工業(yè)自動化控制的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢分析

周志宏，周祺暢

(1.湖南三一工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 長沙 410129；2.北京交通大學(xué)(威海校區(qū)) 電子信息學(xué)院，山東 威海 264401)

企業(yè)生產(chǎn)過程中，自動化控制過程主要是指企業(yè)產(chǎn)品制造過程中參數(shù)數(shù)據(jù)作為依據(jù)，整體生產(chǎn)加工系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)有效控制，企業(yè)工業(yè)自動化控制功能作為重要輔助要素，人力成本有效降低，同時可降低加工制造成本以及相應(yīng)原料成本等，這一過程中可融合使用企業(yè)運(yùn)營資源，增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。凸顯工業(yè)自動化控制優(yōu)勢過程中，企業(yè)發(fā)展方向的信息化、科學(xué)化以及自動化更加明確。但發(fā)展過程中相比于發(fā)達(dá)國家，工業(yè)自動化控制水平需要進(jìn)一步提升，基于此，掌握工業(yè)自動化控制現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢是十分重要的。

1 工業(yè)自動化內(nèi)容分析

實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)過程中，需降低人為操作頻率，注重利用可再生能源和多樣化資訊完成生產(chǎn)工作，也就是工業(yè)自動化生產(chǎn)過程，這一過程可完成自動化生產(chǎn)。其中，內(nèi)容主要有自動完成加工生產(chǎn)設(shè)備自動化以及正常生產(chǎn)過程的自動化等。另外，這一控制過程中可實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)管理自動化[1]。此種技術(shù)的現(xiàn)階段發(fā)展特征是智能化以及集成化趨勢，可在一定程度上使用智能機(jī)器設(shè)備，取代人體的部分體力勞動以及腦力勞動，促進(jìn)生產(chǎn)過程的高水平以及自動化。其次，可積極利用計(jì)算機(jī)設(shè)備，融合使用制造技術(shù)以及控制技術(shù)等相應(yīng)學(xué)科知識，借助設(shè)備集成技術(shù)以及信息集成技術(shù)，有效開展規(guī)劃設(shè)備以及生產(chǎn)制造等工作。目前，工業(yè)自動化控制主要使用微機(jī)控制方式，依賴電子行業(yè)以及通信行業(yè)發(fā)展成果。主要控制模式顯示為3層結(jié)構(gòu)，分別為上位機(jī)部分、工業(yè)控制器部分以及現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)部分。上位機(jī)設(shè)備可完成人工干預(yù)以及預(yù)測工作，控制器設(shè)備可利用邏輯功能以及計(jì)算功能，其中主要構(gòu)成是PLC以及DCS，但過程中占比不斷增加的是FCS?，F(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)行過程中，其主要構(gòu)成有如下幾種，分別為受控對象、儀器儀表設(shè)備等，在上位機(jī)以及工業(yè)控制器設(shè)備使用過程中，通信完成主要是借助TCP/IP構(gòu)建通信網(wǎng)絡(luò)，工業(yè)控制器設(shè)備以及現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)通信環(huán)節(jié)基本是利用改進(jìn)后的通信網(wǎng)絡(luò)[2]。

2 工業(yè)自動化控制技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀分析

工業(yè)自動化控制技術(shù)構(gòu)成主要有如下幾種，分別為通信網(wǎng)絡(luò)、傳輸設(shè)備以及計(jì)算機(jī)硬件部分，計(jì)算機(jī)硬件部分基本是嵌入式，傳輸設(shè)備主要選擇伺服系統(tǒng)以及電動機(jī)等，通信網(wǎng)絡(luò)部分主要實(shí)施網(wǎng)橋或者是網(wǎng)絡(luò)交換等。

1)PLC部分。這一部分技術(shù)內(nèi)容屬于可編程邏輯控制器，借助中央控制器部分可對邏輯運(yùn)算或者是控制等相應(yīng)指令進(jìn)行傳輸，企業(yè)生產(chǎn)制造過程中可獲取有效控制，基于此，PLC控制技術(shù)可實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的安全性，確保類型多樣，用戶需求得以滿足，制定多樣化的控制方案，企業(yè)生產(chǎn)過程中加工制造環(huán)節(jié)綜合效率有效提升[3]。

2)DCS部分。此環(huán)節(jié)內(nèi)容屬于分布式控制系統(tǒng)，模式為多級計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，這一系統(tǒng)運(yùn)行過程中基礎(chǔ)前提是通信網(wǎng)絡(luò)，主要構(gòu)成部分是過程控制級以及監(jiān)控級。系統(tǒng)運(yùn)行階段，計(jì)算機(jī)設(shè)備以及通信、控制等技術(shù)提供輔助作用，系統(tǒng)可發(fā)揮分級管理以及分級控制等多種功能優(yōu)勢，現(xiàn)階段此項(xiàng)技術(shù)逐漸成為未來發(fā)展中的關(guān)鍵性技術(shù)之一。

