發(fā)布時間：2022-08-03 19:18:30
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的工業(yè)自動化控制樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
【關鍵詞】工業(yè)；自動化；控制；趨勢
工業(yè)自動化是一個具有很高的綜合性的工業(yè)控制過程，主要是集自動控制原理、儀器儀表理論、計算機系統(tǒng)以及網絡信息等為一體，各個組成部分協(xié)調工作，對實際的工業(yè)生產過程進行有效的檢測、監(jiān)督和控制，從而實現決策的優(yōu)化和調度，并達到提高工業(yè)產量和質量的目的，另外還能夠大大的降低工業(yè)生產的消耗，提高工業(yè)生產的安全性。自上世紀以來，工業(yè)自動化控制就作為一項非常重要的技術在很多領域廣泛的應用，它能夠有效的解決工業(yè)的生產效率和產品之間一致性的難題。
1.工業(yè)自動化控制的現狀
目前世界上工業(yè)自動化控制的主要控制系統(tǒng)有三種，即PLC控制系統(tǒng)、DCS控制系統(tǒng)和工業(yè)PC控制系統(tǒng)，下面從這三個控制系統(tǒng)詳細的介紹一下工業(yè)自動化控制的現狀。
1.1 工業(yè)自動化控制的PLC控制系統(tǒng)
自從工業(yè)自動化控制被作為一項重要的技術開始應用以來，PLC控制系統(tǒng)就一直處于工業(yè)自動化控制行業(yè)的主導地位，因為這種控制系統(tǒng)能夠為多個不同的工業(yè)自動化控制自動化設備提供安全、可靠的控制方案，并與其他的工業(yè)自動化控制方式一樣，共同推動著工業(yè)自動化控制的發(fā)展。目前世界上PLC控制系統(tǒng)的生產主要以國外生產廠家的業(yè)務為主，這種控制系統(tǒng)的型號大約有三百多種。雖然我國國內的PLC控制系統(tǒng)產品隨著我國工業(yè)的發(fā)展也得到了一定的改進，并初步形成了一定的規(guī)模，但是還沒有形成強大的生產能力以及品牌質量，簡而言之就是我國PLC控制系統(tǒng)產品的生產還沒有產業(yè)化，所以我國國內工業(yè)自動化控制所使用的PLC仍以國外的產品為主。如今PLC控制系統(tǒng)產品在我國工業(yè)自動化控制方面的應用越來越廣泛，并且在其他的領域也有應用，這是不可否認的。
1.2 工業(yè)自動化控制的DCS控制系統(tǒng)
集散控制系統(tǒng)，即DCS控制系統(tǒng)，是20實際七十年代被研發(fā)出來并獲得成功運用的，但是我國自主研制的DCS控制系統(tǒng)是在20世紀八十年代取得進展的，并全力展開了國產化DCS控制系統(tǒng)的技術攻關。隨著我國先進科學技術的發(fā)展，DCS控制系統(tǒng)在我國也取得了快速的發(fā)展，無論在產品的技術方面，還是在產品的質量、安全方面，都達到了世界DCS控制系統(tǒng)的先進水平，目前，我國已經出現了很多優(yōu)秀的DCS控制系統(tǒng)產品生產企業(yè)，并獲得了良好的發(fā)展。
1.3 工業(yè)自動化控制的工業(yè)PC控制系統(tǒng)
目前世界上工業(yè)PC控制系統(tǒng)開始逐漸地替代PLC控制系統(tǒng)和DCS控制系統(tǒng)，而被廣泛的應用于工業(yè)自動化控制領域，因為這種控制系統(tǒng)具有分布控制系統(tǒng)的優(yōu)點，從而可以有效的實現具有基礎性能的工業(yè)自動化控制；另外工業(yè)PC控制系統(tǒng)還存在不同的客戶模式以及服務器模式，所以工業(yè)PC控制系統(tǒng)還可以作為客戶機或服務器，從而形成具有區(qū)域性的工業(yè)PC機群，這種機群通過網絡的方式形成把管理和控制統(tǒng)一起來，有效的實現了企業(yè)內部之間的信息交流與交換，所以這種方式還可以把所有的信息收集起來，建立信息綜合系統(tǒng)。
2.工業(yè)自動化控制的發(fā)展趨勢
2.1 工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢
隨著科學技術的發(fā)展，以及工業(yè)自動化控制的實際需要，PLC控制系統(tǒng)開始逐漸的向微型化、網絡化的方向發(fā)展，在性能以及結構方面，PLC控制系統(tǒng)逐漸的向工業(yè)PC控制系統(tǒng)的轉化是為了PLC控制系統(tǒng)發(fā)展的一個主要趨勢。目前的PLC控制系統(tǒng)產品具有很多缺點，例如體積大、價格高等，這嚴重阻礙了PLC控制系統(tǒng)產品的廣發(fā)應用，所以PLC控制系統(tǒng)產品向微型化發(fā)展是其近期的一個趨勢；雖然目前PLC控制系統(tǒng)產品的所占工業(yè)自動化控制軟件市場的比例較大，但是隨著網絡技術的擴展，PLC控制系統(tǒng)已經有所落伍，跟不上技術的發(fā)展，如今很多的客戶都要求PLC控制系統(tǒng)產品要具有網絡接口，這樣可以使PLC控制系統(tǒng)的開放性更加廣泛，所以PLC控制系統(tǒng)網絡化也是其近期的一個發(fā)展趨勢。DCS控制系統(tǒng)則逐漸向基于現場總線的FCS控制系統(tǒng)方向發(fā)展，這樣可以使工業(yè)自動化控制更加的分散化、數字化以及開放化，同時還能夠實現雙向傳輸和多分支結構的信息通訊網絡化，另外還方便安裝，只需要在產品生產現場裝置和總控制室的自動化控制裝置之間進行安裝即可，現場總線的技術可以使檢測控制設備同時具備通信和計算的功能，可以有效的提高信號測量、傳輸以及控制的精度，提高控制系統(tǒng)和控制設備的整體功能。
2.2 工業(yè)自動化控制體系的發(fā)展趨勢
為了滿足當今社會經濟發(fā)展的需要以及工業(yè)自動化發(fā)展的需要，必須建立健全工業(yè)自動化控制體系。信息技術模塊及其自動化儀表模塊是工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的重要組成部分，同時也是相互影響的，要想建立健全工業(yè)自動化控制體系，就必須合理的對其進行協(xié)調。工業(yè)自動化控制的信息化對工業(yè)自動化的推動作用非常大，它可以有效的實現自動化模塊及其信息化模塊的有效協(xié)調。自動化儀表技術作為工業(yè)自動化控制體系的重要組成部分，其所包含的內容十分廣泛，例如信息采集、信息處理以及信息應用等，所以可以說信息技術的發(fā)展要依靠自動化儀表技術，所以在實際的工業(yè)生產過程中，重視信息技術和自動化控制技術的結合，是工業(yè)自動化控制體系近期的發(fā)展趨勢。要建立健全工業(yè)自動化控制體系是一個艱巨而又漫長的任務，該體系中包含的內容非常多，不僅需要我們單獨的完善各個組成部分，還需要我們完善整個工業(yè)自動化控制。
3.結語
隨著世界經濟的快速發(fā)展，各行各業(yè)對自動化控制的要求越來越高，工業(yè)作為世界經濟的重要組成部分，所以加強工業(yè)自動化控制具有非常重要的意義。目前世界上的工業(yè)自動化控制都還不完善，無論是在控制系統(tǒng)還是在整個控制體系當中，都還存在著不足。隨著一系列工業(yè)自動化控制技術的專項實施，將會使工業(yè)自動化控制技術得到快速的發(fā)展。
參考文獻
[1]宋長順，孫剛.工業(yè)自動化控制的現狀和未來發(fā)展趨勢[J].信息系統(tǒng)工程，2011（5）：99-100.
