計算機(jī)在工業(yè)自動控制系統(tǒng)中的運(yùn)用

重慶航天職業(yè)技術(shù)學(xué)院 何渝藺

現(xiàn)代工業(yè)背景下，智能化、自動化、集約化已經(jīng)成為工業(yè)產(chǎn)業(yè)的主體發(fā)展目標(biāo)。工業(yè)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型，實現(xiàn)以技術(shù)為驅(qū)動，替代原有的工業(yè)生產(chǎn)力，智能系統(tǒng)、計算模型的應(yīng)用，解決傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)誤差問題，提高工業(yè)生產(chǎn)效能。計算機(jī)與工業(yè)自動控制系統(tǒng)的融合應(yīng)用，深化自動控制能力，為終端操控機(jī)構(gòu)與主系統(tǒng)建立多節(jié)點聯(lián)動渠道，增強(qiáng)數(shù)字服務(wù)精度。對此，探討計算機(jī)自動控制系統(tǒng)工作原理及類型，分析計算機(jī)在工業(yè)自動控制系統(tǒng)中的組成，并對計算機(jī)在工業(yè)自動控制系統(tǒng)中的運(yùn)用，為我國工業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供建議。

工業(yè)產(chǎn)業(yè)是我國經(jīng)濟(jì)體系中的重要組成部分，工業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量、生產(chǎn)效率，決定工業(yè)產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)效能，要想實現(xiàn)跨越式發(fā)展，應(yīng)同步引入先進(jìn)技術(shù)體系以及管理經(jīng)驗，完善工業(yè)生產(chǎn)體系，將原有勞動力生產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄芑?、自動化生產(chǎn)模式。工業(yè)自動控制系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用，將終端操控機(jī)構(gòu)與主系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，打造出多位一體的數(shù)據(jù)驅(qū)動體系，輔助工業(yè)自動化生產(chǎn)。此過程計算機(jī)設(shè)備及其技術(shù)的實現(xiàn)，為復(fù)雜程序提供邏輯性處理平臺，搭載智能計算系統(tǒng)，完成對數(shù)據(jù)信息的識別與管控，增強(qiáng)數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量，提高工業(yè)自動控制精度，提高我國工業(yè)生產(chǎn)實力。

1 計算機(jī)自動控制系統(tǒng)工作原理及類型

1.1 計算機(jī)自動控制系統(tǒng)工作原理

依托計算機(jī)實現(xiàn)的自動化控制，主要由硬件與軟件兩個部分，對數(shù)據(jù)指令以及終端機(jī)構(gòu)執(zhí)行提供驅(qū)動載體，通過計算機(jī)面向控制目標(biāo)，保證數(shù)據(jù)信息傳輸及映射的精準(zhǔn)性。對于工業(yè)生產(chǎn)來講，自動化控制的實現(xiàn)是采取實時響應(yīng)模式，依據(jù)設(shè)備運(yùn)行功能，對指令的下達(dá)與信號信息傳輸，提供即時流通平臺。定向需求對計算機(jī)控制系統(tǒng)提出技術(shù)基準(zhǔn)，例如，被控制目標(biāo)、瞬時值檢測以及數(shù)據(jù)信息采集獲取與傳輸?shù)乃矔r性，保證工業(yè)控制在實現(xiàn)過程中，按照計算機(jī)實施決策功能，完成數(shù)據(jù)變量的匹配，確保被控制對象參數(shù)變動條件可按照計算機(jī)下達(dá)指令完成定向驅(qū)動，增強(qiáng)工業(yè)生產(chǎn)控制精度[1]。除此之外，實時控制系統(tǒng)應(yīng)具備決策功能，確保執(zhí)行機(jī)構(gòu)在運(yùn)行期間，按照系統(tǒng)發(fā)射信號，完成任務(wù)自動化匹配及驅(qū)動，在不同運(yùn)作模式下，通過數(shù)據(jù)信息之間的循環(huán)往復(fù)，達(dá)到高質(zhì)量、高精度的自動化控制，提高工業(yè)產(chǎn)業(yè)的運(yùn)行精度。

