工控自動化行業(yè)現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢展望

張東起

（哈藥集團三精制藥四廠有限公司，黑龍江 哈爾濱 150000）

1 以工業(yè)PC為基礎的低成本工業(yè)控制自動化將成為主流

工業(yè)控制自動化主要包含三個層次，從下往上依次是基礎自動化、過程自動化和管理自動化，其核心是基礎自動化和過程自動化。

傳統(tǒng)的自動化系統(tǒng)，基礎自動化部分基本被PLC和DCS所壟斷，過程自動化和管理自動化部分主要是由各種進口的過程計算機或小型機組成，其硬件、系統(tǒng)軟件和應用軟件的價格之高令眾多企業(yè)望而卻步。

2 0世紀90年代以來，由于PC-based的工業(yè)計算機（簡稱工業(yè)PC）的發(fā)展，以工業(yè)PC、I/O裝置、監(jiān)控裝置、控制網(wǎng)絡組成的PC-based的自動化系統(tǒng)得到了迅速普及，成為實現(xiàn)低成本工業(yè)自動化的重要途徑。由于基于PC的控制器被證明可以像PLC一樣可靠，并且被操作和維護人員接受，所以，一個接一個的制造商至少在部分生產(chǎn)中正在采用PC控制方案?；赑C的控制系統(tǒng)易于安裝和使用，有高級的診斷功能，為系統(tǒng)集成商提供了更靈活的選擇，從長遠角度看，PC控制系統(tǒng)維護成本低。

2 PLC在向微型化、網(wǎng)絡化、PC化和開放性方向發(fā)展

在基于PLC自動化的早期，PLC體積大而且價格昂貴。但在最近幾年，微型PLC（小于32I/O）已經(jīng)出現(xiàn)，價格只有幾百歐元。隨著軟PLC（SoftPLC）控制組態(tài)軟件的進一步完善和發(fā)展，安裝有軟PLC組態(tài)軟件和PC-based控制的市場份額將逐步得到增長。

當前，過程控制領域最大的發(fā)展趨勢之一就是Ethernet技術的擴展，PLC也不例外?，F(xiàn)在越來越多的PLC供應商開始提供Ethernet接口?？梢韵嘈?，PLC將繼續(xù)向開放式控制系統(tǒng)方向轉(zhuǎn)移，尤其是基于工業(yè)PC的控制系統(tǒng)。

3 控制系統(tǒng)正在向現(xiàn)場總線（FCS）方向發(fā)展

由于 3C（Computer、Control、Communication）技術的發(fā)展，過程控制系統(tǒng)將由DCS發(fā)展到FCS（FieldbusControlSystem）。

FCS可以將PID控制徹底分散到現(xiàn)場設備（FieldDevice）中。基于現(xiàn)場總線的FCS又是全分散、全數(shù)字化、全開放和可互操作的新一代生產(chǎn)過程自動化系統(tǒng)，它將取代現(xiàn)場一對一的模擬信號線，給傳統(tǒng)的工業(yè)自動化控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)帶來革命性的變化。

4 儀器儀表技術

目前我國儀器儀表行業(yè)產(chǎn)品大多屬于中低檔水平，隨著國際上數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡化、微型化的產(chǎn)品逐漸成為主流，差距還將進一步加大。目前，我國高檔、大型儀器設備大多依賴進口。中檔產(chǎn)品以及許多關鍵零部件，國外產(chǎn)品占有我國市場60%以上的份額，而國產(chǎn)分析儀器占全球市場不到千分之二的份額。

2001年3月，第九屆全國人大四次會議批準的"十五"計劃綱要首次提出"把發(fā)展數(shù)控機床，儀器儀表和基礎零部件放到重要位置，努力提高質(zhì)量和技術水平"。2001年8月，國家計委把儀器儀表明確列為國民經(jīng)濟重要技術裝備，國家經(jīng)貿(mào)委制定并公布的儀器儀表行業(yè)"十五"規(guī)劃，確立了6項高技術產(chǎn)業(yè)化項目：

（1）.基于現(xiàn)場總線技術的全開放分散控制系統(tǒng)及智能儀表；

（2）.新型傳感器；

（3）.智能化工業(yè)控制部件與執(zhí)行機構(gòu)；

（4）.環(huán)境與污染源監(jiān)測儀器及自動監(jiān)測系統(tǒng)；

（5）.城市污水處理利用成套工藝設備中的儀表自動化控制系統(tǒng)；

（6）.煉鋼轉(zhuǎn)爐煤氣凈化回轉(zhuǎn)成套裝置中的儀表自動化控制系統(tǒng)。

根據(jù)儀器儀表行業(yè)的預測，"十五"期間我國儀器儀表市場大致是：2002年1628億，2003年 1790億，2004年 1969億，2005年2165億。五年間，平均年市場容量為1806億（相當于220億美元），其中工業(yè)自動化儀表和控制系統(tǒng)占41%、科學測試儀器占25%、醫(yī)療儀器占17%、其它占17%，平均年增長率將不會低于10%。

