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自动化工程学科中的控制理论和工业自动化自动化工程学科是现代工程技术领域中的重要学科之一，它涵盖了多个领域，其中控制理论和工业自动化是其中的核心内容。
控制理论是自动化工程的基础，而工业自动化则是应用控制理论在工业生产中的实践。
本文将重点探讨控制理论和工业自动化的相关概念、应用和未来发展趋势。
一、控制理论的基本概念控制理论是研究如何通过调节系统的输入来使系统输出达到期望值的一门学科。
它涉及到数学、物理、工程等多个学科的知识。
控制理论的基本概念包括系统、输入、输出、控制器和反馈等。
系统是控制理论研究的对象，可以是物理系统、经济系统、生物系统等。
输入是控制系统的外部信号，可以是电压、电流、力、速度等。
输出是系统对输入信号的响应，可以是温度、压力、位置等。
控制器是控制系统的核心部分，它根据系统的输出信号和期望值来调节输入信号，以达到系统的控制目标。
反馈是控制系统中的一种重要机制，它通过将系统的输出信号与期望值进行比较，产生误差信号，并将误差信号作为输入信号的修正量，从而实现对系统的闭环控制。
二、工业自动化的应用领域工业自动化是将控制理论应用于工业生产中的一种技术手段。
它通过使用各种传感器、执行器和控制器，实现对工业生产过程的自动化控制。
工业自动化的应用领域广泛，包括制造业、化工业、电力系统、交通运输等。
在制造业中，工业自动化可以实现对生产线的自动化控制，提高生产效率和产品质量。
例如，自动化机器人可以代替人工完成重复性的作业，提高生产线的生产能力和稳定性。
在化工业中，工业自动化可以实现对化工过程的自动化控制，提高生产过程的安全性和稳定性。
在电力系统中，工业自动化可以实现对电力系统的自动化控制，提高电力系统的稳定性和可靠性。
在交通运输领域，工业自动化可以实现对交通流量的自动化控制，提高交通运输的效率和安全性。
三、工业自动化的发展趋势随着科学技术的不断发展，工业自动化也在不断进步和发展。
未来工业自动化的发展趋势主要包括以下几个方面。
基于VB 对“慧鱼模型”远程控制的实现□华 蕊 唐东炜 谭伟潦 安 军摘要 针对德国慧鱼公司的“慧鱼创意组合模型”建立了远程控制系统,详细介绍在Visual Basic 610开发平台上设计的远程控制软件,分析Wins ock 控件的使用技巧,为研究仪器设备的远程控制奠定基础。
关键词:远程控制 Visu al B asic 慧鱼模型 网络中图分类号:TK 267 文献标识码:A 文章编号:1671—3133(2004)06—0072—03 本文介绍的是基于Visual Basic 610(简称:VB )开发的对“慧鱼模型”实现远程控制系统。
该系统通过VB 的Wins ock 控件实时地传输控制信息和反馈信息,实现对模型的正确控制。
文中详细叙述了远程控制系统的组成、远程控制软件的编制,以及Wins ock 、Mscomm 控件使用技巧等内容。
一、远程控制系统的组成本文所述的远程控制系统是依托于网络实现对“慧鱼模型”的远程控制。
系统主要由具有创新意义的“慧鱼模型”、计算机、网络设备等组成。
11“慧鱼模型”的创新设计“慧鱼创意组合模型”(fischertechnik )是德国慧鱼公司产品之一,该模型是工程技术模型,能够展示科学原理和技术过程,为工厂、学校、研究设计院等单位设计工业自动化机器提供模拟和示范作用。
慧鱼模型组件的类型涉及很广,有:机械工程方面(齿轮、轴、蜗轮蜗杆等)、液压和气动方面、环保方面等;同时每套模图3 HSK 切削过程振动频谱图主轴切向,Z 指主轴径向,在对应工况转速的振动频率250H z 上,比较不同不平衡量的HSK 刀具引起的切削振动有明显区别。
四、结论11设计HSK 工具系统时必须考虑不平衡因素对其使用性能和加工工艺系统的影响。
21本实验采用的HSK 工具系统动平衡检测思路和平衡方法在生产实践中是可行的。
31经过平衡检测和相应平衡处理后的HSK 工具系统的切削加工性能具有明显好转。
WIA-FA工厂自动化工业无线网络WIA-FA Wireless Networks for Industrial Automation-Factory Automation • 昆明有色冶金设计研究院 方原柏 Fang Yuanbai摘 要：中国研究制定的工业无线网络WIA-FA技术标准于2017年6月成为IEC正式国际标准，这是FA工厂自动化的第一份国际标准。
高速工业无线WIA-FA是工业物联网的核心技术，将助推制造业转型升级。
本文首先简要介绍了工业无线网络WIA-FA技术的背景、工厂自动化对工业无线网络的需求、WIA-FA无线网络设备类型和架构，然后重点列举了工业无线网络WIA-FA技术示范性的应用。
