劉建廣

摘要：隨著信息技術的不斷發(fā)展，網絡的普及，將會使管控一體化的重要性日益顯露出來，由以PLC為基礎的集散型控制系統(tǒng)向以現(xiàn)場總線為基礎的管控一體化分布式網絡信息系統(tǒng)過渡是必然的。

關鍵詞：工業(yè)自動化；現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢

前 言

現(xiàn)場總線技術的發(fā)展，引起了自動化系統(tǒng)結構和自動化控制概念的變革，進一步推動了管控一體化企業(yè)信息系統(tǒng)的建立，它集計算機技術、信息技術和自動化技術為一體，成為流程工業(yè)自動化發(fā)展的趨勢。隨著市場經濟的發(fā)展，工業(yè)企業(yè)面臨前所未有的發(fā)展機遇和愈加嚴峻的挑戰(zhàn)，對企業(yè)的生產經營管理提出了更高的要求。管控一體化企業(yè)信息系統(tǒng)的建立，將是增強企業(yè)競爭力的重要途徑。

一、工業(yè)控制自動化現(xiàn)狀

我國工業(yè)自動化制造產業(yè)經過一段時間發(fā)展，已經逐步實現(xiàn)國產化的過程。在下游冶金、石化等行業(yè)的需求以及自動化率提升的雙重帶動下，我國工業(yè)自動化控制系統(tǒng)裝置制造產業(yè)取得了長足的發(fā)展。但是，我國工業(yè)自動化具有自己的特點，下面就對我國自動化的優(yōu)勢和劣勢進行簡要總結。

1.我國工業(yè)控制自動化的優(yōu)勢

從整體上看，我國工業(yè)控制自動化具有以下優(yōu)勢，第一、工業(yè)控制自動化產品技術含量高，專業(yè)性強，而且產品繁多，業(yè)內第一門戶網站；中國自動化學會的唯一門戶網站及合作網站中國工控網目前分類達16個大項，20余個小項，第二、廠商眾多，全球廠商達20萬家，僅變頻器的生產商就達2000余家；第三、市場巨大，90年代以來，我國工業(yè)自動化控制系統(tǒng)裝置制造產業(yè)的產量一直保持在年增長20%以上最新的研究報告指出中國自動化控制系統(tǒng)市場規(guī)模在2014年將會達到1，31億元；第四、工業(yè)控制自動化大范圍應用，遍及冶金、石油、化工、紡織、造紙、機械、機床、汽車、航空航天、樓宇、環(huán)境工程等所有工業(yè)及民用領域。

2.我國工業(yè)控制自動化的劣勢

雖然工業(yè)控制自動化在我國得到了一定程度的發(fā)展，但還是存在很多不足的地方，主要有以下幾點：第一、競爭激烈，國內工業(yè)控制系統(tǒng)產品供應商直接面臨西方發(fā)達國家的競爭，無論IPC、DCS還是PLC，與外國公司相比較，我國的企業(yè)仍處于弱勢地位；第二、總體上自動化企業(yè)規(guī)模太小，工業(yè)自動化比例依然不高，我國自動化儀器儀表行業(yè)的產值占GDP的比例從90年代的0.5%才剛剛提升到2009年的1.1%，而美國在90年代就達到了4%的水平；第三、自動化企業(yè)多數(shù)急功近利，科技研發(fā)投入較少，科研人員隊伍不穩(wěn)，缺乏長時間的科研積累，缺乏自主創(chuàng)新能力，大型裝備自動化控制系統(tǒng)的應用程度較低，有信譽的品牌產品還未形成；第四、與國際著名品牌系統(tǒng)相比還有差距，多數(shù)自動化企業(yè)沒有明顯的核心技術能力，缺乏后勁，國產系統(tǒng)就總體水平特別是在應用平臺和開放性方面等較低，而且國內自動化系統(tǒng)企業(yè)綜合業(yè)務能力差，系統(tǒng)產品系列不全等。

