自動(dòng)化發(fā)展方向

1、工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展方向工業(yè)控制自動(dòng)化技術(shù)是一種運(yùn)用控制理論、儀器儀表、計(jì)算機(jī)和其它信息技術(shù)，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)檢測(cè)、控制、優(yōu)化、調(diào)度、管理和決策，達(dá)到增加產(chǎn)量、提高質(zhì)量、降低消耗、確保安全等目的的綜合性技術(shù)，主要包括工業(yè)自動(dòng)化軟件、硬件和系統(tǒng)三大部分。工業(yè)控制自動(dòng)化技術(shù)作為20世紀(jì)現(xiàn)代制造領(lǐng)域中最重要的技術(shù)之一，主要解決生產(chǎn)效率與一致性問題。雖然自動(dòng)化系統(tǒng)本身并不直接創(chuàng)造效益，但它對(duì)企業(yè)生產(chǎn)過程有明顯的提升作用。我國工業(yè)控制自動(dòng)化的發(fā)展道路，大多是在引進(jìn)成套設(shè)備的同時(shí)進(jìn)行消化吸收，然后進(jìn)行二次開發(fā)和應(yīng)用。目前我國工業(yè)控制自動(dòng)化技術(shù)、產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用都有了很大的發(fā)展，我國工業(yè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)行業(yè)已經(jīng)形成。工業(yè)控

2、制自動(dòng)化技術(shù)正在向智能化、網(wǎng)絡(luò)化和集成化方向發(fā)展。一、以工業(yè)PC 為基礎(chǔ)的低成本工業(yè)控制自動(dòng)化將成為主流工業(yè)控制自動(dòng)化主要包含三個(gè)層次，從下往上依次是基礎(chǔ)自動(dòng)化、過程自動(dòng)化和管理自動(dòng)化，其核心是基礎(chǔ)自動(dòng)化和過程自動(dòng)化。傳統(tǒng)的自動(dòng)化系統(tǒng)，基礎(chǔ)自動(dòng)化部分基本被PLC 和DCS 所壟斷，過程自動(dòng)化和管理自動(dòng)化部分主要是由各種進(jìn)口的過程計(jì)算機(jī)或小型機(jī)組成，其硬件、系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的價(jià)格之高令眾多企業(yè)望而卻步。20世紀(jì)90年代以來，由于PC-based 的工業(yè)計(jì)算機(jī)（簡(jiǎn)稱工業(yè)PC ）的發(fā)展，以工業(yè)PC 、I/O裝置、監(jiān)控裝置、控制網(wǎng)絡(luò)組成的PC-based 的自動(dòng)化系統(tǒng)得到了迅速普及，成為實(shí)現(xiàn)低成本工

3、業(yè)自動(dòng)化的重要途徑。我國重慶鋼鐵公司這樣的大企業(yè)的幾乎全部大型加熱爐，也拆除了原來DCS 或單回路數(shù)字式調(diào)節(jié)器，而改用工業(yè)PC 來組成控制系統(tǒng)，并采用模糊控制算法，獲得了良好效果。由于基于PC 的控制器被證明可以像PLC 一樣可靠，并且被操作和維護(hù)人員接受，所以，一個(gè)接一個(gè)的制造商至少在部分生產(chǎn)中正在采用PC 控制方案?；赑C 的控制系統(tǒng)易于安裝和使用，有高級(jí)的診斷功能，為系統(tǒng)集成商提供了更靈活的選擇，從長遠(yuǎn)角度看，PC 控制系統(tǒng)維護(hù)成本低。由于可編程控制器（PLC ）受PC 控制的威脅最大，所以PLC 供應(yīng)商對(duì)PC 的應(yīng)用感到很不安。事實(shí)上，他們現(xiàn)在也加入到了PC 控制“浪潮”中。近年來，

