自動(dòng)化控制與儀表工業(yè)的現(xiàn)狀、發(fā)展與展望

丁亞?wèn)| 陳波 劉崇超 梁廣東

摘 要：當(dāng)今社會(huì)已經(jīng)是一個(gè)知識(shí)化、智能化、信息化的社會(huì)，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)在社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，對(duì)我國(guó)國(guó)名經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展提供了廣闊的平臺(tái)，拉動(dòng)了工業(yè)化的進(jìn)程的提速。我國(guó)跨進(jìn)世界科技強(qiáng)國(guó)離不開(kāi)自動(dòng)化水平的提升與完善。自動(dòng)化 不僅能保證產(chǎn)品的質(zhì)量，提高經(jīng)濟(jì)效益，降低能耗，改善生態(tài)環(huán)境，而且能確保生產(chǎn)的安全與效率。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化儀表；自動(dòng)化技術(shù)；發(fā)展趨勢(shì)展望

正文：工業(yè)自動(dòng)化就是工業(yè)生產(chǎn)中的各種參數(shù)為控制對(duì)象，實(shí)現(xiàn)各種過(guò)程控制，在整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)中，盡量減少人力的操作，而能充分利用動(dòng)物以外的能源與各種資訊來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)工作，即稱為工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)，而使工業(yè)能進(jìn)行自動(dòng)生產(chǎn)之過(guò)程稱為工業(yè)自動(dòng)化。工業(yè)自動(dòng)化是機(jī)器設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程在不需要人工直接干預(yù)的情況下，按預(yù)期的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)測(cè)量、操縱等信息處理和過(guò)程控制的統(tǒng)稱。自動(dòng)化技術(shù)就是探索和研究實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化過(guò)程的方法和技術(shù)。它是涉及機(jī)械、微電子、計(jì)算機(jī)等技術(shù)領(lǐng)域的一門(mén)綜合性技術(shù)。工業(yè)革命是自動(dòng)化技術(shù)的助產(chǎn)士。正是由于工業(yè)革命的需要，自動(dòng)化技術(shù)才沖破了卵殼，得到了蓬勃發(fā)展。同時(shí)自動(dòng)化技術(shù)也促進(jìn)了工業(yè)的進(jìn)步，如今自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于機(jī)械制造、電力、建筑、交通運(yùn)輸、信息技術(shù)等領(lǐng)域，成為提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的主要手段。

我對(duì)工業(yè)組態(tài)技術(shù)的第一認(rèn)識(shí)就是，通過(guò)組態(tài)軟件在電腦上畫(huà)一個(gè)畫(huà)面，比如畫(huà)面里有指示燈、電機(jī)（動(dòng)畫(huà)）、按鈕等等。然后建立地址與主控制器聯(lián)接。人就可以通過(guò)你組態(tài)的畫(huà)面觀察和操作設(shè)備的運(yùn)行。

隨著工業(yè)控制系統(tǒng)應(yīng)用的深入，在面臨規(guī)模更大、控制更復(fù)雜的控制系統(tǒng)時(shí)，人們逐漸意識(shí)到原有的上位機(jī)編程的開(kāi)發(fā)方式，對(duì)項(xiàng)目來(lái)說(shuō)是費(fèi)時(shí)費(fèi)力、得不償失的，同時(shí)，管理信息系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的大量應(yīng)用，要求工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)為企業(yè)的生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、決策提供更詳細(xì)和深入的數(shù)據(jù)，以便優(yōu)化企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)中的各個(gè)環(huán)節(jié)。

1 自動(dòng)化儀表的組成

自動(dòng)化檢測(cè)儀表是自控系統(tǒng)中關(guān)鍵的子系統(tǒng)之一。一般的自動(dòng)化檢測(cè)儀表主要由三個(gè)部分組成：①傳感器，利用各種信號(hào)檢測(cè)被測(cè)模擬量；②變送器，將傳感器所測(cè)量的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)?～20 mA的電流信號(hào)，并送到可編程序控制器（PLC）中；③顯示器，將測(cè)量結(jié)果直觀地顯示出來(lái)，提供結(jié)果。這三個(gè)部分有機(jī)地結(jié)合在一起，缺少其中的任何一部分，則不能稱為完整的儀表。自動(dòng)化檢測(cè)儀表以其測(cè)量精確、顯示清晰、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，而且自動(dòng)化檢測(cè)儀表內(nèi)部具有與微機(jī)的接口，更是自動(dòng)化控制系統(tǒng)中重要的部分，被稱為自動(dòng)化控制系統(tǒng)的眼睛。

2 工業(yè)自動(dòng)化儀表的發(fā)展

目前，隨著信息化時(shí)代的到來(lái)，計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)化儀表等高、新技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)自動(dòng)化儀表領(lǐng)域的拓寬。技術(shù)得到了更新。從模擬儀表技術(shù)步入了智能和數(shù)字化技術(shù)領(lǐng)域.幾十年來(lái)在自動(dòng)化儀表的發(fā)展過(guò)程中，工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、規(guī)模由小到大。至今，已有各種各樣的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程生產(chǎn)出多種多樣的產(chǎn)品滿足當(dāng)今社會(huì)的需求。為能滿足工業(yè)過(guò)程的需要近50年來(lái)，自動(dòng)化儀表從氣動(dòng)到電動(dòng)儀表，從現(xiàn)場(chǎng)就地控制到中央控制室控制，從儀表屏上操作到計(jì)算機(jī)操作，從模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)。數(shù)字儀表的出現(xiàn)對(duì)總線發(fā)展起了很重要的作用?？偩€是指從控制室連接到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的雙向串行數(shù)字通信總線

