主頁 > 技術(shù)文章 > 淺談工業(yè)自動化技術(shù)的特點(diǎn)與作用 2024-10-23

淺談工業(yè)自動化技術(shù)的特點(diǎn)與作用

摘要：現(xiàn)今,創(chuàng)新的工業(yè)自動化系統(tǒng)控制著復(fù)雜的工藝流程,并確保過程運(yùn)行的可靠及安全,為先進(jìn)的維護(hù)策略打造了相應(yīng)的基礎(chǔ)。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展,必將進(jìn)一步促進(jìn)企業(yè)管理的改革,企業(yè)可通過互聯(lián)網(wǎng)在網(wǎng)上進(jìn)行交易,因而電子商務(wù)技術(shù)必將成為企業(yè)管理中的高技術(shù)。本文主要分析了工業(yè)自動化技術(shù)的內(nèi)在規(guī)律,通過工業(yè)化和信息化的有機(jī)結(jié)合來促進(jìn)和推動工業(yè)自動化技術(shù)的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。

一.工業(yè)自動化技術(shù)的特點(diǎn)：
　　通常把工業(yè)自動化系統(tǒng)分為5級：企業(yè)管理級、生產(chǎn)管理級、過程控制級、設(shè)備控制級和檢測驅(qū)動級。兩級管理級涉及到的高技術(shù)主要是計算機(jī)技術(shù)、軟件技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息技術(shù)。過程控制級涉及到的高技術(shù)主要是智能控制技術(shù)和工程方法。設(shè)備控制級和檢測驅(qū)動級涉及的高技術(shù)主要是三電一體化技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)和新器件交流數(shù)字調(diào)速技術(shù)。由此不難看出,工業(yè)自動化技術(shù)是當(dāng)今微電子技術(shù)和電力電子技術(shù)領(lǐng)域中高技術(shù)的綜合應(yīng)用技術(shù)。這是工業(yè)自動化技術(shù)的特點(diǎn)之一。
二、工業(yè)自動化的關(guān)鍵技術(shù)：
　　從控制的角度看,工業(yè)自動化系統(tǒng)包括檢測、控制和驅(qū)動三個系統(tǒng)。這三個系統(tǒng)既自成體系又互相聯(lián)系,既要研究每一個系統(tǒng)的技術(shù)又要研究三個系統(tǒng)的軟硬件連接及最佳配合技術(shù),這稱之為三電一體化技術(shù)。三電一體化是工業(yè)自動化技術(shù)的第三個特點(diǎn)。下面重點(diǎn)從三個方面描述工業(yè)自動化技術(shù)所包括的關(guān)鍵技術(shù)。
　　1. 計算機(jī)集成制造技術(shù)(CIMS)。廣義的CIMS技術(shù)指整個計算機(jī)控制系統(tǒng)。由于CIMS必須在設(shè)備自動化和過程自動化的基礎(chǔ)上建立,所以通常講的CIMS主要指企業(yè)管理和生產(chǎn)管理兩級管理級。當(dāng)今的企業(yè)管理和生產(chǎn)管理實(shí)質(zhì)上就是信息產(chǎn)業(yè)的重要組成部分,這方面的文章很多,本文不做重點(diǎn)論述。由于我國CIMS的研究和應(yīng)用剛剛起步,所以強(qiáng)調(diào)下面的一些問題是很必要的。
　　1.1 連續(xù)型與離散型生產(chǎn)方式的不同與研究內(nèi)容的差異。鋼鐵工業(yè)屬于連續(xù)型生產(chǎn)方式,與離散型生產(chǎn)方式(如機(jī)械加工)的不同使得在研究CIMS時,兩者的側(cè)重點(diǎn)和難點(diǎn)就不同。
