發布時間：2022-06-07 08:52:17
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摘要：中國行業標準JGJ/T16-92《民用建筑電氣設計規范》第26章《建筑物自動化系統（BAS）》所規定的模擬和數字混合的集散型系統（TDS），已面臨更新為全數字系統的挑戰。就像工業自動化一樣，建筑物自動化市場在技術接受期曲線上，通常落后于商業領域技術應用會有幾年之久……
關鍵詞：建筑物自動化總線技術
中國行業標準JGJ/T16-92《民用建筑電氣設計規范》第26章《建筑物自動化系統（BAS）》所規定的模擬和數字混合的集散型系統（TDS），已面臨更新為全數字系統的挑戰。就像工業自動化一樣，建筑物自動化市場在技術接受期曲線上，通常落后于商業領域技術應用會有幾年之久，因此，在商業領域已經成功運用多年的個人計算機和以太網通信，現在卻成為BAS更新途徑的熱門話題。PC-BasedControl和以太網技術，已經開始全面進入BAS領域。2000年3月，Honewell公司推出的全數字化閉路電視監視系統DVM，就用PC-BasedVideoServer，類似于商業領域應用的個人計算機式視頻服務器，取代了傳統的模擬和數字混合的CCTV閉路電視矩陣切換器和磁帶錄象設備；DVM系統中，經過信號轉換接口把所有攝像機的視頻信號直接連入以太網通信，每20臺攝像機使用1臺VideoServer。這種第三代保安監控電視的全數字化CCTV以太網系統，已經在澳大利亞悉尼機場使用。
PC機技術日新月異的進步，使BAS的中央站功能不斷增強；PC機的商業軟件，如ODBC、API等等，已成為BAS的標準軟件；基于PC機技術的分站不斷發展。信息領域的以太網技術對工業自動化和建筑物自動化各個層面的影響，從上到下。BAS管理層的以太網正在下植到自動化層和更低的現場層。BAS三層結構將會成為以太網"一網到底"的三層網絡。完成這項"通體透明網絡"革新的主要技術，就是以太網現場總線。以太網現場總線，也可稱為以太網I/O（Input/Output），是控制技術和信息技術的完美結合，性能發揮到極致，它或許能夠解決工業自動化長期爭論不休的現場總線標準化問題，是商業技術影響工控技術的一個范例。
以總線為脈絡，分析計算機總線、測控總線和網絡總線在BAS技術發展中分別擔綱的角色，可以加深對BAS未來發展的了解。
1、總線BUS
總線一詞，源于計算機技術。總線是各種信號線的集合（包括地址、數據、控制、電源等），是各種信息傳輸的通路，有匯總的涵義。微軟百科詞典定義總線為：計算機系統中各部件之間用于數據傳輸的一組硬件連線（導線）。IBM公司將其簡稱為用于傳輸信號或功率的一根或多根導體。在建筑物自動化中，BAS總線可解釋為用來連接中央站分站、現場設備或者各種系統的那些具有導電性的通路，以完成數據或信號的傳輸。
以應用范圍來分，BAS總線可劃分為計算機總線、測控總線和網絡總線、。計算機總線用于上位管理計算機和中央站內部部件的連接。測控總線用于中央站與分站的連接，分站與現場設備的連接，現場設備之間的連接。網絡總線則是將上位管理計算機和中央站、瀏覽器等視為節點而共同連接在一起的一條多分支線路，將數據置于網絡總線中，數據將會經所有的節點檢測后，由其指定地址的節點接收。BAS管理層的以太網就是網絡總線。當以太網下植到自動化層和現場層以后，以太網又扮演著測控總線的角色，在這種背景下，我們借用"網絡就是計算機"的概念，不免也可以說"網絡就是控制器"，因為所有傳感器、執行器、分站、中央站已經遍布以太網中，以太網被賦予完成分布式控制兼有普通信息存取的能力，人們可以隨心所欲使用以太網，無論是進行實時控制還是傳遞管理信息。
2、標準化Standardization
作為信息傳輸通路的總線，追求標準化，是各種總線的共同目標；只有標準總線，才能夠支持更多的性能不同的產品的連接，完成更多更好的系統的集成，實現更完善的控制和管理，因此，總經以其有匯集性能的特點，尤其需要標準化。標準總線的形成，主要有兩種方法，一種是由非商業的或政府組織所產生的標準，目的在于使某一種類型總線開發和使用規范化，例如RS232C；這種正規的合法的技術標準，是在對已有方法、途徑及技術開發進行仔細研究的基礎上起草，并經正式批準后產生，這種標準通常包括著一些國際標準。另外一種方法，是有某一家公司先行開發出一種總線技術，由于成功，得到其它公司模仿和廣泛使用，以至一偏離該總線就會產生不兼容問題，導致產品在市場中受到限制，例如現場總線LonTalkBus；這類事實上的總線技術標準，是基于市場需求產生而形成的，無需正式批準，這種標準通常包括大量流行的工業標準。
3、計算機總線ComputerBus
中國行業標準JGJ/T16-92第26章BAS，對中央站硬件、組態、系統軟件的規定（26.4.26.5）非常簡單，僅是基于采用計算機作為監控中心的一般原則，如應設置CPU、CIU、CRT、打印機等規定，對上位管理計算機則僅限于優化控制與管理某些功能要求。但是，近年來計算機技術發展很快，系統軟件、應用軟件、存儲系統、處理器技術、輸入輸出系統和計算機結構，都是如此，其中，計算機總線技術與工業自動化、建筑物自動化關系密切，計算機總線是計算機系統信息總通道，性能優劣，對BAS上位管理計算機和工作站的影響是至關重要的。因為采用先進的計算機總線，可以提高工作站的帶寬，改變工作站的兼容性和開放性，并能提高工作站的可靠性，這對控制系統無疑是最重要的性能。例如，使用PCI總線技術的PC機，每年停機時間可以小于315秒中，可靠性高達99.99%，因此，BAS用戶已經開始關心工作站的計算機總線，2000年9月山西省太原市某國際貿易中心大廈BAS招標文件中，明確提出中央站應該使用計算機33MHz三總線結構PCI（外部設備互聯總線），說明用戶不僅關心各種功能模塊設置，還要求提供工控級別的總線來保證工作站性能。隨著基于PC機控制的技術進展，計算機總線對BAS的影響會更加重要。因為BAS將逐漸最終成為由一臺PC機控制幾條現場總線的系統。
3．1計算機總線的發展歷史
1970年，DEC公司首先推出了稱為Unibus的總線，把PDP11小型計算機上所有的部件、設備都連接在一起。它是一種單總線結構。
1981年，IBM公司在第1臺個人計算機IBMPC/XT上推出了XT總線，也是單總線，1984年，采用16位CPU的IBMPC/AT出臺，AT總線在XT總線結構上，增加了一組輸入/輸出總線，形成雙總線結構。AT總線就是著名的工業標準總線ISA，全稱是IndustrialArchitecture工業標準結構，它是通過將板卡出入IBMPC及其兼容機的標準擴展槽來添加計算機部件的總線設計規范。1989年康柏、惠普等9家公司在ISA基礎上，推出EISA，擴展工業標準結構，這是一種把附加卡（例如視頻卡、內置卡MODEM卡及支持其它外圍設備的卡）聯接到PC機主板的一種總線標準。EISA總線操作頻率比ISA高很多，能提供很多的數據吞吐率。
為了提高PC機性能，使某些擴展板可以直接與微處理器通信，而不必經過通常使用的系統總線，Intel公司提供了PCI總線規范。這種局部總線允許在計算機上安裝多至10個PCI兼容的擴展卡，PCI局部總線系統需要在某個PCI兼容插槽中安裝一塊PCI控制卡，每次可以以32位或64位的速度與CPU進行數據交換。PCI規范還考慮了多路復用Multiplexing。因此，PCI總線已成為今天計算機事實上的局部總線標準。由于PCI獨立于處理器，不僅Intel系列可用，DEC的Alpha、Motorola的PowerPC等系列也可以用，它的向前向后兼容性，能使現有的多種計算機都能平滑過度到新標準，所以尤其受工業控制機行業的歡迎，建立了PCI工業計算機協會PCIIndustrialComputerManufacturersGroup（PCIMG），致力于在工控機行業推廣PCI總線。1995年，出版了CompactPCI規范。
PCI總線在計算機中配置了3組總線，時鐘33MHz，與CPU時鐘頻率無關，寬度32位，可擴展至64位，帶寬達132Mbps至246Mbps，可以和ISA、EISA、VL-BUS等總線兼容，支持5V和3.3V兩種電壓，可以在芯片、軟件和開發工具方面廣泛利用PC機豐富資源，它具有良好的網絡性能、圖形視窗介面和數據存貯性能，是工業自動化和建筑物自動化中央站理想的計算機總線。
4、網絡總線NetworkBus
中國標準JGJ/T16-92第26章BAS，規定"優先采用共享總線型"局域網結構作為BAS管理層、自動化層、現場層的網絡拓撲，即用一條總線，把上位管理計算機、中央站、分站、現場設備各自連接在一起，形成三層局域網。因為所有節點共享一條傳輸通路，一次只能允許一個節點發送信息，所以需要建立信息發送的控制方式，JGJ/T96-在26.6.6條文說明中，沒有明確規定是用IEEE802.3以太網的CSMA/CD波及監聽多路訪問/沖突檢測爭搶發送，還是用IEEE802.4令牌總線排隊訪問控制，只有指出這兩種方法都是"目前流行的"，但是"并無一致的看法"。在26.6《信號傳輸與數據通信》中，則把現場層至自動化層之間的信息傳遞成為"信號傳輸"，把自動化層和管理層之間的信息傳遞，稱為"數據通信"，以示區別，前者為現場設備與計算機通信，包括模擬信號，后者為計算機之間通信，全部為數字信號。
