2019鄭州工業自動化展｜工業自動化行業10大熱門技術！

在自動化技術的促進下，工業正在朝著數字化、智能化、網絡化與綜合集成化的方向發展，製造業的工廠正不斷朝著高度

而未來，隨著人們應用高端自動化技術的手段越來越成熟，我們能看到更多的可能發生！

儀器儀表智能化

在控制系統中，儀器儀表作為其構成元素，它的技術進展是跟隨控制系統技術的發展而發展的。目前，控制理論已發展到智能控制的新階段，自動化儀器儀表的智能化就成為必然了。

儀器儀表的智能化主要歸結於微處理器和人工智能技術的發展與應用。

例如運用神經網絡、遺傳算法、進化計算、混沌控制等智能技術，使儀器儀表實現高速、高效、多功能、高機動靈活等性能。

再如，運用模糊規則的模糊推理技術，對事物的各種模糊關係進行各種類型的模糊決策。

又如，用軟件實現信號濾波，如快速傅立葉變換、短時傅立葉變換、小波變換等技術，是簡化硬件，提高信噪比，改善傳感器動態特性的有效途徑。

還如，充分利用人工神經網絡技術強有力的自學習、自適應、自組織能力，聯想、記憶功能以及對非線性複雜關係的輸入、輸出間的黑箱映射特性等。

當前，我國智能化領域最薄弱、最需要發展的是儀器、儀表、傳感器等基礎產業。隨著科學技術的飛速發展和自動化程度的不斷提高，我國儀器儀表行業也將發生新的變化並獲得新的發展。儀器儀表產品的高科技化，特別是智能化，將成為日後儀器儀表科技與產業的發展主流。基於智能控制理論基礎的智能儀器儀表目前大致有以下幾方面的進展：

① 專家控制器

專家控制系統(expertcontrolsystem，ECS)是典型的基於知識控制系統，它是一個具有大量的專門知識與經驗的程序系統。它運用人工智能技術和計算機技術，根據某領域一個或多個專家提供的知識和經驗，進行推理和判斷，模擬人類專家的決策過程，解決那些需要人類專家才能解決好的複雜問題。

② 模糊控制器

模糊控制器，也稱模糊邏輯控制器。由於模糊控制技術具有處理不確定性、不精確性和模糊信息的能力，對無法建造數學模型的被控過程能進行有效的控制，能解決一些用常規控制方法不能解決的問題，因而模糊控制在工業控制領域得到了廣泛的應用。

③ 神經網絡控制器

神經網絡在工業控制系統中的應用提高了系統的信息處理能力，提高了系統的智能水平。所謂神經網絡控制，簡稱神經控制，它是指採用神經網絡這一技術對複雜的非線性對象進行建模，或擔當控制器，或優化計算，或進行推理，或故障診斷等工作。

需要注意的是：在儀器儀表的智能化領域，無論是神經元網絡、模糊控制或混沌控制，儘管我國學者發表的文章很多，但是，嚴格細緻和自主創新的工作與成果卻並不多。一些高端儀器儀表還仍然需要向國外進口。

控制系統網絡化

21世紀的控制系統將是網絡與控制結合的系統。對網絡化控制系統(NetworkedControlSystem)的研究已經成為當前自動化領域中的前沿課題之一。

隨著通信網絡作為一個系統環節嵌入控制系統，這很大地豐富了工業控制技術和手段，使自動化系統與工業控制系統在體系結構、控制方法以及人機協作方法等方面都發生了較大的變化，與此同時也帶來了一些新的問題，如控制與通信的耦合、時間延遲、信息調度方法、分佈式控制方式與故障疹斷等。

這些新問題的出現，使得自動控制理論在網絡環境下的控制方法和算法需要不斷地創新。

隨著計算機技術、通信技術和網絡技術的不斷髮展。傳統的控制領域正經歷著一場前所未有的變革，開始向網絡化方向發展。控制系統的結構從最初的CCS（計算機集中控制系統），到第二代的DCS（分散控制系統），發展到現在流行的FCS（現場總線控制系統）。對諸如圖像、語音信號等大數據量、高速率傳輸的要求，又催生了工業以太網與控制網絡的結合。

