工業(yè)自動化控制技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用

王營 臧易非

摘 要：工業(yè)是國家發(fā)展的重要基礎(chǔ)，長期以來我國已經(jīng)建立并形成了較為完備的工業(yè)體系。根據(jù)國家“智能制造2025”的發(fā)展戰(zhàn)略我國工業(yè)應(yīng)當(dāng)積極做好轉(zhuǎn)型升級，通過做好工業(yè)信息化、自動化建設(shè)構(gòu)建新型中國工業(yè)發(fā)展體系，將中國由“世界工廠”向“工業(yè)心臟”方向進(jìn)行轉(zhuǎn)變。工業(yè)自動化離不開大量的信息化、自動化技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，尤其是以大數(shù)據(jù)、云計(jì)算技術(shù)為代表的新型互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用將為工業(yè)自動化注入新的發(fā)展動力。我們應(yīng)當(dāng)積極做好工業(yè)自動化技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用不斷改造升級我國的工業(yè)體系，促使我國工業(yè)更快、更好的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：工業(yè)；自動化；PLC

中圖分類號：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 前言

“工業(yè)4.0”是國外工業(yè)轉(zhuǎn)型升級的發(fā)展方向，借助于快速發(fā)展的信息與自動化技術(shù)國外積極布局工業(yè)升級，提升工業(yè)體系自動化水平，為經(jīng)濟(jì)發(fā)展奠定強(qiáng)大的工業(yè)基礎(chǔ)。相較于國外我國在工業(yè)自動化發(fā)展上仍具有較大的差距，應(yīng)當(dāng)積極做好工業(yè)自動化發(fā)展的布局，以新技術(shù)帶動工業(yè)發(fā)展，以工業(yè)自動化提升工業(yè)生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，積極提高企業(yè)核心競爭力。

1 工業(yè)自動化的意義

工業(yè)自動化是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需求也是方向，通過在工業(yè)生產(chǎn)中大量應(yīng)用計(jì)算機(jī)、自動化技術(shù)用以實(shí)現(xiàn)對于工業(yè)生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)流程以及生產(chǎn)設(shè)備的自動化控制，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)資源的最大化、最優(yōu)化調(diào)配，從而最大限度地發(fā)揮出企業(yè)生產(chǎn)能力。工業(yè)自動化對于國家工業(yè)、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著巨大的推動作用，應(yīng)當(dāng)積極加強(qiáng)對于工業(yè)自動化的研究投入與應(yīng)用，不斷提升我國工業(yè)自動化的水平，為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展奠定強(qiáng)大的工業(yè)基礎(chǔ)。

工業(yè)自動化是一種將計(jì)算機(jī)技術(shù)、電氣控制技術(shù)與自動化技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合的工業(yè)控制技術(shù)，通過應(yīng)用自動化的控制系統(tǒng)用以對工業(yè)生產(chǎn)中的設(shè)備、工藝流程以及動態(tài)監(jiān)測并根據(jù)所檢測到的數(shù)據(jù)來對工業(yè)生產(chǎn)中的設(shè)備、工藝流程進(jìn)行自動化的調(diào)節(jié)和調(diào)配以使得工業(yè)生產(chǎn)能夠安全、高效的進(jìn)行。工業(yè)自動化的應(yīng)用核心是各類工業(yè)自動化控制設(shè)備和系統(tǒng)?，F(xiàn)今應(yīng)用較多的工業(yè)自動化控制設(shè)備與系統(tǒng)主要有：（1）PLC。PLC是一種專業(yè)工業(yè)自動控制器，經(jīng)過多年的發(fā)展PLC已經(jīng)形成了龐大的體系與種類，能夠滿足多種自動化控制的需求，且PLC結(jié)構(gòu)簡單、成本較低能夠應(yīng)用于多種不同控制場合的控制需求。PLC根據(jù)控制點(diǎn)數(shù)的不同可以分為小型、中型和大型PLC。（2）分布式控制設(shè)備（DCS）。分布式控制系統(tǒng)也是一種在工業(yè)自動化控制中應(yīng)用較多的控制系統(tǒng)，DCS控制設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)對于多層次的分層化控制，對于控制體系較為復(fù)雜的系統(tǒng)有著較為良好的應(yīng)用效果。根據(jù)DCS系統(tǒng)的規(guī)模可以將其分為多級、中小型以及兩級分布式控制系統(tǒng)。工業(yè)PC機(jī)能夠適用于各種復(fù)雜工況條件下的工業(yè)自動化控制，PC工控機(jī)具有輸入、輸出接口板，能夠?qū)崿F(xiàn)對于復(fù)雜信號的多點(diǎn)化控制。嵌入式計(jì)算機(jī)及OEM產(chǎn)品其主要由PID調(diào)節(jié)器及控制器所組成。在組成工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的各自動化控制設(shè)備具有以下幾方面的特點(diǎn)：①PLC主要用于機(jī)械生產(chǎn)的自動化控制中，其內(nèi)部所含有的可編程存儲器能夠?qū)崿F(xiàn)控制程序的內(nèi)部存儲，并通過PLC內(nèi)含的計(jì)算模塊實(shí)現(xiàn)對于內(nèi)部存儲程序的執(zhí)行、運(yùn)算、順序控制以及定時(shí)、計(jì)數(shù)與算數(shù)操作等的面向用戶的指令。同時(shí)PLC所含有的I/O模塊能夠用于輸入、輸出信號。PLC現(xiàn)今在工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域中都有著廣泛的應(yīng)用，且PLC成本較低、可靠性高是工業(yè)控制的核心之一。②DCS也被稱之為集散控制系統(tǒng)，最主要是由一個(gè)過程控制級和過程監(jiān)控級所組成的以通信網(wǎng)絡(luò)為紐帶的多級計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。DCS控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是分散操作、集中控制、分級管理，組網(wǎng)靈活、組態(tài)方便使得DCS控制系統(tǒng)具有更高的可塑性，加之DCS在控制可靠性和開放性等方面也有著諸多優(yōu)勢使得其在大型、復(fù)雜性工業(yè)控制系統(tǒng)中應(yīng)用較多，且能夠獲得較為良好的控制效果。③工業(yè)PC主要分為IPC和CompactPCI兩種工控機(jī)，其中隨著控制要求的提升IPC已經(jīng)無法滿足控制需求并逐漸退出控制領(lǐng)域。工業(yè)PC將被用于自動化管理層，將不同的工業(yè)PC分別用于服務(wù)器和客戶機(jī)能夠構(gòu)建起工業(yè)自動化控制集群，并借助于互聯(lián)網(wǎng)和信息化技術(shù)實(shí)現(xiàn)集管理和控制為一體的綜合控制系統(tǒng)，用于企業(yè)內(nèi)部之間的信息交換和溝通。工業(yè)PC所具有的信息通信和交互功能能夠使得企業(yè)內(nèi)部部門之間的信息交流更加方便、高效，為提高企業(yè)工作效率發(fā)揮著重要的作用。

