淺談工廠中的自動化技術

　　工廠自動化是指用自動裝置或系統(tǒng)控制來管理生產(chǎn)設備及生產(chǎn)過程,它集計算機技術、自動化技術、激光技術和機器人技術之大成。一般認為,工廠自動化是指利用計算機充分掌握從接受訂貨開始,到產(chǎn)品發(fā)貨結束之間所有生產(chǎn)活動的復雜信息流，并對生產(chǎn)系統(tǒng)整體進行高度管理和控制的自動化過程．其目的主要是:①省力；②提高設備運轉(zhuǎn)率和利用率；③實現(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)濟效益；①縮短從產(chǎn)品規(guī)劃、設計、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、電子計算機等自動化技術工具,對整個生產(chǎn)過程進行自動檢測、監(jiān)督和控制,以達到實現(xiàn)各種最優(yōu)的技術經(jīng)濟指標,提高經(jīng)濟效益和勞動生產(chǎn)率,節(jié)約能源、改善勞動條件、保護生態(tài)環(huán)境等目標。

　　一個實現(xiàn)自動化的工廠，應具有以下特征：

　　第一就是有一個內(nèi)部聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)代化的信息管理系統(tǒng)，即通過網(wǎng)絡實現(xiàn)全廠生產(chǎn)、信息采集與處理、財務、人事、技術與設備等的計算機自動化管理；

　　第二就是生產(chǎn)設備實現(xiàn)自動化，即單個設備由計算機控制，生產(chǎn)過程中實現(xiàn)自動傳輸?shù)龋?/P>

　　第三就是建成一個“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)的加工設備。這種系統(tǒng)比較容易適應設計的改變和加工物形狀、數(shù)量的變化。這種系統(tǒng)可大可小，大的由若干個工業(yè)機器人、數(shù)控機床及控制裝置、監(jiān)控電腦及無人運輸車組成，可以構成整條生產(chǎn)線；小的則可以獨立完成各種各樣的加工生產(chǎn)任務；

　　第四就是產(chǎn)品設計與生產(chǎn)工藝設計實現(xiàn)自動化，并采用了計算機輔助設計的方法，這樣既節(jié)省了設計時間和費用，又大大提高了生產(chǎn)效率；

　　第五就是建立了自動化倉庫，實現(xiàn)工廠自動化的一個必備的條件。對一個工廠的原材料、半成品和成品實現(xiàn)自動化管理，不僅能提高場地的利用效率，減少管理費用，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，及時進貨。

　　“無人化自動工廠”是一個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)線上的整個生產(chǎn)過程不需人員參與，可以一天24小時連續(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40年代開始,人們開始使用分散式測量儀表和控制裝置,進行單參數(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,實行車間集中控制,一些工廠企業(yè)初步實現(xiàn)了檢測儀表化和局部自動化．這一階段,過程控制系統(tǒng)結構絕大多數(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,以適應比較復雜的模擬和邏輯規(guī)律相結合的控制系統(tǒng)需要．與此同時,開始采用電子計算機對大型設備,如大型蒸餾塔、大型軋鋼機等,進行最優(yōu)控制,實現(xiàn)了直接數(shù)字控制（DDC）及設定值控制（SPC）。在系統(tǒng)方面,出現(xiàn)了包括反饋和前饋的復合控制系統(tǒng)。在過程控制理論方面,除了仍采用經(jīng)典控制理論解決實際生產(chǎn)過程中的問題外,現(xiàn)代控制理論也開始得到應用,控制系統(tǒng)由單變量系統(tǒng)轉(zhuǎn)向復雜的多變量系統(tǒng)．在此期間,工廠企業(yè)實現(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),微計算機的問世,使生產(chǎn)過程自動化進入了新的高水平階段。對整個工廠或整個工藝流程的集中控制,應用計算機系統(tǒng)進行多參數(shù)綜合控制,或者用多臺計算機對生產(chǎn)過程進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。在新型自動化技術工具方面,開始采用微機控制的智能單元組合儀表,顯示和調(diào)節(jié)儀表,以適應各種復雜控制系統(tǒng)的需要．現(xiàn)代控制理論中的狀態(tài)反饋、最優(yōu)控制和自適應控制等設計方法和特殊控制規(guī)律,在過程控制中得到了廣泛應用,自動化技術呈現(xiàn)出一派欣欣向榮的新景象．

　　進入21世紀以來，“以人為本”、“節(jié)能環(huán)保”的觀念深入人心，對工廠自動化提出了新的要求。隨著計算機技術、無線技術、現(xiàn)場總線技術、工業(yè)以太網(wǎng)技術、IT技術、機器人技術，傳感器技術以及安全技術等科學技術的不斷發(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)動技術中集散的智能化，保證這些設備在初次連接時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。這些進步推動著項目規(guī)劃和機械運轉(zhuǎn)技術的發(fā)展，同時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，控制技術和傳感器也將越來越大程度地主宰新生代的工廠和機器。