woguogongyekongzhizidonghuadefazhandaolu，daduoshizaiyinjinchengtaoshebeidetongshijinxingxiaohuaxishou，ranhoujinxingercikaifaheyingyong。muqianwoguogongyekongzhizidonghuajishu、產業和應用都有了很大的發展，我國工業計算機係統行業已經形成。目前，工業控製自動化技術正在向智能化、網絡化和集成化方向發展。
一、 以工業PC為基礎的低成本工業控製自動化將成為主流
眾所周知，從20世紀60年代開始，西方國家就依靠技術進步（即新設備、新工藝以及計算機應用）開始對傳統工業進行改造，使工業得到飛速發展。20世紀末世界上最大的變化就是全球市場的形成。全球市場導致競爭空前激烈，促使企業必須加快新產品投放市場時間（Time to Market）、改善質量（Quality）、降低成本（Cost）以及完善服務體係（Service），這就是企業的T.Q.C.S.。雖然計算機集成製造係統
（CIMS）結合信息集成和係統集成，追求更完善的T.Q.C.S.，使企業實現“在正確的時間，將正確的信息以正確的方式傳給正確的人，以便作出正確的決策”，即“五個正確”。然而這種自動化需要投入大量的資金，是一種高投資、高(gao)效(xiao)益(yi)同(tong)時(shi)是(shi)高(gao)風(feng)險(xian)的(de)發(fa)展(zhan)模(mo)式(shi)，很(hen)難(nan)為(wei)大(da)多(duo)數(shu)中(zhong)小(xiao)企(qi)業(ye)所(suo)采(cai)用(yong)。在(zai)我(wo)國(guo)，中(zhong)小(xiao)型(xing)企(qi)業(ye)以(yi)及(ji)準(zhun)大(da)型(xing)企(qi)業(ye)走(zou)的(de)還(hai)是(shi)低(di)成(cheng)本(ben)工(gong)業(ye)控(kong)製(zhi)自(zi)動(dong)化(hua)的(de)道(dao)路(lu)。
傳統的自動化係統，基礎自動化部分基本被PLC和DCS所壟斷，過程自動化和管理自動化部分主要是由各種進口的過程計算機或小型機組成，其硬件、係統軟件和應用軟件的價格之高令眾多企業望而卻步。
20世紀90年代以來，由於PC-based的工業計算機（簡稱工業PC）的發展，以工業PC、I/O裝置、監控裝置、控製網絡組成的PC-baseddezidonghuaxitongdedaolexunsupuji，chengweishixiandichengbengongyezidonghuadezhongyaotujing。woguozhongqinggangtiegongsizheyangdedaqiyedejihuquanbudaxingjiarelu，yechaichuleyuanlaiDCS或單回路數字式調節器，而改用工業PC來組成控製係統，並采用模糊控製算法，獲得了良好效果。
由於基於PC的控製器被證明可以像PLC一樣可靠，並且被操作和維護人員接受，所以，一個接一個的製造商至少在部分生產中正在采用PC控製方案。基於PC的控製係統易於安裝和使用，有高級的診斷功能，為係統集成商提供了更靈活的選擇，從長遠角度看，PC控製係統維護成本低。由於可編程控製器（PLC）受PC控製的威脅最大，所以PLC供應商對PC的應用感到很不安。事實上，他們現在也加入到了PC控製“浪潮”中。
近年來，工業PC在我國得到了異常迅速的發展。從世界範圍來看，工業PC主要包含兩種類型：IPC工控機和CompactPCI工控機以及它們的變形機，如AT96總線工控機等。由於基礎自動化和過程自動化對工業PC的運行穩定性、熱插拔和冗餘配置要求很高，現有的IPC已經不能完全滿足要求，將逐漸退出該領域，取而代之的將是 CompactPCI-based工控機，而IPC將占據管理自動化層。國家於2001年設立了“以工業控製計算機為基礎的開放式控製係統產業化”工業自動化重大專項，目標就是發展具有自主知識產權的PC-based控製係統，在3(5年內，占領30%(50%的國內市場，並實現產業化。
