馬 鐘

（揚(yáng)州市江都區(qū)職工學(xué)校，江蘇 揚(yáng)州 225200）

0 引言

在經(jīng)濟(jì)發(fā)展不斷加速與經(jīng)濟(jì)發(fā)展轉(zhuǎn)型的背景下，工業(yè)自動(dòng)化的應(yīng)用價(jià)值得到了越來(lái)越多的關(guān)注。應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行工業(yè)電氣自動(dòng)化控制保證了工業(yè)生產(chǎn)的智能化的有效實(shí)施，對(duì)提升工業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)量以及安全性都有重要的意義。工業(yè)自動(dòng)化的能夠提升企業(yè)的生產(chǎn)效益，能夠提升生產(chǎn)企業(yè)的自動(dòng)化與智能化水平，對(duì)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及自動(dòng)化領(lǐng)域水平的提升具有不可替代的重要意義[1]。

工業(yè)自動(dòng)化是目前工業(yè)高速發(fā)展與計(jì)算機(jī)技術(shù)有機(jī)融合的產(chǎn)物，計(jì)算機(jī)尤其是工業(yè)用計(jì)算機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)工業(yè)電氣自動(dòng)化全過(guò)程的有效控制，提升企業(yè)的智能化水平?；谟?jì)算機(jī)的工業(yè)電氣自動(dòng)化控制以傳感器作為系統(tǒng)的輸入器件，通過(guò)計(jì)算機(jī)處理后，通過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行輸出控制，最終完成控制任務(wù)，完成工作流程的自動(dòng)化控制。計(jì)算機(jī)工業(yè)自動(dòng)化控制的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 計(jì)算機(jī)工業(yè)電氣自動(dòng)化控制結(jié)構(gòu)圖

1 工業(yè)電氣自動(dòng)化控制的現(xiàn)狀與不足

目前工業(yè)自動(dòng)化就有以微控制器作為核心，PLC作為控制核心以及計(jì)算機(jī)作為控制系統(tǒng)的核心，在工業(yè)生產(chǎn)中，微處理器不能完全適應(yīng)復(fù)雜的控制要求，在部分大型以及復(fù)雜的工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域不能完成實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化控制[2]；PLC具有強(qiáng)大的控制能力，但是在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域步能夠使用復(fù)雜控制系統(tǒng)的要求，在工業(yè)生產(chǎn)智能化方面還存在一定的缺陷。基于計(jì)算機(jī)技術(shù)，將微控制器以及PLC進(jìn)行系統(tǒng)集成，構(gòu)建工業(yè)生產(chǎn)的全自動(dòng)化集成控制系統(tǒng)對(duì)于提升工業(yè)自動(dòng)化的整體水平，實(shí)現(xiàn)工業(yè)電氣控制自動(dòng)化具有顯著的優(yōu)勢(shì)。以計(jì)算機(jī)作為核心控制的工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)一般采用集散控制或者現(xiàn)場(chǎng)總線的方式實(shí)現(xiàn)。計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展保證了工業(yè)電氣自動(dòng)化的有效實(shí)施，并為企業(yè)進(jìn)行自動(dòng)化改造提供了良好的硬件與軟件平臺(tái)，有助于工業(yè)自動(dòng)化綜合控制系統(tǒng)的構(gòu)建。目前基于計(jì)算機(jī)的工業(yè)電氣自動(dòng)化在視頻識(shí)別、信息采集與集中處理以及智能化制造等領(lǐng)域都獲得了重要的應(yīng)用。

