① 自动控制技术全国及世界现状及发展趋势
工业控制自动化技术是一种运用控制理论、仪器仪表、计算机和其它信息技术,对工业生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策,达到增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全等目的的综合性技术,主要包括工业自动化软件、硬件和系统三大部分。
工业控制自动化技术是一种运用控制理论、仪器仪表、计算机和其它信息技术,对工业生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策,达到增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全等目的的综合性技术,主要包括工业自动化软件、硬件和系统三大部分。工业控制自动化技术作为20世纪现代制造领域中最重要的技术之一,主要解决生产效率与一致性问题。虽然自动化系统本身并不直接创造效益,但它对企业生产过程有明显的提升作用。
我国工业控制自动化的发展道路,大多是在引进成套设备的同时进行消化吸收,然后进行二次开发和应用。目前我国工业控制自动化技术、产业和应用都有了很大的发展,我国工业计算机系统行业已经形成。目前,工业控制自动化技术正在向智能化、网络化和集成化方向发展。
一、 以工业PC为基础的低成本工业控制自动化将成为主流
众所周知,从20世纪60年代开始,西方国家就依靠技术进步(即新设备、新工艺以及计算机应用)开始对传统工业进行改造,使工业得到飞速发展。20世纪末世界上最大的变化就是全球市场的形成。全球市场导致竞争空前激烈,促使企业必须加快新产品投放市场时间(Time to Market)、改善质量(Quality)、降低成本(Cost)以及完善服务体系(Service),这就是企业的T.Q.C.S.。虽然计算机集成制造系统
(CIMS)结合信息集成和系统集成,追求更完善的T.Q.C.S.,使企业实现“在正确的时间,将正确的信息以正确的方式传给正确的人,以便作出正确的决策”,即“五个正确”。然而这种自动化需要投入大量的资金,是一种高投资、高效益同时是高风险的发展模式,很难为大多数中小企业所采用。在我国,中小型企业以及准大型企业走的还是低成本工业控制自动化的道路。
工业控制自动化主要包含三个层次,从下往上依次是基础自动化、过程自动化和管理自动化,其核心是基础自动化和过程自动化。
传统的自动化系统,基础自动化部分基本被PLC和DCS所垄断,过程自动化和管理自动化部分主要是由各种进口的过程计算机或小型机组成,其硬件、系统软件和应用软件的价格之高令众多企业望而却步。
20世纪90年代以来,由于PC-based的工业计算机(简称工业PC)的发展,以工业PC、I/O装置、监控装置、控制网络组成的PC-based的自动化系统得到了迅速普及,成为实现低成本工业自动化的重要途径。我国重庆钢铁公司这样的大企业的几乎全部大型加热炉,也拆除了原来DCS或单回路数字式调节器,而改用工业PC来组成控制系统,并采用模糊控制算法,获得了良好效果。
由于基于PC的控制器被证明可以像PLC一样可靠,并且被操作和维护人员接受,所以,一个接一个的制造商至少在部分生产中正在采用PC控制方案。基于PC的控制系统易于安装和使用,有高级的诊断功能,为系统集成商提供了更灵活的选择,从长远角度看,PC控制系统维护成本低。由于可编程控制器(PLC)受PC控制的威胁最大,所以PLC供应商对PC的应用感到很不安。事实上,他们现在也加入到了PC控制“浪潮”中。
近年来,工业PC在我国得到了异常迅速的发展。从世界范围来看,工业PC主要包含两种类型:IPC工控机和CompactPCI工控机以及它们的变形机,如AT96总线工控机等。由于基础自动化和过程自动化对工业PC的运行稳定性、热插拔和冗余配置要求很高,现有的IPC已经不能完全满足要求,将逐渐退出该领域,取而代之的将是 CompactPCI-based工控机,而IPC将占据管理自动化层。国家于2001年设立了“以工业控制计算机为基础的开放式控制系统产业化”工业自动化重大专项,目标就是发展具有自主知识产权的PC-based控制系统,在3(5年内,占领30%(50%的国内市场,并实现产业化。
几年前,当“软PLC”出现时,业界曾认为工业PC将会取代PLC。然而,时至今日工业PC并没有代替PLC,主要有两个原因:一个是系统集成原因;另一个是软件操作系统Windows NT的原因。一个成功的PC-based控制系统要具备两点:一是所有工作要由一个平台上的软件完成;二是向客户提供所需要的所有东西。可以预见,工业PC与PLC的竞争将主要在高端应用上,其数据复杂且设备集成度高。工业PC不可能与低价的微型PLC竞争,这也是PLC市场增长最快的一部分。从发展趋势看,控制系统的将来很可能存在于工业PC 和 PLC之间,这些融合的迹象已经出现。
和PLC一样,工业PC市场在过去的两年里保持平稳。与PLC相比,工业PC软件很便宜。据Frost & Sullivan公司估计,全世界每年7亿美元工业PC市场里,大约8500万美元为控制软件,一亿美元为操作系统。到2007年会翻一番,工业PC市场变得非常可观。
二、 PLC在向微型化、网络化、PC化和开放性方向发展
长期以来,PLC始终处于工业控制自动化领域的主战场,为各种各样的自动化控制设备提供非常可靠的控制方案,与DCS和工业PC形成了三足鼎立之势。同时,PLC也承受着来自其它技术产品的冲击,尤其是工业PC所带来的冲击。
目前,全世界PLC生产厂家约200家,生产300多种产品。国内PLC市场仍以国外产品为主,如Siemens、Modicon、A-B、OMRON、三菱、GE的产品。经过多年的发展,国内PLC生产厂家约有三十家,但都没有形成颇具规模的生产能力和名牌产品,可以说PLC在我国尚未形成制造产业化。在PLC应用方面,我国是很活跃的,应用的行业也很广。专家估计,2000年PLC的国内市场销量为15(20万套(其中进口占90%左右),约25(35亿元人民币,年增长率约为12%。预计到2005年全国PLC需求量将达到25万套左右,约35(45亿元人民币。
PLC市场也反映了全世界制造业的状况,2000后大幅度下滑。但是,按照Automation Research Corp的预测,尽管全球经济下滑,PLC市场将会复苏,估计全球PLC市场在2000年为76亿美元,到2005年底将回到76亿美元,并继续略微增长。
微型化、网络化、PC化和开放性是PLC未来发展的主要方向。在基于PLC自动化的早期,PLC体积大而且价格昂贵。但在最近几年,微型PLC(小于32 I/O)已经出现,价格只有几百欧元。随着软PLC(Soft PLC)控制组态软件的进一步完善和发展,安装有软PLC组态软件和PC-based控制的市场份额将逐步得到增长。
当前,过程控制领域最大的发展趋势之一就是Ethernet技术的扩展,PLC也不例外。现在越来越多的PLC供应商开始提供Ethernet接口。可以相信,PLC将继续向开放式控制系统方向转移,尤其是基于工业PC的控制系统。
三、 面向测控管一体化设计的DCS系统
集散控制系统DCS(Distributed Control System)问世于1975年,生产厂家主要集中在美、日、德等国。我国从70年代中后期起,首先由大型进口设备成套中引入国外的DCS,首批有化纤、乙烯、化肥等进口项目。当时,我国主要行业(如电力、石化、建材和冶金等)的DCS基本全部进口。80年代初期在引进、消化和吸收的同时,开始了研制国产化DCS的技术攻关。
近10年,特别是“九五”以来,我国DCS系统研发和生产发展很快,崛起了一批优秀企业,如北京和利时公司、上海新华公司、浙大中控公司、浙江威盛公司、航天测控公司、电科院以及北京康拓集团等。这批企业研制生产的DCS系统,不仅品种数量大幅度增加,而且产品技术水平已经达到或接近国际先进水平。在2001年全国应用的4426套DCS系统中,国产DCS系统为1486套,占35%。短短几年,国外DCS系统在我国一统天下的局面从此不再出现。这些专业化公司不仅占据了一定的市场份额,积累了发展的资本和技术,同时使得国外引进的DCS系统价格也大幅度下降,为我国自动化推广事业做出了贡献。与此同时,国产DCS系统的出口也在逐年增长。
虽然国产DCS的发展取得了长足进步,但国外DCS产品在国内市场中占有率还较高,其中主要是Honeywell和横河公司的产品。我国DCS的市场年增长率约为20%,年市场额约为30(35亿元。由于近5年内DCS在石化行业大型自控装置中没有可替代产品,所以其市场增长率不会下降。据统计,到2005年,我国石化行业有1000多套装置需要应用DCS控制;电力系统每年新装1000多万千瓦发电机组,需要DCS实现监控;不少企业已使用DCS近15(20年,需要更新和改造。所以,今后5年内DCS作为自动化仪表行业主要产品的地位不会动摇。
根据中国仪器仪表行业协会公布的调查数据显示,2002年我国DCS市场状况如下:
小型化、多样化、PC化和开放性是未来DCS发展的主要方向。目前小型DCS所占有的市场,已逐步与PLC、工业PC、FCS共享。今后小型DCS可能首先与这三种系统融合,而且“软DCS”技术将首先在小型DCS中得到发展。PC-based控制将更加广泛地应用于中小规模的过程控制,各DCS厂商也将纷纷推出基于工业PC的小型DCS系统。开放性的DCS系统将同时向上和向下双向延伸,使来自生产过程的现场数据在整个企业内部自由流动,实现信息技术与控制技术的无缝连接,向测控管一体化方向发展。
四、 控制系统正在向现场总线(FCS)方向发展
由于3C(Computer、Control、Communication)技术的发展,过程控制系统将由DCS发展到FCS(Fieldbus Control System)。FCS可以将PID控制彻底分散到现场设备(Field Device)中。基于现场总线的FCS又是全分散、全数字化、全开放和可互操作的新一代生产过程自动化系统,它将取代现场一对一的4(20mA模拟信号线,给传统的工业自动化控制系统体系结构带来革命性的变化。
根据IEC61158的定义,现场总线是安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。现场总线使测控设备具备了数字计算和数字通信能力,提高了信号的测量、传输和控制精度,提高了系统与设备的功能、性能。IEC/TC65的SC65C/WG6工作组于1984年开始致力于推出世界上单一的现场总线标准工作,走过了16年的艰难历程,于1993年推出了IEC61158-2,之后的标准制定就陷于混乱。2000年初公布的IEC61158现场总线国际标准子集有八种,分别为:
类型1 IEC技术报告(FFH1);
类型2 Control-NET(美国Rockwell公司支持);
类型3 Profibus(德国Siemens公司支持);
类型4 P-NET(丹麦Process Data公司支持);
类型5 FFHSE(原FFH2)高速以太网(美国Fisher Rosemount公司支持);
类型6 Swift-Net(美国波音公司支持);
类型7 WorldFIP(法国Alsto公司支持);
类型8 Interbus(美国Phoenix Contact公司支持)。
除了IEC61158的8种现场总线外,IEC TC17B通过了三种总线标准:SDS(Smart Distributed System);ASI(Actuator Sensor Interface);Device NET。另外,ISO公布了ISO 11898 CAN标准。其中Device NET于2002年10月8日被中国批准为国家标准,并于2003年4月1日开始实施。
目前在各种现场总线的竞争中,以Ethernet为代表的COTS(Commercial-Off-The-Shelf)通信技术正成为现场总线发展中新的亮点。其关注的焦点主要集中在两个方面:
(1) 能否出现全世界统一的现场总线标准;
(2) 现场总线系统能否全面取代现时风靡世界的DCS系统。
采用现场总线技术构造低成本的现场总线控制系统,促进现场仪表的智能化、控制功能分散化、控制系统开放化,符合工业控制系统的技术发展趋势。国家在“九五”期间为了加快现场总线技术在我国的发展,重点放在智能化仪表和现场总线技术的开发和工程化上,补充和完善工艺设备、开发装置和测试装置,建立智能化仪表和开发自动化系统的生产基地,形成适度规模经济。2000年,“九五”国家科技攻关计划“新一代全分布式控制系统研究与开发”和“现场总线智能仪表研究开发”两个项目相继完成。这两个项目以及先期完成的“现场总线控制系统的开发”项目,针对国际上已经出现的多种现场总线协议并存的局面,重点选择了HART协议和FF协议现场总线技术攻关。
总之,计算机控制系统的发展在经历了基地式气动仪表控制系统、电动单元组合式模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统以及集散控制系统(DCS)后,将朝着现场总线控制系统(FCS)的方向发展。虽然以现场总线为基础的FCS发展很快,但FCS发展还有很多工作要做,如统一标准、仪表智能化等。另外,传统控制系统的维护和改造还需要DCS,因此FCS完全取代传统的DCS还需要一个较长的过程,同时DCS本身也在不断的发展与完善。可以肯定的是,结合DCS、工业以太网、先进控制等新技术的FCS将具有强大的生命力。工业以太网以及现场总线技术作为一种灵活、方便、可靠的数据传输方式,在工业现场得到了越来越多的应用,并将在控制领域中占有更加重要的地位。
五、仪器仪表技术在向数字化、智能化、网络化、微型化方向发展
经过五十年的发展,我国仪器仪表工业已有相当基础,初步形成了门类比较齐全的生产、科研、营销体系。现有各类仪器仪表企业6000余家,年销售额约1000亿元,成为亚洲除日本之外第二大仪器仪表生产国。据海关统计,除去随成套工程项目配套引进的仪器仪表不计,去年进口各类仪器仪表近60亿美元,约占我国仪器仪表工业总产值的50%。但目前我国仪器仪表行业产品大多属于中低档水平,随着国际上数字化、智能化、网络化、微型化的产品逐渐成为主流,差距还将进一步加大。目前,我国高档、大型仪器设备大多依赖进口。中档产品以及许多关键零部件,国外产品占有我国市场60%以上的份额,而国产分析仪器占全球市场不到千分之二的份额。
2001年3月,第九届全国人大四次会议批准的“十五”计划纲要首次提出“把发展数控机床,仪器仪表和基础零部件放到重要位置,努力提高质量和技术水平”。2001年8月,国家计委把仪器仪表明确列为国民经济重要技术装备,国家经贸委制定并公布的仪器仪表行业 “十五”规划,确立了6项高技术产业化项目:
1. 基于现场总线技术的全开放分散控制系统及智能仪表;
2. 新型传感器;
3. 智能化工业控制部件与执行机构;
4. 环境与污染源监测仪器及自动监测系统;
5. 城市污水处理利用成套工艺设备中的仪表自动化控制系统;
6. 炼钢转炉煤气净化回转成套装置中的仪表自动化控制系统。
根据仪器仪表行业的预测,“十五”期间我国仪器仪表市场大致是:2002年1628亿,2003年1790亿,2004年1969亿,2005年2165亿。五年间,平均年市场容量为1806亿(相当于220亿美元),其中工业自动化仪表和控制系统占41%、科学测试仪器占25%、医疗仪器占17%、其它占17%,平均年增长率将不会低于10%。
今后仪器仪表技术的主要发展趋势:
* 仪器仪表向智能化方向发展,产生智能仪器仪表;
* 测控设备的PC化,虚拟仪器技术将迅速发展;
* 仪器仪表网络化,产生网络仪器与远程测控系统。
几点建议:
* 开发具有自主知识产权的产品,掌握核心技术。
* 加强仪器仪表行业的系统集成能力。
* 进一步拓展仪器仪表的应用领域。
六、 数控技术向智能化、开放性、网络化、信息化发展
从1952年美国麻省理工学院研制出第一台试验性数控系统,到现在已走过了51年的历程。近10年来,随着计算机技术的飞速发展,各种不同层次的开放式数控系统应运而生,发展很快。目前正朝着标准化开放体系结构的方向前进。就结构形式而言,当今世界上的数控系统大致可分为4种类型:
1. 传统数控系统;
2. “PC嵌入NC”结构的开放式数控系统;
3. “NC嵌入PC”结构的开放式数控系统;
4. SOFT型开放式数控系统。
我国数控系统的开发与生产,通过“七五”引进、消化、吸收,“八五”攻关和“九五”产业化,取得了很大的进展,基本上掌握了关键技术,建立了数控开发、生产基地,培养了一批数控人才,初步形成了自己的数控产业,也带动了机电控制与传动控制技术的发展。同时,具有中国特色的经济型数控系统经过这些年来的发展,产品的性能和可靠性有了较大的提高,逐渐被用户认可。
国外数控系统技术发展的总体发展趋势是:
* 新一代数控系统向PC化和开放式体系结构方向发展;
* 驱动装置向交流、数字化方向发展;
* 增强通信功能,向网络化发展;
* 数控系统在控制性能上向智能化发展。
进入21世纪,人类社会将逐步进入知识经济时代,知识将成为科技和生产发展的资本与动力,而机床工业,作为机器制造业、工业以至整个国民经济发展的装备部门,毫无疑问,其战略性重要地位、受重视程度,也将更加鲜明突出。
近年来,我国数控机床一直保持两位数增长。2001年,我国机床工业产值已进入世界第5名,机床消费额在世界排名上升到第3位,达47.39亿美元,仅次于美国的53.67亿美元。2002年产值达260亿元,产量居世界第4。但与发达国家相比,我国机床数控化率还不高,目前生产产值数控化率还不到30%;消费值数控化率还不到50%,而发达国家大多在70%左右。由于国产数控机床不能满足市场的需求,高档次的数控机床及配套部件只能靠进口,使我国机床的进口额呈逐年上升态势,2001年进口机床跃升至世界第2位,达24.06亿美元,比上年增长27.3%。
智能化、开放性、网络化、信息化成为未来数控系统和数控机床发展的主要趋势:
* 向高速、高效、高精度、高可靠性方向发展;
* 向模块化、智能化、柔性化、网络化和集成化方向发展;
* 向PC-based化和开放性方向发展;
* 出现新一代数控加工工艺与装备,机械加工向虚拟制造的方向发展。
* 信息技术(IT)与机床的结合,机电一体化先进机床将得到发展。
* 纳米技术将形成新发展潮流,并将有新的突破。
* 节能环保机床将加速发展,占领广大市场。
七、 工业控制网络将向有线和无线相结合方向发展
自从1977年第一个民用网系统ARCnet投入运行以来,有线局域网以其广泛的适用性和技术价格方面的优势,获得了成功并得到了迅速发展。然而,在工业现场,一些工业环境禁止、限制使用电缆或很难使用电缆,有线局域网很难发挥作用,因此无线局域网技术得到了发展和应用。随着微电子技术的不断发展,无线局域网技术将在工业控制网络中发挥越来越大的作用。
无线局域网(Wireless LAN)技术可以非常便捷地以无线方式连接网络设备,人们可随时、随地、随意地访问网络资源,是现代数据通信系统发展的重要方向。无线局域网可以在不采用网络电缆线的情况下,提供以太网互联功能。在推动网络技术发展的同时,无线局域网也在改变着人们的生活方式。无线网通信协议通常采用IEEE802.3和802.11。802.3用于点对点方式,802.11用于一点对多点方式。无线局域网可以在普通局域网基础上通过无线Hub、无线接入站(AP)、无线网桥、无线Modem及无线网卡等来实现,以无线网卡使用最为普遍。无线局域网的未来的研究方向主要集中在安全性、移动漫游、网络管理以及与3G等其它移动通信系统之间的关系等问题上。
在工业自动化领域,有成千上万的感应器,检测器,计算机,PLC,读卡器等设备,需要互相连接形成一个控制网络,通常这些设备提供的通信接口是RS-232或RS-485。无线局域网设备使用隔离型信号转换器,将工业设备的RS-232串口信号与无线局域网及以太网络信号相互转换,符合无线局域网IEEE 802.11b和以太网络IEEE 802.3标准,支持标准的TCP/IP网络通信协议,有效的扩展了工业设备的联网通信能力。
计算机网络技术、无线技术以及智能传感器技术的结合,产生了“基于无线技术的网络化智能传感器”的全新概念。这种基于无线技术的网络化智能传感器使得工业现场的数据能够通过无线链路直接在网络上传输、发布和共享。无线局域网技术能够在工厂环境下,为各种智能现场设备、移动机器人以及各种自动化设备之间的通信提供高带宽的无线数据链路和灵活的网络拓扑结构,在一些特殊环境下有效地弥补了有线网络的不足,进一步完善了工业控制网络的通信性能。
八、工业控制软件正向先进控制方向发展
自20世纪80年代初期诞生至今,工业控制软件已有20年的发展历史。工业控制软件作为一种应用软件,是随着PC机的兴起而不断发展的。工业控制软件主要包括人机界面软件(HMI),基于PC的控制软件以及生产管理软件等。目前,我国已开发出一批具有自主知识产权的实时监控软件平台、先进控制软件、过程优化控制软件等成套应用软件,工程化、产品化有了一定突破,打破了国外同类应用软件的垄断格局。通过在化工、石化、造纸等行业的数百个企业(装置)中应用,促进了企业的技术改造,提高了生产过程控制水平和产品质量,为企业创造了明显的经济效益。2000年,“九五”国家科技攻关计划项目“大型骨干石化生产系统控制及计算机应用技术”通过了验收。
