时间：2023-06-06 09:31:20
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇工业控制技术，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
（河北省冶金矿山管理办公室，石家庄 050000）
（Hebei Metallurgical Mine Management Office，Shijiazhuang 050000，China）
摘要： 本文主要阐述了冶金工业自动化控制技术的创新与发展以及钢铁工业的节能环保与冶金工程自动化控制技术，同时提出了冶金工业自动化控制技术的未来发展方向。
Abstract: This paper mainly expounds the innovation and development of automation and control technology in metallurgical industry and the control technology of energy conservation and environmental protection and metallurgical engineering automation, at the same time, it puts forward the development direction of automation and control technology in metallurgical industry in the future.
关键词 ： 电气自动化；自动化控制技术；应用
Key words: electric automatization；automation and control technology；application
中图分类号：TP273 文献标识码：A
文章编号：1006-4311（2015）02-0024-02
1 冶金工业自动化控制技术的创新与发展
科学技术进步日新月异，技术交流日渐频繁，为降低生产成本和提高国际竞争力，我国不断引进和自主开发了大量自动化控制技术，并付诸于实践。近年来，特别是一些民营企业，经过初期的资本积累，更加注重将资金投入到研发新技术、新装备、新工艺上，在冶金工业领域，给民营企业带来了旺盛的生机和活力，给国有大中型冶金工业企业带来了不可避免的竞争和挑战。他们主要采取引进部分先进技术，经过适当的硬件和软件的改造升级，实现了适合自身发展的电气自动化设备的功能提升和技术创新。主要表现在以下两个方面。
1.1 更加注重改善和提升DCS系统集成工作能力 DCS系统：Distributed Control System，即分散控制系统。国内一般习惯称之为集散控制系统。它主要集成了计算机（Computer）、显示（CRT）、通讯（Communication）、和控制（Control）“4C”技术，主要是以通信网络为纽带，由过程控制级和监控级组成的多级计算机运算、处理系统。DCS系统的综合可利用率可达99.8%；系统平均无故障时长超过8万小时，广泛应用于火电、热电、核电、化工、冶金、建材等领域，并实现了全程自动监控。20世纪的我国冶金自动化控制技术装备和水平，注重在“点”上寻求突破，而进入21世纪，则注重在“面”上寻求发展和进步，逐渐覆盖全国。其优点是智能化的自动、自主化进程控制，且整个系统的核心技术集成化程度较高，能够广泛地应用于工业生产实践。目前，其正在进行冶金工艺最新智能流程的研发，成功实现了点到面的转变，因此能从根本上提高冶金工业控制系统的自动化程度和工作效能。
1.2 冶金工程自动化系统控制软件技术的应用与创新有较大提升 20世纪80年代以前，受科研资金、研发投入、市场规模和体制机制的影响，我国主要是从国外引进冶金工程自动化系统控制软件，到后期，逐渐意识到自主研发的重要性和适用性，所以加大了人、财、物的主动投入，实现了较大的历史性转变。在生存中求发展的历史阶段下，我国在二级自动化监控软件，三级MES自动化控制软件以及国有大中型企业领军的能源管理控制系统等领域有了长足的进步和提升，进而逐渐取代进口软件，在应用水平、管控质量、运行效率等方面都优于国外进口自动化系统控制软件。近年来，更加注重向技术要效益理念的培育，兴起了自主研发的冶金工业工程自动化控制平台技术类软件，在工业生产中得到了较为广泛的采用和实践，新一代冶金工业工程自动化系统控制软件平台的应用，使得冶金工业自动化管控效率和水平达到了国际领先地位，同时也创造出可观的经济效益。
2 钢铁工业的节能环保与冶金工程自动化控制技术
2.1 基于钢铁工业节能环保的冶金工业自动化控制技术的应用 早期的冶金工业自动化控制技术的应用主要局限在装备性能、产品质量，以及生产成本、运行效率、过程灵活控制、废气废渣废水的工程排放等方面，随着工业技术的进步和自动化控制软件的研发，基于更加节能环保与钢铁产品制造流程优化的设计，成为了钢铁工业生产、设计、研发的主导趋势。因此要对钢铁工业生产的流程结构、功能以及效率进行进一步优化和改善，必然要加强对钢铁制造整体流程的研究和投入。在此基础上，加大计算机模拟仿真技术研究，引入绿色环保、节能降耗等理念，实现了生产效率的最大化、生产能耗的最小化、对环境影响的最低化。
2.2 自动化控制技术在钢铁生产过程中减少污染物排放的应用 钢铁企业以铁、铬、锰三种金属元素为主要原料，经过冶炼及压延等工序，以及以高品位金属矿石（或精矿）为原料，经过高炉、转炉、电炉等流程生产生铁、钢材产品，产生了大量的废气、废液、废渣。主要污染排放物为工业烟尘颗粒（主要为金属氧化物）、二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOX）等。自动化控制技术在钢铁生产过程中减少污染物排放的应用较为普遍。这个应用过程主要为防止不合格产品的产生和资源的浪费，主要通过建立广义模型、优化和完善控制技术过程，研发出对钢铁工业各环节产品实行实时监测、评估与控制的新型自动化控制技术，从而实现全程自动化控制，减少污染物排放。同时，研发出对生产设备实施全过程实时诊断的新型自动化控制技术，使设备运转高效、误差率较低，工业产品质量得到有效保障。
2.3 自动化控制技术在钢铁冶炼清洁高效生产中的应用 金属冶炼过程伴随着大量污染物排放，为了建设环境友好型社会，控制污染物排放，研发一整套控制或降低污染物排放的自动化控制系统势在必行。例如，基于在线分析检测监控技术对污染物的产出实施动态实时监控、作用于废水处理的大功率电气高压转动自动化控制技术、利用谐波检测仪控制技术改善电能输出质量等，实现了钢铁工业生产的清洁、高效。
2.4 自动化控制技术在钢铁冶炼废物循环利用中的应用 钢铁冶炼过程中会产生大量煤气、钢渣等固体废物，因而研发出使煤气、钢渣的合理运用自动化控制技术可实现对固体废弃物的循环利用。高温冶炼中的高炉、转炉等设备也会产生大量废物，因此，自动化控制技术的研发和应用有助于对废物的循环利用。
3 冶金工业自动化控制技术的未来发展方向
3.1 提高冶金自动化控制技术核心科技的原创性 科学是技术之源，是技术产业之源，技术创新以科学理论的研发为基础，而产业创新主要以技术创新为基础。我国建国以来，在冶金工业科技研究领域取得了许多历史性进步，有的已经步入国际领先水平，但是由于底子薄、起步晚、科技人才相对缺乏、科研资金投入跟不上等因素，与欧美、日本等国家在总体技术实力上还无法抗衡。但是科研人员要取人所长补己所短，发挥自身优势，自主研发一套先进的冶金工业自动化控制技术体系，软硬件配套衔接，产学研相结合，改善操控系统，提高生产工艺技术水平，走自主发展的道路。首都钢铁集团创造的数字化炼钢模式带了个好头，其在原有冶金流程的基础上，对生产进程进行改善，将智能仿真技术运用在控制系统运算比对上，通过仿真模拟计算，调整出最佳控制效果。
3.2 提高整套控制系统的实时性和可靠性 该技术的实时性和可靠性是它的最大优势，要通过采集最新数据，对各项数据进行综合分析并进行科学处理，实现实时、可靠、高效。对钢铁工业来说，如果只生产生铁、粗钢等低端产品，则对实时性要求偏低，如果要生产镀锌板、彩涂板、焊管、五氧化二钒、钒氮合金、钒铁合金等精细、特种、高端钢铁产品，则必须提高整个系统的运算速度、实现实时诊断、实时布控、实时处理的能力，便于及时发现问题，及时调整参数配比，及时改善生产工艺。
3.3 要实现数据挖掘和运用 通过改善整套控制平台系统的运行质量和水平，生产优质钢铁终端产品，是提高钢铁企业和冶金行业竞争力的关键。钢铁生产过程实现自动化控制，注重对实时数据参数进行收集、整理、分析，对数字模型经过全过程优化，进而达到对生产各环节的自动控制和精细化管理。在当今的冶金工程技术研发中，数据的挖掘和运用越来越普遍和完善，数字模型和控制算法的广泛引入和采用会给整个钢铁工业自动化控制系统带来更加广阔的发展空间，为钢铁企业和冶金工业的发展带来强大动力。
参考文献：
[1]中国钢铁工业协会.钢铁工业可持续发展支撑技术[M].北京：冶金工业出版社，2004.
