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中圖分類號:TH164 文獻標識碼:A 文章編號:1006-8937(2011)22-0102-01
自動化生產是新時期工業經濟的先進理念,機電一體化、機械制造自動化等均是工業自動化的具體表現。積極推廣智能制造技術是未來企業發展的必經之路。
1 傳統制造模式的缺陷
不可否認,傳統手工制作對當時的工業進步起到了推動作用,但在倡導科技創新的今天,傳統制造技術卻顯現了多方面的缺陷。
①生產質量低。我國工業包括重工業、輕工業等兩大類別,重工業指的是采掘業、原材料加工等,輕工業則指化工等行業。傳統的工業制造生產依賴于手工操作,許多產品的質量無法保證,如:機械制造行業靠手工打造金屬物件,產品的尺寸、形狀等指標很難達到高水平。
②生產時間長。傳統工業制造因缺乏先進的工藝流程,制造人員幾乎憑借個人經驗制造產品。對于一些先進的制造工藝未能及時采用,如:采煤行業中煤礦開采工藝落后,造成礦工每天的煤礦開采量量少,且礦工需持續工作12 h以上才能保證足夠的產量,作業時間超出預期范圍。
③生產效益少。企業投入了大量的成本投入工業制造,但由于生產產品質量不達標,成批產品無法走向市場銷售,這造成企業出現貨物囤積現象。此外,由于質量問題引起的各種補償問題均給企業經營造成很大的阻礙。早期我國工業呈現出生產投資大,回收效益少的狀況。
④生產設備缺。根據我國工業發展歷程可知,早期工業產品的制造生產70%以上均依賴于手工操作。這不僅是國內工業技術落后的表現,也是工業生產設備不足的象征。由于缺乏機械設備從事相關生產,手工制造才會一直占據工業產品加工的主流,制約了工業自動化進程的加快。
2 智能制造技術的工業運用
改革開放之后,國家對工業經濟的發展給予了高度關注,全國各地開始積極開展工業技術創新活動。經過近30年的技術改革,我國的工業制造生產已經掌握了自動化、一體化、智能化等多項技術。有了先進技術為支撐,我國的工業經濟效益開始翻倍增長,智能制造技術在工業中的運用更加普遍。工業生產自動化中引進智能制造技術的優點如下:
①人機操作。智能制造技術的最大特點是實現了“人機操作”,企業在制造高精度、高要求、高質量的產品時,必須要使用智能化操控系統保證自動化生產的質量。如:機械制造行業中,對于金屬產品的精度要求十分嚴格,若依舊安排人工制造加工時無法達到精度指標的。企業可利用計算機與數控設備建立連接,用計算機編程后輸入程序指令,機械自動化生產可保證產品精度符合要求。
②自動設計。智能機器具有強大的推理、預測、判斷等功能,制造設備可參照接收到的數字信號或程序代碼設計工業產品。產品研發人員把某個產品的重點參數及程序代碼輸入智能機器中,則可通過自動設計將產品模型顯示在計算機上,讓企業根據產品的實際情況選擇最佳方案投入生產。如:許多企業采用CAD、proE UG等自動化設計軟件,獲得的產品模型更加精準。
③虛擬生產。虛擬技術依舊以計算機為核心控制,并結合信號處理、動畫技術、智能推理、數據預測、模擬仿真等功能,對工業產品的生產流程進行模擬。虛擬化模擬生產可及時發現設計產品存在的問題,對生產制造工藝做進一步改學原料比例調整提供依據。
3 結 語
總之,隨著工業經濟效益持續增長,企業致力于擴大生產規模,制造產品的數量相比之前更多。面對這種狀況若依舊采用傳統的生產制造模式,則難以滿足生產效率指標的要求。
參考文獻:
[1] 孟俊煥,孫汝軍,姚俊紅,張秀英.智能制造系統的現狀與展望[J].機械工程與自動化,2005,(4).
關鍵詞：智能工業；石油化工；技術變革
石油化工工業的轉型是當前的一個重要趨勢，主要因為石油石化工業受到新能源革命和頁巖氣技術以及化學反應工程新變化的影響。有關碳鏈變化的工業是石油化工工業的本質，石油化工就是對新物質和新應用進行創造和發展，石油化工技術的變革真正開啟了新能源材料、新結構和功能材料的時代。
1石油與石化工的現狀
將原油和天然氣從陸地或海洋的油井中進行提取，然后利用各種方法將其運輸到煉油廠。之后煉油廠通過各種物理和化學變化對原油和天然氣進行處理。蒸餾是整個工業處理過程的核心[1]。CDU和VDU是蒸餾的兩個進程，其中將有價值的餾分和汽油從原油原料中提取出來是CDU的主要目的。煉油廠裂解的原料就是石化行業應用的材料：天然氣的組成部分就是提取出的石腦油和丁烷。更輕和更寶貴的部分是通過對重油分子進行裂解得到的。蒸汽裂解和催化裂解是兩種分解的過程。當前全球提出的100%新能源計劃是最大的挑戰，石油化工工業傳統的框架將會被全電動和太陽能汽車所改變，因此石化可能會被新能源全面代替，新能源將會成為能源新的提供者者，而將在非傳統能源方面集中石油化工的主要產品，如經過創新的有機高分子材料。
2技術框架的進步
2.1空間維度的進步
