PCBCS控制系统
1.控制系统的发展回顾
在工业生产过程中，1969年问世的PLC和1975年问世的DCS可能是两类影响最为深远的计算机控制系统。PLC 的问世取代了继电器之类的器件，实现了开关量的连锁控制、程序控制；DCS的问世取代了显示仪、调节器之类的仪表，实现了模拟量的指示、记录和PID回路调节等功能。20世纪80年代末期，随着计算机技术、通信技术、集成电路技术、智能传感器技术的发展而出现的现场总线控制系统（Fieldbus Control System , FCS ）改变了原有控制系统的结构，使控制系统由封闭向开放走出了重要的一步。20世纪90年代中期，以PC为基础的控制系统（PC-Based Control System，PCBCS）开始出现，不少学者认为它将是工业自动化领域最具发展潜力的新技术，他们将PCBCS 与PLC 、DCS、 (或者再加上FCS)并称为工业生产过程三大（或四大）控制系统。甚至有人在四年以前的文章中就谈到"多数人认为在今后十年内PC控制将逐步取代传统的PLC或DCS。而德国菲尼克斯（PHOENIX CONTACT）公司的专家介绍：几乎所有的咨询机构都认为到2005年，PC为基础的控制系统将占市场分额的50%以上。
2.PCBCS结构
什么是PCBCS呢？将经过加固的PC机硬件与控制软件相结合，实施通常由专用PLC、 DCS执行的控制功能，或者说将PLC的控制功能"封装在"软件内，运行在PC的环境中。
PCBCS控制系统主要由以下三部分组成：PC机；I/O组件及其连接件；操作系统软件和应用软件。
PC机将以往PLC、DCS控制系统中的操作站、控制站溶为一体，同时具备实施控制、通信及操作显示等多项功能。快速发展的计算机技术使PC机可提供一个真正开放的平台，使系统所有的功能集成于PC这个统一开放的平台上，以减少安装空间、节省电缆，将复杂的通信连接简单化，还可通过国际互联网Internet或企业内部网Intranet 得到重要的生产信息，实现生产过程优化。为可靠起见，PC机通常采用工业PC机。我们知道，早期在控制系统里出现的PC机只具有作为人机界面操作站的功能，后来功能逐步增加，PC机可以完成报警、计算、报表、连接数据库、连接办公网络等功能，而现在的PCBCS控制系统中，PC机又多了一项控制功能，即所谓基于PC的控制。
I/O组件也是完全开放的，可以支持多家公司的多种I/O硬件，包括很多PLC的远程I/O及I/O分站。它还可以与现场总线技术结合，使PC机通过现场总线接口与带现场总线的I/O设备相连。由于这些I/O组件均为经过长期现场运行考验过的设备，其可靠性是不容置疑的。只不过它无需象早期的PLC、DCS控制系统那样必须采用某一公司某一系列的I/O组件，而可以由用户选择自己喜爱的I/O组件。
上层对多种操作系统软件和应用软件是开放的，目前已经有多种商品化的操作系统软件和应用软件，用户也可以挑选自己中意的软件。
由以上三个组成部分就可以看出PCBCS系统的开放性是全面的，因此它现在的和未来的发展速度都将是非常快的，决不会象以往的PLC 、DCS控制系统那样因封闭性、专一性而造成长期发展滞后，而会随计算机技术、通信技术、I/O组件制造技术、现场总线技术及软件技术的发展与时俱进，迅速提升。
3.PCBCS优点
PCBCS控制系统的优点可以概括为：价格较低；对各种控制及业务应用、信息的存取均很简便；软件向新的硬件平台的可移植性优良；控制、人机界面及编程功能易于集成；易于将过程控制、逻辑控制、批量控制以及运动控制等合为一体；不依赖于各种专有的控制系统。例如，PC机在CPU、内存等方面具有明显的优势，当进行数据处理（如模拟量运算）时，PC机的运算速度通常是PLC、DCS的10倍以上，这是因为PCBCS中的PC机可以保持与最先进的PC产品技术同步。同时，PCBCS控制系统还可节省在CPU、电源、机架、机柜、接线等方面的投资。
