浅析自动化技术的发展和趋势

张旭

【摘 要】工业自动化是机器设备或生产过程在不需要人工干预的情况下，按预期的目标实现测量值、操纵等信息处理的过程控制的统称。自动化技术就是探索和研究实现自动化过程的方法和技术。它是涉及机械、微电子、计算机等技术领域的一门综合性技术。自动化技术促进了工业的进步，已经被广泛地应用于机械制造、电力、建筑、交通运输、信息技术等领域，成为提高劳动生产率的主要手段。

【关键词】自动化技术；发展和趋势

文章编号：ISSN1006—656X（2013）12-0088-01

一、信息技术的发展推进了自动化的发展

在自动化技术领域中，信息技术推进了自动化领域的发展。在当今自动化领域内，从现场工艺到集团管理都可由以太网实现信息的畅通。目前，由于计算机网络技术和控制技术的结合，自动化技术已不再停留于理论和实验阶段。各种先进控制技术已进入实践并用于分布式控制系统、可编程序控制器等控制器中，而且这种趋势在不断的加快。

二、自动化技术的互补与渗透

自动控制领域的三大支柱为可编程序控制器（PLC），分布式控制系统（DCS），工控机（IPC）即工业计算机。它们之间相互竞争、相互渗透、相互融合，因而形成了具有混合控制策略的PLC/DCS混合系统HCS。混合系统HCS的主要特点是构建一个公共的、集成的开发环境，提供通用开发平台、共用标签和单一数据库，以满足多领域自动化系统设计和集成的需要。同时它采用了可自由组合的模块化的硬件架构，减少系统升级带来的开销。它支持IEC61 158等现场总线国际标准以实现高度分散的自动化环境，也支持事实上的工业以太网标准，可方便地和上一级的ERP、MIS、MeS集成。

三、无线通讯技术在自动化领域的发展

无线通讯技术作为有线控制系统的补充，正广泛应用于工业自动化系统中，也是工业自动化产品一个新增长点，运行于2.4GHz 1SM 波段的跳频扩频无线传输技术具有优良的抗干扰性和高可靠性，无线局域网和无线网状网络扩大了无线传输的覆盖范围。无线通讯的数据安全性是人们所 的，但可以通过加安全密码和加密密码等一系列措施来确保数据的安全传输。

随着无线技术日益普及，无线工业通信技术是当前自动化领域探讨非常热烈的问题。因此，无线技术进入工业领域的趋势是毋庸置疑的，特别是在有线无法使用的场合，更显得无线具有优势。但前提是无线技术本身性能已十分完善。所以，在近期，工业无线技术仍将是传统有线技术的延伸，大多数仪表以及自动化产品会嵌入无线传输的功能。

在目前自动化技术领域内，由于无线通信技术仍处于不断展与完善的阶段，故无线技术只能局限在监控与数据采集方面的应用范围。但随着可靠性的增强，无线通讯将在未来的若干年快速地增长，但无线并不会替代有线通讯。有线所具有稳定、可靠和安全性的特点并不会消失，无线无法取代，它只有在有线实施成本较高或者不便于实现的地方去替代有线方案。如果无线与有线有机地结合起来，双方发挥各自的优势，将为增长生产率提供新的方案。在适宜有线通讯的地方使用有线通讯，反之则使用无线通讯，由于有线和无线通讯都支持TCP/IP协议将这两种通讯方式有机地结合在一起，便可发挥各自特长，提高生产效率。

四、网络化控制系统的发展

在自动化领域中，网络化控制系统已经成为重要研究课题之一。随着通信网络作为一个系统环节嵌入控制系统，这很大地丰富了工业控制技术和手段，使自动化系统与工业控制系统在体系结构、控制方法以及人机协作方法等方面都发生了较大的变化。与此同时，也将产生诸如分布式控制方式、信息调度方法、时间延迟与故障疹断等问题。这些问题的出现，使得自动控制理论在网络环境下的控制方法和算法需要不断地创新。

随着半导体制造技术、通信技术和网络技术的突飞猛进，传统的控制领域开始向网络化方向发展。控制系统的结构从最初的计算机集中控制系统，到第二代的分散控制系统，发展到现在流行的现场总线控制系统。对诸如语音信号及图像等高速率传输、超大数据量的要求，又催生了工业以太网与控制网络的结合。这种工业控制系统网络化浪潮又将多标准工业控制网络互联、嵌入式技术及无线技术等多种主流技术融合进来，从而拓展了工业控制领域的发展空间，带来新的发展机遇。

传统工业体系结构转型是由信息化带动工业化的发展得以实现的，它既是一种重要手段，也是保持国民经济持续健康快速发展的有力保证。网络技术作为信息技术的代表，其与工业控制系统的结合将极大地提高控制系统的水平，改变现有工业控制系统相对封闭的企业信息管理结构，适应现代企业综合自动化管理的需要。网络技术推动了传统工业控制系统结构的变革。将现场总线、以太网、多种工业控制网络互联、嵌入式技术和无线通信技术融合到工业控制网络中，在保证控制系统原有的稳定性、实时性等要求的同时，又增强了系统的开放性和互操作性，提高了系统对不同环境的适应性。在经济全球化的今天，这一工业控制系统网络化及其构成模式使得企业能够适应空前激烈的市场竞争，有助于加快新产品的开发、降低生产成本、完善信息服务，具有广阔的发展前景。

五、结束语

除上述领域外，在自动化领域特别引起关注的，还有射频识别技术的突起，它促使机器视觉及其系统的迅速发展。和视觉系统连在一体的是运动控制系统，它更趋高度智能化，对提高生产效率，降低运行成本极为有利。另一热点是工业以太网的突破性发展，使工业控制的三层网络更能无缝连接，并能与IT领域相通。自动化技术的发展将使我们能尽快实现节能、环保、安全、高效这四大目标。