工业自动化控制浅析

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  [摘 要]在现代科学技术的诸多领域中,工业自动控制技术起着越来越重要的作用。工业自动控制技术的广泛应用,有效地提高了产品质量和劳动生产率,改善了劳动条件。它已渗透到国民经济的各个部门以及人们日常生活的许多方面,成为现在社会活动中不可缺少的重要组成部分。
  [关键词]工业 控制 自动化
  中图分类号:F275 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)43-0026-01
  工业自动控制主要是通过电力电子、机械、软件组合实现工业生产过程控制。生产过程比较复杂的系统还要求对影响产品质量的各种工艺参数如温度、压力、流量、速度时间等能够自动测量和自动调节,这样就构成了功能相当完善的工业自动化控制系统。
  一、工业自动控制技术发展史
  1.电力拖动控制系统
  电力拖动控制系统分直流拖动和交流拖动,上世纪30年代出现的交流电动机-直流发电机-直流电动机的无极调速系统,广泛用于电力拖动技术性能要求较高的机床等机械设备。到60年代大功率晶体管研制成功,使变流技术发生了根本性的变化,晶闸管-直流电机的调速系统克服了旋转交流机组体积大、造价高、效率低、维修困难等缺点,而且系统调速精度、动态响应等技术性能也有很大提高。进入80年代电力电子技术和微电子技术融合,使交流电动机调速有很大突破,出现了鼠笼电动机变频调速系统和绕线转子异步电动机串级调速系统。交流电动机调速系统逐步取代直流调速系统。
  2.PLC
  上个世纪30年代机械加工企业为提高生产效率,采用机械化流水作业的生产方式,对不同的零件分别组成自动生产线。大型自动生产线的控制系统使用继电器数量很多,有触点的电器工作频率低,频繁动作情况下寿命短是生产线运行可靠性降低。60年代初利用电子技术研制出矩阵式顺序控制器和晶体管逻辑控制系统代替继电接触器控制系统,这些控制装置自身存在不足,未能得到广泛应用。1968年美国通用汽车(GM)公司提出把计算机完备功能以灵活性、通用性好等优点和继电接触器控制系统的简单易懂、操作方便等优点结合起来,做成能适应工业环境通用控制装置,其编程方法和程序输入方式加以简化,使工作人员易懂易掌握它的使用技术。1969年美国数字设备公司(EDC)研制出第一台可编程控制器(PLC)在通用汽车公司装配线上试用获得成功。PLC可靠性很高,平均无故障运行时间达10万小时以上,大大减少设备维修费和停产造成的经济损失。PLC已经成为电气自动控制系统中应用广泛的核心装置。
  3.数控技术
  1952年美国研制成第一台三坐标数控铣床,其综合了电子计算机、自动控制、伺服驱动、精密检测与新型机械结构多方面新技术,成为新型通用性强的高效自动化机床。随着微电子技术的发展,由小型或微型计算机再加上通用或专用大规模集成电路组成的数控装置(CNC)性能更完善,几乎所有的机床品种都实现了数控化;具有自动更换刀具功能的是数控加工中心机床(MC),工件在一次装夹中可完成多种工序的加工。数控技术还应用到绘图机械、坐标测量机、激光加工机、火焰切割机等领域。
  二、工业自动控制技术的未来发展趋势
  1.可编程逻辑控制器(PLC)向一体化、网络化发展
  一体化控制器(OCS)的提出,使PLC一体化路线逐渐清晰。OCS由PLC发展而来但却不是单纯的PLC,它将传统的PLC与HMI、I/O以及迅速发展的网络相结合,成为一体,增加了人机交互界面,以方便工业自动化的控制操作。互聯网技术的革新和发展,引发了过程控制领域的变革,即Ethernet技术的扩展,PLC的发展也依托互联网发展趋于网络化。通信系统中数据的高速传输和控制终端网络功能的集成度提高,PLC将继续向着网络化方向发展。
  2.新型现场总线控制系统的发展
  在新技术的推动下,计算机控制系统经历了基地式气动仪表控制系统、电动单元组合式模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统以及集散控制系统(DCS)几个重要阶段后,现今正朝着现场总线控制系统(FCS)的方向拓展和延伸。FCS在今后生命力会越加强大,究其原因在于FCS结合了DCS、产业以太网、先进控制等新技术。其中产业以太网及现场总线技术可以提供可靠性强、灵活度高、方便快捷的数据传输方式,这使FCS在产业现场将得到更加广泛的应用,新型现场总线控制系统在控制领域将保持增长,占据更重要的市场地位。
  3.智能化控制的发展
  智能化的提出引领了各个领域的变革,它是信息化技术的应用,它采用了人工智能理论、学习算法、先进技术,使设备能够模拟人类智能的某些特性和功能。工业智能化控制是在人工智能的基础上提出的控制方法,主要表现在机械设备自动控制的多功能化方面。通过以太网和Web技术实现开放型分布式智能系统,基于网络通用的TCP/IP四层协议,提供高度模块化、分布式技术和可反复使用的工业控制方案。
  工业自动控制技术的发展始终伴随着社会生产规模的扩大,生产水平的提高而前进。工业自动控制技术进步又促进社会生产力的进一步提高;工业自动控制技术又是与微电子技术、电力电子技术、检测传感技术、机械制造技术等紧密联系只一起的。当前科学技术继续在突飞猛进向前发展,工业自动控制技术必将达到更高的水平。
  参考文献
  [1] 余雷声等.电气控制与PLC应用.机械工业出版社.1998.
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