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中图分类号:TH164 文献标识码:A 文章编号:1006-8937(2011)22-0102-01
自动化生产是新时期工业经济的先进理念,机电一体化、机械制造自动化等均是工业自动化的具体表现。积极推广智能制造技术是未来企业发展的必经之路。
1 传统制造模式的缺陷
不可否认,传统手工制作对当时的工业进步起到了推动作用,但在倡导科技创新的今天,传统制造技术却显现了多方面的缺陷。
①生产质量低。我国工业包括重工业、轻工业等两大类别,重工业指的是采掘业、原材料加工等,轻工业则指化工等行业。传统的工业制造生产依赖于手工操作,许多产品的质量无法保证,如:机械制造行业靠手工打造金属物件,产品的尺寸、形状等指标很难达到高水平。
②生产时间长。传统工业制造因缺乏先进的工艺流程,制造人员几乎凭借个人经验制造产品。对于一些先进的制造工艺未能及时采用,如:采煤行业中煤矿开采工艺落后,造成矿工每天的煤矿开采量量少,且矿工需持续工作12 h以上才能保证足够的产量,作业时间超出预期范围。
③生产效益少。企业投入了大量的成本投入工业制造,但由于生产产品质量不达标,成批产品无法走向市场销售,这造成企业出现货物囤积现象。此外,由于质量问题引起的各种补偿问题均给企业经营造成很大的阻碍。早期我国工业呈现出生产投资大,回收效益少的状况。
④生产设备缺。根据我国工业发展历程可知,早期工业产品的制造生产70%以上均依赖于手工操作。这不仅是国内工业技术落后的表现,也是工业生产设备不足的象征。由于缺乏机械设备从事相关生产,手工制造才会一直占据工业产品加工的主流,制约了工业自动化进程的加快。
2 智能制造技术的工业运用
改革开放之后,国家对工业经济的发展给予了高度关注,全国各地开始积极开展工业技术创新活动。经过近30年的技术改革,我国的工业制造生产已经掌握了自动化、一体化、智能化等多项技术。有了先进技术为支撑,我国的工业经济效益开始翻倍增长,智能制造技术在工业中的运用更加普遍。工业生产自动化中引进智能制造技术的优点如下:
①人机操作。智能制造技术的最大特点是实现了“人机操作”,企业在制造高精度、高要求、高质量的产品时,必须要使用智能化操控系统保证自动化生产的质量。如:机械制造行业中,对于金属产品的精度要求十分严格,若依旧安排人工制造加工时无法达到精度指标的。企业可利用计算机与数控设备建立连接,用计算机编程后输入程序指令,机械自动化生产可保证产品精度符合要求。
②自动设计。智能机器具有强大的推理、预测、判断等功能,制造设备可参照接收到的数字信号或程序代码设计工业产品。产品研发人员把某个产品的重点参数及程序代码输入智能机器中,则可通过自动设计将产品模型显示在计算机上,让企业根据产品的实际情况选择最佳方案投入生产。如:许多企业采用CAD、proE UG等自动化设计软件,获得的产品模型更加精准。
③虚拟生产。虚拟技术依旧以计算机为核心控制,并结合信号处理、动画技术、智能推理、数据预测、模拟仿真等功能,对工业产品的生产流程进行模拟。虚拟化模拟生产可及时发现设计产品存在的问题,对生产制造工艺做进一步改学原料比例调整提供依据。
3 结 语
总之,随着工业经济效益持续增长,企业致力于扩大生产规模,制造产品的数量相比之前更多。面对这种状况若依旧采用传统的生产制造模式,则难以满足生产效率指标的要求。
参考文献:
[1] 孟俊焕,孙汝军,姚俊红,张秀英.智能制造系统的现状与展望[J].机械工程与自动化,2005,(4).
关键词：智能工业；石油化工；技术变革
石油化工工业的转型是当前的一个重要趋势，主要因为石油石化工业受到新能源革命和页岩气技术以及化学反应工程新变化的影响。有关碳链变化的工业是石油化工工业的本质，石油化工就是对新物质和新应用进行创造和发展，石油化工技术的变革真正开启了新能源材料、新结构和功能材料的时代。
1石油与石化工的现状
将原油和天然气从陆地或海洋的油井中进行提取，然后利用各种方法将其运输到炼油厂。之后炼油厂通过各种物理和化学变化对原油和天然气进行处理。蒸馏是整个工业处理过程的核心[1]。CDU和VDU是蒸馏的两个进程，其中将有价值的馏分和汽油从原油原料中提取出来是CDU的主要目的。炼油厂裂解的原料就是石化行业应用的材料：天然气的组成部分就是提取出的石脑油和丁烷。更轻和更宝贵的部分是通过对重油分子进行裂解得到的。蒸汽裂解和催化裂解是两种分解的过程。当前全球提出的100%新能源计划是最大的挑战，石油化工工业传统的框架将会被全电动和太阳能汽车所改变，因此石化可能会被新能源全面代替，新能源将会成为能源新的提供者者，而将在非传统能源方面集中石油化工的主要产品，如经过创新的有机高分子材料。
2技术框架的进步
2.1空间维度的进步
