基于智能控制的工業(yè)過程控制自動化研究

西安科技大學(xué)高新學(xué)院　李　容

基于智能控制的工業(yè)過程控制自動化研究

西安科技大學(xué)高新學(xué)院李容

工業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱，在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，如何利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)促進(jìn)工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展至關(guān)重要。智能控制技術(shù)是先進(jìn)的信息技術(shù)產(chǎn)物，應(yīng)用智能控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)工業(yè)過程控制的自動化、智能化對于促進(jìn)現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展有著積極的意義。基于以上，本文簡要從智能控制和工業(yè)過程控制分析入手，簡要研究了基于智能控制的工業(yè)過程控制自動化。

智能控制；工業(yè)過程控制；自動化；應(yīng)用

前言

就目前來看，傳統(tǒng)的工業(yè)過程控制自動化已經(jīng)難以滿足工業(yè)發(fā)展的需求，智能控制技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用則能夠有效解決上述問題，其不僅能夠提升工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量，還能夠提供工業(yè)生產(chǎn)效率?；谝陨?，本文簡要研究了基于智能控制的工業(yè)過程自動化。

1.智能控制概述

對于工業(yè)過程控制自動化來說，智能控制就是不需要人工操作和干預(yù)，通過智能系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)對智能工業(yè)機(jī)器的操作和控制。智能控制技術(shù)是信息技術(shù)、電子技術(shù)、控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等融合發(fā)展的產(chǎn)物，其以專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)等形式應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域中［1］。對于工業(yè)過程控制自動化來說，智能控制技術(shù)的應(yīng)用能夠有效提升控制的精準(zhǔn)性，實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)控制模式的優(yōu)化，對于提升工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量和工業(yè)生產(chǎn)效率有著積極的意義。

2.工業(yè)過程控制分析

顧名思義，工業(yè)過程控制指的就是對工業(yè)生產(chǎn)整個(gè)過程的控制，在進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)的過程中，根據(jù)生產(chǎn)需要，以電子計(jì)算機(jī)、相關(guān)儀表等為基礎(chǔ)，結(jié)合產(chǎn)品自身需求和相關(guān)控制理論，對工業(yè)生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)和研發(fā)，從而是實(shí)現(xiàn)工業(yè)過程的有效控制［2］。自動化技術(shù)的應(yīng)用則實(shí)現(xiàn)了工業(yè)過程控制的自動化，其能夠?qū)崿F(xiàn)對工業(yè)生產(chǎn)流程、設(shè)備等的有效控制，從而控制工業(yè)生產(chǎn)時(shí)間，通過儀表面板實(shí)現(xiàn)對整個(gè)生產(chǎn)流程的監(jiān)控，避免在工業(yè)生產(chǎn)過程中出現(xiàn)停滯、等待和錯(cuò)誤，對于工業(yè)生產(chǎn)效率的提升至關(guān)重要。

3.智能控制在工業(yè)過程控制自動化中的應(yīng)用探討

3.1在信息獲取中的應(yīng)用

我國工業(yè)過程控制信息化水平低是客觀存在的事實(shí)，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會的進(jìn)步，在工業(yè)生產(chǎn)中用工與機(jī)械自動化之間的矛盾逐漸凸顯出來，要想實(shí)現(xiàn)工業(yè)過程以及生態(tài)建設(shè)的自動化控制，減少工業(yè)用工勢在必行。就目前來看，我國工業(yè)過程控制產(chǎn)品加工效率地下，相較于發(fā)達(dá)國家工業(yè)而言，我國工業(yè)過程自動化的發(fā)展還處于起步階段，發(fā)展?jié)摿薮?，如何?yīng)用先進(jìn)的智能技術(shù)來配合管理知識是促進(jìn)我國工業(yè)過程自動化發(fā)展的關(guān)鍵［3］。

在工業(yè)生產(chǎn)過程中，智能控制技術(shù)的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行信息的自動獲取，通過智能控制系統(tǒng)的運(yùn)算和處理能夠?qū)崿F(xiàn)對生產(chǎn)設(shè)備的智能化控制，這就有效降低了對工業(yè)用工的需求。信息化技術(shù)是智能控制技術(shù)中的關(guān)鍵，應(yīng)用信息技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)過程控制系統(tǒng)的優(yōu)化，促進(jìn)工業(yè)控制系統(tǒng)的智能化發(fā)展，以信息技術(shù)為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)過程對生產(chǎn)信息的實(shí)時(shí)獲取。

