工业自动化控制技术研究

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工业自动化控制技术研究:浅谈工业自动化控制技术

[摘 要]在现代科技的发展推动下，工业技术逐渐向着现代化、自动化、智能化的方向不断发展。目前，工业自动化技术已经成为很多工业领域的主要生产技术，极大的提高了生产效率，提高了产品质量。而在使用工业自动化技术进行生产时，最重要的环节就是要做好自动化控制。现本文就对工业自动化控制进行相关的研究与探讨。文章首先概述了工业自动化控制技术，指出了其当前的发展现状，并分析了常见的几种工业自动化控制仪表仪器，最后就工业自动化控制的发展进行了展望。

[关键词]工业自动化；控制技术

1、工业自动化控制技术概述

工业自动化控制技术就是指利用微电子技术、电气技术、机械技术以及计算机软件技术来对工业生产过程进行控制，而无需使用人工操作机械来控制生产进度。也就是说，在工业自动化控制下的工业生产机械设备是利用各种仪器、仪表和控制器，按照预先设定的流程进行机械自动调节来进行生产运行的。因此在自动化控制系统中，必须要对所有涉及到生产调节的仪器都进行精准的参数设置，以确保其在生产中能够充分发挥职能作用，确保生产顺利进行的目的。一般来讲，工业自动化控制系统主要是由计算机、通信网络和各种传动设备组成。

2、工业自动化控制的发展现状

目前我国的工业自动化控制技术已经得到了很大的发展，自动化控制系统也逐渐趋于完善。但尽管如此，工业自动化控制技术仍然具有很大的发展应用空间。就目前来看，较为常用的自动化控制产品主要有PLC与工控PC两种，这两种自动化控制产品的应用代表了我国的工业自动化控制水平已经有了很大的发展。

3、工业发展过程中应用的自动化控制技术

随着科学技术的不断发展，自动化控制技术在实际应用时也在不断根据市场需求进行调整完善，目前，市面上的自动化控制系统已经能够良好地适应生产环境，对采集到的信息进行系统分析，确保控制的及时有效性和准确稳定性，保证工业生产的质量和效率。在不同的生产行业中，其中运用到的自动化控制技术和系统组成基本是一致的，但是会根据生产的现实要求和企业的生产环境进行适当的调整重组，而且其中应用到的数据处理系统以及系统参数都需要具体设置，确保自动化控制体系能满足生产需求，提高自动化控制技术的使用效益。

3.1 信息采集模块

要想实现工业生产的一体化系统性控制，就必须将各个生产环节中仪表数据和具体信息采集录入到中枢管理系统中，因此信息采集模块是实现工业自动化控制的基础模块。自动化控制的实现，是需要控制系统能够掌握实际的生产信息，协调控制自动化生产设备以及先进的工艺工序，解决各方面的矛盾，实现统一的调配。大数据时代的带来，让工业生产面临着巨大的考验，信息采集系统就能够有效解决的数据信息的获取问题，实现庞大数据的捕获与处理，为工业生产的进步提供与发展提供信息支持。

3.2 系统建模模块

在工业自动化控制系统中，凭借A/D单元实现信息的数字化装换，录入存储数据，通过系统中的信息处理软件进行整合分析，获取有效信息，做为系统调配的参考，进行统一地管理调配。信息采集模块能够实现生产信息的实时采集，也就相当于实现生产的实时监控，能够确保自动化控制的精准性，最大程度地节约生产成本[3]。此外，在整个系统中，如果有某个生产环节发生异常，系统能及时感应，并进行处理，将出现故障的机械停止，启用备用器械，将故障器械送去检修，及时止损，确保各个生产环节的生产安全性和效率。生产设备故障问题其实是在电气自动化生产体系应用以来控制系统中最难解决的一个问题，因为多个生产环节数千台机器一同运作，单靠人工管理的话，如果出现设备故障，需要花费较长的时间去排查，找出故障环节，这样会严重影响到产品的生产效率，给公司造成较大的经济损失。