目前从空间上来说。石油化工行业要从人类居住的核心区迁移到非适合人口生活的边缘区域，这是石油化工行业发展的一个重要趋势[2]。同时海上或陆地上的油井要从传统获取原油过度到对原油产品进行制造的方向。石油化工技术进步最直观的反应就是微型化的石化工业生产的过程，这个生产过程也是与地球表面的分布具有联系。反应过程空间尺寸的缩小受到纳米技术对催化反应贡献的影响，这也从侧面说明石化企业要从技术上对自己的工业空间进行重新设计。新石油石化工业空间的形态就是垂直工厂，当前的油井都是将陆地或者海洋内部的原油向陆地表面和海平面上进行提升，但是在未来要在陆地内部和海洋底部直接实验整合石油反应过程的目标，因此石油工厂发展的基本方向在地球表面上是不应该出现的。根据当前的开采技术相应的油气资源乐意在页岩层上进行获取，但是未来相应物质成份的转化可以直接在地下进行。其本质就是将转化与获取的过程融合在一起。
2.2分布式的应用
石油石化工业趋管线化是改变当前油气管线在地球表面遍布的一种必然趋势。所谓的管线就是支撑流体力学服务的系统，如果转化物质的过程在产油区本地进行，则会大大降低对管线的依赖程度[3]。从保护环境的方面来说，输油管线也是一种重要的潜在污染源，所以管线化的实现也是在一定程度上进行环境的保护。
3工艺过程的无线化和无人化
工业自动化技术发展基础结构的主要代表形式就是工业无线化，无人工厂和机器人服务真正意义上的实现都是由无线化来完成的。本文主要是对无线网络如何覆盖全工艺的过程以及普及无线应用如何用创新的商业模式进行促进这两方面进行重点研究。无线网线技术的演进速度对无线网络服务外包有着决定性的影响，这并不是用简单的投资回报问题就可以说明的[4]。传统工业企业自身无法实现运营无线工业网的主要原因是传统工业企业的本质是在有线通讯的基础上进行建立的，其在管理理念和应用创新方面没有积累有关无线化工艺过程的知识，对于处理无线化所产生的数据的能力也不具备。在传统的概念中就存在无人工厂，但是随着智能工业框架的发展对于当前各种技术挑战带来的需求无人工厂的本身已经无法使其得到满足，主要是因为在传统的概念中无人工厂主要是工业过程完成以后预置管理流和过程控制流的总称。但是在智能工业的框架中，需要对面向定制和迅速响应服务的系统进行建立，传统的无人工厂模式对于这种实时的影响过程难以使其实现。在无人工厂模式为未来的发展过程中，其管理平台的策略主要是利用模块化的功能来实现的，其不同工艺过程的安排和实施的共线或则制造平台化主要多是利用人工智能来实现的。
4结语
综上所述，随着我国经济和技术的发展，对新能源的利用越来越重视，而石油化工传统的框架将会受到新能源利用的巨大冲击，因此石油化工的技术框架也要进行变革和进步，如对纳米技术进行利用、对垂直工厂进行建造以及分布式的应用等，另外随着我国技术的不断进步石油化工的工业过程也会逐渐实现无线化和无人化，而且当前的石油石化工业对环境也会造成巨大的压力，这些都加快了石油石化工技术框架的转型，因此石油石化工技术的发展在一定程度上也是由环境决定的。
参考文献：
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[3]沈金国.石油化工过程人工介入控制系统的应用研究[D].湘潭大学，2005，(06).
【关键词】智能控制;工艺优化;故障诊断
计算机技术、网络技术的发展催生了遥感技术、传感技术、数控技术等一系列智能控制手段［1］。在此基础上形成的先进控制理论与新式管理理念结合，创造出了更加符合时代需求的智能化生产运作方式和管理模式［2］。尤其是在当前能源危机、人口膨胀、资源不足的社会背景下，高效率、低能耗的生产模式更加为人们所推崇，因此，能够应变复杂环境、复杂对象、复杂任务，解决棘手问题的智能控制技术得到了进一步发展和提高［3］。本文主要综述了智能控制技术的概念、实现形式、特点和发展现状以及其在工业生产中的应用情况，并对智能控制技术在工业生产中的应用前景进行了展望。
1智能控制技术
1.1概念与特点
智能控制是指在没有人为干预的情况下能自主地驱动智能机器实现控制目标的自动控制技术。控制理论经历了传统控制理论、现代控制理论的发展，经过维度与深度上的拓展，进一步发展到了现如今的智能控制理论阶段。智能控制技术的核心工作是对高层组织的控制。其主要目的是实现对实际工作环境的管理、组织、策划，最终获得解决问题的方案。在实现这一目标的过程中，需要用到和人类相似的思维方式，可能会用到诸如处理信息、设置程序、推理演绎等技术手段。智能控制的特点包括学习能力较强、具有一定的记忆功能，并且可以根据已有经验对当前面对问题进行分析、推理、演绎，具体情况具体分析，提高改善控制能力；还具有相当强的适应能力，在一定范围内，可以根据目标环境、目标任务的改变，做出相应的调整；有一定的包容性，在受控能力范围内，可以实现自身修复，故障屏蔽等；具有一定实时调节能力，能够进行生产过程中的在线处理等［4］。
1.2原理与分类对智能控制技术的分类
主要是根据其所研究的被控制对象、参与控制的环境、最终的控制目标来进行的。不同于传统的控制方式，智能控制技术并不完全依托于现实存在的模型，它可以通过非模型化的手段实现对被控制对象的管理。目前，根据智能控制技术的发展阶段以及各自依托的技术原理的可以分为模糊逻辑系统、人工神经网络、专家系统等［5］。
1.2.1模糊逻辑控制系统
