论自动化生产线

成都航空职业技术学院

报告

报告内容：论自动化生产线

系称：汽车工程系

专业：机电一体化

班级：511321

学生姓名：向俊桥

指导教师: 李杰臣

时间：2013年12月27日

摘要：

现代科技的飞速发展促使世界走向自动化时代，首先介绍自动化的发展史，了解自动化的基本概念，形成对自动化的整体认识，其次，全面系统介绍自动化领域研究的问题、处理的方法以及应用于实践的重要意义，之后对当代大学生在学习自动化过程中应注意从专业知识、实践能力等方面做了探究说明。

自动化生产线安装、调试与维护简介：

关键词：自动化生产线，专业基本概念，发展与前景，内容、对象、领域及应用，结构与作用。

随着科学技术的飞速发展，人类已经进入了崭新的21世纪，在新的世纪里，经济全球化，全球信息化正在极大地改变人们的生产生活方式，人类在新材料、新工艺、新能源、生命科学、信息科学、系统科学、航天飞行等高科技领域的新成就也将给让我们带来深远的影响。

自动化的设备及生产线是一项以机械、电子、仪表、电气、信息处理、计算机、自动控制技术等众多技术的符合运用。自动化设备及生产线不论它的体积是大还是小，不论它的结构是复杂还是简单，也不论它的功能是多还是少，它们都是由机械零件和电子元件等组成的有机整体，都是一个完整的系统。

一.自动化设备及生产线是由以下五部分构成的：

1)机械本体部分。

2)检测机传感器部分。

3)控制部分。

4)执行机构部分。

5）动力源部分。

各部分的作用：

1.机械本体：在自动化设备及生产线中机械本体是被自动化的对象，也是完成给定工作的主体，是机电一体化技术的载体。可以认为，自动化的设备及生产线就是在原来老式机械产品或机械结构的基础之上，添加了电子元器件等而构成的。

机械本体包括机壳、机架、机械传动部件以及各种连杆机构、凸轮机构、联轴器、离合器等。器功能包括：

1）连接固定的功能。如数控机床的床身和壳体。

2）实现特定的功能。如数控机床可加工机械零件。其性能的好坏直接影响自动化的设备及生产线的性能。

2.检测及传感器部分：检测及传感器部分的作用是获取信息。自动化的设备及生产线在运行过程中必须及时了解与运行有关的各种情况，充分而又及时掌握各种有关信息，系统才能正常运行。各种检测元件及传感器，就是用来检测各种信号，把检测到的信号经过放大、变换，然后传送到控制部分，进行分析和处理。

3.控制部分：控制部分的作用是处理各种信息并作出相应的的判断、决策和指令。装在自动化的设备及生产线上的各种检测元件，将检测到的信号传送到其控制部分。在自动控制系统中，控制器是系统的指挥中心，它将这些信号与要求的值进行比较，经过分析、判断之后，发出执行命令，驱使执行机构动作。

4.执行机构部分：执行机构部分的作用是执行各种指令、完成预期的动作。它由传动机构和执行元件组成，能实现给定的运动，能传递足够的动力，并具有良好的传动性能，可完成上料、下料、定量和传送等功能。

5.动力源部分：动力源部分的作用是向自动化设备及生产线供应能量，以驱动他们进行各种运动和操作。

二．自动化的发展历程

技术的发展和信息的普及使单一的人力劳动越来越少地参与机械进程中，相反，机械技术却可以在人的指挥下进行，这便涌现出了伟大自动化技术。自动化是新世纪进入现代化的代名词，它意味着人力社会历经原始的人力时代走向精密的机械时代。如今的自动化正处于一个新的变革时代，而这次变革的终点便是自动化时代。