关键词：电类专业；师资队伍；实训基地
中图分类号：TM文献标识码：A文章编号：1672-3198（2008）11-0297-01
随着国家制造业信息化改造的推进，现代工业控制技术在企业里逐渐普及，电类专业的技能人才短缺已成为一个实事。技工学校作为技能人才培养的基地，应把电类专业作为一个品牌专业来建设。
1 确定建设电类专业的目标和指导思想
目标：以提高技能人才层次质量为专业建设目的；以实用知识型技能人才培养为专业建设特色；在专业建设中要构建适应企业对电类技能人才要求的完善的理论课程教学体系和实习教学体系；通过校企结合，理论与实习结合，打造锻炼一支适应电类专业教学的“双师型”教师队伍，保证电类专业教学持续发展。
指导思想：现代电类专业技能人才与传统的技能人才不同，其更突出了知识型。在电类专业的建设中必须解放思想，改革传统的职业技能教育观念，打破旧的办学模式，创造出新型实用电类技能人才培养的路子。
2 创新电类专业的教学计划与教学大纲
技工学校电类专业的建设，必须制定适应现代企业要求的，利于学生发展的电类专业教学计划与大纲。基础理论课程设置必须坚持“必需、够用”的原则，同时培养学生自身发展的优良素质。专业课与实习课有机融合，教学环节中坚持课题化的设立思想，教学中的课题设计要适应现代工业控制技术特点，在此基础上创出适应现代企业特点的一体化教学的模式。经多年来的教学实践和对技工教育教学计划和大纲的研究，结合现代工业控制技术的特点，制定以专业培养目标、学制、专业素质培养要求、技能训练要求、开设课程、技能训练环节、取得资格证书和就业岗位为主线的电类专业教学大纲。
3 注重电类专业教材的建设规划
现有的电类专业的教材虽多，但都是些理论性较强的多，好多并不能突出技能教学的特色，只有很少的可以借鉴。由于目前具有技能操作特色的电类专业的教材还很少，所以专业要快速发展，可迅速成立电类新技术教材编著委员会，组织精干教师和企业优秀电类技术人才编写适合现代企业特点及学校现实教学特点的，又能突出技能教育特色的电类专业教材，从而在短时间内形成适合企业新技术生产特点和学校实际特色的教材体系。
4 电类专业的教学思路
4.1 理论教学和实习教学并行，并以实习为重
理论学习应以“实用、够用、管用”为原则，进行模块化、综合化整合，着重通过实践环节培养学生实际工作能力，增加学生自我动手时间，提高学生创新技能和综合素质，增强学生的岗位适应能力。
4.2 理论教学内容应突出应用性、先进性、前沿性
培养学生应用现代工业控制理论的能力，突出电类理论的应用性、实用性，使学生能通过“实践认识-针对实践的理论学习-再实践”的顺序，掌握一定的现代工业控制技术的安装、操作和维修技能。
4.3 实习教学与生产实际、与新科技应用推广紧密结合起来
加强实践性教学环节是体现以能力为重点，培养学生的熟练职业技能和综合职业能力，实现理论与实际、教学与生产有机结合的有效途径。电类专业实习教学特别要注意其先进性、前沿性，通过教学内容上渗透新科学、新技术、新工艺，教学过程由教室向生产延伸等，可以培养出一批能熟练运用新技术、新工艺，能适应社会和市场需求的高素质现代工业控制技术操作人才。
5 电类专业实训基地的建设
5.1 完善电类传统专业的建设
传统的电工理论与实践技能，仍是学习先进现代电类技术的基础。现代工业控制技术是在传统技术的基础上发展起来的，先进的自动化控制设备，离不开传统的电力拖动控制基础。要想完善电类专业的建设，除了建设一流的专业实训教室外，首先必须在完善电类传统专业的建设的前提下，坚持科学发展观，开拓电类新专业。目前以强电为主的主要有维修电工、机床电气维修技术、机电维修技术、电工与焊接技术、工业电气自动化等专业；以弱电为主的主要有电工与电子技术、家用电器产品维修、家用电子产品维修等专业；以高新综合应用技术的主要有数控技术应用与维修、智能楼宇技术、电梯控制技术与维修、现代工业控制技术等专业。我们认为要想完善电类专业的建设，必须在完善以强电为主的专业类型和以弱电为主的专业类型的建设前提下，加快对高新综合应用技术专业类型的建设。
5.2 电类专业实训基地的建设
根据电类专业模块教学体系，电类专业实训基地需要配套的实训教室主要有单片机、PLC系统综合实训教室、数控机床维修实训教室、普通机床电气线路故障检修实训教室、电工电子技术实训教室、电工基本操作实训教室、电力拖动控制线路实训教室、家电维修实训教室和多媒体教室等。这些实训室不仅为电类专业开设实训课，也承担社会化职业资格培训、考核鉴定；同时，还承担企业职工的后续教育的培训任务。电类专业实训教室是技工学校和在职岗位工人专业技术基础及专业能力培养的重要教学设施。按照能力形成规律及电类职业岗位群要求，电类学生须具备从事电类工作的基本技能、专业技能和相关技能，因此，电类专业实训教室的建设，是保证教学质量，培养高质量人才的必要条件。
6 师资队伍建设
现代工业控制技术在近几年来的广泛应用，引起了电类人才的大量需求，同时造成电类专业师资、特别是同时具备相当的理论知识和丰富的实践经验的电类专业师资严重不足。尤其缺乏熟悉企业生产实际，并能够承担电类教学工作的“双师型”专业教师，严重制约着现代工业控制技术人才培养水平的提高。加强师资队伍建设是促进专业发展的根本保证。
6.1 增强师资队伍的力量
要增强师资队伍的力量，可采取三种方式进行广纳贤才。一是通过每年的高校毕业生人才招聘会，招聘一些理论基础踏实和操作技能过硬的高等职业院校专业对口的毕业生；二是采取传统做法，在本校应届本专业的优秀毕业生中，挑选一些品质优良、作风硬朗、技术过硬的优才生留校。然后让他们在有经验的教师的培养下迅速成长。三是为了更好地适应社会，对一些更新较快的新技术，可通过外聘来自企业技术人员和能工巧匠的方式。这样既能使教学与实际工作紧密结合，提高学生的实际应用能力，同时学校教师也能通过交流得到提高。
6.2 建立师资培养规划
加强师资队伍建设，建立师资培养规划是关键。随着现代工业控制技术的突飞猛进，电类专业师资水平的培养和提高，已到了刻不容缓的地步，许多专业理论教师和专业实习指导教师，大多数的专业理论知识和专业技能水平已滞后现代技术的发展，由此也阻碍了专业教学的开展，我们必须建立一套完整的师资培养规划，让青壮年教师得到必要的新知识、新工艺、新技术、新能力的培养，让他们尽早地挑起电类专业教学的大梁，为我们电类专业的发展做出应有的贡献。
参考文献
当前国际主流自动化控制技术厂商生产的控制器都提供以太网TCP／IP接口，这是因为以太网TCP／IP技术以及协议是完全公开的，并且已经成为网络互连的重要标准。因此，以太网控制技术在产品设计、材质选用、产品强度、可互操作性、可靠性等方面能够满足冶金工业的生产需要。
（1）数据传输率高。
数据传输率高的特点为以太网控制技术在冶金工业中的运用奠定了重要基础，通信速率的提高不仅可以减轻网络负荷，而且可以显著提高时间确定性。一般来说，10Mb／s的以太网传送1518字节需要用1．2s，而1000Mb／s的以太网仅需要12μs，而随着百兆网、千兆网的广泛使用和万兆网的出现，冶金工业中以太网控制技术的数据传输率将会更快。
（2）交互式和开放的数据存取技术。
由于具有开放式和交互式数据提取及存储技术，以太网控制系统的终端设备以及交换机端口之间可以采用全双工通信线路，在交换机内部多对端口之间采用并行交换，这样不仅有助于消除以太网用于工业控制时所受到的制约，满足生产过程中实时控制的要求，而且可以支持虚拟局域网，降低组网成木，提高网络控制的灵活性。
（3）性能可靠，维护方便。
由于以太网有统一的标准以及相同的通信协议，Ethernet和TCP／IP很容易集成到信息系统。所以在设置、诊断以及维护等方面的技术比较成熟，并且已经被广大技术人员所接受和熟练掌握。因此，以太网控制技术就为冶金工业建立公共网络平台奠定了基础，并可以构成各种网络拓扑结构，为冶金工业自动化网络控制技术的运行提供可靠保障。例如，在网络拓扑结构上，采用星形连接及交换式Hub，可以提供数据缓冲以及具有确定接收数据的网段智能，降低数据冲撞及重发机会。总之，以太网技术具有高传输速率、高传输安全性和可靠性等优势，为解决冶金工业的控制、管理以及系统集成等问题提供了强大的技术支撑。例如，ODVA（DeviceNet供应商协会）就已经了在工厂基层使用以太网服务的工业标准。可见，以太网进入工业自动化控制领域已经成为社会发展的必然趋势。把以太网控制技术与现场总线结合起来，使冶金工业生产各环节集中到统一的自动化网络架构中，这样就可以显著提高冶金工业的生产效能。
