世纪之交----话说自动化仪表工业（二）

三、展望新世纪
    在即将到来的对世纪，自动化仪表工业特别是PA自动化仪表还会有更大的发展。从市场需求来看，仍是石油化工占市场份额最多，其次是钢铁、电力、纺织、轻工、建材、造纸等行业。对自控的要求，不只是自动化仪表需求量的增加；更重要的是需要质量高、寿命长、可靠性高、价格低的自动化仪表；需要提供完整的系统和优化的软件；需要能与工艺人员结合的自控工程师；需要能与管理人员结合的系统工程师。
    这里需要讨论的是21世纪里DCS前途如何？DCS已经充当了20多年的主角，在今后的20年里是否会被淘汰？或者说在今后的10多年里是否还可以充当主角？首先成协它的是PLC，因为PLC的确近年来由于增强了模拟量处理的能力、改善了人机联系和数据通讯能力，挤占了中小系统及钢铁、污水处理等行业部分大中系统。但由于其原设计定位就是以处理开关量及针对机械行业为主的低成本自动化产品，对于有人重复杂控制回路和人机联系较高的石化行业大型设备的控制，用PLC是不适合的。其次是工控机系统，通过这些年的努力，在中小测控系统中虽然市场占有率一直处于上升趋势，在大中系统中也有一些成功的实例，美国GM公司还提出OMAC开放模块结构控制器的10项要求，但由于软件和I/O设备还不及DCS成熟，对系统集成商要求很高，所以作为石化等行业，由于主设备昂贵、连续生产、安全可靠要求高，事故的损失严重，所以不会轻易放弃已有成熟应用业绩的DCS系统而轻易采用价格低廉的工控机系统。当然DCS本身也要改进，一是价格要适当降低。二是开放性要加强，如以太网上控操作站，本身硬件采用通用计算机，本身软件采用通用 WINDOWS／ NT和OPC等软件。三是控制站控制回路数不宜过多，虽然冗余热各措施有两重化、四重化等方式，但还是遵循“控制分散可以消除危险”的原则为好。四是在DCS应用时也要发挥控制站分散设置在接近现场的初衷，即如TDC3000系统DHW数据高速通道总线可以长达2公里，控制站可以分散在各设备附近，而LCN局部控制网络仅放在中央控制室内作连接操作站、历史模件、应用模件之用，这样可以减少系统接线和中央控制室面积，现在大型装置的中央控制室有一个足球场那么大，而且控制站机柜全集中在中央控制室，这是一种理想的中央控制室吗？值得思考。由此引发出的是DCS应尽快与现场总线技术相结合，这是目前最好的方案。再过 10到20年， FCS（现场总线控制系统）也应该是在DCS＋FieldBus的基础上诞生，那时FCS才能成为真正新一代的PA产品。至于I/O自治服务系统、测量、控制、执行一体化的新型基地式仪表+数据通讯（现场总线），及虚拟“主机”系统、操作站（如为一般PC机）为即插即用方式，即操作人员需要观察和操作时才插到网络中等理想的FCS，那是要经过一、两代人的努力，才能够实现的。
    在新世纪里，自动化的需求是多方面的。自动化仪表工业也应走与各行业进一步融合的道路。过程控制领域，特别是象大型石油化工企业等行业，由于它们存在快速、易燃、易爆、高温、高压。腐蚀及管道化、密封性容器等无法用人工观察和控制的特点，所以必须要实现自动化。这已为人们所共识，而其它行业自动化问题向看法就不一致了，不可回避的是自动化与就业问题。因本文篇幅有限，只能结论性的回答。为了使机械加工、轻工、服务等行业产品质量提高、成本降低、与国际接轨并在世界上有竞争力，必须要实行自动化。只是从事这方面工作的人素质要提高，从前台走向后台，减少操作人员，增加编程人员和维护服务人员，用知识创造财富，这就是“知识经济初见端睨”。是否还有别的路？是否还可以走老路？结论是在开放的环境下，谁不走自动化的路，谁就要被淘汰。关于自动化的需求是多方面的构想，还应该有新世纪里最有希望的生物工程和新能源、环境保护等方面对自动化仪表工业有需求的思想准备。这可能是10年以后的事，但是这一天终究会到来。首先自动化仪表工业应为农业和畜牧业服务，随着“科学种田”的深入，这方面的需求是会出现的。如激光用于“水稻试验工厂”中，可使水稻主长期缩短为70无，这就可使水稻单产提高600倍，使大跃进期间的“亩产万二”的梦想成为现实，这是现代化农业，是生物工程，也是自动化工程。因为这不仅要像20世纪里人们在工业设备中控制温度、压力、流量等那么简单，而且是要创造出比大自然（太阳、空气、水和土壤）的环境还要适合于水稻生长的环境，是非要实行自动控制不可的！而且是要经济适用的自动化。到那时，“农业自动化”就像现在的化工自动化、钢铁自动化一样成为产业了。生物工程比现代化农业对自动化技术在信息的获得和处理方面的要求更高，应设计出新型的自动化仪表来，而这就需要用到自动化科学技术的新领域——人工智能，以适应生物遗传基因信息及其它生物化学信息的特殊模式的要求。
    在讨论到能源对自动化仪表工业的需求时首先应明确由于中国是富煤贫油的国家，在中近（2030年以前）我国的一次能源仍以煤炭为主，这就使20世纪初由于蒸汽机、汽轮机等动力的需要而发展起来的锅炉控制所需的热工仪表的大局未变，只是由于洁净煤技术（CCT）及能源高效利用技术的需求，对自动化仪表工业提出了更高的要求。这方面笔者深有体会，仅燃烧自动控制技术中并联串级交叉控制和烟气含氧量校正空燃比的控制，在国内就远未普及或虽已有设计，但在生产操作中真正投入运行的不多。在国外仅这一项就可以做到节能5％及防止冒黑烟，而在国内做到这一步，需我们自动化技术人员作出更大努力。从远期来看，能量应是多元结构，即煤炭以外，水力发电、石化能、核能、太阳能等能源也将占有较大份额，此外还有风力发电、生物质能（如农村沼气等），这就使我们自动化仪表工业有更大的发展空间，可以说20世纪是热工仪表造就了自动化仪表工业，对世纪的新能源、新材料工业将推动自动仪表工业出现更加繁荣的局面。谈到能源，当然让人们想起环境保护和可持续发展的问题。我们知道诸破坏生态平衡或污染的因素当中，能源工业和能源消费（终端消费）的燃烧等造成的污染是最主要的。人们生活要改善，主要一点是消费能量要增加，而这又是把有限的地下宝藏消费掉了，不利于可持续发展。所以，对世纪里，我国应一方面开发新能源。一方面改善能源的终端消费结构。后者近期是向用电、热电联供和集中供热料转变，远期是开发新的能源终端消费结构如燃料电池等，特别是适应市场经济要求，对居民的能量计量收费管理等自动化技术大有可为，这本身也是节能的重要措施。
    在新世纪里，自动化仪表工业本身，将会进一步趋向于“哑铃形”的模式，即开发和市场两头大而制作生产小的模式，自动化仪表的生产线也会更加自动化，即建成适应小批量、多品种生“的柔性加工系统、敏捷生产系统。自动化仪表工业是高新技术产业，应该用现代企业机制来管理它，应以企业为中心形成技术创新的动力，它可以是独立的行业，更可以是隶属于某个能源集团、原材料生产集团、大型设备生产集团，总之是多姿多彩的，以充满活力的崭新的面貌，进入21世纪。