作为工控软件的一个重要组成部分,国内人机界面组态软件研制方面近几年取得了较大进展,软件和硬件相结合,为企业测、控、管一体化提供了比较完整的解决方案。在此基础上,工业控制软件将从人机界面和基本策略组态向先进控制方向发展。
先进过程控制APC(Advanced Process Control)目前还没有严格而统一的定义。一般将基于数学模型而又必须用计算机来实现的控制算法,统称为先进过程控制策略。如:
* 自适应控制;
* 预测控制;
* 鲁棒控制;
* 智能控制(专家系统、模糊控制、神经网络)等。
由于先进控制和优化软件可以创造巨大的经济效益,因此这些软件也身价倍增。国际上已经有几十家公司,推出了上百种先进控制和优化软件产品,在世界范围内形成了一个强大的流程工业应用软件产业。因此,开发我国具有自主知识产权的先进控制和优化软件,打破外国产品的垄断,替代进口,具有十分重要的意义。
在未来,工业控制软件将继续向标准化、网络化、智能化和开放性发展方向。
结束语
工业信息化是指在工业生产、管理、经营过程中,通过信息基础设施,在集成平台上,实现信息的采集、信息的传输、信息的处理以及信息的综合利用等。在“十五”期间,国家用信息化带动工业化的工作重点有三个方面:一是以电子信息技术应用为重点,提高传统产业生产过程自动化、控制智能化和管理信息化水平;二是以先进制造技术应用为重点,推进制造业领域的优质高效生产,振兴装备制造业;三是改造提升重点产业的关键技术、共性技术及其相关配套技术水平、工艺和装备水平。国家实施高技术产业化的主要目标有两个:一是发展高技术,形成新兴产业,培育新的增长点;二是利用先进技术改造和优化传统产业,提高经济增长的质量。
由于大力发展工业自动化是加快传统产业改造提升、提高企业整体素质、提高国家整体国力、调整工业结构、迅速搞活大中型企业的有效途径和手段,国家将继续通过实施一系列工业过程自动化高技术产业化专项,用信息化带动工业化,推动工业自动化技术的进一步发展,加强技术创新,实现产业化,解决国民经济发展面临的深层问题,进一步提高国民经济整体素质和综合国力,实现跨越式发展。
② 自动化立体仓库应用存在的问题及解决措施毕业论文
中国立体仓库的前进
一、背景介绍
立体仓库的产生和发展是第二次世界大战之后生产和技术发展的结果。50年代初,afe59b9ee7ad美国出现了采用桥式堆垛起重机的立体仓库;50年代末60年代初出现了司机操作的巷道式堆垛起重机立体仓库;1963年美国率先在高架仓库中采用计算机控制技术,建立了第一座计算机控制的立体仓库。此后,自动化立体仓库在美国和欧洲得到迅速发展,并形成了专门的学科。60年代中期,日本开始兴建立体仓库,并且发展速度越来越快,成为当今世界上拥有自动化立体仓库最多的国家之一。
我国对立体仓库及其物料搬运设备的研制开始并不晚,1963年研制成第一台桥式堆垛起重机(机械部北京起重运输机械研究所),1973年开始研制我国第一座由计算机控制的自动化立体仓库(高15米,机械部起重所负责),该库1980年投入运行。到2003年为止,我国自动化立体仓库数量已超过200座。立体仓库由于具有很高的空间利用率、很强的入出库能力、采用计算机进行控制管理而利于企业实施现代化管理等特点,已成为企业物流和生产管理不可缺少的仓储技术,越来越受到企业的重视。随着科学技术、信息技术、自动化生产技术及商品化经济的迅速发展, 生产中所需原材料、半成品、成品及流通环节中的各种物料的搬运、储存、配送及相应的信息已经不是一个孤立的事物。事实上, 从制造资源计划(MRPⅡ)到企业资源计划(ERP)的发展过程中, 物流的各个环节已完成其集成化过程。自动化仓储、物流及信息流已成为组织生产、连接生产、销售、管理各网络中的关键节点, 并且作为降低物流费用的重要手段在国民经济中起着越来越重要的作用。我国第一座全自动化立体仓库──北京汽车制造厂自动化立体库, 是北京起重运输机械研究所研制生产的。20世纪80年代, 自动化立体库在我国得到应用后, 在20世纪90年代得到迅速发展和广泛应用。二十多年来, 北京起重所设计制造了各种形式的自动化立体仓库100余套, 产品广泛应用于机械、冶金、化工、医药、军工、食品、运输和电子等行业, 领导和推进了我国物流技术的发展和应用。2000年,北京起重所又完成了我国迄今国产规模最大、技术水平最高的大型全自动化立体库仑库──联想电脑公司集成化物流系统。联想公司物流系统集成了当前国际上最新的立体仓库技术, 全系统采用了约30余项新技术。巷道堆垛机是立体仓库系统的关键设备之一, 其中的运行调速技术、激光测距技术、货叉调速技术、起升机构的认址技术, 变截面立柱技术等10余种新技术均为我国的最新研究应用成果或国际先进技术。输送机设备采用了组合式结构、悬臂式升降台等多项新技术和托盘自动收集技术。分配车在运行调整、认址等方面均采用了最新的研究成果。双车避让技术的采用使分配车达到了比设计要求更高的能力。货架结构采用有限元分析。表面处理采用表面喷塑新工艺, 美观耐用。控制系统采用了PROFIBUS现场总线控制技术, 与R/3系统的高度集成体现了该立体仓库系统在与大型信息系统集成方面取得的突破成绩。联想公司自动化物流系统是我国自行研制的具有国际先进水平的物, 该系统的成功运行标志着我国物流自动化技术水平又上一个新台阶。
二、技术现状
一个比较完善的自动化立体仓库系统主要包括:
(1)货物的存放、周转—高层货架及托盘、货箱;
(2)入、出库作业—堆垛起重机;
(3)入、出库分配系统—辊式、链式输送机、分配车、升降机等;
(4)自控系统—包括由计算机控制的入、出库设备、分配系统以及各种检测、保险机构的全部电控装置;
(5)计算机管理系统—仓库的账目管理、数据分析、合理管理货位、设备运行又库存情况的状态显示等。管理系统与控制系统联网。
(6)入、出库频率不高的立体库几个巷道可共用一台堆垛机,此时应配备堆垛机转轨设备(如转轨车)。
我国自动化立体仓库各主要设备的技术现状大致如下:
1.高层货架及托盘、货箱
高层货架是自动化立体仓库的主体结构部分。一般是钢结构采用焊接或组装而成。每排货架分若干列、层单元货格,每货格中一般存放1--3个托盘(货箱)。目前国内制造的高层货架一般在20米以下,以10--15米居多。货架所用型钢,焊接式货架多采用热轧型钢。组装式货架多采用薄型冷轧型钢。焊接式结构牢固、耐用,但笨重。组装式外形美观,拆装性能好,运输方便。因冷轧薄壁钢截面力学性能好,因此重量轻省钢材,降低成本,潜力很大。如接插部件设十分合理亦很牢固.是高层货架的发展方向。货架结构型式设计一般是当托盘(货箱对泛寸较大时采用牛腿式结构,每货格存放一个托盘(货箱)。托盘尺寸较小时采用横梁式结构。每货格可存放1-3个托盘(货箱)单元。目前横梁式货架结构的使用用户多于牛腿式.并有进一步增加趋势。托盘(货箱)目前使用较多的是钢结构或钢木结构,但随着轻型塑料工业和注塑技术的发展.塑料托盘(货箱)以其美观、耐腐蚀、重量轻等优点,在较小尺寸及重量的托盘(货箱)中将占重要地位。
2.堆垛起重机
堆垛机是自动化立体仓库中存、取货物作业的主要执行设备。它在货架的巷道中可承载货物水平运行、升降、左右伸叉,完成入库、出库、倒库等各种作业功能。为使堆垛机认址准确。水平、垂直、伸叉运动均设置正常运行速度和慢速两种以上速度(或用变频无级调速).以减少停车时冲击.并能准确到位,达到水平运行士lOmm、垂直升降士lOmm,左右伸叉士5mm的停准精度要求。堆垛机设置货位和载货台虚实检测装置,防止由于控制(或管理)失误,在货位已被占用的情况下重复入库造成事故。堆垛机设置原位及停准指示.如因惯性或其它原因未停准,堆垛机将按照PC;程序控制自动“纠偏’。此外,堆垛机还设置运行、起止的终端限速、限位开关,并在最终端设机械车挡.防止堆垛机各机构运行超过极限位置。为确保带司机室的堆垛机司机和货物的安全,载货台设断绳保护装置或限速防坠装置。堆垛机电器系统还设有常规的电器互锁,失压保护、零位保护、过载保护等功能目前堆垛机各机构运行速度为:水平运行80m/min:升降10-16m/min:货叉8-15m/min。
3.人出库分配系统
在自动控制的立体仓库中。入、出库分配系统按照计算机指令将入库货物分配至某一巷道口,再由该巷道堆垛机按照指令送到指定的排、列、层货位。出库时按照相反方向输出。在货物的入口处可设置称重装置。超高、超宽尺寸检测装置使进入库区的货物不会出现超载超重或超尺寸引发事故。
目前输送货物大多根据货物、托盘或货箱的结构、重量确定用辊式或链式输送机。输送货物的交叉路口处往往使用升降机解决高差问题。另外,应设一个输送通道,使重量、尺寸不合格的货物(托盘)输送到指定点整理后再进入库区。也可用于拣选入、出库时(散件入、出库),将单元货物送入该处,拣选后返回。 当入、出库频率要求不高时,可考虑几个巷道共用一台堆垛机。此时应配备转轨车或其它转轨设备。以便使堆垛机转入另一巷道。
4.自控系统
库区全部可运行设备,如堆垛机、输送机、升降机、分配车、转轨车等,以及这些设备的运行保障系统,均应由计算机统一程序控制。控制系统有对机、电及其它故障的报警及诊断显示功能。并对某些报警可自行处理。各设备运行实现自动衔接,动作可靠。一般选用高质量的可编程控制器(PC)。为确保各机构运行平稳可靠、认址准确,亦应选用高质量的变频器、光电元件及其它优质控制元件。
5.计算机管理系统
计算机管理系统应能对全部货位和全部库存货物完成以下主要管理功能:
(1)按照要求实现货物的先进先出、某巷道优先、均匀分布等管理功能,进行入、出库货位管理;
(2)按照货位和货物品种盘库、查询;
(3)打印各种统计报表;
(4)库存情况分析;
(5)修改数据文件各项内容。
管理机可选用486,586各档微机,能与下级监控、控制机实现联机通信。通信方式可采用电缆或封闭型安全滑线,最好采用红外线信号传输系统。安装简便,传输可靠寿命长。根据需要可在库区显要位置和机房内设置设备运行和作业目标的数字、文字或图形模拟显示装置以便监控全部作业过程。
综上所述我国立体仓库行业已形成一定规模和开发能力日前立库市场的主流是:单机自动控制、变频调速运行机构(因水平运行和货又伸缩不能同时动作。可使用同一变频器)、封闭滑触线供电、载重量600公斤以下,高度10-15米的堆垛机.配以冷轧薄壁型钢组合式货架,入、出库输送机或手推车。可配备一个管理机负责库房账目管理的立体仓库。但与发达国家相比还有很大差距
目前,美、日等发达国家立库高度已达几十米。建库数均达数千座。堆垛机运行速度超过100m/min,具有形式繁多的入、出库物流分配系统和安全保障系统。立库设备的形式根据用途多种多样。重力式货架已在成功使用,而国内基本上还是空白。
三、发展好于预期
1.市场发展情况
据不完全统计,截止到2006年底,全国自动化立体库的保有量已超过500座。2006年建设的自动化立体库在80座以上,主要集中在机械制造、汽车、烟草、食品加工、服装生产、医药生产及流通等行业,与2005年相比,整个市场有了很大发展。主要表现在:
(1) 烟草行业建设的自动化立体库数量有所下降,新建立体库约10座。目前,烟草制造行业还有上一轮全面技改项目中部分尚未完成的项目。烟草销售企业多采用简易平库或叉车立体库,基本不采用自动化立体库。如希望烟草行业出现大的市场需求,则要等待烟草制造、经销企业的进一步升级改造和设备更新换代;
(2)医药行业:医药生产企业对自动化立体库的需求依然稳定,2006年建设的自动化立体库为1020座,像三九制药、扬子江制药等企业随着生产规模的扩大都建设了自动化立体库。在GSP认证的推动下,医药经销企业对自动化立体库的需求依然很大,2006年新建自动化立体仓库超过10座;
(3)机械行业中的一些标准件、紧固件生产企业、阀门、水泵制造企业纷纷建设自动化立体库;
(4)汽车生产企业虽然在车身及配套件存储方面均采用了自动化立体库,但基本采用国外产品,每年汽车行业新建自动化立体库在10-20座之间;
(5)伊利、蒙牛等大型乳品企业建设自动化立体库的热情高涨,2006年该行业建设的自动化立体库超过15座,而且普遍规模较大,2007年规划建设的项目还很多,其中包含一定数量的冷冻库;
(6)虽然家电制造业对自动化立体库的需求依然不旺,但家电销售企业如苏宁等企业纷纷建设自动化物流配送中心,扩大了自动化立体库的市场;
(7)2006年服装行业巨头雅戈尔公司率先建设了服饰自动化物流中心,其中包含1座自动化立体库。随着使用效果的凸显和企业间的传播,其他企业必然效仿,该行业孕育着巨大的市场;
(8)军队自动化立体仓库建设速度加快,近两年全军列入建设计划的自动化立体库有几十座,各供应厂商格外重视该市场领域,今后的竞争将日趋激烈。
2.技术和产品发展情况
面向冷饮生产企业、工作温度在一20℃以下的自动化立体库在国内有一定需求,目前国内供应商还不能提供完全符合要求的解决方案和相关产品,只是简单置换为适用于低温条件的元器件,或者采取一些局部加热保温措施,勉强满足用户使用要求,但效果不理想,急需供应商攻关研究,从总体设计和设备研制上全面着手,提供适合行业需要的整体解决方案。
3.供应商发展情况
行业企业总体数量变化不大,除有个别企业经营不善淡出市场外,也有几家国外厂家加入国内市场竞争,同时出现了国外企业并购国内企业的现象2007年市场需求看好。
2006年自动化立体仓库市场总体发展是稳健快速虽然总体利润下降,但各厂家均生产订单饱满售结果好于预期。预计2007年形势会更好,全年自动化立体库建设规模将接近100座。今后 ,随着中国企业规模的扩大和数量的增加,以及重视与合理应用土地这一稀缺资源的意识不断增强,具有节约土地资源优势、提高企业管理水平的自动化立体库必将得到更广泛使用。应用领域的进一步扩大,将对相应设备和技术提出新的、更高的要求,中国企业必须进行全面技术创新和产品升级,才能抓住时代赋予的机遇。
四、适应国情,适度发展
目前我国已基本确立市场经济。技术的发展无疑受市场的促进或制约。但由于市场还不十分完善和规范,它又往往不只取决于是否需求。尤其对于立体库这样的较大项目(少则几十万,多则几百万或更多)。资金往往成为关键。 但随着各行各业的发展,我国的立体仓库事业也必将获得长足进步。今后几年,管理机与堆垛机及入、出库分配系统联网实现全自控的立体仓库将日益增多.成为立体仓库市场的主流。随着市场的扩大,新型式、更高档次管理、控制系统的立体仓库将不断出现,设计、制造适用于各种货物的专用堆垛机和物流输送系统将成为立体仓库生产厂家的重要任务之一。更加轻型、组装性能更好、稳定性更好的货架生产工艺和货架型材轧制工艺也将得到开发和完善。总之,我国自动化仓库技术将随着国内市场变化而不断更新发展.同时.立体仓库设计制造单位的专业经验亦将引导促进我国立体仓库事业的进步。
五、引进先进技术,迈上新台阶
从立体仓库设计、制造和使用的现状来看。发达国家走在我们的前面。引进、消化、吸收国外先进产品与技术,最终国产化成为自己的产品,这无疑是一条捷径。先决条件是要引进先进的、并适合国内市场的项目。决非盲目引进。目前针对立体库主要设备进行全套技术引进的在国内很少,某种意义上讲,谁先走一步。谁将有可能领先一步,占领市场。引进应掌握以下几点:
(1) 要引进先进的实用产品的全面技术,即不仅引进产品、还应引设计、工艺技术。新颖的设计与先进的工艺手段同样重要,而工艺技术的提高往往更为耗资费力。
(2)消化吸收要快.尽快掌握成为自己的技术。
(3)尽快国产化.不能长期靠进口配件维持。但要掌握一个原则.即国产替代配套件的质量不应低于进口配件.否则又部分地失去了引进的意义。
(4)引进技术不仅要看到当前市场需求,还要看到未来市场的发展。消化吸收后,产品应是当前市场的先进产品。确立一个较高起点,在此基础上培养出自己的开发能力。市场变化后,仍处于领先地位。如能达到以上几点,引进就是成功的。
③ 压力调节阀原理及厂家介绍
压力调节阀是通过调节压力来控制流体的流量器件,它也被称为自力式平衡阀、流量控制阀、流量控制器、动态平衡阀、流量平衡阀。他最大的特点是根据流量调节阀可直接根据设计来设定流量,例如水流大小变化直接反应在对阀门的压力,当压力阀门根据水流压力大小可以自行调节压力,确保水体流量正常使用。但是很多朋友对压力调节阀还不是很熟,那么接下来小编给大家说说有关于压力调节阀知识。
压力调节阀原理
通过接收工业自动化控制系统的信号(如:4~20mA)来驱动阀门改变阀芯和阀座之间的截面积大小控制管道介质的流量、温度、压力等工艺参数。实现自动化调节功能。
压力调节阀生产厂家
1、富阳市明盛仪表厂是调节阀的专业生产厂家,具有雄厚的技术力量,拥有先进的制造设备,完善的产品检测设施,并通过ISO9002质量体系认证。厂家注重科技创新,致力吸收、消化国外的先进技术,加以完善与提高。不断推出高科技的电、气工业自动化控制的调节阀。
2、温州东威不锈钢阀门有限公司是球阀、闸阀、截止阀、止回阀、过滤器、阀门配件等产品专业生产加工的公司,拥有完整、科学的质量管理体系。温州东威不锈钢阀门有限公司的诚信、实力和产品质量获得业界的认可。
压力调节阀用途
自力式压力调节阀(以下简称压力阀)是一种无需外来能源而只依靠调介质自身的压力变化进行自动调节压力的节能型产品.具有测量、执行、控制的综合功能。广泛适用于石油、化工、冶金、轻工等工业部门及城市供热、供暖系统。本产品可用于非腐蚀性〔最高温度350℃〕的液体、气体和蒸汽等介质的压力控制装置。
压力调节阀对流体的流量调节是非常有帮助的,它可以通过阀门可在水作用下,他能够自动消除管线的剩余压头及压力波动所引起的流量偏差,不管整个系统的压力如何变化,压力调节阀都可以始终保持设定流量,压力调节阀不但可以有效调网工作变为简单的流量分配,而且还能解决管网的水力失调。例如现在的集中供热(冷)水系统中都在使用压力调节阀,而且它可以解决管网流量按需分配,保持整个消除水系统水力平衡,从而解决冷热不均问题。
④ 自动化蛋鸡养殖设备有哪些
1蛋鸡主要生产工艺
蛋鸡生产工艺流程一般为两段饲养或者三段饲养,两段饲养包括育雏育成鸡(0~140日龄)、蛋鸡饲养(141~532日龄);三段饲养包括育雏(0~49日龄)、育成(50~140日龄)和产蛋(141~532日龄)。育雏一般采用育雏伞平养育雏,伞内侧均匀分布发热灯管,保证雏鸡所需要的环境温度。在新建条件好的养殖场可采用温度环境控制等组成的成套设备。鸡群周转流程为30~40d,孵化、育成、淘汰相继进行。
自动化蛋鸡养殖设备有哪些?
为保证鸡蛋的完好和便于收集鸡蛋,成年蛋鸡饲养方式一般为笼养,笼养又可分为层叠式或者阶梯式两种方式。层叠饲养方法为:育雏阶段至成年鸡阶段一般采用四层重叠式,每栋设10个组左右,每栋可养7500~8500只;育成鸡笼层叠采用大型四层重叠式笼或三层育成笼,四层笼呈双列式排列,每栋可装7000只鸡;蛋鸡采用大型二层全阶梯蛋鸡笼,呈二整架、二半架三并列排列成走道,每栋可装鸡5500只左右。采光以自然光照为主,并辅以人工光照。一般采用人工喂料、清粪、拣蛋,V形水槽供水,每天清刷一次。鸡舍均为开放式结构,采取“长出檐、地窗、双层卷帘”来调节不同气候条件下舍内环境。在场区布局和防疫上,采取的措施有:
1.1因地制宜,养殖区位于生活区下风口并远离水源。
1.2净、污道严格区分,建立封闭式排水沟,并定期消毒清理,保证其通畅。
1.3严格控制场内交通工具以及用具的流通。
1.4严格控制外来车辆人员,进场出场进行消毒和隔离。
1.5场内、场外车辆各行其道,互不进入对方场地。
1.6粪场地平与鸡舍地平存在落差。
1.7蛋库中间设置一界沟,防止场内与场外蛋盘的混用。
2蛋鸡生产的一般设备
2.1孵化设备
当前仍是箱式孵化机的占有量最大,每台容蛋量有多种规格。中国孵化设备经历了从无到有、从有到设备齐全的过程,从仿制到改良到自主创新的道路,使中国养鸡总量位居第二,禽蛋第一。
2.2育雏设备
育雏设备常见的有以下几种:电热育雏伞、地下烟道法以及由主机、供热系统、保温系统、控温系统、热风循环除臭系统等组成的新型育雏保温成套设备,这方面,我国的育雏设备已经在加温、供暖以及取暖等核心设备方面实现了国产化,降低了人工成本和幼雏死亡率。
2.3笼具设备
鸡笼是养鸡设备的主体。传统型蛋鸡笼具由于在提高劳动生产率和经济效益方面的巨大优势使其在国内已得到广泛的推广。但国内笼具设计与国外相比在福利水平及笼具材料选取上还有一定差距。国内传统型笼具设计尺寸只能满足每只鸡的直立和蹲下,且选取的材料为镀锌低碳钢冷拔丝为底网材料,其对鸡只的生长性能有一定影响;但在西方国家,其设计的笼具可以满足每只鸡在笼里打转而不受笼具的限制,符合欧盟保护蛋鸡最低标准指令以及动物福利,且选取塑料材质的底网可从笼具中间分为两段打开,在淘鸡时可将底网成倒八字打开,鸡只掉下随传送带送到鸡舍外,解决了淘鸡困难的问题。
2.4机械化喂料设备
蛋鸡的机械化饲喂设备一般包括储料塔、输料机、缓冲槽、喂料机、饲槽、电器控制设备。自动投料设备装置在国内外都已经得到广泛的应用,是机械化养鸡场的主要设备之一。我国规模化养鸡场常用的喂料设备有链式、索盘式、跨笼式、行车式。盘式喂料器很早就已经研制出来,它已在国际养殖场流行了20多年时间,但现在几乎每年都会有几种新产品投放市场,说明盘式喂料在技术改进还有很大空间;而在笼养鸡的喂料系统中,行车式喂料方式被称为最理想的喂料方式,在喂料均匀的同时保证了每只鸡吃到同样质量的新鲜饲料,使鸡只和鸡群容易达到平衡,提高产蛋率,能耗最低,容易实现自动化过程。
2.5自动饮水设备
雏鸡一般使用真空饮水器与平养用吊塔式自动饮水器且这两种已普遍使用,而乳头式和杯式两种自动饮水器虽然早在上世纪中期就有研制,且市场也有多种产品,但因其制造精度较高,否则容易漏水而迟迟未得普及。近年有厂家改进的的产品虽能较好地解决了上述问题,但还需要进一步试验。由于我国饮水器的质量问题尚未完全解决,而饮水系统也不完善,进一步地制约了养禽机械化的发展,并加重了养禽场的环境污染。
