工业自动化系统的技术发展

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1、工业自动化系统的技术发展在激烈的国内外市场的竞争中，为降低成本和改善产品质量，产品生产线的设备不断向高速化、连续化和大型化发展。为提高作业率，减少故障率；节能降耗，改善产品质量，生产市场急需的产品，许多环节都已非人力所能及，自动化系统已经成为不可或缺的关键设备，成为生产力的要素之一。随着IT技术和控制技术的发展，工业自动化系统正在发生一些变化和变革，这些发展和变革的趋势主要表现在以下几个方面。1三电一体化和嵌入式系统任何工业自动化系统都是由检测仪表或传感器（电测），自动控制装置（电控）和以电力传动为主的

2、执行机构（电力传动）构成的三电一体化系统。没有符合检测精度要求的电测仪表或传感器和满足动静态技术指标要求的电力传动执行机构，自动化控制装置是不能发挥作用或难以达到要求的控制精度。虽然三电系统的各种装置是各个厂家的产品的集成，但是只有全面的掌握三电综合技术才能承担和完成自动化工程项目，特别是大中型工业自动化工程项目。目前流行的系统组合方式主要是检测仪表和传感器仅作为工业现场实物数据的检测，作为自动控制装置的输入设备。电力传动仅作为执行机构的控制器，成为自动控制装置的输出设备。被控装置的逻辑连锁、操作控制、

3、时序控制和控制算法均由自动控制装置来完成。近年来检测仪表正在实现数字化和网络化，特别是用于质量控制的检测仪表，如钢铁工业中铁水定硅、定硫仪表，钢水定碳、定磷、定氮、定氧仪表，轧钢生产中的轧件长度、宽度、厚度、凸度、平直度、型材断面形状和圆钢椭圆度等检测仪表均是自带CPU的数字化检测仪表，并且可以直接上网。作为主要执行机构的电力传动控制装置，无论是直流电机或交流电机都是采用自带CPU的全数字化的控制器，模拟控制已被淘汰，这些全数字化的控制器也都可以直接联网。由于检测仪表和执行机构的数字化和网络化，控制系统

4、的结构和功能分配发生了变化。首先自动控制装置同检测仪表和执行机构实现网络互连，原来从属于控制装置的检测仪表和执行机构在网络上可以处于同等的地位。通过网络实现了数据交换和资源共享、实测数据的采集、控制指令的下发、检测仪表和执行机构的状态信息、故障和报警信息的采集更加方便。其次检测和执行机构也分担了一部分控制功能，如温度检测仪表兼作温度控制器，传动控制装置除了直接控制电机外兼作工艺参数控制器，如轧钢中张力控制等。随着IT技术和现场总线技术的发展，许多单体的生产设备可由1个或多个集检测、控制和执行机构驱动于一

5、身，软硬件集成的嵌入式系统作为生产设备的控制器，并且可以成为生产设备的一个部件，这就实现了机电一体化。正是由于这种需求，嵌入式系统的产品得到了快速的发展。许多通用的控制环节，如自动位置控制、自动压力控制等，可以由一个适于这类控制的嵌入式控制器来完成。其实交直流电机的全数字控制器就是一个典型的嵌入式控制器。中小型电机的控制器嵌入了实时执行环境和全部的应用软件，用户不需编程可直接应用，仅仅是控制参数的选择和优化。大型交流电机的控制器则采用32位或64位的高性能CPU，多任务实时操作系统（如VxWORKS），

6、各种传动控制的应用软件模块，用户只需简单的组合就可以使用，主要也是控制参数的选择和优化。2以PC为基础的分布式控制系统和现场总线自70年代PLC（ProgrammableLogicController，可编程序逻辑控制器）和DCS（DistributedControlSystem，分布式控制系统）系统问世以来，有了极其迅猛的发展，已经成为自动化系统的主流产品，但是各个厂家的PLC产品和DCS产品都属于专用的系统，有各自的总线标准和通信标准及系列产品，编程软件和运行支持软件，开放性较差，致使用户长期依赖某

7、一厂家的产品，这严重损害了用户的利益，用户要求是开放的、多厂家产品的集成。在这种形势下，以PC（个人计算机）为基础的分布式控制系统及现场总线正在崭露头角，进军工业自动化的领域。在开放和集成这两个方面，目前流行的PLC和DCS系统同以PC为基础的分布式控制系统是无法相比的，PC开放的体系结构和无与伦比的市场占有率，使之吸引了全世界几乎所有著名的电子产品制造商和计算机软件制造商，形成了产值达上百亿美元PC机制造业和几百亿美元的软件产业，形成了极其强大的市场产品支持和技术支持。近几年来，PC机技术迅速地渗透到

8、工业控制领域，PC机在工控领域的角色已由最初的人机界面装置过渡到已可以覆盖从现场设备的I/O、基础自动化、过程控制直至生产控制和生产管理的全部工厂自动化领域。开放的PC总线导致了丰富多彩的种类繁多的硬件模板的产生，用于数据采集与控制的板级产品已几乎可以覆盖所有用户需求。开放的PC总线的产品是以通用商品OEM的方式向市场供货，因而它比专用性的PLC或DCS产品有更高的性能价格比。PC开放的软件结构和日趋标准化的软件生产方式，使得高性能多用户的