工業自動化-蘇州江基電子科技有限公司
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    應用領域

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    工業自動化是在工業生産中廣泛采用自動控制、自動調整裝置,用以代替人工操縱☠️機器和機器體系進行加工生産的趨勢。在工業生産自動化條件下,人隻是間接地照管和監督機器進行生産。工業自🧜🏼‍♂️動化😥,按其發展階段可分爲:(1) 半自動化。即部分采用自動控制和自動裝置,而另一部分則由人工操作機器進行生産。(2) 全自動化。指生産過程中全部工序,包括上料、下料、裝卸等,都不需要人直接進行生産操作 (人隻是間接地看管和監督機器運轉),而由機器連續地、重複地自動生産出一個🙆🏿或一批産品。 [1] 


    定義概述

    編輯 播報
    工業自動化是機器設備或生産過程在不需要人工直接幹預的情況下,按預期的目标實現測量、操縱等信息處理和過程控制的統稱。自動化技術就是探索和研究實現自動化過程的方法和技術。它是涉💞及機械、微電子、計算機、機器視覺等技術領域的一門綜合性技術。工業革命是自動化技術的助産士。正是由于工業革命的需要,自動化技術才沖破了卵殼,得到了蓬勃發展。同時自動化技術也促進了工業😁的進步,如今自動化技術已經被廣泛的應用于機械制造、電力、建築、交通運輸、信息技術等領域,成爲提高勞動生産率的主要手段。 [2] 
    工業自動化是德國得以啓動工業4.0的重要前提之一,主要是在機械制造電氣工程領域。目前在德國和國際制造業中廣泛采用的“嵌入式系統”,正是将機械或電氣部件完全嵌入到受控器件内部,是一種特定應用設計的專用計算機系統。數據顯示,這種“嵌入式系統”每年獲得的市場效益高達200億歐元👺,而這個數字到2020年将提升至400億歐元。 [3] 
    工業自動化技術是一種運用控制理論、儀器儀表、計算機和其他信息技術,對工業生産過程實現檢測、控制、優化、調度、管理和決策,達到增加産量、提高質量、降低消耗、确保安全等目的的綜合性高技術,包括工業自⛹🏻‍♂️動化軟件、硬件和系統三大部😁分。 工業自動化技術作爲20世紀現代制造領域中最重要的技術之一,主要解決生産效率與一緻性問題。無論高速大批量制造企業還是追💕求✋靈活、柔性和定制化企業,都必須依靠自動化技術的應用。 自動化系統本身并不直接創造效益,但它對企業生産過程起着😝明👽顯的提升作用:
    (1)提高生産過程的安全性;
    (2)提高生産效率;
    (3)提高産品質量
    (4)減少生産過程的原材料、能源損耗。
    據國際權威咨詢機構統計,對自動化系統投入和企業效益方面提升産出比約1:4至1:6之間。特别在資金密集型企業中,自動化系統占設備總投資10%以下,起到“四兩撥千金”的作用。 傳統的工業自動化系統即機電一體化系統主要是對設備和生産過程的控制😵‍💫,即由機械🛌🏻本體、動力部分、測試傳感部分、執行機構、驅動部分、控制及信号處理單元、接口等🧛🏽硬件元素,在軟件程序電子電路邏輯的有目的的信息流引導下,相互協調、有機融合和集成,形成物質和能量的有👼🏾序💌規則運動,從而組成工業自動化系統或産品。
    在工業自動化領域,傳統的控制系統經曆了繼基地式氣動儀表控制系統、電動單元組合式模拟儀表控制系統、集中式數字控制系統和集散式控制系統DCS的發展曆程。
    随着控制技術、計算機、通信、網絡等技術的發展,信息交互溝通的領域正迅速覆蓋從工廠的現場設備層到控制、管理各個層次。工業控制機系統一般是指對工業生産過程及其機電設備工藝裝備進行測量與控制的自動化技術工具(包括自動測量儀表控制裝置)的總稱。今天,對自動化最簡單的理解也轉變爲:用廣義的機器(包括計算機)來部分代替或完全取代或超越人的體力。

    發展曆史

    編輯 播報

    第一階段

    40年代--60年代初
    需求動力:市場競争,資源利用,減輕勞動強度,提高産品質量,适應批量生産需要。主要特點:此階段主要爲👌單機自動化階段,主要特點是:各種單機自動化加工設備出現,并不斷擴大應用和向縱深方向發展。典🤑型成果和産品:硬件數控系統的數控機床。

    第二階段

    60年代中--70年代初期
    需求動力:市場競争加劇,要求産品更新快,産品質量高,并适應大中批量生産需要和減輕勞動強度。主要特點:此階段主要以自動生産線爲标志,其主要特點是:在單機自動化的基礎上,各種組合機床、組合生産線出現,同時軟件數控系統👩🏿‍❤️‍💋‍👨🏽出現并用于機床,CAD、CAM等軟件開始用于實際工程的設計和制造中,此階段硬🙈件加工設備适💔合于大中批量的生産和加工。典型成果和~産品:用于鑽、镗、銑等加工的自動生産線。

