淺談工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展與未來(lái)

淺談工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展與未來(lái)隨著國(guó)際市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)的口熱化，工業(yè)界面臨的主要問(wèn)題是產(chǎn)品創(chuàng)新與產(chǎn)品的質(zhì)量、成木、和服務(wù)問(wèn)題。這四個(gè)方而都從不同角度和層而提出了對(duì)自動(dòng)化技術(shù)的要求。而從事自動(dòng)化專業(yè)的科技人員往往習(xí)慣于由工藝或者設(shè)備方提出需求，然后考慮具體的方案的設(shè)計(jì)，這在過(guò)去是天經(jīng)地義，毫不奇怪的事;但在今天,就顯得遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠了。自動(dòng)化技術(shù)人員必須更深入了解生產(chǎn)工藝及有關(guān)設(shè)備特性對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響的相關(guān)技術(shù)，否則就無(wú)法參予競(jìng)爭(zhēng)。要不斷地轉(zhuǎn)變視角，深入學(xué)科交叉圈，包括對(duì)對(duì)象環(huán)境與工具，手段的認(rèn)識(shí)等等;并要從宏觀到微觀、從靜態(tài)到動(dòng)態(tài)、從局部到全局的全面展開(kāi)，才能從被動(dòng)到主動(dòng)真正把握目標(biāo)要求。2.工業(yè)自動(dòng)化的四個(gè)重要方向的發(fā)展可編程控制器(ProgrammablelogicController.PLC)、工業(yè)計(jì)算機(jī)(IndustrialPersonalComputer,IPC)>分布式控制系統(tǒng)(DistributedControlSystem,DCS)現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)(FieldbusControlSystem,FCS)和變頻器(VariableVoltageandVariableFrequency,VWF)是工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域的5種主要控制設(shè)備，它們之間既競(jìng)爭(zhēng)激烈,又相互滲透相互融合2.1PLC向集成化和開(kāi)放式方向發(fā)展20世紀(jì)80?90年代中期，是PLC發(fā)展最快的時(shí)期，年增長(zhǎng)率達(dá)30%?40%。長(zhǎng)期以來(lái),PLC為各種各樣的自動(dòng)化控制系統(tǒng)提供非常有效和可靠的控制方式。這主要是PLC有以下特點(diǎn):①可靠性高;(2)模塊化組合;③適應(yīng)工業(yè)環(huán)境;(3)聯(lián)網(wǎng)通信簡(jiǎn)便。目前，國(guó)外產(chǎn)品主要有Siemens、Rockwell、Modicon、GE>Schneider、OMRON>三菱、富士和松下等。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，國(guó)內(nèi)PLC生產(chǎn)廠家約有30多家，主要有和利時(shí)、浙大、中控、永宏、臺(tái)達(dá)和盟立等。我國(guó)PLC主要應(yīng)用的行業(yè)也很廣,主要有汽車、冶金、石化、紡織、造紙、水處理、注塑機(jī)、機(jī)床和電梯等。PLC趨向人機(jī)界而更友好，米用IEC***-*****|/j＜準(zhǔn)編程語(yǔ)言運(yùn)行速度提高,如循環(huán)指令處理速度發(fā)展到20MIP/s,存儲(chǔ)能力提高到MB級(jí)，使PLC功能大大增強(qiáng)。目前,PLC主要向兩極發(fā)展①向更復(fù)雜系統(tǒng)用高性能、高速度、大容量PLC發(fā)展，目前主要的產(chǎn)品有Siemens的S*****,Schneider的ModiconM340等②向特別簡(jiǎn)單的增強(qiáng)型小容量PLC發(fā)展,主要產(chǎn)品有三菱的FX3U,歐姆龍的*****PILo隨著Ethernet技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在越來(lái)越多PLC供應(yīng)商開(kāi)始提供Ethernet接口，使PLC向集成化和開(kāi)放式的方向發(fā)展。近期PLC正發(fā)展成為可編程序先進(jìn)控制器(ProgrammableAutomaticController.PAC),也就是可提供先進(jìn)的控制功能、聯(lián)網(wǎng)能力、設(shè)備之間互操作能力，以及數(shù)據(jù)集成能力。IPC向低成本和可靠性方向發(fā)展在傳統(tǒng)的過(guò)程控制系統(tǒng)中，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層基本被PLC所壟斷，過(guò)程控制層和生產(chǎn)管理層控制設(shè)備主要是由各種IPC或小型機(jī)組成。