德国学者埃贝哈德·格罗茨博士认为基于PC的自动化控制解决方案的7种趋势是：在自动化控制技术中越来越多的使用PC；PC专用软件越来越多，人们可以在PC机上编程和操作，如同在可编程序控制器上；可以在PC机上完成实时和控制任务的系统软件的应用越来越广泛；传统的PC编程通过使用新的编程技术，极大的推进了生产的进步，使得基于PC的自动化控制技术更是飞跃发展；基于PC 的自动化标准越来越多；Internet技术在自动化控制技术中越来越重要；分布式系统将改变自动化控制方式。
4.PCBCS产品
各大PLC制造厂商，如西门子、 ROCKWELL automation、 GE Fanuc、 三菱电机均推出各自品牌的PCBCS 控制系统产品，其特点是控制器已改用PC机控制，它通过控制总线或通信接口，与各公司原有的远程I/O组件衔接，这表明PLC的生产厂商已接受PCBCS 控制的技术路线。位于美国新泽西州普林斯顿的西门子能源和自动化集团 ISBU中心开发的重点是基于PC的自动化，它所推出的PCBCS中的控制器是SIMATIC WinAC（Windows自动化中心），它完全兼容SIMATIC S7系列PLC，可以完成PLC的控制功能，其I/O接口使用通信模块联接Profibus-DP，实现SoftPLC 控制。
在1995年由Wayson Industrial 公司提出的TCS（Tailored Control System,柔性控制系统）系统中有7种结构型式，其中一种就是采用PC机直接带现场的I/O模件，它用运行在PC机内部的软逻辑控制器取代控制器，用于采集点数较多但控制较少的场合。
美国Entivity公司（由Think & Do、Steeplechase公司合并而成）利用一种嵌入式操作系统Windows CE 与硬件厂商合作推出新型的PCBCS 产品－－WinPLC，它是安装在I/O基板上的小型PC机，其中固化的Windows CE操作系统和Think & Do应用软件Runtime 环境，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I/O模块的控制。WinPLC系统可以脱离开发PC机独立运行，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与WinPLC系统相连，以该计算机作为上位操作员站。一些专家介绍，传统的PLC具有硬实时特性，可以保证I/O扫描周期及中断的响应，PC采用的Windows NT/2000操作系统并不是实时系统，不能保证中断的响应时间或任务的执行周期的确定性。Windows CE 3.0的出现使基于PC的控制在实时性方面更进一步，甚至超过了任何PLC，可保证精确的读写周期和程序循环周期。
一些以生产I/O组件为主的厂家也加入了推广PCBCS产品的行列，如德国倍福（Beckhoff）公司生产的I/O产品可配各种现场总线，如PROFIBUS、INTERBUS、CAN、ControlNet、DeviceNet等等，他所推出的PCBCS产品即由带I/O接口的现场总线系统
、Windows NT/2000操作系统、倍福公司TwinCAT控制软件、工业PC机组成。德国菲尼克斯（PHOENIX CONTACT）公司从1995年开始率先开始提出并研制以PC为基础的控制板，并采用PLC国际标准IEC61131-3的编程语言，开发研制出一套完整的基于PC机技术的控制软件PC-WorX.。这套软件将现场总线管理软件、PLC控制软件以及监控软件接口 OPC有机的结合起来，通过INTERBUS或ETHERNET可以直接与智能式的总线模块进行通信。
研华公司的1999年5月推出的ADAM-5510/P31 产品采用了Paradym-31软件包，它包含了 IEC1131-3 标准中规定的顺序功能图梯级图和功能块图3种语言,是国内较早推出的PCBCS产品。
