淺談工業(yè)自動化的發(fā)展趨勢

周宏偉

摘 要：工業(yè)自動化在我國具有重要意義，是我國工業(yè)化進(jìn)程的有利推進(jìn)力。因此本文將從工業(yè)自動化的內(nèi)涵出發(fā)，闡述工業(yè)自動化具有的重要意義，也從自動化未來的幾個發(fā)展趨勢著手，進(jìn)行綜合敘述。

關(guān)鍵詞：工業(yè)自動化；發(fā)展趨勢；探究

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.09.046

1 概述

工業(yè)自動化是一種綜合性技術(shù)，是通過對計算機(jī)、電子裝備、控制理論及相關(guān)工藝技術(shù)的運(yùn)用，產(chǎn)生對整個工業(yè)生產(chǎn)過程的優(yōu)化、檢測、控制和調(diào)節(jié)等管理作用，從而完成既定目標(biāo)，實現(xiàn)工業(yè)的增產(chǎn)、節(jié)能降耗及安全生產(chǎn)。具體來說，輕工、煉油、化工及食品等流程工業(yè)生產(chǎn)過程都是工業(yè)自動化的簡稱。將一些帶有自動化裝置的儀表，配備到機(jī)器設(shè)備上，用以代替人們進(jìn)行直接勞作，實現(xiàn)不同程度的自動化生產(chǎn)，達(dá)成目標(biāo)，這種全過程都使用自動化裝置來進(jìn)行管制的辦法，我們便稱之為自動化生產(chǎn)過程。

自動控制系統(tǒng)的分類有很多，其都是按照不同的原則進(jìn)行劃分，不同給定值分類：（1）定值控制系統(tǒng)。這個系統(tǒng)的給定值保持不變，系統(tǒng)任務(wù)是建立在被控變量以一定精度保持在給定值不變的基礎(chǔ)上完成。（2）隨動控制系統(tǒng)。這種系統(tǒng)下的給定值呈隨機(jī)變化狀態(tài)，且事先不會知道變化。（3）程序控制系統(tǒng)。給定值的變化一直按照事先程序的規(guī)定行走。至于控制系統(tǒng)的種類區(qū)分，標(biāo)準(zhǔn)可按照復(fù)雜程度來進(jìn)行，所以其系統(tǒng)的劃分可分為簡單、復(fù)雜控制系統(tǒng)，如果是按照不同變量名稱的區(qū)分，可以分為壓力控制、溫度控制，規(guī)律調(diào)節(jié)區(qū)分有預(yù)估控制、P、PI、PD、PID等。

2 自動化意義

煉油、化工、生物、電力等工業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模越來越趨向大型、復(fù)雜化，因此在現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的大力發(fā)展之下，現(xiàn)代工業(yè)實現(xiàn)高效安全及優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)的重要保證，完全有賴于各種自動控制技術(shù)的保證作用。國家政委也曾發(fā)文提出：如果單從管理水平與產(chǎn)品質(zhì)量來進(jìn)行我國與發(fā)達(dá)國家的對比，我們會發(fā)現(xiàn)很大差距，特別是我國的裝備技術(shù)跟水平，往后還會繼續(xù)擴(kuò)大與發(fā)達(dá)國家的差距對比，這種嚴(yán)峻情況下的國家出路在哪？首先因國力關(guān)系，承受不了大面積更新設(shè)備，其次如果維持設(shè)備現(xiàn)狀，和發(fā)達(dá)國家比生產(chǎn)，我們的后果可想而知，只有將傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行一定的改造，利用電子技術(shù)，將二者充分融合，將企業(yè)的素質(zhì)提升起來，提高整體收益，才是當(dāng)今最好的解決辦法。

目前，我國提高國力的主要手段便是，運(yùn)用計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)及自動化控制技術(shù)，來對傳統(tǒng)工業(yè)實行技術(shù)改造，讓他們提高經(jīng)濟(jì)效益，實現(xiàn)既定目標(biāo)。所以，這也導(dǎo)致了激烈的市場競爭，國家與國家，企業(yè)與企業(yè)都不可避免的投身到這場競爭中來。我們可以看到的優(yōu)勢例證，便是日本和西德的經(jīng)濟(jì)騰飛競爭：而美國也開始在一邊致力于密集型技術(shù)產(chǎn)業(yè)的研究同時，一邊發(fā)展起自動化工業(yè)技術(shù)，他們在運(yùn)用計算機(jī)應(yīng)用與現(xiàn)代化控制技術(shù)改造傳統(tǒng)工業(yè)上，取得了不小的成就及經(jīng)濟(jì)收益。

