工業(yè)自動化計算機控制系統(tǒng)在人造板機械制造中的應(yīng)用*

曹紀(jì)清

（蘇州工業(yè)園區(qū)服務(wù)外包職業(yè)學(xué)院，蘇州 215123)

計算機控制系統(tǒng)(Computer Control System， 簡稱CCS)是應(yīng)用計算機參與控制并借助一些輔助部件與被控對象相聯(lián)系，以達(dá)成一定控制目的而構(gòu)成的系統(tǒng)。完整的計算機控制系統(tǒng)是由硬件和軟件兩部分組成。硬件設(shè)施主要用于搭建計算機控制程序和被控制對象之間的信息渠道，軟件部分則針對被控制對象的具體要求而實現(xiàn)自動控制功能。

1 自動化生產(chǎn)狀態(tài)

伴隨信息化革命浪潮的興起，計算機控制系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)制造領(lǐng)域中。 基于此，衍生出一種全新的工作狀態(tài)——自動化生產(chǎn)狀態(tài)。所謂自動化生產(chǎn)狀態(tài)，就是指生產(chǎn)程序在自動化計算機控制系統(tǒng)的軟硬件程序控制下，按照預(yù)設(shè)的相關(guān)程序，分步驟啟動相應(yīng)的操作步驟，從而實現(xiàn)流水線式的機械加工與制造。這種生產(chǎn)制造方式最大的優(yōu)勢在于最大限度地減少了“人”作為變量因素在機械加工與制造環(huán)節(jié)中所產(chǎn)生的影響，能夠在全面提升生產(chǎn)力的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量和精度。尤其是在一些并不適宜人工操作的惡劣環(huán)境下，自動化生產(chǎn)狀態(tài)的應(yīng)用能夠直接降低人力資源成本。

2 工業(yè)自動化計算機控制系統(tǒng)特點

目前，實際應(yīng)用的工業(yè)自動化計算機控制系統(tǒng)，基本上采用的是工業(yè)網(wǎng)絡(luò)自動化運行系統(tǒng)。它將不同的機械制造工藝按照“網(wǎng)格化”的方式進(jìn)行有效區(qū)隔，然后根據(jù)不同的程序指令進(jìn)行分段操作與控制，最后再進(jìn)行集中管理。

2.1 鞏固生產(chǎn)安全運行

在傳統(tǒng)的生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)中，最難以控制的就是“容錯率”，容錯率偏高，勢必就會直接增加運營及生產(chǎn)成本，這不利于企業(yè)在實際經(jīng)營過程中進(jìn)行成本管控；容錯率偏低，其衍生出來的問題就更多。工人為了最大限度地止損，往往違反操作工藝的具體安全要求進(jìn)行生產(chǎn)操作，由此引起的生產(chǎn)事故時有發(fā)生。而工業(yè)自動化計算機控制系統(tǒng)的引入，將徹底改變這一局面。任何一個生產(chǎn)要素出現(xiàn)了缺失，系統(tǒng)都無法有效執(zhí)行正常的生產(chǎn)程序。這樣一來就極大地提升了故障的檢測與處理能力，有效確保了企業(yè)的正常生產(chǎn)秩序。

另外，工業(yè)自動化計算機控制系統(tǒng)采用的是中央控制管理模式，也就是所有的終端運行設(shè)備所執(zhí)行的操作命令完全經(jīng)由計算機中央控制系統(tǒng)經(jīng)過自檢后下達(dá)，在工藝運行段、工藝編輯端以并行方式進(jìn)行操作，有效保障了程序的安全性。

在人造板機械制造過程中，需要針對原料材質(zhì)的不同在切削加工、加壓等環(huán)節(jié)上，有針對性地對削片機、熱壓機等單機設(shè)備進(jìn)行區(qū)分，保證年產(chǎn)20萬m3平壓法刨花板成套設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)。為實現(xiàn)直線度0.015 mm/m（每增加1m加0.005 mm）的生產(chǎn)要求，在加工過程中需要平面磨床的吸臺必須滿足+90°的旋轉(zhuǎn)，使得磨頭自動數(shù)控進(jìn)刀，可快速升降；而且砂輪的尺寸必須控制在φ300×100范圍內(nèi)。根據(jù)相關(guān)的預(yù)設(shè)程序，在其自檢的過程中，利用齒輪齒條的左右移動式傳動，將移動速度完全控制在0～25 m/分區(qū)間范圍內(nèi)后，消磨精度就能夠滿足直線度0.015 mm/m的要求，其制造工藝的精密程度可見一斑。

2.2 提升加工工作效率

梳理整個工業(yè)自動化計算機控制系統(tǒng)的運行模式可以發(fā)現(xiàn)，過程控制系統(tǒng)發(fā)揮作用最為顯著。而對于有些連貫性要求較高的人造板機械制造而言，雙系統(tǒng)模式其實已經(jīng)極為普遍。其硬件系統(tǒng)現(xiàn)在已經(jīng)做得非常穩(wěn)固，完全有能力來適應(yīng)強震、高溫等惡劣的工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境，他們和傳統(tǒng)的PLC控制系統(tǒng)一樣穩(wěn)定可靠。很多人將工業(yè)計算機與windows系統(tǒng)聯(lián)系在一起，認(rèn)為他們害怕碰撞，容易出現(xiàn)故障。但是工業(yè)計算機支持的Linux、windows或是其他的vendor-developed 軟件系統(tǒng)，他們的可靠性已經(jīng)有了明顯的提高。系統(tǒng)還具有實時監(jiān)控功能，有一部分用戶還將FPGAs和高性能的數(shù)據(jù)處理機聯(lián)合使用，將實時控制系統(tǒng)運行在FPGA上。如此一來，理論上可以實現(xiàn)全天候的生產(chǎn)加工與制造。從生產(chǎn)力與生產(chǎn)關(guān)系的有效配比來看，工業(yè)自動化計算機控制系統(tǒng)的投入運行，極大地提升了機械加工的整體工作效率。

