我國工業自動化市場現狀分析報告

2022-05-03 20:06:02 字數 4742 閱讀 4377

我國工業自動化市場現狀分析報告(第一章工業自動化)

本章目錄

一、工業自動化技術簡介

二、工業自動化與工業資訊化的關係

三、自動化系統結構

1、企業管理決策系統層(erp)

2、過程控制層(pcs)

(1) 過程控制

(2)裝置管理

(3)整合的模組軟體

(4)業務管理和執行

(5)智慧型化現場裝置

四、工業自動化系統組成

五、工業自動化系統產品種類

六、工業自動化發展綜述

第一章工業自動化

一、工業自動化技術簡介

工業自動化技術是一種運用控制理論、儀器儀表、計算機和其他資訊科技,對工業生產過程實現檢測、控制、優化、排程、管理和決策,達到增加產量、提高質量、降低消耗、確保安全等目的綜合性高技術,包括工業自動化軟體、硬體和系統三大部分。

工業自動化技術作為20世紀現代製造領域中最重要的技術之一,主要解決生產效率與一致性問題。無論高速大批量製造企業還是追求靈活、柔性和定製化企業,都必須依靠自動化技術的應用。

自動化系統本身並不直接創造效益,但它對企業生產過程起著明顯的提公升作用:

(1)提高生產過程的安全性;

(2)提高生產效率;

(3)提高產品質量;

(4)減少生產過程的原材料、能源損耗。

據國際權威諮詢機構統計,對自動化系統投入和企業效益方面提公升產出比約1:4至1:6之間。

特別在資金密集型企業中,自動化系統佔裝置總投資10%以下,起到「四兩撥千金」的作用。

傳統的工業自動化系統即機電一體化系統主要是對裝置和生產過程的控制,即由機械本體、動力部分、測試感測部分、執行機構、驅動部分、控制及訊號處理單元、介面等硬體元素,在軟體程式和電子電路邏輯的有目的的資訊流引導下,相互協調、有機融合和整合,形成物質和能量的有序規則運動,從而組成工業自動化系統或產品。

在工業自動化領域,傳統的控制系統經歷了繼基地式氣動儀表控制系統、電動單元組合式模擬儀表控制系統、集中式數字控制系統和集散式控制系統dcs的發展歷程。

近年來,隨著控制技術、計算機、通訊、網路等技術的發展,資訊互動溝通的領域正迅速覆蓋從工廠的現場裝置層到控制、管理各個層次。工業控制機系統一般是指對工業生產過程及其機電裝置、工藝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)的總稱。今天,對自動化最簡單的理解也轉變為:

用廣義的機器(包括計算機)來部分代替或完全取代或超越人的體力。

二、工業自動化與工業資訊化的關係

根據清華大學自動化系金以慧教授的定義,工業資訊化是指在工業的生產、管理、經營過程中,通過資訊基礎設施,在整合平台上,實現資訊的採集(感測器及儀器儀表)、資訊的傳輸(通訊)、資訊的處理(計算機)以及資訊的綜合應用(自動化、管理、經營等功能)等都是資訊化的內容。

將資訊科技用於企業產品設計、製造、管理和銷售的全過程,以提高企業的市場應變能力和競爭能力,這是企業資訊化的主要內容和目標。

自動化往往是指包括檢測、控制和繼電保護等常規自動化的概念。廣義自動化是指實現經營管理、計畫排程、成本核算、生產監控、故障診斷、自動控制等更大範圍內的自動化,又稱之為「綜合自動化」或稱3層結構的「流程工業cims」。 自動化與資訊化的關係如下圖:

三、自動化系統結構

目前,工業自動化系統通常分為5級:企業管理級、生產管理級、過程控制級、裝置控制級和檢測驅動級。前兩級管理級涉及的高新技術主要是計算機技術、軟體技術、網路技術和資訊科技;過程控制級涉及的高新技術主要是智慧型控制技術和工程方法;裝置控制級和檢測驅動級涉及的高新技術主要是三電一體化技術、現場匯流排技術和新器件交流數字調速技術。

工業自動化系統 5級結構如下:

也可將上述5級分層歸納為:企業管理決策系統層(erp)、生產執行系統層(mes)、過程控制系統層(pcs)三層結構和計算機支撐系統(企業網路、資料庫),並實現系統整合,從而實現企業的物流、資金流、資訊流的整合,提高企業競爭力。企業管理決策系統層(erp)、生產執行系統層(mes)必須建立在裝置自動化和過程自動化基礎上。

企業管理決策系統層和過程控制系統層結構簡介如下:

1、企業管理決策系統層(erp)

90年代以來,mprii(製造資源計畫)經過進一步地發展完善,形成了目前的企業資源計畫erp 系統。erp除了包括和加強了mrpii各種功能外,更加面向全球市場,所管理的企業資源更多,支援混合式生產方式(分散生產與流程生產),管理覆蓋面更寬,進入了企業**鏈管理。從企業全域性角度進行經營與生產計畫,是製造業企業的綜合的整合經營系統,也是整合化的企業管理軟體系統。

erp面向市場,能夠對市場快速響應,強調了**商、製造商、與分銷商間的新的夥伴關係。erp強調企業流程與工作流,通過工作實現對企業的人員、財務、製造與分銷間的整合,支援企業過程重組,支援後勤管理,使得企業的資金流、物流、資訊流更加有機地結合,支援多種方式,即分散製造業與流程生產過程。此外,erp系統還包括了金融投資管理、質量管理、運輸管理、專案管理、法規與標準、過程控制(待鏈結)等,目的是通過erp提高企業的經濟效益。

