自動化在工業(yè)控制中應用

王偉　張巖

【摘 要】自動化是目前社會發(fā)展中，各個行業(yè)追求的主要目標和工作要點。尤其是在新世紀以來，伴隨著信息時代和知識經濟體制的建立與完善，以自動化、智能化為主的工業(yè)生產和控制體系受到業(yè)內人士的關注，成為未來工業(yè)生產和加工的主要手段和方法。本文就自動化概念和特點入手分析，提出了其在工業(yè)控制工作中能夠的應用，以供相關工作人員借鑒與參考。

【關鍵詞】自動化；工業(yè)控制；生產

伴隨著近年來科學技術和計算機技術的不斷發(fā)展，通過計算機硬件、軟件系統(tǒng)來對工業(yè)生產裝置進行控制已成為工業(yè)化發(fā)展和生產的主要手段和方法，也是目前工作中最值得人們關注和重視的環(huán)節(jié)。在目前的工業(yè)生產控制工作中，實現自動化管理和控制對于保證工業(yè)生產質量、效益和提高經濟發(fā)展有著極為關鍵和重要的意義，也是目前社會發(fā)展中最為關鍵的環(huán)節(jié)。

1.自動化概述

隨著我國社會經濟的不斷發(fā)展，社會各領域、各部門和各個行業(yè)都逐步進入了以電子計算機技術、信息技術為指導和控制的時代，成為了目前管理控制工作中最值得我們關注和重視的環(huán)節(jié)，也是當前社會發(fā)展中我們研究和探索的主要手段和環(huán)節(jié)。

1.1自動化定義

所謂的自動化主要指的是在各項生產中機械設備、系統(tǒng)以及生產過程中所涉及到的各種器械在無人或者少人參與的情況下，按照預定的系統(tǒng)控制理念和要求來自我進行檢控、加工和生產，最終實現預計目標的過程。在目前的社會發(fā)展中，自動化技術已經廣泛的應用在工業(yè)、建筑業(yè)、商業(yè)、交通運輸、軍事等多個領域。

1.2工業(yè)自動化定義

工業(yè)自動化主要指的是工業(yè)生產的過程中以各種參數為控制目標和目的來實現既定和無人控制的一種模式和管理措施，在整個管理工作生產中，我們需要盡量減少人力操作為主要目標和工作流程，也是充分利用動物以外各種能源和信息技術的一種生產方式。在目前的社會發(fā)展中，這種生產方式和生產體系越來越受到人們的關注與重視，形成了一套綜合化、系統(tǒng)化的管理控制過程，并成為了綜合性的管理控制流程。

在目前我國社會發(fā)展中，實現工業(yè)自動化控制是整個社會發(fā)展的主要基礎，也是工業(yè)生產得以順利、持續(xù)、健康發(fā)展的關鍵所在，更是實現全面、綜合、系統(tǒng)化控制的核心環(huán)節(jié)和觀念。在目前的管理工作中，工程自動化管理已經是一項復雜而又綜合的設計模式，是以機械、微電子、計算機等管理技術為主的綜合性技術模式，也是工業(yè)革命得以發(fā)展和延續(xù)的助力器。

2.自動化技術在工業(yè)控制中的應用概述

在目前的社會發(fā)展中，實現工業(yè)生產自動化控制至關重要，通常都是利用工業(yè)生產過程中以自動化檢測、自動化控制、自動化調度、自動化管理和優(yōu)化為基礎和核心的一種管理控制流程，也是以增加工業(yè)生產產量、提高生產質量和降低能耗為主的綜合性管理技術和管理措施。在目前的工業(yè)自動化管理控制工作中，其主要包含有以下幾個方面：

2.1總線自動化控制技術

總線在目前的工業(yè)生產中越來越受到人們的關注與重視，也是整個社會發(fā)展領域中最為關鍵的環(huán)節(jié)。隨著計算機技術與信息技術的發(fā)展與普及，在目前的工業(yè)生產管理工作中通過計算機技術為平臺實現電氣自動化管理已成為現實，也是工業(yè)自動化得以實現的關鍵所在。一般來說，在總線布置的過程中，是利用計算機模擬操作為主，從而實現了電力系統(tǒng)在運行狀況下各個環(huán)節(jié)都在預計的監(jiān)控范圍之內，并未電力系統(tǒng)的運行提供了良好的基礎依據和監(jiān)視功能和工作要求。PC 和網絡技術已經在工商管理中得到普及。在電氣自動化領域，基于PC 的人機界面普遍被采用，并以其直觀性、靈活性和易于集成等特點備受用戶的青睞。

