時(shí)間：2022-07-20 03:11:13
導(dǎo)語(yǔ)：在工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)研究的撰寫旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了一篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
[摘 要]在現(xiàn)代科技的發(fā)展推動(dòng)下，工業(yè)技術(shù)逐漸向著現(xiàn)代化、自動(dòng)化、智能化的方向不斷發(fā)展。目前，工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)成為很多工業(yè)領(lǐng)域的主要生產(chǎn)技術(shù)，極大的提高了生產(chǎn)效率，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。而在使用工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，最重要的環(huán)節(jié)就是要做好自動(dòng)化控制。現(xiàn)本文就對(duì)工業(yè)自動(dòng)化控制進(jìn)行相關(guān)的研究與探討。文章首先概述了工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)，指出了其當(dāng)前的發(fā)展現(xiàn)狀，并分析了常見的幾種工業(yè)自動(dòng)化控制儀表儀器，最后就工業(yè)自動(dòng)化控制的發(fā)展進(jìn)行了展望。
[關(guān)鍵詞]工業(yè)自動(dòng)化；控制技術(shù)
1、工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)概述
工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)就是指利用微電子技術(shù)、電氣技術(shù)、機(jī)械技術(shù)以及計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)來(lái)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過程進(jìn)行控制，而無(wú)需使用人工操作機(jī)械來(lái)控制生產(chǎn)進(jìn)度。也就是說，在工業(yè)自動(dòng)化控制下的工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備是利用各種儀器、儀表和控制器，按照預(yù)先設(shè)定的流程進(jìn)行機(jī)械自動(dòng)調(diào)節(jié)來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)運(yùn)行的。因此在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，必須要對(duì)所有涉及到生產(chǎn)調(diào)節(jié)的儀器都進(jìn)行精準(zhǔn)的參數(shù)設(shè)置，以確保其在生產(chǎn)中能夠充分發(fā)揮職能作用，確保生產(chǎn)順利進(jìn)行的目的。一般來(lái)講，工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要是由計(jì)算機(jī)、通信網(wǎng)絡(luò)和各種傳動(dòng)設(shè)備組成。
2、工業(yè)自動(dòng)化控制的發(fā)展現(xiàn)狀
目前我國(guó)的工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)已經(jīng)得到了很大的發(fā)展，自動(dòng)化控制系統(tǒng)也逐漸趨于完善。但盡管如此，工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)仍然具有很大的發(fā)展應(yīng)用空間。就目前來(lái)看，較為常用的自動(dòng)化控制產(chǎn)品主要有PLC與工控PC兩種，這兩種自動(dòng)化控制產(chǎn)品的應(yīng)用代表了我國(guó)的工業(yè)自動(dòng)化控制水平已經(jīng)有了很大的發(fā)展。
3、工業(yè)發(fā)展過程中應(yīng)用的自動(dòng)化控制技術(shù)
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，自動(dòng)化控制技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用時(shí)也在不斷根據(jù)市場(chǎng)需求進(jìn)行調(diào)整完善，目前，市面上的自動(dòng)化控制系統(tǒng)已經(jīng)能夠良好地適應(yīng)生產(chǎn)環(huán)境，對(duì)采集到的信息進(jìn)行系統(tǒng)分析，確保控制的及時(shí)有效性和準(zhǔn)確穩(wěn)定性，保證工業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)量和效率。在不同的生產(chǎn)行業(yè)中，其中運(yùn)用到的自動(dòng)化控制技術(shù)和系統(tǒng)組成基本是一致的，但是會(huì)根據(jù)生產(chǎn)的現(xiàn)實(shí)要求和企業(yè)的生產(chǎn)環(huán)境進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整重組，而且其中應(yīng)用到的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)以及系統(tǒng)參數(shù)都需要具體設(shè)置，確保自動(dòng)化控制體系能滿足生產(chǎn)需求，提高自動(dòng)化控制技術(shù)的使用效益。
3.1 信息采集模塊
要想實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的一體化系統(tǒng)性控制，就必須將各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中儀表數(shù)據(jù)和具體信息采集錄入到中樞管理系統(tǒng)中，因此信息采集模塊是實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化控制的基礎(chǔ)模塊。自動(dòng)化控制的實(shí)現(xiàn)，是需要控制系統(tǒng)能夠掌握實(shí)際的生產(chǎn)信息，協(xié)調(diào)控制自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備以及先進(jìn)的工藝工序，解決各方面的矛盾，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的調(diào)配。大數(shù)據(jù)時(shí)代的帶來(lái)，讓工業(yè)生產(chǎn)面臨著巨大的考驗(yàn)，信息采集系統(tǒng)就能夠有效解決的數(shù)據(jù)信息的獲取問題，實(shí)現(xiàn)龐大數(shù)據(jù)的捕獲與處理，為工業(yè)生產(chǎn)的進(jìn)步提供與發(fā)展提供信息支持。
3.2 系統(tǒng)建模模塊
在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，憑借A/D單元實(shí)現(xiàn)信息的數(shù)字化裝換，錄入存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，通過系統(tǒng)中的信息處理軟件進(jìn)行整合分析，獲取有效信息，做為系統(tǒng)調(diào)配的參考，進(jìn)行統(tǒng)一地管理調(diào)配。信息采集模塊能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)信息的實(shí)時(shí)采集，也就相當(dāng)于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，能夠確保自動(dòng)化控制的精準(zhǔn)性，最大程度地節(jié)約生產(chǎn)成本[3]。此外，在整個(gè)系統(tǒng)中，如果有某個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)發(fā)生異常，系統(tǒng)能及時(shí)感應(yīng)，并進(jìn)行處理，將出現(xiàn)故障的機(jī)械停止，啟用備用器械，將故障器械送去檢修，及時(shí)止損，確保各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的生產(chǎn)安全性和效率。生產(chǎn)設(shè)備故障問題其實(shí)是在電氣自動(dòng)化生產(chǎn)體系應(yīng)用以來(lái)控制系統(tǒng)中最難解決的一個(gè)問題，因?yàn)槎鄠€(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)數(shù)千臺(tái)機(jī)器一同運(yùn)作，單靠人工管理的話，如果出現(xiàn)設(shè)備故障，需要花費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間去排查，找出故障環(huán)節(jié)，這樣會(huì)嚴(yán)重影響到產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，給公司造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。