幾年前，當“軟PLC”出現時，業界曾認為工業PC將會取代PLC。然而，時至今日工業PC並沒有代替PLC，主要有兩個原因：一個是係統集成原因；另一個是軟件操作係統Windows NT的原因。一個成功的PC-based控製係統要具備兩點：一是所有工作要由一個平台上的軟件完成；二是向客戶提供所需要的所有東西。可以預見，工業PC與PLC的競爭將主要在高端應用上，其數據複雜且設備集成度高。工業PC不可能與低價的微型PLC競爭，這也是PLC市場增長最快的一部分。從發展趨勢看，控製係統的將來很可能存在於工業PC 和 PLC之間，這些融合的跡象已經出現。
和PLC一樣，工業PC市場在過去的兩年裏保持平穩。與PLC相比，工業PC軟件很便宜。據Frost & Sullivan公司估計，全世界每年7億美元工業PC市場裏，大約8500萬美元為控製軟件，一億美元為操作係統。到2007年會翻一番，工業PC市場變得非常可觀。
二、 PLC在向微型化、網絡化、PC化和開放性方向發展
長期以來，PLC始終處於工業控製自動化領域的主戰場，為各種各樣的自動化控製設備提供非常可靠的控製方案，與DCS和工業PC形成了三足鼎立之勢。同時，PLC也承受著來自其它技術產品的衝擊，尤其是工業PC所帶來的衝擊。
目前，全世界PLC生產廠家約200家，生產300多種產品。國內PLC市場仍以國外產品為主，如Siemens、Modicon、A-B、OMRON、三菱、GE的產品。經過多年的發展，國內PLC生產廠家約有三十家，但都沒有形成頗具規模的生產能力和名牌產品，可以說PLC在我國尚未形成製造產業化。在PLC應用方麵，我國是很活躍的，應用的行業也很廣。專家估計，2000年PLC的國內市場銷量為15(20萬套（其中進口占90%左右），約25(35億元人民幣，年增長率約為12%。預計到2005年全國PLC需求量將達到25萬套左右，約35(45億元人民幣。
PLC市場也反映了全世界製造業的狀況，2000後大幅度下滑。但是，按照Automation Research Corp的預測，盡管全球經濟下滑，PLC市場將會複蘇，估計全球PLC市場在2000年為76億美元，到2005年底將回到76億美元，並繼續略微增長。
微型化、網絡化、PC化和開放性是PLC未來發展的主要方向。在基於PLC自動化的早期，PLC體積大而且價格昂貴。但在最近幾年，微型PLC（小於32 I/O）已經出現，價格隻有幾百歐元。隨著軟PLC（Soft PLC）控製組態軟件的進一步完善和發展，安裝有軟PLC組態軟件和PC-based控製的市場份額將逐步得到增長。
當前，過程控製領域最大的發展趨勢之一就是Ethernet技術的擴展，PLC也不例外。現在越來越多的PLC供應商開始提供Ethernet接口。可以相信，PLC將繼續向開放式控製係統方向轉移，尤其是基於工業PC的控製係統。
三、 麵向測控管一體化設計的DCS係統
集散控製係統DCS（Distributed Control System）問世於1975年，生產廠家主要集中在美、日、德等國。我國從70年代中後期起，首先由大型進口設備成套中引入國外的DCS，首批有化纖、乙烯、化肥等進口項目。當時，我國主要行業（如電力、石化、建材和冶金等）的DCS基本全部進口。80年代初期在引進、消化和吸收的同時，開始了研製國產化DCS的技術攻關。
近10年，特別是“九五”以來，我國DCS係統研發和生產發展很快，崛起了一批優秀企業，如北京和利時公司、上海新華公司、浙大中控公司、浙江威盛公司、航天測控公司、電科院以及北京康拓集團等。這批企業研製生產的DCS係統，不僅品種數量大幅度增加，而且產品技術水平已經達到或接近國際先進水平。在2001年全國應用的4426套DCS係統中，國產DCS係統為1486套，占35%。短短幾年，國外DCSxitongzaiwoguoyitongtianxiadejumiancongcibuzaichuxian。zhexiezhuanyehuagongsibujinzhanjuleyidingdeshichangfene，jileilefazhandezibenhejishu，tongshishideguowaiyinjindeDCS係統價格也大幅度下降，為我國自動化推廣事業做出了貢獻。與此同時，國產DCS係統的出口也在逐年增長。
