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      fa工業自動化設備設計基礎

      發布時間:2021-11-11 07:09:40

      ① 什么是工業自動化,都有哪些內容

      工業自動化是指將多臺設備(或多個工序)組合成有機的聯合體,用各種控制裝置和執行機構進行控制,協調各臺設備(或各工序)的動作,校正誤差,檢驗質量,使生產全過程按照人們的要求自動實現,并盡量減少人為的操作與干預。
      從生產過程的三大環節、八個主要過程看,目前工業自動化的主要內容如下:
      (1)設計過程
      在采用CAD(計算機輔助設計)技術之前,機械(或材料加工)工業的設計人員約占技術人員的10%~15%,設計工作50%~60%的工作量是制圖與其他一些重復性勞動,且設計多憑經驗設計,工作量大,周期長,設計圖紙修改不便,設計的安全系數通常較大。隨著計算機技術的廣泛采用,設計過程中可應用計算機輔助進行產品設計、性能分析、模擬試驗等,進一步的發展是將CAD技術與CAE(計算機輔助工程)技術和CAM(計算機輔助制造)技術等結合起來,實現CAD/CAE/CAM一體化,從而大大縮短了設計過程,提高了設計的準確性與可靠性,設計方案與圖樣的修改和保存也非常便利,設計過程的發展趨勢是設計自動化。
      (2)生產準備過程
      該過程包括:根據公司企業銷售和市場信息部門提出的產品訂貨訂單,考慮生產綱領、本廠設備及庫存情況;編制材料、刀具、元器件、專用設備等需用,采購、外協加工委托計劃;必要時,甚至包括專用生產基地廠房的建設等任務。在這些工作中相應地采用各種自動化技術與手段可提高效益,減少差錯。
      (3)工藝準備過程
      該過程包括:根據設計圖樣、技術裝備水平及產品批量等因素,選擇加工設備;確定加工工藝及技術要求;設計零件制造、產品裝配的工藝過程,編制材料明細表;確定工裝模具、量具等的設計制造,準備外協加工件的驗收方法及手段。在這些工作中,有些已經實現了相當程度的自動化,如工藝過程模擬及自動設計方面。
      (4)加工過程
      自動化的加工過程包括:從大批量生產中采用的各種高效專用機床、組合機床、自動化生產線,到多品種、小批量生產中采用的數控機床、組合機床,直至近年來采用的成組技術和柔性加工系統。各種類型的調節器、控制器,特別是計算機、微型機的大量應用,加快了加工過程自動化速度。
      (5)檢驗過程
      在自動化單機、自動線等的工作過程中,出于保證產品質量、提高精度和為操作者提供安全保護等目的,往往需要進行自動測試。各種傳感器的出現,使原材料、毛坯、零部件等的性能、外形尺寸、特征,加工和裝配的工位狀況,設備工作狀況,材料、零件的傳送情況,產品性能等的檢測都成為可能。各種各樣的放大器、轉換器、傳送器顯示記錄裝置促進了自動檢測技術的發展,使得機械及材料加工工業的檢測技術,由過去的離線、被動、單參數、接觸式逐步轉向使用計算機的在線、主動、多參數、非接觸式快速檢測。
      (6)裝備過程
      裝配作業自動化包括零件供給、裝配作業、裝配成品、運送等方面的自動化。從裝配作業來看,方向是研制高生產率的數控裝配機、自動裝配線、裝配機器人;從整個生產過程來看,是如何將裝配作業與CAN、零件后處理和自動化立體倉庫相連接。
      (7)輔助生產過程
      該過程包括毛坯、原材料、工件、刀具、工夾具、廢料等的處理、搬運、抓取、中間存貯、檢修等,由于該過程的時間占生產時間的95%以上,費用占30%—40%,因此研制各種自動化物流裝置得到世界各國普遍重視。各種懸掛輸送、自動小車輸送、高架立體倉庫、機械手和工業機器人已廣泛應用于各個領域。
      (8)生產管理過程
      生產管理包括車間或工廠的各種原材料、工具、存貨的管理,生產調度,中長期規劃,生產作業計劃,產品訂貨與銷售,市場預測與分析,財務管理,工資計算,人事管理等。生產管理自動化就是利用計算機技術按照訂貨或任務要求,通過各個管理子系統及時、準確地處理大量數據,對器件、設備、人力、技術資料進行組織、協調,保證在規定的時間、人力和消耗限額(包括能源、資金、器材等)內完成生產任務。
      綜上所述,工業生產過程自動化所研究的內容主要有兩個方面:對上述各個過程,實現不同程度自動化時的各種方法和手段;對上述幾個過程或全部過程按照一定的目標和要求(如技術上先進、經濟上合理、具體所要求的生產率)聯系起來,組成不同規模的自動線、自動化車間或自動化工廠。
      從另一種角度看,生產過程所進行的生產活動,實際上由物質流和信息流兩個主要部分組成。物質流是指物質的流動和處理,包括原材料、毛坯、工夾具、模具、半成品、成品、廢料、能源的流動、處理(加工)、變換。信息流指信息(包括加工指令、數據、反映生產過程各種狀態的資料等)的流動和處理。
      實現物質流動和處理的自動化必須有相應的自動化設備,如自動化單機、生產線、裝配線以及各種物料搬運系統;實現信息的流動和處理的自動化,則必須適時檢測、收集信息,然后利用計算機進行自動處理。

      ② 我是做工業自動化設備維護工作的,學習上遇到了困難,能相互聊聊嗎

      我也想知道啊,我那年也有過你類似的疑問

      ③ 工業自動化設備設計需要。從零開始學電腦編程。需要用到圖像識別mark點。有經驗的煩給點建議

      用VC語言吧!我見過一個朋友就用VC語言做的上位機程序畫面在電腦上連接PLC ,用來控制各種動作。個人意見,僅供參考。

      ④ 非標自動化設備設計 要求掌握哪些基礎專業知識面試哪方面

      一般不會問你知識的
      因為這個行業知識沒有多少的用處,主要是經驗
      你只要準備幾個你曾經設計的過的比較的典型完美的機器的圖片帶過去買那時就可以了

