工业自动化控制技术的发展与趋势

人文荟萃

121 现代工业自动化技术的发展与趋势 ★ 张刚 随着科学技术的发展，我国进入新世纪以来，自动化技术的发展取得了良好的成果，尤其是自动化技术在制造业中得到了广泛的应用。工业自动化是指利用机器在工业生产中，通过对参数的控制，充分实现生产过程控制的自动化，使劳动、消耗在生产过程中的比例最小化，生产人员通过工业自动化控制信息处理，实现生产预期目标。目前，计算机行业在我国工业控制自动化行业的应用有了很大的发展，我国工业自动化计算机应用行业体系已经形成。随着计算机应用行业的发展，工业自动化计算机应用行业的应用领域迅速扩大，其发展趋势是不可预测的。本文分析和探讨了工业自动化计算机应用行业的发展现状和特点。 一、工业自动化技术的特点 工业自动化系统一般分为五个层次：企业管理层次、生产管理层次、过程控制层次、设备控制层次和测试驱动层次。二级管理机所涉及的高技术主要是计算机技术、软件技术、网络技术和信息技术。随着互联网技术和信息技术的飞速发展，将进一步推动企业管理的改革。过程控制所涉及的高技术主要包括智能控制技术和工程方法。设备控制级和检测驱动级所涉及的高技术主要包括三电融合技术、现场总线技术和新型装置交流数字调速技术。可见，工业自动化技术是高新技术在微电子技术和电力电子技术领域的综合应用，也是现代工业自动化技术的特点之一。 二、工业自动化技术的发展历程 （一）模拟仪表控制系统 指的是工业自动化的发展，首先要提到的是仪器仪表、自动化数据的外部表现，和PLC（可编程逻辑控制器）是第一个，更容易程序，易于维护，体积小，数据可以直接连接到计算机，可用115 v交流电压输入的优势。在我国工业自动化应用中，PLC在传统设备和最新设备中的应用越来越广泛，取得了很大的经济效益。基于PC控制器被证明是易于安装和使用，并降低成本，一般可分为IPC工业计算机和工业控制PC基于机器的变形，其优点是运行稳定，允许热插拔，等，在我国未来的发展，关键是要开发一个开放的基于工业控制计算机控制系统，具有自主知识产权。 （二）集中式数字控制技术 集中数字控制技术（DDC）在20世纪七八十年代占主导地位。采用单片机、可编程控制器（PLC）或微机作为控制器。控制器中传输的数字信号克服了模拟信号处理的缺点，提高了控制系统的抗干扰能力。不足之处在于对控制器本身的要求很高，必须有足够的处理能力和极高的可靠性。当系统任务增加时，控制器的效率和可靠性会急剧下降。 （三）集散控制系统 分布式控制系统（DCS）在20世纪80年代和90年代占据主导地位。核心思想是集中管理和分散控制，也就是说，管理和控制分离，上层计算机用于集中监控和管理功能，一些较低的电脑分发给现场实现分布式控制，和上部和更低的计算机与控制网络实现互联互信息的传播。这种分布式控制结构克服了集中式数字控制系统对控制器处理能力和可靠性要求高的局限性。 然而，由于不同的DCS厂商出于垄断的目的，采用各自封闭的控制系统网络形式，因此，分布式控制系统实际上是一个封闭的、专用的分布式控制系统，没有互操作性，成本较高。 （四）现场总线控制系统 这个开放的、可互操作的网络将现场控制器和仪表以及过程现场总线控制系统连接起来。控制功能完全分散到现场，降低了系统的安装成本和维护成本。现场总线控制系统是在20世纪80年代中期发展起来并应用于工业领域的。现场总线一般或特殊微处理器在传统的测量控制仪表，使之具有数字计算和通信功能，采用一定的介质（如双绞线、同轴电缆、光纤、无线、红外等）作为通信总线，根据开放、标准的通信协议，在多个领域的设备和现场设备之间的数据传输和远程监控计算机和信息交换，采取各种自动化控制系统来满足实际的需要。 三、我国工业自动化技术的发展方向 （一）计算机先进技术的引用 随着电子计算机和网络的出现，各级数控系统应运而生。同时，我们致力于数控系统向PC和开放系统的发展研究，驱动数字化和通信的建设研究，从而实现工业自动化和智能控制性能的网络化。 目前我国工业输出机械已进入世界前五名，并朝着智能化、开放性、网络化和信息化的趋势发展，高速、高质量、高精度、模块化、智能化、集成化和网络化的工艺装备成为未来的发展趋势，并逐渐走进最新的纳米技术领域。 （二）基于现场总线的网络逐渐向以太网过渡 近年来，工业实时以太网技术已被工业自动化计算机应用行业广泛接受。从现场总线到工业以太网的过渡可以很顺利，保护制造商免受用户自动化产品和解决方案问题的影响。以profinet工业以太网协议为例，该协议可以优化制造过程，直接访问控制和生产级自动化数据，提供生产计划管理系统，满足不同的应用技术需求。通过设备描述和控制器逻辑分布，使用指定的电脑工程工具来实现集成，支持分散的智能自动化功能子系统，以进一步提高系统的可用性，这可以不受限制的转让工业以太网通信、现场总线可以发挥高动态性能、定位诊断，不需要设置自动设备系统配置等。 （三）工业有线自动化网络向无线通信技术转变 工业无线技术通过无线数据链路和灵活的网络拓扑实现内部设备与外部设备之间的数据通信。无线通信技术具有较高的数据传输速率和良好的性能价格比区域宽，抗干扰强，系统维护成本低，是有线通信系统发展的重要补充，将成为一个繁荣的工业自动化领域的技术，据推测，无线技术的广泛应用将使工业生产的效率增加了10% ~ 20%，市场需求和应用前景非常广泛。 结束语 总之，工业自动化技术的使用，保持在目前的发展水平，加强技术开发和应用的基础上对未来的预期，结合工作实践，不断寻求更新和更高的技术方法，应用于生产实践，建立一个开放的、全面的和使用的平台，使企业发展，赢得优势创造最大的利润，为了促进整个国民经济的发展，我国信息化扩张的步伐不断向前推进。 （作者单位：营口职业技术学院）