3)工業(yè)PC部分。這一部分內(nèi)容結(jié)合用戶實(shí)際需求以及差異性特征，將服務(wù)器模式作為標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建融合服務(wù)器以及客戶機(jī)的工業(yè)PC群，過程中使用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)可建設(shè)更加具備管控效果的自動化控制體系，用戶以及企業(yè)可更有效地進(jìn)行內(nèi)部交流，實(shí)時溝通工作具備更好的前提條件，可在客戶以及相關(guān)機(jī)構(gòu)交流信息過程中提供信息共享平臺，奠定重要基礎(chǔ)，企業(yè)全方位自動化控制能力有效提升[4]。

4)自動化控制管理技術(shù)分析。生產(chǎn)過程中促使自動化控制更好地服務(wù)于企業(yè)，需借助管理方式聯(lián)系自身營運(yùn)體系，基于此種需求，自動化控制管理技術(shù)逐漸衍生出來，結(jié)合企業(yè)實(shí)際發(fā)展需求，制定針對性的自動化控制管理標(biāo)準(zhǔn)和流程等相應(yīng)內(nèi)容，保證自動化控制技術(shù)水平，融合相關(guān)管理技術(shù)以及自動化發(fā)展技術(shù)，自動化控制資源優(yōu)化具備更加堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)長久穩(wěn)定發(fā)展[5]。

3 工業(yè)自動化控制技術(shù)發(fā)展趨勢分析

3.1 安全性趨勢分析

工業(yè)自動化控制技術(shù)發(fā)展，會與國家經(jīng)濟(jì)水平實(shí)現(xiàn)同比上升，基于此，多數(shù)工業(yè)團(tuán)隊(duì)逐漸出現(xiàn)在這一領(lǐng)域中，領(lǐng)域發(fā)展規(guī)模逐漸擴(kuò)大。此種社會現(xiàn)象會為國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和建設(shè)提供重要條件，但過程中也會產(chǎn)生多種的安全事故?；诖?，出于降低安全事故發(fā)生率目的，應(yīng)保證工業(yè)自動化控制工作的穩(wěn)定發(fā)展，安全化發(fā)展趨勢是發(fā)展過程中的重要內(nèi)容。大部分工業(yè)自動化控制團(tuán)隊(duì)劃分整理工作安全等級，過程中更加重視安全意識宣傳工作，因此工業(yè)自動化控制領(lǐng)域安全發(fā)展具備良好基礎(chǔ)，安全化發(fā)展獲得更加有效的助力支持[6]。

3.2 信息化發(fā)展趨勢分析

企業(yè)內(nèi)部管理過程中實(shí)施自動化控制方式，企業(yè)這一過程中可有效掌握運(yùn)營情況，借助營運(yùn)數(shù)據(jù)以及相關(guān)信息資料分析后，可為企業(yè)制定具備精準(zhǔn)性以及可行性的營運(yùn)決策，具備數(shù)據(jù)支持，有效滿足企業(yè)發(fā)展過程中的信息資源需求，工業(yè)自動化控制工作發(fā)展更具信息化。企業(yè)在設(shè)計(jì)產(chǎn)品、采買原料以及選擇工藝技術(shù)等過程中設(shè)置自動化控制系統(tǒng)，可積極發(fā)揮存儲功能、傳輸功能，有效整合以及分析數(shù)據(jù)，了解企業(yè)生產(chǎn)過程中的實(shí)際需求，將其作為依據(jù)對企業(yè)生產(chǎn)制造流程進(jìn)行優(yōu)化，保證企業(yè)生產(chǎn)制造工作遵循與時俱進(jìn)原則，凸顯科學(xué)性以及可行性，企業(yè)可獲得更多的經(jīng)濟(jì)效益[7]。除此之外，企業(yè)需更加注重構(gòu)建國內(nèi)外信息交互平臺，促進(jìn)信息可有效流通，提高信息共享效率，逐漸過渡到多邊管控模式中，具備更加堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.3 自動化發(fā)展趨勢分析

在未來發(fā)展過程中，工業(yè)自動化控制技術(shù)是重要方向，自動化發(fā)展階段，借助信息化以及自動化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)兩者之間的有效結(jié)合，強(qiáng)化管理效果，實(shí)現(xiàn)全階段的自動化控制?，F(xiàn)代化信息技術(shù)會對工業(yè)自動化控制產(chǎn)生積極影響，培養(yǎng)以及教育科學(xué)技術(shù)人才，產(chǎn)生較多正能量，推動自動化信息化建設(shè)發(fā)展有效進(jìn)行。但過程中信息化以及自動化有效結(jié)合，會凸顯自動化技術(shù)，遵循相輔相成原則。自動化控制技術(shù)以及自動化儀表技術(shù)應(yīng)用過程中可有效開展信息處理以及信息采集工作，通過信息技術(shù)應(yīng)用凸顯積極影響[8]?；诖?，推動工業(yè)自動化控制技術(shù)發(fā)展需實(shí)現(xiàn)自動化以及信息化的有效結(jié)合。

