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開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇工業自動化控制,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
中圖分類號:TP2 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2012)19-0033-02
0 引言
工業自動化主要是為了減少人力的操作,在生產過程中,實現對各種過程的控制,能充分利用人工以外的各種能源,以實現操作處理和預定的工作目標的控制的統稱。
自動化技術一種綜合性非常強的一門技術,它囊括了機械、微電子、計算機等多門技術方法,隨著工業革命的產生,自動化技術也應運而生,可以說正是工業革命的需要,才催發了人們研究自動化技術,進而得到了蓬勃發展的機會,如今,自動化技術已經在全球各個領域成功的應用起來,機械制造、交通運輸、建筑、電力等行業,正是自動化的實施,才得以提升勞動生產率,才能使這些行業更好更快的發展。自動化控制技術在改革開放的時候,進入了中國大陸,于是中國制造業的自動化進程自此也加快了腳步,大大提高了生產效率,中國現代化建設的進程也離不開自動化技術的貢獻。
1 工業自動化技術簡介
自動化作為現代制造業最主要的技術之一,在高速大批量生產的制造業發揮著不可估量的作用,除此,在一些定制化和追求靈活的企業里面也是不可或缺的,都依賴著自動化技術。它主要的理論基礎是控制理論,在結合儀表儀器和計算機等信息技術的處理,最終對工業生產實現各個參數的控制,比如工程檢測、優化、調度以及工程的管理和決策等等,在降低消耗和提高質量和數量方面也得到應用,它主要包括自動化軟件、硬件和系統在內的三大部分。
自動化技術系統對企業的有力作用主要表現在生產力的明顯提升,它不會直接給企業創造效益,這些提升包括:生產安全性、生產效率、產品質量以及生產過程中降低原材料和能源消耗。一般對自動化系統的投入和企業效益提升的產出比大約是1:4和1:6之間,尤其是在資金密集的企業中自動化的實施會起到“四兩撥千金”的作用。
現代的工業自動化和傳統的工業自動化相比已經有了一個質的飛躍,傳統自動化在對機械設備本身和執行機構、控制及信號處理單元、接口硬件等元素的控制上現在的自動化系統不再僅僅局限于這些方面它更多的強調的是集中式數字控制和集散式控制,它已經從基地式啟動儀表和電動單元組合式模擬儀表控制系統中走了出來,不僅局限在對機電設備和工藝設備的簡單控制了,已經衍生到更廣義的一個層次了,它已經隨著通訊、網絡等技術的發展,覆蓋到了整個企業的控制、管理各個層面,它的概念也延伸到用廣義的機器來逐漸取代或超越人的體力。
2 自動化系統結構
現代工業自動化體系通常會被劃分為企業管理級、生產管理級、過程控制級、設備控制級和檢測驅動級5個級別,具體通過企業管理決策系統層(ERP)、生產執行系統層(MES)、過程控制系統層(PCS)三層結構和計算機支撐系統(企業網絡、數據庫),并實現系統集成,實現企業的物流、資金流、信息流的集成,提高企業競爭力。其中前兩個管理級主要依靠計算機軟件、網絡等高新技術;過程控制級涉及的高新技術主要是智能控制技術和工程方法;設備控制級和檢測驅動級涉及的高新技術主要是三電一體化技術、現場總線技術和新器件交流數字調速技術。
2.1 企業管理決策系統層(ERP) 上世紀90年代以來,制造資源計劃(MPRII)的不斷完善對企業資源計劃EPR系統的形成起到了很大的作用,EPR不但進一步加強了制造資源計劃的各種功能,而且升級了各種生產方式,它面向了更廣泛的全球市場,管理的資源更多,覆蓋面也更寬,不僅支持混合式的生產方式,更是有效地進入了企業的供應鏈管理,對于企業各個方面的集成化管理有了很大的幫助,讓企業從一個全局的角度出發,對企業的經營和生產計劃有了一個目標性和統籌性的管理。
EPR強大的集成化效果能夠使企業面對市場迅速的作出商業調整,在供應商、制造商和分銷商等伙伴關系中起了強調性的作用,它對企業人財物的集成管理包括后勤管理等,使得企業對現金流、信息流、物流等個方面更加有機的結合起來,對企業流程的管理有了很好的幫助,此外,EPR系統也囊括了對金融投資。質量管理、法規與標準等發面,讓企業能夠更好地提高經濟效益。
另外,現在的市場供求關系越來越復雜,再加上網絡技術的迅速發展,深處網絡經濟中的企業在管理中就要全方位的考慮更多的問題,在全球經濟環境中,如何更好地管理和優化企業外部資源,拓展新的業務增長點、如何與客戶保持密切的聯系、如何挖掘新的潛在的客戶、如何為客戶提供“個性化”的產品和服務,如何能更好地改進管里層,這些問題都需要強大的支持。
市場經濟就要遵循市場變化的規律,市場和客戶決定了一個企業的生產,企業必須考慮到市場營銷和客戶產品服務、客戶關系等方面,在繼企業戰略管理、客戶關系管理、供應鏈管理之后,支持電子商務,發展網絡營銷,將是EPR軟件進一步發展的趨勢和必由之路。
關鍵詞:工業自動化;控制技術;發展趨勢
中圖分類號:F407文獻標識碼: A 文章編號:
引言
工業自動化控制技術可以提高工業生產產量與生產質量,并且確保生產安全,可以說是一種綜合性能較高的技術。伴隨著社會的不斷發展,我國的工業自動化控制技術一貫受到國家政策的支持,逐漸縮小了與國際先進水平的巨大差距,并且與此同時暴露出的問題也越來越多。
一、工業自動化控制技術內涵
隨著科學技術的不斷進步,工業控制技術也越來越朝著先進趨勢邁進,進而使各大工廠中的生產效率明顯提高。工業自動化控制從通俗意義上來說,就是在工業生產過程中盡可能的減少消耗人力資源的次數,而充分利用機器等除動物以外的能源或者動力來進行生產,也可以說是一種能夠讓工業流程不消耗人力,自動生產的一種過程。
作為現代制造業最重要的一種技術,自動化在現代制造業,特別是需要大批生產的制造業中發揮著重要作用。隨著第三次科技革命的到來,計算機、微電子、納米等技術不斷更新,自動化技術也在不斷發展,各國開始認識到研究工業自動化控制技術的必要性,在這樣的背景下使工業自動化控制技術得到了空前絕后的發展。當前工業自動化技術在社會各個領域應用十分廣泛,我們經常可以在機械制造、建筑、計算機等行業領域中發現自動化技術的影子。在中國社會隨著改革開放的腳步加快,自動化控制技術也漸漸傳入大陸被人們所接受,為現代機械生產作出了很大貢獻,提高了工業生產產量與生產質量,并且從一定程度上降低了能耗,保證日常的生產安全。
二、工業自動化控制系統的特點
用電設備分別安裝在各配電室和電動機控制中心,所要執行的信息處理任務龐大,而維修工作也相對復雜。它與熱工系統相比,電氣設備操作的頻率低,一些系統設備在維持正常運行時,可以經過好幾個月甚至更長的時間再操作一次;電氣設備所需要的保護裝置要求高,動作速度快,一個保護動作通常要在40ms以內完成。電氣設備的構造機構本身具有聯鎖邏輯較簡單、操作機構復雜的特點,而控制方式也主要是廠用電系統,其主要設備監控需要接入DCS系統,如果兩臺系統一起運行,一臺系統的檢修不得影響另一臺系統的運行,因此,需要考慮兩臺機組DCs電氣控制的模式,保證控制的穩定性。根據電氣設備的主要特點我們知道,在構建ECs時,其系統結構、與DCs的聯網方式是確保系統高可靠性的關鍵。除了要保證系統的正常運行,還要確保運行時各種數據處理和信息收集的準確性,同時提出相應的應急措施,確保電氣系統可以在最好的狀態下運行。
三、我國的自動化控制技術發展現狀分析
1、PLC(可編程序控制器)
PLC—可編程序控制器的英文為ProgrammableLogicController,1968年美國GM(通用汽車)公司提出取代繼電器控制裝置的要求①編程簡單,可在現場修改和調試程序;②維護方便,采用插入式模塊結構;③可靠性高于繼電器控制系統;④體積小于繼電器控制裝置;⑤數據可直接送入管理計算機;⑥成本可與繼電器控制系統競爭;⑦可直接用115V交流電壓輸入;⑧輸出量為115V、2A以上,能直接驅動電磁閥、接觸器等;⑨通用性強,易于擴展;⑩用戶程序存儲器容量至少4kB。
為了實現通用汽車提出的要求,第一臺適合其要求的PLC(可編程序控制器)于1969年在美國成功制造出來,自從第一臺出現之后,隨之,日本、德國、法國也相繼開始了PLC的研發,并得到了迅猛的發展,現在主要生產PLC的廠家分別是:德國西門子、AEG,日本的三菱、美國AB,GE法國的TE公司等。
我國的PLC研制、生產和應用也發展很快,尤其在應用方面更為突出。在20世紀70年代末和80年代初,我國隨國外成套設備、專用設備引進了不少國外的PLC。此后,在傳統設備改造和新設備設計中,PLC的應用逐年增多,并取得顯著的經濟效益,PLC在我國的應用越來越廣泛,對提高我國工業自動化水平起到了巨大的作用。
目前,我國不少科研單位和工廠在研制和生產PLC,如遼寧無線電二廠、無錫華光電子公司、上海香島電機制造公司、廈門A-B公司,北京和利時和杭州和利時,浙大中控等。
2、工控PC
由于基于PC的控制器被證明可以像PLC一樣,并且作和維護人員接受,所以,一個接一個的制造商至少在部分生產中正在采用PC控制方案。基于PC的控制系統易于安裝和使用,有高級的診斷功能,為系統集成商提供了更靈活的選擇,從長遠角度看,PC控制系統維護成本低。
由于PLC受PC控制的威脅最大,所以PLC供應商對PC的應用感到很不安。
事實上,他們現在也加入到了PC控制“浪潮”中。近年來,工業PC在我國得到了異常迅速的發展。從世界范圍來看,工業PC主要包含兩種類型:IPC工控機以及它們的變形機,如AT96總線工控機等。由于基礎自動化和過程自動化對工業PC的運行穩定性、熱插拔和冗余配置要求很高,現有的IPC已經不能完全滿足要求,將逐漸退出該領域,取而代之的將是其他工控機,而IPC將占據管理自動化層。國家于2001年設立了“以工業控制計算機為基礎的開放式控制系統產業化”工業自動化重大專項,目標就是發展具有自主知識產權的PC-based控制系統,在3-5年內,占領30%(50%的國內市場,并實現產業化。
四、我國的自動化控制技術未來發展方向與策略
工業的自動化控制技術是通過豐富的科學理論基礎作為支撐力量,其發展離不開計算機、通訊、建筑、微電子等技術,需要多種科學技術的共同開發,進而實現自身的發展。我國引進工業自動化控制技術與西方國家相比來說時間較晚,缺乏穩固基礎與科技支撐力量。企業自動化控制技術在快速發展的道路上時常會遇到瓶頸期,然而又好又快地渡過一段段瓶頸期,是我們即將面臨的最大問題。
首先,國家政策的支持。我國在向工業國邁進的路上,政策支持是必不可少的。我國是社會主義市場化經濟體制,國家的工業發展戰略對于每個領域行業的前景發展有著重要作用。我國工業自動化控制行業的戰略規劃在當前受到了考驗,我們必須將一貫推行的勞動密集型產品轉化為技術密集型產品,進而實現技術的創新與改革。
其次,借鑒外國先進經驗。我國最早的工業自動化控制技術引進是在上個世紀80年代左右,自身起步時間比國外先進技術要晚的多,我們在將來的發展中一定要借鑒外國先進技術和經驗以彌補自身的理論缺陷。
第三,重視市場效應。雖然在今后的發展當中,我們必須要借鑒國外先進的技術和豐富的經驗,但是僅僅是毫無意識的模仿和跟隨,只會在國際市場中讓我國諸多企業自身競爭力越來越弱。我們必須要轉變思想理念,拓展自身的市場,打出自己的品牌,試圖走自己有特色的一條道路,進而才能夠與擁有先進科學技術的西方發達國家相抗衡,爭奪屬于自己的一片天地。
結束語
工業自動化控制技術的不斷發展,可以將人們從繁重的體力和腦力中解救出來,也可以使人們遠離不良的工作環境。在另一方面,有助于能源消耗,提高工業生產產量與勞動生產率,增加人類壽命,獲得更高的經濟效益。所以,我國應該重視工業自動化控制技術這一行業的發展,盡快對相關政策進行調整;而各大企業也要抓住第三次科技革命的機遇,及時調整企業結構,跟上社會發展的腳步,這樣才能夠真正實現可持續發展。
參考文獻
[1]陳軍進.工業自動化技術在各個工程領域中的應用[J].硅谷,2010,(5).