水工业自动化控制技术的发展趋势

1、控制系统的智能化、分散化、网络化工业自动化领域的发展趋势之一是控制系统的智能化、分散化、网络化，而现场总线的崛起正是这一发展趋势的标志。

1.1现场总线的崛起半个多世纪以来，工业自动化领域的过程控制体系历经基地式仪表控制系统、电动单元组合式模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统、集散控制系统（DCS）等4代过程控制系统，当前我国水工业自动化的主流水平即处于以PLC为基础的DCS系统阶段。这里要说明一点，DCS既是一个过程控制体系的名称，有时也表示为由制造厂商出售的一个起完整作用而集成的集散控制系统产品，这种DCS系统相对较为封闭，而目前水工业自动化的DCS系统多数是由用户集成的，因此相对较为开放。

与早期的一些控制系统相比，DCS系统在功能和性能上有了很大进步，可以在此基础上实现装置级、车间级的优化和分散控制，但其仍然是一种模拟数字混合系统，从现场到PLC或计算机之间的检测、反馈与操作指令等信号传递，仍旧依靠大量的一对一的布线来实现。这种信号传递关系称之为信号传输，而不是数据通信，难以实现仪表之间的信息交换，因而呼唤着具备通信功能的、传输信号全数字化的仪表与系统的出现，从而由集散控制过渡到彻底的分散控制，正是在这种需求的驱动下，自20世纪80年代中期起，现场总线便应运而生，并通过激烈的市场竞争而不断崛起。

现场总线是应用在生产现场的全数字化、实时、双向、多节点的数字通信系统。现场总线技术将专用的CPU置入传统的测控仪表，使它们各自都具有了数字计算和通信能力，即所谓“智能化”；采用可进行简单连接的双绞线、同轴电缆等作为联系的纽带，把挂接在总线上作为网络节点的多个现场级测控仪表连接成网络，并按公开、规范的通信协议，使现场测控仪表之间及其与远程监控计算机之间实现数据传输与信息交换，形成多种适应实际需要的控制系统，即所谓“网络化”；由于这些网上的节点都是具备智能的可通信产品，因而它所需要的控制信息（如实时测量数据）不采取向PLC或计算机存取的方式，而可直接从处于同等层上的另一个节点上获取，在现场总线控制系统（FCS）的环境下，借助其计算和通信能力，在现场就可进行许多复杂计算，形成真正分散在现场的完整的控