2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)組成

基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的工業(yè)電氣自動(dòng)化是計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)以及自動(dòng)化控制技術(shù)的融合，是計(jì)算機(jī)的自動(dòng)化控制領(lǐng)域的重要應(yīng)用。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)一般具有以下幾個(gè)組成部分，首先是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的控制對(duì)象，控制對(duì)象是工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中被控制環(huán)節(jié)或者是最終的操作結(jié)果，控制對(duì)象一般可以視為控制系統(tǒng)的輸入或者輸出，其控制效果取決于控制系統(tǒng)的特征，控制對(duì)象的變化一般可以用數(shù)學(xué)模型來(lái)表征控制前后之間的變化；其次就是執(zhí)行器，執(zhí)行機(jī)構(gòu)是控制系統(tǒng)中不可缺少的環(huán)節(jié)，通過(guò)對(duì)輸入量的檢測(cè)，根據(jù)預(yù)先的控制要求進(jìn)行對(duì)應(yīng)的動(dòng)作，保證系統(tǒng)按照設(shè)定的要求工作。執(zhí)行器目前的執(zhí)行方式主要有氣、液壓以及電氣執(zhí)行等不同的方式[3]。最后就是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的各類(lèi)傳感器，傳感器是計(jì)算機(jī)工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的感知設(shè)備，傳感器通過(guò)對(duì)溫度、速度、移位等變量進(jìn)行檢測(cè)，并通過(guò)信號(hào)形式的轉(zhuǎn)化將電信號(hào)或者電磁信號(hào)，傳感器是自動(dòng)控制進(jìn)行控制的信息來(lái)源，保證系統(tǒng)能夠?qū)ν猥@取相應(yīng)的信息。在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，傳感器的精度以及感知信號(hào)的動(dòng)態(tài)變化范圍決定好了控制系統(tǒng)的靈敏度以及控制效果。此外，計(jì)算機(jī)電氣自動(dòng)化工業(yè)控制系統(tǒng)還具有信號(hào)調(diào)理模塊，對(duì)控制系統(tǒng)整個(gè)過(guò)程中的信號(hào)進(jìn)行調(diào)整，保證信號(hào)能夠在控制系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)的輸入輸出的有效范圍之內(nèi)[4-5]。

2.2 控制系統(tǒng)的分類(lèi)

計(jì)算機(jī)工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)按照控制原理來(lái)分可以分為數(shù)字處理系統(tǒng)以及監(jiān)督控制系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)是數(shù)字控制器，因此在控制系統(tǒng)中需要將工業(yè)生產(chǎn)中的各個(gè)變量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量進(jìn)行檢測(cè)以及控制，部分控制環(huán)節(jié)本身具有模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換的裝置，如果是模擬量與模擬器件則需要通過(guò)對(duì)應(yīng)的ADC裝置進(jìn)行轉(zhuǎn)換。數(shù)字控制系統(tǒng)中的數(shù)字量是自動(dòng)化控制的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)與執(zhí)行規(guī)律的原始來(lái)源，因此數(shù)字化的準(zhǔn)確程度與數(shù)字的實(shí)時(shí)化程度決定了計(jì)算機(jī)工業(yè)控制系統(tǒng)的工作效果。

計(jì)算機(jī)工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)完成對(duì)數(shù)據(jù)的采集以及分析處理后，需要根據(jù)生產(chǎn)規(guī)律控制執(zhí)行器完成控制的過(guò)程。與人工處理的方式不同，計(jì)算機(jī)的控制的方式具有更好的準(zhǔn)確性，同時(shí)具有超高的計(jì)算處理速度，滿(mǎn)足了現(xiàn)代工業(yè)中快速以及復(fù)雜的控制要求。同時(shí)計(jì)算機(jī)控制的方案可以避免系統(tǒng)數(shù)據(jù)的遺漏，通過(guò)閉環(huán)的控制方式監(jiān)測(cè)控制的效果，并進(jìn)行動(dòng)態(tài)的調(diào)整。計(jì)算機(jī)控制的方案是的工業(yè)控制實(shí)現(xiàn)了集成化與系統(tǒng)化，大量降低了工業(yè)生產(chǎn)的人工成本，提升了公司的生產(chǎn)效率，也不斷推進(jìn)了企業(yè)自動(dòng)化水平的提升，保證了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

