摘 要：工业自动化 计算机技术应用 发展
关键词： 我国工业控制自动化的发展大多是在引进先进成套设备并进行消化吸收，然后二次开发和应用。目前计算机技术在我国工业控制自动化产业中的应用有了很大的发展，我国工业计算机系统已经形成。工业控制自动化技术以低成本工业PC基础为主流，向智能化、网络化和集成化方向发展。相 一、引言 工业控制自动化技术成为20世纪最重要的技术之一，对企业生产过程有明显的提升作用。工业控制自动化集控制理论、仪器仪表、计算机和其它信息技术为一体，实施工业检测、控制、优化、调度、管理和决策生产过程，是一种增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全的综合性技术，工业自动化软件、硬件和系统是工业自动化的主要部分。， 随着计算机技术的发展，工业自动化计算机技术的应用领域迅速扩大。由原来主要应用于过程控制，如煤、油等连续化、流程化的生产过程；或者机械、电子、汽车等离散加工的制造自动化过程逐步扩大领域，如数控机床、机器人、智能仪器、汽车电子化等机电一体化产品等。目前，工业自动化计算机技术还应用于环保、公用工程、道路与交通、楼宇与社区等。 二、工业计算机的发展特点 由于计算机技术、网络技术和通信技术的迅猛发展，各种工业自动化手段的发展开始相互影响，相互作用，大致呈现以下特点。 1．自动化技术界限模糊 信息技术的渗透性、融合性比较强，由于自动化的各种技术专业合并，工业控制计算机系统、机电一体化、数控、制造技术、CIMS等技术学科之间的界限变得模糊，这是发展的需要，技术发展的必然趋势。 2．各种控制系统之间融合 在相当长的一段时间内，由于计算机技术在工业自动化的发展具有渗透性和共通性，一些控制系统如FCS、IPC、NC、DCS、PLC等会相互补充和促进、彼此共存，如工业PC与低价的微型PLC相比其数据复杂且设备集成度高。PC不会代替PLC，工业自动化发展存在于工业PC 和 PLC之间的融合。尽管PLC、DCS、NC、IPC、FCS等设计目地不一致，各有适宜的应用领域和技术，但在技术上彼此“学人之长，补己之短”，各种控制系统之间融合提高了传统技术的发展。 三、计算机技术在工业自动化的应用 工业自动化的计算机技术发展与信息化、数字化、智能化、控制技术、网络技术的发展密切相关。目前世界工业控制计算机市场正在以每年10－15％的速度增长。计算机技术在工业自动化中的应用领域越来越多，发展也越来越重要，地位也不断得到提高。以下就计算机技术在工业自动化的发展和应用方面进行探讨： 1．DCS 集散控制系统DCS（Distributed Control System）于1975年问世，生产主要集中在美、德等国。70年代中后期起，我国主要行业（如电力、石化、建材和冶金等）的DCS基本全部进口。80年代初期开始引进、消化和吸收并研制国产化DCS技术。近10年，我国DCS系统研发和生产发展很快，崛起了一批优秀企业，这批企业研制生产的DCS系统，不仅品种数量大幅度增加，而且产品技术水平已经达到或接近国际先进水平，国产DCS系统的出口也在逐年增长。 DCS是受计算机影响最大、反应最快的一种。尽管FCS发展很快，但是传统控制系统的维护和改造还需要DCS。当前工业控制计算机生产过程仍是大系统、分散对象、连续，分散型控制系统仍在发展。开放结构和集成技术的发展促使大型分散型控制系统发展。由于数据通信和网络的发展，DCS向综合方向发展，将各种调节器、PLC、工业PC、NC等构成大系统，满足自动化、开放化要求。DCS向智能化方向发展，现在DCS的产品具有系统开放、管控一体化特点，还带有先进控制软件。 2．NC 机械智能化技术工业自动化领域一种新技术。它可补偿机械自身因温度、机械负荷等引起的机械变形。