第4章自动化系统
工业自动化系统操作指南
工业自动化系统操作指南第1章系统概述 (3)1.1 系统简介 (3)1.2 系统组成 (3)1.3 系统功能 (4)第2章系统硬件操作 (4)2.1 设备启动与停止 (4)2.1.1 启动设备 (4)2.1.2 停止设备 (5)2.2 硬件设备连接 (5)2.2.1 连接控制器与执行器 (5)2.2.2 连接传感器与控制器 (5)2.3 故障排除 (5)2.3.1 设备无法启动 (5)2.3.2 设备运行异常 (5)2.3.3 信号传输故障 (6)第3章系统软件操作 (6)3.1 软件安装与卸载 (6)3.1.1 软件安装 (6)3.1.2 软件卸载 (6)3.2 软件界面介绍 (6)3.3 基本操作与设置 (7)3.3.1 基本操作 (7)3.3.2 设置 (7)第4章控制器编程 (7)4.1 编程语言介绍 (7)4.1.1 梯形图（Ladder Diagram） (8)4.1.2 结构化文本（Structured Text） (8)4.1.3 功能块图（Function Block Diagram） (8)4.1.4 顺序功能图（Sequential Function Chart） (8)4.1.5 指令列表（Instruction List） (8)4.2 程序编写与调试 (8)4.2.1 程序编写 (8)4.2.2 程序调试 (9)4.3 编程实例 (9)第5章传感器与执行器 (10)5.1 传感器选型与安装 (10)5.1.1 传感器选型 (10)5.1.2 传感器安装 (10)5.2 执行器选型与调试 (10)5.2.1 执行器选型 (10)5.2.2 执行器调试 (11)5.3 传感器与执行器故障处理 (11)5.3.1 传感器故障处理 (11)5.3.2 执行器故障处理 (11)第6章通信与网络配置 (11)6.1 网络架构与通信协议 (11)6.1.1 网络架构概述 (11)6.1.2 通信协议 (12)6.2 网络参数设置 (12)6.2.1 IP地址设置 (12)6.2.2 子网掩码设置 (12)6.2.3 网关设置 (12)6.3 通信故障诊断 (12)6.3.1 通信故障类型 (12)6.3.2 故障诊断方法 (13)6.3.3 故障处理措施 (13)第7章数据采集与处理 (13)7.1 数据采集方式 (13)7.1.1 传感器采集 (13)7.1.2 数采模块采集 (13)7.1.3 网络数据采集 (13)7.2 数据处理与存储 (13)7.2.1 数据预处理 (14)7.2.2 数据存储 (14)7.2.3 数据备份与恢复 (14)7.3 数据分析与报表 (14)7.3.1 数据可视化 (14)7.3.2 数据挖掘与分析 (14)7.3.3 报表与导出 (14)第8章系统监控与维护 (14)8.1 系统监控界面 (14)8.1.1 概述 (14)8.1.2 功能介绍 (15)8.2 报警与事件记录 (15)8.2.1 报警功能 (15)8.2.2 事件记录 (15)8.3 系统维护与优化 (15)8.3.1 系统维护 (15)8.3.2 系统优化 (16)第9章安全与防护 (16)9.1 安全防护措施 (16)9.1.1 基本原则 (16)9.1.2 防护装置 (16)9.1.3 安全操作规程 (16)9.2 紧急停机操作 (16)9.2.1 紧急停机条件 (16)9.2.2 紧急停机步骤 (17)9.3 安全故障处理 (17)9.3.1 故障排查 (17)9.3.2 故障处理 (17)9.3.3 故障预防 (17)第10章常见问题与解决方案 (17)10.1 软件操作问题 (17)10.1.1 软件启动失败 (17)10.1.2 软件运行缓慢 (18)10.1.3 界面显示异常 (18)10.2 硬件设备问题 (18)10.2.1 设备连接失败 (18)10.2.2 设备响应缓慢 (18)10.2.3 设备故障 (18)10.3 系统功能问题 (18)10.3.1 系统响应时间长 (18)10.3.2 系统稳定性差 (18)10.3.3 数据处理错误 (18)10.4 其他常见问题解答 (18)10.4.1 如何进行系统备份与恢复？ (18)10.4.2 如何更新系统版本？ (19)10.4.3 如何联系技术支持？ (19)第1章系统概述1.1 系统简介工业自动化系统是利用现代电子技术、计算机技术、通信技术及自动控制技术，对工业生产过程进行集成、优化和自动管理的综合性系统。
自动化仪表控制系统管理制度和维修制度（5篇）
自动化仪表控制系统管理制度和维修制度第一条为加强公司自动化仪表设备及控制系统的管理工作，控制和优化工艺条件，保障仪表设备安全经济运行，依据国家有关法规及相关管理规定，制定本制度。
第二条本制度适用于本公司自动化仪表控制系统的管理。
第三条控制系统主要包括集散控制系统(DCS)、紧急停车系统(ESD)、可编程控制器(PLC)等。
第四条控制系统的日常维护。
(一)系统点检制度1、仪表部系统负责人员应加强对系统的日常维护检查，根据系统的配置情况，制定系统点检标准，并设计相应的定点检表格。
2、系统定点检应包括以下主要内容: A、主机设备的运行状态。
B、外围设备(包括打印机等)的投用情况和完好状况。
C、各机柜的风扇(包括内部风扇)运转状况。
D、机房、操作室的温度、湿度。
3、定点检记录要字迹清楚、书写工整，并定期回收，妥善保管。
(二)系统硬件管理1、仪表系统要设立专人负责保养，按规定进行点检和维护。
2、建立系统硬件设备档案，内容应名细到主要插件板，并作好历次设备、卡件变更记录。
3、系统硬件的各种资料要妥善保管，原版资料要归档保存。
4、在线运行设备检修时，要严格执行有关手续，按照规定，做好防范措施。
(三)系统软件管理1、系统软件和应用软件必须有双备份，并妥善保管在金属柜内;控制系统的密码或键锁开关的钥匙要由专人保管，并严格执行规定范围内的操作内容。
软件备份要注明软件名称、修改日期、修改人，并将有关修改设计资料存档。
2、系统软件无特殊情况严禁修改;确需修改时，要严格按照申请、论证手续，主管经理批准后实施。
3、应用软件在正常生产期间不宜修改。
按工艺要求确需重新组态时，要有明确的修改方案，并由生产技术部门、仪表和厂领导负责人共同签字后方可实施并做好安全防范措施。
4、软件各种文本修改后，必须对其他有关资料和备份盘作相应的修改。
5、由通用计算机、工业控制微机组成的控制、数据采集等系统，应执行专机专用，严禁任何人运行与系统无关的软件，以防病毒对系统的侵袭。
配电自动化系统之馈线自动化
•29
◆ 联络开关的XL时限的确定 只有一台联络开关参与故障处理时：分 别计算出假设该联络开关两侧与该开关 相连接的区域故障时，从故障发生到与 故障区域相连的分段器闭锁在分闸状态 所需的延时时间tmax（左）和 tmax（右）取其 中较大的一个记作tmax，则XL时限设置应 大于tmax。例子
•9
过流脉冲计数型分段器：通常与前级的重合 器或断路器配合使用，在一段时间内，记 录前级开关设备开断故障电流动作次 数 ，在预定的记录次数后，在前级的重 合 器或断路器将线路从电网中短时切除 的 无电流间隙内，分段器分闸，达到隔 离 故障区段的目的，若前级开关设备未 达 到预定的动作次数，则分段器在一定 的 复位时间后会清零并恢复到预选整定 的 初始状态，为下一次故障做准备。
• 网基结构邻接表描述配电网的潜在连接方式，决定于配 电线路的架设，称为网基。
•45
2、弧结构邻接表CT :
第一列元素描述个顶点所处的状态，如顶点处于合 闸状态则为1，否则为0，第二列和第三列表示以该顶点 为终点的弧的起点的序号，第四列和第五列表示以该顶 点为起点的弧的终点的序号，空闲位置的元素填-1.
