎng)絡(luò)支持能力強。嵌入式Linux操作系統(tǒng)中的內(nèi)核比較精簡、穩(wěn)定高效，可以充分發(fā)揮系統(tǒng)硬件的高效功能，比其他的操作系統(tǒng)運行效率要高；同時其占用資源比較少，運行起來更加的穩(wěn)定、快速。Linux的內(nèi)核結(jié)構(gòu)非常完整，可以提供對十兆位、百兆位甚者千兆位以太網(wǎng)、令牌環(huán)以及光纖和衛(wèi)星支持。
2 嵌入式工業(yè)通信管理機的開發(fā)構(gòu)想
以下主要就嵌入式工業(yè)通信管理機的應(yīng)用功能進行設(shè)計：
2.1 裝置的通信
由于嵌入式系統(tǒng)主要采用的是進程方式的通訊模式，各進程之間是相互獨立的，并且通訊進程和管理進程之間是嚴格按照統(tǒng)一接口方式實施通訊。這樣一來，可以使每一個通訊接口集中關(guān)注于通訊規(guī)約解析，不再關(guān)注其它通道類型，從而減少了工作過程中出現(xiàn)問題的可能性。
2.2 數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)、合并與整理
數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)主要是指依據(jù)裝置層傳送的信息，嚴格按照預(yù)定的通訊方式與協(xié)議，將相關(guān)信息過濾后上傳至監(jiān)控中心，從而完成信息的匯總和篩選。數(shù)據(jù)合并主要是根據(jù)實際需要將具有共性或者工程需求的告警信息，合并以后上傳至監(jiān)控中心；數(shù)據(jù)的整定主要是根據(jù)實際需要，將遙測類型的信息嚴格按照特定系數(shù)和格式整理以后上傳至監(jiān)控中心。
2.3 系統(tǒng)校時與通道管理
實踐中可以利用工業(yè)通信管理機自身的功能，來實現(xiàn)對連接裝置的周期性恢復(fù)和對時性工作。當(dāng)系統(tǒng)裝置的通訊恢復(fù)以后，可以主動的向裝置發(fā)送一些校時命令；在系統(tǒng)正常運行時，可以實現(xiàn)周期性的裝置校時，并保證系統(tǒng)時鐘的同步性。通道信息數(shù)據(jù)統(tǒng)計，主要包括發(fā)送的報文幀數(shù)、接收到的報文幀數(shù)以及錯誤幀數(shù)，利用這些幀數(shù)可以有效的實現(xiàn)通道信息的高效管理。通道管理過程中出現(xiàn)異常情況時，可實現(xiàn)及時告警。利用該系統(tǒng)中的管理工具，可實現(xiàn)通道的自動復(fù)位，并控制單一通道的開啟和停止。
2.4 其他方面的設(shè)計
可利用配置的工具，來實現(xiàn)對通信管理機通道信息的實時監(jiān)視，其中包括發(fā)送的報文，正確報文的接收以及通道中的我原始報文等；同時還可以監(jiān)視正在運行著的通道工況是否受到了干擾。通過通信管理機的程序編制與配置工具自身的附加功能，可以有效的實現(xiàn)對該系統(tǒng)運行程序版本的有效管理?？梢岳门渲霉ぞ邅韺崿F(xiàn)對配置文件及運行程序上傳下載的功能，從而防止出現(xiàn)文件上傳缺漏情況。通過系統(tǒng)配置工具，可以對實時庫信息與轉(zhuǎn)發(fā)庫信息的監(jiān)控。通過配置相關(guān)文件，可以有效的實現(xiàn)對現(xiàn)場系統(tǒng)運行工況的監(jiān)控和告警輸出，并提供電鈴、電笛等告警設(shè)備。
3 嵌入式工業(yè)通信管理機的應(yīng)用
