我國當(dāng)前在大規(guī)模工業(yè)過程控制技術(shù)方面，與西方國家相比，到底落不落后？落后在哪里？
對(duì)此問題，可能許多在工業(yè)控制領(lǐng)域“潛水”多年的老手會(huì)抱有不屑一顧的態(tài)度：我國的工業(yè)控制技術(shù)根本就不存在落后的問題，因?yàn)槭澜缟献钕冗M(jìn)的組態(tài)軟件、PLC或DCS我們都可以毫不受約束地予以應(yīng)用，質(zhì)量及可靠性俱佳的知名品牌電器元件及材料也同樣早就得到了大范圍的普及！
事情果真如此么？對(duì)于工業(yè)過程控制來講，是不是使用上了最先進(jìn)的組態(tài)軟件、PLC、先進(jìn)的儀表及電氣元器件，一個(gè)工業(yè)控制系統(tǒng)自然而然地就成為了“最先進(jìn)”的呢？
絕不是如此！
在筆者看來，這種論調(diào)就仿如說，一個(gè)普通人只要經(jīng)過一定時(shí)間的訓(xùn)練，那么面對(duì)一架價(jià)值幾百萬元的斯坦威鋼琴，他就可以彈出世界最美妙的鋼琴曲來。
所以這部分人的這種論調(diào)是否站的住腳，恐怕任何人都能給出答案。
不過拿鋼琴的問題來理解我國工業(yè)控制系統(tǒng)與西方先進(jìn)技術(shù)之間的差距畢竟有些風(fēng)馬牛不相及，有沒有什么更確切的例子讓我們一下子就能大致了解我們與西方國家在控制技術(shù)方面“軟實(shí)力”差距的大小呢？
Windows系統(tǒng)是大家再熟悉不過的東西，在這方面我國與西方國家之間的差距，幾乎就相當(dāng)于我國在工業(yè)控制體系上與西方國家之間的差距！
導(dǎo)致出現(xiàn)這樣巨大差距的問題本質(zhì)何在？
問題的本質(zhì)其實(shí)就是眼下許多大學(xué)生經(jīng)常問的這個(gè)問題答案：C語言的能力也非常強(qiáng)大，為什么不能采用C語言來參與Windows的程序編制，而必須是C++？
中國的大學(xué)畢業(yè)生總是“樂于”追究這類問題的真正原因，緣于中國的大學(xué)教育中，“面向?qū)ο蟆钡乃季S還沒有成為大學(xué)教師們?cè)谙到y(tǒng)構(gòu)建方面的主流意識(shí)。
看到這里，那些并不認(rèn)為中國的控制技術(shù)落的技術(shù)人員一定隨之產(chǎn)生這樣的詰問：控制系統(tǒng)就是控制系統(tǒng)，它跟面向?qū)ο笥惺裁搓P(guān)系？
當(dāng)然有關(guān)系。因?yàn)樵诋?dāng)代控制系統(tǒng)的規(guī)模和復(fù)雜程度跳躍式發(fā)展的今天，當(dāng)我們面對(duì)的問題的體量和復(fù)雜程度迅速發(fā)展到通過有限的方法和簡(jiǎn)單的管理手段已無法應(yīng)對(duì)的時(shí)候，唯有面向?qū)ο蟮乃季S和手段，才是尋求破解當(dāng)今越來越復(fù)雜問題的根本出路！
看到這里，可能很多讀者對(duì)本文所欲敘述問題核心內(nèi)容產(chǎn)生了疑問：無論是面向?qū)ο筮�是面向過程，這都是軟件世界中的概念，工業(yè)控制系統(tǒng)當(dāng)中固然可通過工控機(jī)實(shí)現(xiàn)“面向?qū)ο蟆保珮?gòu)成工控系統(tǒng)的除了工控機(jī)，還有PLC、尤其是還有以低壓控制柜、儀表等所組成的硬件系統(tǒng)，難道這些部分也存在“面向過程”還是“面向?qū)ο蟆钡膯栴}？
沒錯(cuò)！我國工業(yè)控制系統(tǒng)與西方國家先進(jìn)的系統(tǒng)構(gòu)建理念的真正差距就在于此！就是因?yàn)闊o論是我國當(dāng)下從事工控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技術(shù)人員的設(shè)計(jì)思路，還是幾乎全部的設(shè)計(jì)規(guī)范當(dāng)中，還完全看不到以面向?qū)ο蟮乃枷霕?gòu)筑系統(tǒng)的一點(diǎn)點(diǎn)影子。在我國整個(gè)工控界，以面向過程的思路，而非以面向?qū)ο蟮姆椒▉順?gòu)筑控制系統(tǒng)，是我國當(dāng)前工業(yè)控制系統(tǒng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于西方國家的真正原因！
