认识工业自动化

行业常识——电气时代黄成君2007.01基本概念到从Learningandthinking一起认识工业自动化！Everythingispossible——2007.01.26一、什么么是自动动化？二、什么么是工业业自动化化？三、自动动化与工工业自动动化相关关技术有有哪些？？五、工业业自动化化市场概概况四、工业业自动化化系统和和产品有有哪些？？六、工业业自动化化技术/资讯平台台与ASE目录Contents二、什么么是工业业自动化化？——2007..01..26一、什么么是自动动化？2.在在无人或或较少人人的参与与下，按按照人的的要求，，对设备备、系统统或者某某种过程程进行控控制和管管理，以以完成其其承担的的任务。——吴澄1.用用机器器代替人人的体力力劳动和和部分脑脑力劳动动。———戴汝汝为3.用用机器、、设备或或系统，，代替人人或在人人的操作作下，完完成某种作业业任务、、实现某某种过程程控制，，运行、、进行某某种事物物管理等等。——马正午控制管理机器、设设备信息、资资源对象———物理变变化、设设备动作作、系统统联系、、过程变变化、企企业所有有生产相相关信息息等过程、系系统信号的传传递、变幻和处处理，动作的执执行信息集成成、共享，资源源调度、、优化和管管理+管控一体体化——2007..01..26基本认识识1：自动化的的核心是是实现对对各种设设备和信信息的自自动控制制。一般般受控设设备主要要分为两两类：机机械设备备和电气气设备，，由于自自动化是是工业社社会的发发展趋势势和人们们的奋斗斗理想，，因此引引出了自自动化的的两大类类别：机机械自动动化和电电气自动动化，或或称“机机械工程程及其自自动化””和“电电气工程程及其自自动化””。而对对信息的的控制是是目前最最高新最最热门的的自动控控制种类类，即““信息化化”。关关键词：：机械，电电气，信信息！——2007..01..26机械自动动化？电电气自自动化？？信息化化？概念———一般而言言，“机机械自动动化”是是指机床床、机器器人、机机械传动动装置、、泵、阀阀门等以以及各种种专业成成套机械械设备的的自动化化。““电电气自动动化”是是指发电电机、电电动机、、变压器器、连接接件、熔熔断器、、断路器器、开关关柜以及及起动器器等各种种电气产产品在各各个工作作时间段段的自动动化。““信息化化”是指指对信息息的自动动感知、、转换、、采集、、传输、、处理、、调控等等过程。。机械自动动化———机械化化时代人人们的梦梦想与追追求；电电气气自动化化——电电气化时时代人们们的梦想想与追求求；信信息自自动化———信息息化时代代人们的的梦想与与追求；；………自动动化是人人们的美美好梦想想与追求求，在任任何时代代，都有有着无限限生机！！——2007..01..26概念在延延展、更更新人类社会会的进步步和生产产力的发发展，促促进了人人类劳动动和生活活方式的的不断改改进，由由人力劳劳动发展展到机械械化、工工业化，，然后又又出现自自动化。。不同时时期的““自动化化”概念念及其功功能，均均有可能能发生变变化（定定义的修修正、功功能的扩扩充或概概念的延延伸）。。应用越来来越广泛泛自动化技技术已广广泛应用用于工业业、农业业、军事事、交通通运输、、商业、、医疗、、金融、、建筑、、教育、、服务业业及家庭庭等方面面。对机器、、物理变化的控控制对各生产产线、子子系统的协协同控制制对企业的综合管管控控制范围围更广、、控制精精度更高高、控制制性能更更好——2007..01..26很枯燥，，不好理理解？？？？？？？——2007..01..26各行业自自动化军事自动动化办公自动动化家庭自动动化楼宇自动动化加工制造自动化(电力、、冶金、、石化、、交通、建建筑、、水等))人们使自自己的生生活、生生产等过程更便便捷、更更顺畅的的需求自动化的的范围——按涉涉及行业业来分农业生产产自动化化工厂自动动化企业信息息化过程自动动化工业自动动化基础自动动化——2007..01..26基本认识识2：自动化是是一个宽宽泛的概概念，代代表着人人们的一一种美好好向往，，涉及到到很多技技术，已已经深入入到现代代社会的的几乎所所有行业业。在国国外工业业化发达达国家，，自动化化的概念念及其相相关技术术已经非非常广泛泛，在国国内的很很多工业业领域，，也正在在得到越越来越深深入的应应用。关关键词：：行业，工工业！——2007..01..26工业、工工业自动动化？行行业、、行业自自动化？？工业是指指采取自自然物质质资源制制造生产产生活资资料或对对农产品品、半成成品进行行加工的的生产事事业。国国内一般般指国民民经济结结构中相相对于农农业、服服务业、、公用事事业而言言的第二二大产业业，英文文用“Industry”。。行行业是是对农业业、工业业、服务务业、公公用事业业等所有有产业的的细分，，英文中中也用““Industry””表示。。“行业自自动化””一般指指的是除除“家庭庭自动化化”、““办公自自动化””、“军军事自动动化”等等之外的的“加工工制造自自动化””以及非非加工制制造类的的“楼宇宇”、““交通””、“电电力”、、“煤炭炭”、““供水及及水处理理”等各各行业的的自动化化。目前在国国内，说说“工业业自动化化”一般般指的是是“加工工制造业业自动化化”，以以区别于于“家庭庭自动化化”、““办公自自动化””，以及及更细分分的“楼楼宇自动动化”、、“交通通自动化化”、““电力自自动化””、“供供水及水水处理自自动化””等。——概念确实实有重叠叠、较模模糊，没没必要纠纠缠，知知道几个个大类和和一些重重点行业业即可。。概念—————2007..01..26重点行业业？？？？1.社会需求求量大——钢铁、铝铝材、电电力、石石油等；；2.国民经济济支柱——冶金、电电力、石石油、石石化等；；3.与民生紧紧密相关关——电力、建建筑、供供水及水水处理等等；4.符合国家家政策及及长远发发展——能源、环环保等。。……|

