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

段文濤 張紅杰

摘? 要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，進(jìn)一步推動(dòng)了工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，工業(yè)自動(dòng)化是當(dāng)今最先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，同時(shí)，這也是工業(yè)技術(shù)發(fā)展過程中最顯著的特征。工業(yè)自動(dòng)化是一個(gè)以先進(jìn)的科技理念為基礎(chǔ)的自動(dòng)化系統(tǒng)，保證了生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制和智能調(diào)節(jié)。本文就工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的特點(diǎn)及其重要性開展探究與分析。

關(guān)鍵詞：工業(yè)自動(dòng)化;技術(shù)特點(diǎn);重要性

工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)主要由硬件設(shè)備、軟件設(shè)備和系統(tǒng)組成，將先進(jìn)的信息技術(shù)、系統(tǒng)技術(shù)和控制技術(shù)進(jìn)行整合，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、智能調(diào)節(jié)的管理機(jī)制。 工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)可以對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的全過程進(jìn)行監(jiān)控、調(diào)整、管理和決策，以增加產(chǎn)量、減少人力資源、減少損失、確保安全為目的，因此，工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的重要性和特點(diǎn)具有重要的意義。

一、工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的特點(diǎn)分析

（一）智能控制技術(shù)

近年來，智能控制技術(shù)發(fā)展迅速，已廣泛應(yīng)用于程序開發(fā)和研究領(lǐng)域，智能控制一直是智能模擬控制領(lǐng)域的重要研究?jī)?nèi)容，它可以有效地結(jié)合自動(dòng)控制和整體規(guī)劃[1]。智能控制技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程中有多種控制系統(tǒng)，由于智能控制器控制設(shè)備的多種功能，需要智能控制器對(duì)系統(tǒng)、設(shè)備自動(dòng)進(jìn)行診斷，如圖1為智能控制系統(tǒng)工作流程。例如，在涉及腐蝕性介質(zhì)的實(shí)際應(yīng)用中，如果操作時(shí)間超過規(guī)定的工作時(shí)間，智能控制器可以自動(dòng)發(fā)出預(yù)警信號(hào)，使工作人員能夠在最短的時(shí)間內(nèi)檢測(cè)到設(shè)備出現(xiàn)的問題，并采取措施進(jìn)行控制，確保整個(gè)生產(chǎn)過程的完整性。

（二）集成制造技術(shù)

計(jì)算機(jī)集成制造技術(shù)（CIMS），是一個(gè)廣義上的計(jì)算機(jī)控制設(shè)備，計(jì)算機(jī)集成制造必須建立在設(shè)備自動(dòng)化和工序自動(dòng)化的基礎(chǔ)上，通常是在企業(yè)管理和生產(chǎn)管理層面應(yīng)用。在計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）的研究中，工業(yè)和離散生產(chǎn)方式的研究難點(diǎn)和重點(diǎn)有所不同[2]。工業(yè)是一種連續(xù)的生產(chǎn)方式，在工業(yè)處理中，一直處于高溫高濕、高速運(yùn)轉(zhuǎn)的環(huán)境中，整個(gè)過程基本上處于“黑匣子”狀態(tài)，化學(xué)反應(yīng)和物理處理較多。離散作業(yè)過程基本上是可視化的，基本處于冷加工狀態(tài)，這種差異導(dǎo)致建立數(shù)學(xué)模型的難度不同，建立離散作業(yè)的數(shù)學(xué)模型比較容易，但建立工業(yè)企業(yè)的數(shù)學(xué)模型相對(duì)較難，需要將機(jī)理模型和經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ拖嘟Y(jié)合。

（三）系統(tǒng)集成信息技術(shù)

傳統(tǒng)的工業(yè)企業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜，使得相應(yīng)的管理系統(tǒng)更加復(fù)雜，并且控制效率不高。然而，隨著現(xiàn)場(chǎng)總線、企業(yè)內(nèi)部信息網(wǎng)絡(luò)和客戶服務(wù)模式網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，工程自動(dòng)化和計(jì)算機(jī)控制設(shè)備的有機(jī)結(jié)合得到了推廣，使傳統(tǒng)的工業(yè)企業(yè)和計(jì)算機(jī)工業(yè)完美融合，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)發(fā)生了徹底的變化，信息的集成得到了極大的提高，如圖2為自動(dòng)化總線技術(shù)控制示意圖。