而检测主轴负荷、主轴及机座变形的传感器自身具有信号处理功能，所以叫智能传感器。故障的诊断与维修是NC重要技术。它基于AI故障诊断的存在，把NC装置通过互联网和网络与中央计算机相连接，使其能够远距离诊断，一方面建立用于诊断故障的数据库，另一方面进一步发展维修系统，在发生故障前把系统部件更换。它的实现需要智能传感器、高速PMC及大型数据库。 3．PLC PLC在工业环境下使用，是一种可编程逻辑控制系统，采用了可编程序，实现运算、 控制、记录等操作指令,将存储内容通过数字或模拟量等形式控制工业生产过程。该种控制系统的抗干扰能力远远高于传统技术，适合于较为复杂的工业环境，而且操作简单，往往采用些形象、直观的简单程序来适应现场操作。目前PLC发展成为与ＤＣＳ相抗争的大系统，具有高功能、高速度、大容量、网络化和通信强化通信能力。CIMS、工业自动化和过程控制等大系统的应用，可编程序控制器编程语言多样化，适合不同应用场合和不同国家应用习惯的要求，并且允许在同一个PLC程序中使用多种编程语言。PLC的发展潜力还很大，不仅和其他工控机联合，而且日益渗入到DCS中，走进CNC领域。 4．IPC 因PC机资源丰富、产量大、价格低，为广大技术人员认可。家用电脑逐步普及，PC机占通用计算机95％是工业PC热的基础。它在过程控制、制造自动化、楼宇自动化等方面扮演重要角色。在我国，实时操作系统和编程语言等较好解决的IPC市场在扩大。嵌入式系统得到发展和应用，它以计算机技术为基础，软件硬件可裁剪，适应应用系统，从功能、可靠性、成本、体积、功耗方面来看，是IPC发展的主要表现 5．FCS 现场总线控制系统从抗干扰能力、鲁棒性到布线安装、系统扩展、投资费用等方面都具有明显的优势，它完整地实现了控制技术、计算机技术与通信技术的集成，它的出现加快了工业智能化的步伐。FCS系统具有现场数字化，降低成本，系统效率高，便于安装和维护功能，同时具有很高的传输速度和很强的抗干扰能力。在FCS中，软件和硬件互换性好，更新换代容易，具有开放性。 6．传感器 传感、通信、计算机技术构成现代信息的三大基础。传感器的作用主要是获取信息，具有高功能、高速度、大容量性能。传感器技术是实现装备数字化、流程最优化的基础。当前，传感器技术在传统行业中的应用量大面广，而工业现场自动控制的水平也在很大程度上决定于传感器的水平。目前传感器技术向着微型化、高精度、低功耗、高可靠的智能传感器方向发展，随着计算机网络技术的发展，传感器网络等新应用将浮出水面。 7.工业控制网络有线和无线相结合发展 有线局域网以广泛的适用性和技术价格方面的优势，得到了迅速发展。然而，在工业现场，一些工业环境禁止、地方限制限制，有线局域网很难发挥作用，因此无线局域网技术得到了发展和应用。 随着计算机技术的不断发展，无线局域网技术将在工业控制网络中发挥越来越大的作用。它可以便捷地无线连接网络设备，随时、随地、随意地访问网络资源。无线局域网可以在不用网络电缆线的情况下，提供以太网互联功能。 随着工业技术和计算机技术的发展，工业自动化手段也发生了很大的变化。自动化技术和计算机辅助设计等软件发展和普及给工业产品带来了重大变化，并已渗透到工业自动化产品设计的各个方面。利用这些计算机技术工具，工业产品设计大大减轻了设计、生产的工作量和难度，有效地提高了工作效率。 参考文献: [1]刘美丽.现代工业条件下工业自动化的特点与作用.现代制造技术与装备.2010.3 [2]陈军进.工业自动化技术在各个工程领域中的应用.应用科学.2010 [3]马志平.机械自动化的未来与现状[M],北京中国机械工业出版社,2003.5 [4]傅凤娇.工业自动化的春天[J],国内外机电一体化技术,2009,02
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