      ⑤ 工業自動化概述

      五、無線技術在工控網絡中的應用方案及使用設備

      1.無線工業控制的方法

      通過使用基于無線技術的網絡化智能傳感器,結合目前市場上出現的各種基于IEEE 802.11b的無線局域網網橋,就可以實現無線局域網技術在工業控制網絡中的一種應用方案。無線局域網網橋用作無線訪問點(AP),基于無線技術的網絡化智能傳感器采集現場數據、處理,并以TCP/IP協議對數據進行打包,通過無線鏈路發送到AP,由于無線鏈路和有線以太網高層均采用TCP/IP協議,且低層協議對高層協議是透明的,就實現了無線網絡和有線網絡的無縫連接。通過Internet,就可以實現遠程監控。

      2.無線設備的選擇

      要實現無線網絡,需要選擇的設備一般為兩種。一種為無線局域網網橋,可將多個無線站點連入已有的局域網之中;另一種為無線通訊裝置,例如無線網卡、無線Modem等。下面介紹一下研華公司的無線裝置。

      A.WLAN-9200系列11Mbps工業無線局域網接入器

      WLAN-9200是一款用于室外的增強11Mbps無線局域網網橋。它能夠在無須任何物理布線的情況下,將多個遠程站連接到局域網中。

      特點:

      ·支持IEEE 802.1lb標準2.4GHz ISM頻段

      ·支持高級用戶驗證,提供堅固的安全性WEP128,MAC地址控制

      ·帶符合IP 66/NEMA 4x標準的防水銹外殼,保護系統不被損壞

      ·提供冷卻風扇和加熱器,防止系統過熱和過冷

      ·提供按鈕和LED顯示,可方便的設置溫度

      ·采用IP66防水接口,保護電源、LAN和無線接口

      ·提供各種天線,用于增大傳輸距離

      WLAN-9200是一款用于室外的增強11Mbps無線局域網網橋。它能夠在無須任何物理布線的情況下,將多個遠程站連接到局域網中。這樣就節省了大量維護及組建相應電纜網絡的成本。WLAN-9200帶有一個堅固的外殼,可以防止水、酸、閃電、低溫及高溫對系統的破壞。由于這些特點,WLAN-9200工作極為穩定和可靠,是室外應用的理想選擇。因此,WLAN-9200非常適合在布線困難的惡劣場所使用,如水庫和建筑物。WLAN-9200與IEEE 802.1lb標準兼容,具有各種強大功能。在提供高度安全保護(WEP:128位),DHCP客戶、SNMP代理等的同時,能夠提供11Mbps的高傳輸速度。此外,為了滿足室外惡劣環境下的使用要求,WLAN-9200還提供了先進的系統保護功能:發光保護、冷卻風扇、加熱器、防水接口、工業設備箱、電源/LAN同軸電纜等。

      成本低,安裝簡便

      WLAN-9200可以將不同的分布式站點連接在一起,組成一個更寬范圍的無線網絡。它能夠節省到遠程地點的布線成本。WLAN-9200采用了專門的設計,用戶可以方便快捷的將其裝上或拆下。此外,WLAN-9200還提供了按鈕和LED顯示,用于顯示和設置高/低溫度。用戶可以使用它快速組建自己的無線網絡。為了能夠在更遠的范圍內使用,WLAN-9200還提供了各種天線,用于延長傳輸距離。

      可靠穩定的堅固設計

      WLAN-9200采用了先進的設計,帶有一個不生銹的防水外殼,能夠對系統起到有效的保護。它符合IP 66/NEMA 4x標準,具有耐腐蝕、防紫外線、安全和自動滅火的特點。為了防止WLAN-9200內部過熱或過冷,研華還在它的內部設計了一個冷卻風扇和一個加熱器,用戶可以設置高/低溫度設置。當工作溫度高于或低于用戶指定的溫度時,冷卻風扇或加熱器就會開始工作。此外,WLAN-9200還提供了防水接口和防閃電保護,可以對電源,局域網和天線接口起到保護的作用。

      遠程站點之間的快速數據傳輸

      WLAN-9200與高速無線局域網標準IEEE 802.1 lb完全兼容,它提供11Mbps(在空氣中)的速度,可以進行更快的數據傳輸。WLAN-9200在2.4GHz ISM頻段采用了DSSS技術,不會被噪聲所干擾,使數據的傳輸更加安全和可靠。

      保持通信的私有性

      WLAN-9200采用了多種安全功能對您的無線網絡進行保護(WEP128加密,MAC地址控制及口令安全)。通過采用先進的WEP128加密,您可以選擇WEP密匙來保護您的數據,防止未授權的無線用戶查看這些數據,只有接入點和無線適配器的可接入性,多種安全機制協同工作,能夠有效防止對有線及無線網絡的未授權訪問。

      B.ADAM-4550系列2.4GHz無線調制解調器(RS-232/485接口)

      ADAM-4550是一款直序擴頻無線調制解調器。它工作在2.4GHz的ISM波段上,該波段在全球都可以無需申請即可使用。通過RS-232或RS-485串口,ADAM- 4550可以以高達115.2Kbps的速度與計算機或其它設備進行通信。

      ADAM-4550以半雙工的方式工作,并以1Mbps的速率進行無線數據傳輸。它具有100mW的輸出功率,并且如果使用自帶的小型天線,它的傳輸距離可達150米,如果使用研華的高增益室外天線,其傳輸距離可以超過20公里(視距)。

      RS-485標準支持半雙工通信。這意味著使用一對雙絞線即可進行數據的發送和接收。通常由握手信號RTS(請求發送)來控制數據流的方向。但在ADAM-4550中帶有一個專門的I/O電路,它可以用來偵測數據流向,在不需要握手信號的情況下自動切換傳輸方向。

      ADAM-4550無線調制解調器提供了可靠的“點到點”或“點到多點”的網絡無線連接。一個典型應用是將一個ADAM-4550模塊通過RS-232與主計算機相連,將其它ADAM-4550模塊放置在遠程現場。每個ADAM-4550模塊都可以通過RS- 4550網絡與遠程設備相連接。遠程ADAM-4550模塊將遠程數據傳送到主ADAM- 4550模塊,而主ADAM-4550模塊會通過無線傳輸向遠程ADAM-4550模塊發送控制命令。

