淺談工廠中的自動化技術(shù)

　　工廠自動化是指用自動裝置或系統(tǒng)控制來管理生產(chǎn)設(shè)備及生產(chǎn)過程,它集計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動化技術(shù)、激光技術(shù)和機(jī)器人技術(shù)之大成。一般認(rèn)為,工廠自動化是指利用計(jì)算機(jī)充分掌握從接受訂貨開始,到產(chǎn)品發(fā)貨結(jié)束之間所有生產(chǎn)活動的復(fù)雜信息流，并對生產(chǎn)系統(tǒng)整體進(jìn)行高度管理和控制的自動化過程．其目的主要是:①省力；②提高設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率和利用率；③實(shí)現(xiàn)高效生產(chǎn)管理,即減少零件、材料、半成品和成品的庫存量、減少資金積壓,加快資金周轉(zhuǎn),創(chuàng)造大的經(jīng)濟(jì)效益；①縮短從產(chǎn)品規(guī)劃、設(shè)計(jì)、研制到產(chǎn)品出廠之間的生產(chǎn)周期；⑤滿足用戶對產(chǎn)品的多樣化、多功能化和智能化需求。

　　工廠自動化,按其性質(zhì)又可分為連續(xù)生產(chǎn)自動化和斷續(xù)生產(chǎn)自動化兩種。連續(xù)生產(chǎn)自動化又叫過程自動化,主要是指石油、化工、冶金、電力等工業(yè)部門中連續(xù)生產(chǎn)過程的自動化．即通過采用各種檢測儀表、調(diào)節(jié)儀表、控制裝置、電子計(jì)算機(jī)等自動化技術(shù)工具,對整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行自動檢測、監(jiān)督和控制,以達(dá)到實(shí)現(xiàn)各種最優(yōu)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),提高經(jīng)濟(jì)效益和勞動生產(chǎn)率,節(jié)約能源、改善勞動條件、保護(hù)生態(tài)環(huán)境等目標(biāo)。

　　一個(gè)實(shí)現(xiàn)自動化的工廠，應(yīng)具有以下特征：

　　第一就是有一個(gè)內(nèi)部聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)代化的信息管理系統(tǒng)，即通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)全廠生產(chǎn)、信息采集與處理、財(cái)務(wù)、人事、技術(shù)與設(shè)備等的計(jì)算機(jī)自動化管理；

　　第二就是生產(chǎn)設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動化，即單個(gè)設(shè)備由計(jì)算機(jī)控制，生產(chǎn)過程中實(shí)現(xiàn)自動傳輸?shù)龋?/P>

　　第三就是建成一個(gè)“柔性生產(chǎn)系統(tǒng)”，即具備一種新型的多品種、少批量生產(chǎn)的加工設(shè)備。這種系統(tǒng)比較容易適應(yīng)設(shè)計(jì)的改變和加工物形狀、數(shù)量的變化。這種系統(tǒng)可大可小，大的由若干個(gè)工業(yè)機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床及控制裝置、監(jiān)控電腦及無人運(yùn)輸車組成，可以構(gòu)成整條生產(chǎn)線；小的則可以獨(dú)立完成各種各樣的加工生產(chǎn)任務(wù)；

　　第四就是產(chǎn)品設(shè)計(jì)與生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)自動化，并采用了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的方法，這樣既節(jié)省了設(shè)計(jì)時(shí)間和費(fèi)用，又大大提高了生產(chǎn)效率；

　　第五就是建立了自動化倉庫，實(shí)現(xiàn)工廠自動化的一個(gè)必備的條件。對一個(gè)工廠的原材料、半成品和成品實(shí)現(xiàn)自動化管理，不僅能提高場地的利用效率，減少管理費(fèi)用，還能使物品的存取變得井然有序，一旦某種生產(chǎn)原料告缺，采購部門將立即從中獲得信息，及時(shí)進(jìn)貨。

　　“無人化自動工廠”是一個(gè)自動化程度很高的自動化工廠，以上的各種條件它不僅全部俱備，而且，還建有自動化倉庫，原材料、半成品及成品自動傳送線和現(xiàn)代化的信息管理系統(tǒng)，使生產(chǎn)線上的人員減少到最低限度。除少數(shù)的維修人員外，生產(chǎn)線上的整個(gè)生產(chǎn)過程不需人員參與，可以一天24小時(shí)連續(xù)不停地生產(chǎn)，產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定可靠，生產(chǎn)效率也很高。

