計算機工業控制技術
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計算機工業控制技術范文第1篇
自從工業技術革命以來，工業生產技術得到了快速發展。在工業生產過程中自動化系統的發展受到了人們的廣泛關注，計算機技術在自動化系統中的應用，取得了非常明顯的效果。當前，它已經成為了工業生產中不可或缺的工具。
“計算機控制系統”綜合了計算機、自動控制理論和自動化儀表等項技術，并將這些先進技術集成起來應用于工業生產過程。計算機控制系統是自動控制技術和計算機技術相結合的產物，利用計算機來實現生產過程自動控制的系統，它由控制計算機本體和受控對象兩大部分組成。
一、計算機控制技術的發展
計算機控制技術的思想始于上世紀五十年代中期，美國TRW航空公司與美國德克薩斯州的一個煉油廠合作，進行計算機控制的研究，他們設計出了一個利用計算機控制實現反應器供料最佳分配，根據催化劑活性測量結果來控制熱水的流量以及確定最優循環的系統。這項具有跨時代意義的工作為計算機控制技術的發展奠定了基礎，從此，計算機控制技術迅速發展，并被各行各業廣泛應用。
伴隨著計算機技術的飛速發展，計算機控制技術也緊隨其后，迅猛的發展起來，其發展過程大致可以分為四個階段：（1）開創時期（2）直接數字控制時期（3）小型計算機時期（4）微型計算機時期。如今計算機控制技術的發展又多了許多新的方向：計算機控制的網絡化;計算機控制的集成化;計算機控制的智能化;計算機控制技術的標準化。
二、計算機控制技術的應用領域
（1）計算機控制技術在工業領域的應用：計算機控制技術在工業上的發展有幾個階段：最初能實現如信息處理、數據采集、過程控制、在線優化、甚至實時調度、生產計劃等操作控制功能;到能滿足如非線性、時變動態特性等要求的遞階控制;再到基于微處理器的分散控制;再到過程診斷技術，目前主要應用于電力和化工工業;然后到廣泛地用于產品質量檢測與控制等方面的傳感器開發及高級控制技術;現在，美國、日本及其它工業發達的國家正投入大量的人力、物力和財力致力于機器人的研制與開發。這些機器人主要應用于制造行業，也將在過程工業中發揮越來越重要的作用。今后，社會將面臨新的研究課題，制造系統和專家系統。（2）計算機控制技術在醫學領域的應用：根據我國現狀，中藥生產企業，一般把綜合間歇控制系統分成兩部分來搞，即生產管理部分和實時控制部分。（3）計算機控制技術在農業領域的應用：智能溫室大棚中利用計算機進行遠程監控和操作，還可設計自動控制無人管理溫室大棚。根據遠程傳感器搜集來的溫度、濕度、光照等模擬信息，經輸入通道進行AD轉換，傳入計算機，計算機既可以利用這些數據進行監控，同時又可以利用這些數據對大棚進行控制，進行加濕、加溫、增加光照等控制，從而實現溫室大棚的自動化智能控制。（4）計算機控制技術在航空領域的應用：近幾年來，從我國載人航天技術成功以來，航空航天技術已經得到越來越多的國人關注，一個又一個矚目成績的取得離不開自動化控制技術的發展，而這其中計算機控制技術又占據著重要的位置。
三、工業計算機控制技術的發展趨勢
（1）工業計算機控制技術的網絡化。將控制系統網絡化，使控制作用的實現不再局限于傳統意義上的控制系統，而是由各種儀表單元分別獨立完成各自的工作，然后再通過網絡進行彼此間的信息交換和組織，并相互協作，最終實現預定完成的控制任務。這種近似于模塊化的思想，可以使各部分獨立工作，不產生干擾，有可以根據需要增減控制網絡中的個體，大大增強了系統的實用性。（2）工業計算機控制技術的集成化。計算機集成制造系統將成為21世紀占主導地位的新型生產方式，世界上很多國家包括我國都已經把發展計算機控制技術作為本國制造工業的發展戰略，并制定了許多由政府或工業界支持的計劃，用以推動計算機集成制造系統的開發與應用。計算機控制系統的集成化也已經成為當今計算機控制技術的又一發展趨勢。（3）工業計算機控制技術的智能化。目前的典型智能控制方法有：模糊控制、專家控制、神經網絡控制等。模糊控制繞過了對象的不確定性、不精確性、噪聲、非線性、時變性以及時滯性等影響，實現簡單，適應面廣。（4）工業計算機控制技術的標準化。任何技術的發展最終都會趨向于標準化，計算機控制技術也不例外，將計算機控制技術標準化，可大大促進計算機控制技術的發展。目前國際公認的標準尚未建立，但已有很多廠商愿意采用一些通用性較強的產品，相信不久的將來，計算機控制技術必將建立一套國際化通用標準。
綜上所述，計算機控制在工業系統中的應用已取得了可喜的進展，而且隨著計算機技術的繼續發展，系統和控制理論與實踐的不斷深化，將得到進一步完善和發展，并為提高生產設備性能、產品質量，稀有資源的有效利用發揮更大的作用。
參考文獻：
[1] 《現代控制系統》（第10版）？ISBN：978-7-302-16207-0
計算機工業控制技術范文第2篇
【關鍵詞】油氣集輸公司；業務預算；內部控制
一、公司簡介
某油氣集輸公司是一支從事油氣集輸生產的專業化隊伍，主要承擔油田原油儲運，天然氣開發、外供及經營管理，石油伴生氣加工、外輸的生產任務。原油儲運系統主要擔負著9個采油廠的原油儲運任務。管理著總長210千米的輸油管道。有3座大型原油儲備庫，4座集輸泵站。原油設計儲備能力72萬立方米，年輸送能力4000萬噸。天然氣開發系統主要擔負著8個油氣田的開發管理任務，管理著氣井421口（其中生產井234口），1座天然氣預處理站，28座集配氣站，2座壓氣站；有2套日處理總氣量100萬立方米的輕烴回收裝置；管理著φ219以上的工業輸氣管道290余千米。
二、業務預算與內部控制結合的必要性
業務預算管理是利用預算對各部門的成本費用進行分配、考核、控制，以便有效地組織和協調公司的各項生產經營活動，完成既定的經營目標，它涉及公司方方面面的目標體系，是整合公司實物流、資金流、信息流和人力資源流的必要經營機制。內部控制就是通過信息流來控制實物流、資金流和人力資源流的過程控制系統。
內部控制旨在確保和監督預算的有效執行，因此需要使內控體系嵌入到業務預算的編制、分解、執行、調整及考核各個環節，使業務預算管理成為公司內部控制的一部分，形成你中有我，我中有你全過程控制的有機整體，彼此很好地融合，從而減少沖突，增加效率。這樣的體系才能更好更大限度的發揮業務預算及內部控制的作用，更加有效的為決策服務。
目前，公司在業務預算的控制中仍然存在不少控制難題。一方面，公司當前在成本預算中實施的“水平法”，主要是根據上級部門下達的成本水平分解目標和確定預算，而沒有將預算控制深入到各個系統和環節中，不能從根本上找到成本發生的驅動因素和控制點；另一方面，由于多種歷史遺留問題因素的存在，加之某些定額制定不合理，更新速度緩慢，另外工程不可預見因素復雜多樣，以及相關部門責任履行未能到位等因素的存在，投資支出發生概算超估算、預算超概算、決算超預算的狀況時有發生。另外，公司對各三級單位及各部門負責人的考核力度不大，原因是目前指標的預算缺乏一定的科學性，在考核上較難把握，沒有從根本上觸及到承包人的利益。這種預算激勵約束機制也不能很好的調動各責任人的積極性，不能起到其應有的激勵作用。
三、業務預算與內部控制結合運用的思路分析
（一）營造良好的內部控制環境，建立健全業務預算管理體系