|——2007..01..26过程？流流程？流流程工工业？概念———“过程””是指从从开始到到结束的的某段时时间里，，某件事事情的进进展及其其相关事事项状态态变化的的延续。。““流程程”是相相对于““离散””而言的的一个概概念。““流程工工业”是是指生产产过程从从开始到到结束的的时间里里是连续续的，不不能间断断或者一一般不间间断的工工业类型型。““离散工工业”是是指生产产过程可可分成明明确清晰晰的很多多道工序序，各工工序之可可以间断断、可以以分开进进行的工工业类型型。一般来说说，流程程工业过过程都包包括比较较复杂的的物理和和化学过过程，企企业生产产过程从从投料到到产出一一般不能能间断，，如发电电——从从投入煤煤炭到发发出电力力；炼油油——从从原油输输入到各各类成品品油输出出；再如如化工，，医药等等，都是是一个连连续的作作业过程程。而离离散工业业过程主主要是一一些简单单的物理理变化，，特点是是生产过过程多为为加工装装配型，，可分为为多道工工序，例例如机械械加工———车、、钳、铣铣、刨、、磨，电电气制造造——元元件生产产、装配配、检查查、测试试，再如如汽车、、家电等等，每一一个工序序完成后后，工件件都可以以在进行行下道工工序前先先放一放放，形成成了间隔隔。——概念还是是有重叠叠、较模模糊，没没必要纠纠缠。——2007..01..26自动控制制案例———冶金金自动化化钢铁行业业的典型型工艺流流程||

|铁铁前部部分被控电气气及电子子设备：：电动机机、启动动器、变变频器、、开关、、传感器器、电子子秤等；；

被控控机械设设备：传传送机、、料闸、、粉碎机机、鼓风风机、提提升机、、运载车车、风机机、阀门门、锅炉炉、除尘尘器、造造球机、、焙烧机机、贮矿矿槽、出出铁口以以及除尘尘、清洗洗、除渣渣设备等等；被被控物理理量：电电机转速速，物位位，气体体的温度度、湿度度、压力力、流量量；此外外还有粉粉尘、废废气等。。——2007..01..26钢铁行业业的典型型工艺流流程||