為什么說以面向過程的方法來構(gòu)筑大的系統(tǒng)就必然是落后的？
因?yàn)辇嫶蠛蛷?fù)雜的對(duì)象無法用簡(jiǎn)單、原始的技術(shù)和材料通過無限堆積來構(gòu)建。只有將龐大、復(fù)雜的目標(biāo)的構(gòu)筑過程細(xì)分為一個(gè)個(gè)獨(dú)立的小目標(biāo)，且建立起這些目標(biāo)間的科學(xué)關(guān)系，復(fù)雜對(duì)象的構(gòu)筑過程才可完成及實(shí)現(xiàn)。
這個(gè)問題其實(shí)可以用簡(jiǎn)單的例子來說明。
在農(nóng)村，以農(nóng)村泥瓦匠的“技術(shù)”來壘豬圈，這通常絕對(duì)沒問題；農(nóng)村的民宅如果不是太復(fù)雜，這種“技術(shù)”通常也都能應(yīng)付。但是面對(duì)以規(guī)范設(shè)計(jì)的住宅樓，這種“技術(shù)”就絕對(duì)不行了。
問題出在哪里？
問題出在住宅施工過程必須是由服從于現(xiàn)代化管理體制下的“建筑公司”、“工段”、“班組”等不同層級(jí)的施工單位，以及單位內(nèi)不同專業(yè)的技術(shù)人員及工人，以各自解決自己負(fù)責(zé)的技術(shù)任務(wù)的運(yùn)作形式，才能最終實(shí)現(xiàn)構(gòu)建現(xiàn)代化住宅這個(gè)高層次的目標(biāo)，而非一幫不分專業(yè)、沒有專業(yè)化的管理方法、不采用外購的商品化半成品材料，僅憑破石頭、爛泥巴作材料的農(nóng)村泥瓦匠就可為之的。
在這里，現(xiàn)代化施工隊(duì)伍的作業(yè)方式就是面向?qū)ο蟮模r(nóng)村的泥瓦匠的施工方法便是面向過程的。
顯然，農(nóng)村的泥瓦匠的技術(shù)不是不好，也不是沒有用處，而是拿這種“技術(shù)”來應(yīng)對(duì)“建現(xiàn)代化住宅樓”這個(gè)目標(biāo)時(shí)，它是落后的，是無法應(yīng)付、無以為繼的。
問題談到了這里，其實(shí)也就點(diǎn)到了本文的標(biāo)題所指的問題的實(shí)質(zhì)：我國的技術(shù)人員在工控系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)建過程當(dāng)中，所采用的系統(tǒng)構(gòu)建的方法，其實(shí)與農(nóng)村泥瓦匠并無太大差異！
怎樣判斷控制系統(tǒng)構(gòu)筑過程中“面向過程”的問題是否存在？
其實(shí)只要一個(gè)系統(tǒng)具備如下幾方面特征之一，便至少就可確定其構(gòu)建過程存在面向過程的因素；同時(shí)具備1、2項(xiàng)，或具備第3項(xiàng)，便被認(rèn)為這個(gè)系統(tǒng)是完全的面向過程的：
1 在由PLC構(gòu)成MCC的系統(tǒng)構(gòu)成模式下，硬件控制回路被設(shè)計(jì)成全部控制回路均位于一個(gè)個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制箱之內(nèi)，或每臺(tái)設(shè)備的控制回路與其他設(shè)備的控制回路一同集中固定在大的電氣控制箱之內(nèi)；
2 PLC的程序編制中，代表電機(jī)主接觸器的DO分量由梯形圖的梯形邏輯直接驅(qū)動(dòng)，而非由導(dǎo)出功能塊（施耐德系列PLC將其命名為DFB，西門子系列PLC將其命名為DB）實(shí)例化對(duì)象的輸出函數(shù)控制；
