工业自动化智能控制的探究

赵鹏举（酒钢集团吉瑞再生资源开发有限责任公司，甘肃　嘉峪关　735100）



工业自动化智能控制的探究

赵鹏举（酒钢集团吉瑞再生资源开发有限责任公司，甘肃嘉峪关735100）

随着自动化技术的不断发展，自动化水平已经成为衡量一个企业现代化水平的重要标志，工业自动化最为自动化的一个重要分支，对于提高企业生产效率和产品品质具有重要的意义。目前，智能控制作为现代控制理论之一被广泛的运用在工业自动化领域中。本文主要阐述了工业自动化智能控制相关方面的内容。

工业；自动化；智能控制

引言

近年来，随着我国经济和技术的不断发展，智能控制在我国工业自动化中得到了广泛的发展和运用。智能控制是一种新兴的交叉学科系统，在工业自动化中运用智能控制，将会使工业自动化的过程控制有更大进展。

1　工业自动化

工业自动化就是工业生产中的各种参数为控制目的，实现各种过程控制，在整个工业生产中，尽量减少人力的操作，而能充分利用动物以外的能源与各种资讯来进行生产工作，即称为工业自动化生产，而使工业能进行自动生产之过程称为工业自动化。世界工业自动化行业经过几十年的大浪淘沙，已形成少数跨国公司规模生产、瓜分全球市场的寡头垄断局面。原来的几百个厂商目前只剩下几十个，最著名者如西门子、ABB、HONEYWELL、三菱、菲尼克斯等，其工控产品均号称兼具DCS/PLC/FCS功能，在质量、价格、售后服务方面已经赢得了市场信誉。一般认为，工业自动化有两个主要领域：以过程（流体运动）控制技术支撑的流程自动化（PA）和以运动控制技术支撑的工厂自动化（FA或离散型生产自动化）。前者从传统的模拟式回路仪表起步，综合ICT控制技术，发展为分布式（或集散式）控制系统DCS.其高度的可靠性、方便的组态软件、丰富的控制算法、开放的联网能力等优点，成为计算机工业控制系统的主流，广泛应用于大型、设备众多、工况复杂的流程型装备的自动控制，如大型化工厂、火电厂等。20世纪90年代以来，现场总线技术FCS迅速发展。这是安装在生产现场的数字式智能化仪表与测控设备，与自动控制装置或系统间的多点通信、全分散、开放式的底层控制网络系统。

工业自动化控制技术是一种运用控制理论、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，达到增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全等目的的综合性技术，主要包括工业自动化软件、硬件和系统三大部分。工业控制自动化技术作为20世纪现代制造领域中最重要的技术之一，主要解决生产效率与一致性问题。工业自动化控制是工业技术进步的重要方向：解决效率、产品质量、可靠性、一致性的基础技术。普及工控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。工业自动控制技术路线呈互相渗透、互相融合的趋势。PLC应用范围向中小型过程控制系统、近程维护服务系统、节能监控等领域扩展，在某些应用上取代了DCS，DCS也应用PLC与工控计算机联合组网。总的趋势是更加开放 （细化分工合作）、标准化、产品化、集成化。

2　智能控制

2.1智能控制的意义

智能控制是一类无需人的干预就能够自主地驱动智能机器，利用对实际环境或过程进行组织、决策和规划，以实现问题求解及其目标的自动控制，是使用计算机模拟人类智能的一个重要领域。目前自动化已经不能仅是单纯的讨论单一的产品，而是必须以控制器为核心，进行软硬件平台的集成，从现场控制器的配置、相关生产信息的搜集、管理，一直到后台与企业管理端的平台进行集成，都是在自动化规划时必需要考量的部分，如此才能协助使用者降低待机、开发与集成系统的时间，做到自动化真正可以达到的效益。随着信息技术的发展，许多新方法和技术进入工程化、产品化阶段，这对自动控制技术提出犷新的挑战，促进了智能理论在控制技术中的应用，以解决用传统的方法难以解决的复杂系统的控制问题。所以智能控制技术的作用以及影响力将会关系国民生计，并且智能控制技术的发展也是日新月异。我们只有时刻关注智能控制技术，才能跟上其日益加快的技术更新步伐。因此智能控制技术的研究对各行各业的发展具有十分重要的意义。