    第三階段

    70年代中期
    需求動力:市場環境的變化,使多品種、中小批量生産中普遍性問題愈發嚴重,要求自動化技術向其廣度和深度👧🏾發展🙂‍↔️,使~其各相關技術高度綜合,發揮整體最佳效能。主要特點:自70年代初期美國學者🚶🏾‍♀️‍➡️首次提出CIM概念至今,自動化領域已發生了巨大變化,其主要特👾點是:CIM已作爲一種哲理、一種方法逐步爲人們所接受;CIM也是👩🏿‍❤️‍💋‍👨🏽一種實現👱🏼‍♂️集成的相應技術,把分散獨立的單元自動化技術集成爲一個優化的整體。所謂哲理,就是企業應根據需求👌來分析并克服現存的“瓶頸”,從而實現不斷提高實力、競争力的思想策略;而作爲實現集成的相應技術,一般認爲是:數據獲取、分配、共享;網絡和通信;車間層設備控制器;計算機硬、軟件的規範、标準等。同時,并行工程作爲一種經營😗哲理和工作模式自80年代末期開始應用和活躍于自動化技術領域,并👽将🏊🏾‍♀️進一💫步促進單元自動化技術的集成。典型成果和🥑️産品:CIMS工廠,柔性制造系統(FMS)。

    設備技術及制作

    編輯 播報

    管理控制

    随着國民經濟的發展,人民生活水平的提高,電能的需要也在不斷地增加,發電設備也🔞相應增多,電網結構和運行方式也越來越複雜,人們對電能質量的要求也越來越高。爲了保證用戶的用電,必須對電網進行管理和控制。
    電力系統運行管理和調度的任務很複雜,但簡單說來,就是:
    ①、盡量維持電力系統的正常運行,安全是電力系統的頭等大事,系統一旦😘發生事故,其危害是難以估計的,因此,努力維持電力系統的正常運行是🚶🏾‍♀️‍➡️首要任務;
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    ②、爲用戶提供高質量的電能,反映電能質量的三個參數就是👽電壓、頻率和波形。這三個參數必須在規🧑🏽‍❤️‍💋‍🧑🏻定範圍内,才能保證電能的質量。穩定電壓的關鍵是調節系統中無功功率的平衡,頻率的變化,是整個系統有功功率的平衡問題,波形是由發電機決定的;
    ③、保證電力系統運行的經濟性,使發電成本最經濟。
    電力系統是一個分布面廣、設備量大、信息參數多的系統,發電廠發出電能供給用戶,必須經幾級變壓器^變壓才能傳輸。各級👋電壓通過輸電線路向用戶供電,電壓從低到高,再從高到低,以利于能量的傳送。電😝壓的變換,形成不同的電壓級别,形成一個個不同電壓級别的變電站,變電站之間是輸電線,因而形成了複雜的電力網拓撲結構。電網調度正是按照電網的這種拓撲結構進行管理和調度的。
    一般情況下,電網按電壓級别設置調度中心,電壓級别越高,調度中心的級别也越高。整個系統是一個🧛🏽寶塔型的網絡圖分級調度可以簡化網絡的拓撲結構,使信息的傳送變得更加合理,從而大大節省通信設備,并提高了系統運行的穩定性。按中國的情況,電力系統調度分爲國家調度中心,大區網局級調度控制中心,省級調度控制中心,地區調度控制中心,縣級調度中心。各級直接管理和調度其下一層調度中心。

    電網調度

    電網調度自動化是一個總稱,由于各級調度中心的任務不同,調度自動化系統的規模也不同,但無論哪一級調度自動化系統,都具有一😌種最基本的功能,就是監視控制數據收集系統,又稱SCADA系統功能(Supervisory Control And Data Acquisition)。
    SCADA主要包括以下一些功能:
    數據采集; ⑵信息顯示;⑶監視控制; ⑷報警處理;⑸信息存儲及報告 ⑹事件順序記錄;⑺數據計算; ⑻具有RTU(遠端終端單元)處理功能;⑼事件追憶功能。
    自動發電控制功能AGC:AGC系統主要要求達到對發電機發電多少不是由電廠直接控制,而是由電廠上級的調度中心根據全局優化的原則來進行控制。
    經濟調度控制功能EDC(Economic Dispatch Control):EDC的目的是控制電力系統中各發電機的出力分配,使電網運行成本最小,EDC常包含在AGC中。
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    安全分析功能SA(Security Analyze):SA功能是電網調度爲了做到“防患于未然”而配備的功能。它通過計算機對當前電網運行狀态的分析,估計出可能出現的故障,預先采取措施,避免事😁故發生。如果電網調度自動化系統具有了SCADA+AGC/EDC+SA功能,就稱爲能量管理系統EMS(Energy Management System)。數字傳輸技術光纖通信技術的提高,使得電網調度自動化也進入了網絡化,如今電網調度中的計算機配置大多采用了開發分布式計算機系統。随着中國國民經濟的發展,中國也進入了大電網、大機組、超高壓輸電的時代。完全可以相信,随着中國新建電網自動化系😍統的發展,中國電網調度自動化水平會進一步地提高,達到世界先進水平。 [4] 

