産業用オートメーション プロトタイプ PCB アセンブリ

定義の概要

       産業用オートメーションとは、機械や設備、生産プロセスによる直接的な人間の介入を必要とせず、期待される目標に応じた測定や操作などの情報処理およびプロセス制御の総称です。 自動化技術とは、自動化プロセスを実現するための方法や技術を探求・研究することです。 機械、マイクロエレクトロニクス、コンピュータ、マシンビジョンなどの技術分野を網羅した総合技術です。 産業革命は自動化技術の助産師でした。 自動化技術が卵の殻を破り、力強く発展したのは、まさに産業革命の必要性があったからです。 同時に、自動化技術も産業の進歩を促進しました。 今日、自動化技術は、機械製造、電力、建設、輸送、情報技術などの分野で広く使用されており、労働生産性を向上させる主要な手段となっています。

      産業オートメーションは、主に機械工学と電気工学の分野で、ドイツでインダストリー 4.0 が開始されるための重要な前提条件の 1 つです。 現在、ドイツおよび国際的な製造業で広く使用されている「組み込みシステム」は、制御対象のデバイスに機械部品または電気部品を埋め込むことです。 これは、特定のアプリケーション用に設計された特別なコンピューター システムです。 データによると、この「組み込みシステム」は年間最大 200 億ユーロの市場利益をもたらし、この数字は 2020 年までに 400 億ユーロに増加します。

序章

      産業オートメーション技術は、制御理論、計装、コンピューター、その他の情報技術を使用して、産業生産プロセスの検出、制御、最適化、スケジューリング、管理、および意思決定を実現し、生産を増やし、品質を向上させ、消費を削減するための一種です。 安全を確保します。 産業オートメーションのソフトウェア、ハードウェア、システムの 3 つの部分を含む総合的なハイテク。 20 世紀の現代の製造分野における最も重要な技術の 1 つとして、産業オートメーション技術は主に生産効率と一貫性の問題を解決します。 高速大量生産企業であろうと、柔軟性、柔軟性、およびカスタマイズを追求する企業であろうと、自動化技術の適用に依存する必要があります。 自動化システム自体は直接利益を生み出すわけではありませんが、企業の生産プロセスを改善する上で重要な役割を果たします。

(1) 生産工程の安全性を向上させる。

(2) 生産効率を向上させます。

(3) 製品の品質を向上させます。

(4) 生産工程における原材料とエネルギーの消費を削減します。

国際的な権威あるコンサルティング組織の統計によると、自動化システムへの投資と企業利益率の出力の改善は、約 1:4 から 1:6 です。 特に資本集約型の企業では、自動化システムは設備への総投資額の 10% 未満を占めており、「4 千ドルまたは 2 千ドル」の役割を果たしています。 従来の産業オートメーションシステム、つまりメカトロニクスシステムは、主に機器と生産プロセスを制御します。つまり、機械本体、電源部分、テストセンシング部分、アクチュエータ、ドライブなどのハードウェア要素で構成されています 部品、制御および信号処理ユニット、およびインターフェイス。 ソフトウェアプログラムと電子回路ロジックの意図的な情報の流れのガイダンスの下で、それらは調整され、有機的に統合され、統合されて、物質とエネルギーの秩序ある規則的な動きを形成し、それによって産業オートメーションシステムまたは製品を形成します。

産業オートメーションの分野では、伝統的な制御システムは、ベースタイプの空気圧機器制御システム、電気ユニットを組み合わせたアナログ機器制御システム、集中デジタル制御システム、および分散制御システム DCS の開発を経験しています。

制御技術、コンピューター、通信、ネットワークなどの技術の発展に伴い、情報相互作用および通信の分野は、工場のフィールド機器レベルから制御および管理レベルまで、あらゆるレベルを急速にカバーしています。 産業用制御機械システムとは、一般的に工業生産工程を計測・制御する自動化技術ツール（自動計測器、制御装置を含む）とその電気機械設備、プロセス設備の総称を指します。 今日、自動化の最も単純な理解は、広い意味での機械 (コンピューターを含む) を使用して、人間の体力を部分的に、または完全に置き換え、または超えるようにもなっています。

開発履歴

最初の段階

1940年代～1960年代初頭

需要の原動力：市場競争、資源利用、労働集約度の低減、製品品質の向上、大量生産のニーズへの対応。 主な機能: このステージは、主にスタンドアロンの自動化ステージです。 主な特徴は次のとおりです。さまざまなスタンドアロンの自動化処理装置が登場し、そのアプリケーションは継続的に拡張され、深く開発されています。 代表的な実績と製品：ハードウェアCNCシステムを搭載したCNC工作機械。

第2段

60年代半ば～70年代前半

需要の推進力: 激化する市場競争では、迅速な製品更新、高い製品品質、大規模および中規模のバッチ生産のニーズへの適応、および労働集約度の削減が必要です。 主な特徴：この段階は主に自動生産ラインによって特徴付けられ、その主な特徴は次のとおりです。スタンドアロンの自動化に基づいて、さまざまな複合工作機械と複合生産ラインが登場し、同時にソフトウェア数値制御システムが登場します 実際のプロジェクトの設計と製造では、この段階のハードウェア処理装置は、大規模および中規模のバッチ生産と処理に適しています。 代表的な実績と製品：穴あけ、中ぐり、フライス加工などの自動生産ライン。