這種工業控制系統網絡化浪潮又將諸如嵌入式技術、多標準工業控制網絡互聯、無線技術等多種當今流行技術融合進來，從而拓展了工業控制領域的發展空間，帶來新的發展機遇。

以信息化帶動工業化既是保持國民經濟持續快速發展的有力保證，也是傳統工業體系結構轉型的重要手段。網絡技術作為信息技術的代表，其與工業控制系統的結合將極大地提高控制系統的水平，改變現有工業控制系統相對封閉的企業信息管理結構，適應現代企業綜合自動化管理的需要。網絡技術推動了傳統工業控制系統結構的變革。

將現場總線、以太網、多種工業控制網絡互聯、嵌入式技術和無線通信技術融合到工業控制網絡中，在保證控制系統原有的穩定性、實時性等要求的同時，又增強了系統的開放性和互操作性，提高了系統對不同環境的適應性。

在經濟全球化的今天，這一工業控制系統網絡化及其構成模式使得企業能夠適應空前激烈的市場競爭，有助於加快新產品的開發、降低生產成本、完善信息服務，具有廣闊的發展前景。

工業通信無線化

工業通信無線化也是當前自動化領域探討比較熱烈的問題。

隨著無線技術日益普及，各家供應商正在提供一系列軟硬件技術，協助在產品中增加通信功能。這些技術支持的通信標準包括藍牙、Wi-Fi、GPS（全球定位系統）、5G以及WiMax（全球微波接入互操作）。

然而，在增加無線連網功能時，芯片及相關軟件的選擇（假設所選擇的實現能正常工作，並滿足相關的論證要求）可能極具挑戰性。即使做出了一個可行的設計，但如果未優化性能、功耗、成本和規模，則可能不會取得市場上的成功。

今天最熱門的東西未必是最好的通信標準和客戶需要的東西，因此選擇的軟硬件實現方案應有這樣的特點：每個新一代產品都不需要徹底從頭開始適應。

無線技術進入工業領域的趨勢是毋庸置疑的，特別是在有線無法使用的場合，更顯得無線具有優勢。但是這要求無線技術本身性能的完善，可靠性、通信的確定性與實時性、兼容性等性能有待加強。

所以，在近期，工業無線技術仍將是傳統有線技術的延伸，大多數儀表以及自動化產品會嵌入無線傳輸的功能。國際上對於無線技術的研究還處於起步階段，相關的標準也在制訂之中，我國的科研機構也參與其中，這在一定程度上推動了無線技術在我國流程工業的發展。

由於無線技術尚處於研發與不斷完善的階段，功能畢竟有限。而且在自動化技術領域，還沒有公認的且證實的在實時控制中應用較為可靠的無線技術標準，在工作循環時間很短的情況下，這表現得尤為突出。所以，目前無線技術的應用範圍只能侷限在數據的採集與監控方面（SCADA）。

但隨著可靠性的增強，無線技術將會有更廣範圍的應用。無線通訊將在未來的若干年快速地增長，但無線並不會替代有線通訊。有線具有穩定、可靠和安全性並不會消失，無線只有在有線不方便實現或成本高的地方去替代有線方案。

如果無線與有線有機地結合起來，雙方發揮各自的優勢，將為增長生產率提供新的方案。在適宜有線通訊的地方使用有線通訊，在適宜無線通訊的地方使用無線通訊，由於有線和無線通訊都支持TCP／IP協議，這兩種通訊方式能夠有機地結合在一起，發揮各自特長，並能夠提高生產效率。

物聯網與自動化

當今，物聯網可謂是在各大媒體出鏡率最高、而且與“智能”聯繫密切的名詞之一。從“管理、控制、智能”的角度來看，其實物聯網與工業自動化是一脈相承的，工業自動化包含採集、傳輸、計算等環節，而物聯網是全面感知、可靠傳遞、智慧處理，兩者是相通的。

