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計(jì)算機(jī)控制技術(shù)論文:計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程教學(xué)改革論文
1課程教學(xué)中的問題
《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》這門課程在不同高校的課程設(shè)置有很大的不同。有的高校側(cè)重于以計(jì)算機(jī)為主線，著重討論直接數(shù)字控制系統(tǒng)、以及現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)等計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。有的高校側(cè)重于硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和仿真，而對(duì)軟件卻是一帶而過。有的高校針對(duì)的是計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的數(shù)學(xué)描述及控制算法。應(yīng)該說各個(gè)高校在教材的選取和教學(xué)環(huán)節(jié)的進(jìn)行中都有自己的獨(dú)到之處，但是對(duì)于針對(duì)本校學(xué)生的實(shí)際情況，這些是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。在經(jīng)歷了若干個(gè)環(huán)節(jié)的教學(xué)和實(shí)踐中，我對(duì)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)這門課程的教學(xué)改革的方法和實(shí)踐有自己的一些認(rèn)識(shí)。
2課程教學(xué)改革的方法和實(shí)踐
2.1教學(xué)環(huán)節(jié)突出側(cè)重點(diǎn)
針對(duì)本校學(xué)生的實(shí)際水平，在教學(xué)環(huán)節(jié)中突出側(cè)重點(diǎn)。由于本課程的及時(shí)部分主要涉及計(jì)算機(jī)控制的基礎(chǔ)知識(shí)、數(shù)學(xué)模型及控制原理和分析方法。這一部分內(nèi)容在前期的自動(dòng)控制原理、復(fù)變函數(shù)中都有所講述，那么在本課程的學(xué)習(xí)中主要是針對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行復(fù)習(xí)和總結(jié)，而不作為重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行講授。而第二部分中，講述的是計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的算法和應(yīng)用以及系統(tǒng)仿真的算法。該部分是眾多學(xué)科實(shí)踐與應(yīng)用的理論支撐，包括了經(jīng)典控制算法如PID控制算法及其改進(jìn)等，復(fù)雜控制算法如最少拍控制及達(dá)林算法等以及數(shù)字濾波等數(shù)據(jù)處理方法，同時(shí)包括了系統(tǒng)仿真算法。這一部分作為重點(diǎn)內(nèi)容講授。而第三部分是控制系統(tǒng)的MATLAB仿真和SIMULINK仿真。該部分需要學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐來完成，實(shí)際應(yīng)用也很廣泛，在講授中同樣以舉例的方式讓學(xué)生能親身體會(huì)到軟件方面的使用。
2.2教學(xué)與教材有機(jī)結(jié)合
針對(duì)《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》這門課程的特點(diǎn)，現(xiàn)有的高校教材可謂是形形色色，各有各的特點(diǎn)，那么如何使學(xué)生更好的學(xué)習(xí)課程內(nèi)容而又不依賴于教材呢？或者說如何使學(xué)生更好的理解教材內(nèi)容而更深入的學(xué)習(xí)課程知識(shí)呢？這就要求將教學(xué)與教材有機(jī)的結(jié)合起來。針對(duì)本校學(xué)生特點(diǎn)，不能拘泥于一本教材來學(xué)習(xí)本課程，因此，在教學(xué)過程中，及時(shí)部分內(nèi)容也就是前期的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)和數(shù)學(xué)模型等內(nèi)容，主要針對(duì)學(xué)生現(xiàn)有教材以及自動(dòng)控制原理等教材進(jìn)行講解，第二部分內(nèi)容主要是計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的算法和應(yīng)用以及系統(tǒng)仿真的算法。該部分的內(nèi)容想對(duì)比較難，計(jì)算量大，因此既應(yīng)用現(xiàn)有教材，還參考于海生等編著的《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》以及湯楠等編著的《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》等教材，針對(duì)算法的部分，結(jié)合不同教材的例題，使學(xué)生更好的理解算法的來源。第三部分即控制系統(tǒng)的MATLAB仿真和SIMULINK仿真，該部分更多的需要學(xué)生自己動(dòng)手操作，那么在上課的過程中針對(duì)例題給學(xué)生通過多媒體演示的方法，引入知識(shí)點(diǎn)來提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。
2.3有效利用實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)
《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》這門課程不但有獨(dú)立的理論和方法，而且有相當(dāng)強(qiáng)的實(shí)踐性和應(yīng)用性。因此，要學(xué)好這門課程，必須有效的充分的利用實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。本門課程安排在第六學(xué)期開設(shè)，該課程的實(shí)驗(yàn)的設(shè)置充分結(jié)合課堂內(nèi)容，考慮以實(shí)際應(yīng)用為主，主要安排了數(shù)字濾波器、數(shù)字PID控制算法、最小拍控制、大林控制算法等等。并為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣以及拓展學(xué)生的知識(shí)面，還安排了選做的步進(jìn)電機(jī)控制、溫度控制系統(tǒng)等現(xiàn)實(shí)中廣泛應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。
