计算机在工业电气自动化控制领域的应用研究

马 钟

（扬州市江都区职工学校，江苏 扬州 225200）

0 引言

在经济发展不断加速与经济发展转型的背景下，工业自动化的应用价值得到了越来越多的关注。应用计算机技术进行工业电气自动化控制保证了工业生产的智能化的有效实施，对提升工业生产的质量以及安全性都有重要的意义。工业自动化的能够提升企业的生产效益，能够提升生产企业的自动化与智能化水平，对于国民经济的发展以及自动化领域水平的提升具有不可替代的重要意义[1]。

工业自动化是目前工业高速发展与计算机技术有机融合的产物，计算机尤其是工业用计算机能够实现对工业电气自动化全过程的有效控制，提升企业的智能化水平。基于计算机的工业电气自动化控制以传感器作为系统的输入器件，通过计算机处理后，通过执行机构进行输出控制，最终完成控制任务，完成工作流程的自动化控制。计算机工业自动化控制的结构图如图1所示。

图1 计算机工业电气自动化控制结构图

1 工业电气自动化控制的现状与不足

目前工业自动化就有以微控制器作为核心，PLC作为控制核心以及计算机作为控制系统的核心，在工业生产中，微处理器不能完全适应复杂的控制要求，在部分大型以及复杂的工业生产领域不能完成实现工业自动化控制[2]；PLC具有强大的控制能力，但是在工业自动化领域步能够使用复杂控制系统的要求，在工业生产智能化方面还存在一定的缺陷。基于计算机技术，将微控制器以及PLC进行系统集成，构建工业生产的全自动化集成控制系统对于提升工业自动化的整体水平，实现工业电气控制自动化具有显著的优势。以计算机作为核心控制的工业自动化系统一般采用集散控制或者现场总线的方式实现。计算机技术的高速发展保证了工业电气自动化的有效实施，并为企业进行自动化改造提供了良好的硬件与软件平台，有助于工业自动化综合控制系统的构建。目前基于计算机的工业电气自动化在视频识别、信息采集与集中处理以及智能化制造等领域都获得了重要的应用。

2 计算机控制系统

2.1 系统组成

基于计算机技术的工业电气自动化是计算机技术、信息技术以及自动化控制技术的融合，是计算机的自动化控制领域的重要应用。计算机控制系统一般具有以下几个组成部分，首先是计算机控制系统的控制对象，控制对象是工业自动化控制系统中被控制环节或者是最终的操作结果，控制对象一般可以视为控制系统的输入或者输出，其控制效果取决于控制系统的特征，控制对象的变化一般可以用数学模型来表征控制前后之间的变化；其次就是执行器，执行机构是控制系统中不可缺少的环节，通过对输入量的检测，根据预先的控制要求进行对应的动作，保证系统按照设定的要求工作。执行器目前的执行方式主要有气、液压以及电气执行等不同的方式[3]。最后就是计算机控制系统的各类传感器，传感器是计算机工业自动化控制系统的感知设备，传感器通过对温度、速度、移位等变量进行检测，并通过信号形式的转化将电信号或者电磁信号，传感器是自动控制进行控制的信息来源，保证系统能够对外获取相应的信息。在工业自动化控制系统中，传感器的精度以及感知信号的动态变化范围决定好了控制系统的灵敏度以及控制效果。此外，计算机电气自动化工业控制系统还具有信号调理模块，对控制系统整个过程中的信号进行调整，保证信号能够在控制系统的各个环节的输入输出的有效范围之内[4-5]。

2.2 控制系统的分类

计算机工业自动化控制系统按照控制原理来分可以分为数字处理系统以及监督控制系统，计算机是数字控制器，因此在控制系统中需要将工业生产中的各个变量转换为数字量进行检测以及控制，部分控制环节本身具有模拟信号与数字信号转换的装置，如果是模拟量与模拟器件则需要通过对应的ADC装置进行转换。数字控制系统中的数字量是自动化控制的数据基础与执行规律的原始来源，因此数字化的准确程度与数字的实时化程度决定了计算机工业控制系统的工作效果。

计算机工业自动化控制系统完成对数据的采集以及分析处理后，需要根据生产规律控制执行器完成控制的过程。与人工处理的方式不同，计算机的控制的方式具有更好的准确性，同时具有超高的计算处理速度，满足了现代工业中快速以及复杂的控制要求。同时计算机控制的方案可以避免系统数据的遗漏，通过闭环的控制方式监测控制的效果，并进行动态的调整。计算机控制的方案是的工业控制实现了集成化与系统化，大量降低了工业生产的人工成本，提升了公司的生产效率，也不断推进了企业自动化水平的提升，保证了企业的经济效益与社会效益。

计算机工业自动化控制系统的第二个分类为计算机的监督与控制。在电气自动化生产过程中，计算机要通过传感器对生产的全过程进行监督控制，形成闭环控制系统，不断优化控制的效果。在检测到生产过程中的问题时，计算机自身不断进行控制流程的变更，不断探索最优化的工艺参数。目前计算机技术、人工智能技术以及深度学习技术等都获得了重要的应用，计算机的监督与实时控制保证了工业自动化过程的实施效果，是工业自动化发展的重要方向。

2.3 计算机工业控制的优势

计算机的控制优势较为显著，相对于人工控制，计算机工业自动化控制具有更高的执行效率与更为准确地控制效果，同时在工业控制流程变化的时候，只需要进行控制程序的修改就可以适应心的控制要求。计算机系统形成了控制系统的集成，并在工业自动化行业获得了重要的应用。计算机控制技术性能强大，同时控制成本相对较低，在控制操作方面也相对较为简单，在工业电气自动化控制领域有显著的技术优势与较高的应用推广价值。

3 计算机工业控制发展趋势

计算机工业自动化控制的初衷是实现工业自动化生产线，目前越来越多的领域都需要自动化控制，借助于计算机工业电气自动化的技术优势可以在零售、医疗以及交通等多个领域构建整套计算机自动化控制系统，形成自动收银、自动物流与仓储等电气自动化系统，目前随着物联网技术、人工智能技术的发展，计算机工业电气自动化控制的应用更为广泛。借助于物联网技术，计算机控制可以通过网络的方式实现网络自动化制造，可以突破空间地域的限制实现对企业不同部门或者不同企业的协同控制。计算机辅助以网络技术、深度学习等相关技术将在工业控制自动化的基础上，形成智慧化工业控制，进一步提升企业的生产水平与经济效益。

4 结语

计算机控制系统的实时化、数字化以及高度集成的控制优势是目前工业电气自动化控制的最佳方案之一，也是工业电气自动化控制领域重要的研究方向。计算机控制系统能够实现工业电气自动化过程中的所有环节的控制，并能够对控制环节的工作效果以及整个控制流程进行优化设计与闭环修改。基于计算机的工业电气自动化控制能够实现高效率、高精确度的控制，对企业的自动化升级改造与智能化升级都具有重要的意义。充分利用计算机技术能够对工业自动化过程中的信息与数据进行更加全面的分析与流程优化，确定最优化的工业流程，保证企业生产效率的提高，为企业的经济效益增值做出应用的贡献。