浅谈工业自动化的发展前景

宋文超

摘 要：工业自动化技术的应用与发展，是工业技术改造、技术进步的主要手段和技术发展方向。工业自动化的技术水准，不仅影响整个工业自动化的发展，而且对国民经济各部门的技术进步有很大的直接影响。本文就我国工业自动化的发展前景进行初步探讨。

关键词：工业自动化；发展；前景

前言

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。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。

1.工业自动化的发展历程

1.1四十年代—六十年代初

市场竞争，资源利用，减轻劳动强度，提高产品质量，适应批量生产需要。此阶段主要为单机自动化阶段，各种单机自动化加工设备出现，并不断扩大应用和向纵深方向发展。典型成果和产品：硬件数控系统的数控机床。

1.2六十年代中—七十年代初期

市场竞争加剧，要求产品更新快，产品质量高，并适应大中批量生产需要和减轻劳动强度。此阶段主要以自动生产线为标志，在单机自动化的基础上，各种组合机床、组合生产线出现，同时软件数控系统出现并用于机床，CAD、CAM等软件开始用于实际工程的设计和制造中，此阶段硬件加工设备适合于大中批量的生产和加工。典型成果和产品：用于钻、镗、铣等加工的自动生产线。

1.3七十年代中期

市场环境的变化，使多品种、中小批量生产中普遍性问题愈发严重，要求自动化技术向其广度和深度发展，使其各相关技术高度综合，发挥整体最佳效能。自70年代初期美国学者首次提出CIM概念至今，自动化领域已发生了巨大变化，CIM已逐步为人们所接受；CIM也是一种实现集成的相应技术，把分散独立的单元自动化技术集成为一个优化的整体。所谓哲理，就是企业应根据需求来分析并克服现存的“瓶颈”，从而实现不断提高实力、竞争力的思想策略；而作为实现集成的相应技术，一般认为是：数据获取、分配、共享；网络和通信；车间层设备控制器；计算机硬、软件的规范、标准等。同时，并行工程作为一种全新的工作模式自80年代末期开始应用和活跃于自动化技术领域，并将进一步促进单元自动化技术的集成。

2.工业自动化的发展前景

2.1工业智能化

从工业自动化仪表的发展趋势看，智能化是其核心部分，所谓智能化表现在其具有多种新功能。例如过去当流量仪表需要进行温度，压力的补偿时需要分别测量流量，温度和压力的三台变送器，并且需要运算器来计算，而现在一台智能化的流量变送器就可以包揽这一任务；又如一台智能化执行器，由于具有多种的自诊断功能，使维修预报成为可能。如当执行器调节阀的阀杆行程累计超过一定长度时，就会发出信号通知维修人员进行密封填料的更换；又当阀门的动作过于频繁时也可通知工作人员进行干预，以免发生事故；当用于具有腐蚀性介質时，如超过一定流量及工作时间时，也能发出信号，以便及时更换，因为绝不会发生腐蚀的材质是没有的。在工业控制方面，过去控制的算法，只能由调节器或DCS来完成，如今一台智能化的变送器或者执行器，只要植入PID模块，就可以与有关的现场仪表在一起，在现场实现自主调节；从而实现控制的彻底分散，从而减轻了DCS主机的负担，使调节更加及时，并提高了整个系统的可靠性。

2.2工业高精度化

由于工业生产对成品质量的要求日益提高，国家的政策和法令对节能减排也有具体的要求和规定，因此提高测量仪表与控制系统的精度就被提上了议事日程。例如变送器的精度，普遍从百分之零点七五提高到百分之零点零四。用于贸易交换计量的科氏质量流量计，精度已达到百分之零点零五，部分气体超声波流量计的准确度已达到百分之零点五，同时新一代的DCS也以此作为一个重要的指标。

2.3工业无线化

现场总线本来是一种非常有前途的技术，理应得到迅速的发展和推广，但由于国际标准的过多，影响了推广，例如第一代总线型的现场总线的国际标准已达到10多种，到年低，加上第二代的实时工业以太网，其国际标准可能会有20多种，而第三代的总线通信方案又在兴起，而且各大跨国公司和有关组织都在制定各自的标准，便如目前知道的就有HART无线，ISA的SP100，IEC，还有艾默生，西门子等一些大公司都在制定各自的无线标准。标准过多，对用户来讲，实在不是一个好兆头，用户希望能够通过努力，制订出单一的国际的标准。工业生产要求高产，稳定，优质，低耗，安全，环保。如果现场仪表能够实现通信无线化，电缆和维护的工人量都会大大减少，因此研发低功耗可靠的无线通信是当前的一个重要课题。

2.4安全仪表系统

随着生产规模的日益扩大，一旦发生事故，不但在经济上会造成巨大的损失，而且人员伤亡和对环境的影响均非同小可，因此生产的安全问题日益受重视。目前，一些化工或石化企业的安全系统，如ESD紧急停车是由专门的PLC如TRICONES来负责管理，这样企业的控制系统就由两大部分组成，即DCS与专门的PLC。由于新型DCS的功能不断扩大，已经有了安全仪表系统（SIS），因此也可以用一套具有SIS功能的DCS来统一管理，这样业主当然欢迎。但保险公司需要第三方的认证，而认证就要有量化的概念，因此IEC 制定了标准，将安全等能分为四级。所谓SIL全名为安全完整性等级。根据目前的制造水平，变送器的安全等级仅为SIL2，若要满足SIL3的要求，可采取冗余措施，至于DCS，目前一些大的DCS制造商都已通过了TUV认证，达到了SIL3。按照目前的社会的生产水平，只要符合SIL3的标准就可以满足化工及重石化行业的安全要求了。

2.5科学仪器的在线化

随着科技的进步，科学仪器的结构。日益简化，体积缩小，重量减轻，操作也更方便，价格也逐步降低，而且能在工业条件下操作。因此在过去只能在实验室内进行离线操作的科学仪器，现在可以在生产现场进行在线运行了。例如质谱仪居武钢的高炉上试用，用来分析炉顶煤气的成分。从应用的角度来看，这种仪器也可看成工业自动化仪表中的一员了。今后这种趋势还会加速发展。

2.6 MIV模式

目前新建的一些大型石化装置如乙烯项目都采用了MIV承包模式，所谓MIV就是主要仪表承包商。这种做法利于大型工程的建设，保证项目顺利按时投产，如百万吨级的乙烯项目，其下产品很多，一般有十几个装置，需要同时投产。否则误工一天，就会有上亿元的损失。为了便于管理，工程公司和企业都愿意这样做。但这种模式也不是一成不变的，例如南海的CSPC乙烯项目采用的是MAC模式，福建的乙烯项目采用的是MICC。对于承包的仪表厂商来讲这是一种增值的服务。作为MIV的公司也需要一定的资源质，即除了能提供一定水平的DCS外，还要有较广泛的，质量过硬的现场仪表，而且还要熟悉工艺或有这个方面的经验。

3.结束语

总而言之，我国工业发展应用自动化技术，不但要起点高，瞄准世界先进水准，而且必须包括各种灵活的低成本、见效快的自动化技术，我们只有坚持提高与普及相结合的方针，我国的工业自动化技术应用才能走上高速度、高质量和高效益的健康之路。

参考文献

[1]章昌南.浅谈我国工业自动化发展状况[J].金属加工：冷加工.2008.19.

[2]金建祥.科技创新推动工业自动化发展[J].世界仪表与自动化.2006.04.

（作者单位：上海申美饮料食品有限公司）