工业自动化控制技术的发展与应用

王营 臧易非

摘 要：工业是国家发展的重要基础，长期以来我国已经建立并形成了较为完备的工业体系。根据国家“智能制造2025”的发展战略我国工业应当积极做好转型升级，通过做好工业信息化、自动化建设构建新型中国工业发展体系，将中国由“世界工厂”向“工业心脏”方向进行转变。工业自动化离不开大量的信息化、自动化技术的发展与应用，尤其是以大数据、云计算技术为代表的新型互联网技术的发展和应用将为工业自动化注入新的发展动力。我们应当积极做好工业自动化技术的发展与应用不断改造升级我国的工业体系，促使我国工业更快、更好的发展。

关键词：工业；自动化；PLC

中图分类号：TM76 文獻标志码：A

0 前言

“工业4.0”是国外工业转型升级的发展方向，借助于快速发展的信息与自动化技术国外积极布局工业升级，提升工业体系自动化水平，为经济发展奠定强大的工业基础。相较于国外我国在工业自动化发展上仍具有较大的差距，应当积极做好工业自动化发展的布局，以新技术带动工业发展，以工业自动化提升工业生产效率，降低生产成本，积极提高企业核心竞争力。

1 工业自动化的意义

工业自动化是现代工业发展的需求也是方向，通过在工业生产中大量应用计算机、自动化技术用以实现对于工业生产工艺、生产流程以及生产设备的自动化控制，实现生产资源的最大化、最优化调配，从而最大限度地发挥出企业生产能力。工业自动化对于国家工业、经济的发展有着巨大的推动作用，应当积极加强对于工业自动化的研究投入与应用，不断提升我国工业自动化的水平，为我国经济发展奠定强大的工业基础。

工业自动化是一种将计算机技术、电气控制技术与自动化技术进行有机结合的工业控制技术，通过应用自动化的控制系统用以对工业生产中的设备、工艺流程以及动态监测并根据所检测到的数据来对工业生产中的设备、工艺流程进行自动化的调节和调配以使得工业生产能够安全、高效的进行。工业自动化的应用核心是各类工业自动化控制设备和系统。现今应用较多的工业自动化控制设备与系统主要有：（1）PLC。PLC是一种专业工业自动控制器，经过多年的发展PLC已经形成了庞大的体系与种类，能够满足多种自动化控制的需求，且PLC结构简单、成本较低能够应用于多种不同控制场合的控制需求。PLC根据控制点数的不同可以分为小型、中型和大型PLC。（2）分布式控制设备（DCS）。分布式控制系统也是一种在工业自动化控制中应用较多的控制系统，DCS控制设备能够实现对于多层次的分层化控制，对于控制体系较为复杂的系统有着较为良好的应用效果。根据DCS系统的规模可以将其分为多级、中小型以及两级分布式控制系统。工业PC机能够适用于各种复杂工况条件下的工业自动化控制，PC工控机具有输入、输出接口板，能够实现对于复杂信号的多点化控制。嵌入式计算机及OEM产品其主要由PID调节器及控制器所组成。在组成工业自动化控制系统的各自动化控制设备具有以下几方面的特点：①PLC主要用于机械生产的自动化控制中，其内部所含有的可编程存储器能够实现控制程序的内部存储，并通过PLC内含的计算模块实现对于内部存储程序的执行、运算、顺序控制以及定时、计数与算数操作等的面向用户的指令。同时PLC所含有的I/O模块能够用于输入、输出信号。PLC现今在工业生产的各个领域中都有着广泛的应用，且PLC成本较低、可靠性高是工业控制的核心之一。②DCS也被称之为集散控制系统，最主要是由一个过程控制级和过程监控级所组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统。DCS控制系统的特点是分散操作、集中控制、分级管理，组网灵活、组态方便使得DCS控制系统具有更高的可塑性，加之DCS在控制可靠性和开放性等方面也有着诸多优势使得其在大型、复杂性工业控制系统中应用较多，且能够获得较为良好的控制效果。③工业PC主要分为IPC和CompactPCI两种工控机，其中随着控制要求的提升IPC已经无法满足控制需求并逐渐退出控制领域。工业PC将被用于自动化管理层，将不同的工业PC分别用于服务器和客户机能够构建起工业自动化控制集群，并借助于互联网和信息化技术实现集管理和控制为一体的综合控制系统，用于企业内部之间的信息交换和沟通。工业PC所具有的信息通信和交互功能能够使得企业内部部门之间的信息交流更加方便、高效，为提高企业工作效率发挥着重要的作用。

2 积极做好工业自动化的发展与应用

工业自动化的发展和应用是以各种工业控制设备为基础的，在今后的发展中PLC将会在工业自动化控制领域中扮演着更加重要的角色。现有的PLC尽管能够满足工业自动化的控制需求，但是随着工业生产的进一步发展和升级，PLC将无法满足工业自动化控制需求，因此PLC需要通过不断创新不断将新的计算机技术、网络技术以及自动化控制技术集合与应用其中，采用更加先进、高效的微处理器和电子技术使得PLC能够实现更加快速的扫描时间。计算机技术与PLC技术既相互联系又相互区别，未来随着计算机技术的进一步发展将使得越来越多的技术应用于PLC的设计制造中，从而使得PLC的计算速度更快、存储容量更大、功能性更强更全面。PLC的成本将会进一步降低，随着集成化程度的提高PLC将会向着超大型的方向发展，通过建立统一标准的编程语言与国际通用格式将会使得PLC在工业自动化控制中占据着更加重要的地位。

工业自动化控制的发展除了硬件的提升外，工业自动化控制软件技术也需要持续进行研究以便更好地发挥出先进的工业自动化控制硬件的性能与功能以实现对于工业生产的高效、安全的自动化控制。在工业自动化的发展中应当做好硬件与软件的协同发展，共同为工业自动化控制的发展添砖加瓦。在工业自动化控制软件中常用的工业DE为每一个应用程序组件提供了一种历史记录审核跟踪机制，其包括有用户识别符、时期与时间戳以及关于变化的详细摘要信息等。工业AS的应用将能够有效地降低成本。在工业自动化控制现场主要利用现场总线技术连接控制设备与控制系统，现场总线是一种工业数据总线，现场总线的应用有效地解决了工业现场的智能化仪器仪表、控制器以及执行机构之间的数据通信难题，能够方便地完成工业现场的组网与信息传输。现场总线技术安全、高效，通过应用现场总线技术能够在现场控制/执行装置与自动化控制设备之间建立数字化、多分支机构的双向传输通信网络，同时数字化的传输模式有效地降低了工业现场复杂工况下对于控制信号的干扰，提高了工业自动化控制的准确性以及信号测量、传输的能力。现场总线技术不仅仅是一个基层网络，同时还是一种开放式、新型全分布控制系统。工业自动化是一套复杂的控制体系，需要各环节的紧密配合才能够最大限度地发挥出工业自动化的控制能力，提高工业生产效率与生产质量。

结语

工业自动化是我国工业发展的强大助推剂，应当积极加强工业自动化的研究与应用实现我国工业的转型升级，推动我国工业实现跨越式发展。

参考文献

[1]李春林，程健.工业自动化领域中的无线技术[J].工业仪表与自动化装置，2007（1）：15-17.

[2]邓高寿，潘宏侠.PLC在工业自动化控制领域中的应用及发展[J].机械管理开发，2006（3）：99-100.

[3]宋国宁，蒋新松，刘宝义.大型过程工业自动化全过程体系结构[J].信息与控制，1994，23（2）：65-70.