4、工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的特點(diǎn)
用電設(shè)備分別安裝在各配電室和電動(dòng)機(jī)控制中心，所要執(zhí)行的信息處理任務(wù)龐大，而維修工作也相對(duì)復(fù)雜。它與熱工系統(tǒng)相比，電氣設(shè)備操作的頻率低，一些系統(tǒng)設(shè)備在維持正常運(yùn)行時(shí)，可以經(jīng)過好幾個(gè)月甚至更長(zhǎng)的時(shí)間再操作一次；電氣設(shè)備所需要的保護(hù)裝置要求高，動(dòng)作速度快，一個(gè)保護(hù)動(dòng)作通常要在40ms以內(nèi)完成。電氣設(shè)備的構(gòu)造機(jī)構(gòu)本身具有聯(lián)鎖邏輯較簡(jiǎn)單、操作機(jī)構(gòu)復(fù)雜的特點(diǎn)，而控制方式也主要是廠用電系統(tǒng)，其主要設(shè)備監(jiān)控需要接入DCS系統(tǒng)，如果兩臺(tái)系統(tǒng)一起運(yùn)行，一臺(tái)系統(tǒng)的檢修不得影響另一臺(tái)系統(tǒng)的運(yùn)行，因此，需要考慮兩臺(tái)機(jī)組DCs電氣控制的模式，保證控制的穩(wěn)定性。根據(jù)電氣設(shè)備的主要特點(diǎn)我們知道，在構(gòu)建ECs時(shí)，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、與DCs的聯(lián)網(wǎng)方式是確保系統(tǒng)高可靠性的關(guān)鍵。除了要保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，還要確保運(yùn)行時(shí)各種數(shù)據(jù)處理和信息收集的準(zhǔn)確性，同時(shí)提出相應(yīng)的應(yīng)急措施，確保電氣系統(tǒng)可以在最好的狀態(tài)下運(yùn)行
5、工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的發(fā)展展望
隨著IT和控制技術(shù)的融合的不斷深入，工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)正在向智能化、網(wǎng)絡(luò)化和集成化方向發(fā)展，自動(dòng)控制的三大構(gòu)成系統(tǒng)也將有新的突破。
PLC在向微型化、網(wǎng)絡(luò)化、PC化和開放性方向發(fā)展。在基于PLC自動(dòng)化的早期，PLC體積大而且價(jià)格昂貴。但在最近幾年，微型PLC已經(jīng)出現(xiàn)，價(jià)格只有幾十到幾百歐元不等。隨著軟PLC（SoftPLC）控制組態(tài)軟件的進(jìn)一步完善和發(fā)展，安裝有軟PLC組態(tài)軟件和PC-based控制的市場(chǎng)份額將逐步得到增長(zhǎng)。當(dāng)前，過程控制領(lǐng)域最大的發(fā)展趨勢(shì)之一就是Ethernet技術(shù)的擴(kuò)展，PLC也不例外。現(xiàn)在越來(lái)越多的PLC供應(yīng)商開始提供Ethernet接口。可以相信，PLC將繼續(xù)向開放式控制系統(tǒng)方向轉(zhuǎn)移，尤其是基于工業(yè)PC的控制系統(tǒng)。
作為一種工業(yè)產(chǎn)品，要實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)久的發(fā)展，必須深化制造部門內(nèi)部的體制改革，運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)保障發(fā)展的成果。而且還需要密切的關(guān)注產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)化所帶來(lái)的后果，保證產(chǎn)品適應(yīng)市場(chǎng)發(fā)展的需要。另一方面，制造企業(yè)不僅需要對(duì)開發(fā)技術(shù)和集成系統(tǒng)進(jìn)行研發(fā)投入，同時(shí)還需要運(yùn)用分工外包和社會(huì)化之間的合作，使零部件的配套生a逐漸的市場(chǎng)生產(chǎn)化、專業(yè)化，從而能夠保證對(duì)高端裝備技術(shù)開發(fā)研究資源綜合利用，提升自主裝備制造的比例.產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)化是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，對(duì)于資源配置工作效率的提升有著顯著的促進(jìn)作用。
結(jié)語(yǔ)
綜上所述，工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)作為推動(dòng)現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的主要?jiǎng)恿Γ洳坏軌驕p少人工勞動(dòng)量，而且能夠極大的提高生產(chǎn)效率，增大工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益。更重要的是使用自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行機(jī)械操控，就能使工人脫離惡劣的生產(chǎn)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)更加現(xiàn)代化和人性化的工業(yè)生產(chǎn)。同時(shí)，工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)水平的高低也是衡量國(guó)家科技水平高低的重要指標(biāo)之一，在未來(lái)的工業(yè)技術(shù)發(fā)展中，必須要加大對(duì)工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)和產(chǎn)品的研發(fā)應(yīng)用，以促進(jìn)我國(guó)工業(yè)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展。
摘 要：西方分析了工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用情況，并從其中的變頻器、嵌入式微控、觸摸屏等技術(shù)方面較為詳細(xì)的介紹其結(jié)構(gòu)、作用和工作原理。
關(guān)鍵詞：自動(dòng)化控制 發(fā)展 應(yīng)用
一、引言
在工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)領(lǐng)域，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過程的檢測(cè)、控制、優(yōu)化、調(diào)度、管理與決策，從而達(dá)到增加產(chǎn)量、提高質(zhì)量、降低消耗、確保安全生產(chǎn)等一些目的。對(duì)于工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)而言，它是自動(dòng)化技術(shù)、電子技術(shù)、儀器儀表等技術(shù)的綜合集成。其控制系統(tǒng)主要由變頻器、嵌入式微控制器、觸摸屏等部分構(gòu)成。通過對(duì)設(shè)備和生產(chǎn)過程的控制，就能實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，并提升整個(gè)企業(yè)的安全生產(chǎn)能力和經(jīng)濟(jì)效果。
二、變頻器技術(shù)
1、變頻器基本功能
作為變頻器技術(shù)來(lái)說，它是一門綜合性的技術(shù)，是建立在電力電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)之上而逐漸發(fā)展起來(lái)的。而變頻器也可以看作是一個(gè)頻率可調(diào)節(jié)器的交流電源。它通過改變變頻器的輸出頻率，就可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的速度控制。只需要改變變頻器內(nèi)部逆變管的開關(guān)順序，即可實(shí)現(xiàn)輸出換相，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)切換。與此同時(shí)，變頻器還具有直流制動(dòng)的功能，不需要增加制動(dòng)控制電路了，就能順利實(shí)現(xiàn)制動(dòng)功能。在需要制動(dòng)時(shí)，只要通過變頻器給電動(dòng)機(jī)加上一個(gè)直流電壓，利用自己的制動(dòng)回路，將機(jī)械負(fù)載的能量消耗在制動(dòng)電阻上進(jìn)行制動(dòng)即可。變頻器在使用時(shí)，只需要在電網(wǎng)電源和現(xiàn)有的電動(dòng)機(jī)之間接人變頻器和相應(yīng)設(shè)備，不需要對(duì)電動(dòng)機(jī)和系統(tǒng)本身進(jìn)行大的設(shè)備改造，就可以適用各種工作環(huán)境和工藝要求。另外，變頻器的節(jié)能效果也非常顯著。尤其是對(duì)于工業(yè)中大量使用的二次負(fù)載（風(fēng)機(jī)和泵類）來(lái)說，當(dāng)用戶需要的平均流量較小時(shí)，風(fēng)機(jī)、水泵的轉(zhuǎn)速較低，其節(jié)能效果是非常顯著的。
