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工業控制自動化范文1
（河北省冶金礦山管理辦公室，石家莊 050000）
（Hebei Metallurgical Mine Management Office，Shijiazhuang 050000，China）
摘要： 本文主要闡述了冶金工業自動化控制技術的創新與發展以及鋼鐵工業的節能環保與冶金工程自動化控制技術，同時提出了冶金工業自動化控制技術的未來發展方向。
Abstract: This paper mainly expounds the innovation and development of automation and control technology in metallurgical industry and the control technology of energy conservation and environmental protection and metallurgical engineering automation, at the same time, it puts forward the development direction of automation and control technology in metallurgical industry in the future.
關鍵詞 ： 電氣自動化；自動化控制技術；應用
Key words: electric automatization；automation and control technology；application
中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A
文章編號：1006-4311（2015）02-0024-02
1 冶金工業自動化控制技術的創新與發展
科學技術進步日新月異，技術交流日漸頻繁，為降低生產成本和提高國際競爭力，我國不斷引進和自主開發了大量自動化控制技術，并付諸于實踐。近年來，特別是一些民營企業，經過初期的資本積累，更加注重將資金投入到研發新技術、新裝備、新工藝上，在冶金工業領域，給民營企業帶來了旺盛的生機和活力，給國有大中型冶金工業企業帶來了不可避免的競爭和挑戰。他們主要采取引進部分先進技術，經過適當的硬件和軟件的改造升級，實現了適合自身發展的電氣自動化設備的功能提升和技術創新。主要表現在以下兩個方面。
1.1 更加注重改善和提升DCS系統集成工作能力 DCS系統：Distributed Control System，即分散控制系統。國內一般習慣稱之為集散控制系統。它主要集成了計算機（Computer）、顯示（CRT）、通訊（Communication）、和控制（Control）“4C”技術，主要是以通信網絡為紐帶，由過程控制級和監控級組成的多級計算機運算、處理系統。DCS系統的綜合可利用率可達99.8%；系統平均無故障時長超過8萬小時，廣泛應用于火電、熱電、核電、化工、冶金、建材等領域，并實現了全程自動監控。20世紀的我國冶金自動化控制技術裝備和水平，注重在“點”上尋求突破，而進入21世紀，則注重在“面”上尋求發展和進步，逐漸覆蓋全國。其優點是智能化的自動、自主化進程控制，且整個系統的核心技術集成化程度較高，能夠廣泛地應用于工業生產實踐。目前，其正在進行冶金工藝最新智能流程的研發，成功實現了點到面的轉變，因此能從根本上提高冶金工業控制系統的自動化程度和工作效能。
1.2 冶金工程自動化系統控制軟件技術的應用與創新有較大提升 20世紀80年代以前，受科研資金、研發投入、市場規模和體制機制的影響，我國主要是從國外引進冶金工程自動化系統控制軟件，到后期，逐漸意識到自主研發的重要性和適用性，所以加大了人、財、物的主動投入，實現了較大的歷史性轉變。在生存中求發展的歷史階段下，我國在二級自動化監控軟件，三級MES自動化控制軟件以及國有大中型企業領軍的能源管理控制系統等領域有了長足的進步和提升，進而逐漸取代進口軟件，在應用水平、管控質量、運行效率等方面都優于國外進口自動化系統控制軟件。近年來，更加注重向技術要效益理念的培育，興起了自主研發的冶金工業工程自動化控制平臺技術類軟件，在工業生產中得到了較為廣泛的采用和實踐，新一代冶金工業工程自動化系統控制軟件平臺的應用，使得冶金工業自動化管控效率和水平達到了國際領先地位，同時也創造出可觀的經濟效益。
