孫逸程

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工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用

孫逸程

（廣東石油化工學(xué)院，廣東 茂名 525000）

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，不同行業(yè)領(lǐng)域中信息技術(shù)都獲得了廣泛使用。在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中，自動(dòng)化計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的引入提高了生產(chǎn)效率，增強(qiáng)了社會(huì)生產(chǎn)力，是一種巨大的科技進(jìn)步。分析了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的相關(guān)內(nèi)容，對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化控制中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了探討，并總結(jié)了工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)控制的原理和具體應(yīng)用，希望可以為工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化控制提供相應(yīng)的參考。

工業(yè)自動(dòng)化；計(jì)算機(jī)控制；自動(dòng)化系統(tǒng)；控制系統(tǒng)

現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)是目前應(yīng)用最普遍的現(xiàn)代化控制系統(tǒng)，能夠使工業(yè)生產(chǎn)效率大幅度提升，并提高產(chǎn)品質(zhì)量。自動(dòng)化控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行中，應(yīng)用了很多先進(jìn)技術(shù)，具有多種功能，計(jì)算機(jī)技術(shù)是系統(tǒng)重要的部分[1]。計(jì)算機(jī)技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中使用，可以明顯提升自動(dòng)化控制系統(tǒng)的效率，提高工業(yè)生產(chǎn)力。本文對(duì)工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的原理和具體應(yīng)用進(jìn)行了相關(guān)研究。

1 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的相關(guān)內(nèi)容

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成部分是計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)化控制技術(shù)，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的主要用途為：工業(yè)自動(dòng)化對(duì)中央控制器實(shí)施監(jiān)控。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成部分為外部硬件設(shè)備、軟件算法和上位機(jī)控制軟件[2]。開發(fā)上位機(jī)軟件是為了實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，并搭建好數(shù)據(jù)庫(kù)，目的是為了在線監(jiān)控工業(yè)參數(shù)，當(dāng)發(fā)生異常的時(shí)候，要進(jìn)行報(bào)警提醒操作人員，上位機(jī)軟件最關(guān)鍵的功能是人工編程對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入和輸出。

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)最主要的用途有2個(gè)：①控制運(yùn)動(dòng)對(duì)象的運(yùn)動(dòng)過程，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的作用；②合理控制被操控對(duì)象，對(duì)控制目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)可以分為兩大部分，即軟件配合硬件。

1.1 軟件關(guān)鍵技術(shù)分析

軟件技術(shù)在使用過程中，其關(guān)鍵技術(shù)主要表現(xiàn)為：自動(dòng)化領(lǐng)域中自動(dòng)化控制技術(shù)是重要內(nèi)容，而自動(dòng)化的出現(xiàn)需要借助軟件控制，并且軟件控制技術(shù)也在不斷的改進(jìn)過程中，技術(shù)越來越先進(jìn)。比如，控制系統(tǒng)形成過程中，要設(shè)置相關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)軟件系統(tǒng)實(shí)施批量管理，實(shí)現(xiàn)軟件控制系統(tǒng)的智能化和多變性。

1.2 硬件關(guān)鍵技術(shù)分析

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，將DCS技術(shù)與PLC技術(shù)進(jìn)行了整合，起到了互相滲透和取長(zhǎng)補(bǔ)短的作用。PLC技術(shù)將DCS回路控制技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)功能進(jìn)行了吸收，促進(jìn)了硬件技術(shù)的發(fā)展。

由于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的提升，控制系統(tǒng)朝著多元化發(fā)展，自動(dòng)化控制逐漸變?yōu)镻LC技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)，是目前計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的關(guān)鍵部分[3]。

2 計(jì)算機(jī)技術(shù)的使用優(yōu)勢(shì)

自動(dòng)化控制系統(tǒng)使用計(jì)算機(jī)技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)交互性和可操作性。工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，能夠?qū)⒉煌O(shè)備進(jìn)行連接，使系統(tǒng)中可以傳輸數(shù)據(jù)。因此，控制系統(tǒng)中不同設(shè)備可以進(jìn)行自主替換。

