自動化專業(yè)導論

1、自動化專業(yè)導論作者姓名：賈慧作者單位：中南大學信息科學與工程學院自動化1202班摘要：隨著社會的發(fā)展，自動化也在我們的生活中運用的更為廣泛，本文在論證未來時代將會是自動化時代的基礎上，首先介紹了對自動 化的基本認識及其發(fā)展歷史，形成了對自動化的一個整體認識。然后 進一步，更加全面的介紹自動化學科的研究內(nèi)容及其應用于現(xiàn)代生產(chǎn) 實踐中及其它們的重要意義。其次在對自動化有了一個全面了解的情 況下，對應自動化的專業(yè)方向、就業(yè)方向進行了分析，最后在看到了 社會對于自動化技術的革新，本文總結(jié)出其發(fā)展趨勢，讓我們明白未來的時代會是自動化的時代。關鍵詞:基本概念;發(fā)展歷程；研究內(nèi)容；智能建筑；發(fā)展趨勢1對自動

2、化的認識裝置在無人干預的情況下按規(guī)定的程序或指令自動進行操作或控 制的過程。自動化技術廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、科學研究、交通 運輸、商業(yè)、醫(yī)療、服務和家庭等方面。采用自動化技術不僅可以把 人從繁重的體力勞動、部分腦力勞動以及惡劣、危險的工作環(huán)境中解 放出來，而且能擴展人的器官功能，極大地提高勞動生產(chǎn)率，增強人 類認識世界和改造世界的能力。因此，自動化是工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和 科學技術現(xiàn)代化的重要條件和顯著標志。自動化專業(yè)主要研究的是自動控制的原理和方法，自動化單元技術和 集成技術及其在各類控制系統(tǒng)中的應用。自動化的概念是一個動態(tài)發(fā) 展過程，其也在不斷完善。今天，自動化已遠遠突破了傳統(tǒng)的概念， 具

3、有更加寬廣和深刻的內(nèi)涵。自動化的廣義內(nèi)涵至少包括以下幾點：在形式方面，制造自動化有三 個方面的含義：代替人的體力勞動，代替或輔助人的腦力勞動，制造 系統(tǒng)中人機及整個系統(tǒng)的協(xié)調(diào)、管理、控制和優(yōu)化。在功能方面，自 動化代替人的體力勞動或腦力勞動僅僅是自動化功能目標體系的一 部分。自動化的功能目標是多方面的，已形成一個有機體系。在范圍 方面，制造自動化不僅涉及到具體生產(chǎn)制造過程，而是涉及產(chǎn)品生命 周期所有過程。2自動化的發(fā)展歷史2.1自動裝置的出現(xiàn)與應用自動化的概念起源于最早的自動控制，而最早實行自動控制的自動 裝置可以追溯到公元前，如我國古代發(fā)明的指南車、漏壺、候風地動 儀等。2.2自動化技術形成

4、時期1768年瓦特發(fā)明蒸汽機，人類開始進入了使用機器的時代。其借助 于離心調(diào)速裝置而使其本身的轉(zhuǎn)速保持穩(wěn)定。這種離心調(diào)速裝置就是 世界上最早的自動化機器。1946年，美國福特公司的機械工程師D.S. 哈德最先提出“自動化”一詞，并用來描述發(fā)動機汽缸的自動傳送和 加工的過程。50年代，自動調(diào)節(jié)器和經(jīng)典控制理論的發(fā)展，使自動 化進入以單變量自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)為主的局部自動化階段。60年代，隨 現(xiàn)代控制理論的出現(xiàn)和電子計算機的推廣應用，自動控制與信息處理 結(jié)合起來，使自動化進入到生產(chǎn)過程的最優(yōu)控制與管理的綜合自動化 階段。70年代，自動化的對象變?yōu)榇笠?guī)模、復雜的工程和非工程系 統(tǒng)，涉及許多用現(xiàn)代控制理論難

5、以解決的問題。這些問題的研究，促 進了自動化的理論、方法和手段的革新，于是出現(xiàn)了大系統(tǒng)的系統(tǒng)控 制和復雜系統(tǒng)的智能控制，出現(xiàn)了綜合利用計算機、通信技術、系統(tǒng) 工程和人工智能等成果的高級自動化系統(tǒng)。19271932年期間，在 貝爾實驗室工作的美國電氣工程師和他的同事們，應用負反饋原理設 計一個具有現(xiàn)行負反饋的電子管放大器失真問題。人們把這個概念引 入了自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，這就是現(xiàn)在控制系統(tǒng)中所使用的閉環(huán)控制。1932 年，同在貝爾實驗室的奈奎斯特成功的解決之一技術難題，建立了奈 奎斯特的穩(wěn)定盤踞，人們稱他為奈奎斯特頻率法。2.3局部自動化時期20世紀40-50年代，是局部自動化時期。在二戰(zhàn)期間，針對防