    柔性制造

    簡介
    柔性制造技術(FMS)是對各種不同形狀加工對象實現程序化柔性制造加工的各種技術的總和。柔性制造技術是技術密集型的技術群,凡是側重于柔性,适應于多品種、中小批量(包括單件産品)的加工技術都屬于柔性制造技術。
    柔性可以表述爲兩個方面。第一方面是系統适應外部環境變化的能力,可用系統滿足新産品要求的程度來衡量😍;第二方面是🚶🏾‍♀️‍➡️系統适應内部變化的能力,可用在有幹擾(如機器出現故障)情況下,這時系統的生産率與無幹擾情況下的生産率期望值之比可以用來衡量柔性。“
    柔性”是相對于“剛性”而言的,傳統的“剛性”自動化生産線主要實現單一品種的大批量生産。其優點是生産率很高,由于設備是固定的,所以設備利用率也很高,單件産品的成本低。但價格相當昂貴,且隻能加工一個或幾個相類似的零件。如果想要獲得其他品種的産品,則必須😁對其結構進行大調整,重新配置系統内各要素,其工作量和經費投入與構ˇ造一個新的生産線往往不相💌上下。剛性的大批量😘制造自動化🧎🏻‍♀️‍➡️生産線隻适合生産少數幾個品種的🚶🏾‍♀️‍➡️産品,難以應付多品種中小批🧎🏻‍♀️‍➡️量的生産。随着社會進步和生活水平的提高,市場更加需要具有特色、符合顧客個人要求✡️樣式和功能千差🧜🏼‍♂️萬别的産品。激烈的市場競争迫使傳統的大規模生産方式發生改變,要求對傳統的零部件生産工藝加以改進。傳統的制造系統不能滿足市場對多品種小批量産品的需求,這就使👿系統的♌️柔性對系統的生存越來越重要。随着批量生🙉産時代正💔逐漸被适應市場動态變化的生産所替換,一個制造自動化系統的生存能力和競争能力在很大程度上取決于它是否能在很短的開發周期内,生🔞産出♌️較低成本、較高質量的不同品種産品的能力。柔性已占有🙂‍↔️相當👋重要的位置。

    分類

    機器柔性 當要求生産一系列不同類型的産品時,機器随産品變化🏃🏿‍♀️‍➡️而加工不同零件的難易程度。
    ●工藝柔性 一是工藝流程不變時自身适應産品或原材料變化的能力;二是制造系💞統内爲适應産品或原材料變化而改變相👨‍🦰應工藝的難易程度。
    産品柔性 一是産品更新或完全轉向後,系統能夠非常經濟和迅速地生💌産出新産品的能力;二是産品更新後,對老産品有用特性的繼承能力和兼容能力。
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    ●維護柔性 采用多種方式查詢、處理故障,保障生産正👼🏾常進🙂‍↕️行☠️的能力。
    生産能力柔性 當生産量改變、系統也能經濟地運行的能力。對于根據訂貨而組織生産的制造系統,這一點尤爲重要。
    ●擴展柔性 當生産需要的時候,可以很容易地擴展系統結構,增加模塊,構成一個更大系統的能力。
    ●運行柔性 利用不同的機器、材料、工藝流程來生産一系列産品的能力和同樣的産品,換用不同工序加工㊙️的能力。
    柔性制造系統
    是有一個由計算機集成管理和控制的、用于高效率地👼🏾制造中小批量多品種零部件的自動化制造系統。它具😁有:
    ●多個标準的制造單元,具有自動上下料功能的數控機床
    ●一套物料存儲運輸系統,可以在機床的裝夾工位之間運送工件和刀具;FMS是一套可編程的制造🤑系統,含🧑🏻‍❤️‍🧑🏼有自動物料輸送設備,能在計算機的支持下實現信息集成和物流集成,它
    ●可同時加工具有相似形體特征和加工工藝的多種🧑🏻‍❤️‍🧑🏼零件;
    ●能自動更換刀具和工件;
    ●能方便地上網,容易于其它系統集成
    ●能進行動态調度局部故障時,可動态重組物流路徑。
    FMS規模趨于小型化、低成本,演變成柔性制造單元FMC,它可能隻有一台加工中心,但具有獨立自動加工能力。有的FMC具有自動傳送和監控管理的功能,有的FMC還可以實現24小時無人運轉。用于裝備的FMS稱爲柔性裝備系統🙆🏿(FAS)。

