自动化仪表的发展过程中我国仪表经历了哪几个阶段

过程控制与自动化仪表有哪些新技术~

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过程控制的发展过程及应用





过程控制的发展过程及应用

过程控制通常是指石油、化工、电力、冶金、轻工、建材、核能等工业生产中连续的或按一定周期程序进行的生产过程自动控制，它是自动化（Automation）技术的重要组成部分。过程控制技术是利用测量仪表、控制仪表、计算机、通信网络等技术工具，自动获取各种过程变脸的信息，并对影响过程状况的变量进行自动调节和操作.以达到控制要求等目的的技术.由于被控过程的多样性.而且控制参数多属予多变量.非线性、分布参数和时变参数.因此过程控制中应用的控制方案的种类和内容十分丰富。

过程控制系统组成：被控过程（Process），过程检测控制仪表（Instrumentation），被控过程是指运行中的多种多样的工艺生产设备
；过程检测控制仪表包括：测量变送元件（Measurement），控制器（Controller），执行机构（Control
Element）。过程控制系统的发展.随着工业生产要求的提高和技术的进步经历了一个相当长的过程.生产过程要求的不断提高、控制理论及策略算法的深入研究。控制技术工其及手段的进展三者相互影响、相互促进.推动过程控制技术不断的向前发展。过程控制技术的发展历史主要是围绕自动化仪表(包括微型计算机)技术和校制理论两方面展开的，大致经历了以下几个阶段。
一，仪表化与周部自动化阶段

20世纪40年代以后，生产过程基本上处于手工操作状态，只有少徽的检侧仪表用于生产过程监侧，操作人员主要根据观侧到的反映生产过程的关键今数，用人工来改变操作条件。凭经脸去控制生产过程。20世纪40年代未.生产过程进人仪表化与局部自动化阶段.这一阶段的主贾特点是采用的控制仪表为基地式仪表和部分单元组合式仪表(气动I型和电动I型).而且多效是气动式仪表.其结构方案大多是单抽人一单拍出的单回路定值系统。到20世纪60年代自动化仪表发展到以单元组合仪表为主要控侧仪表。控制理论基础是以倾域法和根轨迹法为主的经典控制理论。控制的主要目的是保持工业生产的连续性和毯定性，减少扰动.实现了对生产过程的集中控制.以单回路PID，比例、积分、徽分控制策略为主.针对不同的对象与要求制造专门的控制器，如物料按比值配里的比值控制器、克服大滞后的史密斯预估器、克眼特定干扰的前抽控制器等。同时.简单的串级、比值、均匀和选择性等多种复杂控侧系统开始得到应用。控制理论方面，出现了以状态空间法为基础，以极小值原理和动态规划等最优控制理论为本特征的现代控制理论，传统的单物人/单输出系统发展到多物人/多输出系统。以现代控制理论为主要基础，以微型计算机和高档仪表为工具，对较复杂的工业过程进行控制。这阶段的建模理论、在线辨识和实时控制已突破前期的形式，继而涌现了大量的先进控制系统和高级控制策略，如克服对象特性时变和环境干扰等不确定影响的自适应控制，消除因模型失配而产生不良影响的预测控制等。这阶段的主要任务是克服干扰和模型变化，满足复杂的工艺要求，提高控制质量。

二，计算机集中式数字控制阶段

20世纪70.80年代.微电子技术的飞速发展，大规模集成电路侧造成功且集成度越来越高(80年代切一片硅片可集成十几万个晶体管.32位微处理器问世)，单片机及其他微19计算机的出现和应用.都促使过程控侧系统与微必计算机技术深度胜合，大大推动了过程控制技术的发展。这期间，多样化自动化仪表的基本格局已经形成.虽然棋拟式仪表仍然广泛存在，但已非主流.以微处理器为主要构成单元的韧能仪表、可编程逻辑校制器、集散式控制系统、工业PC机等仪表架构.构成了控制装盆的主流.同时受冯·诺依曼计算机的体系结构的影响.白动

