工業(yè)控制計算機的現(xiàn)狀與發(fā)展

劉乙德

【摘要】隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展和科技的不斷進(jìn)步，計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，在很早之前，我國就將計算機技術(shù)運用在工業(yè)生產(chǎn)中，計算機技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中，能極大的提高工業(yè)生產(chǎn)效率，降低人工生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益，計算機技術(shù)在工業(yè)發(fā)展中有不可代替的作用。文章介紹了工業(yè)控制計算機歷史、現(xiàn)狀和發(fā)展方向。

【關(guān)鍵詞】工業(yè)控制計算機；現(xiàn)狀；發(fā)展方向

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，工業(yè)控制計算機的應(yīng)用范圍越來越廣泛，在過去，工業(yè)控制計算機主要用于生產(chǎn)過程的控制，例如將工業(yè)控制計算機用于煤、電、化工等連續(xù)生產(chǎn)過程；用于機械、汽車、電子等制造自動化離散加工過程的控制；數(shù)控機床、汽車電子化、電子化家用電器等單機自動化產(chǎn)品的機電一體化生產(chǎn)控制。而在今后，工業(yè)控制計算機將會用于環(huán)境保護(hù)、道路交通、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等過程的控制。

1.工業(yè)控制計算機的概述

工業(yè)控制計算機也可以稱為過程計算機，是工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的重要部分，是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)加工的主要設(shè)備之一，工業(yè)控制計算機和普通計算機的結(jié)構(gòu)相似，但在連接上，工業(yè)控制計算機和普通計算機有很大的差別，工業(yè)控制計算機需要連接很多輸入、輸出線，從而滿足生產(chǎn)的需要，為了控制工業(yè)生產(chǎn)過程，工業(yè)控制計算機需要安裝一些軟件。隨著經(jīng)濟和科技的不斷發(fā)展，工業(yè)控制計算機也不斷的發(fā)生改變，利用工業(yè)控制計算機可以直接將各個系統(tǒng)連接起來，對生產(chǎn)過程進(jìn)行有效的控制和監(jiān)測。

2.工業(yè)控制計算機的發(fā)展歷史

國外的工業(yè)控制計算機發(fā)展比較早，至今已有數(shù)十年的發(fā)展歷史，工業(yè)控制計算機的發(fā)展是數(shù)字化、信息化、智能化工業(yè)發(fā)展的主要方向，工業(yè)控制計算機和計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)等技術(shù)的發(fā)展有很大的聯(lián)系。

2.1 DCS系統(tǒng)

在工業(yè)控制計算機中，仍采用大系統(tǒng)、連續(xù)生產(chǎn)、分散對象為主，分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的分散型控制系統(tǒng)仍處于發(fā)展階段。在工業(yè)控制計算機中，DCS系統(tǒng)是受計算機發(fā)展影響最大的系統(tǒng)，其主要發(fā)展方向為綜合化、智能化、專業(yè)化。受標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)通信線路和網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的影響，需要將回路調(diào)節(jié)器、PLC、NC等多種工業(yè)控制設(shè)備共同構(gòu)成一個大系統(tǒng)，從而滿足工業(yè)自動化、開放化發(fā)展的需求。由于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、推理機能的快速發(fā)展，尤其是遠(yuǎn)距離診斷、自動學(xué)習(xí)控制等知識庫系統(tǒng)的應(yīng)用，人工智能將會在DCS系統(tǒng)中實現(xiàn)，DCS系統(tǒng)逐漸向智能化發(fā)展。為了適合各領(lǐng)域的發(fā)展需求，DCS系統(tǒng)需要更加深刻的了解各個專業(yè)的工藝和發(fā)展要求，因此，DCS系統(tǒng)越來越專業(yè)。

2.2 數(shù)控裝置

為滿足工業(yè)生產(chǎn)的要求，數(shù)控裝置已經(jīng)采用超大規(guī)模的集成電路，數(shù)控裝置也朝著PC化、交流伺服化、柔性化、系統(tǒng)化、高速化發(fā)展。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的快速發(fā)展，PC硬件的結(jié)構(gòu)逐漸變小，而CPU運行速度也越來越快，儲存容量越來越大。PC機具有可靠性強、開放性等特點，PC機的生產(chǎn)越來越大，PC機功能越來越強，三維圖形、工藝數(shù)據(jù)逐漸建立在PC機上，PC機成為開發(fā)數(shù)控裝置的重要途徑。數(shù)控裝置的交流伺服系統(tǒng)恒功率范圍已經(jīng)發(fā)展到1：4，交流伺服系統(tǒng)的速度范圍達(dá)到1：1000，幾乎和直流伺服相同，交流伺服具有體積小、可靠性、價格低的特點，已經(jīng)成為數(shù)控裝置發(fā)展的重要方向。目前，數(shù)控裝置系統(tǒng)大多采用模塊結(jié)構(gòu)，其功能覆蓋面已經(jīng)從三軸兩聯(lián)動發(fā)展到24軸柔性加工單元，數(shù)控裝置根據(jù)自動化程度、控制方式等可以分為柔性流水線、柔性制造系統(tǒng)、智能制造系統(tǒng)。目前，數(shù)控裝置已經(jīng)朝著高主軸轉(zhuǎn)速、高換刀速度、高移動速度的方向發(fā)展，為了滿足高速加工的需求，主軸必須高速化，AC主軸的最高換刀速度可以達(dá)到1s，最高進(jìn)給速度可達(dá)120m/min，馬達(dá)的最高速度可達(dá)180000r/min。

