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Beijing Fonco Automation Control Technology Co., Ltd.

工業控制自動化熱點技術

工業控制自動化技術是一種運用控制理論、儀久久视频儀表、計算機和其它信息技術,對工業生産過程實現檢測、控制、優化、調度、管理和決策,達到增加産量、提高質量、降低消耗、確保安全等目的的綜合性技術,主要包括工業自動化軟件、硬件和系統三大部分。工業控制自動化技術作爲20世紀現代制造領域中最重要的技術之一,主要解決生産效率與一致性問題。雖然自動化系統本身並不直接創造效益,但它對企業生産過程有明顯的提升作用。

我國工控自動化的發展道路,大多是在引進成套設備的同時進行消化吸收,然後進行二次開發和應用。目前我國工業控制自動化技術、産業和應用都有了很大的發展,我國工業計算機系統行業已經形成。工業控制自動化技術正在向智能化、網絡化和集成化方向發展。

1.以工業PC爲基礎的低成本工業控制自動化將成爲主流

众所周知,从20世纪60年代开始,西方国家就依靠技术进步(即新设备、新工艺以及计算机应用)开始对传统工业进行改造,使工业得到飞速发展。20世纪末世界上最大的变化就是全球市场的形成。全球市场导致竞争空前激烈, 促使企业必须加快新产品投放市场时间(Time to Market)、改善质量(Quality)、降低成本(Cost)以及完善服务体系(Service),这就是企业的T.Q.C.S.。虽然计算机集成制造系统(CIMS)结合信息集成和系统集成,追求更完善的T.Q.C.S.,使企业实现“在正确的时间,将正确的信息以正确的方式传给正确的人,以便作出正确的决策”,即“五个正确”。然而这种自动化需要投入大量的资金,是一种高投资、高效益同时是高风险的发展模式,很难为大多数中小企业所采用。在我国,中小型企业以及准大型企业走的还是低成本工业控制自动化的道路。

工業控制自動化主要包含三個層次,從下往上依次是基礎自動化、過程自動化和管理自動化,其核心是基礎自動化和過程自動化。

傳統的自動化系統,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、系統軟件和應用軟件的價格之高令衆多企業望而卻步。

20世紀90年代以來,由于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、控制網絡組成的PC-based的自動化系統得到了迅速普及,成爲實現低成本工業自動化的重要途徑。我國重慶鋼鐵公司這樣的大企業的幾乎全部大型加熱爐,也拆除了原來DCS或單回路數字式調節久久视频,而改用工業PC來組成控制系統,並采用模糊控制算法,獲得了良好效果。

由于基于PC的控制久久视频被證明可以像PLC一樣可靠,並且被操作和維護人員接受,所以,一個接一個的制造商至少在部分生産中正在采用PC控制方案。基于PC的控制系統易于安裝和使用,有高級的診斷功能,爲系統集成商提供了更靈活的選擇,從長遠角度看,PC控制系統維護成本低。由于可編程控制久久视频(PLC)受PC控制的威脅最大,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控制“浪潮”中。

近年来,工业PC在我国得到了异常迅速的发展。从世界范围来看,工业PC主要包含两种类型:IPC工控机和Compact PCI工控机以及它们的变形机,如AT96总线工控机等。由于基础自动化和过程自动化对工业PC的运行稳定性、热插拔和冗余配置要求很高,现有的IPC已经不能完全满足要求,将逐渐退出该领域,取而代之的将是CompactPCI-based工控机,而IPC将占据管理自动化层。国家于2001年设立了“以工业控制计算机为基础的开放式控制系统产业化”工业自动化重大专项,目标就是发展具有自主知识产权的PC-based控制系统,在3(5年内,占领30%(50%的国内市场,并实现产业化。

几年前,当“软PLC”出现时,业界曾认为工业PC将会取代PLC。然而,时至今日工业PC并没有代替PLC,主要有两个原因:一个是系统集成原因;另一个是软件操作系统Windows NT的原因。一个成功的PC-based控制系统要具备两点:一是所有工作要由一个平台上的软件完成;二是向客户提供所需要的所有东西。可以预见,工业PC与PLC的竞争将主要在高端应用上,其数据复杂且设备集成度高。工业PC不可能与低价的微型PLC竞争,这也是PLC市场增长最快的一部分。从发展趋势看,控制系统的将来很可能存在于工业PC 和 PLC之间,这些融合的迹象已经出现。

和PLC一样,工业PC市场在过去的两年里保持平稳。与PLC相比,工业PC软件很便宜。据Frost & Sullivan公司估计,全世界每年7亿美元工业PC市场里,大约8500万美元为控制软件,一亿美元为操作系统。到2007年会翻一番,工业PC市场变得非常可观。

2.PLC在向微型化、網絡化、PC化和開放性方向發展

目前,全世界PLC生産廠家約200家,生産300多種産品。國內PLC市場仍以國外産品爲主,如Siemens、Modicon、A-B、OMRON、三菱、GE的産品。經過多年的發展,國內PLC生産廠家約有三十家,但都沒有形成頗具規模的生産能力和名牌産品,可以說PLC在我國尚未形成制造産業化。在PLC應用方面,我國是很活躍的,應用的行業也很廣。專家估計,2000年PLC的國內市場銷量爲15(20萬套(其中進口占90%左右),約25(35億元人民幣,年增長率約爲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市场也反映了全世界制造业的状况,2000后大幅度下滑。但是,按照Automation Research Corp的预测,尽管全球经济下滑,PLC市场将会复苏,估计全球PLC市场在2000年为76亿美元,到2005年底将回到76亿美元,并继续略微增长。

微型化、网络化、PC化和开放性是PLC未来发展的主要方向。在基于PLC自动化的早期,PLC体积大而且价格昂贵。但在最近几年,微型PLC(小于32 I/O)已经出现,价格只有几百欧元。随着软PLC(Soft PLC)控制组态软件的进一步完善和发展,安装有软PLC组态软件和PC-based控制的市场份额将逐步得到增长。

當前,過程控制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將繼續向開放式控制系統方向轉移,尤其是基于工業PC的控制系統。

3.面向測控管一體化設計的DCS系統

集散控制系统DCS(Distributed Control System)问世于1975年,生产厂家主要集中在美、日、德等国。我国从70年代中后期起,首先由大型进口设备成套中引入国外的DCS,首批有化纤、乙烯、化肥等进口项目。当时,我国主要行业(如电力、石化、建材和冶金等)的DCS基本全部进口。80年代初期在引进、消化和吸收的同时,开始了研制国产化DCS的技术攻关。

近10年,特別是“九五”以來,我國DCS系統研發和生産發展很快,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。這批企業研制生産的DCS系統,不僅品種數量大幅度增加,而且産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系統中,國産DCS系統爲1486套,占35%。短短幾年,國外DCS系統在我國一統天下的局面從此不再出現。這些專業化公司不僅占據了一定的市場份額,積累了發展的資本和技術,同時使得國外引進的DCS系統價格也大幅度下降,爲我國自動化推廣事業做出了貢獻。與此同時,國産DCS系統的出口也在逐年增長。

雖然國産DCS的發展取得了長足進步,但國外DCS産品在國內市場中占有率還較高,其中主要是Honeywell和橫河公司的産品。我國DCS的市場年增長率約爲20%,年市場額約爲30(35億元。由于近5年內DCS在石化行業大型自控裝置中沒有可替代産品,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控制;電力系統每年新裝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。

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