工(gōng)業自動化是機器設備或生産(chǎn)過程在不需要人工直接幹預的情況下，按預(yù)期的目标實現(xiàn)測量、操縱(zòng)等信息處理和過程控制的統稱。自動化技術就是探索和研究實現自(zì)動化(huà)過程的方法(fǎ)和技術(shù)。它是涉及機械(xiè)、微電子(zǐ)、計算機、機器視覺等技(jì)術領域(yù)的一門綜合性技術。工業革命是自動(dòng)化技術的助産(chǎn)士。正是由于工業革命的需要(yào)，自動化技術才沖破了卵殼，得到了蓬勃發展。同時自動化技術也促進(jìn)了工業的進步，如今自動(dòng)化技術已經被廣泛的應用于機械制造(zào)、電力、建築、交通運輸、信息技術等領域(yù)，成爲提(tí)高勞動生産率的主要(yào)手段。 [2] 

工業自動化是德國得以啓動工業(yè)4.0的重要前提之一(yī)，主要是在(zài)機械制造和電氣工程領(lǐng)域。目前(qián)在德國和國際制造業中廣泛采用的“嵌入(rù)式系統”，正是将(jiāng)機械或電氣部件完全(quán)嵌入到受控器件(jiàn)内部，是一種特定應用設計的專用計算機系(xì)統。數據顯示，這種“嵌入式(shì)系統”每年獲得的(de)市場效益高達200億(yì)歐元(yuán)，而這個數字(zì)到2020年将提升至400億(yì)歐元。 [3] 

工業(yè)自動化(huà)技術是一種運用控制理論、儀器儀表、計算(suàn)機和其他信息技術，對工業生産(chǎn)過程實現檢測、控制、優化、調度、管理(lǐ)和(hé)決策，達到增加産量、提高質量、降低消耗、确保安全(quán)等(děng)目的的(de)綜合性高技術，包括工業自動化軟(ruǎn)件、硬件和系統三大部分。 工業自動化技術作爲20世紀現代制造領域(yù)中(zhōng)最重要的技術之一，主(zhǔ)要(yào)解決生産效率與一緻性問(wèn)題。無論高速大批量制造企業還是追求靈活、柔性和(hé)定制化企業，都必(bì)須(xū)依靠自動化技術的應用。 自動化(huà)系統本(běn)身并不直接創造效益，但它對企業生産過程起着明顯的提升作用：

（1）提高生(shēng)産過(guò)程的安全性；

（2）提高生産效率；

（3）提高産品質量；

據國(guó)際權威咨詢機構統計，對自動化(huà)系統投入和企業效益方(fāng)面提升産出比約1：4至(zhì)1：6之間。特别在資(zī)金密集型企業中，自動化系統占設備總投資10%以下，起到“四兩撥千(qiān)金”的作用(yòng)。 傳統的工業自動化系統即機電一體化系統(tǒng)主要(yào)是對設備和生産過(guò)程的控制，即由機械(xiè)本體、動力(lì)部分、測試傳感(gǎn)部分、執行機構、驅動(dòng)部分、控制及信号處理單元、接口等硬件元素，在軟件程序和電子電(diàn)路邏輯的有目的(de)的信(xìn)息流(liú)引導下，相互協調、有機融合和集成，形成(chéng)物質和能量的有序規則運動，從而組成(chéng)工業自動(dòng)化系統或産品。

随着控制技術(shù)、計算機、通信、網絡等(děng)技術的發展，信息(xī)交互溝通的領域正迅速覆蓋從工廠的現場設備層到控制、管理各個(gè)層次。工業控制機系(xì)統一般是指對(duì)工業生産(chǎn)過程及其機電設備、工藝(yì)裝備進行測量與控制的自動化技術工具(包括自動測量儀表、控制裝置(zhì))的(de)總稱。今天，對自動化最簡(jiǎn)單(dān)的理解也轉(zhuǎn)變爲：用廣義的機器(qì)（包括計算機）來部分代(dài)替或完全取代或(huò)超越人的體力。

40年代--60年代初

需求動力(lì)：市場競争，資(zī)源利(lì)用，減輕勞動強(qiáng)度，提(tí)高産品質量，适應批量生産需要。主要特點：此階段主要爲單機(jī)自動化階段，主要特點是：各種單機自動化加工設備(bèi)出現(xiàn)，并不斷擴大應用(yòng)和向縱深方向發展。典型成果和産品：硬件數控系統的數(shù)控機床。