|轧轧钢部部分被控电气气及电子子设备：：电动机机、启动动器、变变频器、、开关、、传感器器、电子子秤等；；

被控控机械设设备：转转炉、氧氧枪、鼓鼓风机、、连铸机机、钢水水罐、夹夹送辊、、切割机机、喷印印辊、输输送辊、、结晶器器、冷却却器、中中包、拉拉矫器、、除尘器器以及除除尘、清清洗、除除渣设备备等；被被控物物理量：：电机转转速，物物位，气气体的温温度、湿湿度、压压力、流流量；此此外还有有粉尘、、废气等等。自动控制制案例———冶金金自动化化——2007..01..26钢铁行业业的典型型工艺流流程||

|控控制系系统图例例自动控制制案例———冶金金自动化化——2007..01..26自动控制制案例———冶金金自动化化钢铁行业业的典型型工艺流流程||

|自自动化化系统图图例——2007..01..26基本认识识3：自动控制制涉及企企业的很很多层面面，工业业自动化化是指工工业企业业中从最最底层的的元件控控制、设设备控制制到信号号获取、、采集与与转换。。关键词词：层面，管管控一体体化！——2007..01..26现在我们们来总结结工业自自动化，，回答第二二个问题题——二、什么么是工业业自动化化？——2007..01..26二、什么么是工业业自动化化？——工业业现场的的温度、、压力、、流量、、位移等等信号的的自动测测控，工工业生产产过程中中执行机机构、机机器或设设备及其其驱动元元件的状状态及动动作控制制，对整整个工业业生产过过程的实实时监控控、优化化调整及及系统建建模，工工厂经营营与企业业运作流流程的整整体自动动化、信信息化！！西门子||||

全集集成自动动化简简图过程层控制层设备层信息层(ERP)监控层(MES)——2007..01..26二、什么么是工业业自动化化？——工业业现场的的温度、、压力、、流量、、位移等等信号的的自动测测控，工工业生产产过程中中执行机机构、机机器或设设备及其其驱动元元件的状状态及动动作控制制，对整整个工业业生产过过程的实实时监控控、优化化调整及及系统建建模，工工厂经营营与企业业运作流流程的整整体自动动化、信信息化！！罗克韦尔尔自动化化

|||集集成架构构和电子子化制造造信息层(ERP)监控层(MES)控制层设备层——2007..01..26罗克韦尔尔自动化化集成架架构3层层网络应应用一例例|

|广广州自自来水公公司西西洲水厂厂监控一一体化——2007..01..26二、什么么是工业业自动化化？——工业业现场的的温度、、压力、、流量、、位移等等信号的的自动测测控，工工业生产产过程中中执行机机构、机机器或设设备及其其驱动元元件的状状态及动动作控制制，对整整个工业业生产过过程的实实时监控控、优化化调整及及系统建建模，工工厂经营营与企业业运作流流程的整整体自动动化、信信息化！！华能电力力|||