　　第一，在產(chǎn)品加工過程方面,離散型基本是可視的,在冷狀態(tài)下物理加工居多；而鋼鐵工業(yè)加工過程基本處于“黑匣子”狀況和處于高溫、高濕、高速的環(huán)境中,物理加工和化學(xué)反應(yīng)居多。上述差異,使離散型過程建立數(shù)學(xué)模型較容易；而鋼鐵工業(yè)建立數(shù)學(xué)模型較難多采用機(jī)理模型和經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ拖嘟Y(jié)合,應(yīng)用專家系統(tǒng)、模糊控制和神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)建立控制模型。
　　第二，離散型生產(chǎn)過程,隨時改變其工藝設(shè)備和流程較容易,產(chǎn)品外形也多變；但連續(xù)型的鋼鐵企業(yè),工藝設(shè)備和生產(chǎn)流程基本不變(如高爐煉鐵),產(chǎn)品外形也基本不變。離散型的產(chǎn)品質(zhì)量保證和品種改變靠參數(shù)、符號、圖形就可實(shí)現(xiàn)；而連續(xù)型的要靠調(diào)整工藝參數(shù)、控制設(shè)備穩(wěn)定、使工況運(yùn)行最佳來達(dá)到。
　　第三，企業(yè)為了適應(yīng)快速變化的市場經(jīng)濟(jì),需要柔性。離散型的柔性體現(xiàn)在工藝流程和設(shè)備的改變上；連續(xù)型的工藝流程和裝備改變較難,屬剛性,它的柔性體現(xiàn)在生產(chǎn)調(diào)度、計劃安排、參數(shù)改變、設(shè)備控制等,實(shí)現(xiàn)起來難度較大。第四，離散型產(chǎn)品屬單件或小批量生產(chǎn),物料流可以單件搬動；而連續(xù)型產(chǎn)品大量連續(xù)生產(chǎn),物料流是連續(xù)的致使連續(xù)型生產(chǎn)調(diào)度管理實(shí)時性強(qiáng),時效性要求高,生產(chǎn)節(jié)奏要嚴(yán)格控制。如軋鋼生產(chǎn)線,每秒幾十米或上百米的軋速,工序一環(huán)扣一環(huán),若節(jié)奏脫節(jié)、控制不好,瞬間就會產(chǎn)生嚴(yán)重后果。
　　1.2 堅持“以人為本”,實(shí)現(xiàn)“業(yè)務(wù)重組”的原則CIMS是一個復(fù)雜的大系統(tǒng),此系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)不可能離開人,完全靠自動化是不可能的。美國有個公司提出,影響CIMS實(shí)現(xiàn)的主要障礙的70%來自于人,11%來自于對成本的評估,9%是技術(shù)原因,還有其它原因,可見人的因素的重要性。“業(yè)務(wù)重組”是指改變過去的經(jīng)營模式、舊的生產(chǎn)管理體制、舊的信息交換模式,建立適應(yīng)CIMS的新的組織體系,采用先進(jìn)技術(shù)等。這對搞活大中企業(yè)、實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的先進(jìn)企業(yè)也是重要的內(nèi)容。“以人為本”,主要包括實(shí)現(xiàn)“第一把手”原則；進(jìn)行CIMS的宣傳,使領(lǐng)導(dǎo)和群眾都要認(rèn)識實(shí)現(xiàn)CIMS的必要性、緊迫性；進(jìn)行教育和培訓(xùn),提高人的文化素質(zhì)和技術(shù)水平,建立良好的企業(yè)文化氛圍。同時也應(yīng)該認(rèn)識到,要較好地實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),就要經(jīng)歷一個有序的過程,需要時間,不是一蹴而就的事。
　　2.智能控制。智能控制作為人工智能的一個研究與應(yīng)用方面,與自動控制、運(yùn)籌學(xué)、系統(tǒng)論、信息論等學(xué)科的結(jié)合,已形成一個新興的交叉學(xué)科系統(tǒng),在實(shí)際應(yīng)用中已產(chǎn)生了許多類型的智能控制系統(tǒng),如多級遞階智能控制、基于知識的專家系統(tǒng)、基于模糊邏輯的智能———模糊控制、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的智能———神經(jīng)控制、基于規(guī)則的仿人控制、基于模式識別的智能控制、多模變結(jié)構(gòu)智能控制、學(xué)習(xí)控制與自學(xué)習(xí)控制、基于混沌理論的智能———混沌控制等類型。
