工業自動化儀表

工業自動化儀表(industrial process measurement and control instrument)是在工業生產過程中，對工藝參數進行檢測、顯示、記錄或控制的儀表，又稱工業儀表對工藝參數進行檢測、顯示、記錄或控制的儀表，或(工業)過程檢測控制儀表。 工藝生產過程的檢測是了解和控制工業生產的基本手段，只有在任何時刻都能準確地了解工藝過程的全貌，並進行控制，才能保證生產過程順利，並以高的生產率、小的消耗生產出合格的產品。

基本介紹

• 中文名：工業自動化儀表
• 外文名：industrial process measurement and control instrument
• 對工藝參數：進行檢測、顯示、記錄的儀表
• 工業儀表：最早出現在20世紀30年代

工業自動化儀表

原理

工業儀表能在無人操作的情況下自動地完成測量、記錄和控制的工作。此外，利用工業儀表還可實現信息遠距離傳送和數據處理。

歷史

工業儀表最早出現在20世紀30年代，最初只用於化工、石油煉製、熱能動力和冶金等連續性的熱力生產過程，因此當時稱為熱工儀表。當時的工業儀表的結構形式主要是機械式或液動式，儀表體積較大，只能實現就地檢測、記錄和簡單的控制。

到了30年代末和40年代初，出現了氣動儀表，並使用了統一的壓力信號，遂有了帶遠程傳送器的儀器。它能在遠距離外的二次儀表上重現讀數，從而能集中在中心控制室進行檢測、記錄和控制。50年代又出現電動式的動圈式毫伏計、電子電位差計電氣機械式調節器和整套的電子管調節儀表。

80年代出現的組裝式電子綜合控制裝置，將儀表和生產自動控制系統有機地結合在了一起。工業儀表的發展促進工業生產的自動化，已成為工業生產中不可缺少的自動化工具。

種類

工業儀表雖然種類繁多，但都基於平衡原理，包括力平衡、力矩平衡和電平衡等。儀表的感受部分—感測器將被測參數(如溫度、壓力、流量等)，經變送器轉換成容易放大的測量量(如電壓量、電流量和機械量等)，再經過放大。放大後的量值，一部分傳入顯示部件，一部分經反饋部件與測量量進行比較，以達到平衡的目的。

工業儀表的種類很多，按被測量生產過程的參數區分有溫度測量儀表、壓力測量儀表、流量測量儀表、物位測量儀表、機械量測量儀表、流程分析儀器等；工業儀表按其在工業生產過程的功能可分為檢測儀表、顯示儀表、調節儀表等。

各類工業儀表

檢測儀表主要用於檢測工業生產過程的參數，如溫度、壓力、流量、物位和機械量等，有時也帶有記錄和調節功能；顯示儀表將檢測儀表的輸出信號顯示出來以供觀察的儀表，與檢測儀表、變送器和感測器配套使用，按顯示方式不同分為模擬式顯示儀表、數字式顯示儀表和字元圖像顯示儀等；調節儀表又稱調節器，它的作用是將生產過程中的被測參數與設定參數進行比較，然後按一定調節規律發出調節信號給執行器。

調節儀表按調節方式不同分為斷續調節器和連續調節器；按結構形式又分為基地式、單元組合式和組裝式；按工作能源和介質分為自力式、電動式、氣動式和液動式。有的調節儀表也帶有檢測和顯示部分。

處理裝置

執行器又稱執行機構，它根據來自調節儀表的調節信號和調節規律，直接調節工業生產過程的輸入、輸出量。集中控制裝置能對分散參數進行集中檢測和控制，按預定的程式進行控制或對被測量進行處理。集中控制裝置包括巡迴檢測裝置、順序控制器和數據處理裝置等。

隨著工業生產向綜合自動化、大規模方向發展，生產的工藝流程日趨複雜，用儀表檢測和控制的範圍也越來越擴大。工業儀表總的趨勢是向多功能方向發展。

儀表檢測方面的趨勢是研製新型的感測器，使感測器集成化、廣泛套用新技術，如核磁共振、雷射和相關技術等。在儀表調節方面，除一般的比例、積分、微分調節規律外，人們正在研究前饋、大滯後、非線性、相關和計算值調節等技術，以適應多迴路自動化系統的需要。

此外數字、字元、圖象顯示技術的發展，使人與計算機的聯繫更為方便。以微型計算機為核心的綜合控制裝置正在進一步發展。

現狀

中國持續20多年的快速發展，給幾乎全球所有產業鏈都帶來了新的機會，這其中也包括工控和自動化產業。目前，世界工業500強中的工業自動化公司都已進入中國市場，並在近幾年以兩位數的年增長率騰飛。 這是一個潛力巨大的市場。事實上，早在2000年，中國工控機市場規模為170億—207億元人民幣，如將傳動產品、流體控制產品、感測器、儀器儀表、自動化軟體產品及樓宇、環保等市場需求的迅速崛起統計在內，市場規模將遠遠超過這一數字，保守的估計應為1000億元。從目前中國的工控及自動化市場發展來看，中國擁有世界最大的市場，而工控業發展又相對滯後。