3 工業(yè)自動(dòng)化儀表的現(xiàn)狀

目前，工業(yè)控制自動(dòng)化技術(shù)是運(yùn)用控制理論、儀器儀表、計(jì)算機(jī)和其它信息技術(shù)。對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)檢測(cè)、控制、優(yōu)化、調(diào)度、管理和決策，達(dá)到增加產(chǎn)量、提高質(zhì)量、降低消耗、確保安全等目標(biāo)的綜合性技術(shù)。我國(guó)目前自控技術(shù)有了很大的發(fā)展。我國(guó)工業(yè)控制儀表自動(dòng)化的發(fā)展道路大多是引進(jìn)成套設(shè)備的同時(shí)進(jìn)行消化吸收，然后進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。儀表從以前的氣動(dòng)到電動(dòng)、模擬到數(shù)字、分散到集中。DCS歷經(jīng)了初創(chuàng)（1975-1980）、成熟（1980-1985）、發(fā)展（1985以后），幾個(gè)發(fā)展時(shí)期。現(xiàn)階段其以可靠性、控制功能的完善、豐富的控制算法、方便的組態(tài)軟件及擴(kuò)展等諸多優(yōu)點(diǎn)，已成為控制系統(tǒng)的主流。現(xiàn)在各國(guó)有100多個(gè)生產(chǎn)廠家在生產(chǎn)，主要以美國(guó)、日本、德國(guó)等。我國(guó)的浙大中控和北京和利時(shí)也是國(guó)內(nèi)的知名品牌。PLC以其結(jié)構(gòu)緊湊、功能簡(jiǎn)單、迅速、可靠性高、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)得到了迅速的發(fā)展。目前PLC與DCS相互滲透、相互融合、相互競(jìng)爭(zhēng)。PLC與DCS功能的整合，PLC逐漸成為占自動(dòng)化裝置及過(guò)程控制系統(tǒng)市場(chǎng)最大占有率的產(chǎn)品。

4 發(fā)展趨勢(shì)

（1） 結(jié)構(gòu)日趨簡(jiǎn)潔，從當(dāng)前發(fā)展最快的3種流量?jī)x表（電磁、超聲、科氏）來(lái)看，機(jī)械結(jié)構(gòu)都十分簡(jiǎn)潔，管道內(nèi)既無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)件，又無(wú)節(jié)流件。

（2）功能力求完善，隨著微電子、計(jì)算機(jī)、通信技術(shù)的飛速發(fā)展，流量?jī)x表的功能日益完善、多樣，不少機(jī)械部分難以解決的問(wèn)題，依靠電子軟件則迎刃而解，如Krohne的智能電磁流量計(jì)，不少超聲流量計(jì)不僅可測(cè)流量，還可測(cè)流體密度、組分、熱能等等。

（3）安裝日益簡(jiǎn)便，工業(yè)自動(dòng)化程度越高，用戶越歡迎采用安裝維護(hù)簡(jiǎn)便的產(chǎn)品，這也是插入式，外夾式儀表日益暢銷的原因

5 國(guó)產(chǎn)化刻不容緩：

據(jù)了解，我國(guó)近年來(lái)進(jìn)口儀器儀表約130億美元，出口約30億美元（多為低附加值的電工儀表、家用水表、氣表），國(guó)內(nèi)大型工程選用國(guó)外儀表占2/3，而其價(jià)格為國(guó)產(chǎn)5～10倍，我國(guó)大型流量?jī)x表企業(yè)主要依靠國(guó)外技術(shù)，缺乏擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)意識(shí)，創(chuàng)新乏力；自動(dòng)化儀表國(guó)產(chǎn)化刻不容緩！

自動(dòng)化儀表尤其是工業(yè)自動(dòng)化現(xiàn)場(chǎng)儀表的智能化、總線化、網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展進(jìn)程，不難看出計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)現(xiàn)代自動(dòng)化儀表技術(shù)的發(fā)展起到了十分積極的促進(jìn)作用，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與工業(yè)局域網(wǎng)的融合又大大豐富和發(fā)展了現(xiàn)代自動(dòng)控制技術(shù)。因此，現(xiàn)代自動(dòng)化儀表的智能化技術(shù)不但改善了儀表本身的性能，還影響到了控制網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)，它不再是功能單一的固定結(jié)構(gòu)，其適應(yīng)性越來(lái)越強(qiáng)，功能也越來(lái)越豐富。針對(duì)目前國(guó)內(nèi)自動(dòng)化儀表行業(yè)發(fā)展所遇到的一些問(wèn)題，相信在行業(yè)逐漸成熟的背景下，這些問(wèn)題能逐一解決。新一代的智能化儀器儀表將在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)支持下，在各行各業(yè)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]張如芹、付新新、張豐偉.淺談儀表自動(dòng)化的發(fā)展[J]科技信息2008

[2]潭躍剛.《電子工業(yè)出版社》

作者簡(jiǎn)介

丁亞?wèn)|（1991-），男，漢族，江蘇連云港人，鄭州大學(xué)，機(jī)械工程學(xué)院，機(jī)械工程及自動(dòng)化

陳波（1994-），男，漢族，河南開(kāi)封人，鄭州大學(xué)，機(jī)械工程學(xué)院，機(jī)械工程及自動(dòng)化

劉崇超（1990-），男，漢族，河南濮陽(yáng)人，鄭州大學(xué)，機(jī)械工程學(xué)院，機(jī)械工程及自動(dòng)化

梁廣東（1991-），男，漢族，河南新鄉(xiāng)人，鄭州大學(xué)，機(jī)械工程學(xué)院，機(jī)械工程及自動(dòng)化