工业自动化的装备技术与生产
电力系统运行管理和调度的任务非常复杂，但简言之，就是:
(1)、努力维持电力系统的正常运行，安全是电力系统的重中之重，一旦系统发生事故，其危害难以估计，因此，努力维持电力系统的正常运行是首要任务；
②为用户提供高质量的电能，反映电能质量的三个参数是电压、频率和波形。这三个参数必须在规定的范围内，才能保证电能质量。稳压的关键是调节系统中无功功率的平衡，频率的变化是整个系统有功功率的平衡，波形由发电机决定。
(3)保证电力系统运行的经济性，使发电成本最经济。
电力系统是一个分布广、设备多、信息参数多的系统。发电厂发的电供给用户，只能通过几台变压器输送。各级电压通过输电线路向用户供电，由低到高，再由高到低，有利于能量传输。电压的变换形成不同的电压等级，形成不同电压等级的变电站，变电站之间有输电线路，从而形成复杂的电网拓扑。电网调度是按照电网的这种拓扑结构来管理和调度的。
正常情况下，电网根据电压等级设置调度中心。电压等级越高，调度中心的级别越高。整个系统是一个宝塔形的网络图。分层调度可以简化网络的拓扑结构，使信息的传输更加合理，从而大大节省通信设备，提高系统运行的稳定性。根据我国情况，电力系统调度分为国家调度中心、地区网局级调度控制中心、省级调度控制中心、地区调度控制中心和县级调度中心。各级直接管理和调度下一级调度中心。电网调度自动化是一个总称。由于各级调度中心的任务不同，调度自动化系统的规模也不同。但无论哪一级的调度自动化系统，都有一个最基本的功能，即监控和数据采集系统，也称为SCADA系统功能。
SCADA主要包括以下功能:
(1)数据采集；(2)信息展示；(3)监测和控制；(4)报警处理；(5)信息存储和报告(6)事件顺序记录；(7)数据计算；具备RTU(远程终端单元)处理功能；⑼事件召回功能。
自动发电控制功能AGC:AGC系统主要要求发电机的发电量不是由电厂直接控制，而是由电厂的上级调度中心按照全局优化的原则进行控制。
EDC(经济调度控制):EDC的目的是控制电力系统中各发电机的出力分配，使电网运行成本最小化，EDC常被纳入AGC。
安全分析功能SA(Security Analyze):SA): SA功能是电网调度配备的“防患于未然”的功能。它通过计算机对当前电网运行状态的分析来估计可能出现的故障，提前采取措施，避免事故发生。如果电网调度自动化系统具有SCADA+AGC/EDC+SA的功能，则称为EMS(能量管理系统)。随着数字传输技术和光纤通信技术的提高，电网调度自动化也进入了网络。目前，电网调度中的计算机配置大多采用分布式计算机系统的开发。随着我国国民经济的发展，我国也进入了大电网、大机组、超高压输电时代。完全可以相信，随着我国新建电网自动化系统的发展，中国电网的调度自动化水平将进一步提高，达到世界先进水平。简介
柔性制造技术是对各种形状的加工对象实现程序化柔性制造加工的各种技术的总和。柔性制造技术是一个技术密集型的技术群，任何以柔性为核心，适用于多品种、中小批量(包括单件产品)的加工技术都属于柔性制造技术。
灵活性可以表现在两个方面。第一个方面是系统适应外部环境变化的能力，可以用系统满足新产品要求的程度来衡量；第二个方面是系统适应内部变化的能力，可以用在干扰的情况下(比如机器故障)。此时，系统的生产率与无干扰时的预期生产率之比可以用来衡量灵活性。"
