計(jì)算機(jī)控制在生產(chǎn)工業(yè)中應(yīng)用及發(fā)展方向

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上計(jì)算機(jī)控制在生產(chǎn)工業(yè)中應(yīng)用及發(fā)展方向摘要: 本文簡要介紹了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的原理，同時(shí)分別介紹了計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的特點(diǎn)及其應(yīng)用現(xiàn)狀，在綜述部分對計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展方向進(jìn)行展望。關(guān)鍵詞: 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，工業(yè)應(yīng)用，發(fā)展方向一概述 在近幾年里，計(jì)算機(jī)技術(shù)得到了極大的發(fā)展和完善,由于采用了更多的可靠元件、尖端的設(shè)計(jì)工藝，增加了容錯技術(shù)、冗余診斷程序，系統(tǒng)的可靠性也得到較大的提高；傳統(tǒng)的過程控制功能與諸如生產(chǎn)計(jì)劃、調(diào)度、優(yōu)化及操作控制等實(shí)時(shí)信息處理和決策應(yīng)用的不斷滲透、融合，使通過高級計(jì)算機(jī)控制實(shí)現(xiàn)各種過程高性能目標(biāo)的手段變得越來越可靠和更為強(qiáng)勁有力，功能價(jià)格比也日趨合理。因而

2、，使計(jì)算機(jī)控制在工業(yè)中的應(yīng)用得到了迅猛的發(fā)展，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)正越來越廣泛地應(yīng)用于石油、化工、鋼鐵、造紙、電力等工業(yè)部門，并在提高設(shè)備處理能力和生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量，有效利用能源等方面發(fā)揮著舉足輕重的作用。其滿足環(huán)保、人身安全等嚴(yán)格要求并在日益激烈的國內(nèi)外市場競爭中，逐漸脫穎而出。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成，一個完整的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)由以下幾部分組成：被控對象，主機(jī)，外部設(shè)備，外圍設(shè)備，自動化儀表和相應(yīng)的軟件系統(tǒng)。二計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的工作原理 1實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集：對來自測量變送裝置的被控量的瞬時(shí)值進(jìn)行檢測和輸入 2實(shí)施控制決策：對采集到的被控量進(jìn)行分析和處理并按已定的控制規(guī)律決定將要采 取的控制

3、行為。 3.實(shí)時(shí)控制輸入：根據(jù)控制決策，實(shí)時(shí)的對執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出控制信號，完成控制任務(wù)三計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的特點(diǎn) 由于計(jì)算機(jī)本身的特點(diǎn)，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)與常規(guī)的調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)相比，具有以下特點(diǎn)：1.控制規(guī)律靈活多樣，計(jì)算機(jī)的控制功能是通過硬件軟件相結(jié)合共同實(shí)現(xiàn)的，可以通過修改軟件來改變控制方案和控制機(jī)的功能，改動方便 2.控制精度高，通過多字長的數(shù)值運(yùn)算，可以實(shí)現(xiàn)常規(guī)調(diào)節(jié)器難以達(dá)到的控制精度，抑制擾動能力強(qiáng)，不存在零點(diǎn)漂移，熱噪聲及元件老化對控制精度的影響，能實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制 3.能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和工況顯示，控制效率高，計(jì)算機(jī)具有分時(shí)處理能力，一個計(jì)算機(jī)可以對多個控制回路進(jìn)行控制。 4.控制與管理一體化，如生

4、產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度，經(jīng)濟(jì)核算，進(jìn)一步提高自動化程。四計(jì)算機(jī)控制在工業(yè)中的應(yīng)用1,傳感器開發(fā) 系統(tǒng)的控制能力原則上要受到控制系統(tǒng)信息質(zhì)量的限制。目前，已經(jīng)開發(fā)出了各種類型的傳感器，應(yīng)用于工業(yè)過程通用物理量、如壓力、流通、溫度、速度的在線測量；但是，在進(jìn)行化學(xué)成分，產(chǎn)品質(zhì)量檢測分析時(shí)，傳感器則會受到過程環(huán)境的測量費(fèi)用、精度、響應(yīng)速度、適用性等各因素的限制。因此，新型傳感器的開發(fā)，則成了生產(chǎn)廠家和用戶致力于的一項(xiàng)研究活動。歸納起來，這類開發(fā)工作主要集中于以下三方面： （(1)新興物理原理和物理特性的應(yīng)用。如：化學(xué)濃度測量用離散固態(tài)元件的開發(fā)。 (2)智能傳感器的開發(fā)，指帶一個或多個傳感元件的微處理器。它主要

5、應(yīng)用于過程變量值的計(jì)算；對輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選、線性化及離散處理；自動校驗(yàn)處理，提高測量精度及可靠性。 (3)測量系統(tǒng)：是智能傳感器的發(fā)展，但增加了計(jì)算機(jī)、多個傳感器及傳感器定位伺服機(jī)構(gòu)。 2.高級控制技術(shù) 現(xiàn)在，已經(jīng)應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域的一些高級控制方式有： (1)建立于內(nèi)在模型基礎(chǔ)上的內(nèi)?？刂?IMC)，根據(jù)控制過程的動態(tài)模型，對系統(tǒng)控制動作的響應(yīng)情況進(jìn)行預(yù)測和控制，選擇出最優(yōu)處理手段，以滿足目標(biāo)需求；以此為基礎(chǔ)，還可推出如應(yīng)用于化學(xué)、石油工業(yè)過程的動態(tài)矩陣控制、推斷控制等其它高級控制方式。 (2)狀態(tài)反饋控制和卡爾曼濾波控制。 (3)自適應(yīng)及自整定控制：它通過更新控制器參數(shù)，改變過程特性，能有效擴(kuò)

