工业自动化控制系统中计算机技术的应用分析

目录17671摘要 摘要在最近的几十年中，而计算机技术在工业生产领域的应用越来越广泛，尤其是在自动化控制系统中。本文主要以计算机技术作为出发点，来对其在工业自动化控制系统中的应用进行探讨。首先对工业自动化技术、管理系统及计算机控制系统进行了简要介绍，其次分析了计算机技术在工业自动化控制系统中的应用特点，随后提出了计算机技术在工业自动化控制系统中存在的问题，最后根据问题提供相应的解决策略，为更好地促进社会工业企业水平的提升提供了一大助力。研究结果表明：在自动化控制系统中，应用计算机技术是必不可少的环节，如何可以有效地运用计算机技术，保障自动化控制系统安全稳定地运行，将对工业企业的长远发展起着至关重要的作用。关键词：计算机技术；工业自动化；控制系统；应用特点

一、绪论现今，计算机技术随着自动化水平的快速发展而日新月异，加强对计算机技术的研究有着重要意义。经过工业企业的实践表明，计算机技术的确可以快速推进工业企业自动化控制系统的进步和兴盛。换而言之，计算机技术的应用水平不提高就会大大限制工业自动化控制系统的发展。因此，促进国家工业企业在工业自动化控制系统中对计算机技术的应用程度并相应地提高其应用水平，对该控制系统的生产效能提高具有重要意义。二、工业自动化控制系统概述（一）工业自动化技术理解和掌握工业自动化技术的基本概念，可以帮助工业企业的专业化人员应用和控制这项技术。在工业生产领域，该项技术应用范围广，综合性强，主要凭借电子技术、控制技术、仪器仪表和相关控制工业的工艺技术等方面。通过工业自动化技术对仪器设备的运行过程进行监测和控制，即借助计算机发出一系列操作指令，实现仪器设备自动化运作，从而降低相关人员的投入，并可以更好地调整仪器设备的运作过程，实现对工业目标质量和产量的提升，减少产品成本投入、降低对环境的生态污染、节约能源等。工业生产过程是指从产品投产前一系列生产技术组织工作开始,直到把合格产品生产出来的全部过程。例如：冶炼金属、提炼石油、铁矿的采集与制作、输煤场发电等。工业自动化技术牵扯范围广，主要由以下三个部分形成：硬件技术、软件技术、系统技术[4]。其中，硬件技术主要包括变送器、执行器、控制设备等，通过计算机对其进行优化、管控；软件技术包含软件管理、控制软件、软测量软件等[5]，同样通过计算机对其进行优化、管控；而系统技术的内容就显得更加的系统化和复杂化，重点涵盖了多种集成技术于一体化，包括硬件集成技术、软件集成技术及软硬件结合的集成技术等。3种技术各尽其责，共同实现了工业自动化生产和控制。由此可见，合理有效地采用工业自动化技术并结合计算机技术是工业产业升级、优化的重要渠道之一。（二）工业自动化控制管理系统工业自动化控制管理系统在工业企业生产运行过程中体现出至关重要的作用，是不可或缺的一个重要环节。换句话说，控制管理系统就是为了达到工业企业在生产过程中的各种要求，将仪器设备控制和软件控制系统相结合，从而对控制物件和被控物件进行有效管理。迄今为止，工业自动化控制管理系统主要分为四大类：1.顺序控制管理系统这是一种以时序逻辑作为凭借，逐步对输入信号、控制器、输出信号、执行机构和被控对象进行单独信号处理的控制系统。顺序控制管理系统应用的领域十分广泛，例如日常生活中电梯的工作运行的模式。2.过程控制系统这是一种保证生产过程的参量为被控制量，使之接近给定值或保持在给定范围内的自动控制系统。该系统可以对温度、流量、液位、成分、浓度等参量进行调控，通过对过程参量的控制，可使生产过程中产品的产量增加、质量提高和能耗减少。