自動化控制與儀表工業的現狀、發展與展望

丁亞東 陳波 劉崇超 梁廣東

摘 要：當今社會已經是一個知識化、智能化、信息化的社會，特別是計算機技術在社會各個領域的廣泛應用，對我國國名經濟的迅速發展提供了廣闊的平臺，拉動了工業化的進程的提速。我國跨進世界科技強國離不開自動化水平的提升與完善。自動化 不僅能保證產品的質量，提高經濟效益，降低能耗，改善生態環境，而且能確保生產的安全與效率。

關鍵詞：自動化儀表；自動化技術；發展趨勢展望

正文：工業自動化就是工業生產中的各種參數為控制對象，實現各種過程控制，在整個工業生產中，盡量減少人力的操作，而能充分利用動物以外的能源與各種資訊來進行生產工作，即稱為工業自動化生產，而使工業能進行自動生產之過程稱為工業自動化。工業自動化是機器設備或生產過程在不需要人工直接干預的情況下，按預期的目標實現測量、操縱等信息處理和過程控制的統稱。自動化技術就是探索和研究實現自動化過程的方法和技術。它是涉及機械、微電子、計算機等技術領域的一門綜合性技術。工業革命是自動化技術的助產士。正是由于工業革命的需要，自動化技術才沖破了卵殼，得到了蓬勃發展。同時自動化技術也促進了工業的進步，如今自動化技術已經被廣泛的應用于機械制造、電力、建筑、交通運輸、信息技術等領域，成為提高勞動生產率的主要手段。

我對工業組態技術的第一認識就是，通過組態軟件在電腦上畫一個畫面，比如畫面里有指示燈、電機（動畫）、按鈕等等。然后建立地址與主控制器聯接。人就可以通過你組態的畫面觀察和操作設備的運行。

隨著工業控制系統應用的深入，在面臨規模更大、控制更復雜的控制系統時，人們逐漸意識到原有的上位機編程的開發方式，對項目來說是費時費力、得不償失的，同時，管理信息系統和計算機集成制造系統的大量應用，要求工業現場為企業的生產、經營、決策提供更詳細和深入的數據，以便優化企業生產經營中的各個環節。

1 自動化儀表的組成

自動化檢測儀表是自控系統中關鍵的子系統之一。一般的自動化檢測儀表主要由三個部分組成：①傳感器，利用各種信號檢測被測模擬量；②變送器，將傳感器所測量的模擬信號轉變為4～20 mA的電流信號，并送到可編程序控制器（PLC）中；③顯示器，將測量結果直觀地顯示出來，提供結果。這三個部分有機地結合在一起，缺少其中的任何一部分，則不能稱為完整的儀表。自動化檢測儀表以其測量精確、顯示清晰、操作簡單等特點，在工業生產中得到了廣泛的應用，而且自動化檢測儀表內部具有與微機的接口，更是自動化控制系統中重要的部分，被稱為自動化控制系統的眼睛。

2 工業自動化儀表的發展

目前，隨著信息化時代的到來，計算機技術、網絡技術、自動化儀表等高、新技術的發展，工業自動化儀表領域的拓寬。技術得到了更新。從模擬儀表技術步入了智能和數字化技術領域.幾十年來在自動化儀表的發展過程中，工業生產過程由簡單到復雜、規模由小到大。至今，已有各種各樣的工業生產過程生產出多種多樣的產品滿足當今社會的需求。為能滿足工業過程的需要近50年來，自動化儀表從氣動到電動儀表，從現場就地控制到中央控制室控制，從儀表屏上操作到計算機操作，從模擬信號到數字信號。數字儀表的出現對總線發展起了很重要的作用。總線是指從控制室連接到現場設備的雙向串行數字通信總線

3 工業自動化儀表的現狀

目前，工業控制自動化技術是運用控制理論、儀器儀表、計算機和其它信息技術。對工業生產過程實現檢測、控制、優化、調度、管理和決策，達到增加產量、提高質量、降低消耗、確保安全等目標的綜合性技術。我國目前自控技術有了很大的發展。我國工業控制儀表自動化的發展道路大多是引進成套設備的同時進行消化吸收，然后進行二次開發和應用。儀表從以前的氣動到電動、模擬到數字、分散到集中。DCS歷經了初創（1975-1980）、成熟（1980-1985）、發展（1985以后），幾個發展時期。現階段其以可靠性、控制功能的完善、豐富的控制算法、方便的組態軟件及擴展等諸多優點，已成為控制系統的主流。現在各國有100多個生產廠家在生產，主要以美國、日本、德國等。我國的浙大中控和北京和利時也是國內的知名品牌。PLC以其結構緊湊、功能簡單、迅速、可靠性高、價格低等優點得到了迅速的發展。目前PLC與DCS相互滲透、相互融合、相互競爭。PLC與DCS功能的整合，PLC逐漸成為占自動化裝置及過程控制系統市場最大占有率的產品。

4 發展趨勢

（1） 結構日趨簡潔，從當前發展最快的3種流量儀表（電磁、超聲、科氏）來看，機械結構都十分簡潔，管道內既無轉動件，又無節流件。

（2）功能力求完善，隨著微電子、計算機、通信技術的飛速發展，流量儀表的功能日益完善、多樣，不少機械部分難以解決的問題，依靠電子軟件則迎刃而解，如Krohne的智能電磁流量計，不少超聲流量計不僅可測流量，還可測流體密度、組分、熱能等等。

（3）安裝日益簡便，工業自動化程度越高，用戶越歡迎采用安裝維護簡便的產品，這也是插入式，外夾式儀表日益暢銷的原因

5 國產化刻不容緩：

據了解，我國近年來進口儀器儀表約130億美元，出口約30億美元（多為低附加值的電工儀表、家用水表、氣表），國內大型工程選用國外儀表占2/3，而其價格為國產5～10倍，我國大型流量儀表企業主要依靠國外技術，缺乏擁有自主知識產權意識，創新乏力；自動化儀表國產化刻不容緩！

自動化儀表尤其是工業自動化現場儀表的智能化、總線化、網絡化的發展進程，不難看出計算機技術對現代自動化儀表技術的發展起到了十分積極的促進作用，計算機網絡與工業局域網的融合又大大豐富和發展了現代自動控制技術。因此，現代自動化儀表的智能化技術不但改善了儀表本身的性能，還影響到了控制網絡的體系結構，它不再是功能單一的固定結構，其適應性越來越強，功能也越來越豐富。針對目前國內自動化儀表行業發展所遇到的一些問題，相信在行業逐漸成熟的背景下，這些問題能逐一解決。新一代的智能化儀器儀表將在計算機網絡技術支持下，在各行各業得到越來越廣泛的應用。

參考文獻

[1]張如芹、付新新、張豐偉.淺談儀表自動化的發展[J]科技信息2008

[2]潭躍剛.《電子工業出版社》

作者簡介

丁亞東（1991-），男，漢族，江蘇連云港人，鄭州大學，機械工程學院，機械工程及自動化

陳波（1994-），男，漢族，河南開封人，鄭州大學，機械工程學院，機械工程及自動化

劉崇超（1990-），男，漢族，河南濮陽人，鄭州大學，機械工程學院，機械工程及自動化

梁廣東（1991-），男，漢族，河南新鄉人，鄭州大學，機械工程學院，機械工程及自動化