4、工業(yè)PC 在我國得到了異常迅速的發(fā)展。從世界范圍來看，工業(yè)PC 主要包含兩種類型：IPC 工控機(jī)和CompactPCI 工控機(jī)以及它們的變形機(jī)，如AT96總線工控機(jī)等。由于基礎(chǔ)自動(dòng)化和過程自動(dòng)化對(duì)工業(yè)PC 的運(yùn)行穩(wěn)定性、熱插拔和冗余配置要求很高，現(xiàn)有的IPC 已經(jīng)不能完全滿足要求，將逐漸退出該領(lǐng)域，取而代之的將是CompactPCI-based 工控機(jī)，而IPC 將占據(jù)管理自動(dòng)化層。國家于2001年設(shè)立了“以工業(yè)控制計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的開放式控制系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化”工業(yè)自動(dòng)化重大專項(xiàng)，目標(biāo)就是發(fā)展具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的PC-based 控制系統(tǒng)，在3（5年內(nèi)，占領(lǐng)30%（50%的國內(nèi)市場(chǎng)，并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。幾年前，

5、當(dāng)“軟PLC ”出現(xiàn)時(shí)，業(yè)界曾認(rèn)為工業(yè)PC 將會(huì)取代PLC 。然而，時(shí)至今日工業(yè)PC 并沒有代替PLC ，主要有兩個(gè)原因：一個(gè)是系統(tǒng)集成原因；另一個(gè)是軟件操作系統(tǒng)WindowsNT 的原因。一個(gè)成功的PC-based 控制系統(tǒng)要具備兩點(diǎn)：一是所有工作要由一個(gè)平臺(tái)上的軟件完成；二是向客戶提供所需要的所有東西?？梢灶A(yù)見，工業(yè)PC 與PLC 的競(jìng)爭(zhēng)將主要在高端應(yīng)用上，其數(shù)據(jù)復(fù)雜且設(shè)備集成度高。工業(yè)PC 不可能與低價(jià)的微型PLC 競(jìng)爭(zhēng)，這也是PLC 市場(chǎng)增長最快的一部分。從發(fā)展趨勢(shì)看，控制系統(tǒng)的將來很可能存在于工業(yè)PC 和PLC 之間，這些融合的跡象已經(jīng)出現(xiàn)。和PLC 一樣，工業(yè)PC 市場(chǎng)在過去的兩年

6、里保持平穩(wěn)。與PLC 相比，工業(yè)PC 軟件很便宜。據(jù)Frost#Sullivan公司估計(jì)，全世界每年7億美元工業(yè)PC 市場(chǎng)里，大約8500萬美元為控制軟件，一億美元為操作系統(tǒng)。到2007年會(huì)翻一番，工業(yè)PC 市場(chǎng)變得非?？捎^。二、PLC 在向微型化、網(wǎng)絡(luò)化、PC 化和開放性方向發(fā)展長期以來，PLC 始終處于工業(yè)控制自動(dòng)化領(lǐng)域的主戰(zhàn)場(chǎng)，為各種各樣的自動(dòng)化控制設(shè)備提供非?？煽康目刂品桨福cDCS 和工業(yè)PC 形成了三足鼎立之勢(shì)。同時(shí)，PLC 也承受著來自其它技術(shù)產(chǎn)品的沖擊，尤其是工業(yè)PC 所帶來的沖擊。目前，全世界PLC 生產(chǎn)廠家約200家，生產(chǎn)300多種產(chǎn)品。國內(nèi)PLC 市場(chǎng)仍以國外產(chǎn)品為主，如

7、Siemens 、Modicon 、A-B 、OMRON 、三菱、GE 的產(chǎn)品。經(jīng)過多年的發(fā)展，國內(nèi)PLC 生產(chǎn)廠家約有三十家，但都沒有形成頗具規(guī)模的生產(chǎn)能力和名牌產(chǎn)品，可以說PLC 在我國尚未形成制造產(chǎn)業(yè)化。在PLC 應(yīng)用方面，我國是很活躍的，應(yīng)用的行業(yè)也很廣。專家估計(jì)，2000年P(guān)LC 的國內(nèi)市場(chǎng)銷量為15（20萬套（其中進(jìn)口占90%左右），約25（35億元人民幣，年增長率約為12%。預(yù)計(jì)到2005年全國PLC 需求量將達(dá)到25萬套左右，約35（45億元人民幣。PLC 市場(chǎng)也反映了全世界制造業(yè)的狀況，2000后大幅度下滑。但是，按照AutomationResearchCorp 的預(yù)測(cè)，盡管

