工控行业搭建通用PLC平台迫在眉睫

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工业自动化控制是工业技术进步的重要方向,是机电一体化、推进两化融合的基础工作。但是,多年来一直缺少国家层面的关注和战略性安排,处于严重落后阶段,并存有重大隐患。

什么是工厂自动化领域的自动控制技术?简单讲,用于连续流程的(电力、化工)即DCS,用于非连续过程的(冶金、造纸、纺织、机械加工等制造领域及环保等)为PLC。PLC用途广泛,既解决单机自控,也提供流水线和工厂自动化解决方案。

我国连续流程自动化(DCS)发展比较快,以能源和重化工为主,主要在应用方面,并且多年来得到国家政策支持,所以行业内部的认识和重视程度比较高,与******的差距正在缩短。在断续流程自动化(国外通常说“工厂自动化”FactoryAutomation,简称FA)领域,面临的问题却越来越紧迫。

国际工控技术与产业的发展趋势

工业自动化控制是工业技术进步的重要方向:解决效率、产品质量、可靠性、一致性的基础技术。

普及工控是推进产业结构优化升级,以“信息技术改造传统产业”,推进两化融合的基础工作。

近几十年,随着ICT技术突飞猛进的发展,工业自控系统和仪表仪器技术进步很快,呈微型化、数字化、智能化、网络化、集成化等特点。

一般认为,工业自动化有两个主要领域:以过程(流体运动)控制技术支撑的流程自动化(PA)和以运动控制技术支撑的工厂自动化(FA或离散型生产自动化)。前者从传统的模拟式回路仪表起步,综合ICT控制技术,发展为分布式(或集散式)控制系统DCS。其高度的可靠性、方便的组态软件、丰富的控制算法、开放的联网能力等优点,成为计算机工业控制系统的主流,广泛应用于大型、设备众多、工况复杂的流程型装备的自动控制,如大型化工厂、火电厂等。

可编程控制器(PLC):以继电器技术为基础,综合ICT技术,以程序化方式实现设备的电气控制。PLC结构紧凑、响应快、现场环境适应性与可靠性好(耐振动、噪声、灰尘、油污等)、抗干扰能力强、价格较低,是与DCS并驾齐驱的另一主流控制系统。

工业自动控制技术路线呈互相渗透、互相融合的趋势。PLC应用范围向中小型过程控制系统、近程维护服务系统、节能监控等领域扩展,在某些应用上取代了DCS。DCS也应用PLC与工控计算机联合组网。总的趋势是更加开放(细化分工合作)、标准化、产品化、集成化。

上世纪90年代以来,现场总线技术FCS迅速发展。这是安装在生产现场的数字式智能化仪表与测控设备,与自动控制装置或系统间的多点通信、全分散、开放式的底层控制网络系统。

世界工控行业经过几十年的大浪淘沙,已形成少数跨国公司规模生产、瓜分全球市场的寡头垄断局面。原来的几百个厂商目前只剩下几十个,***者如西门子、ABB、Honeywell、三菱、菲尼克斯等,其工控产品均号称兼具DCS/PLC/FCS功能,在质量、价格、售后服务方面已经赢得了市场信誉。

工业信息化是电子通信技术(ICT)与先进制造技术融合的产物,是设备可控性、测控设备适用性及信息优化应用的综合成果。自控系统和仪表仪器是现代工业装备以及交通、能源、国防、重大公益设备等的神经**、运行中心和**屏障,其功能是监测控制整个工艺流程和产品质量,保障工业重大装备**可靠运行和实现高效优化。

所以,推进制造环节自动化,是提升我国工业竞争力的核心技术之一,是两化融合的基础。推进工控技术自主**,掌握工控行业发展主导权,扭转目前过分依赖国外技术和受制于人的被动局面,是当前振兴装备工业的一个核心问题,是不能回避的战略任务。

