自动化仪表2020年科技发展规划建议

一、自动化仪表国内外发展现状及问题

　　DCS集散控制系统从80年代进入市场，经过20余年全面取代常规仪表控制，从幼稚走到成熟，完成了一次自动控制技术革命，确立了其技术主导和实用的地位。

　　但是，由于DCS系统广家、品牌多，通信技术复杂，兼容性、互联性、互操作性、开放性差，安装调试和服务成本高，这一切也就孕育了下一代的现场总线技术。从理论上相对来说DCS系统技术不如FCS现场总线系统技术，但是，目前的现场总线标准由于是妥协于各方面的既有利益，因而并没有实现*统一的初衷，以致仍难以真正做到开放、互联、互操作性；这一结果却为DCS系统提供了技术上的上升空间，也就是说将现场总线技术融合在DCS的技术进步中。

　　目前的发展就体现在DCS技术与现场总线技术的融合工作中，具体的说在设备方面DCS系统PLC化；在功能方面PLC系统DCS化；同时在机箱、插件、模块、接口、网络通信等方面向DCS和现场总线混合系统技术方面发展。

　　同时，我们还应该看到：进入21世纪,DCS系统制造厂商出现了资本并购和技术重组的明显变化（例如：Baily control进入ABB集团；West-inghouse Process Control和Fisher-Rosemount进入Emerson集团；Foxboro control进入Invemys集团等）；促使DCS系统在全盛时期过后，进人并购和重组，逐步将研究、开发、制造的能力归于实力强大的优势技术集团，这是市场退出机制的必然；但同时也带来了系统、传感器（变送器）和执行器紧密结合，自成一家的发展趋势。这种“头脑”向“检测、执行”的回归，实际上是否也是改变“头脑灵活，而检测、执行发展滞后”现象，而成为目前技术重组的主调呢?

　　另-个必须看到的发展趋势是：工业以太网异军突起。与现场总线标准历时漫长的12年制定过程形成极大反差的是工业以太在三年时间里就在现场总线技术领域中确立下来；它的zui终目的是真正实现开放性。但是，工业以太网还必须解决和正在解决实时性、供电性、本质安全性、抗工业现场恶劣环境性和一网到底等问题。

　　（一）、综上所述，国内外工业自把仪表及系统发展的动向和趋势：

　　1、现场仪表向智能型现场仪表方向发展。也即现场仪表（变送器、执行器等）向现场信息集成、全数字化、带通信接口、智能型方向发展是必然的趋势；而在制造技术方向，向小型化、多用途化、高稳定性、多参数测量集于一体方向发展。

　　2、信息技术正在推进工业自动化控制系统技术新一轮的技术革命。也即DCS和现场总线混合系统技术的发展，走向全开放性土业以太网自动控制系统技术。

　　3、“实时优化控制系统集成”是自动化控制系统致力其发展的另一趋势。

　　具体的讲，它是自动控制系统中的软件产品，而且不同行业、不同被控对象具有不同的软件产品。其发展的技术基础是：

　　（1）现已普及并广泛应用的DCS和PLC系统；

　　（2）现代通信技术已开始并在进一步推进在工业企业中与现代控制技术相合。

　　其“在线优化”的基本要素是：

　　（1）过程模型：（2）目标函数：（3）优化算法；（4）数据处理：（5）动态实施：（6）模型校正。

　　4、发展MFS（制造执行信息系统）是ERP（企业资源管理系统）与面向生产和加工的各种自动控制系统（DCS、PLC、FCS或混合系统）之间*的关键环节（桥梁）。具体的讲，它也是软件产品，而且不同行业、不同工艺流程具有不同声的软件产品。

　　（二）我国发展自动化仪表及系统目前存在的问题

　　1、至今我国基本没有集成电路设计、制造业对工业自动化仪表强有力的持。

　　随着微电子技术和数字技术的发展，国外仪器仪表（特别是传感器）设计者纷纷把各种仪器仪表的功能要求转嫁给功能模块来实现，从而为仪器仪表更新换代、拓展功能作出了不可估量的贡献；国外甚至认为，没有功能模块的发展，也就没有仪器仪表的创新发展；我国仪器仪表行业在这一方面始终处于一穷二白的地位，可以说目前我国所有仪器仪表新产品所需关键电路均要依赖进口，虽说可以跟随发展，但却受制于人，更谈不上创新了。

　　2、人才匮乏。特别是软件人才和制造工艺技术人才。

　　3、旧有体制束缚了技术的发展；

　　（l）行业分散不利于技术集中发展。例如：在线分析仪器及系统游离在自动化仪表及系统之外，而远远落后于国外。

　　（2）沿用原苏联模式的各行业的设计院（研究院）是自动化仪表及系统行业与用户之间不可逾越的环节（这一环节在世界发达国家是不存在的）。在目前市场经济尚不规范、各设计院正处于改革过程中，再加上总承包商的出现等情况下，更加剧了自动化仪表及系统工程项目承接的无序竞争和行业分散性，也不利于系统技术的发展。

