工業(yè)自動(dòng)化儀表(industrial process measurement and control instrument)是在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)、顯示、記錄或控制的儀表，又稱(chēng)工業(yè)儀表對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)、顯示、記錄或控制的儀表，或(工業(yè))過(guò)程檢測(cè)控制儀表。工藝生產(chǎn)過(guò)程的檢測(cè)是了解和控制工業(yè)生產(chǎn)的基本手段，只有在任何時(shí)刻都能準(zhǔn)確地了解工藝過(guò)程的全貌，并進(jìn)行控制，才能保證生產(chǎn)過(guò)程順利，并以高的生產(chǎn)率、小的消耗生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。
工業(yè)儀表
原理
工業(yè)儀表能在無(wú)人操作的情況下自動(dòng)地完成測(cè)量、記錄和控制的工作。此外，利用工業(yè)儀表還可實(shí)現(xiàn)信息遠(yuǎn)距離傳送和數(shù)據(jù)處理。
歷史
工業(yè)儀表最早出現(xiàn)在20世紀(jì)30年代，最初只用于化工、石油煉制、熱能動(dòng)力和冶金等連續(xù)性的熱力生產(chǎn)過(guò)程，因此當(dāng)時(shí)稱(chēng)為熱工儀表。當(dāng)時(shí)的工業(yè)儀表的結(jié)構(gòu)形式主要是機(jī)械式或液動(dòng)式，儀表體積較大，只能實(shí)現(xiàn)就地檢測(cè)、記錄和簡(jiǎn)單的控制。
到了30年代末和40年代初，出現(xiàn)了氣動(dòng)儀表，并使用了統(tǒng)一的壓力信號(hào)，遂有了帶遠(yuǎn)程發(fā)送器的儀器。它能在遠(yuǎn)距離外的二次儀表上重現(xiàn)讀數(shù)，從而能集中在中心控制室進(jìn)行檢測(cè)、記錄和控制。50年代又出現(xiàn)電動(dòng)式的動(dòng)圈式毫伏計(jì)、電子電位差計(jì)電氣機(jī)械式調(diào)節(jié)器和整套的電子管調(diào)節(jié)儀表。
80年代出現(xiàn)的組裝式電子綜合控制裝置，將儀表和生產(chǎn)自動(dòng)控制系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合在了一起。工業(yè)儀表的發(fā)展促進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化，已成為工業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的自動(dòng)化工具。
種類(lèi)
工業(yè)儀表雖然種類(lèi)繁多，但都基于平衡原理，包括力平衡、力矩平衡和電平衡等。儀表的感受部分—傳感器將被測(cè)參數(shù)(如溫度、壓力、流量等)，經(jīng)變送器轉(zhuǎn)換成容易放大的測(cè)量量(如電壓量、電流量和機(jī)械量等)，再經(jīng)過(guò)放大。放大后的量值，一部分傳入顯示部件，一部分經(jīng)反饋部件與測(cè)量量進(jìn)行比較，以達(dá)到平衡的目的。
工業(yè)儀表的種類(lèi)很多，按被測(cè)量生產(chǎn)過(guò)程的參數(shù)區(qū)分有溫度測(cè)量?jī)x表、壓力測(cè)量?jī)x表、流量測(cè)量?jī)x表、物位測(cè)量?jī)x表、機(jī)械量測(cè)量?jī)x表、流程分析儀器等；工業(yè)儀表按其在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的功能可分為檢測(cè)儀表、顯示儀表、調(diào)節(jié)儀表等。
檢測(cè)儀表主要用于檢測(cè)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的參數(shù)，如溫度、壓力、流量、物位和機(jī)械量等，有時(shí)也帶有記錄和調(diào)節(jié)功能；顯示儀表將檢測(cè)儀表的輸出信號(hào)顯示出來(lái)以供觀察的儀表，與檢測(cè)儀表、變送器和傳感器配套使用，按顯示方式不同分為模擬式顯示儀表、數(shù)字式顯示儀表和字符圖像顯示儀等；調(diào)節(jié)儀表又稱(chēng)調(diào)節(jié)器，它的作用是將生產(chǎn)過(guò)程中的被測(cè)參數(shù)與設(shè)定參數(shù)進(jìn)行比較，然后按一定調(diào)節(jié)規(guī)律發(fā)出調(diào)節(jié)信號(hào)給執(zhí)行器。
調(diào)節(jié)儀表按調(diào)節(jié)方式不同分為斷續(xù)調(diào)節(jié)器和連續(xù)調(diào)節(jié)器；按結(jié)構(gòu)形式又分為基地式、單元組合式和組裝式；按工作能源和介質(zhì)分為自力式、電動(dòng)式、氣動(dòng)式和液動(dòng)式。有的調(diào)節(jié)儀表也帶有檢測(cè)和顯示部分。
處理裝置
