略論工業(yè)儀表與自動控制系統(tǒng)發(fā)展

【摘要】隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，信息化和工業(yè)化融合發(fā)展趨勢愈加明顯。儀表自動化領(lǐng)域，受信息技術(shù)影響，儀表性能不斷提高，控制系統(tǒng)趨于復雜，工業(yè)控制系統(tǒng)不再是功能單一的固定結(jié)構(gòu)。我們相信，隨著下一代信息技術(shù)的推廣應(yīng)用，新一代的智能化儀器儀表將在新技術(shù)的推動下，在各行各業(yè)得到越來越廣泛的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】工業(yè)儀表；自動控制系統(tǒng)；現(xiàn)狀；建議

一、國內(nèi)外工業(yè)儀表行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

1、國際發(fā)展現(xiàn)狀

當前，國際過程工業(yè)儀表和控制系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展迅速。工業(yè)儀表方面，普遍采用電子設(shè)計自動化（EDA）、計算機輔助制造（CAM）、計算機輔助測試（CAT）、數(shù)字信號處理（DSP）、專用集成電路（ASIC）及表面貼裝技術(shù)（SMT）等技術(shù)，直接帶來的就是儀表測量精度的提高、可靠性的提高、易維護性提高?？刂葡到y(tǒng)方面，在信息技術(shù)的推動下，逐步向功能模塊化、規(guī)模大型化、網(wǎng)絡(luò)開放化的方向發(fā)展，系統(tǒng)軟件呈現(xiàn)出接口標準化、應(yīng)用便捷化、應(yīng)用專業(yè)化的發(fā)展趨勢。目前大型工程的聯(lián)合裝置往往使用一套控制系統(tǒng)，操作室高度集中，控制點規(guī)模達到數(shù)萬點，開放的網(wǎng)絡(luò)和軟件標準化接口實現(xiàn)全廠異構(gòu)系統(tǒng)的互聯(lián)，使測量控制系統(tǒng)與企業(yè)經(jīng)營管理系統(tǒng)緊密結(jié)合，形成從生產(chǎn)控制的底層到企業(yè)管理上層的管控一體化。

2、國內(nèi)發(fā)展情況

近年來，伴隨著一些重大工程的實施，我國電力、石化、冶金等領(lǐng)域的企業(yè)和工程公司在應(yīng)用軟件和優(yōu)化軟件開發(fā)及系統(tǒng)集成技術(shù)等方面有了相當進展。通過承擔國內(nèi)外系統(tǒng)的工程應(yīng)用，掌握了一批大型工程和裝置的自控應(yīng)用技術(shù)，總線技術(shù)、安全控制技術(shù)、先進控制技術(shù)等方面應(yīng)用都取得了積極進展。國產(chǎn)DCS系統(tǒng)成批進入大型石化工程項目，浙江中控公司ECS-700系統(tǒng)、和利時公司MACS系統(tǒng)都有非常良好的市場表現(xiàn)。

二、發(fā)展趨勢與對策

1、發(fā)展趨勢

（1）儀表智能化水平不斷提高。智能化是儀器儀表發(fā)展的核心，在工控方面，過程控制以前主要由調(diào)節(jié)器、PLC或DCS來完成，如今一臺智能化的變送器或者執(zhí)行器，只要植入控制算法模塊，就可以與有關(guān)的現(xiàn)場儀表在一起組成現(xiàn)場系統(tǒng)，實施現(xiàn)場自主調(diào)節(jié)，實現(xiàn)了控制的徹底分散，使調(diào)節(jié)更加及時，系統(tǒng)可靠性得到提高。

（2）儀表測量控制精度不斷提高。隨著企業(yè)間競爭的不斷加劇，企業(yè)對產(chǎn)品質(zhì)量的要求日益提高，因而對生產(chǎn)過程測量儀表的精度要求也越來越高。為了實現(xiàn)這些要求，很多企業(yè)還建立自己的計量與能源管理中心。隨之而來，各類變送器的精度普遍從百分之0.5提高到0.02，為企業(yè)管理精細化提供了強有力的設(shè)備保障。

（3）現(xiàn)場總線應(yīng)用越來越廣?，F(xiàn)場總線技術(shù)的廣泛應(yīng)用，使組建集中和分布式測試系統(tǒng)變得更為容易?，F(xiàn)場總線已成為全球自動化技術(shù)發(fā)展的重要表現(xiàn)形式，它為過程測控儀表的發(fā)展提供了千載難逢的發(fā)展機遇，并為實現(xiàn)進一步的高精度、高穩(wěn)定、高可靠、高適應(yīng)、低消耗等方面提供了巨大動力和發(fā)展空間。以現(xiàn)場總線為代表的控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在我國已經(jīng)逐步得到推廣，自上海賽科項目大規(guī)模采用現(xiàn)場總線以來，各種工程項目采用現(xiàn)場總線的心理障礙已經(jīng)基本消除。由于近年大型工程項目較多，我國無論在采用現(xiàn)場總線儀表的項目規(guī)模還是在采用的數(shù)量方面都處于國際領(lǐng)先位置。

（4）網(wǎng)絡(luò)化趨勢明顯。現(xiàn)場總線技術(shù)采用計算機數(shù)字化通信技術(shù)，使自動控制系統(tǒng)與現(xiàn)場設(shè)備加入工廠信息網(wǎng)絡(luò)，成為企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)底層，可使智能儀表的作用得以充分發(fā)揮。隨著工業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，以網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系為主要特征的新型自動化儀表，即IP智能現(xiàn)場儀表代表了新一代控制網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必然趨勢。控制網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度雖然可以滿足許多一般應(yīng)用的需要，但是對于動態(tài)測量控制要求高的應(yīng)用無法滿足?！绊憫?yīng)頻率寬度”、“響應(yīng)時間”等時間相關(guān)技術(shù)指標是控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和儀表的軟肋，大部分系統(tǒng)回避這些指標。由于網(wǎng)絡(luò)瓶頸，一些較復雜的數(shù)據(jù)交換量大的控制回路不得不減少網(wǎng)段內(nèi)儀表數(shù)量，這樣又增加了跨網(wǎng)段的信息交換量。