6、空 火力控制系統(tǒng)和飛機自動導航系統(tǒng)等軍事技術問題，各國科學家設計 出各種自動調(diào)節(jié)裝置、控制裝置用于解決局部問題。這一時期主要是 經(jīng)典控制理論的形成和發(fā)展時期。2.4綜合自動化時期20世紀50年代末起至今，是綜合自動化時期，主要包括兩個方面內(nèi) 容：一是現(xiàn)代控制理論形成；而是現(xiàn)代控制理論的發(fā)展和應用。并且 隨著生產(chǎn)技術的發(fā)展，現(xiàn)代控制理論迅速發(fā)展，并形成多個重要分支， 如：建模與系統(tǒng)辨識，最優(yōu)控制理論，自適應控制理論，遙感、遙測 和遙控，綜合自動化，大系統(tǒng)理論，模式識別，智能控制等等。到了 21世紀，自動化技術進入了計算機自動設計的年代。3自動化技術的主要應用3.1機械制造自動化機械制造自動化主要

7、包括以下各方面：金屬切削機床的控制，焊接過 程的控制，沖壓過程的控制和熱處理過程的控制等。過去機械加工都 是手工操作或由繼電器控制的，隨著自動控制技術和計算機的應用， 慢速傳統(tǒng)的操作方式已經(jīng)逐漸被計算機控制的自動化生產(chǎn)方式說取 代。3.2過程工業(yè)自動化過程工業(yè)是指對連續(xù)流動或移動的液體、氣體或固體進行加工的工業(yè) 工程。過程工業(yè)自動化主要包括石油、化工、醫(yī)藥、生物化工、天然 氣、建材、造紙和食品等工業(yè)過程的自動化。過程工業(yè)自動化以溫度、 壓力、流量、物位（包括液位、料位和界面）、成分和物性等工業(yè)參數(shù) 為主。3.3電力系統(tǒng)自動化電力系統(tǒng)自動化主要包括發(fā)電系統(tǒng)的自動控制和輸電、變電、配電系 統(tǒng)的自動

8、控制及自動保護。發(fā)電系統(tǒng)是指把其他形式的能源變成電能 的系統(tǒng)，主要包括水電站、火電廠、核電站等。電力系統(tǒng)自動控制的 目的就是為了保證系統(tǒng)平時能夠工作在正常狀態(tài)下，再出現(xiàn)故障時能 夠及時正確控制系統(tǒng)按正確的次序進入停機或部分停機狀態(tài)，以防止 設備損壞或發(fā)生火災。3.4飛行器控制飛行區(qū)包括飛機、導彈、巡航導彈、運載火箭、人造衛(wèi)星、航天飛機 和直升飛機等，其中飛機和導彈的控制是最基本和最重要的。3.5智能建筑智能建筑是應用計算機技術、自動化技術和通訊技術的產(chǎn)物，他有許 多顯著的特點。主要包括：樓宇自動化系統(tǒng)；辦公自動化系統(tǒng)； 通訊自動化系統(tǒng)；綜合布線系統(tǒng)；防火監(jiān)控系統(tǒng)；安保自動 化系統(tǒng)。3.6智能交

9、通運輸系統(tǒng)智能交通系統(tǒng)是把先進電子傳感技術、數(shù)據(jù)通訊傳輸技術、計算機信 息處理技術和控制技術等綜合應用于交通運輸管理領域的系統(tǒng)。它的 主要作用是采集交通信息，把交通信息進行綜合處理，最后用于合理 指揮和指導交通系統(tǒng)的優(yōu)化運行，進而增強路網(wǎng)的通行能力，改善交 通堵塞，提高交通的安全性。3.7生物控制論及信息處理生物控制論是研究生物體內(nèi)信息處理和調(diào)節(jié)控制規(guī)律的學科。主要包 括人工神經(jīng)元網(wǎng)絡、遺傳進化算法、蟻群算法和模擬退火算法等。3.8工業(yè)自動化它是自動化技術應用的一個最為重要的方向。其具體運用的方面有： 計算機輔助設計（CAD）和計算機輔助制造（CAM）；綜合辦公自動化（OA）（例如：門禁系統(tǒng)、

10、資訊科技稽核）；過程控制與自動化儀器儀 表；人工智能技術。4自動化的研究內(nèi)容自動化是一門涉及學科較多、應用廣泛的綜合性科學技術。作為一個 系統(tǒng)工程，它由5個單元組成：程序單元。決定做什么和如何做。作用單元。施加能量和定位。傳感單元。檢測過程的性能和狀態(tài)。制定單元。對傳感單元送來的信息進行比較，制定和發(fā)出指令信號?？刂茊卧＿M行制定并調(diào)節(jié)作用單元的機構(gòu)。自動化的研究內(nèi)容主 要有自動控制和信息處理兩個方面，包括理論、方法、硬件和軟件等， 從應用觀點來看，研究內(nèi)容有過程自動化、機械制造自動化、管理自 動化、實驗室自動化和家庭自動化等。4.1過程自動化石油煉制和化工等工業(yè)中流體或粉體的化學處理自動化。