2、變頻器的結(jié)構(gòu)
變頻器的主要任務(wù)是把電壓和頻率恒定的電網(wǎng)電壓，變成電壓和頻率可調(diào)的變頻電源。它的基本結(jié)構(gòu)包括以下四個(gè)部分：
（1）整流電路。主要由三相全波整流橋組成，其作用是對(duì)電網(wǎng)工頻電源進(jìn)行整流，把交流電整流成直流電，并給逆變電路和控制電路提供所要的直流電源。
（2）逆變電路。它是變頻器最主要的部分，也是長(zhǎng)期以來(lái)要解決的核心問題。常見的結(jié)構(gòu)形式是利用六個(gè)電力電子開關(guān)器件組成的三相橋式逆變電路，它的主要作用是在控制電路的控制下，有規(guī)律地實(shí)現(xiàn)逆變器中主開關(guān)器件的通與斷，將整流電路輸出的直流電轉(zhuǎn)換為頻率和電壓都可任意調(diào)節(jié)的交流電。逆變電路的輸出，也就是變頻器的輸出。它主要就是被用硎迪侄緣綞機(jī)的調(diào)速控制。
（3）直流中間電路。它主要是對(duì)整流電路的輸出進(jìn)行濾波，以保證逆變電路和控制電源能夠得到質(zhì)量較高的直流電源。當(dāng)直流中間電路是用大容量的電解電容濾波時(shí)，變頻器為電壓型變頻器；當(dāng)直流中間電路是用電感很大的電抗器濾波時(shí)，變頻器為電流型變頻器。另外，直流中間電路中有時(shí)還包括制動(dòng)電阻，甚至一些其他輔助電路。
（4）控制電路。它是變頻器核心部分，高性能的變頻器目前已經(jīng)采用微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行全數(shù)字控制，并采用盡可能簡(jiǎn)單的硬件電路，主要靠軟件來(lái)完成各種功能。由于軟件的靈活性，數(shù)字控制方式常可以完成模擬控制方式難以完成的一些功能。
三、嵌入式微控技術(shù)
（1）基本功能。嵌入式微控制器是將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和電子技術(shù)與各個(gè)行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合的產(chǎn)物。它以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬件可裁剪，適合應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。嵌入式微控制器系統(tǒng)通常面向特定應(yīng)用，設(shè)計(jì)和開發(fā)必須考慮特定環(huán)境與系統(tǒng)要求，是一個(gè)發(fā)散的、技術(shù)密集的系統(tǒng)。
（2）結(jié)構(gòu)。嵌入式微控制器系統(tǒng)，它是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)所組成。為了提高系統(tǒng)的執(zhí)行速度和可靠性，它的軟件一般固化在存儲(chǔ)器芯片或微控制器中，而不是存儲(chǔ)在外加的磁盤載體中。系統(tǒng)是以微控制器為核心，加上外部專用電路和系統(tǒng)軟件，形成的計(jì)算機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)。在一塊芯片上集成了中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)器（RAM、ROM）、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和各種輸人輸出（I/O）接口等。它還可包含A/D和轉(zhuǎn)換器D/A直接存儲(chǔ)器傳輸（DMA）通道、浮點(diǎn)運(yùn)算等特殊功能部件。
（3）應(yīng)用范圍。嵌入式微控制器在應(yīng)用數(shù)量上已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了各種通用計(jì)算機(jī)。在制造工業(yè)、過程控制、通信、儀器、儀表、汽車、船舶、航空、航天、軍事裝備消費(fèi)類產(chǎn)品等方面，均是嵌入式微控制器的應(yīng)用領(lǐng)域。在進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，嵌入式微控制器技術(shù)逐漸成熟，并全面展開，現(xiàn)已被公認(rèn)為是一種具有良好發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)。
四、觸摸屏技術(shù)
（1）功能。人機(jī)界面通常被大家稱為觸摸屏，是用戶利用手指或其他介質(zhì)直接與屏幕接觸，進(jìn)行信息選擇，向計(jì)算機(jī)輸人信息的一種輸入設(shè)備。包含HMI硬件和相應(yīng)的專用畫面組態(tài)軟件。在工業(yè)上，觸摸屏是首選的接口設(shè)備，連接的主要設(shè)備種類是PLC觸摸屏，因其具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，比鍵盤鼠標(biāo)、軌跡球更具有優(yōu)越性。觸摸屏易于使用、易于掌握、低故障率，是任何其他輸人設(shè)備所無(wú)法比擬的。當(dāng)觸摸屏在惡劣的環(huán)境下工作時(shí)，都不會(huì)造成觸摸屏的損壞。因此，它在工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)中，能夠發(fā)揮著很好的作用與效果。
（2）工作原理。觸摸屏的工作原理是用手指或其他物體觸摸，所觸摸的位置由觸摸屏控制器檢測(cè)，并通過接口（如RS-232串行口）送到CPU，從而確定輸人的信息。觸摸屏系統(tǒng)一般包括觸摸屏控制器（卡）和觸摸檢測(cè)裝置兩個(gè)部分。其中，觸控屏控制器（卡）的主要作用是從觸摸點(diǎn)檢測(cè)裝置上接收觸摸信息，并將它轉(zhuǎn)換成觸摸點(diǎn)坐標(biāo)，再送給CPU，它能同時(shí)接收CPU發(fā)來(lái)的命令并加以執(zhí)行。觸摸檢測(cè)裝置一般安裝在顯示器的前端，主要作用是檢測(cè)用戶的觸摸位置，并傳送給觸摸屏控制卡。觸摸屏按照工作原理和傳輸信息的介質(zhì)可分為四種，它們分別為電阻式、電容感應(yīng)式、紅外線式以及表面聲波式觸摸屏。
（3）發(fā)展方向。隨著數(shù)字電路和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，HMI的功能將越來(lái)越豐富、價(jià)格也會(huì)降低、屏的壽命也將延長(zhǎng)，HMI產(chǎn)品將贏得更加廣闊的發(fā)展空間。
五、結(jié)語(yǔ)
在現(xiàn)代制造領(lǐng)域中，工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)是21世紀(jì)最重要的技術(shù)之一。工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)，如今已廣泛應(yīng)用于提高工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量、數(shù)量和生產(chǎn)設(shè)備的效率，并大大改善了勞動(dòng)條件和強(qiáng)度。隨著科學(xué)技術(shù)的快速進(jìn)步與工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)的飛速發(fā)展，它還將極大地提高人們對(duì)現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的預(yù)測(cè)及決策能力，從而進(jìn)一步促進(jìn)現(xiàn)代工業(yè)制造業(yè)的迅猛發(fā)展，其工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)也將會(huì)贏得更加廣闊的發(fā)展前景和空間。
作者簡(jiǎn)介：
寧曉娜（1984-），女，漢族，河北省唐山市，大專，助理工程師，從事現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化設(shè)備的自動(dòng)化工作；
摘 要：人的創(chuàng)造力是無(wú)限的，社會(huì)的發(fā)展就是人類不斷改造世界的過程。在生產(chǎn)制造行業(yè)中，機(jī)械已逐步代替了人工，在能源的驅(qū)動(dòng)下會(huì)社會(huì)不斷創(chuàng)造豐富的物資，而隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展與廣泛應(yīng)用，人們開始研究機(jī)械的自動(dòng)化控制，降低人工運(yùn)營(yíng)成本，提高工業(yè)制造效率。工業(yè)控制自動(dòng)化技術(shù)包括工業(yè)自動(dòng)化軟件、硬件以及系統(tǒng)這三個(gè)組成部分，通過信息技術(shù)的應(yīng)用來(lái)實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)過程中的自動(dòng)控制調(diào)配，能大大提升生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量，確保生產(chǎn)安全性，為企業(yè)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。隨著科學(xué)技術(shù)水平的提高，工業(yè)生產(chǎn)中的自動(dòng)化控制技術(shù)也在不斷發(fā)展，目前正向著網(wǎng)絡(luò)化、智能化、集成化的方向發(fā)展。
