自动化发展方向

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1、工业自动化开展方向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，到达增加产量、提高质量、降低消耗、确 保平安等目的的综合性技术，主要包括工业自动化软件、硬件和系统三大局部。工业控制自 动化技术作为20世纪现代制造领域中最重要的技术之一，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开展道路，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开展，我国工业计 算机系统行业已经

2、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开展。一、以工业PC为根底的低本钱工业控制自动化将成为主流众所周知，从20世纪60年代开始，西方国家就依靠技术进步(即新设备、新工艺以及计算 机应用)开始对传统工业进行改造，使工业得到飞速开展。20世纪末世界上最大的变化就是全球市场的形成。全球市场导致竞争空前剧烈，促使企业必须加快新产品投放市场时间(TimetoMarket )、改善质量(Quality )、降低本钱(Cost)以及完善效劳体系(Service ), 这就是企业的T.Q.C.S.。虽然计算机集成制造系统(CIM0结合信息集成和系统集成，追求 更完善的T.Q.C.S.,使企

3、业实现“在正确的时间，将正确的信息以正确的方式传给正确的人， 以便作出正确的决策，即“五个正确。然而这种自动化需要投入大量的资金，是一种高投 资、高效益同时是高风险的开展模式，很难为大多数中小企业所采用。在我国，中小型企业 以及准大型企业走的还是低本钱工业控制自动化的道路。工业控制自动化主要包含三个层次，从下往上依次是根底自动化、过程自动化和管理自动化，其核心是根底自动化和过程自动化。传统的自动化系统，根底自动化局部根本被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

4、 PC-based的工业计算机(简称工业 PQ的开展，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， 成为实现低本钱 工业自动化的重要途径。我国重庆钢铁公司这样的大企业的几乎全部大型加热炉，也撤除了原来DC城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局部生产中正在采用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控制系统维护本

5、钱低。由于可编程控制器(PLQ受PC控制的威胁最大，所以 PLC供给商对PC的应用感到很不安。事实上，他们现在也参加到了PC控制“浪潮中。近年来，工业PC在我国得到了异常迅速的开展。从世界范围来看，工业PC主要包含两种类型：IPC工控机和CompactPCI工控机以及它们的变形机，如AT96总线工控机等。由于根底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CompactPCI-based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根底的开放式控制系统产 业化工业自动化

6、重大专项，目标就是开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%勺国内市场，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PLG然而，时至今日工业 PC并没有代替PLG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市场增长最快的一局部。 从开展趋势看，

7、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。和PLC一样，工业PC市场在过去的两年里保持平稳。与 PLC相比，工业PC软件很廉价。据 Frost#Sullivan 公司估计，全世界每年7亿美元工业 PC市场里，大约8500万美元为控制软 件，一亿美元为操作系统。到 2007年会翻一番，工业 PC市场变得非常可观。二、PLC在向微型化、网络化、PC化和开放性方向开展长期以来，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

8、的冲击。目前，全世界PLC生产厂家约200家，生产300多种产品。国内PLC市场仍以国外产品为主， 如Siemens、Modicon、A-B、OMRON三菱、GE的产品。经过多年的开展，国内PLC生产厂家约有三十家，但都没有形成颇具规模的生产能力和名牌产品，可以说PLC在我国尚未形成制造产业化。在 PLC应用方面，我国是很活泼的，应用的行业也很广。专家估计， 2000年PLC 的国内市场销量为15 (20万套(其中进口占90哒右)，约25 (35亿元人民币，年增长率约 为12%预计到2005年全国PLC需求量将到达 25万套左右，约35 (45亿元人民币。PLC市场也反映了全世界制造业的状况，

