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工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用分析與發(fā)展展望
隨著IT和控制技術(shù)的融合的不斷深入，下面是小編搜集整理的一篇探究工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用分析的論文范文，供大家閱讀參考。
【摘要】隨著IT技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)正在發(fā)生一些變化和變革。文章分析了當(dāng)前工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)和現(xiàn)狀，對(duì)工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展前景進(jìn)行了簡(jiǎn)要的探討。
【關(guān)鍵詞】工業(yè)自動(dòng)化;智能控制;PLC
工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)是當(dāng)今微電子技術(shù)和電力電子技術(shù)領(lǐng)域中高技術(shù)的綜合應(yīng)用技術(shù)，這也是工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的特點(diǎn)之一。工業(yè)自動(dòng)化是工業(yè)技術(shù)改造和進(jìn)步的主要手段，它綜合應(yīng)用系統(tǒng)科學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、信息科學(xué)、控制科學(xué)與工程等理論，形成相應(yīng)的自動(dòng)化軟硬件及系統(tǒng)，實(shí)施檢測(cè)、控制、優(yōu)化、調(diào)度、管理與決策，達(dá)到增加產(chǎn)量、提高質(zhì)量、降低成本、減少資源消耗、環(huán)境污染和確保安全的目的。
1.工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用
1.1 智能控制
智能控制作為人工智能的一個(gè)研究與應(yīng)用方面，與自動(dòng)控制、運(yùn)籌學(xué)、系統(tǒng)論、信息論等學(xué)科的結(jié)合，已形成一個(gè)新興的交叉學(xué)科系統(tǒng)，在實(shí)際應(yīng)用中已產(chǎn)生了許多類(lèi)型的智能控制系統(tǒng)，如多級(jí)遞階智能控制、基于知識(shí)的專(zhuān)家系統(tǒng)、基于模糊邏輯的智能——模糊控制、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的智能——神經(jīng)控制、基于規(guī)則的仿人控制、基于模式識(shí)別的智能控制、多模變結(jié)構(gòu)智能控制、學(xué)習(xí)控制與自學(xué)習(xí)控制、基于混沌理論的智能——混沌控制等類(lèi)型。與其它行業(yè)一樣，智能控制作為一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，在鋼鐵工業(yè)中也得到了較多的應(yīng)用。在各個(gè)生產(chǎn)工序中，用于設(shè)定與控制、生產(chǎn)計(jì)劃的安排與調(diào)整，以及設(shè)備診斷、監(jiān)測(cè)、學(xué)習(xí)等方面。智能控制能在鋼鐵工業(yè)中得到較多應(yīng)用，是與它的特點(diǎn)分不開(kāi)的，它適合于那些含有復(fù)雜性、不完全性、模糊性或不確定性以及不存在已知算法的非數(shù)字過(guò)程，并以知識(shí)進(jìn)行推理，以啟發(fā)引導(dǎo)求解過(guò)程;也可以對(duì)具有以知識(shí)表示的非數(shù)學(xué)廣義模型和以數(shù)學(xué)模型表示的過(guò)程進(jìn)行混合控制。智能控制的發(fā)展，將會(huì)使工業(yè)自動(dòng)化的過(guò)程控制有更大進(jìn)展。
1.2 以PLC為基礎(chǔ)的分布式控制系統(tǒng)
PLC作為專(zhuān)為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算電子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了單機(jī)、車(chē)間、工廠的自動(dòng)化控制。它表現(xiàn)出了諸多的優(yōu)點(diǎn)，具有抗干擾能力強(qiáng)、維修方便等特點(diǎn)，由于PLC對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控具有很高的可靠性，且編程簡(jiǎn)單、靈活，因此得到廣泛的應(yīng)用。隨著科技的進(jìn)步，它的控制功能將會(huì)演變成更加復(fù)雜的過(guò)程控制和連續(xù)控制，這也為將來(lái)成為未來(lái)的支柱性技術(shù)產(chǎn)業(yè)而奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