上世纪60年代，美国科学家查德斯首次使用了“模糊理论”这一说法。时至今日，模糊数学技术已经成为了诸多智能控制手段中的一种最为简单有效的实现形式；而这一理论也已经成为了智能控制理论的重要组成部分。模糊控制并不是一种建立在人们经验的基础上、通过实践摸索得出的、建立在数学模型上的控制理论，它可以被用于非线性的、时变性的甚至是时滞性的控制系统［6］；它具有智能性，在一定程度上能够与人类的思维方式相匹配。
1.2.2人工神经网络控制系统
神经网络技术可以说是最广为人知的智能控制技术，它之所以能够成为智能控制不可或缺的组成部分，首先是因为它具有广泛的容错性，其次，它能够处理随机的、不确定的复杂非线性关系；此外，“学习算法”是神经网络的最主要特征，这里面所说的“学习”的概念来自于生物学，与我们通常理解的“学习”的概念相似。“学习”不同于模仿，也就是说，神经网络的学习功能使其能够在面对不同环境、不同问题情况下，能够进行自我调节，通过修改加权系数的做法，改变其输入状态，进而达到目标输出值［4］。现阶段“学习算法”是神经网络技术的主要研究对象。
1.2.3专家控制系统应用
专家系统的概念和技术，模拟人类专家的控制知识与经验而建造的控制系统，称为专家控制系统。基于专家系统的智能控制由推理机、知识库、解释机等几部分构成。相对于其他几种智能控制，基于专家系统的智能控制更善于自动推理，应对各种突发状况、环境变化等，它的处理灵活性更高；此外，它还能够通过循环程序，完成对生产过程的不间断性监督检查；能够针对性引进一些定向措施和深层知识，用更智慧的方式解决程序矛盾，完成过程控制。因此，专家系统已经成为了智能控制的一个重要分支［7］。
2工业生产中的智能控制
在现代工业生产过程中，常用到的智能控制种类包括局部型的智能控制和全局级别的智能控制。其中，局部型智能控制指的是在工业生产中的某一部分、某一个环节中引入了智能控制技术，例如化工生产工艺总流程中，可以在其中的一个或者几个单元操作中，借助于智能控制技术，客服人工操作的不可控性、不稳定性等问题［8］。全局级的智能控制则有更大的控制范围，涉及到整个生产工艺的各个方面，包括各个单元操作以及生产过程中的故障诊断等［9］。
3在工艺优化中的应用
无论在传统控制理论还是在智能控制理论中，控制对象、约束条件、控制要求始终是研究控制技术的三个基本要素，为了实现控制目标，对约束条件进行优化是必须进行的过程。在工业生产中，对生产工艺进行优化处理，是智能控制技术在生产应用中的最重要体现。段克宽［10］等将智能控制技术应用在化肥生产装置控制的改进中，通过安装智能阀门定位器，提高了对液态反应物流量、流速的控制精度，还通过引入数字信息通讯，提高了对生产装置的驾驭能力，为生产过程的流畅运行提供了有利保障。耿志明［11］等为了实现对生产车间间歇式反应釜的数据采集、智能控制，考察了各种中控控制系统和运行监控平台，并通过使用变论域模糊控制算法实现了对具体反应流程、单元操作的跟踪控制。巨永锋［12］等为了实现对振动压路机的数据采集、设备安全联锁等功能，建立了适用于振动压路机的控制系统，确保可以对振动压路机实现参数设定、实时数据分析等，并且能够实现故障诊断功能。
4结论与展望
本文对智能控制的基本理论及其在工业生产中的应用进行了总结概括；现如今，智能控制技术已经在多个工业生产领域内得到了广泛应用，而随着工业环境、工程环境的不断精细化、复杂化［13］，工程实际应用对智能控制的要求也就会不断提高，越来越多更加合理、更加灵活的智能化方法会被逐渐开发、探索出来；智能化的实现方式也会不断增多；智能优化控制在面向工程实际的控制系统设计中将发挥越来越重要的作用，将会对未来工业发展做出更大贡献。
参考文献：
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关键词：智能仪表；现状；特点；措施
中图分类号：TM301.2文献标识码：A
引言
随着我国经济的飞速发展，科学技术伴随着工业的发展也越来越趋向自动化，又因为仪表在工业生产中占据了很重要的地位，今年，仪表的智能化的发展给我们的工业发展带来了很大的前景，做出了很大的贡献，所以我们有必要高度重视智能仪表的研究和发展。
一、我国智能仪表的发展史及其技术特点
（一）智能仪表的发展史
最先的仪表是以模拟技术为特征的电动组合仪表，然后是仪表经历了以混合技术为特征DDZ―S系列，然后美国霍尼韦尔公司制造出了新一代智能型压力变送器，从此标志着数字化表智能仪表的诞生。这一款智能型压力变送器具有高精度，灵活组态的特点，虽然这仪表的初期使用费有点高，但是它的较低的运行费和维修费弥补了这一缺陷，后面的几年，智能仪表在很多公司被广泛使用和制造，由于缺乏相关的智能标注，仪表高精度的特点并不突出， 加上相关的体制并不健全，所以它的市场并不是很广。
但是随后随着计算机，数字化，电子技术的飞速发展， 在自动化这一工业领域，智能仪表的应用在这二十多年也得到了飞速的发展，但目前的智能仪表还是国外的占据了国际应用市场的主导地位，所以我们目前面临着壮大我国智能仪表的伟大而又突出的问题，努力追赶国际前沿，提高我国智能仪表在国际市场中的地位。
（二）智能仪表的技术特点和它的优势
智能仪表最突出的特点就是它的高精度，它能够精确地测量出静电压和温度等外界干扰对元件的影响，通过一些手段如数据处理等对延时性及其他问题进行补偿，这样就使智能仪表的精度大大提高。
