電氣自動化專業(yè)介紹及發(fā)展

1第一章電氣自動化專業(yè)介紹及開展1電氣自動化的專業(yè)介紹自動化專業(yè)主要研究的是自動控制的原理和方法，自動化單元技術(shù)和集成技術(shù)及其在各類控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。它以自動控制理論為根底，以電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)為主要工具，面向工業(yè)生產(chǎn)過程自動控制及各行業(yè)、各部門的自動化。它具有“控〔制〕管〔理〕結(jié)合，強〔電〕弱〔電〕并重，軟〔件〕硬〔件〕兼施〞鮮明的特點，是理、工、文、管多學科交叉的寬口徑工科專業(yè)。伴隨著我國的電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)的飛速開展,電氣自動化的概念已經(jīng)走出了工廠,并在交通、農(nóng)業(yè)、建筑、辦公場所等方面得到了廣泛的應(yīng)用,電氣自動化技術(shù)作為從電氣工程技術(shù)開展出來的并與電子與信息技術(shù)緊密結(jié)合起來的一門電氣工程應(yīng)用技術(shù)學科,歷經(jīng)了近一個世紀的開展,電氣自動化技術(shù)已走過了從無到有、從開展到成熟的過程。而我國電氣自動化的研究工作可以追溯到上世紀的五十年代,可以說研究的時間不短,但是它依舊煥發(fā)著生氣與活力。2電氣自動化的開展

1.2平臺開放式開展

OPC(OLEforProcessControl)技術(shù)的出現(xiàn),IEC61131的公布,以及Microsoft的Windows平臺的廣泛應(yīng)用,使得未來的電氣技術(shù)的結(jié)合,計算機日益發(fā)揮著不可替代的作用。

1.2.1IEC61131標準使得編程接口標準化

目前,世界上有200多家PLC廠商,近400種PLC產(chǎn)品,不同產(chǎn)品的編程語言和表達方式各不相同,IEC61131使得各控制系統(tǒng)廠商的產(chǎn)品的編程接口標準化。IEC61131同時定義了它們的語法和語義。這就意味著不會有其他的非標準的方言。IEC61131已成為了一個國際化的標準,正被各大控制系統(tǒng)廠商廣泛采納。結(jié)構(gòu)化的編程方式使得程序更易管理,也提高了代碼的使用效率,縮短了程序編程的周期。

1.2.2Windows正成為事實上的工控標準平臺

微軟的技術(shù)如WindowsNT、WindowsCE和InternetExplore已經(jīng)正在成為工業(yè)控制的標準平臺、語言和標準。PC和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)在商業(yè)和企業(yè)管理中得到普及。在工業(yè)自動化領(lǐng)域,基于PC的人機界面已經(jīng)成為主流,基于PC的控制系統(tǒng)以其靈活性和易于集成的特點正在被更多的用戶所采納。在控制層采用Windows作為操作系統(tǒng)平臺的好處就是其易于使用和維護以及與辦公平臺簡單的集成。1.2.3現(xiàn)場總線和分布式控制系統(tǒng)的應(yīng)用

現(xiàn)場總線(Profibus、FF、Interbus等)是一種串行的連接智能設(shè)備和自動化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸?shù)姆种ЫY(jié)構(gòu)的通訊總線。它通過一根串行電纜將位于中央控制室內(nèi)的工業(yè)計算機、監(jiān)視/控制軟件和PLC的CPU與位于現(xiàn)場的遠程I/O站、變頻器、智能儀表、馬達啟動器、低壓斷路器等連接起來,并將這些現(xiàn)場設(shè)備的大量信息采集到中央控制器上來。分布式控制意味著PLC、I/O模塊和現(xiàn)場設(shè)備通過總線連接起來,將輸入/輸出模塊轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場檢測器和執(zhí)行器。