2.4重視教學(xué)中的考核方式
考核是評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)、了解教師教學(xué)效果的一個(gè)重要杠桿。而僅僅通過期末考試的方法來對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核的話，有可能使學(xué)生平時(shí)不注重學(xué)習(xí)，期末搞突擊，考后知識(shí)還給老師。我們把考核分為了4種：
①課堂作業(yè)。每次作業(yè)計(jì)10分，按照作業(yè)次數(shù)折合成滿分10分的平時(shí)成績(jī)。
②課堂表現(xiàn)。針對(duì)學(xué)生的課堂狀態(tài)以及回答問題的正確率和積極性，計(jì)10分平時(shí)成績(jī)。
③實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。針對(duì)各個(gè)實(shí)驗(yàn)中學(xué)生的預(yù)習(xí)情況、實(shí)驗(yàn)過程中的參與情況，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的度來評(píng)價(jià)，滿分計(jì)10分。
④期末考試。期末考試成績(jī)折合成70%，再加上以上3項(xiàng)的成績(jī)即為學(xué)生的總體考核成績(jī)。這樣分配更加合理，也充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性。
3結(jié)語(yǔ)
我在從事《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》這門課程的教學(xué)過程中，也深深的被該課程的魅力所吸引，同時(shí)也深感學(xué)生是蘊(yùn)藏著極大的學(xué)習(xí)熱情和潛能的，關(guān)鍵是要靠教師去挖掘。通過我對(duì)該課程的教學(xué)改革的一些方法進(jìn)行了實(shí)踐后，學(xué)生對(duì)該課程的掌握和實(shí)際應(yīng)用能力均有了很大的提高，并且在課堂中，也明顯感覺學(xué)生有了活力和動(dòng)力。那么在今后的教學(xué)中，我將投入更大的精力在該課程的教學(xué)改革中，希望能用我的微薄之力使該課程的教學(xué)能更上一層樓。
作者：馬智慧 田振宇 單位：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)
計(jì)算機(jī)控制技術(shù)論文:計(jì)算機(jī)控制技術(shù)互聯(lián)網(wǎng)論文
1集中控制與集散控制的分析
計(jì)算機(jī)控制技術(shù)發(fā)展初期，是以集中控制的工作方式進(jìn)行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制的。集中控制系統(tǒng)會(huì)建立統(tǒng)一的控制中心，由控制中心負(fù)責(zé)信息的收集、處理、加工等工作。如果集中控制系統(tǒng)出現(xiàn)了任何問題都能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)，有助于企業(yè)及時(shí)制定科學(xué)合理的解決方案，系統(tǒng)的控制效率也因此得到了大幅度提升。集中控制技術(shù)主要是將信息的輸入或輸出作為控制主體的，主要包括信號(hào)采集、信號(hào)運(yùn)算、信息處理及信息反饋、狀態(tài)顯示等工作內(nèi)容，以上工作內(nèi)容主要是通過IPC（一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)）控制完成的。IPC會(huì)收集溫度、PH值、壓力等相關(guān)數(shù)據(jù)，并通過接口卡來接受經(jīng)過處理而得到的信號(hào)。集中控制技術(shù)具有一定的缺陷，一旦出現(xiàn)控制失誤的情況就會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行都會(huì)受到某種程度的影響。而且，隨著控制系統(tǒng)的日益復(fù)雜化，一臺(tái)計(jì)算機(jī)已經(jīng)無法負(fù)責(zé)控制多種信號(hào)的處理工作。為解決以上缺陷問題，以集散控制工作方式為主的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)隨之發(fā)展起來，集散控制又被稱為分布式控制系統(tǒng)，根據(jù)功能的不同，集散控制又被分成了上位機(jī)與下位機(jī)，集散控制系統(tǒng)將通信作為系統(tǒng)的核心。整個(gè)系統(tǒng)的集中監(jiān)視工作主要由上位機(jī)負(fù)責(zé)，而下位機(jī)則負(fù)責(zé)控制分布在各現(xiàn)場(chǎng)的用于分布控制的個(gè)體，集散控制系統(tǒng)的上、下位機(jī)通過通訊互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行信息傳遞，保持信息通暢。集散控制系統(tǒng)具有較高的安全性、有效性及可拓展性。但許多廠家為實(shí)現(xiàn)經(jīng)營(yíng)壟斷常常采用封閉形式的集散控制系統(tǒng)，阻礙了集散控制系統(tǒng)的推廣和發(fā)展。
2封閉集散控制系統(tǒng)到工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中線的發(fā)展分析
封閉式的集散控制系統(tǒng)缺乏較好的兼容性和開發(fā)性，系統(tǒng)存在無法共享信息的局限。為增強(qiáng)集散控制系統(tǒng)的兼容性和開發(fā)性，在構(gòu)建系統(tǒng)過程中必須采用標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中線技術(shù)隨之發(fā)展起來。由該技術(shù)構(gòu)建的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)可以確保工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中智能化儀器、控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)備之間保持信息通暢。整個(gè)控制系統(tǒng)按照總線方式有條不紊的運(yùn)行著。工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)采用的是開放式的現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議，以該協(xié)議方式進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)所有支線工作的協(xié)調(diào)工作，不僅可以降低投資成本、維護(hù)資金，該系統(tǒng)還具有操作簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、工作效率高的顯著優(yōu)勢(shì)，用戶的功能需求也可以得到更好地滿足。工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)是一種開放的、互聯(lián)的分布式系統(tǒng)。該系統(tǒng)將工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)作為中線，通過收集中線中的信號(hào)或信息，并根據(jù)所收集的信息對(duì)其進(jìn)行有效控制，將分散控制管理與集中控制管理進(jìn)行了有效結(jié)合，將系統(tǒng)危險(xiǎn)分散開來，實(shí)現(xiàn)控制分離。
