当电视节目中播出电子板生产线上的机械手灵巧地来回装配零件，宇宙空间站上的机械手神秘地伸出来，把卫星“抓”进仓内维修，机器人在深海中“娴熟”地挖掘考古文物……，电视机前的观众一定感到无比奇妙，犹如在看童话世界,不知是什么“魔力”在控制它。
 然而,事情并非深奥莫测,因为任何机器的运动都可分解为旋转运动和直线运动,只要恰当地控制这两种运动就能实现各种所需要的功能,这种控制“魔力”就是自动化,或叫自动控制,或叫过程控制,最近二十多年来,自动化给整个工业界带来翻天覆地的变化,它极大地促进社会生产力的发展,并且带动高等院校相关专业的发展和提高自动化工程师的专业水平。
工业自动化使生产人员和管理人员大为减少,生产速度大为提高,产品质量十分稳定,体力劳动强度大为减轻,因而生产成本大大降低,经济效益空前提高。
自动化有如此大的威力,那么它的“灵魂”又是什么呢?这个“灵魂”就是程序,即电脑程序(逻辑型),它是自动控制的中心部分,装载在程控器或电脑的中央处理器中,其余部分是传感器,通讯,和执行机构。
自动控制过程犹如工人手工装配一台电视机,传感器就象人的眼睛, 执行机构就象人的手,程序就象人脑中的资料和工作计划。人首先看到零件,大脑通知人的手去拿所需要的零件,进行装配和测试,工作过程中,如遇到问题,就查阅设计师原先凖备的图纸和文件,按上面的要求进行处理。
当然,自动控制过程比这个例子复杂多了,生产线上每秒钟产生的数据多达几千几万个, 执行的动作也成千上万个,这些数据除经复杂的通讯供给有关设备实时采用(调整)外,还经电脑或操作面板显示出来,让操作人员监视和必要时进行调整,如有故障则系统及时发出警报,提醒有关人员及时处理,部分数据还自动作为电子邮件或电脑报表传给有关管理层。
目前,自动控制程序的编写也非常复杂,新的程序不断更新换代,大量采用最新的研究成果特别是最新的软件和数学方法(例如智能控制)。电脑的中央处理器(CPU硬件)的计算速度也越来越快,目前,每一步的运算速度在0.01微秒(单位,百万分之一秒)以下。 此外,由于大量采用光纤通讯,数据的交换非常快,每秒钟能传送100个“百万位”。 通讯网络也十分复杂,近年也大量采用互联网技术和无线通讯技术,使得远距离技术支持成为现实。现在,可以在亚洲控制美洲一部机器,或修改美洲一个自动控制程序。
在自动控制中,人和机的关系很“友好”,机器的图示和数据通过电脑或触摸板(操作面板)显示,形象逼真,犹如看简单的动画片,一目了然,调整方便,也大大减少操作人员的脑力劳动强度。
目前,全世界的自动控制“节点”(即总站及大小分站)已达1000多万个,研发制造自动控制设备的厂商达1200多个,每年的销售额达数百亿美元以上,并且还在大幅度增长。
由于自动化在工业界的极端重要性,最近几年,国家很重视,在计划和资金方面给予重点扶持,国内已有几家自动化公司脱颖而出,包括我的母校浙大办的“中自” “中控”。这几年大学理工科招生,自动化专业的录取分数线往往最高,以浙大为例,前年,向福建招生约90名,理工科录取线约为620分, 自动化专业却须670分(最高),各科总分满分也仅740分,可见,要考上自动化专业,实在很难。
顺便提一下,笔者早年从浙江大学电机工程系毕业,长期在内地水电系统工作,92年来港定居,才开始学电脑,凭电气和数理基础(包含母校国光中学给我的宝贵知识),苦学电气程控技术(自动化),几年来,这方面的技术我已熟练,仍在香港一家规模较大的钢铁厂当电气程控工程师。该厂是香港三大厂之一,年产螺纹钢30来万吨,产值十几亿港元,但每班的生产人员仅19人,其工厂自动化水平可能是香港最高的,负责程控技术的仅有从瑞典聘请来的工程师和我两个。
以上是我的一点井蛙之见,如有错误,恳请老师校友指正。
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2006-5-2
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