2.2智能控制的发展过程

从经典控制理论、现代控制理论发展到今天的智能控制理论，经历了很长时间。经典控制理论中基于传递函数建立起来的如频率特性、根轨迹等图解解析设计方法，对于单输入-单输出系统极为有效，至今仍在广泛地应用。但传递函数对处于系统内部的变量不便描述，对某些内部变量还不能描述，且忽略了初始条件的影响。鼓传递函数描述不能包含系统的所有信息。现代控制理论主要研究具有高性能、高精度的多变量变参数系统的最优控制问题，它对多变量有很强的描述和综合能力，其局限在于必须预先知道被空对象或过程的数学模型。智能控制是在经典和现代控制理论基础上进一步发展和提高的。智能控制的提出：①实现大规模复杂系统控制的需要；②现代计算机技术、人工智能和微电子学等学科的高度发展，给智能控制提供了实现的基础。智能控制提供了一种新的控制方法，基本解决了非线性、大时滞、变结构、无精确数学模型对象的控制问题。

3　案例分析

3.1智能控制设计概况

某污水厂设计规模为16×104m3/d，采用BAF工艺。依据集中监测为主，分散控制为辅的基本原则，本工程采用PLC（可编程控制器）为基础的监测控制和数据采集系统，在中央控制室利用PC（工业级PC）机对厂内各工况进行实时监控，并有信号报警和联锁等设施以保证生产正常运行。生产的过程自动控制采用独立控制，即设备控制层PLC各个子站与上位监控计算机相互独立，可以不依靠上位机独立运行，保证了生产过程的独立性和安全性。

3.2污水处理厂工程自动化系统功能

具有实时监测全厂的生产过程参数、水质参数、电量参数，并对其进行采集、处理、储存、显示和打印；实时监测全厂主要设备的运行状态，并对其信号进行采集显示。对污水厂重要设备的开/关次数和运行时间进行累计并生成设备管理报表，使用户能够科学合理的安排生产设备检修时间；能够全自动控制现场设备。在中控室可以实现对全厂设备和仪器仪表的监测和控制。上位机采用全中文操作界面。界面友好美观，操作简便易学，响应迅速，可以实现实时动态显示过程参数、水质参数、电气参数的趋势图；可以动态显示全厂生产工艺流程图和各工艺单元流程图，并且可以在流程图上选择弹出多级细部详图。具有自动生成各种生产统计报表。具有自动进行越限报警和设备故障报警，并可根据相应的报警数据进行分析。具有故障追忆功能，能够自动记录系统或某台设备故障前和故障过程中的状态信息。

3.3网络结构

在综合楼设立中央控制室，下设1#PLC预处理控制子站、2#PLCBAF生物滤池处理子站、3#PLC污泥脱水系统处理子站和4#PLC污中央控制处理子站。PLC处理子站通过开放式的与商用以太网兼容的光纤EtherNet环网与1#、2#工作站相连接并通过工作站与上位管理系统相连。在中央控制室可对主要设备实施开、停控制。同时，设备运转状态也通过EtherNet送入上位计算机，在计算机上对全厂设备运转情况进行显示监控。中央控制室还设置了以太网交换机，与厂级管理自动化层以太信息网络相连接。自控系统配置两套互为热备的监控操作站、一台故障打印机、一台图表打印机。中央控制系统下设两套现场控制站。按照控制对象的功能、设备量，根据本厂工艺流程和平面布置图，设置现场控制站和中央控制室。

4　结语

综上所述，智能化控制是工业自动化发展的趋势，有着光明的发展前途，会对我国经济发展和社会带来重要的影响。今后在工业自动化技术发展中，还需要急需加强对智能控制技术的研究，加强工业自动化中智能控制技术的运用，不断的促进社会经济的发展。

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赵鹏举，男，工程师中级，工程硕士学位，主要从事电气技术和项目管理工作。

TP273.5

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2095-2066（2016）11-0254-02

2016-3-8