楓林殘陽
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樓主  發(fā)表于: 2009-04-14 12:45
我國工業(yè)控制自動化技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢
工業(yè)控制自動化技術(shù)是一種運(yùn)用控制理論、儀器儀表、計算機(jī)和其它信息技術(shù),對工業(yè)生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)檢測、控制、優(yōu)化、調(diào)度、管理和決策,達(dá)到增加產(chǎn)量、提高質(zhì)量、降低消耗、確保安全等目的的綜合性技術(shù),主要包括工業(yè)自動化軟件、硬件和系統(tǒng)三大部分。工業(yè)控制自動化技術(shù)作為20世紀(jì)現(xiàn)代制造領(lǐng)域中最重要的技術(shù)之一,主要解決生產(chǎn)效率與一致性問題。雖然自動化系統(tǒng)本身并不直接創(chuàng)造效益,但它對企業(yè)生產(chǎn)過程有明顯的提升作用。

  我國工業(yè)控制自動化的發(fā)展道路,大多是在引進(jìn)成套設(shè)備的同時進(jìn)行消化吸收,然后進(jìn)行二次開發(fā)和應(yīng)用。目前我國工業(yè)控制自動化技術(shù)、產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用都有了很大的發(fā)展,我國工業(yè)計算機(jī)系統(tǒng)行業(yè)已經(jīng)形成。目前,工業(yè)控制自動化技術(shù)正在向智能化、網(wǎng)絡(luò)化和集成化方向發(fā)展。

一、 以工業(yè)PC為基礎(chǔ)的低成本工業(yè)控制自動化將成為主流
  眾所周知,從20世紀(jì)60年代開始,西方國家就依靠技術(shù)進(jìn)步(即新設(shè)備、新工藝以及計算機(jī)應(yīng)用)開始對傳統(tǒng)工業(yè)進(jìn)行改造,使工業(yè)得到飛速發(fā)展。20世紀(jì)末世界上最大的變化就是全球市場的形成。全球市場導(dǎo)致競爭空前激烈,促使企業(yè)必須加快新產(chǎn)品投放市場時間(Time to Market)、改善質(zhì)量(Quality)、降低成本(Cost)以及完善服務(wù)體系(Service),這就是企業(yè)的T.Q.C.S.。雖然計算機(jī)集成制造系統(tǒng)
(CIMS)結(jié)合信息集成和系統(tǒng)集成,追求更完善的T.Q.C.S.,使企業(yè)實(shí)現(xiàn)“在正確的時間,將正確的信息以正確的方式傳給正確的人,以便作出正確的決策”,即“五個正確”。然而這種自動化需要投入大量的資金,是一種高投資、高效益同時是高風(fēng)險的發(fā)展模式,很難為大多數(shù)中小企業(yè)所采用。在我國,中小型企業(yè)以及準(zhǔn)大型企業(yè)走的還是低成本工業(yè)控制自動化的道路。
工業(yè)控制自動化主要包含三個層次,從下往上依次是基礎(chǔ)自動化、過程自動化和管理自動化,其核心是基礎(chǔ)自動化和過程自動化。
  傳統(tǒng)的自動化系統(tǒng),基礎(chǔ)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(jìn)口的過程計算機(jī)或小型機(jī)組成,其硬件、系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的價格之高令眾多企業(yè)望而卻步。
20世紀(jì)90年代以來,由于PC-based的工業(yè)計算機(jī)(簡稱工業(yè)PC)的發(fā)展,以工業(yè)PC、I/O裝置、監(jiān)控裝置、控制網(wǎng)絡(luò)組成的PC-based的自動化系統(tǒng)得到了迅速普及,成為實(shí)現(xiàn)低成本工業(yè)自動化的重要途徑。我國重慶鋼鐵公司這樣的大企業(yè)的幾乎全部大型加熱爐,也拆除了原來DCS或單回路數(shù)字式調(diào)節(jié)器,而改用工業(yè)PC來組成控制系統(tǒng),并采用模糊控制算法,獲得了良好效果。
  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(hù)人員接受,所以,一個接一個的制造商至少在部分生產(chǎn)中正在采用PC控制方案;赑C的控制系統(tǒng)易于安裝和使用,有高級的診斷功能,為系統(tǒng)集成商提供了更靈活的選擇,從長遠(yuǎn)角度看,PC控制系統(tǒng)維護(hù)成本低。由于可編程控制器(PLC)受PC控制的威脅最大,所以PLC供應(yīng)商對PC的應(yīng)用感到很不安。事實(shí)上,他們現(xiàn)在也加入到了PC控制“浪潮”中。
