何偉

摘 要 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的日新月異，企業(yè)對(duì)工業(yè)自動(dòng)化的程度也提出更高的要求。自動(dòng)化控制系統(tǒng)的優(yōu)化，需要計(jì)算機(jī)技術(shù)的支持，從而推動(dòng)我國(guó)工業(yè)智能化、網(wǎng)絡(luò)化、標(biāo)準(zhǔn)化和開(kāi)放性的方向發(fā)展。本篇主要探究計(jì)算機(jī)技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】工業(yè)自動(dòng)化 控制系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)技術(shù)

工業(yè)自動(dòng)化就是以工業(yè)生產(chǎn)各種參數(shù)為控制目的，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中的各個(gè)環(huán)節(jié)的自動(dòng)化控制，自動(dòng)化控制系統(tǒng)是工業(yè)發(fā)展歷程中的里程碑的意義。工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)是當(dāng)今科學(xué)發(fā)展階段的產(chǎn)物，該系統(tǒng)的優(yōu)化與完善直接依賴于計(jì)算機(jī)技術(shù)的創(chuàng)新和改革。工業(yè)企業(yè)應(yīng)充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷優(yōu)化工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)，從而整體上提升企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。

1 工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的概述

1.1 工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)

工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)是一門(mén)綜合性技術(shù)，其包含綜合運(yùn)用控制技術(shù)、電子技術(shù)、儀器儀表以及相關(guān)控制工業(yè)的工藝技術(shù)等多方面的綜合體，該技術(shù)是支持對(duì)工業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行檢測(cè)、控制、管理、調(diào)度和決策的主要技術(shù)之一。該技術(shù)的應(yīng)用主要是實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)中增加產(chǎn)值、降低成本、減少污染、節(jié)約能源等目標(biāo)。工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用可以有效優(yōu)化企業(yè)的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)、提升企業(yè)的綜合實(shí)力和治理工業(yè)高污染、高耗能的有效策略。

1.2 自動(dòng)化控制系統(tǒng)的概述

自動(dòng)化控制系統(tǒng)是工業(yè)自動(dòng)化和智能化的實(shí)現(xiàn)過(guò)程起到關(guān)鍵性的作用。控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中起到監(jiān)控生產(chǎn)和生產(chǎn)環(huán)境的作用。自動(dòng)化控制系統(tǒng)接收從生產(chǎn)線上通過(guò)傳感器將生產(chǎn)過(guò)程中的各個(gè)數(shù)據(jù)信息，然后按照工人在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)前設(shè)置的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別和控制，并反饋不同的生產(chǎn)狀態(tài)。例如生產(chǎn)線上出現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)故障或不合格產(chǎn)品，自動(dòng)化控制系統(tǒng)就會(huì)控制生產(chǎn)線降速或停止、發(fā)出警報(bào)等信息傳遞到主機(jī)。

2 計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用

21世紀(jì)是信息飛速發(fā)展的時(shí)代，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展也日新月異，計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步推動(dòng)工業(yè)自動(dòng)化的進(jìn)一步完善，如何充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)已成為工業(yè)自動(dòng)化進(jìn)步的關(guān)鍵。

2.1 PLC控制技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化中的應(yīng)用

PLC在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中不僅僅具有邏輯控制的功能，還具有數(shù)據(jù)處理、通信和網(wǎng)絡(luò)功能。PLC具有體積小、組裝和維修便捷、編程簡(jiǎn)易、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，使其能夠在工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中高效應(yīng)用。在工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

2.1.1 用于開(kāi)關(guān)邏輯的控制

這一功能完全代替繼電器的作用，實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的邏輯控制或順序控制，并且可以實(shí)現(xiàn)多機(jī)群的控制和自動(dòng)流水線的控制；

2.1.2 工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的控制功能

PLC控制技術(shù)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的環(huán)境進(jìn)行精確控制，即對(duì)溫度、濕度、壓力等環(huán)境物理量進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)按照工作人員設(shè)置的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，保障生產(chǎn)的安全性和流暢性。例如冶金、化工以及熱處理等工業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程已經(jīng)成功引入PLC控制技術(shù)進(jìn)行自動(dòng)化控制；

2.1.3 運(yùn)動(dòng)控制的功能

PLC控制技術(shù)很早以前就被應(yīng)用在運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域，現(xiàn)今已經(jīng)精準(zhǔn)控制直線運(yùn)動(dòng)或圓周運(yùn)動(dòng)等。我國(guó)通常使用運(yùn)動(dòng)控制模塊，將其應(yīng)用在機(jī)床、機(jī)器人、電梯等工業(yè)生產(chǎn)；

