当代工业自动化控制中微机控制技术的应用

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wangjunhua66
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  摘要:工业自动化离不开计算机技术的支持,工业自动化控制也不例外,微机控制技术主要以微机和网络为框架,配合终端采集和执行设备,以此实现对工业化流程的合理控制和优化。
  关键词:工业自动化控制自动化 微机控制技术 锅炉微机控制
  一、工业自动化中微機控制技术分析
  1、微机可控制理论
  微机控制理论中,如果忽略数字信号量化的效应,可将微机控制看做是一种采样控制系统,在采样控制系统中连续的环境如果可以离散化,则整个系统便成为了纯粹的离散系统,因此就形成了微机控制的理论基础,其主要的发展分支如下:采样理论支持,此理论是建立在香农采样定理、采样频谱、采样相互、采样混叠、信号恢复、图像分析等。差分方程的应用,许多特征都可以通过分析一个线性是不变的差分方程进行解释,即差分方程代替微分计算。变换理论的形成,霍尔维茨在90年代中期对序列采样离散系统的性能和稳定性进行了研究,并获得了成功。空间状态理论,基于状态空间模型按极点配置的设计和最有设计对离散系统进行了分析与设计。识别自适应控制思路,其主要是利用连续模型和性能指标的离散化,性能指标函数的分析和计算,采样控制系统的仿真和采样周期选择等控制来实现对系统的控制。
  2、新型控制研究
  因为工业自动控制系统所面对的是结构复杂且时变的非线性系统,因此微机控制系统的形式应具有针对性和效率,新型微机形式有:鲁棒型控制思路,基本思想是在设计中设法使系统对模型变化不敏感,是控制系在模型因为误差干扰的时候保持稳定,同时质量也在工程所需要的范围内。鲁棒控制主要有代数方法和频域方法;模糊型控制,凡是无法建立其数学模型或者难以建立数学模型的场合可以采用此种方式进行控制;专家系统,工业控制系统中广泛应用,此种系主要是针对诊断、工业工艺控制、工业设计等领域;预测型控制,此种控制形式是在上个世纪的中期产生的,是对工业控制领域内适用的控制模式,如:动态矩阵法、模型计算法,此类计算方式对象的阶跃影响或者脉冲影响为模型,已经成为了工业过程控制的重要发展方向。
  二、微机控制的发展方向
  微机控制是一种需要对生产过程进行全面认识和测量的技术,即通过数据采集和分析完成控制的方式,其发展的方向也呈现出多元化。具体的发展方向有:开放式的控制系统被逐渐应用,各种系统的体现结构并不一致,相互之间缺乏兼容性和互换性,各个厂家的系统不具备相应的兼容性,因此在搭建过程中需要系统具备开放性;智能控制的发展,常用的智能策略包括了模糊控制、专家控制、学习控制系统、神经系统等,智能化控制系统的实现是微机控制技术水平的重要标志;采用分层分布式的控制,大型的控制系统需要安装不同的功能进行控制划分,以现场总线技术为代表的网络技术为基础,DCS、FCS的控制结构被广泛应用,并利用先进的控制策略向LCA系统发展实现一种更加灵活的控制系统;先进控制技术,利用普及PLC和智能仪表、处理器等实现智能化控制;系统综合性自动化,综合自动化主要是利用计算机基础制作系统和计算机过程控制系统相结合,是过程工业中的重要控制模式;网络化与虚拟化,在数字化的基础上,虚拟化技术的研究正快速发展,虚拟现实、虚拟产品开发、虚拟制造等为工业自动化控制提供了仿真化的控制与分析;安全与绿色的理念融入到控制系统中,如:绿色自动化减少信息污染、信息安全、电磁波抑制、洁净生产等。
  三、用于工业自动化的微机控制技术应用
  在工业自动化控制中为了适应生产需求,微机控制技术已经逐步得到了应用,下面以起重机的自动化控制为例,对其应用进行分析。
  1、微机控制的系列化
  为了适应微机控制,针对不同的类型的起重机进行工业自动化控制,适应化的改进是其应用的重点。研究和生产控制设备搭建控制系统时最为重要的就是系统的可靠性,所以在研究和使用过程中必须慎重开展,考虑周密,利用容错技术和抗干扰技术、保安措施等,以此首先保证系统和设备的安全消除客户应用的顾虑。
  2、硬件组成
  1)控制器选择
  自动化设备控制的系统形式有三种,一种是采用PLC控制;一种是嵌入式控制;一种是工控机控制系统。在实践中对于起重机而言PLC的控制方式较为适应其重复动作的运行规律,其优点是数据处理简单,控制编程灵活,通信系统简单,经济性突出等特征, 且可以与微机实现数据交互使其成为现场控制的核心, 因此在起重机领域中采用PLC与微机结合的控制模式较为合理。在选择PLC后就应当按照其控制的任务深入选型, 依据是功能、程序量、输入输出信号情况等。
  但是不论何种信号的控制器都应当满足其对系统控制的能力与拓展能力,即保证系统具备冗余性能,因为微机控制技术是通过对现场采集数据并对其进行分析后有上位机对PLC发出指令完成某个作业流程的方式。因此在PLC和通讯方式的选择上应满足此要求, 这样才能满足起重机运行机构定位元件的需求,可以较好的完成对形成开关、接近开关、磁性传感器、旋转编码器、信号测定、图像处理等,并可以与控制系统实现结合,完成对系统的智能化控制。
  2)控制定位器件
  起重机的控制器件应考虑到其作业环境的特殊性,即保证其适应长距离运行、潮湿环境、冲击振动等恶劣化剂的干扰。另外,在微机控制系统中应当选择定位精确并可以与PLC实现联动的器件,因此采用编码等作为起重机的定位元件,与光感器配合使用就可为微机控制下的起重机进行精确的定位,从而体现系统的精度与高效特征。
  3、软件支持
  软件方面,微机控制技术应具备数据采集和处理能力,PID控制和显示功能、诊断和分析功能、并可以与模糊控制和专家系统相结合,提高微机控制的效果。微机控制中应采用模糊控制对运行数据进行采集和分析,确定较为合理的运行流程,并结合现场技术人员的经验对整个工艺参数进行设定,这样就可以在控制中获得较好的成果。
  4、微机控制的实现
  微机控制下的起重机工作程序往往被设计成为一个阶段性断续运行的过程。起重机在完成一个阶段性的动作后就会反馈基本信息,利用传感器确定其各个机构的位置甚至是负载情况,以此判断其下一步动作。如刚刚启动的提升机构运动到设定的当前工作位置,则暂停;判断当前条件后再选择下一阶段的动作或选择运行其它功能机构。在此间计算机将对整个系统的状况进行分析与评价,并针对性的发出指令控制整个起重机工作, 完成一系列多个阶段性过程的连续动作。
  四、结束语
  在微机控制中需要微机实现的功能如下:1)检测运行参数:为了全面掌控整个系统的运行情况,监控系统搜集相关的工艺参数,电气参数、运行状态等。系统可以利用对数据的处理获得丰富的图形,通过组态将其与机械设备的图形相关联,显示运行情况。
  2)综合分析和指令功能,监控系统根据监测到的系统运行数据,按照设定好的控制策略对系统进行监督和管理,并发出相应的指令改变系统运行状态,调节系统设备的具体运行,从而提高设备的运行效率和安全运行。
  3)故障诊断,主控中心可以显示、管理、传送设备运行的各种报警信号,从而设备的安全运行等级大大的提高。同时,对报警的档案管理可使业主对于设备运行的各种问题、弱点等了如指掌。
  
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