需求動力：市場競争加劇，要求産品更新快，産品質量高(gāo)，并适應大中批量生産需要和(hé)減輕勞動強度。主要特(tè)點(diǎn)：此階(jiē)段主要以自動生産線(xiàn)爲标志，其主要特點是：在單機自動化的基礎上，各種組(zǔ)合機床、組合(hé)生産線出現，同時軟件數控系(xì)統出現并用(yòng)于(yú)機床，CAD、CAM等軟件開始用于實(shí)際工程的設計和制造中，此階段硬件加工設備适(shì)合于大中(zhōng)批量的生産和加工。典型成果和産品：用于鑽、镗、銑(xǐ)等加工的自動生産線。

需(xū)求動力：市場(chǎng)環境的變化，使多品種、中小批量生産中普遍(biàn)性問題(tí)愈發嚴重，要求(qiú)自動化技術向其廣度和深度發展，使其(qí)各相(xiàng)關技術高度綜(zōng)合，發揮整體最(zuì)佳效能。主要特(tè)點：自70年代初期美國學者首次提出CIM概念至今(jīn)，自動(dòng)化領域(yù)已發生了巨大變(biàn)化，其主要特點是：CIM已作爲一種哲理、一種方法逐步爲人們(men)所接受；CIM也是一種實現集(jí)成的(de)相(xiàng)應技術，把分散獨立的單元自動化技術集成爲一個優化的(de)整體。所謂哲理，就是企業(yè)應根據需求來分析并克服現存的“瓶頸”，從而實(shí)現不斷(duàn)提高實力、競争力的思想策略；而作爲實現集成的(de)相應技術，一般認爲是：數據獲取、分配、共享；網絡和通信；車間層設備控制(zhì)器；計算機硬、軟件的規(guī)範、标準等。同時，并行工程作爲一種經營哲理和工作模式自80年代末期開始(shǐ)應用(yòng)和活躍于自動化技術領域，并将進(jìn)一步促(cù)進單元自動化技術的集成。典型成果和産(chǎn)品：CIMS工廠，柔性制造系統(FMS）。

電力系統運行管理和調度的任務很複(fú)雜，但簡(jiǎn)單說來，就(jiù)是：

①、盡量維持電力系(xì)統的正常運行(háng)，安全是電力系(xì)統的頭等大事，系統一旦發生(shēng)事故，其危害是難以估計(jì)的，因(yīn)此(cǐ)，努力維持電力系統的正(zhèng)常運行是首要任務；

②、爲用戶提供高(gāo)質量的電能，反(fǎn)映電能質量的三個參數就是電壓、頻率和波形。這三個參數必須在規定範圍内，才能(néng)保證電能的質量。穩定電(diàn)壓的關鍵是調節系統中無功功(gōng)率的平衡，頻率的變化，是整個系(xì)統有(yǒu)功功率的(de)平衡問題，波(bō)形是由(yóu)發電機決定的；

③、保證電力(lì)系統運行的經濟性，使發(fā)電成本最經濟。

一(yī)般情況下，電網按電(diàn)壓級别設置調度中心，電壓級别越高，調度中心的級(jí)别也越高(gāo)。整個系統是一個寶(bǎo)塔型(xíng)的網絡圖。分級調度可以(yǐ)簡化網絡的拓撲結(jié)構，使(shǐ)信息的傳送變得更加合理，從而大(dà)大節省(shěng)通信設備，并(bìng)提高了系(xì)統運行(háng)的穩定性。按中國的情況，電力系統調度分爲國家調度中心，大區網局級調度控制中心，省級調度控制中心，地區調度控制(zhì)中心(xīn)，縣級調度中心。各級直接管理和調度其下一(yī)層調(diào)度中心。

電網調度自動化是一(yī)個總(zǒng)稱，由于各級調度中心的任務(wù)不同，調度自動化系(xì)統的規模也不同，但無論哪一級調度自動化系統，都具有一種最(zuì)基(jī)本(běn)的功能，就(jiù)是監視控(kòng)制和數據(jù)收集系統，又稱SCADA系統(tǒng)功能（Supervisory Control And Data Acquisition）。

