|
|
一篇關(guān)于對(duì)自動(dòng)控制技術(shù)的個(gè)人理解論文。
自動(dòng)控制的理解及自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
摘要：隨著現(xiàn)代人類社會(huì)的進(jìn)步與科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)控制技術(shù)在人類生活的各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。在軍事方面，雷達(dá)，導(dǎo)彈等先進(jìn)技術(shù)都用到了自動(dòng)控制的原理和技術(shù)。在日常生活中，洗衣機(jī)，電梯，太陽(yáng)能熱水器，馬桶水箱水位控制等等�？傊�，自動(dòng)控制技術(shù)滲透了人類生活的各個(gè)領(lǐng)域，對(duì)人類社會(huì)的進(jìn)步與發(fā)展起著日益重要的作用。
引言：隨著科技的進(jìn)步與發(fā)展，自動(dòng)控制技術(shù)也日益成熟。自控技術(shù)經(jīng)過(guò)數(shù)十年世界性的發(fā)展，極大地提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量。世界各地自動(dòng)控制技術(shù)正在往微型化、網(wǎng)絡(luò)化、開(kāi)放性的方向發(fā)展。本文將從自動(dòng)控制的發(fā)展歷程與發(fā)展現(xiàn)狀展開(kāi)討論對(duì)自動(dòng)控制技術(shù)的認(rèn)識(shí)與理解。
一、 什么是自動(dòng)控制技術(shù) 定義：自動(dòng)控制技術(shù)是能夠在沒(méi)有人直接參與的情況下，利用附加裝置(自動(dòng)控制裝置)使生產(chǎn)過(guò)程或生產(chǎn)機(jī)械(被控對(duì)象)自動(dòng)地按照某種規(guī)律(控制目標(biāo))運(yùn)行，使被控對(duì)象的一個(gè)或幾個(gè)物理量(如溫度、壓力、流量、位移和轉(zhuǎn)速等)或加工工藝按照預(yù)定要求變化的技術(shù)。
內(nèi)容：自動(dòng)控制技術(shù)包含了自動(dòng)控制系統(tǒng)中所有元器件的構(gòu)造原理和性能，以及控制對(duì)象或被控過(guò)程的特性等方面的知識(shí)；自動(dòng)控制系統(tǒng)的分析與綜合；控制用計(jì)算機(jī)(能作數(shù)字運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的控制機(jī))的構(gòu)造原理和實(shí)現(xiàn)方法。
原理及方法：自動(dòng)控制的原理和方法，自動(dòng)化單元技術(shù)和集成技術(shù)及其在各類控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。它以自動(dòng)控制理論為基礎(chǔ)，以電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)為主要工具，面向工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制及各行業(yè)、各部門的自動(dòng)化。它具有“控(制)管(理)結(jié)合，強(qiáng)(電)弱(電)并重，軟(件)硬(件)兼施”鮮明的特點(diǎn)，是理、工、文、管多學(xué)科交叉的寬口徑工科專業(yè)�！∽詣�(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域?yàn)閺V大用戶提供的科學(xué)數(shù)據(jù)主要包括自動(dòng)控制理論和方法、自動(dòng)控制系統(tǒng)、控制軟件技術(shù)、自動(dòng)控制設(shè)備、可靠性技術(shù)、功能安全技術(shù)等6個(gè)數(shù)據(jù)集。
自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域：（1）自動(dòng)控制理論與方法數(shù)據(jù)集：主要包括自動(dòng)控制的基本理論，其中包含決策分析和博弈、多級(jí)遞階和分散控制、穩(wěn)定性和魯棒性、決策支持系統(tǒng)、自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)、自校正等數(shù)據(jù)。系統(tǒng)的建模與仿真、圖像處理與模式識(shí)別、智能計(jì)算與控制均有大量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。并且提供了自動(dòng)控制最新理論與方法，其中包含基于網(wǎng)絡(luò)的控制、對(duì)象模型不確定系統(tǒng)和魯棒性、協(xié)調(diào)控制相關(guān)數(shù)據(jù)。（2）自動(dòng)控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)集：主要包括自動(dòng)控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，技術(shù)規(guī)范，系統(tǒng)集成及典型系統(tǒng)——分布式控制系統(tǒng)(DCS)、基于現(xiàn)場(chǎng)總線的控制系統(tǒng)(FCS)、可編程自動(dòng)化系統(tǒng)(PAC)、數(shù)據(jù)采集和監(jiān)督控制系統(tǒng)(SCADA)相關(guān)數(shù)據(jù)，在典型系統(tǒng)中我們采集了每個(gè)系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例及一些國(guó)際知名廠商的典型產(chǎn)品，為用戶提供最新、優(yōu)質(zhì)、全面、可靠的技術(shù)規(guī)范。