ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００９－９４９２．２０１４．０６．０２８ 人工智能技术在自动化控制系统中的应用分析 张淑英 （清远市技师学院，广东清远 ５１１５１７） 摘要：以ＦＦＳ包装机控制系统的人工智能技术的应用为例，结合人工智能技术应用的诸多优势，分析了人工智能技术在自动化 控制系统中的应用。人工智能技术有利于自动化控制系统的故障诊断及隐患的精确判别，极大地提升了自动化控制设备的精密 度及操作效率，显著地节省了各类资源消耗，该技术在自动化控制领域内值得进一步推广。 关键词：人工智能技术；电气自动化；特征；实践 中图分类号：ＴＰ２７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—９４９２（２０１４）０６—０１０３—０３ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ ＺＨＡＮＧ Ｓｈｕ—ｙｉｎｇ （Ｑｉｎｇｙｕａｎ Ｔｅｃｈｎｉｃｉａｎ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｑｉｎｇｙｕａｎ５１１５１７，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ａｒｔｉｉｆｃｉａｌ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ＦＦＳ ｐａｃｋａｇｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｓ ａｌｌ ｅｘａｍｐｌｅ， ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ａｒｔｉｉｃｉｆａｌ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ａｒｔｉｉｆｃｉａｌ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ．Ａｒｔｉｉｃｉｆａｌ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｓ ｂｅｎｅｆｉｔ ｆｏｒ ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｆａｕｌｔ ｄｉａｇｎｏｓｉｓ ａｎｄ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ａｃｃｕｒａｔｅ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｉｔ ｇｒｅａｔｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｔｈｅ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ａｎｄ ｅｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆｆ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，ｓｉｇｎｉｉｃａｎｔｆ ｓａｖｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｏｆ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｓ ｗｏｒｔｈｙ ｏｆ ｆｕｒｔｈｅｒ ｐｒｏｍｏｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｆｅｌｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ａｒｔｉｉｃｉｆａｌ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ；ｅｌｅｃｔｒｉｃ ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ；ｆｅａｔｕｒｅ；ｐｒａｃｔｉｃｅ 当代科技Ｅｔ新月异，越来越多的技术项目被 广泛地运用到日常生产生活中，在电气自动化控 备存在诸多优势，具体表现在如下几方面： 首先，ＡＩ控制设备会伴随响应、下降时长的 改变以及鲁棒特性等现实操作的不同而增强对应 的性能；其次，在设计前，无需事先确认控制对 象的数学模型，在过往研究中，较难获得控制对 制系统内不失时机地引进人工智能技术，对于电 气设备的设计及运用发挥了至关重要的作用，自 动化控制技术有助于促使生产、流通、分配、交 换等各项关键性环节完成自动化，这便显著地削 减了人力、财力、物力的投入成本，极大地提高 了运行效率。 