20世紀(jì)90年代以來(lái)，由于PC-based工業(yè)計(jì)算機(jī)的發(fā)展,特別是IPC的CPU運(yùn)行速度越來(lái)越快、儲(chǔ)存容量增大、成木降低、可靠性提高以及IPC進(jìn)一步開(kāi)放，使IPC成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化的主要控制裝置，其應(yīng)用的領(lǐng)域越來(lái)越廣。IPC的應(yīng)用除了傳統(tǒng)的過(guò)程控制(冶金、石化、電力)和制造自動(dòng)化外，還應(yīng)用于機(jī)電一體化產(chǎn)品，如機(jī)床、輕機(jī)、紡機(jī)和卬機(jī)等以及電力監(jiān)控、環(huán)保和樓宇控制等。世界著名國(guó)際電氣公司都有自己的IPC產(chǎn)品，如Siemens的SIMATICPC代表了IPC的最高水平，施耐德的高性能熱備系統(tǒng)Premium工控機(jī)等。目前國(guó)內(nèi)IPC制造商主要有研華、研祥、華北、威達(dá)、大眾等。幾年前，當(dāng)?軟PLC”出現(xiàn)時(shí)，大部分人都認(rèn)為IPC可能會(huì)取代PLC,然而，到目前為止IPC不可能完全取代PLC-可以預(yù)見(jiàn)，目前IPC在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層是不可能與低價(jià)的PLC競(jìng)爭(zhēng)。DCS向管控一體化方向發(fā)展DCS問(wèn)世于1975年。生產(chǎn)廠家主要集中在國(guó)外ABB、Honeywell、InvensysEmerson>Siemens和三菱等公司。世界各國(guó)主要制造商己將DCS形成功能齊全、配置靈活的系列產(chǎn)品。分析各制造商其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能可以歸納以下5個(gè)特點(diǎn):①硬件積木化;②軟件模塊化;③控制組態(tài)化;④通信網(wǎng)絡(luò)化;⑤高可靠性。目前小型DCS發(fā)展也非?？欤员闩cPLC、IPC和FCS競(jìng)爭(zhēng)，同時(shí)不少制造商又推出了PLC與DCS的混合系統(tǒng)HCS以實(shí)現(xiàn)多樣化。近期ABB公司推出的AC800系統(tǒng),Honeywell公司推出的ExperionPKS（過(guò)程知識(shí)系統(tǒng)）、Emerson公司的PlantWeb（ProcessManagement）,使生產(chǎn)過(guò)程的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)可有序無(wú)縫流通,實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息管理與控制技術(shù)的無(wú)縫連接，使企業(yè)的盈利能力和生產(chǎn)效率得以提高,因此,DCS不僅向儀表成套和控制系統(tǒng)（IC）方向發(fā)展,還將向管控一體化方向發(fā)展。2.4控制系統(tǒng)正向FCSI業(yè)以太網(wǎng)和無(wú)線通信方向發(fā)展現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是目前自動(dòng)化領(lǐng)域最先進(jìn)成熟的技術(shù)之一，過(guò)程控制系統(tǒng)可能將由DCS發(fā)展到FCS?，F(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)分別于1996年和2021年頒布了2種現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)，即低速FFH1標(biāo)準(zhǔn)和高速以太網(wǎng)HSE標(biāo)準(zhǔn),從而使現(xiàn)場(chǎng)總線和工業(yè)以太網(wǎng)得以較快的發(fā)展。目前國(guó)際上主要應(yīng)用的現(xiàn)場(chǎng)總線和工業(yè)以太網(wǎng)主要有5種，分別為:〔1FF（FoundationFieldbus，即基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線.Emerson和ABB公司主推）;（2>Control2NET（Rockwell公司主推）;i3Profibus（Siemens公司主推）;4FFHSE高速以太網(wǎng)（FisherRosemount公司主推）;5DeviceNET（Rock-well公司主推）?，F(xiàn)場(chǎng)總線主要應(yīng)用于化工、石化、飲料食品、制藥、水處理、汽車、鑄造等行業(yè)。最近幾年工業(yè)應(yīng)用中Ethernet/IP、ControlNet和Profibus的應(yīng)用最廣泛。西門(mén)子近期又推出了Profinet總線.Profinet將工廠自動(dòng)化和企業(yè)信息管理層IT技術(shù)有機(jī)地融為一體，同時(shí)又完全保留了Profibus現(xiàn)有的開(kāi)放性。盡管FCS發(fā)展很快，但FCS還需