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工业控制自动化范文1
（河北省冶金矿山管理办公室，石家庄 050000）
（Hebei Metallurgical Mine Management Office，Shijiazhuang 050000，China）
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。
Abstract: This paper mainly expounds the innovation and development of automation and control technology in metallurgical industry and the control technology of energy conservation and environmental protection and metallurgical engineering automation, at the same time, it puts forward the development direction of automation and control technology in metallurgical industry in the future.
关键词 ： 电气自动化；自动化控制技术；应用
Key words: electric automatization；automation and control technology；application
中图分类号：TP273 文献标识码：A
文章编号：1006-4311（2015）02-0024-02
1 冶金工业自动化控制技术的创新与发展
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。
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.
工业控制自动化范文2
【关键词】自动化；工业控制；技术发展
工业自动化控制主要利用电子电气、机械、软件组合实现。主要是指使用计算机技术、微电子技术、电气手段，使工厂的生产和制造过程更加自动化、效率化、精确化，并具有可控性及可视性。工控技术的出现和推广带来了第三次工业革命，使工厂的生产速度和效率提高了300%以上。20世纪80年代初，随着改革开放的春风，国外先进的工控技术进入中国大陆，比较广泛使用的工业控制产品有“PLC、变频器、触摸屏、伺服电机、工控机”等。这些产品和技术大力推广了中国的制造业自动化进程，为中国现代化的建设作出了巨大的贡献。
一、工业自动化仪器仪表
1.PLC（可编程序控制器）
PLC――可编程序控制器，英文为Programmable Logic Controller，1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电器控制装置的要求，为了实现通用汽车提出的要求，第一台适合其要求的PLC（可编程序控制器）于1969年在美国成功制造出来，自从第一台出现之后，随之，日本、德国、法国也相继开始了PLC的研发，并得到了迅猛的发展，现在主要生产PLC的厂家分别是：德国西门子、AEG，日本的三菱、美国AB，GE、法国的TE公司等。
我国的PLC研制、生产和应用也发展很快，尤其在应用方面更为突出。在20世纪70年代末和80年代初，我国随国外成套设备、专用设备引进了不少国外的PLC。此后，在传统设备改造和新设备设计中，PLC的应用逐年增多，并取得显著的经济效益，PLC在我国的应用越来越广泛，对提高我国工业自动化水平起到了巨大的作用。
2.工控PC
由于基于PC的控制器被证明可以像PLC一样，并且作和维护人员接受，所以，一个接一个的制造商至少在部分生产中正在采用PC控制方案。基于PC的控制系统易于安装和使用，有高级的诊断功能，为系统集成商提供了更灵活的选择，从长远角度看，PC控制系统维护成本低。近年来，工业PC在我国得到了异常迅速的发展。从世界范围来看，工业PC主要包含两种类型：IPC工控机以及它们的变形机，如AT96总线工控机等。由于基础自动化和过程自动化对工业PC的运行稳定性、热插拔和冗余配置要求很高，现有的IPC已经不能完全满足要求，将逐渐退出该领域，取而代之的将是其他工控机，而IPC将占据管理自动化层。
二、工控行业仪器仪表发展
工控仪表重点发展基于现场总线技术的主控系统装置及智能化仪表、特种和专用自动化仪表；全面扩大服务领域，推进仪器仪表系统的数字化、智能化、网络化，完成自动化仪表从模拟技术向数字技术的转变，5年内数字仪表比例达到60%以上；推进具有自主版权自动化软件的商品化。
三、数控技术向智能化、开放性、网络化、信息化发展
从1952年美国麻省理工学院研制出第一台试验性数控系统，到现在已走过了51年的历程。近10年来，随着计算机技术的飞速发展，各种不同层次的开放式数控系统应运而生，发展很快。目前正朝着标准化开放体系结构的方向前进。就结构形式而言，当今世界上的数控系统大致可分为4种类型：1.传统数控系统；2.“PC嵌入NC”结构的开放式数控系统；3.“NC嵌入PC”结构的开放式数控系统；4.SOFT型开放式数控系统。国外数控系统技术发展的总体发展趋势是：新一代数控系统向PC化和开放式体系结构方向发展；驱动装置向交流、数字化方向发展；增强通信功能，向网络化发展；数控系统在控制性能上向智能化发展。
四、工业控制软件正向先进控制方向发展
工业控制软件将从人机界面和基本策略组态向先进控制方向发展。
先进过程控制APC（Advanced Process Control）目前还没有严格而统一的定义。一般将基于数学模型而又必须用计算机来实现的控制算法，统称为先进过程控制策略。如：自适应控制；预测控制；鲁棒控制；智能控制（专家系统、模糊控制、神经网络）等。
在未来，工业控制软件将继续向标准化、网络化、智能化和开放性方向发展。
参考文献：
[1]张琳，井.基于DeviceNet现场总线的CompoBus/D网络系统[J].电工技术杂志，2004（12）.
