主頁 > 技術文章 > 淺談工業自動化技（jì）術的特點與作用 2025-09-04

淺談工業自動化技術的特點與作（zuò）用

摘要：現今,創（chuàng）新的工業自動化係統控製著複雜的工（gōng）藝流程,並確保過程運行的可靠及安全（quán）,為先進的維護策略打造了相應的基礎。隨著互聯網技（jì）術和信息技術（shù）的飛（fēi）速發展（zhǎn）,必將進一步促進企業管理的改革,企業可通過互聯網在網（wǎng）上進行交（jiāo）易,因而電子商務技術必將成（chéng）為企業管（guǎn）理中的高技術。本文主要（yào）分析了工業自動化技術的（de）內在規（guī）律,通過工業化和信（xìn）息化的有（yǒu）機結合來促進和推動工業自動化技術的發展和廣泛的應用。

一.工業（yè）自動化技術的（de）特點：
　　通（tōng）常把工業自動化係統分為5級：企業（yè）管理級、生產管理級、過程控製級、設備控製（zhì）級和檢（jiǎn）測驅（qū）動級。兩級管理級涉及到的高技術主要是計算機技（jì）術、軟件技術（shù）、網絡技術和信息技術。過程控製級涉及到的高技術主要是智能控製技術和工程方法。設備控製級和檢測驅動級涉及（jí）的高技術主要是三電一（yī）體化技術、現場總（zǒng）線技術和新器（qì）件（jiàn）交（jiāo）流數字調（diào）速技術。由（yóu）此不難看出,工業自動化（huà）技（jì）術是當今微電（diàn）子技術和電力電子技（jì）術領域中高技術的綜合應用技術。這是工業自（zì）動化技術（shù）的特（tè）點之一。
二、工業自動化的關鍵技術：
　　從控製的角度看,工業自（zì）動（dòng）化係統（tǒng）包括（kuò）檢（jiǎn）測、控製和驅動三個係統。這三個係統既自成體（tǐ）係又互相聯係,既要研（yán）究（jiū）每一個係統的技術又要研（yán）究三個係統的軟硬件連接及最佳配合技術,這稱之為三電一體化技術。三電一體化是工業自動化技術的第三個特點。下麵重點從三個方麵描（miáo）述工業自動化技術所包括的關鍵技（jì）術。
　　1. 計（jì）算機集成製（zhì）造技術(CIMS)。廣義的（de）CIMS技術指整（zhěng）個計算機控製係統。由於CIMS必須在設備自動化（huà）和過程自動化的基礎上建立,所以通常講的（de）CIMS主要指企業管（guǎn）理和生產管（guǎn）理兩級管理（lǐ）級。當今的（de）企業管理和生產管理（lǐ）實（shí）質上就是信息產業的重要組成部分,這方麵的文章很多,本文不做重點論述。由（yóu）於我國CIMS的研究和應用剛剛起步,所以強調（diào）下麵的一些問（wèn）題是（shì）很必（bì）要的。
　　1.1 連續型與離散型生產方式的不同與研究（jiū）內容的差（chà）異。鋼鐵工業屬於連續型生產方式,與離散型生產（chǎn）方（fāng）式(如機械加工)的不同使得在研究（jiū）CIMS時,兩者的側重（chóng）點和難點就不同。
　　第一，在產品加工過程方麵,離（lí）散型基本是（shì）可視的,在冷狀態下物理加工居多；而鋼鐵工（gōng）業（yè）加工過程基本（běn）處於“黑匣子”狀（zhuàng）況和處於高溫、高濕、高速的（de）環境中,物理加工和化學反應居多。上述差異,使離散（sàn）型過程建立數學模型較容（róng）易；而鋼鐵工業建立數學模型較難（nán）多采用機理模型和經驗模型相結合,應（yīng）用專家係（xì）統、模（mó）糊控製和神經元網（wǎng）絡建立（lì）控製模型。
　　第二（èr），離散型生產過程,隨時改變其工藝設備（bèi）和流程較容易,產（chǎn）品外形（xíng）也多變；但連續型的鋼鐵企業,工藝設備和生產流程基本不變(如高爐煉鐵),產品外形也基本不變（biàn）。離散型的產品質量保證和品種改變（biàn）靠參數、符號、圖形就可實現；而連（lián）續型（xíng）的（de）要靠（kào）調整工藝參數（shù）、控製設備穩定、使工況運行最佳來達到。
　　第三，企（qǐ）業為了適應快速變化的市場（chǎng）經濟,需要柔性。離散型的柔性體現（xiàn）在工藝流程和設備的改變上；連續型的工藝流程（chéng）和裝（zhuāng）備改變較難,屬剛性,它的柔性（xìng）體現（xiàn）在生產（chǎn）調度、計劃（huá）安排、參（cān）數改變（biàn）、設備控製等,實現起來難度較大（dà）。第四，離散型產品屬單（dān）件或小批（pī）量生產,物料流可以單件搬動；而連（lián）續型產品大量連（lián）續（xù）生產,物料流是連（lián）續的致使連續型生產調度管理實時性強,時效性要求高,生產節奏（zòu）要嚴（yán）格控製。如軋鋼生產線,每秒幾（jǐ）十米或上百米的軋速,工序一環扣一環,若節奏脫節、控（kòng）製不好,瞬間（jiān）就會產生嚴重後果。