8、全球經(jīng)濟(jì)下滑，PLC 市場(chǎng)將會(huì)復(fù)蘇，估計(jì)全球PLC 市場(chǎng)在2000年為76億美元，到2005年底將回到76億美元，并繼續(xù)略微增長。微型化、網(wǎng)絡(luò)化、PC 化和開放性是PLC 未來發(fā)展的主要方向。在基于PLC 自動(dòng)化的早期，PLC 體積大而且價(jià)格昂貴。但在最近幾年，微型PLC （小于32I/O）已經(jīng)出現(xiàn)，價(jià)格只有幾百歐元。隨著軟PLC （SoftPLC ）控制組態(tài)軟件的進(jìn)一步完善和發(fā)展，安裝有軟PLC 組態(tài)軟件和PC-based 控制的市場(chǎng)份額將逐步得到增長。當(dāng)前，過程控制領(lǐng)域最大的發(fā)展趨勢(shì)之一就是Ethernet 技術(shù)的擴(kuò)展，PLC 也不例外。現(xiàn)在越來越多的PLC 供應(yīng)商開始提供Ethernet

9、 接口?？梢韵嘈?，PLC 將繼續(xù)向開放式控制系統(tǒng)方向轉(zhuǎn)移，尤其是基于工業(yè)PC 的控制系統(tǒng)。集散控制系統(tǒng)DCS （DistributedControlSystem ）問世于1975年，生產(chǎn)廠家主要集中在美、日、德等國。我國從70年代中后期起，首先由大型進(jìn)口設(shè)備成套中引入國外的DCS ，首批有化纖、乙烯、化肥等進(jìn)口項(xiàng)目。當(dāng)時(shí)，我國主要行業(yè)（如電力、石化、建材和冶金等）的DCS 基本全部進(jìn)口。80年代初期在引進(jìn)、消化和吸收的同時(shí)，開始了研制國產(chǎn)化DCS 的技術(shù)攻關(guān)。近10年，特別是“九五”以來，我國DCS 系統(tǒng)研發(fā)和生產(chǎn)發(fā)展很快，崛起了一批優(yōu)秀企業(yè)，如北京和利時(shí)公司、上海新華公司、浙大中控公司、浙江

10、威盛公司、航天測(cè)控公司、電科院以及北京康拓集團(tuán)等。這批企業(yè)研制生產(chǎn)的DCS 系統(tǒng)，不僅品種數(shù)量大幅度增加，而且產(chǎn)品技術(shù)水平已經(jīng)達(dá)到或接近國際先進(jìn)水平。在2001年全國應(yīng)用的4426套DCS 系統(tǒng)中，國產(chǎn)DCS 系統(tǒng)為1486套，占35%。短短幾年，國外DCS 系統(tǒng)在我國一統(tǒng)天下的局面從此不再出現(xiàn)。這些專業(yè)化公司不僅占據(jù)了一定的市場(chǎng)份額，積累了發(fā)展的資本和技術(shù)，同時(shí)使得國外引進(jìn)的DCS 系統(tǒng)價(jià)格也大幅度下降，為我國自動(dòng)化推廣事業(yè)做出了貢獻(xiàn)。與此同時(shí)，國產(chǎn)DCS 系統(tǒng)的出口也在逐年增長。雖然國產(chǎn)DCS 的發(fā)展取得了長足進(jìn)步，但國外DCS 產(chǎn)品在國內(nèi)市場(chǎng)中占有率還較高，其中主要是Honeywell

