Die industrielle Steuerungs- und Automatisierungstechnik entwickelt sich hin zu Intelligenz, Vernetzung und Integration. Sie ist eine umfassende Technologie, die Regelungstechnik, Messtechnik, Computer und andere Informationstechnologien nutzt, um industrielle Produktionsprozesse zu erkennen, zu steuern, zu optimieren, zu planen, zu verwalten und Entscheidungen zu treffen. Ziel ist es, den Output zu steigern, die Qualität zu verbessern, den Verbrauch zu senken und die Sicherheit zu gewährleisten. Sie umfasst im Wesentlichen drei Komponenten: Software, Hardware und Systeme für die industrielle Automatisierung. Als eine der wichtigsten Technologien der modernen Fertigung im 20. Jahrhundert befasst sich die industrielle Steuerungs- und Automatisierungstechnik primär mit der Steigerung von Produktionseffizienz und -konsistenz. Obwohl Automatisierungssysteme selbst keine direkten Vorteile generieren, verbessern sie die Produktionsprozesse von Unternehmen erheblich. Die Entwicklung der industriellen Steuerungs- und Automatisierungstechnik in meinem Land war größtenteils durch den Import kompletter Anlagen, die Aneignung und Integration der Technologie sowie deren Weiterentwicklung und Anwendung geprägt. Aktuell haben sich die industrielle Steuerungs- und Automatisierungstechnik, die Industrie und ihre Anwendungen in meinem Land deutlich weiterentwickelt, und die Industrie für industrielle Computersysteme hat sich etabliert. Die industrielle Steuerungs- und Automatisierungstechnik entwickelt sich hin zu Intelligenz, Vernetzung und Integration. I. Kostengünstige industrielle Steuerungs- und Automatisierungssysteme auf Basis von Industrie-PCs werden sich durchsetzen . ... Bekanntlich haben westliche Länder seit den 1960er Jahren auf technologische Fortschritte (z. B. neue Ausrüstung, neue Prozesse und Computeranwendungen) gesetzt, um traditionelle Industrien zu transformieren und so eine rasante industrielle Entwicklung zu erzielen. Die größte Veränderung Ende des 20. Jahrhunderts war die Entstehung des globalen Marktes. Dieser hat zu einem beispiellos harten Wettbewerb geführt und Unternehmen gezwungen, die Markteinführungszeit zu verkürzen, die Qualität zu verbessern, Kosten zu senken und ihre Servicesysteme zu optimieren – dies entspricht dem TQCS (Time to Market, Quality, Cost, Service) von Unternehmen. Obwohl computerintegrierte Fertigungssysteme (CIMS) Informationsintegration und Systemintegration kombinieren, um ein umfassenderes TQCS zu erreichen und Unternehmen zu ermöglichen, „die richtigen Informationen zur richtigen Zeit auf die richtige Weise an die richtigen Personen zu liefern, damit die richtigen Entscheidungen getroffen werden können“ – die „fünf Rechte“ –, erfordert diese Art der Automatisierung erhebliche Investitionen. Es handelt sich um ein investitionsintensives, hocheffizientes und risikoreiches Entwicklungsmodell, das für die meisten kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) schwer umzusetzen ist. In China streben KMU und mittelgroße Unternehmen weiterhin nach kostengünstiger industrieller Automatisierung. Diese lässt sich im Wesentlichen in drei Ebenen unterteilen: Basisautomatisierung, Prozessautomatisierung und Managementautomatisierung, wobei Basis- und Prozessautomatisierung den Kern bilden. Traditionelle Automatisierungssysteme dominieren den Bereich der Basisautomatisierung mit SPS und Prozessleitsystemen (DCS), während Prozess- und Managementautomatisierung hauptsächlich aus importierten Prozessrechnern oder Minicomputern bestehen. Die hohen Kosten für Hardware, System- und Anwendungssoftware schrecken viele Unternehmen ab. Seit den 1990er-Jahren haben sich PC-basierte Automatisierungssysteme, bestehend aus Industrie-PCs, E/A-Geräten, Überwachungsgeräten und Steuerungsnetzwerken, dank der Entwicklung von Industrie-PCs rasant verbreitet und sind zu einem wichtigen Weg zu kostengünstiger industrieller Automatisierung geworden. Große Unternehmen wie die Chongqing Iron and Steel Company in China haben ihre ursprünglichen DCS oder digitalen Ein-Schleifen-Steuerungen für alle großen Heizöfen nahezu vollständig demontiert und durch Industrie-PCs ersetzt, um Steuerungssysteme zu schaffen und Fuzzy-Control-Algorithmen einzusetzen – mit guten Ergebnissen. Da sich PC-basierte Steuerungen als ebenso zuverlässig wie SPSen erwiesen haben und von Bedienern und Wartungspersonal akzeptiert werden, setzen Hersteller zunehmend auf PC-Steuerungssysteme, zumindest in einigen Bereichen ihrer Produktion. PC-basierte Steuerungssysteme sind einfach zu installieren und zu bedienen, verfügen über fortschrittliche Diagnosefunktionen und bieten