關鍵詞:工業自動化控制現狀發展趨勢
1、工業自動化的概念及意義
工業自動化,是指工業生產的一個自動化過程,在這個過程中利用各種先進的科技設備,使生產不需要人員的直接參與的一種過程。
工業實現這種自動化的生產,目的是節省人力資源,提高工作效率。工業自動化控制,主要是通過對生產過程中參數的控制,從而控制整個過程。控制參數,實現自動化,而不是人為的直接參與,這就節約了人力資源,優化了生產和管理結構;工業自動化控制,是通過一些能源和咨詢進行生產工作,應用了先進的科學和技術,將生產模式優化,使之提高生產效率。自動化技術,涉及機械、微電子、計算機等技術領域的一門綜合性技術。工業革命是自動化技術的起源。工業革命與科學技術是相互作用的,科學技術有效地促進了工業的發展。如今,自動化技術已經運用到社會各個領域,比如,機械制造、電力、建筑、交通運輸、信息技術等領域,并且自動化技術已經成為提高勞動生產率的主要手段。
2、工業自動化控制的現狀
工業自動化控制的誕生和應用,是我國制造業高速發展的需要。我國制造業發展,制造業內傳統的設備和技術都不能滿足生產的需要,因此,現實的需要,激發了自動化儀表和控制系統的形成和發展。
近年來,自動化儀表技術發展,在現場總線技術的發展方面雖取得了顯著成就,現場總線,不僅是信號制式的改變,它是為控制技術的信息化提供基礎的。用戶對系統底層信息化改造的需求是現場總線技術推廣的原始動力。近些年來現場總線在設備資產管理、預測診斷和平穩操作等方面的潛力開始被挖掘出來,顯現了極富發展前景的勢頭。但自動化儀表的發展有一定的缺陷,主要的是存在資金和市場的缺陷。其一是自動化儀表的新興市場的用戶對產品價格敏感度很高;其二是往往可以找非常便宜的替代品時,用戶更熱衷選擇替代品。這樣的現狀,很難激發研制新型儀表。因此,許多自動化生產儀器在應用方面仍處在初級階段。
自動化控制的這種發展趨勢的變化是很自然的,任何一個新東西的推廣和應用都是需要一定的過程的,符合事物的發展規律。在應用方面積累了一些問題,智能儀表設計的許多創新功能也未得到充分的應用,應該注意一下幾個問題:其一數字儀表和系統的信息保密問題、安全問題;其二程序和軟件的可行性問題。其三通信的保密、安全和可行性問題;其四智能儀表在運行時是可以與控制系統互動的以及如何進行互動問題;其五智能儀表提供了遠比模擬儀表多的信息以及如何充分利用這些信息;其六眾多智能儀表的可互操作問題;其七儀表和系統的故障診斷以及故障診斷信息的可互操作問題等。
上述問題經過細細分析會發現,都是由于數字化和網絡化引起的,不是現有技術不能解決的問題,只是可沒有統一的解決方案,而如何統一是當前正在研究的。
3、工業自動化控制的發展趨勢
3.1將自動化儀表與企業的信息化有效結合,增強工業自動化控制,更好地為企業服務。 信息技術的發展與自動化儀表兩者也是相互聯系,相互影響的。信息化對自動化的影響主要體現在兩個方面:其一,信息技術與自動化儀表同樣都需要科技人才;另一方面自動化儀表借用了信息技術,加快了信息的步伐。自動化對信息化的影響呢?自動化儀表技術包括內容廣泛,其在信息采集、信息處理、信息應用這方面,其實是信息化技術的一個分支。也就是說信息技術的發展是依賴于自動化儀表的。在工業生產過程中,重視信息技術與自動化控制技術的結合,是工業自動化控制得以發展的重要方法之一。
3.2自動化儀表重視工業內部信息的分層次、有序性、開放性。自動化儀表系統在工業內部要具有全面可互操作性??刹僮餍允欠謱哟蔚模罨镜氖强刂葡到y與現場儀表表層的聯系,上一層是控制系統維護與生產設備診斷信息,在高一層是企業管理信息的客戶操作。整體信息化至少要實現可互操作。不同層級實現可互操作的技術和方法是不完全一樣的。在控制系統中就要實現相應的程序設置,讓全局信息整合至少要使企業各層之間的信息交換無障礙。儀表的用戶企業由于貼近生產過程和應用,一些用戶組織對自動化儀表的應用提出許多要求,制訂了一些團體標準。 當然這是一個漫長的過程,需要不斷地完善。
3.3 注意自動化控制功能安全問題。安全是一個非常廣泛的主題,在自動化儀表領域,主要的安全問題是關注功能方面的安全問題。近年來,大量經過功能安全認證的儀表已經推向市場。因此,功能安全儀表,不只是用在有安全要求的系統中,功能安全認證還起到對儀表質量的檢測中。為了爭取競爭中的有利地位,儀表制造商都會致力于開展功能安全研究。自20世紀,由于研究的重視,儀表制造的質量大幅提高。但是由于可行性數據都是由制造企業自己取得的,對用戶的公信力較低,因此只有很少企業將可行性的定量數據公布出來。所以可行性對用戶來說是經驗性的、模糊的,人們更愿意相信品牌。
3.4 重視系統維護與儀表診斷。緣于企業對安全和質量的要求,系統維護與
儀表診斷受到用戶、制造商和研究者各方面的關注。系統維護與儀表診斷分為
四個層次:生產流程的診斷、生產裝備的診斷、自動化控制系統的診斷、現場儀
表的診斷。生產流程的診斷,在原則上是不屬于自動化儀表范疇,但是診斷信息
的交換涉及自動化儀表系統。自動化控制系統診斷產品發展很快,功能和性能不
斷增強;現在生產裝備的監控與自動化控制系統自身的診斷往往是在同一個平臺
上進行。
3.5 要求自動化控制實現無線通信。工業無線通信技術的快速發展是近兩年自動化儀表領域顯著的亮點,主要表現在以下幾個方面。其一技術方案多樣化。各種方案針對一定的對象和應用,在某些局部具有優勢。其二參與者迅速增加。有學校、研究機構、自動化儀表企業,還有一些半導體器件制造企業和具有專項技術的小型高技術企業。其三成立了專業組織。其四推出多種無線演示系統、測量儀表樣機,各種供自動化儀表企業開發無線產品各種無線模塊更是不計其數,而提供這些模塊的企業往往才是無線技術的真正持有者。
3.6 控制網絡。由于近年我國上的大型工程項目多,我國無論在采用現場總線儀表的項目規模還是在采用的數量方面都處于國際領先位置。不過一些項目雖然采用了先進的現場總線智能儀表,但應用的水平卻不高,主要是未充分應用智能儀表可以提供的信息和信息服務。在控制網絡的研究開發方面,我國基本上全面跟蹤著國際動向。在IEC涉及工業通信網絡的幾乎每個工作組里都有中國專家,而且針對大部分國際熱點議題我國都提出了自己的標準建議。我國在控制網絡領域與國外的主要差距在于產品,無論是在現場總線智能化現場儀表方面,還是在系統產品和軟件方面都有差距。國際方面在控制網絡的發展上也進入了水平不高的平穩期,為達到人們預期的高度。這里有兩個技術問題和一個非技術的問題。
1PLC的特點
PLC系統具有通信功能,能夠實現PLC之間以及PLC與其他設備的通信,受到普遍重視。PLC系統具有以下特點:(1)PLC一般可以與現場的總線有較完美的融合。這源于總線的生產廠家,調查顯示,當前現場的總線一般均是由生產PLC的廠家生產研發的,因此,現場總線和PLC有著較好的聯系,可以實現完美的融合;(2)采用一體化的通信協議。為了契合發展的趨勢,PLC一般會使用國際統一標準的通信協議。由于所有廠家均生產統一的通信協議,為生產廠家和用戶提供過極大的方便,促進了通信的發展,加大通信的開放性;(3)通信程序的設計更為簡單化。對于通信程序的設計,生產廠家普遍會使用統一專門的計算機以及通信接口軟件進行設定,這種程序設計方式會減少計算機在編程時的運算量,因此,在一定程度上極大地簡化了程序設計過程,體現了PLC的通信程序設計的簡單化。
2PLC的應用情況
2.1開關量調控。PLC的自動開關量可以取代以往的繼電器控制,可以明顯增加對系統控制的可靠性,PLC的自動開關量使用中間繼電器控制系統實現對系統的動作控制。一般會依據順序控制器的順序控制規律公式進行動作設計,可以畫出梯形控制圖。另外,我們可以使用模擬仿真對以上設計的合理性進行檢查,進而卻把整個設計過程的準確性、規范性。
2.2模擬量調控。研究分析所要控制對象的特征,掌握機理后,可以利用PLC組裝組合功能模塊,靈活的操控系統,進而實現對系統的完美控制。PLC主要由主機模塊、I/O模塊、高速計數模塊、通信模塊等組成,另外還有兩個控制模塊,分別為位置、模擬量控制模塊。其中模擬量控制模塊好比系統控制的度量尺,它能極大地提高整個控制過程中的精確度,例如,它可以實現對溫度的嚴格控制,無論是在升溫,降溫還是保溫過程的控制都有良好的表現。極大提高了系統在熱處理過程中控制的效果和效率,減少了誤差的出現,提高了精確度,以往的儀表控制系統在這點的控制力較差。
2.3位置調控。事實上,位置控制在自動化的控制中扮演者十分重要的角色,是不可或缺的。在生產過程中,位置控制的方式有很多,例如機床刀具的補償控制、搬運定位控制等都屬于位置控制。PLC可以實現對進步機床的控制,一般使用電脈沖控制進步電機的繞組實現對進步電機的控制,這樣就可以十分準確的控制進步電機的位移,實現高效的位置控制。
