1、塔里木大学信息工程学院课程论文第 1 页 共 7 页我国工业自动化控制发展摘要：随着科学技术的发展，工业控制的技术发展越来越快，工业控制技术使得工厂的生产效率大幅提高，而工业控制器 PLC、工业 PC 等的应用也大幅度提高了系统的自动化程度，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。工业控制自动化技术正在向智能化、网络化和集成化方向发展。关键字：自动化、工业控制、技术发展一、引言：工业自动化控制主要利用电子电气、机械、软件组合实现。即是工业控制，或者是工厂
2、自动化控制。主要是指使用计算机技术，微电子技术，电气手段，使工厂的生产和制造过程更加自动化、效率化、精确化，并具有可控性及可视性。工控技术的出现和推广带来了第三次工业革命，使工厂的生产速度和效率提高了 300%以上。20 世纪 80 年代初，随着改革开放的春风，国外先进的工控技术进入中国大陆，比较广泛使用的工业控制产品有“PLC，变频器，触摸屏，伺服电机，工控机”等。这些产品和技术大力推广了中国的制造业自动化进程，为中国现代化的建设作出了巨大的贡献。二、工业自动化仪器仪表2.1 PLC（可编程序控制器）PLC可编程序控制器的英文为 Programmable Logic Controller，1
3、968 年美国 GM(通用汽车)公司提出取代继电器控制装置的要求编程简单，可在现场修改和调试程序； 维护方便，采用插入式模块结构；可靠性高于继电器控制系统；体积小于继电器控制装置；数据可直接送入管理计算机；成本可与继电器控制系统竞争； 塔里木大学信息工程学院课程论文第 2 页 共 7 页可直接用 115V 交流电压输入；输出量为 115V、2A 以上，能直接驱动电磁阀、接触器等；通用性强，易于扩展；用户程序存储器容量至少 4kB。为了实现通用汽车提出的要求，第一台适合其要求的 PLC（可编程序控制器）于 1969 年在美国成功制造出来，自从第一台出现之后，随之，日本、德国、法国也相继开始了 P
4、LC 的研发，并得到了迅猛的发展，现在主要生产 PLC 的厂家分别是：德国西门子、AEG，日本的三菱、美国 AB，GE 法国的 TE 公司等。我国的 PLC 研制、生产和应用也发展很快，尤其在应用方面更为突出。在20 世纪 70 年代末和 80 年代初，我国随国外成套设备、专用设备引进了不少国外的 PLC。此后，在传统设备改造和新设备设计中，PLC 的应用逐年增多，并取得显著的经济效益，PLC 在我国的应用越来越广泛，对提高我国工业自动化水平起到了巨大的作用。 目前，我国不少科研单位和工厂在研制和生产 PLC，如辽宁无线电二厂、无锡华光电子公司、上海香岛电机制造公司、厦门 A-B 公司，北京和
5、利时和杭州和利时，浙大中控等。2.2 工控 PC由于基于 PC 的控制器被证明可以像 PLC 一样，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 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。 近年来，工业 PC 在我国得到了异常迅速的发展。从世界范围来看，工业 PC 主要包含两种类 型：IPC工控机以及它们的变形机，如 AT96
6、 总线工控机等。由于基础自动化和过程自动化对工业 PC 的运行稳定性、热插拔和 冗余配置要求很高，现有的 IPC 已经不能完全满足要求，将逐渐退出该领域，取而代之的将是其他工控机，而 IPC 将占据管理自 动化层。国家于 2001 年设立了“以工业控制计算机为基础的开放塔里木大学信息工程学院课程论文第 3 页 共 7 页式控制系统产业化”工业自动化重大专项，目标就是发展具有自主知识产权的PC-based 控制系统，在 3-5 年内，占领 30%(50%的国内市场，并实现产业化。 几年前，当“软 PLC”出现时，业界曾认为工业 PC 将会取代 PLC。然而，时至今日工业 PC 并 没有代替 PL
