[转帖]控制理论与技术前沿课题--及自动化类的文章集锦

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一． 拟人机器人
我们通常见到的机器人（实物或图片），就外观和结构而言，更多地象机器，较少地象
人，而拟人机器人就很象人了，它有两条腿，可以象人一样行走，拐弯，上下楼梯等等
。目前世界上拟人机器人技术最先进的国家是日本。钟老师将会在讲座开始时给我们放
几段日本本田公司研制成功的拟人机器人的录象。这种拟人机器人，本田公司从88年开
始，在保密的情况下持续研究了10年，98年研究成功并且公布于世，当时举世震惊。拟
人机器人的研制，要解决的技术难点非常多，要进行机电控制实现稳定步行，要解决视
觉问题、触觉问题等等，是多种先进理论和技术的集成。
机器人的应用是广泛的。举个例子说，传统的汽车生产线上生产出来的汽车是一模一样
的。现代汽车生产线上生产出来的前后两辆汽车就可能完全不一样，为了保证工艺质量
而采用了机器人进行生产操作。而拟人机器人比生产线上的产业机器人，多了会走路等
功能，可以应用于服务性工作、危险工作、警卫等工作。我们系目前正着手和其他系合
作开发拟人机器人。

二． 非线性控制
非线性控制，大概就是对非线性系统进行控制吧。据说心脏可以描述为一个多激励的非
线性系统。至于具体怎样，我也说不清楚，本人还没学过控制理论，或许听了钟老师的
讲座会知道一点。

三． 鲁棒控制
鲁棒（robust）控制，指由于各种原因被控制对象特性发生变化时，使整个系统控制性
能不发生显著变化的一种先进的控制方法。被控制对象特性变化可以由于包括老化、失
灵、损坏、工作环境变化等因素引起，这在实际中是经常发生的情况。举例说，北京的
气温，夏天的时候达到37度，冬天时候低到零下10多度，温差达到40多度。传统的控制
器可能在某一温度范围内性能很好，而在其他的温度条件下则失灵。而鲁棒控制则可以
在不同温度下都可以保证控制系统性能基本不变。
被控制对象发生变化，还包括建立数学模型时模型简化导致受控对象模型的误差或不确
定性。例如，对一个分布参数系统，其数学模型是由偏微分方程描述的，分析和计算都
很困难。如果用低阶的常微分来描述其主要特性，而将忽略的次要特性看成系统的特性
变化，则可进行有效的分析与设计。这便是鲁棒控制方法。
鲁棒控制，除了应用于工业控制，还可广泛应用于其他领域，比如，生命科学，农业，
经济等等方面。

四． 鲁棒辨识
辨识，就是建立系统的数学模型。近年来，随着鲁棒控制理论的不断发展，鲁棒辨识问
题已成为国际控制界十分活跃的研究领域之一，不同于传统的系统辨识，鲁棒辨识不仅
要给出真实系统的名义模型，而且要给出名义模型对真实系统的误差界。换言之，鲁棒
辨识给出的是一个包含真实系统在内的模型集合。基于该模型集利用鲁棒理论设计的控
制器，适用于模型集中任何系统，从而使控制系统获得了鲁棒性。因此鲁棒辨识是面向
鲁棒控制的系统辨识方法。

五． 离散事件动态系统
主要研究由事件驱动的离散系统的分析与控制。钟老师会举些简单的例
子来说明。

六．网络与远程控制
网络与远程控制，主要应用于远距离的控制，例如火星探测器的控制等等。这里的主要
问题之一是控制的不确定延迟。

七． 技术研究
1． 配电自动化：主要是传感器、网络和计算机技术与控制理论相结合。
2． 红外成像技术：空空导弹红外成像技术与数字转换、传输等方面。
3． 制导：主要应用于导弹控制导引。
4． 机电控制：变频技术与电机控制。
5． 宽频带技术：主要应用于计算机网络技术

