工业自动化控制技术（共12篇）
工业自动化控制技术 篇1
一、控制系统的智能化、分散化、网络化
工业自动化领域的发展趋势之一是控制系统的智能化、分散化、网络化, 而现场总线的崛起正是这一发展趋势的标志。
(一) 现场总线的崛起
半个多世纪以来, 工业自动化领域的过程控制体系历经基地式仪表控制系统、电动单元组合式模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统、集散控制系统 (DCS) 等4代过程控制系统, 当前我国水工业自动化的主流水平即处于以P L C为基础的D C S系统阶段。这里要说明一点, DCS既是一个过程控制体系的名称, 有时也表示为由制造厂商出售的一个起完整作用而集成的集散控制系统产品, 这种DCS系统相对较为封闭, 而目前水工业自动化的DCS系统多数是由用户集成的, 因此相对较为开放。
与早期的一些控制系统相比, DCS系统在功能和性能上有了很大进步, 可以在此基础上实现装置级、车间级的优化和分散控制, 但其仍然是一种模拟数字混合系统, 从现场到PLC或计算机之间的检测、反馈与操作指令等信号传递, 仍旧依靠大量的一对一的布线来实现。这种信号传递关系称之为信号传输, 而不是数据通信, 难以实现仪表之间的信息交换, 因而呼唤着具备通信功能的、传输信号全数字化的仪表与系统的出现, 从而由集散控制过渡到彻底的分散控制, 正是在这种需求的驱动下, 自20世纪80年代中期起, 现场总线便应运而生, 并通过激烈的市场竞争而不断崛起。
现场总线是应用在生产现场的全数字化、实时、双向、多节点的数字通信系统。现场总线技术将专用的CPU置入传统的测控仪表, 使它们各自都具有数字计算和通信能力, 即所谓“智能化”;采用可进行简单连接的双绞线、同轴电缆等作为联系的纽带, 把挂接在总线上作为网络节点的多个现场级测控仪表连接成网络, 并按公开、规范的通信协议, 使现场测控仪表之间及其与远程监控计算机之间实现数据传输与信息交换, 形成多种适应实际需要的控制系统, 即所谓“网络化”;由于这些网上的节点都是具备智能的可通信产品, 因而它所需要的控制信息 (如实时测量数据) 不采取向PLC或计算机存取的方式, 而可直接从处于同等层上的另一个节点上获取, 在现场总线控制系统 (FCS) 的环境下, 借助其计算和通信能力, 在现场就可进行许多复杂计算, 形成真正分散在现场的完整的控制系统, 提高了系统的自治性和可靠性。
FCS成为发展的趋势之一, 是它改变了传统控制系统的结构, 形成了新型的网络集成全分布系统, 采用全数字通信, 具有开放式、全分布、可互操作性及现场环境适应性等特点, 形成了从测控设备到监控计算机的全数字通信网络, 顺应了控制网络的发展要求。
(二) 现场总线的新动向——工业以太网
长期以来的标准之争, 实际上已延缓了现场总线的发展速度。为了加快新一代系统的发展, 人们开始寻求新的出路, 一个新的动向是从现场总线转向Ethernet, 用以太网作为高速现场总线框架的主传。以太网是计算机应用最广泛的网络技术, 在IT领域已被使用多年, 已有广泛的硬、软件开发技术支持, 更重要的是启用以太网作为高速现场总线框架, 可以使现场总线技术和计算机网络技术的主流技术很好地融合起来。为了促进Ethernet在工业领域的应用, 国际上成立了工业以太网协会, 开展工业以太网关键技术的研究。此外, 开发设备网供应商协会 (ODVA) 已经发布了在工厂现场使用以太网的全球性标准——以太网/IP标准。该标准使用户在采用开放的工业应用层网络的同时, 能利用可买到的现成的以太网物理介质和组件, 也即由多个供应商所提供的可互操作的以太网产品。随着网络技术的发展, 以太网应用于工业领域所要面对的网络可确定性问题、环境适应性问题、包括总线供电和本征安全问题都会迅速得到解决。
二、管理控制一体化
工业自动化领域的另一个发展趋势是管理控制系统的一体化。
(一) 何谓管控一体化
在市场经济与信息时代的飞速发展中, 企业内部之间以及与外部交换信息的需求不断扩大, 现代工业企业对生产的管理要求不断提高, 这种要求已不局限于通常意义上的对生产现场状态的监视和控制, 同时还要求把现场信息和管理信息结合起来。管控一体化就是建立全集成的、开放的、全厂综合自动化的信息平台, 把企业的横向通信 (同一层不同节点的通信) 和纵向通信 (上、下层之间的通信) 紧密联系在一起, 通过对经营决策、管理、计划、调度、过程优化、故障诊断、现场控制等信息的综合处理, 形成一个意义更广泛的综合管理系统。
(二) 现场总线为管控一体化铺平了道路
企业信息网络是管控信息集成的基本条件, 没有信息网络就不可能实现企业横向和纵向信息的沟通和汇集, 建网的目标在于实现全企业范围内的信息资源共享, 以及与外部世界的信息沟通。水工业和一般企业网络大致可分为3层, 即企业管理层, 过程监控层和现场控制层。
管控一体化解决方案中的现场控制层由现场总线设备和控制网段构成, 把传统的集散系统控制站 (如水处理企业的PLC分站) 的功能分散到了现场总线设备, 此时的控制站实际是一个虚拟的控制站。现场总线技术与产品所形成的底层网络, 充分发挥其使测控设备具有通信能力的特点, 为控制网络与通用数据网络的连接提供了方便。企业信息网络是管控一体化的基础, 现场总线则为构建管控一体化网络铺平了道路;过程监控层由局域网段以及连接在局域网段的担任监控任务的工作站或控制器组成, 现场总线网络通过现场总线接口与过程监控层相连, 或者监控层直接由现场总线来担当;监控站可以完成对控制系统的组态, 执行对控制系统的监控、报警、维护及人机交互等功能;企业管理层由各种服务器和客户机等组成, 用于集成企业的各种信息, 实现与Internet的连接, 完成管理、决策和商务应用的各种功能。
(三) 管控一体化的支持环境与系统集成
在多总线并存的局面下, 系统集成成为实现管控一体化信息系统的中心任务。系统集成是要按照一定的方法和策略将相同或不相同厂商的现场总线产品相互连接, 并使上层应用与下层现场设备之间完成双向数据沟通, 使之成为一个可以满足用户需求的整体。因此, 系统集成既包括硬件产品的集成, 也包括软件产品的集成。对硬件集成来说, 需要借助网桥、网关沟通总线接口。一般同种总线的网段采用中继器实现网段的延伸, 采用网桥实现不同速率网段之间的连接;不同类型的总线网段之间以及现场总线与以太网等异构网络之间采用网关实现互连, 如公司与生产厂或其他部门距离较远时, 采用公共数据网或电话网来实现局域网的连接, 这在水工业的城市污水处理和截流系统、自来水厂站之间及供水管网调度系统等方面也是经常会遇到的问题。因此可以预计, 今后这类通信接口产品将会变得很热门, 从软件集成来说, 通过OPC、ODBC等技术使得不同系统之间的准确、高速、大量的数据交换得以实现, 能将实时控制、可视化操作、信息分析、系统诊断等功能集成到一个紧凑的软件包中, 具有很大的硬件灵活性, 并且可以提供与多种管理软件的连通性, 从而可较为经济地解决管控系统之间的连接。
三、对水工业自动化发展的思考
综上所述, 现场总线技术的发展, 引起了自动化系统结构和自动化控制概念的变革, 进一步推动了管控一体化企业信息系统的建立, 它集计算机技术、信息技术和自动化技术为一体, 成为流程工业自动化发展的趋势。随着市场经济的发展和加入W T O的临近, 工业企业面临前所未有的发展机遇和愈加严峻的挑战, 对企业的生产经营管理提出了更高的要求。管控一体化企业信息系统的建立, 将是增强企业竞争力的重要途径, 问题是对于水工业来说, 这种必要性到底有多大?水工业尽管有自己的特殊性, 但在实现生产过程和经营过程的整体优化, 在保障运行安全的前提下获取最大的经济效益上与其他工业应是相同的。特别是信息技术的不断发展, 网络的普及, 将会使管控一体化的重要性日益显露出来, 由以PLC为基础的集散型控制系统向以现场总线为基础的管控一体化分布式网络信息系统过渡是必然的。
工业自动化控制技术 篇2
关键词：电气自动化 控制技术 发展方向
1 引言
在电气行业，电气工程及自动化属于一门新学科，这一学科和工业生产有着直接关系，并且也和人们的生活关系密切，正是因为这个特点使其得到飞速发展，也使得这一学科发展得越来越成熟。
随着电气自动化控制技术的不断发展，电气工程和自动化逐渐发展为我国高新技术产业中最为关键的一部分，并且也被广泛应用到我国的各个行业领域，为我国的经济发展提供强有力的技术保障。
工业中自动化控制技术的应用分析 篇3
关键词：工业；自动化；控制技术；应用分析
1.工业中自动化控制技术的概念
自动化控制系统的重点在于集中式数字控制和集散式控制[1]。基地式启动仪表和电动单元组合式模拟仪表控制系统已经跟不上时代的潮流了。机电设备和工艺设备的简单控制无法满足现代工业生产的需求，真正的自动化控制技术覆盖了通讯、网络等技术，涉及了企业的控管理，工业的生产几个不同的层面。它以控制理论为理论基础，目标是生产模式优化，节约人力，提高生产效率，提高生产力，降低生产成本。由于工业革命与科学技术是相互作用的，自动化控制技术是连接科学技术与工业生产的一架桥梁。
2.工业中自动化控制技术的应用分析
2.1嵌人式微控制技术