3.运动控制系统该系统由运动控制器、驱动或放大器、执行器和反馈传感器等组成，其功能包括速度控制、点位控制等。如工业生产中常见的调速系统、液压泵、工业机器人等。4.监控管理系统该系统由前端音视频采集设备、音视频传输设备、后端存储、控制及显示设备这五大部分组成。当工业企业仪器设备发生故障时，根据监控做出及时的反馈和预警，避免不必要的事故。（三）计算机控制系统计算机控制系统就是利用计算机技术，来达到对控制对象自动控制的要求，满足工业自动化控制系统更好地对执行器和反馈传感器发出精确指令。在计算机控制系统运行工作时，控制设备与被控对象进行数据交换的数据通信过程是不可或缺的一步。数据通信根据通信方法可分为两种，分别是有线数据通信，和无线数据通信[7]。另一方面，之所以国家要大力推进计算机控制技术的应用进程和应用程度，其目标一个是监控被控对象，如遇到仪器设备故障，可以第一时间对其运行过程进行合理调节；另一个是制定明确的技术要求，对被控对象实施精确化控制，有利于被控对象更加高效智能地进行运行工作，有效提升企业设备的运行效率，加快生产的进一步发展。三、计算机技术在工业控制中的应用（一）PLC控制技术在自动化中的应用PLC控制技术不仅具有逻辑控制功能，而且还具有数据处理和网络通信功能等。该技术在工业自动化控制系统中应用十分广泛，主要是由于其具有稳定性好、操作维护方便、价格优惠、抗干扰能力强等一系列优点。该技术在工业控制系统中的应用将从以下五个方面展开：(1)开关逻辑控制功能：这一功能可以完全取代继电器的作用，有效控制产业的逻辑控制或顺序控制，从而达到自动流水线控制与多机群控制。(2)工业生产过程控制：它能够对环境进行精确的控制，如环境变量中的温度、湿度和压力等。目前为止，化工、冶炼金属和热处理等工业生产过程已经成功应用PLC控制技术。(3)运动控制功能：在运动控制领域中，PLC控制技术的应用已经较为成熟，可以精准控制目标按照圆周或直线的方式运动，该运动控制模块已经广泛应用于人们的日常生产生活中，如机器人、电梯和机床等。(4)数据处理功能：该功能可以对数据进行数学运算、转换、排序和传输等功能，从而实现对工业生产中数据信息的采集、处理和分析，由此被广泛应用于冶炼金属、生产造纸和食品产业中。(5)联网与通信功能：该功能不仅可以实现PLC设备相互间的通信，而且同样适用于PLC设备和其他自动化设备之间的相互通信，更被广泛应用在工业生产系统的内部通信，在工业自动化中发挥着巨大的作用。（二）DCS计算机控制技术的应用DCS计算机控制技术又称为集散控制系统[9]，具有精确度高、运行效率高、安全稳定等特点。在过去的几十年间，DCS控制系统在石化、冶金和电力等各行各业都获得了及其广泛的应用，其技术逐渐优化趋于完善。DCS控制系统以微处理器为基础，具有控制功能分散、显示操作集中、兼顾分而自治和综合协调的优势。例如：兼顾分而自治的优势体现在火电厂的控制系统由多个子系统组成，子系统间并不影响，分开独立控制，一旦某个子系统遭遇事故，其他子系统可照样正常运行。换句话说，DCS控制系统可以更好地增强火电厂自动化控制系统的安全性，提高其控制的准确性和高效性。（三）FCS系统技术的应用FCS是现场总线控制系统的缩写，作为3C科学技术下伟大的产物之一。随着3C技术的迅猛发展，过程控制系统逐渐由DCS向FCS发展[10]。为了更好地实现工业企业的全数字化、智能化、多功能化，FCS系统逐渐被应用到工业自动化控制系统中去。首先，FCS系统通过与局域网连通，再和internet网连接，既是通信网络，又是控制网络。