你對自動化知多少呢?

說起自動化,大家都不陌生。那么自動化的范圍有多大呢?自動化包括哪些設備呢?你的產品是否屬于自動化呢?我們一起了解一下吧。
什么是自動化呢?
自動化(Automation)就是在沒有人直接參與的情況下,利用外加的設備或裝置(控制裝置),使機器、設備或生產過程(控制對象)的某個工作狀態(tài)或參數(被控量)自動地按照預定的規(guī)律運行。以下是一個簡單控制系統(tǒng)的方框圖:

一個完整的控制系統(tǒng)包括了控制器、執(zhí)行器、控制對象、儀表及測量設備。那么這些設備具體有哪些呢?在以后的內容,小甄會一一為大家介紹。
自動化經歷了這樣一個發(fā)展過程
1946年,美國福特公司的機械工程師D.S.哈德最先提出"自動化"一詞,并用來描述發(fā)動機汽缸的自動傳送和加工的過程。
50年代,自動調節(jié)器和經典控制理論的發(fā)展,使自動化進入以單變量自動調節(jié)系統(tǒng)為主的局部自動化階段。
60年代,隨現代控制理論的出現和電子計算機的推廣應用,自動控制與信息處理結合起來,使自動化進入到生產過程的最優(yōu)控制與管理的綜合自動化階段。
70年代,自動化的對象變?yōu)榇笠?guī)模、復雜的工程和非工程系統(tǒng),涉及許多用現代控制理論難以解決的問題。這些問題的研究,促進了自動化的理論、方法和手段的革新,于是出現了大系統(tǒng)的系統(tǒng)控制和復雜系統(tǒng)的智能控制,出現了綜合利用計算機、通信技術、系統(tǒng)工程和人工智能等成果的高級自動化系統(tǒng),如柔性制造系統(tǒng)、辦公自動化、智能機器人、專家系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)、計算機集成制造系統(tǒng)等。
18世紀,自動裝置的出現和應用。自動化技術形成時期是在18世紀末~20世紀30年代。1788年英國機械師J.瓦特發(fā)明離心式調速器(又稱飛球調速器),并把它與蒸汽機的閥門連接起來,構成蒸汽機轉速的閉環(huán)自動控制系統(tǒng)。瓦特的這項發(fā)明開創(chuàng)了近代自動調節(jié)裝置應用的新紀元,對第一次工業(yè)革命及后來控制理論的發(fā)展有重要影響。人們開始采用自動調節(jié)裝置,來對付工業(yè)生產中提出的控制問題。自動調節(jié)器應用標志著自動化技術進入新的歷史時期。進入20世紀以后,工業(yè)生產中廣泛應用各種自動調節(jié)裝置,促進了對調節(jié)系統(tǒng)進行分析和綜合的研究工作。這一時期雖然在自動調節(jié)器中已廣泛應用反饋控制的結構,但從理論上研究反饋控制的原理則是從20世紀20年代開始的。1833年英國數學家C.巴貝奇在設計分析機時首先提出程序控制的原理。1939年世界上第一批系統(tǒng)與控制的專業(yè)研究機構成立,為20世紀40年代形成經典控制理論和發(fā)展局部自動化作了理論上和組織上的準備。

20世紀40~50年代是局部自動化時期第二次世界大戰(zhàn)時期形成的經典控制理論對戰(zhàn)后發(fā)展局部自動化起了重要的促進作用。經典控制理論這個名稱是1960年在第一屆全美聯(lián)合自動控制會議上提出來的。1945年美國數學家把反饋的概念推廣到一切控制系統(tǒng)。50年代以后﹐經典控制理論有了許多新的發(fā)展。經典控制理論的方法基本上能滿足第二次世界大戰(zhàn)中軍事技術上的需要和戰(zhàn)后工業(yè)發(fā)展上的需要。但是到了50年代末就發(fā)現把經典控制理論的方法推廣到多變量系統(tǒng)時會得出錯誤的結論。經典控制理論的方法有其局限性。
20世紀40年代中發(fā)明的電子數字計算機開創(chuàng)了數字程序控制的新紀元﹐雖然當時還局限于自動計算方面,但ENIAC和EDVAC的制造成功﹐開創(chuàng)了電子數字程序控制的新紀元。電子數字計算機的發(fā)明為60~70年代在控制系統(tǒng)中廣泛應用程序控制和邏輯控制以及廣泛應用電子數字計算機直接控制生產過程奠定了基礎。