4、工业自动化控制系统的特点

用电设备分别安装在各配电室和电动机控制中心，所要执行的信息处理任务庞大，而维修工作也相对复杂。它与热工系统相比，电气设备操作的频率低，一些系统设备在维持正常运行时，可以经过好几个月甚至更长的时间再操作一次；电气设备所需要的保护装置要求高，动作速度快，一个保护动作通常要在40ms以内完成。电气设备的构造机构本身具有联锁逻辑较简单、操作机构复杂的特点，而控制方式也主要是厂用电系统，其主要设备监控需要接入DCS系统，如果两台系统一起运行，一台系统的检修不得影响另一台系统的运行，因此，需要考虑两台机组DCs电气控制的模式，保证控制的稳定性。根据电气设备的主要特点我们知道，在构建ECs时，其系统结构、与DCs的联网方式是确保系统高可靠性的关键。除了要保证系统的正常运行，还要确保运行时各种数据处理和信息收集的准确性，同时提出相应的应急措施，确保电气系统可以在最好的状态下运行

5、工业自动化控制系统的发展展望

随着IT和控制技术的融合的不断深入，工业自动化控制技术正在向智能化、网络化和集成化方向发展，自动控制的三大构成系统也将有新的突破。

PLC在向微型化、网络化、PC化和开放性方向发展。在基于PLC自动化的早期，PLC体积大而且价格昂贵。但在最近几年，微型PLC已经出现，价格只有几十到几百欧元不等。随着软PLC（SoftPLC）控制组态软件的进一步完善和发展，安装有软PLC组态软件和PC-based控制的市场份额将逐步得到增长。当前，过程控制领域最大的发展趋势之一就是Ethernet技术的扩展，PLC也不例外。现在越来越多的PLC供应商开始提供Ethernet接口。可以相信，PLC将继续向开放式控制系统方向转移，尤其是基于工业PC的控制系统。

作为一种工业产品，要实现长久的发展，必须深化制造部门内部的体制改革，运用现代科学技术保障发展的成果。而且还需要密切的关注产业市场化所带来的后果，保证产品适应市场发展的需要。另一方面，制造企业不仅需要对开发技术和集成系统进行研发投入，同时还需要运用分工外包和社会化之间的合作，使零部件的配套生a逐渐的市场生产化、专业化，从而能够保证对高端装备技术开发研究资源综合利用，提升自主装备制造的比例.产业市场化是产业发展的必然趋势，对于资源配置工作效率的提升有着显著的促进作用。

结语

综上所述，工业自动化控制技术作为推动现代工业生产自动化的主要动力，其不但能够减少人工劳动量，而且能够极大的提高生产效率，增大工业生产经济效益。更重要的是使用自动控制系统进行机械操控，就能使工人脱离恶劣的生产环境，实现更加现代化和人性化的工业生产。同时，工业自动化控制技术水平的高低也是衡量国家科技水平高低的重要指标之一，在未来的工业技术发展中，必须要加大对工业自动化控制技术和产品的研发应用，以促进我国工业经济的进一步发展。

工业自动化控制技术研究:浅析工业自动化控制技术

摘 要：西方分析了工业自动化控制技术的发展应用情况，并从其中的变频器、嵌入式微控、触摸屏等技术方面较为详细的介绍其结构、作用和工作原理。

关键词：自动化控制 发展 应用

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。它主要就是被用硎迪侄缘缍机的调速控制。

（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。

三、嵌入式微控技术

（1）基本功能。嵌入式微控制器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。

作者简介：

宁晓娜（1984-），女，汉族，河北省唐山市，大专，助理工程师，从事现场自动化设备的自动化工作；

工业自动化控制技术研究:浅谈工业自动化控制技术

摘 要：人的创造力是无限的，社会的发展就是人类不断改造世界的过程。在生产制造行业中，机械已逐步代替了人工，在能源的驱动下会社会不断创造丰富的物资，而随着计算机技术的发展与广泛应用，人们开始研究机械的自动化控制，降低人工运营成本，提高工业制造效率。工业控制自动化技术包括工业自动化软件、硬件以及系统这三个组成部分，通过信息技术的应用来实现工业生产过程中的自动控制调配，能大大提升生产效率和生产质量，确保生产安全性，为企业创造更大的经济效益。随着科学技术水平的提高，工业生产中的自动化控制技术也在不断发展，目前正向着网络化、智能化、集成化的方向发展。

