自动化在工业控制中应用

王伟　张岩

【摘 要】自动化是目前社会发展中，各个行业追求的主要目标和工作要点。尤其是在新世纪以来，伴随着信息时代和知识经济体制的建立与完善，以自动化、智能化为主的工业生产和控制体系受到业内人士的关注，成为未来工业生产和加工的主要手段和方法。本文就自动化概念和特点入手分析，提出了其在工业控制工作中能够的应用，以供相关工作人员借鉴与参考。

【关键词】自动化；工业控制；生产

伴随着近年来科学技术和计算机技术的不断发展，通过计算机硬件、软件系统来对工业生产装置进行控制已成为工业化发展和生产的主要手段和方法，也是目前工作中最值得人们关注和重视的环节。在目前的工业生产控制工作中，实现自动化管理和控制对于保证工业生产质量、效益和提高经济发展有着极为关键和重要的意义，也是目前社会发展中最为关键的环节。

1.自动化概述

随着我国社会经济的不断发展，社会各领域、各部门和各个行业都逐步进入了以电子计算机技术、信息技术为指导和控制的时代，成为了目前管理控制工作中最值得我们关注和重视的环节，也是当前社会发展中我们研究和探索的主要手段和环节。

1.1自动化定义

所谓的自动化主要指的是在各项生产中机械设备、系统以及生产过程中所涉及到的各种器械在无人或者少人参与的情况下，按照预定的系统控制理念和要求来自我进行检控、加工和生产，最终实现预计目标的过程。在目前的社会发展中，自动化技术已经广泛的应用在工业、建筑业、商业、交通运输、军事等多个领域。

1.2工业自动化定义

工业自动化主要指的是工业生产的过程中以各种参数为控制目标和目的来实现既定和无人控制的一种模式和管理措施，在整个管理工作生产中，我们需要尽量减少人力操作为主要目标和工作流程，也是充分利用动物以外各种能源和信息技术的一种生产方式。在目前的社会发展中，这种生产方式和生产体系越来越受到人们的关注与重视，形成了一套综合化、系统化的管理控制过程，并成为了综合性的管理控制流程。

在目前我国社会发展中，实现工业自动化控制是整个社会发展的主要基础，也是工业生产得以顺利、持续、健康发展的关键所在，更是实现全面、综合、系统化控制的核心环节和观念。在目前的管理工作中，工程自动化管理已经是一项复杂而又综合的设计模式，是以机械、微电子、计算机等管理技术为主的综合性技术模式，也是工业革命得以发展和延续的助力器。

2.自动化技术在工业控制中的应用概述

在目前的社会发展中，实现工业生产自动化控制至关重要，通常都是利用工业生产过程中以自动化检测、自动化控制、自动化调度、自动化管理和优化为基础和核心的一种管理控制流程，也是以增加工业生产产量、提高生产质量和降低能耗为主的综合性管理技术和管理措施。在目前的工业自动化管理控制工作中，其主要包含有以下几个方面：

2.1总线自动化控制技术

总线在目前的工业生产中越来越受到人们的关注与重视，也是整个社会发展领域中最为关键的环节。随着计算机技术与信息技术的发展与普及，在目前的工业生产管理工作中通过计算机技术为平台实现电气自动化管理已成为现实，也是工业自动化得以实现的关键所在。一般来说，在总线布置的过程中，是利用计算机模拟操作为主，从而实现了电力系统在运行状况下各个环节都在预计的监控范围之内，并未电力系统的运行提供了良好的基础依据和监视功能和工作要求。PC 和网络技术已经在工商管理中得到普及。在电气自动化领域，基于PC 的人机界面普遍被采用，并以其直观性、灵活性和易于集成等特点备受用户的青睐。

现场总线技术将专用微处理器置入传统的测量控制仪表，使它们各自都具有了数字计算和数字通信能力，通过总线把多个测量控制仪表连接成网络，并按公开、规范的通信协议，把多个微机化测量控制设备以及现场仪表与远程监控计算机连在一起，实现数据传输与信息交换，形成各种适应实际需要的自动控制系统。现场总线是一种串行的数字式、双向传输的具有分支结构的通讯总线。它通过电缆将计算机与位于现场的远程I/O站、智能仪表、变频器、低压断路器、马达启动器等连接起来，并将这些设备的信息采集到中央控制器上来。分布式控制意味着PLC（电力线载波）、I/O模块和现场设备通过总线连接起来，将输入/ 输出模块转换成现场检测器和执行器。

2.2嵌入式微控技术

嵌人式微控制器是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术与各个行业的具体应用相结合的产物，是以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪，适合应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。嵌人式微控制器系统通常面向特定应用，设计和开发必须考虑特定环境和系统要求，是一个发散的、技术密集的系统。

嵌人式微控制器系统是由硬件系统和软件系统组成。为了提高系统的执行速度和可靠性，嵌人式微控制器系统的软件一般固化在存储器芯片或微控制器中，而不是存储在外加的磁盘载体中。嵌人式微控制器系统是以微控制器为核心，加上外部专用电路和系统软件，形成的计算机的应用系统。在一块芯片上集成了中央处理器（CPU）、存储器 （RAM、ROM）、定时器/计数器和各种输人输出（1/0）接口等。它还可包含A/D和D/A转换器、直接存储器传输（DMA）通道、浮点运算等特殊功能部件。

嵌人式微控制器在应用数量上远远超过了各种通用计算机，在制造工业、过程控制、通信、仪器、仪表、汽车、船舶、航空、航天、军事装备、消费类产品等方面均是嵌人式微控制器的应用领域。进人21世纪以来，嵌人式微控制器技术逐渐成熟并全面展开，已被公认为是一个具有良好发展潜力的技术。

2.3变频器技术

变频器技术是一门综合性的技术，它是建立在电力电子技术、自动控制技术、计算机技术的基础之上而逐渐发展起来的。变频器可以看作是一个频率可调节器的交流电源，通过改变变频器的输出频率就可以实现电动机的速度控制。只需要改变变频器内部逆变管的开关顺序，即可实现输出换相，实现电动机的正反转切换。同时，变频器还具有直流制动功能，无需另外增加制动控制电路，就能实现制动功能。需要制动时，通过变频器给电动机加上一个直流电压，利用自己的制动回路，将机械负载的能量消耗在制动电阻上进行制动。变频器在使用时，只需要在电网电源和现有的电动机之间接人变频器和相应设备，无需对电动机和系统本身进行大的设备改造，就可以适用各种工作环境和工艺要求。另外，变频器的节能效果也非常显著。尤其是对于工业中大量使用的二次负载（风机和泵类）来说，当用户需要的平均流量较小时，风机、水泵的转速较低，其节能效果是十分可观的。

变频器是把电压和频率恒定的电网电压变成电压和频率可调的变频电源。它的基本结构包括：

（1）整流电路：由三相全波整流桥组成。它的主要作用是对电网工频电源进行整流，把交流电整流成直流电，并给逆变电路和控制电路提供所要的直流电源。

（2）直流中间电路：是对整流电路的输出进行滤波，以保证逆变电路和控制电源能够得到质量较高的直流电源。当直流中间电路是用大容量的电解电容滤波时，变频器为电压型变频器。当直流中间电路是用电感很大的电抗器滤波时，变频器为电流型变频器。此外，直流中间电路中有时还包括制动电阻以及其他辅助电路。

3.结束语

随着时代的进步，工业自动化控制技术的飞速发展，还将极大地提高人们对现代工业生产的预测及决策能力，进一步促进现代工业制造业的迅猛发展。工业自动化控制技术也将会赢得更加广阔的发展前景。