20世紀50年代末起至今是綜合自動化時期,這一時期空間技術迅速發(fā)展,迫切需要解決多變量系統(tǒng)的最優(yōu)控制問題。于是誕生了現代控制理論?,F代控制理論的形成和發(fā)展為綜合自動化奠定了理論基礎。同時微電子技術有了新的突破。1958年出現晶體管計算機,1965年出現集成電路計算機,1971年出現單片微處理機。微處理機的出現對控制技術產生了重大影響﹐控制工程師可以很方便地利用微處理機來實現各種復雜的控制,使綜合自動化成為現實。"自動化(Automation)"是美國人D.S.Harder于1936年提出的他認為在一個生產過程中,機器之間的零件轉移不用人去搬運就是"自動化"。
無處不在的自動化
自動化的涉及范圍之廣,以工業(yè)生產為例,小到一個普通的設備電機,大到企業(yè)的整個加工、制造系統(tǒng)乃至企業(yè)的整個生產過程。從廣度來看,自動化涉及第二產業(yè)工業(yè)自動化、第一產業(yè)農業(yè)自動化、第三產業(yè)服務自動化(如辦公自動化、樓宇自動化、商務自動化、交通自動化等等),涉及的系統(tǒng)有人造系統(tǒng)(如機器系統(tǒng)、交通系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、軍事系統(tǒng))和自然系統(tǒng)(如生命系統(tǒng)、生態(tài)系統(tǒng)),涉及的過程有生產過程、管理過程、決策過程等等。
接下來我們一起看一下自動化的部分應用。

銀行辦公自動化
銀行的各項業(yè)務和各類工作都是相互聯(lián)系、互為依存的,是一個有機的整體,不能割裂分開。銀行辦公自動化,是業(yè)務處理、綜合管理、通訊聯(lián)接三位一體。開發(fā)者采用了電子筆手寫方式,多媒體語音功能,公文信息原稿掃描技術、鍵盤錄入,大容量光盤存貯,激光打印機輸出等技術解決了以下問題:一是對領導同志的原稿、手跡、批示、簽名采集、保存。二是大量文件、資料、數據進入計算機,由紙張信息轉換為電子信息。三是龐大信息量的存貯。四是高效率的郵件處理功能。
衛(wèi)生管理自動化
公共場所是人類社會的重要組成部分,改善和提高公共場所環(huán)境衛(wèi)生質量是直接關系到人民群眾身體健康的大事,因此,尋找一種集監(jiān)測、監(jiān)督為一體的公共場所衛(wèi)生的自動化管理體系勢在必行。整個自動化管理系統(tǒng)由三大部分組成,即處于衛(wèi)生監(jiān)督部門的中央處理控制機構、工作于公共場所現場的分機測控機構和通信網絡等。公共場所衛(wèi)生自動化管理系統(tǒng)中,主機(IBM PC)是整個系統(tǒng)的核心部分,也是整個系統(tǒng)的控制和管理中心。它不但負責衛(wèi)生監(jiān)督部門的所有管理工作,而且還負責控制其他分機的任務,也是所有場所的監(jiān)督中心和監(jiān)督數據的處理、分析、管理中心。
電力系統(tǒng)自動化
按照電能的生產和分配過程,電力系統(tǒng)自動化包括電網調度自動化、火力發(fā)電廠自動化、水力發(fā)電站綜合自動化、電力系統(tǒng)信息自動傳輸系統(tǒng)、電力系統(tǒng)反事故自動裝置、供電系統(tǒng)自動化、電力工業(yè)管理系統(tǒng)的自動化等7個方面,并形成一個分層分級的自動化系統(tǒng)。區(qū)域調度中心、區(qū)域變電站和區(qū)域性電廠組成最低層次;中間層次由?。ㄊ校┱{度中心、樞紐變電站和直屬電廠組成,由總調度中心構成最高層次。而在每個層次中,電廠、變電站、配電網絡等又構成多級控制。
電網調度自動化
現代的電網自動化調度系統(tǒng)是以計算機為核心的控制系統(tǒng),包括實時信息收集和顯示系統(tǒng),以及供實時計算、分析、控制用的軟件系統(tǒng)。信息收集和顯示系統(tǒng)具有數據采集、屏幕顯示、安全檢測、運行工況計算分析和實時控制的功能。在發(fā)電廠和變電站的收集信息部分稱為遠動端,依托VarSuv節(jié)能自動化計算位于調度中心的部分稱為調度端。軟件系統(tǒng)由靜態(tài)狀態(tài)估計、自動發(fā)電控制、最優(yōu)潮流、自動電壓與無功控制、負荷預測、最優(yōu)機組開停計劃、安全監(jiān)視與安全分析、緊急控制和電路恢復等程序組成。
