计算机控制技术在工业自动化生产中的应用研究
陈俊杰
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陈俊杰,. 计算机控制技术在工业自动化生产中的应用研究[J]. 计算机研究与应用,2022.6. DOI:10.12721/ccn.2022.157051.
摘要:
计算机控制技术主要以电子技术、自动控制技术、计算机应用技术为基础,同时,融合了可编程控制技术、单片机技术以及互联网技术,而成为一项涉足多领域、多学科的应用型技术。目前,该技术在工业自动化生产中得到普遍推广和应用,使得工业生产流程逐步实现了自动化与智能化,工业生产价值贡献率也显著提升。因此,本文将紧紧围绕计算机控制技术在工业自动化生产中的应用价值以及实际应用效果展开全面论述。
关键词: 计算机;控制技术;工业自动化;应用价值
DOI:10.12721/ccn.2022.157051
基金资助:

由于计算机控制技术支撑的工业自动化生产模式已初具规模,该技术的出现替代了过去的人工作业模式,节省了大量的人力资源成本,并且,可以对每一个生产流程与工序进行有效监控与精准控制。因此,计算机控制技术在工业自动化中的应用既促进了生产效率的提升,同时,也使产品质量得到有效改善,进而为工业生产企业的持续健康发展提供了强大的技术支撑。

1 计算机控制技术的显著特点

1.1 扩大监视范围

近年来,我国的工业生产规模逐步扩大,在工业自动化生产过程中,需要监视与控制范围越来越大,这就给现场管理人员增加了工作量与工作难度,如果采取分散式管理、分散式控制,不仅需要耗费大量的人力资源,并且也将给企业造成巨大的经济损失。而计算机控制技术特有的分时操作功能,恰恰可以有效解决这一问题,系统终端操作人员利用一台计算机便可以完成多台常规仪表的监测工作,这就实现了对整个生产流程与各种机械设备的集中监视,虽然监视范围变大,但是,投入的人力资源成本却大幅减小。

1.2 数据信息共享

借助于有线或者无线通信网络,计算机控制技术能够实现数据信息共享,尤其在工业自动化生产过程中,终端操作人员能够通过计算机显示屏随时了解生产现场的实际情况,比如机械设备的运行状态信息、生产作业环境的温度、湿度信息、各种监测仪表的故障信息、产品的加工制造信息等,当操作人员掌握了这些信息以后,可以制订一个最为优化的现场生产方案,以实现提高生产效率、改进产品质量、增加经济收益的经营目标[1]

1.3 记忆判断功能

计算机控制系统主要由硬件与软件构成,其中硬件主要由存储器、运算器、控制器、输入及输出设备组成,而存储器除了具有数据存储功能以外,同时,还兼具记忆与判断功能。在工业生产当中,一旦机械设备出现运行故障,那么计算控制技术的记忆与判断功能将快速确定故障位置与故障类型,这就给故障排除争取了大量时间。另外,这种特有的功能也将进一步增强机械设备的安全性与可靠性,进而为生产效率的提高提供了坚实保障。

2 计算机控制技术在工业自动化生产中的应用价值

2.1 节本增效

节约成本与提高生产效率是工业生产企业始终坚持的战略目标,过去,在计算控制技术出现之前,生产流水线多以人工操作模式为主,这种传统的生产模式不仅耗费了大量的人力资源,并且,受到主观人为因素的影响,也会出现资源与材料浪费现象,这就使企业的经济利益受到严重损害。而计算机控制技术出现以后,则改善了这一局面,首先,利用现场总线技术,计算机控制系统可以实时接收生产现场的各种数据信息,并且可以24小时不间断的对生产流程进行有效监控,这就避免了资源浪费现象的发生。其次,利用计算机控制技术,可以对企业的各种资源进行优化配置,以满足每一个生产环节对各种资源的需要。最后,利用PLC技术可以对生产过程中的开关量进行有效控制,如果生产设备出现运行故障,系统可以根据故障类型,随时采取作业中断等措施,以增强整个生产过程的安全性与稳定性,进而达到延长机械设备使用寿命的目的。