　　與其它行業(yè)一樣,智能控制作為一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),在鋼鐵工業(yè)中也得到了較多的應(yīng)用。在各個生產(chǎn)工序中,用于設(shè)定與控制、生產(chǎn)計劃的安排與調(diào)整,以及設(shè)備診斷、監(jiān)測、學(xué)習(xí)等方面。
　　智能控制能在鋼鐵工業(yè)中得到較多應(yīng)用,是與它的特點(diǎn)分不開的，它適合于那些含有復(fù)雜性、不完全性、模糊性或不確定性以及不存在已知算法的非數(shù)字過程,并以知識進(jìn)行推理,以啟發(fā)引導(dǎo)求解過程；也可以對具有以知識表示的非數(shù)學(xué)廣義模型和以數(shù)學(xué)模型表示的過程進(jìn)行混合控制。鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)過程控制,非常適合于采用智能控制。如煉鐵、煉鋼等生產(chǎn)過程是在“黑匣子”狀態(tài)下進(jìn)行的,環(huán)境有許多不確定因素,是一個復(fù)雜的過程,多年來,難以建立精確的數(shù)學(xué)模型,即使建立起控制模型,也有好多不如人工控制效果好,所以難以推廣應(yīng)用。智能控制的發(fā)展,將會使鋼鐵工業(yè)自動化的過程控制有更大進(jìn)展。在鋼鐵工業(yè)自動化發(fā)展過程中,基礎(chǔ)自動化在各個工序中占40%～60%,過程控制占10%左右。可見過程控制水平是較低的,主要是數(shù)學(xué)模型難以建立,有了智能控制將會有起色。
　　3.鋼鐵工業(yè)自動化工程方法。隨著鋼鐵工業(yè)自動化的飛速發(fā)展,我國的鋼鐵工業(yè)自動化工程將日益增多,技術(shù)水平也將不斷提高。因此,無論是對生產(chǎn)企業(yè),還是從事自動化工程單位,有一個好的工程方法是非常必要的。工程方法就是為了達(dá)到實(shí)現(xiàn)自動化工程而采用的手段、途徑和方法。有了好的方法,可以提高效率,較順利地達(dá)到目標(biāo)。
　　通過實(shí)踐,鋼鐵工業(yè)自動化工程方法應(yīng)該包括:成套的工程管理方法,從簽合同、工程實(shí)施管理至工程的驗(yàn)收等,管理要規(guī)范化、文檔標(biāo)準(zhǔn)化；成套的控制設(shè)備配套方法,堅持以自己的“拳頭”產(chǎn)品和國內(nèi)設(shè)備為先,掌握外國先進(jìn)設(shè)備的性能及具有系統(tǒng)設(shè)備配套的能力;成套的控制技術(shù)實(shí)施的方法,體現(xiàn)三電一體化,機(jī)電、工藝一體化,具備計算機(jī)輔助軟件工程的工具,或工具箱,或平臺,或環(huán)境,使軟件制造更自動化,并使軟件具有可復(fù)用性等。
三、總結(jié)：
大力發(fā)展工業(yè)自動化技術(shù),既可以促進(jìn)信息化的發(fā)展又可以武裝傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),帶動工業(yè)化的實(shí)現(xiàn)。因此把工業(yè)自動化作為一個行業(yè)重點(diǎn)發(fā)展,應(yīng)作為我國實(shí)現(xiàn)工業(yè)化和信息化的戰(zhàn)略方針。工業(yè)化包括機(jī)械化、電氣化、自動化,應(yīng)該說我國工業(yè)的機(jī)械化、電氣化已基本實(shí)現(xiàn)了,工業(yè)化應(yīng)該著重實(shí)現(xiàn)的是自動化,用工業(yè)自動化技術(shù)武裝傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),使設(shè)備控制自動化、工藝流程自動化,從而實(shí)現(xiàn)我國的工業(yè)化建設(shè)。

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