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自動化

来源:wikitw.club  2016-2-1 19:50

   

自動化(Automation)是指機器設備、系統或過程(生產、管理過程)在沒有人或較少人的直接參与下,按照人的要求,經過自動檢測、信息處理、分析判斷、操縱控制,實現預期的目標的過程。自動化技術廣泛用於工業、農業、軍事、科學研究、交通運輸、商業、醫療、服務和家庭等方面。採用自動化技術不僅可以把人從繁重的體力勞動、部分腦力勞動以及惡劣、危險的工作環境中解放出來,而且能擴展人的器官功能,極大地提高勞動生產率,增強人類認識世界和改造世界的能力。因此,自動化是工業、農業、國防和科學技術現代化的重要條件和顯著標誌。

目錄 1發展簡況

2基本概念

3研究內容

4實施時機

5發展趨勢

6培養目標

7主要課程

8就業前景

9就業方向

10國外現狀

11涉及範圍

12常見種類

全集成自動化 銀行辦公自動化 衛生管理自動化 電力系統自動化 電網調度自動化 火力發電廠自動化 水力發電站綜合自動化 供電系統自動化

水庫管理自動化 氣象觀測自動化 照明系統自動化 13機械系統

微機綜合自動化系統 變電站綜合自動化系統

1發展簡況1946年,美國福特公司的機械工程師D.S.哈德最先提出「自動化」一詞, 自動化設備(圖1)

並用來描述發動機汽缸的自動傳送和加工的過程。50年代,自動調節器和經典控制理論的發展,使自動化XX以單變數自動調節系統為主的局部自動化階段。60年代,隨現代控制理論的出現和電子電腦的推廣應用,自動控制與信息處理結合起來,使自動化XX到生產過程的最優控制與管理的綜合自動化階段。

70年代,自動化的對象變為大規模、複雜的工程和非工程系統,涉及許多用現代控制理論難以解決的問題。這些問題的研究,促進了自動化的理論、方法和手段的革新,於是出現了大系統的系統控制和複雜系統的智能控制,出現了綜合利用電腦、通信技術、系統工程和人工智慧等成果的高級自動化系統,如柔性製造系統、辦公自動化、智能機器人、專家系統、決策支持系統、電腦集成製造系統等。

自動裝置的出現和應用是在18世紀。自動化技術形成時期是在18世紀末~20世紀30年代。1788年英國機械師 自動化設備(圖2)

J.瓦特發明離心式調速器(又稱飛球調速器),並把它與蒸汽機的閥門連接起來,構成蒸汽機轉速的閉環自動控制系統。瓦特的這項發明開創了近代自動調節裝置應用的新紀元,對第一次工業革命及後來控制理論的發展有重要影響。人們開始採用自動調節裝置,來對付工業生產中提出的控制問題。這些調節器都是一些跟蹤給定值的裝置,使一些物理量保持在給定值附近。自動調節器應用標志著自動化技術XX新的歷史時期。XX20世紀以後,工業生產中廣泛應用各種自動調節裝置,促進了對調節系統進行分析和綜合的研究工作。這一時期雖然在自動調節器中已廣泛應用反饋控制的結構,但從理論上研究反饋控制的原理則是從20世紀20年代開始的。1833年英國數學家C.巴貝奇在設計分析機時首先提出程序控制的原理。1939年世界上第一批系統與控制的專業研究機構成立,為20世紀40年代形成經典控制理論和發展局部自動化作了理論上和組織上的準備。

20世紀40~50年代是局部自動化時期第二次世界大戰時期形成的經典控制理 自動化設備(圖3)

論對戰後發展局部自動化起了重要的促進作用。在問題的過程中形成了經典控制理論﹐設計出各種精密的自動調節裝置﹐開創了系統和控制這一新的科學領域。這一新的學科當時在美國稱為伺服機構理論﹐在蘇聯稱為自動調整理論﹐主要是解決單變數的控制問題。經典控制理論這個名稱是1960年在第一屆全美聯合自動控制會議上提出來的。1945年後由於戰時出版禁令的解除﹐出現了系統闡述經典控制理論的著作。1945年美國數學家維納﹐N.把反饋的概念推廣到一切控制系統。50年代以後﹐經典控制理論有了許多新的發展。。經典控制理論的方法基本上能滿足第二次世界大戰中軍事技術上的需要和戰後工業發展上的需要。但是到了50年代末就發現把經典控制理論的方法推廣到多變數系統時會得出錯誤的結論。經典控制理論的方法有其局限性。

20世紀40年代中發明的電子數字電腦開創了數字程序控制的新紀元﹐雖然當時還局限於自動計算方面,但ENIAC和EDVAC的製造成功﹐開創了電子數字程序控制的新紀元。電子數字電腦的發明為60~70年代在控制系統中廣泛應用程序控制和邏輯控制以及廣泛應用電子數字電腦直接控制生產過程奠定了基礎。

