【關鍵詞】工業(yè)自動化；特點；應用價值

引言

工業(yè)自動化技術是指利用計算機技術、通信技術、控制技術、傳感器技術等對生產(chǎn)過程進行自動化控制的技術，隨著科技飛速發(fā)展，工業(yè)自動化技術在我國工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著越來越重要的作用。近年來，我國工業(yè)自動化技術取得了顯著成果，不僅提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，還有助于實現(xiàn)綠色生產(chǎn)，推動產(chǎn)業(yè)升級。

一、工業(yè)自動化的內涵

工業(yè)自動化是在工業(yè)生產(chǎn)中，通過融合計算機、傳感器技術、網(wǎng)絡通信技術等現(xiàn)代科技手段，基于控制理論對工業(yè)生產(chǎn)過程進行控制和管理的技術，可以替代或輔助人工操作，實現(xiàn)生產(chǎn)設備的連續(xù)、穩(wěn)定、高效運行，從而提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、保證產(chǎn)品質量、提升企業(yè)競爭力[1]。目前，工業(yè)自動化涉及多個層面，包括生產(chǎn)過程的自動化、設備管理的自動化、生產(chǎn)調度的自動化以及企業(yè)信息管理的自動化等。它不僅是對單一生產(chǎn)環(huán)節(jié)的改造，更是對整個生產(chǎn)鏈的全面優(yōu)化。通過集成創(chuàng)新，工業(yè)自動化將人的智力與機器的效率相結合，推動工業(yè)生產(chǎn)向智能化、網(wǎng)絡化、柔性化的方向發(fā)展[2]。

二、工業(yè)自動化特點

（一）集成系統(tǒng)信息化

集成系統(tǒng)信息化是工業(yè)自動化的核心特點之一，主要體現(xiàn)在通過信息系統(tǒng)集成企業(yè)的生產(chǎn)過程、物流管理、質量控制、設備維護等各個環(huán)節(jié)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和流程協(xié)同。信息化集成系統(tǒng)通過計算機網(wǎng)絡，將各個孤立的生產(chǎn)單元連接成一個有機的整體，使生產(chǎn)信息能夠實時傳遞，使管理層能夠迅速做出決策[3]。這種集成不僅提高了生產(chǎn)管理的透明度，還極大增強了企業(yè)的市場響應速度和競爭力。信息化集成也為企業(yè)帶來了資源優(yōu)化配置、降低運營成本、提高生產(chǎn)效率等多重效益。

（二）智能控制

智能控制是工業(yè)自動化技術的顯著特點。其利用先進的控制理論、人工智能、機器學習等技術，使生產(chǎn)設備能夠模擬人類智能行為，進行自主判斷和操作。智能控制系統(tǒng)具有自學習、自適應、自組織的能力，能夠處理復雜的非線性問題，并在不確定的環(huán)境中保持穩(wěn)定運行[4]。智能控制不僅能夠提高生產(chǎn)過程的靈活性和可靠性，還能夠在沒有人工干預的情況下，自動優(yōu)化生產(chǎn)流程，減少人為錯誤，提升產(chǎn)品質量。

（三）計算機集成制造

計算機集成制造是工業(yè)自動化技術的重要組成部分，它將計算機技術、信息技術與制造技術相結合，實現(xiàn)了設計、生產(chǎn)、管理等多個環(huán)節(jié)的集成。系統(tǒng)能夠實現(xiàn)產(chǎn)品設計、工藝規(guī)劃、生產(chǎn)調度、質量控制等功能的自動化，從而形成一個高度自動化、信息化的制造環(huán)境。計算機集成制造的特點在于其高度一體化，應用的具體技術包括計算機輔助設計、計算機輔助制造、計算機輔助工藝規(guī)劃等，可以大幅縮短產(chǎn)品從設計到生產(chǎn)的周期，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質量，并且可以降低成本，為企業(yè)帶來顯著的經(jīng)濟效益。

（四）網(wǎng)絡控制

網(wǎng)絡控制是工業(yè)自動化技術中不可或缺的一環(huán)，它通過構建工業(yè)網(wǎng)絡，將各種自動化設備、控制系統(tǒng)和信息系統(tǒng)連接起來，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時傳輸和設備的遠程監(jiān)控。在工業(yè)生產(chǎn)中，網(wǎng)絡控制的特點在于其高度的網(wǎng)絡化和分布化，利用網(wǎng)絡將不同的生產(chǎn)環(huán)節(jié)、不同地點的生產(chǎn)廠房相連接，使生產(chǎn)現(xiàn)場的設備不再是一座座孤島，而是互聯(lián)互通的網(wǎng)絡節(jié)點[5]。網(wǎng)絡控制極大地提高了生產(chǎn)線的協(xié)同作業(yè)能力，使得生產(chǎn)過程更加靈活和高效。通過網(wǎng)絡控制，企業(yè)可以實現(xiàn)資源的優(yōu)化配置，快速響應市場變化，同時為設備的遠程維護和故障診斷提供了可能。