關(guān)鍵詞：工業(yè)自動(dòng)化；控制技術(shù)；應(yīng)用
工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)在快速發(fā)展過程中，應(yīng)用也開始越加廣泛，在實(shí)際應(yīng)用過程中具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。提高工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)研發(fā)強(qiáng)度，對(duì)于傳統(tǒng)工業(yè)而言，具有重要意義，同時(shí)也能夠帶動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
1工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的特點(diǎn)
1.1智能控制
近幾年，智能控制得到了快速發(fā)展，但是程序開發(fā)及研究等領(lǐng)域內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用。智能控制一直都是人工智能領(lǐng)域內(nèi)重要研究?jī)?nèi)容，能夠有效將自動(dòng)把控與整體規(guī)劃相結(jié)合，屬于交叉性領(lǐng)域之一，在實(shí)際應(yīng)用過程中具有多種控制系統(tǒng)，由于智能控制器所具有的功能較多，這就需要智能控制器能夠自足進(jìn)行維修。例如，在實(shí)際應(yīng)用過程中要是涉及到的含有腐蝕性的介質(zhì)時(shí)候，運(yùn)行時(shí)間要是超過規(guī)定工作時(shí)間，智能化控制器能夠自行發(fā)出預(yù)警信號(hào)，讓工作人員能夠在最短時(shí)間內(nèi)發(fā)展智能化控制器所存在的問題，保證整個(gè)加工流程的完整。
1.2系統(tǒng)集成信息化
在原有自動(dòng)化計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)內(nèi)，主要有四部分構(gòu)成，分別是計(jì)算機(jī)管理、操作站、廣域網(wǎng)、企業(yè)管理，這種管理模式在落實(shí)過程中具有較高的難度，同時(shí)整體控制效率較為低下，伴隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)逐漸開始與工程自動(dòng)化相結(jié)合，進(jìn)而保證鋼鐵企業(yè)能夠進(jìn)行自動(dòng)化管理一體化建設(shè)。現(xiàn)場(chǎng)總線在產(chǎn)生之后，控制系統(tǒng)能夠完全有效進(jìn)行分離，設(shè)備控制與控制站能夠被取代，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)能夠發(fā)生本質(zhì)性轉(zhuǎn)變。
2工業(yè)發(fā)展過程中應(yīng)用的自動(dòng)化控制技術(shù)
2.1信息采集模塊
要想實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的一體化系統(tǒng)性控制，就必須將各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中儀表數(shù)據(jù)和具體信息采集錄入到中樞管理系統(tǒng)中，因此信息采集模塊是實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化控制的基礎(chǔ)模塊。自動(dòng)化控制的實(shí)現(xiàn)，是需要控制系統(tǒng)能夠掌握實(shí)際的生產(chǎn)信息，協(xié)調(diào)控制自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備以及先進(jìn)的工藝工序，解決各方面的矛盾，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的調(diào)配。大數(shù)據(jù)時(shí)代的帶來(lái)，讓工業(yè)生產(chǎn)面臨著巨大的考驗(yàn)，信息采集系統(tǒng)就能夠有效解決的數(shù)據(jù)信息的獲取問題，實(shí)現(xiàn)龐大數(shù)據(jù)的捕獲與處理，為工業(yè)生產(chǎn)的進(jìn)步提供與發(fā)展提供信息支持。
2.2系統(tǒng)建模模塊
在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，憑借A/D單元實(shí)現(xiàn)信息的數(shù)字化裝換，錄入存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，通過系統(tǒng)中的信息處理軟件進(jìn)行整合分析，獲取有效信息，做為系統(tǒng)調(diào)配的參考，進(jìn)行統(tǒng)一地管理調(diào)配。信息采集模塊能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)信息的實(shí)時(shí)采集，也就相當(dāng)于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，能夠確保自動(dòng)化控制的精準(zhǔn)性，最大程度地節(jié)約生產(chǎn)成本。此外，在整個(gè)系統(tǒng)中，如果有某個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)發(fā)生異常，系統(tǒng)能及時(shí)感應(yīng)，并進(jìn)行處理，將出現(xiàn)故障的機(jī)械停止，啟用備用器械，將故障器械送去檢修，及時(shí)止損，確保各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的生產(chǎn)安全性和效率。生產(chǎn)設(shè)備故障問題其實(shí)是在電氣自動(dòng)化生產(chǎn)體系應(yīng)用以來(lái)控制系統(tǒng)中最難解決的一個(gè)問題，因?yàn)槎鄠€(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)數(shù)千臺(tái)機(jī)器一同運(yùn)作，單靠人工管理的話，如果出現(xiàn)設(shè)備故障，需要花費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間去排查，找出故障環(huán)節(jié)，這樣會(huì)嚴(yán)重影響到產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，給公司造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。
2.3動(dòng)態(tài)控制模塊
自動(dòng)化控制技術(shù)的核心，在于動(dòng)態(tài)控制模塊，在一體化自動(dòng)控制系統(tǒng)中，憑借著計(jì)算接技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的應(yīng)用，就能基本實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的動(dòng)態(tài)控制。自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用，以智能動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)取代了以往控制生產(chǎn)工序的人工，具備全體那后全方位監(jiān)控生產(chǎn)過程的優(yōu)點(diǎn)，能夠大大提升控制的精密性，實(shí)現(xiàn)各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的完美銜接。機(jī)械之所以能夠逐步取代人工的位置，就在于其勞動(dòng)強(qiáng)度更大，能夠做到很多人們無(wú)法做到的事情。機(jī)械設(shè)備與動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)地結(jié)合，避免了人工操作質(zhì)量不統(tǒng)一、工作效率較低且體力有限的問題，這也正是工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)管控的主要原因。
3工業(yè)機(jī)械制造行業(yè)自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展前景