從實踐來看，嵌入式通信管理機主要是用來將那些分散在工廠各變電所、生產(chǎn)車間中的類型不同、規(guī)約各異的智能設(shè)備，通過通信總線與通信管理機有效連接，并將收集到的信息通過特定檢索模式進行匯總，上送至工業(yè)企業(yè)的數(shù)據(jù)監(jiān)控中心，從而實現(xiàn)對操作現(xiàn)場運行參數(shù)的實時采集與管理，同時還可以實現(xiàn)對操作現(xiàn)場相關(guān)設(shè)備的實時控制。目前來看，嵌入式工業(yè)通信管理機可以實現(xiàn)的功能主要有以下幾個方面：接口的轉(zhuǎn)換、規(guī)約的解析、通道的管理、信息的過濾、系統(tǒng)的校時、數(shù)據(jù)的存儲以及系統(tǒng)的報警等。目前來看，嵌入式工業(yè)通信管理機的應(yīng)用范圍非常的廣泛，尤其是在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域可以實現(xiàn)通訊數(shù)據(jù)的準確處理，必將取代傳統(tǒng)的工控機模式。嵌入式工業(yè)通信管理機的主要應(yīng)用模式如圖1所示：
隨著工業(yè)化和信息化進程的不斷加快，工業(yè)生產(chǎn)中的智能設(shè)備應(yīng)用（比如嵌入式工業(yè)通信管理機）的應(yīng)用范圍將越來越廣。筆者認為信息技術(shù)的不斷提高為工業(yè)通信管理機的應(yīng)用帶來了新的發(fā)展契機，未來的發(fā)展方向是接口的多樣性、網(wǎng)絡(luò)化和集成化。工業(yè)環(huán)境比較復(fù)雜，各種現(xiàn)場的設(shè)備通信標準也呈現(xiàn)出多樣性的特點，需要能夠兼容和支持多種模式的系統(tǒng)出現(xiàn)，信息技術(shù)的提高為支持多種接口的模式準備好了條件。隨著計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷進步，為工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)的信息化發(fā)展提供了技術(shù)支撐，因此必將成為嵌入式工業(yè)通信管理機未來發(fā)展的重要方向。
4 結(jié) 論
嵌入式工業(yè)通信管理機具有功能強、運行可靠以及性能可靠等特點，必將在工業(yè)系統(tǒng)的信息化管理過程中也發(fā)揮主要的作用。
參考文獻：
[1] 錢建波,于正永.基于嵌入式技術(shù)的自助系統(tǒng)研發(fā)[J].無線電工程,2011(11).
[2] 陳杰,杜偉春,王振岳,柳大海.基于嵌入式技術(shù)的工業(yè)通信管理機的開發(fā)及應(yīng)用[J].電力系統(tǒng)保護與控制,2010(20).
關(guān)鍵詞：制造系統(tǒng)；建模與仿真；企業(yè)優(yōu)化；仿真應(yīng)用
中圖分類號： C29 文獻標識碼： A
一、系統(tǒng)建模與仿真
1、含義
系統(tǒng)建模與仿真技術(shù)是以相似原理、模型理論、系統(tǒng)技術(shù)、信息技術(shù)以及建模與仿真應(yīng)用領(lǐng)域的有關(guān)專業(yè)技術(shù)為基礎(chǔ)，以計算機系統(tǒng)、與應(yīng)用相關(guān)的物理效應(yīng)設(shè)備及仿真器為工具，利用模型參與已有或設(shè)想的系統(tǒng)進行研究、分析、設(shè)計、加工生產(chǎn)、試驗、運行、評估、維護、和報廢(全生命周期)活動的一門多學(xué)科的綜合性技術(shù)。
2、仿真科學(xué)和技術(shù)的通用性和戰(zhàn)略性
仿真的通用性表現(xiàn)在一切基礎(chǔ)學(xué)科(如物理、化學(xué)、天文…)都可以通過仿真來研究；并可以極大地提高研究的安全性。仿真的戰(zhàn)略性表現(xiàn)在一切復(fù)雜巨系統(tǒng)的研究都離不開仿真技術(shù)，可以說研究復(fù)雜巨系統(tǒng)采用仿真技術(shù)是唯一的途徑。正如宋健院士所說：“系統(tǒng)仿真是科學(xué)實驗的利器。