（五）安全性

安全是工業(yè)生產(chǎn)的首要考慮因素，關乎生產(chǎn)過程的穩(wěn)定運行和人員設備的安全。工業(yè)自動化技術在安全性方面做出了較多研究，其特點體現(xiàn)在多個層面，包括硬件安全、軟件安全、網(wǎng)絡安全和信息安全等。硬件安全涉及設備的本質安全設計和故障安全設計，確保在異常情況下，設備能夠自動進入安全狀態(tài)，避免事故發(fā)生。軟件安全管理利用加密、認證、訪問控制等手段，保護系統(tǒng)免受惡意攻擊和誤操作。網(wǎng)絡安全關注的是數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋Ｃ苄院屯暾裕芊乐剐畔⑿孤逗途W(wǎng)絡攻擊。信息安全則對整個自動化系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進行保護，確保數(shù)據(jù)的真實性和可靠性，從而提高生產(chǎn)過程的可靠性，也為企業(yè)的長期可持續(xù)發(fā)展提供了堅實保障。

三、工業(yè)自動化關鍵技術

（一）物聯(lián)網(wǎng)技術

物聯(lián)網(wǎng)技術是工業(yè)自動化領域的關鍵技術之一，它通過傳感器、網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)處理技術，將各種實體對象連接到網(wǎng)絡中，實現(xiàn)智能識別、定位、追蹤、監(jiān)控和管理。物聯(lián)網(wǎng)技術可以提升工業(yè)生產(chǎn)過程的感知能力，同時強化設計、生產(chǎn)、運輸?shù)炔煌h(huán)節(jié)的連接，讓工業(yè)生產(chǎn)形成一個更為穩(wěn)定的有機體。

例如，基于物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)能夠實現(xiàn)智能感知與數(shù)據(jù)采集，通過部署各類傳感器，如溫度傳感器、濕度傳感器、壓力傳感器等，實現(xiàn)對生產(chǎn)環(huán)境及設備狀態(tài)的實時監(jiān)測。這些傳感器將物理信號轉換為電信號，并通過網(wǎng)絡傳輸至中央處理系統(tǒng)。原理上，傳感器的工作基于物理效應，如光電效應、熱電效應等，量化生產(chǎn)過程中的關鍵參數(shù)，為自動化控制系統(tǒng)提供準確的數(shù)據(jù)支持。

依靠獲得的設備數(shù)據(jù)，控制系統(tǒng)能夠通過網(wǎng)絡對設備進行遠程監(jiān)控和維護；通過網(wǎng)絡協(xié)議與遠程服務器，系統(tǒng)利用設備內置的通信模塊進行通信，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的上傳和指令的下達。維護人員可以在中央控制室對設備進行遠程診斷和故障排查，無需現(xiàn)場操作，大大提高了維護效率，降低了停機時間；通過對海量數(shù)據(jù)的進一步分析，可以發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)瓶頸，優(yōu)化生產(chǎn)流程：如利用大數(shù)據(jù)分析和機器學習算法，對生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行處理，找出最優(yōu)生產(chǎn)參數(shù)，從而提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質量。

物聯(lián)網(wǎng)技術也能實現(xiàn)對產(chǎn)品從設計、生產(chǎn)、運輸?shù)绞褂玫娜^程追蹤。目前，常用的方法為在產(chǎn)品上貼電子標簽，使每個產(chǎn)品都擁有唯一的身份標識，便于在各個階段進行數(shù)據(jù)記錄和查詢，確保產(chǎn)品質量和可追溯性。

（二）無延遲通信技術

無延遲通信技術是工業(yè)自動化系統(tǒng)高效運行的重要保障，它旨在消除或減少數(shù)據(jù)傳輸過程中的延遲，確保控制系統(tǒng)實時、準確地進行響應。在工業(yè)生產(chǎn)中，無延遲通信技術的應用至關重要?；谠摷夹g建立的系統(tǒng)，通信延遲極低，能夠通過采用高速數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議和優(yōu)化網(wǎng)絡架構，實現(xiàn)微秒級的數(shù)據(jù)傳輸速度。通過冗余設計和故障轉移機制，確保通信鏈路的穩(wěn)定保證系統(tǒng)的可靠性。同時系統(tǒng)具備很強的抗干擾能力，適用于復雜的工業(yè)環(huán)境。

