過程計算機控制的分析

袁志康

摘要：文章首先分析了過程控制系統的主要結構，隨后文章分析了過程控制系統的種類，包括單機控制、兩級計算機控制、分布式控制、遞階式控制等，隨后文章介紹了過程計算機控制功能，包括控制、監控、計劃調度、決策管理等，希望能給相關人士提供一些參考。

關鍵詞：過程計算機;控制系統;主要結構

引言：

過程計算機控制系統屬于一種綜合性技術，其中包括各個領域學科的內容，目前過程計算機控制系統正處于一種初級發展階段，為了能夠滿足企業的現代化發展要求，過程控制系統逐漸應用于社會各個生產領域當中，本文就此進行了簡單的分析。

一、過程控制系統的主要結構

正常比較簡單的過程計算機控制系統主要是由四種基礎部分所組成的，分別是過程接口、數據儲存單元、通信外設和中央處理單元等。而計算機控制系統的核心部件就是中央處理單元。其中的通信外設則是促進人機之間進行有效聯系的設備渠道，能夠對生產過程中的各種趨勢圖、曲線以及數據信息等進行全面監控與記錄，此外，相關操作人員還可以利用觸摸屏幕或是CRT鍵盤等進行直接干預，操控生產過程。數據存儲就是通過磁帶、硬盤或是軟盤來存儲各種生產信息數據等。過程接口則是區分一般計算機和過程控制計算機的主要裝置，能夠將生產過程和計算機聯系到一起的主要渠道，能夠實時收獲各種生產信息，同時將相應的操作命令發布下去。

二、過程計算機控制種類

（一）單機控制

單機控制主要是基于四個單元的微機系統進行運轉的，這種系統比較適用于各種中小規模的設備裝置內部，比如換熱器和工業鍋爐等設備。通過電機控制系統，能夠提高設備的運行安全性與穩定性，同時還能實現節能減耗的最終目標，因此受到中小型企業的廣泛歡迎。

（二）兩級計算機控制

當企業中的生產過程中涉及到多個密切聯系的生產裝置時，不適合使用單機控制系統，主要是因為單機控制系統在使用過程中控制比較集中，危險相對集中，因此一旦計算機中出現故障問題，就會導致整個生產流程的失控。為此兩級化的計算機控制系統也相繼誕生，主要包括數個工業控制機、通信系統以及監控機等部分構成。其中工業控制機是分布式結構的，各個裝置中單獨配有單獨的工業控制機，從而能夠輔助完成設備生產過程中的參數控制以及數據采集等工作。監控機的作用就是輔助各個工業控制機，對生產過程進行全面監控，促進人機聯系。工業控制機和監控機之間的信息交流也是利用通信系統來進行的。系統中通常包括強大的組態功能，軟硬件是一種模塊化結構，同時擁有較好的人機接口以及實時通信系統。兩級計算機控制系統目前已經成功應用于精餾塔和發酵罐等設備控制當中，從而提高了整體管理水平。

（三）分布式控制

分布式控制也可以叫做集散式控制，隨著我國工業領域的不斷發展，需要對生產全過程進行科學控制，為此需要收集大量的信息，并進行有效處理，同時對數千個變量進行控制和顯示。但是兩級計算機控制系統和單機控制系統都無法滿足相應的管理要求，從而誕生了一種新型的分布式控制系統，主要的設計思路就是集中管理和分散控制相結合的原則，能夠提高計算機控制的靈活性與可靠性，擁有強大的數據通信功能。

（四）遞階控制

現代化企業生產過程中，擁有大型化和連續化較強等特點，從而導致生產過程中的各個設備之間的聯系也較為密切。各個變量之間的聯系性也比較強，同時企業的生產計劃對于市場也擁有較大的依賴性，為此僅通過布局優化控制無法發揮出相應的效用。針對這種問題，一種協調子系統集中于分散、小型計算機為主、全局最優目標相融合的計算機控制系統誕生出來。這種遞階式的計算機控制系統擁有強大的通信能力和計算功能，能夠促進生產管理的優化創新，實現先進控制規律，促進自動化水平的全面提高。

三、過程計算機控制功能

（一）控制

這一過程中主要是對生產過程進行數字化控制，從而完成其中較為基礎的閉環控制工作。在控制層中除了需要實施常規控制工作之外，還能促進其他控制規律的靈活使用，比如解耦控制算法和前饋控制算法等。

（二）監控

這一工作的主要目的是對生產過程進行高級控制和全面監控，能夠為相關操作人員提供所有的生產信息，從而讓操作人員能夠準確把握企業生產狀況，有助于對現場進行全面監視和詳細分析[1]。除此之外，通過監控層還能促進裝置間實現最優化、多變量控制以及協調控制等高級控制策略。

（三）計劃調度

計劃調度的主要工作就是按照上級的要求，也就是根據管理決策層的生產命令，通過非線性規劃以及各種優化算法來制定科學的生產計劃，同時結合生產設備運行狀態、能源供給以及原料組成等因素進行最優調度，從而將生產過程中的各種設備優勢潛力全部發揮出來[2]。

（四）決策管理

計算機控制系統中的最上層就是決策管理層，能夠結合市場中的各種信息變化準確分析市場供需狀況，并預測市場的走勢，根據操作彈性大、能耗小、節約原材料以及高利潤等性能指標進行決策計算，從而為決策者提供可靠的參考依據。在決策后，可以參照所提供的發展方案，對生產任務進行科學規劃，最后通過系統中的通信網絡將生產的命令全部發布出去，將其傳輸到計劃調度板塊中執行。

結語：

綜上所述，從目前發展狀況來看，在各個生產企業當中，過程控制系統能夠將管理與控制有效融合到一起，同時也被稱作是計算機集成系統。結合了生產技術、信息技術以及自動化技術等多種技術，通過過程控制系統能夠全面收集各種生產信息，從而形成一種智能化對生產系統，推動我國控制領域的持續發展。

參考文獻：

[1]楊楊，葉多.“過程控制”課程計算機仿真教學探討[J].泰州職業技術學院學報，2014，14 （06）：17-20.

[2]閆勇嘉.關于過程裝備計算機控制技術實驗分析[J].電子技術與軟件工程，2014 （24）：173.