　　（3）企业的经营管理机制不适应市场经济。

　　企业现有的经营管理机制，是在旧有体制基础上，经改革逐步形成，但由于市场经济尚不完善，改革的不配套、过多的非经济规律的行政干预，目前仍处于新老交替过渡阶段等因素，致使企业经营管理水平不适应市场经济规律，造成经营管理成本居高不下，技术发展及成果商品化进程缓慢。

　　（4）急功近利、急于求成的指导思想，以致严重忽视工艺技术和基础技术的研究发展，且设计手段十分落后。

　　4、科技投入严重不足，且元措施保障这一投入；同时，企业自身尚不具备资本积累的机制和条件，以致企业发展成了元源之本。

　　二、16年发展的战略目标和意义

　　（一）、发展战略目标

　　1、到2020年我国自动化仪表及系统行业应进入*行列，实现1-3个厂商和品牌；

　　2、到2020年我国自动化仪表及系统行业在国内重大工程项B中的自配套率应达到70%以上；

　　3、到2020年我国自动化仪表及系统行业应跟随电站（火电、核电、水电、热电、输变电）、冶金矿山（黑色、有色）、石化（油气田、炼油、乙烯、化纤、化肥、焦化、酸碱等）、建材（水泥、玻璃、油漆等）、轻纺（造纸、纺织、橡胶、食品、日用化学等）、医药（中西成药、农药、兽药等）、交通（汽车、机车、船舶等）等行业大型装备出口，实现80%以上的配套率；

　　4、到2020年我国自动化仪表及系统行业应具有自己的系统工程项目软件人才库；

　　5、到2020年我国自动化仪表及系统行业应实现以工业以太网为基础的网络控制系统；

　　6、到2020年我国中、在线分析仪器的自配套率应达到50%；

　　7、到2020年我国仪器仪表行业应在环保监测方面实现区域性网络监控；

　　8、作为自动化仪表系统技术发展的基础应支持建立、完善、实现：

　　（l）仪器仪表功能模块、电路设计、制造基地；

　　（2）仪器仪表工程技术中心（以基础制造技术和工艺技术研发为主）和产业化基础；

　　（3）仪器仪表基础件、通用件研究开发技术中心。

　　（二）意义

　　只有实现上述发展战略目标,才能使我国真正立足于世界民族之林。

　　三、重点发展的前沿和关键技术

　　（一）、重点发展的前沿技术

　　1、纳米技术。进行传感器应用纳米技术的研究工作，以实现缩小其体积、提高其性能、拓展其功能的目的；并开展将纳米材料应用于仪器仪表•基础件、通用件（如：耐高温、耐高压、耐冲刷、耐腐蚀等）的研究工作。

　　2、实时优化控制系统技术。选择相对集中、用户面广的被控对象（如：大型火电机组的BEMS锅炉燃烧系统、DEH冷轮机数字电液控制系统、炼油厂裂解装置控制系统等）进行过程模型建立研究工作，还需确定被控对象目标函数、优化算法、动态实施方法以及对模型的修正，得出该被控对象"实时优化控制"典型软件包产品；据知，采用实时优化控制系统技术后，在生产装置和自动化硬件系统基本上不作大的改动的情况下其生产效率可提高15%左右。

　　3、MES制造执行信息系统技术。这是为了适应经济化趋势日益加强、市场环境将发生根本的变化、顾客驱动将成为市场的主要特征、以顾客订货和市场需求为轴心的生产活动已可以不受时间和地域限制，真正实现柔性生产的新理念，而发展起来的软件平台，再形成完整的系统。

　　4、工业以太网技术。

　　（二）、重点发展的关键技术

　　1、传感器制造技术。特别是微电子制造技术应用到传感器制造技术中，并应同时考虑传感器的温度补偿、量程修正、时间漂移、数字化输出等技术。

　　2、仪器仪表制造工艺技术。我国仪器仪表产品技术约落后于国外10-15年时间，但仪器仪表制造工艺技术却落后于国外15-20年时间，且制造工艺技术的研究开发始终普遍不被重视。

　　3、仪器仪表基础件、通用件采用新材料、低成本、确保稳定高质量、专业化制造技术。这也是我国一大薄弱环节。

　　4、控制系统应用软件技术。在这一方面我国有着一定的优势，若能进一步组织发挥自动化仪表及系统制造企业、系统用户、科研机构联合作用，反过来可以促进自动控制系统和网络技术的进步。