目前從空間上來說。石油化工行業要從人類居住的核心區遷移到非適合人口生活的邊緣區域，這是石油化工行業發展的一個重要趨勢[2]。同時海上或陸地上的油井要從傳統獲取原油過度到對原油產品進行制造的方向。石油化工技術進步最直觀的反應就是微型化的石化工業生產的過程，這個生產過程也是與地球表面的分布具有聯系。反應過程空間尺寸的縮小受到納米技術對催化反應貢獻的影響，這也從側面說明石化企業要從技術上對自己的工業空間進行重新設計。新石油石化工業空間的形態就是垂直工廠，當前的油井都是將陸地或者海洋內部的原油向陸地表面和海平面上進行提升，但是在未來要在陸地內部和海洋底部直接實驗整合石油反應過程的目標，因此石油工廠發展的基本方向在地球表面上是不應該出現的。根據當前的開采技術相應的油氣資源樂意在頁巖層上進行獲取，但是未來相應物質成份的轉化可以直接在地下進行。其本質就是將轉化與獲取的過程融合在一起。
2.2分布式的應用
石油石化工業趨管線化是改變當前油氣管線在地球表面遍布的一種必然趨勢。所謂的管線就是支撐流體力學服務的系統，如果轉化物質的過程在產油區本地進行，則會大大降低對管線的依賴程度[3]。從保護環境的方面來說，輸油管線也是一種重要的潛在污染源，所以管線化的實現也是在一定程度上進行環境的保護。
3工藝過程的無線化和無人化
工業自動化技術發展基礎結構的主要代表形式就是工業無線化，無人工廠和機器人服務真正意義上的實現都是由無線化來完成的。本文主要是對無線網絡如何覆蓋全工藝的過程以及普及無線應用如何用創新的商業模式進行促進這兩方面進行重點研究。無線網線技術的演進速度對無線網絡服務外包有著決定性的影響，這并不是用簡單的投資回報問題就可以說明的[4]。傳統工業企業自身無法實現運營無線工業網的主要原因是傳統工業企業的本質是在有線通訊的基礎上進行建立的，其在管理理念和應用創新方面沒有積累有關無線化工藝過程的知識，對于處理無線化所產生的數據的能力也不具備。在傳統的概念中就存在無人工廠，但是隨著智能工業框架的發展對于當前各種技術挑戰帶來的需求無人工廠的本身已經無法使其得到滿足，主要是因為在傳統的概念中無人工廠主要是工業過程完成以后預置管理流和過程控制流的總稱。但是在智能工業的框架中，需要對面向定制和迅速響應服務的系統進行建立，傳統的無人工廠模式對于這種實時的影響過程難以使其實現。在無人工廠模式為未來的發展過程中，其管理平臺的策略主要是利用模塊化的功能來實現的，其不同工藝過程的安排和實施的共線或則制造平臺化主要多是利用人工智能來實現的。
4結語
綜上所述，隨著我國經濟和技術的發展，對新能源的利用越來越重視，而石油化工傳統的框架將會受到新能源利用的巨大沖擊，因此石油化工的技術框架也要進行變革和進步，如對納米技術進行利用、對垂直工廠進行建造以及分布式的應用等，另外隨著我國技術的不斷進步石油化工的工業過程也會逐漸實現無線化和無人化，而且當前的石油石化工業對環境也會造成巨大的壓力，這些都加快了石油石化工技術框架的轉型，因此石油石化工技術的發展在一定程度上也是由環境決定的。
參考文獻：
[1]丁未.智能工業與石油化工技術變革[J].中國儀器儀表，2015，(01)，02:15-18.
[2]鄭前賀.新疆石油管理局化工延伸加工的戰略研究[D].重慶大學，2004，(03).
[3]沈金國.石油化工過程人工介入控制系統的應用研究[D].湘潭大學，2005，(06).
【關鍵詞】智能控制;工藝優化;故障診斷
計算機技術、網絡技術的發展催生了遙感技術、傳感技術、數控技術等一系列智能控制手段［1］。在此基礎上形成的先進控制理論與新式管理理念結合，創造出了更加符合時代需求的智能化生產運作方式和管理模式［2］。尤其是在當前能源危機、人口膨脹、資源不足的社會背景下，高效率、低能耗的生產模式更加為人們所推崇，因此，能夠應變復雜環境、復雜對象、復雜任務，解決棘手問題的智能控制技術得到了進一步發展和提高［3］。本文主要綜述了智能控制技術的概念、實現形式、特點和發展現狀以及其在工業生產中的應用情況，并對智能控制技術在工業生產中的應用前景進行了展望。
1智能控制技術
1.1概念與特點
智能控制是指在沒有人為干預的情況下能自主地驅動智能機器實現控制目標的自動控制技術?？刂评碚摻洑v了傳統控制理論、現代控制理論的發展，經過維度與深度上的拓展，進一步發展到了現如今的智能控制理論階段。智能控制技術的核心工作是對高層組織的控制。其主要目的是實現對實際工作環境的管理、組織、策劃，最終獲得解決問題的方案。在實現這一目標的過程中，需要用到和人類相似的思維方式，可能會用到諸如處理信息、設置程序、推理演繹等技術手段。智能控制的特點包括學習能力較強、具有一定的記憶功能，并且可以根據已有經驗對當前面對問題進行分析、推理、演繹，具體情況具體分析，提高改善控制能力；還具有相當強的適應能力，在一定范圍內，可以根據目標環境、目標任務的改變，做出相應的調整；有一定的包容性，在受控能力范圍內，可以實現自身修復，故障屏蔽等；具有一定實時調節能力，能夠進行生產過程中的在線處理等［4］。
1.2原理與分類對智能控制技術的分類
主要是根據其所研究的被控制對象、參與控制的環境、最終的控制目標來進行的。不同于傳統的控制方式，智能控制技術并不完全依托于現實存在的模型，它可以通過非模型化的手段實現對被控制對象的管理。目前，根據智能控制技術的發展階段以及各自依托的技術原理的可以分為模糊邏輯系統、人工神經網絡、專家系統等［5］。
