趙海峰 王志全

摘 要：計(jì)算機(jī)控制技術(shù)是一門由微機(jī)原理、控制理論、通信原理、軟硬件開發(fā)技術(shù)等多學(xué)科專業(yè)知識(shí)交叉形成的綜合性科學(xué)技術(shù)，電氣自動(dòng)化流水線是由自動(dòng)化設(shè)備組合而成的能夠自動(dòng)完成產(chǎn)品制造的生產(chǎn)系統(tǒng)。將計(jì)算機(jī)控制技術(shù)應(yīng)用于電氣自動(dòng)化流水線中不僅能夠提高產(chǎn)品制造的質(zhì)量和效率，而且能夠提高電氣自動(dòng)化流水線的管理水平。因此，研究計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在電氣自動(dòng)化流水線中的應(yīng)用對(duì)于提高產(chǎn)品的制造管理水平有十分重要的意義。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)控制技術(shù)；電氣自動(dòng)化流水線；自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備；自動(dòng)控制系統(tǒng)

前言：

目前，為提高制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，世界各發(fā)達(dá)國(guó)家都越來越重視計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在制造行業(yè)電氣自動(dòng)化流水線中的應(yīng)用研究。針對(duì)這樣的生產(chǎn)需求和技術(shù)現(xiàn)狀，本文將主要研究計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在電氣自動(dòng)化流水線中的應(yīng)用。

一、概述計(jì)算機(jī)控制技術(shù)及自動(dòng)化技術(shù)的內(nèi)涵

計(jì)算機(jī)控制技術(shù)是一門由微機(jī)理論、經(jīng)典控制理論、現(xiàn)代控制理論、硬件開發(fā)技術(shù)、軟件開發(fā)技術(shù)、通信原理、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、系統(tǒng)工程等多個(gè)專業(yè)門類組合形成的綜合性的交叉學(xué)科。典型的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)一般以ISA/PCI總線工控機(jī)或IBM-PC微機(jī)作為控制核心，以各種輸入輸出裝置、外部存儲(chǔ)裝置為外圍電路，借助各種檢測(cè)傳感器和伺服電機(jī)等執(zhí)行裝置，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象的控制功能。

最初自動(dòng)化的概念是使用機(jī)器來代替人的具體勞動(dòng)自動(dòng)地實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)作業(yè)，目前自動(dòng)化概念已更加廣義化，不單單是使用機(jī)器機(jī)械的代替人簡(jiǎn)單的體力勞動(dòng)，還承擔(dān)代替人完成全部或一部分的腦力勞動(dòng)，從而達(dá)到全自動(dòng)的完成指定的生產(chǎn)作業(yè)任務(wù)。

二、淺談?dòng)?jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用類型和發(fā)展趨勢(shì)

根據(jù)控制需求的不同，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、直接數(shù)字控制系統(tǒng)、監(jiān)督控制系統(tǒng)、分級(jí)控制系統(tǒng)DCS、現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)五種類型。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是最初級(jí)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)在該系統(tǒng)中主要承擔(dān)數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理任務(wù)，包括各種生產(chǎn)變量的實(shí)時(shí)檢測(cè)、處理、記錄和分析，并向操作者反饋處理結(jié)果，不承擔(dān)生產(chǎn)線的自動(dòng)控制功能。直接數(shù)字控制系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)直接控制被控對(duì)象，這種系統(tǒng)的特點(diǎn)是不直接處理模擬信號(hào)，而是將信號(hào)完成AD/DA轉(zhuǎn)換后實(shí)現(xiàn)控制功能。監(jiān)督控制系統(tǒng)在直接數(shù)字控制系統(tǒng)上集成了管理功能，是一種較高級(jí)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)?，F(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)是一種分布式的控制系統(tǒng)，克服了以往分級(jí)控制系統(tǒng)DCS由于通信標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一而不能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連的問題。

計(jì)算機(jī)控制技術(shù)首先起源于上世紀(jì)四十年代美國(guó)福特公司未描述發(fā)動(dòng)機(jī)工作的自動(dòng)化需求，隨著上世紀(jì)五六十年代經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，依次出現(xiàn)了以單變量和多變量為控制對(duì)象的自動(dòng)控制系統(tǒng)，后來隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，在以往自動(dòng)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上形成了高級(jí)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，能夠完成生產(chǎn)過程的最優(yōu)控制功能?，F(xiàn)階段，微機(jī)技術(shù)和電子技術(shù)仍然保持著高速發(fā)展態(tài)勢(shì)，計(jì)算機(jī)的控制性能每?jī)赡昃湍茉黾右粋€(gè)數(shù)量級(jí)。目前的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)正在向智能化、網(wǎng)絡(luò)化和高度集成化方向發(fā)展，低成本的工控機(jī)將成為工業(yè)領(lǐng)域計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的核心，DCS系統(tǒng)將向小型化、多樣化的方向發(fā)展，現(xiàn)場(chǎng)總線仍將是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)在將來一段時(shí)間內(nèi)最有前途的發(fā)展方向之一。