2 鋼鐵工業的節能環保與冶金工程自動化控制技術
2.1 基于鋼鐵工業節能環保的冶金工業自動化控制技術的應用 早期的冶金工業自動化控制技術的應用主要局限在裝備性能、產品質量，以及生產成本、運行效率、過程靈活控制、廢氣廢渣廢水的工程排放等方面，隨著工業技術的進步和自動化控制軟件的研發，基于更加節能環保與鋼鐵產品制造流程優化的設計，成為了鋼鐵工業生產、設計、研發的主導趨勢。因此要對鋼鐵工業生產的流程結構、功能以及效率進行進一步優化和改善，必然要加強對鋼鐵制造整體流程的研究和投入。在此基礎上，加大計算機模擬仿真技術研究，引入綠色環保、節能降耗等理念，實現了生產效率的最大化、生產能耗的最小化、對環境影響的最低化。
2.2 自動化控制技術在鋼鐵生產過程中減少污染物排放的應用 鋼鐵企業以鐵、鉻、錳三種金屬元素為主要原料，經過冶煉及壓延等工序，以及以高品位金屬礦石（或精礦）為原料，經過高爐、轉爐、電爐等流程生產生鐵、鋼材產品，產生了大量的廢氣、廢液、廢渣。主要污染排放物為工業煙塵顆粒（主要為金屬氧化物）、二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOX）等。自動化控制技術在鋼鐵生產過程中減少污染物排放的應用較為普遍。這個應用過程主要為防止不合格產品的產生和資源的浪費，主要通過建立廣義模型、優化和完善控制技術過程，研發出對鋼鐵工業各環節產品實行實時監測、評估與控制的新型自動化控制技術，從而實現全程自動化控制，減少污染物排放。同時，研發出對生產設備實施全過程實時診斷的新型自動化控制技術，使設備運轉高效、誤差率較低，工業產品質量得到有效保障。
2.3 自動化控制技術在鋼鐵冶煉清潔高效生產中的應用 金屬冶煉過程伴隨著大量污染物排放，為了建設環境友好型社會，控制污染物排放，研發一整套控制或降低污染物排放的自動化控制系統勢在必行。例如，基于在線分析檢測監控技術對污染物的產出實施動態實時監控、作用于廢水處理的大功率電氣高壓轉動自動化控制技術、利用諧波檢測儀控制技術改善電能輸出質量等，實現了鋼鐵工業生產的清潔、高效。
2.4 自動化控制技術在鋼鐵冶煉廢物循環利用中的應用 鋼鐵冶煉過程中會產生大量煤氣、鋼渣等固體廢物，因而研發出使煤氣、鋼渣的合理運用自動化控制技術可實現對固體廢棄物的循環利用。高溫冶煉中的高爐、轉爐等設備也會產生大量廢物，因此，自動化控制技術的研發和應用有助于對廢物的循環利用。
3 冶金工業自動化控制技術的未來發展方向
3.1 提高冶金自動化控制技術核心科技的原創性 科學是技術之源，是技術產業之源，技術創新以科學理論的研發為基礎，而產業創新主要以技術創新為基礎。我國建國以來，在冶金工業科技研究領域取得了許多歷史性進步，有的已經步入國際領先水平，但是由于底子薄、起步晚、科技人才相對缺乏、科研資金投入跟不上等因素，與歐美、日本等國家在總體技術實力上還無法抗衡。但是科研人員要取人所長補己所短，發揮自身優勢，自主研發一套先進的冶金工業自動化控制技術體系，軟硬件配套銜接，產學研相結合，改善操控系統，提高生產工藝技術水平，走自主發展的道路。首都鋼鐵集團創造的數字化煉鋼模式帶了個好頭，其在原有冶金流程的基礎上，對生產進程進行改善，將智能仿真技術運用在控制系統運算比對上，通過仿真模擬計算，調整出最佳控制效果。
3.2 提高整套控制系統的實時性和可靠性 該技術的實時性和可靠性是它的最大優勢，要通過采集最新數據，對各項數據進行綜合分析并進行科學處理，實現實時、可靠、高效。對鋼鐵工業來說，如果只生產生鐵、粗鋼等低端產品，則對實時性要求偏低，如果要生產鍍鋅板、彩涂板、焊管、五氧化二釩、釩氮合金、釩鐵合金等精細、特種、高端鋼鐵產品，則必須提高整個系統的運算速度、實現實時診斷、實時布控、實時處理的能力，便于及時發現問題，及時調整參數配比，及時改善生產工藝。
3.3 要實現數據挖掘和運用 通過改善整套控制平臺系統的運行質量和水平，生產優質鋼鐵終端產品，是提高鋼鐵企業和冶金行業競爭力的關鍵。鋼鐵生產過程實現自動化控制，注重對實時數據參數進行收集、整理、分析，對數字模型經過全過程優化，進而達到對生產各環節的自動控制和精細化管理。在當今的冶金工程技術研發中，數據的挖掘和運用越來越普遍和完善，數字模型和控制算法的廣泛引入和采用會給整個鋼鐵工業自動化控制系統帶來更加廣闊的發展空間，為鋼鐵企業和冶金工業的發展帶來強大動力。
參考文獻：
[1]中國鋼鐵工業協會.鋼鐵工業可持續發展支撐技術[M].北京：冶金工業出版社，2004.