Systemintegratoren mehr Flexibilität. Langfristig betrachtet sind PC-Steuerungssysteme wartungsarm. Da speicherprogrammierbare Steuerungen (SPSen) am stärksten von der PC-Steuerung bedroht werden, stehen SPS-Anbieter PC-Anwendungen mit Argwohn gegenüber. Tatsächlich schließen sie sich nun dem Trend zur PC-Steuerung an. In den letzten Jahren haben Industrie-PCs in meinem Land eine außergewöhnlich rasante Entwicklung erlebt. Weltweit lassen sich Industrie-PCs hauptsächlich in zwei Typen unterteilen: IPC-Industrie-Steuerungsrechner und CompactPCI-Industrie-Steuerungsrechner sowie deren Varianten wie AT96-Bus-Industrie-Steuerungsrechner. Aufgrund der hohen Anforderungen an Betriebsstabilität, Hot-Swapping und redundante Konfiguration von Industrie-PCs in der Basis- und Prozessautomatisierung können bestehende IPCs diese Anforderungen nicht mehr vollständig erfüllen und werden schrittweise durch CompactPCI-basierte Industrie-Controller ersetzt. IPCs werden dabei die Management-Automatisierungsebene übernehmen. Im Jahr 2001 initiierte der Staat das Großprojekt „Industrialisierung offener Steuerungssysteme auf Basis von Industrie-Controllern“ zur industriellen Automatisierung. Ziel war die Entwicklung PC-basierter Steuerungssysteme mit unabhängigen Schutzrechten, die innerhalb von drei bis fünf Jahren einen Marktanteil von 30 bis 50 % im Inland erreichen und die Industrialisierung vorantreiben sollten. Vor einigen Jahren, mit dem Aufkommen von „Soft-SPS“, ging die Industrie davon aus, dass Industrie-PCs SPSen ersetzen würden. Bis heute ist dies jedoch nicht der Fall, hauptsächlich aus zwei Gründen: der Systemintegration und dem Betriebssystem Windows NT. Ein erfolgreiches PC-basiertes Steuerungssystem muss zwei Merkmale aufweisen: Erstens muss die gesamte Funktionalität softwareseitig auf einer einzigen Plattform bereitgestellt werden; zweitens muss es den Kunden alle benötigten Funktionen bieten. Es ist absehbar, dass der Wettbewerb zwischen Industrie-PCs und speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) sich hauptsächlich auf High-End-Anwendungen konzentrieren wird, bei denen die Daten komplex und die Geräteintegration hoch ist. Industrie-PCs können mit den kostengünstigen Mikro-SPS, die gleichzeitig das am schnellsten wachsende Segment des SPS-Marktes darstellen, nicht konkurrieren. Betrachtet man die Entwicklungstrends, so liegt die Zukunft von Steuerungssystemen wahrscheinlich im Spannungsfeld zwischen Industrie-PCs und SPS, und Anzeichen für diese Konvergenz zeichnen sich bereits ab. Ähnlich wie der SPS-Markt hat sich auch der Markt für Industrie-PCs in den letzten zwei Jahren stabil entwickelt. Industrie-PC-Software ist deutlich günstiger als SPS-Software. Laut Frost & Sullivan entfallen von den jährlich 700 Millionen US-Dollar Umsatz des globalen Industrie-PC-Marktes rund 85 Millionen US-Dollar auf Steuerungssoftware und 100 Millionen US-Dollar auf Betriebssysteme. Dieser Markt wird sich voraussichtlich bis 2007 verdoppeln und damit ein sehr bedeutendes Volumen erreichen. II. SPS entwickeln sich in Richtung Miniaturisierung, Vernetzung, PC-basierter Architektur und Offenheit weiter. Lange Zeit waren SPS das Rückgrat der industriellen Steuerungsautomatisierung und boten hochzuverlässige Steuerungslösungen für diverse automatisierte Steuergeräte. Sie bildeten zusammen mit Prozessleitsystemen (DCS) und Industrie-PCs ein ausgewogenes Dreiergespann. Gleichzeitig stehen speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) im Wettbewerb mit anderen Technologieprodukten, insbesondere Industrie-PCs. Weltweit gibt es derzeit rund 200 SPS-Hersteller mit über 300 verschiedenen Produkten. Der heimische SPS-Markt wird nach wie vor von ausländischen Produkten dominiert, beispielsweise von Siemens, Modicon, AB, OMRON, Mitsubishi und GE. Nach jahrelanger Entwicklung gibt es mittlerweile etwa 30 inländische SPS-Hersteller, von denen jedoch keiner eine signifikante Produktionskapazität erreicht oder sich einen etablierten Markennamen verschafft hat. Man kann sagen, dass die SPS-Fertigung in meinem Land noch nicht industrialisiert ist. Dennoch ist mein Land im Bereich der SPS-Anwendungen sehr aktiv und nutzt sie in einer Vielzahl von Branchen. Experten schätzen, dass der Absatz auf dem heimischen SPS-Markt im Jahr 2000 zwischen 150.000 und 200.000 Einheiten lag (wobei Importe etwa 90 % ausmachten) und einen Wert von etwa 250.000 bis 350.000 RMB hatte, was einer jährlichen Wachstumsrate von etwa 12 % entspricht. Es wird prognostiziert, dass die nationale Nachfrage nach speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) bis 2005 rund 250.000 