摘 要
本文从集散控制系统、现场总线控制系统、数控装置、可编程控制器、工业PC几方面入手，全面回顾总结了我国工业控制计算机产业的历史与现状，分析了该产业的发展趋势， 并提出了相应的对策。
关键词：工业控制计算机系统，工业PC散控制系统，趋势，策略
前 言
由于计算机技术、控制技术、网络技术和通信技术的迅猛发展，各种自动化手段的发展与相互影响，呈现以下特点。
（１）各种自动化手段之间界限越来越模糊
高校的专业合并与渗透，工业控制计算机系统、自动化、信息技术改造传统产业、机电一体化、数控、先进制造技术、CIMS之间的技术、专业、学科之间的界限越来越模糊，似乎也没有必要把它们分得很清楚，这是实际的需要，发展的需要，技术发展的必然。
（２）各种控制系统之间融合是大势所趋
在今后相当长的一段时间内，FCS、IPC、NC/CNC与DCS、PLC将会相互补充、相互促进、彼此共存。PLC、DCS、NC/CNC、IPC、FCS等虽然设计的初衷不一，各有特色，各有适宜的应用领域，自然也各有不适应的地方，但技术上都知道学人之长，补己之短，PLC、DCS学习提高到已失去传统意义上的自己，可以看出各种控制系统之间融合是大势所趋，不可阻挡。
（３）渴望单一现场总线
现有FF、Profibus、WordFIP等８种现场总线为国际标准，据说最近将增加到12种，现场总线和以太网的捆绑、以网到底等。在这种发展态势下、各种现场总线在技术上的争论反而少了，市场竞争依然激烈。科技部“十五”攻关项目，怕加入WTO后，有不正当竞争之嫌疑减少到近百个，重大20多个，重点70多个。和工控机有关的项目三个均为重点项目：
改造传统产业：沈阳（机械工业重镇）试点；
先进制造技术与信息化：CIMS应用；
过程控制系统：模糊是哪种现场总线，主要是要很好构成完整系统，搞好应用。
对我国理应如此，哪个现场总线也不是我国的原创，我国不存在什么技术优势，自然也没有包袱，因此，如何在现有现场总线基础上，构成适合国情的、适合某些领域的系统，搞好应用，提高经济效益这是主要精力所在。
工业控制计算机的应用领域迅速扩大。过去工控机主要应用于过程控制，如电、煤、化、油等连续化、流程化的生产过程；制造自动化，如机械、电子、汽车等离散加工的生产过程；单机自动化，如数控机床、智能仪器仪表，机器人、汽车电子化、变频调 速 电动机、电子化家用电器、医疗器械等产品机电一体化等。今后，应特别关注工控机应用的新的增长点：环保、公用工程、道路与交通、楼宇与社区、农业与农村、家庭等。
1、工控机的发展趋势
工控机及其应用的发展是与信息化、数字化、智能化的世界潮流和计算机技术、控制技术、网络技术、显示技术（尤其是现场总线和控制网络）的发展密切相关的。
2000年世界上工业控制计算机市场为300－400亿美元，其中DCS60亿美元，嵌入式系统60－70亿美元，FCS20－30亿美元，IPC70－80亿美元，PLC70－80亿美元，数控70－80亿美元。并以每年10－15％的速度增长。
１．１ DCS（集散控制系统）
虽然现场总线为基础的FCS发展很快，并最终取代传统的DCS，但FCS发展有很多工作要做，如统一标准，仪表智能化等。而传统控制系统的维护和改造还需要DCS，因此FCS完全取代传统的DCS有个较长的过程。
当前工业控制计算机仍以大系统、分散对象、连续生产过程（如：冶金、石化、电力）为主，采用分布式系统结构的分散型控制系统仍在发展。由于开放结构和集成技术的发展，促使大型分散型控制系统销售增加。DCS1997年销售为45亿美元，2000年为60亿美元。世界上主要DCS供应商为：Honeywell、Bailey、Westing、House、ABB、Foxboro、L＆N、Siemens、EuRo、横河、日本山武霍纳威尔等。
在工控机中DCS是受计算机影响最大、反应最快的一种。DCS主要发展趋势为：
（１）DCS向综合方向发展，由于标准化数据通信链路和网络的发展，将各种单（多）回路调节器、PLC、工业PC、NC等工控设备构成大系统、以满足工厂自动化要求，并适应开放化的大趋势。
（２）DCS向智能化方向发展，由于数据库系统、推理机能等的发展，尤其是知识库系统（KEB）和专家系统（ES）的应用，如自学习控制、远距离诊断、自寻优等，人工智能会在DCS各级实现。和FF现场总线类似，以微处理器为基础的智能设备、如智能I/O智能PID控制、智能传感器、变送器、执行器、智能人机接口、可编程调节器相继出现。
（３）DCS工业PC化，由IPC组成DCS成为一大趋势，PC作为DCS的操作站或节点机已经很普遍，PC－PLC、PC－STD、PC－NC等就是PC－DCS先驱，IPC成为DCS的硬件平台。
