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自动化仪表与控制系统发展趋势研究

【摘要】自动化仪表和控制系统作为整个装备的神经中枢、运

行中心和安全屏障，已经成为重大装备的重要组成部分，对我国装

备工业的振兴和发展具有重要意义。国产仪器仪表产品在可靠性和

工程应用能力等方面与国外产品尚有一定差距，产品精密度、数字

化、智能化、集成化、自动化程度较低，一般常规品种居多，高档

智能型产品较少，前沿技术和标准化技术的研究还很不足。基于此，

本研究主要探讨自动化仪表与控制系统的现状与发展趋势。

【关键词】自动化仪表;综述;现状;智能化;网络化

1.国内外仪器仪表行业发展现状

1.1行业技术发展现状

当前国际流程工业仪器仪表的技术发展如通过智能化和现场总

线网络技术，使产品故障可以得到迅速判断，实施前瞻性维护。同

时新原理、新技术、新材料的应用使现场仪表显著提高了对复杂工

况条件和环境的适应性，耐高温、高压、高压差、强冲刷、强辐射、

多相流、非接触检测、无损检测等产品的出现解决了绝大部分用户

的现场检测“难题”。高量程比、模块化结构、红外技术、无线通

讯、自校正、自适应、自诊断等技术的发展应用使得现场仪表操作

应用便捷，劳动强度降低、备品备件减少。

1.2我国行业市场发展情况

工业自动化仪表的发展，不但取决于产品技术水平，而且涉及

工程应用技术。近年来，不少测控设备生产企业以及火电、石化、

冶金等应用部门的科技型企业和工程公司在应用软件和优化软件

开发及系统集成技术等方面有了相当进展。通过承担国外系统的工

程应用，掌握了一批大型工程和装置的自控应用技术。但随着现场

总线、solution、miv、epc等技术和工程总成方式的发展，进一步

加大了我国自控系统及现场仪表进入大型工程的困难，我国重大工

程核心技术之一的自控技术及其主干装备被国外控制甚至垄断的

风险正在上升。

2.产业发展国内外主要差距

2.1创新能力方面

（1）缺乏技术储备，原创性成果少。我国企业往往通过引进外

国技术来实现一代产品的更新，但是又不能很好地消化吸收，形成

了“引进一落后一再引进一再落后”的怪圈。我国大学和科研机构

涉及自动化领域的科研成果不少，但实用性差，对相关的生产制造

技术，特别是核心工艺技术研究深度和力度不够，二次开发的工作

量很大，成果的转化率低。产品主要以中低档为主，缺乏中高档产

品的研发能力，更缺乏前瞻性和原创性的创新能力。

（2）企业尚未形成良好的创新理念。研发投入严重不足，平均

仅占销售收入的1%~3%，而国外企业平均达到占销售收入的5%～

10%。缺少精密加工、特殊工艺、测试检验、模拟仿真等先进研发

手段，生产制造技术的研发未列入应有的地位，特别是核心技术的

研发力度很低；研发体系的建设也落后于企业的技术要求，国内没

有一个企业有接近国外同类中型企业研发中心的水平。

2.2产品化方面

（1）可靠性较差。现有国内高档产品的可靠性指标（平均无故

障运行时间）与国外产品相比，大致要相差1~2个数量级。

（2）性能、功能落后。现有国内产品在测量精度上要与外国产

品相差1个数量级，智能化程度还较低。

3.发展趋势与对策

3.1自动化仪表的发展方向

（1）智能化。从工业自动化仪表的发展趋势看，智能化是其核

心部分，所谓智能化表现在其具有多种新功能。在工控方面，过去

控制的算法，只能由调节器或dcs来完成，如今一台智能化的变送

器或者执行器，只要植入pid模块，就可以与有关的现场仪表在一

起，在现场实现自主调节；从而实现控制的彻底分散，从而减轻了

dcs主机的负担，使调节更加及时，并提高了整个系统的可靠性。

（2）高精度化。由于工业生产对成品质量的要求日益提高，国

家的政策和法令对节能减排也有具体的要求和规定，因此提高测量

仪表与控制系统的精度就被提上了议事日程。例如变送器的精度，

普遍从百分之零点七五提高到百分之零点零四。

（3）总线化。过程控制系统自动化中的现场设备通常称为现场

仪表。现场总线技术的广泛应用，使组建集中和分布式测试系统变

得更为容易。然而集中测控越来越不能满足复杂、远程及范围较大

的测控任务的需求，必须组建一个可供各现场仪表数据共享的网

络，现场总线控制系统（fcs）正是在这种情况下出现的。它是一

种用于各种现场智能化仪表与中央控制之间的一种开