为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益第五章第五章 控制与自动化技术的控制与自动化技术的应用范畴应用范畴 控制与自动化是不断发展的高新科学技术，对人类生产、生活和科学研究有着非常重要的影响。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 控制与自动化技术发展至今，可以说是已从“人人类类手手脚脚的的延延伸伸”扩展到“人人类类大大脑脑的的延延伸伸”。控制与自动化技术时时在为人类“谋”福利，可谓无所不在、无处没有无所不在、无处没有。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 5.1 机械制造自动化机械制造自动化 机械制造是现代工业重要的组成部分，对国民经济建设有非常巨大的影响。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 机械制造自动化技术从20世纪50年代至今，经历了单单机机自自动动化化、刚刚性性生生产产线线，数数控控机机床床、加加工工中中心心和和柔柔性性制制造造三个阶段，正向计算机集成制造（CIM）发展。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益5.2.1 5.2.1 数控技术和数控系统数控技术和数控系统 简单地说，数控技术是一门以数学的形式实现控制的技术。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 传统的数控系统（Numerical Control，亦即NC) 的核心数字控制装置，是由各种逻辑元件、记忆元件组成的随机逻辑电路，是采用固定接线的硬件结构，它是由硬件来实现数控功能的。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 计算机数字控制系统是由程序、输入输出设备、计算机数字控制装置、可编程序控制器（PC）、主轴驱动装置和进给驱动装置组成，如图5.1所示。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益图图5.1 5.1 计算机数控系统结构图计算机数控系统结构图计算机数字计算机数字控制装置控制装置(CNCCNC装置装置)可编程逻辑可编程逻辑控制器控制器(PCPC)主轴主轴控制单元控制单元速度控制单元速度控制单元输入设备输入设备输出设备输出设备程序程序主轴电机主轴电机机床机床进给电机进给电机位置检测器位置检测器为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益5.2.2 5.2.2 柔性制造系统柔性制造系统(FMS)(FMS)柔 性 制 造 系 统 （ Flexible Manufacturing Systems）是在计算机直接数控（DNC）基础上发展起来的一种高度自动化加工形式。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 它是由统一的控制系统和输送系统连接起来的一组加工设备，包括数控机床、材料和工具自动运输设备、产品零件自动传输入设备、自动检测和试验设备等，不仅能进行自动化生产，而且还能在一定范围内完成不同工件的加工任务。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 柔性制造系统一般包括以下要素： 标准的数控机床或制造单元（制造单元是指具有自动上下料功能或具有多个工位的加工型及装配型的数控机床）；为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 在机床和装卡工位之间运送零件和刀具的传送系统； 发布指令，协调机床、工件和刀具传送装置的监控系统； 中央刀具库及其管理系统； 自动化仓库及其管理系统。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益图图5.2 柔性制造系统结构图柔性制造系统结构图工厂主计算机工厂主计算机中央管理和控制中央管理和控制计算机计算机物流控制装置物流控制装置夹具站夹具站自自动动化化仓仓库库中中央央刀刀具具库库自动传送车自动传送车CNC机床机床机器人机器人机器人机器人CNC机床机床附属工作站附属工作站附属工作站附属工作站制制造造单单元元信息传输网信息传输网为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益5.2.3 5.2.3 计算机集成制造系计算机集成制造系（CIMSCIMS） 计算机集成制造系统是(Computer Integrated Manufacturing Systems)在自动化技术、计算机技术及制造技术的基础上，通过计算机及其软件，将为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 制造工厂全部生产活动（设计、制造及经营管理，包括市场调研、生产决策、生产计划、生产管理、产品开发、产品设计、加工制造以及销售经营等）与整个生产过程有关的物料流与信息流实现高度统一的为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 综合化管理，把各种分散的自动化系统有机地集成起来，构成一个优化的完整的生产系统，从而获得更高的整体效益，缩短产品开发制造周期、提高产品质量、提高生产率、提高企业的应变能力和竞争能力。