Assemblaggio PCB prototipo di automazione industriale

L'automazione industriale si riferisce al termine generale per la misurazione e la manipolazione dell'elaborazione delle informazioni e del controllo dei processi senza l'intervento diretto di operatori umani nei macchinari o nei processi produttivi, sulla base di obiettivi predeterminati. La tecnologia di automazione implica l'esplorazione e la ricerca di metodi e tecniche per ottenere l'automazione dei processi. È una tecnologia completa che comprende l’ingegneria meccanica, microelettronica, informatica, visione artificiale, e altri campi tecnologici. La rivoluzione industriale è stata il catalizzatore della tecnologia dell’automazione, che emerse e fiorì a causa delle esigenze dell'era industriale. A sua volta, la tecnologia dell’automazione ha anche dato impulso al progresso industriale. Oggi, la tecnologia dell’automazione è ampiamente applicata in campi come la produzione meccanica, elettricità, costruzione, trasporto, e tecnologia dell'informazione, diventando uno strumento primario per aumentare la produttività del lavoro.

L’automazione industriale è uno dei prerequisiti chiave per l’avvio dell’industria tedesca 4.0, si riflette principalmente nei campi dell’ingegneria meccanica ed elettrica. IL “sistemi integrati” attualmente ampiamente utilizzati nelle industrie manifatturiere tedesche e internazionali, comportano l'integrazione di componenti meccanici o elettrici in dispositivi controllati. Si tratta di sistemi informatici specializzati progettati per applicazioni specifiche. I dati mostrano che questo “sistema incorporato” genera vantaggi di mercato annuali fino a 20 trilioni di euro, con la cifra prevista in aumento 40 miliardi di euro di 2020.

La tecnologia dell'automazione industriale utilizza la teoria del controllo, strumentazione, computer, e altre tecnologie dell'informazione per ottenere il rilevamento, controllare, ottimizzazione, pianificazione, gestione, e il processo decisionale nei processi di produzione industriale, mirando ad aumentare la produzione, migliorare la qualità, e ridurre i consumi garantendo la sicurezza. È un'alta tecnologia completa che include software, hardware, e sistemi. Come una delle tecnologie più importanti nel campo della produzione moderna del 20° secolo, la tecnologia dell'automazione industriale affronta principalmente questioni di efficienza e coerenza nella produzione. Che si tratti di imprese di produzione di massa ad alta velocità o di coloro che perseguono flessibilità e personalizzazione, l'applicazione della tecnologia di automazione è indispensabile. Mentre i sistemi di automazione non creano direttamente benefici, migliorano significativamente i processi produttivi aziendali:

Migliorare la sicurezza del processo produttivo;
Aumento dell’efficienza produttiva;
Migliorare la qualità del prodotto;
Riduzione del consumo di materie prime ed energia durante la produzione.

Secondo autorevoli agenzie di consulenza internazionali, il rapporto investimenti/produzione per le imprese che implementano sistemi di automazione è di circa 1:4 A 1:6. Soprattutto nelle imprese ad alta intensità di capitale, i sistemi di automazione rappresentano meno del 10% dell’investimento totale in attrezzature, ma svolgono un ruolo significativo nel generare rendimenti sostanziali. Sistemi di automazione industriale tradizionali, i.e., sistemi meccatronici, controllano principalmente apparecchiature e processi produttivi costituiti da corpi meccanici, parti di potenza, testare le parti di rilevamento, attuatori, autisti, e altri componenti hardware, insieme alle unità di controllo ed elaborazione del segnale, e interfacce. Guidato da flussi di informazioni mirati nei programmi software e nella logica dei circuiti elettronici, questi elementi si coordinano e si integrano organicamente, formando movimenti ordinati e regolari di materia ed energia, creando così sistemi o prodotti di automazione industriale.

Nel campo dell'automazione industriale, i sistemi di controllo tradizionali si sono evoluti dai sistemi di controllo degli strumenti pneumatici di base, sistemi di controllo di strumenti analogici combinati con unità elettriche, sistemi di controllo digitale centralizzato, ai sistemi di controllo distribuiti (DCS).

Con lo sviluppo della tecnologia di controllo, computer, comunicazioni, e rete, lo scambio di informazioni e la comunicazione stanno rapidamente coprendo tutti i livelli, dalle apparecchiature di fabbrica alla gestione dei controlli. I sistemi PC industriali si riferiscono a strumenti tecnici automatizzati per la misurazione e il controllo dei processi di produzione industriale (compresi strumenti di misura automatici e dispositivi di controllo) e le loro apparecchiature elettromeccaniche e di processo. Oggi, anche la comprensione più semplice dell’automazione si è spostata verso l’uso di macchine generalizzate (compresi i computer) da sostituire parzialmente, sostituire completamente, o superare il lavoro fisico umano.

Storia dello sviluppo

Prima Fase

1940S – primi anni '60

Spinto dalla concorrenza di mercato, utilizzo delle risorse, riduzione dell’intensità del lavoro, miglioramento della qualità del prodotto, e soddisfare le esigenze della produzione di massa. La caratteristica principale di questa fase è stata la fase di automazione della singola macchina. Realizzazioni e prodotti tipici includono macchine utensili CNC dotate di sistemi CNC hardware.

Seconda Fase

Metà degli anni '60 – primi anni '70

Spinto da una concorrenza di mercato intensificata che richiede rapidi aggiornamenti dei prodotti, alta qualità del prodotto, idoneità alla produzione di lotti medi e grandi, e ridotta intensità di lavoro. Questa fase è stata caratterizzata dall'automazione delle linee di produzione. Sulla base dell'automazione a macchina singola, sono emerse varie macchine utensili e linee di produzione combinate, insieme ai sistemi software CNC applicati alle macchine utensili, e l'applicazione pratica del CAD, Software CAM nella progettazione e produzione. Le apparecchiature per la lavorazione dell'hardware in questa fase si adattavano alla produzione di lotti medi e grandi. Realizzazioni e prodotti tipici includono la perforazione, noioso, fresatura, e altre linee di produzione di automazione della lavorazione.