1.2.1 模擬量控制
根據(jù)控制對(duì)象特征，PLC通過(guò)組合功能模塊組裝能成功地控制系統(tǒng)，來(lái)靈活實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制。PLC有主機(jī)模塊、I/O模塊、高速計(jì)數(shù)模塊、位置控制模塊、模擬量控制模塊、通信模塊等。PLC的模擬量控制能大大地提高過(guò)程控制系統(tǒng)的精度，它可以對(duì)熱處理的升溫、降溫、保溫等過(guò)程進(jìn)行嚴(yán)格的控制，給熱處理過(guò)程的控制設(shè)計(jì)和維護(hù)帶來(lái)了極大的方便，這是以往的儀表控制系統(tǒng)很難實(shí)現(xiàn)的。
1.2.2 開(kāi)關(guān)量控制
作為繼電器控制的替代品，PLC的自動(dòng)開(kāi)關(guān)量控制提高了控制的可靠性，它用中間繼電器控制系統(tǒng)動(dòng)作，根據(jù)順序控制器的公式進(jìn)行設(shè)計(jì)，畫(huà)出順序控制器控制部分梯形圖，并根據(jù)模擬仿真進(jìn)行檢查，保證設(shè)計(jì)的規(guī)范化。
1.2.3 位置控制
在工業(yè)自動(dòng)化控制中，位置控制占有很重要的地位。工業(yè)生產(chǎn)中，機(jī)床刀具串刀補(bǔ)償控制、主軸精確分度控制、搬運(yùn)定位控制都是位置控制的方式。PLC可通過(guò)控制步進(jìn)電機(jī)，給步進(jìn)電機(jī)繞組發(fā)出脈沖，能精確地確定步進(jìn)電機(jī)位移，來(lái)達(dá)到位置控制的目的。
1.2.4 系統(tǒng)集中控制
PLC不僅可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，而且也適用于系統(tǒng)本身的控制，如控制系統(tǒng)故障檢測(cè)和顯示等�？刂葡到y(tǒng)的原理是根據(jù)時(shí)限故障檢測(cè)和邏輯錯(cuò)誤檢測(cè)的原則進(jìn)行系統(tǒng)監(jiān)控。由于機(jī)床設(shè)備在工作循環(huán)中的各工步運(yùn)動(dòng)在執(zhí)行時(shí)都需要一定的時(shí)間，在檢測(cè)工步動(dòng)作時(shí)可啟動(dòng)定時(shí)器，并將定時(shí)器的輸出信號(hào)作為自動(dòng)停機(jī)信號(hào)或啟動(dòng)報(bào)警信號(hào)。
1.3 三電一體化和嵌入式系統(tǒng)
任何工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)都是由檢測(cè)儀表或傳感器(電測(cè))，自動(dòng)控制裝置(電控)和以電力傳動(dòng)為主的執(zhí)行機(jī)構(gòu)(電力傳動(dòng))構(gòu)成的三電一體化系統(tǒng)。沒(méi)有符合檢測(cè)精度要求的電測(cè)儀表或傳感器和滿足動(dòng)靜態(tài)技術(shù)指標(biāo)要求的電力傳動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，自動(dòng)化控制裝置是不能發(fā)揮作用或難以達(dá)到要求的控制精度。雖然三電系統(tǒng)的各種裝置是由各個(gè)廠家的產(chǎn)品集成，但是只有全面地掌握三電綜合技術(shù)才能承擔(dān)和完成自動(dòng)化工程項(xiàng)目，特別是大中型工業(yè)自動(dòng)化工程項(xiàng)目。計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物和產(chǎn)品升級(jí)，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)更高一級(jí)高精度、高性能、高可靠、高適應(yīng)性，多功能、低消耗等功能成為現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)發(fā)展最新趨勢(shì)。而促進(jìn)系統(tǒng)組態(tài)傻瓜化是現(xiàn)場(chǎng)總線在應(yīng)用上又一新發(fā)展趨勢(shì)。針對(duì)總線傳輸速度而言，應(yīng)繼續(xù)發(fā)展和完善低速現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，同時(shí)注重高速現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的研發(fā)。綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是為實(shí)現(xiàn)企業(yè)綜合自動(dòng)化而提出，相應(yīng)的ERP/MES/PCS三層結(jié)構(gòu)體系是當(dāng)今世界工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的另一發(fā)展趨勢(shì)。