第三段階

1970年代半ば～現在

需要の動機付け：市場環境の変化により、多品種中小規模バッチ生産に共通の問題がますます深刻化しており、自動化技術の幅と深さの開発が求められており、関連技術は高度に統合されており、 全体的に最高のパフォーマンスを発揮できます。 主な特徴: CIM の概念が 1970 年代初頭にアメリカの学者によって最初に提案されて以来、自動化の分野で大きな変化が起こりました。 主な特徴は次のとおりです。CIM は哲学および方法として人々に徐々に受け入れられてきました。 対応するテクノロジーは、散在する独立したユニットの自動化テクノロジーを最適化された全体に統合します。 いわゆる哲学は、企業がニーズに応じて既存の「ボトルネック」を分析して克服し、継続的に力と競争力を向上させるというイデオロギー戦略を実現することです。 統合を実現するための対応する技術として、一般的には、データの取得、配信、共有。 ネットワークと通信; プラントレベル

機器コントローラー; コンピュータのハードウェアとソフトウェアの仕様、標準など。 同時に、コンカレント エンジニアリングはビジネス哲学および作業モードとして、1980 年代後半から自動化技術の分野で適用され、活発に使用され、ユニットの統合をさらに促進します。 自動化技術。 代表的な実績・製品：CIMSファクトリー、フレキシブルマニュファクチャリングシステム（FMS）。

設備技術・生産

マネジメント・コントロール

国民経済の発展と人々の生活水準の向上に伴い、電気エネルギーの需要も増加しており、それに応じて発電設備も増加しています。 グリッド構造と運用モードはますます複雑になり、電力品質に対する人々の要求も高まっています。 ユーザーの電力消費を確保するために、電力網を管理および制御する必要があります。

電力系統の運用管理とスケジューリングのタスクは複雑ですが、簡単に言えば、次のとおりです。

①電力系統の正常な運転を維持するよう努める。 安全は電力システムの最優先事項です。 システムで事故が発生すると、被害を予測することは困難です。 したがって、電力システムの正常な動作を維持することが最優先事項です。

②高品質な電気エネルギーを利用者に提供する。 電気エネルギーの質を表す 3 つのパラメータは、電圧、周波数、波形です。 電気エネルギーの品質を確保するには、これら 3 つのパラメータが指定された範囲内にある必要があります。 電圧を安定させる鍵は、システム内の無効電力のバランスを調整することです。周波数の変化は、システム全体の有効電力のバランスであり、波形は発電機によって決定されます。

③電力系統運用の経済性を確保し、発電コストを最も経済的にする。

電力システムは、配電エリアが広く、機器が多く、情報パラメータが多いシステムです。 発電所はユーザーに電気エネルギーを送り出し、送信する前に数段の変圧器で変換する必要があります。 すべてのレベルの電圧が送電線を介してユーザーに供給され、エネルギーの伝送を容易にするために、電圧は低から高へ、次に高から低へと変化します。 電圧の変換は、異なる電圧レベルを形成し、異なる電圧レベルの変電所、および変電所間の送電線を形成し、複雑な電力ネットワーク トポロジを形成します。 電力網の配電は、電力網のこのトポロジー構造に従って管理および配電されます。

一般に、電力網は電圧レベルに応じて給電センターを設定し、電圧レベルが高いほど給電センターのレベルが高くなります。 システム全体がパゴダ型のネットワーク図です。 階層型スケジューリングは、ネットワークのトポロジを簡素化し、情報の伝送をより合理的にすることができるため、通信機器を大幅に節約し、システム動作の安定性を向上させることができます。 中国の状況に応じて、電力システムの配電は、国家配電センター、地域ネットワーク局レベルの配電管理センター、省配電管理センター、地域配電管理センター、郡配電センターに分けられます。 各レベルは、次のレベルの派遣センターを直接管理および派遣します。

系統派遣

電力網配電自動化は一般的な用語です。 すべてのレベルの派遣センターのさまざまなタスクにより、派遣自動化システムの規模も異なりますが、派遣自動化システムのどのレベルに関係なく、最も基本的な機能の 1 つである監視制御とデータを備えています。 コレクションシステム。 SCADA システム機能 (Supervisory Control And Data Acquisition) とも呼ばれます。

SCADA には、主に次の機能が含まれています。

⑴データ取得; ⑵情報表示; ⑶監視制御; ⑷アラーム処理; ⑸情報の保存と報告 ⑹イベントシーケンスの記録。 ⑺データ計算; ⑻RTU（リモート端末ユニット）処理機能付き。 ⑼イベントリコール機能。

自動発電制御機能 AGC: AGC システムの主な要件は、発電機によって生成される電力量が発電所によって直接制御されるのではなく、発電所の上位の配電センターによって原則に従って制御されることです。 グローバル最適化の。