Terza Fase

Metà degli anni '70 – presente

I cambiamenti del contesto di mercato hanno creato i problemi comuni della multivarietà, produzione di piccoli e medi lotti sempre più gravosa, esigente tecnologia di automazione per svilupparsi in ampiezza e profondità, integrare le tecnologie correlate per ottenere prestazioni complessive ottimali. Fin dai primi anni ’70, quando gli studiosi americani proposero per primi il concetto di CIM, cambiamenti significativi si sono verificati nel campo dell’automazione. La caratteristica principale è che il CIM come concetto e metodo è stato gradualmente accettato; le tecnologie corrispondenti si integrano disperse, tecnologie di automazione delle unità indipendenti in un insieme ottimizzato. Il cosiddetto concetto è il pensiero strategico per le imprese per analizzare e superare l'esistente “colli di bottiglia” per migliorare continuamente la forza e la competitività; mentre le tecnologie corrispondenti per l'integrazione generalmente includono la raccolta dei dati, distribuzione, condivisione; rete e comunicazione; controllori delle apparecchiature a livello di impianto; specifiche hardware e software del computer, standard, ecc. Contemporaneamente, il concurrent engineering come filosofia aziendale e modello di lavoro è stato applicato ed è attivo nel campo della tecnologia di automazione dalla fine degli anni '80, promuovere ulteriormente l’integrazione delle tecnologie di automazione delle unità. Risultati e prodotti tipici includono le fabbriche CIMS, sistemi di produzione flessibili (FM).

Tecnologia delle attrezzature e controllo di gestione della produzione

Con lo sviluppo dell’economia nazionale e il miglioramento del tenore di vita delle persone, la domanda di energia elettrica è aumentata, portando ad un corrispondente aumento delle apparecchiature per la produzione di energia. La struttura e le modalità operative della rete elettrica sono diventate più complesse, con requisiti più elevati in termini di qualità dell’energia elettrica. Per garantire il consumo di elettricità da parte dell'utente, è necessario gestire e controllare la rete elettrica.

I compiti di gestione operativa e dispacciamento del sistema energetico sono complessi ma possono essere riassunti come segue:

Mantenere il più possibile il normale funzionamento del sistema energetico. La sicurezza è fondamentale nei sistemi di alimentazione. Una volta che si verifica un incidente, le sue conseguenze sono imprevedibili. Perciò, mantenere il normale funzionamento del sistema energetico è della massima importanza;
Fornire agli utenti energia elettrica di alta qualità. I tre parametri che riflettono la qualità dell'energia sono la tensione, frequenza, e forma d'onda. Questi parametri devono rientrare negli intervalli specificati per garantire la qualità dell'alimentazione. La stabilizzazione della tensione dipende dalla regolazione dell’equilibrio della potenza reattiva nel sistema, le variazioni di frequenza riflettono l’equilibrio della potenza attiva in tutto il sistema, e la forma d'onda è determinata dai generatori;
Garantire il funzionamento economico del sistema energetico per ridurre al minimo i costi di generazione.

Il sistema energetico è un sistema distribuito su un'ampia area con una grande quantità di apparecchiature e molti parametri informativi. Le centrali elettriche inviano elettricità agli utenti attraverso molteplici cambiamenti di tensione del trasformatore prima della trasmissione. Le tensioni vengono fornite agli utenti attraverso linee di trasmissione, variando da basso ad alto e poi da alto a basso per un comodo trasferimento di energia. La trasformazione della tensione forma diversi livelli di tensione, creando sottostazioni con diversi livelli di tensione e linee di trasmissione tra di loro, formando così una complessa topologia di rete elettrica. Il dispacciamento della rete elettrica gestisce e controlla secondo questa topologia.

Generalmente, le reti istituiscono centri di dispacciamento in base ai livelli di tensione, con livelli di tensione più elevati corrispondenti a centri di dispacciamento di livello superiore. L'intero sistema forma un diagramma di rete a più livelli. L'invio gerarchico semplifica la topologia per rendere più ragionevole la trasmissione delle informazioni, risparmiando così notevolmente le apparecchiature di comunicazione e migliorando la stabilità operativa del sistema. Secondo le condizioni nazionali della Cina, il dispacciamento del sistema elettrico è suddiviso in centri di dispacciamento nazionali, centri di controllo delle spedizioni a livello di ufficio della rete regionale, centri provinciali di controllo delle spedizioni, centri di controllo delle spedizioni distrettuali, e centri di spedizione della contea. Ogni livello gestisce e invia direttamente il livello inferiore successivo.

Dispacciamento della rete elettrica

L’automazione del dispacciamento della rete elettrica è un termine generale. A causa di compiti diversi a ciascun livello del centro di spedizione, le dimensioni dei sistemi di automazione variano, ma indipendentemente dal livello esiste una funzione di base: monitoraggio, controllo e raccolta dati, comunemente denominate funzioni del sistema SCADA.

SCADA comprende principalmente le seguenti funzioni:

Acquisizione dati; Visualizzazione delle informazioni; Monitoraggio e controllo; Gestione degli allarmi; Archiviazione e reporting dei dati; Registrazione della sequenza degli eventi; Calcolo dei dati; Capacità di elaborazione RTU; Funzione di revisione degli eventi.

Controllo automatico della generazione (AGC): Il requisito principale del sistema AGC è garantire che la potenza erogata dai generatori non sia controllata direttamente dalla centrale elettrica, ma piuttosto ottimizzato a livello globale dal centro di spedizione superiore dello stabilimento sulla base di principi.

