淺析自動化技術的發(fā)展和趨勢

張旭

【摘 要】工業(yè)自動化是機器設備或生產(chǎn)過程在不需要人工干預的情況下，按預期的目標實現(xiàn)測量值、操縱等信息處理的過程控制的統(tǒng)稱。自動化技術就是探索和研究實現(xiàn)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(yè)的進步，已經(jīng)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(chǎn)率的主要手段。

【關鍵詞】自動化技術；發(fā)展和趨勢

文章編號：ISSN1006—656X（2013）12-0088-01

一、信息技術的發(fā)展推進了自動化的發(fā)展

在自動化技術領域中，信息技術推進了自動化領域的發(fā)展。在當今自動化領域內(nèi)，從現(xiàn)場工藝到集團管理都可由以太網(wǎng)實現(xiàn)信息的暢通。目前，由于計算機網(wǎng)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(tǒng)、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(tǒng)（DCS），工控機（IPC）即工業(yè)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(tǒng)HCS?；旌舷到y(tǒng)HCS的主要特點是構建一個公共的、集成的開發(fā)環(huán)境，提供通用開發(fā)平臺、共用標簽和單一數(shù)據(jù)庫，以滿足多領域自動化系統(tǒng)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(tǒng)升級帶來的開銷。它支持IEC61 158等現(xiàn)場總線國際標準以實現(xiàn)高度分散的自動化環(huán)境，也支持事實上的工業(yè)以太網(wǎng)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(fā)展

無線通訊技術作為有線控制系統(tǒng)的補充，正廣泛應用于工業(yè)自動化系統(tǒng)中，也是工業(yè)自動化產(chǎn)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(yōu)良的抗干擾性和高可靠性，無線局域網(wǎng)和無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡擴大了無線傳輸?shù)母采w范圍。無線通訊的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)的安全傳輸。

隨著無線技術日益普及，無線工業(yè)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(yè)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(yōu)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(yè)無線技術仍將是傳統(tǒng)有線技術的延伸，大多數(shù)儀表以及自動化產(chǎn)品會嵌入無線傳輸?shù)墓δ堋?/p>

在目前自動化技術領域內(nèi)，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(jiān)控與數(shù)據(jù)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(wěn)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(xiàn)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(fā)揮各自的優(yōu)勢，將為增長生產(chǎn)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(xié)議將這兩種通訊方式有機地結合在一起，便可發(fā)揮各自特長，提高生產(chǎn)效率。

四、網(wǎng)絡化控制系統(tǒng)的發(fā)展

在自動化領域中，網(wǎng)絡化控制系統(tǒng)已經(jīng)成為重要研究課題之一。隨著通信網(wǎng)絡作為一個系統(tǒng)環(huán)節(jié)嵌入控制系統(tǒng)，這很大地豐富了工業(yè)控制技術和手段，使自動化系統(tǒng)與工業(yè)控制系統(tǒng)在體系結構、控制方法以及人機協(xié)作方法等方面都發(fā)生了較大的變化。與此同時，也將產(chǎn)生諸如分布式控制方式、信息調(diào)度方法、時間延遲與故障疹斷等問題。這些問題的出現(xiàn)，使得自動控制理論在網(wǎng)絡環(huán)境下的控制方法和算法需要不斷地創(chuàng)新。

隨著半導體制造技術、通信技術和網(wǎng)絡技術的突飛猛進，傳統(tǒng)的控制領域開始向網(wǎng)絡化方向發(fā)展?？刂葡到y(tǒng)的結構從最初的計算機集中控制系統(tǒng)，到第二代的分散控制系統(tǒng)，發(fā)展到現(xiàn)在流行的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。對諸如語音信號及圖像等高速率傳輸、超大數(shù)據(jù)量的要求，又催生了工業(yè)以太網(wǎng)與控制網(wǎng)絡的結合。這種工業(yè)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡化浪潮又將多標準工業(yè)控制網(wǎng)絡互聯(lián)、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(yè)控制領域的發(fā)展空間，帶來新的發(fā)展機遇。

傳統(tǒng)工業(yè)體系結構轉型是由信息化帶動工業(yè)化的發(fā)展得以實現(xiàn)的，它既是一種重要手段，也是保持國民經(jīng)濟持續(xù)健康快速發(fā)展的有力保證。網(wǎng)絡技術作為信息技術的代表，其與工業(yè)控制系統(tǒng)的結合將極大地提高控制系統(tǒng)的水平，改變現(xiàn)有工業(yè)控制系統(tǒng)相對封閉的企業(yè)信息管理結構，適應現(xiàn)代企業(yè)綜合自動化管理的需要。網(wǎng)絡技術推動了傳統(tǒng)工業(yè)控制系統(tǒng)結構的變革。將現(xiàn)場總線、以太網(wǎng)、多種工業(yè)控制網(wǎng)絡互聯(lián)、嵌入式技術和無線通信技術融合到工業(yè)控制網(wǎng)絡中，在保證控制系統(tǒng)原有的穩(wěn)定性、實時性等要求的同時，又增強了系統(tǒng)的開放性和互操作性，提高了系統(tǒng)對不同環(huán)境的適應性。在經(jīng)濟全球化的今天，這一工業(yè)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡化及其構成模式使得企業(yè)能夠適應空前激烈的市場競爭，有助于加快新產(chǎn)品的開發(fā)、降低生產(chǎn)成本、完善信息服務，具有廣闊的發(fā)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(tǒng)的迅速發(fā)展。和視覺系統(tǒng)連在一體的是運動控制系統(tǒng)，它更趨高度智能化，對提高生產(chǎn)效率，降低運行成本極為有利。另一熱點是工業(yè)以太網(wǎng)的突破性發(fā)展，使工業(yè)控制的三層網(wǎng)絡更能無縫連接，并能與IT領域相通。自動化技術的發(fā)展將使我們能盡快實現(xiàn)節(jié)能、環(huán)保、安全、高效這四大目標。