（3）控制軟件技術(shù)數(shù)據(jù)集：包括了常規(guī)PID控制和先進(jìn)控制軟件：多變量模型預(yù)測(cè)控制、專家系統(tǒng)、模糊控制及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制組態(tài)軟件相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。詳細(xì)介紹了制造執(zhí)行系統(tǒng)MES，包含制造執(zhí)行系統(tǒng)概述、制造執(zhí)行系統(tǒng)有關(guān)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)用的制造執(zhí)行系統(tǒng)軟件等數(shù)據(jù)。
（4）自動(dòng)控制設(shè)備數(shù)據(jù)集：包括可編程序控制器、嵌入式控制器、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、分布式I/O、變頻驅(qū)動(dòng)器以及運(yùn)動(dòng)控制和伺服控制設(shè)備的體系結(jié)構(gòu)、性能參數(shù)、技術(shù)參數(shù)及工業(yè)控制用編程語(yǔ)言，并且提供典型產(chǎn)品的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。（5）可靠性技術(shù)數(shù)據(jù)集：包括可靠性概述、可靠性有關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、故障診斷、可靠性設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，為技術(shù)人員進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供重要參考數(shù)據(jù)。（6）功能安全技術(shù)數(shù)據(jù)集：包括其基本概念、電氣/電子/可編程電子安全以及行業(yè)適用的功能安全國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、安全性設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)通信安全等數(shù)據(jù)。
二、自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展歷程
自動(dòng)控制領(lǐng)域從古典控制理論、現(xiàn)代控制理論到現(xiàn)在的智能控制理論，經(jīng)歷了很長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展。隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，它也面臨著許多難題，如傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和分析是建立在精確系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上的，而實(shí)際系統(tǒng)由于在復(fù)雜性、非線性、時(shí)變性、不確定性等情況，一般都無(wú)法獲得精確的數(shù)學(xué)模型；當(dāng)研究這些系統(tǒng)時(shí)，必須提出并遵循一些比較苛刻的假設(shè)，而這些假設(shè)在應(yīng)用中往往與實(shí)際不相吻合；對(duì)于某些復(fù)雜的和包含不確定性的控制過(guò)程，根本無(wú)法用傳統(tǒng)數(shù)學(xué)模型來(lái)表示，即無(wú)法解決建模問(wèn)題；為了提高控制性能，傳統(tǒng)控制系統(tǒng)可能變得很復(fù)雜，從而增加了設(shè)備的初投資，降低了系統(tǒng)的可靠性。為了解決這些問(wèn)題，就出現(xiàn)了智能控制理論。隨著人工智能、機(jī)器人、計(jì)算機(jī)和空間技術(shù)的迅速發(fā)展，智能控制也取得了重大進(jìn)展。各種智能咨詢與決策系統(tǒng)、專家控制系統(tǒng)、學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)、模糊控制系統(tǒng)和智能故障檢測(cè)與診斷等已在工業(yè)過(guò)程控制、智能機(jī)器人控制、智能化生產(chǎn)系統(tǒng)和家用電氣設(shè)備中都得到了成功的應(yīng)用。
近年來(lái)自動(dòng)控制技術(shù)發(fā)展迅猛，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)發(fā)展的突飛猛進(jìn)，使人們籍助于許多使能技術(shù)的進(jìn)步和一些開(kāi)發(fā)工具的擴(kuò)大，將人們構(gòu)思的自動(dòng)操作得以付諸實(shí)現(xiàn)。如網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)、可編程控制器等均屬于自動(dòng)化控制技術(shù)中的使能技術(shù)。自動(dòng)控制技術(shù)正向著網(wǎng)絡(luò)化、集成化、分布化、節(jié)點(diǎn)節(jié)能化的方向發(fā)展。
三、自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用
自動(dòng)化控制系統(tǒng)的研究，幾乎涵蓋所有應(yīng)用科學(xué)知識(shí)與技術(shù)的結(jié)合，領(lǐng)域范圍及牽涉的科學(xué)知識(shí)與應(yīng)用工具相當(dāng)廣泛，作為交叉學(xué)科，自動(dòng)控制與其他很多學(xué)科有關(guān)聯(lián)，尤其是數(shù)學(xué)和信息學(xué)，在制造，醫(yī)藥，交通。機(jī)器人，以及經(jīng)濟(jì)學(xué)，社會(huì)學(xué)中的應(yīng)用也都非常廣泛。自動(dòng)化控制的應(yīng)用領(lǐng)域一般可分為下列幾類：