【關鍵詞】工業(yè)自動化；控制技術；PLC；工控PC
隨著工業(yè)自動化技術在現代工業(yè)生產中的應用越來越廣泛，其在工業(yè)發(fā)展中所占的地位也越來越重要。與傳統(tǒng)的工業(yè)生產人工機械操作相比，自動化技術不但能夠極大的提高生產效率，而且能夠保證產品的生產質量，并有效處理生產效率與生產質量之間存在的矛盾。研究并改善工業(yè)自動化控制技術是未來工業(yè)技術發(fā)展中的重點，只有不斷改進工藝自動化控制技術，才能使工業(yè)生產自動化、智能化、效率化和精確化水平得以進一步的提高，并且從當前的工業(yè)自動化控制技術應用現狀來看，未來的自動化控制儀器儀表還需要向著可控性和可視性發(fā)展。以下本文中筆者就結合自己對工業(yè)自動化控制的認識，來探討其發(fā)展應用問題。
1.工業(yè)自動化控制技術概述
工業(yè)自動化控制技術就是指利用微電子技術、電氣技術、機械技術以及計算機軟件技術來對工業(yè)生產過程進行控制，而無需使用人工操作機械來控制生產進度。也就是說，在工業(yè)自動化控制下的工業(yè)生產機械設備是利用各種儀器、儀表和控制器，按照預先設定的流程進行機械自動調節(jié)來進行生產運行的。因此在自動化控制系統(tǒng)中，必須要對所有涉及到生產調節(jié)的儀器都進行精準的參數設置，以確保其在生產中能夠充分發(fā)揮職能作用，確保生產順利進行的目的。一般來講，工業(yè)自動化控制系統(tǒng)主要是由計算機、通信網絡和各種傳動設備組成。
2.工業(yè)自動化控制的發(fā)展現狀
目前我國的工業(yè)自動化控制技術已經得到了很大的發(fā)展，自動化控制系統(tǒng)也逐漸趨于完善。但盡管如此，工業(yè)自動化控制技術仍然具有很大的發(fā)展應用空間。就目前來看，較為常用的自動化控制產品主要有PLC與工控PC兩種，這兩種自動化控制產品的應用代表了我國的工業(yè)自動化控制水平已經有了很大的發(fā)展。
2.1 PLC的發(fā)展與應用
PLC是可編程序控制器的英文縮寫，是由美國通用汽車公司在1968年首先提出的可編程控制器的相關設想，并于次年研發(fā)出了世界上第一臺PLC。隨后世界各國都開始積極研發(fā)PLC，極大的促進了PLC的快速發(fā)展。直到今天，PLC已經成為一種應用廣泛的工業(yè)自動化生產控制設備，在工業(yè)自動化發(fā)展中起到很大的推動作用。在我國，現也已經有很多科研單位或者工廠都在不斷研發(fā)和改進PLC的性能，但很多技術都還要依賴國外進口，因此如何提高我國自主的工業(yè)自動化控制技術水平仍然是需要我們不斷努力研究的課題。
事實上，PLC一直都是引領工業(yè)自動化發(fā)展的先驅，也是工業(yè)自動化的發(fā)展重點。這是因為PLC在工業(yè)生產中的用途極為廣泛，不但能夠實現單機自控的自動化控制系統(tǒng)，而且還能在流水線上的生產設備上進行使用。不但能夠執(zhí)行邏輯運算，還能夠通過程序設置來實現定時、計數以及控制生產順序。并且由于其是采用插入式模塊結構進行控制，因而能夠直接將數據信息傳回計算機中，方便了管理與維護。另外，PLC的編程較為簡單，能夠在現場及時進行修改或調試，因為維護極為方便，可靠性較高，體積小，通用性很強，方便擴展和安裝。
2.2工控PC
工業(yè)PC主要包含兩種類型：IPC工控機以及它們的變形機，如AT96總線工控機等。由于基礎自動化和過程自動化對工業(yè)PC的運行穩(wěn)定性、熱插拔和冗余配置要求很高，現有的IPC已經不能完全滿足要求，將逐漸退出該領域，取而代之的將是其他工控機，而IPC將占據管理自動化層。而目前工況PC之所以沒有完全替代PLC，主要有兩個原因：一個是系統(tǒng)集成原因；另一個是軟件操作系統(tǒng)Windows NT的原因。一個成功的PC-based控制系統(tǒng)要具備兩點：一是所有工作要由一個平臺上的軟件完成；二是向客戶提供所需要的所有東西?？梢灶A見，工業(yè)PC與PLC的競爭將主要在高端應用上，其數據復雜且設備集成度高。工業(yè)PC不可能與低價的微型PLC競爭，這也是PLC市場增長最快的一部分。從發(fā)展趨勢看，控制系統(tǒng)的將來很可能存在于工業(yè)PC和PLC之間，這些融合的跡象已經出現。
工業(yè)自動化控制PC的主要優(yōu)點在于它便于安裝和使用，具有高級的診斷功能，使用人員可以更加靈活的進行選擇而且在使用的花費上也比較合理，在工業(yè)發(fā)展中極大地降低了生產成木，基于PC的控制器可以像PLC一樣，并且作和維護人員接受，所以目前的制造商大部分都在生產中采用PC控制方案。近些年，工業(yè)PC在我國取得了很大的發(fā)展，技術與研發(fā)上也己經和發(fā)達國家水平相近。
3.工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的儀器儀表
工控儀表重點發(fā)展基于現場總線技術的主控系統(tǒng)裝置及智能化儀表、特種和專用自動化儀表；全面擴大服務領域，推進儀器儀表系統(tǒng)的數字化、智能化、網絡化，完成自動化儀表從模擬技術向數字技術的轉變，推進具有自主版權自動化軟件的商品化。
3.1電工儀器儀表
電工儀器儀表重點發(fā)展長壽命電能表、電子式電度表、特種專用電測儀表和電網計量自動管理系統(tǒng)。
3.2科學測試儀器
科學測試儀器重點發(fā)展過程分析儀器、環(huán)保監(jiān)測儀器儀表、工業(yè)爐窯節(jié)能分析儀器以及圍繞基礎產業(yè)所需的汽車零部件動平衡、動力測試及整車性能檢測儀、大地測量儀器、電子速測儀、測量型全球定位系統(tǒng)以及其他試驗機、實驗室儀器等新產品。產品以技術含量較高的中檔產品為主。
3.3信息技術電測儀器
信息技術電測儀器主要發(fā)展電測儀器軟件化、智能化技術，總線式自動測試技術，綜合自動化測試系統(tǒng)，新型元器件測量技術及測試儀器，在線測試技術，信息產業(yè)產品測試技術，多媒體測量技術以及相應測試儀器，用電監(jiān)控管理技術等。
4.工業(yè)自動化技術系統(tǒng)的發(fā)展趨勢
工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的主要部分是IDE和IAS。IDE為每個應用程序提供了歷史記錄審核跟蹤技術，包括戶標識符、日期以及關于變化的詳細信息。IAS對于用戶來說可以大大的降低工程投資成木，可以簡化分布式自動化應用的開發(fā)、維護和管理，未來的工業(yè)自動化控制系統(tǒng)會利用最新的科學技術成果，向網絡化、平臺化、集成化方向發(fā)展?，F場總線是這幾年迅速發(fā)展起來的工業(yè)數據總線，它的主要作用是解決工業(yè)現場的儀器儀表、控制器和執(zhí)行機構等現場設備之間的數字通信，以及現場控制設備與高級控制系統(tǒng)之間的信息傳遞，現場總線使得測控設備具有了數字計算與數字通信的能力，極大地提高了信號的測量與傳輸的精度，增強了系統(tǒng)和設備的性能。目前我們國內現場總線的發(fā)展趨勢主要表現在：自主研發(fā)的現場總線開始投入到市場，現場總線品中多樣，競爭激烈，各行業(yè)的現場應用工程開始迅速的發(fā)展。