執(zhí)行器又稱(chēng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它根據(jù)來(lái)自調(diào)節(jié)儀表的調(diào)節(jié)信號(hào)和調(diào)節(jié)規(guī)律，直接調(diào)節(jié)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的輸入、輸出量。集中控制裝置能對(duì)分散參數(shù)進(jìn)行集中檢測(cè)和控制，按預(yù)定的程序進(jìn)行控制或?qū)Ρ粶y(cè)量進(jìn)行處理。集中控制裝置包括巡回檢測(cè)裝置、順序控制器和數(shù)據(jù)處理裝置等。
隨著工業(yè)生產(chǎn)向綜合自動(dòng)化、大規(guī)模方向發(fā)展，生產(chǎn)的工藝流程日趨復(fù)雜，用儀表檢測(cè)和控制的范圍也越來(lái)越擴(kuò)大。工業(yè)儀表總的趨勢(shì)是向多功能方向發(fā)展。
儀表檢測(cè)方面的趨勢(shì)是研制新型的傳感器，使傳感器集成化、廣泛應(yīng)用新技術(shù)，如核磁共振、激光和相關(guān)技術(shù)等。在儀表調(diào)節(jié)方面，除一般的比例、積分、導(dǎo)數(shù)調(diào)節(jié)規(guī)律外，人們正在研究前饋、大滯后、非線性、相關(guān)和計(jì)算值調(diào)節(jié)等技術(shù)，以適應(yīng)多回路自動(dòng)化系統(tǒng)的需要。
此外數(shù)字、字符、圖象顯示技術(shù)的發(fā)展，使人與計(jì)算機(jī)的聯(lián)系更為方便。以微型計(jì)算機(jī)為核心的綜合控制裝置正在進(jìn)一步發(fā)展。
現(xiàn)狀
中國(guó)持續(xù)20多年的快速發(fā)展，給幾乎全球所有產(chǎn)業(yè)鏈都帶來(lái)了新的機(jī)會(huì)，這其中也包括工控和自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)。目前，世界工業(yè)500強(qiáng)中的工業(yè)自動(dòng)化公司都已進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)，并在近幾年以?xún)晌粩?shù)的年增長(zhǎng)率騰飛。這是一個(gè)潛力巨大的市場(chǎng)。事實(shí)上，早在2000年，中國(guó)工控機(jī)市場(chǎng)規(guī)模為170億—207億元人民幣，如將傳動(dòng)產(chǎn)品、流體控制產(chǎn)品、傳感器、儀器儀表、自動(dòng)化軟件產(chǎn)品及樓宇、環(huán)保等市場(chǎng)需求的迅速崛起統(tǒng)計(jì)在內(nèi)，市場(chǎng)規(guī)模將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)這一數(shù)字，保守的估計(jì)應(yīng)為1000億元。從目前中國(guó)的工控及自動(dòng)化市場(chǎng)發(fā)展來(lái)看，中國(guó)擁有世界最大的市場(chǎng)，而工控業(yè)發(fā)展又相對(duì)滯后。
傳統(tǒng)工業(yè)企業(yè)的技術(shù)改造、工廠自動(dòng)化、企業(yè)信息化，都需要大量的工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)。目前的自動(dòng)化領(lǐng)域包括IPC、DCS、PLC等主要產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)系統(tǒng)，美、日、歐以及本土供應(yīng)商在不同級(jí)別的市場(chǎng)各展身手。這也是個(gè)極度復(fù)雜的市場(chǎng)，工控及自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)涉及電力、電子、計(jì)算機(jī)、人工智能、通訊、機(jī)電等諸多領(lǐng)域，而中國(guó)各行業(yè)間應(yīng)用極不平衡，在煙草、電力、冶金等壟斷的基建領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)企業(yè)的自動(dòng)化水平已經(jīng)走在世界前沿；汽車(chē)、制藥等產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用目前正在進(jìn)一步深化中；而眾多傳統(tǒng)制造行業(yè)，則仍處于剛起步階段。而且，中國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式正在發(fā)生的轉(zhuǎn)變，也在給這個(gè)行業(yè)帶來(lái)一系列的深刻變化。
中端市場(chǎng)
目前中國(guó)自動(dòng)化市場(chǎng)供應(yīng)商可以粗略分為三極，一極是美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、瑞士、英國(guó)、意大利等歐美供應(yīng)商，主要特點(diǎn)是價(jià)格高、品質(zhì)好，牢牢占據(jù)了高端自動(dòng)化市場(chǎng)；第二極是日系供應(yīng)商，其特點(diǎn)是追求價(jià)廉物美，品質(zhì)較好，在中低端市場(chǎng)勢(shì)力強(qiáng)大；第三極則是日漸崛起的國(guó)內(nèi)供應(yīng)商，主要集中在華東、華北地區(qū)，價(jià)格便宜，能夠切合用戶需求提供定制服務(wù)，多集中于低端市場(chǎng)。
