李蕊

（中航工業(yè)陜西寶成航空儀表有限責(zé)任公司，陜西 寶雞 721000）

工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的特點(diǎn)及工業(yè)自動(dòng)化的重要性

李蕊

（中航工業(yè)陜西寶成航空儀表有限責(zé)任公司，陜西 寶雞 721000）

伴隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)獲得了前所未有的發(fā)展契機(jī)，工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)是當(dāng)前微電子技術(shù)和電力電子技術(shù)等高科技的綜合運(yùn)用，也是工業(yè)技術(shù)重要特點(diǎn)之一。工業(yè)自動(dòng)化是工業(yè)發(fā)展和進(jìn)步的重要方式，其是建立在信息技術(shù)、控制技術(shù)、系統(tǒng)技術(shù)等理念之下，形成相關(guān)的自動(dòng)化硬件系統(tǒng)，達(dá)到自動(dòng)控制、智能調(diào)節(jié)和管理的最終目的。工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)關(guān)系到國(guó)家經(jīng)濟(jì)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，因此，對(duì)其特點(diǎn)進(jìn)行研究意義重大。本文重點(diǎn)探討了我國(guó)工業(yè)化技術(shù)的主要特點(diǎn)，同時(shí)對(duì)其工業(yè)自動(dòng)化重要性進(jìn)行了探究，希望為我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展貢獻(xiàn)一份力量。

工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)；特點(diǎn)；工業(yè)自動(dòng)化；重要性

工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)主要由工業(yè)自動(dòng)化硬件設(shè)備、軟件設(shè)備和系統(tǒng)組成，在工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)設(shè)備生產(chǎn)過(guò)程中，設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)、操作、采集信息和自動(dòng)控制的過(guò)程［1］。工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)是結(jié)合控制理念、儀表儀器和相關(guān)信息的技術(shù)，對(duì)整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程起到監(jiān)測(cè)、把控、調(diào)整、管理和決定的目的，進(jìn)而起到增加產(chǎn)量、減少人力資源、降低損耗和保證安全的作用。對(duì)于工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的研究，能夠更好的提高我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，將先進(jìn)的電子技術(shù)與我國(guó)傳統(tǒng)技術(shù)有機(jī)化合，進(jìn)而直接提升設(shè)備生產(chǎn)效率，提升整體收益。

1 工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的特點(diǎn)

一般情況下將工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)分成5個(gè)級(jí)別，分別是：生產(chǎn)管理級(jí)別、設(shè)備把控級(jí)別、企業(yè)管理解綁，以及檢測(cè)驅(qū)動(dòng)級(jí)別。二級(jí)管理級(jí)主要涉及計(jì)算機(jī)技術(shù)、軟件技術(shù)、信息技術(shù)。伴隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)飛速發(fā)展，勢(shì)必將提高企業(yè)管理技術(shù)的發(fā)展，企業(yè)可在互聯(lián)網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)交易。所以，電子商務(wù)技術(shù)也將成為企業(yè)管理新興技術(shù)。過(guò)程把控主要與智能控制和工程方法相關(guān)，而設(shè)備逐級(jí)控制和監(jiān)測(cè)驅(qū)動(dòng)主要與三電一體化技術(shù)相融合［2］。通過(guò)以上所述可以了解到，工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)術(shù)語(yǔ)當(dāng)前微電子技術(shù)和高科技技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用，也是工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)最為突出的特點(diǎn)。

從控制方向來(lái)看，工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)包含監(jiān)測(cè)、把控和驅(qū)動(dòng)三個(gè)方面，這三個(gè)方面即獨(dú)立成一個(gè)系統(tǒng)又相互關(guān)聯(lián)，既要研討每個(gè)系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)，還要將三個(gè)系統(tǒng)有機(jī)聯(lián)合，這稱之為三點(diǎn)一體技術(shù)，三點(diǎn)一體技術(shù)屬于工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的次要突出點(diǎn)。