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工业自动化控制技术的发展现状与发展趋势

作者：刘膨于

来源：《知音励志·社科版》2015年第10期

摘 要 文章简单地介绍了工业控制技术的涵义，着重介绍了工业自动化的发展现状和发展趋势。

【关键词】工业自动化控制和技术；现状；趋势；PLC

在科技进步的推动作用下，我国的工业自动化化控制技术取得了长远的发展，现如今，科学技术是第一生产力，工业自动化控制技术是将机械制造技术、计算机操作技术以及微电子原理等结合应用，在工业生产过程中产品实施检测、对产品质量进行控制，同时也为决策管理提供了重要的理论指导依据，从而提高了工业自动化生产的产量和质量以及劳动生产率，从而促进了工业经济的长久发展。

1 前言

目前，我国在工业自动化控制技术上的应用虽然有了很大的发展，但一路走来大多是先引进成套设备，然后再对引进的设备进行再开发和应用。而本身我国在计算机操控领域已经有很大的领先优势，且应用系统已经形成规模，所以，也可以说我国的自动化控制技术正在向智能化、网络化和集成化稳步发展。

2 工业自动化控制技术的现状与发展概述

2.1 PLC（可编程序控制器）技术

在工业自动化控制技术上，目前最常用的技术就是PLC（可编程序控制器）技术，该种技术采用了数字化运算方式对电子系统进行控制，从而实现对工业生产全过程的控制。因此，长期以来，PLC始终处于工业自动化控制技术领域的主捣地位，为各种各样的自动化控制设备提供了更可靠的控制方案，与DCS和工业PC形成了三足鼎立的局势。同时，PLC也承受着来自其他技术产品的挑战，尤其是工业P，因为不但PC的控制器和PLC一样可靠，而且更容易被操人员作和维护人员接受，所以，更多的制造商最起码在部分生产中已经在采用PC控制方案。因为PC的控制系统更易安装和使用，且有更高级的诊断功能，PC控制成本也比较低，所以导致PLC受PC的威胁最大，所以PLC的生产厂家对PC的应用感到很不安。

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工业自动化控制的现状及未来发展趋势

作者：常一帆

来源：《中国管理信息化》2016年第12期

[摘 要]工业控制自动化技术被广泛应用于交通网络、土木建筑、电子电力、设备制造和信息科技等方面，它解决的核心为题是如何达到产品生产效率与质量的一致性。因此，论述工业自动化的现状和发展趋势具有重要意义。

[关键词]工业；自动化；控制；机械设备

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2016.12.117

[中图分类号]TP273 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194（2016）12-0-01

0 引 言

工业自动化是在生产过程中依靠机械设备或者不需要人力进行参与的情况下，可按照既定的目标完成控制、操作等处理的统称。在石油、化工、汽车制造业、军工等各个行业中，生产效率的提高都离不开控制技术自动化水平的提高。本文就工业自动化控制的现状和未来发展趋势进行系统性的论述。

1 工业自动化控制发展现状

1.1 工业自动化控制概述

工业自动化包括工业自动化系统、硬件和软件3部分，是一种运用仪器仪表、控制理论和计算机技术，根据工业生产要求完成既定操作，从而达到增加产量、降低消耗、提高质量等目的综合性技术。

传统工业自动化系统主要对设备和生产过程进行控制，通过编写的软件程序、生产过程中的反馈调整以及电路逻辑的引导，材料相互协调和集成，形成物质和能量的规则运动组成工业自动化系统和产品。进入21世纪，在计算机网络技术、现代通信技术的冲击下，信息传递和交互迅速覆盖了生产区域设备层、控制层和管理层的各个方面。工业自动化当前发展的特征转变成智能化和集成化。

1.2 工业自动化控制现状

依托于电子与通讯行业的发展，当代工业自动化控制主要以微机控制为主。目前典型的控制由上位机、工业控制器、现场执行机构组成三层结构。自动化控制系统以可编程控制器、分龙源期刊网