工业过程自动化技术的发展

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1、工业过程自动化技术的发展桂卫华中南大学信息科学与工程学院一.概述1.什么叫工业过程自动化技术综合运用控制理论、电子装备、仪器仪表、计算机和其他信息技术，对工业生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策，达到增加产量，提高质量、降低消耗、确保安全等目的，这样的一种综合性技术称之为工业工程自动化技术。它包括：工业过程自动化软件、硬件及系统三大部分。工业生产过程指的是发电、冶金、炼油、石化、化工、化肥、生化、建材、造纸、制药、橡胶、环保、选矿、采矿等领域的生产加工过程，它是工业过程自动化的服务对象，可以是一个设备、一个装置

2、、一个工段、一个生产线，也可以是一个工厂，一个联合企业。工业过程自动化技术是一门服务性技术是一门服务性技术，它的服务对象是工业过程。工业过程自动化中的变送器和执行器相当于人的“眼睛”和“手脚”，工业过程自动化中的主控系统相当于人的“大脑”。离开了眼睛、手脚和大脑，一个人无法行动和思考；离开了变送器、执行器和主控系统，一个生产过程无法正常运行。因此，工业生产离不开工业过程自动化技术。2.工业过程自动化与传统产业的关系①自动化技术的发展都离不开社会环境和历史背景.科学,特别是技术科学的发展,常常是以技术的发展为先导.自动控制理论

3、属于技术科学的范畴，它的发展主要受社会需求的的推动和技术进步的刺激，当然也受物理学、生物学等和作为工具的计算机的促进。维纳时代及前期的自动控制理论（经典控制理论）Nyquist（1932年）稳定性分析Bode（1940年）Bode图Evans（1948年）根轨迹法Wiener（1948年）《控制论》一书标志着一门独“控制理论”的诞生.经典控制理论的形成推动:受当时重大技术（通讯技术和火炮技术等）的深刻影响。物理学：牛顿力学中的“质点和姿态动力学”数学：线形常系数微分方程、单复变函数、概率、统计.工具：模拟电路和模拟计算机.5

4、0年代到60年代的自动控制理论（现代控制理论）Bellman（50年代）最优性原理———《动态规则》（1954年）Poutrygin等人（50年代末）提出“最大值原理”（最优控制问题的基本原理）Kalman（60年代）状态空间方法：能控性，能观测性。现代控制理论的形成推动：远程火箭技术与航天技术、现代航海技术的直接影响.物理学（化学）：力学、电动力学、化学反应机理.数学:线性代数（几何方法）和矩阵论；线性常微分方程组理论；实、复变函数论变分法；泛函分析；概率、统计.工具：电子计算机技术促进.60年代以来.特别是80年代以来，

5、自动控制理论有了新的发展推动：微电子技术、计算机技术、通讯和网络技术、机器人技术.经济、技术全球化进程的加快.向控制理论提出了新的课题.*含有各种不确定性系统的建模、分析综和、控制和优化设计.*具有层次性特征系统的建模、分析综合、控制和优化设计.*难于用传统方法建模系统的分析和控制问题.方法:智能方法②工业过程自动化与传统产业的关系利用电子技术改造传统产业是近二十年来中国经济发展的重要成果，大大促进了企业竞争实力和综合国力的增强。而在电子技术改造传统行业中，工业自动化技术又是其中的重要组成部分。对传统的过程工业而言，利用先进

6、的自动化硬件及软件组成工业过程自动化系统，大大提高了生产过程的安全性、可靠性、稳定性。提高了产品产量和质量、提高了劳动生产率，企业的综合经济效益。美国科学院曾对位于前列的五家实施综合自动化的企业进行全面的调查，结果表明：产品质量提高2—5倍，生产效率提高40—70%；设备利用率提高2—3倍，生产周期缩短30—60%，库存减少30%到60%，人工费减少5—20%。*工业过程自动化技术是从传统产业中产生出来的技术，是传统产业发展的需求所在。20实际40年代是自动化技术和理论形成的关键时期。工业过程自动化首先来自于传统机械制造业生

7、产方式的变更，即从汽车流水线开始的。1946年美国福特汽车公司副经理D.S哈特首先提出用“自动化”一词来描述这种流水线。1947年4月，福特汽车公司建立了自动化研究部门，称作自动化工程司的专家到这个部门工作1948年，《美国机械师》杂志，把自动化技术义为“用机械装置去操纵工件的进出，在各项操作之间转送零件，消除废料，使生产设备按照一定的时序去完成这些任务，使流水线能部分或全部地处在集中控制站的按键控制之下的一种技术。自动化一出现就显示出强大的生命力。应用这种流水线，建立起单一品种大规模生产方式，大大提高了劳动生产率。不到3年

8、的时间，使汽车成本下降了近3倍，只用了8年的时间就使汽车销售价格下跌到原来的9%使汽车走进了普通家庭。汽车工业的发展，带动了冶金、化工、石油等工业，促进了连续生产过程自动化的发展。传统产业的发展推动了工业过程自动化技术的进步70年代以来，由于世界范围内出现的能源危机和市场剧烈竞争，工业生产