1.1智能控制

人工智能學(xué)自誕生以來(lái)已經(jīng)有30多年的歷史，特別是最近十年取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，在問(wèn)題解答、邏輯思維、理論驗(yàn)證、自然語(yǔ)言、自動(dòng)化程序、計(jì)算機(jī)程序開(kāi)發(fā)和探索方面得到了廣泛應(yīng)用。智能控制作為人工智能研討的重要領(lǐng)域，與自動(dòng)把控、統(tǒng)籌規(guī)劃、信息論等學(xué)術(shù)理念相互結(jié)合，已經(jīng)演變成一個(gè)新興的交叉領(lǐng)域，在現(xiàn)實(shí)運(yùn)用中已經(jīng)形成多種類型的把控系統(tǒng)，由于一臺(tái)智能化控制器功能較多，使得自足維修預(yù)報(bào)成為實(shí)現(xiàn)。例如，當(dāng)前執(zhí)行器調(diào)節(jié)閥的閥桿行程達(dá)到一定長(zhǎng)度時(shí)，就會(huì)發(fā)出相應(yīng)的信號(hào)來(lái)告知維修人員來(lái)更換密封調(diào)料。例如：當(dāng)使用在具有腐蝕性的介質(zhì)過(guò)程中，若超過(guò)規(guī)定的工作時(shí)間，智能化控制器也將自助發(fā)出信號(hào)，提醒工作人員快速更換，避免材質(zhì)被腐蝕掉。

1.2計(jì)算機(jī)集成制造技術(shù)

計(jì)算機(jī)集成制造技術(shù)（CIMS）是由美國(guó)科學(xué)家瑟夫·哈林頓提出的理念，由于我國(guó)CIMS系統(tǒng)起步較晚，因此筆者認(rèn)為以下兩點(diǎn)重點(diǎn)探討。

第一，持續(xù)性和離散性生產(chǎn)方法不同于探討內(nèi)容的區(qū)別。例如［3］：在產(chǎn)品生產(chǎn)期間，離散型是可以忽略不計(jì)的，在冷卻情況下物理加工最多，而鋼鐵加工過(guò)程是建立于“黑夾子”情況之下，以及高溫的環(huán)境之中，以物理加工和化學(xué)反應(yīng)為主。以上區(qū)別，使得離散型過(guò)程組建數(shù)學(xué)模型變得簡(jiǎn)單，而鋼鐵工程建立數(shù)學(xué)模型極難。

第二，對(duì)于離散型生產(chǎn)過(guò)程，任意更改其生產(chǎn)工藝和步驟較為簡(jiǎn)單，產(chǎn)品外形變化不大，但持續(xù)性的鋼鐵企業(yè)，工藝流程和生產(chǎn)設(shè)備并不會(huì)改變，產(chǎn)品外形也大多不變。離散型產(chǎn)品綜合質(zhì)量和參數(shù)、商標(biāo)均可更改，但持續(xù)型的參數(shù)和設(shè)備就需要調(diào)節(jié)工藝，以及設(shè)備穩(wěn)定來(lái)達(dá)到最佳效果。

1.3系統(tǒng)集成信息化

傳統(tǒng)的鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是由計(jì)算機(jī)管理、操作站、廣域網(wǎng)、和企業(yè)管理網(wǎng)組成，這種管理方式較為復(fù)雜，控制效率不佳。傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)如圖1。

圖1　傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)

隨著現(xiàn)場(chǎng)總線、客戶服務(wù)模式、企業(yè)內(nèi)部信息網(wǎng)的誕生，使得工程自動(dòng)化和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，令鋼鐵工業(yè)自動(dòng)化與EIC有機(jī)結(jié)合成一體［4］。現(xiàn)場(chǎng)總線的誕生，令控制功能完全分散開(kāi)，分布分散在傳感器、變送器、現(xiàn)場(chǎng)控制器和執(zhí)行器之中。設(shè)備控制和控制站完全被替代，令計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)徹底發(fā)生變化。

2 工業(yè)自動(dòng)化的重要性

2.1確保信息的可靠

較傳統(tǒng)工業(yè)相比，工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)使得信息更加準(zhǔn)確。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，其廣泛運(yùn)用于設(shè)定控制、生產(chǎn)安排和調(diào)整過(guò)程中。智能控制使用于較為復(fù)雜、模糊不確定的非數(shù)字過(guò)程，并進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)學(xué)推理，進(jìn)而求得正確的數(shù)值。例如：在提煉期間環(huán)境因素較為控制，無(wú)法成立起有效的控制模型，有很多地方人工無(wú)法完成控制，智能控制的發(fā)展，使得那些無(wú)法控制的區(qū)域變得簡(jiǎn)單高效［4］。