11、和橫河公司的產(chǎn)品。我國DCS 的市場(chǎng)年增長率約為20%，年市場(chǎng)額約為30（35億元。由于近5年內(nèi)DCS 在石化行業(yè)大型自控裝置中沒有可替代產(chǎn)品，所以其市場(chǎng)增長率不會(huì)下降。據(jù)統(tǒng)計(jì)，到2005年，我國石化行業(yè)有1000多套裝置需要應(yīng)用DCS 控制；電力系統(tǒng)每年新裝1000多萬千瓦發(fā)電機(jī)組，需要DCS 實(shí)現(xiàn)監(jiān)控；不少企業(yè)已使用DCS 近15（20年，需要更新和改造。所以，今后5年內(nèi)DCS 作為自動(dòng)化儀表行業(yè)主要產(chǎn)品的地位不會(huì)動(dòng)搖。根據(jù)中國儀器儀表行業(yè)協(xié)會(huì)公布的調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，2002年我國DCS 市場(chǎng)狀況如下：小型化、多樣化、PC 化和開放性是未來DCS 發(fā)展的主要方向。目前小型DCS 所占有的市場(chǎng)，

12、已逐步與PLC 、工業(yè)PC 、FCS 共享。今后小型DCS 可能首先與這三種系統(tǒng)融合，而且“軟DCS ”技術(shù)將首先在小型DCS 中得到發(fā)展。PC-based 控制將更加廣泛地應(yīng)用于中小規(guī)模的過程控制，各DCS 廠商也將紛紛推出基于工業(yè)PC 的小型DCS 系統(tǒng)。開放性的DCS 系統(tǒng)將同時(shí)向上和向下雙向延伸，使來自生產(chǎn)過程的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)在整個(gè)企業(yè)內(nèi)部自由流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)與控制技術(shù)的無縫連接，向測(cè)控管一體化方向發(fā)展。四、控制系統(tǒng)正在向現(xiàn)場(chǎng)總線（FCS ）方向發(fā)展由于3C （Computer 、Control 、Communication ）技術(shù)的發(fā)展，過程控制系統(tǒng)將由DCS 發(fā)展到FCS （Field

13、busControlSystem ）。FCS 可以將PID 控制徹底分散到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（FieldDevice ）中?；诂F(xiàn)場(chǎng)總線的FCS 又是全分散、全數(shù)字化、全開放和可互操作的新一代生產(chǎn)過程自動(dòng)化系統(tǒng)，它將取代現(xiàn)場(chǎng)一對(duì)一的4（20mA 模擬信號(hào)線，給傳統(tǒng)的工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)帶來革命性的變化。根據(jù)IEC61158的定義，現(xiàn)場(chǎng)總線是安裝在制造或過程區(qū)域的現(xiàn)場(chǎng)裝置與控制室內(nèi)的自動(dòng)控制裝置之間的數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)場(chǎng)總線使測(cè)控設(shè)備具備了數(shù)字計(jì)算和數(shù)字通信能力，提高了信號(hào)的測(cè)量、傳輸和控制精度，提高了系統(tǒng)與設(shè)備的功能、性能。IEC/TC65的SC65C/WG6工作組于198

14、4年開始致力于推出世界上單一的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)工作，走過了16年的艱難歷程，于1993年推出了IEC61158-2，之后的標(biāo)準(zhǔn)制定就陷于混亂。2000年初公布的IEC61158現(xiàn)場(chǎng)總線國際標(biāo)準(zhǔn)子集有八種，分別為：類型1IEC 技術(shù)報(bào)告（FFH1）；類型2Control-NET （美國Rockwell 公司支持）；類型3Profibus （德國Siemens 公司支持）；類型4P-NET （丹麥ProcessData 公司支持）；類型5FFHSE （原FFH2）高速以太網(wǎng)（美國FisherRosemount 公司支持）；類型6Swift-Net （美國波音公司支持）；類型7WorldFIP （法國A