20多年來，發展極為成功的以太網技術，已經得到公認。人類進入英特網時代，以太網也迅速進入工業自動化的各層網絡。電氣電子工程師協會IEEE基于802.3以太網國際標準，正在積極制定現場與以太網通信的新標準，使以太網能夠直接為現場層所使用，可以預見，正象個人計算機PC迅速進入工業自動化領域一樣，以太網以及TCP/IP、UDP/IP協議將十分迅速進入工業自動化各個領域，包括BAS。
網絡總線是網絡通信總線的簡稱，在BAS中，網絡總線是上位管理計算機、中央站、分站、現場設備之間的連接總線，從計算機系統結構的角度上看，它是計算機的外部總線，計算機總線則可視為內部總線。網絡總線屬于網絡技術，計算機總線屬于計算機技術，網絡是多個計算機的集合系統，數據通信和資源共享是其特點。今天，已經進?quot;網絡就是計算機"的時代，通信和計算機技術緊密結合、同步發展，計算機總線和網絡總線是計算機一種技術的兩個方面。新一代的計算機已經把網絡接口集成到計算機母板上，網絡功能已經嵌入到操作系統中，使得網絡總線可以視為計算機總線的外部延伸，密不可分。不進入網絡的工作站，是不完整的工作站。在建筑物領域，BAS是建筑物整體計算機網絡的重要子網，形成建筑物管理和建筑物設備控制一體化是從網絡開始的。計算機總站維系著BAS的通信子網，資源子網和通信子網的組合，就是建筑物自動化網絡，就是建筑物自動化系統。
4．1以太網的發展歷史
1968-1972Aloha無線電系統夏威夷大學開創爭用型通信
1972-1977首臺以太網2.94MMetcalf和Boggs先生建立CAMA/CD
1979-1983粗同軸以太網10MCom（DEC、Intel、Xerox）10BASE5
1980-1982細同軸以太網商品化10M3ComISA總線與10BASE2相連
1984-1987雙絞線以太網1MUTPHP、AT&T1BASE5
1986-1990綜合布線+雙線絞線以太網10MSynOptics、HP10BASET
1990-1994交換式和全雙工以太網10MKalpanaEtherSwitch
1992-1995快速以太網100MUTPGrandJunction100BASET
1996-?千兆位以太網1000MIEEE802.3z1000BASEF
4．2以太網與局域網國際標準IEEE802.3
以太網是商業市場上發展的，而802.3標準是獨立的標準組織《電氣與電子工程師學會》開發的802.3是基于以太網第1個版本制定，但在一定程度上改進了設計，1983年公布以后，以太網以此又作了修改，原來互不兼容的局域網，變為互相兼容（但不完全兼容）。二者主要區別是結構不同，例如，最大數據單元，802.3是1460字節，以太網是1500字節。但是，通常可以把802.3視同以太網。
以太網速率有10M和100M兩種，最大1518字節，最大段長度500米（粗同軸）、185米（細同軸）、100米（UTP），中斷段綜合長度2500米（粗同軸）、925米（細同軸）、2500米（UTP）。
在BAS中用以太網作為網絡總線時，現在BAS供應商所提供的以太網接口卡NIC（安裝在中央站中），應該是10M/100M自適應型，以滿足用戶部署100M快速以太網的要求，例如Intel公司的PRO/100+管理適配器，適用于有PCI總線的臺式機，能自動監聽集線器速度，從而自動選擇10M或100M，能支持最新的連接管理規范wfw2.0，支持所有的主要操作系統和網絡操作系統，WinNT、95、98、2000，Nerware、UNIX，支持10BAS-TX，5類UTP，RJ-45連接器，數據路徑寬度32位，可在0-55℃環境中工作。
4．3以太網介質訪問控制（MAC）CSMA/CD
載波監聽多址訪問/沖突檢測是以太網搶先式信息發送的主要技術，它包括有先聽再講、無聲則講、有空就講、邊講邊聽、一人獨講、退避三舍等信息發送規則，保證所有站點都能以公平方式通過競爭來訪問大家共享的以太網，雖然難免有"后到先服務"的現象，但是，由于CSMA/CD有一套完整的處理沖突的方法，大體上實現了對網絡總線的公平訪問。它是退避三舍的自調整功能，保證所有信息的發送都是成功的，例如常用的一種沖突退避延遲算法，稱為"截斷的二進制指數回退（EBE）"，它使發送信息的站點，每沖突一次，自動延遲一個以2的冪函數計算的退避時間，用這種不斷擴大回退時間來適應網絡流量的變化，這是一種很巧妙的方法。它規定了退避也是有限度的，即最大退避時間以210倍為限，忍讓次數也是有限的，以216次為限，否則就會丟掉這個屢發屢敗以太岡幀，這種情況是絕少發生的，除非以太網已經癱瘓。
以太網每幀發送之間有一個固定的間隙64字節、512位，稱為時間片，用來識別由于沖突而失敗的發送信息幀碎片（最小幀規定為64字節，包括48字節數據），在512位時間內，網絡岡所有站點檢測到載波（有信息發送）和合法的沖突、信息幀碎片，從而保證以太網能正常工作，不受非有效幀（碎片）的影響。
一般談到以太網，主要是指802.3的CSMA/CD協議，它是以太網的主經軟件（其它還幀結構軟件等）此外，以太網還包括以太網接口卡NIC、收發器、中繼器硬件。總之，以太網是一種局域網，是共享總線型局域網（包括集線器Hub網絡），是國際標準局域網之一，應用最廣泛。
4．4以太網與TCP／IP
傳輸控制協議／網際協議（TCP／IP）是實踐中產生的解決網絡互連和異構計算機之間提供可行的透明通信服務的一組協議，它是世界上最大網絡因特網的基礎。以其公用性和有效性，成為公認的開放系統。TCP／IP是網絡數據傳輸事實上的標準，或者簡稱其為因特網通信協議。
BAS結構圖中，標明以太網，是說網絡采用共享總線拓撲，標明TCP／IP，是說數據傳輸采用因特網通信協議。
TCP／IP獨立于特定的計算機軟硬件、獨立于特定的網絡系統，即使你不接入Internet，用它也是最好的組網方案，所以，我們在本文開始，對JGJ／T16－92BAS的網絡結構就標明采用TCP／IP，更何況，BAS進入Internet也是勢在必行的事情。
TCP／IP協議有三個特點，首先它的開放性，可以把現行的各種局域網互聯起來，其次，它統一了地址規則，這種IP地址與域名系統的唯一性，保證了因特網走向全球，最后，高層協議基本標準化，使各種用戶可靠而且便利，這一特點，在工業自動化中，有很好的應用，可以把標準化的控制總線協議，包裝在高層協議中，使TCP／IP成為工業控制通信協議。
TCP／IP分成4個層次：
應用層--常用的應用程序有SMTP（郵件傳送）、NFS（網絡文件）、NIS（網絡信息）、SNMNP（網絡管理）、FTP（文件傳輸）、DNS（域名系統）等，以及工業自動化通信協議，也可在本層打包，如Moddbus、HoneywellC-Bus等。
傳輸層--提供端到端（即應用程序之間）的通信，主要功能是信息格式化、數據確認和丟失重傳等，主要有（TCP傳輸控制協議）和UDP（用戶數據報協議UserDataprogramProtocol，它在工業自動化應用中看好，它把數據先打包，后經IP發送，效率高于TCP）
網絡接口層--不同網或同網中計算機之間的通信，處理數據報和路由，主要是IP（網際互連協議）
網絡接口層--提供與物理網絡的連接，它包括所有現行的網絡訪問標準，最重要的是以太網（802.3系列）。
5、測控總線MeasureandControlBus
BAS現場層和自動層的總線，可視為測控總線。JGJ／T16－92第26章BAS26.6.l節規定"從現場到計算機系統的信號傳輸，需綜合考慮""（1）簡化傳輸控制的硬件結構；（2）減少傳輸導線的根數；（3）弱化維修的技術難度"，還進一步指出了采用的方法"可選用一對一的傳輸方式、矩陣選碼一公用線傳輸方式或多路復用技術的一路通道多方使用的傳輸方式（陣列式傳輸方式）""首先考慮時分制"等等。反映中國行業標準對測控信號傳輸的重視以及要求采用最新技術的愿望。在當時的歷史條件下，已經把測控總線闡述得淋漓盡致。
自從HGH／TI6頒布近十年來，測控信號傳輸領域發生了重大的變化，這就是現場總線技術所帶來的深刻變革，對BAS的影響當然也是非常深遠的。只有現場總線技術才能符合JGJ/T1-92第26.6.1節規定的三項要求：最簡單的傳輸控制，最少的導線根數，最方便的維修技術；而且，最重要的是，現場總線帶來了工業自動化開放系統的新局面，減少了自控系統壽命周期成本LifeCycleCost。
因此，測控總線的討論，可以歸納為現場總線的討論。
國際電工委員會IEC定義現場總線是安裝在制造或過程區域的現場裝置與控制室內的自動控制裝置之間的數字式、串行、多點通信的數據總線。
