淺談電氣自動化的發展

摘要:本文對電氣自動化的發展現狀進行簡述，并提出了電氣自動化的發展策略。

關鍵詞:自動化 發展 歷史

(一)電氣自動化的發展現狀

1.平臺開放式發展。

IEC61131國際標準使得編程接口標準化。現階段世界上眾多PLC廠商生產的近四百種PLC產品，在編程語言和表達方式上迥異。為了使IEC61131標準適用于不同的PLC產品，又能為PLC制造廠商所接受和支持，IEC61131-3規定了二大類編程語言即文本化編程語言和圖形化編程語言。前者包括指令清單語言（IL）和結構化文本語言（ST）；后者則有梯形圖語言（LD）和功能塊圖語言（FBD）。在標準的文本中沒有把順序功能圖（SFC）單獨列入編程語言，而是將它在公用元素中予以規范。不論在文本化語言中，或者在圖形化語言中，都可以運用SFC的概念、句法和語法。結構化的編程方式使得程序易管理，也提高了代碼的使用效率，縮短了程序編程的周期。

Windows正成為事實上的工控標準平臺。微軟的技術如Windows NT、Windows CE和Internet Explore已經正在成為工業控制的標準平臺、語言和規范。PC和網絡技術已經在商業和企業管理中得到普及。在工業自動化領域，基于PC的人機界面已經成為主流，基于PC的控制系統以其靈活性和易于集成的特點正在被更多的用戶所采納。

2.現場總線和分布式控制系統的應用。

隨著DCS在企業實踐中的應用，其缺點日益突出。主要表現在：（1）DCS是一種數字－模擬混合系統，DCS現場儀表仍為傳統模擬儀表，可靠性差，安裝維護成本高；（2）互換性差，各大廠商之間沒有統一的協議標準，使用與維修困難；（3）價格昂貴。信息技術的飛速發展推動了自動化系統結構的變革，逐步形成了以網絡集成自動化系統為基礎的信息系統，于是，現場總線技術應運而生。現場總線控制系統在設計更具目的性，它是工廠底層設備之間的通信網絡，為底層設備信息及生產過程信息集成提供了通信平臺。對于不同的間隔可以有不同的功能，這樣可以根據間隔的不同情況進行設計。工廠底層應用現場總線技術實現從管理層到自動化底層的數據存取，現場總線的介質訪問控制方式可滿足工業控制網絡的要求。和DCS相比，除了具有節省安裝費用、節約材料、可靠性高、組態靈活等優點外，還可以節省大量控制電纜，節約投資和安裝維護工作量，從而降低成本。

3.IT技術與電氣自動化。

PC、客戶機/ 服務器體系結構、以網和Internet技術引發了電氣自動化的一次又一次革命。正是市場的需求驅動著自動化和IT平臺的融合，電子商務的普及將加速著這一過程。信息技術對工業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。企業的業務數據處理系統要對當前生產過程的數據進行實時的存取；另一方面信息技術橫向擴展到自動化的設備、機器和系統中。信息技術已滲透到產品所有的層面，不僅包括傳感器和執行器，而且包括控制器和儀表。Internet/Intranet技術和多媒體技術在自動化領域有著廣泛的應用前景。企業的管理層利用標準的瀏覽器可以存取企業的財務、人事等管理數據，也可以對當前生產過程的動態畫面進行監控，在第一時間了解最全面和準確的生產信息。虛擬現實技術和視頻處理技術的應用，將對未來的自動化產品，如人機界面和設備維護系統的設計產生直接的影響。信息技術革命的原動力是微電子和微處理器的發展，隨著微電子和微處理器技術應用的增加，原本定義明確的設備界線，如PLC、控制設備和控制系統變得模糊了。相對應的軟件結構、通訊能力及易于使用和統一的組態環境變得重要了，軟件的重要性在不斷提高。

(二)電氣自動化的發展策略

第一，采用統一的系統開發平臺。統一的系統開發平臺應當可以支持一個逢動化項目周期中的設計、實施和測試、調試和開機、運行及維護等各個階段和環節，這樣可以大大降低從設計到完成的時間和費用。統一的系統開發平臺還應滿足用戶另一個重要需求即開發平臺獨立于最終的運行平臺。根據項目的特點和最終用戶的需求決定將統一的運行代碼不載到硬件PLC、基于WindowsNT 的軟件PLC、嵌入式NT 系統還是基于WindowsCE的控制系統中。在這方面，基于PC的自動化產品滿足了以上需求。

第二，通用的網絡結構。一個成功的自動化系統離不開通用的網絡結構。任何企業的網絡結構對于設備控制、監督系統企業管理系統之間的數據通訊暢通無阻必須予以保證。數據添加和整理工作結束后，要對中心管理機和其他通訊管理機進行網絡通訊配置，以便系統能夠協調工作，傳送正確數據。虛擬現實技術和視頻處理技術的應用，將對未來的自動化產品產生直接的影響。

第三，標準化的程序接口。成功的自動化系統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，如Windows2000、OPC、ActiveX和WindowsCE，減少了工程時間和費用，方便了自動化系統和辦公系統的數據交換與共享。在與企業的MES系統、ERP系統連接時，基于PC平臺的自動化解決方案意義非同尋常。使用WindowsNT/Windows2000作為操作系統，使用TCP/IP作為辦公環境的通訊標準，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品的交換，不需擔心它們之間的通訊問題。

參考文獻

[1]譚濤.現場總線及其所組成的控制系統[J]．能源研究與管理．2010（2）