弧结构邻接表描述了配电网的当前运行方式，称这 样的图为“网形”。
•46
3、负荷邻接表RT ： 第一列元素描述相应的顶点的负荷，第二
列至第四列元素描述以相应的顶点为端点的 边的负荷，空闲位置的元素填-1 . 第二列至第 四列的顺序与网基结构邻接表中的第三至第 五列对应的边的顺序一致。
•25
整定步骤： ◆ 分段器的整定：
▲分段器的Y时限一般统一选为5s。 ▲分段器X时限的整定：
第一步：确定分段器合闸时间间隔，并从联 络开关出将配电网分割成如干以电源开关为根 的树状配电子网络。
自动化仪表控制系统管理制度(4篇)
自动化仪表控制系统管理制度第一章总则第一条为加强对自动化仪表控制系统的管理，确保其正常运行和安全可靠，根据国家相关法律法规，制定本管理制度。
第二条本管理制度适用于公司内所有涉及自动化仪表控制系统的管理活动。
第三条自动化仪表控制系统是指用于对生产过程、设备设施进行控制的自动化仪表系统，包括但不限于传感器、执行机构、PLC控制器等。
第四条公司将加强自动化仪表控制系统的维护和管理，提高运行效率，优化控制流程。
第五条建立和完善自动化仪表控制系统管理的制度和规范，加强对自动化仪表控制系统的监督和管理，确保其安全、稳定地运行。
第六条全体员工应遵守本管理制度，不得违反或规避有关法律法规。
第二章自动化仪表控制系统管理的职责第七条相关部门的主管负责全面指导和监督自动化仪表控制系统的管理工作。
第八条技术部门负责自动化仪表控制系统的维护、保养、升级和改造工作。
第九条安全保卫部门负责制定自动化仪表控制系统的安全管理制度，组织开展系统安全检查和排查工作，确保系统安全可靠。
第十条运维人员负责日常的自动化仪表控制系统维护和巡检工作。
第十一条生产部门负责对自动化仪表控制系统的运行情况进行监控和管理，提出相关的优化措施。
第十二条待添加根据公司实际情况组织挂职待遇制定章节详情第三章自动化仪表控制系统的建设和改造第十三条公司应根据生产需要，合理规划和布局自动化仪表控制系统。
第十四条自动化仪表控制系统建设和改造应编制详细的设计方案，并根据方案进行合理的运营。
第十五条建设和改造过程中必须有相关资格认证的单位进行验收，并按照验收意见进行整改。
第十六条自动化仪表控制系统的建设和改造需经公司领导批准，并报相关行政部门备案。
第四章自动化仪表控制系统的维护和保养第十七条每个自动化仪表控制系统都应有专人负责维护和保养工作，传感器的清洁，控制器的校验等工作。
第十八条系统维护人员应制定详细的维护计划，并定期进行维护和保养。
第十九条对于出现故障的自动化仪表控制系统，维护人员应及时进行排查，并修复故障。
自动化课程设计
自动化课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解自动化的基本概念，掌握自动化系统的工作原理；2. 使学生掌握自动化控制系统的类型及各自的特点；3. 引导学生了解自动化技术在现实生活中的应用，认识到自动化技术对社会发展的意义。
技能目标：1. 培养学生运用自动化知识分析和解决实际问题的能力；2. 培养学生设计简单的自动化控制系统的能力；3. 提高学生的动手实践能力，通过课程实验，学会使用自动化设备。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对自动化技术的兴趣，培养其探索精神；2. 培养学生的团队合作意识，使其在小组合作中学会相互尊重、相互支持；3. 增强学生的社会责任感，使其认识到自动化技术对环境保护和资源节约的重要性。
课程性质：本课程为实践性较强的学科，旨在通过理论教学与实践操作相结合的方式，使学生掌握自动化技术的基本知识和技能。
学生特点：考虑到学生所在年级，已具备一定的物理、数学和信息技术基础，具备初步的分析问题和解决问题的能力。
