工業(yè)自動化控制中計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的應(yīng)用路徑思考

張維東

摘 要：從工業(yè)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的概述入手，對計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在工業(yè)自動化控制中的應(yīng)用進(jìn)行了論述，以期對工業(yè)生產(chǎn)效率和水平的提升有所幫助。

關(guān)鍵詞：工業(yè)自動化控制；計(jì)算機(jī)技術(shù)；NC；PLC

中圖分類號：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.16.138

1 工業(yè)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)概述

所謂“工業(yè)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”，實(shí)質(zhì)上是以工業(yè)計(jì)算機(jī)為核心，并以工業(yè)生產(chǎn)中各項(xiàng)參數(shù)的采集和控制為主要目標(biāo)，通過工業(yè)計(jì)算機(jī)硬件控制系統(tǒng)的構(gòu)建（如圖1所示），采用相應(yīng)的控制算法設(shè)計(jì)軟件實(shí)現(xiàn)對工業(yè)生產(chǎn)全過程的自動化控制。具體而言，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)是工業(yè)自動化控制實(shí)現(xiàn)的前提和基礎(chǔ)，由此可進(jìn)一步減少人為操作流程。

在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的應(yīng)用十分廣泛，需要自動控制、總線傳輸、網(wǎng)絡(luò)通信、傳感設(shè)備和系統(tǒng)軟件的支持。隨著工業(yè)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的不斷發(fā)展和自動化生產(chǎn)設(shè)備的不斷更新，自動化技術(shù)的科技含量和企業(yè)的生產(chǎn)效率也隨之提升，大幅度提高了工業(yè)化程度。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢具體體現(xiàn)在以下3方面：①控制精度高。與常規(guī)調(diào)節(jié)器相比，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)可通過數(shù)值運(yùn)算提高控制精度，將偏差控制在最小范圍內(nèi)，使控制精度不受熱噪聲、零點(diǎn)漂移和元件老化等因素的影響。②控制能力強(qiáng)。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)具備強(qiáng)大的存貯能力和判斷能力，可根據(jù)控制環(huán)境的變化分析和判斷各種情況，并選擇最佳的控制決策、掌握復(fù)雜的控制規(guī)律，從而提高控制效果。③使用便捷。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)依靠應(yīng)用軟件和系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)，利用軟件編程可制訂不同的控制方案，同時(shí)，也可根據(jù)生產(chǎn)環(huán)境的變化設(shè)計(jì)和調(diào)整系統(tǒng)軟件，以滿足隨生產(chǎn)環(huán)境變化而產(chǎn)生的新要求。

2 在工業(yè)自動化控制中的應(yīng)用路徑

工業(yè)生產(chǎn)過程中，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在自動化控制中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下4方面。

2.1 NC

NC即數(shù)字控制，簡稱“數(shù)控”，是借助數(shù)字、符號等對某一個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行編程控制的自動化方法。數(shù)控就是利用專門的計(jì)算機(jī)，以數(shù)字的形式發(fā)送操作指令，使設(shè)備按照預(yù)先設(shè)定好的程序運(yùn)行。軟件技術(shù)是NC的核心，其能明顯提升設(shè)備的自動化控制程度。在對系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷和維修時(shí)，NC可診斷AI故障，同時(shí)，通過網(wǎng)絡(luò)連接，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷和控制。此外，利用數(shù)據(jù)庫不僅能對系統(tǒng)進(jìn)行維修，還能對相關(guān)故障進(jìn)行維修，并在故障加深前更換所有零部件，確保系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。

2.2 PLC

PLC又稱為“可編程邏輯控制器”，是一種專門為工業(yè)生產(chǎn)而研發(fā)的微型計(jì)算機(jī)。其以數(shù)字運(yùn)算操作為基礎(chǔ)，以可編程存儲器為核心，通過數(shù)字或模擬的方式輸入/輸出，可實(shí)現(xiàn)對機(jī)械設(shè)備和工業(yè)生產(chǎn)過程的自動化控制。PLC在工業(yè)生產(chǎn)中投入運(yùn)行后，其工作過程大致可分為輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段，這三個(gè)階段構(gòu)成了一個(gè)掃描周期。PLC之所以能在工業(yè)自動化控制中獲得廣泛應(yīng)用，與其自身的功能、特點(diǎn)有著密不可分的關(guān)系，大體上可將其應(yīng)用優(yōu)勢歸納為編程操作簡單、使用方面、可實(shí)現(xiàn)程序的在線修改、不需要對硬件進(jìn)行改動、功能強(qiáng)大、性價(jià)比較高、硬件配套齊全、適應(yīng)性較強(qiáng)、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、便于安裝調(diào)試和維護(hù)維修。

2.3 DCS

DCS即分布式控制系統(tǒng)，在國內(nèi)的自動化控制領(lǐng)域中，其也被稱為“集散控制系統(tǒng)”，是一個(gè)多級計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，繼承了計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、顯示技術(shù)和控制技術(shù)。DCS的基本思想為集中操作、分級管理和分散控制。通信網(wǎng)絡(luò)是DCS的核心，工程師站是DCS的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，其主要功能是對DCS進(jìn)行組態(tài)，這樣可使DCS始終處于最佳工作狀態(tài)。DCS具有較高的可靠性，它可將系統(tǒng)控制功能分散在各臺計(jì)算機(jī)上，并采用了先進(jìn)的容錯設(shè)計(jì)。同時(shí)，DCS的控制功能較為齊全，可按照實(shí)際需要，通過網(wǎng)絡(luò)與高性能的計(jì)算機(jī)相連，從而實(shí)現(xiàn)高級控制。

2.4 傳感器

計(jì)算機(jī)控制技術(shù)需要傳感設(shè)備、通信技術(shù)和軟件技術(shù)的支撐。其中，傳感器具備系統(tǒng)化、智能化、微型化和數(shù)字化的特點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動檢測和控制的關(guān)鍵因素，其使用性能決定著企業(yè)自動化生產(chǎn)的質(zhì)量。傳感器可通過獲取有效信息，實(shí)現(xiàn)對工業(yè)生產(chǎn)中各個(gè)參數(shù)的監(jiān)視和控制，確保設(shè)備始終處于正常運(yùn)行狀態(tài)，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量?，F(xiàn)階段，傳感器逐步向著高可靠性、高精準(zhǔn)度、低消耗、高智能的方向發(fā)展，進(jìn)一步提升了傳感器的使用性能。

3 結(jié)束語

綜上所述，工業(yè)生產(chǎn)是一個(gè)較為復(fù)雜的過程，尤其是一些大型機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用，為生產(chǎn)過程的有效控制增加了難度。而計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，為設(shè)備、系統(tǒng)的自動化控制提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，明顯提高了工業(yè)生產(chǎn)能效。在未來的一段時(shí)期，要進(jìn)一步加大對計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的研究力度，除對現(xiàn)有的技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)和完善外，還要研發(fā)一些新技術(shù)，使其能為工業(yè)自動化控制提供更好的服務(wù)。這對促進(jìn)我國工業(yè)產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定、持續(xù)發(fā)展具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：張思楠〕

Abstract： This paper from the industrial computer control technology overview of the computer control technology in industrial automation and control applications are discussed， in order to help upgrade the efficiency of industrial production and the level.

Key words： industrial automation control； computer technology； NC； PLC