当代工业自动化控制系统的集成信息平台设计
基于SmartPlant系列软件的自控数字化集成设计
基于SmartPlant系列软件的自控数字化集成设计2徕卡测量系统贸易(北京)有限公司山东青岛266071摘要：当前工程设计信息化高速推进，自控专业却还存在设计过程人工协调，过程难以追溯,存在信息孤岛,三维设计自动化程度不高等过程协同、数据共享方面的问题，制约了自控专业设计效率和质量的提升。
数字化集成设计以数据为核心，以三维可视化的设计为基础，具有数据实时共享，协同设计能力增强等优点，因此应用数字化集成设计实现自控专业的设计流程再造成为一条必由之路。
关键词：SmartPlant软件数字化集成设计中图分类号：文献标志码：文章编号：1引言在“工业4.0”和“中国制造2025”这一大时代背景下，“数字化工厂”的概念也成为工业领域信息化的焦点，而工程设计是工厂生命周期中最重要的一个阶段，是数字化工厂的源头。
工程公司作为工程基础数据的创建者，积极开展数字化设计，尽快实现数字化移交也已成为各大工程公司的发展战略[1]。
然而，随着数字化设计工具使用深度的逐步深化，各专业在原有的工作流程和工作模式下应用数字化设计工具进行设计时，仅能够做到部分设计质量的提升，对于设计效率的帮助不大，甚至在某些环节还会对设计效率产生阻碍，传统设计手段和设计流程的弊端不断显现，已经成为制约设计质量和设计效率提升的阻碍[2]。
因此，数字化集成设计系统的构建成为当务之急[3]。
本文将根据自控专业的需要，探讨在SmartPlant软件中实现数字化集成设计。
2数字化集成设计的基本概念数字化最直接、最形象的解释是将不同来源、格式和特点性质的数据，在逻辑或物理上有机地集中，通过电子化、网络化等方式转变为可以度量的数字、数据，再以这些数据建立起适当的数字化模型，使所需的信息在感官上更加直观和形象，检索和查询信息更加方便快捷。
目前工程公司自身已经具有大量的数字化的信息和文档，但由于设计者、设计对象、外部接口、采用的软件平台等的不同，缺乏规范统一性，没有完全将有用的数据及时共享，而且信息大量重复冗余，杂乱无章，这些处于无控制状态的信息，行程所谓的“信息孤岛”[4]。
集成电路综合自动测试系统硬件平台设计
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测试与故障诊断
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集成电路综合自动测试系统硬件平台设计
大型复杂工业系统多智能体架构设计与实现
大型复杂工业系统多智能体架构设计与实现随着工业化的推进，许多工业系统正在不断变得更加复杂。
这些系统往往需要多个智能体（或称为智能化设备）来协作工作，以达到更高的效率和更好的性能。
因此，如何设计和实现大型复杂工业系统的多智能体架构成为了一个重要的课题。
多智能体系统（Multi-Agent System, MAS）是一种由多个智能体构成的系统，这些智能体具有自主行为和自我决策能力，并能相互协作以完成特定任务。
在大型工业系统中，MAS架构可以被用来协调各种元件和设备的运转，以达到更好的效果。
在设计和实现大型复杂工业系统的MAS架构时，需要考虑以下几个因素：1.合理利用现有技术工业系统应用了大量的自动化技术，如物联网、云计算、人工智能、大数据分析等等。
在设计MAS架构时，应该合理利用这些技术，以使得整个系统更加智能化，同时也更加高效和可靠。
2.多智能体的协作在设计MAS架构时，每一个智能体都应该具有独特的特性和功能。
这些智能体之间需要通过相互协作来完成整个系统的任务，因此，智能体之间的协作是非常重要的。
MAS架构应该考虑如何实现智能体之间的信息交互和动态协作，以实现整个系统的目标。
3.架构的可扩展性大型复杂工业系统的MAS架构应该具有很高的可扩展性。
这意味着，在必要时，可以通过简单地添加更多智能体来扩大系统的规模。
在设计MAS架构时，应该考虑如何使系统能够轻松地适应不同的工业环境和任务，同时也能够方便地扩大系统规模。
4.系统的安全性和可靠性在工业系统中，安全性和可靠性是极其重要的因素。
因为系统可能会涉及到生命和财产的安全，任何意外事故都将对生产和市场造成严重的影响。
在设计和实现MA架构时，必须注意保证系统的安全性和可靠性，以避免任何问题的发生。