教学要求：注重理论与实践相结合，强调学生的动手实践能力，鼓励学生主动探索、创新，培养其解决实际问题的能力。
将课程目标分解为具体的学习成果，以便于后续的教学设计和评估。
二、教学内容1. 自动化基本概念：自动化定义、自动化系统组成、自动化控制系统分类；2. 自动化控制原理：反馈控制、开环控制、闭环控制；3. 自动化技术应用：工业自动化、农业自动化、家居自动化；4. 自动化控制系统设计：控制系统的建模、控制器设计、系统仿真；5. 自动化设备及其应用：传感器、执行器、控制器、编程语言；6. 课程实验：自动化控制系统的搭建与调试。
教学大纲安排：第一周：自动化基本概念、自动化系统组成；第二周：自动化控制系统分类、反馈控制原理；第三周：开环控制与闭环控制、工业自动化应用；第四周：农业自动化、家居自动化；第五周：控制系统的建模、控制器设计；第六周：系统仿真、自动化设备介绍；第七周：课程实验一：传感器应用；第八周：课程实验二：执行器与控制器编程；第九周：课程实验三：自动化控制系统搭建与调试。
配网自动化系统详解
1)结构复杂。 2)建设费高。 3)需通信网络。 4)存在电源提取问题。
FTU、通信网络、区域工 作站、计算机系统。 城网、负荷密度大的地区、 重要工业园区、供电途径 多的网格状配网、供电可 靠性要求高的区域。
开环运行的多电源环状网两种系统比较
ab AB
Dd c
C
ab AB
Dd Cc
ab
AB
15s
ab
A
B
15s 7s
Dd Cc
Dd Cc
Ee (a)
Ee (b)
Ee (c)
Ee
(d)
ab
A
B
15s 7s
D 7s d c
C
a b Dd
A
B 闭锁 c
15s 7s
C
14s
a
b D 7s d
A 5s
B 7s
c
闭锁 C
Ee (e)
Ee (f)
E 14s e
2. FTU的性能要求(1)
遥信功能：开关位置、贮能完成情况、通信完好性； 遥测功能：U、I、P、Q等； 遥控功能：远方对柱上开关分合、贮能等； 统计功能：开关动作次数、动作时间、累计切断电流水平； SOE和对时功能：保证SOE的准确性，与系统时钟一致； 事故记录：记录事故发生时的最大故障电流和事故前（1min）负荷，便于确定故障区段； 定值远方修改和召唤定值：适应配网运行方式变化； 自检和自恢复功能：设备故障时报警、干扰时自复位；
第一套功能：用于常闭状态的分段开关，用于辐射、树状网；要求X时限>Y时限>电源端断路器跳闸时间。 第二套功能：用于常开状态的联络开关，用于环网联络开关常开状态。
智能建筑概论 第4版 课件 第4章建筑通信自动化系统
传输信道，按位有序的对字符进行传输。串 行传输的速度比并行传输的速度要慢得多， 但费用低。并行传输适用距离短，而串行传 输适用远距离传输。
以标准并行口（Standard Parallel Port）和串行口 (COM口)为例，并行接口有8根数据线，数据传输率 高；而串行接口只有1根数据线，数据传输速度低（ 见图4.6）。在串行口传送1位的时间内，并行口可传 送一个字节；当并行口完成8个字母的单词传送时， 串行口中就仅传送了一个字母。
4.1.2 调制原理及多路复用技术
由于电信源产生的原始信号不能在大多数信道 直接传输，需经过调制将它变换成适于在信道内传 输的信号。调制是用欲传输的原始信号f（t）去控 制高频简谐波或周期性脉冲信号的某个参量，使之 随f（t）线性变化，经过调制后的信号称为已调信 号。已调信号既携带原有信息，又能在信道中传输 。解调是对调制信号作反变换，从已调制信号中恢 复出原始信号。
图4.3 模拟调制方式示意
图4.4 时分复用原理
在数字通信中，多采用时分复用方式来提高信