      ⑥ 工業自動化的設備技術及制作

      隨著國民經濟的發展,人民生活水平的提高,電能的需要也在不斷地增加,發電設備也相應增多,電網結構和運行方式也越來越復雜,人們對電能質量的要求也越來越高。為了保證用戶的用電,必須對電網進行管理和控制。
      電力系統運行管理和調度的任務很復雜,但簡單說來,就是:
      ①、盡量維持電力系統的正常運行,安全是電力系統的頭等大事,系統一旦發生事故,其危害是難以估計的,因此,努力維持電力系統的正常運行是首要任務;
      ②、為用戶提供高質量的電能,反映電能質量的三個參數就是電壓、頻率和波形。這三個參數必須在規定范圍內,才能保證電能的質量。穩定電壓的關鍵是調節系統中無功功率的平衡,頻率的變化,是整個系統有功功率的平衡問題,波形是由發電機決定的;
      ③、保證電力系統運行的經濟性,使發電成本最經濟。
      電力系統是一個分布面廣、設備量大、信息參數多的系統,發電廠發出電能供給用戶,必須經幾級變壓器變壓才能傳輸。各級電壓通過輸電線路向用戶供電,電壓從低到高,再從高到低,以利于能量的傳送。電壓的變換,形成不同的電壓級別,形成一個個不同電壓級別的變電站,變電站之間是輸電線,因而形成了復雜的電力網拓撲結構。電網調度正是按照電網的這種拓撲結構進行管理和調度的。
      一般情況下,電網按電壓級別設置調度中心,電壓級別越高,調度中心的級別也越高。整個系統是一個寶塔型的網絡圖。分級調度可以簡化網絡的拓撲結構,使信息的傳送變得更加合理,從而大大節省通信設備,并提高了系統運行的穩定性。按中國的情況,電力系統調度分為國家調度中心,大區網局級調度控制中心,省級調度控制中心,地區調度控制中心,縣級調度中心。各級直接管理和調度其下一層調度中心。 電網調度自動化是一個總稱,由于各級調度中心的任務不同,調度自動化系統的規模也不同,但無論哪一級調度自動化系統,都具有一種最基本的功能,就是監視控制和數據收集系統,又稱SCADA系統功能(Supervisory Control And Data Acquisition)。
      SCADA主要包括以下一些功能:
      ⑴數據采集; ⑵信息顯示;⑶監視控制; ⑷報警處理;⑸信息存儲及報告 ⑹事件順序記錄;⑺數據計算; ⑻具有RTU(遠端終端單元)處理功能;⑼事件追憶功能。
      自動發電控制功能AGC:AGC系統主要要求達到對發電機發電多少不是由電廠直接控制,而是由電廠上級的調度中心根據全局優化的原則來進行控制。
      經濟調度控制功能EDC(Economic Dispatch Control):EDC的目的是控制電力系統中各發電機的出力分配,使電網運行成本最小,EDC常包含在AGC中。
      安全分析功能SA(Security Analyze):SA功能是電網調度為了做到“防患于未然”而配備的功能。它通過計算機對當前電網運行狀態的分析,估計出可能出現的故障,預先采取措施,避免事故發生。如果電網調度自動化系統具有了SCADA+AGC/EDC+SA功能,就稱為能量管理系統EMS(Energy Management System)。數字傳輸技術和光纖通信技術的提高,使得電網調度自動化也進入了網絡化,如今電網調度中的計算機配置大多采用了開發分布式計算機系統。隨著中國國民經濟的發展,中國也進入了大電網、大機組、超高壓輸電的時代。完全可以相信,隨著中國新建電網自動化系統的發展,中國電網調度自動化水平會進一步地提高,達到世界先進水平。 簡介
      柔性制造技術(FMS)是對各種不同形狀加工對象實現程序化柔性制造加工的各種技術的總和。柔性制造技術是技術密集型的技術群,凡是側重于柔性,適應于多品種、中小批量(包括單件產品)的加工技術都屬于柔性制造技術。
      柔性可以表述為兩個方面。第一方面是系統適應外部環境變化的能力,可用系統滿足新產品要求的程度來衡量;第二方面是系統適應內部變化的能力,可用在有干擾(如機器出現故障)情況下,這時系統的生產率與無干擾情況下的生產率期望值之比可以用來衡量柔性?!?br />柔性”是相對于“剛性”而言的,傳統的“剛性”自動化生產線主要實現單一品種的大批量生產。其優點是生產率很高,由于設備是固定的,所以設備利用率也很高,單件產品的成本低。但價格相當昂貴,且只能加工一個或幾個相類似的零件。如果想要獲得其他品種的產品,則必須對其結構進行大調整,重新配置系統內各要素,其工作量和經費投入與構造一個新的生產線往往不相上下。剛性的大批量制造自動化生產線只適合生產少數幾個品種的產品,難以應付多品種中小批量的生產。隨著社會進步和生活水平的提高,市場更加需要具有特色、符合顧客個人要求樣式和功能千差萬別的產品。激烈的市場競爭迫使傳統的大規模生產方式發生改變,要求對傳統的零部件生產工藝加以改進。傳統的制造系統不能滿足市場對多品種小批量產品的需求,這就使系統的柔性對系統的生存越來越重要。隨著批量生產時代正逐漸被適應市場動態變化的生產所替換,一個制造自動化系統的生存能力和競爭能力在很大程度上取決于它是否能在很短的開發周期內,生產出較低成本、較高質量的不同品種產品的能力。柔性已占有相當重要的位置。 ●機器柔性 當要求生產一系列不同類型的產品時,機器隨產品變化而加工不同零件的難易程度。
      ●工藝柔性 一是工藝流程不變時自身適應產品或原材料變化的能力;二是制造系統內為適應產品或原材料變化而改變相應工藝的難易程度。
      ●產品柔性 一是產品更新或完全轉向后,系統能夠非常經濟和迅速地生產出新產品的能力;二是產品更新后,對老產品有用特性的繼承能力和兼容能力。
      ●維護柔性 采用多種方式查詢、處理故障,保障生產正常進行的能力。
      ●生產能力柔性 當生產量改變、系統也能經濟地運行的能力。對于根據訂貨而組織生產的制造系統,這一點尤為重要。
      ●擴展柔性 當生產需要的時候,可以很容易地擴展系統結構,增加模塊,構成一個更大系統的能力。
      ●運行柔性 利用不同的機器、材料、工藝流程來生產一系列產品的能力和同樣的產品,換用不同工序加工的能力。
      柔性制造系統
      是有一個由計算機集成管理和控制的、用于高效率地制造中小批量多品種零部件的自動化制造系統。它具有:
      ●多個標準的制造單元,具有自動上下料功能的數控機床;