雖然國產DCS的發展取得了長足進步，但國外DCS產品在國內市場中占有率還較高，其中主要是Honeywell和橫河公司的產品。我國DCS的市場年增長率約為20%，年市場額約為30(35億元。由於近5年內DCS在石化行業大型自控裝置中沒有可替代產品，所以其市場增長率不會下降。據統計，到2005年，我國石化行業有1000多套裝置需要應用DCS控製；電力係統每年新裝1000多萬千瓦發電機組，需要DCS實現監控；不少企業已使用DCS近15(20年，需要更新和改造。所以，今後5年內DCS作為自動化儀表行業主要產品的地位不會動搖。
（資料來源：工控網）
四、 控製係統正在向現場總線（FCS）方向發展
由於3C（Computer、Control、Communication）技術的發展，過程控製係統將由DCS發展到FCS（Fieldbus Control System）。FCS可以將PID控製徹底分散到現場設備（Field Device）中。基於現場總線的FCS又是全分散、全數字化、全開放和可互操作的新一代生產過程自動化係統，它將取代現場一對一的4(20mA模擬信號線，給傳統的工業自動化控製係統體係結構帶來革命性的變化。
根據IEC61158的定義，現場總線是安裝在製造或過程區域的現場裝置與控製室內的自動控製裝置之間的數字式、雙向傳輸、多分支結構的通信網絡。現場總線使測控設備具備了數字計算和數字通信能力，提高了信號的測量、傳輸和控製精度，提高了係統與設備的功能、性能。IEC/TC65的SC65C/WG6工作組於1984年開始致力於推出世界上單一的現場總線標準工作，走過了16年的艱難曆程，於1993年推出了IEC61158-2，之後的標準製定就陷於混亂。2000年初公布的IEC61158現場總線國際標準子集有八種，分別為：
除了IEC61158的8種現場總線外，IEC TC17B通過了三種總線標準：SDS（Smart Distributed System）；ASI（Actuator Sensor Interface）；Device NET。另外，ISO公布了ISO 11898 CAN標準。其中Device NET於2002年10月8日被中國批準為國家標準，並於2003年4月1日開始實施。
目前在各種現場總線的競爭中，以Ethernet為代表的COTS(Commercial-Off-The-Shelf)通信技術正成為現場總線發展中新的亮點。其關注的焦點主要集中在兩個方麵：
總之，計算機控製係統的發展在經曆了基地式氣動儀表控製係統、電動單元組合式模擬儀表控製係統、集中式數字控製係統以及集散控製係統（DCS）後，將朝著現場總線控製係統（FCS）的方向發展。雖然以現場總線為基礎的FCS發展很快，但FCS發展還有很多工作要做，如統一標準、儀表智能化等。另外，傳統控製係統的維護和改造還需要DCS，因此FCS完全取代傳統的DCS還需要一個較長的過程，同時DCS本身也在不斷的發展與完善。可以肯定的是，結合DCS、工業以太網、先進控製等新技術的FCS將具有強大的生命力。工業以太網以及現場總線技術作為一種靈活、方便、可靠的數據傳輸方式，在工業現場得到了越來越多的應用，並將在控製領域中占有更加重要的地位。
五、儀器儀表技術在向數字化、智能化、網絡化、微型化方向發展