內部環境直接影響到企業內部控制的貫徹和執行以及企業經營目標及整體戰略目標的實現。一直以來，公司致力于營造良好的內部控制環境，以正確的內控理念為指導，在建立健全預算規章制度的同時，成立了專門的組織機構進行預算管理，已經建立了具有集輸特色的精細化全面預算體系，這為精細化業務預算管理體系的建立及內部控制的構建創造了良好的條件。
（二）建立必要的風險評估機制，突出業務預算管理的重點
對于預算管理而言，風險評估機制就是為了突出預算管理的重點而建立。按照業務預算的要求，重點突出對某些容易超出預算或較大金額的業務的控制，如對電費、水費、油料等能源消耗的控制，對作業費、安全支出、維修費等生產費用的控制，對投資支出和其他大額支出的控制，并對重點費用專題分析，對變動異常的費用跟蹤分析，發現問題，促進業務預算管理目標明確，重點突出。
（三）進行良好的控制活動，構建預算執行監督體制
控制活動是根據風險評估結果，采用相應的控制措施，將風險控制在可承受度之內。針對預算的控制活動是針對關鍵業務預算控制點而制定的，從企業的實際情況出發，制定一套可行而健全的針對業務預算的全面內部控制制度，構建完善的預算執行監督機制。
（四）構建穩固的信息及溝通渠道，建立完善的預算執行分析制度
信息與溝通是及時、準確地收集、傳遞與內部控制相關的信息，確保信息在公司內部、公司與外部之間進行有效溝通。首先，構建良好的信息系統要明確組織層級關系，確保組織中每個成員都清楚地知道其所承擔的特定職務。其次，建立良好的信息溝通系統，不僅要有向下的溝通管道，還應有向上的、橫向的以及對外界的信息溝通管道，對已建立的信息和溝通渠道進行動態監控。公司深化ERP管理，應用ERP信息管理平臺，進行實時反映、實時分析、實時監控，保證管理決策科學性。
（五）強化企業內部監督，加強精細化業務預算的控制
各業務項目組或部門，要建立完善的業務預算控制體系，包括業務預算申報審批制度、業務預算執行報告制度、業務預警報告制度等，及時跟蹤、審批、分析業務預算工作量執行情況，真實反映生產經營實際完成情況，杜絕漏報、虛報、不報業務工作量。
四、構建對業務預算實行全過程監控體系
根據全面預算中的內部控制原則，凡能分解下達到下級責任單位的成本費用全部下沉，實行責任單位、部門全口徑預算。預算的編制、下達、調整、執行、考核要嚴格執行內部控制制度。在業務預算中，也應實現預算的編制、分解、執行及調控的內部控制。
（一）預算編制的控制
公司為加強成本的過程預算編制的控制，精細成本管理，嚴格控制各項費用支出，于每年11月份開始下一年預算的編制工作。公司全面預算管理委員會按照各業務部門所負責的費用進行分工，各業務部門根據“以零基預算為主的多種預算管理辦法相結合”的全面預算管理理念進行預算編制。各業務部門上報全面預算管理委員會預算時必須由部門負責人簽字確認，一方面確保預算真實、全面、科學的反映，另一方面加強了預算編制的過程控制。于每年年初向各科室部門下達部門控制預算及經費預算任務書，在任務書中明確規定各科室成本費用的業務預算指標，以此作為執行控制及考核的依據。
（二）預算分解的控制
按照公司量化管理的要求，預算管理人員深入生產一線，準確掌握生產成本的基礎信息資料，掌握各基層單位費用發生的驅動因素，并按照公司資金預算委員會的要求將預算指標進行了全面分解，同時也制定了相應的確保預算指標完成的考核辦法和具體措施。尤其是在維修項目的預算分解方面，年初公司資金全面預算委員會深入基層進行兩次全面調研活動，取得了基層單位修理費支出的建議。調研結束后有關業務科室及基層單位經反復討論研究，按照輕重緩急的原則對維修項目進行了細致的篩選，在確保生產安全運行的前提下，將有限的資金發揮最大的效用。
（三）預算執行的控制
（1）月度計劃的事前控制。月度計劃是指，每月月初，財務部門根據月度、年度預算和預算執行進度給各部門下達業務預算指標，各業務部門制定本月業務計劃。月度計劃不是總預算在各月份間的簡單分配，而是根據月度預算的執行情況和總預算的進度，以及實際情況的變化重新做出的更符合實際的安排。
（2）財務審核的事中控制。財務審核是指各級財務部門根據下達的財務指標對各級業務部門的日常業務進行監督和審核，保障預算目標的實現。
（3）分析報告的事后控制。分析報告是控制流程的重要部分，通過分析報告管理層可以獲得預算執行進度、指標完成情況及分析建議，能夠對今后的生產經營有所預見與指導。
公司在預算執行中，需要強調和關注責任會計的思想。預算執行的首要任務是確定預算執行的責任中心和責任人，將預算指標分解到各個成本中心和費用中心，確定具體的工作目標和責任。在明確責任的基礎上，各責任中心和責任人通過事前、事中、事后控制，及時糾正執行中的重大偏差，努力完成既定目標。通過控制系統的建立，可以有效協調公司公司各部門的工作，進行合理的內部控制，從而提供決策信息和考核依據。
（四）預算調控的控制
預算調控是指預算協調職能以及在預算執行過程中的日常控制職能，它包括預算協調、預算調整、及預算監控等。為了保證預算執行的科學性和合理性，對預算個別申請調整的內容，需要按規定審批程序控制調整的范圍和幅度，以保證預算執行的嚴肅性。公司嚴格執行業務預算調整有關規定：
（1）業務預算一經下達原則上不作調整，但預算執行過程中由于重大生產經營條件或不可抗力影響，導致（下轉第99頁）（上接第95頁）生產實際投入嚴重偏離當期實際預算，可以進行業務預算調整，具體流程：
a.當月（季）預算執行過程中，分項業務工作量出現超預算時，由二級單位提出，經分公司業務部門審核確認后，在本單位月度總額各分項范圍或季度預算單項范圍內進行調整，并由預算管理辦公室進行下達；
b.當年度預算執行過程中，分項業務工作量出現超預算時，由二級單位提出，經分公司業務部門審核確認后，首先在本單位年度預算總額中進行平衡，無法平衡的，提交分公司預算管理委員會審批，批復后下達到二級單位。
（2）嚴禁任何單位、部門違反業務預算調整程序，擅自安排、調整業務工作量。對超業務預算，又未經分公司業務部門、預委會申報審批安排的工作量，供應部門停止導入預留、采購或發料，財務部門停止釋放預算和資金支付。
（五）預算考核的控制
為了確保各控制點業務預算的全面完成，必須制定嚴格的預算考核辦法，依據各責任部門對預算的執行結果，實施考核。把預算執行情況與管理者的經濟利益掛鉤，從嚴考核，獎懲分明，從而形成責、權、利相統一的責任共同體，最大限度地調動管理者和職工的積極性和創造性。
對成本控制的細化考核主要通過成本預算量化管理控制率考核：
a、預算指標覆蓋率的考核。預算指標覆蓋率達到100%，獎勵1000元；覆蓋率每降低1%，扣罰1000元。
b、重點費用要素預算符合率考核。重點費用要素預算符合率達到95%，獎勵1000元；符合率每降低1%，扣罰1000元。
c、完全成本要素預算符合率考核。完全成本要素預算符合率95%，獎勵1000元；符合率每降低1%，扣罰1000元。
d、動態預算監控考核。通過預算監控、財務稽查、審計監督、現場稽查等方式，動態預算監控覆蓋率達到100%，獎勵1000元；控制率每降低1%，扣罰1000元。
e、分析調整考核。分析覆蓋率達到100%，獎勵1000元，每降低1%，扣罰1000元。預算調整率每降低（上升）1%，獎勵（扣罰）1000元。
計算機工業控制技術范文第3篇