工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)隨著科技的發(fā)展和時(shí)間的流逝在不斷發(fā)展變化，工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展越來(lái)越適應(yīng)市場(chǎng)需求，通^對(duì)中央處理器、檢測(cè)元件及技術(shù)參數(shù)修改技術(shù)的不斷完善改進(jìn)，工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)功能正在逐步日臻成熟完善豐富。在世界經(jīng)濟(jì)一體化的形式下，工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)和設(shè)備在工業(yè)機(jī)械制造行業(yè)的應(yīng)用已經(jīng)成為一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)力發(fā)達(dá)水平的代表，因此不斷加大對(duì)工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)的研究力度促進(jìn)工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)向世界先進(jìn)國(guó)家學(xué)習(xí)，是非常必要符合時(shí)展要求的。工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)在工業(yè)機(jī)械領(lǐng)域應(yīng)用中起關(guān)鍵作用的技術(shù)是集成技術(shù)，工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)通過對(duì)一些機(jī)器進(jìn)行集中控制，統(tǒng)一參數(shù)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行高精細(xì)度加工，并且縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期攤薄生產(chǎn)成本提高經(jīng)濟(jì)效益。工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)的這些優(yōu)勢(shì)，創(chuàng)造極大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益促進(jìn)整個(gè)工業(yè)行業(yè)的發(fā)展。
4結(jié)論
綜上所述，工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)在工業(yè)機(jī)械制造的應(yīng)用對(duì)我國(guó)工業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、機(jī)電一體化變革起到重要作用，工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)在工業(yè)機(jī)械制造行業(yè)的應(yīng)用增強(qiáng)機(jī)械行業(yè)在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)形勢(shì)下的競(jìng)爭(zhēng)力，它不僅給直接操作的員工帶來(lái)安全的生產(chǎn)環(huán)境，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，攤薄機(jī)械加工成本，而且實(shí)現(xiàn)工業(yè)的高效益和高精細(xì)度質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
作者簡(jiǎn)介：
王博，男，1997年1月，沈陽(yáng)科技學(xué)院，信息與控制工程系.自動(dòng)化專業(yè)-14年1班， 學(xué)號(hào)143220103
1控制系統(tǒng)的智能化、分散化、網(wǎng)絡(luò)化
工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)之一是控制系統(tǒng)的智能化、分散化、網(wǎng)絡(luò)化，而現(xiàn)場(chǎng)總線的崛起正是這一發(fā)展趨勢(shì)的標(biāo)志。
1.1現(xiàn)場(chǎng)總線的崛起
半個(gè)多世紀(jì)以來(lái)，工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的過程控制體系歷經(jīng)基地式儀表控制系統(tǒng)、電動(dòng)單元組合式模擬儀表控制系統(tǒng)、集中式數(shù)字控制系統(tǒng)、集散控制系統(tǒng)等4代過程控制系統(tǒng)，當(dāng)前我國(guó)水工業(yè)自動(dòng)化的主流水平即處于以PLC為基礎(chǔ)的DCS系統(tǒng)階段。這里要說明一點(diǎn)，DCS既是一個(gè)過程控制體系的名稱，有時(shí)也表示為由制造廠商出售的一個(gè)起完整作用而集成的集散控制系統(tǒng)產(chǎn)品，這種DCS系統(tǒng)相對(duì)較為封閉，而目前水工業(yè)自動(dòng)化的DCS系統(tǒng)多數(shù)是由用戶集成的，因此相對(duì)較為開放。
與早期的一些控制系統(tǒng)相比，DCS系統(tǒng)在功能和性能上有了很大進(jìn)步，可以在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)裝置級(jí)、車間級(jí)的優(yōu)化和分散控制，但其仍然是一種模擬數(shù)字混合系統(tǒng)，從現(xiàn)場(chǎng)到PLC或計(jì)算機(jī)之間的檢測(cè)、反饋與操作指令等信號(hào)傳遞，仍然依靠大量的一對(duì)一的布線來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種信號(hào)傳遞關(guān)系稱之為信號(hào)傳輸，而不是數(shù)據(jù)通信，難以實(shí)現(xiàn)儀表之間的信息交換，因而呼喚著具備通信功能的、傳輸信號(hào)全數(shù)字化的儀表與系統(tǒng)的出現(xiàn)，從而由集散控制過渡到徹底的分散控制，正是在這種需求的驅(qū)動(dòng)下，自20世紀(jì)80年代中期起，現(xiàn)場(chǎng)總線便應(yīng)運(yùn)而生，并通過激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)而不斷崛起。
現(xiàn)場(chǎng)總線是應(yīng)用在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的全數(shù)字化、實(shí)時(shí)、雙向、多節(jié)點(diǎn)的數(shù)字通信系統(tǒng)。現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)將專用的CPU置入傳統(tǒng)的測(cè)控儀表，使它們各自都具有了數(shù)字計(jì)算和通信能力，即所謂“智能化”；采用可進(jìn)行簡(jiǎn)單連接的雙絞線、同軸電纜等作為聯(lián)系的紐帶，把掛接在總線上作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)測(cè)控儀表連接成網(wǎng)絡(luò)，并按公開、規(guī)范的通信協(xié)議，使現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控儀表之間及其與遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸與信息交換，形成多種適應(yīng)實(shí)際需要的控制系統(tǒng)，即所謂“網(wǎng)絡(luò)化”；由于這些網(wǎng)上的節(jié)點(diǎn)都是具備智能的可通信產(chǎn)品，因而它所需要的控制信息不采取向PLC或計(jì)算機(jī)存取的方式，而可直接從處于同等層上的另一個(gè)節(jié)點(diǎn)上獲取，在現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的環(huán)境下，借助其計(jì)算和通信能力，在現(xiàn)場(chǎng)就可進(jìn)行許多復(fù)雜計(jì)算，形成真正分散在現(xiàn)場(chǎng)的完整的控制系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)的自治性和可靠性。
FCS成為發(fā)展的趨勢(shì)之一，是它改變了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，形成了新型的網(wǎng)絡(luò)集成全分布系統(tǒng)，采用全數(shù)字通信，具有開放式、全分布、可互操作性及現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境適應(yīng)性等特點(diǎn)，形成了從測(cè)控設(shè)備到監(jiān)控計(jì)算機(jī)的全數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)，順應(yīng)了控制網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展要求。
1.2現(xiàn)場(chǎng)總線的現(xiàn)狀和標(biāo)準(zhǔn)化問題