（5）控制系統(tǒng)越來越開放?，F(xiàn)在的測控儀器越來越多采用以Windows/CE、Linux等嵌入式操作系統(tǒng)為系統(tǒng)軟件核心和高性能微處理器為硬件系統(tǒng)核心的嵌入式系統(tǒng)技術(shù)，未來的儀器儀表和計算機的聯(lián)系也將會日趨緊密，標準接口可連接多種現(xiàn)場測控儀表或執(zhí)行器設(shè)備，在過程控制系統(tǒng)主機的支持下，通過網(wǎng)絡(luò)形成具有特定功能的測控系統(tǒng)，實現(xiàn)了多種智能化現(xiàn)場測控設(shè)備的開放式互連系統(tǒng)。

（6）安全性得到空前的重視。DCS和SCADA等控制系統(tǒng)逐漸與互聯(lián)網(wǎng)相連，網(wǎng)絡(luò)安全問題正引起大家的關(guān)注，特別是美國對伊朗核設(shè)施發(fā)動網(wǎng)絡(luò)病毒攻擊后，世界各國更加重視工業(yè)控制領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)安全問題，我國已啟動網(wǎng)絡(luò)安全等級評價，針對不同的系統(tǒng)采取不同的防范措施，以確保國家政治經(jīng)濟安全。

2、發(fā)展對策

（1）建立產(chǎn)業(yè)風險投資機制，鼓勵對產(chǎn)業(yè)的風險投資。儀器儀表行業(yè)，是國家的基礎(chǔ)裝備產(chǎn)業(yè)，必須大力支持。降低企業(yè)稅賦，尤其是增值稅，使企業(yè)能夠積累較多的資金用于科技創(chuàng)新和擴大再生產(chǎn)。允許企業(yè)提取上年銷售總額10%用于科技開發(fā)，計入當年成本，并能夠滾動使用。

（2）抓住市場導向，拓寬領(lǐng)域。在優(yōu)先發(fā)展國民經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè)和重大技術(shù)裝備急需的儀器儀表的同時，緊緊圍繞市場需求，拓寬其服務(wù)領(lǐng)域，培養(yǎng)新市場，增強市場的快速反應(yīng)能力。

（3）在產(chǎn)業(yè)技術(shù)政策方面，支持關(guān)鍵共性技術(shù)的開發(fā)；鼓勵產(chǎn)品出口，尤其鼓勵高技術(shù)含量、高附加值產(chǎn)品出口，與之相應(yīng)制定鼓勵出口的有關(guān)政策；明確制定有利于民族工業(yè)發(fā)展的采購政策；鼓勵具有自主知識產(chǎn)權(quán)的先進在制軟件產(chǎn)品。

（4）推進新一代基于現(xiàn)場總線技術(shù)的智能儀表的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，積極發(fā)展特種工況要求的執(zhí)行器與調(diào)節(jié)器等系列產(chǎn)品的研發(fā)，重視冶金、石化、建材、紡織、造紙、食品等行業(yè)所需的各種專用儀表的開發(fā)和生產(chǎn)。發(fā)展適合自控應(yīng)用需求的工業(yè)數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、全智能控制器、基于混雜、非線性系統(tǒng)的新一代先進控制技術(shù)、制造執(zhí)行系統(tǒng)MES集成技術(shù)和軟件開發(fā)。

（5）大力培養(yǎng)人才，吸引和使用人才要制定相關(guān)的政策給予保證，扶植和發(fā)展一批生產(chǎn)基地和重點企業(yè)，支持一批當前國內(nèi)需求較大、在經(jīng)濟建設(shè)和科研工作中具有示范作用的建設(shè)項目作為發(fā)展的依托工程。

（6）體制創(chuàng)新，優(yōu)化結(jié)構(gòu)。大力推進儀器儀表行業(yè)的戰(zhàn)略性結(jié)構(gòu)調(diào)整，加快改革，優(yōu)化結(jié)構(gòu)。全面貫徹國際標準質(zhì)量體系認證，建立行業(yè)的質(zhì)量體系，加強可靠性技術(shù)研究，提高產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量水平。

（7）我國軍工領(lǐng)域的研發(fā)和生產(chǎn)具有很強的實力，制訂政策，鼓勵軍轉(zhuǎn)民；同時鼓勵民用企業(yè)接受軍工任務(wù)，相互滲透，促進發(fā)展。

三、結(jié)束語

自動化儀表和控制系統(tǒng)作為整個裝備的神經(jīng)中樞、運行中心和安全屏障，已經(jīng)成為重大裝備的重要組成部分，對我國裝備工業(yè)的振興和發(fā)展具有重要意義。國產(chǎn)儀器儀表產(chǎn)品在可靠性和工程應(yīng)用能力等方面與國外產(chǎn)品尚有一定差距，產(chǎn)品精密度、數(shù)字化、智能化、集成化、自動化程度較低，一般常規(guī)品種居多，高檔智能型產(chǎn)品較少，前沿技術(shù)和標準化技術(shù)的研究還很不足。基于此，對于自動化儀表與控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢的研究具有比較重要的現(xiàn)實意義。

參考文獻

[1]李運勝.對現(xiàn)階段我國工業(yè)自動化儀器儀表行業(yè)的展望[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2008，（2）：85-86.