3現(xiàn)場(chǎng)控制到企業(yè)自動(dòng)化控制發(fā)展分析
以太網(wǎng)工業(yè)協(xié)議作為一種開放式的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了多方位的自動(dòng)化控制。在計(jì)算機(jī)控制技術(shù)中引入互聯(lián)網(wǎng)，有助于提升產(chǎn)品的安全系數(shù)和適用性。但目前，企業(yè)化基于以太網(wǎng)的自動(dòng)化控制中存在著一個(gè)問題就是不穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，無法確保系統(tǒng)時(shí)刻保持在穩(wěn)定的工作信號(hào)下。信息化工廠的提出是為了解決以太網(wǎng)不穩(wěn)定問題。基于該技術(shù)下，系統(tǒng)將大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)移，使信息的采集、傳輸和處理都能處于良好的環(huán)境中，最終實(shí)現(xiàn)信息的自動(dòng)化控制，并提高控制效率。
4總結(jié)
基于互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)先后經(jīng)歷了集中控制到集散控制、封閉集散控制系統(tǒng)到工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)控制到企業(yè)自動(dòng)化的幾個(gè)過程，其技術(shù)越來越成熟、高效，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的自動(dòng)化、智能化程度越來越高，為提高企業(yè)的生產(chǎn)效率、生產(chǎn)安全、產(chǎn)品質(zhì)量提供了有力保障。
作者：黨杰 單位：西安醫(yī)學(xué)院
計(jì)算機(jī)控制技術(shù)論文:脈沖功率裝置能源計(jì)算機(jī)控制技術(shù)
摘要 介紹一種多分布傳式MARX發(fā)生器能源計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)．詳細(xì)敘述了系統(tǒng)的硬件構(gòu)成,計(jì)算機(jī)與各能源系統(tǒng)之間的通訊原理和通訊協(xié)議,以及系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)，同時(shí)簡(jiǎn)要說明了系統(tǒng)抗干擾解決辦法。
關(guān)鍵詞 MARX發(fā)生器 程控電源 RS485總線 Visual Basic
1 引言
脈沖能源裝置在加速器、自由電子激光研究、X光閃光照相和粒子聚變等脈沖功率技術(shù)研究領(lǐng)域廣泛使用，通常使用數(shù)量較多，分布較廣，同時(shí)周圍電磁干擾較強(qiáng)，控制操作和參數(shù)測(cè)量都比較復(fù)雜，同時(shí)也需要較多的人力來維護(hù)。
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)今世界上基于PC的自動(dòng)化方案已成為主流，PC在自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用正迅速增長(zhǎng)，通過將所有的功能集成于這個(gè)統(tǒng)一開放的平臺(tái)上，通過人機(jī)界面可以使復(fù)雜的控制和數(shù)據(jù)處理變得更加簡(jiǎn)單化。
2控制系統(tǒng)硬件構(gòu)成
整個(gè)系統(tǒng)有多臺(tái)Marx需要控制，每臺(tái)發(fā)生器由充電控制和觸發(fā)兩部分組成，需要控制的量有充電電壓的起停控制、電壓檢測(cè)、接地裝置的通斷控制、觸發(fā)以及開關(guān)上的氣壓檢測(cè)等，通過一條總線將將系統(tǒng)中的各個(gè)被控量連接在一起，構(gòu)成一分布式控制系統(tǒng)，這里采用工業(yè)上廣泛使用的RS485總線，RS485總線是美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA）制定的平衡發(fā)送、平衡接收的標(biāo)準(zhǔn)異步串行總線，具有傳輸距離遠(yuǎn)、通訊速率高，抗干擾能力強(qiáng)，軟硬件支持豐富與現(xiàn)場(chǎng)儀表接口簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)和擴(kuò)展等特點(diǎn)，接口總線上可連接32個(gè)設(shè)備，加中繼器后最多可達(dá)255個(gè)設(shè)備，因此滿足該能源控制要求。控制系統(tǒng)框圖如下：
圖1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
該系統(tǒng)由一臺(tái)主控上位機(jī)PC和一系列MARX發(fā)生器充電電源設(shè)備構(gòu)成，由于環(huán)境電磁干擾較為嚴(yán)重，在選擇通信介質(zhì)時(shí)可優(yōu)先采用光纖通信方式，通訊速率57.6kB/s，通訊距離可達(dá)1.2km，通過上位機(jī)（PC）發(fā)送參數(shù)及控制命令，給電容器充電到事先設(shè)定的電壓值（0到100kV之間任意值）。在以上各子設(shè)備中，經(jīng)常要用程控電源去控制MARX發(fā)生器的充電電壓、充電速度。通過一臺(tái)工控PC機(jī)靈活地控制多臺(tái)充電電源，以達(dá)到控制各MARX發(fā)生器充電的目的。針對(duì)這一需要，采用帶有RS485通信接口的具有線性升壓功能的可編程交流電源，該電源內(nèi)部自帶單片機(jī)系統(tǒng)和看門狗定時(shí)器，每個(gè)電源賦予各自獨(dú)立的地址碼用以識(shí)別身份，同時(shí)它屬于正弦波調(diào)壓，可有效避免采用傳統(tǒng)的采用可控硅調(diào)壓方式時(shí)屢次損壞高壓變壓器的情況，使操作者能夠方便靈活地對(duì)其進(jìn)行控制。
