自動裝置發展趨勢

⑴ 工業自動化的發展都有什麼前景趨勢

20世紀50年代以前，是人工控制階段。當時的生產規模較小，測控儀表是安裝在生產設備現場的氣動測量儀表，功能簡單。操作人員只能通過對生產現場的巡視，了解生產過程，並在現場直接把被控對象的參數調整在預定值上。這時的儀表信號不能傳送給別的儀表或系統，儀表處於封閉狀態，無法與外界溝通信息。這一階段的控制系統稱為氣動信號控制系統。
20世紀50年代為模擬控制階段。隨著生產規模的擴大，整個生產過程需要對生產現場的多個點進行測控，自動控製成為必然，於是出現了現場儀表與集中控制室。生產現場出現了氣動、電動單元組合式儀表，將測量得到的0．02～0．1MPa氣壓信號、4～20mA直流電流信號、1～5V的直流電壓信號等模擬信號傳送到集中控制室。操作人員可以坐在控制室觀察生產流程各處的狀況。但是，模擬信號的傳遞比較困難，信號變化緩慢，抗干擾能力也較差，很難滿足生產過程對速度和精度的需要。
20世紀60年代～70年代中期，工業控制系統開始進入集中式數字控制階段。它的發展經歷了直接數字控制、集中型計算機控制和分層計算機控制。由於模擬信號的諸多不足，在這一階段人們考慮用數字信號代替模擬信號，而且計算機也逐步進入工業控制系統。
直接數字控制(DDC)技術主要是由一台數字計算機替代一組模擬控制器，首先通過模數轉換器，實時採集生產過程被控參數的信息，計算機按照控制演算法運算後，其結果通過數模轉換器去控制執行器，構成一個閉環控制迴路。
由於當時的計算機技術尚不發達，價格昂貴，人們又試圖用一台計算機取代控制室的幾乎所有的儀表盤，實現過程監視、數據收集、數據處理、數據存儲和報警等過程式控制制的全部功能，並能實現生產調度和工廠管理的部分功能，這就是集中型計算機控制系統。它雖然在信息的綜合、改變控制方案、實現最優控制以及改善人機介面等方面取得了重大進展，但也暴露了「集中」帶來的不足：脆弱性問題，一旦計算機出現某種故障，就會造成所用的控制迴路癱瘓、生產停產的嚴重局面，這種危險集中的系統結構很難被生產過程接受；計算機負荷問題，生產規模越來越大，測控點越來越多，計算機不堪重負；開發問題，由於控制水平的不斷提高，新的要求不斷提出，使得軟體也越來越復雜．越來越龐大，造成開發周期和費用不斷增加。
集中型計算機控制系統的缺陷促使控制系統向功能分散化方向發展，於是出現了過程現場控制與集中顯示操作分離開來的分層計算機控制系統。各個控制迴路的模擬儀表調節器互相獨立並由計算機來實現，當某一迴路出現故障時，不致影響其他迴路的正常工作，提高了系統的可靠性，同時現場控制計算機的信號也送入上一級計算機，由它顯示過程參數，並根據對象的數學模型進行最優化處理，計算最優操作條件，最後以最優工藝參數傳給下層計算機作為設定值。實際上，這時的工業控制系統已經具有了集散式控制系統的初步概念。
20世紀70年代中期，工業控制系統進入集散型控制系統(DCS)階段。集散型控制系統是一個集中與分散相結合的系統，它吸收了分散儀表控制系統和集中式計算機控制系統的優點，將當時的微處理器、計算機數字通信等技術應用到工業控制領域。從總體邏輯結構上講，集散型控制系統是一個分支型結構，它分為過程式控制制級、控制管理級和生產管理級，充分體現了管理的集中性和控制的分散性，它把控制功能分散到若乾颱控制站，在監控操作站進行集中監視操作。
集散型控制系統由集中管理部分、分散控制監測部分和通信部分組成。集中管理部分又可分為工程師站、操作站和管理計算機。工程師站主要用於組態和維護，操作站則用於監視和操作，管理計算機用於全系統的信息管理和優化控制。分散控制監測部分按功能可分為控制站、監測站和現場控制站，它們用於控制和監測。通信部分連接系統的各個部分，完成數據、指令及其他信息的傳遞。系統軟體是由實時多任務操作系統、資料庫管理系統、數據通信軟體、組態軟體和各種應用軟體組合而成。
集散型控制系統具有通用性強，系統組態靈活，控制功能完善，數據處理方便，顯示操作集中，人機界面友好，安裝簡單、規范，調試方便和運行安全可靠等特點。它的控制范圍更寬，控制功能得到加強，能夠適應工業生產過程的各種需要，設備與信息的共享程度也進一步提高，促進了生產自動化水平和管理水平提高。DCS與前三個階段相比，發生了質的變化，可以說是一場革命。
但在集散型控制系統中仍有許多不足。信息化問題，CIMS的發展要求對企業經營決策、經營管理、生產調度、過程優化、故障診斷及過程式控制制的信息進行綜合處理，迅速滿足市場的需要，而集散型控制系統僅能從過程式控制制站得到現場儀表傳來的被測參數值，以及向它發出的調節信號，無法對現場儀表進行診斷，影響了系統信息的完整性；數字化問題，在集散型控制系統中仍然有模擬測量儀表，因而它是一種模擬數字混合系統；互換性與互操作問題，在DCS系統形成的過程中，由於受計算機系統早期存在的系統封閉這一缺陷的影響，各廠家的產品自成系統，軟硬體產品不能互換，而且通信協議也各不相同，不同廠家的設備不能互連在一起，難以實現互換與互操作，組成大范圍信息共享的網路系統存在很多困難，這也是集散型控制系統的最大不足。
現場匯流排控制系統是20世紀80年代中後期隨著控制、計算機、通信以及模塊化集成等技術發展出現的工業控制系統，代表工業自動化控制發展的最新階段。現場匯流排的概念是1982年首先在歐洲提出的。隨後，北美與南美也都投入巨大的人力、物力開展研究工作。到現在為止，比較流行的現場匯流排已有40多種。現場匯流排控制系統的全分布、全數字、全開放特性解決了集散型控制系統中存在的不足。在此值得一提的是作為從DCS向FCS過渡過程中出現的HART()協議，它在現有模擬信號傳輸線上載入一個數字信號，使模擬信號與數字信號雙向通信同時進行，互不幹擾。從長遠的發展來看，作為過渡產品的HART不會有很大的作為。