2.4系統集中調控。PLC除了可以對自動化的進程進行控制,還可以實現對系統本身的良好控制,例如使用它可以實現對系統故障進行檢測,并可以很好的顯示系統故障。它實現對系統控制的原理是通過時限故障和邏輯錯誤的檢測機理來完成的,可以實現對系統進程的監控。一般機床等設備在循環工作的過程中每個工作步驟都需要一定的時間實現動作執行,因此可以使用定時器,實現對工作步驟的檢測,可以將定時器輸出的信號設定為報警信號。
3PLC的未來發展前景
目前看來,PLC系統在工業自動化的控制中應用較為廣泛,但是存在一些問題,包括專用總線問題、結構差異、通信網絡協議問題等,使得其應用過程中遇到了一些障礙。然后,縱觀全局,PLC系統還是具有廣闊的發展前景的,主要表現在以下幾個方面:
3.1PLC系統豐富化。科學技術的發展日新月異,市場經濟也在飛速進展,那么PLC系統面臨的市場競爭力也會大幅度上升,那么PLC系統勢必會“改良自己”,不斷在產品結構、功能、設計理念、應用環境等方面進行優化,不斷豐富產品種類,進而占據較大的市場空間,只有不斷完善才能在市場經濟的競爭中立于不敗之地。
3.2系統升級。隨著各種高級科學技術的發展,信息產業必將成為一大重要產業,那么設備大容量化、價格低廉化、運算高速化必將成為一種大趨勢。那么,PLC系統的優化和升級將是必然,只有高級的系統才能滿足人們的需求和時代的潮流。PLC系統目前已經能適用于多種系統,融合性極強,在未來,其系統進行更加深化的升級是必然的。
【關鍵詞】自動化;計算機技術;應用
1、計算機技術理念
采用計算機軟件技術運用在工業自動化生產中,實際是對自動化和計算機技術中進行控制,但隨著我國科學技術不斷提高,逐漸提高了計算機控制技術和生產創新理念,致使計算機技術在工業生產發展中獲得廣泛運用。除此之外,對于計算機控制技術而言,采用該技術期間需要獲得自動控制技術、網絡通訊、傳感裝置、系統等軟件給予支撐。也就是說,在計算機技術中控制技術屬于核心技術,通過運用不同裝置和計算機實現全程控制操作,將計算機技術作為工業生產發展的基礎技術。因此,在基礎中,通過運用計算機數據裝置逐漸取代傳統系統操作方式,從而實現對生產裝置進行全程操作控制,有助于降低人力資源的運用,提高工作效率等,進一步加強生產質量。
2、計算機技術在工業自動化生產中的特點
2.1具備可操作性以及相互運用等特點,企業實施生產發展過程中可以將生產設備和生產系統相互連接起來,還能將生產設備以及生產系統兩者進行連接,以此保證數據之間相互傳送、交流。并根據不同生產裝置實施裝置之間相互取代、替換等工作。
2.2開放性特征,工業生產各項環節具備公開性以及開放性特征,運用公開性和開放性特征充分實現裝置和系統兩者間的連接工作,確保各個裝置可以正常、有效率的運行。并能充分滿足使用者的需求,通過對不同類型的系統和裝置實施組裝材料,這樣產品生產才能事半功倍。③智能性特征,計算機軟件在工業生產系統中還具備智能性特征,生產現場中總線系統可以運用傳感裝置對總線現場中的裝置實施分層控制,根據運用現場裝置和其設備確保自動化系統安全運行,并能對裝置內部系統的安全性進行診斷工作。
3、計算機控制系統工作原理
計算機控制系統主要由兩部分組成:硬件部分和軟件部分。要想實現計算機對被控制目標的有效控制,需要采用專門的數字―――模擬量轉換設備和模擬量―――數字轉換設備。由于工業自動化過程中的控制一般都是采取即時控制的方式,許多控制過程對計算機的運行速度要求并不高,但是對計算機的可靠性要求非常高,必須做到響應及時。計算機控制系統主要有如下三個過程組成的過程實現控制目的。首先,需要對被控制目標的瞬時值進行檢測進而實現對實時數據進行采集,然后輸入給工業控制計算機。然后,即是實時決策過程。這一步需要專門的應用軟件對采集到的能夠被控對象相關參數的狀態量進行計算分析,然后按照已經計劃好的控制規律制定并執行下一步的控制過程。最后,實時控制系統依據相關決策,按照任務執行機構的作用,借助發射出的控制信號分配執行任務并控制相應的執行動作,然后完成控制任務。上述三個控制過程不斷的循環往復,保證整個系統能夠按照相應的品質指標自動的進行工作,而且能夠對被控制對象和控制設備本身的異常情況及時進行處理。
4、計算機控制系統在工業自動化中的應用
鉆機作為鉆探工業施工作業的主要裝備,如果引入工業計算機控制系統,能夠實現對鉆機鉆探作業時的參數進行隨時觀測,進而采取一系列措施控制鉆機運行,實現鉆機的自動化作業,使鉆探效果更好。本節將從鉆機鉆探作業時的計算機控制系統的硬件組成、控制算法的設計以及上位機系統的開發等幾個方面綜合介紹應用于鉆探工業中的計算機控制系統。
4.1鉆機系統功能與組成本文計算機控制系統控制的鉆機為全液壓驅動方式,鉆機除了具備普通鉆機的液壓給進、回轉功能之外,還具備頂驅沖擊、動力感觸鉆探、靜力感觸鉆探等功能。鉆機主要有進油缸、回轉馬達、鉆桿擰卸裝置、桅桿、卷揚機以及泥漿泵等。在鉆機的控制部分,主要由計算機控制系統負責對鉆進參數的收集與鉆機給進系統的控制。計算機控制的核心―――工控機安裝在運載車上的專用的操控站房內,操作人員在操控站房內實時對鉆機的各項性能進行觀測,并對鉆機實現控制。
4.2控制系統總體硬件設計鉆機鉆探作業中的計算機控制系統的硬件主要有檢測控制部分、鉆進參數檢測單元、鉆機自動控制單元。在鉆機鉆探工業中,計算機控制系統采用的是兩級分布式控制結構,第一級為上位機,采用性能穩定的工控機,其抗干擾能力強,能應用于各種生產條件惡劣、情況變化復雜、干擾源多的環境,在鉆探工業中,更是需要這樣的工控機。系統的第二級為下位機。主要有各種數據采集傳感器、信號變送器、接近開關以及光電編碼器對鉆探作業中的壓力、鉆桿扭矩、鉆桿回轉速度、鉆進深度等數據進行采集;利用可編程的邏輯控制器及其關聯不見實現對各種鉆進參數的信號的采集處理和信號輸出控制,進而實現對整個鉆機鉆進系統的自動控制。
4.3控制算法的設計鉆機為全液壓方式驅動,給進系統采用的是先導式比例溢流閥對進油缸的給進力進行控制,回轉系統采用的是電控比例變量泵對液壓馬達的流量進行控制,進而實現對回轉速度的控制。要想實現對鉆機的有效控制,達到鉆機自動化作業的目的,需要采取增量式PID控制算法。
4.4上位機系統的開發鉆機鉆探工業中,要想實現對鉆機的控制,達到自動化的目的,上位機系統的開發是十分重要的步驟。工業控制領域的上位機系統,目前廣泛使用的是組態軟件。組態軟件主要應具備如下功能:能夠實時傳輸設備運行畫面,能夠使專業的操控人員隨時隨地的掌控設備的運行狀態,對工程細節、監測參數、現場數據、趨勢預測曲線、數據報表、操作記錄和報警情況進行實時了解,而且還應具備對裝置設備的控制操作。設備的啟動、停止以及參數的調節等控制操作均能通過上位機軟件完成,最重要的是上位機軟件還應具備腳本編程能力,進行數據處理和運行策略的設計。
4.5集散式控制系統計算機軟件技術中集散式控制系統最早出現在1975年,主要生產地在德國、美國等發達國家。其次在70世紀后期,我國大量生產行業漸漸將該技術運用到生產工作中,例如:工業生產、電力生產、石化生產、冶金生產等各個行業。
近幾年來,國內科學技術發展將集散式控制系統設計技術推向巔峰,促使一批批優秀企業崛起,這些企業就是通過研究集散式控制系統技術,將其運用在生產發展中,使產品品種、數量不斷增多,而該技術逐漸接近國外技術水平。正是該技術,致使計算機技術可以更快、更穩定的發展,集散式控制系統是對計算機影響較大、運行速度較快的一種。對于FCS來講,雖然其性能較強、發展速度較快,但在傳統控制裝置中仍需要采用集散式控制系統對其進行控制、修理。目前,工業自動化生產中運用計算機仍然是比較分散、連續性能較低等,采用集散式控制系統具備綜合性發展,還能對分散式系統進行調節。
結束語
計算機控制系統以其強大的功能,在工業自動化控制領域顯得愈發重要,目前已經大舉取代原有的PLC(可編程控制器)在工業自動化領域的地位。計算機控制系統在工業自動化領域的應用,目前正在大范圍的擴展,對我國經濟社會的建設做出了巨大貢獻。
關鍵詞:自動化控制;變頻、觸摸和嵌入式微控技術;簡介
中圖分類號:P415.1+3
1 引言
隨著科學技術的不斷發展,工業自動化控制技術以已在工業生產過程扮演了檢測、控制、優化、調度、管理和決策的主要作用,保障了增加產量、提高質量、降低消耗、確保安全生產等目標的實現。工業自動化控制技術實質上就是自動化技術、電子技術、儀器儀表等技術的綜合集成。控制系統主要由變頻器、觸摸屏、嵌人式微控制器等構成。生產性企業,通過對設備和生產過程的控制,能顯著提升競爭力,提高經濟效益。在此,就工業自動化控制技術中常涉及的幾項核心技術進行分析。