道的传输效率。时分复用（TDM，Time-Division Multiplexing)的主要特点是利用不同时隙来传送各路 不同信号，如图4.5所示。将A、B、C三路话音电信 号通过数字调制取样后，按时间顺序，有规律地将三 路电信号排起来，在一条公共的线路上周期性地发 送，在接收端再对各自的信号按时间顺序进行区分， 使三路信号分开、复原，达到时间分割、多路复用的 目的。通信系统常采用在一个抽样周期内包含32个时 隙的32路PCM系统。
调制方法可以分为两种，一是模拟调制，如
调频调幅广播；另一种是数字调制，最常用脉冲编 码调制（PCM）方式，此外，还有差分编码调制（ DPCM）和增量调制（AM）等。
自动化专业概论与职业发展第4章
推理机
数据库
规则库
输入
-+
PID控制器 误差
-
工业过程
输出
图4.16 由智能决策单元（IDU）来修正控制器
4.7 非线性系统及其控制
自动控制系统由各种环节（元件 组成，而环节或元件按其特性，可 分为线性元件和非线性元件。
输出（V）
0Hale Waihona Puke 输入（误差）（mV）图4.17 电子放大器的静特性图
输出（V）
第四章 基本控制方法
4.1 自动控制系统行为描述
uf uf
ur
0
t
图4.1 自动控制系统中被控制量的振荡
从图4.1上可以看出电炉炉膛温度
uf在t=0冷工件进入后，稍后温度开
始下降，接着就开始产生力图校正 误差的控制作用（图上曲线上的向 上箭头，表示电炉受到的新增电能 供应）。
当uf向上升并与ur的横线相交时uf =ur，△u=0，此时放大器输出为0， 电动机降速至停止转动。
⑵ 非线性系统的平衡运动状态 （即稳态，Steady State），除平衡 点外还可能有周期解；
⑶ 线性系统的输入为正弦函数时， 其输出的稳态过程也是同频率的正 弦函数，两者仅在相位和幅值上不 同。但非线性系统的输入为正弦函 数时，其输出为包含有高次谐波的 非正弦周期函数。
⑷ 复杂的非线性系统在一定条件 下还会产生突变、分岔和混沌等现 象。
扰动补偿
扰动测量
给定
输入+ 误差
给定环节
控制器
+
- 反馈信号
放大环节 执行环节
扰
动 输出
被控对象
反馈环节
图4.6 复合自动控制系统框图
4.3 比例积分微分控制
自动化导论第4章 自动控制系统的基本控制方法
修正机构
辨识机构
输入量
控制器
被控对象 环境条件等
输出量
4.4 自适应控制
基本原理——小结
a 辨识被控对象的特性
b 在辨识的基础上作出控制决策
期望的 性能指标
c 按照决策对可调系统实行修正 决策机构
修正机构
辨识机构
输入量
控制器
被控对象 环境条件等
输出量
4.4 自适应控制
基本类型
自适应控制实质上是系统辨识与控制技术的结合，通常有 自校正控制系统、模型参考自适应控制系统两种类型。
拦截导弹最短时间控制
4.3 最优控制
常见的最优控制问题
⑵ 最小燃料消耗问题：控制量u(t)与燃料消耗量成正比。
J tf u t dt min t0
F xt ，u t ，t u t
导弹最小燃料控制
4.3 最优控制
常见的最优控制问题
⑶ 最小能量控制问题：考虑与消耗功率成正比。
被控对象 环境条件等
输出量
4.4 自适应控制
基本原理
然后根据所获得的信息并按照一定的评价系统优劣的性能
准则,判断决定所需的控制器参数或所需的控制信号。
期望的 决策机构
性能指标
性能指标 J t e2 ( )d t0
辨识机构
输入量
控制器
被控对象 环境条件等
输出量
4.4 自适应控制
基本原理
即控制器输出变化的速度与偏差成正比：
du(t) dt SCe(t)
t
u(t) u(0) SC
e(t)dt
0
SC：积分控制作用放大倍数 现象：只要有偏差，控制器输出就不断变化。
第四章变电站自动化精选演示课件.ppt
第四章 变电站自动化
（二）经消弧线圈接地系统单相接地故障时的选线 1。五次谐波判别法
第四章 变电站自动化 VQC控制策略
