探析自動化在工業控制中的應用

陳世劍 羅輝利 蔣彬

隨著我國的改革開放以來，科學技術和計算機應用技術也在不斷地發展，因此，在各個行業中實行自動化也是社會發展的必然要求，也是值得人們的關注和探索，通過計算機技術的應用，實現自動化管理已經逐漸成為工業化發展和生產的主要方法，在目前的工業領域中，實現自動化管理對于工業領域來說對提高該行業的生產產品的質量和效益的發展是極為重要和關鍵的，是當今工業控制領域中最為關鍵和重要的環節。

一、對自動化的簡單敘述

隨著改革開放和我國經濟的不斷發展，電子計算機技術的廣泛應用，我國的各個領域、各個部門和行業中都漸漸地步入了以電子計算機和信息技術為主導的時代，自動化成為了當今工業管理和控制工作中最為核心的部分，也是當前工業控制領域中我們研究和探索的最主要的手段和重要的環節。

（一）、自動化的廣泛定義

如今社會上所謂的自動化主要就是指在各項工業生產中的機械設備、各種操作系統實現無人工的操作，在無人或者是少人操作的情況下，通過預定的系統控制理念和要求，從而來進行自動檢測、加工和生產，最終實現最終的生產目標。在當今的社會發展中，自動化技術已經在工業、建筑行業、交通運輸以及軍事領域中得到了較為廣泛的應用。

（二）、在工業領域中自動化的定義

在工業領域中，對自動化的定義主要是指在工業生產的過程中，用各種各樣的參數作為工業產業的目標和目的，從而來實現一種不需要人工管理的一種新的模式，在工業控制中，我們要盡量的以節省人力資源為目標，充分利用各種新能源和信息技術的一種生產方式，在當今的社會的發展中，這種無人化管理的生產方式和生產體系越來越受到人們的關注和重視，從而形成了一套綜合化、系統化的管理理念。

在當今我國社會發展中，實現自動化的控制是我國整個社會發展的最主要的基礎，也是工業生產能夠順利的完成的關鍵所在，還是能夠實現全面、綜合、系統化的核心環境。在目前的工業管理的工作中，自動化的管理仍然是一項復雜又具有綜合性的設計模式，因此實現自動化的管理理念能夠促進工業控制領域進步與發展。

二、自動化技術在工業控制領域中的應用

隨著改革開放的發展，我國的經濟與科技也在飛速的發展中，因此，在工業控制領域中實現工業生產自動化也是非常重要的，自動化技術通常是指能夠在工業生產的過程中通過自動化監測、自動化的監測、自動化的調度、自動化的管理等一些列的自動化技術為基礎的一種管理的控制流程，從而能夠增加工業生產的產量，從而提高生產的質量，降低生產的能源消耗。就目前而言，我國在工業自動化管理控制中，主要有以下的幾個方面：

（一）、在自動化控制中使用總線技術

隨著計算機和網絡技術的發展，也引起了自動化控制系統結構的變革，總線技術在目前的工業生產中越來越受到人們的關注，而總線技術的發展也是整個社會發展領域中最為關鍵的部分。隨著我國計算機技術和信息技術的發展和普及，在目前的工業控制領域中和各個行業中，通過計算機技術為平臺的自動化技術和自動化的管理已經成為了現實。從一般的情況來說，在總線的布置的過程中，都是運用計算機為平臺，從而進行模擬化的操作，最終實現工業控制系統在運行的狀態下都能夠在監控的范圍之內，通過自動化的應用，能夠使工業控制系統得到有效的監督與管理。在如今電氣自動化的領域之中，計算機技術和網絡技術已經在許多行業中的到了普及，PC的人機界面被人們普遍的采用，通過PC可以更加直觀、靈活地體現出自動化的特點。

現場總線控制系統是目前自動化技術中最為突出的一個熱點，也受到了國內外自動化設備制造商和使用自動化設備用戶的關注與重視，現場總線技術是通過專業的微處理器的導入到傳統的測量控制儀表中，讓這些設備都具有了數字計算和數字通信的能力，通過總線技術把許多個測量控制儀器表串聯起來，形成一個網絡系統，并且按照公開和公正的通信協議，把多個危害測量控制設備和現場的設備與遠程的監控計算機連在一起，從而實現數據的傳輸和信息的交換，最終形成了一個適合各種需要的自動控制系統。而現場總線技術是一種串行的通訊總線，具有雙向傳輸的特點，通過電纜與現場的遠程I/O站、智能儀表、變頻器等系列的設備連接起來，并且將這些設備所反映的數字集中管理，然后傳到中央控制器上來，從而促進了自動化技術在工業控制領域中應用。現場總線控制系統的出現，給自動化領域在過程控制系統上帶來一次嶄新的變革，從而開創自動化變革的新時代。例如現場總線在煤化工控制領域中的應用，在我國，中、小氮肥造氣工藝多數采用固定床間歇式造氣爐，五步循環的制氣控制直接影響煤氣的產量、質量及原料的消耗，長期一直受到業內的高度重視。氣化層溫度將隨著空氣的加入而升高，隨著蒸氣的加入而降低，呈現一定規律變化，該生產過程被稱為一個工作循環，如下圖一二所示分別為各階段氣體流向示意圖、工作循環中各閥門開閉狀態。