智能仪表里面的装有微处理器和存储器等元器件，这就使得智能仪表的功能大大增加，是智能仪表不但能够处理一些延时性补偿，还能对一些数据进行开方，等多重复杂性的运算。
相对于普通变送器，智能变送器具有大测量范围的特点和优势，一般，智能变送器的测量范围是普通变送器的四到五倍，正是由于这一特点，给诸多用户带来了很多方便，既减少了成本，又增加了通用性和互换性，是用户的首选。
因为智能变送器具有很高的通信能力，因此智能变送器的使用就很简单了，智能变送器既可以用手杆进行操作，也可以 将手杆连接到智能变送器的信号线上，在调整了零点和量程后就可以使用了。而具有模拟量和数字量俩种传送方式的智能变送器更是为现场总线通讯奠定了基础。
之所有智能变送器能在国际市场上占据主导地位，这离不开智能变送器具有自我完善的功能。智能仪表是在电子技术发展的前提下发展起来的，大规模的集成电路的发展把复杂功能积聚在很小的芯片上，这就使变送器上的通信器能够识别出变送器自诊断出的故障信息，这一特点就大大的减小了智能变送器的维修费用。
二、我国智能仪表发展中的的问题及应对措施
（一）我国智能仪表发展中的问题
随着我国工业水平的快速发展，对自动化的发展水平也提出了更高的要求。特别是DCS系统和现场总线技术的普及和快速发展，以及相关制度和体系的完善和发展，智能仪表在我国工业自动化中得到了很广泛的应用和发展。
工业中对仪表的高精度，低成本，低工作量的要求使得智能仪表的应用市场大大扩大，同时，无论是从全球还是从我国来看，仪表的发展方向也慢慢的趋向了智能化，这已经是仪表发展的必然趋势。但是国外智能仪表的仍然占据了国际市场的主导地位，相比之下，我国的智能仪表的科技含量还是明显的弱于国际水平的，这就明显的突出了我国仪表的智能化还是处于初级阶段，因此我国的智能仪表还面临着很严重应用问题。
（二）应对我国智能仪表问题的措施
首先分析一下智能仪表的自身的一些因素，难免仪表在制造的过程中会产生一些质量上的问题，这就要求在选择智能仪表的时候要谨慎，合理的根据自己的需求选择得当合适的优质供应商，尽量避免这些质量问题的出现。
然后分析一下环境因素对智能仪表的影响和我们给出的合理化建议。环境因素的干扰主要分为内部干扰和外部干扰，但它们都是通过干扰源进入系统的途径对智能仪表造成干扰的，考虑到智能仪表发杂的工作环境，所以在设计环节我们要考虑全面，下面我们就仪表的硬件和软件进行一下分析：对于半导体元件我们要选择性能要求好的参数合适的电器元件，通过减少焊接点的方式来最大限度的减少接触不良故障的出现；电源上可以采用压敏电阻来对电源变压器进行屏蔽和隔离，同时为了满足较高的供电质量，我们可以采用瞬变电压抑制器等方法；对于静电感应噪声和电磁感应噪声我们可以分别采用在信号线上附上一层金属导体屏蔽层和使信号线远离强电线的方法来减少；采用抗干扰性强的差动链接方法来使多个输入线号经多路转换器接至放大器，把采样保持器电路放在多路转换器输入端和放大器之间进行延时采样；选用测量放大器作为前置放大器，采用隔离放大器来防止共模干扰传入系统，选用程控放大器来提高测量范围和测量精度。
三、我国智能仪表的发展方向及相关的建议
（一）智能仪表的智能化程度
智能仪表市场应用的广度和深度深深地受到它自身智能化程度的影响，目前我国的智能仪表还处在一个比较低的智能化阶段，但是我国飞速发展的工业水平对我国的智能仪表提出了更高的要求，于是，我们要加大对智能仪表的研究。
（二）智能仪表的稳定性和续航性
随着智能仪表技术的不断发展和很多新型的仪表的出现，市场上出现了很多低质量的仪表，为了减少这样的情况的发生，我们必须坚持一个原则，需要安全性和可靠性的技术作为依靠。
（三）智能仪表的开发投入
目前，虽然国家已经对智能仪表采取了相关政策的扶持，但是我国的智能仪表的水平仍然远远落后与国际水平，我国的智能化仪表面临着巨大的挑战，应对激烈的国际市场竞争，国家必须要再次加大在智能仪表这方面的科研投入，培养这方面的人才，完善对智能仪表的扶持政策。
结语
我国智能仪表的总体水平还处在初级阶段，所以我国的智能仪表技术的发展是一个很漫长的过程，要想在国际市场上站占有一席之地还要付出相当的努力，但是我们相信，坚持科学科研的密切结合，在国家的相关政策扶持下，我们的成功就在明天。
参考文献
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【关键词】智能仪表；应用现状；应对措施；发展方向
0.前言
随着微电子、计算机、网络和通讯技术的飞速发展以及综合自动化程度的不断提高，目前广泛应用于工业自动化领域的智能仪表，其技术也同样在过去的二十多年里得到了迅猛的发展。目前国外智能仪表占据了国际应用市场的绝大比重，如何结合目前智能仪表的工业应用经验并快速跟踪国际智能前沿技术应用于我国智能仪表的开发研究成为振兴民族智能仪器仪表的一大突出问题。
1.智能仪表的优势和特点
1.1精度高
智能变送器具有较高的精度。利用内装的微处理器，能够实时测量出静压、温度变化对检测元件的影响，通过数据处理，对非线性进行校正，对滞后及复现性进行补偿，使得输出信号更精确。一般情况，精度为最大量程的±0.1%，数字信号可达±0.075%。
1.2功能强