Einheiten im Wert von ca. 350.000 bis 450.000 RMB erreichen wird. Der SPS-Markt spiegelt die globale Fertigungssituation wider und verzeichnete nach 2000 einen deutlichen Rückgang. Automation Research Corp. prognostiziert jedoch trotz des globalen Wirtschaftsabschwungs eine Erholung des SPS-Marktes. Das Unternehmen schätzt, dass der globale SPS-Markt, der im Jahr 2000 einen Wert von 7,6 Milliarden US-Dollar hatte, bis Ende 2005 wieder diesen Wert erreichen und leicht weiter wachsen wird. Miniaturisierung, Vernetzung, PC-Integration und Offenheit sind die wichtigsten Entwicklungsrichtungen für SPS. In den Anfängen der SPS-basierten Automatisierung waren SPS groß und teuer. In den letzten Jahren sind jedoch Miniatur-SPS (mit weniger als 32 Ein-/Ausgängen) auf den Markt gekommen, die nur wenige hundert Euro kosten. Mit der kontinuierlichen Verbesserung und Weiterentwicklung von Software zur Konfiguration von SPS-Steuerungen (Soft-PLC) wird der Marktanteil PC-basierter Steuerungssysteme mit installierter Soft-PLC-Konfigurationssoftware schrittweise steigen. Aktuell ist die Verbreitung der Ethernet-Technologie einer der wichtigsten Entwicklungstrends im Bereich der Prozesssteuerung, und SPS bilden hier keine Ausnahme. Immer mehr SPS-Anbieter bieten mittlerweile Ethernet-Schnittstellen an. Es wird erwartet, dass sich SPS, insbesondere industrielle PC-basierte Steuerungssysteme, weiter in Richtung offener Steuerungssysteme entwickeln werden. III. DCS-Systeme für integrierte Messung, Steuerung und Management – ​​Design von verteilten Steuerungssystemen (DCS): Das DCS (Distributed Control System) wurde erstmals 1975 eingeführt, wobei sich die Hersteller hauptsächlich auf die USA, Japan und Deutschland konzentrierten. Ab Mitte bis Ende der 1970er-Jahre importierte mein Land zunächst DCS-Systeme als Teil kompletter Anlagen in großem Umfang. Die ersten Importe umfassten die Chemiefaser-, Ethylen- und Düngemittelindustrie. Damals waren die wichtigsten Industriezweige meines Landes (wie Energie, Petrochemie, Baustoffe und Metallurgie) fast vollständig auf importierte DCS-Systeme angewiesen. Anfang der 1980er-Jahre begann China, parallel zur Einführung, Integration und Anwendung ausländischer Technologien, die technischen Herausforderungen der Entwicklung heimischer Prozessleitsysteme (DCS) anzugehen. Im letzten Jahrzehnt, insbesondere seit dem Neunten Fünfjahresplan, haben sich Forschung, Entwicklung und Produktion von DCS-Systemen in China rasant entwickelt und eine Reihe herausragender Unternehmen hervorgebracht, darunter Beijing Hollysys, Shanghai Xinhua, Zhejiang University Control Systems, Zhejiang VIA Technologies, Aerospace Measurement & Control, die Chinesische Akademie für Elektrotechnik und die Beijing Kangtuo Group. Diese Unternehmen haben nicht nur die Vielfalt und Anzahl ihrer DCS-Systeme deutlich erhöht, sondern auch ihr technologisches Niveau auf internationales Spitzenniveau gebracht oder sich diesem angenähert. Von den 4.426 im Jahr 2001 landesweit eingesetzten DCS-Systemen stammten 1.486 aus heimischer Produktion, was einem Anteil von 35 % entspricht. Innerhalb weniger Jahre hat die Dominanz ausländischer DCS-Systeme in China ein Ende gefunden. Diese spezialisierten Unternehmen haben sich nicht nur einen gewissen Marktanteil gesichert und Kapital sowie Technologie für die Entwicklung angehäuft, sondern auch die Preise importierter DCS-Systeme deutlich gesenkt und so zur Förderung der Automatisierung in meinem Land beigetragen. Gleichzeitig steigen die Exporte inländischer DCS-Systeme kontinuierlich. Obwohl die Entwicklung von DCS-Systemen im Inland bedeutende Fortschritte gemacht hat, halten ausländische DCS-Produkte, vor allem von Honeywell und Yokogawa, in China weiterhin einen relativ hohen Marktanteil. Der DCS-Markt in meinem Land wächst jährlich um etwa 20 % und hat einen jährlichen Marktwert von rund 30–35 Milliarden Yuan. Da es in den nächsten fünf Jahren in der petrochemischen Industrie keine leicht verfügbaren Alternativen zu DCS-Systemen für großtechnische Automatisierungssysteme gibt, ist kein Rückgang des Marktwachstums zu erwarten. Statistiken zeigen, dass im Jahr 2005 über 1.000 Anlagen in der petrochemischen Industrie meines Landes eine DCS-Steuerung benötigten; das Energiesystem installierte jährlich neue Generatoren mit einer Leistung von über 10 Millionen Kilowatt, die eine DCS-Überwachung erforderten; Viele Unternehmen nutzten DCS bereits seit 15–20 Jahren und benötigten daher regelmäßig Upgrades und Modernisierungen. Aus diesem Grund wird die Position von DCS als wichtiges Produkt in der Automatisierungs- und Messtechnikbranche