[2]岳大为，李奎.罗克韦尔E3 Plus智能固态过载继电器[J].低压电器，2005（5）.
[3]吴宝江，耿恒山，李志红，张华.基于PC的工业控制系统[J].工业控制计算机，2005（8）.
工业控制自动化范文3
【关键词】自动化；计算机技术；应用
1、计算机技术理念
采用计算机软件技术运用在工业自动化生产中，实际是对自动化和计算机技术中进行控制，但随着我国科学技术不断提高，逐渐提高了计算机控制技术和生产创新理念，致使计算机技术在工业生产发展中获得广泛运用。除此之外，对于计算机控制技术而言，采用该技术期间需要获得自动控制技术、网络通讯、传感装置、系统等软件给予支撑。也就是说，在计算机技术中控制技术属于核心技术，通过运用不同装置和计算机实现全程控制操作，将计算机技术作为工业生产发展的基础技术。因此，在基础中，通过运用计算机数据装置逐渐取代传统系统操作方式，从而实现对生产装置进行全程操作控制，有助于降低人力资源的运用，提高工作效率等，进一步加强生产质量。
2、计算机技术在工业自动化生产中的特点
2.1具备可操作性以及相互运用等特点，企业实施生产发展过程中可以将生产设备和生产系统相互连接起来，还能将生产设备以及生产系统两者进行连接，以此保证数据之间相互传送、交流。并根据不同生产装置实施装置之间相互取代、替换等工作。
2.2开放性特征，工业生产各项环节具备公开性以及开放性特征，运用公开性和开放性特征充分实现装置和系统两者间的连接工作，确保各个装置可以正常、有效率的运行。并能充分满足使用者的需求，通过对不同类型的系统和装置实施组装材料，这样产品生产才能事半功倍。③智能性特征，计算机软件在工业生产系统中还具备智能性特征，生产现场中总线系统可以运用传感装置对总线现场中的装置实施分层控制，根据运用现场装置和其设备确保自动化系统安全运行，并能对装置内部系统的安全性进行诊断工作。
3、计算机控制系统工作原理
计算机控制系统主要由两部分组成：硬件部分和软件部分。要想实现计算机对被控制目标的有效控制，需要采用专门的数字―――模拟量转换设备和模拟量―――数字转换设备。由于工业自动化过程中的控制一般都是采取即时控制的方式，许多控制过程对计算机的运行速度要求并不高，但是对计算机的可靠性要求非常高，必须做到响应及时。计算机控制系统主要有如下三个过程组成的过程实现控制目的。首先，需要对被控制目标的瞬时值进行检测进而实现对实时数据进行采集，然后输入给工业控制计算机。然后，即是实时决策过程。这一步需要专门的应用软件对采集到的能够被控对象相关参数的状态量进行计算分析，然后按照已经计划好的控制规律制定并执行下一步的控制过程。最后，实时控制系统依据相关决策，按照任务执行机构的作用，借助发射出的控制信号分配执行任务并控制相应的执行动作，然后完成控制任务。上述三个控制过程不断的循环往复，保证整个系统能够按照相应的品质指标自动的进行工作，而且能够对被控制对象和控制设备本身的异常情况及时进行处理。
4、计算机控制系统在工业自动化中的应用
钻机作为钻探工业施工作业的主要装备，如果引入工业计算机控制系统，能够实现对钻机钻探作业时的参数进行随时观测，进而采取一系列措施控制钻机运行，实现钻机的自动化作业，使钻探效果更好。本节将从钻机钻探作业时的计算机控制系统的硬件组成、控制算法的设计以及上位机系统的开发等几个方面综合介绍应用于钻探工业中的计算机控制系统。
4.1钻机系统功能与组成本文计算机控制系统控制的钻机为全液压驱动方式，钻机除了具备普通钻机的液压给进、回转功能之外，还具备顶驱冲击、动力感触钻探、静力感触钻探等功能。钻机主要有进油缸、回转马达、钻杆拧卸装置、桅杆、卷扬机以及泥浆泵等。在钻机的控制部分，主要由计算机控制系统负责对钻进参数的收集与钻机给进系统的控制。计算机控制的核心―――工控机安装在运载车上的专用的操控站房内，操作人员在操控站房内实时对钻机的各项性能进行观测，并对钻机实现控制。
