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摘 要：随着我国国民经济的飞速发展，我国逐渐成为世界上最大的发展中工业大国，我国的GDP总量也已经超越日本，跃居到世界第二。在这个大背景下，逐步实现国家工业控制的自动化显得尤为重要，国家的工业控制自动化水平是反映一个国家科技生产力的重要标准之一，作为21世纪现代制造领域中最重要之一的工业控制自动化技术必须加以推广和应用，对于工业控制自动化技术现状及趋势的探讨和研究对提高企业的生产能力和自动化水平有着重要的意义。
关键词：工业控制自动化 技术现状 发展趋势
伴随着工业化进程的不断加快和信息技术时代的来临，我国逐渐走上了工业控制自动化的发展道路。对于如何走好这条工业控制自动化之路，如何提高工业控制自动化水平成为了人们广泛关注的焦点。工业控制自动化发展趋势的多元化也对我国的科学技术水平提出了更高的要求，需要多种技术联合共同推进工业控制自动化的进程。本文将通过对工业控制自动化技术的简要概述，对工业控制自动化技术的发展趋势做出了详细的介绍。
一、工业控制自动化技术概述
所谓工业控制自动化技术，就是一种综合运用了自动控制理论，计算机控制技术，仪器仪表以及其他信息控制技术实现对工业生产的自动化控制的技术。它可以不断提高工业生产的产量，提高生产效率，降低生产消耗，实现安全化、自动化、规模化生产，从而达到增加企业竞争力，实现利益最大化的目的。它主要包括工业自动化软件、硬件和系统三大部分，是现代制造领域中最重要的技术之一 。企业要想实现“五个正确”，即在正确的时间，将正确的信息以正确的方式传给正确的人，以便做出正确的决策，就必须加大对自动化生产方式的改造，大力发展工业控制自动化技术。
工业控制系统产品主要包括可编程序控制器（PLC）、分布式控制系统（DCS）、现场总线控制系统（FCS）、工业PC机以及其他数控系统和仪器仪表等，其中PLC是工业生产自动化的三大支柱之一，具有很好的应用前景，但国内PLC产品仍以国外产品为主，并以Siemens、Modicon、A-B、OMRON、三菱、GE的产品为主。工业控制自动化从下往上主要包含三个层次，依次是基础自动化、过程自动化和管理自动化，其核心是基础自动化和过程自动化。目前绝大多数的自动化控制系统都被PLC和DCS所垄断，其中一些过程自动化和管理自动化部分多通过进口的过程计算机或小型机组成。
二、以工业PC为基础的低成本工业控制自动化将成为主流
基于传统的自动化控制系统，其基础自动化部分基本被PLC和DCS所垄断，后来形成了PLC、DCS与IPC三足鼎立之势。但是PLC以其能适应工厂环境、工作可靠、通用性与经济性兼顾、体积小、功能强、用途广等特点占领市场比重最大。目前在中国PLC市场占有较大份额的公司有德国西门子公司、日本OMRON公司、莫迪康公司（施奈德）等等，目前美国GE公司、日本FANAC合资的GE-FANAC的90-70机是很引人注目的。据介绍。它具有25个特点。诸如，用软设定代硬设定，结构化编程，多种编程语言，等等。它有914、781/782、771/772、731/732等多种型号。现将国际市场上PLC、DCS与IPC的销售情况对比如表一所示。
20世纪90年代以来，一种以工业PC、I/O装置、监控装置、控制网络组成的PC-based自动化系统的到迅速发展，成为了一种实现低成本工业控制自动化的重要途径。基于PC控制系统的自动化系统基友更易于安装和使用，有高级的诊断的强大功能，而且PC控制系统维护成本低，受到了中小型企业的青睐，因此它的迅速推广也给PLC形成了巨大的的冲击。PC-based具有强大的运算能力和开放标准的系统平台和PCI接口，精美且低成本的显示技术和组网能力 正在一步一步的占领更多的国内国际市场，尽管高系统的可靠性略差，程序的循环周期比PLC较慢，但是工业PC为基础的低成本工业控制自动化势必将成为主流。
三、PLC在向微型化、网络化、PC化和开放性方向发展
上个世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为30～40%，PLC在国内外已广泛应用于机械、冶金、石油、化工、轻工、纺织、电力、电子、食品、 交通等行业，在工业自动化中起着举足轻重的作用。在我国西门子的s7-300/400具有完整和全面的产品系列、规范的程序设计结构。使用方便的编程软件、极高的可靠性，使它成为大中型PLC的老大。有市场调查报告称S7-300、400在国内中型PLC的市场占有率为80%。2012年PLC市场规模达到79亿元人民币（含DIO），同比去年下滑9.2%，由于受OEM行业低迷影响首次出现负增长。2013年，PLC的单品价格现在只有去年的1/4-1/3，随着自动化产业热潮不断升温，2013年预计市场规模将达到90亿元。2009-2015年中国大陆PLC市场的增长趋势如下图所示。