11、一般采用由 檢測儀表、調(diào)節(jié)器和計算機等組成的過程控制系統(tǒng)，對加熱爐、精餾 塔等設備或整個工廠進行最優(yōu)控制。采用的主要控制方式有反饋控制、 前饋控制和最優(yōu)控制等。4.2機械制造自動化這是機械化、電氣化與自動控制相結(jié)合的結(jié)果，處理的對象是離散工 件。早期的機械制造自動化是采用機械或電氣部件的單機自動化或是 簡單的自動生產(chǎn)線。20世紀60年代以后，由于電子計算機的應用， 出現(xiàn)了數(shù)控機床、加工中心、機器人、計算機輔助設計、計算機輔助 制造、自動化倉庫等。研制出適應多品種、小批量生產(chǎn)型式的柔性制 造系統(tǒng)（FMS）。以柔性制造系統(tǒng)為基礎的自動化車間，加上信息管理、 生產(chǎn)管理自動化，出現(xiàn)了采用計算機集成制造

12、系統(tǒng)CIMS）的工廠自 動化。4.3管理自動化工廠或事業(yè)單位的人、財、物、生產(chǎn)、辦公等業(yè)務管理自動化，是以 信息處理為核心的綜合性技術，涉及電子計算機、通信系統(tǒng)與控制等 學科。一般采用由多臺具有高速處理大量信息能力的計算機和各種終 端組成的局部網(wǎng)絡。現(xiàn)代已在管理信息系統(tǒng)的基礎上研制出決策支持 系統(tǒng)（DSS），為高層管理人員決策提供備選的方案。5自動化專業(yè)方向1、工業(yè)過程控制方向：以自動控制、計算機技術為支撐，針對實 際工業(yè)生產(chǎn)過程實現(xiàn)自動控制，由信號檢測與變換、過程控制、計算 機控制系統(tǒng)、智能控制和現(xiàn)場總路線控制技術等組成方向主干課。2、電氣工程方向：使學生能夠從事電力系統(tǒng)自動化、工廠企業(yè)、

13、樓宇系統(tǒng)的供電和電氣控制、監(jiān)控等領域的設計開發(fā)、維護和管理工 作。由電氣控制技術、運動控制、PLC應用技術、供電技術、電力系 統(tǒng)繼電保護等組成方向主干課。3、嵌入系統(tǒng)方向：注重對嵌入式系統(tǒng)設計與軟件設計能力的培 養(yǎng)，理論結(jié)合實踐，通過課堂教學、實驗等多種形式的學習，培養(yǎng)嵌 入式系統(tǒng)方向的專業(yè)人才；由嵌入式系統(tǒng)設計、嵌入式實時操作系統(tǒng)、 DSP技術、先進顯示技術、控制電機等組成方向主干課。6自動化就業(yè)方向主要從事與電氣工程有關的系統(tǒng)運行、自動控制、電力電子技術、信 息處理、試驗分析、研制開發(fā)、經(jīng)濟管理以及電子與計算機技術應用 等領域的工作。電氣自動化在工廠里應用比較廣泛，可以這么說，電氣 自動化

14、是工廠里唯一缺少不了的東西，是工廠里的支柱啊!你要是對 電氣自動化比較精通，用人單位立刻要你，因為電子廠天天用到自動 化，編程，設計。如果你對工作待遇條件要求很看重。最好的是電業(yè)局。 福利好，待遇高。然后是設計院，工作相對比較輕松。最艱苦的是工 程局。因為要隨著工程地點到處跑。但是工資也不低。而且還可以向 自動化、電子等方向轉(zhuǎn)行。學生在畢業(yè)后能從事自動控制、自動化、 信號與數(shù)據(jù)處理及計算機應用等方面的技術工作。就業(yè)領域也非常寬 廣，包括高科技公司、科研院所、設計單位、大專院校、金融系統(tǒng)、 通信系統(tǒng)、稅務、外貿(mào)、工商、鐵道、民航、海關、工礦企業(yè)及政府 和科技部門等。7自動化專業(yè)的發(fā)展趨勢自動化技

15、術發(fā)展的總體趨勢是：更廣泛地與各地現(xiàn)代化技術相結(jié)合、 特別是與計算機技術及控制論結(jié)合，從物理活動的自動化向著信息活 動的自動化發(fā)展，比如利用計算機來自動設計，而不只是輔助設計。 現(xiàn)代生產(chǎn)和科學技術的發(fā)展，對自動化技術提出越來越高的要求，同 時也為自動化技術的革新提供了必要條件。70年代以后，自動化開 始向復雜的系統(tǒng)控制和高級的智能控制發(fā)展，并廣泛地應用到國防、 科學研究和經(jīng)濟等各個領域，實現(xiàn)更大規(guī)模的自動化，自動化的應用 正從工程領域向非工程領域擴展，如醫(yī)療自動化、人口控制、經(jīng)濟管 理自動化等。自動化將在更大程度上模仿人的智能，機器人已在工業(yè) 生產(chǎn)、海洋開發(fā)和宇宙探測等領域得到應用，專家系統(tǒng)在醫(yī)療診斷、 地質(zhì)勘探等方面取得顯著效果。工廠自動化、辦公自動化、家庭自動 化和農(nóng)業(yè)自動化將成為新技術革命的重要內(nèi)容，并得到迅速發(fā)展。并 且隨著腦科學