應用無延遲通信技術可以建立實時以太網(wǎng)和時間敏感網(wǎng)絡，為工業(yè)自動化提供高速且具有確定性的數(shù)據(jù)傳輸，通過精確的時間同步和優(yōu)先級調度，確保關鍵數(shù)據(jù)在預定時間內到達目的地，從而實現(xiàn)實時控制，使得生產(chǎn)過程中的實時決策和快速響應成為可能。這對于需要精確同步操作的場合，如機器人協(xié)作、高速包裝線等至關重要，消除了因通信延遲帶來的不確定性，提高了生產(chǎn)線的運行效率和安全性，對于實現(xiàn)高度自動化和智能化的工業(yè)生產(chǎn)具有重要意義。

（三）PLC技術

可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）是一種專門為工業(yè)環(huán)境設計的數(shù)字運算控制器，具有極高的可靠性、靈活性和易用性。PLC作為工業(yè)控制的核心，可以負責接收來自傳感器的信號，根據(jù)預設的程序進行處理，并輸出控制命令至執(zhí)行機構，如電動機、閥門等；生產(chǎn)過程中，利用循環(huán)掃描機制，不斷地讀取輸入信號、執(zhí)行用戶程序、更新輸出信號，實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的實時控制。

隨著PLC技術快速發(fā)展，目前PLC技術的編程和配置靈活性極高。用戶可以根據(jù)生產(chǎn)需求，通過梯形圖、功能塊圖、結構化文本等編程語言，輕松地編寫和修改控制邏輯，使得PLC能夠適應不斷變化的生產(chǎn)需求，提高生產(chǎn)線的適應性和可維護性[6]。PLC功能齊全，具備強大的數(shù)據(jù)處理能力，能夠進行復雜的數(shù)學運算和邏輯判斷，支持模擬量輸入輸出、比例積分微分控制等高級功能。在過程控制領域，PLC可以精確地控制溫度、流量、壓力等參數(shù)，確保產(chǎn)品質量。PLC技術還具有良好的擴展性和模塊化設計，可以根據(jù)需要添加或更換輸入輸出模塊、通信模塊、功能模塊等，方便系統(tǒng)升級和擴展，降低系統(tǒng)的復雜性，提高安裝和維護的便利性。

（四）網(wǎng)絡化儀表

網(wǎng)絡化儀表技術在工業(yè)自動化中的應用，為生產(chǎn)過程的監(jiān)測和控制提供了高效、精確的手段。網(wǎng)絡化儀表通過將傳統(tǒng)的模擬儀表與數(shù)字通信技術相結合，實現(xiàn)了儀表的智能化和網(wǎng)絡化，可以實時采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，并通過工業(yè)以太網(wǎng)、無線網(wǎng)絡等通信協(xié)議，將數(shù)據(jù)傳輸至控制系統(tǒng)。網(wǎng)絡化儀表支持遠程診斷和維護：通過通信網(wǎng)絡，技術人員可以遠程訪問儀表，進行參數(shù)配置、故障診斷和系統(tǒng)升級，大大降低了現(xiàn)場維護的工作量[7]；通過使用網(wǎng)絡化儀表，展開集成化設計，減少了現(xiàn)場布線的復雜性，多個儀表可以通過網(wǎng)絡共享數(shù)據(jù)，減少信號傳輸線的數(shù)量，降低系統(tǒng)的安裝成本和維護難度；網(wǎng)絡化儀表還具備自我診斷功能，能夠實時監(jiān)測自身的工作狀態(tài)，并在發(fā)生故障時及時發(fā)出警報，提高系統(tǒng)的可靠性和安全性[8]。

四、工業(yè)自動化應用價值

（一）提高生產(chǎn)效率

工業(yè)自動化通過采用自動化設備和控制系統(tǒng)，極大地提高了生產(chǎn)效率，通過建立自動化生產(chǎn)線，實現(xiàn)24小時不間斷運行，不僅減少了因人工操作導致的停機時間，也提高了設備利用率。自動化設備的工作速度遠快于人工操作，能夠在單位時間內生產(chǎn)更多的產(chǎn)品；機器人在組裝線上的動作精準而迅速，比人工組裝效率高出數(shù)倍[9]。自動化系統(tǒng)還能實時監(jiān)控生產(chǎn)過程，通過數(shù)據(jù)分析優(yōu)化生產(chǎn)流程，進一步消除瓶頸，提升整體生產(chǎn)效率。