北京和利时公司的FOCS系统目前有两种结构：局域型、紧凑型。局域型系统由带现场总线的I/O模块、主控器、操作站组成，紧凑型系统由带现场总线的I/O模块、管控站组成。这里的管控站就是一台PC机，它完成局域型系统主控器、操作站两个设备的功能，如监视、操作、控制、连网、组态编程等工作。由此可见，FOCS的紧凑型系统就是一个PCBCS控制系统，因第一次采用这样的技术，厂家目前将系统定位于低成本的数据采集系统及调节回路较少的控制系统，由于管控站、电源、I/O模块均可冗余配置，实际上FOCS紧凑型系统还是可以用在可靠性要求较高的场合。
5.PCBCS 应用
世界上最早采用PLC的美国通用汽车公司从1994年起逐步采用PCBCS系统取代PLC，2000年初，通用汽车公司决定将美国本土的所有通用汽车公司生产厂中约2500套控制系统全部用美国Entivity公司下属Think & Do 软件公司的PCBCS取代，Think & Do 软件支持多种国际知名大公司的I/O系统（如霍尼威尔、施耐德、 AB、 GE等公司）和现场总线，国内Dell电脑厦门组装线、贵阳邮电机械厂研制的邮政分检机、天津香精香料公司也采用了Think & Do 软件公司的PCBCS。据介绍，贵阳邮电机械厂原生产的邮政分检机采用的是PLC，而研制的新一代邮政分检机则采用了底层霍尼威尔公司的SDS硬件配Think & Do 软件，该系统具有支持多种 I/O设备、编程容易、调试方便、可与不同系统连接的优点，使该厂在同行业中具备更强的竞争力。
德国慕尼黑附近有一个维德曼特色啤酒小酿房，原为手工操作，2000年进行了彻底的改造，采用了西门子公司的WinAC系统：一台Simatic工业PC（奔腾Ⅱ处理器333MHz、128M内存、Windows NT操作系统）通过Profibus-DP现场总线连接到西门子远程I/O设备ET200M 和ET200L-SL，再与现场的70多个阀门和阀控机构相连。系统的投运不仅减少了人力费用，还大大改善了啤酒的质量和稳定性。
在云南玉溪红塔集团技术中心试验制丝线电控系统及玉溪烟厂12000kg/h打叶复烤线技术改造项目中均采用了带INTERBUS总线的PCBCS控制系统。据了解，每个系统的I/O总数均达到数千点，其可靠性、先进性都得到证实。
在工业生产过程中，1969年问世的PLC和1975年问世的DCS可能是两类影响最为深远的计算机控制系统。PLC 的问世取代了继电器之类的器件，实现了开关量的连锁控制、程序控制；DCS的问世取代了显示仪、调节器之类的仪表，实现了模拟量的指示、记录和PID回路调节等功能。20世纪80年代末期，随着计算机技术、通信技术、集成电路技术、智能传感器技术的发展而出现的现场总线控制系统（Fieldbus Control System , FCS ）改变了原有控制系统的结构，使控制系统由封闭向开放走出了重要的一步。20世纪90年代中期，以PC为基础的控制系统（PC-Based Control System，PCBCS）开始出现，不少学者认为它将是工业自动化领域最具发展潜力的新技术，他们将PCBCS 与PLC 、DCS、 (或者再加上FCS)并称为工业生产过程三大（或四大）控制系统。甚至有人在四年以前的文章中就谈到"多数人认为在今后十年内PC控制将逐步取代传统的PLC或DCS。而德国菲尼克斯（PHOENIX CONTACT）公司的专家介绍：几乎所有的咨询机构都认为到2005年，PC为基础的控制系统将占市场分额的50%以上。
2.PCBCS结构
什么是PCBCS呢？将经过加固的PC机硬件与控制软件相结合，实施通常由专用PLC、 DCS执行的控制功能，或者说将PLC的控制功能"封装在"软件内，运行在PC的环境中。
PCBCS控制系统主要由以下三部分组成：PC机；I/O组件及其连接件；操作系统软件和应用软件。
PC机将以往PLC、DCS控制系统中的操作站、控制站溶为一体，同时具备实施控制、通信及操作显示等多项功能。快速发展的计算机技术使PC机可提供一个真正开放的平台，使系统所有的功能集成于PC这个统一开放的平台上，以减少安装空间、节省电缆，将复杂的通信连接简单化，还可通过国际互联网Internet或企业内部网Intranet 得到重要的生产信息，实现生产过程优化。为可靠起见，PC机通常采用工业PC机。我们知道，早期在控制系统里出现的PC机只具有作为人机界面操作站的功能，后来功能逐步增加，PC机可以完成报警、计算、报表、连接数据库、连接办公网络等功能，而现在的PCBCS控制系统中，PC机又多了一项控制功能，即所谓基于PC的控制。