二、工業(yè)自動化發(fā)展趨勢

工業(yè)自動化領域的發(fā)展趨勢之一是控制系統(tǒng)的智能化、分散化、網絡化，而現(xiàn)場總線的崛起正是這一發(fā)展趨勢的標志。

1.現(xiàn)場總線的崛起

多年以來，工業(yè)自動化領域的過程控制體系歷經基地式儀表控制系統(tǒng)、電動單元組合式模擬儀表控制系統(tǒng)、集中式數(shù)字控制系統(tǒng)、集散控制系統(tǒng)（DCS）等4代過程控制系統(tǒng)，當前我國工業(yè)自動化的主流水平即處于以PLC為基礎的DCS系統(tǒng)階段。與早期的一些控制系統(tǒng)相比，DCS系統(tǒng)在功能和性能上有了很大進步，可以在此基礎上實現(xiàn)裝置級、車間級的優(yōu)化和分散控制，但其仍然是一種模擬數(shù)字混合系統(tǒng)，從現(xiàn)場到PLC或計算機之間的檢測、反饋與操作指令等信號傳遞，仍舊依靠大量的一對一的布線來實現(xiàn)。這種信號傳遞關系稱之為信號傳輸，而不是數(shù)據(jù)通信，難以實現(xiàn)儀表之間的信息交換，因而呼喚著具備通信功能的、傳輸信號全數(shù)字化的儀表與系統(tǒng)的出現(xiàn)，從而由集散控制過渡到徹底的分散控制，正是在這種需求的驅動下，自20世紀80年代中期起，現(xiàn)場總線便應運而生，并通過激烈的市場競爭而不斷崛起。

現(xiàn)場總線是應用在生產現(xiàn)場的全數(shù)字化、實時、雙向、多節(jié)點的數(shù)字通信系統(tǒng)?，F(xiàn)場總線技術將專用的CPU置入傳統(tǒng)的測控儀表，使它們各自都具有數(shù)字計算和通信能力，即所謂“智能化”，采用可進行簡單連接的雙絞線、同軸電纜等作為聯(lián)系的紐帶，把掛接在總線上作為網絡節(jié)點的多個現(xiàn)場級測控儀表連接成網絡，并按公開、規(guī)范的通信協(xié)議，使現(xiàn)場測控儀表之間及其與遠程監(jiān)控計算機之間實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸與信息交換，形成多種適應實際需要的控制系統(tǒng)。

FCS成為發(fā)展的趨勢之一，是它改變了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的結構，形成了新型的網絡集成全分布系統(tǒng)，采用全數(shù)字通信，具有開放式、全分布、可互操作性及現(xiàn)場環(huán)境適應性等特點，形成了從測控設備到監(jiān)控計算機的全數(shù)字通信網絡，順應了控制網絡的發(fā)展要求。

2.現(xiàn)場總線的新動向—工業(yè)以太網

長期以來的標準之爭，實際上已延緩了現(xiàn)場總線的發(fā)展速度。為了加快新一代系統(tǒng)的發(fā)展，人們開始尋求新的出路，一個新的動向是從現(xiàn)場總線轉向Ethernet，用以太網作為高速現(xiàn)場總線框架的主傳。以太網是計算機應用最廣泛的網絡技術，在IT領域已被使用多年，已有廣泛的硬、軟件開發(fā)技術支持，更重要的是啟用以太網作為高速現(xiàn)場總線框架，可以使現(xiàn)場總線技術和計算機網絡技術的主流技術很好地融合起來。為了促進Ethernet在工業(yè)領域的應用，國際上成立了工業(yè)以太網協(xié)會，開展工業(yè)以太網關鍵技術的研究。此外，開發(fā)設備網供應商協(xié)會（ODVA）已經發(fā)布了在工廠現(xiàn)場使用以太網的全球性標準--以太網/IP標準。該標準使用戶在采用開放的工業(yè)應用層網絡的同時，能利用可買到的現(xiàn)成的以太網物理介質和組件，也即由多個供應商所提供的可互操作的以太網產品。

三、結束語

從生產現(xiàn)場到企業(yè)（集團）管理層可經由工業(yè)通信網絡，實現(xiàn)信息的有序無縫流通，不僅使企業(yè)實現(xiàn)生產過程優(yōu)化和資源優(yōu)化，同時使企業(yè)實現(xiàn)物流、資金流和信息流的集成，以縮短企業(yè)新產品的開發(fā)周期、提高質量、降低成本、改進服務和改善環(huán)境，從而提升企業(yè)的市場應變能力和盈利能力。應用工業(yè)自動化技術，對工業(yè)生產過程實現(xiàn)測量、控制、優(yōu)化和決策，使企業(yè)實現(xiàn)“好、省、多、快”，提升企業(yè)的市場競爭力，因此“國家中長期科技發(fā)展規(guī)劃”已明確，工業(yè)自動化技術作為21世紀現(xiàn)代裝備制造業(yè)中最重要的技術之一。

參考文獻：

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