l、工廠自動(dòng)化控制，又稱為生產(chǎn)自動(dòng)化控制，即利用自動(dòng)化的生產(chǎn)設(shè)備，一貫作業(yè)的生產(chǎn)方式，從事有效率的產(chǎn)品生產(chǎn)。
2、設(shè)計(jì)自動(dòng)化控制，即利用電腦軟件技術(shù)及應(yīng)用，將所需設(shè)計(jì)的資料，轉(zhuǎn)成控制程序或生產(chǎn)流程，而且以簡(jiǎn)單的圖或語(yǔ)言，來(lái)表示或執(zhí)行制造過(guò)程的自動(dòng)化控制的運(yùn)作。
3、實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化控制，即利用自動(dòng)化設(shè)備與電腦軟件技術(shù)及應(yīng)用，或可編程控制器等設(shè)備，結(jié)合溫度、濕度、壓力、流量等傳感器，將實(shí)驗(yàn)室的控制程序或生產(chǎn)流程，及所需實(shí)驗(yàn)結(jié)果的資料，轉(zhuǎn)成簡(jiǎn)單的圖或語(yǔ)言，來(lái)表示或執(zhí)行實(shí)驗(yàn)室的自動(dòng)化控制作。
4、檢測(cè)自動(dòng)化控制，即利用自動(dòng)化的檢測(cè)設(shè)備與電腦軟件技術(shù)及程式應(yīng)用，結(jié)合溫度，濕度、壓力、流量等傳感器設(shè)備，能自動(dòng)地檢測(cè)樣品，并將檢測(cè)的物理量的資料，轉(zhuǎn)成簡(jiǎn)單的圖或語(yǔ)言，來(lái)表示檢測(cè)結(jié)果。
5、辦公室自動(dòng)化控制，即利用軟件程式技術(shù)及應(yīng)用，將辦公室的文書(shū)資料或文書(shū)檔案，做有效率的管理。
6、家庭自動(dòng)化控制，即利用自動(dòng)化的設(shè)備與電腦軟件技術(shù)及程式應(yīng)用，結(jié)合家庭用設(shè)備，提高家庭舒適度與居家安全。
7．服務(wù)自動(dòng)化控制，即利用自動(dòng)化的設(shè)備與電腦軟件技術(shù)及程式應(yīng)用，結(jié)合各式各樣的自動(dòng)化設(shè)備或傳感器，監(jiān)測(cè)、紀(jì)錄、轉(zhuǎn)接、通知、執(zhí)行運(yùn)作等，以供顧客或使用者，能快速處理相關(guān)作業(yè)或快速處理所遭遇的問(wèn)題。
8.農(nóng)業(yè)自動(dòng)化，隨著科技的發(fā)展，農(nóng)業(yè)也邁進(jìn)了自動(dòng)化的行列，播種機(jī)，收割機(jī)等大型農(nóng)業(yè)用具已經(jīng)走進(jìn)農(nóng)民的生活，為農(nóng)民的種植收割等工作節(jié)省了人力與物力，也大大節(jié)省了勞動(dòng)時(shí)間，于此同時(shí)，由于自動(dòng)化灌溉系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，大大提高了農(nóng)作物的生產(chǎn)率。
此外，自動(dòng)控制在給水排水中也有重要的應(yīng)用。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不斷加速,無(wú)論工業(yè)用水，還是居民用水量越來(lái)越大，進(jìn)而污水的排放量日益增大,其中污水對(duì)水體的污染日趨嚴(yán)重,國(guó)家政府不斷加大治理污水的力度,提高水體的再利用價(jià)值。為了滿足人們生活工作的用水需求，給水排水方面的工作量是相當(dāng)艱巨的，于是各種大型的自來(lái)水廠和污水處理廠紛紛建成,而且在規(guī)模加大的同時(shí)，對(duì)自動(dòng)化要求越來(lái)越高遠(yuǎn)程控制、數(shù)字化、智能化的控制方式提高了給水排水系統(tǒng)的可靠性,保證了各種用水的效果。
在正常供水方面：變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備以其節(jié)能、安全、高品質(zhì)的供水質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)，恒壓供水調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)水泵電機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速，依據(jù)用水量的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，在用水量發(fā)生變化時(shí)保持水壓恒定以滿足用水要求，充分利用變頻器內(nèi)置的各種功能對(duì)合理設(shè)計(jì)變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備，降低成本，保證產(chǎn)品質(zhì)量等方面有著非常重要的意義。
在污水排放方面：智能的污水排放系統(tǒng)減少了城市污染，凈化了城市環(huán)境。
四、對(duì)自動(dòng)控制的認(rèn)識(shí)與理解