現場總線技術將專用微處理器置入傳統(tǒng)的測量控制儀表，使它們各自都具有了數字計算和數字通信能力，通過總線把多個測量控制儀表連接成網絡，并按公開、規(guī)范的通信協(xié)議，把多個微機化測量控制設備以及現場儀表與遠程監(jiān)控計算機連在一起，實現數據傳輸與信息交換，形成各種適應實際需要的自動控制系統(tǒng)?，F場總線是一種串行的數字式、雙向傳輸的具有分支結構的通訊總線。它通過電纜將計算機與位于現場的遠程I/O站、智能儀表、變頻器、低壓斷路器、馬達啟動器等連接起來，并將這些設備的信息采集到中央控制器上來。分布式控制意味著PLC（電力線載波）、I/O模塊和現場設備通過總線連接起來，將輸入/ 輸出模塊轉換成現場檢測器和執(zhí)行器。

2.2嵌入式微控技術

嵌人式微控制器是將先進的計算機技術、半導體技術和電子技術與各個行業(yè)的具體應用相結合的產物，是以應用為中心、以計算機技術為基礎、軟件硬件可裁剪，適合應用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。嵌人式微控制器系統(tǒng)通常面向特定應用，設計和開發(fā)必須考慮特定環(huán)境和系統(tǒng)要求，是一個發(fā)散的、技術密集的系統(tǒng)。

嵌人式微控制器系統(tǒng)是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成。為了提高系統(tǒng)的執(zhí)行速度和可靠性，嵌人式微控制器系統(tǒng)的軟件一般固化在存儲器芯片或微控制器中，而不是存儲在外加的磁盤載體中。嵌人式微控制器系統(tǒng)是以微控制器為核心，加上外部專用電路和系統(tǒng)軟件，形成的計算機的應用系統(tǒng)。在一塊芯片上集成了中央處理器（CPU）、存儲器 （RAM、ROM）、定時器/計數器和各種輸人輸出（1/0）接口等。它還可包含A/D和D/A轉換器、直接存儲器傳輸（DMA）通道、浮點運算等特殊功能部件。

嵌人式微控制器在應用數量上遠遠超過了各種通用計算機，在制造工業(yè)、過程控制、通信、儀器、儀表、汽車、船舶、航空、航天、軍事裝備、消費類產品等方面均是嵌人式微控制器的應用領域。進人21世紀以來，嵌人式微控制器技術逐漸成熟并全面展開，已被公認為是一個具有良好發(fā)展?jié)摿Φ募夹g。

2.3變頻器技術

變頻器技術是一門綜合性的技術，它是建立在電力電子技術、自動控制技術、計算機技術的基礎之上而逐漸發(fā)展起來的。變頻器可以看作是一個頻率可調節(jié)器的交流電源，通過改變變頻器的輸出頻率就可以實現電動機的速度控制。只需要改變變頻器內部逆變管的開關順序，即可實現輸出換相，實現電動機的正反轉切換。同時，變頻器還具有直流制動功能，無需另外增加制動控制電路，就能實現制動功能。需要制動時，通過變頻器給電動機加上一個直流電壓，利用自己的制動回路，將機械負載的能量消耗在制動電阻上進行制動。變頻器在使用時，只需要在電網電源和現有的電動機之間接人變頻器和相應設備，無需對電動機和系統(tǒng)本身進行大的設備改造，就可以適用各種工作環(huán)境和工藝要求。另外，變頻器的節(jié)能效果也非常顯著。尤其是對于工業(yè)中大量使用的二次負載（風機和泵類）來說，當用戶需要的平均流量較小時，風機、水泵的轉速較低，其節(jié)能效果是十分可觀的。

變頻器是把電壓和頻率恒定的電網電壓變成電壓和頻率可調的變頻電源。它的基本結構包括：

（1）整流電路：由三相全波整流橋組成。它的主要作用是對電網工頻電源進行整流，把交流電整流成直流電，并給逆變電路和控制電路提供所要的直流電源。

（2）直流中間電路：是對整流電路的輸出進行濾波，以保證逆變電路和控制電源能夠得到質量較高的直流電源。當直流中間電路是用大容量的電解電容濾波時，變頻器為電壓型變頻器。當直流中間電路是用電感很大的電抗器濾波時，變頻器為電流型變頻器。此外，直流中間電路中有時還包括制動電阻以及其他輔助電路。

3.結束語

隨著時代的進步，工業(yè)自動化控制技術的飛速發(fā)展，還將極大地提高人們對現代工業(yè)生產的預測及決策能力，進一步促進現代工業(yè)制造業(yè)的迅猛發(fā)展。工業(yè)自動化控制技術也將會贏得更加廣闊的發(fā)展前景。