3 工業(yè)自動化發(fā)展的幾個趨勢

3.1 從模擬到數(shù)字化

傳統(tǒng)控制系統(tǒng)中的被控量是連續(xù)時間信號，伴隨大規(guī)模集成芯片和數(shù)字處理技術(shù)的廣泛面世，人們越來越開始推崇數(shù)字信號處理技術(shù)，可以說自動控制系統(tǒng)與計算機(jī)及其他部分之間由A/D、D/A構(gòu)架起橋梁，對數(shù)字計算機(jī)來說，需要兩大支撐，即硬件和軟件，這兩部分也是計算機(jī)控制系統(tǒng)的基本組成。

硬件組成：CPU主板、計算機(jī)主機(jī)、接口及存儲器構(gòu)成了控制系統(tǒng)的核心部分。主機(jī)的任務(wù)是接受操作臺命令，開關(guān)量輸入輸出設(shè)備主要負(fù)責(zé)開關(guān)過程，人機(jī)借口設(shè)備除了顯示器、打印機(jī)及鍵盤外，還包括操作臺及面板顯示臺，作用是幫操作者發(fā)號指令，進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置，顯示工作狀態(tài)等。

軟件組成：對計算機(jī)來說，軟件是其中樞神經(jīng)，它的作用就是用來操作整臺計算機(jī)系統(tǒng)的控制命令的，產(chǎn)生活動。軟件也分兩種，即應(yīng)用軟件和系統(tǒng)軟件。用戶使用的是系統(tǒng)軟件，一般包括內(nèi)容為診斷程序、操作、語言算法及數(shù)據(jù)庫程序，而應(yīng)用軟件則具體服務(wù)于控制任務(wù)，是一種專用編制軟件，例如數(shù)據(jù)采集、控制、處理程序及打印、過程監(jiān)視等都由它進(jìn)行完成。

3.2 網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展

我們又把網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)稱作網(wǎng)絡(luò)化控制，又叫控制網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)有兩個組成內(nèi)容，即DCS（分布式或集散控制系統(tǒng)），F(xiàn)CS（現(xiàn)場總線控制和工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)），這些系統(tǒng)都明確體現(xiàn)出了現(xiàn)行網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的發(fā)展方向，即分布化、網(wǎng)絡(luò)集成及節(jié)點智能化。過程中，以太網(wǎng)慢慢壟斷了計算機(jī)領(lǐng)域的局域通信，以太網(wǎng)和快速以太網(wǎng)又慢慢被過程控制網(wǎng)絡(luò)的上層通信統(tǒng)一。網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)對于以太網(wǎng)的運(yùn)用已經(jīng)成為趨勢，而以太網(wǎng)的互操作、數(shù)字式互聯(lián)及高開放性網(wǎng)絡(luò)性能，也非常符合現(xiàn)場總線的網(wǎng)絡(luò)控制特點，因此，工業(yè)以太網(wǎng)成為現(xiàn)場總線技術(shù)在今后發(fā)展的重要方向。

3.3 無線技術(shù)

因為工業(yè)無線技術(shù)的特點是，可以進(jìn)行非接觸傳輸，這樣一來可以在環(huán)境惡劣的時候?qū)Υ诉M(jìn)行運(yùn)用，它還可以監(jiān)控高速旋轉(zhuǎn)的對象，所以也節(jié)省了不少的安裝成本，由于更換、升級起來十分方便，所以也可以因此而降低一些持續(xù)維護(hù)成本，減少插件故障，不受任何移動限制，優(yōu)點頗多。可以說工業(yè)無線技術(shù)是一項模式變革，工廠傳統(tǒng)的認(rèn)為測控模式的成本過高，不便于大范圍進(jìn)行傳感器的部署，這項技術(shù)讓大面積檢測應(yīng)用變?yōu)榭赡堋?/p>

ARC預(yù)測：到2020年，工廠設(shè)備在維護(hù)健康方面的相關(guān)市場將不斷持續(xù)上升，以200%的年速度進(jìn)行增長。美國科技委員顧問也在會議中指出，21世紀(jì)聯(lián)邦發(fā)展技術(shù)與能源研究制定的發(fā)展計劃是，工業(yè)生產(chǎn)效率將在無線技術(shù)應(yīng)用之下提高10%的效率，與此同時排污并不會增長，還會降低25%左右。

4 總結(jié)

工業(yè)自動化技術(shù)的典型特點便是高技術(shù)，也是當(dāng)今世界發(fā)展最為廣泛和迅猛的一項效益顯著技術(shù)，矚目世界，它對新產(chǎn)業(yè)及技術(shù)革命均具有關(guān)鍵性推動作用，也屬于信息電子技術(shù)綜合集成的一種，在技術(shù)上顯示出智力及技術(shù)密集的巨大優(yōu)勢，毫無夸張的說，新型工業(yè)化道路的建設(shè)離不開工業(yè)自動化技術(shù)的基礎(chǔ)鋪墊，后者是保障前者成功的關(guān)鍵技術(shù)所在。

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