　　1.2 堅（jiān）持“以（yǐ）人為（wéi）本”,實現“業務重組”的原則CIMS是一個複雜（zá）的大係統,此係統的（de）實現不可能離開人,完全靠自動化是不可能的。美國有個公司提出,影響CIMS實現的主要障礙的70%來自於人,11%來自於對成本的評估,9%是技術原因,還有其它原因,可見人的因素的重要（yào）性。“業務重組”是指改變過去的經營模（mó）式、舊的生產管理體製、舊的信息交換模式,建立（lì）適應CIMS的新的組織體係（xì）,采（cǎi）用先進技術等。這對搞活（huó）大中企業、實現現代化的先進企業也是重要的內（nèi）容。“以人為本”,主（zhǔ）要包括實現“第一把手”原則；進行CIMS的宣傳,使領（lǐng）導和（hé）群眾都要認識實現CIMS的必要性、緊迫性（xìng）；進行教育和（hé）培訓,提高人的文化素質和技術水平,建立良好的企業文化氛圍。同（tóng）時也應該認識到,要較好地實現這一目標,就要經曆一個有（yǒu）序的過程,需要時間,不是一蹴而就的事。
　　2.智能控製（zhì）。智能控製作為人工智能的一個研究與應用方麵,與自動控製、運籌（chóu）學、係統論、信息論等學科的結（jié）合,已形成一個新（xīn）興的（de）交叉學科係統,在實際應用（yòng）中已產生了許多類（lèi）型的智能控製係（xì）統,如多級遞階智能控製、基於知識的專家係統、基（jī）於（yú）模糊邏輯（jí）的智能———模糊控製、基於（yú）神經網（wǎng）絡的智能———神經控製（zhì）、基於規則的（de）仿人控製（zhì）、基於模式（shì）識別的智能控（kòng）製、多模變結構智能控製、學習控製與自學（xué）習控（kòng）製、基於混（hún）沌理論的智能———混沌（dùn）控製（zhì）等類型。
　　與其（qí）它行業一樣,智能控（kòng）製作為一項關鍵技術,在鋼鐵工業中也得到了較多的應用。在各個生（shēng）產工序中,用於設定與控製、生（shēng）產計劃的安排與調整,以及設（shè）備診斷、監測、學（xué）習等（děng）方麵。
　　智能控製能（néng）在鋼鐵工（gōng）業中得到較多（duō）應用（yòng）,是與（yǔ）它（tā）的特點分不開的，它適合於（yú）那些含有（yǒu）複雜性、不完（wán）全（quán）性、模糊性或不（bú）確（què）定性以及不存在已知算（suàn）法的非數（shù）字過程,並以知（zhī）識進（jìn）行推理,以啟發引導求解過程；也可以對具有（yǒu）以知識表示的非數學廣義模型和以數學模型表示的過程進行混（hún）合控製。鋼鐵工業生產過程控製,非常適合於（yú）采（cǎi）用智能控製。如煉鐵、煉鋼等生產過程是在“黑匣子”狀（zhuàng）態下進行的,環境有許多不確定因素,是（shì）一個複雜的過程,多年來（lái）,難以建立精確的數學模型,即使建立起控製模型,也有好多不如（rú）人工控製效（xiào）果（guǒ）好（hǎo）,所以難以推廣應（yīng）用。智能控製的發展,將會使鋼鐵工業自動化的過程控（kòng）製有更大進展。在鋼鐵（tiě）工業自動化發展過程中,基礎自（zì）動化在各個工（gōng）序中（zhōng）占40%～60%,過程控製占10%左右。可見過程控製水平是較低的,主要是數學模（mó）型難以建立,有了智能控製（zhì）將會有起色。
　　3.鋼鐵工業自動化工程方法。隨著鋼鐵工業自動化的（de）飛速發展,我國的鋼鐵工業自動化工程（chéng）將日益增多,技術水平也將不斷提（tí）高。因此,無論是對生產企業,還是從事（shì）自動化工程單位,有一個好的（de）工（gōng）程方（fāng）法是非常必要的。工程方（fāng）法（fǎ）就是為（wéi）了達到實現自動化工程而采用的手段、途徑和方法（fǎ）。有了好的方法,可以提高效率,較（jiào）順利（lì）地達到（dào）目標。
　　通過（guò）實踐,鋼鐵（tiě）工業自動化工程方法應該包括:成套的工程管理方法,從簽合同、工程實施（shī）管理至工程的驗收等,管理要規範化、文檔標準化；成套的控製設備配套方法,堅持以自己的“拳頭”產品和國內設備為先,掌握外國先進設備的性（xìng）能及具有（yǒu）係統設備配套的能力（lì）;成套的控製技術實施的方（fāng）法（fǎ）,體現三電一體化,機電、工藝一體化,具備計算機輔助軟件工程的工具,或工具箱,或平台（tái）,或環境,使軟件製造更（gèng）自動化,並使軟件具有（yǒu）可複用（yòng）性等。
三、總（zǒng）結：
大力發展工業自動化技術,既可以促進信息化（huà）的發展又可以（yǐ）武裝傳統產業,帶動工（gōng）業化的實現。因此把工業自動（dòng）化（huà）作為一個行業重點發（fā）展,應作為我國實現工業化和信息（xī）化（huà）的（de）戰略方針。工業化包括機械化、電氣化（huà）、自動化,應該說我國工業的機械化（huà）、電氣化已基本實現了,工業（yè）化應該著重實現的是自動化,用工業自動化技術武（wǔ）裝傳統產業,使設備控製自動化、工藝流程自動化,從（cóng）而實現我國的工業化建設。

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