對工業自動化系統中遠程集中控制管理的研究

文劍峰

[摘要]工業自動化技術是一項利用電子、電氣、機械設備代替人類勞動的生產技術，涉及微電子、計算機、機械設計、網絡信息等多個技術領域。近年來，隨著計算機、傳感器、網絡通訊技術的發展和大量自動化控制人才的涌現，自動化系統已深入發展到工業制造、油氣煤勘探、食品藥品生產等多個生產制造行業，有效實現了生產過程中對生產環境、生產進度、生產安全、生產質量等一系列信息的控制和管理。對于勞動力資源和環境因素限制的生產工作，其推動作用更是巨大所以工業自動化控制技術已引起國家社會、企業個人的廣泛關注，對其進行系統的研究改進推廣將對我國今后的工業生產有深遠的現實意義。其中，遠程集中控制管理在工業自動化系統中的應用，是一種全新的控制思路和控制方法，本文探討了工業自動化系統遠程集中控制管理的相關內容，希望能夠起到拋磚引玉的作用。

[關鍵詞]工業自動化，遠程集中控制

[中圖分類號]TV737

[文獻標識碼]A

[文章編號]1672-5158（2013）05-0273-01

當今我國的生產現狀，勞動力價格不斷升高，自動化控制技術不但節省了大量的勞動力資源，而且在生產過程、生產工藝、生產質量、生產效率、生產安全、生產記錄等多個方面具備人力無法比擬的優越性，為我國工業發展提供了巨大的助力。但是隨著工業企業的發展、生產規模的擴大、生產要求的提高，以前那種分散的、各自為戰的自動控制方式已經無法滿足生產要求。各個自控系統之間的資源共享、數據聯網、協同控制的要求不斷提高，遠程集中控制管理也正是針對這樣的發展要求產生的。本文主要闡述以下幾個方面的問題：

一、工業自動化系統中遠程集中控制管理的基本要求

（一）遠程監控數據要準確。所謂遠程控制管理就是把人工監控的工作轉嫁到設備上，遠程數據的采集就是整個系統工作的基礎和準星，現場的溫度、壓力、物位、濃度等等信息都是靠遠程儀表采集，這就要求遠傳數據的準確程度達到生產工藝的要求。需要特別說明的一點，遠傳數據的結果取決于兩個方面的因素，第一點就是計量單位本身的精度，現場工作的溫度傳感器、壓力傳感器等等計量儀器要精準，他們負責把現場的工藝數據轉換為模擬電流信號。第二點就是傳輸路徑，也就是現場計量儀表到PLC控制柜，以及從PLC控制柜到上位機的傳輸信號，即我們常說的二次回路。遠程集中控制系統中由于距離原因或者網絡原因產生的二次回路計量偏差也需要專業的鑒定方法進行檢定。因此配備一支合格的儀表檢定隊伍或是制定一套嚴格的儀表檢定規范嗎，對以上兩點進行嚴格控制是遠程自動化集中控制管理的必備因素之一。

（二）數據歸檔要合理并且完善。遠程自控管理的根本，就是對一系列生產數據的采集、整理、分析、執行。現場儀表采集到的是數據，PLC邏輯運行的輸入輸出也是數據，判定一個自動控制系統運行狀況的依據依然是數據。生產數據的歸檔記錄就是對這些遠程自動控制系統執行的根本信息進行記錄，從中可以看出生產程序的執行『青況，生產工藝的完成程度，生產質量的控制信息和生產安全的落實情況。但是，數據的歸檔多少直接影響一個自動控制程序占用硬件資源的大小，重復記錄就意味著資源浪費。因此，如何選取關鍵的生產信息進行歸檔記錄，如何盡量減少硬件資源的使用并且保證生產運行數據的記錄，這兩個相互矛盾的問題的取合度對自動控制系統的運行有著重要意義。

（三）自動控制程序要不斷完善。任何的自動控制系統都不是完美的，隨著生產要求的不斷提高和生產工藝的不斷改進，自動控制程序也需要不斷完善。而改進程序的依據就是生產數據，而且是完整精確的生產數據，這就要求在把以上兩點嚴格控制好，這佯才有完善程序的基本保障。當然，提高效率、控制質量、增加產量不是改進遠程自動控制系統的唯一動力，當今的工業生產中，節能降耗和環境保護也成為推動此項改進的主要推動力。一個好的自動控制運行系統，從監控畫面到數據調整；從日常操作到生產程序轉換；從遠程上位機操作到現場觸摸屏運用，都必須要考慮到生產運行人員的操作性和現場監控的便捷性。舉個最簡單的例子，可能在監控畫面中設置一個表格就可以把整個生產過程所有的監控數據顯示完整，也可以在一個監控畫面里面設置所有的遠程調節按鈕，前者便于監控，后者便于控制。但是就目前筆者所接觸過的系統，沒有一個是這樣做的。所以這兩方面的協調問題，就是所有自動控制系統自我完善的一個重點研究方向之一。