每路Marx發(fā)生器充電部分包括程控電源、雙極性高壓變壓器，分壓器和接地裝置等三部分，見圖2 所示，程控電源給高壓變壓器初級(jí)提供緩慢上升的電壓，變壓器高壓側(cè)經(jīng)整流后給MARX發(fā)生器充電，電壓檢測(cè)是通過10000：1的高壓分壓器將分壓后的信號(hào)送給程控電源內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換，經(jīng)內(nèi)部單片機(jī)處理，并與設(shè)定的電壓值進(jìn)行比較，比較后的結(jié)果用來實(shí)現(xiàn)自停控制，這樣可有效防止通訊故障所造成失控現(xiàn)象。
圖2 Marx發(fā)生器能源部分線路圖
3 MARX發(fā)生器能源制過程
① 程控電源接通供電電源時(shí)的輸出為0伏，開關(guān)量輸出為假（開路）。
②首先上位機(jī)發(fā)出各種設(shè)置參數(shù)到指定地址程控電源。如,上升時(shí)間、上升速度、保持時(shí)間、充電電壓等。
③程控電源收到電壓回傳命令后，將兩路模擬量的值傳送到上位機(jī)。
④上位機(jī)發(fā)出啟動(dòng)指令后，指定地址程控電源的輸出開始從0伏慢慢線性上升到設(shè)定值，保持到指定的時(shí)間后關(guān)斷輸出。當(dāng)上位機(jī)發(fā)出所有電源都啟動(dòng)指令后，所有程控電源都啟動(dòng)。
⑤上位機(jī)發(fā)出立即停止指令后，指定地址程控電源的輸出立即停止上升，保持到指定的時(shí)間后關(guān)斷輸出，當(dāng)上位機(jī)發(fā)出所有電源都停止指令時(shí)，所有程控電源都立即停止。
⑥上位機(jī)發(fā)出接地打開指令后，指定地址程控電源的開關(guān)量輸出為1，電磁鐵吸合，當(dāng)上位機(jī)發(fā)出所有程控電源的接地都斷開命令時(shí)，所有程控電源的接地電磁鐵都吸合。
⑦上位機(jī)發(fā)出接地指令后，指定地址程控電源的開關(guān)量輸出為0，電磁鐵釋放，當(dāng)上位機(jī)發(fā)出所有程控電源都接地時(shí)，所有程控電源的接地電磁鐵都釋放。
4 監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)
軟件采用Visual Basic6.0編程，作出十分直觀的人機(jī)界面，采用RS-485通信標(biāo)準(zhǔn)和上述的問答方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，通過上位機(jī)向串口讀寫數(shù)據(jù)，并通過光纖485總線將各種控制信息傳送到現(xiàn)場(chǎng)的每路MARX充電子系統(tǒng)，上位機(jī)就可以監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)上任何一臺(tái)MARX能源了，予置數(shù)值可以分別顯示在PC機(jī)軟件窗口和單片機(jī)系統(tǒng)的予置數(shù)字表頭上。同時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)電壓信號(hào)也可以實(shí)時(shí)顯示在PC機(jī)的界面上。此設(shè)計(jì)界面直觀，而且利于對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。因此，采用本系統(tǒng)，大大提高了現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)予置精度，對(duì)實(shí)驗(yàn)操作人員來說人機(jī)界面良好，簡(jiǎn)單易懂。
根據(jù)系統(tǒng)功能的要求，上位機(jī)需發(fā)送2種類型的命令：（1）同期命令，它由定時(shí)器觸發(fā)引起，每隔一個(gè)定時(shí)周期發(fā)送1次，例如發(fā)往各充電單元的數(shù)據(jù)和狀態(tài)回傳命令；（2）非周期性命令，它由操作者按動(dòng)相應(yīng)命令按鈕引起，非周期性發(fā)送。所有命令均采用ASCII碼方式傳送，為了防止通訊錯(cuò)誤，各子機(jī)正確收到上位機(jī)發(fā)來的命令后返回相應(yīng)的確認(rèn)字符。
在VB6.0中使用了MSCOMM控件，用來實(shí)現(xiàn)串行通信。MSComm控件有很多屬性，其中最基本的有以下幾個(gè)：
Commport屬性 設(shè)置并返回通信端口號(hào)，用于指定使用PC機(jī)的哪一個(gè)串行端口。
Setting屬性 以字符串的形式設(shè)置并返回波特率、奇偶校驗(yàn)、數(shù)據(jù)位和停止位。
Portopen屬性 設(shè)置并返回通信端口的狀態(tài)，用于打開或關(guān)閉端口。
Output屬性 用于發(fā)送數(shù)據(jù)，可以是文本數(shù)據(jù)或二進(jìn)制數(shù)據(jù)。
Input屬性 從接收緩沖區(qū)返回和刪除字符，用于接收數(shù)據(jù)。
本系統(tǒng)VB程序初始化上位機(jī)通信程序如下：
mPort=2 ；選串行端口2
MSComm1.Settings=“57600，n，8，1” ' 設(shè)置通信參數(shù)
MSComm1.OutBufferSize=512 ' 設(shè)置發(fā)送緩沖區(qū)大小
MSComm1.OutBufferCount=0 ' 清除輸出緩沖區(qū)
Mscomm1.Inputlen=0 ' 讀入接收緩沖區(qū)全部字符
MSComm1.PortOpen=True ' 打開串行端口
由于數(shù)據(jù)是動(dòng)態(tài)接收，所以數(shù)據(jù)的處理也是動(dòng)態(tài)進(jìn)行,程序中使用了一個(gè)Timer控件，其命令發(fā)出與數(shù)據(jù)的接收均在Timer控件的定時(shí)期間進(jìn)行，在Timer控件的定時(shí)期間依次調(diào)用模擬量和狀態(tài)量返回子過程，同時(shí)監(jiān)視是否有命令按鈕按下，當(dāng)按下某操作命令按鈕時(shí)調(diào)用命令處理子過程，部分程序如下：
Private Sub Timer1_Timer()
IF CmdPress=True Then Call SendCmd ' 當(dāng)按下某操作命 令按鈕時(shí)轉(zhuǎn)入命令處理子過程
UpdateAI 更新各模擬量數(shù)據(jù)的顯示
UpdateDI更新各狀態(tài)量
End Sub
Private Sub sendCmd()
UpdateDO (Cmd) ' 輸出控制開關(guān)量
………
End Sub
5 系統(tǒng)抗干擾問題
監(jiān)控系統(tǒng)在工業(yè)中的應(yīng)用越來越多，由于現(xiàn)場(chǎng)的電氣環(huán)境比較復(fù)雜，容易形成各種干擾源，特別是在大電流、強(qiáng)脈沖實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，因此研究解決系統(tǒng)抗干擾問題對(duì)確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行有著非常的意義。