in den nächsten fünf Jahren unangefochten bleiben. Laut einer Umfrage der Chinesischen Gesellschaft für Instrumentierung und Steuerungstechnik stellte sich der DCS-Markt in China im Jahr 2002 wie folgt dar: Miniaturisierung, Diversifizierung, PC-basierte Architektur und Offenheit sind die Hauptrichtungen für die zukünftige DCS-Entwicklung. Derzeit teilen sich SPSen, Industrie-PCs und Prozessleitsysteme (FCS) zunehmend den Marktanteil von kleinen DCS. Zukünftig könnten kleine DCS zunächst mit diesen drei Systemen integriert werden, und die „Soft-DCS“-Technologie wird sich zuerst in kleinen DCS entwickeln. PC-basierte Steuerungen werden in der Prozesssteuerung kleiner und mittlerer Anlagen immer häufiger eingesetzt, und verschiedene DCS-Hersteller werden kleine DCS-Systeme auf Basis von Industrie-PCs auf den Markt bringen. Offene DCS-Systeme werden sich sowohl nach oben als auch nach unten ausdehnen und so den freien Datenfluss aus dem Produktionsprozess im gesamten Unternehmen ermöglichen. Dies führt zu einer nahtlosen Integration von Informations- und Steuerungstechnik und schreitet hin zur Integration von Messung, Steuerung und Management voran. IV. Steuerungssysteme entwickeln sich hin zu Feldbus-Steuerungssystemen (FCS). Dank der Entwicklung der 3C-Technologie (Computer, Steuerung, Kommunikation) werden sich Prozessleitsysteme von DCS zu FCS (Feldbus-Steuerungssystem) weiterentwickeln. FCS kann die PID-Regelung vollständig auf Feldgeräte verteilen. Im Feldbus-basierten FCS wird eine neue Generation von Produktionsprozessautomatisierungssystemen, die vollständig verteilt, digital, offen und interoperabel ist, den traditionellen 1:1-Feldbus (4-Leitungen mit 20 mA analogen Signalen) ablösen und revolutionäre Veränderungen in der Architektur von industriellen Automatisierungsleitsystemen bewirken. Gemäß der Definition der IEC 61158 ist ein Feldbus ein digitales, bidirektionales, mehrzweigiges Kommunikationsnetzwerk zwischen Feldgeräten im Fertigungs- oder Prozessbereich und automatischen Steuergeräten im Kontrollraum. Feldbus ermöglicht es Mess- und Steuergeräten, digitale Rechen- und Kommunikationsfunktionen zu nutzen. Dies verbessert die Genauigkeit von Signalmessung, -übertragung und -steuerung und erhöht die Funktionalität und Leistungsfähigkeit von System und Geräten. Die Arbeitsgruppe IEC/TC65 SC65C/WG6 begann 1984 mit der Entwicklung eines weltweit einheitlichen Feldbusstandards. Nach einem schwierigen, 16-jährigen Prozess wurde 1993 die IEC 61158-2 veröffentlicht. Die weitere Standardentwicklung verlief uneinheitlich. Der Anfang 2000 veröffentlichte internationale Feldbusstandard IEC 61158 umfasste acht Typen: Typ 1 IEC Technical Report (FFH1); Typ 2 Control-NET (unterstützt von Rockwell Automation); Typ 3 Profibus (unterstützt von Siemens, Deutschland); Typ 4 P-NET (unterstützt von Process Data, Dänemark); Typ 5 FFHSE (ehemals FFH2) High-Speed ​​Ethernet (unterstützt von Fisher Rosemount, USA); Typ 6 Swift-Net (unterstützt von Boeing, USA). Typ 7 WorldFIP (unterstützt von Alsto, Frankreich); Typ 8 Interbus (unterstützt von Phoenix Contact, USA). Zusätzlich zu den acht Feldbusstandards der IEC 61158 verabschiedete das IEC TC17B drei Busstandards: SDS (Smart Distributed System), ASI (Actuator Sensor Interface) und Device NET. Darüber hinaus veröffentlichte die ISO den CAN-Standard ISO 11898. Device NET wurde am 8. Oktober 2002 in China als nationaler Standard verabschiedet und am 1. April 2003 implementiert. Im Wettbewerb der verschiedenen Feldbussysteme gewinnt COTS-Kommunikationstechnologie (Commercial-Off-The-Shelf), insbesondere Ethernet, zunehmend an Bedeutung. Im Fokus stehen dabei zwei Aspekte: (1) Kann sich ein weltweit einheitlicher Feldbusstandard etablieren? (2) Können Feldbussysteme die derzeit weit verbreiteten DCS-Systeme vollständig ersetzen? Der Einsatz von Feldbustechnologie zum Aufbau kostengünstiger Feldbus-Steuerungssysteme fördert die Intelligenz von Feldinstrumenten, die Dezentralisierung von Steuerungsfunktionen und die Offenheit von Steuerungssystemen und entspricht damit dem technologischen Entwicklungstrend industrieller Steuerungssysteme. Um die Entwicklung der Feldbustechnologie in China während des Neunten Fünfjahresplans zu beschleunigen, konzentrierte sich das Land auf die Entwicklung und das Engineering intelligenter Instrumente und Feldbustechnologie, ergänzte und verbesserte Prozessanlagen, Entwicklungs- und Testgeräte, errichtete Produktionsstätten für intelligente Instrumente und entwickelte Automatisierungssysteme und schuf eine moderate Skalenwirtschaft. Im Jahr 2000 wurden die beiden Projekte des Nationalen Wissenschafts- und Technologieforschungsprogramms des Neunten Fünfjahresplans, „Forschung und Entwicklung einer neuen Generation vollständig verteilter Steuerungssysteme“ und „Forschung und Entwicklung intelligenter Feldbusinstrumente“, nacheinander abgeschlossen. Diese beiden Projekte sowie das zuvor abgeschlossene Projekt „Entwicklung von Feldbus-Steuerungssystemen“ konzentrierten sich auf die Feldbustechnologien HART und FF, um der international parallel existierenden Vielzahl von Feldbusprotokollen Rechnung zu tragen. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Entwicklung computergestützter Steuerungssysteme nach Stations-, pneumatischen und elektrisch-stationären Steuerungssystemen, zentralisierten digitalen Steuerungssystemen und verteilten Steuerungssystemen (DCS) nun in Richtung Feldbus-Steuerungssysteme (FCS) geht. Obwohl sich feldbusbasierte FCS rasant entwickeln, besteht weiterhin Handlungsbedarf, beispielsweise in den Bereichen Standardisierung und Instrumentenintelligenz. Zudem benötigen Wartung und Modernisierung traditioneller Steuerungssysteme nach wie vor DCS; daher wird die vollständige Ablösung traditioneller DCS durch FCS ein langwieriger Prozess sein, und auch DCS selbst entwickelt sich stetig weiter. FCS, die DCS, Industrial Ethernet und fortschrittliche Steuerungstechnologien kombinieren, werden zweifellos eine starke Zukunft haben. Industrial Ethernet und Feldbustechnologie, flexible, komfortable und zuverlässige Datenübertragungsmethoden, finden zunehmend Anwendung in industriellen Umgebungen und werden im Bereich der Steuerungstechnik eine immer wichtigere Rolle spielen. V. Messtechnik: Nach fünfzig Jahren Entwicklung hat die Messtechnikindustrie meines Landes eine solide Grundlage geschaffen und ein relativ vollständiges Produktions-, Forschungs- und Vertriebssystem aufgebaut. Derzeit gibt es in China über 6.000 Unternehmen der Instrumentenbranche mit einem Jahresumsatz von rund 100 Milliarden Yuan. Damit ist China nach Japan der zweitgrößte Instrumentenhersteller in Asien. Laut Zollstatistik beliefen sich die Importe verschiedener Instrumente im vergangenen Jahr auf fast 6 Milliarden US-Dollar, ohne Berücksichtigung von Instrumentenimporten im Rahmen von Komplettprojekten. Dies entspricht etwa 50 % des gesamten Produktionswerts der chinesischen Instrumentenindustrie. Die meisten chinesischen Instrumentenprodukte bewegen sich jedoch aktuell im unteren bis mittleren Preissegment. Da digitale, intelligente, vernetzte und miniaturisierte Produkte international zunehmend an Bedeutung gewinnen, wird sich diese Kluft weiter vergrößern. China ist derzeit stark von Importen hochwertiger und großtechnischer Instrumente und Anlagen abhängig. Bei Produkten des mittleren Preissegments und vielen Schlüsselkomponenten halten ausländische Produkte über 60 % des chinesischen Marktanteils, während im Inland produzierte Analysegeräte weniger als zwei Tausendstel des Weltmarkts ausmachen. Im März 2001 verabschiedete die vierte Sitzung des neunten Nationalen Volkskongresses den Entwurf des „15. Fünfjahresplans“. Dieser sah erstmals vor, der Entwicklung von CNC-Werkzeugmaschinen, Instrumenten und Messgeräten sowie deren Basiskomponenten eine wichtige Bedeutung beizumessen und die Qualität und das technische Niveau kontinuierlich zu verbessern. Im August 2001 erklärte die Staatliche Planungskommission Instrumente und Messgeräte ausdrücklich zu wichtigen technischen Ausrüstungen für die Volkswirtschaft. Die Staatliche Kommission für Wirtschaft und Handel erarbeitete und verkündete den „15. Fünfjahresplan“ für die Instrumenten- und Messgeräteindustrie und etablierte sechs Hightech-Industrialisierungsprojekte: 1. Vollständig offene, verteilte Steuerungssysteme und intelligente Instrumente auf Basis von Feldbustechnologie; 2. Neue Sensoren; 3. Intelligente industrielle Steuerungskomponenten und Aktoren; 4. Instrumente und automatische Überwachungssysteme zur Erfassung von Umwelt- und Schadstoffquellen; 5. Instrumentelle Automatisierungssysteme für komplette Prozessanlagen zur städtischen Abwasserbehandlung und -nutzung; 6. Instrumentelle Automatisierungssysteme für komplette Rotationsanlagen zur Konvertergasreinigung in der Stahlindustrie. Laut Branchenprognosen belief sich der chinesische Markt für Messgeräte und Instrumente im Zeitraum des 15. Fünfjahresplans auf rund 162,8 Milliarden Yuan im Jahr 2002, 179 Milliarden Yuan im Jahr 2003, 196,9 Milliarden Yuan im Jahr 2004 und 216,5 Milliarden Yuan im Jahr 2005. Über diese fünf Jahre hinweg betrug das durchschnittliche jährliche Marktvolumen 180,6 Milliarden Yuan (entspricht 22 Milliarden