工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)技術(shù)的使用分析

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的轉(zhuǎn)型升級(jí)，科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)正朝著智能化、自動(dòng)化方向快速發(fā)展。在工業(yè)生產(chǎn)中，機(jī)器已成為主力軍。在計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)普及的今天，計(jì)算機(jī)技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，大幅提高了生產(chǎn)效率，為生產(chǎn)自動(dòng)化提供了基礎(chǔ)。本文分析工業(yè)自動(dòng)化內(nèi)涵、組成與系統(tǒng)控制，最后分析了計(jì)算機(jī)技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的使用。

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

中圖分類號(hào)：TP273

隨著市場(chǎng)化改革的深入，市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，對(duì)于制造業(yè)來(lái)說(shuō)，采取有效的措施來(lái)提高生產(chǎn)效率，成為企業(yè)發(fā)展的重要途徑之一。以信息技術(shù)為標(biāo)志的現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，使得工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化趨勢(shì)越來(lái)越明顯。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)具有靈活、開(kāi)放的特點(diǎn)，因此，在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。本文即分析計(jì)算機(jī)技術(shù)在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。

1 工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)的內(nèi)涵

在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)是指綜合利用控制理論、電子裝備、計(jì)算機(jī)技術(shù)，以及相關(guān)工藝技術(shù)、儀器儀表等，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的全過(guò)程實(shí)施實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、控制，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化、合理調(diào)度，服務(wù)于管理和決策，實(shí)現(xiàn)提高產(chǎn)量、提升質(zhì)量和節(jié)能降耗的目標(biāo)，降低對(duì)環(huán)境的污染、保證生產(chǎn)安全，這樣一種綜合性的技術(shù)。

工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程主要包括電冶金、石油化工、制藥建材、油庫(kù)糧庫(kù)等生產(chǎn)，既可以為一個(gè)生產(chǎn)設(shè)備，也可以是一個(gè)工段，既可以是一條生產(chǎn)線，同樣可以為是一個(gè)工廠、聯(lián)合企業(yè)等。

工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)由硬件技術(shù)、軟件技術(shù)和系統(tǒng)技術(shù)三部分，由這三部分組成。其中，硬件技術(shù)主要包括控制設(shè)備、執(zhí)行器和變送器等。軟件技術(shù)主要包括各種軟件，比如控制軟件、軟測(cè)量軟件和管理軟件。系統(tǒng)技術(shù)主要包括各種集成技術(shù)，像硬件集成技術(shù)、軟件集成技術(shù)，以及軟硬件結(jié)合的集成技術(shù)。

在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，應(yīng)用工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)技術(shù)，在提高企業(yè)員工整體素質(zhì)、提升國(guó)家制造能力等方面具有重要作用，同時(shí)該技術(shù)也是調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、控制“高能耗、高消耗、高污染”重要手段之一。

2 工業(yè)自動(dòng)化控制管理系統(tǒng)

在工業(yè)自動(dòng)化和智能化的構(gòu)建中，控制管理系統(tǒng)發(fā)揮的作用很大，可以說(shuō)起著關(guān)鍵性的作用?？刂乒芾硐到y(tǒng)的內(nèi)涵為：為了實(shí)現(xiàn)預(yù)定的目標(biāo)，既定控制目標(biāo)，需要應(yīng)用一定的物理部件、軟件系統(tǒng)，通過(guò)各種部件的有效整合，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)各種設(shè)備和控制對(duì)象的有效控制，以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的控制目標(biāo)。

當(dāng)前，在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，控制管理系統(tǒng)分為四類，這四類均是有效的管理系統(tǒng)：

一是順序控制管理系統(tǒng)：該管理系統(tǒng)具有一定編程設(shè)計(jì)，以工序或者時(shí)間為邏輯關(guān)系，逐步實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備、系統(tǒng)和對(duì)象的加工與處理，在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，順序管理系統(tǒng)的應(yīng)用較為廣泛，比如寫字樓的電梯便采用了順序控制管理系統(tǒng)。

二是過(guò)程管理系統(tǒng)。在工業(yè)自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中，過(guò)程管理系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力、溫度等物理量的閉環(huán)控制，從而保證工業(yè)生產(chǎn)化過(guò)程根據(jù)既定的程序和規(guī)律來(lái)進(jìn)行，保證生產(chǎn)過(guò)程不出現(xiàn)障礙。

三是運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。運(yùn)行控制系統(tǒng)是通過(guò)指揮和控制運(yùn)動(dòng)物體的位置、移動(dòng)方向和轉(zhuǎn)速等實(shí)現(xiàn)預(yù)期的安全操作管理目標(biāo)，比如常用的調(diào)速管理系統(tǒng)。