20世紀50年代末起至今是綜合自動化時期,這一時期空間技術迅速發展,迫切需要解決多變數系統的最優控制問題。於是誕生了現代控制理論。現代控制理論的形成和發展為綜合自動化奠定了理論基礎。同時微電子技術有了新的突破。1958年出現晶體管電腦,1965年出現集成電路電腦,1971年出現單片微處理機。微處理機的出現對控制技術產生了重大影響﹐控制工程師可以很方便地利用微處理機來實現各種複雜的控制,使綜合自動化成為現實。「自動化(Automation)」是美國人D.S.Harder于1936年提出的他認為在一個生產過程中,機器之間的零件轉移不用人去搬運就是「自動化」。

2基本概念自動化的概念是一個動態發展過程。過去,人們對自動化的理解或者說自動化的功能目標是以機械的動作代 自動化設備(圖4)

替人力操作,自動地完成特定的作業。這實質上是自動化代替人的體力勞動的觀點。後來隨著電子和信息技術的發展,特別是隨著電腦的出現和廣泛應用,自動化的概念已擴展為用機器(包括電腦)不僅代替人的體力勞動而且還代替或輔助腦力勞動,以自動地完成特定的作業。

自動化的廣義內涵至少包括以下幾點:在形式方面,製造自動化有三個方面的含義:代替人的體力勞動,代替或輔助人的腦力勞動,製造系統中人機及整個系統的協調、管理、控制和優化。在功能方面,自動化代替人的體力勞動或腦力勞動僅僅是自動化功能目標體系的一部分。自動化的功能目標是多方面的,已形成一個有機體系。在範圍方面,製造自動化不僅涉及到具體生產製造過程,而是涉及產品生命周期所有過程。

3研究內容自動化是一門涉及學科較多、應用廣泛的綜合性科學技術。 自動化設備(圖5)

作為一個系統工程,它由5個單元組成:

1、程序單元。決定做什麼和如何做。

2、作用單元。施加能量和定位。

3、感測單元。檢測過程的性能和狀態。

4、制定單元。對感測單元送來的信息進行比較,制定和發出指令信號。

5、控制單元。進行制定並調節作用單元的機構。自動化的研究內容主要有自動控制和信息處理兩個方面,包括理論、方法、硬體和軟體等,從應用觀點來看,研究內容有過程自動化、機械製造自動化、管理自動化、實驗室自動化和家庭自動化等。

過程自動化:石油煉製和化工等工業中流體或粉體的化學處理自動化。一般採用由檢測儀錶、調節器和電腦等組成的過程式控制制系統,對加熱爐、精餾塔等設備或整個工廠進行最優控制。採用的主要控制方式有反饋控制、前饋控制和最優控制等。

機械製造自動化:這是機械化、電氣化與自動控制相結合的結果, 自動化設備(圖6)

處理的對象是離散工件。早期的機械製造自動化是採用機械或電氣部件的單機自動化或是簡單的自動生產線。20世紀60年代以後,由於電子電腦的應用,出現了數控機床、加工中心、機器人、電腦輔助設計電腦輔助製造、自動化倉庫等。研製出適應多品種、小批量生產型式的柔性製造系統(FMS)。以柔性製造系統為基礎的自動化車間,加上信息管理生產管理自動化,出現了採用電腦集成製造系統(CIMS)的工廠自動化。

管理自動化:工廠或事業單位的人、財、物、生產、辦公等業務管理自動化,是以信息處理為核心的綜合性技術,涉及電子電腦、通信系統與控制等學科。一般採用由多台具有高速處理大量信息能力的電腦和各種終端組成的局部網路。現代已在管理信息系統的基礎上研製出決策支持系統(DSS),為高層管理人員決策提供備選的方案。

對社會的影響自動化是新的技術革命的一個重要方面。自動化技術的研究、應用和推廣,對人類的生產、生活等方式將產生深遠影響。生產過程自動化和辦公室自動化可極大地提高社會生產率和工作效率,節約能源和原材料消耗,保證產品質量,改善勞動條件,改進生產工藝和管理體制,加速社會的產業結構的變革和社會信息化的進程。

4實施時機1、記錄生產過程。

2、進行增值分析,把哪些非增值性的操作項目鑒定出來。

3、把非增值性操作盡可能多地消除掉。

4、評估「新的經過該站」的過程,對在該過程匯總應用自動化進行成本效益分析。

5、如果效益大於成本,或者能取得顯著的質量效益,則實行自動化。[1]

5發展趨勢現代生產和科學技術的發展,對自動化技術提出越來越高的要求, 自動化設備(圖7)

同時也為自動化技術的革新提供了必要條件。70年代以後,自動化開始向複雜的系統控制和高級的智能控制發展,並廣泛地應用到國防、科學研究和經濟等各個領域,實現更大規模的自動化,例如大型企業的綜合自動化系統、全國鐵路自動調度系統、國家電力網自動調度系統、空中交通管制系統、城市交通控制系統、自動化指揮系統、國民經濟管理系統等。自動化的應用正從工程領域向非工程領域擴展,如醫療自動化、人口控制、經濟管理自動化等。自動化將在更大程度上模仿人的智能,機器人已在工業生產、海洋開發和宇宙探測等領域得到應用,專家系統在醫療診斷、地質勘探等方面取得顯著效果。工廠自動化、辦公自動化、家庭自動化和農業自動化將成為新技術革命的重要內容,並得到迅速發展。