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自动化导论---自动化时代
20世纪科学技术迅速发展，涌现出众多的新兴科学技术分支：如控制论和自动化技术
；计算机和信息论；激光技术和光导纤维；分子生物学和遗传工程；核子学和原子能工程
；宇航科技等等。它们汇集成一股巨大的力量，急剧地改变着人类的劳动方式和生活方式
，促使社会各方面产生深刻的变化，它不仅冲击着生产第一线的工人和农民，而且冲击着
企业、事业、政府机关，甚至家庭主妇。这些变革来得如此之快，致使对社会现象最为敏
感的社会学家也感到愕然。
　　究竟这个社会将向何处去？
　　1978年法国内政部长米歇尔×波尼亚托夫斯基发表一本著作，他说未来社会既不是资
本主义，也不是共产主义，而是他这本书的书名《变幻莫测的未来世界》；
　　1980年，美国社会学家阿尔温.托夫勒发表了《第三次浪潮》。他认为人类社会经历三
次浪潮：第一次农业革命；第二次工业革命；现在人类开始了第三次浪潮。但是这次浪潮
具体表现形态是什么呢？他说当一个社会被众多的巨大变革所冲击，而没有哪一个显出优
势时，对未来的信念就被“弄得支离破碎”，“对变革的意义就难以辨别与选择”；
　　1982年，又一个美国社会学家约翰.奈斯比特出版《大趋势－－改变我们生活的十个新
方向》，简称十大趋势。他认为现在社会正“从工业社会转向信息社会”。此后，信息社
会就成为最流行的一种说法。还有科技社会，后工业化社会，知识经济社会，新的技术革
命等等。流行的不一定就是真理，真理最终会流行起来，不过，这需要等待。

一、时代变迁的特征信息

　　怎样判别一个时代是否处于变迁时期？这需要一个标准。我们称它为时代变迁的特征
信息。纵观整个人类发展史，我们看到任何一个时代的变迁都有两个特征：
　　1、出现了大量的劳动力转移；
　　2、存在一组推动这种大转移的科技群落集，或者叫做吸引子。
　　我们知道历史上已经完成了两次劳动力大转移。第一次依靠农业技术把牧民逐步改造
成为农民，在那个时代，农业技术成为一切科学技术的群落集。不论是生物学、天文学、
水力学、数学，还是火的发现，都被用来发展农业生产，才能完成第一次劳动力大转移。

　　1784年，蒸汽机出现之后，工业技术成为那一时代一切科学技术的群落集，几乎所有
科技成就都被用来生产商品，才能把农民一批又一批地改造成为工人，经历三百多年，完
成了第二次劳动力大转移。
　　现在人类开始了第三次劳动力大转移，其标志是1956年美国第一次出现了白领多于蓝
领工人，现在已有20多个国家出现这种情况。据统计，1980年，美国第一产业劳动力仅占
总劳动力的3.4%，第二产业29.5%，第三产业却占64%。这意味着，少数人直接从事物质生
产，可以养活多数人。现在人们正在利用自动化科学与技术把工人、农民改造成为知识分
子，物质生产将逐步转交给自动机去完成，人类自身主要从事知识生产、科技创造，从这
个意义上来说，未来社会叫做知识经济社会也是可以的。

二、自动化社会

　　为什么说自动化科技是这次劳动力大转移的唯一一组科学技术的群落集呢？
　　首先我们要知道社会是什么？
　　社会是人的组合。
　　人又是什么？
　　人等于能量变换加上信息变换，除此之外，别无它物。
　　我们说一个人具有活动能力，意味着他具有能量（机械能、热能和各种电磁能量等）
输出的功能。能量总是守恒的，人体的能量输出源自他吃进去的各种食物¾&frac3
4;生物能，从这个意义上来看，人也是一部“机器”--能量变换机。
　　但是，如果人类只有能量变换这一单一功能的话，哪么它和一台柴油机、发电机或电
动机等其它动力机就没有质的区别。人这所以称为人，因为他还有第二个功能¾&f
rac34;信息变换。他通过自身五官、遍布肌体的传感器，从外界感受、采集各种信息，送
入大脑，或存储起来，或加以识别，去伪存真，去粗取精，由表及里，形成自己的概念和
知识，产生新的信息，用表情、语言、文字和行为输出，因此人又是一部信息变换机。
　　用控制论的语言来说，人是一部双输入双输出的生物机。
　　社会是由人的群体所组成的，因此社会一切活动本质上是一组相互交错的复杂的机器
群。他们除了完成各种形式的能量变换外，还生产知识、科技和文化生活，并利用这些成
就再来改善自身的生活质量，尽管人类社会生活内容丰富而又繁杂：如激烈而又残酷的战
争，惊心动魄的政治斗争，温文尔雅的社交活动，富有节拍的生产过程，神奇莫测的科学
实验，富有魅力的文艺创作，扣人心弦的戏剧艺术，娓娓动听的音乐等等。表面看来，千
差万别、姿态万千。但从科学意义上来看，无一不是能量变换伴随着信息交换，无一不是
这两种变换的有机组合，为了完成某一特殊任务的系统。当我们详尽地了解了人类社会各
种活动具体的特殊规律之后，都可以用具有这两种变换功能的机器来完成，这时人类就全
面进入自动化社会。现今问世的各种各样的机器人，不断地参与到人类社会中来，就是很
好的例证。尽管它们现在干起活来，在某些方面，还不如人类自身那么灵巧、干练、利索
，但它们会像小孩学走路那样，慢慢地干练起来，成熟起来。
　　我们知道了人类社会一切活动都是能量变换伴随着信息变换，而且信息离开它的载体
－－能量变换，也就没有信息了，因此，只有信息是构不成一个社会的。