1.2.4IT技術(shù)與電氣工業(yè)自動化

PC、客戶機/效勞器體系結(jié)構(gòu)、以太網(wǎng)和Internet技術(shù)引發(fā)了電氣自動化的一次又一次革命。正是市場的需求驅(qū)動著自動化和IT平臺的融合,電子商務(wù)的普及將加速著這一過程。信息技術(shù)對工業(yè)世界的滲透來自于兩個獨立的方向:一是從管理層縱向的滲透。企業(yè)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)要對當前生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)進行實時的存取;另一方面,信息技術(shù)橫向擴展到自動化的設(shè)備、機器和系統(tǒng)中。信息技術(shù)已滲透到產(chǎn)品所有的層面,不僅包括傳感器和執(zhí)行器,而且包括控制器和儀表。Internet/Intranet技術(shù)和多媒體技術(shù)在自動化領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。企業(yè)的管理層利用標準的瀏覽器可以存取企業(yè)的財務(wù)、人事等管理數(shù)據(jù),也可以對當前生產(chǎn)過程的動態(tài)畫面進行監(jiān)控,在第一時間了解最全面和準確的生產(chǎn)信息。虛擬現(xiàn)實技術(shù)和視頻處理技術(shù)的應(yīng)用,將對未來的自動化產(chǎn)品,如人機界面和設(shè)備維護系統(tǒng)的設(shè)計產(chǎn)生直接的影響。信息技術(shù)革命的原動力是微電子和微處理器的開展。隨著微電子和微處理器技術(shù)應(yīng)用的增加,原本定義明確的設(shè)備界線,如PLC、控制設(shè)備和控制系統(tǒng)變的模糊了。相對應(yīng)的軟件結(jié)構(gòu)、通訊能力及易于使用和統(tǒng)一的組態(tài)環(huán)境變得重要了。軟件的重要性在不斷提高。

1.2.5采用統(tǒng)一的系統(tǒng)開發(fā)平臺

統(tǒng)一的系統(tǒng)開發(fā)平臺應(yīng)當可以支持一個自動化工程周期中的設(shè)計、實施和測試、調(diào)試和開機、運行及維護等各個階段和環(huán)節(jié)。這樣可以大大降低從設(shè)計到完成的時間和費用。統(tǒng)一的系統(tǒng)開發(fā)平臺還應(yīng)滿足用戶另一個重要需求即開發(fā)平臺獨立于最終的運行平臺。根據(jù)工程的特點和最終用戶的需求決定將統(tǒng)一的運行代碼下載到硬件PLC、基于WindowsNT的軟件PLC、嵌入式NT系統(tǒng)還是基于WindowsCE的控制系統(tǒng)中。在這方面,基于PC的自動化產(chǎn)品滿足了以上要求。

1.2.6通用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

通用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對于一個成功的自動化系統(tǒng)來說非常重要。整個企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)應(yīng)保證現(xiàn)場控制設(shè)備、計算機監(jiān)督系統(tǒng)、企業(yè)管理系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通訊暢通無阻。企業(yè)管理層可通過Internet/Intranet對現(xiàn)場設(shè)備進行實時監(jiān)督。在進行系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時,無論選擇與現(xiàn)場設(shè)備通訊的現(xiàn)場總線還是與上級計算機或辦公系統(tǒng)通訊的以太網(wǎng),所選擇的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品必須能夠保證從辦公自動化環(huán)境到控制級直至元件級的整個系統(tǒng)范圍內(nèi)的通訊。而且,在整個網(wǎng)絡(luò)中貫穿著集成的網(wǎng)絡(luò)配置和編程、集成的數(shù)據(jù)管理以及集成的通訊等功能,即所謂的全集成自動化技術(shù)。1.2.7標準化的程序接口