工業控制自動化范文2
【關鍵詞】自動化；工業控制；技術發展
工業自動化控制主要利用電子電氣、機械、軟件組合實現。主要是指使用計算機技術、微電子技術、電氣手段，使工廠的生產和制造過程更加自動化、效率化、精確化，并具有可控性及可視性。工控技術的出現和推廣帶來了第三次工業革命，使工廠的生產速度和效率提高了300%以上。20世紀80年代初，隨著改革開放的春風，國外先進的工控技術進入中國大陸，比較廣泛使用的工業控制產品有“PLC、變頻器、觸摸屏、伺服電機、工控機”等。這些產品和技術大力推廣了中國的制造業自動化進程，為中國現代化的建設作出了巨大的貢獻。
一、工業自動化儀器儀表
1.PLC（可編程序控制器）
PLC――可編程序控制器，英文為Programmable Logic Controller，1968年美國GM（通用汽車）公司提出取代繼電器控制裝置的要求，為了實現通用汽車提出的要求，第一臺適合其要求的PLC（可編程序控制器）于1969年在美國成功制造出來，自從第一臺出現之后，隨之，日本、德國、法國也相繼開始了PLC的研發，并得到了迅猛的發展，現在主要生產PLC的廠家分別是：德國西門子、AEG，日本的三菱、美國AB，GE、法國的TE公司等。
我國的PLC研制、生產和應用也發展很快，尤其在應用方面更為突出。在20世紀70年代末和80年代初，我國隨國外成套設備、專用設備引進了不少國外的PLC。此后，在傳統設備改造和新設備設計中，PLC的應用逐年增多，并取得顯著的經濟效益，PLC在我國的應用越來越廣泛，對提高我國工業自動化水平起到了巨大的作用。
2.工控PC
由于基于PC的控制器被證明可以像PLC一樣，并且作和維護人員接受，所以，一個接一個的制造商至少在部分生產中正在采用PC控制方案。基于PC的控制系統易于安裝和使用，有高級的診斷功能，為系統集成商提供了更靈活的選擇，從長遠角度看，PC控制系統維護成本低。近年來，工業PC在我國得到了異常迅速的發展。從世界范圍來看，工業PC主要包含兩種類型：IPC工控機以及它們的變形機，如AT96總線工控機等。由于基礎自動化和過程自動化對工業PC的運行穩定性、熱插拔和冗余配置要求很高，現有的IPC已經不能完全滿足要求，將逐漸退出該領域，取而代之的將是其他工控機，而IPC將占據管理自動化層。
二、工控行業儀器儀表發展
工控儀表重點發展基于現場總線技術的主控系統裝置及智能化儀表、特種和專用自動化儀表；全面擴大服務領域，推進儀器儀表系統的數字化、智能化、網絡化，完成自動化儀表從模擬技術向數字技術的轉變，5年內數字儀表比例達到60%以上；推進具有自主版權自動化軟件的商品化。
三、數控技術向智能化、開放性、網絡化、信息化發展
從1952年美國麻省理工學院研制出第一臺試驗性數控系統，到現在已走過了51年的歷程。近10年來，隨著計算機技術的飛速發展，各種不同層次的開放式數控系統應運而生，發展很快。目前正朝著標準化開放體系結構的方向前進。就結構形式而言，當今世界上的數控系統大致可分為4種類型：1.傳統數控系統；2.“PC嵌入NC”結構的開放式數控系統；3.“NC嵌入PC”結構的開放式數控系統；4.SOFT型開放式數控系統。國外數控系統技術發展的總體發展趨勢是：新一代數控系統向PC化和開放式體系結構方向發展；驅動裝置向交流、數字化方向發展；增強通信功能，向網絡化發展；數控系統在控制性能上向智能化發展。
四、工業控制軟件正向先進控制方向發展
工業控制軟件將從人機界面和基本策略組態向先進控制方向發展。
先進過程控制APC（Advanced Process Control）目前還沒有嚴格而統一的定義。一般將基于數學模型而又必須用計算機來實現的控制算法，統稱為先進過程控制策略。如：自適應控制；預測控制；魯棒控制；智能控制（專家系統、模糊控制、神經網絡）等。
在未來，工業控制軟件將繼續向標準化、網絡化、智能化和開放性方向發展。
參考文獻：
[1]張琳，井.基于DeviceNet現場總線的CompoBus/D網絡系統[J].電工技術雜志，2004（12）.
[2]岳大為，李奎.羅克韋爾E3 Plus智能固態過載繼電器[J].低壓電器，2005（5）.
[3]吳寶江，耿恒山，李志紅，張華.基于PC的工業控制系統[J].工業控制計算機，2005（8）.
工業控制自動化范文3
【關鍵詞】自動化；計算機技術；應用
1、計算機技術理念
采用計算機軟件技術運用在工業自動化生產中，實際是對自動化和計算機技術中進行控制，但隨著我國科學技術不斷提高，逐漸提高了計算機控制技術和生產創新理念，致使計算機技術在工業生產發展中獲得廣泛運用。除此之外，對于計算機控制技術而言，采用該技術期間需要獲得自動控制技術、網絡通訊、傳感裝置、系統等軟件給予支撐。也就是說，在計算機技術中控制技術屬于核心技術，通過運用不同裝置和計算機實現全程控制操作，將計算機技術作為工業生產發展的基礎技術。因此，在基礎中，通過運用計算機數據裝置逐漸取代傳統系統操作方式，從而實現對生產裝置進行全程操作控制，有助于降低人力資源的運用，提高工作效率等，進一步加強生產質量。