嵌入式微控制器是一个发散的、技术密集的系统。它的特点是单片化，是当下的嵌入式系统工业的主流。微控制器的片上外设资源一般比较丰富，适合于控制，可以适应不同的应用需求，单片机具有多种衍生产品，每种衍生产品的处理体积大大减小，从而使功耗和成本下降、可靠性提高。嵌入式微控制器系統由硬件系统和软件系统所组成，是计算机技术、半导体技术和电子技术结合起来运用的产物，在制造汽车、通信、仪表、工业、仪器、船舶、航天、航空、过程控制、军事装备产品等方面有广泛的运用，是一项前景广阔有良好发展潜力的技术。
2.2变频器技术
变频器技术是建立在电力电子技术、自动控制技术、计算机技术的基础上的一门综合性的技术，可以看成一个频率可调节器的交流电源。变频器核心是控制电路部分，微型计算机进行全数字控制，改变变频器的输出频率，控制电动机的速度，充分利用软件的灵活性，完成数字控制方式的模拟控制，实现电动机的正反转切换。变频器包括整流电路、逆变电路、直流电源、控制电路等方面，任务是把电压和频率恒定的电网电压变成电压和频率可变换的变频电源[2]。随着控制技术的进步，电力电子器件和高性能微处理器的应用使得变频器的优越性扩展到工业生产领域。朝着高性能和多功能化、大容量和小体积化以及信息技术化和网络与智能化方向运用发展。
2.3触摸屏技术
触摸屏技术是一种新型的人机交互输入方式，输入直观、识别软件方便，支持手写输入。包含HMI硬件和相应的专用画面组态软件，并且具有易于使用、易于掌握、低故障率的特点。工作原理利用手指或其他介质直接与屏幕接触得到触摸屏控制器检测，从触摸点检测装置上接收触摸信息，并把它转换成触摸点坐标，再送给CPU，再接收CPU发来的命令并加以执行。触摸屏可以分为表面声波式、红外线式、电容感应式以及电阻式触摸屏，近年数字电路与计算机技术的发展态势迅猛，作为自动化控制技术之一的触摸屏技术在工业自动化控制技术中，能够发挥着很好的作用与效果。HMI产品在信息化科技时代的今天会有更为广阔的发展空间。
3.工业中自动化控制技术的应用实例及意义
3.1自动化控制技术在水泥回转窑筒体温度控制有检测和保护的功用
通过自动化控制系统的窑筒体温度扫描检测系统一是实现了对水泥回转窑生产情况的监测，二是通过集散式的控制方式来对生产过程实现控制和监督。这样做的好处是保证回转窑筒体耐火砖烧坏脱落的现象不会发生。工作人员通过观察其反应的窑内状况和系统对窑筒体温度长期的监控，得到窑径向和轴向的温度曲线，温度分布的二、三维色相图，通过分析使水泥回转窑筒体的温度确定窑内的煅烧情况具有更好的实时性和确定性，提高运转率。
3.2集散型控制系统以仪表型DCS系统或PLC型为代表在水泥厂生产中的应用，其中包括水泥生产线的主工艺生产线
计算机产业的迅速发展和国民经济的不断增长，对水泥生产技术也提出了很多的高要求高标准。自动化控制技术将不仅解决水泥生产的过程控制问题，之后将通过全数字化和双向通信系统和各种智能化仪表及全数字化的现场控制装置的使用，进行生产分析和统计、预测以及存档等信息管理[3]。
3.3眼下自动化技术被广泛的应用于机械制造、电力、建筑、交通运输、信息技术以及水泥生产制作等领域，极大的提高了劳动生产率
工业自动化简单说就是指工业生产中利用各种先进的科技设备的一个自动化生产的过程，既可以节省人力资源，又可以提高工作效率。自动化控制技术作为现代高速大批量生产的制造业的核心所在，未来工业自动化控制的发展直接引领着未来的工业生产技术的发展，结合我国的国情，中国制造业在进入世界贸易组织后快速发展，自动化进程脚步也开始大步挺进机械制造、交通运输、建筑、电力等行业，提高了生产效率，提高了生产力，成为国民经济链条中的重要支撑环节，自动化技术会为中国现代化建设的进程做出巨大的贡献。
4.结束语
工业中自动化控制技术的迅速发展与应用节约了人力的使用，并提高各种工业生产过程中的安全性，提高生产效率，提高产品质量，减少生产过程中的原料和能源的消耗，提高了企业的产率以及经济的生产效益，促进我国的国民经济的发展。而我们应该继续去学习、创新和研究，深化自动化控制技术的运用，从而为促进工业自动化控制技术更好的发展做出贡献。
参考文献：
[1]傅裕.绿色电力下电厂自动化控制研究[J].科技致富向导，2011（12）
[2]印江.依托西门子SIMATIC实验室培养电站自动化专业人才[J].实验室研究与探索，2008（08）
工业自动化控制技术 篇4
1 智能控制技术
人工智能是指智能机器所执行的通常与人类智能有关的功能, 如判断、推理、证明、识别、感知、理解、设计、思考、规划、学习和问题求解等思维活动。人工智能的内容很广泛, 有不少内容可用于控制, 当前最主要的有专家系统、模糊控制和人工神经网络控制三种形式。它们可以单独应用, 也可以与其他形式结合起来;可以用于基层控制, 也可用于过程建模、操作优化、故障检测、计划调度和经营决策等不同层次。专家系统 (Expert System) 主要是指智能计算机程序系统, 其内部含有大量的某个领域专家水平的知识与经验, 能够利用人类专家的知识和解决问题的经验方法来处理该领域的高水平难题。专家系统的基本功能取决于它所含有的知识, 因此, 有时也把专家系统称为基于知识的系统 (Knowledge-Based System) 。模糊控制 (Fuzzy Control) 是把人的丰富经验加以总结, 把凭经验所采取的措施变成相应的控制规则, 对复杂的工业过程进行自动控制的一种行之有效的控制方法。它把操作规则、控制规则等用“IF…THEN…”的形式来表示, 并通过模糊推理 (Fuzzy Inference, Fuzzy Reasoning) 来确定操作量。神经控制 (Neuro Contro1) 是利用微电子技术来模拟人脑思维的一种控制方法, 具有较强的适应和学习功能, 比较适用于具有不确定性或高度非线性的被控对象。模糊、神经控制都是利用了人类大脑所具有的灵活机智的信息处理机能, 从而有可能实现用传统的控制方法不可能得到的一些特性, 但二者有本质的区别。前者反映大脑“逻辑推理”的能力, 而后者则侧重“认识”能力。若把两者的特长相融合, 采用不同的方法和思路去实现同一目的时, 在解决工程难题上会有积极的意义, 并且可以达到出乎意料的、殊途同归的效果。但必须指出的是, 对于这些方法的理论分析还很不充分, 正作为重要课题在进行研究。
2 智能控制在焊接自动化系统中的应用
随着数控技术与自动化控制理论的不断发展, 人们在设计制造或改造某种焊接自动化设备时, 已有很多较成熟的硬件模块与软件模块可供选用, 而不用自行研制相应的硬件电路与控制算法, 这不但可以加快开发焊接设备自动化控制系统的进程, 降低其开发与批量生产成本, 而且可提高焊接自动化控制系统可靠性。
2.1 常用的现代化控制系统硬件模块
1) 可编程序控制器 (PLC, Programmable Logic Controller) 。这种工业化的控制器基于32位单片微机的高性能, 配置了能直接与其他电路连接的数字I/O与模拟I/O接线端子, 组建成CPU模块、数字输入输出模块、模拟量输入输出模块等电路模块。这些模块使用方便, 很容易与存储模块以及稳压电源模块组成焊接自动化控制系统核心电路。可编程序控制器的各种模块已实现了工业化批量生产, 可靠性高, 价格不高, 可采用电工熟悉的梯形图进行编程, 可以接收或输出数字量信号、模拟量信号, 可以对控制信息进行逻辑运算、函数运算乃至PID (比例—积分—微分) 控制算法运算。
2) 单片微型计算机 (Single Chip Micro computer, 简称单片机或单片微机) 单片机有体积小, 价格低, RAM、ROM、I/O接口等资源齐全等显著优点, 特别适合用作机电一体化设备或焊接自动化设备的嵌入式微型控制器。
3) 数字信号处理器 (DSP, Digital Signal Processor) 这是一种超大规模集成电路芯片, 具有丰富的硬件资源、改进的哈佛结构、高速数据处理能力和强大的指令系统, 以美国TI公司TMS320C10系列为代表的DSP产品已广泛应用在工业控制与实时图像处理 (包括焊缝图像处理) 等领域。
2.2 常用的执行电动机
常用的执行电动机主要有交、直流伺服电动机、步进电动机等。这些执行电动机的驱动电路也都已发展成基于单片机数字控制的电动机驱动器模块, 这种电路模块能直接与执行电动机连线, 功能强而且使用方便可靠。
2.3 常用的焊接自动化控制算法
目前国内外研究发展的控制算法种类甚多, 从最初的比例调节法已发展到目前常见的神经网络控制等智能控制方法。鉴于焊接自动化的主要目标是实现焊缝自动跟踪与焊接参数程序控制, 根据其控制过程实时生、控制量等具体情况, 常用的焊接自动化控制算法主要有PID控制算法与模糊PID算法等, 这些算法比较简单实用, 便于编程。
摘要：智能控制 (IntelligentControl, IC) 是引入人工智能 (ArtificialIntelligence, A) I的控制, 是人工智能与自动控制两者的结合。本文结合焊接过程中, 探讨智能技术在焊接过程控制自动化中的应用。
关键词：智能技术,工业过程控制,自动化
参考文献
[1]朱雪璇.工业过程控制自动化中智能控制的应用研究[J].无线互联科技, 2012.
