趙鵬舉（酒鋼集團吉瑞再生資源開發(fā)有限責任公司，甘肅　嘉峪關　735100）

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工業(yè)自動化智能控制的探究

趙鵬舉（酒鋼集團吉瑞再生資源開發(fā)有限責任公司，甘肅嘉峪關735100）

隨著自動化技術的不斷發(fā)展，自動化水平已經成為衡量一個企業(yè)現代化水平的重要標志，工業(yè)自動化最為自動化的一個重要分支，對于提高企業(yè)生產效率和產品品質具有重要的意義。目前，智能控制作為現代控制理論之一被廣泛的運用在工業(yè)自動化領域中。本文主要闡述了工業(yè)自動化智能控制相關方面的內容。

工業(yè)；自動化；智能控制

引言

近年來，隨著我國經濟和技術的不斷發(fā)展，智能控制在我國工業(yè)自動化中得到了廣泛的發(fā)展和運用。智能控制是一種新興的交叉學科系統(tǒng)，在工業(yè)自動化中運用智能控制，將會使工業(yè)自動化的過程控制有更大進展。

1　工業(yè)自動化

工業(yè)自動化就是工業(yè)生產中的各種參數為控制目的，實現各種過程控制，在整個工業(yè)生產中，盡量減少人力的操作，而能充分利用動物以外的能源與各種資訊來進行生產工作，即稱為工業(yè)自動化生產，而使工業(yè)能進行自動生產之過程稱為工業(yè)自動化。世界工業(yè)自動化行業(yè)經過幾十年的大浪淘沙，已形成少數跨國公司規(guī)模生產、瓜分全球市場的寡頭壟斷局面。原來的幾百個廠商目前只剩下幾十個，最著名者如西門子、ABB、HONEYWELL、三菱、菲尼克斯等，其工控產品均號稱兼具DCS/PLC/FCS功能，在質量、價格、售后服務方面已經贏得了市場信譽。一般認為，工業(yè)自動化有兩個主要領域：以過程（流體運動）控制技術支撐的流程自動化（PA）和以運動控制技術支撐的工廠自動化（FA或離散型生產自動化）。前者從傳統(tǒng)的模擬式回路儀表起步，綜合ICT控制技術，發(fā)展為分布式（或集散式）控制系統(tǒng)DCS.其高度的可靠性、方便的組態(tài)軟件、豐富的控制算法、開放的聯網能力等優(yōu)點，成為計算機工業(yè)控制系統(tǒng)的主流，廣泛應用于大型、設備眾多、工況復雜的流程型裝備的自動控制，如大型化工廠、火電廠等。20世紀90年代以來，現場總線技術FCS迅速發(fā)展。這是安裝在生產現場的數字式智能化儀表與測控設備，與自動控制裝置或系統(tǒng)間的多點通信、全分散、開放式的底層控制網絡系統(tǒng)。

工業(yè)自動化控制技術是一種運用控制理論、儀器儀表、計算機和其它信息技術，對工業(yè)生產過程實現檢測、控制、優(yōu)化、調度、管理和決策，達到增加產量、提高質量、降低消耗、確保安全等目的的綜合性技術，主要包括工業(yè)自動化軟件、硬件和系統(tǒng)三大部分。工業(yè)控制自動化技術作為20世紀現代制造領域中最重要的技術之一，主要解決生產效率與一致性問題。工業(yè)自動化控制是工業(yè)技術進步的重要方向：解決效率、產品質量、可靠性、一致性的基礎技術。普及工控是推進產業(yè)結構優(yōu)化升級，以信息技術改造傳統(tǒng)產業(yè)，推進兩化融合的基礎工作。工業(yè)自動控制技術路線呈互相滲透、互相融合的趨勢。PLC應用范圍向中小型過程控制系統(tǒng)、近程維護服務系統(tǒng)、節(jié)能監(jiān)控等領域擴展，在某些應用上取代了DCS，DCS也應用PLC與工控計算機聯合組網。總的趨勢是更加開放 （細化分工合作）、標準化、產品化、集成化。

2　智能控制

2.1智能控制的意義

智能控制是一類無需人的干預就能夠自主地驅動智能機器，利用對實際環(huán)境或過程進行組織、決策和規(guī)劃，以實現問題求解及其目標的自動控制，是使用計算機模擬人類智能的一個重要領域。目前自動化已經不能僅是單純的討論單一的產品，而是必須以控制器為核心，進行軟硬件平臺的集成，從現場控制器的配置、相關生產信息的搜集、管理，一直到后臺與企業(yè)管理端的平臺進行集成，都是在自動化規(guī)劃時必需要考量的部分，如此才能協助使用者降低待機、開發(fā)與集成系統(tǒng)的時間，做到自動化真正可以達到的效益。隨著信息技術的發(fā)展，許多新方法和技術進入工程化、產品化階段，這對自動控制技術提出獷新的挑戰(zhàn)，促進了智能理論在控制技術中的應用，以解決用傳統(tǒng)的方法難以解決的復雜系統(tǒng)的控制問題。所以智能控制技術的作用以及影響力將會關系國民生計，并且智能控制技術的發(fā)展也是日新月異。我們只有時刻關注智能控制技術，才能跟上其日益加快的技術更新步伐。因此智能控制技術的研究對各行各業(yè)的發(fā)展具有十分重要的意義。