成功的自動化系統(tǒng)的另一個重要因素在于標準化的程序接口?；贛icrosoft的標準和技術(shù),如Windows2000、OPC、ActiveX和WindowsCE,減少了工程時間和費用,方便了自動化系統(tǒng)和辦公系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換與共享。在與企業(yè)的MES系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)連接時,基于PC平臺的自動化解決方案意義非同尋常。使用WindowsNT/2000作為操作系統(tǒng),使用TCP/IP作為辦公環(huán)境的通訊標準,PC可以在自動控制和管理平臺之間建立一種最好的接口。標準化的程序接口還保證了不同廠家的軟硬件產(chǎn)品的數(shù)據(jù)交換,不需擔憂它們之間的通訊問題。

1.2.8工業(yè)自動化的開展趨勢

工業(yè)自動化的開展趨勢應(yīng)該是分布式、開放化和信息化。分布式的結(jié)構(gòu)是一種能確保網(wǎng)絡(luò)中每個智能的模塊能夠獨立的工作的網(wǎng)絡(luò),到達系統(tǒng)危險分散的概念;開放化那么是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有與外界的借口,實現(xiàn)系統(tǒng)與外界網(wǎng)絡(luò)的連接;信息化那么是使系統(tǒng)信息能夠進行綜合處理能力,與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自動化和管控一體化。60年前的舊中國，工業(yè)是極為落后的。不僅產(chǎn)品產(chǎn)量低，而且工業(yè)部門殘缺不全，只有采礦業(yè)、紡織業(yè)和簡單的加工業(yè)，許多工業(yè)產(chǎn)品不能自己生產(chǎn)，完全依賴進口。如今，經(jīng)過60年的建設(shè),工業(yè)行業(yè)發(fā)生根本性變化。中國已擁有39個工業(yè)大類、191個中類、525個小類,聯(lián)合國產(chǎn)業(yè)分類中所列的全部工業(yè)門類都有。一個行業(yè)比擬齊全的工業(yè)體系已經(jīng)形成,輕重工業(yè)結(jié)構(gòu)在反復調(diào)整中逐步得到改善,機電、高新技術(shù)產(chǎn)品在我國出口貿(mào)易中的主導地位日益明顯。污60散年滄翅桑巨射變，狗猶如旦一部至科幻燕大片縮。今陸日之僚中國洪，繁割榮昌絹盛、店生機蓄勃勃紹；今巾日中攻國之率人民作，意匠氣風仆發(fā)、蜂豪情俊滿懷讀。中翼華民針族以聽頑強余不屈識的精顛神傲采立于婦世界埋民族壇之林擦。住票來回望臘新中砍國成辦立以蘋來的傭歷史益，展榨現(xiàn)的論是億虎萬人矮民戰(zhàn)傭天斗剖地，誤求發(fā)應(yīng)展、草求變截革、涌求振阿興的臘生動縫畫卷慮。6石0年瓶執(zhí)著笛不懈優(yōu)地艱礦苦奮濱斗，盞我們罵走過析風云杏變幻觀、跌條宕起春伏的弓崢嶸寸歲月侵，走焰過了服興旺段國家制20探0-壽30爽0年寬的歷康程，癢使今撒天的扮中國警站在宋了實黎現(xiàn)千耍年強薪國之通夢的愉新起皆點上絕。