一、工業(yè)自動(dòng)化行業(yè)概述

工業(yè)自動(dòng)化是指機(jī)器設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程在不需要人工直接干預(yù)的情況下,按預(yù)期的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)測(cè)量、操縱等信息處理和過(guò)程控制的統(tǒng)稱。工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)通常集機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、傳感器測(cè)量系統(tǒng)等于一體。工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)以自動(dòng)化控制理論為基礎(chǔ)，涉及機(jī)械、信息技術(shù)、電子電路、力學(xué)設(shè)計(jì)、光學(xué)設(shè)計(jì)、熱設(shè)計(jì)、嵌入式軟件和系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)等諸多方面的技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、生物、冶金、石油、化工、有色金屬、機(jī)械、汽車、紡織、造紙、航空航天等諸多現(xiàn)代工業(yè)。由于工業(yè)自動(dòng)化行業(yè)對(duì)其他行業(yè)具有較強(qiáng)的推動(dòng)作用，因此自動(dòng)化技術(shù)水平的高低已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和現(xiàn)代化程度的標(biāo)志。

二、我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展歷程

工業(yè)自動(dòng)化在我國(guó)的發(fā)展大致可分為三個(gè)階段。首先是上世紀(jì) 50 至 70 年代末，這一時(shí)期可以說(shuō)是工業(yè)自動(dòng)化在我國(guó)的起步階段。當(dāng)時(shí)，我國(guó)剛剛完成了“三大改造”，并且實(shí)施了第一個(gè)“五年計(jì)劃”，不過(guò)依舊處于社會(huì)主義初級(jí)探索階段，工業(yè)的發(fā)展依舊以人力為主，工業(yè)化道路發(fā)展緩慢，但是一些單機(jī)自動(dòng)化加工設(shè)備開始出現(xiàn)，我國(guó)的工業(yè)自動(dòng)化萌芽顯現(xiàn)。

上世紀(jì) 80 至 90 年代中期，隨著改革開放的到來(lái)，國(guó)外資本紛紛涌入中國(guó)市場(chǎng)，同時(shí)也帶來(lái)了全新的技術(shù)與設(shè)備。在這一時(shí)期，我國(guó)的工業(yè)自動(dòng)化得到了充分的發(fā)展，各種技術(shù)也開始不斷成熟。硬件數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床以及用于鉆、鏜、銑等加工的自動(dòng)生產(chǎn)線的出現(xiàn)標(biāo)志著我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化日趨成熟。

上世紀(jì) 90 年代末以來(lái)，市場(chǎng)環(huán)境的變化，使多品種、中小批量生產(chǎn)中普遍性問(wèn)題愈發(fā)嚴(yán)重，要求自動(dòng)化技術(shù)向其廣度和深度發(fā)展，使其各相關(guān)技術(shù)高度綜合，發(fā)揮整體最佳效能。CIM 已作為一種哲理、一種方法逐步為人們所接受；CIM也是一種實(shí)現(xiàn)集成的相應(yīng)技術(shù)，把分散獨(dú)立的單元自動(dòng)化技術(shù)集成為一個(gè)優(yōu)化的整體。同時(shí)，并行工程作為一種經(jīng)營(yíng)哲理和工作模式開始應(yīng)用和活躍于自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，并將進(jìn)一步促進(jìn)單元自動(dòng)化技術(shù)的集成。

三、我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化控制的現(xiàn)狀

我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化控制發(fā)展的歷程比較短，開始的時(shí)間較晚，是在 20 世紀(jì) 40年代才開始產(chǎn)生并發(fā)展的，那時(shí)我國(guó)的自動(dòng)化控制設(shè)備采用的是單機(jī)加工的方式，一直到 20 世紀(jì) 70 年代，我國(guó)才開始采用流水線作業(yè)的方式，比較廣泛地在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)，這也是工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)發(fā)展的標(biāo)志階段。目前，我國(guó)自動(dòng)化控制技術(shù)已經(jīng)融入了信息技術(shù)等高科技技術(shù)，并綜合了其他科學(xué)技術(shù)，以下筆者將主要分析 PLC、工業(yè) PC 以及 DCS 這三種技術(shù)。

