高欣

摘要：工業(yè)自動(dòng)化對(duì)于推進(jìn)我國(guó)的工業(yè)化進(jìn)程具有重要意義.本文分析了工業(yè)自動(dòng)化的內(nèi)涵，對(duì)工業(yè)自動(dòng)化的重要意義進(jìn)行了論述，并展望了工業(yè)自動(dòng)化的幾個(gè)發(fā)展趨勢(shì).

關(guān)鍵詞工業(yè)自動(dòng)化；工業(yè)生產(chǎn)；發(fā)展趨勢(shì)

一、工業(yè)自動(dòng)化概述

工業(yè)自動(dòng)化綜合運(yùn)用控制理論、電子裝備、儀器儀表、計(jì)算機(jī)和相關(guān)工藝技術(shù)，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)檢測(cè)、控制、優(yōu)化、調(diào)度、管理和決策，達(dá)到增加產(chǎn)量、提高質(zhì)量、節(jié)省能耗、降低消耗、減少污染、確保安全等目的的一種綜合惟技術(shù)。具體地，工業(yè)自動(dòng)化是化工、煉油、食品、輕工、電力等流程，工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的簡(jiǎn)稱(chēng)。在生產(chǎn)設(shè)備上，配上一些自動(dòng)化裝置（儀表），代替操作人員的部分直接勞動(dòng)，使生產(chǎn)在不同程度上自動(dòng)地進(jìn)行，并達(dá)到預(yù)定的目標(biāo)，這種用自動(dòng)化裝置來(lái)管理生產(chǎn)過(guò)程的辦法，稱(chēng)為生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化。

自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類(lèi)可以按照多個(gè)原則來(lái)分。根據(jù)給定值不同分類(lèi)：1）定值控制系統(tǒng)：給定值保持不變的系統(tǒng)。系統(tǒng)的任務(wù)是使被控變量以一定的精度保持在給定值上不變；2）隨動(dòng)控制系統(tǒng)：給定值是隨機(jī)變化的，這種變化是事先不知道的；3）程序控制系統(tǒng)：給定值是按事先規(guī)定的程序變化的。

按控制系統(tǒng)的復(fù)雜程度區(qū)分可分為簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)和復(fù)雜控制系統(tǒng)等，按控制變量的名稱(chēng)區(qū)分，可分為溫度控制系統(tǒng)、壓力控制系統(tǒng)等，按調(diào)節(jié)規(guī)律區(qū)分，可分為P、PI、PD、PID、預(yù)估控制等。

二、工業(yè)自動(dòng)化的意義

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，煉油、化工、冶金、電力、生物、制藥等工業(yè)過(guò)程的生產(chǎn)規(guī)模越來(lái)越大型化、復(fù)雜化，各種類(lèi)型的自動(dòng)控制技術(shù)已經(jīng)成了現(xiàn)代工業(yè)_i產(chǎn)實(shí)現(xiàn)安全、高效、優(yōu)質(zhì)、低耗的基本條件和蠶要保證。國(guó)家發(fā)改委指出：從整體上看我國(guó)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)在技術(shù)裝備，能源和原料消耗，產(chǎn)品質(zhì)量和管理水平等方面，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍存在很大差距；尤其是我國(guó)技術(shù)裝備水平與發(fā)達(dá)周家的差距今后有繼續(xù)擴(kuò)大的趨勢(shì)。在這樣嚴(yán)峻的形勢(shì)下，出路何在？大面積設(shè)備更新，國(guó)力承受不了；維持這些設(shè)備的現(xiàn)狀，拼設(shè)備生產(chǎn)。后果不堪設(shè)想，唯有應(yīng)用電子技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，把電子技術(shù)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)結(jié)合起來(lái)。是提高企業(yè)素質(zhì)，提高整體效益最現(xiàn)實(shí)、最有效的途徑之一。

運(yùn)用自動(dòng)化控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)以提高經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo)的傳統(tǒng)丁業(yè)技術(shù)改造，已經(jīng)成為提高國(guó)力的主要手段之一。為此，國(guó)家與國(guó)家、企業(yè)與企業(yè)之間開(kāi)展r激烈的競(jìng)爭(zhēng)，日本和西德的經(jīng)濟(jì)騰飛便是在這場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中取得優(yōu)勢(shì)的例證；美國(guó)在高度重視以技術(shù)密集為特征的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的同時(shí)，也致力于發(fā)展下業(yè)自動(dòng)化、運(yùn)用現(xiàn)代控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行傳統(tǒng)工業(yè)的技術(shù)改造.取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

三、工業(yè)自動(dòng)化的幾個(gè)發(fā)晨趨勢(shì)

1.從鎮(zhèn)報(bào)翻數(shù)字化

以往，絕大多控制系統(tǒng)的被控量是連續(xù)時(shí)間信號(hào)，隨著數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的成熟和大規(guī)模集成芯片的推廣，數(shù)字信號(hào)的處理方式越來(lái)越得到了推崇，A/D和D/A構(gòu)成了計(jì)算機(jī)與自動(dòng)控制系統(tǒng)其它部分聯(lián)系的橋梁，數(shù)字計(jì)算機(jī)的工作需要硬件和軟件兩大支撐條件，一個(gè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)也必須包括硬件和軟件兩部分。

