儀器儀表智能化

在控制系統(tǒng)中，儀器儀表作為其構(gòu)成元素，它的技術(shù)進展是跟隨控制系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的。目前，控制理論已發(fā)展到智能控制的新階段，自動化儀器儀表的智能化就成為必然了。

儀器儀表的智能化主要歸結(jié)于微處理器和人工智能技術(shù)的發(fā)展與應用。例如運用神經(jīng)網(wǎng)絡、遺傳算法、進化計算、混沌控制等智能技術(shù)，使儀器儀表實現(xiàn)高速、高效、多功能、高機動靈活等性能。再如，運用模糊規(guī)則的模糊推理技術(shù)，對事物的各種模糊關(guān)系進行各種類型的模糊決策。又如，用軟件實現(xiàn)信號濾波，如快速傅立葉變換、短時傅立葉變換、小波變換等技術(shù)，是簡化硬件，提高信噪比，改善傳感器動態(tài)特性的有效途徑；還如，充分利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡技術(shù)強有力的自學習、自適應、自組織能力，聯(lián)想、記憶功能以及對非線性復雜關(guān)系的輸入、輸出間的黑箱映射特性等。

當前，我國智能化領(lǐng)域薄弱、需要發(fā)展的是儀器、儀表、傳感器等基礎產(chǎn)業(yè)。隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)展和自動化程度的不斷提高，我國儀器儀表行業(yè)也將發(fā)生新的變化并獲得新的發(fā)展。儀器儀表產(chǎn)品的高科技化，特別是智能化，將成為日后儀器儀表科技與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展主流。基于智能控制理論基礎的智能儀器儀表目前大致有以下幾方面的進展：

① 專家控制器

專家控制系統(tǒng)(expertcontrolsystem，ECS)是典型的基于知識控制系統(tǒng)，它是一個具有大量的專門知識與經(jīng)驗的程序系統(tǒng)。它運用人工智能技術(shù)和計算機技術(shù)，根據(jù)某領(lǐng)域一個或多個專家提供的知識和經(jīng)驗，進行推理和判斷，模擬人類專家的決策過程，解決那些需要人類專家才能解決好的復雜問題。

② 模糊控制器

模糊控制器(FC-FuzzyController)，也稱模糊邏輯控制器(FLC-FuzzyLogicController)。由于模糊控制技術(shù)具有處理不確定性、不精確性和模糊信息的能力，對無法建造數(shù)學模型的被控過程能進行有效的控制，能解決一些用常規(guī)控制方法不能解決的問題，因而模糊控制在工業(yè)控制領(lǐng)域得到了廣泛的應用。

③ 神經(jīng)網(wǎng)絡控制器

神經(jīng)網(wǎng)絡在工業(yè)控制系統(tǒng)中的應用提高了系統(tǒng)的信息處理能力，提高了系統(tǒng)的智能水平。所謂神經(jīng)網(wǎng)絡控制，簡稱神經(jīng)控制，它是指采用神經(jīng)網(wǎng)絡這一技術(shù)對復雜的非線性對象進行建模，或擔當控制器，或優(yōu)化計算，或進行推理，或故障診斷等工作。

需要注意的是：在儀器儀表的智能化領(lǐng)域，無論是神經(jīng)元網(wǎng)絡、模糊控制或混沌控制，盡管我國學者發(fā)表的文章很多，但是，嚴格細致和自主創(chuàng)新的工作與成果卻并不多。一些高端儀器儀表還仍然需要向國外進口。

控制系統(tǒng)網(wǎng)絡化

21世紀的控制系統(tǒng)將是網(wǎng)絡與控制結(jié)合的系統(tǒng)。對網(wǎng)絡化控制系統(tǒng)(NetworkedControlSystem，簡稱NCS)的研究已經(jīng)成為當前自動化領(lǐng)域中的前沿課題之一。隨著通信網(wǎng)絡作為一個系統(tǒng)環(huán)節(jié)嵌入控制系統(tǒng)，這很大地豐富了工業(yè)控制技術(shù)和手段，使自動化系統(tǒng)與工業(yè)控制系統(tǒng)在體系結(jié)構(gòu)、控制方法以及人機協(xié)作方法等方面都發(fā)生了較大的變化，與此同時也帶來了一些新的問題，如控制與通信的耦合、時間延遲、信息調(diào)度方法、分布式控制方式與故障疹斷等。