　　工廠自動化發(fā)展

　　20世紀(jì)40年代開始,人們開始使用分散式測量儀表和控制裝置,進(jìn)行單參數(shù)自動調(diào)節(jié),取代了傳統(tǒng)的手工操作。

　　50年代，人們開始把檢測與控制儀表集中在中央控制室,實(shí)行車間集中控制,一些工廠企業(yè)初步實(shí)現(xiàn)了檢測儀表化和局部自動化．這一階段,過程控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)絕大多數(shù)還是單輸入單輸出系統(tǒng),受控變量主要是溫度、壓力、流量和液位四種參數(shù),控制的目的是保持這些參數(shù)的穩(wěn)定,消除或減少對生產(chǎn)過程的干擾影響．而過程控制系統(tǒng)采用的方法是經(jīng)典控制理論中的頻率法和軌跡法,主要解決了單輸入單輸出系統(tǒng)的常值控制和系統(tǒng)綜合控制問題．

　　60年代,工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展,工廠自動化程度大大提高。在自動化儀表方面,開始大量采用單元組合儀表．為了滿足定型、靈活、多功能等要求,還出現(xiàn)了組裝儀表,以適應(yīng)比較復(fù)雜的模擬和邏輯規(guī)律相結(jié)合的控制系統(tǒng)需要．與此同時(shí),開始采用電子計(jì)算機(jī)對大型設(shè)備,如大型蒸餾塔、大型軋鋼機(jī)等,進(jìn)行最優(yōu)控制,實(shí)現(xiàn)了直接數(shù)字控制（DDC）及設(shè)定值控制（SPC）。在系統(tǒng)方面,出現(xiàn)了包括反饋和前饋的復(fù)合控制系統(tǒng)。在過程控制理論方面,除了仍采用經(jīng)典控制理論解決實(shí)際生產(chǎn)過程中的問題外,現(xiàn)代控制理論也開始得到應(yīng)用,控制系統(tǒng)由單變量系統(tǒng)轉(zhuǎn)向復(fù)雜的多變量系統(tǒng)．在此期間,工廠企業(yè)實(shí)現(xiàn)了車間或大型裝置的集中控制．

　　70—90年代,現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的迅猛發(fā)展,自動化儀表與硬件的開發(fā),微計(jì)算機(jī)的問世,使生產(chǎn)過程自動化進(jìn)入了新的高水平階段。對整個(gè)工廠或整個(gè)工藝流程的集中控制,應(yīng)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行多參數(shù)綜合控制,或者用多臺計(jì)算機(jī)對生產(chǎn)過程進(jìn)行分級綜合控制和參與經(jīng)營管理,是這一階段的主要特征。在新型自動化技術(shù)工具方面,開始采用微機(jī)控制的智能單元組合儀表,顯示和調(diào)節(jié)儀表,以適應(yīng)各種復(fù)雜控制系統(tǒng)的需要．現(xiàn)代控制理論中的狀態(tài)反饋、最優(yōu)控制和自適應(yīng)控制等設(shè)計(jì)方法和特殊控制規(guī)律,在過程控制中得到了廣泛應(yīng)用,自動化技術(shù)呈現(xiàn)出一派欣欣向榮的新景象．

　　進(jìn)入21世紀(jì)以來，“以人為本”、“節(jié)能環(huán)?！钡挠^念深入人心，對工廠自動化提出了新的要求。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、無線技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)、工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)、IT技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)，傳感器技術(shù)以及安全技術(shù)等科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與創(chuàng)新，工廠自動化發(fā)展到了新階段，不斷增加的功能集成提升了所有驅(qū)動技術(shù)中集散的智能化，保證這些設(shè)備在初次連接時(shí)能得到恰如其分的使用，并在系統(tǒng)中充分地發(fā)揮各自的優(yōu)勢。自動化制造商正不斷增加整體模塊在系統(tǒng)中的功能。這個(gè)功能是通過集成開發(fā)的通信接口、可靠的控制軟件、統(tǒng)一的工程工具和各種創(chuàng)新的模擬工具。這些進(jìn)步推動著項(xiàng)目規(guī)劃和機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)技術(shù)的發(fā)展，同時(shí)也不斷降低著總成本。在未來，“無線工廠”、“數(shù)字化工廠”、“綠色工廠”將成為人們追求的目標(biāo)，控制技術(shù)和傳感器也將越來越大程度地主宰新生代的工廠和機(jī)器。