2 變頻器技術
1)變頻技術原理和功能。眾所周知,變頻器技術是當前工業生產過程中應用較多一項控制技術,也是一門綜合性的技術,它是建立在電力電子技術、自動控制技術、計算機技術的基礎之上而逐漸發展起來的。實際上,變頻器可看作是一個頻率可調節器的交流電源,通過改變變頻器的輸出頻率,就可以實現電動機的速度控制。而在變頻器內部,只需要改變逆變管的開關順序,即可實現輸出換相,從而實現電動機的正反轉切換。與此同時,變頻器還具有直流制動特性,無需另外增加制動控制電路,就能實現制動功能。必要的制動時,通過變頻器給電動機加上一個直流電壓,利用自己的制動回路,將機械負載的能量消耗在制動電阻上即可進行制動。變頻器在使用時,只需要在電網電源和現有的電動機之間接入變頻器和相應設備,不需要對電動機和系統本身進行大的設備改造,顯然就非常適用各種工作環境和工藝要求高的地點。另外,變頻器的節能效果也是非常明顯。尤其是工業中大量使用的二次負載(風機和泵類),需要的平均流量較小、轉速較低時,其節能效果更加可觀。
2)變頻器主要結構。變頻器是把電壓、頻率恒定的電網電壓變成電壓和頻率可調的變頻電源,其基本結構包括整流、直流中間、逆變三部分電路。①整流電路:它由三相全波整流橋組成,主要作用是對電網工頻電源進行整流,把交流電整流成直流電,并給逆變電路和控制電路提供所要的直流電源。②直流中間電路:它對整流電路的輸出進行濾波,保證逆變電路和控制電源能夠得到質量較高的直流電源。直流中間電路用大容量的電解電容濾波時,這為電壓型變頻器;直流中間電路用電感很大的電抗器濾波時,這為電流型變頻器。另外,直流中間電路中有時還包括制動電阻及其他輔助電路。③逆變電路:該電路是變頻器最主要的部分,也是解決核心問題地方。常見結構形式是利用六個電力電子開關器件組成的三相橋式逆變電路,主要作用是在控制電路的控制下有規律地實現逆變器中主開關器件的通與斷,將整流電路輸出的直流電轉換為頻率和電壓可任意可調的交流電。逆變電路的輸出也就是變頻器的輸出,用之實現對電動機的調速控制。④控制電路:它是變頻器核心部分。高性能的變頻器現已采用微型計算機進行全數字控制,并采用盡可能簡單的硬件電路,主要靠軟件完成各種功能。由于軟件的靈活性,數字控制方式常可以完成模擬控制方式難以完成的功能。
3)變頻器的發展。新型電力電子器件和高性能微處理器的應用及控制技術的不斷發展,變頻器的優越性正逐步體現,并擴展應用到所有工業生產領域。在今后的發展中,變頻器技術著重向以下三個方面進展:一是大容量和小體積化。變頻器主電路中功率電路的模塊化、變流電路開關模式的高頻化、控制電路采用大規模集成電路和全數字控制技術,為其小型化搭接了較好的平臺,促進裝置更加小型化。二是高性能和多功能化。利用微型計算機巨大的信息處理能力與軟件功能的不斷強化,使變頻裝置的靈活性和適應性不斷增強。三是隨著信息技術的發展和網絡與智能化的應用,其產品將可以進行故障自診斷、部件自動置換,從而保證變頻器的長壽命和高可靠性,并可利用網絡實現多臺變頻器聯動、組合控制。
3 觸摸屏技術
1)作用。人機界面通常稱為觸摸屏,是用戶利用手指或其他介質直接與屏幕接觸,進行信息選擇,向計算機輸人信息的一種輸人設備。它包含HMI硬件和相應的專用畫面組態軟件。觸摸屏是工業應用首選的接口設備,連接的主要設備種類是PLC觸摸屏。它具有很強的適應性,比鍵盤鼠標、軌跡球更具有優越性。觸摸屏易于使用、易于掌握、低故障率,是任何其他輸人設備所無法比擬的。其在惡劣的環境下工作,都不會造成損壞。因此在工業自動化控制中發揮了較好的作用。
2)結構。觸摸屏的工作原理是用手指或其他物體觸摸,所觸摸的位置由觸摸屏控制器檢測,并通過接口(如RS-232串行口)送到CPU,確定輸人的信息。它包括觸摸屏控制器(卡)和觸摸檢測裝置兩部分。其中觸控屏控制器(卡)的主要作用是從觸摸點檢測裝置上接收觸摸信息,并轉換成觸摸點坐標,再送給CPU,同時能接收CPU發來的命令并加以執行。觸摸檢測裝置一般安裝在顯示器的前端,主要作用是檢測用戶的觸摸位置,并傳送給觸摸屏控制卡。觸摸屏按照工作原理和傳輸信息的介質可分為四種(電阻式、電容感應式、紅外線式和表面聲波式)。
3)發展。隨著數字電路和計算機技術的不斷發展,HMI的功能將越來越豐富,價格越來越降低,屏壽命越來越長,它的發展空間將更加廣闊。
4 嵌入式微控技術
1)功能和作用。嵌人式微控制器(Embedded MieroeontrollerUnit,EMCU)是將先進的計算機、半導體和電子技術與各行業的具體應用相結合的產物,是以應用為中心、以計算機技術為基礎、軟硬件可裁剪,適合應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統。嵌人式微控制器系統通常面向特定應用,設計和開發必須考慮特定環境和系統要求,是一個發散的、技術密集的系統。
2)結構。嵌人式微控制器系統由硬件系統和軟件系統組成。為了提高系統的執行速度和可靠性,它的軟件一般固化在存儲器芯片或微控制器中,而不是存儲在外加的磁盤載體中;它是以微控制器為核心,加上外部專用電路和系統軟件,形成的計算機的應用系統。在一塊芯片上集成了中央處理器(CPU)、存儲器(RAM、ROM)、定時器/計數器和各種輸人輸出(I/O)接口等;它還可包含A/D和轉換器D/A直接存儲器傳輸(DMA)通道、浮點運算等特殊功能部件。
3)應用領域。嵌人式微控制器在應用數量上遠遠超過了各種通用計算機,在制造工業、過程控制、通信、儀器、儀表、汽車、軍事裝備消費類產品等方面均是嵌人式微控制器的應用領域。新世紀以來,嵌人式微控制器技術逐漸成熟,并全面應用,也是一項具有良好發展潛力的實用技術。
5 結束語
工業自動化控制技術被應用到工業企業以來,有效提高了工業生產產品的數量、質量及設備的效率,大大改善了勞動條件。工業自動化控制技術的飛速發展,還將極大地提高人們對現代工業生產的預測及決策能力,并推動現代工業制造業的迅速發展,其發展前景更加廣闊。
參考文獻
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【關鍵詞】自動化儀表;自動化控制技術;現狀;發展
隨著經濟的發展,整個社會都開始步入信息時代,都開始向智能化、網絡化方向發展,工業生產中自動化儀表與自動化控制技術也得到了重大的發展,其高效的生產技術讓工業生產實現了自動化模式,促進了企業的發展。
1 自動化儀表與自動化控制技術的概述
1.1 工業自動化儀表
工業自動化儀表是在工業生產過程中,自動對工藝參數進行檢測、記錄和控制的儀表,同時也能實現遠距離信息數據的傳輸和處理,極大的提高了生產效率。
工業自動化儀表種類繁多,其大致可分為檢測儀表、顯示儀表和調節儀表三種,檢測儀表主要用于檢測工業生產過程中的各種參數變化,比如溫度、壓力和流量等;顯示儀表則是將檢測儀表的數據參數顯示,便于工作人員能及時解決故障;調節儀表是通過預先設定的程序進行控制,并適當調整生產效率,以促進效率最大化。
1.2 自動化控制技術
自動化控制技術是控制技術和信息技術相結合的產物,通過對工業生產過程中各環節進行檢測并適時做出控制調整,以此提高生產效率,大大的促進的工業生產的發展。當前自動化控制技術仍處于半智能化狀態,其生產制造環節仍然需要人力資源的參與,以此保證其產品的高品質,當然一定程度上也造成了人力資源的浪費,因此自動化控制機技術的發展方向將是全智能化,實現生產環節的完全自動化和信息數據處理的自動化,將極大提高生產效率和安全性。
2 自動化儀表與自動化控制技術發展現狀
2.1 國內工業自動化行業技術發展狀況
隨著經濟的發展和國家政策的支持,我國自動化儀表工業已經行成了門類齊全、分布合理,并擁有較先進技術基礎的新型現代化工業體系。隨著自動化行業技術的發展,我國也逐漸產生了一些國內知名品牌,比如浙江中控、中環天儀和川儀等,提高了我國自動化儀表國際影響力,樹立了良好的國際形象,并提高了國產品牌的全球市場的地位,提升了其國際競爭力。
我國自動化儀表與自動化控制技術與國際水平仍有較大差距,尤其是在產品精密度、智能化和自動化程度上與國際水平有明顯差距,其技術水平大致相差5-10年左右,只有較少數產品的工業技術達到了國際水準。在傳感器檢測儀表方面,我國的新型光纖傳感器、硅傳感器和復合傳感器等新型產品的精度提高了1個檔次,壓力變送器已經從0.3級提高到了0.1級,液(氣)體流量檢測精度已經從0.6級提高0.2級,在數字化和傳感技術相結合的儀表產品也日漸完善,其高精度檢測和控制能力躋身國際先進水平,大力促進了我國工業自動化技術的發展,提升了我國自動化儀表產品的國際競爭力。