三 、人类社会发展的三个时代

　　时代是什么？
　　时代是人类在开发、利用能量变换和信息变换不同发展阶段的划分。用控制论观点看
社会，人类已走过了两个时代，现在开始步入第三个时代－－自动化时代。
　　人力时代在蒸汽机、发电机等动力机械发明之前，人类主要依靠自身的肌体来完成能
量变换和信息变换，我们称之为人力时代。在那漫长的岁月中，人和猿人相差无几，后来
懂得钻木取火，炼铜炼铁，改善生产工具，开始有了人类文明。但是人类自身转换的功率
和范围都极其有限，纵有九牛二虎之力，也不能昼夜不停地工作着，因此创造的财富有限
，最高文明只达到封建社会。
　　机械化时代当蒸汽机、发电机出现之后，既使用九牛二虎也不够形容一台电动机之巨
大威力了，几十吨、上百吨重的货物，只要按一个电钮的“力气”，就可以把它提到你所
要达到的地方，而且可以不间断地保持着“精力充沛”的状态工作着。现代化的电网，可
以瞬间输送几十万、几百万瓩的电能到数千公里之外，人类的“力气”不知被放大多少亿
倍！人类的力臂不知不觉被延长到几千公里之外！物质丰富了，农民被改造成为工人，进
入资本主义社会。
　　自动化时代。从蒸汽机到电力，能量变换的速度，从分子运动速度的数量级，被提高
到电子运动的数量级。仅靠人类自身进行信息变换的速度已经不够了，客观上迫切要求把
信息变换的速度也提高到同电子运动的数量级。后来，由于电磁波的发现，电子管、半导
体、集成电路、无线电和电子计算机先后问世，几乎同步解决了信息变换的速度问题，人
类便开始跨入一个崭新的时代¾¾自动化时代。在这个时代中，不仅能量变
换、而且信息变换都由机器来完成，我们已经看到凡是需要能量变换的地方都会有相应的
信息变换机与之相匹配，即在人类活动所见的空间，只要需要用“力”的地方，都会给它
配上一个小的脑袋－－单片机或微处理器之类的小脑袋。不仅工业生产自动化了，农业生
产、家务劳动、交通运输、人居环境，．．．凡是已知的规律，都可以用自动化技术来完
成。
　　根据否定之否定定律，我们也能看到自动化时代是人类历史的必然。的确，如果我们
把人力时代两种变换都由人类自身来完成，叫做“肯定”的话，那么机械时代，能量变换
由机器来完成，就是对人力时代那一种“肯定”过程的“否定”。现在人类开始进入自动
化时代，不管是能量变换，还是信息变换，只要是人类已知的规律，都可以用机器来完成
，这还是对机械化时代的“否定”之“否定”。由此可见，整个人类的发展史是沿着“否
定之否定”规律螺旋式前进的。在自动化时代中，人类将在探索未知规律中，完成自己历
史上最神圣的使命－－知识生产。生物学中，许多未经探索的规律，将是人类未来科学研
究的主要领域，在作者1987年出版《自动化与社会发展》一书时，提出花儿为什么有红的
、绿的、紫的，万紫千红，应有尽有。而棉花为什么却只能是白的？如果让它也象花朵那
样，绽放出多种颜色来，染料工业将产生彻底的变革！不到20年，已经有有色棉花出现了
，多么神奇！现在只是颜色尚不够鲜艳，但她一定会艳媚起来！空气、阳光、水，加上草
，经过“牛”这样的“生物机”的加工，就能生产出牛肉、牛奶和牛皮等等，我们能不能
不经“克隆”，就能制造出这些东西呢？多么神奇，令人向往。到那时，绝大部分能量变
换规律都被人类逐一地认识到，人类将不会有现在概念中的废物和垃圾，人类消耗掉的能源将仅仅?
翘?裟苤性丛床欢纤屠吹哪茉矗???τ谧罴哑胶庾刺?小?