例如：第一区电压低、无功多，应投入电容，可以减少无 功输入，同时减少无功造成的压降，相应升高电压。而先调 变比则会增加无功输入。只有在电容全部投入后电压仍不符 合要求时再调变比，以首先满足电压质量。其它区域的控制 策略相应可以综合传统站改造模式
1．常规结构
2。分布式结构
第四章 变电站自动化
第三节 变电站自动化系统的结构形式 二．集中式结构模式
第四章 变电站自动化
第三节 变电站自动化系统的结构形式 三．分布式结构模式
第四章 变电站自动化 第六节 变电站的无功-电压综合控制 一．电压无功综合控制的手段 （1）投切电力电容器 投入电容器可以减少变电所高压侧输入的无功功 率，实现无功就地平衡；可以减少流经变压器的电 流，即减少变压器的压降，从而提高变电所低压侧 电压；提高变压器容量利用率。切除则相反。 （2）改变变压器分接头位置，改变变压器变比， 从而改变低压侧电压。 （3）SVG (静止无功发生器) 、Statcom
VQC电压与无功控制九区图的改进—十七区图：
由于电压和无功功率的 相互影响，在临界区域， 由于电压和无功的波动， 按九区图调节往往效果不 佳。
第四章 变电站自动化 十七区图控制策略
第四章 变电站自动化
四、系统综合无功、电压优化控制
从无功功率经济分配出发，依靠从各个变电所
、线路采集的实时运行参数，通过综合分析，以使
第四章 变电站自动化
三．电压、无功综合控制子系统 四．其它自动装置 接地故障选线和测距 低频减负荷控制 备用电源自投控制
第四章 变电站自动化
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第四章 制造自动化技术 ③柔性制造技术的研究向着深度和广度发展 FMS的研究已有较长历史，但由于其复杂性和不断 地发展，至今仍有大量学者对此进行研究。目前的研究 主要围绕FMS的系统结构、控制、管理和优化运行等方 面进行。 ④系统技术和集成技术已成为制造自动化研究热点 集成技术包括制造系统中的信息集成和功能集成技 术、过程集成技术(如并行工程CE)、企业间集成技术( 如敏捷制造AM)等；系统技术包括制造系统分析技术、 制造系统建模技术、制造系统运筹技术、制造系统管理 技术和制造系统优化技术等等。
第四章 制造自动化技术 4.1.3 我国在制造自动化技术方面的发展进程 我国第一条机械加工自动线于1956年投入使用， 是用于加工汽车发动机缸体端面孔的组合机床自动线。 1959年建成的加工轴承内外环的自动线是我国第一条 加工环套类零件的自动线。 1969年建成的加工电动机 转子轴自动线是第一条加工轴类零件的自动线。1964 ～1974年，我国机床制造厂为第二汽车制造厂(东风汽 车集团公司)提供了57条自动线和8000多台自动化设备。
几何形状复杂的零件
多品种小批量生产的零件 必须严格控制公差的零件 贵重的、不允许报废的关键零件
第四章 制造自动化技术
（3）数控加工技术的发展历程 1948年，美国帕森（Parsons）公司在研制 直升机螺旋桨叶片轮廓用检查样板的加工机床时， 首先提出计算机控制机床的设想，在麻省理工学
院（MIT）的协助下，于1952年研制成功了世界
第四章 制造自动化技术 2) CNC装置
CNC装置是CNC系统的核心，主要包括微处理器CPU、
存储器、局部总线、外围逻辑电路以及与CNC系统其他组
成部分联系的接口等。数控机床的CNC系统完全由软件处 理数字信息，因而具有真正的柔性化，可处理逻辑电路难
以处理的复杂信息，使数字控制系统的性能大大提高。
（4） CNC数控机床的组成
数控机床一般由输入/输出设备、CNC装置(或称CNC单
元)、伺服单元、驱动装置(或称执行机构)、可编程控制 器(PLC)及电气控制装置、辅助装置、机床本体及测量装 置组成。数控机床的组成框图如下图示。其中除机床本体 之外的部分统称为计算机数控(CNC)系统。