7、C，主要有两个原因：一个是系统集成原因;另一个是软件操作系统 WindowsNT 的原因。一个成功的 PC-based 控制系统要具备两点： 一是所有工作要由一个平台上的软件完成 ;二是向客户提供所需要的所有东西。可以预见，工业 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。 三、 工控行业仪器仪表发展工控仪表重点发展基于现场总线技术的主控系统装置及智能化仪表、特种和专用自动化仪表；全面扩大
8、服务领域，推进仪器仪表系统的数字化、智能化、网络化，完成 自动化仪表从模拟技术向数字技术的转变，5 年内数字仪表比例达到 60%以上；推进具有自主版权自动化软件的商品化。3.1 电工仪器仪表电工仪器仪表重点发展长寿命电能表、电子式电度表、特种专用电测仪表和电网计量自动管理系统。2005 年，中低档电工仪器仪表国内市场占有率要达到 95%；到 2010 年，高中档电工仪器仪表国内市场占有率达到 80%。3.2 科学测试仪器科学测试仪器重点发展过程分析仪器、环保监测仪器仪表、工业炉窑节能分析仪器以及围绕基础产业所需的汽车零部件动平衡、动力测试及整车性能检测仪、大地测量仪器、电子速测仪、测量型全球定
9、位系统以及其他试验机、实验室仪器等新产品。产品以技术含量较高的中档产品为主，到 2005 年在总产值中占 50%60%。3.3 环保仪器仪表环保仪器仪表重点发展大气环境、水环境的环保监测仪器仪表、取样系统和环境监测自动化控制系统产品，2005 年技术水平达到 20 世纪 90 年代后期国际先进水平，国内市场占有率达到 50%60%，到 2010 年国内市场占有率达到塔里木大学信息工程学院课程论文第 4 页 共 7 页70%以上。3.4 仪器仪表仪器仪表元器件“十五”及 2010 年前，尽快开发出一批适销对路、市场效果好的产品，品种占有率达到 70%80%，高档产品市场占有率达 60%以上；通过
10、科技攻关、新品开发，使产品质量水平达到国际 20 世纪 90 年代末水平，部分产品接近国外同类产品先进水平。3.5 信息技术电测仪器信息技术电测仪器主要发展电测仪器软件化、智能化技术，总线式自动测试技术，综合自动化测试系统，新型元器件测量技术及测试仪器，在线测试技术，信息产业产品测试技术，多媒体测量技术以及相应测试仪器，用电监控管理技术等。 四、数控技术向智能化、开放性、网络化、信息化发展从 1952 年美国麻省理工学院研制出第一台试验性数控系统，到现在已走过了 51 年的历程。近 10 年来，随着计算机技术的飞速发展，各种不同层次的开放式数控系统应运而生，发展很快。目前正朝着标准化开放体系结
11、构的方向前进。就结构形式而言，当今世界上的数控系统大致可分为 4 种类型：1.传统数控系统;2.“PC 嵌入 NC”结构的开放式数控系统;3.“NC 嵌入 PC”结构的开放式数控系统;4.SOFT 型开放式数控系统。我国数控系统的开发与生产，通过“七五”引进、消化、吸收， “八五”攻关和“九五”产业化，取得了很大的进展，基本上掌握了关键技术，建立了数控开发、生产基地，培养了一批数控人才，初步形成了自己的数控产业，也带动了机电控制与传动控制技术的发展。同时，具有中国特色的经济型数控系统经过这些年来的发展，产品的性能和可*性有了较大的提高，逐渐被用户认可。国外数控系统技术发展的总体发展趋势是：新一
12、代数控系统向 PC 化和开放式体系结构方向发展;驱动装置向交流、数字化方向发展;增强通信功能，向网络化发展;数控系统在控制性能上向智能化发展。进入 21 世纪，人类社会将逐步进入知识经济时代，知识将成为科技和生产发展的资本与动力，而机床工业，作为机器制造业、工业以至整个国民经济发展的装备部门，毫无疑问，其战略性重要地位、受重视程度，也将更加鲜明突塔里木大学信息工程学院课程论文第 5 页 共 7 页出。近年来，我国数控机床一直保持两位数增长。2001 年，我国机床工业产值已进入世界第 5 名，机床消费额在世界排名上升到第 3 位，达 47.39 亿美元，仅次于美国的 53.67 亿美元。2002