経済的配分制御機能 EDC (EconomIC Dispatch Control): EDC の目的は、電力系統の各発電機の出力配分を制御して、電力網の運用コストを最小限に抑えることです。 多くの場合、EDC は AGC に含まれます。

セキュリティ分析機能SA（Security Analyze）：SA機能とは、「問題を未然に防ぐ」ために配電網が備える機能です。 現在の電力系統の運用状況をコンピューターで解析し、故障の可能性を予測し、事前に対策を講じて事故を未然に防ぎます。 系統配電自動化システムにSCADA+AGC/EDC+SAの機能を持たせたものをエネルギー管理システムEMS(Energy Management System)と呼びます。 デジタル伝送技術と光ファイバー通信技術の向上に伴い、送電網配電の自動化もネットワークに入りました。 現在、送電網給電におけるコンピュータ構成のほとんどは、分散型コンピュータ システムの開発を採用しています。 中国の国民経済の発展に伴い、中国は大規模な送電網、大規模なユニット、および超高圧送電の時代にも突入しました。 中国の新しく構築された電力網自動化システムの開発により、中国の電力網の配電自動化レベルはさらに向上し、世界の先進レベルに達すると完全に信じられています。

柔軟な製造

序章

      フレキシブル マニュファクチャリング テクノロジー (FMS) は、さまざまな形状の加工対象物に対してプログラムされた柔軟なマニュファクチャリング処理を実現するさまざまな技術の集合体です。 柔軟な製造技術は、技術集約型の技術グループです。 柔軟性を重視し、多品種・小ロット・中ロット（単品も含む）に適した加工技術は、フレキシブル生産技術に属します。

柔軟性は 2 つの側面で表現できます。 最初の側面は、外部環境の変化に適応するシステムの能力です。これは、システムが新製品の要件を満たしている程度によって測定できます。 2 番目の側面は、システムが内部の変化に適応する能力です。これは、外乱 (機械の故障など) が発生した場合に使用できます。 外乱がない場合の予測生産性に対する生産性の比率は、柔軟性の尺度として使用できます。 "

      従来の「堅い」自動生産ラインは、主に単一品種の大量生産を実現しています。その利点は、生産性が非常に高いことです。設備が固定されているため、設備の稼働率は また、非常に高い. 各製品のコストは低い. しかし、価格は非常に高く、1つまたはいくつかの類似部品しか処理できません. 他のタイプの製品を入手したい場合は、その構造と大幅な調整を行う必要があります. システム内のさまざまな要素を再構成します. ワークロードと資本投入は、多くの場合、新しい生産ラインの建設に匹敵します. 厳格な大量生産自動生産ラインは、少数の種類の製品の生産にのみ適しています. 社会の進歩と生活水準の向上に伴い、市場はより個性的な製品を必要としています。 スタイルと機能でお客様の個々の要件を満たすcts。 熾烈な市場競争により、従来の大量生産方法に変更が加えられ、従来の部品生産プロセスの改善が必要になります。 従来の製造システムでは満たすことができない 多種多様で小ロットの製品に対する市場の需要は、システムの存続にとってシステムの柔軟性をますます重要にしています。 大量生産の時代が徐々に市場の動的な変化に適応した生産に取って代わられているため、製造自動化システムの存続可能性と競争力は、さまざまな品種のより低コストで高品質の製品を非常に短期間で生産できるかどうかに大きく依存します。 開発サイクル。 柔軟性は非常に重要な位置を占めています。

分類

●機械の柔軟性 異なる品種を連続して生産する場合、製品ごとに異なる部品を加工する機械の難易度が変化します。

●プロセスの柔軟性 1つ目は、プロセスの流れを変えずに、製品や原材料の変更に対応できることです。 2 つ目は、製品や原材料の変化に対応するために、製造システムの対応するプロセスを変更することが難しいことです。

●製品の柔軟性 1つ目は、製品が更新されたり完全に変更されたりした後、非常に経済的かつ迅速に新しい製品を生産するシステムの能力です。 2 つ目は、旧製品の便利な機能の継承と、製品が更新された後の互換性です。

●メンテナンスの柔軟性 さまざまな方法を使用して、障害を調査および処理し、正常な生産能力を確保します。

●柔軟な生産能力 生産量が変動しても経済的に運用できます。 これは、注文に従って生産を編成する製造システムにとって特に重要です。

●拡張された柔軟性 生産が必要な場合、システム構造を簡単に拡張でき、モジュールを追加してより大きなシステム機能を形成できます。

●運用の柔軟性 異なる機械、材料、技術プロセスを使用して一連の製品を生産する能力、および同じ製品を異なるプロセスで処理する能力。

柔軟な製造体制

コンピューターで管理・制御する自動製造システムで、小ロットから中ロットの各種部品を効率よく製造します。 それは持っています：

●複数の標準製造ユニット、自動ローディングおよびアンローディング機能を備えた CNC 工作機械。

●工作機械のクランプステーション間で工作物と工具を輸送できる材料保管および輸送システムのセット。 FMSは、自動材料配送装置を含むプログラム可能な製造システムであり、それを統合したコンピューターのサポートにより、情報統合とロジスティクスを実現できます。