  近年來,工業(yè)PC在我國得到了異常迅速的發(fā)展。從世界范圍來看,工業(yè)PC主要包含兩種類型:IPC工控機(jī)和CompactPCI工控機(jī)以及它們的變形機(jī),如AT96總線工控機(jī)等。由于基礎(chǔ)自動化和過程自動化對工業(yè)PC的運(yùn)行穩(wěn)定性、熱插拔和冗余配置要求很高,現(xiàn)有的IPC已經(jīng)不能完全滿足要求,將逐漸退出該領(lǐng)域,取而代之的將是 CompactPCI-based工控機(jī),而IPC將占據(jù)管理自動化層。國家于2001年設(shè)立了“以工業(yè)控制計算機(jī)為基礎(chǔ)的開放式控制系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化”工業(yè)自動化重大專項,目標(biāo)就是發(fā)展具有自主知識產(chǎn)權(quán)的PC-based控制系統(tǒng),在3(5年內(nèi),占領(lǐng)30%(50%的國內(nèi)市場,并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
  幾年前,當(dāng)“軟PLC”出現(xiàn)時,業(yè)界曾認(rèn)為工業(yè)PC將會取代PLC。然而,時至今日工業(yè)PC并沒有代替PLC,主要有兩個原因:一個是系統(tǒng)集成原因;另一個是軟件操作系統(tǒng)Windows NT的原因。一個成功的PC-based控制系統(tǒng)要具備兩點(diǎn):一是所有工作要由一個平臺上的軟件完成;二是向客戶提供所需要的所有東西?梢灶A(yù)見,工業(yè)PC與PLC的競爭將主要在高端應(yīng)用上,其數(shù)據(jù)復(fù)雜且設(shè)備集成度高。工業(yè)PC不可能與低價的微型PLC競爭,這也是PLC市場增長最快的一部分。從發(fā)展趨勢看,控制系統(tǒng)的將來很可能存在于工業(yè)PC 和 PLC之間,這些融合的跡象已經(jīng)出現(xiàn)。
  和PLC一樣,工業(yè)PC市場在過去的兩年里保持平穩(wěn)。與PLC相比,工業(yè)PC軟件很便宜。據(jù)Frost & Sullivan公司估計,全世界每年7億美元工業(yè)PC市場里,大約8500萬美元為控制軟件,一億美元為操作系統(tǒng)。到2007年會翻一番,工業(yè)PC市場變得非?捎^。

二、 PLC在向微型化、網(wǎng)絡(luò)化、PC化和開放性方向發(fā)展
  長期以來,PLC始終處于工業(yè)控制自動化領(lǐng)域的主戰(zhàn)場,為各種各樣的自動化控制設(shè)備提供非?煽康目刂品桨,與DCS和工業(yè)PC形成了三足鼎立之勢。同時,PLC也承受著來自其它技術(shù)產(chǎn)品的沖擊,尤其是工業(yè)PC所帶來的沖擊。
  目前,全世界PLC生產(chǎn)廠家約200家,生產(chǎn)300多種產(chǎn)品。國內(nèi)PLC市場仍以國外產(chǎn)品為主,如Siemens、Modicon、A-B、OMRON、三菱、GE的產(chǎn)品。經(jīng)過多年的發(fā)展,國內(nèi)PLC生產(chǎn)廠家約有三十家,但都沒有形成頗具規(guī)模的生產(chǎn)能力和名牌產(chǎn)品,可以說PLC在我國尚未形成制造產(chǎn)業(yè)化。在PLC應(yīng)用方面,我國是很活躍的,應(yīng)用的行業(yè)也很廣。專家估計,2000年P(guān)LC的國內(nèi)市場銷量為15(20萬套(其中進(jìn)口占90%左右),約25(35億元人民幣,年增長率約為12%。預(yù)計到2005年全國PLC需求量將達(dá)到25萬套左右,約35(45億元人民幣。
PLC市場也反映了全世界制造業(yè)的狀況,2000后大幅度下滑。但是,按照Automation Research Corp的預(yù)測,盡管全球經(jīng)濟(jì)下滑,PLC市場將會復(fù)蘇,估計全球PLC市場在2000年為76億美元,到2005年底將回到76億美元,并繼續(xù)略微增長。
微型化、網(wǎng)絡(luò)化、PC化和開放性是PLC未來發(fā)展的主要方向。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32 I/O)已經(jīng)出現(xiàn),價格只有幾百歐元。隨著軟PLC(Soft PLC)控制組態(tài)軟件的進(jìn)一步完善和發(fā)展,安裝有軟PLC組態(tài)軟件和PC-based控制的市場份額將逐步得到增長。
當(dāng)前,過程控制領(lǐng)域最大的發(fā)展趨勢之一就是Ethernet技術(shù)的擴(kuò)展,PLC也不例外,F(xiàn)在越來越多的PLC供應(yīng)商開始提供Ethernet接口?梢韵嘈牛琍LC將繼續(xù)向開放式控制系統(tǒng)方向轉(zhuǎn)移,尤其是基于工業(yè)PC的控制系統(tǒng)。

三、 面向測控管一體化設(shè)計的DCS系統(tǒng)