3 工業(yè)總線模式構(gòu)成的大型系統(tǒng)（此系統(tǒng)模式下由于沒有PLC從而可形成“虛擬MCC”）中，組態(tài)軟件應(yīng)用程序的編制過程未采用“對(duì)象模型”，而是直接對(duì)現(xiàn)場(chǎng)受控對(duì)象實(shí)施控制。
在上述幾條嚴(yán)格的考核標(biāo)準(zhǔn)面前，我國控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者可以想想，在自己手下“誕生”的系統(tǒng)當(dāng)中，有哪些項(xiàng)目能夠跳出這三條之外呢？
看到這里，可能許多讀者會(huì)更加不服氣：我現(xiàn)在設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)即便就是面向過程的，我也并沒覺得這樣做有什么不好，更無法想象得出面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)就一定會(huì)給我?guī)硎裁礃拥囊嫣帯?br />或許這些人真的沒見識(shí)過“面向?qū)ο蟮默F(xiàn)代控制系統(tǒng)”到底是什么樣子，對(duì)這種控制系統(tǒng)的種種優(yōu)點(diǎn)缺乏體驗(yàn)。
實(shí)際上兩者之間的性能差異有如天壤！
后者同前者相比，其巨大的長處及優(yōu)點(diǎn)如下：
1 大大降低設(shè)計(jì)、制造及系統(tǒng)調(diào)試難度
實(shí)現(xiàn)了控制系統(tǒng)的全面的面向?qū)ο螅鸵馕吨鵁o論是PLC控制程序的功能和硬件功能便都可以通過類對(duì)象來實(shí)現(xiàn)。而一個(gè)控制系統(tǒng)再復(fù)雜，構(gòu)成系統(tǒng)的類對(duì)象雖然數(shù)量很龐大，但類的種類最多只須十幾種便足以應(yīng)付，所以一旦“軟件類”及“硬件類”設(shè)計(jì)完成，剩下的程序及硬件（低壓控制柜）的“設(shè)計(jì)”、“制造”過程便簡(jiǎn)單的多、容易得多了；
2 大大降低系統(tǒng)運(yùn)行的故障率及故障排除時(shí)間
以一個(gè)個(gè)類對(duì)象的有機(jī)結(jié)合所構(gòu)筑的控制系統(tǒng)，其故障的查找及排查立刻就變得方便得多了，尤其是硬件部分，整個(gè)控制柜中絕大部分都是由有限的幾種硬件模塊構(gòu)建，一旦哪個(gè)“類對(duì)象”（即硬件模塊）的運(yùn)行出了問題，那么維修人員只需用備用的或其他未運(yùn)行設(shè)備的模塊實(shí)施替換，一插一拔之間，問題便得到了解決。而這種簡(jiǎn)單的“修復(fù)”過程相比照于那種電氣工程師及電工必須在帶電的大柜子里小心、仔細(xì)查找故障的硬件系統(tǒng)能夠快上多少倍、方便多少倍，想必任何一位讀者都能算計(jì)得過來。有統(tǒng)計(jì)表明，面向?qū)ο蟮哪K化控制系統(tǒng)相比照于面向過程的集中控制柜控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)的故障率占總故障率的比率，能從30%一步降到5%以下，系統(tǒng)的總的故障率一下子降低了1/4！
3 系統(tǒng)從“剛性”一步跨越到“柔性”
控制系統(tǒng)，尤其是控制系統(tǒng)中的低壓控制柜如能實(shí)現(xiàn)面向?qū)ο蟮哪K化設(shè)計(jì)，系統(tǒng)的構(gòu)建真的幾乎接近于像“搭積木”那樣簡(jiǎn)單了，系統(tǒng)根據(jù)需要幾乎可做到可大可小，想擴(kuò)容只需再插上幾個(gè)模塊便可完成大部分工作，甚至面向?qū)ο笳Z言中“繼承”、“多態(tài)”的特征都不難實(shí)現(xiàn)。這些難得的特性，是過去那種將控制回路一排排地固定在大柜子內(nèi)的面向過程的“剛性”系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)、無法想象的。
