工业自动化：它是什么？（基础知识和类型）|亚博ag安全有保障电气4U.

由于技术的快速进步，所有工业加工系统，工厂，机械，测试设施等转动机械化到自动化。机械化系统需要人力干预操作手动操作机械。随着新的和高效的控制技术演变，计算机化自动化控制是通过对工业过程的高精度，质量，精度和性能的需求驱动。
自动化是一种超越机械化的步骤，它利用高控制能力装置以实现高效的制造或生产过程。

什么是工业自动化

工业自动化是使用PC / PLC / PACS等的控制装置，通过尽可能多的劳动干预来控制工业过程和机械，并用自动化的危险组装操作。工业自动化密切相关控制工程。

自动化是一个广泛应用于自身移动或自我决定的机制。“自动化”这个词源自自动的古希腊语（意思是'自己'）Matos（意思是'移动'）。与手动系统相比，自动化系统在精度，功率和操作速度方面提供卓越的性能。

在工业自动化控制中，可以同时感测到各种过程变量，如温度，流量，压力，距离和液体水平。通过复杂的微处理器系统或基于PC的数据处理控制器获取，处理和控制所有这些变量。

控制系统是自动化系统的重要组成部分。各种类型的闭环控制技术确保了过程变量遵循设定点。除了这个基本功能外，自动化系统还采用不同的其他功能，如计算设定点，用于控制系统，工厂启动或关机，监控系统性能，设备调度等。控制系统与适应于操作环境的监控行业允许灵活，高效可靠的生产系统。

自动化系统需要特殊的专用硬件和软件产品来实现控制和监控系统。近年来，这些产品的数量已从各种供应商开发，该供应商提供了专业的软件和硬件产品。其中一些供应商是西门子，ABB，AB，国家仪器，欧姆龙等。

工业自动化类型

工业自动化是使用计算机和机械辅助系统以良好控制的方式操作各种工业运营。取决于所涉及的运营，工业自动化系统主要分为两种类型，即过程植物自动化和制造自动化。

工艺植物自动化

在过程行业中，产品由许多基于一些原料的化学过程产生。一些行业是制药，石化，水泥工业，造纸工业等。因此，整个过程工厂是自动化的，生产高质量，更高效，对物理过程变量的控制。

上图显示了过程自动化系统层次结构。它由代表过程植物中的广泛组件的各种层组成。

0级或工厂：此级别由最接近流程的机器组成。在这方面，传感器并且致动器用于将信号从机器和物理变量转换为分析的目的，并产生控制信号。

直接过程控制：在该级别中，自动控制器和监控系统从传感器获取处理信息，并相应地驱动执行器系统。这个级别的一些任务是 -

数据采集
植物监测
达拉检查
打开和闭环控制
报告

植物监督控制：此级别通过设置目标或设置点来命令自动控制器。它照明控制设备以获得最佳过程控制。这个级别的一些任务是：

工厂监测性能
最佳过程控制
工厂协调
故障检测等

生产调度和控制：此级别解决了资源分配，生产目标，维护管理等决策问题。此级别的任务包括：

生产派遣
库存控制
生产监督，生产报告等

工厂的管理：这是工艺植物自动化的较高水平。它与商业活动更多地涉及技术活动。这个级别的任务包括 -

市场和客户分析
订单和销售统计
计划生产
容量和订单平衡等

制造自动化系统

制造业使用机器/机器人制造产品退出材料。其中一些制造业包括纺织品和陶瓷，玻璃和陶瓷，食品和饮料，造纸等。制造系统的新趋势一直在各个阶段使用自动化系统，如材料处理，加工，组装，检查和包装。通过计算机辅助控制和工业机器人系统，制造自动化变得非常灵活和高效。