經過五十年的發展，我國儀器儀表工業已有相當基礎，初步形成了門類比較齊全的生產、科研、營銷體係。現有各類儀器儀表企業6000餘家，年銷售額約1000億(yi)元(yuan)，成(cheng)為(wei)亞(ya)洲(zhou)除(chu)日(ri)本(ben)之(zhi)外(wai)第(di)二(er)大(da)儀(yi)器(qi)儀(yi)表(biao)生(sheng)產(chan)國(guo)。據(ju)海(hai)關(guan)統(tong)計(ji)，除(chu)去(qu)隨(sui)成(cheng)套(tao)工(gong)程(cheng)項(xiang)目(mu)配(pei)套(tao)引(yin)進(jin)的(de)儀(yi)器(qi)儀(yi)表(biao)不(bu)計(ji)，去(qu)年(nian)進(jin)口(kou)各(ge)類(lei)儀(yi)器(qi)儀(yi)表(biao)近(jin)60億美元，約占我國儀器儀表工業總產值的50%。但目前我國儀器儀表行業產品大多屬於中低檔水平，隨著國際上數字化、智能化、網絡化、微型化的產品逐漸成為主流，差距還將進一步加大。目前，我國高檔、大型儀器設備大多依賴進口。中檔產品以及許多關鍵零部件，國外產品占有我國市場60%以上的份額，而國產分析儀器占全球市場不到千分之二的份額。
2001年3月，第九屆全國人大四次會議批準的“十五”計劃綱要首次提出“把發展數控機床，儀器儀表和基礎零部件放到重要位置，努力提高質量和技術水平”。2001年8月，國家計委把儀器儀表明確列為國民經濟重要技術裝備，國家經貿委製定並公布的
儀器儀表行業 “十五”規劃，確立了6項高技術產業化項目：
六、 數控技術向智能化、開放性、網絡化、信息化發展
從1952年美國麻省理工學院研製出第一台試驗性數控係統，到現在已走過了51年的曆程。近10年(nian)來(lai)，隨(sui)著(zhe)計(ji)算(suan)機(ji)技(ji)術(shu)的(de)飛(fei)速(su)發(fa)展(zhan)，各(ge)種(zhong)不(bu)同(tong)層(ceng)次(ci)的(de)開(kai)放(fang)式(shi)數(shu)控(kong)係(xi)統(tong)應(ying)運(yun)而(er)生(sheng)，發(fa)展(zhan)很(hen)快(kuai)。目(mu)前(qian)正(zheng)朝(chao)著(zhe)標(biao)準(zhun)化(hua)開(kai)放(fang)體(ti)係(xi)結(jie)構(gou)的(de)方(fang)向(xiang)前(qian)進(jin)。就(jiu)結(jie)構(gou)形(xing)式(shi)而(er)言(yan)，當(dang)今(jin)世(shi)界(jie)上(shang)的(de)數(shu)控(kong)係(xi)統(tong)大(da)致(zhi)可(ke)分(fen)為(wei)4種類型：
我國數控係統的開發與生產，通過“七五”引進、消化、吸收，“八五”攻關和“九五”產業化，取得了很大的進展，基本上掌握了關鍵技術，建立了數控開發、shengchanjidi，peiyangleyipishukongrencai，chubuxingchenglezijideshukongchanye，yedaidonglejidiankongzhiyuchuandongkongzhijishudefazhan。tongshi，juyouzhongguotesedejingjixingshukongxitongjingguozhexienianlaidefazhan，chanpindexingnenghekekaoxingyoulejiaodadetigao，zhujianbeiyonghurenke。
進入21世紀，人類社會將逐步進入知識經濟時代，知識將成為科技和生產發展的資本與動力，而機床工業，作為機器製造業、工業以至整個國民經濟發展的裝備部門，毫無疑問，其戰略性重要地位、受重視程度，也將更加鮮明突出。
近年來，我國數控機床一直保持兩位數增長。2001年，我國機床工業產值已進入世界第5名，機床消費額在世界排名上升到第3位，達47.39億美元，僅次於美國的53.67億美元。2002年產值達260億元，產量居世界第4。但與發達國家相比，我國機床數控化率還不高，目前生產產值數控化率還不到30%；消費值數控化率還不到50%，而發達國家大多在70%左右。由於國產數控機床不能滿足市場的需求，高檔次的數控機床及配套部件隻能靠進口，使我國機床的進口額呈逐年上升態勢，2001年進口機床躍升至世界第2位，達24.06億美元，比上年增長27.3%。