計(jì)算機(jī)工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的第二個(gè)分類(lèi)為計(jì)算機(jī)的監(jiān)督與控制。在電氣自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中，計(jì)算機(jī)要通過(guò)傳感器對(duì)生產(chǎn)的全過(guò)程進(jìn)行監(jiān)督控制，形成閉環(huán)控制系統(tǒng)，不斷優(yōu)化控制的效果。在檢測(cè)到生產(chǎn)過(guò)程中的問(wèn)題時(shí)，計(jì)算機(jī)自身不斷進(jìn)行控制流程的變更，不斷探索最優(yōu)化的工藝參數(shù)。目前計(jì)算機(jī)技術(shù)、人工智能技術(shù)以及深度學(xué)習(xí)技術(shù)等都獲得了重要的應(yīng)用，計(jì)算機(jī)的監(jiān)督與實(shí)時(shí)控制保證了工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程的實(shí)施效果，是工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展的重要方向。

2.3 計(jì)算機(jī)工業(yè)控制的優(yōu)勢(shì)

計(jì)算機(jī)的控制優(yōu)勢(shì)較為顯著，相對(duì)于人工控制，計(jì)算機(jī)工業(yè)自動(dòng)化控制具有更高的執(zhí)行效率與更為準(zhǔn)確地控制效果，同時(shí)在工業(yè)控制流程變化的時(shí)候，只需要進(jìn)行控制程序的修改就可以適應(yīng)心的控制要求。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)形成了控制系統(tǒng)的集成，并在工業(yè)自動(dòng)化行業(yè)獲得了重要的應(yīng)用。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)性能強(qiáng)大，同時(shí)控制成本相對(duì)較低，在控制操作方面也相對(duì)較為簡(jiǎn)單，在工業(yè)電氣自動(dòng)化控制領(lǐng)域有顯著的技術(shù)優(yōu)勢(shì)與較高的應(yīng)用推廣價(jià)值。

3 計(jì)算機(jī)工業(yè)控制發(fā)展趨勢(shì)

計(jì)算機(jī)工業(yè)自動(dòng)化控制的初衷是實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線，目前越來(lái)越多的領(lǐng)域都需要自動(dòng)化控制，借助于計(jì)算機(jī)工業(yè)電氣自動(dòng)化的技術(shù)優(yōu)勢(shì)可以在零售、醫(yī)療以及交通等多個(gè)領(lǐng)域構(gòu)建整套計(jì)算機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)，形成自動(dòng)收銀、自動(dòng)物流與倉(cāng)儲(chǔ)等電氣自動(dòng)化系統(tǒng)，目前隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)工業(yè)電氣自動(dòng)化控制的應(yīng)用更為廣泛。借助于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，計(jì)算機(jī)控制可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的方式實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化制造，可以突破空間地域的限制實(shí)現(xiàn)對(duì)企業(yè)不同部門(mén)或者不同企業(yè)的協(xié)同控制。計(jì)算機(jī)輔助以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、深度學(xué)習(xí)等相關(guān)技術(shù)將在工業(yè)控制自動(dòng)化的基礎(chǔ)上，形成智慧化工業(yè)控制，進(jìn)一步提升企業(yè)的生產(chǎn)水平與經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)語(yǔ)

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)化、數(shù)字化以及高度集成的控制優(yōu)勢(shì)是目前工業(yè)電氣自動(dòng)化控制的最佳方案之一，也是工業(yè)電氣自動(dòng)化控制領(lǐng)域重要的研究方向。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)電氣自動(dòng)化過(guò)程中的所有環(huán)節(jié)的控制，并能夠?qū)刂骗h(huán)節(jié)的工作效果以及整個(gè)控制流程進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)與閉環(huán)修改?；谟?jì)算機(jī)的工業(yè)電氣自動(dòng)化控制能夠?qū)崿F(xiàn)高效率、高精確度的控制，對(duì)企業(yè)的自動(dòng)化升級(jí)改造與智能化升級(jí)都具有重要的意義。充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)能夠?qū)I(yè)自動(dòng)化過(guò)程中的信息與數(shù)據(jù)進(jìn)行更加全面的分析與流程優(yōu)化，確定最優(yōu)化的工業(yè)流程，保證企業(yè)生產(chǎn)效率的提高，為企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益增值做出應(yīng)用的貢獻(xiàn)。