●物理的特性や加工技術が似ている複数の部品を同時に加工することができます。

●工具・ワークの自動交換。

●インターネットへのアクセスが容易で、他のシステムとの統合が容易。

●ダイナミックなスケジューリングが可能で、部分的な故障時には物流経路をダイナミックに再編成できます。

FMSの規模は小型化・低コスト化の傾向にあり、マシニングセンター1台でも独立した自動加工能力を持つフレキシブルな製造ユニットFMCへと進化しました。 一部のFMCには自動送信と監視管理の機能があり、一部のFMCは24時間無人運用も実現できます。 武装に使用される FMS は、フレキシブル アーマメント システム (FAS) と呼ばれます。

スマートマニュファクチャリング

序章

インテリジェント・マニュファクチャリング (Intelligent Manufacturing、IM) は、インテリジェント・マシンと人間の専門家で構成されるヒューマン・マシン統合インテリジェント・システムです。 分析、推論、判断、概念など、製造プロセスでインテリジェントなアクティビティを実行できます。 人間と知的機械の協力により、製造工程における人間の専門家の精神的作業を拡張、拡張、および部分的に置き換える。 製造自動化の概念を更新し、柔軟性、インテリジェンス、および高度な統合に拡張します。

インテリジェント・マニュファクチャリングといえば、まず1990年4月に日本が開始した国際共同研究プログラム「インテリジェント・マニュファクチャリング・システムIMS」を紹介する必要があります。 プログラム。 この計画では、総額 10 億ドルを投資し、100 プロジェクトの予備的な科学研究計画を実施する予定です。

インテリジェンスが製造自動化の開発方向であることは間違いありません。 人工知能技術は、製造プロセスのほぼすべての側面で広く使用されています。 エキスパートシステム技術は、エンジニアリング設計、プロセス設計、生産スケジューリング、故障診断などに使用できます。ニューラルネットワークやファジー制御技術などの高度なコンピューターインテリジェンス手法も、製品フォーミュラ、生産スケジューリングなどに適用できます。 製造プロセスのインテリジェンス。 人工知能技術は、特に複雑で不確実な問題を解決するのに特に適しています。 しかし、企業の製造プロセス全体でインテリジェンスを達成することが完全に不可能ではないにしても、少なくとも遠い将来になることは明らかです。 次の世紀にインテリジェントな自動化が実現するのでしょうか? ただし、インテリジェンスが企業の特定の部分にのみ実装され、全体的な最適化が保証されない場合、この種のインテリジェンスの重要性は制限されます。

幅広い概念から、CIMS (Computer Integrated Manufacturing System) やアジャイル マニュファクチャリングなどは、すべてインテリジェント オートメーションの例と見なすことができます。 確かに、製造プロセス自体のインテリジェント化に加えて、情報統合、グローバル最適化と相まって、インテリジェントな設計、インテリジェントな管理などを徐々に実現し、システムのインテリジェントなレベルを徐々に改善し、最終的に インテリジェントな製造システム。 これは、スマート マニュファクチャリングへの実行可能なルートとなる可能性があります。

マルチエージェント

エージェントはもともとエージェントであり、商品の経済活動においてクライアントを代表する権限を与えられた当事者を指します。 その後、エージェントと呼ばれるコンピューター ソフトウェアのインテリジェントな動作を説明するために、人工知能とコンピューター サイエンスの分野に取り入れられました。 1992 年、誰かが次のように予測しました。 製造業における人工知能とコンピューター技術の幅広い応用により、マルチエージェントシステム技術は製品の設計、生産、製造に大きな影響を与えています。 製品のライフサイクル全体における複数の分野間の調整と協力でさえ、インテリジェントな方法を提供し、システム統合、並行設計、およびインテリジェントな製造の実現のためのより効果的な手段も提供します。

サブシステム全体

サブシステム全体の基本コンポーネントは、サブシステム全体 (Holon) です。 ホロンはギリシャ語からの借用です。 システムの最小コンポーネントを表すために、人々は Holon を使用します。 サブシステム全体は、さまざまな種類の全体で構成されています。 全体の最も重要な特徴は次のとおりです。

●自律性、各ユニットは独自の操作行動を計画し、予期せぬ出来事（製造資源の変化、製造タスクの商品要件の変化など）に対応でき、その行動は制御可能です。

●協力的で、各エンティティは他のエンティティに特定の操作を実行するように要求でき、他のエンティティによって作成された操作アプリケーションに対してサービスを提供することもできます。

●知性 子供全体が推論や判断力などの知性を持っており、これは自律性と協調性の内的理由でもあります。 サブボディ全体の上記の特徴は、それがエージェントの概念に似ていることを示しています。 サブ全体が全能であるため、全能システムと訳す人もいます。