（４）DCS专业化，DCS为更适合各相应领域的应用，就要进一步了解这个专业的工艺和应用要求，以逐步形成如核电DCS，变电站DCS、玻璃DCS、水泥DCS等。
现在DCS生产厂家的新产品具有以下特点：系统开放、管控一体化及已有带先进控制软件。DCS生产厂家也从事FCS的研发、生产和应用工作。
1.2 数控装置
80年代以来，为适应FMC、FMS、CAM、CIMS的发展需要，数控装置采用大规模、超大规模集成电路，提高了柔性，功能和效率。
(1)PC化：由大规模集成电路制造技术的高度发展，PC硬件结构做得很小，CPU的运行速度越来越高，存储容量很大。PC机大批量生产，成本大大降低，可靠性不断提高。PC机的开放性，Windows的应用，更多的技术人员的应用和软件开发，使PC机的软件极为丰富。PC机功能已经很强，CAD／CAM的软件已由小型机，工作站移植到PC机，三维图形显示及工艺数据已经在PC机上建立。因此，PC机已成为开发CNC系统的重要的资源与途径。
(2)交流伺服化：交流伺服系统恒功率范围已做到1:4，速度范围可达到：1:1000，基本与直流伺服相当。交流伺服体积小，价格低，可靠性高，应用越来越广
泛。
(3)高功能的数控系统向综合自动化方向发展：为适应FMS、CIMS、无人化工厂的要求，发展与机器人、自动化小车、自动诊断跟踪监视系统等的相联合；发展控制与管理集成系统，已成为国际上数控系统的方向。
(4)方便使用：改善人机接口，简化编程、操作面板使用符号键，尽量采用对话方式等，以方便用户使用。
(5)柔性化和系统化：目前数控系统均采用模块结构，其功能覆盖面大，从三轴两联动的机床到多达24轴以上的柔性加工单元。自80年代以来，以数控机床为主的各类柔性生产系统应运而生。按其规格、自动化程度和控制方式的不同，可分为柔性制造单元、柔性制造系统、柔性流水线、独立制造岛、计算机集成制造系统和智能制造系统等。
(6)小型化：由于半导体电路高度集成化、封装三维化、电路板插三维化、使NC装置进一步小型化，在NC装置的操作单元用TFT（薄膜晶体管）彩色液晶显示器、触摸屏取代CRT，厚度仅为CRT的1/4等。
（７）高速化：所谓三高是指高的主轴转速、高的快速移动速度和高的换刀速度。为实现高速加工，主轴必须高速化，AC主轴马达最高速为180000转／分；最高进给速度120米／分；换刀速度1s；加速度2g。
（８）高效化：实现高效加工，缩短非切削时间和加工周期的关键是提高PMC（可编程机床控制器）的处理器，随着处理内容复杂化，PMC的编程语言成了问题，虽然C语言和PASCAL已经实用化，但为置换梯形图语言，还需要使用顺控流程图(SFC）那样的视图用语言。
（９）高精度：提高加工精度，高分辨率旋转编码器必不可少。为在超精密加工领域能实现0.001微米的精度，必须开发超高分辨率的编码，0.0001微米最小设定单位的NC装置。为在加工中即使负荷变动伺服系统的特性也保持不变，还需采用控制和鲁棒(R0bust)控制。在伺服系统的控制中，用高速微处理器，采用基于现代控制论前馈控制、二自由度控制、学习控制等。其数字控制系统的跟踪误差不超过２微米。
(10)机械智能化：在NC领域内是一种新技术，所谓机械智能化功能，是指机械自身可补偿因温度、机械负荷等引起的机械变形的功能。这就需要检测主轴负荷、主轴及机座变形的传感器和处理传感器输出信号的电路。这种传感器自身具有信号处理功能，所以叫智能传感器。人工智能将实用于处理信号的PMC中。
(11)诊断维修智能化：故障的诊断与维修是NC重要技术。基于AI专家系统的故障诊断已存在，现在主要是建立用于诊断故障的数据库。把NC装置通过Intranet和Internet与中央计算机相连接，使其具有远距离诊断的功能。进一步的发展是予维修系统，即在故障将要发生前把将要发生故障的部件更换下来的系统，它需要通过智能传感器、高速PMC及大型数据库来实现。
(12)复合化成为机床发展主流。所谓复合加工Multitask MachiNIng可以定义为能完成各种各样的加工工序而不需要手工干预的一种加工能力。它具有工件一次安装后进行车削、钻削；攻螺纹和铣削的功能，从一个工序到另一个工序工件的传送是自动的，在加工过程中工件的装也都是自动的。其优点很多。
1.3 PLC（可编程序控制器）
目前，全世界约有PLC生产厂家约200家，生产300多个品种。全球PLC发运件数1998年为1456万件，1999年为1620万件，2000年达到1778万件。在1995年发运的PLC中，按最终用户分：汽车占23％；粮食加工占有16.4％；化学／制药占14.6％；金属／矿山占11.5％；纸浆／造纸占11.3％；其它占23.6％。由于CIMS、工程自动化和过程控制等大系统和复杂的应用要求，PLC主要发展趋势为：
