自动化控制与仪表工业的现状、发展与展望

丁亚东 陈波 刘崇超 梁广东

摘 要：当今社会已经是一个知识化、智能化、信息化的社会，特别是计算机技术在社会各个领域的广泛应用，对我国国名经济的迅速发展提供了广阔的平台，拉动了工业化的进程的提速。我国跨进世界科技强国离不开自动化水平的提升与完善。自动化 不仅能保证产品的质量，提高经济效益，降低能耗，改善生态环境，而且能确保生产的安全与效率。

关键词：自动化仪表；自动化技术；发展趋势展望

正文：工业自动化就是工业生产中的各种参数为控制对象，实现各种过程控制，在整个工业生产中，尽量减少人力的操作，而能充分利用动物以外的能源与各种资讯来进行生产工作，即称为工业自动化生产，而使工业能进行自动生产之过程称为工业自动化。工业自动化是机器设备或生产过程在不需要人工直接干预的情况下，按预期的目标实现测量、操纵等信息处理和过程控制的统称。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。工业革命是自动化技术的助产士。正是由于工业革命的需要，自动化技术才冲破了卵壳，得到了蓬勃发展。同时自动化技术也促进了工业的进步，如今自动化技术已经被广泛的应用于机械制造、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。

我对工业组态技术的第一认识就是，通过组态软件在电脑上画一个画面，比如画面里有指示灯、电机（动画）、按钮等等。然后建立地址与主控制器联接。人就可以通过你组态的画面观察和操作设备的运行。

随着工业控制系统应用的深入，在面临规模更大、控制更复杂的控制系统时，人们逐渐意识到原有的上位机编程的开发方式，对项目来说是费时费力、得不偿失的，同时，管理信息系统和计算机集成制造系统的大量应用，要求工业现场为企业的生产、经营、决策提供更详细和深入的数据，以便优化企业生产经营中的各个环节。

1 自动化仪表的组成

自动化检测仪表是自控系统中关键的子系统之一。一般的自动化检测仪表主要由三个部分组成：①传感器，利用各种信号检测被测模拟量；②变送器，将传感器所测量的模拟信号转变为4～20 mA的电流信号，并送到可编程序控制器（PLC）中；③显示器，将测量结果直观地显示出来，提供结果。这三个部分有机地结合在一起，缺少其中的任何一部分，则不能称为完整的仪表。自动化检测仪表以其测量精确、显示清晰、操作简单等特点，在工业生产中得到了广泛的应用，而且自动化检测仪表内部具有与微机的接口，更是自动化控制系统中重要的部分，被称为自动化控制系统的眼睛。

2 工业自动化仪表的发展

目前，随着信息化时代的到来，计算机技术、网络技术、自动化仪表等高、新技术的发展，工业自动化仪表领域的拓宽。技术得到了更新。从模拟仪表技术步入了智能和数字化技术领域.几十年来在自动化仪表的发展过程中，工业生产过程由简单到复杂、规模由小到大。至今，已有各种各样的工业生产过程生产出多种多样的产品满足当今社会的需求。为能满足工业过程的需要近50年来，自动化仪表从气动到电动仪表，从现场就地控制到中央控制室控制，从仪表屏上操作到计算机操作，从模拟信号到数字信号。数字仪表的出现对总线发展起了很重要的作用。总线是指从控制室连接到现场设备的双向串行数字通信总线

3 工业自动化仪表的现状

目前，工业控制自动化技术是运用控制理论、仪器仪表、计算机和其它信息技术。对工业生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策，达到增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全等目标的综合性技术。我国目前自控技术有了很大的发展。我国工业控制仪表自动化的发展道路大多是引进成套设备的同时进行消化吸收，然后进行二次开发和应用。仪表从以前的气动到电动、模拟到数字、分散到集中。DCS历经了初创（1975-1980）、成熟（1980-1985）、发展（1985以后），几个发展时期。现阶段其以可靠性、控制功能的完善、丰富的控制算法、方便的组态软件及扩展等诸多优点，已成为控制系统的主流。现在各国有100多个生产厂家在生产，主要以美国、日本、德国等。我国的浙大中控和北京和利时也是国内的知名品牌。PLC以其结构紧凑、功能简单、迅速、可靠性高、价格低等优点得到了迅速的发展。目前PLC与DCS相互渗透、相互融合、相互竞争。PLC与DCS功能的整合，PLC逐渐成为占自动化装置及过程控制系统市场最大占有率的产品。

4 发展趋势

（1） 结构日趋简洁，从当前发展最快的3种流量仪表（电磁、超声、科氏）来看，机械结构都十分简洁，管道内既无转动件，又无节流件。

（2）功能力求完善，随着微电子、计算机、通信技术的飞速发展，流量仪表的功能日益完善、多样，不少机械部分难以解决的问题，依靠电子软件则迎刃而解，如Krohne的智能电磁流量计，不少超声流量计不仅可测流量，还可测流体密度、组分、热能等等。

（3）安装日益简便，工业自动化程度越高，用户越欢迎采用安装维护简便的产品，这也是插入式，外夹式仪表日益畅销的原因

5 国产化刻不容缓：

据了解，我国近年来进口仪器仪表约130亿美元，出口约30亿美元（多为低附加值的电工仪表、家用水表、气表），国内大型工程选用国外仪表占2/3，而其价格为国产5～10倍，我国大型流量仪表企业主要依靠国外技术，缺乏拥有自主知识产权意识，创新乏力；自动化仪表国产化刻不容缓！

自动化仪表尤其是工业自动化现场仪表的智能化、总线化、网络化的发展进程，不难看出计算机技术对现代自动化仪表技术的发展起到了十分积极的促进作用，计算机网络与工业局域网的融合又大大丰富和发展了现代自动控制技术。因此，现代自动化仪表的智能化技术不但改善了仪表本身的性能，还影响到了控制网络的体系结构，它不再是功能单一的固定结构，其适应性越来越强，功能也越来越丰富。针对目前国内自动化仪表行业发展所遇到的一些问题，相信在行业逐渐成熟的背景下，这些问题能逐一解决。新一代的智能化仪器仪表将在计算机网络技术支持下，在各行各业得到越来越广泛的应用。

参考文献

[1]张如芹、付新新、张丰伟.浅谈仪表自动化的发展[J]科技信息2008

[2]潭跃刚.《电子工业出版社》

作者简介

丁亚东（1991-），男，汉族，江苏连云港人，郑州大学，机械工程学院，机械工程及自动化

陈波（1994-），男，汉族，河南开封人，郑州大学，机械工程学院，机械工程及自动化

刘崇超（1990-），男，汉族，河南濮阳人，郑州大学，机械工程学院，机械工程及自动化

梁广东（1991-），男，汉族，河南新乡人，郑州大学，机械工程学院，机械工程及自动化