2.1.4 數(shù)據(jù)處理功能

PLC控制技術(shù)本身具有數(shù)據(jù)傳輸、轉(zhuǎn)換、排序和數(shù)學(xué)運(yùn)算等功能，很好的實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)中數(shù)據(jù)信息的采集、分析和處理。例如常被應(yīng)用于造紙、冶金和視頻等工業(yè)；

2.1.5 通信和聯(lián)網(wǎng)功能

這一功能不僅僅是PLC設(shè)備與PLC設(shè)備之間的通信，還能夠?qū)崿F(xiàn)PLC設(shè)備與其它智能設(shè)備之間的通信，更適應(yīng)于工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)內(nèi)部的通信。

2.2 DCS計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的應(yīng)用

DCS計(jì)算機(jī)控制技術(shù)即4C技術(shù)又稱之為集散控制系統(tǒng)，它是在傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上改進(jìn)發(fā)展而來(lái)，其主要是由計(jì)算機(jī)、通訊、顯示和控制組成，是在微型計(jì)算機(jī)的局域網(wǎng)的環(huán)境下運(yùn)轉(zhuǎn)，是一個(gè)高效、安全、精準(zhǔn)的控制系統(tǒng)，包括過(guò)程控制和過(guò)程監(jiān)控兩部分。70年代中后期，我國(guó)主要的電力、石化、建材和冶金等領(lǐng)域全部引進(jìn)的國(guó)外先進(jìn)的技術(shù)，經(jīng)過(guò)幾十年的研究創(chuàng)新，我國(guó)已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)DCS控制系統(tǒng)的普及。

我們以火電廠中DCS控制系統(tǒng)的應(yīng)用舉例說(shuō)明我國(guó)DCS控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀。當(dāng)下我國(guó)DCS控制系統(tǒng)分為層次分布型系統(tǒng)和水平分布型系統(tǒng)，該系統(tǒng)在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中局部子系統(tǒng)出現(xiàn)故障，其余的子系統(tǒng)仍可以繼續(xù)工作，彼此是一個(gè)相互獨(dú)立的個(gè)體，即彼此之間存在通信障礙。一方面火電廠運(yùn)用DCS控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)AGC系統(tǒng)的投入，增加自動(dòng)投入率，應(yīng)用先進(jìn)的控制策略，為預(yù)測(cè)檢修提供運(yùn)行數(shù)據(jù)和狀態(tài)，為MIS系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)等目的；另一方面是PLC引入將DCS控制系統(tǒng)。通過(guò)串形通訊技術(shù)實(shí)現(xiàn)PLC控制系統(tǒng)與DCS控制系統(tǒng)的結(jié)合，利用PLC接口實(shí)現(xiàn)兩者的鏈接。兩者的結(jié)合實(shí)現(xiàn)火電廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)的更為高效、精準(zhǔn)、安全的控制。

2.3 FCS系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用

隨著3C技術(shù)的發(fā)展，過(guò)程控制系統(tǒng)逐漸由DCS控制系統(tǒng)向FCS現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)發(fā)展。FCS現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)PID控制分散到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中，從而實(shí)現(xiàn)全分散、全數(shù)字化、全開(kāi)放和相互操作的新型工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)。FCS系統(tǒng)技術(shù)的開(kāi)發(fā)促進(jìn)工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的改革。

從某種程度而言，F(xiàn)CS系統(tǒng)是遠(yuǎn)程I/O發(fā)展而來(lái)，該系統(tǒng)的應(yīng)用依賴智能化儀表和智能化設(shè)備的發(fā)展，從而建立開(kāi)放性和標(biāo)準(zhǔn)化的FCS系統(tǒng)?，F(xiàn)場(chǎng)總線的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)工廠現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備互聯(lián)、現(xiàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)和互操作功能，建立開(kāi)放式互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，即不同工廠的設(shè)備可以相互傳遞數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)多廠家的控制功能，并將功能塊分散到現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)儀表總執(zhí)行。目前我國(guó)該系統(tǒng)并沒(méi)有真正的實(shí)施，現(xiàn)今該系統(tǒng)僅僅應(yīng)用于DCS系統(tǒng)控制站與遠(yuǎn)程I/O站之間的通信和DCS系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)控制站的I/O網(wǎng)絡(luò)等。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所訴，當(dāng)今我國(guó)科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展為工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的發(fā)展創(chuàng)建良好的發(fā)展環(huán)境。我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展是從集中式數(shù)字到集散控制系統(tǒng)（DCS），再到如今逐漸向現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（FCS）方向發(fā)展。未來(lái)，計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)步支持工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的也逐漸向智能化、標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化和開(kāi)放性的方向發(fā)展，從而提高工業(yè)生產(chǎn)效率和安全性能和降低生產(chǎn)成本和耗能，提升我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)的綜合實(shí)力。

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