(1)高功能、高速度、大容量、加大模拟量的发展方向，形成与ＤＣＳ相抗争的大系统。
(2)网络化和通信 强化通信能力是ＰＬＣ重要发展方向。网络以太化已经很成功，并注意到现场总线的发展。
(3)编程语言多样化IEC61131－3规定了5种编程语言：梯形图(LD离散 美、日)、顺序功能图(SFC批量、机械 欧洲）、功能块图(FBD过程 欧洲）、结构文本(ST）和指令表（IL德、日）。为适合不同应用场合和不同国家应用习惯的要求，允许在同一个PLC程序中使用多种编程语言。
（４）PLC和其他工控机联合，PLC和其他控制系统之间界限越来越模糊，在应用方面也出现了类似的情况。最流行的向PC技术融合，PLC日益加速渗入到DCS中，PLC走进CNC的领地。PLC自身控制也分散化。在实时性要求不太高的场合，出现了软PLC用软件实现PLC功能应用。相对PC为基础的控制，优势在小型PLC上。资料显示，I/O64点以下的销售额占整个PLC的47％，I/O64～256点的占31％，两者之和为78％。在PLC使用成熟的美国，35万家小型企业只有30％使用PLC，这种情况表明小型PLC的发展潜力还很大，而以OEM形式出现形成的机电一体化比例逐步增加。
（５）EIC（电气传动、仪表、计算机）一体化，实现电气传动控制、仪表控制和计算机控制一体化，这是钢铁工业自动化使用较多而又急需的控制系统。这也是PLC最重要的发展趋势。国外著名PLC生产厂家有：A-B公司、Siemens、GE－FANUC、Modican电子公司、法国TE公司、三菱电子公司、OMRON电子公司等。
1.4 IPC（工业PC）
因PC机硬、软件资源丰富、产量大、价格低，为广大技术人员所熟悉和认可。家用电脑逐步普及。目前，PC机占通用计算机95％以上。这是工业PC热的基础。搞工控的专家和技术人员自然想赋予PC总线更高的使命，拟让它在过程控制、制造自动化、楼宇自动化等方面扮演重要角色。作为与DCS、PLC成鼎足之势的IPC市场在扩大，尤其是在我国。因实时操作系统，编程语言等的较好解决，IPC将得到更好发展。IPC蓬勃发展的主要表现为：
(1)各大PLC制造厂商，如Siemens、Rockwell Automation、GEFanuc、三菱电机均推出自已品牌的IPC产品，这表明这些PLC的巨头已接受了IPC的技术路线。权威人士指出“PLC时代肯定已经过去”虽然PLC的功能依然保留，但形式可能变化；
（２）微软公司Windows CE进军嵌入式OS市场这对于工业自动化市场无疑是一个标志性事件。
（３）嵌入式PC
嵌入式计算机：“嵌入”(Enbeded)到设备内部，提供用户接口，管理数据输入、输出、指导设备工作的计算机。嵌入式系统的定义：以应用为中心， 以计算机技术为基础，软件硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机。
在中国目前，在嵌入式设计中使用最多的还是80386和80486等，这种CPU性能价格比高，有In-Tel、IBM、Cyixs、AMD和TI等著名CPU制造商支持。丰富的软件（包括操作系统、开发工具和应用软件）支撑。
嵌入式PC能在恶劣环境下（如高温、潮湿和震动等）长期可靠工作。嵌入式PC平均无故障时间(MBTE)为100000～150000小时，而台式机仅为10000～15000小时。硬件、软件和工业PC差不多。
1.5 传感器的发展趋势
传感、通信、计算机技术构成现代信息的三大基础，80年代是个人计算机，90年代是计算机网络，预计21世纪第一个10年热点很可能是传感、执行与检测。
传感器的作用主要是获取信息、是信息技术(1)高功能、高速度、大容量、加大模拟量的发展方向，形成与DCS相抗争的大系统。
(2)网络化和通信 强化通信能力是PLC重要发展方向。网络以太化已经很成功，并注意到现场总线的发展。
(3)编程语言多样化IEC61131－3规定了5种编程语言：梯形图(LD离散 美、日)、顺序功能图(SFC批量、机械 欧洲）、功能块图(FBD过程 欧洲）、结构文本(ST）和指令表（IL德、日）。为适合不同应用场合和不同国家应用习惯的要求，允许在同一个PLC程序中使用多种编程语言。
