自动化控制管理系统通用六篇
高炉控制是集机械、电气控制和计算机应用为一体的技术,采用以PLC为核心的,集中与分散相结合的自动化控制管理系统,系统由1个中央控制室和上料系统、高炉本体、热风炉、除尘等四个控制站组成,通过高速100Mbps光纤工业以太网进行数据通信,自动化过程监控系统的布局及网络结构如图1。料批控制程序及选仓配料控制、料流调节阀开度控制及溜槽倾动和转动控制为重点;料车卷扬、探尺卷扬、布料器倾动上料系统、热风、布袋除尘,既要满足基本工艺技术要求,还要满足设计提出的工艺要求。
对于高炉自动化控制管理系统而言,自动化系统主要由二级控制管理系统和二层通讯网络构成。这样的系统布置也还是为了在生产的过程中保证系统的完整性和合理性,确保系统自动运行。整个通信系统使用的是工业以太网,各个操作室都可以独立完成各自的任务,根据相关生产上的临时需要,各自独立的控制,每个操作台与中央控制室采用高速工业以太网连接进行信息传递,这样就可以真正的做到资源共享,互调数据等,同时构成了完整的过程监控系统。
整个高炉的生产操作由各个操作台还有中央操作室相互配合完成。对于地面上的么个操作台实现集中手动、自动控制两种方式,其实最要的是进行工艺和电气参数的设定,运行方式的选择和开炉前后的一般操作等等,包括自动控制,软手动实现现场各电控设备的控制。每个操作台大多数都用在手动操作,并且在自动方式下实施人工干预。
本文所介绍的高炉自动化控制管理系统是一个集顺序控制,过程控制,数据采集以及工况监视连带数据管理为一体的自动化控制管理系统。对生产上所用到的电动机和阀门等连带相关成套机电设施的开关量控制,包括每个部分的联锁起动,联锁关机,自动联锁控制,单步联锁控制,系统单步调试于一体。并在过程控制中数据的采集和处理(包括开关量和模拟量),带有完善的报警功能。开关量和模拟量报警的显示并有相关的记录和打印功能,针对生产上的历史曲线图、实时曲线图、电气仪表图和棒形图显示和打印。按照功能和结构划分,高炉系统分为四个分系统:槽下及上料控制管理系统、高炉本体系统、热风炉系统和除尘控制系统。
高炉程控系统其实是一个开放性的系统。工业以太网、PROFIBUS-DP总线网络是目前应用最广泛和开放性最好的工业通讯网络,在各个行业都有广泛的应用,系统软件支持DDE、OPC、ODBC、SQL,同时提供了丰富的API编程接口,可以方便地进行系统扩展或与全厂辅控网、MIS和其他子系统进行无缝连接。
大规模的集成电路设计技术应用到PLC的设计中，同时在内部的电路结构中加入了最前沿的抗干扰技术，以及在生产的基本工艺方面也考虑到了干扰因素同时也加入了抗干扰技术，PLC设计中装载了具有自动监测报警功能的设备元件，假如某一设备出现故障就会出发报警功能。由于上述的这些特点，PLC在抗干扰方面相比传统的继电器技术具备极高的抗干扰的能力，在复杂多变的电气自动化环境具有更加好的适应性。在可编写软件的应用中，技术人员能够准确的通过实际环境和需求对设备做自动诊断程序的编写，这样做才能够使PLC之外的其他相关设备和电路具备有自我保护的功能特点。
为了减少设备的外在接线，可以在PLC系统的设计中使用存储逻辑来替换传统的接线逻辑的办法来进行解决，同时在控制管理系统设计和构造的时间方面能做到一定程度上的减少，并且给以后的后期维护提供了很大的方便性，PLC的控制程序很容易进行修改和编写，这样可以更加满足各种实际生产的要求。在不同的环境中PLC都可以直接进行运行，设备中的各种指示灯可以为用户的实时监测和监控以及故障的排查和寻找提供了很大的方便，大大的节约了故障处理的时间。