1.2 計算機(jī)自動控制系統(tǒng)的類型

計算機(jī)工業(yè)自動控制類型是按照不同驅(qū)動模式以及數(shù)據(jù)、數(shù)字信號之間的銜接特征確定的，終端載體運(yùn)行期間，應(yīng)確保數(shù)據(jù)監(jiān)控、采集、傳輸呈現(xiàn)的指令調(diào)控目標(biāo)是可以即時對控制目標(biāo)及計算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部執(zhí)行程序形成對接，解決不同工況的運(yùn)作問題，增強(qiáng)工業(yè)自動生產(chǎn)的控制精度。

1.2.1 操作指導(dǎo)控制

操控指導(dǎo)控制系統(tǒng)以計算機(jī)自動控制功能為核心，將系統(tǒng)與自動控制結(jié)構(gòu)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，確保在工業(yè)自動化生產(chǎn)過程中，結(jié)構(gòu)屬性以及系統(tǒng)指令、參數(shù)之間的協(xié)同比對，增強(qiáng)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性[2]。從實際運(yùn)行特點來講，操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)將人員操作與機(jī)器智能操作相整合，確?？刂茖ο笤跀?shù)據(jù)接收以及執(zhí)行指令過程中，自動、智能計算指令執(zhí)行期間可能出現(xiàn)的問題，并將此類關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)同步顯示到計算機(jī)設(shè)備中，保證控制結(jié)果及其關(guān)聯(lián)影響是通過數(shù)據(jù)信息、數(shù)據(jù)模型等進(jìn)行闡述的，為工作人員提供數(shù)據(jù)服務(wù)。

1.2.2 分級計算機(jī)控制

分級計算機(jī)控制對自動控制系統(tǒng)下的運(yùn)行階段進(jìn)行任務(wù)目標(biāo)為驅(qū)動的分級處理，此類控制系統(tǒng)既可單獨(dú)實現(xiàn)任務(wù)的加工與完善，也可以按照整體目標(biāo)實現(xiàn)對既定范圍、既定功能進(jìn)行精細(xì)化調(diào)控。運(yùn)行期間，部門及機(jī)構(gòu)在處理任務(wù)中，不會產(chǎn)生相互影響，又可依據(jù)主系統(tǒng)的協(xié)同功能，完成不同機(jī)構(gòu)之間的邏輯性運(yùn)作，避免產(chǎn)生控制工序碰撞的問題，增強(qiáng)數(shù)據(jù)對接性。

1.2.3 監(jiān)督計算機(jī)控制

監(jiān)督控制系統(tǒng)是利用計算機(jī)內(nèi)部的程序控制，對系統(tǒng)操作模式中的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行實時化采集、傳輸與比對，分析控制系統(tǒng)運(yùn)行期間存在的數(shù)據(jù)誤差，并按照邏輯順序完成對系統(tǒng)的控制。此過程監(jiān)督系統(tǒng)可實現(xiàn)以數(shù)據(jù)參數(shù)值為基準(zhǔn)的比對，起到的調(diào)節(jié)功能可賦能于數(shù)字控制系統(tǒng)中，也可實現(xiàn)對不同階段系統(tǒng)的監(jiān)控處理，確保工業(yè)自動化運(yùn)作模式下的控制實現(xiàn)符合前期預(yù)測基準(zhǔn)，提高自動化生產(chǎn)效率。