15、lsto 公司支持）；類型8Interbus （美國PhoenixContact 公司支持）。除了IEC61158的8種現(xiàn)場(chǎng)總線外，IECTC17B 通過了三種總線標(biāo)準(zhǔn)：SDS （SmartDistributedSystem ）；ASI （ActuatorSensorInterface ）；DeviceNET 。另外，ISO 公布了ISO11898CAN 標(biāo)準(zhǔn)。其中DeviceNET 于2002年10月8日被中國批準(zhǔn)為國家標(biāo)準(zhǔn)，并于2003年4月1日開始實(shí)施。目前在各種現(xiàn)場(chǎng)總線的競(jìng)爭(zhēng)中，以Ethernet 為代表的COTS （Commercial-Off-The-Shelf ）通信技術(shù)正成為現(xiàn)

16、場(chǎng)總線發(fā)展中新的亮點(diǎn)。其關(guān)注的焦點(diǎn)主要集中在兩個(gè)方面：（1）能否出現(xiàn)全世界統(tǒng)一的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)；（2）現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)能否全面取代現(xiàn)時(shí)風(fēng)靡世界的DCS 系統(tǒng)。采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)構(gòu)造低成本的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)，促進(jìn)現(xiàn)場(chǎng)儀表的智能化、控制功能分散化、控制系統(tǒng)開放化，符合工業(yè)控制系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。國家在“九五”期間為了加快現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在我國的發(fā)展，重點(diǎn)放在智能化儀表和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的開發(fā)和工程化上，補(bǔ)充和完善工藝設(shè)備、開發(fā)裝置和測(cè)試裝置，建立智能化儀表和開發(fā)自動(dòng)化系統(tǒng)的生產(chǎn)基地，形成適度規(guī)模經(jīng)濟(jì)。2000年，“九五”國家科技攻關(guān)計(jì)劃“新一代全分布式控制系統(tǒng)研究與開發(fā)”和“現(xiàn)場(chǎng)總線智能儀表研究開發(fā)”兩個(gè)項(xiàng)目相繼

17、完成。這兩個(gè)項(xiàng)目以及先期完成的“現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的開發(fā)”項(xiàng)目，針對(duì)國際上已經(jīng)出現(xiàn)的多種現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議并存的局面，重點(diǎn)選擇了HART 協(xié)議和FF 協(xié)議現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)攻關(guān)?？傊?jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展在經(jīng)歷了基地式氣動(dòng)儀表控制系統(tǒng)、電動(dòng)單元組合式模擬儀表控制系統(tǒng)、集中式數(shù)字控制系統(tǒng)以及集散控制系統(tǒng)（DCS ）后，將朝著現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（FCS ）的方向發(fā)展。雖然以現(xiàn)場(chǎng)總線為基礎(chǔ)的FCS 發(fā)展很快，但FCS 發(fā)展還有很多工作要做，如統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、儀表智能化等。另外，傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的維護(hù)和改造還需要DCS ，因此FCS 完全取代傳統(tǒng)的DCS 還需要一個(gè)較長的過程，同時(shí)DCS 本身也在不斷的發(fā)展與完善?？梢钥隙ǖ氖?/p>

18、，結(jié)合DCS 、工業(yè)以太網(wǎng)、先進(jìn)控制等新技術(shù)的FCS 將具有強(qiáng)大的生命力。工業(yè)以太網(wǎng)以及現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)作為一種靈活、方便、可靠的數(shù)據(jù)傳輸方式，在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)得到了越來越多的應(yīng)用，并將在控制領(lǐng)域中占有更加重要的地位。五、儀器儀表技術(shù)儀器儀表技術(shù)在向數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、微型化方向發(fā)展經(jīng)過五十年的發(fā)展，我國儀器儀表工業(yè)已有相當(dāng)基礎(chǔ)，初步形成了門類比較齊全的生產(chǎn)、科研、營銷體系?，F(xiàn)有各類儀器儀表企業(yè)6000余家，年銷售額約1000億元，成為亞洲除日本之外第二大儀器儀表生產(chǎn)國。據(jù)海關(guān)統(tǒng)計(jì)，除去隨成套工程項(xiàng)目配套引進(jìn)的儀器儀表不計(jì)，去年進(jìn)口各類儀器儀表近60億美元，約占我國儀器儀表工業(yè)總產(chǎn)值的50%。但目前