三、淺析計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在電氣自動(dòng)化流水線中的應(yīng)用

在機(jī)械制造領(lǐng)域，將計(jì)算機(jī)控制技術(shù)應(yīng)用于電氣自動(dòng)化流水線中形成柔性制造系統(tǒng)。柔性制造系統(tǒng)是基于機(jī)械自動(dòng)化和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)發(fā)展而來的一種自動(dòng)化程度很高的機(jī)械制造系統(tǒng)，與一般的電氣自動(dòng)化流水線類似，也由上層控制單元、物料搬運(yùn)單元、與生產(chǎn)相關(guān)的數(shù)控加工裝置構(gòu)成，是機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)在機(jī)械制造領(lǐng)域的一種應(yīng)用。柔性制造系統(tǒng)的突出的優(yōu)點(diǎn)是可以根據(jù)外部生產(chǎn)環(huán)境的變化實(shí)現(xiàn)有針對(duì)性的自動(dòng)調(diào)整，此外，也能根據(jù)客戶的獨(dú)特需求靈活調(diào)整生產(chǎn)線各部分的組成，以達(dá)到為客戶提供個(gè)性化產(chǎn)品制造服務(wù)的目的。柔性制造系統(tǒng)特別適合用于機(jī)械產(chǎn)品的多品種、小批量生產(chǎn)。柔性自動(dòng)生產(chǎn)線是柔性制造系統(tǒng)的一種具體形式，不僅包括普通的數(shù)控機(jī)床和CNC加工中心，還包括專用機(jī)床和自動(dòng)運(yùn)輸裝置。

現(xiàn)場(chǎng)總線是近些年來發(fā)展起來的一種計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，在電氣自動(dòng)化流水線中承擔(dān)數(shù)據(jù)通信功能，是當(dāng)今電氣自動(dòng)化流水線廣泛采用的一種通信形式?，F(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在電氣自動(dòng)化流水線的各測(cè)量?jī)x器儀表中植入微型處理器，利用雙絞線或無線電將所有設(shè)備連接形成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，每個(gè)設(shè)備作為整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，所有生產(chǎn)設(shè)備遵循統(tǒng)一的通信協(xié)議，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和處理?，F(xiàn)場(chǎng)總線在各設(shè)備之間的通信和信息實(shí)時(shí)顯示方面具有較大的優(yōu)勢(shì)，便于實(shí)現(xiàn)分散控制，具有靈活性和開放性，能將新加入到生產(chǎn)線中的設(shè)備通過預(yù)留的通信接口集成到整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)之中?，F(xiàn)場(chǎng)總線也有很強(qiáng)的互用性，來自不同制造商的性能相似的生產(chǎn)設(shè)備能夠互相替換。此外，現(xiàn)場(chǎng)總線還具備很強(qiáng)的功能自治性，在現(xiàn)場(chǎng)總線的作用下，計(jì)算機(jī)能夠?qū)崟r(shí)預(yù)測(cè)和分析電氣自動(dòng)化流水線的故障，并及時(shí)做出具有針對(duì)性的應(yīng)對(duì)決策。

在計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS方面，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)不僅具備一般電氣自動(dòng)化流水線的技術(shù)功能，還具備經(jīng)營(yíng)功能。計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS將信息管理技術(shù)融入到柔性制造系統(tǒng)之中，不僅包括傳統(tǒng)的自動(dòng)制造單元、數(shù)據(jù)通訊單元，還集成了信息管理單元、工程設(shè)計(jì)單元、質(zhì)量保證單元和數(shù)據(jù)庫單元。計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)是一種高級(jí)的電氣自動(dòng)化流水線，把整個(gè)產(chǎn)品制造流程視為一個(gè)統(tǒng)一的整體，把產(chǎn)品制造所涉及的生產(chǎn)者、制造技術(shù)、經(jīng)營(yíng)理念三個(gè)要素和信息流和物質(zhì)流相統(tǒng)一，最終實(shí)現(xiàn)提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低制造投入、提高制造效率的目的。計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程控制和生產(chǎn)管理的有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)制造的精密化、設(shè)備管理的信息化和生產(chǎn)制造的自動(dòng)化，有利于實(shí)現(xiàn)工廠和企業(yè)的全面自動(dòng)化管理，是一種十分有發(fā)展?jié)摿Φ碾姎庾詣?dòng)化流水線。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)應(yīng)用在電氣自動(dòng)化流水線中有助于提高我國(guó)制造業(yè)的生產(chǎn)管理水平。

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