智能变送器具有多种复杂的运算功能，依赖内部微处理器和存储器，可以执行开方、温度压力补偿及各种复杂的运算。
1.3测量范围宽
普通变送器的量程比最大为10：1，而智能变送器可达40：1或100：1，迁移量可达1900%和-200%，减少变送器的规格，增强通用性和互换性，给用户带来诸多方便。
1.4通信功能强
智能变送器均可实现手操器进行操作，既可在现场将手操器插到变送器的相应插孔，也可以在控制室将手操器连接到变送器的信号线上，进行零点及量程的调校及变更。有的变送器具有模拟量和数字量两种输出方式（如HART协议），为实现现场总线通讯奠定了基础。
1.5完善的自诊断功能
通过通信器可以查出变送器自诊断的故障结果信息。
智能仪表建立在微电子技术发展的基础上，超大规模集成电路的嵌入，将CPU、存储器、A/D转换、输入/输出等功能集成在一块芯片上，甚至将PID控制组件也置入其中。加之现场总线的应用，智能仪表与控制系统之间的数字通讯将替代以往的模拟传递，大大提高了精度和可靠性，避免了模拟信号在传输过程中的衰减，长期难以解决的干扰问题得到解决。此外，由于数字通讯，节省了大量电缆、安装材料和安装费用。
2.我国智能仪表工业自动化应用现状及应对措施
2.1我国智能仪表的工业自动化应用现状
随着大规模工业化装置对安全运行及自动化控制水平要求的不断提高，尤其是上世纪90年代后期DCS系统的应用普及、现场总线技术的快速发展、各种标准通讯协议的进一步开放和完善，促使智能仪表在工业自动化领域得到了更为广泛和大规模的应用。
首先，工业用户对于能源及物耗成本的计量要求、控制精度的要求、减轻现场作业量（工艺操作和仪表维护）的要求无一例外的将扩大智能仪表的应用市场。
此外，仪表行业的自身发展已经趋于智能化。这一点无论是中国还是全球，仪表产品的高科技化、高智能化已经成为必然的发展趋势。
相比之下，国产智能化仪表无论是设计还是制造都明显弱于国际先进水平，国内工业自动化用户在智能仪表的使用经验方面也相对积累较晚、较少，智能仪表与现场总线的应用组合也还不多，这些现状表明我国智能仪表的应用还只是处于一个初级阶段，而由此也带来了相对较多的应用问题。
2.2智能仪表应用存在的问题及应对措施
2.2.1环境因素及应对措施
环境因素主要表现为来自系统内部和外部的各种干扰。具体来说，这些干扰源可划分为：空间的电磁辐射、布线的干扰和控制系统内部的干扰。上述干扰又通过以下途径进入系统：电源、输入端子、输出端子和空间辐射。
智能仪表工作环境复杂、恶劣，应用空间存在各种干扰，在设计环节应当综合考虑各种可能因素，确定干扰性质，采取相应的抗干扰措施，合理有效地抑制干扰，使其高可靠地稳定运行。
2.2.2人为因素及应对措施
人为因素主要表现为选型、安装及使用维护不当所带来的问题。所以，只要对症下药，做好选型、安装及使用维护三个方面的工作，就可以从人为角度保障智能仪表的长周期可靠运行。
（1）选型应对措施。
工业自动化应用实践表明，智能仪表的故障率极低，较多故障来源于仪表的选型偏差，这就需要慎重考虑测量介质的具体情况。以智能变送器为例，选型时的考虑重点是测量范围是否合理、接液部分材质是否满足工艺介质的腐蚀性要求、法兰规格型号是否与工艺连接法兰一致。
（2）安装应对措施。
举例来说，实际应用中我们可能会遇到需要伴热、但装置现场附近又不具备保温蒸汽气源的取压点，若采用电伴热，运行成本又过高也不利安全。此时可以考虑就地安装变送器，然后再结合简单的保温处理。能够采取这种方案的理由如下：一是智能变送器防护等级已达到IP67允许露天安装，二是变送器型号齐全，可以选择体积小、重量轻的外螺纹接口的智能压力变送器。
（3）使用维护应对措施。
目前智能变送器的精度大多都可达到±0.075%甚至±0.05%，量程比可达到40：1或100：1，但是变送器实际量程比过小，比如小于测量范围的1/10，则实际测量精度将会大打折扣，从使用经验来看，建议使用设置时，仪表实际量程应大于测量范围的1/5。
智能变送器要求使用与之配套的安全栅，当使用未取得与其配套许可的安全善后，就可能出现诸多问题，如安全栅压降过大，整个回路电压可能不足以支撑变送器正常工作；安全栅没有本安接地，造成大的共模干扰信号，导致智能变送器工作异常等。
2.2.3自身因素及应对措施
自身因素即是指智能仪表本身的质量问题。这种问题极其少见，只要选型得当，正确审查、评定与优选供应商，这类问题基本上是容易避免的。
3.对于智能仪表技术及其应用未来发展方向的建议
3.1智能仪表的智能化程度有待进一步提高
智能仪表的智能化程度表征着其应用的广度和深度，目前的智能仪表还只是处于一个较低水平的初级智能化阶段，但某些特殊工艺及应用场合则对仪表的智能化提出了较高的要求，而当前的智能化理论，如：神经网络、遗传算法、小波理论、混沌理论等已经具备潜在的应用基础，这就意味着我们有必要也有能力结合具体的应用需要下大气力开发高级智能化的仪表技术。
3.2智能仪表的稳定性、可靠性有待长期和持续的关注
仪表运行的稳定性、可靠性是用户首要关心的问题，智能仪表也不例外，随着智能仪表技术的不断拓展、新型的智能仪表也将陆续投放市场，这需要我们始终把握一个原则：每一项智能新技术的应用有待实践的检验，是否用户有信心和勇气敢于做“第一个吃螃蟹的人”。这就需要安全性、可靠性技术的并行开发。