6、大直接控制功能的應(yīng)用范圍。 3.機(jī)器人 美國、日本及其它工業(yè)發(fā)達(dá)的國家正投入大量的人力、物力和財(cái)力致力于機(jī)器人的研制與開發(fā)。這些機(jī)器人主要應(yīng)用于制造行業(yè)，也將在過程工業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。大家知道，即便是在連續(xù)處理過程中，系統(tǒng)運(yùn)行也會被各種離散事件、如開機(jī)、停機(jī)、產(chǎn)品包裝及運(yùn)輸?shù)戎袛唷榇?，批處理技術(shù)正日益顯示出其優(yōu)越性，而廣泛地應(yīng)用于醫(yī)藥、精細(xì)化工、生物技術(shù)產(chǎn)品制造等生產(chǎn)過程。這也是機(jī)器人應(yīng)用的一個巨大潛在領(lǐng)域?？梢灶A(yù)估，隨著計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用發(fā)展，必將會有更多的，比執(zhí)行器更靈活的機(jī)器人應(yīng)用于控制結(jié)構(gòu)體系的一級決策方面。 4.制造系統(tǒng) 同過程類控制系統(tǒng)一樣，制造系統(tǒng)的發(fā)展也是令人可喜的

7、，以前所提及的如：問題、目標(biāo)和控制概念基本上都是直接應(yīng)用到制造系統(tǒng)的，更廣泛地說，是應(yīng)用到離散事件類控制系統(tǒng)。但值得注意的是，由于引入了自動化制造工具、柔性制造工藝、適時(shí)策略及少量的在線存貯設(shè)備和機(jī)器人，現(xiàn)在的制造系統(tǒng)已經(jīng)具備了進(jìn)行更高級操作處理的能力。但是，這也使其操作處理更依附于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，因?yàn)槲ㄓ羞@樣，才能實(shí)現(xiàn)全廠系統(tǒng)的有效集中控制。這個問題已經(jīng)成了今后面臨的又一大新研究課題。5.專家系統(tǒng) 專家系統(tǒng)作為一種新興的控制技術(shù)，已引起人們廣泛的興趣和關(guān)注，它能相當(dāng)大程度地?cái)U(kuò)大工業(yè)系統(tǒng)控制計(jì)算機(jī)的有效性及適用方面，可應(yīng)用于自適應(yīng)控制、過程診斷、生產(chǎn)調(diào)度、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、智能傳感器自動檢測以及

8、批量過程處理等諸多方面。具有以下特點(diǎn)和屬性: 能提高控制系統(tǒng)的有效度 擴(kuò)大自動控制應(yīng)用領(lǐng)域； 利于系統(tǒng)設(shè)計(jì)、啟動、新知識、新條件、更新處理； 能提高系統(tǒng)的總體可靠性。 專家系統(tǒng)也被稱為是一種機(jī)器或計(jì)算機(jī)程序，因?yàn)樗苣M技術(shù)專家思維，靈活地進(jìn)行各種規(guī)定動作的處理。它由一個知識庫(包含決策知識和決策規(guī)則)、一個數(shù)據(jù)庫(如傳感器讀數(shù)、報(bào)警信號)和一臺推理機(jī)構(gòu)成。主要屬性有： （1）具有一個優(yōu)秀操作員或設(shè)計(jì)師、決策專家具有的判定經(jīng)驗(yàn)及直覺知識； （2）能靈活自如地將直觀推斷、推理及各種推理規(guī)則應(yīng)用到推理過程； （3）能向用戶顯示全部推理過程(如：對某一決策做出“為什么”之類的解釋)五計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的

9、發(fā)展趨勢 大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，提高了計(jì)算機(jī)的可靠性和性能價(jià)格比，從而使計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用也越來越廣泛。為更好地適應(yīng)生產(chǎn)力的發(fā)展，擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，以滿足對計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)提出的越來越高的要求，目前計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢有以下幾個方面： a.普及應(yīng)用可編程序控制器 b.采用集散控制系統(tǒng) c.研究和發(fā)展智能控制系統(tǒng)六總結(jié)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)是一門以電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)控制技術(shù)為核心，綜合可編程控制技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)技術(shù)的精密化、生產(chǎn)設(shè)備的信息化、生產(chǎn)過程的自動化及機(jī)電控制系統(tǒng)的最佳化的專門學(xué)科。在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，用計(jì)算機(jī)代替自動化控制系統(tǒng)中的常規(guī)控制設(shè)備，對動態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，是對自動控制系統(tǒng)所使用技術(shù)裝備的革新，改變了自動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。目前，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)應(yīng)用需求很大，將來一定有很大的發(fā)展前景。七參考文