自動化裝置的現狀

㈠ 非標自動化設備現狀環境怎麼樣

1、行業現狀
隨著勞動力成本的不斷提高，越來越多的企業關注工廠自動化這一領域，也給這一行業帶來了發展商機。同時，如何提升服務水準也成了非標自動化機械行業的當務之急。當前，我國非標自動化機械化企業數量較多，但規模較小，技術落後、競爭同質化是共同的特點。如何參與這一行業的競爭成為一個挑戰。
一般來說，當前中小型非標自動化機械企業大多面臨資金、人才、市場三大挑戰，只有把這三者平衡處理好，才有可能生存，也才有機會面對市場可能出現的機遇。所以必須靜下心來，苦練內功，始終堅持信譽第一、客戶第一、質量第一的經營方針服務好每一位客戶。為客戶提供從方案、加工、組裝到調試的一體化解決方案。從產品的構思→方案→建模→出圖→加工→組裝→調試，提供給客戶一整套的解決方案。
2、市場環境
工業的發展，各行各業對工人的需求量都在大幅度的提高。在生產部門中，勞動密集型企業工人工資是一筆很大的支出，而且成本在急劇上升。在保證產品質量的前題下，要想做更便宜的產品，唯一可走的路是降低生產成本，提高生產效率。人工操作的速度是有限的，不管是哪一個工位，哪一種產品，都不排除可以靠機器來操作的可能。而工人的工資是只升不降的(由勞動法確定)，而且每個月都得按時支付，此費用隨著工人工作年限的延長而增加。

㈡ 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。

㈢ 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。

㈣ 自動化的國外現狀

國外自動化技術的發展趨勢是系統化、柔性化、集成化和智能化。自動化技術不斷專提高屬光電子、自動化控制系統、傳統製造等行業的技術水平和市場競爭力，它與光電子、計算機、信息技術的融合和創新，不斷創造和形成新的行業經濟增長點，同時不斷提供新的行業發展的管理戰略哲理。

世界自動化產業發展勢頭迅猛。感測器技術、開放式工業過程自動化系統、現場匯流排技術等自動化技術已形成一定的產業規模，其中90年代感測器在美國、日本的市場總銷售額已超過100億美元。

(4)自動化裝置的現狀擴展閱讀

發展趨勢：

現代生產和科學技術的發展，對自動化技術提出越來越高的要求，同時也為自動化技術的革新提供了必要條件。70年代以後，自動化開始向復雜的系統控制和高級的智能控制發展，並廣泛地應用到國防、科學研究和經濟等各個領域，實現更大規模的自動化。

例如大型企業的綜合自動化系統、全國鐵路自動調度系統、國家電力網自動調度系統、空中交通管制系統、城市交通控制系統、自動化指揮系統、國民經濟管理系統等。自動化的應用正從工程領域向非工程領域擴展，如醫療自動化、人口控制、經濟管理自動化等。

㈤ 自動化行業發展狀況及前景

機器視覺行業主要上市公司：目前國內機器視覺行業的上市公司主要有天准科技(688003)、美亞光電(002690)、精測電子(300567)、賽騰股份(603283)、矩子科技(300802)、先導智能(300450)、康鴻智能(839416)、勁拓股份(300400)等。

本文核心數據：全球機器視覺市場規模、工業機器人安裝量、全球機器視覺市場規模預測

1、全球機器視覺市場規模加速增長

——全球機器視覺市場規模以近15%增速增長

根據國外調研機構Markets and Markets的數據，2010-2020年，全球機器視覺市場規模呈現不斷上升的趨勢。2020年，全球機器視覺市場規模達107億美元，近5年復合增速達14.48%。

