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工業自動化就是工業生產中的各種參數為控制目的,實現各種過程式控制制,在整個工業生產中,盡量減少人力的操作,而能充分利用動物以外的能源與各種資訊來進行生產工作,即稱為工業自動化生產,而使工業能進行自動生產之過程稱為工業自動化。

1定義概述

工業自動化是機器設備或生產過程在不需要人工直接干預的情況下,按預期的目標實現測量、操縱等信息處理和過程式控制制的統稱。自動化技術就是探索和研究實現自動化過程的方法和技術。它是涉及機械、微電子、計算機、機器視覺等技術領域的一門綜合性技術。工業革命是自動化技術的助產士。正是由於工業革命的需要,自動化技術才衝破了卵殼,得到了蓬勃發展。同時自動化技術也促進了工業的進步,如今自動化技術已經被廣泛的應用於機械製造、電力、建築、交通運輸、信息技術等領域,成為提高勞動生產率的主要手段。

2簡介

工業自動化技術是一種運用控制理論、儀器儀錶、計算機和其他信息技術,對工業生產過程實現檢測、控制、優化、調度、管理和決策,達到增加產量、提高質量、降低消耗、確保安全等目的綜合性高技術,包括工業自動化軟體、硬體和系統三大部分。 工業自動化技術作為20世紀現代製造領域中最重要的技術之一,主要解決生產效率與一致性問題。無論高速大批量製造企業還是追求靈活、柔性和定製化企業,都必須依靠自動化技術的應用。 自動化系統本身並不直接創造效益,但它對企業生產過程起著明顯的提升作用:
(2)提高生產效率;(4)減少生產過程的原材料、能源損耗。
據國際權威諮詢機構統計,對自動化系統投入和企業效益方面提升產出比約1:4至1:6之間。特別在資金密集型企業中,自動化系統占設備總投資10%以下,起到「四兩撥千金」的作用。 傳統的工業自動化系統即機電一體化系統主要是對設備和生產過程的控制,即由機械本體、動力部分、測試感測部分、執行機構、驅動部分、控制及信號處理單元、介面等硬體元素,在軟體程序和電子電路邏輯的有目的的信息流引導下,相互協調、有機融合和集成,形成物質和能量的有序規則運動,從而組成工業自動化系統或產品。
在工業自動化領域,傳統的控制系統經歷了繼基地式氣動儀錶控制系統、電動單元組合式模擬儀錶控制系統、集中式數字控制系統和集散式控制系統DCS的發展歷程。
隨著控制技術、計算機、通信、網路等技術的發展,信息交互溝通的領域正迅速覆蓋從工廠的現場設備層到控制、管理各個層次。工業控制機系統一般是指對工業生產過程及其機電設備、工藝裝備進行測量與控制的自動化技術工具(包括自動測量儀錶、控制裝置)的總稱。今天,對自動化最簡單的理解也轉變為:用廣義的機器(包括計算機)來部分代替或完全取代或超越人的體力。

3發展歷史

第二階段
60年代中--70年代初期
需求動力:市場競爭加劇,要求產品更新快,產品質量高,並適應大中批量生產需要和減輕勞動強度。主要特點:此階段主要以自動生產線為標誌,其主要特點是:在單機自動化的基礎上,各種組合機床、組合生產線出現,同時軟體數控系統出現並用於機床,CAD、CAM等軟體開始用於實際工程的設計和製造中,此階段硬體加工設備適合於大中批量的生產和加工。典型成果和產品:用於鑽、鏜、銑等加工的自動生產線。
管理控制
隨著國民經濟的發展,人民生活水平的提高,電能的需要也在不斷地增加,發電設備也相應增多,電網結構和運行方式也越來越複雜,人們對電能質量的要求也越來越高。為了保證用戶的用電,必須對電網進行管理和控制。
電力系統運行管理和調度的任務很複雜,但簡單說來,就是:
①、盡量維持電力系統的正常運行,安全是電力系統的頭等大事,系統一旦發生事故,其危害是難以估計的,因此,努力維持電力系統的正常運行是首要任務;
②、為用戶提供高質量的電能,反映電能質量的三個參數就是電壓、頻率和波形。這三個參數必須在規定範圍內,才能保證電能的質量。穩定電壓的關鍵是調節系統中無功功率的平衡,頻率
工業自動化

