工业自动化控制的现状及未来发展趋势

[摘 要]工业控制自动化技术被广泛应用于交通网络、土木建筑、电子电力、设备制造和信息科技等方面，它解决的核心为题是如何达到产品生产效率与质量的一致性。因此，论述工业自动化的现状和发展趋势具有重要意义。

[关键词]工业；自动化；控制；机械设备

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2016.12.117

[中图分类号]TP273 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194（2016）12-0-01

0 引 言

工业自动化是在生产过程中依靠机械设备或者不需要人力进行参与的情况下，可按照既定的目标完成控制、操作等处理的统称。在石油、化工、汽车制造业、军工等各个行业中，生产效率的提高都离不开控制技术自动化水平的提高。本文就工业自动化控制的现状和未来发展趋势进行系统性的论述。

1 工业自动化控制发展现状

1.1 工业自动化控制概述

工业自动化包括工业自动化系统、硬件和软件3部分，是一种运用仪器仪表、控制理论和计算机技术，根据工业生产要求完成既定操作，从而达到增加产量、降低消耗、提高质量等目的综合性技术。

传统工业自动化系统主要对设备和生产过程进行控制，通过编写的软件程序、生产过程中的反馈调整以及电路逻辑的引导，材料相互协调和集成，形成物质和能量的规则运动组成工业自动化系统和产品。进入21世纪，在计算机网络技术、现代通信技术的冲击下，信息传递和交互迅速覆盖了生产区域设备层、控制层和管理层的各个方面。工业自动化当前发展的特征转变成智能化和集成化。

1.2 工业自动化控制现状

依托于电子与通讯行业的发展，当代工业自动化控制主要以微机控制为主。目前典型的控制由上位机、工业控制器、现场执行机构组成三层结构。自动化控制系统以可编程控制器、分布式控制系统、工业PC机，以及包括PID调节器和控制器在内的嵌入式计算机与OEM产品为主。

第一，可编程控制器技术是以计算机技术为基础的新型工业控制装置，是一种专为工业环境而设计的数字运算操作的电子系统。由于可编程控制器能够执行算数操作、顺序控制、计数和定时以及进行逻辑运算，并能有效控制产品和机械生产的全部加工过程，因此在工业自动化控制中长期主导着市场[3]。

第二，分布式控制系统以基础通信网络为基础，由多级计算机体系，包括过程监控级和控制级等组合而成。DCS融合了包括现代通信技术、控制技术、显示技术和计算机技术在内的多种高新技术，是一个多融合技术的产物。

第三，随着信息技术革新的兴起，工业PC机融合了现场总线和控制网络技术，现代网络控制技术以及先进设备和显示技术应运而生，顺应现代科技中信息、数字、智能化的发展潮流工业PC机自20世纪90年代初进入军工业自动化后，迅速进入商用和民用的各领域，并获得了更为广泛应用。

2 工业自动化控制的未来发展趋势

2.1 可编程逻辑控制器（PLC）向一体化、网络化发展

一体化控制器（OCS）的提出，使PLC一体化路线逐渐清晰。OCS由PLC发展而来但却不是单纯的PLC，它将传统的PLC与HMI、I/O以及迅速发展的网络相结合，成为一体，增加了人机交互界面，以方便工业自动化的控制操作。其中PLC控制程序和人机界面的编程过程都使用的是由HORNER开发的编程平台，方便快捷的操作使其备受用户青睐，PLC一体化的趋势变得更加明显。此外，互联网技术的革新和发展，引发了过程控制领域的变革，即Ethernet技术的扩展，PLC的发展也依托互联网发展趋于网络化。通信系统中数据的高速传输和控制终端网络功能的集成度提高，PLC将继续向着网络化方向发展。

2.2 新型现场总线控制系统的发展

在新技术的推动下，计算机控制系统经历了基地式气动仪表控制系统、电动单元组合式模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统以及集散控制系统（DCS）几个重要阶段后，现今正朝着现场总线控制系统（FCS）的方向拓展和延伸。FCS在今后生命力会越加强大，究其原因在于FCS结合了DCS、产业以太网、先进控制等新技术。其中产业以太网及现场总线技术可以提供可靠性强、灵活度高、方便快捷的数据传输方式，这使FCS在产业现场将得到更加广泛的应用，新型现场总线控制系统在控制领域将保持增长，占据更重要的市场地位。

2.3 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。网络的嵌入使智能化的实现成为必然趋势。

3 结 语

工业控制自动化技术的广泛应用，显著提升了社会总体生产效率，同时也促进了传统产业结构的优化和升级。随着各个技术领域的相互交叉，学科打破原有界限，先进的科技融合到工业控制自动化产业是工业自动化的发展趋势，工业自动化控制将趋于一体化、网络化、智能化和高便捷快传输。工业自动化控制技术的逐步发展，也将对提高国民经济整体素质，保持经济增长速度和提升综合国力有着重要的作用。

主要参考文献

[1]李晓峰，张敏.有关自动化控制的现状和发展的讨论[J].河南科技，2010（6）.