傳統工業企業的技術改造、工廠自動化、企業信息化，都需要大量的工業自動化系統。 目前的自動化領域包括IPC、DCS、PLC等主要產品競爭系統，美、日、歐以及本土供應商在不同級別的市場各展身手。這也是個極度複雜的市場，工控及自動化產業涉及電力、電子、計算機、人工智慧、通訊、機電等諸多領域，而中國各行業間套用極不平衡，在菸草、電力、冶金等壟斷的基建領域，國內企業的自動化水平已經走在世界前沿；汽車、製藥等產業的套用目前正在進一步深化中；而眾多傳統製造行業，則仍處於剛起步階段。 而且，中國經濟成長方式正在發生的轉變，也在給這個行業帶來一系列的深刻變化。

中端市場

目前中國自動化市場供應商可以粗略分為三極，一極是美國、德國、法國、瑞士、英國、義大利等歐美供應商，主要特點是價格高、品質好，牢牢占據了高端自動化市場；第二極是日系供應商，其特點是追求價廉物美，品質較好，在中低端市場勢力強大；第三極則是日漸崛起的國內供應商，主要集中在華東、華北地區，價格便宜，能夠切合用戶需求提供定製服務，多集中於低端市場。

除原有日系企業固守中端，原本處於高端的歐美系供應商和從低端做起的國內供應商，都正積極開拓著中端市場。 中國經濟的高速發展和大規模的投資拉動，為中國的自動化產業提供了一個難得的機遇，國內自動化企業隨之成長起來。

“但是，經過十年粗獷式的膨脹，目前政府正在通過巨觀調控手段使經濟成長式向節約型轉變。”

浙大中控科技集團有限公司總裁金建祥說，“在此前提下，未來基建領域小投資小項目在環保和資源利用率的壓力下將越來越少。”

與此相應，此前本土自動化企業的主要市場正集中於這些中小型項目。和利時、新華及中控公司在主要的大型裝置（60萬千瓦及以上火電機組控制，大型石油化工裝置等）業績很少，甚至根本沒有進入。

這些企業如果不想被淘汰，就要以比經濟成長模式轉變更快的速度向中端轉型，來迎合這次調整。 對於老牌歐美企業，雖然目前壟斷了國內高端市場，但靠投資拉動的基建大型項目增長也將放緩，取而代之的是大型消費品生產企業自動化需求的高增長。 羅克韋爾自動化公司大中國區市場和業務發展總監謝銳新向《工業界》指出：“隨著中國消費品行業的發展，中國自動化的市場結構將不再是低端最大的金字塔形，而是兩頭小中間大。”但他沒有用現成的紡錘形來形容，而是將之比喻為火鍋形——他在暗示中端市場的競爭也將越來越火熱嗎？

打包

目前自動化的市場需求發生了很大變化，用戶不再滿足於裝置的自動化水平的提高，而是把整個工廠（Plant）甚至整個企業集團作為一個可控、健康的有機體來運行，要求自動化系統像動物的神經系統一樣，具備系統性、全面性、實時性和準確性。

與此同時，相關技術的發展為自動化產業的升級提供了技術保證。 業內巨頭們則早已依靠其技術和產業優勢，推出了各具特色的平台理念。 西門子自動化與驅動集團推出的全集成自動化（TIA）理念，是近年來西門子A&D在自動化領域的一個核心理念和主要特色。在TIA為核心的解決方案中，西門子目前所提供的8萬多種產品涵蓋了整個過程自動化領域、製造自動化領域，輸配電、智慧型樓宇領域，TIA集高度的集成統一性和前所未有的開放性於一身，標準化的網路體系結構，統一的編程組態環境和高度一致的數據集成，成功地實現了整個自動化系統在生產過程的水平和垂直方向上的集成。

羅克韋爾、ABB、施耐德電氣、霍尼韋爾、艾默生等國際巨頭都在全球包括中國市場大力推廣自己的綜合解決方案。而原來的元器件供應商、DCS廠商都不得不推出針對性的解決方案，以便將自己的產品也一起打包進去。

“針對客戶的需求，大家都在打不同的大大小小的包，但實際上這只是中國市場現階段的特點。”圖爾克中國運營總監李泓說，“在德國和美國市場，圖爾克能夠以專業的元件供應商身份活得很好。”