下图显示了制造自动化系统层次结构，其中所有功能级别都是通过使用不同的自动化工具自动化的。

以下是制造自动化系统层次结构中每个级别的解释：

机械水平：在该级别中，各种感测和致动装置控制制造过程。它是机器控制的仪表水平。此级别的任务包括数据收集，信号检查和机器控制。

细胞或组级：这是另一个自动化级，在制造单元中的一组机器的操作是协调的。像PLC这样的各种自动化控制器用于这种机器的这种控制。

车间楼梯：它是一个监督自动化水平，进行了多个制造单元的监督和协调。

植物水平：这种自动化级别执行生产监控，控制和调度等活动等。在该级别采用的HMI有助于远程控制所有制造过程变量。

企业级别：此级别所有管理相关的活动，如生产计划和调度等。

工业自动化设备

工业自动化（IA）是一种集成，灵活和低成本的系统平台，包括各种设备和元素，该设备和元素组成，这些设备和元素都具有与工业过程相关的传感，控制，监督和监测等各种功能。下图显示了工业自动化结构，描述了IA的各种功能元素。

感应和致动元素

这传感器或传感元件将物理过程变量（如流量，压力，温度等）转换为电气或气动形式。各种传感器包括热电偶，电阻温度探测器（RTDS），应变仪等等，来自这些传感器的信号用于处理，分析和决定，以便产生控制输出。实现各种控制技术以通过将电流检测的过程变量与设定值进行比较来实现所需的输出。最后，控制器产生计算的输出，并作为电气或气动信号输入到致动元件。执行器将电气或气动信号转换为物理过程变量。一些执行器包括控制阀，继电器，电动机等。

特殊类别的仪器是智能仪器，其是传感或致动元件的集成系统，具有与现场总线通信的能力。这些智能设备包括内部信号调节电路，并便于直接连接到工业中的通信链路巴士系统。

控制系统元素

这些是基于微处理器的电子控制器或仅接受来自各种信号的工业计算机传感器以及来自监督系统或人工操作员的命令信号。这些控制器可以是连续控制系统或顺序/逻辑控制取决于控制性质的结构。控制器处理感测值和监控值并取决于控制结构，它将控制输出产生给各种致动设备。

自动化系统中使用的现代控制设备是可编程逻辑控制器（PLC）。PLC与专用软件配有，以便这些能够被编程为执行相应的控制操作。PLC具有坚固的CPU，数字I / O，模拟I / O和通信模块，使得它们可以在行业环境条件下运行以控制各种过程参数。

人机接口或操作员界面是操作员的图形界面，用于显示过程信息，如过程变量状态，将记录结果记录到数据库，生成报警信号等。SCADA是远程控制工业操作的图形用户界面之一。此外，分布式控制系统（DCS）为各种工业参数的图形显示提供了自己的HMI。

监督控制元素

监控控制对自动控制器执行更高的级别控制，进一步控制较小的子系统。该级别的主要元素是Process Station PC和人机接口。这些流程站PC负责设定点计算，性能监控，诊断，启动，关闭等紧急操作等功能。

工业自动化的优势

制造商在今天的全球竞争性商业景观中面临着许多挑战。其中一些挑战包括苛刻的制造环境（在一个越来越关注安全的世界 - 以及正确的世界）供应链越来越复杂，满足最新的节能标准，并与具有非常小的边际成本的公司竞争。

其中许多原因驱动制造商走向工业自动化。工业自动化的优势包括：

增加劳动生产率
提高产品质量
减少劳动力或生产成本
减少日常手动任务
改善安全
辅助删除监测

增加劳动生产率

自动化通过为给定的劳动力输入产生更大的输出来提高生产率。人工人员不可能长时间工作而不会减少准确性。另一方面，在不妥协的准确性上，自动控制系统能够长时间工作。因此，每小时劳动力投入的生产率和效率提高。

提高产品质量

自动化的主要福利之一是减少分数缺陷率。通过制造工艺的手动操作，可能存在妥协产品的质量规格。但是自动化系统对质量规范更加符合和均匀性的操作。通过使用自动化系统，在所有阶段控制和监控工业过程，以产生定性最终产品。

减少劳动力或生产成本

自动化系统通过将自动化机器代替人类劳动力，帮助行业帮助行业，以便将自动化机械代替人力劳动力，因此减少了单位生产成本。自动化设备运行平稳或均匀24×7不仅提高了生产率，而且因此通过节省工资，劳动力成本，养老金和员工的成本，因此导致良好的投资回报。自动化系统还通过将自动化操作代替代替劳动来减少劳动力短缺。