現場匯流排控制系統把集散型控制系統中的集中與分散相結合的概念變成了新型的全分布式測控系統。作為工廠數字通信網路的基礎，現場匯流排控制系統溝通了生產過程現場控制設備之間及其與更高控制管理層之間的聯系：它向下深入到現場的每一台儀表、執行機構，把控制功能徹底下放到現場，依靠現場智能設備本身便可實現基本控制功能；向上連接到生產管理、企業經營的方方面面，為企業提供全面的解決方案。目前，現場匯流排將原來主要用於過程式控制制的工業控制自動化推廣到製造自動化、樓宇自動化等領域，成為新的現場智能設備互連通信網路。
在現場匯流排控制系統中，4～20mA模擬信號儀表將被符合現場匯流排標準的雙向通信全數字智能儀表所代替，實現傳輸信號數字化，使模擬和數字混合控制系統最終轉變為全數字控制系統。
現場匯流排控制系統的開放性解決了數字系統的兼容性問題，協議的完全開放導致不同生產商的產品之間可以互換和互操作。它不但給生產商和用戶帶來極大的方便，而且突破了集散型控制系統中由專用網路的封閉系統所造成的缺陷，把封閉、專用的解決方案變成了公開、標准化的解決方案。
從上面的簡單回顧中，可以看到控制的效果、控制的花費和最終的收益一直是工業控制系統發展的衡量標准。從人工控制系統到集中式控制系統、從集中式控制系統到集散型控制系統，再到現在的現場匯流排控制系統，都是在逐步實現更好的控制、更小的花費和更大的收益。如果仔細分析一下工業控制系統發展的整個過程，不難看出它的發展具有以下特點：
(1)計算機技術在工業控制系統中起到越來越重要的作用
在集中式數字控制階段以前，計算機並沒有真正進入控制過程，計算機安裝在專用的機房中，與過程裝置之間沒有任何物理上的連接，只是用來「離線」計算控制器的設定值和執行器的位置值，即使後來在計算機中能夠加入一些管理信息，但計算機體積大，速度慢，價格昂貴而且不可靠，不能直接參與過程式控制制，充其量不過是一個離線數據分析的工具。
從集中式數字控制開始，計算機開始進入過程式控制制。在計算機上設計了專門的介面，與現場裝置直接連接，計算機配上變送器、執行器和信號連接裝置就完全可以實現過程的檢測、監視以及對過程的控制了。最初，計算機只用於關鍵現場裝置的單迴路控制，在直接數字控制階段，一台計算機替代一組模擬控制器；到了集中型計算機控制階段，一台計算機已經滿足小型工業控制系統的全面需要。分層計算機控制系統是適應較大規模的工業控制需要，將計算機分層、模塊化的思想引入工業控制系統；到集散型計算機控制階段，模塊化、對象化的概念已經深入工業控制系統，集散型控制系統的工程師站、操作站和管理工作站都是具有自主特點的功能模塊。組態軟體的出現，更為工業控制系統的總體設計提供了方便。現場匯流排控制系統的出現是與計算機網路技術的發展密不可分的。實際上，現場匯流排控制就是計算機網路技術在工業控制領域的最新應用，所以又稱現場匯流排是工業控制的底層網路。另外，如果分析一下每一種現場匯流排的技術資料，就不難發現它們都是在國際標准組織的開放系統互操作網路模型基礎上加上一些特殊的規定形成自己的標准。
(2)信息的集成度越來越高
隨著工業規模的擴大，人們對控制系統的信息要求不斷提高，工業控制系統的信息集成程度也就越來越高。在人工控制階段，談不上信息的集成；模擬控制階段，雖然出現了集中控制室，模擬信號的「先天」不足決定了系統的信息集成無法滿足信息量、速度和精度等方面的要求；集中式數字控制階段，信息的集成程度進一步提高，不但能把一組儀表的信息集成到一起，對於有些小系統甚至能把整個系統的測控信息集成到一起，為信息的綜合、改變控制方案、實現最優控制提供了有效的途徑，不過，這時的信息還只能是測控信息，與管理有關的信息很少；集散式控制系統實現了測控、管理信息的集成，但集成的程度仍然有限，沒能實現通信的全數字化，影響了信息的交換；基於網路的現場匯流排控制系統為信息的進一步集成提供了有效的技術保證，現場匯流排作為紐帶，將掛接在匯流排上的網路節點組成自動化系統，各現場智能設備分別作為一個網路節點，通過現場匯流排實現各節點之間、現場節點與過程式控制制管理層之間的信息傳遞與溝通，並實現各種復雜的綜合自動化功能。
(3)控制功能越來越「接近」現場
這里所提及的「接近」主要是指系統內部層次上的接近，在此只以PID功能的逐步下放過程說明這一問題在集中式數字控制階段或者說直接數字控制階段，PID控制功能是集成在控制計算機內；到了集散式數字控制系統。PID控制功能下放到分散的現場控制站；到了現場匯流排控制系統，PID控制功能則徹底分散到現場控制儀表中去了。
(4)現場儀表的測控能力越來越強
現場儀表從最初的氣動儀表，到後來的模擬儀表，到集散型控制系統中的數字模擬混合儀表，直到現場匯流排控制系統中的全數字智能儀表，不但取得了從模擬信號到數字信號的進步，現場儀表的性能也大大改善。
表明了現場儀表從實現單點、單控制迴路的測控功能開始，逐步發展到按裝置和過程來劃分的多迴路、多變數集中監控，一直到現場匯流排儀表智能化過程。現場匯流排儀表智能化是微處理器植入現場測控儀表的結果，設備具有數值計算和數字通信能力，一方面提高了信號的測量、控制和傳輸精度，另一方面豐富了控制信息，並為實現其遠程傳送創造了條件；還可提供傳統儀表所不能提供的如閥門開關動作次數、故障診斷等信息，便於操作管理人員更好、更深入地了解生產現場和自控設備的運行狀態，使現場匯流排控制系統成為分布式、可靠及信息完整的控管系統。
另外，工業控制系統還有操作人員越來越遠離現場，系統的實時性和可靠性越來越強，精度越來越高。