      ●一套物料存儲運輸系統,可以在機床的裝夾工位之間運送工件和刀具;FMS是一套可編程的制造系統,含有自動物料輸送設備,能在計算機的支持下實現信息集成和物流集成,它
      ●可同時加工具有相似形體特征和加工工藝的多種零件;
      ●能自動更換刀具和工件;
      ●能方便地上網,容易于其它系統集成;
      ●能進行動態調度,局部故障時,可動態重組物流路徑。
      FMS規模趨于小型化、低成本,演變成柔性制造單元FMC,它可能只有一臺加工中心,但具有獨立自動加工能力。有的FMC具有自動傳送和監控管理的功能,有的FMC還可以實現24小時無人運轉。用于裝備的FMS稱為柔性裝備系統(FAS)。 簡介
      智能制造(Intelligent Manufacturing,IM)是一種由智能機器和人類專家共同組成的人機一體化智能系統,它在制造過程中能進行智能活動,諸如分析、推理、判斷、構思。和決策等。通過人與智能機器的合作共事,去擴大、延伸和部分地取代人類專家在制造過程中的腦力勞動。它把制造自動化的概念更新,擴展到柔性化、智能化和高度集成化。
      談起智能制造,首先應介紹日本在1990年4月所倡導的“智能制造系統IMS”國際合作研究計劃。許多發達國家如美國、歐洲共同體、加拿大、澳大利亞等參加了該項計劃。該計劃共計劃投資10億美元,對100個項目實施前期科研計劃。
      毫無疑問,智能化是制造自動化的發展方向。在制造過程的各個環節幾乎都廣泛應用人工智能技術。專家系統技術可以用于工程設計,工藝過程設計,生產調度,故障診斷等。也可以將神經網絡和模糊控制技術等先進的計算機智能方法應用于產品配方,生產調度等,實現制造過程智能化。而人工智能技術尤其適合于解決特別復雜和不確定的問題。但同樣顯然的是,要在企業制造的全過程中全部實現智能化,如果不是完全做不到的事情,至少也是在遙遠的將來。有人甚至提出這樣的問題,下個世紀會實現智能自動化嗎?而如果只是在企業的某個局部緩解實現智能化,而又無法保證全局的優化,則這種智能化的意義是有限的。
      從廣義概念上來理解,CIMS(計算機集成制造系統),敏捷制造等都可以看作是智能自動化的例子。的確,除了制造過程本身可以實現智能化外,還可以逐步實現智能設計,智能管理等,再加上信息集成,全局優化,逐步提高系統的智能化水平,最終建立智能制造系統。這可能是實現智能制造的一種可行途徑。 整子系統的基本構件是整子(Holon)。Holon是從希臘語借過來的,人們用Holon表示系統的最小組成個體,整子系統就是由很多不同種類的整子構成。整子的最本質特征是:
      ●自治性,每個整子可以對其自身的操作行為作出規劃,可以對意外事件(如制造資源變化、制造任務貨物要求變化等)作出反應,并且其行為可控;
      ●合作性,每個整子可以請求其它整子執行某種操作行為,也可以對其他整子提出的操作申請提供服務;
      ●智能性,整子具有推理、判斷等智力,這也是它具有自治性和合作性的內在原因。整子的上述特點表明,它與智能體的概念相似。由于整子的全能性,有人把它也譯為全能系統。
      整子系統的特點是:
      ●敏捷性,具有自組織能力,可快速、可靠地組建新系統。
      ●柔性,對于快速變化的市場、變化的制造要求有很強的適應性。除此之外,還有生物制造、綠色制造、分形制造等模式。制造模式主要反映了管理科學的發展,也是自動化、系統技術的研究成果,它將對各種單元自動化技術提出新的課題,從而在整體上影響到制造自動化的發展方向。展望未來,21世紀的制造自動化將沿著歷史的軌道繼續前進。 工業控制自動化技術是一種運用控制理論、儀器儀表、計算機和其它信息技術,對工業生產過程實現檢測、控制、優化、調度、管理和決策,達到增加產量、提高質量、降低消耗、確保安全等目的的綜合性技術,主要包括工業自動化軟件、硬件和系統三大部分。工業控制自動化技術作為20世紀現代制造領域中最重要的技術之一,主要解決生產效率與一致性問題。雖然自動化系統本身并不直接創造效益,但它對企業生產過程有明顯的提升作用。
      中國工控自動化的發展道路,大多是在引進成套設備的同時進行消化吸收,然后進行二次開發和應用。中國工業控制自動化技術、產業和應用都有了很大的發展,中國工業計算機系統行業已經形成。工業控制自動化技術正在向智能化、網絡化和集成化方向發展。
      ⒈以工業PC為基礎的低成本工業控制自動化將成為主流
      眾所周知,從20世紀60年代開始,西方國家就依靠技術進步(即新設備、新工藝以及計算機應用)開始對傳統工業進行改造,使工業得到飛速發展。20世紀末世界上最大的變化就是全球市場的形成。全球市場導致競爭空前激烈, 促使企業必須加快新產品投放市場時間(Time to Market)、改善質量(Quality)、降低成本(Cost)以及完善服務體系(Service),這就是企業的T.Q.C.S.。雖然計算機集成制造系統(CIMS)結合信息集成和系統集成,追求更完善的T.Q.C.S.,使企業實現“在正確的時間,將正確的信息以正確的方式傳給正確的人,以便作出正確的決策”,即“五個正確”。然而這種自動化需要投入大量的資金,是一種高投資、高效益同時是高風險的發展模式,很難為大多數中小企業所采用。在中國,中小型企業以及準大型企業走的還是低成本工業控制自動化的道路。
      工業控制自動化主要包含三個層次,從下往上依次是基礎自動化、過程自動化和管理自動化,其核心是基礎自動化和過程自動化。
      傳統的自動化系統,基礎自動化部分基本被PLC和DCS所壟斷,過程自動化和管理自動化部分主要是由各種進口的過程計算機或小型機組成,其硬件、系統軟件和應用軟件的價格之高令眾多企業望而卻步。
      20世紀90年代以來,由于PC-based的工業計算機(簡稱工業PC)的發展,以工業PC、I/O裝置、監控裝置、控制網絡組成的PC-based的自動化系統得到了迅速普及,成為實現低成本工業自動化的重要途徑。
      由于基于PC的控制器被證明可以像PLC一樣可靠,并且被操作和維護人員接受,所以,一個接一個的制造商至少在部分生產中正在采用PC控制方案?;赑C的控制系統易于安裝和使用,有高級的診斷功能,為系統集成商提供了更靈活的選擇,從長遠角度看,PC控制系統維護成本低。由于可編程控制器(PLC)受PC控制的威脅最大,所以PLC供應商對PC的應用感到很不安。事實上,他們也加入到了PC控制“浪潮”中。
