過程計算機(jī)控制的分析

袁志康

摘要：文章首先分析了過程控制系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)，隨后文章分析了過程控制系統(tǒng)的種類，包括單機(jī)控制、兩級計算機(jī)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(jī)控制功能，包括控制、監(jiān)控、計劃調(diào)度、決策管理等，希望能給相關(guān)人士提供一些參考。

關(guān)鍵詞：過程計算機(jī);控制系統(tǒng);主要結(jié)構(gòu)

引言：

過程計算機(jī)控制系統(tǒng)屬于一種綜合性技術(shù)，其中包括各個領(lǐng)域?qū)W科的內(nèi)容，目前過程計算機(jī)控制系統(tǒng)正處于一種初級發(fā)展階段，為了能夠滿足企業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展要求，過程控制系統(tǒng)逐漸應(yīng)用于社會各個生產(chǎn)領(lǐng)域當(dāng)中，本文就此進(jìn)行了簡單的分析。

一、過程控制系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)

正常比較簡單的過程計算機(jī)控制系統(tǒng)主要是由四種基礎(chǔ)部分所組成的，分別是過程接口、數(shù)據(jù)儲存單元、通信外設(shè)和中央處理單元等。而計算機(jī)控制系統(tǒng)的核心部件就是中央處理單元。其中的通信外設(shè)則是促進(jìn)人機(jī)之間進(jìn)行有效聯(lián)系的設(shè)備渠道，能夠?qū)ιa(chǎn)過程中的各種趨勢圖、曲線以及數(shù)據(jù)信息等進(jìn)行全面監(jiān)控與記錄，此外，相關(guān)操作人員還可以利用觸摸屏幕或是CRT鍵盤等進(jìn)行直接干預(yù)，操控生產(chǎn)過程。數(shù)據(jù)存儲就是通過磁帶、硬盤或是軟盤來存儲各種生產(chǎn)信息數(shù)據(jù)等。過程接口則是區(qū)分一般計算機(jī)和過程控制計算機(jī)的主要裝置，能夠?qū)⑸a(chǎn)過程和計算機(jī)聯(lián)系到一起的主要渠道，能夠?qū)崟r收獲各種生產(chǎn)信息，同時將相應(yīng)的操作命令發(fā)布下去。

二、過程計算機(jī)控制種類

（一）單機(jī)控制

單機(jī)控制主要是基于四個單元的微機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行運轉(zhuǎn)的，這種系統(tǒng)比較適用于各種中小規(guī)模的設(shè)備裝置內(nèi)部，比如換熱器和工業(yè)鍋爐等設(shè)備。通過電機(jī)控制系統(tǒng)，能夠提高設(shè)備的運行安全性與穩(wěn)定性，同時還能實現(xiàn)節(jié)能減耗的最終目標(biāo)，因此受到中小型企業(yè)的廣泛歡迎。

（二）兩級計算機(jī)控制

當(dāng)企業(yè)中的生產(chǎn)過程中涉及到多個密切聯(lián)系的生產(chǎn)裝置時，不適合使用單機(jī)控制系統(tǒng)，主要是因為單機(jī)控制系統(tǒng)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(jī)中出現(xiàn)故障問題，就會導(dǎo)致整個生產(chǎn)流程的失控。為此兩級化的計算機(jī)控制系統(tǒng)也相繼誕生，主要包括數(shù)個工業(yè)控制機(jī)、通信系統(tǒng)以及監(jiān)控機(jī)等部分構(gòu)成。其中工業(yè)控制機(jī)是分布式結(jié)構(gòu)的，各個裝置中單獨配有單獨的工業(yè)控制機(jī)，從而能夠輔助完成設(shè)備生產(chǎn)過程中的參數(shù)控制以及數(shù)據(jù)采集等工作。監(jiān)控機(jī)的作用就是輔助各個工業(yè)控制機(jī)，對生產(chǎn)過程進(jìn)行全面監(jiān)控，促進(jìn)人機(jī)聯(lián)系。工業(yè)控制機(jī)和監(jiān)控機(jī)之間的信息交流也是利用通信系統(tǒng)來進(jìn)行的。系統(tǒng)中通常包括強(qiáng)大的組態(tài)功能，軟硬件是一種模塊化結(jié)構(gòu)，同時擁有較好的人機(jī)接口以及實時通信系統(tǒng)。兩級計算機(jī)控制系統(tǒng)目前已經(jīng)成功應(yīng)用于精餾塔和發(fā)酵罐等設(shè)備控制當(dāng)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(yè)領(lǐng)域的不斷發(fā)展，需要對生產(chǎn)全過程進(jìn)行科學(xué)控制，為此需要收集大量的信息，并進(jìn)行有效處理，同時對數(shù)千個變量進(jìn)行控制和顯示。但是兩級計算機(jī)控制系統(tǒng)和單機(jī)控制系統(tǒng)都無法滿足相應(yīng)的管理要求，從而誕生了一種新型的分布式控制系統(tǒng)，主要的設(shè)計思路就是集中管理和分散控制相結(jié)合的原則，能夠提高計算機(jī)控制的靈活性與可靠性，擁有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)通信功能。