[2]雷会峰, 殷硕.智能控制在工业过程控制自动化中的应用[J].科技风, 2012.
工业自动化控制技术 篇5
电气工程工作系统是由众多机械设备与各种零部构件组成的，其在长期运行过程中必然会受到磨损，引发性能下降或故障等问题。工作系统发生故障，其千兆与该故障类型和故障内容等具有重要的联系。智能化技术亦可应用于机械设备的故障诊断之中。对于工程电气的自动化而言，变压器承担了至关重要的角色和作用，这也都故障防护提出了更严格的要求，其多需要采用多种防治措施，以保护变压器的正常使用性能，提高其使用寿命[2]。
3.2工业电气的优化设计
为保证电气工程的安全稳定工作和工作效果，其自动化控制过程应设置针对性强的电气设备，通常情况下，这一设计流程十分复杂，需同时兼顾电气工程工作特点、工作目标、自动控制化技术等多个方面，因此，相关设计人员必须加强培训和学习，以增强其综合能力，切实理解并掌握电气、电路及磁力等理论，并将理论知识与现实设计工作完美结合[3]。
4结束语
综上所述，智能控制技术逐步应用于电气自动化工作过程之中，这已经成为现代社会的重要发展趋势。同时，智能控制技术在电力生产中的应用越广泛，企业工作质量与发展效果越佳。因此，企业应积极探索智能控制在工程电气自动化中的应用策略，以促进产业持续稳定进步。
参考文献：
[1]黄卫方，龚栋成.浅析智能控制在工业电气自动化中的作用[J].科技信息，2013(13)：118.
[2]鲁成勉.智能输电网的智能控制中心[J].信息与电脑(理论版)，2009(11)：15.
工业自动化控制技术 篇6
【关键词】工业自动化控制和技术；现状；趋势；PLC
在科技进步的推动作用下，我国的工业自动化化控制技术取得了长远的发展，现如今，科学技术是第一生产力，工业自动化控制技术是将机械制造技术、计算机操作技术以及微电子原理等结合应用，在工业生产过程中产品实施检测、对产品质量进行控制，同时也为决策管理提供了重要的理论指导依据，从而提高了工业自动化生产的产量和质量以及劳动生产率，从而促进了工业经济的长久发展。
1 前言
目前，我国在工业自动化控制技术上的应用虽然有了很大的发展，但一路走来大多是先引进成套设备，然后再对引进的设备进行再开发和应用。而本身我国在计算机操控领域已经有很大的领先优势，且应用系统已经形成规模，所以，也可以说我国的自动化控制技术正在向智能化、网络化和集成化稳步发展。
2 工业自动化控制技术的现状与发展概述
2.1 PLC（可编程序控制器）技术
在工业自动化控制技术上，目前最常用的技术就是PLC（可编程序控制器）技术，该种技术采用了数字化运算方式对电子系统进行控制，从而实现对工业生产全过程的控制。因此，长期以来，PLC始终处于工业自动化控制技术领域的主捣地位，为各种各样的自动化控制设备提供了更可靠的控制方案，与DCS和工业PC形成了三足鼎立的局势。同时，PLC也承受着来自其他技术产品的挑战，尤其是工业P，因为不但PC的控制器和PLC一样可靠，而且更容易被操人员作和维护人员接受，所以，更多的制造商最起码在部分生产中已经在采用PC控制方案。因为PC的控制系统更易安装和使用，且有更高级的诊断功能，PC控制成本也比较低，所以导致PLC受PC的威胁最大，所以PLC的生产厂家对PC的应用感到很不安。
2.2 由于现代工业的发展需求，所以促使PLC向微型化、网络化、PC化、开放化的方向发展
由于现代工业的发展需求，所以促使PLC向微型化、网络化、PC化、开放化的方向发展。由于PLC自动化控制技术的早期，由于其体积较大，价格昂贵，所以它的发展受到很大限制。于是近几年来，微型PLC（小于32I/O）已经逐渐开始崭露头角，且价格（大约几千元）也逐渐能被大众接受。随着软PLC（Soft PLC）控制软件的不断发展和完善，安装有软PLC组态软件以及PC-based控制的市场占有率逐年增长。
2.3 Ethernet技术也逐渐渗透到自动化控制技术当中
当前，Ethernet技术也逐渐渗透到自动化控制技术当中，且占有率越来越大，因此也促使了PLC的供应商开始提供Ethernet接口。由此可见，PLC将向开放式控制系统方向转型并继续发展，尤其是基于工业PLC自动化的控制技术更是如此。
2.4 现场总线也是工业控制技术发展的的又一种趋势
另外，现场总线也是工业控制技术发展的的又一种趋势。它是指安装在制造区域或过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式的、双向传输的、多条分枝结构的通信网络。它主要是用来解决工业现场的智能仪表、智能控制器以及执行机构等现场设备之间的数字通信，从而实现现场控制设备和高级控制系统之间的一些信息传递。现场总线使测量控制系统设备具备了更高的数字计算能力和数字通信能力，从而实现测量传输信号的以及控制精度的目的。近年来，现场总线技术发展在自动化仪表技术方面已经取得了显著成就。现场总线的应用，不仅标志着信号形式的变化，而且还为实际的管理技术提供了基础，随着时间的变化，现场总线在设备管理、预示并且判断等方面的能力被不断的显现出来。
但自动化仪表的发展也存在着一定的缺陷，主要体现在资金和市场的缺陷。第一是自动化仪表的新市场用户对产品的价格很敏感；第二是用户更喜欢找更便宜替代品。基于这样的现状，新型仪表的研制受到了很大的限制。因此，许多自动化仪表在应用方面还处于初级阶段。
3 小结
工业自动化控制技术的发展趋势的变化是可想而知的，任何一个新的东西在推广和应用阶段都是要花费一定的时间的，而且在实际的使用方面也是存在不足的地方，更何况智能仪表的一些较新的性能也没有得到利用和发挥。所以，应注意几下问题：第一，数字仪表涉及到一些有关信息的保密问题和安全问题；第二，所涉及的程序和软件的一些可行性问题。第三，通信的保密性、安全性和可行性问题；第四，智能仪表可以和控制系统互动；第五，智能仪表提供了更多的、可以供使用的信息。自动化仪表技术包括的内容特别广泛，包括信息采集、信息处理以及信息应用。
因此，工业自动化控制产业对改造传统产业和提高企业素质是非常有效的方法。随着工业自动化控制的高端技术产业不断涌现，工业控制自动化技术将得到更进一步的发展，同时也对提高国民经济整体素质和综合国力是帮助的。总之，现代化工业自动化控制技术的应用和不断发展，将不仅提高了社会总体生产效率，同时也加快了传统产业结构的优化和发展。工业自动化控制技术的应用，可以节约工业生产过程中人力和资本的投入，有效地提高了恶劣环境中的生产安全性和工业生产效率以及质量。随着工业自动化控制技术的不断发展，人会改造世界的能力也会不断增强，同时还能促进社会经济的高速发展。
参考文献
[1]李桂芹，提高PLC控制系统可靠性的措施[J].电工技术，2006（01）.
[2]中国工控网.中国自动化市场分析（上）[ J].工业控制计算机，2004（11）：69- 70.
[3]胡晓林 廖世海.电气控制与PLC应用技术.北京：北京理工大学出版社，2010.