關鍵詞 溫度控制系統 編程控制器 計算機 發展
中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A
目前在控制領域中，雖然逐步采用了電子計算機這個先進技術工具，特別是石油化工企業普遍采用了分散控制系統（DCS）。但就其控制策略而言，占統治地位的仍然是常規的PID控制。PID結構簡單、穩定性好、工作可靠、使用中不必弄清系統的數學模型。PID的使用已經有60多年了，有人稱贊它是控制領域的常青樹。
一、溫度控制系統的發展狀況
溫度控制系統在工業生產中獲得了廣泛的應用，在工農業生產、國防、科研以及日常生活等領域占有重要的地位。溫度控制系統是人類供熱、取暖的主要設備的驅動來源，它的出現迄今已有兩百余年的歷史。期間，從低級到高級，從簡單到復雜，隨著生產力的發展和對溫度控制精度要求的不斷提高，溫度控制系統的控制技術得到迅速發展。當前比較流行的溫度控制系統有基于單片機的溫度控制系統，基于PLC 的溫度控制系統，基于工控機（IPC）的溫度控制系統，集散型溫度控制系統（DCS），現場總線控制系統（FCS）等。
單片機的發展歷史雖不長，但它憑著體積小，成本低，功能強大和可靠性高等特點，已經在許多領域得到了廣泛的應用。單片機已經由開始的4位機發展到32位機，其性能進一步得到改善。基于單片機的溫度控制系統運行穩定，工作精度高。但相對其他溫度系統而言，單片機響應速度慢、中斷源少，不利于在復雜的，高要求的系統中使用。
PLC是一種數字控制專用電子計算機，它使用了可編程序存儲器儲存指令，執行諸如邏輯、順序、計時、計數與演算等功能，并通過模擬和數字輸入、輸出等組件，控制各種機械或工作程序。PLC可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單，易于被工程人員掌握和使用，目前在工業領域上被廣泛應用[6]。相對于IPC，DCS，FSC等系統而言，PLC是具有成本上的優勢。因此，PLC占領著很大的市場份額，其前景也很有前途。
工控機（IPC）即工業用個人計算機。IPC的性能可靠、軟件豐富、價格低廉，應用日趨廣泛。它能夠適應多種工業惡劣環境，抗振動、抗高溫、防灰塵，防電磁輻射。過去工業鍋爐大多用人工結合常規儀表監控，一般較難達到滿意的結果，原因是工業鍋爐的燃燒系統是一個多變量輸入的復雜系統。影響燃燒的因素十分復雜，較正確的數學模型不易建立，以經典的PID為基礎的常規儀表控制，已很難達到最佳狀態。而計算機提供了諸如數字濾波，積分分離PID，選擇性PID。參數自整定等各種靈活算法，以及“模糊判斷”功能，是常規儀表和人力難以實現或無法實現的。在工業鍋爐溫度檢測控制系統中采用控機工可大大改善了對鍋爐的監控品質，提高了平均熱效率。但如果單獨采用工控機作為控制系統，又有易干擾和可靠性差的缺點。
現場總線控制系統（FCS）綜合了數字通信技術、計算機技術、自動控制技術、網絡技術和智能儀表等多種技術手段的系統。其優勢在于網絡化、分散化控制。基于總線控制系統（FCS）的溫度控制系統具有高精度，高智能，便于管理等特點，FCS系統由于信息處理現場化，能直接執行傳感、控制、報警和計算功能。而且它可以對現場裝置（含變送器、執行器等）進行遠程診斷、維護和組態，這是其他系統無法達到的。但是，FCS還沒有完全成熟，它才剛剛進入實用化的現階段，另一方面，另一方面， 目前現場總線的國際標準共有12種之多，這給FSC的廣泛應用增加了很大的阻力。
溫度控制系統在國內各行各業的應用雖然已經十分廣泛，但從生產的溫度控制器來講，總體發展水平仍然不高，同日本、美國、德國等先進國家相比有著較大差距。成熟產品主要以“點位”控制及常規的PID控制器為主。它只能適應一般溫度系統控制，難于控制滯后、復雜、時變溫度系統控制。而適應于較高控制場合的智能化、自適應控制儀表，國內技術還不十分成熟，形成商品化并在儀表控制參數的自整定方面，國外已有較多的成熟產品。但由于國外技術保密及我國開發工作的滯后，還沒有開發出性能可靠的自整定軟件。控制參數大多靠人工經驗及現場調試確定。國外溫度控制系統發展迅速，并在智能化、自適應、參數自整定等方面取得成果。日本、美國、德國、瑞典等技術領先，都生產出了一批商品化的、性能優異的溫度控制器及儀器儀表，并在各行業廣泛應用。目前，國外溫度控制系統及儀表正朝著高精度、智能化、小型化等方面快速發展。
二、可編程控制器
（一）可編程控制器的發展歷程。
可編程控制器是一種工業控制計算機，英文全稱：Programmable Controller，為了和個人計算機（PC）區分，一般稱其為PLC。可編程控制器（PLC）是繼承計算機、自動控制技術和通信技術為一體的新型自動裝置。其性能優越，已被廣泛地應用于工業控制的各個領域。
20世紀60年代，計算機技術開始應用于工業控制領域，但由于價格高、輸入輸出電路不匹配、編程難度大，未能在工業領域中獲得推廣。
1968年，美國的汽車制造公司通用汽車公司（GM）提出了研制一種新型控制器的要求，并從用戶角度提出新一代控制器應具備十大條件，立即引起了開發熱潮。1969年，美國數字設備公司（DEC）研制出了世界上第一臺可編程序控制器，并應用于通用汽車公司的生產線上。
（二）可編程控制器的基本組成。
PLC從組成形式上一般分為整體式和模塊式兩種。整體式PLC一般由CPU板、I/O板、顯示面板、內存和電源組成。模塊式PLC一般由CPU模塊、I/O模塊、內存模塊、電源模塊、底版或機架組成。本論文實物采用的是模塊式的PLC，不管哪種PLC，都是屬于總線式的開發結構。一是CPU（中央處理器），和一般的微機一樣，CPU是微機PLC的核心，主要由運算器、控制器、寄存器以及實現他們之間聯系的地址總線、數據總線和控制總線構成。CPU在很大程度上決定了PLC的整體性能，如整個系統的控制規模、工作速度和內存容量。CPU控制著PLC工作，通過讀取、解釋指令，指導PLC有條不紊的工作。二是存儲器，存儲器（內存）主要用語存儲程序及數據，是PLC不可缺少的組成部分。PLC中的存儲器一般包括系統程序存儲器和用戶程序存儲器兩部分。系統程序一般由廠家編寫的，用戶不能修改；而用戶程序是隨PLC的控制對象而定的，由用戶根據對象生產工藝的控制要求而編制的應用程序。三是輸入輸出模塊，輸入模塊和輸出模塊通常稱為I/O模塊或I/O單元。PLC提供了各種工作電平、連接形式和驅動能力的I/O模塊，有各種功能的I/O模塊供擁護選用。四是編程裝置，編程器作用是將用戶編寫的程序下載至PLC的用戶程序存儲器，并利用編程器檢查、修改和調試用戶程序，監視用戶程序的執行過程，顯示PLC狀態、內部器件及系統的參數等。常見的編程器有簡易手持編程器、智能圖形編程器和基于PC的專用編程軟件。五是電源，PLC的電源將外部供給的交流電轉換成供CPU、存儲器等所需的直流電，是整個PLC的能源供給中心。PLC大都采用高質量的工作穩定性好、抗干擾能力強的開關穩壓電源，許多PLC電源還可向外部提供直流24V穩壓電源，用于向輸入接口上的接入電氣元件供電，從而簡化配置。
（作者：華中科技大學文華學院信息學部09級電子信息工程專業2班學生）
參考文獻：
[1]馬 瑩.基于PLC和組態軟件的加熱爐溫度控制系統.中國科技信息， 12（9）：64-67，2007.