自動(dòng)控制技術(shù)是一門滲透到人類生活各個(gè)領(lǐng)域的一中重要技術(shù)，對(duì)人類社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)步起著至關(guān)重要的作用。自控控制技術(shù)的每一步前進(jìn)與發(fā)展都引領(lǐng)者人類社會(huì)的發(fā)展，在現(xiàn)代這個(gè)智能化、網(wǎng)絡(luò)化的信息大時(shí)代，自動(dòng)控制的應(yīng)用已經(jīng)是大勢(shì)所趨。作為人類社會(huì)中的一員，我們要適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的潮流，緊跟社會(huì)的步伐，一方面我們要充分利用自動(dòng)控制技術(shù)給我們生活帶來(lái)的便利。另一方面，我們要不斷的學(xué)習(xí)與發(fā)展，為自動(dòng)控制技術(shù)的進(jìn)步做貢獻(xiàn)，為人類社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)步做貢獻(xiàn)。
五、自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)
目前，全球的自動(dòng)控制技術(shù)正在日益走向成熟，目前我國(guó)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(guó)的工業(yè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)行業(yè)已經(jīng)形成。目前，工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)正在向智能化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化的方向發(fā)展。
1、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(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
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(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)Windows NT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.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^.
2、 PLC在向微型化、網(wǎng)絡(luò)化、PC化和開(kāi)放性方向發(fā)展
目前,全世界PLC生產(chǎn)廠家約200家,生產(chǎn)300多種產(chǎn)品.國(guó)內(nèi)PLC市場(chǎng)仍以國(guó)外產(chǎn)品為主,如Siemens、Modicon、A-B、OMRON、三菱、GE的產(chǎn)品.經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展,國(guó)內(nèi)PLC生產(chǎn)廠家約有三十家,但都沒(méi)有形成頗具規(guī)模的生產(chǎn)能力和名牌產(chǎn)品,可以說(shuō)PLC在我國(guó)尚未形成制造產(chǎn)業(yè)化.在PLC應(yīng)用方面,我國(guó)是很活躍的,應(yīng)用的行業(yè)也很廣.專家估計(jì),2000年PLC的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)銷量為15(20萬(wàn)套（其中進(jìn)口占90%左右）,約25(35億元人民幣,年增長(zhǎng)率約為12%.預(yù)計(jì)到2005年全國(guó)PLC需求量將達(dá)到25萬(wàn)套左右,約35(45億元人民幣.
微型化、網(wǎng)絡(luò)化、PC化和開(kāi)放性是PLC未來(lái)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32 I/O）已經(jīng)出現(xiàn),價(jià)格只有幾百歐元.隨著軟PLC（Soft PLC）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(zhǎng).
當(dāng)前,過(guò)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(lái)越多的PLC供應(yīng)商開(kāi)始提供Ethernet接口.可以相信,PLC將繼續(xù)向開(kāi)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).
3、面向測(cè)控管一體化設(shè)計(jì)的DCS系統(tǒng)
集散控制系統(tǒng)DCS（Distributed Control System）問(wèn)世于1975年,生產(chǎn)廠家主要集中在美、日、德等國(guó).我國(guó)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(guó)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(guó)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(kāi)始了研制國(guó)產(chǎn)化DCS的技術(shù)攻關(guān).
小型化、多樣化、PC化和開(kāi)放性是未來(lái)DCS發(fā)展的主要方向.目前小型DCS所占有的市場(chǎng),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(guò)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(kāi)放性的DCS系統(tǒng)將同時(shí)向上和向下雙向延伸,使來(lái)自生產(chǎn)過(guò)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(wú)縫連接,向測(cè)控管一體化方向發(fā)展.