2 計算機(jī)在工業(yè)自動控制系統(tǒng)中的組成

工業(yè)自動控制系統(tǒng)中，工業(yè)產(chǎn)業(yè)復(fù)雜化的運(yùn)作模式，對計算機(jī)技術(shù)及其設(shè)備提出高要求。特別是部分精細(xì)化的監(jiān)管，傳統(tǒng)人工操作產(chǎn)生的誤差問題，無法滿足工業(yè)生產(chǎn)背景下的產(chǎn)品制作需求[3]。對此，需通過計算機(jī)完成在不同工序中的調(diào)控處理，契合到工業(yè)產(chǎn)業(yè)自動化智能化發(fā)展路徑中。計算機(jī)工業(yè)自動控制系統(tǒng)實現(xiàn)，按照不同組織機(jī)構(gòu)完成對計算機(jī)功能屬性以及技術(shù)對接的界定，增強(qiáng)數(shù)據(jù)控制精度，滿足高荷載的數(shù)據(jù)處理訴求。

2.1 控制模塊

總線控制作為工業(yè)自動化生產(chǎn)中的核心機(jī)構(gòu)，此類控制模式具備的集成功能，將自動化生產(chǎn)系統(tǒng)中的各類運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行集合處理，按照不同控制對象完成指令匹配，保證工業(yè)生產(chǎn)的邏輯性。在此期間，計算機(jī)起到面向控制對象的數(shù)據(jù)對接功能，通過在控制系統(tǒng)中完成數(shù)據(jù)表述，分析出不同情況下總線控制對操控系統(tǒng)可能產(chǎn)生的影響，例如，通過系數(shù)放大、積分時間常數(shù)以及滯后時間屬性等，對不同操控模式所產(chǎn)生的各類系數(shù)問題進(jìn)行分析及表述，為總線控制功能的實現(xiàn)提供數(shù)據(jù)支撐。

2.2 執(zhí)行模塊

工業(yè)自動控制中計算機(jī)執(zhí)行功能是確保工業(yè)生產(chǎn)工序運(yùn)行的基礎(chǔ)保障，通過計算機(jī)完成對整個操控機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)，分析出工業(yè)生產(chǎn)外界環(huán)境，對于內(nèi)部機(jī)構(gòu)所呈現(xiàn)出的訴求點，例如通過傳感器令設(shè)備具備外界環(huán)境的識別能力，信息實時化的傳輸映射到主系統(tǒng)中，明晰外界環(huán)境以及當(dāng)前操作中心是否能夠符合預(yù)期設(shè)定需求。此過程中執(zhí)行器的實現(xiàn)則是利用調(diào)節(jié)模式對各類介質(zhì)進(jìn)行數(shù)據(jù)微調(diào)處理，保證每一個系統(tǒng)在執(zhí)行指令期間既具備區(qū)分能力，也可實現(xiàn)機(jī)構(gòu)與機(jī)構(gòu)之間的協(xié)同效用，達(dá)到自動化、智能化的執(zhí)行及處理。例如工業(yè)生產(chǎn)中，電動機(jī)構(gòu)、氣動機(jī)構(gòu)以及液動機(jī)構(gòu)等，均可以作為自動控制系統(tǒng)中計算機(jī)執(zhí)行功能實現(xiàn)的載體，按照指令驅(qū)動，完成對工業(yè)生產(chǎn)體系終端部件的驅(qū)動。

2.3 測量模塊

工業(yè)自動控制系統(tǒng)測量功能的實現(xiàn)，搭載計算機(jī)對系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)以及機(jī)構(gòu)運(yùn)行過程中動態(tài)信息進(jìn)行定義。此類測量是全過程作用于系統(tǒng)運(yùn)行模式之中的，按照測量精度及實際工作系數(shù)，完成對相關(guān)操控指標(biāo)的確定。利用計算機(jī)測量時，搭載數(shù)字調(diào)節(jié)與信號輸入輸出載體，完成對計算機(jī)既定編制程序的邏輯性輸入與輸出，確保每一類信號信息在自動化控制過程中，可作為一個實現(xiàn)載體完成主體任務(wù)的驅(qū)動，增強(qiáng)實際運(yùn)行效果[4]。

