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自动化调研报告

--自动化控制系统的应用

摘要

自动化控制系统应用领域广泛，覆盖了工业、农业、交通、科技、环保、国防、教育、生活等各方面，在国民经济运行过程中发挥着不可替代的作用。目前，自动化控制系统行业的发展水平，已成为一个国家科技水平和综合国力的重要体现。

关键词：自动化技术；自动控制系统；

一、自动化控制系统产业总体发展综述

（一)世界自动化控制系统产业稳步增长

据权威研究机构Datamonitor统计数据，2006年世界自动化控制系统产业(包括集散控制系统和可编程控制器两大部分，不包括基于PC的工业控制系统和软件)规模约为125亿美元。美洲、欧洲和亚太地区市场规模分别为37亿美元、41亿美元和47亿美元。2002～2006年复合增长率分别为5.8％、2.3％和5.3％。

今后几年，世界自动化控制系统产业仍将保持快速增长态势，预计到2011年，世界自动化控制系统产业规模将达到214亿美元，其中，美洲、欧洲和亚太地区市场规模分别达到5l亿美元、50亿美元和63亿美元，2006～2011年复合增长率将分别为6.7％、3.8％和6.0%。

(二)发达国家高度重视自动化控制系统产业发展

纵观世界，经济发达国家都高度重视本国自动化控制系统产业的发展，将其视为国家的战略重点之一。

欧洲地区工业自动化控制产业很发达，特别是德国大面积推广应用自动化测控仪器系统，20世纪90年代就增加了350％的市场，带动劳动生产率增率增长了1.9％。目前，自动化和控制是维持德国乃至全欧洲汽车和机械制造高品质的关键技术。在德国汽车生产车间里，大量使用了现现场总线、可编程控制器(PLC)、运动控制、机器视觉、离散传感器、HMI软件等最新最先进的自动化产品。

美国将仪器仪表(自动化控制系统是仪器仪表大类产业中很重要的一大部分)纳入信息技术产业并采取优先发展的政策，加大战略性投资。日本科学技术厅把自控测量传感器技术列为21世纪首位发展的技术，已成为亚洲测量传感器生产第一大国。

（三）自动化控制产品在节能环保和节约资源领域发挥重大作用

自动化控制产品广泛应用于冶金、石油、化工、建材、机械制造、电力、汽车、轻工、环保等各行各业，在节能环保和节约资源领域发挥着重要作用。

集散控制系统(DCS)是一种分布式控制系统，从传统的仪表盘监控系统发展而来，面向大型工业生产领域。它适用于电力、化工等行业连续性生产过程的监视与控制，强调连续过程控制精度，可实现

PID、前馈、串级、多级、模糊、自适应等复杂控制，适用于工艺过程复杂、被控设备多、控制点数庞大的系统。如在火电厂脱硫装置中采用DCS控制产品对火电厂排放超标的烟气进行脱硫处理，可实现烟气达标排放、保护生态环境以及避免人体受到有害气体直接或间接的损害。

可编程控制器(PLC)是一种控制装置，从传统的继电器回路发展而来，面向一般工业控领域。它的发展基于制造业的现场设备控制需求，强调开关量逻辑控制，适用于小型自控场所。如在筑物自动化中采用PLC系统控制照明、供暖、空调，可实现节省能源的目的；在电站、化工、印染和造纸等行业的污水处理过滤系统中采用PLC产品，不仅可提高污水处理自动化程度和安全可靠性，而且清污效果好、排污耗水量少，达到节能环保的效果。

二、关键产品市场及技术发展动向

(一)集散控制系统(DCS)：信息化、集成化

⒈市场快速增长

据美国Automation Research Corp(ARC)发布的报告预测，世界集散控制系统(DCS)市场以每年7％的增长率快速增长，并将从2006年的约125亿美元发展到2011年的210亿美元。尤其是亚洲DCS市场需求将高速增长，2006年亚洲DCS市场销售额约为38亿美元，到2010年将达到60亿美元。

增长的原因主要得益于以上这些国家基础设施工业如炼油、化工、电力、油气、能源等行业投资项目的增加促进该国自动化工业的发展，从而导致对集散控制系统的需求大增。

目前，DCS主要集中在美国、日本、德国等发达国家，如美国霍尼韦尔(Honeywell)、福克斯波罗(Foxboro)、西屋(Westing house)；日本横河电机(YOKOGAWA)、日立；德国西门子等。国内知名的DCS 生产商主要有：北京和利时、浙大中控和上海新华控制技术集团等。经过近30年的发展，集散控制系统已经进入第四代。Honeywell公司推出的Experion PKS系统、Emerson公司的PlantWeb(Emerson Process Management)、横河电机公司的R3(PRM——工厂资源管理系统)、ABB公司的Industrial IT 系统等都是新一代DCS的代表，国内的和利时公司也推出了自己的第四代DCS-MACS—Smartpro系统。

⒉向信息化、集成化和开放化方向发展

⑴信息化

计算机技术、网络技术、通信技术的发展推进了DCS的信息化进程，信息化已经不是以控制功能为主的控制系统，而是一个充分发挥信息管理功能的综合平台系统。DCS实现的信息化功能主要包括以下几方面：

① SCADA功能

SCADA(Supervisorv Control And Data Acquisition，数据采集与监视控制)功能包括通过各种通信协议实现数据采集，对各种实时数据、历史数据、报警信息、事故记录等进行存储，分类、综合和显示；各种方式的信息显示和传送，如屏幕显示、远程浏览显示及无线终端显示等。几乎所有的第四代DCS都提供了比较全面的SCADA功能。如Experion PKS中，通过Digital Video Manager 实现图像的传输和显示；通过DSA（Distributed System Architecture）用户可实现全球联网；通过HMI Web Technology用户可实现任何位置的人机界面的组态；通过eSenrer用户可以安全地访问过程信息，还有远程监控，支持无线终端等功能。

②设备管理和智能维修功能

第四代DCS通过智能化现场信号处理模块的自诊断功能实时对DCS系统本身的部件自动诊断，而且一般都提供冗余措施，在关键部件发生故障时报警并自动切换到冗余备件上，保证设备正常工作，还能通过现场总线技术对现场仪表的运行状态自动诊断，并可实现自动校正，确保各变送器和执行器正常工作。例如，Emerson公司的PIantWeb系统，Honevwell公司的AssetMan PKS系统等都提供了这样的功能。

③还包括能源管理、批处理和配方管理、支持开放的数据库接口和多种流行标准网络接口等功能。

(2)集成化

DCS的集成化主要体现在功能的集成和产品的集成。过去的DCS厂商基本是以自主开发为主，提供的系统也是自己的，如今的DCS厂商更强调系统的集成性，DCS中除保留传统DCS所实现的过程控制功