http://kadhoai.com.cn 2026-04-27 07:35:11 來源:中國工業報調研組
題記:掌握工控主導權,是振興裝備工業的關鍵環節。

圖為采用浙大中控JX-300XDCS控製係統的寧夏寶塔能源化工有限公司生產裝置。(資料圖片)
工業自動化控製是工業技術進步的重要方向,是機電一體化、推進兩化融合的基礎工作。但是,多年來一直缺少國家層麵的關注和戰略性安排,處於嚴重落後階段,並存有重大隱患。
什麼是工廠自動化領域的自動控製技術?簡單講,用於連續流程的(電力、化工)即DCS,用於非連續過程的(冶金、造紙、紡織、機械加工等製造領域及環保等)為PLC。PLC用途廣泛,既解決單機自控,也提供流水線和工廠自動化解決方案。
我國連續流程自動化(DCS)fazhanbijiaokuai,yinengyuanhezhonghuagongweizhu,zhuyaozaiyingyongfangmian,bingqieduonianlaidedaoguojiazhengcezhichi,suoyixingyeneibuderenshihezhongshichengdubijiaogao,yuguojixianjinshuipingdechajuzhengzaisuoduan。zaiduanxuliuchengzidonghua(國外通常說“工廠自動化”FactoryAutomation,簡稱FA)領域,麵臨的問題卻越來越緊迫。
國際工控技術與產業的發展趨勢
工業自動化控製是工業技術進步的重要方向:解決效率、產品質量、可靠性、一致性的基礎技術。
普及工控是推進產業結構優化升級,以“信息技術改造傳統產業”,推進兩化融合的基礎工作。
近幾十年,隨著ICT技術突飛猛進的發展,工業自控係統和儀表儀器技術進步很快,呈微型化、數字化、智能化、網絡化、集成化等特點。
一般認為,工業自動化有兩個主要領域:以過程(流體運動)控製技術支撐的流程自動化(PA)和以運動控製技術支撐的工廠自動化(FA或離散型生產自動化)。前者從傳統的模擬式回路儀表起步,綜合ICT控製技術,發展為分布式(或集散式)控製係統DCS。其高度的可靠性、方便的組態軟件、豐富的控製算法、開放的聯網能力等優點,成為計算機工業控製係統的主流,廣泛應用於大型、設備眾多、工況複雜的流程型裝備的自動控製,如大型化工廠、火電廠等。
可編程控製器(PLC):以繼電器技術為基礎,綜合ICT技術,以程序化方式實現設備的電氣控製。PLC結構緊湊、響應快、現場環境適應性與可靠性好(耐振動、噪聲、灰塵、油汙等)、抗幹擾能力強、價格較低,是與DCS並駕齊驅的另一主流控製係統。
工業自動控製技術路線呈互相滲透、互相融合的趨勢。PLC應用範圍向中小型過程控製係統、近程維護服務係統、節能監控等領域擴展,在某些應用上取代了DCS。DCS也應用PLC與工控計算機聯合組網。總的趨勢是更加開放(細化分工合作)、標準化、產品化、集成化。
上世紀90年代以來,現場總線技術FCS迅速發展。這是安裝在生產現場的數字式智能化儀表與測控設備,與自動控製裝置或係統間的多點通信、全分散、開放式的底層控製網絡係統。
世界工控行業經過幾十年的大浪淘沙,已形成少數跨國公司規模生產、瓜分全球市場的寡頭壟斷局麵。原來的幾百個廠商目前隻剩下幾十個,最著名者如西門子、ABB、HONEYWELL、三菱、菲尼克斯等,其工控產品均號稱兼具DCS/PLC/FCS功能,在質量、價格、售後服務方麵已經贏得了市場信譽。
工業信息化是電子通信技術(ICT)與先進製造技術融合的產物,是設備可控性、測控設備適用性及信息優化應用的綜合成果。自控係統和儀表儀器是現代工業裝備以及交通、能源、國防、重大公益設備等的神經中樞、運行中心和安全屏障,其功能是監測控製整個工藝流程和產品質量,保障工業重大裝備安全可靠運行和實現高效優化。
所(suo)以(yi),推(tui)進(jin)製(zhi)造(zao)環(huan)節(jie)自(zi)動(dong)化(hua),是(shi)提(ti)升(sheng)我(wo)國(guo)工(gong)業(ye)競(jing)爭(zheng)力(li)的(de)核(he)心(xin)技(ji)術(shu)之(zhi)一(yi),是(shi)兩(liang)化(hua)融(rong)合(he)的(de)基(ji)礎(chu)。推(tui)進(jin)工(gong)控(kong)技(ji)術(shu)自(zi)主(zhu)創(chuang)新(xin),掌(zhang)握(wo)工(gong)控(kong)行(xing)業(ye)發(fa)展(zhan)主(zhu)導(dao)權(quan),扭(niu)轉(zhuan)目(mu)前(qian)過(guo)分(fen)依(yi)賴(lai)國(guo)外(wai)技(ji)術(shu)和(he)受(shou)製(zhi)於(yu)人(ren)的(de)被(bei)動(dong)局(ju)麵(mian),是(shi)當(dang)前(qian)振(zhen)興(xing)裝(zhuang)備(bei)工(gong)業(ye)的(de)一(yi)個(ge)核(he)心(xin)問(wen)題(ti),是(shi)不(bu)能(neng)回(hui)避(bi)的(de)戰(zhan)略(lve)任(ren)務(wu)。
