世纪之交----话说自动化仪表工业（一）

一、70年代中期以前的发展
    20世纪，自动化科学技术的建立以及工业的发展，逐渐形成了自动化仪表工业。50年代以前，PID调节已很流行，但集检测、调节、执行功能于一体的基地式仪表仍为主流热工仪表。功能分离、信号传输、中央控制室集中显示操作，这种可应用于多个行业的通用性强的自动化仪表模式还在酝酿之中。
    60年代，以电子管为基础的DDZ－I型电动单元组合仪表，被以晶体管分立元件为基础的DDZ-II型电动单元组合仪表取代。这是面向石油、化工、冶金、电力、建材等行业，以温度、压力、流量、液位为主要控制参数的整套工业自动化仪表。这个时期由于生产设备的大型化，已经有了中央控制室，基地式仪表的操作方式逐步被取代，但各单元仪表之间的连络信号还不统一，以直流0～10mA的电流信号应用较广。
    70年代，一机部组织了DDZ－Ill型仪表的统一设计工作。DDZ-III型是在线性集成电路（运算放大器）技术、国际统一信号、本质安全防爆等技术的基础上发展起来的，与此同时，组装式仪表装置也在兴起。
    60年代末70年代初，国际电工委员会IEC规定了国际统一信号为直流4～20mA，直流l～5V为辅助信号。即以4～2（ADC为传输信号，以1～5VDC为接收信号。这个国际统一信号在当时执行起来，基本没有多大阻力，原因是其技术先进、切实可行，而且原来的制造厂和用户都迫切希望有统一的信号制。
    DDZ－III型仪表总体设计时，为了顺应500万吨／年原油处理量的大型炼油厂的自控系统的要求，一是系统要求本质安全防爆，二是要考虑现场仪表与中控室距离较远（约500米以内）。在符合国际统一信号的基础上，选用24VDC统一供电和两线制变送器及安全栅的方案。当时线性集成电路和晶体管的水平能做到在24VDC供电条件下，控制室仪表外接导线电阻与两线制变送器内阻或执行器内阻串联，可具有恒流性能。4mA是为了保证两线制变送器放大器工作点必要的供电而设的。在要求防爆的场所，也能够承受24VDC、20mADC或比它稍高的电量，所以能满足上述两项要求。
    DDZ-III型仪表的差压（压力）变送器，已经采用矢量机构的力平衡式的原理，比原来的位移式变送器机双杠杆力平衡式变话器有较大的进步。
    DDZ-III型仪表及70年代后期引进的I系列仪表、EK系列仪表同属于模拟仪表的最后一代产品。模拟仪表技术或模拟电路技术的前途要看半导体器件的发展趋势而定，现在ASIC专用电格产品逐步普及，它与数字电路、微处理器技术融合是总的趋势，但模拟电路技术正像模拟量一样，是不会消失的。所以模拟仪表也不会消失，只是它不会再是主流仪表了！这令人想起，我国KC动圈式自动化仪表，虽然原理古老，但现在仍然有生存空间。事实证明，模拟仪表也可求得生存，因为市场需求是多方面的，所以自动化仪表也应多品种。
    70年代，是自动化仪表工业的成长期，最终形成了上海、西安、重庆、天津、北京、大连几个基地。除了仪表生产之外，系统成套工程产业也在发展，以系统带单表的发展战略带来了“ 30万吨乙烯”工程等项目。燕山30万吨乙烯工程就是消化新技术进行国产化，从而使自动化仪表工业受到重视。这时期整装通道式仪表盘技术的发展和组件组装式仪表的出现和批量生产，使用户认可了购买系统和装置的新模式，这比购买单表前进了一大步，随之自动化仪表工业每年产值均较其它行业增长快得多。
    从晶体管分立元件直至小规模、中规模集成电路沟研制成功了工业控制计算机。计算机外围的A I/O（模拟量输入输出）、D I/O（开关量输入输出）、卡件及DDC（直接数字控制）软件均成为自动化仪表工业的一部分，但是由于危险较集中，可靠性欠缺，只能用于工艺比较简单的装置如常减压炼油装置的控制系统。它在数据采集系统中应用较广，当时称为巡回检测装置。这一阶段为以后发展做了技术准备，即为大规模集成电路出现使自动化仪表工业飞跃发展打下基础。

