工業(yè)控制自動化技術智能化

概述

　　眾所周知，從20世紀60年代開始，西方國家就依*技術進步(即新設備、新工藝以及計算機應用)開始對傳統(tǒng)工業(yè)進行改造，使工業(yè)得到飛速發(fā)展。20世紀末世界上最大的變化就是全球市場的形成。全球市場導致競爭空前激烈，促使企業(yè)必須加快新產(chǎn)品投放市場時間(TimetoMarket)、改善質(zhì)量(Quality)、降低成本(Cost)以及完善服務體系(Service)，這就是企業(yè)的T.Q.C.S.。

　　雖然計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)結(jié)合信息集成和系統(tǒng)集成，追求更完善的T.Q.C.S.，使企業(yè)實現(xiàn)“在正確的時間，將正確的信息以正確的方式傳給正確的人，以便作出正確的決策”，即“五個正確”。然而這種自動化需要投入大量的資金，是一種高投資、高效益同時是高風險的發(fā)展模式，很難為大多數(shù)中小企業(yè)所采用。在我國，中小型企業(yè)以及準大型企業(yè)走的還是低成本工業(yè)控制自動化的道路。

工業(yè)控制自動化的層次

　　工業(yè)控制自動化主要包含三個層次，從下往上依次是基礎自動化、過程自動化和管理自動化，其核心是基礎自動化和過程自動化。

　　傳統(tǒng)的自動化系統(tǒng)，基礎自動化部分基本被PLC和DCS所壟斷，過程自動化和管理自動化部分主要是由各種進口的過程計算機或小型機組成，其硬件、系統(tǒng)軟件和應用軟件的價格之高令眾多企業(yè)望而卻步。

　　20世紀90年代以來，由于PC-based的工業(yè)計算機(簡稱工業(yè)PC)的發(fā)展，以工業(yè)PC、I/O裝置、監(jiān)控裝置、控制網(wǎng)絡組成的PC-based的自動化系統(tǒng)得到了迅速普及，成為實現(xiàn)低成本工業(yè)自動化重要途徑。我國重慶鋼鐵公司這樣的大企業(yè)的幾乎全部大型加熱爐，也拆除了原來DCS或單回路數(shù)字式調(diào)節(jié)器，而改用工業(yè)PC來組成控制系統(tǒng)，并采用模糊控制算法，獲得了良好效果。

PC的市場

　　由于基于PC的控制器被證明可以像PLC一樣可*，并且被操作和維護人員接受，所以，一個接一個的制造商至少在部分生產(chǎn)中正在采用PC控制方案?；赑C的控制系統(tǒng)易于安裝和使用，有高級的診斷功能，為系統(tǒng)集成商提供了更靈活的選擇，從長遠角度看，PC控制系統(tǒng)維護成本低。

　　由于可編程控制器(PLC)受PC控制的威脅最大，所以PLC供應商對PC的應用感到很不安。事實上，他們現(xiàn)在也加入到了PC控制“浪潮”中。

　　近年來，工業(yè)PC在我國得到了異常迅速的發(fā)展。從世界范圍來看，工業(yè)PC主要包含兩種類型：IPC工控機和CompactPCI工控機以及它們的變形機，如AT96總線工控機等。由于基礎自動化和過程自動化對工業(yè)PC的運行穩(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，將逐漸退出該領域，取而代之的將是CompactPCI-based工控機，而IPC將占據(jù)管理自動化層。國家于2001年設立了“以工業(yè)控制計算機為基礎的開放式控制系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化”工業(yè)自動化重大專項，目標就是發(fā)展具有自主知識產(chǎn)權的PC-based控制系統(tǒng)，在3(5年內(nèi)，占領30%(50%的國內(nèi)市場，并實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

　　幾年前，當“軟PLC”出現(xiàn)時，業(yè)界曾認為工業(yè)PC將會取代PLC。然而，時至今日工業(yè)PC并沒有代替PLC，主要有兩個原因：一個是系統(tǒng)集成原因;另一個是軟件操作系統(tǒng)WindowsNT的原因。一個成功的PC-based控制系統(tǒng)要具備兩點：一是所有工作要由一個平臺上的軟件完成;二是向客戶提供所需要的所有東西。可以預見，工業(yè)PC與PLC的競爭將主要在高端應用上，其數(shù)據(jù)復雜且設備集成度高。工業(yè)PC不可能與低價的微型PLC競爭，這也是PLC市場增長最快的一部分。從發(fā)展趨勢看，控制系統(tǒng)的將來很可能存在于工業(yè)PC和PLC之間，這些融合的跡象已經(jīng)出現(xiàn)。

　　和PLC一樣，工業(yè)PC市場在過去的兩年里保持平穩(wěn)。與PLC相比，工業(yè)PC軟件很便宜。據(jù)Frost&Sullivan公司估計，全世界每年7億美元工業(yè)PC市場里，大約8500萬美元為控制軟件，一億美元為操作系統(tǒng)。到2007年會翻一番，工業(yè)PC市場變得非?？捎^。

工控行業(yè)發(fā)展趨勢

　　工控行業(yè)的產(chǎn)品和技術非常特殊。為其他各行業(yè)提供可靠、嵌入式、智能化的工業(yè)計算機。隨著社會信息化的不時深入，屬于中間產(chǎn)品。關鍵性行業(yè)的關鍵任務將越來越多地依靠工控機，而以IPC為基礎的低利息工業(yè)控制自動化正在成為主流，外鄉(xiāng)工控機廠商所受到重視水平也越來越高。隨著電力、冶金、石化、環(huán)保、交通、建筑等行業(yè)的迅速發(fā)展，從數(shù)字家庭用的機頂盒、數(shù)字電視，銀行柜員機、高速公路收費系統(tǒng)、加油站管理、制造業(yè)生產(chǎn)線控制，金融、政府、國防等行業(yè)信息化需求不時增加，對工控機的需求很大，工控機市場發(fā)展前景十分廣闊，讓我們看一下工控機行業(yè)未來會是什么樣子的。

　　1、向綜合方向發(fā)展

　　由于標準化數(shù)據(jù)通信線路和通信網(wǎng)絡的發(fā)展，將各種單(多)回路調(diào)節(jié)器、PLC、工業(yè)比、NC等工控設備構(gòu)成大系統(tǒng)，以滿足工廠自動化要求，并適應開放化的大趨勢。

　　2、向智能化方向發(fā)展

　　由于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、推理機能等的發(fā)展，尤其是知識庫系統(tǒng)(KBS)和專家系統(tǒng)(ES)的應用，如自學習控制、遠距離診斷和自尋優(yōu)等，人工智能會在DCS各級實現(xiàn)。和FF現(xiàn)場總線類似，以微處理器為基礎的智能設備，如智能I/O智能PID控制、智能傳感器、變送器、執(zhí)行器、智能人接口及可編程調(diào)節(jié)器相繼出現(xiàn)。

　　3、簡單操作方向

　　對于工控機，能夠簡單操作是最好的，這也將成為未來的發(fā)展方向，簡易操作可以改善人機接口，簡化編程、操作面板使用符號鍵，盡量采用對話方式等，以方便用戶使用。^[