（４）PLC和其他工控机联合，PLC和其他控制系统之间界限越来越模糊，在应用方面也出现了类似的情况。最流行的向PC技术融合，PLC日益加速渗入到DCS中，PLC走进CNC的领地。PLC自身控制也分散化。在实时性要求不太高的场合，出现了软PLC用软件实现PLC功能应用。相对PC为基础的控制，优势在小型PLC上。资料显示，I/O64点以下的销售额占整个PLC的47％，I/O64～256点的占31％，两者之和为78％。在PLC使用成熟的美国，35万家小型企业只有30％使用PLC，这种情况表明小型PLC的发展潜力还很大，而以OEM形式出现形成的机电一体化比例逐步增加。
（５）EIC（电气传动、仪表、计算机）一体化，实现电气传动控制、仪表控制和计算机控制一体化，这是钢铁工业自动化使用较多而又急需的控制系统。这也是PLC最重要的发展趋势。国外著名PLC生产厂家有：A-B公司、Siemens、GE－FANUC、Modican电子公司、法国TE公司、三菱电子公司、OMRON电子公司等。
２ 国内工控机发展概况
２．１ “九五”前有关的工控机的攻关项目及其进展情况
1983年工业控制计算机列入国家计算机系列普及发展规划，在国家的大力支持下，经过全国工业控制计算机行业共同努力，如机电部组织的全国首届工业控制计算机机型优选；国家计委、机电部、化工部、建材局联合组织的首次全国工业炉窑控制系统的优选；全国工业PC开发委员会的工作；工控专委的控制网络协作网的工作等，使我国工控机得到发展。
“七五”期间，完成工业过程自动控制、重点机械CAD，柔性制造系统和设备开发、机器人、大规模集成电路、计算机系统、计算机软件等国家攻关计划。
“八五”期间，电力电子新器件、电力电子器件应用技术、数控技术及设备、大型工业过程自动化技术、传感器技术、工业机器人的应用等列入国家攻关计划。
“九五”期间，工业过程实时控制与优化商品化工程软件，微马达及微细加工、检测技术、传感器技术、新一代全分布式控制系统、现场总线系统与智能仪表、数控技术与设备工程化、CAD、CIMS等攻关或863项目。现场总线已取得进展，’98多国仪器展上已展出ＨART及智能仪表系统。成功实现了模拟和数字双向通信同时进行互不干扰。数控技术与装备工程化中，数控技术也取得显著进展。正在为实现两个50％（国产数控机床市场占有率50％，数控系统占国产数控机床配套需求的50％而努力。
这都对我国工业控制计算机技术、产业、应用发展起重大促进作用。
1996年，我国工控机市场规模为105－127亿元人民币，其中工业PC机及板卡25－30亿元；嵌入式计算机（含控制器）15－20亿元；PLC规模是15－17亿元；DCS系统15－20亿元；数控系统15－20亿元；进口机电设备配套控制设备约20亿元。
1999年，我国工控机市场规模约为150－190亿元人民币，其中工业PC机及板卡30－40亿元；嵌入式计算机（含控制器）20－30亿元；PLC规模是25－30亿元；DCS系统25－30亿元；FCS系统2－3亿元；数控系统20－25亿元；进口机电设备配套约25－30亿元。
２．２ ＤＣＳ（集散型控制系统）
由于我国传统产业改造和新建工程项目对DCS的急需，80年代从国外引进了几百套DCS来装备石化、冶金、电力、化肥等企业。我国工业自动化仪表行业同时从国外引进技术，与外商合作合资组装生产国外DCS，并逐步实现国产化。如：我国重庆自动化仪表所和上海自动化仪表所开发的DJK－7500，航天的友力－2000、电子六所的HS1000和HS2000、北京康拓公司的KT6000、天津中环DCS－2001、上海新华XDPS、浙大中控SuperconJX、杭州威盛公司的FB－2000等系列分散型控制系统。上面列举的厂家生产DCS千多台，不少的厂家生产达到相当大的规模，年生产能力上百台，年产值达亿元至数亿元，已具备很强的竞争能力并有很好的信誉。在技术上形成了可初步与国外产品抗衡的产业。现已在国家大型石化、冶金、电力工程为代表的全国各行业千多个典型工程中推广应用。如和利时HS－DCS集散系统从1993年开始生产，截止1999年11月生产200多台，近三年（97、98、99年）均为50台左右，产值１亿元人民币，广泛应用于电力系统，锅炉、热电系统、化工行业、轻工行业，建材行业、冶金行业、变电站、核电站、市政。和利时HS－DCS集散系统代表了我国DCS的水平。
根据化工部信息中心统计，化工行业在1995年就安装DCS446套，1997年达671套，年增长率为22.6％，主要用于化肥189套、氯碱33套、有机化工47套、一般化工52套。
全国1996年DCS市场销售15－20亿元人民币，其中国产DCS约占市场5％（近100套）约１亿人民币。
近年来，采用国产DCS产品的用户上升很快，已占50％左右，表明国产DCS的市场占有相当比例（40％以上）。这一市场年增长率达30％。