2.3 PLC系統(tǒng)

PLC系統(tǒng)的發(fā)展方向為高功能、高速度、加大模擬量，從而形成和DCS系統(tǒng)相匹配的大系統(tǒng)；隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)化和通信功能成為PLC系統(tǒng)發(fā)展的主要目標(biāo)之一，PLC系統(tǒng)和其他控制系統(tǒng)的聯(lián)合越來越廣泛，兩者間的界限也越來越模糊，例如PLC逐漸融入DCS中，PLC融入CNC中。對于實時性要求低的場合，逐漸開始使用軟PLC系統(tǒng)。EIC一體化、電氣傳動控制、計算機控制一體化、儀表控制也是PLC發(fā)展的重要趨勢，國外比較有名的PLC生產(chǎn)廠家有Siemens、Modican電子公司、GE-FANUC等。

2.4 工業(yè)PC

由于PC機的軟件資源豐富、價格低、產(chǎn)量大，被廣大業(yè)內(nèi)人士熟悉和認(rèn)可，目前，95%的通用計算機為PC機，這就為工業(yè)PC提供了良好的基礎(chǔ)，隨著實時操作系統(tǒng)、編程語言等技術(shù)的快速發(fā)展，工業(yè)PC得到良好的發(fā)展契機。各PLC生產(chǎn)廠家已經(jīng)開始從生產(chǎn)PLC轉(zhuǎn)換為工業(yè)PC。

2.5 傳感器

計算機、通信、傳感是現(xiàn)代信息的主要基礎(chǔ)，工業(yè)控制計算機從個人計算機逐漸發(fā)展為計算機網(wǎng)絡(luò)，將來很可能發(fā)展成計算機傳感、執(zhí)行、檢測。傳感器的主要作用是獲取各種信息，隨著各中系統(tǒng)復(fù)雜性和自動化程度的增加，需要獲取的信息也越來越多，在就對傳感器的要求越來越高，傳統(tǒng)的傳感器體積比較大、功能差，難以滿足生產(chǎn)需求，因此，智能化、集成化、陣列化已經(jīng)成為傳感器發(fā)展的主要方向。近年來，微電子、微機械、通信、計算機等技術(shù)的有效結(jié)合，創(chuàng)造出新一代傳感器，在工業(yè)控制計算機中有十分廣泛的應(yīng)用。

3.工業(yè)控制計算機的發(fā)展方向

工業(yè)控制計算機的發(fā)展不僅局限于主體結(jié)構(gòu)，工業(yè)控制計算機的內(nèi)部設(shè)計設(shè)計到很多技術(shù)手段，因此，工業(yè)控制計算機的發(fā)展需要精通很多專業(yè)的知識。我國的工業(yè)控制計算機發(fā)展起步比較晚，各種技術(shù)水平相比國外發(fā)達(dá)國家比較落后，在發(fā)展后工業(yè)控制計算機時，要合理的運用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，從而增加工業(yè)控制計算機的應(yīng)用領(lǐng)域，帶動相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。

隨著科技的快速發(fā)展，工業(yè)自動化應(yīng)用范圍越來越廣，我國是一個工業(yè)大國，生產(chǎn)的產(chǎn)品對工業(yè)控制計算機的需求也不是單一的，在傳統(tǒng)的產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，大多利用人工作業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)，采用工業(yè)控制計算機進(jìn)行生產(chǎn)，能極大的減少工作人員的勞動量，提高生產(chǎn)效率，增加產(chǎn)品產(chǎn)量，在未來工業(yè)控制計算機將會完全代替人工操作，實現(xiàn)自動化、智能化生產(chǎn)。

4.總結(jié)

由于我國的工業(yè)控制計算機起步比較晚，和國外發(fā)達(dá)國家有一定的差距，因此，要積極的引進(jìn)國外先進(jìn)的技術(shù)，研發(fā)符合我國國情的生產(chǎn)技術(shù)，從而不斷提高我國的生產(chǎn)效率，促進(jìn)我國經(jīng)濟的發(fā)展。

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