3 計算機(jī)在工業(yè)自動控制系統(tǒng)中的運(yùn)用

從工業(yè)生產(chǎn)角度來講，自動控制系統(tǒng)的實現(xiàn)是按照企業(yè)設(shè)定的工作業(yè)務(wù)量，將技術(shù)以及終端操控功能進(jìn)行對接，確保主系統(tǒng)下達(dá)的指令參數(shù)可持續(xù)性、自動性、智能性的驅(qū)動系統(tǒng)的運(yùn)行，完成數(shù)據(jù)化的匹配，保證生產(chǎn)過程中的連貫性。以自動生產(chǎn)線為例，探討計算機(jī)在自動化控制系統(tǒng)中的具體應(yīng)用。自動生產(chǎn)線可以看成是基于原料輸入、加工篩選、原料運(yùn)輸以及裝配檢驗為一體的自動化處理工序，整個生產(chǎn)流程是按照既定程序完成一系列的數(shù)據(jù)比對及處理，確保生產(chǎn)過程中的持續(xù)性，降低崗位人員的工作量，為企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益。

3.1 計算機(jī)編程控制器

可編程計算控制器的實現(xiàn)真正取代傳統(tǒng)繼電器功能，完成對各類操控空氣的邏輯性控制，且在計算機(jī)設(shè)備的支撐下，PLC控制功能伴隨著計算機(jī)主操控系統(tǒng)完成多節(jié)點的確認(rèn)，保證每一類數(shù)據(jù)處理，在計算機(jī)主體結(jié)構(gòu)之下進(jìn)行多線程、多任務(wù)的執(zhí)行。對于工業(yè)自動化控制系統(tǒng)來講，可以形成具有數(shù)字化、模塊化的程序監(jiān)管，并可按照外部的各類執(zhí)行環(huán)境對內(nèi)部數(shù)據(jù)進(jìn)行實時化處理，按照模擬輸入與輸出信號，從數(shù)據(jù)模型分析出機(jī)械生產(chǎn)中的各類過程[5]。這樣一來，可直接將計算機(jī)主操控系統(tǒng)中的各類編程控制器與工業(yè)生產(chǎn)制作終端結(jié)構(gòu)構(gòu)成一個有機(jī)整體，便于PLC控制器的拓展與應(yīng)用，提高工業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量。在計算機(jī)主操控系統(tǒng)的支撐下，PLC控制技術(shù)可與整個工業(yè)智能化生產(chǎn)結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)，且按照PLC集成功能將自動化運(yùn)行中的模塊信息進(jìn)行實時化傳輸，有效降低外界因素的干擾，整個控制功能的實用性較強(qiáng)，基本可以滿足不同工業(yè)生產(chǎn)訴求。此外，PLC具備的拓展功能，可與整個生產(chǎn)模式進(jìn)行適配，增強(qiáng)工業(yè)生產(chǎn)的自動性與智能性。

3.2 PLC 編程邏輯控制器的應(yīng)用

從PLC控制模式來講，整個硬件的標(biāo)準(zhǔn)化特征基本可以滿足不同工業(yè)生產(chǎn)訴求，且總線與芯片集成功能的實現(xiàn)，可對工業(yè)生產(chǎn)中的各個環(huán)節(jié)進(jìn)行數(shù)據(jù)化確認(rèn)。邏輯性的數(shù)據(jù)處理范圍是按照輸入輸出信號以及模塊系統(tǒng)控制功能，完成對各類組件及終端操控機(jī)構(gòu)的確認(rèn)及對接，為主系統(tǒng)硬件驅(qū)動提供面向目標(biāo)。除此之外，編程邏輯控制器在計算機(jī)強(qiáng)大的處理能力下，對整個工業(yè)生產(chǎn)出的各個信息流進(jìn)行分析與處理，最大限度的規(guī)避外界干擾問題。PLC控制器的資源耗用率較低，可依據(jù)計算機(jī)主系統(tǒng)的多節(jié)點聯(lián)動功能，完成對終端服務(wù)機(jī)構(gòu)的運(yùn)行，即為在整個工業(yè)生產(chǎn)體系下，如果邏輯性操作工序中某一類操作機(jī)構(gòu)處于靜止?fàn)顟B(tài)，則可以按照主系統(tǒng)以及PLC邏輯控制功能完成，對該類機(jī)構(gòu)的驅(qū)動資源分化，最大限度的避免工業(yè)生產(chǎn)過程中的資源耗用問題[6]。