2.6机械集蛋设备
机械集蛋设备分半自动化和全自动化,半自动化主要是鸡蛋在鸡笼外的纵向集成槽中,工作人员对其进行分拣,这种在我国大多中小型蛋鸡厂仍然采用这种方式,该集蛋方式效率较低,但能精确地分别脏蛋以及软壳蛋并能减少人为破蛋。
全自动机械集蛋主要传送的鸡蛋是从纵向传送带传递到杆状传送装置,然后传递到电梯传送链上,并沿传送链的整个宽度方向分布,通过导向装置实现运送功能。由于机械集蛋对设备要求精度极高,能正确分别不同大小、颜色、硬度的鸡蛋,并在流水线对接装置考虑蛋流速度以及每个蛋能承受的最大碰撞力度并设计相关参数。
2.7清粪设备
蛋鸡舍内笼养蛋鸡的机械清粪设备常用刮板式或输送带式清粪机清粪两种。刮板式清粪多用于阶梯式笼养和网上平养,输送带式清粪机多应用在层叠式鸡笼。
通常使用的刮板式清粪机分全程式和步进式两种。它由牵引机(电动机、减速器、绳轮)、钢丝绳、转角滑轮、刮粪板及电控装置组成。
全程式刮板清粪机适用于短粪沟。步进式刮板清粪机适用于长禽舍,其工作原理和全程式完全相同。刮板式清粪机是利用摩擦力及拉力使刮板自行起落,结构简单,但钢丝绳和粪尿接触易腐蚀而断裂。采用高压聚乙烯塑料包覆钢丝能增强其抗腐蚀性但易被尖锐物磨损破裂,故应保持传动装置的光滑无毛刺。
对于现有的粪便加工方式是厌氧沼气处理和直接干燥处理,前者由于沼渣的固液分离技术未获解决,推广缓慢。目前国外应用最多的是利用干燥的方法处理鸡粪,粪便干燥装备有多种型式,如太阳能温室发酵干燥、燃煤滚筒式高温干燥等,人工干燥的鸡粪中氮的损耗较自然堆积大大降低,同时,在干燥鸡粪中含有大量未消化粗蛋白质和其他可消化的营养物,可作为饲料投食鱼类。
2.8环境调控设备
2.8.1光照调控设备
光照设备主要是光照控制器和光源,光照控制器能够按时开灯和关灯。光控器有石英钟机械控制和电子控制两种,电子光照调控设备一般由遮光导流板和可编程序控制器组成,遮光导流板的使用可以减少外界光线的进入,而对气流的影响很少,也适用于密闭鸡舍。其可以任意设定开关时间,光照强度以及在光照不足时自动补充光照。
2.8.2通风设备
通风设备的作用是将禽舍内的污浊空气、湿气和多余的热量排出并补充新鲜空气。目前禽舍一般采用半径大、转速低的轴流式通风机,其转速可自动调节的轴流风机在国内已广泛应用,且节约电能,内具有极高效率。规模化养鸡场采用的正压式通风系统保证了鸡场内有足够的压力对进入的空气进行净化、加热、冷却等处理,并在鸡舍内会形成适当高于外界的气压,能够防止外部空气从细缝进入,从而防止了尘垢、病原体的侵入。
2.8.3湿帘蒸发降温设备
湿帘风机降温系统的主要作用是在夏季使空气通过湿垫进入禽舍,起到降低禽舍温度和控制湿度的作用。从上世纪50年代美国研究者发明了湿帘-风机降温系统以来,该技术已基本成熟并得到广泛应用。我国在改革开放初,引进了美国的湿帘降温装置,并根据我国材料发展、环境气候、畜禽舍结构研制出符合我国国情的湿帘-风机装置。
2.8.4供暖设备
供暖设备主要应用在刚出生的小鸡和冬天的鸡,供暖一般用灯泡或者热风炉。灯泡供暖主要以伞盖的形式;热风炉供暖主要由热风炉、鼓风机、有孔管道和调节风门等设备组成。热风炉以煤为燃料,空气为介质,为禽舍提供洁净无污染的热空气,为其供暖。该设备热效率高,架构简单,成本较低。
3小结
过去讨论我国养禽业时,机械化程度较低,采用大量的人力。对禽舍本身也不利于疾病的防控,这也与我国劳动力成本低、养殖户不愿前期大量投入设备有关,而今市场竞争日益激烈,加之在国家供给侧改革导向下,机械化、自动化必然是未来养殖业发展的趋势。
自动化蛋鸡养殖设备有哪些?自动化蛋鸡养殖设备在我国引进并自主研发的今天,品类众多,标准不一,以及自动化结构较为分散、系列化较低。因此我国未来需重新定位规模化蛋鸡养殖并制定一系列标准养殖制度以及标准设备,开创我国蛋鸡养殖及禽类养殖设备新局面。
⑤ 自动化蛋鸡养殖需要的主要设备有哪些
自动化蛋鸡来养殖需要源的主要设备有:蛋鸡笼、自动化饮水线、自动化喂料机、自动化清粪机、自动控温通风设备及自动集蛋设备。
1、蛋鸡笼:笼养蛋鸡设备用蛋鸡笼,能充分利用鸡舍空间,节省鸡舍使用面积,蛋鸡笼又分为层叠式和阶梯式蛋鸡笼两种类型。
2、自动饮水线,主要包括蓄水罐、输水管线、饮水器。保证每只鸡都能喝上清洁的饮水。
3、自动喂料机:喂料机可以实现多层养殖自动喂料,喂料机有专门的装置可以保证饲料能够均匀的撒至料槽,避免浪费。
4、自动清粪机:全自动清粪机可以自动清粪而且可以定时,从而保证了鸡舍的环境,大大减轻了劳动强度,给鸡群了一个良好的空气环境。
5、自动控温通风设备:增温与降温设备,自动调节鸡舍所需温度及通风量,给蛋鸡一个舒适清新的环境。
6、自动化集蛋机:自动化捡蛋机是用来专门的收集鸡蛋的设备,把鸡蛋收集在一个地方供养殖户进行处理,取代了以往人工捡蛋的费时费力,提高可工作效率,还可以根据需要进行调整,降低破损率。
⑥ 我国自动化立体仓库的建设与发展
中国立体仓库的前进
一、背景介绍
立体仓库的产生和发展是第二次世界大战之后生产和技术发展的结果。50年代初,美国出现了采用桥式堆垛起重机的立体仓库;50年代末60年代初出现了司机操作的巷道式堆垛起重机立体仓库;1963年美国率先在高架仓库中采用计算机控制技术,建立了第一座计算机控制的立体仓库。此后,自动化立体仓库在美国和欧洲得到迅速发展,并形成了专门的学科。60年代中期,日本开始兴建立体仓库,并且发展速度越来越快,成为当今世界上拥有自动化立体仓库最多的国家之一。
我国对立体仓库及其物料搬运设备的研制开始并不晚,1963年研制成第一台桥式堆垛起重机(机械部北京起重运输机械研究所),1973年开始研制我国第一座由计算机控制的自动化立体仓库(高15米,机械部起重所负责),该库1980年投入运行。到2003年为止,我国自动化立体仓库数量已超过200座。立体仓库由于具有很高的空间利用率、很强的入出库能力、采用计算机进行控制管理而利于企业实施现代化管理等特点,已成为企业物流和生产管理不可缺少的仓储技术,越来越受到企业的重视。随着科学技术、信息技术、自动化生产技术及商品化经济的迅速发展, 生产中所需原材料、半成品、成品及流通环节中的各种物料的搬运、储存、配送及相应的信息已经不是一个孤立的事物。事实上, 从制造资源计划(MRPⅡ)到企业资源计划(ERP)的发展过程中, 物流的各个环节已完成其集成化过程。自动化仓储、物流及信息流已成为组织生产、连接生产、销售、管理各网络中的关键节点, 并且作为降低物流费用的重要手段在国民经济中起着越来越重要的作用。我国第一座全自动化立体仓库──北京汽车制造厂自动化立体库, 是北京起重运输机械研究所研制生产的。20世纪80年代, 自动化立体库在我国得到应用后, 在20世纪90年代得到迅速发展和广泛应用。二十多年来, 北京起重所设计制造了各种形式的自动化立体仓库100余套, 产品广泛应用于机械、冶金、化工、医药、军工、食品、运输和电子等行业, 领导和推进了我国物流技术的发展和应用。2000年,北京起重所又完成了我国迄今国产规模最大、技术水平最高的大型全自动化立体库仑库──联想电脑公司集成化物流系统。联想公司物流系统集成了当前国际上最新的立体仓库技术, 全系统采用了约30余项新技术。巷道堆垛机是立体仓库系统的关键设备之一, 其中的运行调速技术、激光测距技术、货叉调速技术、起升机构的认址技术, 变截面立柱技术等10余种新技术均为我国的最新研究应用成果或国际先进技术。输送机设备采用了组合式结构、悬臂式升降台等多项新技术和托盘自动收集技术。分配车在运行调整、认址等方面均采用了最新的研究成果。双车避让技术的采用使分配车达到了比设计要求更高的能力。货架结构采用有限元分析。表面处理采用表面喷塑新工艺, 美观耐用。控制系统采用了PROFIBUS现场总线控制技术, 与R/3系统的高度集成体现了该立体仓库系统在与大型信息系统集成方面取得的突破成绩。联想公司自动化物流系统是我国自行研制的具有国际先进水平的物, 该系统的成功运行标志着我国物流自动化技术水平又上一个新台阶。
二、技术现状
一个比较完善的自动化立体仓库系统主要包括:
(1)货物的存放、周转—高层货架及托盘、货箱;
(2)入、出库作业—堆垛起重机;
(3)入、出库分配系统—辊式、链式输送机、分配车、升降机等;
(4)自控系统—包括由计算机控制的入、出库设备、分配系统以及各种检测、保险机构的全部电控装置;
(5)计算机管理系统—仓库的账目管理、数据分析、合理管理货位、设备运行又库存情况的状态显示等。管理系统与控制系统联网。
(6)入、出库频率不高的立体库几个巷道可共用一台堆垛机,此时应配备堆垛机转轨设备(如转轨车)。
我国自动化立体仓库各主要设备的技术现状大致如下:
1.高层货架及托盘、货箱
高层货架是自动化立体仓库的主体结构部分。一般是钢结构采用焊接或组装而成。每排货架分若干列、层单元货格,每货格中一般存放1--3个托盘(货箱)。目前国内制造的高层货架一般在20米以下,以10--15米居多。货架所用型钢,焊接式货架多采用热轧型钢。组装式货架多采用薄型冷轧型钢。焊接式结构牢固、耐用,但笨重。组装式外形美观,拆装性能好,运输方便。因冷轧薄壁钢截面力学性能好,因此重量轻省钢材,降低成本,潜力很大。如接插部件设十分合理亦很牢固.是高层货架的发展方向。货架结构型式设计一般是当托盘(货箱对泛寸较大时采用牛腿式结构,每货格存放一个托盘(货箱)。托盘尺寸较小时采用横梁式结构。每货格可存放1-3个托盘(货箱)单元。目前横梁式货架结构的使用用户多于牛腿式.并有进一步增加趋势。托盘(货箱)目前使用较多的是钢结构或钢木结构,但随着轻型塑料工业和注塑技术的发展.塑料托盘(货箱)以其美观、耐腐蚀、重量轻等优点,在较小尺寸及重量的托盘(货箱)中将占重要地位。
2.堆垛起重机
堆垛机是自动化立体仓库中存、取货物作业的主要执行设备。它在货架的巷道中可承载货物水平运行、升降、左右伸叉,完成入库、出库、倒库等各种作业功能。为使堆垛机认址准确。水平、垂直、伸叉运动均设置正常运行速度和慢速两种以上速度(或用变频无级调速).以减少停车时冲击.并能准确到位,达到水平运行士lOmm、垂直升降士lOmm,左右伸叉士5mm的停准精度要求。堆垛机设置货位和载货台虚实检测装置,防止由于控制(或管理)失误,在货位已被占用的情况下重复入库造成事故。堆垛机设置原位及停准指示.如因惯性或其它原因未停准,堆垛机将按照PC;程序控制自动“纠偏’。此外,堆垛机还设置运行、起止的终端限速、限位开关,并在最终端设机械车挡.防止堆垛机各机构运行超过极限位置。为确保带司机室的堆垛机司机和货物的安全,载货台设断绳保护装置或限速防坠装置。堆垛机电器系统还设有常规的电器互锁,失压保护、零位保护、过载保护等功能目前堆垛机各机构运行速度为:水平运行80m/min:升降10-16m/min:货叉8-15m/min。