3.4 智能化發(fā)展趨勢分析

在工業(yè)自動化控制過程中，需要重視智能化方向發(fā)展趨勢，機(jī)械設(shè)備完成自行管控，工業(yè)企業(yè)自動化控制工作開展過程中可具備更加多樣化的能力，實(shí)現(xiàn)企業(yè)穩(wěn)步發(fā)展。工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)制造階段，應(yīng)對內(nèi)部相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行管控，例如壓力數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)以及流量數(shù)據(jù)等，首要工作是計(jì)算參數(shù)，科學(xué)處理計(jì)算結(jié)果，計(jì)算結(jié)果可借助變送器傳輸?shù)讲煌瑓?shù)控制環(huán)節(jié)中，進(jìn)行有效調(diào)節(jié)，制定補(bǔ)償操作目標(biāo)，確保工業(yè)自動控制不會產(chǎn)生人為干預(yù)情況，工業(yè)生產(chǎn)制造綜合效率可有效提升。工業(yè)自動化控制過程中應(yīng)重點(diǎn)提升自身功能性，促使控制過程朝著多功能方向發(fā)展，自動化體系融合過程中，需重視系統(tǒng)運(yùn)維機(jī)器以及相應(yīng)裝置，系統(tǒng)運(yùn)行過程中可有效運(yùn)用故障自檢功能，在自檢結(jié)束后結(jié)合故障具體類型以及故障程度等選擇針對性解決措施，啟動相應(yīng)解決方案，滿足此項(xiàng)重要前提后可有效優(yōu)化自動化控制能力，企業(yè)運(yùn)營過程更具安全性和穩(wěn)定性[9]。

4 三一重工自動化趨勢分析

三一重工PC自動化標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)線的性能特點(diǎn)：采用全球領(lǐng)先的SPS生產(chǎn)系統(tǒng)，擁有全球最大的混凝土機(jī)械工廠、全球最大的五星級挖掘機(jī)工廠、亞洲第一家數(shù)字化工廠。提供世界最先進(jìn)的PC成套設(shè)備，包括PC制造設(shè)備、攪拌站、構(gòu)件運(yùn)輸車、重型叉車、重型塔式起重機(jī)等成套設(shè)備。模臺循環(huán)系統(tǒng)包括模臺、模臺橫動小車、導(dǎo)向輪、驅(qū)動輪。模臺：特大模臺，毫米級誤差；長寬可定制，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固耐用，疲勞強(qiáng)度高，采用有限元法，變形小，使用壽命長。模臺前處理系統(tǒng)，包括清洗機(jī)、脫模噴霧器等主要設(shè)備。清洗機(jī)：雙滾刷清洗，輕松清洗模臺上的混凝土殘?jiān)突覊m，清洗效率更高，清洗效果更佳。PC生產(chǎn)廠房根據(jù)PC生產(chǎn)線的布局和產(chǎn)能要求進(jìn)行調(diào)整。它采用模塊化設(shè)計(jì)，易于安裝?；A(chǔ)設(shè)施成本降低80%，房屋面積減少30%；混凝土攪拌站和生產(chǎn)線通過PMS系統(tǒng)無縫連接。根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃，自動下達(dá)配方和生產(chǎn)指令，生產(chǎn)全自動化。預(yù)固化烘箱高度低，有效減少加熱面積和能耗；前后門自動開合，模臺自動開關(guān)，徹底減少爐內(nèi)熱損失，高效節(jié)能。三一重工的發(fā)展趨勢以客戶需求與客戶價值創(chuàng)造為出發(fā)，推動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合，致力成為“全球智能制造的先驅(qū)”，建成集智能制造、制造運(yùn)營、設(shè)備互聯(lián)、智慧物流等為一體的全流程智慧工廠，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化節(jié)能減排，助推企業(yè)人均產(chǎn)值邁進(jìn)世界一流行列。

5 結(jié)語

目前，伴隨社會經(jīng)濟(jì)建設(shè)規(guī)模擴(kuò)大，技術(shù)水平提高，工業(yè)控制自動化技術(shù)實(shí)際應(yīng)用范圍更加廣泛，此項(xiàng)技術(shù)具備十分積極的推動作用，可在使用過程中針對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化和升級。這一階段企業(yè)應(yīng)積極推動工業(yè)自動化控制技術(shù)發(fā)展，將其應(yīng)用在促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長活動中，優(yōu)化國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，為我國綜合實(shí)力增強(qiáng)提供重要支持力量。