作者简介
刘膨于，男，汉族，大学本科学历。现为包头轻工职业技术学院助教。
作者单位
工业自动化控制技术 篇7
1 工业仪表自动化控制技术概述
工业仪表自动化控制技术是指将自动化技术、仪器仪表和电子技术机等进行有机结合, 对工业产品的生产过程进行检控、管理和优化组态, 以实现多装置、多单元的分立运行和联合有序控制, 保障生产安全、提高产量与质量和降低能耗等目的的综合技术, 其发展前景是非常可观的, 其发展速度也是非常迅速的。工业仪表自动化控制技术作为工业发展中的关键技术, 在机械制造、化工联合体、城市马路的照明和车辆的无人监控系统、污水处理和树脂合成等领域中应用非常广泛, 并且发挥着无可替代的作用。
2 工业仪表自动化控制技术的作用
为了实现可持续平稳发展, 以及各个生产环节的仪表自动化控制, 工业企业越来越认识到仪表自动化控制技术的重要性, 充分发挥其在工业生产中的控制作用, 可大大提高企业产品质量、生产周期、生产安全和生产效率等, 随着仪表自动化控制技术的智能化、无线化、数字化不断发展和得到广泛的应用, 给工业化大生产的快速发展带来了前所未有新面貌和发展署光。
3 工业仪表自动化控制技术的发展现状
随着改革开放的不断深入, 工业仪表自动化控制技术得到了广阔的发展空间, 很多技术产品被广泛应用到各个领域, 在推动我国工业产业的现代化发展中做出了积极贡献, 出现了前所未有发展势头和优势。
3.1 PLC发展现状
PLC为电子系统, 可以进行程序编辑, 利用数字计算操作过程, 实现对电气仪表设备生产的有效控制。该技术主要依靠计算机与网络技术, 伴随计算机技术的发展和革新, 将会出现速度更快和容量更大的新产品, 未来将在我国工业的控制领域处于核心地位和前端位置。
3.2 DCS发展现状
DCS又称集散控制系统, DCS最主要的是运用计算机的4C技术, 实现对电气仪表设备的集中管理和分散控制, 实现现场调节仪表的智能控制、逻辑运算并代替调节器实现单程控制与多程控制及分程控制等复杂控制, 即节省仪表的组态形式的复杂性同时减少了故障点, 提高了仪表的可靠性和精度, 大大地减少了工业控制仪表自动化的投资。其实用性、通透性与灵动性比较强, 便于工作人员对电气仪表设备的日常操作和管理和工艺控制的简便性和灵活性。
4 工业自动化控制技术发展的新趋势
4.1 电气仪表设备未来的发展方向
在工业自动化控制技术的发展中, 电气仪表设备向智能化、无线化、数字化与高精度化方向发展将成为其发展的新趋势和新方向。随着科学技术的快速发展, 数字化、智能化已经被应用到工业各个领域, 工业电气仪表设备的数字化、智能化控制自然也不例外。在电气仪表设备数字化、智能化发展的过程中, 工业企业可以借助计算机完成对生产过程的高度集成与分散控制。
4.2 自动化和信息化的相互结合
信息技术可以帮助工业企业对员工进行技术培训和教育, 加快企业仪表自动化控制的建设步伐。因此, 在工业仪表自动化控制技术的发展过程中, 工业企业需要将仪表自动化和信息化相互结合, 强化对电气仪表设备和生产过程仪表自动化管理与控制, 通过两者的相辅相成, 既完成信息采集、处理和应用工作, 又实现仪表自动化控制的全面性和准确性。
5 工业仪表自动化控制技术的隐忧
工业仪表自动化控制技术发展到今天, 该各行各业应该说应有的已经是很普遍了, 但是随着改革开放的不断深入和发展, 出现了人荒, 工厂对仪表自动化控制技术人才普遍不重视, 造成了上级大专院校不愿开设这门功课, 学生不愿意学这门课, 我做过调查, 有的大专学校已经连续几年不开设仪表自动化控制专业了, 这是巨大的损失。
6 结语
总之, 工业仪表自动化控制技术是提高工业企业产品质量与生产效率的重要技术, 其广泛应用推动企业发展和我国经济繁荣有着重要的意义。随着科技革命的深化, 工业仪表自动化控制技术发展也出现新的趋势, 而在此过程中, 工业企业不但需要认识到工业仪表自动化控制技术的重要作用及其发展现状, 而且需要准确把握工业仪表自动化控制技术在设备的智能化、数字化、无线化与高精度化发展;自动化和信息化的相互结合。
参考文献
[1]刘俊.自动化控制技术在工业领域的应用分析[J].科技风, 2014, 02:116.
工业自动化控制技术 篇8
目前在我国钢铁冶金行业中, 能源问题日益严峻, 企业面临的市场竞争越来越激烈, 节能增效显得尤为重要。这就需要对钢铁冶金行业中的主要耗能设备———工业加热炉的运行状态进行及时和准确的分析并进行优化, 以提高加热炉的运行效率, 达到节能降耗的目的。近年来, 随着科学技术的日益进步, 自动控制技术在各个领域的成功运用, 为加热炉生产过程中的动态分析提供了有利条件, 同时, 计算机技术在加热炉自动控制系统中越来越多地运用, 使加热炉自动化水平取得了质的飞跃, 提高了加热板坯的质量和产量, 节约了能源, 创造了极大的经济效益。
1 现状
目前国际上的加热炉自动控制技术运用主要包括两大部分:一部分是加热炉基础自动化系统控制 (又称一级控制) , 其中包括加热炉燃烧控制和加热炉PLC控制;另一部分是加热炉过程自动化控制 (又称二级控制) , 包括板坯跟踪、燃烧数学模型控制, 以及与基础自动化系统和下工序过程自动化控制系统的通信交换。这两部分的共同投用, 标志着加热炉自动化控制水平的极大提高, 也标志着工业加热炉控制理论达到了一个新的高度。
2 加热炉工艺流程
攀钢热轧板厂加热炉起着对连铸坯实行连续加热的作用。燃料采用高焦煤气混合气体, 与空气按照一定的比例混合燃烧, 达到加热并节能的目的。板坯从炉尾由推钢机推入, 然后在炉膛中进行加热, 按照工艺指标达到加热要求后的板坯再从炉头由出钢机托出。炉体部分分为热回收段、预热段、加热段、均热段, 其中热回收段的作用在于将冷空气与换热器内的燃烧烟气进行热量交换, 从而将冷空气预热, 预热后的空气再经管道预热段、加热段、均热段燃烧, 达到减小能源损失的目的。
热轧板厂加热炉的燃烧介质为高焦煤气混合气体, 分别来自高炉冶炼和焦炉分解后产生的气体, 由于介质来源及管网的复杂性, 混合煤气受管网压力的波动影响较大, 影响加热炉自动控制的效果;其次, 煤气成分不纯, 杂质较多, 使得加热炉的执行机构动作灵敏性受到制约, 同时由于煤气纯净度低且不稳定, 煤气燃烧热值不稳定, 又给加热炉燃烧控制策略的制定带来了干扰因素。因而加热炉自动控制系统在完成自动控制的同时, 也带来了许多不确定因素, 加热炉自动控制技术上的运用是一个渐进、复杂的过程, 需要多学科、多专业的协调配合, 才能更好地发挥系统优势, 更好地服务于加热炉自动控制领域。
3 加热炉自动控制技术的运用
攀钢热轧板厂加热炉将DCS、PLC、FCS总线控制和计算机控制技术相结合, 实现了加热炉区生产的全自动化。加热炉系统拓扑结构如图1所示。
3.1 加热炉基础自动化控制技术
加热炉基础自动化系统包括加热炉DCS燃烧控制系统和加热炉PLC控制系统, 分别承担着加热炉自动燃烧控制和炉区设备自动控制的功能。控制系统采用集散控制理念, 实现加热炉600多个点的数据集中显示, 并根据数据分区, 将控制信号分别下放到不同的基站实现就地控制, 达到集中显示、分散控制的目的, 保证了加热炉的安全稳定运行。数据传输采用FCS总线控制技术, 实现现场的智能化数据与服务器之间的全数字式、双向传输、具有多节点分支结构的通信链路方式, 实现了DCS系统数据开放化的工作, 为基础自动化系统与过程自动化系统通信提供了可能。
在加热炉基础自动化系统中, 加热炉燃烧控制占据非常重要的一环, 而串级并联双交叉限幅控制又是燃烧控制中的核心部分, 它运用计算机技术, 将比值调节、交叉限幅控制融为一体, 并配合氧化锆残氧分析仪、热值分析仪、专家寻优、模糊控制等技术, 使得加热炉燃烧具备稳定、高效、节能的特点, 控制回路流程如图2所示。
串级并联双交叉限幅控制根据炉温调节设定, 分别对空气量和煤气量进行精确的控制, 使空气和混合煤气按最佳比例参与到燃烧控制中, 达到炉温设定的要求。串级并联双交叉限幅燃烧控制以炉温调节回路为主环, 燃料流量和空气流量调节为副环实施控制, 控制效果大大优于过去常用的单回路控制。
为了使加热炉的燃烧发挥最大热效应, 并使燃料充分燃烧, 在燃烧控制系统中空煤配比系数具有很关键的作用。系统通过残氧分析仪和煤气热值计算回路, 分别检测炉内氧气含量以及煤气热值变化情况, 计算结果反馈给空燃比系数做动态修正计算, 这样使得在负荷增加或减小时, 燃料流量和空气流量随着炉内气氛的不同以及煤气热值的波动, 相互限制交替增加或减小, 即使在动态情况下, 系统也能保持良好的空燃比, 保证加热炉燃烧控制的各项指标符合规定要求。
