關(guān)于工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)分析與探討

梁明鈞

摘要：本文首先分析了當(dāng)前工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)和現(xiàn)狀，然后對(duì)工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展前景進(jìn)行了詳細(xì)的探討。隨著IT技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)正在發(fā)生一些變化和變革。本文談了談自己的一些看法，可與同行工作人員共同探討。

關(guān)鍵詞：工業(yè)自動(dòng)化；智能控制；PLC

一、前言

工業(yè)自動(dòng)化作為一種重要的生產(chǎn)管理技術(shù)，經(jīng)歷了比較漫長(zhǎng)的發(fā)展，逐漸由過(guò)去的單機(jī)自動(dòng)化過(guò)渡到現(xiàn)代的綜合自動(dòng)化生產(chǎn)階段。工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展有力的提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率，對(duì)于社會(huì)的發(fā)展都具有重要的意義。

二、工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的特點(diǎn)

運(yùn)用工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)和計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，實(shí)現(xiàn)以提高經(jīng)濟(jì)效益為總體目標(biāo)的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)改造，已成為提高國(guó)力主要手段之一。目前，國(guó)與國(guó)、企業(yè)集團(tuán)與企業(yè)集團(tuán)之間展開(kāi)了激烈競(jìng)爭(zhēng)。日本和西德十幾年前的經(jīng)濟(jì)起飛，就是從這里開(kāi)始的。后來(lái)美國(guó)在高度重視技術(shù)密集型的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的同時(shí)，十分重視工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)，美國(guó)的經(jīng)濟(jì)能持續(xù)高速增長(zhǎng)，也是與用工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)有密切關(guān)系。

通常把工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)分為5級(jí)：企業(yè)管理級(jí)、生產(chǎn)管理級(jí)、過(guò)程控制級(jí)、備控制級(jí)和檢測(cè)驅(qū)動(dòng)級(jí)。兩級(jí)管理級(jí)涉及到的高技術(shù)主要是計(jì)算機(jī)技術(shù)、軟件技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息技術(shù)。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和信息技術(shù)的飛速展，必將進(jìn)一步促進(jìn)企業(yè)管理的改革，企業(yè)可通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)在網(wǎng)上進(jìn)行交易，因而電子商務(wù)技術(shù)必將成為企業(yè)管理中的高技術(shù)。過(guò)程控制級(jí)涉及到的高技術(shù)主要是智能控制技術(shù)和工程方法。設(shè)備控制級(jí)和檢測(cè)驅(qū)動(dòng)級(jí)涉及的高技術(shù)主要是三電一體化技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)和新器件交流數(shù)字調(diào)速技術(shù)。由此不難看出，工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)是當(dāng)今微電子技術(shù)和電力電子技術(shù)領(lǐng)域中高技術(shù)的綜合應(yīng)用技術(shù)。這是工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的特點(diǎn)之一。從控制的角度看，工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)包括檢測(cè)、控制和驅(qū)動(dòng)3個(gè)系統(tǒng)。這3個(gè)系統(tǒng)既自成體系又互相聯(lián)系，既要研究每一個(gè)系統(tǒng)的技術(shù)，又要研究3個(gè)系統(tǒng)的軟硬件連接及最佳配合技術(shù)，這稱(chēng)為為三電一體化技術(shù)。

三、工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)現(xiàn)狀

在我國(guó)，工業(yè)電氣自動(dòng)化發(fā)展將會(huì)隨著科技的推動(dòng)不斷普及，從機(jī)械化向自動(dòng)化轉(zhuǎn)化，慢慢的進(jìn)入自動(dòng)化數(shù)控生產(chǎn)時(shí)代。隨著工業(yè)信息化的不斷深化，我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化將由模仿向自主創(chuàng)新，再慢慢的進(jìn)入中國(guó)特色的工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)。工業(yè)生產(chǎn)體將會(huì)慢慢的合理化，更加適應(yīng)市場(chǎng)的需要，通過(guò)技術(shù)改造和先進(jìn)設(shè)備的引用促進(jìn)工業(yè)自動(dòng)化，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。目前，我國(guó)的工業(yè)機(jī)械化還沒(méi)有完全實(shí)現(xiàn)，有很多工藝仍然離不開(kāi)人工操作，我們不可能跨越工業(yè)機(jī)械化去實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。通常工業(yè)自動(dòng)化涉及到的高技術(shù)主要是計(jì)算機(jī)、軟件以及信息技術(shù)，應(yīng)用信息化和電子技術(shù)可以大大提高工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的自動(dòng)檢測(cè)工程及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的生產(chǎn)效率，優(yōu)化生產(chǎn)裝置提高自動(dòng)化控制和管理。工業(yè)自動(dòng)化就是信息化和工業(yè)化的結(jié)合點(diǎn)，我們將密切關(guān)注國(guó)內(nèi)外電氣自動(dòng)化先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

四、工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)前景探討

縱觀儀器儀表的發(fā)展形式，重點(diǎn)在主控系統(tǒng)裝置、智能化發(fā)展、專(zhuān)用型的自動(dòng)化儀表、數(shù)字儀表的應(yīng)用等。像電工儀表、科學(xué)測(cè)試儀、環(huán)保測(cè)試儀、信息技術(shù)電測(cè)儀等，成為我國(guó)當(dāng)前發(fā)展的重點(diǎn)方向，而在此發(fā)展基礎(chǔ)上的工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展方向也顯而易見(jiàn)，呈現(xiàn)多元化的發(fā)展趨勢(shì)，覆蓋面擴(kuò)大，形式多樣化。