当前，在工业自动化市场发展极为良好的情况下，PLC技术呈微型化、网络化、PC化和开放性方向发展。
微型化：原有的PLC具有体积大而且价格昂贵的缺点，近年来PLC开始由整体结构向小型模块化结构发展，增加了配置的灵活性，降低了成本。很多有名的PLC厂家相继推出高速、高性能、小型、特别是微型的PLC。三菱的FXOS14点（8个24VDC输入，6个继电器输出），其尺寸仅为58mm×89mm，仅大于信用卡几个毫米。
网络化：Ethernet技术的扩展是过程控制领域最大的发展趋势之一，PLC也开始开始提供Ethernet接口，开始向网络化方向发展。
PC化：随着软PLC（Soft PLC）控制组态软件的进一步完善和发展，PC-based以其低成本正在逐步提高其控制的市场份额。
开放性：现在开发以PC为基、在WINDOWS平台下，符合IEC1131-3国际标准的新一代开放体系结构的PLC正在规划中。 四、面向测控管一体化设计的DCS系统
DCS是分散控制系统（Distributed Control System）的简称，国内习惯称为集散控制系统。DCS系统是一项综合了计算机（Computer）、通讯（Communication）、显示（CRT）和控制（Control）等，实现分散控制、集中操作、分级管理的自动化控制技术。典型的DCS系统共有三个分级，第一层过程控制级主要是通过PLC或I/O模块实现对现场设备的基本控制；第二层控制管理级是通过监控计算机实现对流程设备的上位机监控；第三层生产管理层是通过计算机、服务器和局域网等实现和监控计算机相连，从而达到随时读取现场信息目的，实现上层的生产管理。DCS和PLC的区别主要如下表二所示。
DCS系统在一些大型工业项目有非常广泛的应用，其中在发电、水泥、化工等领域中的作用明显。当前工业自动化控制与节能理念的推动，DCS市场再次迎来一个较大的市场机遇。2012年DCS系统发展势头强劲，市场营收超过2008年的峰值，但预估2013年销售订单会有所减少。DCS的主要发展趋势：向综合方向发展；向智能化发展；向工业PC化、专业化方向发展。将工业控制网络进一步引入DCS，将其完全网络化 ，是DCS系统的主要发展目标之一。
DCS主要生产厂家集中在美、日、德等国。如美国HONEYWELL的TDC3000＼MICROTDC3000，TDC3000X等；FOXBORO的I/AS；WAILEY的NETWORK90、INFI90；日本横河的CENTUM、CS；YEWPACK的MARKII；德国SIEMENS的TELEPERM；ABB公司的MOD300、SIPAOS200等等。目前，我国的小型DCS系统已投入工业生产，大中型系统已在国家大型石化、冶金、电力等行业的百多个工程中推广应用。
五、控制系统正在向现场总线（FCS）方向发展
随着计算机、通讯技术和控制技术的飞速发展，过程控制系统也逐渐由DCS发展到FCS（Field bus Control System）。现场总线的出现标志着工业控制技术领域又一新时代的开始。现场总线（FCS）系统是一种采用智能化现场控制设备实现开放式、数字化和网络化结构的新型自动化控制系统。大力发展FCS系统可以实现现场仪表、设备实现智能化统一控制，控制更加全面、智能、高效、自动，符合控制系统的技术发展趋势。FCS系统具有很强的抗干扰能力和将强的网络适应性，连接性，而且成本较低，组合安装较为简单方便，是一个极具发展潜力的自动化控制系统。传统控制系统结构与现场总线控制系统结构之间的结构差异如下图一所示。
现在的我国的FCS165现场总线控制系统已经具备了先进的DCS系统的全部功能，是符合国际发展潮流的新一代控制系统，它不仅填补了国内的空白，而且技术更先进，运行更加稳定，质量更加可靠，整体上已经达到国际先进水平。未来FCS系统应该从改善系统实时性，克服本安防爆对总线中节点数和电缆长度的限制，实现可互操作性和信息处理现场化这三个方面进行研究和探讨，努力将FCS系统发展到更高水平。
六、仪器仪表技术在向数字化、智能化、网络化、微型化方向发展
