我国工业控制自动化技术的现状与发展趋势(下)

　　六、数控技术向智能化、开放性、网络化、信息化发展
　
　从195　2年美国麻省理工学院研制出第一台试验性数控系统，到现已走过了51年历程。近10年来，计算机技术飞速发展，各种不同层次开放式数控系统应运而生，发展很快。目前正朝着标准化开放体系结构方向前进。就结构形式而言，当今世界上数控系统大致可分为4种类型：
　　1.传统数控系统；
　　2.“PC嵌入NC”结构开放式数控系统；
　　3.“NC嵌入PC”结构开放式数控系统；
　　4.SOFT型开放式数控系统。

　　我国数控系统开发与生产，“七五”引进、消化、吸收，“八五”攻关和“九五”产业化，取了很大进展，基本上掌握了关键技术，建立了数控开发、生产基，培养了一批数控人才，初步形成了自己数控产业，也带动了机电控制与传动控制技术发展。同时，具有中国特色经济型数控系统这些年来发展，产品性能和可靠性有了较大提高，逐渐被用户认可。国外数控系统技术发展总体发展趋势是：

　　*新一代数控系统向PC化和开放式体系结构方向发展；
　　*驱动装置向交流、数字化方向发展；
　　*增强通信功能，向网络化发展；
　　*数控系统控制性能上向智能化发展。

　　进入21世纪，人类社会将逐步进入知识经济时代，知识将成为科技和生产发展资本与动力，而机床工业，作为机器制造业、工业整个国民经济发展装备部门，毫无疑问，其战略性重要位、受重视程度，也将更加鲜明突出。

　　近年来，我国数控机床一直保持两位数增长。2001年，我国机床工业产值已进入世界第5名，机床消费额世界排名上升到第3位，达47.39亿美元，仅次于美国53.67亿美元。2002年产值达260亿元，产量居世界第4。但与发达国家相比，我国机床数控化率还不高，目前生产产值数控化率还不到30%；消费值数控化率还不到50%，而发达国家大多70%左右。国产数控机床不能满足市场需求，高档次数控机床及配套部件只能靠进口，使我国机床进口额呈逐年上升态势，2001年进口机床跃升至世界第2位，达24.06亿美元，比上年增长27.3%。

　　智能化、开放性、网络化、信息化成为未来数控系统和数控机床发展主要趋势：
　　*向高速、高效、高精度、高可靠性方向发展；
　　*向模块化、智能化、柔性化、网络化和集成化方向发展；
　　*向PC-based化和开放性方向发展；
　　*出现新一代数控加工工艺与装备，机械加工向虚拟制造方向发展。
　　*信息技术（IT）与机床结合，机电一体化先进机床将到发展。
　　*纳米技术将形成新发展潮流，并将有新突破。
　　*节能环保机床将加速发展，占领广大市场。

 　　七、工业控制网络将向有线和无线相结合方向发展

　　自从1977年第一个民用网系统ARCnet投入运行以来，有线局域网以其广泛适用性和技术价格方面优势，获了成功并到了迅速发展。，工业现场，一些工业环境禁止、限制使用电缆或很难使用电缆，有线局域网很难发挥作用，无线局域网技术到了发展和应用。微电子技术不断发展，无线局域网技术将工业控制网络中发挥越来越大作用。
　　无线局域网（WirelessLAN）技术可以非常便捷以无线方式连接网络设备，人们可随时、随、随意访问网络资源，是现代数据通信系统发展重要方向。无线局域网可以不采用网络电缆线情况下，提供以太网互联功能。推动网络技术发展同时，无线局域网也改变着人们生活方式。无线网通信协议通常采用IEEE802.3和802.11。802.3用于点对点方式，802.11用于一点对多点方式。无线局域网可以普通局域网基础上无线Hub、无线接入站(AP)、无线网桥、无线Modem及无线网卡等来实现，以无线网卡使用最为普遍。无线局域网未来研究方向主要集中安全性、移动漫游、网络管理以及与3G等其它移动通信系统之间关系等问题上。工业自动化领域，有成千上万感应器，检测器，计算机，PLC，读卡器等设备，需要互相连接形成一个控制网络，通常这些设备提供通信接口是RS-232或RS-485。无线局域网设备使用隔离型信号转换器，将工业设备RS-232串口信号与无线局域网及以太网络信号相互转换，符合无线局域网IEEE802.11b和以太网络IEEE802.3标准，支持标准TCP/IP网络通信协议，有效扩展了工业设备联网通信能力。
　　计算机网络技术、无线技术以及智能传感器技术结合，产生了“基于无线技术网络化智能传感器”全新概念。这种基于无线技术网络化智能传感器使工业现场数据能够无线链路直接网络上传输、发布和共享。无线局域网技术能够工厂环境下，为各种智能现场设备、移动机器人以及各种自动化设备之间通信提供高带宽无线数据链路和灵活网络拓扑结构，一些特殊环境下有效弥补了有线网络不足，进一步完善了工业控制网络通信性能。