2自动化网络控制技术在冶金工业综合控制中的应用
自动化网络控制技术在冶金工业的应用，不仅可以对各生产环节进行监控、调整和检测，及时发现故障并发出指示信号，而且可以根据要求进行自动化工作。以以太网为基础的自动化网络控制技术在冶金工业综合控制中的广泛应用，不仅可以解决冶金工业生产中的系统控制等问题，而且可以有效提高冶金工业的生产效益。
（1）构建冶金基础自动化系统。
在冶金工业中，以PLC、DCS、工业控制计算机为代表的计算机控制，是对冶金生产现场级设备的控制，构成了冶金基础自动化系统。在这一系统中，PLC控制占据主导地位，是最基础的自动化控制系统，其作用的发挥将会对冶金工业综合控制系统产生直接影响。在冶金基础自动化系统中，PLC发挥着回路控制的功能，DCS主要是用于改善顺序控制功能，它们与工业控制计算机等设备构成了冶金工业生产过程中重要的基本控制系统，发挥着极其重要的作用。
（2）构建冶金生产管理控制系统。
在冶金工业过程中，借助于生产管理控制系统，可以实现对冶金生产流程进行集成控制，使其在协调工序、质量监控以及在线监测等方面发挥积极作用。这是冶金工业自动化综合控制系统的重要组成部分。因此，必须构建冶金生产管理控制系统，促进冶金生产横向数据的集成与相互传递，同时推动计划—生产—控制等纵向的信息集成。在此基础上，整合冶金生产中的实时数据和关系数据库，为冶金生产管理控制提供决策支持。
（3）构建过程控制系统。
在冶金工业生产中，采用光机电一体化、软测量以及数据融合数据处理等技术，以关键工艺参数控制、物流跟踪、能源控制以及产品质量全过程控制为目标，实现对冶金工业流程的在线监控。通过构建过程控制系统，借助于继电器、传感器等设备的应用，不仅可对冶金工业进行自动检测和控制，而且可充分实现对冶金自动化的顺序控制、过程控制、传动控制以及运动控制，有效改进冶金工业自动化系统的效能。例如，采用RCS－9600CS系列装置来保护测控产品，具有较高的灵活度，可有效对冶金工业生产进行自动检测和自动控制。
（4）构建企业信息化系统。
建立企业信息化系统的目的在于实现信息共享，不断提升冶金工业的制造智能，以有效实施质量管控、实时监测、生产调度等的动态管理，这样不仅可以降低冶金工业的生产成本，而且可以做到对能源的有效管控与性能管理，为冶金工业的健康可持续发展以及冶金工业的生产和经营管理等的创新奠定坚实的信息基础。例如，利用计算机仿真技术及其他技术实现对冶金工业生产流程的模拟，可以实现对故障分析、在线监测等多方面的智能管理，降低冶金工业的生产成本，提高企业利润。
3结语
关键词： 现场总线；工业控制系统；通信协议；CAN总线
中图分类号：TP2 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）01-0068-02
1 现场总线技术简介
在现场工业控制技术中，现场总线技术作为一项先进技术，是一种串行、数字式、多点通信的数据总线。工作实践中，在生产过程区域的现场设备/仪表和控制室内自动控制装置/系统之间广泛安装现场总线。借助现场总线实现信息的相互交换，进而自动控制功能在一定程度上也得以完成，现场总线往往是从控制室连接到现场设备的双向全数字通信总线[1]。
2 现场总线的通信协议
如图1所示，给出了现场总线相应的物理结构。与开放式互连（OSI）参考模型相比，现场总线的物理结构只涉及到物理层、数据链路层和应用层，并且每个协议层各自完成功能，在这些层之间报文被解析[2]。
在数据链路实体中，物理层建立、维护和拆除相应的物理连接。
确保数据的完整性这是数据链路层的主要功能，何时与谁进行相应的对话等也是通过数据链路层来决定的，并且数据链路层不解释传输的数据，只负责传递物理层和上一层之间数据传。
应用层通常分为两个子层，其中一个为用户层提供服务，另一个与数据链路层进行连接，其功能主要表现为：对现场总线的命令、响应、数据、以及事件信息等进行控制。
在应用层之上就是用户层，通常情况下，用户层通常是一些数据和信息查询软件等，通过用户层将通信命令传送到应用层。
3 现场总线及其所构成的控制系统
3.1 常见现场总线的比较
①基金会现场总线FF。在过程自动化领域基金会现场总线FF应用较为广泛，可以说基金会现场总线技术具有较好的发展前景。②CAN总线。对于CAN总线来说支持点对点、一点对多点，以及广播模式通信等，并且借助优先级设定其节点，在一定程度上各节点可以随时发送信息。在汽车内部测量，以及执行部件之间的数据通信协议中，该总线技术应用最早。③Lonworks总线。具备通信和控制功能的Neuron芯片是Lonworks技术的核心。完整的Lonworks的LonTalk通信协议通过Neuron芯片来实现。④PROFIBUS总线。该总线主要包括：PROFIBUS—FMS、PROFIBUS—DP、PROFIBUS—PA。⑤HART总线。该总线作为一种协议，其功能是在现场智能仪表和控制室设备之间进行相应的通信，在现有模拟信号传输线上实现数字信号通信这是HART总线的特点[3]。
3.2 现场总线控制系统的构成
通常情况下，测量系统、控制系统、管理系统共同构成现场总线控制系统，该系统最有特色的部分是通信部分的硬件和软件[4]。
①测量系统。为多变量提供高性能的测量，使测量仪表在一定程度上具有计算能力等这是该系统的特点所在。在该系统中，因为使用了数字信号，所以在一定程度上其分辨率非常高，准确性也较高，并且具有较强的抗干扰和抗畸变能力。②控制系统。通常情况下，软件是该系统的重要组成部分，维护软件、组态软件、仿真软件等共同构成控制系统的软件。③管理系统。设备自身及过程的诊断信息、管理信息、设备运行状态信息等往往由该系统提供。
4 现场总线在工业控制系统中的应用
通常情况下，CAN是一种双向、半双工的高速串行通信网络系统，该系统由物理层（PHY）、数据链路层（MAC；LLC）和应用层（APPL）共同构成组成。CAN与Profibus之间相距比较远[5]。
如图2所示，给出了相应的CAN网络拓扑结构。根据ISO11898的相关规定，在信息传输媒介方面，CAN采用双铰线，在网络终端阻抗方面，CAN取120Ω±12Ω。传输速率通常情况下决定着最大直接通信距离，比较典型的值为：40m时1Mbps；1000m时50kbps。
CAN采用非破坏性总线仲裁技术，对媒体按照节点信息的优先级依次进行访问，在一定程度上满足实时控制的需要[6]。信息帧传输过程中为短帧结构，其优点是传输时间短，具有较强的抗干扰能力。文献[7]结合PLC和液压控制技术，建立了基于CAN总线的多任务协同控制系统。
5 结论
现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一，随着计算机技术和控制技术的发展，未来的自动化控制领域将是现场总线及控制网络的天下。从长远看，使用现场总线技术，维护费用因智能资产管理而降低，进而减少了设备的库存。
参考文献：
[1]斯可克.基金会现场总线功能模块原理及应用[M].北京：化学工业出版社，2005.
[2]张士超，仪垂杰，林海波，刘尊民.现场总线的技术特点及应用分析[J].现场总线专栏，2007，10（3）16-31.
[3]张兴龙.基于现场总线技术的工业控制系统研究[J].黑龙江造纸，2006（1）：53-54.
[4]王维新.现场总线技术的特点及应用[J].西安文理学院学报：自然科学版，2007，10（4）61-65.
[5]Jose Rufino，Paulo Verissimo，Guilherme Arroz. Node failure detection and membership in CANELy. Proceedings of the 2003 international conference on Dependable Systems and Networks （DSN'03），IEEE，2003（6）：331-340.