化仪表出现了组装仪表。时至今日.这些控制装置结构基本没有变化，只是硬件水平和性能逐步提高.控制理论方面，出现了最优控制、非线性分布式参数控制等现代控制理论。由于生产过程的强化、控制对象的复杂和多样，如高维、大时滞、严重非线性、价合及严重不确定性等.简单的控制系统已无力解决这些控制问题.用计算机控制系统替代模拟控制仪表，即模拟技术由数字技术来替代。
我国过程控制技术的发展。50年代末期，主要采用机械式和气动仪表 。60年代广泛采用Ⅰ型电动单元组合仪表
。70年代中期，Ⅱ型电动单元组合仪表成为过程检测和控制的主流产品 。80年代初，开始采用Ⅲ型电动单元组合仪表
，相继引进了分布式控制系统（DCS）、可编程序控制器（PLC）和工业PC机（IPC）。过程自动化系统中的软件和控制装置能够对设备进行调节，使其在最佳速度下运行，从而大大降低能耗。它们还能够确保质量的一致性，降低次品率，减少浪费。过程自动化系统还能预测何时需要对生产设备进行维护，从而减少了对设备进行常规检查的次数。常规检查次数的降低可以减少停止和重新启动机器所花费的时间和能源。现代控制理论，基于时域内的状态空间分析法，着重时间系统最优化控制的研究。控制系统的特点为多输入---多输出系统，系统可以是线性或非线性，定常或时变的，单变量与多变量，连续与离
散系统。控制思路是基于时域内的状态方程与输出方程对系统内的状态变量进行实施控制，运用极点配
置、状态反馈、输出反馈的方法，解决最优化控制、随机控制、自适应控制问题。 经过20
多年的发展，它已日臻完善，在众多的控制系统中，显示出出类拔萃的风范，因此，可以毫不夸张地说，分散控制系统是过程控制发展史上的一个里程碑。目前，过程控制正朝高级阶段走来，不论是从过程控制的历史和现状看，还是从过程控制发展的必要性、可能性来看，过程控制是朝综合化、智能化方向发展，即计算机集成制造系统(CIMS)：以智能控制理论为基础，以计算机及网络为主要手段，对企业的经营、计划、调度、管理和控制全面综合，实现从原料进库到产品出厂的自动化、整个生产系统信息管理的最优化。它表现的最大特征是仿人脑功能，这一点在某种程度上是回复到初级阶段的人工控制，但更多的是在人工控制基础上的进步与飞跃。在现代化工业生产过程中，过程控制技术正在为实现各种最优的技术经济指标、提高经济效益和劳动生产率、改善劳动条件、保护生态环境等起着越来越大的作用。

自动控制的发展过程经过了漫长的过程，为人类的科学发展做出了巨大的贡献，推动了人类的进步。总体来说，“自动控制理论”就是一门研究自动控制系统稳定性的科学，是控制理论与控制工程学科的主要内容。控制理论与控制工程作为一门学科，研究并且提出有关自动控制系统设计和分析的理论与方法，用于指导工程实。我们应该好好学习这门学科，为人类事业做出应有的贡献。