集中式控制方式主要是利用一台功能强大的PLC自动化控制监视系统，可以对多设备进行“中央集中式”的自动化控制模式。在这样的一个控制系统中，每个设备之间联系、监控等关系都是由一台中央PLC控制系统来完成的。因此，集中式控制方式相比其他的控制系统显得更加方便，而且成本也相对更低。但是集中式控制方式具有自身的缺点是：如果其中一个受控设备出现问题和故障，都需要停止中央PLC的控制来完成，因而其他需要受到中央PLC控制的设备就不能够正常的工作。
自动化技术在机械制造中的应用，特别是在机械制造控制系统中的应用可以实现机械制造的连续化，从而有效的优化自动生产过程。随着机械制造工艺的提高，高自动化的制造模式已经逐渐成为机械制造行业的主要发展趋势，特别是信息技术和电子产业的发展使机械制造控制系统的高自动化更具特点，这对于机械制造业的发展、推进机械制造技术进步都有重大影响。
21世纪计算机集成制造被认为是机械制造行业最主要生产方式。计算机集成制造即CIMS，它由多个相互联系的分系统组成，一般可以划分成管理信息、工程技术信息、制造自动化和质量信息等几个分系统，这种工程技术在机械制造控制系统中的应用又包含了计算机辅助下的工艺、工装设计及工程分析。其中在在制造控制系统中，管理信息分系统包括对生产、物料等方面的管理，制造自动化分系统包含了计算机数控、柔性制造单元和自动装配等。而质量信息分系统又包含了计算机辅助下的检测、质量控制等。这些构成了机械制造控制的自动化系统，从整体来看这些分系统环环紧扣，构成了一个集成化的控制核心，保证了自动化操作的顺利进行。
敏捷制造是指公司以企业信誉度和竞争力为基础，选择适合的合作者来共同组成一个虚拟公司，双方分工合作，为共同目标努力增强两者间的合作竞争力，以便在产品生产方面可以迅速的对用户需求作出反应，满足消费者需要。而为了增强企业的应变能力，这种虚拟企业建立的核心就是虚拟制造技术，它是敏捷制造的关键。敏捷制造是机械制造领域中制造控制系统由信息集成向企业集成发展的必经之路，自动技术敏捷化使得制造控制系统对机械制造过程的控制更加精细化，这也是越来越多高精尖机械设备可以投入制造、生产的关键因素。
智能制造控制系统在机械制造控制中的应用可以看作是由人类专家和智能机械一起组成的一种人机一体化的体统，这种体系统可以在进行机械制造控制的过程中进行一系列的智能活动，如分析、构思、判断、推理及决策等。在这里，自动化技术智能化的最主要体现是整个制造控制体统具有良好的适应性、友好性。在对机械设计或机械制造进行控制的过程中，可以采用模块式的方法，使控制工作具有更大的柔性，让整个控制系统在机械制造领域的使用和操作更具灵活性。而智能化的自动技术对于人则更强调安全友好，同时在进行机械制造的过程中，根据命令指示的输入能做到减少环境污染，节省资源能源。此外，就社会而言，智能化的自动技术有利于合理竞争和协作的推广。
机械制造控制系统早期的自动化通常只能在理想条件下进行简单操作，进行任务调度。今后自动化技术在机械制造控制系统中的应用将面向智能化的方向发展。智能系统是用计算机模型来进行人类思维的模拟，进而得出命令再有制造系统进行命令执行。随着科学技术水平的不断提升，自动化技术同智能化系统将会越来越紧密的结合在一起，由智能化系统发出任务指令，再通过自动化系统完成人类在机械制造方面的需要，实现真正意义上的机械制造系统的全自动智能化。