Controllo economico delle spedizioni (EDC): Lo scopo dell'EDC è controllare la distribuzione della potenza in uscita tra ciascun generatore nel sistema di alimentazione per ridurre al minimo i costi operativi della rete. L'EDC è tipicamente incorporato nell'AGC.

Analisi della sicurezza (SU): La funzione SA è una funzionalità proattiva equipaggiata nel dispacciamento della rete. Analizza lo stato attuale della rete elettrica attraverso calcoli, prevede potenziali fallimenti, adotta misure preventive per prevenire gli incidenti. Se il sistema di automazione del dispacciamento della rete include SCADA+AGC/EDC+SA, viene definito sistema di gestione dell'energia (SME). Con i progressi nelle tecnologie di trasmissione digitale e di comunicazione in fibra ottica, Anche l'automazione del dispacciamento della rete è entrata nell'era della rete. Attualmente, la maggior parte delle configurazioni di computer nel dispacciamento della rete adottano sistemi informatici distribuiti. Con lo sviluppo dell’economia nazionale cinese, La Cina è entrata nell’era delle grandi reti elettriche, grandi unità, e trasmissione ad altissima tensione. Si ritiene fermamente che con lo sviluppo di nuovi sistemi di rete elettrica automatizzati in Cina, il livello di automazione del dispacciamento della rete migliorerà ulteriormente e raggiungerà livelli internazionali avanzati.

Produzione flessibile

Introduzione

Tecnologia di produzione flessibile (FMT) comprende varie tecniche per la produzione flessibile a livello di programmazione di diverse forme di pezzi. FMT è un gruppo di tecnologie ad alta intensità tecnologica. Tutte tecnologie che enfatizzano la flessibilità e sono adatte alla multivarietà, produzione di piccoli e medi lotti (compresi i singoli prodotti) rientrano nella tecnologia di produzione flessibile.

La flessibilità può manifestarsi in due aspetti. Il primo aspetto è la capacità del sistema di adattarsi ai cambiamenti dell’ambiente esterno, che può essere misurato dal grado in cui il sistema soddisfa i requisiti dei nuovi prodotti; il secondo aspetto è la capacità del sistema di adattarsi ai cambiamenti interni, come usarlo quando ci sono disturbi (per esempio., guasti alla macchina). In assenza di disturbi, il rapporto tra produttività e produttività attesa può servire come misura di flessibilità. “Flessibilità” è relativo a “rigidità.” Tradizionale “rigido” le linee di produzione automatizzate realizzano principalmente la produzione in serie di singole varietà, con il vantaggio di una produttività molto elevata. A causa dell'attrezzatura fissa, anche il tasso di utilizzo delle attrezzature è molto elevato, rendendo basso il costo di ciascun prodotto. Tuttavia, il prezzo è piuttosto caro, in grado di elaborare solo una o poche parti simili. Per ottenere altre tipologie di prodotti, È necessario apportare modifiche strutturali significative e riconfigurare gli elementi all'interno del sistema, spesso a costi e investimenti paragonabili alla costruzione di una nuova linea di produzione. Le rigide linee di automazione della produzione di massa sono adatte solo per alcune varietà di prodotti e devono affrontare sfide nell'adattarsi a lotti piccoli e medi, Produzione multi-variazione. Man mano che la società progredisce e gli standard di vita migliorano, i mercati richiedono prodotti più distintivi che soddisfino le esigenze personalizzate dei clienti in termini di stile e funzionalità. La forte concorrenza sul mercato costringe i tradizionali metodi di produzione in batch a cambiare, che richiedono miglioramenti ai tradizionali processi di produzione dei componenti. I sistemi di produzione tradizionali non possono soddisfare la domanda del mercato per varietà multiple, prodotti di piccola varietà, rendere la flessibilità del sistema sempre più importante per la sopravvivenza del sistema. Poiché l’era della produzione di massa lascia gradualmente il posto a una produzione che si adatta ai cambiamenti dinamici del mercato, la fattibilità e la competitività di un sistema di automazione della produzione dipendono in gran parte dalla sua capacità di produrre diverse varietà di prodotti a costi inferiori e di qualità superiore in un periodo di tempo molto breve. Cicli di sviluppo. La flessibilità occupa una posizione molto importante.

Classificazione

Flessibilità della macchina: Quando si producono una serie di diversi tipi di prodotti, la facilità con cui le macchine elaborano pezzi diversi cambia con la variazione del prodotto.
Flessibilità del processo: In primo luogo, si riferisce alla capacità di adattarsi ai cambiamenti dei prodotti o delle materie prime senza modificare i processi corrispondenti nel sistema produttivo; in secondo luogo, si riferisce alla difficoltà di adattarsi ai cambiamenti dei prodotti o delle materie prime modificando i processi corrispondenti nel sistema produttivo.
Flessibilità del prodotto: Si riferisce a due aspetti: In primo luogo, la possibilità di aggiornare o sostituire completamente un prodotto dopo l'aggiornamento del prodotto o economicamente ragionevole; in secondo luogo, la capacità di ereditare funzionalità utili e compatibilità di prodotti vecchi e nuovi dopo gli aggiornamenti del prodotto.
Flessibilità di manutenzione: Utilizza vari metodi per interrogare e gestire gli errori per garantire le normali capacità di produzione.
Flessibilità della capacità produttiva: Quando il volume di produzione cambia, il sistema può anche funzionare economicamente. Ciò è particolarmente importante per i sistemi di produzione secondo l'organizzazione degli ordini.
Flessibilità di espansione: Quando è necessario ampliare la struttura produttiva, il sistema può facilmente espandersi aggiungendo moduli, formando un sistema più ampio, e può aggiungere capacità del modulo.
Flessibilità operativa: L'uso di macchine diverse, materiali, e processi per produrre una serie di prodotti con caratteristiche fisiche e tecnologie di lavorazione simili; e la capacità di utilizzare processi diversi per elaborare lo stesso prodotto.
Flessibilità della programmazione della produzione: Utilizzare macchine e materiali diversi per produrre una serie di prodotti con caratteristiche fisiche e tecnologie di lavorazione simili, e la capacità di riprogrammare dinamicamente i percorsi logistici in caso di guasti parziali.

