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工业自动化控制系统中人工智能的实践思考郭占清

发表时间：2020/11/5 来源：《基层建设》2020年第21期作者：郭占清1 莫洪勇2 王会彦3 王宗江4

[导读] 摘要：随着计算机科学的不断发展与进步，人工智能技术实现了使用机器代替人类才能完成的复杂工作。

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        摘要：随着计算机科学的不断发展与进步，人工智能技术实现了使用机器代替人类才能完成的复杂工作。在工业自动化控制领域，近年来人工智能技术更是得到广泛应用，：人工智能是一个研发训练计算机来执行以前只有人类才有能力的智能行为方法的研究领域。自动化的目的是代替人或辅助人去完成人类生产、生活和管理活动中的特定任务，提高工作效率、效益和效果。二者都是通过机器延伸增加人类认识世界和改造世界的能力。
        关键词：工业自动化；控制系统；人工智能
        引言
        在我国科学技术飞速发展背景下，人工智能愈发先进，被广泛应用在各大领域，尤其是在工业自动化控制系统中的应用，既能大幅度提升自动化控制水平，又能降低生产成本。实现电气自动化技术和人工智能技术的有机融合，可促使工业自动化控制系统的运行更加人性化、科学化和智能化，推动工业实现飞跃式发生。基于此，开展工业自动化控制系统中人工智能的实践思考研究就显得尤为必要。
        1人工智能与自动化
        1.1人工智能的概念
        人工智能是利用计算机技术来模拟并延伸人类的感觉统合功能，并借助于人类的思考方式来处理问题的新型智能应用领域，在理论范围上来说，是属于计算机科学的分支，但是在实际研究过程中，又深度依赖于心理学和哲学等多学科的知识。开展人工智能研究的目的是能够利用机器来代替人类社会生产生活中所存在的复杂性工作，将人工智能应用于工业自动化控制系统中，是其应用的重要方面之一，是未来人工智能研究和发展的重要方向之一。
        1.2自动化的定义
        自动化涉及到人类活动的所有领域，是人类自古以来永无止境的梦想和追求目标。自动化的界定虽然不明确，且随着时间推移不断变化，但自动化的研究和应用多年来始终秉持一个核心目标：研制系统代替人或者辅助人去完成人类生产、生活和管理活动中的特定任务，减少和减轻人的体力和脑力劳动，提高工作效率、效益和效果。
        2工业自动化控制系统中运用人工智能技术的优势
        2.1提升自动化系统控制的精准性
        人工智能的各项操作和控制，都是在是计算程序自动命令下完成的，计算机自动操作过程中，可对各项数据进行集中备份，在下次使用时，用于自动跟踪和监测数据运行情况。再结合前一次数据使用时留下的痕迹数据，就可以实现智能化判断和控制，从而避免工业自动化控制中发生较大是失误。多数情况下，只要硬件设备不出现故障，通过人工智能技术可保证工业自动化控制系统时刻处于在精准、稳定运行状态，从而提升工业生产效率和质量。
        2.2降低人力资源的投入量
        工业生产属于典型的劳动密集性产业，为保持生产顺利进行，需要投入大量的人力资源。但通过人工智能技术可有效解决这一问题，降低工业生产的人力资源成本。和传统自动化系统相比，基于人工智能技术的工业自动化控制系统，在长期运行中，也只需要3~5名关键技术人员进行操控和日常排查就可以满足稳定运行的需求，既能有效解放工业生产人力，也可以对生产数据进行自动化计算、处理、归纳整理，将人力资源的价值发挥在系统决策、统筹分析上，而不是在繁琐、枯燥、大量的实际生产中。

