工业自动化控制系统应用研究

工业自动化控制系统应用研究

范玉明

范玉明

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摘要：在现代制造领域中，工业自动化控制技术是21世纪最重要的技术之一。工业自动化控制技术，如今已广泛应用于提高工业生产产品的质量、数量和生产设备的效率，并大大改善了劳动条件和强度。随着科学技术的快速进步与工业自动化控制技术的飞速发展，它还将极大地提高人们对现代工业生产的预测及决策能力，从而进一步促进现代工业制造业的迅猛发展，其工业自动化控制技术也将会赢得更加广阔的发展前景和空间。

关键词:工业自动化控制发展趋势策略

工业自动化控制是依托控制理论、仪器仪表、计算机和其它信息技术，对工业生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策，从而提升整个企业的安全生产能力和经济效益。改革开放后，我国的工业自动化控制逐渐发展，如PLC、变频器、触摸屏、伺服电机、工控机等产品和技术的大力推广，促进了中国的工业自动化进程，为我国经济建设的高速发展提供了重要的技术手段。目前，自动化控制技术已被逐渐运用到社会各个领域，如机械制造、电力、建筑、交通运输、信息技术等领域，大大提高了劳动生产效率。

一、工业自动化控制系统的发展趋势

自动化系统以微处理器为核心，其发展过程大体经历了从简单PLC（可编程序逻辑控制器）到今天的PLC系统，从仅代替模拟调节系统的DCS发展到今天融合PLC、DCS及计算机功能于一体的三电一体化DCS系统。简言之，未来工业自动化的发展趋势为：（1）工业过程自动化，主要包括集散控制系统（DCS）、现场总线控制系统（FCS）和以工业计算机为基础的开放式控制系统等。（2）先进控制与优化软件开发与产业化。（3）智能仪表、执行器与变送器、成套专用控制装置和优化系统的开发与产业化。具体而言，主要包括以下几个方面：

（一）控制系统的多元化

控制系统的智能化、分散化、网络化是工业自动化控制的主要趋势，其典型代表是现场总线的崛起。并采用可进行简单连接的双绞线、同轴电缆等作为联系纽带，把挂接在总线上作为网络节点的多个现场级测控仪表连接成网络，并按公开规范的通信协议，实现现场测控仪表之间及其与远程监控计算机之间的数据传输与信息交换，以满足实际需要，实现网络化。在现场总线控制系统（FCS）环境下，系统的自治性和可靠性大大提高。但长期以来的标准之争导致现场总线技术发展缓慢，为促进技术的进一步发展，倡导Ethernet，即用以太网作为高速现场总线框架的主传，将现场总线技术和计算机网络主流技术有机结合。

（二）控制管理系统

随着计算机技术和网络技术的发展，这种多层次计算机系统在数据采集共享、硬软件资源共享、数据通信、软件开发等逐渐暴露出一些弊端，在设备控制、过程控制、生产控制中表现尤为突出，因此有专业人士提出有必要实现管理控制一体化。管控一体化就是建立一个全集成、开放、全厂综合自动化的信息平台，通过对经营决策、管理、计划、调度、过程优化、故障诊断、现场控制等信息的综合处理，建立一个综合管理系统。企业信息网络是管控一体化的前提，现场总线则为构建管控一体化网络提供了技术支持，现场总线网络将现场总线接口与过程监控层相连，或现场总线直接担当监控层，可顺利实现监控、报警、维护及人机交互等功能。企业管理层由各种服务器和客户机等组成，目的在于实现企业的各种信息的集成，并与Internet相连接，完成管理、决策和商务应用的各种功能。通过OPC、ODBC等技术可实现不同系统间的数据交换，将实时控制、可视化操作、信息分析、系统诊断等功能集成到一个紧凑的软件包中，硬件灵活性大大提高，多种管理软件实现连通，从而有效解决管控系统间的连接。

（三）PLC和DCS开发工具软件

近年来，计算机技术特别是芯片技术发展迅速，但自动化系统设备的更新不能满足计算机技术的发展需要。而目前各种PLC和DCS的开发工具软件与硬件系统设备联系密切，如果更换新的第三方PLC和DCS时，就得重新进行人员培训，既费时又浪费人力资源，同时也使新开发的工具软件销售受到影响。鉴于这种现状，基于开发式工业计算机系统的逐渐成熟，PLC和DCS制造商提出“软PLC”和“软DCS”设想，使工具软件与系统硬件设备分离，可在各种开发式工业计算机系统的硬软件平台上应用，以解除硬件设备对制造商软件销售的不利影响，凸显PLC和DCS开发工具软件的技术优势和潜力，并提高其市场竞争力。

（四）生产过程控制和管理软件的融合

在上述发展趋势的推动下，集生产过程自动化和信息管理集成化的软件也逐渐被开发和应用，Wonderware公司的套装化软件FactorySuite2000就是其中的典型代表，其在基于WindowsNT操作系统的硬件平台上实现生产过程自动化和生产信息管理系统功能的结合。

二、自动化控制系统的发展策略

（一）采用统一的系统开发平台，其可支持一个自动化项目的设计和使用，并实现开发平台独立于最终的运行平台。

（二）网络结构的架设应切实保障现场控制设备、计算机监督系统、企业管理系统间的信息交流和数据传递，企业上级管理可利用Internet/Intranet对现场设备运行加以监督。所用的网络结构应涵盖办公自动化环境、控制级、元件级的整个系统范围内的通讯，并包含数据编辑、系统安全等方面，从而提高全集成化。

（三）依托现代Microsoft标准和技术，运用计算机技术的平台自动化实现企业MES系统、ERP系统连接，促进办公环境的标准化，计算机可以在管理和系统平台之间建立标准化的程序接口，以保证不同程序间的通讯问题。

普及工业自动化控制是推进产业结构优化升级，以信息技术改造传统产业，推进两化融合的基础工作。因此，应大力促进工业自动化控制技术的创新，规范我国自动化控制技术方面的标准，在不影响硬件系统设备更改的情况下，提高生产过程自动化和生产信息管理的应用水平，从而为我国工业生产奠定更加坚实的技术基础。

结语：

工业自动化控制技术作为推动现代工业生产自动化的主要动力，其不但能够减少人工劳动量，而且能够极大的提高生产效率，增大工业生产经济效益。更重要的是使用自动控制系统进行机械操控，就能使工人脱离恶劣的生产环境，实现更加现代化和人性化的工业生产。同时，工业自动化控制技术水平的高低也是衡量国家科技水平高低的重要指标之一，在未来的工业技术发展中，必须要加大对工业自动化控制技术和产品的研发应用，以促进我国工业经济的进一步发展。

参考文献：

[1]王婷婷，程军芳.浅析工业自动化控制的现状和发展趋势[J].大科技，2013（17）.

[2]王大杰，赵阳明.PLC在工业自动化控制领域中的运用及发展[J].民营科技，2012.

[3]陈哲，赵彦军.工业自动化控制技术发展趋势探讨[J].中国科技博览，2013（25）.