5.結語
綜上所述，工業(yè)自動化控制技術作為推動現代工業(yè)生產自動化的主要動力，其不但能夠減少人工勞動量，而且能夠極（下轉第134頁）（上接第25頁）大的提高生產效率，增大工業(yè)生產經濟效益。更重要的是使用自動控制系統(tǒng)進行機械操控，就能使工人脫離惡劣的生產環(huán)境，實現更加現代化和人性化的工業(yè)生產。同時，工業(yè)自動化控制技術水平的高低也是衡量國家科技水平高低的重要指標之一，在未來的工業(yè)技術發(fā)展中，必須要加大對工業(yè)自動化控制技術和產品的研發(fā)應用，以促進我國工業(yè)經濟的進一步發(fā)展。
【參考文獻】
[關鍵詞] 工業(yè)控制技術 變頻 微控 摸屏
中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：
一、引言
在工業(yè)自動化控制技術領域，為了實現對工業(yè)生產過程的檢測、控制、優(yōu)化、調度、管理與決策，從而達到增加產量、提高質量、降低消耗、確保安全生產等一些目的。對于工業(yè)自動化控制技術而言，它是自動化技術、電子技術、儀器儀表等技術的綜合集成。其控制系統(tǒng)主要由變頻器、嵌入式微控制器、觸摸屏等部分構成。通過對設備和生產過程的控制，就能實現上述目標，并提升整個企業(yè)的安全生產能力和經濟效果。
二、變頻器技術
1、變頻器基本功能
作為變頻器技術來說，它是一門綜合性的技術，是建立在電力電子技術、自動控制技術、計算機技術的基礎之上而逐漸發(fā)展起來的。而變頻器也可以看作是一個頻率可調節(jié)器的交流電源。它通過改變變頻器的輸出頻率，就可以實現電動機的速度控制。只需要改變變頻器內部逆變管的開關順序，即可實現輸出換相，實現電動機的正反轉切換。與此同時，變頻器還具有直流制動的功能，不需要增加制動控制電路了，就能順利實現制動功能。在需要制動時，只要通過變頻器給電動機加上一個直流電壓，利用自己的制動回路，將機械負載的能量消耗在制動電阻上進行制動即可。變頻器在使用時，只需要在電網電源和現有的電動機之間接人變頻器和相應設備，不需要對電動機和系統(tǒng)本身進行大的設備改造，就可以適用各種工作環(huán)境和工藝要求。另外，變頻器的節(jié)能效果也非常顯著。尤其是對于工業(yè)中大量使用的二次負載（風機和泵類）來說，當用戶需要的平均流量較小時，風機、水泵的轉速較低，其節(jié)能效果是非常顯著的。
2、變頻器的結構
變頻器的主要任務是把電壓和頻率恒定的電網電壓，變成電壓和頻率可調的變頻電源。它的基本結構包括以下四個部分：
1）整流電路。主要由三相全波整流橋組成，其作用是對電網工頻電源進行整流，把交流電整流成直流電，并給逆變電路和控制電路提供所要的直流電源。
2）逆變電路。它是變頻器最主要的部分，也是長期以來要解決的核心問題。常見的結構形式是利用六個電力電子開關器件組成的三相橋式逆變電路，它的主要作用是在控制電路的控制下，有規(guī)律地實現逆變器中主開關器件的通與斷，將整流電路輸出的直流電轉換為頻率和電壓都可任意調節(jié)的交流電。逆變電路的輸出，也就是變頻器的輸出。它主要就是被用來實現對電動機的調速控制。
3）直流中間電路。它主要是對整流電路的輸出進行濾波，以保證逆變電路和控制電源能夠得到質量較高的直流電源。當直流中間電路是用大容量的電解電容濾波時，變頻器為電壓型變頻器；當直流中間電路是用電感很大的電抗器濾波時，變頻器為電流型變頻器。另外，直流中間電路中有時還包括制動電阻，甚至一些其他輔助電路。
4）控制電路。它是變頻器核心部分，高性能的變頻器目前已經采用微型計算機進行全數字控制，并采用盡可能簡單的硬件電路，主要靠軟件來完成各種功能。由于軟件的靈活性，數字控制方式?？梢酝瓿赡M控制方式難以完成的一些功能。
3、變頻器發(fā)展趨勢
隨著新型電力電子器件和高性能微處理器的應用，以及控制技術的不斷發(fā)展，變頻器的優(yōu)越性正在逐步體現并擴展到工業(yè)生產的所有應用領域。今后變頻器技術將向以下三個方面發(fā)展：
1）高性能和多功能化。利用了微型計算機巨大的信息處理能力與軟件功能不斷強化，使變頻裝置的靈活性和適應性也不斷增強。
2）大容量和小體積化。變頻器主電路中功率電路的模塊化、變流電路開關模式的高頻化、控制電路采用大規(guī)模集成電路和全數字控制技術，為變頻器小型化搭接了很好的平臺，并促使其裝置更加小型化。
3）隨著信息技術的發(fā)展和網絡與智能化的應用，變頻器產品將可以進行故障自診斷、部件自動置換，從而保證變頻器的長壽命和高可靠性，并利用網絡實現多臺變頻器聯動，以致于組成變頻器綜合。
三、嵌入式微控技術
1）基本功能。嵌入式微控制器（Embedded MieroeontrollerUnit，EMCU）是將先進的計算機技術、半導體技術和電子技術與各個行業(yè)的具體應用相結合的產物。它以應用為中心、以計算機技術為基礎、軟件硬件可裁剪，適合應用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。嵌入式微控制器系統(tǒng)通常面向特定應用，設計和開發(fā)必須考慮特定環(huán)境與系統(tǒng)要求，是一個發(fā)散的、技術密集的系統(tǒng)。
2）結構。嵌入式微控制器系統(tǒng)，它是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)所組成。為了提高系統(tǒng)的執(zhí)行速度和可靠性，它的軟件一般固化在存儲器芯片或微控制器中，而不是存儲在外加的磁盤載體中。系統(tǒng)是以微控制器為核心，加上外部專用電路和系統(tǒng)軟件，形成的計算機的應用系統(tǒng)。在一塊芯片上集成了中央處理器（CPU）、存儲器（RAM、ROM）、定時器/計數器和各種輸人輸出（I/O）接口等。它還可包含A/D和轉換器D/A直接存儲器傳輸（DMA）通道、浮點運算等特殊功能部件。
3）應用范圍。嵌入式微控制器在應用數量上已遠遠超過了各種通用計算機。在制造工業(yè)、過程控制、通信、儀器、儀表、汽車、船舶、航空、航天、軍事裝備消費類產品等方面，均是嵌入式微控制器的應用領域。在進入21世紀以來，嵌入式微控制器技術逐漸成熟，并全面展開，現已被公認為是一種具有良好發(fā)展?jié)摿Φ募夹g。
四、觸摸屏技術