US-Dollar). Der Anteil von industriellen Automatisierungsinstrumenten und Steuerungssystemen lag bei 41 %, der von wissenschaftlichen Testinstrumenten bei 25 %, der von medizinischen Instrumenten bei 17 % und der von sonstigen Instrumenten ebenfalls bei 17 %. Die durchschnittliche jährliche Wachstumsrate betrug mindestens 10 %. Die wichtigsten Entwicklungstrends der Messgeräte- und Instrumententechnologie der Zukunft sind: die Entwicklung intelligenter Messgeräte und Instrumente hin zu intelligenten Systemen; PC-basierte Mess- und Steuerungstechnik mit der rasanten Entwicklung virtueller Instrumententechnologie; und die Vernetzung von Messgeräten und Instrumenten, die zu vernetzten Instrumenten und Fernmess- und -steuerungssystemen führt. Mehrere Vorschläge: Produkte mit unabhängigen Schutzrechten entwickeln und Kerntechnologien beherrschen; die Systemintegrationsfähigkeiten der Mess- und Regelungstechnik stärken; die Anwendungsbereiche von Mess- und Regelungstechnik weiter ausbauen. VI. Die CNC-Technologie entwickelt sich in Richtung Intelligenz, Offenheit, Vernetzung und Informatisierung. Seit der Entwicklung des ersten experimentellen numerischen Steuerungssystems (NC) am MIT im Jahr 1952 sind 51 Jahre vergangen. Im letzten Jahrzehnt haben sich mit der rasanten Entwicklung der Computertechnologie verschiedene offene NC-Systeme rasant entwickelt. Aktuell streben sie eine standardisierte offene Architektur an. Hinsichtlich ihrer Struktur lassen sich NC-Systeme weltweit heute grob in vier Typen unterteilen: 1. Traditionelle NC-Systeme; 2. Offene NC-Systeme mit einer „PC-integrierten NC“-Struktur; 3. Offene NC-Systeme mit einer „NC-integrierten PC“-Struktur; 4. Offene NC-Systeme vom SOFT-Typ. Die Entwicklung und Produktion von CNC-Systemen in meinem Land hat durch die Einführung, Anwendung und Integration im Rahmen des Siebten Fünfjahresplans, die Schlüsselforschung im Achten Fünfjahresplan und die Industrialisierung im Neunten Fünfjahresplan große Fortschritte gemacht. Schlüsseltechnologien wurden weitgehend beherrscht, NC-Entwicklungs- und Produktionsstätten errichtet, ein Pool an NC-Fachkräften ausgebildet und eine erste NC-Industrie aufgebaut, die auch die Entwicklung elektromechanischer Steuerungs- und Übertragungstechnik vorangetrieben hat. Gleichzeitig haben wirtschaftliche NC-Systeme mit chinesischen Merkmalen im Laufe der Jahre deutliche Verbesserungen in Leistung und Zuverlässigkeit erfahren und finden zunehmend Anerkennung bei den Anwendern. Der allgemeine Entwicklungstrend der CNC-Systemtechnologie im Ausland lässt sich wie folgt darstellen: Die neue Generation von CNC-Systemen entwickelt sich hin zu PC-basierten und offenen Architekturen; Antriebsgeräte entwickeln sich in Richtung Wechselstrom und Digitaltechnik; Kommunikationsfunktionen werden verbessert, was zur Vernetzung führt; und CNC-Systeme entwickeln sich hin zu intelligenter Steuerungsleistung. Mit dem Eintritt ins 21. Jahrhundert wird die menschliche Gesellschaft schrittweise in das Zeitalter der Wissensökonomie eintreten, in dem Wissen zum Kapital und zur Triebkraft für technologische und produktionstechnische Entwicklung wird. Die Werkzeugmaschinenindustrie, als Ausrüstungssektor für den Maschinenbau, die Industrie und sogar die gesamte nationale Wirtschaftsentwicklung, wird zweifellos an strategischer Bedeutung und Aufmerksamkeit gewinnen. In den letzten Jahren verzeichnete die CNC-Werkzeugmaschinenindustrie meines Landes ein zweistelliges Wachstum. Im Jahr 2001 belegte mein Land mit einem Produktionswert von 4,739 Milliarden US-Dollar weltweit den fünften Platz, während der Werkzeugmaschinenverbrauch auf den dritten Platz aufstieg und damit hinter den USA mit 5,367 Milliarden US-Dollar lag. Im Jahr 2002 erreichte der Produktionswert 26 Milliarden Yuan, womit China weltweit den vierten Platz belegte. Im Vergleich zu Industrieländern ist der Anteil von CNC-Werkzeugmaschinen in meinem Land jedoch noch gering. Derzeit liegt der Anteil von CNC-Maschinen am Produktionswert unter 30 % und am Verbrauchswert unter 50 %, während er in Industrieländern meist bei rund 70 % liegt. Da die im Inland produzierten CNC-Werkzeugmaschinen die Marktnachfrage nicht decken können, müssen hochwertige CNC-Werkzeugmaschinen und zugehörige Komponenten importiert werden, was zu einem jährlichen Anstieg der Werkzeugmaschinenimporte meines Landes führt. Im Jahr 2001 erreichten Chinas Werkzeugmaschinenimporte mit 2,406 Milliarden US-Dollar den zweiten Platz weltweit, ein Plus von 27,3 % gegenüber dem Vorjahr. Intelligenz, Offenheit, Vernetzung und Informatisierung prägen die zukünftige Entwicklung von