杜春城

（河鋼集團(tuán)衡水板業(yè)有限公司，河北 衡水053000）

工業(yè)自動化控制基于“運(yùn)用控制理論”，涵蓋儀表儀器、計算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)等，可在工業(yè)生產(chǎn)全過程，提供有效的技術(shù)支持，主要表現(xiàn)為全方位監(jiān)測、全面控制、過程優(yōu)化、調(diào)度、現(xiàn)場管理、有效決策等，能夠達(dá)到保障生產(chǎn)安全、提高生產(chǎn)質(zhì)量、提高產(chǎn)量等目的。自動化控制技術(shù)對20 世紀(jì)以來的工業(yè)發(fā)展產(chǎn)生了深刻的影響，盡管自動化控制技術(shù)本身不會創(chuàng)造效益，但是對于生產(chǎn)效率卻有明顯的促進(jìn)、提升作用。我國歷來注重實(shí)體經(jīng)濟(jì)建設(shè)，自新中國建立以來，工業(yè)在多項(xiàng)政策的扶持下不斷發(fā)展，時至今日，中國已經(jīng)成為“世界工廠”，制造影響力輻射至全世界。2015 年5 月，國務(wù)院印發(fā)的《中國制造2025》文件，對我國工業(yè)發(fā)展進(jìn)行了全面的的戰(zhàn)略部署，該戰(zhàn)略部署文件將技術(shù)、創(chuàng)新納入到核心位置，即“突破一批重點(diǎn)領(lǐng)域關(guān)鍵共性技術(shù)，促進(jìn)制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化，走創(chuàng)新驅(qū)動的發(fā)展道路?！币虼?，亟需對自動化控制技術(shù)在工業(yè)中的現(xiàn)狀及趨勢進(jìn)行系統(tǒng)探究以及梳理，以為行業(yè)發(fā)展提供可靠參考借鑒。

1 自動化控制技術(shù)在工業(yè)制造中的應(yīng)用現(xiàn)狀

自二十世紀(jì)六十年代起，美國、德國等構(gòu)架就依靠計算機(jī)、高新技術(shù)對工業(yè)進(jìn)行全方位的改造，工業(yè)得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展，并成為國家實(shí)體經(jīng)濟(jì)的主要發(fā)展引擎。進(jìn)入21 世紀(jì)，全球化市場框架基本形成，國際競爭越發(fā)激烈，中國的世界工廠體系也基本完善，在市場競爭的影響下，制造企業(yè)必須要提高制造效率、加快產(chǎn)品進(jìn)入市場的時間、全面改善產(chǎn)品的質(zhì)量、進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本、完善服務(wù)體系[1]。由此，現(xiàn)代制造企業(yè)開始追求更加準(zhǔn)確、高效率信息傳遞模式以及設(shè)備控制方法，以工業(yè)PC 為基礎(chǔ)的工業(yè)過程控制系統(tǒng)（process control system，PCS）得到普及。目前國內(nèi)制造企業(yè)所應(yīng)用的工業(yè)過程控制系統(tǒng)主要分為基礎(chǔ)自動化、過程自動化、管理自動化三個層次。

有別于傳統(tǒng)的自動化控制系統(tǒng)，工業(yè)過程控制系統(tǒng)不由集散控制系統(tǒng)和邏輯控制系統(tǒng)構(gòu)成，因國內(nèi)的PLC 元件制造水平相對較低，故傳統(tǒng)自動化控制系統(tǒng)高額的成本讓許多制造企業(yè)望而卻步?；诠I(yè)PC 的自動化控制，依托于工業(yè)PC、監(jiān)控體系、I/O 裝置，實(shí)現(xiàn)了低成本控制，快速在各大企業(yè)普及。如，重鋼電子公司就在21 世紀(jì)初就應(yīng)用了工業(yè)過程控制系統(tǒng)，并以DCS 控制的型鋼加熱爐為基礎(chǔ)，改變其加熱控制邏輯，以模糊控制器解決傳統(tǒng)邏輯控制存在的解耦問題、尋優(yōu)問題，工廠PML 管理系統(tǒng)可直接連接型鋼加熱爐實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制[2]。

近幾年，工業(yè)過程控制系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)成為主流，主要分為compact PCI、Industrial 兩種類型，比如AT96 總線工控設(shè)備等，就能夠基本完成制造企業(yè)的控制目標(biāo)。而從制造企業(yè)的發(fā)展態(tài)勢來看，工業(yè)制造對熱拔插、控制穩(wěn)定性、冗余配置的要求你在不斷提升，AT96 總線工控設(shè)備的局限性局部表現(xiàn)出來，所以在中大型規(guī)模的制造企業(yè)中，多采用了compact 總線技術(shù)以及計算機(jī)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)對工業(yè)制造的綜合控制[3]。

2 工業(yè)自動化控制的發(fā)展趨勢

2.1 PLC 微型化、網(wǎng)絡(luò)化、PC 化、開放化發(fā)展

長久以來，在工業(yè)自動化控制體系中，PLC 一直占據(jù)著“主角地位”，且PLC 也為制造業(yè)提供了多元化的控制方案。從宏觀層面上看，我國工業(yè)生產(chǎn)自動化控制基本為工業(yè)PC、DCS、PLC三足鼎立的狀態(tài)。從近幾年P(guān)LC 工控市場的發(fā)展?fàn)顩r來看，不難發(fā)現(xiàn)，PLC 控制整體表現(xiàn)出穩(wěn)中向好的發(fā)展態(tài)勢。PLC 市場發(fā)展?fàn)顟B(tài)基本展現(xiàn)了中國工業(yè)的發(fā)展情況，在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、信息技術(shù)快速發(fā)展的背景下，PLC 也受到了一定沖擊，未來PLC 控制必然會逐步朝著網(wǎng)絡(luò)化、微型化、開放化的方向調(diào)整[4]。比如，近幾年部分企業(yè)已經(jīng)開始實(shí)裝小于32 i/o 的微型PLC，且越來越多的供應(yīng)商也開始提供PLC Ethernet 接口。