雖然信息技術的發展給工業自動化帶來了極大的便利,但當前我國自動化儀表與自動化控制技術也存在一些不足之處,主要體現在4個方面:(1)自動化儀表的交互性操作問題,當前我國自動化儀表和自動化控制技術的結合的欠缺便體現在交互性操作上,很難實現無縫鏈接,影響其實際交互體驗和生產效率,其技術仍待進步;(2)自動化技術的信息安全問題,當前我國自動化技術的信息安全問題仍存在較大問題,其會造成生產技術的精準度和自動化程度的降低,使其出現較大誤差影響產品的品質,不利于自動化行業的發展;(3)程序和軟件系統間缺乏穩定性,自動化控制技術需要通過預設程序來調節其生產環節出現的問題,而當前我國的程序和軟件系統間缺乏協調性和穩定性,仍然存在一些漏洞亟需解決,否則容易導致自動化儀表出現工作故障,影響企業的生產;(4)自動化儀表故障檢測系統可靠性較低,當前國內的自動化儀表自帶的故障檢測系統容易發生誤報,難以檢測發現小故障,診斷檢測效率較低,使得其可靠性得不到保障,易導致維修不及時,影響企業的生產,同時也不利于自動化儀表行業的發展。
2.2 國內外自動化行業技術發展差距
1)創新能力有差距:(1)原創性高技術水平成果缺乏。國內自動化行業相關企業時常通過引進國外先進技術來促進產品得更新升級,但是很難徹底吸收國外的技術,常常陷入“落后-引進-再落后”的發展狀態,缺乏自身的創新能力,不利于國內技術的發展;(2)企業缺乏創新理念。當前國內大多企業的產品研發投入不足收入的2%,而國外研發經費投入約占收入的8%,使得國內產品研發部門經費不足,嚴重影響其研發能力,從而造成創新不足;(3)外部市場環境的差異。國內大多企業對國產技術水平不了解、不信任,卻對國外產品過于青睞,對國產產品總是抱著懷疑態度,不敢用國產產品,使得國產儀表很難進入高端國內外市場,影響其發展。
2)產品品質有差距:(1)安全可靠性欠佳。當前國內產品的安全性、可靠性與國外產品仍有一定差距,其安全可靠性指標國內外大致相差2個級別;(2)性能差異大。國內外現有自動化儀表產品在精準度上相差1個級別,其智能化、數字化也有一定的差距。
3 自動化儀表與自動化控制技術發展方向
3.1 智能化
隨著工業自動化的發展,智能化也愈發重要,在以往的控制算法中,只能由調節器來或DCS來完成,而如今只需智能化控制器就能自主調節,減輕了DCS負擔,提高了其工作安全可靠性,故智能化是自動化儀表與控制技術的發展趨勢。
3.2 網絡化
通過計算機數字化通信技術的應用,可使得自動化控制系統與自動化儀表相結合,極大提高其銜接性,保證了其調控準確性,隨著網絡科技的發展,以新型網絡自動化儀表和控制技術是發展必然趨勢。
3.3 高精準度化
隨著對工業自動化產品的質量要求逐漸提高,當前產品的精準度已經慢慢不能滿足社會的需要,亟需加大產品研發度。比如對傳感器的精準度已經從0.09%提高到了0.01%,對變送器的精準度也從0.75%提高到了0.04%,因此,高精準化是自動化儀表與控制技術的重要發展方向。
【參考文獻】
關鍵詞:遠程控制;物聯網;工業自動化控制
中圖分類號:TP273 文獻標識碼:A 文章編號:1007-9416(2017)03-0002-01
工業自動化技術在工業生產中已經表現出了其優越性,同時隨著信息科學技術的進步,工業自動化技術本身也在不斷的發展進步?,F階段遠程控制和物聯網技術已經運用于工業自動化控制中,為工業自動化控制技術的發展起著重要的作用。
1 遠程控制技術在工業自動化中的運用
1.1 遠程控制技術運用于工業自動化的原則
(1)遠程控制技術可以滿足不同級別人群的需要,因為在工業自動化生產過程中需要管理決策人員、操作人員共同參與,因此遠程控制技術需要即能夠滿足管理決策人員的使用需求,也要滿足生產操作人員的使用需求。(2)保證安全,工業自動化生產過程中安全問題是首要問題,保證安全使一個企業能夠長遠發展的大前提,因此自動化控制技術運用于工業生產時要對各項運行參數進行采集,保證工業自動化生產是在安全的條件下進行的。(3)信息實時傳輸性,自動化控制系統應用于工業自動化生產中需要保證管理人員看到的生產過程中監控畫面就是工業自動化生產過程中的實時畫面,這樣管理人員才能夠較好的對工業自動化生產進行有效的管理。(4)使用化,遠程控制技術運用與工業自動化生產時必須要有實時監控的價值,能夠為企業帶來足夠的利潤[1]。
1.2 遠程控制技術在工業自動化中的實際運用
(1)通過遠程控制技術對工業生產的機械設備進行集中控制,這樣就能夠較好的協調工業自動化生產中的機械設備運行,及時的發現機械設備中出現的問題,并解決,保證設備均能夠處于一個良好的運行狀態。(2)遠程控制對工業自動化系統進行調控,遠程控制技術運用與工業自動化中可以通過計算機網絡進行遠程系統的管理,這種通過計算機網絡系統化管理可以實現無紙化辦公,并能及r的收集到遠程控制系統反饋回來的信息,這些反饋回來的信息可以對工業自動化系統進行分體調控。(3)利用遠程控制對工業生產過程進行監控,工業自動化是有一定的風險的,一旦有關鍵環節出現差錯就會導致整個生產過程停頓,造成較大的損失,因此需要對這些關鍵環節進行監控,遠程控制技術可以較好的對這些環節進行監控、管理一體化控制,確保工業自動化的順利進行。
2 物聯網技術在工業自動化中的運用
2.1 物聯網技術
物聯網技術是以各種信息傳感技術為基礎,對需要監控、連接、互動的物體進行信息采集,最終形成一個巨大的網絡,實現物與物、人與人、物與人之間的網絡連接,極大的方便管理和控制。該技術是對互聯網技術和通信網技術的外延,是將多項技術與應用結合的產物。物聯網技術具有實現全面感知、信息傳送、智能處理的特征。所謂全面感知就是利用各種信息傳感器和識別工具對物體進行相關的信息收集;信息傳送就是通過互聯網和通信網絡對信息進行傳遞和共享;智能處理就是將這些信息進行自動化的分析處理,最終實現智能化的控制和決策。物聯網體系分為三個層次:感知、傳輸、應用。感知層是物聯網中網絡和現實的樞紐;傳輸層就是對數據進行傳輸和交換,使信息能夠進行相關的傳送和共享;應用是核心,對已經收集和傳輸的信息進行相應的處理,最終發揮物聯網的作用[2]。
2.2 物聯網技術在工業自動化中的運用
物聯網技術是工業自動化控制中最為核心的部分,使用物聯網技術可以對工業自動化生產中的工人、環境、機械設備等進行實時的監測,對于可能會出現的安全隱患進行自動分析警報,幫助管理者將安全事故隱患消除在搖籃中。物聯網技術已經成為工業生產制造領域中的一項重要的技術手段,工業生產過程中基本處處可見物聯網的運用:通過物聯網技術對產品質量進行檢驗、對原材料消耗和庫存進行分析等。
2.3 物聯網技術在工業自動化中運用的效益
將物聯網技術運用于工業自動化,可以對工業自動化生產過程中的各項信息進行實時的錄入分析,可以有效的降低企業的人力投入,并能夠將企業生產過程中出現的事故隱患及時的消除。物聯網技術對信息的錄入,可以用于對產品質量的監督,保證產品的質量。同時利用物聯網的監管功能可以建立環境污染自動檢測系統,實現在線檢測污染,保護環境,創造社會效益。
3 結語
通過本文的探討可以看出遠程控制和物聯網技術在工業自動化控制中占據著重要地位,為了實現工業自動化的高效率、高質量、低投入、可持續發展,在工業的各個領域積極采用遠程控制和物聯網技術,能夠使我國經濟發展得到進一步提高。
參考文獻
關鍵詞:工業自動化;控制系統;計算機技術
中圖分類號:TP273 文獻標識碼:A 文章編號:1009-2374(2014)01-0035-02
在市場經濟充分發展的今天,社會的競爭越來越激烈,對于制造業和生產行業來說,如何提高生產效率、保障產品質量已經成為企業生存和發展必須考慮的重大課題。隨著各項新技術的發明和應用,工業自動化已經成為生產行業發展的新趨勢,這是贏得市場、降低成本的必選之路。在工業生產自動化的領域,PLC以自身獨特的優勢依然占據著控制系統的重要地位,在新技術發展的刺激下正朝著小型化、開放性和網絡化的方向發展;DCS作為過程控制的典型系統積極向上拓展,越來越多地扮演管控一體化的角色;IPC以其靈活、開放的特點,重新贏得了用戶的青睞;CNC除了在機床上的應用外,也在向更廣泛的領域
延伸。
1 工業自動化技術基本概念分析