1.2.1模糊邏輯控制系統
上世紀60年代，美國科學家查德斯首次使用了“模糊理論”這一說法。時至今日，模糊數學技術已經成為了諸多智能控制手段中的一種最為簡單有效的實現形式；而這一理論也已經成為了智能控制理論的重要組成部分。模糊控制并不是一種建立在人們經驗的基礎上、通過實踐摸索得出的、建立在數學模型上的控制理論，它可以被用于非線性的、時變性的甚至是時滯性的控制系統［6］；它具有智能性，在一定程度上能夠與人類的思維方式相匹配。
1.2.2人工神經網絡控制系統
神經網絡技術可以說是最廣為人知的智能控制技術，它之所以能夠成為智能控制不可或缺的組成部分，首先是因為它具有廣泛的容錯性，其次，它能夠處理隨機的、不確定的復雜非線性關系；此外，“學習算法”是神經網絡的最主要特征，這里面所說的“學習”的概念來自于生物學，與我們通常理解的“學習”的概念相似。“學習”不同于模仿，也就是說，神經網絡的學習功能使其能夠在面對不同環境、不同問題情況下，能夠進行自我調節，通過修改加權系數的做法，改變其輸入狀態，進而達到目標輸出值［4］?，F階段“學習算法”是神經網絡技術的主要研究對象。
1.2.3專家控制系統應用
專家系統的概念和技術，模擬人類專家的控制知識與經驗而建造的控制系統，稱為專家控制系統?；趯＜蚁到y的智能控制由推理機、知識庫、解釋機等幾部分構成。相對于其他幾種智能控制，基于專家系統的智能控制更善于自動推理，應對各種突發狀況、環境變化等，它的處理靈活性更高；此外，它還能夠通過循環程序，完成對生產過程的不間斷性監督檢查；能夠針對性引進一些定向措施和深層知識，用更智慧的方式解決程序矛盾，完成過程控制。因此，專家系統已經成為了智能控制的一個重要分支［7］。
2工業生產中的智能控制
在現代工業生產過程中，常用到的智能控制種類包括局部型的智能控制和全局級別的智能控制。其中，局部型智能控制指的是在工業生產中的某一部分、某一個環節中引入了智能控制技術，例如化工生產工藝總流程中，可以在其中的一個或者幾個單元操作中，借助于智能控制技術，客服人工操作的不可控性、不穩定性等問題［8］。全局級的智能控制則有更大的控制范圍，涉及到整個生產工藝的各個方面，包括各個單元操作以及生產過程中的故障診斷等［9］。
3在工藝優化中的應用
無論在傳統控制理論還是在智能控制理論中，控制對象、約束條件、控制要求始終是研究控制技術的三個基本要素，為了實現控制目標，對約束條件進行優化是必須進行的過程。在工業生產中，對生產工藝進行優化處理，是智能控制技術在生產應用中的最重要體現。段克寬［10］等將智能控制技術應用在化肥生產裝置控制的改進中，通過安裝智能閥門定位器，提高了對液態反應物流量、流速的控制精度，還通過引入數字信息通訊，提高了對生產裝置的駕馭能力，為生產過程的流暢運行提供了有利保障。耿志明［11］等為了實現對生產車間間歇式反應釜的數據采集、智能控制，考察了各種中控控制系統和運行監控平臺，并通過使用變論域模糊控制算法實現了對具體反應流程、單元操作的跟蹤控制。巨永鋒［12］等為了實現對振動壓路機的數據采集、設備安全聯鎖等功能，建立了適用于振動壓路機的控制系統，確保可以對振動壓路機實現參數設定、實時數據分析等，并且能夠實現故障診斷功能。
4結論與展望
本文對智能控制的基本理論及其在工業生產中的應用進行了總結概括；現如今，智能控制技術已經在多個工業生產領域內得到了廣泛應用，而隨著工業環境、工程環境的不斷精細化、復雜化［13］，工程實際應用對智能控制的要求也就會不斷提高，越來越多更加合理、更加靈活的智能化方法會被逐漸開發、探索出來；智能化的實現方式也會不斷增多；智能優化控制在面向工程實際的控制系統設計中將發揮越來越重要的作用，將會對未來工業發展做出更大貢獻。
參考文獻：
［2］王小中.控制技術在機械自動化中的作用與應用進展［J］.工業技術創新，2016，3（5）：1010~1012.
［3］孫宏濤.智能控制及其工程應用［D］.北京：北京工業大學，2000.
［4］張曉軍，張二為.智能控制系統發展綜述及應用［J］.有色冶金設計與研究，2006，27（1）：8~12.
［5］顧毅.智能控制發展綜述［J］.信息技術，2000，6（21）：39~40.
［6］吳志偉.嵌入式電熔鎂爐智能控制系統研究［D］.沈陽：東北大學.2014.
［7］陳頑.智能控制綜述［J］.思茅師范高等專科學校學報，2003，19（3）：21~24.
［9］李文，歐青立，沈洪遠，等.智能控制及其應用綜述［J］.重慶郵電學院學報（自然科學版），2006，18（3）：377~381.
［10］段克寬，張西渝.應用智能閥門定位器提高化工生產裝置的控制能力［J］.應化，2007，2：16~17.
［11］耿志明.智能控制在間歇反應釜上的應用研究［D］.北京：中國石油大學，2010.
［12］闞曉旭.智能控制技術在濕法磷酸生產過程中的應用研究［D］.杭州：浙江大學，2006.