⑵ 簡述自動控制系統發展的四個階段

1、早期控制

早在古代，勞動人民就憑借生產實踐中積累的豐富經驗和對反饋的直觀認識，發明了許多著閃爍控制理論智慧火花的傑作。如果要追溯自動控制技術的發展史，早在兩千年前人類就有了自動控制技術的萌芽。

2、經典控制理論

自動控制理論是與人類社會發展密切聯系的一門學科，是自動控制科學的核心自從19世紀Maxwell對具有調速器的蒸汽發動機系統進行線性常微分方程描述及穩定性分析以來。

經過20世紀初Nyquist，Bode，Harris，Evans，Wienner，Nichols等人的傑出貢獻，終於形成了經典反饋控制理論基礎，並於50年代趨於成熟。

特點是以傳遞函數為數學工具，採用頻域方法，主要研究單輸入單輸出線性定常控制系統的分析與設計，但它存在著一定的局限性，即對多輸入多輸出系統不宜用經典控制理論解決，特別是對非線性時變系統更是無能為力。

3、現代控制理論

隨著20世紀40年代中期計算機的出現及其應用領域的不斷擴展，促進了自動控制理論朝著更為復雜也更為嚴密的方向發展，特別是在Kalman提出的可控性和可觀測性概念以及提出的極大值理論的基礎上，在20世紀5060年代開始出現了以狀態空間分析(應用線性代數)為基礎的現代控制理論。

現代控制理論本質上是一種時域法，其研究內容非常廣泛，主要包括三個基本內容：多變數線性系統理論最優控制理論以及最優估計與系統辨識理論現代控制理論從理論上解決了系統的可控性可觀測性穩定性以及許多復雜系統的控制問題。

4、智能控制理論

隨著現代科學技術的迅速發展，生產系統的規模越來越大，形成了復雜的大系統，導致了控制對象控制器以及控制任務和目的的日益復雜化，從而導致現代控制理論的成果很少在實際中得到應用經典控制理論現代控制理論在應用中遇到了不少難題，影響了它們的實際應用，其主要原因有三：

1)精確的數學模型難以獲得此類控制系統的設計和分析都是建立在精確的數學模型的基礎上的，而實際系統由於存在不確定性不完全性模糊性時變性非線性等因素，一般很難獲得精確的數學模型；

2)假設過於苛刻研究這些系統時，人們必須提出一些比較苛刻的假設，而這些假設在應用中往往與實際不符；

3)控制系統過於復雜為了提高控制性能，整個控制系統變得極為復雜，這不僅增加了設備投資，也降低了系統的可靠性

第三代控制理論即智能控制理論就是在這樣的背景下提出來的，它是人工智慧和自動控制交叉的產物，是當今自動控制科學的出路之一。

(2)自動裝置發展趨勢擴展閱讀

自動控制系統的未來發展前景：

現代化工廠向規模集約化方向發展時，生產工藝對控制系統的可靠性、運算能力、擴展能力、開放性、操作及監控水平等方面提出了越來越高的要求。

傳統的DCS系統已經不能滿足現代工業自動化控制的設計標准和要求。隨著工業自動化控制理論、計算機技術和現代通信技術的迅速發展，自動控制系統的未來發展方向將向智能化、網路化、全集成自動化等方向發展。

⑶ 自動控制技術全國及世界現狀及發展趨勢

工業控制自動化技術是一種運用控制理論、儀器儀表、計算機和其它信息技術，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體、硬體和系統三大部分。

工業控制自動化技術是一種運用控制理論、儀器儀表、計算機和其它信息技術，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體、硬體和系統三大部分。工業控制自動化技術作為20世紀現代製造領域中最重要的技術之一，主要解決生產效率與一致性問題。雖然自動化系統本身並不直接創造效益，但它對企業生產過程有明顯的提升作用。

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，然後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、網路化和集成化方向發展。

一、 以工業PC為基礎的低成本工業控制自動化將成為主流

眾所周知，從20世紀60年代開始，西方國家就依靠技術進步（即新設備、新工藝以及計算機應用）開始對傳統工業進行改造，使工業得到飛速發展。20世紀末世界上最大的變化就是全球市場的形成。全球市場導致競爭空前激烈，促使企業必須加快新產品投放市場時間（Time to Market）、改善質量（Quality）、降低成本（Cost）以及完善服務體系（Service），這就是企業的T.Q.C.S.。雖然計算機集成製造系統
（CIMS）結合信息集成和系統集成，追求更完善的T.Q.C.S.，使企業實現「在正確的時間，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「五個正確」。然而這種自動化需要投入大量的資金，是一種高投資、高效益同時是高風險的發展模式，很難為大多數中小企業所採用。在我國，中小型企業以及准大型企業走的還是低成本工業控制自動化的道路。

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，其硬體、系統軟體和應用軟體的價格之高令眾多企業望而卻步。

20世紀90年代以來，由於PC-based的工業計算機（簡稱工業PC）的發展，以工業PC、I/O裝置、監控裝置、控制網路組成的PC-based的自動化系統得到了迅速普及，成為實現低成本工業自動化的重要途徑。我國重慶鋼鐵公司這樣的大企業的幾乎全部大型加熱爐，也拆除了原來DCS或單迴路數字式調節器，而改用工業PC來組成控制系統，並採用模糊控制演算法，獲得了良好效果。

由於基於PC的控制器被證明可以像PLC一樣可靠，並且被操作和維護人員接受，所以，一個接一個的製造商至少在部分生產中正在採用PC控制方案。基於PC的控制系統易於安裝和使用，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。由於可編程式控制制器（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。

近年來，工業PC在我國得到了異常迅速的發展。從世界范圍來看，工業PC主要包含兩種類型：IPC工控機和CompactPCI工控機以及它們的變形機，如AT96匯流排工控機等。由於基礎自動化和過程自動化對工業PC的運行穩定性、熱插拔和冗餘配置要求很高，現有的IPC已經不能完全滿足要求，將逐漸退出該領域，取而代之的將是 CompactPCI-based工控機，而IPC將占據管理自動化層。國家於2001年設立了「以工業控制計算機為基礎的開放式控制系統產業化」工業自動化重大專項，目標就是發展具有自主知識產權的PC-based控制系統，在3(5年內，佔領30%(50%的國內市場，並實現產業化。

幾年前，當「軟PLC」出現時，業界曾認為工業PC將會取代PLC。然而，時至今日工業PC並沒有代替PLC，主要有兩個原因：一個是系統集成原因；另一個是軟體操作系統Windows NT的原因。一個成功的PC-based控制系統要具備兩點：一是所有工作要由一個平台上的軟體完成；二是向客戶提供所需要的所有東西。可以預見，工業PC與PLC的競爭將主要在高端應用上，其數據復雜且設備集成度高。工業PC不可能與低價的微型PLC競爭，這也是PLC市場增長最快的一部分。從發展趨勢看，控制系統的將來很可能存在於工業PC 和 PLC之間，這些融合的跡象已經出現。

和PLC一樣，工業PC市場在過去的兩年裡保持平穩。與PLC相比，工業PC軟體很便宜。據Frost & Sullivan公司估計，全世界每年7億美元工業PC市場里，大約8500萬美元為控制軟體，一億美元為操作系統。到2007年會翻一番，工業PC市場變得非常可觀。

