自动化是指机器设备、系统或过程(生产、管理过程)在没有人或较少人的直接干预下,按照人的要求,经过自动检测、信息处理、分析判断、操纵控制,实现预期的目标。
一、自动化的发展历程
早期自动化的起源
自动化的思想可以追溯到古代,例如中国古代的指南车和水运仪象台。指南车利用机械装置来保持指向南方,这其中包含了简单的自动控制原理;水运仪象台是集天文观测、天文演示和报时功能于一体的大型自动化天文仪器,通过水力驱动复杂的机械传动系统,实现了天文仪器的自动运行,这体现了古代劳动人民在自动化装置设计方面的智慧。
在工业革命时期,随着蒸汽机的发明和机械制造技术的发展,自动化开始在工业生产中有了初步应用。例如,瓦特在蒸汽机上安装了离心调速器,这是一种自动控制装置,它能够根据蒸汽机的转速自动调节蒸汽的供给量,使蒸汽机的转速保持稳定。这是早期工业自动化控制的一个典型例子。
现代自动化的兴起
20 世纪中叶,随着电子技术、计算机技术和控制理论的发展,自动化进入了一个新的阶段。电子管和晶体管的出现为自动化控制系统提供了更可靠的电子元件,使得自动化设备的性能得到了大幅提升。计算机的发明更是为自动化技术带来了革命性的变化,它能够进行复杂的数据处理和控制算法运算。
以数控机床为例,它是现代自动化在机械加工领域的重要成果。数控机床通过计算机数控(CNC)系统,将预先编制好的加工程序输入到机床的控制系统中,机床能够根据程序自动地进行加工操作,如刀具的进给、转速的控制等,大大提高了机械加工的精度和效率。