關鍵詞：智能儀表；現狀；特點；措施
中圖分類號：TM301.2文獻標識碼：A
引言
隨著我國經濟的飛速發展，科學技術伴隨著工業的發展也越來越趨向自動化，又因為儀表在工業生產中占據了很重要的地位，今年，儀表的智能化的發展給我們的工業發展帶來了很大的前景，做出了很大的貢獻，所以我們有必要高度重視智能儀表的研究和發展。
一、我國智能儀表的發展史及其技術特點
（一）智能儀表的發展史
最先的儀表是以模擬技術為特征的電動組合儀表，然后是儀表經歷了以混合技術為特征DDZ―S系列，然后美國霍尼韋爾公司制造出了新一代智能型壓力變送器，從此標志著數字化表智能儀表的誕生。這一款智能型壓力變送器具有高精度，靈活組態的特點，雖然這儀表的初期使用費有點高，但是它的較低的運行費和維修費彌補了這一缺陷，后面的幾年，智能儀表在很多公司被廣泛使用和制造，由于缺乏相關的智能標注，儀表高精度的特點并不突出， 加上相關的體制并不健全，所以它的市場并不是很廣。
但是隨后隨著計算機，數字化，電子技術的飛速發展， 在自動化這一工業領域，智能儀表的應用在這二十多年也得到了飛速的發展，但目前的智能儀表還是國外的占據了國際應用市場的主導地位，所以我們目前面臨著壯大我國智能儀表的偉大而又突出的問題，努力追趕國際前沿，提高我國智能儀表在國際市場中的地位。
（二）智能儀表的技術特點和它的優勢
智能儀表最突出的特點就是它的高精度，它能夠精確地測量出靜電壓和溫度等外界干擾對元件的影響，通過一些手段如數據處理等對延時性及其他問題進行補償，這樣就使智能儀表的精度大大提高。
智能儀表里面的裝有微處理器和存儲器等元器件，這就使得智能儀表的功能大大增加，是智能儀表不但能夠處理一些延時性補償，還能對一些數據進行開方，等多重復雜性的運算。
相對于普通變送器，智能變送器具有大測量范圍的特點和優勢，一般，智能變送器的測量范圍是普通變送器的四到五倍，正是由于這一特點，給諸多用戶帶來了很多方便，既減少了成本，又增加了通用性和互換性，是用戶的首選。
因為智能變送器具有很高的通信能力，因此智能變送器的使用就很簡單了，智能變送器既可以用手桿進行操作，也可以 將手桿連接到智能變送器的信號線上，在調整了零點和量程后就可以使用了。而具有模擬量和數字量倆種傳送方式的智能變送器更是為現場總線通訊奠定了基礎。
之所有智能變送器能在國際市場上占據主導地位，這離不開智能變送器具有自我完善的功能。智能儀表是在電子技術發展的前提下發展起來的，大規模的集成電路的發展把復雜功能積聚在很小的芯片上，這就使變送器上的通信器能夠識別出變送器自診斷出的故障信息，這一特點就大大的減小了智能變送器的維修費用。
二、我國智能儀表發展中的的問題及應對措施
（一）我國智能儀表發展中的問題
隨著我國工業水平的快速發展，對自動化的發展水平也提出了更高的要求。特別是DCS系統和現場總線技術的普及和快速發展，以及相關制度和體系的完善和發展，智能儀表在我國工業自動化中得到了很廣泛的應用和發展。
工業中對儀表的高精度，低成本，低工作量的要求使得智能儀表的應用市場大大擴大，同時，無論是從全球還是從我國來看，儀表的發展方向也慢慢的趨向了智能化，這已經是儀表發展的必然趨勢。但是國外智能儀表的仍然占據了國際市場的主導地位，相比之下，我國的智能儀表的科技含量還是明顯的弱于國際水平的，這就明顯的突出了我國儀表的智能化還是處于初級階段，因此我國的智能儀表還面臨著很嚴重應用問題。
（二）應對我國智能儀表問題的措施
首先分析一下智能儀表的自身的一些因素，難免儀表在制造的過程中會產生一些質量上的問題，這就要求在選擇智能儀表的時候要謹慎，合理的根據自己的需求選擇得當合適的優質供應商，盡量避免這些質量問題的出現。
然后分析一下環境因素對智能儀表的影響和我們給出的合理化建議。環境因素的干擾主要分為內部干擾和外部干擾，但它們都是通過干擾源進入系統的途徑對智能儀表造成干擾的，考慮到智能儀表發雜的工作環境，所以在設計環節我們要考慮全面，下面我們就儀表的硬件和軟件進行一下分析：對于半導體元件我們要選擇性能要求好的參數合適的電器元件，通過減少焊接點的方式來最大限度的減少接觸不良故障的出現；電源上可以采用壓敏電阻來對電源變壓器進行屏蔽和隔離，同時為了滿足較高的供電質量，我們可以采用瞬變電壓抑制器等方法；對于靜電感應噪聲和電磁感應噪聲我們可以分別采用在信號線上附上一層金屬導體屏蔽層和使信號線遠離強電線的方法來減少；采用抗干擾性強的差動鏈接方法來使多個輸入線號經多路轉換器接至放大器，把采樣保持器電路放在多路轉換器輸入端和放大器之間進行延時采樣；選用測量放大器作為前置放大器，采用隔離放大器來防止共模干擾傳入系統，選用程控放大器來提高測量范圍和測量精度。
三、我國智能儀表的發展方向及相關的建議
（一）智能儀表的智能化程度
智能儀表市場應用的廣度和深度深深地受到它自身智能化程度的影響，目前我國的智能儀表還處在一個比較低的智能化階段，但是我國飛速發展的工業水平對我國的智能儀表提出了更高的要求，于是，我們要加大對智能儀表的研究。
（二）智能儀表的穩定性和續航性
隨著智能儀表技術的不斷發展和很多新型的儀表的出現，市場上出現了很多低質量的儀表，為了減少這樣的情況的發生，我們必須堅持一個原則，需要安全性和可靠性的技術作為依靠。
（三）智能儀表的開發投入
目前，雖然國家已經對智能儀表采取了相關政策的扶持，但是我國的智能儀表的水平仍然遠遠落后與國際水平，我國的智能化儀表面臨著巨大的挑戰，應對激烈的國際市場競爭，國家必須要再次加大在智能儀表這方面的科研投入，培養這方面的人才，完善對智能儀表的扶持政策。
結語
我國智能儀表的總體水平還處在初級階段，所以我國的智能儀表技術的發展是一個很漫長的過程，要想在國際市場上站占有一席之地還要付出相當的努力，但是我們相信，堅持科學科研的密切結合，在國家的相關政策扶持下，我們的成功就在明天。
參考文獻
[1]王永勝. 智能儀表技術及工業自動化應用發展探討[J]. 自動化博覽,2009,06:44-47.
[2]孫穎,王嵩,劉光宇,李睿. 智能儀表在工業控制領域的應用探析[J]. 湖南農機,2012,09:53-54.
[3]吳小平. 智能儀表的發展現狀研究[J]. 常州信息職業技術學院學報,2008,01:19-20+23.
[4]李瑛. 嵌入式方法在智能儀表中的應用研究[D].華東師范大學,2007.
[5]高新聞. 智能儀表軟件開發的自動化技術研究[D].上海大學,2007.