硬件組成：計(jì)算機(jī)主機(jī)，由中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)器和接口組成的主機(jī)是控制系統(tǒng)的核心，它根據(jù)輸入設(shè)備送來(lái)的反映設(shè)備或過(guò)程下作狀態(tài)的信息，以及既定的控制規(guī)則（算法），進(jìn)行運(yùn)算處理，并將處理結(jié)果通過(guò)輸出設(shè)備向設(shè)備或過(guò)程發(fā)送控制命令，另外，主機(jī)還要接受來(lái)自操作臺(tái)的操作命令；輸入輸出設(shè)備A/D、D/A是模擬量輸入輸出設(shè)備。除此之外。還有開(kāi)關(guān)量輸入輸出設(shè)備，負(fù)責(zé)將設(shè)備或過(guò)程的開(kāi)關(guān)、觸點(diǎn)等開(kāi)關(guān)最信號(hào)送入主機(jī)，將主機(jī)關(guān)于通/斷的控制命令傳至設(shè)備或過(guò)程；人機(jī)接口設(shè)備，除了通用的CRT顯示器、鍵盤(pán)和打印機(jī)外，還包括專(zhuān)用的操作顯示面板或操作顯示臺(tái)，主要用于操作員發(fā)操作命令、設(shè)置控制系統(tǒng)參數(shù)、顯示工作狀態(tài)等。

軟件組成：軟件是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的神經(jīng)中樞。負(fù)責(zé)指揮計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的活動(dòng)。軟件主要有系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩部分。系統(tǒng)軟件，指為用戶(hù)使用、管理、維護(hù)計(jì)算機(jī)所提供的計(jì)算機(jī)程序，一般包括操作系統(tǒng)、算法語(yǔ)言、數(shù)據(jù)庫(kù)、診斷程序等。應(yīng)用軟件，指為完成具體對(duì)象自動(dòng)控制任務(wù)而編制的專(zhuān)用軟件，通常包括數(shù)據(jù)采集及處理程序、控制程序、過(guò)程監(jiān)視程序、打印制表程序等。

2.工業(yè)自動(dòng)化的網(wǎng)絡(luò)化震晨趨勢(shì)

網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（Networked Control System，NCS），即網(wǎng)絡(luò)化的控制系統(tǒng)，又稱(chēng)為控制網(wǎng)絡(luò)。分布式控制系統(tǒng)或稱(chēng)集散控制系統(tǒng)（DCS）、工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)系統(tǒng)（FCS）都屬于網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。這體現(xiàn)了控制系統(tǒng)正向網(wǎng)絡(luò)化、集成化、分布化、節(jié)點(diǎn)智能化的方向發(fā)展。

隨著計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的局域通信逐步被以太網(wǎng)壟斷。過(guò)程控制領(lǐng)域中上層的通信也逐步統(tǒng)一到以太網(wǎng)和快速以太網(wǎng)。以太網(wǎng)被用于網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)已成為一種發(fā)展趨勢(shì)；以太網(wǎng)技術(shù)具有數(shù)字式互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、瓦操作性、開(kāi)放性和高網(wǎng)絡(luò)性能，是最符合網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的特點(diǎn).工業(yè)以太網(wǎng)成為現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的發(fā)展方向。

3.工業(yè)無(wú)線(xiàn)技術(shù)

工業(yè)無(wú)線(xiàn)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)非接觸傳輸，特別適用于惡劣環(huán)境或振動(dòng)、高速旋轉(zhuǎn)對(duì)象的監(jiān)控，而且降低了安裝成本、持續(xù)降低運(yùn)行維護(hù)成本，同時(shí)更換方便，便于升級(jí)。還能夠減少接插件故障，移動(dòng)自由且不受限制，工業(yè)無(wú)線(xiàn)技術(shù)是工廠(chǎng)測(cè)控模式的變革，傳統(tǒng)認(rèn)為成本過(guò)高，無(wú)法大規(guī)模部署傳感器進(jìn)行監(jiān)測(cè)的應(yīng)用成為可能。

ARC預(yù)測(cè)：2010年一2015年，工廠(chǎng)設(shè)備健康維護(hù)相關(guān)市場(chǎng)將以每年200%的速度增長(zhǎng)。美國(guó)總統(tǒng)科技顧問(wèn)委員會(huì)在“面向2l世紀(jì)的聯(lián)邦能源研究與發(fā)展規(guī)劃”中指出：1二業(yè)無(wú)線(xiàn)技術(shù)的應(yīng)用將使工業(yè)生產(chǎn)效率提高lO%，并使排放和污染降低25%。

四、結(jié)束語(yǔ)

工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)是典型的高技術(shù)，是當(dāng)代發(fā)展最迅速、應(yīng)用最廣泛、效益最顯著、最引人注目的關(guān)鍵技術(shù)之一，是推動(dòng)新的技術(shù)革命和新的產(chǎn)業(yè)革命的關(guān)鍵技術(shù)之一。是信息電子技術(shù)的綜合集成技術(shù)之一，是一種技術(shù)密集型、智力密集型的技術(shù)，是走新型工業(yè)化道路的關(guān)鍵技術(shù)。