关键词：工业自动化；控制技术；应用

工业自动化技术在快速发展过程中，应用也开始越加广泛，在实际应用过程中具有较高的经济效益。提高工业自动化技术研发强度，对于传统工业而言，具有重要意义，同时也能够带动我国经济发展。

1工业自动化技术的特点

1.1智能控制

近几年，智能控制得到了快速发展，但是程序开发及研究等领域内得到了广泛应用。智能控制一直都是人工智能领域内重要研究内容，能够有效将自动把控与整体规划相结合，属于交叉性领域之一，在实际应用过程中具有多种控制系统，由于智能控制器所具有的功能较多，这就需要智能控制器能够自足进行维修。例如，在实际应用过程中要是涉及到的含有腐蚀性的介质时候，运行时间要是超过规定工作时间，智能化控制器能够自行发出预警信号，让工作人员能够在最短时间内发展智能化控制器所存在的问题，保证整个加工流程的完整。

1.2系统集成信息化

在原有自动化计算机控制系统内，主要有四部分构成，分别是计算机管理、操作站、广域网、企业管理，这种管理模式在落实过程中具有较高的难度，同时整体控制效率较为低下，伴随着科学技术水平的不断提升，计算机控制系统逐渐开始与工程自动化相结合，进而保证钢铁企业能够进行自动化管理一体化建设。现场总线在产生之后，控制系统能够完全有效进行分离，设备控制与控制站能够被取代，计算机系统控制结构能够发生本质性转变。

2工业发展过程中应用的自动化控制技术

2.1信息采集模块

要想实现工业生产的一体化系统性控制，就必须将各个生产环节中仪表数据和具体信息采集录入到中枢管理系统中，因此信息采集模块是实现工业自动化控制的基础模块。自动化控制的实现，是需要控制系统能够掌握实际的生产信息，协调控制自动化生产设备以及先进的工艺工序，解决各方面的矛盾，实现统一的调配。大数据时代的带来，让工业生产面临着巨大的考验，信息采集系统就能够有效解决的数据信息的获取问题，实现庞大数据的捕获与处理，为工业生产的进步提供与发展提供信息支持。

2.2系统建模模块

在工业自动化控制系统中，凭借A/D单元实现信息的数字化装换，录入存储数据，通过系统中的信息处理软件进行整合分析，获取有效信息，做为系统调配的参考，进行统一地管理调配。信息采集模块能够实现生产信息的实时采集，也就相当于实现生产的实时监控，能够确保自动化控制的精准性，最大程度地节约生产成本。此外，在整个系统中，如果有某个生产环节发生异常，系统能及时感应，并进行处理，将出现故障的机械停止，启用备用器械，将故障器械送去检修，及时止损，确保各个生产环节的生产安全性和效率。生产设备故障问题其实是在电气自动化生产体系应用以来控制系统中最难解决的一个问题，因为多个生产环节数千台机器一同运作，单靠人工管理的话，如果出现设备故障，需要花费较长的时间去排查，找出故障环节，这样会严重影响到产品的生产效率，给公司造成较大的经济损失。