      工業PC在中國得到了異常迅速的發展。從世界范圍來看,工業PC主要包含兩種類型:IPC工控機和Compact PCI工控機以及它們的變形機,如AT96總線工控機等。由于基礎自動化和過程自動化對工業PC的運行穩定性、熱插拔和冗余配置要求很高,現有的IPC已經不能完全滿足要求,將逐漸退出該領域,取而代之的將是CompactPCI-based工控機,而IPC將占據管理自動化層。國家于2001年設立了“以工業控制計算機為基礎的開放式控制系統產業化”工業自動化重大專項,目標就是發展具有自主知識產權的PC-based控制系統,在3~5年內,占領30%~50%的國內市場,并實現產業化。
      幾年前,當“軟PLC”出現時,業界曾認為工業PC將會取代PLC。然而,時至今日工業PC并沒有代替PLC,主要有兩個原因:一個是系統集成原因;另一個是軟件操作系統Windows NT的原因。一個成功的PC-based控制系統要具備兩點:一是所有工作要由一個平臺上的軟件完成;二是向客戶提供所需要的所有東西??梢灶A見,工業PC與PLC的競爭將主要在高端應用上,其數據復雜且設備集成度高。工業PC不可能與低價的微型PLC競爭,這也是PLC市場增長最快的一部分。從發展趨勢看,控制系統的將來很可能存在于工業PC 和 PLC之間,這些融合的跡象已經出現。
      和PLC一樣,工業PC市場在過去的兩年里保持平穩。與PLC相比,工業PC軟件很便宜。
      ⒉PLC在向微型化、網絡化、PC化和開放性方向發展
      全世界PLC生產廠家約200家,生產300多種產品。國內PLC市場仍以國外產品為主,如Siemens、Modicon、A-B、OMRON、三菱、GE的產品。經過多年的發展,國內PLC生產廠家約有三十家,但都沒有形成頗具規模的生產能力和名牌產品,可以說PLC在中國尚未形成制造產業化。在PLC應用方面,中國是很活躍的,應用的行業也很廣。專家估計,2000年PLC的國內市場銷量為15~20萬套(其中進口占90%左右),約25~35億元人民幣,年增長率約為12%。預計到2005年全國PLC需求量將達到25萬套左右,約35~45億元人民幣。
      PLC市場也反映了全世界制造業的狀況,2000后大幅度下滑。但是,按照Automation Research Corp的預測,盡管全球經濟下滑,PLC市場將會復蘇,估計全球PLC市場在2000年為76億美元,到2005年底將回到76億美元,并繼續略微增長。
      微型化、網絡化、PC化和開放性是PLC未來發展的主要方向。在基于PLC自動化的早期,PLC體積大而且價格昂貴。但在最近幾年,微型PLC(小于32 I/O)已經出現,價格只有幾百歐元。隨著軟PLC(Soft PLC)控制組態軟件的進一步完善和發展,安裝有軟PLC組態軟件和PC-based控制的市場份額將逐步得到增長。
      當前,過程控制領域最大的發展趨勢之一就是Ethernet技術的擴展,PLC也不例外。如今越來越多的PLC供應商開始提供Ethernet接口??梢韵嘈?,PLC將繼續向開放式控制系統方向轉移,尤其是基于工業PC的控制系統。
      ⒊面向測控管一體化設計的DCS系統
      集散控制系統DCS(Distributed Control System)問世于1975年,生產廠家主要集中在美、日、德等國。中國從70年代中后期起,首先由大型進口設備成套中引入國外的DCS,首批有化纖、乙烯、化肥等進口項目。當時,中國主要行業(如電力、石化、建材和冶金等)的DCS基本全部進口。80年代初期在引進、消化和吸收的同時,開始了研制國產化DCS的技術攻關。
      中國DCS的市場年增長率約為20%,年市場額約為30(35億元。由于近5年內DCS在石化行業大型自控裝置中沒有可替代產品,所以其市場增長率不會下降。據統計,到2005年,中國石化行業有1000多套裝置需要應用DCS控制;電力系統每年新裝1000多萬千瓦發電機組,需要DCS實現監控;不少企業已使用DCS近15~20年,需要更新和改造。
      ⒋控制系統正在向現場總線(FCS)方向發展
      由于3C(Computer、Control、Communication)技術的發展,過程控制系統將由DCS發展到FCS(Fieldbus Control System)。FCS可以將PID控制徹底分散到現場設備(Field Device)中?;诂F場總線的FCS又是全分散、全數字化、全開放和可互操作的新一代生產過程自動化系統,它將取代現場一對一的4~20mA模擬信號線,給傳統的工業自動化控制系統體系結構帶來革命性的變化。
      根據IEC61158的定義,現場總線是安裝在制造或過程區域的現場裝置與控制室內的自動控制裝置之間的數字式、雙向傳輸、多分支結構的通信網絡?,F場總線使測控設備具備了數字計算和數字通信能力,提高了信號的測量、傳輸和控制精度,提高了系統與設備的功能、性能。IEC/TC65的SC65C/WG6工作組于1984年開始致力于推出世界上單一的現場總線標準工作,走過了16年的艱難歷程,于1993年推出了IEC61158-2,之后的標準制定就陷于混亂。
      計算機控制系統的發展在經歷了基地式氣動儀表控制系統、電動單元組合式模擬儀表控制系統、集中式數字控制系統以及集散控制系統(DCS)后,將朝著現場總線控制系統(FCS)的方向發展。雖然以現場總線為基礎的FCS發展很快,但FCS發展還有很多工作要做,如統一標準、儀表智能化等。另外,傳統控制系統的維護和改造還需要DCS,因此FCS完全取代傳統的DCS還需要一個較長的過程,同時DCS本身也在不斷的發展與完善??梢钥隙ǖ氖?,結合DCS、工業以太網、先進控制等新技術的FCS將具有強大的生命力。工業以太網以及現場總線技術作為一種靈活、方便、可靠的數據傳輸方式,在工業現場得到了越來越多的應用,并將在控制領域中占有更加重要的地位。
      ⒌儀器儀表技術在向數字化、智能化、網絡化、微型化方向發展