5 數(shù)控技術向智能化、開放性、網(wǎng)絡化、信息化發(fā)展

我國數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)與生產(chǎn)，通過"七五"引進、消化、吸收，"八五"攻關和"九五"產(chǎn)業(yè)化，取得了很大的進展，基本上掌握了關鍵技術，建立了數(shù)控開發(fā)、生產(chǎn)基地，培養(yǎng)了一批數(shù)控人才，初步形成了自己的數(shù)控產(chǎn)業(yè)，也帶動了機電控制與傳動控制技術的發(fā)展。同時，具有中國特色的經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)過這些年來的發(fā)展，產(chǎn)品的性能和可靠性有了較大的提高，逐漸被用戶認可。

智能化、開放性、網(wǎng)絡化、信息化成為未來數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機床發(fā)展的主要趨勢：向高速、高效、高精度、高可靠性方向發(fā)展；向模塊化、智能化、柔性化、網(wǎng)絡化和集成化方向發(fā)展；向PC-based化和開放性方向發(fā)展；出現(xiàn)新一代數(shù)控加工工藝與裝備，機械加工向虛擬制造的方向發(fā)展；信息技術（IT）與機床的結(jié)合，機電一體化先進機床將得到發(fā)展；納米技術將形成新發(fā)展潮流，并將有新的突破；節(jié)能環(huán)保機床將加速發(fā)展，占領廣大市場。

6 工業(yè)控制網(wǎng)絡將向有線和無線相結(jié)合方向發(fā)展

在工業(yè)自動化領域，有成千上萬的感應器，檢測器，計算機，PLC，讀卡器等設備，需要互相連接形成一個控制網(wǎng)絡，通常這些設備提供的通信接口是RS-232或RS-485。無線局域網(wǎng)設備使用隔離型信號轉(zhuǎn)換器，將工業(yè)設備的RS-232串口信號與無線局域網(wǎng)及以太網(wǎng)絡信號相互轉(zhuǎn)換，符合無線局域網(wǎng)IEEE802.11b和以太網(wǎng)絡IEEE802.3標準，支持標準的TCP/IP網(wǎng)絡通信協(xié)議，有效的擴展了工業(yè)設備的聯(lián)網(wǎng)通信能力。

7 工業(yè)控制軟件正向先進控制方向發(fā)展

作為工控軟件的一個重要組成部分，國內(nèi)人機界面組態(tài)軟件研制方面近幾年取得了較大進展，軟件和硬件相結(jié)合，為企業(yè)測、控、管一體化提供了比較完整的解決方案。在此基礎上，工業(yè)控制軟件將從人機界面和基本策略組態(tài)向先進控制方向發(fā)展。

先進過程控制 APC（AdvancedProcess-Control）目前還沒有嚴格而統(tǒng)一的定義。一般將基于數(shù)學模型而又必須用計算機來實現(xiàn)的控制算法，統(tǒng)稱為先進過程控制策略。如：自適應控制；預測控制；魯棒控制；智能控制（專家系統(tǒng)、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡）等。

由于先進控制和優(yōu)化軟件可以創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟效益，因此這些軟件也身價倍增。國際上已經(jīng)有幾十家公司，推出了上百種先進控制和優(yōu)化軟件產(chǎn)品，在世界范圍內(nèi)形成了一個強大的流程工業(yè)應用軟件產(chǎn)業(yè)。因此，開發(fā)我國具有自主知識產(chǎn)權的先進控制和優(yōu)化軟件，打破外國產(chǎn)品的壟斷，替代進口，具有十分重要的意義。

結(jié)語

由于大力發(fā)展工業(yè)自動化是加快傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造提升、提高企業(yè)整體素質(zhì)、提高國家整體國力、調(diào)整工業(yè)結(jié)構(gòu)、迅速搞活大中型企業(yè)的有效途徑和手段，將繼續(xù)通過實施一系列工業(yè)過程自動化高技術產(chǎn)業(yè)化專項，用信息化帶動工業(yè)化，推動工業(yè)自動化技術的進一步發(fā)展，加強技術創(chuàng)新，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，解決國民經(jīng)濟發(fā)展面臨的深層問題，進一步提高國民經(jīng)濟整體素質(zhì)和綜合國力，實現(xiàn)跨越式發(fā)展。

[1]武志強.淺談工控自動化在工業(yè)中的應用和發(fā)展.天津科技，2007-10-25期刊.