时间：2023-10-12 09:32:33
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传统的工业控制系统已经满足不了现代工业发展的功能需求，由于DCS以及PLC设备的成本比较高，数据传输的实时性比较差，所以蓝牙技术成了系统开发的首要选择。本文首先对蓝牙技术进行了简要概述，在其基础上论述了该项技术在嵌入式工业控制系统中硬件设计的应用。实践证明，该项技术的应用不仅降低了系统开发成本，而且在一定程度上降低了系统设计难度。
【关键词】
目前，大部分企业在发展中面临一个重大困难就是在工业现场采集数据并对其进行实时处理，为了解决这一问题，数字仪表使用的相对要多一些，但是该设备生产的厂家比较多，很多机型扩展能力不是很强，并且兼容性也不是很好[1]。蓝牙内部的结构采用的是分散式网络结构，并且运用了短包技术以及快跳频技术，符合当前工业控制系统开发要求，本文主要对其应用展开论述。
1蓝牙技术概述
蓝牙实际上就是一种无线电技术，主要用来实现一些距离较小的设备之间的实时通信。其中设备指的是笔记本电脑、PDA、智能电话、无线耳机以及一些相关设备[2]。通过使用蓝牙技术可以使得移动通信终端设备与设备之间的通信不再那么繁琐，其内部的结构采用的是分散式网络结构，不仅能够实现一点对多点实时通信，而且还能够实现一点对多点的实时通信，其工作频段为2.4GHz，对应的数据传输速率为1Mbps[3]。目前，蓝牙技术在通信领域发展当中起到了不可或缺的作用。
2蓝牙通信技术在嵌入式工业控制系统中硬件设计的应用
2.1系统硬件总体设计
本系统的硬件设计选用的核心控制器为ARM9，并且将S3C2440处理器作为CPU，该处理器不仅功耗低，而且性能较高，符合系统功能需求，其运行频率在400MHz左右，最高频率为533MHz。ARM9核心处理器集成的功能比较多，主要包括：NandFlash以及NORFlash两种存储系统，前者占内存大小为256M，使用的不是地址线，而是数据总线，对应的参数为8-bit，通过专用接口与CPU相连，从而起到一定的存储作用；后者自身的大小是2Mbyte，该存储系统想要与CPU相连，不仅需要使用16条数据总线，同时还需要使用22条地址总线。在ARM9的底板中含有的资源不只一种，主要包括：触摸屏与LCD显示屏，该资源有助于用户实现人机交互平台的构建；这种底板除了普通的标准接口以外，还有SPI系统总线接口以及GPIO系统总线接口等。由于ARM9控制器自身的资源比较丰富，并且具有较强的扩展性，所以有助于系统的硬件平台开发，使得该平台的开发逐渐转变为高效化、便捷化。接下来本文将对蓝牙数据实时通信进行相应设计。
2.2蓝牙数据实时通信设计
传统的工业数据传输系统采用的都是有线通信方式，例如RS232通信或者RS485通信。如果选用这些方式来进行数据的传输不仅需要消耗大量的电缆，增加了成本，而且操作起来也不具有灵活性，不仅如此，也加大了后期维护工作量。目前，无线通信技术发展较快，其中一种新型技术不仅成本低，而且具有较高的传输速率，可以在干扰比较严重的环境中正常运行，除此之外，还具有组网灵活的特性，该项技术就是蓝牙技术。虽然传输距离不是很远，在实际应用当中受到了一定限制，经过添加射频前端功放以后，其传输距离有所增加，在100米范围内传输效果都非常好，所以可以利用这种技术来实现工业数据传输，使其取代传统的有线传输方式。本文在建立蓝牙数据传输系统时，选取ARM9作为核心控制器，另外该系统的主要组成部分还包括蓝牙通信链路以及智能节点。为了实现无线数据传输，不仅要在ARM核心控制器中安装蓝牙模块，而且在8051单片机中也要安装蓝牙模块，需要传输的数据通过单片机节点进行A/D转换处理以后，经过蓝牙无线链路最终达到ARM主控制器完成相应处理。其中嵌入式蓝牙模块选用的是DFBM-CS120，其传输速率最高为721kb/s，可以支持7种工作模式，不仅可以输出射频信号，而且还具有全双工UART接口，该接口主要包括CTS、RTS、RXD以及TXD，其接收器与发射器具有相同的功能，均可实现数据的并转串功能或者串转并功能，从主机的角度对其进行分析，可以将UART看作是一个8位的输入端口与输出端口，主要用来实现主机的读写操作。由于该端口采用的是TTL电平，所以不需要借助其他器件来调整电压，只需将蓝牙模块直接与相应端口进行连接即可，不仅降低了系统开发成本，而且还降低了设计的难度，通过UART发送AT命令给蓝牙模块完成实时监控，同时利用天线射频信号来完成数据的传输。
3总结
在通信技术快速发展的时代背景下，蓝牙通信技术逐渐融入到人们的日常生活当中。为了提高嵌入式控制系统的通信效果，本文将蓝牙通信技术应用到了该控制系统的开发中，在对系统总体硬件设计的基础上，主要对蓝牙数据实时通信部分进行了详细设计。实践证明，该项技术的应用不仅降低了系统开发成本，而且在一定程度上降低了系统设计难度。
作者：王海珍 单位：内蒙古民族大学
参考文献
[1]陈曦,徐鹏,许晓蕾.基于蓝牙通信技术的嵌入式工业控制系统的开发[J].仪表技术与传感器,2015(1):74-76.