  集散控制系統(tǒng)DCS(Distributed Control System)問世于1975年,生產(chǎn)廠家主要集中在美、日、德等國。我國從70年代中后期起,首先由大型進(jìn)口設(shè)備成套中引入國外的DCS,首批有化纖、乙烯、化肥等進(jìn)口項目。當(dāng)時,我國主要行業(yè)(如電力、石化、建材和冶金等)的DCS基本全部進(jìn)口。80年代初期在引進(jìn)、消化和吸收的同時,開始了研制國產(chǎn)化DCS的技術(shù)攻關(guān)。
近10年,特別是“九五”以來,我國DCS系統(tǒng)研發(fā)和生產(chǎn)發(fā)展很快,崛起了一批優(yōu)秀企業(yè),如北京和利時公司、上海新華公司、浙大中控公司、浙江威盛公司、航天測控公司、電科院以及北京康拓集團(tuán)等。這批企業(yè)研制生產(chǎn)的DCS系統(tǒng),不僅品種數(shù)量大幅度增加,而且產(chǎn)品技術(shù)水平已經(jīng)達(dá)到或接近國際先進(jìn)水平。在2001年全國應(yīng)用的4426套DCS系統(tǒng)中,國產(chǎn)DCS系統(tǒng)為1486套,占35%。短短幾年,國外DCS系統(tǒng)在我國一統(tǒng)天下的局面從此不再出現(xiàn)。這些專業(yè)化公司不僅占據(jù)了一定的市場份額,積累了發(fā)展的資本和技術(shù),同時使得國外引進(jìn)的DCS系統(tǒng)價格也大幅度下降,為我國自動化推廣事業(yè)做出了貢獻(xiàn)。與此同時,國產(chǎn)DCS系統(tǒng)的出口也在逐年增長。
  雖然國產(chǎn)DCS的發(fā)展取得了長足進(jìn)步,但國外DCS產(chǎn)品在國內(nèi)市場中占有率還較高,其中主要是Honeywell和橫河公司的產(chǎn)品。我國DCS的市場年增長率約為20%,年市場額約為30(35億元。由于近5年內(nèi)DCS在石化行業(yè)大型自控裝置中沒有可替代產(chǎn)品,所以其市場增長率不會下降。據(jù)統(tǒng)計,到2005年,我國石化行業(yè)有1000多套裝置需要應(yīng)用DCS控制;電力系統(tǒng)每年新裝1000多萬千瓦發(fā)電機(jī)組,需要DCS實(shí)現(xiàn)監(jiān)控;不少企業(yè)已使用DCS近15(20年,需要更新和改造。所以,今后5年內(nèi)DCS作為自動化儀表行業(yè)主要產(chǎn)品的地位不會動搖。
根據(jù)中國儀器儀表行業(yè)協(xié)會公布的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示,2002年我國DCS市場狀況如下:
小型化、多樣化、PC化和開放性是未來DCS發(fā)展的主要方向。目前小型DCS所占有的市場,已逐步與PLC、工業(yè)PC、FCS共享。今后小型DCS可能首先與這三種系統(tǒng)融合,而且“軟DCS”技術(shù)將首先在小型DCS中得到發(fā)展。PC-based控制將更加廣泛地應(yīng)用于中小規(guī)模的過程控制,各DCS廠商也將紛紛推出基于工業(yè)PC的小型DCS系統(tǒng)。開放性的DCS系統(tǒng)將同時向上和向下雙向延伸,使來自生產(chǎn)過程的現(xiàn)場數(shù)據(jù)在整個企業(yè)內(nèi)部自由流動,實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)與控制技術(shù)的無縫連接,向測控管一體化方向發(fā)展。

四、 控制系統(tǒng)正在向現(xiàn)場總線(FCS)方向發(fā)展
  由于3C(Computer、Control、Communication)技術(shù)的發(fā)展,過程控制系統(tǒng)將由DCS發(fā)展到FCS(Fieldbus Control System)。FCS可以將PID控制徹底分散到現(xiàn)場設(shè)備(Field Device)中;诂F(xiàn)場總線的FCS又是全分散、全數(shù)字化、全開放和可互操作的新一代生產(chǎn)過程自動化系統(tǒng),它將取代現(xiàn)場一對一的4(20mA模擬信號線,給傳統(tǒng)的工業(yè)自動化控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)帶來革命性的變化。
  根據(jù)IEC61158的定義,現(xiàn)場總線是安裝在制造或過程區(qū)域的現(xiàn)場裝置與控制室內(nèi)的自動控制裝置之間的數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)。現(xiàn)場總線使測控設(shè)備具備了數(shù)字計算和數(shù)字通信能力,提高了信號的測量、傳輸和控制精度,提高了系統(tǒng)與設(shè)備的功能、性能。IEC/TC65的SC65C/WG6工作組于1984年開始致力于推出世界上單一的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)工作,走過了16年的艱難歷程,于1993年推出了IEC61158-2,之后的標(biāo)準(zhǔn)制定就陷于混亂。2000年初公布的IEC61158現(xiàn)場總線國際標(biāo)準(zhǔn)子集有八種,分別為:
類型1 IEC技術(shù)報告(FFH1);
類型2 Control-NET(美國Rockwell公司支持);
類型3 Profibus(德國Siemens公司支持);
類型4 P-NET(丹麥Process Data公司支持);
類型5 FFHSE(原FFH2)高速以太網(wǎng)(美國Fisher Rosemount公司支持);
類型6 Swift-Net(美國波音公司支持);
類型7 WorldFIP(法國Alsto公司支持);
類型8 Interbus(美國Phoenix Contact公司支持)。
  除了IEC61158的8種現(xiàn)場總線外,IEC TC17B通過了三種總線標(biāo)準(zhǔn):SDS(Smart Distributed System);ASI(Actuator Sensor Interface);Device NET。另外,ISO公布了ISO 11898 CAN標(biāo)準(zhǔn)。其中Device NET于2002年10月8日被中國批準(zhǔn)為國家標(biāo)準(zhǔn),并于2003年4月1日開始實(shí)施。
  目前在各種現(xiàn)場總線的競爭中,以Ethernet為代表的COTS(Commercial-Off-The-Shelf)通信技術(shù)正成為現(xiàn)場總線發(fā)展中新的亮點(diǎn)。其關(guān)注的焦點(diǎn)主要集中在兩個方面:
(1) 能否出現(xiàn)全世界統(tǒng)一的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn);
(2) 現(xiàn)場總線系統(tǒng)能否全面取代現(xiàn)時風(fēng)靡世界的DCS系統(tǒng)。
采用現(xiàn)場總線技術(shù)構(gòu)造低成本的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng),促進(jìn)現(xiàn)場儀表的智能化、控制功能分散化、控制系統(tǒng)開放化,符合工業(yè)控制系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展趨勢。國家在“九五”期間為了加快現(xiàn)場總線技術(shù)在我國的發(fā)展,重點(diǎn)放在智能化儀表和現(xiàn)場總線技術(shù)的開發(fā)和工程化上,補(bǔ)充和完善工藝設(shè)備、開發(fā)裝置和測試裝置,建立智能化儀表和開發(fā)自動化系統(tǒng)的生產(chǎn)基地,形成適度規(guī)模經(jīng)濟(jì)。2000年,“九五”國家科技攻關(guān)計劃“新一代全分布式控制系統(tǒng)研究與開發(fā)”和“現(xiàn)場總線智能儀表研究開發(fā)”兩個項目相繼完成。這兩個項目以及先期完成的“現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的開發(fā)”項目,針對國際上已經(jīng)出現(xiàn)的多種現(xiàn)場總線協(xié)議并存的局面,重點(diǎn)選擇了HART協(xié)議和FF協(xié)議現(xiàn)場總線技術(shù)攻關(guān)。
  總之,計算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展在經(jīng)歷了基地式氣動儀表控制系統(tǒng)、電動單元組合式模擬儀表控制系統(tǒng)、集中式數(shù)字控制系統(tǒng)以及集散控制系統(tǒng)(DCS)后,將朝著現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS)的方向發(fā)展。雖然以現(xiàn)場總線為基礎(chǔ)的FCS發(fā)展很快,但FCS發(fā)展還有很多工作要做,如統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、儀表智能化等。另外,傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的維護(hù)和改造還需要DCS,因此FCS完全取代傳統(tǒng)的DCS還需要一個較長的過程,同時DCS本身也在不斷的發(fā)展與完善。可以肯定的是,結(jié)合DCS、工業(yè)以太網(wǎng)、先進(jìn)控制等新技術(shù)的FCS將具有強(qiáng)大的生命力。工業(yè)以太網(wǎng)以及現(xiàn)場總線技術(shù)作為一種靈活、方便、可靠的數(shù)據(jù)傳輸方式,在工業(yè)現(xiàn)場得到了越來越多的應(yīng)用,并將在控制領(lǐng)域中占有更加重要的地位。