【關鍵詞】智能儀表；應用現狀；應對措施；發展方向
0.前言
隨著微電子、計算機、網絡和通訊技術的飛速發展以及綜合自動化程度的不斷提高，目前廣泛應用于工業自動化領域的智能儀表，其技術也同樣在過去的二十多年里得到了迅猛的發展。目前國外智能儀表占據了國際應用市場的絕大比重，如何結合目前智能儀表的工業應用經驗并快速跟蹤國際智能前沿技術應用于我國智能儀表的開發研究成為振興民族智能儀器儀表的一大突出問題。
1.智能儀表的優勢和特點
1.1精度高
智能變送器具有較高的精度。利用內裝的微處理器，能夠實時測量出靜壓、溫度變化對檢測元件的影響，通過數據處理，對非線性進行校正，對滯后及復現性進行補償，使得輸出信號更精確。一般情況，精度為最大量程的±0.1%，數字信號可達±0.075%。
1.2功能強
智能變送器具有多種復雜的運算功能，依賴內部微處理器和存儲器，可以執行開方、溫度壓力補償及各種復雜的運算。
1.3測量范圍寬
普通變送器的量程比最大為10：1，而智能變送器可達40：1或100：1，遷移量可達1900%和-200%，減少變送器的規格，增強通用性和互換性，給用戶帶來諸多方便。
1.4通信功能強
智能變送器均可實現手操器進行操作，既可在現場將手操器插到變送器的相應插孔，也可以在控制室將手操器連接到變送器的信號線上，進行零點及量程的調校及變更。有的變送器具有模擬量和數字量兩種輸出方式（如HART協議），為實現現場總線通訊奠定了基礎。
1.5完善的自診斷功能
通過通信器可以查出變送器自診斷的故障結果信息。
智能儀表建立在微電子技術發展的基礎上，超大規模集成電路的嵌入，將CPU、存儲器、A/D轉換、輸入/輸出等功能集成在一塊芯片上，甚至將PID控制組件也置入其中。加之現場總線的應用，智能儀表與控制系統之間的數字通訊將替代以往的模擬傳遞，大大提高了精度和可靠性，避免了模擬信號在傳輸過程中的衰減，長期難以解決的干擾問題得到解決。此外，由于數字通訊，節省了大量電纜、安裝材料和安裝費用。
2.我國智能儀表工業自動化應用現狀及應對措施
2.1我國智能儀表的工業自動化應用現狀
隨著大規模工業化裝置對安全運行及自動化控制水平要求的不斷提高，尤其是上世紀90年代后期DCS系統的應用普及、現場總線技術的快速發展、各種標準通訊協議的進一步開放和完善，促使智能儀表在工業自動化領域得到了更為廣泛和大規模的應用。
首先，工業用戶對于能源及物耗成本的計量要求、控制精度的要求、減輕現場作業量（工藝操作和儀表維護）的要求無一例外的將擴大智能儀表的應用市場。
此外，儀表行業的自身發展已經趨于智能化。這一點無論是中國還是全球，儀表產品的高科技化、高智能化已經成為必然的發展趨勢。
相比之下，國產智能化儀表無論是設計還是制造都明顯弱于國際先進水平，國內工業自動化用戶在智能儀表的使用經驗方面也相對積累較晚、較少，智能儀表與現場總線的應用組合也還不多，這些現狀表明我國智能儀表的應用還只是處于一個初級階段，而由此也帶來了相對較多的應用問題。
2.2智能儀表應用存在的問題及應對措施
2.2.1環境因素及應對措施
環境因素主要表現為來自系統內部和外部的各種干擾。具體來說，這些干擾源可劃分為：空間的電磁輻射、布線的干擾和控制系統內部的干擾。上述干擾又通過以下途徑進入系統：電源、輸入端子、輸出端子和空間輻射。
智能儀表工作環境復雜、惡劣，應用空間存在各種干擾，在設計環節應當綜合考慮各種可能因素，確定干擾性質，采取相應的抗干擾措施，合理有效地抑制干擾，使其高可靠地穩定運行。
2.2.2人為因素及應對措施
人為因素主要表現為選型、安裝及使用維護不當所帶來的問題。所以，只要對癥下藥，做好選型、安裝及使用維護三個方面的工作，就可以從人為角度保障智能儀表的長周期可靠運行。
（1）選型應對措施。
工業自動化應用實踐表明，智能儀表的故障率極低，較多故障來源于儀表的選型偏差，這就需要慎重考慮測量介質的具體情況。以智能變送器為例，選型時的考慮重點是測量范圍是否合理、接液部分材質是否滿足工藝介質的腐蝕性要求、法蘭規格型號是否與工藝連接法蘭一致。
（2）安裝應對措施。
舉例來說，實際應用中我們可能會遇到需要伴熱、但裝置現場附近又不具備保溫蒸汽氣源的取壓點，若采用電伴熱，運行成本又過高也不利安全。此時可以考慮就地安裝變送器，然后再結合簡單的保溫處理。能夠采取這種方案的理由如下：一是智能變送器防護等級已達到IP67允許露天安裝，二是變送器型號齊全，可以選擇體積小、重量輕的外螺紋接口的智能壓力變送器。
（3）使用維護應對措施。
目前智能變送器的精度大多都可達到±0.075%甚至±0.05%，量程比可達到40：1或100：1，但是變送器實際量程比過小，比如小于測量范圍的1/10，則實際測量精度將會大打折扣，從使用經驗來看，建議使用設置時，儀表實際量程應大于測量范圍的1/5。
智能變送器要求使用與之配套的安全柵，當使用未取得與其配套許可的安全善后，就可能出現諸多問題，如安全柵壓降過大，整個回路電壓可能不足以支撐變送器正常工作；安全柵沒有本安接地，造成大的共模干擾信號，導致智能變送器工作異常等。
2.2.3自身因素及應對措施
自身因素即是指智能儀表本身的質量問題。這種問題極其少見，只要選型得當，正確審查、評定與優選供應商，這類問題基本上是容易避免的。
3.對于智能儀表技術及其應用未來發展方向的建議
3.1智能儀表的智能化程度有待進一步提高
智能儀表的智能化程度表征著其應用的廣度和深度，目前的智能儀表還只是處于一個較低水平的初級智能化階段，但某些特殊工藝及應用場合則對儀表的智能化提出了較高的要求，而當前的智能化理論，如：神經網絡、遺傳算法、小波理論、混沌理論等已經具備潛在的應用基礎，這就意味著我們有必要也有能力結合具體的應用需要下大氣力開發高級智能化的儀表技術。