其次，从控制室到现场设备的双向数字通信总线，是互联的、双向的、串行多节点、开放的数字通信系统。最后，FCS存在3类典型的应用：(1)连续的工艺过程自动控制如石油化工；(2)分立的工艺动作自动控制如汽车制造机器人、汽车；(3)多点控制如楼宇自动化。总而言之，FCS系统是集控制技术、计算机技术和通信技术于一体的控制系统，具有低成本、高效率、现代数字化、易维护等优点，其传播速度快，抗干扰能力强，有利于工业自动化的智能发展。四、计算机技术在自动化控制系统中应用的策略（一）对专业人才进行综合能力提升培训为了保证计算机技术在自动化控制系统中更加安全有效地运行，对相关人员进行严格的专业化培训，提升其综合素质能力和专业化素养刻不容缓[12]。首先，工业企业中的相关工作人员需要提升自己的专业水平，对计算机技术和自动化仪器设备有深刻的了解，这样才能更好地为企业招聘相关工作人员。需要特别注意的是，在招聘工作人员时，基本的专业知识和专业素养能力的考核是必不可少的，之后需要对其进行专业化水平的考核，判断其是否达到企业对工作人员的要求。再然后对入职培训的员工做针对性的训练，以此来提升职工在自己所属的岗位的专业能力。最后，在对入职员工进行一系列专业化培训之后，对其培训结果进行考核。其中，考核通过者成为正式员工投入到相应的工作岗位中去，第一次考核未通过的职员给予他们第二次考核的机会，为企业保留更多的人才。（二）落实好自动化设备的维修工作为保证计算机技术可以在工业自动化控制系统中更好的运用其优越性，就需要保证计算机对仪器设备的准确控制，才能使其稳定安全地运行，达到工业企业既定要求的同时，增加产量并减少人力的投入。所以工业企业在追求经济效益时，为了企业长远的发展，务必要落实好自动化备的维护与检修工作。这需要企业专业人员指定详细缜密的检修计划，定期对自动化仪器设备进行检查维修保养，来保证仪器设备稳定安全地工作。同时要严格按照厂家的要求，以规避仪器设备长期超载运转，超载运转不但会损坏仪器设备，而且还会大大减少仪器设备的工作精度。一旦仪器设备的精度无法达到计算机的要求而产生相当大的偏差，就会产生软件指标合格而硬件指标却不合格的难堪情况[13]。而计算机技术的成功应用优势之一在于提高了工业生产的精度，所以要严格遵守设备运行的守则。（三）做好成本管理工作在工业自动化控制系统中计算机技术的应用需要考虑好成本。工业企业在购买自动化仪器设备前，企业需要根据自身实力和资金预算做好充分的筹备工作。自动化控制系统若能充分发挥计算机技术的优势，便能够使得整个企业的在单位时间内的产量提高，商品质量更加优质，可以促使中小型企业在发展阶段快速成型，在市场中获取更多订单，在企业所擅长的领域站稳脚跟，为工业企业获取更多的利益。若中小型企业无法按时有效地对工业自动化控制系统进行引入，工业企业将有很大几率面对被工业领域摒弃的危机。五、结论近年来，我国科技能力正在逐渐增强，尤其是计算机技术方面的革新更是一日千里，给工业生产领域带来了更多的机遇和挑战，在自动化控制系统的应用也越来越广泛。本文主要是针对计算机技术在工业自动化控制系统中的应用进行探讨。对工业自动化控制系统、计算机控制系统以及两者相结合的应用特点进行了具体阐述，面对两者结合时所表现出来的问题给出了明确的应对方法，为更好地促进社会工业企业水平的提升提供了一大助力。参考文献[1]熊庭刚,卢正鼎.新世纪计算机技术发展展望[J].计算机与数字工程,2001(06):1-6.[2]邹俊强.浅谈多媒体教学中的不足与对策[J].科技情报开发与