工控指的是工業(yè)自動(dòng)化控制,主要利用電子電氣、機(jī)械、軟件組合實(shí)現(xiàn)。即是工業(yè)控制(Factorycontrol),或者是工廠自動(dòng)化控制(FactoryAutomationcontrol)。主要是指使用計(jì)算機(jī)技術(shù),微電子技術(shù),電氣手段,使工廠的生產(chǎn)和制造過(guò)程更加自動(dòng)化、效率化、精確化,并具有可控性及可視性。
工控技術(shù)的出現(xiàn)和推廣帶來(lái)了第三次工業(yè)革命,使工廠的生產(chǎn)速度和效率提高了300%以上。20世紀(jì)80年代初,隨著改革開(kāi)放的春風(fēng),國(guó)外先進(jìn)的工控技術(shù)進(jìn)入中國(guó)大陸,比較廣泛使用的工業(yè)控制產(chǎn)品有“PLC,變頻器,觸摸屏,伺服電機(jī),工控機(jī)”等。這些產(chǎn)品和技術(shù)大力推廣了中國(guó)的制造業(yè)自動(dòng)化進(jìn)程,為中國(guó)現(xiàn)代化的建設(shè)作出了巨大的貢獻(xiàn)。
眾所周知,從20世紀(jì)60年代開(kāi)始,西方國(guó)家就依*技術(shù)進(jìn)步(即新設(shè)備、新工藝以及計(jì)算機(jī)應(yīng)用)開(kāi)始對(duì)傳統(tǒng)工業(yè)進(jìn)行改造,使工業(yè)得到飛速發(fā)展。20世紀(jì)末世界上最大的變化就是全球市場(chǎng)的形成。全球市場(chǎng)導(dǎo)致競(jìng)爭(zhēng)空前激烈,促使企業(yè)必須加快新產(chǎn)品投放市場(chǎng)時(shí)間(TimetoMarket)、改善質(zhì)量(Quality)、降低成本(Cost)以及完善服務(wù)體系(Service),這就是企業(yè)的T.Q.C.S.。雖然計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)結(jié)合信息集成和系統(tǒng)集成,追求更完善的T.Q.C.S.,使企業(yè)實(shí)現(xiàn)“在正確的時(shí)間,將正確的信息以正確的方式傳給正確的人,以便作出正確的決策”,即“五個(gè)正確”。然而這種自動(dòng)化需要投入大量的資金,是一種高投資、高效益同時(shí)是高風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)展模式,很難為大多數(shù)中小企業(yè)所采用。在我國(guó),中小型企業(yè)以及準(zhǔn)大型企業(yè)走的還是低成本工業(yè)控制自動(dòng)化的道路。
工業(yè)控制自動(dòng)化的層次
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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(lái),由于PC-based的工業(yè)計(jì)算機(jī)(簡(jiǎn)稱(chēng)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)低成本工業(yè)自動(dòng)化的重要途徑。我國(guó)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(lái)DCS或單回路數(shù)字式調(diào)節(jié)器,而改用工業(yè)PC來(lái)組成控制系統(tǒng),并采用模糊控制算法,獲得了良好效果。
PC的市場(chǎng)
由于基于PC的控制器被證明可以像PLC一樣可*,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。基于PC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(zhǎng)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(lái),工業(yè)PC在我國(guó)得到了異常迅速的發(fā)展。從世界范圍來(lái)看,工業(yè)PC主要包含兩種類(lèi)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(xiàn)工控機(jī)等。由于基礎(chǔ)自動(dòng)化和過(guò)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(mǎn)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(guó)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(kāi)放式控制系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化”工業(yè)自動(dòng)化重大專(zhuān)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(guó)內(nèi)市場(chǎng),并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。幾年前,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(méi)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(hù)提供所需要的所有東西。可以預(yù)見(jiàn),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(zhǎng)最快的一部分。從發(fā)展趨勢(shì)看,控制系統(tǒng)的將來(lái)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(guò)去的兩年里保持平穩(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(wàn)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^。
工控行業(yè)的產(chǎn)品和技術(shù)非常特殊。為其他各行業(yè)提供可靠、嵌入式、智能化的工業(yè)計(jì)算機(jī)。隨著社會(huì)信息化的不時(shí)深入,屬于中間產(chǎn)品。關(guān)鍵性行業(yè)的關(guān)鍵任務(wù)將越來(lái)越多地依靠工控機(jī),而以IPC為基礎(chǔ)的低利息工業(yè)控制自動(dòng)化正在成為主流,外鄉(xiāng)工控機(jī)廠商所受到重視水平也越來(lái)越高。隨著電力、冶金、石化、環(huán)保、交通、建筑等行業(yè)的迅速發(fā)展,從數(shù)字家庭用的機(jī)頂盒、數(shù)字電視,銀行柜員機(jī)、高速公路收費(fèi)系統(tǒng)、加油站管理、制造業(yè)生產(chǎn)線(xiàn)控制,金融、政府、國(guó)防等行業(yè)信息化需求不時(shí)增加,對(duì)工控機(jī)的需求很大,工控機(jī)市場(chǎng)發(fā)展前景十分廣闊,讓我們看一下工控機(jī)行業(yè)未來(lái)會(huì)是什么樣子的。
1、向綜合方向發(fā)展
由于標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)通信線(xiàn)路和通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,將各種單(多)回路調(diào)節(jié)器、PLC、工業(yè)比、NC等工控設(shè)備構(gòu)成大系統(tǒng),以滿(mǎn)足工廠自動(dòng)化要求,并適應(yīng)開(kāi)放化的大趨勢(shì)。
2、向智能化方向發(fā)展
由于數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、推理機(jī)能等的發(fā)展,尤其是知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)(KBS)和專(zhuān)家系統(tǒng)(ES)的應(yīng)用,如自學(xué)習(xí)控制、遠(yuǎn)距離診斷和自尋優(yōu)等,人工智能會(huì)在DCS各級(jí)實(shí)現(xiàn)。和FF現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)類(lèi)似,以微處理器為基礎(chǔ)的智能設(shè)備,如智能I/O智能PID控制、智能傳感器、變送器、執(zhí)行器、智能人接口及可編程調(diào)節(jié)器相繼出現(xiàn)。
3、簡(jiǎn)單操作方向
對(duì)于工控機(jī),能夠簡(jiǎn)單操作是最好的,這也將成為未來(lái)的發(fā)展方向,簡(jiǎn)易操作可以改善人機(jī)接口,簡(jiǎn)化編程、操作面板使用符號(hào)鍵,盡量采用對(duì)話(huà)方式等,以方便用戶(hù)使用。
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