3.2智能儀表的穩定性、可靠性有待長期和持續的關注
儀表運行的穩定性、可靠性是用戶首要關心的問題，智能儀表也不例外，隨著智能儀表技術的不斷拓展、新型的智能儀表也將陸續投放市場，這需要我們始終把握一個原則：每一項智能新技術的應用有待實踐的檢驗，是否用戶有信心和勇氣敢于做“第一個吃螃蟹的人”。這就需要安全性、可靠性技術的并行開發。
3.3智能儀表的潛在功能應用有待最大化
目前工業自動化領域的實際應用尚未將智能儀表的功能發揮最大化，而更多的只是應用了其總體功能的半數左右，而這一應用現狀的主要原因是，控制系統的總體架構忽略了諸如現場總線的技術優勢，這需要儀表廠商與用戶建立良好的合作伙伴關系，加強長期合作，以短期投資促長期效益，通過建立“智能儀表+現場總線”的控制系統架構，確立優化的投資觀念，達成和諧共贏的目標。
關鍵詞：射頻識別 機器人 運動控制
中圖分類號：TP242.6 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）07（a）-0033-02
工業智能機器人是集合材料科學、機電一體化技術、傳感器技術、計算機編程、控制技術等多門學科于一體的一門自動化控制技術科學，它的發展程度是一個國家工業生產能力和科技實力的重要水平線，工業機器人技術的進步和發展是21世紀工業自動化最有說服力的成就之一。
如果將射頻識別（RFID）技術應用于工業機器人中，可以讓工業機器人獲得更多的外在信息，這些信息能夠給機器人更為準確的定位，從而能夠更好發揮RFID的技術特點，來使智能機器人獲得更好的自動性，為工業生產和工業裝配企業更多的節省人力資源?，F今，RFID的應用逐步被技術人員以及科技人員所重視，對RFID用在工業智能機器人上的研究，可以開拓一條新的思路和應用方向，工業智能機器人也將更為靈活的服務于生產。
該文基于西門子RFID識別系統的技術特點與機器人的融合，進行三菱RV-3SD六自由度工業機器人系統的運動控制的實驗研究。為工業機器人的裝配和自動化順序控制提供了一種新思路。
1 射頻識別技術
1.1 射頻識別系統概況
射頻識別（Radio Frequency Identi
fication，RFID）又稱電子標簽、無線射頻識別，是一種通信技術，可通過無線電訊號識別特定目標并讀寫相關數據，而無需識別系統與特定目標之間建立機械或光學接觸。射頻識別的識別工作無須認為的干涉，能夠工作于生產環境惡劣的場地或車間。RFID技術可識別高速運動的產品或工業配件并可同時識別多個它們上的多個標簽，操作快捷方便。與傳統的條形碼系統、接觸式IC卡等不同，同其他識別系統相比，射頻識別系統具有許多優點，隨著集成電路技術的發展與成熟，射頻識別技術有著更廣闊的市場。
1.2 西門子RFID識別系統
西門子RFID識別系統主要采用西門子RF260R讀寫器、電子標簽。
西門子RF260R是帶有集成天線的讀寫器。設計緊湊，非常適用于裝配。該讀寫器配有：一個RS232接口，帶有3964傳送程序，用于連接到PC系統、S7-1200、三菱等其他控制器。
該文探討設計的工業機器人裝配控制中所使用的RFID就是西門子RF260R系統。
2 控制系統的設計方案
控制系統由PLC和相關應用模塊、上位機、RFID、智能識別系統以及傳感器構成。PLC選用日本三菱公司的FX3U-64MT系列，該系列采用模塊化設計，支持“熱插拔”，有多重數字量I/O模塊可供選擇，且可加以太網通信模塊FX3U-ENET-L，便于和同類CPU、通信模塊以及工業機器手的以太網通訊。上位機采用與日本三菱產品配套的Unity Pro S開發軟件，完成上位機軟件的開發和PLC程序的編寫。上位機通過USB接口與PLC的CPU進行通信，實現程序的下載、運行和實時監控。通過PLC程序對RFID的標簽讀入寫入進行控制，使其能夠為裝配單元的各個類別（比如顏色大小等）寫入唯一性的標簽。在系統工作時，RFID能夠識別唯一性的標簽，并將標簽信號傳輸給機器人，使機器人能夠辨別這個單元是否需要抓取。如需抓取，抓取后，精確的運送到裝配位置，并循環往返運動。圖1為控制系統示意圖。
三菱RV-3SD六自由度工業機器人系統由機器人本體、機器人控制器、示教單元、輸入輸出信號轉換器和抓取機構組成，裝備多種夾具、吸盤、量具、工具等，可對工件進行抓取、吸取、搬運、裝配、打磨、測量、拆解等操作，也可以抓取智能視覺相機對工件、裝配過程進行實時視覺檢測操作。
對傳送帶上產品的采用光電傳感器來機器人傳送啟動信號，當產品通過傳感器，并且RFID讀入的標簽滿足需求裝配的信號，機器人開始工作。
當裝配工作結束或者裝配工作臺裝滿后，由智能視覺系統對裝配的合格與否進行最后檢測。工件的高度和顏色等信息預先存入到上位機中，智能視覺系將拍攝的信息數字化到PLC中，并由PLC程序判斷合格與否。最后進行合格產品和次品的分揀工作。
3 RFID系統的軟件設計
3.1 RFID第三方控制器使用時傳輸數據
RFID與PLC連接使用時，需要進行數據交互，當實現相對應功能時，需要RFID向PLC中傳送相對應的16進制數，以獲取PLC反饋的16進制數，逐級交互，產生邏輯關系。
下面的數據傳送關系中，PLC向RFID傳送數據的時候用OUT表達，當RFID向PLC傳送數據時用IN表達。
上電：IN： ff IN： fc IN： 02 OUT： 10 IN： 02 00 0f 10 03 1e