（四）遠程集中管理程序要滿足不同管理人群的需求。從具體的生產控制出發，我們了解到的只是一個狹義的自動控制，從一種更高層次的觀點看來，工業生產自動控制的服務對象應該是一個企業的控制模式。美國先進制造研究機構AMR于1992年提出三層的企業模式：第一級為過程級的自動化監控，第二級為生產級的MES系統，第三級為企業級的ERP系統。在這三級結構中，每一部分都缺少不了自動化系統遠程集中控制的理念和數據。也就是說現代化的遠程控制已經不單單局限于運行操作人員對具體設備的使用，還要把必要的生產過程數據結合不同的企業管理軟件傳輸到不同的企業管理層，協助提升生產活動的效率并為企業決策層及員工提供決策運行手段的管理平臺。

（五）控制系統與現場設備的一致性要求。現在的控制系統，通過WinCC、組態王等控制軟件，在上位機成功實現了現場生產過程的描述，但是這種描述的真實性與準確性還有待完善。由于現在很多的條件局限，所渭的自動化生產缺少不了必要的手動操作，這些手動調整的操作如何準確反映到監控畫面上也是一個需要考慮的問題。一個手動閥門的開關可以導致一個局部系統自控運行的整體癱瘓，而把所有的手動操作單元都反映到上位機控制畫面上，又是一種沒有必要也過于奢侈的投資。所以要在兩者之間尋求一個平衡點，盡量如實地反映現場并且降低費用和成本。

（六）自動控制系統安全.性、穩定性的要求。一個好的系統，應該不單單把系統資源投資到效率和工藝上，必要的安全性考慮和穩定性設計也必須達到要求即整個自動控制系統需要達到一定得SIL（safety Integrity Level）等級。現在重要的生產設備都采用一用一備的方式，這種設計也逐漸發展到了自動控制程序的領域。設置必要的備用設備、備用硬盤、備用上位機都是提高系統穩定性和安全性的必然要求。現場設備的故障停機有可能是螺栓松動、軸承損壞或者硬件磨損，自動控制系統的癱瘓則有可能是一個靜電擊穿、或者線路老化、或者絕緣電阻降低等等。這些故障發生的幾率雖然比較小，但是發生時的現狀比較隱蔽，排查也比較困難。并且一旦控制系統出現故障，一個模塊或者一部分區域的生產活動就會陷入癱瘓。所以考慮到這種故障的隱蔽性、嚴重性，必要的備用手段是必須要考慮的。

（七）自動控制系統的安裝與維護要求。對于一套完整的自動控制系統，需要集現場控制與遠傳集中管理于一身，一次標準的安裝可以節省大量的維護成本，而一系列標準的維護，又可以節省大量的生產運營成本。隨著現在自動化遠傳集中控制管理系統的普及應用，安裝隊伍與維護隊伍也越來越顯得良莠不齊，這就要求我們嚴格執行行業規范，特別是數據線路的屏蔽處理、線徑要求、鋪設規范、壓接要求等方面，在安裝施工時要特別注意。再有必要的改建擴建或者工藝革新的要求，每個系統在投入運行后都會有或多或少的改動，這就需要做好必要的備份與記錄工作，特別是改動部分程序的必要注釋、線路圖紙的重新規范繪制，這些都需要行業規范的不斷完善和管理制度的不斷改進。

二、工業自動化系統的遠程集中控制管理的現實意義

（一）降低了企業的運營成本。

（二）減少了惡劣環境下人力勞動的工作量。

（三）提高了企業的運行效率。

（四）以精準的數據為生產活動的發展和改進提供了理論支撐。

結束語：

總之，遠程控制的發展為企業帶來的顯示意義非常明顯，在此不做贅述，而工業自動化在這方面的發展還有很大提升的空間，同時還存在的很多現實問題，這是自動控制工程師和中國整個制造業今后工作和努力的重點。相信今后自動化的進步會為我們民族企業的振興和騰飛提供更大的動力。

參考文獻

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