淺談工業自動化的發展前景

宋文超

摘 要：工業自動化技術的應用與發展，是工業技術改造、技術進步的主要手段和技術發展方向。工業自動化的技術水準，不僅影響整個工業自動化的發展，而且對國民經濟各部門的技術進步有很大的直接影響。本文就我國工業自動化的發展前景進行初步探討。

關鍵詞：工業自動化；發展；前景

前言

工業自動化是機器設備或生產過程在不需要人工直接干預的情況下，按預期的目標實現測量、操縱等信息處理和過程控制的統稱。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。同時自動化技術也促進了工業的進步，如今自動化技術已經被廣泛的應用于機械制造、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。

1.工業自動化的發展歷程

1.1四十年代—六十年代初

市場競爭，資源利用，減輕勞動強度，提高產品質量，適應批量生產需要。此階段主要為單機自動化階段，各種單機自動化加工設備出現，并不斷擴大應用和向縱深方向發展。典型成果和產品：硬件數控系統的數控機床。

1.2六十年代中—七十年代初期

市場競爭加劇，要求產品更新快，產品質量高，并適應大中批量生產需要和減輕勞動強度。此階段主要以自動生產線為標志，在單機自動化的基礎上，各種組合機床、組合生產線出現，同時軟件數控系統出現并用于機床，CAD、CAM等軟件開始用于實際工程的設計和制造中，此階段硬件加工設備適合于大中批量的生產和加工。典型成果和產品：用于鉆、鏜、銑等加工的自動生產線。

1.3七十年代中期

市場環境的變化，使多品種、中小批量生產中普遍性問題愈發嚴重，要求自動化技術向其廣度和深度發展，使其各相關技術高度綜合，發揮整體最佳效能。自70年代初期美國學者首次提出CIM概念至今，自動化領域已發生了巨大變化，CIM已逐步為人們所接受；CIM也是一種實現集成的相應技術，把分散獨立的單元自動化技術集成為一個優化的整體。所謂哲理，就是企業應根據需求來分析并克服現存的“瓶頸”，從而實現不斷提高實力、競爭力的思想策略；而作為實現集成的相應技術，一般認為是：數據獲取、分配、共享；網絡和通信；車間層設備控制器；計算機硬、軟件的規范、標準等。同時，并行工程作為一種全新的工作模式自80年代末期開始應用和活躍于自動化技術領域，并將進一步促進單元自動化技術的集成。

2.工業自動化的發展前景

2.1工業智能化

從工業自動化儀表的發展趨勢看，智能化是其核心部分，所謂智能化表現在其具有多種新功能。例如過去當流量儀表需要進行溫度，壓力的補償時需要分別測量流量，溫度和壓力的三臺變送器，并且需要運算器來計算，而現在一臺智能化的流量變送器就可以包攬這一任務；又如一臺智能化執行器，由于具有多種的自診斷功能，使維修預報成為可能。如當執行器調節閥的閥桿行程累計超過一定長度時，就會發出信號通知維修人員進行密封填料的更換；又當閥門的動作過于頻繁時也可通知工作人員進行干預，以免發生事故；當用于具有腐蝕性介質時，如超過一定流量及工作時間時，也能發出信號，以便及時更換，因為絕不會發生腐蝕的材質是沒有的。在工業控制方面，過去控制的算法，只能由調節器或DCS來完成，如今一臺智能化的變送器或者執行器，只要植入PID模塊，就可以與有關的現場儀表在一起，在現場實現自主調節；從而實現控制的徹底分散，從而減輕了DCS主機的負擔，使調節更加及時，并提高了整個系統的可靠性。

2.2工業高精度化

由于工業生產對成品質量的要求日益提高，國家的政策和法令對節能減排也有具體的要求和規定，因此提高測量儀表與控制系統的精度就被提上了議事日程。例如變送器的精度，普遍從百分之零點七五提高到百分之零點零四。用于貿易交換計量的科氏質量流量計，精度已達到百分之零點零五，部分氣體超聲波流量計的準確度已達到百分之零點五，同時新一代的DCS也以此作為一個重要的指標。