柔性是相对于刚性而言的，传统的刚性自动化生产线主要实现单一品种的批量生产。其优点是生产率高，设备利用率高，由于设备是固定的，单个产品成本低。但是价格相当贵，只能加工一个或者几个类似的零件。如果你想得到其他种类的产品，你必须对它的结构进行大的调整，重新配置系统中的所有元素。其工作量和资本投资通常相当于建设一条新生产线。面向大规模生产的刚性自动化生产线只适合生产少数品种的产品，难以应对多品种小批量生产。随着社会的进步和生活水平的提高，市场需要更多不同风格和功能的满足客户个性化要求的产品。激烈的市场竞争迫使传统的大规模生产模式发生变化，这就要求对传统的零件生产技术进行改进。传统的制造系统已经不能满足市场对多品种小批量产品的需求，这使得系统的柔性对系统的生存越来越重要。随着大规模生产时代逐渐被适应市场动态变化的生产所取代，制造自动化系统的生存能力和竞争力很大程度上取决于它能否在较短的开发周期内以较低的成本和较高的质量生产出不同种类的产品。灵活性占据了非常重要的位置。●机器灵活性当需要生产一系列不同类型的产品时，随着产品的变化，机器加工不同零件的难易程度。
●工艺柔性是在工艺不变的情况下，适应产品或原材料变化的能力；二是改变相应工艺以适应制造系统中产品或原材料变化的难度。
●产品柔性是产品更新或完全转向后，系统非常经济、快速地生产新产品的能力；二是产品更新后对老产品有用特性的继承和兼容。
●保持灵活性，多种方式查询和处理故障，确保生产正常进行。
●生产能力的灵活性当生产能力发生变化时，系统经济运行的能力。这对于根据订单组织生产的制造系统尤其重要。
●扩展灵活性当生产需要时，很容易扩展系统结构，增加模块，形成更大的系统。
●操作灵活性:使用不同的机器、材料和工艺流程生产一系列产品和同一产品的能力，以及切换到不同流程进行加工的能力。
柔性制造系统
有一个由计算机集成管理和控制的自动化制造系统，用于高效率地制造中小型多品种零件。它具有:
多个标准制造单元，具有自动装卸功能的数控机床；
●一套物料储运系统，可在机床夹紧工位之间运输工件和工具；FMS是一个可编程的制造系统，包含自动物料输送设备，在计算机的支持下可以实现信息集成和物流集成。它
●可以同时加工物理特性和加工工艺相似的各种零件；
●工具和工件的自动更换；
●易于接入互联网，易于与其他系统集成；
●可以进行动态调度，在局部失效的情况下，可以动态重组物流路径。
FMS的规模趋于小型化和低成本，已经演变成柔性制造单元FMC，它可能只有一个加工中心，但具有独立的自动加工能力。有的FMC具有自动传输和监控管理功能，有的FMC还可以实现24小时无人操作。用于设备的FMS称为柔性设备系统(FAS)。简介
智能制造是由智能机器和人类专家组成的人机集成智能系统，能够进行分析、推理、判断和构思等智能活动。和决策。通过人类和智能机器的合作，人类专家在制造过程中的脑力劳动将得到扩展、延伸和部分取代。它更新了制造自动化的概念，使其更加灵活、智能和高度集成。
谈智能制造，首先要介绍一下日本在1990年4月发起的“智能制造系统IMS”国际合作研究计划。许多发达国家，如美国、欧洲、加拿大、澳大利亚等。，参与了该计划。该计划* * *计划投资6543.8+0亿美元，实施6543.8+000个项目的前期科研计划。
毫无疑问，智能化是制造自动化的发展方向。人工智能技术被广泛应用于制造过程的几乎所有方面。专家系统技术可用于工程设计、工艺设计、生产调度、故障诊断等。神经网络、模糊控制技术等先进的计算机智能方法也可以应用于产品配方和生产调度，实现智能制造过程。而人工智能技术特别适合解决特别复杂和不确定的问题。但同样显而易见的是，企业制造全流程实现智能化，如果不是完全不可能，至少也是遥远的未来。甚至有人提出这样的问题，下个世纪会实现智能自动化吗？但如果只是在企业的某一部分实现了智能化，却不能保证整体的优化，那么这种智能化的意义是有限的。
