浅谈我国工业自动化控制的现状及发展趋势

摘要：随着现代技术的不断发展，我国工业自动化技术的应用越来越普及，并且在自动化应用方面取得了巨大进步，工业自动化技术与传统人工机械的不同在于它解放了劳动力，提升了生产效率，促进了生产质量的提高。文章首先对工业自动化控制技术进行了概述，随后对当前自动控制化的现状进行了分析，并探讨了未来自动化控制技术的发展趋势。

关键词：工业生产；自动化控制技术；机械技术；微电子技术；信息技术；电气技术 文献标识码：A

中图分类号：TP273 文章编号：1009-2374（2017）06-0073-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.06.037

1 工业自动化控制技术的概述

所谓工业自动化控制技术，是指综合运用一系列先进技术进行综合控制并应用到工业生产中的先进技术，它主要包括机械技术、微电子技术、信息技术以及电气技术等。换一种方式说，工业自动化控制要根据人的控制需求预先设定好流程，然后运用设备（控制器和仪表），实现工业生产自动化的过程。要实现工业自动化控制，需要技术人员事先设定好数据和程序，核定好各类参数是否准确，这样才能确保自动化控制系统能够在生产过程中运作正常，保质保量。通常工业自动化控制系统需要的设备包括四类，即可编程序控制器（以下简称PLC）、工业PC机、分布式控制系统（以下简称DCS）、嵌入式计算机及OEM产品。其中PLC根据其规模的不同分为大型、中型和小型PLC；工业PC机可以适应比较恶劣的环境条件，因此应用的地区不受环境限制，在进行生产控制时依靠输入输出接口；DCS根据规模不同分为多级多层、中小型、两级分布式控制系统；嵌入式计算机中的设备组成包括PID调节器以及控制器等。

2 我国工业自动化控制的现状

我国工业自动化控制发展的历程比较短，开始的时间较晚，是在20世纪40年代才开始产生并发展的，那时我国的自动化控制设备采用的是单机加工的方式，一直到20世纪70年代，我国才开始采用流水线作业的方式，比较广泛地在工业生产中应用自动化技术，这也是工业自动化控制技术发展的标志阶段。目前，我国自动化控制技术已经融入了信息技术等高科技技术，并综合了其他科学技术，以下笔者将主要分析PLC、工业PC以及DCS这三种技术。

2.1 PLC

PLC（见图1）是可编程序逻辑控制器的简称，它是一种可以进行编写的存储器，依靠数字运算实现电子系统的控制，是计算机技术应用的代表。当前我国工业领域已经广泛的应用PLC，主要是由于其具有功能强，性价比高；编程简单；操作便捷，可靠性强；维修方便等多种优点，PLC作为计算机实现了生产过程的总监控和控制，可以根据指令进行存储和逻辑运算，实现模拟输入输出，是工业生产控制的关键。

PLC最早是由美国通用企业公司研发的，在1969年诞生了第一台可编程序逻辑控制器，随后世界各国也开始研究PLC控制器，它的工作步骤主要经过三个阶段：第一，输入采样阶段；第二，程序执行阶段；第三，输出刷新阶段，在工业生产中有重大推动作用，我国虽然也在不断研发和改进控制器的性能，但是较之国外还有很大的差距，很多技术都需要进口，在未来，我国科研单位还要不断提升PLC的性能，提升我国工业自动化控制水平。

2.2 工业PC机

工业PC机主要有两种：一种是IPC；另一种是Com-pact PCI。IPC采用的虚拟化技术，Com-pact PCI是在PCI技术之上改造而来的，工业PC机由于能适应更复杂更恶劣的自然环境，因此可以满足工业生产更多更高的要求，工业PC机防磁、防尘、抗高温，具有良好的抗干扰能力，且能长时间运作，具有优良的配置和兼容性，工业PC机的两个控制类型是我国实现现代化工业生产的保障，同时根据区域的不同，PC机能够满足客户不同的服务要求。随着互联网技术的融入，PC机实现了企业内部生产的各个环节的控制，促进了内部沟通。当前，众多企业都在采用工业PC机控制企业生产，这与我们前面介绍的PC机的优点是分不开的，作为具有高级诊断功能，且安装简便的自动化控制设备，技术人员对于其操作步骤更加容易掌握，在出现故障后诊断与检修都比较简便，且需要的花费合理，性价比高。现在不管是在我国还是国际社会都十分欢迎工业PC机的使用，随着我国科学技术的不断发展，我国在这方面的技术研发仍将不断进步。