4 使控制系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化成為現(xiàn)實(shí)
無論哪個(gè)工業(yè)門類，設(shè)計(jì)工作能否做到標(biāo)準(zhǔn)化，這是檢驗(yàn)這個(gè)部門及行業(yè)現(xiàn)代化程度的重要標(biāo)志。
由于控制系統(tǒng)自身的特殊性，這個(gè)領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)化工作的實(shí)現(xiàn)相比照于其他行業(yè)要困難得多。
在以往以面向過程構(gòu)建控制系統(tǒng)的思想指導(dǎo)下，我國化工部等部門曾試圖采用以各種受控對(duì)象的“標(biāo)準(zhǔn)電路”的形式來實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。但在實(shí)際應(yīng)用中，受控對(duì)象的特性、種類千差萬別，建立起足以應(yīng)對(duì)自然界各種受控對(duì)象的“標(biāo)準(zhǔn)電路”，這就仿如VB越來越龐大的標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)庫，不改變思路，VB的標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)庫的“建立”過程早晚有無以為繼的那一天。
面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法給上述已走入死胡同的思維指明了一條生路：在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，可以將“硬件類”設(shè)計(jì)得很簡(jiǎn)單，而那些復(fù)雜的性能則通過“軟件類（即DFB類）”，以及這些類所能達(dá)到的繼承、多態(tài)等特性來實(shí)現(xiàn)。
如果面向?qū)ο蟮目刂葡到y(tǒng)設(shè)計(jì)體系真的能夠得到完全貫徹，筆者估計(jì)，那么對(duì)于常規(guī)的工業(yè)過程控制而言，大概只需推廣不到20種標(biāo)準(zhǔn)化的“硬件模塊（類）”，便足以應(yīng)付工業(yè)控制過程當(dāng)中99%以上的應(yīng)用條件的需求。
以區(qū)區(qū)二十種不到的“標(biāo)準(zhǔn)模塊”，來代替現(xiàn)在就已達(dá)到不下200種的“標(biāo)準(zhǔn)電路”，進(jìn)步該有多么巨大、效益該有多么明顯？！
不用筆者再去向各位讀者宣傳和講解面向?qū)ο蟮墓I(yè)控制系統(tǒng)的種種好處了吧？
可讀者看到這里一定會(huì)很著急：面向?qū)ο蟮墓I(yè)控制系統(tǒng)確實(shí)很好，但它成熟么？它已經(jīng)得到了大規(guī)模的應(yīng)用了么？具體我們?cè)撋夏睦飳W(xué)、看那本書呢？
答案都在清華大學(xué)剛剛出版的一部學(xué)術(shù)專著——《面向?qū)ο蟮默F(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)實(shí)用設(shè)計(jì)技術(shù)》當(dāng)中，讀者的上述幾點(diǎn)迫切要求，此書都能給出圓滿的答案。此外，讀者在該書中還一定能看到另外讓讀者大感意外、大覺收獲的寶貴東西。
當(dāng)然，話說回來，閱讀這本書，對(duì)于當(dāng)下我國的絕大多數(shù)自控、電氣、儀表專業(yè)的學(xué)生來說并非易事。
學(xué)吧，“啃”下了這本書，你絕對(duì)要比你現(xiàn)在的大學(xué)老師強(qiáng)多了。
滬公網(wǎng)安備31010802001143號(hào)
