工業(yè)自動(dòng)化論文

1、我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化控制發(fā)展摘要:隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,工業(yè)控制的技術(shù)發(fā)展越來(lái)越快,工業(yè)控制技術(shù)使得工廠的生產(chǎn)效率大幅提高,而工業(yè)控制器PLC、工業(yè)PC等的應(yīng)用也大幅度提高了系統(tǒng)的自動(dòng)化程度,我國(guó)工業(yè)控制自動(dòng)化的發(fā)展道路,大多是在引進(jìn)成套設(shè)備的同時(shí)進(jìn)行消化吸收,然后進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。目前我國(guó)工業(yè)控制自動(dòng)化技術(shù)、產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用都有了很大的發(fā)展,我國(guó)工業(yè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)行業(yè)已經(jīng)形成。工業(yè)控制自動(dòng)化技術(shù)正在向智能化、網(wǎng)絡(luò)化和集成化方向發(fā)展。關(guān)鍵字:自動(dòng)化、工業(yè)控制、技術(shù)發(fā)展一、引言:工業(yè)自動(dòng)化控制主要利用電子電氣、機(jī)械、軟件組合實(shí)現(xiàn)。即是工業(yè)控制,或者是工廠自動(dòng)化控制。主要是指使用計(jì)算機(jī)技術(shù),微電子技術(shù),電氣手段,

2、使工廠的生產(chǎn)和制造過(guò)程更加自動(dòng)化、效率化、精確化,并具有可控性及可視性。工控技術(shù)的出現(xiàn)和推廣帶來(lái)了第三次工業(yè)革命,使工廠的生產(chǎn)速度和效率提高了300%以上。20世紀(jì)80年代初,隨著改革開(kāi)放的春風(fēng),國(guó)外先進(jìn)的工控技術(shù)進(jìn)入中國(guó)大陸,比較廣泛使用的工業(yè)控制產(chǎn)品有“PLC,變頻器,觸摸屏,伺服電機(jī),工控機(jī)”等。這些產(chǎn)品和技術(shù)大力推廣了中國(guó)的制造業(yè)自動(dòng)化進(jìn)程,為中國(guó)現(xiàn)代化的建設(shè)作出了巨大的貢獻(xiàn)。二、工業(yè)自動(dòng)化儀器儀表2.1 PLC(可編程序控制器PLC可編程序控制器的英文為Programmable Logic Controller,1968年美國(guó)GM(通用汽車(chē)公司提出取代繼電器控制裝置的要求編程簡(jiǎn)單,可

3、在現(xiàn)場(chǎng)修改和調(diào)試程序;維護(hù)方便,采用插入式模塊結(jié)構(gòu);可靠性高于繼電器控制系統(tǒng);體積小于繼電器控制裝置;數(shù)據(jù)可直接送入管理計(jì)算機(jī);成本可與繼電器控制系統(tǒng)競(jìng)爭(zhēng);可直接用115V交流電壓輸入;輸出量為115V、2A以上,能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥、接觸器等;通用性強(qiáng),易于擴(kuò)展;用戶程序存儲(chǔ)器容量至少4kB。為了實(shí)現(xiàn)通用汽車(chē)提出的要求,第一臺(tái)適合其要求的PLC(可編程序控制器于1969年在美國(guó)成功制造出來(lái),自從第一臺(tái)出現(xiàn)之后,隨之,日本、德國(guó)、法國(guó)也相繼開(kāi)始了PLC 的研發(fā),并得到了迅猛的發(fā)展,現(xiàn)在主要生產(chǎn)PLC 的廠家分別是:德國(guó)西門(mén)子、AEG,日本的三菱、美國(guó)AB,GE法國(guó)的TE公司等。我國(guó)的PLC研制、生