4.2控制系统总体硬件设计钻机钻探作业中的计算机控制系统的硬件主要有检测控制部分、钻进参数检测单元、钻机自动控制单元。在钻机钻探工业中，计算机控制系统采用的是两级分布式控制结构，第一级为上位机，采用性能稳定的工控机，其抗干扰能力强，能应用于各种生产条件恶劣、情况变化复杂、干扰源多的环境，在钻探工业中，更是需要这样的工控机。系统的第二级为下位机。主要有各种数据采集传感器、信号变送器、接近开关以及光电编码器对钻探作业中的压力、钻杆扭矩、钻杆回转速度、钻进深度等数据进行采集；利用可编程的逻辑控制器及其关联不见实现对各种钻进参数的信号的采集处理和信号输出控制，进而实现对整个钻机钻进系统的自动控制。
4.3控制算法的设计钻机为全液压方式驱动，给进系统采用的是先导式比例溢流阀对进油缸的给进力进行控制，回转系统采用的是电控比例变量泵对液压马达的流量进行控制，进而实现对回转速度的控制。要想实现对钻机的有效控制，达到钻机自动化作业的目的，需要采取增量式PID控制算法。
4.4上位机系统的开发钻机钻探工业中，要想实现对钻机的控制，达到自动化的目的，上位机系统的开发是十分重要的步骤。工业控制领域的上位机系统，目前广泛使用的是组态软件。组态软件主要应具备如下功能：能够实时传输设备运行画面，能够使专业的操控人员随时随地的掌控设备的运行状态，对工程细节、监测参数、现场数据、趋势预测曲线、数据报表、操作记录和报警情况进行实时了解，而且还应具备对装置设备的控制操作。设备的启动、停止以及参数的调节等控制操作均能通过上位机软件完成，最重要的是上位机软件还应具备脚本编程能力，进行数据处理和运行策略的设计。
4.5集散式控制系统计算机软件技术中集散式控制系统最早出现在1975年，主要生产地在德国、美国等发达国家。其次在70世纪后期，我国大量生产行业渐渐将该技术运用到生产工作中，例如：工业生产、电力生产、石化生产、冶金生产等各个行业。
近几年来，国内科学技术发展将集散式控制系统设计技术推向巅峰，促使一批批优秀企业崛起，这些企业就是通过研究集散式控制系统技术，将其运用在生产发展中，使产品品种、数量不断增多，而该技术逐渐接近国外技术水平。正是该技术，致使计算机技术可以更快、更稳定的发展，集散式控制系统是对计算机影响较大、运行速度较快的一种。对于FCS来讲，虽然其性能较强、发展速度较快，但在传统控制装置中仍需要采用集散式控制系统对其进行控制、修理。目前，工业自动化生产中运用计算机仍然是比较分散、连续性能较低等，采用集散式控制系统具备综合性发展，还能对分散式系统进行调节。
结束语
计算机控制系统以其强大的功能，在工业自动化控制领域显得愈发重要，目前已经大举取代原有的PLC（可编程控制器）在工业自动化领域的地位。计算机控制系统在工业自动化领域的应用，目前正在大范围的扩展，对我国经济社会的建设做出了巨大贡献。
工业控制自动化范文4
(1)工业过程自动化新一代主控系统及其综合自动化的开发和产业化,主要包括集散控制系统(DCS),现场总线控制系统(FCS)和以工业计算机为基础的开放式控制系统等。重点支持若干具有工业过程综合自动化系统产业化能力和开发能力的企业,发展具有市场竞争力的产品,同时适当支持建设工业自动化的工程化验证环境与开发能力。
(2)先进控制与优化软件开发与产业化,主要包括先进控制技术,过程优化技术,实时监控软件平台,信息集成软件平台,系统集成技术等,专项将重点支持上述具有特色和市场价值的系列软件的产业化。
(3)智能仪表,执行器与变送器,成套专用控制装置和成套专用优化系统的开发与产业化。
就第(1)点而言,特别强调了“工业过程自动化”新一代主控系统及其综合自动化的开发与产业化。其“综合自动化”就是要打破传统的计算机、PLC、DCS的分工界限,构成有机组成的三电一体化的综合自动化系统。事实证明这种预计是正确的,促成这种转变的动力是科学技术的发展,是计算机技术、网络技术、数据库技术、显示技术及多媒体技术的发展,而这种发展并没有停止,并涵盖着更多更广泛的内容,如语音技术、有线和无线通信技术,Web信息服务技术等。所以,当今“综合自动化”的内涵有着更深刻、更广泛的含义,甚至可以包容我们工作生活的各个方面。
一、生产过程自动化系统和生产管理系统的融合
在ISO的六层功能模型中,把从检测、执行、驱动到一级的控制和管理共分成六层功能。构成这种多层功能结构的出发点,是按经营、生产管理、控制功能的划分,而不是按控制和管理计算机系统硬件结构来划分的。只不过过去由于当初计算机技术和网络技术的限制,以及计算机系统设计人员理解的不充分,长期以来,把计算机系统按六层功能模型相对应的分成六级计算机系统的多层次结构。