La scala dell’FMS tende alla miniaturizzazione e al basso costo, evolvendosi in celle di produzione flessibili (FMC), che possono avere un solo centro di lavoro ma possedere capacità di elaborazione automatizzata indipendenti. Alcuni FMC dispongono di funzioni di trasmissione automatica e di gestione del monitoraggio, alcune FMC possono addirittura rendersene conto 2048 ore di funzionamento non presidiato. L'FMS utilizzato per gli armamenti è chiamato Sistemi d'arma flessibili (FAS).

Produzione intelligente

Introduzione

Produzione intelligente (IO SONO) è un sistema intelligente integrato uomo-macchina composto da macchine intelligenti ed esperti umani. Può eseguire attività intelligenti come l'analisi, ragionamento, sentenza, ed espansione durante il processo di produzione. Attraverso la cooperazione tra esseri umani e macchine intelligenti, si espande, sostituisce, e estende parzialmente parte degli esperti umani’ lavoro cerebrale nel processo di produzione. Aggiorna il concetto di produzione intelligente, estendendolo a flessibile, altamente integrato, e produzione intelligente.

Innegabilmente, l’intelligentizzazione è la direzione dello sviluppo dell’automazione della produzione. La tecnologia dell’intelligenza artificiale è ampiamente applicata in quasi tutti gli anelli dei processi produttivi. La tecnologia dei sistemi esperti può essere utilizzata per la progettazione ingegneristica, progettazione del processo, programmazione della produzione, diagnosi dei guasti, ecc. Metodi avanzati di intelligenza artificiale come le reti neurali, tecnologia di controllo fuzzy, ecc., può essere applicato anche alle formule dei prodotti, programmazione della produzione, ecc., realizzare l’intelligence dei processi produttivi. La tecnologia dell’intelligenza artificiale è particolarmente adatta per risolvere problemi particolarmente complessi e incerti. Ma è altrettanto ovvio che la completa intelligenizzazione dell’intero processo produttivo delle imprese non è del tutto impossibile, almeno non nel prossimo futuro. Sono stati sollevati anche dubbi sulla possibilità di realizzare un’automazione intelligente nel prossimo secolo? Tuttavia, se l'intelligenza viene implementata solo in una determinata parte dell'azienda senza garantire l'ottimizzazione complessiva, questo tipo di significato è limitato.

CIMS in generale (Sistema di produzione integrato computerizzato), Produzione agile, ecc. possono essere tutti considerati esempi di produzione intelligente. Gradualmente, attraverso l’integrazione delle informazioni, progettazione intelligente passo dopo passo, gestione intelligente, e, infine, la creazione di un sistema di produzione intelligente, aumentare l’ottimizzazione a livello di sistema, migliorare gradualmente il livello di intelligenza del sistema, alla fine, l’istituzione di un sistema di produzione intelligente potrebbe essere un percorso fattibile per raggiungere la produzione intelligente.

Da una prospettiva più ampia, in generale CIMS, produzione agile, ecc. possono essere tutti considerati esempi di produzione intelligente. Gradualmente attraverso l'integrazione delle informazioni, progettazione intelligente passo dopo passo, gestione intelligente, e, infine, la creazione di un sistema di produzione intelligente, aumentare l’ottimizzazione a livello di sistema, migliorare gradualmente il livello di intelligenza creando così un sistema di produzione intelligente potrebbe essere un percorso fattibile per raggiungere la produzione intelligente.

Intero sottosistema

Il componente di base dell'intero sottosistema è l'intero sottosistema (Holon). Holon è preso in prestito dal greco. Le persone usano Holon per rappresentare il componente più piccolo di un sistema. L'intero sottosistema è costituito da molti tipi diversi di Holon. Le caratteristiche più fondamentali degli Holon sono:

Autonomia, dove ciascuna unità può pianificare il proprio comportamento operativo, rispondere alle emergenze (come i cambiamenti nelle risorse di produzione, cambiamenti nelle richieste delle attività di produzione, ecc.), il suo comportamento è controllabile;
Cooperazione, dove ciascuna entità può richiedere ad altri entoni di eseguire operazioni per le proprie richieste di servizio;
Intelligenza, dove ogni Holon ha un ragionamento, capacità di giudizio, che sono anche intrinseci alla sua autonomia e cooperazione. Queste caratteristiche indicano che l'intero sottosistema ha un concetto simile all'agente.

Le caratteristiche dell'intero sottosistema includono:

Capacità di auto-organizzazione, consentendo la costruzione rapida e affidabile di nuovi mercati e la rapida evoluzione dei requisiti di produzione;
Elevata adattabilità, richieste di mercato in rapida evoluzione e requisiti di produzione in continua evoluzione;
Elevata flessibilità, altamente adattabile alle esigenze del mercato in rapida evoluzione e ai requisiti di produzione in continua evoluzione;
Bioproduzione, produzione verde, i modelli di bioproduzione e altre modalità sono anche il risultato dei risultati della ricerca nel campo delle scienze gestionali. Riflettono lo sviluppo della scienza gestionale e sono anche il risultato della tecnologia di automazione e della ricerca sui sistemi. Guardando al futuro, l’automazione della produzione continuerà a muoversi lungo binari storici.