2 積極做好工業(yè)自動化的發(fā)展與應(yīng)用

工業(yè)自動化的發(fā)展和應(yīng)用是以各種工業(yè)控制設(shè)備為基礎(chǔ)的，在今后的發(fā)展中PLC將會在工業(yè)自動化控制領(lǐng)域中扮演著更加重要的角色?，F(xiàn)有的PLC盡管能夠滿足工業(yè)自動化的控制需求，但是隨著工業(yè)生產(chǎn)的進(jìn)一步發(fā)展和升級，PLC將無法滿足工業(yè)自動化控制需求，因此PLC需要通過不斷創(chuàng)新不斷將新的計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及自動化控制技術(shù)集合與應(yīng)用其中，采用更加先進(jìn)、高效的微處理器和電子技術(shù)使得PLC能夠?qū)崿F(xiàn)更加快速的掃描時(shí)間。計(jì)算機(jī)技術(shù)與PLC技術(shù)既相互聯(lián)系又相互區(qū)別，未來隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展將使得越來越多的技術(shù)應(yīng)用于PLC的設(shè)計(jì)制造中，從而使得PLC的計(jì)算速度更快、存儲容量更大、功能性更強(qiáng)更全面。PLC的成本將會進(jìn)一步降低，隨著集成化程度的提高PLC將會向著超大型的方向發(fā)展，通過建立統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的編程語言與國際通用格式將會使得PLC在工業(yè)自動化控制中占據(jù)著更加重要的地位。

工業(yè)自動化控制的發(fā)展除了硬件的提升外，工業(yè)自動化控制軟件技術(shù)也需要持續(xù)進(jìn)行研究以便更好地發(fā)揮出先進(jìn)的工業(yè)自動化控制硬件的性能與功能以實(shí)現(xiàn)對于工業(yè)生產(chǎn)的高效、安全的自動化控制。在工業(yè)自動化的發(fā)展中應(yīng)當(dāng)做好硬件與軟件的協(xié)同發(fā)展，共同為工業(yè)自動化控制的發(fā)展添磚加瓦。在工業(yè)自動化控制軟件中常用的工業(yè)DE為每一個(gè)應(yīng)用程序組件提供了一種歷史記錄審核跟蹤機(jī)制，其包括有用戶識別符、時(shí)期與時(shí)間戳以及關(guān)于變化的詳細(xì)摘要信息等。工業(yè)AS的應(yīng)用將能夠有效地降低成本。在工業(yè)自動化控制現(xiàn)場主要利用現(xiàn)場總線技術(shù)連接控制設(shè)備與控制系統(tǒng)，現(xiàn)場總線是一種工業(yè)數(shù)據(jù)總線，現(xiàn)場總線的應(yīng)用有效地解決了工業(yè)現(xiàn)場的智能化儀器儀表、控制器以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的數(shù)據(jù)通信難題，能夠方便地完成工業(yè)現(xiàn)場的組網(wǎng)與信息傳輸?，F(xiàn)場總線技術(shù)安全、高效，通過應(yīng)用現(xiàn)場總線技術(shù)能夠在現(xiàn)場控制/執(zhí)行裝置與自動化控制設(shè)備之間建立數(shù)字化、多分支機(jī)構(gòu)的雙向傳輸通信網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)數(shù)字化的傳輸模式有效地降低了工業(yè)現(xiàn)場復(fù)雜工況下對于控制信號的干擾，提高了工業(yè)自動化控制的準(zhǔn)確性以及信號測量、傳輸?shù)哪芰Α，F(xiàn)場總線技術(shù)不僅僅是一個(gè)基層網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)還是一種開放式、新型全分布控制系統(tǒng)。工業(yè)自動化是一套復(fù)雜的控制體系，需要各環(huán)節(jié)的緊密配合才能夠最大限度地發(fā)揮出工業(yè)自動化的控制能力，提高工業(yè)生產(chǎn)效率與生產(chǎn)質(zhì)量。

結(jié)語

工業(yè)自動化是我國工業(yè)發(fā)展的強(qiáng)大助推劑，應(yīng)當(dāng)積極加強(qiáng)工業(yè)自動化的研究與應(yīng)用實(shí)現(xiàn)我國工業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，推動我國工業(yè)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。

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