工業自動化技術就是綜合運用控制理論、電子裝備、儀器儀表、計算機和相關工藝技術,對工業生產過程實現檢測、控制、優化、調度、管理和決策,達到增加產量、提高質量、節省能耗、降低消耗、減少污染、確保安全等目的的一種綜合性技術。這里說的工業生產過程指的是發電冶金、煤油石化、建材造紙、制藥采礦、油庫糧庫等,可以是一個設備、一個工段、一條生產線,也可以是一個工廠、一個聯合企業。工業自動化技術的組成主要包括硬件技術、軟件技術和系統技術三大部分。硬件技術是控制設備、變送器、執行器、輔助設備等;軟件技術是控制軟件、優化軟件管理軟件、軟測量軟件等;系統技術是各種硬件的集成技術、各種軟件的集成技術、硬件與軟件的集成技術等。工業自動化技術在工業領域的應用可以有效提高企業整體素質,可以提高國家整體國力,是合理調整產業結構的主要手段之一,也是“高能耗、高消耗、高污染”治理的有效手段之一。
2 控制管理系統
在實現工業自動化和智能化的過程中,控制管理系統的作用是非常巨大的,起著關鍵性的作用。所謂的控制管理系統就是為了達到既定的控制目標所需要的軟件系統和物理部件,這是一個部件相互整合的過程,一般來說控制管理系統由控制設備和被控制的對象所組成。目前,在工業自動化的過程中,有效的控制管理系統分為以下四類:一是順序控制管理系統:這種控制管理系統有一定的編程設計,以時間或者工序的邏輯關系為程序,一步一步地對生產設備、生產系統和生產對象進行加工和處理,順序控制方法應用的領域很多,比如常見的電梯就是采用的順序控制管理系統;二是過程控制系統:這種控制管理系統是在實施工業自動化生產的過程中,對溫度、壓力等相關的物理量進行閉環控制,實現生產過程按照既定的程序和規律進行,保障生產過程的流暢性;三是運動控制系統:這種控制管理系統是通過管理和指揮運動物體的位置、轉速、移動方向等,實現既定安全操作的管理,比如調速系統等;四是監控管理系統:這種控制管理系統主要是采用記錄和裁定生產過程中的相關信息,采集生產流程,反饋遇到的問題并及時報警等。針對控制管理系統,實現工作的方法一般包括繼電邏輯控制系統、常規儀表控制系統、拖動控制系統、常規顯示、記錄或報警儀表等。近些年,隨著計算機技術的發展,計算機技術開始運用到工業生產自動化上,出現了很多的計算機控制程序和計算機控制系統,如PLC、DCS、FCS及工業以太網等。
圖1 計算機技術在工業控制技術中的運用
3 分布式控制系統體系結構
自動化中的分布控制系統的出現是與計算機技術的發展密不可分的,其實就是一個中型的計算機控制系統,這種控制系統是通過專業的計算機來進行工業生產過程中的數據收集、分析、處理和對生產流程的監管。多級計算機控制系統,這種控制系統是在近些年計算機處理速度極大提高的基礎上和微型計算機的廣泛使用上發展起來的,使得計算機的應用技術更加準確可靠,可以說這種控制技術的出現和發展與計算機技術的發展是分不開的。對于集散型計算機控制系統來說,就是通過對生產過程和車間生產現狀的數據分析,將信息傳送到前端計算機上,在這個過程中,中央計算機只充當后繼到系統管理方面的工作,實現集中管理、分散控制,提高整個系統的可靠性。自動化的分布式控制系統最為基本的就是場控制器:通常帶有I/O部件,與生產過程相聯接,實現數據采集和控制執行,通過既定的人機接口,指令,然后經過通信系統,實現數據的傳輸和傳遞。
現場控制器包括回路控制器,回路控制器內部的算法預先用程序作成功能塊的形式,存在ROM中??梢园凑账蟮目刂撇呗?,進行組態??删幊炭刂破鳎≒LC):PLC是由模仿繼電器控制原理發展起來的,以存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和運算等操作的指令。運動控制器:用于控制運動部件的速度或位置,通常包括變頻器和伺服系統。現場總線:智能化取代傳統儀器,控制站由分散取代集中,這一定程度上改變了傳統的信號和通信
標準。
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[關鍵詞]自動化控制系統;設計;應用
中圖分類號:TM763 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2017)12-0362-01
1.工業自動控制系統的定義
自動控制,指的是在沒有人直接參與的情況下,利用控制器自動調節和控制機器設備或生產過程的工作狀態,使之保持不變或按預定的規律變化這樣一種現象。自動控制系統是由一些機電元件或裝置以實現自動控制為目標而按照一定的為一式和內容連續組合而成的一個整體。
而工業自動控制系統控制對象是工業機械,現代工業機械系統與自動控制系統常常融合在起,構成“機電一體化系統”。按控制系統有無反饋劃分,如果檢測系統檢測輸出量,并將檢測結果反饋到前面,參加控制運算,這樣的系統稱為閉環控制系統。按控制系統中的信號類型劃分,如果控制系統各部分的信號均為時間的連續函數,稱為連續控制系統。如果控制系統中有離散信號,稱為離散控制系統。按控制變量額多少劃分,如果系統的輸入、輸出變量都是單個的,稱為單變量控制系統。
2.工業自動化控制系統的特征
工業自動化控制系統自身有著較為鮮明的特征,主要體現在安全可靠性,首先是自動化設備或者是在控制系統當中,都有著專門自動報警以及自動停止診斷功能,這樣就有效降低工業自動化當中的事故發生可能性,加強了生產的安全性。而且由于自動化控制系統中采用的電子器件自身不會發生磨損,故此在穩定性方面就得到了有效保證。另外工業自動化控制系統的應用上有著廣泛性特征,不單能夠在機械制造業得到應用,同時也能夠在農業以及建筑領域得到實際的應用。
工業自動化控制系統的特征還體現在工作質量高以及生產能力高方面,工業自動化控制系統在控制程序基礎上使用高精度及高靈敏度的工業自動化設備,有效避免人為失誤造成的事故。從而將生產管理人員的工作效率得到有效提升,并減輕了自身的負擔,通過自動化的控制系統能夠對工作狀況進行實時的監控,從而保障了工作質量。除此之外還對能源消耗得到了有效節約,對行業的勞動形式得到了改變,形成了更高層次的技術性工作方式,在工業自動化控制系統作業下的有關產品也在向著技術集約型的方向進行發展邁進。
3.工業自動化控制系統的構建
工業自動化系統的構建主要是建立在數字模型的基礎上,對其理論進行分析和研究,因此通過數字表達式對工業自動化控制系統輸入輸出變量以及對變量間的關系進行詳細的分析和描述,能夠設計出合理科學的系統。工業自動化控制系統通過微積分的方程式進行構建。機械自動化控制系統變量間的關系以及輸入輸出變量通過數字表達式能夠進行詳細描述,且能夠實現系統的科學設計。另外,利用微積分方程式能夠對自動化控制系統進行構建,如下式:
Mx(t)+Bx(t)+kx(t)=f(t)
對上述公式的理解可以通過圖1來實現,圖1為鉛垂方向機械平移系統示意圖,該系統示意圖主要由質塊以及阻尼器和物種彈簧所構成。
4.工業自動化控制系統的應用
工業自動化控制系統在生活中得到了廣泛的應用,并且有了諸多領域的應用,其中在汽車制造領域中的應用上,汽車的制造過程中有焊裝以及沖壓和總裝等幾個重要的工藝。尤其是沖壓車間是危險性最高的一個環節,故此,通過工業自踴控制系統在其中的應用能夠有效加強其工作的效率提升。具體的應用上主要是在壓機間采取機械自動化裝置的連接,然后進行加工件的傳遞,這樣在首臺壓機完成了沖壓成形后通過機械手再傳遞給下一臺。這一系統的應用過程中有著緊急停止裝置,為能對直接出現的危險進行有效消除,壓機的生產線當中的操作臺和現場電箱都要進行裝設緊急停止的功能。這是為在機器設備控制中能對無意間的重新啟動進行避免的重要裝置。另外在安全門的防護設備上,是對人員在壓機內遇到危險進行防止的有效措施,也是工業自動化控制系統的重要部分。壓機部分比較多的是采取安全電磁開關鎖,這一安全電磁開關鎖有著安全鎖定及延時解鎖的釋放功能,在安全性能上較高。另外在鋼鐵制造產業當中也有著重要的應用,不管是冷軋生產線還是整卷鋼板開卷再卷都有可能對人員造成傷害,所以將工業自動化控制系統在這一生產中進行應用就能夠保證人員的安全。鋼鐵工業的發展工作中,管理人員需要常常進入機械工作區域進行維修的調試工作的實施,由于機器的控制功能比較復雜,為能保證人員的安全就要將自動化控制系統進行應用,在獨立安全控制系統的應用下能夠起到保護作用。
5.結束語
工業自動化是我國目前工業發展的大方向和主流趨勢,可以大大的推進我國經濟社會的發展,但是我們不可以盲目的進行工業自動化生產,要充分結合我國具體的經濟和技術等方面的國情,對工業自動化控制系統進行探究,使我國工業自動化朝著穩定安全的方向發展。
參考文獻
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近年來,在冶金行業電力拖動自動化技術應用型人才的培養愈來愈受到高等院校的廣泛重視。但大多高校電力拖動自動化技術應用型人才培養采用教材與實驗相結合或相同高校相近專業的培養模式,有的甚至是全盤照搬過去十幾年前的培養模式。由于電力拖動自動化技術人才培養目標不同,以及師資、實驗設備、生源質量等條件的不同,在教學過程中產生了許多問題,主要表現在以下幾個方面。