2.2智能控制的發(fā)展過程

從經典控制理論、現代控制理論發(fā)展到今天的智能控制理論，經歷了很長時間。經典控制理論中基于傳遞函數建立起來的如頻率特性、根軌跡等圖解解析設計方法，對于單輸入-單輸出系統(tǒng)極為有效，至今仍在廣泛地應用。但傳遞函數對處于系統(tǒng)內部的變量不便描述，對某些內部變量還不能描述，且忽略了初始條件的影響。鼓傳遞函數描述不能包含系統(tǒng)的所有信息?，F代控制理論主要研究具有高性能、高精度的多變量變參數系統(tǒng)的最優(yōu)控制問題，它對多變量有很強的描述和綜合能力，其局限在于必須預先知道被空對象或過程的數學模型。智能控制是在經典和現代控制理論基礎上進一步發(fā)展和提高的。智能控制的提出：①實現大規(guī)模復雜系統(tǒng)控制的需要；②現代計算機技術、人工智能和微電子學等學科的高度發(fā)展，給智能控制提供了實現的基礎。智能控制提供了一種新的控制方法，基本解決了非線性、大時滯、變結構、無精確數學模型對象的控制問題。

3　案例分析

3.1智能控制設計概況

某污水廠設計規(guī)模為16×104m3/d，采用BAF工藝。依據集中監(jiān)測為主，分散控制為輔的基本原則，本工程采用PLC（可編程控制器）為基礎的監(jiān)測控制和數據采集系統(tǒng)，在中央控制室利用PC（工業(yè)級PC）機對廠內各工況進行實時監(jiān)控，并有信號報警和聯鎖等設施以保證生產正常運行。生產的過程自動控制采用獨立控制，即設備控制層PLC各個子站與上位監(jiān)控計算機相互獨立，可以不依靠上位機獨立運行，保證了生產過程的獨立性和安全性。

3.2污水處理廠工程自動化系統(tǒng)功能

具有實時監(jiān)測全廠的生產過程參數、水質參數、電量參數，并對其進行采集、處理、儲存、顯示和打??；實時監(jiān)測全廠主要設備的運行狀態(tài)，并對其信號進行采集顯示。對污水廠重要設備的開/關次數和運行時間進行累計并生成設備管理報表，使用戶能夠科學合理的安排生產設備檢修時間；能夠全自動控制現場設備。在中控室可以實現對全廠設備和儀器儀表的監(jiān)測和控制。上位機采用全中文操作界面。界面友好美觀，操作簡便易學，響應迅速，可以實現實時動態(tài)顯示過程參數、水質參數、電氣參數的趨勢圖；可以動態(tài)顯示全廠生產工藝流程圖和各工藝單元流程圖，并且可以在流程圖上選擇彈出多級細部詳圖。具有自動生成各種生產統(tǒng)計報表。具有自動進行越限報警和設備故障報警，并可根據相應的報警數據進行分析。具有故障追憶功能，能夠自動記錄系統(tǒng)或某臺設備故障前和故障過程中的狀態(tài)信息。

3.3網絡結構

在綜合樓設立中央控制室，下設1#PLC預處理控制子站、2#PLCBAF生物濾池處理子站、3#PLC污泥脫水系統(tǒng)處理子站和4#PLC污中央控制處理子站。PLC處理子站通過開放式的與商用以太網兼容的光纖EtherNet環(huán)網與1#、2#工作站相連接并通過工作站與上位管理系統(tǒng)相連。在中央控制室可對主要設備實施開、?？刂?。同時，設備運轉狀態(tài)也通過EtherNet送入上位計算機，在計算機上對全廠設備運轉情況進行顯示監(jiān)控。中央控制室還設置了以太網交換機，與廠級管理自動化層以太信息網絡相連接。自控系統(tǒng)配置兩套互為熱備的監(jiān)控操作站、一臺故障打印機、一臺圖表打印機。中央控制系統(tǒng)下設兩套現場控制站。按照控制對象的功能、設備量，根據本廠工藝流程和平面布置圖，設置現場控制站和中央控制室。

4　結語

綜上所述，智能化控制是工業(yè)自動化發(fā)展的趨勢，有著光明的發(fā)展前途，會對我國經濟發(fā)展和社會帶來重要的影響。今后在工業(yè)自動化技術發(fā)展中，還需要急需加強對智能控制技術的研究，加強工業(yè)自動化中智能控制技術的運用，不斷的促進社會經濟的發(fā)展。

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趙鵬舉，男，工程師中級，工程碩士學位，主要從事電氣技術和項目管理工作。

TP273.5

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2095-2066（2016）11-0254-02

2016-3-8