模式识别-广东科技学院大讲堂

计算机技术与工业革命广东科技学院戴永简要讨论两个内容1.工业4.0及中国制造20252.计算机专业的同学进入工业领域就业的认知内容从三个方面讨论一、工业版本的升级及其与计算机技术关系二、计算机技术与工业对接的基本内容三、就业认知一、工业版本的升级及其与计算机技术关系工业1.0工业2.0工业3.0工业4.0工业5.0蒸汽动力电气动力信息技术改造传统产业智慧技术主导产业动力形式改变导致工业升级，与计算机技术无关计算机技术介入导致工业升级，模拟工业技术向数字工业技术转型网络环境下的智慧技术导致工业升级拭目以待，望您成为推动大军的一员模拟工业时代数字工业时代智慧工业时代1.1工业4.0的背景德国政府提出“工业4.0”战略，并在2013年4月的汉诺威工业博览会上正式推出，其目的是为了提高德国工业的竞争力，在新一轮工业革命中占领先机。一是“智能工厂”，重点研究智能化生产系统及过程，以及网络化分布式生产设施的实现；二是“智能生产”，主要涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程中的应用等。该计划将特别注重吸引中小企业参与，力图使中小企业成为新一代智能化生产技术的使用者和受益者，同时也成为先进工业生产技术的创造者和供应者；三是“智能物流”，主要通过互联网、物联网、物流网，整合物流资源，充分发挥现有物流资源供应方的效率，而需求方，则能够快速获得服务匹配，得到物流支持。“工业4.0”是大数据革命、云计算、移动互联时代背景下，对企业进行智能化、工业化相结合的改进升级，也是中国企业更好的提升和发展的一条重要途径。1.2中国制造2025中国制造2025，是中国政府实施制造强国战略第一个十年的行动纲领。（2015年中国编制的中长期十年规划）《中国制造2025》提出坚持“创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化、人才为本”的基本方针；坚持“市场主导、政府引导，立足当前、着眼长远，整体推进、重点突破，自主发展、开放合作”的基本原则。通过“三步走”实现制造强国的战略目标：第一步，到2025年迈入制造强国行列；第二步，到2035年中国制造业整体达到世界制造强国阵营中等水平；第三步，到新中国成立一百年时，综合实力进入世界制造强国前列。2016年4月6日国务院总理李克强主持召开国务院常务会议，会议通过了《装备制造业标准化和质量提升规划》，要求对接《中国制造2025》。“中国制造2025”与德国“工业4.0”都是在新一轮科技革命和产业变革背景下针对制造业发展提出的一个重要战略举措。1.3我们所处的时代由于我国不同地域的经济、科技、文化等发展不平衡，工业技术发展也是不平衡的。我国将较长时间处于工业2.0、工业3.0、工业4.0发展时代并存的格局。到2025年上海、北京、深圳、广州、西安等将率先进入工业4.0时代。（目前仍处于工业3.0的后期或临界工业4.0阶段）沿海中等发达地区及中部地区将较长时间处于工业3.0时代。（逐步减少劳动密集型产业）一些偏远地区或信息技术欠发达地区仍将处于工业2.0时代。（劳动密集型产业占主导地位）工业3.0时代有利于计算机专业的同学就业。二、计算机技术与工业对接的基本内容2.1计算机技术分类硬件计算机技术软件工程软件各个工业领域教学医疗政务气象农业·········本体技术外延技术CPU存储器接口BIOS操作系统编译系统诊断系统外设嵌入式系统网络工程商业各类应用娱乐影视2.2工业分类工业机械制造冶金建筑纺织石化电子通信交通能源··········采矿水利航空航天机械制造或装备制造能力和水平是一个国家是否发达的标志性工业2.3计算机在工业领域的应用技术类工业应用技术集成制造（CIMS）检测（监测）辅助设计（CAD）辅助制造（CAM）控制········间接控制直接控制集散控制现场总线控制工业仿真工业现实虚拟（工业机器人）大数据工业分析与决策云计算控制网络环境的智慧控制······嵌入式控制2.4工业用计算机类型1.大型机：主要用于石油、化工、冶炼等工业.2.PC机：主要用于通过网络对工业现场进行集中(集成)测控.3.专用工业控制计算机：用于专用设备工作状态的测控.4.嵌入式计算机系统：可适用于小规模不同工业对象的操作、测控。5.单片微型计算机：可适用于点层次的不同工业对象的操作、测控。6.DSP(类单片机)：可适用于点层次的不同工业对象的操作、测控。7.PLC(类单片机)：用于取代原机电设备继电器控制逻辑.2.5计算机与工业设备的连接总线1．S-100总线标准（工业控制系统专用总线）含8组信号线：（1）24位ABUS，（2）DBUS为16位；（3）状态线8根；（4）输出控制线5根；（5）输入控制线6根；（6）8条DMA控制（4个通道）；（7）8根向量中断线；（8）其他用途线25根。2．STD总线（通用标准总线）共56条：ABUS16条；8条DBUS线；CBUS有22条（含3条双向控制线）；此总线信号定义明确，适用性好，可与任何8位机匹配3．IEEE-488通用标准总线8条DBUS线，8条ABUS，3条应答线，5条控制线。主要用于计算机控制的仪器之间通讯及计算机系统与外设通讯4．串行总线标准RS-232C，CRS－422，CRS－485，USB，IIC等。5.