工業(yè)自動化是指將自動化技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程，以實(shí)現(xiàn)提高生產(chǎn)效率、質(zhì)量、安全性和可靠性等目標(biāo)的一種生產(chǎn)方式。
一、工業(yè)自動化的發(fā)展歷程
1、早期階段(20 世紀(jì)初 - 20 世紀(jì)中葉)
這一時(shí)期主要是機(jī)械化的初步發(fā)展。以福特汽車公司的流水線生產(chǎn)為代表，通過傳送帶等裝置將生產(chǎn)工序連接起來，實(shí)現(xiàn)了簡單的自動化生產(chǎn)流程。例如，汽車零部件在流水線上依次進(jìn)行組裝，工人只需在固定位置完成自己負(fù)責(zé)的簡單裝配任務(wù)，大大提高了汽車的生產(chǎn)速度。
2、電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用階段(20 世紀(jì)中葉 - 20 世紀(jì)末)
隨著電子管、晶體管以及集成電路的出現(xiàn)，自動化控制開始利用這些電子元件來實(shí)現(xiàn)更精確的控制?？删幊踢壿嬁刂破?PLC)的誕生是這一時(shí)期的重要成果。PLC 可以根據(jù)預(yù)先編寫的程序?qū)I(yè)生產(chǎn)中的各種物理量，如溫度、壓力、流量等進(jìn)行邏輯控制。例如在化工生產(chǎn)中，PLC 可以精確控制反應(yīng)釜的溫度和攪拌速度，確?；瘜W(xué)反應(yīng)按照設(shè)定的條件進(jìn)行。
計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展也為工業(yè)自動化帶來了新的活力。計(jì)算機(jī)開始用于生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控。企業(yè)可以利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)時(shí)收集生產(chǎn)線上的數(shù)據(jù)，如產(chǎn)品質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)等，并且能夠進(jìn)行簡單的分析和處理。
3、智能化階段(21 世紀(jì)初至今)
隨著人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的飛速發(fā)展，工業(yè)自動化進(jìn)入了智能化時(shí)代。工業(yè)機(jī)器人配備了更先進(jìn)的傳感器和智能控制系統(tǒng)，能夠進(jìn)行復(fù)雜的任務(wù)，如在 3C 產(chǎn)品(計(jì)算機(jī)、通信和消費(fèi)電子產(chǎn)品)制造中，機(jī)器人可以完成高精度的電路板焊接、零部件裝配等任務(wù)。
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)使得工業(yè)設(shè)備之間能夠相互通信和協(xié)作。各種傳感器和執(zhí)行器通過網(wǎng)絡(luò)連接在一起，形成一個龐大的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)。例如，在智能工廠中，一臺設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，它可以通過網(wǎng)絡(luò)及時(shí)向其他設(shè)備和管理系統(tǒng)發(fā)送信號，調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃，同時(shí)維修人員也能快速獲取故障信息，提高維修效率。
二、工業(yè)自動化的關(guān)鍵技術(shù)
1、傳感器技術(shù)
傳感器是工業(yè)自動化的 “眼睛” 和 “耳朵”。它們能夠感知物理量，如溫度傳感器可以測量環(huán)境或物體的溫度。在鋼鐵生產(chǎn)中，溫度傳感器安裝在高爐內(nèi)部，實(shí)時(shí)監(jiān)測爐內(nèi)溫度，將溫度信號轉(zhuǎn)換為電信號，傳輸給控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)根據(jù)這些信號來調(diào)節(jié)燃料的供給量和鼓風(fēng)量，以確保鋼鐵冶煉過程在合適的溫度下進(jìn)行。
壓力傳感器用于測量流體或氣體的壓力。在液壓系統(tǒng)中，壓力傳感器可以檢測液壓油的壓力，當(dāng)壓力超過或低于設(shè)定值時(shí)，會觸發(fā)報(bào)警裝置或自動調(diào)節(jié)裝置，保證系統(tǒng)的安全和正常運(yùn)行。
2、控制器技術(shù)
可編程邏輯控制器(PLC)是工業(yè)自動化中最常用的控制器之一。它通過編程來實(shí)現(xiàn)對工業(yè)設(shè)備的邏輯控制。例如，在電梯控制系統(tǒng)中，PLC 可以根據(jù)電梯內(nèi)外的呼叫信號、電梯轎廂的位置信號等，控制電梯的上升、下降、開門和關(guān)門等動作。
分布式控制系統(tǒng)(DCS)主要用于復(fù)雜的工業(yè)過程控制，如化工、電力等行業(yè)。DCS 將控制功能分散到多個控制器上，同時(shí)通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行集中管理。在大型發(fā)電廠中，DCS 可以對發(fā)電機(jī)組的各個子系統(tǒng)，如鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)等進(jìn)行分散控制，確保整個發(fā)電過程的穩(wěn)定和高效。
3、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)
工業(yè)機(jī)器人能夠在惡劣環(huán)境下或者重復(fù)性高的工作中替代人工。常見的工業(yè)機(jī)器人有焊接機(jī)器人、噴漆機(jī)器人、裝配機(jī)器人等。焊接機(jī)器人在汽車制造中應(yīng)用廣泛，它可以按照預(yù)先設(shè)定的焊接路徑和參數(shù)，對汽車車身進(jìn)行高精度的焊接。其焊接速度快、質(zhì)量穩(wěn)定，而且能夠在高溫、有害氣體等環(huán)境下工作，大大提高了汽車生產(chǎn)的效率和質(zhì)量。
