60年前的舊中國，工業(yè)是極為落后的。不僅產(chǎn)品產(chǎn)量低，而且工業(yè)部門殘缺不全，只有采礦業(yè)、紡織業(yè)和簡單的加工業(yè)，許多工業(yè)產(chǎn)品不能自己生產(chǎn)，完全依賴進口。如今，經(jīng)過60年的建設,工業(yè)行業(yè)發(fā)生根本性變化。中國已擁有39個工業(yè)大類、191個中類、525個小類,聯(lián)合國產(chǎn)業(yè)分類中所列的全部工業(yè)門類都有。一個行業(yè)比較齊全的工業(yè)體系已經(jīng)形成,輕重工業(yè)結構在反復調(diào)整中逐步得到改善,機電、高新技術產(chǎn)品在我國出口貿(mào)易中的主導地位日益明顯。
60年滄桑巨變，猶如一部科幻大片。今日之中國，繁榮昌盛、生機勃勃；今日中國之人民，意氣風發(fā)、豪情滿懷。中華民族以頑強不屈的精神傲立于世界民族之林。
回望新中國成立以來的歷史，展現(xiàn)的是億萬人民戰(zhàn)天斗地，求發(fā)展、求變革、求振興的生動畫卷。60年執(zhí)著不懈地艱苦奮斗，我們走過風云變幻、跌宕起伏的崢嶸歲月，走過了發(fā)達國家200-300年的歷程，使今天的中國站在了實現(xiàn)千年強國之夢的新起點上。在工業(yè)化的進程中，形形色色的自動化產(chǎn)品扮演著不可或缺的角色。本文特選PLC、機器人、變頻器、伺服與傳動、工控機以及自動化儀表等五個非常具有代表性的自動化產(chǎn)品見證著新中國工業(yè)領域不凡成就。
PLC
我國開始研制PLC產(chǎn)品是上世紀70年代中期。90年代，由于PLC應用不斷深入，國內(nèi)又掀起研制PLC的高潮，雖然仍是小型PLC，批量亦不大，但其功能、質(zhì)量和可靠性比70年代的產(chǎn)品有明顯的提高。為盡快提升我國PLC的技術水平，引進PLC的先進生產(chǎn)技術，中外合資或外商獨資企業(yè)在國內(nèi)開始批量生產(chǎn)PLC。西門子公司率先在大連建立PLC生產(chǎn)企業(yè)；歐姆龍公司在上海生產(chǎn)的PLC遠銷海內(nèi)外。
中國加入WTO后，越來越多跨國企業(yè)把制造基地轉(zhuǎn)移至中國。制造業(yè)的控制主要以離散控制為主，PLC是該領域控制系統(tǒng)的首選，制造企業(yè)為提高勞動生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量，必然會大量采用PLC，從而為PLC的應用提供廣闊的市場應用前景。
我國工業(yè)企業(yè)的自動化程度普遍偏低，PLC產(chǎn)品的應用空間還很大。例如機械行業(yè)，80%以上的設備仍使用傳統(tǒng)的繼電器和接觸器控制。可以說，PLC在我國工業(yè)中的應用潛力還遠沒有得到充分發(fā)揮，大部分小型企業(yè)尚未完全應用自動化系統(tǒng)和產(chǎn)品。在未來愈見激烈的市場競爭中，這部分企業(yè)勢必需要應用自動化系統(tǒng)以提升自身實力，這將是PLC市場壯大的一塊良好培養(yǎng)基。
目前，中國PLC市場的95％以上被國外品牌占領。然而，國內(nèi)已有具有較強實力的公司開始拓展PLC業(yè)務，并在中國PLC市場有了一定響應。
工業(yè)機器人
從最初的機械手，到現(xiàn)在的服務機器人，機器人在提高產(chǎn)品質(zhì)量、發(fā)展綠色制造、服務人民生活等方面發(fā)揮著越來越重要的作用，解放了人類，使得生產(chǎn)效率大大提高。上世紀70年代初期，我國科技人員從外文雜志上敏銳地捕捉到國外機器人研究的信息，開始自發(fā)地研究機器人。