（四）遞階控制

現(xiàn)代化企業(yè)生產(chǎn)過程中，擁有大型化和連續(xù)化較強(qiáng)等特點，從而導(dǎo)致生產(chǎn)過程中的各個設(shè)備之間的聯(lián)系也較為密切。各個變量之間的聯(lián)系性也比較強(qiáng)，同時企業(yè)的生產(chǎn)計劃對于市場也擁有較大的依賴性，為此僅通過布局優(yōu)化控制無法發(fā)揮出相應(yīng)的效用。針對這種問題，一種協(xié)調(diào)子系統(tǒng)集中于分散、小型計算機(jī)為主、全局最優(yōu)目標(biāo)相融合的計算機(jī)控制系統(tǒng)誕生出來。這種遞階式的計算機(jī)控制系統(tǒng)擁有強(qiáng)大的通信能力和計算功能，能夠促進(jìn)生產(chǎn)管理的優(yōu)化創(chuàng)新，實現(xiàn)先進(jìn)控制規(guī)律，促進(jìn)自動化水平的全面提高。

三、過程計算機(jī)控制功能

（一）控制

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

（二）監(jiān)控

這一工作的主要目的是對生產(chǎn)過程進(jìn)行高級控制和全面監(jiān)控，能夠為相關(guān)操作人員提供所有的生產(chǎn)信息，從而讓操作人員能夠準(zhǔn)確把握企業(yè)生產(chǎn)狀況，有助于對現(xiàn)場進(jìn)行全面監(jiān)視和詳細(xì)分析[1]。除此之外，通過監(jiān)控層還能促進(jìn)裝置間實現(xiàn)最優(yōu)化、多變量控制以及協(xié)調(diào)控制等高級控制策略。

（三）計劃調(diào)度

計劃調(diào)度的主要工作就是按照上級的要求，也就是根據(jù)管理決策層的生產(chǎn)命令，通過非線性規(guī)劃以及各種優(yōu)化算法來制定科學(xué)的生產(chǎn)計劃，同時結(jié)合生產(chǎn)設(shè)備運行狀態(tài)、能源供給以及原料組成等因素進(jìn)行最優(yōu)調(diào)度，從而將生產(chǎn)過程中的各種設(shè)備優(yōu)勢潛力全部發(fā)揮出來[2]。

（四）決策管理

計算機(jī)控制系統(tǒng)中的最上層就是決策管理層，能夠結(jié)合市場中的各種信息變化準(zhǔn)確分析市場供需狀況，并預(yù)測市場的走勢，根據(jù)操作彈性大、能耗小、節(jié)約原材料以及高利潤等性能指標(biāo)進(jìn)行決策計算，從而為決策者提供可靠的參考依據(jù)。在決策后，可以參照所提供的發(fā)展方案，對生產(chǎn)任務(wù)進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃，最后通過系統(tǒng)中的通信網(wǎng)絡(luò)將生產(chǎn)的命令全部發(fā)布出去，將其傳輸?shù)接媱澱{(diào)度板塊中執(zhí)行。

結(jié)語：

綜上所述，從目前發(fā)展?fàn)顩r來看，在各個生產(chǎn)企業(yè)當(dāng)中，過程控制系統(tǒng)能夠?qū)⒐芾砼c控制有效融合到一起，同時也被稱作是計算機(jī)集成系統(tǒng)。結(jié)合了生產(chǎn)技術(shù)、信息技術(shù)以及自動化技術(shù)等多種技術(shù)，通過過程控制系統(tǒng)能夠全面收集各種生產(chǎn)信息，從而形成一種智能化對生產(chǎn)系統(tǒng)，推動我國控制領(lǐng)域的持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊楊，葉多.“過程控制”課程計算機(jī)仿真教學(xué)探討[J].泰州職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2014，14 （06）：17-20.

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