工控自動化行業現狀及未來發展趨勢展望

張東起

（哈藥集團三精制藥四廠有限公司，黑龍江 哈爾濱 150000）

1 以工業PC為基礎的低成本工業控制自動化將成為主流

工業控制自動化主要包含三個層次，從下往上依次是基礎自動化、過程自動化和管理自動化，其核心是基礎自動化和過程自動化。

傳統的自動化系統，基礎自動化部分基本被PLC和DCS所壟斷，過程自動化和管理自動化部分主要是由各種進口的過程計算機或小型機組成，其硬件、系統軟件和應用軟件的價格之高令眾多企業望而卻步。

2 0世紀90年代以來，由于PC-based的工業計算機（簡稱工業PC）的發展，以工業PC、I/O裝置、監控裝置、控制網絡組成的PC-based的自動化系統得到了迅速普及，成為實現低成本工業自動化的重要途徑。由于基于PC的控制器被證明可以像PLC一樣可靠，并且被操作和維護人員接受，所以，一個接一個的制造商至少在部分生產中正在采用PC控制方案。基于PC的控制系統易于安裝和使用，有高級的診斷功能，為系統集成商提供了更靈活的選擇，從長遠角度看，PC控制系統維護成本低。

2 PLC在向微型化、網絡化、PC化和開放性方向發展

在基于PLC自動化的早期，PLC體積大而且價格昂貴。但在最近幾年，微型PLC（小于32I/O）已經出現，價格只有幾百歐元。隨著軟PLC（SoftPLC）控制組態軟件的進一步完善和發展，安裝有軟PLC組態軟件和PC-based控制的市場份額將逐步得到增長。

當前，過程控制領域最大的發展趨勢之一就是Ethernet技術的擴展，PLC也不例外。現在越來越多的PLC供應商開始提供Ethernet接口。可以相信，PLC將繼續向開放式控制系統方向轉移，尤其是基于工業PC的控制系統。

3 控制系統正在向現場總線（FCS）方向發展

由于 3C（Computer、Control、Communication）技術的發展，過程控制系統將由DCS發展到FCS（FieldbusControlSystem）。

FCS可以將PID控制徹底分散到現場設備（FieldDevice）中。基于現場總線的FCS又是全分散、全數字化、全開放和可互操作的新一代生產過程自動化系統，它將取代現場一對一的模擬信號線，給傳統的工業自動化控制系統體系結構帶來革命性的變化。

4 儀器儀表技術

目前我國儀器儀表行業產品大多屬于中低檔水平，隨著國際上數字化、智能化、網絡化、微型化的產品逐漸成為主流，差距還將進一步加大。目前，我國高檔、大型儀器設備大多依賴進口。中檔產品以及許多關鍵零部件，國外產品占有我國市場60%以上的份額，而國產分析儀器占全球市場不到千分之二的份額。

2001年3月，第九屆全國人大四次會議批準的"十五"計劃綱要首次提出"把發展數控機床，儀器儀表和基礎零部件放到重要位置，努力提高質量和技術水平"。2001年8月，國家計委把儀器儀表明確列為國民經濟重要技術裝備，國家經貿委制定并公布的儀器儀表行業"十五"規劃，確立了6項高技術產業化項目：

（1）.基于現場總線技術的全開放分散控制系統及智能儀表；

（2）.新型傳感器；

（3）.智能化工業控制部件與執行機構；

（4）.環境與污染源監測儀器及自動監測系統；

（5）.城市污水處理利用成套工藝設備中的儀表自動化控制系統；

（6）.煉鋼轉爐煤氣凈化回轉成套裝置中的儀表自動化控制系統。

根據儀器儀表行業的預測，"十五"期間我國儀器儀表市場大致是：2002年1628億，2003年 1790億，2004年 1969億，2005年2165億。五年間，平均年市場容量為1806億（相當于220億美元），其中工業自動化儀表和控制系統占41%、科學測試儀器占25%、醫療儀器占17%、其它占17%，平均年增長率將不會低于10%。

5 數控技術向智能化、開放性、網絡化、信息化發展

我國數控系統的開發與生產，通過"七五"引進、消化、吸收，"八五"攻關和"九五"產業化，取得了很大的進展，基本上掌握了關鍵技術，建立了數控開發、生產基地，培養了一批數控人才，初步形成了自己的數控產業，也帶動了機電控制與傳動控制技術的發展。同時，具有中國特色的經濟型數控系統經過這些年來的發展，產品的性能和可靠性有了較大的提高，逐漸被用戶認可。

智能化、開放性、網絡化、信息化成為未來數控系統和數控機床發展的主要趨勢：向高速、高效、高精度、高可靠性方向發展；向模塊化、智能化、柔性化、網絡化和集成化方向發展；向PC-based化和開放性方向發展；出現新一代數控加工工藝與裝備，機械加工向虛擬制造的方向發展；信息技術（IT）與機床的結合，機電一體化先進機床將得到發展；納米技術將形成新發展潮流，并將有新的突破；節能環保機床將加速發展，占領廣大市場。

6 工業控制網絡將向有線和無線相結合方向發展

在工業自動化領域，有成千上萬的感應器，檢測器，計算機，PLC，讀卡器等設備，需要互相連接形成一個控制網絡，通常這些設備提供的通信接口是RS-232或RS-485。無線局域網設備使用隔離型信號轉換器，將工業設備的RS-232串口信號與無線局域網及以太網絡信號相互轉換，符合無線局域網IEEE802.11b和以太網絡IEEE802.3標準，支持標準的TCP/IP網絡通信協議，有效的擴展了工業設備的聯網通信能力。

7 工業控制軟件正向先進控制方向發展

作為工控軟件的一個重要組成部分，國內人機界面組態軟件研制方面近幾年取得了較大進展，軟件和硬件相結合，為企業測、控、管一體化提供了比較完整的解決方案。在此基礎上，工業控制軟件將從人機界面和基本策略組態向先進控制方向發展。

先進過程控制 APC（AdvancedProcess-Control）目前還沒有嚴格而統一的定義。一般將基于數學模型而又必須用計算機來實現的控制算法，統稱為先進過程控制策略。如：自適應控制；預測控制；魯棒控制；智能控制（專家系統、模糊控制、神經網絡）等。

由于先進控制和優化軟件可以創造巨大的經濟效益，因此這些軟件也身價倍增。國際上已經有幾十家公司，推出了上百種先進控制和優化軟件產品，在世界范圍內形成了一個強大的流程工業應用軟件產業。因此，開發我國具有自主知識產權的先進控制和優化軟件，打破外國產品的壟斷，替代進口，具有十分重要的意義。

結語

由于大力發展工業自動化是加快傳統產業改造提升、提高企業整體素質、提高國家整體國力、調整工業結構、迅速搞活大中型企業的有效途徑和手段，將繼續通過實施一系列工業過程自動化高技術產業化專項，用信息化帶動工業化，推動工業自動化技術的進一步發展，加強技術創新，實現產業化，解決國民經濟發展面臨的深層問題，進一步提高國民經濟整體素質和綜合國力，實現跨越式發展。

[1]武志強.淺談工控自動化在工業中的應用和發展.天津科技，2007-10-25期刊.