工業自動化控制技術的發展與應用

王營 臧易非

摘 要：工業是國家發展的重要基礎，長期以來我國已經建立并形成了較為完備的工業體系。根據國家“智能制造2025”的發展戰略我國工業應當積極做好轉型升級，通過做好工業信息化、自動化建設構建新型中國工業發展體系，將中國由“世界工廠”向“工業心臟”方向進行轉變。工業自動化離不開大量的信息化、自動化技術的發展與應用，尤其是以大數據、云計算技術為代表的新型互聯網技術的發展和應用將為工業自動化注入新的發展動力。我們應當積極做好工業自動化技術的發展與應用不斷改造升級我國的工業體系，促使我國工業更快、更好的發展。

關鍵詞：工業；自動化；PLC

中圖分類號：TM76 文獻標志碼：A

0 前言

“工業4.0”是國外工業轉型升級的發展方向，借助于快速發展的信息與自動化技術國外積極布局工業升級，提升工業體系自動化水平，為經濟發展奠定強大的工業基礎。相較于國外我國在工業自動化發展上仍具有較大的差距，應當積極做好工業自動化發展的布局，以新技術帶動工業發展，以工業自動化提升工業生產效率，降低生產成本，積極提高企業核心競爭力。

1 工業自動化的意義

工業自動化是現代工業發展的需求也是方向，通過在工業生產中大量應用計算機、自動化技術用以實現對于工業生產工藝、生產流程以及生產設備的自動化控制，實現生產資源的最大化、最優化調配，從而最大限度地發揮出企業生產能力。工業自動化對于國家工業、經濟的發展有著巨大的推動作用，應當積極加強對于工業自動化的研究投入與應用，不斷提升我國工業自動化的水平，為我國經濟發展奠定強大的工業基礎。

工業自動化是一種將計算機技術、電氣控制技術與自動化技術進行有機結合的工業控制技術，通過應用自動化的控制系統用以對工業生產中的設備、工藝流程以及動態監測并根據所檢測到的數據來對工業生產中的設備、工藝流程進行自動化的調節和調配以使得工業生產能夠安全、高效的進行。工業自動化的應用核心是各類工業自動化控制設備和系統。現今應用較多的工業自動化控制設備與系統主要有：（1）PLC。PLC是一種專業工業自動控制器，經過多年的發展PLC已經形成了龐大的體系與種類，能夠滿足多種自動化控制的需求，且PLC結構簡單、成本較低能夠應用于多種不同控制場合的控制需求。PLC根據控制點數的不同可以分為小型、中型和大型PLC。（2）分布式控制設備（DCS）。分布式控制系統也是一種在工業自動化控制中應用較多的控制系統，DCS控制設備能夠實現對于多層次的分層化控制，對于控制體系較為復雜的系統有著較為良好的應用效果。根據DCS系統的規模可以將其分為多級、中小型以及兩級分布式控制系統。工業PC機能夠適用于各種復雜工況條件下的工業自動化控制，PC工控機具有輸入、輸出接口板，能夠實現對于復雜信號的多點化控制。嵌入式計算機及OEM產品其主要由PID調節器及控制器所組成。在組成工業自動化控制系統的各自動化控制設備具有以下幾方面的特點：①PLC主要用于機械生產的自動化控制中，其內部所含有的可編程存儲器能夠實現控制程序的內部存儲，并通過PLC內含的計算模塊實現對于內部存儲程序的執行、運算、順序控制以及定時、計數與算數操作等的面向用戶的指令。同時PLC所含有的I/O模塊能夠用于輸入、輸出信號。PLC現今在工業生產的各個領域中都有著廣泛的應用，且PLC成本較低、可靠性高是工業控制的核心之一。②DCS也被稱之為集散控制系統，最主要是由一個過程控制級和過程監控級所組成的以通信網絡為紐帶的多級計算機系統。DCS控制系統的特點是分散操作、集中控制、分級管理，組網靈活、組態方便使得DCS控制系統具有更高的可塑性，加之DCS在控制可靠性和開放性等方面也有著諸多優勢使得其在大型、復雜性工業控制系統中應用較多，且能夠獲得較為良好的控制效果。③工業PC主要分為IPC和CompactPCI兩種工控機，其中隨著控制要求的提升IPC已經無法滿足控制需求并逐漸退出控制領域。工業PC將被用于自動化管理層，將不同的工業PC分別用于服務器和客戶機能夠構建起工業自動化控制集群，并借助于互聯網和信息化技術實現集管理和控制為一體的綜合控制系統，用于企業內部之間的信息交換和溝通。工業PC所具有的信息通信和交互功能能夠使得企業內部部門之間的信息交流更加方便、高效，為提高企業工作效率發揮著重要的作用。

2 積極做好工業自動化的發展與應用

工業自動化的發展和應用是以各種工業控制設備為基礎的，在今后的發展中PLC將會在工業自動化控制領域中扮演著更加重要的角色。現有的PLC盡管能夠滿足工業自動化的控制需求，但是隨著工業生產的進一步發展和升級，PLC將無法滿足工業自動化控制需求，因此PLC需要通過不斷創新不斷將新的計算機技術、網絡技術以及自動化控制技術集合與應用其中，采用更加先進、高效的微處理器和電子技術使得PLC能夠實現更加快速的掃描時間。計算機技術與PLC技術既相互聯系又相互區別，未來隨著計算機技術的進一步發展將使得越來越多的技術應用于PLC的設計制造中，從而使得PLC的計算速度更快、存儲容量更大、功能性更強更全面。PLC的成本將會進一步降低，隨著集成化程度的提高PLC將會向著超大型的方向發展，通過建立統一標準的編程語言與國際通用格式將會使得PLC在工業自動化控制中占據著更加重要的地位。

工業自動化控制的發展除了硬件的提升外，工業自動化控制軟件技術也需要持續進行研究以便更好地發揮出先進的工業自動化控制硬件的性能與功能以實現對于工業生產的高效、安全的自動化控制。在工業自動化的發展中應當做好硬件與軟件的協同發展，共同為工業自動化控制的發展添磚加瓦。在工業自動化控制軟件中常用的工業DE為每一個應用程序組件提供了一種歷史記錄審核跟蹤機制，其包括有用戶識別符、時期與時間戳以及關于變化的詳細摘要信息等。工業AS的應用將能夠有效地降低成本。在工業自動化控制現場主要利用現場總線技術連接控制設備與控制系統，現場總線是一種工業數據總線，現場總線的應用有效地解決了工業現場的智能化儀器儀表、控制器以及執行機構之間的數據通信難題，能夠方便地完成工業現場的組網與信息傳輸。現場總線技術安全、高效，通過應用現場總線技術能夠在現場控制/執行裝置與自動化控制設備之間建立數字化、多分支機構的雙向傳輸通信網絡，同時數字化的傳輸模式有效地降低了工業現場復雜工況下對于控制信號的干擾，提高了工業自動化控制的準確性以及信號測量、傳輸的能力。現場總線技術不僅僅是一個基層網絡，同時還是一種開放式、新型全分布控制系統。工業自動化是一套復雜的控制體系，需要各環節的緊密配合才能夠最大限度地發揮出工業自動化的控制能力，提高工業生產效率與生產質量。

結語

工業自動化是我國工業發展的強大助推劑，應當積極加強工業自動化的研究與應用實現我國工業的轉型升級，推動我國工業實現跨越式發展。

參考文獻

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