工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中計算機技術(shù)的應(yīng)用分析

目錄17671摘要 摘要在最近的幾十年中，而計算機技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，尤其是在自動化控制系統(tǒng)中。本文主要以計算機技術(shù)作為出發(fā)點，來對其在工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用進行探討。首先對工業(yè)自動化技術(shù)、管理系統(tǒng)及計算機控制系統(tǒng)進行了簡要介紹，其次分析了計算機技術(shù)在工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用特點，隨后提出了計算機技術(shù)在工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中存在的問題，最后根據(jù)問題提供相應(yīng)的解決策略，為更好地促進社會工業(yè)企業(yè)水平的提升提供了一大助力。研究結(jié)果表明：在自動化控制系統(tǒng)中，應(yīng)用計算機技術(shù)是必不可少的環(huán)節(jié)，如何可以有效地運用計算機技術(shù)，保障自動化控制系統(tǒng)安全穩(wěn)定地運行，將對工業(yè)企業(yè)的長遠發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。關(guān)鍵詞：計算機技術(shù)；工業(yè)自動化；控制系統(tǒng)；應(yīng)用特點

一、緒論現(xiàn)今，計算機技術(shù)隨著自動化水平的快速發(fā)展而日新月異，加強對計算機技術(shù)的研究有著重要意義。經(jīng)過工業(yè)企業(yè)的實踐表明，計算機技術(shù)的確可以快速推進工業(yè)企業(yè)自動化控制系統(tǒng)的進步和興盛。換而言之，計算機技術(shù)的應(yīng)用水平不提高就會大大限制工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展。因此，促進國家工業(yè)企業(yè)在工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中對計算機技術(shù)的應(yīng)用程度并相應(yīng)地提高其應(yīng)用水平，對該控制系統(tǒng)的生產(chǎn)效能提高具有重要意義。二、工業(yè)自動化控制系統(tǒng)概述（一）工業(yè)自動化技術(shù)理解和掌握工業(yè)自動化技術(shù)的基本概念，可以幫助工業(yè)企業(yè)的專業(yè)化人員應(yīng)用和控制這項技術(shù)。在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，該項技術(shù)應(yīng)用范圍廣，綜合性強，主要憑借電子技術(shù)、控制技術(shù)、儀器儀表和相關(guān)控制工業(yè)的工藝技術(shù)等方面。通過工業(yè)自動化技術(shù)對儀器設(shè)備的運行過程進行監(jiān)測和控制，即借助計算機發(fā)出一系列操作指令，實現(xiàn)儀器設(shè)備自動化運作，從而降低相關(guān)人員的投入，并可以更好地調(diào)整儀器設(shè)備的運作過程，實現(xiàn)對工業(yè)目標(biāo)質(zhì)量和產(chǎn)量的提升，減少產(chǎn)品成本投入、降低對環(huán)境的生態(tài)污染、節(jié)約能源等。工業(yè)生產(chǎn)過程是指從產(chǎn)品投產(chǎn)前一系列生產(chǎn)技術(shù)組織工作開始,直到把合格產(chǎn)品生產(chǎn)出來的全部過程。例如：冶煉金屬、提煉石油、鐵礦的采集與制作、輸煤場發(fā)電等。工業(yè)自動化技術(shù)牽扯范圍廣，主要由以下三個部分形成：硬件技術(shù)、軟件技術(shù)、系統(tǒng)技術(shù)[4]。其中，硬件技術(shù)主要包括變送器、執(zhí)行器、控制設(shè)備等，通過計算機對其進行優(yōu)化、管控；軟件技術(shù)包含軟件管理、控制軟件、軟測量軟件等[5]，同樣通過計算機對其進行優(yōu)化、管控；而系統(tǒng)技術(shù)的內(nèi)容就顯得更加的系統(tǒng)化和復(fù)雜化，重點涵蓋了多種集成技術(shù)于一體化，包括硬件集成技術(shù)、軟件集成技術(shù)及軟硬件結(jié)合的集成技術(shù)等。