近期，国家出台的一系列关于工业经济发展的调整战略政策中，仪器仪表行业的爆光率似乎到了令人受宠若惊的程度，前有去年年底不予免税进口商品目录中仪器仪表类别的大调整，后有四部委发布的《加快推进传感器及智能化仪器仪表产业发展行动计划》中对仪器仪表行业发展的明确阐述。在近期出台的《战略性新兴产业重点产品和服务指导目录》、《关于组织实施2013年智能制造装备发展专项的通知》中仪器仪表类别都有明确的阐述。这样隆重待遇，作为在自动化学科与电子学科的夹缝中生存的在仪器仪表行业似乎鲜少遇见。政策发力，仪器仪表行业发展是否将给力？　　　　中国仪器仪表发展之现状　　　　传感器及智能化仪器仪表产业是国民经济的基础性、战略性产业，是信息化和工业化深度融合的源头，对促进工业转型升级、发展战略性新兴产业、推动现代国防建设、保障和提高人民生活水平发挥着重要作用。在国防设施、重大工程和重要工业装备中，传感器、智能化仪器仪表及其所构成的测控系统是必不可少的基础技术和装备核心，直接影响国防安全、经济安全和社会安全。发达工业国家都把传感器及智能化仪器仪表技术列为国家发展战略。　　　　我国传感器及智能化仪器仪表产业经过多年发展，取得一批重要科技成果，初步形成了比较完整的产业体系和技术创新体系。2011年仪器仪表行业实现工业总产值6152亿元，进口各类仪器仪表产品362亿美元，国内仪器仪表市场规模已经超过7000亿元。但产业整体水平与国外先进水平相比差距较大，关键共性技术缺乏，产学研用结合不紧密，企业创新能力不足，致使产业化和市场推广应用问题未能得到很好的解决。　　　　我国仪器仪表行业是一个高速、平稳发展的行业，但在机械工业13个行业里，仪器仪表不属于增长最高的行业，四年来增长率在20%～27%之间。　　　　仪器仪表行业的另一个特征就是进出口逆差比较大，是机械工业13个行业里逆差最大的一个。2005年，我国仪器仪表行业进出口总额193.59亿美元，其中进口140.14亿美元，同比增长15.7%，出口52.45亿美元，同比增长30.8%。　　　　仪器仪表行业在整个机电行业内属于改制和转制进展比较快的行业，相当数量的国有企业已经转为民营，三资企业也非常活跃，国外许多著名的仪器仪表跨国公司都在我国投资或者扩大生产。按经济结构类型统计，行业销售收入中我国企业（包括国有、国有控股和民营企业）约占55.12%，利润占54.59%，其余为三资企业。　　　　中国仪器仪表发展之技术发展　　　　仪器仪表产品品种门类繁多，覆盖面很广。按照国家新的国民经济分类标准，仪器仪表产品有20小类，可归纳为工业自动化仪表和控制系统、科学测试仪器、常用仪器仪表和专用仪器仪表4类。其中，对国民经济支柱产业和重大装备影响最大、代表行业水平的是自动化控制系统及主干现场仪表、关键精密测试仪器两大部分。　　　　自动化控制系统及主干现场仪表：按产品技术水平、来源和市场状况，自动化控制系统及主干现场仪表大致可分成以下四类。　　　　第一类，一般常用的测温、测压、流量、显示和控制调节仪表产品。此类产品以中低档居多，产品的改进提高和市场适应性研发，我国企业已有能力承担。　　　　第二类，上世纪80年代和90年代初期引进技术并已国产化的产品。这类产品我国企业已掌握核心制造技术，能够稳定生产，产品有一定的市场占有率。但由于国外新一代产品已经成熟并大量进入市场，因此目前我国企业生产的产品主要用于中小工程项目。　　　　第三类，我国自行研发的高中档产品，代表性产品如分散型控制系统（DCS）和电磁流量计。这些产品的基本性能和功能已与国外产品接近，有较高的市场占有率，并在不断上升。但应用对象仍以中小工程项目为主，用于大型工程项目的主要是非主要装置、非主要控制系统和非关键工位。　　　　第四类，以国家重点工程为主的大型工程项目采用的高中档产品。目前，我国绝大部分项目采用三资企业生产和进口的产品，例如大型DCS系统、PLC、核电数字控制系统及仪表、高精度压力/差压变送器、大压差/耐磨/耐冲击调节阀、质量流量计、超声波流量计等产品，以及用量少、技术难度大、专用性强的品种。　　　　精密测试仪器：我国现阶段研制生产的精密测试仪器，整体达到国际上世纪90年代初中期技术水平，主要包括色谱仪器、光谱仪器、电化学仪器、研究型光学显微镜、扫描电子显微镜、电子天平、离心机、电子万能试验机、超声波探伤机、X射线探伤机、电子经纬仪、精密电测仪器等。一些产品的技术水平接近、达到当前国际同类产品的先进水平，例如微波等离子光谱仪、便携式光离子化气相色谱仪、全自动原子吸收分光光度计、原子荧光分光光度计、激光干涉计量仪器、全站仪、全自动智能超声波探伤机、全自动远程诊断光学显微镜等。　　　　目前，我国企业生产的产品能够满足科研、生产和社会各个方面的一般性需求，但是高端需要主要依赖进口。我国历年来关于仪器仪表的政策支持　　　　2001年3月举行的七届四次全国人大会议上提出“国家经济与社会发展第十个五年计划纲要”中明确提出“把发展仪器仪表放到重要位置”。国家发展纲要提到仪器仪表，而且放到重要位置，是建国以来的第一次。紧接着，国家计委、经贸委、科技部等许多部委都列了若干专项，动用了大笔资金支持仪器仪表的发展。　　　　2005年，国家发改委正式下达了“加快振兴装备制造业的若干意见”，提出了在各个行业中选出16项重点发展领域立专项支持发展，其中第11项就是重大工程自动化控制系统和精密测试仪器。　　　　2006年制定“国家中长期科学与技术发展规划纲要”，涉及到了多项仪器仪表与测量控制发展项目。　　　　2008年4月，科技部、发改委、教育部和中国科协联合发出了“关于加强创新方法工作的若干意见”，正式启动创新方法工作在全国开展。这份文件中，明确提出创新方法包括创新思维、创新方法和创新工具三个要素，创新工具主要就是指推动科技创新的科学仪器。科学仪器的重要作用被进一步提升，开发研究得到更有力的支持。　　　　此外，在863计划，特别是航天计划等国家科技发展计划中，支持仪器仪表与测量控制的发展也被放到了重要位置。就是在这样一个十分有利的形势下，近些年来我国仪器仪表与测量控制得到了迅速的发展。　　　　关于近期颁布的仪器仪表的相关政策　　　　2012年12月28日，财政部、国家发展改革委、海关总署、国家税务总局在广泛收集、整理各地方、有关部门、行业协会、企业意见的基础上，针对《国内投资项目不予免税的进口商品目录（2008年调整）》（以下简称《2008年目录》）执行中存在的问题，对《2008年目录》中的部分条目进行了调整，形成了《国内投资项目不予免税的进口商品目录（2012年调整）》，其中目录中仪器仪表商品调整内容较多。　　　　2013年2月28日，为贯彻落实《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》和《工业转型升级规划（2011-2015年）》，增强传感器及智能化仪器仪表产业的创新能力和国际竞争力，推动传感器及智能化仪器仪表产业创新、持续、协调发展，工业和信息化部、科技部、财政部、国家标准化管理委员会组织制定了《加快推进传感器及智能化仪器仪表产业发展行动计划》。该计划实施期为2013-2025年。　　　　与此同时，更好地指导各部门、各地区开展培育发展战略性新兴产业工作，发改委会同相关部门，组织编制了《战略性新兴产业重点产品和服务指导目录》。高效储能、节能监测和能源计量、环境监测仪器与应急处理设备、环境监测仪器与应急处理设备、智能测控装置等仪器仪表明确在列。　　　　近日出台的《关于组织实施2013年智能制造装备发展专项的通知》提到，加强智能测控系统与装置的研发、应用和产业化。建立重大智能成套装备与关键智能测控部件的协调发展机制，着重提高以传感器、智能仪器仪表、自动控制系统、工业机器人、精密传动装置、伺服控制机构为代表的体现感知、决策（控制）、执行三大功能的基础零部件自主创新能力和产业化能力，促进关键智能测控部件在重大智能制造成套装备的集成应用，务实智能制造装备产业发展基础。　　　　2013年3月2日，中国工程院“制造强国战略研究”咨询项目——仪器专业领域课题组启动会召开，“制造强国战略研究”重大咨询项目由中国工程院立项，研究内容主要包括：提出判断制造强国的指标体系；对比国内外制造业发展现状，分析我国制造业不强的原因；提出我国制造业由大变强的措施与建议等。