該系統(tǒng)中使用RS485總線，RS485總線是采用差分平衡電氣接口，本身具有較強(qiáng)的抗電磁干擾能力，但在實(shí)際當(dāng)中仍然會(huì)現(xiàn)一些問題，為此應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：
（1）與遠(yuǎn)距離上位機(jī)通訊采用光纖傳輸，子機(jī)之間不方便采用用光纖傳輸時(shí)，應(yīng)選擇合理的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
（2）采用雙絞線作為RS485傳輸線時(shí)，雖然對(duì)電磁感應(yīng)噪聲有較強(qiáng)的抑制能力，但對(duì)靜電感應(yīng)引起噪聲的抑制能力較差，因此應(yīng)選用帶屏蔽的雙絞線，同時(shí)雙絞線的屏蔽層要正確接地。
（3）通過在總線兩端加入匹配電阻的方法，解決信號(hào)反射問題
（4）系統(tǒng)的供電方式有兩種：一種是集中供電方式，即電源都引自同一處，另一種是分布式供電，各子設(shè)備在安裝位置附近取電源，從抗干擾效果的角度講，應(yīng)選擇集中供電方式，這樣可基本消除各處參考電位不等的情況。
6 結(jié)束語(yǔ)
本文提出的主從分布式多機(jī)通信系統(tǒng)硬件電路簡(jiǎn)單，控制靈活。與其他語(yǔ)言相比，用VB語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)上位機(jī)數(shù)據(jù)傳送的優(yōu)點(diǎn)是可方便地控制通信對(duì)象的選擇，具有較大的靈活性，且編程容易。此外，由于RS485總線的通訊方式仍屬于串行通訊方式，在通訊速度上有些偏低，在操作上表現(xiàn)為數(shù)據(jù)刷新時(shí)間稍微偏長(zhǎng)，當(dāng)系統(tǒng)子設(shè)備較多時(shí)，其控制的實(shí)時(shí)性不很理想，此時(shí)需對(duì)控制系統(tǒng)作進(jìn)一步的改進(jìn)。
計(jì)算機(jī)控制技術(shù)論文:計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在自動(dòng)化生產(chǎn)線上的應(yīng)用
計(jì)算機(jī)控制就是用計(jì)算機(jī)對(duì)一個(gè)設(shè)備動(dòng)向全程操控。在電腦操控體系中,用計(jì)算數(shù)據(jù)系統(tǒng)替代傳統(tǒng)的操作系統(tǒng),他是替代常規(guī)的生產(chǎn)系統(tǒng)的一個(gè)新方向,它改變了人們對(duì)自動(dòng)化的認(rèn)識(shí),是一種革新。
一、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程
計(jì)算機(jī)控制體系的軟件和硬件的組織構(gòu)造是根據(jù)它聯(lián)系的設(shè)備不一樣,有所改變的,他們的組織結(jié)構(gòu)大致是一樣地,可以涉及到系統(tǒng)設(shè)計(jì),控制任務(wù),軟件設(shè)計(jì)等。
(一)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)
我們依據(jù)體系設(shè)計(jì)任務(wù)書進(jìn)行總體方案設(shè)計(jì),對(duì)體系的軟件,硬件它們的構(gòu)造再考察它的要求,推算出合適它的的系統(tǒng),組成一個(gè)新的系統(tǒng)。再時(shí)間很緊張的時(shí)候可以拿現(xiàn)場(chǎng)的配件組合,再設(shè)計(jì)費(fèi)用不到位的時(shí)候工作人員可以組織自己設(shè)計(jì)的模式,但是要注意化風(fēng)好軟件和硬件的價(jià)格及時(shí)間,控制體系結(jié)構(gòu)它的概括微型的處理器、存儲(chǔ)器、選擇好接線口、傳感器、硬件的設(shè)計(jì)與調(diào)試的基本內(nèi)容。
(二)控制任務(wù)
我們要對(duì)超控設(shè)備進(jìn)行調(diào)研,研究,了解工作程序是再體系設(shè)計(jì)1前應(yīng)該做好的事,只有理解了它的要求,理解了它要接收的任務(wù),涵蓋體系的終極目標(biāo),數(shù)據(jù)流量還有度,現(xiàn)場(chǎng)的要求,時(shí)間的控制,我們要嚴(yán)格按照計(jì)劃說明操控,實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)操作。
(三)軟件設(shè)計(jì)
計(jì)算機(jī)軟件的設(shè)計(jì)要依據(jù)體系規(guī)劃的總意見,確定體系下所要完成的各種功能及完成這些系統(tǒng)性能的推理和時(shí)差序關(guān)系,并用合理組成部件表格畫出來。他們是根據(jù)體系組成表格不同的功能,分別規(guī)劃出相應(yīng)的控制體系所需要的軟件。例如仿真的量輸入和仿真量輸出及數(shù)據(jù)處理還有互聯(lián)和打字版處理格式等。每一種表格都可以單獨(dú)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)調(diào)試,各種表格分別實(shí)驗(yàn)調(diào)試好以后,再按工作路線圖推理和時(shí)間順序關(guān)系將他們正確組合、互相連接、實(shí)驗(yàn)和調(diào)試。
(四)現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試
首先要按設(shè)計(jì)計(jì)劃合理組裝裝,對(duì)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行大體的演練和比較的演練,結(jié)合演練的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)重置體系的置和儲(chǔ)存數(shù)據(jù)進(jìn)行軟硬件的調(diào)試,他們的構(gòu)件組成都可以在演練數(shù)據(jù)下用對(duì)演練數(shù)據(jù)進(jìn)行試研的辦法同時(shí)進(jìn)行,同時(shí)他們要進(jìn)行統(tǒng)一的實(shí)驗(yàn)及推理,仿真物體是這個(gè)體系驗(yàn)證的最基本要求,而好的體系的數(shù)據(jù)調(diào)整實(shí)試要在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行。
(五)計(jì)算機(jī)的控制系統(tǒng)
計(jì)算機(jī)的操作控制體系的合成是有軟硬兩個(gè)部件合成的。而一個(gè)非常合理的計(jì)算機(jī)的操做控制體系應(yīng)分好幾個(gè)部分構(gòu)成:被操作控制的物體及它的重要組成部件及圖的外圍裝備和全自動(dòng)的儀器和軟件體系。
