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工业自动化行业发展特征及技术发展方向预测

时间:2023-03-21 16:09:33 点击:107次

工业自动化是20世纪以来现代制造领域中最重要的核心技术和产业之一,其涉及电力、电子、计算机、人工智能、通讯、机电等诸多领域,需运用控制理论、仪器仪表、计算机信息技术等先进技术,属于综合学科产业,具有技术密集、高投入和高效益等显著特征,是典型的高附加值产业。工业自动化的应用可使工厂的生产和制造过程更加自动化、效率化、精确化,并具有可控性及可视性,从而达到增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全等目的。

工业自动化控制系统装置是自动化设备的核心零部件,主要分为控制类、驱动类、执行类与传感类四个层面,并通过系统集成最终形成系统类产品。其中,控制类产品主要用于控制生产制造过程的温度、压力、流量、物位等变量或物体位置、倾斜、旋转等参数,如 PLC、HMI 等;驱动类和执行类产品则根据控制端发出的具体指令驱动终端设备执行相关动作,如伺服系统、变频器、伺服电机等;传感类产品主要负责感应、测量、反馈内外部信息并传输相关信号,如视觉相机、传感器、编码器等;系统类产品为集成部分或全部前述产品后形成的自动化整体解决方案,如工业机器人、电机模组、机床、数字化工厂等。

随着国民经济的飞速发展和工业自动化水平的不断提高,制造业向着高、精、尖方向发展,因此高精度、高效率、高性能已是自动化制造的必然发展趋势。而要实现这些目标,工业自动化设备的重要性将凸显出来。

自动化装备技术集中并融合了多个专业学科,涉及的技术包括激光技术、各种模拟量及数字传感技术、自动化控制技术、数据采集及分析处理技术、制造过程管理化数据传输技术、精密机械加工技术等,融合的学科包括材料、力学、机械设计与制造、电路、气压控制、通信技术和计算机应用及软件编程、光学、声学、计量等诸多学科,专业涉及的范围较为广泛,具有很强的综合性。发展自动化技术,可以带动众多的技术向前发展,进而带动整个工业的调整。

(1)智能化

智能化包括机器智能化和脑力劳动自动化两个方面。一方面,工业自动化仪表、设备和系统采用现代科学技术手段(人工智能、机器人、知识工程、神经元网络、智能体、全能体等)使机器或系统具有人的某些智能,另一方面,采用智能系统替代或扩展人的脑力劳动,实现脑力劳动自动化。新一代的工业自动化是智能自动化。工业自动化系统产业将逐步向智能产品转化,原来的仪表研究和制造部门将淘汰陈旧低档的产品,不断研制和更新智能化程度越来越高的整机、部件和模块,如推出多品种多规格的智能工控机、智能调节器、智能传感器和智能执行机构、智能低压电器等。智能控制技术与 DCS、CIMS 等的结合以及工业智能机器人等技术的推广应用将使工业自动化系统跃升到一个更高水平。

(2)集成化

集成化一方面是指新一代的工业自动化系统技术,是集多种学科、多种技术,如光机电技术、信息技术、系统控制技术、人工智能等之大成,另一方面是指现代的工业自动化系统是企业生产控制、经营、管理的集成,把“自动化孤岛”式的单机系统、分散单元和功能软件集成为一个综合大系统,它不仅包括现场控制,而且还有营销决策、原料供应、生产计划、工艺监督等内容,这种集成已从单项局部集成向多项综合集成发展,从而可以提高企业的整体效益。现场总线智能仪表和开放式系统是综合自动化中最有效的装备。计算机集成综合自动化系统(CIMS、CIPS)是工业自动化的高级组织形式和发展方向。

(3)数字化

随着控制计算机通信和网络等技术的发展,信息交换沟通的领域正在迅速覆盖从工厂的现场设备层到控制和管理的各个层次,从工段、车间、工厂、企业到世界各地的市场。90 年代发展起来的现场总线广泛用于过程自动化和制造自动化等领域的现场设备互连通信网络。它作为工厂数字通信网络的基础沟通了现场设备之间及其与更高控制管理层之间的联系。现场总线技术的推广应用,因特网技术、企业内联网外联网技术与工业自动化技术的紧密结合,使未来的工业自动化系统向开放型网络式综合控制与管理系统发展。