4、產(chǎn)和應(yīng)用也發(fā)展很快,尤其在應(yīng)用方面更為突出。在20世紀(jì)70年代末和80年代初,我國(guó)隨國(guó)外成套設(shè)備、專(zhuān)用設(shè)備引進(jìn)了不少國(guó)外的PLC。此后,在傳統(tǒng)設(shè)備改造和新設(shè)備設(shè)計(jì)中,PLC的應(yīng)用逐年增多,并取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益,PLC在我國(guó)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,對(duì)提高我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化水平起到了巨大的作用。目前,我國(guó)不少科研單位和工廠在研制和生產(chǎn)PLC,如遼寧無(wú)線電二廠、無(wú)錫華光電子公司、上海香島電機(jī)制造公司、廈門(mén)A-B公司,北京和利時(shí)和杭州和利時(shí),浙大中控等。2.2 工控PC由于基于PC的控制器被證明可以像PLC一樣,并且被操作和維護(hù)人員接受,所以,一個(gè)接一個(gè)的制造商至少在部分生產(chǎn)中正在采用PC控制方案?；赑C 的

5、控制系統(tǒng)易于安裝和使用,有高級(jí)的診斷功能,為系統(tǒng)集成商提供了更靈活的選擇,從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度看,PC控制系統(tǒng)維護(hù)成本低。由于PLC受PC控制的威脅最大,所以PLC供應(yīng)商對(duì)PC的應(yīng)用感到很不安。事實(shí)上,他們現(xiàn)在也加入到了PC控制“浪潮”中。近年來(lái),工業(yè)PC在我國(guó)得到了異常迅速的發(fā)展。從世界范圍來(lái)看,工業(yè)PC主要包含兩種類(lèi)型:IPC 工控機(jī)以及它們的變形機(jī),如AT96總線工控機(jī)等。由于基礎(chǔ)自動(dòng)化和過(guò)程自動(dòng)化對(duì)工業(yè)PC的運(yùn)行穩(wěn)定性、熱插拔和冗余配置要求很高,現(xiàn)有的IPC已經(jīng)不能完全滿足要求,將逐漸退出該領(lǐng)域,取而代之的將是其他工控機(jī),而IPC將占據(jù)管理自動(dòng)化層。國(guó)家于2001年設(shè)立了“以工業(yè)控制計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)

6、的開(kāi)放式控制系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化”工業(yè)自動(dòng)化重大專(zhuān)項(xiàng),目標(biāo)就是發(fā)展具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的PC-based控制系統(tǒng),在3-5年內(nèi),占領(lǐng)30%(50%的國(guó)內(nèi)市場(chǎng),并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。幾年前,當(dāng)“軟PLC”出現(xiàn)時(shí),業(yè)界曾認(rèn)為工業(yè)PC將會(huì)取代PLC。然而,時(shí)至今日工業(yè)PC并沒(méi)有代替PLC,主要有兩個(gè)原因:一個(gè)是系統(tǒng)集成原因;另一個(gè)是軟件操作系統(tǒng)WindowsNT的原因。一個(gè)成功的PC-based控制系統(tǒng)要具備兩點(diǎn):一是所有工作要由一個(gè)平臺(tái)上的軟件完成;二是向客戶提供所需要的所有東西?？梢灶A(yù)見(jiàn),工業(yè)PC與PLC的競(jìng)爭(zhēng)將主要在高端應(yīng)用上,其數(shù)據(jù)復(fù)雜且設(shè)備集成度高。工業(yè)PC不可能與低價(jià)的微型PLC競(jìng)爭(zhēng),這也是PLC市場(chǎng)增長(zhǎng)最快

7、的一部分。從發(fā)展趨勢(shì)看,控制系統(tǒng)的將來(lái)很可能存在于工業(yè)PC和PLC之間,這些融合的跡象已經(jīng)出現(xiàn)。三、工控行業(yè)儀器儀表發(fā)展工控儀表重點(diǎn)發(fā)展基于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的主控系統(tǒng)裝置及智能化儀表、特種和專(zhuān)用自動(dòng)化儀表;全面擴(kuò)大服務(wù)領(lǐng)域,推進(jìn)儀器儀表系統(tǒng)的數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化,完成自動(dòng)化儀表從模擬技術(shù)向數(shù)字技術(shù)的轉(zhuǎn)變,5年內(nèi)數(shù)字儀表比例達(dá)到60%以上;推進(jìn)具有自主版權(quán)自動(dòng)化軟件的商品化。3.1電工儀器儀表電工儀器儀表重點(diǎn)發(fā)展長(zhǎng)壽命電能表、電子式電度表、特種專(zhuān)用電測(cè)儀表和電網(wǎng)計(jì)量自動(dòng)管理系統(tǒng)。2005年,中低檔電工儀器儀表國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率要達(dá)到95%;到2010年,高中檔電工儀器儀表國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率達(dá)到80%。3.