3種技術(shù)各盡其責(zé)，共同實現(xiàn)了工業(yè)自動化生產(chǎn)和控制。由此可見，合理有效地采用工業(yè)自動化技術(shù)并結(jié)合計算機技術(shù)是工業(yè)產(chǎn)業(yè)升級、優(yōu)化的重要渠道之一。（二）工業(yè)自動化控制管理系統(tǒng)工業(yè)自動化控制管理系統(tǒng)在工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)運行過程中體現(xiàn)出至關(guān)重要的作用，是不可或缺的一個重要環(huán)節(jié)。換句話說，控制管理系統(tǒng)就是為了達到工業(yè)企業(yè)在生產(chǎn)過程中的各種要求，將儀器設(shè)備控制和軟件控制系統(tǒng)相結(jié)合，從而對控制物件和被控物件進行有效管理。迄今為止，工業(yè)自動化控制管理系統(tǒng)主要分為四大類：1.順序控制管理系統(tǒng)這是一種以時序邏輯作為憑借，逐步對輸入信號、控制器、輸出信號、執(zhí)行機構(gòu)和被控對象進行單獨信號處理的控制系統(tǒng)。順序控制管理系統(tǒng)應(yīng)用的領(lǐng)域十分廣泛，例如日常生活中電梯的工作運行的模式。2.過程控制系統(tǒng)這是一種保證生產(chǎn)過程的參量為被控制量，使之接近給定值或保持在給定范圍內(nèi)的自動控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以對溫度、流量、液位、成分、濃度等參量進行調(diào)控，通過對過程參量的控制，可使生產(chǎn)過程中產(chǎn)品的產(chǎn)量增加、質(zhì)量提高和能耗減少。3.運動控制系統(tǒng)該系統(tǒng)由運動控制器、驅(qū)動或放大器、執(zhí)行器和反饋傳感器等組成，其功能包括速度控制、點位控制等。如工業(yè)生產(chǎn)中常見的調(diào)速系統(tǒng)、液壓泵、工業(yè)機器人等。4.監(jiān)控管理系統(tǒng)該系統(tǒng)由前端音視頻采集設(shè)備、音視頻傳輸設(shè)備、后端存儲、控制及顯示設(shè)備這五大部分組成。當(dāng)工業(yè)企業(yè)儀器設(shè)備發(fā)生故障時，根據(jù)監(jiān)控做出及時的反饋和預(yù)警，避免不必要的事故。（三）計算機控制系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)就是利用計算機技術(shù)，來達到對控制對象自動控制的要求，滿足工業(yè)自動化控制系統(tǒng)更好地對執(zhí)行器和反饋傳感器發(fā)出精確指令。在計算機控制系統(tǒng)運行工作時，控制設(shè)備與被控對象進行數(shù)據(jù)交換的數(shù)據(jù)通信過程是不可或缺的一步。數(shù)據(jù)通信根據(jù)通信方法可分為兩種，分別是有線數(shù)據(jù)通信，和無線數(shù)據(jù)通信[7]。另一方面，之所以國家要大力推進計算機控制技術(shù)的應(yīng)用進程和應(yīng)用程度，其目標(biāo)一個是監(jiān)控被控對象，如遇到儀器設(shè)備故障，可以第一時間對其運行過程進行合理調(diào)節(jié)；另一個是制定明確的技術(shù)要求，對被控對象實施精確化控制，有利于被控對象更加高效智能地進行運行工作，有效提升企業(yè)設(shè)備的運行效率，加快生產(chǎn)的進一步發(fā)展。三、計算機技術(shù)在工業(yè)控制中的應(yīng)用（一）PLC控制技術(shù)在自動化中的應(yīng)用PLC控制技術(shù)不僅具有邏輯控制功能，而且還具有數(shù)據(jù)處理和網(wǎng)絡(luò)通信功能等。該技術(shù)在工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中應(yīng)用十分廣泛，主要是由于其具有穩(wěn)定性好、操作維護方便、價格優(yōu)惠、抗干擾能力強等一系列優(yōu)點。該技術(shù)在工業(yè)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用將從以下五個方面展開：(1)開關(guān)邏輯控制功能：這一功能可以完全取代繼電器的作用，有效控制產(chǎn)業(yè)的邏輯控制或順序控制，從而達到自動流水線控制與多機群控制。