关键词：信息技术；控制系统；数据处理；智能分析
引言
新一代信息技术与工业企业深度融合，正在引发影响深远的产业变革，形成新的生产方式、产业形态、商业模式和经济增长点。数据为工业企业转型升级开辟了新途径。处于数据化的时代，企业获取、管理和利用到的数据量越来越大、种类越来越多，若能对数据进行科学的采集、组织、分析与利用，为产品全生命周期和企业生产经营各环节提供有价值的决策参考，就能提高生产率、利润率和企业综合发展水平。数据处理平台为数据的价值挖掘提供了基础能力，机器学习算法为数据的价值挖掘提供了有效手段。随着生产信息化应用的逐步深入，如何将生产过程数据整合并进行分析挖掘，从海量数据中获取更大的价值、向数据要生产力成正逐步成为企业思考和解决的问题。
1现状分析
兖矿集团国宏化工公司年产50万t甲醇，工业自动化生产能力较强，生产过程基本实现全流程DCS/PLC自动化控制，技术和工艺水平处于国内前列，产品质量稳定，生产效率较高,目前整个厂区锅炉、合成/净化/气化、空分装置均使用DCS系统进行远程控制，水处理和煤储运系统使用PLC控制系统。主要工艺环节都建设了信息系统，生产过程中的关键设备实时状态、控制开关操作能在调度系统中即时展示，数据通过IOServer应用和现场设备进行通讯，采集现场数据并存储到调度服务器中合并存储，服务器存储数据库是SQLserver，无法应对更大量数据存储，且厂区内只有当天数据被存储，其他历史数据通过公共机远程传输到远程服务器中长期存储。
2存在问题
装置运行的稳定性不高。由于化工生产工艺繁杂，从上游的水煤浆制备到气化反应制合成气，再到煤气的变换、低洗、甲醇合成，中间很多工艺虽然实现了小回路自动化控制，但装置级的大回路难以实现自动控制，对于关键的参数设置和调节仍然主要依靠人的经验，特别是当装置来料发生波动的时候，人操作也难比保持装置的稳定性，装置的波动往往造成能耗物耗的增加，甚至影响装置的正常运行。现场存在危险因素。化工企业还有部分工序需要人员亲自现场巡检，由于化工工艺原因，不可避免的产生存在CO、CO2等有毒有害气体，特别是事故状态下可能导致泄露。化工企业高温高压管道、储罐较多，会对巡检和紧急处置人员带来较大的安全隐患。节能增效空间较大。化工企业是高能耗的工艺,主要的原料是煤和水，提升装置的运行效率，提高产能、降低生产水蒸气的单位煤耗、单位产品的蒸汽消耗，则对企业效益产生较大影响，据测算，甲醇生产综合煤耗每降低0.1%，每年可节约成本1000万元。
3设计方案
针对企业工艺较为复杂、安全生产数据量大的实际情况，通过开发应用先进的数据处理工厂对企业系统数据、工厂设备数据、传感器数据、人员管理数据等多方工业企业数据进行汇集，借助算法工厂的语音交互、图像/视频识别、机器学习和人工智能算法，激活海量数据价值，用人工智能技术解决化工生产管理中的难点问题（如图1所示），从而实现节能降耗，为企业智能化升级提供技术支撑。按照大数据“存通用”的方法论，在数据接入到大数据平台后，首先对原始数据进行存储。在原始数据与最终结果之间，需要通过ETL（ExtractTransforma-tionLoad）等手段进行清洗、转换、脱敏、整理，主要包括：预处理接待，去除或补全有缺失值的数据、去除或修改格式和内容错误的、逻辑错误的、不需要的数据，尽量达到数据的完整性，唯一性，合法性和一致性。提供数据开发平台，便于更好的进行ETL、数据建模、数据管理与数据运维的工作。机器学习平台，更好的进行在算法建模过程的可视化的拖拉拽的开发者服务。数据分析平台，更好的基于大数据的分析工作。
4技术路线
数据处理工厂从逻辑上分为数据采集层、平台层、算法模型层以及应用运行层（如图2所示）。数据层：数据采集接入层负责将数据从DCS/PLC各级相应系统中将数据实时、离线采集到大数据处理平台。数据采集层工具和套件要支持从数据库、文件、数据流等多种类型数据源中采集数据，支持各种类型传输协议。工具平台层：提供数据采集、存储、计算、机器学习、可视化等一整套工具和平台。大数据平台支持海量数据存储，根据数据类型和应用场景将数据存储到平台相应的资源中，如：结构化数据、非结构化数据使用不同的存储策略。同时，平台支持实时计算、离线计算、流计算等多种计算框架。针对实时性要求高的场景，如：锅炉燃烧工艺参数推荐、精馏塔工艺优化等业务场景，采用流计算架构进行处理，整个计算过程可在秒级完成。实时计算支持上层快速BI分析。算法模型层：工业大脑包含算法工厂功能，可以基于机器学习平台进行算法建模，并进行算法管理、运行调试，并能到本地运行。应用运行层：提供一个本地化运行环境，让能耗优化模型稳定运行，实时推荐优化参数，供操作人员进行控制操作。同时提供数据可视化模块，实时展示生产运行状态和生产管理效益数据。
5技术效果
5.1有效消除数据孤岛
由于企业不同DCS/PLC生产系统中布置的多个生产控制系统，数据都分布在各自独立系统中，数据导出较为繁琐，数据标准不统一，形成多个数据孤岛，对数据应用造成非常大的困难。数据处理工厂实现了不同工业场景下多种主流协议的接入、多源异构数据（如文本文件、日志文件、消息流、数据库、工业OPC协议数据等）的实时接入和处理，从而保障了复杂的工业生产环境下多种设备所产生的复杂数据的采集与集中打通的需求。对全链路的工业体系数据进行组织管理，打通企业信息化与制造设备、生产物料、人力资源等各种资源之间的数据关联，构建人机料法环统一数据模型,形成新工业数据仓体系，完成工业数据的资产化，并结合阿里云针对不同工业场景下的算法模型，以数据+算法的技术实现产业价值的提升。提供成熟的工业元数据管理设计服务、完善的数据安全保护方案、灵活的工业大数据标签体系。