【关键词】自动化控制；plc；发展趋势
0 引言
自动化控制是一种通过利用控制理论、仪器仪表、计算机和其他信息实现对生产过程的检测、控制、优化、调度和管理。在自动化的控制下能够达到增加产量、提高产品质量、降低消耗、提高产品安全性的目的。自动化控制是现代控制领域中最重要的一项技术，对提高生产效率具有重要意义，在科学水平不断进步的今天，自动化控制技术打上科技进步的列车，呈现快速发展的态势。
1 plc技术在自动化控制中的重要地位
自动化控制技术自20世纪发展以来，其发展速度越来越快，对自动化控制技术的发展具有重要的推动作用。自动化控制技术主要包含三个层析，按照自下而上的顺序可以分为基础自动化、过程自动化和管理自动化。在自动化控制技术中，较为核心的部分就是基础自动化和过程自动化。在传统的自动化系统中，plc和dcs在基础自动化中占据核心地位，而管理自动化和过程自动化由计算机和小型机组成。在自动化控制领域中，80%的plc在i/0少于128点的小型系统中应用较为广泛，且80%的plc应用在20个梯形图指令中就可以将问题解决[1]。从应用的观点来看，这一统计数据向我们展示了传统plc自动化控制领域中的重要作用，对满足工业控制简单实用、成本低廉、稳定可靠的要求具有重要意义，从这一面来看，plc在控制领域占有稳固的地位，从其发展至今不会轻易退出其发展的舞台。plc技术之所以有如此重要的作用，与plc产品追求密不可分。plc在其发展中根据自身技术和产品发展的需求为基本，同时与新数字技术和新信息技术紧密结合，且在推广应用过程中采用的是iec61131国际标准，编程的语言较为校准，传统的编程语言可以体现在现代的软件中，plc的体系结构、控制任务和控制要求等多方的软件描述进行了改造[2]。从1990年以来，plc在自动化控制领域的核心地位仍是岿然不动。
2 传统plc与现代plc之间的区别
传统plc技术与现代plc技术之间的差别主要体现在cpu模块、软件模型等几方面。从硬件来看，传统plc技术cpu模块只有一块，储存器的容量有限，在100kb以下，i/0以开关量为主，运算速度上，传统plc扫描时间更长，一般为几十至几百ms，背线总线采用的是传统的低速系统总线。而现代plc的cpu模块不再局限于一块，可以多块cpu模块，储存器的容量较大，且可以根据实际需要进行配置，i/0有高低速开关量、模拟量和其他不同类型的信号，运算速度较快，可以达到0.2ms，背板总线采用的是高速背板总线或与低速串行总线并存。从软件方面来看，传统plc技术采用的是符合iec61131.3软件模型且可以运行，编程语言上采用的是较为灵活且通用的编程语言，如c、c+等，操作系统上，采用的是基于pc的实施商用时钟；现代plc软件模型采用的是符合iec61131.3软件模型，在编程语言上，采用的是iec61131.3模型标准编程语言，操作系统的扫描方式采用了时间驱动和事件驱动，且可以按照程序功能设置不同的扫描周期[3]。从技术层面上，传统plc与现代plc之间的区别根本上体现在软件模型的不同。现代plc软件模型在完整地接触编程语言以外的全部内容上表现较为出色，使现代plc突破了传统plc的硬件体系结构，使得现代plc技术简单实用、成本低廉、稳定可靠的特点更加突出，其应用范围也较为广泛。
3 现代plc的应用以及展望
3.1 现代plc的应用范围
由于现代突破了传统plc的硬件体系结构，其简单实用、成本低廉、稳定可靠的特点更加突出，因此在自动化领域受到广泛的亲睐，成为了现代工业自动化领域中的主导力量。从应用范围上看，plc的应用范围主要开关量的逻辑控制、运动控制、模拟量控制、过程量控制、数据处理、联网通信6种。开关量的逻辑控制，plc可以借助逻辑控制和顺序控制来替代继电器，因此，plc在开关量逻辑控制方面应用最为广泛。运动控制在机床、机器人。装配机械等方面运用较为广泛。模拟量控制，因plc技术具有可以将流量、温度等模拟量数值转换为数字值的功能，如此一来，就可以实现cpu处理控制和由转换模块实现模拟量控制。过程控制，由于多路模拟量控制和i/o模块，这样就可以实
现闭环控制。数据处理，由于plc具有强大的运算和处理能力，在数据采集、分析和处理中具有强大的优势。联网通信，由于plc的连接功能较完善，不同系统之间可以实现联网通信、数据信息共享和交换，从而形成多级分布式控制系统[4]。
3.2 现代plc的应用应注意的问题
plc所处的环境温度具有一定的限制，一般处于0℃至50℃之间，因此在安装plc的时候，要注意与发热量较大设备上[5]。如果plc所安装部位的温度突破了其极限，则有可能造成控制失效，甚至出现严重的后果。由于plc的温度范围较小，所以在应用plc时，要确保plc安装于较大空间内，且空间内的通风散热效果较为理想，使plc的各个基本单元和扩展单元之间的间隔要在30.5mm以上。开关柜上面的通风百叶窗，可有可无，但是如果环境温度处于50℃以上，那么就需要采取措施，如安装风扇来使通风效果增强，进而降低温度，确保plc能够正常工作。plc工作环境的湿度也需要进行控制，要控制在85%以内，对凝露现象也要注意控制，以避免其绝缘性遭到破坏。plc工作环境要保持平稳状态，不能出现强烈振动现象，为保证plc工作环境的稳定性，可以采取一些减震措施。plc工作电源选择上，应选用直流稳压电源，从而保证plc反馈信息的准确性，提高plc工作的可靠性。
3.3 自动化控制器件plc展望
随着网络技术的快速发展，plc技术也趁着网络技术发展的东风乘风破浪，在plc技术上逐渐形成了pac技术。在工业控制技术的发展中，自动化控制器件由最初的plc控制，发展到pc控制，再由传统plc控制转向现代plc技术和pac技术。plc技术的发展使其在自动化市场中的地位更加牢固。而在plc技术基础上发展起来的pac技术以其异型和异构系统之间数据相互交换共享的优势，成为未来自动化控制的主要发展趋势。
4 结语
plc自动化控制技术是科技发展的必然结果，自20世纪90年代以来，plc技术历经多个发展阶段，不断使自动化控制技术得到优化，在自动化控制领域应用也日益广泛，相信在未来plc控制技术会更加完善，使工业自动化水平提升到更高的平台。
【参考文献】
[1]张明家.现代plc控制技术在工业应用中的发展[j].科技致富向导，2012（14）：360-366.
[2]李树彬.浅谈plc控制技术在工业自动化中的应用[j].机电信息，2011（30）：121-123.
[3]张波.论plc技术在工业控制系统中的应用[j].吉林省经济管理干部学院学报，2011（05）：76-77.
[4]叶晓晖.plc在电气自动化中的应用现状及发展前景概述[j].中国新技术新产品，2009（15）：125-127.
关键词：电厂；自动化；控制技术
前言
随着经济的不断发展以及工业发展的不断进步，使得已经进入我国工业生产的电力产业变得越来越关键，其生产模式逐渐成为人们关心的焦点问题。这主要是因为传统的电力控制体系本身存在着控制力度欠缺、控制问题严重的特点，使得整个电力生产水平无法满足日益高涨的人民物质、精神和文化需求，迫切的改变这种控制方法已成为当今人们关心的焦点。基于此，我们下面主要针对电厂自动化控制系统做了详细的分析。
一、电厂自动化控制概述
1电厂自动化控制技术概念
电厂自动化控制技术主要指的是以计算机技术、信息技术、遥控技术等构成的现代化电力生产管理体系。微机保护技术作为电厂自动化控制技术的关键启的不断发展使得电厂综合保护测量控制装置得到有效的改进，逐渐实现了电力监控目标的采样、测量、控制而且方便了现场总线、工业以及电缆技术网络的应用并且实现了集成化、全面化和一体化控制为电厂信息化建设提供了方便。
2电厂自动化控制技术应用方案
1）按照电气分段来实现电厂自动化控制技术的方案。其在应用的过程中主要是通过在基站控制层设置两个冗余系统。这一系统是由服务器、维护人员、转发工作站、转发工作人员共同组成的。在这种电力控制系统中是以服务器作为中心来实现通信、数据处理、存储工作的；维护人员主要是针对系统中存在的异常状态进行处理而且进行系统维护和组态管理转发站则是实现电厂各系统之间的数据交换转发人员是为运行人员提供基础信息是一种人机交互的工作平台。这种电厂自动化控制技术的应用主要的优点在于工作速度快、方便、实用、简单而且能够在简单的条件下实现电厂的现场总线布置且整个系统维护和管理工作方便。
2）按照工艺流程实现电厂自动化控制系统方案。这种电厂自动化控制系统的方案与上面所说的大致相同在控制层、控制单元以及分配原则上和电气分段大同小异都是严格按照电力生产工艺原则进行分配的是于生产流程密切相关的内容但是在生产设备的保护和监测上存在着显著的差异，比如进线和低压变压器的控制上需要单独进行联网，而且主要的控制单元上还需要接入变电组、切换屏等这无形之间增加了工作难度。这种电厂自动化控制技术的应用有着各生产环节的关联性强、一体化控制作用明显河以实现快捷、便利的通信要求具备着可靠性强的优点。
二、PLC和DCS的现状及存在的问题
PLC和DCS目前现状是绝大部分的生产企业在产品生产中，是拥有独立的系统，包括硬件及软件的相对构成，而且在市场的大环境下，各体系之间是封锁状态，系统之间的通信只能依靠网关或其他接口进行，相互之间非常独立，系统之间的互联非常不易达到。不同系统相互之间若想达到互联的情况则必须要重新对软件的接口进行开放，这样处理不但会使客户的投资增大外，还会降低一部分产品的通讯速度，与现代的电厂信息化的要求相背离。传统 PLC和DCS的系统运作是将接受的所有信号都进行接入，并接入到系统中I/O卡件中，而随着系统的规模增大，所有的信号将全部汇聚到系统的入口处，造成系统入口处信号堆积的情况，信号堵塞导致信息输送的迟缓，严重影响了系统的安全运行。