6培養目標本專業培養的學生具備電工技術、電子技術、控制理論、自動檢測與儀錶、信息處理、系統工程、電腦技術與應用和網路技術等較寬廣領域的工程技術基礎和一定的專業知識,能在運動控制、工業過程式控制制、電力電子技術、檢測與自動化儀錶、電子與電腦技術、信息處理、管理與決策等領域從事系統分析、系統設計、系統運行、科技開發及研究等方面工作的高級工程技術人才。

7主要課程電路原理、高等數學、電子技術基礎、電腦原理及應用、電腦軟體技術基礎、模擬電子技術、數字電子技術、過程工程基礎、電機與電力拖動基礎、電力電子技術、自動控制理論、現代控制理論、半導體變流技術、微機原理與介面技術、單片機原理與應用、信號與系統分析、過程檢測及儀錶、運籌學、電腦模擬、電腦網路、過程式控制制、運動控制、系統辨識基礎、電腦控制系統、系統工程導論、複變函數與積分變換、自動化概論、嵌入式系統原理與設計。

8就業前景本專業畢業生有著廣闊的就業渠道,因為自動化技術的應用廣泛, 自動化設備(圖8)

其就業領域也五花八門。正因為如此,有些同學在擇業時容易產生「皇帝的女兒不愁嫁」的心理,認為自己的自動化專業緊俏,社會需求量大,工作單位可以隨自己挑。儘管現在學生就業實行的是「雙向」選擇的政策,你選用人單位,但用人單位也在選你。所以千萬不要表現出一種「老子天下第一」的神情,自我感覺很了不起,這樣只會引起用人單位的反感甚至最終不錄用你。謙虛、踏實、穩重是本專業畢業生在擇業時的第一選擇。根據近幾年畢業生就業的情況看,他們的工作都非常理想,收入狀況也頗為樂觀。[2]

與本專業就業領域相關聯的行業在借助市場經濟的搞活和對外開放程度的加深,也獲得了飛速發展。民航、鐵路、金融、通信系統、稅務、海關等部門的自動化程度越來越高,科研院所、高科技公司也借助強大的人才優勢,發展迅猛。未來隨著自動化技術應用領域的日益拓展,對這一專業人才的需求將會不斷增加,自動化專業的畢業生也將借助這一技術的廣泛應用而在社會生活的各個領域、經濟發展的各個環節找到發揮自己專長的理想位置。

自動化專業一直以來是社會急需的人才。包括電氣自動化、鐵路、化工等諸多領域。

自動化工程師——從事自動化系統的維護、優化等工作;

自動化設計師——從事自動化系統的設計和開發;

軟體工程師——處理自動化系統中相關的軟體的設計和開發。

還可以從事教學和相關的研究工作。

9就業方向主要從事與電氣工程有關的系統運行、自動控制、電力電子技術、信息處理、試驗分析、研製開發、經濟管理以及電子與電腦技術應用等領域的工作。自動化就業面很廣泛,一般可以選擇自動化以及自動化儀錶公司,如西門子,E+H,ABB等公司;可以選擇到化工廠、醫藥、食品製造等企業中進行生產過程的自動控制;可以選擇自動機器人方向的研究;可以向數據採集、挖掘,模式識別等方面發展;當然也可以深入高科技領域,比如航天航空器控制的研究製造等等。

10國外現狀國外自動化技術的發展趨勢是系統化、柔性化、集成化和智能化。 自動化設備(圖9)

自動化技術不斷提高光電子、自動化控制系統、傳統製造等行業的技術水平和市場競爭力,它與光電子、電腦、信息技術的融合和創新,不斷創造和形成新的行業經濟增長點,同時不斷提供新的行業發展的管理戰略哲理。

如並行工程(CE)、敏捷製造(AM)等。數控技術于模塊化、網路化、多媒體和智能化;CAD/CAM系統面向產品的整個生命周期;自動控制內容發展到對產品質量的在線監測與控制,設備運行狀態的動態監測、診斷和事故處理、生產狀態的監控和設備之間的協調控制與連鎖保護,以及廠級管理決策與控制等;系統網路普遍以通用電腦網路為基礎;自動化控制產品正向著成套化、系列化、多品種方向發展;以自動控制技術、數據通信技術、圖象顯示技術為一體的綜合性系統裝置成為國外工業過程式控制制的主導產品,現場匯流排成為自動化控制技術發展的第一熱點;可編程式控制制器(PLC)與工業控制系統(DCS)的實現功能越來越接近,價格也逐步接近,目前國外自動控制與儀器儀錶領域的前沿廠商已推出了類似PCS(Process Control System)的產品。