La tecnologia di controllo dell'automazione è una delle tecnologie di produzione moderne più importanti, principalmente per risolvere i problemi di efficienza e coerenza. Il suo percorso di sviluppo si basa principalmente sull'introduzione di set completi di apparecchiature, seguito dalla digestione secondaria e dall'assorbimento, e applicazione e sviluppo. La tecnologia di controllo dell’automazione industriale cinese, industria, e le applicazioni hanno fatto progressi significativi, con tecnologie chiave, inclusa l’automazione di base, automazione dei processi, automazione della gestione, e automazione integrata. La direzione della tecnologia dell’automazione industriale è verso l’intelligenza, rete, integrazione, e modularizzazione.

L'automazione del controllo industriale a basso costo basata su PC industriale diventerà la tendenza dominante

È noto che dagli anni '60, I paesi occidentali hanno fatto affidamento sul progresso tecnologico (i.e. nuove attrezzature, nuove tecnologie e applicazioni informatiche) trasformare le industrie tradizionali, portando ad un rapido sviluppo industriale. Il più grande cambiamento avvenuto nel mondo alla fine del XX secolo è stata la formazione del mercato globale. Il mercato globale ha portato ad una concorrenza spietata senza precedenti, spingendo le aziende ad accelerare il time to market di nuovi prodotti (È ora di fare mercato), migliorare la qualità (Qualità), ridurre i costi (Costo) e migliorare il sistema dei servizi (Servizio), che è il T.Q.C.S. dell'azienda. Sebbene il sistema di produzione integrato dal computer (CIMS) combina l'integrazione delle informazioni e l'integrazione dei sistemi per perseguire un T.Q.C.S. più perfetto., consente alle aziende di farlo “fornire le informazioni giuste alle persone giuste al momento giusto e nel modo giusto, in modo da realizzare il prodotto giusto”. La decisione giusta. ", vale a dire "Cinque aspetti positivi". Tuttavia, questo tipo di automazione richiede molti investimenti di capitale. Questo è un investimento elevato, ad alta efficienza, modello di sviluppo ad alto rischio difficile da adottare per la maggior parte delle piccole e medie imprese. In Cina, le piccole e medie imprese e le quasi-grandi imprese stanno ancora intraprendendo la strada a basso costo dell’automazione del controllo industriale.

L'automazione del controllo industriale comprende principalmente tre livelli, dal basso verso l'alto, automazione di base, automazione dei processi e automazione della gestione, tra i quali il nucleo è l'automazione di base e l'automazione dei processi.

Nei sistemi di automazione tradizionali, la parte base dell'automazione è sostanzialmente monopolizzata da PLC e DCS, e la parte di automazione dei processi e di automazione della gestione è composta principalmente da vari computer di processo o minicomputer importati. I prezzi elevati del suo hardware, il software di sistema e il software applicativo tengono lontani molti commercianti.

Dagli anni '90, grazie allo sviluppo dei computer industriali basati su PC (cosiddetti PC industriali), Sistemi di automazione basati su PC costituiti da PC industriali, Dispositivi I/O, apparecchiature di monitoraggio, reti di controllo, ecc. sono stati rapidamente diffusi e sono diventati un modo importante per ottenere un’automazione industriale a basso costo.

Poiché i controllori basati su PC hanno dimostrato di essere affidabili quanto i PLC e accettati dagli operatori e dal personale di manutenzione, un produttore dopo l'altro ha adottato il controllo basato su PC almeno in parte della propria produzione. I sistemi di controllo basati su PC sono facili da installare e utilizzare, e dispongono di funzioni diagnostiche avanzate, fornire agli integratori di sistema opzioni più flessibili. A lungo termine, I sistemi di controllo basati su PC hanno bassi costi di manutenzione. Dal controllori logici programmabili (PLCS) sono maggiormente minacciati dal controllo del PC, I fornitori di PLC sono a disagio riguardo all’uso dei PC. Infatti, hanno anche aderito al “onda” del controllo tramite PC.

I PC industriali si stanno sviluppando in modo estremamente rapido in Cina. Da una prospettiva globale, i computer industriali includono principalmente computer industriali IPC e computer industriali Compact PCI e loro varianti, come i computer industriali bus AT96. Poiché l'automazione di base e l'automazione dei processi hanno requisiti elevati per la stabilità operativa, hot plugging e configurazione ridondante di computer industriali, i computer industriali esistenti non sono più in grado di soddisfare pienamente i requisiti e si ritireranno gradualmente da questo settore. Invece, saranno sostituiti da computer industriali basati su CompactPCI, mentre i computer industriali occuperanno il livello di automazione gestionale. In 2001, lo Stato ha avviato un importante progetto di automazione industriale “industrializzazione di sistemi di controllo aperti basati su computer di controllo industriale”. 50% del mercato interno e raggiungere l’industrializzazione.

Qualche anno fa, Quando “PLC morbido” apparso, l'industria credeva che i PC industriali avrebbero sostituito i PLC. Tuttavia, i PC industriali di oggi non hanno sostituito i PLC per due ragioni principali: uno è il motivo dell'integrazione del sistema; l'altro è il sistema operativo software Windows NT. Un sistema di controllo di successo basato su PC deve avere due punti: uno è che tutto il lavoro deve essere svolto tramite software su un'unica piattaforma; l'altro è fornire ai clienti tutto ciò di cui hanno bisogno. Si può prevedere che la concorrenza tra PC industriali e PLC si concentrerà principalmente su applicazioni di fascia alta con dati complessi ed elevata integrazione delle apparecchiature. I PC industriali non possono competere con i micro PLC a basso costo, che rappresentano la parte in più rapida crescita del mercato dei PLC. Dal trend di sviluppo, è probabile che il futuro sistema di controllo esista tra PC industriali e PLC, e questi segnali di convergenza sono già comparsi.

