1、四川大学电气信息学院自动化专业概论一、什么是自动化一提到自动化，人们很自然地就会想到银行的自动取款机，只要你把卡片送入自动取款机，并输进你的户头密码及取款额，自动取款机就能很快地送出现款；自动包饺子机不用你动手，就能自动制皮、填馅、捏合、装盒包装；等等。机器或装置在无人干预的情况下按规定的程序或指令自动进行操作或控制的过程，其目标是“ 稳，准，快 ”。因此，通俗地说，自动化就是用机器设备或系统代替人完成某种生产任务，或者代替人实现某种过程，或代替人进行事务管理工作。严格点说，自动化就是指在没有人的直接参与下，机器设备或生产管理过程通过自动检测、信息处理、分析判断自动地实现预期的操作或某种过程。
2、 自动化技术包括了生产控制自动化和经营管理自动化两个方面。它们相互联系、相互渗透、相互促进。自动化技术广泛用于工业、农业、军事、科学研究、交通运输、商业、医疗、服务和家庭等方面。采用自动化技术不仅可以把人从繁重的体力劳动、部分脑力劳动以及恶劣、危险的工作环境中解放出来，而且能扩展人的器官功能，极大地提高劳动生产率，增强人类认识世界和改造世界的能力。因此，自动化是工业、农业、国防和科学技术现代化的重要条件和显著标志。二 、 研 究 内 容自 动 化 专 业 主 要 研 究 的 是 自 动 控 制 的 原 理 和 方 法 ， 自 动 化 单 元 技 术 和 集成 技 术 及 其 在 各 类 控 制
3、 系 统 中 的 应 用 。 它 以 自 动 控 制 理 论 为 基 础 ， 以 电 子 技术 、 电 力 电 子 技 术 、 传 感 器 技 术 、 计 算 机 技 术 、 网 络 与 通 信 技 术 为 主 要 工 具 ，面 向 工 业 生 产 过 程 自 动 控 制 及 各 行 业 、 各 部 门 的 自 动 化 。 它 具 有 “控 （ 制 ）管 （ 理 ） 结 合 ， 强 （ 电 ） 弱 （ 电 ） 并 重 ， 软 （ 件 ） 硬 （ 件 ） 兼 施 ”等 鲜 明的 特 点 ， 是 理 、 工 、 文 、 管 多 学 科 交 叉 的 宽 口 径 工 科 专 业 ， 是 一 门 涉 及
4、 学科 较 多 、 应 用 广 泛 的 综 合 性 科 学 技 术 。 作 为 一 个 系 统 工 程 ， 它 由 5 个 单 元组 成 ： 程 序 单 元 。 决 定 做 什 么 和 如 何 做 。 作 用 单 元 。 施 加 能 量 和 定 位 。 传 感 单 元 。 检 测 过 程 的 性 能 和 状 态 。 制 定 单 元 。 对 传 感 单 元 送 来 的 信息 进 行 比 较 ， 制 定 和 发 出 指 令 信 号 。 控 制 单 元 。 进 行 制 定 并 调 节 作 用 单元 的 机 构 。 自 动 化 的 研 究 内 容 主 要 有 自 动 控 制 和 信 息 处 理 两 个
5、 方 面 ， 包 括 理论 、 方 法 、 硬 件 和 软 件 等 ， 从 应 用 观 点 来 看 ， 研 究 内 容 有 过 程 自 动 化 、 机械 制 造 自 动 化 、 管 理 自 动 化 、 实 验 室 自 动 化 和 家 庭 自 动 化 等 。 1、 过 程 自 动 化 石 油 炼 制 和 化 工 等 工 业 中 流 体 或 粉 体 的 化 学 处 理 自 动 化 。一 般 采 用 由 检 测 仪 表 、 调 节 器 和 计 算 机 等 组 成 的 过 程 控 制 系 统 ， 对 加 热 炉 、精 馏 塔 等 设 备 或 整 个 工 厂 进 行 最 优 控 制 。 采 用 的 主