关键词：工业无线网络 工厂自动化 WIA-FA 应用Abstract: The WIA-FA technical standard for industrial wireless network developed by China becamethe formal IEC international standard in June 2017, which is the first international standard for FA factory automation. High-speed industrial wireless WIA-FA is the core technology of industrial Internet of Things, which will promote the transformation and upgrading of manufacturing industry. Firstly, this paper briefly introduces the background of WIA-FA technology of industrial wireless network, the requirement of factory automation for industrial wireless network, the type and architecture of WIA-FA wireless network equipment,and then focuses on the demonstration application of WIA-FA technology of industrial wireless network.Key words: Industrial wireless network Factory automation WIA-FA Application【中图分类号】TQ056.8 【文献标识码】B 文章编号1606-5123（2019）11-0042-041 概述中科院沈阳自动化所是国内最早开展工业自动化无线网络通信技术研究的科研机构，工业自动化包括过程自动化和工厂自动化，根据应用的难易程度，无线通信技术首先应用于过程自动化。
工业自动化中的物联网技术应用I. 引言物联网技术的迅速发展和广泛应用已经改变了许多行业的运作方式，其中包括工业自动化领域。
本文将探讨工业自动化中物联网技术的应用，以及其在提高生产效率、降低成本、提升安全性方面的优势。
II. 物联网技术的基本原理物联网技术是通过传感器、互联网和云计算等技术手段将物理对象与网络连接起来，实现数据的采集、传输和分析。
在工业自动化中，物联网技术的应用主要集中在以下几个方面：1. 传感器网络传感器网络是工业物联网的基础组成部分，它能够实现对工业设备的远程监测和控制。
通过将传感器安装在设备上，可以实时获取设备的运行状态，收集各种数据，如温度、压力、湿度等，然后通过无线网络将这些数据传输到中央控制系统进行分析和处理。
2. 远程监控和控制物联网技术使得工业设备的远程监控和控制成为可能。
通过与互联网连接，工程师和操作人员可以远程查看和控制设备的运行状态，及时发现并处理问题，大大提高了生产效率和设备的可靠性。
3. 数据分析与优化物联网技术可以收集大量的实时数据，并通过云计算进行存储和分析。
通过对这些数据的分析，可以发现设备运行中的潜在问题，提前采取措施进行预防维护。
同时，还可以通过对数据的分析，优化生产过程，提高生产效率和质量。
III. 物联网技术在工业自动化中的应用案例1. 智能制造物联网技术使得智能制造成为可能。
通过将工业设备与物联网连接，可以实现设备之间的协同工作，提高生产效率和产品质量。
例如，在一个智能工厂中，各个设备通过物联网进行互联，可以自动进行生产计划调度、产品质量监控和设备维护等工作。
2. 节能减排物联网技术的应用可以有效地实现节能减排。
通过对能源的实时监测和控制，可以发现能源的浪费和不合理使用，进而采取节能措施。
同时，物联网技术还可以实现设备的智能调度和优化，减少能源的浪费。
3. 安全监测物联网技术在工业自动化中的应用还可以提升设备的安全性。
通过对设备运行状态的实时监测，可以及时发现潜在的安全问题，并采取措施进行处理。
工业互联技术对应的教学书籍工业互联技术是指利用物联网、云计算、大数据等技术手段，将传统的工业生产与信息技术相结合，实现设备、系统和人员之间的实时信息传输、数据分析和智能决策，从而实现生产自动化、智能化和数字化。
随着信息技术的不断发展和普及，工业互联技术已经成为了推动工业转型升级的重要手段，受到了各行各业的广泛关注。
在工业互联技术的学习过程中，学习一些相关的教学书籍是非常重要的。