1）功能。人機界面通常被大家稱為觸摸屏，是用戶利用手指或其他介質直接與屏幕接觸，進行信息選擇，向計算機輸人信息的一種輸入設備。包含HMI硬件和相應的專用畫面組態(tài)軟件。在工業(yè)上，觸摸屏是首選的接口設備，連接的主要設備種類是PLC觸摸屏，因其具有很強的適應性，比鍵盤鼠標、軌跡球更具有優(yōu)越性。觸摸屏易于使用、易于掌握、低故障率，是任何其他輸人設備所無法比擬的。當觸摸屏在惡劣的環(huán)境下（灰塵、油污潮濕、磨損、劃傷等）工作時，都不會造成觸摸屏的損壞。因此，它在工業(yè)自動化控制技術中，能夠發(fā)揮著很好的作用與效果。
2）工作原理。觸摸屏的工作原理是用手指或其他物體觸摸，所觸摸的位置由觸摸屏控制器檢測，并通過接口（如RS-232串行口）送到CPU，從而確定輸人的信息。觸摸屏系統(tǒng)一般包括觸摸屏控制器（卡）和觸摸檢測裝置兩個部分。其中，觸控屏控制器（卡）的主要作用是從觸摸點檢測裝置上接收觸摸信息，并將它轉換成觸摸點坐標，再送給CPU，它能同時接收CPU發(fā)來的命令并加以執(zhí)行。觸摸檢測裝置一般安裝在顯示器的前端，主要作用是檢測用戶的觸摸位置，并傳送給觸摸屏控制卡。觸摸屏按照工作原理和傳輸信息的介質可分為四種，它們分別為電阻式、電容感應式、紅外線式以及表面聲波式觸摸屏。
3）發(fā)展方向。隨著數字電路和計算機技術的發(fā)展，HMI的功能將越來越豐富、價格也會降低、屏的壽命也將延長，HMI產品將贏得更加廣闊的發(fā)展空間。
五、結語
在現代制造領域中，工業(yè)自動化控制技術是21世紀最重要的技術之一。工業(yè)自動化控制技術，如今已廣泛應用于提高工業(yè)生產產品的質量、數量和生產設備的效率，并大大改善了勞動條件和強度。隨著科學技術的快速進步與工業(yè)自動化控制技術的飛速發(fā)展，它還將極大地提高人們對現代工業(yè)生產的預測及決策能力，從而進一步促進現代工業(yè)制造業(yè)的迅猛發(fā)展，其工業(yè)自動化控制技術也將會贏得更加廣闊的發(fā)展前景和空間。
【關鍵詞】工業(yè)自動化控制設備；可靠性；測試；利用效率
引言：
在工業(yè)自動化生產中，自動化控 制設備的運行可靠性是保障生產效率的關鍵，目前在工業(yè)自動化生產中應用較為廣泛的為電氣自動化設備。因而在工業(yè)自動化生產中，要提升工業(yè)自動化控制設備可靠性，就應當針對工業(yè)自動化控制設備的特點，和當前工業(yè)自動化控制設備可靠性方面存在的一些問題進行相應的優(yōu)化。人為、自然、設備自身等因素常會使工業(yè)自動化控制設備發(fā)生故障，若不能及時修理好則會帶來嚴重的經濟損失。因此，工程企業(yè)對工業(yè)自動化控制設備的可靠性的提高一直非常關注。本文著重分析了工業(yè)自動化控制設備的可靠性，提出了對其可靠性進行測試的方法。
1 工業(yè)自動化控制設備的可靠性分析
1.1工業(yè)自動化控制設備可靠性診斷
在對可靠性較高的事件進行研究與制定時，其研究內容方面，不僅是對各種類型的故障以及相關檢修停運工作作出科學性的統(tǒng)計與合理的評價，而且還要對于相關指標的可靠性進行具體的推斷與考察，應當特別注意，在進行的方式方面上，盡可能將預測與評價兩者相互結合，并對導致問題出現的根本性因素與關鍵性原因進行重點解決。
1.2設備可靠性
對于工業(yè)自動化的定義主要是指：相關設備在所規(guī)定的具體時間之內，完成并實現所要求的具體功能的能力。目前設備產生的故障形式很多，在進行可靠性分析時也極為復雜。設備的劣化、缺陷具有一定隨機性，在損壞時速度也有快慢之分，但是一般在發(fā)展期均會出現一些前兆，具體表現為光、熱、電、聲和一些其他化學性變化。依據各種征兆以及特點判斷其發(fā)展趨勢，進行一些比較必要的可靠性分析后，預測并判斷出工業(yè)自動化控制設備的運行狀態(tài)，盡可能早發(fā)現設備中存在的故障。
2 設備可靠性測試的主要方法
對工業(yè)自動化控制設備的可靠性進行評價時，首先要選擇比較合適的測試方法，現今比較通行的對工業(yè)自動化控制設備進行可靠性測試的方法如下表1所示。
2.1試驗室測試法
試驗室要具備一定的設施條件，可以在現場進行模擬，使被測的工業(yè)自動化控制設備能夠達到工作時的環(huán)境應力，試驗累計時間與失效數據等通過相應的分析軟件進行計算分析，得到一系列可靠性指標。數據準確真實但對試驗條件要求較為苛刻。而且由于試驗條件等因素，實驗值與真實值很難一致。試驗費用較高，適合用于批量生產的自動化控制設備。
2.2現場測試法
在工業(yè)自動化控制設備運行現場進行測試，記錄其數據，利用相關軟件分析計算。這種方法更能反映設備在實際運行中的真實可靠性。缺陷是不可以進行有效控制，在試驗時容易受到外界影響，試驗條件再現性不足。一般將現場測試分為在線測試、脫機測試以及停機測試3種（如下表2所示）。在線測試法相對比較復雜，但是設備容易在運行時發(fā)現或者產生故障，所以常采用在線測試法進行檢測。
2.3保證實驗法
一般是在產品出廠之前在一定條件下進行的無故障試驗。對工業(yè)自動化控制設備進行保證試驗，即測試設備早期的時效性。改進設備的性能使設備達到相應的指標規(guī)定。該方法適用于數量少但可靠性要求高的控制設備。
3 對于目前所存在的相關問題與具體的解決建議
對于監(jiān)測系統(tǒng)的本省來說，由于其自身具有相應的可靠性，因此在對其進行管理時，應當盡可能的將其進行統(tǒng)一管理，對于系統(tǒng)當中帶有性能不穩(wěn)定的設備、設施則應當通過適當的技術手段對其進行處理，并且盡可能的將故障問題盡早的將其解決。工業(yè)自動化控制設備的操作人員技術、管理水平不足，不能夠及時發(fā)現設備的早期故障，使故障變得越來越復雜，要對相關人員進行專業(yè)培訓。同時也要考慮工業(yè)自動化控制設備的易用性。
4 結束語
如今國民經濟迅猛發(fā)展，國內企業(yè)的規(guī)模發(fā)展也迅速壯大，而工業(yè)自動化控制設備結構復雜程度也越來越高。對工業(yè)自動化控制設備的可靠性進行系統(tǒng)的研究非常重要，本文探討了工業(yè)自動化控制設備可靠性診斷與測試方式，為設備的維修提供了依據，促進工業(yè)的發(fā)展。
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【關鍵詞】工業(yè)控制技術；變頻；微控；摸屏
Development Application of industrial automation and control technology
Zhao Hui
（Taiyuan Luhai Automation Technology Co.， LtdTaiyuanShanxi030006）
【Abstract】From a technical aspect which inverter， embedded micro-controller， touch screen and other more detailed description of its structure， and how it works.