3.人出库分配系统
在自动控制的立体仓库中。入、出库分配系统按照计算机指令将入库货物分配至某一巷道口,再由该巷道堆垛机按照指令送到指定的排、列、层货位。出库时按照相反方向输出。在货物的入口处可设置称重装置。超高、超宽尺寸检测装置使进入库区的货物不会出现超载超重或超尺寸引发事故。
目前输送货物大多根据货物、托盘或货箱的结构、重量确定用辊式或链式输送机。输送货物的交叉路口处往往使用升降机解决高差问题。另外,应设一个输送通道,使重量、尺寸不合格的货物(托盘)输送到指定点整理后再进入库区。也可用于拣选入、出库时(散件入、出库),将单元货物送入该处,拣选后返回。 当入、出库频率要求不高时,可考虑几个巷道共用一台堆垛机。此时应配备转轨车或其它转轨设备。以便使堆垛机转入另一巷道。
4.自控系统
库区全部可运行设备,如堆垛机、输送机、升降机、分配车、转轨车等,以及这些设备的运行保障系统,均应由计算机统一程序控制。控制系统有对机、电及其它故障的报警及诊断显示功能。并对某些报警可自行处理。各设备运行实现自动衔接,动作可靠。一般选用高质量的可编程控制器(PC)。为确保各机构运行平稳可靠、认址准确,亦应选用高质量的变频器、光电元件及其它优质控制元件。
5.计算机管理系统
计算机管理系统应能对全部货位和全部库存货物完成以下主要管理功能:
(1)按照要求实现货物的先进先出、某巷道优先、均匀分布等管理功能,进行入、出库货位管理;
(2)按照货位和货物品种盘库、查询;
(3)打印各种统计报表;
(4)库存情况分析;
(5)修改数据文件各项内容。
管理机可选用486,586各档微机,能与下级监控、控制机实现联机通信。通信方式可采用电缆或封闭型安全滑线,最好采用红外线信号传输系统。安装简便,传输可靠寿命长。根据需要可在库区显要位置和机房内设置设备运行和作业目标的数字、文字或图形模拟显示装置以便监控全部作业过程。
综上所述我国立体仓库行业已形成一定规模和开发能力日前立库市场的主流是:单机自动控制、变频调速运行机构(因水平运行和货又伸缩不能同时动作。可使用同一变频器)、封闭滑触线供电、载重量600公斤以下,高度10-15米的堆垛机.配以冷轧薄壁型钢组合式货架,入、出库输送机或手推车。可配备一个管理机负责库房账目管理的立体仓库。但与发达国家相比还有很大差距
目前,美、日等发达国家立库高度已达几十米。建库数均达数千座。堆垛机运行速度超过100m/min,具有形式繁多的入、出库物流分配系统和安全保障系统。立库设备的形式根据用途多种多样。重力式货架已在成功使用,而国内基本上还是空白。
三、发展好于预期
1.市场发展情况
据不完全统计,截止到2006年底,全国自动化立体库的保有量已超过500座。2006年建设的自动化立体库在80座以上,主要集中在机械制造、汽车、烟草、食品加工、服装生产、医药生产及流通等行业,与2005年相比,整个市场有了很大发展。主要表现在:
(1) 烟草行业建设的自动化立体库数量有所下降,新建立体库约10座。目前,烟草制造行业还有上一轮全面技改项目中部分尚未完成的项目。烟草销售企业多采用简易平库或叉车立体库,基本不采用自动化立体库。如希望烟草行业出现大的市场需求,则要等待烟草制造、经销企业的进一步升级改造和设备更新换代;
(2)医药行业:医药生产企业对自动化立体库的需求依然稳定,2006年建设的自动化立体库为1020座,像三九制药、扬子江制药等企业随着生产规模的扩大都建设了自动化立体库。在GSP认证的推动下,医药经销企业对自动化立体库的需求依然很大,2006年新建自动化立体仓库超过10座;
(3)机械行业中的一些标准件、紧固件生产企业、阀门、水泵制造企业纷纷建设自动化立体库;
(4)汽车生产企业虽然在车身及配套件存储方面均采用了自动化立体库,但基本采用国外产品,每年汽车行业新建自动化立体库在10-20座之间;
(5)伊利、蒙牛等大型乳品企业建设自动化立体库的热情高涨,2006年该行业建设的自动化立体库超过15座,而且普遍规模较大,2007年规划建设的项目还很多,其中包含一定数量的冷冻库;
(6)虽然家电制造业对自动化立体库的需求依然不旺,但家电销售企业如苏宁等企业纷纷建设自动化物流配送中心,扩大了自动化立体库的市场;
(7)2006年服装行业巨头雅戈尔公司率先建设了服饰自动化物流中心,其中包含1座自动化立体库。随着使用效果的凸显和企业间的传播,其他企业必然效仿,该行业孕育着巨大的市场;
(8)军队自动化立体仓库建设速度加快,近两年全军列入建设计划的自动化立体库有几十座,各供应厂商格外重视该市场领域,今后的竞争将日趋激烈。
2.技术和产品发展情况
面向冷饮生产企业、工作温度在一20℃以下的自动化立体库在国内有一定需求,目前国内供应商还不能提供完全符合要求的解决方案和相关产品,只是简单置换为适用于低温条件的元器件,或者采取一些局部加热保温措施,勉强满足用户使用要求,但效果不理想,急需供应商攻关研究,从总体设计和设备研制上全面着手,提供适合行业需要的整体解决方案。
3.供应商发展情况
行业企业总体数量变化不大,除有个别企业经营不善淡出市场外,也有几家国外厂家加入国内市场竞争,同时出现了国外企业并购国内企业的现象2007年市场需求看好。
2006年自动化立体仓库市场总体发展是稳健快速虽然总体利润下降,但各厂家均生产订单饱满售结果好于预期。预计2007年形势会更好,全年自动化立体库建设规模将接近100座。今后 ,随着中国企业规模的扩大和数量的增加,以及重视与合理应用土地这一稀缺资源的意识不断增强,具有节约土地资源优势、提高企业管理水平的自动化立体库必将得到更广泛使用。应用领域的进一步扩大,将对相应设备和技术提出新的、更高的要求,中国企业必须进行全面技术创新和产品升级,才能抓住时代赋予的机遇。
四、适应国情,适度发展
目前我国已基本确立市场经济。技术的发展无疑受市场的促进或制约。但由于市场还不十分完善和规范,它又往往不只取决于是否需求。尤其对于立体库这样的较大项目(少则几十万,多则几百万或更多)。资金往往成为关键。 但随着各行各业的发展,我国的立体仓库事业也必将获得长足进步。今后几年,管理机与堆垛机及入、出库分配系统联网实现全自控的立体仓库将日益增多.成为立体仓库市场的主流。随着市场的扩大,新型式、更高档次管理、控制系统的立体仓库将不断出现,设计、制造适用于各种货物的专用堆垛机和物流输送系统将成为立体仓库生产厂家的重要任务之一。更加轻型、组装性能更好、稳定性更好的货架生产工艺和货架型材轧制工艺也将得到开发和完善。总之,我国自动化仓库技术将随着国内市场变化而不断更新发展.同时.立体仓库设计制造单位的专业经验亦将引导促进我国立体仓库事业的进步。
五、引进先进技术,迈上新台阶
从立体仓库设计、制造和使用的现状来看。发达国家走在我们的前面。引进、消化、吸收国外先进产品与技术,最终国产化成为自己的产品,这无疑是一条捷径。先决条件是要引进先进的、并适合国内市场的项目。决非盲目引进。目前针对立体库主要设备进行全套技术引进的在国内很少,某种意义上讲,谁先走一步。谁将有可能领先一步,占领市场。引进应掌握以下几点:
(1) 要引进先进的实用产品的全面技术,即不仅引进产品、还应引设计、工艺技术。新颖的设计与先进的工艺手段同样重要,而工艺技术的提高往往更为耗资费力。
(2)消化吸收要快.尽快掌握成为自己的技术。
(3)尽快国产化.不能长期靠进口配件维持。但要掌握一个原则.即国产替代配套件的质量不应低于进口配件.否则又部分地失去了引进的意义。
(4)引进技术不仅要看到当前市场需求,还要看到未来市场的发展。消化吸收后,产品应是当前市场的先进产品。确立一个较高起点,在此基础上培养出自己的开发能力。市场变化后,仍处于领先地位。如能达到以上几点,引进就是成功的。
⑦ 工业自动化的设备技术及制作
随着国民经济的发展,人民生活水平的提高,电能的需要也在不断地增加,发电设备也相应增多,电网结构和运行方式也越来越复杂,人们对电能质量的要求也越来越高。为了保证用户的用电,必须对电网进行管理和控制。
电力系统运行管理和调度的任务很复杂,但简单说来,就是:
①、尽量维持电力系统的正常运行,安全是电力系统的头等大事,系统一旦发生事故,其危害是难以估计的,因此,努力维持电力系统的正常运行是首要任务;
②、为用户提供高质量的电能,反映电能质量的三个参数就是电压、频率和波形。这三个参数必须在规定范围内,才能保证电能的质量。稳定电压的关键是调节系统中无功功率的平衡,频率的变化,是整个系统有功功率的平衡问题,波形是由发电机决定的;
③、保证电力系统运行的经济性,使发电成本最经济。
电力系统是一个分布面广、设备量大、信息参数多的系统,发电厂发出电能供给用户,必须经几级变压器变压才能传输。各级电压通过输电线路向用户供电,电压从低到高,再从高到低,以利于能量的传送。电压的变换,形成不同的电压级别,形成一个个不同电压级别的变电站,变电站之间是输电线,因而形成了复杂的电力网拓扑结构。电网调度正是按照电网的这种拓扑结构进行管理和调度的。
一般情况下,电网按电压级别设置调度中心,电压级别越高,调度中心的级别也越高。整个系统是一个宝塔型的网络图。分级调度可以简化网络的拓扑结构,使信息的传送变得更加合理,从而大大节省通信设备,并提高了系统运行的稳定性。按中国的情况,电力系统调度分为国家调度中心,大区网局级调度控制中心,省级调度控制中心,地区调度控制中心,县级调度中心。各级直接管理和调度其下一层调度中心。 电网调度自动化是一个总称,由于各级调度中心的任务不同,调度自动化系统的规模也不同,但无论哪一级调度自动化系统,都具有一种最基本的功能,就是监视控制和数据收集系统,又称SCADA系统功能(Supervisory Control And Data Acquisition)。
SCADA主要包括以下一些功能:
⑴数据采集; ⑵信息显示;⑶监视控制; ⑷报警处理;⑸信息存储及报告 ⑹事件顺序记录;⑺数据计算; ⑻具有RTU(远端终端单元)处理功能;⑼事件追忆功能。
自动发电控制功能AGC:AGC系统主要要求达到对发电机发电多少不是由电厂直接控制,而是由电厂上级的调度中心根据全局优化的原则来进行控制。
经济调度控制功能EDC(Economic Dispatch Control):EDC的目的是控制电力系统中各发电机的出力分配,使电网运行成本最小,EDC常包含在AGC中。