现场总线：FF(基金会现场总线)、LONWORKS、PROFIBUS（适用于一般自动化的中速数据传输，主要用于传感器、执行器、电气传动、PLC、纺织和楼宇自动化等）6.自行设计.2.6计算机与工业对象的联接方式联接方式由测控系统的结构决定，一般有（1）开环连接：对应开环控制系统（2）闭环连接：对应闭环测控系统开环系统包括纯计算机测试系统及纯计算机控制系统两大类。闭环系统类型很多，如一阶闭环、二阶闭环、······、N阶闭环。以一阶最多。2.7常见的微机工业控制系统类型1.数据采集与处理系统功能：分时检测，收集，记录，统计，运算,生产资料保存,报警等。结构如下生产现场通道外设主机接口2.直接数字控制系统(DDC)用计算机的输出直接控制生产对象，且是以数字形式的控制算式来代替模拟信息的组合。DDC系统的功能可分为四大类:一类是检测输入功能，这类功能与数据采集与处理系统基本相同；二类是运算决策功能，即微机可将采集到的相关数据进行预定控制规律的运算、决策；三类是调节被控参数的执行功能，多体现在功率驱动及其控制方面；四类是操作控制台功能，主要体现于调整被控参数的给定值，工业现场紧急情况的直接处置以及显示、保存和打印采样值，声光报警等。生产过程或现场检测输入通道接口控操台主机执行机构输出通道接口3.监督控制系统(SCC)两级计算机的工作分配一般为第一级是DDC系统，微机完成生产过程的直接数字控制。第二级为SCC系统，微机根据生产过程的工艺信息和预定的给定值计算方法，进行优化分析，产生最优化给定值，送给DDC系统。SCC级微机承担高级控制与管理任务，要求数据处理功能强，存储容量大等，一般采用较高档微机。工业生产过程DDC计算机SCC计算机模拟输入通道模拟输出通道给定值控制操作台图1-24SCC系统基本结构4.集散控制系统（TDC）第一层：各局部控制器，可看成是单片机、单板机、或一机一用系统，用DDC系统技术。第二层为SCC。第三层：补偿，校正等。第四层：计划，管理。SCC1对象1,1SCC2对象1,2SCCn对象n,2…对象2,1对象2,2…对象n,1…DDC1,1DDC1,2DDCn,2…DDC2,1DDC2,1…DDCn,1…………………生产管理计算机系统经营管理计算机系统图1-25一般性TDC系统基本结构2.8计算机用于工业的常用算法语言1.汇编语言2.C语言（C++）3.FORTRAN语言4.JAVA5.matlab6.多语言嵌套2.9计算机用于工业的主要硬件技术1.用于工业控制的专用计算机电路系统的设计、安装与调试。2.非编程过程通道电路设计、安装、调试。3.可编程过程通道电路设计、安装、调试。4.功率变换电路设计、安装、调试。下图为工业生产过程的模拟信息采集系统过程参数检测传感器传感器多路转换开关放大器采样保持A/D接口主机控制器以下是DDC系统的一般硬件结构工业生产过程D/A多路转换开关量输入系统总线采样装置A/D接口变送保持开关量输出CPURAMROM操作控制台过程通道主机保持变送接口接口接口接口微机I/O设备接口微机控制系统硬件的一般组成图2.10计算机用于工业控制的主要软件技术监控软件系统软件BIOS监测软件外设管理程序控制算法程序自检程序等控制软件交互软件人机交互软件（仿真界面软件）机机交互软件（虚拟现实软件）2.11计算机用于工业的主要技术类别1.采样技术:模拟,数字.2.调节技术:形成新的控制量,如PID调节技术.3.顺序控制技术:按工艺顺序控制相关部件有序动作,如注塑机、总装生产线等。4.数字程序控制技术:在原材料上加工工具按照程序的指示,加工出相应形状的工件.5.智能控制技术:智能控制是自动控制和人工智能相结合的学科,即具有仿人的学习、推理等功能；智能控制技术有三大基本内容：模糊控制技术，遗传控制技术，神经网络控制技术。6.各类总线技术：串行、并行、集散、现场等。7.网络技术：互联网、局域网、无线网、物联网、物流网等。8.嵌入式控制技术：新一代智能设备，即高性能微硬件电脑与设备的一体化。三、就业认知3.1问题提出计算机学科属前端学科，其发展主要受半导体材料与应用技术、数据计算理论、软件技术等的发展的约束。当今计算机科学与技术、软件、网络工程、系统结构、信息管理等计算机范畴内的专业所开设课程似乎不涉及非计算机的工业领域内容。计算机范畴内的专业毕业的学生能否进入非计算机的工业领域内工作，并有所作为呢？计算机范畴内的专业毕业的学生进入非计算机的工业领域内工作应具备哪些思想基础和业务素质？3.2计算机专业的学生进入非计算机工业领域工作的思想基础1.甘为配角，积极交叉。2.深化专业知识，努力扩展知识面。3.主动探索计算机技术应用机制，推动技术革新。4.跨学科发展,多学科融会贯通。5.软件硬件结合,小项大项均做。3.3计算机及其衍生专业学生进入非计算机工业领域工作的知识基础1.所学的全部课程，如高等数学、工程数学、离散数学、数字逻辑、计算机组成原理,微机原理与接口技术、计算机网络、C语言程序设计、算法设计与分析、编译原理、操作系统、数据结构、数据库、JAVA语言、软件工程、网络工程等。2.应扩展的知识图形学、数字图像处理、嵌入式系统及应用、单片机原理及应用、微机控制技术、系统诊断、信息安全、网络安全、密码技术及其应用、模式识别、人工智能等。3.可自学了解:各类工业CAD、各类工业CAM、一般的电路基础、模拟电路基础、数字信号处理、仪器仪表基础、智能检测技术基础,机械原理基础,机电一体化基础、交互技术、机器人技术基础等。谢谢各位光临！祝大家一帆风顺，心想事成