淺析工業自動化特點及前景

【摘 要】為了促進工業自動化技術的進步和在生產中的廣泛應用，需要對工業自動化技術的特點進行了解。當代工業自動化控制主要以微機控制為主，它作為現代制造領域中最重要的技術之一，主要解決生產效率與一致性問題。工業自動化的技術水準，不僅影響整個工業自動化的發展，而且對國民經濟各部門的技術進步有很大的直接影響。本文就我國工業自動化的發展前景進行初步探討。

【關鍵詞】工業自動化;特點;工業生產;工業自動化發展前景

工業自動化是機器設備或生產過程在不需要人工直接干預的情況下，按預期的目標實現測量、操縱等信息處理和過程控制的統稱。工業自動化技術是一種運用控制理論、儀器儀表、計算機和其它信息技術，對工業生產過程實現檢測、控制、優化、調度、管理和決策，達到增加產量、提高質量、降低消耗、確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。為了使我國工業自動化有更好的發展趨勢應利用電子技術改造傳統產業，把電子技術與傳統產業技術結合起來，是提高企業素質，提高整體效益。

1.工業自動化技術簡介

工業自動化是綜合運用控制理論、電子裝備、儀器儀表、計算機和相關工藝技術，對工業生產過程實現檢測、控制、優化、調度、管理和決策，達到增加產量、提高質量、節省能耗、降低消耗、減少污染、確保安全等目的的一種綜合性技術。通常把工業自動化系統分為5級：企業管理級、生產管理級、過程控制級、設備控制級和檢測驅動級。兩級管理級涉及到的高技術主要是計算機技術、軟件技術、網絡技術和信息技術。當代工業自動化控制主要以微機控制為主，依附于電子與通訊行業的發展，即典型控制模式。

2.工業自動化技術的特點

工業自動化技術的特點從其概念就可以看出來，它是在沒有人直接參與的情況下，通過自動控制裝置或系統，對生產過程、工藝參數、技術指標、產品要求等進行自動的調節與控制，使之達到預定的技術指標。隨著互聯網技術和信息技術的飛速發展，必將進一步促進企業管理的改革，企業可通過互聯網在網上進行交易，因而電子商務技術必將成為企業管理中的高技術。過程控制級涉及到的高技術主要是智能控制技術和工程方法。設備控制級和檢測驅動級涉及的高技術主要是三電一體化技術、現場總線技術和新器件交流數字調速技術。由此不難看出，工業自動化技術是當今微電子技術和電力電子技術領域中高技術的綜合應用技術。這是工業自動化技術的特點之一。從控制的角度看，工業自動化系統包括檢測、控制和驅動3個系統。這3個系統既自成體系又互相聯系，既要研究每一個系統的技術又要研究3個系統的軟硬件連接及最佳配合技術，這稱之為三電一體化技術。三電一體化是工業自動化技術的第2個特點。

3.工業自動化是信息化和工業化的結合點

工業自動化就是信息化和工業化的結合點。大力發展工業自動化技術，既可以促進信息化的發展又可以武裝傳統產業，帶動工業化的實現。因此把工業自動化作為一個行業重點發展，應作為我國實現工業化和信息化的戰略方針。工業化包括機械化、電氣化、自動化，應該說我國工業的機械化、電氣化已基本實現了，工業化應該著重實現的是自動化，用工業自動化技術武裝傳統產業，使設備控制自動化、工藝流程自動化，從而實現我國的工業化建設。事實上，由于信息化和管理自動化的核心技術是相同的，都基于計算機技術、網絡技術、軟件技術和信息技術，所以管理自動化是信息化的重要組成部分。因此，發展工業自動化技術可以促進工業化的實現，帶動信息化的發展，這就是工業自動化的特殊地位及重要性。