安全分析功能SA(Security Analyze):SA功能是电网调度为了做到“防患于未然”而配备的功能。它通过计算机对当前电网运行状态的分析,估计出可能出现的故障,预先采取措施,避免事故发生。如果电网调度自动化系统具有了SCADA+AGC/EDC+SA功能,就称为能量管理系统EMS(Energy Management System)。数字传输技术和光纤通信技术的提高,使得电网调度自动化也进入了网络化,如今电网调度中的计算机配置大多采用了开发分布式计算机系统。随着中国国民经济的发展,中国也进入了大电网、大机组、超高压输电的时代。完全可以相信,随着中国新建电网自动化系统的发展,中国电网调度自动化水平会进一步地提高,达到世界先进水平。 简介
柔性制造技术(FMS)是对各种不同形状加工对象实现程序化柔性制造加工的各种技术的总和。柔性制造技术是技术密集型的技术群,凡是侧重于柔性,适应于多品种、中小批量(包括单件产品)的加工技术都属于柔性制造技术。
柔性可以表述为两个方面。第一方面是系统适应外部环境变化的能力,可用系统满足新产品要求的程度来衡量;第二方面是系统适应内部变化的能力,可用在有干扰(如机器出现故障)情况下,这时系统的生产率与无干扰情况下的生产率期望值之比可以用来衡量柔性。“
柔性”是相对于“刚性”而言的,传统的“刚性”自动化生产线主要实现单一品种的大批量生产。其优点是生产率很高,由于设备是固定的,所以设备利用率也很高,单件产品的成本低。但价格相当昂贵,且只能加工一个或几个相类似的零件。如果想要获得其他品种的产品,则必须对其结构进行大调整,重新配置系统内各要素,其工作量和经费投入与构造一个新的生产线往往不相上下。刚性的大批量制造自动化生产线只适合生产少数几个品种的产品,难以应付多品种中小批量的生产。随着社会进步和生活水平的提高,市场更加需要具有特色、符合顾客个人要求样式和功能千差万别的产品。激烈的市场竞争迫使传统的大规模生产方式发生改变,要求对传统的零部件生产工艺加以改进。传统的制造系统不能满足市场对多品种小批量产品的需求,这就使系统的柔性对系统的生存越来越重要。随着批量生产时代正逐渐被适应市场动态变化的生产所替换,一个制造自动化系统的生存能力和竞争能力在很大程度上取决于它是否能在很短的开发周期内,生产出较低成本、较高质量的不同品种产品的能力。柔性已占有相当重要的位置。 ●机器柔性 当要求生产一系列不同类型的产品时,机器随产品变化而加工不同零件的难易程度。
●工艺柔性 一是工艺流程不变时自身适应产品或原材料变化的能力;二是制造系统内为适应产品或原材料变化而改变相应工艺的难易程度。
●产品柔性 一是产品更新或完全转向后,系统能够非常经济和迅速地生产出新产品的能力;二是产品更新后,对老产品有用特性的继承能力和兼容能力。
●维护柔性 采用多种方式查询、处理故障,保障生产正常进行的能力。
●生产能力柔性 当生产量改变、系统也能经济地运行的能力。对于根据订货而组织生产的制造系统,这一点尤为重要。
●扩展柔性 当生产需要的时候,可以很容易地扩展系统结构,增加模块,构成一个更大系统的能力。
●运行柔性 利用不同的机器、材料、工艺流程来生产一系列产品的能力和同样的产品,换用不同工序加工的能力。
柔性制造系统
是有一个由计算机集成管理和控制的、用于高效率地制造中小批量多品种零部件的自动化制造系统。它具有:
●多个标准的制造单元,具有自动上下料功能的数控机床;
●一套物料存储运输系统,可以在机床的装夹工位之间运送工件和刀具;FMS是一套可编程的制造系统,含有自动物料输送设备,能在计算机的支持下实现信息集成和物流集成,它
●可同时加工具有相似形体特征和加工工艺的多种零件;
●能自动更换刀具和工件;
●能方便地上网,容易于其它系统集成;
●能进行动态调度,局部故障时,可动态重组物流路径。
FMS规模趋于小型化、低成本,演变成柔性制造单元FMC,它可能只有一台加工中心,但具有独立自动加工能力。有的FMC具有自动传送和监控管理的功能,有的FMC还可以实现24小时无人运转。用于装备的FMS称为柔性装备系统(FAS)。 简介
智能制造(Intelligent Manufacturing,IM)是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化智能系统,它在制造过程中能进行智能活动,诸如分析、推理、判断、构思。和决策等。通过人与智能机器的合作共事,去扩大、延伸和部分地取代人类专家在制造过程中的脑力劳动。它把制造自动化的概念更新,扩展到柔性化、智能化和高度集成化。
谈起智能制造,首先应介绍日本在1990年4月所倡导的“智能制造系统IMS”国际合作研究计划。许多发达国家如美国、欧洲共同体、加拿大、澳大利亚等参加了该项计划。该计划共计划投资10亿美元,对100个项目实施前期科研计划。
毫无疑问,智能化是制造自动化的发展方向。在制造过程的各个环节几乎都广泛应用人工智能技术。专家系统技术可以用于工程设计,工艺过程设计,生产调度,故障诊断等。也可以将神经网络和模糊控制技术等先进的计算机智能方法应用于产品配方,生产调度等,实现制造过程智能化。而人工智能技术尤其适合于解决特别复杂和不确定的问题。但同样显然的是,要在企业制造的全过程中全部实现智能化,如果不是完全做不到的事情,至少也是在遥远的将来。有人甚至提出这样的问题,下个世纪会实现智能自动化吗?而如果只是在企业的某个局部缓解实现智能化,而又无法保证全局的优化,则这种智能化的意义是有限的。
从广义概念上来理解,CIMS(计算机集成制造系统),敏捷制造等都可以看作是智能自动化的例子。的确,除了制造过程本身可以实现智能化外,还可以逐步实现智能设计,智能管理等,再加上信息集成,全局优化,逐步提高系统的智能化水平,最终建立智能制造系统。这可能是实现智能制造的一种可行途径。 整子系统的基本构件是整子(Holon)。Holon是从希腊语借过来的,人们用Holon表示系统的最小组成个体,整子系统就是由很多不同种类的整子构成。整子的最本质特征是:
●自治性,每个整子可以对其自身的操作行为作出规划,可以对意外事件(如制造资源变化、制造任务货物要求变化等)作出反应,并且其行为可控;
●合作性,每个整子可以请求其它整子执行某种操作行为,也可以对其他整子提出的操作申请提供服务;
●智能性,整子具有推理、判断等智力,这也是它具有自治性和合作性的内在原因。整子的上述特点表明,它与智能体的概念相似。由于整子的全能性,有人把它也译为全能系统。
整子系统的特点是:
●敏捷性,具有自组织能力,可快速、可靠地组建新系统。
●柔性,对于快速变化的市场、变化的制造要求有很强的适应性。除此之外,还有生物制造、绿色制造、分形制造等模式。制造模式主要反映了管理科学的发展,也是自动化、系统技术的研究成果,它将对各种单元自动化技术提出新的课题,从而在整体上影响到制造自动化的发展方向。展望未来,21世纪的制造自动化将沿着历史的轨道继续前进。 工业控制自动化技术是一种运用控制理论、仪器仪表、计算机和其它信息技术,对工业生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策,达到增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全等目的的综合性技术,主要包括工业自动化软件、硬件和系统三大部分。工业控制自动化技术作为20世纪现代制造领域中最重要的技术之一,主要解决生产效率与一致性问题。虽然自动化系统本身并不直接创造效益,但它对企业生产过程有明显的提升作用。
中国工控自动化的发展道路,大多是在引进成套设备的同时进行消化吸收,然后进行二次开发和应用。中国工业控制自动化技术、产业和应用都有了很大的发展,中国工业计算机系统行业已经形成。工业控制自动化技术正在向智能化、网络化和集成化方向发展。
⒈以工业PC为基础的低成本工业控制自动化将成为主流
众所周知,从20世纪60年代开始,西方国家就依靠技术进步(即新设备、新工艺以及计算机应用)开始对传统工业进行改造,使工业得到飞速发展。20世纪末世界上最大的变化就是全球市场的形成。全球市场导致竞争空前激烈, 促使企业必须加快新产品投放市场时间(Time to Market)、改善质量(Quality)、降低成本(Cost)以及完善服务体系(Service),这就是企业的T.Q.C.S.。虽然计算机集成制造系统(CIMS)结合信息集成和系统集成,追求更完善的T.Q.C.S.,使企业实现“在正确的时间,将正确的信息以正确的方式传给正确的人,以便作出正确的决策”,即“五个正确”。然而这种自动化需要投入大量的资金,是一种高投资、高效益同时是高风险的发展模式,很难为大多数中小企业所采用。在中国,中小型企业以及准大型企业走的还是低成本工业控制自动化的道路。
工业控制自动化主要包含三个层次,从下往上依次是基础自动化、过程自动化和管理自动化,其核心是基础自动化和过程自动化。
传统的自动化系统,基础自动化部分基本被PLC和DCS所垄断,过程自动化和管理自动化部分主要是由各种进口的过程计算机或小型机组成,其硬件、系统软件和应用软件的价格之高令众多企业望而却步。
20世纪90年代以来,由于PC-based的工业计算机(简称工业PC)的发展,以工业PC、I/O装置、监控装置、控制网络组成的PC-based的自动化系统得到了迅速普及,成为实现低成本工业自动化的重要途径。
由于基于PC的控制器被证明可以像PLC一样可靠,并且被操作和维护人员接受,所以,一个接一个的制造商至少在部分生产中正在采用PC控制方案。基于PC的控制系统易于安装和使用,有高级的诊断功能,为系统集成商提供了更灵活的选择,从长远角度看,PC控制系统维护成本低。由于可编程控制器(PLC)受PC控制的威胁最大,所以PLC供应商对PC的应用感到很不安。事实上,他们也加入到了PC控制“浪潮”中。
工业PC在中国得到了异常迅速的发展。从世界范围来看,工业PC主要包含两种类型:IPC工控机和Compact PCI工控机以及它们的变形机,如AT96总线工控机等。由于基础自动化和过程自动化对工业PC的运行稳定性、热插拔和冗余配置要求很高,现有的IPC已经不能完全满足要求,将逐渐退出该领域,取而代之的将是CompactPCI-based工控机,而IPC将占据管理自动化层。国家于2001年设立了“以工业控制计算机为基础的开放式控制系统产业化”工业自动化重大专项,目标就是发展具有自主知识产权的PC-based控制系统,在3~5年内,占领30%~50%的国内市场,并实现产业化。
几年前,当“软PLC”出现时,业界曾认为工业PC将会取代PLC。然而,时至今日工业PC并没有代替PLC,主要有两个原因:一个是系统集成原因;另一个是软件操作系统Windows NT的原因。一个成功的PC-based控制系统要具备两点:一是所有工作要由一个平台上的软件完成;二是向客户提供所需要的所有东西。可以预见,工业PC与PLC的竞争将主要在高端应用上,其数据复杂且设备集成度高。工业PC不可能与低价的微型PLC竞争,这也是PLC市场增长最快的一部分。从发展趋势看,控制系统的将来很可能存在于工业PC 和 PLC之间,这些融合的迹象已经出现。