以上數據參考前瞻產業研究院《中國機器視覺產業發展前景與投資預測分析報告》

㈥ 電氣工程及其自動化現況與發展趨勢

電氣自動化是一個宏觀相對較大領域的專業，再生活中其實有很多方面都會涉及到電氣自動化方面的東西，只是可能你沒細心觀察過吧，呵呵，我從事電氣自動化方面很多年了，所以對這方面還是很了解的，可以跟你說一些。
1、交通方面，電氣化的鐵路，像現在的輕軌，地鐵，和磁懸浮列車，也包括現在的絕大多數列車都是靠電氣化自動遠程式控制制的。
天上的飛機，衛星的發射，等等
2、工業方面、石油，化工，電力，生產，等各領域都主要是靠電氣自動化進行操作，生產，加工，監控和維護。
像煤制油，煤制氫，煤發電，像化肥廠，煉油廠，鋼鐵生產，各種自動半自動化的生產線，汽車製造，加工，包裝的、傳送，油田採油，采氣的日常操作維護，遠程監控，遠程式控制制等等，方方面面基本上都必須用到電氣自動化專業知識。
3、民用方面、民用報警，消防報警系統，暖通系統，安防系統，自動化機械加工，配電系統，供電系統，銀行系統，包括我們平時的刷卡系統等等都必須用電氣自動化的知識。
4、通訊方面、衛星的發射，手機，電腦通訊網路，光纖通訊，電纜通訊，各種控制系統等等都必須用到電氣自動化的知識才能實現。
所以說，電氣自動化設計的領域太廣了，前景也永遠不會冷門，沒有電氣自動化，現在的社會一切都要垮掉了。可見它的重要性。
相信不用我國多地解釋，你也明白電氣自動化的前景了吧，事實確實是這樣的。
呵呵，有問題，再找我吧。

㈦ 自動控制原理的國內外的研究現狀

自動化科學作為一門學科起源於 20 世紀初，自動化科學與技術的基礎理論來自於 物理等自然科學和數學、系統科學、社會科學等基礎科學。自動控制理論在現代科學 技術的發展中有著重要的地位，起著重要的作用。在第 40 屆 IEEE 決策與控制年會的 全會開篇報告中，美國學者 John Doyle 教授引用了國際著名學者，哈佛大學的何數奇 教授的新觀點：「控制將是 21 世紀的物理學」。
自動控制系統的早期應用可以追溯到兩千多年前古埃及的水鍾控制與中國漢代的 指南車控制，但當時未建立起自動控制的理論體系。1769 年，英國科學家 James Watt
設計的內燃機引發了現代工業革命，1788 年 Watt 為內燃機設計的飛錘調速器會出現 震盪現象，所以後來出現了 Maxwell 對微分方程系統穩定性的理論研究，他指出線性 系統穩定的條件是其特徵根均有負實部，Roth 和 Hurwitz 等人提出了間接的穩定判據，
使得高階系統穩定性判定成為可能。控制器的設計問題是由 Minor sky 在 1922 年開始 研究的，其研究成果可以看成是現代廣泛應用的 PID 控制器的前身，而 1942 年，Ziegler 和 Nichols 提出了調節 PID（Proportion Integration Differentiation，比例積分
微分）控制器參數的經驗公式方法，此方法對當今的 PID 控制器整定仍有影響。

自動控制理論是自動控制技術的理論基礎，是一門理論性較強的科學。按照自動
控制理論發展的不同階段，自動控制理論一般可分為「經典控制理論」和「現代控制 理論」兩大部分。
20 世紀中葉，由於自動控制技術的發展，逐漸形成並日臻成熟了「經典控制理論」。
這些理論主要是以傳遞函數為基礎，研究單輸入單輸出自動控制系統的分析和設計問 題。採用的方法主要是微分方程分析法、根軌跡分析法和頻域分析法。這些方法對控 制系統的分析設計和運行發揮了重要的作用，並積累了豐富的經驗，成功地解決了一 系列以輸出反饋為主要控制手段的自動控制問題。
20 世紀 60 年代開始，由於生產的發展，自動控制系統日趨復雜、規模日趨龐大， 特別是空間技術的發展，使自動控制理論有了一次新的飛躍，逐漸形成了「現代控制
理論」。這些理論主要是以狀態空間法為基礎，研究多輸入多輸出及變參數、非線性控 制系統的分析設計問題。
近年來，由於計算機技術的迅猛發展和應用數學研究的進展，特別是一些新型控
制技術，諸如最優控制、自適應控制、預測控制、模糊控制、人工神經網路控制、魯 棒控制等的出現，使自動控制理論又有了日新月異的發展。目前主要是龐大的系統工 程的基礎上發展起來的大系統理論和在模仿人類智能活動的基礎上發展起來的智能控 制方面，都取得了許多重大進展。
「經典控制理論」和「現代控制理論」是自動控制理論發展的兩個階段，但它們 又是相互聯系，相互促進的。「現代控制理論」不能看成是「經典控制理論」簡單的延
伸和推廣，在所採用的數學工具、理論基礎、研究方法、研究對象等多方面有著明顯 的不同，可以說是一次質的飛躍。但是，這並不意味著這兩種方法原理截然分離。特 別是在解決實際工程問題中，許多用經典理論控制解決的問題，同樣可以用現代控制
理論從方法上看更加完備或結果更強，但是，經典控制理論簡潔實效的分析方法和控 制方式，往往是現代控制理論難以實現的。也就是說，它們又有很強的互補性。現代 科學技術的發展和生產技術的提高，為經典和現代控制理論的發展及應用都提供了廣
闊的前景。
系統的頻域分析技術是在 Nyquist、Bode、Nichols 等進行的早期關於通信學科的 頻域研究工作的基礎上建立起來的，Harris 於 1942 年提出的傳遞函數概念將通信學
科的頻域技術移植到了控制領域，構成了控制系統頻域法理論研究的基礎。Evans 在
1946 年提出的線性反饋系統的根軌跡分析技術是那個時代的另一個里程碑，在這些成 果的基礎上誕生了第一代控制理論——經典控制理論。
前蘇聯學者 Portraying 於 1956 年提出的極大值原理、美國學者 Bellman 的動態 規劃和美國學者 Kalmar 的狀態空間分析技術開創了控制理論研究的新時代，這三個代 表性成果構成了第二代控制理論——即當時所謂的「現代控制理論」的理論基礎。在