啟動：OUT： 02 IN： 10 OUT： 0a 00 00 00 25 02 00 00 01 00 01 10 03 3e IN： 10 IN： 02 OUT： 10 IN： 05 00 00 01 02 00 10 03
停止：OUT： 02 IN： 10 OUT： 03 0a 00 02 10 03 18 IN： 10 02 OUT： 10 IN： 02 0a 19 10 03 02
讀標簽：OUT： 10 OUT： 02 IN： 10 OUT： 05 02 00 00 00 10 10 10 03 14
發現標簽及標簽：IN： 10 IN： 02 OUT： 10 IN： 01 0f 00 00 01 10 03 19 OUT： 10 IN： 02 OUT： 10 IN： 15 02 00 00 00 10 10 31 32 33 34 35 36 37 38 39 61 62 63 64 65 66 00 10 03 32
標簽離開：IN： 02 OUT： 10 IN： 04 0f 00 00 00 10 03 18
寫標簽：OUT： 10 OUT： 02 IN： 10 OUT： 15 02 00 00 00 10 10 31 32 33 34 35 36 37 38 39 61 62 63 64 65 66 00 10 03 32 IN： 10 IN： 02 OUT： 10 IN： 02 01 00 10 03 10
3.2 RFID寫標簽的PLC程序
首先對RFID系統的整體進行初始化，對進行讀操作的標簽的信息進行系統的分析，使這些數據接收初始化操作，方便后續智能機器人進行運作時數據進行調用。之后進行上電、啟動、發現標簽、寫標簽等的PLC數據交換編輯，這個過程中的數據來自上位機中儲存的數據，這些數據決定了裝配工件的位置、大小、顏色、序號等有用信息。最后將這些數據進行分析，即按照工藝要求如何進行裝配，好順序后，將這些數據按照裝配順序進行排序，逐步寫入到PLC中。為了數據寫入的有效性，要在程序最后讀寫一次停止及標簽離開的數據信息。
3.3 RFID讀標簽的PLC程序
RFID讀標簽的PLC程序要寫在整體自動化的控制程序中，保證自動化運行的邏輯性。程序如RFID寫標簽的編輯大致相同，不同的地方在于PLC要讀寫一次“寫標簽”中的初始數據，并將信息進行計算，即讀入的數據與不參加自動化控制的空白數據轉化二進制，然后求和的異或，使之數值等于16進制數ff。
關鍵詞：工業4.0；智能科學與技術；創新課程體系；中國制造2025
0引言
智能科學與技術專業是教育部根據“面向國家戰略需求、面向世界科技前沿”的方針，為適應國家科學與技術發展的需要而設立的，專業代碼080907T。智能科學與技術專業屬于一個交叉學科，涵蓋了電子信息技術、計算機硬件和軟件、人工智能、自動控制等多項技術領域的應用。因此，如何交叉學科，立足于工業智能化的發展方向和《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006―2020年）》的要求，適應國家對高質量的智能技術人才的社會需求，研究與實踐體現行業產業發展、技術進步和社會建設需求的智能科學與技術專業人才培養課程體系具有重大意義。
1創新課程體系的意義
德國率先提出的“工業4.0”概念其實就是將互聯網技術與嵌入式系統技術、計算機技術、先進制造技術等相結合，形成虛擬與現實相融合的智能制造系統。人們可以在世界任何地方采用電腦或任何移動終端，在互聯網上選擇標準的或定制的貨品訂單，系統會采用人工智能、大數據、機器學習等技術在全球范圍整合資源、信息、物品和人，以高質量、低成本、高效率生產制造出產品，快速交付給客戶。
在制造領域，這種技術的漸進性進步可以被描述為工業化的第4階段，即“工業4.0”，如圖1所示。其中，第①階段以1784年的英國蒸汽機為代表；第②階段以1870年的電動機械發明與應用為代表；第③階段以使用電子與IT技術的自動化時代為代表；第④階段就是我們正在經歷的智能制造時代。當前，中國工業機器人銷量連續兩年行業增速在50%以上，行業進入成長期。另外，中國工業機器人使用密度遠低于主要發達國家，具有廣闊的市場空間。智能裝備的大發展對相關專業人才的需求呈爆發趨勢，智能科學與技術專業畢業生今后的一個重要就業方向將是服務于產業界的機器人領域。
我們國家正在大力提倡的“中國制造2025”與德國提出的“工業4.0”有著異曲同工之妙，盡管兩國的工業、社會發展階段存在差異，但在智能制造領域、互聯網領域發展水平基本同步。通過國家層面大力推廣發展智能制造技術，以及在大學智能制造相關專業的課程改革，為我國的智能制造技術趕上甚至超過發達國家創造了千載難逢的機遇。
2智能科學與技術專業創新課程體系目標
如何充分利用民辦學校的企業資源優勢，辦好智能科學與技術專業是本專業面臨的重要挑戰之一。本著教育先行、為產業服務的辦學宗旨，根據行業中長期發展的需求，在保證專業知識體系完整性的前提下，結合“工業4.0”對專業人才知識、能力的需求，我們將專業定位側重于智能傳感與檢測技術，智能機器人傳動、驅動技術，智能機器人系統構建技術，嵌入式系統技術等。4年來的辦學實踐證明，我們的專業定位符合地區與行業發展需求，并具有一定的前瞻性。
基于以上專業定位，對智能科學與技術專業的人才培養課程體系進行深入的探索與實踐，涉及專業一體化的理論與實踐課程體系規劃，機器人實踐平臺升級，專業課程的教學設計、教學方法、考核方式改革，教學資源、師資隊伍、評估反饋機制建設等。通過有針對性地研究我們在專業教學中存在的問題，尋找解決問題的有效途徑，探索出符合現代高等教育發展規律、適應“工業4.0”及“中國制造2025”對專業人才知識及能力要求的創新課程體系，為國家、社會輸送高素質的應用型工程技術人才。