七、 工業控製網絡將向有線和無線相結合方向發展
自從1977年第一個民用網係統ARCnet投tou入ru運yun行xing以yi來lai，有you線xian局ju域yu網wang以yi其qi廣guang泛fan的de適shi用yong性xing和he技ji術shu價jia格ge方fang麵mian的de優you勢shi，獲huo得de了le成cheng功gong並bing得de到dao了le迅xun速su發fa展zhan。然ran而er，在zai工gong業ye現xian場chang，一yi些xie工gong業ye環huan境jing禁jin止zhi、限xian製zhi使shi用yong電dian纜lan或huo很hen難nan使shi用yong電dian纜lan，有you線xian局ju域yu網wang很hen難nan發fa揮hui作zuo用yong，因yin此ci無wu線xian局ju域yu網wang技ji術shu得de到dao了le發fa展zhan和he應ying用yong。隨sui著zhe微wei電dian子zi技ji術shu的de不bu斷duan發fa展zhan，無wu線xian局ju域yu網wang技ji術shu將jiang在zai工gong業ye控kong製zhi網wang絡luo中zhong發fa揮hui越yue來lai越yue大da的de作zuo用yong。
無線局域網（Wireless LAN）技術可以非常便捷地以無線方式連接網絡設備，人們可隨時、隨地、隨sui意yi地di訪fang問wen網wang絡luo資zi源yuan，是shi現xian代dai數shu據ju通tong信xin係xi統tong發fa展zhan的de重zhong要yao方fang向xiang。無wu線xian局ju域yu網wang可ke以yi在zai不bu采cai用yong網wang絡luo電dian纜lan線xian的de情qing況kuang下xia，提ti供gong以yi太tai網wang互hu聯lian功gong能neng。在zai推tui動dong網wang絡luo技ji術shu發fa展zhan的de同tong時shi，無wu線xian局ju域yu網wang也ye在zai改gai變bian著zhe人ren們men的de生sheng活huo方fang式shi。無wu線xian網wang通tong信xin協xie議yi通tong常chang采cai用yongIEEE802.3和802.11。802.3用於點對點方式，802.11用於一點對多點方式。無線局域網可以在普通局域網基礎上通過無線Hub、無線接入站(AP)、無線網橋、無線Modem及無線網卡等來實現，以無線網卡使用最為普遍。無線局域網的未來的研究方向主要集中在安全性、移動漫遊、網絡管理以及與3G等其它移動通信係統之間的關係等問題上。
在工業自動化領域，有成千上萬的感應器，檢測器，計算機，PLC，讀卡器等設備，需要互相連接形成一個控製網絡，通常這些設備提供的通信接口是RS-232或RS-485。無線局域網設備使用隔離型信號轉換器，將工業設備的RS-232串口信號與無線局域網及以太網絡信號相互轉換，符合無線局域網IEEE 802.11b和以太網絡IEEE 802.3標準，支持標準的TCP/IP網絡通信協議，有效的擴展了工業設備的聯網通信能力。
計算機網絡技術、無線技術以及智能傳感器技術的結合，產生了“基於無線技術的網絡化智能傳感器”的全新概念。這種基於無線技術的網絡化智能傳感器使得工業現場的數據能夠通過無線鏈路直接在網絡上傳輸、發布和共享。無線局域網技術能夠在工廠環境下，為各種智能現場設備、移(yi)動(dong)機(ji)器(qi)人(ren)以(yi)及(ji)各(ge)種(zhong)自(zi)動(dong)化(hua)設(she)備(bei)之(zhi)間(jian)的(de)通(tong)信(xin)提(ti)供(gong)高(gao)帶(dai)寬(kuan)的(de)無(wu)線(xian)數(shu)據(ju)鏈(lian)路(lu)和(he)靈(ling)活(huo)的(de)網(wang)絡(luo)拓(tuo)撲(pu)結(jie)構(gou)，在(zai)一(yi)些(xie)特(te)殊(shu)環(huan)境(jing)下(xia)有(you)效(xiao)地(di)彌(mi)補(bu)了(le)有(you)線(xian)網(wang)絡(luo)的(de)不(bu)足(zu)，進(jin)一(yi)步(bu)完(wan)善(shan)了(le)工(gong)業(ye)控(kong)製(zhi)網(wang)絡(luo)的(de)通(tong)信(xin)性(xing)能(neng)。