空煤气配比系数得到动态修正值后, 还要根据各个燃烧段的不同情况进行分配, 均热段因为靠近炉门, 炉门开关对炉内气氛有扰动, 而且由于处于高温区域, 板坯氧化的程度高, 所以均热段需要适当的欠氧燃烧, 以减少氧化烧损, 提高成材率, 此段区域呈还原气氛;预热段需要过氧燃烧, 让均热段、加热段剩下的煤气可以继续燃烧, 节约能源, 此段炉内呈氧化气氛。同时, 为了排除因为仪表测量误差导致的系数失真, 根据实际情况对空燃配比系数进行限幅, 改进前、后各段的空煤配比系数分别如表1、表2所示。
经过动态寻优后的空煤比系数较改进前的低, 空气相对量减少, 减少了废气带走的能量损失, 提高了燃烧效率, 降低了烧损, 同时结束了以前操作工重复机械式的工作模式, 降低了劳动强度, 提高了工作效益, 为实现加热炉过程全自动化生产奠定了基础。
3.2 加热炉过程自动化控制技术
加热炉过程自动化控制系统用来对加热炉的整个生产流程进行自动化管理、控制, 实现加热炉区的全自动生产, 并且能够在降低燃料消耗和降低烧损的同时保障板坯的最终出炉温度和温度均匀度要求, 为现代化热轧板厂高质量、低能耗生产提供保障。
攀钢热轧加热炉过程自动化系统服务器采用COMPAG公司的ALPHA 64位服务器, 软件采用OPEN VMS操作系统, 确保了系统在技术先进的同时, 具有良好的可靠性、开放性和可扩充性。数据库服务器采用关系型数据库:ORACLE 8 ENTERPRISE EDITION FOR OPEN VMS。采用ORACLE数据库系统为OPEN VMS操作系统提供的PRO*C开发工具。将SQL语句嵌入第三代开发工具, 对数据库表的数据进行操作。然后通过ORACLE的预编译, 生成标准C语言程序。客户端采用MICROSOFT VISUAL BASIC 6.0, 快速访问数据库和开发人机交互界面。采用ORACLE的SQL*NET协议, 实现ORACLE数据库间的通信。采用ABB公司的RSSQL产品, 实现ORACLE数据库数据与基础自动化系统的数据交换。加热炉过程控制系统结构如图3所示。
攀钢热轧板厂加热炉过程自动化控制系统包括跟踪系统和数学模型两大部分。跟踪系统由炉后核对控制、辊道跟踪、装炉控制、炉内位置跟踪、出炉控制、炉前辊道跟踪等部分构成, 其主要作用在于通过对板坯的位置跟踪, 达到加热炉自动装、出炉的目的, 最后将板坯的出炉信息通知下游计算机, 实现整个轧线过程自动化控制。
加热炉燃烧数学模型是加热炉过程自动化系统中最重要的部分之一。过程控制系统通过数据库中的数据信息, 得到跟踪系统中的板坯的各种数据信息, 包括装炉时间、装炉温度、炉内位置、出炉时间、出炉温度以及由跟踪系统收集上来的基础自动化温度参数等信息, 通过这些信息来综合分析、计算出板坯的实际温度, 实现加热炉各段炉温动态设定、停炉处理以及加热炉区的班管理和实际数据的收集等功能, 从而完成加热炉燃烧控制策略的制定, 实现加热炉基础自动化的闭环控制, 达到控制加热炉板坯出炉温度的目的, 实现加热炉全自动烧钢。
加热炉数学模型系统包括板坯入炉温度计算、板坯在炉时间计算、板坯出炉目标温度计算、模型周期计算处理、休止处理、温度自学习等部分, 其中最重要、最复杂的是模型周期计算处理。模型周期计算处理是加热炉自动燃烧数学控制模型的核心, 实施定周期地对加热炉内每块板坯进行温度跟踪计算、必要炉温计算, 根据各板坯加权系数进行各控制段炉温及燃料流量设定计算。板坯温度计算涉及两座炉子里每一块板坯的断面5层温度及水印、非水印和均热段水印温度。板坯的平均温度计算方法为比热加权平均:
式中, 为SLAB平均温度, ℃;Cpi为各层比热, kcal/kg℃;θiN为SLAB内部温度, ℃。
加热炉燃烧数学模型根据板坯装炉时建立的板坯热跟踪初始数据, 由加热炉实测炉温推算各板坯位置处炉气温度以及上一时刻板坯内部温度分布, 采用中心差分计算模型周期计算板坯内部温度分布, 近而依据剩余在炉时间对板坯作必要炉温计算, 最后根据RULE BASE推论确定的各板坯加权系数, 计算加热炉各段炉温及燃料流量设定值。若按加热炉各段必要炉温上限进行加热, 尚不能达到板坯的出炉目标温度时, 则进行板坯在炉时间延长计算。当轧线或加热炉故障以及轧线预定停轧时, 根据程序干预自动进行降温休止处理。
4 结语
自动化控制技术在步进式连续加热炉中的成功运用, 提高了加热炉控制的自动化水平, 节约了能源, 提高了产品质量和产量, 创造了极大的社会和经济效益。但在实际生产中, 还存在诸多缺陷:外部工艺不完善制约控制策略的控制效果;加热炉基础自动化系统数据采样周期长, 数据时效性较差;过程自动化系统计算复杂, 导致加热炉过程机计算负荷大, 系统的稳定性有待提高等。因此, 还需从工艺和设备等多个方面出发, 结合加热炉控制实际, 进一步改进加热炉的控制策略, 使加热炉自动控制技术能够更好地发挥作用。
摘要：结合攀钢热轧板厂生产实际情况, 介绍基础自动化和过程自动化系统的控制特点以及控制方案。
关键词：加热炉,基础自动化,过程自动化,串级并联双交叉限幅控制,燃烧数学模型
参考文献
[1]侯志林.过程控制与自动化仪表[M].北京:机械工业出版社, 2002
工业自动化控制技术 篇9
科学技术进步日新月异, 技术交流日渐频繁, 为降低生产成本和提高国际竞争力, 我国不断引进和自主开发了大量自动化控制技术, 并付诸于实践。近年来, 特别是一些民营企业, 经过初期的资本积累, 更加注重将资金投入到研发新技术、新装备、新工艺上, 在冶金工业领域, 给民营企业带来了旺盛的生机和活力, 给国有大中型冶金工业企业带来了不可避免的竞争和挑战。他们主要采取引进部分先进技术, 经过适当的硬件和软件的改造升级, 实现了适合自身发展的电气自动化设备的功能提升和技术创新。主要表现在以下两个方面。
1.1 更加注重改善和提升DCS系统集成工作能力
DCS系统:Distributed Control System, 即分散控制系统。国内一般习惯称之为集散控制系统。它主要集成了计算机 (Computer) 、显示 (CRT) 、通讯 (Communication) 、和控制 (Control) “4C”技术, 主要是以通信网络为纽带, 由过程控制级和监控级组成的多级计算机运算、处理系统。DCS系统的综合可利用率可达99.8%;系统平均无故障时长超过8万小时, 广泛应用于火电、热电、核电、化工、冶金、建材等领域, 并实现了全程自动监控。20世纪的我国冶金自动化控制技术装备和水平, 注重在“点”上寻求突破, 而进入21世纪, 则注重在“面”上寻求发展和进步, 逐渐覆盖全国。其优点是智能化的自动、自主化进程控制, 且整个系统的核心技术集成化程度较高, 能够广泛地应用于工业生产实践。目前, 其正在进行冶金工艺最新智能流程的研发, 成功实现了点到面的转变, 因此能从根本上提高冶金工业控制系统的自动化程度和工作效能。
1.2 冶金工程自动化系统控制软件技术的应用与创新有较大提升
20世纪80年代以前, 受科研资金、研发投入、市场规模和体制机制的影响, 我国主要是从国外引进冶金工程自动化系统控制软件, 到后期, 逐渐意识到自主研发的重要性和适用性, 所以加大了人、财、物的主动投入, 实现了较大的历史性转变。在生存中求发展的历史阶段下, 我国在二级自动化监控软件, 三级MES自动化控制软件以及国有大中型企业领军的能源管理控制系统等领域有了长足的进步和提升, 进而逐渐取代进口软件, 在应用水平、管控质量、运行效率等方面都优于国外进口自动化系统控制软件。近年来, 更加注重向技术要效益理念的培育, 兴起了自主研发的冶金工业工程自动化控制平台技术类软件, 在工业生产中得到了较为广泛的采用和实践, 新一代冶金工业工程自动化系统控制软件平台的应用, 使得冶金工业自动化管控效率和水平达到了国际领先地位, 同时也创造出可观的经济效益。
2 钢铁工业的节能环保与冶金工程自动化控制技术
2.1 基于钢铁工业节能环保的冶金工业自动化控制技术的应用
早期的冶金工业自动化控制技术的应用主要局限在装备性能、产品质量, 以及生产成本、运行效率、过程灵活控制、废气废渣废水的工程排放等方面, 随着工业技术的进步和自动化控制软件的研发, 基于更加节能环保与钢铁产品制造流程优化的设计, 成为了钢铁工业生产、设计、研发的主导趋势。因此要对钢铁工业生产的流程结构、功能以及效率进行进一步优化和改善, 必然要加强对钢铁制造整体流程的研究和投入。在此基础上, 加大计算机模拟仿真技术研究, 引入绿色环保、节能降耗等理念, 实现了生产效率的最大化、生产能耗的最小化、对环境影响的最低化。