8、2 科學(xué)測(cè)試儀器科學(xué)測(cè)試儀器重點(diǎn)發(fā)展過(guò)程分析儀器、環(huán)保監(jiān)測(cè)儀器儀表、工業(yè)爐窯節(jié)能分析儀器以及圍繞基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)所需的汽車(chē)零部件動(dòng)平衡、動(dòng)力測(cè)試及整車(chē)性能檢測(cè)儀、大地測(cè)量?jī)x器、電子速測(cè)儀、測(cè)量型全球定位系統(tǒng)以及其他試驗(yàn)機(jī)、實(shí)驗(yàn)室儀器等新產(chǎn)品。產(chǎn)品以技術(shù)含量較高的中檔產(chǎn)品為主,到2005年在總產(chǎn)值中占50%60%。3.3 環(huán)保儀器儀表環(huán)保儀器儀表重點(diǎn)發(fā)展大氣環(huán)境、水環(huán)境的環(huán)保監(jiān)測(cè)儀器儀表、取樣系統(tǒng)和環(huán)境監(jiān)測(cè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)產(chǎn)品,2005年技術(shù)水平達(dá)到20世紀(jì)90年代后期國(guó)際先進(jìn)水平,國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率達(dá)到50%60%,到2010年國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率達(dá)到70%以上。3.4 儀器儀表儀器儀表元器件“十五”及2010年

9、前,盡快開(kāi)發(fā)出一批適銷(xiāo)對(duì)路、市場(chǎng)效果好的產(chǎn)品,品種占有率達(dá)到70%80%,高檔產(chǎn)品市場(chǎng)占有率達(dá)60%以上;通過(guò)科技攻關(guān)、新品開(kāi)發(fā),使產(chǎn)品質(zhì)量水平達(dá)到國(guó)際20世紀(jì)90年代末水平,部分產(chǎn)品接近國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品先進(jìn)水平。3.5 信息技術(shù)電測(cè)儀器信息技術(shù)電測(cè)儀器主要發(fā)展電測(cè)儀器軟件化、智能化技術(shù),總線式自動(dòng)測(cè)試技術(shù),綜合自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng),新型元器件測(cè)量技術(shù)及測(cè)試儀器,在線測(cè)試技術(shù),信息產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品測(cè)試技術(shù),多媒體測(cè)量技術(shù)以及相應(yīng)測(cè)試儀器,用電監(jiān)控管理技術(shù)等。四、數(shù)控技術(shù)向智能化、開(kāi)放性、網(wǎng)絡(luò)化、信息化發(fā)展從1952年美國(guó)麻省理工學(xué)院研制出第一臺(tái)試驗(yàn)性數(shù)控系統(tǒng),到現(xiàn)在已走過(guò)了51年的歷程。近10年來(lái),隨著計(jì)算機(jī)技

10、術(shù)的飛速發(fā)展,各種不同層次的開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生,發(fā)展很快。目前正朝著標(biāo)準(zhǔn)化開(kāi)放體系結(jié)構(gòu)的方向前進(jìn)。就結(jié)構(gòu)形式而言,當(dāng)今世界上的數(shù)控系統(tǒng)大致可分為4種類(lèi)型:1.傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng);2.“PC嵌入NC”結(jié)構(gòu)的開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng);3.“NC嵌入PC”結(jié)構(gòu)的開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng);4.SOFT型開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)。我國(guó)數(shù)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與生產(chǎn),通過(guò)“七五”引進(jìn)、消化、吸收,“八五”攻關(guān)和“九五”產(chǎn)業(yè)化,取得了很大的進(jìn)展,基本上掌握了關(guān)鍵技術(shù),建立了數(shù)控開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)基地,培養(yǎng)了一批數(shù)控人才,初步形成了自己的數(shù)控產(chǎn)業(yè),也帶動(dòng)了機(jī)電控制與傳動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展。同時(shí),具有中國(guó)特色的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)過(guò)這些年來(lái)的發(fā)展,產(chǎn)品的性能和可*性有