2.3动态控制模块

自动化控制技术的核心，在于动态控制模块，在一体化自动控制系统中，凭借着计算接技术与网络信息技术的应用，就能基本实现工业生产的动态控制。自动化控制技术的应用，以智能动态控制系统取代了以往控制生产工序的人工，具备全体那后全方位监控生产过程的优点，能够大大提升控制的精密性，实现各个生产环节的完美衔接。机械之所以能够逐步取代人工的位置，就在于其劳动强度更大，能够做到很多人们无法做到的事情。机械设备与动态控制系统地结合，避免了人工操作质量不统一、工作效率较低且体力有限的问题，这也正是工业自动化控制系统被广泛应用于生产管控的主要原因。

3工业机械制造行业自动控制技术的发展前景

工业自动化控制技术随着科技的发展和时间的流逝在不断发展变化，工业自动化控制技术的发展越来越适应市场需求，通^对中央处理器、检测元件及技术参数修改技术的不断完善改进，工业自动化控制技术功能正在逐步日臻成熟完善丰富。在世界经济一体化的形式下，工业自动化控制技术和设备在工业机械制造行业的应用已经成为一个国家经济实力发达水平的代表，因此不断加大对工业自动化控制技术的研究力度促进工业自动化控制技术向世界先进国家学习，是非常必要符合时展要求的。工业自动化控制技术在工业机械领域应用中起关键作用的技术是集成技术，工业自动化控制技术通过对一些机器进行集中控制，统一参数对产品进行高精细度加工，并且缩短产品生产周期摊薄生产成本提高经济效益。工业自动化控制技术的这些优势，创造极大的社会经济效益促进整个工业行业的发展。

4结论

综上所述，工业自动化控制技术在工业机械制造的应用对我国工业实现自动化、机电一体化变革起到重要作用，工业自动化控制技术在工业机械制造行业的应用增强机械行业在市场经济形势下的竞争力，它不仅给直接操作的员工带来安全的生产环境，降低工人的劳动强度，摊薄机械加工成本，而且实现工业的高效益和高精细度质量标准。

作者简介：

王博，男，1997年1月，沈阳科技学院，信息与控制工程系.自动化专业-14年1班， 学号143220103

工业自动化控制技术研究:水工业自动化控制技术发展

1控制系统的智能化、分散化、网络化

工业自动化领域的发展趋势之一是控制系统的智能化、分散化、网络化，而现场总线的崛起正是这一发展趋势的标志。

1.1现场总线的崛起

半个多世纪以来，工业自动化领域的过程控制体系历经基地式仪表控制系统、电动单元组合式模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统、集散控制系统等4代过程控制系统，当前我国水工业自动化的主流水平即处于以PLC为基础的DCS系统阶段。这里要说明一点，DCS既是一个过程控制体系的名称，有时也表示为由制造厂商出售的一个起完整作用而集成的集散控制系统产品，这种DCS系统相对较为封闭，而目前水工业自动化的DCS系统多数是由用户集成的，因此相对较为开放。

与早期的一些控制系统相比，DCS系统在功能和性能上有了很大进步，可以在此基础上实现装置级、车间级的优化和分散控制，但其仍然是一种模拟数字混合系统，从现场到PLC或计算机之间的检测、反馈与操作指令等信号传递，仍然依靠大量的一对一的布线来实现。这种信号传递关系称之为信号传输，而不是数据通信，难以实现仪表之间的信息交换，因而呼唤着具备通信功能的、传输信号全数字化的仪表与系统的出现，从而由集散控制过渡到彻底的分散控制，正是在这种需求的驱动下，自20世纪80年代中期起，现场总线便应运而生，并通过激烈的市场竞争而不断崛起。

现场总线是应用在生产现场的全数字化、实时、双向、多节点的数字通信系统。现场总线技术将专用的CPU置入传统的测控仪表，使它们各自都具有了数字计算和通信能力，即所谓“智能化”；采用可进行简单连接的双绞线、同轴电缆等作为联系的纽带，把挂接在总线上作为网络节点的多个现场级测控仪表连接成网络，并按公开、规范的通信协议，使现场测控仪表之间及其与远程监控计算机之间实现数据传输与信息交换，形成多种适应实际需要的控制系统，即所谓“网络化”；由于这些网上的节点都是具备智能的可通信产品，因而它所需要的控制信息不采取向PLC或计算机存取的方式，而可直接从处于同等层上的另一个节点上获取，在现场总线控制系统的环境下，借助其计算和通信能力，在现场就可进行许多复杂计算，形成真正分散在现场的完整的控制系统，提高了系统的自治性和可靠性。

