淺談我國工業自動化控制的現狀及發展趨勢

摘要：隨著現代技術的不斷發展，我國工業自動化技術的應用越來越普及，并且在自動化應用方面取得了巨大進步，工業自動化技術與傳統人工機械的不同在于它解放了勞動力，提升了生產效率，促進了生產質量的提高。文章首先對工業自動化控制技術進行了概述，隨后對當前自動控制化的現狀進行了分析，并探討了未來自動化控制技術的發展趨勢。

關鍵詞：工業生產；自動化控制技術；機械技術；微電子技術；信息技術；電氣技術 文獻標識碼：A

中圖分類號：TP273 文章編號：1009-2374（2017）06-0073-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.06.037

1 工業自動化控制技術的概述

所謂工業自動化控制技術，是指綜合運用一系列先進技術進行綜合控制并應用到工業生產中的先進技術，它主要包括機械技術、微電子技術、信息技術以及電氣技術等。換一種方式說，工業自動化控制要根據人的控制需求預先設定好流程，然后運用設備（控制器和儀表），實現工業生產自動化的過程。要實現工業自動化控制，需要技術人員事先設定好數據和程序，核定好各類參數是否準確，這樣才能確保自動化控制系統能夠在生產過程中運作正常，保質保量。通常工業自動化控制系統需要的設備包括四類，即可編程序控制器（以下簡稱PLC）、工業PC機、分布式控制系統（以下簡稱DCS）、嵌入式計算機及OEM產品。其中PLC根據其規模的不同分為大型、中型和小型PLC；工業PC機可以適應比較惡劣的環境條件，因此應用的地區不受環境限制，在進行生產控制時依靠輸入輸出接口；DCS根據規模不同分為多級多層、中小型、兩級分布式控制系統；嵌入式計算機中的設備組成包括PID調節器以及控制器等。

2 我國工業自動化控制的現狀

我國工業自動化控制發展的歷程比較短，開始的時間較晚，是在20世紀40年代才開始產生并發展的，那時我國的自動化控制設備采用的是單機加工的方式，一直到20世紀70年代，我國才開始采用流水線作業的方式，比較廣泛地在工業生產中應用自動化技術，這也是工業自動化控制技術發展的標志階段。目前，我國自動化控制技術已經融入了信息技術等高科技技術，并綜合了其他科學技術，以下筆者將主要分析PLC、工業PC以及DCS這三種技術。

2.1 PLC

PLC（見圖1）是可編程序邏輯控制器的簡稱，它是一種可以進行編寫的存儲器，依靠數字運算實現電子系統的控制，是計算機技術應用的代表。當前我國工業領域已經廣泛的應用PLC，主要是由于其具有功能強，性價比高；編程簡單；操作便捷，可靠性強；維修方便等多種優點，PLC作為計算機實現了生產過程的總監控和控制，可以根據指令進行存儲和邏輯運算，實現模擬輸入輸出，是工業生產控制的關鍵。

PLC最早是由美國通用企業公司研發的，在1969年誕生了第一臺可編程序邏輯控制器，隨后世界各國也開始研究PLC控制器，它的工作步驟主要經過三個階段：第一，輸入采樣階段；第二，程序執行階段；第三，輸出刷新階段，在工業生產中有重大推動作用，我國雖然也在不斷研發和改進控制器的性能，但是較之國外還有很大的差距，很多技術都需要進口，在未來，我國科研單位還要不斷提升PLC的性能，提升我國工業自動化控制水平。

2.2 工業PC機

工業PC機主要有兩種：一種是IPC；另一種是Com-pact PCI。IPC采用的虛擬化技術，Com-pact PCI是在PCI技術之上改造而來的，工業PC機由于能適應更復雜更惡劣的自然環境，因此可以滿足工業生產更多更高的要求，工業PC機防磁、防塵、抗高溫，具有良好的抗干擾能力，且能長時間運作，具有優良的配置和兼容性，工業PC機的兩個控制類型是我國實現現代化工業生產的保障，同時根據區域的不同，PC機能夠滿足客戶不同的服務要求。隨著互聯網技術的融入，PC機實現了企業內部生產的各個環節的控制，促進了內部溝通。當前，眾多企業都在采用工業PC機控制企業生產，這與我們前面介紹的PC機的優點是分不開的，作為具有高級診斷功能，且安裝簡便的自動化控制設備，技術人員對于其操作步驟更加容易掌握，在出現故障后診斷與檢修都比較簡便，且需要的花費合理，性價比高。現在不管是在我國還是國際社會都十分歡迎工業PC機的使用，隨著我國科學技術的不斷發展，我國在這方面的技術研發仍將不斷進步。