      經過五十年的發展,中國儀器儀表工業已有相當基礎,初步形成了門類比較齊全的生產、科研、營銷體系,成為亞洲除日本之外第二大儀器儀表生產國。隨著國際上數字化、智能化、網絡化、微型化的產品逐漸成為主流,差距還將進一步加大。中國高檔、大型儀器設備大多依賴進口。中檔產品以及許多關鍵零部件,國外產品占有中國市場60%以上的份額,而國產分析儀器占全球市場不到千分之二的份額。
      今后儀器儀表技術的主要發展趨勢:儀器儀表向智能化方向發展,產生智能儀器儀表;測控設備的PC化,虛擬儀器技術將迅速發展;儀器儀表網絡化,產生網絡儀器與遠程測控系統。
      幾點建議:開發具有自主知識產權的產品,掌握核心技術;加強儀器儀表行業的系統集成能力;進一步拓展儀器儀表的應用領域。
      ⒍數控技術向智能化、開放性、網絡化、信息化發展
      從1952年美國麻省理工學院研制出第一臺試驗性數控系統,隨著計算機技術的飛速發展,各種不同層次的開放式數控系統應運而生,發展很快。就結構形式而言,當今世界上的數控系統大致可分為4種類型:1.傳統數控系統;2.“PC嵌入NC”結構的開放式數控系統;3.“NC嵌入PC”結構的開放式數控系統;4.SOFT型開放式數控系統。
      中國數控系統的開發與生產,通過“七五”引進、消化、吸收,“八五”攻關和“九五”產業化,取得了很大的進展,基本上掌握了關鍵技術,建立了數控開發、生產基地,培養了一批數控人才,初步形成了自己的數控產業,也帶動了機電控制與傳動控制技術的發展。同時,具有中國特色的經濟型數控系統經過這些年來的發展,產品的性能和可靠性有了較大的提高,逐漸被用戶認可。
      國外數控系統技術發展的總體發展趨勢是:新一代數控系統向PC化和開放式體系結構方向發展;驅動裝置向交流、數字化方向發展;增強通信功能,向網絡化發展;數控系統在控制性能上向智能化發展。
      進入21世紀,人類社會將逐步進入知識經濟時代,知識將成為科技和生產發展的資本與動力,而機床工業,作為機器制造業、工業以至整個國民經濟發展的裝備部門,毫無疑問,其戰略性重要地位、受重視程度,也將更加鮮明突出。
      智能化、開放性、網絡化、信息化成為未來數控系統和數控機床發展的主要趨勢:向高速、高效、高精度、高可靠性方向發展;向模塊化、智能化、柔性化、網絡化和集成化方向發展;向PC-based化和開放性方向發展;出現新一代數控加工工藝與裝備,機械加工向虛擬制造的方向發展;信息技術(IT)與機床的結合,機電一體化先進機床將得到發展;納米技術將形成新發展潮流,并將有新的突破;節能環保機床將加速發展,占領廣大市場。
      ⒎工業控制網絡將向有線和無線相結合方向發展
      無線局域網(Wireless LAN)技術可以非常便捷地以無線方式連接網絡設備,人們可隨時、隨地、隨意地訪問網絡資源,是現代數據通信系統發展的重要方向。無線局域網可以在不采用網絡電纜線的情況下,提供以太網互聯功能。在推動網絡技術發展的同時,無線局域網也在改變著人們的生活方式。無線網通信協議通常采用IEEE802.3用于點對點方式,802.11用于一點對多點方式。無線局域網可以在普通局域網基礎上通過無線Hub、無線接入站(AP)、無線網橋、無線Modem及無線網卡等來實現,以無線網卡使用最為普遍。無線局域網的未來的研究方向主要集中在安全性、移動漫游、網絡管理以及與3G等其它移動通信系統之間的關系等問題上。
      在工業自動化領域,有成千上萬的感應器,檢測器,計算機,PLC,讀卡器等設備,需要互相連接形成一個控制網絡,通常這些設備提供的通信接口是RS-232或RS-485。無線局域網設備使用隔離型信號轉換器,將工業設備的RS-232串口信號與無線局域網及以太網絡信號相互轉換,符合無線局域網IEEE 802.11b和以太網絡IEEE 802.3標準,支持標準的TCP/IP網絡通信協議,有效的擴展了工業設備的聯網通信能力。
      計算機網絡技術、無線技術以及智能傳感器技術的結合,產生了“基于無線技術的網絡化智能傳感器”的全新概念。這種基于無線技術的網絡化智能傳感器使得工業現場的數據能夠通過無線鏈路直接在網絡上傳輸、發布和共享。無線局域網技術能夠在工廠環境下,為各種智能現場設備、移動機器人以及各種自動化設備之間的通信提供高帶寬的無線數據鏈路和靈活的網絡拓撲結構,在一些特殊環境下有效地彌補了有線網絡的不足,進一步完善了工業控制網絡的通信性能。
      ⒏工業控制軟件正向先進控制方向發展
      作為工控軟件的一個重要組成部分,國內人機界面組態軟件研制方面近幾年取得了較大進展,軟件和硬件相結合,為企業測、控、管一體化提供了比較完整的解決方案。在此基礎上,工業控制軟件將從人機界面和基本策略組態向先進控制方向發展。
      先進過程控制APC(Advanced Process Control)還沒有嚴格而統一的定義。一般將基于數學模型而又必須用計算機來實現的控制算法,統稱為先進過程控制策略。如:自適應控制;預測控制;魯棒控制;智能控制(專家系統、模糊控制、神經網絡)等。
      由于先進控制和優化軟件可以創造巨大的經濟效益,因此這些軟件也身價倍增。國際上已經有幾十家公司,推出了上百種先進控制和優化軟件產品,在世界范圍內形成了一個強大的流程工業應用軟件產業。因此,開發中國具有自主知識產權的先進控制和優化軟件,打破外國產品的壟斷,替代進口,具有十分重要的意義。
      在未來,工業控制軟件將繼續向標準化、網絡化、智能化和開放性發展方向。
      工業信息化是指在工業生產、管理、經營過程中,通過信息基礎設施,在集成平臺上,實現信息的采集、信息的傳輸、信息的處理以及信息的綜合利用等。
      由于大力發展工業自動化是加快傳統產業改造提升、提高企業整體素質、提高國家整體國力、調整工業結構、迅速搞活大中型企業的有效途徑和手段,國家將繼續通過實施一系列工業過程自動化高技術產業化專項,用信息化帶動工業化,推動工業自動化技術的進一步發展,加強技術創新,實現產業化,解決國民經濟發展面臨的深層問題,進一步提高國民經濟整體素質和綜合國力,實現跨越式發展。 簡介
      自動化倉庫ABC ,自動化技術在倉儲領域(包括主體倉庫)中的發展可分為五個階段:人工倉儲階段、機械化倉儲階段、自動化倉儲階段、集成化倉儲階段和智能自動化倉儲階段。在90年代后期及21世紀的若干年內,智能自動化倉儲將是自動化技術的主要發展方向。