在工藝流程中必須安裝足夠的閥門，通過對閥門的閉啟來控制間歇制氣工藝生產過程，工藝流程如下圖所示：

（二）、P L C在自動化領域中應用

PLC是一種集計算機技術、自動控制技術和通信技術為一體的數字運算操作的電子系統。PLC通信包括PLC間的通信和PLC與其他職能設備間的通信，隨著科學技術和微電子技術的發展，使得PLC的功能變得更加的廣泛，目前的PLC應用比較廣泛，在工業自動化控制的發展中發揮著重要的作用，利用PLC的運用可以實現順序控制、過程控制、運動控制、信息控制和遠程控制，其中的順序控制不再是以前傳統的控制模式，是通過PLC觸點的狀態信息來實現，只要通過一些簡單的執行指令就可以進行有序的控制。過程控制是針對模擬量的工作過程，對工業控制設備的電流、電壓、溫度等模擬量進行分析，從而與用戶產生一定的聯系，使工業控制設備中的工作參數能夠按照規定的要求來進行工作。運動控制是機械的運動，這樣控制也為PLC的控制提出了新的要求和新的技術要求，在控制對象下通過直線運動或者是圓周運動，PLC可以發揮自身的優勢，來實現機械的運動控制。信息控制的優勢是能夠實現數據處理的功能，通過對信息的收集，處理，以及存儲與傳輸，從而實現信息的控制目的，并且能夠進行數據分析。遠程控制是指利用PLC的通行接口與互聯網模塊的通信功能相聯系，從而實現PLC的遠程控制，如今遠程控制的方式有PLC與PLC控制網的遠程控制，PLC與設備的智能終端相互聯系來實現遠程控制等等。

隨著計算機和電子技術的發展，PLC的應用領域也在迅速的擴大，因此對PLC的功能要求也在不斷地提高，這樣使得PLC技術更加的趨于完善，通信功能的完善也促進過來自動化在工業控制領域中的發展，PLC在工業領域的作用也逐漸日益增大，PLC不但是今后工業自動化發展的有利支柱，也必將是工業化生產的重要支撐。目前的PLC正向著微型化、網絡化的方向發展，相信，在不就得將來，PLC的發展將是自動化在工業控制領域發展中的趨勢。

（三）、在自動化工業控制應用中采用嵌入式的微控技術

所謂嵌入式的為控制技術就是指運用嵌入式的微控制器將先進的計算機技術、電子技術以及一些先進的科學技術與相關產業的具體要求和具體應用相結合的產物，嵌入式的微控技術是以應用為核心，以計算機信息技術為基礎，通過對軟件和硬件進行合適的剪裁，從而制造出一種能夠適應該系統對功能、成本以及功耗的專用的計算機系統，嵌入式的微控技術往往是一種特定的應用，因此，該技術的設計和開發的應用都必須考慮到對環境和系統的嚴格要求，該項技術是一個發散的、具有很高科技含量的專業系統。

自動化在工業控制領域的應用中，嵌入式的微控技術是非常重要的，該項技術是由嵌入式微控制器為核心的，而嵌入式微控制器系統是由硬件系統和軟件系統共同組成的，但是往往為了能夠控制該系統的執行能力、執行的速度和自行的安全性，嵌入式微控制器系統的軟件一般都是通過一定的程序存儲在微控制器中，同時再加上外部的專用電路和專用的系統軟件，從而形成了專業的計算機的應用系統。

嵌入式的微控制器在工業領域的運用中，其數量遠遠的超過了一些通用的計算機，當今的社會中，制造業、工業控制領域、通信領域、以及航天航空領域中都廣泛的運用了嵌入式的微控技術，自從改革開放以來，全球化的進一步發展，嵌入式的微控制技術也在不斷地走向成熟，并且運用的領域也在逐漸的擴大，嵌入式的微控制技術在如今的社會上已經被公認為是一個具有發展前景的新技術。

（四）、在自動化工業控制應用中變頻器技術的發展

在自動化工業控制應用中，變頻器技術是一門綜合性的專業技術，該項技術是建立在電子技術、自動控制技術、計算機技術的基礎之上，而逐漸地發展和應用起來的。

一方面，我們可以將變頻器看做是一個可以變頻可調節的交流電源，通過改變該變頻器的頻率，從而實現對電動機速度的控制，因此只需要改變變頻器內部的開關順序，就能夠實現電動機的正常切換。

另一方面，該變頻器還具有直流制動的功能，不需要另外增加制動控制電路，就能實現制動的功能，如果設備需要制動時，通過該變頻器可以給電動機加上一個直流電壓，通過利用自己的制動回路，將工業控制設備的負載能量的消耗在制動電阻上進行制動，在使用變頻器的時候，往往只需要在電網電源和如今現有的電動機之間接入該變頻器的相應設備，并不需要對電動機和系統本身進行大量的設備改造，因此，該變頻器的使用就可以適應各種工作的環境。此外，該變頻器的節能效果也是非常顯著的，如今社會對環保的要求也是相當之高的，而該變頻器對工業中大量使用的設備來說，其節能的效果是非常明顯的，符合國家對環保的要求。

結語：

隨著我國經濟的發展。科學技術一直以來都被看做是第一生產力，鄧小平說過“科學技術是第一生產力”因此，只有在發展工業的同時，不斷地創新，不斷地引進新的技術和新的設備，才能夠促進工業的發展，從而帶動我國經濟的發展，才能是我國在世界上立于不敗之地，隨著社會的進步，工業自動化的控制技術也在突飛猛進的發展，只有在工業領域和其他各項領域中實現自動化的管理，才能夠帶動該行業的發展，就目前我國的發展形勢來看，工業自動化控制技術在未來必將會有一個更加廣闊的發展前景。工業自動化控制技術必然會得到更廣泛的普及。

[1]中國大百科全書總編輯委員會[自動控制與系統工程]編輯委員會．中國大百科全書——自動控制與系統工程卷．北京：中國大百科全書出版社，1991

[2]羅福午．土木工程(專業)概論．武漢：武漢工業大學出版社2000.4