计算机控制技术在工业自动化生产中的应用探讨

2022-09-11

在计算机领域高速发展的阶段, 计算机控制技术在时下也相当受关注, 比如在许多高职院校有开设相关的课程, 目的是为培养更多该方面的人才。许多企业也在致力发展自动化控制技术, 在科技不断发展的社会下, 对于企业在工业生产过程中的发展也体现在企业运用计算机控制技术的能力。

一、对计算机控制技术的认识

(一) 计算机控制技术概念

所谓的计算机控制技术就是以电子技术、自动控制技术、计算机应用技术为基础, 综合可编程控制技术、单片技术、计算机网络技术、从而实现生产技术的精密化、生产设备的信息化, 生产过程的自动化以及机电控制系统的最佳化。

(二) 计算机控制技术的主要工作原理

计算机控制技术主要是以实时数据采集、实时控制决策、实时控制输出为主要工作原理。对来自测量变送装置的被控变量的瞬时值进行检测和输入, 并对采集到的被控变量进行分析和处理, 按已定的控制规律决定将要采取的控制行为, 同时根据决策适时地对机构发出有效地控制信号, 完成控制任务。

二、工业自动化控制的主要应用

自动化控制是在没有人工直接参与的情况下, 利用外加的设备或装置, 使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行。对于生活在互联网的社会下的企业, 在工业方面自动化控制能够有起到相当大的作用。主要通过以下六种典型的计算机控制系统形式[1]体现。

(一) 操作指导控制系统

在操作指导控制系统中, 每隔一段时间, 进行数据采样。对于不同的工业对象计算机进行测量元件, 再依次通过采样器和A/D转化器传到微型机, 微型机进行终端显示并传与打印机, 需要操作人员根据输出的结果进行设定值的改变或必要操作。虽然需要人工操作但是操作过程相较简单, 控制灵活并安全。

(二) 直接数字控制系统 (DDC)

直接数字控制系统是有一台计算机与多个软件相结合构成的。通过计算机对工业生产的生产过程由输入通道 (AI, DI) 和输出 (AO, DO) 通道形成闭合的路线, 在由计算机与计算机辅助翻译 (CAT) 、打印机、报警器、操作台相互连接, 能够及时地反应生产过程的信息, 具有较高的可靠性和适应性。

(三) 监督控制系统 (SCC)

监督控制系统顾名思义是具有监督控制的作用, 按照要求的工艺数据对相应的生产过程进行监督和控制。将工艺数据输入给计算机, 计算机会给出准确的设定值传递给模拟调节器或者直接数字控制计算机 (DDC计算机) , 通过模拟调机器或者DDC计算机对其生产过程进行调控, 该系统要起到监督作用还需要让被调控后的生产过程对模拟系统或DDC计算机进行测量, 并且通过直接传输工艺数据的计算进行有关的记录、显示并打印相关数据信息, 及时得到反馈。在监督控制系统中的一些客观因素, 如环境、状态、条件等都是按事先规定的控制模型计算出生产过程的最优给定值, 并根据上述一系列自动控制步骤使生产过程达到最优工作状况。

(四) 集散控制系统 (DCS)

计算控制系统的主要结构特点是阶梯状, 每一阶段又分为若干的部分进控制。主要有三级组成, 第一级综合信息管理级, 其中包含计算机管理, 网间连接器;第二级是集中操作监控级, 包括工程师操作站、操作员操作站、监控计算机、网间连接器;第三级是分散过程控制级, 这里主要包含一些控制装置, 如现场控制站、PLC、智能调节器等以及其他的测控装置。该系统主要在电力、冶金、石化领域涉及比较广泛, 可以较为集中地进行管理, 但是又能分散控制。

(五) 现场总线控制系统 (FCS)

现场总线控制系统可以看作是在集散控制系统基础上完善的先进工业控制系统。在技术上看是采用的全数字化通信, 结构上是“全分散”、“全数字”的构架特点。通过若干的现场总线与现场设备相结合的工业过程。

(六) 综合自动化系统

综合机动化系统的主要作用是组合二次设备实现综合自动化功能, 该系统的结构可以看成是“金字塔”型, 最顶层是企业资源信息管理系统 (EPR) , 中间层是生产执行系统 (MES) , 最底层是生产过程控制系统 (PCS) , 这样的三层结构成为了综合自动化系统的整体解决方案。

三、自动化控制技术的发展趋势

(一) 自动化控制技术在现代工业中的广泛应用

在当下科学技术的高速发展下, 自动化控制技术设计的领域是相当广泛的, 以在工业领域为例, 小到一个普通的设备电机, 大到一所企业的整个加工、制造系统乃至企业的整个生产过程。在传统工业上甚少设计自动化控制的领域也在不断地进行发展, 实现运用自动化, 比如传统工艺的酿造白酒技术也在通过一定的努力实现自动化技术。

(二) 自动化控制技术在设备上的发展

在高速发展的二十一世纪, 设备的革新也是相当快速的, 特别是在计算机领域。当然自动化控制技术所涵盖的技术不仅仅是计算机方面的技术, 还有控制技术、电子技术等。比如可编程控制器PLC[2], 从最初的主要用于存储功能, 到采用8位的处理器, 再到网络化和多功能化, 形成当下的可采用32位的处理器, 是现代工业生产中主要的采用方式。还有控制系统也在不断地完善由稍早形成的集散控制系统更新为现场总控制系统, 由“半分散, 半数字”结构提升为“全分散, 全数字”结构。

四、结束语

总而言之, 计算机控制技术在工业化生产过程中涉及是相当广泛的, 也是相当重要的。虽然自动化控制技术发展是相当高速的, 但是还需要不断地进行完善。不论是大型企业还是中小企业均有涉及自动化控制技术, 但一些企业在涉及的范围远远不够, 还是会采取传统工业的方法, 计算机控制技术还需要不断地创新、发展使企业效率更加高效。

摘要：在互联网遍布整个社会的环境下, 计算机的发展相当快速, 不仅仅是应用在生活方面, 现在更多的是向工业技术发展。几乎每一所企业都会涉及到工业自动化控制技术, 越是先进、资金充足的企业, 所涉及到的自动化技术就会越多。因为计算机控制技术能够在生产过程方面节省许多人力, 物力, 还有时间, 大大地提高企业的效率, 为企业创造更多的利润。

关键词：计算机控制技术,自动化控制