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1摘要摘要关键词：自动化信息化FX2N自动化不仅扩展了信息化的应用范围，如从工业现代化到各个领域的自动化与智能化。而且，信息化本身也需要自动化学科的介入，如网络的集成、建模与调控、网络服务的质量控制QoS、网络与信息的安全等等，无不与自动控制有关。经常有人问到自动化和信息化有什么联系，在与业界人士交流的过程中，也时常遇到类似问题，甚至还有人大胆断言：当前，自动化就是信息化，信息化就是自动化。通过实验来验证一下。由于玻璃钻饰品外型的特异性，玻璃钻饰品的加工和检测基本上处于手工或半手工状态，耗费较大的人力资源，效率低下，而且产品质量不一，很难保证产品质量的均衡性和持续性。该设备的自动化程度较高，逻辑控制比较复杂，设备的控制核心由三菱FX2N系列PLC和扩展模块以及FX2N-1PG特殊模块集成，本人在此想同大家交流一下该系统的集成过程和应用体会。2第1章自动化与信息1．1.关于“自动化“自动化”一词出现于20世纪40年代。1953年，J·迪博尔出版了世界上第一本以《自动化》（Automation）命名的书籍。在书中，J·迪博尔给“自动化”所下的定义是：“自动化是分析、组织和控制生产过程的手段”。也就是说，自动化是将自动控制应用于生产过程的结果。随着科学技术的发展，自动化技术也在不断丰富、深化。可以说，自动化技术的发展历史是一部人类以自己的聪明才智延伸和扩展自身器官功能的历史。“自动化”的定义有许多种，《中国大百科全书》中这样描述：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。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。1.2.关于“信息化”从历史发展看来，信息化（informatization）概念的提出是与后工业社会或信息社会的讨论相联系的。“信息化”这个名词则是在20世纪60年代末提出的，信息化的概念起源于60年代的日本，日本社会学家梅倬忠夫在其发表的《信息产业论》中首次提出了“信息化”这个概念，认为信息社会是信息产业高度发达且在产业结构中占据优势的社会，3信息化是由工业社会向信息社会演进的动态发展过程。而后被译成英文传播到西方，西方社会普遍使用“信息社会”和“信息化”的概念是70年代后期才开始的。到20世纪90年代以来，信息化呈现出鲜明的时代特色。信息资源是信息化的基础．开发利用信息资源是信息化的核心，随着社会、经济和科学技术的发展，社会信息量不仅急剧增长．而目前成为现代社会发展的重要支柱和战略资源。信息时代是信息成为人类活动的基本资源，信息技术广泛地应用于农业、工业、科学技术、国防军事及社会的各个领域，信息业已经成为整个社会经济结构的基础产业，信息活动对社会发展的贡献已经居于突出的地位。信息社会是继农业时代、工业时代之后，人类社会历史发展出现的崭新时代。由此可见，“自动化”的名词出现在20世纪的40年代，而“信息化”的名词则出现在60年代。“自动化”与“信息化”两者的定义也是完全不同的，“自动化”是指：“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。”而“信息化”是指：“培养、发展以计算机为主的智能化工具为代表的新生产力，并使之造福于社会的历史过程。1.3两者既有联系又有区别“自动化”与“信息化”虽然并不是同一回事，但是，两者既有联系，也有区别与特点。1.两者的联系20世纪40年代，C.E.香农从定量的方面描述了信息的传输和提取的问题，从而创立了“信息论”，这为信息科学的研究奠定了初步的基础。经典控制论的作者N.维纳则从控制的观点揭示了动物和机器的共同的信息与控制规律。维纳从控制论的角度出发，认4为“信息是人们在适应外部世界，并且这种适应反作用于外部世界的过程中，同外部世界进行互相交换的内容的名称”。