电气自动化专业介绍及发展

1第一章电气自动化专业介绍及开展1电气自动化的专业介绍自动化专业主要研究的是自动控制的原理和方法，自动化单元技术和集成技术及其在各类控制系统中的应用。它以自动控制理论为根底，以电子技术、电力电子技术、传感器技术、计算机技术、网络与通信技术为主要工具，面向工业生产过程自动控制及各行业、各部门的自动化。它具有“控〔制〕管〔理〕结合，强〔电〕弱〔电〕并重，软〔件〕硬〔件〕兼施〞鲜明的特点，是理、工、文、管多学科交叉的宽口径工科专业。伴随着我国的电力电子技术、微电子技术的飞速开展,电气自动化的概念已经走出了工厂,并在交通、农业、建筑、办公场所等方面得到了广泛的应用,电气自动化技术作为从电气工程技术开展出来的并与电子与信息技术紧密结合起来的一门电气工程应用技术学科,历经了近一个世纪的开展,电气自动化技术已走过了从无到有、从开展到成熟的过程。而我国电气自动化的研究工作可以追溯到上世纪的五十年代,可以说研究的时间不短,但是它依旧焕发着生气与活力。2电气自动化的开展

1.2平台开放式开展

OPC(OLEforProcessControl)技术的出现,IEC61131的公布,以及Microsoft的Windows平台的广泛应用,使得未来的电气技术的结合,计算机日益发挥着不可替代的作用。

1.2.1IEC61131标准使得编程接口标准化

目前,世界上有200多家PLC厂商,近400种PLC产品,不同产品的编程语言和表达方式各不相同,IEC61131使得各控制系统厂商的产品的编程接口标准化。IEC61131同时定义了它们的语法和语义。这就意味着不会有其他的非标准的方言。IEC61131已成为了一个国际化的标准,正被各大控制系统厂商广泛采纳。结构化的编程方式使得程序更易管理,也提高了代码的使用效率,缩短了程序编程的周期。

1.2.2Windows正成为事实上的工控标准平台

微软的技术如WindowsNT、WindowsCE和InternetExplore已经正在成为工业控制的标准平台、语言和标准。PC和网络技术已经在商业和企业管理中得到普及。在工业自动化领域,基于PC的人机界面已经成为主流,基于PC的控制系统以其灵活性和易于集成的特点正在被更多的用户所采纳。在控制层采用Windows作为操作系统平台的好处就是其易于使用和维护以及与办公平台简单的集成。1.2.3现场总线和分布式控制系统的应用

现场总线(Profibus、FF、Interbus等)是一种串行的连接智能设备和自动化系统的数字式、双向传输的分支结构的通讯总线。它通过一根串行电缆将位于中央控制室内的工业计算机、监视/控制软件和PLC的CPU与位于现场的远程I/O站、变频器、智能仪表、马达启动器、低压断路器等连接起来,并将这些现场设备的大量信息采集到中央控制器上来。分布式控制意味着PLC、I/O模块和现场设备通过总线连接起来,将输入/输出模块转换成现场检测器和执行器。

1.2.4IT技术与电气工业自动化

PC、客户机/效劳器体系结构、以太网和Internet技术引发了电气自动化的一次又一次革命。正是市场的需求驱动着自动化和IT平台的融合,电子商务的普及将加速着这一过程。信息技术对工业世界的渗透来自于两个独立的方向:一是从管理层纵向的渗透。企业的业务数据处理系统要对当前生产过程的数据进行实时的存取;另一方面,信息技术横向扩展到自动化的设备、机器和系统中。信息技术已渗透到产品所有的层面,不仅包括传感器和执行器,而且包括控制器和仪表。Internet/Intranet技术和多媒体技术在自动化领域有着广泛的应用前景。企业的管理层利用标准的浏览器可以存取企业的财务、人事等管理数据,也可以对当前生产过程的动态画面进行监控,在第一时间了解最全面和准确的生产信息。虚拟现实技术和视频处理技术的应用,将对未来的自动化产品,如人机界面和设备维护系统的设计产生直接的影响。信息技术革命的原动力是微电子和微处理器的开展。随着微电子和微处理器技术应用的增加,原本定义明确的设备界线,如PLC、控制设备和控制系统变的模糊了。相对应的软件结构、通讯能力及易于使用和统一的组态环境变得重要了。软件的重要性在不断提高。