[2]毛忠國，楊超.從控制角度談PLC、DCS及FCS三大系統的差異.寧夏電力，增刊（2）：103-105，2007.
[3]李濤，王圓妹. 基于PWM的模糊PID溫度控制系統研究.工業控制與應用，27（10）：32-34，2008.
計算機工業控制技術范文第4篇
關鍵詞：DP總線 Step7 過程控制
過程控制系統是自動化類專業的主要專業課程之一，過程控制技術在石油、化工、冶金、電力、輕工和建材等工業生產中應用廣泛，尤其對于提高產品質量以及節省能源等均起著十分重要的作用。也正因此，這門課的實驗過程以及課程設計變得比較重要。通過實驗室或者模擬實習工廠的練習可使學生對過程控制這門課有較深層次的理解，能較好地掌握過程控制系統的設計過程、實施步驟、投運和參數整定方法，培養學生的實踐能力，為以后工作打下堅實基礎。鑒于此，我們在過程控制系統課程設計的教學環節，基于A3000過程控制實驗系統平臺，為學生設計了一套基于DP總線的S7-300控制系統，使學生能學習掌握整套系統的搭建及控制過程。
現場總線（Fieldbus）是近年來迅速發展起來的一種工業數據總線，它主要解決工業現場的智能化儀器儀表、控制器、執行機構等現場設備間的數字通信以及這些現場控制設備和高級控制系統之間的信息傳遞問題。現場總線系統（FCS）是開放系統，開放是指通信協議開放，它可以與任何遵守相同標準的其他設備或系統相連。實驗中DP總線允許學生按自己的需要把來自不同供應商的產品組成大小隨意的系統。由于現場設備本身可完成自動控制的基本功能，使得現場總線可構成一種新的全分布式控制系統的體系結構。從根本上改變了現有DCS集中與分散相結合的集散控制系統體系，簡化了系統結構，提高了可靠性。
1 控制系統的總體架構
以液位和進口流量串級控制為例，流程圖如圖1所示。
圖1 液位和進口流量串級控制流程圖
水介質二路（II路）由泵P102（工頻）從水箱V104中加壓獲得壓頭，經流量計FT-102，電動閥FV-101，水箱V-103，手閥QV-116回流至水箱V104而形成水循環，負荷的大小通過手閥QV-116來調節；其中，水箱V103的液位由液位變送器LT-103測得，給水流量由流量計FT-102測得。本例為串級調節系統，調節閥FV-101為操縱變量，以FT-102為被控變量的流量控制系統作為副調節回路，其設定值來自主調節回路―以LT-103為被控變量的液位控制系統。
以FT-102為被控變量的流量控制系統作為副調節回路―流量變動的時間常數小，時延小，控制通道短，從而可加快提高響應速度，縮短過渡過程時間，符合副回路選擇的超前、快速、反應靈敏等要求。
下水箱V103為主對象，流量FT-102的改變需要經過一定時間才能反應到下水箱液位，時間常數比較大、時延大。
由上分析知：副調節器選純比例控制，反作用，自動。主調節器選用比例控制或比例積分控制，反作用，自動。
串級控制系統方框圖如圖2所示
圖2 液位流量串級控制系統框圖
以串級控制系統來控制下水箱液位，以第二支路流量為副對象，右邊水泵直接向下水箱注水，流量變動的時間常數小，時延小，控制通道短，從而可加快提高響應速度，縮短過渡過程時間，符合副回路選擇的超前，快速、反應靈敏等要求。
下水箱為主對象，流量的改變需要經過一定時間才能反應到液位，時間常數比較大，時延大。將主調節器的輸出送到副調節器的給定，而副調節器的輸出控制執行器。由上分析副調節器選純比例控制，反作用（要加大流量，須加大調節閥開度），自動。主調節器選用比例控制或比例積分控制，反作用（要提高液位，須加大調節閥開度），自動。
2 硬件配置
本控制系統選用的下位機組態軟件為西門子的Step7軟件，西門子公司S7系列PLC產品在自動化系統中應用廣泛，市場占有率高，在實驗中學習該控制器的使用，對于學生的后續學習和工作大有裨益。部分S7系列PLC集成有PROFIBUS-DP接口，也可以通過通信處理器連接到總線。Step7具有以下功能：硬件配置和參數設置、通信組態、編程、測試、啟動和維護、文件建檔、運行和診斷功能等。
為了在個人計算機上使用Step7完成此控制系統，應配置PC/MPI通信適配器，將計算機連接到MPI或PROFIBUS網絡下載和上載PLC的用戶程序和組態數據，DP數據總線連接CPU與變頻器。
新建工程，增加S7-300站點。打開硬件組態界面，插入機架，插入CPU，需要支持DP通訊。此處選擇CPU313C-2DP，并設置通訊參數，插入電源PS 307 2A。將MICROMASTER 4拖放到DP主站系統上，設置地址為12（與變頻器地址對應）。在MICROMASTER 4下，選擇CATALOG窗口中的4 PKW，2PZD（PPO1），雙擊會自動添加。配置工程時與實際物理訂貨號一致，必要時更新GSD文件。
最終配置結果如圖3所示。
圖3 硬件配置最終結果圖
打開S7目錄的樹形結構Blocks，在OB1中編寫系統循環調用的主程序，一般用梯形圖語言，根據系統要求調用標準功能塊，完成軟件編程設計。程序中接收和發送數據使用DB塊。編譯無誤后，即可與系統的網絡組態分別下載到PLC控制器中正常工作。
范例程序如圖4所示。
圖4 串級控制程序編程示例
3 人機界面設計
上位機監控組態軟件采用亞控科技的組態王軟件設計。
組態王具有適應性強、開放性好、易于擴展、經濟、開發周期短等優點，能很好地和大多數工控裝置兼容，不需要像VC那樣編寫對外接口以及驅動程序。組態王控件庫中有很多工業應用器件，能滿足很多現場設備的使用。
通過對監控系統要求及實現功能的分析，采用組態王對監控系統進行設計。組態軟件也為實驗者提供了可視化監控畫面，有利于實驗者實時現場監控。而且，它能充分利用Windows的圖形編輯功能，方便地構成監控畫面，并以動畫方式顯示控制設備的狀態，具有報警窗口、實時趨勢曲線等，可便利地生成各種
報表。它還具有豐富的設備驅動程序和靈活的組態方式、數據鏈接功能。
示例串級控制系統最終設計界面如圖5所示：
4 結束語
基于DP的S7-300實驗設計，可使學生完成整個系統的設計、組態、投運全過程，并且我們配置了視頻指導書，便于學生自助實驗。
實踐證明，學生在完成過程控制系統課程設計實驗的過程中，能深入了解過程控制系統的分析和設計，學習PLC應用技術及組態軟件的使用，了解和掌握目前典型的先進工業控制技術，掌握DP現場總線技術的相關知識，提高工程實踐能力和動手能力。
參考文獻
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計算機工業控制技術范文第5篇
【關鍵詞】先進控制；遠程調試；Internet
Remote Testing System of Advanced Co ntrol Based on Internet Technology
REN ZHENG-YUN， CHEN LIANG
Department of Automation， Donghua University， 2999 North Renmin Road， Songjiang， Shanghai 201620， China
【Abstract】The practical industrial process can be accessed remotely through internet by the establishment of remote service platform （RS P）. Download advanced control algorithm， remote modification of advanced control algorithm parameters and real-time adjustment of p ractical process can be realized conveniently. Thr ough this platform we can demonstrate advanced control algorithm and operate industrial practical process in the classroom and laboratory， wh ich is very useful for the ability enhan cement of graduate students in understanding and in independent design of complex advanced control algorithm for industrial process.
