淺析自動化技術的發展和趨勢

張旭

【摘 要】工業自動化是機器設備或生產過程在不需要人工干預的情況下，按預期的目標實現測量值、操縱等信息處理的過程控制的統稱。自動化技術就是探索和研究實現自動化過程的方法和技術。它是涉及機械、微電子、計算機等技術領域的一門綜合性技術。自動化技術促進了工業的進步，已經被廣泛地應用于機械制造、電力、建筑、交通運輸、信息技術等領域，成為提高勞動生產率的主要手段。

【關鍵詞】自動化技術；發展和趨勢

文章編號：ISSN1006—656X（2013）12-0088-01

一、信息技術的發展推進了自動化的發展

在自動化技術領域中，信息技術推進了自動化領域的發展。在當今自動化領域內，從現場工藝到集團管理都可由以太網實現信息的暢通。目前，由于計算機網絡技術和控制技術的結合，自動化技術已不再停留于理論和實驗階段。各種先進控制技術已進入實踐并用于分布式控制系統、可編程序控制器等控制器中，而且這種趨勢在不斷的加快。

二、自動化技術的互補與滲透

自動控制領域的三大支柱為可編程序控制器（PLC），分布式控制系統（DCS），工控機（IPC）即工業計算機。它們之間相互競爭、相互滲透、相互融合，因而形成了具有混合控制策略的PLC/DCS混合系統HCS。混合系統HCS的主要特點是構建一個公共的、集成的開發環境，提供通用開發平臺、共用標簽和單一數據庫，以滿足多領域自動化系統設計和集成的需要。同時它采用了可自由組合的模塊化的硬件架構，減少系統升級帶來的開銷。它支持IEC61 158等現場總線國際標準以實現高度分散的自動化環境，也支持事實上的工業以太網標準，可方便地和上一級的ERP、MIS、MeS集成。

三、無線通訊技術在自動化領域的發展

無線通訊技術作為有線控制系統的補充，正廣泛應用于工業自動化系統中，也是工業自動化產品一個新增長點，運行于2.4GHz 1SM 波段的跳頻擴頻無線傳輸技術具有優良的抗干擾性和高可靠性，無線局域網和無線網狀網絡擴大了無線傳輸的覆蓋范圍。無線通訊的數據安全性是人們所 的，但可以通過加安全密碼和加密密碼等一系列措施來確保數據的安全傳輸。

隨著無線技術日益普及，無線工業通信技術是當前自動化領域探討非常熱烈的問題。因此，無線技術進入工業領域的趨勢是毋庸置疑的，特別是在有線無法使用的場合，更顯得無線具有優勢。但前提是無線技術本身性能已十分完善。所以，在近期，工業無線技術仍將是傳統有線技術的延伸，大多數儀表以及自動化產品會嵌入無線傳輸的功能。

在目前自動化技術領域內，由于無線通信技術仍處于不斷展與完善的階段，故無線技術只能局限在監控與數據采集方面的應用范圍。但隨著可靠性的增強，無線通訊將在未來的若干年快速地增長，但無線并不會替代有線通訊。有線所具有穩定、可靠和安全性的特點并不會消失，無線無法取代，它只有在有線實施成本較高或者不便于實現的地方去替代有線方案。如果無線與有線有機地結合起來，雙方發揮各自的優勢，將為增長生產率提供新的方案。在適宜有線通訊的地方使用有線通訊，反之則使用無線通訊，由于有線和無線通訊都支持TCP/IP協議將這兩種通訊方式有機地結合在一起，便可發揮各自特長，提高生產效率。

四、網絡化控制系統的發展

在自動化領域中，網絡化控制系統已經成為重要研究課題之一。隨著通信網絡作為一個系統環節嵌入控制系統，這很大地豐富了工業控制技術和手段，使自動化系統與工業控制系統在體系結構、控制方法以及人機協作方法等方面都發生了較大的變化。與此同時，也將產生諸如分布式控制方式、信息調度方法、時間延遲與故障疹斷等問題。這些問題的出現，使得自動控制理論在網絡環境下的控制方法和算法需要不斷地創新。

隨著半導體制造技術、通信技術和網絡技術的突飛猛進，傳統的控制領域開始向網絡化方向發展。控制系統的結構從最初的計算機集中控制系統，到第二代的分散控制系統，發展到現在流行的現場總線控制系統。對諸如語音信號及圖像等高速率傳輸、超大數據量的要求，又催生了工業以太網與控制網絡的結合。這種工業控制系統網絡化浪潮又將多標準工業控制網絡互聯、嵌入式技術及無線技術等多種主流技術融合進來，從而拓展了工業控制領域的發展空間，帶來新的發展機遇。

傳統工業體系結構轉型是由信息化帶動工業化的發展得以實現的，它既是一種重要手段，也是保持國民經濟持續健康快速發展的有力保證。網絡技術作為信息技術的代表，其與工業控制系統的結合將極大地提高控制系統的水平，改變現有工業控制系統相對封閉的企業信息管理結構，適應現代企業綜合自動化管理的需要。網絡技術推動了傳統工業控制系統結構的變革。將現場總線、以太網、多種工業控制網絡互聯、嵌入式技術和無線通信技術融合到工業控制網絡中，在保證控制系統原有的穩定性、實時性等要求的同時，又增強了系統的開放性和互操作性，提高了系統對不同環境的適應性。在經濟全球化的今天，這一工業控制系統網絡化及其構成模式使得企業能夠適應空前激烈的市場競爭，有助于加快新產品的開發、降低生產成本、完善信息服務，具有廣闊的發展前景。

五、結束語

除上述領域外，在自動化領域特別引起關注的，還有射頻識別技術的突起，它促使機器視覺及其系統的迅速發展。和視覺系統連在一體的是運動控制系統，它更趨高度智能化，對提高生產效率，降低運行成本極為有利。另一熱點是工業以太網的突破性發展，使工業控制的三層網絡更能無縫連接，并能與IT領域相通。自動化技術的發展將使我們能盡快實現節能、環保、安全、高效這四大目標。