从广义上讲，CIMS(计算机集成制造系统)和敏捷制造都可以看作是智能自动化的例子。的确，除了智能制造过程本身，还有智能设计、智能管理等。可以逐步实现，再加上信息集成和全局优化，可以逐步提高系统的智能化水平，最终建立智能制造系统。这可能是实现智能制造的可行途径。整个子系统的基本组成部分是合弄。Holon是从希腊语借来的。人们用合弄来表示系统的最小组成部分，整个子系统由许多不同种类的合弄组成。整个孩子最本质的特征是:
●自主性，即每个整子都能对自己的操作行为做出规划，并能应对突发事件(如制造资源变化、制造任务要求变化等。)，且其行为可控；
低合作，每个整子可以请求其他整子执行一些操作行为，也可以为其他整子提出的操作申请提供服务；
智力，整个孩子具有推理、判断等智力，这也是其自主、合作的内在原因。整个孩子的上述特征表明，它类似于代理人的概念。因为全儿的全能，有人翻译成全能系统。
整个子系统的特点是:
敏捷性、自组织能力以及快速可靠地建立新系统的能力。
灵活性，对快速变化的市场和不断变化的制造要求有很强的适应性。此外，还有生物制造、绿色制造、分形制造等模式。制造模式主要反映了管理科学的发展，也是自动化和系统技术的研究成果。它将对各种单元自动化技术提出新的课题，从而影响整个制造自动化的发展方向。展望未来，21世纪的制造自动化将继续沿着历史的轨道前进。工业控制自动化技术是利用控制理论、仪器、计算机等信息技术，实现工业生产过程中的检测、控制、优化、调度、管理和决策，以达到增产、提质、降耗、保安全的综合技术。主要包括工业自动化软件、硬件和系统。工业控制自动化技术作为20世纪现代制造领域最重要的技术之一，主要解决生产效率和一致性问题。虽然自动化系统本身并不直接创造效益，但却能明显改善企业的生产流程。
我国工业自动化的发展路径大多是在消化吸收成套设备的同时，再进行二次开发应用。中国的工业控制自动化技术、产业和应用取得了长足的进步，中国的工业计算机系统产业已经形成。工业控制自动化技术正朝着智能化、网络化和集成化的方向发展。
基于工业PC的低成本工业控制自动化将成为主流。
众所周知，自20世纪60年代以来，西方国家开始依靠技术进步(即新设备、新技术和计算机应用)来改造传统产业，从而使产业得到快速发展。20世纪末世界最大的变化是全球市场的形成。全球市场导致前所未有的激烈竞争，促使企业加快新产品上市时间，提高质量，降低成本，完善服务体系。这是企业的质量控制系统。计算机集成制造系统(CIMS)虽然将信息集成和系统集成结合在一起，追求更完善的T.Q.C.S，但它使企业实现了“在正确的时间以正确的方式将正确的信息传递给正确的人，从而做出正确的决策”，即“五个正确”。但这种自动化需要投入大量资金，是一种高投入、高效率、高风险的开发模式，大多数中小企业很难采用。在国内，中小企业和准大型企业依然走的是低成本的工控自动化之路。
工业控制自动化主要包括三个层次，自下而上分别是基础自动化、过程自动化和管理自动化，其核心是基础自动化和过程自动化。
在传统的自动化系统中，基础自动化部分基本被PLC和DCS垄断，过程自动化和管理自动化部分主要由各种进口的过程计算机或小型机组成。其硬件、系统软件和应用软件的高昂价格令许多企业望而却步。
20世纪90年代以来，由于基于PC的工业计算机的发展，由工业PC、I/O设备、监控设备和控制网络组成的基于PC的自动化系统迅速普及，成为实现低成本工业自动化的重要途径。
由于基于PC的控制器已被证明与PLC一样可靠，并被操作人员和维护人员所接受，一个接一个的制造商至少在某些生产中采用PC控制方案。基于PC的控制系统易于安装和使用，并具有先进的诊断功能，为系统集成商提供了更灵活的选择。从长远来看，PC控制系统的维护成本较低。由于可编程控制器(PLC)受PC控制的威胁最大，PLC供应商对PC的应用非常不安。事实上，他们也加入了PC控制的“浪潮”。
