基于工业4.0的智能设备控制系统
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制 、数 学 运 算 、 数 值 处 理 、网 络 通 信 、 Ｐ Ｉ Ｄ调 节 等 功
（ １ ） 结合生产车间主机设备 性能和 已有控 制思想 建立理论控制模 型
（ ２ ） 基于理论 模型 ． 应 用 Ｍａ ｔ Ｌ Ａ ｂ ／ Ｓ ｉ ｍ ｕ ｌ ｉ ｎ ｋ系 统 建
立 数 学 模 型
作者 简介 ： 张 尔建 （ １ ９ ７ １ 一 ） ， 工程 师 ， 研 究 方 向 为 烟 草 制 丝 线 自动 控 制 、 系统 集 成 、 数 据 管理 。 收 稿 日期 ： ２ ０ １ ５ ． ０ ７ — １ ３
１ ． ２系统设计思路
软Ｐ Ｌ Ｃ设 备 智 能 控 制 系 统 如 图 １ 所 示 ．设 计 思 路：
故障查 找等方 面 的特点 。利用软 件技术可 以将标 准 的工业 Ｐ Ｃ转换 成全 功能 的 Ｐ Ｌ Ｃ过 程控 制器 。软件
Ｐ Ｌ Ｃ综 合 了计 算机 和 Ｐ Ｌ Ｃ的开关量控 制 、模 拟量控
数 之间建 立一种 数学模 型 ．根据 输 出参数 的变 化趋
势， 预先适度 对两个 控制参 数进行 调节 ． 以 平 稳 控 制 输 出参 数 的趋 势
过预调节这部 分参数提高设备控制 稳定性 ． 实现加 工
工 艺 精 益 化 与 柔 性 化 。
１ ． １系统 软 硬 件 设 计
ｌ软 Ｐ Ｌ Ｃ设 备 智 能 控 制 系统
数 调节 ， 但是． 这 种模式 调节滞 后 。 调 节反应 慢 ， 不 能 起 到事 先预测调节 的作用
软 Ｐ Ｌ Ｃ（ Ｓ ｏ ｆ ｔ Ｐ Ｌ Ｃ １ 是一 种 基 于基 于 Ｐ Ｃ 机 开 发 结 构的控 制系统 ． 它具有硬 Ｐ Ｌ Ｃ在 功 能 、 可靠 性 、 速度 、
值采集 、 存储 ， 以及历史数据查询与统计分析 。
ＨＭ Ｉ 及
ＰＬＣ 控 制 系 统
基 于 工业 ４ ． ０的智 能设 备控 制 系 统
张 尔 建
（ 河 南 中烟 工业有 限 责任公 司洛 阳卷 烟厂 ， 河南 洛阳 ４ ７ １ ０ ０ ３ ） 摘 要 ： 设 计一种 针 对烟 草制 丝 车 间生产 主机 设 备 的 Ｓ ｏ ｆ ｔ Ｐ Ｌ Ｃ智 能控 制 系统 ， 并 对设备 建 立数 学模 型 ， 通过 一 段
同学科先进 的技术 ， 设计 、 开 发 一 种 针 对 烟 草 制 丝 车
结合软 Ｐ Ｌ Ｃ与设 备 控 制 模 型仿 真 技 术 ． 摒 弃 传 统
Ｐ Ｉ Ｄ调节方式 。在设备输入参数和输 出控制 参数之间 建立数学模型 ． 通过设备模 型 自身不 断学 习和部分参
数 自我 调 节 来 提 高 输 出参 数 稳 定 性 和 精 确 性 例 如 ． 烘丝机控制参数筒壁 温度和蒸汽开度 ． 可 能 会 影 响 到
０系 统 及 网络 的 开 放 式 结 构 。 所以． 软件 Ｐ Ｌ Ｃ 提 供 了 与硬 Ｐ Ｌ Ｃ 同样 的 功 能 。 同时又具 有 Ｐ Ｃ环 境 的各 种 优
点。
技术 的迅速发展 ． 基于计算机 的软 Ｐ Ｌ Ｃ技术在精确设 备控制 中得 到了越来 越广泛 的应用 。强 大的功能 、 高 效 的应急反应速度 以及更 灵活 的事件处理 能力 ． 使得 其成为新一代设备控制管理的重要手段 为 了适应工业 ４ ． Ｏ智能化工厂发展潮流 ．结合 不
Ｏ引 言
随着设 备智 能化 、 精细化 管理要求 的 提高 ， 工业
４ ． ０概 念 的不 断 推 广 ． 以及 Ｐ Ｌ Ｃ控 制 系 统 和 系 统 仿 真
能， 通 过 一个 多任 务控 制 内核 ， 提供强 大 的指 令 集 、
快速而准确 的扫描周期 、 可靠 的操作 和可连接 各种 Ｉ ／
工 艺 控 制 参 数 烟 丝 出 口温 度 。 因此 ． 需 要 在 这 ３个 参
间生产 主机设 备的 Ｓ ｏ ｆ ｔ Ｐ Ｌ Ｃ智 能控制 系统 ．并对设 备
