计算机控制在工业自动化控制中的应用

Ｖａｌｕｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　・５１・　计算机控制在工业自动化控制中的应用　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ｉｎ　Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　何港玲ＨＥ　Ｇａｎｇ－ｌｉｎｇ　（黔西南民族职业技术学院，兴义５６２４００）　（Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ　Ｇｕｉｚｈｏｕ　Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ＆Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｆｏｒ　Ｎａｔｉｏｎａｌｉｔｉｅｓ，Ｘｉｎｇｙｉ　５６２４００，Ｃｈｉｎａ）　摘要：工业企业实现自动化，对于降低人员的劳动强度，减少企业的批量生产成本，具有重要的作用。本文首先对计算机控制系　统进行概述，并对计算机控制系统的Ｔ－作原理进行简介，然后以钻探工业中计算机控制系统的应用为例，探讨了计算机控制在工业自　动化控制中的应用。　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ　ｈａｓ　ｓｉｇｎｉｉｆｃａｎｔ　ｅｆｆｅｃｔ　ｔｏ　ｒｅｄｕｃｅ　ｔｈｅ　ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ　ｏｆ　ｓｔａｆｆ　ｌａｂｏｒ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｃｏｓｔ　ｏｆ　ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ．１’ｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｅｘｐｏｕｎｄｓ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｎｄ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｏｆ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｃｏｎｔｒｏ１．Ａｎｄ　ｔｈｅｎ，ｉｔ　ｔａｋｅｓ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｎ　ｄｒｉｌｌｉｎｇ　ｉｎｄｕｓｔｒｙ　ａｓ　ｔｈｅ　ｅｘａｍｐｌｅ　ｔｏ　ｄｉｓｃｕｓｓ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｉｎ　ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｃｏｎｔｒｏ１．　关键词：计算机控制；自动化；上位机　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｃｏｎｔｒｏｌ；ａｕｔｏｍａｔｉｃ；ｕｐｐｅｒ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ　中图分类号：ＴＰ２７３　文献标识码：Ａ　文章编号：１００６－４３１１（２０１５）０１－００５１－０２　０引言　完善，提高了我国工业自动化的覆盖面，也提升了相关工　在计算机技术不断发展完善的今天，各行各业要想提　业企业的生产效率，为企业创造了利润。计算机控制是一　高生产效率、提高人员办公效率，均离不开计算机。目前，　项复杂的技术，本文对相关技术仅作简单探讨，主要研究　各行各业均有自己的专业计算机技术，工业自动化领域，　计算机控制在工业自动化控制中的应用。　也离不开计算机控制技术。计算机控制技术的不断发展与　１计算机控制系统概述　计算机控制系统的出现，是由于计算机技术与自动控　作者简介：何港玲（１９８３一），女，贵州兴义人，助理讲师，黔西南民　制技术的相融合而产生的。计算机控制系统就是用计算机　族职业技术学院，电气自动化专业。　来实现自动控制系统中的控制器的功能。　表面两个或者两个以上的触点上。雷击可能间接引致系统　适用性检查，防止机坪掉落的外来物造成轮胎扎伤等事　失效，雷击还可能对飞机造成物理损伤。所以在判断飞机　件。③工具设备的控制。工具设备的严格控制也是ＦＯＤ防　是否发生雷击时就有了很值得借鉴的经验。发生雷击后我　范的一个重点，机务维修工作中总结的“三清点”，以　们要按如下程序通报及完成检查修理工作。①通报相关部　及类似的工作程序、管理规定必须严格坚持，极力避免工　门（调度室、质量部门等等）。②查找雷击点，发生雷击必然　具设备等不慎带人航空器造成外来物损伤。④个人物品的　会有进口和出口，检查其烧蚀、开裂等情况。③类似于鸟击　管理。我们经常忽视个人物品构成的外来物损伤的风险。　检查，雷击后检查部件几乎也涵盖了整个飞机从机身到机　机务维修人员应该认识到不要在航空器附近留下任何个　翼、操纵面以及起落架等各个系统。重点查看机身、机翼蒙　人物品。⑤加强外来物损伤检查。