這些新問題的出現(xiàn)，使得自動控制理論在網(wǎng)絡環(huán)境下的控制方法和算法需要不斷地創(chuàng)新。隨著計算機技術(shù)、通信技術(shù)和網(wǎng)絡技術(shù)的不斷發(fā)展。傳統(tǒng)的控制領(lǐng)域正經(jīng)歷著一場前所未有的變革，開始向網(wǎng)絡化方向發(fā)展。控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)從起初的CCS（計算機集中控制系統(tǒng)），到第二代的DCS（分散控制系統(tǒng)），發(fā)展到現(xiàn)在流行的FCS（現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)）。對諸如圖像、語音信號等大數(shù)據(jù)量、高速率傳輸?shù)囊螅执呱斯I(yè)以太網(wǎng)與控制網(wǎng)絡的結(jié)合。這種工業(yè)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡化浪潮又將諸如嵌入式技術(shù)、多標準工業(yè)控制網(wǎng)絡互聯(lián)、無線技術(shù)等多種當今流行技術(shù)融合進來，從而拓展了工業(yè)控制領(lǐng)域的發(fā)展空間，帶來新的發(fā)展機遇。

以信息化帶動工業(yè)化既是保持國民經(jīng)濟持續(xù)快速發(fā)展的有力保證，也是傳統(tǒng)工業(yè)體系結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的重要手段。網(wǎng)絡技術(shù)作為信息技術(shù)的代表，其與工業(yè)控制系統(tǒng)的結(jié)合將極大地提高控制系統(tǒng)的水平，改變現(xiàn)有工業(yè)控制系統(tǒng)相對封閉的企業(yè)信息管理結(jié)構(gòu)，適應現(xiàn)代企業(yè)綜合自動化管理的需要。網(wǎng)絡技術(shù)推動了傳統(tǒng)工業(yè)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變革。

將現(xiàn)場總線、以太網(wǎng)、多種工業(yè)控制網(wǎng)絡互聯(lián)、嵌入式技術(shù)和無線通信技術(shù)融合到工業(yè)控制網(wǎng)絡中，在保證控制系統(tǒng)原有的穩(wěn)定性、實時性等要求的同時，又增強了系統(tǒng)的開放性和互操作性，提高了系統(tǒng)對不同環(huán)境的適應性。在經(jīng)濟全球化的今天，這一工業(yè)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡化及其構(gòu)成模式使得企業(yè)能夠適應空前激烈的市場競爭，有助于加快新產(chǎn)品的開發(fā)、降低生產(chǎn)成本、完善信息服務，具有廣闊的發(fā)展前景。

工業(yè)通信無線化

工業(yè)通信無線化也是當前自動化領(lǐng)域探討比較熱烈的問題。工業(yè)控制企業(yè)已經(jīng)逐步認識到無線技術(shù)將是下一個技術(shù)騰飛的基礎，將能夠大大提升工廠效能與保證用戶的安全。

隨著無線技術(shù)日益普及，各家供應商正在提供一系列軟硬件技術(shù)，協(xié)助在產(chǎn)品中增加通信功能。這些技術(shù)支持的通信標準包括藍牙、Wi-Fi、GPS（全球定位系統(tǒng)）、5G以及WiMax（全球微波接入互操作）。然而，在增加無線連網(wǎng)功能時，芯片及相關(guān)軟件的選擇（假設所選擇的實現(xiàn)能正常工作，并滿足相關(guān)的論證要求）可能極具挑戰(zhàn)性。即使做出了一個可行的設計，但如果未優(yōu)化性能、功耗、成本和規(guī)模，則可能不會取得市場上的成功。今天熱門的東西未必是好的通信標準和客戶需要的東西，因此選擇的軟硬件實現(xiàn)方案應有這樣的特點：每個新一代產(chǎn)品都不需要徹底從頭開始適應。

無線技術(shù)進入工業(yè)領(lǐng)域的趨勢是毋庸置疑的，特別是在有線無法使用的場合，更顯得無線具有優(yōu)勢。但是這要求無線技術(shù)本身性能的完善，可靠性、通信的確定性與實時性、兼容性等性能有待加強。所以，在近期，工業(yè)無線技術(shù)仍將是傳統(tǒng)有線技術(shù)的延伸，大多數(shù)儀表以及自動化產(chǎn)品會嵌入無線傳輸?shù)墓δ堋H上對于無線技術(shù)的研究還處于起步階段，相關(guān)的標準也在制訂之中，我國的科研機構(gòu)也參與其中，這在一定程度上推動了無線技術(shù)在我國流程工業(yè)的發(fā)展。

由于無線技術(shù)尚處于研發(fā)與不斷完善的階段，功能畢竟有限。而且在自動化技術(shù)領(lǐng)域，還沒有公認的且證實的在實時控制中應用較為可靠的無線技術(shù)標準，在工作循環(huán)時間很短的情況下，這表現(xiàn)得尤為突出。所以，目前無線技術(shù)的應用范圍只能局限在數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)控方面（SCADA）。