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应用用一例信息层(ERP)监控层(MES)过程层控制层设备层远程监控——2007..01..26基本认识识4：自动控制制涉及企企业的很很多层面面，工业业自动化化是指工工业企业业中从最最底层的的元件控控制、设设备控制制到信号号获取、、采集与与转换。。关键词词：层面，管管控一体体化！——2007..01..26有了大概概认识，，接着简要要了解技技术——工业自动动化技术术与产品品有哪些些？三、自动动化理论论、自动动化技术术有哪些些？——2007..01..261788年英国国机械师师瓦特发发明的蒸蒸汽机上上使用的的离心调调速器是是最早的的闭环自自动控制制系统，，开创了了自动化化技术形形成初期期。各类类自动控控制装置置，在工工业生产产中日益益广泛的的应用，，推动了了自动控控制反馈馈思想的的形成和和对控制制系统的的分析与与综合。。1948年美国国数学家家维纳在在《控制制论》中中，着重重研究了了系统的的信息与与控制过过程，指指出控制的本本质特征征就是信信息的传传递、变变换和处处理。这标志志着自动动控制学学科的诞诞生。20世纪纪40--50年年代，为为解决火火炮发射射精度控控制和飞飞机自动动导航等等问题而而进行的的研究，，以及电电子技术术的发展展，促进进了经典典控制理理论的形形成。单单机自动动化和装装置过程程自动化化得到了了广泛应应用。三、自动动化理论论及其发发展——2007..01..2620世纪纪50年年代以后后，自动动控制理理论及技技术有了了飞速的的发展。。1960年美美国数学学家卡尔尔曼提出出了可观观性和可可控性两两个基本本概念，，代表了了现代控控制理论论的诞生生。此后后，在““现代控控制理论论”思想想的指导导下，一一些新的的自动控控制技术术相继出出现，如如为保证证系统性性能指标标最优的的设计方方法———最优控控制；在在系统环环境和信信息不齐齐备情况况下，如如何改变变自身性性能，以以获得良良好控制制品质的的方法———自适适应控制制；分析析和设计计大系统统的方法法——大大系统理理论等，，大大丰丰富了自自动控制制理论及及自动化化技术的的内容。。三、自动动化理论论及其发发展在60年年代以后后，控制制理论和和方法的的发展、、电子计计算机的的崛起、、工业机机器人的的问世、、以及柔柔性制造造系统的的出现等等，使综综合自动动化得到到了极大大发展。。自动化化科学与与技术的的发展，推动了生生产的发发展和人人类的进进步；社社会的进进步、生生产的需需要又反反过来促促进了自自动化的的发展。。自动化化科学与与技术的的广泛应应用，极极大地提提高了劳劳动生产产率，对对人类生生产和生生活方式式产生了了深刻的的影响，，起到十十分关键键的作用用；现代代社会离离不开自自动化，，同时又又对自动动化提出出了大量量的要求求。——2007..01..26经过长年年的积累累与发展展，““自动化化”已成成为一门门应用性性的技术术科学。。从信息息、能量量与物质质的角度度来说，，“自动动化”研研究的是是物质世世界的信信息运动动规律和和信息处处理方法法，以及及能量与与物质的的有效利利用等。。它以控控制论为为基础，，与系统统论和信信息论紧紧密相关关，具有有理论严严紧、服服务对象象鲜明、、系统复复杂、应应用普遍遍、适应应性广等等特点。。“自动动化”一一方面将将自动化化科学原原理与方方法转换换为工程程技术，，使之应应用于工工程实际际，转化化为生产产力；另另一方面面又将实实际中的的问题提提炼、抽抽象成为为科学问问题，为为“自动动化”提提供新的的研究问问题。到今天，，形成了了————反馈馈控制理理论、线线性和非非线性系系统理论论、时变变系统理理论、分分布参数数系统理理论、离离散系统统理论等等。三、自动动化理论论及其发发展——2007..01..26——与其其说自动动化是一一种技术术，不如如说是一一个概念念！我我的的歪理邪邪说———自动化是我们要要实现的的一个目目标，包包含很多多具体的的技术，，而自动控制制却是一门门具体的的学问和和理论，，是一门门技术。。早期———机械械技术概念：中国工程程院院士士、清华华大学教教授国内自动动化权威威专家

——吴澄涉及技术术——很很多。包括作为为基础的的检测与与采集技技术(信信号转换换与采集集)、、作为核核心的自自动控制制技术，，和作为为延展的的通信技技术(信信息传递递)、、计算机机技术((信息处处理)、、网络络技术，，以及更更高端的的仿真技技术………——机械械传动等等，水车车？纺纺车？木木牛流马马？实现自动动化的技技术手段段技术是理理论的实实现手段段。还是很枯枯燥？？？20世纪纪

60年代前前——电电气技术术今天———信息技技术三、自动动化与工工业自动动化技术术——以电电路、电电子学、、电磁学学理论为为基础，，以电机机传动与与拖动、、变流、、调压等等技术为为核心。。——2007..01..26自动化系系统