此外，工艺技术复合化、多元化以及自动化技术精确高效化也是未来自动化技术在性能方面的发展方向。其中复合加工是一种采用多轴控制减少机械制造工序时间和辅助制造时间的科学制造技术，多元化是指在未来的机械制造在工艺技术方面将不再单一，可以择优而取，保证机械制造的最优化。因此，将两者集合保证了机械制造技术的尖端，是未来制造业主要的改革方向。随着信息化的发展，未来机械制造的发展将更是日新月异，特别是多核CPU、高频CPU及RISC芯片的快速更新换代将会让数控机床的精度和效率都得到质的提升。
首先，多媒体技术在机械自动化系统中的应用将越来越突出。广义的多媒体技术指计算机技术，也可以指声像、通讯等技术。将计算机、通讯和声像技术结合便可以直接通过计算机来进行通讯或声音图像的编辑，将它们应用到数控领域可以进行高效的信息分析处理工作，并可以通过设备对制造场地运行的自动控制系统的参数值和故障进行监察。但是这种技术的应用需要大批素质优秀的数控人才。因此，在今后机械制造控制自动化系统的发展过程汇中注重高精尖人才的培养。
其次，数控系统操作界面日趋简单。数控系统软件繁多，而用户界面设计缺乏统一标准导致自动化控制系统软件客户端的操作界面差异大，这不仅增加了操作量，也对软件操作者有了更高的要求。因此，未来操作系统便会朝着简单化的方向发展，以提高机械制造运行速度，降低技术人员操作的难度，但是这一领域的研发是一个较为缓慢的过程，需要经验的积累和科技发展的不断带动。
煤矿企业在实际的生产过程中，高安全性能、高效率的煤矿圣生产需要大量的数据资料和模型量的监控设备来完成，例如：计算瓦斯含量，检测实际通风情况，控制矿井水泵的开合等。而基于PCL嵌入型电气自动化监控系统可以适应复杂的工作环境，也能够实现煤矿电气设备的自动化监控。但是在构建煤矿电气自动化系统的过程中，如何优化设计，如何降低煤矿电气自动化控制系统的构建成本，如何提升监控系统的稳定性是煤矿企业目前面临的主要问题。笔者针对煤矿企业电气自动化控制系统中机械设备的优化选型和结构优化进行研究。
按照煤矿实际规模和煤矿自动化监控系统规模来决定PLC机械设备的选型。例如：西门子公司生产的PLC产品，假设只需要对瓦斯浓度的检测过程进行控制，可选择SIEMENSS7-200等机械设备。假设需要结合煤矿井的水位变化情况来决定水泵机房的具体工作情况，这主要包括了复杂的逻辑型控制和闭环型控制，这就需要选择SIEMENSS7-300等机械设备；而结合矿井下的瓦斯浓度和其他参数对井下工作人员进行科学化的管理，这会涉及到通信、智能化检测和控制，这需要选择大型的PLC产品。
按照煤矿电气自动化控制的具体要求和被监控对象的复杂情况，对机械设备的I/O点的种类和数量进行详细的统计，并列出清单；再通过估计系统的监控内容容量来明确需要保留软件和硬件资源的余量，同时需要充分注意不能过度浪费资源。此外，还需要按照煤矿实际供电情况来明确机械设备输出点的具体动作频率，进而判断出输出端口是采用继电器输出或是利用晶体管来完成输出工作。
从目前情况来看，煤矿电气自动化控制系统的软件编程工具包括了手持编程工具、计算机加PLC包、图形编程工具等主要方式。（一）手持编程工具只适用于厂家明文规定的语句表的编程中，这种工具的工作效率较低，只能用在小规模的PLC的编程中。（二）计算机加PLC包属于效率最高的编程方式，但这种编程方式的单价较高，并不适用于操作现场调试。通常情况下在大型或中型煤矿电气自动化控制系统中进行软件编程和硬件组态工作，为进一步提升机械设备的自动化控制效率，要求结合具体情况，选择是适合的软件编程工具。