但隨著可靠性的增強，無線技術(shù)將會有更廣范圍的應用。無線通訊將在未來的若干年快速地增長，但無線并不會替代有線通訊。有線具有穩(wěn)定、可靠和安全性并不會消失，無線只有在有線不方便實現(xiàn)或成本高的地方去替代有線方案。如果無線與有線有機地結(jié)合起來，雙方發(fā)揮各自的優(yōu)勢，將為增長生產(chǎn)率提供新的方案。在適宜有線通訊的地方使用有線通訊，在適宜無線通訊的地方使用無線通訊，由于有線和無線通訊都支持TCP／IP協(xié)議，這兩種通訊方式能夠有機地結(jié)合在一起，發(fā)揮各自特長，并能夠提高生產(chǎn)效率。

物聯(lián)網(wǎng)與自動化

當今，物聯(lián)網(wǎng)可謂是在各大媒體出鏡率頻繁、而且與“智能”聯(lián)系密切的名詞之一。從“管理、控制、智能”的角度來看，其實物聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)自動化是一脈相承的，工業(yè)自動化包含采集、傳輸、計算等環(huán)節(jié)，而物聯(lián)網(wǎng)是全面感知、可靠傳遞、智慧處理，兩者是相通的。

物聯(lián)網(wǎng)只是更加強調(diào)無線、海量采訪、智能計算。物聯(lián)網(wǎng)與自動化技術(shù)是有著十分密切地聯(lián)系的。兩者的區(qū)別是：“傳統(tǒng)的自動化網(wǎng)絡多是通過有線網(wǎng)絡來實現(xiàn)，網(wǎng)絡連接范圍較窄，而在傳感網(wǎng)絡中，無線網(wǎng)絡成為主要的傳輸路徑，且連接的范圍更加廣泛。”一脈相承的天性，讓工業(yè)自動化廠商尋機物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展是順其自然的事情。

物聯(lián)網(wǎng)的應用領(lǐng)域，諸如：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在物流、供應鏈、倉儲的管理系統(tǒng)的應用；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在工業(yè)制品生產(chǎn)、追蹤、進度監(jiān)管、質(zhì)量追蹤等方面的應用；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在貴重商品、危險品的監(jiān)管、追蹤和防偽應用系統(tǒng)；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在大型會議、高層會議以及重要會議的電子證件、大型賽事、演唱會、景區(qū)等人員快遞流通區(qū)的電子門票（如：上海世博會）的應用；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在交通收費、各類型車輛的遠距離自動識別和管理的應用；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在區(qū)域內(nèi)的人員自動識別、記錄、定位以及查詢的應用；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在動物、食品行業(yè)鏈的全流程追溯應用；農(nóng)業(yè)、救災與搶險等方面的各個領(lǐng)域都會用到物聯(lián)網(wǎng)；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在貴重資產(chǎn)和重要資產(chǎn)的管理的應用；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在品牌服飾的全流程的應用；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在圖書領(lǐng)域的應用；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在軍隊槍械管理、人員管理、車輛管理、物資管理、安全保密等領(lǐng)域的應用；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在航空、汽車等領(lǐng)域的應用；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在零售業(yè)的應用；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在社會安全領(lǐng)域的應用；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能城市領(lǐng)域的應用；以及短距離通訊技術(shù)：zigbee芯片、zigbee通訊模塊、zigbee網(wǎng)絡、GPS、RTLS實時定位系統(tǒng)、藍牙技術(shù)、UWB（超寬帶）技術(shù)及應用；EPC（產(chǎn)品電子碼）網(wǎng)絡：EPC貼標、EPC中間件、EPC服務器、EPC公共服務平臺，EPC網(wǎng)絡；傳感網(wǎng)絡、移動通訊網(wǎng)、全球定位網(wǎng)絡等相關(guān)應用網(wǎng)絡、商業(yè)智能分析軟件系統(tǒng)等等。

“物聯(lián)網(wǎng)”顛覆了人類之前物理基礎設施和IT基礎設施截然分開的傳統(tǒng)思維，將公路、建筑物等物理設施與個人電腦、手機、家電、交通設施、IT設施有效的聯(lián)系在一起，使得政府管理、生產(chǎn)制造、社會管理，以及人們的個人生活全面實現(xiàn)互聯(lián)互通。

從物聯(lián)網(wǎng)需要的產(chǎn)業(yè)鏈的角度看，物聯(lián)網(wǎng)所需要的自動控制、信息傳感、射頻識別等屬于其上游技術(shù)和產(chǎn)業(yè)，而下游則是物聯(lián)網(wǎng)的應用問題。有行業(yè)專家更認為：“傳統(tǒng)工業(yè)自動化領(lǐng)域其實是物聯(lián)網(wǎng)的一部分。”號召工控自動化廠商成為物聯(lián)網(wǎng)真正落地的推手。物聯(lián)網(wǎng)作為信息化和自動化的結(jié)合點，具有無限放大的潛力和優(yōu)勢，有些單位敏銳地覺察到了物聯(lián)網(wǎng)在管理流程和生產(chǎn)過程優(yōu)化方面的潛力，并取得了初步的成果。傳統(tǒng)的自動化網(wǎng)絡與物聯(lián)網(wǎng)中的傳感網(wǎng)絡十分相似。