自动化（相互补补充）基础作用用带动作用用工业化电气化基础基础机械化基础基础今天———信息技技术已经经成为实实现自动动化的首首要技术术手段，，自动化化与信息息技术已已经密不不可分。。工业化：：发展的的方向和和艰巨的的任务信息化——2007..01..26生物技术术信息技术传感器等等通信技术术计算机技技术纳米技术术数据采集集数据传输输数据处理理数据采集集技术数据采集系统变送器信号转换换物理量、、物理信号号自然界的的物理变变化工厂的温温度、压压力、流流量、位位移等信号检测测电信号换为标准数据通信系统统计算机系系统物理信号号转换为电信号解构信息息技术以太网现场总线线工业以太太网PC-basedPAC……现场仪表表组态软件件PLCDCS——2007..01..261.检测测—三、工业业自动化化技术与与代表产产品技术：自自动检测测与测试试技术、、电子测测量技术术、数字字显示技技术等……产产品：传传感器、、变送器器、显示示仪表、、分析仪仪表、调调节器、、记录仪仪等仪器仪表表2.采集集—技术：信信号调理理、模数数转换、、激励、、触发、、定时、、外部通通信等电电子技术术……产产品：放放大器、、滤波器器、ADC、触触发/定定时器、、通信接接口和相相关软件件等。特点：处处在工业业现场最最底层，，直接获获取各种种被控量量、被控控元素、、被控设设备的当当前状态态，接收收、变换换和产生生最原始始的工业业数据。。