【Key words】Industrial Control Technology；Frequency；Microcontroller；Touch screen
1. 引言
在工業(yè)自動化控制技術領域，為了實現對工業(yè)生產過程的檢測、控制、優(yōu)化、調度、管理與決策，從而達到增加產量、提高質量、降低消耗、確保安全生產等一些目的。對于工業(yè)自動化控制技術而言，它是自動化技術、電子技術、儀器儀表等技術的綜合集成。其控制系統(tǒng)主要由變頻器、嵌入式微控制器、觸摸屏等部分構成。通過對設備和生產過程的控制，就能實現上述目標，并提升整個企業(yè)的安全生產能力和經濟效果。
2. 變頻器技術
2.1變頻器基本功能。
作為變頻器技術來說，它是一門綜合性的技術，是建立在電力電子技術、自動控制技術、計算機技術的基礎之上而逐漸發(fā)展起來的。而變頻器也可以看作是一個頻率可調節(jié)器的交流電源。它通過改變變頻器的輸出頻率，就可以實現電動機的速度控制。只需要改變變頻器內部逆變管的開關順序，即可實現輸出換相，實現電動機的正反轉切換。與此同時，變頻器還具有直流制動的功能，不需要增加制動控制電路了，就能順利實現制動功能。在需要制動時，只要通過變頻器給電動機加上一個直流電壓，利用自己的制動回路，將機械負載的能量消耗在制動電阻上進行制動即可。變頻器在使用時，只需要在電網電源和現有的電動機之間接人變頻器和相應設備，不需要對電動機和系統(tǒng)本身進行大的設備改造，就可以適用各種工作環(huán)境和工藝要求。另外，變頻器的節(jié)能效果也非常顯著。尤其是對于工業(yè)中大量使用的二次負載（風機和泵類）來說，當用戶需要的平均流量較小時，風機、水泵的轉速較低，其節(jié)能效果是非常顯著的。
2.2變頻器的結構。
變頻器的主要任務是把電壓和頻率恒定的電網電壓，變成電壓和頻率可調的變頻電源。它的基本結構包括以下四個部分：
（1）整流電路。主要由三相全波整流橋組成，其作用是對電網工頻電源進行整流，把交流電整流成直流電，并給逆變電路和控制電路提供所要的直流電源。
（2）逆變電路。它是變頻器最主要的部分，也是長期以來要解決的核心問題。常見的結構形式是利用六個電力電子開關器件組成的三相橋式逆變電路，它的主要作用是在控制電路的控制下，有規(guī)律地實現逆變器中主開關器件的通與斷，將整流電路輸出的直流電轉換為頻率和電壓都可任意調節(jié)的交流電。逆變電路的輸出，也就是變頻器的輸出。它主要就是被用來實現對電動機的調速控制。
（3）直流中間電路。它主要是對整流電路的輸出進行濾波，以保證逆變電路和控制電源能夠得到質量較高的直流電源。當直流中間電路是用大容量的電解電容濾波時，變頻器為電壓型變頻器；當直流中間電路是用電感很大的電抗器濾波時，變頻器為電流型變頻器。另外，直流中間電路中有時還包括制動電阻，甚至一些其他輔助電路。
（4）控制電路。它是變頻器核心部分，高性能的變頻器目前已經采用微型計算機進行全數字控制，并采用盡可能簡單的硬件電路，主要靠軟件來完成各種功能。由于軟件的靈活性，數字控制方式?？梢酝瓿赡M控制方式難以完成的一些功能。
2.3變頻器發(fā)展趨勢。
隨著新型電力電子器件和高性能微處理器的應用，以及控制技術的不斷發(fā)展，變頻器的優(yōu)越性正在逐步體現并擴展到工業(yè)生產的所有應用領域。今后變頻器技術將向以下三個方面發(fā)展：
（1）高性能和多功能化。利用了微型計算機巨大的信息處理能力與軟件功能不斷強化，使變頻裝置的靈活性和適應性也不斷增強。
（2）大容量和小體積化。變頻器主電路中功率電路的模塊化、變流電路開關模式的高頻化、控制電路采用大規(guī)模集成電路和全數字控制技術，為變頻器小型化搭接了很好的平臺，并促使其裝置更加小型化。
（3）隨著信息技術的發(fā)展和網絡與智能化的應用，變頻器產品將可以進行故障自診斷、部件自動置換，從而保證變頻器的長壽命和高可靠性，并利用網絡實現多臺變頻器聯動，以致于組成變頻器綜合。
3. 嵌入式微控技術
（1）基本功能。嵌入式微控制器（Embedded MieroeontrollerUnit，EMCU）是將先進的計算機技術、半導體技術和電子技術與各個行業(yè)的具體應用相結合的產物。它以應用為中心、以計算機技術為基礎、軟件硬件可裁剪，適合應用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。嵌入式微控制器系統(tǒng)通常面向特定應用，設計和開發(fā)必須考慮特定環(huán)境與系統(tǒng)要求，是一個發(fā)散的、技術密集的系統(tǒng)。
（2）結構。嵌入式微控制器系統(tǒng)，它是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)所組成。為了提高系統(tǒng)的執(zhí)行速度和可靠性，它的軟件一般固化在存儲器芯片或微控制器中，而不是存儲在外加的磁盤載體中。系統(tǒng)是以微控制器為核心，加上外部專用電路和系統(tǒng)軟件，形成的計算機的應用系統(tǒng)。在一塊芯片上集成了中央處理器（CPU）、存儲器（RAM、ROM）、定時器/計數器和各種輸人輸出（I/O）接口等。它還可包含A/D和轉換器D/A直接存儲器傳輸（DMA）通道、浮點運算等特殊功能部件。
（3）應用范圍。嵌入式微控制器在應用數量上已遠遠超過了各種通用計算機。在制造工業(yè)、過程控制、通信、儀器、儀表、汽車、船舶、航空、航天、軍事裝備消費類產品等方面，均是嵌入式微控制器的應用領域。在進入21世紀以來，嵌入式微控制器技術逐漸成熟，并全面展開，現已被公認為是一種具有良好發(fā)展?jié)摿Φ募夹g。
4. 觸摸屏技術
（1）功能。人機界面通常被大家稱為觸摸屏，是用戶利用手指或其他介質直接與屏幕接觸，進行信息選擇，向計算機輸人信息的一種輸入設備。包含HMI硬件和相應的專用畫面組態(tài)軟件。在工業(yè)上，觸摸屏是首選的接口設備，連接的主要設備種類是PLC觸摸屏，因其具有很強的適應性，比鍵盤鼠標、軌跡球更具有優(yōu)越性。觸摸屏易于使用、易于掌握、低故障率，是任何其他輸人設備所無法比擬的。當觸摸屏在惡劣的環(huán)境下（灰塵、油污潮濕、磨損、劃傷等）工作時，都不會造成觸摸屏的損壞。因此，它在工業(yè)自動化控制技術中，能夠發(fā)揮著很好的作用與效果。
（2）工作原理。觸摸屏的工作原理是用手指或其他物體觸摸，所觸摸的位置由觸摸屏控制器檢測，并通過接口（如RS-232串行口）送到CPU，從而確定輸人的信息。觸摸屏系統(tǒng)一般包括觸摸屏控制器（卡）和觸摸檢測裝置兩個部分。其中，觸控屏控制器（卡）的主要作用是從觸摸點檢測裝置上接收觸摸信息，并將它轉換成觸摸點坐標，再送給CPU，它能同時接收CPU發(fā)來的命令并加以執(zhí)行。觸摸檢測裝置一般安裝在顯示器的前端，主要作用是檢測用戶的觸摸位置，并傳送給觸摸屏控制卡。觸摸屏按照工作原理和傳輸信息的介質可分為四種，它們分別為電阻式、電容感應式、紅外線式以及表面聲波式觸摸屏。