云計算與自動化

Argonne National Laboratory

云計算是分布式處理、并行處理和網(wǎng)格計算的發(fā)展，或者說是這些計算機科學概念的商業(yè)實現(xiàn)。它的核心是海量數(shù)據(jù)的存儲和計算，特別強調(diào)虛擬化技術(shù)的應用。簡言之，云計算就是一種依托internet的超級計算模型，將巨大的資源聯(lián)系在一起為用戶提供各種IT服務。

例如，云計算模式將來帶來自動化軟件行業(yè)的巨大變革。主要有：

① 自動化系統(tǒng)的架構(gòu)將更加靈活，分布式架構(gòu)將擴展到更大范圍。

現(xiàn)代的大型工業(yè)自動化和信息化項目中，系統(tǒng)變得日益龐大和復雜，現(xiàn)有的網(wǎng)絡和系統(tǒng)體系架構(gòu)已經(jīng)無法從容應對這些挑戰(zhàn)。云計算這一革命性理念的提出，徹底打破了自動化系統(tǒng)中原來的僵化的體系結(jié)構(gòu)。在云計算的系統(tǒng)中，自動化和信息化系統(tǒng)并不是簡單運行在某一臺固定的計算機上，而是運行于包括Internet在內(nèi)的整個網(wǎng)絡之上，基于整個網(wǎng)絡來分配系統(tǒng)的資源及實現(xiàn)各種功能。

② 海量信息的分析與處理將成為自動化軟件的常規(guī)功能。

在現(xiàn)代大型自動化項目中，自動化信息化數(shù)據(jù)量越來越大，用“海量”形容也并不為過。所以目前自動化軟件中所用的數(shù)據(jù)庫類型，數(shù)據(jù)存儲模式和數(shù)據(jù)的讀取、查詢模式，各項技術(shù)目前都在圍繞大量數(shù)據(jù)的準確、及時處理來進行。海量信息的處理，已經(jīng)成為制約自動化軟件發(fā)展的瓶頸之一。

而在云計算時代，用戶可以在不同的層面發(fā)揮不同硬件平臺和網(wǎng)絡的計算能力，可以很容易地利用“云”中的服務（SaaS），平臺（PaaS）和計算硬件及網(wǎng)絡資源（IaaS），充分整合公共網(wǎng)絡的計算能力，使得對海量自動化和信息化信息的分析和處理變成現(xiàn)實，滿足大規(guī)模應用系統(tǒng)的需要，同時也能夠?qū)崿F(xiàn)復雜的自動化信息化系統(tǒng)的控制。

③ 徹底改變工程開發(fā)模式。

在云計算時代，工程項目的開發(fā)將不再拘泥于單臺計算機，SaaS模式使用戶可以通過Internet，直接利用自動化軟件供應商服務器上的軟件進行開發(fā)，開發(fā)過程在云計算網(wǎng)絡中進行，開發(fā)完成后，生成可直接運行的工程項目即可。

④ 轉(zhuǎn)變軟件供應商的服務模式，降低維護成本。

云計算的模式也將降低軟件供應商的服務成本。以往軟件供應商需要對運行在各種軟硬件環(huán)境中的自動化軟件進行技術(shù)支持與維護，而云計算時代，他們只需要維護本服務器上的一套軟件即可。

⑤ 降低自動化系統(tǒng)對硬件的要求，提升軟件的行業(yè)地位。

無論是基于企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡的私有云，或與外網(wǎng)有一定連接的混合云，都以動態(tài)分配系統(tǒng)計算能力為目的，可以使系統(tǒng)的運算進行地更加平緩穩(wěn)定，從而在不降低運行效率的前提下，極大地降低企業(yè)對硬件系統(tǒng)的要求。眾所周知，在目前的自動化系統(tǒng)中，軟件處于“靈魂”的地位，但價值卻相對低廉，只占5%-10%。在云計算時代，系統(tǒng)對硬件的要求降低，而對軟件的要求則越來越高，所以軟件在自動化行業(yè)中的價值比重和重要性，都將有很大提高。