Come i PLC, il mercato dei PC industriali è rimasto stabile negli ultimi due anni. Rispetto ai PLC, il software per PC industriale è più economico.

I PLC si stanno evolvendo verso la miniaturizzazione, rete, PCizzazione, e apertura

Ce ne sono circa 200 Produttori di PLC nel mondo, producendo più di 300 prodotti. Il mercato nazionale dei PLC è ancora dominato da prodotti stranieri come Siemens, Modico, AB, Omron, Mitsubishi, e GE. Dopo anni di sviluppo, ce ne sono circa 30 Produttori di PLC in Cina, ma non hanno ancora formato capacità di produzione su larga scala e prodotti di marca. Si può dire che PLC non ha ancora formato l'industrializzazione manifatturiera in Cina. In termini di applicazioni PLC, La Cina è molto attiva e anche il settore delle applicazioni è molto vasto. Gli esperti stimano che il volume delle vendite di PLC nel mercato interno sia in 2000 era 150,000 A 200,000 unità (di cui circa 90% furono importati), Di 250 milioni a 3.5 trilioni di yuan, e il tasso di crescita annuale era di circa 12%. Si prevede che entro 2005, la domanda nazionale di PLC raggiungerà circa 250,000 unità, Di 350 milioni a 4.5 trilioni di yuan.

Il mercato dei PLC riflette anche la situazione dell’industria manifatturiera mondiale, che da allora è fortemente diminuito 2000. Tuttavia, secondo le previsioni di Automation Research Corp, nonostante la crisi economica globale, il mercato dei PLC continuerà a riprendersi. Si prevede che il mercato globale dei PLC ammonterà a 7,6 miliardi di dollari 2000, e si riprenderà a 7,6 miliardi di dollari entro la fine del 2005, e continuano a crescere leggermente.

Miniaturizzazione, rete, PCizzazione e apertura sono le direzioni principali per lo sviluppo futuro dei PLC. Agli albori dell’automazione basata su PLC, I PLC erano ingombranti e costosi. Ma negli ultimi anni, micro PLC (meno di 32 I/o) sono apparsi, e il prezzo è di poche centinaia di euro. Con l'ulteriore miglioramento e sviluppo del software di configurazione del controllo soft PLC, la quota di mercato del software di configurazione soft PLC e del controllo basato su PC aumenterà gradualmente.

Attualmente, uno dei maggiori trend di sviluppo nel campo del controllo di processo è l'espansione della tecnologia Ethernet, e il PLC non fa eccezione. Ora sempre più fornitori di PLC iniziano a fornire interfacce Ethernet. Si ritiene che il PLC continuerà a muoversi verso sistemi di controllo aperti, in particolare sistemi di controllo basati su PC industriali.

Sistema DCS progettato per la misura integrata, controllo e gestione

Sistema di controllo distribuito DCS (Sistema di controllo distribuito) è uscito dentro 1975, e i produttori sono concentrati principalmente negli Stati Uniti, Giappone, Germania e altri paesi. Dalla metà alla fine degli anni '70, il mio paese ha introdotto per la prima volta DCS stranieri da set completi di apparecchiature importati su larga scala. Il primo lotto di progetti introdotti includeva la fibra chimica, etilene, fertilizzante, ecc. A quel tempo, i DCS delle principali industrie del mio paese (come l'elettricità, prodotti petrolchimici, materiali da costruzione, metallurgia, ecc.) è stato sostanzialmente importato. All'inizio degli anni '80, mentre introduciamo e digeriamo le tecnologie, abbiamo avviato la ricerca tecnica sullo sviluppo dei DCS domestici.

Il tasso di crescita annuale del mercato DCS cinese è di circa 20%, e la dimensione del mercato annuale è di circa 3 miliardi (3.5 trilioni di yuan). Poiché DCS non ha prodotti alternativi nei dispositivi di controllo automatico su larga scala nell'industria petrolchimica negli ultimi cinque anni, il suo tasso di crescita del mercato non diminuirà. Secondo le statistiche, di 2005, l’industria petrolchimica del mio paese ne avrà bisogno di più 1,000 insiemi di apparecchiature controllate da DCS; il sistema di alimentazione ne installerà più di 10 milioni di kilowatt di nuovi generatori, che necessiteranno di un monitoraggio DCS ogni anno. Molte aziende utilizzano DCS da quasi 15-20 anni e necessitano di essere aggiornati.

Il sistema di controllo si sviluppa verso il bus di campo (FCS)

A causa dello sviluppo di 3C (computer, controllare, comunicazione) tecnologia, il sistema di controllo del processo si svilupperà da DCS a FCS (sistema di controllo del bus di campo). FCS può distribuire completamente il controllo PID ai dispositivi di campo (Dispositivo da campo). FCS basato su bus di campo è una nuova generazione di sistemi completamente distribuiti, completamente digitale, sistema di automazione del processo produttivo completamente aperto e interoperabile. La struttura apporta cambiamenti rivoluzionari.

Secondo la definizione di IEC61158, il bus di campo è digitale, trasmissione bidirezionale, rete di comunicazione multiramo tra dispositivi di campo installati in aree produttive o di processo e dispositivi di controllo automatico nella sala controllo. Il bus di campo consente alle apparecchiature di misurazione e controllo di avere capacità di calcolo e comunicazione digitale, migliora la misurazione, precisione di trasmissione e controllo dei segnali, e migliora le funzioni e le prestazioni di sistemi e apparecchiature. Il gruppo di lavoro SC65C/WG6 di IEC/TC65 ha iniziato a lavorare sull'introduzione di un unico standard di bus di campo a livello mondiale in 1984. Dopo 16 anni di sforzi, IEC61158-2 è stato lanciato nel 1993, e la successiva formulazione standard cadde nel caos. .