3、國內(nèi)仿真技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
在我國仿真技術(shù)經(jīng)過半個多世紀的發(fā)展，已經(jīng)從軍工走向國民經(jīng)濟。已經(jīng)從工程走向非工程；已經(jīng)從確定的小系統(tǒng)走向不確定的復(fù)雜巨系統(tǒng)。最初的仿真技術(shù)只是用計算機來求解方程，為了實時性，大都采用電子模擬計算機?，F(xiàn)在的仿真技術(shù)已經(jīng)融合了信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、系統(tǒng)技術(shù)、控制技術(shù)和高性能的計算技術(shù)，以完全嶄新的面貌出現(xiàn)在我們的面前。
現(xiàn)在，擺在我們仿真工作者面前的任務(wù)是：在虛擬世界與真實世界之間架起一座橋梁；通過仿真技術(shù)構(gòu)筑起一個平臺，來勾畫出創(chuàng)新型國家的輪廓。仿真技術(shù)的廣度、深度、高度的提高，正反映了我國仿真技術(shù)和應(yīng)用的發(fā)展。
二、系統(tǒng)建模與仿真在機械制造工藝信息中的應(yīng)用
1、制造系統(tǒng)的建模與仿真在優(yōu)化企業(yè)資源中的作用及意義
計算機仿真技術(shù)作為一門高新技術(shù)，其方法學(xué)建立在計算機能力的基礎(chǔ)之上。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，仿真技術(shù)也得到迅速的發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域及其作用也越來越大。尤其在航空、航天、國防及其他大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)的研制開發(fā)過程中，計算機仿真一直是不可缺少的工具，它可優(yōu)化企業(yè)結(jié)構(gòu)、組織和生產(chǎn)的各個方面。
當(dāng)今的制造系統(tǒng)是集現(xiàn)代機械制造、計算機科學(xué)和管理工程于一體的綜合應(yīng)用。在制造系統(tǒng)的設(shè)計階段，通過仿真可以選擇系統(tǒng)的最佳結(jié)構(gòu)和配置方案，以保證系統(tǒng)既能完成預(yù)定的設(shè)計要求又能獲得很好的經(jīng)濟性、柔性和可靠性，又能有效防止較大的經(jīng)濟損失；在制造過程階段，通過仿真可以預(yù)測系統(tǒng)在不同調(diào)度下的性能，以確定合理的、高效的作業(yè)計劃，找出系統(tǒng)的“瓶頸”環(huán)節(jié)，從而能充分發(fā)揮制造系統(tǒng)的生產(chǎn)能力，提高經(jīng)濟效益。
在仿真中，建模是關(guān)鍵。模型是進行仿真的基礎(chǔ)，仿真是模型在計算機上的運行。基于這種原因，我們在分析產(chǎn)品制造中所涉及的模型，以模型分類為基礎(chǔ)描述仿真的內(nèi)容。就產(chǎn)品制造中所涉及的模型大致可分為三類：產(chǎn)品模型、制造系統(tǒng)模型和開發(fā)(包括設(shè)計、制造和測試)過程模型。它們之間的關(guān)系是：產(chǎn)品模型是所有活動的目的和中心，制造系統(tǒng)模型則是產(chǎn)品開發(fā)受到的各種約束，開發(fā)模型是產(chǎn)品開發(fā)的使能器，也是對產(chǎn)品開發(fā)活動進行管理和控制的基礎(chǔ)。當(dāng)今，產(chǎn)品模型已從二維工程圖到三維實體幾何造型。針對三維產(chǎn)品集成定義模型，人們可以對產(chǎn)品進行物理性能、可制造性、可裝配性等方面的仿真。通過引入并行工程，使得產(chǎn)品自設(shè)計開始就涉及到產(chǎn)品的概念設(shè)計到消亡整個產(chǎn)品生命周期里的所有因素，包括質(zhì)量、成本、作業(yè)調(diào)度和用戶需求。開發(fā)過程的仿真已從起初的加工對象在加工過程的仿真轉(zhuǎn)移到對整個制造過程的建模和仿真，仿真內(nèi)容包括控制策略、庫存水平、負載能力等。隨著并行工程的應(yīng)用，使得人們將注意力從單純的制造過程轉(zhuǎn)移到設(shè)計過程方面來，更加注重設(shè)計過程和制造過程的一體化。
