一文了解工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)

工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)是以提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、增加產(chǎn)量、降低消耗、安全可靠地連續(xù)生產(chǎn)為目的，對(duì)設(shè)備和生產(chǎn)過(guò)程實(shí)施自動(dòng)檢測(cè)、監(jiān)視、控制、管理和決策的綜合自動(dòng)化技術(shù)，也是一門關(guān)于機(jī)電一體化集成控制系統(tǒng)的技術(shù)和理論。

現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)

工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)是包括工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程及其機(jī)電設(shè)備、工藝裝備、自動(dòng)測(cè)量?jī)x表、控制裝置等的自動(dòng)化技術(shù)的總稱。傳統(tǒng)的工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)主要是針對(duì)設(shè)備和生產(chǎn)過(guò)程的控制，包括機(jī)械本體、動(dòng)力、驅(qū)動(dòng)、傳感、控制及信號(hào)處理和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等組成部分。從控制角度看，主要分為繼電邏輯控制、過(guò)程控制和運(yùn)動(dòng)控制三大類，分別對(duì)應(yīng)于傳統(tǒng)上的電氣控制、電動(dòng)調(diào)節(jié)儀表和電氣傳動(dòng)三類控制裝置，即“三電”（電控、電儀、電傳）。

近十年來(lái)，工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域發(fā)展十分迅速，經(jīng)歷著一場(chǎng)前所未有的變革?，F(xiàn)在，工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)已是以網(wǎng)絡(luò)化、可視化、信息化為特征的“三電”一體化集成系統(tǒng)，其核心是以微控制器為基礎(chǔ)的信號(hào)操作控制器（Signal Operation Controller,SOC）。soc是一種基于系統(tǒng)級(jí)芯片（System on Chip,SoC）技術(shù)的一種高度集成化、固件化工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)產(chǎn)品，它融合了大量工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)使用的成熟技術(shù)，并對(duì)其進(jìn)行集成、封裝、接口而形成的新型一體化控制器，以前需要一個(gè)或多個(gè)集成商來(lái)完成的工作，現(xiàn)在只由一個(gè)控制器就可以完成。由于控制器的廣泛應(yīng)用，使得工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)已形成以網(wǎng)絡(luò)通信為基礎(chǔ)的全集成體系架構(gòu)的現(xiàn)代自動(dòng)化控制系統(tǒng)。自動(dòng)化軟件也由單一功能發(fā)展為技術(shù)集成平臺(tái)，如西門子全集成自動(dòng)化軟件“TIA博途”（TIA Portal），它是一種集成了SIMATIC STEP7、SIMATIC WinCC和SINAMICS StartDrive軟件，采用統(tǒng)一工程組態(tài)和項(xiàng)目軟件環(huán)境的圖形化工程設(shè)計(jì)軟件平臺(tái)。

從行業(yè)應(yīng)用來(lái)看，從工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)最底層的傳感器、測(cè)量設(shè)備、各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)等，到自動(dòng)回路調(diào)節(jié)器、自動(dòng)控制單元、控制系統(tǒng)，再到企業(yè)綜合管理信息系統(tǒng)等，都已成為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和設(shè)備，信息交互己覆蓋現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、控制、管理各個(gè)層次，傳統(tǒng)上相互獨(dú)立的繼電邏輯控制系統(tǒng)、過(guò)程控制系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)己融為一體，很難仔細(xì)區(qū)分，只可將其大體分類為自動(dòng)化設(shè)備、儀器儀表與測(cè)量設(shè)備、傳動(dòng)設(shè)備、DCS、計(jì)算機(jī)終端、通信網(wǎng)絡(luò)等。因此，這里構(gòu)造了一個(gè)現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的最小模型，以說(shuō)明現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)涵蓋的主要內(nèi)容，如圖所示。

圖中，①是工廠配電系統(tǒng)，通過(guò)配電電纜為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)提供工作電源。②是工廠生產(chǎn)設(shè)備，通過(guò)生產(chǎn)工藝過(guò)程完成產(chǎn)品生產(chǎn)。③是工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)，即實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)工藝過(guò)程的控制系統(tǒng)。④是③部分的簡(jiǎn)圖，為了便于理解，對(duì)③部分可以理解為是一個(gè)由“計(jì)算機(jī)，PLC－變頻器－電動(dòng)機(jī)”組成的簡(jiǎn)單系統(tǒng)。PLC是這個(gè)系統(tǒng)的控制中心，計(jì)算機(jī)（或HMI)是這個(gè)系統(tǒng)的可視化監(jiān)控中心。通用變頻器（運(yùn)動(dòng)控制器）是執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它控制著電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，通過(guò)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)現(xiàn)工廠工藝過(guò)程。工廠工藝過(guò)程是在計(jì)算機(jī)和PLC的控制和監(jiān)視下進(jìn)行的。系統(tǒng)中的各部分電源是通過(guò)工廠配電系統(tǒng)的多路配電電纜提供的。從控制角度看，整個(gè)系統(tǒng)包含繼電邏輯控制、PLC控制、計(jì)算機(jī)可視化控制、通用變頻器控制、運(yùn)動(dòng)控制、通信與網(wǎng)絡(luò)化控制等，其中包含各類低壓電器、PLC、計(jì)算機(jī)、通用變頻器、運(yùn)動(dòng)控制器、通信與網(wǎng)絡(luò)化控制部件等“元件”。

審核編輯 黃昊宇