⑥ 新技術(shù)與新的產(chǎn)品理念將成為競爭的核心。

毫無疑問，云計算模式將來帶來自動化軟件行業(yè)的巨大變革。如何把握IT發(fā)展的潮流趨勢？如何開發(fā)基于云計算的新一代自動化軟件？如何將舊的自動化軟件版本兼容于云計算平臺？如何將傳統(tǒng)的自動化工程系統(tǒng)升級為云計算系統(tǒng)？將成為業(yè)內(nèi)企業(yè)考慮的首要問題。相信隨著云計算技術(shù)的日趨成熟及自動化界的努力，我國利用“云計算”的自動化系統(tǒng)的發(fā)展將日新月異。這也是中國自動化界應當注意的問題。

低碳經(jīng)濟自動化

低碳經(jīng)濟自動化是一個廣泛而重要的課題。我們以流程工業(yè)為例來說明之。流程工業(yè)是指在我國國民經(jīng)濟中占有重要經(jīng)濟地位的石化、煉油、化工、冶金、制藥、建材、輕工、造紙、采礦、環(huán)保、電力等在國民經(jīng)濟中占主導地位的行業(yè)，我國流程工業(yè)企業(yè)年產(chǎn)值占全國工業(yè)企業(yè)年總產(chǎn)值的66%。

流程工業(yè)的發(fā)展狀況直接影響國家的經(jīng)濟基礎。流程工業(yè)是一個非常巨大的產(chǎn)業(yè)，在產(chǎn)業(yè)中占據(jù)重要的地位，是國民經(jīng)濟發(fā)展中極為重要的基礎支柱產(chǎn)業(yè)，是制造業(yè)的重要組成部分。其特點是以處理連續(xù)或間歇物料流、能量流為主，產(chǎn)品多以大批量的形式生產(chǎn)。

流程工業(yè)的生產(chǎn)和加工方法主要有化學反應、分離、混合等等。在知識經(jīng)濟時代的21世紀，作為傳統(tǒng)工業(yè)的流程工業(yè)將仍然是經(jīng)濟發(fā)展的重要支柱產(chǎn)業(yè)。流程工業(yè)既是能源、各種原材料的產(chǎn)生者，也是能源的主要消耗者，節(jié)能降耗與減排至關(guān)重要。這些行業(yè)普遍存在能耗大、污染污染嚴重、產(chǎn)品質(zhì)量差、生產(chǎn)過程工藝落后、自動化水平低、管理水平低、信息集成度低、綜合競爭力弱等缺點。工業(yè)是我國經(jīng)濟主體，也是耗費能源、資源，產(chǎn)生環(huán)境污染的主要行業(yè)。流程工業(yè)首當其沖成為了主要目標，尤其在石油加工、化工、鋼鐵、電力、有色、建材等六大行業(yè)，其能源消耗占全國工業(yè)能耗的近70％。

專家認為：首先，瞄準新興問題、瞄準趨勢性行業(yè)，歷來就是各行各業(yè)成功創(chuàng)新的重要秘訣！所謂新興問題就是未來人類社會發(fā)展需要重點關(guān)注的重大問題；所謂“趨勢性”行業(yè)，就是未來有巨大遠景的項目。

那么，什么是未來人類社會發(fā)展需要重點關(guān)注的重大問題和未來具有巨大發(fā)展遠景的項目呢？毫無疑問，其中之一無疑就是服務于“低碳經(jīng)濟”與“低碳技術(shù)”的項目！“低碳經(jīng)濟”已經(jīng)成為科研單位和企業(yè)發(fā)展的重要戰(zhàn)略選擇！換而言之，大力促進“低碳經(jīng)濟”的發(fā)展，必然能夠搶占科研項目和市場開發(fā)的創(chuàng)新先機！現(xiàn)在，世界經(jīng)濟正在加速向“低碳經(jīng)濟”轉(zhuǎn)型，“低碳經(jīng)濟”催生了許多新的經(jīng)濟增長點，“低碳經(jīng)濟”將是未來國家和企業(yè)競爭力之所在。聰明的企業(yè)善于抓住機遇，轉(zhuǎn)變生產(chǎn)方式，走在前面，將被動變?yōu)橹鲃印＠蒙鐣l(fā)展理念的變革作為企業(yè)加速發(fā)展的動力。努力搶占“低碳經(jīng)濟”的制高點。

對于企業(yè)應當在考慮企業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略時，考慮企業(yè)如何制定“低碳戰(zhàn)略”，并力求與國家的可持續(xù)發(fā)展趨勢同步增長。國際知名的管理大師彼得？杜拉克有一句名言：“無人能夠左右變化，惟有走在變化之前”！中國的流程工業(yè)亦應如此，努力走在變化之前！低碳減排是國家的行動，低碳減排是歷史的使命，低碳減排是流程工業(yè)企業(yè)應盡的義務。“低碳”同樣是流程企業(yè)的重大使命。