安裝在控制室內的BAS中央站與現場的分站，分站與現場的傳感器，它們之間的信號傳輸均適用現場總線技術。換言之，自動化層和現場層，采用現場總線技術是歷史發展的必然。當有人提?quot;現場總線是管理控制一體化方案的催化劑"時（美國Fisher公司Martin先生），我們深刻體會這一雋語的豐富內涵。
5．1現場總線發展歷史
1983年，Honeywell公司推出的差分信號驅動器，成功地在4-20mA直流信號上疊加了數字信號，隨即投入市場的智能化儀表Smart變送器，是現場總線產品的前驅，這些帶有微處理器芯片的儀表，除了在原由模擬信號儀表的基礎上增加了復雜的計算功能外，還在4-20mA直流信號上迭加了數字信號，使現場與控制室之間的連接，從模擬信號過渡到了數字信號。這種工作機制，成為美國fisher-Rosemount公司著名的現場總線HART通信協議的基礎。
1984年，美國儀表協會ISA／SO50工作組，開始制定現場總線標準。IEC也成立現場總線工作組IEC／TC65／SC65C／WG6，開始研究現場總線標準。
1985年，國際電工委員會決定由ProwayWorkingGroup負責研究現場總線體系結構和制定標準。
1986年，德國推出Profibus過程現場總線標準。
1990年，美國Echelon公司推出LonWorks現場總線產品。
1992年，Siemens、Rosemount、Rosemount、ABB、Foxboro、Yokogawa等80家公司聯合，成立ISP協會，著手在Profibus基礎上制定標準。
1993年，Honewell、Bailey等公司成立WorldFIP協會，有120家公司參加，準備以法國標準FIP（FactorInsrtumentationProtocol）為基礎制定標準。
1994年，ISP和WorldFIP北美部份合并，成立FF現場總線基金會（FieldbusFoundation）。推動現場總線國際標準的開發。
1996年，FF公布了低速總線H1標準。
2000年1月4日，IEC宣布現場總線國際標準以86%贊成、12%反對通過，IEC-61158面世。
5．2現場總線國際標準IEC-61158
8種現有的現場總線納入國際標準，如果考慮到世界上已有30多種現場總線，這也還是在統一的路程上，前進了一大步。
從上表可以看出，8種現場，有8種通信協議，互不兼容，距離統一標準的現場總線，還有很大距離，雖然這些現場總線在功能上可以互補。
為了解決現場總線統一問題，借鑒IT行業的統一網絡通信標準，就是第5種類型，即以太網現場總線。1998年，在美國休斯敦召開的ISA展覽會期間，成正了工業自動化開放式網絡聯盟IAONA，建議把FF的H2高速現場總線，改成高速以太網HSE，有Honeywell參加的18個公司31位工程師正在Foxboro公司積極進行開發，希望HSE能成為眾望所歸的現場總線。
HSE的特點是速度高（100Mbps），數據通過量大，與計算機聯接容易，價格低。有兩類用途，一類是完成由于計算量過大而不適合在現場儀表中進行的運算，另一類是作為多條低速H1總線或其他網絡的網關設備。
HSE是否適用干BAS，是有待研究的事情。
在IEC61158國際標準中，有歐洲標準建筑物自動化系統MBS－TC247推薦的ProfibusFMS總線和WorldFIP總線，但是沒有歐洲推薦的LonWorks總線和歐洲設備總線EIB。
5．3現場總線的三層結構
從IEC61158標準中的8類總線，可以看出現場總線并不需要保持與ISO／OS17層結構一致，只需物理層、數據鏈路層、應用層等三層就可以了。因為面向控制的信息比較簡單，但需要快速而可靠地到達目的地，七層模式使數據轉換變慢，會滯后實時控制的時間要求，七層有關的網絡接口成本也較高，同時，現場設備也不需要OSI地址。
IEC61158還規定，所有2至8類現場總線，均需對類型1的FF總線提供接口，但2至8類總線之間，不要求提供接口。
5．4以太網作為現場總線的主要問題及其解決方法
由于以太網802.3采用隨機式的CSMA/CD信息發送方式，對事實控制來說，就帶來一?quot;不確定性"問題，不能事先預言測控信息傳送的時間，存在著"后到先服務"現象。而令牌式"排隊發言"信息傳送是可以預言的。要克服這個缺點，就要提高以太網的傳輸能力。由于10／100BASE－T全雙工交換式以太網技術發展，基本上解決了CSMA／CD隨即發送帶來的"不確定性"問題。1990年，智能交換機的出現，基本上淘汰了信息發送時的沖突，而且，智能交換機的成本不斷下降，為工業控制實際應用提供了可能。智能交換機（網絡開關EtherSwitch），能同時提供多條數據傳輸途徑，功能和電話交換機相似，使整體吞吐量顯著提高，同時智能交換機還使用一種名為"切入法"（CutThrough）的新橋接技術（常規橋接是使用存儲轉發技術），是延遲時間又降低了一個數量級。1993全雙工技術是以太網可以同時發送和接收數據，理論上又可以使傳輸速度翻上一番，再加上快速以太網的出現，以太網在處理事實控制方面，已經可以做到測控信息的傳輸不再是"不確定"的，而是有著"良好概率GoodProbability"的表現，能夠適應事實控制的需要。
以太網傳送測控信息的另一個問題是線路"利用率"，線路效率。利用率是指線路用來成功地傳輸幀的時間部分。每個以太網數據包中那些不代表實際數據部分（同步、地址、字段長度、錯誤檢驗）較大，共26個字節，這種"開銷"使線路利用率下降。在測控領域，實際數據很短，例如，DI20個字節、DO16個字凇IAO200個字節、通信接口500字節、PID運算500字節、計數器4個字節等，這樣，當使用以太網信息包包裝時，大量信號還需要加上填充符才能滿足最小48個字節數據段的長度要求，如DI、DO、計數器，因此，效率較低。
但是，實際上，由于爭先式發送，會改變效率，計算指出，如果連續發送兩個64字節的以太網信息包，效率可以提高到54％。盡管如此，在工業自動化領域，仍然重視如何減少"開銷"，提高通信效率，例如，在通信協議中，想已用戶數據報協議UDP來取代最常用的傳輸控制協議TCP，因為UDP信息包的包裝比TCP簡單，只有4個字節，而TCP，則是26個字節。IEC61158國際標準現場總線HSE高速以太網就考慮采用UDP／IP來代替TCP／IP。
不過，以太網的高速度，已經把這些問題全部覆蓋了，就算是以最低速3Mbps有效速率運行，一個100個字節的實時控制信息，在以太網的傳輸時間，只有0.336毫秒（[100＋26]×8/3M），對BAS，已是很理想的數據了。
5．5TCP／IP作為現場總線的通信協議的討論
TCP／IP協議是一組協議，采用四層結構，與現場總路線三層結構很相似，因此，適用于現場總線。
采用TCP／IP的以太網現場總線，由于數據鏈路層的CSMA／CD，使得數據傳輸時間是建立?quot;概率"基礎上，但由于以太網線路的改進，情況大為改善。
TCP／IP是非常流行的技術，移植到現場總線是順理成章的事，問題之一是TCP／IP是為因特網設計的，TCP是要處理面對成千上萬的網站，它要處理好這么多路由的連接，只能采取在TCP層，設置發送機和接收機，提供端到端的可靠的進程間的通信，使數據報在傳輸過程中始終保持連接狀態，只有雙向通信。TCP才去發送數據報（雙向通信不是指兩機器獨占式通過網絡對話，而是說兩臺機器間有一交互信息流），TCP發出信號后，必須等待對方應答信號，否則會重發，這種定向連接協議，使兩個端機經常以適當的速度相互通話，TCP傳輸控制在兩個機器問來回發送狀態信息。而UDP用戶數據表協議卻比TCP簡單得多。對于自動控制的應用程序來說，并不需要時時保持個連接，以節約開銷和網絡通信量，而UDP是一個無連接系統，從TCP到UDP放棄了許多功能，簡單了許多，只是作為一個數據報的發端機和收端機操作，而不理會二者之間的連接。幀的結構簡化為源端口2字節，目的端口2字節，長度2字節，校驗2字節。UDP傳遞服務不建立通信雙方的連接，發完數據就完事大吉，所以，比較靈活，效率高，非常適合測控數據的發送，因為這類數據非常短，還有，在控制網絡中，通行的站點比起因特網來，少之又少，非常強調二者之間的連接管理，就顯得多余，比起TCP的大文件來，測控程度只是"發出一個請求"或者"等待一個響應"，三言兩語，傳遞本身就會很可靠。此外，在實時控制中，有時強調一種完全控制，即使在信號傳輸過程中發生錯誤，控制器業能夠自行處理作出決策，而不需要讓TCP一遍又一遍重復發送數據，因為自控系統控制器的自制能力都極強。
無論TCP還是UDP，應用程序都是駐留在通信協議頂層的應用中，包括控制和人機接口等一系列應用程序以及用于系統集成的OPC，都藉信息傳輸，獲取其中的數據。
5．6以太網在工業自動化中的應用
美國Foxboro公司在1995年就推出了采用以太網10BASE－5粗同軸電纜I／AnodeBus用于現場總線控制系統，近年來，新I／A現場總線系統已經改為雙絞線BASE－T，室內及機柜內，都使用RJ-45接插件，對室外及振動嚴重的場所，則按防護等級IP-67生產了密封式RJ-45的連接器，Hirschman公司也能提供現場總線中作為以太網連接的接插件，抗震密封，適用于工業環境。