5.2全面提供支撑平台
数据处理工厂提供了人工智能计算平台、数据挖掘建模平台、算法管理工厂等核心功能，降低了人工智能应用开放和管理成本，给本项目智能化应用提供了技术支撑。作为一个基础工作平台，工业大脑为企业信息化员工和其他信息化服务厂商提供了一个技术创新的环境，支持后续开发更多智能化应用，为企业持续创新提供了技术保障。
5.3逐步实现智能化应用
从海量生产数据的集成、打通到数据知识图谱的构建，将企业的生产数据资产化，在此基础上，运用工业数据智能服务套件针对企业业务进行提升，如：产品质量提升/良品率提升、生产设备的预测性维护、生产设备故障监测、供应链智能管理、生产能耗优化、企业废料监测与处理、智能图像质检，通过智能化应用逐步实现企业全面智能化升级。
1.1信息处理技术在电力系统中的应用电力系统的信息是庞杂的，通过现代计算机通信处理技术，将电力系统的数据信息采集，并转换为数字信号传输，成为智能电网发展的重要基础。信息测量技术对电网的数据进行实时监测，包括电网能源的阻塞情况、各区域用电情况、用户用电数据等，这些数据传输到网络监控中心，相关部门则会作出相应的调整和控制，从而提高了工作效率。不仅如此，在输配电过程中，通过信息控制系统，还能实现对电力系统关键数据的控制，系统会根据所发出的信号，及时地调整电网运行状况，并迅速地对故障进行诊断，作出准确的决策。
1.2光纤通信技术在电力系统中的应用现代化通信技术通过光缆架构起高效运转的世界，电力工业中的光缆主要光纤复合架空地线和全介质自承式架型空光缆，这些光缆的成本造价要比传统的光缆高，但是从电力工业的长远发展来看，不仅提升了电力工业杆路资源的利用率，同时也降低了通信能源的损耗。另外，同步数字系列（SDH）设备在电力系统的运用也越来越受青睐，因为SDH较原来的准同步数字系列（PDH）有了更大的进步，在提供网络同步方面提供了更大的便利，同时也增强了电力通信系统的可靠性。目前，光纤通信技术在促进电力系统稳定协调方面具有重要作用，根据光纤通信的特性及电力系统发展的需求，光纤通信技术在电力系统的应用还有待更大力度的开发。
2信息通信技术在电力工业的发展趋势
2.1信息通信技术与电力工业的关系趋势现代化电力工业的发展，使信息通信技术与电力工业的关系日益加深，信息通信技术已经成为电力工业建设重要的组成部分。信息通信技术不仅有力地支撑了电力工业安全稳定生产输送、电网调度等基础内容，同时还为电力工业迎接市场挑战提供了充分的条件。不断拓展的通信技术在电力工业中的应用还需要更广泛更深入的开发，将无线通信、光纤等通信技术的优势充分地发挥到电力工业的发展中，提升通信技术在对电力工业的数据传输、自动化调整、实时监控、有效控制上，为实现跨大区联网、扩大电力工业规模提供科学有效的技术保障。未来信息通信技术将成为电力工业发展的基础，电力工业将是信息通信技术发展的重要平台，二者相互促进，为社会建设进步作出更积极的贡献。
2.2信息通信技术在电力工业应用趋势智能电网建设需要更具效率的信息化数据采集、传输及处理，作为电力工业发展的主要方向，智能电网的发展必须依靠信息通信技术。信息处理技术能够更好地掌控电力系统，当电力系统出现故障或异常时，会及时地反馈并做出适当的处理，从而保持电力系统顺利运行。信息通信技术将会与电力系统产生更多领域的融合，如网络通讯、数字信息技术将会促进更多电力系统的相互联系，使信息资源得到更广泛的利用，减少资源的浪费。现代化电力系统建设要在市场化的经济环境中获得更多主动，就必须充分利用信息通信技术来实现电网的调度与控制，建立完善的智能化电网体系，使电力系统能够覆盖更广泛的范围。
3结语
【关键词】工业网络通信技术；二硝基氯化苯；监控平台
1 工业网络概述
西门子工业网络包含PPI通信、PtP通信、MPI通信、PROFIBUS通信、PROFINET通信、ASI通信协议和自由通信协议。
1.1 PPI（PointtoPointInterface）通信
PPI是西门子S7-200PLC专门的协议， 可以用在S7-200PLC的CPU、上位机和文本显示器之间的通信；S7-200PLC通过自己的RS485串口（PPI口）即可实现PPI通信，不需要扩展模块。
1.2 PtP（PointtoPoint）通信
PtP（PointtoPoint）通信又称为点对点通信，也就是说只能有两个站进行通信。一般用于S7-300/400PLC系统与其他串行通信设备（打印机、扫描仪、仪表、Modbus主从站、变频器等）的数据交换。
1.3 MPI（Multi―PointInterface）通信
MPI（Multi―PointInterface）是指多点串行通信协议。是一种适用于少数站点间通信的网络，多用于连接上位机和少量PLC之间近距离通信。MPI可以实现西门子S7-200/300/400PLC、现场设备和上位机之间的串行通信。
1.4 PROFIBUS 通信