安(ān)全分析功能SA（Security Analyze）：SA功能是電網(wǎng)調度爲了做到“防患于未然”而配(pèi)備的功能。它(tā)通過計算(suàn)機對(duì)當(dāng)前電網運行狀态的分析，估計出可能出現的(de)故障，預(yù)先采(cǎi)取措(cuò)施，避免事故發生。如果電網調度自動化系統具有了SCADA+AGC/EDC+SA功能，就稱爲能量管理系統EMS（Energy Management System）。數字傳輸技術(shù)和光纖通信技術的提高，使得電網調度自動化也(yě)進入了網(wǎng)絡化，如今(jīn)電網調度(dù)中(zhōng)的計(jì)算機配置大(dà)多采用了開發分布(bù)式計算機系統。随着(zhe)中國國民(mín)經濟的發展，中國也進入了大電網、大機組(zǔ)、超高壓輸電的時代。完全可以相信，随着中國新建電(diàn)網自動化系統的發展，中國電網調(diào)度自動化水平會進(jìn)一步地提高，達到世界先(xiān)進水平。 [4] 

柔性(xìng)”是相對于“剛性”而(ér)言的，傳統的“剛(gāng)性”自(zì)動化生産(chǎn)線主要實現單一品種的大批量生産。其優點是生産率很高，由于(yú)設備是固定的，所以設(shè)備利用率也很高(gāo)，單件産品的成本低。但價格相當昂(áng)貴，且隻能加工一(yī)個或幾個相類似的零件。如果想要獲得其(qí)他品種(zhǒng)的産品，則必須對其結構進行大調整(zhěng)，重新配置系統(tǒng)内各要素，其工作量和經費投入與構造一個新的生産線往往不相上下。剛性的大批量制造自動化生産線隻适合生産少數幾個品種的産品(pǐn)，難以(yǐ)應(yīng)付多品種中小(xiǎo)批量的(de)生産。随着社會進步(bù)和(hé)生活水平的提高，市場更加需要具有特色、符(fú)合顧客個人要(yào)求樣式和功能千差萬别的産(chǎn)品。激(jī)烈的市場競争迫使傳統的(de)大規模生産(chǎn)方式發生改變，要求對傳統的零部件生産工藝加以改進。傳統的制造系統不能滿足市場對多品種小批量産(chǎn)品的需求，這就(jiù)使系統的柔性對系(xì)統的生存越來越重要。随着批量生(shēng)産時代正逐漸被适應市場動态變化的(de)生産所替換，一個制(zhì)造自動化(huà)系統的生存能力和競争能力在很大程度上取決(jué)于它是否能在很短的開發周期内，生産出較低成本、較高(gāo)質(zhì)量的不同品種産品(pǐn)的能力。柔性已占有(yǒu)相(xiàng)當重要的位置。

●機器柔性 當要求生産一系列不(bú)同類型的産品時，機器随産品變化(huà)而加(jiā)工不同零件的難易程度(dù)。

●維護柔性(xìng) 采用多種方式查詢、處理故障(zhàng)，保障生産正常進行的能力。

●多個标準的制造單元，具有自動上(shàng)下料功能的數(shù)控機床；

●能方便地上(shàng)網，容易于其(qí)它系統(tǒng)集成；

●能進行動(dòng)态調度，局部故障時，可(kě)動态重組(zǔ)物流路徑。

從廣義概念上來(lái)理(lǐ)解，CIMS（計算(suàn)機集成(chéng)制造系統），敏捷制造等(děng)都可以看作是智能(néng)自動(dòng)化的例子。的确，除了制(zhì)造過程本身(shēn)可以(yǐ)實現智能化外，還可以逐步實現智能設計，智(zhì)能管理等(děng)，再加上信息集成，全局優化，逐步提高系統的智能(néng)化水平，最(zuì)終建立(lì)智能制造系統。這可能是實現智能制造的一種可行(háng)途徑。

●自治性，每(měi)個整(zhěng)子可(kě)以對其自身的操(cāo)作行爲作出規劃(huà)，可以對意外事件（如制造(zào)資源變化(huà)、制造任務貨物要求變化等）作出反應，并且其行爲可控；

整子系統的(de)特(tè)點是：

●敏捷性，具有自(zì)組織能力，可快速、可靠地組建新系統。

●柔性，對(duì)于快速變化的市場、變化的制造要求有很強的适應性。除此(cǐ)之外(wài)，還有生物(wù)制造、綠色制(zhì)造(zào)、分形制造等模式。制造模式主要反(fǎn)映(yìng)了管理科學的發展，也(yě)是自動(dòng)化、系統技術的研(yán)究成果，它将對各種(zhǒng)單(dān)元自動化技術提出新的課(kè)題，從而在整體上影響到制造自動化的發展(zhǎn)方向。展望未來，21世紀的制造自(zì)動化将沿着曆史的軌道繼續前進。 [5] 