随着计算机技术和网络技术的发展,越来越暴露这种多层次计算机系统在数据采集,管理,数据和知识的共享,硬软件资源共享,数据通信,软件开发等等中的各种弊端,特别是在设备控制,过程控制,生产控制之间。以至很早就有人提出管控一体化,或者控制系统就是管理系统的观点。美国西屋过程控制的WDPF Ovation系统就是基于这种观点开发的,可以预计今后更多的工业过程自动化系统将会朝着这个方面发展。
二、软PLC和软DCS
由于计算机技术,特别是芯片技术的快速发展,按照摩尔定律微处理芯的速度性能每18个月将提高一倍。因此,当Initel pentium处理器问世后不久,pentium2.3以及主频为1.4GHz的pentium 4处理器就相继提供给市场,当广大用户还未来得及使用Penfium 4处理器时,Intel和HP两家公司就联合推出了64位的ltanium微处理器,自动化系统设备制造商和集成商难以跟上硬件技术的发展,往往出现自动化系统设备制造商和集成商的自动化系统设备的更新,发展,滞后干计算机技术的发展。
另一方面,当前的各种PLC和DCS的开发工具软件都是和制造商的硬件系统设备捆绑在一起的,即某一制造商的PLC或DCS的开发工具软件,只能在该制造商提供的硬件上使用。对于使用多种PLC和DCS的用户就要熟悉和掌握多种PLC和DCS的软件和硬件,使用户要投入大量人力和财力,当更换新的第三方的PLC和DCS时,就得重新进行人员培训,造成人力资源极大的浪费。同时也使具有高技术含量的开发工具软件的销售受硬件设备销售的制约。
在开发式工业计算机系统日渐成熟的今天,有的PLC和DCS制造商,为了充分发挥其在PLC和DCS开发工具软件上的优势和技术储备及潜力,最大限度的保护用户在软件人才和资源的投资提高其在市场上的竞争力,提出来了“软PLC”和“软DCS”的设想的开始实现。其目的是使其开发的PLC和DCS的软件工具与系统硬件设备分离,可以装载在各种开发式工业计算机系统的硬软件平台上,不仅方便了用户,而且也解除了硬件设备对制造商软件销售和发展的制约。选种变化不仅符合我国以开发式工业控制计算机系统为工业过程自动化新一代主控系统,开发实时监控软件平台和信息集成软件平台等重大专项实施方案所支持的工业过程自动化的开发和产业化的方向,也将会带来工业过程自动化用户从设计,使用维护的变化,这不得不引起我们注意,特别是PLc和DCS开发和制造业的注意。
三、生产过程控制和管理软件的融合
在上述发展趋势的推动下,集过程自动化和信息管理的集成化软件也应运而生,软件集成的功能也日益丰富和增强。Wonderware公司的套装化软件Factory Suite2000就是满足这种要求开发和集成的。它是从操作员开始,以一个从下到上的层次结构为生产管理系统提供信息,与ERP、EAM等相结合的,从下到上的生产制造和管理信息系统MMI(Manufacturing Management Informationsystem),从而根本上改变开发应用程序传统的观念和方法。
FactorySuite 2000包括如下的核心软件:
InTouch:过程图形化软件
InT0uch:资源管理和wIP(work inProcess)跟踪软件
lndustrlal SQL Server~关系型数据库
lnControl:基于PC机的过程控制软件
lnBatch:矛性批处理管理系统
I/O Server和OPC程序库:具有750多个I/O驱动程序和OPC客户程序,连接各种OLC,DCS,RTS,现场总线,回路控制器,测量设备,条码阅读机等设备。
FsctorySuite Web Seryer:集成的Intemet/Intraanet服务器软件,通过国际互联网和企业内部网收集数据,监视,浏览画面和应用程序。
SCADAlram:一个基于Windows的通信软件,用来连接工业自动化软件,提供实时智能报警通知,数据采集,并可通过各种通信装置远程控制。SCADAIram智能地将报警变信息成语音,通过扬声器。内部通信系统,广播和电话等等有线和无线通信方式传送到指定的电话,还可以发送字母一数字文E-mail到指定的BP机或手机中,并由电话或手机进行各种参数的远程设定和控制。
