自動化課程設計報告

報告屬性

報告正文

1、概述

1.1 自動控制概況

工業控制自動化技術是一種運用控制理論、儀器儀表、計算機和其他信息技術，對工業生產過程實現檢測、控制、優化、調度、管理和決策，達到增加產量、提高質量、降低消耗、確保安全等目的的綜合性技術，主要包括工業自動化軟件、硬件和系統三大部分。

我國工業控制自動化的發展道路，大多是在引進成套設備的同時進行消化吸收，然后進行二次開發和應用。目前我國工業控制自動化技術、產業和應用都有了很大的發展，我國工業計算機系統行業已經形成。目前，工業控制自動化技術正在向智能化、網絡化和集成化方向發展。

1.2以工業pc為基礎的低成本工業控制自動化將成為主流

工業控制自動化主要包含三個層次，從下往上依次是基礎自動化、過程自動化和管理自動化，其核心是基礎自動化和過程自動化。 傳統的自動化系統，基礎自動化部分基本被plc和dcs所壟斷，過程自動化和管理自動化部分主要是由各種進口的過程計算機或小型機組成，其硬件、系統軟件和應用軟件的價格之高令眾多企業望而卻步。

由于基于pc的控制器被證明可以像plc一樣可靠，并且作和維護人員接受，所以，一個接一個的制造商至少在部分生產中正在采用pc控制方案。基于pc的控制系統易于安裝和使用，有高級的診斷功能，為系統集成商提供了更靈活的選擇，從長遠角度看，pc控制系統維護成本低。由于可編程控制器（plc）受pc控制的威脅最大，所以plc供應商對pc的應用感到很不安。事實上，他們現在也加入到了pc控制“浪潮”中。

2、plc在向微型化、網絡化、pc化和開放性方向發展

長期以來，plc始終處于工業控制自動化領域的主戰場，為各種各樣的自動化控制設備提供非常可靠的控制方案，與dcs和工業pc形成了三足鼎立之勢。同時，plc也承受著來自其他技術產品的沖擊，尤其是工業pc所帶來的沖擊。

微型化、網絡化、pc化和開放性是plc未來發展的主要方向。在基于plc自動化的早期，plc體積大而且價格昂貴。但在最近幾年，微型plc（小于32 i/o）已經出現，價格只有幾百歐元。隨著軟plc（soft plc）控制組態軟件的進一步完善和發展，安裝有軟plc組態軟件和pc-based控制的市場份額將逐步得到增長。

3 、面向測控管一體化設計的dcs系統

根據中國儀器儀表行業協會公布的調查數據顯示，2026年我國dcs市場狀況如下：小型化、多樣化、pc化和開放性是未來dcs發展的主要方向。目前小型dcs所占有的市場，已逐步與plc、工業pc、fcs共享。今后小型dcs可能首先與這三種系統融合，而且“軟dcs”技術將首先在小型dcs中得到發展。pc-based控制將更加廣泛地應用于中小規模的過程控制，各dcs廠商也將紛紛推出基于工業pc的小型dcs系統。開放性的dcs系統將同時向上和向下雙向延伸，使來自生產過程的現場數據在整個企業內部自由流動，實現信息技術與控制技術的無縫連接，向測控管一體化方向發展。

4、控制系統正在向現場總線（fcs）

方向發展根據iec61158的定義，現場總線是安裝在制造或過程區域的現場裝置與控制室內的自動控制裝置之間的數字式、雙向傳輸、多分支結構的通信網絡。現場總線使測控設備具備了數字計算和數字通信能力，提高了信號的測量、傳輸和控制精度，提高了系統與設備的功能、性能。

計算機控制系統的發展在經歷了基地式氣動儀表控制系統、電動單元組合式模擬儀表控制系統、集中式數字控制系統以及集散控制系統（dcs）后，將朝著現場總線控制系統（fcs）的方向發展。雖然以現場總線為基礎的fcs發展很快，但fcs發展還有很多工作要做，如統一標準、儀表智能化等。另外，傳統控制系統的維護和改造還需要dcs，因此fcs完全取代傳統的dcs還需要一個較長的過程，同時dcs本身也在不斷的發展與完善。可以肯定的是，結合dcs、工業以太網、先進控制等新技術的fcs將具有強大的生命力。工業以太網以及現場總線技術作為一種靈活、方便、可靠的數據傳輸方式，在工業現場得到了越來越多的應用，并將在控制領域中占有更加重要的地位。

5、儀器儀表技術在向數字化、智能化、網絡化、微型化方向發展

計算機網絡技術、無線技術以及智能傳感器技術的結合，產生了“基于無線技術的網絡化智能傳感器”的全新概念。這種基于無線技術的網絡化智能傳感器使得工業現場的數據能夠通過無線鏈路直接在網絡上傳輸、發布和共享。無線局域網技術能夠在工廠環境下，為各種智能現場設備、移動機器人以及各種自動化設備之間的通信提供高帶寬的無線數據鏈路和靈活的網絡拓撲結構，在一些特殊環境下有效地彌補了有線網絡的不足，進一步完善了工業控制網絡的通信性能。

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