2.3 DCS

DCS是Distributed Control System的缩写，代表的是集散控制系统，它是相对于集中式控制系统的一种新型控制系统。在20世纪70年代DCS才开始开发，我国对于它的研究还要更晚，随着科技的不断发展，我国对于DCS的投入在不断增多，当前不论是在质量保障还是安全保障上我国都已经达到了世界顶尖水平，随着研究成果的逐渐增多，我国现在不少企业都在应用DCS控制系统，真正实现了生产环节的改良。

3 工业自动化控制的未来发展趋势

3.1 可编程逻辑控制器（PLC）向一体化、网络化发展

作為新型的PLC，OCS（一体化控制器）的开发和应用具有结构简便紧凑，安装更加方便的优点，它的出现让PLC的控制线路更加清晰。OCS不同于传统的PLC，它的出现有效集合了包括HMI、FO在内的多个控制器设备的优点，OCS有效将它们集成一体，实现了人机交互，使技术人员在操作时更简单也更便捷。作为可编程的逻辑控制器，它在未来将向着一体化、网络化的方向发展，在实现人机界面的过程中，采用的是HORNER编程平台，使用起来更加快捷，十分受企业青睐。另外，随着我国信息技术的不断发展，借助计算机技术也让PLC的发展之路更加广阔，当前不论是控制终端还是传输速度都有大幅提高，并且在未来还会向更加智能和高效的方向发展。

3.2 新型现场总线控制系统的发展

随着科学技术的不断发展，计算机技术的应用让新型现场总线控制系统得到了发展，由计算机控制的系统经过了这样几个发展阶段，即基地式气动仪表控制系统、组合式仪表控制系统、数字计算机集中式控制系统和DCS，经过了一系列整合发展后，当前控制系统开始向总线控制的方向发展，我们简称FCS，FCS在未来还会结合互联网技术不断发展壮大，让总线控制系统广泛应用到工业控制的各个领域，凭借更高的灵活性、更好的准确性、更快的传输速度应用到更广的领域，占据更高的市场地位。

3.3 智能化控制的发展

智能化的提出引领了各个领域的变革，它是信息化技术的应用，它采用了人工智能理论、学习算法、先进技术，使设备能够模拟人类智能的某些特性和功能。工业智能化控制是在人工智能的基础上提出的控制方法，主要表现在机械设备自动控制的多功能化方面。通过以太网和Web技术实现开放型分布式智能系统，基于网络通用的TCP/IP四层协议族，提供高度模块化、分布式技术和可反复使用的工业控制方案。比如：新一代的固态传感器和智能变送器向微型化、高精度、低功能、智能化方向发展，智能阀门定位器由高集成度的微控制器控制，对所有控制参数都可组态，实现线性、分程控制、等百分比、快开等特性修正功能，并能实现智能化。

4 结语

总之，当前工业自动化控制技术已经在我国很多行业中都得到了应用，自动化控制大大减轻了人工负担，有效提升了工作效率，提高了生产质量，同时自动化的应用是科技发展的体现，它促进了我国产业结构的调整和升级优化。在未来，我国工业控制自动化技术仍将结合多个学科，结合多个技术领域，以先进的科学技术不断向前发展，走向更加智能化、网络化、便捷化的道路。这对于促进我国经济繁荣、不断提高我国综合国力、提高国际竞争力具有十分积极的作用。

参考文献

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作者简介：许楠（1981-），男，天津人，天津现代职业技术学院工程师，研究方向：自动控制。

（责任编辑：蒋建华）