1.以PLC為基礎(chǔ)的分布式控制系統(tǒng)。PLC作為專(zhuān)為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算電子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了單機(jī)、車(chē)間、工廠的自動(dòng)化控制。它表現(xiàn)出了諸多的優(yōu)點(diǎn)，具有抗干擾能力強(qiáng)、維修方便等特點(diǎn)，由于PLC對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控具有很高的可靠性，且編程簡(jiǎn)單、靈活，因此得到廣泛的應(yīng)用。隨著科技的進(jìn)步，它的控制功能將會(huì)演變成更加復(fù)雜的過(guò)程控制和連續(xù)控制，這也為將來(lái)成為未來(lái)的支柱性技術(shù)產(chǎn)業(yè)而奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。一直以來(lái)，可編程序控制器簡(jiǎn)稱(chēng)PLC在工業(yè)自動(dòng)化控制方面發(fā)揮著巨大作用，為各種各樣的自動(dòng)化控制設(shè)備提供了廣泛、可靠的控制應(yīng)用。PLC主要能夠?yàn)樽詣?dòng)化控制應(yīng)用提供安個(gè)可靠和比較完善的解決方案，適合當(dāng)前自動(dòng)化工業(yè)企業(yè)的需要。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)控制領(lǐng)域有了翻天覆地的變化，而PLC不斷地采用新技術(shù)以及增強(qiáng)系統(tǒng)的開(kāi)放性，在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。PLC將計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)融為一體，成為實(shí)現(xiàn)單機(jī)、車(chē)間、工廠自動(dòng)化的核心設(shè)備，其具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、組合靈活、編程簡(jiǎn)單、維修方便等諸多優(yōu)點(diǎn)。

根據(jù)控制對(duì)象特征，PLC通過(guò)組合功能模塊組裝能成功地控制系統(tǒng)，來(lái)靈活實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制。PLC有主機(jī)模塊、I/O模塊、高速計(jì)數(shù)模塊、位置控制模塊、模擬量控制模塊、通信模塊等。PLC的模擬量控制能大大地提高過(guò)程控制系統(tǒng)的精度，它可以對(duì)熱處理的升溫、降溫、保溫等過(guò)程進(jìn)行嚴(yán)格的控制，給熱處理過(guò)

程的控制設(shè)計(jì)和維護(hù)帶來(lái)了極大的方便，這是以往的儀表控制系統(tǒng)很難實(shí)現(xiàn)的。

PLC不僅可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，而且也適用于系統(tǒng)本身的控制，如控制系統(tǒng)故障檢測(cè)和顯示等。控制系統(tǒng)的原理是根據(jù)時(shí)限故障檢測(cè)和邏輯錯(cuò)誤檢測(cè)的原則進(jìn)行系統(tǒng)監(jiān)控。由于機(jī)床設(shè)備在工作循環(huán)中的各工步運(yùn)動(dòng)在執(zhí)行時(shí)都需要一定的時(shí)間，在檢測(cè)工步動(dòng)作時(shí)可啟動(dòng)定時(shí)器，并將定時(shí)器的輸出信號(hào)作為自動(dòng)停機(jī)信號(hào)或啟動(dòng)報(bào)警信號(hào)。

2.現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的應(yīng)用。由于現(xiàn)場(chǎng)總線的出現(xiàn)，使得控制功能徹底分散，分散到傳感器、變送器、執(zhí)行器和現(xiàn)場(chǎng)控制器上。設(shè)備控制網(wǎng)和控制站被取代了，使得計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)發(fā)生了變革。它的優(yōu)點(diǎn)是全數(shù)字化、全分散化、具有互操作性（互連、互換、可統(tǒng)一組態(tài)）、開(kāi)放式互連網(wǎng)、全開(kāi)放?，F(xiàn)場(chǎng)總線是計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)和集成電路技術(shù)的集成。它變革了傳統(tǒng)的信息標(biāo)準(zhǔn)（4～20 mA變成數(shù)字信號(hào)）、通信標(biāo)準(zhǔn)和系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)，改革了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)方法、安裝調(diào)試方法和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。

隨著技術(shù)的進(jìn)步，其控制功能由簡(jiǎn)單的邏輯控制、順序控制發(fā)展為復(fù)雜的連續(xù)控制和過(guò)程控制，成為自動(dòng)化領(lǐng)域的三大技術(shù)支柱。特別是在機(jī)器人、CAD/CAM方面有著廣泛的應(yīng)用，主要應(yīng)用的技術(shù)領(lǐng)域有：順序控制、過(guò)程控制、位置控制、生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)控和管理、結(jié)合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。把PC中的技術(shù)，如視窗操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)等向PLC領(lǐng)域融合、滲透和集成的技術(shù)稱(chēng)為PLC的商業(yè)技術(shù)。近年來(lái)PC在自動(dòng)化中的應(yīng)用領(lǐng)域也在擴(kuò)大（如用計(jì)算機(jī)的CNC和DCS等），把PC技術(shù)作為一種補(bǔ)充技術(shù)用于PLC中，集成起來(lái)，目的是嵌入應(yīng)用，是軟控制器，能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)延伸，它只用廉價(jià)的芯片組就可進(jìn)行浮點(diǎn)運(yùn)算。

五、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)工業(yè)自動(dòng)化的特點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)的描述，隨著信息技術(shù)和半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)還將不斷的進(jìn)步。在工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中應(yīng)當(dāng)結(jié)合企業(yè)的實(shí)際，不斷的采用新的技術(shù)和方法，不斷的提高企業(yè)的自動(dòng)化生產(chǎn)效率。

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