工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用研究

呂端 魯飛

摘? 要：當(dāng)前，在我國社會主義市場經(jīng)濟(jì)逐漸趨于現(xiàn)代化發(fā)展的背景下，科學(xué)技術(shù)也呈現(xiàn)出了日新月異的發(fā)展?fàn)顟B(tài)，而受國際形勢影響，也日益加劇了國與國之間的競爭力，在此背景下，各行業(yè)競爭也逐漸趨于白熱化方向發(fā)展。對此，為確保利益最大化目標(biāo)有效實(shí)現(xiàn)，就應(yīng)在社會必要?jiǎng)趧訒r(shí)間方面盡可能降低，進(jìn)而促進(jìn)工作效率的有效提高?，F(xiàn)階段工業(yè)發(fā)展的必然趨勢就是自動化及高效化、便捷化等的工業(yè)生產(chǎn)模式，而將計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中，能大幅度提高工作效率，使工作時(shí)間有效節(jié)約，為更多經(jīng)濟(jì)效益的獲取提供基本保障。

關(guān)鍵詞：工業(yè)自動化控制系統(tǒng);計(jì)算機(jī)技術(shù);應(yīng)用

中圖分類號：TP273???? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A??? 文章編號：2096-6903（2021）05-0000-00

0 引言

在改革開放不斷深入的背景下，我國社會主義市場經(jīng)濟(jì)及科技水平取得的進(jìn)步之勢十分顯著，與此同時(shí)也收獲了豐碩的工業(yè)生產(chǎn)成果，加之我國工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展方向及趨勢的全新狀態(tài)也隨之呈現(xiàn)，而在此背景下，必然會進(jìn)一步提高對工業(yè)生產(chǎn)的要求。以往工業(yè)生產(chǎn)過程，工人是主要?jiǎng)趧恿Γ珡漠?dāng)前工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際情況來看，機(jī)械設(shè)備已經(jīng)逐漸代替人工勞動力，并且切實(shí)提高了工業(yè)生產(chǎn)效率，工人工作強(qiáng)度也大幅度降低，在進(jìn)一步發(fā)展機(jī)械化生產(chǎn)模式的背景下，工業(yè)生產(chǎn)中的一個(gè)全新研究方向開始成為自動化控制，而其中一個(gè)研究要點(diǎn)就是跨區(qū)域多元控制。對此，本文探討了計(jì)算機(jī)技術(shù)在工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，希望借助計(jì)算機(jī)技術(shù)優(yōu)勢作用的充分發(fā)揮，為工業(yè)自動化控制系統(tǒng)預(yù)期目標(biāo)的良好實(shí)現(xiàn)奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

1 計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用作用

信息化時(shí)代隨之到來的第四次工業(yè)革命，使得工業(yè)生產(chǎn)開始呈現(xiàn)出自動化發(fā)展趨勢，此時(shí)高效化、快捷性的工業(yè)生產(chǎn)模式，最大限度降低了工業(yè)生產(chǎn)強(qiáng)度。目前，迅猛發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)及互聯(lián)網(wǎng)，為更多行業(yè)及領(lǐng)域融合計(jì)算機(jī)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)等進(jìn)行革新發(fā)展提供了促進(jìn)作用，而將計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中，能確保工業(yè)生產(chǎn)管理制度有效完善，促進(jìn)系統(tǒng)化及科學(xué)、高效化工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的逐步形成;與此同時(shí)，通過地理信息技術(shù)的應(yīng)用，能確保跨區(qū)域流程監(jiān)控目標(biāo)有效實(shí)現(xiàn)，保障工業(yè)生產(chǎn)自動化的基礎(chǔ)不斷夯實(shí)[1]。

積極探索計(jì)算機(jī)技術(shù)和工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的融合，不僅與生產(chǎn)行業(yè)發(fā)展趨勢相符，同時(shí)也能以此促進(jìn)各行業(yè)及企業(yè)競爭力、工作效率等切實(shí)提高，為各行業(yè)獲取市場優(yōu)勢地位提供基本保障，逐步推動自身經(jīng)濟(jì)效益最大化目標(biāo)的良好實(shí)現(xiàn)。對此，在當(dāng)前社會背景下，各大工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)要高度重視、充分認(rèn)識計(jì)算機(jī)技術(shù)在工業(yè)自動化系統(tǒng)中的作用及應(yīng)用優(yōu)勢，積極探索各種計(jì)算機(jī)技術(shù)的有效應(yīng)用，為我國工業(yè)生產(chǎn)及管理自動化、智能化等模式的形成提供切實(shí)保障。