2、計算機技術在工業自動化生產中的特點
2.1具備可操作性以及相互運用等特點，企業實施生產發展過程中可以將生產設備和生產系統相互連接起來，還能將生產設備以及生產系統兩者進行連接，以此保證數據之間相互傳送、交流。并根據不同生產裝置實施裝置之間相互取代、替換等工作。
2.2開放性特征，工業生產各項環節具備公開性以及開放性特征，運用公開性和開放性特征充分實現裝置和系統兩者間的連接工作，確保各個裝置可以正常、有效率的運行。并能充分滿足使用者的需求，通過對不同類型的系統和裝置實施組裝材料，這樣產品生產才能事半功倍。③智能性特征，計算機軟件在工業生產系統中還具備智能性特征，生產現場中總線系統可以運用傳感裝置對總線現場中的裝置實施分層控制，根據運用現場裝置和其設備確保自動化系統安全運行，并能對裝置內部系統的安全性進行診斷工作。
3、計算機控制系統工作原理
計算機控制系統主要由兩部分組成：硬件部分和軟件部分。要想實現計算機對被控制目標的有效控制，需要采用專門的數字―――模擬量轉換設備和模擬量―――數字轉換設備。由于工業自動化過程中的控制一般都是采取即時控制的方式，許多控制過程對計算機的運行速度要求并不高，但是對計算機的可靠性要求非常高，必須做到響應及時。計算機控制系統主要有如下三個過程組成的過程實現控制目的。首先，需要對被控制目標的瞬時值進行檢測進而實現對實時數據進行采集，然后輸入給工業控制計算機。然后，即是實時決策過程。這一步需要專門的應用軟件對采集到的能夠被控對象相關參數的狀態量進行計算分析，然后按照已經計劃好的控制規律制定并執行下一步的控制過程。最后，實時控制系統依據相關決策，按照任務執行機構的作用，借助發射出的控制信號分配執行任務并控制相應的執行動作，然后完成控制任務。上述三個控制過程不斷的循環往復，保證整個系統能夠按照相應的品質指標自動的進行工作，而且能夠對被控制對象和控制設備本身的異常情況及時進行處理。
4、計算機控制系統在工業自動化中的應用
鉆機作為鉆探工業施工作業的主要裝備，如果引入工業計算機控制系統，能夠實現對鉆機鉆探作業時的參數進行隨時觀測，進而采取一系列措施控制鉆機運行，實現鉆機的自動化作業，使鉆探效果更好。本節將從鉆機鉆探作業時的計算機控制系統的硬件組成、控制算法的設計以及上位機系統的開發等幾個方面綜合介紹應用于鉆探工業中的計算機控制系統。
4.1鉆機系統功能與組成本文計算機控制系統控制的鉆機為全液壓驅動方式，鉆機除了具備普通鉆機的液壓給進、回轉功能之外，還具備頂驅沖擊、動力感觸鉆探、靜力感觸鉆探等功能。鉆機主要有進油缸、回轉馬達、鉆桿擰卸裝置、桅桿、卷揚機以及泥漿泵等。在鉆機的控制部分，主要由計算機控制系統負責對鉆進參數的收集與鉆機給進系統的控制。計算機控制的核心―――工控機安裝在運載車上的專用的操控站房內，操作人員在操控站房內實時對鉆機的各項性能進行觀測，并對鉆機實現控制。
4.2控制系統總體硬件設計鉆機鉆探作業中的計算機控制系統的硬件主要有檢測控制部分、鉆進參數檢測單元、鉆機自動控制單元。在鉆機鉆探工業中，計算機控制系統采用的是兩級分布式控制結構，第一級為上位機，采用性能穩定的工控機，其抗干擾能力強，能應用于各種生產條件惡劣、情況變化復雜、干擾源多的環境，在鉆探工業中，更是需要這樣的工控機。系統的第二級為下位機。主要有各種數據采集傳感器、信號變送器、接近開關以及光電編碼器對鉆探作業中的壓力、鉆桿扭矩、鉆桿回轉速度、鉆進深度等數據進行采集；利用可編程的邏輯控制器及其關聯不見實現對各種鉆進參數的信號的采集處理和信號輸出控制，進而實現對整個鉆機鉆進系統的自動控制。
4.3控制算法的設計鉆機為全液壓方式驅動，給進系統采用的是先導式比例溢流閥對進油缸的給進力進行控制，回轉系統采用的是電控比例變量泵對液壓馬達的流量進行控制，進而實現對回轉速度的控制。要想實現對鉆機的有效控制，達到鉆機自動化作業的目的，需要采取增量式PID控制算法。
4.4上位機系統的開發鉆機鉆探工業中，要想實現對鉆機的控制，達到自動化的目的，上位機系統的開發是十分重要的步驟。工業控制領域的上位機系統，目前廣泛使用的是組態軟件。組態軟件主要應具備如下功能：能夠實時傳輸設備運行畫面，能夠使專業的操控人員隨時隨地的掌控設備的運行狀態，對工程細節、監測參數、現場數據、趨勢預測曲線、數據報表、操作記錄和報警情況進行實時了解，而且還應具備對裝置設備的控制操作。設備的啟動、停止以及參數的調節等控制操作均能通過上位機軟件完成，最重要的是上位機軟件還應具備腳本編程能力，進行數據處理和運行策略的設計。
4.5集散式控制系統計算機軟件技術中集散式控制系統最早出現在1975年，主要生產地在德國、美國等發達國家。其次在70世紀后期，我國大量生產行業漸漸將該技術運用到生產工作中，例如：工業生產、電力生產、石化生產、冶金生產等各個行業。