2.2 降低安全事故发生概率

安全生产作为工业生产企业的基本宗旨,在企业发展进程当中始终扮演着重要角色。过去,在以人工操作模式为主的情况下,受到设备性能、人为主观失误等因素的影响,安全事故的发生频率较高,这不仅给现场作业人员的生命安全构成直接威胁,并且,企业也将面临着巨大的经济损失。而计算机控制技术出现以后,利用计算机控制系统的现场总线技术、数字控制技术、PLC控制技术,能够对作业风险区进行精准识别。比如设备在运行过程中,一旦出现故障隐患,设备的正常运行状态将受到严重影响,在这种情况之下,设备的安全性能也将逐步丧失,这样一来,极易危及现场作业人员的生命安全,而利用计算机控制技术,系统能够提前发出故障预警信号,而且在事故发生之前,技术人员能够迅速排除故障隐患,进而从源头阻止各类安全事故的发生。

3 计算机控制技术在工业自动化生产中的实际应用效果

3.1 现场总线技术的具体应用

现场总线技术多采用双绞线、光缆或者无线电方式的传输数字信号,双绞线分别与现场的监测装置与控制装置相联,这种连接方式增强了系统的可靠性,提高了系统的抗干扰能力。同时,现场总线技术一个显著的特点是可以使用局域网,即通过企业网关便可以实现与上一级管理网络的连接,这就给计算机终端操作人员提供了更多便利。比如化工生产中由现场总线仪表构成的储罐计量系统,主要包括压力变送器、温度变送器等装监测装置,这些装置可以对储罐内容物的质量、密度、体积、液位等参量进行实时监测,另外,还可以计算出内容物的密度值。该系统的数据信息借助于通信网络,能够快速传递到系统终端,操作人员也可以第一时间了解生产现场的实际情况[2]

3.2 分布式控制技术的具体应用

分布式控制系统即DCS,该系统主要由过程控制级与过程监控级组成,其硬件装置包括CPU、电源、网络接口及I/O模块等。分布式控制系统的主要特点是能够实现集中操作与分散控制。比如对于一些大型的工业生产型企业来说,分布式控制系统可以划分为四个层级,即过程控制级、控制管理级、生产管理级以及经营管理级。过程控制级需要现场控制站、数据采集站以及过程管理计算机的支持,过程控制系统与生产现场的变送器、执行器等装置连接,然后,生产现场的各项数据信息均可以传送到计算机上面,进而对现场进行实时监控与管理。控制管理级主要由监控计算机、操作站、工程师站组成,通过这一层级,可以实时获取生产数据,终端管理人员可以对生产过程、设备故障等信息进行实时监控。而生产管理级与经营管理级则是将控制管理级与各个办公室实现对接,进而可以根据生产现场的反馈信息对整个生产流程进行统一部署。

3.3 PLC控制技术的具体应用

PLC控制技术是基于计算机技术而衍生出来的一种新型技术,其中,在工业计算机当中植入PLC系统,便可以实现对整个工业生产流程的自动化与智能化控制。比如PLC技术的过程控制功能、开关量控制功能、模拟量控制功能,在工业自动化生产当中都得到切实体现。另外,由于PLC系统稳定性高、适用性强、程序编写简单、检修维护方便,因此,在工业生产领域得到普遍推广和应用。比如在石油化工行业,利用PLC技术的故障自诊断功能,能够快速的确定各种机械设备的故障位置与具体类型,这时,系统将自动发出故障预警信号,当系统终端接收到这一信号以后,可以第一时间启动应急响应预案,进而将故障隐患消灭在萌芽状态。这种独特的功能可以给企业节省大量的设备维修成本,同时,也能够给企业创造更加可观的经济收益。

结束语:

目前,计算机在社会各领域的普及率已经达到50%以上,尤其在工业自动化生产中,计算机控制技术已经得到广泛应用。随着我国工业现代化、自动化、智能化水平的逐年提升,计算机控制技术在该领域所扮演的角色也越来越重要,因此,工业生产企业应当始终保持“与时俱进”的态度,在应用计算机控制技术的同时,积极借鉴成功的经验与案例,进而为工业产业的蓬勃发展注入源源不断的驱动力。

参考文献:

[1]侯跃云.计算机控制技术在工业自动化生产中的应用研究[J].中国新通信,2019,21(22):89-90.

[2]温传怀.浅谈计算机控制技术在工业自动化生产中的研究[J].山东工业技术,2018(21):126.

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