2.工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的發(fā)展展望
隨著IT和控制技術(shù)的融合的不斷深入，工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)正在向智能化、網(wǎng)絡(luò)化和集成化方向發(fā)展，自動(dòng)控制的三大構(gòu)成系統(tǒng)也將有新的突破。
PLC在向微型化、網(wǎng)絡(luò)化、PC化和開(kāi)放性方向發(fā)展。在基于PLC自動(dòng)化的早期，PLC體積大而且價(jià)格昂貴。但在最近幾年，微型PLC已經(jīng)出現(xiàn)，價(jià)格只有幾十到幾百歐元不等。隨著軟PLC(Soft PLC)控制組態(tài)軟件的進(jìn)一步完善和發(fā)展，安裝有軟PLC組態(tài)軟件和PC-based控制的市場(chǎng)份額將逐步得到增長(zhǎng)。當(dāng)前，過(guò)程控制領(lǐng)域最大的發(fā)展趨勢(shì)之一就是Ethernet技術(shù)的擴(kuò)展，PLC也不例外�，F(xiàn)在越來(lái)越多的PLC供應(yīng)商開(kāi)始提供Ethernet接口�？梢韵嘈牛琍LC將繼續(xù)向開(kāi)放式控制系統(tǒng)方向轉(zhuǎn)移，尤其是基于工業(yè)PC的控制系統(tǒng)。
DCS將向信息管理系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制擴(kuò)展，將過(guò)程控制和信息管理系統(tǒng)緊密結(jié)合起來(lái)，構(gòu)成計(jì)算機(jī)集成過(guò)程系統(tǒng)(CJPS)。CIPS除了要完成傳統(tǒng)DCS過(guò)程控制的功能外，還要實(shí)現(xiàn)運(yùn)行支持和決策支持的功能，包括質(zhì)量控制、過(guò)程管理、在線優(yōu)化、經(jīng)營(yíng)管理、決策分析等。網(wǎng)絡(luò)是當(dāng)今工廠自動(dòng)化的核心，是計(jì)算機(jī)集成過(guò)程系統(tǒng)的基礎(chǔ)，而工廠自動(dòng)化的每一層都有適用于自己的網(wǎng)絡(luò)。計(jì)算機(jī)集成技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)總線的發(fā)展，將對(duì)DCS的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生重大影響。目前DCS的結(jié)構(gòu)將受到上下肢解，上層工作站將與CIPS緊密結(jié)合，DCS將演變成CIPS的低層部分;在現(xiàn)場(chǎng)級(jí)，現(xiàn)場(chǎng)總線的應(yīng)用將使傳統(tǒng)的DCS輸人輸出結(jié)構(gòu)徹底改變�，F(xiàn)場(chǎng)總線將對(duì)自控領(lǐng)域帶來(lái)深刻影響，工業(yè)控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)將以統(tǒng)一的現(xiàn)場(chǎng)總線為紐帶構(gòu)成，現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)(FCS)代稱(chēng)將是新世紀(jì)的開(kāi)放控制系統(tǒng)。
工業(yè)計(jì)算機(jī)，從軟交換機(jī)到即插即用的通信服務(wù)器，將成為一個(gè)與信息網(wǎng)絡(luò)融為一體、以人為中心的隨時(shí)隨地地服務(wù)平臺(tái)。各種各樣的工業(yè)計(jì)算機(jī)技術(shù)將無(wú)處不在，它們將通過(guò)多樣化網(wǎng)絡(luò)通信方式，無(wú)縫地集成在一個(gè)信息網(wǎng)絡(luò)里，隨時(shí)隨地為人們提供所需要的豐富多彩的服務(wù)，而又不為人所察覺(jué)。新的工業(yè)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)有更強(qiáng)的交互和互操作性，同時(shí)也是多種信息系統(tǒng)的融合平臺(tái)。
參考文獻(xiàn)
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