工业自动化作为现代先进工业科学的核心技术,是工业现代化的物质基石和重要标志。但是,褚健指出,现今我国整个装备领域,无论是过程装备,还是机械装备,整体的效能都很低,高端装备自主率低,处于产业链的低端。我们国家的劳动生产率低,只达到发达国家的20%~30%,甚至更低。因此,不断的去研究和探讨我国工业自动化改造、发展和战略的方向,对我国工业化的发展有着长远的现实意义、时代意义。作者结合我国工业现代化的实际,提出了工业自动化改造的方向,并对其技术的应用进行了探讨。
1、工业自动化的改造方向
刘运昭研究指出,分布式、开放式和信息化, 将会是工业自动化的发展方。设备的自动化控制依靠模拟量控制,具备记录、汇总、分析信息与数据的功能。同时,对设备生产状态进行全面的监督,在生产设备的操作发生意外或者参数设定不当,发生突发事件的情况下,设备具有一定的应变与紧急控制的能力,防止事故发生与造成损失。根据现在工业自动化发展现在,以及要解决的问题,工业自动化具有以下的改造方向。
1.1 未来PLC
目前,PLC正向着微型化、网络化方向发展,结构和性能的PC化将是未来PLC发展的一个主要趋势。现今,Ethernet技术的扩展,是控制领域一个重要的发展趋势,Ethernet接口开始被现有的PLC生产企业向客户提供,加大了PLC控制系统的开放性。(贺章波.我国工业自动化的发展方向.中国新技术新产品,2010,(19):159-159.)
现场总线的FCS防线是本着分散化、全数字化的标准,并尽可能的全开放和互操作的最新工业生产控制自动化系统。现场总线技术使得监测控制设备具有了计算和通信的双重能力,即所谓的“智能化”。同时,对信号的测量、传输以及控制精度的提高,都有着很大的影响,而且,也非常有利于系统、设备功能的的提高。 FCS成为工业自动化改造发展的趋势之一,它通过改变传统控制系统的结构,采用全数字通信方式,形成了一个新型的网络集成全分布系统,FCS具有开放式、全分布、智能化、可互操作性、适应现场环境强等特点,形成了一个从测控设备到监控计算机的实时、双向、全数字化、多节点的通信网络,顺应了发展控制网络的要求。
1.3 由工业控制自动化软件到APC的发展
工业控制自动化软件将会从人机界面向着先进控制的方向发展,即APC。现阶段,APC策略主要包括:自适应控制、鲁棒控制和预测控制,尤其是智能控制,它的下属分支还包含专家系统、灰色预测、模糊控制、神经网络等。
2、工业自动化的应用
2.1 在锅炉机组中的应用
锅炉设备是一个多输入、多输出,且相互关联的复杂系统,对应的控制系统是一个典型的多变量、纯滞后、强耦合的复杂控制系统。为了构建一个可靠的、安全的、智能随动的工业自动化控制系统,以技术成熟的工业控制机为控制核心,采用统一的标准信号,以变送器和执行器为基础的现场仪表,按需补充监测控制点,是保障锅炉安全而平稳的运行基础。同时,工业自动化控制技术在控制策略和软件实现上,可以较好的解决多变量解耦关系以及滞后响应问题。
在工业自动化控制系统设计上,采用集中控制,但分散驱动的集散控制思想,并采用标准的多层结构进行开发,从而,实现锅炉系统采集、存储、监测、图形、报表、管理、控制、保护、报警等功能的一体化。同时,整个锅炉系统充分考虑工业自动化控制的先进性、开放性、可靠性、稳定性、安全性等原则,利用面向对象进行分析、设计的技术,将系统模块化、集成化。因此,锅炉系统充分体现了工业自动化的应用。
2.2 在变电站中的应用工业自动化在变电站中的应用,给变电站系统带来了集中结构与分散结构的结合、全分散式的分布结构、通信协议的使用等结构变化,实现了对变电站内部的监控,包括数据采集及其处理、系统监视与报警、远程通信与控制、人机交换和历史数据记录等;对变电站控制的实时调节,通过监控画面对可控的自动化设备实施分合等操作控制,对可调的自动化设备实施升降等操作控制,对需要保护的自动化控制设备要进行定值的查询和设定;变电站与计算机的互访闭锁,建立与控制台计算机的互访通信,使得控制能够相互闭锁等功能。
2.3 在油田中的应用对于自动化技术在整装油田站场的应用设计,需要根据整装油田的实际生产特点和规模,还有集输工艺和投入、产出比率等指标全面综合的进行考虑。
2.3.1整装油田
集中处理站即联合站,控制功能不宜过于强烈,控制系统的规模不宜过于太大,最好利用控制室的计算机系统进行集中的监测控制;对于大型的油田气接转站,若对于数据的计量有特殊的要求,可利用工业控制机或可编程序控制器(NIPLC)来完成;而对于那些工艺流程比较简单,而且检测控制参数又比较少的油气田站场,最好使用小型的计算机控制系统,或者油田专用的监控装置设备实施监测控制。
2.3.2沙漠或其他的自然条件比较恶劣的油气田站
对于此类的油气田站场来说,自动化控制技术的应用在配置上有着特殊的要求,要保证油气田的接转站和井口等处可以实现无人值守,在联台站内实施集中的监测控制。针对于全油田,最好使用性价比适中的SCADA系统(即监控和数据采集系统),进行集中的监测控制与管理。
2.3.3整装气田
为了对油气田进行合理的开发,科学的管理,保障和提高整个集输系统的可靠性,保障和保护人身和设备的安全、平稳供气和周围环境,自动化控制系统应采用 SCADA系统,实施数据采集、监视和远程控制油气田所归属的站场的工艺参数,自动化控制管理整装油气田统一的生产运行。
3、结语
本文讨论了工业自动化改造发展的方向,并总结了现阶段其在典型领域的应用,对发展工业自动化具有一定的参考,随着科学技术的不断发展,其在工程领域中也具有广阔的的发展前景。