国产ＤＣＳ系统多应用于中小系统，主要领域为：电力37％、化工18zai％、石化１１％、轻工８％、建材６％、其他２０％。
大系统也有一定应用 如和利时、新华均有多套系统在300ＭＷ机组上的应用就是重要标志。
２．３ 数控装置
1995年我国国产数控机床（不计经济型）国内市场占有率已降到23％，若按价值计算估计小于10％，还应该指出这２３％的国产数控机床约９０％以上配备的还是国外的数控系统。上述数控的严峻局面是长期以来多种因素造成的。其中一个重要因素是，数控系统包括相配套的伺服、主轴驱动单元和电机、长期为少数工业发达国家所垄断。而在冷战时期，其中的高档产品对社会主义国家属战略禁运物资。我国的数控技术长期不能自立。
由于重视了可靠性，由于电子元件集成度提高，采用ＰＣ硬件平台，外购件质量提高，工艺装备和质量测试手段和国外水平基本相同，这使我国自主产权的数控系统的质量大大提高，可靠性已达到国外水平产品的可靠性指标已达到近4000小时，接近国际先进水平。
伺服和主轴驱动技术有了很大进展。在“八五”攻关中，攻克了交流全数字伺服和主轴驱动，技术水平赶上了国外，但工程化和产业化进展不理想。因此，与国产数控系统配套仍多数是直流伺服或交流模拟伺服与主轴驱动。在绝大多数的实际生产使用条件，伺服和主轴驱动的品质完全可以等同于国外的交流全数字伺服。但是，与国外已经全部采用交流全数字伺服相比，仍是令人遗憾的差距。亟待在“九五”产业化攻关中努力赶上去。“九五”实现了产业化攻关目标，国产数控机床市场占有率为50％，数控系统占国产数控机床配套需求的５０％。产值数控化率已达到20％以上。
关键技术取到重大进展，完成了数十年来的夙愿。多座标联动，10家已上企业可承担从大型龙门五座标联动加工机床到高精度台式立、卧转换型五座标联动加工机床的各种产品的制造；商品化生产的高精度数控车床、车削中心等的精度、性能可与国外著名厂商的相媲美，突破了对我国航天、军工部门的高技术装备的封锁；三高指标的提高，加工中心的主轴转速可达12000ｒ／minj，进给40m／min，换刀速度可达1.3S。
从最近几次机床展览会上可以看出，针对中国市场，国外公司如西门子等，展出中低档数控和中低档数控机床来竞争，占领中国市场。主要厂商有法那克、西门子、日本安川、三菱等。
中国数控主要生产厂商：航天、华中、沈阳计算技术所、北京机床所等。
经济型数控装置，步进电机驱动的经济型开环控制具有成本低、低惯量、无漂移、无累积定位误差，能迅速加减速和停机等优点，但有丢步现象和加工精度较低等缺点。微步（细分）驱动、闭环控制技术提高了步进电机的位置控制精度，运行稳定性和平均输出扭矩。经济型数控是我国一大特色。经济型数控基本满足国内机床更新和改造的要求，且可少量出口，经济型数控装置国内主要生产厂家：南京大方数控公司、常州电机电器总厂、西宁高原工程机械所、西安微电机所、南京九天数控技术公司等。
２．４ ＰＬＣ（可编程序控制器）
国内ＰＬＣ形成产品化生产的企业约30多家，年产量超过1000台的不到10家。主要生产单位有：苏州机床电器厂、上海香岛电机制造有限公司、机械部北京机械工业自动化所、江苏嘉华实业有限公司、苏州电子计算机厂、苏州机床电器厂、辽宁无线电二厂、上海船舶运输科学研究所、杭州新箭电子有限公司、杭州拓峰计算机有限公司等。国内产品市场占有率不超过10％。
1996年销售约９万台套，其中进口８万台套（用１．２亿美元），总计约合人民币１５亿元。ＰＬＣ在我国至今未形成产业，在DCS、FCS、IPC、数控、PLC五大工控中，PLC是国产比重最小的一种，原来的一些生产单位，现也多以国外代理或推广应用PLC为主了。
２．５ ＳＴＤ总线模板系列
由于STD小型结构特别适合小型化的嵌入式控制系统，硬件结构支持多主系统等特点，STD总线模板系列产业化工作获得很大成功，并为广大用户所熟悉和认可。STD总线模板系列曾在我国辉煌过，主要因为产业化做得好，占领了自己的市场，现仍有不少老用户需要STD总线产品。
２．６ 工业ＰＣ
自1992年以来，我国工业PC机市场极为活跃，1993年成为中国的工业PC年，国产工业PC机市场也保持着稳定发展的势头。
根据统计，全国工业PC机的OEM产品海关进口额1996年为27亿元人民币，年增长率29％。
据不完全统计，我国工业PC主要有研华、研祥、威达、磐仪、大众、艾雷斯、康泰克、研扬、艾讯、康拓、华控、华北、超拓、浪潮、四通工控、联想工控、宏拓工控、长城工控、方正工控、六所、骊山公司等厂商。1999年销售达12亿元，国产工业PC已占40％以上。是数控、DCS、FCS、PLC、IPC等主要工控机品种中，国产率最高的一种。这与I/0是我国工控最强项密切相关。估计不久（几年内）IPC就主要是国产化产品的天下。