2.3工業無線化

現場總線本來是一種非常有前途的技術，理應得到迅速的發展和推廣，但由于國際標準的過多，影響了推廣，例如第一代總線型的現場總線的國際標準已達到10多種，到年低，加上第二代的實時工業以太網，其國際標準可能會有20多種，而第三代的總線通信方案又在興起，而且各大跨國公司和有關組織都在制定各自的標準，便如目前知道的就有HART無線，ISA的SP100，IEC，還有艾默生，西門子等一些大公司都在制定各自的無線標準。標準過多，對用戶來講，實在不是一個好兆頭，用戶希望能夠通過努力，制訂出單一的國際的標準。工業生產要求高產，穩定，優質，低耗，安全，環保。如果現場儀表能夠實現通信無線化，電纜和維護的工人量都會大大減少，因此研發低功耗可靠的無線通信是當前的一個重要課題。

2.4安全儀表系統

隨著生產規模的日益擴大，一旦發生事故，不但在經濟上會造成巨大的損失，而且人員傷亡和對環境的影響均非同小可，因此生產的安全問題日益受重視。目前，一些化工或石化企業的安全系統，如ESD緊急停車是由專門的PLC如TRICONES來負責管理，這樣企業的控制系統就由兩大部分組成，即DCS與專門的PLC。由于新型DCS的功能不斷擴大，已經有了安全儀表系統（SIS），因此也可以用一套具有SIS功能的DCS來統一管理，這樣業主當然歡迎。但保險公司需要第三方的認證，而認證就要有量化的概念，因此IEC 制定了標準，將安全等能分為四級。所謂SIL全名為安全完整性等級。根據目前的制造水平，變送器的安全等級僅為SIL2，若要滿足SIL3的要求，可采取冗余措施，至于DCS，目前一些大的DCS制造商都已通過了TUV認證，達到了SIL3。按照目前的社會的生產水平，只要符合SIL3的標準就可以滿足化工及重石化行業的安全要求了。

2.5科學儀器的在線化

隨著科技的進步，科學儀器的結構。日益簡化，體積縮小，重量減輕，操作也更方便，價格也逐步降低，而且能在工業條件下操作。因此在過去只能在實驗室內進行離線操作的科學儀器，現在可以在生產現場進行在線運行了。例如質譜儀居武鋼的高爐上試用，用來分析爐頂煤氣的成分。從應用的角度來看，這種儀器也可看成工業自動化儀表中的一員了。今后這種趨勢還會加速發展。

2.6 MIV模式

目前新建的一些大型石化裝置如乙烯項目都采用了MIV承包模式，所謂MIV就是主要儀表承包商。這種做法利于大型工程的建設，保證項目順利按時投產，如百萬噸級的乙烯項目，其下產品很多，一般有十幾個裝置，需要同時投產。否則誤工一天，就會有上億元的損失。為了便于管理，工程公司和企業都愿意這樣做。但這種模式也不是一成不變的，例如南海的CSPC乙烯項目采用的是MAC模式，福建的乙烯項目采用的是MICC。對于承包的儀表廠商來講這是一種增值的服務。作為MIV的公司也需要一定的資源質，即除了能提供一定水平的DCS外，還要有較廣泛的，質量過硬的現場儀表，而且還要熟悉工藝或有這個方面的經驗。

3.結束語

總而言之，我國工業發展應用自動化技術，不但要起點高，瞄準世界先進水準，而且必須包括各種靈活的低成本、見效快的自動化技術，我們只有堅持提高與普及相結合的方針，我國的工業自動化技術應用才能走上高速度、高質量和高效益的健康之路。

參考文獻

[1]章昌南.淺談我國工業自動化發展狀況[J].金屬加工：冷加工.2008.19.

[2]金建祥.科技創新推動工業自動化發展[J].世界儀表與自動化.2006.04.

（作者單位：上海申美飲料食品有限公司）