1.2.5采用统一的系统开发平台

统一的系统开发平台应当可以支持一个自动化工程周期中的设计、实施和测试、调试和开机、运行及维护等各个阶段和环节。这样可以大大降低从设计到完成的时间和费用。统一的系统开发平台还应满足用户另一个重要需求即开发平台独立于最终的运行平台。根据工程的特点和最终用户的需求决定将统一的运行代码下载到硬件PLC、基于WindowsNT的软件PLC、嵌入式NT系统还是基于WindowsCE的控制系统中。在这方面,基于PC的自动化产品满足了以上要求。

1.2.6通用的网络结构

通用的网络结构对于一个成功的自动化系统来说非常重要。整个企业的网络结构应保证现场控制设备、计算机监督系统、企业管理系统之间的数据通讯畅通无阻。企业管理层可通过Internet/Intranet对现场设备进行实时监督。在进行系统网络规划时,无论选择与现场设备通讯的现场总线还是与上级计算机或办公系统通讯的以太网,所选择的网络产品必须能够保证从办公自动化环境到控制级直至元件级的整个系统范围内的通讯。而且,在整个网络中贯穿着集成的网络配置和编程、集成的数据管理以及集成的通讯等功能,即所谓的全集成自动化技术。1.2.7标准化的程序接口

成功的自动化系统的另一个重要因素在于标准化的程序接口。基于Microsoft的标准和技术,如Windows2000、OPC、ActiveX和WindowsCE,减少了工程时间和费用,方便了自动化系统和办公系统的数据交换与共享。在与企业的MES系统、ERP系统连接时,基于PC平台的自动化解决方案意义非同寻常。使用WindowsNT/2000作为操作系统,使用TCP/IP作为办公环境的通讯标准,PC可以在自动控制和管理平台之间建立一种最好的接口。标准化的程序接口还保证了不同厂家的软硬件产品的数据交换,不需担忧它们之间的通讯问题。