6、要 控 制 方 式 有 反 馈 控 制 、前 馈 控 制 和 最 优 控 制 等 。 2、 机 械 制 造 自 动 化 这 是 机 械 化 、 电 气 化 与 自 动 控 制 相 结 合 的 结 果 ， 处理 的 对 象 是 离 散 工 件 。 早 期 的 机 械 制 造 自 动 化 是 采 用 机 械 或 电 气 部 件 的 单 机自 动 化 或 是 简 单 的 自 动 生 产 线 。 20 世 纪 60 年 代 以 后 ， 由 于 电 子 计 算 机 的 应用 ， 出 现 了 数 控 机 床 、 加 工 中 心 、 机 器 人 、 计 算 机 辅 助 设 计 、 计 算 机 辅 助制 造
7、、 自 动 化 仓 库 等 。 研 制 出 适 应 多 品 种 、 小 批 量 生 产 型 式 的 柔 性 制 造 系 统（ FMS） 。 以 柔 性 制 造 系 统 为 基 础 的 自 动 化 车 间 ， 加 上 信 息 管 理 、 生 产 管 理自 动 化 ， 出 现 了 采 用 计 算 机 集 成 制 造 系 统 （ CIMS） 的 工 厂 自 动 化 。 3、 管 理 自 动 化 工 厂 或 事 业 单 位 的 人 、 财 、 物 、 生 产 、 办 公 等 业 务 管 理自 动 化 ， 是 以 信 息 处 理 为 核 心 的 综 合 性 技 术 ， 涉 及 电 子 计 算 机 、 通
8、 信 系 统 与控 制 等 学 科 。 一 般 采 用 由 多 台 具 有 高 速 处 理 大 量 信 息 能 力 的 计 算 机 和 各 种 终端 组 成 的 局 部 网 络 。 现 代 已 在 管 理 信 息 系 统 的 基 础 上 研 制 出 决 策 支 持 系 统（ DSS） ， 为 高 层 管 理 人 员 决 策 提 供 备 选 的 方 案 。 学 生 在 校 时 一 般 学 习 半 导 体 变 流 技 术 、 自 动 控 制 系 统 、 电 力 拖 动 与 电 气控 制 、 最 优 控 制 、 微 型 计 算 机 控 制 技 术 、 计 算 机 通 讯 与 网 络 、 数 字 信
9、号 处 理 、软 件 工 程 、 传 感 器 原 理 、 自 动 检 测 技 术 、 系 统 工 程 概 论 、 运 筹 学 和 情 报 检 索等 近 40 门 课 程 。 本 专 业 是 一 门 适 应 性 强 、 应 用 面 广 的 工 程 技 术 学 科 。 旨 在培 养 学 生 成 为 基 础 扎 实 、 自 动 控 制 技 术 知 识 系 统 深 入 、 计 算 机 应 用 能 力 强 的高 级 工 程 技 术 人 才 。 所 以 学 生 在 毕 业 后 都 能 从 事 自 动 控 制 、 自 动 化 、 信 号 与数 据 处 理 及 计 算 机 应 用 等 方 面 的 技 术 工
10、作 。 就 业 领 域 也 非 常 的 宽 广 ， 比 如 高科 技 公 司 、 科 研 院 所 、 设 计 单 位 、 大 专 院 校 、 金 融 系 统 、 通 信 系 统 、 税 务 、外 贸 、 工 商 、 铁 路 、 民 航 、 海 关 、 工 矿 企 业 及 政 府 和 科 技 部 门 等 。自 动 化 是 新 的 技 术 革 命 的 一 个 重 要 方 面 。 自 动 化 技 术 的 研 究 、 应 用 和 推广 ， 对 人 类 的 生 产 、 生 活 等 方 式 将 产 生 深 远 影 响 。 生 产 过 程 自 动 化 和 办 公室 自 动 化 可 极 大 地 提 高 社 会
11、 生 产 率 和 工 作 效 率 ， 节 约 能 源 和 原 材 料 消 耗 ，保 证 产 品 质 量 ， 改 善 劳 动 条 件 ， 改 进 生 产 工 艺 和 管 理 体 制 ， 加 速 社 会 的 产 业结 构 的 变 革 和 社 会 信 息 化 的 进 程 三 、 发 展 趋 势现 代 生 产 和 科 学 技 术 的 发 展 ， 对 自 动 化 技 术 提 出 越 来 越 高 的 要 求 ， 同 时也 为 自 动 化 技 术 的 革 新 提 供 了 必 要 条 件 。 70 年 代 以 后 ， 自 动 化 开 始 向 复 杂的 系 统 控 制 和 高 级 的 智 能 控 制 发 展 ，