FCS成为发展的趋势之一，是它改变了传统控制系统的结构，形成了新型的网络集成全分布系统，采用全数字通信，具有开放式、全分布、可互操作性及现场环境适应性等特点，形成了从测控设备到监控计算机的全数字通信网络，顺应了控制网络的发展要求。

1.2现场总线的现状和标准化问题

目前，国内、外的现场总线有60几种之多，由于这一新技术所具有的潜在而巨大的市场前景，在商业利益的驱动下，导致了近年来制订现场总线国际标准大战。在市场和技术发展需要统一的国际标准的呼声下，修改后的IEC61158.3～6标准最终于2000年1月4日获得通过。该标准包括了8种类型的现场总线子集，它们分别是：①基金会现场总线FF；②ControlNet；③Profibus；④P—Net；⑤FFHSE；⑥SwiftNet；⑦WordFIP；⑧Intferbus。这8种现场总线中，④、⑥是用于有限领域的专用现场总线；②、③、⑦、⑧是由PLC为基础的控制系统发展而来，本质上以远程I/O总线技术为基础，通常不具备通过总线向现场设备供电和本征安全性能；①、⑤则由传统DCS控制系统发展而来，具有总线供电和本征安全功能；①、⑧属于现场设备级总线，②、⑤属于监控级现场总线；③、⑦则是包括两个层次的现场总线。

以上8种类型的现场总线采用完全不同的通信协议，例如：Profibus采用的是令牌环和主/从站方式；FFHSE是CSMA/CD方式；WordFIP是总线裁决方式。因此，要这8种现场总线实现相互兼容和互操作几无可能。面对这种多总线并存的局面，系统集成将面临更为复杂的任务，系统集成技术也将会有很大的发展。

1.3现场总线的新动向—工业以太网

长期以来的标准之争，实际上已延缓了现场总线的发展速度。为了加快新一代系统的发展，人们开始寻求新的出路，一个新的动向是从现场总线转向Ethernet，用以太网作为高速现场总线框架的主传。以太网是计算机应用最广泛的网络技术，在IT领域已被使用多年，已有广泛的硬、软件开发技术支持，更重要的是启用以太网作为高速现场总线框架，可以使现场总线技术和计算机网络技术的主流技术很好地融合起来。为了促进Ethernet在工业领域的应用，国际上成立了工业以太网协会，开展工业以太网关键技术的研究。此外，开发设备网供给商协会已经了在工厂现场使用以太网的全球性标准——以太网/IP标准。该标准使用户在采用开放的工业应用层网络的同时，能利用可买到的现成的以太网物理介质和组件，也即由多个供给商所提供的可互操作的以太网产品。随着网络技术的发展，以太网应用于工业领域所要面对的网络可确定性问题、环境适应性问题、包括总线供电和本征安全问题都会迅速得到解决。

2治理控制一体化

工业自动化领域的另一个发展趋势是治理控制系统的一体化。

2.1何谓管控一体化

在市场经济与信息时代的飞速发展中，企业内部之间以及与外部交换信息的需求不断扩大，现代工业企业对生产的治理要求不断提高，这种要求已不局限于通常意义上的对生产现场状态的监视和控制，同时还要求把现场信息和治理信息结合起来。管控一体化就是建立全集成的、开放的、全厂综合自动化的信息平台，把企业的横向通信和纵向通信紧密联系在一起，通过对经营决策、治理、计划、调度、过程优化、故障诊断、现场控制等信息的综合处理，形成一个意义更广泛的综合治理系统。

