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技术推动现代工厂自动化日新月异

—— 浅析现代工厂自动化发展情况

行业聚焦点中国仪表网2014年02月19日 10:21人气:5981

  导读:工厂自动化发展迅猛,进入21世纪以来,“以人为本”、“节能环保”的观念深入人心,对工厂自动化提出了新的要求。
  
  中国仪表网讯 工厂自动化是指用自动装置或系统控制來管理生产设备及生产过程,它集计算机技术、自动化技术、激光技术和机器人技术之大成。一般认为,工厂自动化是指利用计算机充分掌握从接受订货开始,到产品发货结束之间所有生产活动的复杂信息流,并对生产系统整体进行高度管理和控制的自动化过程。

       其目的主要是:①省力;②提高设备运转率和利用率;③实现高效生产管理,即减少零件、材料、半成品和成品的库存量、减少资金积压,加快资金周转,创造大的经济效益;①缩短从产品规划、设计、研制到产品出厂之间的生产周期;⑤满足用户对产品的多样化、多功能化和智能化需求。
  
日新月异的工厂自动化

  工厂自动化,按其性质又可分为连续生产自动化和断续生产自动化两种。连续生产自动化又叫过程自动化,主要是指石油、化工、冶金、电力等工业部门中连续生产过程的自动化。即通过采用各种检测仪表、调节仪表、控制装置、电子计算机等自动化技术工具,对整个生产过程进行自动检测、监督和控制,以达到实现各种最优的技术经济指标,提高经济效益和劳动生产率,节约能源、改善劳动条件、保护生态环境等目标。
  
  一个实现自动化的工厂,应具有以下特征:
  
  第一就是有一个内部联网的现代化的信息管理系统,即通过网络实现全厂生产、信息采集与处理、财务、人事、技术与设备等的计算机自动化管理;
  
  第二就是生产设备实现自动化,即单个设备由计算机控制,生产过程中实现自动传输等;
  
  第三就是建成一个“柔性生产系统”,即具备一种新型的多品种、少批量生产的加工设备。这种系统比较容易适应设计的改变和加工物形状、数量的变化。这种系统可大可小,大的由若干个工业机器人、数控机床及控制装置、监控电脑及无人运输车组成,可以构成整条生产线;小的则可以独立完成各种各样的加工生产任务;
  
  第四就是产品设计与生产工艺设计实现自动化,并采用了计算机辅助设计的方法,这样既节省了设计时间和费用,又大大提高了生产效率;
  
  第五就是建立了自动化仓库,实现工厂自动化的一个必备的条件。对一个工厂的原材料、半成品和成品实现自动化管理,不仅能提高场地的利用效率,减少管理费用,还能使物品的存取变得井然有序,一旦某种生产原料告缺,采购部门将立即从中获得信息,及时进货。
  
  “无人化自动工厂”是一个自动化程度很高的自动化工厂,以上的各种条件它不仅全部俱备,而且,还建有自动化仓库,原材料、半成品及成品自动传送线和现代化的信息管理系统,使生产线上的人员减少到最低限度。除少数的维修人员外,生产线上的整个生产过程不需人员参与,可以一天24小时连续不停地生产,产品的质量稳定可靠,生产效率也很高。
  
  工厂自动化发展
  
  20世纪40年代开始,人們开始使用分散式测量仪表和控制装置,进行单参数自动调节,取代了传统的手工操作。
  
  50年代,人们开始把检测与控制仪表集中在中央控制室,实行车间集中控制,一些工厂企业初步实现了检测仪表化和局部自动化。这一阶段,过程控制系统结构绝大多数还是单输入单输出系统,受控变量主要是温度、压力、流量和液位四种参数,控制的目的是保持這些参数的稳定,消除或减少对生产过程的干扰影响。而过程控制系统采用的方法是经典控制理论中的频率法和轨迹法,主要解决了单输入单输出系统的常值控制和系统综合控制问题。
  
  60年代,工业生产的不断发展,工厂自动化程度大大提高。在自动化仪表方面,开始大量采用单元组合仪表。为了满足定型、灵活、多功能等要求,还出现了组装仪表,以适应比较复杂的模拟和逻辑规律相结合的控制系统需要。与此同时,开始采用电子计算机对大型设备,如大型蒸馏塔、大型轧钢机等,进行最优控制,实现了直接数字控制(DDC)及设定值控制(SPC)。在系统方面,出现了包括反馈和前馈的复合控制系统。在过程控制理论方面,除了仍采用经典控制理论解决实际生产过程中的问题外,现代控制理论也开始得到应用,控制系统由单变量系统转向复杂的多变量系统。在此期间,工厂企业实现了车间或大型装置的集中控制。
  
  70—90年代,现代工业生产的迅猛发展,自动化仪表与硬件的开发,微计算机的问世,使生产过程自动化进入了新的高水平阶段。对整个工厂或整个工艺流程的集中控制,应用计算机系统进行多参数综合控制,或者用多台计算机对生产过程进行分级综合控制和参与经营管理,是这一阶段的主要特征。在新型自动化技术工具方面,开始采用微机控制的智能单元组合仪表,显示和调节仪表,以适应各种复杂控制系统的需要。现代控制理论中的状态反馈、最优控制和自适应控制等设计方法和特殊控制规律,在过程控制中得到了广泛应用,自动化技术呈现出一派欣欣向荣的新景象.
  
  进入21世纪以来,“以人为本”、“节能环保”的观念深入人心,对工厂自动化提出了新的要求。随着计算机技术、无线技术、现场总线技术、工业以太网技术、IT技术、机器人技术,传感器技术以及安全技术等科学技术的不断发展与创新,工厂自动化发展到了新阶段,不断增加的功能集成提升了所有驱动技术中集散的智能化,保证这些设备在初次连接时能得到恰如其分的使用,并在系统中充分地发挥各自的优势。自动化制造商正不断增加整体模块在系统中的功能。这个功能是通过集成开发的通信接口、可靠的控制软件、统一的工程工具和各种创新的模拟工具。这些进步推动着项目规划和机械运转技术的发展,同时也不断降低着总成本。在未来,“无线工厂”、“数字化工厂”、“绿色工厂”将成为人们追求的目标,控制技术和传感器也将越来越大程度地主宰新生代的工厂和机器。
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