世界自動化產業發展勢頭迅猛。感測器技術、開放式工業過程自動化系統、現場匯流排技術等自動化技術已形成一定的產業規模,其中90年代感測器在美國、日本的市場總銷售額已超過100億美元。

11涉及範圍從深度來看——以工業生產為例,小到一個普通的設備電機, 自動化設備(圖10)

大到企業的整個加工、製造系統乃至企業的整個生產過程。

從廣度來看——涉及第二產業工業自動化、第一產業農業自動化、第三產業服務自動化(如辦公自動化、樓宇自動化、商務自動化、交通自動化等等),涉及的系統可有人造系統(如機器系統、交通系統、電力系統、軍事系統)和自然系統(如生命系統、生態系統),涉及的過程有生產過程、管理過程、決策過程等等。

12常見種類全集成自動化無論是針對過程工業還是針對生產工業:也不論處於哪個領域,全集成自動化都是實現完全符合各種具體需要的自動化解決方案的唯一基礎。將我們在其它行業應用中不斷嘗試后獲得的經驗,連同我們成熟的產品線,直接應用於當前的開發工作中,進而為水工業帶來諸多好處。

全集成自動化可以為在整個工廠內實現統一、高效的自動化奠定基礎。針對污水處理工廠的情況:從泵站到活化池,從頭到尾,直到排水站。

全集成自動化在機器或工廠的整個生命周期(從最初的規劃階段、到安裝和調試、操作和維護,一直到擴展和現代化)內提供了大量的優勢。

在全集成自動化的基礎上,我們可實施針對水工業特殊要度身定製的、具有卓越集成性能的解決方案。VarSuv節能計算器為優化工廠的能源配置做出了重要的貢獻。由於TIA具有面向系統的工程環境以及集成的通訊和診斷選項,因此,工廠在整個生命周期都會從中受益。此外,西門子不斷創新,確保您在工廠改造方面的投資安全性。

全集成自動化的優勢:

安裝和調試:在工廠範圍內使用相同的通信標準(如 PROFIBUS 和PROFINET),將介面需求降至最低,同時簡化了安裝與調試過程。即使是結構十分複雜的工廠,實現起來不費吹灰之力。

運行:集成通訊可以在整個工廠範圍內最大限度地提高透明性。這表明,在需求變更時工廠可以更快速靈活地作出響應,並採取十分有效的診斷措施。通過這種方法可以計劃外停車事故降至最低。集成全集成自動化,還意味著:無論是直接操作控制系統還是通過操作面板,對所有站都進行統一操作。

維護:智能維護策略使您能夠更快地檢測、分析和消除可能的錯誤源,甚至是在使用遠程維護的情況下也是如此。在我們的許多系統操作過程中,都可以更換模塊。組件的統一也減輕了維修工程師的負擔。

現代化和擴展:現有工廠很輕鬆地適應不斷變化的要求,通常不用中斷運行。由於我們的產品和系統的不斷深入開發具有持續性,從而避免了系統中諸多不必要的變更,因此在最大程度上確保了投資安全。

銀行辦公自動化在銀行的經營管理中,憑借先進的電腦手段,進行組織協調、 辦公自動化系統

指揮調度、監督調控、輔助決策,以提高銀行的現代化管理水平和工作效率,已經越來越引起人們的關心和重視。

銀行的各項業務和各類工作都是相互聯繫、互為依存的,是一個有機的整體,不能割裂分開。因此,在金融電子化的進程中,在辦公自動化系統的設計上,要通盤考慮,統籌規劃,不能顧此失彼,畸重畸輕。銀行辦公自動化,應是業務處理、綜合管理、通訊聯接三位一體,主要有四個方面的內容。

1.是管理決策環節。該部分為領導層提供閱批公文、查詢信息、輔助決策、發布政令、指揮調度等全方位電腦服務。

2.業務處理。按專業建立資料庫、信息庫、情報庫、文檔庫積累資料,為數據共享,系統查詢提供信息來源。

3.信息加工。專業資料庫的信息資料,多帶有原始、零星的痕跡。因此, 政府辦公自動化平台

要按著一定的數學模型、格式標準、統計口徑進行採集、加工、整理,使其,條理化、系統化、規範化,再以表格、圖形、曲線、文字等直觀方式進行顯示,為領導層分析研究、預測監控、制定政策提供依據和參考。

4、是網路傳導環節,徹底打破條塊分割,解決傳輸滯后、流通不暢的瓶頸問題,實現電腦群的一體化、網路化,溝通業務與管理方面的聯繫,使通訊系統四通八達,暢通無阻,信息傳遞「瞬間」完成。

