一文了解工业自动化控制技术

工业自动化技术是以提高产品质量、提高生产效率、增加产量、降低消耗、安全可靠地连续生产为目的，对设备和生产过程实施自动检测、监视、控制、管理和决策的综合自动化技术，也是一门关于机电一体化集成控制系统的技术和理论。

现代工业自动化系统

工业自动化系统是包括工业生产过程及其机电设备、工艺装备、自动测量仪表、控制装置等的自动化技术的总称。传统的工业自动化系统主要是针对设备和生产过程的控制，包括机械本体、动力、驱动、传感、控制及信号处理和执行机构等组成部分。从控制角度看，主要分为继电逻辑控制、过程控制和运动控制三大类，分别对应于传统上的电气控制、电动调节仪表和电气传动三类控制装置，即“三电”（电控、电仪、电传）。

近十年来，工业自动化控制领域发展十分迅速，经历着一场前所未有的变革。现在，工业自动化系统已是以网络化、可视化、信息化为特征的“三电”一体化集成系统，其核心是以微控制器为基础的信号操作控制器（Signal Operation Controller,SOC）。soc是一种基于系统级芯片（System on Chip,SoC）技术的一种高度集成化、固件化工业自动化技术产品，它融合了大量工业现场使用的成熟技术，并对其进行集成、封装、接口而形成的新型一体化控制器，以前需要一个或多个集成商来完成的工作，现在只由一个控制器就可以完成。由于控制器的广泛应用，使得工业自动化系统已形成以网络通信为基础的全集成体系架构的现代自动化控制系统。自动化软件也由单一功能发展为技术集成平台，如西门子全集成自动化软件“TIA博途”（TIA Portal），它是一种集成了SIMATIC STEP7、SIMATIC WinCC和SINAMICS StartDrive软件，采用统一工程组态和项目软件环境的图形化工程设计软件平台。

从行业应用来看，从工业现场最底层的传感器、测量设备、各种执行机构等，到自动回路调节器、自动控制单元、控制系统，再到企业综合管理信息系统等，都已成为网络节点和设备，信息交互己覆盖现场设备、控制、管理各个层次，传统上相互独立的继电逻辑控制系统、过程控制系统和运动控制系统己融为一体，很难仔细区分，只可将其大体分类为自动化设备、仪器仪表与测量设备、传动设备、DCS、计算机终端、通信网络等。因此，这里构造了一个现代工业自动化控制系统的最小模型，以说明现代工业自动化系统涵盖的主要内容，如图所示。

图中，①是工厂配电系统，通过配电电缆为现代工业自动化控制系统提供工作电源。②是工厂生产设备，通过生产工艺过程完成产品生产。③是工业过程控制系统，即实现生产工艺过程的控制系统。④是③部分的简图，为了便于理解，对③部分可以理解为是一个由“计算机，PLC－变频器－电动机”组成的简单系统。PLC是这个系统的控制中心，计算机（或HMI)是这个系统的可视化监控中心。通用变频器（运动控制器）是执行机构，它控制着电动机的运行状态，通过电动机的运行状态实现工厂工艺过程。工厂工艺过程是在计算机和PLC的控制和监视下进行的。系统中的各部分电源是通过工厂配电系统的多路配电电缆提供的。从控制角度看，整个系统包含继电逻辑控制、PLC控制、计算机可视化控制、通用变频器控制、运动控制、通信与网络化控制等，其中包含各类低压电器、PLC、计算机、通用变频器、运动控制器、通信与网络化控制部件等“元件”。

审核编辑 黄昊宇