浅谈计算机控制在生产工业中应用的发展方向

浅谈计算机控制在生产工业中应用的发展方向摘要：本文是根据自己对当今信息社会的发展的看法以及结合有关文献所分析而来的。其中，本文主要分为两部分，前部分主要是计算机的发展，后部分是对计算机控制系统的发展做出的分析。正文：计算机控制技术是自动控制原理与计算机技术相结合的产物。简单而言，自动控制原理是计算机控制技术的灵魂，控制原理是计算机控制技术理论依据的来源；而计算机技术是它的大脑，整个控制系统的控制信号都是由微控制器输出。目前，自动控制原理和计算机技术的发展还是相对独立的，其中，自动控制原理在经过了一个多世纪的快速发展，经历了经典控制论阶段、现代控制论阶段、大系统理论阶段以及智能控制理论阶段之后，这门理论体系框架基本已经完善。但计算机技术从诞生到发展不过短短的几十年，它持续地飞速发展阶段还在进行中。因此，我先主要分析计算机技术的发展趋势，然后再探讨一下计算机控制技术的发展前景。计算机技术发展前期主要是由电子管计算机过渡到晶体管计算机，其主要是运用于科研和军事当中，几乎很少应用于实际的工业生产中。其后随着微型机的出现，使计算机进入到现代计算机发展阶段，尤其是嵌入式计算机的诞生，使计算机进入了通用计算机系统与嵌入式计算机系统两大分支并行发展时代。嵌入式计算机的技术要求是对控制对象的智能化控制能力，其技术发展方向是强大的控制能力与严格的控制可靠性。这明显不同于通用计算机所追求的高速、海量的数值计算，即总线的无限提升和储存容量的无限扩大。同时，计算机体系结构也发生了翻天覆地的改变，由冯诺依曼体系结构发展到后来的哈佛体系结构，从而使计算机的衍生产品大量出现，如智能控制器、单片机、微处理器等。技术的革新不仅仅使硬件得到了快速发展，还使支撑硬件系统的软件不断地完善，尤其是分布式数据库管理系统、控制系统应用软件、实时操作系统等软件的出现使计算机控制在工厂的普遍使用奠定了基础。根据目前工业生产对计算机控制系统要求，我认为计算机控制系统未来发展方向主要有智能化、网络化、集成化、标准化。下面就这几条发展趋势一一做一下简单的分析：1、智能化智能控制是指无需在人的干扰下就能够自主地驱动智能机器实现预定目标的过程，这无疑是今后工业生产发展的重要目标。智能控制不仅能节省大量的人力资源，而且能使生产率提高数倍。智能化对传感器技术和自动检测技术的发展有很大的依赖性，如何将不确定的复杂的外界信号更精确、更及时地转换成标准的电信号，这将是未来科学道路继续探讨的课题。同时，近年人工智能技术作为一门独立的学科，正在稳步向前发展，也正在形成自己的理论体系，这将为计算机控制系统智能化发展提供更全面的理论依据。实现工业生产智能化的手段可以直接在车间内安装各种自动调换的加工工具，如数控机床、智能调节器，也可以以机器人代替工人完成各自的任务，如日本“法拉克”工厂，其“生产人员”全是功能各异的机器人，而只需少量的操作人员在操作室里进行作业，对那些机器人进行控制调整。随着“无人化工厂”的提出，计算机控制系统的智能化必然有极大的发展空间。网络化将计算机控制系统与互联网衔接起来是自然而然的事，直接目的就是实现远程控制和实时控制。网络和软件技术的发展使计算机控制在响应速度和控制成本等方面显示出优势，可以实现系统远程监控。目前，人机接口、监测和数据查询软件已经和互联网实现了互连，但大部分并不能实现远程控制和实时控制功能。而电子服务能通过实时信息闭环，将通信、计算机和控制现场统一起来，从而实现工业生产的远程控制和实时控制。现代自动化控制系统是基于分散型网络的控制系统，其主要特点有开放性、模块化、低成本。在工业控制系统中，以太网和TCP/IP使用于更高级的网络连接，这是由于单级网络不是自动化控制的最佳选择。因此，复杂的工业控制系统通常有多级以太网组成，从而保证控制的速度、决策、维护和诊断等功能的顺利实现。近年来，随着物联网的兴起，智能家居也逐步进入百姓家。智能家居实现的主要功能包括：遥控控制功能、高加密（电话识别）多功能语音电话远程控制功能、定时控制功能、集中控制功能、场景功能、网络远程控制功能、全球网络视频监控功能、安防报警功能等等，即实现家庭安全防范、家庭设备自动监测、设备远程控制、家庭通信几个方面的功能。物联网技术综合了计算机技术、数字技术、网络通信技术和综合布线技术等。为了使物联网技术能普及大众，可以进一步降低微控制器，如单片机的成本。此外，近年来兴起的圆桌会议和美国政府提出的“智慧地球”无疑显示了计算机控制系统网络化的魅力!集成化集成化主要是系统结构的集成化，其重点体现在计算机集成制造系统（ComputerIntegratedMakingSystem，简称CIMS）的形成与发展。1973年美国的约瑟夫哈林顿（JosephHarrington）提出计算机集成制造（ComputerIntegratedManufacturing,CIM）技术，强调在系统观点和信息观点下组织和管理企业生产，而整个生产过程的实质是一个数据采集、传递和加工处理的过程，最终形成的产品可以看作是数据的物质表现。而通常认为，CIMS是指企业根据自身情况而合理地将CIM置于生产过程中的具体应用。在这个系统中，产品生命周期内，各个单项计算机辅助系统，即信息处理和制造企业管理信息系统集成在一起，其关键是建立统一的全局产品数据模型和数据管理及共享的机制。CIMS的关键点就是集成，通过计算机网络技术、数据库技术等软硬件技术，把生产过程中经营管理、生产制造、售后服务等环节联系在一起，构成一个能适应市场需求变化的大系统。CIMS的进一步发展方向是支持“并行工程”，即力图使那些为产品生产周期各阶段服务的专家尽早地并行工作，从而使全局优化并缩短产品开发周期。此外，并行工程的未来发展是虚拟制造技术。在我国，CIMS发展早已重点放在了提高企业开发新产品的能力和加强科学管理上，强调系统观点指导下的集成和优化，通过几十年的实践检验，已经证明这一综合技术对提高我国企业竞争力，提高综合国力有着重要意义。由它的发展趋势可预测其今后的发展趋势是数字化、集成化、绿色化、智能化、柔性化和网络化的融合。标准化标准化是指在全球范围内制定公认的国际化通用标准。这对产品的设计、测试、维护都有重要意义。在高度全球化大背景下，不同厂家的产品互相兼容才能使这种技术有更宽广的发展前途，才能成功地实现数据资源的共享，大大降低工程成本。程序接口的标准变化能使厂家之间的数据交换有了保证，也解决了通讯产生的难题。参考文献：1.刘娟，Web技术在控制系统中的应用，浙江大学硕士论文2.吴平峰，计算机集成制造系统的介绍，城市建设理论研究，20123.吕彦梅，先进生产制造技术，硅谷，20124.孙向滨，智能家居控制系统展望，科协论坛，2012内容总结

（1）浅谈计算机控制在生产工业中应用的发展方向

摘要：本文是根据自己对当今信息社会的发展的看法以