銀行辦公自動化系統特殊功能:特殊功能是因辦公需要,開發中要重點考慮的。一是對領導同志的原稿、手跡、批示、簽名如何採集,如何保存。二是大量文件、資料、數據如何XX電腦,由紙張信息轉換為電子信息。三是信息的存貯,辦公自動化系統涉及全行各個部門,信息量十分龐大。無論是暫時存放,還是長年保存,系統都要提供足夠的存貯空間。四是高效率的郵件處理功能。這是行長與各部門聯繫的橋樑和紐帶,是行長發布政令、通知、講話,行使組織管理職能的主要手段,也是部門負責人請示、彙報的信息載體。我們在開發中採用了以下手段,即電子筆手寫方式,多媒體語音功能,公文信息原稿掃描技術、鍵盤錄入,大容量光碟存貯,激光印表機輸出。這些技術的綜合運用,較好地滿足了以上各類功能需要。

辦公自動化系統是一個綜合項目,涉及面廣,耗資量大,建設周期長。在開發中以分步實施,逐步推進為宜,這樣可以少走彎路,避免浪費。在總體設計、設備選擇、組建網路、軟體配製上要從長考慮,力求一次投資長期受益;在程序開發上要分段進行,先易后難,滾動前進,預留介面,以備擴充。系統的設計要立足現有條件,盡量利用已有技術設備,不能一味追求高檔次、高投入。微機聯網具有投資省,開發周期短,軟硬體選擇餘地大,擴充方便的特點。微機網路的優點可保證已有機具的充分利用,使系統分步投資,逐步擴展,最終完成基層行處全面電子化進程。

衛生管理自動化公共場所是人類社會的重要組成部分, 衛生管理自動化系統

改善和提高公共場所環境衛生質量是直接關係到人民群眾身體健康的大事,因此,尋找一種集監測、監督為一體的公共場所衛生的自動化管理體系勢在必行。便利的沙灘清潔車,將公共場所衛生的管理體系的結合公共場所衛生的特點,其整個自動化管理系統由三大部分組成,即處於衛生監督部門的中央處理控制機構、工作于公共場所現場的分機測控機構和通信網路等。由於分機是工作于不同區域、環境、地點、距離的智能化測控設備,這就提出了電腦通信網路問題,而電腦通信又離不開通信線路(通道),但衛生監督部門要想在所轄區域內建立起自己的專用通信網,不論是從經濟上,還是從技術上講都是不現實的,因此,利用現成的公眾網(郵電網)作為中繼傳輸設備是最佳選擇。這不但能極大降低建設自動化管理系統的成本投資,而且還具有設備(中繼傳輸設備)技術維護的保障性和可靠性,公共場所衛生自動化管理系統中,主機IBM PC)是整個系統的核心部分,也是整個系統的控制和管理中心。它不但負責衛生監督部門的所有管理工作,而且還負責控制其他分機的任務,也是所有場所的監督中心和監督數據的處理、分析、管理中心。由於IBM PC的數據處理和管理事務的工作量很大,並承擔著隨時與所有分機的通信任務,這兩者之間就產生很大的矛盾,前端機正是為解決這一矛盾而設置的,即前端機分擔一部分IBM PC的工作任務, 環境綠化與衛生管理自動化

即保證電腦有足夠的時間來處理自己的事務,使整個系統工作在可靠而良好的狀態。而MODEM的主要作用是實現遠距離的多機通信;自動轉換開關的作用是實現租用中繼線路的電話通信和電腦通信的雙重作用,提高中繼線路的利用率。分機是集現場衛生指標的測試、衛生指標超標自動報警、通信和電腦時鐘顯示為一體的智能化測控設備。當有衛生指標超標時,自動定時或實時啟動報警器,使之發出代表相應衛生指標超標的可聞或可見信號,提醒場所現場管理人員及時查明原因並進行改進,同時,MCS-51將數據送往中央處理控制機構,報警直至衛生指標合格或達標為止。CPU與外設或電腦之間的信息交換(通信),有查詢和中斷兩種方式,根據公共場所衛生管理要求和系統組成的特點,應選擇中斷方式,這不但能提高CPU的效率和保證主機有足夠的時間來處理管理事務,還具有相對較好的實時響應性能。分機程序的設計,除遵循上述基本原則外,主要考慮實時響應速率,即採用彙編語言,這是因為分機一旦在現場調測好,就沒有必要像主機那樣進行複雜而又經常的事務操作。在分機上對於一些日常而又必要的事務操作,總的來說是比較簡單的,這隻要合理設置相應事務處理的特殊功能鍵即可達到同樣的目的。

電力系統自動化按照電能的生產和分配過程,電力系統自動化包括電網調度自動化、火力發電廠自動化、水力發電站綜合自動化、電力系統信息自動傳輸系統、電力系統反事故自動裝置、供電系統自動化、電力工業管理系統的自動化等7個方面,並形成一個分層分級的自動化系統。區域調度中心、區域變電站和區域性電廠組成最低層次;中間層次由省(市)調度中心、樞紐變電站和直屬電廠組成,由總調度中心構成最高層次。而在每個層次中,電廠、變電站、配電網路等又構成多級控制。