    智能制造

    簡介
    智能制造(Intelligent Manufacturing,IM)是一種由智能機器和人類專家共同組成的人機一體化智能系統,它在制造過程中能進行智能活動,諸如分析、推理、判斷、構思。和決策等。通過人與智能機器的合作共事,去🧛🏽擴大♌️、延伸和部分地取代人類專家在制造過程中的腦力勞動。它把制造自動化的概念更新,擴展到柔性化、智能化和高度集成化。
    談起智能制造,首先應介紹日本在1990年4月所倡導的“智能制造系統IMS”國際合作研究計劃。許多發達國家如美國、歐洲共同體加拿大、澳大利亞等參加了該項計劃。該計劃共計劃投資10億💞美元🏃🏿‍♀️‍➡️,對100個項目實施前期科研計劃。
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    毫無疑問,智能化是制造自動化的發展方向。在制造過程的各個環節幾乎都廣泛應用人工智能技術。專家系統技術可以用于工程設計工藝過程設計,生産調度故障診斷等。也可以将神經網絡和模糊控制技術等先進的計算機智能方法應用于産品配方,生産調度等,實現制造過程智☠️能🎅🏿化。而人工智能技術尤其适合于解決特别複雜和不确定的問題😮‍💨。但同樣顯然的是,要在企業制造的全過程中全部實現智能化,如果不是完全做🧛🏽不到的事情,至少也是在遙遠的将來。有人甚至提出這樣的問題,下個世紀會實現智能自動化嗎?而🙉如果隻是在企業的某個局部🧑🏽‍❤️‍💋‍🧑🏻緩解實現智能化,而又無法保證全局的優化,則這種智能化的意義是有👽限的。
    從廣義概念上來理解,CIMS(計算機集成制造系統),敏捷制造等都可以看作是智能自動化的例子。的确,除了👯🏾‍♂️制造過程本身可以實現智能化外,還可以💁🏼‍♀️逐步實現智能設計智能管理等,再加上信息集成,全局優化,逐步提高系統的智能💘化水平,最終建立智能制造系統。這可能是實現👽智能制造的一種可行途徑。

    多智能體

    Agent原爲代理商,是指在商品經濟活動中被授權代表委托人的一方。後來被借用到人💯工💑🏾智能和計算機科學等領域,以描述計算機軟件的智能行爲,稱爲智能體。1992年曾經有人預言:“基于Agent的計算将可能成爲下一代軟件開發的重大突破。"随着人工智能和計算機技術在制造業中的廣泛應用,多智能體系統技術對解決産品設計生産制造乃至産品的整個生命周期中的多領域間的協調合作提供了一種智能化的方法,也爲系統集成、并行設計,并實現智能制造提供了更有效的手段。

    整子系統

    子系統的基本構件是整子(Holon)。Holon是從希臘語借過來的,人們用Holon表示系統的最小組成個體,整子系統⛹🏻‍♂️就是由很多不同種類的整子構成。整子的最本質特征是:
    ●自治性,每個整子可以對其自身的操作行爲作出規劃,可以對意外事件(如制造資源變化、制造任務貨物要求變化等)作出反應,并且其行爲可控;
    合作性,每個整子可以請求其它整子執行某種操作行爲,也可以對其他整子提出的操作申請提供服務;
    ●智能性,整子具有推理、判斷等智力,這也是它具有✍🏻自治性和合作性的内在原因。整子的上述特點表明,它與智能體的概念相似。由于整子的全能性,有人把它也譯爲全能系統。
    整子系統的特點是:
    敏捷性,具有自組織能力,可快速、可靠地組建新系統。
    ●柔性,對于快速變化的市場、變化的制造要求有很強的适應性。除此之外,還有生物制造綠色制造分形制造等模式制造模式主要反映了管理科學的發展,也是自動化、系統技術的研究成果,它将對各種單元自動化技術提出新的課題,從而在整體👨🏻‍🏭上影🧑🏾‍🎄響到🧑🏽‍🎄制造自動🙂‍↔️化的發展方向。展望未來,21世紀的制造💑🏾自動化♌️将沿着曆史的軌道繼續前進。 [5] 