除原有日系企業(yè)固守中端，原本處于高端的歐美系供應(yīng)商和從低端做起的國(guó)內(nèi)供應(yīng)商，都正積極開(kāi)拓著中端市場(chǎng)。中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和大規(guī)模的投資拉動(dòng)，為中國(guó)的自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)提供了一個(gè)難得的機(jī)遇，國(guó)內(nèi)自動(dòng)化企業(yè)隨之成長(zhǎng)起來(lái)。
“但是，經(jīng)過(guò)十年粗獷式的膨脹，目前政府正在通過(guò)宏觀調(diào)控手段使經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)式向節(jié)約型轉(zhuǎn)變。”
浙大中控科技集團(tuán)有限公司總裁金建祥說(shuō)，“在此前提下，未來(lái)基建領(lǐng)域小投資小項(xiàng)目在環(huán)保和資源利用率的壓力下將越來(lái)越少。”
與此相應(yīng)，此前本土自動(dòng)化企業(yè)的主要市場(chǎng)正集中于這些中小型項(xiàng)目。北京和利時(shí)集團(tuán)、新華及中控公司在主要的大型裝置（60萬(wàn)千瓦及以上火電機(jī)組控制，大型石油化工裝置等）業(yè)績(jī)很少，甚至根本沒(méi)有進(jìn)入。
這些企業(yè)如果不想被淘汰，就要以比經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模式轉(zhuǎn)變更快的速度向中端轉(zhuǎn)型，來(lái)迎合這次調(diào)整。對(duì)于老牌歐美企業(yè)，雖然目前壟斷了國(guó)內(nèi)高端市場(chǎng)，但靠投資拉動(dòng)的基建大型項(xiàng)目增長(zhǎng)也將放緩，取而代之的是大型消費(fèi)品生產(chǎn)企業(yè)自動(dòng)化需求的高增長(zhǎng)。羅克韋爾自動(dòng)化公司大中國(guó)區(qū)市場(chǎng)和業(yè)務(wù)發(fā)展總監(jiān)謝銳新向《工業(yè)界》指出：“隨著中國(guó)消費(fèi)品行業(yè)的發(fā)展，中國(guó)自動(dòng)化的市場(chǎng)結(jié)構(gòu)將不再是低端最大的金字塔形，而是兩頭小中間大。”但他沒(méi)有用現(xiàn)成的紡錘形來(lái)形容，而是將之比喻為火鍋形——他在暗示中端市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)也將越來(lái)越火熱嗎？
打包
目前自動(dòng)化的市場(chǎng)需求發(fā)生了很大變化，用戶不再滿足于裝置的自動(dòng)化水平的提高，而是把整個(gè)工廠（Plant）甚至整個(gè)企業(yè)集團(tuán)作為一個(gè)可控、健康的有機(jī)體來(lái)運(yùn)行，要求自動(dòng)化系統(tǒng)像動(dòng)物的神經(jīng)系統(tǒng)一樣，具備系統(tǒng)性、全面性、實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。
與此同時(shí)，相關(guān)技術(shù)的發(fā)展為自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)的升級(jí)提供了技術(shù)保證。業(yè)內(nèi)巨頭們則早已依靠其技術(shù)和產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)，推出了各具特色的平臺(tái)理念。西門(mén)子股份公司自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)集團(tuán)推出的全集成自動(dòng)化（TIA）理念，是近年來(lái)西門(mén)子A&D在自動(dòng)化領(lǐng)域的一個(gè)核心理念和主要特色。在TIA為核心的解決方案中，西門(mén)子目前所提供的8萬(wàn)多種產(chǎn)品涵蓋了整個(gè)過(guò)程自動(dòng)化領(lǐng)域、制造自動(dòng)化領(lǐng)域，輸配電、智能樓宇領(lǐng)域，TIA集高度的集成統(tǒng)一性和前所未有的開(kāi)放性于一身，標(biāo)準(zhǔn)化的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，統(tǒng)一的編程組態(tài)環(huán)境和高度一致的數(shù)據(jù)集成，成功地實(shí)現(xiàn)了整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)在生產(chǎn)過(guò)程的水平和垂直方向上的集成。
羅克韋爾國(guó)際公司、ABB、施耐德電氣、霍尼韋爾中國(guó)有限公司、艾默生等國(guó)際巨頭都在全球包括中國(guó)市場(chǎng)大力推廣自己的綜合解決方案。而原來(lái)的元器件供應(yīng)商、DCS廠商都不得不推出針對(duì)性的解決方案，以便將自己的產(chǎn)品也一起打包進(jìn)去。
“針對(duì)客戶的需求，大家都在打不同的大大小小的包，但實(shí)際上這只是中國(guó)市場(chǎng)現(xiàn)階段的特點(diǎn)。”圖爾克中國(guó)運(yùn)營(yíng)總監(jiān)李泓說(shuō)，“在德國(guó)和美國(guó)市場(chǎng)，圖爾克能夠以專(zhuān)業(yè)的元件供應(yīng)商身份活得很好。”
參考資料 >