I/O组件也是完全开放的，可以支持多家公司的多种I/O硬件，包括很多PLC的远程I/O及I/O分站。它还可以与现场总线技术结合，使PC机通过现场总线接口与带现场总线的I/O设备相连。由于这些I/O组件均为经过长期现场运行考验过的设备，其可靠性是不容置疑的。只不过它无需象早期的PLC、DCS控制系统那样必须采用某一公司某一系列的I/O组件，而可以由用户选择自己喜爱的I/O组件。
上层对多种操作系统软件和应用软件是开放的，目前已经有多种商品化的操作系统软件和应用软件，用户也可以挑选自己中意的软件。
由以上三个组成部分就可以看出PCBCS系统的开放性是全面的，因此它现在的和未来的发展速度都将是非常快的，决不会象以往的PLC 、DCS控制系统那样因封闭性、专一性而造成长期发展滞后，而会随计算机技术、通信技术、I/O组件制造技术、现场总线技术及软件技术的发展与时俱进，迅速提升。
3.PCBCS优点
PCBCS控制系统的优点可以概括为：价格较低；对各种控制及业务应用、信息的存取均很简便；软件向新的硬件平台的可移植性优良；控制、人机界面及编程功能易于集成；易于将过程控制、逻辑控制、批量控制以及运动控制等合为一体；不依赖于各种专有的控制系统。例如，PC机在CPU、内存等方面具有明显的优势，当进行数据处理（如模拟量运算）时，PC机的运算速度通常是PLC、DCS的10倍以上，这是因为PCBCS中的PC机可以保持与最先进的PC产品技术同步。同时，PCBCS控制系统还可节省在CPU、电源、机架、机柜、接线等方面的投资。
德国学者埃贝哈德·格罗茨博士认为基于PC的自动化控制解决方案的7种趋势是：在自动化控制技术中越来越多的使用PC；PC专用软件越来越多，人们可以在PC机上编程和操作，如同在可编程序控制器上；可以在PC机上完成实时和控制任务的系统软件的应用越来越广泛；传统的PC编程通过使用新的编程技术，极大的推进了生产的进步，使得基于PC的自动化控制技术更是飞跃发展；基于PC 的自动化标准越来越多；Internet技术在自动化控制技术中越来越重要；分布式系统将改变自动化控制方式。
4.PCBCS产品
各大PLC制造厂商，如西门子、 ROCKWELL automation、 GE Fanuc、 三菱电机均推出各自品牌的PCBCS 控制系统产品，其特点是控制器已改用PC机控制，它通过控制总线或通信接口，与各公司原有的远程I/O组件衔接，这表明PLC的生产厂商已接受PCBCS 控制的技术路线。位于美国新泽西州普林斯顿的西门子能源和自动化集团 ISBU中心开发的重点是基于PC的自动化，它所推出的PCBCS中的控制器是SIMATIC WinAC（Windows自动化中心），它完全兼容SIMATIC S7系列PLC，可以完成PLC的控制功能，其I/O接口使用通信模块联接Profibus-DP，实现SoftPLC 控制。
在1995年由Wayson Industrial 公司提出的TCS（Tailored Control System,柔性控制系统）系统中有7种结构型式，其中一种就是采用PC机直接带现场的I/O模件，它用运行在PC机内部的软逻辑控制器取代控制器，用于采集点数较多但控制较少的场合。