近年来，我国的仪器仪表技术发展迅猛，已经有了很好地发展基础和发展水平，这也为实现工业控制自动化提供了重要的保障。但是我国的仪器仪表技术较一些发达国家来说还是相对落后的，我国生产的仪器仪表多处于中低档水平，与世界上先进的仪器仪表技术还有很大的差距。目前国际上数字化、智能化、网络化、微型化的产品逐渐成为主流，而我国的高档次的仪器仪表多依赖于进口，一些关键性的仪器仪表生产技术也完全依赖于国外。
最近几年，我国工业安全事故频发，作为在这些领域扮演重要角色的仪器仪表行业更是受到了前所未有的关注，不合格劣质仿制品仪器严重制约了中国仪器仪表市场的发展。仪器仪表技术应朝着数字化、智能化、网络化、微型化、测控设备的PC化的方向发展。有重点的支持部分重要行业仪器自动化控制系统的发展。
七、工业控制软件正向先进控制方向发展
目前我国自动化控制系统市场规模在2013年将会达到1311亿元人民币，整个中国自动化控制系统市场的年复合增长率在12%左右，预计到2015年将增长到3875亿元，市场前景十分可观。在这种情况下工业控制软件也得到了前所未有的发展和应用。工业控制软件是一种伴随着PC技术的发展而产生的应用软件，它是工控软件的一个重要组成部分。工业控制软件可先实现对工业控制系统的自动化和人性化管理，控制软件越先进就会使自动化控制程度越高。未来工业控制软件的发展必然是向先进控制方向发展，在先进控制的基础上将继续向标准化、网络化、智能化和开放性方向发展。
八、结语
近年来，国际上FCS、DCS、PLC、IPC、NC以及各类嵌入式控制装置正处在快速发展之中，而我国的发展速度更位居于世界前列。因此我们要对我国的工业控制自动化技术发展前景充满信心，各方共同努力使我国在工业控制自动化道路上越走越远，越走越宽广。尽管一些技术正在不断交融，不断创新，给工业控制自动化技术的发展带来了前所未有的挑战，但是工业控制自动化技术仍是呈着不断发展的态势，我们应该积极努力，开拓创新，加快工业化、自动化的步伐，实现产业化，不断提高我国的工业生产力，促进我国经济的又好又快发展。
参考文献
[1]刘鑫.我国工业控制自动化技术的现状与发展趋势[J].电气时代，2003，12：46-48+50-52.
[2]石磊.IPC推进工业自动化进程[J].现代制造，2005，14：46-47.
[3]李建华.我国工业控制自动化技术的发展趋势[J].数字化工，2005，07：25-28.
[4]刘鑫.中国工业控制自动化技术的现状与发展趋势[J].航天控制，2004，04：42-47+56.
关键词：工业控制自动化 技术现状 发展趋势
伴随着工业化进程的不断加快和信息技术时代的来临，我国逐渐走上了工业控制自动化的发展道路。对于如何走好这条工业控制自动化之路，如何提高工业控制自动化水平成为了人们广泛关注的焦点。工业控制自动化发展趋势的多元化也对我国的科学技术水平提出了更高的要求，需要多种技术联合共同推进工业控制自动化的进程。本文将通过对工业控制自动化技术的简要概述，对工业控制自动化技术的发展趋势做出了详细的介绍。
一、工业控制自动化技术概述
所谓工业控制自动化技术，就是一种综合运用了自动控制理论，计算机控制技术，仪器仪表以及其他信息控制技术实现对工业生产的自动化控制的技术。它可以不断提高工业生产的产量，提高生产效率，降低生产消耗，实现安全化、自动化、规模化生产，从而达到增加企业竞争力，实现利益最大化的目的。它主要包括工业自动化软件、硬件和系统三大部分，是现代制造领域中最重要的技术之一 。企业要想实现“五个正确”，即在正确的时间，将正确的信息以正确的方式传给正确的人，以便做出正确的决策，就必须加大对自动化生产方式的改造，大力发展工业控制自动化技术。
工业控制系统产品主要包括可编程序控制器（PLC）、分布式控制系统（DCS）、现场总线控制系统（FCS）、工业PC机以及其他数控系统和仪器仪表等，其中PLC是工业生产自动化的三大支柱之一，具有很好的应用前景，但国内PLC产品仍以国外产品为主，并以Siemens、Modicon、A-B、OMRON、三菱、GE的产品为主。工业控制自动化从下往上主要包含三个层次，依次是基础自动化、过程自动化和管理自动化，其核心是基础自动化和过程自动化。目前绝大多数的自动化控制系统都被PLC和DCS所垄断，其中一些过程自动化和管理自动化部分多通过进口的过程计算机或小型机组成。
二、以工业PC为基础的低成本工业控制自动化将成为主流
