宋文超

摘 要：工業(yè)自動化技術(shù)的應用與發(fā)展，是工業(yè)技術(shù)改造、技術(shù)進步的主要手段和技術(shù)發(fā)展方向。工業(yè)自動化的技術(shù)水準，不僅影響整個工業(yè)自動化的發(fā)展，而且對國民經(jīng)濟各部門的技術(shù)進步有很大的直接影響。本文就我國工業(yè)自動化的發(fā)展前景進行初步探討。

關(guān)鍵詞：工業(yè)自動化；發(fā)展；前景

前言

工業(yè)自動化是機器設備或生產(chǎn)過程在不需要人工直接干預的情況下，按預期的目標實現(xiàn)測量、操縱等信息處理和過程控制的統(tǒng)稱。自動化技術(shù)就是探索和研究實現(xiàn)自動化過程的方法和技術(shù)。它是涉及機械、微電子、計算機等技術(shù)領(lǐng)域的一門綜合性技術(shù)。同時自動化技術(shù)也促進了工業(yè)的進步，如今自動化技術(shù)已經(jīng)被廣泛的應用于機械制造、電力、建筑、交通運輸、信息技術(shù)等領(lǐng)域，成為提高勞動生產(chǎn)率的主要手段。

1.工業(yè)自動化的發(fā)展歷程

1.1四十年代—六十年代初

市場競爭，資源利用，減輕勞動強度，提高產(chǎn)品質(zhì)量，適應批量生產(chǎn)需要。此階段主要為單機自動化階段，各種單機自動化加工設備出現(xiàn)，并不斷擴大應用和向縱深方向發(fā)展。典型成果和產(chǎn)品：硬件數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控機床。

1.2六十年代中—七十年代初期

市場競爭加劇，要求產(chǎn)品更新快，產(chǎn)品質(zhì)量高，并適應大中批量生產(chǎn)需要和減輕勞動強度。此階段主要以自動生產(chǎn)線為標志，在單機自動化的基礎(chǔ)上，各種組合機床、組合生產(chǎn)線出現(xiàn)，同時軟件數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)并用于機床，CAD、CAM等軟件開始用于實際工程的設計和制造中，此階段硬件加工設備適合于大中批量的生產(chǎn)和加工。典型成果和產(chǎn)品：用于鉆、鏜、銑等加工的自動生產(chǎn)線。

1.3七十年代中期

市場環(huán)境的變化，使多品種、中小批量生產(chǎn)中普遍性問題愈發(fā)嚴重，要求自動化技術(shù)向其廣度和深度發(fā)展，使其各相關(guān)技術(shù)高度綜合，發(fā)揮整體最佳效能。自70年代初期美國學者首次提出CIM概念至今，自動化領(lǐng)域已發(fā)生了巨大變化，CIM已逐步為人們所接受；CIM也是一種實現(xiàn)集成的相應技術(shù)，把分散獨立的單元自動化技術(shù)集成為一個優(yōu)化的整體。所謂哲理，就是企業(yè)應根據(jù)需求來分析并克服現(xiàn)存的“瓶頸”，從而實現(xiàn)不斷提高實力、競爭力的思想策略；而作為實現(xiàn)集成的相應技術(shù)，一般認為是：數(shù)據(jù)獲取、分配、共享；網(wǎng)絡和通信；車間層設備控制器；計算機硬、軟件的規(guī)范、標準等。同時，并行工程作為一種全新的工作模式自80年代末期開始應用和活躍于自動化技術(shù)領(lǐng)域，并將進一步促進單元自動化技術(shù)的集成。

2.工業(yè)自動化的發(fā)展前景

2.1工業(yè)智能化

從工業(yè)自動化儀表的發(fā)展趨勢看，智能化是其核心部分，所謂智能化表現(xiàn)在其具有多種新功能。例如過去當流量儀表需要進行溫度，壓力的補償時需要分別測量流量，溫度和壓力的三臺變送器，并且需要運算器來計算，而現(xiàn)在一臺智能化的流量變送器就可以包攬這一任務；又如一臺智能化執(zhí)行器，由于具有多種的自診斷功能，使維修預報成為可能。如當執(zhí)行器調(diào)節(jié)閥的閥桿行程累計超過一定長度時，就會發(fā)出信號通知維修人員進行密封填料的更換；又當閥門的動作過于頻繁時也可通知工作人員進行干預，以免發(fā)生事故；當用于具有腐蝕性介質(zhì)時，如超過一定流量及工作時間時，也能發(fā)出信號，以便及時更換，因為絕不會發(fā)生腐蝕的材質(zhì)是沒有的。在工業(yè)控制方面，過去控制的算法，只能由調(diào)節(jié)器或DCS來完成，如今一臺智能化的變送器或者執(zhí)行器，只要植入PID模塊，就可以與有關(guān)的現(xiàn)場儀表在一起，在現(xiàn)場實現(xiàn)自主調(diào)節(jié)；從而實現(xiàn)控制的徹底分散，從而減輕了DCS主機的負擔，使調(diào)節(jié)更加及時，并提高了整個系統(tǒng)的可靠性。