11、了較大的提高,逐漸被用戶認(rèn)可。國(guó)外數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的總體發(fā)展趨勢(shì)是:新一代數(shù)控系統(tǒng)向PC化和開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)方向發(fā)展;驅(qū)動(dòng)裝置向交流、數(shù)字化方向發(fā)展;增強(qiáng)通信功能,向網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展;數(shù)控系統(tǒng)在控制性能上向智能化發(fā)展。進(jìn)入21世紀(jì),人類(lèi)社會(huì)將逐步進(jìn)入知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代,知識(shí)將成為科技和生產(chǎn)發(fā)展的資本與動(dòng)力,而機(jī)床工業(yè),作為機(jī)器制造業(yè)、工業(yè)以至整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的裝備部門(mén),毫無(wú)疑問(wèn),其戰(zhàn)略性重要地位、受重視程度,也將更加鮮明突出。近年來(lái),我國(guó)數(shù)控機(jī)床一直保持兩位數(shù)增長(zhǎng)。2001年,我國(guó)機(jī)床工業(yè)產(chǎn)值已進(jìn)入世界第5名,機(jī)床消費(fèi)額在世界排名上升到第3位,達(dá)47.39億美元,僅次于美國(guó)的53.67億美元。2002年產(chǎn)值

12、達(dá)260億元,產(chǎn)量居世界第4。但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比,我國(guó)機(jī)床數(shù)控化率還不高,目前生產(chǎn)產(chǎn)值數(shù)控化率還不到30%;消費(fèi)值數(shù)控化率還不到50%,而發(fā)達(dá)國(guó)家大多在70%左右。由于國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床不能滿足市場(chǎng)的需求,高檔次的數(shù)控機(jī)床及配套部件只能*進(jìn)口,使我國(guó)機(jī)床的進(jìn)口額呈逐年上升態(tài)勢(shì),2001年進(jìn)口機(jī)床躍升至世界第2位,達(dá)24.06億美元,比上年增長(zhǎng)27.3%。智能化、開(kāi)放性、網(wǎng)絡(luò)化、信息化成為未來(lái)數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床發(fā)展的主要趨勢(shì):向高速、高效、高精度、高可*性方向發(fā)展;向模塊化、智能化、柔性化、網(wǎng)絡(luò)化和集成化方向發(fā)展;向PC-based化和開(kāi)放性方向發(fā)展;出現(xiàn)新一代數(shù)控加工工藝與裝備,機(jī)械加工向虛擬制造的方

13、向發(fā)展;信息技術(shù)(IT與機(jī)床的結(jié)合,機(jī)電一體化先進(jìn)機(jī)床將得到發(fā)展;納米技術(shù)將形成新發(fā)展潮流,并將有新的突破;節(jié)能環(huán)保機(jī)床將加速發(fā)展,占領(lǐng)廣大市場(chǎng)。五、工業(yè)控制軟件正向先進(jìn)控制方向發(fā)展自20世紀(jì)80年代初期誕生至今,工業(yè)控制軟件已有20年的發(fā)展歷史。工業(yè)控制軟件作為一種應(yīng)用軟件,是隨著PC機(jī)的興起而不斷發(fā)展的。工業(yè)控制軟件主要包括人機(jī)界面軟件(HMI,基于PC的控制軟件以及生產(chǎn)管理軟件等。目前,我國(guó)已開(kāi)發(fā)出一批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件平臺(tái)、先進(jìn)控制軟件、過(guò)程優(yōu)化控制軟件等成套應(yīng)用軟件,工程化、產(chǎn)品化有了一定突破,打破了國(guó)外同類(lèi)應(yīng)用軟件的壟斷格局。通過(guò)在化工、石化、造紙等行業(yè)的數(shù)百個(gè)企業(yè)(裝

