浅谈工业自动化的发展与未来

浅谈工业自动化的发展与未来随着国际市场经济竞争的口热化，工业界面临的主要问题是产品创新与产品的质量、成木、和服务问题。这四个方而都从不同角度和层而提出了对自动化技术的要求。而从事自动化专业的科技人员往往习惯于由工艺或者设备方提出需求，然后考虑具体的方案的设计，这在过去是天经地义，毫不奇怪的事;但在今天,就显得远远不够了。自动化技术人员必须更深入了解生产工艺及有关设备特性对产品质量的影响的相关技术，否则就无法参予竞争。要不断地转变视角，深入学科交叉圈，包括对对象环境与工具，手段的认识等等;并要从宏观到微观、从静态到动态、从局部到全局的全面展开，才能从被动到主动真正把握目标要求。2.工业自动化的四个重要方向的发展可编程控制器(ProgrammablelogicController.PLC)、工业计算机(IndustrialPersonalComputer,IPC)>分布式控制系统(DistributedControlSystem,DCS)现场总线系统(FieldbusControlSystem,FCS)和变频器(VariableVoltageandVariableFrequency,VWF)是工业自动控制领域的5种主要控制设备，它们之间既竞争激烈,又相互渗透相互融合2.1PLC向集成化和开放式方向发展20世纪80〜90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率达30%〜40%。长期以来,PLC为各种各样的自动化控制系统提供非常有效和可靠的控制方式。这主要是PLC有以下特点:①可靠性高;(2)模块化组合;③适应工业环境;(3)联网通信简便。目前，国外产品主要有Siemens、Rockwell、Modicon、GE>Schneider、OMRON>三菱、富士和松下等。经过多年的发展，国内PLC生产厂家约有30多家，主要有和利时、浙大、中控、永宏、台达和盟立等。我国PLC主要应用的行业也很广,主要有汽车、冶金、石化、纺织、造纸、水处理、注塑机、机床和电梯等。PLC趋向人机界而更友好，米用IEC***-*****|/j＜准编程语言运行速度提高,如循环指令处理速度发展到20MIP/s,存储能力提高到MB级，使PLC功能大大增强。目前,PLC主要向两极发展①向更复杂系统用高性能、高速度、大容量PLC发展，目前主要的产品有Siemens的S*****,Schneider的ModiconM340等②向特别简单的增强型小容量PLC发展,主要产品有三菱的FX3U,欧姆龙的*****PILo随着Ethernet技术的发展，现在越来越多PLC供应商开始提供Ethernet接口，使PLC向集成化和开放式的方向发展。近期PLC正发展成为可编程序先进控制器(ProgrammableAutomaticController.PAC),也就是可提供先进的控制功能、联网能力、设备之间互操作能力，以及数据集成能力。IPC向低成本和可靠性方向发展在传统的过程控制系统中，现场设备层基本被PLC所垄断，过程控制层和生产管理层控制设备主要是由各种IPC或小型机组成。20世纪90年代以来，由于PC-based工业计算机的发展,特别是IPC的CPU运行速度越来越快、储存容量增大、成木降低、可靠性提高以及IPC进一步开放，使IPC成为实现工业自动化的主要控制装置，其应用的领域越来越广。IPC的应用除了传统的过程控制(冶金、石化、电力)和制造自动化外，还应用于机电一体化产品，如机床、轻机、纺机和卬机等以及电力监控、环保和楼宇控制等。世界著名国际电气公司都有自己的IPC产品，如Siemens的SIMATICPC代表了IPC的最高水平，施耐德的高性能热备系统Premium工控机等。目前国内IPC制造商主要有研华、研祥、华北、威达、大众等。几年前，当•软PLC”出现时，大部分人都认为IPC可能会取代PLC,然而，到目前为止IPC不可能完全取代PLC-可以预见，目前IPC在现场设备层是不可能与低价的PLC竞争。DCS向管控一体化方向发展DCS问世于1975年。生产厂家主要集中在国外ABB、Honeywell、InvensysEmerson>Siemens和三菱等公司。世界各国主要制造商己将DCS形成功能齐全、配置灵活的系列产品。分析各制造商其系统结构和功能可以归纳以下5个特点:①硬件积木化;②软件模块化;③控制组态化;④通信网络化;⑤高可靠性。目前小型DCS发展也非常快，以便与PLC、IPC和FCS竞争，同时不少制造商又推出了PLC与DCS的混合系统HCS以实现多样化。近期ABB公司推出的AC800系统,Honeywell公司推出的ExperionPKS（过程知识系统）、Emerson公司的PlantWeb（ProcessManagement）,使生产过程的现场数据可有序无缝流通,实现企业信息管理与控制技术的无缝连接，使企业的盈利能力和生产效率得以提高,因此,DCS不仅向仪表成套和控制系统（IC）方向发展,还将向管控一体化方向发展。2.4控制系统正向FCSI业以太网和无线通信方向发展现场总线技术是目前自动化领域最先进成熟的技术之一，过程控制系统可能将由DCS发展到FCS。现场总线基金会分别于1996年和2021年颁布了2种现场总线标准，即低速FFH1标准和高速以太网HSE标准,从而使现场总线和工业以太网得以较快的发展。目前国际上主要应用的现场总线和工业以太网主要有5种，分别为:〔1FF（FoundationFieldbus，即基金会现场总线.Emerson和ABB公司主推）;（2>Control2NET（Rockwell公司主推）;i3Profibus（Siemens公司主推）;4FFHSE高速以太网（FisherRosemount公司主推）;5DeviceNET（Rock-well公司主推）。现场总线主要应用于化工、石化、饮料食品、制药、水处理、汽车、铸造等行业。最近几年工业应用中Ethernet/IP、ControlNet和Profibus的应用最广泛。西门子近期又推出了Profinet总线.Profinet将工厂自动化和企业信息管理层IT技术有机地融为一体，同时又完全保留了Profibus现有的开放性。尽管FCS发展很快，但FCS还需