4.工業自動化的發展趨勢

4.1智能化

從工業自動化儀表的發展趨勢看，智能化是其核心部分，所謂智能化表現在其具有多種新功能。如一臺智能化執行器，由于具有多種的自診斷功能，使維修預報成為可能。如當執行器調節閥的閥桿行程累計超過一定長度時，就會發出信號通知維修人員進行密封填料的換；又當閥門的動作過于頻繁時也可通知工作人員進行干預，以免發生事故；當用于具有蝕性介質時，如超過一定流量及工作時間時，也能發出信號，以便及時更換，因為絕不會發生腐蝕的材質是沒有的。在工業控制方面，過去控制的算法，只能由調節器或DCS來完成，如今一臺智能化的變送器或者執行器，只要植入PID模塊，就可以與有關的現場儀表在一起，在現場實現自主調節；從而實現控制的徹底分散，從而減輕了DCS主機的負擔，使調節更加及時，并提高了整個系統的可靠性。

4.2高精度化

由于工業生產對成品質量的要求日益提高，國家的政策和法令對節能減排也有具體的要求和規定，因此提高測量儀表與控制系統的精度就被提上了議事日程。例如變送器的精度，普遍從百分之零點七五提高到百分之零點零四。用于貿易交換計量的科氏質量流量計，精度已達到百分之零點零五，部分氣體超聲波流量計的準確度已達到百分之零點五，同時新一代的DCS也以此作為一個重要的指標。

4.3工業無線化

現場總工業無線技術能夠實現非接觸傳輸，特別適用于惡劣環境或振動、高速旋轉對象的監控，而且降低了安裝成本、持續降低運行維護成本，同時更換方便，便于升級，還能夠減少接插件故障，移動自由且不受限制，工業無線技術是工廠測控模式的變革，傳統認為成本過高，法大規模部署傳感器進行監測的應用成為可能。工業生產要求高產，穩定，優質，低耗，安全，環保。如果現場儀表能夠實現通信無線化，電纜和維護的工人量都會大大減少，因此研發低功耗可靠的無線通信是當前的一個重要課題。

4.4數字化

以往，絕大多控制系統的被控量是連續時間信號，隨著數字信號處理技術的成熟和大規模集成芯片的推廣，數字信號的處理方式越來越得到了推崇，A/D和D/A構成了計算機與自動控制系統其它部分聯系的橋梁，數字計算機的工作需要硬件和軟件兩大支撐條件，一個計算機控制系統也必須包括硬件和軟件兩部分。硬件組成：計算機主機，由中央處理器（CPU）、存儲器和接口組成的主機是控制系統的核心，它根據輸入設備送來的反映設備或過程工作狀態的信息，以及既定的控制規則(算法)，進行運算處理，并將處理結果通過輸出設備向設備或過程發送控制命令軟件組成：軟件是計算機控制系統的神經中樞，負責指揮計算機控制系統的活動。軟件主要有系統軟件和應用軟件兩部分。系統軟件，指為用戶使用、管理、維護計算機所提供的計算機程序，一般包括操作系統、算法語言、數據庫、診斷程序等。應用軟件，指為完成具體對象自動控制任務而編制的專用軟件，通常包括數據采集及處理程序、控制程序、過程監視程序、打印制表程序等。

4.5網絡化

網絡控制系統（Networked Control System，NCS），即網絡化的控制系統，又稱為控制網絡。分布式控制系統或稱集散控制系統（DCS）、工業以太網和現場總線系統（FCS）都屬于網絡控制系統。這體現了控制系統正向網絡化、集成化、分布化、節點智能化的方向發展。隨著計算機領域的局域通信逐步被以太網壟斷，過程控制領域中上層的通信也逐步統一到以太網和快速以太網。以太網被用于網絡控制系統已成為一種發展趨勢；以太網技術具有數字式互聯網絡、互操作性、開放性和高網絡性能，是最符合網絡控制系統現場總線的特點，工業以太網成為現場總線技術的發展方向

5.結語

工業自動化技術是典型的高技術，是當代發展最迅速、應用最廣泛、效益最顯著、最引人注目的關鍵技術之一，大力發展工業自動化技術，既可以促進信息化的發展又可以武裝傳統產業，帶動工業化的實現。總而言之，我國工業發展應用自動化技術，不但要起點高，瞄準世界先進水準，而且必須包括各種靈活的低成本、見效快的自動化技術，我們只有堅持提高與普及相結合的方針，我國的工業自動化技術應用才能走上高速度、高質量和高效益的健康之路。

【參考文獻】

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