维纳关于信息的定义包含了信息的内容与价值，从动态的角度揭示了信息的功能与范围，但也有局限性。由于人们在与外部世界的相互作用过程中，同时也存在着物质与能量的交换，维纳关于信息的定义没有将信息与物质、能量区别开来。正是由于自动化系统和自动控制理论的出现，使原来对于信息的研究仅限于传输方面的概念开始突破。十分有意思的是：在中国，信息化战争的概念恰恰是《工程控制论》的作者，中国自动化学会的创立者——钱学森同志于1995年提出来的，之后才陆续在我国的社会各界广泛地出现“信息化”、“信息化建设”等名词。也就是说，在仙农创立信息论的同时，维纳（N.Wiener）出版了专著《控制论：或关于动物和机器中控制与通信的科学》，创建了控制论。后来人们常常将信息论、控制论和系统论合称为“三论”，或统称为“系统科学”或“信息科学”。其次，两者虽然研究对象不同，但大多具有相同的理论基础与技术工具（电子数字计算机）。电子计算机是一种按照程序自动进行信息处理的通用工具。它的处理对象是信息，处理结果也是信息。由于电子计算机的问世，“自动化”与“信息化”两者很好地交汇在一起了。最后，“自动化”与“信息化”过程都普遍存在于社会、工业、农业、生物、国防军事、科学实验、日常生活和人类智能等领域。由此可见，“自动化”与“信息化”两者的联系是：研究工作的时代相同，研究工作的理论基础相似，研究工作的基本工具相同，研究问题的领域交融。51.4两者的区别首先，研究的对象明显不同，“自动化”是如何运用“信息”来进行对象的“控制”与“优化”。而“信息化”，一是研究“信息”的本身属性如信息的度量与定量、信息的编码、信息传输的效率、信息的纠错等等；二是指加快信息高科技发展及其产业化，提高信息技术在经济和社会各领域的推广应用水平并推动经济和社会发展前进的过程。其次，研究“自动化”与“信息化”两者的科学技术界的出发点不同，角度不同。一个是针对着“无人化”的设备或装置按照指令或程序正常的自动运转；一个是针对着信息的获取、传输、处理与检索及其运转过程之中的安全问题。再次，内涵与特点不同。“自动化”从科学层面来说是以控制理论、系统理论、复杂系统科学作为理论基础；从哲学层面来说是方法论；从技术层面来说是信息技术与工艺、其他技术的融合或桥梁。而“信息化”是指在社会、国民经济与国防军事等的各个方面，以先进的思想为指导，以现代信息技术为手段，以深入开发、广泛利用信息资源为重点，以提高社会（系统）效率、生产能力、管理能力、作战能力为目的。例如：企业信息化的内涵，是生产力和生产关系的技术进步；又如：教育信息化是指在教育过程中，比较全面地运用以计算机多媒体和网络通信为基础的现代化信息技术，促进教育的全面改革，使之适应于正在到来的信息化社会对于教育发展的新要求等等。“信息化”这一概念向上到“国家信息化问题”，向下到“企业信息化问题”，具有更多的宽泛性。而“自动化”这一概念，虽然也具有一定的宽泛性，但是，应当说“自动化”不如“信息化”那样宽泛。因此，人们常把“自动化”作“信息化”的一部分来看待也是不足为奇的。当然，尽管有人说，西方国家一些知名的大学就没有开设“自动化学科”的专业来证明他6们的“包含”观点。但是，作为发展中国家来讲，在现阶段，将两者区分开来是十分必要的。1.5两者互为依托又相互促进“自动化”与“信息化”双方既互为依托，同时也相互促进。这可以从几个方面来论述。1.自动化是信息化的基础以及组成部分自动化不仅包含利用信息实现目标的原理和方法，而且包含作为其载体的技术和装备，并最终将它们集成在自动化系统中，涉及到从理论、方法、技术到设备的各个层面。信息技术是由信息获取、信息传输、信息处理和信息利用四部分组成的。基本的自动化系统至少包含有信息获取、处理和利用三部分，而带有计算机网络或通信网络的自动化系统则更是包含了以上全部内容。