五、儀器儀表技術(shù)在向數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、微型化方向發(fā)展
  經(jīng)過五十年的發(fā)展,我國儀器儀表工業(yè)已有相當(dāng)基礎(chǔ),初步形成了門類比較齊全的生產(chǎn)、科研、營銷體系,F(xiàn)有各類儀器儀表企業(yè)6000余家,年銷售額約1000億元,成為亞洲除日本之外第二大儀器儀表生產(chǎn)國。據(jù)海關(guān)統(tǒng)計,除去隨成套工程項目配套引進(jìn)的儀器儀表不計,去年進(jìn)口各類儀器儀表近60億美元,約占我國儀器儀表工業(yè)總產(chǎn)值的50%。但目前我國儀器儀表行業(yè)產(chǎn)品大多屬于中低檔水平,隨著國際上數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、微型化的產(chǎn)品逐漸成為主流,差距還將進(jìn)一步加大。目前,我國高檔、大型儀器設(shè)備大多依賴進(jìn)口。中檔產(chǎn)品以及許多關(guān)鍵零部件,國外產(chǎn)品占有我國市場60%以上的份額,而國產(chǎn)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(zhǔn)的“十五”計劃綱要首次提出“把發(fā)展數(shù)控機(jī)床,儀器儀表和基礎(chǔ)零部件放到重要位置,努力提高質(zhì)量和技術(shù)水平”。2001年8月,國家計委把儀器儀表明確列為國民經(jīng)濟(jì)重要技術(shù)裝備,國家經(jīng)貿(mào)委制定并公布的
儀器儀表行業(yè) “十五”規(guī)劃,確立了6項高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化項目:
1. 基于現(xiàn)場總線技術(shù)的全開放分散控制系統(tǒng)及智能儀表;
2. 新型傳感器;
3. 智能化工業(yè)控制部件與執(zhí)行機(jī)構(gòu);
4. 環(huán)境與污染源監(jiān)測儀器及自動監(jiān)測系統(tǒng);
5. 城市污水處理利用成套工藝設(shè)備中的儀表自動化控制系統(tǒng);
6. 煉鋼轉(zhuǎn)爐煤氣凈化回轉(zhuǎn)成套裝置中的儀表自動化控制系統(tǒng)。
根據(jù)儀器儀表行業(yè)的預(yù)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(dāng)于220億美元),其中工業(yè)自動化儀表和控制系統(tǒng)占41%、科學(xué)測試儀器占25%、醫(yī)療儀器占17%、其它占17%,平均年增長率將不會低于10%。
今后儀器儀表技術(shù)的主要發(fā)展趨勢:
* 儀器儀表向智能化方向發(fā)展,產(chǎn)生智能儀器儀表;
* 測控設(shè)備的PC化,虛擬儀器技術(shù)將迅速發(fā)展;
* 儀器儀表網(wǎng)絡(luò)化,產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)儀器與遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)。
幾點(diǎn)建議:
* 開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品,掌握核心技術(shù)。
* 加強(qiáng)儀器儀表行業(yè)的系統(tǒng)集成能力。
* 進(jìn)一步拓展儀器儀表的應(yīng)用領(lǐng)域。

六、 數(shù)控技術(shù)向智能化、開放性、網(wǎng)絡(luò)化、信息化發(fā)展
  從1952年美國麻省理工學(xué)院研制出第一臺試驗性數(shù)控系統(tǒng),到現(xiàn)在已走過了51年的歷程。近10年來,隨著計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展,各種不同層次的開放式數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生,發(fā)展很快。目前正朝著標(biāo)準(zhǔn)化開放體系結(jié)構(gòu)的方向前進(jìn)。就結(jié)構(gòu)形式而言,當(dāng)今世界上的數(shù)控系統(tǒng)大致可分為4種類型:
1. 傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng);
2. “PC嵌入NC”結(jié)構(gòu)的開放式數(shù)控系統(tǒng);
3. “NC嵌入PC”結(jié)構(gòu)的開放式數(shù)控系統(tǒng);
4. SOFT型開放式數(shù)控系統(tǒng)。