（一）针对系统输出电路进行优化。对于系统的输出电路进行优化，需要结合煤矿生产的具体要求，对所有指示标志与调速设备等均需要利用晶体管来完成输出工作，使得它能够负荷高频率的动作，并提升了响应的速度。例如：煤矿水泵机房电气自动化控制系统中的PLC系统输出率假设控制在5次/min以下，能够利用继电器进行输出，这种设计方式可以保证电路的简单化，并能够提高抗干扰能力和带负载能力。但是假设PLC系统输出带电磁线圈在断电时，可能会出现浪涌电流，使得PLC芯片受到损坏。所以为防止这种问题的发生，能够在其他的电路盘并能连接流二极管，使得它能够吸收浪涌电流，并对PLC芯片起到很好的保护。假设PLC系统动作频率控制在6次/min到10次/min之间，也可以利用继电器来完成输出工作，但是通常情况下利用固态型继电器或中间式继电器有效控制水泵房的开合。
（二）针对系统输入电路进行优化。对于系统的输入电路进行优化，重点考虑PLC系统供电电源，通常情况下，是控制在交流90到250V之间，这具备了加强的宽幅适用性能。但是因为矿井下工作环境较为复杂、恶劣，且我国现阶段供电的不稳定，所以为了实现抗干扰目的，保障系统的安全运行，要求在输入电路部件中安装电源净化设备，例如：安装电源滤波器、隔离变压器等。
（三）抗干扰的优化设计。系统的抗干扰设计是所有煤矿电气自动化控制系统需要引起高度关注的问题。而对抗干扰进行优化设计可以从二点出入：其一，利用隔离变压器进行抗干扰优设计。电网中存在高频率干扰主要是由于原副边绕组间的分布式电容耦合形成，因此要求利用超隔离变压器，并把中性点通过电容和地面连接起来。其二，优化布线。利用强点动力线路或是弱电信号线方式分开走线，并保证这之间有一定的间距，从而起到较好的抗干扰效果。
软件结构的优化设计可以与硬件结构设计一同进行，其关键工作在于按照煤矿电气自动化控制系统送的基本步骤，把软件结构设计转化成梯形图，这也属于PLC系统在电气自动化控制系统的具体应用中出现的主要问题。对软件结构进行优化设计主要从两点出发：其一，对软件程序设计过程进行优化，而这关键在于对I/O点的优化。按照煤矿电气自动化控制喜用的具体要求分配I/O点，最大限度地实现I/O信号的集中编制，进而全面提高系统的维护质量。其二，对软件结构进行优化设计，包括了对基础程序与模块的优化设计。在实际的煤矿生产过程中，把煤矿电气自动化控制系统的控制对象分为数个模块，再对其进行调试与编写，最后把它们组合成一个完成的软件程序。对于模块的优化设计使得煤矿电气自动化控制系统调整起来更加方便。
随着时代的发展和科学技术的不断进步，传统的工业生产模式已经不能很好的适应当下社会发展的需要，现代化的自动运转模式逐渐成为当下工业生产发展的重点和难点，特别是最近几年，大量现代化的数字模拟系统在工业生产中被广泛的应用，除了对其整体的生产效率起到重要的推动作用之外，对于整个工业生产运营模式的发展也起到了十分关键的促进作用。
作为整个PLC自动化控制系统中至关重要的组成部分，其硬件设备质量的好坏将会对整个系统的运行效率和质量产生非常重要的影响，根据本文对现阶段PLC自动化控制系统运行的具体情况的调查研究发现，其硬件设计大致可以划分为输出电路和输入电路两大部分。首先，对于输出电路来说，其主要是将系统运行过程中所产生的各种信息通过变频器或指示灯等向外进行传输，同时在这一过程中整个系统处于高频率的运行状态之中，对于整个系统的运行负载能力也将产生非常重要的影响，将会产生非常强大的抗负载能力；对于输入电路来说，现阶段在我国工业生产运行中应用比较广泛的电源类型是DC 24V，这种状态下的输入电路能够最大程度上的保证电路运行的安全性，极大的降低了电路系统发生短路现象的概率，同时由于其现代化的运行模式，其所产生出的输入电路的功率也达到了传统功率的两倍以上，在现阶段PLC自动化控制系统中得到了十分广泛的推广和应用。