三、现场总线控制系统（FCS）的应用及存在问题
现场总线的概念是源于PLC和DCS系统中存在的诸多问题基础之上，在1984年提出。现场总线概念宗旨是规避和完善PLC和DCS系统的不足，主要实现了互联、开放、稳定及安全等特点。DCS系统信号的运行的形式是一对一的传送，并且其模拟信号在精度上偏低，信号容易造成干扰，操作室的模拟表度运行参数难以进行调整，而且也很难从模拟仪表中预测运行故障，属于无法控制的状态，因各仪表厂商的自定，仪表的标准各异，功能也较为单一，并且不适用当代的现代化发展。FCS系统信号的运行的形式是一对多的传送，而且数字信号的精度较高，有较高的可靠性，设备的运行是属于可远程监控并可调增的状态，可以进行与不同品牌设备互联，仪器表标准统一，功能完善比较丰富且可以完成运算和通信。现场总线在一定程度上来说会为用户产生局部的效益，但是不能实现整体效益，因此必须与企业用户的其他系统有效结合，做到一体化建设。
四、工业以太网
以太网及及时涉及应用到工业环境中便产生了工业以太网技术，而工业以太网虽然是源自以太网，但还有别以太网。以工业环境为基础，对以太网进行了相关改进包括通信、传输、控制等模块，保证了工业以太网的试试性、安全性，在此基础之上还增添了控制应用，所以，工业环境下的全系列以太网技术便被称作工业以太网。
工业以太网通过对流量的适当控制、进行交换技术、应用通信技术、对容错技术及冗余结构进行改进等一系列措施解决了传统系统的确定性问题；以太网通过将通信速率的提高等措施，解决了系统存在实时性的问题；以太网通过对工艺结构以及元件的升级改进，解决了系统应用供电问题。种种技术及措施的应用，使工业也太网具备了成本低、传输信号稳定、兼容性强、灵活性高、便于安装等特点，以上所有技术及优势在传统DCS系统、FCS系统及PLC系统中无法实现，所以，以太网是最适宜当代的自动化控制平台-H.。
正因为工业以太网的诸多优势，尤其是宽带优势是传统系统无法比拟，因此，全面支持自动化的以太网时代已经来临。
五、工业控制网络的发展
工业控制网络的发展随着计算机和网络技术的盛行而迅速得到发展。（1） PLC技术应用的发展。PLC的发展主要为两个方面，一方面以简易、成本价格偏低的小型产品开发为主，另一方面研制智能化、多功能能的产品，现以融合了神经元网络及模糊控制等多种技术。（2）FCS应用发展。FCS的发展主要体现在完善了低速现场总线和提高了高速现场总线技术，完成了低速现场总线网的连接。（3）嵌入式技术。嵌入式技术可以说是计算机系统的集成化发展，而且在逐渐实现应用的网络化，其整合数据处理功能、系统管理功能和网络功能的系统是核心主体。（4）现场控制技术发展。现场控制技术的发展核心思想是集成，主要表现在通信协议的兼容、各类数据的交互、功能界面的统一及现场控制技术的全面融合等。（5）有线和无线的融合。在工业运作中，自动化控制的重要因素是控制信息的有效传输，但是在有线系统中建立一个稳定可靠的信号传送网络的成本投入非常大，所以，随着无线技术的发展，有线和无线的融合将是发展前沿。
总之，随着计算机网络的发展以及以太网和现场总线的应用，已逐步向工业控制系统发展，以便达到现场信息可直接传送到管理人员手中，使现场与管理紧密融合，这是工业控制网络的发展趋势。
六、电厂自动化体系
工业以太网的各项优势便使其定位于又是现场网络的基础又是一个融合自动化系统的平台，可以实现电厂的自动化控制。但是在近年来电厂自动化体系的运作中PLC技术、DCS技术及FCS技术领域已经相当熟悉，所以，在短时间内多种系统技术兼容的情况仍会存在。为实现电厂的自动化、信息化的发展，自动化控制技术的建立至关重要。
结束语
综上，文章主要就电厂自动化的控制技术进行了分析，总之，在电厂自动化控制的发展计划实施中，还应依据自身的电厂情况和工艺技术等特点，应用最适宜的现场总线标准和控制系统。
参考文献
0 引言：
工业自动化控制主要利用电子电气、机械、软件组合实现。即是工业控制，或者是工厂自动化控制。主要是指使用计算机技术，微电子技术，电气手段，使工厂的生产和制造过程更加自动化、效率化、精确化，并具有可控性及可视性。
工控技术的出现和推广带来了第三次工业革命，使工厂的生产速度和效率提高了300%以上。20世纪80年代初，随着改革开放的春风，国外先进的工控技术进入中国大陆，比较广泛使用的工业控制产品有“PLC，变频器，触摸屏，伺服电机，工控机”等。这些产品和技术大力推广了中国的制造业自动化进程，为中国现代化的建设作出了巨大的贡献。
1 工业自动化仪器仪表
1.1 PLC（可编程序控制器）
PLC—可编程序控制器的英文为Programmable Logic Controller，1968年美国GM(通用汽车)公司提出取代继电器控制装置的要求
①编程简单，可在现场修改和调试程序； ②维护方便，采用插入式模块结构；③可靠性高于继电器控制系统；④体积小于继电器控制装置；⑤数据可直接送入管理计算机；⑥成本可与继电器控制系统竞争； ⑦可直接用115V交流电压输入；⑧输出量为115V、2A以上，能直接驱动电磁阀、接触器等；⑨通用性强，易于扩展；⑩用户程序存储器容量至少4kB。
为了实现通用汽车提出的要求，第一台适合其要求的PLC（可编程序控制器）于1969年在美国成功制造出来，自从第一台出现之后，随之，日本、德国、法国也相继开始了PLC 的研发，并得到了迅猛的发展，现在主要生产PLC 的厂家分别是：德国西门子、AEG，日本的三菱、美国AB，GE法国的TE公司等。
我国的PLC研制、生产和应用也发展很快，尤其在应用方面更为突出。在20世纪70年代末和80年代初，我国随国外成套设备、专用设备引进了不少国外的PLC。此后，在传统设备改造和新设备设计中，PLC的应用逐年增多，并取得显著的经济效益，PLC在我国的应用越来越广泛，对提高我国工业自动化水平起到了巨大的作用。
目前，我国不少科研单位和工厂在研制和生产PLC，如辽宁无线电二厂、无锡华光电子公司、上海香岛电机制造公司、厦门A-B公司，北京和利时和杭州和利时，浙大中控等。
1.2 工控PC
由于基于PC的控制器被证明可以像PLC一样，并且作和维护人员接受，所以，一个接一个的制造商至少在部分生产中正在采用PC控制方案。基于PC 的控制系统易于安装和使用，有高级的诊断功能，为系统集成商提供了更灵活的选择，从长远角度看，PC控制系统维护成本低。
由于PLC受PC控制的威胁最大，所以PLC供应商对PC的应用感到很不安。
事实上，他们现在也加入到了PC控制“浪潮”中。
近年来，工业PC在我国得到了异常迅速的发展。从世界范围来看，工业PC主要包含两种类 型：IPC工控机以及它们的变形机，如AT96总线工控机等。由于基础自动化和过程自动化对工业PC的运行稳定性、热插拔和 冗余配置要求很高，现有的IPC已经不能完全满足要求，将逐渐退出该领域，取而代之的将是其他工控机，而IPC将占据管理自 动化层。国家于2001年设立了“以工业控制计算机为基础的开放式控制系统产业化”工业自动化重大专项，目标就是发展具有自主知识产权的PC-based控制系统，在3-5年内，占领30%(50%的国内市场，并实现产业化。 转贴于
几年前，当“软PLC”出现时，业界曾认为工业PC将会取代PLC。然而，时至今日工业PC并 没有代替PLC，主要有两个原因：一个是系统集成原因;另一个是软件操作系统WindowsNT的原因。一个成功的PC-based控制系统要具备两点： 一是所有工作要由一个平台上的软件完成;二是向客户提供所需要的所有东西。可以预见，工业PC与PLC的竞争将主要在高端应用上，其数据复杂且设备集成度 高。工业PC不可能与低价的微型PLC竞争，这也是PLC市场增长最快的一部分。从发展趋势看，控制系统的将来很可能存在于工业PC和PLC之间，这些融 合的迹象已经出现。
2 工控行业仪器仪表发展
工控仪表重点发展基于现场总线技术的主控系统装置及智能化仪表、特种和专用自动化仪表；全面扩大服务领域，推进仪器仪表系统的数字化、智能化、网络化，完成 自动化仪表从模拟技术向数字技术的转变，5年内数字仪表比例达到60%以上；推进具有自主版权自动化软件的商品化。
2.1 电工仪器仪表
电工仪器仪表重点发展长寿命电能表、电子式电度表、特种专用电测仪表和电网计量自动管理系统。2005年，中低档电工仪器仪表国内市场占有率要达到95%；到2010年，高中档电工仪器仪表国内市场占有率达到80%。
2.2 科学测试仪器
科学测试仪器重点发展过程分析仪器、环保监测仪器仪表、工业炉窑节能分析仪器以及围绕基础产业所需的汽车零部件动平衡、动力测试及整车性能检测仪、大地测量仪器、电子速测仪、测量型全球定位系统以及其他试验机、实验室仪器等新产品。产品以技术含量较高的中档产品为主，到2005年在总产值中占50%～60%。
2.3 环保仪器仪表
环保仪器仪表重点发展大气环境、水环境的环保监测仪器仪表、取样系统和环境监测自动化控制系统产品，2005年技术水平达到20世纪90年代后期国际先进水平，国内市场占有率达到50%～60%，到2010年国内市场占有率达到70%以上。
2.4 仪器仪表
仪器仪表元器件“十五”及2010年前，尽快开发出一批适销对路、市场效果好的产品，品种占有率达到70%～80%，高档产品市场占有率达60%以上；通过科技攻关、新品开发，使产品质量水平达到国际20世纪90年代末水平，部分产品接近国外同类产品先进水平。
2.5 信息技术电测仪器
信息技术电测仪器主要发展电测仪器软件化、智能化技术，总线式自动测试技术，综合自动化测试系统，新型元器件测量技术及测试仪器，在线测试技术，信息产业产品测试技术，多媒体测量技术以及相应测试仪器，用电监控管理技术等[1]。
参考文献
关键词：工业自动化；发展；现状；展望
1 工业自动化自七十年代至目前几个发展的趋势