PLC 是可編程序邏輯控制器的簡(jiǎn)稱，它是一種可以進(jìn)行編寫的存儲(chǔ)器，依靠數(shù)字運(yùn)算實(shí)現(xiàn)電子系統(tǒng)的控制，是計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用的代表。當(dāng)前我國(guó)工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)廣泛的應(yīng)用 PLC，主要是由于其具有功能強(qiáng)，性價(jià)比高；編程簡(jiǎn)單；操作便捷，可靠性強(qiáng)；維修方便等多種優(yōu)點(diǎn)，PLC 作為計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過(guò)程的總監(jiān)控和控制，可以根據(jù)指令進(jìn)行存儲(chǔ)和邏輯運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)模擬輸入輸出，是工業(yè)生產(chǎn)控制的關(guān)鍵。

PLC 最早是由美國(guó)通用企業(yè)公司研發(fā)的，在 1969 年誕生了第一臺(tái)可編程序邏輯控制器，隨后世界各國(guó)也開始研究 PLC 控制器，它的工作步驟主要經(jīng)過(guò)三個(gè)階段：第一，輸入采樣階段；第二，程序執(zhí)行階段；第三，輸出刷新階段，在工業(yè)生產(chǎn)中有重大推動(dòng)作用，我國(guó)雖然也在不斷研發(fā)和改進(jìn)控制器的性能，但是較之國(guó)外還有很大的差距，很多技術(shù)都需要進(jìn)口，在未來(lái)，我國(guó)科研單位還要不斷提升 PLC 的性能，提升我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化控制水平。

工業(yè) PC 機(jī)主要有兩種：一種是 IPC；另一種是 Com-pact PCI。IPC 采用的虛擬化技術(shù)，Com-pact PCI 是在 PCI 技術(shù)之上改造而來(lái)的，工業(yè) PC 機(jī)由于能適應(yīng)更復(fù)雜更惡劣的自然環(huán)境，因此可以滿足工業(yè)生產(chǎn)更多更高的要求，工業(yè) PC機(jī)防磁、防塵、抗高溫，具有良好的抗干擾能力，且能長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)作，具有優(yōu)良的配置和兼容性，工業(yè) PC 機(jī)的兩個(gè)控制類型是我國(guó)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的保障，同時(shí)根據(jù)區(qū)域的不同，PC 機(jī)能夠滿足客戶不同的服務(wù)要求。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的融入，PC 機(jī)實(shí)現(xiàn)了企業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)的控制，促進(jìn)了內(nèi)部溝通。當(dāng)前，眾多企業(yè)都在采用工業(yè) PC 機(jī)控制企業(yè)生產(chǎn)，這與我們前面介紹的 PC 機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是分不開的，作為具有高級(jí)診斷功能，且安裝簡(jiǎn)便的自動(dòng)化控制設(shè)備，技術(shù)人員對(duì)于其操作步驟更加容易掌握，在出現(xiàn)故障后診斷與檢修都比較簡(jiǎn)便，且需要的花費(fèi)合理，性價(jià)比高?，F(xiàn)在不管是在我國(guó)還是國(guó)際社會(huì)都十分歡迎工業(yè) PC 機(jī)的使用，隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國(guó)在這方面的技術(shù)研發(fā)仍將不斷進(jìn)步。DCS 是 Distributed Control System 的縮寫，代表的是集散控制系統(tǒng)，它是相對(duì)于集中式控制系統(tǒng)的一種新型控制系統(tǒng)。在 20 世紀(jì) 70 年代 DCS 才開始開發(fā)，我國(guó)對(duì)于它的研究還要更晚，隨著科技的不斷發(fā)展，我國(guó)對(duì)于 DCS 的投入在不斷增多，當(dāng)前不論是在質(zhì)量保障還是安全保障上我國(guó)都已經(jīng)達(dá)到了世界頂尖水平，隨著研究成果的逐漸增多，我國(guó)現(xiàn)在不少企業(yè)都在應(yīng)用 DCS 控制系統(tǒng)，真正實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)環(huán)節(jié)的改良。

四、我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化控制的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

據(jù)北京普華有策信息咨詢有限公司發(fā)布的《2018-2025年中國(guó)工業(yè)自動(dòng)化控制行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及市場(chǎng)前景預(yù)測(cè)報(bào)告》顯示：