由於internet技術迅猛發展,改變了傳統的管理和資訊傳遞的單向制,又實現了實時與互動性。在網路經濟中,管理需要考慮的問題更多。例如:

如何管理和優化企業的外部資源,在全球經濟環境中,建立業務網路,拓展企業新的業務增長點,如何在各個業務環節中,密切同客戶的關係,在越來越複雜的供求關係中準確、及進地為了現有和潛在的客戶提供「個性化」的產品和服務等。

市場和客戶需求決定了企業生產。企業必須更注意市場營銷和客戶服務、客戶關係,其重點發生轉移。銷售、服務、經營等客戶關係管理(crm)成為的重點。

企業戰略管理(sem)產品,客戶關係管理(crm)、**鏈管理(scm)都已是erp的內容。支援電子商務,將是erp軟體進一步發展的必由之路。

2、過程控制層(pcs)

按費希爾·羅斯蒙特控管一體化的策略,過程管理能力的過程控制概念,即工廠網路。更明白地說,過程管理=過程控制+裝置管理是開放式結構,是基於ff現場匯流排的工廠網路,「web」概念就連線了裝置系統和軟體的網路。凡是ff現場匯流排產品的**商的裝置、系統和軟體均可納入過程控制概念結構裡。

這樣,給終端使用者帶來了裝置相容的好處。

工廠管控網結構的各個組成部分有機地聯絡在一起 ,提供了三個方面的主要功能,即過程控制,裝置管理和業務管理和執行

(1)過程控制

過程控制系統不僅能有效和可靠地完成各種控制任務,覆蓋常規dcs / plc的所有功能以外,它還能實現「任意地點的控制」,即使用者能夠把控制功能下裝到現場裝置或系統中執行。

任意地點的控制是工廠網路結構與ff現場匯流排技術相結合的產物。對於一些基本的控制迴路來說,把控制功能下裝到現場變送器或閥門中執行,既能加快迴路訊號響應,改善調節品質,又能減輕控制系統負擔,使其完成較複雜的優化控制等任務,同時,增加了系統的分散度,提高了系統可靠性。

(2)裝置管理

工廠網路另一項重要功能是ams裝置管理能力。ams的主要功能是對過程中,執行的現場裝置進行**的監測和診斷。它不僅包括變送器、閥門、分析儀器和其它現場儀表,還包括一些旋轉裝置,如幫浦和電機。

經過管理軟體的處理,hart或ff現場匯流排裝置中的大量資訊,如標定日期和步驟,組成材質、狀態診斷等,能夠被用來對裝置進行組態和標定;自動存檔;及時診斷和**潛在的故障。所有這些任務都不需到環境惡劣或危險的現場,只需在控制室,維護車間或網路的任意節點上即可輕鬆完成。

(3)整合的模組軟體

在工廠網路結構中,整合的模組軟體把過程和裝置自身的大量資訊轉化為有用的知識和判斷--對執行和維護人員來說,不必陷入到繁雜的資料之中,而是得到直觀、高效的分析,提示和判斷。這一點在ams裝置管理軟體中體現得優為明顯,從而極大地提高工作效率。

軟體的模組化結構同時意味著使用者可以根據需要靈活、方便地應用軟體。而且這些軟體都是基於windows的,具有相同裝置的外觀和感受,減少了很多使用和掌握所需的時間和費用。

(4)業務管理和執行

對乙個企業而言,僅僅具備過程控制和裝置管理仍然是不夠的,還必須對企業的各個環節,從定單處到生產計畫及財務審查進行全方位的管理。這些都是業務管理的內容。

在過程管理和業務管理的資訊整合方面,通過遍及企業內部的工業標準數字通訊網路及opc伺服器,其網路結構涵蓋了從裝置層到工廠和業務系統的各個層次,包括過程的優化、維護管理、資源分配和其它企業管理任務。

工廠網路執行著智慧型化、模組化軟體,使用者通過它可定義過程、裝置和商業上的資訊,包括了過程的測量,裝置的執行和管理,即在系統執行狀態下,對全廠的智慧型現場儀表和裝置進行組態、監測、執行診斷和維護記錄,從而能更平衡地操作,減少了停工維修的時間,也減少了施工、安裝、維護和裝置保養的支出。

(5)智慧型化現場裝置

包括智慧型壓力、溫度、流量等及多引數變送器、智慧型分析儀,以及具有**性維護和診斷能力的閥門等。

工業控制系統是計算機技術與自動控制技術結合的產物,不僅是計算機的重要門類,而且是實現工業生產自動化,優質、高產、低耗,提高工業企業經濟效益的重要技術手段。發展工控機對實現工業現代化、促進產業資訊化和振興經濟有重要意義,調查工控機的市場對發展工控機和改造傳統產業以及促進兩個根本轉變都有很大意義。

四、工業自動化系統組成

工業控制系統指對工業生產過程及其機電裝置、工藝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)的總稱。工業自動化系統以構成的軟、硬體可分類為:自動化裝置、儀器儀表與測量裝置、自動化軟體、傳動裝置、計算機硬體、通訊網路等。

(1)自動化裝置:包括可程式設計序控制器(plc)、感測器、編碼器、人機介面、開關、斷路器、按鈕、接觸器、繼電器等工業電器及裝置;

(2)儀器儀表與測量裝置:包括壓力儀器儀表、溫度儀器儀表、流量儀器儀表、物位儀器儀表、閥門等裝置;

(3)自動化軟體:包括計算機輔助設計與製造系統(cad/cam)、工業控制軟體、網路應用軟體、資料庫軟體、資料分析軟體等;

(4)傳動裝置:包括調速器、伺服系統、運動控制、電源系統、馬達等;

(5)計算機硬體:包括嵌入式計算機、工業計算機、工業控制計算機等;

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