现代工业控制系统即涵盖上述功能性器件的子系统所组建的复杂型控制网络，其发展经历了以下几个重要时期。
工业自动化启蒙阶段，七十年代左右，工业领域内已经出现了利用浮动阀门进行自动控制的机械装置如水钟等，并实现了蒸汽系统中温度、压力、机械传动的控制，在工业革命热潮下，工业控制系统在航海、制造业、电力、交通、研究等行业均产生较大的影响：航海领域，伺服机构的设计及应用极大地改善了操作机构与传动机构间的配合性能；继电器装置在制造业领域的广泛应用改善了制造业控制模式；电厂内通过配置具有电力监控功能的中央控制室对于电站进行电力生产及调度控制，提升工作效率及可靠度；主动式平衡装置、陀螺仪的发明及应用促进交通领域的发展，并为后期自动驾驶以奠定基础；负反馈概念的提出以及“标准闭环”分析方法的建立对于新型控制系统的研发有着重要意义。总体上讲，由于该阶段经典控制理论尚未完全建立，所面临的问题即控制系统的可靠性及安全性问题。
工业自动化发展阶段，在现代化工业控制理论的基础之上，不断发展了工业自动化的应用。工业自动化的前期产业及标准均由美国组织所建立：美国电话电报公司对于通信系统进行了带宽的扩展，福克斯波罗公司研发设计了第一款比例积分控制器用于系统反馈回路的控制；建设者铸铁公司在对于工业控制系统深入分析的基础上，初步建立起工业自动化控制理论；麻省理工学院伺服机构实验室进行了工业控制系统的模拟工作。经典控制理论极大丰富和发展了工业自动化控制系统，提升其可靠性。二战期间对于军事领域的控制技术逐渐转化用于民用工业，在理论及应用基础上，实现了工业控制系统的更新换代：执行机构、数据采集系统、中央控制机构等性能全面提升，极大促进了当时工业化的发展进程。
在工业自动化数字化应用阶段，工业控制系统实现与通信系统及电子计算机的结合，促进了控制系统数字化发展及应用。其中，第一代工业控制系统即计算机集中控制系统，采用的是直接数字控制（Direct Digital Control：DDC）模式，其工I控制系统结构包括：用于替代继电装置的可编程逻辑控制器（PLC）、数据采集与监控系统（SCADA）、远程终端单元（RTU）、通信技术以及通信网络传输协议及电力系统协议等。电子计算机以及现代化网络通信技术的发展进步也促进了工业控制系统的结构优化及功能升级，使用模拟回路的反馈控制器逐渐替代了传统的单元组合式模拟装置，并逐渐由手动控制升级为使用模拟回路的反馈控制器，集中式工业控制系统已初步形成，在计算机网络通信系统的高速发展中，集中式数字控制系统逐渐形成，控制系统中应用数字控制电路，实现系统的全面数字化，且系统控制算法的升级以及控制协调性的优化也促进工业控制系统可靠性的提升；由于工业装置大型化发展，且对于工艺流程的连续性要求逐渐上升，集中式数字控制系统逐渐被离散式控制系统所取代。到20世纪90年代后期，集计算机技术、网络技术与控制技术为一体的全分散、全数字、全开放的工业控制系统――现场总线控制系统（FCS）应运而生，具有更高的可靠性、更强的功能、更灵活的结构、对控制现场更强的适应性以及更加开放的标准。
2 国内外工业自动化发展现状
2.1国内发展现状
目前国内工业自动化控制系统技术已达中等国际水准，具备一定的生产规模及开发能力。国内的自动化控制系统具有专业性强、应用广泛、市场巨大的特性，在IPS、DCS、PLC等领域，外商仍占据着统治性地位，给国内产品的发展造成较大的竞争压力，国内中低端产品占据主要地位，自主开发的产品包括中小型DCS、总线式测试系统等，高端市场被欧美供应商占据，如集散控制系统等目前国内DCS产品逐渐向国际水平发展，已具有自主知识产权，国产PLC 尚未形成产业化规模。国内工业自动化行业市场规模为：国内工业自动化控制设备在国际市场中占据较大份额，2016年国内市场规模已达1550亿元，预计2017年将达1593亿元，工业控制自动化技术正在向智能化、网络化和集成化方向发展。
2.2 国外发展现状
依据IHS市场调研数据，在08-09年金融危机后期通过产业调整与优化，国际范围内工业自动化已实现快速发展，近年来全球工业自动化行业营业收入，至2011年营收已达1，653亿美元，在之后的几年中，工业自动化增速有所减缓，且亚太地区仍占据着全球工业自动化行业的主导地位，引领自动化控制行业的稳定发展。
3 对未来自动化控制发展展望
3.1 现场总线控制系统
伴随计算机网络通信技术、电工电子技术等的发展，工业自动化控制系统也在不断优化，更新换代，未来工业自动化控制系统将朝着现场总线控制系统方向发展，即FCS。FCS系统也称现场底层设备控制网络，是连接现场智能设备和自动化控制设备的双向串行、数字式、多节点通信网络。伴随FCS系统的设计研发及工程应用，不断地推动着工业控制系统的前进。在该系统的基础上，未来PLC发展的主流即为能遵循现场总线通信协议或能与其交换信息的可编程逻辑控制器。
3.2 管控一体化系统集成
伴随网络技术的应用不断深入，管理系统与控制系统的集成已成为未来工业自动化控制系统的发展趋势，即管控一体化系统集成。通过大数据分析，为工业过程配套最优解决方案，促进工业化效率以及综合竞争能力，利用以太网以及Web技术实现的开放型分布式智能系统涵盖多系统、多技术的集成，系统集成中，包括现场总线控制系统FCS与DCS的集成、现场总线控制系统FCS、DCS与PLC的集成以及FCS的集成三方面；技术集成方面包括操作技术、通用数据交换技术等的集成。因此，未来工业自动化将朝着分布性、开放性程度不断提升以及信息化方向不断前进。
4 结束语
伴随经济社会的不断发展，我国逐渐迈进了工业信息化以及科技化的崭新时代，在时代的发展潮流中，工业自动化是工业现代化实现的重要基础，也是工业现代化的重要核心以及标志。因此对于工业自动化的研究对于现阶段工业化的发展有着关键性意义。工业自动化是针对机械作业过程而提出的，涵盖了自动化控制、仪表、计算机网络通信等领域，指设备在没有人力的直接干预仍能高效完成机械作业，包括机械装置的操纵、信息化处理以及整体性智能化过程控制等方面。工业自动化装置具有自动化程度高、工作效率高、生产流程稳定、适合批量生产等优势，工业自动化程度的提升对于产业转型升级、工业结构的调整以及企业竞争力的提升有着十分重要的意义，特别是现阶段我国面临着供给侧结构改革，工业领域也逐渐朝人机互动、智能化方向发展，以提升工业企业全要素生产率。
参考文献
[1]马彦红.工业自动化的发展现状及其应用[J].硅谷，2010（14）.
关键词：钢铁工业；冶金；控制技术
前 言：
随着国民经济的快速发展和电气软硬件制作运用水平的提高，有力的推动了冶金行业的迅猛发展。冶金技术作为一项复杂的综合性技术，随着钢铁工业的发展，在近些年得到了了迅速的提升。把先进的自动化控制技术应用在冶金领域，既可提高冶炼的效率、改善工作环境，又能大大降低工作的失误率以及危险性，是一项非常有运用前景的实用技术。
1 冶金工业自动化控制技术近几年来的应用创新与突破
近几年，我国在不断的从发达国家引进具有先进自动化技术的基础上，对硬件与软件技术在吸收、运用的同时，开展了大量的改造、创新工作，在冶金自动化控制技术领域，尤为明显。
1.1 DCS系统集成能力得到很大的改善
上世纪，我国的冶金工业自动化控制技术的水平，多数仅仅停留在点上，进入 21 世纪后，已经迅速发展成面，并逐渐向全国覆盖。其优点是系统集成的核心技术与主要结构都是自主智能化的自动完成，并成功用于实践中。最新的智能冶金工艺流程的研发正在进行，并成功完成点线面的转化，将从根本上提高冶金工业自动化控制系统的水平。
1.2 冶金工业自动化控制软件技术的创新取得了很大提高
我国已经完成了从国外进口冶金工业自动化控制软件向自主研发的转变，如高炉冶炼的专家系统。我国在二级自动化控制软件，三级 MES 软件以及中大型企业使用的能源管控系统方面取得了很大的提高，不仅可取代进口软件，而且可靠性与应用水平和国外进口的软件相比，具有较强的竞争性和高性价比。我国正在研发的自动化控制软件平台技术，也获得了很大的进展，它对冶金工业控制水平的提高将很快得到体现。
2 钢铁工业环保与冶金自动化技术
2.1 基于环保意识设计与制造的钢铁产品设计和流程优化设计
在未来的钢铁工业生产中，不单单局限在质量、性能方面，还应当有成本、效率、排放、环保，过程灵活控制等各个方面的因素。要想在各方面做到最好，必须对钢铁制造流程从整体上进行策划。如烧结厂的脱硫，烟气的余热发电；炼铁、炼钢厂的干法除尘技术，轧钢厂的污水净化和再利用。应当在工艺流程上、控制功能及效率上进行综合改进，同时有必要在计算机仿真模拟技术上做研究，在钢铁行业推广绿色生产，保护环境，实现污染的零排放。
2.2 对钢铁生产过程中减少排放的自动化控制技术
这个过程主要包括广义建模与优化控制技术，研发一种能够对生产出来的产品实行在线检测、评估、判断与控制的自动控制技术，防止不合格产品带来的不必要的浪费。
2.3 对钢铁生产过程清洁生产的自动化控制技术
钢铁生产过程中，会产生和排放大量污染物，从保护环境出发，必须控制污染物的排放，有必要研发出用于此方面的自动化控制软件，比如，研发一种对污染物进行在线分析检测、监视控制技术。
2.4 对钢铁生产过程废物循环利用的自动化控制技术
冶炼过程中必然产生煤气、钢渣等，研发出使煤气、钢渣循环利用的自动化控制技术。高炉、转炉更在高温冶炼时必然产生一部分可以循环利用的固体废弃物，研发出一套实时对废弃物处理并循环利用的自动化控制技术。
3 冶金自动化控制系统的未来发展趋势
虽然我国冶金工业控制技术已经取得了很大的发展，但受到很多因素的影响，各地的冶金技术水平还存在很大的不平衡，这种不平衡是未来亟待解决的问题。自主研发、创新已经成为未来发展的趋势。
3.1 提高并改善自主集成数字化控制系统的水平
很多冶金行业都有过做自动化集成项目的经历，但是笔者阐述的集成系统与一般集成项目是有一定不同的。