80年代中期，我國機器人的研發(fā)單位大大小小已有200多家，然而，由于多半從事的是低水平、重復性的研究，全國尚無一臺機器人產(chǎn)品問世，直至1985年，我國機器人才迎來了“春天”——工業(yè)機器人被列入了國家“七五”科技攻關計劃研究重點，目標鎖定在工業(yè)機器人基礎技術、基礎器件開發(fā)、搬運、噴涂和焊接機器人的開發(fā)研究等五個方面。1990年，工業(yè)噴漆機器人PJ-1如期完成，這是我國第一臺噴漆機器人。而我國6000米無纜水下機器人試驗應用成功，標志著我國水下機器人技術已達到世界先進水平。
從90年代初期起，在國家“863”計劃支持下，我國工業(yè)機器人又在實踐中邁進一大步，具有自主知識產(chǎn)權的點焊、弧焊、裝配、噴漆、切割、搬運、包裝碼垛等7種工業(yè)機器人產(chǎn)品相繼問世，還實施了100多項機器人應用工程、建立了20余個機器人產(chǎn)業(yè)化基地。
90年代中后期，我國開始研究服務機器人。仿人機器人走出實驗室，我國成為繼日本之后投入實際展示應用的第二個國家目前，我國的服務機器人主要有吸塵器機器人，教育、娛樂、保安機器人，智能輪椅機器人，智能穿戴機器人，智能玩具機器人，同時還有一批為服務機器人提供核心控制器、傳感器和驅(qū)動器功能部件的企業(yè)。如今，在國際競爭中，我國工業(yè)機器人的優(yōu)勢日益凸顯。
伺服與運動控制
伺服系統(tǒng)是個年輕的產(chǎn)業(yè)，上個世紀60～70年代是直流伺服電動機誕生和發(fā)展的時代，直流伺服系統(tǒng)在工業(yè)及相關領域獲得了廣泛的應用，伺服系統(tǒng)的位置控制也由開環(huán)控制發(fā)展成為閉環(huán)控制。80年代以來，隨著科學技術的快速發(fā)展，大大推動了交流伺服驅(qū)動技術，使交流伺服系統(tǒng)性能日漸提高，與其相應的伺服傳動裝置也經(jīng)歷了模擬式、數(shù)?；旌鲜胶腿珨?shù)字化的發(fā)展。90年代開環(huán)伺服系統(tǒng)迅速被交流伺服所取代。
在中國工業(yè)自動化不斷發(fā)展的推動下，我國伺服市場逐漸形成發(fā)展，伺服產(chǎn)品也逐漸應用到交通、電力、新能源開發(fā)、汽車制造等各個領域，伺服在中國大好的形勢下穩(wěn)定中發(fā)展。在國家863計劃、科技部中小型企業(yè)創(chuàng)新基金和國家“十五”攻關成果基礎上，我國的伺服驅(qū)動裝置的控制平臺技術已經(jīng)基本成熟，市場呈現(xiàn)快速多元化發(fā)展，國內(nèi)外眾多品牌進入市場競爭。目前交流伺服技術已成為工業(yè)自動化的支撐性技術之一。
變頻器
早在20世紀40年代在國外就已誕生了異步電動機的變頻調(diào)速技術，不過那時的變頻器是由直流電動機-同步發(fā)電機組成的變頻機組，50年代在我國的膠片廠等易燃車間已經(jīng)采用了變頻機組實現(xiàn)交流調(diào)速。60年代在國際上才出現(xiàn)用電力電子器件組成的靜止變頻器，1963年，上海整流器廠就已研制出國內(nèi)第一只可控硅，比當時的日本還要早一年。1965年，我國開始了研究可控硅變頻器。
直到80年代，國內(nèi)許多高等學校和研究院所積極開發(fā)GTR變頻器，后期更進一步研制了IGBT變頻器，并將技術轉(zhuǎn)讓給企業(yè)生產(chǎn)，但由于沒有自動化生產(chǎn)線而無法生產(chǎn)出高可靠性的變頻器。90年代中期，國外生產(chǎn)的變頻器陸續(xù)進入中國市場，改革開放的不斷深入也使國外的生產(chǎn)設備迅速涌入中國，國產(chǎn)變頻器廠家紛紛崛起，國產(chǎn)的VVVF通用變頻器才開始涌現(xiàn)。一個高壓變頻器的國產(chǎn)化時代在我們手中拉開帷幕。目前，國內(nèi)大約已經(jīng)有二十幾家企業(yè)有能力生產(chǎn)高壓變頻器，國產(chǎn)品牌占市場的50%以上。