1.2.8工业自动化的开展趋势

工业自动化的开展趋势应该是分布式、开放化和信息化。分布式的结构是一种能确保网络中每个智能的模块能够独立的工作的网络,到达系统危险分散的概念;开放化那么是系统结构具有与外界的借口,实现系统与外界网络的连接;信息化那么是使系统信息能够进行综合处理能力,与网络技术结合实现网络自动化和管控一体化。60年前的旧中国，工业是极为落后的。不仅产品产量低，而且工业部门残缺不全，只有采矿业、纺织业和简单的加工业，许多工业产品不能自己生产，完全依赖进口。如今，经过60年的建设,工业行业发生根本性变化。中国已拥有39个工业大类、191个中类、525个小类,联合国产业分类中所列的全部工业门类都有。一个行业比拟齐全的工业体系已经形成,轻重工业结构在反复调整中逐步得到改善,机电、高新技术产品在我国出口贸易中的主导地位日益明显。污60散年沧翅桑巨射变，狗犹如旦一部至科幻燕大片缩。今陆日之僚中国洪，繁割荣昌绢盛、店生机蓄勃勃绍；今巾日中攻国之率人民作，意匠气风仆发、蜂豪情俊满怀读。中翼华民针族以听顽强余不屈识的精颠神傲采立于妇世界埋民族坛之林擦。住票来回望腊新中砍国成办立以苹来的佣历史益，展榨现的论是亿虎万人矮民战佣天斗剖地，误求发应展、草求变截革、涌求振阿兴的腊生动缝画卷虑。6石0年瓶执著笛不懈优地艰矿苦奋滨斗，盏我们骂走过析风云杏变幻观、跌条宕起春伏的弓峥嵘寸岁月侵，走焰过了服兴旺段国家制20探0-寿30爽0年宽的历康程，痒使今撒天的扮中国警站在宋了实黎现千耍年强薪国之通梦的愉新起皆点上绝。在伙工业烟化的尖进程判中，嗓形形垒色色桂的自颗动化迫产品这扮演报着不谅可或殿缺的聪角色佛。本沈文特罩选删PL截C加、机床器人拆、变翻频器父、伺魂服与鸣传动韵、工筝控机扫以及涛自动符化仪坚表等弱几个泊非常辜具有浩代表棍性的邮自动稻化产式品见税证着滴新中心国工脚业领臂域不古凡成旺就。涛狠①暴P脱LC拣我国嫂开始挥研制蛛PL庄C产馅品是阳上世还纪7劣0年巾代中价期。含由于污PL恳C应谨用不这断深许入，池国内搭又掀疮起研躬制P艳LC凑的高侮潮，惨虽然安仍是盼小型胞PL辽C，困批量馆亦不辞大，鄙但其沟功能渗、质纯量和硬可靠三性比壳70燕年代往的产顶品有扒明显肯的提失高。截为尽览快提传升我冰国P蹄LC柱的技兰术水抢平，普引进拢PL正C的传先进两生产蜓技术育，中雀外合换资或骄外商扶独资昂企业听在国决内开浪始批就量生叮产P乱LC递。西怀门子戴公司软率先赛在大脑连建躲立P庸LC孩生产辱企业名；欧兄姆龙弱公司柏在上仗海生百产的火PL骡C远换销海鱼内外仅。付童抛PL搂C词崛起宁于7秃0年康代，津首先违在余汽车熊流水昌线上赢大量它应用料。8敌0年肾代魄PL旱C拾走向寨成熟翼，全贞面采类用微枪电子举处理唐器技肥术，埋得到必大量障推广霞应用丽，年衫销售糖始终傲以高细于2骆0%烈的增吨长率辞上升匀，奠槽定了广其在粒工业纸控制愚中不宁可动盒摇的衔地位啊。9立0年业代，炕随着盆工控短编程贝语言约IE幕C6戚11侵31倒-3栗的正任式颁应布，授PL谁C开楚始了抚它的佳第三茅个发踩展时匹期。顿竟胞国内庙开始厌研制合PL荡C产挤品是坐上世某纪7随0年绘代中翁期，垄当时伯上海亦、北兰京、糟西安军、广运州和鉴长春遗等地橡的不颤少科百研单典位、钳大专烧院校呆和工玩厂，贷总计搂20李多家鹊单位昂都在些研制敲和生携产P仰LC何〔绝喇大多聪数都威是小瘦型P煌LC叶〕。排特别孕值得柴一提娇的是公国家沃科委宽和原震机械丹工业震部在禾仪器挎仪表呜重点补课题妹攻关听专项夜中组够织了爸“润六五凉〞纵、歪“蒜七五麻〞岁、冻“魂八五仿〞颗的可宿编程仁序控贯制器贪子项海攻关中，由漠部属效北京仍机械罪工业驾自动暗化研企究所街负责远，先读后研与制开垮发了司MP镇C-龄10走、M餐PC茄-2面0、柜MP岁C-竿85迅型P们LC全。挠恶份为了丑尽快算提升旬我国葛PL简C的乳技术融水平绵，引匆进P废LC查的先趁进生房产技违术，犯中外甘合资惯或外怨商独探资企剪业在督国内分开始稼批量桐生产拳PL谎C。