1997年，Schneider公司為其著名現場總線ModbusTCP通信協議產品，它的PLC產品中的I／O模塊，Momentum系列，均可以設置以太網端口。這些I／O模塊通過這些端口直接連入以太網中。Schneider公司把Modbus通信協議變址為TCP／IP通信協議，這是世界上較早的以太網I／O產品。TCP／IP和UDP／IP的一個重要的優點是在同一個以太網中，可以運行許多不同的通信協議，它們都變址在TCP／IP或UDP／IP中。
Honeywell公司幾年前就已經開始著手把以太網用于建筑物自動化系統自動化層總線通信的應用工作，目前，第一步已經實現，即，把所有測控總線通過TCP／IP接口連入以太網中，通過以太網得數據通信，進行實時控制。以太網成為BA、FA、SA集成的通信平臺，進而與管理系統在此平臺上完成管理控制一體化集成。
隨著以太網應用技術的進一步發展，把以太網芯片內嵌與現場設備的一天，也許會很快來臨，意味著因特網內置與現場設備的時代終會來到，其意義在于因特網與控制網融為一體，因特網無處不在，會進一步改變工業自動化和建筑物自動化的面貌。
5．7建筑物自動化的現場總線
現場總線這個技術熱點，長期爭論不休，雖然出臺了IEC61158所推薦的8種國際標準總線，但是仍然沒有一種統一的標準現場總線能夠滿足各種行業有要求。在這紛爭的局面中，以太網的確受到了許多廠商的重視，在管理層（工廠級）采用以太網已經成了共識，而在低層次上的應用，還要假以時日，許多廠商正在積極研究和開發。
目前，LonWorks現場總線在BAS行業中的地位，是很重要的，尤其LonMark產品給用戶帶來產品互換互操的巨大利益（大幅度下降系統的壽命周期成本），所以受到用戶的重視。Honeywell公司在2000年6月推出了全LonWorks現場總線系統，原來的C-BUS已經可以換用LonTalk現場總線，所有其它生產廠商的LonWorks現場總線，可以直接聯入Honeywell中央站。
此外，BACnet通信協議在BAS中的地位也舉足輕重，Honeywell公司在BAS系統中，設置有BACnet服務器和BACnet客戶機兩組軟件，以適應BACnet總線產品的連接和系統的集成。
總之，隨著個人計算機PC和以太網技術在工業控制領域中應用的不斷發展，盡管LonWorks、BACnet、Modbus等傳統明星會繼續發揮作用，但是，新動向確實值得關注，LonWorks技術也正在使用以太網技術，就說明了這點。
摘要：簡要介紹了樓宇自動化系統，分析了傳統集散控制系統和新興的現場總線控制系統優缺點以及應用，并介紹了樓宇自控領域中流行的4種現場總線。說明了以太網技術的發展以及在樓宇自控領域中的最新應用情況，對現場總線控制系統和以太網進行了比較
關鍵詞：樓宇自動化控制網絡現場總線控制系統以太網樓宇自動化系統
目前日益流行的智能建筑(inteuigentbuidings)是建筑技術與計算機信息技術相結合的產物，是信息社會的需要，也是未來建筑發展的方向。智能建筑主要由樓宇自動化系統(buidingautomationsystem，縮寫為bas)、通信自動化系統(cas)和辦公自動化系統(oas)三大系統組成。其中，樓宇自動化系統是智能建筑中最基本和最重要的組成部分。樓宇自動化系統是利用計算機及其網絡技術、自動控制技術和通信技術構建的高度自動化的綜合管理和控制系統，將大樓內部各種設備連接到一個控制網絡上，通過網絡對其進行綜合的控制，這些設備包括空調、照明設備、電梯、消防設備、安防設備等等。它確保建筑物內的舒適和安全的辦公環境，同時實現高效節能的要求。
2現場控制系統fcs的出現以及在樓宇自控中的應用
上個世紀七八十年代，伴隨著計算機可靠性提高，價格大幅下降，出現了由多個計算機遞階構成的集中、分散相結合的分布式控制系統(distributedcontrolsystem，簡稱dcs)。dcs是利用計算機技術對生產過程進行集中監視、操作、管理和分散控制的一種綜合控制系統。它的測量變送儀表一般是模擬儀表，因此它屬于一種模擬數字混合控制系統，這種系統較以前的各種控制系統有了較大的進步。dcs在工業自動化控制領域獲得了廣泛的應用，也開始應用到樓宇自動化控制領域。但是dcs存在如下一些缺點：
(1)安裝費用高。采用一臺儀表、一對傳輸線的接線方式，導致接線龐雜、工程周期長、安裝費用高、維護困難；
(2)可靠性差。模擬信號傳輸精度低，而且抗干擾性差；
(3)系統封閉。各廠家的產品自成系統，系統封閉、不開放，難以實現產品的互換與互操作以及組成更大范圍的網絡系統。
上個世紀90年代以來，隨著控制技術、計算機技術、通信技術的發展，出現了基于現場總線的控制系統(fcs)，fcs克服了dcs的缺點，它是一種全數字化的、全分散的、全開放、可互操作和開放式互連的新一代控制系統。目前，現場總線技術已經成為自動化技術中的一個熱點，備受國內外自動化設備制造商與用戶的關注。fcs極大地簡化了傳統控制系統繁瑣且技術含量較低的布線工作量，使其系統檢測和控制單元的分布更趨合理。與傳統的dcs(分布式控制系統)相比，fcs具有可靠性高、可維護性好、成本低、實時性好、實現了控制管理一體化的結構體系等優點。現場總線的出現，為工業自動化帶來了一場深層次的革命，從而開創了工業自動控制的新紀元，被譽為自動化領域的計算機局域網。鑒于fcs的許多優點，控制專家們紛紛預言“fcs將取代dcs成為2l世紀控制系統的主流。”現在，fcs已經被應用到樓宇自動化控制領域。
2．1應用于樓字自動化領域的幾種現場總線
由于誘人的市場商機和不同的應用領域的存在，世界一些大公司或公司聯盟紛紛提出自己的現場總線協議標準。據不完全統計，目前國際上有40種宣稱為開放型的現場總線標準。這些協議根據國際標準化組織(iso)的計算機網絡開放式互連系統的osi參考模型來制定的。大多數現場總線只是用其中的一、二和七層協議。于是現場總線呈現雜亂紛呈的局面。在這些現場總線中不乏優異的現場總線，如can、modbus、profibus、lonworks、bacnet、devicenet等等。其中lonworks、bacnet、can、eib等現場總線在樓宇自動化領域獲得了、較廣泛的應用。盡管基于現場總線的fcs克服了dcs的許多缺點，但還是有一些不如人意的地方，最明顯的缺點：多種現場總線并存而互不兼容，導致fcs的可互操作性只能在同一種現場總線系統中實現。后面將對fcs的缺點做進一步說明。
(1)lonworks
美國echelon公司1991年推出了lon(local0penationnetworks)技術，又稱lonworks技術。它得到了眾多計算機廠家、系統集成商、儀器儀表以及軟件公司的大力支持，已經在樓宇自動化、工業自動化、電力系統供配、消防監控、停車場管理等領域獲得廣泛應用。具體地說lonworks具有以下優點：
①網絡結構靈活、組網方便。它支持多種網絡拓撲形式，包括總線型、星型、樹型、自由拓撲型等，這樣可適應復雜的現場環境，方便現場布線；
②支持多種傳輸介質。包括雙絞線、同軸電纜、電力線、光纖、無線射頻等；兩種傳輸速率：78bps和1．25mbps，最大傳輸距離由網絡拓撲形式和傳輸介質決定，一般可從500m到2700m。可接人的節點最多為32385個；
③完善的玨發工具。提供完善的系統開發環境，采用開放的neuronc語言，它是ansic語言的擴展；
④無主的網絡系統。lonworks網絡中各節點的地位相同，網絡管理可設在任一節點處，并可安裝多個網絡管理器；
⑤開發lonworks網絡節點的時間較短，也易于維護。lonworks采用的lontalk協議固化在echelon公司的neuron芯片中，這樣可以節省開發lonworks網絡節點的時間，也方便維護。
同其它現場總線一樣，lonworks也有自身的缺點。首先，lonworks的實時性、處理大量數據的能力有些欠缺；其次，由于lonworks依賴于echelon公司的neuron芯片，所以它的完全開放性也受到一些質疑。盡管lonworks存在一些不足，但是lonworks的fcs還在樓宇自動化領域獲得了廣泛的應用。世界上有2萬多家oem廠商生產lonworks相關產品，其中種類已達3500多種。目前世界上已安裝有500多萬個lonworks節點，lont~k協議也被接納為歐洲centc247、centc205的一部分。自1996年以來，lonworks也開始在國內獲得大量的應用。在建設部的支持下，國內一些研究所和企業開始陸續開發出基于lonworks的樓宇自動化控制系統，并在一些新建智能大廈和建設部智能化小區試點工程中得到應用。
(2)bacnet