作为近些年来在我国工业生产中占据重要地位的技术内容，PLC自动化控制系统对整个工业生产和发展都起到了非常重要的推动作用，在其整个系统中输入电路占据着非常重要的作用。根据本文对现阶段我国工业生产的总体发展情况进行调查研究发现，应用最为普遍的是AC85-240V的电压，这种模式下的电压相对比较稳定，因此其在大部分工业生产中得到了广泛的应用，同时由于电压的特殊性和稳定性，其所受到来自外界的干扰也相对较少。在进行该种电压安装的过程中，相关技术人员首先要根据工业生产的实际情况以及对电压的需要对其电源进行相应的净化，在这一过程中最为重要的设备即隔离变压器和电压滤波器，二者通过相互配合，共同作用c整个电压系统的安装，同时在整个安装的过程中为了保证工业生产的顺利进行，还需要进行双层隔离技术的引进，尽量避免由于高低频脉冲对于整个系统运行的干扰。除此之外，值得注意的是，在系统的安装过程中还需要根据实际的安装情况对输入电路进行及时的测试，如果在这一过程中发现电压超过负荷的情况需要及时对其进行调整，防止出现短路现象给整个工业生产的正常运行造成严重的损害。
（2）现阶段在我国工业生产的过程中经常会出现带有电磁线圈的输出电路，对于这部分电路进行设计的时候，为了防止其在后期的运行过程中出现由于电路问题而导致的一系列的浪涌冲击现象，相关部门需要在其外圈部分进行续流二极管的接入，其不仅能够有效保证整个电路的顺利运行，同时对于设备的安全性也起到了非常重要的加强，因此在现阶段PLC自动化系统中的到了十分广泛的应用。
PLC自动化系统在其运行的过程中经常会受到来自外界的各种电磁波等其他因素对其产生的干扰，对于整个工业生产系统的有序运行也将产生非常不利的影响，随着现阶段科学技术的不断进步，相关技术人员经过多年的反复研究和论证发现，可以通过相应的技术和手段去对系统的抗干扰性进行不断的加强，使其能够更好的运行。现阶段在我国PLC自动化系统运行中应用的最为广泛的抗干扰的措施主要有以下三种：
（2）屏蔽，屏蔽技术也是现阶段我国PLC自动化系统重应用较为广泛的一种，其通过将干扰源利用现代化的技术将其屏蔽到金属柜之中以此来确保整个设备和系统处于一种正常运行的状态之下，该种方式应用起来较为简单，同时其抗干扰性能相对较好，因此在现阶段我国大部分PLC自动化系统重都得到了十分广泛的应用；
在电气自动化技术的应用过程中，电气自动化控制系统是主要的核心之一，它对于整个电气自动化技术的应用具有极其重要的作用，因此，在利用电气自动化技术的过程中，必须要不断的提高对于电气自动化控制系统的重视程度，明确这一控制系统的工作原理，然后结合这一控制系统的原理更好地将这一系统应用到实际工作过程中，并且使得这一控制系统可以得到更好的发展。
与其他的控制系统相比较，电气自动化控制系统的功能比较齐全。因此，在现阶段，电气自动化控制系统已经被广泛的应用到了许多行业中。它的具体功能主要包括下面几个方面：第一，利用电气自动化控制系统可以很好地对LPS这一系统进行准确的了解和监控，进而更好的实现对开关手动同期与自动同期的并网。第二，通过利用电气自动化控制系统，可以进一步对发电机进行全面的控制以及操作，大大的简化了整个工作流程。第三，应用电气自动化控制系统可以更好的实现对发电机中变压器组的保护以及控制。另外，电气自动化控制系统的应用还可以很好的实现对于高压启、备变压器的控制以及操作。