(2)工業(yè)生產(chǎn)過程控制：它能夠?qū)Νh(huán)境進行精確的控制，如環(huán)境變量中的溫度、濕度和壓力等。目前為止，化工、冶煉金屬和熱處理等工業(yè)生產(chǎn)過程已經(jīng)成功應(yīng)用PLC控制技術(shù)。(3)運動控制功能：在運動控制領(lǐng)域中，PLC控制技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)較為成熟，可以精準(zhǔn)控制目標(biāo)按照圓周或直線的方式運動，該運動控制模塊已經(jīng)廣泛應(yīng)用于人們的日常生產(chǎn)生活中，如機器人、電梯和機床等。(4)數(shù)據(jù)處理功能：該功能可以對數(shù)據(jù)進行數(shù)學(xué)運算、轉(zhuǎn)換、排序和傳輸?shù)裙δ埽瑥亩鴮崿F(xiàn)對工業(yè)生產(chǎn)中數(shù)據(jù)信息的采集、處理和分析，由此被廣泛應(yīng)用于冶煉金屬、生產(chǎn)造紙和食品產(chǎn)業(yè)中。(5)聯(lián)網(wǎng)與通信功能：該功能不僅可以實現(xiàn)PLC設(shè)備相互間的通信，而且同樣適用于PLC設(shè)備和其他自動化設(shè)備之間的相互通信，更被廣泛應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的內(nèi)部通信，在工業(yè)自動化中發(fā)揮著巨大的作用。（二）DCS計算機控制技術(shù)的應(yīng)用DCS計算機控制技術(shù)又稱為集散控制系統(tǒng)[9]，具有精確度高、運行效率高、安全穩(wěn)定等特點。在過去的幾十年間，DCS控制系統(tǒng)在石化、冶金和電力等各行各業(yè)都獲得了及其廣泛的應(yīng)用，其技術(shù)逐漸優(yōu)化趨于完善。DCS控制系統(tǒng)以微處理器為基礎(chǔ)，具有控制功能分散、顯示操作集中、兼顧分而自治和綜合協(xié)調(diào)的優(yōu)勢。例如：兼顧分而自治的優(yōu)勢體現(xiàn)在火電廠的控制系統(tǒng)由多個子系統(tǒng)組成，子系統(tǒng)間并不影響，分開獨立控制，一旦某個子系統(tǒng)遭遇事故，其他子系統(tǒng)可照樣正常運行。換句話說，DCS控制系統(tǒng)可以更好地增強火電廠自動化控制系統(tǒng)的安全性，提高其控制的準(zhǔn)確性和高效性。（三）FCS系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用FCS是現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的縮寫，作為3C科學(xué)技術(shù)下偉大的產(chǎn)物之一。隨著3C技術(shù)的迅猛發(fā)展，過程控制系統(tǒng)逐漸由DCS向FCS發(fā)展[10]。為了更好地實現(xiàn)工業(yè)企業(yè)的全數(shù)字化、智能化、多功能化，F(xiàn)CS系統(tǒng)逐漸被應(yīng)用到工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中去。首先，F(xiàn)CS系統(tǒng)通過與局域網(wǎng)連通，再和internet網(wǎng)連接，既是通信網(wǎng)絡(luò)，又是控制網(wǎng)絡(luò)。其次，從控制室到現(xiàn)場設(shè)備的雙向數(shù)字通信總線，是互聯(lián)的、雙向的、串行多節(jié)點、開放的數(shù)字通信系統(tǒng)。最后，F(xiàn)CS存在3類典型的應(yīng)用：(1)連續(xù)的工藝過程自動控制如石油化工；(2)分立的工藝動作自動控制如汽車制造機器人、汽車；(3)多點控制如樓宇自動化?？偠灾?，F(xiàn)CS系統(tǒng)是集控制技術(shù)、計算機技術(shù)和通信技術(shù)于一體的控制系統(tǒng)，具有低成本、高效率、現(xiàn)代數(shù)字化、易維護等優(yōu)點，其傳播速度快，抗干擾能力強，有利于工業(yè)自動化的智能發(fā)展。四、計算機技術(shù)在自動化控制系統(tǒng)中應(yīng)用的策略（一）對專業(yè)人才進行綜合能力提升培訓(xùn)為了保證計算機技術(shù)在自動化控制系統(tǒng)中更加安全有效地運行，對相關(guān)人員進行嚴(yán)格的專業(yè)化培訓(xùn)，提升其綜合素質(zhì)能力和專業(yè)化素養(yǎng)刻不容緩[12]。