12、 并 广 泛 地 应 用 到 国 防 、 科 学 研 究 和 经济 等 各 个 领 域 ， 实 现 更 大 规 模 的 自 动 化 ， 例 如 大 型 企 业 的 综 合 自 动 化 系 统 、全 国 铁 路 自 动 调 度 系 统 、 国 家 电 力 网 自 动 调 度 系 统 、 空 中 交 通 管 制 系 统 、城 市 交 通 控 制 系 统 、 自 动 化 指 挥 系 统 、 国 民 经 济 管 理 系 统 等 。 自 动 化 的 应用 正 从 工 程 领 域 向 非 工 程 领 域 扩 展 ， 如 医 疗 自 动 化 、 人 口 控 制 、 经 济 管 理自 动 化 等 。 自 动
13、化 将 在 更 大 程 度 上 模 仿 人 的 智 能 ， 机 器 人 已 在 工 业 生 产 、海 洋 开 发 和 宇 宙 探 测 等 领 域 得 到 应 用 ， 专 家 系 统 在 医 疗 诊 断 、 地 质 勘 探 等 方面 取 得 显 著 效 果 。 工 厂 自 动 化 、 办 公 自 动 化 、 家 庭 自 动 化 和 农 业 自 动 化 将 成为 新 技 术 革 命 的 重 要 内 容 ， 并 得 到 迅 速 发 展 。 自 动 化 专 业 一 直 以 来 是 社 会急 需 的 人 才 。 包 括 电 气 自 动 化 、 铁 路 、 化 工 等 诸 多 领 域 。 自 动 化 工
14、程 师 从 事 自 动 化 系 统 的 维 护 、 优 化 等 工 作 ； 自 动 化 设 计 师 从 事 自 动 化 系统 的 设 计 和 开 发 ； 软 件 工 程 师 处 理 自 动 化 系 统 中 相 关 的 软 件 的 设 计 和 开发 。四、自动化技术的应用自动化技术在机械加工、采矿冶炼、化学工业、电力系统、交通运输、农业生产、环境保护、医药卫生、军事技术、航空航天、科学研究、办公服务等领域都得到了广泛的应用。1、工业自动化工业自动化主要包括自动完成加工生产的设备自动化，自动完成正常生产进程的过程自动化，以及自动实现业务管理的管理自动化。工业自动化当前发展的特征是智能化和集成化，也
15、就是，一方面制造和应用智能机器(如电脑和机器人)代替人的体力劳动和部分脑力劳动，实现高水平自动化生产；另一方面，综合运计算机、制造技术、控制技术、电子技术、通讯技术和管理科学等学科知识，采用设备集成、信息集成实现规划设计、生产制造、管理销售等功能的集成。2、办公自动化办公自动化最初是用文字处理机、复印机、传真机等办公设备，实现单项办公自动化，例如，代替秘书完成起草文稿、打印文件和留底存档等工作。后来，由于计算机的发展，又出现了电子银行、电子邮件等高水平的办公自动化设备和系统。电子银行是指采用电子计算机、终端设备及自动出纳机等组成的系统，用以快速地完成银行或用户之间的资金转移，或者完成自动取存款
16、业务，即用户持信用卡，由自动出纳机办理存款祁取款的业务。电子邮件是指利用现代通讯手段，传递信件、资料等文字和语音信息的系统。办公自动化给人们带来了极大的效益和方便。现代办公自动化正朝着计算机网络化和智能化方向发展。3、家庭自动化家庭自动化，主要是指自动地实现生活服务或提供信息服务。例如，家里装上空调机，在炎热的夏天，就能使室内自动保持适宜的温度。一台自动洗衣机，能自动地把衣服洗干净，等等。家庭生活服务自动化把人们从繁重的家务劳动中解放出来，并创造出一个舒适的生活环境。实现家庭自动信息服务，则可以极大地改变人们的生活和工作方式。例如，利用订票系统，可以预订到世界各地任何一家航空公司的任何一条航线的机票，并为你安排好旅游日程。在家里办公，是家庭自动化的一个发展趋势。在家里通过计算机系统和通讯系统就可以掌握现场情况和有关资料，并控制指挥生产过程，或完成某些工作任务。在家里办公，能够大大地减少社会设施，还可以提高工作效率。