1) 仪表化与局部自动化(20 世纪50～60 年代)阶段
20 世纪50 年代前后，自动化仪表在过程控制中开始得到发展。一些工厂企业实现了
仪表化和局部自动化。这是自动化仪表在过程控制发展中的第一个阶段。这个阶段的主要
特点是：采用的过程检测控制仪表为基地式仪表和部分单元组合式仪表，而且多数是气动
仪表；过程控制系统的结构绝大多数是单输入—单输出系统；被控参数主要是温度、压力、
流量和液位四种工艺参数；控制的目的主要是保持这些工艺参数的稳定、确保生产安全；
过程控制系统分析、综合的理论基础是以频率法和根轨迹法为主体的经典控制理论。
2) 综合自动化(20 世纪60～70 年代中期)阶段
在 20 世纪60 年代，随着工业生产的不断发展，对自动化仪表提出了新的要求；电子
技术的迅速发展，也为自动化技术工具的不断完善提供了条件，自动化仪表控制开始进入
第二阶段。在这一阶段中，工业生产过程出现了一个车间乃至一个工厂的综合自动化，其
主要特点是：大量采用单元组合仪表(包括气动和电动)和组装式仪表。与此同时，计算机
开始应用于过程控制领域，实现了直接数字控制(Direct Digital Control，DDC)和设定值控
制(Statistical Process Control，SPC)。在自动化仪表过程控制系统的结构方案方面，相继出
现了各种复杂的控制系统，如串级控制、前馈—反馈复合控制、Smith 预估控制以及比值、
均匀、选择性控制等，一方面提高了控制质量，另一方面也满足了一些特殊的控制要求。
自动化仪表控制系统的分析与综合的理论基础，由经典控制理论发展到现代控制理论。控
制系统由单变量系统转向多变量系统，以解决生产过程中遇到的更为复杂的问题。
3) 全盘自动化(20 世纪70年代中期至今)阶段
20 世纪70年代中期以来，随着现代工业生产的迅猛发展，微型计算机的开发与应用，
经历三阶段：
一阶段的主要特点是：在新型的自动化技术工具方面，开始采用以微处理器为核心的智能
单元组合仪表(包括可编程序控制器等)；成分在线检测与数据处理的应用也日益广泛；模
拟调节仪表的品种不断增加，可靠性不断提高，电动仪表也实现了本质安全防爆，适应了
各种复杂过程控制的要求。在过程控制系统的结构方面，由单变量控制系统发展到多变量
系统，佛山市精密电子由生产过程的定值控制发展到最优控制、自适应控制，由自动化仪表控制系统发展
到计算机分布式控制系统等。在控制理论的运用方面，现代控制理论移用到过程控制领域，如状态反馈、最优控制、
解耦控制等在过程控制中的应用，加速了过程建模、测试以及控制方法设计、分析等控制
技术和理论的发展。
当前，自动化仪表控制已进入了计算机时代，进入了所谓计算机集成过程控制系统
(Computer Integrated Process System，CIPS)的时代。CIPS 利用计算机技术，对整个企业的
运作过程进行综合管理和控制，包括市场营销、生产计划调度、原材料选择、产品分配、
成本管理，以及工艺过程的控制、优化和管理等全过程。分布式控制系统，先进过程控制
策略以及网络技术、数据库技术等将是实现CIPS 的重要基础。可以预计，过程控制将在
我国社会主义现代化建设过程中得到更快的发展。

