工业控制计算机的现状与发展

刘乙德

【摘要】随着经济的快速发展和科技的不断进步，计算机网络技术的应用越来越广泛，在很早之前，我国就将计算机技术运用在工业生产中，计算机技术在工业生产中，能极大的提高工业生产效率，降低人工生产成本，提高企业的经济效益，计算机技术在工业发展中有不可代替的作用。文章介绍了工业控制计算机历史、现状和发展方向。

【关键词】工业控制计算机；现状；发展方向

随着经济的快速发展，工业控制计算机的应用范围越来越广泛，在过去，工业控制计算机主要用于生产过程的控制，例如将工业控制计算机用于煤、电、化工等连续生产过程；用于机械、汽车、电子等制造自动化离散加工过程的控制；数控机床、汽车电子化、电子化家用电器等单机自动化产品的机电一体化生产控制。而在今后，工业控制计算机将会用于环境保护、道路交通、农业生产等过程的控制。

1.工业控制计算机的概述

工业控制计算机也可以称为过程计算机，是工业生产技术的重要部分，是现代工业生产加工的主要设备之一，工业控制计算机和普通计算机的结构相似，但在连接上，工业控制计算机和普通计算机有很大的差别，工业控制计算机需要连接很多输入、输出线，从而满足生产的需要，为了控制工业生产过程，工业控制计算机需要安装一些软件。随着经济和科技的不断发展，工业控制计算机也不断的发生改变，利用工业控制计算机可以直接将各个系统连接起来，对生产过程进行有效的控制和监测。

2.工业控制计算机的发展历史

国外的工业控制计算机发展比较早，至今已有数十年的发展历史，工业控制计算机的发展是数字化、信息化、智能化工业发展的主要方向，工业控制计算机和计算机技术、网络技术、控制技术等技术的发展有很大的联系。

2.1 DCS系统

在工业控制计算机中，仍采用大系统、连续生产、分散对象为主，分布式系统结构的分散型控制系统仍处于发展阶段。在工业控制计算机中，DCS系统是受计算机发展影响最大的系统，其主要发展方向为综合化、智能化、专业化。受标准化数据通信线路和网络发展的影响，需要将回路调节器、PLC、NC等多种工业控制设备共同构成一个大系统，从而满足工业自动化、开放化发展的需求。由于数据库系统、推理机能的快速发展，尤其是远距离诊断、自动学习控制等知识库系统的应用，人工智能将会在DCS系统中实现，DCS系统逐渐向智能化发展。为了适合各领域的发展需求，DCS系统需要更加深刻的了解各个专业的工艺和发展要求，因此，DCS系统越来越专业。

2.2 数控装置

为满足工业生产的要求，数控装置已经采用超大规模的集成电路，数控装置也朝着PC化、交流伺服化、柔性化、系统化、高速化发展。随着大规模集成电路技术的快速发展，PC硬件的结构逐渐变小，而CPU运行速度也越来越快，储存容量越来越大。PC机具有可靠性强、开放性等特点，PC机的生产越来越大，PC机功能越来越强，三维图形、工艺数据逐渐建立在PC机上，PC机成为开发数控装置的重要途径。数控装置的交流伺服系统恒功率范围已经发展到1：4，交流伺服系统的速度范围达到1：1000，几乎和直流伺服相同，交流伺服具有体积小、可靠性、价格低的特点，已经成为数控装置发展的重要方向。目前，数控装置系统大多采用模块结构，其功能覆盖面已经从三轴两联动发展到24轴柔性加工单元，数控装置根据自动化程度、控制方式等可以分为柔性流水线、柔性制造系统、智能制造系统。目前，数控装置已经朝着高主轴转速、高换刀速度、高移动速度的方向发展，为了满足高速加工的需求，主轴必须高速化，AC主轴的最高换刀速度可以达到1s，最高进给速度可达120m/min，马达的最高速度可达180000r/min。

2.3 PLC系统

PLC系统的发展方向为高功能、高速度、加大模拟量，从而形成和DCS系统相匹配的大系统；随着网络信息技术的快速发展，网络化和通信功能成为PLC系统发展的主要目标之一，PLC系统和其他控制系统的联合越来越广泛，两者间的界限也越来越模糊，例如PLC逐渐融入DCS中，PLC融入CNC中。对于实时性要求低的场合，逐渐开始使用软PLC系统。EIC一体化、电气传动控制、计算机控制一体化、仪表控制也是PLC发展的重要趋势，国外比较有名的PLC生产厂家有Siemens、Modican电子公司、GE-FANUC等。

2.4 工业PC

由于PC机的软件资源丰富、价格低、产量大，被广大业内人士熟悉和认可，目前，95%的通用计算机为PC机，这就为工业PC提供了良好的基础，随着实时操作系统、编程语言等技术的快速发展，工业PC得到良好的发展契机。各PLC生产厂家已经开始从生产PLC转换为工业PC。

2.5 传感器

计算机、通信、传感是现代信息的主要基础，工业控制计算机从个人计算机逐渐发展为计算机网络，将来很可能发展成计算机传感、执行、检测。传感器的主要作用是获取各种信息，随着各中系统复杂性和自动化程度的增加，需要获取的信息也越来越多，在就对传感器的要求越来越高，传统的传感器体积比较大、功能差，难以满足生产需求，因此，智能化、集成化、阵列化已经成为传感器发展的主要方向。近年来，微电子、微机械、通信、计算机等技术的有效结合，创造出新一代传感器，在工业控制计算机中有十分广泛的应用。

3.工业控制计算机的发展方向

工业控制计算机的发展不仅局限于主体结构，工业控制计算机的内部设计设计到很多技术手段，因此，工业控制计算机的发展需要精通很多专业的知识。我国的工业控制计算机发展起步比较晚，各种技术水平相比国外发达国家比较落后，在发展后工业控制计算机时，要合理的运用先进的科学技术，从而增加工业控制计算机的应用领域，带动相关技术的发展。

随着科技的快速发展，工业自动化应用范围越来越广，我国是一个工业大国，生产的产品对工业控制计算机的需求也不是单一的，在传统的产品生产过程中，大多利用人工作业进行生产，采用工业控制计算机进行生产，能极大的减少工作人员的劳动量，提高生产效率，增加产品产量，在未来工业控制计算机将會完全代替人工操作，实现自动化、智能化生产。

4.总结

由于我国的工业控制计算机起步比较晚，和国外发达国家有一定的差距，因此，要积极的引进国外先进的技术，研发符合我国国情的生产技术，从而不断提高我国的生产效率，促进我国经济的发展。

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