四、推动人类进入共产主义社会

　　自动化科技正在改变着人类劳动方式和生活方式，以及社会形态。在自动化的工业生
产中，操作那些自动机的人，已经不是只具有初等文化的人了，而是各行各业的专家，农
业生产也不例外，据美国《华尔街日报》1984年11月13日题为“生活在这片土地上”的报
导说，“他们既是企业家，又是专家；他们既是商人，又是金融管理家；他们使用高级技
术设备，正在农业技术方面开辟新天地”。实际上，这仅仅是对从机械化时代的农民向自
动化时代的农民过度的一种描述。可见自动化科技正在把工人和农民同时改造成为知识分
子、专家。要达此目的，物质必须极大丰富。自动化技术正是提高人类劳动生产率最有力
的工具。以羊毛衫为例，在人力时代，一个人要花几天的时间才能织成一件，在机械化时
代，人们利用羊毛衫横机，一天可以织成几十件，到了自动化时代，用一台工控机，可以
控制几十台，甚至几百台羊毛衫横机，而且生产的羊毛衫，花色品种齐全，价廉物美。自
动化技术使社会物质极大丰富起来，只有此时，人类才能摆脱为了糊口不得不从事强迫劳
动，人类的个性、创造力被压抑的状态，只有到了自动化时代，才能获得解放，人类的聪
明才智才能得到最充分的发挥，知识才能成为创造社会财富最主要的战略资源，最主要的
生产资料。在机械化时代，生产资料主要是物质（能量变换的一种形态），无产阶级可以用武力把?
簧偈?苏加械纳??柿隙峁?矗?晌??兄疲蛔什?准兑部梢杂梦淞χ匦掳阉?峄厝ィ?
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餍械募际跞牍桑?抵噬暇褪侨死嗦跸蚬膊?饕宓某?危?孀湃牍傻恼加新手鸩教岣撸?死
嗌缁峋突嵊?咏?蠢疵篮玫墓膊?饕迳缁幔?馐抢?返谋厝弧?
　　我国目前虽然也有先进的科学技术，但从总体来看，仍处在人力时代，因此用自动化
技术发展农业生产成为当务之急，把农民改造成为知识分子是我们今后几代人终身为之奋
斗的不可推卸的责任，是所有真心信仰共产主义的人们最神圣的历史使命。