它之所以伟大是因为人力可以由机器代替，从而使劳动生产率提高，创造了数倍的财富和经济价值，并且生产力得到巨大的解放，使社会更加稳定和谐。1.自动化的基本概念

认识自动化首先是了解自动化基本概念。总体来说，自动化就是指在没有人直接参与的情况下，按规定的程序或指令自动进行操作或控制以达到预定的要求。

[2]自动化是一个涉及学科较多，应用广泛的综合性学科，它归属于控制科学与工程的范畴。自动化的研究内容大致有自动控制和信号处理两大方面，具体包括理论、方法、硬件和软件等。自动化系统在实施时必须是开放的，不断从外界环境中获取信息并进行必要的分析、处理、判断、决策、调整和控制。[3]由此可知，自动化技术研究的是如何通过各种技术工具和系统（包括计算机）延伸人的信息获取、处理和决策控制的功能，从而更好地指导生产，以提高生产能力、生产水平和劳动生产率。

2.自动化的发展史

早在18世纪以前，自动装置就已经出现并得到了应用。公元前14世纪至公元前11世纪，中国和巴比伦便出现了自动设计装置——刻漏。我国古代的指南针、木牛流马、铜壶滴漏，欧洲的钟表报时装置和一些手工机械等都带有一些涉及自动的原理。随后，自动化技术慢慢形成。公元1788年英国科学家瓦特发明离心式调速器，并将它连接上蒸汽机后就形成了闭环自动调速系统，这是第一次工业革命的开始，同时也为后来控制理论的发展起到强大的推动作用。

20世纪是自动化技术飞速发展的一个世纪，这与控制科学与技术的发展紧密相关。它作为自动化技术的理论基础，在20世纪经历了若干重要的发展时期：如20世纪初的Lyapunov稳定理论和PID控制律概念；20年代的反馈放大器；30年代的Nyquist与Bode图；40年代维纳的控制论；50年代贝尔曼动态理论和庞特里亚金极大值原理；60年代卡尔曼滤波器、系统状态空间法、系统能控性和能观性；70年代的自校正控制和自适应控制；80年代针对系统不确定状况的鲁棒控制；90年代基于智能信息处理的智能控制理论等。

除此以外，电子信息科学，特别是计算机科学的飞速发展，无疑为自动化提供了一个广阔的发展舞台。例如，20世纪20年代，电子信息技术的发展提供了信号处理的各种强有力手段，使得自动控制和信息处理技术有了一个飞跃性的进步，并逐渐形成了一门新兴学科——自动化。

随着科学技术的不断提升，计算机的不断升级和改造，到了数字计算机时代，各种精确数字模型的建立大大加快了信息处理速度和对装置的自动控制，这也促使自动化研究的领域不断扩大，从小到生产，大到航天，无一没有自动控制装备。

当今的自动化领域在各种先进科学的推动下将会呈现更加飞速的发展，这也将更好地改进人类的生产结构体系，成为未来社会最具影响力的技术科学。三．自动化的应用及发展方向

我们现在知道自动化用途广泛，涉及范围之广，那么自然自动化所研究的内容也很多。大致可分为：控制理论、工程系统与控制、系统科学与系统工程、模式信息处理、智能系统与知识工程，以及机器人学和机器人技术等部分3．1控制理论

　控制理论研究的是如何按被控对象和环境的特性，通过能动地采集和运用信息施加控制作用而使系统正常运行并具有预定的功能[3]。

　控制理论在20世纪的人类科技进步中起到了举足轻重的作用，为解决当今社会的许多挑战性问题产生了积极的影响，提供了科学的思想方法论，为许多产业领域实现自动化奠定了理论基础。如今，它更是成功的运用并渗透到工农业生产、科学技术、军事、生物医学、社会经济及人类生活的众多领域。