目前，國(guó)內(nèi)、外的現(xiàn)場(chǎng)總線有60幾種之多，由于這一新技術(shù)所具有的潛在而巨大的市場(chǎng)前景，在商業(yè)利益的驅(qū)動(dòng)下，導(dǎo)致了近年來(lái)制訂現(xiàn)場(chǎng)總線國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)大戰(zhàn)。在市場(chǎng)和技術(shù)發(fā)展需要統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的呼聲下，修改后的IEC61158.3～6標(biāo)準(zhǔn)最終于2000年1月4日獲得通過。該標(biāo)準(zhǔn)包括了8種類型的現(xiàn)場(chǎng)總線子集，它們分別是：①基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線FF；②ControlNet；③Profibus；④P—Net；⑤FFHSE；⑥SwiftNet；⑦WordFIP；⑧Intferbus。這8種現(xiàn)場(chǎng)總線中，④、⑥是用于有限領(lǐng)域的專用現(xiàn)場(chǎng)總線；②、③、⑦、⑧是由PLC為基礎(chǔ)的控制系統(tǒng)發(fā)展而來(lái)，本質(zhì)上以遠(yuǎn)程I/O總線技術(shù)為基礎(chǔ)，通常不具備通過總線向現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備供電和本征安全性能；①、⑤則由傳統(tǒng)DCS控制系統(tǒng)發(fā)展而來(lái)，具有總線供電和本征安全功能；①、⑧屬于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備級(jí)總線，②、⑤屬于監(jiān)控級(jí)現(xiàn)場(chǎng)總線；③、⑦則是包括兩個(gè)層次的現(xiàn)場(chǎng)總線。
以上8種類型的現(xiàn)場(chǎng)總線采用完全不同的通信協(xié)議，例如：Profibus采用的是令牌環(huán)和主/從站方式；FFHSE是CSMA/CD方式；WordFIP是總線裁決方式。因此，要這8種現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)現(xiàn)相互兼容和互操作幾無(wú)可能。面對(duì)這種多總線并存的局面，系統(tǒng)集成將面臨更為復(fù)雜的任務(wù)，系統(tǒng)集成技術(shù)也將會(huì)有很大的發(fā)展。
1.3現(xiàn)場(chǎng)總線的新動(dòng)向—工業(yè)以太網(wǎng)
長(zhǎng)期以來(lái)的標(biāo)準(zhǔn)之爭(zhēng)，實(shí)際上已延緩了現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展速度。為了加快新一代系統(tǒng)的發(fā)展，人們開始尋求新的出路，一個(gè)新的動(dòng)向是從現(xiàn)場(chǎng)總線轉(zhuǎn)向Ethernet，用以太網(wǎng)作為高速現(xiàn)場(chǎng)總線框架的主傳。以太網(wǎng)是計(jì)算機(jī)應(yīng)用最廣泛的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在IT領(lǐng)域已被使用多年，已有廣泛的硬、軟件開發(fā)技術(shù)支持，更重要的是啟用以太網(wǎng)作為高速現(xiàn)場(chǎng)總線框架，可以使現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的主流技術(shù)很好地融合起來(lái)。為了促進(jìn)Ethernet在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，國(guó)際上成立了工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)會(huì)，開展工業(yè)以太網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的研究。此外，開發(fā)設(shè)備網(wǎng)供給商協(xié)會(huì)已經(jīng)了在工廠現(xiàn)場(chǎng)使用以太網(wǎng)的全球性標(biāo)準(zhǔn)——以太網(wǎng)/IP標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)使用戶在采用開放的工業(yè)應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)的同時(shí)，能利用可買到的現(xiàn)成的以太網(wǎng)物理介質(zhì)和組件，也即由多個(gè)供給商所提供的可互操作的以太網(wǎng)產(chǎn)品。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，以太網(wǎng)應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域所要面對(duì)的網(wǎng)絡(luò)可確定性問題、環(huán)境適應(yīng)性問題、包括總線供電和本征安全問題都會(huì)迅速得到解決。
2治理控制一體化
工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的另一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)是治理控制系統(tǒng)的一體化。
2.1何謂管控一體化
在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)與信息時(shí)代的飛速發(fā)展中，企業(yè)內(nèi)部之間以及與外部交換信息的需求不斷擴(kuò)大，現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)對(duì)生產(chǎn)的治理要求不斷提高，這種要求已不局限于通常意義上的對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)的監(jiān)視和控制，同時(shí)還要求把現(xiàn)場(chǎng)信息和治理信息結(jié)合起來(lái)。管控一體化就是建立全集成的、開放的、全廠綜合自動(dòng)化的信息平臺(tái)，把企業(yè)的橫向通信和縱向通信緊密聯(lián)系在一起，通過對(duì)經(jīng)營(yíng)決策、治理、計(jì)劃、調(diào)度、過程優(yōu)化、故障診斷、現(xiàn)場(chǎng)控制等信息的綜合處理，形成一個(gè)意義更廣泛的綜合治理系統(tǒng)。
2.2現(xiàn)場(chǎng)總線為管控一體化鋪平了道路
企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)是管控信息集成的基本條件，沒有信息網(wǎng)絡(luò)就不可能實(shí)現(xiàn)企業(yè)橫向和縱向信息的溝通和匯集，建網(wǎng)的目標(biāo)在于實(shí)現(xiàn)全企業(yè)范圍內(nèi)的信息資源共享，以及與外部世界的信息溝通。
水工業(yè)和一般企業(yè)網(wǎng)絡(luò)大致可分為3層，即企業(yè)治理層，過程監(jiān)控層和現(xiàn)場(chǎng)控制層。
管控一體化解決方案中的現(xiàn)場(chǎng)控制層由現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備和控制網(wǎng)段構(gòu)成，把傳統(tǒng)的集散系統(tǒng)控制站的功能分散到了現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備，此時(shí)的控制站實(shí)際是一個(gè)虛擬的控制站。現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)與產(chǎn)品所形成的底層網(wǎng)絡(luò)，充分發(fā)揮其使測(cè)控設(shè)備具有通信能力的特點(diǎn)，為控制網(wǎng)絡(luò)與通用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的連接提供了方便。企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)是管控一體化的基礎(chǔ)，現(xiàn)場(chǎng)總線則為構(gòu)建管控一體化網(wǎng)絡(luò)鋪平了道路；過程監(jiān)控層由局域網(wǎng)段以及連接在局域網(wǎng)段的擔(dān)任監(jiān)控任務(wù)的工作站或控制器組成，現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)通過現(xiàn)場(chǎng)總線接口與過程監(jiān)控層相連，或者監(jiān)控層直接由現(xiàn)場(chǎng)總線來(lái)?yè)?dān)當(dāng)；監(jiān)控站可以完成對(duì)控制系統(tǒng)的組態(tài)，執(zhí)行對(duì)控制系統(tǒng)的監(jiān)控、報(bào)警、維護(hù)及人機(jī)交互等功能；企業(yè)治理層由各種服務(wù)器和客戶機(jī)等組成，用于集成企業(yè)的各種信息，實(shí)現(xiàn)與Internet的連接，完成治理、決策和商務(wù)應(yīng)用的各種功能。
2.3管控一體化的支持環(huán)境與系統(tǒng)集成