  工業自動化

的變化,是整個系統有功功率的平衡問題,波形是由發電機決定的;
③、保證電力系統運行的經濟性,使發電成本最經濟。
電力系統是一個分佈面廣、設備量大、信息參數多的系統,發電廠發出電能供給用戶,必須經幾級變壓器變壓才能傳輸。各級電壓通過輸電線路向用戶供電,電壓從低到高,再從高到低,以利於能量的傳送。電壓的變換,形成不同的電壓級別,形成一個個不同電壓級別的變電站,變電站之間是輸電線,因而形成了複雜的電力網拓撲結構。電網調度正是按照電網的這種拓撲結構進行管理和調度的。
一般情況下,電網按電壓級別設置調度中心,電壓級別越高,調度中心的級別也越高。整個系統是一個寶塔型的網路圖。分級調度可以簡化網路的拓撲結構,使信息的傳送變得更加合理,從而大大節省通信設備,並提高了系統運行的穩定性。按中國的情況,電力系統調度分為國家調度中心,大區網局級調度控制中心,省級調度控制中心,地區調度控制中心,縣級調度中心。各級直接管理和調度其下一層調度中心。
柔性製造
簡介
柔性製造技術(FMS)是對各種不同形狀加工對象實現程序化柔性製造加工的各種技術的總和。柔性製造技術是技術密集型的技術群,凡是側重於柔性,適應於多品種、中小批量(包括單件產品)的加工技術都屬於柔性製造技術。
柔性可以表述為兩個方面。第一方面是系統適應外部環境變化的能力,可用系統滿足新產品要求的程度來衡量;第二方面是系統適應內部變化的能力,可用在有干擾(如機器出現故障)情況下,這時系統的生產率與無干擾情況下的生產率期望值之比可以用來衡量柔性。「
柔性」是相對於「剛性」而言的,傳統的「剛性」自動化生產線主要實現單一品種的大批量生產。其優點是生產率很高,由於設備是固定的,所以設備利用率也很高,單件產品的成本低。但價格相當昂貴,且只能加工一個或幾個相類似的零件。如果想要獲得其他品種的產品,則必須對其結構進行大調整,重新配置系統內各要素,其工作量和經費投入與構造一個新的生產線往往不相上下。剛性的大批量製造自動化生產線只適合生產少數幾個品種的產品,難以應付多品種中小批量的生產。隨著社會進步和生活水平的提高,市場更加需要具有特色、符合顧客個人要求樣式和功能千差萬別的產品。激烈的市場競爭迫使傳統的大規模生產方式發生改變,要求對傳統的零部件生產工藝加以改進。傳統的製造系統不能滿足市場對多品種小批量產品的需求,這就使系統的柔性對系統的生存越來越重要。隨著批量生產時代正逐漸被適應市場動態變化的生產所替換,一個製造自動化系統的生存能力和競爭能力在很大程度上取決於它是否能在很短的開發周期內,生產出較低成本、較高質量的不同品種產品的能力。柔性已佔有相當重要的位置。
智能製造
簡介
智能製造(Intelligent Manufacturing,IM)是一種由智能機器和人類專家共同組成的人機一體化智能系統,它在製造過程中能進行智能活動,諸如分析、推理、判斷、構思。和決策等。通過人與智能機器的合作共事,去擴大、延伸和部分地取代人類專家在製造過程中的腦力勞動。它把製造自動化的概念更新,擴展到柔性化、智能化和高度集成化。
談起智能製造,首先應介紹日本在1990年4月所倡導的「智能製造系統IMS」國際合作研究計劃。許多發達國家如美國、歐洲共同體、加拿大、澳大利亞等參加了該項計劃。該計劃共計劃投資10億美元,對100個項目實施前期科研計劃。
毫無疑問,智能化是製造自動化的發展方向。在製造過程的各個環節幾乎都廣泛應用人工智慧技術。專家系統技術可以用於工程設計,工藝過程設計,生產調度,故障診斷等。也可以將神經網路和模糊控制技術等先進的計算機智能方法應用於產品配方,生產調度等,實現製造過程智能化。而人工智慧技術尤其適合於解決特別複雜和不確定的問題。但同樣顯然的是,要在企業製造的全過程中全部實現智能化,如果不是完全做不到的事情,至少也是在遙遠的將來。有人甚至提出這樣的問題,下個世
工業自動化

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紀會實現智能自動化嗎?而如果只是在企業的某個局部緩解實現智能化,而又無法保證全局的優化,則這種智能化的意義是有限的。
從廣義概念上來理解,CIMS(計算機集成製造系統),敏捷製造等都可以看作是智能自動化的例子。的確,除了製造過程本身可以實現智能化外,還可以逐步實現智能設計,智能管理等,再加上信息集成,全局優化,逐步提高系統的智能化水平,最終建立智能製造系統。這可能是實現智能製造的一種可行途徑。
整子系統
整子系統的基本構件是整子(Holon)。Holon是從希臘語借過來的,人們用Holon表示系統的最小組成個體,整子系統就是由很多不同種類的整子構成。整子的最本質特徵是:
●自治性,每個整子可以對其自身的操作行為作出規劃,可以對意外事件(如製造資源變化、製造任務貨物要求變化等)作出反應,並且其行為可控;
●合作性,每個整子可以請求其它整子執行某種操作行為,也可以對
工業自動化