工业PC在中国发展迅速。在世界范围内，工业PC主要包括两种类型:IPC工业计算机、Compact PCI工业计算机及其变形机，如AT96总线工业计算机。由于基础自动化和过程自动化对工业PC的运行稳定性、热插拔和冗余配置要求很高，现有的IPC已经不能完全满足要求，将逐渐退出这一领域，取而代之的是基于CompactPCI的工业计算机，IPC将占据管理自动化层。2001年，国家设立了工业自动化重大专项“基于工业控制计算机的开放式控制系统产业化”，目标是开发具有自主知识产权的基于PC的控制系统，占领国内30%~50%的市场，3~5年内实现产业化。
几年前，当“软PLC”出现时，业界认为工业PC将取代PLC。但是工业PC今天还没有取代PLC，主要有两个原因:一个是系统集成；另一个原因是软件操作系统Windows NT。一个成功的基于PC的控制系统应该有两点:第一，所有的工作都应该由软件在一个平台上完成；二是为客户提供所需的一切。可以预见，工业PC和PLC的竞争将主要在高端应用上，数据复杂，设备集成度高。工业PC不可能和低价的微型PLC竞争，微型PLC也是PLC市场增长最快的部分。从发展趋势来看，控制系统的未来很可能存在于工业PC和PLC之间，并且这些融合的迹象已经出现。
像PLC一样，工业PC市场在过去两年保持稳定。与PLC相比，工业PC软件非常便宜。
⒉PLC正朝着小型化、网络化、PC化和开放性的方向发展。
世界上大约有200家PLC制造商，生产300多种产品。国内PLC市场仍以国外产品为主，如西门子、Modicon、A-B、欧姆龙、三菱和GE产品。经过多年的发展，国内PLC生产企业约有30家，但都没有形成相当的生产能力和名牌产品。可以说PLC在中国还没有形成制造业产业化。在PLC的应用方面，中国非常活跃，应用范围非常广泛。专家估计，2000年PLC国内市场销售额为1.5 ~ 0.2万台(其中进口约占90%)，约为25 ~ 35亿元，年增长率约为1.2%。预计到2005年，全国对PLC的需求量将达到25万台左右，约35 ~ 45亿元。
PLC市场也反映了全世界制造业的情况，从2000年开始大幅下滑。然而，根据自动化研究公司的预测，尽管全球经济低迷，PLC市场将会复苏。预计2000年全球PLC市场规模为76亿美元，到2005年底将恢复到76亿美元，并继续小幅增长。
小型化、网络化、PC化和开放性是未来PLC的主要发展方向。在基于PLC的自动化早期，PLC体积庞大，价格昂贵。但近几年出现了微型PLC(32i/O以下)，价格也不过几百欧。随着软PLC控制组态软件的进一步完善和发展，软PLC组态软件和基于PC的控制的市场份额将逐渐增加。
目前过程控制领域最大的发展趋势之一就是以太网技术的扩展，PLC也不例外。如今，越来越多的PLC供应商开始提供以太网接口。相信PLC将继续向开放式控制系统转移，特别是基于工业PC的控制系统。
3.测控管一体化设计的DCS系统
DCS(分布式控制系统)1975问世，生产厂家主要集中在美国、日本、德国等国家。从20世纪70年代中后期开始，我国首次从大型进口成套设备中引进国外DCS，首批进口项目包括化纤、乙烯、化肥等。当时国内主要行业(如电力、石化、建材、冶金)的DCS基本都是进口的。80年代初，我们在引进、消化、吸收的同时，开始攻关开发国产DCS的技术难题。
中国DCS市场年增长率约为20%，年市场规模约为30亿元。由于近五年石化行业大型自动控制装置中没有DCS的替代产品，其市场增长率不会下降。据统计，到2005年，中国石化工业超过1000套装置需要由DCS控制。电力系统每年新安装10000000千瓦以上的发电机组，需要DCS实现监控。许多企业使用DCS已近15~20年，需要更新改造。
控制系统正在向现场总线发展。
