工業(yè)自動(dòng)化的熱門技術(shù)有哪些呢?下文中做了盤點(diǎn)。
儀器/儀表/智能化
在控制系統(tǒng)中,儀器儀表作為其構(gòu)成元素,它的技術(shù)進(jìn)展是跟隨控制系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展的。目前,控制理論已發(fā)展到智能控制的新階段,自動(dòng)化儀器儀表的智能化就成為必然了。
儀器儀表的智能化主要?dú)w結(jié)于微處理器和人工智能技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。
例如運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、進(jìn)化計(jì)算、混沌控制等智能技術(shù),使儀器儀表實(shí)現(xiàn)高速、高效、多功能、高機(jī)動(dòng)靈活等性能。
再如,運(yùn)用模糊規(guī)則的模糊推理技術(shù),對(duì)事物的各種模糊關(guān)系進(jìn)行各種類型的模糊決策
當(dāng)前,我國(guó)智能化領(lǐng)域最薄弱、最需要發(fā)展的是儀器、儀表、傳感器等基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和自動(dòng)化程度的不斷提高,我國(guó)儀器儀表行業(yè)也將發(fā)生新的變化并獲得新的發(fā)展。儀器儀表產(chǎn)品的高科技化,特別是智能化,將成為日后儀器儀表科技與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展主流。
基于智能控制理論基礎(chǔ)的智能儀器儀表目前大致有以下幾方面的進(jìn)展:
專家控制器
專家控制系統(tǒng)(expertcontrolsystem,ECS)是典型的基于知識(shí)控制系統(tǒng),它是一個(gè)具有大量的專門知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)的程序系統(tǒng)。它運(yùn)用人工智能技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù),根據(jù)某領(lǐng)域一個(gè)或多個(gè)專家提供的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn),進(jìn)行推理和判斷,模擬人類專家的決策過(guò)程,解決那些需要人類專家才能解決好的復(fù)雜問(wèn)題。
模糊控制器
模糊控制器(FC-Fuzzy Controller),也稱模糊邏輯控制器(FLC-Fuzzy Logic Controller)。由于模糊控制技術(shù)具有處理不確定性、不精確性和模糊信息的能力,對(duì)無(wú)法建造數(shù)學(xué)模型的被控過(guò)程能進(jìn)行有效的控制,能解決一些用常規(guī)控制方法不能解決的問(wèn)題,因而模糊控制在工業(yè)控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在工業(yè)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用提高了系統(tǒng)的信息處理能力,提高了系統(tǒng)的智能水平。所謂神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制,簡(jiǎn)稱神經(jīng)控制,它是指采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)這一技術(shù)對(duì)復(fù)雜的非線性對(duì)象進(jìn)行建模,或擔(dān)當(dāng)控制器,或優(yōu)化計(jì)算,或進(jìn)行推理,或故障診斷等工作。
需要注意的是:在儀器儀表的智能化領(lǐng)域,無(wú)論是神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)、模糊控制或混沌控制,盡管我國(guó)學(xué)者發(fā)表的文章很多,但是,嚴(yán)格細(xì)致和自主創(chuàng)新的工作與成果卻并不多。一些高端儀器儀表還仍然需要向國(guó)外進(jìn)口。
控制/系統(tǒng)/網(wǎng)絡(luò)化
21世紀(jì)的控制系統(tǒng)將是網(wǎng)絡(luò)與控制結(jié)合的系統(tǒng)。對(duì)網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)(Networked Control System,簡(jiǎn)稱NCS)的研究已經(jīng)成為當(dāng)前自動(dòng)化領(lǐng)域中的前沿課題之一。隨著通信網(wǎng)絡(luò)作為一個(gè)系統(tǒng)環(huán)節(jié)嵌入控制系統(tǒng),這很大地豐富了工業(yè)控制技術(shù)和手段,使自動(dòng)化系統(tǒng)與工業(yè)控制系統(tǒng)在體系結(jié)構(gòu)、控制方法以及人機(jī)協(xié)作方法等方面都發(fā)生了較大的變化,與此同時(shí)也帶來(lái)了一些新的問(wèn)題,如控制與通信的耦合、時(shí)間延遲、信息調(diào)度方法、分布式控制方式與故障疹斷等。