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其他整子提出的操作申請提供服務;
●智能性,整子具有推理、判斷等智力,這也是它具有自治性和合作性的內在原因。整子的上述特點表明,它與智能體的概念相似。由於整子的全能性,有人把它也譯為全能系統。
整子系統的特點是:
●敏捷性,具有自組織能力,可快速、可靠地組建新系統。
●柔性,對於快速變化的市場、變化的製造要求有很強的適應性。除此之外,還有生物製造、綠色製造、分形製造等模式。製造模式主要反映了管理科學的發展,也是自動化、系統技術的研究成果,它將對各種單元自動化技術提出新的課題,從而在整體上影響到製造自動化的發展方向。展望未來,21世紀的製造自動化將沿著歷史的軌道繼續前進。
倉庫自動化
簡介
自動化倉庫ABC ,自動化技術在倉儲領域(包括主體倉庫)中的發展可分為五個階段:人工倉儲階段、機械化倉儲階段、自動化倉儲階段、集成化倉儲階段和智能自動化倉儲階段。在90年代後期及21世紀的若干年內,智能自動化倉儲將是自動化技術的主要發展方向。

4發展

第二階段
物料可以通過各種各樣的傳帶,工業輸送車、機械手、吊車、堆垛機和升降機來移動和搬運,用貨架托盤和可移動貨架存儲物料,通過人工操作機械存取設備,用限位開關,螺旋機械制動和機械監視器等控制設備的運行。機械化滿足了人們速度、精度、高度、重量、重複存取和搬運等要求。
分類方式
1.按建築形式分為整體和分離式。
2.按貨物存取形式分為單元貨架式,移動貨架式和揀選貨架式。
3.按貨架構造形式分為單元貨架式,貫通式,水平循環式和垂直循環式倉庫。
4.按所起的作用分為生產性倉庫和流通性倉庫。
5.按自動化倉庫與生產聯接的緊密程度分為獨立型,半緊密型和緊密型倉庫。
課程設置
工業自動化考試課程及學分
序號
課程代碼
課程名稱
學分
備註
01
3708
中國近現代史綱要
2
02
3709
馬克思主義基本原理概論
4
03
0015
英語(二)
14
04
0023
高等數學(工本)
10
05
0420
物理(工)
5
06
2141
計算機網路技術
4
07
2293
檢測與轉換技術
3
08
2294
微機控制技術
3.5
09
2296
控制系統數字模擬
3
10
2297
電力拖動自動控制系統
3.5
任選一門
2299
工業自動化儀錶與過程式控制制
3.5
11
2306
自動控制理論(二)
4
12
2328
面向對象程序設計
3
13
2365
計算機軟體基礎(二)
4
14
0144
企業管理概論
5
S1
0421
物理(工)(實踐)
1
S2
2295
微機控制技術(實踐)
0.5
S3
2298
電力拖動自動控制系統(實踐)
0.5
任選一門
3198
工業自動化儀錶與過程式控制制(實踐)
0.5
S4
2307
自動控制理論(二)(實踐)
1
S5
2329
面向對象程序設計(實踐)
1
S6
2366
計算機軟體基礎(二)(實踐)
1
S7
7999
畢業設計
不計學分
合計
73
15
2225
電機與拖動基礎
5
非直接報考加考課程
2226
電機與拖動基礎(實踐)
1
16
2269
電工原理
6
2270
電工原理(實踐)
1
17
2288
自動控制原理與系統
6
工業自動化專業報考條件
凡國家承認學歷的專科及專科以上畢業生均可以報考,並根據具體情況作如下分類:
1、工業自動化、工業電氣自動化技術專業專科畢業生可直接報考;
2、電工類非工業自動化、工業電氣自動化技術專業專科及專科以上畢業生報考,須加考自動控制原理與系統課程;
3、其他工科類專業專科及專科以上畢業生報考,須加考電機與拖動基礎(含實踐)、電工原理(含實踐)、自動控制原理與系統等三門課程。

5西門子

工業自動化
西門子工業業務領域是工業生產、基礎設施、運輸、樓宇和照明技術領域內的全球領先提供商,積極支持中國的建設與發展。在「服務客戶零距離」這一原則指導下,我們致力於通過創新產品、集成化系統和一流的專門知識,幫助中國工業提高生產率、效率和靈活性。
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