工业自动控制系统中数字化创新应用

王娇+任艳

摘要：自动控制技术已经深入到人类生产生活的各个领域，尤其在工业生产过程中遇到的各种物理量采集、传递以及处理等过程，都可以采用相应的自动控制系统。本文浅析了工业自动控制系统数字化的发展历程及工业自动控制系统中数字化的特点，以及工业自动控制系统中的数字化创新应用的新技术。

关键词：工业自动控制系统；数字技术；计算机技术；创新

中图分类号：TN830 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）05-0007-01

1 工业控制系统的发展

30年代到50年代初期，工业控制系统主要由模拟单回路控制向监督控制的转换；50年代中后期，计算机技术已经被应用到工业控制系统中；60年代，出现了由计算机完全替代模拟控制的控制系统，即直接数字控制（DDC），模拟PID控制变成了数字PID控制；60年代后期，可编程控制器（PLC）出现；70年代中期，随着微处理器的问世和快速发展，通过多台微处理器共同分散控制，并通过数据通信网络实现集中管理的集散控制系统（DCS），分布式控制器，集中CRT监视；90年代，模拟信号传输逐步被数字通信代替，集散控制系统（DCS）朝着现场总线控制系统（FCS）方向发展。

2 工业自动控制系统中数字化的特点

数字化就是将许多复杂多变的信息转变为可以度量的数字、数据，再以这些数字、数据建立起适当的数字化模型，把它们转变为一系列二进制代码，引入计算机内部，进行统一处理，这就是数字化的基本过程。传统的模拟技术处理的都是连续变化的物理量，更贴近自然与生活，而数字技术处理的则是在时间和幅值上均为离散状态的信号。现代的计算机技术并不能处理模拟信号，要求将模拟信号转化为数字信号。

3 工业自动控制系统中数字化创新应用

3.1 光纤技术的运用

光纤作凭借其低损耗、高速率的特点在重要的信息传递上逐渐替代了传统的光缆等技术。在连接各端口时，采用光纤作为传输通道，采集和控制数据，大大提升了数据的利用率，也提高了数字技术在实际运用和精密操控方面的可行性与可靠性。此外，光纤技术与TCP/IP标准的结合，高效的连接了MES和ERP系统，从而解决了个人计算机中平台自动化的问题。数据的准确与快速，实现了工业自动化中对于精密操控的要求，同时也促进标准化的程序接口的应用，保证了工业自动化运行的优良品质。

3.2 智能终端技术的应用

工业生产过程中，用光纤作为连接设备，再通过智能终端设备对数据进行自动化的收集和控制，从而省略了传统方式中用模拟技术与数字技术相结合，将连续性信号变为离散性信号的过程。同时，加入多种读取输入方式，对于各方的不同录入方式自动进行统一。免去了统一各种录入方式的麻烦。此外，设立双重设备，一个负责正常的处理工作，另一个则对于突发状况，如跳闸等进行紧急处理，规避了因意外情况的发生而导致的数据丢失。

3.3 高智能传感器的应用

工业自动控制系统的心脏是新一代高级智能传感器，它让产品生产线持续运行，通过低延迟和实时网络，连接至高性能可编程逻辑控制器（PLC）以及人机界面（HMI）系统。高速、可靠的传感器必须非常迅速（数毫秒甚至更快）地监控或者测量生产线的各种状态。之后，网络必须以最小时间的延迟、且不中断生产的情况下，传输这种信息。需要大量的工业通信协议来实现所要求的关键通信性能，另外，如PLC等处理元件必须正确地实时响应，否则会影响生产率。

3.4 虚端子技术的混合使用

GOOSE、SV信号输入输出信号与传统屏柜的端子存在着对应的关系，为了便于分辨和理解，我们将这些信号称为虚端子。虚端子技术，多用于自動化系统的智能、保护和测控装置中，通过对传统的二次回路进行改良，实现对全站的线路、开关等全方位的远程控制，明确了数字化站内的装置如开入、开出、模拟量等之间的连接关系，从而提升了自动化系统的智能性与高效性。同时，对信号管理与传输等信息等控制难度降低，减少了对人工成本的要求。通过面向对象的变电站事件技术的使用，优化工业自动化系统中的网络结构，增强系统中的层次性和结构性，在中央系统的集中化管理中也起到了促进作用。

4 结语

数字技术的井喷式发展和计算机的广泛应用正在逐渐改变人们的生活、生产和思维的方式，人们对于数字产品的要求也在逐渐提升。同时，随着微电子技术的发展，更高效和轻便的数字电子产品也是技术发展必然的产物。运用数字计算机技术推动工业的自动化进程，考稳定性、高可靠性与高开放性将是今后控制系统发展的主要方向。

参考文献

[1]张兵.工业自动化中数字技术创新应用[J].数字技术与应用，2016，（09）：240.

[2]宋铁和.工业自动化中数字技术创新应用[J].中国新技术新产品，2015，（07）：12-13.endprint