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控制來管理生產設備及生產過程,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,到產品發貨結束之間所有生產活動的復雜信息流，并對生產系統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提高設備運轉率和利用率；③實現高效生產管理,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,創造大的經濟效益；①縮短從產品規劃、設計、研制到產品出廠之間的生產周期；⑤滿足用戶對產品的多樣化、多功能化和智能化需求。

　　工廠自動化,按其性質又可分為連續生產自動化和斷續生產自動化兩種。連續生產自動化又叫過程自動化,主要是指石油、化工、冶金、電力等工業部門中連續生產過程的自動化．即通過采用各種檢測儀表、調節儀表、控制裝置、電子計算機等自動化技術工具,對整個生產過程進行自動檢測、監督和控制,以達到實現各種最優的技術經濟指標,提高經濟效益和勞動生產率,節約能源、改善勞動條件、保護生態環境等目標。

　　一個實現自動化的工廠，應具有以下特征：

　　第一就是有一個內部聯網的現代化的信息管理系統，即通過網絡實現全廠生產、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；

　　第二就是生產設備實現自動化，即單個設備由計算機控制，生產過程中實現自動傳輸等；

　　第三就是建成一個“柔性生產系統”，即具備一種新型的多品種、少批量生產的加工設備。這種系統比較容易適應設計的改變和加工物形狀、數量的變化。這種系統可大可小，大的由若干個工業機器人、數控機床及控制裝置、監控電腦及無人運輸車組成，可以構成整條生產線；小的則可以獨立完成各種各樣的加工生產任務；

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

　　第五就是建立了自動化倉庫，實現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代化的信息管理系統，使生產線上的人員減少到最低限度。除少數的維修人員外，生產線上的整個生產過程不需人員參與，可以一天24小時連續不停地生產，產品的質量穩定可靠，生產效率也很高。

　　工廠自動化發展

　　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,進行單參數自動調節,取代了傳統的手工操作。

　　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,一些工廠企業初步實現了檢測儀表化和局部自動化．這一階段,過程控制系統結構絕大多數還是單輸入單輸出系統,受控變量主要是溫度、壓力、流量和液位四種參數,控制的目的是保持這些參數的穩定,消除或減少對生產過程的干擾影響．而過程控制系統采用的方法是經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的常值控制和系統綜合控制問題．

　　60年代,工業生產的不斷發展,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,還出現了組裝儀表,以適應比較復雜的模擬和邏輯規律相結合的控制系統需要．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,進行最優控制,實現了直接數字控制（DDC）及設定值控制（SPC）。在系統方面,出現了包括反饋和前饋的復合控制系統。在過程控制理論方面,除了仍采用經典控制理論解決實際生產過程中的問題外,現代控制理論也開始得到應用,控制系統由單變量系統轉向復雜的多變量系統．在此期間,工廠企業實現了車間或大型裝置的集中控制．

　　70—90年代,現代工業生產的迅猛發展,自動化儀表與硬件的開發,微計算機的問世,使生產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,應用計算機系統進行多參數綜合控制,或者用多臺計算機對生產過程進行分級綜合控制和參與經營管理,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,顯示和調節儀表,以適應各種復雜控制系統的需要．現代控制理論中的狀態反饋、最優控制和自適應控制等設計方法和特殊控制規律,在過程控制中得到了廣泛應用,自動化技術呈現出一派欣欣向榮的新景象．

　　進入21世紀以來，“以人為本”、“節能環保”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、現場總線技術、工業以太網技術、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展與創新，工廠自動化發展到了新階段，不斷增加的功能集成提升了所有驅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，并在系統中充分地發揮各自的優勢。自動化制造商正不斷增加整體模塊在系統中的功能。這個功能是通過集成開發的通信接口、可靠的控制軟件、統一的工程工具和各種創新的模擬工具。這些進步推動著項目規劃和機械運轉技術的發展，同時也不斷降低著總成本。在未來，“無線工廠”、“數字化工廠”、“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。