但需要指出的是，以控制为基础的自动化虽然涉及到信息技术的全部，但其重点是在信息的利用上，即如何利用信息去实现有目的的行为，信息的获取、传输和处理，则是为了实现这一目的的手段和工具。因此，自动化离不开计算机、通信和信息处理，但与这些信息技术相比，更体现了人类改造自然的直接目的。在这个意义上，自动化技术显然是信息技术中最核心的组成部分之一。如果具体到企业中，完全可以说：“自动化是信息化的基础”。因为，工业控制自动化将主要包含三个层次，从下往上依次是基础自动化、过程自动化和管理自动化，其核心部分是基础自动化和过程自动化。工业企业的自动化一般分为三个层次：现场层（基础自动化）包括现场仪表与DCS、PLC、FCS等；MES层（制造执行系统或过程控制）包括优化控制、先进过程控制（APC）、人工智能、生产调度等；ERP层（资源管理决策层）等等。从上可知，工业企业的自动化是工业企业信息化的基础，如果说工业企业7还没有实现自动化生产，那么，要想实现工业企业的信息化，就无从谈起。2.信息化可以促进自动化信息时代的自动化，则是在机械化时代自动化的基础上的信息时代的自动化了。在计算机用于自动化之前，自动化的功能目标是以省力为目的，代替人的体力劳动。随着计算机和信息技术的发展，计算机和信息技术作为自动化技术的重要手段，自动化的视野大大扩展，自动化的功能目标不再仅仅是代替人的体力，而且可以代替人的部分脑力劳动。目前，国际8第2章现代工业自动化集成体系架构的现状2.1自动化集成体系架构推出的背景在当今的IT时代，生产过程自动化不仅是把它作为操作和运行生产工艺的工具，随着市场竞争不断加剧，在挖潜增效驱使下，要求自动化技术将过程信息和整个集团的生产管理、执行等信息系统全集成在一揽子解决方案中。在这种趋势下在全球有影响力的控制系统供应商现今纷纷推出全集成架构，如：Schneider的TransparentReady透明就绪Siemens的TotalIntegratedAutomation全集成自动化RockwellAutomation的IntegratedArchitecture集成架构Mitsubishi的e—Factory可视化工厂ABB的IndustrialIT工业信息系统EmersonProcess的PlantWeb工厂管网InvensysProcess(Foxboro)的ECS(EnterpriseControlSystem)—企业控制系统Yokogawa的VigilantPlant警醒的工厂自动化全集成体系架构推出仅3，4年，但发展速度引人注目，其发展显然处于自动化技术发展的大背景中：1）市场竞争要求自动化技术不再仅仅是提供PLC或DCS的局部控制模式和独立的信息体系，而要求将自动化控制和生产管理、执行等信息系统全集成在一起的新的控制模式。2）企业过程管理与控制系统体系结构发生了本质性的变化，工业自动化的金字塔9模型已由原来的5层结构简化为3层：即企业资源规划（ERP），制造执行系统（MES）与过程控制系统（PCS）3层，它们分别起着计划层（制定生产计划），执行层（实施生产管理与质量控制），控制层（实现逻辑、闭环和过程控制等）作用，生产过程借助于MES进行集成与协调控制，通过工厂的信息管理系统（PMIS），产品规范管理系统（PSMS），物流管理系统，设备管理系统，实验室和化验室的信息管理系统，生产定单的管理系统以及详细的生产排程和生产运营记录系统，使得制造业（包括大的水泥集团）的信息不仅具有很好的计划系统，还能使计划落实到实处，最终实现操作过程自动化，使生产更有序，更经济，既提高了生产效率，又节约了成本，公司竞争力也进一步加强。现代水泥工厂控制与管理的金字塔模型见图1。图1：现代水泥工厂控制与管理的金字塔模型1）长期以来工业控制领域一直把电气的逻辑和顺序控制、传动控制和过程控制、运动控制等构成不同的独立体系，而现今自动化技术发展已经为打破各控制领域各自为政的枷锁，并统一在一个平台上准备好技术和认识条件。2）现场总线和工业以太网技术的发展和推广应用，为全集成自动化体系架构