  我國數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)與生產(chǎn),通過“七五”引進(jìn)、消化、吸收,“八五”攻關(guān)和“九五”產(chǎn)業(yè)化,取得了很大的進(jìn)展,基本上掌握了關(guān)鍵技術(shù),建立了數(shù)控開發(fā)、生產(chǎn)基地,培養(yǎng)了一批數(shù)控人才,初步形成了自己的數(shù)控產(chǎn)業(yè),也帶動了機(jī)電控制與傳動控制技術(shù)的發(fā)展。同時,具有中國特色的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)過這些年來的發(fā)展,產(chǎn)品的性能和可靠性有了較大的提高,逐漸被用戶認(rèn)可。
國外數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的總體發(fā)展趨勢是:
* 新一代數(shù)控系統(tǒng)向PC化和開放式體系結(jié)構(gòu)方向發(fā)展;
* 驅(qū)動裝置向交流、數(shù)字化方向發(fā)展;
* 增強(qiáng)通信功能,向網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展;
* 數(shù)控系統(tǒng)在控制性能上向智能化發(fā)展。
  進(jìn)入21世紀(jì),人類社會將逐步進(jìn)入知識經(jīng)濟(jì)時代,知識將成為科技和生產(chǎn)發(fā)展的資本與動力,而機(jī)床工業(yè),作為機(jī)器制造業(yè)、工業(yè)以至整個國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的裝備部門,毫無疑問,其戰(zhàn)略性重要地位、受重視程度,也將更加鮮明突出。
  近年來,我國數(shù)控機(jī)床一直保持兩位數(shù)增長。2001年,我國機(jī)床工業(yè)產(chǎn)值已進(jìn)入世界第5名,機(jī)床消費(fèi)額在世界排名上升到第3位,達(dá)47.39億美元,僅次于美國的53.67億美元。2002年產(chǎn)值達(dá)260億元,產(chǎn)量居世界第4。但與發(fā)達(dá)國家相比,我國機(jī)床數(shù)控化率還不高,目前生產(chǎn)產(chǎn)值數(shù)控化率還不到30%;消費(fèi)值數(shù)控化率還不到50%,而發(fā)達(dá)國家大多在70%左右。由于國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床不能滿足市場的需求,高檔次的數(shù)控機(jī)床及配套部件只能靠進(jìn)口,使我國機(jī)床的進(jìn)口額呈逐年上升態(tài)勢,2001年進(jìn)口機(jī)床躍升至世界第2位,達(dá)24.06億美元,比上年增長27.3%。
智能化、開放性、網(wǎng)絡(luò)化、信息化成為未來數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床發(fā)展的主要趨勢:
* 向高速、高效、高精度、高可靠性方向發(fā)展;
* 向模塊化、智能化、柔性化、網(wǎng)絡(luò)化和集成化方向發(fā)展;
* 向PC-based化和開放性方向發(fā)展;
* 出現(xiàn)新一代數(shù)控加工工藝與裝備,機(jī)械加工向虛擬制造的方向發(fā)展。
* 信息技術(shù)(IT)與機(jī)床的結(jié)合,機(jī)電一體化先進(jìn)機(jī)床將得到發(fā)展。
* 納米技術(shù)將形成新發(fā)展潮流,并將有新的突破。
* 節(jié)能環(huán)保機(jī)床將加速發(fā)展,占領(lǐng)廣大市場。

七、 工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)將向有線和無線相結(jié)合方向發(fā)展
  自從1977年第一個民用網(wǎng)系統(tǒng)ARCnet投入運(yùn)行以來,有線局域網(wǎng)以其廣泛的適用性和技術(shù)價格方面的優(yōu)勢,獲得了成功并得到了迅速發(fā)展。然而,在工業(yè)現(xiàn)場,一些工業(yè)環(huán)境禁止、限制使用電纜或很難使用電纜,有線局域網(wǎng)很難發(fā)揮作用,因此無線局域網(wǎng)技術(shù)得到了發(fā)展和應(yīng)用。隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展,無線局域網(wǎng)技術(shù)將在工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮越來越大的作用。