建立 数学模 型 ． 通 过 一 段 时 间模 型 自学 习 ． 获 取 模 型 内影 响 工 艺 指 标 的 核 心 参 数 。在 实 际 生 产 过 程 中 ． 通
Βιβλιοθήκη Baidu
时 间模 型 自学 习 ， 获取模 型 内影 响 工艺指 标 的核 心参数 ， 在 实 际生产 过程 中， 通过 预调 节这部 分参 数提 高设备 控 制 稳
定性 ， 实现加 工 工艺精 益化 与柔性 化 。
关键 词 ： 智 能控 制 ； 数 学模 型 ； 关键参数
中 图分类号 ： Ｔ Ｐ 文献标 识码 ： Ｂ
硬件 配置包 括工业 Ｐ Ｃ机 、 Ａ Ｉ ／ Ａ ０板 卡 、 Ｄ Ｉ ／ Ｄ Ｏ板
卡、 １ ０ 箱 以及 配 套 电 缆 。 软 件 配 置 包 括 Ｍ ａ ｔ Ｌ ａ ｂ ／
Ｓ ｉ ｍ ｕ ｌ ｉ ｎ ｋ数 学 模 型 管 理 系 统 、 Ｗｎ ｉ ｄ ｏ ｗ ｓ 操作 系统 、 上 位 显示监控系统 、 数据采集与分析系统。 Ｍａ ｔ Ｌ ａ ｂ ／ Ｓ ｉ ｍ ｕ ｌ ｉ ｎ ｋ 主要 用 于设 备 数 学模 型 的 建 立 和 管 理 ： 上 位 显 示 监 控 系 统 主 要 用 于 实 时 监 视 设 备 运 行 状 态 、控 制 参 数 值 、 工 艺参 数 值 。 数 据 采 集 与 分 析 系 统 主 要 用 于 参 数 实 时
（ ３ ） 设备 数学模 型经过 仿真 软件编 译 ． 直接 下载
（ 下转 第 ６ １页 ）
５ ｌ
＼ ＾ ｎ ＾ 『 、 Ⅳ ＿ ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ｃ ａ ａ ａ ． ｃ ｏ ｍ ；自动 化应 用
Ｐ Ｌ Ｃ是一 种 高级单 片机 。 其运 算能力 、 模 型算 法
计算 能力 一般 ． 而 且 内存 很 小 ． 无 法 满 足 大 量 数 据 模 型 的计 算 和学 习要 求 Ｐ Ｌ Ｃ的 优 势 是稳 定 性 好 。 目前 Ｐ Ｌ Ｃ系统通 常使用 Ｐ ｌ Ｄ 方 法 实 现 设 备 控 制 和 输 出 参
（ １ ） 结合生产车间主机设备 性能和 已有控 制思想 建立理论控制模 型
（ ２ ） 基于理论 模型 ． 应 用 Ｍａ ｔ Ｌ Ａ ｂ ／ Ｓ ｉ ｍ ｕ ｌ ｉ ｎ ｋ系 统 建
立 数 学 模 型
作者 简介 ： 张 尔建 （ １ ９ ７ １ 一 ） ， 工程 师 ， 研 究 方 向 为 烟 草 制 丝 线 自动 控 制 、 系统 集 成 、 数 据 管理 。 收 稿 日期 ： ２ ０ １ ５ ． ０ ７ — １ ３
１ ． ２系统设计思路
软Ｐ Ｌ Ｃ设 备 智 能 控 制 系 统 如 图 １ 所 示 ．设 计 思 路：
故障查 找等方 面 的特点 。利用软 件技术可 以将标 准 的工业 Ｐ Ｃ转换 成全 功能 的 Ｐ Ｌ Ｃ过 程控 制器 。软件
Ｐ Ｌ Ｃ综 合 了计 算机 和 Ｐ Ｌ Ｃ的开关量控 制 、模 拟量控
数 之间建 立一种 数学模 型 ．根据 输 出参数 的变 化趋
势， 预先适度 对两个 控制参 数进行 调节 ． 以 平 稳 控 制 输 出参 数 的趋 势
过预调节这部 分参数提高设备控制 稳定性 ． 实现加 工
工 艺 精 益 化 与 柔 性 化 。
１ ． １系统 软 硬 件 设 计
ｌ软 Ｐ Ｌ Ｃ设 备 智 能 控 制 系统
数 调节 ， 但是． 这 种模式 调节滞 后 。 调 节反应 慢 ， 不 能 起 到事 先预测调节 的作用
软 Ｐ Ｌ Ｃ（ Ｓ ｏ ｆ ｔ Ｐ Ｌ Ｃ １ 是一 种 基 于基 于 Ｐ Ｃ 机 开 发 结 构的控 制系统 ． 它具有硬 Ｐ Ｌ Ｃ在 功 能 、 可靠 性 、 速度 、
值采集 、 存储 ， 以及历史数据查询与统计分析 。
ＨＭ Ｉ 及
ＰＬＣ 控 制 系 统
基 于 工业 ４ ． ０的智 能设 备控 制 系 统
张 尔 建
