隨著國家在工業(yè)化發(fā)展進程上的不斷深入,工業(yè)控制系統(tǒng)作為一種過程控制系統(tǒng),被越來越廣泛地應(yīng)用于各行各業(yè)之中。由于工業(yè)控制系統(tǒng)通過各類執(zhí)行機構(gòu)能夠?qū)ξ锢硎澜绠a(chǎn)生直接影響,其錯誤的運行將可能導(dǎo)致嚴重的安全事故,繼而造成較大的經(jīng)濟損失、人員傷亡乃至重大的環(huán)境災(zāi)難。因此,在正式投入運行之前,其功能正確性、安全性及可靠性必須得到嚴格的保障。在當(dāng)前的工業(yè)控制系統(tǒng)功能正確性保障工作中,主要采用的還是在設(shè)計階段進行仿真以及在實現(xiàn)后進行測試的方法,但仿真與測試方法難以對系統(tǒng)行為進行深入而全面的考察,尤其對于具備復(fù)雜行為的系統(tǒng),很難提供完備而嚴格的保障。因此,部分學(xué)者嘗試引入形式化驗證技術(shù)。但由于形式化驗證技術(shù)具有較高的使用門檻,其實際應(yīng)用并不廣泛。且由于目前形式化驗證技術(shù)存在一定的不足,大多數(shù)的現(xiàn)有工作都只關(guān)注了單個功能模塊或程序的驗證,而無法對多個任務(wù)協(xié)同的工業(yè)控制系統(tǒng)整體進行驗證。而且,伴隨著控制器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,工業(yè)控制系統(tǒng)逐步從簡單的單控制器控制系統(tǒng)發(fā)展為多控制器的分布式工業(yè)控制系統(tǒng)、現(xiàn)場總線工業(yè)控制系統(tǒng)乃至基于工業(yè)以太網(wǎng)的協(xié)作式工業(yè)控制系統(tǒng),其復(fù)雜性日益提升,其功能正確性保障工作將面臨更大... 

【文章來源】：華東師范大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：171 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

單PLC控制系統(tǒng)示意圖

第一章緒論華東師范大學(xué)博士學(xué)位論文圖1.2:分布式控制系統(tǒng)示意圖分布式控制系統(tǒng)相比單控制器控制系統(tǒng)而言，具有更強的穩(wěn)定性，部分的控制器發(fā)生了故障，也只會導(dǎo)致工廠的部分區(qū)域停止作業(yè)，而不會造成整個工廠的生產(chǎn)發(fā)生中斷。當(dāng)然，部分區(qū)域的作業(yè)中斷也有可能對整個系統(tǒng)造成嚴重影響，這就需要通過一定的故障隔離設(shè)計或互鎖機制來進行預(yù)防，以阻止故障危害的傳播，從而確保生產(chǎn)過程的整體安全。但由于其規(guī)模大、復(fù)雜性高，在實際應(yīng)用中，通常會采用模塊化、區(qū)域化、層次化的方式進行設(shè)計、部署與管理維護。現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FieldbusControlSystem，F(xiàn)CS）實際上也是一種DCS，與傳統(tǒng)DCS所采用的點對點直接接線方式不同，F(xiàn)CS使用了總線技術(shù)來實現(xiàn)控制器與設(shè)備，控制器與控制器的連接，如圖1.3所示。在傳統(tǒng)的DCS中，由于設(shè)備功能相對比較簡單，所以都采用了直接通過線纜連到PLC的I/O端口的點對點連接方式。而隨著總線技術(shù)以及智能化設(shè)備技術(shù)的發(fā)展，很多設(shè)備本身就具備了一些簡單的控制能力，因而控制的模式也在發(fā)生改變。隨著控制能力的下沉，控制器與控制器、控制器與設(shè)備、設(shè)備與設(shè)備之間的交互也變得越來越豐富，為滿足這些通信交互需求，繼續(xù)采用傳統(tǒng)的點對點直接線纜連接方式會造成控制現(xiàn)場線纜嚴重冗余，從而會給系統(tǒng)的部署實工造成極大的困難，并會嚴重損害系統(tǒng)的可靠性及故障快速診斷能力。而且，許多廠商的設(shè)備之間因為接口形式不同而無法替換使用，這就導(dǎo)致了一定程度的設(shè)備配套3