3.通信信—4.处理理—特点：处处在工业业现场中中层，从从传感器器、变送送器以及及各种仪仪器仪表表中采集集现场数数据，变变换和产产生成可可以按照照某种协协议传输输的的工工业数据据。产品：各各种现场场总线，，工业以以太网等等。特点：企企业信息息集成的的通路，，纷繁复复杂，没没有国际际标准，，不同的的国家、、不同的的工业场场合适合合使用标标准不同同的产品品，不同同公司支支持不同同的产品品。产品：PLC、、DCS、FCS、PC-based等主主控系统统。特点：信信息存储储、运算算、处理理，对系系统中其其他单元元发布控控制命令令，使整整个工厂厂其他相相关环节节按照生生产需求求和人们们的要求求和谐、、流畅地地进行。。5.驱动动—产品：电电机、变变频器以以及各种种专用驱驱动器。。特点：与与检测仪仪器仪表表一起处处于自动动化最底底层，用用以驱动动各种执执行机构构或各种种机械、、电气设设备按照照既定要要求动作作。——2007..01..26PLC是从继电电器逻辑辑控制基基础上发发展起来来的，其其优势在在于它的的扫描速速度和对对开关量量的逻辑辑控制，，在一些些对时间间精确度度较高的的场合较较多，如如数控机机床、流流水线等等，联网网能力和和模拟量量处理能能力一般般；DCS是从微处处理器发发展起来来的自动动化控制制系统，，它把所有的的函数、、各过程程变量之之间的关关系都作作成功能能块，其优势在在于联网网能力、、模拟量量处理和和回路控控制。PLC首首先应用用于汽车车制造行行业，DCS首首先应用用于化工工行业。。由于性能能特点，，至今，，DCS在在过程控控制领域域是铁打打的江山山，而批批量化的的逻辑控控制则几几乎是PLC独独霸天下下。当然，控控制技术术发展到到今天，，DCS和PLC在性能上上的差距距已经逐逐渐缩小小，有些些大型的的PLC甚至已经经可以和和DCS相媲美。。一般情况况下，在在很多流流程行业业，大型型、主要要的系统统和设备备用DCS，小型、、辅助的的系统用用PLC，如在发发电厂，，锅炉、、汽轮机机、发电电机三大大主机，，炼钢厂厂的高炉炉控制都都用无一一例外用用DCS，多少年年来都是是如此。。而PLC主要用于于一些辅辅助的系系统，如如电厂的的水处理理系统，，如输煤煤、粉尘尘、污水水处理等等。冶金行业业规模庞庞大，对对自动化化程度要要求较高高，对不不同IO段的PLC的的需求尤尤其是大大中型PLC的的需求大大大超过过其他行行业应用用；而纺纺织行业业对小型型PLC尤其是是微型PLC（（<64IO））的应用用遥遥领领先于其其他行业业；汽车车行业PLC的的应用更更不用说说；食品品饮料、、电子制制造、建建筑材料料、市政政工程、、造纸也也有较多多的应用用，在电电力、石石油、化化工行业业中主要要用于辅辅机控制制；而对对于DCS而言言，火力力发电是是使用大大户，化化工和石石油是重重要应用用领域和和应用较较早的行行业，分分别占市市场总份份额的34.9％、20.3％、13.6％，在在这些行行业DCS的应应用要比比PLC多。PLC和和DCS的区别别——2007..01..26——简言之，，即“自自动化””概念的的具体化化可定义为为——在人的参与下，，机器、、设备或或系统，，通过仪仪表自动动检测、、各种参参数信息息处理、、自动分分析判断断等，实实现人们们所预期期的自动动操作过过程而构构成的一一个系统统。为了达到到将人从从繁重、、危险的的劳动中中解放出出来的目目的，让让信号自自动转换换、传递递和处理理，让机机器/设备自动动运转，，让系统统自动运运行、自自动调整整，通过过另外一一些机器/设备或系系统，使信息息可感、、可变、、可调、、可测、、可采、、可控、、可观！！谓之自自动化！！自动化系系统——ASEA办公室主主任马正午四、什么么是自动动化系统统？——2007..01..26(1)专专业技技术涉及及领域面面广、应应用层面面更广，，具有明明显的跨跨行业特特点。应应用领域域几乎渗渗透到国国民经济济及社会会生活各各个方面面，包括括工业自自动化、、农业自自动化、、办公自自动化、、军事自自动化、、家庭自自动化等等等；既既包括生生产自动动化，又又包括经经营管理理自动化化；既包包括各类类“人造造”系统统的控制制问题，，又包括括社会、、经济、、生态环环境等非非“人造造”系统统的控制制问题。。(2)““自动动化系统统”所包包含的技技术与方方法，能能够广泛泛吸取其其它学科科的先进进技术，，同时又又为其它它学科的的发展和和各行各各业提供供了有力力的技术术支持。。尤其是是当今微微电子、、计算机机、现代代通信技技术的发发展，不不仅使自自动化系系统“如如虎添翼翼”，为为建设各各类自动动化工程程提供强强有力手手段，而而且对自自动化系系统自身身研究的的内容、、理论和和方法产产生重大大影响。。(3)““自动动化系统统”的性性质和任任务，已已超越原原有的““把人类类从笨重重、重复复性的劳劳动中解解放出来来，用自自动机代代替人类类劳动””的传统统概念。。它的思思想、原原理和技技术手段段适用于于更为广广泛的范范围；自自动化系系统已从从“人类类手脚的的延伸””扩展到到“人类类大脑的的延伸””，进一一步扩展展了人的的创新功功能，增增强了人人认识和和改造世世界的能能力。自动化系系统的特特点——2007..01..26自动化系系统本身身并不直直接创造造效益，，但它对对企业生生产过程程起着明明显的提提升作用用：（1）提提高生产产过程的的安全性性；（2）提提高生产产效率；；（3）提提高产品品质量；；（4）减减少生产产过程的的原材料料、能源源损耗。。据国际权权威咨询询机构统统计，对对自动化化系统投投入和企企业效益益方面提提升产出出比约1：4至至1：6之间。。特别在在资金密密集型企企业中，，自动化化系统占占设备总总投资10%以以下，起起到“四四两拨千千金”的的作用。。自动化系系统的作作用——2007..01..26可以了解解下面的的内容了了，对于于广告销销售人员员，我认认为以下下才是最最最重要要、最最最需要整整理出来来的东西西——五、工业业自动化化产品细细分举例例工业自动动化市场场概况——2007..01..26五、工业业自动化化产品及及市场概概况如上所述述，工业业自动化化涉及诸诸多领域域，属专专业性很很强的综综合学科科产业，，具备如如下特点点：1、产品技技术含量量高、种种类繁多多、相互互渗透性性强，无无法形成成统一确确切的分分类标准准。2、产品应应用广泛泛：遍及及冶金、、石油、、化工、、纺织、、造纸、、机械、、机床、、汽车、、航空航