工业自动化作业

主要技术在工业自动化中的应用及发展系别：机电工程系专业班级：13级机械一专业三班学生学号：2013071301学生姓名：常新2014年10月25日哈尔滨工程大学2主要技术在工业自动化中的发展和应用常新签名：（哈尔滨工程大学机电工程学院，机械工程专业，2013071301,13069896857）摘要：通过多年发展，我国目前已渐渐由农业化走向工业化，随着科学技术的进步和新设备的引进研发，我国的工业自动化水平不断得到提升，在诸多工业领域自动化都取得了辉煌的成果，但是和西方发达工业国家相比，我国无论是工业化水平还是工业化的进度上，都存在着很大的差距，因此，从我国的实际情况出发，提高我国工业自动化的水平，对提升我国综合国力和国际竞争力，有着至关重要的作用。本文将从我国的工业自动化现状出发，找出我国工业自动化发展存在的问题，研究我国工业自动化的发展趋势，并对我国的工业自动化发展提出建议。关键词：工业自动化；技术发展；PLC；电子技术DevelopmentandapplicationofmainindustrialautomationtechnologyChangXinAbstract:Throughmanyyearsdevelopment,ourcountryatpresentalreadygraduallybyfarmingindustrial,withthedevelopmentofscientifictechnologyandtheintroductionofnewtechnology,newequipmentresearchanddevelopment,China'sindustrialautomationlevelgetpromotedcontinuously,inmanyindustrialfieldhavereachedthepinnacleofachievement,butandwesterndevelopedcountry,comparedtoourcountryindustrializationlevelorwhethertheprogressofindustrialization,therearealargegap,therefore,fromChina'sactualconditions,enhancesourcountryindustrialautomationlevel,ourcountrytopromotethecomprehensivenationalstrengthandinternationalcompetitiveness,andhasanimportantrole.ThispaperisinChina'sindustrialautomationpresentsituation,findouttheindustrialautomationdevelopmentinourcountry,theproblemsofChina'sindustrialautomation,thedevelopmenttrendofourcountryandtheindustrialautomationdevelopmentputforwardsomeSuggestions.Keywords:industrialautomation;technologydevelopment;PLC;electronictechnology随着我国现代科学技术的繁荣发展，炼油、化工，冶金、电力、生物、制药等行业的投资生产的规模越来越呈现多层次化，复合化，施工难度更加复杂化，随着对新设备的引进和新的操控技术的掌握，各种可以一部分代替操作人员的手工操作，有力的保证了施工标准的执行，规范了操作程序，降低了工作人员的生命财产风险，提高了生产管理的效率，降低了生产管理的成本，为整个工业化的发展奠定了良好的基础。工业自动化综合运用控制理论、电子装备、仪器仪表、计算机和相关工艺技术，对工业生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策，达到增加产量、提高质量、节省能耗、降低消耗、减少污染、确保安全等目的的一种综合惟技术，使生产在不同程度上自动地进行，并达到预定的目标，这种用自动化装置来管理生产过程的办法，称为生产过程自动化。一、我国工业自动化的发展现状我国的经济发展近年来已经取得了辉煌的成果，工业化的水平不断得到提升，工业中的自动化程度也日益加深。但是从我国的整体工业化发展状况来看，我国的传统产业存在着技术装备陈旧落后，能源消耗率高，资源浪费多，产品质3量难以得到保障，对工业化自动化的管理水平较低，这些方面与西方发达工业国家相比，有着巨大的差距，我国自改革开放来，虽然加大了对设备技术等方面的引进和研发，但在核心技术上的突破艰难，设备技术自动化水平远远落后于西方发达工业化国家。面对着激烈的世界竞争，我国必须将现代电子技术，现代信息技术运用到我国的传统工业技术的实施上来，不断提高我国工业化水平和自动化水平，这是提高企业素质，提高整体效益最有效的方法之一。二、．我国工业自动化的发展方向工业自动化技术是当今微电子技术和电力电子技术领域中高技术的综合应用技术，这也是工业自动化技术的特点之一。工业自动化是工业技术改造和进步的主要手段，它综合应用系统科学、认知科学、信息科学、控制科学与工程等理论，形成相应的自动化软硬件及系统，实施检测、控制、优化、调度、管理与决策，达到增加产量、提高质量、降低成本、减少资源消耗、环境污染和确保安全的目的。在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国通用汽车公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称ProgrammableController(PC)。