2.3 DCS

DCS是Distributed Control System的縮寫，代表的是集散控制系統，它是相對于集中式控制系統的一種新型控制系統。在20世紀70年代DCS才開始開發，我國對于它的研究還要更晚，隨著科技的不斷發展，我國對于DCS的投入在不斷增多，當前不論是在質量保障還是安全保障上我國都已經達到了世界頂尖水平，隨著研究成果的逐漸增多，我國現在不少企業都在應用DCS控制系統，真正實現了生產環節的改良。

3 工業自動化控制的未來發展趨勢

3.1 可編程邏輯控制器（PLC）向一體化、網絡化發展

作為新型的PLC，OCS（一體化控制器）的開發和應用具有結構簡便緊湊，安裝更加方便的優點，它的出現讓PLC的控制線路更加清晰。OCS不同于傳統的PLC，它的出現有效集合了包括HMI、FO在內的多個控制器設備的優點，OCS有效將它們集成一體，實現了人機交互，使技術人員在操作時更簡單也更便捷。作為可編程的邏輯控制器，它在未來將向著一體化、網絡化的方向發展，在實現人機界面的過程中，采用的是HORNER編程平臺，使用起來更加快捷，十分受企業青睞。另外，隨著我國信息技術的不斷發展，借助計算機技術也讓PLC的發展之路更加廣闊，當前不論是控制終端還是傳輸速度都有大幅提高，并且在未來還會向更加智能和高效的方向發展。

3.2 新型現場總線控制系統的發展

隨著科學技術的不斷發展，計算機技術的應用讓新型現場總線控制系統得到了發展，由計算機控制的系統經過了這樣幾個發展階段，即基地式氣動儀表控制系統、組合式儀表控制系統、數字計算機集中式控制系統和DCS，經過了一系列整合發展后，當前控制系統開始向總線控制的方向發展，我們簡稱FCS，FCS在未來還會結合互聯網技術不斷發展壯大，讓總線控制系統廣泛應用到工業控制的各個領域，憑借更高的靈活性、更好的準確性、更快的傳輸速度應用到更廣的領域，占據更高的市場地位。

3.3 智能化控制的發展

智能化的提出引領了各個領域的變革，它是信息化技術的應用，它采用了人工智能理論、學習算法、先進技術，使設備能夠模擬人類智能的某些特性和功能。工業智能化控制是在人工智能的基礎上提出的控制方法，主要表現在機械設備自動控制的多功能化方面。通過以太網和Web技術實現開放型分布式智能系統，基于網絡通用的TCP/IP四層協議族，提供高度模塊化、分布式技術和可反復使用的工業控制方案。比如：新一代的固態傳感器和智能變送器向微型化、高精度、低功能、智能化方向發展，智能閥門定位器由高集成度的微控制器控制，對所有控制參數都可組態，實現線性、分程控制、等百分比、快開等特性修正功能，并能實現智能化。

4 結語

總之，當前工業自動化控制技術已經在我國很多行業中都得到了應用，自動化控制大大減輕了人工負擔，有效提升了工作效率，提高了生產質量，同時自動化的應用是科技發展的體現，它促進了我國產業結構的調整和升級優化。在未來，我國工業控制自動化技術仍將結合多個學科，結合多個技術領域，以先進的科學技術不斷向前發展，走向更加智能化、網絡化、便捷化的道路。這對于促進我國經濟繁榮、不斷提高我國綜合國力、提高國際競爭力具有十分積極的作用。

參考文獻

[1] 閆洪偉，王小麗.工業自動化控制的現狀和發展趨勢分析[J].電子技術與軟件工程，2016，（9）.

[2] 郭宇.試論我國工業控制自動化技術的現狀和發展趨勢[J].機械管理開發，2016，（4）.

[3] 張俊權.關于工業自動化控制的現狀及其應用趨勢的分析[J].科技創新與應用，2014，（4）.

[4] 劉鑫.中國工業控制自動化技術的現狀與發展趨勢[J].航天控制，2004，（4）.

[5] 劉鑫.我國工業控制自動化技術的現狀與發展趨勢[J].控制工程，2003，（6）.

作者簡介：許楠（1981-），男，天津人，天津現代職業技術學院工程師，研究方向：自動控制。

（責任編輯：蔣建華）