探究工业自动化技术的特点及工业自动化的重要性

罗振宇 吴秀豪

【摘 要】 本文首先概述了工业自动化和工业自动化技术的特点，然后分析了工业自动化的重要性和工业自动化系统结构，最后探讨了我国工业自动化的发展方向和前景。

【关键词】 工业自动化技术；特点；重要性；系统结构；发展方向

1 工业自动化概述

工业自动化综合运用控制理论、电子装备、仪器仪表、计算机和相关工艺技术，对工业生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策，达到增加产量、提高质量、节省能耗、降低消耗、减少污染、确保安全等目的的一种综合性技术。

自动控制系统的分类可以按照多个原则来分，根据给定值不同分类：1）定值控制系统：给定值保持不变的系统。系统的任务是使被控变量以一定的精度保持在给定值上不变；2）随动控制系统：给定值是随机变化的，这种变化是事先不知道的；3）程序控制系统：给定值是按事先规定的程序变化的。

按控制系统的复杂程度区分可分为简单控制系统和复杂控制系统等，按控制变量的名称区分，可分为温度控制系统、压力控制系统等，按调节规律区分，可分为P、PI、PD、PID、预估控制等。

2 工业自动化技术的特点

通常把工业自动化系统分为五级：企业管理级、生产管理级、过程控制级、设备控制级和检测驱动级。两级管理级涉及到的高技术主要是计算机技术、软件技术和网络技术，随着互联网技术和信息技术的飞速发展，必将进一步促进企业管理的改革，企业可通过互联网在网上进行交易，因而电子商务技术必将成为企业管理中的高技术；过程控制级涉及到的高技术主要是智能控制技术和工程方法；设备控制级和检测驱动级涉及到的高技术主要是三电一体化技术、现场总线技术和新器件交流数字调速技术。由此不难看出工业自动化技术是当今微电子技术和电力电子技术领域中高技术的综合应用技术，这是工业自动化技术的特点之一。

3 工業自动化的重要性

工业自动化既可以带动信息化的发展，又可以促进工业化的实现工业化包括机械化、电器化和自动化，我国工业机械化和电器化已经实现，因此，实现了工业自动化，工业化也就实现了。

4 工业自动化系统结构

现代工业自动化体系通常会被划分为企业管理级、生产管理级、过程控制级、设备控制级和检测驱动级5个级别，具体通过企业管理决策系统层（ERP）、生产执行系统层（MES）、过程控制系统层（PCS）三层结构和计算机支撑系统（企业网络、数据库），并实现系统集成，实现企业的物流、资金流、信息流的集成，提高企业竞争力。其中前两个管理级主要依靠计算机软件、网络等高新技术；过程控制级涉及的高新技术主要是智能控制技术和工程方法；设备控制级和检测驱动级涉及的高新技术主要是三电一体化技术、现场总线技术和新器件交流数字调速技术。

4.1企业管理决策系统层（ERP）

EPR强大的集成化效果能够使企业面对市场迅速的作出商业调整，在供应商、制造商和分销商等伙伴关系中起了强调性的作用，它对企业人财物的集成管理包括后勤管理等，使得企业对现金流、信息流、物流等个方面更加有机的结合起来，对企业流程的管理有了很好的帮助，此外，EPR系统也囊括了对金融投资、质量管理、法规与标准等发面，使企业能够更好地提高经济效益。市场经济就要遵循市场变化的规律，市场和客户决定了一个企业的生产，企业必须考虑到市场营销和客户产品服务、客户关系等方面，在继企业战略管理、客户关系管理、供应链管理之后，支持电子商务，发展网络营销，将是EPR软件进一步发展的趋势和必由之路。

4.2过程控制层（PCS）

工厂管控网结构的各个组成部分有机地联系在一起，提供了三个方面的主要功能，即过程控制，设备管理和业务管理和执行。

4.2.1过程控制

这个系统可以有效地帮助企业生产完成各种控制性的工作，不仅能集体控制，还可以实现任意点的控制，用户可以根据实际情况把控制功能安装到现场设备和系统中执行，比如在一些基本的控制回路中，安装到现场变送器或者阀门中执行，就可以加快回路信号的响应，使其可以减轻控制系统的负担，还可以改善调节质量，能够完成比较复杂的控制任务。

4.2.2设备管理

设备管理主要是针对在生产的过程中，是对工厂运行中现场进行中设备的一种在线管理和监测诊断。经过管理软件的处理，会对现场设备中的大量信息进行状态的诊断，比如说标定日期和步骤、组成材质等，这些软件能够对设备状态进行自动存档和分析，及时有效地诊断出设备的潜在故障，可以及时的排除风险，这一切也只需要在控制室简单的操作即可完成。

4.2.3集成的模块软件

集成模块软件的应用最大的一个好处就是避免了工作人员陷入复杂繁琐的数据分析之中，它把自身生产设备的大量信息的转化集成，能够更直观的呈现在工作人员面前，使得工作人员能够高效率的对生产设备、客户、市场等各方面作出判断，极大的提高了工作效率。这些软件的应用也是非常灵活和方便的，掌握这些只需要很少的时间和费用。

4.2.4业务管理和执行

一个企业的管理和执行是非常重要的，尤其是人财物的全方位的管理，这对于一个企业的生存发展有着至关重要的作用。自动化、模块化、智能化的应用，可以允许用户需要在测量数据、管理设备运行灯方面进行自定义设置，让用户可以方便快捷的通过软件对全厂的仪器仪表进行有效监测和分析，并能让用户很好的进行统筹规划，方便用户更好地进行管理，提前避免了很多不必要的风险和成本，比如说在维修时间上、维修费用上，都可以通过智能化的管理预见性的作出分析，减少企业在施工和保养设备等方面的支出成本。

4.2.5智能化现场设备

智能化现场设备包括：智能压力、温度、流量等智能分析仪，它们都具有预测性、维护诊断的能力。工业控制系统的智能化发展是一种趋势，它是计算机技术和自动控制技术的有效结合，在计算机技术方面是一个重要的门类，同样在工业生产自动化方面也是非常重要的，两者的有效结合时提高工业企业经济效益的重要技术手段，这个过程中不断地提高自动化使得企业向优质、高产、低耗等方面发展，同时促进了工业现代化、信息化发展，对改造传统产业，促进经济发展有着很大的决定性意义。

5 我国工业自动化的发展方向和前景

目前，我国的机床工业总产值已经进入世界前5名，并且向着“智能、开放、网络和信息化”的趋势前进，高速度、高质量和高精确度，模块化、智能化、集成化和网络化的工艺装备成为今后的发展潮流，并且即将融入最新的纳米技术。

工业自动化的先进过程的控制（APC），更是智能控制中的一项市场潜力巨大的控制算法，其利用到了模糊数学的原理，目的是加强工业过程的自适应控制、预测控制和模糊控制，它将取代传统的工业自动化控制体系，给控制系统带来一场革命。

6 结语

综上所述，工业自动化技术的运用，要在立足现有发展水平的基础上，加强对未来前瞻性的技术发展应用，结合工作实践，不断地寻求更新和更高的技术方法，运用到生产实践当中，建立起一个开放、综合和使用方便的平台，使企业发展赢得先机，创造出最大利润，以此推动整个国民经济的发展，加大我国信息化向前迈进的步伐。

参考文献：

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[2]刘华波.西门子工业自动化系列教材[M].北京：机械工业出版社，2011

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