    熱點技術

    工業控制自動化技術是一種運用控制理論、儀器儀表、計算🛀🏼機和其它信息技術,對工業生産過程實現檢測、控制、優化、調度、管理和🎅🏿決策👼🏾,達到增加産量、提高質量🙆🏿、降低消耗、确保安全等目的的綜合性技術,主要包括工業自動化軟件、硬件和系統三大部分。工業控制自動化技術作爲20世紀現代制造領域中最重要的技術之一,主要解決生産效率與一緻性問題。雖👋然自動化系統本身并不🔞直接創造👽效益,但它對企👽業生産過程有明顯👌的提升作用。
    中國工控自動化的發展道路,大多是在引進成套設備的同時進行消化吸收,然後進行二次開發和應用。中國工業控制自動化技術、産業和應用都有了很大的發展😸,中國工業計算機系統行業已經形成。工業控制自動化技術正在向智能化、網絡化和集成化方向發展。
    ⒈以工業PC爲基礎的低成本工業控制自動化将成爲主流
    衆所周知,從20世紀60年代開始,西方國家就依靠技術進步(即新設備、新工藝以及計算機應用)開始對傳統工業進行改造,使工業得到飛速發展。20世紀末世界上最大的變化就是全球市場的形成。全球市場導緻競争空🧛🏾‍♀️前激烈, 促^使企業必😸須加快新産品投放市場時間(Time to Market)、改善質量(Quality)、降低成本(Cost)以及完善服務體系(Service),這就是企業的T.Q.C.S.。雖然計算機集成制造系統(CIMS)結合信息集成和系統集成,追求更完善的T.Q.C.S.,使企業實現“在正确的時間,将正确的信😸息以正确的方式傳給正确的人,以便作出正确的決策😁”,即“五個正确”。然而這種自動化需要投入👯🏾‍♂️大量的資金,是一種高投資、高效益同時是高風險發展模式,很難爲大多數中小企業所采用。在中國,中小型企業以及準大型企業走的還是低成本工業控制自動化的🙉道路。
    工業控制自動化主要包含三個層次,從下往上依次是基礎自動化、過程自動化管理自動化,其核心是基礎自動化和過程自動化。
    傳統的自動化系統,基礎自動化部分基本被PLC和DCS所壟斷,過程自動化和管理自動化部分主要是由各👨‍🦰種進口的過程計算機或小型機組成,其硬件、系統軟件和應用軟件的價格之高令衆多企🧑🏽‍🎄業望👨🏻‍🏭而卻步。
    20世紀90年代以來,由于PC-based的工業計算機(簡稱工業PC)的發展,以工業PC、I/O裝置、監控裝置、控制網絡🙈組成的👋PC-based的自動化系統得到了迅速普及,成爲實現低成本工業自動化的重要途徑。
    由于基于PC的控制器被證明可以像PLC一樣可靠,并且被操作和維🔞護人員接受,所以,一個接一個的制造商至😜少在部分😌生産中正在采用PC控制方案。基于PC的控制系統易于💑🏾安裝和💘使用,有高級的診斷功能,爲系統集成商提供了更靈活的選擇,從長遠角度看,PC控制系統維護成本低👧🏾。由于可編程控制器(PLC)受PC控制的威脅最大,所以PLC供應商對PC的應用感到很不安。事實上,他們也加入到了PC控制“浪潮”中。
    工業PC在中國得到了異常迅速的發展。從世界範圍來看,工業PC主要包含兩種類型:IPC工控機和Compact PCI工控機以及它們的變形🧛🏽機,如AT96總線✡️工控機等。由于基礎自動化和過程自動化對工業PC的運行穩定性、熱插拔和冗餘配置要求很高,現有的IPC已經不能完全滿足要求,将逐^漸退出該領域,取而代之的将是CompactPCI-based工控機,而IPC将占據管理自動化層🏊🏿‍♀️。國家于2001年設立了“以工業控制計算機爲基礎的開放式控制系🙂‍↔️統産業化”工業自動化重大專項,目标就是發展具有自主知識産權的PC-based控制系統,在3~5年内,占領30%~50%的國内市場,并實現産業化。
    幾年前,當“軟PLC”出現時,業界曾認爲工業PC将會取代PLC。然而,時至今日工業PC并沒有🤶🏾代替PLC,主要有兩個原因:一個是系統集成原因;另一個是軟件操作系統Windows NT的原因。一個成功的PC-based控制系統要具備兩點:一是所有工作要由一個平台上的軟件完成;二是向客戶提供所需🧜🏼‍♀️要的所有東西。可以預見,工業PC與PLC的競争将主要在高端應用上,其數據複雜且👧🏾設備集成度高。工業PC不可能與低價的微型PLC競争,這也是PLC市場增長👋最快的一部分。從發展趨勢看,控制系統的将來很可能存在于工業PC 和 PLC之間,這些融合的迹象已經出現。
    和PLC一樣,工業PC市場在過去的兩年裏保持平穩。與PLC相比👨🏻‍🏭,工業PC軟件很便宜。
    ⒉PLC在向微型化、網絡化、PC化和開放性方向發展
    全世界PLC生産廠家約200家,生産300多種産品。國内PLC市場仍以國外産品爲主,如Siemens、Modicon、A-BOMRON三菱GE的産品。經過多年的發展,國内PLC生産廠家約有三十家,但都沒有形成頗具規模的生産能力名牌産品,可以說PLC在中國尚未形成制造産業化。在PLC應用方面,中國是很活躍的,應用的行業也很廣。專家估計,2000年PLC的國内市場銷量爲15~20萬套(其中進口占90%左右),約25~35億元人民币,年增長率約爲12%。預計到2005年全國PLC需求量将達到25萬套左右,約35~45億元人民币。