象的精准动态方程，在控制设计设备的过程中， 往往会有较多不明确性要素产生，例如，对于参 数的具体改变常常无法了解确切的状况ｎ ；第三， 调节ＡＩ控制设备时更便利，即便是缺乏技术操作 经验的人员，经对应数据的设计依然能完成操 １人工智能技术的主要优势特征 毋庸置疑，对于人工智能控制的对象不同， 所采用的探究策略也有相应的差异，例如，针对 作，可运用语言及响应时长等具体信息完成操作 ＡＩ控制设备所要解决的问题要点，包括遗传、神 经及模糊等算法，均可被当做一类非线性函数的 近似设备，这样一来，从整体上便可得到直观清 方案的具体部署和策划。 ２人工智能技术在自动化控制中的应用 ２．１在自动化控制中的实践性应用 人工智能技术主要研讨若干复杂性问题，并 晰的分析，也便于实现一体化开发利用，相较于 传统意义上的函数估算器，这些ＡＩ函数的近似设 收稿日期：２０１４—０１—１８ 着力依靠智能机器实现这类复杂任务。作为精密 圜 圈巫 翟 技术 程度最高的器械设备，人脑的思考经常被模仿， 实际上，智能设备编写程序的活动便是模仿人脑 的过程，并对搜集到的信息数据加以细致探索， 进而完成回馈，因此，有效地模拟人的大脑成为 该技术实现自动化控制的重要途径 １。 人工智能技术在自动化控制运用中的另外一 个有代表性的特征是可替代相对繁琐的机械化脑 力劳动，并对各类信息开展全方位的搜集与判 断，进而达到科学处理的目标。就目前而言，人 工智能设备的计算精度较高，将其运用在电气自 动化控制系统中，不但能进一步实现生产的自动 化效果，还能优化生产、流通、交换的全流程， 明显节省了人力资源，提高了工作效率。另外， 把人工智能技术运用到自动化控制行业中，还可 整体推进产业结构的升级。以包装机中的控制系 统中人工智能技术的使用为例：ＦＦＳ包装机是集 填充一封装一集成型于一体的有代表性的机械电气 设备，并可实现对原料的称重、制备、装袋以及 封口等诸多操作，其工艺程序主要包括：薄膜卷 经运输胶辊引进包装机内，通过角封、底封之后 １．主动轮组５．水平液压缸２．右平台３．升降气缸６．左平台 ４．中间平台 制作成包装袋，包装袋再通过开袋口、填充、上 封口、冷却后，完成包装操作，送到码垛机。相 较于过往的包装机，ＦＦＳ包装机操作更加简便易 行，工作效率进一步提高，结构更密集，用途更 加广泛 。伴随电气自动化技术的发展，对包装机 图１ 移动平台结构框架示意图 在运用人工智能技术进行硬件设计时，首要 的任务便是科学配置硬件，包含ＣＰＵ单元、ＣＰＵ 模拟量输人输出单元以及扩展单元等，还要深入 检测构件的压力开关及限位开关等。在软件设计 过程中，要首先通过人机交互界面及主程序设 计，完成控制系统的软件设计，依照系统控制程 的操作效率及包装紧密度要求愈发提升，ＦＦＳ包 装机要适应负荷的要求，并满足包装生产线中物 料运输高效的客观需要，离不开一类移动平台完 成包装机组，力促其更加稳定、移动自如可靠。 为此，基于人工智能技术的ＦＦＳ包装机移动平台 应运而生，本移动平台控制系统对４轮转角详细 信息加以采集，经Ａ／Ｄ计算变换获知现今轮子的 具体角度，依照需求经电磁阀完成对液压缸的有 效驱动，进而达到轮子的旋转，经电磁阀完 成液压马达的操控，完成行走（如图１）。 在移动之初，要对图１中移动平台的４个轮予 以角度标注，也就是分别采集轮子在９Ｏ。及１８０。时 的角度位移传感设备的详细数据，并把刚采集到 序以及输入输出信号，编制出人工智能化的梯形 图案。人机交互界面要完成对每个界面的组态， 移动平台的操作盒需经插座与移动平台相连，当 系统上电时，触摸屏就会进入应用主界面，以此 过渡到运行界面中，每一个运行界面均能把输入 的具体指令信号传导到人工智能控制系统中，并 从该控制系统上读取所探测到的状态信息及参数 状况，实现人机交互。 ２．