四是監(jiān)控管理系統(tǒng)。監(jiān)控管理系統(tǒng)主要采用裁定、記錄生產(chǎn)過(guò)程中的相關(guān)信息，通過(guò)客觀記錄生產(chǎn)過(guò)程，把生產(chǎn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題及時(shí)反饋、預(yù)報(bào)等。對(duì)于控制管理系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，常見(jiàn)的工作方法通常包括常規(guī)儀表控制系統(tǒng)、繼電邏輯控制系統(tǒng)和拖動(dòng)控制系統(tǒng)等，以及報(bào)警儀表、記錄儀表和常規(guī)顯示儀等。

在計(jì)算機(jī)技術(shù)突飛猛進(jìn)的今天，在工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化中應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，已經(jīng)出下了不少的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和程序，比如FCS、DCS和PLC等。

3 分布式控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)

在工業(yè)化自動(dòng)控制系統(tǒng)中，分布式控制系統(tǒng)的出現(xiàn)，與計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展密不可分，分布式控制系統(tǒng)實(shí)際上是一個(gè)中型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，通過(guò)該控制系統(tǒng)，由專業(yè)計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中數(shù)據(jù)的采集、分析和處理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)管。

多級(jí)控制系統(tǒng)是在微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，在系統(tǒng)中應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，將會(huì)使系統(tǒng)變得更為準(zhǔn)確與可靠。該系統(tǒng)的出現(xiàn)，與計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展同樣密不可分。對(duì)于集散型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，由于可以對(duì)生產(chǎn)過(guò)程、車間生產(chǎn)狀態(tài)等數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的分析，因此能夠把數(shù)據(jù)信息傳遞到前端的計(jì)算機(jī)上，在這一傳遞過(guò)程中，中央計(jì)算機(jī)的作用是對(duì)管理方面的工作，通過(guò)實(shí)施分散控制和集中管理，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。而對(duì)于自動(dòng)化分布式控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，最關(guān)鍵的是場(chǎng)控制器，一般帶有I/O部件，可與生產(chǎn)過(guò)程直接相連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的采集和控制，通過(guò)事前設(shè)定的人機(jī)接口來(lái)發(fā)布指令，通過(guò)通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳遞、傳輸。

而現(xiàn)場(chǎng)控制器主要包括回路控制器，其中的內(nèi)部算法可事先把程序作為功能塊形式，存儲(chǔ)于ROM之中。根據(jù)要求制定控制策略，并進(jìn)行組態(tài)。PLC（可編程控制程序）是在繼電器基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，用于存儲(chǔ)邏輯、控制順序，以及計(jì)算和運(yùn)算等操作指令。而運(yùn)動(dòng)控制器主要用于控制運(yùn)動(dòng)部件的位置、轉(zhuǎn)速等，一般包括變頻器、伺服系統(tǒng)。而其中的現(xiàn)場(chǎng)總線，智能化的總線已經(jīng)取代傳統(tǒng)儀器，在很大程度上改變了傳統(tǒng)信號(hào)和通信的標(biāo)準(zhǔn)。

4 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)在自動(dòng)化生產(chǎn)中的使用

計(jì)算機(jī)技術(shù)與自動(dòng)控制是計(jì)算機(jī)控制的基礎(chǔ)，在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，需要傳感設(shè)備、總線傳輸、網(wǎng)絡(luò)通信和系統(tǒng)軟件的配合。自動(dòng)化生產(chǎn)線是生產(chǎn)流程線，主要包括原材料輸入、篩選、運(yùn)輸，以及元件裝配、成品檢驗(yàn)等環(huán)節(jié)，一個(gè)工業(yè)化生產(chǎn)線需要按照材料來(lái)分類，包括生產(chǎn)加工、分類處理、成型檢測(cè)等，需要根據(jù)生產(chǎn)流程、產(chǎn)品設(shè)備等確定不同的加工工藝。

4.1 可編程計(jì)算機(jī)控制器

PLC技術(shù)在生產(chǎn)中的應(yīng)用，有力推動(dòng)了工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，該技術(shù)取代了之前的繼電器，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)控制器的控制。在計(jì)算機(jī)控制設(shè)備不斷發(fā)展的形勢(shì)下，PLC的功能設(shè)置將更加完善，從而可超越邏輯控制功能，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制與操作。

