工业自动化前途

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1、工控自工控自动动化行化行业现业现状及未来状及未来发发展展趋势趋势展望展望 工工业业控制自控制自动动化技化技术术是一种运用控制理是一种运用控制理论论、 、仪仪器器仪仪表、表、计计算机和其它信息技算机和其它信息技术术， ，对对工工业业生生产过产过程程实现检测实现检测、控制、控制、优优化、化、调调度、管理和决策，达到增加度、管理和决策，达到增加产产量、提高量、提高质质量、降低消耗、确保量、降低消耗、确保安全等目的的安全等目的的综综合性技合性技术术，主要包括工，主要包括工业业自自动动化化软软件、硬件和系件、硬件和系统统三大部分。工三大部分。工业业控制自控制自动动化化技技术术作作为为 20 世世纪现纪现

2、代制造代制造领领域中最重要的技域中最重要的技术术之一，主要解决生之一，主要解决生产产效率与一致性效率与一致性问题问题。 。虽虽然然自自动动化系化系统统本身并不直接本身并不直接创创造效益，但它造效益，但它对对企企业业生生产过产过程有明程有明显显的提升作用。的提升作用。 我国工我国工业业控制自控制自动动化的化的发发展道路，大多是在引展道路，大多是在引进进成套成套设备设备的同的同时进时进行消化吸收，然后行消化吸收，然后进进行二次开行二次开发发和和应应用。目前我国工用。目前我国工业业控制自控制自动动化技化技术术、 、产业产业和和应应用都有了很大的用都有了很大的发发展，我国工展，我国工业业计计算机系算机

3、系统统行行业业已已经经形成。工形成。工业业控制自控制自动动化技化技术术正在向智能化、网正在向智能化、网络络化和集成化方向化和集成化方向发发展。展。 一、以工一、以工业业 PC 为为基基础础的低成本工的低成本工业业控制自控制自动动化将成化将成为为主流主流 众所周知，从众所周知，从 20 世世纪纪 60 年代开始，西方国家就依靠技年代开始，西方国家就依靠技术进术进步（即新步（即新设备设备、新工、新工艺艺以及以及计计算机算机应应用）开始用）开始对传统对传统工工业进业进行改造，使工行改造，使工业业得到得到飞飞速速发发展。展。20 世世纪纪末世界上最大的末世界上最大的变变化就是化就是全球市全球市场场的形

4、成。全球市的形成。全球市场导场导致致竞竞争空前激烈，促使企争空前激烈，促使企业业必必须须加快新加快新产产品投放市品投放市场时间场时间（ （TimetoMarket）、改善）、改善质质量（量（Quality）、降低成本（）、降低成本（Cost）以及完善服）以及完善服务务体系（体系（Service），），这这就是就是企企业业的的 T.Q.C.S.。 。虽虽然然计计算机集成制造系算机集成制造系统统（ （CIMS） ）结结合信息集成和系合信息集成和系统统集成，追求更完善集成，追求更完善的的 T.Q.C.S.，使企，使企业实现业实现“在正确的在正确的时间时间，将正确的信息以正确的方式，将正确的信息以正确

5、的方式传给传给正确的人，以便作正确的人，以便作出正确的决策出正确的决策”，即，即“五个正确五个正确”。然而。然而这这种自种自动动化需要投入大量的化需要投入大量的资资金，是一种高投金，是一种高投资资、高效益、高效益同同时时是高是高风险风险的的发发展模式，很展模式，很难为难为大多数中小企大多数中小企业业所采用。在我国，中小型企所采用。在我国，中小型企业业以及准大型企以及准大型企业业走的走的还还是低成本工是低成本工业业控制自控制自动动化的道路。化的道路。 工工业业控制自控制自动动化主要包含三个化主要包含三个层层次，从下往上依次是基次，从下往上依次是基础础自自动动化、化、过过程自程自动动化和管理自化和

6、管理自动动化，其核心是基化，其核心是基础础自自动动化和化和过过程自程自动动化。化。 传统传统的自的自动动化系化系统统，基，基础础自自动动化部分基本被化部分基本被 PLC 和和 DCS 所所垄垄断，断，过过程自程自动动化和管理自化和管理自动动化部分主要是由各种化部分主要是由各种进进口的口的过过程程计计算机或小型机算机或小型机组组成，其硬件、系成，其硬件、系统软统软件和件和应应用用软软件的价件的价格之高令众多企格之高令众多企业业望而却步。望而却步。 20 世世纪纪 90 年代以来，由于年代以来，由于 PC-based 的工的工业计业计算机（算机（简简称工称工业业 PC）的）的发发展，以工展，以工业