4、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(guò)程控制系統(tǒng)將由DCS發(fā)展到FCS（Fieldbus Control System）.FCS可以將PID控制徹底分散到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（Field Device）中.基于現(xiàn)場(chǎng)總線的FCS又是全分散、全數(shù)字化、全開(kāi)放和可互操作的新一代生產(chǎn)過(guò)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(lái)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(guò)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).現(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1984年開(kāi)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(guò)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(guó)際標(biāo)準(zhǔn)子集有八種,分別為：
類型1 IEC技術(shù)報(bào)告（FFH1）；
類型2 Control-NET（美國(guó)Rockwell公司支持）；
類型3 Profibus（德國(guó)Siemens公司支持）；
類型4 P-NET（丹麥Process Data公司支持）；
類型5 FFHSE（原FFH2）高速以太網(wǎng)（美國(guó)Fisher Rosemount公司支持）；
類型6 Swift-Net（美國(guó)波音公司支持）；
類型7 WorldFIP（法國(guó)Alsto公司支持）；
類型8 Interbus（美國(guó)Phoenix Contact公司支持）.
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(kāi)放化,符合工業(yè)控制系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì).國(guó)家在“九五”期間為了加快現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在我國(guó)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(kāi)發(fā)和工程化上,補(bǔ)充和完善工藝設(shè)備、開(kāi)發(fā)裝置和測(cè)試裝置,建立智能化儀表和開(kāi)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(guó)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(kāi)發(fā)”和“現(xiàn)場(chǎng)總線智能儀表研究開(kāi)發(fā)”兩個(gè)項(xiàng)目相繼完成.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(kāi)發(fā)”項(xiàng)目,針對(duì)國(guó)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).
總之,計(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(zhǎng)的過(guò)程,同時(shí)DCS本身也在不斷的發(fā)展與完善.可以肯定的是,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(lái)越多的應(yīng)用,并將在控制領(lǐng)域中占有更加重要的地位.
5、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(guò)五十年的發(fā)展,我國(guó)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(yíng)銷體系.現(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(guó).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(guó)儀器儀表工業(yè)總產(chǎn)值的50%.但目前我國(guó)儀器儀表行業(yè)產(chǎn)品大多屬于中低檔水平,隨著國(guó)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(guó)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(guó)外產(chǎn)品占有我國(guó)市場(chǎng)60%以上的份額,而國(guó)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(guó)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(guó)家計(jì)委把儀器儀表明確列為國(guó)民經(jīng)濟(jì)重要技術(shù)裝備,國(guó)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(kāi)放分散控制系統(tǒng)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).
6、數(shù)控技術(shù)向智能化、開(kāi)放性、網(wǎng)絡(luò)化、信息化發(fā)展
國(guó)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(kāi)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)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(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的裝備部門,毫無(wú)疑問(wèn),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(lái),我國(guó)數(shù)控機(jī)床一直保持兩位數(shù)增長(zhǎng).2001年,我國(guó)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(guó)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(guó)家相比,我國(guó)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30%；消費(fèi)值數(shù)控化率還不到50%,而發(fā)達(dá)國(guó)家大多在70%左右.由于國(guó)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(guó)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(zhǎng)27.3%.
智能化、開(kāi)放性、網(wǎng)絡(luò)化、信息化成為未來(lái)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；
* 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).
總之，自控技術(shù)在人類社會(huì)中的作用是不可忽略的，而且，自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展前景是無(wú)限光明的，隨著技術(shù)水平的發(fā)展，自動(dòng)控制技術(shù)將逐漸向智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。
自動(dòng)控制論文中文標(biāo)題 對(duì)自動(dòng)控制的理解及自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
學(xué)生姓名 鄭*珍
校園卡號(hào) 320140939750
學(xué) 院 信息科學(xué)與工程學(xué)院
專 業(yè) 通信工程2班
年 級(jí) 2014級(jí)
完整論文下載（word格式 可編輯）：
自控.docx
(37.79 KB, 下載次數(shù): 5)
2017-9-28 18:54 上傳
點(diǎn)擊文件名下載附件
下載積分: 黑幣 -5
|
|
QQ好友和群
QQ空間
騰訊微博
騰訊朋友
收藏
淘帖
頂
踩