旁西门墨子公饥司首碑先在乖大连圆开办殃PL塌C生称产企陈业；愧欧姆驴龙公碰司在乖上海如生产附的P看LC理远销纤海内走外；贴中日商合资劫后又持成独导资的景江苏凶无锡仓光洋已电子弱有限克公司夕的P们LC窑已有寄小、旬中、功大系根列产旧品。宾中外激合资慎、引撑进技势术，胜使国撞产P纵LC痒上了裂一个毁新的偷台阶论。结柏灾中国锤参加欲WT海O后偷，越炕来越折多跨洒国企雀业把饺制造抬基地海转移捧至中愤国。阴制造掠业的对控制尊主要猫以离居散控只制为呀主，延PL蛇C是辫该领贝域控沸制系碗统的零首选但，制霜造企枪业为揭提高燕劳动因生产聋率和珍产品炉质量巡，必博然会绘大量具采用掩PL柏C，绍从而挺为P袋LC候的应栽用提馆供广乎阔的余市场述应用其前景始。柱劈煎我国川工业额企业薪的自竞动化捏程度东普遍快偏低我，P沫LC榴产品良的应掉用空才间还鼻很大巾。例猾如机纳械行迎业，畜80响%以丰上的兽设备刑仍使制用传羽统的风继电姜器冻和接智触器覆控制括。可全以说懒，P金LC蹄在我贩国工奔业中败的应且用潜佣力还余远没攻有得唤到充奸分发嚼挥，颂大部顺分小禽型企弃业尚昼未完猪全应槐用自航动化醉系统亩和产壁品。枝在未现来愈巾见激涛烈的松市场勇竞争尝中，川这部对分企宋业势纵必需信要应惕用自沈动化侨系统气以提夹升自肚身实奏力，君这将欲是P故LC排市场违壮大雪的一楚块良温好培这养基干。搬州狠目前圾，中麻国P屿LC店市场结的9虾5％革以上瞧被国姨外品索牌占前领。愚然而层，国欣内已分有具昂有较疮强实订力的赔公司借开始棍拓展异PL蒸C业叶务，脏并在孤中国按PL词C市丈场有粒了一商定响诞应。怒胳②工工业央机器捏人奥从最太初的极机械霞手，宝到现群在的姐效劳忽机器样人，棋机器缴人在煌提高录产品僵质量晓、发窗展绿罢色制搜造、津效劳嫩人民薄生活唯等方臂面发咽挥着段越来斤越重萝要的扶作用币，解番放了宜人类国，使经得生咬产效增率大细大提犹高。厉上世朽纪7疑0年束代初感期，懂我国嫂科技飞人员污从外岁文杂触志上格敏锐剥地捕庭捉到箱国外敌机器荒人研索究的趋信息柱，开叙始自巴发地窃研究滋机器案人。私耳80强年代字中期璃，我当国机趟器人禽的研除发单如位大蝴大小网小已识有2特00速多家校，然镇而，貌由于券多半越从事盼的是靠低水车平、伟重复厅性的滋研究奋，全脑国尚医无一按台机现器人废产品挡问世然，直心至1趋98拾5年臂，我栽国机犹器人益才迎朱来了叠“唯春天舞〞—抬—液工业扭机器钳人被折列入绒了国臣家民“物七五木〞牧科技廉攻关快方案决研究蚁重点定，目烈标锁赞定在要工业墙机器矮人基哗础技币术、温根底导器件幅开发庭、搬孔运、贸喷涂匠和焊修接机披器人赚的开挤发研麦究等青五个续方面声。1批99缝0年劫，工弃业喷锹漆机碌器人腥PJ僵-1邮如期勉完成颂，这棚是我棋国第浙一台豆喷漆浆机器供人。洲而我劝国鞠60曾00练米鸦无缆昌水下饱机器穷人试酱验应体用成蒜功，浓标志萌着我写国水戏下机侨器人颂技术梯已达扁到世利界先飞进水头平。绣宏素从9攻0年副代初删期起衰，在谈国家楼“撑86瞧3伍〞肝方案角支持正下，师我国唉工业疮机器守人又编在实肢践中馅迈进秤一大圆步，絮具有边自主职知识窝产权删的点烧焊、誉弧焊纵、装滋配、算喷漆她、切教割、怕搬运韵、包台装码垮垛等快7种炮工业拼机器交人产蓝品相屯继问效世，龄还实罩施了描10撤0多堵项机堤器人忌应用璃工程蜂、建镜立了辩20出余个筒机器铲人产舞业化奸基地纷。陈烤渠90悬年代责中后备期，及我国北开始高研究壶效劳辱机器常人。摧仿人惰机器夏人走浓出实鞠验室携，我疫国成认为继粒日本宾之后吨投入址实际孩展示记应用趋的第湖二个铸国家蚀目前街，我页国确实效劳拨机器惭人主弱要有评吸尘稳器机主器人天，迅教育类、娱吗乐、爬保安痒机器蹄人，渐智能代轮椅太机器廊人，妙智能兽穿戴猛机器乳人，单智能方玩具拖机器升人，狸同时定还有学一批巡为服恩务机棉器人踩提供拘核心绣控制浪器、魄传感倒器免和驱完动器桌功能呜部件挎的企劣业。笨如今盏，在财国际并竞争叛中，问我国气工业油机器灵人的散优势柳日益残凸显缴。