サブシステム全体の特徴は次のとおりです。

●アジリティと自己組織化能力により、新しいシステムを迅速かつ確実に構築できます。

●急速に変化する市場や変化する製造要件に柔軟に対応できます。 さらに、生物学的製造、グリーン製造、フラクタル製造などのモードがあります。 製造モデルは主に経営科学の発展を反映しており、自動化とシステム技術の研究成果でもあります。 さまざまなユニット自動化技術の新しいトピックを提案し、製造自動化全体の開発方向に影響を与えます。 未来に目を向けると、21世紀の製造自動化は歴史の軌跡をたどり続けます。

ホットテクノロジー

産業用制御自動化技術は、制御理論、計装、コンピューター、およびその他の情報技術を使用して、産業生産プロセスの検出、制御、最適化、スケジューリング、管理、および意思決定を実現し、生産を増やし、品質を向上させ、削減します。 目的の包括的な技術には、主に産業オートメーションのソフトウェア、ハードウェア、およびシステムの 3 つの部分が含まれます。 20 世紀の現代の製造分野における最も重要な技術の 1 つとして、産業用制御自動化技術は、主に生産効率と一貫性の問題を解決します。 自動化システム自体が直接利益を生み出すわけではありませんが、企業の生産プロセスを大幅に改善できます。

中国の産業用制御自動化の開発経路は、ほとんどの場合、完全な機器セットを導入しながら消化吸収し、その後、二次開発と応用を実行することです。 中国の産業用制御自動化技術、産業およびアプリケーションは大きな進歩を遂げ、中国の産業用コンピューターシステム産業が形成されました。 産業用制御自動化技術は、インテリジェンス、ネットワーキング、および統合の方向に発展しています。

1.産業用PCをベースとした低コストの産業用制御自動化が主流になる

ご存知のように、1960 年代以降、西側諸国は技術進歩 (つまり、新しい機器、新しいテクノロジー、およびコンピューター アプリケーション) に依存して従来の産業を変革し、急速な産業発展をもたらしました。 20世紀末の世界最大の変化は、グローバル市場の形成でした。 グローバル市場はかつてないほど激しい競争を引き起こし、企業は新製品の市場投入までの時間を短縮し（Time to MARKet）、品質を向上させ（Quality）、コストを削減し（Cost）、サービス体制を改善する（Service）ようになっています。これがT.Q.C.S.です。 企業の。 コンピュータ統合製造システム (CIMS) は、情報統合とシステム統合を組み合わせ、より完全な T.Q.C.S. を追求しますが、企業は「適切な情報を適切な人に、適切な方法で、適切なタイミングで提供し、生産性を高める」ことを可能にします。 正しい決断。" 、つまり「5つ正解」です。 ただし、この種の自動化には多額の投資が必要です。 これは、ほとんどの中小企業が採用するのが難しい、高投資、高効率、高リスクの開発モデルです。 中国では、中小企業や準大企業が依然として低コストの産業用制御自動化の道を歩んでいます。

産業用制御自動化には主に3つのレベルがあり、下から上に基本自動化、プロセス自動化、管理自動化があり、その中核は基本自動化とプロセス自動化です。

従来の自動化システムでは、基本的な自動化部分は基本的にPLCとDCSによって独占されており、プロセスの自動化と管理の自動化部分は主にさまざまな輸入されたプロセスコンピューターまたはミニコンピューターで構成されています。 ハードウェア、システム ソフトウェア、およびアプリケーション ソフトウェアの価格が高いため、多くの企業が遠ざかっています。

1990 年代以降、PC ベースの産業用コンピュータ（産業用 PC と呼ぶ）の発展により、産業用 PC、I/O デバイス、監視デバイス、および制御ネットワークで構成される PC ベースの自動化システムが急速に普及し、 現実 低コストの産業オートメーションへの重要な道。

PC ベースのコントローラは PLC と同じくらい信頼できることが証明されており、運用担当者や保守担当者に受け入れられているため、少なくとも一部の生産に PC ベースの制御を採用するメーカーが相次いでいます。 PC ベースの制御システムは、インストールと使用が簡単で、高度な診断機能を備えており、システム インテグレーターにより柔軟なオプションを提供します。 PCベースの制御システムは、長期的な観点から見ると維持費が安価です。 プログラマブル ロジック コントローラ (PLC) は PC 制御によって最も脅威にさらされているため、PLC ベンダーは PC の使用に不安を感じています。 実は彼らもPC制御の「ウェーブ」に参加していた。

産業用 PC は、中国で非常に急速に発展しました。 グローバルな観点から、産業用 PC には主に 2 つのタイプがあります。IPC 産業用コンピューターとコンパクト PCI 産業用コンピューター、および AT96 バス産業用コンピューターなどのそれらの変形マシンです。 基本自動化とプロセス自動化は、産業用 PC の動作安定性、ホットプラグ、および冗長構成に対する高い要件があるため、既存の IPC は要件を完全に満たすことができなくなり、この分野から徐々に撤退し、CompactPCI ベースに置き換えられます。 産業用コンピューター、IPC は管理自動化レイヤーを占有します。 2001 年、国は「産業用制御コンピュータに基づくオープン制御システムの産業化」という主要な産業オートメーション プロジェクトを立ち上げました。 国内市場の50%を占め、工業化を実現。

