我國工業(yè)電氣自動化的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

曹殿春　厚金庫

摘要：文中介紹了我國工業(yè)電氣自動化的發(fā)展現(xiàn)狀，今后的發(fā)展策略及趨勢朝著分布式、開放化、信息化發(fā)展。

關(guān)鍵詞：工業(yè)電氣自動化；現(xiàn)場總線；IT技術(shù)；以太網(wǎng)技術(shù)；發(fā)展趨勢

1 工業(yè)電氣自動化的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 平臺開放式發(fā)展

OPC（OLE for Process Control）技術(shù)的出現(xiàn)，IEC61131的頒布，以及Microsoft的Windows平臺的廣泛應用，使得未來的電氣技術(shù)的結(jié)合，計算機日益發(fā)揮著不可替代的作用。

1.1.1 IEC61131標準使得編程接口標準化

目前，世界上有200多家PLC廠商，近400種PLC產(chǎn)品，不同產(chǎn)品的編程語言和表達方式各不相同，IEC61131使得各控制系統(tǒng)廠商的產(chǎn)品的編程接口標準化。IEC61131同時定義了它們的語法和語義。這就意味著不會有其他的非標準的方言。IEC61131已成為了一個國際化的標準，正被各大控制系統(tǒng)廠商廣泛采納。結(jié)構(gòu)化的編程方式使得程序更易管理，也提高了代碼的使用效率，縮短了程序編程的周期。

1.1.2 Windows正成為事實上的工控標準平臺

微軟的技術(shù)如Windows NT、Windows CE和Internet Explore已經(jīng)正在成為工業(yè)控制的標準平臺、語言和規(guī)范。PC和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)在商業(yè)和企業(yè)管理中得到普及。在工業(yè)自動化領(lǐng)域，基于PC的人機界面已經(jīng)成為主流，基于PC的控制系統(tǒng)以其靈活性和易于集成的特點正在被更多的用戶所采納。在控制層采用Windows作為操作系統(tǒng)平臺的好處就是其易于使用和維護以及與辦公平臺簡單的集成。

1.2 現(xiàn)場總線和分布式控制系統(tǒng)的應用

現(xiàn)場總線（Profibus、FF、Interbus等）是一種串行的連接智能設(shè)備和自動化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸?shù)姆种ЫY(jié)構(gòu)的通訊總線。它通過一根串行電纜將位于中央控制室內(nèi)的工業(yè)計算機、監(jiān)視/控制軟件和PLC的CPU與位于現(xiàn)場的遠程I/O站、變頻器、智能儀表、馬達啟動器、低壓斷路器等連接起來，并將這些現(xiàn)場設(shè)備的大量信息采集到中央控制器上來。分布式控制意味著PLC、I/O模塊和現(xiàn)場設(shè)備通過總線連接起來，將輸入/輸出模塊轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場檢測器和執(zhí)行器。

1.3 IT技術(shù)與電氣工業(yè)自動化

PC、客戶機/服務器體系結(jié)構(gòu)、以太網(wǎng)和Internet技術(shù)引發(fā)了電氣自動化的一次又一次革命。正是市場的需求驅(qū)動著自動化和IT平臺的融合，電子商務的普及將加速著這一過程。信息技術(shù)對工業(yè)世界的滲透來自于兩個獨立的方向：一是從管理層縱向的滲透。企業(yè)的業(yè)務數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)要對當前生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)進行實時的存取；另一方面，信息技術(shù)橫向擴展到自動化的設(shè)備、機器和系統(tǒng)中。信息技術(shù)已滲透到產(chǎn)品所有的層面，不僅包括傳感器和執(zhí)行器，而且包括控制器和儀表。Internet/Intranet技術(shù)和多媒體技術(shù)在自動化領(lǐng)域有著廣泛的應用前景。企業(yè)的管理層利用標準的瀏覽器可以存取企業(yè)的財務、人事等管理數(shù)據(jù)，也可以對當前生產(chǎn)過程的動態(tài)畫面進行監(jiān)控，在第一時間了解最全面和準確的生產(chǎn)信息。虛擬現(xiàn)實技術(shù)和視頻處理技術(shù)的應用，將對未來的自動化產(chǎn)品，如人機界面和設(shè)備維護系統(tǒng)的設(shè)計產(chǎn)生直接的影響。信息技術(shù)革命的原動力是微電子和微處理器的發(fā)展。隨著微電子和微處理器技術(shù)應用的增加，原本定義明確的設(shè)備界線，如PLC、控制設(shè)備和控制系統(tǒng)變的模糊了。相對應的軟件結(jié)構(gòu)、通訊能力及易于使用和統(tǒng)一的組態(tài)環(huán)境變得重要了。軟件的重要性在不斷提高。