2.2 自动化控制技术在钢铁生产过程中减少污染物排放的应用
钢铁企业以铁、铬、锰三种金属元素为主要原料, 经过冶炼及压延等工序, 以及以高品位金属矿石 (或精矿) 为原料, 经过高炉、转炉、电炉等流程生产生铁、钢材产品, 产生了大量的废气、废液、废渣。主要污染排放物为工业烟尘颗粒 (主要为金属氧化物) 、二氧化硫 (SO2) 、氮氧化物 (NOX) 等。自动化控制技术在钢铁生产过程中减少污染物排放的应用较为普遍。这个应用过程主要为防止不合格产品的产生和资源的浪费, 主要通过建立广义模型、优化和完善控制技术过程, 研发出对钢铁工业各环节产品实行实时监测、评估与控制的新型自动化控制技术, 从而实现全程自动化控制, 减少污染物排放。同时, 研发出对生产设备实施全过程实时诊断的新型自动化控制技术, 使设备运转高效、误差率较低, 工业产品质量得到有效保障。
2.3 自动化控制技术在钢铁冶炼清洁高效生产中的应用
金属冶炼过程伴随着大量污染物排放, 为了建设环境友好型社会, 控制污染物排放, 研发一整套控制或降低污染物排放的自动化控制系统势在必行。例如, 基于在线分析检测监控技术对污染物的产出实施动态实时监控、作用于废水处理的大功率电气高压转动自动化控制技术、利用谐波检测仪控制技术改善电能输出质量等, 实现了钢铁工业生产的清洁、高效。
2.4 自动化控制技术在钢铁冶炼废物循环利用中的应用
钢铁冶炼过程中会产生大量煤气、钢渣等固体废物, 因而研发出使煤气、钢渣的合理运用自动化控制技术可实现对固体废弃物的循环利用。高温冶炼中的高炉、转炉等设备也会产生大量废物, 因此, 自动化控制技术的研发和应用有助于对废物的循环利用。
3 冶金工业自动化控制技术的未来发展方向
3.1 提高冶金自动化控制技术核心科技的原创性
科学是技术之源, 是技术产业之源, 技术创新以科学理论的研发为基础, 而产业创新主要以技术创新为基础。我国建国以来, 在冶金工业科技研究领域取得了许多历史性进步, 有的已经步入国际领先水平, 但是由于底子薄、起步晚、科技人才相对缺乏、科研资金投入跟不上等因素, 与欧美、日本等国家在总体技术实力上还无法抗衡。但是科研人员要取人所长补己所短, 发挥自身优势, 自主研发一套先进的冶金工业自动化控制技术体系, 软硬件配套衔接, 产学研相结合, 改善操控系统, 提高生产工艺技术水平, 走自主发展的道路。首都钢铁集团创造的数字化炼钢模式带了个好头, 其在原有冶金流程的基础上, 对生产进程进行改善, 将智能仿真技术运用在控制系统运算比对上, 通过仿真模拟计算, 调整出最佳控制效果。
3.2 提高整套控制系统的实时性和可靠性
该技术的实时性和可靠性是它的最大优势, 要通过采集最新数据, 对各项数据进行综合分析并进行科学处理, 实现实时、可靠、高效。对钢铁工业来说, 如果只生产生铁、粗钢等低端产品, 则对实时性要求偏低, 如果要生产镀锌板、彩涂板、焊管、五氧化二钒、钒氮合金、钒铁合金等精细、特种、高端钢铁产品, 则必须提高整个系统的运算速度、实现实时诊断、实时布控、实时处理的能力, 便于及时发现问题, 及时调整参数配比, 及时改善生产工艺。
3.3 要实现数据挖掘和运用
通过改善整套控制平台系统的运行质量和水平, 生产优质钢铁终端产品, 是提高钢铁企业和冶金行业竞争力的关键。钢铁生产过程实现自动化控制, 注重对实时数据参数进行收集、整理、分析, 对数字模型经过全过程优化, 进而达到对生产各环节的自动控制和精细化管理。在当今的冶金工程技术研发中, 数据的挖掘和运用越来越普遍和完善, 数字模型和控制算法的广泛引入和采用会给整个钢铁工业自动化控制系统带来更加广阔的发展空间, 为钢铁企业和冶金工业的发展带来强大动力。
摘要：本文主要阐述了冶金工业自动化控制技术的创新与发展以及钢铁工业的节能环保与冶金工程自动化控制技术, 同时提出了冶金工业自动化控制技术的未来发展方向。
关键词：电气自动化,自动化控制技术,应用
参考文献
[1]中国钢铁工业协会.钢铁工业可持续发展支撑技术[M].北京:冶金工业出版社, 2004.
[2]夏德海.当前钢铁企业应用DCS的若干问题[J].中国仪器仪表, 1992 (02) .
工业自动化控制技术 篇10
1 自动化网络控制技术在钢铁工业中的应用现状
我国钢铁企业的自动化技术发展比较成熟,但受钢铁生产模式、钢铁企业资金紧张等因素影响,自动化网络控制技术应用并不非常普遍,制约了我国钢铁企业的发展,只有认清形势,加强钢铁自动化程度,提高钢铁安全生产,充分发挥自动化网络控制技术的优势,才能提高钢铁企业的经济效益。
1.1 应用水平不高
我国大部分钢铁生产设备都是进口,钢铁自动化设备维修水平技术和自动化网络控制技术应用水平不高。大部分钢铁企业仍然采用能耗高、机械化的生产设备。随着我国对节能减排的要求,必然提高钢铁企业的自动化网络控制技术,淘汰落后的非自动化生产设备,以减少钢铁生产环境污染。
1.2 适应性不强
我国大部分钢铁虽然引进了一些进口自动化生产设备,但钢铁生产过程过于复杂,且自动化数学模型不适应我国的钢铁生产,没有发挥这些先进自动化生产设备的功能,自动化网络控制技术适应性不强。应掌握自动化设备生产技术,研究适应性强的数学模型,完善我国的钢铁企业的自动化网络控制技术。
1.3 性能不稳定
我国大部分钢铁生产设备运行性能不稳定,由于大多数钢铁自动化生产设备国外引进,设备运营或维修工程师对设备的数据诊断不是很清楚,自动化网络控制技术可靠性维护做得不到位。只有认真学习自动化网络控制技术,掌握可靠性维护技术,创新自动化网络控制技术在钢铁工业生产中的应用,才能提高企业的经济效益。
2 自动化网络控制技术在我国钢铁工业中的具体应用
自动化网络控制技术不仅实现钢铁生产全过程的生产监控、环境参数设置,还能及时发现自动化生产线的故障,并发现故障信号,及自动化修正功能。这种自动化网络控制技术不仅能解决钢铁企业生产中的控制问题,还能提高钢铁企业的经济效益,加强企业的信息化管理。
2.1 自动化网络控制技术在钢铁基础自动化系统中的应用
PLC和DCS技术是钢铁基础自动化系统中最主要的自动化网络控制技术,PLC控制钢铁生产现场的设备,而DCS则控制钢铁生产流程。钢铁基础自动化系统中PLC占主导地位,控制钢铁生产全过程中的各中自动化设备,直接控制钢铁自动化系统,而DCS技术辅助PLC实现钢铁生产过程的全控制,实现生产流程优化,做到节能减排,增加经济效益。
2.2 自动化网络控制技术在钢铁生产管理控制系统中的应用
为了实现最佳的经济效益,实现钢铁生产过程中的横向集成和纵向集成,需要钢铁生产管理控制系统来实现不同生产过程中的数据交换和管理,为钢铁生产管理者提供数据支持。钢铁生产管理控制系统通过集成技术,将自动化网络控制技术应用于生产协调、质量监控和在线监测等方面,实现生产管理控制,共享信息资源。
2.3 自动化网络控制技术在钢铁生产过程控制系统中的应用
钢铁生产过程控制是钢铁自动化系统的核心,只有跟踪或监控钢铁生产的全过程,才能实现钢铁生产的全自动化。通过继电器和传感器等电子设备,对钢铁生产过程进行监控。例如采用RCS-9600 CS等设备装置实现钢铁自动化过程中的顺序控制、过程控制、传动控制和运动控制。采用自动化网络控制技术中的光机电一体化、软测量以及数据融合数据处理等技术来实现参数控制、物流跟踪、能源控制以及产品质量过程控制。
2.4 自动化网络控制技术在钢铁企业信息化系统中的应用
为了实现钢铁企业可持续发展,实现节能减排,必须不断改进钢铁企业的信息共享水平,有效实施质量管控,通过钢铁企业信息化系统有效实施实时监测、生产调度等的动态管理,进一步降低钢铁企业的生产成本,实现钢铁企业能源的有效管控与性能管理,帮助企业进行生产和经营管理等的创新。例如,使用自动化网络控制技术模拟钢铁工业生产流程,设计数学模型智能分析故障,在线监测生产数据,最终实现企业赢利。
3 结 语
自动化技术为钢铁工业自动化发展提供了技术保障,提高了钢铁产品质量、钢铁生产效率和钢铁生产安全,为企业节省了大量人力成本,提高了钢铁企业的经济效益。自动化网络控制技术是自动化技术的关键技术,为实现钢铁工业的全自动化发展,必须提高自动化网络技术的应用水平,建设现代化的钢铁自动化生产线,提高钢铁企业的经济效益。
参考文献
[1]殷妮娜.自动化网络控制技术在冶金工业中的应用[J].硅谷,2012(16).