工業控制自動化技(jì)術是一種運用(yòng)控制理論(lùn)、儀器儀表、計算機和其(qí)它(tā)信息技術，對工業生産過程實(shí)現檢測、控制、優化(huà)、調度、管理和決策，達到增加産量、提高質量、降低(dī)消耗(hào)、确保(bǎo)安全等目的的綜合性技術，主要包括工業自(zì)動化軟件(jiàn)、硬件和系統三大部分。工業控制自動化技術作爲(wèi)20世紀現代制造領域中最重要的技術之(zhī)一，主要解決生産效率與一緻性問題。雖然自(zì)動化系統本身并不直接創造效益(yì)，但它對企業生産過(guò)程有明顯的提升作用。

20世紀(jì)90年代以來，由于PC-based的(de)工業計算機（簡稱工業PC）的(de)發展，以工業PC、I/O裝置、監控裝(zhuāng)置、控制網絡組成(chéng)的PC-based的自(zì)動化(huà)系統得到了迅速普及，成(chéng)爲實現低成本(běn)工(gōng)業自動化的重要途徑。

⒉PLC在向(xiàng)微型化、網絡化、PC化和開放性方向發展

全世(shì)界PLC生産廠家約200家，生産300多種(zhǒng)産品。國内PLC市(shì)場仍以(yǐ)國外産品爲主，如Siemens、Modicon、A-B、OMRON、三菱、GE的(de)産品。經過多年的發展，國(guó)内PLC生産廠家約有三十家，但都沒有形成頗具規模的生産能力和名牌(pái)産品，可以說PLC在中國尚未形成制造(zào)産業化。在PLC應用方面，中國是很活(huó)躍的，應用的行業也很廣。專家估(gū)計，2000年PLC的國内市場銷(xiāo)量爲15~20萬套（其中進口占90%左右），約25~35億元人民(mín)币，年增長率約爲12%。預計到2005年全國PLC需求量将達(dá)到25萬套左右，約(yuē)35~45億元人民币。

微型化、網絡化、PC化和開放性是PLC未來發展的主要方向(xiàng)。在基于PLC自動化的早(zǎo)期，PLC體積大(dà)而且價格昂貴(guì)。但(dàn)在最近幾年，微型PLC（小于32 I/O）已經出現(xiàn)，價格隻有幾百歐元。随着軟PLC（Soft PLC）控制組态軟(ruǎn)件的進一步完善和發展，安裝有軟PLC組态軟件和PC-based控(kòng)制的市場份額将逐步得到增(zēng)長。

當(dāng)前，過程控制領(lǐng)域最(zuì)大的發展趨勢(shì)之一就是Ethernet技術的擴(kuò)展，PLC也不例外。如今越(yuè)來越多的PLC供應商開(kāi)始提供Ethernet接口。可以相信，PLC将繼續(xù)向開放(fàng)式控制(zhì)系統方向轉移，尤其是基于工業PC的控制系統。 [6] 

集散控制系統DCS（Distributed Control System）問世于(yú)1975年，生(shēng)産廠家主(zhǔ)要集中在美、日、德等(děng)國。中(zhōng)國從70年代(dài)中後期起，首先由大型進口設備成套中引入(rù)國外的DCS，首批有(yǒu)化纖、乙烯、化肥等進口項目。當(dāng)時，中(zhōng)國主要行業（如電(diàn)力、石化、建材和冶(yě)金等(děng)）的DCS基本全部進口。80年代初期在(zài)引進、消化和吸收的同時，開始了研(yán)制國産化DCS的技術攻關。

⒋控制(zhì)系統正在向現場總線（FCS）方向發(fā)展

經過五十年的發展，中國儀器儀表工(gōng)業已有(yǒu)相當基(jī)礎，初步形成了門類比較齊全的生産、科研、營銷體系，成爲亞洲除日本之(zhī)外第二大(dà)儀器儀表生産國。随着國際上數字化、智能化、網絡(luò)化、微型化的産品逐漸成爲主流，差距還将進一步加大。中國高檔、大型儀器設備大多依賴(lài)進口(kǒu)。中檔産品以及許多關鍵(jiàn)零部件，國外産品占有中國市場60%以上的(de)份額，而國産分析儀器占全球市場不到千分之二的份額。