八、 工業控製軟件正向先進控製方向發展
自20世紀80年代初期誕生至今，工業控製軟件已有20年的發展曆史。工業控製軟件作為一種應用軟件，是隨著PC機的興起而不斷發展的。工業控製軟件主要包括人機界麵軟件（HMI），基於PC的控製軟件以及生產管理軟件等。目前，我國已開發出一批具有自主知識產權的實時監控軟件平台、先進控製軟件、過程優化控製軟件等成套應用軟件，工程化、產品化有了一定突破，打破了國外同類應用軟件的壟斷格局。通過在化工、石化、造紙等行業的數百個企業（裝置）中應用，促進了企業的技術改造，提高了生產過程控製水平和產品質量，為企業創造了明顯的經濟效益。2000年，“九五”國家科技攻關計劃項目“大型骨幹石化生產係統控製及計算機應用技術”通過了驗收。
作為工控軟件的一個重要組成部分，國內人機界麵組態軟件研製方麵近幾年取得了較大進展，軟件和硬件相結合，為企業測、控、管一體化提供了比較完整的解決方案。在此基礎上，工業控製軟件將從人機界麵和基本策略組態向先進控製方向發展。
結束語
工業信息化是指在工業生產、管理、經營過程中，通過信息基礎設施，在集成平台上，實現信息的采集、信息的傳輸、信息的處理以及信息的綜合利用等。在“十五”期間，國家用信息化帶動工業化的工作重點有三個方麵：一是以電子信息技術應用為重點，提高傳統產業生產過程自動化、控製智能化和管理信息化水平；二是以先進製造技術應用為重點，推進製造業領域的優質高效生產，振興裝備製造業；三是改造提升重點產業的關鍵技術、共性技術及其相關配套技術水平、工藝和裝備水平。國家實施高技術產業化的主要目標有兩個：一是發展高技術，形成新興產業，培育新的增長點；二是利用先進技術改造和優化傳統產業，提高經濟增長的質量。
由於大力發展工業自動化是加快傳統產業改造提升、提高企業整體素質、提高國家整體國力、調整工業結構、迅(xun)速(su)搞(gao)活(huo)大(da)中(zhong)型(xing)企(qi)業(ye)的(de)有(you)效(xiao)途(tu)徑(jing)和(he)手(shou)段(duan)，國(guo)家(jia)將(jiang)繼(ji)續(xu)通(tong)過(guo)實(shi)施(shi)一(yi)係(xi)列(lie)工(gong)業(ye)過(guo)程(cheng)自(zi)動(dong)化(hua)高(gao)技(ji)術(shu)產(chan)業(ye)化(hua)專(zhuan)項(xiang)，用(yong)信(xin)息(xi)化(hua)帶(dai)動(dong)工(gong)業(ye)化(hua)，推(tui)動(dong)工(gong)業(ye)自(zi)動(dong)化(hua)技(ji)術(shu)的(de)進(jin)一(yi)步(bu)發(fa)展(zhan)，加(jia)強(qiang)技(ji)術(shu)創(chuang)新(xin)，實(shi)現(xian)產(chan)業(ye)化(hua)，解(jie)決(jue)國(guo)民(min)經(jing)濟(ji)發(fa)展(zhan)麵(mian)臨(lin)的(de)深(shen)層(ceng)問(wen)題(ti)，進(jin)一(yi)步(bu)提(ti)高(gao)國(guo)民(min)經(jing)濟(ji)整(zheng)體(ti)素(su)質(zhi)和(he)綜(zong)合(he)國(guo)力(li)，實(shi)現(xian)跨(kua)越(yue)式(shi)發(fa)展(zhan)。
參考資料