PROFIBUS（Process Field Bus）即过程现场总线，是一种国际化、开放式、不依赖于设备生产商的现场总线标准。PROFIBUS传送速度可在 9.6kbaud～12Mbaud范围内选择且当总线系统启动时，所有连接到总线上的装置应该被设成相同的速度。PROFIBUS 分为PROFIBUS-DP、PROFIBUS-FMS 和PROFIBUS-PA三类，分别对应于分布式设备、现场总线报文和过程控制自动化。
1.5 PROFINET 通信
PROFINET通信就是西门子的工业以太网通信协议，也是IEC61158国际标准中的现场总线标准之一。
1.6 ASI通信
ASI（ActuatorSensorInterface）是指传感器执行器总线，它是一种用在控制器（主站）和传感器/执行器（从站）之间双向交换信息的总线网络，它用于现场总线（Fieldbus）下面底层的监控网络系统。
1.7 自由通信协议
顾名思义，没有什么标准的自由口协议。用户可以自己规定协议。自由通信协议可以实现S7-200 PLC 通过PPI口与任何通信协议公开的其它设备、控制器进行通信。
2 硝化生产现状
本文的硝化生产指二硝基氯化苯的生产。二硝基氯化苯（DNCB）是医药、农药、染料及糖精的重要中间体，随着国内医药、农药、染料行业的迅速发展，该系列产品的用途在不断拓宽，需求量不断增加，目前该产品在市场上供不应求。目前，我国的二硝基氯化苯在生产方式上以手动操作为主。落后的生产工艺严重影响了生产效率，并造成原料和能源的浪费和环境的严重污染。为了解决此问题，同时也为了节省生产成本，提高产品质量，降低工人的劳动强度，生产企业要求二硝基氯化苯生产系统尤其是硝化过程能够最大程度实现自动化生产控制和安全生产，并且能实现网络远程监控，提高生产管理效率。
以组态监控软件作为监控主平台，利用工业网络技术中较成熟的TCP/IP通信、MPI通信、Profibus-DP通信和Modbus通信等技术构建全方位的监控平台，对二硝基氯化苯生产线中的生产环节和过程变量进行监控，使信息在管理者和现场人员之间实时交互。工业网络技术构建的监控平台，满足国家对化工行业安全生产的要求，也符合企业对生产管理的要求，从长远利益来看，企业采用工业网络监控技术对硝化生产过程进行监控和管理可以减少重复投资和人力资源成本，可以获取较大的经济效益。
3 主要实施的内容
1）根据生产线的控制要求制定了控制方案，选取上位机监控软件；选择主控制器类型，并根据系统的大小和被控变量类型以及通信类型选取CPU模块、I/O模块和通信模块；确定监控软件和主控制器之间的通信方式，规划企业生产管理网络。
2）根据生产线规模及控制要求，选择控制电器的规格、型号；绘制电气主电路和控制电路；选择测量温度、电流、液位、转速和流量等的检测设备并确定工作参数，进行安装和调试。
3）制作二硝基氯化本自动化生产线的控制柜，对控制电器进行安装和接线，编写主控制器的控制程序，进行运行测试。实现生产线原料的卸料、上料自动控制，硝化反应过程的自动控制，产品分离的自动化控制，以及实现硝化反应过程冷却用水的恒压用水控制。
4）制作主控室主控机、主控室监控机、车间办公室和总经理办公室监控机的管理画面，建立通信网络实现对生产线运行控制，远程监视，系统运行异常报警，历史数据的记录和与管理部门信息的互动。
4 总结
基于工业网络通信技术的二硝基氯化苯生产线自动化生产监控管理系统，可解决硝化反应过程中温度和原料加量难于控制导致的安全性和产品质量不高的问题，实现二硝基氯化苯的长期连续生产，提高生产效率，降低成本。
【参考文献】
关键词：嵌入式系统；通信管理机；工业自动化；开发与应用
中图分类号：TP3-05 文献标识码：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
目前来看，工业用户的生产自动化、继电保护领域因没有一个统一的标准，多数配套厂家均按日常的习惯对通讯方式与规约进行设计，导致通讯方式混乱复杂，彼此之间难以兼容，这就给系统集成造成了巨大的压力。但以嵌入式技术为基础的计算机硬件和软件技术的出现（尤其是在工业通讯数据处理上），使其数据处理能力增强、功能更加完备、系统稳定可靠，成为新时期取代传统工控机模式的新技术[1]。
1 嵌入式系统概述
1.1 嵌入式系统特点
嵌入式系统主要是以计算机应用层的开发为中心，将系统应用硬件与软件融为一体，其中硬件可进行配置，而软件可进行裁减的一种专用系统。嵌入式系统比较适合于对实时性、可靠性、多任务性、成本、体积以及功耗综合指标要求比较严格的场合。其应用过程中表现出来的特点如下：第一，嵌入式系统具有技术密集、不断创新以及起点高等特点，是一种知识集成性系统。由于嵌入式系统的升级换代与具体产品是同步进行的，因此其生命周期较长；第二，嵌入式系统中的软件与硬件都要有高效率的设计，去除冗余，并在同样资源基础之上实现更高性能。其中，硬件系统多是为特定的用户群进行设计的，它可以将计算机应用系统中的众多任务集成于主板之上。从结构形式上来看，它具有功耗低、电子存储、无风扇、体积小、抗干扰性强、集成度高以及安装便捷等特点。需要注意的是嵌入式系统自身没有自发的开发能力，开发设计时必须要有开发工具与适宜的环境才能顺利完成。[2-3]
1.2 嵌入式系统中的硬件及软件