二、 PLC在向微型化、網路化、PC化和開放性方向發展

長期以來，PLC始終處於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也承受著來自其它技術產品的沖擊，尤其是工業PC所帶來的沖擊。

目前，全世界PLC生產廠家約200家，生產300多種產品。國內PLC市場仍以國外產品為主，如Siemens、Modicon、A-B、OMRON、三菱、GE的產品。經過多年的發展，國內PLC生產廠家約有三十家，但都沒有形成頗具規模的生產能力和名牌產品，可以說PLC在我國尚未形成製造產業化。在PLC應用方面，我國是很活躍的，應用的行業也很廣。專家估計，2000年PLC的國內市場銷量為15(20萬套（其中進口佔90%左右），約25(35億元人民幣，年增長率約為12%。預計到2005年全國PLC需求量將達到25萬套左右，約35(45億元人民幣。

PLC市場也反映了全世界製造業的狀況，2000後大幅度下滑。但是，按照Automation Research Corp的預測，盡管全球經濟下滑，PLC市場將會復甦，估計全球PLC市場在2000年為76億美元，到2005年底將回到76億美元，並繼續略微增長。

微型化、網路化、PC化和開放性是PLC未來發展的主要方向。在基於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（小於32 I/O）已經出現，價格只有幾百歐元。隨著軟PLC（Soft PLC）控制組態軟體的進一步完善和發展，安裝有軟PLC組態軟體和PC-based控制的市場份額將逐步得到增長。

當前，過程式控制制領域最大的發展趨勢之一就是Ethernet技術的擴展，PLC也不例外。現在越來越多的PLC供應商開始提供Ethernet介面。可以相信，PLC將繼續向開放式控制系統方向轉移，尤其是基於工業PC的控制系統。

三、 面向測控管一體化設計的DCS系統

集散控制系統DCS（Distributed Control System）問世於1975年，生產廠家主要集中在美、日、德等國。我國從70年代中後期起，首先由大型進口設備成套中引入國外的DCS，首批有化纖、乙烯、化肥等進口項目。當時，我國主要行業（如電力、石化、建材和冶金等）的DCS基本全部進口。80年代初期在引進、消化和吸收的同時，開始了研製國產化DCS的技術攻關。

近10年，特別是「九五」以來，我國DCS系統研發和生產發展很快，崛起了一批優秀企業，如北京和利時公司、上海新華公司、浙大中控公司、浙江威盛公司、航天測控公司、電科院以及北京康拓集團等。這批企業研製生產的DCS系統，不僅品種數量大幅度增加，而且產品技術水平已經達到或接近國際先進水平。在2001年全國應用的4426套DCS系統中，國產DCS系統為1486套，佔35%。短短幾年，國外DCS系統在我國一統天下的局面從此不再出現。這些專業化公司不僅占據了一定的市場份額，積累了發展的資本和技術，同時使得國外引進的DCS系統價格也大幅度下降，為我國自動化推廣事業做出了貢獻。與此同時，國產DCS系統的出口也在逐年增長。

雖然國產DCS的發展取得了長足進步，但國外DCS產品在國內市場中佔有率還較高，其中主要是Honeywell和橫河公司的產品。我國DCS的市場年增長率約為20%，年市場額約為30(35億元。由於近5年內DCS在石化行業大型自控裝置中沒有可替代產品，所以其市場增長率不會下降。據統計，到2005年，我國石化行業有1000多套裝置需要應用DCS控制；電力系統每年新裝1000多萬千瓦發電機組，需要DCS實現監控；不少企業已使用DCS近15(20年，需要更新和改造。所以，今後5年內DCS作為自動化儀錶行業主要產品的地位不會動搖。

根據中國儀器儀錶行業協會公布的調查數據顯示，2002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所佔有的市場，已逐步與PLC、工業PC、FCS共享。今後小型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於中小規模的過程式控制制，各DCS廠商也將紛紛推出基於工業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。

四、 控制系統正在向現場匯流排（FCS）方向發展

由於3C（Computer、Control、Communication）技術的發展，過程式控制制系統將由DCS發展到FCS（Fieldbus Control System）。FCS可以將PID控制徹底分散到現場設備（Field Device）中。基於現場匯流排的FCS又是全分散、全數字化、全開放和可互操作的新一代生產過程自動化系統，它將取代現場一對一的4(20mA模擬信號線，給傳統的工業自動化控制系統體系結構帶來革命性的變化。

根據IEC61158的定義，現場匯流排是安裝在製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路。現場匯流排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。IEC/TC65的SC65C/WG6工作組於1984年開始致力於推出世界上單一的現場匯流排標准工作，走過了16年的艱難歷程，於1993年推出了IEC61158-2，之後的標准制定就陷於混亂。2000年初公布的IEC61158現場匯流排國際標准子集有八種，分別為：

類型1 IEC技術報告（FFH1）；
類型2 Control-NET（美國Rockwell公司支持）；
類型3 Profibus（德國Siemens公司支持）；
類型4 P-NET（丹麥Process Data公司支持）；
類型5 FFHSE（原FFH2）高速乙太網（美國Fisher Rosemount公司支持）；
類型6 Swift-Net（美國波音公司支持）；
類型7 WorldFIP（法國Alsto公司支持）；
類型8 Interbus（美國Phoenix Contact公司支持）。

除了IEC61158的8種現場匯流排外，IEC TC17B通過了三種匯流排標准：SDS（Smart Distributed System）；ASI（Actuator Sensor Interface）；Device NET。另外，ISO公布了ISO 11898 CAN標准。其中Device NET於2002年10月8日被中國批准為國家標准，並於2003年4月1日開始實施。

目前在各種現場匯流排的競爭中，以Ethernet為代表的COTS(Commercial-Off-The-Shelf)通信技術正成為現場匯流排發展中新的亮點。其關注的焦點主要集中在兩個方面：

(1) 能否出現全世界統一的現場匯流排標准；
(2) 現場匯流排系統能否全面取代現時風靡世界的DCS系統。

採用現場匯流排技術構造低成本的現場匯流排控制系統，促進現場儀表的智能化、控制功能分散化、控制系統開放化，符合工業控制系統的技術發展趨勢。國家在「九五」期間為了加快現場匯流排技術在我國的發展，重點放在智能化儀表和現場匯流排技術的開發和工程化上，補充和完善工藝設備、開發裝置和測試裝置，建立智能化儀表和開發自動化系統的生產基地，形成適度規模經濟。2000年，「九五」國家科技攻關計劃「新一代全分布式控制系統研究與開發」和「現場匯流排智能儀表研究開發」兩個項目相繼完成。這兩個項目以及先期完成的「現場匯流排控制系統的開發」項目，針對國際上已經出現的多種現場匯流排協議並存的局面，重點選擇了HART協議和FF協議現場匯流排技術攻關。