近幾年來，國內科學技術發展將集散式控制系統設計技術推向巔峰，促使一批批優秀企業崛起，這些企業就是通過研究集散式控制系統技術，將其運用在生產發展中，使產品品種、數量不斷增多，而該技術逐漸接近國外技術水平。正是該技術，致使計算機技術可以更快、更穩定的發展，集散式控制系統是對計算機影響較大、運行速度較快的一種。對于FCS來講，雖然其性能較強、發展速度較快，但在傳統控制裝置中仍需要采用集散式控制系統對其進行控制、修理。目前，工業自動化生產中運用計算機仍然是比較分散、連續性能較低等，采用集散式控制系統具備綜合性發展，還能對分散式系統進行調節。
結束語
計算機控制系統以其強大的功能，在工業自動化控制領域顯得愈發重要，目前已經大舉取代原有的PLC（可編程控制器）在工業自動化領域的地位。計算機控制系統在工業自動化領域的應用，目前正在大范圍的擴展，對我國經濟社會的建設做出了巨大貢獻。
工業控制自動化范文4
(1)工業過程自動化新一代主控系統及其綜合自動化的開發和產業化,主要包括集散控制系統(DCS),現場總線控制系統(FCS)和以工業計算機為基礎的開放式控制系統等。重點支持若干具有工業過程綜合自動化系統產業化能力和開發能力的企業,發展具有市場競爭力的產品,同時適當支持建設工業自動化的工程化驗證環境與開發能力。
(2)先進控制與優化軟件開發與產業化,主要包括先進控制技術,過程優化技術,實時監控軟件平臺,信息集成軟件平臺,系統集成技術等,專項將重點支持上述具有特色和市場價值的系列軟件的產業化。
(3)智能儀表,執行器與變送器,成套專用控制裝置和成套專用優化系統的開發與產業化。
就第(1)點而言,特別強調了“工業過程自動化”新一代主控系統及其綜合自動化的開發與產業化。其“綜合自動化”就是要打破傳統的計算機、PLC、DCS的分工界限,構成有機組成的三電一體化的綜合自動化系統。事實證明這種預計是正確的,促成這種轉變的動力是科學技術的發展,是計算機技術、網絡技術、數據庫技術、顯示技術及多媒體技術的發展,而這種發展并沒有停止,并涵蓋著更多更廣泛的內容,如語音技術、有線和無線通信技術,Web信息服務技術等。所以,當今“綜合自動化”的內涵有著更深刻、更廣泛的含義,甚至可以包容我們工作生活的各個方面。
一、生產過程自動化系統和生產管理系統的融合
在ISO的六層功能模型中,把從檢測、執行、驅動到一級的控制和管理共分成六層功能。構成這種多層功能結構的出發點,是按經營、生產管理、控制功能的劃分,而不是按控制和管理計算機系統硬件結構來劃分的。只不過過去由于當初計算機技術和網絡技術的限制,以及計算機系統設計人員理解的不充分,長期以來,把計算機系統按六層功能模型相對應的分成六級計算機系統的多層次結構。
隨著計算機技術和網絡技術的發展,越來越暴露這種多層次計算機系統在數據采集,管理,數據和知識的共享,硬軟件資源共享,數據通信,軟件開發等等中的各種弊端,特別是在設備控制,過程控制,生產控制之間。以至很早就有人提出管控一體化,或者控制系統就是管理系統的觀點。美國西屋過程控制的WDPF Ovation系統就是基于這種觀點開發的,可以預計今后更多的工業過程自動化系統將會朝著這個方面發展。
二、軟PLC和軟DCS
由于計算機技術,特別是芯片技術的快速發展,按照摩爾定律微處理芯的速度性能每18個月將提高一倍。因此,當Initel pentium處理器問世后不久,pentium2.3以及主頻為1.4GHz的pentium 4處理器就相繼提供給市場,當廣大用戶還未來得及使用Penfium 4處理器時,Intel和HP兩家公司就聯合推出了64位的ltanium微處理器,自動化系統設備制造商和集成商難以跟上硬件技術的發展,往往出現自動化系統設備制造商和集成商的自動化系統設備的更新,發展,滯后干計算機技術的發展。
另一方面,當前的各種PLC和DCS的開發工具軟件都是和制造商的硬件系統設備捆綁在一起的,即某一制造商的PLC或DCS的開發工具軟件,只能在該制造商提供的硬件上使用。對于使用多種PLC和DCS的用戶就要熟悉和掌握多種PLC和DCS的軟件和硬件,使用戶要投入大量人力和財力,當更換新的第三方的PLC和DCS時,就得重新進行人員培訓,造成人力資源極大的浪費。同時也使具有高技術含量的開發工具軟件的銷售受硬件設備銷售的制約。
在開發式工業計算機系統日漸成熟的今天,有的PLC和DCS制造商,為了充分發揮其在PLC和DCS開發工具軟件上的優勢和技術儲備及潛力,最大限度的保護用戶在軟件人才和資源的投資提高其在市場上的競爭力,提出來了“軟PLC”和“軟DCS”的設想的開始實現。其目的是使其開發的PLC和DCS的軟件工具與系統硬件設備分離,可以裝載在各種開發式工業計算機系統的硬軟件平臺上,不僅方便了用戶,而且也解除了硬件設備對制造商軟件銷售和發展的制約。選種變化不僅符合我國以開發式工業控制計算機系統為工業過程自動化新一代主控系統,開發實時監控軟件平臺和信息集成軟件平臺等重大專項實施方案所支持的工業過程自動化的開發和產業化的方向,也將會帶來工業過程自動化用戶從設計,使用維護的變化,這不得不引起我們注意,特別是PLc和DCS開發和制造業的注意。