自動(dòng)化控制系統(tǒng)運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)開放性。工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，具有開放性和公開性的優(yōu)點(diǎn)。開放性指的是全部自動(dòng)化設(shè)備都可以同系統(tǒng)進(jìn)行連接，因此，可確保互相連接的設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

在操作中，使用人員可以根據(jù)要求合理選擇接入設(shè)備和系統(tǒng)，非常靈活和簡(jiǎn)便[4]。

自動(dòng)化控制系統(tǒng)運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)智能化。工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，使用計(jì)算機(jī)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)總線智能化，在工作中借助傳感器設(shè)備，現(xiàn)場(chǎng)總線能夠隨時(shí)對(duì)不同設(shè)備進(jìn)行分析和監(jiān)控，并且對(duì)設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行情況，及時(shí)排除系統(tǒng)運(yùn)行中存在的故障并做好解決。

自動(dòng)化控制系統(tǒng)使用計(jì)算機(jī)技術(shù)可以提升精確性。與傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)器相比，工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行控制時(shí)，因?yàn)橛?jì)算機(jī)數(shù)值運(yùn)輸能力比較強(qiáng)，因此，可以有效控制出現(xiàn)的偏差，確保元件自身問題不會(huì)影響到控制精度，保證系統(tǒng)的精度。

3 工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的原理

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成部分是硬件和軟件。因此，工廠要想對(duì)目標(biāo)進(jìn)行控制，需要引入先進(jìn)控制技術(shù)。工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)中，普遍運(yùn)用及時(shí)控制技術(shù)，對(duì)計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度沒有很高的要求，但是要求計(jì)算機(jī)具有很高的系統(tǒng)可靠性，要求在很短時(shí)間內(nèi)可以及時(shí)進(jìn)行反應(yīng)。

計(jì)算機(jī)控制的全過程通常為：①采集被控制對(duì)象的相關(guān)數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦I(yè)控制計(jì)算機(jī)中進(jìn)行基礎(chǔ)分析；②進(jìn)行控制決策，決策過程需要依賴專業(yè)軟件監(jiān)控收集的數(shù)據(jù)，并根據(jù)情況繼續(xù)改動(dòng)，隨后計(jì)算機(jī)根據(jù)設(shè)定好的控制程序執(zhí)行下一步的指令；③借助實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)發(fā)出計(jì)算決策，將任務(wù)分配給不同的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，任務(wù)的分配按照控制信號(hào)的發(fā)送為準(zhǔn)，還要連接任務(wù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)控制過程。因此，計(jì)算機(jī)控制就是不斷循環(huán)以上過程，確保施工工藝保持一致，并且還能及時(shí)對(duì)出現(xiàn)的問題進(jìn)行處理[5]。

4 計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的具體運(yùn)用

4.1 數(shù)字控制的應(yīng)用

數(shù)字控制技術(shù)是目前自動(dòng)化控制的一種方式，主要方式為使用符號(hào)及數(shù)字將生產(chǎn)過程實(shí)施編程控制，是一種先進(jìn)的控制方法。要想開展數(shù)字控制，需要使用專門定制的計(jì)算機(jī)設(shè)備，將控制指令使用數(shù)字傳輸給設(shè)備，設(shè)備就可以根據(jù)程序設(shè)定進(jìn)行運(yùn)行。在設(shè)備故障和維修過程中，使用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以開展遠(yuǎn)程診斷，能夠使數(shù)控系統(tǒng)更加安全、可靠地運(yùn)行。