    PLC市場也反映了全世界制造業的狀況,2000後大幅度下滑🏊🏿‍♀️。但是,按照Automation Research Corp的預測,盡管全球經濟下滑,PLC市場将會複蘇,估計全球PLC市場在2000年爲76億美元,到2005年底将回到76億美元,并繼續略微增長。
    微型化、網絡化、PC化和開放性是PLC未來發展的主要方向。在基于PLC自動化的早期,PLC體積大而且價格昂貴。但在最近幾年,微型PLC(小于32 I/O)已☠️經出現,價格隻有幾百歐😁元。随着軟PLC(Soft PLC)控制組态軟件的進一步完善和發展,安裝有軟PLC組态軟件和PC-based控制的市場份額将逐步得到增長。
    當前,過程控制領域最大的發展趨勢之一就是Ethernet技術的擴展,PLC也不例外。如今越來越多的PLC供應商開始提供🚶🏾‍♀️‍➡️Ethernet接口。可以相信,PLC将繼續向開放式控制系統方向轉移,尤其是基于工業PC的控制系統。 [6] 
    ⒊面向測控管一體化設計DCS系統
    集散控制系統DCS(Distributed Control System)問世于1975年,生産廠家主要集中在美、日、德等國。中國從70年💑🏾代中後🧛🏽期起,首先由大型進口設備成套中引入國外的DCS,首批有化纖乙烯、化肥等進口項目。當時,中國主要行業(如電力、石化、建材和冶金等)的DCS基本全部進口。80年代初期在引進、消化和吸收的同時,開始了研制國産化DCS的技術攻關。
    中國DCS的市場年增長率約爲20%,年市場額約爲30(35億元。由于近5年内DCS在石化行業大型自控裝置中沒有可替代産品,所以其市場增長率不會下降。據統計,到2005年,中國石化行業有1000多套裝置需要應用DCS控制;電力系統每年新裝1000多萬千瓦發電機組,需要DCS實現監控;不少企業已使用DCS近15~20年,需要更新和改造。
    ⒋控制系統正在向現場總線(FCS)方向發展
    由于3C(Computer、Control、Communication)技術的發展,過程控制系統将由DCS發展到FCS(Fieldbus Control System)。FCS可以将PID控制徹底分散到現場設備(Field Device)中。基于現場總線的FCS又是全分散、全數字化、全開放和可互操作的新一代生産過程自動化系統,它将取代現場一對🧎🏻‍♀️‍➡️一的😁4~20mA模拟信号線,給傳統的工業自動化控制系統體系結構帶來革命性的變化。
    根據IEC61158的定義,現場總線是安裝在制造或過程區域的現場裝置😮‍💨與控😁制室内的自動控制裝置之間的數字式、雙向傳輸、多分支結構的通信網絡。現場總線使測控設備具備了數字計算和數字通信能力,提高了信号的測量、傳輸和控制精度,提高了系統與設備的功能、性能。IEC/TC65的SC65C/WG6工作組于1984年開始緻力于推出世界上單一的現場總線标準工作,走過了16年的艱難曆程,于1993年推出了IEC61158-2,之後的标準制定就陷于混亂。
    計算機控制系統的發展在經曆了基地式氣動儀表控制系統、電動單元組合式😁模拟儀表控制系統、集中式數字控制系統以及集散控制系統(DCS)後,将朝着現場總線控制系統(FCS)的方向發展。雖然以現場總線爲基礎的FCS發展很快,但FCS發展還有很多工作要做,如統一标準、儀表智能😁化等。另外,傳統控制😸系統的維護和改造還需要DCS,因此FCS完全😵‍💫取代傳統的DCS還😮‍💨需要一個較長的過程,同時DCS本身也在不斷的發展與完善。可以肯定的是,結合DCS、工業以太網先進控制等新技術的FCS将具有強大的生命力。工業以太網以及🧛🏽現場總線🙉技術作爲一種靈活、方便、可靠的數據傳輸方式,在工業現場得到了越來越多的應用,并将在控制領域中占有更加重要的地位。
    ⒌儀器儀表技術在向數字化、智能化、網絡化、微型化方向發展
    經過五十年的發展,中國儀器儀表工業已有相當基礎,初步形成了門類比較齊全的生産、科研、營銷體系,成爲亞洲除日本之外第二大儀器儀表生産國。随着國際上數字化、智能化、網絡化、微型化的産品逐漸🏊🏾‍♀️成爲主流,差距還将進一步加大。中國高檔、大型儀器設備大多依賴進🤶🏾口。中檔産品以及許多關鍵零部件,國外産品占有中國市場60%以上的份額,而國産分析儀器占😵‍💫全球😮‍💨市場不到千分之二的份額。
    今後儀器儀表技術的主要發展趨勢:儀器儀表向智能😁化方向發展,産生智能儀器儀表;測控設備的PC化,虛拟儀器技術将迅速發展;儀器儀表網絡化,産生網絡儀器與遠程測控系統
    幾點建議:開發具有自主知識産權的産品,掌握核心技術;加強儀器儀表行業的系統集成能力;進一步拓展😜儀器儀表的應用領域
    數控技術向智能化、開放性、網絡化、信息化發展
    從1952年美國麻省理工學院研制出第一台試驗性數控系統,随着計算機技術的飛速發展,各種不同層次的開放式數控系統應運而生,發展很快。就結構形式而言,當今世界上💯的數控系統大緻可分爲4種類型:1.傳統數控系統;2.“PC嵌入NC”結構的開放式數控系統;3.“NC嵌入PC”結構的開放式數控系統;4.SOFT型開放式數控系統。