三、生產過程控制和管理軟件的融合
在上述發展趨勢的推動下,集過程自動化和信息管理的集成化軟件也應運而生,軟件集成的功能也日益豐富和增強。Wonderware公司的套裝化軟件Factory Suite2000就是滿足這種要求開發和集成的。它是從操作員開始,以一個從下到上的層次結構為生產管理系統提供信息,與ERP、EAM等相結合的,從下到上的生產制造和管理信息系統MMI(Manufacturing Management Informationsystem),從而根本上改變開發應用程序傳統的觀念和方法。
FactorySuite 2000包括如下的核心軟件:
InTouch:過程圖形化軟件
InT0uch:資源管理和wIP(work inProcess)跟蹤軟件
lndustrlal SQL Server~關系型數據庫
lnControl:基于PC機的過程控制軟件
lnBatch:矛性批處理管理系統
I/O Server和OPC程序庫:具有750多個I/O驅動程序和OPC客戶程序,連接各種OLC,DCS,RTS,現場總線,回路控制器,測量設備,條碼閱讀機等設備。
FsctorySuite Web Seryer:集成的Intemet/Intraanet服務器軟件,通過國際互聯網和企業內部網收集數據,監視,瀏覽畫面和應用程序。
SCADAlram:一個基于Windows的通信軟件,用來連接工業自動化軟件,提供實時智能報警通知,數據采集,并可通過各種通信裝置遠程控制。SCADAIram智能地將報警變信息成語音,通過揚聲器。內部通信系統,廣播和電話等等有線和無線通信方式傳送到指定的電話,還可以發送字母一數字文E-mail到指定的BP機或手機中,并由電話或手機進行各種參數的遠程設定和控制。
其中,lnConrtol就是基于Windows NT的實時控制軟件,可在任何一個支持WindowsNT操作系統的硬件平臺上使用,包括:面板/式工業工作站,SMP服務器和開放式工業計算機,用軟件實現了生產過程自動化控制器的功能。這充分說明了,
可以把開發生產過程自動化控制功能的工具軟件和硬件始終捆綁在一起,這就不僅給自動化系統軟件開發商一個更大的發展空間,也給用戶選擇硬件的靈活性。
工業控制自動化范文5
【關鍵詞】 鋼鐵工業 自動化 工業以太網
鋼鐵生產過程繁雜且冗長，一般包括選礦、燒結、高爐、轉爐、軋鋼等等工序。鋼鐵生產過程中的高溫、高輻射和粉塵對鋼鐵工人的健康影響較大，有些鋼鐵生產過程還對鋼鐵工人的人生安全帶來威脅。例如經常發生爆炸或鐵水四濺，造成鋼鐵工人皮膚灼燒等現象。如何充分發揮自動化網絡控制技術的優勢，引進國際先進的控制系統來提高鋼鐵生產的生產效率，保證鋼鐵工人的生命安全是每個大型上市鋼鐵企業急切解決的難題。新余鋼鐵集團作為國內的上市企業，投入了大量的人力、物力和財力，引進自動化控制系統，實現現代企業的自動化管理。
一、我國鋼鐵工業自動化現狀
目前，我國大部分鋼鐵企業都引進先進的自動化控制系統或設備，控制鋼鐵生產的全過程，這些先進的自動化控制系統不僅包括單機操作系統，還包括分布式系統，基本上能滿足正常的生產需求，但離國際先進水平還有一定的差距。為滿足進一步的需求，一些新建的鋼鐵項目淘汰了一些過時的自動化控制系統，引進單機自動化設備，實現自動控制分級管理。
鋼鐵工業自動化控制系統一般包括四級，分別是采集執行層、控制層、生產管理和調度系統和企業信息管理層，每層實現相互獨立的管理，又相互集成。采集執行層實現物理量的測量及執行具體的控制命令；控制層集中控制鋼鐵生產工藝過程，優化生產控制；生產管理和調度系統完成鋼鐵生產過程中各工序的協調管理；企業信息系統層則完成各子系統的集成管理，實現網絡化控制。一般來說，采集執行層采用傳感器技術等，而其它層則采用以太網，不同層的網絡之間的無縫集成不是非常順暢。如何實現這些層之間的集成一直是未來鋼鐵企業發展的重點和核心。只有真正做到控制系統與管理系統的信息集成，鋼鐵工業自動化才真正實現了，也才能發揮鋼鐵企業自動化控制系統的真正作用。
二、鋼鐵工業中的自動化網絡控制技術
2.1現場總線控制技術
現場總線控制技術起源于上世紀80年代，使用現場總線控制技術設計的自動化控制系統稱為現場總線控制系統，包括德國BOSCH公司的CAN，基金會公司的現場總線等等。這些系統的子系統之間獨立性比較明顯，同是各子系統之間又是可集成的。所謂現場總線控制系統就是指一個全分散、全數字化、全開放和可互操作的生產過程自動控制系統，各子系統均采用不同儀表實現人機互動操作。現場總線控制系統全球非常多，包括60多個不同廠家生產的現場總線控制系統，在實現各種系統的無縫集成、溝通生產現場、控制設備、企業更高的系統管理層之間的聯系等方面有其獨特的優勢?，F場總線控制系統在鋼鐵工業中的應用非常廣泛，貫穿鋼鐵工業生產的全過程，包括選礦、燒結、高爐、轉爐、軋鋼等等工序，以現場總線控制技術為支撐的自動化控制系統具有精確性好，維護性和擴展性好，子系統之間的集成度高等特點。