19、我國儀器儀表行業(yè)產(chǎn)品大多屬于中低檔水平，隨著國際上數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、微型化的產(chǎn)品逐漸成為主流，差距還將進(jìn)一步加大。目前，我國高檔、大型儀器設(shè)備大多依賴進(jìn)口。中檔產(chǎn)品以及許多關(guān)鍵零部件，國外產(chǎn)品占有我國市場(chǎng)60%以上的份額，而國產(chǎn)分析儀器占全球市場(chǎng)不到千分之二的份額。2001年3月，第九屆全國人大四次會(huì)議批準(zhǔn)的“十五”計(jì)劃綱要首次提出“把發(fā)展數(shù)控機(jī)床，儀器儀表和基礎(chǔ)零部件放到重要位置，努力提高質(zhì)量和技術(shù)水平”。2001年8月，國家計(jì)委把儀器儀表明確列為國民經(jīng)濟(jì)重要技術(shù)裝備，國家經(jīng)貿(mào)委制定并公布的儀器儀表行業(yè)“十五”規(guī)劃，確立了6項(xiàng)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目：1. 基于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的全開放分散控制系統(tǒng)

20、及智能儀表；2. 新型傳感器；3. 智能化工業(yè)控制部件與執(zhí)行機(jī)構(gòu)；4. 環(huán)境與污染源監(jiān)測(cè)儀器及自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；5. 城市污水處理利用成套工藝設(shè)備中的儀表自動(dòng)化控制系統(tǒng)；6. 煉鋼轉(zhuǎn)爐煤氣凈化回轉(zhuǎn)成套裝置中的儀表自動(dòng)化控制系統(tǒng)。根據(jù)儀器儀表行業(yè)的預(yù)測(cè)，“十五”期間我國儀器儀表市場(chǎng)大致是：2002年1628億，2003年1790億，2004年1969億，2005年2165億。五年間，平均年市場(chǎng)容量為1806億（相當(dāng)于220億美元），其中工業(yè)自動(dòng)化儀表和控制系統(tǒng)占41%、科學(xué)測(cè)試儀器占25%、醫(yī)療儀器占17%、其它占17%，平均年增長率將不會(huì)低于10%。今后儀器儀表技術(shù)的主要發(fā)展趨勢(shì)：儀器儀表向智能化

21、方向發(fā)展，產(chǎn)生智能儀器儀表；測(cè)控設(shè)備的PC 化，虛擬儀器技術(shù)將迅速發(fā)展；儀器儀表網(wǎng)絡(luò)化，產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)儀器與遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)。幾點(diǎn)建議：開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品，掌握核心技術(shù)；加強(qiáng)儀器儀表行業(yè)的系統(tǒng)集成能 力；進(jìn)一步拓展儀器儀表的應(yīng)用領(lǐng)域。 六、數(shù)控技術(shù)向智能化、開放性、網(wǎng)絡(luò)化、信息化發(fā)展 從 1952 年美國麻省理工學(xué)院研制出第一臺(tái)試驗(yàn)性數(shù)控系統(tǒng)，到現(xiàn)在已走過了 51 年的歷程。 近 10 年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，各種不同層次的開放式數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，發(fā)展很 快。目前正朝著標(biāo)準(zhǔn)化開放體系結(jié)構(gòu)的方向前進(jìn)。就結(jié)構(gòu)形式而言，當(dāng)今世界上的數(shù)控系統(tǒng) 大致可分為 4 種類型：1.傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)；2.“PC

