分析工业计算机网络在控制系统中的应用皮大能

分析工业计算机网络在控制系统中的应用皮大能

皮大能

(湖北师范大学机电与控制工程学院湖北省黄石市435002)

摘要：计算机网络在目前的社会应用中发挥着巨大的作用，分析研究其应用领域和专业性的利用，这对于计算机网络未来应用发展有重要的指导意义。就目前的分析来看，工业计算机网络在控制系统中有着较为重要的应用，本文主要分析了工业计算机网络在控制系统中的应用，希望为相关人员提供指导和参考。

关键词：工业计算机；网络；控制系统

引言

随着时代的不断进步和发展，工业计算机网络在各行各业的应用越来越广泛，并对各个领域产生了深远的影响，可以说，人们的工作、学习与生活都离不开工业计算机网络，工业计算机网络不仅改变了人们的生产方式、生活方式，同时也有效地提升了生产效率以及人们的生活质量，尤其是在控制系统中，科学的应用工业计算机网络能够有效提升工作水平，推动控制系统的不断完善，并有效提升工作效率。

1工业控制系统的特点

在工业控制系统中，信息安全研究的一个基础前提是在工业控制系统和传统IT系统之间进行区分的。从当前信息安全这一项目标的基本原则来讲，在现阶段，工业控制系统已经不适用原先传统的原则，遵循AIC等则是目前工业控制系统的安全目标。此外，从系统的相关特点进行分析，工业控制系统是信息物理融合系统的一部分，然而，信息技术系统在普遍情况下是归纳于信息系统中的。另外，以系统的用途方面来讲，生产运行系统就是工业控制系统。目前已经对外公布的OPC标准就像是一种驱动程序，而且一般情况下，它是可以通用的。这种驱动程序对原来基于PC的各种应用程序进行了代替。这些本质上的区别，是工业控制系统在信息安全目标方面有所区别的根本原因。此外，IT系统在这些方面上亦是如此。

笔者以冶金工业为例，勾画出比较常见的工业控制系统网络结构图。如图1所示。

图1工业控制系统的网络结构图

2系统构成分析

分析基于工业计算机网络应用而设计形成的控制系统，可以对该系统有更加全面的了解。就系统的具体分析来看，信息的管理层为了实现生产过程控制系统和管理信息系统的结合，利用了局域网，而通过局域网的使用，管理层的数据库管理以及工艺优化能有效实现。分析控制管理层工作站的利用，其主要是进行设备层的监控、管理和优化，而设备层的具体控制由控制设备来实现，主要的控制方式分为电极调节和逻辑控制两部分。

对控制系统当中的计算机具体利用进行分析，其均使用WindowsNT4.0操作系统，服务器平台通过TCP/IP和工作站组成网络，利用此网络能够对区域内的多个现场做远程监控。就工作站分析来看，其采用的是现场监控计算机，计算机的内部利用组态软件，这样还可以对PLC总线等实现现场的监控。具体的监控数据可以通过局域网发送到数据服务器当中，数据服务器通过数据分析能够总结出生产工艺等的故障，从而对工艺进行分析和调整。总之，完整的控制系统结构不仅实现了控制系统区域控制的高效性，而且实现了控制的质量性。

3多线程结构以及TCP/IP编程

3.1多线程

就现阶段的分析来看，Windows操作系统具有多任务、多线程的特点，而且其中的每一个应用程序都是一个进程，而进程又可以做多个并发线程的创建，同时进程也能够以主线程的形式被系统所调度，因此说线程是调度的一个基本单位，在程序中需要以函数的形式出现。多线程做具体的分析，分为两类：其一是工作者线程，其二是用户界面线程，前者主要在程序后台任务中使用，而且其能够实现完成工作者线程的运行控制函数。总的来讲，了解多线程，对其的特点做掌握并在控制系统中有效应用多线程，这样控制系统的规范性和质量效果会更加显著。