物聯網只是更加強調無線、海量採訪、智能計算。物聯網與自動化技術是有著十分密切地聯繫的。

兩者的區別是：“傳統的自動化網絡多是通過有線網絡來實現，網絡連接範圍較窄，而在傳感網絡中，無線網絡成為主要的傳輸路徑，且連接的範圍更加廣泛。”一脈相承的天性，讓工業自動化廠商尋機物聯網的發展是順其自然的事情。

物聯網的應用領域，諸如：

物聯網技術在物流、供應鏈、倉儲的管理系統的應用；

物聯網技術在工業製品生產、追蹤、進度監管、質量追蹤等方面的應用；

物聯網技術在貴重商品、危險品的監管、追蹤和防偽應用系統；

物聯網技術在大型會議、高層會議以及重要會議的電子證件、大型賽事、演唱會、景區等人員快遞流通區的電子門票（如：上海世博會）的應用；

物聯網技術在交通收費、各類型車輛的遠距離自動識別和管理的應用；

物聯網技術在區域內的人員自動識別、記錄、定位以及查詢的應用；

物聯網技術在動物、食品行業鏈的全流程追溯應用；

農業、救災與搶險等方面的各個領域都會用到物聯網；

物聯網技術在貴重資產和重要資產的管理的應用；

物聯網技術在品牌服飾的全流程的應用；

物聯網技術在圖書領域的應用；

物聯網技術在軍隊槍械管理、人員管理、車輛管理、物資管理、安全保密等領域的應用；

物聯網技術在航空、汽車等領域的應用；

物聯網技術在零售業的應用；

物聯網技術在社會安全領域的應用；

物聯網技術在智能城市領域的應用；

以及短距離通訊技術：zigbee芯片、zigbee通訊模塊、zigbee網絡、GPS、RTLS實時定位系統、藍牙技術、UWB（超寬帶）技術及應用；

EPC（產品電子碼）網絡：EPC貼標、EPC中間件、EPC服務器、EPC公共服務平臺，EPC網絡；傳感網絡、移動通訊網、全球定位網絡等相關應用網絡、商業智能分析軟件系統等等。

“物聯網”顛覆了人類之前物理基礎設施和IT基礎設施截然分開的傳統思維，將公路、建築物等物理設施與個人電腦、手機、家電、交通設施、IT設施有效的聯繫在一起，使得政府管理、生產製造、社會管理，以及人們的個人生活全面實現互聯互通。

從物聯網需要的產業鏈的角度看，物聯網所需要的自動控制、信息傳感、射頻識別等屬於其上游技術和產業，而下游則是物聯網的應用問題。有行業專家更認為：“傳統工業自動化領域其實是物聯網的一部分。”號召工控自動化廠商成為物聯網真正落地的推手。

物聯網作為信息化和自動化的結合點，具有無限放大的潛力和優勢，有些單位敏銳地覺察到了物聯網在管理流程和生產過程優化方面的潛力，並取得了初步的成果。傳統的自動化網絡與物聯網中的傳感網絡十分相似。

雲計算與自動化

雲計算是分佈式處理、並行處理和網格計算的發展，或者說是這些計算機科學概念的商業實現。它的核心是海量數據的存儲和計算，特別強調虛擬化技術的應用。簡言之，雲計算就是一種依託internet的超級計算模型，將巨大的資源聯繫在一起為用戶提供各種IT服務。

例如，雲計算模式將來帶來自動化軟件行業的巨大變革。主要有：

① 自動化系統的架構將更加靈活，分佈式架構將擴展到更大範圍。

現代的大型工業自動化和信息化項目中，系統變得日益龐大和複雜，現有的網絡和系統體系架構已經無法從容應對這些挑戰。雲計算這一革命性理念的提出，徹底打破了自動化系統中原來的僵化的體系結構。

在雲計算的系統中，自動化和信息化系統並不是簡單運行在某一臺固定的計算機上，而是運行於包括Internet在內的整個網絡之上，基於整個網絡來分配系統的資源及實現各種功能。