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 经营决策管理系统经营决策管理系统柔性制造单元与系统柔性制造单元与系统计算机辅助设计与制造计算机辅助设计与制造图图5.3 5.3 计算机集成制造系统组成框图计算机集成制造系统组成框图为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 设计功能 包括计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)、计算机辅助工程(CAE)、计算机辅助工艺过程设计(CAPP)等。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 加工制造 按照数控代码将一个毛坯加工成合格的零件并装配成部件、产品。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 计算机辅助生产管理(CAPM) 包括制定年、月或周的生产计划，物料需求计划，生产能力（资源）平衡以及财务、仓库等各种管理计划，还包括市场预测及制定长期发展战略计划等。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 5.3 5.3 过程工业自动化过程工业自动化 现代工业分成三类：连续型、混合型和离散型。在离散型工业中，主要对系统中的位移、速度、加速度等参数进行控制，例如数控机床、机器人控制、飞行器控制等都是离散工业中的典型控制问题。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 在连续型工业中，主要对系统的温度、压力、流量、液位(料位)、成分和物性等六大参数进行控制。至于混合型，则介于两者之间，往往是两种控制系统均被采用。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 习惯上，把连续型工业称之为过程工业(Process Industries)，有时为突出其流动的性质而称之为流程工业(Fluid Process Industries)。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 其生产特征是：呈流体状的各种原材料在连续流动过程中，以过传热、传质、物理、生化和化学反应等加工，发生了相变或分子结构等的变化，失去了原有的性质，最终形成一种新的产品。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 过程工业包括电力、石油化工、化工、造纸、冶金、制药、轻工等国民经济中举足轻重的许多工业，研究这些工业的控制和管理成为人们十分关注的领域，是本学科非常重要的应用领域之一。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益5.3.1 5.3.1 过程工业自动化的研究内过程工业自动化的研究内容及特点容及特点 一般把过程工业生产过程的自动控制称为过程控制。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 过程控制研究过程工业生产过程的描述、模拟、仿真、设计、控制和管理，旨在进一步改善工艺操作，提高自动化水平，优化生产过程（提高产品的产量和质量，降低原材料和能源的损耗），加强生产管理，最终显著地增加经济效益。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 过程控制的特点： 连续型工业加工过程包括了信息流、物质流和能量流，同时还伴随着物理化学反应、生化反应，还有物质和能量的转换和传递。因此，生产过程的变化机理十分复杂，有的还非常不清楚。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 过程工业往往处于十分苛刻的生产环境，例如高温、高压、真空，有时甚至是在易燃、易爆、有毒的环境，因而生产中的人身安全和设备安全被放在最重要的位置，相应的故障预测、预报、诊断和安全监控系统受到特别的重视。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 过程工业的生产过程是连续的，因而强调生产控制和管理的整体性，应把各种装置和生产车间连接在一起成为一个整体来考虑，实现了个别设备或装置的优化不一定是整体最优的，应谋求全厂的最优化。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益5.3.2 基于计算机技术的过程控制基于计算机技术的过程控制系统系统 早期的过程控制系统主要采用基地式仪表、气动单元组合式仪表、电动单元组合式仪表等传统技术工具。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 目前广泛采用可编程单回路、多回路调节器以及分布式计算机控制系统 (Distributed Computer Control System)。近年来迅速发展起来的现场总线网络控制系统(FCS)，更是控制技术和计算机技术高度结合的产物。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益 直接数字控制系统 直接数字控制系统(DDC)是过程控制中最先采用的计算机控制方式，如图5.4所示。为了规范事业单位聘用关系，建立和完善适应社会主义市场经济体制的事业单位工作人员聘用制度，保障用人单位和职工的合法权益生产过程生产过程数字计算机数字计算机A/D转换转换D/A转换转换操作台操作台控制变量控制变量输出变量输出变量扰动扰动 图图5.4 5.4 直接数字控制系统直接数字