（ 河 南 中烟 工业有 限 责任公 司洛 阳卷 烟厂 ， 河南 洛阳 ４ ７ １ ０ ０ ３ ） 摘 要 ： 设 计一种 针 对烟 草制 丝 车 间生产 主机 设 备 的 Ｓ ｏ ｆ ｔ Ｐ Ｌ Ｃ智 能控 制 系统 ， 并 对设备 建 立数 学模 型 ， 通过 一 段
同学科先进 的技术 ， 设计 、 开 发 一 种 针 对 烟 草 制 丝 车
结合软 Ｐ Ｌ Ｃ与设 备 控 制 模 型仿 真 技 术 ． 摒 弃 传 统
Ｐ Ｉ Ｄ调节方式 。在设备输入参数和输 出控制 参数之间 建立数学模型 ． 通过设备模 型 自身不 断学 习和部分参
数 自我 调 节 来 提 高 输 出参 数 稳 定 性 和 精 确 性 例 如 ． 烘丝机控制参数筒壁 温度和蒸汽开度 ． 可 能 会 影 响 到
０系 统 及 网络 的 开 放 式 结 构 。 所以． 软件 Ｐ Ｌ Ｃ 提 供 了 与硬 Ｐ Ｌ Ｃ 同样 的 功 能 。 同时又具 有 Ｐ Ｃ环 境 的各 种 优
点。
技术 的迅速发展 ． 基于计算机 的软 Ｐ Ｌ Ｃ技术在精确设 备控制 中得 到了越来 越广泛 的应用 。强 大的功能 、 高 效 的应急反应速度 以及更 灵活 的事件处理 能力 ． 使得 其成为新一代设备控制管理的重要手段 为 了适应工业 ４ ． Ｏ智能化工厂发展潮流 ．结合 不
Ｏ引 言
随着设 备智 能化 、 精细化 管理要求 的 提高 ， 工业
４ ． ０概 念 的不 断 推 广 ． 以及 Ｐ Ｌ Ｃ控 制 系 统 和 系 统 仿 真
能， 通 过 一个 多任 务控 制 内核 ， 提供强 大 的指 令 集 、
快速而准确 的扫描周期 、 可靠 的操作 和可连接 各种 Ｉ ／
工 艺 控 制 参 数 烟 丝 出 口温 度 。 因此 ． 需 要 在 这 ３个 参
间生产 主机设 备的 Ｓ ｏ ｆ ｔ Ｐ Ｌ Ｃ智 能控制 系统 ．并对设 备
建立 数学模 型 ． 通 过 一 段 时 间模 型 自学 习 ． 获 取 模 型 内影 响 工 艺 指 标 的 核 心 参 数 。在 实 际 生 产 过 程 中 ． 通
Βιβλιοθήκη Baidu
时 间模 型 自学 习 ， 获取模 型 内影 响 工艺指 标 的核 心参数 ， 在 实 际生产 过程 中， 通过 预调 节这部 分参 数提 高设备 控 制 稳
定性 ， 实现加 工 工艺精 益化 与柔性 化 。
关键 词 ： 智 能控 制 ； 数 学模 型 ； 关键参数
中 图分类号 ： Ｔ Ｐ 文献标 识码 ： Ｂ
硬件 配置包 括工业 Ｐ Ｃ机 、 Ａ Ｉ ／ Ａ ０板 卡 、 Ｄ Ｉ ／ Ｄ Ｏ板
卡、 １ ０ 箱 以及 配 套 电 缆 。 软 件 配 置 包 括 Ｍ ａ ｔ Ｌ ａ ｂ ／
Ｓ ｉ ｍ ｕ ｌ ｉ ｎ ｋ数 学 模 型 管 理 系 统 、 Ｗｎ ｉ ｄ ｏ ｗ ｓ 操作 系统 、 上 位 显示监控系统 、 数据采集与分析系统。 Ｍａ ｔ Ｌ ａ ｂ ／ Ｓ ｉ ｍ ｕ ｌ ｉ ｎ ｋ 主要 用 于设 备 数 学模 型 的 建 立 和 管 理 ： 上 位 显 示 监 控 系 统 主 要 用 于 实 时 监 视 设 备 运 行 状 态 、控 制 参 数 值 、 工 艺参 数 值 。 数 据 采 集 与 分 析 系 统 主 要 用 于 参 数 实 时
（ ３ ） 设备 数学模 型经过 仿真 软件编 译 ． 直接 下载
（ 下转 第 ６ １页 ）
５ ｌ
＼ ＾ ｎ ＾ 『 、 Ⅳ ＿ ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ｃ ａ ａ ａ ． ｃ ｏ ｍ ；自动 化应 用
Ｐ Ｌ Ｃ是一 种 高级单 片机 。 其运 算能力 、 模 型算 法
计算 能力 一般 ． 而 且 内存 很 小 ． 无 法 满 足 大 量 数 据 模 型 的计 算 和学 习要 求 Ｐ Ｌ Ｃ的 优 势 是稳 定 性 好 。 目前 Ｐ Ｌ Ｃ系统通 常使用 Ｐ ｌ Ｄ 方 法 实 现 设 备 控 制 和 输 出 参