通过阅读相关书籍，可以系统地了解工业互联技术的基本概念、关键技术和发展趋势，有助于帮助学习者建立起完整的知识体系，提高自身的专业水平。
下面介绍一些常见的工业互联技术教学书籍：1.《工业互联网技术与应用》这本书是由徐长老、姜健等人合著的一本系统介绍工业互联网技术和应用的教材。
全书从工业互联技术的基本概念、关键技术和应用案例出发，详细介绍了工业互联网的整体框架、网络通信、数据传输、安全保障等方面的知识。
书中还涉及了工业互联网在智能制造、智能能源、智慧城市等方面的具体应用案例，内容丰富，通俗易懂，适合作为工业互联技术相关专业的教材或参考书。
2.《工业4.0时代的工业互联网：理论、实践与创新》这本书是由王亚军、肖华锋、徐汝华等人合著的一本介绍工业4.0时代与工业互联网相关理论、实践和创新的专著。
全书系统地介绍了工业4.0时代的背景和内涵、工业互联网的技术架构和关键技术、工业互联网在制造业、能源业、交通运输等行业的应用实践，并针对工业互联网在企业管理、产品设计、生产制造、服务运营等方面的创新进行了深入剖析。
书中还结合了大量的案例和图表，有助于读者更直观地理解和掌握工业互联技术的相关知识。
3.《智能工厂：当物联网遇见制造业》这本书是由仲伟合著的一本介绍智能工厂建设与物联网技术在制造业中的应用的专业书籍。
全书首先介绍了智能制造的概念、特点和技术要素，接着深入探讨了智能工厂所需的关键技术，如传感器技术、数据通信技术、云计算技术等。
书中还结合了实际的案例，对工业互联技术在传统制造业中的应用进行了深入分析，有助于读者更具体地了解智能工厂建设和物联网技术在制造业中的实际应用。
机械工程中自动化技术的运用宁炜摘要：我国水利资源丰富的国家，为了更好的利用这些水资源，当前抽水灌溉相关机械中自动化技术的运用率也在稳步提升。
为了分析机械工程中自动化技术的运用与优化措施，首先介绍了机械工程中自动化技术的运用现状，包括成就与发展阶段以及在运用过程中存在的实际问题，然后结合自动化技术在机械工程中的运用现状，阐述了优化的措施与方法，包括集成自动化技术、柔性自动化技术以及智能自动化技术等等，最后对未来自动化技术在机械工程中的运用与前景进行了展望。
关键词：机械工程；自动化技术；现状；前景当前，随着抽水机自动化技术的不断成熟，再加上我国社会主义市场经济体系的日益完善，当前抽水机自动化技术在各行各业中的应用率稳步提升，其应用范围与规模更是不断扩大。
机械工程作为我国重要的第二产业，其在传统机械制造中占据着十分重要的地位，同时也为我国实现社会主义现代化贡献了巨大的力量，随着自动化技术的在机械工程中运用率的不断提升，其不但为机械工程行业的进步奠定了坚实的基础，同时也为行业发展指明了方向。
为了进一步了解机械工程中自动化技术，特别是在抽水排水机械中的运用，就必须先来了解其发展现状。
一、机械工程中自动化技术的运用现状与问题1.1 自动化技术在我国机械工程中的运用现状就当前自动化技术在我国的机械工程领域的应用现状来看，尽管一些抽水机制造企业在自动化应用方面取得了明显的成果，无论是在生产质量还是数量上都取得了值得骄傲的成绩，但是横向对比就不难发现，我国的抽水机械工程中自动化技术的应用依然处于一个相对初级的阶段，特别是在生产与管理模式等方面与西方发达国家依然存在明显的差距。
一方面，企业内部在人才管理与约束上缺乏经验，另一方面则是工艺水平上有待加强，其具体的问题总结如下。
1.2 自动化技术在机械工程运用中存在的问题自动化技术在抽水机械工程运用中存在的主要问题包括以下几个方面：其一，人才管理方面。
当前我国在抽水机械工程中自动化技术的应用方面具有一些问题，其中最为严重的就是人才管理方面的问题。
第十九章1 物联网技术改变工业以感知和智能为特征的新技术的出现和相互融合，使得未来信息技术的发展由人类信息主导的互联网向物与物互联信息主导的物联网转变。
物联网是在计算机互联网的基础上，利用无线通信、传感器、RFID 等技术，构造一个覆盖世界上万事万物的“Internet of things ”[1,2]。
“物联网”被称为继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮。
业内收稿日期：2010-02-08项目来源：国家自然科学基金资助项目(60704046, 60804067)；863资助项目(2007AA041201, 2007AA04Z173)作者简介：曾鹏（1976-），男，辽宁省沈阳市人，博士，中科院沈阳自动化所研究员，主要从事工业无线网络、无线传感器网络等方面的研究。
[编者按] 以感知和智能为特征的新技术的出现和相互融合，使得未来信息技术的发展由人类信息主导的互联网向物与物互联信息主导的物联网转变，对工业生产与管理主要的影响体现在信息和智能的泛在化。
