工業自動化控制系統中人工智能的實踐思考

吳 磊

0 引言

在我國科學技術飛速發展背景下，人工智能愈發先進，被廣泛應用在各大領域，尤其是在工業自動化控制系統中的應用，既能大幅度提升自動化控制水平，又能降低生產成本。實現電氣自動化技術和人工智能技術的有機融合，可促使工業自動化控制系統的運行更加人性化、科學化和智能化，推動工業實現飛躍式發生。基于此，開展工業自動化控制系統中人工智能的實踐思考研究就顯得尤為必要。

1 目前我國工業自動化控制系統發展現狀

目是在工業生產中應用的自動化控制系統有三種，包括：PLC 自動化控制系統、工業PC 自動化控制系統、DCS 自動化控制系統。

PLC 自動化控制系統屬于一種可編程的控制產品，實現自動化控制的主要機理是通過數字運算的方法，來操作和控制可編程邏輯控制器，讓控制器能夠按照編程內容和邏輯運算的內容來執行設定好的指令，從而實現對工業生產中的機械設備進行全面、有效的控制。

工業PC 自動化控制系統按照工控機的不同，分為兩種形式，一種是IPC 工控機，另一種是CompactPCI 工控機，自動化控制機理是用PC 機作為系統運行的服務器、客戶機等，既具有管理的功能，也具有控制的功能，是一種綜合性比較強的工業自動化控制系統，可實現工業企業內部生產數據及相關信息的及時共享和交換。

DCS 自動化控制系統是一種比較新穎的工業集中式自動化控制系統，應用到工業生產中，可大幅度提升生產效率，降低生產成本，獲得更大的經濟效益，具有良好的發展前景。

這三種工業自動化控制系統是目前我國工業生產中應用最多的系統，但系統的功能還比較單一，無論是PLC 控制系統、工業PC 控制系統，還是DCS 控制系統，都需要按照過往的經驗和啟示進行設計，才能發揮出作用，而且各系統分析數據的能力有限，沒有完善的數據反饋機制，因此，整體應用效果欠佳，到系統發生故障或者異常時，難以實現自動化分析及判斷，也需要人工的控制，并非真正意義上自動化控制系統。

2 工業自動化控制系統對人工智能技術的需求分析

人工智能技術的出現，極大地方便了人們生活和生產，但人工智能技術是一項高精尖技術，涉及的內容比較多，既包括專家系統、語言處理系統、圖像處理系統、電氣自動化系統，也包括模擬學、仿真學、心理學、哲學等學科的內容，讓機械設備富有人腦的思維和邏輯結構，促使工業自動化控制系統的運行和操作更加智能化、人性化、科學化。在現代化工業生產中，工業自動化控制系統對人工智能技術的需求主要體現以下幾個方面：

2.1 提升自動化系統控制的精準性

人工智能的各項操作和控制，都是在是計算程序自動命令下完成的，計算機自動操作過程中，可對各項數據進行集中備份，在下次使用時，用于自動跟蹤和監測數據運行情況。再結合前一次數據使用時留下的痕跡數據，就可以實現智能化判斷和控制，從而避免工業自動化控制中發生較大是失誤。多數情況下，只要硬件設備不出現故障，通過人工智能技術可保證工業自動化控制系統時刻處于在精準、穩定運行狀態，從而提升工業生產效率和質量[1]。

2.2 降低人力資源的投入量

工業生產屬于典型的勞動密集性產業，為保持生產順利進行，需要投入大量的人力資源。但通過人工智能技術可有效解決這一問題，降低工業生產的人力資源成本。和傳統自動化系統相比，基于人工智能技術的工業自動化控制系統，在長期運行中，也只需要3～5 名關鍵技術人員進行操控和日常排查就可以滿足穩定運行的需求，既能有效解放工業生產人力，也可以對生產數據進行自動化計算、處理、歸納整理，將人力資源的價值發揮在系統決策、統籌分析上，而不是在繁瑣、枯燥、大量的實際生產中。

2.3 避免系統發生失誤和失控

無論是PLC 系統，還是工業PC 系統，DCS 系統，在運行中都需要人的把控，但人的精力和能力是有限的，在操控和控制中，難免會發生失誤、偏差等，從而影響工業生產的效率，甚至會造成較大的經濟損失和人員傷亡。應用人工智能技術，可通過計算機對大量數據進行分析處理，再通過精確的計算來避免發生誤操作問題，甚至能簡化一些無關緊要的流程，促使工業自動化控制系統更加安全、高效、穩定的運行。