２．７ ２０００年市场规模
据了解，2000年我国能源、冶金、石化、化工、建材、轻纺等部门，需要１０万套工业控制系统；石化系统12000多套生产装置都需要DCS控制，其中近百套骨干装置要采用先进优化控制（一套先进控制软件价格约50万美元）；化工系统40％的企业要采用计算机控制；电力系统每年新装1000多ＫＷ发电机组都需要DCS实现监控，200多个地区、3000多个县的电网调度系统，几万个变电站需要遥控装置；全国工业炉窑在“九五”期间有７０％要完成计算机控制；全国轻工系统40多个行业的50万家企业需要工控系统几十万套；洗衣机、电冰箱、微波炉、空调设备都需要微控制器（包括单片机、单板机）的数量高达上千万套。2000年市场规模达到170－207亿人民币，其中：
（１）工业PC：化工、电力、轻工、石化、及机械等行业需要工业PC及OEM产品几十万套，35～45亿元；
（２）嵌入式计算机：家用电器等行业需要嵌入式计算机ＯＥＭ产品，单片机、单板机、控制器，家电等配套控制器1500～2000万台，25～30亿元；
（３）PLC装置：炉窑、机床、机械、冶金、各种生产线、铁路、水处理设备等需要PLC装置20万套，25～30亿元；
（４）DCS系统：石化、化工、电力、冶金等行业需要DCS系统工程1500套，30～35亿元；
（５）FCS系统：石化、化工、电力、冶金等行业试点采用FCS系统，3～4亿元；
（６）数控装置：机械、建材、轻工、能源、冶金等行业需要CNCS万套，20～25亿元；
（７）进口成套设备配套控制系统30～40亿元。
近几年来，我国工业控制计算机得到快速发展，年增长速度达10－15％，有几种品种系列国产比重在增加。如工业PC占40％、DCS占40％、数控占20％、PLC占10％以下。
２．８ 几个主要领域“十五”需求情况
电力：水电工程、水电改造以及农村电网改造与建设，预计需求量比“九五”增长10－15％；冶金：冶金企业技术改造，预计维持“九五”的需求水平；
石化：随着国产工控机系统性能和可靠性的提高，企业技术改造将会增加国产化系统的比例，预计需求比“九五”增长５％；
环保：环保工程将是国家“十五”发展的重点之一，预计比“九五”增长150％；
交通：随着高速公路、铁路、城市交通等建设和改造，对交通控制、监督、管理及新型运输工具的自动化提出了要求。预计比“九五”增长50％；
建筑：随着现代建设和城市居民小区的建设速度进一步加快，这是工控机应用 不可忽视的一个领域，“十五”需求预计比“九五”增长60％；
西部大开发：西气东输、基础设施、环保等一系列工程项目建设，对工控机提出新的需求，市场十分广阔。
3. 我国工控机发展策略
3.1 我国工控机发展制约因素
制约我国工控机发展的因素很多，主要如下四点：
（1）工业企业效益不好，就投资类需求看出，我国还没有很好完成工业化任务（正处在工业化中期），传统工业改造的任务十分繁重，因我国经济基础不好，东南亚金融危机，人民币不贬值，这都使企业直接效益不好，因此向工业投资力度明显不足，往往是新建工业企业设备因钱少，只考虑机（机械），不考虑“电”或“控制”（微电子、电力电子、计算机 和工业控制计算机），因此，一次投资较多的DCS、大型PLC、工业PC等工控机，NC、FMC、FMS等数控，以及CAD、MB、机器人、自动化立体仓库、交流电动机调速器等设备很少被采用。已建成的工业企业需要改造也缺“电”的投资，因而形不成工控机的需求。投资力度不足是主要的，在计划体制下，设计院知识更新慢，设计不选用先进设备也是一个因素。
（2）微电子技术落后，不能很好支撑工控的发展。工控要配套的集成电路、电力电子器件，关键外部设备和系统软件等基本依靠进口，致使工控机整机产品开发周期较长，投入市场的产品除STD总线、工业PC机、DCS、经济型数控只形成小批生产外，所有工控产品均未形成规模生产，如：FCS、数控、PLC、变频调速器等产量少，很难形成产业，容易受到国外新机型的冲击。
我国已下定决心，加大投入给政策，尽快把软件产业、集成电路搞上去。
（3）我国的工控机人才整体水平不高。工控机产品开发和推广应用对人才要求较高，都要即懂机又懂电，即懂工控机硬软件 又懂应用工业工艺的复合人才。这类复合人才我国比较缺乏，人才使用机制又不尽合理，因此工控机的成果不多，为数不多的成果也难商品化和推广应用，形不成规模市场，整体效益很难体现。