3．2工程系统与控制

　工程系统与控制研究各种工程系统控制和设计的问题。从单一的自动控制装置到一个生产过程的自动化，直到整个工厂、企业的控制、管理和经营决策一体化，都是其研究的内容[3]。工程系统与控制技术广泛应用于制造生产的各个领域。其中最具影响力的、发展前景最为可观的当属现代集成制造系统（CIMS）。从最广的意义说，CIMS可以包括从企业长远规划、市场分析、研发策略、产品规划、设计投产、资源分配，到车间一级的具体计划调度、生产活动的监督控制、质量控制、产品检验，直到销售服务、市场反馈等整个企业经营的全过程[3]。　这种全盘、综合自动化的生产过程可以使企业以更高效高质的服务更好地满足市场要求，提高企业效益，增强企业的商业竞争能力。

3．3系统科学与系统工程

　系统科学研究的是在最一般意义下，由相互作用、相互联系的事物按一定结构组成并具有某种总体功能的各种系统的运动规律、行为特征以及如何进行设计和控制的问题

它主要应用于运筹学、控制论、信息论等多个学科分支，成为自动化学科的一个重要研究领域并得到蓬勃的发展。

3.4模式信息处理

　模式识别，亦称模式信息处理，其本来意义是研究用计算机对一般由人类感觉器官接受的图象、文字、语音等模式信息进行处理、描述和分类的学科。在更广的含义下，模式识别也可泛指任何对一般事物抽取概念特征进行判断和分类的过程[3]。模式识别的应用方向包括计算机视觉，文字、文本识别，语音识别和理解等多个领域。中国在模式识别领域正处于世界领先地位，许多中国学者都为此做出了重要贡献

3．5人工智能

人工智能研究的主要是如何用机器模仿人类智能活动的某些方面，延伸人脑功能的问题[3]。现代科学技术的迅速发展和重大进步，已经对控制和系统科学提出了新的更高的要求，自动化控制理论正面临着新的发展机遇和严峻挑战。传统控制理论在解决一些具有不确定性、难以构建精确数学模型、复杂多变的问题上遇到了不少难题。这就需要建造出这样的机器，使它能够在复杂变化的环境中，能够实时应变，进行灵活判断、决策以实现更高层次的自动化系统智能控制。简单地说，自动控制的出路之一就是实现控制系统的智能化[5]。

人工智能作为一个高端前沿科学，发展极为迅速，最具影响力的分支有基于“知识表达”的专家系统和“简单处理器的复杂系统”——人工神经元网络。这些领域不仅具有深刻的认识论意义，对许多科学和技术领域的发展有深远的影响，而且

在自动控制、信息处理以及将计算机用于判断决策和问题求解的应用领域里都得到了广泛的应用，表现出巨大的生命力。

我们知道自动化学科内容繁多，对于更高层次学习之前，应该对自己的发展方向有一个大致的规划设想。不求面面俱到，而应有所突破；不求泛泛而谈，而应深刻领会，使自己对于专业知识不仅“广博”而且“精专”。这样才能在未来的人才战场上得到一个较好的军衔。

自动化专业不仅仅是一门理论，更是一门广泛应用于生产实践的技术，因此理论实践对于自动化的学习而言，是不可或缺的。通过实践我们能发现问题并解决问题，从而加强我们对理论知识的认识，增强我们的专业水平。对于自动化而言，专业的学习最终是指向工作的，因此，在学习阶段就加强理论的实践环节，对我们的未来是非常有用的。

自动化，一个新兴的学科，一个处于发展中的学科，一个前沿学科，对我们每一个学自动化的人来说都是一个巨大的挑战，我们应以一个饱满的热情、积极的心态来面对未来，以无限的激情来学习自动化专业。

参考文献：

[1]鲍风雨，《典型自动化设备及生产线应用与维护》，

机械工业出版社。

[2]万百五，《自动化专业概论第二版》，武汉理工大学出版社。

[3]张存浩等，《自然科学学科发展战略调研报告——自动化科学与技术》，科学出版社。

[4]万百五，《自动化专业概论第二版》，武汉理工大学出版社。

[5]蔡自兴，《智能控制及移动机器人研究进展》，中南大学报。