黑燈科技現代化工廠自動化應用分析研究

黑燈科技現代化工廠自動化應用分析研究

0引言

文中通過對工廠自動化的介紹，分析了工廠自動化與過程控制的發展過程，重點研究了工廠自動化必不可少的一些技術，對于進一步實現工廠自動化具有現實意義。致力于實現廠區的完全自動化，涉及產品的設計、材料的加工、企業管理等各個方面。

1工廠自動化的概念

工廠自動化體系構成如圖1所示。

信息技術與計算機技術的產生與發展在很大程度上改變了人們的生產和生活方式，這些技術又一次解放了人們的雙手。這種解放不僅是勞動工具的改變，更重要的是生產方式與管理模式的改變。工廠自動化（Factory Automation），也稱車間自動化，是指自動完成全部或部分產品制造加工過程。致力于實現廠區的完全自動化，涉及產品的設計、材料的加工、企業管理等各個方面。工廠自動化技術的應用前景十分廣泛，相關方面的研究近幾年正在加大，逐漸成為熱門的研究領域。其實現依賴于計算機技術、通信技術與控制工程技術等，其工作機制是將各種生產設備智能的連接起來，使其按照一定的生產線進行流水作業，最后在總體控制系統的作用下形成一定程度的自動化與智能化。

2工廠自動化的發展

我國工業開始蓬勃發展的早期使用分散式測量儀表和控制裝置，進行單獨的參數自動調節。在一定程度上取代了傳統的手工操作，開啟了人們向自動化方向發展的第一頁。后來為了減少類似于產品的檢測等重復性工作，人們開始把檢測與控制儀表集中在中央控制室，對車間進行統一控制管理，部分工廠初步實現了檢測儀表化和局部自動化。近代新型科學技術成果不斷投放于生產制造行業，使得工廠在一定程度上有了自動化趨勢。在儀表研究方面，為了得到高質量及監測精度更高的儀表，組裝儀表逐漸進入人們的視野，而且其功能不斷的被完善，工作性能更加穩定，應用范圍更加廣泛。在計算機控制方面，計算的高效性與準確性成為人關注的重點，計算的處理性能要求不斷提高，計算機的體積逐漸縮小，網絡制式不斷的更新。隨著科學技術的不斷發展，工廠自動化的局部自動化不斷完善，多個局部自動化不斷的整合成總體自動化，以便進一步提高工作效率，保證質量與安全，節約能源和原材料。

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3過程控制的發展與應用

起初階段的過程控制系統大部分是以單一的輸入與輸出為主，這種單一的控制方式在很大程度上做到控制準確的效果，能使參數比較穩定，避免了不需要的變動干擾，但在利用率上需要多個系統進行工作，成本較高。過程控制系統采用的方法是經典控制理論中的頻率法和軌跡法，主要解決了單一輸入與輸出對參數的控制問題，使系統能夠比較穩定的工作。后來隨著控制技術研究的不斷深入與現代制造要求的不斷提高，單一變量由單一系統進行控制已經難以在低成本中實現，多變量的單一系統控制和多變量的復雜系統控制逐漸取代了經典控制理論，發展成為現代控制理論（2]。尤其是計算機的微型化、計算速度的高速化和編輯程序的簡單化，使得利用空間充足，控制方式多樣，自動化技術呈現出一派欣欣向榮的新景象。

4廠自動化關鍵技術設備

工廠自動化致力于實現提高企業產品質量、生產能力、實現企業信息化、提高企業綜合競爭力。工廠：實現自動化的關鍵技術設備主要有以下十個部分組成：

4.1控制器

工廠自動化的核心模塊便是控制技術。控制器指按照預定順序改變主電路或控制電路的接線和改變電路中電阻值來控制電動機的啟動、調速、制動和反向運行的主令裝置。目前典型的控制器是可編程邏輯控制器（PLC）和工控機，前者儲存器具有可編程的特點，可以簡單的實現順序控制，編程簡單、操作方便。工控機（IPC）主要是對總線生產過程中的機械設備進行檢測與控制[3]。工控機具有重要的計算機屬性和特征，如具有計算機CPU、硬內存、外設及接口，并具有操作系統、控制網絡和協議、計算能力。工控機一般是為其他行業提供嵌入式、智能化的行業計算機，屬于中間產品。

4.2機器人

它是工廠自動化的執行者，一般是由電源模塊、驅動裝置、檢測裝置、控制裝置等結構組成。它接收指揮者的指令，完成一定的工作，在一定程度上代替了人力操作。主要用于人類難以完成的任務或者存在危險的工作，以及簡單的重復性工作。

4.3伺服電機

伺服電機指利用控制系統使機械元件運轉的驅動設備，為所有需要機械運動的系統提供驅動力，分為直流和交流兩大類。作為執行元件，其轉子的轉動速度受到自動控制系統的控制，且具有機電時間常數小、低速力矩大、運行穩定的特點，可把所收到的電信號轉換成電動機軸上的角位移或角速度輸出。

4.4傳感器

是自動化工廠感知信息的重要部分，可以將物理位置、壓力、光、電、溫度、濕度、氣壓等等信息轉化成電信號或其他形式的信號傳輸給處理器，來完成信息的傳遞與整理。在現代工業生產中，尤其是自動化生產過程中，需要用到各式各樣的傳感器來監視控制生產過程中的各個參數變化，使設備工作在正常狀態或最佳狀態，并使產品達到最好的質量。

4.5變頻器

它是利用變頻技術與微電子技術，通過改變電機工作電源頻率的方式來控制交流電機的電力控制設備。在工廠“自動化中主要將電源輸出的總電量進行合理的配比與供給。

4.6電磁閥

在工廠自動化中主要用來控制流體的運動，可在液壓與氣動環境中使用，調整介質的方向、流速、和其他參數。

4.7工業相機

是工廠自動化的眼睛，屬于機器視覺中的關鍵組件，其工作原理是將光信號轉變成有序的電信號，選擇合適的相機也是機器視覺系統設備的重要環節。工業相機一般安裝在機器流水線上代替人眼來做測量和判斷，通過數字圖像攝取目標并轉換成圖像信號，傳送給專用的圖像處理系統，處理系統對這些信號進行各種運算來抽取目標的特征，進而通過用判別的結果和預設結果做出對比來控制現場設備動作。

4.8儀器儀表

工廠自動化中需要應用各種儀器儀表，比如測量壓力液位、流量、溫度等一些控制過程所需要的參數值，所需要相關的儀器儀表。

4.9自動化軟件

自動化軟件在工業系統中起著重要作用，主要是對生產過程進行調度，由于工業控制系統的管控一體化趨勢，使得工業控制系統與傳統IT管理系統以及互聯網相連通，內部也越來越多地采用了通用軟件、通用硬件和通用協議。

4.10控制柜

控制柜是按電氣接線要求將開關設備、測量儀表、保護電器和輔助設備等組裝在封閉或半封閉金屬柜中或屏幅上，其布置應滿足電力系統正常運行的要求，便于檢修，不危及人身及周圍設備的安全4]。在工廠自動化中應用廣泛，主要用于高層建筑無塔供水或者電力系統，消防深井泵，恒壓供水等根據實時用水工況需要閉環調節水泵轉速的場合。

5結束語

隨著科技的發展和生產需求的提高，生產中的機械設備逐漸趨向于自動化和智能化，工廠自動化也在逐漸的發展，并取得了一定的成績。文中通過對工廠自動化的介紹，分析了工廠自動化與過程控制的發展過程，重點研究了工廠自動化必不可少的一些技術，對于進一步實現工廠自動化具有現實意義。