二、自動(dòng)化生產(chǎn)線上應(yīng)用與分析
工業(yè)機(jī)器手臂的自動(dòng)化的沖壓生產(chǎn)線運(yùn)行循環(huán)路線可以簡(jiǎn)單概括為:上下料機(jī)構(gòu)板材沖壓。鋼板物料的傳送、線頭板料清洗涂油、鋼板板物料料位置校正、及時(shí)臺(tái)壓床沖壓、下料機(jī)器手臂提取物料、壓床再次沖壓、依設(shè)計(jì)流程傳到下一個(gè)工序、機(jī)器人收取物料并裁剪、把它輸送到下一臺(tái)壓床、下一臺(tái)機(jī)器人接著提取物料、把物料放到輸送裝置上,工人開始按規(guī)定型號(hào)堆積板材。用工業(yè)機(jī)器人的自動(dòng)化的生產(chǎn)線,會(huì)更加符合現(xiàn)再經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求及技術(shù)方面的創(chuàng)新。機(jī)器人手自動(dòng)的化生產(chǎn)線適用于現(xiàn)在大規(guī)模的生產(chǎn)的各個(gè)行業(yè),也適合已有生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)的業(yè)再次更新,工程機(jī)器人自動(dòng)的生產(chǎn)線通過改變不同的軟件,它可應(yīng)用于很多車型生產(chǎn),它的可控制性能很好,工業(yè)機(jī)器人體系組成包括上下料結(jié)構(gòu)、清洗涂油機(jī)體系對(duì)各種型號(hào)的沖床兼上下料體系、物料輸送體系。各個(gè)分體系連接間的電氣化操控是按照統(tǒng)一操做控制和刪減控制的原則,他們?cè)俨煌郊牟倏叵到y(tǒng)中,他們是應(yīng)用了機(jī)械與構(gòu)建操控的很有代表性的一個(gè)組成,他們每個(gè)級(jí)別都應(yīng)用不一樣的互聯(lián)網(wǎng)工程和軟硬件控制,以達(dá)到不同的設(shè)計(jì)效果實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。各部分操控體系采用具有現(xiàn)場(chǎng)總線形式的PtC操控方法,他有獨(dú)立操控和智能操控的特點(diǎn)。為確保控制體系正常運(yùn)轉(zhuǎn),我們?cè)谲囬g總的線路全部采用西門子Proflbus總線及dj數(shù)字化的局域計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分布式包交換技術(shù)體系。每個(gè)監(jiān)督控制結(jié)構(gòu)的PiC之間及PiC與上一個(gè)機(jī)械間的聯(lián)系全部采用了現(xiàn)代化的集成板的局域電腦互聯(lián)網(wǎng)的分布式包交換技術(shù),供監(jiān)控體系相互聯(lián)系時(shí)應(yīng)用。沖床機(jī)的運(yùn)動(dòng)中樞應(yīng)連接Ethetnet csrd與機(jī)器人的操控體系聯(lián)網(wǎng),操控體系與工業(yè)機(jī)器人的聯(lián)系方式是通過Proflbus-DP的總路線連接的他們實(shí)現(xiàn)了信息的互換和連接。連接體系采用了HMI SIEMENS的觸摸技術(shù),在每一個(gè)可操控的部件上都放置一個(gè)顯示屏,它應(yīng)用了Proflbus 的數(shù)據(jù)連接。各個(gè)部件都安裝了信息指示燈和緊急開關(guān),屏幕可看到系統(tǒng)信息及顯示錯(cuò)誤出現(xiàn)在那里,與這個(gè)設(shè)備有聯(lián)系的的 i\O 信號(hào)在HMi上顯示,他們以紅燈和黃燈區(qū)分。系統(tǒng)如果發(fā)現(xiàn)哪里有情況,將會(huì)鳴笛警報(bào),顯示屏上將會(huì)出現(xiàn)問題出現(xiàn)在那里,以便維修人員查找。這個(gè)體系還有演練數(shù)字場(chǎng)景的能力,在磨擬演練中,它的壓力和轉(zhuǎn)動(dòng)速度可能會(huì)影響到生產(chǎn)還有可能會(huì)發(fā)生操作控制與機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)不同步的可能,體系是通過機(jī)器人的離線程序控制的機(jī)器人的運(yùn)行路線,來減少生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)休整周期。
機(jī)器人沖壓設(shè)備再生產(chǎn)中使用面很廣,他改變了傳統(tǒng)的勞動(dòng)模式,改善了勞動(dòng)條件及強(qiáng)度,確保了生產(chǎn)的安全,提高生產(chǎn)的進(jìn)度及產(chǎn)品的合格率,它不但材料的生產(chǎn)流程還減少了浪費(fèi),節(jié)約了時(shí)間,縮小了生產(chǎn)成本,隨著生產(chǎn)線的制作、調(diào)試設(shè)備的周期設(shè)計(jì)時(shí)間不斷提前,機(jī)器人自動(dòng)化生產(chǎn)線越來越為汽車主機(jī)廠所接受,成為沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線的主流。
總之,隨著計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)的逐漸發(fā)展,計(jì)算機(jī)的操作控制正逐步的進(jìn)入到生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。所以我們要不斷創(chuàng)新改革,創(chuàng)作出一個(gè)更好的控制體系是非常有意義的。計(jì)算機(jī)的操作控制體系包括硬件還軟件和控制算法三個(gè)方面,一個(gè)完整的設(shè)計(jì)還需要考慮系統(tǒng)的抗干擾性能,使系統(tǒng)能長(zhǎng)期有效地運(yùn)行,給以后控制系統(tǒng)進(jìn)入各個(gè)行業(yè)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化打下良好的基礎(chǔ)。
計(jì)算機(jī)控制技術(shù)論文:談?dòng)?jì)算機(jī)控制技術(shù)在自動(dòng)化生產(chǎn)線上的應(yīng)用
計(jì)算機(jī)控制就是用計(jì)算機(jī)對(duì)一個(gè)設(shè)備動(dòng)向全程操控。在電腦操控體系中,用計(jì)算數(shù)據(jù)系統(tǒng)替代傳統(tǒng)的操作系統(tǒng),他是替代常規(guī)的生產(chǎn)系統(tǒng)的一個(gè)新方向,它改變了人們對(duì)自動(dòng)化的認(rèn)識(shí),是一種革新。
一、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程