3.1.1 自主集成要以‘我’为本
企业在创新的路上，虽然会经历一些磨难、挫折，但也是要先人一步，早行动、坚持不懈、创造出属于自己的技术。首钢创造出的数字化炼钢就是一个很好的例子，数字化炼钢在坚持原有钢铁工艺流程的基础上，对过程进行改善，不但对控制系统进行了改善，也提高了生产工艺。控制系统有很强的仿真能力，保持其他生产过程不变，对历史生产过程调整模拟，然后通过仿真计算，得到调整后的最优效果。同时也可以在脱离冶炼过程下改变参数与模型，调整到最好然后进行上线冶金。
3.1.2 整套系统要实现实时控制
集成系统必须有超强的实时性，不但在数据采集方面利用最新的，而且要对数据进行分析处理且实时对其控制。如果对产品的要求不是很高，则对实时性没有太高要求，如果要生产高端钢铁产品，必须提高其快速判断、诊断并迅速处理的实时能力。
3.1.3 数据挖掘与应用
在钢铁自动化控制系统中，对生产过程的实时数据进行收集整合，并通过数学模型的优化，从而达到对生产过程的精细化管理以及生产的自动控制。在当代的冶金技术中，对数据的挖掘与应用也来越完善，现在技术中的数学模型，控制算法等也广泛应用于自动化控制系统。
3.2 冶金自动化控制系统优秀的服务
自动化控制系统的服务已经由原来的被动服务向主动服务转变，对服务的质量要求与日俱增。第一，现在冶金企业都在追求一种零故障的目标，这就要求除了设备本身的检修外，不能由于自动化控制系统出问题而影响钢铁正常生产过程。第二，自动化控制系统必须具有优秀的应对突发事故的能力，这就要求系统本身的性能必须优秀。第三，必须提供标准化的服务。为了提高服务的水平与内容，提高标准化服务是必要的措施，只有这样才能精细管理，提高自动化的优化。
3.3 冶金自动化控制系统要不断开拓创新
自动化控制系统要想保持旺盛的生命力，必须不断开拓创新。在未来一些新技术比如物联网、云计算以及大数据概念有可能会融入到自动化控制系统中。机电一体化测量也将取代现代的测量技术，将测量精度大大的提高。
4 冶金工业自动化控制系统的不足与建议
展望过去，我国冶金工业自动化控制技术取得了很大的进步，但是与国外的一些先进技术还有不小的差距，除了技术方面外，还存在一些管理与制度方面的不足。
4.1 硬件技术的差距仍然很大
由于我国企业在某些方面技术的不成熟，未能生产出优秀的大型自动化控制系统，我国冶金工业所需要的这些系统大多由国外几家企业提供如西门子、施耐德、横河、ABB等著名国外公司，很多专业的高端专利技术属于国外企业。我国相关专业人才应该开拓创新，研发出属于自己的硬件技术与产品，迅速缩小与世界领先技术的距离。
4.2 国内创新成果的推广还有许多工作要做
不可否认，我国在技术创新取得的成就，但是还是有必要进行改善，加强宣传推广。因为国际技术的保密性，我国这方面的技术受到很大的限制，因此必须增加企业与企业，企业与科研机构等的合作研究，真正做到把企业作为创新的主体。
关键词：电梯控制，关键技术，组成，电气控制
一、电梯控制系统的关键技术
1.PLC控制技术
PLC是在传统的顺序控制器的基础上引入了微电子技术、计算机技术、自动控制技术和通讯技术而形成的一代新型工业控制装置，目的是用来取代继电器、执行逻辑、定时、计数等顺序控制功能，建立柔性的程控系统。国际电工委员会（IEC）颁布了对PLC的规定：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计，它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。
2.基于RS-485的通讯技术
RS-485总线接口是一种常用的串口，具有网络连接方便、抗干扰性能好、传输距离远等优点。RS-485收发器采用平衡发送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的，加上收发器具有高的灵敏度，能检测到低达200mV的电压，可靠通信的传输距离可达数千米。使用RS-485总线组网，只需一对双绞线就可实现多系统联网构成分布式系统，设备简单、价格低廉、通信距离长。
3.组态技术
“组态”的概念是伴随着集散型控制系统的出现才开始被广大的生产过程自动化技术人员所熟知的。在工业控制技术的不断发展和应用过程中，PC（包括工控机）相比以前的专用系统具有的优势日趋明显。这些优势主要体现在：PC技术保持了较快的发展速度，各种相关技术已臻成熟；由PC构建的工业控制系统具有相对较低的拥有成本；PC的软件资源和硬件资丰富，软件之间的互操作性强；基于PC的控制系统易于学习和使用，可以容易地得到技术方面的支持。。在PC技术向工业控制领域的渗透中，组态软件占据着非常特殊而且重要的地位。
组态软件是指一些数据采集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。组态软件能支持各种工控设备和常见的通信协议，并且通常能提供分布式数据管理和网络功能。对应于原有的HMI的概念，组态软件是一个使用户能快速建立自己的HMI的软件工具，或开发环境。在组态软件出现之前，工控领域的用户通过手工或委托第三方编写HMI应用，开发时间长，效率低，可靠性差；或者购买专用的工控系统，通常是封闭的系统，选择余地小，往往不能满足需求，很难与外界进行数据交互，升级和增加功能都受到严重的限制。组态软件的出现，把用户从这些困境中解脱出来，可以利用组态软件的功能，构建一套最适合自己的应用系统。随着它的快速发展，实时数据库、实时控制、SCADA、通讯及联网、开放数据接口、对I/O设备的广泛支持已经成为它的主要内容，随着技术的发展，监控组态软件还将会不断被赋予新的内容。
二、电梯系统组成
电梯系统由本体及控制器组成。其中本体包括底座、立柱、轿厢及内、外选控制面板等；控制器包括PLC、变频器及开关电源等组成。电梯共分八层，每层有数码显示轿厢所处楼层数，外呼按钮，外呼登记指示。轿厢内呼面板包括1～8层内呼按钮，开、关门按钮，内呼登记显示，电梯上、下行运行指示。
三、电梯电气控制系统的设计
轿厢内的内呼面板包括八个楼层呼叫按钮及开关门按钮；8个楼层内呼登记显示及电梯上行、下行显示。各层外呼面板包括向上、向下呼叫按钮及显示。楼层数码显示电路选用CD4511来作为七段译码，比PLC直接译码可以节约PLC的3个输出点。电梯每四层的楼层数码显示、外呼按钮、外呼登记显示设计在一块狭长的电路板上，八层安装有二块电路板。
PLC选用三菱FX2N-80MR，变频器选用FR-S520S-0.4K-CH（R），直流供电选用有5V5A和24V1A两组直流电压输出的开关电源。5V电源主要用于外呼、内呼电路板以及语音报站电路小信号处理部分的供电。24V电源用于开关门电机以及语音报站电路OTL功放电路的供电。主控制板背部设有电源插座及保险管座，保险管规格为250V10A。电梯模型系统电源电压为交流220V50Hz，使用带保护接地的三芯单相插座。
1．电梯输入信号及其意义
（1）位置信号。位置信号由安装于电梯停靠位置的8个传感器XK1～XK8产生。平时为OFF，当电梯运行到该位置时ON。
（2）指令信号（内呼）。指令信号有8个，分别由“1～8”（K11～K18）8个指令按钮产生。按某按钮，表示电梯内乘客欲往相应楼层。
（3）呼梯信号。。呼梯信号有14个，分别由14个（K21～K34）呼梯按钮产生。按呼梯按钮，表示电梯外乘客欲乘电梯。例如，按K23则表示二楼乘客欲往上，按K24则表示三楼乘客欲往下。
（4）开、关门控制信号2个，开门、关门到位信号2个。
（5）光电编码器脉冲信号。
2.电梯输出信号及其意义
（1）运行方向信号。运行方向信号有两个，由两个箭头指示灯组成，显示电梯运行方向。
（2）指令登记信号（内呼）。指令登记信号有8个，分别由8个（L11～L18）指示灯组成，表示相应的指令信号已被接受（登记）。指令执行完后，信号消失（消号）。例如，电梯在二楼，按“3”表示电梯内乘客欲往三楼，则L13亮表示该呼叫已被接受。电梯向上运行到三楼停靠，此时L13灭。
（3）呼梯登记信号。呼梯登记信号有14个，分别由14个（L21～L34）指示灯组成，其意义与上述指令登记信号相类似。
（4）楼层数显信号。用4点输出BCD码，经CD4511译码后送七段数码管显示，表示电梯目前所在的楼层位置。LEDa～LEDg分别代表七段数码显示各段笔划。
（5）开门、关门动作信号2个。电梯上升、下降动作信号、高速、中速控制信号4个，送变频器。
（6）语音报站控制信号。
（7）报警铃响输出信号。
3．PLC输入/输出端口分配与外部接线
对电梯系统所有的各种信号分配PLC输入/输出端口。其中，X0为高速计数C235的输入信号，接旋转编码器的脉冲信号A相。接线图中变频器的控制采用I/O控制方式。。采用RS-485通讯时，拆除图中COM2、Y4～Y7的连接线。连接好所有的电源、信号线、输入/输出接线。检查有无电源断路，确保正常后通电检查。检查所有PLC输入信号是否正常：按动平层开关，检查相应的输入指示灯是否点亮；按动内呼、外呼按钮，检查相应的输入指示灯是否点亮。检查所有PLC输出对负载的驱动是否正常：编写简单的检查程序，分别扫描各个输出端口，查看被控制对象是否正常工作。如有问题，查出原因，加以更正。为了防止超出1～8层的正常运行范围，在8层平层开关上方和1层平层开关下方安装有极限开关。当由于程序出错，电梯到达8层后继续上升或到达1层后继续下降，则会碰到极限开关，使极限开关动作。把极限开关的常闭触点串联进变频器的控制信号共公端（SD）。一旦碰到极限，控制变频器运行的信号被切断，变频器停止工作。从而保证了轿厢不会超层。
参考文献：
[1]马宏骞.PLC应用在电梯控制中的编程技术[J]机床电器,2003,(05).