２在实际操作中的应用 电气行业同日常生活密切相连，因此，可把 的数据进一步存储，接着便能根据传感设备所反 映的数据得到目前的角度，４个轮子角度确认 后，还要依照已选定的运作状态，经人工操作， 实现平行移动、旋转及ＦＦＳ包装机的起降定位。 过往复杂的操作简易化，提高电气控制设备的运 作效率显得尤为关键。例如：在对日常ＦＦＳ包装 机移动平台执行自动化操作时，借助于人工智能 技术，有助于将繁杂的操作流程更加简便顺畅， 张淑英：人工智能技术在自动化控制系统中的应用分析 借由电子计算机便可完成相应操作，达到远程调 控的目的。除此以外，还可使ＦＦＳ包装机控制系 统的界面更加简洁，第一时间存储及处理关键信 息，以便于今后的查询及利用。如图２，该控制 系统移动平台上的ＣＰＵ拥有较高的输入输出处理 及网络的操作，人工智能技术就演变成一类较好 的可以替代人脑工作的技术，可使自动化控制设 备得以自动运行，这有助于节省培养人才队伍的 成本，进而全面促进操作精密度及效果的提高 。 ３人工智能技术发展的意义探析 总体而言，人工智能技术的突破性发展，也 仅能无限地类似于人类智能，由于人工智能技术 的精髓与实质是模拟人类的思维方式，并为人类 速度，单条基本指令的执行时长仅０．１至０．２ ｔｘｓ， 扩展性能较佳，可满足当代生产线对控制系统的 高品质标准，并适用于报表的自动产生，节省较 多时间，提高实际操作效率 。 提供各种便捷服务，从这个角度看，该技术研发 的直接意义在提升操作效率，而无法完全替代人 类正常操作。具体到电气自动化控制系统中，怎 样保障ＦＦＳ包装机移动平台系统的平稳运作，已 成为目前所面临的难点和重点，通过引进人工智 能技术，促使电子计算机及辅助设计模式得到根 本性的转变，把大量复杂的计算模拟过程经由电 图２ 移动平台的硬件配置 子计算机系统软件进行完成，极大地增强了设计 效率以及设计的精准度，以便于不断地熟知该技 术的常规运行方案及实践运用策略 。 ２．３在故障及隐患诊断判定中的应用 神经网络、模糊控制理论等均是运用人工智 能技术手段完成故障及隐患诊断的关键策略。由 于受各种复杂要素的制约和影响，工作机构在运 作过程中不可避免地产生各类故障及安全隐患， 假若对故障的判别、确认不及时、不精确，那么 ４结语 人工智能技术在自动化控制领域中的运用必 将是未来技术开发的一大趋势，机械的控制系统 和系统框架相整合，实现一体化的设计，提升了 自动化程度，实现了安全平稳运行，促进了生产 效率的有序提高。 参考文献ｉ ［１］王金亮．人工智能技术在电气自动化控制系统中的应 将会产生不可估量的损失。过往故障诊断的办法 相对繁琐，精确度较低，例如，在诊断包装机控 制系统的故障问题时，常常要把系统内部分解出 的气体进行专门收集，并对其进一步探析，以此 明确故障程度。这类方式不但耗费大量的人力资 源，而且更加损耗时间，待较长时间后方能获知 结果，最终得到的结论未必精准。有鉴于此，针 对效率性能较差的陈旧故障确认方式的弊端，必 须把神经网络、专家系统以及模糊控制理论进行 用研究［Ｊ］．科技致富向导，２０１２，１３（３０）： ３１５—３ｌ６． ［２］孙爱文．浅谈电气自动化控制中的人工智能技术 ［Ｊ］．科技致富向导，２０１３，１０（２３）：３２６． ［３］叶干洲．人工智能技术在电气自动化控制中的应用 ［Ｊ］．科技资讯，２０１０，８（１５）：１３８． 整合，解决传统方案固有的缺陷，增强故障判 别、确认的精确度，提升排除系统故障及隐患的 效率。 ２．４在电气自动化器械设备中的应用 ［４］何翔．人工智能技术在电气自动化控制中的应用研究 ［Ｊ］．科技风，２０１２，２２（１５）：８４． ［５］王洪钟．人工智能技术在电气自动化控制中的应用探 讨［Ｊ］．科技创新导报，２０１２，１１（２５）：８９． ［６］孙中建，卜留军．人工智能技术在电气自动化控制系 统中的应用分析［Ｊ］．机电信息，２０１２，１７（３３）： １３７－１３８． 经持续的实践可知，在电气自动化控制领域 中，电气自动化系统的常态化运作是一个永恒课 题，其牵涉到诸方面的专业常识及学科内容，因 此，高素质人才团队的培养刻不容缓。与此同 作者简介：张淑英，女，１９７２年生，广东五华人，大学本 时，参与实践操作的人员还要树立高度的工作责 任感，保障设备顺利运行。然而，经流程的编写 科，一级实习指导教师。研究领域：电气自动化控制。已 发表论文６篇。 （编辑：向飞）