計(jì)算機(jī)控制體系的軟件和硬件的組織構(gòu)造是根據(jù)它聯(lián)系的設(shè)備不一樣,有所改變的,他們的組織結(jié)構(gòu)大致是一樣地,可以涉及到系統(tǒng)設(shè)計(jì),控制任務(wù),軟件設(shè)計(jì)等。
(一)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)
我們依據(jù)體系設(shè)計(jì)任務(wù)書進(jìn)行總體方案設(shè)計(jì),對(duì)體系的軟件,硬件它們的構(gòu)造再考察它的要求,推算出合適它的的系統(tǒng),組成一個(gè)新的系統(tǒng)。再時(shí)間很緊張的時(shí)候可以拿現(xiàn)場(chǎng)的配件組合,再設(shè)計(jì)費(fèi)用不到位的時(shí)候工作人員可以組織自己設(shè)計(jì)的模式,但是要注意化風(fēng)好軟件和硬件的價(jià)格及時(shí)間,控制體系結(jié)構(gòu)它的概括微型的處理器、存儲(chǔ)器、選擇好接線口、傳感器、硬件的設(shè)計(jì)與調(diào)試的基本內(nèi)容。
(二)控制任務(wù)
我們要對(duì)超控設(shè)備進(jìn)行調(diào)研,研究,了解工作程序是再體系設(shè)計(jì)1前應(yīng)該做好的事,只有理解了它的要求,理解了它要接收的任務(wù),涵蓋體系的終極目標(biāo),數(shù)據(jù)流量還有度,現(xiàn)場(chǎng)的要求,時(shí)間的控制,我們要嚴(yán)格按照計(jì)劃說明操控,實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)操作。
(三)軟件設(shè)計(jì)
計(jì)算機(jī)軟件的設(shè)計(jì)要依據(jù)體系規(guī)劃的總意見,確定體系下所要完成的各種功能及完成這些系統(tǒng)性能的推理和時(shí)差序關(guān)系,并用合理組成部件表格畫出來。他們是根據(jù)體系組成表格不同的功能,分別規(guī)劃出相應(yīng)的控制體系所需要的軟件。例如仿真的量輸入和仿真量輸出及數(shù)據(jù)處理還有互聯(lián)和打字版處理格式等。每一種表格都可以單獨(dú)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)調(diào)試,各種表格分別實(shí)驗(yàn)調(diào)試好以后,再按工作路線圖推理和時(shí)間順序關(guān)系將他們正確組合、互相連接、實(shí)驗(yàn)和調(diào)試。
(四)現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試
首先要按設(shè)計(jì)計(jì)劃合理組裝裝,對(duì)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行大體的演練和比較的演練,結(jié)合演練的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)重置體系的置和儲(chǔ)存數(shù)據(jù)進(jìn)行軟硬件的調(diào)試,他們的構(gòu)件組成都可以在演練數(shù)據(jù)下用對(duì)演練數(shù)據(jù)進(jìn)行試研的辦法同時(shí)進(jìn)行,同時(shí)他們要進(jìn)行統(tǒng)一的實(shí)驗(yàn)及推理,仿真物體是這個(gè)體系驗(yàn)證的最基本要求,而好的體系的數(shù)據(jù)調(diào)整實(shí)試要在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行。
(五)計(jì)算機(jī)的控制系統(tǒng)
計(jì)算機(jī)的操作控制體系的合成是有軟硬兩個(gè)部件合成的。而一個(gè)非常合理的計(jì)算機(jī)的操做控制體系應(yīng)分好幾個(gè)部分構(gòu)成:被操作控制的物體及它的重要組成部件及圖的外圍裝備和全自動(dòng)的儀器和軟件體系。
二、自動(dòng)化生產(chǎn)線上應(yīng)用與分析
工業(yè)機(jī)器手臂的自動(dòng)化的沖壓生產(chǎn)線運(yùn)行循環(huán)路線可以簡(jiǎn)單概括為:上下料機(jī)構(gòu)板材沖壓。鋼板物料的傳送、線頭板料清洗涂油、鋼板板物料料位置校正、及時(shí)臺(tái)壓床沖壓、下料機(jī)器手臂提取物料、壓床再次沖壓、依設(shè)計(jì)流程傳到下一個(gè)工序、機(jī)器人收取物料并裁剪、把它輸送到下一臺(tái)壓床、下一臺(tái)機(jī)器人接著提取物料、把物料放到輸送裝置上,工人開始按規(guī)定型號(hào)堆積板材。用工業(yè)機(jī)器人的自動(dòng)化的生產(chǎn)線,會(huì)更加符合現(xiàn)再經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求及技術(shù)方面的創(chuàng)新。機(jī)器人手自動(dòng)的化生產(chǎn)線適用于現(xiàn)在大規(guī)模的生產(chǎn)的各個(gè)行業(yè),也適合已有生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)的業(yè)再次更新,工程機(jī)器人自動(dòng)的生產(chǎn)線通過改變不同的軟件,它可應(yīng)用于很多車型生產(chǎn),它的可控制性能很好,工業(yè)機(jī)器人體系組成包括上下料結(jié)構(gòu)、清洗涂油機(jī)體系對(duì)各種型號(hào)的沖床兼上下料體系、物料輸送體系。各個(gè)分體系連接間的電氣化操控是按照統(tǒng)一操做控制和刪減控制的原則,他們?cè)俨煌郊牟倏叵到y(tǒng)中,他們是應(yīng)用了機(jī)械與構(gòu)建操控的很有代表性的一個(gè)組成,他們每個(gè)級(jí)別都應(yīng)用不一樣的互聯(lián)網(wǎng)工程和軟硬件控制,以達(dá)到不同的設(shè)計(jì)效果實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。各部分操控體系采用具有現(xiàn)場(chǎng)總線形式的PtC操控方法,他有獨(dú)立操控和智能操控的特點(diǎn)。為確保控制體系正常運(yùn)轉(zhuǎn),我們?cè)谲囬g總的線路全部采用西門子Proflbus總線及dj數(shù)字化的局域計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分布式包交換技術(shù)體系。每個(gè)監(jiān)督控制結(jié)構(gòu)的PiC之間及PiC與上一個(gè)機(jī)械間的聯(lián)系全部采用了現(xiàn)代化的集成板的局域電腦互聯(lián)網(wǎng)的分布式包交換技術(shù),供監(jiān)控體系相互聯(lián)系時(shí)應(yīng)用。沖床機(jī)的運(yùn)動(dòng)中樞應(yīng)連接Ethetnet csrd與機(jī)器人的操控體系聯(lián)網(wǎng),操控體系與工業(yè)機(jī)器人的聯(lián)系方式是通過Proflbus-DP的總路線連接的他們實(shí)現(xiàn)了信息的互換和連接。