安全生產(chǎn)自動化

安全生產(chǎn)自動化是近年來，頻繁出現(xiàn)的“詞匯”！這是由于由于各種安全生產(chǎn)事故不斷發(fā)生，應用自動化技術(shù)促使安全生產(chǎn)的需求日益增長。如何高效地利用自動化與信息化等高新技術(shù)，提高安全生產(chǎn)的水平成為當務之急。因而國家提出了“科技興安”戰(zhàn)略！安全的發(fā)展也同樣離不開自動化。制造業(yè)的安全可以分為機械安全和過程安全。

機械安全主要保障的是人身，已經(jīng)受到了高度重視，安全開關(guān)、安全按鈕、安全門、安全地毯相繼成為工廠內(nèi)的寵兒，伴之而來的還有安全傳感器、安全PLC、安全總線、安全以太網(wǎng)等產(chǎn)品。過程安全則是保障生產(chǎn)過程的安全性。如今，許多自動化供應商已經(jīng)在考慮安全解決方案的提供，真正的安全解決方案不僅僅是提供一種或幾種安全產(chǎn)品，而更多的是提高用戶設備的安全性。如何將安全功能嵌入到用戶機械設備中去，在不影響生產(chǎn)過程的情況下提高安全保障，還亟待有更好的發(fā)展。

自動化是指機器或裝置在無人干預的情況下按規(guī)定的程序或指令自動進行操作或控制的過程。采用自動化技術(shù)不僅可以把人從繁重的體力勞動﹑部分腦力勞動以及惡劣﹑危險的工作環(huán)境中解放出來﹐而且能擴展人的器官功能﹐極大地提高勞動生產(chǎn)率﹐增強人類認識世界和改造世界的能力。因此﹐機器設備、系統(tǒng)或過程（生產(chǎn)、管理過程），在沒有人或較少人的直接參與下，按照人的要求，經(jīng)過自動檢測、信息處理、分析判斷、操縱控制，實現(xiàn)預期的目標。安全自動化則是利用自動化技術(shù)貫徹落實“科技興安”戰(zhàn)略，實現(xiàn)安全生產(chǎn)的統(tǒng)稱。安全自動化具體到結(jié)合各行各業(yè)則有各自不同的內(nèi)容，如：煤礦安全生產(chǎn)自動化、石化安全生產(chǎn)自動化、化工安全生產(chǎn)自動化、冶金安全生產(chǎn)自動化、交通安全生產(chǎn)自動化、智能建筑安全生產(chǎn)自動化、其他行業(yè)的安全生產(chǎn)自動化等等。

節(jié)約降耗自動化

近年來，“節(jié)能降耗”成為我國自動化技術(shù)發(fā)展中備受關(guān)注的詞匯之一，其意義十分重大。“節(jié)能減排、科學發(fā)展”已成為我國經(jīng)濟發(fā)展的戰(zhàn)略指導思想。

據(jù)測算，我國每創(chuàng)造1美元GDP所消耗的能源是美國的4.3倍，是日本的11.5倍，我國的能源利用率僅為美國的26.9%、日本的11.5%。由此可見，在我國企業(yè)的產(chǎn)品成本中，能源消耗的成本比較大，同時也說明，我國企業(yè)節(jié)能的空間十分巨大，完全可以通過節(jié)能降耗來增加產(chǎn)品的競爭力。

裝備制造業(yè)作為技術(shù)的載體和轉(zhuǎn)化的媒體，是“手段性”的基礎產(chǎn)業(yè)，其產(chǎn)品是各行各業(yè)的生產(chǎn)裝備，是基礎中的基礎，其特點是：范圍廣，門類多，技術(shù)含量高，與其他產(chǎn)業(yè)的關(guān)聯(lián)度大。經(jīng)過多年發(fā)展，我國裝備制造業(yè)已經(jīng)形成門類齊全、規(guī)模較大、具有一定技術(shù)水平的產(chǎn)業(yè)體系，是國民經(jīng)濟的重要支柱性產(chǎn)業(yè)。節(jié)約能源、提高能源利用率，既是保障企業(yè)正常生產(chǎn)經(jīng)營，實現(xiàn)企業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展的長久之計，也是企業(yè)適應市場需要，降低成本、增加效益、改善環(huán)境，提高企業(yè)競爭力的必然選擇。企業(yè)要獲得長足發(fā)展，實施節(jié)能降耗勢在必行。