（3）發(fā)展方向。隨著數字電路和計算機技術的發(fā)展，HMI的功能將越來越豐富、價格也會降低、屏的壽命也將延長，HMI產品將贏得更加廣闊的發(fā)展空間。
5. 結語
在現代制造領域中，工業(yè)自動化控制技術是21世紀最重要的技術之一。工業(yè)自動化控制技術，如今已廣泛應用于提高工業(yè)生產產品的質量、數量和生產設備的效率，并大大改善了勞動條件和強度。隨著科學技術的快速進步與工業(yè)自動化控制技術的飛速發(fā)展，它還將極大地提高人們對現代工業(yè)生產的預測及決策能力，從而進一步促進現代工業(yè)制造業(yè)的迅猛發(fā)展，其工業(yè)自動化控制技術也將會贏得更加廣闊的發(fā)展前景和空間。
【關鍵詞】：工業(yè)自動化控制系統(tǒng) 抗干擾技術 分析
【前言】：近年來，工業(yè)自動化控制系統(tǒng)在我國的工業(yè)發(fā)展中占有舉足輕重的作用，社會經濟在不斷地發(fā)展，工業(yè)化水平也在不斷的提高。工業(yè)自動化控制系統(tǒng)在運行的過程中，會受到多種干擾源的干擾。不僅如此，由于干擾源種類多種多樣，抗干擾的工作變得極其復雜，只有將這些影響因素逐一解決，才能使得工業(yè)自動化得到較好的發(fā)展。想要將這些問題解決，就必須分析并指出其干擾源，并進一步地制定出能有效解決問題的相應措施。
一、 工業(yè)自動化控制系統(tǒng)主要的干擾源分析
工業(yè)自動化控制系統(tǒng)是工業(yè)生產中的重要組成部分，運行效率直接與工業(yè)的發(fā)展有著一定的影響。就當前工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的分析來看，在很多情況下都會受到干擾的情況，而干擾源主要來源于寬頻干擾源、輻射性干擾源、連續(xù)性干擾源、技術性干擾源、導體性干擾源等，每種干擾源給系統(tǒng)帶來的危害有一定的差異性，工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的抗干擾技術也逐漸被重視。
（一）通過電源線引入的干擾
通過電源線引入的干擾是工業(yè)現場較為常見的一種。這類干擾主要是有兩個方面的來源，一是直接通過供電電源系統(tǒng)竄入控制系統(tǒng)中，二是通過供電電源的耦合而進入控制系統(tǒng)。由于常見的控制系統(tǒng)是由電網的電源進行供電的，許多因素會對控制系統(tǒng)造成影響和干擾，例如電網的波動、大功率用電設備的開啟或停止、電網短路的暫態(tài)沖擊等等都會通過輸電電源線路傳送，對控制系統(tǒng)帶來一定的影響。對在輸送的過程中產生的干擾來說，可以使用鎧裝電纜對其進行抑制，并將動力電纜與信號電纜進行分離。對變頻器產生的干擾來說，通常是對變頻器加裝一個隔離變壓器、并保證安裝的位置能夠盡量的和檢測開關保持距離，其走線應盡量使用鋼管單獨的穿并將變頻器單獨安裝到鐵皮箱內，使其對外部屏蔽等等。
（二）通過信號線引入的干擾
當一根導線中有電流流過，在其周圍會產生一個感應磁場，感應磁場能夠引起其相鄰的導線產生感應電流，若這個感應電流增大到一定的值時，就會對檢測開關后級接收信號的設備產生干擾和影響。由于線路中總是有電流流過的，所以和控制系統(tǒng)相連接的各種信號線中都會受到外部信號對其的干擾，從而導致控制器的邏輯數據發(fā)生變化、錯誤動作或是死機。
（三） 輻射干擾源
輻射干擾是指射頻設備、雷電以及高頻感應的相關設備還有電弧電路等等對工業(yè)自動化控制系統(tǒng)所產生的干擾。就此類干擾源來說，并沒有辦法可以對其進行抑制，為了減少其影響，主要是通過切斷或者是減弱電磁干擾傳播的途徑。具體的措施如：使用等電位的聯機、屏蔽、保護隔離以及合理分布線路和裝設防雷裝置等等，通過這些措施實現全方位防雷保護措施。
（四）傳導干擾源
傳導干擾主要有兩種，由電源線引入的干擾和由信號線引入的干擾。
二、工業(yè)自動化控制系統(tǒng)抗干擾技術措施
（一）對接地系統(tǒng)的合理設計
工業(yè)自動化控制系統(tǒng)在受到干擾的情況下，對系統(tǒng)的正常運行會造成極大的影響，而通過對干擾情況的調查發(fā)現，在接地系統(tǒng)設計上的不合理會產生電磁干擾的現象，針對這種現象，應對接地系統(tǒng)進行合理的設計。正確合理的接地設計能夠有效的抑制電磁干擾的現象發(fā)生，尤其是對設備外方干擾信號的抑制有著一定的作用。當然，這必須建立在接地系統(tǒng)設計合理的基礎上，如果接地系統(tǒng)設計不合理的話，不僅無法起到抗干擾信號的作用，甚至會因為接地系統(tǒng)運行問題
而引入較強的干擾信號，從而導致工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的運行故障。
（二）對管線的合理設計
管線設計即指合理的設計信號線、電源線以及通信線路管道，選擇適當的電纜并正確的進行敷設，在選用信號電纜的過程中，也應充分考慮實用性、經濟性等以及抗干擾性。就目前來說，普遍使用標準型號的電纜。在進行敷設信號時，應當注意類別不同的信號應有不同的電纜進行傳輸，信號電纜應當按照其傳輸信號類型的不同來進行分層的敷設，模擬信號與數字信號不能共用同一根電纜。信號線的電纜杜絕接頭的現象發(fā)生，要用完整的電纜。信號線電纜應當遠離感性負載例如大功率的電動機等等。
（三）利用軟件設計方式實現抗干擾
工業(yè)自動化控制系統(tǒng)在正常運行的過程中，在受到輻射、傳導、通信信號等方面的影響，會造成工業(yè)自動化控制系統(tǒng)運行過程中出現干擾的現象，對系統(tǒng)的正常運行帶來一定的影響，因此，必須做好相關的抗干擾技術措施?？梢酝ㄟ^利用軟件設計的方式來實現系統(tǒng)的抗干擾作用，軟件設計一般都是在計算機環(huán)境下進行的，可以通過對各個程序的設計進行過濾和分析，利用濾波法來對軟件設計的各項參數值進行分析和過濾，實現信號的數字化處理，從而有效的降低干擾信號的強度，提升工業(yè)自動化控制系統(tǒng)運行的抗干擾能力。
（四）保障施工現場的工作順利開展
由于在施工現場對工業(yè)自動化控制系統(tǒng)進行實際的操作和施工過程中，現場的條件是較為復雜的，在施工過程中必須由經驗豐富的工作人員進行現場的指揮以及監(jiān)督。施工人員必須能夠按照設計中提出的要求進行施工，應當重視接地線以及強點弱點之間的安全距離。
（五）合理選擇器件
在對期間進行選擇時，應當根據所選的電子產品所具有的基本特性來進行選擇。為了降低茶末干擾，可以在傳輸過程中使用電流信號來替換電腦呀信號，利用雙積分型的RC以及AD濾波器來消除高頻的干擾。若設備是以雙差分的輸入型的絞合線以及差動放大器來作為主要器材，為了能夠使信號線路上的共模抑制比得到一定程度的提升，那么應該結合阻抗匹配，其中包含了屏蔽地線、單邊接地以及光電隔離等等措施，這樣就可以消除共模干擾。
【結語】：
