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工业自动化行业热门技术,仪器仪表智能化缺一不

日期:2019-09-19 12:03
在控制系统中,仪器仪表作为其构成元素,它的技术进展是跟随控制系统技术的发展而发展的。目前,控制理论已发展到智能控制的新阶段,自动化仪器仪表的智能化就成为必然了。
  仪器仪表的智能化主要归结于微处理器和人工智能技术的发展与应用。例如运用神经网络、遗传算法、进化计算、混沌控制等智能技术,使仪器仪表实现高速、高效、多功能、高机动灵活等性能。再如,运用模糊规则的模糊推理技术,对事物的各种模糊关系进行各种类型的模糊决策。又如,用App实现信号滤波,如快速傅立叶变换、短时傅立叶变换、小波变换等技术,是简化硬件,提高信噪比,改善传感器动态特性的有效途径;还如,充分利用人工神经网络技术强有力的自学习、自适应、自组织能力,联想、记忆功能以及对非线性复杂关系的输入、输出间的黑箱映射特性等。
  当前,我国智能化领域最薄弱、最需要发展的是仪器、仪表、传感器等基础产业。随着科学技术的飞速发展和自动化程度的不断提高,我国仪器仪表行业也将发生新的变化并获得新的发展。仪器仪表产品的高科技化,特别是智能化,将成为日后仪器仪表科技与产业的发展主流。基于智能控制理论基础的智能仪器仪表目前大致有以下几方面的进展:
  ① 专家控制器
  专家控制系统(expertcontrolsystem,ECS)是典型的基于常识控制系统,它是一个具有大量的专门常识与经验的程序系统。它运用人工智能技术和计算机技术,根据某领域一个或多个专家提供的常识和经验,进行推理和判断,模拟人类专家的决策过程,解决那些需要人类专家才能解决好的复杂问题。
  ② 模糊控制器
  模糊控制器(FC-FuzzyController),也称模糊逻辑控制器(FLC-FuzzyLogicController)。由于模糊控制技术具有处理不确定性、不精确性和模糊信息的能力,对无法建造数学模型的被控过程能进行有效的控制,能解决一些用常规控制方法不能解决的问题,因而模糊控制在工业控制领域得到了广泛的应用。
  ③ 神经网络控制器
  神经网络在工业控制系统中的应用提高了系统的信息处理能力,提高了系统的智能水平。所谓神经网络控制,简称神经控制,它是指采用神经网络这一技术对复杂的非线性对象进行建模,或担当控制器,或优化计算,或进行推理,或故障诊断等工作。
  需要注意的是:在仪器仪表的智能化领域,无论是神经元网络、模糊控制或混沌控制,尽管我国学者发表的文章很多,但是,严格细致和自主创新的工作与成果却并不多。一些高端仪器仪表还仍然需要向国外进口。
  安全生产自动化
  研烁科技了解到安全生产自动化是近年来,频繁出现的“词汇”!这是由于由于各种安全生产事故不断发生,应用自动化技术促使安全生产的需求日益增长。如何高效地利用自动化与信息化等高新技术,提高安全生产的水平成为当务之急。因而国家提出了“科技兴安”战略!安全的发展也同样离不开自动化。制造业的安全可以分为机械安全和过程安全。
  机械安全主要保障的是人身,已经受到了高度重视,安全开关、安全按钮、安全门、安全地毯相继成为工厂内的宠儿,伴之而来的还有安全传感器、安全PLC、安全总线、安全以太网等产品。过程安全则是保障生产过程的安全性。如今,许多自动化供应商已经在考虑安全解决方案的提供,真正的安全解决方案不仅仅是提供一种或几种安全产品,而更多的是提高用户设备的安全性。如何将安全功能嵌入到用户机械设备中去,在不影响生产过程的情况下提高安全保障,还亟待有更好的发展。
  工控App的发展
  工控App的发展同样是自动化技术发展的重要方面。自上世纪90年代起,IBM接连收购了一系列中间件厂商,使中间件成为了企业IT架构的核心,也让人们逐渐认识到App的重要性及其核心地位。之后,IBM又陆续收购了一些知名的App企业,如Lotus、DB2.App开始与硬件齐头并进,而在2004年IBM进一步将PC业务卖给联想,此事件向人们昭示:属于硬件的辉煌时代已成为历史,App发生高潮的时代已经到来。
  而在工业控制领域里面,硬件App化就是一种发展趋势。如嵌入式软PLC的出现等。目前,市场上德国三SApp企业首推的最新版本CoDeSysV3.4App(基于CoDeSys平台下的嵌入式系统软PLC)。倡导以“可复用”为宗旨的“开放式、可重构的自动化”理念。该App是靠IEC61131的开发环境,支撑梯形图、流程图、结构图、高级ST语言等自动控制工业标准的几种语言。
  App复用化是一种计算机App工程的方法和理论,其实质就是一种在App开发中避免重复劳动的解决方案。App复用化是提高App开发生产率和App产品质量的一条行之有效的途径。App复用化是将已有的App及其有效成分用于构造新的App或系统,以缩减App开发时间和维护费用.App复用是提高App生产力和质量的一种重要技术。
  实现App复用化的关键因素(技术和非技术因素)主要包括:App构件技术、App构架、领域工程、App再工程、开放系件过程、CASE(ComputerAidedSoftwareEngineering,计算机辅助App工程)技术以及各种非技术因素等七个方面。App复用化的好处是:⑴较高的生产效率。(以及随之而来的成本降低);⑵较高的App质量。(错误可以更快的被纠正);⑶恰当的使用App复用可以改善系统的可维护性。
  除了App复用化的好处之外,CoDeSysApp还具有可重构制造的特点,可重构制造是一种引导管理和控制制造系统重构的过程。它使制造系统有效地响应不断变化的环境。可重构性是指在一个系统中,其硬件模块或(和)App模块均能根据变化的数据流或控制流对系统结构和算法进行重新配置(或重新设置)。其具有:组织可重构性、业务过程可重构性、产品的可重构性、车间加工系统的可重构性与可重构信息平台等。
  可重构系统最突出的优点就是能够根据不同的应用需求,改变自身的体系结构,以便与具体的应用需求相匹配。面对市场的千变万化,如何使制造系统快速而经济地响应市场需求的变化,是对当今制造业的一个巨大挑战。传统的机械自动化生产线具有批量生产的效益,但面对市场的变化不能快速响应;而柔性制造系统虽能缩短产品的试制和生产周期,但投资巨大,回收周期长。因此,迫切需要建立一种既具有规模生产的效益,又能快速适应动态多变的制造环境,并能充分利用现有制造资源的新型制造模式。对此,新近提出的可重构制造系统是适应这一需求的一条有效途径。
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