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普洱哈尼族彝族自治县19276921876： 自动化仪表的发展过程中我国仪表经历了哪几个阶段 - ？
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旗菲来弗： 自动化仪表发展历史编辑自动化仪表早期发展与自动化工业仪表的出现工业仪表在我国出现较早,刚开始出现时主要运载在冶金、热能动力、石油炼制以及化工等热力生产行业中,所以在当时工业仪表被称作是热工表

普洱哈尼族彝族自治县19276921876： 中国自动化仪表产业发展历史如何? - ？
旗菲来弗： 未来几年间,我国仪器仪表仪器仪表将重点围绕以下方面发展:工业自动化仪表重点发展基于现场总线技术的主控系统装置及智能化仪表、特种和专用自动化仪表;全面扩大服务领域,推进仪器仪表系统的数字化、智能化、网络化,完成自动化...

普洱哈尼族彝族自治县19276921876： 自动化工业仪表在发展的过程中有什么特点? ？
旗菲来弗： 自动化仪表智能型自动化工业仪表的出现随着社会信息技术的不断发展,自动化工业仪表在发展的过程中也表现出了开放性、总线性、网络化以及智能化等特点

普洱哈尼族彝族自治县19276921876： 工业自动化仪表的工业自动化仪表 - ？
旗菲来弗： 工业仪表最早出现在20世纪30年代,最初只用于化工、石油炼制、热能动力和冶金等连续性的热力生产过程,因此当时称为热工仪表.当时的工业仪表的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...

普洱哈尼族彝族自治县19276921876： 过程控制与自动化仪表有哪些新技术 - ？
旗菲来弗： 新技术专题 过程控制的发展过程及应用 过程控制的发展过程及应用 过程控制通常是指石油、化工、电力、冶金、轻工、建材、核能等工业生产中连续的或按一定周期程序进行的生产过程自动控制,它是自动化(Automation)技术的重要组成部...

普洱哈尼族彝族自治县19276921876： 什么是自动化仪表 - ？
旗菲来弗： 自动化仪表(英文:automatic instruments)是用以检出、测量、观察、计算各种物理量、物质成分、物性参数等的器具或设备.真空检漏仪、压力表、测长仪、显微镜、乘法器等均属于仪器仪表.广义来说,仪器仪表也可具有自动控制、报警...

普洱哈尼族彝族自治县19276921876： 自动化仪表具体有哪些 - ？
旗菲来弗： 工业自动化仪表过去叫热工仪表,主要是锅炉、电厂、钢厂、热处理等行业用到. 现在在石油、化工电力、冶金、制药等各行各业扩展,而且有直接称自动化仪表的趋势. 主要是用于测量温度、压力、流量、液面(料位)、成分(在线分析)...

普洱哈尼族彝族自治县19276921876： 学习《测量仪表与自动化》总结 - ？
旗菲来弗： 列个框架来写: 1自动化 仪表的发展(重要的几个阶段) 2自动化仪表的重要知识点(也就是你对他们的认识) 3自动化仪表的应用(注意从具体的工艺出发,讲讲他们在现代化工中的应用) 4发展展望.