3.3 現(xiàn)場總線的應(yīng)用

計算機(jī)在工業(yè)自動控制系統(tǒng)現(xiàn)場總線中的應(yīng)用，按照整個系統(tǒng)的自動化驅(qū)動模式，將現(xiàn)場總線嵌入到專用處理器之中完成，對整個系統(tǒng)運(yùn)行的實時化測量。搭載計算機(jī)系統(tǒng)，經(jīng)由數(shù)據(jù)處理功能，對整個工業(yè)自動控制中所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行智能化的處理，強(qiáng)大的通訊能力以及計算能力，基本滿足大體量的數(shù)據(jù)傳輸需求?，F(xiàn)場控制之中，按照數(shù)據(jù)之間的比對，分析出自動生產(chǎn)過程中存在的差異性問題，如果檢測數(shù)據(jù)及系統(tǒng)基準(zhǔn)數(shù)據(jù)存在較大誤差的話，則及時啟動警報處理，令工作人員明細(xì)到當(dāng)前工業(yè)自動化生產(chǎn)中的各類偏差問題。例如在流水線工作中，通常情況下整個操作程序是固定的，但是在長時間運(yùn)作模式下，終端機(jī)構(gòu)部件的高荷載運(yùn)行，極易產(chǎn)生空間位置偏差的問題。此時在一體化、框架化的生產(chǎn)加工中，將產(chǎn)生部件加工誤差現(xiàn)象。經(jīng)由外接傳感器傳達(dá)信息，令主系統(tǒng)了解外部流水線上的工業(yè)產(chǎn)品與預(yù)期基準(zhǔn)存在差異性，并進(jìn)行報警處理，令工作人員及時了解到生產(chǎn)誤差。此時，工作人員則可通過終端進(jìn)行參數(shù)微調(diào)，增強(qiáng)實際控制的精度。除此之外，自動化生產(chǎn)模式中，主線控制可以將不同工作區(qū)域構(gòu)設(shè)出具有網(wǎng)絡(luò)探測節(jié)點的控制框架，通過網(wǎng)絡(luò)連接功能，將不同操作機(jī)構(gòu)進(jìn)行數(shù)據(jù)融通，增強(qiáng)總線主體的分析能力以及控制能力，保障在數(shù)據(jù)實時交換與對接下，真實闡釋出工業(yè)自動化控制及生產(chǎn)過程中的一系列隱性問題。

4 結(jié)語

綜上所述，工業(yè)自動控制技術(shù)的實現(xiàn)，需要搭載智能處理平臺，完成指令驅(qū)動。計算機(jī)的應(yīng)用，為各類自動功能實現(xiàn)提供平臺，且計算機(jī)系統(tǒng)強(qiáng)大的整合能力，可接入工業(yè)生產(chǎn)自動處理系統(tǒng)中，保證數(shù)據(jù)信息傳輸、計算的精準(zhǔn)性，增強(qiáng)系統(tǒng)處理精度，為后期自動控制功能的實現(xiàn)提供數(shù)據(jù)支撐。期待在未來發(fā)展過程中，自動控制體系可引入更為先進(jìn)的控制技術(shù)，并利用集散控制系統(tǒng)，將微機(jī)與工業(yè)控制計算、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)有機(jī)關(guān)聯(lián)，為自動化控制功能實現(xiàn)提供操作場景，降低前期開發(fā)成本，增強(qiáng)控制系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。開拓智能控制系統(tǒng)新領(lǐng)域，將學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)、分級遞階智能控制系統(tǒng)、專家系統(tǒng)等作為主要研發(fā)方向，深層次通過算法模擬實現(xiàn)人腦思考的模式達(dá)到控制目的，為我國工業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展奠定堅實基礎(chǔ)。