那個時期以後，控制理論研究中出現了線性二次型最優調節器、極點配置狀態反饋、
最優狀態觀測器及線性二次型 Gauss 問題的研究，並在後來出現了引入迴路傳輸恢復 技術的 LQG（Linear Quadratic Gaussian，線性二次高斯）控制器。
控制的對象和過程自動地按照預定的規律運行。例如使導彈能夠命中目標；宇宙
飛船准確地登上月球，並按預定的時間與地點返回地球；機床能夠自動加工出符合一 定形狀與精度的零件；機器人能按一定的規律進行某種操作；化學反應器在一定的壓 力、溫度所謂自動控制，就是在沒有人直接參與的情況下，通過自動控制裝置使被下 反應並生產出合格的產品等，都離不開自動控制理論與自動控制技術的發展。自 20 世紀 40 年代以來自動控制應用的領域越來越廣泛，除了在航天航空技術、軍事裝備及 部門、工業生產過程中，自動控制技術起著特別重要的作用外，目前大至世界及國家 政治經濟管理、能源控制、醫療衛生、地區規劃、交通運輸，小至人的日常生活，都 離不開自動控制理論及自動控制技術的應用。

㈧ 工業自動化的前景發展好嗎

我國自動化行業市場規模大、整體保持持續發展，伴隨近年來產業結構的優化升級，未來發展前景看好工業自動化技術作為21世紀現代製造領域中重要的技術之一，主要解決生產效率與一致性問題。無論高速大批量製造企業還是追求靈活、柔性和定製化企業，都必須依靠自動化技術的應用。我國正處於工業化建設的中期，對於工業製造設備的投資需求非常大，工業自動化裝備、智能化裝備的投資需求相應很大，隨著我國工業經濟結構調整與產業升級發展，為國內工業自動化行業帶來前所未有的市場機遇。此外，我國人口老齡化現象加劇，勞動人口短缺導致機器替代人工成為長期趨勢;隨著「調結構、促轉型」政策的實施，自動化、智能化必然成為產業結構優化升級的方向之一。

據統計，發達國家的工業數字經濟比例平均達到33.0%，明顯高於發展中國家的15.7%。發展中國家未來的工業、製造業的數字化進程有望帶來更多流程工業相關的建設投入機會。中國第二產業的數字經濟滲透率2019年僅為19.5%，明顯低於第三產業的37.8%。

目前我國各區域、行業及企業的自動化水平差異明顯、數字化發展不平衡。據統計，我國自動化市場規模從2004年的652億元增長至2019年的1865億元，年復合增長率為7.26%

在當下全球製造業開啟「工業4.0」進程的時候，我國亦提出了「工業2025」計劃，工業自動化行業將在中國製造業的未來發展起到舉足輕重的作用，未來仍將保持較快的發展速度。自動化設備製造業的發展水平影響著工業自動化的進程，也是衡量國家工業發達程度的重要標志之一。