面向工业自动化的物联网是工业现场级的传感器网络、面向物流管理的RFID网络、工厂控制网络和企业信息Internet网络的集成与融合，是未来制造环境中实现人与人、人与机器、机器与机器之间信息交互的主要手段。
经过“十五”、“十一五”的发展，我国在工业信息化方面取得了丰硕的成果，EPA、WIA等一系列自主技术已经成为国际标准，为我国进一步发展面向工业自动化的物联网打下了坚实的基础。
我们将通过本专题向大家介绍我国工业物联网技术和应用的最新研究进展，相信通过大家对这个专题的关注会加速物联网技术在各个行业的应用，推动我国工业物联网产业的跨越式发展。
无线通信技术of Industrial Wireless Communication专家认为，物联网可以提高经济效益，大大节约成本，为全球经济的复苏提供技术动力。
目前，美国、欧盟等都在投入巨资深入研究探索物联网。
我国也正在高度关注和重视物联网的研究。
物联网发展离不开应用，未来一定是结合各个行业应用来发展。
面向工业自动化的工业互联网技术是物联网的关键组成部分。
物联网将大大加快了工业化进程，显著提高了人类的物质生活水平，促进了企业生产和经营管理模式的改变。
面向工业自动化的物联网技术是以泛在网络为基础、以泛在感知为核心、以泛在服务为目的、以泛在智能拓展和提升为目标的综合性一体化信息处理技术。
所谓泛在网络，主要是指工厂范围内泛在的物物【摘 要】【关键词】Abstract: Industry is one of the main application trades for Internet of things. The influences of Internet of things on industry are described. The key technologies of Internet of things oriented industrial automation are summarized. And some classic application domains for future Internet of things oriented industrial automation are introduced. Key words: Internet of Things Industrial Automation Technology Application工业是物联网应用的主要行业之一。
本文描述了物联网对工业的影响，总结了面向工业自动化的物联网的关键技术，介绍了未来面向工业自动化的物联网的几个典型工业应用领域。
物联网 工业自动化 技术 应用面向工业自动化的物联网技术与应用Chapter 19:Internet of Things Technology and Application Oriented Industrial Automation梁炜 曾鹏（中国科学院沈阳自动化研究所, 沈阳市 110016）Liang Wei Zeng Peng(Shenyang Institute of Automation, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016)互联网络，实现对生产活动的时间和空间维度管理的拓展，显著提高了物流管理的实时性和可追溯性，对生产管理产生的影响将是巨大的。
泛在感知，是指以微型系统与电子器件为泛在信息技术的硬件基础，借助于嵌入各种应用环境的系统来实现对多种模式信息(声、光、电、热、生理信息、化学信息、动作与空间信息等)的捕获、分析和传递，为人类深层次理解物理世界提供的前所未有的技术手段，将极大地拓展人们对物理世界的了解和监测能力，促进各领域工业生产活动的进一步合理化和精细化控制。
泛在服务，是以为用户提供方便的、深层次的信息服务为目标，以基于机理模型、统计模型、数据挖掘等信息处理技术为手段，对由泛在网络和泛在感知应用所产生的海量数据进行深人的知识挖掘和学习，从而避免将信息淹没在海量数据的汪洋之中。
泛在智能，是对泛在信息处理技术的拓展和提高，以泛在信息服务的自适应、自优化、自配置、自恢复为特征，面向不同领域提供即插即用、即时可定制、高度抽象等领域知识。
物联网技术支持下的工业自动化，在企业组织和流程方面将会发生明显的变化，具有以下的特征：* 制造技术的社会化服务成为一种趋势。
制造相关的支持技术和服务能力空前提升，面向制造需求的社会化资源和服务不断出现，并将逐渐丰富。
* 全球范围的无边界生产组织成为主流。
制造服务企业专业化高效运行，全生命周期的制造过程将由全球范围内的多元企业，以社会化无缝集成的方式来完成，真正实现制造的无边界组织。
* 流程优化将是企业的经常性业务活动。
流程优化是制造企业核心竞争力的主要指标要素，逐步由业务流程再造向个性化和可定制的业务流程构造转变。