3 工業自動化控制系統中人工智能的實踐思考

3.1 人工智能在工業自動化控制設備中的應用

工業自動化控制系統具有很強的復雜性和技術性，涉及的內容也比較多，對操作人員的專業水平和綜合素質有較高的要求，只有保證每名操作控制人員都能熟練掌握相關知識，并具有豐富的實踐操作經驗，才能減少人為操作失誤，保證工業生產設備都能安全、穩定的運行。人工智能技術在工業自動化控制系統中應用，是以計算機理論為核心，按照工業生產設備的性能和生產要求，來編制程序，實現對工業自動化控制設備的智能化控制[2]。簡而言之，就是通過智能化設備來代替人工操作的設備，再通過計算機編程技術，來實現集中控制，嚴格按照編程指令運行，從而提升設備運行的精準度，提升生產效率，降低生產成。將人工智能技術應用到工業自動化控制系統中，可大幅度提升自動化設備運行的科學性和智慧化，在保證自動化設備穩定精準運行的基礎上，優化設備運行環境。

3.2 人工智能在工業自動化控制工作中的應用

在工業自動化控制中，電氣設備的控制是重中之重，自動化、智能化設備也是目前工業生產的主要發展方向，實現工業生產設備的智能化、智慧化、人性化控制，能夠極大的提升工作效率，降低勞動強度。人工智能中的模糊控制系統、神經網絡控制系統、專家決策系統等，都是目前電氣設備控制的先進技術，能夠對各種工業生產設備進行行之有效的控制，而且控制效果非常好，可保證電氣設備實現高精度運行[3]。比如：模糊控制系統可應用于設備速度調節控制中，可按照工業生產實際情況，及時、精準的調節設備速度，通過一種更好的效率來進行交流傳動控制等相關問題，提升電氣設備運行的質量和效率。

3.3 人工智能在工業自動化控制系統日常操作中的應用

工業自動化控制系統結構組成復雜，日常操作控制量大，且比較繁瑣。傳統人為日常操作，會增加工業自動化控制時間，降低自動化控制的效率。通過應用人工智能技術可很好地解決這一問題。比如：工業自動化控制日常操作中，通過人工智能的基本控制算法就可以對工業生產設備進行有效控制，可直接取代傳統復雜繁瑣的日常管理，且操作工序也進行了簡化處理，只通過一臺計算機，就能實現所有工業自動化控制設備的日常操作及管理[4]。更加顯著的優勢在于，應用人工智能技術，還能實現工業自動化控制系統的遠程控制，而且遠程控制操作界面非常簡潔，可對工業生產中形成的相關數據進行及時有效的處理和保存，便于后期查詢和使用。由于工業自動化控制系統在日常操作中，會形成大量數據，如：設備損耗數據、電量數據、生產數據等，如果僅憑人工記錄保存，工作量非常大，而且容易差錯。人工智能技術中數據采集系統和表格編制軟件，采集到數據可自動形成表格，實現對生產數據的全面采集和有效保存。

3.4 人工智能在故障診斷中的應用

人工智能中的模糊理論、神經網絡、專家系統等，都可以應用在工業自動化控制系統故障診斷中，而且診斷精度和效率非常高。工業生產設備運行條件惡劣，而且需要長時間運行，難免會發生各種各樣的故障。傳統故障診斷過程比較復雜，工序較多，而且準確率不足，需要較長時間的停機，來尋找故障，解決故障，費時費力。應用人工智能技術之后，傳統的故障診斷方法逐步被取代，比如：將模糊理論、神經網絡、專家系統相互結合到一起，可快速找到故障發生的位置、發生的原因，并提出處理故障最佳的方法[5]。此外，還能實現狀態檢測，通過監測工業自動化控制系統運行的數據，可獲知存在的故障隱患，及時處理，避免停機，提升工業生產效率。

4 結束語

本文結合理論實踐，分析了工業自動化控制系統中人工智能的實踐思考，分析結果表明，目前工業自動化控制系統還存在自動化水平低，需要人為大力干預的問題。人工智能技術的誕生有效解決了這一問題，將人工智能應用到工業自動化控制系統中，既能大幅度提升工業生產的效率和質量，而且還能保證工業自動化控制系統更加科學化、人性化、智慧化的運行，值得大范圍推廣應用。