2.2工業控制計算機
所謂工業控制計算機就是將個人計算機應用到工業過程控制中，通過軟件控制生產過程。工業控制計算機高度開放，系統集成度也更高，更加靈活、更加低廉地實現了工業過程控制。工業控制計算機通過集成通信、人機界面和功能軟件，實現PLC功能和DCS功能，通過價格低廉的PC機，使用一般的硬件平臺，安裝各種各樣適合程序開發的軟件，實現工業控制管理。例如工業控制計算機上可以安裝Windows-NT和 Windows-CE等操作系統。新余鋼鐵集團公司將許多DCS或單回路數字式調節器統一使用工業控制計算機來實現生產控制，節約了企業的生產成本，取得了顯著的經濟效益，并且大大節約了調節器或傳感器的維護困難。
2.3工業以太網
近幾年，工業以太網廣泛用于鋼鐵工業中的自動化控制，通過遵循以太網的的TCP/IP協議，將鋼鐵工業生產過程中的各種控制器連接起來，通過工業控制計算機進行控制管理。工業以太網技術發展已趨成熟，許多鋼鐵工業自動化控制器都具有了TCP/IP協議接口，或RS232、RS486或IEEE1394等等，通過這些接口技術可以將許多鋼鐵工業過程中的傳感器接入INTERNET網，實現系統集成化，企業信息化管理。
三、結語
綜上所述，我國鋼鐵工業自動化網絡控制技術包括現場總線技術、工業控制計算機和工業以太網，通過自動化網絡控制技術可以提高鋼鐵的生產效率，降低能耗，是世界工業生產的一部分。雖然我國的自動化網絡控制技術起步比較晚，但最近幾年工業控制計算機和工業以太網在鋼鐵工業中的應用發展迅速，非常理想的解決了鋼鐵工業過程控制，實現了鋼鐵工業過程的一體化問題，鋼鐵企業的經濟效益得到了顯著的提高。
工業控制自動化范文6
關鍵詞：工業控制技術；變頻；嵌入式微控；觸摸屏
Abstract: analyses the development of industrial automation control technology application. From one of the inverter, embedded microcontroller control, touch screen and technology of a detailed introduces the structure, function and working principle.
Keywords: industrial control technology; Frequency conversion; Embedded microcontroller control; Touch screen
中圖分類號：U468.2+2文獻標識碼：A 文章編號：
一、引言
在工業自動化控制技術領域，為了實現對工業生產過程的檢測、控制、優化、調度、管理與決策，從而達到增加產量、提高質量、降低消耗、確保安全生產等一些目的。對于工業自動化控制技術而言，它是自動化技術、電子技術、儀器儀表等技術的綜合集成。其控制系統主要由變頻器、嵌入式微控制器、觸摸屏等部分構成。通過對設備和生產過程的控制，就能實現上述目標，并提升整個企業的安全生產能力和經濟效果。
二、變頻器技術
1、變頻器基本功能
作為變頻器技術來說，它是一門綜合性的技術，是建立在電力電子技術、自動控制技術、計算機技術的基礎之上而逐漸發展起來的。而變頻器也可以看作是一個頻率可調節器的交流電源。它通過改變變頻器的輸出頻率，就可以實現電動機的速度控制。只需要改變變頻器內部逆變管的開關順序，即可實現輸出換相，實現電動機的正反轉切換。與此同時，變頻器還具有直流制動的功能，不需要增加制動控制電路了，就能順利實現制動功能。在需要制動時，只要通過變頻器給電動機加上一個直流電壓，利用自己的制動回路，將機械負載的能量消耗在制動電阻上進行制動即可。變頻器在使用時，只需要在電網電源和現有的電動機之間接人變頻器和相應設備，不需要對電動機和系統本身進行大的設備改造，就可以適用各種工作環境和工藝要求。另外，變頻器的節能效果也非常顯著。尤其是對于工業中大量使用的二次負載(風機和泵類)來說，當用戶需要的平均流量較小時，風機、水泵的轉速較低，其節能效果是非常顯著的。
2、變頻器的結構
變頻器的主要任務是把電壓和頻率恒定的電網電壓，變成電壓和頻率可調的變頻電源。它的基本結構包括以下四個部分：
1）整流電路。主要由三相全波整流橋組成，其作用是對電網工頻電源進行整流，把交流電整流成直流電，并給逆變電路和控制電路提供所要的直流電源。
