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自动化仪表及控制系统的发展与趋势

来源:本站 编辑:admin 发布时间:2020-05-18 16:44:58 文章点击数:92

一、概述

自动化仪表行业是为国民经济各部门提供计量、 检测、调节和控制等技术装备的一个重要行业。自动化仪表及控制系统技术对推动工业现代化和提髙国民经济综合水平有着十分重要的作用,并在很大程度上反映一个国家的科学技术和工业现代化水平。

二、世界工业仪表与控制系统技术的发展历程和趋势

从世界范围的工业仪表与控制系统技术的发展历程和趋势来看,大致经历了以下若干阶段。

1、工业自动化萌芽期

以17SS年瓦特发明的蒸汽机调速器作为工业自动化的正式起点,这时候的自动化装置是机械式而且是自力型的。第一次工业革命极大地推动了自动化技 术的发展。

2、第一代控制理论发展期

20世纪30年代末期,工业仪表开始用于化工、石油炼制、热能动力和冶金等连续性的热力生产过程,因此又称为热工仪表。当时的工业仪表结构形式主要 是机械式或液动式,仪表体积较大,只能实现就地检 测、记录和简单的控制。

3、第二代控制理论发展期

二次世界大战前后,控制理论有了很大的发展,经典控制理论发展到了成熟阶段。40年代开始,出现了气动仪表,并逐渐使用统一的压力信号,研制出气动单元组合仪表。50年代开始,出现了以晶体管为主要器件的电动单元组合仪表。在60〜 70年代相当长的一段时期内,气动单元组 合仪表和电动单元组合仪表是仪表控制 系统的主流。

4、第三代控制理论发展期

从60年代开始,以状态空间法为基础,极小值理论和动态规划等最优控制理 论为特征的第三代控制理论,在航天、航空、制导等领域取得了辉煌的成果。与此 同时计算机技术的发展和普及为现代控 制理论的应用开辟了道路,提供了十分重 要的技术手段。

60年代初,出现了第一代计算机控制 系统——直接数字控制系统(简称 DDC)。与此同时,针对工厂自动化领域

的需求,在60年代后期,诞生了世界上第一套可编程 逻辑控制器(简称PLC)。70年代中期,出现了第一套 以多合微型机为基础的新型控制系统,即集散控制系 统(简称DCS),克服了计算机集中控制系统的致命弱 点。第一代DCS问世为实现髙水平自动化提供了强有力的支撑,标志着工业自动化进入了计算机时代。80年代,以16位和32位微处理器为代表的大规模集成电路技术的发展,特别是局域网技术用于DCS,给 DCS带来了新的面貌,形成了第二代DCS。90年代出 现的第三代DCS,其最显著的特点是,局域网遵循开 放系统互连通信协议,改变了原来DCS基本上都是封 闭系统的局面。的问

5、世界工业仪表与控制系统技术的发展趋势

尽管DCS发展到了第三代,过程控制层以上均采用了计算机和数字通信技术,但惟有现场设备层仍然是模拟仪表的世界,主流依然采用一对一模拟信号 (4〜20mA)传输技术,由于这个原因,第三代DCS充其量只是半数字化的控制系统。

二十世纪九十年代以来,现场总线技术的重大突破,使得现场仪表的数字化和控制功能的彻底分散成 为可能。现场总线是用于过程自动化和工厂自动化最底层的现场仪表或现场设备互连的通信网络。

因此,以现场总线为基础的分布式网络控制系统,人们通常称为现场总线控制系统(简称FCS)或网络控 制系统(NCS),将主宰二十一世纪自动化仪表和控制系统发展。

三、上海自仪公司仪表及控制系统的发展历程

“百年仪表,诞生于斯”,上海自动化仪表股份有限公司作为中国工业仪表的发源地,在近百年的发展历 程中,始终屹立在中国工业仪表的前列,紧跟世界工业仪表与控制系统技术的发展步伐。

1) 1929年,公司下属大华仪表厂研制出中国第一只3寸R型直流电磁式电表,成为国产仪表之鼻祖。

2) 50年代开始,中国第一代自动化仪表陆续在这里诞生,如基地式气动调节仪,自动平衡记录仪表,气动单元组合仪表,电动组合单元仪表,调节阀及执行器等等

3)70年代初,中国第一套仪表成套系统在淮北电厂获得成功投运,开创国内仪表成套系统的先河。

4) 1974年,中国第一代工业控制计算机JS10A在 公司下属原上海调节器厂诞生。

5) 80年代开始,随着改革开放引进国外先进技 术,公司先后从工业发达国家引进了 24项先进技术和 产品,并在此基础上消化、吸收、创新和发展,形成了公司的主导产品。
6)  1993年,公司改制为国内仪表行业 首家股份制上市公司,从此进入一个新的 发展阶段。公司于1997年成立技术中心,并于1998年被国家四部委认定为“国家级 企业技术中心”,率先进行现场总线技术的 研究。
7)  2000年,公司完成了符合HART 协议的五大类智能仪表,符合FF协议的六大类智能仪表的研究与开发,并成功进行了示范应用。
8)2006年,公司完成支持HART协议、PROFIBUS协议和MODBUS协议的 SUPMAX800控制系统的开发。

9)2010年,公司巳经完成了HART 协议、PROFIBUS PA 协议、FF协议和EPA协议的温度、压力、物位、电动执行机构和阀门定位器等5大系列智能仪表的开发,并相继通过了相关国际组织的认证的测试。

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