傳統(tǒng)的控制領(lǐng)域正經(jīng)歷著一場(chǎng)前所未有的變革,開始向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展??刂葡到y(tǒng)的結(jié)構(gòu)從最初的CCS(計(jì)算機(jī)集中控制系統(tǒng)),到第二代的DCS(分散控制系統(tǒng)),發(fā)展到現(xiàn)在流行的FCS(現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng))。對(duì)諸如圖像、語(yǔ)音信號(hào)等大數(shù)據(jù)量、高速率傳輸?shù)囊?,又催生了工業(yè)以太網(wǎng)與控制網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合。
這種工業(yè)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化浪潮又將諸如嵌入式技術(shù)、多標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、無(wú)線技術(shù)等多種當(dāng)今流行技術(shù)融合進(jìn)來(lái),從而拓展了工業(yè)控制領(lǐng)域的發(fā)展空間,帶來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇。
將現(xiàn)場(chǎng)總線、以太網(wǎng)、多種工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、嵌入式技術(shù)和無(wú)線通信技術(shù)融合到工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)中,在保證控制系統(tǒng)原有的穩(wěn)定性、實(shí)時(shí)性等要求的同時(shí),又增強(qiáng)了系統(tǒng)的開放性和互操作性,提高了系統(tǒng)對(duì)不同環(huán)境的適應(yīng)性。在經(jīng)濟(jì)全球化的今天,這一工業(yè)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化及其構(gòu)成模式使得企業(yè)能夠適應(yīng)空前激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng),有助于加快新產(chǎn)品的開發(fā)、降低生產(chǎn)成本、完善信息服務(wù),具有廣闊的發(fā)展前景。
工業(yè)/通信/無(wú)線化
工業(yè)通信無(wú)線化也是當(dāng)前自動(dòng)化領(lǐng)域探討比較熱烈的問(wèn)題。工業(yè)控制企業(yè)已經(jīng)逐步認(rèn)識(shí)到無(wú)線技術(shù)將是下一個(gè)技術(shù)騰飛的基礎(chǔ),將能夠大大提升工廠效能與保證用戶的安全。
隨著無(wú)線技術(shù)日益普及,各家供應(yīng)商正在提供一系列軟硬件技術(shù),協(xié)助在產(chǎn)品中增加通信功能。這些技術(shù)支持的通信標(biāo)準(zhǔn)包括藍(lán)牙、Wi-Fi、GPS(全球定位系統(tǒng))、5G以及WiMax(全球微波接入互操作)。然而,在增加無(wú)線連網(wǎng)功能時(shí),芯片及相關(guān)軟件的選擇(假設(shè)所選擇的實(shí)現(xiàn)能正常工作,并滿足相關(guān)的論證要求)可能極具挑戰(zhàn)性。即使做出了一個(gè)可行的設(shè)計(jì),但如果未優(yōu)化性能、功耗、成本和規(guī)模,則可能不會(huì)取得市場(chǎng)上的成功。今天最熱門的東西未必是最好的通信標(biāo)準(zhǔn)和客戶需要的東西,因此選擇的軟硬件實(shí)現(xiàn)方案應(yīng)有這樣的特點(diǎn):每個(gè)新一代產(chǎn)品都不需要徹底從頭開始適應(yīng)。
但隨著可靠性的增強(qiáng),無(wú)線技術(shù)將會(huì)有更廣范圍的應(yīng)用。無(wú)線通訊將在未來(lái)的若干年快速地增長(zhǎng),但無(wú)線并不會(huì)替代有線通訊。有線具有穩(wěn)定、可靠和安全性并不會(huì)消失,無(wú)線只有在有線不方便實(shí)現(xiàn)或成本高的地方去替代有線方案。如果無(wú)線與有線有機(jī)地結(jié)合起來(lái),雙方發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì),將為增長(zhǎng)生產(chǎn)率提供新的方案。在適宜有線通訊的地方使用有線通訊,在適宜無(wú)線通訊的地方使用無(wú)線通訊,由于有線和無(wú)線通訊都支持