我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展方向

賀章波

(湖北交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北 武漢430079)

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，21世紀(jì)是我國(guó)全面地實(shí)現(xiàn)信息化、工業(yè)化和高科技化的嶄新時(shí)代。工業(yè)自動(dòng)化是現(xiàn)代先進(jìn)工業(yè)科學(xué)的核心技術(shù)，是工業(yè)現(xiàn)代化的物質(zhì)基石，是工業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。不斷的去研究和探討我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展和戰(zhàn)略方向，對(duì)我國(guó)工業(yè)化的發(fā)展有著極其深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義和時(shí)代意義。

1 我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展歷程和發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 發(fā)展歷程

1983年，國(guó)家計(jì)算機(jī)系列正式普及和發(fā)展規(guī)劃工業(yè)控制計(jì)算機(jī)；1989年，對(duì)全國(guó)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)機(jī)型優(yōu)選，選出包括工業(yè)控制微機(jī)系統(tǒng)、單回路調(diào)節(jié)器、可編程控制器和工業(yè)控制功能模塊的21個(gè)優(yōu)選機(jī)型；1990年，組織完成首次全國(guó)工業(yè)爐窯控制系統(tǒng)的優(yōu)選，共選出工業(yè)鍋爐、水泥機(jī)立窯和小氮肥三種爐窯21套獲獎(jiǎng)的控制系統(tǒng)；目前，我國(guó)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)技術(shù)、產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用都有了很大的發(fā)展，工控機(jī)行業(yè)已經(jīng)形成。我國(guó)的工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展道路，大多是在引進(jìn)設(shè)備的同時(shí)相繼的引進(jìn)各種工業(yè)控機(jī)系統(tǒng)，并開始自己設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)和裝置，進(jìn)行消化吸收和二次開發(fā)應(yīng)用。黨的“十六大”提出“以信息化帶動(dòng)工業(yè)化，走新型工業(yè)化道路”，這為我國(guó)的自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展增加了新的市場(chǎng)面。

1.2 發(fā)展現(xiàn)狀

1.2.1 平臺(tái)開放式發(fā)展。OPC技術(shù)的出現(xiàn)、IEC61131的頒布以及 Microsoft的 Windows平臺(tái)的廣泛應(yīng)用，使得在未來的電氣技術(shù)中，計(jì)算機(jī)將發(fā)揮不可替代的作用。IEC61131標(biāo)準(zhǔn)使得各控制系統(tǒng)廠商的產(chǎn)品的編程接口標(biāo)準(zhǔn)化，同時(shí)定義了它們的語法和語義。Windows已經(jīng)成為工業(yè)控制的標(biāo)準(zhǔn)平臺(tái)、語言和規(guī)范，在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，基于PC的人機(jī)界面已經(jīng)成為主流，在控制層采用Windows作為操作系統(tǒng)平臺(tái)的好處就是其易于使用和維護(hù)以及與辦公平臺(tái)簡(jiǎn)單的集成。

1.2.2 現(xiàn)場(chǎng)總線和分布式控制系統(tǒng)的應(yīng)用?，F(xiàn)場(chǎng)總線通過一根串行電纜將位于中央控制室內(nèi)的工業(yè)計(jì)算機(jī)、監(jiān)視/控制軟件和PLC的CPU與位于現(xiàn)場(chǎng)遠(yuǎn)程I/O站、變頻器、智能儀表、馬達(dá)啟動(dòng)器、低壓斷路器等連接起來，并將這些現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的大量信息采集到中央控制器上來。分布式控制意味著PLC、I/O模塊和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通過總線連接起來，將輸入/輸出模塊轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)器和執(zhí)行器。

1.2.3 IT技術(shù)與電氣工業(yè)自動(dòng)化。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和視頻處理技術(shù)的應(yīng)用，將對(duì)未來的自動(dòng)化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)產(chǎn)生直接的影響。

2 我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展方向

工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展方向應(yīng)該是分布式、開放式和信息化。分布式的結(jié)構(gòu)是一種能確保網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)智能的模塊能夠獨(dú)立的工作的網(wǎng)絡(luò)，達(dá)到系統(tǒng)危險(xiǎn)分散的概念；開放化則是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有與外界的借口，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與外界網(wǎng)絡(luò)的連接；信息化則是使系統(tǒng)信息能夠進(jìn)行綜合處理能力，與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化和管控一體化。

2.1 未來PLC

PLC現(xiàn)在開始向著微型化合網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，性能和結(jié)構(gòu)的PC化是未來PLC發(fā)展的一個(gè)主要的趨勢(shì)。當(dāng)前，Ethernet技術(shù)的擴(kuò)展是控制領(lǐng)域重要的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，現(xiàn)有的PLC生產(chǎn)企業(yè)開始向客戶提供Ethernet接口，使得PLC控制系統(tǒng)的開放性更加廣泛。

2.2 DCS控制系統(tǒng)到現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展

現(xiàn)場(chǎng)總線的FCS防線是本著分散化和全數(shù)字化，并且盡可能的全開放和互操作的最新工業(yè)生產(chǎn)控制自動(dòng)化系統(tǒng)?，F(xiàn)場(chǎng)總線的技術(shù)使得監(jiān)測(cè)控制設(shè)備有了計(jì)算和通信雙重能力，對(duì)于信號(hào)測(cè)量及傳輸和控制精度的提高有著很大的影響，而且對(duì)于系統(tǒng)與設(shè)備的功能提高也是有幫助的。