第四章 制造自动化技术
上第一台三坐标直线插补且连续控制的立式数控 铣床。我国于1958年由清华大学和北京第一机床 厂合作研制了第一台数控铣床。
第四章 制造自动化技术
1948年～1952年，第一代数控系统（全部采用电子管元件）； 1959年，第二代数控系统（采用晶体管和印刷电路板）。 随之出现刀库，机械手、加工中心； 1965年，第三代数控系统（采用集成电路）：
4.2
4.2.1 数控机床
自动化制造装备
现代数控加工技术综合了机械加工技术、自动控 制技术、检测技术、计算机和微电子技术，是当前世 界上机械制造业的高技术之一，是现代制造技术的技 术基础。世界上各工业发达国家都把发展数控技术作 为机械制造业技术革命的重点。 数控机床指采用了数控技术的机床 。
第四章 制造自动化技术 （1）数控加工的特点:
第四章 制造自动化技术 CIMS在我国的研究和推广应用得到了极快的发展， 单元应用技术也取得了一批研究和应用成果，有些实施 C1MS的企业也取得了经济和社会效益。1994年清华大学 的国家CIMS工程技术研究中心荣获美国制造工程师协会 SME颁发的“大学领先奖”；1995年北京第一机床厂荣 获SME颁发的“工业领先奖”；1999年华中理上大学也 获得CIMS“大学领先奖”。基于863／CIMS主题实践，我 国学者提出了现代集成制造系统(contemporary integrated manufacturing system)概念，这个概念已 在广度和深度上拓展了原来的CIM／CIMS内涵。现代集成 制造系统是一种基于CIMS哲理的计算机化、信息化、智 能化、集成化的制造系统。
第四章 制造自动化技术
4.1.4
制造自动化技术的关键技术
实现21世纪制造自动化所涉及的关键技术主要有： (1)集成化技术。 (2) 智能化技术。 (3) 网络技术。 (4) 分布式并行处理技术。 (5) 多学科、多功能综合产品开发技术。
(6) 虚拟现实技术。
(7) 人机环境系统技术。
第四章 制造自动化技术
第四章 制造自动化技术
4.1.2
制造自动化技术的发展历程及进展
随着科学技术的进步，机械制造自动化技术也由最 初的主要依靠机械结构加上继电器等组成的刚性自动化 机床和生产线发展到现今依靠信息技术和先进的生产管 理方法形成的高柔性化设备技术。如下图所示，其发展 历程大致经历了4个阶段。
第四章 制造自动化技术
第四章 制造自动化技术
第四章 制造自动化技术
4.1 制造自动化技术概论 4.2 自动化制造装备 4.3 柔性制造系统
4.4 计算机集成制造系统
第四章 制造自动化技术
4.1
4.1.1
制造自动化技术概论
制造自动化技术的定义、内涵
最初“自动化(Automation)”是美国人D.S.Harder 于1936年提出的。当时他在通用汽车公司工作，他认为在 一个生产过程中，机器之间的零件转移不用人去搬运就是 "自动化"。这是早期制造自动化的概念。随着计算机的出 现和广泛应用，自动化的概念已扩展为用机器(包括计算 机)不仅代替人的体力劳动而且还代替或辅助脑力劳动， 以自动地完成特定的作业。今天，制造自动化已远远突破 了上述传统的概念，具有更加宽广和深刻的内涵。制造自 动化的广义内涵至少包括以下几点。
上述为采用专用计算机的硬接线数控系统（称为NC）。 1970年，第四代小型计算机数控（CNC ）； 1974年，第五代以微处理器为核心的微型计算机数控系统 （MNC，统称CNC） ； 1980年后，FMS、FMC、CIMS、开放式数控（open NC）系 统、智能制造系统（IMS）大发展。
第四章 制造自动化技术
第四章 制造自动化技术