2.2现场总线为管控一体化铺平了道路

企业信息网络是管控信息集成的基本条件，没有信息网络就不可能实现企业横向和纵向信息的沟通和汇集，建网的目标在于实现全企业范围内的信息资源共享，以及与外部世界的信息沟通。

水工业和一般企业网络大致可分为3层，即企业治理层，过程监控层和现场控制层。

管控一体化解决方案中的现场控制层由现场总线设备和控制网段构成，把传统的集散系统控制站的功能分散到了现场总线设备，此时的控制站实际是一个虚拟的控制站。现场总线技术与产品所形成的底层网络，充分发挥其使测控设备具有通信能力的特点，为控制网络与通用数据网络的连接提供了方便。企业信息网络是管控一体化的基础，现场总线则为构建管控一体化网络铺平了道路；过程监控层由局域网段以及连接在局域网段的担任监控任务的工作站或控制器组成，现场总线网络通过现场总线接口与过程监控层相连，或者监控层直接由现场总线来担当；监控站可以完成对控制系统的组态，执行对控制系统的监控、报警、维护及人机交互等功能；企业治理层由各种服务器和客户机等组成，用于集成企业的各种信息，实现与Internet的连接，完成治理、决策和商务应用的各种功能。

2.3管控一体化的支持环境与系统集成

基于系统之间横向数据交换及控制系统与治理层和现场仪表间纵向数据交换日益增加，现场总线的应用越来越广泛，制造厂商的产品也日益开放。由于多种总线并存已成定局，管控系统建立统一的数据治理、统一的通信、统一的组态和编程软件的一体化解决方案受到了各厂家的重视。同时，采用分布式网络系统，采用C/S或B/S结构，可以在实现企业各层次功能模型的同时，实现网络连接在结构上的简化，从而形成以实时和关系数据库为中心的数据集成环境，为实现数据资源共享的目标奠定了基础。

如前所述，在多总线并存的局面下，系统集成成为实现管控一体化信息系统的中心任务。系统集成是要按照一定的方法和策略将相同或不相同厂商的现场总线产品相互连接，并使上层应用与下层现场设备之间完成双向数据沟通，使之成为一个可以满足用户需求的整体。因此，系统集成既包括硬件产品的集成，也包括软件产品的集成。对硬件集成来说，需要借助网桥、网关沟通总线接口。一般同种总线的网段采用中继器实现网段的延伸，采用网桥实现不同速率网段之间的连接；不同类型的总线网段之间以及现场总线与以太网等异构网络之间采用网关实现互连，如公司与生产厂或其他部门距离较远时，采用公共数据网或电话网来实现局域网的连接，这在水工业的城市污水处理和截流系统、自来水厂站之间及供水管网调度系统等方面也是经常会碰到的问题。因此可以预计，今后这类通信接口产品将会变得很热门，从软件集成来说，通过OPC、ODBC等技术使得不同系统之间的准确、高速、大量的数据交换得以实现，能将实时控制、可视化操作、信息分析、系统诊断等功能集成到一个紧凑的软件包中，具有很大的硬件灵活性，并且可以提供与多种治理软件的连通性，从而可较为经济地解决管控系统之间的连接。

目前各个国家都在竞相开发自己的现场总线技术与产品，形成以现场总线为基础的一体化解决方案下的企业信息系统。现在已经推出产品的如西门子公司以Profibus总线为基础的PCS7、罗斯蒙特公司的基于FF总线的Plantweb等，管控一体化软件则有美国信肯通公司的ThinkDO、Lntellntion公司的iFIX等。