2.2工業(yè)高精度化

由于工業(yè)生產(chǎn)對成品質(zhì)量的要求日益提高，國家的政策和法令對節(jié)能減排也有具體的要求和規(guī)定，因此提高測量儀表與控制系統(tǒng)的精度就被提上了議事日程。例如變送器的精度，普遍從百分之零點七五提高到百分之零點零四。用于貿(mào)易交換計量的科氏質(zhì)量流量計，精度已達到百分之零點零五，部分氣體超聲波流量計的準確度已達到百分之零點五，同時新一代的DCS也以此作為一個重要的指標。

2.3工業(yè)無線化

現(xiàn)場總線本來是一種非常有前途的技術(shù)，理應得到迅速的發(fā)展和推廣，但由于國際標準的過多，影響了推廣，例如第一代總線型的現(xiàn)場總線的國際標準已達到10多種，到年低，加上第二代的實時工業(yè)以太網(wǎng)，其國際標準可能會有20多種，而第三代的總線通信方案又在興起，而且各大跨國公司和有關(guān)組織都在制定各自的標準，便如目前知道的就有HART無線，ISA的SP100，IEC，還有艾默生，西門子等一些大公司都在制定各自的無線標準。標準過多，對用戶來講，實在不是一個好兆頭，用戶希望能夠通過努力，制訂出單一的國際的標準。工業(yè)生產(chǎn)要求高產(chǎn)，穩(wěn)定，優(yōu)質(zhì)，低耗，安全，環(huán)保。如果現(xiàn)場儀表能夠?qū)崿F(xiàn)通信無線化，電纜和維護的工人量都會大大減少，因此研發(fā)低功耗可靠的無線通信是當前的一個重要課題。

2.4安全儀表系統(tǒng)

隨著生產(chǎn)規(guī)模的日益擴大，一旦發(fā)生事故，不但在經(jīng)濟上會造成巨大的損失，而且人員傷亡和對環(huán)境的影響均非同小可，因此生產(chǎn)的安全問題日益受重視。目前，一些化工或石化企業(yè)的安全系統(tǒng)，如ESD緊急停車是由專門的PLC如TRICONES來負責管理，這樣企業(yè)的控制系統(tǒng)就由兩大部分組成，即DCS與專門的PLC。由于新型DCS的功能不斷擴大，已經(jīng)有了安全儀表系統(tǒng)（SIS），因此也可以用一套具有SIS功能的DCS來統(tǒng)一管理，這樣業(yè)主當然歡迎。但保險公司需要第三方的認證，而認證就要有量化的概念，因此IEC 制定了標準，將安全等能分為四級。所謂SIL全名為安全完整性等級。根據(jù)目前的制造水平，變送器的安全等級僅為SIL2，若要滿足SIL3的要求，可采取冗余措施，至于DCS，目前一些大的DCS制造商都已通過了TUV認證，達到了SIL3。按照目前的社會的生產(chǎn)水平，只要符合SIL3的標準就可以滿足化工及重石化行業(yè)的安全要求了。

2.5科學儀器的在線化

隨著科技的進步，科學儀器的結(jié)構(gòu)。日益簡化，體積縮小，重量減輕，操作也更方便，價格也逐步降低，而且能在工業(yè)條件下操作。因此在過去只能在實驗室內(nèi)進行離線操作的科學儀器，現(xiàn)在可以在生產(chǎn)現(xiàn)場進行在線運行了。例如質(zhì)譜儀居武鋼的高爐上試用，用來分析爐頂煤氣的成分。從應用的角度來看，這種儀器也可看成工業(yè)自動化儀表中的一員了。今后這種趨勢還會加速發(fā)展。

2.6 MIV模式

目前新建的一些大型石化裝置如乙烯項目都采用了MIV承包模式，所謂MIV就是主要儀表承包商。這種做法利于大型工程的建設，保證項目順利按時投產(chǎn)，如百萬噸級的乙烯項目，其下產(chǎn)品很多，一般有十幾個裝置，需要同時投產(chǎn)。否則誤工一天，就會有上億元的損失。為了便于管理，工程公司和企業(yè)都愿意這樣做。但這種模式也不是一成不變的，例如南海的CSPC乙烯項目采用的是MAC模式，福建的乙烯項目采用的是MICC。對于承包的儀表廠商來講這是一種增值的服務。作為MIV的公司也需要一定的資源質(zhì)，即除了能提供一定水平的DCS外，還要有較廣泛的，質(zhì)量過硬的現(xiàn)場儀表，而且還要熟悉工藝或有這個方面的經(jīng)驗。

3.結(jié)束語

總而言之，我國工業(yè)發(fā)展應用自動化技術(shù)，不但要起點高，瞄準世界先進水準，而且必須包括各種靈活的低成本、見效快的自動化技術(shù)，我們只有堅持提高與普及相結(jié)合的方針，我國的工業(yè)自動化技術(shù)應用才能走上高速度、高質(zhì)量和高效益的健康之路。

參考文獻

[1]章昌南.淺談我國工業(yè)自動化發(fā)展狀況[J].金屬加工：冷加工.2008.19.

[2]金建祥.科技創(chuàng)新推動工業(yè)自動化發(fā)展[J].世界儀表與自動化.2006.04.

（作者單位：上海申美飲料食品有限公司）