3.2在系統(tǒng)建模中的應(yīng)用

智能控制在系統(tǒng)建模中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：①在數(shù)據(jù)采集中的應(yīng)用：應(yīng)用智能控制可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動化、智能化采集，計(jì)數(shù)器可以實(shí)現(xiàn)對采集脈沖信號的累計(jì)記錄，并將記錄到的數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)寄存器中，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，此外可以采用A/D轉(zhuǎn)換單元來進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，之后將數(shù)字信號在數(shù)據(jù)寄存器中存儲，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。此外，可以通過PLC（可編程邏輯控制器）的應(yīng)用來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)打印和讀出，將小型打印機(jī)配置到PLC中，通過打印機(jī)來講數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù)打印出來，同時(shí)可以將PLC與計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)通信，通過計(jì)算機(jī)讀出數(shù)據(jù)寄存器中的數(shù)據(jù)，并通過計(jì)算機(jī)上的相關(guān)軟件來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理，在此過程中，可編程邏輯控制器相當(dāng)于計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)端，其主要功能就是將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中［4］。②在監(jiān)控中的應(yīng)用：有效的監(jiān)控是保證工業(yè)生產(chǎn)流程安全、有序進(jìn)行的基礎(chǔ)，應(yīng)用智能控制技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的自動監(jiān)控，在應(yīng)用的過程中主要也依賴于PLC，通過PLC來對工業(yè)過程個(gè)各個(gè)環(huán)節(jié)及各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行進(jìn)程進(jìn)行監(jiān)視，一旦出現(xiàn)異常狀況，PLC會及時(shí)發(fā)現(xiàn)，并產(chǎn)生報(bào)警和記錄，在有需要的情況下可以自動終止相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行，PLC可以將故障數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)中，計(jì)算機(jī)中有著工業(yè)過程故障數(shù)據(jù)庫，通過相關(guān)軟件的處理能夠明確故障位置及故障原因，從而可以及時(shí)發(fā)布在線調(diào)整指令，或?qū)刂瞥绦蛑械亩〞r(shí)器、計(jì)數(shù)器等相關(guān)數(shù)值進(jìn)行修改，或強(qiáng)制調(diào)整為I/O狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)故障在線處理，如果計(jì)算機(jī)處理不了，則終止運(yùn)行，并告警給工作人員，進(jìn)行人工故障處理。

3.3在動態(tài)控制中的應(yīng)用

工業(yè)過程控制技術(shù)智能化的發(fā)展趨勢已經(jīng)取得了人們的共識，在生產(chǎn)的過程中，應(yīng)用智能控制技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)智能控制與生產(chǎn)設(shè)備、PLC以及生產(chǎn)總控部門的通訊，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)信息數(shù)據(jù)的實(shí)施傳輸和共享，將工業(yè)生產(chǎn)過程與智能控制系統(tǒng)結(jié)合，工作人員通過智能控制系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)視工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備，根據(jù)生產(chǎn)需求可以實(shí)時(shí)、遠(yuǎn)程、動態(tài)的對工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有效的處理和調(diào)整。就目前來看，智能控制技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，更多的工業(yè)企業(yè)享受到了智能控制技術(shù)所帶來的便利，但需要注意的是，許多新的智能控制技術(shù)在應(yīng)用的過程中并沒有得到良好的技術(shù)管理，限制了其應(yīng)用推廣，除了工業(yè)加工之外，更多的工業(yè)過程控制仍然沒有擺脫人工［5］。智能控制技術(shù)是近年來發(fā)展起來的新興技術(shù)，在應(yīng)用的過程中，智能控制規(guī)律往往難以與工人的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)結(jié)合。這就要求工業(yè)過程控制自動化應(yīng)用智能控制技術(shù)的過程中要加強(qiáng)技術(shù)管理，盡快適應(yīng)智能控制技術(shù)，只有這樣才能夠進(jìn)一步促進(jìn)智能控制技術(shù)在工業(yè)過程控制自動化中的進(jìn)一步應(yīng)用和發(fā)展。