2.3 工業(yè)控制自動(dòng)化軟件向著先進(jìn)控制技術(shù)發(fā)展

工業(yè)控制自動(dòng)化軟件將從人機(jī)界面朝著先進(jìn)控制的方向發(fā)展，即APC。目前的先進(jìn)控制策略主要包括：自適應(yīng)控制、預(yù)測(cè)控制和魯棒控制，尤其是智能控制，它的下屬分支有，專家系統(tǒng)、模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。

3 我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展途徑

3.1 采用統(tǒng)一的系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)

統(tǒng)一的系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)可以支持一個(gè)自動(dòng)化項(xiàng)目周期中的設(shè)計(jì)、實(shí)施和測(cè)試、調(diào)試和開機(jī)、運(yùn)行及維護(hù)等各個(gè)階段和環(huán)節(jié)。統(tǒng)一的系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)還應(yīng)滿足用戶另一個(gè)重要需求即開發(fā)平臺(tái)獨(dú)立于最終的運(yùn)行平臺(tái)。根據(jù)項(xiàng)目的特點(diǎn)和最終用戶的需求決定將統(tǒng)一的運(yùn)行代碼下載到硬件PLC、基于WindowsNT的軟件PLC、嵌入式NT系統(tǒng)還是基于WindowsCE的控制系統(tǒng)中。

3.2 通用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

整個(gè)企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)應(yīng)保證現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備、計(jì)算機(jī)監(jiān)督系統(tǒng)、企業(yè)管理系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通訊暢通無阻。在進(jìn)行系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時(shí)，無論選擇與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通訊的現(xiàn)場(chǎng)總線還是與上級(jí)計(jì)算機(jī)或辦公系統(tǒng)通訊的以太網(wǎng)，所選擇的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品必須能夠保證從辦公自動(dòng)化環(huán)境到控制級(jí)直至元件級(jí)的整個(gè)系統(tǒng)范圍內(nèi)的通訊。而且，在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中貫穿著集成的網(wǎng)絡(luò)配置和編程、集成的數(shù)據(jù)管理以及集成的通訊等功能，即所謂的全集成自動(dòng)化。

3.3 標(biāo)準(zhǔn)化的程序接口

成功的自動(dòng)化系統(tǒng)的另一個(gè)重要因素在于標(biāo)準(zhǔn)化的程序接口?；贛icrosoft的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)，如 Windows2000、OPC、AetiveX 和Windows CE，減少了工程時(shí)間和費(fèi)用，方便了自動(dòng)化系統(tǒng)和辦公系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換與共享。在與企業(yè)的MES系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)連接時(shí)，基于Pc平臺(tái)的自動(dòng)化解決方案意義非同尋常。使用Windows 2000作為操作系統(tǒng)，使用TCP/IP作為辦公環(huán)境的通訊標(biāo)準(zhǔn)，PC可以在自動(dòng)控制和管理平臺(tái)之間建立一種最好的接口。標(biāo)準(zhǔn)化的程序接口還保證了不同廠家的軟硬件產(chǎn)品的數(shù)據(jù)交換，不需擔(dān)心它們之間的通訊問題。

4 小結(jié)

大力發(fā)展工業(yè)自動(dòng)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(guó)家在整體國(guó)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。在保持產(chǎn)品價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力的同時(shí)，我們國(guó)家的企業(yè)還需要在原有的基礎(chǔ)上，繼續(xù)尋找一條更為健康，更適合自己的發(fā)展道路.工業(yè)自動(dòng)化唯有不停的吸收高技術(shù)的新營(yíng)養(yǎng)，方可為開創(chuàng)工業(yè)自動(dòng)化的新局面添加全新的動(dòng)力。我們必須全面的把握好“科學(xué)發(fā)展觀”的精神內(nèi)涵，按照“以人為本、全面協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的要求”，把“科學(xué)發(fā)展觀”貫徹到改革開放和“我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化”進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化、國(guó)際化和全球化的過程上來。隨著自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的日益深入及應(yīng)用范圍與規(guī)模的不斷擴(kuò)大，許多其他領(lǐng)域的新技術(shù)也不斷進(jìn)行融合，從而將人類社會(huì)生產(chǎn)力不斷推向新的更高境界，使人類生活向著智能世界幸福美好的明天大步邁進(jìn)。

[1]賢陽.應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展是工業(yè)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的關(guān)鍵——2007年紐倫堡電氣自動(dòng)化（系統(tǒng)和部件）展覽會(huì)紀(jì)實(shí).自動(dòng)化博覽，2008，（1）.

[2]羅玲，戰(zhàn)京濤.我國(guó)工業(yè)電氣節(jié)能產(chǎn)品現(xiàn)狀與營(yíng)銷對(duì)策.北京化工大學(xué)學(xué)報(bào)：（社會(huì)科學(xué)版），2008（2）.

[3]吳淳.自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的新機(jī)遇以信息化帶動(dòng)工業(yè)化〔J]，自動(dòng)化博覽，2002.1.

[4]高東杰，譚杰，林紅權(quán)。應(yīng)用先進(jìn)控制技術(shù)[川，國(guó)防工業(yè)出版社，2003.1.

[5]孫金明.自動(dòng)化技術(shù)的三大革新.中國(guó)科技信息.2005.14期.

[6]孫金明.自動(dòng)化技術(shù)的三大革新，中國(guó)科技信息，2005，14 期.