首先，工業(yè)企業(yè)中的相關(guān)工作人員需要提升自己的專業(yè)水平，對計算機技術(shù)和自動化儀器設(shè)備有深刻的了解，這樣才能更好地為企業(yè)招聘相關(guān)工作人員。需要特別注意的是，在招聘工作人員時，基本的專業(yè)知識和專業(yè)素養(yǎng)能力的考核是必不可少的，之后需要對其進行專業(yè)化水平的考核，判斷其是否達到企業(yè)對工作人員的要求。再然后對入職培訓(xùn)的員工做針對性的訓(xùn)練，以此來提升職工在自己所屬的崗位的專業(yè)能力。最后，在對入職員工進行一系列專業(yè)化培訓(xùn)之后，對其培訓(xùn)結(jié)果進行考核。其中，考核通過者成為正式員工投入到相應(yīng)的工作崗位中去，第一次考核未通過的職員給予他們第二次考核的機會，為企業(yè)保留更多的人才。（二）落實好自動化設(shè)備的維修工作為保證計算機技術(shù)可以在工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中更好的運用其優(yōu)越性，就需要保證計算機對儀器設(shè)備的準(zhǔn)確控制，才能使其穩(wěn)定安全地運行，達到工業(yè)企業(yè)既定要求的同時，增加產(chǎn)量并減少人力的投入。所以工業(yè)企業(yè)在追求經(jīng)濟效益時，為了企業(yè)長遠的發(fā)展，務(wù)必要落實好自動化備的維護與檢修工作。這需要企業(yè)專業(yè)人員指定詳細(xì)縝密的檢修計劃，定期對自動化儀器設(shè)備進行檢查維修保養(yǎng)，來保證儀器設(shè)備穩(wěn)定安全地工作。同時要嚴(yán)格按照廠家的要求，以規(guī)避儀器設(shè)備長期超載運轉(zhuǎn)，超載運轉(zhuǎn)不但會損壞儀器設(shè)備，而且還會大大減少儀器設(shè)備的工作精度。一旦儀器設(shè)備的精度無法達到計算機的要求而產(chǎn)生相當(dāng)大的偏差，就會產(chǎn)生軟件指標(biāo)合格而硬件指標(biāo)卻不合格的難堪情況[13]。而計算機技術(shù)的成功應(yīng)用優(yōu)勢之一在于提高了工業(yè)生產(chǎn)的精度，所以要嚴(yán)格遵守設(shè)備運行的守則。（三）做好成本管理工作在工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中計算機技術(shù)的應(yīng)用需要考慮好成本。工業(yè)企業(yè)在購買自動化儀器設(shè)備前，企業(yè)需要根據(jù)自身實力和資金預(yù)算做好充分的籌備工作。自動化控制系統(tǒng)若能充分發(fā)揮計算機技術(shù)的優(yōu)勢，便能夠使得整個企業(yè)的在單位時間內(nèi)的產(chǎn)量提高，商品質(zhì)量更加優(yōu)質(zhì)，可以促使中小型企業(yè)在發(fā)展階段快速成型，在市場中獲取更多訂單，在企業(yè)所擅長的領(lǐng)域站穩(wěn)腳跟，為工業(yè)企業(yè)獲取更多的利益。若中小型企業(yè)無法按時有效地對工業(yè)自動化控制系統(tǒng)進行引入，工業(yè)企業(yè)將有很大幾率面對被工業(yè)領(lǐng)域摒棄的危機。五、結(jié)論近年來，我國科技能力正在逐漸增強，尤其是計算機技術(shù)方面的革新更是一日千里，給工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域帶來了更多的機遇和挑戰(zhàn)，在自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用也越來越廣泛。本文主要是針對計算機技術(shù)在工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用進行探討。對工業(yè)自動化控制系統(tǒng)、計算機控制系統(tǒng)以及兩者相結(jié)合的應(yīng)用特點進行了具體闡述，面對兩者結(jié)合時所表現(xiàn)出來的問題給出了明確的應(yīng)對方法，為更好地促進社會工業(yè)企業(yè)水平的提升提供了一大助力。參考文獻[1]熊庭剛,盧正鼎.新世紀(jì)計算機技術(shù)發(fā)展展望[J].計算機與數(shù)字工程,2001(06):1-6.[2]鄒俊強.淺談多媒體教學(xué)中的不足與對策[J].科技情報開發(fā)與