我國工控行業總體落後的現狀與原因
國產控製係統難以進入重大工程的關鍵、核心、主體裝備,這一市場的大部分仍被國外工控係統壟斷。
工控發展滯後是中國工業大而不強的關鍵原因之一,也對產業安全和國家經濟安全帶來威脅。
目前我國自主發展PLC工控係統,最需要的是形成一個具有較高通用性的工控係統平台。
我國的工控行業目前總體上處於弱勢地位,與國際先進水平仍有10~15年的差距。行業情況可概括為:技術差距大、市場信任度低、外資強勢競爭等。
(一)用於重大裝備的DCS取得重要進展,現場儀表和頂層係統薄弱。
上世紀80年代,我國使用的DCS產品全部是國外產品,當時國家組織對進口成套重大裝備的自控係統進行技術消化,原機械、電力兩部協同攻關,率先在大型火電機組領域實現突破。目前自主研製的超臨界300~600MW火電機組主控DCS係統已裝機數十套、經受了多年運行檢驗。在這個過程中,一些中資企業脫穎而出,如北京和利時、浙大中控、新華中控等。上海自動化儀表、國電智深公司也在300~600MW機組主控DCS具備了相同能力。但由於工程應用能力、質量、聲(sheng)譽(yu)等(deng)原(yuan)因(yin),這(zhe)些(xie)產(chan)品(pin)的(de)應(ying)用(yong)對(dui)象(xiang),除(chu)電(dian)力(li)外(wai),仍(reng)以(yi)中(zhong)小(xiao)工(gong)程(cheng)項(xiang)目(mu)為(wei)主(zhu),或(huo)用(yong)於(yu)大(da)型(xing)工(gong)程(cheng)項(xiang)目(mu)的(de)非(fei)主(zhu)要(yao)部(bu)分(fen),用(yong)量(liang)更(geng)大(da)的(de)大(da)型(xing)石(shi)化(hua)工(gong)程(cheng)主(zhu)控(kong)係(xi)統(tong)尚(shang)未(wei)能(neng)進(jin)入(ru)。
我國自控產業鏈的兩頭——底層的現場儀表(尤其是變送器和執行機構)、上層的綜合自動化軟件是最薄弱環節。我國自行設計製造的智能變送器隻占國內市場的9%。dingcengzonghekongzhiruanjiannengliruo,yifangmianshiyinweigongkongqiyeduiyonghudegongyitezhenglijiebushenke,jingyanjileibuzu,congerzhiyueledingcengjichengnenglihekuaisujinruxifenshichangdenengli(工控企業受製於國家關於設計企業資質門檻的規定也是一方麵原因)。用戶市場對本國工控技術/產品的不認同,製約了自主研發的工控產品實踐提高的機會。
由於上述原因,國產控製係統難以進入重大工程的關鍵、核心、主體裝備,這一市場的大部分仍被國外工控係統壟斷。
(二)用於廣大離散型工廠自動化的PLC係統,情況不容樂觀。
當前PLC技術的應用範圍,涵蓋了除大型化工、電力企業之外的幾乎所有工業行業。但是,目前我國PLC應用市場,95%yishangbeiwaiguochanpinzhanling,benguoqiyechuyujueduilieshi。kuaguogongsidechanpinxiangshoulingbujianjinkoumianshuidengzhengceyouhui,benguochangshangzaijiamenkoumianduiqiangshiguojijingzheng,haowuzhaojiazhili。
(三)PLC係統難自立,行業研發平台缺失。
一是本國企業和機構,規模小、業務分散,形不成氣候。此類企業中,有些是原工業部門承擔行業共性技術的研究所或大學科研單位改製而來,如和利時、浙大中控、北京機械自動化研究所等。