在数控技术方面，我国在1958年研制成功数控立 铣。1985年底，生产的数控机床品种已达50余种。尽 管如此，我国数控机床仍存在着技术水平低、性能不 稳定等问题，远远不能满足国内用户的需求，每年国 家要花费大量外汇进口数控系统和数控机床。然而可 喜的是，我国数控技术经过1981～1985年技术引进、 1986～1990年消化吸收和1991～1995年开发自主版权 的数控系统三个阶段的发展，已建立起了两个具有自 主版权的数控平台。目前我国已具有年产数控机床约 15万台的生产能力。
第四章 制造自动化技术
(1) 在形式方面，制造自动化有三个方面的含义：
· 代替人的体力劳动。
· 代替或辅助人的脑力劳动。
· 制造系统中人、机及整个系统的协调、管理、控
制和优化。
第四章 制造自动化技术 (2) 在功能方面，制造自动化代替人的体力劳动或脑
力劳动仅仅是制造自动化功能目标体系的一部分。制造自
第四章 制造自动化技术
总之，我国制造自动化的发展是以立足国情、瞄 准世界先进水平、提高竞争力为前提，采用人机结合
的适度自动化技术，将自动化程度较高的设备(如数控
机床、工业机器人)和自动化程度较低的设备有效地组 织起来，在此基础上，实现以人为中心，以计算机为 重要工具，具有柔性化、智能化、集成化、快速响应 和快速重组的制造自动化系统。
第四章 制造自动化技术 ⑤更加注重制造自动化系统中人因作用的研究 在过去一段时期，人们曾认为全盘自动化和无人化 工厂或车间是制造自动化发展的目标。随着实践的深入 和一些无人化工厂实施的失败，人们对无人化制造自动 化问题进行了反思，并对于人在制造自动化系统中有着 机器不可替代的重要作用进行了重新认识。近年来，提 出了“人机一体化制造系统”、“以人为中心的制造系 统”等新思想，其内涵就是发挥人的核心作用，采用人 机一体的技术路线，将人作为系统结构中的有机组成部 分，使人与机器处于优化合作的地位，实现制造系统个 人与机器一体化的人机集成的决策机制。
第四章 制造自动化技术 20年代
刚性自动化
汽车后桥齿轮箱加工自动线
第四章 制造自动化技术
50年代
柔性自动化
焊接机器人
70年代
综合自动化
综合自动化
第四章 制造自动化技术 国内外对制造自动化技术的研究非常重视，已经进 行了大量研究，主要表现在以下6个方面。 ①单元系统的研究占有很重要的位置 以一台或多台数控加工设备和物料储运系统为主 体的单元系统在计算机统一控制管理下，可进行多品种、 中小批量零件自动化加工生产，它是现代集成制造系统 的重要组成部分，是自功化工厂车间作业计划的分解决 策层和具体执行机构。
输 入 装 置
主轴控制单元
主轴
PLC
计 算 机 数 控 装 置 机床
ห้องสมุดไป่ตู้
速度控制单元
伺服电机 工 作 台
输 出 装 置
位置检测反馈装置
数控机床组成框图
第四章 制造自动化技术 1) 机床本体
CNC机床由于切削用量大、连续加工发热量大等因素
对加工精度有一定影响，加之在加工中是自动控制，不能 像在普通机床上那样由人工进行调整、补偿，因而其设计 要求比普通机床更严格，制造要求更精密，采用了许多新 的加强刚性、减小热变形、提高精度等方面的措施。
动化的功能目标是多方面的，已形成一个有机体系。此体 系可用功能目标模型描述。功能目标模型简称TQCSE模型， 其中T表示时间(Time)，Q表示质量(Quality)，C表示成本 (Cost)，S表示服务(Service)，E表示环境友善性
(Environment)。
(3) 在范围方面，制造自动化不仅涉及到具体的生产 制造过程，而且涉及产品生命周期的所有过程。
第四章 制造自动化技术 我国工业机器人的研究始于20世纪70年代初，自 从863高科技发展计划将机器人列为自动化领域的一个 主题后，机器人技术得到了较快发展，目前已掌握了 机器人操作机的设计制造技术、控制系统设计和软件 编程技术，可以生产部分机器人的关键器件，开发出 了喷焊、点焊、装配、搬运、特种(水下、爬壁、管道 遥控)机器人。