Dopo lo sviluppo di sistemi di controllo degli strumenti pneumatici di tipo base, unità elettriche combinate sistemi di controllo di strumenti analogici, sistemi di controllo digitale centralizzato e sistemi di controllo distribuito (DCS), lo sviluppo di sistemi di controllo computerizzato si sposterà verso lo sviluppo di sistemi di controllo con bus di campo (FCS). Sebbene l'FCS basato su bus di campo si sia sviluppato rapidamente, c'è ancora molto lavoro da fare nello sviluppo di FCS, come l’unificazione degli standard e l’intelligenza degli strumenti. Inoltre, anche il mantenimento e la trasformazione dei sistemi di controllo tradizionali richiedono DCS, quindi ci vorrà un lungo processo affinché FCS rimpiazzi completamente il tradizionale DCS, e anche la stessa DCS è in costante sviluppo e miglioramento. È certo che FCS avrà una forte vitalità se combinato con nuove tecnologie come DCS, Ethernet industriale, e controllo avanzato. Tecnologia Industrial Ethernet e bus di campo, come flessibile, metodo di trasmissione dati conveniente e affidabile, sono sempre più utilizzati in campo industriale e occuperanno una posizione sempre più importante nel campo del controllo.

La tecnologia della strumentazione si sta evolvendo verso la digitalizzazione, intelligenza, networking e miniaturizzazione

Dopo 50 anni di sviluppo, L’industria della strumentazione del mio paese ha basi solide e inizialmente ha formato una produzione relativamente completa, sistema di ricerca scientifica e marketing, diventando il secondo produttore di strumentazione in Asia dopo il Giappone. Come digitale, intelligente, i prodotti in rete e miniaturizzati diventano gradualmente il mainstream internazionale, il divario si allargherà ulteriormente. La maggior parte degli strumenti e delle attrezzature di fascia alta e su larga scala del mio Paese dipendono dalle importazioni. Per quanto riguarda i prodotti di fascia media e molti componenti chiave, i prodotti esteri rappresentano più di 60% del mercato cinese, mentre gli strumenti analitici nazionali rappresentano meno 2/1000 del mercato globale.

Le principali tendenze di sviluppo della tecnologia di strumentazione in futuro: La strumentazione si svilupperà verso l'intelligenza, producendo così strumentazione intelligente; Le apparecchiature di misurazione e controllo basate su PC e la tecnologia degli strumenti virtuali si svilupperanno rapidamente; La strumentazione sarà collegata in rete, producendo così strumenti di rete e sistemi di misura e controllo remoto.

Alcuni suggerimenti: Sviluppare prodotti con diritti di proprietà intellettuale indipendenti e padroneggiare le tecnologie di base; Migliorare le capacità di integrazione dei sistemi del settore della strumentazione; Ampliare ulteriormente le aree di applicazione degli strumenti.

La tecnologia CNC si sviluppa verso l'intelligenza, apertura, networking e informatizzazione

Da quando il Massachusetts Institute of Technology ha sviluppato il primo sistema CNC sperimentale nel 1952, con il rapido sviluppo della tecnologia informatica, vari sistemi CNC aperti di diversi livelli sono emersi e si sono sviluppati rapidamente. In termini di struttura, i sistemi CNC oggi esistenti nel mondo possono essere approssimativamente suddivisi in quattro tipologie: 1. Sistema CNC tradizionale; 2. Sistema CNC aperto con “PC integrato nel CN” struttura; 3. Aprire “NC integrato nel PC” struttura del sistema CNC; 4. Sistema CNC aperto SOFT.

La ricerca e la produzione di sistemi CNC nel mio paese hanno fatto grandi progressi grazie all'introduzione, digestione e assorbimento dell'industrializzazione durante il “Settimo piano quinquennale”, “Ottavo piano quinquennale” E “Nono piano quinquennale”. , base produttiva, coltivato un gruppo di talenti CNC, inizialmente formò una propria industria CNC, e ha anche promosso lo sviluppo della tecnologia di controllo elettromeccanico e di controllo della trasmissione. Allo stesso tempo, dopo anni di sviluppo, l'economico sistema CNC con caratteristiche cinesi ha notevolmente migliorato le prestazioni e l'affidabilità del prodotto, e gradualmente ha ottenuto il riconoscimento da parte degli utenti.

La tendenza generale allo sviluppo della tecnologia dei sistemi CNC stranieri è: la nuova generazione di sistemi CNC si evolve verso il PC e l'architettura aperta; il dispositivo di azionamento si sviluppa verso la comunicazione e la digitalizzazione; e si sviluppa verso l'intelligenza.

Entrando nel 21° secolo, la società umana entrerà gradualmente nell’era dell’economia della conoscenza, e la conoscenza diventerà il capitale e il motore dello sviluppo della scienza, della tecnologia e della produzione. L'industria delle macchine utensili, come reparto attrezzature per lo sviluppo della lavorazione meccanica, dell’industria e addirittura dell’intera economia nazionale, è senza dubbio strategico ed importante, e diventerà più prominente.

Intelligenza, apertura, rete, e l'informatizzazione sono diventate le principali tendenze nello sviluppo dei futuri sistemi CNC e delle macchine utensili CNC: verso l'alta velocità, Alta efficienza, alta precisione, e alta affidabilità; verso la modularizzazione, intelligenza, flessibilità, rete, e integrazione; verso la PCizzazione e l’apertura; Con l'emergere di una nuova generazione di tecnologie e attrezzature per la lavorazione CNC, la lavorazione meccanica si svilupperà verso la manifattura virtuale; La combinazione della tecnologia dell'informazione (ESSO) e le macchine utensili svilupperanno macchine utensili meccatroniche avanzate; La nanotecnologia costituirà una nuova tendenza di sviluppo e porterà a nuove scoperte; Le macchine utensili a risparmio energetico e rispettose dell'ambiente accelereranno lo sviluppo e occuperanno un ampio mercato.