【Key words】Advanced control， Remote testing， Internet
【中圖分類號】TP271【文獻標識碼】B【文章編號】2095-3089（2012）13-0001-03
1引言
隨著網絡技術的飛速發展，遠程監控技術和網絡技術緊密結合起來。采用 Internet 進行遠程監控是計算機網絡技術和遠程監控技術發展的必然結果。遠程監控技術應用越來越廣泛，在工業控制、環境監測、水資源管理、電網監控、交通指揮、樓宇自動化等許多領域發揮著重要作用。
由于Internet 分布范圍廣、技術成熟，使遠程觀測、遠程反饋、遠距離控制的多方面跟蹤監測控制成為可能。基于Internet 的遠程監控技術的研究，不僅充分利用了現有資源，拓寬了因特網的使用范圍，而且也能夠減少差旅成本，擴大遠程化距離，增加遠程工作的靈活性，進一步方便人們的生活。采用 Internet 作為遠程監控平臺，是一項很有前途和潛力的技術，可以應用到設備遠程診斷、監測、控制、調試等領域，成為當前工業監控領域的研究熱點。
目前，基于 Internet 的遠程監控是國內外研究的前沿課題，國內外都展開了大量的研究。相對來說，由于歐美國家在信息技術和計算機控制技術的發展上的領先優勢，他們在研究基于 Internet 的遠程監控方面相對早一些，而且有些公司有相關的商業產品問世。1997 年1 月，首屆基于 Internet 的工業遠程診斷研討會由斯坦福大學和麻省理工學院聯合主辦，會議主要討論了有關遠程監控系統開放式體系、診斷信息規程、傳輸協議及對用戶的合法限制等，并對未來技術發展作了展望。會議決定由斯坦福大學和麻省理工學院合作開發基于 Internet的下一代遠程監控診斷示范系統，后來在Sun，HP，Intel 等多家公司的支持和配合下，共同推出了一個實驗性的 Testbed系統，Testbed初步形成了在 Internet 范圍內的信息監控和故障診斷[1]。
如在波音公司的設備維護系統中，采用網絡技術進行數據分析，進行遠程探測和檢修機器故障。美國幾家機床公司也在他們的產品上，開發了具有基于機器監測和遠程檢修的遠程服務或類遠程服務功能。另外，許多國際組織也紛紛通過網絡進行設備監控與故障診斷咨詢和技術推廣工作，并制定了一些信息交換格式和標準，德國的FLENDER 服務狀態監測公司，已開發出基于現代遠程故障診斷技術的面向狀態的維修技術。許多大公司也在他們的產品中加入了 Internet的功能，如 Bently 公司的計算機在線設備運行監測系統。
國內對于遠程監控技術也開展了積極的研究，許多研究機構和高等院校現已開始或準備開始從事工業領域的遠程監控與診斷技術的研究與開發，如大型電站設備的遠程在線監測和診斷研究，制造企業遠程服務系統的開發，基于 Internet的快速成型和快速加工技術，基于 Internet 的遠程故障診斷相關理論，大型旋轉機械計算機狀態監測系統及故障診斷系統等。另外，根據國內外遠程服務技術的現狀，我國提出了國內發展的動向，并基于企業內部的網絡結構，搭建遠程服務系統，實現遠程監測、診斷和控制，提高企業的經濟效益及制造業的自動化的水平。當前，遠程監控技術在遠程實驗室、水電站監控、石油管道監測、電網運行監控和機器人的遠程控制等領域都得到了廣泛應用，實現了將工業生產過程的監控信息接入 Internet，管理人員遠程監視生產運行情況，根據需要及時發出調度指令控制生產過程和現場設備的運行狀態和各種參數，節省了大量人力物力。
先進控制技術，特別是預測控制算法比較復雜，計算量比較大。正因為復雜，算法的實施周期長，參數整定復雜，即便是有豐富經驗的工程技術人員，也得花費較長的時間來進行模型建立以及在線或離線參數整定過程。一般說來，先進控制技術在現場調試的時間為 3～6 個月，有些甚至超過 1 年。這樣消耗了大量的人力、物力和財力，使得先進控制項目的實施成本大大的提高，對先進控制算法進一步的推廣起到了嚴重的制約。同時由于成本問題，使學生，特別是研究生了解和掌握先進控制算法在工業現場實施和調試的情況增加了相當的困難，這又嚴重的限制了學生動手能力的培養。一方面是我國迫切的需要先進控制技術人才，一方面是具有動手能力強的先進控制技術人才的短缺。這對矛盾嚴重抑制了我國流程工業自動化水平的提高。
通過Internet 進行工業現場生產過程數據的遠程瀏覽正在得到廣泛應用，國內外許多人都在研究基于 Internet 技術的先進控制調試系統。大部分先進控制策略安裝在上位機上，因此，只要將上位機通過各種方式接入到 Internet 上，遠程調試便成為可能。對于部分安裝在相關硬件上的先進控制策略，可以通過其對應的操作站而操作和調試。當前主流的DCS 和PLC 的操作站均為基于 Windows， Mac， Linux 和Pocket PC平臺的，如：Honeywell公司最新 DCS 控制系統 TPS ，它的操作站就是基于 MS Windows NT的，接入到 Internet 非常方便和快捷，進而為遠程調試提供了基礎。 當前，但由于現有條件下，網絡存在傳輸延時、傳輸效率和數據安全等問題，使得遠程調試還存在一些問題和困難，另外由于實時性的要求，先進控制領域的許多功能不能夠完全按照遠程監控技術的要求實現，那些能夠在遠程通過Internet 實現的功能，由于存在空間和時間的差異，也必須重新進行分析和研究。
2遠程調試系統的結構
從先進控制遠程調試系統結構圖 1 可以看出：：整個基于 Internet 的遠程調試系統通常由工業控制系統子系統、先進控制子系統、遠程服務器、遠程調試客戶服務端等四大部分組成，具體見圖 1 。
2.1工業控制系統子系統：工業控制系統子系統一般包括各種測控單元（ 如前端機、檢測儀表、DCS 、PLC 等） ，聲音、視頻采集系統，信號傳輸線路，信號接收、轉換設備，操作員站和工程師站，相關工業網絡（如以太網）等。一方面負責控制各個現場對象，如溫度、流量、壓力等，經過工業網絡連接到各個操作員站和工程師站，一些比較復雜或用常規方法難于控制的對象和需要優化的系統，采用以太網或者其它通訊方式接入先進控制子系統。另一方面它接受先進控制子系統發送過來的控制作用，對過程對象采取優于常規控制算法的控制策略。工業控制系統子系統操作員站內裝有監控軟件，接受現場傳來的過程數據，對接收到的數據進行分析、處理、操作，向操作人員提供監控界面，實現設備的現場監測、控制和管理。