美国Entivity公司（由Think & Do、Steeplechase公司合并而成）利用一种嵌入式操作系统Windows CE 与硬件厂商合作推出新型的PCBCS 产品－－WinPLC，它是安装在I/O基板上的小型PC机，其中固化的Windows CE操作系统和Think & Do应用软件Runtime 环境，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I/O模块的控制。WinPLC系统可以脱离开发PC机独立运行，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与WinPLC系统相连，以该计算机作为上位操作员站。一些专家介绍，传统的PLC具有硬实时特性，可以保证I/O扫描周期及中断的响应，PC采用的Windows NT/2000操作系统并不是实时系统，不能保证中断的响应时间或任务的执行周期的确定性。Windows CE 3.0的出现使基于PC的控制在实时性方面更进一步，甚至超过了任何PLC，可保证精确的读写周期和程序循环周期。
一些以生产I/O组件为主的厂家也加入了推广PCBCS产品的行列，如德国倍福（Beckhoff）公司生产的I/O产品可配各种现场总线，如PROFIBUS、INTERBUS、CAN、ControlNet、DeviceNet等等，他所推出的PCBCS产品即由带I/O接口的现场总线系统
、Windows NT/2000操作系统、倍福公司TwinCAT控制软件、工业PC机组成。德国菲尼克斯（PHOENIX CONTACT）公司从1995年开始率先开始提出并研制以PC为基础的控制板，并采用PLC国际标准IEC61131-3的编程语言，开发研制出一套完整的基于PC机技术的控制软件PC-WorX.。这套软件将现场总线管理软件、PLC控制软件以及监控软件接口 OPC有机的结合起来，通过INTERBUS或ETHERNET可以直接与智能式的总线模块进行通信。
研华公司的1999年5月推出的ADAM-5510/P31 产品采用了Paradym-31软件包，它包含了 IEC1131-3 标准中规定的顺序功能图梯级图和功能块图3种语言,是国内较早推出的PCBCS产品。
北京和利时公司的FOCS系统目前有两种结构：局域型、紧凑型。局域型系统由带现场总线的I/O模块、主控器、操作站组成，紧凑型系统由带现场总线的I/O模块、管控站组成。这里的管控站就是一台PC机，它完成局域型系统主控器、操作站两个设备的功能，如监视、操作、控制、连网、组态编程等工作。由此可见，FOCS的紧凑型系统就是一个PCBCS控制系统，因第一次采用这样的技术，厂家目前将系统定位于低成本的数据采集系统及调节回路较少的控制系统，由于管控站、电源、I/O模块均可冗余配置，实际上FOCS紧凑型系统还是可以用在可靠性要求较高的场合。
5.PCBCS 应用
世界上最早采用PLC的美国通用汽车公司从1994年起逐步采用PCBCS系统取代PLC，2000年初，通用汽车公司决定将美国本土的所有通用汽车公司生产厂中约2500套控制系统全部用美国Entivity公司下属Think & Do 软件公司的PCBCS取代，Think & Do 软件支持多种国际知名大公司的I/O系统（如霍尼威尔、施耐德、 AB、 GE等公司）和现场总线，国内Dell电脑厦门组装线、贵阳邮电机械厂研制的邮政分检机、天津香精香料公司也采用了Think & Do 软件公司的PCBCS。据介绍，贵阳邮电机械厂原生产的邮政分检机采用的是PLC，而研制的新一代邮政分检机则采用了底层霍尼威尔公司的SDS硬件配Think & Do 软件，该系统具有支持多种 I/O设备、编程容易、调试方便、可与不同系统连接的优点，使该厂在同行业中具备更强的竞争力。
德国慕尼黑附近有一个维德曼特色啤酒小酿房，原为手工操作，2000年进行了彻底的改造，采用了西门子公司的WinAC系统：一台Simatic工业PC（奔腾Ⅱ处理器333MHz、128M内存、Windows NT操作系统）通过Profibus-DP现场总线连接到西门子远程I/O设备ET200M 和ET200L-SL，再与现场的70多个阀门和阀控机构相连。系统的投运不仅减少了人力费用，还大大改善了啤酒的质量和稳定性。
在云南玉溪红塔集团技术中心试验制丝线电控系统及玉溪烟厂12000kg/h打叶复烤线技术改造项目中均采用了带INTERBUS总线的PCBCS控制系统。据了解，每个系统的I/O总数均达到数千点，其可靠性、先进性都得到证实。