第一,知名高校為研究型大學,其自動化拖動專業培養的是具有扎實理論基礎和研究型拖動控制設計、智能化系統設計人才,且大部分學生畢業后的目標是考研究生或出國留學。我校信息工程學院自動化專業培養的是面向生產企業的本科應用型人才,大部分學生畢業后面臨的是從事自動化控制。因此,采用依托重點高校的培養模式,其結果可能是理論上不去,實踐動手又下不來,應用能力不強,最后必然是就業困難。
第二,一般高校自動化專業培養的通常是通用型自動化設計、電氣工程人才,其培養目標強調的是寬口徑、復合型人才,其課程體系寬,基礎課多,專業課少。我校主要是根據冶金、石油企業和市場需求,確立的專業方向為“冶金自動化與石油自動化”,如果照搬普通高校的培養模式,就難以建設專業特色。
第三,傳統高校的培養模式也存在不足之處,例如部分教學內容陳舊過時,沒有反映最新的技術發展內容和市場需求,不能滿足現代冶金企業等用人單位的要求,其典型例子就是自動化教材反映板帶材可逆冷軋機壓、四輥異步可逆軋機系統技術、鋼板加速冷卻系統和步進式加熱爐集散控制系統等知識內容沒有提到或介紹較少,導致學生基于冶金工業自動化控制應用的設計能力和開發能力不強;概述性課程較多,其結果是什么都學,什么都不精通;實踐性、應用性課程和學時均較少,導致學生實際能力不高。
因此,研究、改革、創建具有冶金工業技術特色的人才培養模式,對提高我校人才培養質量,提高畢業生的就業率具有重要的意義。
二、人才現狀與需求調研
為確定專業方向和人才培養模式,我們走訪了東北大學自動化研究中心、北京科技大學軋鋼控制實驗室、重慶鋼鐵集團公司軋鋼廠、上海寶鋼集團公司、重慶大學等有關教學單位、生產廠家和用人單位,對我國冶金工業技術現狀與發展、用人單位對人才知識結構和能力的需求規格,以及當前培養模式存在的問題進行了廣泛的調研。
(一)冶金工業自動化技術人才的工作崗位分類
1.初級冶金工業自動化技術人才
初級冶金工業自動化技術人才是指在生產崗位上承擔冶金工業自動化控制系統裝置的具體操作及日常簡單維護工作的技術工人,在冶金工業自動化技術崗位中約占70%,是目前需求量最大的冶金工業自動化技術人才。
2.中級冶金工業自動化技術人才
中級冶金工業自動化技術人才是指在生產崗位上承擔冶金工業自動化控制系統裝置設置人員和系統計算機控制中心維護、維修人員,這類人員在冶金工業自動化技術崗位中約占20%,其中控制系統裝置設置人員占10%,計算機控制中心維護、維修人員占10%。
3.高級冶金工業自動化技術人才
高級冶金工業自動化技術人才是指具備并精通冶金工業自動化控制系統裝置操作、系統參數設置和自動控制系統維護、維修所需要的綜合知識,并在實際工作中積累了大量實際經驗,精通冶金工業自動化控制技術和冶金專業知識、系統電氣設計,掌握冶金工業設備系統統調,能自行完成冶金工業自動化控制系統的選型、裝置系統的安裝、調試、維修和精度優化以及冶金工業技術數字化改造,適合于擔任企業的技術負責人或冶金工業自動化控制裝置產品開發的設計主管,其市場需求為5%。
(二)對冶金工業自動化技術人才的知識結構要求
對于初級冶金工業自動化技術人才,應以傳統的工業自動化技術(電機原理與控制、電力電子技術、自動控制原理、電力拖動自動控制系統、計算機基礎、檢測與轉換技術等)為基礎,學習掌握工控機技術以及可編程控制器PLC軟件。
對于中級冶金工業自動化技術人才,有兩種情況:冶金工業自動化控制系統軟件人員應更加熟悉冶金生產工藝,精通自動控制計算機軟件編程;冶金工業自動化裝置系統維修人員要以機、電、光和液(氣)控制技術為基礎,掌握冶金工業自動化技術維護與維修的技術和技能。
對于高級冶金工業自動化技術人才,必須具有較扎實的冶金和自動化專業基礎,較全面地掌握冶金工業自動化系統維護、冶金自動化專用設備的相關原理與技術,具備冶金工業自動化設備研制與開發能力,還必須具有較高的外語水平。
(三)冶金工業自動化技術教育發展現狀與問題
雖然我國各類院校加大了培養工業自動化技術人才的力度,但始終不能滿足現代鋼鐵行業的需求,主要原因有以下幾個方面。
1.課程設置和教學內容不能滿足現代冶金企業需求
我國工業自動化類專業的課程設置近幾年雖有所改進,但教學內容仍較陳舊,學生所學到的知識、技能與企業的要求尚存在差距。例如,板帶材可逆冷軋機壓下計算機控制系統和步進式加熱爐集散控制系統的教學還較薄弱;部分學校因實驗條件所限,仍以理論講授為主,企業急需的冶金工業自動化控制系統的編程、操作、維護的培訓效果較差。
在實踐技能培訓方面,很多院校把實訓重點放在交直流調速系統的簡單操作上,而對軋鋼系統、冶煉工藝(如冶煉基本原理、冶煉控制技術、冶煉參數設置等)、計算機控制設計、可編程控制器與數控編程、冶金自動化數控設備調試技術、系統的維護、維修等專業技術能力訓練不夠。
2.冶金工業自動化專業(方向)師資數量不足,素質不高
同時具備相當的理論知識和豐富的實踐經驗的冶金工業自動化專業師資嚴重不足,尤其缺乏熟悉冶金企業生產實際,并能夠承擔冶金工業自動化技術教學工作的“雙師(教師、工程師)型”專業教師,嚴重制約著現代冶金工業自動化技術人才培養水平的提高。
三、培養模式的研究、改革、創新與實踐
(一)指導思想
在就業競爭日趨激烈的今天,特別是對培養應用型人才的重慶科技學院而言,培養模式的改革和創新應緊緊圍繞“增強學生動手能力、提高畢業生就業率”這個主題來進行。因此,改革、創新培養模式的指導思想為:以就業為導向,以提高技能和動手能力為主線,突出專業特色,全面改革課程設置和課程內容,加強實踐性教學,增強實際應用能力,創建具有重慶科技學院特色的人才培養模式。
(二)確立專業方向和核心專業要求
根據市場調研,確立冶金工業自動化專業方向和特色為“軋鋼與冶煉控制”,即在培養通用型的電機控制技術、自動控制原理、電力拖動自動控制技術人才的基礎之上,培養能從事冶金工業自動化控制技術、冶煉控制技術、軋鋼數字控制技術與系統維修維護方面的專業應用人才。
核心專業要求也就是學生應具有的核心專業能力是具有基于計算機控制技術的冶金工業自動化軟硬件的設計能力。
1.確立專業方向課程體系
我院開設的工業自動化專業冶金自動化方向的課程包括:冶煉過程控制系統設計、冶金控制系統綜合實訓、自動化儀表及DCS、交流調速系統、冶金過程控制、過程控制系統及裝置、直流調速控制系統、常用電氣技術與PLC、電力電子與電力傳動、集散控制系統與現場總線技術、單片機系統綜合訓練、過程控制系統綜合訓練。這些課程構成了本專業的課程體系。
電力電子與電力傳動課程原來講授通用的電力傳動控制技術,現改為以軋鋼傳動控制為實驗平臺,重點講授電力電子技術、伺服控制、PLC控制。直流調速控制系統課程是對電力拖動自動控制系統課程的鞏固和提高。冶煉過程控制系統設計、冶金控制系統綜合實訓課程是對冶金自動化技術知識水平的鞏固和提高。通過過程控制系統綜合訓練課程,學生才能真正掌握好冶金工業自動控制技術。單片機系統綜合訓練課程包括單片機原理和軟件編程能力培養,并增加了1周的單片機軟件設計過程。
2.確立核心專業能力課程體系
計算機輔助仿真設計(Matlab)、計算機電子電路設計(Protel)、計算機C++語言、DSP原理與應用、EDA原理與應用等課程構成了培養學生基于計算機的仿真設計與計算機控制軟硬件設計能力的核心專業能力課程體系。計算機輔助仿真設計(Matlab)軟件在生產實際中應用非常廣泛,是現代工業自動控制技術必須掌握的一個工具。計算機電子電路設計(Protel)和EDA原理與應用也是在生產實際中應用非常廣泛的軟件,作為選修課,對進一步提高學生基于計算機的軟硬件設計和控制能力,拓展學生的就業空間都有重要作用。
(三)堅持以冶金行業為主、自動化與冶金相結合的專業內涵
在整個課程設置體系中,自動化類課程約占40%,計算機類(軟件、硬件、芯片)課程占30%,冶金自動控制系統與檢測占30%。之所以這樣設置,原因主要有以下兩點。
首先,幾乎所有冶金企業的冶煉類崗位和自動控制系統類崗位是分開設置的,沒有對應的冶煉技術與自動控制系統技術融合崗位,因此,必須堅持以冶金自動化裝置控制技術為主,學生才好就業。但是,大量的冶金自動化高技術設備又要求自動化,這類技術人員必須既懂冶煉,又懂控制,而不是以往傳統的純自動化類技術人員。因此,自動化必須結合冶煉技術是冶金工業自動化專業的內涵。
其次,我校冶金類專業在西南地區是相當知名的,有強大的師資和學科支撐,因此,利用好這種優質資源來打造品牌專業是具備條件的。