数年前、「ソフト PLC」が登場したとき、業界は産業用 PC が PLC に取って代わると考えていました。 ただし、今日の産業用 PC は、主に 2 つの理由で PLC に取って代わるものではありません。1 つはシステム統合の理由です。 もう 1 つは、ソフトウェア オペレーティング システムが Windows NT であることです。 PC ベースの制御システムを成功させるには 2 つのポイントが必要です。 もう 1 つは、顧客が必要とするすべてのものを提供することです。 産業用 PC と PLC の間の競争は、主に、複雑なデータと高度な機器統合を伴うハイエンド アプリケーションで発生すると予測できます。 産業用 PC が、PLC 市場で最も急速に成長しているセグメントである低コストのマイクロ PLC と競合することは不可能です。 開発動向から見ると、制御システムの未来は産業用 PC と PLC の間に存在する可能性が高く、これらの統合の兆候はすでに現れています。

PLC と同様に、産業用 PC 市場は過去 2 年間横ばいでした。 産業用 PC ソフトウェアは、PLC に比べて安価です。

2. PLCは、小型化、ネットワーク化、PC化、オープン化の方向に発展しています

世界には約200社のPLCメーカーがあり、300種類以上の製品を生産しています。 国内の PLC 市場は、依然としてシーメンス、モディコン、A-B、オムロン、三菱、GE などの外国製品に支配されています。 何年にもわたる開発の後、国内のPLCメーカーは約30社ありますが、大規模な生産能力とブランド製品を形成しているものはありません。 PLC は、中国ではまだ製造工業化を形成していないと言える。 PLCアプリケーションに関しては、中国は非常に活発であり、アプリケーション業界も非常に広いです. 専門家は、2000 年の国内市場における PLC の販売量は 15 万から 20 万セット (うち輸入が約 90% を占める)、約 25 億から 35 億元で、年間成長率は約 12% であると推定しています。 2005 年までに、全国の PLC 需要は約 25 万セット、約 35 億から 45 億元に達すると推定されています。

PLC 市場は、2000 年以降急激に落ち込んだ世界の製造業の状況も反映しています。しかし、Automation Research Corp の予測によると、世界的な景気後退にもかかわらず、PLC 市場は回復します。 世界の PLC 市場は 2000 年に 76 億米ドルであったと推定されており、2005 年末までに 76 億米ドルに戻り、わずかに成長を続けます。

小型化、ネットワーク化、PC 化、およびオープン化は、PLC の将来の開発の主な方向性です。 PLC ベースの自動化の初期には、PLC はかさばり、高価でした。 しかし、ここ数年で、マイクロ PLC (32 I/O 未満) が登場し、価格はわずか数百ユーロです。 Soft PLC（Soft PLC）制御構成ソフトウェアのさらなる改善と開発により、Soft PLC構成ソフトウェアとPCベースの制御の市場シェアは徐々に増加します。

現在、プロセス制御の分野における最大の開発トレンドの 1 つは、イーサネット技術の拡大であり、PLC も例外ではありません。 最近では、ますます多くの PLC サプライヤがイーサネット インターフェイスを提供し始めています。 PLC は、今後もオープンな制御システム、特に産業用 PC に基づく制御システムの方向に移行すると考えられます。

⒊計測・制御・管理が一体となったDCSシステム

      分散型制御システム DCS (Distributed Control System) は 1975 年に登場し、製造業者は主に米国、日本、ドイツなどの国に集中しています。 1970 年代半ばから後半にかけて、中国は初めて大規模な輸入設備セットから外国の DCS を導入し、輸入プロジェクトの最初のバッチには、化学繊維、エチレン、および化学肥料が含まれていました。 当時、中国の主要産業（電力、石油化学、建材、冶金など）のDCSは基本的に輸入でした。 1980 年代初頭、導入、消化、吸収と同時に、局所 DCS の開発に関する技術研究が開始されました。

      中国の DCS 市場の年間成長率は約 20% であり、年間市場規模は約 30 億 (35 億元) です。DCS は過去 5 年間、石油化学産業の大型自動制御装置に代替製品がないためです。 , その市場の成長率は低下しません. 統計によると, 2005 年までに, 中国の石油化学産業の 1,000 セット以上の機器が DCS によって制御される必要があり、1,000 万キロワット以上の発電ユニットが電力システムに新たに設置されています. DCS は監視に必要であり、多くの企業は DCS を 15 年から 20 年近く使用しており、更新および改造する必要があります。

4. 制御システムはフィールドバス（FCS）の方向に発展しています

3C (Computer, Control, Communication) 技術の発展により、プロセス制御システムは DCS から FCS (Fieldbus Control System) へと発展します。 FCS は、PID 制御をフィールド デバイス (Field Device) に完全に分散できます。 フィールド バスに基づく FCS は、完全に分散化され、完全にデジタル化され、完全にオープンで相互運用可能な新世代の生産プロセス自動化システムです。 構造は革新的な変化をもたらします。

