自动化课程设计报告

1、概述

1.1 自动控制概况

工业控制自动化技术是一种运用控制理论、仪器仪表、计算机和其他信息技术，对工业生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策，达到增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全等目的的综合性技术，主要包括工业自动化软件、硬件和系统三大部分。

我国工业控制自动化的发展道路，大多是在引进成套设备的同时进行消化吸收，然后进行二次开发和应用。目前我国工业控制自动化技术、产业和应用都有了很大的发展，我国工业计算机系统行业已经形成。目前，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。

1.2以工业pc为基础的低成本工业控制自动化将成为主流

工业控制自动化主要包含三个层次，从下往上依次是基础自动化、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。 传统的自动化系统，基础自动化部分基本被plc和dcs所垄断，过程自动化和管理自动化部分主要是由各种进口的过程计算机或小型机组成，其硬件、系统软件和应用软件的价格之高令众多企业望而却步。

由于基于pc的控制器被证明可以像plc一样可靠，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。由于可编程控制器（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。

2、plc在向微型化、网络化、pc化和开放性方向发展

长期以来，plc始终处于工业控制自动化领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供非常可靠的控制方案，与dcs和工业pc形成了三足鼎立之势。同时，plc也承受着来自其他技术产品的冲击，尤其是工业pc所带来的冲击。

微型化、网络化、pc化和开放性是plc未来发展的主要方向。在基于plc自动化的早期，plc体积大而且价格昂贵。但在最近几年，微型plc（小于32 i/o）已经出现，价格只有几百欧元。随着软plc（soft plc）控制组态软件的进一步完善和发展，安装有软plc组态软件和pc-based控制的市场份额将逐步得到增长。

3 、面向测控管一体化设计的dcs系统

根据中国仪器仪表行业协会公布的调查数据显示，2026年我国dcs市场状况如下：小型化、多样化、pc化和开放性是未来dcs发展的主要方向。目前小型dcs所占有的市场，已逐步与plc、工业pc、fcs共享。今后小型dcs可能首先与这三种系统融合，而且“软dcs”技术将首先在小型dcs中得到发展。pc-based控制将更加广泛地应用于中小规模的过程控制，各dcs厂商也将纷纷推出基于工业pc的小型dcs系统。开放性的dcs系统将同时向上和向下双向延伸，使来自生产过程的现场数据在整个企业内部自由流动，实现信息技术与控制技术的无缝连接，向测控管一体化方向发展。

4、控制系统正在向现场总线（fcs）

方向发展根据iec61158的定义，现场总线是安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。现场总线使测控设备具备了数字计算和数字通信能力，提高了信号的测量、传输和控制精度，提高了系统与设备的功能、性能。

计算机控制系统的发展在经历了基地式气动仪表控制系统、电动单元组合式模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统以及集散控制系统（dcs）后，将朝着现场总线控制系统（fcs）的方向发展。虽然以现场总线为基础的fcs发展很快，但fcs发展还有很多工作要做，如统一标准、仪表智能化等。另外，传统控制系统的维护和改造还需要dcs，因此fcs完全取代传统的dcs还需要一个较长的过程，同时dcs本身也在不断的发展与完善。可以肯定的是，结合dcs、工业以太网、先进控制等新技术的fcs将具有强大的生命力。工业以太网以及现场总线技术作为一种灵活、方便、可靠的数据传输方式，在工业现场得到了越来越多的应用，并将在控制领域中占有更加重要的地位。

5、仪器仪表技术在向数字化、智能化、网络化、微型化方向发展

计算机网络技术、无线技术以及智能传感器技术的结合，产生了“基于无线技术的网络化智能传感器”的全新概念。这种基于无线技术的网络化智能传感器使得工业现场的数据能够通过无线链路直接在网络上传输、发布和共享。无线局域网技术能够在工厂环境下，为各种智能现场设备、移动机器人以及各种自动化设备之间的通信提供高带宽的无线数据链路和灵活的网络拓扑结构，在一些特殊环境下有效地弥补了有线网络的不足，进一步完善了工业控制网络的通信性能。