1、我国工业控制自动化技术现状与趋势工业控制自动化技术是一种运用控制理论、仪器仪表、计算机和其它信息技术，对工业生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策，达到增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全等目的的综合性技术，主要包括工业自动化软件、硬件和系统三大部分。主要解决生产效率与一致性问题。虽然自动化系统本身并不直接创造效益，但它对企业生产过程有明显的提升作用。我国工业控制自动化的发展道路，大多是在引进成套设备的同时进行消化吸收，然后进行二次开发和应用。目前我国工业控制自动化技术、产业和应用都有了很大的发展，我国工业计算机系统行业已经形成。目前，工业控制自动化技术正在向智能化、网络化和集成化方
2、向发展。一、 以工业 PC 为基础的低成本工业控制自动化将成为主流。工业控制自动化主要包含三个层次，从下往上依次是基础自动化、过程自动化和管理自动化，其核心是基础自动化和过程自动化。传统的自动化系统，基础自动化部分基本被 PLC 和 DCS 所垄断，过程自动化和管理自动化部分主要是由各种进口的过程计算机或小型机组成，其硬件、系统软件和应用软件的价格之高令众多企业望而却步。20 世纪 90 年代以来，由于 PC-based 的工业计算机（简称工业 PC）的发展，以工业 PC、I/O 装置、监控装置、控制网络组成的PC-based 的自动化系统得到了迅速普及，成为实现低成本工业自动化的重要途径。我
3、国重庆钢铁公司这样的大企业的几乎全部大型加热炉，也拆除了原来 DCS 或单回路数字式调节器，而改用工业 PC 来组成控制系统，并采用模糊控制算法，获得了良好效果。由于基于 PC 的控制器被证明可以像 PLC 一样可靠，并且被操作和维护人员接受，所以，一个接一个的制造商至少在部分生产中正在采用 PC 控制方案。基于 PC 的控制系统易于安装和使用，有高级的诊断功能，为系统集成商提供了更灵活的选择，从长远角度看，PC 控制系统维护成本低。由于可编程控制器（PLC）受 PC 控制的威胁最大，所以 PLC 供应商对 PC 的应用感到很不安。事实上，他们现在也加入到了 PC 控制“浪潮”中。可以预见，工
4、业 PC 与 PLC 的竞争将主要在高端应用上，其数据复杂且设备集成度高。工业 PC 不可能与低价的微型 PLC 竞争，这也是 PLC 市场增长最快的一部分。从发展趋势看，控制系统的将来很可能存在于工业 PC 和 PLC 之间，这些融合的迹象已经出现。二、 PLC 在向微型化、网络化、PC 化和开放性方向发展长期以来，PLC 始终处于工业控制自动化领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供非常可靠的控制方案，与 DCS 和工业PC 形成了三足鼎立之势。同时，PLC 也承受着来自其它技术产品的冲击，尤其是工业 PC 所带来的冲击。当前，过程控制领域最大的发展趋势之一就是 Ethernet 技术
5、的扩展，PLC 也不例外。现在越来越多的 PLC 供应商开始提供Ethernet 接口。可以相信，PLC 将继续向开放式控制系统方向转移，尤其是基于工业 PC 的控制系统。三、 面向测控管一体化设计的 DCS 系统集散控制系统 DCS（Distributed Control System）问世于1975 年，生产厂家主要集中在美、日、德等国。我国从 70 年代中后期起，首先由大型进口设备成套中引入国外的 DCS，首批有化纤、乙烯、化肥等进口项目。当时，我国主要行业（如电力、石化、建材和冶金等）的 DCS 基本全部进口。80 年代初期在引进、消化和吸收的同时，开始了研制国产化 DCS 的技术攻关
6、。近 10 年，我国 DCS 系统研发和生产发展很快，崛起了一批优秀企业，如北京和利时公司、上海新华公司、浙大中控公司、浙江威盛公司、航天测控公司、电科院以及北京康拓集团等。这批企业研制生产的 DCS 系统，不仅品种数量大幅度增加，而且产品技术水平已经达到或接近国际先进水平。这些专业化公司不仅占据了一定的市场份额，积累了发展的资本和技术，同时使得国外引进的 DCS 系统价格也大幅度下降，为我国自动化推广事业做出了贡献。四、 控制系统正在向现场总线（FCS）方向发展由于 3C（Computer、Control、Communication）技术的发展，过程控制系统将由 DCS 发展到 FCS（Fi
7、eldbus Control System） 。FCS 可以将 PID 控制彻底分散到现场设备（Field Device）中。基于现场总线的 FCS 又是全分散、全数字化、全开放和可互操作的新一代生产过程自动化系统，它将取代现场一对一的 4(20mA 模拟信号线，给传统的工业自动化控制系统体系结构带来革命性的变化。根据 IEC61158 的定义，现场总线是安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。现场总线使测控设备具备了数字计算和数字通信能力，提高了信号的测量、传输和控制精度，提高了系统与设备的功能、性能。总之，计算机控制系统的发展在经
8、历了基地式气动仪表控制系统、电动单元组合式模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统以及集散控制系统（DCS）后，将朝着现场总线控制系统（FCS）的方向发展。虽然以现场总线为基础的 FCS 发展很快，但 FCS 发展还有很多工作要做，如统一标准、仪表智能化等。另外，传统控制系统的维护和改造还需要 DCS，因此 FCS 完全取代传统的 DCS 还需要一个较长的过程，同时 DCS 本身也在不断的发展与完善。可以肯定的是，结合 DCS、工业以太网、先进控制等新技术的 FCS 将具有强大的生命力。工业以太网以及现场总线技术作为一种灵活、方便、可靠的数据传输方式，在工业现场得到了越来越多的应用，并将在控制领域
9、中占有更加重要的地位。五、仪器仪表技术在向数字化、智能化、网络化、微型化方向发展。六、 数控技术向智能化、开放性、网络化、信息化发展七、 工业控制网络将向有线和无线相结合方向发展无线局域网（Wireless LAN）技术可以非常便捷地以无线方式连接网络设备，人们可随时、随地、随意地访问网络资源，是现代数据通信系统发展的重要方向。无线局域网可以在不采用网络电缆线的情况下，提供以太网互联功能。在推动网络技术发展的同时，无线局域网也在改变着人们的生活方式。在工业自动化领域，有成千上万的感应器，检测器，计算机，PLC，读卡器等设备，需要互相连接形成一个控制网络，通常这些设备提供的通信接口是 RS-23
10、2 或 RS-485。无线局域网设备使用隔离型信号转换器，将工业设备的 RS-232 串口信号与无线局域网及以太网络信号相互转换，符合无线局域网 IEEE 802.11b 和以太网络IEEE 802.3 标准，支持标准的 TCP/IP 网络通信协议，有效的扩展了工业设备的联网通信能力。计算机网络技术、无线技术以及智能传感器技术的结合，产生了“基于无线技术的网络化智能传感器”的全新概念。这种基于无线技术的网络化智能传感器使得工业现场的数据能够通过无线链路直接在网络上传输、发布和共享。无线局域网技术能够在工厂环境下，为各种智能现场设备、移动机器人以及各种自动化设备之间的通信提供高带宽的无线数据链路和灵活的网络拓扑结构，在一些特殊环境下有效地弥补了有线网络的不足，进一步完善了工业控制网络的通信性能。