Le reti di controllo industriale si svilupperanno nella direzione di combinare il cavo e il wireless. La tecnologia LAN wireless può connettere facilmente i dispositivi di rete in modalità wireless, e le persone possono accedere alle risorse di rete in qualsiasi momento, ovunque e a volontà. È una direzione importante per lo sviluppo dei moderni sistemi di comunicazione dati. La LAN wireless può fornire l'interconnessione Ethernet senza utilizzare cavi di rete. Promuovendo allo stesso tempo lo sviluppo della tecnologia di rete, La WLAN sta cambiando anche lo stile di vita delle persone. I protocolli di comunicazione della rete wireless utilizzano solitamente la modalità punto a punto IEEE802.3 e 802.11 modalità punto-multipunto. La LAN wireless può essere implementata sulla base della LAN ordinaria tramite hub wireless, punti di accesso senza fili (AP), ponti senza fili, modem wireless e schede di rete wireless, tra cui le schede di rete wireless sono le più comunemente utilizzate. La direzione futura della ricerca sulle WLAN si concentrerà principalmente sulla sicurezza, roaming mobile, gestione della rete, e il rapporto con altri sistemi di comunicazione mobile come il 3G. Nel campo dell'automazione industriale, ci sono migliaia di sensori, rilevatori, computer, PLCS, lettori di carte e altri dispositivi che devono essere collegati tra loro per formare una rete di controllo. Generalmente, l'interfaccia di comunicazione fornita da questi dispositivi è RS-232 o RS-485. Le apparecchiature LAN wireless utilizzano un convertitore di segnale isolato per convertire il segnale della porta seriale RS-232 delle apparecchiature industriali in segnali LAN wireless ed Ethernet, che è conforme alla LAN wireless IEEE 802.11be Ethernet IEEE 802.3 standard, e supporta il protocollo di comunicazione di rete TCP/IP standard, che espande efficacemente le capacità di comunicazione di rete delle apparecchiature industriali.

La combinazione della tecnologia di rete di computer, la tecnologia wireless e la tecnologia dei sensori intelligenti hanno prodotto un nuovo concetto di “sensori intelligenti collegati in rete basati sulla tecnologia wireless”. Questo sensore intelligente collegato in rete basato sulla tecnologia wireless consente la trasmissione diretta dei dati del sito industriale, pubblicati e condivisi in rete tramite collegamenti wireless. La tecnologia LAN wireless può fornire collegamenti dati wireless a larghezza di banda elevata e topologia di rete flessibile per la comunicazione tra vari dispositivi di campo intelligenti, robot mobili e varie apparecchiature di automazione nell'ambiente di fabbrica, compensando efficacemente le carenze delle reti cablate in alcuni ambienti speciali, migliorare ulteriormente le prestazioni di comunicazione delle reti di controllo industriale.

Il software di controllo industriale si sviluppa verso il controllo avanzato

Come parte importante del software di controllo industriale, lo sviluppo di software di configurazione dell'interfaccia uomo-macchina domestica ha fatto grandi progressi negli ultimi anni. La combinazione di software e hardware fornisce una soluzione relativamente completa per l'integrazione della misurazione, controllo e gestione delle imprese. Su questa base, il software di controllo industriale si svilupperà dall'interfaccia uomo-macchina e dalla configurazione della strategia di base al controllo avanzato.

Non esiste una definizione rigorosa e unificata di controllo di processo avanzato APC (Controllo di processo avanzato). Generalmente, gli algoritmi di controllo basati su modelli matematici che devono essere implementati dai computer sono collettivamente definiti strategie avanzate di controllo dei processi. Ad esempio: controllo adattivo; controllo predittivo; controllo robusto; controllo intelligente (sistema esperto, controllo sfocato, rete neurale), ecc.

Perché i software avanzati di controllo e ottimizzazione possono creare enormi vantaggi economici, il valore di questi software è aumentato in modo esponenziale. Decine di aziende in tutto il mondo hanno lanciato centinaia di prodotti software di controllo e ottimizzazione avanzati, formando una potente industria di software applicativi per l’industria di processo in tutto il mondo. Perciò, è di grande importanza sviluppare nel mio paese software avanzati di controllo e ottimizzazione con diritti di proprietà intellettuale indipendenti, rompere il monopolio dei prodotti esteri, e sostituire le importazioni.

In futuro, il software di controllo industriale continuerà a svilupparsi nella direzione della standardizzazione, rete, intelligenza, e apertura.

L'informatizzazione industriale si riferisce alla realizzazione della raccolta di informazioni, trasmissione delle informazioni, elaborazione delle informazioni e utilizzo completo delle informazioni su una piattaforma integrata attraverso l'infrastruttura informativa nel processo di produzione industriale, funzionamento e gestione.

Sviluppare vigorosamente l’automazione industriale è un modo e un mezzo efficace per accelerare la trasformazione e il miglioramento delle industrie tradizionali, migliorare la qualità complessiva delle imprese, rafforzare la forza nazionale complessiva del Paese, adeguare la struttura industriale, e rivitalizzare rapidamente le grandi e medie imprese. Per le medie imprese, lo Stato continuerà a implementare una serie di progetti di industrializzazione del settore ad alta tecnologia per l'automazione dei processi industriali, guidare l’industrializzazione con l’informatizzazione, promuovere l’ulteriore sviluppo della tecnologia dell’automazione industriale, rafforzare l’innovazione tecnologica, realizzare l’industrializzazione, e approfondire la soluzione – risolvere i problemi ancora aperti che affliggono lo sviluppo dell’economia nazionale, migliorare ulteriormente la qualità complessiva e la forza complessiva dell’economia nazionale, e raggiungere uno sviluppo accelerato.

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