自动化仪表与控制系统的现状与发展趋势综述

张晓丽

张晓丽

福斯特惠勒（河北）工程设计有限公司河北省石家庄市050000

摘要：随着技术的进步和人工智能的发展，设备中自动化仪表控制系统的地位越来越重要，嵌入式微计算机的应用改变了自动化仪表的结构概念和设计观点，对系统发展也产生了较大影响。本文通过分析自动化仪表的发展特点，针对其智能化、总线化、网络化、开放性的发展趋势进行探讨。

关键词：计算机控制；系统；自动化仪表；现状；发展趋势

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，随着目前的相关技术的发展，自动化仪表的使用和控制系统的发展也在不断的发生新的变化，为了了解自动化仪表与控制系统的应用现状，不断推动技术发展，降低生产成本，必须结合国情引进新技术，促进自动化的发展。

一、自动化仪表与控制系统概况

自动化仪表是装备的中枢神经，运行的中心以及其安全的屏障，是装备的一个组成部分。其推动着国内工业的发展，展现其积极的意义。通过国家的全力支持，我国的仪器以及仪表的工业其门类已经相当的齐全，而且具有非常合理的布局，技术相当完善，规模相当庞大。同时一些企业也产生了很多大众所认可的品牌。对自动化仪表以及系统的形象进行了全面的打造。使得国内产业的规模以及竞争力都得到了很大的提升空间。增加了市场占有率，很多的国内企业基本上与跨国企业并驾齐驱。我国在近几年来，发展可谓是突飞猛进，自行研发了智能化执行机构，流量计，以及变送器都已在大众中具有了很好的市场。此外针对于自主知识产权DCS，其市场占有率已达到三分之一。但我们必须认清楚，国产的仪器相比较于国外而言确实存在着一定的差距，无论是在产品的精密度，智能化，数字化，集成化还是自动化上程度都比较低，大多数的产品趋于常规，缺少高档的智能性产品。缺少前沿性的技术研究。

二、自动化仪表行业的发展现状

自动化仪表采用新型的硅传感器、金属电容传感器、复合传感器、光纤传感器MEMS传感器等新型传感器，对其研发的精度提高了20％以上。数字技术与传感器技术的配合是仪表其更加先进，能够完成传统技术难以实现的计算、控制、补偿、通信等多种不同功能。

(一)国外发展情况

对于现代大型工业的设备投入中，自动化仪表的发展方向应该定位于“可靠性”，通过创新原理和结构设计，加之成熟的科技技术和特殊的攻击技术，是现场仪表程序表现复杂、容易损坏、维修困难等状况得到改善。国外的自动化仪表设备制作厂家可以保证自动化仪表的使用期长达十年，在正确使用的情况下可以不需要调整和维修此项产品，并且提供终身保修，质量无损等产品概念。

(二)国内发展情况

几年来，国外的研究机构对自动化仪表技术的质量制订了相应的安全标准，符合了功能安全技术的产品技术，达到“可靠性”的技术发展要求。在我国来看，能源1二程和重化工工业正在处于发展阶段，对自动化仪表和控制系统需求量逐渐增多，与国外市场的平淡发展运行形成鲜明对比。我国的自动化仪表产品大量出口，2010年的总产值高达4025亿，与2009年同比增长29.3％，利润收入达4025亿，同比增长37％。进口方面，去年的整体进口额为785.5亿，同比去年增长19.2％。进出口总额是自动化仪表与控制系统的发展表现。

三、国内外自动化仪表方面的差距

(一)创新能力欠缺

我国的科学技术产业一向以引进外国技术来实现国内产品的生产，进入了引进后便淘汰，再引进再淘汰的恶性循环。我国的研究机构对自动化领域的研究项目不少，但都没有具体的投入使用，没有相关的生产制造厂家，也没有核心技术支持，成品的转化率底下，导致我国生产的产品多数以中低档为主，没有高档产品的科研能力，也没有先进的创新能力12J。

(二)研发水平有限

我国的研发中心没有一个企业可以与国外同类企业的研发中心相比，并且投入力度不够，仅占总销售额的2％一4％左右，而国外企业平均达到销售额的6％一13％。并且缺少精细加工、特殊加工、测试检查等先进研发手段，生产制造技术的核心研发力度差，研发体系落后，不能达到企业的技术要求。

(三)推广力度不强

国内的大型企业对自动化仪表和控制系统的发展情况不清楚，所以宁愿使用高价进口产品，很少使用国内产品。所以，国内的高端仪器仪表没有进入到各企业中，而是利用很小的竞争力在向国外高端产品竞争。

四、自动化仪表在未来的发展方向

4.1智能化

从工业自动化仪表的发展趋势看，智能化是其核心部分，所谓智能化表现在其具有多种新功能。在工控方面，过去控制的算法，只能由调节器或DCS来完成，如今一台智能化的变送器或者执行器，只要植入PID模块，就可以与有关的现场仪表在一起，在现场实现自主调节;从而实现控制的彻底分散，从而减轻了DCS主机的负担，使调节更加及时，并提高了整个系统的可靠性。

4.2高精度化

由于工业生产对成品质量的要求日益提高，国家的政策和法令对节能减排也有具体的要求和规定，因此提高测量仪表与控制系统的精度就被提上了议事日程。

4.3总线化

过程控制系统自动化中的现场设备通常称为现场仪表。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。

4.4网络化

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。

4.5开放性

现在的测控仪器越来越多采用以Windows/CE、Linux、VxWorks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，齐备的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。

4.6对今后发展的建议

（1）建立产业风险投资机制，鼓励对产业的风险投资。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。

（4）积极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。

结论：

在当下，随着科技的进步，世界走向了信息化的时代，信息技术推动着科学技术的发展。同时对于那些以现场的总线为主的职能化仪表以及自动化控制系统都是信息化带动工业化重要手段。本文对自动化仪表的现状以及未来的发展趋势做了深入的研究，同时提供了一些重要依据，为仪表的发展以及在各个行业的应用拓宽了市场。

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