CNC-Systemen und CNC-Werkzeugmaschinen: Entwicklung hin zu hoher Geschwindigkeit, hoher Effizienz, hoher Präzision und hoher Zuverlässigkeit; Entwicklung hin zu Modularität, Intelligenz, Flexibilität, Vernetzung und Integration; Entwicklung hin zu PC-basierter und offener Architektur; Entstehung einer neuen Generation von CNC-Bearbeitungsprozessen und -anlagen, wobei die Bearbeitung zunehmend auf virtuelle Fertigung setzt; Integration von Informationstechnologie (IT) und Werkzeugmaschinen, die zur Entwicklung fortschrittlicher mechatronischer Werkzeugmaschinen führt; Nanotechnologie wird einen neuen Entwicklungstrend prägen und neue Durchbrüche ermöglichen; energiesparende und umweltfreundliche Werkzeugmaschinen werden ihre Entwicklung beschleunigen und einen großen Marktanteil erobern. VII. Industrielle Steuerungsnetzwerke werden sich in Richtung einer Kombination aus kabelgebundenen und drahtlosen Technologien entwickeln. Seit der Inbetriebnahme des ersten zivilen Netzwerksystems, ARCnet, im Jahr 1977 haben kabelgebundene lokale Netzwerke (LANs) aufgrund ihrer breiten Anwendbarkeit und ihrer technologischen und preislichen Vorteile große Erfolge erzielt und sich rasant weiterentwickelt. In industriellen Umgebungen ist die Verwendung von Kabeln jedoch teilweise verboten, eingeschränkt oder erschwert, was den effektiven Betrieb kabelgebundener LANs beeinträchtigt. Daher wurde die drahtlose LAN-Technologie entwickelt und eingesetzt. Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Mikroelektronik wird die drahtlose LAN-Technologie eine zunehmend wichtige Rolle in industriellen Steuerungsnetzwerken spielen. Die drahtlose LAN-Technologie (WLAN) bietet eine komfortable Möglichkeit, Netzwerkgeräte drahtlos zu verbinden und ermöglicht so den Zugriff auf Netzwerkressourcen jederzeit, überall und uneingeschränkt. Sie stellt eine entscheidende Richtung für die Entwicklung moderner Datenkommunikationssysteme dar. WLANs bieten Ethernet-Verbindungsfunktionen ohne die Notwendigkeit von Netzwerkkabeln. Neben der Weiterentwicklung der Netzwerktechnologie verändern WLANs auch den Lebensstil der Menschen. Drahtlose Kommunikationsprotokolle verwenden typischerweise die Standards IEEE 802.3 und 802.11. 802.3 wird für Punkt-zu-Punkt-Kommunikation verwendet, während 802.11 für Punkt-zu-Mehrpunkt-Kommunikation eingesetzt wird. WLANs lassen sich mithilfe von WLAN-Hubs, WLAN-Zugangspunkten (APs), WLAN-Bridges, WLAN-Modems und WLAN-Netzwerkkarten (NICs) auf einem herkömmlichen LAN implementieren, wobei NICs am weitesten verbreitet sind. Zukünftige WLAN-Forschung wird sich primär auf Sicherheit, mobiles Roaming, Netzwerkmanagement und die Wechselwirkungen mit anderen Mobilfunksystemen wie 3G konzentrieren. In der industriellen Automatisierung müssen Tausende von Sensoren, Detektoren, Computern, SPSen, Kartenlesern und anderen Geräten zu einem Steuerungsnetzwerk miteinander verbunden werden. Diese Geräte verfügen typischerweise über RS-232- oder RS-485-Schnittstellen. WLAN-Geräte verwenden isolierte Signalwandler, um RS-232-Seriensignale von Industrieanlagen in WLAN- und Ethernet-Signale umzuwandeln. Sie entsprechen dem IEEE 802.11b WLAN-Standard und dem IEEE 802.3 Ethernet-Standard und unterstützen die Standard-TCP/IP-Netzwerkkommunikationsprotokolle, wodurch die Netzwerkfähigkeiten industrieller Anlagen effektiv erweitert werden. Die Kombination von Computernetzwerktechnologie, drahtloser Technologie und intelligenter Sensortechnologie hat das neue Konzept der „vernetzten intelligenten Sensoren auf Basis drahtloser Technologie“ hervorgebracht. Diese drahtlosbasierten vernetzten intelligenten Sensoren ermöglichen die direkte Übertragung, Veröffentlichung und gemeinsame Nutzung von Daten aus dem industriellen Bereich über ein Netzwerk via drahtloser Verbindungen. Die WLAN-Technologie bietet drahtlose Datenverbindungen mit hoher Bandbreite und flexible Netzwerktopologien für die Kommunikation zwischen verschiedenen intelligenten Feldgeräten, mobilen Robotern und automatisierten Anlagen in Fabrikumgebungen. In bestimmten Umgebungen kompensiert sie effektiv die Nachteile kabelgebundener Netzwerke und verbessert so die Kommunikationsleistung industrieller Steuerungssysteme. VIII. Industrielle Steuerungssoftware entwickelt sich hin zu fortschrittlicher Steuerung. Seit ihren Anfängen in den frühen 1980er Jahren hat die industrielle Steuerungssoftware eine 20-jährige Entwicklung durchlaufen. Als Anwendungssoftware hat sie sich parallel zum Aufstieg des PCs weiterentwickelt. Sie umfasst hauptsächlich Mensch-Maschine-Schnittstellen (HMI), PC-basierte Steuerungssoftware und