2 計(jì)算機(jī)技術(shù)的具體應(yīng)用

2.1 DCS應(yīng)用

集散控制系統(tǒng)簡稱DCS，計(jì)算機(jī)技術(shù)會顯著影響這一系統(tǒng)，主要體現(xiàn)在計(jì)算機(jī)作出相應(yīng)指令的情況下，該系統(tǒng)能快速作出反應(yīng)。工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中，集散控制系統(tǒng)的作用在于為工業(yè)自動化系統(tǒng)提供維護(hù)及改造、管理等作用，在我國科技水平日益進(jìn)步的背景下，也深入研究了集散控制系統(tǒng)，隨之該系統(tǒng)生產(chǎn)速度也逐漸加快，因此市場上具有豐富的集散控制系統(tǒng)種類，同時(shí)產(chǎn)品技術(shù)水平方面也十分接近國際一流水平[2]。該系統(tǒng)具體有計(jì)算機(jī)及顯示、通信等技術(shù)包含其中，而系統(tǒng)核心所在為通信網(wǎng)絡(luò)，工程師站為該系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，由該節(jié)點(diǎn)組態(tài)集散控制系統(tǒng)，進(jìn)而為系統(tǒng)最佳工作狀態(tài)提供保障（系統(tǒng)構(gòu)圖見圖1）。除此之外，集散控制系統(tǒng)的控制功能十分全面，通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，可連接先進(jìn)計(jì)算機(jī)，確保高級控制目標(biāo)有效實(shí)現(xiàn)，為系統(tǒng)更好地運(yùn)行提供有力支撐。

從該系統(tǒng)構(gòu)圖情況來看，其中現(xiàn)場控制器主要是對現(xiàn)場所有設(shè)備進(jìn)行控制，工作原理方面是以DCC運(yùn)算能力的應(yīng)用為主;與此同時(shí)，現(xiàn)場控制器還能夠控制一些復(fù)雜化功能。操作站員主要是為操作人員提供服務(wù)，通過人機(jī)界面的展示，為操作人員對現(xiàn)場運(yùn)行狀態(tài)及運(yùn)行參數(shù)的及時(shí)了解提供保障，而借助輸出設(shè)備的應(yīng)用，也能為操作人員了解設(shè)備故障信息提供便捷作用，操作員站還能處理歷史信息，基于歷史數(shù)據(jù)庫的調(diào)用，確保運(yùn)行報(bào)表有效完成。

2.2 PLC應(yīng)用

可編程控制系統(tǒng)中常見的一種就是PLC，PLC的顯著作用體現(xiàn)在：基于運(yùn)算及控制記錄等指令的應(yīng)用，通過數(shù)值信號的發(fā)送、或者是模擬量形式的應(yīng)用，管控工業(yè)控制系統(tǒng)中的存儲系統(tǒng)。目前，與傳統(tǒng)技術(shù)相比，PLC得到了更為廣泛的應(yīng)用，主要原因在于PLC能夠穩(wěn)定傳輸信號，具備較強(qiáng)的抗干擾能力，操作步驟十分簡化，尤其適用于復(fù)雜工業(yè)環(huán)境中。工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中PLC的應(yīng)用，能借助直觀及形象程序開展現(xiàn)場操作，為問題的及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決提供便利作用，PLC具備較強(qiáng)的功能性，同時(shí)能夠快速響應(yīng)，可控制大量存儲容量;除此之外，PLC同時(shí)運(yùn)行多種編程語言時(shí)，能夠始終保持穩(wěn)定狀態(tài)。以PLC的過程控制為例，工業(yè)自動化系統(tǒng)閉環(huán)控制流量及溫度等指標(biāo)，確保多種控制算法編程有效實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而推動閉環(huán)控制目標(biāo)切實(shí)達(dá)成，這一流程就是過程控制[3]。一般來說，閉環(huán)控制通常是以PID調(diào)節(jié)方式為主，而目前PID板塊已經(jīng)全面普及到PLC大中型設(shè)備中，并且一些小型設(shè)備中PID板塊也有配備。PLC在鍋爐及冶金等控制方面的一個(gè)重要應(yīng)用體現(xiàn)就是過程控制，如接觸器聯(lián)鎖正反傳控制使用PLC如圖2所示。

接觸器聯(lián)鎖正反傳控制中應(yīng)用PLC時(shí)，X000、X001為PLC外部按鈕所控制的常開接點(diǎn)，如果與外部信號接觸時(shí)，X000或者是X001處于閉合狀態(tài)，此時(shí)借助與第一或第二梯級串接線路的應(yīng)用，則能有效閉合輸出繼電器Y000或者Y001線圈，而受這一閉合作用影響，上述線圈中的一個(gè)閉合就會有自保狀態(tài)逐步形成，此時(shí)就會停止SB1按鈕的控制，并斷開X002，電動機(jī)運(yùn)行停止;FR驅(qū)動熱保護(hù)，斷開X003后，使電動機(jī)處于停轉(zhuǎn)狀態(tài)。通過以上流程來看，PLC過程控制的實(shí)質(zhì)作用就是相互聯(lián)鎖。