3 工業(yè)自動化計算機控制系統(tǒng)在人造板機械制造中的應(yīng)用

在整個人造板機械加工制造行業(yè)中，人造板機械制造的精密度程度要求是比較高的。而隨著城市化發(fā)展進(jìn)程的不斷加速，對于人造板市場需求總量呈現(xiàn)穩(wěn)定增長，相關(guān)的人造板機械制造單純地依賴進(jìn)口顯然不適應(yīng)當(dāng)前發(fā)展需求。因此就需要借助工業(yè)自動化計算機控制系統(tǒng)的有效應(yīng)用，從基礎(chǔ)入手、從國產(chǎn)化入手、從高新技術(shù)的引入入手來提升人造板機械制造的能力。

3.1 積極引入AI控制技術(shù)

在計算機控制系統(tǒng)中，控制規(guī)律是由計算機通過程序?qū)崿F(xiàn)的（數(shù)字控制器），只需修改程序就能修改對應(yīng)的控制規(guī)律，因此具有很大的靈活性和很強的適應(yīng)性。盡管之前的工業(yè)自動化計算機控制系統(tǒng)能夠基本滿足生產(chǎn)制造的實際需求，但在計算機系統(tǒng)程序的有效信息反饋上存在著一定的短板。例如在人造板生產(chǎn)的熱壓機制造環(huán)節(jié)中，對于熱壓機的實際響應(yīng)速度越快越好。這樣能夠?qū)υO(shè)備進(jìn)行更加高效的加工生產(chǎn)，從而提高整體的生產(chǎn)效率。同時，響應(yīng)速度快也能有效保障實際的產(chǎn)品熱壓效果，因為很多設(shè)備是需要在特殊的狀態(tài),比如一定的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行熱壓加工，如果熱壓機不能迅速響應(yīng)達(dá)到實際需要的焊接溫度，就很難保障加工產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

AI技術(shù)的發(fā)展為將人工智能應(yīng)用于熱壓機的實際相應(yīng)速度上提供了條件，系統(tǒng)可以根據(jù)環(huán)境因素的變化，因地制宜地進(jìn)行調(diào)整，真正實現(xiàn)人工智能化的有效干預(yù)與管理，顯著提高人造板機械制造水平。

3.2 鼓勵引入大數(shù)據(jù)分析

人造板機械在實際應(yīng)用過程中是根據(jù)不同的生產(chǎn)需求來設(shè)定的，對于一些用途比較單一的人造板機械，盡管其制造工藝并不復(fù)雜，但是其易損件的抗壓及抗磨損能力可能直接影響其投入使用之后的正常運轉(zhuǎn)。在引入了大數(shù)據(jù)分析技術(shù)之后，生產(chǎn)端可以結(jié)合設(shè)計生產(chǎn)中對于人造板機械零部件的抗壓及抗耐磨程度的研判性分析，歸納判斷是否需要調(diào)整生產(chǎn)制造工藝。例如在生產(chǎn)節(jié)能人造板壓熱機的過程中，需要結(jié)合壓熱機器的實際工作狀態(tài)——用熱油加熱時，當(dāng)熱壓板的熱油管道出現(xiàn)堵塞不暢時，加熱就會不均勻，熱壓板各部分溫度升高速度不一致，就會引起熱壓變形——及時調(diào)整或者優(yōu)化板坯前部的部件硬度，從而避免熱壓板變形、過熱，保證其使用壽命。不過由于這項技術(shù)需要借助海量的實踐操作數(shù)據(jù)來進(jìn)行有效分析才能確定其調(diào)整方向，目前在實際應(yīng)用中還屬于階段性探索階段，需要相關(guān)的技術(shù)人員對其繼續(xù)進(jìn)行優(yōu)化。

4 結(jié)語

隨著計算機大數(shù)據(jù)分析和云計算系統(tǒng)的發(fā)展，工業(yè)自動化計算機控制系統(tǒng)勢必還會迎來更多的技術(shù)革新。人工智能運行程序的引入，顯著提高了整個工業(yè)自動化計算機控制系統(tǒng)的仿真、擬人效果。這就讓人造板機械加工制造等對于生產(chǎn)工藝要求比較嚴(yán)格的機械加工行業(yè)，能夠從精密程度和精細(xì)化標(biāo)準(zhǔn)方面更符合實際工作的需要。工業(yè)自動化計算機控制系統(tǒng)在人造板機械制造中的應(yīng)用，要從積極引入AI控制技術(shù)和鼓勵引入大數(shù)據(jù)技術(shù)分析兩方面入手。