4.基于智能控制的工業(yè)過程控制自動化的發(fā)展趨勢

未來基于智能控制的工業(yè)過程自動化有著兩個(gè)重要的發(fā)展方向，一個(gè)是智能工廠，重點(diǎn)對工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)及工業(yè)過程的智能化進(jìn)行研究，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化分布式生產(chǎn)設(shè)施，第二個(gè)是智能生產(chǎn)，其中涉及到整個(gè)工業(yè)企業(yè)的物流管理、人機(jī)互動以及3D技術(shù)在工業(yè)過程控制中的應(yīng)用。下面從幾個(gè)方面來探討基于智能控制的工業(yè)過程控制自動化發(fā)展趨勢。

首先，是PLC的發(fā)展，微型化、網(wǎng)絡(luò)化是PLC發(fā)展的重要趨勢，而PLC的應(yīng)用則智能控制技術(shù)在工業(yè)過程控制自動化中的重要形式，早期PLC有著體積大、價(jià)格高的缺陷，但近年來，微型PLC逐漸出現(xiàn)，且價(jià)格較低，隨著軟PLC控制組態(tài)軟件的發(fā)展，PLC越來越向微型化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，這對于促進(jìn)基于智能控制工業(yè)過程控制自動化的發(fā)展有著積極的意義［6］。

第二，是控制系統(tǒng)的發(fā)展，當(dāng)前工業(yè)過程控制系統(tǒng)逐漸向現(xiàn)場總線方向發(fā)展，能夠?qū)⒐I(yè)過程控制分散到現(xiàn)場設(shè)備中，現(xiàn)場總線技術(shù)的應(yīng)用又能夠提升工業(yè)過程自動壞系統(tǒng)的開放性、互操作性和數(shù)字化水平。但需要明確的是，以現(xiàn)場總線為基礎(chǔ)的工業(yè)過程自動化還有著眾多工作要做，例如標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一、儀表智能化等等，因此現(xiàn)場總線自動化控制系統(tǒng)要取代傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)還任重道遠(yuǎn)。

第三，是數(shù)控技術(shù)的智能化發(fā)展，智能化、網(wǎng)絡(luò)化、柔性化是數(shù)控技術(shù)重要的發(fā)展趨勢，信息技術(shù)與機(jī)床的結(jié)合、機(jī)電一體化、數(shù)控裝備、數(shù)控工藝、虛擬制造等技術(shù)的發(fā)展必將提升數(shù)控技術(shù)智能化的發(fā)展水平。

5.結(jié)論

綜上所述，本文從智能控制和工業(yè)過程自動化控制入手，分析了智能控制技術(shù)在工業(yè)過程控制自動化中的具體應(yīng)用，并探討了基于智能控制的工業(yè)過程控制自動化的發(fā)展趨勢，旨在為促進(jìn)我國工業(yè)過程控制自動化的進(jìn)一步發(fā)展作出貢獻(xiàn)。

［1］雷會峰，殷碩.智能控制在工業(yè)過程控制自動化中的應(yīng)用［J］.科技風(fēng)，2012（1）：83.

［2］朱雪璇.工業(yè)過程控制自動化中智能控制的應(yīng)用研究［J］.無線互聯(lián)科技，2012（9）：121.

［3］柴天佑，丁進(jìn)良，王宏，蘇春翌.復(fù)雜工業(yè)過程運(yùn)行的混合智能優(yōu)化控制方法［J］.自動化學(xué)報(bào)，2008（5）：505-515.

［4］黃飛翔，蔡啟仲.智能控制在工業(yè)過程控制自動化中的應(yīng)用［J］.山東工業(yè)技術(shù)，2015（24）：17.

［5］郭晨，朱紹廬，傅光永.智能控制及其在工業(yè)過程控制與船舶自動化中的應(yīng)用［J］.大連海運(yùn)學(xué)院學(xué)報(bào)，1991（2）：163-169.

［6］謝英杰，蔣月靜.工業(yè)過程控制自動化中智能控制的應(yīng)用研究［J］.黑龍江科技信息，2015（7）：30.