什么是工业计算机控制系统

工业计算机控制系统(Computer Control System，简称CCS)是应用计算机参与控制并借助一些辅助部件与被控对象相联系，以获得一定控制目的而构成的系统。这里的计算机通常指数字计算机，可以有各种规模，如从微型到大型的通用或专用计算机。辅助部件主要指输入输出接口、检测装置和执行装置等。与被控对象的联系和部件间的联系，可以是有线方式，如通过电缆的模拟信号或数字信号进行联系；也可以是无线方式，如用红外线、微波、无线电波、光波等进行联系。被控对象的范围很广，包括各行各业的生产过程、机械装置、交通工具、机器人、实验装置、仪器仪表、家庭生活设施、家用电器和儿童玩具等。控制目的可以是使被控对象的状态或运动过程达到某种要求，也可以是达到某种最优化目标。

与一般控制系统相同，计算机控制系统可以是闭环的，这时计算机要不断采集被控对象的各种状态信息，按照一定的控制策略处理后，输出控制信息直接影响被控对象。它也可以是开环的，这有两种方式：一种是计算机只按时间顺序或某种给定的规则影响被控对象；另一种是计算机将来自被控对象的信息处理后，只向 *** 作人员提供 *** 作指导信息，然后由人工去影响被控对象。

计算机控制系统由控制部分和被控对象组成，其控制部分包括硬件部分和软件部分，这不同于模拟控制器构成的系统只由硬件组成。计算机控制系统软件包括系统软件和应用软件。系统软件一般包括 *** 作系统、语言处理程序和服务性程序等，它们通常由计算机制造厂为用户配套，有一定的通用性。应用软件是为实现特定控制目的而编制的专用程序，如数据采集程序、控制决策程序、输出处理程序和报警处理程序等。它们涉及被控对象的自身特征和控制策略等，由实施控制系统的专业人员自行编制。

计算机控制系统设计方法称为：计算机控制系统(ComputerControlSystem，简称CCS)。计算机控制系统就是利用计算机（通常称为工业控制计算机）来实现工业过程自动控制的系统。在计算机控制系统中，由于工业控制机的输入和输出是数字信号，而现场采集到得信号或送到执行机构的信号大多是模拟信号，因此与常规的按偏差控制的闭环负反馈系统相比，计算机控制系统需要有数/模转换器和模/数转换器这两个环节。

工业控制系统种类分为三级：现场级，设备级，系统级。此三级构成工业控制系统的本体，无论从生产功能还是安全防护功能考虑，都要在此三级中管理和设计。

工业控制系统是由计算机设备与工业过程控制部件组成的自动控制系统，包括数据采集与监控系统（SCADA）、分布式控制系统（DCS）、可编程逻辑控制器（PLC）、远程测控单元（RTU）、传感/监视/ 控制/诊断系统等，以及制造执行系统（MES）、历史数据库、图形化界面、企业资源管理系统（ERP）等相关信息系统。工控系统安全涉及设备安全、功能安全、信息安全，覆盖控制层、网络层、系统层和管理层，贯穿设计、研发、实施、运维全生命周期。

工控系统包括的种类很多，根据不同的应用环境，大致可以分为设备级、现场级和系统级。设备级和现场级系统大多采用嵌入式的结构，使用专用实时 *** 作系统和实时数据库。在系统级，由于考虑人机交互以及与其它生产管理系统、信息系统的互联，越来越多地采用通用 *** 作系统。在工业控制系统中，设备级，现场级，系统级紧密联系，互相传导，构成整个工业控制的系统观。

设备级作为个体，结合防危形成设备本体。防危模块对设备进行防危处理，同时将监测得到的数据上传至其所属的现场级本体系统，并根据规则在检测到异常 *** 作时，向用户提供建议（存量）或者触发设备自带的安全处置功能（增量）；

现场本体结合系统态势感知以及信息安全形成系统本体。系统本体接收来自现场级本体的数据，进行总体态势感知，并将系统态势下发到各个现场本体。 设备本体结合关联模式及信息安全模块形成现场本体。

现场本体发挥承上启下的作用，一方面接收来自设备本体的安全监测数据，主动检测下一级本体的运行状态进行预警分析，另一方面，将现场级数据上传至系统，并接收来自系统动态感知数据对专家知识库和规则库进行调整。

我们依据工程控制论思想，设立设备级、现场级以及系统级等三个层级的工控本体，利用信息安全、人工智能等技术，建立各级本体中工控个体的防危机制实现主动防御；通过分析工控组成个体的属性及其关系，建立用于协同防御的关联模式；通过对事件的态势分析，实现工业全生命周期的安全防护和生产功能。

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