关键词：多传动系统；斗轮堆取料机；控制系统
中图分类号：TM42 文献标识码：A
下面以菲律宾门式斗轮堆取料机为例，其控制系统采用了多传动变频技术、PROFIBUS通讯技术、工业以太网通讯技术、PLC双机热备冗余技术。
1 多传动系统
交流变频调速的电气传动方案，是当今比较理想的电气传动方案。近年来，全数字交流变频调速技术在国内外都发展很快，已进入成熟阶段。基于矢量控制技术和直接转矩控制技术的调速系统，以其宽广的调速范围，较高的稳态转速精度，快速的动态响应，以及可四象限运行的性能，其调速性能具有直流传动所不可比拟的优点。
它与“单传动加斩波能耗制动系统”相比，不需要多路输入功率连接，只用单一的输入功率连接；公共直流母排为多个逆变器供电；驱动电机的逆变器之间内部分配能量，有电动，有发电；降低输入线电流；针对几个逆变器，公共的制动方式；更加节能，节约电缆、安装和维护成本，实现可逆变频调速的电气传动系统。
菲律宾门式斗轮堆取料机变频调速系统是以ABB公司ACS800系列变频器，控制软件包为用户提供“矢量控制”和“直接转矩控制”两种控制策略。根据不同的负载性质要求，选用适当的控制策略。利用矢量控制和直接转矩控制技术、PLC自动化程序控制技术、能量回馈技术、现场数据控制总线技术及较完善的人机界面等技术，满足了堆取料机在各种工况和各种功能动作的要求。并且这种多传动带回馈的系统，节约电缆、安装和维护成本，比单传动带斩波能耗制动的变频调速系统节电效果更加显著。
2 通讯技术
2.1 PROFIBUS与工业以太网已经被广泛应用于加工制造、过程和楼宇自动化，应用范围非常广泛，它以其先进的技术和非凡的可靠性代表了当今现场总线的发展方向。PROFIBUS根据应用特点分为PROFIBUS-DP、PROFIBUS-FMS、PRO
FIBUS-PA，经过优化的高速、廉价的通信连接，专为设备级分散I/O之间通信设计，使用PROFIBUS-DP模块可取代价格昂贵的数字或模拟信号线，用于分布式控制系统的高速数据传输。菲律宾门式斗轮堆取料机通过PROFIBUS-DP通讯方式对变频器以及编码器进行控制及状态采集，保证了设备的控制精度及传输质量。
2.2 工业以太网是基于IEEE 802.3（Ethernet）的强大的区域和单元网络。利用工业以太网，SIMATIC NET 提供了一个无缝集成到新的多媒体世界的途径。通用的兼容性允许用户无缝升级到新技术。菲律宾门式斗轮堆取料机以太网用于PLC扩展I/O机架以及工控机之间的通讯，保证了信号传输的实时性及可靠性。
3 人机界面
菲律宾门式斗轮堆取料机采用的研华ARK-3420工控机作为可编程终端，用于对生产 过程中使用的机器设备、生产流程、数据参数等进行时时监测与控制。
4 PLC双机热备冗余
菲律宾门式斗轮堆取采用GE公司RX3i冗余热备系统，控制系统为了提高工业控制器应用的可用性，保证控制器长时间稳定运行，减少系统故障停机时间，采用冗余控制器方案是当前普遍且有效的解决方案。冗余控制器解决方案的核心思路就是对控制器的关键部分采用冗余器件配置，保证在某一部件失效的情况下，可以采用备用器件接替工作，从而减少非正常停机时间，从而提高系统的可用性。按照国际通行标准，可把冗余系统的划分为冷备系统（cold standby），温备系统（warm standby），热备系统（hot standby）。热备系统是连续工业控制中最常采用的方式。此方案中备用系统随时监视运行系统的运行状态，并和运行系统的数据保持同步。一旦运行系统停机，备用系统将在极短的时间内自动投入运行，并保证所有系统控制对象在控制器切换时不会出现抖动现象，从而达到稳定连续运行的目的。Rx3i热备系统的热备切换部分完全通过系统组态生成，无需用户自己编写任何热备相关程序。
结语
综上所述，基于优良的控制器、网络、I/O接口机制和传动系统，借助相应硬件和软件的配置，可以提高堆取料机整体性能，最大程度减少系统故障停机时间，保障生产运行。
参考文献
[1]冯敏，刘宇.自控产品在堆取料机控制系统上的应用[Z].2006（6）.
[2]李荣芳，范晓涛，等.自控产品在堆取料机控制系统上的应用[Z].2004（3）.
[3]晁代坤，孟红莉，等.旋转编码器在过程控制系统中的应用[J].钢管，1999（6）.
[4]姜守成，公立滨.旋转编码器在PLC控制电梯中的应用[J].应用能源技术，2005（6）.
《数字技术与应用杂志》2014年第六期
现场总线控制系统不能独立完成任务,既需要控制装置供应商的支持,也要获得各分散地的传感器和工作装置的支持,继而代替DCS的数字/模拟混合技术,实现比之前DCS技术更强大的真正的纯数字化系统。然而市场上出现的现场总线存在垄断现象:Interbus-S、Profibus、CANbus等占据整个欧洲市场;LonWorks、BitBus等占据美国市场,还有分散到世界各地的RS-485接口。这些现场总线具有不同的特点和发展背景,所以在市场上各占一席之地。
1自动化网络控制技术在冶金工业综合控制中的应用
电气自动化技术在冶金行业的使用,完成了对生产过程的监控和调整,对设备进行自动检测,出现故障能够发出相应信号,进行自动化工作等,并能在没有人员直接工作的情况下,根据设置的计划和程序自动运行。冶金行业中,自动化控制系统根据功能可具体分为4个层面:基础自动化系统、生产管理控制系统、过程控制系统、企业信息化系统:
(1)在冶金基础自动化系统中,最根本的自动化系统就是PLC。现场自动化控制系统中包括PLC和DCS、工业控制计算机。其中PLC拥有控制回路的作用,DCS优化顺序控制的作用,这些与工业控制计算机相联系,构成冶金领域中最基础的控制机制,具有极大的作用。
(2)冶金生产管理控制系统完成了对冶金流程信息的统一调控,并在跟踪质量、在线监控、工作安排上大范围使用,成为自动化控制系统的中心。
(3)过程控制系统中最常使用的技术就是继电器和传感器的自动化。由于自动化水平不断优化,使得基于数字计算机的微机继电保护大范围的出现在冶金自动化控制使用中,它其实是一款价额便宜、灵活度高的智能单片机。在冶金供电系统、电气系统、工艺系统中,采用了例如RCS一9600CS系列的装置来保护测控产品的应用,具有较高的灵活度;外部获取的信号通过传感器被转变成指定电信号,因此在信息处理、输送、存储、记录等方面被广泛的应用,实现了冶金工业的自动检测和自动控制。
(4)目前获得发展的自动化控制系统就有企业信息化系统,该系统在冶金领域能够完成系统集成,将管理、计划、生产等进行统一,此外,还能对生产中出现的数据进行实时收集,并将这些数据成为支持管理者决策的有效方法;计算机使用仿真技术和多媒体技术实现整个流程的模拟,并借助人机互换来完成组织的完善、流程规划以及新产品的研发,继而增加冶金行业制造的智能化,实现在故障分析、治疗管理、在线监测等多方面的智能管理,增加生产利润。
2结语
随着科学技术的发展,工业以太网逐渐实现了现场控制,对于冶金行业来说,它的发展就有非常重要的意义,能够解决冶金企业系统控制问题,该项技术融合了现场总线技术和工业以太网,实现了工厂范围内自动化控制技术,有效增加了冶金行业的生产效率和利益。
作者：高贵敏单位：唐山唐钢气体有限公司
