浅谈工业自动化仪表与自动化控制技术 周国燚

浅谈工业自动化仪表与自动化控制技术周国燚

发表时间：2017-11-22T16:00:29.627Z 来源：《电力设备》2017年第19期作者：周国燚[导读] 摘要：一个国家的发展，工业占有相当大的比重，任何国家都重视工业的发展，工业发展是保障国民经济发展的主要支柱。

（华电渠东发电有限公司河南新乡 453000）摘要：一个国家的发展，工业占有相当大的比重，任何国家都重视工业的发展，工业发展是保障国民经济发展的主要支柱。工业自动化仪表与自动化控制技术的应用，提高了工作效率，为企业发展提供技术支持，为企业可持续发展进行保驾护航。基于此，本文将简要介绍工业自动化仪表与自动化控制技术，探讨工业自动化技术的发展，以期能为以后的发展起到一定的借鉴作用。

关键词：工业自动化控制；应用；技术；

1 工业自动化仪表简介

工业自动化仪表是在工业生产过程中，对工艺参数进行检测、显示、记录或控制的仪表。工业自动化仪表是生产过程自动化的重要工具，是实现自动控制理论中各种控制策略和先进控制技术的手段，是实现工业过程自动化的基础平台。通俗的讲，就是在自动控制系统中，由检测仪表将生产过程的各种理化参数转换为电信号后，由显示仪表进行显示、记录和报警等，同时还将信号标准化并传递给控制系统，对生产过程进行自动控制，使工艺参数符合预期要求。

2 工业自动化仪表和自动化控制技术的发展 2.1 工业自动化仪表的发展

工业自动化仪表有着很多种类型，按动力能源可分为气动、电动、液动等，按信号类型可分为模拟式和数字式。随着技术的进步，以及工业生产自动化的发展，气动和液动控制装置和仪表在许多场合已不能满足要求，电动装置和仪表正在得到越来越广泛的应用，过去的很多技术问题也都逐步得到了解决，现已成为工业控制领域绝对的主流。工业自动化仪表正伴随着工业控制系统的进步，逐渐数字化、智能化、现场总线化，并形成了一个新名词——现场总线仪表。

现场总线仪表，顾名思义，采用现场总线技术的仪表。现场总线是应用在生产现场，在智能化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统，具有开放性、数字化和多点通信的特点。现场总线系统打破了传统控制系统采用的按控制回路要求，设备一对一地分别进行连线的结构形式。通过对传统自动化仪表植入专用微处理器，使现场仪表自身具有了通讯和数据处理、控制功能，因而控制系统功能能够不依赖控制室的控制仪表，直接在现场完成，实现了彻底的分散控制，达到信息处理现场化。

2.2 自动化控制技术的发展

随着电子信息技术的不断进步和发展，自动化控制技术的发展速度也不断加快。就整体的自动化控制系统而言，PLC和DCS是目前的两大主流产品。它们的发展是并列进行且相互渗透的，表现出明显的互相融合的趋势，但又有各自的特点。大型化PLC的扩展性和开放性越来越好，与DSC的区别也越来越小；小型化PLC则向着功能更加专业化、更有环境针对性的方向发展，在一些特定应用场景不可或缺。而DCS的编程语言标准化程度也越来越高，功能也向着FCS的方向发展。FCS（现场总线控制系统）的核心是总线协议，而基础则是现场总线仪表。现场总线控制系统只需要进行信号采集、人机交互及逻辑控制，基础的信息处理和控制功能都由现场总线仪表来完成。现场仪表与控制系统之间也不需要传统电缆连接，而是使用现场总线通过通信连接整个系统。

3 现场总线技术的出现给工业自动化的发展带来了一场深层次的革命，近十多年来在工业控制领域得到了迅速发展，并且在工业自动化系统中得到了广泛的应用。但现场总线技术至今还没有一个统一的标准，多种现场总线互不兼容。而这个时候，以太网悄悄进入了控制领域，形成了工业以太网。工业以太网符合ISO/OSI网络参考模型，相比普通以太网，工业以太网针对工业控制对确定性、实时性和可靠性的要求，在链路层、网络层增加了不同的功能模块，在物理层增加了电磁兼容性设计，解决了通信实时性、网络安全性、抗强电磁干扰等技术问题。工业以太网以其低成本、高速率、高扩展性等特点，正吸引着越来越多的制造商加入。

4 然而，像现场总线一样，工业以太网现已形成了多种标准。标准众多，兼容性差，终将影响到工业以太网的发展。正因如此，国际社会已着手制定工业以太网标准。现如今，得益于互联网和通信技术的发展，工业以太网已开始向着实时工业以太网和无线工业以太网的方向发展。同时，智能制造的兴起，也为工业以太网的发展提供了良好的契机。

5 总体而言，目前的工业自动化技术正表现出以下趋势： 5.1 集中式控制逐渐趋向于分散式控制。分散式控制结构灵活，组网方便。DCS和FCS系统的发展，使得控制系统逐渐趋向于分散式。而自动化仪表的智能化、现场总线化发展，也大大促进了分散式控制的应用。

5.2 现场总线逐渐趋向于现场总线。工业以太网正表现出很多的优点，近几年，已被工业自动化控制产业广泛接受。而现场总线到工业以太网可以进行平滑过渡。采用工业以太网作为现场总线，也为现场总线的标准之争提供了解决方案。

5.3 有线通信逐渐趋向于无线通信。有线通信相比无线通信，有着可靠性高、安全性好、通信速率高、抗干扰能力强等优点。而如今随着技术的进步，无线通信技术在这些方面得到了很大的发展，在很多方面已足以满足工业自动化生产领域的需要。而无线通信灵活性好的特点则是有线通信难以企及的。因此得到了很大的应用，成为工业自动化控制网络的重要环节。

总而言之，科技的发展和进步提高了现代工业生产的自动化程度，机器全自动化已愈发凸显其对人工操作与传统操控方式的替代作用。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、智能化和高效快捷传输。工业自动化控制技术在工业生产应用中的日益普及，其重要性会越来越显著，对促进工业发展和进步、提升综合国力有着重要的作用。