電網調度自動化現代的電網自動化調度系統是以電腦為核心的控制系統,包括實時信息收集和顯示系統,以及供實時計算、分析、控制用的軟體系統。信息收集和顯示系統具有數據採集、屏幕顯示、安全檢測、運行工況計算分析和實時控制的功能。在發電廠和變電站的收集信息部分稱為遠動端,依托VarSuv節能自動化計算位於調度中心的部分稱為調度端。軟體系統由靜態狀態估計、自動發電控制、最優潮流、自動電壓與無功控制、負荷預測、最優機組開停計劃、安全監視與安全分析、緊急控制和電路恢復等程序組成。

火力發電廠自動化火力發電廠的自動化項目包括:

1、廠內機、爐、電運行設備的安全檢測,包括數據採集、狀態監視、屏幕顯示、越限報警、故障檢出等。

2、電腦實時控制,實現由點火至併網的全部自動起動過程。

3、有功負荷的經濟分配和自動增減。

4、母線電壓控制和無功功率的自動增減。

5、穩定監視和控制。採用的控制方式有兩種形式:一種是電腦輸出通過外圍設備去調整常規模擬式調節器的設定值而實現監督控制;另一種是用電腦輸出外圍設備直接控制生產過程而實現直接數字控制。

水力發電站綜合自動化需要實施自動化的項目包括大壩監護、水庫調度和電站運行三個方面。

1、大壩電腦自動監控系統:包括數據採集、計算分析、越限報警和提供維護方案等。

2、水庫水文信息的自動監控系統:包括雨量和水文信息的自動收集、水庫調度計劃的制訂,以及攔洪和蓄洪控制方案的選擇等。

3、廠內電腦自動監控系統:包括全廠機電運行設備的安全監測、發電機組的自動控制、優化運行和經濟負荷分配、穩定監視和控制等。

供電系統自動化包括地區調度實時監控、變電站自動化和負荷控制三個方面。地區調度的實時監控系統通常由小型或微型電腦組成,功能與中心調度的監控系統相仿,但稍簡單。變電站自動化發展方向是無人值班,其遠動裝置採用微型機可編程序的方式。供電系統的負荷控制常採用工頻或聲頻控制方式。

水庫管理自動化水庫管理系統是現代化水庫的核心部分,是水庫效能發揮的重要部分。洪水時水庫閘門的操作是以不造成下游災害為基礎制定的操作規則。為了確保正確的信息流動,需把握和監視入庫流量和工程狀況,按實際情況來推測水庫的運行,找出相應的對策方案。對於水庫群,所有水庫的狀況及各個水庫的情況都要予以考慮。

首先低水位運行時,必須分別確定蓄放流量。根據運行判斷,實施泄流,並制定運行操作規程。為此收集降雨情況、水庫入流、蓄水量、泄流量等信息進行綜合分析。對於入庫流量的分析,如果發生洪水,應根據上游的降雨、河流水位、洪水到達時間來預測入庫流量,根據預測入流及蓄水量來確定運行體制及水位回落的對策。預測放流時會得出多種結果,熟練的管理人員則可篩選出比較準確的結果。其次,進行蓄流泄流計劃的確定。首先在控制所配置了迅速收集雨量、流量的觀測設備,綜合控制所的信息處理工作站可以完成入庫流量預報、洪水檢索、各個水庫運行模擬等輔助主任技術者的功能。採用入庫流量預測功能,能根據收集到的雨量、預測雨量、流量等,預報最長6小時的上游產流量。採用洪水檢索功能,能利用過去整理保管的洪水、降雨特性資料,檢索類似降雨狀況的洪水,預報將發生洪水的規模。洪水發生時要在短時間內利用水力學、水文資料、規則、經驗等判斷標準來做出決策和調度方案。為此,引進了水庫管理系統,以便迅速對各要素進行整理和計算處理。水庫管理自動化系統將經驗豐富工作者的技術通過專家系統進行了

具體化,提高了管理水平。確定決策方針的條件之一是洪水的有無,以可信度加以判斷。可信度是以洪水形成、產流、解除對策體制其三者的可信度來定義的。用通常的規律來推論時,用在-1.0與1.0之間的值5等分后相乘再平均的值來判明對策體制。用模糊論來預測流量,預測生坂水庫入庫流量時,用一次式來推定的有觀測流量的增減率,用蓄留函數法來預測雨量,根據實測入流量的變數預測,用以上3種方法計算值的平均模糊論來預測入流量。推論用MIN-MAX法,結論的數值化用重心法。最後確定蓄水期、放流量,在洪水初期,要正確把握一定流量的洪水到達時間很難。水庫管理主任技術者根據曾發生的類似情況,從保證安全的角度出發做計劃。利用這些判斷內容,在入庫存流量中得到的3小時前的預測入庫量以及入流量加上蓄放流量來決定流量。在颱風降雨時,因颱風引起的降雨,如果風圈只在一個水庫流域,洪水流量可能馬上就會到來。以往,都是參考颱風進路預報範圍進行安全預報,在此用危險區域作參考,制定追加放流計劃。水庫自動化,是一個有待進一步研究的領域,在一些自動控制理論,如模糊控制發展迅速的今天,相信水庫自動化不僅僅只是以上的自動化,其概念將更加廣泛,其必將應用一些控制思想,從而更好地解決水庫控制問題。