3.3智能仪表的潜在功能应用有待最大化
目前工业自动化领域的实际应用尚未将智能仪表的功能发挥最大化，而更多的只是应用了其总体功能的半数左右，而这一应用现状的主要原因是，控制系统的总体架构忽略了诸如现场总线的技术优势，这需要仪表厂商与用户建立良好的合作伙伴关系，加强长期合作，以短期投资促长期效益，通过建立“智能仪表+现场总线”的控制系统架构，确立优化的投资观念，达成和谐共赢的目标。
关键词：射频识别 机器人 运动控制
中图分类号：TP242.6 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）07（a）-0033-02
工业智能机器人是集合材料科学、机电一体化技术、传感器技术、计算机编程、控制技术等多门学科于一体的一门自动化控制技术科学，它的发展程度是一个国家工业生产能力和科技实力的重要水平线，工业机器人技术的进步和发展是21世纪工业自动化最有说服力的成就之一。
如果将射频识别（RFID）技术应用于工业机器人中，可以让工业机器人获得更多的外在信息，这些信息能够给机器人更为准确的定位，从而能够更好发挥RFID的技术特点，来使智能机器人获得更好的自动性，为工业生产和工业装配企业更多的节省人力资源。现今，RFID的应用逐步被技术人员以及科技人员所重视，对RFID用在工业智能机器人上的研究，可以开拓一条新的思路和应用方向，工业智能机器人也将更为灵活的服务于生产。
该文基于西门子RFID识别系统的技术特点与机器人的融合，进行三菱RV-3SD六自由度工业机器人系统的运动控制的实验研究。为工业机器人的装配和自动化顺序控制提供了一种新思路。
1 射频识别技术
1.1 射频识别系统概况
射频识别（Radio Frequency Identi
fication，RFID）又称电子标签、无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。射频识别的识别工作无须认为的干涉，能够工作于生产环境恶劣的场地或车间。RFID技术可识别高速运动的产品或工业配件并可同时识别多个它们上的多个标签，操作快捷方便。与传统的条形码系统、接触式IC卡等不同，同其他识别系统相比，射频识别系统具有许多优点，随着集成电路技术的发展与成熟，射频识别技术有着更广阔的市场。
1.2 西门子RFID识别系统
西门子RFID识别系统主要采用西门子RF260R读写器、电子标签。
西门子RF260R是带有集成天线的读写器。设计紧凑，非常适用于装配。该读写器配有：一个RS232接口，带有3964传送程序，用于连接到PC系统、S7-1200、三菱等其他控制器。
该文探讨设计的工业机器人装配控制中所使用的RFID就是西门子RF260R系统。
2 控制系统的设计方案
控制系统由PLC和相关应用模块、上位机、RFID、智能识别系统以及传感器构成。PLC选用日本三菱公司的FX3U-64MT系列，该系列采用模块化设计，支持“热插拔”，有多重数字量I/O模块可供选择，且可加以太网通信模块FX3U-ENET-L，便于和同类CPU、通信模块以及工业机器手的以太网通讯。上位机采用与日本三菱产品配套的Unity Pro S开发软件，完成上位机软件的开发和PLC程序的编写。上位机通过USB接口与PLC的CPU进行通信，实现程序的下载、运行和实时监控。通过PLC程序对RFID的标签读入写入进行控制，使其能够为装配单元的各个类别（比如颜色大小等）写入唯一性的标签。在系统工作时，RFID能够识别唯一性的标签，并将标签信号传输给机器人，使机器人能够辨别这个单元是否需要抓取。如需抓取，抓取后，精确的运送到装配位置，并循环往返运动。图1为控制系统示意图。
三菱RV-3SD六自由度工业机器人系统由机器人本体、机器人控制器、示教单元、输入输出信号转换器和抓取机构组成，装备多种夹具、吸盘、量具、工具等，可对工件进行抓取、吸取、搬运、装配、打磨、测量、拆解等操作，也可以抓取智能视觉相机对工件、装配过程进行实时视觉检测操作。
对传送带上产品的采用光电传感器来机器人传送启动信号，当产品通过传感器，并且RFID读入的标签满足需求装配的信号，机器人开始工作。
当装配工作结束或者装配工作台装满后，由智能视觉系统对装配的合格与否进行最后检测。工件的高度和颜色等信息预先存入到上位机中，智能视觉系将拍摄的信息数字化到PLC中，并由PLC程序判断合格与否。最后进行合格产品和次品的分拣工作。
3 RFID系统的软件设计
3.1 RFID第三方控制器使用时传输数据
RFID与PLC连接使用时，需要进行数据交互，当实现相对应功能时，需要RFID向PLC中传送相对应的16进制数，以获取PLC反馈的16进制数，逐级交互，产生逻辑关系。
下面的数据传送关系中，PLC向RFID传送数据的时候用OUT表达，当RFID向PLC传送数据时用IN表达。
上电：IN： ff IN： fc IN： 02 OUT： 10 IN： 02 00 0f 10 03 1e
启动：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