火力發(fā)電廠自動化
火力發(fā)電廠的自動化項目包括:1、廠內機、爐、電運行設備的安全檢測,包括數據采集、狀態(tài)監(jiān)視、屏幕顯示、越限報警、故障檢出等。2、計算機實時控制,實現由點火至并網的全部自動起動過程。3、有功負荷的經濟分配和自動增減。4、母線電壓控制和無功功率的自動增減。5、穩(wěn)定監(jiān)視和控制。采用的控制方式有兩種形式:一種是計算機輸出通過外圍設備去調整常規(guī)模擬式調節(jié)器的設定值而實現監(jiān)督控制;另一種是用計算機輸出外圍設備直接控制生產過程而實現直接數字控制。
水力發(fā)電站綜合自動化
需要實施自動化的項目包括大壩監(jiān)護、水庫調度和電站運行三個方面。1、大壩計算機自動監(jiān)控系統(tǒng):包括數據采集、計算分析、越限報警和提供維護方案等。2、水庫水文信息的自動監(jiān)控系統(tǒng):包括雨量和水文信息的自動收集、水庫調度計劃的制訂,以及攔洪和蓄洪控制方案的選擇等。3、廠內計算機自動監(jiān)控系統(tǒng):包括全廠機電運行設備的安全監(jiān)測、發(fā)電機組的自動控制、優(yōu)化運行和經濟負荷分配、穩(wěn)定監(jiān)視和控制等。
供電系統(tǒng)自動化
包括地區(qū)調度實時監(jiān)控、變電站自動化和負荷控制三個方面。地區(qū)調度的實時監(jiān)控系統(tǒng)通常由小型或微型計算機組成,功能與中心調度的監(jiān)控系統(tǒng)相仿,但稍簡單。變電站自動化發(fā)展方向是無人值班,其遠動裝置采用微型機可編程序的方式。供電系統(tǒng)的負荷控制常采用工頻或聲頻控制方式。
水庫管理自動化
水庫管理系統(tǒng)是現代化水庫的核心部分,是水庫效能發(fā)揮的重要部分。洪水時水庫閘門的操作是以不造成下游災害為基礎制定的操作規(guī)則。為了確保正確的信息流動,需把握和監(jiān)視入庫流量和工程狀況,按實際情況來推測水庫的運行,找出相應的對策方案。對于水庫群,所有水庫的狀況及各個水庫的情況都要予以考慮。
照明系統(tǒng)自動化
為了配合各種形態(tài)光的場景,創(chuàng)造舒適環(huán)境,減少光污染和節(jié)約電力能源,照明自動化系統(tǒng)的誕生解決了日常生活中的諸多問題,實現了自檢、時鐘、定時、延時、工作人員操作范圍設定(提供各級別段密碼)、網上控制、局域網監(jiān)控、電話控制、日報,月報、模擬圖象監(jiān)控等功能。具有節(jié)能、節(jié)約運營管理費用、創(chuàng)造舒適的工作環(huán)境、系統(tǒng)的穩(wěn)定性、有效進行維修保養(yǎng)、系統(tǒng)的開放性等特點。
微機綜合自動化系統(tǒng)
微機綜合自動化系統(tǒng)就是將變電站的二次設備(包括儀表,信號系統(tǒng),繼電保護,自動裝置和遠動裝置)經過功能的組合和優(yōu)化設計,利用先進的計算機技術,現代電子技術和通信設備及信號處理技術,實現對全變電站的主要設備和輸配電線路的自動監(jiān)視,測量,自動控制和微機保護以及與調度通信等綜合性的自動化功能。
變電站綜合自動化系統(tǒng)
變電站綜合自動化系統(tǒng)是利用先進的計算機技術、現代電子技術、通信技術和信息處理技術等實現對變電站二次設備(包括繼電保護、控制、測量、信號、故障錄波、自動裝置及遠動裝置等)的功能進行重新組合、優(yōu)化設計,對變電站全部設備的運行情況執(zhí)行監(jiān)視、測量、 控制和協(xié)調的一種綜合性的自動化系統(tǒng)。具有功能實現綜合化、系統(tǒng)構成模塊化、結構分布、分層、分散化、操作監(jiān)視屏幕化、通信局域網絡化、光纜化、運行管理智能化、測量顯示數字化的特點。
以上僅僅是自動化應用的一部分,在我們生活的方方面面都會用到自動化。在以后的內容中,我們會慢慢介紹給大家。對以上內容,如果您有更深的見解,歡迎加入自動化企業(yè)QQ: 4006876636 品牌觀察討論組。
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