總之，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）後，將朝著現場匯流排控制系統（FCS）的方向發展。雖然以現場匯流排為基礎的FCS發展很快，但FCS發展還有很多工作要做，如統一標准、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、工業乙太網、先進控制等新技術的FCS將具有強大的生命力。工業乙太網以及現場匯流排技術作為一種靈活、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，並將在控制領域中佔有更加重要的地位。

五、儀器儀表技術在向數字化、智能化、網路化、微型化方向發展

經過五十年的發展，我國儀器儀表工業已有相當基礎，初步形成了門類比較齊全的生產、科研、營銷體系。現有各類儀器儀表企業6000餘家，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國。據海關統計，除去隨成套工程項目配套引進的儀器儀表不計，去年進口各類儀器儀表近60億美元，約占我國儀器儀表工業總產值的50%。但目前我國儀器儀錶行業產品大多屬於中低檔水平，隨著國際上數字化、智能化、網路化、微型化的產品逐漸成為主流，差距還將進一步加大。目前，我國高檔、大型儀器設備大多依賴進口。中檔產品以及許多關鍵零部件，國外產品佔有我國市場60%以上的份額，而國產分析儀器佔全球市場不到千分之二的份額。

2001年3月，第九屆全國人大四次會議批準的「十五」計劃綱要首次提出「把發展數控機床，儀器儀表和基礎零部件放到重要位置，努力提高質量和技術水平」。2001年8月，國家計委把儀器儀表明確列為國民經濟重要技術裝備，國家經貿委制定並公布的儀器儀錶行業 「十五」規劃，確立了6項高技術產業化項目：

1. 基於現場匯流排技術的全開放分散控制系統及智能儀表；
2. 新型感測器；
3. 智能化工業控制部件與執行機構；
4. 環境與污染源監測儀器及自動監測系統；
5. 城市污水處理利用成套工藝設備中的儀表自動化控制系統；
6. 煉鋼轉爐煤氣凈化回轉成套裝置中的儀表自動化控制系統。

根據儀器儀錶行業的預測，「十五」期間我國儀器儀表市場大致是：2002年1628億，2003年1790億，2004年1969億，2005年2165億。五年間，平均年市場容量為1806億（相當於220億美元），其中工業自動化儀表和控制系統佔41%、科學測試儀器佔25%、醫療儀器佔17%、其它佔17%，平均年增長率將不會低於10%。

今後儀器儀表技術的主要發展趨勢：
* 儀器儀表向智能化方向發展，產生智能儀器儀表；
* 測控設備的PC化，虛擬儀器技術將迅速發展；
* 儀器儀表網路化，產生網路儀器與遠程測控系統。

幾點建議：
* 開發具有自主知識產權的產品，掌握核心技術。
* 加強儀器儀錶行業的系統集成能力。
* 進一步拓展儀器儀表的應用領域。

六、 數控技術向智能化、開放性、網路化、信息化發展

從1952年美國麻省理工學院研製出第一台試驗性數控系統，到現在已走過了51年的歷程。近10年來，隨著計算機技術的飛速發展，各種不同層次的開放式數控系統應運而生，發展很快。目前正朝著標准化開放體系結構的方向前進。就結構形式而言，當今世界上的數控系統大致可分為4種類型：

1. 傳統數控系統；
2. 「PC嵌入NC」結構的開放式數控系統；
3. 「NC嵌入PC」結構的開放式數控系統；
4. SOFT型開放式數控系統。

我國數控系統的開發與生產，通過「七五」引進、消化、吸收，「八五」攻關和「九五」產業化，取得了很大的進展，基本上掌握了關鍵技術，建立了數控開發、生產基地，培養了一批數控人才，初步形成了自己的數控產業，也帶動了機電控制與傳動控制技術的發展。同時，具有中國特色的經濟型數控系統經過這些年來的發展，產品的性能和可靠性有了較大的提高，逐漸被用戶認可。

國外數控系統技術發展的總體發展趨勢是：
* 新一代數控系統向PC化和開放式體系結構方向發展；
* 驅動裝置向交流、數字化方向發展；
* 增強通信功能，向網路化發展；
* 數控系統在控制性能上向智能化發展。

進入21世紀，人類社會將逐步進入知識經濟時代，知識將成為科技和生產發展的資本與動力，而機床工業，作為機器製造業、工業以至整個國民經濟發展的裝備部門，毫無疑問，其戰略性重要地位、受重視程度，也將更加鮮明突出。

近年來，我國數控機床一直保持兩位數增長。2001年，我國機床工業產值已進入世界第5名，機床消費額在世界排名上升到第3位，達47.39億美元，僅次於美國的53.67億美元。2002年產值達260億元，產量居世界第4。但與發達國家相比，我國機床數控化率還不高，目前生產產值數控化率還不到30%；消費值數控化率還不到50%，而發達國家大多在70%左右。由於國產數控機床不能滿足市場的需求，高檔次的數控機床及配套部件只能靠進口，使我國機床的進口額呈逐年上升態勢，2001年進口機床躍升至世界第2位，達24.06億美元，比上年增長27.3%。

智能化、開放性、網路化、信息化成為未來數控系統和數控機床發展的主要趨勢：
* 向高速、高效、高精度、高可靠性方向發展；
* 向模塊化、智能化、柔性化、網路化和集成化方向發展；
* 向PC-based化和開放性方向發展；
* 出現新一代數控加工工藝與裝備，機械加工向虛擬製造的方向發展。
* 信息技術（IT）與機床的結合，機電一體化先進機床將得到發展。
* 納米技術將形成新發展潮流，並將有新的突破。
* 節能環保機床將加速發展，佔領廣大市場。

七、 工業控制網路將向有線和無線相結合方向發展

自從1977年第一個民用網系統ARCnet投入運行以來，有線區域網以其廣泛的適用性和技術價格方面的優勢，獲得了成功並得到了迅速發展。然而，在工業現場，一些工業環境禁止、限制使用電纜或很難使用電纜，有線區域網很難發揮作用，因此無線區域網技術得到了發展和應用。隨著微電子技術的不斷發展，無線區域網技術將在工業控制網路中發揮越來越大的作用。