在伙工業(yè)煙化的尖進程判中，嗓形形壘色色桂的自顆動化迫產(chǎn)品這扮演報著不諒可或殿缺的聰角色佛。本沈文特罩選刪PL截C加、機床器人拆、變翻頻器父、伺魂服與鳴傳動韻、工箏控機掃以及濤自動符化儀堅表等弱幾個泊非常辜具有浩代表棍性的郵自動稻化產(chǎn)式品見稅證著滴新中心國工腳業(yè)領(lǐng)臂域不古凡成旺就。濤狠①暴P脫LC揀我國嫂開始揮研制蛛PL莊C產(chǎn)餡品是陽上世還紀7劣0年巾代中價期。含由于污PL懇C應(yīng)謹用不這斷深許入，池國內(nèi)搭又掀瘡起研躬制P艷LC湊的高侮潮，慘雖然安仍是盼小型胞PL遼C，困批量館亦不辭大，鄙但其溝功能滲、質(zhì)純量和硬可靠三性比殼70燕年代往的產(chǎn)頂品有扒明顯肯的提失高。截為盡覽快提傳升我冰國P蹄LC柱的技蘭術(shù)水搶平，普引進攏PL正C的傳先進兩生產(chǎn)蜓技術(shù)育，中雀外合換資或驕外商扶獨資昂企業(yè)聽在國決內(nèi)開浪始批就量生叮產(chǎn)P亂LC遞。西懷門子戴公司軟率先賽在大腦連建躲立P庸LC孩生產(chǎn)辱企業(yè)名；歐兄姆龍弱公司柏在上仗海生百產(chǎn)的火PL騾C遠換銷海魚內(nèi)外僅。付童拋PL摟C詞崛起寧于7禿0年康代，津首先違在余汽車熊流水昌線上贏大量它應(yīng)用料。8敵0年腎代魄PL旱C拾走向寨成熟翼，全貞面采類用微槍電子舉處理唐器技肥術(shù)，埋得到必大量障推廣霞應(yīng)用麗，年衫銷售糖始終傲以高細于2駱0%烈的增噸長率辭上升勻，奠槽定了廣其在粒工業(yè)紙控制愚中不寧可動盒搖的銜地位啊。9立0年業(yè)代，炕隨著盆工控短編程貝語言約IE幕C6戚11侵31倒-3栗的正任式頒應(yīng)布，授PL誰C開楚始了撫它的佳第三茅個發(fā)踩展時匹期。頓竟胞國內(nèi)廟開始厭研制合PL蕩C產(chǎn)擠品是坐上世某紀7隨0年繪代中翁期，壟當時伯上海亦、北蘭京、糟西安軍、廣運州和鑒長春遺等地橡的不顫少科百研單典位、鉗大專燒院校呆和工玩廠，貸總計摟20李多家鵲單位昂都在些研制敲和生攜產(chǎn)P仰LC何〔絕喇大多聰數(shù)都威是小瘦型P煌LC葉〕。排特別孕值得柴一提嬌的是公國家沃科委寬和原震機械丹工業(yè)震部在禾儀器挎儀表嗚重點補課題妹攻關(guān)聽專項夜中組夠織了爸“潤六五涼〞縱、歪“蒜七五麻〞歲、凍“魂八五仿〞顆的可宿編程仁序控貫制器貪子項海攻關(guān)中，由漠部屬效北京仍機械罪工業(yè)駕自動暗化研企究所街負責遠，先讀后研與制開垮發(fā)了司MP鎮(zhèn)C-齡10走、M餐PC茄-2面0、柜MP歲C-竿85迅型P們LC全。撓惡份為了丑盡快算提升旬我國葛PL簡C的乳技術(shù)融水平綿，引匆進P廢LC查的先趁進生房產(chǎn)技違術(shù)，犯中外甘合資慣或外怨商獨探資企剪業(yè)在督國內(nèi)分開始稼批量桐生產(chǎn)拳PL謊C。旁西門墨子公饑司首碑先在乖大連圓開辦殃P(guān)L塌C生稱產(chǎn)企陳業(yè)；愧歐姆驢龍公碰司在乖上海如生產(chǎn)附的P看LC理遠銷纖海內(nèi)走外；貼中日商合資劫后又持成獨導資的景江蘇兇無錫倉光洋已電子弱有限克公司夕的P們LC窯已有寄小、旬中、功大系根列產(chǎn)舊品。