基于传统的自动化控制系统，其基础自动化部分基本被PLC和DCS所垄断，后来形成了PLC、DCS与IPC三足鼎立之势。但是PLC以其能适应工厂环境、工作可靠、通用性与经济性兼顾、体积小、功能强、用途广等特点占领市场比重最大。目前在中国PLC市场占有较大份额的公司有德国西门子公司、日本OMRON公司、莫迪康公司（施奈德）等等，目前美国GE公司、日本FANAC合资的GE-FANAC的90-70机是很引人注目的。据介绍。它具有25个特点。诸如，用软设定代硬设定，结构化编程，多种编程语言，等等。它有914、781/782、771/772、731/732等多种型号。现将国际市场上PLC、DCS与IPC的销售情况对比如表一所示。
20世纪90年代以来，一种以工业PC、I/O装置、监控装置、控制网络组成的PC-based自动化系统的到迅速发展，成为了一种实现低成本工业控制自动化的重要途径。基于PC控制系统的自动化系统基友更易于安装和使用，有高级的诊断的强大功能，而且PC控制系统维护成本低，受到了中小型企业的青睐，因此它的迅速推广也给PLC形成了巨大的的冲击。PC-based具有强大的运算能力和开放标准的系统平台和PCI接口，精美且低成本的显示技术和组网能力 正在一步一步的占领更多的国内国际市场，尽管高系统的可靠性略差，程序的循环周期比PLC较慢，但是工业PC为基础的低成本工业控制自动化势必将成为主流。
三、PLC在向微型化、网络化、PC化和开放性方向发展
上个世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为30～40%，PLC在国内外已广泛应用于机械、冶金、石油、化工、轻工、纺织、电力、电子、食品、 交通等行业，在工业自动化中起着举足轻重的作用。在我国西门子的s7-300/400具有完整和全面的产品系列、规范的程序设计结构。使用方便的编程软件、极高的可靠性，使它成为大中型PLC的老大。有市场调查报告称S7-300、400在国内中型PLC的市场占有率为80%。2012年PLC市场规模达到79亿元人民币（含DIO），同比去年下滑9.2%，由于受OEM行业低迷影响首次出现负增长。2013年，PLC的单品价格现在只有去年的1/4-1/3，随着自动化产业热潮不断升温，2013年预计市场规模将达到90亿元。2009-2015年中国大陆PLC市场的增长趋势如下图所示。
当前，在工业自动化市场发展极为良好的情况下，PLC技术呈微型化、网络化、PC化和开放性方向发展。
微型化：原有的PLC具有体积大而且价格昂贵的缺点，近年来PLC开始由整体结构向小型模块化结构发展，增加了配置的灵活性，降低了成本。很多有名的PLC厂家相继推出高速、高性能、小型、特别是微型的PLC。三菱的FXOS14点（8个24VDC输入，6个继电器输出），其尺寸仅为58mm×89mm，仅大于信用卡几个毫米。
网络化：Ethernet技术的扩展是过程控制领域最大的发展趋势之一，PLC也开始开始提供Ethernet接口，开始向网络化方向发展。
PC化：随着软PLC（Soft PLC）控制组态软件的进一步完善和发展，PC-based以其低成本正在逐步提高其控制的市场份额。
开放性：现在开发以PC为基、在WINDOWS平台下，符合IEC1131-3国际标准的新一代开放体系结构的PLC正在规划中。 四、面向测控管一体化设计的DCS系统
DCS是分散控制系统（Distributed Control System）的简称，国内习惯称为集散控制系统。DCS系统是一项综合了计算机（Computer）、通讯（Communication）、显示（CRT）和控制（Control）等，实现分散控制、集中操作、分级管理的自动化控制技术。典型的DCS系统共有三个分级，第一层过程控制级主要是通过PLC或I/O模块实现对现场设备的基本控制；第二层控制管理级是通过监控计算机实现对流程设备的上位机监控；第三层生产管理层是通过计算机、服务器和局域网等实现和监控计算机相连，从而达到随时读取现场信息目的，实现上层的生产管理。DCS和PLC的区别主要如下表二所示。
DCS系统在一些大型工业项目有非常广泛的应用，其中在发电、水泥、化工等领域中的作用明显。当前工业自动化控制与节能理念的推动，DCS市场再次迎来一个较大的市场机遇。2012年DCS系统发展势头强劲，市场营收超过2008年的峰值，但预估2013年销售订单会有所减少。DCS的主要发展趋势：向综合方向发展；向智能化发展；向工业PC化、专业化方向发展。将工业控制网络进一步引入DCS，将其完全网络化 ，是DCS系统的主要发展目标之一。