無線區域網（Wireless LAN）技術可以非常便捷地以無線方式連接網路設備，人們可隨時、隨地、隨意地訪問網路資源，是現代數據通信系統發展的重要方向。無線區域網可以在不採用網路電纜線的情況下，提供乙太網互聯功能。在推動網路技術發展的同時，無線區域網也在改變著人們的生活方式。無線網通信協議通常採用IEEE802.3和802.11。802.3用於點對點方式，802.11用於一點對多點方式。無線區域網可以在普通區域網基礎上通過無線Hub、無線接入站(AP)、無線網橋、無線Modem及無線網卡等來實現，以無線網卡使用最為普遍。無線區域網的未來的研究方向主要集中在安全性、移動漫遊、網路管理以及與3G等其它移動通信系統之間的關系等問題上。

在工業自動化領域，有成千上萬的感應器，檢測器，計算機，PLC，讀卡器等設備，需要互相連接形成一個控制網路，通常這些設備提供的通信介面是RS-232或RS-485。無線區域網設備使用隔離型信號轉換器，將工業設備的RS-232串口信號與無線區域網及乙太網絡信號相互轉換，符合無線區域網IEEE 802.11b和乙太網絡IEEE 802.3標准，支持標準的TCP/IP網路通信協議，有效的擴展了工業設備的聯網通信能力。

計算機網路技術、無線技術以及智能感測器技術的結合，產生了「基於無線技術的網路化智能感測器」的全新概念。這種基於無線技術的網路化智能感測器使得工業現場的數據能夠通過無線鏈路直接在網路上傳輸、發布和共享。無線區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路拓撲結構，在一些特殊環境下有效地彌補了有線網路的不足，進一步完善了工業控制網路的通信性能。

八、工業控制軟體正向先進控制方向發展

自20世紀80年代初期誕生至今，工業控制軟體已有20年的發展歷史。工業控制軟體作為一種應用軟體，是隨著PC機的興起而不斷發展的。工業控制軟體主要包括人機界面軟體（HMI），基於PC的控制軟體以及生產管理軟體等。目前，我國已開發出一批具有自主知識產權的實時監控軟體平台、先進控制軟體、過程優化控制軟體等成套應用軟體，工程化、產品化有了一定突破，打破了國外同類應用軟體的壟斷格局。通過在化工、石化、造紙等行業的數百個企業（裝置）中應用，促進了企業的技術改造，提高了生產過程式控制制水平和產品質量，為企業創造了明顯的經濟效益。2000年，「九五」國家科技攻關計劃項目「大型骨幹石化生產系統控制及計算機應用技術」通過了驗收。

作為工控軟體的一個重要組成部分，國內人機界面組態軟體研製方面近幾年取得了較大進展，軟體和硬體相結合，為企業測、控、管一體化提供了比較完整的解決方案。在此基礎上，工業控制軟體將從人機界面和基本策略組態向先進控制方向發展。

先進過程式控制制APC（Advanced Process Control）目前還沒有嚴格而統一的定義。一般將基於數學模型而又必須用計算機來實現的控制演算法，統稱為先進過程式控制制策略。如：
* 自適應控制；
* 預測控制；
* 魯棒控制；
* 智能控制（專家系統、模糊控制、神經網路）等。

由於先進控制和優化軟體可以創造巨大的經濟效益，因此這些軟體也身價倍增。國際上已經有幾十家公司，推出了上百種先進控制和優化軟體產品，在世界范圍內形成了一個強大的流程工業應用軟體產業。因此，開發我國具有自主知識產權的先進控制和優化軟體，打破外國產品的壟斷，替代進口，具有十分重要的意義。

在未來，工業控制軟體將繼續向標准化、網路化、智能化和開放性發展方向。

結束語

工業信息化是指在工業生產、管理、經營過程中，通過信息基礎設施，在集成平台上，實現信息的採集、信息的傳輸、信息的處理以及信息的綜合利用等。在「十五」期間，國家用信息化帶動工業化的工作重點有三個方面：一是以電子信息技術應用為重點，提高傳統產業生產過程自動化、控制智能化和管理信息化水平；二是以先進製造技術應用為重點，推進製造業領域的優質高效生產，振興裝備製造業；三是改造提升重點產業的關鍵技術、共性技術及其相關配套技術水平、工藝和裝備水平。國家實施高技術產業化的主要目標有兩個：一是發展高技術，形成新興產業，培育新的增長點；二是利用先進技術改造和優化傳統產業，提高經濟增長的質量。

由於大力發展工業自動化是加快傳統產業改造提升、提高企業整體素質、提高國家整體國力、調整工業結構、迅速搞活大中型企業的有效途徑和手段，國家將繼續通過實施一系列工業過程自動化高技術產業化專項，用信息化帶動工業化，推動工業自動化技術的進一步發展，加強技術創新，實現產業化，解決國民經濟發展面臨的深層問題，進一步提高國民經濟整體素質和綜合國力，實現跨越式發展。

⑷ 自動鑽孔機的發展趨勢

自動化鑽孔機發展趨勢：
1、底盤專業化。目前國內外生產的自動化鑽孔功牙機絕大多數應用的是專用底盤，只有少數應用的是挖掘機底盤或起重機底盤，這些底盤在設計上沒有兼顧自動化鑽孔功牙機施工特點，在穩定性方面存在著一定缺陷。

2、控制技術的智能化。在起鑽桅控制、自動垂直調平、回轉倒土控制、發動機的監控、鑽孔深度測量及顯示、車身工作狀態動畫顯示及虛擬儀表顯示、故障檢測、報警及信息顯示等方面逐步實現智能化控制。

3、多功能化。即鑽機採用的是多用途模塊式設計，國外鑽機一般可用於；大口徑短螺旋和旋挖斗回轉施工；長螺旋施工；全護筒跟管施工：全護筒跟管＋磨樁機施工：液壓抓鬥地下連續牆施工；高壓旋噴施工；潛孔錘施工；預制樁施工。以上不同工法的施工，自動化鑽孔功牙機廠家提醒只需要選裝不同的工作附件，便可做到一機多用，節約使用成本。

4、安全保護。鑽機的設計充分考慮操作人員的安全，並採取了一些措施：駕駛室前窗配有fops：卷揚的高度限位；駕駛室內操作台安全控制：發動機、液壓等參數顯示、報警等。

5、上、下車獨特的水平調節系統。鑽機的上車與下車的連接機構採用了獨特的設計形式，通過左右特別的兩個油缸，可進行上下車傾斜調節，自動化鑽孔功牙機廠家提醒當下車底盤傾斜時，上車駕駛室仍為水平，此功能既保證了鑽孔時的垂直度，又可使操作手在舒適的位置長時間工作而不會感到疲倦。

6、動力頭mcs系統——套管鑽進增扭裝置。增加套管跟管鑽進增扭系統，可減省擺管機的應用，大幅度降低使用成本。

鑽孔機行業領先者:

⑸ 自動化專業在未來有何走向

畢業後可在涉及電子信息自動化技術的公司、企業、設計院、研究所和高校等單位從事技術開發、科學研究及管理工作。

該專業畢業生有著廣闊的就業渠道，因為自動化技術的應用廣泛，其就業領域也五花八門。根據近幾年畢業生就業的情況看，他們的工作都非常理想，收入狀況也頗為樂觀。

與該專業就業領域相關聯的行業藉助市場經濟的搞活和對外開放程度的加深，也獲得了飛速發展。民航、鐵路、金融、通信系統、稅務、海關等部門的自動化程度越來越高，科研院所、高科技公司也藉助強大的人才優勢，發展迅猛。

發展前景

就業方向

自動化類企業：自動化工程、自動化設計、軟體工程、自動控制、數據採集。

電氣類企業：電力工程、系統運行、電力電子技術、供電技術。

考研方向

控制工程、控制科學與工程、控制理論與控制工程、檢測技術與自動化裝置。

⑹ 工業4.0時代的自動化發展趨勢有什麼特點

工業4.0時代的自動化發展趨勢有4大特點
1、自動化系統內部的橫向連接。通過全集成自動化、集成架構等統一平台將控制、驅動、低壓配電等系統深度集成，在單一的編程環境中為可擴展運動和機器控制提供集成的平台。這種集成可減少需要儲存的備件數量，而控制平台的開放性則可確保與第三方組件輕松集成。此外，在每台機器上使用的可視化及信息軟體需實現標准化處理方式。
2、與下層現場感測和數據採集層及上層企業管理系統的縱向連接。從機器運行和能源使用到變數處理和材料使用，在生產過程的每個環節中，控制器、感測器及其它設備均會產生大量數據。來自生產車間的數據在幾年之內就會在數量上超過公司產生的業務數據。即便是現在，也有大量的此類數據正在通過現場的PLC進行分析。當務之急乃是將所有來自各工廠運行系統不斷劇增的數據與來自業務應用的信息相結合，從而打造運營智能，尤其是遠程維護解決方案和基於雲技術的服務，以應對持續增加的圍繞數據分析的服務需求。如遠程狀態監測可以對個別部件的運動進行分析或對整個驅動鏈實施在線連續監測。
3、基於開放標准和統一協議的通訊網路。若要充分利用智能化網路技術的優勢，需要藉助統一網路基礎設施，來實現工廠內所有設備彼此之間的相互通信。未來，網路交換設備將得到更廣泛的利用。獨立IP的應用可以使產品和設備具備可識別的獨立身份、便於追蹤、定位和監測。此外，標准通訊可使更多的數字設備融入生產線網路，如攝像機、RFID讀卡器、數字平板、安全磁卡等，以提高生產管理的精細化。

4、移動技術和虛擬化。目前在平板電腦或智能手機上訪問生產數據，信息和工廠員工已能夠實現「移動」並隨時隨地訪問應用程序。未來，很多情況下需要使用雲技術處理和存儲來自各地的數據，又要在各地實時地使用這些數據。移動技術讓人變得機動靈活。人們可以隨時隨地與任何相關人事聯系，可以與全球同事交流分享經驗知識、解決業務問題。不管技術專家身在何處，呼叫中心代表都可以實時向其咨詢問題，而專家本人也可以隨地訪問世界上任意地點的設備服務歷史以及其它裝置的歷史，還能夠核對工廠更新和其它咨詢。例如，很多油井地處分散的偏遠地區，過去，技術人員需要奔波於各個油井之間將數據下載到快閃記憶體卡中，而現在則可以直接從雲端下載數據，通過遠程監視設備和過程。他們可以實時生成報告，而不是按天或者按周。

虛擬化可以降低對物理伺服器和其它硬體的依賴性，同時節約工廠的能源成本。虛擬化技術還可以改善機器的可靠性，打造低成本高可用性的備份解決方案，同時允許操作系統的多個實例在單一硬體上運行。最新的DCS系統已經應用虛擬化伺服器實現更快的處理速度及降低生命周期成本。

⑺ 自動控制系統的發展及技術現狀是什麼

1基本概念

如圖4-1所示框圖說明了控制系統的基本概念，動作信號通過（經由）控制系統元件後，提供一個指示，此系統的目的就是將變數c控制於該指示內。一般來說，被控變數為系統的輸出，而動作信號為系統的輸入。舉一個簡單的例子，汽車的方向控制（Steering Control），兩個前輪的方向可視為被控制變數，即輸出；而其方向盤的位置可視為輸入，即動作信號e。再如，若我們要控制汽車的速度，則加速器的壓力總和為動作信號，而速度則視為被控變數。

圖4-13自動化生產線

5）大系統理論的誕生

系統和控制理論的應用從60年代中期開始逐漸從工業方面滲透到農業﹑商業和服務行業，以及生物醫學﹑環境保護和社會經濟各個方面。由於現代社會科學技術的高度發展出現了許多需要綜合治理的大系統，現代控制理論又無法解決這樣復雜的問題，系統和控制理論急待有新的突破。在計算機技術方面，60年代初開始發展資料庫技術，1970年提出關系資料庫，到80年代資料庫技術已經達到相當的水平。60年代末計算機技術和通信技術相結合產生了數據通信。1969年美國國防部高級研究局的阿帕網（ARPA）的第一期工程投入使用取得成功，開創了計算機網路的新紀元。資料庫技術和計算機網路為80年代實現管理自動化創造了良好的條件。管理自動化的一個核心問題是辦公室自動化，這是從70年代開始發展起來的一門綜合性技術，到80年代已初步成熟。辦公室自動化為管理自動化奠定了良好的基礎。

國際自動控制聯合會（IFAC）於1976年在義大利的烏第納召開了第一屆大系統學術會議，於1980年在法國的圖魯茲召開第二屆大系統學術會議。美國電氣與電子工程師學會（IEEE）於1982年10月在美國弗吉尼亞州弗吉尼亞海灘舉行了一次國際大系統專題討論會。1980年在荷蘭正式出版國際性期刊《大系統──理論與應用》。這些活動標志著大系統理論的誕生。

6）人工智慧和模式識別

用機器來模擬人的智能，雖然是人類很早以前就有的願望，但其實現還是從有了電子計算機以後才開始的。1936年，圖靈提出了用機器進行邏輯推理的想法。50年代以來，人工智慧的研究是基於充分發揮計算機的用途而展開的。