我国工控行业总体落后的现状与原因

国产控制系统难以进入重大工程的关键、核心、主体装备,这一市场的大部分仍被国外工控系统垄断。

工控发展滞后是中国工业大而不强的关键原因之一,也对产业**和国家经济**带来威胁。

目前我国自主发展PLC工控系统,*需要的是形成一个具有较高通用性的工控系统平台。

我国的工控行业目前总体上处于弱势地位,与******仍有10~15年的差距。行业情况可概括为:技术差距大、市场信任度低、外资强势竞争等。

(一)用于重大装备的DCS取得重要进展,现场仪表和顶层系统薄弱。

上世纪80年代,我国使用的DCS产品全部是国外产品,当时国家组织对进口成套重大装备的自控系统进行技术消化,原机械、电力两部协同攻关,率先在大型火电机组领域实现突破。目前自主研制的超临界300~600MW火电机组主控DCS系统已装机数十套、经受了多年运行检验。在这个过程中,一些中资企业脱颖而出,如北京和利时、浙大中控、国家工业管理机构多次变更,一些共性技术研究所改企业,原有的研究进程中断,技术积累流失或老化。

自主发展能力关系国家工业发展战略

工控行业自主发展能力关系国家的工业发展战略,也考验其战略规划的眼光。

建设企业为主体、官产学研用相结合的**体系和相应的行业管理机制,是国际通用模式。

通过对工控产业现状和问题的调研,感到我国工业的指导思想和体制政策方面,有若干值得思考之处。

(一)关于工业发展的战略指导思想。

改革开放推动了我国在市场化条件下加入世界产业分工体系。在用劳动密集型产品换取国外技术密集型产品的同时,关系到工业结构中必须坚守的战略要点(如工控行业),也不自觉地遵从“国际分工”,给产业升级带来不利的影响。

上世纪80年代引进国外先进生产线,为节约外汇仅对单台自动化技术感兴趣,指导思想是能用人工的尽量用人工。由于当时对工厂自动化的意义认识不完整,重点考虑效率,把自动生产线加工精度和质量放在**位,以致错过了赶上工厂自动化国际潮流的历史机遇。

国家在重大装备的发展规划中,把重点放在“可购买性差的战略性产品”上。而市场规模较大的中小型PLC系统,由于进口方便、政策鼓励,又受到用户追捧,其消化**、自主发展的问题就容易被管理层忽视。对事关战略的核心技术持“能买就买”、“买不到才自己干”的被动响应的态度,等于不自觉地跟随西方划定的国际分工格局,模糊了自己的努力目标。

(二)关于工业发展规划中的倾向性。

我国各类发展规划中,制定重点项目,通常选择通过重大产品带动研发的方式,特别是具有重大标志性、产业拉动作用较显著的主机产品,如核电、新能源、大飞机、汽车、数控机床等。这一原则本身是正确的。但在具体执行中,容易发生畸轻畸重的倾向。

一是“有形先于无形,整机重于零部件”。传统思维将“制造业”与“电子信息”分开,但现代装备制造已经基本实现控制系统与机电系统的融合。而我国的工业规划至今还将工业自动控制置于“配角”地位。推进两化融合,必须转变固有的“制造业”思维定式。

二是缺乏工业的整体发展意识。工业结构呈“主机—控制—零部件—材料—工艺”的金字塔形结构。工业的“中间部门”如内燃机、泵阀液压密封紧固件等通用基础件、材料,以及共性制造技术、机电一体化的控制装置等,其技术的不断进步,是各类主机品质性能得以提高的基础,是工业竞争力的根基。基础长期依赖外来技术,国家的工业发展就等于建立在沙滩上。

在工控领域,也存在畸重畸轻问题。国家比较重视DCS系统,尤其是重大装备自控系统中的主控DCS部分,但对其两端则投入不足;对量大面广的PLC系统,因有可买性、小企业多、行业组织难等问题,则至今未能列入“十二五”发展规划。

在中间产品、基础材料和制造工艺方面,目前与******差距较大。尤其中间产品领域主要是中小企业,面对德国西门子、博世这样的零部件巨型跨国企业的强势压迫,广大中小企业只能维持生存,没有充当技术**主体的实力。而这一领域恰恰是*需要加强基础科技支持的。

(三)建设企业为主体、官产学研用相结合的**体系和相应的行业管理机制,是国际通用模式。

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