機(jī)器人的編程方式也越來越多樣化，除了傳統(tǒng)的離線編程外，還可以通過示教再現(xiàn)的方式進(jìn)行編程。操作人員可以手動引導(dǎo)機(jī)器人完成一系列動作，機(jī)器人記錄這些動作后，就可以重復(fù)執(zhí)行相同的任務(wù)。
4、自動化軟件技術(shù)
制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)是連接企業(yè)上層管理系統(tǒng)和下層工業(yè)控制系統(tǒng)的橋梁。它可以對生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行分解和調(diào)度，跟蹤生產(chǎn)進(jìn)度，收集和分析生產(chǎn)數(shù)據(jù)。例如，在電子產(chǎn)品制造企業(yè)中，MES 可以根據(jù)訂單需求，安排生產(chǎn)線的生產(chǎn)任務(wù)，監(jiān)控產(chǎn)品在各個生產(chǎn)工序的進(jìn)度和質(zhì)量情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程中的問題并進(jìn)行調(diào)整。
計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) / 制造(CAD/CAM)軟件用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造過程。CAD 軟件可以幫助工程師設(shè)計(jì)產(chǎn)品的三維模型，CAM 軟件則根據(jù) CAD 模型生成數(shù)控加工代碼，用于控制數(shù)控機(jī)床等設(shè)備對產(chǎn)品進(jìn)行加工制造。在機(jī)械加工行業(yè)，利用 CAD/CAM 軟件可以大大提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造的效率和精度。
三、工業(yè)自動化的優(yōu)勢
1、提高生產(chǎn)效率
自動化設(shè)備可以 24 小時(shí)不間斷地工作，大大縮短了產(chǎn)品的生產(chǎn)周期。例如，在食品包裝生產(chǎn)線中，自動化包裝設(shè)備能夠快速地完成產(chǎn)品的裝填、封口、貼標(biāo)等一系列包裝工序，其工作速度比人工包裝快數(shù)倍甚至數(shù)十倍，而且能夠保持穩(wěn)定的包裝質(zhì)量。
2、提升產(chǎn)品質(zhì)量
自動化生產(chǎn)可以減少人為因素導(dǎo)致的質(zhì)量問題。工業(yè)機(jī)器人和自動化檢測設(shè)備能夠以高精度的方式完成生產(chǎn)和檢測任務(wù)。例如，在半導(dǎo)體芯片制造中，自動化的光刻設(shè)備能夠精確地將電路圖案轉(zhuǎn)移到硅片上，其精度可以達(dá)到納米級別，而且能夠保證每一個芯片的制造工藝的一致性，從而提高了芯片的質(zhì)量和性能。
3、增強(qiáng)生產(chǎn)安全性
工業(yè)自動化可以將工人從危險(xiǎn)的工作環(huán)境中解放出來。在化工、采礦等危險(xiǎn)行業(yè)，自動化設(shè)備可以代替人工進(jìn)行危險(xiǎn)作業(yè)，如在有毒氣體環(huán)境下的物料搬運(yùn)、在高溫高壓環(huán)境下的化學(xué)反應(yīng)控制等。同時(shí)，自動化系統(tǒng)還可以對設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患并采取措施，如當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)異常高溫或振動時(shí)，自動觸發(fā)報(bào)警裝置并停止設(shè)備運(yùn)行。
4、降低生產(chǎn)成本
雖然自動化設(shè)備的初始投資較大，但從長期來看，它可以降低生產(chǎn)成本。一方面，自動化設(shè)備可以減少勞動力成本，特別是對于一些勞動力密集型的產(chǎn)業(yè)。另一方面，自動化生產(chǎn)能夠提高原材料利用率和能源效率。例如，在注塑生產(chǎn)中，自動化的注塑機(jī)可以精確控制塑料原料的注入量，減少原料浪費(fèi)，同時(shí)通過優(yōu)化注塑工藝參數(shù)，降低能源消耗。
工業(yè)自動化是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的重要趨勢，它在各個工業(yè)領(lǐng)域都發(fā)揮著巨大的作用，并且隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，其應(yīng)用范圍和深度還將不斷擴(kuò)大。
四、工業(yè)自動化咨詢
1、當(dāng)智能工廠成為制造業(yè)新寵，工業(yè)自動化何以像精密齒輪緊扣，推動每一次革新?
2、工業(yè)自動化如何助力企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型?
3、工業(yè)自動化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，軟件編程、硬件集成等關(guān)鍵難點(diǎn)，怎樣才能各個擊破、順利攻克?
4、工業(yè)自動化系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化與全球化趨勢洶涌來襲，專注本土的中小企業(yè)管理模式，如何突破慣性思維，快速革新跟上國際大舞臺的節(jié)奏?
5、化工廢氣高危處理工序，工業(yè)自動化如何祭出 “妙招” 化險(xiǎn)為夷成安全擔(dān)當(dāng)?案例深入探究告訴你。
6、工業(yè)自動化的技術(shù)之路崎嶇難行，怎樣抓住要點(diǎn)，像 “拆彈專家” 一樣排除故障隱患?
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