早期的人工智慧研究是從探索人的解題策略開始，即從智力難題﹑弈棋﹑難度不大的定理證明入手，總結人類解決問題時的心理活動規律，然後用計算機模擬，讓計算機表現出某種智能。1948年美國數學家維納在《控制論》一書的附註中首先提出製造弈棋機的問題。1954年美國國際商業機器公司（IBM）的工程師塞繆爾應用啟發式程序編成跳棋程序，存儲在電子數字計算機內，製成能積累下棋經驗的弈棋機。1959年該弈棋機擊敗了它的設計者。1956年赫伯特·西蒙和艾倫·紐厄爾等研製了一個稱為邏輯理論家的程序，用電子數字計算機證明了懷特海和羅素的名著《數學原理》第二章52條定理中的33條定理。1956年M．L．明斯基、J．麥卡錫、紐厄爾、西蒙等10位科學家發起在達特茅斯大學召開人工智慧學術討論會，標志人工智慧這一學科正式誕生。1960年人工智慧的4位奠基人，即美國斯坦福大學的麥卡錫、麻省理工學院的明斯基、卡內基梅隆大學的紐厄爾和西蒙組成了第一個人工智慧研究小組，有力地推動了人工智慧的發展。從1967年開始出版不定期刊物《機器智能》，共出版了9集。從1970年開始出版期刊《人工智慧》。從1969年開始每兩年舉行一次人工智慧國際會議（IJCAI）。這些活動進一步促進了人工智慧的發展。70年代以來微電子技術和微處理機的迅速發展，使人工智慧和計算機技術結合起來。一方面在設計高級計算機時廣泛應用人工智慧的成果，另一方面又利用超級微處理機實現人工智慧，大大地加速了人工智慧的研究和應用。人工智慧的基礎是知識獲取﹑表示技術和推理技術，常用的人工智慧語言則是LISP語言和PROLOG語言，人工智慧的研究領域涉及自然語言理解﹑自然語言生成﹑機器視覺﹑機器定理證明﹑自動程序設計﹑專家系統和智能機器人等方面。人工智慧已發展成為系統和控制研究的前沿領域。

1977年E．A．費根鮑姆在第五屆國際人工智慧會議上提出了知識工程問題。知識工程是人工智慧的一個分支，它的中心課題就是構造專家系統。1973—1975年費根鮑姆領導斯坦福大學的一個研究小組研製成功一個用於診治血液傳染病和腦膜炎的醫療專家系統MYCIN，能學習專家醫生的知識，模仿醫生的思維和診斷推理，給出可靠的診治建議。1978年費根鮑姆等人研製成功水平很高的化學專家系統DENDRAL。1982年美國學者W．R．納爾遜研製成功診斷和處理核反應堆事故的專家系統REACTOR。中國也已經研製成功中醫專家系統和蠶育種專家系統。現在專家系統已應用在醫學﹑機器故障診斷﹑飛行器設計﹑地質勘探﹑分子結構和信號處理等方面。

為了擴大計算機的應用，使計算機能直接接受和處理各種自然的模式信息，即語言﹑文字﹑圖像﹑景物等，模式識別研究受到人們的重視。1956年，塞爾弗里奇等人研製出第一個字元識別程序，隨後出現了字元識別系統和圖像識別系統，並形成了以統計法和結構法為核心的模式識別理論，語音識別和自然語言理解的研究也取得了較大進展，為人和計算機的直接通信提供了新的介面。

60年代末到70年代初美國麻省理工學院﹑美國斯坦福大學和英國愛丁堡大學對機器人學進行了許多理論研究，注意到把人工智慧的所有技術綜合在一起，研製出智能機器人，如麻省理工學院和斯坦福大學的手眼裝置﹑日立公司有視覺和觸覺的機器人等。由於機器人在提高生產率，把人從危險﹑惡劣等工作條件下替換出來，擴大人類的活動范圍等方面顯示出極大的優越性，所以受到人們的重視。機器人技術發展很快，並得到越來越廣泛的應用，並在工業生產﹑核電站設備檢查﹑維修﹑海洋調查﹑水下石油開采﹑宇宙探測等方面大顯身手，正在研究中的軍用機器人也具有較大的潛在應用價值。關於機器人的設計﹑製造和應用的技術形成了機器人學。

總結人工智慧研究的經驗和教訓，人們認識到，讓機器求解問題必須使機器具有人類專家解決問題的那些知識，人工智慧的實質應是如何把人的知識轉移給機器的問題。1977年，費根鮑姆首倡專家系統和知識工程，於是以知識的獲取﹑表示和運用為核心的知識工程發展起來。自70年代以來，人工智慧學者已研製出用於醫療診斷﹑地質勘探﹑化學數據解釋和結構解釋﹑口語和圖像理解﹑金融決策﹑軍事指揮﹑大規模集成電路設計等各種專家系統。智能計算機﹑新型感測器﹑大規模集成電路的發展為高級自動化提供了新的控制方法和工具。

50年代以來，在探討生物及人類的感覺和思維機制，並用機器進行模擬方面，取得一些進展，如自組織系統﹑神經元模型﹑神經元網路腦模型等，對自動化技術的發展有所啟迪。同一時期發展起來的一般系統論﹑耗散結構理論﹑協同學和超循環理論等對自動化技術的發展提供了新理論和新方法。

⑻ 簡述工業自動化控制系統發展分哪幾個階段發展趨勢如何

由中國提出的《工業自動化系統與集成 機床數控系統 一般要求》國際標准提案，經國際標准化組織自動化系統與集成技術委員會物理設備控制分會（ISO/TC184/SC1）批准正式立項，是ISO/TC184/SC1中首次由中國提出並成功立項的項目。

在「高檔數控機床與基礎製造裝備」科技重大專項等國家科技計劃支持及機床行業共同努力下，中國數控系統在功能、性能等方面得到了大幅提升，有效支撐了數控系統產業創新發展。這項國際標準的成功立項，標志著中國在國際標准規則工作中的主導權和話語權將進一步提升。下文將對我國工業自動控制系統裝置製造行業的發展現狀與趨勢作出分析。

一、工業增加值達到28萬億元

經過新中國成立以來60餘年的工業化進程，尤其是改革開放以來的30餘年的快速工業化進程，中國工業化取得了巨大的成就，經濟發展水平得到了極大的提升，中國已經整體步入工業化中期的前半階段。中國的基本經濟國情已從一個農業經濟大國轉變為工業經濟大國。

2007-2017年，我國工業增加值保持著逐年上升的趨勢，但同比增速有所下降。2017年全部工業增加值28.00萬億元，比上年增長6.4%。規模以上工業增加值增長6.6%。

圖表1：2007-2017年全國工業增加值及其增長情況（單位：萬億元，%）

——更多數據參考前瞻產業研究院發布的《2020-2025年中國工業自動控制系統裝置製造行業產銷需求預測與轉型升級分析報告》。