总的来说，大型复杂工业系统的多智能体架构设计和实现需要同时考虑多个因素。
只有在合理利用技术的同时，考虑到智能体之间的协作，系统的可扩展性和安全性等因素，才能保证系统的高效性和实用性。
智能控制系统设计与集成
智能控制系统设计与集成智能控制系统是一种基于人工智能技术的自动化系统，能够通过感知环境、分析数据并做出适当决策，实现对系统的智能监测和控制。
本文将详细介绍智能控制系统设计与集成的相关内容。
一、智能控制系统设计1. 系统需求分析：在设计智能控制系统之前，需要对相关业务领域的需求进行全面的分析和理解。
这包括对系统的控制目标、参数和操作要求进行详细的梳理，以确保系统能够满足用户需求。
2. 数据采集和处理：智能控制系统需要通过传感器或其他数据采集设备获取实时数据。
设计人员需要选择合适的传感器类型和布局，确保数据能够准确、及时地传输到控制系统。
此外，还需要实现对采集到的数据进行有效的处理和分析，以提取有用的信息。
3. 决策算法开发：智能控制系统的核心是决策算法。
设计人员需要根据系统的特点和需求，选择合适的人工智能算法，如神经网络、遗传算法、模糊逻辑等，进行算法的开发和调优。
这些算法将用于分析和决策，从而实现自动化控制。
4. 控制器设计：在智能控制系统中，控制器负责接收决策算法的输出，并将其转化为可执行的控制命令，以实现对被控对象的控制。
控制器设计需要考虑到系统的动态特性和性能指标，确保控制过程的稳定性和响应速度。
二、智能控制系统集成1. 硬件集成：智能控制系统需要将多种硬件设备集成在一起，包括传感器、执行器、控制器等。
设计人员需要根据系统需求，选择合适的硬件设备，并将其进行连接和配置。
此外，还需进行硬件的测试和调试，确保各个设备之间能够正常工作。
2. 软件集成：在智能控制系统中，软件集成是不可或缺的一部分。
设计人员需要将各个模块之间的接口进行定义和实现，以便数据和信息的传递。
同时，还需要编写和优化软件代码，保证系统的稳定性和可靠性。
3. 通信集成：智能控制系统通常需要与其他系统或设备进行通信，以实现数据的交换和共享。
设计人员需要选择合适的通信协议和技术，建立起系统与外部系统之间的连接。
此外，还需进行通信的测试和验证，保证通信的可靠性和安全性。
DCS基本资料
第四代分布式控制系统（DCS）在工业企业中，应用效益最直接、最明显的系统应当是工业控制系统，特别是DCS（分布式控制系统）。
尽管若干年以前，就有人判定DCS即将被FCS（现场总线控制系统）所取代，然而直至今日，DCS仍然具有相当的生命力。
ARC咨询机构2003年发布了世界DCS市场预测报告。
该报告预测，世界DCS市场从2002年至2007年将保持2.5％的增长，从2003年的91亿美元增长到103亿美元。
DCS的发展速度之所以不高，主要原因是美国等发达国家的经济增长速度减慢所造成。
而中国近几年的DCS的增长速度应该在10％以上。
当今的DCS与十年前的DCS相比，发生了根本性的变化。
DCS已经进入第四代受信息技术（网络通信技术、计算机硬件技术、嵌入式系统技术、现场总线技术、各种组态软件技术、数据库技术等）发展的影响，以及用户对先进的控制功能与管理功能需求的增加，各DCS厂商（以Honeywell、Emerson、Foxboro、横河、ABB为代表）纷纷提升DCS 系统的技术水平，并不断地丰富其内容。
可以说，以Honeywell 公司最新推出的Experion PKS （过程知识系统）、Emerson 公司的PlantWeb (Emerson Process Management)、Foxboro公司的A2、横河公司的R3（PRM-工厂资源管理系统）和ABB公司的Industrial IT 系统为标志的新一代DCS 已经形成。
如果我们把当年Foxboro公司的I/A Series看作第三代DCS 系统里程碑的话，那么以上几家的最新DCS可以划为第四代。
第四代DCS 的最主要标志是两个“I”开头的单词：Information (信息)和Integration（集成）。
第四代DCS的技术特点第四代DCS的体系结构主要分为四层结构：现场仪表层、控制装置单元层、工厂（车间）层和企业管理层。
一般DCS厂商主要提供除企业管理层之外的三层功能，而企业管理层则通过提供开放的数据库接口，连接第三方的管理软件平台（ERP、CRM、SCM等）。