通過對智能科學與技術專業的面向“工業4.0”的創新課程體系的研究，在已運行4年的本專業課程體系的基礎上建立完善的智能科學與技術專業創新課程體系；完成課程體系面向“工業4.0”的課程群知識結構設計、理論與實踐一體化設計；總結課程教學手段和方法；完成高質量的教學資源建設；建立高水平的師資隊伍。
3創新課程體系構建方案
專業人才培養遵循工程教育思想，以項目為導向設計專業課程培養體系，將項目設計和實施貫穿于大學4年的教學過程之中，讓學生在校期間就有機會參與真實項目的開發與運作，獲得實踐經驗和實際操作能力，實現企業真實項目實踐與學校理論教學的無縫對接。設置面向“工業4.0”的創新課程群及項目群，對學生的知識、能力、素質進行全面培養，使學生得到全方位的鍛煉。
3.1支撐培養目標實現的一體化課程體系
專業課程體系的構建思路以行業與社會需求為根本。在此基礎上確定智能科學與技術專業人才的培養目標。以TOPCARES-CDIO教育理念為指導，定制科學先進的人才培養模式和過程，最終建立面向“工業4.0”的智能科學與技術專業創新課程體系。
引進與國際接軌的課程體系，制定全新的適應我國國情的教學計劃，采用先進的教學理念與培養模式，初步構建以設計為中心，理論與實踐高度融合的應用型本科課程體系。
理論課程體系方面具體表現在適當降低理論知識的難度，著重培養學生理論結合實際的能力。理論課程的整合要突出理論教學的應用性，構建基礎理論平臺課程群與專業模塊化課程群相結合的理論教學體系，保證人才的基本規格和多樣化、個性化發展，增強學生對社會的適應性。
實踐課程體系方面，依據專業能力培養目標，以能力為本位，以項目為載體，以“學中做”和“做中學”為方法，統籌安排基礎實踐、專業實踐、創新訓練與實踐、創業訓練與實踐、綜合實訓與實踐、畢業設計（論文）與企業實習等各類實踐教學環節，使實踐學期教學內容逐級遞進、逐步深化；將實踐學期實訓內容與理論學期的教學內容緊密銜接。系統化構建理論與實踐相結合、課內與課外相結合、學校與企業相結合，貫穿于大學教育全程的一體化實踐教學體系。本專業采用自頂而下的方式設計各級項目。一級項目（智能機器人綜合設計項目）的設計直接針對專業的培養目標，實踐學期的二級項目和基于專業課程的三級項目分別是一級項目培養能力的分解。
采用基于社會實際崗位的逆推法設計課程體系，如圖2所示。按照人才職業需求確定專業培養目標，將專業培養目標抽象為若干個專業核心應用能力，再根據每個專業核心應用能力所需的知識、能力、素質結構劃分不同的課程群。
設置課程群不僅要考慮智能科學與技術專業本身課程體系的科學性與遞進關系，還要充分研究專業相關的重點行業、大型企業崗位特點，針對人才市場的人才需求和崗位需求，把行業、企業、崗位所需與“工業4.0”相關的新知識、新技術、新平臺、新規范納入課程，實現專業課程體系與區域經濟及行業、企業的有效對接。目前，智能科學與技術專業現行的人才培養課程體系將專業定位側重于智能傳感與檢測技術、智能機器人傳動與驅動技術、智能機器人系統構建技術和嵌入式系統技術，包括智能系統的軟/硬件設計與開發，以及智能技術在工業控制領域的應用等。雖然該體系與面向“工業4.0”相關技術有一定的匹配度，但還需進一步改革，擬融合“通信規約”“IoT”“工業現場總線”等知識模塊構建“工業4.0”的CPS虛擬網絡課程群，融合“工業機器人”“智能傳感檢測”等構建“工業4.0”的CPS實體物理課程群。實踐課程體系的改革主要圍繞KUKA工業機器人開設相關的課程實驗、課程項目、實踐學期項目及實訓等。
智能科學與技術專業課程體系的構建分為基礎課程、專業基礎課程、專業崗位應用技能課程、專業方向和專業技能拓展課程4個階段。注重崗位需求對課程設置的對應性，前兩個階段與傳統大學基本一致，只是深度上淺顯一些，后兩個階段面向人才市場的崗位需求，著重培養企業用得上的專業人才。
3.2科學的人才培養質量評價體系
大連東軟信息學院智能科學與技術專業按照全面質量管理的理念，建立了全員參與、全過程監控、全方位評價的教學質量評價機制。做到了常項評價與專項評價相結合，形成性考核評價與終結性考核評價相結合，定性評價與定量評價相結合，采取管理學確認有效的5W1H（Why-What-Where-When-Who-How）和PDCA（Plan-Do-Check-Action）方法進行評價，可以有效地保證各環節教學質量的穩步提升與持續改善。
智能科學與技術專業教學質量評價包括TOPCARES-CDIO系列評估、教學質量評價以及教學過程評價3個部分。TOPCARES-CDIO系列評估主要評價專業、課程、項目、教材以及素質教育等環節落實工程教育理念的效果。教學質量評價主要包括教師教學質量評價，學生對課程的滿意度調查、對重點課程的評價、對重點教材的評價等，由定量評價和定性評價組成。教學過程評價，主要從課程考核、實踐學期以及畢業設計（論文）3個關鍵環節展開。
3.3高水平師資隊伍建設
專業自成立以來就十分關注師資隊伍的培養，不斷強化專業師資隊伍建設，持續關注專業帶頭人和骨干教師建設，加強“雙師型”教師隊伍的培養力度。通過開展內部培訓、教學研討、企業實踐、學術研討等全方位的培養措施，努力建設一支結構合理、素質優良、教研科研水平高、技術服務能力強的教學團隊。在師資隊伍建設過程中，實施“引聘訓評”的雙師型師資隊伍建設發展方案。
3.4教學資源建設
根據課程體系改革方案，完善改革課程的教學大綱，積極開展專業課程教材、試題庫、項目庫、實驗指導書、教學案例、課件等教學資源建設，升級機器人系列實驗室。