1.冶金控制過程主干課程
冶煉過程控制系統設計、冶金控制系統綜合實訓、自動化儀表及DCS、冶金過程控制、過程控制系統及裝置、過程控制系統綜合訓練等課程構成了培養學生設計能力的主干課程。
2.自動化控制主干課程
電工電子技術、數字電子技術、電機控制技術、自動控制原理、電力電子技術、電力拖動自動控制技術、自動檢測技術等課程構成了培養學生加工制造能力的主干課程。
3.計算機主干課程
PLC原理與應用、單片機及控制系統設計、課程設計、單片機及控制系統設計、集散控制系統與現場總線技術、單片機系統綜合訓練、DSP原理及應用、EDA原理及應用、計算機仿真、C++語言等課程構成了培養學生計算機控制等方面應用能力的主干課程。
(四)加強專業學習,強化專業能力和專業特色
長期以來,各重點高校的培養目標都是寬口徑、復合型人才,采用的是粗放式的培養模式,其指導思想是使畢業生的就業面更寬,能從事的職業更廣。因此,在其培養計劃中,學習的課程門數、學科和專業基礎課、概述性課程均較多,專業課較少,因而也淡化了專業特色和學校特色,削弱了學生的專業能力。在這種情況下,加強專業課的學習和專業能力的培養,強化專業特色,反而更有利于學生就業。我們采取的措施是:減少通識課、學科基礎課的學時,增大專業課的學時比例將原有的電機原理與拖動、電工原理、模電技術、數電技術課程壓縮,課時由110學時減為80學時。刪去工廠供電、常用電氣技術等基礎課。電力拖動自動控制系統由88學時減為64學時,增加30學時的DSP原理及應用和EDA原理及應用,強化計算機仿真的核心專業能力。改革后,通識課所占學時比例由36.75%降為31.5%,學科基礎課和專業基礎課由28%降為20.5%,而專業課則由10.25%提高到22.75%。
(五)加強實踐性教學,增強學生的實際應用能力
實踐性教學環節包括實驗、上機等非集中性實踐教學和電氣綜合實習、兩性實驗、參觀實習、課程設計、生產實習、畢業設計等集中性實踐教學。集中性實踐性教學環節學時由28周增加到改革后的42周,增加了34%。主要增加了1周的冶金控制系統綜合實訓、2周的單片機系統綜合訓練、1周的過程控制系統綜合訓練、2周的自動控制課程設計以及其他課程設計周數。為充分保證實踐性教學的質量和效果,學校投入大量的實驗設備,建成了擁有先進技術的電工技術實驗中心、自動化實驗創新基地。實驗和上機等非集中性實踐教學學時由原計劃的202學時增加到改革后的290學時,增加幅度約為43%。
(六)加強課程銜接的科學性及合理性
將變頻器技術與應用由原來的第6學期講授改在與電力電子技術課程同步的第5學期講授,所有課程設計均在學習了相應課程后立即進行。直流調速系統由原來的第6學期講授改為第5學期講授,作為一門專業基礎課,提前上更科學合理。
(七)改革教學方法
將一些應用性較強的課程(如電力拖動自動控制系統、變頻器技術及應用等)的部分學時由教室改在實驗室或實訓基地進行,實行現場教學。將操作性較強的軟件課程,如EDA、計算機電子設計(Protel)等,由課堂講授改在機房進行,教師邊講授,學生邊操作,以提高教學效率和教學效果。
(八)加強實訓教材、大綱、指導書的編寫
1 PLC技術的概述
1.1 PLC簡介
PLC(Programmable Logic Controller,可編程邏輯控制器),集結了自動控制技術、計算機集成技術、通訊技術于一體的數字運算操作通用電子控制裝置。PLC的開發是專門針對工業環境,以實現對整個工業流程進行自動化控制。PLC屬于一種新型的自動化控制技術,性能可靠、對工業環境的適應能力較強,而且它還是目前工業自動化監控系統中最先進的自動化控制裝置,主導著現代工業自動化監控系統的發展。PLC的硬件組成結構如圖1所示。
1.2 PLC的特點
(1) PLC具有較強大的功能,使用范圍廣,性價比高。PLC是在繼電器控制裝置的基礎上發展起來的,經過幾十年的發展和完善,PLC技術除了具有系統邏輯運算功能、數字運算功能、順序控制功能、通訊功能等,還能夠通過圖形化的界面進行功率驅動、人機對話等。
現在的PLC中采用的是模塊化和標準化的核心部件,并形成了不同系列的配套產品,這些產品通過不同的配置能夠使用于不同的監控系統中,例如位置監控系統、CNC監控系統、數字監控系統等,PLC自動化監控技術既能夠對某臺設備進行監控,還能夠對整條生產線的設備進行監控,甚至可以監控到整個工業生產過程。PLC和傳統的繼電器控制系統相比還具有性價比方面的優勢。
(2) PLC裝置具有操作簡單和通用性特征。在PLC裝置中包含有程序輸入和程序更改兩個操作步驟,在此裝置中配置了各種各樣的語言供操作者選擇時使用,當操作者輸入程序時,裝置自動顯示出來,這樣的操作十分簡單明了。在對程序進行更改時,結合實際更改相關的參數即可。另外,PLC裝置有很多品種,能夠滿足不同領域的自動化監控系統,其通用性較強,即使在工業中更換了設備,此監控裝置仍能使用,在設備安裝好之后只需更改程序就可以了。
(3) PLC具有較高的可靠性。在工業自動化監控系統中,PLC裝置幾乎都會受到各種電路或電磁的干擾。但是在PLC裝置中使用的是多層抗干擾技術,即使將此裝置放在各種惡劣的環境中,它依然能夠正常運行。因此,PLC具有較高的可靠性。
(4) PLC具有體積小、質輕、能耗低的優勢。因為PLC在設置和制造時較多采用了集成電路技術和先進的制造工藝,因此其體積較小,同時它的安裝尺寸也都≤10 cm,重量也在150 g之下,其在運行過程中耗用的功率也只有幾瓦。因此PLC裝置具有體積小、耗能低等特點,在實現機電一體化中起到了重要的作用。
(5) PLC裝置系統的設計、安裝、調試簡單。在PLC裝置中使用的是存儲邏輯,在很大程度上減少了外部接線,因此也就使整個監控系統的設計變得簡單,進而縮短了系統裝置的建設周期,提高生產率。
2 PLC在工業化自動監控系統中的運用
2.1 開關量控制
在工業化自動監控系統中,對開關量的控制是最基本,也是應用最廣泛的。PLC裝置通過對開關量的控制,實現了系統的順序控制和邏輯控制。首先,PLC裝置控制開關量的能力很大,其控制量在十幾點到上萬點,若再與互聯網進行連接,其控制的開關量還會更大。其次,它能夠控制多種多樣的邏輯形式,例如隨機或固定形式、組合或單人等。
另外,PLC控制開關量可以針對某一臺設備進行控制,例如訂書機、注塑機等;可以對設備群進行控制;還可以對流水線INXS自動化的生產控制。
2.2 模擬量的控制
工業化自動控制系統中針對的是某些具體的對象特點,而PLC是在一定標準下組裝成的具有強大功能的標準化控制系統,實現了系統的靈活性控制。PLC在工業自動化控制系統中通過對模擬量的控制實現對工業生產過程的控制,還能夠利用編程語句實現對儀表的控制。PLC的使用在一定程度上提高了工業自動化監控系統的精度,同時對工業生產中熱處理的過程進行嚴格的控制。
2.3 控制位置
在工業設備生產過程中,工業自動化監控系統對于位置的控制是十分重要的。而對于位置的控制是通過對運動的控制來實現的。在PLC裝置技術中,對于位置的控制是利用脈沖量促使機械做直線運動或是圓周運動來實現的。利用脈沖量控制的位置運動位移量都很小,因此利用PLC對位置的控制具有很高的精確度。在PLC裝置中,對工業設備位置的控制通常是利用裝置中專用的運動控制模塊來完成的。
2.4 自動化控制系統的集中
在工業自動化監控系統中,PLC除了要對工業生產過程進行控制外,還能夠實現對自身系統的控制。PLC對自身系統的控制主要是對系統進行檢測和故障排除等。在工業生產中每項工作都需要一定的時間才能完成,因此可以在生產設備上安裝定時器,并將定時器的信號作為工作啟動的完成信號。PLC在工業自動化監控系統中工作時,監控系統中各電控系統的不同工作部分之間存在一定的邏輯關系,當生產設備出現故障時,系統中的這種邏輯關系就會被破壞,因此在控制系統中要實現集中化的控制和故障處理。
2.5 系統數據處理
在工業自動化監控系統中,PLC裝置中具有數字運算操作功能,PLC中的數字運算流程主要包含:數據采集、數據分析、數據處理幾個部分,實現監控系統對生產過程中的數據控制和處理。
2.6 遠程監控
在PLC中的通信技術,不但能夠實現信息的傳輸,還可以將系統的通信接口和PLC的網絡模塊連接在一起,再通過系統中的通信功能,實現工業自動化監控系統中PLC裝置的遠程控制。
3 結 語
在工業自動化監控系統中,PLC技術的應用不但推進了工業自動化的發展水平,還在一定程度上為工業生產節省了大量的人力和物力,同時工業的生產效率也得到了很大的提高。只有加大在工業自動化監控系統中PLC技術的運用,才能夠提高工業自動化監控系統的水平,最終更好地服務于我國國民經濟。