随着3C技术的发展，过程控制系统将从DCS发展到FCS。FCS可以将PID控制完全分散到现场设备中。基于现场总线的FCS是全分布式、全数字化、全开放、可互操作的新一代生产过程自动化系统，将取代一对一的4~20mA模拟信号线，给传统的工业自动化控制系统架构带来革命性的变化。
根据IEC61158的定义，现场总线是安装在制造或过程区域的现场设备与控制室的自动控制设备之间的数字化、双向传输、多分支的通信网络。现场总线使测控设备具有数字计算和数字通信能力，提高了信号测量、传输和控制的精度，改善了系统和设备的功能和性能。IEC/TC65的SC65C/WG6工作组从1984年开始致力于推出全球单一现场总线标准，经历了16年的艰难历程，到1993年推出IEC61158-2，随后标准制定一片混乱。
计算机控制系统的发展在经历了基于基础的气动仪表控制系统、电气单元组合模拟仪表控制系统、集中数字控制系统和分散控制系统(DCS)后，将向现场总线控制系统(FCS)发展。虽然基于现场总线的FCS发展很快，但是在FCS的发展上还有很多工作要做，比如统一标准、智能仪表等。另外，传统控制系统的维护和改造仍然需要DCS，所以FCS完全取代传统DCS还需要很长的时间，DCS本身也在不断发展和完善。可以肯定的是，与DCS、工业以太网、先进控制等新技术相结合的FCS将具有强大的生命力。工业以太网和现场总线技术作为一种灵活、方便、可靠的数据传输方式，已经越来越多地应用于工业领域，并将在控制领域占据更加重要的地位。
5.仪器仪表技术正朝着数字化、智能化、网络化和小型化的方向发展。
经过50年的发展，中国的仪器仪表工业已有相当的基础，初步形成了比较完整的生产、科研和营销体系，成为亚洲除日本以外的第二大仪器仪表生产国。随着数字化、智能化、网络化、小型化产品逐渐成为世界主流，这一差距将进一步加大。中国大部分高档大型仪器设备依赖进口。对于中档产品和许多关键部件，国外产品占中国市场的60%以上，而国内分析仪器占全球市场的份额不到千分之二。
未来仪器仪表技术的主要发展趋势:仪器仪表向智能化方向发展，产生智能仪器仪表；基于PC机的测控设备和虚拟仪器技术将迅速发展；仪器的网络化产生了网络仪器和远程测控系统。
一些建议:开发具有自主知识产权的产品，掌握核心技术；增强仪器行业的系统集成能力；进一步拓展仪器仪表的应用领域。
6.数控技术正朝着智能化、开放性、网络化和信息化的方向发展。
从1952开始，第一个实验型数控系统由麻省理工学院开发。随着计算机技术的飞速发展，各种不同层次的开放式数控系统应运而生并迅速发展。就结构形式而言，当今世界的数控系统大致可以分为四种:1。传统数控系统；2.“PC嵌入NC”结构的开放式数控系统:3.“NC嵌入PC”结构的开放式数控系统:4.软开放数控系统。
经过“七五”的引进消化吸收，“八五”的攻关和“九五”的产业化，我国数控系统的开发和生产取得了长足的进步。他们基本掌握了关键技术，建立了数控开发生产基地，培养了一批数控人才，初步形成了自己的数控产业，也推动了机电控制和传动控制技术的发展。同时，经过多年的发展，具有中国特色的经济型数控系统大大提高了产品的性能和可靠性，并逐渐得到用户的认可。
国外数控系统技术的总体发展趋势是:新一代数控系统正在向PC化和开放式体系结构发展；驱动装置向交流化、数字化方向发展；强化沟通功能，向网络化发展；数控系统正朝着控制性能的智能化方向发展。
进入21世纪，人类社会将逐步进入知识经济时代，知识将成为科技和生产发展的资本和动力。作为机器制造、工业乃至整个国民经济发展的装备部门，其战略重要性和受重视程度无疑会更加突出。