（4）我国（工控机）企业对市场不适应。尤其是国有企业由封闭到开放；由计划体制到社会主义市场经济；由只管生产不管销售，到面对技术、质量、价格激烈竞争的世界市场。企业在制度、组织、管理、技术等方面均需要改革和创新，以提高适应能力和竞争能力；以提高经济运行效率和经济效益。但这均有个过程，需要时间。
3.2 入世（WTO）后的影响
（1）以现场总线为基础的FCS
在我国开发、应用较好的，如LONWORK、CAN、HART冲击较小，最有发展前途的Ethernet冲击也较小，因在计算机网络中应用非常广泛。现场总线FF、Profibus影响要大些，因我们的开发、应用均还开始不过几年。
（2）嵌入式系统总体上来说冲击较小，用于消费类电子产品如洗衣机等已开发应用。过程控制、制造自动化领域也已开发并开始应用。
（3）DCS除大系统企业仍以进口为主，中小系统DCS我国已具有较强竞争能力（技术上可以抗衡，价格上有一定优势）。
（4）IPC继国产PC占70%以上市场之后，国产IPC也将占50%以上份额。
（5）PLC国内市场仍会在一段较长时间内被A-B、西门子、GE-FANUG、ModicanTE（法）、三菱电子、OMRON七大家为代表的国外厂商占领。
（6）数控市场主要被西门子、FANUC、西班牙等占领。国产数控开始从一席之地，逐渐加大分额。
（7）传感器 因基础微弱，特别是微机械加工技术已成为我国微传感器发展的瓶颈。和美、日、欧洲有一定差距。今后，我们必须对微传感器的研究工作给予特别的重视和投入，落实研究计划。这对我国仪器综合实力的发展和增加具有十分重要的战略意义，是我国未来仪器仪表繁荣的发动机，仪器仪表智能化是现场总线及FCS的基础，是我国发展工控，迎头赶上的突破口和必由之路。
3.3 我国的发展策略
3.3.1 认清形势，转变观念
工业控制计算机、仪器仪表是信息技术的源头，属于高科技产业，加入WTO更是首当其冲。我国工控机市场需求不旺；国外厂商的激烈竞争，并占领大部分市场份额；我国工控机厂商数量多，但规模小，竞争实力不足。在这种形势下，我们应如何发展我国的工控机产业呢？首先是转变观念，观念的陈旧将是阻碍我国工控机发展的最大障碍。
（1）对工控机系统重要性认识不够。更多的是将其作为装备类产品的一般的辅机配套，没有作为整机的关键部分。
（2）强化国际分工观念。世界计算机产业结构，产品结构和市场结构的变化使得计算机研究开发，产品生产、市场销售日益国际化。我们就要适应这个变化了的形势，根据自身情况，扬长避短，参与国际分工。及时调整产品结构。在国际分工中取得比较优势。
（3）强化大行业观念。传统的部门、地方条块分割造成投入的分散，科研力量分散和低水平重复严重、部门垄断、地方保护、严重制约行业发展。打破条块分割，发挥大行业群体中各自的优势，走专业化、规模经济的路子。
3.3.2 策略
（1）发展有我国特色的产品，应用系统。我国经济发展已由轻工阶段进入以建筑和汽车为代表的消费重工阶段、家电控制。但这又和50年代优先发展重工业不同，对产品的技术水平要求要高得多，我国又不可能大量更新设备，因此，用工控机改造传统产业，尤其是重工业，化学工业改造更要加快步伐。“十五”攻关项目中的改造传统产业沈阳机械工业重镇试点就是一个重要步骤。不少产品急待更新换代，建筑智能化，重工业中机械产品（建筑机械、汽车）机电一体化是重要途径。相应的工控机大有用武之地。
（2）以应用促发展。进口的工控机的广泛应用，将直接给予我们众多产业的效率带来革命性的变革，这就是我国倡导“应用与世界同步”的基本出发点。经济发展上新台阶，工控机应用成为不可忽略的强有力的手段。有条件的单位要从帮助搞应用规划、计划开始、搞好培训；搞好示范应用系统；搞好售前、售中、售后服务。尤其重要的是通过长期工控机应用，摸索出自己的长处，有个绝活，在竞争中就可立于不败之地。（3）合资是成功的模式之一。外资进入企业，对工控机的技术、管理、生能力等方面带来许多新活力，对工控机产业的发展起到不可低估的作用。有人说，合资公司是一种技术嫁接工业，结出的果实当然不错。
（4）保持汉字应用的领先地位。为方便我国的应用，工控机必须采用汉字。我们这个12亿多人使用汉字的国家，在这方面有优势，并要不忘记把这个领先地位保持下去。据王选院士讲，汉字应用我们已无大优势可言。
（5）推进现代化企业制度改革，提高企业对市场的适应能力和竞争能力。坚持通过改革进一步解放和发展生产力。一方面要通过企业内部的改制、改组和改造，进行制度创新、组织创新、管理创新和技术创新，实现国有资产的优化组合，实现国有企业转机建制和自我完善；另一方面要通过企业之间的兼并、重组，实现社会资源的合理流动和优化配置，既立足于建立新机制，又立足于促进管理的现代化。坚持改革进一步把企业推向市场。促进企业的生产经营、资本经营、技术开发等一系列活动都围绕市场来运作。