二是到目前為止,我國企業尚未真正掌握FA工控的核心技術。本國PLC廠商技術都是架構在外國的控製技術上,主幹基礎硬件幾乎全部由外國公司提供,基礎軟件也依賴進口。我國PLC廠商的業務,隻是局限在運用進口硬件與基礎軟件,針對具體工藝控製的需求,運用ICT技術進行集成、做應用軟件。在係統的設計訣竅方麵,在係統可靠性、產品質量(一致性、可靠性)、市場信譽方麵,與國外先進水平尚有較大差距。就是國內引為自豪的數控係統,情況也大體如此。
三是作為科研型的工控企業,由於規模小和專業分散,缺乏國內統一標準的硬件和基礎軟件支撐,單打獨鬥,形不成規模。
四是受外資控製與擠壓,競爭能力差。我國一些企業曾經自主開發PLC硬件平台,但產品剛有眉目,跨國公司立即降價。由於PLC係(xi)統(tong)是(shi)技(ji)術(shu)密(mi)集(ji)型(xing)的(de)成(cheng)熟(shu)產(chan)品(pin),本(ben)國(guo)產(chan)品(pin)初(chu)次(ci)麵(mian)世(shi),性(xing)能(neng)與(yu)價(jia)格(ge)都(dou)缺(que)乏(fa)競(jing)爭(zheng)優(you)勢(shi)。加(jia)上(shang)缺(que)乏(fa)國(guo)家(jia)政(zheng)策(ce)支(zhi)持(chi),在(zai)市(shi)場(chang)上(shang)根(gen)本(ben)無(wu)法(fa)立(li)足(zu),陷(xian)入(ru)了(le)“市場信譽度低—缺乏實踐與改進機會—市場信譽進一步降低”的惡性循環。
五是產學研結合的現實困境:國家工業管理機構多次變更,一些共性技術研究所改企業,原有的研究進程中斷,技術積累流失或老化。
自主發展能力關係國家工業發展戰略
工控行業自主發展能力關係國家的工業發展戰略,也考驗其戰略規劃的眼光。
建設企業為主體、官產學研用相結合的創新體係和相應的行業管理機製,是國際通用模式。
通過對工控產業現狀和問題的調研,感到我國工業的指導思想和體製政策方麵,有若幹值得思考之處。
(一)關於工業發展的戰略指導思想。
改(gai)革(ge)開(kai)放(fang)推(tui)動(dong)了(le)我(wo)國(guo)在(zai)市(shi)場(chang)化(hua)條(tiao)件(jian)下(xia)加(jia)入(ru)世(shi)界(jie)產(chan)業(ye)分(fen)工(gong)體(ti)係(xi)。在(zai)用(yong)勞(lao)動(dong)密(mi)集(ji)型(xing)產(chan)品(pin)換(huan)取(qu)國(guo)外(wai)技(ji)術(shu)密(mi)集(ji)型(xing)產(chan)品(pin)的(de)同(tong)時(shi),關(guan)係(xi)到(dao)工(gong)業(ye)結(jie)構(gou)中(zhong)必(bi)須(xu)堅(jian)守(shou)的(de)戰(zhan)略(lve)要(yao)點(dian)(如工控行業),也不自覺地遵從“國際分工”,給產業升級帶來不利的影響。
上世紀80年(nian)代(dai)引(yin)進(jin)國(guo)外(wai)先(xian)進(jin)生(sheng)產(chan)線(xian),為(wei)節(jie)約(yue)外(wai)彙(hui)僅(jin)對(dui)單(dan)台(tai)自(zi)動(dong)化(hua)技(ji)術(shu)感(gan)興(xing)趣(qu),指(zhi)導(dao)思(si)想(xiang)是(shi)能(neng)用(yong)人(ren)工(gong)的(de)盡(jin)量(liang)用(yong)人(ren)工(gong)。由(you)於(yu)當(dang)時(shi)對(dui)工(gong)廠(chang)自(zi)動(dong)化(hua)的(de)意(yi)義(yi)認(ren)識(shi)不(bu)完(wan)整(zheng),重(zhong)點(dian)考(kao)慮(lv)效(xiao)率(lv),把(ba)自(zi)動(dong)生(sheng)產(chan)線(xian)加(jia)工(gong)精(jing)度(du)和(he)質(zhi)量(liang)放(fang)在(zai)第(di)二(er)位(wei),以(yi)致(zhi)錯(cuo)過(guo)了(le)趕(gan)上(shang)工(gong)廠(chang)自(zi)動(dong)化(hua)國(guo)際(ji)潮(chao)流(liu)的(de)曆(li)史(shi)機(ji)遇(yu)。