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自动化的未来
从填报志愿的那一天开始，自动化的内容与未来就是脑子里面难解的一个结。这几年关
于自动化系未来的争论就一直没有间断，无论是褒是贬，大都是从产业的兴衰，校系的
政策以及别人的议论中引申出的感觉，真正从学术和自身的角度进行分析的还很少，不
能不说是个遗憾。就本科教育而言，自动化的特点就是博。不少毕业生也恰恰把自己与
其它系的同学相比时出现的博而不精归咎于此，而或多或少忽略了自己在求知过程中钻
研精神的缺乏。我记得5年前我的电力电子实验老师说过，自动化系2字班之后就没有人
懂硬件了。也许是个笑话，但其实也是一种事实。驱动学习的精神信仰越来越表面化实
用化，在工具意识的背后并没有一种更为强烈的信念支持着人继续钻研，成为专家，很
多人仅仅把阈值设定在掌握技巧和成为熟练工种上，这不能不说是大学教育的一种悲哀
。就个人而言，回顾在清华将近8年的学习，我觉得各个系有着不同的“风格”，因而学
科设置乃至学生培养的方式都千差万别。自动化的诞生本身就是交叉学科独立发展的结
果，它的“博”源于内容的交叉以及背景的广泛，换言之，源于它的综合覆盖性；然而
另一方面，它的“独立”源于内容的共性，也就是自身逻辑上的体系性。和信息学院其
它系比起来，这种逻辑上的体系性和内在的一致性显然要难以把握得多。很多人觉得电
子系和计算机系比自动化系的课重，所以在自动化读书可以更轻松。我现在觉得，这是
很大的误解。自动化的培养方式不是分析性局部性的，就像高中教课要分门别类各不相
干，而是综合性系统性的，这种结构的设置和培养目标是与其它形式上类似的系迥然不
同的。它要求的“形散神不散”，需要在对很多独立讲解的课程进行统一的考虑中才可
能体会，需要花大力气联系统一的原理与特殊实例。而这就不同于学一门过一门懂一门
的传统教育方式，自动化系的课是网络的节点而不是孤点。其实每个点的承重未必大，
但整个网的承重却可能大许多，当然也可能更小。都说自动化学的是控制，玩的是系统
，恐怕就是这个道理。遗憾的是，正如一些学者对中国大学生的评价，“经过摧残人性
的高考，你侥幸得到了那张视为生命目标的录取通知书。一张半价的火车票把你带进了
大学校园。4年之后,你离开了这里,在这段最为青春的岁月里,你得到了什么?150个学分
,摩擦臀部的板凳,陈旧的教材,一个还算漂亮的女朋友,没完没了的自习,刚好可以去美国
的gre分数,计算机或者律师证书,当然还有一张证明你在这里生活过4年的学位证书,它帮
助你找到了一份工作.....这一切让人沮丧,但确实是一个事实。在90年代的中国,大学是
一个愚蠢自在地消磨时光的地方,或是一个背烂英语单词或者学会其他理论知识的地方,
它无法激起青年的热情”，现在我们似乎不习惯探讨“学术”问题，不习惯对于科学和
技术的痴迷与热情，甚至不习惯有“思考的冲动”，这不能不说是个悲哀。对于以“综
合”和“系统”为特征的自动化而言，还是一个灾难。
随着学术方向的调整优化、研究资金设备的扩充、大师级人物的加盟以及国家迫切需要
的出现，自动化的机会逐渐明朗（当然，这个还要和大家交流，仅仅是个人看法）。然
而，最重要的还是人，是人的激情和求知欲。自动化的未来在于人，在于真正有兴趣的
人。无论对于科学还是技术，强烈的兴趣都会促使人去探索本质，我很欣赏MIT的一句名
言：We are excellent engineers because we are scients.

关于A4的设想：
一个既定的事实是，自动化系有对于学术抱着浓厚兴趣并愿意奉献精力和热情的人，但
是被分割开来，不得不自己克服没有学术积累，缺乏学术争论，缺乏具体的指导和分析
的困难。我们的想法就是“联合起来，形成系统”，搞个民间的学术研究联盟，自己创
造环境。这个东东就是“Autonomous Academic Alliance of Automation”，简写就是
A4。具体的目标群体就是愿意投入研究同时愿意以集体的力量共同前进的同学，具体的
活动就是建立研究平台和组织各式各样的学术交流与辩论，期望能出现可以参加国际竞
赛的成果，我想这并不是一个遥远的梦想。虽然已经有了一些大致的想法，但仍然有很
多未定的东西，希望和志同道合的同学一起探讨商定。如果你感兴趣，那么就请来参加
我们的茶会。