基于系統(tǒng)之間橫向數(shù)據(jù)交換及控制系統(tǒng)與治理層和現(xiàn)場(chǎng)儀表間縱向數(shù)據(jù)交換日益增加，現(xiàn)場(chǎng)總線的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，制造廠商的產(chǎn)品也日益開放。由于多種總線并存已成定局，管控系統(tǒng)建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)治理、統(tǒng)一的通信、統(tǒng)一的組態(tài)和編程軟件的一體化解決方案受到了各廠家的重視。同時(shí)，采用分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，采用C/S或B/S結(jié)構(gòu)，可以在實(shí)現(xiàn)企業(yè)各層次功能模型的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接在結(jié)構(gòu)上的簡(jiǎn)化，從而形成以實(shí)時(shí)和關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)為中心的數(shù)據(jù)集成環(huán)境，為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源共享的目標(biāo)奠定了基礎(chǔ)。
如前所述，在多總線并存的局面下，系統(tǒng)集成成為實(shí)現(xiàn)管控一體化信息系統(tǒng)的中心任務(wù)。系統(tǒng)集成是要按照一定的方法和策略將相同或不相同廠商的現(xiàn)場(chǎng)總線產(chǎn)品相互連接，并使上層應(yīng)用與下層現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間完成雙向數(shù)據(jù)溝通，使之成為一個(gè)可以滿足用戶需求的整體。因此，系統(tǒng)集成既包括硬件產(chǎn)品的集成，也包括軟件產(chǎn)品的集成。對(duì)硬件集成來(lái)說，需要借助網(wǎng)橋、網(wǎng)關(guān)溝通總線接口。一般同種總線的網(wǎng)段采用中繼器實(shí)現(xiàn)網(wǎng)段的延伸，采用網(wǎng)橋?qū)崿F(xiàn)不同速率網(wǎng)段之間的連接；不同類型的總線網(wǎng)段之間以及現(xiàn)場(chǎng)總線與以太網(wǎng)等異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間采用網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)互連，如公司與生產(chǎn)廠或其他部門距離較遠(yuǎn)時(shí)，采用公共數(shù)據(jù)網(wǎng)或電話網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)的連接，這在水工業(yè)的城市污水處理和截流系統(tǒng)、自來(lái)水廠站之間及供水管網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)等方面也是經(jīng)常會(huì)碰到的問題。因此可以預(yù)計(jì)，今后這類通信接口產(chǎn)品將會(huì)變得很熱門，從軟件集成來(lái)說，通過OPC、ODBC等技術(shù)使得不同系統(tǒng)之間的準(zhǔn)確、高速、大量的數(shù)據(jù)交換得以實(shí)現(xiàn)，能將實(shí)時(shí)控制、可視化操作、信息分析、系統(tǒng)診斷等功能集成到一個(gè)緊湊的軟件包中，具有很大的硬件靈活性，并且可以提供與多種治理軟件的連通性，從而可較為經(jīng)濟(jì)地解決管控系統(tǒng)之間的連接。
目前各個(gè)國(guó)家都在競(jìng)相開發(fā)自己的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)與產(chǎn)品，形成以現(xiàn)場(chǎng)總線為基礎(chǔ)的一體化解決方案下的企業(yè)信息系統(tǒng)。現(xiàn)在已經(jīng)推出產(chǎn)品的如西門子公司以Profibus總線為基礎(chǔ)的PCS7、羅斯蒙特公司的基于FF總線的Plantweb等，管控一體化軟件則有美國(guó)信肯通公司的ThinkDO、Lntellntion公司的iFIX等。
3對(duì)水工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展的思考
綜上所述，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展，引起了自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和自動(dòng)化控制概念的變革，進(jìn)一步推動(dòng)了管控一體化企業(yè)信息系統(tǒng)的建立，它集計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)為一體，成為流程工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展的趨勢(shì)。隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和加入WTO的臨近，工業(yè)企業(yè)面臨前所未有的發(fā)展機(jī)遇和愈加嚴(yán)重的挑戰(zhàn)，對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)治理提出了更高的要求。管控一體化企業(yè)信息系統(tǒng)的建立，將是增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的重要途徑，問題是對(duì)于水工業(yè)來(lái)說，這種必要性到底有多大？水工業(yè)盡管有自己的非凡性，但在實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程和經(jīng)營(yíng)過程的整體優(yōu)化，在保障運(yùn)行安全的前提下獲取最大的經(jīng)濟(jì)效益上與其他工業(yè)應(yīng)是相同的。非凡是信息技術(shù)的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)的普及，將會(huì)使管控一體化的重要性日益顯露出來(lái)，由以PLC為基礎(chǔ)的集散型控制系統(tǒng)向以現(xiàn)場(chǎng)總線為基礎(chǔ)的管控一體化分布式網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)過渡是必然的。
要構(gòu)建管控一體化網(wǎng)絡(luò)，必先以現(xiàn)場(chǎng)總線所形成的底層網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，但目前國(guó)內(nèi)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的應(yīng)用還比較遲緩，原因之一是觀望和等待一個(gè)單一的現(xiàn)場(chǎng)總線國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的確立，但客觀事實(shí)是IEC通過了8種總線標(biāo)準(zhǔn)，估計(jì)這種多總線并存的局面在短時(shí)間之內(nèi)也不會(huì)改觀；原因之二是現(xiàn)場(chǎng)總線在系統(tǒng)集成上存在困難，條件還不成熟，尤其是由國(guó)家支持研制開發(fā)的FF總線，其OEM產(chǎn)品的開發(fā)和應(yīng)用也還要假以時(shí)日；此外還存在總線產(chǎn)品互操作性的認(rèn)定和可靠性等方面的問題。因此在目前情況下，一方面要密切關(guān)注現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)的新的發(fā)展動(dòng)態(tài)，同時(shí)還應(yīng)結(jié)合水工業(yè)的具體條件，對(duì)諸如如何保護(hù)和利用現(xiàn)有資源，對(duì)原來(lái)的DCS系統(tǒng)進(jìn)行改造，選用何種總線以及如何組網(wǎng)和系統(tǒng)集成等問題加以研究和討論，并建議國(guó)家城市給水排水工程技術(shù)研究中心成立一個(gè)機(jī)構(gòu)，像建設(shè)部、科委下屬智能建筑技術(shù)推廣中心的LonWorks現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)作網(wǎng)一樣，負(fù)責(zé)跟蹤現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展、信息技術(shù)交流，指導(dǎo)行業(yè)對(duì)這一新技術(shù)的推廣和應(yīng)用，以促進(jìn)水工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展的進(jìn)程。
在工業(yè)自動(dòng)化控制當(dāng)中，PLC對(duì)其有重大的益處，例如在此流程中的位置控制等。本文圍繞PLC技術(shù)的特征與其意義等，對(duì)其在工業(yè)自動(dòng)化控制中應(yīng)用進(jìn)行進(jìn)一步研究。
PLC是數(shù)字計(jì)算的電子系統(tǒng)，是以工業(yè)制造過程中對(duì)其應(yīng)用的需要為來(lái)源根基去編程的。其在工業(yè)自動(dòng)化控制里有很重要的影響，得到大范圍的普及。像開關(guān)數(shù)量控制等都是對(duì)其積極的運(yùn)用。這些都說明PLC是工業(yè)控制流程中重要的一部分，它帶給人們?cè)S多的積極影響。但一種新式的產(chǎn)品運(yùn)用，也存在一定的弊端和問題。即使如此，PLC技術(shù)是工業(yè)控制流程中不能缺少的工具，具有良好的發(fā)展空間。