賓中外激合資慎、引撐進技勢術(shù)，勝使國撞產(chǎn)P縱LC癢上了裂一個毀新的偷臺階論。結(jié)柏災(zāi)中國錘參加欲WT海O后偷，越炕來越折多跨灑國企雀業(yè)把餃制造抬基地海轉(zhuǎn)移捧至中憤國。陰制造掠業(yè)的對控制尊主要貓以離居散控只制為呀主，延PL蛇C是辮該領(lǐng)貝域控沸制系碗統(tǒng)的零首選但，制霜造企槍業(yè)為揭提高燕勞動因生產(chǎn)聾率和珍產(chǎn)品爐質(zhì)量巡，必博然會繪大量具采用掩PL柏C，紹從而挺為P袋LC候的應(yīng)栽用提館供廣乎闊的余市場述應(yīng)用其前景始。柱劈煎我國川工業(yè)額企業(yè)薪的自競動化捏程度東普遍快偏低我，P沫LC榴產(chǎn)品良的應(yīng)掉用空才間還鼻很大巾。例猾如機納械行迎業(yè)，畜80響%以豐上的獸設(shè)備刑仍使制用傳羽統(tǒng)的風繼電姜器凍和接智觸器覆控制括?？扇哉f懶，P金LC蹄在我販國工奔業(yè)中敗的應(yīng)且用潛傭力還余遠沒攻有得喚到充奸分發(fā)嚼揮，頌大部順分小禽型企棄業(yè)尚晝未完豬全應(yīng)槐用自航動化醉系統(tǒng)畝和產(chǎn)壁品。枝在未現(xiàn)來愈巾見激濤烈的松市場勇競爭嘗中，川這部對分企宋業(yè)勢縱必需信要應(yīng)惕用自沈動化僑系統(tǒng)氣以提夾升自肚身實奏力，君這將欲是P故LC排市場違壯大雪的一楚塊良溫好培這養(yǎng)基干。搬州狠目前圾，中麻國P嶼LC店市場結(jié)的9蝦5％革以上瞧被國姨外品索牌占前領(lǐng)。愚然而層，國欣內(nèi)已分有具昂有較瘡強實訂力的賠公司借開始棍拓展異PL蒸C業(yè)葉務(wù)，臟并在孤中國按PL詞C市丈場有粒了一商定響誕應(yīng)。怒胳②工工業(yè)央機器捏人奧從最太初的極機械霞手，寶到現(xiàn)群在的姐效勞忽機器樣人，棋機器繳人在煌提高錄產(chǎn)品僵質(zhì)量曉、發(fā)窗展綠罷色制搜造、津效勞嫩人民薄生活唯等方臂面發(fā)咽揮著段越來斤越重蘿要的扶作用幣，解番放了宜人類國，使經(jīng)得生咬產(chǎn)效增率大細大提猶高。厲上世朽紀7疑0年束代初感期，懂我國嫂科技飛人員污從外歲文雜觸志上格敏銳剝地捕庭捉到箱國外敵機器荒人研索究的趨信息柱，開敘始自巴發(fā)地竊研究滋機器案人。私耳80強年代字中期璃，我當國機趟器人禽的研除發(fā)單如位大蝴大小網(wǎng)小已識有2特00速多家校，然鎮(zhèn)而，貌由于券多半越從事盼的是靠低水車平、偉重復廳性的滋研究奮，全腦國尚醫(yī)無一按臺機現(xiàn)器人廢產(chǎn)品擋問世然，直心至1趨98拾5年臂，我栽國機猶器人益才迎朱來了疊“唯春天舞〞—抬—液工業(yè)扭機器鉗人被折列入絨了國臣家民“物七五木〞牧科技廉攻關(guān)快方案決研究蟻重點定，目烈標鎖贊定在要工業(yè)墻機器矮人基嘩礎(chǔ)技幣術(shù)、溫根底導器件幅開發(fā)庭、搬孔運、貿(mào)噴涂匠和焊修接機披器人賺的開擠發(fā)研麥究等青五個續(xù)方面聲。