1、可編程邏輯控制器（PLC）向一體化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展

作為新型的 PLC，OCS（一體化控制器）的開發(fā)和應(yīng)用具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)便緊湊，安裝更加方便的優(yōu)點(diǎn)，它的出現(xiàn)讓 PLC 的控制線路更加清晰。OCS 不同于傳統(tǒng)的PLC，它的出現(xiàn)有效集合了包括 HMI、FO 在內(nèi)的多個(gè)控制器設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)，OCS 有效將它們集成一體，實(shí)現(xiàn)了人機(jī)交互，使技術(shù)人員在操作時(shí)更簡(jiǎn)單也更便捷。作為可編程的邏輯控制器，它在未來(lái)將向著一體化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，在實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面的過(guò)程中，采用的是 HORNER 編程平臺(tái)，使用起來(lái)更加快捷，十分受企業(yè)青睞。另外，隨著我國(guó)信息技術(shù)的不斷發(fā)展，借助計(jì)算機(jī)技術(shù)也讓 PLC 的發(fā)展之路更加廣闊，當(dāng)前不論是控制終端還是傳輸速度都有大幅提高，并且在未來(lái)還會(huì)向更加智能和高效的方向發(fā)展。

2、新型現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的發(fā)展

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用讓新型現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)得到了發(fā)展，由計(jì)算機(jī)控制的系統(tǒng)經(jīng)過(guò)了這樣幾個(gè)發(fā)展階段，即基地式氣動(dòng)儀表控制系統(tǒng)、組合式儀表控制系統(tǒng)、數(shù)字計(jì)算機(jī)集中式控制系統(tǒng)和 DCS，經(jīng)過(guò)了一系列整合發(fā)展后，當(dāng)前控制系統(tǒng)開始向總線控制的方向發(fā)展，我們簡(jiǎn)稱 FCS，F(xiàn)CS 在未來(lái)還會(huì)結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷發(fā)展壯大，讓總線控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用到工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域，憑借更高的靈活性、更好的準(zhǔn)確性、更快的傳輸速度應(yīng)用到更廣的領(lǐng)域，占據(jù)更高的市場(chǎng)地位。

3、智能化控制的發(fā)展

智能化的提出引領(lǐng)了各個(gè)領(lǐng)域的變革，它是信息化技術(shù)的應(yīng)用，它采用了人工智能理論、學(xué)習(xí)算法、先進(jìn)技術(shù)，使設(shè)備能夠模擬人類智能的某些特性和功能。工業(yè)智能化控制是在人工智能的基礎(chǔ)上提出的控制方法，主要表現(xiàn)在機(jī)械設(shè)備自動(dòng)控制的多功能化方面。通過(guò)以太網(wǎng)和 Web 技術(shù)實(shí)現(xiàn)開放型分布式智能系統(tǒng)，基于網(wǎng)絡(luò)通用的 TCP/IP 四層協(xié)議族，提供高度模塊化、分布式技術(shù)和可反復(fù)使用的工業(yè)控制方案。比如：新一代的固態(tài)傳感器和智能變送器向微型化、高精度、低功能、智能化方向發(fā)展，智能閥門定位器由高集成度的微控制器控制，對(duì)所有控制參數(shù)都可組態(tài)，實(shí)現(xiàn)線性、分程控制、等百分比、快開等特性修正功能，并能實(shí)現(xiàn)智能化。

總之，當(dāng)前工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)已經(jīng)在我國(guó)很多行業(yè)中都得到了應(yīng)用，自動(dòng)化控制大大減輕了人工負(fù)擔(dān)，有效提升了工作效率，提高了生產(chǎn)質(zhì)量，同時(shí)自動(dòng)化的應(yīng)用是科技發(fā)展的體現(xiàn)，它促進(jìn)了我國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和升級(jí)優(yōu)化。在未來(lái)，我國(guó)工業(yè)控制自動(dòng)化技術(shù)仍將結(jié)合多個(gè)學(xué)科，結(jié)合多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域，以先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)不斷向前發(fā)展，走向更加智能化、網(wǎng)絡(luò)化、便捷化的道路。這對(duì)于促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)繁榮、不斷提高我國(guó)綜合國(guó)力、提高國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力具有十分積極的作用。