4.2 DCS控制系統(tǒng)

DCS指的是分布式控制系統(tǒng)，我國(guó)自動(dòng)化控制行業(yè)也把這種控制稱為集散控制系統(tǒng)，是多級(jí)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，包含了計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及顯示和控制技術(shù)。DCS的控制理念是集中操作、分級(jí)管理以及分散控制。通信網(wǎng)絡(luò)是進(jìn)行DCS控制的重要部分，DCS的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)是工程師站，主要作用是進(jìn)行DCS組態(tài)，使DCS系統(tǒng)保持最佳狀態(tài)。DCS可靠性比較高，它的優(yōu)點(diǎn)是把系統(tǒng)控制不同功能在不同計(jì)算機(jī)上進(jìn)行分散，容錯(cuò)設(shè)計(jì)也比較好[6]。由于DCS控制功能非常完善，因此，可以使用網(wǎng)絡(luò)同比較先進(jìn)的計(jì)算機(jī)進(jìn)行連接，并進(jìn)行高級(jí)控制。

4.3 可編程邏輯控制器

可編程邏輯控制器（PLC）是一種計(jì)算機(jī)類型，主要作用是專門用于工業(yè)生產(chǎn)。數(shù)字運(yùn)算操作是PLC的基礎(chǔ)工作，它的工作核心是編程存儲(chǔ)器，它的輸入和輸出方式為模型和數(shù)字，借助輸入和輸出模型數(shù)字能夠?qū)I(yè)生產(chǎn)過程和機(jī)械設(shè)備開展自動(dòng)化控制。工業(yè)生產(chǎn)中，它的工作內(nèi)容可以分成3個(gè)主要部分，分別是采集和輸入數(shù)字、執(zhí)行命令程序、輸出和刷新結(jié)果，3個(gè)部分完成1個(gè)工作掃描周期。可編程邏輯控制器在工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化控制中具有明顯的優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用非常廣泛。主要表現(xiàn)在以下方面：①PLC使用非常簡(jiǎn)便，操作不復(fù)雜；②PLC的使用功能非常多，具有豐富的設(shè)備，性價(jià)比非常高；③PLC的運(yùn)行非?？煽?，能夠在不同生產(chǎn)環(huán)境下進(jìn)行運(yùn)行，抗干擾性比較好；④PLC的維護(hù)和維修非常方便，可以借助程序?qū)崿F(xiàn)在線診斷。

4.4 上位機(jī)系統(tǒng)開發(fā)比較重要

上位機(jī)系統(tǒng)在工業(yè)控制行業(yè)中普遍使用的是組態(tài)軟件。組態(tài)軟件具有的功能包括：對(duì)設(shè)備運(yùn)行畫面進(jìn)行實(shí)時(shí)傳送，控制人員可以隨時(shí)了解設(shè)備的運(yùn)行情況，并實(shí)時(shí)掌握工程細(xì)節(jié)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)、報(bào)警情況等，還能對(duì)不同裝備實(shí)時(shí)控制。上位機(jī)軟件可以有效控制設(shè)備的啟動(dòng)、停止和調(diào)節(jié)參數(shù)，且上位機(jī)軟件還能進(jìn)行編程，并做好數(shù)據(jù)整理，對(duì)制造工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)[7]。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，自動(dòng)化生產(chǎn)在工業(yè)制造中是非常專業(yè)和復(fù)雜的過程，且由于要使用大型設(shè)備和引入先進(jìn)技術(shù)，使自動(dòng)控制難度大大增加。工業(yè)自動(dòng)化控制中運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，對(duì)生產(chǎn)過程起到了輔助作用，促進(jìn)了工業(yè)生產(chǎn)力的提升，使生產(chǎn)成本大大下降，使生產(chǎn)效率大幅度提升。在今后的生產(chǎn)過程中，需要不斷研究計(jì)算機(jī)先進(jìn)的控制技術(shù)，對(duì)目前的自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行完善，引入和研究更新的控制技術(shù)，使工業(yè)自動(dòng)化控制中計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)揮更重要的作用，推動(dòng)我國(guó)工業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)取得更大的進(jìn)步和發(fā)展。

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2095－6835（2018）24－0154－02

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10.15913/j.cnki.kjycx.2018.24.154

〔編輯：張思楠〕