1批99縫0年劫，工棄業(yè)噴鍬漆機碌器人腥PJ僵-1郵如期勉完成頌，這棚是我棋國第浙一臺豆噴漆漿機器供人。洲而我勸國鞠60曾00練米鴉無纜昌水下飽機器窮人試醬驗應(yīng)體用成蒜功，濃標志萌著我寫國水戲下機僑器人頌技術(shù)梯已達扁到世利界先飛進水頭平。繡宏素從9攻0年副代初刪期起衰，在談國家樓“撐86瞧3伍〞肝方案角支持正下，師我國唉工業(yè)瘡機器守人又編在實肢踐中餡邁進秤一大圓步，絮具有邊自主職知識窩產(chǎn)權(quán)刪的點燒焊、譽弧焊縱、裝滋配、算噴漆她、切教割、怕搬運韻、包臺裝碼垮垛等快7種炮工業(yè)拼機器交人產(chǎn)藍品相屯繼問效世，齡還實罩施了描10撤0多堵項機堤器人忌應(yīng)用璃工程蜂、建鏡立了辯20出余個筒機器鏟人產(chǎn)舞業(yè)化奸基地紛。陳烤渠90懸年代責中后備期，及我國北開始高研究壺效勞辱機器常人。摧仿人惰機器夏人走濃出實鞠驗室攜，我疫國成認為繼粒日本賓之后噸投入址實際孩展示記應(yīng)用趨的第湖二個鑄國家蝕目前街，我頁國確實效勞撥機器慚人主弱要有評吸塵穩(wěn)器機主器人天，迅教育類、娛嗎樂、爬保安癢機器蹄人，漸智能代輪椅太機器廊人，妙智能獸穿戴猛機器乳人，單智能方玩具拖機器升人，貍同時定還有學一批巡為服恩務(wù)機棉器人踩提供拘核心繡控制浪器、魄傳感倒器免和驅(qū)完動器桌功能嗚部件挎的企劣業(yè)。笨如今盞，在財國際并競爭叛中，問我國氣工業(yè)油機器靈人的散優(yōu)勢柳日益殘凸顯繳。膊輩③蜻伺服斃與運較動控龍制習璃夫伺服睜系統(tǒng)貫是個撈年輕元的產(chǎn)泄業(yè)，這上個崗世紀睡60櫻～7川0年膝代是互直流咬伺服申電動盒機誕罰生和增開展玻的時豬代，景直流哄伺服黑系統(tǒng)畢在工府業(yè)及掏相關(guān)歲領(lǐng)域深獲得紐了廣恥泛的預(yù)應(yīng)用式，伺過服系派統(tǒng)的氏位置換控制窩也由播開環(huán)例控制戲開展摘成為捧閉環(huán)鳳控制狹。8涌0年備代以素來，瞧隨著替科學古技術(shù)遙的快鄙速發(fā)宋展，吸大大拾推動術(shù)了交這流伺系服驅(qū)彎動技府術(shù)，鉆使交訪流伺膏服系賺統(tǒng)性威能日袍漸提易高，緊與其覽相應(yīng)粥的伺掌服傳僑動裝艇置也脫經(jīng)歷蛾了模時擬式冠、數(shù)叼?；於ê鲜酱莺腿姅?shù)字隨化的寨開展圍。9侵0年成代開棕環(huán)伺鐘服系有統(tǒng)迅瘡速被隸交流衰伺服拆所取那代。裹在中姥國工狡業(yè)自龜動化栽不斷這開展觀的推搞動下品，我顫國伺腰服市朋場逐得漸形幻成發(fā)蘭展，稈伺服黃產(chǎn)品治也逐螞漸應(yīng)倒用到導交通齒、電釀力、細新帆能源沒開發(fā)弱、汽俗車制眨造等蹲各個亞領(lǐng)域圓，伺筐服在殺中國拋大好斥的形孩勢下梳穩(wěn)定峰中發(fā)削展。書在國鼓家8淚63柄方案違、科拔技部它中小曬型企涼業(yè)創(chuàng)匆新基季金和良國家圍“怎十五潮〞豈攻關(guān)料成果玉根底毅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