bacnet是作為世界上第一個樓宇自動控制網絡的數據通信協議。它代表了智能建筑發展的主流趨勢。bacnet不是軟件或硬件，也不是固件，嚴格地說，bacnet并不是現場總線，而是一種網絡協議，即通信規則。為不同商家產品的系統之間進行信息交流提供平臺和支持。bacnet詳細闡述了系統組成單元相互分享數據實現的途徑、使用的通信介質、可以使用的功能以及信息如何翻譯的全部規則。bacnet采用了etherent、arcnet、ms／tp、ptp、lontalk五種網絡技術進行通信。可根據系統通信是和通信速度選擇不同的網絡技術。相對其它現場總線，bacnet標準最大的優點是可以與etherent、lonworks等網絡進行無縫集成。不過bacnet主要為解決不同廠家的樓宇自控系統相互間的通訊問題設計，并不太適用于智能傳感器、執行器等末端設備。bacnet標準已在全球得到了廣泛的應用，全球生產和經營樓宇設備和樓宇自控設備的主要廠商均支持bacnet標準。bacnet在不到10年的時間內就從一個行業學會標準迅速成為樓宇自控領域中唯一的iso標準。雖然我國是wto和iso成員國，但是bacnet在我國建筑領域中的應用范圍還是相對較小，而且在工程中采用的bacnet產品和技術也基本上全部是從國外引進的，還沒有真正意義上的國產化bacnet相關產品。
(3)can
can總線最初是德國bosch公司為汽車監控控制系統設計提出的，現在它已經成為一種國際標準，在電力、石化、空調、建筑等行業均有應用。can具有以下優點：
①采用8字節的短幀傳送，故傳輸時間短、抗干擾性強：
②具有多種錯誤校驗方式，形成強大的差錯控制能力。而且在嚴重錯誤的情況下，節點會自動離線，避免影響總線上其它節點；
③采用無損壞的仲裁技術；
4can芯片不但價格低而且供應商多。
can缺點是：can總線上最多可掛接110個節點，這不完全能滿足整個智能建筑的需要。不過可以通過利用中繼器進行擴展，相對其它一些現場總線，can總線技術比較簡單，can相關產品的開發費用也遠遠低于其它現場總線技術產品的開發費用。因此，很早國內就有一些企業推出了基于can總線的樓宇自控的相關產品。如獅島、索龍集團開發出了$2000樓宇自控系統。
(4)eib
eib是歐洲安裝總線(europeaninstallationbus)的縮寫。它在1990年被提出，經過十多年的發展，成為歐洲最有影響的建筑智能化現場總線標準，在歐洲得到了進300家廠商的支持。1999年eib被引進中國的智能化建筑領域，并在上海同濟大學建立了eib認證技術培訓中心。在短短的幾年里，國內的會展中心、博物館、辦公大樓、別墅等場所的燈光、窗簾、空調等控制和安防系統方面獲得了廣泛應用，如廈門國際會展中心、大連國貿中心、浙江人民大會堂等。國內的eib項目基本上被abb公司和simens公司所壟斷。
3以太網開始進入樓宇自控領域
以太網發展至今已有20年歷程，作為局域網組網的主要技術，以其簡單、價廉、高帶寬、維護方便以及不斷發展等優點一直在局域網領域中牢牢占據著統治地位。近年來，以太網技術獲得了快速地發展。交換型和全雙功以太網的出現，克服了傳統以太網的共享公共傳輸媒體和半雙功傳輸的弱點，實現了站點獨占傳輸媒體并同時收發數據，也減少了網絡上的數據碰撞。以太網的標準不斷更新和擴展，目前的以太網不僅在物理層(包括拓撲結構、傳輸速率、傳輸媒體)，并且在數據鏈路層與原來的傳統以太網標準有了很大的進步，以太網標準系列已擴展成20余個。現在已太網不但由局域網向著接入網和城域網領域發展，同時開始進入工業控制和樓宇自控領域。新的ieee802．3af標準開始對以太網供電作出了規定，它消除了以太網技術進入現場控制領域的一個嚴重障礙。目前，3com、華為、dlink等公司開始提供符合ieee802．3af標準的交換機產品。另外，一些現場總線的協會或組織也開始提出基于其現場總線的開放式以太網標準，即工業以太網標準，如odva(開放devicenet供貨商協會)和ci(contolnet國際組織)的ethernet／ip標準、ff(現場總線基金會)的hse(hig}lspeedethemet，高速以太網)、profibus國際組織的profinet。支持這些工業以太網標準的交換機、網卡等產品也開始出現，如moxa公司的eds-508系列工業以太網交換機(支持ethernet／ip)、北京航天華輝自動化技術有限公司的anybus-sio／100m(支持ethemet／ip和modbus／tcp)等。美國vdc(venturedevelopmentcorp．)調查報告指出，ethemet在工業控制領域中的應用將越來越廣泛，市場占有率將從2000年的ll％增加到2005年的23％。
伴隨著以太網技術在工業控制領域的成功應用，以太網技術也必將越來越多地滲透到樓宇自控領域。目前，以太網多用于基于現場總線的樓宇自控網絡集成到智能建筑中的信息網(如圖l所示)，在一些新開發的樓宇自控系統中，以太網直接進入了控制層，如北京樓宇自動化中心開發的基于以太網的enc-2001ip智能建筑測控系統。enc-200lip控制系統的結構如圖2所示。一般的空調、照明等系統通過enc參量控制模塊集成到以太網上；帶有rs232或rs485接口的系統通過網關轉換模塊集成到以太網上；ip電話以及ip攝像機直接連接到以太網上。
在樓宇自控網絡中采用基于現場總線的fcs的優點是：
①可靠性、實時性好。現場總線為工業控制設計
圖1樓宇自控網絡集成到信息網的，有屏蔽、接地與防爆等措施，同時其實時性也比采用csma／cd的以太網的時實性好；
②用戶的投資成本低。現在，開放的現場總線技術已經比較成熟，有很多公司提供的相關產品可供選擇。其缺點是：實現現場總線無縫接人以太網復雜，當多種現場總線共存在一個系統中時，集成起來更復雜，系統的擴展性差。
在樓宇自控網絡中采用以太網的優點是：實現了從管理層(信息網)到現場設備控制層(控制網)的“一網到底”，即實現人們期望的通信協議的兼容和統一；這樣系統擴展起來也比較方便；與智能建筑中其它系統(信息網通信自動化系統和辦公自動化系統)集成起來更加容易。其缺點是：首先，目前開發基于以太網的控制系統產品的難度較大，開發費用和成本相對還是較高，用戶可以選擇的廠商也很有限，壟斷利潤較高，研發成本還沒有被消化，這些都導致產品價格過高。其次，以太網的實時性、可靠性等方面還有待進一步完善。
4結束語
就目前而言，不管是應用在樓宇自控網絡中的基于現場總線的fcs還是以太網，都有其優點和缺點。隨著時間的推移和技術的進步，它們也必將會被進一步完善。據統計，我國目前有從事樓宇自動化業務的企業3000家以上，產品供應商約3000家。另外，隨著我國紹濟的快速發展和人們生活水平的不斷提高，建筑和社區的數字化建設正在興起，fcs和以太網都必將在樓宇自控領域中獲得更廣泛的應用，在今后相當長的時間內，兩者在競爭的同時也將繼續并存。
論文關鍵詞：機械自動化；現狀；發展
論文摘要：本文對機械自動化的產生及在我國的現狀做了概述，在此基礎上探索了我國機械自動化的發展之路。
引言
機械自動化，主要指在機械制造業中應用自動化技術，實現加工對象的連續自動生產，實現優化有效的自動生產過程，加快生產投入物的加工變換和流動速度。機械自動化技術的應用與發展，是機械制造業技術改造、技術進步的主要手段和技術發展的主要方向。機械自動化的技術水準，不僅影響整個機械制造業的發展，而且對國民經濟各部門的技術進步有很大的直接影響。
一、機械自動化的產生
機械自動化技術從上個世紀20年代首先在機械制造冷加工大批量生產過程中開始發展應用，上世紀60年代后為適應市場的需求和變化，為增強機械制造業對市場靈活快速反應的能力，開始建立可變性自動化生產系統，即圍繞計算機技術的柔性自動化。它是在制造系統不變或變化較小的情況下，機器設備或生產管理過程通過自動檢測、信息處理、分析判斷自動地實現預期的操作或某種過程，并能夠自動地從制造一種零件轉換到制造另一種不同的零件。社會實踐證明，這種定義下的制造系統自動化與當代大多數企業的實際不相容。目前，世界各國的機械自動化水準除少數工業發達國家的某些生產部門外，大多數還處于操作階段的自動化。我國也不例外，需要循序漸進，不斷努力，創造條件，向自動化的高級理想階段邁進。
二、我國機械自動化的現狀
機械自動化技術從上個世紀20年代開始發展應用以來，已經得到了迅速的發展，特別是近年來計算機的高度集成化，開始采用了計算機集成制造系統，大大加快了機械自動化的發展，但我國仍處于初級操作階段的自動化。目前，世界各國的機械自動化水準除少數工業發達國家的某些生產部門外，大多數還處于操作階段的自動化。我國也不例外，我國的產業結構層次低。我國機械制造業目前有11.4萬個企業，發展很不平衡，有大量落后于現代水準的產業，大部分企業還比較落后，手工勞動占有相當的比重，我國能獨立開發現代機械自動化技術的企業可以說沒有；我國機械制造業企業中自動化裝備少、水準低，不僅在數量上同世界先進國家有較大差距，而且在品種上、質量上、使用上，同世界先進水準也存在階段性差距。實現我國機械自動化技術是一個長期的過程，不可能一蹴而就。需要循序漸進，不斷努力，創造條件，向自動化的高級理想階段邁進。當前，我國還處在社會主義初級階段，經濟、財力、生產力水準、國民素質等，與世界主要國家的差距是很大的；我國有豐富的勞動力資源，每年城鎮新增就業人口達兩千多萬，且今后每年的就業人數還會增加。機械自動化最大限度地提高勞動生產率，勞動力的過剩和分工的轉移就是一個現實問題。