② 海量信息的分析與處理將成為自動化軟件的常規功能。

在現代大型自動化項目中，自動化信息化數據量越來越大，用“海量”形容也並不為過。所以目前自動化軟件中所用的數據庫類型，數據存儲模式和數據的讀取、查詢模式，各項技術目前都在圍繞大量數據的準確、及時處理來進行。海量信息的處理，已經成為制約自動化軟件發展的瓶頸之一。

而在雲計算時代，用戶可以在不同的層面發揮不同硬件平臺和網絡的計算能力，可以很容易地利用“雲”中的服務（SaaS），平臺（PaaS）和計算硬件及網絡資源（IaaS），充分整合公共網絡的計算能力，使得對海量自動化和信息化信息的分析和處理變成現實，滿足大規模應用系統的需要，同時也能夠實現複雜的自動化信息化系統的控制。

③ 徹底改變工程開發模式。

在雲計算時代，工程項目的開發將不再拘泥於單臺計算機，SaaS模式使用戶可以通過Internet，直接利用自動化軟件供應商服務器上的軟件進行開發，開發過程在雲計算網絡中進行，開發完成後，生成可直接運行的工程項目即可。

④ 轉變軟件供應商的服務模式，降低維護成本。

雲計算的模式也將降低軟件供應商的服務成本。以往軟件供應商需要對運行在各種軟硬件環境中的自動化軟件進行技術支持與維護，而云計算時代，他們只需要維護本服務器上的一套軟件即可。

⑤ 降低自動化系統對硬件的要求，提升軟件的行業地位。

無論是基於企業內部網絡的私有云，或與外網有一定連接的混合雲，都以動態分配系統計算能力為目的，可以使系統的運算進行地更加平緩穩定，從而在不降低運行效率的前提下，極大地降低企業對硬件系統的要求。

眾所周知，在目前的自動化系統中，軟件處於“靈魂”的地位，但價值卻相對低廉，只佔5%-10%。在雲計算時代，系統對硬件的要求降低，而對軟件的要求則越來越高，所以軟件在自動化行業中的價值比重和重要性，都將有很大提高。

⑥ 新技術與新的產品理念將成為競爭的核心。

毫無疑問，雲計算模式將來帶來自動化軟件行業的巨大變革。

如何把握IT發展的潮流趨勢？

如何開發基於雲計算的新一代自動化軟件？

如何將舊的自動化軟件版本兼容於雲計算平臺？

如何將傳統的自動化工程系統升級為雲計算系統？將成為業內企業考慮的首要問題。

相信隨著雲計算技術的日趨成熟及自動化界的努力，我國利用“雲計算”的自動化系統的發展將日新月異。這也是中國自動化界應當注意的問題。

低碳經濟自動化

低碳經濟自動化是一個廣泛而重要的課題，我們以流程工業為例來說明之。流程工業是指在我國國民經濟中佔有重要經濟地位的石化、煉油、化工、冶金、製藥、建材、輕工、造紙、採礦、環保、電力等在國民經濟中占主導地位的行業，我國流程工業企業年產值佔全國工業企業年總產值的66%。

流程工業的發展狀況直接影響國家的經濟基礎。流程工業是一個非常巨大的產業，在產業中佔據重要的地位，是國民經濟發展中極為重要的基礎支柱產業，是製造業的重要組成部分。其特點是以處理連續或間歇物料流、能量流為主，產品多以大批量的形式生產。

專家認為：首先，瞄準新興問題、瞄準趨勢性行業，歷來就是各行各業成功創新的重要秘訣！所謂新興問題就是未來人類社會發展需要重點關注的重大問題；所謂“趨勢性”行業，就是未來有巨大遠景的項目。

那麼，什麼是未來人類社會發展需要重點關注的重大問題和未來具有巨大發展遠景的項目呢？毫無疑問，其中之一無疑就是服務於“低碳經濟”與“低碳技術”的項目！

“低碳經濟”已經成為科研單位和企業發展的重要戰略選擇！換而言之，大力促進“低碳經濟”的發展，必然能夠搶佔科研項目和市場開發的創新先機！

對於企業應當在考慮企業發展的戰略時，考慮企業如何制定“低碳戰略”，併力求與國家的可持續發展趨勢同步增長。

國際知名的管理大師杜拉克有一句名言：“無人能夠左右變化，惟有走在變化之前”！中國的流程工業亦應如此，努力走在變化之前！低碳減排是國家的行動，低碳減排是歷史的使命，低碳減排是流程工業企業應盡的義務。“低碳”同樣是流程企業的重大使命。