在工业自动化生产过程中PLC控制系统的设计方法
的机型选择标准。这里 只能提 出几点 Ｐ Ｃ机 型选 Ｌ
择 的基本 原则 ， 以供 参考 。 （）Ｌ １ Ｐ Ｃ机型 选择 主 要 考虑 ＩＯ点 数 。根 据 控 ／ 制 系统 所 需要 的输 入设 备 （ 按 钮 、 如 限位 开 关 、 转换
统的继电接触器控制 ， 如果有下列情况之一 ， 就应该
ＬＩＺｈ ｎ—ｈｅ ｅ ｓ ｎｇ
（ ｉｎｍ ｎＤ ｇ ａｇ ｎ ｇｏｈｍｉ ｌ ｏ Ｌｄ Ｇ ａ ｇ ｏｇＪ ｎｍ ｎ５ ９０ Ｃ ｉａ Ｊ ｇ ｅ ａ ｕ ｎｍｉ Ａ ｒ ｅ ｃ ． ｔ， ｕｎ ｄ ｎ ｉ ｇ ｅ ２０ ０，ｈｎ ） ａ ｇ ｃ ａＣ ａ
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０ 引言
Ｐ Ｃ是将 计算 机技术 应用 于工业 控 制领域 的 产 Ｌ 品， 在短短 的几 十年里 得 到了迅猛 发展 ， 已成 为 当代 工业 自动化 的 主要 支柱 之一 。 由于计算 机技术 和微 电子技 术 的发 展 ， 大地 推 动 了 Ｐ Ｃ 的发 展 ， 功 极 Ｌ 其 能 日益 增强 ， 更新换 代 明显加 快 ， 广泛应 用在 各种 它 机械 和生产 过程 的 自动 控 制 中 ， 工业 自动化 提 供 为 了有力 工具 ； 它还 可 以构 成 复 杂 的工 业 过 程控 制 网
基于人工智能的智能化工业控制系统设计与实现
基于人工智能的智能化工业控制系统设计与实现智能化工业控制系统是工业生产中的重要组成部分，它以人工智能技术为基础，通过对数据的分析和处理，实现对工业过程的自动化控制。
本文将介绍基于人工智能的智能化工业控制系统的设计与实现，包括系统结构、关键技术和应用案例等方面。
一、智能化工业控制系统的概述智能化工业控制系统是指利用人工智能技术实现对工业过程的自动化控制，通过对传感器采集的数据进行分析和处理，实现对生产过程的优化控制。
相比传统的控制系统，智能化工业控制系统具有更高的智能化程度和更强的自适应能力，能够更好地适应复杂的生产环境和变化的生产需求。
二、智能化工业控制系统的设计与实现1. 系统结构智能化工业控制系统的基本结构包括传感器、控制器、执行器和决策器四个模块。
传感器负责采集工业过程中的各种参数数据，控制器通过对传感器数据的分析和处理，实现对执行器的控制，最终通过决策器对整个系统的运行状态进行监测和调节。
2. 关键技术（1）数据处理技术：智能化工业控制系统需要处理大量的数据，包括传感器数据、历史数据和环境数据等。
数据处理技术包括数据预处理、特征提取、数据挖掘和模型建立等，能够将海量的数据转化为对生产过程有意义的信息，为决策提供支持。
（2）智能算法：智能化工业控制系统中的智能算法是关键的技术基础。
常用的智能算法包括神经网络、遗传算法、模糊逻辑和支持向量机等，通过对大量数据的学习和优化，实现对工业过程的智能化控制。
（3）网络通信技术：智能化工业控制系统需要实现对分布式设备的远程监控和控制。
网络通信技术能够实现设备之间的信息交换和共享，提高整个系统的实时性和稳定性。
3. 应用案例智能化工业控制系统在各个领域都有广泛的应用。
以汽车制造业为例，智能化工业控制系统能够实时监测生产线上的各个环节，并通过分析和优化控制，提高生产效率和产品质量。
另外，在化工、钢铁、电子等行业也有类似的应用，通过智能化工业控制系统能够减少生产过程中的人为干预，提高生产效率和安全性。
基于FACTORYI-O的自动控制系统实验平台设计
基于FACTORYI-O的自动控制系统实验平台设计基于FACTORYI/O的自动控制系统实验平台设计一、引言自动控制系统是现代工业制造过程中不可或缺的重要组成部分。
它通过对工业生产过程的监控和调节，实现了工艺参数的精确控制，提高了生产效率、质量和安全性。
在实验教学中，为了培养学生对自动控制系统的理解和应用能力，设计一个可靠、灵活、可视化的实验平台显得尤为重要。
本文将介绍一种基于FACTORYI/O的自动控制系统实验平台设计方案。
二、实验平台设计（一）硬件设计实验平台的硬件部分主要包括传感器模块、执行器模块、控制器模块和通信模块。