2.3 FCS應(yīng)用

現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)就是FCS，其作用在于對外界信號干擾指令信號的現(xiàn)象進(jìn)行抵抗，F(xiàn)CS在系統(tǒng)擴(kuò)展及總線裝置、安裝等方面的作用不可替代。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用與工業(yè)自動化控制系統(tǒng)時(shí)，常見方式之一就是FCS系統(tǒng)，對比其他系統(tǒng)來說，F(xiàn)CS系統(tǒng)顯著優(yōu)勢體現(xiàn)在可互換更新的軟硬件方面，同時(shí)具備較強(qiáng)開放性。同時(shí)安裝這一系統(tǒng)時(shí)，無需投入較多成本，且能夠便捷安裝，具有較高的性能比，也便于維護(hù)，因此FCS目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用與工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中[4]。FCS可對數(shù)字通信進(jìn)行控制和監(jiān)測，進(jìn)而通過相應(yīng)運(yùn)算管理器的應(yīng)用，連接到控制器方面，借此確保數(shù)據(jù)通信目標(biāo)有效實(shí)現(xiàn)，而這一過程，通信介質(zhì)為雙絞線，可保障多個(gè)控制器和計(jì)算機(jī)間的有效對接目標(biāo)得以良好實(shí)現(xiàn)，使自動化效果有效達(dá)成。如FCS系統(tǒng)系統(tǒng)對設(shè)備進(jìn)行自動控制的過程中，借助網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)監(jiān)控這一情況，能確保故障問題出現(xiàn)時(shí)能夠及時(shí)向相關(guān)處理人員發(fā)送提醒。

2.4 傳感器

傳感技術(shù)是現(xiàn)代信息技術(shù)的重要基礎(chǔ)所在，隨著傳感技術(shù)的不斷發(fā)展，各式各樣的傳感器隨之涌現(xiàn)，而因傳感器具備快速傳輸、豐富傳輸功能、較大傳輸容量等優(yōu)勢，開始逐漸在工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用[5]。自改革開放以來，傳感器就已經(jīng)具有較為廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，而傳感器應(yīng)用優(yōu)勢極為顯著的一個(gè)領(lǐng)域就是工業(yè)現(xiàn)場自動控制，且與工業(yè)自動化控制系統(tǒng)能否正常運(yùn)行密切相關(guān)。所以，作為計(jì)算機(jī)技術(shù)在工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中應(yīng)用方式之一的傳感器，為工業(yè)生產(chǎn)科學(xué)化、智能化、高效化等發(fā)展提供了巨大作用，同時(shí)因傳感器種種優(yōu)勢，使得其在當(dāng)前社會中具有不可替代的作用[6]。如在有機(jī)結(jié)合傳感器、工業(yè)自動控制、地理信息等技術(shù)的情況下，能確保精準(zhǔn)跨區(qū)域控制儀器設(shè)備的目標(biāo)有效實(shí)現(xiàn)，為工業(yè)生產(chǎn)流程各環(huán)節(jié)效率的大幅度提升提供技術(shù)支持，促進(jìn)生產(chǎn)成本有效降低。

3 結(jié)語

工業(yè)生產(chǎn)具有極其復(fù)雜的環(huán)節(jié)，在目前工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，通過一些大型機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用，切實(shí)為企業(yè)生產(chǎn)效率的提升提供了巨大幫助，但也進(jìn)一步提高了對生產(chǎn)過程控制的難度。在此背景下，要想有效強(qiáng)化生產(chǎn)控制力度，一個(gè)重要舉措就是實(shí)現(xiàn)信息化，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，為工業(yè)自動化控制系統(tǒng)功能作用的充分發(fā)揮提供輔助作用。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2021-03-12

作者簡介：呂端（1985—），男，陜西西安人，本科，工程師，研究方向：工業(yè)自動化PLC與人機(jī)界面HMI。

Research on Application of Computer Technology in Industrial Automation Control System

LV Duan，LU Fei

（Xi'an Aerospace Chemical Power Co.， Ltd.， Xi'an， Shaanxi? 710025）

Abstract： At present， under the background of my country's socialist market economy is gradually becoming modernized， science and technology are also showing a state of rapid development， and affected by the international situation， it has also increased the competitiveness of countries. Against this background， competition in various industries has gradually become fierce. In this regard， in order to ensure the effective realization of the goal of maximizing benefits， it is necessary to reduce the necessary labor time in society as much as possible， thereby promoting the effective improvement of work efficiency. The inevitable trend of industrial development at this stage is the industrial production mode of automation， high efficiency and convenience， and the application of computer technology to industrial automation control systems can greatly improve work efficiency， effectively save working time， and provide more economic benefits. The acquisition of benefits provides basic guarantee.

Keywords： industrial automation control system; computer technology; application