  無線局域網(wǎng)(Wireless LAN)技術(shù)可以非常便捷地以無線方式連接網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,人們可隨時、隨地、隨意地訪問網(wǎng)絡(luò)資源,是現(xiàn)代數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)發(fā)展的重要方向。無線局域網(wǎng)可以在不采用網(wǎng)絡(luò)電纜線的情況下,提供以太網(wǎng)互聯(lián)功能。在推動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的同時,無線局域網(wǎng)也在改變著人們的生活方式。無線網(wǎng)通信協(xié)議通常采用IEEE802.3和802.11。802.3用于點(diǎn)對點(diǎn)方式,802.11用于一點(diǎn)對多點(diǎn)方式。無線局域網(wǎng)可以在普通局域網(wǎng)基礎(chǔ)上通過無線Hub、無線接入站(AP)、無線網(wǎng)橋、無線Modem及無線網(wǎng)卡等來實(shí)現(xiàn),以無線網(wǎng)卡使用最為普遍。無線局域網(wǎng)的未來的研究方向主要集中在安全性、移動漫游、網(wǎng)絡(luò)管理以及與3G等其它移動通信系統(tǒng)之間的關(guān)系等問題上。
  在工業(yè)自動化領(lǐng)域,有成千上萬的感應(yīng)器,檢測器,計算機(jī),PLC,讀卡器等設(shè)備,需要互相連接形成一個控制網(wǎng)絡(luò),通常這些設(shè)備提供的通信接口是RS-232或RS-485。無線局域網(wǎng)設(shè)備使用隔離型信號轉(zhuǎn)換器,將工業(yè)設(shè)備的RS-232串口信號與無線局域網(wǎng)及以太網(wǎng)絡(luò)信號相互轉(zhuǎn)換,符合無線局域網(wǎng)IEEE 802.11b和以太網(wǎng)絡(luò)IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn),支持標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議,有效的擴(kuò)展了工業(yè)設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)通信能力。
計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、無線技術(shù)以及智能傳感器技術(shù)的結(jié)合,產(chǎn)生了“基于無線技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器”的全新概念。這種基于無線技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器使得工業(yè)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)能夠通過無線鏈路直接在網(wǎng)絡(luò)上傳輸、發(fā)布和共享。無線局域網(wǎng)技術(shù)能夠在工廠環(huán)境下,為各種智能現(xiàn)場設(shè)備、移動機(jī)器人以及各種自動化設(shè)備之間的通信提供高帶寬的無線數(shù)據(jù)鏈路和靈活的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),在一些特殊環(huán)境下有效地彌補(bǔ)了有線網(wǎng)絡(luò)的不足,進(jìn)一步完善了工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的通信性能。

八、 工業(yè)控制軟件正向先進(jìn)控制方向發(fā)展
  自20世紀(jì)80年代初期誕生至今,工業(yè)控制軟件已有20年的發(fā)展歷史。工業(yè)控制軟件作為一種應(yīng)用軟件,是隨著PC機(jī)的興起而不斷發(fā)展的。工業(yè)控制軟件主要包括人機(jī)界面軟件(HMI),基于PC的控制軟件以及生產(chǎn)管理軟件等。目前,我國已開發(fā)出一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的實(shí)時監(jiān)控軟件平臺、先進(jìn)控制軟件、過程優(yōu)化控制軟件等成套應(yīng)用軟件,工程化、產(chǎn)品化有了一定突破,打破了國外同類應(yīng)用軟件的壟斷格局。通過在化工、石化、造紙等行業(yè)的數(shù)百個企業(yè)(裝置)中應(yīng)用,促進(jìn)了企業(yè)的技術(shù)改造,提高了生產(chǎn)過程控制水平和產(chǎn)品質(zhì)量,為企業(yè)創(chuàng)造了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。2000年,“九五”國家科技攻關(guān)計劃項目“大型骨干石化生產(chǎn)系統(tǒng)控制及計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)”通過了驗收。