PLC的簡(jiǎn)述
PLC是可編程控制器的英語(yǔ)縮寫，順應(yīng)了工業(yè)環(huán)境的需求，為工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)帶來(lái)很大的益處和便捷。它是一種綜合性的電子系統(tǒng)，具有計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)等多種技術(shù)功能，同時(shí)方便快捷，易上手，精確度也較高等，這些都是PLC帶給我們的有利的部分。由于現(xiàn)今時(shí)代各方面的技術(shù)都得到普遍的提升，PLC也從繁至簡(jiǎn)，變得更加簡(jiǎn)便，可用性高。如今的PLC在功能等層面上都已經(jīng)得到了不同程度上的改變，各方面都得到了進(jìn)步。與此同時(shí)，其作用也得到了很大的發(fā)揮，在各個(gè)領(lǐng)域都得到了運(yùn)用，是當(dāng)今時(shí)代工業(yè)控制的主要途徑之一，有力地促進(jìn)了機(jī)電的一體化的進(jìn)步。從某個(gè)角度上來(lái)講，PLC并不是獨(dú)立存在的，它牽涉到許多其他的技術(shù)，運(yùn)用得都較為廣泛，如順序控制、生產(chǎn)管理等。PLC隨著當(dāng)今時(shí)代技術(shù)的進(jìn)步而快速地改變著，它的功能和體型都發(fā)生了改變。其外形迷你，功能強(qiáng)大，像高速計(jì)數(shù)器等都足以表現(xiàn)出它優(yōu)化后的特點(diǎn)。這些功能的革新為工業(yè)控制帶來(lái)福音。此外，迷你的PLC也有一些獨(dú)具特色的功能。如位置控制模塊等。
PLC的通信功能與特征的分析
PLC的通信功能。當(dāng)今時(shí)代技術(shù)發(fā)達(dá)，計(jì)算機(jī)技術(shù)也順應(yīng)大流，得到不斷地進(jìn)步。其中，網(wǎng)絡(luò)通信得到了普遍的運(yùn)用，尤其在工業(yè)自動(dòng)化控制上，其性能產(chǎn)生的效果顯著，得到普遍的注重。PLC在通信方面的運(yùn)用中，劃分為兩方面，一個(gè)是兩個(gè)PLC間的通信，另一個(gè)是PLC與另一些相關(guān)設(shè)間的通信。其通信最主要的特征為以分享或傳輸?shù)姆绞浇o另一些系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)。
PLC的特征。其特征表現(xiàn)為三個(gè)：①對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)的總線，它能非常好的聯(lián)結(jié)。PLC具有這樣的特征主要是因?yàn)楫?dāng)今的現(xiàn)場(chǎng)總線大多數(shù)都是其相應(yīng)的生產(chǎn)企業(yè)開發(fā)和制造的，所以其和現(xiàn)場(chǎng)總線有著不可分割的聯(lián)系。②將它們的通信協(xié)議整合起來(lái)。就當(dāng)今其發(fā)展的方向來(lái)看，PLC的通信協(xié)議較為規(guī)范化，國(guó)家化。這更加的便捷來(lái)的相關(guān)的企業(yè)和人員，使其數(shù)據(jù)內(nèi)容的公開屬性得到提升。③其程序的設(shè)計(jì)并不需要復(fù)雜的過程，較為簡(jiǎn)便。因?yàn)檫@種程序的設(shè)計(jì)使用起來(lái)都較為快捷和便利，大大減少了編程的工作強(qiáng)度，適宜相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展所需所以非常實(shí)用。這都是因?yàn)槠浜?jiǎn)便的特征所體現(xiàn)的。
PLC在工業(yè)自動(dòng)化控制中的運(yùn)用及它的問題
PLC在工業(yè)自動(dòng)化控制中的應(yīng)用。PLC技術(shù)在這個(gè)流程中的運(yùn)用突出表現(xiàn)為開關(guān)數(shù)量控制、電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速控制或是系統(tǒng)集控等等。
開關(guān)數(shù)量的控制。在此過程中運(yùn)營(yíng)PLC可以加強(qiáng)控制的平穩(wěn)性，降低異常的發(fā)生率。同時(shí)，在他的設(shè)計(jì)中也體現(xiàn)了其規(guī)范性。
電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速控制。將PLC的相關(guān)系統(tǒng)與變頻器同步運(yùn)用，這樣就可以使電機(jī)運(yùn)作及調(diào)節(jié)速度被限制住。經(jīng)過對(duì)PWM和PLC輸出變頻的器械間結(jié)合加入到電壓平滑電路，這些完成之后對(duì)PWM的T數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)動(dòng)，這樣就可以對(duì)相關(guān)器械進(jìn)行限制和調(diào)控。轉(zhuǎn)速和t正相P，PWM指令中輸出脈沖花費(fèi)的時(shí)間長(zhǎng)短可以造成電壓方面的影響。
系統(tǒng)的集控。PLC不僅可以達(dá)到自動(dòng)化控制的目的，還可以控制自己的系統(tǒng)，它可以將自己系統(tǒng)中對(duì)異常的檢測(cè)顯示出來(lái)。控制系統(tǒng)就是用這種原理，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)察。執(zhí)行機(jī)床設(shè)備相關(guān)指令必須要有足夠的時(shí)間，同時(shí)每一個(gè)流程都要謹(jǐn)慎檢查。定時(shí)器的開動(dòng)并不需要急于一時(shí)，能在對(duì)工步動(dòng)作進(jìn)行檢測(cè)的時(shí)候開始，同時(shí)可以從定時(shí)器給出的信號(hào)內(nèi)容中得到可用的數(shù)據(jù)信息。
PLC在工業(yè)自動(dòng)化控制應(yīng)用中存在的問題及有效控制。PLC的軟硬件系統(tǒng)并非開放的。其總線和相關(guān)企業(yè)結(jié)構(gòu)的不同等問題產(chǎn)生了不兼容的后果。這些現(xiàn)象都使PLC的應(yīng)用上產(chǎn)生了不佳的效果，對(duì)工業(yè)自動(dòng)化造成了負(fù)面的影響。在這樣的背景下，對(duì)于其相關(guān)聯(lián)的解決方案也非常需要注重。
PLC在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中的發(fā)展趨勢(shì)
進(jìn)行多元化的發(fā)展。因?yàn)槲覈?guó)經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的發(fā)展，PLC也逐步走入人們的視線，得到普遍的運(yùn)用。想要在經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)上大放光芒，就要加強(qiáng)自身的特色屬性和功能類型等。這些得到實(shí)現(xiàn)以后，相信其發(fā)展會(huì)變得日新月異。
運(yùn)算能力的提升。隨著技術(shù)的進(jìn)步，相應(yīng)市場(chǎng)的要求也要隨著提高。為了順應(yīng)這樣的趨勢(shì)，PLC要對(duì)自己的運(yùn)算能力進(jìn)行加強(qiáng)，只有不斷地隨之進(jìn)步，才能不在先進(jìn)技術(shù)之流中被淘汰掉。
PLC編程語(yǔ)言高級(jí)化。小、中型的PLC主要將梯形圖語(yǔ)言作為編程語(yǔ)言。由于其編程語(yǔ)言的不斷進(jìn)步和提升，也產(chǎn)生了更多的高級(jí)和多元的編程語(yǔ)言，這些編程語(yǔ)言都促進(jìn)了PLC又好又快的發(fā)展，使PLC在工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域計(jì)算更加精確，控制更加平穩(wěn)。
經(jīng)過對(duì)PLC的深入分析，我們不難看出，PLC在工業(yè)自動(dòng)化控制的流程中占有重要的地位，且是不能缺少的一個(gè)媒介。同時(shí)，我們知道了PLC在未來(lái)的發(fā)展中將向哪種趨勢(shì)去發(fā)展，PLC將在相關(guān)領(lǐng)域得到更好的運(yùn)用。PLC的運(yùn)用并不是單一的，可以和其他的系統(tǒng)同步進(jìn)行操作，這會(huì)達(dá)到更優(yōu)的效果。與此同時(shí)，PLC為相關(guān)領(lǐng)域帶來(lái)了便捷，使計(jì)算更加簡(jiǎn)便和便利。本文分析道，PLC要向更多元和高級(jí)化的趨勢(shì)去發(fā)展，這都是社會(huì)進(jìn)步發(fā)展的必然，由于技術(shù)的快速進(jìn)步，PLC只有順應(yīng)其發(fā)展的方向和需要，才能更好地在這種大流中得到生存。所以更需要相關(guān)人員對(duì)其進(jìn)行深入的探索，使其結(jié)構(gòu)得到進(jìn)一步的優(yōu)化，解決其運(yùn)作過程中的一些內(nèi)在問題，將其進(jìn)行規(guī)范和科學(xué)化。這樣才能讓PLC很好的運(yùn)用在各個(gè)領(lǐng)域中，為我們帶來(lái)便捷。