　　八、工业控制软件正向先进控制方向发展

　　自20世纪80年代初期诞生至今，工业控制软件已有20年发展历史。工业控制软件作为一种应用软件，是PC机兴起而不断发展。工业控制软件主要包括人机界面软件（HMI），基于PC控制软件以及生产管理软件等。目前，我国已开发出一批具有自主知识产权实时监控软件平台、先进控制软件、过程优化控制软件等成套应用软件，工程化、产品化有了一定突破，打破了国外同类应用软件垄断格局。化工、石化、造纸等行业数百个企业（装置）中应用，促进了企业技术改造，提高了生产过程控制水平和产品质量，为企业创造了明显经济效益。2000年，“九五”国家科技攻关计划项目“大型骨干石化生产系统控制及计算机应用技术”了验收。作为工控软件一个重要组成部分，国内人机界面组态软件研制方面近几年取了较大进展，软件和硬件相结合，为企业测、控、管一体化提供了比较完整解决方案。此基础上，工业控制软件将从人机界面和基本策略组态向先进控制方向发展。先进过程控制APC（AdvancedProcessControl）目前还没有严格而统一定义。

 　　一般将基于数学模型而又必须用计算机来实现控制算法，统称为先进过程控制策略。如：
　　*自适应控制；
　　*预测控制；
　　*鲁棒控制；
　　*智能控制（专家系统、模糊控制、神经网络）等。
　　先进控制和优化软件可以创造巨大经济效益，这些软件也身价倍增。国际上已经有几十家公司，推出了上百种先进控制和优化软件产品，世界范围内形成了一个强大流程工业应用软件产业。，开发我国具有自主知识产权先进控制和优化软件，打破外国产品垄断，替代进口，具有十分重要意义。未来，工业控制软件将继续向标准化、网络化、智能化和开放性发展方向。

 
结束语
　　工业信息化是指工业生产、管理、经营过程中，信息基础设施，集成平台上，实现信息采集、信息传输、信息处理以及信息综合利用等。“十五”期间，国家用信息化带动工业化工作重点有三个方面：一是以电子信息技术应用为重点，提高传统产业生产过程自动化、控制智能化和管理信息化水平；二是以先进制造技术应用为重点，推进制造业领域优质高效生产，振兴装备制造业；三是改造提升重点产业关键技术、共性技术及其相关配套技术水平、工艺和装备水平。国家实施高技术产业化主要目标有两个：一是发展高技术，形成新兴产业，培育新增长点；二是利用先进技术改造和优化传统产业，提高经济增长质量。大力发展工业自动化是加快传统产业改造提升、提高企业整体素质、提高国家整体国力、调整工业结构、迅速搞活大中型企业有效途径和手段，国家将继续实施一系列工业过程自动化高技术产业化专项，用信息化带动工业化，推动工业自动化技术进一步发展，加强技术创新，实现产业化，解决国民经济发展面临深层问题，进一步提高国民经济整体素质和综合国力，实现跨越式发展。