安全生產自動化

安全生產自動化是近年來，頻繁出現的“詞彙”！這是由於由於各種安全生產事故不斷髮生，應用自動化技術促使安全生產的需求日益增長。

如何高效地利用自動化與信息化等高新技術，提高安全生產的水平成為當務之急。因而國家提出了“科技興安”戰略！安全的發展也同樣離不開自動化。製造業的安全可以分為機械安全和過程安全。

機械安全主要保障的是人身，已經受到了高度重視，安全開關、安全按鈕、安全門、安全地毯相繼成為工廠內的寵兒，伴之而來的還有安全傳感器、安全PLC、安全總線、安全以太網等產品。

過程安全則是保障生產過程的安全性。如今，許多自動化供應商已經在考慮安全解決方案的提供，真正的安全解決方案不僅僅是提供一種或幾種安全產品，而更多的是提高用戶設備的安全性。如何將安全功能嵌入到用戶機械設備中去，在不影響生產過程的情況下提高安全保障，還亟待有更好的發展。

自動化是指機器或裝置在無人干預的情況下按規定的程序或指令自動進行操作或控制的過程。採用自動化技術不僅可以把人從繁重的體力勞動﹑部分腦力勞動以及惡劣﹑危險的工作環境中解放出來，而且能擴展人的器官功能﹐極大地提高勞動生產率，增強人類認識世界和改造世界的能力。

安全自動化則是利用自動化技術貫徹落實“科技興安”戰略，實現安全生產的統稱。

節約降耗自動化

近年來，“節能降耗”成為我國自動化技術發展中備受關注的詞彙之一，其意義十分重大。“節能減排、科學發展”已成為我國經濟發展的戰略指導思想。

據測算，我國每創造1美元GDP所消耗的能源是美國的4.3倍，是日本的11.5倍，我國的能源利用率僅為美國的26.9%、日本的11.5%。由此可見，在我國企業的產品成本中，能源消耗的成本比較大，同時也說明，我國企業節能的空間十分巨大，完全可以通過節能降耗來增加產品的競爭力。

裝備製造業作為技術的載體和轉化的媒體，是“手段性”的基礎產業，其產品是各行各業的生產裝備，是基礎中的基礎，其特點是：範圍廣，門類多，技術含量高，與其他產業的關聯度大。

經過多年發展，我國裝備製造業已經形成門類齊全、規模較大、具有一定技術水平的產業體系，是國民經濟的重要支柱性產業。節約能源、提高能源利用率，既是保障企業正常生產經營，實現企業健康可持續發展的長久之計，也是企業適應市場需要，降低成本、增加效益、改善環境，提高企業競爭力的必然選擇。企業要獲得長足發展，實施節能降耗勢在必行。

積極地採用先進的節能降耗技術，實現科學的管理理念、模式、流程是企業節能降耗的重要途徑，以技術創新為基礎的新技術、新工藝、新材料和新方法的推廣應用，可以逐步淘汰低效設備和高耗能產品群在企業生產中的應用，對於實現節能降耗有著重要的推動作用。

以高新技術創新來推動節能降耗是裝備製造業必需要邁出的步伐。這是因為，現代高新技術深刻、廣泛地影響裝備製造業的發展。現代高新技術的發展，對裝備製造業的發展提出了更高、更新、更好的要求。在裝備製造業的“節能降耗”中同樣貫穿著高科技的支持。

工控軟件的發展

工控軟件的發展同樣是自動化技術發展的重要方面，屬於硬件的輝煌時代已成為歷史，軟件發生高潮的時代已經到來。

而在工業控制領域裡面，硬件軟件化就是一種發展趨勢。如嵌入式軟PLC的出現等。目前，倡導以“可複用”為宗旨的“開放式、可重構的自動化”理念。該軟件是靠IEC61131的開發環境，支持梯形圖、流程圖、結構圖、高級ST語言等自動控制工業標準的幾種語言。

