工业自动化控制系统中人工智能的实践思考

吴 磊

0 引言

在我国科学技术飞速发展背景下，人工智能愈发先进，被广泛应用在各大领域，尤其是在工业自动化控制系统中的应用，既能大幅度提升自动化控制水平，又能降低生产成本。实现电气自动化技术和人工智能技术的有机融合，可促使工业自动化控制系统的运行更加人性化、科学化和智能化，推动工业实现飞跃式发生。基于此，开展工业自动化控制系统中人工智能的实践思考研究就显得尤为必要。

1 目前我国工业自动化控制系统发展现状

目是在工业生产中应用的自动化控制系统有三种，包括：PLC 自动化控制系统、工业PC 自动化控制系统、DCS 自动化控制系统。

PLC 自动化控制系统属于一种可编程的控制产品，实现自动化控制的主要机理是通过数字运算的方法，来操作和控制可编程逻辑控制器，让控制器能够按照编程内容和逻辑运算的内容来执行设定好的指令，从而实现对工业生产中的机械设备进行全面、有效的控制。

工业PC 自动化控制系统按照工控机的不同，分为两种形式，一种是IPC 工控机，另一种是CompactPCI 工控机，自动化控制机理是用PC 机作为系统运行的服务器、客户机等，既具有管理的功能，也具有控制的功能，是一种综合性比较强的工业自动化控制系统，可实现工业企业内部生产数据及相关信息的及时共享和交换。

DCS 自动化控制系统是一种比较新颖的工业集中式自动化控制系统，应用到工业生产中，可大幅度提升生产效率，降低生产成本，获得更大的经济效益，具有良好的发展前景。

这三种工业自动化控制系统是目前我国工业生产中应用最多的系统，但系统的功能还比较单一，无论是PLC 控制系统、工业PC 控制系统，还是DCS 控制系统，都需要按照过往的经验和启示进行设计，才能发挥出作用，而且各系统分析数据的能力有限，没有完善的数据反馈机制，因此，整体应用效果欠佳，到系统发生故障或者异常时，难以实现自动化分析及判断，也需要人工的控制，并非真正意义上自动化控制系统。

2 工业自动化控制系统对人工智能技术的需求分析

人工智能技术的出现，极大地方便了人们生活和生产，但人工智能技术是一项高精尖技术，涉及的内容比较多，既包括专家系统、语言处理系统、图像处理系统、电气自动化系统，也包括模拟学、仿真学、心理学、哲学等学科的内容，让机械设备富有人脑的思维和逻辑结构，促使工业自动化控制系统的运行和操作更加智能化、人性化、科学化。在现代化工业生产中，工业自动化控制系统对人工智能技术的需求主要体现以下几个方面：

2.1 提升自动化系统控制的精准性

人工智能的各项操作和控制，都是在是计算程序自动命令下完成的，计算机自动操作过程中，可对各项数据进行集中备份，在下次使用时，用于自动跟踪和监测数据运行情况。再结合前一次数据使用时留下的痕迹数据，就可以实现智能化判断和控制，从而避免工业自动化控制中发生较大是失误。多数情况下，只要硬件设备不出现故障，通过人工智能技术可保证工业自动化控制系统时刻处于在精准、稳定运行状态，从而提升工业生产效率和质量[1]。

2.2 降低人力资源的投入量

工业生产属于典型的劳动密集性产业，为保持生产顺利进行，需要投入大量的人力资源。但通过人工智能技术可有效解决这一问题，降低工业生产的人力资源成本。和传统自动化系统相比，基于人工智能技术的工业自动化控制系统，在长期运行中，也只需要3～5 名关键技术人员进行操控和日常排查就可以满足稳定运行的需求，既能有效解放工业生产人力，也可以对生产数据进行自动化计算、处理、归纳整理，将人力资源的价值发挥在系统决策、统筹分析上，而不是在繁琐、枯燥、大量的实际生产中。

2.3 避免系统发生失误和失控

无论是PLC 系统，还是工业PC 系统，DCS 系统，在运行中都需要人的把控，但人的精力和能力是有限的，在操控和控制中，难免会发生失误、偏差等，从而影响工业生产的效率，甚至会造成较大的经济损失和人员伤亡。应用人工智能技术，可通过计算机对大量数据进行分析处理，再通过精确的计算来避免发生误操作问题，甚至能简化一些无关紧要的流程，促使工业自动化控制系统更加安全、高效、稳定的运行。