國家在重大裝備的發展規劃中,把重點放在“可購買性差的戰略性產品”上。而市場規模較大的中小型PLC係統,由於進口方便、政策鼓勵,又受到用戶追捧,其消化創新、自主發展的問題就容易被管理層忽視。對事關戰略的核心技術持“能買就買”、“買不到才自己幹”的被動響應的態度,等於不自覺地跟隨西方劃定的國際分工格局,模糊了自己的努力目標。
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(二)關於工業發展規劃中的傾向性。
我國各類發展規劃中,製定重點項目,通常選擇通過重大產品帶動研發的方式,特別是具有重大標誌性、產業拉動作用較顯著的主機產品,如核電、新能源、大飛機、汽車、數控機床等。這一原則本身是正確的。但在具體執行中,容易發生畸輕畸重的傾向。
一是“有形先於無形,整機重於零部件”。傳統思維將“製造業”與“電子信息”分開,但現代裝備製造已經基本實現控製係統與機電係統的融合。而我國的工業規劃至今還將工業自動控製置於“配角”地位。推進兩化融合,必須轉變固有的“製造業”思維定式。
二是缺乏工業的整體發展意識。工業結構呈“主機—控製—零部件—材料—工藝”的金字塔形結構。工業的“中間部門”如內燃機、泵閥液壓密封緊固件等通用基礎件、材料,以及共性製造技術、jidianyitihuadekongzhizhuangzhideng,qijishudebuduanjinbu,shigeleizhujipinzhixingnengdeyitigaodejichu,shigongyejingzhenglidegenji。jichuchangqiyilaiwailaijishu,guojiadegongyefazhanjiudengyujianlizaishatanshang。
在工控領域,也存在畸重畸輕問題。國家比較重視DCS係統,尤其是重大裝備自控係統中的主控DCS部分,但對其兩端則投入不足;對量大麵廣的PLC係統,因有可買性、小企業多、行業組織難等問題,則至今未能列入“十二五”發展規劃。
在中間產品、基礎材料和製造工藝方麵,目前與國際先進水平差距較大。尤其中間產品領域主要是中小企業,麵對德國西門子、boshizheyangdelingbujianjuxingkuaguoqiyedeqiangshiyapo,guangdazhongxiaoqiyezhinengweichishengcun,meiyouchongdangjishuchuangxinzhutideshili。erzheyilingyuqiaqiashizuixuyaojiaqiangjichukejizhichide。
(三)建設企業為主體、官產學研用相結合的創新體係和相應的行業管理機製,是國際通用模式。
應當注意的是,企業規模大、產業集中度高的行業和企業規模偏小、產業集中度低的行業,兩者的技術進步機製有很大不同。在工控行業,DCS能在火電領域站住腳,首先在於得到具有壟斷地位的電力用戶的支持。而多數競爭充分、企業小而散的機械企業,“以企業為主體”的研發體製,必須以行業的組織力為前提。
四方麵入手解決工控發展瓶頸問題
振興裝備工業,需高度重視基礎科學支撐,重視共性技術研發、基礎零部件的同步發展。
建議“十二五”就“工廠自動化控製係統平台”進行科研與產業化立項,支持PLC共性平台研發與重點應用領域的結合、推廣。
PLC用途廣泛,必須使研發與製造高度合作,注重發揮相關行業協會的協調作用、牽頭重點研發企業與應用企業,共同組成研發團隊。
業內專家就此問題,提出相關對策思路:第一,建設一個國家層麵的、通用的、共性的、全麵的PLC平台。
因為發展階段問題,我國目前比較重視可購買性差的、有戰略性強度以及拉動性較大的產業,如核電站、風電、太陽能、大飛機、汽車等,但是上述這些產業都少不了PLC,每一台機器都是要一台甚至多台PLC來控製。控製係統應該是屬於第二層次,但是不等於其重要性也是第二層次。
一個PLC通用平台,無論是作為信息化產品、控(kong)製(zhi)技(ji)術(shu)產(chan)品(pin)還(hai)是(shi)兩(liang)化(hua)融(rong)合(he)的(de)骨(gu)幹(gan)產(chan)品(pin),都(dou)應(ying)該(gai)被(bei)重(zhong)點(dian)關(guan)注(zhu)。