幾點建議：開發具有自主(zhǔ)知識産(chǎn)權的産品，掌握核心技術；加強儀器儀表行業的系統集成能力；進一步拓展(zhǎn)儀器儀表的應用領域。

⒍數控技術向智能化、開(kāi)放性、網絡化、信息化發展

進(jìn)入21世(shì)紀，人(rén)類社會将逐(zhú)步進入(rù)知識經濟時代，知識将成爲科技和生産(chǎn)發展(zhǎn)的資本與動力，而機床工業，作爲機器制造業(yè)、工業以至整個(gè)國民經濟發展的裝備部門，毫無疑(yí)問，其戰略(luè)性重要地(dì)位、受重(zhòng)視程度，也将更加鮮明突出。

智能化(huà)、開放性、網絡化、信(xìn)息化成爲未來數控系統和數控機床發展的主要(yào)趨勢：向高速、高效、高精度、高(gāo)可靠性方向發展；向模塊化、智能化、柔性化、網絡化和集(jí)成化方(fāng)向發展；向PC-based化和開放性方向發展；出現新一代數控加工(gōng)工藝與裝備，機械加工向虛拟制造的方向發展；信(xìn)息技術（IT）與機床(chuáng)的結合，機電一體化(huà)先進機床将得(dé)到(dào)發展；納米技術将(jiāng)形成(chéng)新發展潮流，并将有新的突破；節能環保機床将加速發展，占領廣(guǎng)大市場。

計算機網(wǎng)絡技術、無(wú)線技術以及智能傳感器技術(shù)的結合，産生了“基于無(wú)線技術的網絡化智能傳感器”的全新概念。這種基于無線(xiàn)技術的網絡化智能傳感器使得工業現(xiàn)場的數據能夠(gòu)通過無線鏈路(lù)直接在網絡上傳輸、發布和共享。無(wú)線局域網技術能(néng)夠在工(gōng)廠環境下，爲各種智能現場設備、移動機器人以及各種自動(dòng)化設備之間的通信提供高帶寬的無線數據鏈路和(hé)靈活的網絡拓撲結構，在一些特殊環(huán)境下有效地彌補了有線網絡的不足，進一步(bù)完善了(le)工業控制網絡(luò)的通信性能。

⒏工業控制(zhì)軟件正向先進控制方向發(fā)展

先(xiān)進過程控制APC（Advanced Process Control）還沒有嚴格而統一的定義。一般将基于數學模型(xíng)而又必須用(yòng)計算機來實現的控制(zhì)算(suàn)法，統(tǒng)稱爲先進過程控制(zhì)策略。如(rú)：自适應控制；預測控制；魯棒控制(zhì)；智能控制（專家系統、模糊控制、神經網絡）等。

由于先進控(kòng)制和優化軟(ruǎn)件可以創造巨大的經濟效益(yì)，因此這些軟(ruǎn)件也身價(jià)倍增。國際上已經有幾十家公司，推出了(le)上百種先進控制和優化軟件産品，在世界範圍内形成了一個強大的流程工業應用軟(ruǎn)件産業。因此，開發中國(guó)具有(yǒu)自主知識(shí)産權的先進控制和優化軟件，打破外國産品(pǐn)的壟(lǒng)斷，替代進口，具有十分重要的意義。

在未來，工業控制軟件将繼續向标準化、網絡化、智能化和開放性發展(zhǎn)方向。

工業信息化是指在工業生産(chǎn)、管理、經營(yíng)過程中，通過信(xìn)息基礎設(shè)施，在集成平台上，實現信息的(de)采集(jí)、信息(xī)的傳輸、信(xìn)息的處理以及信息(xī)的綜合利用等。

簡介

自動化(huà)倉庫ABC ，自動化技術在倉儲領域（包括主體(tǐ)倉庫(kù)）中的發展可分(fèn)爲五個階段：人工倉儲階段、機械化倉儲(chǔ)階段、自動化倉儲階段、集成化(huà)倉儲(chǔ)階段(duàn)和智能自動化倉儲階段。在90年(nián)代後期及21世紀的(de)若幹年(nián)内，智能自動化倉儲将是(shì)自動化技術的主要發展方向。

物資的輸送、存儲、管理和控制主要靠人工實現，其實時(shí)性和直觀性是明(míng)顯的優點。人工倉(cāng)儲技術在初期設備(bèi)投資的經濟指(zhǐ)标也(yě)具(jù)有優越性。

70年代初期，中國開(kāi)始研(yán)究采用巷道式堆垛機的立體倉庫。據不完全統計(jì)，中國已建成的立體(tǐ)倉庫近三百座，其中(zhōng)全自動的立體倉庫有30多個。中國的自動化倉庫技術已實現了與(yǔ)其他信息決策(cè)系統的集成，正在做(zuò)智能(néng)控制和模糊(hú)控制的研究工作(zuò)。