13、 年产值达 260 亿元，产量居世界第 4。但与发达国家相比，我国机床数控化率还不高，目前生产产值数控化率还不到 30%;消费值数控化率还不到 50%，而发达国家大多在 70%左右。由于国产数控机床不能满足市场的需求，高档次的数控机床及配套部件只能*进口，使我国机床的进口额呈逐年上升态势，2001 年进口机床跃升至世界第 2 位，达 24.06 亿美元，比上年增长 27.3%。智能化、开放性、网络化、信息化成为未来数控系统和数控机床发展的主要趋势：向高速、高效、高精度、高可*性方向发展;向模块化、智能化、柔性化、网络化和集成化方向发展;向 PC-based 化和开放性方向发展;出现新一代数控加
14、工工艺与装备，机械加工向虚拟制造的方向发展;信息技术(IT)与机床的结合，机电一体化先进机床将得到发展;纳米技术将形成新发展潮流，并将有新的突破;节能环保机床将加速发展，占领广大市场。五、工业控制软件正向先进控制方向发展自 20 世纪 80 年代初期诞生至今，工业控制软件已有 20 年的发展历史。工业控制软件作为一种应用软件，是随着 PC 机的兴起而不断发展的。工业控制软件主要包括人机界面软件(HMI)，基于 PC 的控制软件以及生产管理软件等。目前，我国已开发出一批具有自主知识产权的实时监控软件平台、先进控制软件、过程优化控制软件等成套应用软件，工程化、产品化有了一定突破，打破了国外同类应用
15、软件的垄断格局。通过在化工、石化、造纸等行业的数百个企业(装置)中应用，促进了企业的技术改造，提高了生产过程控制水平和产品质量，为企业创造了明显的经济效益。2000 年， “九五”国家科技攻关计划项目“大型骨干石化生产系统控制及计算机应用技术”通过了验收。作为工控软件的一个重要组成部分，国内人机界面组态软件研制方面近几年取得了较大进展，软件和硬件相结合，为企业测、控、管一体化提供了比较完整的解决方案。在此基础上，工业控制软件将从人机界面和基本策略组态向先进控制方向发展。塔里木大学信息工程学院课程论文第 6 页 共 7 页先进过程控制 APC(AdvancedProcessControl)目前还
16、没有严格而统一的定义。一般将基于数学模型而又必须用计算机来实现的控制算法，统称为先进过程控制策略。如：自适应控制;预测控制;鲁棒控制;智能控制(专家系统、模糊控制、神经网络)等。由于先进控制和优化软件可以创造巨大的经济效益，因此这些软件也身价倍增。国际上已经有几十家公司，推出了上百种先进控制和优化软件产品，在世界范围内形成了一个强大的流程工业应用软件产业。因此，开发我国具有自主知识产权的先进控制和优化软件，打破外国产品的垄断，替代进口，具有十分重要的意义。在未来，工业控制软件将继续向标准化、网络化、智能化和开放性发展方向。六、总结综上所述，工业控制计算机在工业自动化中的重要意义在于如下几个方面
17、：首先是工业控制计算机技术是开放式的系统，其高可靠性、易用性方便了工业环境的使用。并且在其基础上发展起来的网络化和现场总线技术又进一步促进了工业自动化的发展。工业控制计算机可谓是工业自动化发展的源动力。其次，IPC 建立的系统可以显著提高企业的生产效益，节约运营成本，使生产企业得以实现深层次的信息化，对企业管理提供准确可靠的参考，使企业得以取得最大的效益，赢得发展先机。最后，更深层面上来讲，IPC 是目前阶段满足我国工业自动化改造与创新发展的一个强大的动力，推动了国民经济各个行业的发展，使我国向信息化的方向迈向前进。七.参考文献1 张琳,井谹;基于 DeviceNet 现场总线的 CompoB
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