三、我國機械自動化發展之路探索
（一）結合生產實際發展機械自動化技術
先進制造技術的全部真諦在于應用。發展機械自動化技術，應以企業的生產和技術發展的實際需要及具體條件為導向。只有對合適的產品采用與之相適應的自動化方式進行生產，才能收到良好的技術經濟效益和社會經濟效益。我國發展機械自動化技術，應結合實際，注重實用，即對國民經濟產生實際效益。那種盲目搞自動化、搞自動線的做法，全年生產任務只需1～2個月就完成的低負荷率生產也要搞的傾向應當糾正，對國民經濟不產生顯著促進、效率低下的要緩搞。我們要的是效益，而不單純是速度。國產造型生產線因產品質量差、可靠性低、實用性差，開工率一般僅在50％～60％。而能在生產中長期服役的主力生產線很少，像第一汽車制造廠的01線、第二汽車制造廠的BMD線等具有全年開工業績的線更是鳳毛麟角。這種現象不屬偶然或局部，而是帶有普遍性。據調查，我國引進的弧焊機器人，完全正常運轉、充分發揮效益的只占1/3；另外1/3處于負荷不滿或不能完全正常運轉狀態；還有1/3不能正常使用，直接影響了用戶使用更多機器人的信心。（二）發展投資少、見效快的低成本自動化技術
發展低成本自動化技術，潛力大，前景廣，投資省，見效快，提高自動化程度，可以收到事半功倍的經濟效果，適合我國現階段的發展需要和國情。美國麻省理工學院提出的精節生產LP模式，就是以最小的投入，取得最大的產出的具體表現。日本豐田公司采用適時生產JIT、全面質量管理TQC和成組技術GT、彈性作業人數和尊重人性為支柱的精節生產方式，使自動化程度不高的工廠取得了良好的效益。芬蘭NOKOAData機工廠的組裝車間內擁有一條能制造286、386和486微機的靈活生產線，它并不完全由自動化設備組成，中間穿插著借助計算機指導的人工參與，將高新技術與原有工藝基礎巧妙靈活地結合在一起，從而使這種生產線的造價較低，同時卻具有柔性制造系統的性能。實際上精節生產本身就意味著從國情和企業實際情況出發，借鑒國外發展機械制造業低成本自動化技術的經驗是有益的。我國機械制造業各企業有大量的通用設備，在發展現代機械自動化技術時，若以原有的設備為主，合理調整機床布局，添加少量的數控設備，引入CAD／CAM技術，就能充分發揮計算機自動化管理的優勢和人的創造性，共同構成一個以人為中心、以信息自動化為先導、樹立自主的單元化生產系統，為我國機械制造業自動化技術發展應用提供了一條投資少、見效快、效益高、符合我國國情的機械自動化技術發展應用新途徑。
（三）注重配套發展機械自動化技術
現代自動化技術在機械制造中的應用就是在控制理論的指導下，對生產的物流和人的作用進行綜合的研究，涉及到機械技術、微電子技術、自動控制理論和計算機技術等。發展機械自動化技術，必須主要地關注電子學、電子計算機技術、零件檢測和機床裝料自動化，廣泛采用程序數控機床，以及研制高效的和可靠的自動化生產線、計算機應用于生產的信息系統和自動化控制系統等。發展應用機械自動化技術，要扎扎實實地抓好自動化技術應用項目的基礎工作和從實際出發的推廣應用工作，既要發展主機，也要配套發展自動化元件及控制系統。可編程控制器、微處理機、各種傳感器、新型刀具、控制系統及系統軟件、電子計算機等，這些都將是今后機械自動化的主要技術基礎。
論文關鍵詞：機械自動化；現狀；發展
論文摘要：本文對機械自動化的產生及在我國的現狀做了概述，在此基礎上探索了我國機械自動化的發展之路。
引言
機械自動化，主要指在機械制造業中應用自動化技術，實現加工對象的連續自動生產，實現優化有效的自動生產過程，加快生產投入物的加工變換和流動速度。機械自動化技術的應用與發展，是機械制造業技術改造、技術進步的主要手段和技術發展的主要方向。機械自動化的技術水準，不僅影響整個機械制造業的發展，而且對國民經濟各部門的技術進步有很大的直接影響。
一、機械自動化的產生
機械自動化技術從上個世紀20年代首先在機械制造冷加工大批量生產過程中開始發展應用，上世紀60年代后為適應市場的需求和變化，為增強機械制造業對市場靈活快速反應的能力，開始建立可變性自動化生產系統，即圍繞計算機技術的柔性自動化。它是在制造系統不變或變化較小的情況下，機器設備或生產管理過程通過自動檢測、信息處理、分析判斷自動地實現預期的操作或某種過程，并能夠自動地從制造一種零件轉換到制造另一種不同的零件。社會實踐證明，這種定義下的制造系統自動化與當代大多數企業的實際不相容。目前，世界各國的機械自動化水準除少數工業發達國家的某些生產部門外，大多數還處于操作階段的自動化。我國也不例外，需要循序漸進，不斷努力，創造條件，向自動化的高級理想階段邁進。
二、我國機械自動化的現狀
機械自動化技術從上個世紀20年代開始發展應用以來，已經得到了迅速的發展，特別是近年來計算機的高度集成化，開始采用了計算機集成制造系統，大大加快了機械自動化的發展，但我國仍處于初級操作階段的自動化。目前，世界各國的機械自動化水準除少數工業發達國家的某些生產部門外，大多數還處于操作階段的自動化。我國也不例外，我國的產業結構層次低。我國機械制造業目前有11.4萬個企業，發展很不平衡，有大量落后于現代水準的產業，大部分企業還比較落后，手工勞動占有相當的比重，我國能獨立開發現代機械自動化技術的企業可以說沒有；我國機械制造業企業中自動化裝備少、水準低，不僅在數量上同世界先進國家有較大差距，而且在品種上、質量上、使用上，同世界先進水準也存在階段性差距。實現我國機械自動化技術是一個長期的過程，不可能一蹴而就。需要循序漸進，不斷努力，創造條件，向自動化的高級理想階段邁進。當前，我國還處在社會主義初級階段，經濟、財力、生產力水準、國民素質等，與世界主要國家的差距是很大的；我國有豐富的勞動力資源，每年城鎮新增就業人口達兩千多萬，且今后每年的就業人數還會增加。機械自動化最大限度地提高勞動生產率，勞動力的過剩和分工的轉移就是一個現實問題。
三、我國機械自動化發展之路探索
（一）結合生產實際發展機械自動化技術
先進制造技術的全部真諦在于應用。發展機械自動化技術，應以企業的生產和技術發展的實際需要及具體條件為導向。只有對合適的產品采用與之相適應的自動化方式進行生產，才能收到良好的技術經濟效益和社會經濟效益。我國發展機械自動化技術，應結合實際，注重實用，即對國民經濟產生實際效益。那種盲目搞自動化、搞自動線的做法，全年生產任務只需1～2個月就完成的低負荷率生產也要搞的傾向應當糾正，對國民經濟不產生顯著促進、效率低下的要緩搞。我們要的是效益，而不單純是速度。國產造型生產線因產品質量差、可靠性低、實用性差，開工率一般僅在50％～60％。而能在生產中長期服役的主力生產線很少，像第一汽車制造廠的01線、第二汽車制造廠的BMD線等具有全年開工業績的線更是鳳毛麟角。這種現象不屬偶然或局部，而是帶有普遍性。據調查，我國引進的弧焊機器人，完全正常運轉、充分發揮效益的只占1/3；另外1/3處于負荷不滿或不能完全正常運轉狀態；還有1/3不能正常使用，直接影響了用戶使用更多機器人的信心。（二）發展投資少、見效快的低成本自動化技術
發展低成本自動化技術，潛力大，前景廣，投資省，見效快，提高自動化程度，可以收到事半功倍的經濟效果，適合我國現階段的發展需要和國情。美國麻省理工學院提出的精節生產LP模式，就是以最小的投入，取得最大的產出的具體表現。日本豐田公司采用適時生產JIT、全面質量管理TQC和成組技術GT、彈性作業人數和尊重人性為支柱的精節生產方式，使自動化程度不高的工廠取得了良好的效益。芬蘭NOKOAData機工廠的組裝車間內擁有一條能制造286、386和486微機的靈活生產線，它并不完全由自動化設備組成，中間穿插著借助計算機指導的人工參與，將高新技術與原有工藝基礎巧妙靈活地結合在一起，從而使這種生產線的造價較低，同時卻具有柔性制造系統的性能。實際上精節生產本身就意味著從國情和企業實際情況出發，借鑒國外發展機械制造業低成本自動化技術的經驗是有益的。我國機械制造業各企業有大量的通用設備，在發展現代機械自動化技術時，若以原有的設備為主，合理調整機床布局，添加少量的數控設備，引入CAD／CAM技術，就能充分發揮計算機自動化管理的優勢和人的創造性，共同構成一個以人為中心、以信息自動化為先導、樹立自主的單元化生產系統，為我國機械制造業自動化技術發展應用提供了一條投資少、見效快、效益高、符合我國國情的機械自動化技術發展應用新途徑。
（三）注重配套發展機械自動化技術
