自动化概论 教学课件 作者 赵曜 第3章-13 挑战与展望.pptVIP

3.13 自动化应用面临的挑战与展望;主要内容;一、自动化应用面临的问题和挑战 ;1. 综合自动化系统的整体水平有待提高; 很多领域，如楼宇自动化、家庭自动化、农业自动化等还处于发展的初级阶段，需要加大投入，逐步完善和推广。 综合自动化系统的设计、构建和实施是一项复杂的系统工程，涉及到众多的技术领域，需要不同专业背景的科技和管理人员共同参与，同时还必须在很多关键技术上深入开展研究，如综合自动化系统的体系结构、信息集成技术、检测与识别技术、决策支持系统等 。 ;2. 复杂系统的研究尚处于探索阶段;3. 系统建模与系统分析、控制、决策等的结合问题;4. 先进控制策略的推广应用; 现代的自动化系统绝大部分都已实现了数字化或计算机化，在计算机中以软件的形式实现先进控制或实现PID控制并无本质差别，但先进控制的效果明显优于PID控制，可以显著提高生产效率、改善产品质量、降低生产成本，从而创造出巨大的经济效益。 大力推广和应用先进控制策略不仅切实可行，而且对全面改善系统性能、提高自动化水平、实现国家倡导的节能降耗以及提高资源利用率等具有十分重要的意义。;5. 自动化在很多领域的应用水平急待提高; 在农业自动化方面，发达国家早就提出了“精准农业”的概念，开发了种类繁多的农业自动化设备和系统，包括遥感遥测、环境监测、地理信息、GPS定位、农业专家数据库、自动灌溉、自动化的农业机械和机器人、自动化饲养、工厂化蔬菜生产、网络化管理等。 我国的大部分地区还停留在机械化的水平上，有些地方连“机械化”也谈不上，仍采用较原始的耕作方式。因此要提高农业的生产效率、实现农业自动化还有较长的一段路要走。; 在交通运输自动化方面，对智能交通系统ITS的研究已有40年左右的历史，在欧美等发达国家已有较高的应用率，如美国的ITS应用率高达80%，而我国目前很多城市的信号灯控制还停留在定时切换的传统方式上，交通诱导和疏导还主要靠警察的现场指挥，大量公路收费站还依靠人工收费。 虽然部分大城市引进和开发了一些交通综合管理与控制系统，安装了电子收费系统、监控系统和信息服务系统，很多城市已经开始了以智能控制和综合管理为手段、以实现“一路绿波”为目标的城市交通系统的改造和升级，但要全面实现交通自动化尚待时日。; 在煤矿自动化方面，由于煤矿的生产环境恶劣，瓦斯与煤尘爆炸、水灾、火灾、冒顶等事故随时可能发生，对安全生产构成严重威胁。 种种原因造成我国煤矿自动化的总体水平一直不高，落后于发达国家十多年，煤矿事故频繁发生，人员死亡率远远高于美国等发达国家。 美国的煤矿每百万吨死亡率在0.04以下，全世界的平均水平大约是1.6，而我国则是世界平均水平的2.3倍左右，这充分说明了煤矿安全生产形势的严峻性。; 我国的煤矿自动化虽然已逐步开发和完善了局部生产环节自动化系统，并向全矿井综合自动化方向发展，但主要应用于较大型的煤矿，大量中、小型煤矿的自动化水平还非常低，有些甚至完全没有自动化设备。 煤矿自动化的首要任务应当是保证人员安全，建立和健全安全监控系统，并不断利用新技术、新手段完善和提高煤矿生产的自动化水平，最终实现煤矿开采作业的全自动化、机器人化以及控制和管理的综合集成化。;6. 控制系统网络化带来新的挑战;网络在传输数据的过程中，会造成较大的传输延迟，而且延迟时间不确定或不相同； 对信号的等间隔采样经网络传输后将变得不再等间隔，而现有成熟的控制理论基于等间隔采样； 信号在传输过程中可能丢失或被修改； 传输过程中信号的顺序可能发生变化，即后一时刻的信号先传到，前一时刻的信号后传到。;二、自动化应用的前沿领域和发展趋势 ;基于PC的控制系统的主要优点： PC具有开放的体系结构和无与伦比的市场占有率，形成了极其强大的市场产品支持和技术支持； 可以像PLC一样可靠，并具有很多高级功能，易于安装使用，维护成本低； 不仅可用作人机界面装置，还可以覆盖从现场设备的I/O、基础自动化、过程控制直至生产管理的全部工厂自动化领域。;工业以太网的特点和应用趋势： 在局域网市场上处于领先地位，市场份额超过80%； 工业以太网是一种开放式、多供应商、高性能的区域和单元级网络，其实质是在开放的以太网协议基础上再各自定义了用户层协议。 近年来，由于Internet的通信协议TCP/IP已成为事实上的工业标准，工业自动化系统中越来越多地采用工业以太网；; 由于以PC和工业以太网为基础的自动化系统具有一系列优点，因此各个PLC和DCS生产厂家都在改造自己生产的PLC和DCS，使其越来越PC化，并大多配置了以太网