  作為工控軟件的一個重要組成部分,國內(nèi)人機(jī)界面組態(tài)軟件研制方面近幾年取得了較大進(jìn)展,軟件和硬件相結(jié)合,為企業(yè)測、控、管一體化提供了比較完整的解決方案。在此基礎(chǔ)上,工業(yè)控制軟件將從人機(jī)界面和基本策略組態(tài)向先進(jìn)控制方向發(fā)展。
  先進(jìn)過程控制APC(Advanced Process Control)目前還沒有嚴(yán)格而統(tǒng)一的定義。一般將基于數(shù)學(xué)模型而又必須用計算機(jī)來實(shí)現(xiàn)的控制算法,統(tǒng)稱為先進(jìn)過程控制策略。如:
* 自適應(yīng)控制;
* 預(yù)測控制;
* 魯棒控制;
* 智能控制(專家系統(tǒng)、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò))等。
  由于先進(jìn)控制和優(yōu)化軟件可以創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益,因此這些軟件也身價倍增。國際上已經(jīng)有幾十家公司,推出了上百種先進(jìn)控制和優(yōu)化軟件產(chǎn)品,在世界范圍內(nèi)形成了一個強(qiáng)大的流程工業(yè)應(yīng)用軟件產(chǎn)業(yè)。因此,開發(fā)我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的先進(jìn)控制和優(yōu)化軟件,打破外國產(chǎn)品的壟斷,替代進(jìn)口,具有十分重要的意義。
在未來,工業(yè)控制軟件將繼續(xù)向標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和開放性發(fā)展方向。

結(jié)束語
  工業(yè)信息化是指在工業(yè)生產(chǎn)、管理、經(jīng)營過程中,通過信息基礎(chǔ)設(shè)施,在集成平臺上,實(shí)現(xiàn)信息的采集、信息的傳輸、信息的處理以及信息的綜合利用等。在“十五”期間,國家用信息化帶動工業(yè)化的工作重點(diǎn)有三個方面:一是以電子信息技術(shù)應(yīng)用為重點(diǎn),提高傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)過程自動化、控制智能化和管理信息化水平;二是以先進(jìn)制造技術(shù)應(yīng)用為重點(diǎn),推進(jìn)制造業(yè)領(lǐng)域的優(yōu)質(zhì)高效生產(chǎn),振興裝備制造業(yè);三是改造提升重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)、共性技術(shù)及其相關(guān)配套技術(shù)水平、工藝和裝備水平。國家實(shí)施高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的主要目標(biāo)有兩個:一是發(fā)展高技術(shù),形成新興產(chǎn)業(yè),培育新的增長點(diǎn);二是利用先進(jìn)技術(shù)改造和優(yōu)化傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),提高經(jīng)濟(jì)增長的質(zhì)量。
  由于大力發(fā)展工業(yè)自動化是加快傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造提升、提高企業(yè)整體素質(zhì)、提高國家整體國力、調(diào)整工業(yè)結(jié)構(gòu)、迅速搞活大中型企業(yè)的有效途徑和手段,國家將繼續(xù)通過實(shí)施一系列工業(yè)過程自動化高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化專項,用信息化帶動工業(yè)化,推動工業(yè)自動化技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,解決國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展面臨的深層問題,進(jìn)一步提高國民經(jīng)濟(jì)整體素質(zhì)和綜合國力,實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。
gaoren
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1樓  發(fā)表于: 2009-04-15 16:31
這么多啊,不過PLC和PC是有些整合的趨勢!
峰回路轉(zhuǎn)
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2樓  發(fā)表于: 2009-04-15 18:33
頂.