和PLC一样,工业PC市场在过去的两年里保持平稳。与PLC相比,工业PC软件很便宜。
⒉PLC在向微型化、网络化、PC化和开放性方向发展
全世界PLC生产厂家约200家,生产300多种产品。国内PLC市场仍以国外产品为主,如Siemens、Modicon、A-B、OMRON、三菱、GE的产品。经过多年的发展,国内PLC生产厂家约有三十家,但都没有形成颇具规模的生产能力和名牌产品,可以说PLC在中国尚未形成制造产业化。在PLC应用方面,中国是很活跃的,应用的行业也很广。专家估计,2000年PLC的国内市场销量为15~20万套(其中进口占90%左右),约25~35亿元人民币,年增长率约为12%。预计到2005年全国PLC需求量将达到25万套左右,约35~45亿元人民币。
PLC市场也反映了全世界制造业的状况,2000后大幅度下滑。但是,按照Automation Research Corp的预测,尽管全球经济下滑,PLC市场将会复苏,估计全球PLC市场在2000年为76亿美元,到2005年底将回到76亿美元,并继续略微增长。
微型化、网络化、PC化和开放性是PLC未来发展的主要方向。在基于PLC自动化的早期,PLC体积大而且价格昂贵。但在最近几年,微型PLC(小于32 I/O)已经出现,价格只有几百欧元。随着软PLC(Soft PLC)控制组态软件的进一步完善和发展,安装有软PLC组态软件和PC-based控制的市场份额将逐步得到增长。
当前,过程控制领域最大的发展趋势之一就是Ethernet技术的扩展,PLC也不例外。如今越来越多的PLC供应商开始提供Ethernet接口。可以相信,PLC将继续向开放式控制系统方向转移,尤其是基于工业PC的控制系统。
⒊面向测控管一体化设计的DCS系统
集散控制系统DCS(Distributed Control System)问世于1975年,生产厂家主要集中在美、日、德等国。中国从70年代中后期起,首先由大型进口设备成套中引入国外的DCS,首批有化纤、乙烯、化肥等进口项目。当时,中国主要行业(如电力、石化、建材和冶金等)的DCS基本全部进口。80年代初期在引进、消化和吸收的同时,开始了研制国产化DCS的技术攻关。
中国DCS的市场年增长率约为20%,年市场额约为30(35亿元。由于近5年内DCS在石化行业大型自控装置中没有可替代产品,所以其市场增长率不会下降。据统计,到2005年,中国石化行业有1000多套装置需要应用DCS控制;电力系统每年新装1000多万千瓦发电机组,需要DCS实现监控;不少企业已使用DCS近15~20年,需要更新和改造。
⒋控制系统正在向现场总线(FCS)方向发展
由于3C(Computer、Control、Communication)技术的发展,过程控制系统将由DCS发展到FCS(Fieldbus Control System)。FCS可以将PID控制彻底分散到现场设备(Field Device)中。基于现场总线的FCS又是全分散、全数字化、全开放和可互操作的新一代生产过程自动化系统,它将取代现场一对一的4~20mA模拟信号线,给传统的工业自动化控制系统体系结构带来革命性的变化。
根据IEC61158的定义,现场总线是安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。现场总线使测控设备具备了数字计算和数字通信能力,提高了信号的测量、传输和控制精度,提高了系统与设备的功能、性能。IEC/TC65的SC65C/WG6工作组于1984年开始致力于推出世界上单一的现场总线标准工作,走过了16年的艰难历程,于1993年推出了IEC61158-2,之后的标准制定就陷于混乱。
计算机控制系统的发展在经历了基地式气动仪表控制系统、电动单元组合式模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统以及集散控制系统(DCS)后,将朝着现场总线控制系统(FCS)的方向发展。虽然以现场总线为基础的FCS发展很快,但FCS发展还有很多工作要做,如统一标准、仪表智能化等。另外,传统控制系统的维护和改造还需要DCS,因此FCS完全取代传统的DCS还需要一个较长的过程,同时DCS本身也在不断的发展与完善。可以肯定的是,结合DCS、工业以太网、先进控制等新技术的FCS将具有强大的生命力。工业以太网以及现场总线技术作为一种灵活、方便、可靠的数据传输方式,在工业现场得到了越来越多的应用,并将在控制领域中占有更加重要的地位。
⒌仪器仪表技术在向数字化、智能化、网络化、微型化方向发展
经过五十年的发展,中国仪器仪表工业已有相当基础,初步形成了门类比较齐全的生产、科研、营销体系,成为亚洲除日本之外第二大仪器仪表生产国。随着国际上数字化、智能化、网络化、微型化的产品逐渐成为主流,差距还将进一步加大。中国高档、大型仪器设备大多依赖进口。中档产品以及许多关键零部件,国外产品占有中国市场60%以上的份额,而国产分析仪器占全球市场不到千分之二的份额。
今后仪器仪表技术的主要发展趋势:仪器仪表向智能化方向发展,产生智能仪器仪表;测控设备的PC化,虚拟仪器技术将迅速发展;仪器仪表网络化,产生网络仪器与远程测控系统。
几点建议:开发具有自主知识产权的产品,掌握核心技术;加强仪器仪表行业的系统集成能力;进一步拓展仪器仪表的应用领域。
⒍数控技术向智能化、开放性、网络化、信息化发展
从1952年美国麻省理工学院研制出第一台试验性数控系统,随着计算机技术的飞速发展,各种不同层次的开放式数控系统应运而生,发展很快。就结构形式而言,当今世界上的数控系统大致可分为4种类型:1.传统数控系统;2.“PC嵌入NC”结构的开放式数控系统;3.“NC嵌入PC”结构的开放式数控系统;4.SOFT型开放式数控系统。
中国数控系统的开发与生产,通过“七五”引进、消化、吸收,“八五”攻关和“九五”产业化,取得了很大的进展,基本上掌握了关键技术,建立了数控开发、生产基地,培养了一批数控人才,初步形成了自己的数控产业,也带动了机电控制与传动控制技术的发展。同时,具有中国特色的经济型数控系统经过这些年来的发展,产品的性能和可靠性有了较大的提高,逐渐被用户认可。
国外数控系统技术发展的总体发展趋势是:新一代数控系统向PC化和开放式体系结构方向发展;驱动装置向交流、数字化方向发展;增强通信功能,向网络化发展;数控系统在控制性能上向智能化发展。
进入21世纪,人类社会将逐步进入知识经济时代,知识将成为科技和生产发展的资本与动力,而机床工业,作为机器制造业、工业以至整个国民经济发展的装备部门,毫无疑问,其战略性重要地位、受重视程度,也将更加鲜明突出。
智能化、开放性、网络化、信息化成为未来数控系统和数控机床发展的主要趋势:向高速、高效、高精度、高可靠性方向发展;向模块化、智能化、柔性化、网络化和集成化方向发展;向PC-based化和开放性方向发展;出现新一代数控加工工艺与装备,机械加工向虚拟制造的方向发展;信息技术(IT)与机床的结合,机电一体化先进机床将得到发展;纳米技术将形成新发展潮流,并将有新的突破;节能环保机床将加速发展,占领广大市场。
⒎工业控制网络将向有线和无线相结合方向发展
无线局域网(Wireless LAN)技术可以非常便捷地以无线方式连接网络设备,人们可随时、随地、随意地访问网络资源,是现代数据通信系统发展的重要方向。无线局域网可以在不采用网络电缆线的情况下,提供以太网互联功能。在推动网络技术发展的同时,无线局域网也在改变着人们的生活方式。无线网通信协议通常采用IEEE802.3用于点对点方式,802.11用于一点对多点方式。无线局域网可以在普通局域网基础上通过无线Hub、无线接入站(AP)、无线网桥、无线Modem及无线网卡等来实现,以无线网卡使用最为普遍。无线局域网的未来的研究方向主要集中在安全性、移动漫游、网络管理以及与3G等其它移动通信系统之间的关系等问题上。
在工业自动化领域,有成千上万的感应器,检测器,计算机,PLC,读卡器等设备,需要互相连接形成一个控制网络,通常这些设备提供的通信接口是RS-232或RS-485。无线局域网设备使用隔离型信号转换器,将工业设备的RS-232串口信号与无线局域网及以太网络信号相互转换,符合无线局域网IEEE 802.11b和以太网络IEEE 802.3标准,支持标准的TCP/IP网络通信协议,有效的扩展了工业设备的联网通信能力。
计算机网络技术、无线技术以及智能传感器技术的结合,产生了“基于无线技术的网络化智能传感器”的全新概念。这种基于无线技术的网络化智能传感器使得工业现场的数据能够通过无线链路直接在网络上传输、发布和共享。无线局域网技术能够在工厂环境下,为各种智能现场设备、移动机器人以及各种自动化设备之间的通信提供高带宽的无线数据链路和灵活的网络拓扑结构,在一些特殊环境下有效地弥补了有线网络的不足,进一步完善了工业控制网络的通信性能。
⒏工业控制软件正向先进控制方向发展
作为工控软件的一个重要组成部分,国内人机界面组态软件研制方面近几年取得了较大进展,软件和硬件相结合,为企业测、控、管一体化提供了比较完整的解决方案。在此基础上,工业控制软件将从人机界面和基本策略组态向先进控制方向发展。
先进过程控制APC(Advanced Process Control)还没有严格而统一的定义。一般将基于数学模型而又必须用计算机来实现的控制算法,统称为先进过程控制策略。如:自适应控制;预测控制;鲁棒控制;智能控制(专家系统、模糊控制、神经网络)等。
由于先进控制和优化软件可以创造巨大的经济效益,因此这些软件也身价倍增。国际上已经有几十家公司,推出了上百种先进控制和优化软件产品,在世界范围内形成了一个强大的流程工业应用软件产业。因此,开发中国具有自主知识产权的先进控制和优化软件,打破外国产品的垄断,替代进口,具有十分重要的意义。
在未来,工业控制软件将继续向标准化、网络化、智能化和开放性发展方向。
工业信息化是指在工业生产、管理、经营过程中,通过信息基础设施,在集成平台上,实现信息的采集、信息的传输、信息的处理以及信息的综合利用等。
由于大力发展工业自动化是加快传统产业改造提升、提高企业整体素质、提高国家整体国力、调整工业结构、迅速搞活大中型企业的有效途径和手段,国家将继续通过实施一系列工业过程自动化高技术产业化专项,用信息化带动工业化,推动工业自动化技术的进一步发展,加强技术创新,实现产业化,解决国民经济发展面临的深层问题,进一步提高国民经济整体素质和综合国力,实现跨越式发展。 简介
自动化仓库ABC ,自动化技术在仓储领域(包括主体仓库)中的发展可分为五个阶段:人工仓储阶段、机械化仓储阶段、自动化仓储阶段、集成化仓储阶段和智能自动化仓储阶段。在90年代后期及21世纪的若干年内,智能自动化仓储将是自动化技术的主要发展方向。