1. 传感器模块传感器模块用于监测实验过程中的各项参数，将其转换为电信号输入到控制器模块。
常用的传感器有温度传感器、压力传感器、流量传感器等。
在设计过程中，需要根据实验需求选择合适的传感器，并将其与控制器模块连接。
2. 执行器模块执行器模块用于根据控制器模块的指令调节工业生产过程中的执行器，例如电机、阀门等。
实验平台中的执行器模块与控制器模块之间应该建立可靠的通信连接，以实现指令的传递和执行。
3. 控制器模块控制器模块是实验平台的核心部分，负责接收传感器模块的信号、执行指令并控制执行器模块的运行。
在本设计方案中，我们选择采用基于FACTORYI/O软件设计的PLC控制器，其具有强大的控制能力和灵活性。
4. 通信模块通信模块用于实现控制器模块与电脑之间的数据传输。
在本设计方案中，我们选择采用以太网通信技术，实现高速、稳定的数据传输。
（二）软件设计实验平台的软件部分主要包括FACTORYI/O软件、PLC软件和数据处理软件。
1. FACTORYI/O软件FACTORYI/O是一款基于真实工业环境的虚拟工厂仿真软件，提供了丰富的工业设备和控制元件模型，可以模拟各种自动控制系统的工作场景。
在设计方案中，我们将使用FACTORYI/O软件来建立一个真实可信的工业环境，实现对自动控制系统的仿真和实验。
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当代工业自动化控制系统的集成信息平台设计
摘要：目前，我国的国民经济在高速的发展，我国的工业在不断地完善，随着
我国工业化程度的发展，传统的手工工业和以老式机械控制为主的工业生产都会
耗费大量的人力物力，已经无法适应工业发展的需要。
但是我国目前的自动化控
制系统在运营管理、软件规划等方面仍存在一些问题，特别是有关工业自动化控
制系统的集成信息平台设计，还存在很大的发展空间。
针对上述背景，对当代工
业过程自动化控制系统的集成信息平台进行设计，为当代工业过程提供更多的技
术支持。
关键词：工业过程；自动化；控制系统；集成信息平台
引言
随着社会的发展和科技的进步，工业生产过程自动化越来越受到国家和民众
的重视。
随着我国工业市场发展的越来越快，集成信息平台作为一种使用c语言
构件的分布式框架，在当代工业过程中发挥的作用也是十分显著的，可以有效推
动企业的信息化建设。
1控制系统的多元化
1.1现场总线的崛起
多年以来，工业自动化领域的过程控制体系历经基地式仪表控制系统、电动
单元组合式模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统、集散控制系统（DCS）等4代过程控制系统，当前我国工业自动化的主流水平即处于以PLC为基础的DCS系
统阶段。
与早期的一些控制系统相比，DCS系统在功能和性能上有了很大进步，
可以在此基础上实现装置级、车间级的优化和分散控制，但其仍然是一种模拟数
字混合系统，从现场到PLC或计算机之间的检测、反馈与操作指令等信号传递，
仍旧依靠大量的一对一的布线来实现。
现场总线是应用在生产现场的全数字化、实时、双向、多节点的数字通信系统。
现场总线技术将专用的CPU置入传统的测控仪表，使它们各自都具有数字计
算和通信能力，即所谓“智能化”，采用可进行简单连接的双绞线、同轴电缆等作
为联系的纽带，把挂接在总线上作为网络节点的多个现场级测控仪表连接成网络，并按公开、规范的通信协议，使现场测控仪表之间及其与远程监控计算机之间实
现数据传输与信息交换，形成多种适应实际需要的控制系统。
1.2现场总线的新动向
长期以来的标准之争，实际上已延缓了现场总线的发展速度。
为了加快新一
代系统的发展，人们开始寻求新的出路，一个新的动向是从现场总线转向Ethernet，用以太网作为高速现场总线框架的主传。
以太网是计算机应用最广泛
的网络技术，在IT领域已被使用多年，已有广泛的硬、软件开发技术支持，更重
要的是启用以太网作为高速现场总线框架，可以使现场总线技术和计算机网络技
术的主流技术很好地融合起来。
为了促进Ethernet在工业领域的应用，国际上成
立了工业以太网协会，开展工业以太网关键技术的研究。
2当代工业自动化控制系统的集成信息平台硬件设计
2.1集中监控设计
为了将系统的各个功能有机结合在一起，使各个系统的作用得到最大化的发挥，因此设计了集中监控方式。