綜上所述，隨著社會經濟的不斷發(fā)展，工業(yè)自動化技術的發(fā)展也極為迅速，尤其是在近些年對控制系統(tǒng)的完善也在不斷的展開，更有利于工業(yè)自動化控制系統(tǒng)運行效率的提升。工業(yè)的發(fā)展推動了國家經濟以及社會的發(fā)展，是未來發(fā)展規(guī)劃中重要的組成部分。然而，在其運作的過程中依然存在著許多的干擾因素，對系統(tǒng)的正常運行帶來極大的影響，如何對工業(yè)自動化控制系統(tǒng)采取抗干擾措施也成為
工業(yè)發(fā)展的重點工作。對此需要對工業(yè)自動化進程中的抗干擾措施加以重視，應當在電源、軟件、管線等方面的設計上加強完善，選擇合適的器件、重視現場施工中的工作質量，從而促進工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的良好發(fā)展。
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【關鍵詞】工業(yè)自動化；控制網絡；PLC S7-300
伴隨著我國不斷提升的科技水平和持續(xù)增強的綜合經濟實力，在我國大力發(fā)展國民經濟建設的時候，水力資源逐漸凸顯出其在國民經濟中的重要作用地位，我國對于建設水力工程也積極投入了大量的人力和物力，同時加強了經濟投資的力度，充分合理的利用水利資源在我國現代化經濟發(fā)展中顯得至關重要，工業(yè)泵站是調動水利資源不可或缺的一部分，泵站工業(yè)化控制網絡的建設凸顯了重要的意義。為了更好的對泵站內實施合理有效的維護管理，同時能夠更好的提升泵站工作的效率，盡可能的減少泵站內工作人員工作任務，工業(yè)自動化控制網絡PLC S7-300經過一系列的研究調試工作，當前已經準備正式投入運行，其可靠性能獲得了進一步的檢驗。本文主要介紹了泵站工業(yè)自動化控制網絡中PLC S7-300設計研究過程。
1．泵站自動化控制網絡設計
自動化監(jiān)控泵站工程包含了630KW的四個水泵，另外還包括了與之配套使用的電氣設備，例如變壓器及其設備輔機，冷卻系統(tǒng)等。為了能夠實現自動化控制網絡管理，根據PLC S7-300設計一套綜合控制系統(tǒng)。按照工程具體要求，使用西門子PLC S7-300控制器作為現場控制級。系統(tǒng)PLC采用了分散分布方式的設計方法，也就是一臺PLC對應較為單一的一類任務或是設備。此系統(tǒng)共包含PLC6臺，利用工業(yè)以太網進行連接。其中PLC電氣主要發(fā)揮長期監(jiān)測站變、勵磁變以及電氣回路情況的作用，并且監(jiān)督開關機時投退相應的設備。
2.西門子PLC 37-300控制級硬件設計
S7-300屬于中小型模擬式的PLC，CPU、電源及其它模塊都具有相對的獨立性，利用總線U型在標準西門子S7-300軌道上固定CPU、電源及其它模塊。每一個模塊都具有一個連接總線裝置，后者則是在各個模塊的背后插入。電源模塊總是在最左邊的機架上安裝，CPU模塊緊跟在電源模塊之后。右邊的CPU是具有選擇性的模塊接口，假如僅僅使用導軌主架面而沒有應用支架擴展則不能選擇模塊IM接口。編程S7組態(tài)軟件主架硬件導軌時，CPU、電源和模塊接口分別需要在1號槽、2號槽和3號槽的導軌放置，一條導軌總共包含11個號槽；其中4到11號槽都能夠放置除了電源、CPU之外的模塊。模塊CPU是核心控制系統(tǒng)，主要肩負著控制中心的責任，執(zhí)行并且存儲程序，充分完成實現通信功能，提升總線5V電源。在大量生產中需要利用PLC控制測量連續(xù)變化的模擬量。有些屬于非電量，例如壓力、溫度等，有些屬于強電量，例如電壓、電流等。變送器的作用就是將電量或是非電量成功轉變?yōu)榱砍虡藴实闹绷麟妷号c電流。
PLC 37-300是西門子公司設計的可編程微型控制器。它的特點是具有強大的功能、較快的速度、模塊化處理、無排風扇構成、分布易于實現、較強的可擴展性、方便用戶等。主要應用于快速的過程處理或者是有特殊數據處理需求的中小控制規(guī)模系統(tǒng)。S7-300可編程控制器主要包含電源、中央單元處理、信號功能模板、處理通訊器等。S7-300可以通過錄入采集模板數字模擬信號，經過CPU實施的邏輯數值運算之后，利用模板輸出驅動器完成自動監(jiān)控水泵機組?？墒且驗榻^大部分執(zhí)行器件使用的是交直流220V對電源進行控制，并且具有比較大的驅動電流，造成了輸出數字模塊PLC的帶載能力較低。因此需要增加繼電器來完成電壓之間的轉換。這樣一來，輸出數字將通過開關24V電源、繼電器線圈以及輸出數字模塊組成回路，進而對繼電器開關情況實施控制以便能夠順利展開監(jiān)控工作。除此之外，PLC也可以實施數據采集利用局域網將其傳送至管理集中操作級，以便能夠按照各個需求充分完成對應的記錄、分析以及顯示、控制等功能。
3.基于PLC 37-300軟件設計開發(fā)
3.1開發(fā)軟件基本環(huán)境和步驟
PLC S7-300設計程序開發(fā)程序可以利用STEP7來完成。STEP7是用于編程的專門軟件應用包，同時輔助軟件組態(tài)，它是專門針對處理通訊器實施驅動以及提供組態(tài)的應用軟件。其基本編程步驟包括：(1)工作站的生成與程序CPU項目；(2)數據輸入選擇的方法是梯形圖錄入法；(3)符號名需指定。也就是說數據存取可以利用絕對地址，也可以利用符號地址。絕對地址是指利用變量編輯對表實施確定，符號地址則是指利用符號編輯表實施確定；(4)S7-300配置模塊結構；(5)CPU配置間通信；(6)程序裝入，也就是下載到CPU；(7)對程序實施調試，STEP7能夠再現提供應用調試程序功能；(8)對CPU程序狀態(tài)實施監(jiān)視。狀態(tài)顯示或是變量修改，同時也可以充分顯示循環(huán)掃描時間以及寄存器診斷等。
3.2實現程序應用
按照操作設備的具體程序，可以將應用PLC程序分成相應的幾個重要模塊。投入戰(zhàn)備應用模塊，主要功能是開機機組之前總體泵站的前期準備工作，包含高壓合主變側開關，低壓合主變側開關，高壓合勵磁變側開關等相關操作。投入備用主機，其主要功能是做好水泵開機前自身的準備工作，也就是檢測勵磁通訊狀態(tài)、水電磁閥的冷卻、檢測油壓等。開機主機，主要發(fā)揮了油閘開加的功能，包含了開關合主電機、定子電流實施的檢測等，假如出現較高的電流，則需要退出并且報警。除此之外，還應根據具體情況調整功率檢測因數。運行主機程序，這部分主要是對運行主機狀態(tài)實施檢測，出現不正常現象則需要報警。停機主機程序，包含斷開主機斷路器，水電磁閥的冷卻等。推出備用主機，主要功能是加油閥關斷與防洪門關閉。以上模塊僅與一個調度命令相對應，按照順序進行控制流程。當一個模塊操作符合要求并且執(zhí)行完畢對應操作之后，同時程序PLC設置一個成功或者是失敗的標志之后，才能執(zhí)行下一個模塊。
4.結束語
西門子PLC S7-300工業(yè)自動化控制網絡設計方案充分滿足了泵站的控制相關要求，因為它充分利用了計算機網絡和PLC的優(yōu)點。為實施控制系統(tǒng)的全面管理提供了良好的工作界面。利用西門子PLC S7-300充分完成了控制級現場，其特點是相對簡單的PLC功能，比較容易的調試安裝，并且故障產生時比較容易發(fā)現，與此同時，因為此系統(tǒng)中PLC一臺出現問題并不會牽連其它的正常工作的PLC，因此此系統(tǒng)具有更高的可靠性及互換設備功能。 [科]