（6）开放式工控系统中可能包括各种不同的产品，它们之间互连，资源共享就要求有开放的体系结构，要求硬件模块化，接口标准化和产品系列化，开放的结构在技术上兼顾今天的水平和今后发展。
开放系统：从概念上说，是指在界面、服务与对应用软件支持方式上遵循有关国际标准（包括行业标准）的系统，它有充分详细并公开的说明，由于工程化的应用软件的使用：在广泛的系统之间移植，应用软件不作变化或变化甚微；在本地或远程系统之间，应用软件可实现互操作；在系统之间，交互作用方式（或风格）简单、易学、易用。
（7）工控机要跟上计算机发展的步伐
从工控机特点可知道开发生产和应用也有其特色，需要即懂工控机硬、软件，又懂应用工艺的复合人才，难度较大，需要机型相对稳定。象PC机286、386、486、奔腾、P2、P3、P4发展那样快，工控机就没有做工作的相对稳定时间、工控机开发、生产、应用将一事无成。但计算机近几年发展很快，新技术，如多媒体、面向对象、模糊控制、人工智能、现场总线、网络和虚拟技术等层出不穷，工控机应不失时机的吸收适合工控机发展的新技术，而不要过多强调工控机的个性，以利于加速工控机的应用发展。
（8）行业联合 搞工控机、工业自动化仪器仪表行业，应在现场总线这个标准下，在“九五”攻关这个技术基础上，按股份制方式组织起来，形成一个有一定开发、生产能力的集团公司，技术起点高、有国内推广应用、服务的优势，是个发展我国FCS的机会。
（9）创新与知识产权保护 世纪之交，经济全球化已成为不可逆转的潮流，加入WTO亦是大势所趋，中国的市场必然要与国际市场融为一体。这就意味着，在以高科技为主要内容、以知识产权为保障的激烈市场竞争中，我国科研机构、高新技术企业不可避免地要同积累了丰富知识产权保护经验并拥有大量知识产权的发达国家企业进行面对面的竞争。就目前的情形看，我们在与科技有关的知识产权国际竞争方面面临的形势还是十分严峻的，不仅表现为自主知识产权的数量少，更大的问题是质量差。要想在竞争日趋激烈的高科技领域中占据一席之地，并使我们在全球化的经济发展中处于有利地位，就必须从战略的高度上充分重视知识产权的问题。从某种意义上来说，竞争胜败关键因素之一，就在于能否建设一个完善的知识产权制度，并通过知识产权保护形成一个公平、合理的技术创新环境，一个激励科技人员发明创造，激励科技成果转化和产业化的创新机制，一个有效率、井然有序的创新秩序。加强与科技有关的知识产权保护工作，通过知识产权保护和管理促进原始性创新，提高科技持续创新能力，发展高科技，已迫在眉睫。
（10）创新与人才 加强科技创新，增加科技持续创新能力关键是人才。建立公平、合理、有效运行的激励机制是充分发挥科技人才的积级性和创造性的重要扛杆。科技成果及知识产权归属政策是调整技术创新中各方利益关系的重要手段，在此问题上，世界各国做法不尽相同，但它的趋势是放权让利。我国《科技计划项目研究成果知识产权归属管理办法》的基本思想也是“放权让利”。
（11）民族意识与经济增长世界上无人怀疑中国市场是巨大的，同时政府仍在采取各种措施拉动市场需求。然而，如何利用这个市场，拉动工控机产业的发展，却是摆在业内人士面前十分严峻的课题。要用好这个市场，除志士仁人不懈的努力和充分利用WTO对发展中国家的优惠政策。重要的是倡导民族意识，弘扬民族精神，学习别国优秀的民族文化，如日本“版块文化”，韩国的民族意识，使中国的项目用中国造的产品，中国的市场拉动中国经济的增长。
（12）搞企业的核心竞争力——品牌。我们经常说要提高IT企业的核心竞争力，而这种能力在国际市场上的直接体现就是品牌。入世，同时加大了对内和对外开放的力度，减少了对没有竞争力的企业的保护，使国内企业必须致力于提高自身的生存能力，提高自身品牌在国际市场上的认知度，只有全球范围内的产业竞争才有可能使我们的国有品牌有机会成为世界的品牌。
（13）遵守游戏规则。用IT业内常说的一句话就是，加入这场游戏竞赛就不能违反游戏规则。
（14）市场和技术发展需要单一的现场总线——以太网Ethernet/IP。市场和技术发展需要单一的现场总线，如果通过制定新的标准来实现（IEC正在这样做），需要很长的一个过程和时间。因此，现场总线应该转向以太网，IT产业健康快速发展的以太网/IP技术已经全面迅速进入工业自动化领域。为此，建议主管部门抓住网络发展的新机遇，努力发展我国自己的现场总线网络产业。
（15）嵌入式系统应用面宽、发展前景好。
段明祥 中国计算机学会工业控制计算机专业委员会