（二）降低生產(chǎn)成本

降低生產(chǎn)成本是工業(yè)自動化的重要優(yōu)勢之一。自動化技術的應用減少了人工成本的支出，尤其是在勞動力成本較高的地區(qū)，優(yōu)勢更為明顯。通過機器替代人力，企業(yè)可以減少直接勞動力，降低因人工操作不當造成的廢品率和材料浪

費[10]；同時，自動化設備的高精度和穩(wěn)定性也減少了次品率，降低了返工和維修成本，所以長期來看，自動化設備的投資回報率高于人工成本，并且隨著技術的成熟和規(guī)?；瘧?，設備成本會被逐漸平攤。

（三）優(yōu)化生產(chǎn)管理

工業(yè)自動化不僅提高了生產(chǎn)效率，還優(yōu)化了生產(chǎn)管理。自動化系統(tǒng)集成了先進的數(shù)據(jù)采集和分析功能，能夠實時監(jiān)控生產(chǎn)數(shù)據(jù)，為管理層提供決策支持。通過生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)和企業(yè)資源規(guī)劃等軟件的集成，企業(yè)可以實現(xiàn)生產(chǎn)計劃的自動化，優(yōu)化庫存管理，減少物料浪費。根據(jù)需求，自動化生產(chǎn)線還能實現(xiàn)生產(chǎn)過程的可視化顯示，通過監(jiān)控屏幕直觀展示生產(chǎn)狀態(tài)，便于管理人員及時發(fā)現(xiàn)和解決問題。

（四）保證生產(chǎn)質量

自動化設備以其高度的精確性和一致性，減少了人為誤差，確保了產(chǎn)品的一致性和質量穩(wěn)定性。在自動化生產(chǎn)線上，每個工序都經(jīng)過精心設計和嚴格控制，從原材料處理到最終產(chǎn)品包裝，每一步都由設備精確執(zhí)行，顯著降低了不合格產(chǎn)品的產(chǎn)生[11]。自動化系統(tǒng)還能實時監(jiān)測生產(chǎn)過程中的關鍵參數(shù)，一旦發(fā)現(xiàn)異常，能夠立即進行調整或停機，防止批量質量問題發(fā)生。企業(yè)也可以根據(jù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行實時分析和反饋，不斷完善生產(chǎn)工藝，提升產(chǎn)品質量。

（五）推動綠色生產(chǎn)

綠色生產(chǎn)是目前工業(yè)發(fā)展的主要方向，自動化生產(chǎn)線通過優(yōu)化資源使用和減少能源消耗，實現(xiàn)了生產(chǎn)過程的節(jié)能環(huán)保：自動化設備能夠精確控制原料的使用，減少浪費；同時，高效的動力系統(tǒng)降低了能耗；自動化技術還能提高設備的綜合效率，延長設備壽命，減少設備更換頻率，從而減少廢棄物的產(chǎn)生。在排放控制方面，自動化系統(tǒng)能夠實時監(jiān)測并控制污染物排放，確保生產(chǎn)過程符合環(huán)保標準。

（六）促進產(chǎn)業(yè)升級

隨著自動化設備的普及和智能化水平的提升，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)模式發(fā)生了根本性變革。自動化不僅提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質量，還推動了產(chǎn)業(yè)鏈的優(yōu)化和重構。企業(yè)通過引入自動化生產(chǎn)線，能夠實現(xiàn)規(guī)?；蛡€性化生產(chǎn)，滿足市場多樣化需求，增強競爭力。自動化技術的應用促使企業(yè)轉向技術密集型發(fā)展，加大研發(fā)投入，培養(yǎng)高素質技術人才，從而推動產(chǎn)業(yè)向高附加值、高技術含量方向升級。

結語

工業(yè)自動化技術具有計算機集成、自動化控制、智能化控制的特點，目前PLC等技術已經(jīng)成為工業(yè)自動化技術的關鍵。應用工業(yè)自動化技術的過程，需要結合實際需求，選擇合適的技術，強化對生產(chǎn)過程的監(jiān)測，優(yōu)化系統(tǒng)的控制效果，以充分滿足工業(yè)生產(chǎn)的需求。