工业自动化企业关系到民用甚至军工行业的制造水平，政府要加大对工业自动化企业的引导和扶持。政府部门要引导自动化企业转变观念、稳定心态，提高产品质量以及服务质量，引导优秀的国产品牌进入重要领域，为民族企业的发展提供空间。企业加大对自动化核心技术的研究，加大投入力度。对以生产产品为主或者专门进行系统开发的企业特长推出主打产品能，才能取得进一步发展。务必要在应用上展现自己的专业化，在系统平台方面则可以考虑开放化和标准化。未来的技术开发靠某个企业单打独斗可能性较低，企业应考虑资产重组或者进行联合开发，企业只有拿出自己的核心技术，整合资源，才能不断增强本企业的核心竞争力。三、核心技术的应用1.工业自动化控制技术的应用1.1智能控制智能控制作为人工智能的一个研究与应用方面，与自动控制、运筹学、系统论、信息论等学科的结合，已形成一个新兴的交叉学科系统，在实际应用中已产生了许多类型的智能控制系统，如多级递阶智能控制、基于知识的专家系统、基于模糊逻辑的智能——模糊控制、基于神经网络的智能——神经控制、基于规则的仿人控制、基于模式识别的智能控制、多模变结构智能控制、学习控制与自学习控制、基于混沌理论的智能——混沌控制等类型。与其它行业一样，智能控制作为一项关键技术，在钢铁工业中也得到了较多的应用。在各个生产工序中，用于设定与控制、生产计划的安排与调整，以及设备诊断、监测、学习等方面。智能控制能在钢铁工业中得到较多应用，是与它的特点分不开的，它适合于那些含有复杂性、不完全性、模糊性或不确定性以及不存在已知算法的非数字过程，并以知识进行推理，以启发引导求解过程；也可以对具有以知识表示的非数学广义模型和以数学模型表示的过程进行混合控制。智能控制的发展，将会使工业自动化的过程控制有更大进展。1.2以PLC为基础的分布式控制系统PLC作为专为工业环境应用而设计的数字运算电子系统，实现了单机、车间、工厂的自动化控制。它表现出了诸多的优点，具有抗干扰能力强、维修方便等特点，由于PLC4对现场进行实时监控具有很高的可靠性，且编程简单、灵活，因此得到广泛的应用。随着科技的进步，它的控制功能将会演变成更加复杂的过程控制和连续控制，这也为将来成为未来的支柱性技术产业而奠定坚实的基础。1.2.1模拟量控制根据控制对象特征，PLC通过组合功能模块组装能成功地控制系统，来灵活实现系统控制。PLC有主机模块、I/O模块、高速计数模块、位置控制模块、模拟量控制模块、通信模块等。PLC的模拟量控制能大大地提高过程控制系统的精度，它可以对热处理的升温、降温、保温等过程进行严格的控制，给热处理过程的控制设计和维护带来了极大的方便，这是以往的仪表控制系统很难实现的。1.2.2开关量控制作为继电器控制的替代品，PLC的自动开关量控制提高了控制的可靠性，它用中间继电器控制系统动作，根据顺序控制器的公式进行设计，画出顺序控制器控制部分梯形图，并根据模拟仿真进行检查，保证设计的规范化。1.2.3位置控制在工业自动化控制中，位置控制占有很重要的地位。工业生产中，机床刀具串刀补偿控制、主轴精确分度控制、搬运定位控制都是位置控制的方式。PLC可通过控制步进电机，给步进电机绕组发出脉冲，能精确地确定步进电机位移，来达到位置控制的目的。1.2.4系统集中控制PLC不仅可以实现自动化控制，而且也适用于系统本身的控制，如控制系统故障检测和显示等。控制系统的原理是根据时限故障检测和逻辑错误检测的原则进行系统监控。由于机床设备在工作循环中的各工步运动在执行时都需要一定的时间，在检测工步动作时可启动定时器，并将定时器的输出信号作为自动停机信号或启动报警信号。1.3三电一体化和嵌入式系统任何工业自动化系统都是由检测仪表或传感器(电测)，自动控制装置(电控)和以电力传动为主的执行机构(电力传动)构成的三电一体化系统。没有符合检测精度要求的电测仪表或传感器和满足动静态技术指标要求的电力传动执行机构，自动化控制装置是不能发挥作用或难以达到要求的控制精度。虽然三电系统的各种装置是由各个厂家的产品集成，但是只有全面地掌握三电综合技术才能承担和完成自动化工程项目，特别是大中型工业自动化工程项目。计算机技术、通信技术和控制技术在工业自动化控制领域有机结合的产物和产品升级，实现控制系统更高一级高精度、高性能、高可靠、高适应性，多功能、低消耗等功能成为现场总线技术发展最新趋势。而促进系统组态傻瓜化是现场总线在应用上又一新发展趋势。针对总线传输速度而言，应继续发展和完善低速现场总线技术，同时注重高速现场总线技术的研发。综合自动化系统是为实现企业综合自动化而提出，相应的ERP/MES/PCS三层结构体系是当今世界工业自动化技术的另一发展趋势。2.工业自动化控制系统的发展展望随着IT和控制技术的融合的不断深入，工业自动化控制技术正在向智能化、网络化和集成化方向发展，自动控制的三大构成系统也将有新的突破。PLC在向微型化、网络化、PC化和开放性方向发展。在基于PLC自动化的早期，PLC体积大而且价格昂贵。但在最近几年，微型PLC已经出现，价格只有几十到几百欧元不等。随着软PLC（SoftPLC)控制组态软件的进一步完善和发展，安装有软PLC组态软件和PC-based控制的市场份额将逐步得到增长。当前，过程控制领域最大的发展趋势之一就是Ethernet技术的扩展，PLC也不例外。现在越来越多的PLC供应商开始提供Ethernet接口。可以相信，PLC将继续向开放式控制系统方向转移，尤其是基于工业PC的控制系统。DCS将向信息管理系统和计算机网络控制扩展，将过程控制和信息管理系统紧密结合起来，构成计算机集成过程系统(CJPS)。CIPS除了要完成传统DCS过程控制的功能外，还要实现运行支持和决策支持的功能，包括质量控制、过程管理、在线优化、经营管理、决策分析等。网络是当今工厂自动化的核心，是计算机集成过程系统的基础，而5工厂自动化的每一层都有适用于自己的网络。计算机集成技术和现场总线的发展，将对DCS的结构产生重大影响。目前DC