其中,lnConrtol就是基于Windows NT的实时控制软件,可在任何一个支持WindowsNT操作系统的硬件平台上使用,包括:面板/式工业工作站,SMP服务器和开放式工业计算机,用软件实现了生产过程自动化控制器的功能。这充分说明了,
可以把开发生产过程自动化控制功能的工具软件和硬件始终捆绑在一起,这就不仅给自动化系统软件开发商一个更大的发展空间,也给用户选择硬件的灵活性。
工业控制自动化范文5
【关键词】 钢铁工业 自动化 工业以太网
钢铁生产过程繁杂且冗长，一般包括选矿、烧结、高炉、转炉、轧钢等等工序。钢铁生产过程中的高温、高辐射和粉尘对钢铁工人的健康影响较大，有些钢铁生产过程还对钢铁工人的人生安全带来威胁。例如经常发生爆炸或铁水四溅，造成钢铁工人皮肤灼烧等现象。如何充分发挥自动化网络控制技术的优势，引进国际先进的控制系统来提高钢铁生产的生产效率，保证钢铁工人的生命安全是每个大型上市钢铁企业急切解决的难题。新余钢铁集团作为国内的上市企业，投入了大量的人力、物力和财力，引进自动化控制系统，实现现代企业的自动化管理。
一、我国钢铁工业自动化现状
目前，我国大部分钢铁企业都引进先进的自动化控制系统或设备，控制钢铁生产的全过程，这些先进的自动化控制系统不仅包括单机操作系统，还包括分布式系统，基本上能满足正常的生产需求，但离国际先进水平还有一定的差距。为满足进一步的需求，一些新建的钢铁项目淘汰了一些过时的自动化控制系统，引进单机自动化设备，实现自动控制分级管理。
钢铁工业自动化控制系统一般包括四级，分别是采集执行层、控制层、生产管理和调度系统和企业信息管理层，每层实现相互独立的管理，又相互集成。采集执行层实现物理量的测量及执行具体的控制命令；控制层集中控制钢铁生产工艺过程，优化生产控制；生产管理和调度系统完成钢铁生产过程中各工序的协调管理；企业信息系统层则完成各子系统的集成管理，实现网络化控制。一般来说，采集执行层采用传感器技术等，而其它层则采用以太网，不同层的网络之间的无缝集成不是非常顺畅。如何实现这些层之间的集成一直是未来钢铁企业发展的重点和核心。只有真正做到控制系统与管理系统的信息集成，钢铁工业自动化才真正实现了，也才能发挥钢铁企业自动化控制系统的真正作用。
二、钢铁工业中的自动化网络控制技术
2.1现场总线控制技术
现场总线控制技术起源于上世纪80年代，使用现场总线控制技术设计的自动化控制系统称为现场总线控制系统，包括德国BOSCH公司的CAN，基金会公司的现场总线等等。这些系统的子系统之间独立性比较明显，同是各子系统之间又是可集成的。所谓现场总线控制系统就是指一个全分散、全数字化、全开放和可互操作的生产过程自动控制系统，各子系统均采用不同仪表实现人机互动操作。现场总线控制系统全球非常多，包括60多个不同厂家生产的现场总线控制系统，在实现各种系统的无缝集成、沟通生产现场、控制设备、企业更高的系统管理层之间的联系等方面有其独特的优势。现场总线控制系统在钢铁工业中的应用非常广泛，贯穿钢铁工业生产的全过程，包括选矿、烧结、高炉、转炉、轧钢等等工序，以现场总线控制技术为支撑的自动化控制系统具有精确性好，维护性和扩展性好，子系统之间的集成度高等特点。
2.2工业控制计算机
所谓工业控制计算机就是将个人计算机应用到工业过程控制中，通过软件控制生产过程。工业控制计算机高度开放，系统集成度也更高，更加灵活、更加低廉地实现了工业过程控制。工业控制计算机通过集成通信、人机界面和功能软件，实现PLC功能和DCS功能，通过价格低廉的PC机，使用一般的硬件平台，安装各种各样适合程序开发的软件，实现工业控制管理。例如工业控制计算机上可以安装Windows-NT和 Windows-CE等操作系统。新余钢铁集团公司将许多DCS或单回路数字式调节器统一使用工业控制计算机来实现生产控制，节约了企业的生产成本，取得了显著的经济效益，并且大大节约了调节器或传感器的维护困难。
2.3工业以太网
近几年，工业以太网广泛用于钢铁工业中的自动化控制，通过遵循以太网的的TCP/IP协议，将钢铁工业生产过程中的各种控制器连接起来，通过工业控制计算机进行控制管理。工业以太网技术发展已趋成熟，许多钢铁工业自动化控制器都具有了TCP/IP协议接口，或RS232、RS486或IEEE1394等等，通过这些接口技术可以将许多钢铁工业过程中的传感器接入INTERNET网，实现系统集成化，企业信息化管理。