7、业PC、 、I/O 装置、装置、监监控装置、控制网控装置、控制网络组络组成的成的 PC-based 的自的自动动化系化系统统得到了迅速普及，成得到了迅速普及，成为实为实现现低成本工低成本工业业自自动动化的重要途径。我国重化的重要途径。我国重庆钢铁庆钢铁公司公司这样这样的大企的大企业业的几乎全部大型加的几乎全部大型加热热炉，炉，也拆除了原来也拆除了原来 DCS 或或单单回路数字式回路数字式调节调节器，而改用工器，而改用工业业 PC 来来组组成控制系成控制系统统，并采用模糊控，并采用模糊控制算法，制算法，获获得了良好效果。得了良好效果。 由于基于由于基于 PC 的控制器被的控制器被证证明可以像明可

8、以像 PLC 一一样样可靠，并且被操作和可靠，并且被操作和维护维护人人员员接受，所以，接受，所以，一个接一个的制造商至少在部分生一个接一个的制造商至少在部分生产产中正在采用中正在采用 PC 控制方案。基于控制方案。基于 PC 的控制系的控制系统统易于安易于安装和使用，有高装和使用，有高级级的的诊诊断功能，断功能，为为系系统统集成商提供了更灵活的集成商提供了更灵活的选择选择，从，从长远长远角度看，角度看，PC 控制控制系系统维护统维护成本低。成本低。 由于可由于可编编程控制器（程控制器（PLC）受）受 PC 控制的威控制的威胁胁最大，所以最大，所以 PLC 供供应应商商对对 PC 的的应应用感到

9、很用感到很不安。事不安。事实实上，他上，他们现们现在也加入到了在也加入到了 PC 控制控制“浪潮浪潮”中。中。 近年来，工近年来，工业业 PC 在我国得到了异常迅速的在我国得到了异常迅速的发发展。展。从世界范从世界范围围来看，工来看，工业业 PC 主要包含两种主要包含两种类类型：型：IPC 工控机和工控机和 CompactPCI 工控机以及它工控机以及它们们的的变变形机，如形机，如 AT96 总线总线工控机等。由于基工控机等。由于基础础自自动动化和化和过过程自程自动动化化对对工工业业 PC 的运行的运行稳稳定性、定性、热热插拔和冗余配置要求很高，插拔和冗余配置要求很高，现现有的有的 IPC 已

10、已经经不能完全不能完全满满足要求，将逐足要求，将逐渐渐退出退出该领该领域，取而域，取而代之的将是代之的将是 CompactPCI-based 工控机，而工控机，而 IPC 将占据管理自将占据管理自动动化化层层。国家于。国家于 2001 年年设设立了立了“以工以工业业控制控制计计算机算机为为基基础础的开放式控制系的开放式控制系统产业统产业化化”工工业业自自动动化重大化重大专项专项，目，目标标就是就是发发展具展具有自主知有自主知识产权识产权的的 PC-based 控制系控制系统统，在，在 3(5 年内，占年内，占领领 30%(50%的国内市的国内市场场，并，并实现产业实现产业化。化。 几年前，当几

11、年前，当“软软 PLC”出出现时现时， ，业业界曾界曾认为认为工工业业 PC 将会取代将会取代 PLC。然而，。然而，时时至今日工至今日工业业PC 并没有代替并没有代替 PLC，主要有两个原因：一个是系，主要有两个原因：一个是系统统集成原因；另一个是集成原因；另一个是软软件操作系件操作系统统WindowsNT 的原因。一个成功的的原因。一个成功的 PC-based 控制系控制系统统要具要具备备两点：一是所有工作要由一个平两点：一是所有工作要由一个平台上的台上的软软件完成；二是向客件完成；二是向客户户提供所需要的所有提供所需要的所有东东西。可以西。可以预见预见，工，工业业 PC 与与 PLC 的