14、置中應(yīng)用,促進(jìn)了企業(yè)的技術(shù)改造,提高了生產(chǎn)過(guò)程控制水平和產(chǎn)品質(zhì)量,為企業(yè)創(chuàng)造了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。2000年,“九五”國(guó)家科技攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目“大型骨干石化生產(chǎn)系統(tǒng)控制及計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)”通過(guò)了驗(yàn)收。作為工控軟件的一個(gè)重要組成部分,國(guó)內(nèi)人機(jī)界面組態(tài)軟件研制方面近幾年取得了較大進(jìn)展,軟件和硬件相結(jié)合,為企業(yè)測(cè)、控、管一體化提供了比較完整的解決方案。在此基礎(chǔ)上,工業(yè)控制軟件將從人機(jī)界面和基本策略組態(tài)向先進(jìn)控制方向發(fā)展。先進(jìn)過(guò)程控制APC(AdvancedProcessControl目前還沒(méi)有嚴(yán)格而統(tǒng)一的定義。一般將基于數(shù)學(xué)模型而又必須用計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的控制算法,統(tǒng)稱為先進(jìn)過(guò)程控制策略。如:自適應(yīng)控制;預(yù)測(cè)控制

15、;魯棒控制;智能控制(專(zhuān)家系統(tǒng)、模糊控制、塔里木大學(xué)信息工程學(xué)院課程論文 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。 由于先進(jìn)控制和優(yōu)化軟件可以創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益， 因此這些軟件也身價(jià)倍 增。國(guó)際上已經(jīng)有幾十家公司，推出了上百種先進(jìn)控制和優(yōu)化軟件產(chǎn)品，在世界 范圍內(nèi)形成了一個(gè)強(qiáng)大的流程工業(yè)應(yīng)用軟件產(chǎn)業(yè)。因此，開(kāi)發(fā)我國(guó)具有自主知識(shí) 產(chǎn)權(quán)的先進(jìn)控制和優(yōu)化軟件，打破外國(guó)產(chǎn)品的壟斷，替代進(jìn)口，具有十分重要的 意義。 在未來(lái)， 工業(yè)控制軟件將繼續(xù)向標(biāo)準(zhǔn)化、 網(wǎng)絡(luò)化、 智能化和開(kāi)放性發(fā)展方向。 六、總結(jié) 綜上所述，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)在工業(yè)自動(dòng)化中的重要意義在于如下幾個(gè)方面： 首先是工業(yè)控制計(jì)算機(jī)技術(shù)是開(kāi)放式的系統(tǒng)，其高可靠性、易用性方便了

16、工 業(yè)環(huán)境的使用。 并且在其基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的網(wǎng)絡(luò)化和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)又進(jìn)一步促進(jìn) 了工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展。工業(yè)控制計(jì)算機(jī)可謂是工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展的源動(dòng)力。 其次，IPC 建立的系統(tǒng)可以顯著提高企業(yè)的生產(chǎn)效益，節(jié)約運(yùn)營(yíng)成本，使生 產(chǎn)企業(yè)得以實(shí)現(xiàn)深層次的信息化，對(duì)企業(yè)管理提供準(zhǔn)確可靠的參考，使企業(yè)得以 取得最大的效益，贏得發(fā)展先機(jī)。 最后，更深層面上來(lái)講，IPC 是目前階段滿足我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化改造與創(chuàng)新發(fā) 展的一個(gè)強(qiáng)大的動(dòng)力，推動(dòng)了國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)行業(yè)的發(fā)展，使我國(guó)向信息化的方向 邁向前進(jìn)。 七.參考文獻(xiàn) 1 張琳,井谹;基于 DeviceNet 現(xiàn)場(chǎng)總線的 CompoBus/D 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)J;電工技術(shù) 雜志;2004 年 12 期 2岳大為,李奎;羅克韋爾 E3 Plus 智能固態(tài)過(guò)載繼電器J;低壓電器;2005 年 05 期 3 吳寶江,