三、结语
综上所述，我国钢铁工业自动化网络控制技术包括现场总线技术、工业控制计算机和工业以太网，通过自动化网络控制技术可以提高钢铁的生产效率，降低能耗，是世界工业生产的一部分。虽然我国的自动化网络控制技术起步比较晚，但最近几年工业控制计算机和工业以太网在钢铁工业中的应用发展迅速，非常理想的解决了钢铁工业过程控制，实现了钢铁工业过程的一体化问题，钢铁企业的经济效益得到了显著的提高。
工业控制自动化范文6
关键词：工业控制技术；变频；嵌入式微控；触摸屏
Abstract: analyses the development of industrial automation control technology application. From one of the inverter, embedded microcontroller control, touch screen and technology of a detailed introduces the structure, function and working principle.
Keywords: industrial control technology; Frequency conversion; Embedded microcontroller control; Touch screen
中图分类号：U468.2+2文献标识码：A 文章编号：
一、引言
在工业自动化控制技术领域，为了实现对工业生产过程的检测、控制、优化、调度、管理与决策，从而达到增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全生产等一些目的。对于工业自动化控制技术而言，它是自动化技术、电子技术、仪器仪表等技术的综合集成。其控制系统主要由变频器、嵌入式微控制器、触摸屏等部分构成。通过对设备和生产过程的控制，就能实现上述目标，并提升整个企业的安全生产能力和经济效果。
二、变频器技术
1、变频器基本功能
作为变频器技术来说，它是一门综合性的技术，是建立在电力电子技术、自动控制技术、计算机技术的基础之上而逐渐发展起来的。而变频器也可以看作是一个频率可调节器的交流电源。它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。与此同时，变频器还具有直流制动的功能，不需要增加制动控制电路了，就能顺利实现制动功能。在需要制动时，只要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即可。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，不需要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，其节能效果是非常显著的。
2、变频器的结构
变频器的主要任务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。它的基本结构包括以下四个部分：
1）整流电路。主要由三相全波整流桥组成，其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）逆变电路。它是变频器最主要的部分，也是长期以来要解决的核心问题。常见的结构形式是利用六个电力电子开关器件组成的三相桥式逆变电路，它的主要作用是在控制电路的控制下，有规律地实现逆变器中主开关器件的通与断，将整流电路输出的直流电转换为频率和电压都可任意调节的交流电。逆变电路的输出，也就是变频器的输出。它主要就是被用来实现对电动机的调速控制。
3）直流中间电路。它主要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。另外，直流中间电路中有时还包括制动电阻，甚至一些其他辅助电路。
4）控制电路。它是变频器核心部分，高性能的变频器目前已经采用微型计算机进行全数字控制，并采用尽可能简单的硬件电路，主要靠软件来完成各种功能。由于软件的灵活性，数字控制方式常可以完成模拟控制方式难以完成的一些功能。