IEC61158 の定義によると、フィールド バスは、製造またはプロセス エリアに設置されたフィールド デバイスと制御室の自動制御デバイス間のデジタル、双方向伝送、多分岐通信ネットワークです。 フィールドバスは、計測および制御機器にデジタル演算およびデジタル通信機能を持たせ、信号の計測、伝送および制御精度を向上させ、システムおよび機器の機能および性能を向上させます。 IEC/TC65 の SC65C/WG6 ワーキング グループは、1984 年に世界で単一のフィールドバス規格の導入に取り組み始めました。 

コンピュータ制御システムの開発は、基本型空気圧計器制御システム、電気ユニットを組み合わせたアナログ計器制御システム、集中デジタル制御システム、分散制御システム（DCS）を経て、次の方向に進みます。 フィールドバス制御システム（FCS）が開発されました。 フィールドバスに基づく FCS は急速に発展していますが、統一規格やインテリジェント機器など、FCS の開発にはまだやるべきことがたくさんあります。 さらに、従来の制御システムの保守と変換にも DCS が必要であるため、FCS が従来の DCS を完全に置き換えるには長いプロセスが必要であり、DCS 自体も常に開発および改善されています。 確かなことは、DCS、産業用イーサネット、高度な制御などの新しいテクノロジーと組み合わせた FCS が強力な活力を持つことです。 産業用イーサネットおよびフィールドバス技術は、柔軟で便利で信頼性の高いデータ伝送方法として、産業分野でますます適用されており、制御分野でより重要な位置を占めるようになります。

5.機器技術は、デジタル化、インテリジェンス、ネットワーキング、および小型化の方向に発展しています

50 年の発展を経て、中国の計測器産業は強固な基盤を確立し、当初は比較的完全な生産、科学研究、およびマーケティング システムを形成し、日本を除くアジアで 2 番目に大きな計測器メーカーになりました。 デジタル化、インテリジェント化、ネットワーク化、小型化された製品が徐々に国際的に主流になるにつれ、その差はさらに広がるでしょう。 中国のハイエンドで大型の機器や設備のほとんどは輸入に依存しています。 ミッドレンジ製品と多くの重要なコンポーネントについては、海外製品が中国市場の 60% 以上を占めていますが、国内の分析機器は世界市場の 2/1000 未満しか占めていません。

将来の計装技術の主な開発動向：計装はインテリジェンスの方向に発展し、インテリジェントな計装になります。 PC ベースの測定および制御機器、仮想計測器技術は急速に発展します。 計測器がネットワーク化され、ネットワーク計測器とリモート計測および制御システムが実現します。

いくつかの提案: 独立した知的財産権を持つ製品を開発し、コア技術を習得します。 計装業界のシステム統合能力を強化する。 楽器の応用分野をさらに広げます。

6. 数値制御技術は、インテリジェンス、オープン性、ネットワーキング、および情報化に向けて発展しています

     マサチューセッツ工科大学が 1952 年に最初の実験用 CNC システムを開発して以来、コンピューター技術の急速な発展に伴い、さまざまなレベルのさまざまなオープン CNC システムが出現し、急速に発展してきました。 今日の世界の CNC システムは、構造上、大きく 4 つのタイプに分けることができます。 1. 従来の CNC システム。 2. 「NCに埋め込まれたPC」構造を持つオープンCNCシステム。 3.「PCに埋め込まれたNC」構造タイプCNCシステムを開きます。 4. SOFT タイプのオープン CNC システム。

     中国の CNC システムの開発と生産は、「第 7 次 5 カ年計画」、「第 8 次 5 カ年計画」、「第 9 次 5 カ年計画」の産業化の導入、消化、吸収を通じて大きな進歩を遂げました。 、生産拠点、数値制御の才能のグループを訓練し、最初に独自の数値制御産業を形成し、電気機械制御および伝送制御技術の開発も推進しました。 同時に、何年にもわたる開発の後、中国の特徴を備えた経済的なCNCシステムは、製品の性能と信頼性を大幅に改善し、ユーザーに徐々に認識されてきました。

外国の数値制御システム技術開発の全体的な開発動向は次のとおりです。新世代の数値制御システムは、PCおよびオープンアーキテクチャに向かって開発されています。 駆動装置は、通信とデジタル化に向かって発展しています。 知的な発展へ。

21世紀、人類社会は徐々に知識経済の時代に入り、知識は科学技術と生産の発展の資本と原動力となり、工作機械産業は機械製造の発展のための設備部門となる。 、産業、そして国民経済全体が、間違いなく戦略的であり、セクシュアリティの重要性と重要性もより顕著になります。

インテリジェンス、オープン性、ネットワーキング、および情報化は、将来の CNC システムおよび CNC 工作機械の開発における主要なトレンドとなっています。 モジュール化、インテリジェンス、柔軟性、ネットワーキング、および統合の方向への開発。 PCベースとオープン性の方向への開発。 新世代の数値制御処理技術と機器の出現、および仮想製造の方向への機械加工の開発。 情報技術 (IT) と工作機械の組み合わせにより、高度なメカトロニクス工作機械が開発されます。 ナノテクノロジーは新たな発展トレンドを形成し、新たな突破口が生まれるでしょう。 省エネおよび環境保護の工作機械は、開発を加速し、広大な市場を占有します。