3对水工业自动化发展的思考

综上所述，现场总线技术的发展，引起了自动化系统结构和自动化控制概念的变革，进一步推动了管控一体化企业信息系统的建立，它集计算机技术、信息技术和自动化技术为一体，成为流程工业自动化发展的趋势。随着市场经济的发展和加入WTO的临近，工业企业面临前所未有的发展机遇和愈加严重的挑战，对企业的生产经营治理提出了更高的要求。管控一体化企业信息系统的建立，将是增强企业竞争力的重要途径，问题是对于水工业来说，这种必要性到底有多大？水工业尽管有自己的非凡性，但在实现生产过程和经营过程的整体优化，在保障运行安全的前提下获取最大的经济效益上与其他工业应是相同的。非凡是信息技术的不断发展，网络的普及，将会使管控一体化的重要性日益显露出来，由以PLC为基础的集散型控制系统向以现场总线为基础的管控一体化分布式网络信息系统过渡是必然的。

要构建管控一体化网络，必先以现场总线所形成的底层网络为基础，但目前国内对现场总线技术的应用还比较迟缓，原因之一是观望和等待一个单一的现场总线国际标准的确立，但客观事实是IEC通过了8种总线标准，估计这种多总线并存的局面在短时间之内也不会改观；原因之二是现场总线在系统集成上存在困难，条件还不成熟，尤其是由国家支持研制开发的FF总线，其OEM产品的开发和应用也还要假以时日；此外还存在总线产品互操作性的认定和可靠性等方面的问题。因此在目前情况下，一方面要密切关注现场总线标准的新的发展动态，同时还应结合水工业的具体条件，对诸如如何保护和利用现有资源，对原来的DCS系统进行改造，选用何种总线以及如何组网和系统集成等问题加以研究和讨论，并建议国家城市给水排水工程技术研究中心成立一个机构，像建设部、科委下属智能建筑技术推广中心的LonWorks现场总线协作网一样，负责跟踪现场总线技术的发展、信息技术交流，指导行业对这一新技术的推广和应用，以促进水工业自动化发展的进程。

工业自动化控制技术研究:PLC在工业自动化控制中的应用

在工业自动化控制当中，PLC对其有重大的益处，例如在此流程中的位置控制等。本文围绕PLC技术的特征与其意义等，对其在工业自动化控制中应用进行进一步研究。

PLC是数字计算的电子系统，是以工业制造过程中对其应用的需要为来源根基去编程的。其在工业自动化控制里有很重要的影响，得到大范围的普及。像开关数量控制等都是对其积极的运用。这些都说明PLC是工业控制流程中重要的一部分，它带给人们许多的积极影响。但一种新式的产品运用，也存在一定的弊端和问题。即使如此，PLC技术是工业控制流程中不能缺少的工具，具有良好的发展空间。

PLC的简述

PLC是可编程控制器的英语缩写，顺应了工业环境的需求，为工业自动化生产带来很大的益处和便捷。它是一种综合性的电子系统，具有计算机和通信技术等多种技术功能，同时方便快捷，易上手，精确度也较高等，这些都是PLC带给我们的有利的部分。由于现今时代各方面的技术都得到普遍的提升，PLC也从繁至简，变得更加简便，可用性高。如今的PLC在功能等层面上都已经得到了不同程度上的改变，各方面都得到了进步。与此同时，其作用也得到了很大的发挥，在各个领域都得到了运用，是当今时代工业控制的主要途径之一，有力地促进了机电的一体化的进步。从某个角度上来讲，PLC并不是独立存在的，它牵涉到许多其他的技术，运用得都较为广泛，如顺序控制、生产管理等。PLC随着当今时代技术的进步而快速地改变着，它的功能和体型都发生了改变。其外形迷你，功能强大，像高速计数器等都足以表现出它优化后的特点。这些功能的革新为工业控制带来福音。此外，迷你的PLC也有一些独具特色的功能。如位置控制模块等。

PLC的通信功能与特征的分析

PLC的通信功能。当今时代技术发达，计算机技术也顺应大流，得到不断地进步。其中，网络通信得到了普遍的运用，尤其在工业自动化控制上，其性能产生的效果显著，得到普遍的注重。PLC在通信方面的运用中，划分为两方面，一个是两个PLC间的通信，另一个是PLC与另一些相关设间的通信。其通信最主要的特征为以分享或传输的方式给另一些系统处理数据。