隨著時代發(fā)展，節(jié)能減排的任務將更加艱巨，控制指標日益苛刻，這些指標的提出將對工業(yè)運行提出更高的要求。積極地采用先進的節(jié)能降耗技術(shù)，實現(xiàn)科學的管理理念、模式、流程是企業(yè)節(jié)能降耗的重要途徑，以技術(shù)創(chuàng)新為基礎的新技術(shù)、新工藝、新材料和新方法的推廣應用，可以逐步淘汰低效設備和高耗能產(chǎn)品群在企業(yè)生產(chǎn)中的應用，對于實現(xiàn)節(jié)能降耗有著重要的推動作用。以高新技術(shù)創(chuàng)新來推動節(jié)能降耗是裝備制造業(yè)必需要邁出的步伐。這是因為，現(xiàn)代高新技術(shù)深刻、廣泛地影響裝備制造業(yè)的發(fā)展。現(xiàn)代高新技術(shù)的發(fā)展，對裝備制造業(yè)的發(fā)展提出了更高、更新、更好的要求。在裝備制造業(yè)的“節(jié)能降耗”中同樣貫穿著高科技的支持。

例如，電機節(jié)能、過程優(yōu)化、變廢為寶、余熱利用、企業(yè)改造、新能源利用等無不和采用自動化技術(shù)密切相關(guān)。

工控軟件的發(fā)展

工控軟件的發(fā)展同樣是自動化技術(shù)發(fā)展的重要方面。自上世紀90年代起，IBM接連收購了一系列中間件廠商，使中間件成為了企業(yè)IT架構(gòu)的核心，也讓人們逐漸認識到軟件的重要性及其核心地位。之后，IBM又陸續(xù)收購了一些知名的軟件企業(yè)，如Lotus、DB2．軟件開始與硬件齊頭并進，而在2004年IBM進一步將PC業(yè)務賣給聯(lián)想，此事件向人們昭示：屬于硬件的輝煌時代已成為歷史，軟件發(fā)生高潮的時代已經(jīng)到來。

而在工業(yè)控制領(lǐng)域里面，硬件軟件化就是一種發(fā)展趨勢。如嵌入式軟PLC的出現(xiàn)等。目前，市場上德國三S軟件公司推出的版本CoDeSysV3.4軟件（基于CoDeSys平臺下的嵌入式系統(tǒng)軟PLC）。倡導以“可復用”為宗旨的“開放式、可重構(gòu)的自動化”理念。該軟件是靠IEC61131的開發(fā)環(huán)境，支持梯形圖、流程圖、結(jié)構(gòu)圖、高級ST語言等自動控制工業(yè)標準的幾種語言。

軟件復用化是一種計算機軟件工程的方法和理論，其實質(zhì)就是一種在軟件開發(fā)中避免重復勞動的解決方案。軟件復用化是提高軟件開發(fā)生產(chǎn)率和軟件產(chǎn)品質(zhì)量的一條行之有效的途徑。軟件復用化是將已有的軟件及其有效成分用于構(gòu)造新的軟件或系統(tǒng)，以縮減軟件開發(fā)時間和維護費用.軟件復用是提高軟件生產(chǎn)力和質(zhì)量的一種重要技術(shù)。

實現(xiàn)軟件復用化的關(guān)鍵因素（技術(shù)和非技術(shù)因素）主要包括：軟件構(gòu)件技術(shù)、軟件構(gòu)架、領(lǐng)域工程、軟件再工程、開放系件過程、CASE（ComputerAidedSoftwareEngineering，計算機輔助軟件工程)技術(shù)以及各種非技術(shù)因素等七個方面。軟件復用化的好處是：⑴較高的生產(chǎn)效率。（以及隨之而來的成本降低）；⑵較高的軟件質(zhì)量。（錯誤可以更快的被糾正）；⑶恰當?shù)氖褂密浖陀每梢愿纳葡到y(tǒng)的可維護性。

除了軟件復用化的好處之外，CoDeSys軟件還具有可重構(gòu)制造的特點，可重構(gòu)制造是一種指導管理和控制制造系統(tǒng)重構(gòu)的過程。它使制造系統(tǒng)有效地響應不斷變化的環(huán)境。可重構(gòu)性是指在一個系統(tǒng)中，其硬件模塊或（和）軟件模塊均能根據(jù)變化的數(shù)據(jù)流或控制流對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和算法進行重新配置（或重新設置）。其具有：組織可重構(gòu)性、業(yè)務過程可重構(gòu)性、產(chǎn)品的可重構(gòu)性、車間加工系統(tǒng)的可重構(gòu)性與可重構(gòu)信息平臺等。

可重構(gòu)系統(tǒng)突出的優(yōu)點就是能夠根據(jù)不同的應用需求，改變自身的體系結(jié)構(gòu)，以便與具體的應用需求相匹配。面對市場的千變?nèi)f化，如何使制造系統(tǒng)快速而經(jīng)濟地響應市場需求的變化，是對當今制造業(yè)的一個巨大挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的機械自動化生產(chǎn)線具有批量生產(chǎn)的效益，但面對市場的變化不能快速響應；而柔性制造系統(tǒng)雖能縮短產(chǎn)品的試制和生產(chǎn)周期，但投資巨大，回收周期長。因此，迫切需要建立一種既具有規(guī)模生產(chǎn)的效益，又能快速適應動態(tài)多變的制造環(huán)境，并能充分利用現(xiàn)有制造資源的新型制造模式。對此，新近提出的可重構(gòu)制造系統(tǒng)是適應這一需求的一條有效途徑。

