工厂自动化－控制论与自动化

一般认为,工厂自动化是指利用计算机充分掌握从接受订货开始,到产品发货结束之间所有生产活动的复杂信息流,并对生产系统整体进行高度管理和控制的自动化过程．其目的主要是: ①省力；②提高设备运转率和利用率；③实现高效生产管理,即减少零件、材料、半成品和成品的库存量、减少资金积压,加快资金周转,创造大的经济效益；①缩短从产品规划、设计、研制到产品出厂之间的生产周期；⑤满足用户对产品的多样化、多功能化和智能化需求。

工厂自动化,按其性质又可分为连续生产自动化和断续生产自动化两种。

连续生产自动化又叫过程自动化,主要是指石油、化工、冶金、电力等工业部门中连续生产过程的自动化．即通过采用各种检测仪表、调节仪表、控制装置、电子计算机等自动化技术工具,对整个生产过程进行自动检测、监督和控制,以达到实现各种最优的技术经济指标,提高经济效益和劳动生产率,节约能源、改善劳动条件、保护生态环境等目标。

由于连续生产自动化处理的对象是流体或粉体,传输与控制比较容易,所以进展很快．本世纪40年代开始,人们开始使用分散式测量仪表和控制装置,进行单参数自动调节,取代了传统的手工操作。

到了50年代,人们开始把检测与控制仪表集中在中央控制室,实行车间集中控制,一些工厂企业初步实现了检测仪表化和局部自动化．这一阶段,过程控制系统结构绝大多数还是单输入单输出系统,受控变量主要是温度、压力、流量和液位四种参数,控制的目的是保持这些参数的稳定,消除或减少对生产过程的干扰影响．而过程控制系统采用的方法是经典控制理论中的频率法和轨迹法,主要解决了单输入单输出系统的常值控制和系统综合控制问题。

60年代,工业生产的不断发展,对过程控制提出了新的要求（如高效率、高质量、高可靠性等）,电子技术的飞速发展也为生产过程自动化提供了功能较完善的工具和手段．在自动化仪表方面,开始大量采用单元组合仪表．为了满足定型、灵活、多功能等要求,还出现了组装仪表,以适应比较复杂的模拟和逻辑规律相结合的控制系统需要．与此同时,开始采用电子计算机对大型设备,如大型蒸馏塔、大型轧钢机等,进行最优控制,实现了直接数字控制（DDC）及设定值控制（SPC）．在系统方面,为了提高控制性能和实现某些特殊控制要求,出现了包括反馈和前馈的复合控制系统．在过程控制理论方面,除了仍采用经典控制理论解决实际生产过程中的问题外,现代控制理论也开始得到应用,控制系统由单变量系统转向复杂的多变量系统．在此期间,工厂企业实现了车间或大型装置的集中控制。

70年代以来,现代工业生产的迅猛发展,自动化仪表与硬件的开发,微计算机的问世,使生产过程自动化进入了新的高水平阶段．对整个工厂或整个工艺流程的集中控制,应用计算机系统进行多参数综合控制,或者用多台计算机对生产过程进行分级综合控制和参与经营管理,是这一阶段的主要特征．在新型自动化技术工具方面,开始采用微机控制的智能单元组合仪表,显示和调节仪表,以适应各种复杂控制系统的需要．现代控制理论中的状态反馈、最优控制和自适应控制等设计方法和特殊控制规律,在过程控制中得到了广泛应用,自动化技术呈现出一派欣欣向荣的新景象。

自动化技术一问世就显示出了强大的生命力,应用自动生产线,大大提高了劳动生产率．不到3年时间,使汽车生产成本下降近3 倍,只用8年就使汽车销售价格下跌到原价的9％,使汽车迅速进入千万普通人家．汽车工业自动化的发展,使钢铁和石油的产量和质量都有大幅度提高．而且电子计算机在机械制造生产中的应用,使传统的机械制造业焕发了青春．计算机与机床结合,出现了数控机床和计算机数控机床；应用CAD/CAM、工业机器人等技术的柔性制造系统,可减少劳力20～80％,提高生产率10 倍以上；CIMS 更为工厂全面自动化,实现无人工厂铺平了道路．正如邓□平同志在全国科学大会开幕词中所指出的: ＂电子计算机、控制论和自动化技术的发展,正在迅速提高生产自动化的程度,同样数量的劳动力,在同样的劳动时间里,可以生产出比过去多几十倍几百倍的产品．＂

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