工业自动化控制技术 篇11
【关键词】自动控制技术；工业用水；节水节能
自动控制技术是在20世纪中发展的最快、给人类生产生活带来影响最多的一门科学技术，而在21世纪的工业生产领域，自动控制技术也是最重要的技术之一。自动控制技术从字面意义上来讲就是通过电子机械、仪器仪表、计算机以及其他自动化装置来代替生产中的各种人工的手动化操作，相较于人工手动化操作来讲，自动控制技术在工业中的应用更为快捷、可靠，并且具备一定的准确性。本文通过对自动控制技术进行分析，总结出了在工业用水节水节能的相关应用性能及为工业用水带来的节水节能效果。
1、自动控制技术在工业用水节水节能的应用概述
通常来讲，工业用水的节水节能通常可以分为生产管理性和自动控制技术性两类。其中自动控制技术性的节水节能措施包括在工业生产过程中对循环用水系统进行建立和完善，以及对工业生产中的生产工艺和用水工艺进行改革[1]。在工业生产过程中建立完善的循环用水系统可以从根本上提高工业生产过程中工业用水的重复使用率，而工业生产过程中所用水的重复率越高，越能降低工业生产的用水量和水消耗程度。与此同时该做法还能在极大程度上降低工业生产过程中的污水排放数量，减少工业污水排放对生态环境的影响，继而从根本上减缓工业生产过程中的水资源供给压力。而通过自动控制技术对生产工艺以及用水工艺进行改革，其中重要的技术手段包括在工业生产过程中采取省水新型工艺、选用无污染或少污染的工业生产技术以及推广新型节水器具[2]。
以吉林省长春市绿园区汽车制造厂为例，在没有将自动控制技术融入工厂用水之前，该汽车制造厂每天用于厂内清洗的用水大概在20吨以上，而且大量的洗刷污水的排除对周围的环境也造成了一定的污染。但在使用了一系列相关的水资源自动控制系统之后，该汽车制造工厂每日的用水量得到了大大的降低，每天都能控制在12吨左右。目前在我国常用的工业用水节水自动控制技术包括自动控制重复用水技术、自动控制洗涤节水技术以及自动控制冷却节水技术。上面所提到的吉林省长春市绿园区汽车制造厂就是将这三种技术进行结合而达到最终的节水效果。自动控制重复用水技术可以使工业用水得到重复使用，用自动控制技术的相关特性发展工业生产外排污水回用以及“零排放”技术。该技术可以通过对企业污水进行处理后将其还原进行再利用，尤其是在供水困难的相关地区更应使用该种自动化控制技术，继而完成对企业用水的节水节能。而自动控制冷却节水技术则是利用自动控制技术来进行工业生产蒸汽冷凝后的水回收再利用技术，采用自动化的技术对企业生产过程中的蒸汽冷凝水回收网络进行优化，建立以闭环控制技术为主的笔试回收系统。在进行工业生产的过程中，应对蒸汽泠凝水回收设备装置进行大面积的使用，并对生产过程中对漏气率小、背压度大的自动控制节水型疏水器进行推广。与此同时，还应通过自动控制技术对工业生产中蒸汽冷凝除铁、除油技术进行优化。
2、自动控制技术在工业用水节水节能中的应用分析
2.1自动控制冷却节水技术应用分析。在对工业用水进行节水节能的控制过程中，采用自动控制技术进行高效的冷却节水是最为重要的环节。首先，应将自动控制技术的相关原理应用到高效的工业用水换热设备当中，实现对工业用水换热设备中换热器以及其换热流程的优化，继而是工业生产用水中的自动化物料换热节水技术得到推广[3]。其次，利用自动控制技术生产出高效环保节能型工业生产用水冷却塔以及相应的冷却器具，使得循环冷却水系统能够实现自动化控制，淘汰以往的用于工业生产用水冷却的人工操作的冷却池、冷水池以及冷却器具，将自动化的高效旁滤器应用到工业生产用水的冷却环节当中。最后，利用相关的自动控制技术，建立起一套高效的循环冷却水处理技术，在工业生产用水的敞开式循环间接冷却水系统中融入自动化技术，使得其的水处理运行技术能够实现自动化工作以及浓缩倍数>4的相关水处理环节，用自动控制技术来限制高磷锌水在工业生产用水的冷却环节当中的使用，继而从根本上实现对工业生产用水的节水和节能。自动控制冷却节水不仅能够为工业企业提供充足的用水，也能够降低其成本支出，与我国建设资源节约型社会相吻合，因此，针对自动控制冷却节水技術在工业用水节水节能中的系统建设与应用对推动我国工业发展至关重要[4]。本文所讨论的自动控制冷却节水技术其应用流程如图1所示。
首先，工业生产过程中温度及杂质较高的冷却水经过给水管道的引导，流向了制冷器，本次研究中所设计的自动控制冷却节水系统制冷设备采用石墨制冷器，其好处为工业循环冷却水在经过该处理器冷却过程中能够将大量工业杂质从冷却水中分离出来，提高了冷却水质量。同时高效的制冷设备也可以实现快速降温，从而实现初步降温的目的。此过程中需要保证工业生产中冷却水量供给充足，以最大化发挥制冷器的作用，提高工业用水降温相率，为后续水处理工作提供帮助[5]。其次，经过初步冷却的工业冷却水需要采用电导率检测仪来实施检测，以确保电厂锅炉给水和蒸汽冷凝水等高纯水电阻率的在线连续监测。同时也可以将检测结果传输给废酸水中和站，从而制定下一阶段的冷却水处理工作。此阶段自动控制冷却节水技术主要是对已经冷却的冷却水实施杂质监督，从冷却水质中分析水中所包含杂志、颗粒物、温度等数据资料，如果工业用水经处理后无法满足工业生产需求而需要向外界排放，则可以将工业给水对环境的影响及损害降到最低，有力的推动了环保工作开展，为我国水资源可持续利用提供了较为科学的使用方法。如果工业用水经电导率检测仪检测后相关指标符合循环冷却处理要求，那么将通过给水管道将冷却水传导至废酸水中和站，以便实施接下来的循环水去除杂质等工作[6]。
第三，废酸水中和站循环冷却水处理。目前，我国工业用水节水节能工作中循环冷却水水质管理和加药管理主要采取人工作业方式，对工作人员数量及工作效率依赖性较高，在工业循环冷却水处理过程中需要耗费大量的人力物力来进行操作，而且还存在着操作强度高，水质波动大，加药滞后，容易过量和不足等影响水处理效果和运行费用等不利因素。不仅降低了整个工业用水节水节能工作效率，也在一定程度上影响了工业循环冷却水的处理质量，造成节水节能工作没有取得理想的效果，经济成本支出较高。根据现有工业用水节水节能工作发展情况分析可知，我国冷却水处理技术与欧美发达国家差距并不是很大，经过二十多年的开发、研究和应用，国内生产的药剂已经能够满足工业循环冷却水处理需求，同时与国际水平相比，具有较高的价格优势。并且，适时地开发系列自动控制系统和装置，实现水处理运行控制的智能化、自动化，是当前我们急需解决的问题。本文研究中充分利用现有技术和设备，将工业循环冷却水从源头开始，直到回水返回给工业生产，整个过程均处在自动控制冷却节水系统监控之中，经过自动加药处理后工业循环冷却水实现了总碱+总硬（CaCO3计）控制1600ppm，浓缩倍数≥5，碳钢腐蚀率≤0.075mm/a，污垢热阻≤2.5×10-4m2〃k/w，异氧菌数<5×105个/ml的主体目标[7]。最后，经过给水管道将已经冷却处理完毕的工业循环冷却水重新回流给工业企业，用于工业企业再次生产。
2.2自动控制重复用水技术。在工业生产用水过程中，大力推广和发展自动控制重复用水技术，可以有效提高工业用水的重复使用效率，继而达到工业用水节水节能的目的。首先，应利用自动控制技术的相关理论建立起自动化的工业循环用水系统、工业串联用水系统以及工业回用水系统，大力推进企业对于其自身用水网络集成技术的应用与开发，对已有的企业用水网络系统进行优化，并根据自动化的控制技术对工业生产中的用水网络集成技术进行改建、扩建和新建。其次，还应利用自动控制技术来进行工业生产蒸汽冷凝后的水回收再利用技术。采用自动化的技术对企业生产过程中的蒸汽冷凝水回收网络进行优化，建立以闭环控制技术为主的笔试回收系统。在进行工业生产的过程中，应对蒸汽泠凝水回收设备装置进行大面积的使用，并对生产过程中对漏气率小、背压度大的自动控制节水型疏水器进行推广。与此同时，还应通过自动控制技术对工业生产中蒸汽冷凝除铁、除油技术进行优化。最后，利用自动控制技术的相关特性发展工业生产外排污水回用以及“零排放”技术。该技术可以通过对企业污水进行处理后将其还原进行再利用，尤其是在供水困难的相关地区更应使用该种自动化控制技术，继而完成对企业用水的节水节能。具体的自动控制重复用水技术流程图如下。