遺(yi)憾(han)的(de)是(shi),國(guo)家(jia)的(de)裝(zhuang)備(bei)製(zhi)造(zao)業(ye)振(zhen)興(xing)規(gui)劃(hua)隻(zhi)有(you)在(zai)基(ji)礎(chu)零(ling)部(bu)件(jian)的(de)最(zui)後(hou)一(yi)句(ju)提(ti)到(dao)了(le)工(gong)業(ye)自(zi)動(dong)化(hua)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong),但(dan)是(shi)基(ji)礎(chu)零(ling)部(bu)件(jian)跟(gen)工(gong)業(ye)自(zi)動(dong)化(hua)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)關(guan)係(xi)並(bing)不(bu)大(da),技(ji)術(shu)的(de)複(fu)雜(za)性(xing)和(he)非(fei)單(dan)一(yi)性(xing)比(bi)鑄(zhu)件(jian)、鍛件等基礎零部件要強得多,將其歸入基礎零部件是不科學的。
有些產品雖然成熟度大,但批量生產不容易,比如大飛機,可PLCbucunzaizheyangdewenti,guowaizhimingqiyeyijingbapilianghuazuodehenwanshanle。raner,yueshikeyipiliangshengchandedongxi,yueshichengshu,menkanyejiuyuegao,ruguomeiyouguojiadezhichi,zhongguodeqiyebukenengjuyoushilihewaiguoqiyejingzheng。zhongguoyaodazaodePLC平台,應該是一個包括研發平台、製造平台和應用平台的綜合型平台。
要解決PLC的根本問題,研發、製造、yingyongsangepingtaiqueyibuke。zheshiyigedagongcheng,keyifenjieduanlaiwancheng,zaiyigewunianjihualihennanquanbushixian。suoyiyoubiyaoliegexiangmu,zuzhiyanjiuzhegeduiguominjingjiyouzhongdayiyideguanjianchanpin。zaiguojiazhichengxia,jianliyanfa、製造和應用平台,而不單是應用平台。至於怎麼組織、zuzhishuihaiyaojinyibutaolun,danshishouxianyaobatafangduiweizhi,zheshejidaowomenzhenggeduanxuliuchenggongyedefazhanhezuodazuoqiangwenti,shejidaozhenggelianghuarongheshibushizhenzhengnenggouzaiduanxuliuchengdegongyelizhenzhengdituiguangxiaqu。
第二,從市場細分著手,以軟件帶動硬件發展。
yaoxiangyuguowaiyoushiqiyezhengmianjingzheng,jinjinyikaomofanghegensui,renjiazuoshenmewomenzuoshenme,zhongguoqiyedeyingmianhenxiao。yinweicongjiagecengmiankan,guowaiyijingxingchengpiliangshengchan,chengbenkongzhidehenhao,jiageyijinghendile,womenjiusuanzaibianyi20%,就PLC這一產品來說,對於整套設備購買來說,價格差別也不會很大。所以隻有從特點上、從市場細分上與國外企業較量。
yinci,woguoyingyongpingtaidejianshexuyaoxitongjichengshangcanyujinlai。birujinzitianzheng,gaigongsiyijingkeyizuogangtiexingyedezidonghuazongbaole,duigangtieshengchanxiansuoyoudeyingyongruanjiandouhenqingchu。ruguozheyangdeqiyenengcanjiaPLC平台的建設,將來發展起來,容易得到用戶對產品的認可,用替換的方式把國產PLC逐步立起來。