最近十年，采用無速度傳感器控制的矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的高動態(tài)性能變頻控制技術逐漸升溫，是否具備無速度傳感器控制技術成為高性能通用變頻器和一般通用變頻器的分水嶺。然而在很長的一段時間里，雖然變頻器已經(jīng)在中國大地遍地開花，但其核心器件IGBT始終依賴進口，成為制約國產(chǎn)變頻器發(fā)展的瓶頸。近年來，多位在國外有豐富研制IGBT經(jīng)驗的專家回國辦廠，使國內(nèi)企業(yè)具備了IGBT和MOEFET的制造技術，完整的變頻器產(chǎn)業(yè)鏈才開始形成。
自動化儀表和系統(tǒng)
第二次世界大戰(zhàn)以后，石油化工等流程工業(yè)迅速向大型化、系統(tǒng)化發(fā)展，相應對工業(yè)自動化儀表和體統(tǒng)的需求大增，加之電子工業(yè)由電子管向半導體器件迅速發(fā)展，所以我國在1949年建國以后，從50年代起就逐漸建立起工業(yè)自動化儀表的制造業(yè)。60－70年代研制成功DDZ－I、II、III、IV型電動單元組合儀表及QD8－I、II、III型氣動單元組合儀表，它們涵蓋了監(jiān)測、調(diào)節(jié)、執(zhí)行等自動化儀表和系統(tǒng)的全部功能，而且在火電廠、煉油廠、鋼鐵廠、水泥廠、化工廠等行業(yè)得到了廣泛的應用。
改革開放以后，經(jīng)過了幾次大規(guī)模的技術引進，滿足了上世界8、90年代流程工業(yè)大發(fā)展對自動化儀表和系統(tǒng)的需求，同時國內(nèi)自動化儀表制造業(yè)也得到了進步。在我國形成自動化儀表和系統(tǒng)的制造、設計、工程施工建設隊伍的同時，最終用戶的維護人員也形成了一個團隊，在逐步剝離工業(yè)之后，也成為自動化儀表和系統(tǒng)全生命周期中不可或缺的一部分。我國目前已形成工業(yè)自動化儀表和系統(tǒng)年產(chǎn)值約1千億元的產(chǎn)業(yè)隊伍。
十多年以來，我國對現(xiàn)場總線技術的研發(fā)和推廣應用，一直是抓得很緊的。在現(xiàn)場級，實現(xiàn)儀表及系統(tǒng)的數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化、集成化方面，我國FF、Profibus、EPA三項技術發(fā)展很快。特別是基金會現(xiàn)場總線FF，國內(nèi)已有百余個系統(tǒng)在現(xiàn)場長期運行著，尤其是在大型乙烯聯(lián)合裝置中應用成功，已成為全球矚目的工程。在“九五”攻關的基礎上，不斷努力，“流程工業(yè)現(xiàn)場總線核心芯片、互操作技術及集成控制系統(tǒng)開發(fā)”課題今年又通過國家科學技術進步獎初評，取得階段性成功。
工控機
中國工控機技術的發(fā)展經(jīng)歷了80年代的第一代STD總線工控機，90年代的第二代IPC工控機，現(xiàn)在進入了第三代CompactPCI總線工控機時期，而每個時期大約要持續(xù)15年左右的時間。STD總線工控機解決了當時工控機的有無問題；IPC工控機解決了低成本和PC兼容性問題；CompactPCI總線工控機解決的是可靠性和可維護性問題。作為新一代工控機技術，CompactPCI總線工控機將不可阻擋地占據(jù)生產(chǎn)過程的自動化層，IPC將逐漸由生產(chǎn)過程自動化層向管理信息化層移動，而STD總線工控機必將退出歷史舞臺，這是技術發(fā)展的必然結果。同時，新一代工控機技術也是下一代網(wǎng)絡（NGN）技術設備的基礎。