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新一代自控系统解决方案
随着工业的各个领域陆续向大型化方向的发展，对自动化控制的要求越来越高
，而各种自控系统也因此得到了快速发展。我们熟知的DCS系统和PLC系统每年都在大量
地装备于各种自动化系统工程中。由于用户对电控、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。
　　PC-based Control，顾名思义，就是基于普通PC机加上一些必要的I/O硬件设备
组成的控制系统。
　　由美国Think & Do软件公司推出的Think & Do工控软件是PC-based Control领
域中最具代表性的产品，该软件集逻辑控制，运动控制，PID控制，HMI人机接口，数据
库于一身，以优异的性能，极低的价格冲进市场，在短短的几年时间里，在美国和亚太
地区迅速发展起来。那么以Think & Do为代表的PC-based Control解决方案都有哪些特
点呢？
　　一. 开放的I/O子系统
　　在上述几种控制方案中，用户对于I/O硬件的要求相差无几，均要求I/O硬件具
有易连接性，高可靠性，可维护性，便于通讯以及较高的性价比等。因此，控制系统的
特点和组成结构主要由核心控制部件及软件决定。
　　在传统的控制方案中，对于规模比较大，同时可靠性要求又非常高的控制系统
，我们通常选用DCS。它的优异的特性，卓越的控制能力，尤其是对于过程量的控制能力
是人所共知的。但DCS系统造价昂贵，系统相对封闭又限制了它的普及应用。尤其是现代
工控系统对于I/O的开放性的需求；对于现场总线技术的广泛应用；对于越来越迫切的信
息通讯的需求等，都对DCS系统的发展提出了更新的要求。
　　对于PLC控制系统，因为不同厂家的产品有不同的特点，因此，选定一种厂家和
型号PLC后，整个控制系统就有了一定的限定性，无论是CPU，I/O还是编程软件都限定在
了一定的范围内。这就给用户的应用带来了局限性。
　　而以Think & Do软件为核心组成的控制系统则具有很大的硬件灵活性，它具有
开放的I/O系统，支持多家的I/O设备，可以博采众长，组成最适合用户的自控系统。用
户可以在同一个系统中同时使用多种品牌的I/O子系统。
　　它所支持的I/O系统和现场总线网络见附录。这个I/O驱动程序库还在不断地添
加新的成员，以适应更广泛的需求。
　　二. 具有处理大量数据运算的能力
　　在常规的PLC控制方案中，主要是以顺序控制为主，以过程控制为辅，尤其是一
些小型的PLC，在进行较多的过程量控制（比如PID控制）时就会感到有些吃力，对于运
动控制的能力也较弱，而对于规模较小的控制系统选用较大型的PLC以满足上述的控制需
求又很不经济，因此，有些控制场合并不适合采用PLC方案。
　　而DCS系统虽然具有很强的数据运算能力和过程控制能力，但其较高的造价使一
些用户望而却步。
　　Think & Do软件组成的PC-based Control系统具有处理大量数据运算的能力，
可以同时支持64路PID调节控制，具有非常快的扫描速度。无论是对于大型系统的控制还
是一些规模不大，但控制较复杂，要求控制内容又比较多的系统，Think & Do软件都能
发挥出非凡的控制能力。
　　三. 具有集成的HMI和唯一的数据库
　　在常规的PLC控制方案中，上位机工作站中要安装专门的监控软件，这不但增加
了用户的经济负担，而且其中的数据库要与PLC中的寄存器相关联，无论那一方的参数修
改都会影响到这种关联，因此给系统的开发，整体调试，日常维护带来了很多不便。
　　Think & Do软件组成的PC-based Control系统中集成了一个功能强大的HMI 人
机接口，其HMI编辑平台与常规的HMI接口软件具有相似的特性，用其开发操作员界面可
与流程图同步进行，它还具有3千多个图形符号供用户或系统开发人员随意调用。操作员
界面能够提供动态的图形化流程显示，操作控制，参数记录，故障报警，系统诊断等功
能。而且，只有一个唯一的数据库——标记名库，无论是HMI的界面，还是逻辑控制的流
程图都使用这个唯一的数据库。标记名库中的标记名可以使用30个任意字符（甚至是全
部汉字）。标记名可以通过映射工具直接映射到所配置的I/O上去，更换不同类型的I/O
只需更改映射而无须修改程序，这为应用程序的再利用提供了很大的方便。
　　四. 简单易学的逻辑控制编程方式——流程图
　　在常规的PLC控制方案中，控制逻辑的编写普遍采用梯形图的方式，尽管IEC-61
131的标准中也规定了一些其它的编程语言，例如，指令表，结构化文本，功能块图等等
，但对于不同厂家的PLC，毕竟有不同的编程规范和适用范围。一个厂家的PLC所使用的
逻辑控制程序要直接用到另一个厂家的PLC上去几乎是不可能的。
　　Think & Do软件所使用的逻辑控制编程方式选择的是流程图。这是面向工艺人
员的编程方式，只要了解了工艺就可以编写控制逻辑，像画工艺流程图一样。在逻辑控
制流程图中还集成了许多控制功能块，如运动控制，PID回路控制，串行通讯，支持子流
程等。这样开发出的整体控制程序与I/O的连接只有I/O映射这一个环节，改变映射就可