集中监控方式的目的在于对工业生产过程中的全
部电气设备进行监控，以保证各个生产环节的有序进行。
并且这种集中监控系统
运行简单，便于维修，以最小的投入实现各个设备的统一管理。
2.2远程监控设计
由于目前我国的工业自动化生产过程需要耗费大量的材料，尤其是工业电缆
的使用，这种生产过程必然会导致安装费用大大增加。
因此需要设计远程监控来
节省工业材料和安装费用，远程监控的可靠性高，组态灵活，可以大大节约自动
化控制系统的运营成本。
2.3现场总线监控设计
目前我国Ethernet和Intranet等计算机网络技术丰富的运行经验为工业自动
化控制系统提供了很好的借鉴，这为工业过程自动化控制系统的集成信息平台设
计奠定了良好的基础。
综上所述，设计流程图如图1所示。
如图1分析，现场总
线监控方式，作为效果最为显著的一种监控方式不仅具有远程监控的全部功能，
而且还可以对某一设备进行有针对性的监控，一个设备发生故障，其它设备仍然
可以正常运行。
大大提高了工业生产的速度。
图1：自动化系统集成信息平台
3当代工业自动化控制系统的集成信息平台软件设计
3.1平台的数据持久层的设计
平台数据持久层的设计主要采用抽象Factory模式，以及抽象工厂DAOFactory模式。
抽象Factory模式，主要针对不同数据库的不同接口进行设计。
抽象工厂DAOFactory模式，对于平台数据持久层的设计主要是通过借助配置文件来对各个对象的数据进行创建，从而获取应用程序的数据库类型。
主要应用到以
下代码：publicabstractclassDAOFactory；privatestaticObjectlocker=newobject.
3.2平台服务层的设计理念
BLL是整个平台服务层的核心，对于系统的开发和运行，代码的管理都发挥
着重要的作用。
服务层主要针对复杂架构数据的构建，通过I/O参数传递来实现
服务层实体的有序排列。
4实验
优秀的系统架构是信息集成平台的基础，只有对各个系统架构进行优化设计，才能保证信息集成平台作用的最大化发挥。
本文通过对新型信息集成平台与传统
信息集成平台的应用开发环节进行对比，找出新型信息集成平台的优势，以便更
好地为工业自动化生产服务。
如图2。
通过对图2信息集成平台应用开发环节对
比的观察可知，新型信息集成平台无论是在开发、创建还是解决问题方面和传统
信息集成平台相比都有明显的优势，在当代工业过程自动化控制系统中可以应用
新型集成信息平台，利用新型集成信息平台的优势推动我国工业化的进一步发展。
图2：信息集成平台应用开发环节对比
5工业电气自动化的发展趋势
我们可以利用电气自动化来改变现代工业的发展，节约有效的资源，降低成
本费用，以此来获得更好的社会、经济效益。
大力发展电气传动自动化技术，可
以将我国的电气化使用提高到一定的水平，缩短与世界大国的发展距离，实现自
主研发，对国民经济的发展起着十分重要的作用。
规范我国电气传动自动化技术
方面的标准，实现规模化、规范化生产。
工业电气自动化的发展趋势就是现代分
布式、开放式的信息化。
分布式的结构可以保证网络中建立起独立的网络，以实
现危险分散，促进系统的正常运行；开放化就是要将系统与外界联系，实现各方
的网络连接，提高信息的处理能力；而信息化就是实现设备与网络技术结合，实
现网络自动化和管控一体化。
如今，我们已经到了开创电气自动化的新时代了，
实现自主研发，是我们对未来发展的展望。
时刻落实科学发展观的理念，把“科学发展观”贯彻到改革开放和我国“电气自动化”进一步实现现代化、国际化和全球化的过程上来。
结语
本文通过对当代工业过程自动化控制系统的集成信息平台进行设计，对当代工业自动化控制系统集成信息平台的硬件进行设计，主要分为集中监控设计、远程监控设计、现场总线监控设计三个方面。
又对当代工业自动化控制系统集成信息平台的软件进行设计，主要分为平台的数据持久层的设计、平台服务层的设计两个方面。
最后通过实验对比的方式验证本文设计的集成信息平台的优势。
参考文献：
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[2]孙金明.自动化技术的三大革新[J].中国科技信息，2005.
[3]甘永梅，李庆丰，刘晓娟，王兆安.现场总线技术及其应用[M].北京：机械工业出版社，2004.。