结论
综上所述，在我国目前的工业生产过程中，工业用水浪费情况日益明显，这样的状况在给工业生产的用水成本带来了一定负担的同时，也给国家的水资源造成了一定的浪费。自动控制技术是目前用于工业生产的主要技术之一，将其融入到对工业用水的节水节能当中，可以有效实现对工业用水节约程度，减少为工业用水供水设备的维修次数。
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工业自动化控制技术 篇12
随着工业生产的不断发展, 由于生产规模的扩大和过程复杂程度的提高, 工业控制软件设计面临巨大挑战, 即要集成数量和种类不断增多的现场信息。在传统的控制系统中, 智能设备之间及智能设备与控制系统软件之间的信息共享是通过驱动程序实现的, 不同厂家的设备使用不同的驱动程序, 迫使工业控制软件中包含越来越多的底层通信模块;另外, 由于相对特定应用的驱动程序一般不支持硬件的变化, 使得工业控制软硬件的升级和维护极其不便。OPC技术的出现是为解决应用软件与各种设备驱动程序之间的通讯而提出的, 它把硬件厂商和应用软件开发者分离开来, 大大提高了双方的工作效率。OPC是Object Linking and Embedding (OLE) for Process Control的缩写, 它是微软公司的对象链接和嵌入技术在过程控制方面的应用。OPC以OLE/COM/DCOM技术为基础, 采用客户/服务器模式, 为工业自动化软件面向对象的开发提供了统一的标准, 这个标准定义了应用Microsoft操作系统在基于PC的客户机之间交换自动化实时数据的方法。采用这项标准后, 硬件开发商将取代软件开发商为自己的硬件产品开发统一的OPC接口程序, 而软件开发者可免除开发驱动程序的工作, 把更多的精力投入到其核心产品的开发上。这样不但可避免开发的重复性, 也提高了系统的开放性和互操作性。
2 OP C规范概述
OPC规范是一个工业标准, 它包括一整套接口、属性和方法的标准集, 提供给用户用于过程控制和工业自动化应用。Microsoft的OLE/COM技术定义了各种不同的软件部件如何交互使用和分享数据, 从而使得不论过程中采用什么软件和设备, OPC都能够提供通用的接口完成其之间的通讯。OPC技术的实现由两部分组成:OPC服务器和OPC客户端。OPC服务器完成的工作就是收集现场设备的数据信息, 然后通过标准的OPC接口传送给OPC客户端应用。OPC客户端则通过标准的OPC接口接收数据信息。在具体的实现过程中, 用户可以根据自己的需要挑选相应的规范来使用。
3 采用OP C规范设计系统的益处
3.1 采用标准的Windows体系接口, 硬件制造商为其设备提供的接
口程序的数量减少到一个, 软件制造商也仅需要开发一套通讯接口程序。既有利于软硬件开发商, 更有利于最终用户。3.2 OPC规范以OLE/DCOM为技术基础, 而OLE/DCOM支持TCP/IP等网络协议, 因此可以将各个子系统从物理上分开, 分布于网络的不同节点上。3.3 OPC按照面向对象的原则, 将一个应用程序 (OPC服务器) 作为一个对象封装起来, 只将接口方法暴露在外面, 客户以统一的方法去调用, 从而保证软件对客户的透明度, 使得用户完全从底层的开发中解脱出来。3.4 OPC实现了远程调用, 使得应用程序的分布与系统硬件的分布无关, 便于系统硬件配置, 使得系统的应用范围更广。3.5采用OPC规范便于系统组态, 简化了系统, 缩短了软件开发周期, 提高软件运行的可靠性和稳定性, 便于系统的升级与维护。3.6 OPC规范了接口函数, 不管现场设备以何种形式存在, 客户都以统一的方式去访问, 从而实现系统的开放性, 易于实现与其它系统的接口。
4 OP C技术的应用
由于OPC技术的采用, 使得工业控制具有更简单的系统结构、更长的寿命、更低的价格, 同时现场设备与系统的连接也更加简单、灵活、方便。因此OPC技术在工业控制领域得到了广泛的应用, 其主要应用领域如下:
4.1 数据采集。
OPC技术通常在数据采集软件中广泛应用。现在众多硬件厂商提供的产品均带有标准的OPC接口, 实现了应用程序和工业控制设备之间高效、灵活的数据读写, 可以编制符合标准OPC接口的客户端应用软件完成数据的采集任务。4.2历史数据访问。OPC提供了读取存储在过程数据存档文件、数据库或远程终端设备中的历史数据以及对其操作、编辑的方法。4.3报警和事件处理。OPC提供了OPC服务器发生异常时, 以及OPC服务器设定事件到来时向OPC客户发送通知的一种机制, 通过使用OPC技术, 能够更好的捕捉控制过程中的各种报警和事件, 并给予相应的处理。4.4数据冗余技术。工控软件开发中, 冗余技术是一项最为重要的技术, 它是系统长期稳定工作的保障。OPC技术的使用可以更加方便的实现软件冗余, 而且具有较好的开放性和可互操作性。4.5远程数据访问。借助Microsoft的DCOM技术, OPC实现了高性能的远程数据访问, 从而使得工业控制软件之间的数据交换更加方便。
5 OP C技术在工业控制领域应用中的作用
OPC技术对工业控制系统影响和应用是基础性和革命性的。它的作用主要表现在以下几方面:
5.1 OPC解决了设备驱动程序开发中的异构问题。
由于OPC具有统一的接口标准, 硬件厂商只需提供一套符合OPC技术的程序, 软件开发人员也只需编写一个接口, 用户就可以方便地进行设备选型和功能扩充, 只要提供OPC支持, 所有的数据交换都能通过OPC接口进行。5.2 OPC解决了现场总线系统中异构网段之间数据交换的问题。现场总线系统仍然存在多种总线并存的局面, 因此系统集成和异构控制网段之间的数据交换面临许多困难。有了OPC作为中间件, 只要每个总线段提供各自的OPC服务器, 任一OPC客户端软件都可以通过一致的OPC接口访问这些OPC服务器;并可以很好地实现异构总线段之间的数据交互。5.3OPC可作为访问专有数据库的中间件。许多控制软件都采用专有的实时数据库或历史数据库, 访问这类数据库的访问不像访问通用数据库那么容易, 只能通过调用开发商提供的API函数或其它特殊的方式。然而不同开发商提供的API函数是不一样的, 要访问不同监控软件的专有数据库, 必须编写不同的代码。采用OPC则能有效解决这个问题, 只要专有数据库的开发商在提供数据库的同时提供一个访问该数据库的OPC服务器, 那么当用户要访问时只需按照OPC规范的要求编写OPC客户端程序而无需了解该专有数据库特定的接口要求。5.4 OPC便于集成不同的数据, 为控制系统向管理系统升级提供了方便。当前控制系统的趋势之一就是网络化, OPC作为连接件, 按一套标准的COM对象、方法和属性, 提供了方便的整个网络信息流通和交换。可以说, OPC是整个网络的数据接口规范, 所以, OPC提升了控制系统的功能, 提高了企业管理水平。
结束语
OPC作为一项逐渐发展起来的技术已得到国内外厂商的高度重视, 许多公司都在原来产品的基础上增加了对OPC的支持。由于统一了数据访问的接口, 使工业控制系统实现信息的集成和共享, 更加方便用户的使用。OPC技术改变了原有的工业控制系统模式, 给国内生产厂商提出了一个发展的机遇和挑战, 符合OPC规范的软、硬件也已被广泛应用, 给工业自动化领域带来了勃勃生机。
摘要：简要介绍OPC技术的产生, OPC标准的技术规范及采用该规范对系统设计带来的益处。概述OPC在国内外的主要应用领域, 分析OPC技术在应用中的主要作用, OPC技术在工业自动化控制系统中有着广阔的应用前景。
关键词：OPC技术,过程控制,数据访问,技术规范
参考文献
[1]冯波, 陈子明, 王伟杰.OPC技术及其在工业过程控制中的作用[J].中山大学学报, 2002, 22 (3) :169-171.
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