二、工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的重要性

在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程中，需要使用各種自動(dòng)化設(shè)備對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)控，使每臺(tái)設(shè)備處于最佳狀態(tài)，從而生產(chǎn)出最好的產(chǎn)品。工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展不僅有利于傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，而且能夠加速信息技術(shù)的發(fā)展，從而實(shí)現(xiàn)中國(guó)制造工業(yè)的全面工業(yè)化，因此，工業(yè)自動(dòng)化作為我國(guó)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化和信息化的政策，必須成為發(fā)展的重要產(chǎn)業(yè)。目前，我國(guó)已基本實(shí)現(xiàn)了工業(yè)機(jī)械化，工業(yè)企業(yè)應(yīng)重點(diǎn)發(fā)展工業(yè)的自動(dòng)化，通過自動(dòng)化的方式實(shí)現(xiàn)控制設(shè)備和流程。隨著自動(dòng)化的快速發(fā)展，生產(chǎn)成本和產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，國(guó)家也對(duì)產(chǎn)品的節(jié)能減排提出了全新的要求，高精度測(cè)量?jī)x器和控制系統(tǒng)已成為發(fā)展的重點(diǎn)。工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)推動(dòng)了航空儀器的精密計(jì)算發(fā)展，計(jì)算精度可以從0.7%提高到0.4%，航空儀器的參與之前相比更加精確[3]。

三、工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

（一）智能化趨勢(shì)

根據(jù)我國(guó)工業(yè)化發(fā)展的具體趨勢(shì)，未來我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)將朝著智能化方向發(fā)展，智能化具有多種人工智能功能。例如，智能執(zhí)行器具有許多自診斷功能，這使得維護(hù)預(yù)測(cè)成為可能[4]。如果執(zhí)行器控制閥桿的沖程積累超過一定長(zhǎng)度，就會(huì)向維修人員發(fā)出更換的信號(hào)，當(dāng)閥門動(dòng)作過于頻繁時(shí)，也可通知工作人員進(jìn)行干預(yù)，避免發(fā)生安全事故。在腐蝕性介質(zhì)中使用時(shí)，如超過一定流量和工作時(shí)間，也可以發(fā)出及時(shí)更換的信號(hào)。在工業(yè)控制領(lǐng)域，過去的控制算法只能由DCS或調(diào)節(jié)器來完成，而現(xiàn)在，一個(gè)智能變送器或執(zhí)行器，只要植入PID模塊，就可以與相關(guān)設(shè)備儀表連接，在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)，從而減輕DCS主機(jī)的負(fù)擔(dān)，提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。

（二）高精度化趨勢(shì)

隨著人們對(duì)工業(yè)產(chǎn)品的需求越來越高，工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量要不斷提升。今后，我國(guó)的工業(yè)自動(dòng)化將朝著高精度的方向發(fā)展。近年來，國(guó)家通過相關(guān)政提出了相關(guān)的工業(yè)生產(chǎn)精度要求，高精度工業(yè)控制體系已日益提上實(shí)施日程[5]。例如，變送器精度已經(jīng)從0.75%提高到0.04%;科氏質(zhì)量流量計(jì)已經(jīng)達(dá)到了0.05%的高精度，這表明工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)將朝著高精度方向發(fā)展。

（三）無線化趨勢(shì)

工業(yè)無線技術(shù)可以使工業(yè)生產(chǎn)和管理實(shí)現(xiàn)真正的非接觸式傳輸，特別是在惡劣的環(huán)境中進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)工業(yè)無線技術(shù)將有效的降低安裝成本和運(yùn)營(yíng)成本。 同時(shí)，無線技術(shù)還可以使設(shè)備易于升級(jí)，在移動(dòng)過程中不受限制?？梢哉f工業(yè)無線技術(shù)是我國(guó)工業(yè)測(cè)量和控制的一個(gè)重要改革，解決了傳統(tǒng)工業(yè)的高成本、大規(guī)模的傳感器調(diào)配監(jiān)測(cè)問題，使我國(guó)的工業(yè)生產(chǎn)達(dá)到了高產(chǎn)、環(huán)保、安全、低消耗的目的?，F(xiàn)階段，我國(guó)的工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)正朝著無線化方向發(fā)展，無線化將成為未來工業(yè)自動(dòng)化的重要探究課題。

四、結(jié)束語

總而言之，工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)是當(dāng)今工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛、效益最高的技術(shù)，工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)對(duì)于促進(jìn)傳統(tǒng)工業(yè)的改革和創(chuàng)新，以及我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著重要作用。大力發(fā)展工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)已成為我國(guó)實(shí)現(xiàn)信息化和工業(yè)化的戰(zhàn)略之一，工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)可以極大地提高工業(yè)生產(chǎn)效率，增加工業(yè)生產(chǎn)效益，從而推動(dòng)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和進(jìn)步。

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