現代自動化技術在機械制造中的應用就是在控制理論的指導下，對生產的物流和人的作用進行綜合的研究，涉及到機械技術、微電子技術、自動控制理論和計算機技術等。發展機械自動化技術，必須主要地關注電子學、電子計算機技術、零件檢測和機床裝料自動化，廣泛采用程序數控機床，以及研制高效的和可靠的自動化生產線、計算機應用于生產的信息系統和自動化控制系統等。發展應用機械自動化技術，要扎扎實實地抓好自動化技術應用項目的基礎工作和從實際出發的推廣應用工作，既要發展主機，也要配套發展自動化元件及控制系統。可編程控制器、微處理機、各種傳感器、新型刀具、控制系統及系統軟件、電子計算機等，這些都將是今后機械自動化的主要技術基礎。
論文關鍵詞：數控機床故障排除分析
論文摘要：數控機床電氣系統故障的調查、分析與診斷的過程也就是故障的排除過程，一旦查明了原因，故障也就幾乎等于排除了。因此故障分析診斷的方法十分重要。
一、故障的調查與分析
這是排故的第一階段，是非常關鍵的階段，主要應作好下列工作：
1、詢問調查在接到機床現場出現故障要求排除的信息時，首先應要求操作者盡量保持現場故障狀態，不做任何處理，這樣有利于迅速精確地分析故障原因。
2、現場檢查到達現場后，首先要驗證操作者提供的各種情況的準確性、完整性，從而核實初步判斷的準確度。由于操作者的水平，對故障狀況描述不清甚至完全不準確的情況不乏其例，因此到現場后仍然不要急于動手處理，重新仔細調查各種情況，以免破壞了現場，使排故增加難度。
3、故障分析根據已知的故障狀況按上節所述故障分類辦法分析故障類型，從而確定排故原則。由于大多數故障是有指示的，所以一般情況下，對照機床配套的數控系統診斷手冊和使用說明書，可以列出產生該故障的多種可能的原因。
4、確定原因對多種可能的原因進行排查從中找出本次故障的真正原因，這時對維修人員是一種對該機床熟悉程度、知識水平、實踐經驗和分析判斷能力的綜合考驗。
5、排故準備有的故障的排除方法可能很簡單，有些故障則往往較復雜，需要做一系列的準備工作，例如工具儀表的準備、局部的拆卸、零部件的修理，元器件的采購甚至排故計劃步驟的制定等等。
下面把電氣故障的常用診斷方法綜列于下。
(1)直觀檢查法這是故障分析之初必用的方法，就是利用感官的檢查。
①詢問向故障現場人員仔細詢問故障產生的過程、故障表象及故障后果，并且在整個分析判斷過程中可能要多次詢問。
②目視總體查看機床各部分工作狀態是否處于正常狀態(例如各坐標軸位置、主軸狀態、刀庫、機械手位置等)，各電控裝置(如數控系統、溫控裝置、潤滑裝置等)有無報警指示，局部查看有無保險燒煅，元器件燒焦、開裂、電線電纜脫落，各操作元件位置正確與否等等。
(2)儀器檢查法使用常規電工儀表，對各組交、直流電源電壓，對相關直流及脈沖信號等進行測量，從中找尋可能的故障。例如用萬用表檢查各電源情況，及對某些電路板上設置的相關信號狀態測量點的測量，用示波器觀察相關的脈動信號的幅值、相位甚至有無，用PLC編程器查找PLC程序中的故障部位及原因等。
(3)信號與報警指示分析法
①硬件報警指示這是指包括數控系統、伺服系統在內的各電子、電器裝置上的各種狀態和故障指示燈，結合指示燈狀態和相應的功能說明便可獲知指示內容及故障原因與排除方法。
②軟件報警指示如前所述的系統軟件、PLC程序與加工程序中的故障通常都設有報警顯示，依據顯示的報警號對照相應的診斷說明手冊便可獲知可能的故障原因及故障排除方法。
(4)接口狀態檢查法現代數控系統多將PLC集成于其中，而CNC與PLC之間則以一系列接口信號形式相互通訊聯接。有些故障是與接口信號錯誤或丟失相關的，這些接口信號有的可以在相應的接口板和輸入/輸出板上有指示燈顯示，有的可以通過簡單操作在CRT屏幕上顯示，而所有的接口信號都可以用PLC編程器調出。
(5)參數調整法數控系統、PLC及伺服驅動系統都設置許多可修改的參數以適應不同機床、不同工作狀態的要求。這些參數不僅能使各電氣系統與具體機床相匹配，而且更是使機床各項功能達到最佳化所必需的。因此，任何參數的變化(尤其是模擬量參數)甚至丟失都是不允許的；而隨機床的長期運行所引起的機械或電氣性能的變化會打破最初的匹配狀態和最佳化狀態。此類故障多指故障分類一節中后一類故障，需要重新調整相關的一個或多個參數方可排除。
(6)備件置換法當故障分析結果集中于某一印制電路板上時，由于電路集成度的不斷擴大而要把故障落實于其上某一區域乃至某一元件是十分困難的，為了縮短停機時間，在有相同備件的條件下可以先將備件換上，然后再去檢查修復故障板。
鑒于以上條件，在拔出舊板更換新板之前一定要先仔細閱讀相關資料，弄懂要求和操作步驟之后再動手，以免造成更大的故障。
(7)交叉換位法當發現故障板或者不能確定是否故障板而又沒有備件的情況下，可以將系統中相同或相兼容的兩個板互換檢查，例如兩個坐標的指令板或伺服板的交換從中判斷故障板或故障部位。這種交叉換位法應特別注意，不僅硬件接線的正確交換，還要將一系列相應的參數交換，否則不僅達不到目的，反而會產生新的故障造成思維的混亂，一定要事先考慮周全，設計好軟、硬件交換方案，準確無誤再行交換檢查。
(8)特殊處理法當今的數控系統已進入PC基、開放化的發展階段，其中軟件含量越來越豐富，有系統軟件、機床制造者軟件、甚至還有使用者自己的軟件，由于軟件邏輯的設計中不可避免的一些問題，會使得有些故障狀態無從分析，例如死機現象。對于這種故障現象則可以采取特殊手段來處理，比如整機斷電，稍作停頓后再開機，有時則可能將故障消除。維修人員可以在自己的長期實踐中摸索其規律或者其他有效的方法。
二、電氣維修與故障的排除
電氣故障的分析過程也就是故障的排除過程，因此電氣故障的一些常用排除方法在上一節的分析方法中已綜合介紹過了，本節則列舉幾個常見電氣故障做一簡要介紹，供維修者參考。
1、電源電源是維修系統乃至整個機床正常工作的能量來源，它的失效或者故障輕者會丟失數據、造成停機。重者會毀壞系統局部甚至全部。西方國家由于電力充足，電網質量高，因此其電氣系統的電源設計考慮較少，這對于我國有較大波動和高次諧波的電力供電網來說就略顯不足，再加上某些人為的因素，難免出現由電源而引起的故障。
2、數控系統位置環故障
①位置環報警。可能是位置測量回路開路；測量元件損壞；位置控制建立的接口信號不存在等。
②坐標軸在沒有指令的情況下產生運動。可能是漂移過大；位置環或速度環接成正反饋；反饋接線開路；測量元件損壞。
3、機床坐標找不到零點。可能是零方向在遠離零點；編碼器損壞或接線開路；光柵零點標記移位；回零減速開關失靈。
4、機床動態特性變差，工件加工質量下降，甚至在一定速度下機床發生振動。這其中有很大一種可能是機械傳動系統間隙過大甚至磨損嚴重或者導軌潤滑不充分甚至磨損造成的；對于電氣控制系統來說則可能是速度環、位置環和相關參數已不在最佳匹配狀態，應在機械故障基本排除后重新進行最佳化調整。
5、偶發性停機故障。這里有兩種可能的情況：一種情況是如前所述的相關軟件設計中的問題造成在某些特定的操作與功能運行組合下的停機故障，一般情況下機床斷電后重新通電便會消失；另一種情況是由環境條件引起的，如強力干擾(電網或周邊設備)、溫度過高、濕度過大等。這種環境因素往往被人們所忽視，例如南方地區將機床置于普通廠房甚至靠近敞開的大門附近，電柜長時間開門運行，附近有大量產生粉塵、金屬屑或水霧的設備等等。這些因素不僅會造成故障，嚴重的還會損壞系統與機床，務必注意改善。
一、當前配電自動化系統中故障區段定位的主要模式
在配電自動化系統中，故障區段定位是優秀內容。其主要作用是：當線路發生故障時，在最短時間內自動判斷并切除故障所在的區段，恢復對非故障區段的供電，從而盡量減少故障影響的停電范圍和停電時間。選擇科學合理的故障區段定位模式，大大提高配電自動化系統的性能價格比及對供電可靠性的改善程度。當前的配電自動化故障區段定位手段主要是有信道模式、無信道模式以及兩者相結合的混合模式三種。
（一）有信道的故障區段定位模式
有信道的故障區段定位模式是指在故障發生后，依靠各分段開關處具有通信功能的柱上開關控制器FTU（FeederTerminalUnit，饋線終端單元）之間或FTU同配電主/子站之間通過通信設備交換故障信息，判斷故障區段位置。這種模式包括基于主/子站監控的集中（遠方）判斷方式和基于饋線差動保護原理的分散（就地）判斷模式。基于主/子站的集中判斷方式是以配電自動化監控主站/子站為優秀，依靠通信實現整個監控區域內的數據采集與控制。基于饋線差動保護原理的分散判斷方式是當故障發生時，各保護開關上的FTU利用高速通信網絡同相鄰開關上的FTU交換是否過流的信息，從而實現故障的自動判斷與隔離。
（二）無信道的故障區段定位模式
無信道的故障區段定位模式是通過線路始端的重合器同線路上的分段開關的配合，就地自主完成故障定位和隔離功能，它包括重合器同過流脈沖計數型分段開關配合、重合器同電壓時間型分段開關配合以及重合器間配合等實現方式。重合器同過流脈沖計數型分段開關配合的方式：過流脈沖計數型分段器不能開斷短路電流，但能夠在一定時間內記憶重合器備開斷故障電流動作次數。重合器同電壓時間型分段開關配合的方式：故障時線路出口處的重合器跳閘，隨后沿線分段器因失壓分閘，經延時后重合器第一次重合，沿線分段器依次順序自動加壓合閘，當合閘到故障點所在區段時，引起重合器和分段器第二輪跳閘，并將與故障區段相連的分段器閉鎖在分閘位置，再經延時后重合器及其余分段器第二次重合就可以恢復健全區段供電的目的。重合器配合的方式：重合器方式延續了配電網電流保護的原理，自線路末端至線路始端逐級增加啟動電流和延時的整定值，實現逐級保護的功能。