      ⑦ 求一篇工業自動化畢業論文

      淺論運動控制新技術在機械工業自動化中的應用 摘要:目前,運動控制新技術已經逐漸發展成熟。運動控制新技術在機械工業自動化領域中得到推廣和應用,必將促進機械工業自 動化的發展。本文從四個方面探討了運動控制新技術在機械工業自動化中的應用。 關鍵詞:運動控制新技術機械工業 隨著現代科學技術的快速發展,高新 技術不斷引導傳統產業實施變革。機械工 業作為傳統產業之一,在這種潮流的影響 下也在逐漸開展一場大規模的機電一體化 技術革命。隨著電子計算機技術、電子電 力技術和傳感器技術的發展,各個國家的 機電一體化產品層出不窮。在機電一體化 技術迅速發展的同時,運動控制技術作為 其關鍵的組成部分,也得到了前所未有的 發展和進步。本文主要介紹全閉環交流伺 服驅動技術、可編程計算機控制器、直線 電機驅動技術和運動控制卡等幾項具有代 表性的新技術。 1全閉環交流伺服驅動技術 交流伺服系統在一些定位精度或動態 相應要求比較高的機電一體化產品中的應 用越來越廣,其中數字式交流伺服系統更 符合目前數字化控制模式這一潮流,并且 這一系統使用簡單,便于調試。數字是交 流伺服系統運用先進的數字信號處理器作 為驅動器的主要組成部分,可以對電機軸 后端的光電編碼器進行位置采樣,從而在 驅動器和電機之間構成位置和速度的閉環 控制系統,并且充分發揮數字信號處理器 的高速運算能力,進而自動完成整個伺服 系統的增益調節,甚至還可以跟蹤負載的 變化,實時調節系統增益。 這種數字式交流伺服系統在一般工作 在半閉環的控制方式中,也就是伺服電機上 的編碼器既要作為速度環,同時也要作位置 環。但是這種控制方式存在一個弊端,也就 是不能克服和補償傳動鏈上的間隙和誤差。 為了能夠實現更高的控制精度,一般應該在 最終的運動部分安裝上高精度的檢測元件, 從而實現全閉環控制。相對比較傳統的全 閉環控制方法是伺服系統只是接受速度指 令,完成對速度環的控制,而位置環的控制 是由上位控制器來完成的。這樣,就增加了 上位控制器的難度,也在一定程度上阻礙了 伺服系統的推廣和應用。 目前,國外的數字式伺服系統發展比 較好,出現了能夠很好地實現高精度自動 化設備的運行,這就是全閉環數字式伺服 系統。這一系統能夠有效克服上述半閉環 控制系統存在的問題,伺服驅動器可以直 接采用裝在最后一級機械運動部件上的位 置反饋元件作為位置環,電機上的編碼器 只是作為速度環。這樣一來,伺服系統就 可以消除機械傳統上存在的間隙,也可以 補償機械傳動件的制造誤差,從而實現真 正的全閉環位置控制功能,得到較高的定 位精度。 2計算機控制器技術 目前,可編程計算機控制器已經成為 新一代可編程控制器。與傳統的可編程控 制器相比,可編程計算機控制器最大的特 點在于它類似于大型計算機得分是多任務 操作系統和多樣化的應用軟件的設計。傳 統的可編程控制器大多采用單任務的時鐘 掃面或監控程序來處理程序本身的邏輯運 算指令和外部的I/O通道的狀態才與與刷 新。結果是這樣的處理方式直接導致了可 編程控制器的控制速度主要有應用程序的 大小來決定,這與I/O通道中高實時性的 控制要求并不相符。但是,可編程計算機 控制器卻能完全解決這個問題,主要表現 在可編程計算機控制器采用了分時多任務 機制打造應用程序的運行平臺,這樣應用 程序的運行周期與程序的大小沒有必然的 聯系,而是由操作系統的循環周期來決定 時間的長短。因此,可編程計算機控制器 能將應用程序的掃描周期同外部的控制周 期分開來,從而滿足了實時控制的要求。 隨著電子計算機中央處理器技術的發展, 電子計算機處理數據的能力極大地提高, 這就為可變成計算機控制器提供了相應的 硬件技術支持。 可編程計算機控制器在工業控制中已 經顯現出了強大的優勢功能,體現了可編 程控制器與工業控制計算機及分布式工業 控制系統技術的相互融合。雖然說這一技 術的發展歷程并不長,還仍是一項正被探 索的技術,但是其被越來越多地應用到各 個領域中,顯示出了強大的生機與潛力。 3直線電機驅動技術 機床進給伺服系統中應用直線電機技 術,近些年來得到了世界范圍內機床行業的 重視,特別是在西歐的發達工業地區,已經 出現了“直線電機熱”這一高潮。在機床 的進給系統中,運用直線電機直接驅動比原 旋轉電機傳動的最大優勢是取消了從電機 到工作臺之間的機械傳動環節,進而將機床 進給傳動鏈的長度縮短為零,因此這種傳動 方式有被稱為“零傳動”。正是因為這種“零 傳動”的方式,給機床帶來了原旋轉電機驅 動方式無法達到的性能和優勢。 