22、 嵌入 NC”結(jié)構(gòu)的開放式數(shù)控系統(tǒng)；3.“NC 嵌入 PC”結(jié)構(gòu)的開放式數(shù)控系統(tǒng)；4.SOFT 型開放式數(shù)控系統(tǒng)。 我國數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)與生產(chǎn)，通過“七五”引進(jìn)、消化、吸收， “八五”攻關(guān)和“九五”產(chǎn)業(yè) 化，取得了很大的進(jìn)展，基本上掌握了關(guān)鍵技術(shù)，建立了數(shù)控開發(fā)、生產(chǎn)基地，培養(yǎng)了一批 數(shù)控人才，初步形成了自己的數(shù)控產(chǎn)業(yè)，也帶動(dòng)了機(jī)電控制與傳動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展。同時(shí)， 具有中國特色的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)過這些年來的發(fā)展， 產(chǎn)品的性能和可靠性有了較大的提高， 逐漸被用戶認(rèn)可。 國外數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的總體發(fā)展趨勢(shì)是： 新一代數(shù)控系統(tǒng)向 PC 化和開放式體系結(jié)構(gòu)方向發(fā) 展；驅(qū)動(dòng)裝置向交流、數(shù)字化方向發(fā)展；增強(qiáng)

23、通信功能，向網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展；數(shù)控系統(tǒng)在控制性 能上向智能化發(fā)展。 進(jìn)入 21 世紀(jì)， 人類社會(huì)將逐步進(jìn)入知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代， 知識(shí)將成為科技和生產(chǎn)發(fā)展的資本與動(dòng)力， 而機(jī)床工業(yè)，作為機(jī)器制造業(yè)、工業(yè)以至整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的裝備部門，毫無疑問，其戰(zhàn)略 性重要地位、受重視程度，也將更加鮮明突出。 近年來， 我國數(shù)控機(jī)床一直保持兩位數(shù)增長。 2001 年， 我國機(jī)床工業(yè)產(chǎn)值已進(jìn)入世界第 5 名， 機(jī)床消費(fèi)額在世界排名上升到第 3 位，達(dá) 47.39 億美元，僅次于美國的 53.67 億美元。2002 年產(chǎn)值達(dá) 260 億元，產(chǎn)量居世界第 4。但與發(fā)達(dá)國家相比，我國機(jī)床數(shù)控化率還不高，目前 生產(chǎn)產(chǎn)值數(shù)控化率還不到

24、 30%；消費(fèi)值數(shù)控化率還不到 50%，而發(fā)達(dá)國家大多在 70%左右。由 于國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床不能滿足市場(chǎng)的需求，高檔次的數(shù)控機(jī)床及配套部件只能靠進(jìn)口，使我國機(jī) 床的進(jìn)口額呈逐年上升態(tài)勢(shì)，2001 年進(jìn)口機(jī)床躍升至世界第 2 位，達(dá) 24.06 億美元，比上年 增長 27.3%。 智能化、開放性、網(wǎng)絡(luò)化、信息化成為未來數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床發(fā)展的主要趨勢(shì)：向高速、 高效、高精度、高可靠性方向發(fā)展；向模塊化、智能化、柔性化、網(wǎng)絡(luò)化和集成化方向發(fā)展； 向 PC-based 化和開放性方向發(fā)展； 出現(xiàn)新一代數(shù)控加工工藝與裝備， 機(jī)械加工向虛擬制造的 方向發(fā)展；信息技術(shù)（IT）與機(jī)床的結(jié)合，機(jī)電一體化先進(jìn)機(jī)床將

25、得到發(fā)展；納米技術(shù)將形 成新發(fā)展潮流，并將有新的突破；節(jié)能環(huán)保機(jī)床將加速發(fā)展，占領(lǐng)廣大市場(chǎng)。 七、工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)將向有線和無線相結(jié)合方向發(fā)展 自從 1977 年第一個(gè)民用網(wǎng)系統(tǒng) ARCnet 投入運(yùn)行以來，有線局域網(wǎng)以其廣泛的適用性和技術(shù) 價(jià)格方面的優(yōu)勢(shì)，獲得了成功并得到了迅速發(fā)展。然而，在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，一些工業(yè)環(huán)境禁止、 限制使用電纜或很難使用電纜，有線局域網(wǎng)很難發(fā)揮作用，因此無線局域網(wǎng)技術(shù)得到了發(fā)展 和應(yīng)用。 隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，無線局域網(wǎng)技術(shù)將在工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮越來越大的作用。 無線局域網(wǎng)（WirelessLAN）技術(shù)可以非常便捷地以無線方式連接網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，人們可隨時(shí)、隨 地、隨意地訪問