仿真技術(shù)的應(yīng)用正是以這三類模型為中心展開的。以產(chǎn)品模型為中心的仿真包括：產(chǎn)品的靜態(tài)、動態(tài)性能分析；產(chǎn)品的可制造性和可裝配性分析。以制造系統(tǒng)模型為中心的仿真包括：對于復(fù)雜制造裝備的仿真；對于復(fù)雜制造系統(tǒng)的仿真。以開發(fā)過程模型為中心的仿真包括：設(shè)計過程的仿真和制造過程的仿真。以上三個方面的仿真是相互聯(lián)系、相互影響的，有時在內(nèi)容上也會交替重疊。
通過系統(tǒng)的建模與仿真，實現(xiàn)信息共享，借助于現(xiàn)代計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和CAD、CAM、STEP、MRPII等計算機輔助設(shè)計、制造及管理軟件系統(tǒng)，可高效率地在一個制造企業(yè)的設(shè)計、工藝、供銷和管理部門之間，在各車間以及各生產(chǎn)設(shè)備之間，在集團內(nèi)的各企業(yè)之間乃至企業(yè)與用戶之間充分地、及時地溝通各類信息，并在此基礎(chǔ)上保證企業(yè)系統(tǒng)內(nèi)各環(huán)節(jié)、各部門的高度協(xié)調(diào)，以確保企業(yè)實現(xiàn)最優(yōu)整體效益。
2、制造系統(tǒng)的建模與仿真在企業(yè)中對優(yōu)化企業(yè)資源具體應(yīng)用
在從產(chǎn)品的設(shè)計到制造以至測試維護的整個生命周期中，計算機仿真技術(shù)貫穿始終。
（一）面向產(chǎn)品的仿真
面向產(chǎn)品的仿真主要包括以下三個方面：
(1)產(chǎn)品的靜態(tài)、動態(tài)性能的分析。產(chǎn)品的靜態(tài)特性主要指應(yīng)力、強度等力學(xué)特性；產(chǎn)品的動態(tài)特性主要指產(chǎn)品運動時，機構(gòu)之間的連接與碰撞；
(2)產(chǎn)品的可制造性分析(DFM)。DFM包括技術(shù)分析和經(jīng)濟分析。技術(shù)分析根據(jù)產(chǎn)品技術(shù)要求及實際的生產(chǎn)環(huán)境對可制造性進行全面分析；經(jīng)濟分析進行費用分析，根據(jù)反饋時間、成本等因素，對零件加工的經(jīng)濟性進行評價。
(3)產(chǎn)品的可裝配性分析(DFA)。DFA分析裝拆可能性，進行碰撞干涉檢驗，擬定出合理的裝配工藝路線，并直觀顯示裝配過程和裝配到位后的干涉、碰撞問題。
（二）面向制造工藝和裝備的仿真
面向制造工藝和裝備的仿真主要指對加工中心加工過程的仿真和機器人的仿真。
加工過程仿真(MPS)：由Nc代碼驅(qū)動，主要用于檢驗Nc代碼，并檢驗裝夾等因素引起的碰撞干涉現(xiàn)象。其具體功能包括：
(1)仿真加工設(shè)備及加工對象在加工過程中的運動及狀態(tài)；
(2)加工過程仿真的每一步均由NC代碼驅(qū)動；
(3)零件加工過程具有三維實時動畫功能，當(dāng)發(fā)現(xiàn)碰撞時，會發(fā)出報警。
機器人的仿真：隨著機器人技術(shù)的迅速發(fā)展，機器人在制造系統(tǒng)中也得到了廣泛的應(yīng)用。然而由于機器人是一種綜合了機、電、液的復(fù)雜動態(tài)系統(tǒng)，使得只有通過計算機仿真來模擬系統(tǒng)的動態(tài)特性，才能揭示機構(gòu)的合理運動方案及有效的控制算法，從而解決在機器人設(shè)計、制造以及運行過程中的問題。機器人仿真技術(shù)大致可分為以下幾類：
