略论工业仪表与自动控制系统发展

【摘要】随着信息技术的不断发展，信息化和工业化融合发展趋势愈加明显。仪表自动化领域，受信息技术影响，仪表性能不断提高，控制系统趋于复杂，工业控制系统不再是功能单一的固定结构。我们相信，随着下一代信息技术的推广应用，新一代的智能化仪器仪表将在新技术的推动下，在各行各业得到越来越广泛的应用。

【关键词】工业仪表；自动控制系统；现状；建议

一、国内外工业仪表行业发展现状

1、国际发展现状

当前，国际过程工业仪表和控制系统的技术发展迅速。工业仪表方面，普遍采用电子设计自动化（EDA）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助测试（CAT）、数字信号处理（DSP）、专用集成电路（ASIC）及表面贴装技术（SMT）等技术，直接带来的就是仪表测量精度的提高、可靠性的提高、易维护性提高。控制系统方面，在信息技术的推动下，逐步向功能模块化、规模大型化、网络开放化的方向发展，系统软件呈现出接口标准化、应用便捷化、应用专业化的发展趋势。目前大型工程的联合装置往往使用一套控制系统，操作室高度集中，控制点规模达到数万点，开放的网络和软件标准化接口实现全厂异构系统的互联，使测量控制系统与企业经营管理系统紧密结合，形成从生产控制的底层到企业管理上层的管控一体化。

2、国内发展情况

近年来，伴随着一些重大工程的实施，我国电力、石化、冶金等领域的企业和工程公司在应用软件和优化软件开发及系统集成技术等方面有了相当进展。通过承担国内外系统的工程应用，掌握了一批大型工程和装置的自控应用技术，总线技术、安全控制技术、先进控制技术等方面应用都取得了积极进展。国产DCS系统成批进入大型石化工程项目，浙江中控公司ECS-700系统、和利时公司MACS系统都有非常良好的市场表现。

二、发展趋势与对策

1、发展趋势

（1）仪表智能化水平不断提高。智能化是仪器仪表发展的核心，在工控方面，过程控制以前主要由调节器、PLC或DCS来完成，如今一台智能化的变送器或者执行器，只要植入控制算法模块，就可以与有关的现场仪表在一起组成现场系统，实施现场自主调节，实现了控制的彻底分散，使调节更加及时，系统可靠性得到提高。

（2）仪表测量控制精度不断提高。随着企业间竞争的不断加剧，企业对产品质量的要求日益提高，因而对生产过程测量仪表的精度要求也越来越高。为了实现这些要求，很多企业还建立自己的计量与能源管理中心。随之而来，各类变送器的精度普遍从百分之0.5提高到0.02，为企业管理精细化提供了强有力的设备保障。

（3）现场总线应用越来越广。现场总线技术的广泛应用，使组建集中和分布式测试系统变得更为容易。现场总线已成为全球自动化技术发展的重要表现形式，它为过程测控仪表的发展提供了千载难逢的发展机遇，并为实现进一步的高精度、高稳定、高可靠、高适应、低消耗等方面提供了巨大动力和发展空间。以现场总线为代表的控制网络技术在我国已经逐步得到推广，自上海赛科项目大规模采用现场总线以来，各种工程项目采用现场总线的心理障碍已经基本消除。由于近年大型工程项目较多，我国无论在采用现场总线仪表的项目规模还是在采用的数量方面都处于国际领先位置。

（4）网络化趋势明显。现场总线技术采用计算机数字化通信技术，使自动控制系统与现场设备加入工厂信息网络，成为企业信息网络底层，可使智能仪表的作用得以充分发挥。随着工业信息网络技术的发展，以网络结构体系为主要特征的新型自动化仪表，即IP智能现场仪表代表了新一代控制网络发展的必然趋势。控制网络的传输速度虽然可以满足许多一般应用的需要，但是对于动态测量控制要求高的应用无法满足。“响应频率宽度”、“响应时间”等时间相关技术指标是控制网络系统和仪表的软肋，大部分系统回避这些指标。由于网络瓶颈，一些较复杂的数据交换量大的控制回路不得不减少网段内仪表数量，这样又增加了跨网段的信息交换量。

（5）控制系统越来越开放。现在的测控仪器越来越多采用以Windows/CE、Linux等嵌入式操作系统为系统软件核心和高性能微处理器为硬件系统核心的嵌入式系统技术，未来的仪器仪表和计算机的联系也将会日趋紧密，标准接口可连接多种现场测控仪表或执行器设备，在过程控制系统主机的支持下，通过网络形成具有特定功能的测控系统，实现了多种智能化现场测控设备的开放式互连系统。

（6）安全性得到空前的重视。DCS和SCADA等控制系统逐渐与互联网相连，网络安全问题正引起大家的关注，特别是美国对伊朗核设施发动网络病毒攻击后，世界各国更加重视工业控制领域的网络安全问题，我国已启动网络安全等级评价，针对不同的系统采取不同的防范措施，以确保国家政治经济安全。

2、发展对策

（1）建立产业风险投资机制，鼓励对产业的风险投资。仪器仪表行业，是国家的基础装备产业，必须大力支持。降低企业税赋，尤其是增值税，使企业能够积累较多的资金用于科技创新和扩大再生产。允许企业提取上年销售总额10%用于科技开发，计入当年成本，并能够滚动使用。

（2）抓住市场导向，拓宽领域。在优先发展国民经济支柱产业和重大技术装备急需的仪器仪表的同时，紧紧围绕市场需求，拓宽其服务领域，培养新市场，增强市场的快速反应能力。

（3）在产业技术政策方面，支持关键共性技术的开发；鼓励产品出口，尤其鼓励高技术含量、高附加值产品出口，与之相应制定鼓励出口的有关政策；明确制定有利于民族工业发展的采购政策；鼓励具有自主知识产权的先进在制软件产品。

（4）推进新一代基于现场总线技术的智能仪表的开发和产业化，积极发展特种工况要求的执行器与调节器等系列产品的研发，重视冶金、石化、建材、纺织、造纸、食品等行业所需的各种专用仪表的开发和生产。发展适合自控应用需求的工业数据通信与网络技术、全智能控制器、基于混杂、非线性系统的新一代先进控制技术、制造执行系统MES集成技术和软件开发。

（5）大力培养人才，吸引和使用人才要制定相关的政策给予保证，扶植和发展一批生产基地和重点企业，支持一批当前国内需求较大、在经济建设和科研工作中具有示范作用的建设项目作为发展的依托工程。

（6）体制创新，优化结构。大力推进仪器仪表行业的战略性结构调整，加快改革，优化结构。全面贯彻国际标准质量体系认证，建立行业的质量体系，加强可靠性技术研究，提高产品内在质量水平。

（7）我国军工领域的研发和生产具有很强的实力，制订政策，鼓励军转民；同时鼓励民用企业接受军工任务，相互渗透，促进发展。

三、结束语

自动化仪表和控制系统作为整个装备的神经中枢、运行中心和安全屏障，已经成为重大装备的重要组成部分，对我国装备工业的振兴和发展具有重要意义。国产仪器仪表产品在可靠性和工程应用能力等方面与国外产品尚有一定差距，产品精密度、数字化、智能化、集成化、自动化程度较低，一般常规品种居多，高档智能型产品较少，前沿技术和标准化技术的研究还很不足。基于此，对于自动化仪表与控制系统的现状与发展趋势的研究具有比较重要的现实意义。

参考文献

[1]李运胜.对现阶段我国工业自动化仪器仪表行业的展望[J].中国高新技术企业，2008，（2）：85-86.

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