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我国工业控制自动化技术的现状与发展趋势
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摘要:工业控制自动化技术是一种运用控制理论、仪器仪表、计算机和其它信息技术,对工业生
产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策,达到增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全等
目的的综合性技术,主要包括工业自动化软件、硬件和系统三大部分。
工业控制自动化技术是一种运用控制理论、仪器仪表、计算机和其它信息技术,对工业生产过程
实现检测、控制、优化、调度、管理和决策,达到增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全等目的的
综合性技术,主要包括工业自动化软件、硬件和系统三大部分。工业控制自动化技术作为 20 世纪现代
制造领域中最重要的技术之一,主要解决生产效率与一致性问题。虽然自动化系统本身并不直接创造效
益,但它对企业生产过程有明显的提升作用。
我国工业控制自动化的发展道路,大多是在引进成套设备的同时进行消化吸收,然后进行二次开
发和应用。目前我国工业控制自动化技术、产业和应用都有了很大的发展,我国工业计算机系统行业已
经形成。目前,工业控制自动化技术正在向智能化、网络化和集成化方向发展。
一、以工业 PC 为基础的低成本工业控制自动化将成为主流 众所周知,从 20 世纪 60 年代开
始,西方国家就依靠技术进步(即新设备、新工艺以及计算机应用)开始对传统工业进行改造,使工业
得到飞速发展。20 世纪末世界上最大的变化就是全球市场的形成。全球市场导致竞争空前激烈,促使
企业必须加快新产品投放市场时间(Time to Market)、改善质量(Quality)、降低成本(Cost)以及完
善服务体系(Service),这就是企业的 T.Q.C.S.。虽然计算机集成制造系统(CIMS)结合信息集成和系
统集成,追求更完善的 T.Q.C.S.,使企业实现“在正确的时间,将正确的信息以正确的方式传给正确的
人,以便作出正确的决策”,即“五个正确”。然而这种自动化需要投入大量的资金,是一种高投资、高
效益同时是高风险的发展模式,很难为大多数中小企业所采用。在我国,中小型企业以及准大型企业走
的还是低成本工业控制自动化的道路。工业控制自动化主要包含三个层次,从下往上依次是基础自动化、
过程自动化和管理自动化,其核心是基础自动化和过程自动化。
传统的自动化系统,基础自动化部分基本被 PLC 和 DCS 所垄断,过程自动化和管理自动化部分主
要是由各种进口的过程计算机或小型机组成,其硬件、系统软件和应用软件的价格之高令众多企业望而
却步。
20 世纪 90 年代以来,由于 PC-based 的工业计算机(简称工业 PC)的 发 展 ,以 工 业 PC、I/O 装置、
监控装置、控制网络组成的 PC-based 的自动化系统得到了迅速普及,成为实现低成本工业自动化的重
要途径。我国重庆钢铁公司这样的大企业的几乎全部大型加热炉,也拆除了原来 DCS 或单回路数字式
调节器,而改用工业 PC 来组成控制系统,并采用模糊控制算法,获得了良好效果。
由于基于 PC 的控制器被证明可以像 PLC 一样可靠,并且被操作和维护人员接受,所以,一个接
一个的制造商至少在部分生产中正在采用 PC 控制方案。基于 PC 的控制系统易于安装和使用,有高级
的诊断功能,为系统集成商提供了更灵活的选择,从长远角度看,PC 控制系统维护成本低。由于可编
程控制器(PLC)受 PC 控制的威胁最大,所以 PLC 供应商对 PC 的应用感到很不安。事实上,他们现
在也加入到了 PC 控制“浪潮”中。
近年来,工业 PC 在我国得到了异常迅速的发展。从世界范围来看,工业 PC 主要包含两种类型:
IPC 工控机和 CompactPCI 工控机以及它们的变形机,如 AT9 6 总线工控机等。由于基础自动化和过程