读标签：OUT： 10 OUT： 02 IN： 10 OUT： 05 02 00 00 00 10 10 10 03 14
发现标签及标签：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
标签离开：IN： 02 OUT： 10 IN： 04 0f 00 00 00 10 03 18
写标签：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写标签的PLC程序
首先对RFID系统的整体进行初始化，对进行读操作的标签的信息进行系统的分析，使这些数据接收初始化操作，方便后续智能机器人进行运作时数据进行调用。之后进行上电、启动、发现标签、写标签等的PLC数据交换编辑，这个过程中的数据来自上位机中储存的数据，这些数据决定了装配工件的位置、大小、颜色、序号等有用信息。最后将这些数据进行分析，即按照工艺要求如何进行装配，好顺序后，将这些数据按照装配顺序进行排序，逐步写入到PLC中。为了数据写入的有效性，要在程序最后读写一次停止及标签离开的数据信息。
3.3 RFID读标签的PLC程序
RFID读标签的PLC程序要写在整体自动化的控制程序中，保证自动化运行的逻辑性。程序如RFID写标签的编辑大致相同，不同的地方在于PLC要读写一次“写标签”中的初始数据，并将信息进行计算，即读入的数据与不参加自动化控制的空白数据转化二进制，然后求和的异或，使之数值等于16进制数ff。
关键词：工业4.0；智能科学与技术；创新课程体系；中国制造2025
0引言
智能科学与技术专业是教育部根据“面向国家战略需求、面向世界科技前沿”的方针，为适应国家科学与技术发展的需要而设立的，专业代码080907T。智能科学与技术专业属于一个交叉学科，涵盖了电子信息技术、计算机硬件和软件、人工智能、自动控制等多项技术领域的应用。因此，如何交叉学科，立足于工业智能化的发展方向和《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006―2020年）》的要求，适应国家对高质量的智能技术人才的社会需求，研究与实践体现行业产业发展、技术进步和社会建设需求的智能科学与技术专业人才培养课程体系具有重大意义。
1创新课程体系的意义
德国率先提出的“工业4.0”概念其实就是将互联网技术与嵌入式系统技术、计算机技术、先进制造技术等相结合，形成虚拟与现实相融合的智能制造系统。人们可以在世界任何地方采用电脑或任何移动终端，在互联网上选择标准的或定制的货品订单，系统会采用人工智能、大数据、机器学习等技术在全球范围整合资源、信息、物品和人，以高质量、低成本、高效率生产制造出产品，快速交付给客户。
在制造领域，这种技术的渐进性进步可以被描述为工业化的第4阶段，即“工业4.0”，如图1所示。其中，第①阶段以1784年的英国蒸汽机为代表；第②阶段以1870年的电动机械发明与应用为代表；第③阶段以使用电子与IT技术的自动化时代为代表；第④阶段就是我们正在经历的智能制造时代。当前，中国工业机器人销量连续两年行业增速在50%以上，行业进入成长期。另外，中国工业机器人使用密度远低于主要发达国家，具有广阔的市场空间。智能装备的大发展对相关专业人才的需求呈爆发趋势，智能科学与技术专业毕业生今后的一个重要就业方向将是服务于产业界的机器人领域。
我们国家正在大力提倡的“中国制造2025”与德国提出的“工业4.0”有着异曲同工之妙，尽管两国的工业、社会发展阶段存在差异，但在智能制造领域、互联网领域发展水平基本同步。通过国家层面大力推广发展智能制造技术，以及在大学智能制造相关专业的课程改革，为我国的智能制造技术赶上甚至超过发达国家创造了千载难逢的机遇。
2智能科学与技术专业创新课程体系目标
如何充分利用民办学校的企业资源优势，办好智能科学与技术专业是本专业面临的重要挑战之一。本着教育先行、为产业服务的办学宗旨，根据行业中长期发展的需求，在保证专业知识体系完整性的前提下，结合“工业4.0”对专业人才知识、能力的需求，我们将专业定位侧重于智能传感与检测技术，智能机器人传动、驱动技术，智能机器人系统构建技术，嵌入式系统技术等。4年来的办学实践证明，我们的专业定位符合地区与行业发展需求，并具有一定的前瞻性。
基于以上专业定位，对智能科学与技术专业的人才培养课程体系进行深入的探索与实践，涉及专业一体化的理论与实践课程体系规划，机器人实践平台升级，专业课程的教学设计、教学方法、考核方式改革，教学资源、师资队伍、评估反馈机制建设等。通过有针对性地研究我们在专业教学中存在的问题，寻找解决问题的有效途径，探索出符合现代高等教育发展规律、适应“工业4.0”及“中国制造2025”对专业人才知识及能力要求的创新课程体系，为国家、社会输送高素质的应用型工程技术人才。
通过对智能科学与技术专业的面向“工业4.0”的创新课程体系的研究，在已运行4年的本专业课程体系的基础上建立完善的智能科学与技术专业创新课程体系；完成课程体系面向“工业4.0”的课程群知识结构设计、理论与实践一体化设计；总结课程教学手段和方法；完成高质量的教学资源建设；建立高水平的师资队伍。