*企业创新运作模式呈多样化的态势。
仿真和物理模拟技术的发展和融合，促使产品设计与真实产品高度逼近，设计即制造将为企业创新运作模式带来充分的想象空间。
在物联网的支撑下，新的企业运作模式有以下的特征和趋势：* 制造企业与客户和市场的联系更为密切。
由于对制造过程的追踪能力大为提升，对售后产品的监测和服务手段更强，促成了由批量生产为目标的专注于生产为中心的管理模式，向面向客户需求为主、同时兼顾生产效率的定制化、全生命周期管理的个性化制造模式转变。
* 管理层次减少或扁平化具备了基本条件，决策更为有效。
扁平化管理思想的出现，主要是追求管理效率带来的要求。
而在泛在信息技术的支持下，企业的社会化分工将更为专业，完成全制造过程链上的各企业具有天然的平等地位，扁平管理不仅是追求管理效率的需求，同时也真正具备了实现扁平管理的组织前提和支撑条件。
* 生产组织更为柔性，将在社会化集成的层面上适应市场变化的需求。
企业的专业化高效运行、制造资源的社会化无缝集成，使得制造可以在无边界企业意义上的社会化环境下及时重组，实现更大跨度的资源集成。
总之，基于物联网的工业自动化是人机和谐智能制造系统发展的新历史阶段。
物联网将改变工业生产、经营和管理模式。
2 面向工业自动化的物联网关键技术物联网的技术体系如图1所示。
包括信息感知层、网络接入层、应用层。
感知层包括传感器等数据采集设备，是物联网发展和应用的基础，其中RFID技术、传感和控制技术是感知层涉及的主要技术。
物联网的网络层将建立在现有的移动通讯网和互联网基础上，通过各种接入设备与移动通讯网和图1 物联网技术体系互联网相连，将采集信息上传到互联网，漆黑中短距离无线通信技术、数据存储技术和网络管理技术是网络层涉及的主要技术。
物联网应用层利用经过对感知数据的分析处理，为用户提供丰富的特定服务，其中信息处理技术、应用平台技术等式应用层涉及的主要技术。
工业测控应用的特殊性对物联网提出了以下特定的要求：* 高可靠性：大部分的工业控制应用要求数据的可靠传输率要超过95％。
在工厂极端恶劣的环境下，无线信号的传播易受由生产设备产生的强噪声、其它无线设备产生的窄带或宽带干扰以及由移动的人或设备反射造成自身信号传播过程中的多途干扰。
针对这种恶劣环境，现有的无线扩频通信技术难以达到高可靠通信的要求。
* 实时性：对于工业闭环控制应用，数据传输延迟应低于1.5倍的传感器采样时间。
而现有面向商业应用的无线技术的实时性难以满足应用要求。
* 节能运行：从运行和维护成本方面考虑，由电池供电的无线设备其自主运行的寿命（无需更换电池）应达到3至5年。
无线设备的能耗由感知、计算和通信三部分组成，而对于快速连续控制过程，现有的节能技术还难以达到实用要求。
* 安全性：随着工业控制系统网络化进程的推进，网络安全和数据安全问题日益突出，一些安全漏洞将给工业控制应用造成巨大的损失。
无线通信由于信道的共享特征更容易受到攻击，其安全保障机制将更加复杂，现有的无线网络安全机制还难以达到要求。
* 兼容性：为了保护用户的原有投资，新型的工业无线测控网络要具有与工厂原有的有线控制网络互连和互操作的能力。
为了达到闭环控制的要求，互连与互操作技术在实现通信介质和协议转换的同时，还要保证通信的可靠和实时，这是以前的互连与互操作技术无需考虑的问题。
针对物联网的技术体系和上述挑战性问题，面向工业自动化的物联网需要研究如下关键技术难题：(1) 新型传感器与传感装置信息的泛在化对工业的传感器和传感装置提出了更高的要求：* 微型化：重点研究传感器与传感技术硬件系统与元器件的微小型化，解决提高可靠性和可应用性，降低成本节约资源与能源，减少对环境的污染等问题。
在微小型化中，目前为世界各国注目的是纳米技术，研究才刚刚起步，需要开展进一步的研究。
* 智能化：泛在信息化工厂中单个设备的智能得到提升，为此需要结合自校准、自诊断、自学习、自决策、自适应和自组织等人工智能技术，研究传感信号的处理和识别技术、方法和装置，例如多传感器的协同感知与信号处理技术。
* 能量获取技术：无线传感器和传感装置通常采用电池供电，能量问题成为工业无线网络得以广泛应用的主要问题之一。
能耗控制策略只是解决能量问题的被动策略。
能量获取技术才是解决这一问题的根本策略。
如何利用阳光、风、温度、振动和其它自然现象进行能量获取，是当前乃至未来都需要关注的问题。
(2) 工业无线网络技术工业无线网络技术是最主要的关键技术，具体包括通信与组网技术、基础服务与网络管理技术、网络规划与部署技术。
* 通信与组网技术：为了满足工业应用的性能要求，需要研究包括新型调制与编码技术、自适应跳频技术、信道调度技术、功率控制技术、Mesh网络路由技术、互联技术、共存技术、跨层设计与优化技术等一系列通信与组网技术。