（三）有信道集中控制與無信道就地控制相結合的混合模式
有信道集中控制與無信道就地控制相結合的混合模式是結合前面兩種模式的特點，對于以環網為主的城市配電網，當系統通信正常時，以集中判斷方式為主，當通信異常時，可以在配電終端就地控制；對于農電縣級配電網，一次網絡既有環網供電，更多的是輻射型供電方式，因此放射形網絡的故障定位選用無信道的就地判斷方式，環路網絡采用集中判斷方式。
二、目前配電自動化中故障區段定位手段的特征比較
基于有信道故障區段定位模式的配電自動化系統由于采用先進的計算機技術和通信技術，正常情況下可以實時監控饋線運行情況，實現遙信、遙測、遙控功能及平衡負荷；故障情況下可以綜合全局信息，快速完成故障的志別、隔離、負荷轉移和網絡重構，避免了出線開關多次重合對系統的影響，適用于配電網絡結構復雜、負荷密集地區的配電管理系統。但它的缺點是故障的判斷和隔離完全依賴通信手段，對通信速率和可靠性要求高，需投入資金較多；通信設備或主站任何一個環節出現問題都有可能導致故障緊急處理的全面癱瘓。
無信道的故障區段定位模式將故障處理下放到設備層自動完成，根本上消除了通信設備可靠性環節對定位功能的影響，具有原理簡單，功能獨立，封裝性好的特點，并且投資比有信道的方式少。重合器同分段開關配合方式的缺陷在于判斷故障所需的重合閘次數較多，故障產生的位置距離電源越遠，重合閘次數和故障判斷時間很長，難以達到饋線保護功能對故障處理快速性的要求；重合器配合的方式通過各開關動作參數整定配合判斷并切除故障，無需出線重合器的多次重合閘，但由于配電網存在線路短，故障電流差別不大的特點，容易引起故障時的越級跳閘；并且越靠近出線側的重合器故障后延時分閘時間很長，不符合故障處理快速性的要求。
有信道和無信道混合模式結合了兩者的優點，可以根據地區配電網的時間情況進行有效組合；但它的缺點是存在著控制實現困難、結構復雜的問題，并且不經濟。配電自動化系統中，無信道的故障區段定位模式由于減少了通信環節，在故障處理的可靠性和經濟性方面都要優于有信道的模式；但故障區段定位過程需要多次投切開關的缺點限制了它進一步提高供電可靠性的能力。
三、基于暫態保護的配電網故障區段定位方法研究進展
目前配電自動化系統所采用的故障區段定位方法延續了電力系統繼電保護中電流保護的優秀理念，其構成原理建立在檢測故障前后工頻或接近工頻的穩態電壓、電流、功率方向、阻抗等電氣量的基礎上，此領域的研究工作也是圍繞著如何提高這種原理的性能展開的。實際上，由于輸電線路具有分布參數的特性，當電網發生短路故障時，線路在故障的初始時刻一般都伴隨著大量的暫態信號，故障后的初始電弧以及在電弧最終熄滅前的反復短暫熄滅和重燃會在線路上產生較寬頻帶的高頻暫態信號；行波由色散產生的頻率較集中的高頻信號發生偏移和頻率分散，會產生頻帶較寬的高頻信號。這些在故障過程中產生的暫態高頻電流電壓信號含有比工頻信號更豐富的故障信息，如故障發生的時刻、地點、方向、類型、程度等。但由于故障暫態信號具有頻帶寬，信號幅度較工頻微弱，且持續時間短的特點，受信號提取和分析手段的限制，在傳統的保護方法里被當做高頻噪聲濾除掉。但是，隨著信號提取及分析技術的快速發展，基于暫態保護原理的故障處理技術越來越受到人們的重視。
摘要：隨著社會的不斷發展，制造技術是發展制造業的關鍵技術，是創造財富和為科學技術發展提供現金手段的基礎。本文分析我國先進制造技術及其自動化的現狀，并闡述我國先進機械自動化的發展趨勢。
關鍵詞：機械自動化技術現狀應用與發展
一、引言
機械自動化，主要指在機械制造業中應用自動化技術，實現加工對象的連續自動生產，實現優化有效的自動生產過程，加快生產投入物的加工變換和流動速度。機械自動化技術的應用與發展，是機械制造業技術改造、技術進步的主要手段和技術發展的主要方向。機械自動化的技術水準，不僅影響整個機械制造業的發展，而且對國民經濟各部門的技術進步有很大的直接影響。如何發展我國的機械自動化技術，應實事求是，一切從我國的具體國情出發，做好各項基礎工作，走中國的機械自動化技術發展之路。
二、機械自動化在我國的特點及作用
機械自動化的特點很多：第一，機械自動化是面向21世紀的技術，是具有明確的范疇的新的技術領域；第二，機械自動化技術是面向工業應用的技術，可以提高制造業的綜合經濟效益和社會效益；第三，機械自動化技術是面向全球競爭的技術，同時是駕馭生產過程的系統工程，是市場競爭優秀時間、質量和成本三要素的統一。
在工業生產中，機械自動化的作用很大：第一，機械自動化的應用，可以提高生產過程的安全性；第二，機械自動化可以提高生產效率；第三，機械自動化可以提高產品的質量；第四，機械自動化可以減少，生產過程的原材料和能源損耗。
很多方面機械自動化的特點與作用相輔相成，在工業中起到很大的作用，并且我國處于機械自動化的初期，需要循序漸進，不斷努力，創造條件，向自動化的高級理想階段邁進。
三、我國機械自動化的現狀
機械自動化技術從上世紀20年代開始發展應用以來，在各行各業都得到了迅速發展和廣泛的應用，特別是近年來計算機的高度集成化，開始采用計算機集成制造系統，大大加快了機械自動化的發展，但我國讓處于初級操作階段的自動化。
近年來，我國的制造業不斷采用先進制造技術，但與工業發達國家相比，仍然存在一個階段性的整體上的差距。
1.管理方面。工業發達國家廣泛采用計算機管理，重視組織和管理體制、生產模式的更新發展，推出了準時生產(JIT)、敏捷制造(AM)、精益生產(LP)、并行工程(CE)等新的管理思想和技術。我國只有少數大型企業拒不采用了計算機輔助管理，多數小型企業仍處于經驗管理階段。
2.設計方面。工業發達國家不斷更新設計數據和準則，采用新的設計方法，廣泛采用計算機輔助設計技術(CAD)，大型企業開始無圖紙的設計和生產。我國采用CAD技術的比例比較低。
3.制造工藝方面。工業發達國家較廣泛的采用高精密加工、精細加工、微細加工、微型機械和微米、納米技術、激光加工技術、電磁加工技術、超塑加工技術以及復合加工技術等新型加工方法。我國普及率不高，尚在開發、掌握之中。
4.自動化技術方面。工業發達國家普遍采用數控機床、加工中心及柔性制造單元(FMC)、柔性制造系統(FMS)、計算機集成制造系統(CIMS)，實現了柔性自動化、只是智能化、集成化。我國尚處在單機自動化、剛性自動化階段，柔性制造單元和系統僅在少數企業可見。
四、我國機械自動化的發展之路
1.結合中國生產實際進行發展機械自動化技術。先進制造技術的全部真諦在于應用。發展機械自動化技術，應以企業的生產和技術發展的實際需要及具體條件為導向。我國發展機械自動化技術，應結合實際，注重實用，即對國民經濟產生實際效益。所以我國應結合具體生產實際，逐步實現我國機械自動化發展的全球化，一方面由于國際和國內市場上的競爭越來越激烈，例如在機械制造業中，國內外已有不少企業，甚至是知名度很高的企業，在這種無情的競爭匯總紛紛落敗，有的倒閉，有的被兼并。不少暫時還在國內市場上占有份額的企業，不得不擴展新的市場；另一方面，網絡通訊技術的快速發展推動了企業向著既競爭又合作的方向發展，這種發展進一步激化了國際間市場的競爭。這兩個原因的相互作用，已成為全球化制造業發展的動力，全球化制造的第一個技術基礎是網絡化，網絡通訊技術是制造的全球化得以實現。
2.發展投資少、見效快的低成本自動化技術。發展低成本自動化技術，潛力大，前景廣，投資省，見效快，提高自動化程度，可以收到事半功倍的經濟效果，適合我國現階段的而發展需要和國情。這需要我國機械自動化技術向網絡化和虛擬化方向發展。網絡通訊技術的迅速發展和普及，給企業的生產和經營帶來了革命性的變革。產品設計、物料選擇、零件制造、市場開拓與產品小勺都可以異地或跨越國界進行。此外，網絡通訊技術的快速發展，加速技術信息的額交流、加強產品開發的合作何經營管理的學習，優化產品的制造工藝、保證產品質量、生產周期和最低成本為目標，進行生產過程計劃、組織管理、車間跳讀、供應鏈及物流設計的建模和仿真，推動企業向著既競爭又合作的方向發展。
3.我國在發展機械自動化的同時還應結合我國的具體國情進行分析。在發展機械自動化的同時注意到發展的環境，實現發展機械自動化的綠色化。綠色制造通過綠色生產過程、綠色設計、綠色材料、綠的設備、綠色工藝、綠色包裝、綠色管理等生產綠色產品，產品使用網以后再通過綠色處理后加以回收利用。采用綠色制作哦啊能最大限度地減少制造對環境的負面影響，同時是原材料和能源的利用率達到最高。
綜上所述，我國要搞好機械自動化，不但要起點高，瞄準世界先進水準，而且必須包括各種靈活的提成本、見效快的技術，堅持提高與普及相結合的方針，同時從我國具體的基本國情出發，使我國的機械自動化技術發揮應有的才能健康地走上高速度、高質量和高效益之路。