3创新课程体系构建方案
专业人才培养遵循工程教育思想，以项目为导向设计专业课程培养体系，将项目设计和实施贯穿于大学4年的教学过程之中，让学生在校期间就有机会参与真实项目的开发与运作，获得实践经验和实际操作能力，实现企业真实项目实践与学校理论教学的无缝对接。设置面向“工业4.0”的创新课程群及项目群，对学生的知识、能力、素质进行全面培养，使学生得到全方位的锻炼。
3.1支撑培养目标实现的一体化课程体系
专业课程体系的构建思路以行业与社会需求为根本。在此基础上确定智能科学与技术专业人才的培养目标。以TOPCARES-CDIO教育理念为指导，定制科学先进的人才培养模式和过程，最终建立面向“工业4.0”的智能科学与技术专业创新课程体系。
引进与国际接轨的课程体系，制定全新的适应我国国情的教学计划，采用先进的教学理念与培养模式，初步构建以设计为中心，理论与实践高度融合的应用型本科课程体系。
理论课程体系方面具体表现在适当降低理论知识的难度，着重培养学生理论结合实际的能力。理论课程的整合要突出理论教学的应用性，构建基础理论平台课程群与专业模块化课程群相结合的理论教学体系，保证人才的基本规格和多样化、个性化发展，增强学生对社会的适应性。
实践课程体系方面，依据专业能力培养目标，以能力为本位，以项目为载体，以“学中做”和“做中学”为方法，统筹安排基础实践、专业实践、创新训练与实践、创业训练与实践、综合实训与实践、毕业设计（论文）与企业实习等各类实践教学环节，使实践学期教学内容逐级递进、逐步深化；将实践学期实训内容与理论学期的教学内容紧密衔接。系统化构建理论与实践相结合、课内与课外相结合、学校与企业相结合，贯穿于大学教育全程的一体化实践教学体系。本专业采用自顶而下的方式设计各级项目。一级项目（智能机器人综合设计项目）的设计直接针对专业的培养目标，实践学期的二级项目和基于专业课程的三级项目分别是一级项目培养能力的分解。
采用基于社会实际岗位的逆推法设计课程体系，如图2所示。按照人才职业需求确定专业培养目标，将专业培养目标抽象为若干个专业核心应用能力，再根据每个专业核心应用能力所需的知识、能力、素质结构划分不同的课程群。
设置课程群不仅要考虑智能科学与技术专业本身课程体系的科学性与递进关系，还要充分研究专业相关的重点行业、大型企业岗位特点，针对人才市场的人才需求和岗位需求，把行业、企业、岗位所需与“工业4.0”相关的新知识、新技术、新平台、新规范纳入课程，实现专业课程体系与区域经济及行业、企业的有效对接。目前，智能科学与技术专业现行的人才培养课程体系将专业定位侧重于智能传感与检测技术、智能机器人传动与驱动技术、智能机器人系统构建技术和嵌入式系统技术，包括智能系统的软/硬件设计与开发，以及智能技术在工业控制领域的应用等。虽然该体系与面向“工业4.0”相关技术有一定的匹配度，但还需进一步改革，拟融合“通信规约”“IoT”“工业现场总线”等知识模块构建“工业4.0”的CPS虚拟网络课程群，融合“工业机器人”“智能传感检测”等构建“工业4.0”的CPS实体物理课程群。实践课程体系的改革主要围绕KUKA工业机器人开设相关的课程实验、课程项目、实践学期项目及实训等。
智能科学与技术专业课程体系的构建分为基础课程、专业基础课程、专业岗位应用技能课程、专业方向和专业技能拓展课程4个阶段。注重岗位需求对课程设置的对应性，前两个阶段与传统大学基本一致，只是深度上浅显一些，后两个阶段面向人才市场的岗位需求，着重培养企业用得上的专业人才。
3.2科学的人才培养质量评价体系
大连东软信息学院智能科学与技术专业按照全面质量管理的理念，建立了全员参与、全过程监控、全方位评价的教学质量评价机制。做到了常项评价与专项评价相结合，形成性考核评价与终结性考核评价相结合，定性评价与定量评价相结合，采取管理学确认有效的5W1H（Why-What-Where-When-Who-How）和PDCA（Plan-Do-Check-Action）方法进行评价，可以有效地保证各环节教学质量的稳步提升与持续改善。
智能科学与技术专业教学质量评价包括TOPCARES-CDIO系列评估、教学质量评价以及教学过程评价3个部分。TOPCARES-CDIO系列评估主要评价专业、课程、项目、教材以及素质教育等环节落实工程教育理念的效果。教学质量评价主要包括教师教学质量评价，学生对课程的满意度调查、对重点课程的评价、对重点教材的评价等，由定量评价和定性评价组成。教学过程评价，主要从课程考核、实践学期以及毕业设计（论文）3个关键环节展开。
3.3高水平师资队伍建设
专业自成立以来就十分关注师资队伍的培养，不断强化专业师资队伍建设，持续关注专业带头人和骨干教师建设，加强“双师型”教师队伍的培养力度。通过开展内部培训、教学研讨、企业实践、学术研讨等全方位的培养措施，努力建设一支结构合理、素质优良、教研科研水平高、技术服务能力强的教学团队。在师资队伍建设过程中，实施“引聘训评”的双师型师资队伍建设发展方案。
3.4教学资源建设
根据课程体系改革方案，完善改革课程的教学大纲，积极开展专业课程教材、试题库、项目库、实验指导书、教学案例、课件等教学资源建设，升级机器人系列实验室。