9、2000后大幅度下滑。但是，按照 AutomationResearchCorp 的预测，尽管全球经济下滑， PLC市场将会复苏，估计全球 PLC市 场在2000年为76亿美元，至IJ 2005年底将回到76亿美元，并继续略微增长。微型化、网络化、PC化和开放性是PLC未来开展的主要方向。在基于PLC自动化的早期，PLC体积大而且价格昂贵。但在最近几年，微型PLC(小于32I/O ) 已经出现，价格只有几百欧元。随着软 PLC(SoftPLC)控制组态软件的进一步完善和开展， 安装有软PLC组态软件和PC-based控制的市场份额将逐步得到增长。当前，过程控制领域最大的开展趋势之一就是Ether

10、net技术的扩展，PLC也不例外。现在越来越多的PLC供给商开始提供 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。集散控制系统 DCS( DistributedControlSystem)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、化肥等进口工程。当时，我国主要行业(如电力、石化、建材和冶金等)的DCS根本全部进口。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。近10年，特别是“九五以来，我国DCS系统研发和生产开展

11、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到达或接近国际先进水平。在2001年全国应用的4426套DCS系统中，国产DCS系统为1486套，占35%短短几年，国外 DCS系统在我国一统天下的局面从此不再出现。这 些专业化公司不仅占据了一定的市场份额，积累了开展的资本和技术，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奉献。与此同时，国产DCS系统的出口也在逐年增长。虽然国产DCS的开展取得了长足进步，但国外D

12、CS产品在国内市场中占有率还较高，其中主要是Honeywell和横河公司的产品。我国DCS的市场年增长率约为 20%年市场额约为30 (35 亿元。由于近5年内DC而石化行业大型自控装置中没有可替代产品，所以其市场增长率不 会下降。据统计，到 2005年，我国石化行业有 1000多套装置需要应用 DC砒制；电力系统 每年新装1000多万千瓦发电机组，需要DC饥现监控；不少企业已使用DCS近15 (20年，需要更新和改造。所以，今后 5年内DCS乍为自动化仪表行业主要产品的地位不会动摇。根据中国仪器仪表行业协会公布的调查数据显示，2002年我国DCS市场状况如下：小型化、多样化、PC化和开放性是

13、未来 DC孩展的主要方向。目前小型 DCS所占有的市场， 已逐步与PLG工业PG FCS共享。今后小型DCSM能首先与这三种系统融合，而且“软DCS技术将首先在小型 DC曲得到开展。PC-based控制将更加广泛地应用于中小规模的过程控制， 各DCST商也将纷纷推出基于工业PC的小型DCS系统。开放性的DCS系统将同时向上和向下双向延伸，使来自生产过程的现场数据在整个企业内部自由流动，实现信息技术与控制技术 的无缝连接，向测控管一体化方向开展。四、控制系统正在向现场总线(FCS方向开展由于3C (Computer、Control Communication )技术的开展，过程控制系统将由DCS

14、开展到FCS (FieldbusControlSystem )。FCS可以将PID控制彻底分散到现场设备(FieldDevice )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。 IEC/TC65的SC6

15、5C/WG乳作组于1984年开始致力于推出世界上单一的现场总线标准工作， 走过了 16年的艰难历程，于 1993年推出了 IEC61158-2 ,之后的标准制定就陷于混乱。2000年初公布的IEC61158现场总线国际标准子集有八种，分别为：类型1IEC技术报告FFH；类型2Control-NET 美国Rockwell公司支持；类型3Profibus 德国Siemens公司支持；类型4P-NET 丹麦ProcessData公司支持；类型5FFHSE原FFH2高速以太网美国 FisherRosemount公司支持；类型6Swift-Net 美国波音公司支持；类型7WorldFIP 法国 Alsto 公司支持；类型 8Interbus 美国 PhoenixContact 公司支持。除了 IEC61158的8种现场总线外，IECTC17B通过了三种总线标准：SDS SmartDistributedSystem ; ASI ActuatorSensorInterface ; DeviceNET。另外，ISO 公布了 ISO11898CANfe准。其中 DeviceNET于2002年10月8日被中国批准为国家标准，并于 2003年4月1日开始实施。目前在各种现场总线的竞争中，以Ethernet为代表的 COTS Commerc