以将这个程序完整地移植到另一个控制过程相同或相似的系统中，这样，为开发控制系
统的工程技术人员提供了极大的方便，大大地节省了系统程序开发的时间和经费。
　　Think & Do软件的设计宗旨体现的是“学起来容易，用起来有趣”，这不但体
现在软件的开发过程，而且体现在应用过程中。由于采用流程图的编程方式，其控制逻
辑具有非常好的可读性，利用流程图编辑平台的注释功能块还可以为流程的每一步加上
注释，使一个对工艺完全陌生的人轻易地就能读懂程序。这个特点为系统的维护带来了
极大的方便，为系统的开发人员解除了后顾之忧，也为用户的日常维护节省了开支。
　　五. 更经济地解决管理与控制之间的连接
　　在常规的PLC控制方案中，管理层计算机要从控制层取得数据可以借助于上位机
工作站，也可以利用PLC系统中的专用通讯模块形成PLC与管理层计算机的连接，但哪种
方式都要有较大的投入。Think & Do软件所包含的OPC、DDE、OLE、COM/DCOM等通用通讯
工具可以使管理层计算机与控制计算机形成非常紧密的连接，可以使管理层计算机中的
通用数据库（例如EXCEL或Access） 直接调用控制计算机中的有关数据，很经济地解决
了管-控之间的连接。
　　六. 支持“热备”功能
　　对于可靠性要求较高的场合，无论是DCS还是PLC系统都可以采用“热备”的方
式来避免控制系统的中断。Think & Do组成的系统也同样具有这种能力，而且，只需要
增加一台装有Think & Do软件的计算机及相关的通讯电缆即可（目前支持Ethernet和Pro
fibus）。这样，可使“热备”系统的造价进一步降低。
　　七. 嵌入型的PC控制器
　　随着计算机操作系统的快速发展，一种嵌入型的操作系统Windows CE问世了，
利用这种操作系统，Think & Do与硬件厂商配合推出了一种新型的PC-based Control产
品——WinPLC，它是安装在I/O基板上的小型PC机，其中固化了Windows CE操作系统和Th
ink & Do软件的Runtime环境。它可以运行由普通PC机开发的Think & Do应用程序，实现
对同一基板上的I/O模块的控制。编程时，由一台装有Think & Do软件的计算机（开发PC
）将所编应用程序通过以太网电缆连接到WinPLC上，将应用程序下装到WinPLC中。
　　WinPLC系统可以脱离开开发PC独立运行，适合于不需要监控画面而且规模较小
的控制系统。当系统需要监控画面时，也可以将一台装有Think & Do软件的计算机通过
以太网电缆连接，通过TagLink驱动实现两台PC的数据共享，从而使该计算机成为上位机
操作站。天津有一家生产制氢设备的厂家在他们生产的制氢设备中就使用了两套WinPLC
和一套Think & Do工作站以实现对制氢设备的监控。
　　八. 典型控制系统举例
　　以天津某个食品行业的反映釜控制为例，该控制系统要求按照工艺规范控制几
个反映釜的温度曲线以及若干辅助设备的动作，共有500多个开关量点和100多路模拟量
，要有HMI人机接口操作员界面，两台工作站。
　　使用一种较小型的DSC系统，其造价约需55万人民币；
　　使用普通PLC配以市面较流行的监控软件，系统造价约需50万人民币；
　　使用Think & Do软件为核心，配用AutomationDirect 以太网I/O DL405 系列组
成的控制系统，且具备控制器热备功能，其造价只需35万人民币左右。
　　该系统完全可以满足用户要求，其成本比用常规控制方案节省30%以上。
　　对于大中型控制系统的应用，在新加坡，一个由Think & Do为核心配合Honeywe
ll的SDS硬件建立的立体仓库的控制系统，其控制点数达3200点。
　　在美国，由Think & Do组成的最大系统是铁路方面的应用，控制点数超过9000
点。
　　在我国的贵阳邮电通讯机械厂最新开发研制的邮政分拣机也使用了Think & Do
软件配合Honeywell的SDS硬件组成了它的控制系统。
　　Think & Do软件所组成的系统也很适合于一些规模不大，但控制较复杂，要求
又比较多的场合，比如在新加坡，有一类控制系统只有22个控制点，但需要几路PID控制
，又需要几路运动控制，还有大量数学运算，还有HMI……等等，用户对控制系统选择的
最终结果——Think & Do最佳。
　　综上所述，任何一个需要控制的应用场合，都可以找到一个最适合它的控制系
统；同时，任何一种控制系统都有它的适用范围。在控制领域，DCS，PLC与PC-based
Control 都在不断地发展和完善，它们的功能与特点互相补充又逐渐融合，我们的用户
总会找到一种最适合自己的控制方案。随着PC机技术的进一步发展，性能价格比的进一
步提高，网络通讯技术的进一步完善，相信PC-based Control解决方案会迅速地发展起
来。

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该文章是关于自动化类的简单的或者指导性文章，希望大家能够喜欢。
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