DCS主要生产厂家集中在美、日、德等国。如美国HONEYWELL的TDC3000＼MICROTDC3000，TDC3000X等；FOXBORO的I/AS；WAILEY的NETWORK90、INFI90；日本横河的CENTUM、CS；YEWPACK的MARKII；德国SIEMENS的TELEPERM；ABB公司的MOD300、SIPAOS200等等。目前，我国的小型DCS系统已投入工业生产，大中型系统已在国家大型石化、冶金、电力等行业的百多个工程中推广应用。
五、控制系统正在向现场总线（FCS）方向发展
随着计算机、通讯技术和控制技术的飞速发展，过程控制系统也逐渐由DCS发展到FCS（Field bus Control System）。现场总线的出现标志着工业控制技术领域又一新时代的开始。现场总线（FCS）系统是一种采用智能化现场控制设备实现开放式、数字化和网络化结构的新型自动化控制系统。大力发展FCS系统可以实现现场仪表、设备实现智能化统一控制，控制更加全面、智能、高效、自动，符合控制系统的技术发展趋势。FCS系统具有很强的抗干扰能力和将强的网络适应性，连接性，而且成本较低，组合安装较为简单方便，是一个极具发展潜力的自动化控制系统。传统控制系统结构与现场总线控制系统结构之间的结构差异如下图一所示。
现在的我国的FCS165现场总线控制系统已经具备了先进的DCS系统的全部功能，是符合国际发展潮流的新一代控制系统，它不仅填补了国内的空白，而且技术更先进，运行更加稳定，质量更加可靠，整体上已经达到国际先进水平。未来FCS系统应该从改善系统实时性，克服本安防爆对总线中节点数和电缆长度的限制，实现可互操作性和信息处理现场化这三个方面进行研究和探讨，努力将FCS系统发展到更高水平。
六、仪器仪表技术在向数字化、智能化、网络化、微型化方向发展
近年来，我国的仪器仪表技术发展迅猛，已经有了很好地发展基础和发展水平，这也为实现工业控制自动化提供了重要的保障。但是我国的仪器仪表技术较一些发达国家来说还是相对落后的，我国生产的仪器仪表多处于中低档水平，与世界上先进的仪器仪表技术还有很大的差距。目前国际上数字化、智能化、网络化、微型化的产品逐渐成为主流，而我国的高档次的仪器仪表多依赖于进口，一些关键性的仪器仪表生产技术也完全依赖于国外。
最近几年，我国工业安全事故频发，作为在这些领域扮演重要角色的仪器仪表行业更是受到了前所未有的关注，不合格劣质仿制品仪器严重制约了中国仪器仪表市场的发展。仪器仪表技术应朝着数字化、智能化、网络化、微型化、测控设备的PC化的方向发展。有重点的支持部分重要行业仪器自动化控制系统的发展。
七、工业控制软件正向先进控制方向发展
目前我国自动化控制系统市场规模在2013年将会达到1311亿元人民币，整个中国自动化控制系统市场的年复合增长率在12%左右，预计到2015年将增长到3875亿元，市场前景十分可观。在这种情况下工业控制软件也得到了前所未有的发展和应用。工业控制软件是一种伴随着PC技术的发展而产生的应用软件，它是工控软件的一个重要组成部分。工业控制软件可先实现对工业控制系统的自动化和人性化管理，控制软件越先进就会使自动化控制程度越高。未来工业控制软件的发展必然是向先进控制方向发展，在先进控制的基础上将继续向标准化、网络化、智能化和开放性方向发展。
八、结语
近年来，国际上FCS、DCS、PLC、IPC、NC以及各类嵌入式控制装置正处在快速发展之中，而我国的发展速度更位居于世界前列。因此我们要对我国的工业控制自动化技术发展前景充满信心，各方共同努力使我国在工业控制自动化道路上越走越远，越走越宽广。尽管一些技术正在不断交融，不断创新，给工业控制自动化技术的发展带来了前所未有的挑战，但是工业控制自动化技术仍是呈着不断发展的态势，我们应该积极努力，开拓创新，加快工业化、自动化的步伐，实现产业化，不断提高我国的工业生产力，促进我国经济的又好又快发展。
参考文献
[1]刘鑫.我国工业控制自动化技术的现状与发展趋势[J].电气时代，2003，12：46-48+50-52.
[2]石磊.IPC推进工业自动化进程[J].现代制造，2005，14：46-47.
[3]李建华.我国工业控制自动化技术的发展趋势[J].数字化工，2005，07：25-28.
[4]刘鑫.中国工业控制自动化技术的现状与发展趋势[J].航天控制，2004，04：42-47+56.