(1)針對制造系統(tǒng)中機器人的應(yīng)用開展的研究，如柔性制造系統(tǒng)或計算機集成制造系統(tǒng)中機器人的仿真問題；
(2)針對機器人操作手本身的特性進行的仿真研究，如運動學(xué)仿真、動力學(xué)仿真、軌跡規(guī)劃和碰撞檢驗等問題；
(3)機器人離線編程系統(tǒng)的研究，如利用仿真生成滿意的運動方案自動轉(zhuǎn)換成機器人控制程序去驅(qū)動控制器動作。
（三）面向制造企業(yè)其它環(huán)節(jié)的仿真
產(chǎn)品開發(fā)過程可分為概念設(shè)計、詳細設(shè)計、評審和再設(shè)計等階段。每一階段又可進一步細分，如詳細設(shè)計可分為總體CAD、零部件CAD、計算機輔助工程、可制造性設(shè)計、可裝配性設(shè)計等。為了減少產(chǎn)品開發(fā)時間，降低開發(fā)成本，需要將上述過程所用的各種工具集成起來，以實現(xiàn)并行作業(yè)。產(chǎn)品開發(fā)過程仿真就是用于模擬上述各種可行方案，從中選擇集成的最優(yōu)方案。仿真的指標包括進度、資源、成本等。清華大學(xué)開發(fā)了產(chǎn)品開發(fā)過程的建模和仿真工具，作為并行工程實施的支撐軟件之一。
產(chǎn)品價值鏈上商業(yè)伙伴間的合作和協(xié)調(diào)是虛擬企業(yè)的核心概念之一，因此供應(yīng)鏈管理是其研究和開發(fā)的主要焦點。供應(yīng)鏈管理涉及到整個產(chǎn)品價值鏈上事務(wù)過程的集成，包括供應(yīng)商、制造商、銷售商和用戶。它被認為是虛擬企業(yè)業(yè)務(wù)流程集成的關(guān)鍵所在。
參考文獻:
[1] 趙美云，方子帆，吳正佳．柔性制造系統(tǒng)仿真研究[J]．三峽大學(xué)學(xué)報，2001，23(6)：548—552．
1.市場需求強勁服務(wù)領(lǐng)域廣泛
據(jù)歐洲咨詢公司數(shù)據(jù)，全球?qū)πl(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的需求呈現(xiàn)出強勁的上升趨勢，2009年和2010年分別增長了5.3%和6%，且在未來5年～10年內(nèi)還將保持持續(xù)增長趨勢。
2009年至2018年全球靜止軌道商業(yè)通信衛(wèi)星無論在數(shù)量還是市值上的增長都會超過1/3，發(fā)射總量超過200顆。據(jù)有關(guān)資料不完全統(tǒng)計，其中未來5年（2013年～2017年）共計109顆。對現(xiàn)有衛(wèi)星的替補成為衛(wèi)星數(shù)量增加的強勁驅(qū)動力。同時，隨著商業(yè)通信衛(wèi)星新興市場的不斷成長壯大，衛(wèi)星運營商的投資趨勢體現(xiàn)在非洲、中東、歐洲中部以及亞洲。
商用大容量通信衛(wèi)星。目前主要側(cè)重于C、Ku頻段，且常規(guī)頻段資源日益緊缺；高功率衛(wèi)星需求迫切，典型需求包括15年設(shè)計壽命、60路～70路轉(zhuǎn)發(fā)器。
寬帶多媒體通信衛(wèi)星。公益性應(yīng)用：實現(xiàn)教育、醫(yī)療等社會資源共享，典型需求包括15年設(shè)計壽命、50路Ka頻段轉(zhuǎn)發(fā)器、支持16k～2Mbps的低速和2M～100Mbps的高速數(shù)據(jù)率等；準商業(yè)應(yīng)用：填補“信息孤島”和“數(shù)字鴻溝”，實現(xiàn)廣域?qū)拵Ы尤敕?wù)，典型需求包括15年設(shè)計壽命、50Gbps容量等。