智能化、开放性、网络化和信息化已成为未来数控系统和数控机床发展的主要趋势:高速、高效、高精度、高可靠性；向模块化、智能化、柔性化、网络化、集成化方向发展；向PC化、开放性方向发展；新一代数控加工技术和设备出现，机械加工向虚拟制造方向发展；随着信息技术与机床的结合，机电一体化的先进机床将得到发展。纳米技术将形成新的发展趋势，取得新的突破；节能环保机床将加速发展，占领广阔市场。
工业控制网络将向有线和无线相结合的方向发展。
无线局域网技术可以非常方便地将无线局域网中的网络设备连接起来，人们可以随时、随地、随心所欲地访问网络资源，这是现代数据通信系统发展的一个重要方向。无线局域网可以在不使用网线的情况下提供以太网互联功能。WLAN在推动网络技术发展的同时，也在改变着人们的生活方式。无线网络通信协议通常采用点对点模式的IEEE802.3和点对多点模式的802.438+01。无线局域网可以在普通局域网的基础上，通过无线集线器、无线接入点(AP)、无线网桥、无线调制解调器和无线网卡来实现，其中无线网卡的应用最为广泛。WLAN未来的研究方向主要集中在安全性、移动漫游、网络管理以及与3G等其他移动通信系统的关系等方面。
在工业自动化领域，有成千上万的传感器、探测器、计算机、PLC、读卡器等设备，需要相互连接形成控制网络。通常，这些设备提供的通信接口是RS-232或RS-485。无线局域网设备使用隔离信号转换器将工业设备的RS-232串行信号转换为无线局域网和以太网的信号，符合无线局域网的IEEE 802.11b和以太网的IEEE 802.3标准，支持标准的TCP/IP网络通信协议，有效扩展了工业设备的组网通信能力。
计算机网络技术、无线技术和智能传感器技术的结合产生了一个全新的概念“基于无线技术的网络化智能传感器”。这种基于无线技术的网络化智能传感器，使得工业现场数据可以通过无线链路在网络上直接传输、发布和欣赏。无线局域网技术可以为工厂环境中各种智能现场设备、移动机器人和各种自动化设备之间的通信提供高带宽的无线数据链路和灵活的网络拓扑，有效弥补一些特殊环境中有线网络的不足，进一步提高工业控制网络的通信性能。
⒏工控软件正朝着先进控制方向发展。
作为工控软件的重要组成部分，近年来国内人机界面组态软件的发展取得了长足的进步。软硬件相结合，为企业的测量、控制、管理一体化提供了相对完整的解决方案。在此基础上，工控软件将从人机界面、基本策略组态向高级控制方向发展。
APC(先进过程控制)没有严格统一的定义。通常，基于数学模型且必须由计算机实现的控制算法统称为先进过程控制策略。如:自适应控制；预测控制；鲁棒控制；智能控制(专家系统、模糊控制、神经网络)等。
由于先进的控制和优化软件可以创造巨大的经济效益，这些软件的价值翻了一番。数十家国际公司引进了数百种先进的控制和优化软件产品，在全球范围内形成了强大的流程工业应用软件产业。因此，开发具有我国自主知识产权的先进控制与优化软件，对于打破国外产品垄断，替代进口具有重要意义。
未来，工控软件将继续向标准化、网络化、智能化、开放性方向发展。
工业信息化是指在工业生产、管理和经营过程中，通过信息基础设施，在一个集成平台上实现信息采集、信息传输、信息处理和综合利用。
因为大力发展工业自动化是加快传统产业改造升级、提高企业整体素质、提高综合国力、调整产业结构、快速搞活大中型企业的有效途径和手段，国家将继续以信息化带动工业化，促进工业自动化技术的进一步发展，加强技术创新，实现工业化，解决国民经济发展面临的深层次问题，进一步提高国民经济整体素质和综合国力，实现跨越式发展。简介
自动化仓库ABC，自动化技术在仓储领域(包括主仓库)的发展可以分为五个阶段:人工仓储阶段、机械化仓储阶段、自动化仓储阶段、集成仓储阶段、智能自动化仓储阶段。在20世纪90年代末和21世纪的几年里，智能自动化仓储将是自动化技术的主要发展方向。