嵌入式系统的硬件设备主要由处理器与接口共同组成，其中处理器是嵌入式系统运行的核心所在。嵌入式处理器与一般的处理器有所不同，嵌入式处理器大主要是为特定的用户群专门设计的一种系统，它是将一般处理器中由板卡完成的任务集成到芯片之上，这样可以使整个系统趋于小型化，并具有高效率与可靠性特点。所谓设备，主要是指在嵌入式系统中，用于完成数据的存储、调试、通信以及显示等功能的辅部件，比如Flash、RS、以太网接口。
嵌入式软件系统主要是指操作系统，它不仅具有向上提供与用户接口和向下提供与相关硬件设备接口的一般，而且还在嵌入式系统的实时性、软件固化性、硬件依赖性以及应用专用性方面，具有鲜明的特点。嵌入式系统本身的特点决定着嵌入式应用软件一定要准确、安全和稳定，同时还要尽可能的优化代码，以减少系统资源消耗、降低成本[4]。嵌入式（Linux）操作系统具有以下特点：第一，开发系统成本较低。嵌入式（Linux）操作系统的源码具有一定的开放性，它可以允许任何人获取并适当修改这些源码。如此便大大降低了系统开发的成本，同时也可以有效的提高开发产品之效率。第二，硬件平台应用广泛。嵌入式（Linux）操作系统可支持Power PC、X86、ARM、MIPS、XSCALE、SH、Alpha、68K以及SPARC多种结构与硬件平台，对于经费和时间受限制的系统开发项目而言，具有很强的吸引力。其中Linux主要采用了框架对硬件的管理模式，两个硬件平台之间的改动和上层的应用没有太大的关系。第三，性能优异，网络支持能力强。嵌入式Linux操作系统中的内核比较精简、稳定高效，可以充分发挥系统硬件的高效功能，比其他的操作系统运行效率要高；同时其占用资源比较少，运行起来更加的稳定、快速。Linux的内核结构非常完整，可以提供对十兆位、百兆位甚者千兆位以太网、令牌环以及光纤和卫星支持。
2 嵌入式工业通信管理机的开发构想
以下主要就嵌入式工业通信管理机的应用功能进行设计：
2.1 装置的通信
由于嵌入式系统主要采用的是进程方式的通讯模式，各进程之间是相互独立的，并且通讯进程和管理进程之间是严格按照统一接口方式实施通讯。这样一来，可以使每一个通讯接口集中关注于通讯规约解析，不再关注其它通道类型，从而减少了工作过程中出现问题的可能性。
2.2 数据的转发、合并与整理
数据转发主要是指依据装置层传送的信息，严格按照预定的通讯方式与协议，将相关信息过滤后上传至监控中心，从而完成信息的汇总和筛选。数据合并主要是根据实际需要将具有共性或者工程需求的告警信息，合并以后上传至监控中心；数据的整定主要是根据实际需要，将遥测类型的信息严格按照特定系数和格式整理以后上传至监控中心。
2.3 系统校时与通道管理
实践中可以利用工业通信管理机自身的功能，来实现对连接装置的周期性恢复和对时性工作。当系统装置的通讯恢复以后，可以主动的向装置发送一些校时命令；在系统正常运行时，可以实现周期性的装置校时，并保证系统时钟的同步性。通道信息数据统计，主要包括发送的报文帧数、接收到的报文帧数以及错误帧数，利用这些帧数可以有效的实现通道信息的高效管理。通道管理过程中出现异常情况时，可实现及时告警。利用该系统中的管理工具，可实现通道的自动复位，并控制单一通道的开启和停止。
2.4 其他方面的设计
可利用配置的工具，来实现对通信管理机通道信息的实时监视，其中包括发送的报文，正确报文的接收以及通道中的我原始报文等；同时还可以监视正在运行着的通道工况是否受到了干扰。通过通信管理机的程序编制与配置工具自身的附加功能，可以有效的实现对该系统运行程序版本的有效管理。可以利用配置工具来实现对配置文件及运行程序上传下载的功能，从而防止出现文件上传缺漏情况。通过系统配置工具，可以对实时库信息与转发库信息的监控。通过配置相关文件，可以有效的实现对现场系统运行工况的监控和告警输出，并提供电铃、电笛等告警设备。
3 嵌入式工业通信管理机的应用
从实践来看，嵌入式通信管理机主要是用来将那些分散在工厂各变电所、生产车间中的类型不同、规约各异的智能设备，通过通信总线与通信管理机有效连接，并将收集到的信息通过特定检索模式进行汇总，上送至工业企业的数据监控中心，从而实现对操作现场运行参数的实时采集与管理，同时还可以实现对操作现场相关设备的实时控制。目前来看，嵌入式工业通信管理机可以实现的功能主要有以下几个方面：接口的转换、规约的解析、通道的管理、信息的过滤、系统的校时、数据的存储以及系统的报警等。目前来看，嵌入式工业通信管理机的应用范围非常的广泛，尤其是在工业生产领域可以实现通讯数据的准确处理，必将取代传统的工控机模式。嵌入式工业通信管理机的主要应用模式如图1所示：
随着工业化和信息化进程的不断加快，工业生产中的智能设备应用（比如嵌入式工业通信管理机）的应用范围将越来越广。笔者认为信息技术的不断提高为工业通信管理机的应用带来了新的发展契机，未来的发展方向是接口的多样性、网络化和集成化。工业环境比较复杂，各种现场的设备通信标准也呈现出多样性的特点，需要能够兼容和支持多种模式的系统出现，信息技术的提高为支持多种接口的模式准备好了条件。随着计算机和网络技术的不断进步，为工业生产企业的信息化发展提供了技术支撑，因此必将成为嵌入式工业通信管理机未来发展的重要方向。
4 结 论
嵌入式工业通信管理机具有功能强、运行可靠以及性能可靠等特点，必将在工业系统的信息化管理过程中也发挥主要的作用。
参考文献：
[1] 钱建波,于正永.基于嵌入式技术的自助系统研发[J].无线电工程,2011(11).