軟件複用化是一種計算機軟件工程的方法和理論，其實質就是一種在軟件開發中避免重複勞動的解決方案。軟件複用化是提高軟件開發生產率和軟件產品質量的一條行之有效的途徑。軟件複用化是將已有的軟件及其有效成分用於構造新的軟件或系統，以縮減軟件開發時間和維護費用.軟件複用是提高軟件生產力和質量的一種重要技術。

實現軟件複用化的關鍵因素（技術和非技術因素）主要包括：軟件構件技術、軟件構架、領域工程、軟件再工程、開放系件過程、CASE（ComputerAidedSoftwareEngineering，計算機輔助軟件工程)技術以及各種非技術因素等七個方面。

軟件複用化的好處是：⑴較高的生產效率。（以及隨之而來的成本降低）；⑵較高的軟件質量。（錯誤可以更快的被糾正）；⑶恰當的使用軟件複用可以改善系統的可維護性。

模擬仿真普適化

網絡化建模與仿真技術是目前建模與仿真界的一個研究熱點。當前，網絡化建模與仿真的技術內涵和應用模式正隨著網絡技術的發展而不斷地擴展和豐富，網絡技術和計算技術的快速發將帶領我們進入普適計算時代。普適計算是建立一個由計算和通信構成的信息空間與人們生活的物理空間相融合，形成智能化空間。

在這個智能化空間中，人們可以隨時隨地透明地獲得計算和信息服務。網絡化建模與仿真技術將向著普適化的方向發展。融合了普適計算技術的“普適化仿真技術”實現了信息空間與物理空間的結合，將推動現代建模仿真研究、開發與應用進入到一個嶄新的時代。

面向未來複雜、異構、動態的普適計算環境，普適仿真系統具有以下基本特徵

⑴普及泛在：仿真資源無所不在。仿真網格藉助於網格技術，實現了人們生活中的各種軟、硬件仿真資源的服務化，為用戶屏蔽了複雜、異構的普適計算環境，使得仿真資源無所不在，解決了“普及”的問題。

⑵隨時隨地：人們可以在工作、生活的現場獲得仿真服務，而不需端坐在一個專門的計算機面前。網格技術使得仿真應用的終端延伸到網絡的每一個角落，徹底擺脫了時間和空間的束縛，人們使用任何聯網設備，即可以訪問網格環境中的仿真資源和服務，滿足了對“隨時隨地”的需求。

⑶自適應：仿真信息空間能以適合用戶的方式，提供計算環境能適應變化的、連貫的仿真服務。

⑷透明：用戶獲得仿真服務時不需要花費很多注意力，仿真服務的訪問方式是十分自然的甚至是用戶本身注意不到的，即所謂蘊涵式的交互。

如果在仿真網格中引入普適計算的思想和技術，就能很好地滿足普適仿真環境對仿真網格在移動性、自適應性、智能化、應用模式上的新需求，使得仿真信息空間能以適合用戶的方式，提供適應變化的仿真環境和連貫的仿真服務。

融合了網格技術和普適計算技術的普適化仿真網格技術，將成為網絡化建模仿真研究應用關注的新焦點。

綜上所述，從當前十大自動化熱門技術發展趨勢可以看到自動化創新可以用幾個詞來概括：集成、通訊、協同、節能、安全、標準與開放。隨著也誕生了許多新的產品和理念。多少年來，新自動化都是推動製造業高速發展的最直接力量，而這種力量，必然將會搭載著“創新”的源動力，在智能製造時代大放光彩！

2019鄭州工博會、2019鄭州機床展、2019鄭州工業自動化展，將於2019年6月4-6日於鄭州國際會展中心盛大開幕！本屆展會展出面積達70000平方米，彙集上千家展商，60000餘專業買家，打造中部製造業旗艦大展。官網：www.hm-zif.com

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