26、網(wǎng)絡(luò)資源，是現(xiàn)代數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)發(fā)展的重要方向。無線局域網(wǎng)可以在不采用 網(wǎng)絡(luò)電纜線的情況下，提供以太網(wǎng)互聯(lián)功能。在推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的同時(shí)，無線局域網(wǎng)也在 改變著人們的生活方式。無線網(wǎng)通信協(xié)議通常采用 IEEE802.3 和 802.11。802.3 用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn) 方式，802.11 用于一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)方式。無線局域網(wǎng)可以在普通局域網(wǎng)基礎(chǔ)上通過無線 Hub、無 線接入站（AP） 、無線網(wǎng)橋、無線 Modem 及無線網(wǎng)卡等來實(shí)現(xiàn)，以無線網(wǎng)卡使用最為普遍。無 線局域網(wǎng)的未來的研究方向主要集中在安全性、 移動(dòng)漫游、 網(wǎng)絡(luò)管理以及與 3G 等其它移動(dòng)通 信系統(tǒng)之間的關(guān)系等問題上。 在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，有成千上萬的感

27、應(yīng)器，檢測(cè)器，計(jì)算機(jī)，PLC，讀卡器等設(shè)備，需要互相 連接形成一個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)，通常這些設(shè)備提供的通信接口是 RS-232 或 RS-485。無線局域網(wǎng)設(shè) 備使用隔離型信號(hào)轉(zhuǎn)換器， 將工業(yè)設(shè)備的 RS-232 串口信號(hào)與無線局域網(wǎng)及以太網(wǎng)絡(luò)信號(hào)相互 轉(zhuǎn)換， 符合無線局域網(wǎng) IEEE802.11b 和以太網(wǎng)絡(luò) IEEE802.3 標(biāo)準(zhǔn)， 支持標(biāo)準(zhǔn)的 TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)通 信協(xié)議，有效的擴(kuò)展了工業(yè)設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)通信能力。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、無線技術(shù)以及智能傳感器技術(shù)的結(jié)合，產(chǎn)生了“基于無線技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化智 能傳感器”的全新概念。這種基于無線技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器使得工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)能夠通 過無線鏈路直接在網(wǎng)絡(luò)上

28、傳輸、發(fā)布和共享。無線局域網(wǎng)技術(shù)能夠在工廠環(huán)境下，為各種智 能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、移動(dòng)機(jī)器人以及各種自動(dòng)化設(shè)備之間的通信提供高帶寬的無線數(shù)據(jù)鏈路和靈活 的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在一些特殊環(huán)境下有效地彌補(bǔ)了有線網(wǎng)絡(luò)的不足，進(jìn)一步完善了工業(yè)控制 網(wǎng)絡(luò)的通信性能。 八、工業(yè)控制軟件正向先進(jìn)控制方向發(fā)展 自 20 世紀(jì) 80 年代初期誕生至今， 工業(yè)控制軟件已有 20 年的發(fā)展歷史。 工業(yè)控制軟件作為一 種應(yīng)用軟件， 是隨著 PC 機(jī)的興起而不斷發(fā)展的。 工業(yè)控制軟件主要包括人機(jī)界面軟件 （HMI） ， 基于 PC 的控制軟件以及生產(chǎn)管理軟件等。 目前， 我國已開發(fā)出一批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的實(shí)時(shí) 監(jiān)控軟件平臺(tái)、先進(jìn)控制軟件、過程優(yōu)化控制軟件等成套應(yīng)用軟件，工程化、產(chǎn)品化有了一 定突破，打破了國外同類應(yīng)用軟件的壟斷格局。通過在化工、石化、造紙等行業(yè)的數(shù)百個(gè)企 業(yè)（裝置）中應(yīng)用，促進(jìn)了企業(yè)的技術(shù)改造，提高了生產(chǎn)過程控制水平和產(chǎn)品質(zhì)量，為企業(yè) 創(chuàng)造了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。2000 年， “