PLC的特征。其特征表现为三个：①对于现场的总线，它能非常好的联结。PLC具有这样的特征主要是因为当今的现场总线大多数都是其相应的生产企业开发和制造的，所以其和现场总线有着不可分割的联系。②将它们的通信协议整合起来。就当今其发展的方向来看，PLC的通信协议较为规范化，国家化。这更加的便捷来的相关的企业和人员，使其数据内容的公开属性得到提升。③其程序的设计并不需要复杂的过程，较为简便。因为这种程序的设计使用起来都较为快捷和便利，大大减少了编程的工作强度，适宜相关领域的发展所需所以非常实用。这都是因为其简便的特征所体现的。

PLC在工业自动化控制中的运用及它的问题

PLC在工业自动化控制中的应用。PLC技术在这个流程中的运用突出表现为开关数量控制、电动机变频调速控制或是系统集控等等。

开关数量的控制。在此过程中运营PLC可以加强控制的平稳性，降低异常的发生率。同时，在他的设计中也体现了其规范性。

电动机变频调速控制。将PLC的相关系统与变频器同步运用，这样就可以使电机运作及调节速度被限制住。经过对PWM和PLC输出变频的器械间结合加入到电压平滑电路，这些完成之后对PWM的T数据进行调动，这样就可以对相关器械进行限制和调控。转速和t正相P，PWM指令中输出脉冲花费的时间长短可以造成电压方面的影响。

系统的集控。PLC不仅可以达到自动化控制的目的，还可以控制自己的系统，它可以将自己系统中对异常的检测显示出来。控制系统就是用这种原理，对系统进行实时的监察。执行机床设备相关指令必须要有足够的时间，同时每一个流程都要谨慎检查。定时器的开动并不需要急于一时，能在对工步动作进行检测的时候开始，同时可以从定时器给出的信号内容中得到可用的数据信息。

PLC在工业自动化控制应用中存在的问题及有效控制。PLC的软硬件系统并非开放的。其总线和相关企业结构的不同等问题产生了不兼容的后果。这些现象都使PLC的应用上产生了不佳的效果，对工业自动化造成了负面的影响。在这样的背景下，对于其相关联的解决方案也非常需要注重。

PLC在工业自动化领域中的发展趋势

进行多元化的发展。因为我国经济和技术的发展，PLC也逐步走入人们的视线，得到普遍的运用。想要在经济市场上大放光芒，就要加强自身的特色属性和功能类型等。这些得到实现以后，相信其发展会变得日新月异。

运算能力的提升。随着技术的进步，相应市场的要求也要随着提高。为了顺应这样的趋势，PLC要对自己的运算能力进行加强，只有不断地随之进步，才能不在先进技术之流中被淘汰掉。

PLC编程语言高级化。小、中型的PLC主要将梯形图语言作为编程语言。由于其编程语言的不断进步和提升，也产生了更多的高级和多元的编程语言，这些编程语言都促进了PLC又好又快的发展，使PLC在工业自动化控制领域计算更加精确，控制更加平稳。

经过对PLC的深入分析，我们不难看出，PLC在工业自动化控制的流程中占有重要的地位，且是不能缺少的一个媒介。同时，我们知道了PLC在未来的发展中将向哪种趋势去发展，PLC将在相关领域得到更好的运用。PLC的运用并不是单一的，可以和其他的系统同步进行操作，这会达到更优的效果。与此同时，PLC为相关领域带来了便捷，使计算更加简便和便利。本文分析道，PLC要向更多元和高级化的趋势去发展，这都是社会进步发展的必然，由于技术的快速进步，PLC只有顺应其发展的方向和需要，才能更好地在这种大流中得到生存。所以更需要相关人员对其进行深入的探索，使其结构得到进一步的优化，解决其运作过程中的一些内在问题，将其进行规范和科学化。这样才能让PLC很好的运用在各个领域中，为我们带来便捷。