工業(yè)自動控制系統(tǒng)的功能模塊和故障檢測

引言：工業(yè)生產(chǎn)過程自動化系統(tǒng)經(jīng)過長期不斷的發(fā)展，特別是在充分利用計算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上取得很大的進(jìn)步，在生產(chǎn)過程中已發(fā)揮其重要作用，成為生產(chǎn)過程安全穩(wěn)定自動化運(yùn)行不可缺少的工具。工業(yè)自動化就是工業(yè)生產(chǎn)中的各種參數(shù)為控制目的，實(shí)現(xiàn)各種過程控制，在整個工業(yè)生產(chǎn)中，盡量減少人力的操作，而能充分利用動物以外的能源與各種資訊來進(jìn)行生產(chǎn)工作，即稱為工業(yè)自動化生產(chǎn)。那么工業(yè)自動控制系統(tǒng)有哪些基本的功能模塊呢？

       工業(yè)自動控制系統(tǒng)通過工業(yè)控制計算機(jī)對傳感器及局域網(wǎng)所采集的各種信息的歸納、分析、整理，實(shí)現(xiàn)信息管理與自動控制的一體化，并可以通過權(quán)限認(rèn)證確保了信息的安全。工業(yè)自動控制系統(tǒng)通過工業(yè)控制計算機(jī)對傳感器及局域網(wǎng)所采集的各種信息的歸納、分析、整理，實(shí)現(xiàn)信息管理與自動控制的一體化．并通過權(quán)限認(rèn)證確保了信息的安全。

       功能模塊

       上位機(jī)信息管理系統(tǒng)包含HMI、組態(tài)控制、狀態(tài)監(jiān)視、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)管理、參數(shù)設(shè)置、故障報警、報表輸出8個模塊，各模塊關(guān)系如圖所示。

       ①HMI。所謂HMI就是人機(jī)界面。它所要實(shí)現(xiàn)的功能就是讓操作人員通過界面上的各個仿真按鈕或開關(guān)圖素進(jìn)行操作控制，并用各種圖素屬性的變化來直觀反映操作效果和現(xiàn)場狀態(tài)；

      ②數(shù)據(jù)分析模塊。主要完成從預(yù)報系統(tǒng)中提取數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，分析由下位機(jī)采集并傳輸給上位機(jī)的各分支電流值、電壓值和光照度值；

       ③組態(tài)控制模塊。根據(jù)系統(tǒng)時間、實(shí)時采集客車信息和個參數(shù)值按照控制算法及預(yù)先設(shè)置的參數(shù)進(jìn)行組合判斷。輸出組態(tài)控制指令到下位機(jī)；

       ④狀態(tài)監(jiān)視模塊。主要判斷采集的電流、電壓值是否在界限以內(nèi)，如過界則輸出報警到錯誤報警模塊；遇到網(wǎng)絡(luò)故障、PLc供電不良、各支路控制不正常等情況，輸出報警到錯誤報警模塊；

       ⑤錯誤報警模塊。對于從狀態(tài)監(jiān)視模塊輸入的錯誤報警采用多媒體方式(視頻、語音)進(jìn)行報警、及時通知組態(tài)控制模塊，確保安全，并分析故障點(diǎn)，以供參考；

       ⑥參數(shù)設(shè)置模塊包含權(quán)限認(rèn)證，只允許有權(quán)限的操作人員對系統(tǒng)工作參數(shù)進(jìn)行調(diào)整或修改，并通過口令系統(tǒng)和設(shè)置操作權(quán)限防止非相關(guān)人員隨意變更系統(tǒng)參數(shù)，以提高系統(tǒng)安全性；

       ⑦數(shù)據(jù)管理模塊。采用開發(fā)平臺內(nèi)嵌的報表和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)?？蓪?shí)現(xiàn)實(shí)時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)查詢、向報表輸出模塊提出報表的生成和打印請求；

       ⑧打印輸出模塊。從歷史數(shù)據(jù)庫中提取用戶所需數(shù)據(jù)，并據(jù)用戶要求進(jìn)行均值、**最小值、求和等運(yùn)算，并填充至規(guī)定格式的報表欄目中。

       故障檢測

       隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，自動控制系統(tǒng)變得越來越復(fù)雜。人們不但希望能對其進(jìn)行良好控制，而且希望能進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，及時處理故障。這就提出了自動控制系統(tǒng)的故障檢測與診斷問題，促進(jìn)了故障檢測診斷的理論研究和應(yīng)用開發(fā)。

       所謂“故障”是指系統(tǒng)所處的一種非正常工作狀態(tài)，此時系統(tǒng)的性能明顯低于正常水平，難以或根本無法完成預(yù)期的功能。在此情況下，可以針對該系統(tǒng)的特點(diǎn)，故障的類型和特性，設(shè)計一個附加機(jī)構(gòu)，通過對系統(tǒng)輸入輸出量的測量分析和處理，提供故障的有關(guān)信息，從而使操作者對系統(tǒng)的運(yùn)行情況有正確的了解，以保證系統(tǒng)安全可靠地運(yùn)行。這樣的機(jī)構(gòu)就稱為故障檢測與診斷機(jī)構(gòu)。

       從工業(yè)自動化儀表的發(fā)展趨勢看，智能化是其核心部分，所謂智能化表現(xiàn)在其具有多種新功能。如今一臺智能化的變送器或者執(zhí)行器，只要值入PID模塊，就可以與有關(guān)的現(xiàn)場儀表在一起，在現(xiàn)場實(shí)現(xiàn)自主調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)控制的徹底分散，從而減輕了DCS主機(jī)的負(fù)擔(dān)，使調(diào)節(jié)理加及時，并提高整個系統(tǒng)的可靠性。工業(yè)自動化控制系統(tǒng)在未來工業(yè)生產(chǎn)場景中的應(yīng)用也將會越來越廣闊。