為了保證系統的安全和穩定性，先進控制子系統和工業控制系統子系統一般采用直接連接方式，即，先進控制子系統和DCS 和PLC 等硬件連接，而不是采用間接連接的方式，即，先進控制子系統和 DCS 和PLC 的操作員站連接。連接的方式有：工業以太網、串口等。工業控制系統子系統不需要連接 Internet 的功能。
2.2先進控制子系統：先進控制子系統包括數據處理、模型建立、實時控制、仿真、操作、安全聯鎖、通訊等7 個部分。幾個組成部分既相互獨立又彼此配合共同構成有機的整體。一般來說，傳統的先進控制策略在上位機上運行，這種模式有它的局限性。在此，我們采用先進控制策略直接在硬件中（如美國 OPTO22 控制器）實施，硬件系統和 DCS 或者PLC 系統通過硬連線的方式進行通訊，而上位機和硬件系統直接相連。這種先進控制系統設計模式比在上位機上實現先進控制算法更具有優勢。這是因為上位機模式是基于操作系統的，一旦操作系統癱瘓，整個先進控制系統也將癱瘓，而算法在硬件中實現安全性、穩定性、可靠性將得到大幅度的提高，促使先進控制系統的投用率提高，見圖 2 。
先進控制子系統既要和工業控制系統子系統通訊，又要和遠程服務器通訊。為實現遠程調試，上位機的硬件要求為具有聯網能力的工業用計算機或通用計算機，有一定的網絡接入設備。同時為實現控制系統的遠程調試，系統又引入了一個數據庫，用于對遠程調試終端的身份驗證，以及反映設備運行情況的歷史數據的存儲。在遠程調試系統中，每個先進控制系統的的上位機主要完成三方面的工作：設備數據信息的提取、設備網絡接入、數據通訊。先進控制系統需要遠程調試服務時，向遠程服務器申請，得到應答后相關信息數據傳送到遠程服務器，遠程服務器對先進控制系統進行遠程調試。
上位機和遠程服務器通訊采用兩種通訊方式：一種方式是通過網線連接到 Internet 上，另一種方式是通過 3G 模塊連接到Internet 上。后種方式對不能夠上網的對象，更為簡單和方便，僅僅在通訊費用上增加一些而已。
2.3遠程服務器：遠程服務器是整個遠程調試系統的核心，是一個中介系統，主要由防火墻、Web 服務器、數據庫服務器、應用服務器等共同組成。它負責對整個網絡監控系統的管理、協調和維護。服務器響應客戶服務端的請求，一方面，它接受客戶服務端的響應，從數據庫中的取出過程對象實時數據，到瀏覽器上供用戶察看；另一方面，它將收到的客戶服務端的控制命令存入數據庫，供先進控制子系統使用。遠程服務器采用三層框架：Web 服務器、應用服務器、數據庫服務器。遠程客戶端可以通過瀏覽器直接訪問遠程服務器，用戶可以以任何方式上網，真正實現了多點對多點的結構模式。
2.4遠程調試客戶服務端：遠程調試客戶服務端是用戶直接與之交互的部分，它接收用戶的輸入，從遠程服務器獲取遠程數據或向其發送控制命令等，通過遠程服務器對先進控制系統調試。客戶服務端無需安裝任何專用軟件，可以是普通的具有 Web 瀏覽器的個人計算機或終端設備，能夠連入互聯網即可。當遠程用戶需要對先進控制系統調試時，首先通過客戶服務端的瀏覽器登陸遠程服務器，通過身份驗證后，找到相應控制網頁，下載先進控制系統的調試控件。通過控件與先進控制系統連接并實施調試。目前，遠程調試實現的途徑就是通過 Internet。由于涉及實際的生產過程，必須保證網絡安全，可以采用的技術包括防火墻、用戶身份認證以及密鑰管理等。
客戶服務端第一個任務就是先進控制系統數據的表示問題，將數據以用戶可以理解的方式在瀏覽器上顯示出來，供用戶察看最新的設備運行狀況，以便發出控制命令。遠程服務器不會主動的向客戶瀏覽器發送數據文件，而是瀏覽器在發出請求后，服務器才響應，并將需要的數據以網頁的形式到用戶瀏覽器上。所以，對于要持續的得到先進控制系統數據的遠程調試系統，只有通過客戶瀏覽器不斷的向服務器發出請求，服務器才可以根據客戶的請求做出響應，將相關數據發給客戶服務端。
對于遠程控制來說，使用圖表或者圖線等形式來動態顯示先進控制系統的運行狀態，一直是監控端的一個基本功能要求。然而，采用傳統的靜態的網頁，即使在網頁中嵌入腳本語言，這方面的功能也是不可能實現的。對于先進控制系統操作界面的動態顯示，目前有兩種辦法來解決，一種就是遠程服務器將先進控制系統操作界面處理后，生成一定格式圖片發給客戶端，通過瀏覽器顯示出來。瀏覽器不斷的刷新，就可以不斷的得到遠程服務器上的最新操作界面。這種方式由于大量的采用圖像來傳輸，數據流量相當的大，影響了網絡的速度，服務器的負擔也很重。另一種，是采用控件來顯示，客戶端的控件通過直接讀取存于數據庫服務器中的數據，同時將其顯示出來。這種方式明顯減少了數據流量，唯一的缺點就是需要開發符合要求的控件。對于數據量大，網絡速度難以達到要求的情況下，采用這種方法是一個比較理想的方法。
3遠程調試系統主要軟件
遠程監控軟件通常指的是對遠程進行遠程監控的軟件程序，可對監控遠程電腦的桌面、文件、和操作記錄等內容。當前國內外均開發了不少的遠程監控軟件，如：NTRsupport 、GoToMyCloud、易通遠程屏幕監控軟件、網絡人遠程電腦監控軟件、百絡網警遠程控制軟件、QQ、速幫遠程協助、遠程桌面等。一些是免費的，而另外一些是收費的。這些軟件面向的用戶各有差異，一般說來能夠用于遠程監控的軟件都可以遠程調試。
3.1NTRsupport軟件：NTRsupport 是總部位于西班牙巴塞羅那的 NTR Global 公司開發的。NTR Global是一家致力于為企業提供最簡單和快捷的遠程連接、IT 基礎架構管理和客戶在線支持解決方案。每天，全球有1.7萬個企業在使用 NTRglobal 的按需使用解決方案。
NTRsupport 有以下幾大特點：
3.1.1使用起來性能穩定，連接速度快，市場領先的 256 位AES 加密系統保證為客戶提供安全專業的遠程服務。
3.1.2NTRsupport 高安全性的遠程支持服務包括兩種 SaaS 版本：托管在 NTRglobal 或在客戶自己的服務器上。
3.1.3NTRsupport 與Windows， Mac， Linux 和Pocket PC系統兼容，支持多種瀏覽器，包括 Internet Explorer， Firefox， 和Netscape Navigator 。
3.1.4提供五種遠程控制模式：完全控制，共享型控制，查看模式，系統管理模式，演示模式。