[2] 陈杰,杜伟春,王振岳,柳大海.基于嵌入式技术的工业通信管理机的开发及应用[J].电力系统保护与控制,2010(20).
关键词：制造系统；建模与仿真；企业优化；仿真应用
中图分类号： C29 文献标识码： A
一、系统建模与仿真
1、含义
系统建模与仿真技术是以相似原理、模型理论、系统技术、信息技术以及建模与仿真应用领域的有关专业技术为基础，以计算机系统、与应用相关的物理效应设备及仿真器为工具，利用模型参与已有或设想的系统进行研究、分析、设计、加工生产、试验、运行、评估、维护、和报废(全生命周期)活动的一门多学科的综合性技术。
2、仿真科学和技术的通用性和战略性
仿真的通用性表现在一切基础学科(如物理、化学、天文…)都可以通过仿真来研究；并可以极大地提高研究的安全性。仿真的战略性表现在一切复杂巨系统的研究都离不开仿真技术，可以说研究复杂巨系统采用仿真技术是唯一的途径。正如宋健院士所说：“系统仿真是科学实验的利器。
3、国内仿真技术发展现状
在我国仿真技术经过半个多世纪的发展，已经从军工走向国民经济。已经从工程走向非工程；已经从确定的小系统走向不确定的复杂巨系统。最初的仿真技术只是用计算机来求解方程，为了实时性，大都采用电子模拟计算机。现在的仿真技术已经融合了信息技术、网络技术、系统技术、控制技术和高性能的计算技术，以完全崭新的面貌出现在我们的面前。
现在，摆在我们仿真工作者面前的任务是：在虚拟世界与真实世界之间架起一座桥梁；通过仿真技术构筑起一个平台，来勾画出创新型国家的轮廓。仿真技术的广度、深度、高度的提高，正反映了我国仿真技术和应用的发展。
二、系统建模与仿真在机械制造工艺信息中的应用
1、制造系统的建模与仿真在优化企业资源中的作用及意义
计算机仿真技术作为一门高新技术，其方法学建立在计算机能力的基础之上。随着计算机技术的发展，仿真技术也得到迅速的发展，其应用领域及其作用也越来越大。尤其在航空、航天、国防及其他大规模复杂系统的研制开发过程中，计算机仿真一直是不可缺少的工具，它可优化企业结构、组织和生产的各个方面。
当今的制造系统是集现代机械制造、计算机科学和管理工程于一体的综合应用。在制造系统的设计阶段，通过仿真可以选择系统的最佳结构和配置方案，以保证系统既能完成预定的设计要求又能获得很好的经济性、柔性和可靠性，又能有效防止较大的经济损失；在制造过程阶段，通过仿真可以预测系统在不同调度下的性能，以确定合理的、高效的作业计划，找出系统的“瓶颈”环节，从而能充分发挥制造系统的生产能力，提高经济效益。
在仿真中，建模是关键。模型是进行仿真的基础，仿真是模型在计算机上的运行。基于这种原因，我们在分析产品制造中所涉及的模型，以模型分类为基础描述仿真的内容。就产品制造中所涉及的模型大致可分为三类：产品模型、制造系统模型和开发(包括设计、制造和测试)过程模型。它们之间的关系是：产品模型是所有活动的目的和中心，制造系统模型则是产品开发受到的各种约束，开发模型是产品开发的使能器，也是对产品开发活动进行管理和控制的基础。当今，产品模型已从二维工程图到三维实体几何造型。针对三维产品集成定义模型，人们可以对产品进行物理性能、可制造性、可装配性等方面的仿真。通过引入并行工程，使得产品自设计开始就涉及到产品的概念设计到消亡整个产品生命周期里的所有因素，包括质量、成本、作业调度和用户需求。开发过程的仿真已从起初的加工对象在加工过程的仿真转移到对整个制造过程的建模和仿真，仿真内容包括控制策略、库存水平、负载能力等。随着并行工程的应用，使得人们将注意力从单纯的制造过程转移到设计过程方面来，更加注重设计过程和制造过程的一体化。
仿真技术的应用正是以这三类模型为中心展开的。以产品模型为中心的仿真包括：产品的静态、动态性能分析；产品的可制造性和可装配性分析。以制造系统模型为中心的仿真包括：对于复杂制造装备的仿真；对于复杂制造系统的仿真。以开发过程模型为中心的仿真包括：设计过程的仿真和制造过程的仿真。以上三个方面的仿真是相互联系、相互影响的，有时在内容上也会交替重叠。
通过系统的建模与仿真，实现信息共享，借助于现代计算机网络技术和CAD、CAM、STEP、MRPII等计算机辅助设计、制造及管理软件系统，可高效率地在一个制造企业的设计、工艺、供销和管理部门之间，在各车间以及各生产设备之间，在集团内的各企业之间乃至企业与用户之间充分地、及时地沟通各类信息，并在此基础上保证企业系统内各环节、各部门的高度协调，以确保企业实现最优整体效益。
2、制造系统的建模与仿真在企业中对优化企业资源具体应用
在从产品的设计到制造以至测试维护的整个生命周期中，计算机仿真技术贯穿始终。
（一）面向产品的仿真
面向产品的仿真主要包括以下三个方面：