    中國數控系統的開發與生産,通過“七五”引進、消化、吸收,“八五”攻關和“九五”産業化,取得了很大的進展,基本上掌握了關鍵技術,建立了數控開發、生産基地,培養了一批數控人才,初步💕形成了自己的數控産業,也帶動了機電控制與傳動控制技術的發展。同時,具有中國特色的經濟型數控✋系統經過這些年來的發展,産品的性能和可靠性有了較大的🙉提高⛹🏻‍♂️,逐漸被用戶認可。
    國外數控系統技術發展的總體發展趨勢是:新一代數控系統向PC化和開放式體系結構方向發展;驅動裝置向交流、數字化方向發展;增強通信功能,向網絡化發展;數👀控系統在控制性能上向智能化發展。
    進入21世紀,人類社會将逐步進入知識經濟時代,知😁識将成爲科技和生産發展的資本與動力,而機床工業,作爲機器制造業、工業以至整個國民經濟發展的裝備部門,毫無疑問,其🙂‍↔️戰略性😁重要地位、受重視程度,也将更加鮮明突出。
    智能化、開放性、網絡化、信息化成爲未來數控系統和數😮‍💨控機床發展的主要趨勢:向高速、高效、高精度、高可靠性方向發展;向模塊化、智能化、柔性化、網絡化和集成化🙂‍↔️方向發展;向PC-based化和開放性方向發展;出現新一代數控加工工藝與裝備,機械加工向虛拟制造的方向發展;信息技術(IT)與機床的結合,機電一體化先進機床将得到發展;納米技術将形成新發展潮流,并将有新的突破;節能環保機床将加速發展,占領廣大市場。
    ⒎工業控制網絡将向有線和無線相結合方向發展
    無線局域網(Wireless LAN)技術可以非常便捷地以無線方式連接網絡設備,人們可随時、随地、随意地訪問網絡資源,是現代數據通信系統發展的重要方向。無線局域網可以在不采用網絡電纜線的情況下,提供以太網互聯功能。在推動網絡技術發展的同時,無線局域網也在改變着人們的生活方式。無線網通信協議通常采用IEEE802.3用于點對點方式,802.11用于一點對多點方式。無線局域網可以在普通局域網基礎上通過無線Hub、無線接入站(AP)、無線網橋、無線Modem無線網卡等來實現,以無線網卡使用最爲普遍。無線局域網的💁🏼‍♀️未來🧎🏻‍♀️‍➡️的研究方向主要集中在安全性、移動漫遊、網絡管理以及與3G等其它移動通信系統之間的關系等問題上。
    在工業自動化領域,有成千上萬的感應器檢測器,計算機,PLC,讀卡器等設備,需要互相連接形成一個控制網絡,通常這些設備提供的通信接口RS-232RS-485。無線局域網設備使用隔離型信号轉換器,将工業設備的RS-232串口信号與無線局域網及以太網絡信号相互轉🚶🏾‍♀️‍➡️換,符合無線局域網IEEE 802.11b和以太網絡IEEE 802.3标準,支持标準的TCP/IP網絡通信協議,有效的擴展了工業設備的聯網通信能力。
    計算機網絡技術、無線技術以及智能傳感器技術的結合,産生了“基于無線技術的網絡化智能👨🏻‍🏭傳😍感💔器”的全😈新概念。這種基于無線技術的網絡化智能💯傳感💞器使得工業現場的數據能夠通過無線鏈路直接在網👋絡上傳輸、發布和共享。無線局域網技術能夠在工廠環境下,爲各種智能現場設備、移動機器人以及各種自動化設備之間的通信提供高帶寬的無線數據鏈路和靈活的網絡拓撲結構,在一些特殊環境下有效地彌補了有線網絡的不足,進一步完善了工業控制網絡的通信性能。
    ⒏工業控制軟件正向先進控制方向發展
    作爲工控軟件的一個重要組成部分,國内人機界面組态軟件研制方面近幾年取得了較大進展,軟件和硬件相結合,爲企業測、控、管一體化提供了比較完整的解決方案。在此基礎上,工業控制軟件将從人機界面和基本策略組态向先進控制方向發展。
    先進過程控制APC(Advanced Process Control)還沒有嚴格而統一的定義。一般将基于數學模型而又必須用計算機來實現的控制算法,統稱爲先進過程控制策略。如:自适應控制;預測控制魯棒控制;智能控制(專家系統、模糊控制、神經網絡)等。
    由于先進控制和優化軟件可以創造巨大的經濟效益,因此這些軟件也身價倍增。國際上已經有幾十家公司~,推出了上百種先進控制和優化軟件産品,在🧛🏾‍♀️世界範圍内形成了一個強大的流程工業應用軟件産業😈。因此,開發中國🧜🏼‍♀️具有自👺主知識産權的先進控制和優化軟件,打破外國産品的壟斷,替代進口…,具有十分重要的意義。
    在未來,工業控制軟件将繼續向标準化、網絡化、智能化和開放性發展方向。
    工業信息化是指在工業生産、管理、經營過程中,通過信息基礎設施,在集成平台上,實現信息的采集、信息的傳輸、信息的處理以及信息的綜合利用等。
    由于大力發展工業自動化是加快傳統産業改造提升、提高企業整體素質、提高國家整體國力、調整工業結構、迅速搞活大中型企業的有效途徑和手段,國家将繼續通過🎅🏿實施一系列工業過程自動化高技術産業化專項,用信息化帶動工業化,推動工業自動化技術的進一^步發展,加強技術創新,實現産業化,解決國民經濟發展面臨的深層問題,進一步提高國民經濟整體素質和綜合國力,實現跨越式發展