3.1.5跨平臺遠程支持：不管何種操作系統、設備、瀏覽器及帶寬，都能用同一種解決方案支持所有客戶。
3.1.6NTRsupport 是基于網絡的，不需要安裝任何程序或硬件，操作員或者調試人員就能與客戶快速建立連接，完成
相關調試工作。
3.2 易通遠程屏幕監控軟件：易通遠程屏幕監控軟件是一套面向公司/機關/學校等企事業單位開發的一套電腦屏幕監控軟件。屏幕監控采用了先進的屏幕變化量監控技術，感覺像操作本機一樣。可以同時流暢地監控多臺計算機屏幕，監控時可以設置自動保存屏幕圖像。軟件采用了多種安全技術保證軟件能安全穩定的工作運行。特點與應用：局域網屏幕監控軟件，電腦屏幕監控，遠程監控，遠程控制，遠程桌面控制，電腦遠程監控，遠程屏幕監控，桌面監控系統，屏幕監控軟件，屏幕監視軟件。
其特點是：
3.2.1被控端全自動上線：軟件采用反向自動連接管理端，被控端自動上線不需要人為添加計算機。
3.2.2流暢而清晰的屏幕畫面：屏幕監控采用了先進的屏幕變化量監控技術來保證屏幕監控的實時性，感覺像操作本機一樣。
3.2.3同時監控多個被控端屏幕：管理端可同時對多個被控端屏幕進行遠程監控，也能保證流暢而清晰的屏幕畫面。
3.2.4隨時保存當前被控端屏幕圖像：屏幕監控過程中，管理員可隨時保存當前被控端的屏幕圖像。
3.2.5方便的系統控制功能：提供發送消息、遠程關機、遠程重啟、遠程注銷、遠程待機、遠程鎖定/解鎖等系統控制功能。
3.2.6安全穩定的軟件運行機制：軟件采用了多種安全技術保證軟件能安全穩定的工作運行。
3.3 GoToMyCloud軟件：GoToMyCloud 是深圳市云舒網絡技術有限公司（ 簡稱云舒） 自主研發的遠程控制軟件，包含兩個客戶端：
GoToMyCloud主控端、GoToMyCloud被控端。客戶端下載之后易于安裝，GoToMyCloud自動啟動、安裝以及自身配置，無需重新啟動。使用 GoToMyCloud對遠程電腦進行操作，非常流暢，當連接到遠程計算機上，所看到的是計算機屏幕上的實時圖像，可以從任何地方即時使用遠程計算機上的程序或者文檔，GoToMyCloud使用遠程計算機猶如操作本地電腦那樣方便，鼠標、鍵盤以及圖像都非常流暢，猶如操作本地計算機一樣，非常方便。
GoToMyCloud使用先進的安全功能包括 SSL 加密的網站，端對端高級加密標準（AES ）128 位加密的數據流以及鍵盤、鼠標輸入信息；多密碼保護，訪問代碼駐留在主機上，絕不會傳送到或存儲在 GoToMyCloud的服務器上，其它功能還包括鎖定保護，閑置超時保護，主機屏幕消隱以及主機的鍵盤、鼠標鎖定功能。
GoToMyCloud提供 GoToMyCloud的輔助產品：云舒遠程硬件開關機卡 CSK300，可以進行電腦遠程開機、關機等操作。即使遠程電腦處于關機狀態，也能讓您隨時隨地開機使用。
通過GoToMyCloud，可以隨意自由選擇被控電腦，對家庭電腦、辦公室電腦、實驗室電腦、教室電腦進行遠程操作，遠程控制，遠程調試。
3.4 網絡人遠程電腦監控軟件：網絡人遠程電腦監控軟件（Netman）是一款免費的遠程辦公、遠程電腦監控、遠程視頻監控軟件，輸入對方的 IP和密碼就能實現遠程監控。軟件使用 UDP 協議穿透內網，免殺，不用做端口映射，在任何能上網的地方使用本地電腦就能遠程控制或遠程監控分布于不同地點的多臺電腦，如工業過程上位機、辦公室電腦等。軟件正規合法，通過安全軟件認證，不會被殺毒軟件查殺，不會影響系統的穩定性。配合網絡人開機卡可以實現遠程開機。軟件還可作為讀取器讀取定時屏幕錄像器、鍵盤記錄器生成的加密文件。
3.4.1實現隱蔽監控：隱藏被控端網絡人程序圖標及相關提示，被控時不被發覺。
3.4.2遠程訪問桌面：同步查看遠程電腦的屏幕，能使用本地鼠標鍵盤如操作本機一樣操作遠程電腦。
3.4.3可對遠程電腦屏幕進行拍照或錄像，控制端只需點擊功能鍵便可以切換雙方身份，應用于遠程電腦維護、遠程技術支持、遠程協助等。
3.4.4遠程文件管理：上傳、下載文件，遠程修改、運行文件，實現連接雙方電腦的資源共享，用于遠程辦公等。
3.4.5遠程開啟視頻攝像頭：開啟遠端電腦攝像頭，進行現場工業過程實時監視。
3.4.6遠程命令控制：遠程開機（需配合使用網絡人電腦控制器硬件）、遠程關機、遠程重啟、遠程注銷、鎖定本地或遠端電腦的鼠標鍵盤等。
3.4.7支持來訪權限設定：可設定來訪人員操作權限、功能權限。
4遠程調試系統的操作步驟
遠程調試系統的操作步驟比較簡單，主要為硬件的安裝與配置，軟件的安裝與操作。在硬件安裝與配置方面主要是使先進控制系統的上位機與遠程調試客戶服務端計算機具有上網功能，這個步驟比較常規，在此不再贅述。
部分遠程調試軟件不需要任何安裝，非常方便與簡潔，如 NTRsupport 。對于操作，分為兩個部分的操作：先進控制系統上位機側的操作與遠程調試客戶服務端側的操作。下面以NTRsupport 為例，介紹遠程調試系統的軟件操作步驟。
遠程調試客戶服務端側：
步驟1：
在瀏覽器中輸入遠程調試服務器網址，如：http：//118.113.166.111/setbox/，出現以下界面。
步驟2：
輸入相關的用戶名和密碼（遠程調試服務器運行商申請），并登陸界面。
等候先進控制系統的上位機的調試請求。
步驟3：
當有請求發生了，工作窗口發生變化了。在右下角新增了如下工具條。
首先，只要硬件條件具備，可進行語音對話和視頻交互。
其次，可以響應先進控制系統的上位機的要求，對其進行遠程控制。請點擊工具條上的[遠程控制]按鈕。注意：有
很多種方式實現與用戶的互動，如下圖所示：
接著，就可以完全控制先進控制系統的上位機的操作，進行遠程調試任務。最后，當調試工作完成后，直接關閉系
統即可。
步驟4：系統設置
為了提高遠程調試的響應速度，通過設置不同顏色分辨率。從理論上講，分辨率越低響應的速度越快。
先進控制系統的上位機側：
對您的計算機沒有過多要求，但必須能上網，否則操作員就無能為力了。操作步驟簡單如下：
步驟1：
在瀏覽器中輸入遠程調試服務器網址，這個網址和遠程調試客戶服務端側輸入的網址有所不同。進入服務器網站。
步驟2：
點擊，將自動進入 NTR 支持系統（如下圖）。如果顯示，說明沒有遠程調試客戶服務端在線上，可以離線發送信息給客戶服務端。如果希望立刻與客戶服務端取得聯系，可先打電話要求客戶服務端立即上線，只要客戶服務端具有上網條件，便會當即響應請求，出現以下界面。