(1)产品的静态、动态性能的分析。产品的静态特性主要指应力、强度等力学特性；产品的动态特性主要指产品运动时，机构之间的连接与碰撞；
(2)产品的可制造性分析(DFM)。DFM包括技术分析和经济分析。技术分析根据产品技术要求及实际的生产环境对可制造性进行全面分析；经济分析进行费用分析，根据反馈时间、成本等因素，对零件加工的经济性进行评价。
(3)产品的可装配性分析(DFA)。DFA分析装拆可能性，进行碰撞干涉检验，拟定出合理的装配工艺路线，并直观显示装配过程和装配到位后的干涉、碰撞问题。
（二）面向制造工艺和装备的仿真
面向制造工艺和装备的仿真主要指对加工中心加工过程的仿真和机器人的仿真。
加工过程仿真(MPS)：由Nc代码驱动，主要用于检验Nc代码，并检验装夹等因素引起的碰撞干涉现象。其具体功能包括：
(1)仿真加工设备及加工对象在加工过程中的运动及状态；
(2)加工过程仿真的每一步均由NC代码驱动；
(3)零件加工过程具有三维实时动画功能，当发现碰撞时，会发出报警。
机器人的仿真：随着机器人技术的迅速发展，机器人在制造系统中也得到了广泛的应用。然而由于机器人是一种综合了机、电、液的复杂动态系统，使得只有通过计算机仿真来模拟系统的动态特性，才能揭示机构的合理运动方案及有效的控制算法，从而解决在机器人设计、制造以及运行过程中的问题。机器人仿真技术大致可分为以下几类：
(1)针对制造系统中机器人的应用开展的研究，如柔性制造系统或计算机集成制造系统中机器人的仿真问题；
(2)针对机器人操作手本身的特性进行的仿真研究，如运动学仿真、动力学仿真、轨迹规划和碰撞检验等问题；
(3)机器人离线编程系统的研究，如利用仿真生成满意的运动方案自动转换成机器人控制程序去驱动控制器动作。
（三）面向制造企业其它环节的仿真
产品开发过程可分为概念设计、详细设计、评审和再设计等阶段。每一阶段又可进一步细分，如详细设计可分为总体CAD、零部件CAD、计算机辅助工程、可制造性设计、可装配性设计等。为了减少产品开发时间，降低开发成本，需要将上述过程所用的各种工具集成起来，以实现并行作业。产品开发过程仿真就是用于模拟上述各种可行方案，从中选择集成的最优方案。仿真的指标包括进度、资源、成本等。清华大学开发了产品开发过程的建模和仿真工具，作为并行工程实施的支撑软件之一。
产品价值链上商业伙伴间的合作和协调是虚拟企业的核心概念之一，因此供应链管理是其研究和开发的主要焦点。供应链管理涉及到整个产品价值链上事务过程的集成，包括供应商、制造商、销售商和用户。它被认为是虚拟企业业务流程集成的关键所在。
参考文献:
[1] 赵美云，方子帆，吴正佳．柔性制造系统仿真研究[J]．三峡大学学报，2001，23(6)：548—552．
1.市场需求强劲服务领域广泛
据欧洲咨询公司数据，全球对卫星转发器的需求呈现出强劲的上升趋势，2009年和2010年分别增长了5.3%和6%，且在未来5年～10年内还将保持持续增长趋势。
2009年至2018年全球静止轨道商业通信卫星无论在数量还是市值上的增长都会超过1/3，发射总量超过200颗。据有关资料不完全统计，其中未来5年（2013年～2017年）共计109颗。对现有卫星的替补成为卫星数量增加的强劲驱动力。同时，随着商业通信卫星新兴市场的不断成长壮大，卫星运营商的投资趋势体现在非洲、中东、欧洲中部以及亚洲。
商用大容量通信卫星。目前主要侧重于C、Ku频段，且常规频段资源日益紧缺；高功率卫星需求迫切，典型需求包括15年设计寿命、60路～70路转发器。
宽带多媒体通信卫星。公益性应用：实现教育、医疗等社会资源共享，典型需求包括15年设计寿命、50路Ka频段转发器、支持16k～2Mbps的低速和2M～100Mbps的高速数据率等；准商业应用：填补“信息孤岛”和“数字鸿沟”，实现广域宽带接入服务，典型需求包括15年设计寿命、50Gbps容量等。
多媒体广播卫星。车载音视频广播等多媒体移动广播业务的商业市场利润空间非常可观，对多媒体广播卫星的典型需求包括15年设计寿命、L频段、约200个波束、支持手持和车载等各种终端的音视频广播业务。
2.技术发展迅速能力需求不断增强
技术发展导致卫星发射质量不断上升、功率不断提高、频段逐渐丰富，Ka频段和s频段逐渐成为热点；大型/超大型通信卫星不断增多，转发器数量不断增多。上百路转发器的卫星已经出现。整星服务寿命不断提升，15年在轨工作成为基本需求；卫星轨道和频率资源紧张，频率复用、多星共轨等手段已成为常见手段，使用同一轨位实现利益最大化已成为目前的趋势。
产业格局悄然形成，产品研制能力不断提升。各主流制造商均具备了5星发射、10星总装在研的年度研制规模和能力；产业格局逐渐清晰，基本形成以劳拉空间系统公司、欧洲宇航防务集团下属的阿斯特里姆为主的中大型商业通信卫星市场；以轨道科学公司为主的小型通信卫星市场；以泰勒斯为主的通信卫星星座市场和有效载荷市场。