膊辈③蜻伺服毙与运较动控龙制习璃夫伺服睁系统贯是个捞年轻元的产泄业，这上个岗世纪睡60樱～7川0年膝代是互直流咬伺服申电动盒机诞罚生和增开展玻的时猪代，景直流哄伺服黑系统毕在工府业及掏相关岁领域深获得纽了广耻泛的预应用式，伺过服系派统的氏位置换控制窝也由播开环例控制戏开展摘成为捧闭环凤控制狭。8涌0年备代以素来，瞧随着替科学古技术遥的快鄙速发宋展，吸大大拾推动术了交这流伺系服驱弯动技府术，钻使交访流伺膏服系赚统性威能日袍渐提易高，紧与其览相应粥的伺掌服传侨动装艇置也脱经历蛾了模时拟式冠、数叼模混定合式摧和全电数字随化的寨开展围。9侵0年成代开棕环伺钟服系有统迅疮速被隶交流衰伺服拆所取那代。裹在中姥国工狡业自龟动化栽不断这开展观的推搞动下品，我颤国伺腰服市朋场逐得渐形幻成发兰展，秆伺服黄产品治也逐蚂渐应倒用到导交通齿、电酿力、细新帆能源没开发弱、汽俗车制眨造等蹲各个亚领域圆，伺筐服在杀中国抛大好斥的形孩势下梳稳定峰中发削展。书在国鼓家8泪63柄方案违、科拔技部它中小晒型企凉业创匆新基季金和良国家围“怎十五潮〞岂攻关料成果玉根底毅上，负我国惯的伺佛服驱崖动装傻置的草控制包平台眼技术童已经宾根本淹成熟残，市以场呈野现快悉速多永元化自开展侵，国珠内外复众多纠品牌研进入弦市场斑竞争羊。目锦前交耻流伺悬服技亮术已壤成为锡工业溉自动飞化的屠支撑纸性技孙术之杂一。离④继变频喝器陕值扯早在跃20辈世纪仅40扶年代签在国笔外就概已诞团生了娇异步凉电动脉机匙的变抗频调世速技隙术，惹不过律那时蚁的变昆频器井是由捷直流足电动冬机-险同步勇发电锡机组粉成的产变频露机组务，5让0年艳代在准我国愉的胶厚片厂王等易头燃车竖间已糊经采镜用了搁变频且机组柜实现徒交流军调速柜。6械0年煌代在珍国际跃上才遇出现截用电臂力钉电子文器件朵组成筐的静吊止变描频器搏，1破96脊3年报，上腹海整近流器盛厂就升已研慕制出毅国内判第一罚只可改控硅兔，比垄当时饭的日康本还衫要早嘉一年盛。1否96康5年励，我焦国开报始了臂研究使可控近硅变能频器密。直线到8附0年配代，煮国内典许多拥高等月学校策和研密究院染所积腹极开损发G始TR灰变频我器，遮后期硬更进判一步利研制膀了I锄GB哨T变纠频器竟，并茫将技坏术转蔽让给掠企业升生产羞，但蜓由于破没有秧自动厕化生汁产线恰而无视法生仗产出娘高可哨靠性纪的变室频器丰。9历0年毒代中菌期，撑国外网生产待的变皂频器席陆续旬进入摊中国怀市场犯，改活革开谢放的千不断献深入少也使锻国外针的生味产设揉备迅耗速涌抬入中近国，佩国产沈变频隐器厂收家纷弦纷崛相起，奴国产抛的V谨VV灰F通稿用变混频器武才开呀始涌慨现。漏一个京高压询变频败器的需国产蜂化时偷代在备我们词手中笋拉开蚀帷幕在。目移前，承国内挣大约乒已经糠有二闭十几上家企讽业有鞭能力括生产悔高压户变频浓器，葬国产杀品牌集占市算场的贞50徐%以佩上。行贝最近柳十年叫，采荷用无阻速度替传感街器控模制的满矢量清控制秋和直唇接转致矩控涝制系批统的涂高动茅态性绑能变偷频控睛制技声术逐勒渐升敞温，兰是否眠具备贝无速红度传头感器旧控制到技术关成为千高性扶能通热用变真频器估和一优般通筝用变萝频器顷的分膊水岭昼。然抓而在朴很长组的一牌段时坑间里漏，虽携然变年频器丧已经委在中授国大毙地遍玩地开倚花，符但其呆核心府器件瓣IG奴BT惜始终残依赖对进口鉴，成舞为制油约国堡产变础频器甘开展锄的瓶陶颈。膊近年炎来，皆多位恢在国劲外有脉丰富妻研制爆IG巨BT表经验搏的专冠家回牵国办订厂，遮使国倚内企京业具负备了招IG熟BT卸和M候OE惨FE剂T的丘制造姜技术病，完董整的等变频吼器产利业链略才开救始形铺成。江难⑤肺传感竟器捎甲中随着斩世界呀进入赶信息尸化时恶代，箩自动死化、婶信息桃化成捏为世惰界各盟国发干展重纸要方阴向之胡一。诊传感残器摘作为恢自动混化和仰信息塔系统敢的前宁端器怜件，莫是制冬造业危自动达化和绳信息唇化的季根底沾；现向代版传感泥器蔑技术砖集约耽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