2）逆變電路。它是變頻器最主要的部分，也是長期以來要解決的核心問題。常見的結構形式是利用六個電力電子開關器件組成的三相橋式逆變電路，它的主要作用是在控制電路的控制下，有規律地實現逆變器中主開關器件的通與斷，將整流電路輸出的直流電轉換為頻率和電壓都可任意調節的交流電。逆變電路的輸出，也就是變頻器的輸出。它主要就是被用來實現對電動機的調速控制。
3）直流中間電路。它主要是對整流電路的輸出進行濾波，以保證逆變電路和控制電源能夠得到質量較高的直流電源。當直流中間電路是用大容量的電解電容濾波時，變頻器為電壓型變頻器；當直流中間電路是用電感很大的電抗器濾波時，變頻器為電流型變頻器。另外，直流中間電路中有時還包括制動電阻，甚至一些其他輔助電路。
4）控制電路。它是變頻器核心部分，高性能的變頻器目前已經采用微型計算機進行全數字控制，并采用盡可能簡單的硬件電路，主要靠軟件來完成各種功能。由于軟件的靈活性，數字控制方式?？梢酝瓿赡M控制方式難以完成的一些功能。
3、變頻器發展趨勢
隨著新型電力電子器件和高性能微處理器的應用，以及控制技術的不斷發展，變頻器的優越性正在逐步體現并擴展到工業生產的所有應用領域。今后變頻器技術將向以下三個方面發展：
1）高性能和多功能化。利用了微型計算機巨大的信息處理能力與軟件功能不斷強化，使變頻裝置的靈活性和適應性也不斷增強。
2）大容量和小體積化。變頻器主電路中功率電路的模塊化、變流電路開關模式的高頻化、控制電路采用大規模集成電路和全數字控制技術，為變頻器小型化搭接了很好的平臺，并促使其裝置更加小型化。
3）隨著信息技術的發展和網絡與智能化的應用，變頻器產品將可以進行故障自診斷、部件自動置換，從而保證變頻器的長壽命和高可靠性，并利用網絡實現多臺變頻器聯動，以致于組成變頻器綜合。
三、嵌入式微控技術
1）基本功能。嵌入式微控制器（Embedded MieroeontrollerUnit，EMCU)是將先進的計算機技術、半導體技術和電子技術與各個行業的具體應用相結合的產物。它以應用為中心、以計算機技術為基礎、軟件硬件可裁剪，適合應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統。嵌入式微控制器系統通常面向特定應用，設計和開發必須考慮特定環境與系統要求，是一個發散的、技術密集的系統。
2）結構。嵌入式微控制器系統，它是由硬件系統和軟件系統所組成。為了提高系統的執行速度和可靠性，它的軟件一般固化在存儲器芯片或微控制器中，而不是存儲在外加的磁盤載體中。系統是以微控制器為核心，加上外部專用電路和系統軟件，形成的計算機的應用系統。在一塊芯片上集成了中央處理器（CPU）、存儲器(RAM、ROM)、定時器/計數器和各種輸人輸出(I/O)接口等。它還可包含A/D和轉換器D/A直接存儲器傳輸(DMA)通道、浮點運算等特殊功能部件。
3）應用范圍。嵌入式微控制器在應用數量上已遠遠超過了各種通用計算機。在制造工業、過程控制、通信、儀器、儀表、汽車、船舶、航空、航天、軍事裝備消費類產品等方面，均是嵌入式微控制器的應用領域。在進入21世紀以來，嵌入式微控制器技術逐漸成熟，并全面展開，現已被公認為是一種具有良好發展潛力的技術。
四、觸摸屏技術
1）功能。人機界面通常被大家稱為觸摸屏，是用戶利用手指或其他介質直接與屏幕接觸，進行信息選擇，向計算機輸人信息的一種輸入設備。包含HMI硬件和相應的專用畫面組態軟件。在工業上，觸摸屏是首選的接口設備，連接的主要設備種類是PLC觸摸屏，因其具有很強的適應性，比鍵盤鼠標、軌跡球更具有優越性。觸摸屏易于使用、易于掌握、低故障率，是任何其他輸人設備所無法比擬的。當觸摸屏在惡劣的環境下（灰塵、油污潮濕、磨損、劃傷等）工作時，都不會造成觸摸屏的損壞。因此，它在工業自動化控制技術中，能夠發揮著很好的作用與效果。
2）工作原理。觸摸屏的工作原理是用手指或其他物體觸摸，所觸摸的位置由觸摸屏控制器檢測，并通過接口（如RS-232串行口）送到CPU，從而確定輸人的信息。觸摸屏系統一般包括觸摸屏控制器（卡）和觸摸檢測裝置兩個部分。其中，觸控屏控制器（卡）的主要作用是從觸摸點檢測裝置上接收觸摸信息，并將它轉換成觸摸點坐標，再送給CPU，它能同時接收CPU發來的命令并加以執行。觸摸檢測裝置一般安裝在顯示器的前端，主要作用是檢測用戶的觸摸位置，并傳送給觸摸屏控制卡。觸摸屏按照工作原理和傳輸信息的介質可分為四種，它們分別為電阻式、電容感應式、紅外線式以及表面聲波式觸摸屏。
3）發展方向。隨著數字電路和計算機技術的發展，HMI的功能將越來越豐富、價格也會降低、屏的壽命也將延長，HMI產品將贏得更加廣闊的發展空間。
五、結語
在現代制造領域中，工業自動化控制技術是21世紀最重要的技術之一。工業自動化控制技術，如今已廣泛應用于提高工業生產產品的質量、數量和生產設備的效率，并大大改善了勞動條件和強度。隨著科學技術的快速進步與工業自動化控制技術的飛速發展，它還將極大地提高人們對現代工業生產的預測及決策能力，從而進一步促進現代工業制造業的迅猛發展，其工業自動化控制技術也將會贏得更加廣闊的發展前景和空間。
參考文獻：