3.2网络通信

工业计算机网络要在控制系统中发挥作用，需要有稳定的网络通信状态，因此具体分析网络通信十分必要。就网络通信的具体分析来看，首先要明确网络应用程序的机构。网络应用程序主要分为两大部分，第一是服务器的应用程序，这些程序主要的作用是接收客户的连接请求、客户端的信息等，并对客户的请求等做处理，从而实现结果发送或者是消息应答。第二部分是客户端的应用程序，这部分程序的主要作用是申请连接到服务器并向服务器发送请求，实现服务器发回信息的处理。就服务器和客户端的具体分析来看，其是一种多对多的关系，而且服务器和客户端的连接要有连贯性，否则数据接收等会存在问题。

其次是WinSock编辑。从具体的分析来看，网络应用程序不仅会涉及到服务器端，也会涉及到客户端，所以为了叙述方便，需要做编程处理。编程处理具体包括四部分：第一，服务器端程序的编写；第二，客户端程序的编写；第三，做WinSock编程函数简介；第四，进行多线程网络程序的编写。在网络程序的编写过程中，服务器的连接、数据的发送以及网络的自诊断和恢复都需要做重点分析。

4工业计算机网络在控制系统中的应用规划

从现阶段的分析来看，工业计算机网络在控制系统中的应用有效地提升了控制系统的稳定性和灵活性，但是在技术不断提升的大环境下，人们对控制的要求会有进一步提高，因此工业计算机网络的具体研究还要持续深化。就当前的研究趋势来看，未来工业计算机网络在控制系统方面的应用需要向以下2个方面发展。其一，智能化和专业化。虽然目前工业计算机网络在控制系统中的应用自动化水平较高，但是没有实现完全智能，这限制了工业计算机网络的具体利用价值，因此做智能化的研究和建设，控制系统的实效性会更加显著。其二是控制系统结构优化。从目前的分析来看，控制系统结构越复杂，具体控制中的错误率越高，因此在未来应用中，需要对控制系统结构做优化，这样可以有效提升控制准确性。

5工业控制系统的信息安全

随着计算机和网络技术的发展逐渐进步，尤其是信息化和工业化的深度融合，以及快速发展的物联网，工业控制系统产品安全存在的隐患越来越大，其根本上的原因，是由于目前与互联网等公共网络进行连接的方式越来越多，导致了像病毒、木马等比较棘手的威胁正不断地扩散到工业控制系统中。工业控制系统也是生产运行系统的一种。在传统的IT系统风险评估中，采用的是漏洞扫描、渗透测试等方式，这一系列的侵入性方法，都会对系统的运行造成负面影响。所以，工业控制系统的深度安全测试，必须在复制或者是备份系统的前提下进行。近段时间以来，具有代表性的工业控制系统入侵事件频繁发生。其主要原因，是因为工业控制系统和传统的信息系统之间有着比较大的区别，而且，在构造控制系统时，由于在信息安全的起步阶段相对比较晚，所以，本身就有很多脆弱点存在于工业控制的系统中比如像边界安全策略缺失以及基础设施可用性保障机制缺失等。

结束语

综上所述，随着科技的不断进步，工业计算机网络的应用领域越来越广泛，对于控制系统来说，工业计算机网络发挥着非常重要的作用，能够推动控制系统的优化和创新。就目前工业计算机网络的应用情况来看，仍然存在着一些不足和缺陷，只有不断学习国外先进的技术和理念，并结合我国的实际生产情况，才能够更好地提升工业计算机网络水平，更好地满足系统控制多样化、智能化的要求，更好地服务于流水线生产，实现对智能机器人的控制，使得企业提升生产效率和生产水平，因此分析工业计算机在控制系统中汇总的具体利用，可以为更加专业的网络应用提供指导。

参考文献：

[1]朱安林.计算机网络远程控制系统的实践运用研究[J].信息化建设,2016(4).

[2]蒋宁,林浒,尹震宇,等.工业控制网络的信息安全及纵深防御体系结构研究[J].小型微型计算机系统,2017,38(4):830-833.

[3]刘爱丽.电子信息技术在控制系统中的应用[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2018（9）：190-191.

[4]腾立国，刘颖.电力自动化系统中电子信息技术的应用[J].信息与电脑（理论版），2018（22）：32-33.