多媒體廣播衛(wèi)星。車載音視頻廣播等多媒體移動廣播業(yè)務(wù)的商業(yè)市場利潤空間非?？捎^，對多媒體廣播衛(wèi)星的典型需求包括15年設(shè)計壽命、L頻段、約200個波束、支持手持和車載等各種終端的音視頻廣播業(yè)務(wù)。
2.技術(shù)發(fā)展迅速能力需求不斷增強
技術(shù)發(fā)展導(dǎo)致衛(wèi)星發(fā)射質(zhì)量不斷上升、功率不斷提高、頻段逐漸豐富，Ka頻段和s頻段逐漸成為熱點；大型/超大型通信衛(wèi)星不斷增多，轉(zhuǎn)發(fā)器數(shù)量不斷增多。上百路轉(zhuǎn)發(fā)器的衛(wèi)星已經(jīng)出現(xiàn)。整星服務(wù)壽命不斷提升，15年在軌工作成為基本需求；衛(wèi)星軌道和頻率資源緊張，頻率復(fù)用、多星共軌等手段已成為常見手段，使用同一軌位實現(xiàn)利益最大化已成為目前的趨勢。
產(chǎn)業(yè)格局悄然形成，產(chǎn)品研制能力不斷提升。各主流制造商均具備了5星發(fā)射、10星總裝在研的年度研制規(guī)模和能力；產(chǎn)業(yè)格局逐漸清晰，基本形成以勞拉空間系統(tǒng)公司、歐洲宇航防務(wù)集團下屬的阿斯特里姆為主的中大型商業(yè)通信衛(wèi)星市場；以軌道科學(xué)公司為主的小型通信衛(wèi)星市場；以泰勒斯為主的通信衛(wèi)星星座市場和有效載荷市場。
3.商業(yè)通信衛(wèi)星仍然占有較大份額
國際通信衛(wèi)星的主要拉動力仍然是成熟的國際運營商市場，在軌衛(wèi)星的替代占有通信衛(wèi)星市場的主要份額；新興的政府型市場成為一個新的力量，且不容忽視，特別是非洲和亞洲國家逐漸成為通信衛(wèi)星采購的主要力量。
4.新興業(yè)務(wù)帶來新型衛(wèi)星的研制與發(fā)展
以支持無線寬帶接入為對象的寬帶多媒體衛(wèi)星是未來商業(yè)通信衛(wèi)星的發(fā)展重點；以支持個人移動通信為對象的中高軌道移動通信衛(wèi)星亦成為另一個熱點。
國家間壁壘仍然存在，各制造商在合作與封鎖的大環(huán)境中求發(fā)展。對自己國家/區(qū)域的通信衛(wèi)星項目優(yōu)先承包，尤以美國和一些新興國家為甚；歐洲國家的合作和交流日漸頻繁，泰勒斯與ISS成立合資公司，聯(lián)合研制歐洲下一代通信衛(wèi)星平臺Alphabus。
相關(guān)鏈接
2012國際通信衛(wèi)星市場數(shù)據(jù)
2012年度，全球通信衛(wèi)星領(lǐng)域共發(fā)射了43顆通信衛(wèi)星，在成功發(fā)射入軌的通信衛(wèi)星中，靜止軌道通信衛(wèi)星有32顆，低地球軌道衛(wèi)星有9顆，大橢圓軌道衛(wèi)星有1顆。
1.1較短的呼叫平均持續(xù)間隔據(jù)統(tǒng)計,計算機通信中,1s的數(shù)據(jù)通信時間能大約傳輸1/4的數(shù)據(jù),5s的數(shù)據(jù)通信時間能大約傳輸1/2的數(shù)據(jù)。而普通電話通信平均持續(xù)間隔約為4min左右;另外計算機通信的呼叫建立時間最大值僅為電話通信呼叫建立時間最大值的1/10。即相比電話通信而言,計算機通信用戶的等待時間大大減少。因此,與電話通信相比,計算機通信的平均持續(xù)間隔要短的多,占有絕對優(yōu)勢。
1.2具有良好的抗干擾能力在計算機通信中,采用二進制方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)和信息的傳輸以及處理。這使得在通信過程中減少或者消除各種干擾以及噪聲變得更容易實現(xiàn),更簡單。因此,計算機通信具有更高的傳輸質(zhì)量。
1.3安全性較高二進制的傳輸方式使得在計算機通信中數(shù)據(jù)加密、解密等安全措施容易進行。由于不知道密鑰,黑客即使截獲加密后的數(shù)據(jù),也很難破譯成功。另外,目前計算機通信中經(jīng)常采用奇偶校驗法、CRC校驗等形式檢查數(shù)據(jù)的完整性,確認在傳輸中是否存在信息丟失的現(xiàn)象。這些措施使得計算機通信具有良好的保密效果。