所以公共平台的開發要和用戶結合起來,跟有實力的集成商和必須使用PLCdedashebeizhizaoshangjieheqilai,zuoshichangxifen。lingwai,yaoyanjiuyixiexiangduijishuhanliangbijiaogaode,nenggoutilianchulaidejishu,rukongzhisuanfadeng,bazhexiechengguotigonggeixitongjichengshang,rangtamenzuodaoruanjianlimian,bianchengwomenduyoudeyongyouzhishichanquandeyingyongruanjian,bingzaicijichushangzuoPLC硬件。
第三,共性技術的開發及所有權應歸國家,推廣可以借鑒國外經驗。
共(gong)性(xing)技(ji)術(shu)的(de)關(guan)鍵(jian)在(zai)於(yu)其(qi)成(cheng)果(guo)的(de)推(tui)廣(guang),有(you)各(ge)方(fang)的(de)利(li)益(yi)關(guan)係(xi)在(zai)其(qi)中(zhong)糾(jiu)葛(ge)。如(ru)果(guo)共(gong)性(xing)技(ji)術(shu)的(de)開(kai)發(fa),國(guo)家(jia)隻(zhi)是(shi)撥(bo)一(yi)部(bu)分(fen)錢(qian),其(qi)他(ta)的(de)要(yao)企(qi)業(ye)自(zi)籌(chou),問(wen)題(ti)就(jiu)會(hui)變(bian)得(de)複(fu)雜(za):知識產權屬於誰?是不是所有企業都要花錢購買?技術成果什麼價格?怎麼推廣?
yongyigexiaotuantituiguanggongxingjishu,zuihoukenengshigaokeyandedanweichengweiqiyedejingzhengduishou。zuijinmeiguotichuleyigezhenxingzhuangbeizhizaoyedekuangjiayijian,limianyouyigejianyishi:zuijibendechengguo,huozheshuodaiyougongxingjishudechengguo,yinggaiyouguojiachengdanquanbuzijinzhichi,zuizhongchengguoguiguojiasuoyou。guojianadaochengguoyihou,jinxinggongkaizhaobiao,qiyezijifenxizhegechengguoyoumeiyouqiantu,youmeiyoushichangqianjing。chanpinzhaobiaoguojiabufudanrenhefeiyong,qiyerenweitouzijinqu、產業化、zuoshichang,zuihouyiniannengmaichuduoshao,nazhibiaolaijinxingtoubiao。guojiabazhegejishugeiqiye,ruguozhendedadaoleyuqimubiao,guojiayongjianshuidefangshigeiyubuzhu。jianyanzhi,zhiyouzhendetuiguangqilaile,qiyecainengcongguojiadedaobuzhu。meiyouxiaoliangjiumeiyoujianshui,zhebushiweixinjishutuiguangqieshikexingdeyigebanfa。
具體政策建議:一是建議國家“十二五”規劃中關於裝備工業領域,設立“工廠自動化控製係統平台的科研與產業化”項目,支持PLC共性平台研發以及重點領域的應用推廣。
二er是shi建jian議yi由you國guo務wu院yuan相xiang關guan部bu門men領ling導dao,儀yi器qi儀yi表biao行xing業ye協xie會hui牽qian頭tou,組zu織zhi有you關guan單dan位wei企qi業ye組zu成cheng官guan產chan學xue研yan用yong結jie合he的de技ji術shu攻gong關guan組zu織zhi,作zuo為wei承cheng擔dan該gai項xiang目mu的de責ze任ren主zhu體ti。
三是項目的主體任務,首先是建立我國具有較廣泛通用性的工控PLC平台。
平台包括研發/設計、製造、應用三部分,並給出通用PLC平台具體產品目標要求(係統硬件、軟件)、功能要求(硬件、軟件的通用性技術指標,性能的先進性與可靠性指標)。
四是配套政策跟進,如首台套須給以足夠支持、資助示範工程、試運行改進、首台套采購政策等。