浅谈工业自动化技术发展

浅谈工业自动化技术发展

作者：韩志勇

来源：《中国科技博览》2013年第29期

摘要：随着现代化技术的发展，工业控制领域技术的发展也越来越快，使得工厂的生产效率大幅提高，而工业控制器PLC、工业PC等的应用更加大幅度提高了系统的自动化程度，国内工业控制自动化的发展道路，大多是在引进成套设备的同时进行消化吸收，然后进行二次开发和应用。目前我国工业控制自动化技术正在向智能化、网络化和集成化方向发展。 关键词：自动化 工业控制 浅谈

中图分类号：TU855 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）29-351-01 1 引 言

工业自动化技术是一种运用控制理论、仪器仪表、计算机和其他信息技术，对工业生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策，达到增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全等目的综合性高技术，即是工业控制，或者是工厂自动化控制，包括工业自动化软件、硬件和系统三大部分。20世纪80年代初，随着改革开放的春风，国外先进的工控技术进入中国大陆，大多是在引进成套设备的同时进行消化吸收，进行二次开发和应用，这些产品和技术大力推广了中国的制造业自动化进程，为中国现代化的建设做出了巨大的贡献。 2 工业自动化技术的发展历程 2.1 20世纪40年代至60年代初

市场竞争以及资源利用，减轻劳动强度，提高产品质量，适应批量生产的需求，产生了单机自动化加工设备，并开始向扩大应用和向纵深方向发展的趋势，典型成果是硬件数控系统和数控机床的产生。

2.1 20世纪60年代中期至70年代初

由于市场竞争的加剧，产品更新换代速度加快，产品质量更高的要求，并适应大批量生产和减轻劳动强度的呼声，产生了以自动化生产线为标志的一系列产品，在单机自动化的基础上，形成了各种组合机床、组合生产线，同时CAD、CAM等技术开始用于实际工程的设计和制造过程。

2.1 20世纪70年代中期至今

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由于市场环境的变化，要求工业自动化技术向其广度和深度发展，各种相关技术高度综合，发挥整体最佳效能，自70年代初期美国学着首次提出CIM（计算机集成制造Computer Integrated Manu-factoring）概念至今，自动化领域已经发生了巨大变化，企业根据需求分析并克服现存的生产瓶颈，把分散独立的单元自动化技术集成为一个优化的整体，从而实现不断提高企业整体竞争力。

3 工业自动化技术的发展方向 3.1 PLC在向网络化、标准化方向发展

可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC），它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种采用微型计算机技术的工业控制装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，已经广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业。

3.2 过程控制系统开始由DCS向FCS方向发展

计算机控制系统的发展在经历了基地式气动仪表控制系统、电动单元组合式模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统以及集散控制系统DCS（Distributed Control System）后，将朝着现场总线控制系统FCS（Fieldbus Control System）的方向发展。

虽然以现场总线为基础的FCS发展很快，但FCS发展还有很多需要完善的方面，例如统一标准、仪表的智能化等。另外，传统控制系统的维护和改造还离不开DCS，因此FCS完全取代传统的DCS还需要一个较长的时间，同时DCS本身也在不断的发展与完善。可以得出的结论是，结合DCS、工业以太网、先进控制等新技术的FCS将具有强大的生命力。这些新技术在工业控制现场得到了越来越多的应用，并将在过程控制领域中占有更加重要的地位。 3.3 数控技术的智能化、网络化发展趋势

自从1952年美国麻省理工学院诞生世界第一台试验性数控系统，随着计算机技术的飞速发展，各种不同领域的数控系统应运而生。目前数控系统技术发展的总体趋势是：结构开放化、控制智能化和通信网络化。

为了追求加工效率和加工质量的提高，当前的数控设备开始使用前馈控制、电机参数自适应运算、自动识别负载、自动选定模型等智能化技术，并采用智能化的自动编程、智能化的人机界面。智能诊断、智能监控等简化编程、简化操作工作。网络化系统的增加是为了满足当前制造企业对信息集成的需求，方便用户快捷、准确的对设计进行交互修改，通过网络对工艺参数进行优化，实现虚拟制造技术和网络技术的结合。

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3.4 先进过程控制的应用

先进过程控制APC（Advanced Process Control）是以石油化工行业为代表的各大企业纷纷启用的一种先进控制技术，凭借改善过程控制的性能，减少过程控制中变量的波动幅度，使得生产装置在接近其约束边界的条件下运行，大量工业企业在已有DCS硬件基础上配置了先进控制系统，非线性预估控制和模型预估控制技术得到了极大的完善。

普通的过程控制软件系统总是在最安全、最保险的运行条件下进行工业生产，以避免突变到有可能带来危险后果的边界条件中。生产设备在这样的条件下运行时无法实现最佳的经济性，换句话说是白白的浪费了大量的保护能源，而APC系统能够根据目的确定最佳的工作参数，确定最佳目标的调节参数，并同时考虑经济性的高低。控制程序确定这些参数以后，调节器收到这些参数，并把它们视为理论值，使过程设备按照这些优化后的理论值维持运行。这样，就可以实现在不对过程设备带来危害并且不超出所有限制性边界条件的情况下投入更多的原料，从而生产出更多的产品。 3 总结

目前，我国自动化技术在各个领域都取得了巨大的成就，把工业自动化作为一个行业重点发展，是实现我国工业化和信息化的重要战略方针。用工业自动化技术来装备传统工业，使设备控制、工艺流程自动化，是加快实现我国现代化的重要步骤。 参考文献：

[1] 张琳，井谹；基于DeviceNet现场总线的CompoBus/D网络系统[J]；电工技术杂志；2004年12期

[2] 吴宝江，耿恒山，李志红，张华；基于PC的工业控制系统[J]；工业控制计算机；2005年08期

[3] 陈培植；基于CAN总线的监控系统[J]；上海第二工业大学学报；2005年S1期