2計算機通信技術(shù)的應(yīng)用
隨著計算機通信技術(shù)的迅猛發(fā)展,現(xiàn)在,工業(yè)、農(nóng)業(yè)、電信以及國防等幾乎所有的領(lǐng)域都廣泛應(yīng)用計算機通信技術(shù)。而計算機技術(shù)尤其是計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和提高,更加促進了計算機通信技術(shù)的進步與應(yīng)用范圍的擴展。目前計算機通信技術(shù)已經(jīng)成為人們工作、學(xué)習(xí)、生活中不可或缺的一部分。
2.1在信息處理和管理系統(tǒng)中的應(yīng)用近些年來,各企事業(yè)單位逐漸利用信息處理和管理系統(tǒng)來提高工作效率,因此,信息處理和管理系統(tǒng)的需求越來越多,其數(shù)量也在急劇增加。為了加強企業(yè)內(nèi)部以及企業(yè)間的交流,很大企事業(yè)單位又將計算機通信技術(shù)應(yīng)用于各種信息處理和管理系統(tǒng)中。計算機通信技術(shù)方便了信息的傳遞和使用,進一步減輕人們的工作負擔(dān)和提高工作效率?，F(xiàn)在,計算機通信技術(shù)已經(jīng)成為企業(yè)聯(lián)系客戶、內(nèi)部管理、業(yè)務(wù)處理等的重要渠道。一些大企業(yè)通過VPN技術(shù),實現(xiàn)了異地業(yè)務(wù)的處理。
2.2在多媒體領(lǐng)域中的應(yīng)用計算機通信技術(shù)的應(yīng)用使得多媒體技術(shù)不僅僅局限于傳統(tǒng)的電視、計算機中,還可以通過對多媒體信息的采集、處理以及傳輸,實現(xiàn)語音、數(shù)據(jù)、視頻等一體化。因此,多媒體技術(shù)與計算機通信技術(shù)的結(jié)合推動了網(wǎng)絡(luò)電視、手機(網(wǎng)絡(luò))視頻通話、遠程教育等技術(shù)的飛速發(fā)展以及廣泛應(yīng)用。這些也逐漸成為未來生活娛樂、辦公教學(xué)、溝通的新方式。
2.3在即時通信中的應(yīng)用即時通信工具,如QQ、MSN、微博、微信、E-Mail等的應(yīng)用改變了人們傳統(tǒng)的面對面的交流和溝通方式,能夠方便人與人之間交流。而這些當(dāng)前廣泛應(yīng)用的即時通信軟件全部都要依賴于計算機通信技術(shù)。它們在具體實現(xiàn)時都通過計算機通信技術(shù)實現(xiàn)終端(主機或者手機)——服務(wù)器——終端(主機或者手機)的信息交換,從而達到通信的目的。這些通信工具讓人們可以及時交流信息,還可以實現(xiàn)在家辦公,甚至網(wǎng)上購物。
2.4在分布式任務(wù)中的應(yīng)用分布式計算是將需要非常巨大的計算能力才能解決的大問題首先分成許多小的部分,然后把這些小部分再分配給許多計算機,最后把每臺計算機的計算結(jié)果綜合起來得到最終的結(jié)果。這種分布式任務(wù)給人們的工作和生活帶來了便捷,便于全球多個計算機(用戶)并行進行工作。分布式數(shù)據(jù)庫、分布式控制系統(tǒng)等分布式任務(wù)與分布式計算思想很相似。在各個分布式節(jié)點通信時,需要借助于計算機通信技術(shù)完成。
2.5在遠程控制中的應(yīng)用21世紀的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)帶來了智能家居領(lǐng)域的發(fā)展,為其未來的普及奠定了基礎(chǔ)。今后,家庭終端設(shè)備可以與電話、電視、計算機等互通互聯(lián)。人們可以通過語音、指令等遠程控制家庭的設(shè)備。這些家庭設(shè)備的遠程控制必須依賴計算機通信技術(shù)。