12、的竞竞争将争将主要在高端主要在高端应应用上，其数据复用上，其数据复杂杂且且设备设备集成度高。工集成度高。工业业 PC 不可能与低价的微型不可能与低价的微型 PLC 竞竞争，争，这这也是也是 PLC 市市场场增增长长最快的一部分。从最快的一部分。从发发展展趋势趋势看，控制系看，控制系统统的将来很可能存在于工的将来很可能存在于工业业 PC和和 PLC 之之间间， ，这这些融合的迹象已些融合的迹象已经经出出现现。 。 和和 PLC 一一样样，工，工业业 PC 市市场场在在过过去的两年里保持平去的两年里保持平稳稳。与。与 PLC 相比，工相比，工业业 PC 软软件很便件很便宜。据宜。据 Frost&S

13、ullivan 公司估公司估计计，全世界每年，全世界每年 7 亿亿美元工美元工业业 PC 市市场场里，大里，大约约 8500 万美元万美元为为控制控制软软件，一件，一亿亿美元美元为为操作系操作系统统。到。到 2007 年会翻一番，工年会翻一番，工业业 PC 市市场变场变得非常可得非常可观观。 。 二、二、PLC 在向微型化、网在向微型化、网络络化、化、PC 化和开放性方向化和开放性方向发发展展 长长期以来，期以来，PLC 始始终处终处于工于工业业控制自控制自动动化化领领域的主域的主战场战场， ，为为各种各各种各样样的自的自动动化控制化控制设备设备提供非常可靠的控制方案，与提供非常可靠的控制方案

14、，与 DCS 和工和工业业 PC 形成了三足鼎立之形成了三足鼎立之势势。同。同时时， ，PLC 也承受着来也承受着来自其它技自其它技术产术产品的冲品的冲击击，尤其是工，尤其是工业业 PC 所所带带来的冲来的冲击击。 。 目前，全世界目前，全世界 PLC 生生产产厂家厂家约约 200 家，生家，生产产 300 多种多种产产品。国内品。国内 PLC 市市场场仍以国外仍以国外产产品品为为主，如主，如 Siemens、 、Modicon、 、A-B、 、OMRON、三菱、三菱、GE 的的产产品。品。经过经过多年的多年的发发展，国内展，国内 PLC生生产产厂家厂家约约有三十家，但都没有形成有三十家，但都

15、没有形成颇颇具具规规模的生模的生产产能力和名牌能力和名牌产产品，可以品，可以说说 PLC 在我国尚在我国尚未形成制造未形成制造产业产业化。在化。在 PLC 应应用方面，我国是很活用方面，我国是很活跃跃的，的，应应用的行用的行业业也很广。也很广。专专家估家估计计， ，2000年年 PLC 的国内市的国内市场销场销量量为为 15(20 万套（其中万套（其中进进口占口占 90%左右），左右），约约 25(35 亿亿元人民元人民币币，年增，年增长长率率约为约为 12%。 。预计预计到到 2005 年全国年全国 PLC 需求量将达到需求量将达到 25 万套左右，万套左右，约约 35(45 亿亿元人民元人

16、民币币。 。 PLC 市市场场也反映了全世界制造也反映了全世界制造业业的状况，的状况，2000 后大幅度下滑。但是，按照后大幅度下滑。但是，按照AutomationResearchCorp 的的预测预测，尽管全球，尽管全球经济经济下滑，下滑，PLC 市市场场将会复将会复苏苏，估，估计计全球全球 PLC市市场场在在 2000 年年为为 76 亿亿美元，到美元，到 2005 年底将回到年底将回到 76 亿亿美元，并美元，并继续继续略微增略微增长长。 。 微型化、网微型化、网络络化、化、PC 化和开放性是化和开放性是 PLC 未来未来发发展的主要方向。展的主要方向。 在基于在基于 PLC 自自动动化的早期，化的早期，PLC 体体积积大而且价格昂大而且价格昂贵贵。但在最近几年，微型。但在最近几年，微型 PLC（小于（小于32I/O）已）已经经出出现现，价格只有几百欧元。，价格只有几百欧元。随着随着软软 PLC（ （SoftPLC）控制）控制组态软组态软件的件的进进一步完善和一步完善和发发展，安装有展，安装有软软 PLC 组态软组态软件和件和PC-base