3.商业通信卫星仍然占有较大份额
国际通信卫星的主要拉动力仍然是成熟的国际运营商市场，在轨卫星的替代占有通信卫星市场的主要份额；新兴的政府型市场成为一个新的力量，且不容忽视，特别是非洲和亚洲国家逐渐成为通信卫星采购的主要力量。
4.新兴业务带来新型卫星的研制与发展
以支持无线宽带接入为对象的宽带多媒体卫星是未来商业通信卫星的发展重点；以支持个人移动通信为对象的中高轨道移动通信卫星亦成为另一个热点。
国家间壁垒仍然存在，各制造商在合作与封锁的大环境中求发展。对自己国家/区域的通信卫星项目优先承包，尤以美国和一些新兴国家为甚；欧洲国家的合作和交流日渐频繁，泰勒斯与ISS成立合资公司，联合研制欧洲下一代通信卫星平台Alphabus。
相关链接
2012国际通信卫星市场数据
2012年度，全球通信卫星领域共发射了43颗通信卫星，在成功发射入轨的通信卫星中，静止轨道通信卫星有32颗，低地球轨道卫星有9颗，大椭圆轨道卫星有1颗。
1.1较短的呼叫平均持续间隔据统计,计算机通信中,1s的数据通信时间能大约传输1/4的数据,5s的数据通信时间能大约传输1/2的数据。而普通电话通信平均持续间隔约为4min左右;另外计算机通信的呼叫建立时间最大值仅为电话通信呼叫建立时间最大值的1/10。即相比电话通信而言,计算机通信用户的等待时间大大减少。因此,与电话通信相比,计算机通信的平均持续间隔要短的多,占有绝对优势。
1.2具有良好的抗干扰能力在计算机通信中,采用二进制方式实现数据和信息的传输以及处理。这使得在通信过程中减少或者消除各种干扰以及噪声变得更容易实现,更简单。因此,计算机通信具有更高的传输质量。
1.3安全性较高二进制的传输方式使得在计算机通信中数据加密、解密等安全措施容易进行。由于不知道密钥,黑客即使截获加密后的数据,也很难破译成功。另外,目前计算机通信中经常采用奇偶校验法、CRC校验等形式检查数据的完整性,确认在传输中是否存在信息丢失的现象。这些措施使得计算机通信具有良好的保密效果。
2计算机通信技术的应用
随着计算机通信技术的迅猛发展,现在,工业、农业、电信以及国防等几乎所有的领域都广泛应用计算机通信技术。而计算机技术尤其是计算机网络技术的不断发展和提高,更加促进了计算机通信技术的进步与应用范围的扩展。目前计算机通信技术已经成为人们工作、学习、生活中不可或缺的一部分。
2.1在信息处理和管理系统中的应用近些年来,各企事业单位逐渐利用信息处理和管理系统来提高工作效率,因此,信息处理和管理系统的需求越来越多,其数量也在急剧增加。为了加强企业内部以及企业间的交流,很大企事业单位又将计算机通信技术应用于各种信息处理和管理系统中。计算机通信技术方便了信息的传递和使用,进一步减轻人们的工作负担和提高工作效率。现在,计算机通信技术已经成为企业联系客户、内部管理、业务处理等的重要渠道。一些大企业通过VPN技术,实现了异地业务的处理。
2.2在多媒体领域中的应用计算机通信技术的应用使得多媒体技术不仅仅局限于传统的电视、计算机中,还可以通过对多媒体信息的采集、处理以及传输,实现语音、数据、视频等一体化。因此,多媒体技术与计算机通信技术的结合推动了网络电视、手机(网络)视频通话、远程教育等技术的飞速发展以及广泛应用。这些也逐渐成为未来生活娱乐、办公教学、沟通的新方式。
2.3在即时通信中的应用即时通信工具,如QQ、MSN、微博、微信、E-Mail等的应用改变了人们传统的面对面的交流和沟通方式,能够方便人与人之间交流。而这些当前广泛应用的即时通信软件全部都要依赖于计算机通信技术。它们在具体实现时都通过计算机通信技术实现终端(主机或者手机)——服务器——终端(主机或者手机)的信息交换,从而达到通信的目的。这些通信工具让人们可以及时交流信息,还可以实现在家办公,甚至网上购物。
2.4在分布式任务中的应用分布式计算是将需要非常巨大的计算能力才能解决的大问题首先分成许多小的部分,然后把这些小部分再分配给许多计算机,最后把每台计算机的计算结果综合起来得到最终的结果。这种分布式任务给人们的工作和生活带来了便捷,便于全球多个计算机(用户)并行进行工作。分布式数据库、分布式控制系统等分布式任务与分布式计算思想很相似。在各个分布式节点通信时,需要借助于计算机通信技术完成。
2.5在远程控制中的应用21世纪的物联网技术带来了智能家居领域的发展,为其未来的普及奠定了基础。今后,家庭终端设备可以与电话、电视、计算机等互通互联。人们可以通过语音、指令等远程控制家庭的设备。这些家庭设备的远程控制必须依赖计算机通信技术。
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