    二、近20年的发展
    70年代中期，大规模集成电路问世，由于其性能价格比较优越，使自动化仪表工业发生了巨大的变化。首先是DCS分散型控制系统的出现，逐步成为大中型设备首选的配套自控系统；其次是PLC可编程序控制器的出现取代了中小规模集成电路的逻辑元件、二极管矩阵电路和继电器线路，进而逐步使顺序控制、连锁保护与模拟量回路控制相融合，即电控和仪控一体化；电动单元组合仪表也更新换代为每个单元仪表内有CPU芯片的单回路智能式仪表，我国统一设计称DDZ-S型仪表虽未能普及，但其系列中的 YS-80等引进产品在国内已成批生产。
    进入80年代，‘由于DCS的普及，工艺操作人员逐渐习惯了用CRT屏幕、操作键盘和鼠标进行人机对话的方式。中央控制室更像计算机房，从而自动化程度有比较大的提高。但是无形中工程技术人员软件编程组态工作增加了，把以前用硬件实现的仪表功能、仪表间的接线模拟盘制作等都改为由工程技术人员在计算机工作站上编程组态。更深层次的是将4C技术（通讯COrmmu-nication、计算机Computer、控制Control、CRT阴极射线管技术）融合，设计制造出DCS系统，这使我国技术人员适应起来要难得多。经过10多年的努力，我国在DCS制造生产方面有了新的破，开始打破了国外DCS全面占领中国市场的局面。在PLC的普及方面，虽然有些重复DCS应用的情况，但国人已有多位实业家在这方面作出努力，可以断言，国外的PLC产品不会长期垄断国内市场。工控机是应用较广的工业自动化的产品，国内从研制STD总线、PC总线产品开始，一直走着我国特有的道路。近年兴起的在PC机上运行的监控图形软件（SCADA软件），国人更是不甘寂寞，“组态王”等软件都有一定水平，而且比国外产品具有一定竞争力。智能式单回路调节器和数显仪更如雨后春笋，满足了多层次的对自动化仪表的需求。
    80年代，差压变送器中采用了半导体制造工艺，省去了原来力平衡式仪表的大量机械零件，解决了抗振性差、抗静压能力差、对安装位置要求严等问题，使性能有了很大进步。国内通过合资引进了电容式、扩散硅式、硅谐振式等多种原理的变送器制造技术，满足了国内用户的需要。其它的流量变送器也有多项新技术引进。近年来变送器数字化、智能化的发展也进展很快。与变送器相比，执行器虽有进步，但是引进和技术进步尚需努力，这可以由每年现场大修的工作量来看，调节阀等维修量是相当可观的。电子秤等物料重量和流量的测量仪表、速度的测量和控制仪表（特别是交流电动机的变频调速器）、成分分析的在线测量和控制、多种电量的在线测量和变送、无线的遥测、遥讯、遥控等等都已形成了成熟的产品。80年代以来，微机的使用特别是PC机的普及，使系统集成成为自动化系统成套工程产业的新潮流。管理和控制一体化的CIMS和CIPS系统是一个热点，电控和仪控一体化是另一个热点。而集成的系统已由多级递阶结构向扁平化方向发展，特别是近几年兴起的现场总线热和互联网热（Internet和Intranet）更使系统集成出现了日新月异的局面。
    由于技术的进步和需求的多样化，自动化仪表工业已由传统的连续流程工业的自动化（PA）扩展到机械产品加工工业的工厂自动化（FA）和事务处理为特征的办公自动化（ OA），后两者在我国近几年发展也很快，今天的FA已发展成具有CAD,CAM,CIMS的全盘自动化。在我国的长春一汽、湖北二汽、上海大众等地已有多处使用机器人的生产线，而作为自动化仪表工业一部分的数控设备生产也形成了产业，我国机电仪一体化的技术方向也受到极大的重视。至于OA也逐步由单机自动化、办公室事务处理等发展成为交通管理、环保管理、市政管理、金融管理、商业物流管理、智能大厦、家庭自动化等多个分支，而且系统也提供事务和事件的处理、调度和辅助决策，这些将会影响到下世纪人们的生活方式。