电气自动化控制系统具有极其鲜明的特点，使得电气自动化控制系统可以得到广泛的应用。例如，与其他的控制系统相比较，电气自动化控制系统具有比较强的方便性以及快捷性。在利用电气自动化控制系统进行采集数据的时候，不仅需要采集的对象比较少，而且需要的数量也极其少，并且采集的过程也非常简单明了。另外，电气自动化控制系统具有另外一个比较显著的特点就是广泛性。到目前为止，电气自动化控制系统已经被广泛的应用到了许多行业中，尤其是许多电气自动化产品已经走进了千家万户，成为了人们日常生活中不可或缺的一部分。最后，电气自动化控制系统的工作效率非常高，通过利用电气自动化控制系统可以更好地改变传统的工作方式，克服了传统工业生产中所出现的所有弊端，减轻了人们的工作负担，同时也极大的提高了工作效率。
电气自动化控制系统在农业生产中具有至关重要的作用。近几年来，电气自动化控制系统被广泛地应用到了农业生产的各个方面，在农业生产中的机械运作业、精准农业以及微灌自动化控制方面具有非常广泛的应用，它大大地提高了农业生产中农业机械以及仪器设备的可操作性。例如，利用电气自动化控制系统可以实现农业机械的自动播种以及施肥，并且播种以及施肥的效率也非常高。另外，在微灌技术领域中应用电气自动化控制系统，可以更好的实现滴灌设备以及喷头设计等的自动化，使得整个农业生产可以更好的实现自动化。甚至在温度传感器或者压力传感器中应用电气自动化控制系统能更加精准的对农业生产进行管理和控制，实现了仪器设备的自动化。最后，利用电气自动化控制管理系统也可以很好的实现精准农业中节水的自动化控制，或者图像处理技术的自动化操作。
在工业生产中，电气自动化控制管理系统也具有极其重要的作用。例如，到目前为止，我国在冶金、石油生产、发电等许多工业生产中都已经应用到了电气自动化控制管理系统，而这一控制系统的应用大大的促进了整个工业自动化的发展进程。电气自动化控制管理系统的应用很好的取代了传统的生产仪器设备。如：电气自动化控制系统取代了传统的继电器顺序控制装置，使得继电器的顺序可以更好的得到控制。另外，电气自动化控制系统对传统开关量控制装置的取代很好的实现了对整个仪器设备的逻辑控制，尤其是在机床、装配生产线等方面，更是大大的提高了这些仪器设备的工作效率。在冶金和造纸等行业中应用电气自动化控制系统可以更好的实现对于大型机械设备的控制和操作。如今，工业生产中普遍都开始广泛地应用电气自动化控制系统，并且也取得了比较显著的成就。
电气自动化控制系统的应用大大的提高了人们的生活质量水平。例如。在交通运输方面，大部分的交通运输工具都可以利用电气自动化控制系统进行远程的管理和控制。另外，在红绿灯系统以及测速器中也应用到了电气自动化控制系统，工作人员可以通过网络直接对所有工作环节进行管理和控制。最后，在家居装置方面，电气自动化控制系统也已经被广泛的应用到了安全系统以及照明系统中，这样业务管理部门就可以对所有小区进行统一的管理和控制。
电气自动化控制系统的功能以及特点，使得它有一个非常好的发展的新趋势。例如，目前为止，电气自动化控制管理系统已经由原来单一的设备不断的转变向了多元化、统一化以及集成化等发展趋势。进而使得电气自动化控制管理系统可以更好的应用到各个行业的各个生产环节中。另外，电气自动化控制管理系统将渐渐的走向安全化，它的安全防范技术将不断的向集成化发展，进而更好的实现仪器设备、工作人员以及环境的系统安全。最后，电气自动化控制管理系统将会实现通用化，而通用化可以更好的确保生产现场所有设施、计算监管以及管理系统之间的数据畅通，管理人员可以通过计算机网络对整个生产现场进行直接的监督和管理。