2.2加快航空儀表工藝行業(yè)自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展

鑒于工業(yè)生產(chǎn)成本與對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求逐漸增高，國(guó)家政府對(duì)節(jié)能減排也有明文規(guī)定，所以對(duì)提升高精密測(cè)量?jī)x和控制系統(tǒng)精密性已經(jīng)提上議程。例如：航空儀表變送器就需要通過(guò)精密計(jì)算，使其精密程度從0.7%提升至0.4%，使得航空儀表系數(shù)更加精準(zhǔn)［5］。

2.3位置把控

在工業(yè)自動(dòng)化控制過(guò)程中，位置控制占據(jù)著非常關(guān)鍵的位置。在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，機(jī)床刀具串刀補(bǔ)償把、搬運(yùn)定位控制都屬于位置把控方式，而PLC可在控制步進(jìn)電機(jī)的情況下，對(duì)步進(jìn)電機(jī)繞組發(fā)射脈沖，進(jìn)而準(zhǔn)確計(jì)算出進(jìn)電機(jī)位移程度，從而起到預(yù)期控制效果。另外，PLC除了可完成自動(dòng)化控制，還能更好的控制系統(tǒng)本身，例如控制系統(tǒng)故障，并進(jìn)行相應(yīng)的檢測(cè)等。工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，將直接推動(dòng)工業(yè)的發(fā)展進(jìn)步。

3 工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)

展望未來(lái)，工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)勢(shì)必將朝著高度智能化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、高度精密化、工業(yè)無(wú)線化的方向發(fā)展。在工業(yè)控制過(guò)程中，過(guò)去的控制方式僅由調(diào)節(jié)器或DCS來(lái)實(shí)現(xiàn)，而將來(lái)一臺(tái)智能化的變送器在植入PID模塊后，就能把現(xiàn)場(chǎng)儀表連接在一起，實(shí)現(xiàn)真正的工業(yè)智能調(diào)節(jié)控制。

目前，我國(guó)自動(dòng)化還沒(méi)有完全實(shí)現(xiàn)，而世界信息自動(dòng)化浪潮已經(jīng)到達(dá)，我們無(wú)法跨域工業(yè)化而去實(shí)習(xí)信息化，因此，我們必須找到工業(yè)自動(dòng)化和工業(yè)信息化的連接點(diǎn)，通過(guò)信息來(lái)武裝工業(yè)自動(dòng)化，同時(shí)以工業(yè)自動(dòng)化來(lái)提升信息化，令信息化和工業(yè)自動(dòng)化相互促進(jìn)，共同進(jìn)步。

4 結(jié)語(yǔ)

工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)是如今發(fā)展最快速、應(yīng)用最廣、效益最好的典型高科技技術(shù)，大力開(kāi)發(fā)工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)，對(duì)于傳統(tǒng)工業(yè)發(fā)展，以及帶動(dòng)我國(guó)工業(yè)化有著重要意義。整體而言，將先進(jìn)的電子科學(xué)技術(shù)于我國(guó)傳統(tǒng)工業(yè)相結(jié)合，對(duì)提高設(shè)備生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益意義重大。

［1］ 宋鐵和. 互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)給工業(yè)自動(dòng)化帶來(lái)的啟示及創(chuàng)新機(jī)遇［J］.中小企業(yè)管理與科技（中旬刊）， 2015，03（04）:22～23.

［2］ 第十屆“工業(yè)自動(dòng)化與標(biāo)準(zhǔn)化”技術(shù)研討會(huì)將于5月在京舉辦［J］. 中國(guó)儀器儀表，2011，06（03）:11～16.

［3］ 曹成志，宋長(zhǎng)龍，浦文華. 計(jì)算機(jī)技術(shù)開(kāi)發(fā)的理論基礎(chǔ)分析［J］. 計(jì)算機(jī)光盤(pán)軟件與應(yīng)用，2014，08（07）:99～101.

［4］ 李玉霞.計(jì)算機(jī)技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用分析［J］. 電腦知識(shí)與技術(shù)，2014，07（08）:155～156.

［5］ 肖彩紅，田秀成. 工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用分析與發(fā)展展望［J］. 電子世界，2013，（14）:78～80.

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Characteristics and importance of industrial automation technology

TP273

1009-797X（2016）10-0120-03

A

10.13520/j.cnki.rpte.2016.10.049

李蕊（1981-），女，大學(xué)本科，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)樽詣?dòng)控制在工業(yè)工程中的應(yīng)用。

2016-04-07