⒎産業用制御ネットワークは有線と無線の融合に向けて発展

ワイヤレス LAN (ワイヤレス LAN) テクノロジは、ネットワーク デバイスをワイヤレスで接続するのに非常に便利であり、人々はいつでも、どこでも、自由にネットワーク リソースにアクセスできます。これは、現代のデータ通信システムの開発にとって重要な方向性です。 ワイヤレス LAN は、ネットワーク ケーブルを使用せずにイーサネット相互接続機能を提供できます。 ネットワーク技術の発展を促進する一方で、WLAN は人々の生活様式も変えています。 ワイヤレス ネットワーク通信プロトコルは、通常、ポイント ツー ポイント モードに IEEE802.3 を採用し、ポイント ツー マルチポイント モードに 802.11 を採用します。 無線 LAN は、無線ハブ、無線アクセス ステーション (AP)、無線ブリッジ、無線モデム、無線ネットワーク カードなどを介して通常の LAN をベースに実装できますが、無線ネットワーク カードが最も一般的に使用されています。 WLAN の今後の研究の方向性は、主にセキュリティ、モバイル ローミング、ネットワーク管理、および 3G などの他のモバイル通信システムとの関係などの問題に焦点を当てています。

産業オートメーションの分野では、制御ネットワークを形成するために相互に接続する必要がある何千ものセンサー、検出器、コンピューター、PLC、カード リーダー、およびその他のデバイスがあります。 通常、これらのデバイスが提供する通信インターフェイスは RS-232 または RS-485 です。 無線LANデバイスは、絶縁信号変換器を使用して、産業機器のRS-232シリアルポート信号を無線LANおよびイーサネット信号に変換し、無線LAN IEEE 802.11bおよびイーサネットIEEE 802.3規格に準拠し、標準TCP/IPをサポートします ネットワーク通信 このプロトコルは、産業機器のネットワーク通信機能を効果的に拡張します。

コンピュータネットワーク技術、ワイヤレス技術、スマートセンサー技術の組み合わせにより、「ワイヤレス技術に基づくネットワーク化されたスマートセンサー」という新しい概念が生まれました。 ワイヤレス技術に基づくこのネットワーク化されたスマート センサーにより、産業用サイトのデータを、ワイヤレス リンクを介してネットワーク上で直接送信、公開、および共有できます。 ワイヤレス ローカル エリア ネットワーク技術は、工場環境のさまざまなインテリジェント フィールド デバイス、モバイル ロボット、およびさまざまな自動化機器間の通信に高帯域幅のワイヤレス データ リンクと柔軟なネットワーク トポロジを提供し、いくつかの特殊な環境を効果的に補うことができます。 有線ネットワークを改善し、産業用制御ネットワークの通信性能をさらに向上させます。

⒏産業用制御ソフトは高度制御の方向へ

産業用制御ソフトウェアの重要な部分として、近年、国内のマンマシンインターフェース構成ソフトウェアの開発が大幅に進歩しました。 ソフトウェアとハードウェアの組み合わせは、企業における測定、制御、および管理の統合のための比較的完全なソリューションを提供します。 これに基づいて、産業用制御ソフトウェアは、マンマシン インターフェイスと基本的な戦略構成から高度な制御に発展します。

Advanced Process Control APC (Advanced Process Control) には厳密で統一された定義はありません。 一般に、数学モデルに基づいており、コンピューターによって実装する必要がある制御アルゴリズムは、高度なプロセス制御戦略と総称されます。 のような: 適応制御; 予測制御; 堅牢な制御; 知能制御（エキスパートシステム、ファジー制御、ニューラルネットワーク）など

高度な制御および最適化ソフトウェアは莫大な経済的利益を生み出すことができるため、これらのソフトウェアの価値は倍増しました。 世界中の数十の企業が数百の高度な制御および最適化ソフトウェア製品を発売し、強力なプロセス産業アプリケーション ソフトウェア産業を世界中に形成しています。 したがって、独立した知的財産権を持つ中国の高度な制御および最適化ソフトウェアを開発し、外国製品の独占を破り、輸入品を置き換えることは非常に重要です。

将来、産業用制御ソフトウェアは、標準化、ネットワーキング、インテリジェンス、およびオープン性に向けて発展し続けます。

産業情報化とは、産業の生産・管理・運営過程において、情報基盤を通じて情報収集・情報伝達・情報処理・情報の総合利用を統合プラットフォーム上で実現することをいう。

産業自動化の精力的な発展は、伝統産業の変革とアップグレードを加速し、企業の全体的な質を向上させ、国の全体的な国力を向上させ、産業構造を調整し、大規模な産業を迅速に活性化するための効果的な方法であり手段です。 中規模企業、国は一連の産業プロセスオートメーションハイテク産業を引き続き実施します。 -国家経済発展が直面している問題を解決し、国家経済の全体的な質と総合的な国力をさらに向上させ、飛躍的な発展を実現する。

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