華東師范大學(xué)博士學(xué)位論文第一章緒論圖1.3:現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)示意圖困難。因而，采用總線通信技術(shù)的FCS逐漸地成為了較主流的控制系統(tǒng)形式。相比與傳統(tǒng)的DCS，F(xiàn)CS主要有以下優(yōu)點：通用的通信協(xié)議與接口形式使得各廠商設(shè)備可以兼容，系統(tǒng)集成成本低；通信信號全數(shù)字化，數(shù)據(jù)傳輸效率高、抗干擾能力強，支持更復(fù)雜的控制信息傳輸；通信互聯(lián)、雙向、開放，控制器與控制器、控制器與設(shè)備、設(shè)備與設(shè)備都能直接通信，從而可以發(fā)揮極大的協(xié)同自治優(yōu)勢。盡管現(xiàn)場總線的出現(xiàn)極大簡化了工業(yè)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，使得其設(shè)計、安裝、維護變得更加簡單，為工業(yè)自動化發(fā)展帶來了一場深層次的革命，但現(xiàn)場總線技術(shù)至今還未形成一個統(tǒng)一的標(biāo)準，各家廠商的設(shè)備、控制器之間的開放性和互操作性始終難以得到統(tǒng)一。近年來，以太網(wǎng)技術(shù)開始進入工業(yè)控制領(lǐng)域，發(fā)展形成4

【參考文獻】：
期刊論文
[1]新中國工業(yè)體系的創(chuàng)立、發(fā)展及其歷史貢獻[J]. 楊琰.  毛澤東鄧小平理論研究. 2019(08)
[2]陳云與我國獨立、完整工業(yè)體系基礎(chǔ)的建立[J]. 朱佳木.  當(dāng)代中國史研究. 2019(04)
[3]新中國70年工業(yè)發(fā)展脈絡(luò)、歷史貢獻及其經(jīng)驗啟示[J]. 李金華.  改革. 2019(04)
[4]基于符號約束的PLC程序正確性驗證[J]. 張曄,陸余良.  計算機科學(xué). 2017(S2)
[5]完整的工業(yè)體系對民族品牌對外輸出推動力[J]. 陳希.  藝術(shù)科技. 2015(12)
[6]由“震網(wǎng)”病毒事件淺議核電站信息安全現(xiàn)狀及監(jiān)管[J]. 胡江,孫國臣,張加軍,侯秦脈.  核科學(xué)與工程. 2015(01)
[7]SUPCON JX-300XP DCS集散控制系統(tǒng)在稀、濃硝酸裝置中的應(yīng)用[J]. 于東霞.  內(nèi)江科技. 2013(03)
[8]工業(yè)自動化控制系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢[J]. 曾禮德.  中國石油和化工標(biāo)準與質(zhì)量. 2012(08)
[9]近年重大工業(yè)控制系統(tǒng)安全事件一覽[J].   中國信息安全. 2012(03)
[10]可編程邏輯控制器（PLC）在污水處理廠中的應(yīng)用[J]. 朱明瑞,沈偉.  凈水技術(shù). 2010(05)

碩士論文
[1]符合工控IEC 61131-3國際標(biāo)準的結(jié)構(gòu)化文本程序的驗證方法研究[D]. 卜祥興.華東師范大學(xué) 2018
[2]面向工業(yè)控制器編程語言的中間語言研究[D]. 龐海萍.華東師范大學(xué) 2018
[3]PLC系統(tǒng)及其FBD編程語言的形式化建模與實時性驗證[D]. 李建龍.華僑大學(xué) 2015
[4]PLC程序的Petri網(wǎng)建模與分析方法研究[D]. 陳雪琨.華僑大學(xué) 2013



本文編號：3390912