2 自動化系統(tǒng)的發(fā)展策略

2.1 采用統(tǒng)一的系統(tǒng)開發(fā)平臺

統(tǒng)一的系統(tǒng)開發(fā)平臺應當可以支持一個自動化項目周期中的設(shè)計、實施和測試、調(diào)試和開機、運行及維護等各個階段和環(huán)節(jié)。這樣可以大大降低從設(shè)計到完成的時間和費用。統(tǒng)一的系統(tǒng)開發(fā)平臺還應滿足用戶另一個重要需求即開發(fā)平臺獨立于最終的運行平臺。根據(jù)項目的特點和最終用戶的需求決定將統(tǒng)一的運行代碼下載到硬件PLC、基于Windows NT的軟件PLC、嵌入式NT系統(tǒng)還是基于Windows CE的控制系統(tǒng)中。在這方面，基于PC的自動化產(chǎn)品滿足了以上要求。

2.2 通用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

通用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對于一個成功的自動化系統(tǒng)來說非常重要。整個企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)應保證現(xiàn)場控制設(shè)備、計算機監(jiān)督系統(tǒng)、企業(yè)管理系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通訊暢通無阻。企業(yè)管理層可通過Internet/Intranet對現(xiàn)場設(shè)備進行實時監(jiān)督。在進行系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時，無論選擇與現(xiàn)場設(shè)備通訊的現(xiàn)場總線還是與上級計算機或辦公系統(tǒng)通訊的以太網(wǎng)，所選擇的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品必須能夠保證從辦公自動化環(huán)境到控制級直至元件級的整個系統(tǒng)范圍內(nèi)的通訊。而且，在整個網(wǎng)絡(luò)中貫穿著集成的網(wǎng)絡(luò)配置和編程、集成的數(shù)據(jù)管理以及集成的通訊等功能，即所謂的全集成自動化技術(shù)。

2.3 標準化的程序接口

成功的自動化系統(tǒng)的另一個重要因素在于標準化的程序接口。基于Microsoft的標準和技術(shù)，如Windows2000、OPC、ActiveX和Windows CE，減少了工程時間和費用，方便了自動化系統(tǒng)和辦公系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換與共享。在與企業(yè)的MES系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)連接時，基于PC平臺的自動化解決方案意義非同尋常。使用WindowsNT/2000作為操作系統(tǒng)，使用TCP/IP作為辦公環(huán)境的通訊標準，PC可以在自動控制和管理平臺之間建立一種最好的接口。標準化的程序接口還保證了不同廠家的軟硬件產(chǎn)品的數(shù)據(jù)交換，不需擔心它們之間的通訊問題。

3 工業(yè)自動化的發(fā)展趨勢

工業(yè)自動化的發(fā)展趨勢應該是分布式、開放化和信息化。分布式的結(jié)構(gòu)是一種能確保網(wǎng)絡(luò)中每個智能的模塊能夠獨立的工作的網(wǎng)絡(luò)，達到系統(tǒng)危險分散的概念；開放化則是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有與外界的借口，實現(xiàn)系統(tǒng)與外界網(wǎng)絡(luò)的連接；信息化則是使系統(tǒng)信息能夠進行綜合處理能力，與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自動化和管控一體化。

參考文獻

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