维修人员在航线维修工　皮及各系统部件有无烧蚀痕迹，颜色变化，穿孔和其它物　作中，应该认真听取机组报告及查阅记录本反映的涉及　理损坏。④雷击发生后，对于各个电子系统的功能性检查　ＦＯＤ损伤的故障并处理。在完成例行工作时，在候鸟迁　也十分重要。因为雷击发生后强磁场可能干扰到电子设　徙，易发生鸟击的季节，要有防止鸟击的意识，加强航空器　备，所以，一定要按照公司的雷击特查工卡或者手册进行　外观检查，对发现的血迹、鸟毛等情况应该重点关注。多关　测试检查。⑤雷击允许损伤放　注天气情况，特别是夏天雷雨季节，要有防止雷击的意识。　行的参考章节（以Ａ３２０飞机　４结束语　为例）参见表１嗍。　机身站位　参考章节　ＦＯＤ损伤对飞行安全和航空公司造成的经济损失以　ＦＲ０１一ＦＲ２４　ＳＲＭ５３—１　１—１　１　４．Ｄ．　３航线维修工作中的外　ＦＲ２４一ＦＲ３５　ＳＲＭ５３—２１一ｌ　１　４．Ｄ．　及间接造成的社会负面效应都极其巨大，减少ＦＯＤ事件　来物防范　ＦＲ３５一ＦＲ４７　ＳＲＭ５３－３１—１　１　４．Ｄ．　刻不容缓。航线维修工作中，为切实保证航空器安全，提高　机务维修人员每天要对　ＦＲ４７一ＦＲ６４　ＳＲＭ５３—４１—１　１　４．Ｄ　航班运行品质，机务人员应该以加强ＦＯＤ防范意识，严格　航空器进行勤务、检查和修理，是和航空器接触最多的群　遵守相关程序，认真执行外来物损伤检查入手，积极应对　体，也是最有可能会对航空器带入外来物的。所以，在全体　和处理航线维修工作中常见的机轮扎伤、乌击、雷击这几　机务人员中大力宣传ＦＯＤ的危害，从基础入手，对外来物　类ＦＯＤ损伤，降低ＦＯＤ事件所带来的损害。　损伤航空器加以防范，也是航线维修工作的重要一环。外　参考文献：　来物损伤预防工作可以从如下环节入手推进。＠ＦＯＤ防　【１】中国民用航空局机场司．ＦＯＤ防范手册［Ｍ】．中国民用航空　局安全技术中心，２００９年３月３１日．　范意识。树立ＦＯＤ防范意识，使维修人员外来物损伤预防　ｆ２１法国航空４５９０号班机维基百科ｈｔｔｐ：／／ｚｈ．ｗｉｋｉｐｅｄｉａ．ｏｒｇ．　意识最大化，重视ＦＯＤ损伤产生的危害及后果，这是外来　【３坞击检查ｈｔｔｐ：／／ｗｅｎｋｕ．ｂａｉｄｕ．ｃｏｍ．＾　物损伤预防工作的基石。②停机坪外来物检查。接机人员　『４１飞机结构损伤（ＳＲＭ）及雷击鸟击检查ｈｔｔｐｇｗｅｎｋｕ．　严格按照工卡要求，在航空器入位前１５分钟对机位进行　ｂａｉｄｕ．ｃｕｍ．　・５２・　价值工程　整个系统包括硬件系统、控制算法和上位机软件系　统。硬件系统主要就是计算机和各种通讯装备。此系统利　用计算机的高速度的处理与分析能力，快速而又准确的执　行力参与控制，并对一些控制对象实施控制，进而完成一　定的控制目的。在计算机进行控制时，需要使用一些辅助　部件，主要有输入输出接口、检测单元和执行单元等。控制　算法部分主要是为装备的自动控制制定策略，使装备能够　按照指定的控制命令执行动作。上位机软件的开发，目的　是为了完成人机的交互、建立工程数据库，实现对工程参　数的实时在线监控、生成数据报表以及实现对工况的异常　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。　３．２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　情况进行报警，上位机软件最重要的功能是能够进行编　程，数据处理和控制输出。　计算机控制系统运行时，需要与辅助部件还有被控对　象进行相互通信，一般通信方式有两种：即无线通讯方式　和有线通讯方式。计算机控制系统的控制目的主要有两个　大的方面，首先是对被控对象的状态或者运动过程进行控　制，以达到某种目的，其次是实现对整个被控对象进行合　理控制，进而实现某一最优化的目标。　２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。　３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。　３．１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，还具备项驱冲击、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，　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。　３．３控制算法的设计本节研究的钻机为全液压方式　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。　３．４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总结　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。工业行业实现自动化运　行，能极大地减少工作人员的数量，同时减少不达标产品　和不达标操作的出现，降低企业的生产成本，提高企业的　运行效率。　参考文献：　【１］韦锐．灰熔聚粉煤气化中试平台计算机控制系统【Ｄ１．大连　理工大学，２０１３．　ｆ２］李楠．２２ＭＮ快锻液压机计算机控制系统设计与应用研究［Ｉ）］．　燕山大学，２００９．　【３］Ｎ鸣祺．余热锅炉计算机控制系统设计与开发［Ｄ】．东北大　学，２０１０．　【４１张楠．工业计算机控制系统在岩土钻测装备中的应用研究　［Ｄ】．吉林大学，２０１０．