Produktionsmanagementsoftware. China hat in der Vergangenheit eine Reihe vollständiger Anwendungssoftwarepakete mit unabhängigen Schutzrechten entwickelt, darunter Echtzeit-Überwachungssoftwareplattformen, fortschrittliche Steuerungssoftware und Software zur Prozessoptimierung. Im Bereich Engineering und Produktentwicklung wurden bedeutende Fortschritte erzielt, wodurch das Monopol ausländischer Unternehmen im Bereich vergleichbarer Anwendungssoftware gebrochen wurde. Durch den Einsatz in Hunderten von Unternehmen (Werken) in Branchen wie Chemie, Petrochemie und Papierherstellung haben diese Anwendungen den technologischen Wandel vorangetrieben, die Prozesskontrolle und die Produktqualität verbessert und den Unternehmen erhebliche wirtschaftliche Vorteile gebracht. Im Jahr 2000 wurde das nationale Wissenschafts- und Technologieprojekt „Steuerungs- und Computeranwendungstechnologie für großtechnische petrochemische Produktionsanlagen“ im Rahmen des „Neunten Fünfjahresplans“ genehmigt. Als wichtige Komponente industrieller Steuerungssoftware wurden in den letzten Jahren bedeutende Fortschritte bei der Entwicklung inländischer HMI-Konfigurationssoftware erzielt. Die Kombination von Software und Hardware bietet eine umfassende Lösung für die integrierte Messung, Steuerung und das Management von Unternehmen. Based on this, industrial control software will develop from HMI and basic strategy configuration towards advanced control. Advanced Process Control (APC) currently lacks a strict and unified definition. Generally, control algorithms based on mathematical models but requiring computer implementation are collectively referred to as advanced process control strategies. Examples include adaptive control, predictive control, robust control, and intelligent control (expert systems, fuzzy control, neural networks). Because advanced control and optimization software can generate significant economic benefits, their value has increased dramatically. Internationally, dozens of companies have launched hundreds of advanced control and optimization software products, forming a powerful process industry application software industry worldwide. Therefore, developing advanced control and optimization software with independent intellectual property rights in China, breaking the monopoly of foreign products, and replacing imports is of great significance. In the future, industrial control software will continue to develop towards standardization, networking, intelligence, and openness. Conclusion Industrial informatization refers to the process of information collection, transmission, processing, and comprehensive utilization in industrial production, management, and operation through information infrastructure and integrated platforms. During the "15th Five-Year Plan" period, the national focus on using informatization to drive industrialization was threefold: first, to improve the automation, intelligent control, and information-based management of traditional industries by emphasizing the application of electronic information technology; second, to promote high-quality and efficient production in the manufacturing sector and revitalize the equipment manufacturing industry by emphasizing the application of advanced manufacturing technologies; and third, to upgrade and improve the key technologies, common technologies, and related supporting technologies, processes, and equipment levels of key industries. The main objectives of the national high-tech industrialization strategy are twofold: first, to develop high technology, form emerging industries, and cultivate new growth points; and second, to utilize advanced technologies to transform and optimize traditional industries, thereby improving the quality of economic growth. Because vigorously developing industrial automation is an effective way and means to accelerate the transformation and upgrading of traditional industries, improve the overall quality of enterprises, enhance the overall national strength, adjust the industrial structure, and rapidly revitalize large and medium-sized enterprises, the country will continue to implement a series of special projects for the industrialization of high-tech industrialization of industrial process automation, use informatization to drive industrialization, promote the further development of industrial automation technology, strengthen technological innovation, realize industrialization, solve the deep-seated problems facing the national economic development, further improve the overall quality of the national economy and comprehensive national strength, and achieve leapfrog development.