2.2 DCS 系統(tǒng)測控一體化發(fā)展

DCS 系統(tǒng)已經(jīng)經(jīng)歷了數(shù)十年的發(fā)展時間，國內(nèi)DCS 系統(tǒng)發(fā)展起步于二十世紀(jì)七十年代，時至今日，化纖、依稀、化肥、石材、電力等等制造企業(yè)均已經(jīng)實(shí)裝DCS 系統(tǒng)，“九五”到“十三五”期間，國內(nèi)的DCS 系統(tǒng)制造企業(yè)林立且在不斷發(fā)展，比如浙大中控、航天測控、電科院等等，且國內(nèi)DCS 系統(tǒng)技術(shù)水準(zhǔn)已經(jīng)基本和國外持平，這就大幅度控制了DCS 系統(tǒng)的價格，為國內(nèi)工業(yè)應(yīng)用DCS 系統(tǒng)創(chuàng)造了良好環(huán)境[5]。但是就2018 年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，DCS 發(fā)展情況卻不容樂觀。據(jù)立木信息咨詢發(fā)布的《中國DCS 控制系統(tǒng)市場格局與投資戰(zhàn)略報告（2018 版）》顯示，目前國內(nèi)DCS 市場競爭愈演愈烈，整體價格呈逐年下降趨勢，但DCS 本身功能亦日趨完善，應(yīng)用范圍也逐漸擴(kuò)大，甚至滲透到一些PLC 的傳統(tǒng)市場。傳統(tǒng)DCS 廠家不再局限于僅僅銷售DCS系統(tǒng)本身，而是越來越關(guān)注以DCS 為平臺的“衍生”產(chǎn)品和解決方案。相對惡劣的DCS 市場以及工業(yè)生產(chǎn)更為復(fù)雜的控制需求，促使DCS 必須朝著測控一體化的方向發(fā)展。同時各大企業(yè)所應(yīng)用的DCS 會朝著上下兩個方向同步延伸，信息技術(shù)和DCS也亟需完成無縫銜接。

2.3 現(xiàn)場總線控制全面普及發(fā)展

IEC 61158 將現(xiàn)場總線控制定義為：安裝在制造區(qū)域或者過程區(qū)域的自動控制裝置、雙向傳輸裝置，現(xiàn)場總線控制能夠保證測控設(shè)備具備應(yīng)有的數(shù)字通信能力、數(shù)字計算能力，可有效保證測控裝置信息傳播精度、效率以及設(shè)備的運(yùn)作性能等?，F(xiàn)場總線控制技術(shù)的全面普及和相關(guān)技術(shù)規(guī)范的完善息息相關(guān)，在“九五”到“十三五”期間，國家為促進(jìn)現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展，實(shí)施了一系列的開發(fā)研究計劃，目前已經(jīng)構(gòu)成了一個基本完善的技術(shù)體系，HART、FF 協(xié)議也實(shí)現(xiàn)了和我國工業(yè)生產(chǎn)體系的全面適應(yīng)?，F(xiàn)場總線技術(shù)未來必然會和工業(yè)以太網(wǎng)、5G 技術(shù)、DCS 技術(shù)等實(shí)現(xiàn)全面整合，或會蛻變?yōu)橐环N更加方便、靈活的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)[6]。

2.4 工控軟件先進(jìn)化發(fā)展

這就表示未來自動化控制以及工控軟件會朝著先進(jìn)化、智能化的方向不斷發(fā)展。具體表現(xiàn)為大數(shù)據(jù)技術(shù)、云計算技術(shù)的廣泛應(yīng)用，通過高效運(yùn)算來為企業(yè)的管理、決策提供完善的解決方案。盡管目前業(yè)界對先進(jìn)化控制、智能化控制還沒有嚴(yán)格且統(tǒng)一的定義，但是基本能夠預(yù)見工控軟件未來即將實(shí)現(xiàn)的功能，即：自適應(yīng)控制、預(yù)報控制、魯棒控制等等功能。因智能化控制和先進(jìn)控制能夠創(chuàng)造出可觀經(jīng)濟(jì)效益，且在技術(shù)經(jīng)濟(jì)的推動下，相關(guān)研究也會持續(xù)發(fā)展，所以廣大從業(yè)者對這種變化應(yīng)該有具體的認(rèn)知，并在該方面加深了解。

綜上所述，大力發(fā)展工業(yè)自動化，是加速傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改革，提高生產(chǎn)效益，提高整體國力的必要手段，工業(yè)作為中國經(jīng)濟(jì)的支柱，未來必然會在多項(xiàng)政策、戰(zhàn)略規(guī)劃的指導(dǎo)下實(shí)現(xiàn)持續(xù)發(fā)展。未來，一是會以信息技術(shù)應(yīng)用作為重心，并提高傳統(tǒng)自動化控制效率、穩(wěn)定性；二是以先進(jìn)技術(shù)為重心，持續(xù)推進(jìn)制造行業(yè)的高效率發(fā)展，并不斷提高裝備制造業(yè)的整體水平；三是重點(diǎn)發(fā)展改造提升相關(guān)核心技術(shù)，并持續(xù)研發(fā)配套設(shè)備。