氣象觀測自動化為落實地面氣象觀測自動化業務綜合試點工作任務,中國氣象局組織制定了《地面氣象觀測自動化業務綜合試點工作方案》。

根據方案要求,氣象部門將在北京、上海寶山、江蘇東山、杭州、安徽休寧、武漢、廣州和重慶沙坪壩等8個國家級地面氣象觀測台站開展地面氣象觀測自動化和業務流程科學化試點工作,建設雲、能見度、天氣現象等自動觀測系統,優化調整地面氣象觀測、數據傳輸、運行監控和數據質控業務流程及任務,建立與觀測自動化相適應的觀測規範、規章制度和崗位職責。同時,本著儘快發揮效益的原則,在率先基本實現氣象現代化省(市)的國家級台站,推廣技術比較成熟的能見度自動觀測業務。據悉,地面氣象觀測自動化業務綜合試點是對地面氣象觀測自動化設備、業務流程、觀測規範、崗位職責、規章制度等進行綜合試點的工作,也是為全面推進地面氣象觀測自動化和基層台站綜合改革奠定基礎、積累經驗和提供示範的重要工作。

試點工作的主要任務包括:完善地面氣象自動觀測系統的頂層設計,制定試點台站自動觀測系統建設指南、地面氣象觀測自動化總體技術方案、試點台站運行方案和評估方案,檢驗評估雲能天等自動觀測技術裝備和地面綜合集成業務軟體系統的業務適用性,推廣能見度自動觀測業務,開展雲能天自動觀測資料的應用和評估,建立並試驗綜合集約的地面氣象觀測業務流程,同時,在試點站開展優化崗位設置,試行雲、天等自動觀測規範和自動觀測業務運行規定等配套工作。

照明系統自動化為了配合各種形態光的場景,創造舒適環境,減少光污染和節約電力能源,照明自動化系統的誕生解決了日常生活中的諸多問題,其主要特點如下:

1、硬體特點

1)採用分散控制方式,確保系統的穩定性;

2)各控制盤內裝有處理器(CPU),可維持穩定的系統運營;

3)通過自檢功能,易於保養和管理,且所有機件為XX式模組,發生故障時可輕易的換裝;

4)具有20A自鎖繼電器,具有自鎖功能,該繼電器在動作時才消耗電能,其餘時間不消耗電能,對突然停電可繼續保持原來的狀態,確保系統的穩定性;

5)可在中央監控中心與現場控制盤之間上載或下載程序,且必要時,亦可通過網路電腦在現場直接修改程序;

6)以其極佳的兼容性,可組合系統的多種網路;

7)具有獨立操作功能並適合於多種用途的DDC功能,實現與其他系統的聯動控制;

8)採用了可與IBS網路(Windows/TCP/IP Protocol)直接聯動的Windows軟體。

2、主要控制功能

1)容量:可容納24000個繼電器的迴路

2)電源:220V /50 Hz

3)通訊:雙線通信 19,200 bps. 基本傳送距離為1.2Km,擴大時達9.6Km。

4)自檢功能:具備對內存,輸出輸入卡,繼電器,以及傳送裝置等工作狀態的自診斷功能。

5)時鐘功能

顯示日,周,(分時)月,年的工作狀態的記錄。

潤年的自動識別。

自動設定北京(標準)時間。

6)定時控制(日程安排)

各繼電器執行24小時日程安排表。

用滑鼠可任意設定要控制的(區域的)所需時間段。

任意設定休息日,假日的自動操作。

自動識別並控制日出,日落時間段。

預報閉燈時間(瞬間熄燈方式)5分鐘前。

7)延時控制功能:各繼電器自動延時開關。

8)工作人員操作範圍設定(提供各級別段密碼)

9)網上控制:可在網際網路上監控,也可在網際網路上進行維護及客戶服務。

10)區域網監控:大廈內的各辦公室的電腦都可進行監控。

11)電話控制:可通過使用普通電話機對照明區域進行控制。

12)日報,月報功能:可記憶什麼時間,用什麼方式,對那個區域,進行多少次控制的記錄。

13)模擬圖象監控——(模擬現場監控)用模擬圖象對全區域進行全範圍的監控。

3、安裝效果

1)節能效果:有效利用上/下班、中午,打掃時間段的照明使用效率,提供最適合的工作環境和節能方案;

2)節約運營管理費用:不需要多數的管理人員,操作簡便;

3)創造舒適的工作環境:採用對照明控制系統最適合操作軟體,自動進行分析各種資料;

4)系統的穩定性:採用STAND-ALONE 功能的分散控制方式,監控中心和現場控制器之間進行互相上/下戴所有資料,並且適用控制20A的自鎖繼電器;