3 工业自动化控制系统中人工智能的实践思考

3.1 人工智能在工业自动化控制设备中的应用

工业自动化控制系统具有很强的复杂性和技术性，涉及的内容也比较多，对操作人员的专业水平和综合素质有较高的要求，只有保证每名操作控制人员都能熟练掌握相关知识，并具有丰富的实践操作经验，才能减少人为操作失误，保证工业生产设备都能安全、稳定的运行。人工智能技术在工业自动化控制系统中应用，是以计算机理论为核心，按照工业生产设备的性能和生产要求，来编制程序，实现对工业自动化控制设备的智能化控制[2]。简而言之，就是通过智能化设备来代替人工操作的设备，再通过计算机编程技术，来实现集中控制，严格按照编程指令运行，从而提升设备运行的精准度，提升生产效率，降低生产成。将人工智能技术应用到工业自动化控制系统中，可大幅度提升自动化设备运行的科学性和智慧化，在保证自动化设备稳定精准运行的基础上，优化设备运行环境。

3.2 人工智能在工业自动化控制工作中的应用

在工业自动化控制中，电气设备的控制是重中之重，自动化、智能化设备也是目前工业生产的主要发展方向，实现工业生产设备的智能化、智慧化、人性化控制，能够极大的提升工作效率，降低劳动强度。人工智能中的模糊控制系统、神经网络控制系统、专家决策系统等，都是目前电气设备控制的先进技术，能够对各种工业生产设备进行行之有效的控制，而且控制效果非常好，可保证电气设备实现高精度运行[3]。比如：模糊控制系统可应用于设备速度调节控制中，可按照工业生产实际情况，及时、精准的调节设备速度，通过一种更好的效率来进行交流传动控制等相关问题，提升电气设备运行的质量和效率。

3.3 人工智能在工业自动化控制系统日常操作中的应用

工业自动化控制系统结构组成复杂，日常操作控制量大，且比较繁琐。传统人为日常操作，会增加工业自动化控制时间，降低自动化控制的效率。通过应用人工智能技术可很好地解决这一问题。比如：工业自动化控制日常操作中，通过人工智能的基本控制算法就可以对工业生产设备进行有效控制，可直接取代传统复杂繁琐的日常管理，且操作工序也进行了简化处理，只通过一台计算机，就能实现所有工业自动化控制设备的日常操作及管理[4]。更加显著的优势在于，应用人工智能技术，还能实现工业自动化控制系统的远程控制，而且远程控制操作界面非常简洁，可对工业生产中形成的相关数据进行及时有效的处理和保存，便于后期查询和使用。由于工业自动化控制系统在日常操作中，会形成大量数据，如：设备损耗数据、电量数据、生产数据等，如果仅凭人工记录保存，工作量非常大，而且容易差错。人工智能技术中数据采集系统和表格编制软件，采集到数据可自动形成表格，实现对生产数据的全面采集和有效保存。

3.4 人工智能在故障诊断中的应用

人工智能中的模糊理论、神经网络、专家系统等，都可以应用在工业自动化控制系统故障诊断中，而且诊断精度和效率非常高。工业生产设备运行条件恶劣，而且需要长时间运行，难免会发生各种各样的故障。传统故障诊断过程比较复杂，工序较多，而且准确率不足，需要较长时间的停机，来寻找故障，解决故障，费时费力。应用人工智能技术之后，传统的故障诊断方法逐步被取代，比如：将模糊理论、神经网络、专家系统相互结合到一起，可快速找到故障发生的位置、发生的原因，并提出处理故障最佳的方法[5]。此外，还能实现状态检测，通过监测工业自动化控制系统运行的数据，可获知存在的故障隐患，及时处理，避免停机，提升工业生产效率。

4 结束语

本文结合理论实践，分析了工业自动化控制系统中人工智能的实践思考，分析结果表明，目前工业自动化控制系统还存在自动化水平低，需要人为大力干预的问题。人工智能技术的诞生有效解决了这一问题，将人工智能应用到工业自动化控制系统中，既能大幅度提升工业生产的效率和质量，而且还能保证工业自动化控制系统更加科学化、人性化、智慧化的运行，值得大范围推广应用。