3、变频器发展趋势
随着新型电力电子器件和高性能微处理器的应用，以及控制技术的不断发展，变频器的优越性正在逐步体现并扩展到工业生产的所有应用领域。今后变频器技术将向以下三个方面发展：
1）高性能和多功能化。利用了微型计算机巨大的信息处理能力与软件功能不断强化，使变频装置的灵活性和适应性也不断增强。
2）大容量和小体积化。变频器主电路中功率电路的模块化、变流电路开关模式的高频化、控制电路采用大规模集成电路和全数字控制技术，为变频器小型化搭接了很好的平台，并促使其装置更加小型化。
3）随着信息技术的发展和网络与智能化的应用，变频器产品将可以进行故障自诊断、部件自动置换，从而保证变频器的长寿命和高可靠性，并利用网络实现多台变频器联动，以致于组成变频器综合。
三、嵌入式微控技术
1）基本功能。嵌入式微控制器（Embedded MieroeontrollerUnit，EMCU)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。它以应用为中心、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。嵌入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与系统要求，是一个发散的、技术密集的系统。
2）结构。嵌入式微控制器系统，它是由硬件系统和软件系统所组成。为了提高系统的执行速度和可靠性，它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。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(I/O)接口等。它还可包含A/D和转换器D/A直接存储器传输(DMA)通道、浮点运算等特殊功能部件。
3）应用范围。嵌入式微控制器在应用数量上已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，均是嵌入式微控制器的应用领域。在进入21世纪以来，嵌入式微控制器技术逐渐成熟，并全面展开，现已被公认为是一种具有良好发展潜力的技术。
四、触摸屏技术
1）功能。人机界面通常被大家称为触摸屏，是用户利用手指或其他介质直接与屏幕接触，进行信息选择，向计算机输人信息的一种输入设备。包含HMI硬件和相应的专用画面组态软件。在工业上，触摸屏是首选的接口设备，连接的主要设备种类是PLC触摸屏，因其具有很强的适应性，比键盘鼠标、轨迹球更具有优越性。触摸屏易于使用、易于掌握、低故障率，是任何其他输人设备所无法比拟的。当触摸屏在恶劣的环境下（灰尘、油污潮湿、磨损、划伤等）工作时，都不会造成触摸屏的损坏。因此，它在工业自动化控制技术中，能够发挥着很好的作用与效果。
2）工作原理。触摸屏的工作原理是用手指或其他物体触摸，所触摸的位置由触摸屏控制器检测，并通过接口（如RS-232串行口）送到CPU，从而确定输人的信息。触摸屏系统一般包括触摸屏控制器（卡）和触摸检测装置两个部分。其中，触控屏控制器（卡）的主要作用是从触摸点检测装置上接收触摸信息，并将它转换成触摸点坐标，再送给CPU，它能同时接收CPU发来的命令并加以执行。触摸检测装置一般安装在显示器的前端，主要作用是检测用户的触摸位置，并传送给触摸屏控制卡。触摸屏按照工作原理和传输信息的介质可分为四种，它们分别为电阻式、电容感应式、红外线式以及表面声波式触摸屏。
3）发展方向。随着数字电路和计算机技术的发展，HMI的功能将越来越丰富、价格也会降低、屏的寿命也将延长，HMI产品将赢得更加广阔的发展空间。
五、结语
在现代制造领域中，工业自动化控制技术是21世纪最重要的技术之一。工业自动化控制技术，如今已广泛应用于提高工业生产产品的质量、数量和生产设备的效率，并大大改善了劳动条件和强度。随着科学技术的快速进步与工业自动化控制技术的飞速发展，它还将极大地提高人们对现代工业生产的预测及决策能力，从而进一步促进现代工业制造业的迅猛发展，其工业自动化控制技术也将会赢得更加广阔的发展前景和空间。
参考文献：