    倉庫自動化

    簡介
    自動化倉庫ABC ,自動化技術在倉儲領域(包括主體倉庫)中的發展可分爲五個階段:人工倉儲階段、機械化倉儲階段、自動化倉儲階段、集成化倉儲階段和智能自動化倉儲階段。在90年代後期及🧑🏽‍🎄21世紀的若幹年内,智能自動化倉儲将是自💕動化技術👼🏾的主要發💞展方向。

    第一階段

    物資的輸送、存儲、管理和控制主要靠人工實現,其實👩🏽‍🐰‍👩🏿時性和直觀性是明顯的優點。人工倉儲技術在初期設備投資經濟指标也具有優越性。

    第二階段

    物料可以通過各種各樣的傳帶,工業輸送車、機械手、吊車、堆垛機和升降機來移動和搬運,用貨架托盤和可移動貨架存儲物料,通過人工操作機械存取設備,用限位開關,螺旋機械制動和機械監視器控制設備的運行。機械化滿足了人們速度、精度、高度、重量、重複存取😮‍💨和搬運等要求。

    第三階段

    工業自動化工業自動化
    是自動化倉儲技術階段,自動化技術對倉儲技術和發展起了重要的促進作用。50年代末和60年代,相繼研制和采用了自動導引小車(AGV)、自動貨架、自動存取機器人、自動識别和自動分揀等系統。70年代和80年代,旋轉體式貨架、移動式貨架巷道式堆垛機和其他搬運設備都加入了自動控制的行列,但這時隻是各個設備的局部自動化并各自獨立應用,被稱爲"自動化孤島"。随着計算機技術的發展,工作重點轉向物資的控制和管理,要求實🔞時,協調🔞和一體化,計算機之間、數據采集點之間、機械設備的控制器之間以及它們與主計算機之間的通信可以及💁🏼‍♀️時地彙總信息,倉庫計算機及時地記錄訂貨和到貨時間🚶🏾‍♀️‍➡️,顯示庫存量,計劃人員可以方便地作出供貨決策,他們知道正在生🥑️産👨🏻‍🏭什麽、訂什麽貨、什麽時間發什麽貨、管理人員随👼🏾時掌握貨源及需求。信息技術的應用已成爲倉儲技術的重要支柱。

    第四階段

    第四階段是集成自動化倉儲技術階段,在70年代末和80年代,自動化技術被越來越多地用到生産和分💑🏾配領域,顯然,“自動化💌孤島”需要集成化,于是便形成了“集成系統”的👩🏼‍❤️‍👨🏾概念。在集成化系統中,整個系統的🥑️有機協作,使總體效益和生産的應變能力大大超過各部分獨立效益的總和。
    集成化倉庫技術作爲計算機集成制造系統CIMS-Computer Integrated Manufacturing System)中物資存儲的中心受到人們的重視。雖然人們在80年✍🏻代已經注意到系統集成化,但至今在中國已建成的集成化倉儲系統還不多。在集成化系統裏包括了人、設備和控制系統,前述👩🏽‍🐰‍👩🏿三🛀🏼個階段是基礎。
    70年代初期,中國開始研究采用巷道式堆垛機的立體倉庫。據不完全統計,中國已建成的立體倉庫近三百座👨🏻‍🏭,其中全自動的立體倉庫有30多個。中國的自動化倉庫技術已實現了與其他信息決策系統的集成,正在做智能控制和模糊控制的研究工作。

    第五階段

    第五階段是智能自動化倉儲技術,人工智能技術發展了自動化技術向更高級的階段——智能自動化方向發展。智能自動化倉儲技術還處于初級發展階段,到二十世紀倉儲技術的智能化将具有廣闊的應用👾前景。


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