工業自動化現狀與發展趨勢

劉建廣

摘要：隨著信息技術的不斷發展，網絡的普及，將會使管控一體化的重要性日益顯露出來，由以PLC為基礎的集散型控制系統向以現場總線為基礎的管控一體化分布式網絡信息系統過渡是必然的。

關鍵詞：工業自動化；現狀；發展趨勢

前 言

現場總線技術的發展，引起了自動化系統結構和自動化控制概念的變革，進一步推動了管控一體化企業信息系統的建立，它集計算機技術、信息技術和自動化技術為一體，成為流程工業自動化發展的趨勢。隨著市場經濟的發展，工業企業面臨前所未有的發展機遇和愈加嚴峻的挑戰，對企業的生產經營管理提出了更高的要求。管控一體化企業信息系統的建立，將是增強企業競爭力的重要途徑。

一、工業控制自動化現狀

我國工業自動化制造產業經過一段時間發展，已經逐步實現國產化的過程。在下游冶金、石化等行業的需求以及自動化率提升的雙重帶動下，我國工業自動化控制系統裝置制造產業取得了長足的發展。但是，我國工業自動化具有自己的特點，下面就對我國自動化的優勢和劣勢進行簡要總結。

1.我國工業控制自動化的優勢

從整體上看，我國工業控制自動化具有以下優勢，第一、工業控制自動化產品技術含量高，專業性強，而且產品繁多，業內第一門戶網站；中國自動化學會的唯一門戶網站及合作網站中國工控網目前分類達16個大項，20余個小項，第二、廠商眾多，全球廠商達20萬家，僅變頻器的生產商就達2000余家；第三、市場巨大，90年代以來，我國工業自動化控制系統裝置制造產業的產量一直保持在年增長20%以上最新的研究報告指出中國自動化控制系統市場規模在2014年將會達到1，31億元；第四、工業控制自動化大范圍應用，遍及冶金、石油、化工、紡織、造紙、機械、機床、汽車、航空航天、樓宇、環境工程等所有工業及民用領域。

2.我國工業控制自動化的劣勢

雖然工業控制自動化在我國得到了一定程度的發展，但還是存在很多不足的地方，主要有以下幾點：第一、競爭激烈，國內工業控制系統產品供應商直接面臨西方發達國家的競爭，無論IPC、DCS還是PLC，與外國公司相比較，我國的企業仍處于弱勢地位；第二、總體上自動化企業規模太小，工業自動化比例依然不高，我國自動化儀器儀表行業的產值占GDP的比例從90年代的0.5%才剛剛提升到2009年的1.1%，而美國在90年代就達到了4%的水平；第三、自動化企業多數急功近利，科技研發投入較少，科研人員隊伍不穩，缺乏長時間的科研積累，缺乏自主創新能力，大型裝備自動化控制系統的應用程度較低，有信譽的品牌產品還未形成；第四、與國際著名品牌系統相比還有差距，多數自動化企業沒有明顯的核心技術能力，缺乏后勁，國產系統就總體水平特別是在應用平臺和開放性方面等較低，而且國內自動化系統企業綜合業務能力差，系統產品系列不全等。

二、工業自動化發展趨勢

工業自動化領域的發展趨勢之一是控制系統的智能化、分散化、網絡化，而現場總線的崛起正是這一發展趨勢的標志。

1.現場總線的崛起

多年以來，工業自動化領域的過程控制體系歷經基地式儀表控制系統、電動單元組合式模擬儀表控制系統、集中式數字控制系統、集散控制系統（DCS）等4代過程控制系統，當前我國工業自動化的主流水平即處于以PLC為基礎的DCS系統階段。與早期的一些控制系統相比，DCS系統在功能和性能上有了很大進步，可以在此基礎上實現裝置級、車間級的優化和分散控制，但其仍然是一種模擬數字混合系統，從現場到PLC或計算機之間的檢測、反饋與操作指令等信號傳遞，仍舊依靠大量的一對一的布線來實現。這種信號傳遞關系稱之為信號傳輸，而不是數據通信，難以實現儀表之間的信息交換，因而呼喚著具備通信功能的、傳輸信號全數字化的儀表與系統的出現，從而由集散控制過渡到徹底的分散控制，正是在這種需求的驅動下，自20世紀80年代中期起，現場總線便應運而生，并通過激烈的市場競爭而不斷崛起。

現場總線是應用在生產現場的全數字化、實時、雙向、多節點的數字通信系統?，F場總線技術將專用的CPU置入傳統的測控儀表，使它們各自都具有數字計算和通信能力，即所謂“智能化”，采用可進行簡單連接的雙絞線、同軸電纜等作為聯系的紐帶，把掛接在總線上作為網絡節點的多個現場級測控儀表連接成網絡，并按公開、規范的通信協議，使現場測控儀表之間及其與遠程監控計算機之間實現數據傳輸與信息交換，形成多種適應實際需要的控制系統。

FCS成為發展的趨勢之一，是它改變了傳統控制系統的結構，形成了新型的網絡集成全分布系統，采用全數字通信，具有開放式、全分布、可互操作性及現場環境適應性等特點，形成了從測控設備到監控計算機的全數字通信網絡，順應了控制網絡的發展要求。

2.現場總線的新動向—工業以太網

長期以來的標準之爭，實際上已延緩了現場總線的發展速度。為了加快新一代系統的發展，人們開始尋求新的出路，一個新的動向是從現場總線轉向Ethernet，用以太網作為高速現場總線框架的主傳。以太網是計算機應用最廣泛的網絡技術，在IT領域已被使用多年，已有廣泛的硬、軟件開發技術支持，更重要的是啟用以太網作為高速現場總線框架，可以使現場總線技術和計算機網絡技術的主流技術很好地融合起來。為了促進Ethernet在工業領域的應用，國際上成立了工業以太網協會，開展工業以太網關鍵技術的研究。此外，開發設備網供應商協會（ODVA）已經發布了在工廠現場使用以太網的全球性標準--以太網/IP標準。該標準使用戶在采用開放的工業應用層網絡的同時，能利用可買到的現成的以太網物理介質和組件，也即由多個供應商所提供的可互操作的以太網產品。

三、結束語

從生產現場到企業（集團）管理層可經由工業通信網絡，實現信息的有序無縫流通，不僅使企業實現生產過程優化和資源優化，同時使企業實現物流、資金流和信息流的集成，以縮短企業新產品的開發周期、提高質量、降低成本、改進服務和改善環境，從而提升企業的市場應變能力和盈利能力。應用工業自動化技術，對工業生產過程實現測量、控制、優化和決策，使企業實現“好、省、多、快”，提升企業的市場競爭力，因此“國家中長期科技發展規劃”已明確，工業自動化技術作為21世紀現代裝備制造業中最重要的技術之一。

參考文獻：

[1]曹殿春，厚金庫.我國工業電氣自動化的發展現狀與趨勢[J].中國新技術新產品.2009（02）.

[2]劉會.工業自動化控制的現狀和未來發展趨勢[J].硅谷.2010（02）.