另外，西門子公司推薦的TIA博途，是西門子公司在TIA（全集成自動化）理念的基礎上推出了創(chuàng)新的工程軟件平臺——TIAPortal（博途）。其可以在一個工程組態(tài)環(huán)境下對所有自動化任務進行管理，使得設計工程師的工作“化繁為簡”，更加高效，且更節(jié)省成本。它在實現(xiàn)統(tǒng)一通訊、統(tǒng)一編程以及統(tǒng)一數(shù)據(jù)的基礎上，構(gòu)成一個完整的有機統(tǒng)一體，從而滿足了所有產(chǎn)業(yè)對于一個執(zhí)行自動化解決方案的全整合平臺的期待，實現(xiàn)了從產(chǎn)品設計到機械設計再到自動化設計全部集中在一個軟件下進行。因而，它是目前直觀、高效和可靠的工程技術(shù)軟件平臺。這也是工業(yè)控制行業(yè)應當關(guān)注的。

模擬仿真普適化

網(wǎng)絡化建模與仿真技術(shù)是目前建模與仿真界的一個研究熱點。當前，網(wǎng)絡化建模與仿真的技術(shù)內(nèi)涵和應用模式正隨著網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展而不斷地擴展和豐富，網(wǎng)絡技術(shù)和計算技術(shù)的快速發(fā)將帶領(lǐng)我們進入普適計算時代。普適計算是建立一個由計算和通信構(gòu)成的信息空間與人們生活的物理空間相融合，形成智能化空間。

在這個智能化空間中，人們可以隨時隨地透明地獲得計算和信息服務。網(wǎng)絡化建模與仿真技術(shù)將向著普適化的方向發(fā)展。融合了普適計算技術(shù)的“普適化仿真技術(shù)”實現(xiàn)了信息空間與物理空間的結(jié)合，將推動現(xiàn)代建模仿真研究、開發(fā)與應用進入到一個嶄新的時代。

面向未來復雜、異構(gòu)、動態(tài)的普適計算環(huán)境，普適仿真系統(tǒng)具有以下基本特征：

⑴普及泛在：仿真資源無所不在。仿真網(wǎng)格借助于網(wǎng)格技術(shù)，實現(xiàn)了人們生活中的各種軟、硬件仿真資源的服務化，為用戶屏蔽了復雜、異構(gòu)的普適計算環(huán)境，使得仿真資源無所不在，解決了“普及”的問題。

⑵隨時隨地：人們可以在工作、生活的現(xiàn)場獲得仿真服務，而不需端坐在一個專門的計算機面前。網(wǎng)格技術(shù)使得仿真應用的終端延伸到網(wǎng)絡的每一個角落，徹底擺脫了時間和空間的束縛，人們使用任何聯(lián)網(wǎng)設備，即可以訪問網(wǎng)格環(huán)境中的仿真資源和服務，滿足了對“隨時隨地”的需求。

⑶自適應：仿真信息空間能以適合用戶的方式，提供計算環(huán)境能適應變化的、連貫的仿真服務；

⑷透明：用戶獲得仿真服務時不需要花費很多注意力，仿真服務的訪問方式是十分自然的甚至是用戶本身注意不到的，即所謂蘊涵式的交互。

如果在仿真網(wǎng)格中引入普適計算的思想和技術(shù)，就能很好地滿足普適仿真環(huán)境對仿真網(wǎng)格在移動性、自適應性、智能化、應用模式上的新需求，使得仿真信息空間能以適合用戶的方式，提供適應變化的仿真環(huán)境和連貫的仿真服務。融合了網(wǎng)格技術(shù)和普適計算技術(shù)的普適化仿真網(wǎng)格技術(shù)，將成為網(wǎng)絡化建模仿真研究應用關(guān)注的新焦點。

綜上所述，從當前十大自動化熱門技術(shù)發(fā)展趨勢可以看到自動化創(chuàng)新可以用幾個詞來概括：集成、通訊、協(xié)同、節(jié)能、安全、標準與開放。隨著也誕生了許多新的產(chǎn)品和理念。多少年來，新自動化都是推動制造業(yè)高速發(fā)展的直接力量，而這種力量，必然將會搭載著“創(chuàng)新”的源動力，在智能制造時代大放光彩！

（控制工程網(wǎng)）