?。保梗福衬?，工業(yè)控制計算機列入國家計算機系列型譜及發(fā)展規(guī)劃。經(jīng)過全國工控機行業(yè)的共同努力，我國工控機（包括工控機系統(tǒng)，分散型工控機系統(tǒng)，工業(yè)控制功能模板系列，自動測試系統(tǒng)和數(shù)控、程控裝置五大系列）技術、產(chǎn)業(yè)和應用都有了大的發(fā)展，工控機大行業(yè)已經(jīng)形成。1９８９年，受原國務院電子振興領導小組辦公室委托，由機電部組織完成了全國首屆工控機機型優(yōu)選。共選出包括工業(yè)控制微機系統(tǒng)、單（多）回路調(diào)節(jié)器、可編程序控制器和工業(yè)控制功能模板四個種類２１個優(yōu)選機型。１９９０年，國家計委、機電部、化工部、建材局聯(lián)合組織完成了首次全國工業(yè)爐窯控制系統(tǒng)的優(yōu)選。共選出包括工業(yè)鍋爐、水泥機立窯和小氮肥三種爐窯２１套獲獎的控制系統(tǒng)。兩次優(yōu)選，對提高我國工業(yè)控制計算機的可靠性是有力促進。
目前制約新一代工控機技術發(fā)展的因素主要有四個：一是由于目前CompactPCI總線工控機的生產(chǎn)規(guī)模和應用數(shù)量還不夠大，成本過高，用戶還在觀望，等待價格的進一步降低；二是國產(chǎn)化的CompactPCI總線I/O模板的種類和數(shù)量還不豐富，配套性還不夠，用戶難以得到完整的解決方案；三是CompactPCI總線設計技術難度大，普及程度不夠，多數(shù)企業(yè)還不具備自行研制系統(tǒng)配套I/O模板的能力；四是缺少權威的有關CompactPCI總線工控機設計和應用技術的指導性文獻，需要培養(yǎng)更多的掌握該技術的專業(yè)設計人才和推廣應用人才。
以CompactPCI總線工控機技術為核心，覆蓋CompactPCI、PXI和ATCA的新一代工控機技術注定要成為這個時代的主旋律。業(yè)界權威人士已經(jīng)預測：“第一， CompactPCI將以每年15%～20%的增長速度取代傳統(tǒng)的IPC工控機；第二，CompactPCI與嵌入式系統(tǒng)將成為未來工業(yè)控制器的兩大主流技術；第三，中國將成為CompactPCI全球最大的市場?！卑殡S著新一代工控機技術的興起，工控機制造行業(yè)也將重新洗牌，這是不可阻擋的歷史潮流。
建國60年來，自動化行業(yè)已經(jīng)經(jīng)過了創(chuàng)業(yè)、發(fā)展壯大、改革創(chuàng)新幾個階段。自動化技術不斷提高光電子、自動化控制系統(tǒng)、傳統(tǒng)制造等行業(yè)的技術水平和市場競爭力，它與光電子、計算機、信息技術的融合和創(chuàng)新，不斷創(chuàng)造和形成新的行業(yè)經(jīng)濟增長點，同時不斷提供新的行業(yè)發(fā)展的管理戰(zhàn)略哲理。自動控制內(nèi)容發(fā)展到對產(chǎn)品質(zhì)量的在線監(jiān)測與控制，設備運行狀態(tài)的動態(tài)監(jiān)測、診斷和事故處理、生產(chǎn)狀態(tài)的監(jiān)控和設備之間的協(xié)調(diào)控制與連鎖保護，以及廠級管理決策與控制等；系統(tǒng)網(wǎng)絡普遍以通用計算機網(wǎng)絡為基礎；自動化控制產(chǎn)品正向著成套化、系列化、多品種方向發(fā)展；以自動控制技術、數(shù)據(jù)通信技術、圖象顯示技術為一體的綜合性系統(tǒng)裝置成為國外工業(yè)過程控制的主導產(chǎn)品，現(xiàn)場總線成為自動化控制技術發(fā)展的第一熱點；可編程控制器（PLC）與工業(yè)控制系統(tǒng)（DCS）的實現(xiàn)功能越來越接近。
未來，強者和弱者將站在同一個起跑線上，百戈爭流，不進則退，機遇與挑戰(zhàn)并存。成為全球制造業(yè)大國的中國，正處于工業(yè)化的嶄新歷史起點上。中國工業(yè)化這艘巨輪，正沿著中國特色新型工業(yè)化的航標，朝著工業(yè)強國的方向乘風破浪，一往無前。
（轉(zhuǎn)載）