4.2 硬件設(shè)備的通用性

PLC硬件的具有標(biāo)準(zhǔn)化的特點(diǎn)，該類型的產(chǎn)品非常豐富，適用于各種生產(chǎn)過(guò)程，且硬件的功能強(qiáng)，種類多樣，從而可構(gòu)建各種大小不一的控制系統(tǒng)。在PLC終端接入、輸出信號(hào)組件，便可構(gòu)建一個(gè)PLC控制系統(tǒng)。而更改其中的一個(gè)控制系統(tǒng)，通過(guò)編程器修改即可，按照輸入、輸出組件與應(yīng)用軟件的不同，PLC硬件設(shè)備對(duì)于選定目標(biāo)可實(shí)現(xiàn)控制。

4.3 現(xiàn)場(chǎng)總線的應(yīng)用

工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)中的現(xiàn)場(chǎng)總線，通過(guò)數(shù)字化通信測(cè)量控制設(shè)備可在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)使用，在自動(dòng)化制造業(yè)中應(yīng)用廣泛。在傳統(tǒng)測(cè)量控制器中置入現(xiàn)場(chǎng)總線，可使系統(tǒng)具備數(shù)字通信和計(jì)算能力，以簡(jiǎn)單的雙絞線為介質(zhì)，通過(guò)多個(gè)測(cè)量控制器，與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)直接對(duì)接，完成自動(dòng)控制。

比如現(xiàn)場(chǎng)總線令自動(dòng)控制設(shè)備與系統(tǒng)，使二者具備了實(shí)時(shí)通信的能力，通過(guò)連接網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，如果發(fā)現(xiàn)信息網(wǎng)絡(luò)中存在異常，則可發(fā)出警報(bào)，從而使得企業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)的過(guò)程更加順利，信息溝通更為便利和有效。企業(yè)在工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)中應(yīng)用總線技術(shù)，是自動(dòng)化生產(chǎn)的趨勢(shì)之一，具有實(shí)時(shí)更新數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)交換和顯示信息等特點(diǎn)。

4.4 自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用特點(diǎn)

（1）自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用具有開(kāi)放性的特點(diǎn)。對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)總線來(lái)說(shuō)，其具有開(kāi)放性和公開(kāi)性的特點(diǎn)，其中開(kāi)放性是指能夠連接所有的設(shè)備和系統(tǒng)，從而確保設(shè)備的正常運(yùn)行。用戶可按照自身的實(shí)際需求來(lái)組裝不同的設(shè)備與系統(tǒng)，用于工作。

（2）自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用具有互用性和可操作性的特點(diǎn)。由于系統(tǒng)設(shè)備之間通過(guò)設(shè)備之間的連接可構(gòu)成一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸和傳送的系統(tǒng)，因此不同的設(shè)備可實(shí)現(xiàn)互相替換、替代。

（3）自動(dòng)化系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線具有功能自治和智能性特點(diǎn)。通過(guò)傳感設(shè)備，現(xiàn)場(chǎng)總線可分析與監(jiān)控分散于現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)控制，在任何時(shí)候均可診斷設(shè)備和系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，信息技術(shù)日新月異的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化發(fā)展趨勢(shì)越來(lái)越明顯。在工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化過(guò)程中，計(jì)算機(jī)技術(shù)有著重要的應(yīng)用，可以提高生產(chǎn)的效率和效益。因此，探討工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，意義重大。本文從工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化技術(shù)內(nèi)涵、工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化控制管理系統(tǒng)和分布式控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)等方面分析了計(jì)算機(jī)技術(shù)的使用情況。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙文彬.計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線上的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)光盤軟件與應(yīng)用，2011（23）.

[2]楊雷忠，胡石當(dāng).現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化控制中微機(jī)控制技術(shù)的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究，2012（01）.

[3]趙春.淺析工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用[J].科技咨詢，2013（13）.

[4]胡松楠.工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)技術(shù)的使用[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2014（01）.

[5]張寶偉，江德民，李保強(qiáng).工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中PLC技術(shù)的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用（工業(yè)科技），2013（02）.

作者簡(jiǎn)介：李岷（1970-），男，安徽銅陵人，計(jì)算機(jī)中級(jí)職稱，本科，從事計(jì)算機(jī)方面的工作；孫鳳來(lái)（1972-），男，江蘇鹽城人，計(jì)算機(jī)中級(jí)職稱，本科，從事計(jì)算機(jī)軟件開(kāi)發(fā)方面的工作。

作者單位：金隆銅業(yè)有限公司，安徽銅陵 244021；江西瑞林電氣自動(dòng)化有限公司，南昌 330031