這樣就已經與客戶服務端建立直接聯系了。可以通過文字、語音、視頻等方式與客戶服務端交流，也可以邀請客戶
服務端直接操作上位機。
步驟3：
當客戶服務端請求操作上位機，將出現下述的請求申請。
可以選擇同意，也可動用否決權。當選擇同意時，客戶服務端將“親臨現場”操作上位機。
5遠程調試系統實時性與安全性
在過程控制遠程調試系統中， 影響遠程調試實時性主要有以下幾個方面[2]：
5.1網絡硬件性能：包括網絡的拓撲結構、通信媒體、網絡接口的傳送速率等。
5.2網絡的通信協議：括媒體的訪問控制方式、網絡通信協議的層次結構、傳輸的可靠性、有無連接控制等。層次結構越簡單，系統的實時性就越高。
5.3網絡的信息量：也稱為網絡的負載，是指網絡在一定時間內需要傳送信息的多少。
5.4實時性與通信子網信道利用率的矛盾性：通信子網信道利用率越低，網絡傳輸中產生碰撞的幾率就越低，實時性越高。在工業控制網絡中，為了提高系統的實時性，不得不犧牲一部分信道利用率。
基于Internet 的遠程調試系統中的實時性問題是一個技術難點，至今沒有非常成熟和權威的解決方案。在現有網絡技術條件下，基于 Internet 的遠程調試并不能完全做到實時調試，它存在一定延時。為了提高整個遠程調試系統的實時性，可以從下面幾個方面提出改進措施：
5.4.1在網絡結構上，采用高速網絡，避免因網絡硬件原因產生的網絡延遲及碰撞。
5.4.2針對實時性要求不同的信息采用不同的調度算法。
5.4.3選擇和建立適當的信息交互模式。對于實時性要求較強的數據，可以通過繞過 Web 服務器和實時數據庫系統，通過Java 現場服務器，直接在瀏覽器與數據源之間建立基于 WinSock 面向會話的通訊。這種方案將極大地擴展所能調試的數據范圍，使整個系統更加靈活，更好提供系統的實時性，Web 服務器所受到的壓力將減輕許多。直接通過Socket 通信，需在瀏覽器端安裝遠程操作所需的 ActiveX控件[3]。
對于遠程調試技術來說，它的安全威脅主要來自所連接的外部網絡。不管系統組網的方式如何，通過網絡化的遠程通道訪問造成的安全威脅總是存在的。
遠程調試系統的安全性與計算機網絡安全性大體上一致，是指利用網絡管理和控制措施，保證在一個網絡環境里，信息數據的機密性、安全性及可使用性受到保護。它的主要目標是確保經網絡傳輸的信息，在到達目的地時沒有任何增加、改變、丟失或被非法讀取。為了對數據進行有效的保護，網絡安全策略必須能夠覆蓋計算機網絡系統中存儲、傳輸和處理等各個環節，否則安全策略就不會有效。為了保證遠程調試系統的安全性，確保先進控制系統的數據和算法不會被竊取、篡改和攻擊，必須采用以下措施：
（1）數據加密：數據加密是保障安全的最基本、最核心的技術措施和基礎，就是通過編碼的方式將簡單明了的數據進行轉換，轉換成難以閱讀的其他格式，只有擁有解密密鑰才能將這些轉換后的數據還原成可讀數據。NTRsupport 采用市場領先的 256位AES 加密系統保證為客戶提供安全專業的遠程服務。
（2）防火墻技術：防火墻是一類防范措施的總稱，它隔離內部網與外部網，但同時又能夠識別和抵抗非授權訪問的網絡安全技術。
（3）訪問控制技術：訪問控制技術允許用戶對其常用的信息庫進行適當權利的訪問，限制他隨意刪除、修改或拷貝信息文件。
5.4.4安全協議：整個網絡系統的安全強度實際上取決于所使用的安全協議的安全性。安全協議實現身份鑒別、密鑰分配、數據加密等安全機制。GoToMyCloud使用先進的 SSL 安全協議。
6遠程調試系統的作用與意義
建立遠程調試系統的作用是不言而喻的，主要表現在以下幾個方面：
6.1遠程調試：由于先進控制技術的復雜性，它的調試周期非常長，一般需要 3-6 個月，有些甚至需要 1 年以上。通過先進控制遠程調試系統，不論何時、何地工程師都可以對先進控制項目進行調試。
6.2遠程教育：利用遠程調試系統，先進過程控制工程人員可以實現和用戶的遠程交流，采用交互式的教學模式，通過實際操作來培訓用戶，使用戶從技術支持專業人員那里學習示例知識變得十分容易。而本科生和研究生也可以利用這種遠程調試技術實現教學、培訓與指導，學生可以不用出差到工業實際現場，而直接在實驗室與教室，就可以了解工業實際對象，觀看和參與先進控制的調試、整定與運行情況，提高學生的實踐動手能力。
6.3遠程維護與協助：先進控制技術調試工程師通過遠程調試系統維護先進控制系統，進行配置、安裝、維護、監控與管理，解決以往調試工程師必須親臨現場才能解決的問題。大大降低了先進控制系統的維護成本，最大限度減少用戶損失，實現高效率、低成本。
6.4遠程技術支持：通常，先進控制的遠距離技術支持必須依賴工程師和用戶之間的電話交流來進行，這種交流既耗時又容易出錯。許多用戶對先進控制系統知道得很少，然而當遇到問題時，無法描述問題的癥狀，描述往往不得要領，說不到點子上，這就給先進控制工程師判斷故障制造了非常大的障礙。有了遠程調試技術，先進控制工程師就可以遠程控制用戶的上位機，就像直接操作本地電腦一樣，只需要用戶的簡單幫助就可以得到該機器存在的問題的第一手材料，很快就可以找到問題的所在，并加以解決。
遠程調試系統的意義在于：
一是高效快捷：無論在外出差，還是正在上班的路上，都可以對先進控制系統進行調試、維護與監視等。因Internet的無處不在，遠程調試可以不受地理條件的限制，只要找到與 Internet 網的互聯的插口，就可以控制遠端的設備，從而真正實現了無處不在的遠程調試。由于工業過程對象的復雜性，經常發生工程師到工業現場后，運行狀況發生變化，而不具備調試的條件，使得調試難以進行，而使用遠程調試系統可以不受該限制。對于教學來說，學生可以同時觀看到多個先進控制系統的運行狀態，可以自由的進行比較與分析。
二是低成本、低支出：可以減少工程師的出差頻率，避免工程師為一點點本來可以遠程協助的細小問題忙碌奔波，將大大降低調試的差旅費，縮短開發周期，節省開發、維護費用。
7結論及展望
總之，基于 Internet 的遠程調試系統，不僅能夠方便先進控制技術的實施與調試，提高工作效率，減少成本消耗，而且對于研究生的動手能力的培養，對先進控制技術的發展有著積極的推動作用。
參考文獻
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