這些性能和優勢主要體現在:快速響 應。由于伺服系統中直接取消了一些響應 時間較長的機械傳動建,使得整個閉環控 制系統的反應速度大大提高,變得快速直 接;高精度。直線驅動系統取消了由絲杠 等機械結構所產生的傳動間隙和誤差,減 少了插補運動時因傳動系統之后所可能帶 來的跟蹤誤差,運用直線定位檢測反饋控 制,大大提高了機床的定位精度;高傳動 剛度。由于直接驅動避免了氣動、變速和 換向時因為中間傳動環節的彈性變形、摩 擦磨損和反向間隙所造成的運動滯后現 象,提高了傳動剛度;行程長度不受限制。 在導軌上通過串聯直線電機,可以無限制 地延長其行程長度,具有過去間接驅動系 統所無法比擬的優勢;噪音低。由于現代 工業生產所要求的排放的噪音具有一定的 指標,而直接驅動系統由于取消了傳動絲 杠等部件的機械摩擦,同時其導軌又可以 采用滾動式或者磁懸浮式,因而大大降低 了運動時所產生的噪音;高效率。無中間 傳動環節,消除了機械摩擦時的能量損耗, 大大提高了傳動效率。 4運動控制卡 運動控制卡是一種上位控制單元,主 要運用于工業電子計算機和各種運動控制 場合上。之所以運動控制卡能夠出現,主 要體現在以下幾個方面:首先,為了滿足 新型數控系統的標準化、柔性和開放性的 需求。運動控制卡可以自行調節,來達到 上述要求;其次,對運動控制模塊硬件平 臺的需求。當前,各種工業設備、國防裝備 制造與操作、醫療智能設備在進行自動控 制系統研制和改造過程中急需運動控制模 塊硬件平臺,而運動控制卡則能滿足上述 要求;第三,發揮電子計算機功能的需求。 電子計算機在各種工業現場的應用,要求 配備相應的控制卡來提高電子計算機的性 能和功能。 目前,由于運動控制模式在國外自動 化設備的控制系統中相當流行,因而運動 控制卡耶行程了一個獨立專門行業,不少 國外的公司專業從事運動控制卡的研發, 在國內,也有同類產品的出現,并已經被成 功地應用到數控打孔機、汽車零部件性能 檢驗等自動化設備上。 參考文獻 [1]江平宇.網絡化計算機輔助設計與制造 技術(第1版)[M].北京:機械工業出版 社,2004. [2]王德祥.柔性控制技術在包裝機械自動 化中的應用[J].石油化工應用,2007(4). [3]馮衡濱.試論我國機械自動化技術的發 展[J].民營科技,2008(2).

      ⑧ 工業自動化本科課程

      一、工業自動化專業的本科課程包括:
      工業自動化專業有三個發展方向,第一個是工業過程控制方向,第二個是電氣工程方向,第三個是嵌入系統方向。
      《電路》、《信號與系統》、《模擬電子技術》、《數字電子技術》、《自動控制原理》、《現代控制理論》《微機原理及應用》、《軟件技術基礎》、《電機與拖動》、《電力電子技術》、《計算機控制技術》、《系統仿真》、《計算機網絡》、《運動控制》(亦稱電力拖動自動控制系統)、《過程控制》、《單片機與嵌入式系統原理》、《計算機輔助設計》、《專業英語》和《智能控制》等。
      二、工業自動化的就業方向:
      主要從事與電氣工程有關的系統運行、自動控制、電力電子技術、信息處理、試驗分析、研制開發、經濟管理以及電子與計算機技術應用等領域的工作。電氣自動化在工廠里應用比較廣泛,可以這么說,電氣自動化是工廠里唯一缺少不了的東西,是工廠里的支柱??!你要是對電氣自動化比較精通,用人單位立刻要你,不管是什么單位,最好是電子廠,因為電子廠天天用到自動化編程、設計。如果你對工作待遇條件要求很看重,最好的是電業局。福利好,待遇高。然后是設計院,工作相對比較輕松。最艱苦的是工程局,因為要隨著工程地點到處跑。但是工資也不低。而且還可以向自動化、電子等方向轉行。
      主要就業方向:
      1.電廠,配電廠,發電廠(包括各個公司,工廠的配電室)
      2.軟件開發(特別是單片機或EDA等)
      3.產品設計,就是硬件電路設計
      4.PLC/DCS/SIS(工控方向,搭建操作平臺,主要方向為大小化工廠,以及各大系統集成廠商)
      5.各個礦山,或金屬冶煉場所(進行自動化設備的維護,操作等)
      6.去學校當老師
      7.做銷售工作(專門賣自己專業相關的東西)
      8.公務員,每個專業都可以的
      9.關于電氣類,計算機類的研究所(例如清華大學浙江長三角研究所)

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