【參考文獻】
關鍵詞：水工業(yè) 自動化控制技術
1．控制系統(tǒng)的智能化、分散化、網絡化
工業(yè)自動化領域的發(fā)展趨勢之一是控制系統(tǒng)的智能化、分散化、網絡化，而現場總線的崛起正是這一發(fā)展趨勢的標志。
1.1現場總線的崛起
半個多世紀以來，工業(yè)自動化領域的過程控制體系歷經基地式儀表控制系統(tǒng)、電動單元組合式模擬儀表控制系統(tǒng)、集中式數字控制系統(tǒng)、集散控制系統(tǒng)(DCS)等4代過程控制系統(tǒng)，當前我國水工業(yè)自動化的主流水平即處于以PLC為基礎的DCS系統(tǒng)階段。這里要說明一點，DCS既是一個過程控制體系的名稱，有時也表示為由制造廠商出售的一個起完整作用而集成的集散控制系統(tǒng)產品，這種DCS系統(tǒng)相對較為封閉，而目前水工業(yè)自動化的DCS系統(tǒng)多數是由用戶集成的，因此相對較為開放。
與早期的一些控制系統(tǒng)相比，DCS系統(tǒng)在功能和性能上有了很大進步，可以在此基礎上實現裝置級、車間級的優(yōu)化和分散控制，但其仍然是一種模擬數字混合系統(tǒng)，從現場到PLC或計算機之間的檢測、反饋與操作指令等信號傳遞，仍舊依靠大量的一對一的布線來實現。這種信號傳遞關系稱之為信號傳輸，而不是數據通信，難以實現儀表之間的信息交換，因而呼喚著具備通信功能的、傳輸信號全數字化的儀表與系統(tǒng)的出現，從而由集散控制過渡到徹底的分散控制，正是在這種需求的驅動下，自20世紀80年代中期起，現場總線便應運而生，并通過激烈的市場競爭而不斷崛起。
FCS成為發(fā)展的趨勢之一，是它改變了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的結構，形成了新型的網絡集成全分布系統(tǒng)，采用全數字通信，具有開放式、全分布、可互操作性及現場環(huán)境適應性等特點，形成了從測控設備到監(jiān)控計算機的全數字通信網絡，順應了控制網絡的發(fā)展要求。
1.2現場總線的現狀和標準化問題
目前，國內、外的現場總線有60幾種之多，由于這一新技術所具有的潛在而巨大的市場前景，在商業(yè)利益的驅動下，導致了近年來制訂現場總線國際標準大戰(zhàn)。在市場和技術發(fā)展需要統(tǒng)一的國際標準的呼聲下，修改后的IEC 61158.3～6標準最終于2000年1月4日獲得通過。該標準包括了8種類型的現場總線子集，它們分別是：①基金會現場總線FF(原有的技術規(guī)范IEC 61158)；②Control Net；③Profibus；④P―Net；⑤FF HSE；⑥Swift Net；⑦Word FIP；⑧Intferbus。這8種現場總線中，④、⑥是用于有限領域的專用現場總線；②、③、⑦、⑧是由PLC為基礎的控制系統(tǒng)發(fā)展而來，本質上以遠程I/O總線技術為基礎，通常不具備通過總線向現場設備供電和本征安全性能；①、⑤則由傳統(tǒng)DCS控制系統(tǒng)發(fā)展而來，具有總線供電和本征安全功能；①、⑧屬于現場設備級總線，②、⑤屬于監(jiān)控級現場總線；③、⑦則是包括兩個層次的現場總線。
以上8種類型的現場總線采用完全不同的通信協(xié)議，例如：Profibus采用的是令牌環(huán)和主/從站方式；FFHSE是CSMA/CD方式；WordFIP是總線裁決方式。因此，要這8種現場總線實現相互兼容和互操作幾無可能。面對這種多總線并存的局面，系統(tǒng)集成將面臨更為復雜的任務，系統(tǒng)集成技術也將會有很大的發(fā)展。
1.3現場總線的新動向―工業(yè)以太網
長期以來的標準之爭，實際上已延緩了現場總線的發(fā)展速度。為了加快新一代系統(tǒng)的發(fā)展，人們開始尋求新的出路，一個新的動向是從現場總線轉向Ethernet，用以太網作為高速現場總線框架的主傳。以太網是計算機應用最廣泛的網絡技術，在IT領域已被使用多年，已有廣泛的硬、軟件開發(fā)技術支持，更重要的是啟用以太網作為高速現場總線框架，可以使現場總線技術和計算機網絡技術的主流技術很好地融合起來。為了促進Ethernet在工業(yè)領域的應用，國際上成立了工業(yè)以太網協(xié)會，開展工業(yè)以太網關鍵技術的研究。
2．管理控制一體化
工業(yè)自動化領域的另一個發(fā)展趨勢是管理控制系統(tǒng)的一體化。
2.1何謂管控一體化
在市場經濟與信息時代的飛速發(fā)展中，企業(yè)內部之間以及與外部交換信息的需求不斷擴大，現代工業(yè)企業(yè)對生產的管理要求不斷提高，這種要求已不局限于通常意義上的對生產現場狀態(tài)的監(jiān)視和控制，同時還要求把現場信息和管理信息結合起來。
2.2現場總線為管控一體化鋪平了道路
企業(yè)信息網絡是管控信息集成的基本條件，沒有信息網絡就不可能實現企業(yè)橫向和縱向信息的溝通和匯集，建網的目標在于實現全企業(yè)范圍內的信息資源共享，以及與外部世界的信息溝通。
水工業(yè)和一般企業(yè)網絡大致可分為3層，即企業(yè)管理層，過程監(jiān)控層和現場控制層。
管控一體化解決方案中的現場控制層由現場總線設備和控制網段構成，把傳統(tǒng)的集散系統(tǒng)控制站(如水處理企業(yè)的PLC分站)的功能分散到了現場總線設備，此時的控制站實際是一個虛擬的控制站?，F場總線技術與產品所形成的底層網絡，充分發(fā)揮其使測控設備具有通信能力的特點，為控制網絡與通用數據網絡的連接提供了方便。
2.3管控一體化的支持環(huán)境與系統(tǒng)集成
基于系統(tǒng)之間橫向數據交換及控制系統(tǒng)與管理層和現場儀表間縱向數據交換日益增加，現場總線的應用越來越廣泛，制造廠商的產品也日益開放。由于多種總線并存已成定局，管控系統(tǒng)建立統(tǒng)一的數據管理、統(tǒng)一的通信、統(tǒng)一的組態(tài)和編程軟件的一體化解決方案受到了各廠家的重視。
如前所述，在多總線并存的局面下，系統(tǒng)集成成為實現管控一體化信息系統(tǒng)的中心任務。系統(tǒng)集成是要按照一定的方法和策略將相同或不相同廠商的現場總線產品相互連接，并使上層應用與下層現場設備之間完成雙向數據溝通，使之成為一個可以滿足用戶需求的整體。
目前各個國家都在競相開發(fā)自己的現場總線技術與產品，形成以現場總線為基礎的一體化解決方案下的企業(yè)信息系統(tǒng)。現在已經推出產品的如西門子公司以Profibus總線為基礎的PCS7、羅斯蒙特公司的基于FF總線的Plantweb等，管控一體化軟件則有美國信肯通公司的Think&DO、Lntellntion公司的iFIX等。
3．對水工業(yè)自動化發(fā)展的思考