5)有效進行維修保養:適用自己診斷功能,隨時監視各機器的狀態,發生故障時會迅速處理;

6)系統的開放性:採用國際標準的C語言和微XXWINDOWS,和其他系統容易連動。

13機械系統微機綜合自動化系統簡介 

微機綜合自動化系統就是將變電站的二次設備(包括儀錶,信號系統,繼電保護,自動裝置和遠動裝置)經過功能的組合和優化設計,利用先進的電腦技術,現代電子技術和通信設備及信號處理技術,實現對全變電站的主要設備和輸配電線路的自動監視,測量,自動控制和微機保護以及與調度通信等綜合性的自動化功能。

綜合自動化實現的原則

一是中低壓變電站採用自動化系統,以便更好地實施無人值班,達到減人增效的目的;  二是對高壓變電站(220kV及以上)的建設和設計來說,是要求用先進的控制方式,解決各專業在技術上分散、自成系統,重複投資,甚至影響運行可靠性。

變電站綜合自動化系統概述

變電站綜合自動化系統是利用先進的電腦技術、現代電子技術、通信技術和信息處理技術等實現對變電站二次設備(包括繼電保護、控制、測量、信號、故障錄波、自動裝置及遠動裝置等)的功能進行重新組合、優化設計,對變電站全部設備的運行情況執行監視、測量、  控制和協調的一種綜合性的自動化系統。通過變電站綜合自動化系統內各設備間相互交換信息、數據共享,完成變電站運行監視和控制任務。變電站綜合自動化替代了變電站常規二次設備,簡化了變電站二次接線。變電站綜合自動化是提高變電站安全穩定運行水平、降低運行維護成本、提高經濟效益、向用戶提供高質量電能的一項重要技術措施。  功能的綜合是其區別于常規變電站的最大特點,它以電腦技術為基礎, 以數據通訊為手段,以信息共享為目標.基本特徵

1)功能實現綜合化。變電站綜合自動化技術是在微機技術、數據通信技術、自動化技術基礎上發展起來。它綜合了變電站內除一次設備和交、直流電源以外的全部二次設備,

2)系統構成模塊化。保護、控制、測量裝置的數字化(採用微機實現,並具有數字化通信能力)利於把各功能模塊通過通信網路連接起來,便於介面功能模塊的擴充及信息的共享。另外,模塊化的構成,方便變電站實現綜合自動化系統模塊的組態,以適應工程的集中式、分部分散式和分散式結構集中式組屏等方式。

3)結構分佈、分層、分散化。綜合自動化系統是一個分散式系統,其中微機保護、數據採集和控制以及其他智能設備等子系統都是按分散式結構設計的,每個子系統可能有多個CPU分別完成不同的功能,由龐大的CPU群構成了一個完整的、高度協調的有機綜合系統。

4)操作監視屏幕化。變電站實現綜合自動化后,不論是有人值班還是無人值班,操作人員不是在變電站內,就是在主控站內,就是在主控站或調度室內,面對彩色屏幕顯示器,對變電站的設備和輸電線路進行全方位的監視和操作。

5)通信區域網絡化、光纜化。電腦區域網絡技術和光纖通信技術在綜合自動化系統中得到普遍應用。

6)運行管理智能化。智能化不僅表現在常規自動化功能上,還表現在能夠在線自診斷,並將診斷結果送往遠方主控端

7)測量顯示數字化。採用微機監控系統,常規指針式儀錶被CRT顯示器代替。人工抄寫記錄由印表機代替。  綜合自動化實現的兩個原則:

一是中低壓變電站採用自動化系統,以便更好地實施無人值班,達到減人增效的目的;  二是對高壓變電站(220kV及以上)的建設和設計來說,是要求用先進的控制方式,解決各專業在技術上分散、自成系統,重複投資,甚至影響運行可靠性。

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參考資料 1. 實施自動化的恰當時機 .華天謀企業管理咨詢網 [引用日期2013-01-15] .

2. 自動化專業介紹及就業前景 .電氣自動化技術網 .2011-11-16 [引用日期2012-12-19] .

相關文獻山西引黃工程全線自動化系統淺談-中小企業管理與科技-2011年 第1期

基於反XX的軟體自動化測試框架設計(下)-程序員-2011年 第1期

大港油田原油自動化盤庫與交接技術研究-中國石油和化工-2011年 第1期

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自動化

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參考資料

1發展簡況2基本概念3研究內容4實施時機5發展趨勢6培養目標7主要課程8就業前景9就業方向10國外現狀11涉及範圍12常見種類12.1全集成自動化12.2銀行辦公自動化12.3衛生管理自動化12.4電力系統自動化12.5電網調度自動化12.6火力發電廠自動化12.7水力發電站綜合自動化12.8供電系統自動化12.9水庫管理自動化12.10氣象觀測自動化12.11照明系統自動化13機械系統13.1微機綜合自動化系統13.2變電站綜合自動化系統

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