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        2.3避免系统发生失误和失控
        无论是PLC系统，还是工业PC系统，DCS系统，在运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，难免会发生失误、偏差等，从而影响工业生产的效率，甚至会造成较大的经济损失和人员伤亡。应用人工智能技术，可通过计算机对大量数据进行分析处理，再通过精确的计算来避免发生误操作问题，甚至能简化一些无关紧要的流程，促使工业自动化控制系统更加安全、高效、稳定的运行。
        3工业自动化控制系统中人工智能的实践思考
        3.1设备中的应用
        工业自动化控制系统具有很强的复杂性和技术性，涉及的内容也比较多，对操作人员的专业水平和综合素质有较高的要求，只有保证每名操作控制人员都能熟练掌握相关知识，并具有丰富的实践操作经验，才能减少人为操作失误，保证工业生产设备都能安全、稳定的运行。人工智能技术在工业自动化控制系统中应用，是以计算机理论为核心，按照工业生产设备的性能和生产要求，来编制程序，实现对工业自动化控制设备的智能化控制。将人工智能技术应用到工业自动化控制系统中，可大幅度提升自动化设备运行的科学性和智慧化，在保证自动化设备稳定精准运行的基础上，优化设备运行环境。
        3.2操作技术的应用
        在研究人工智能在工业自动化控制系统的应用过程中，非常重要的研究内容就是机器人的手、臂以及连接的机构工业机器人的主要成分就是由本体、控制系统、驱动系统以及传感器组成的，而控制系统主要是由主控单元执行单元等硬件和软件共同形成。而作为控制系统非常重要的一部分，如果不能保证主控单元的正常运行，那么对于机器人的工作也存在着很大的影响。一些比较先进的工业机器人对于环境和控制指令的要求比较严格，这也就需要工作人员选择更加精准的数据库系统，用人工智能的方式进行数据的控制决策以及运行，从而使给定的指令更加精准。这样机器人在运行的过程中也能更有规律。如果发现了一些问题，解决也会更加方便。
        3.3日常操作过程中的应用分析
        由于很多工业设备的操作比较复杂，并且操作的难度也比较高。如果相关的工作人员的专业素质不够高的话，那么他们在工作的过程中就很可能会出现问题，不仅会造成经济上的严重损失，甚至还会威胁到工作人员的生命健康安全。但是人工智能技术的应用，可以很好的避免在日常操作过程中出现的问题，极大地方便了工作人员的操作。除此之外，通过人工智能的技术也可以对机器设备进行远程的控制以及监测，如果机器在运行的过程中存在问题，那么也可以及时的进行规避和解决。
        3.4故障预测的应用
        目前在整个生产制造的流程线上，已经有很多的工业机器人都应用在其中。因此，因此在一个流水线上，如果其中的一个工业机器人出现了问题，如果是等到人发现了这个问题，那么就可能会造成由很多的物品都出现了质量的问题，造成了比较大的经济损失。因此随着我国科学技术的不断发展和进步，尤其是近几年，我国在通信技术以及信号监测技术等方面都得到了很大程度上的发展和突破。多源信息融合技术的故障诊断的方式就是对工业机器人的运行状态进行实时的监控，这时相关的技术主要对运行过程中的输出功率、温度以及压力、转速等参数进行分析和整理，从而能够使各个监控的指标的数据能够被实时的监测到。这样如果某一数据存在问题，那么就可以及时的发现。同时利用这一技术，也可以很好的避免传感器之间信息的冲突，能够有效地降低一些问题的不确定性，使故障出现的原因和情况更加精准。
        结束语
        人工智能系统是一门不断发展的学科，当前人工智能技术已经逐渐应用到多种领域，工业自动化控制系统中的人工智能技术正在成为未来工业发展的核心技术。由于现有技术水平以及应用方式的限制，人工智能技术在工业自动化控制系统中仍存在很多限制，这就需要相关领域专家学者根据工业自动化技术的发展特点和实际需求合理应用人工智能技术，从而进一步提升工业自动化控制系统的整体性能。
        参考文献：
        [1]李修全.当前人工智能技术创新特征和演进趋势[J].智能系统学报.2020（03）.
        [2]谢欣岳.人工智能在工业自动化控制系统的应用[J].电子技术与软件工程.2019（02）.
        [3]徐文祥，李金良，杨焱，顾萍萍，杨永龙.计算机控制技术在工业自动化控制系统中的应用[J].新型工业化.2018（07）.