連接體系采用了HMI SIEMENS的觸摸技術(shù),在每一個(gè)可操控的部件上都放置一個(gè)顯示屏,它應(yīng)用了Proflbus 的數(shù)據(jù)連接。各個(gè)部件都安裝了信息指示燈和緊急開關(guān),屏幕可看到系統(tǒng)信息及顯示錯(cuò)誤出現(xiàn)在那里,與這個(gè)設(shè)備有聯(lián)系的的 i\O 信號(hào)在HMi上顯示,他們以紅燈和黃燈區(qū)分。系統(tǒng)如果發(fā)現(xiàn)哪里有情況,將會(huì)鳴笛警報(bào),顯示屏上將會(huì)出現(xiàn)問題出現(xiàn)在那里,以便維修人員查找。這個(gè)體系還有演練數(shù)字場(chǎng)景的能力,在磨擬演練中,它的壓力和轉(zhuǎn)動(dòng)速度可能會(huì)影響到生產(chǎn)還有可能會(huì)發(fā)生操作控制與機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)不同步的可能,體系是通過機(jī)器人的離線程序控制的機(jī)器人的運(yùn)行路線,來減少生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)休整周期。
機(jī)器人沖壓設(shè)備再生產(chǎn)中使用面很廣,他改變了傳統(tǒng)的勞動(dòng)模式,改善了勞動(dòng)條件及強(qiáng)度,確保了生產(chǎn)的安全,提高生產(chǎn)的進(jìn)度及產(chǎn)品的合格率,它不但材料的生產(chǎn)流程還減少了浪費(fèi),節(jié)約了時(shí)間,縮小了生產(chǎn)成本,隨著生產(chǎn)線的制作、調(diào)試設(shè)備的周期設(shè)計(jì)時(shí)間不斷提前,機(jī)器人自動(dòng)化生產(chǎn)線越來越為汽車主機(jī)廠所接受,成為沖壓自動(dòng)化生產(chǎn)線的主流。
總之,隨著計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)的逐漸發(fā)展,計(jì)算機(jī)的操作控制正逐步的進(jìn)入到生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。所以我們要不斷創(chuàng)新改革,創(chuàng)作出一個(gè)更好的控制體系是非常有意義的。計(jì)算機(jī)的操作控制體系包括硬件還軟件和控制算法三個(gè)方面,一個(gè)完整的設(shè)計(jì)還需要考慮系統(tǒng)的抗干擾性能,使系統(tǒng)能長(zhǎng)期有效地運(yùn)行,給以后控制系統(tǒng)進(jìn)入各個(gè)行業(yè)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化打下良好的基礎(chǔ)。
計(jì)算機(jī)控制技術(shù)論文:一種變頻泵站節(jié)約能耗的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)
摘要：怎樣合理使用變頻調(diào)速設(shè)備才節(jié)能，是本文討論的問題。 重點(diǎn)討論了并聯(lián)泵合理搭配運(yùn)行和調(diào)速策略的控制原理及實(shí)現(xiàn)控制的數(shù)學(xué)方法；采用力控組態(tài)軟件+PLC+變頻調(diào)速控制技術(shù)，確定泵站節(jié)能經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的量化問題。
關(guān)鍵詞：組態(tài)軟件 PLC 虛擬水泵
給水行業(yè)的配水、增壓泵站進(jìn)行變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)改造后，經(jīng)過運(yùn)行，普遍發(fā)現(xiàn)在使用過程中存在以下問題：
1、 在滿足用戶的需水量及保障供水壓力的情況下，開并聯(lián)泵組時(shí)，水泵節(jié)電很少甚至不節(jié)電；一臺(tái)調(diào)速泵運(yùn)行時(shí)，節(jié)電很少或不節(jié)電。
2、當(dāng)工況點(diǎn)、管網(wǎng)參數(shù)等情況發(fā)生變化后，且在泵站系統(tǒng)滿足工況條件下，調(diào)速系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)運(yùn)行不穩(wěn)定現(xiàn)象，從而造成節(jié)能效果不能保持低的單位電耗值。
針對(duì)供水行業(yè)的使用情況，許多人盲目的把變頻調(diào)速設(shè)備當(dāng)作節(jié)能設(shè)備來看待，實(shí)際上對(duì)變頻技術(shù)根本不清楚，也沒有確切衡量節(jié)電效果的尺度。對(duì)此，本文討論在并聯(lián)泵組中，機(jī)組如何合理搭配運(yùn)行以及使用調(diào)速方式，采用力控組態(tài)軟件+PLC控制技術(shù)，解決對(duì)泵站節(jié)能經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的量化問題。
一、能耗最小的并聯(lián)泵組合理運(yùn)行搭配及調(diào)速方式的控制理論
1 、控制原理
在泵站系統(tǒng)的工藝參數(shù)（流量、壓力）、設(shè)備參數(shù)（水泵、電機(jī)、調(diào)速裝置）等確定的情況下，采用最小二乘法理論找出H-Q之間的函數(shù)關(guān)系，運(yùn)用并聯(lián)泵組特性曲線擬合法，自動(dòng)找出一套耗能最小的運(yùn)行搭配和調(diào)速方式，即優(yōu)化泵組合方案（運(yùn)行搭配合理的泵組工況點(diǎn)穩(wěn)定運(yùn)行在高效區(qū)間內(nèi)）。當(dāng)然，該優(yōu)化泵組合方案并不一定是每臺(tái)水泵都能達(dá)到，在這里是指一個(gè)泵站內(nèi)水泵優(yōu)化組合后的總體效果，可以形象的說把整個(gè)泵站內(nèi)已優(yōu)化組合后的每一泵組合方案看作一臺(tái)水泵，我們把泵組合方案稱為虛擬水泵，而這一臺(tái)虛擬水泵在一定壓力和流量下，用最小二乘法理論計(jì)算出虛擬水泵的特性方程和特性曲線為標(biāo)準(zhǔn)，找出虛擬水泵高效區(qū)的范圍。當(dāng)“虛擬水泵”的工況點(diǎn)不在高效區(qū)內(nèi)運(yùn)行時(shí)，控制系統(tǒng)可根據(jù)水泵調(diào)速的相似定理和等效率原理，通過設(shè)定參數(shù)自動(dòng)調(diào)整變頻泵的運(yùn)行工況點(diǎn)，使動(dòng)態(tài)運(yùn)行虛擬水泵的工況點(diǎn)處在高效區(qū)內(nèi)，此時(shí)單位流量耗能最小（控制原理 示意見圖1）。
欲使調(diào)速后的“虛擬水泵”方案工況點(diǎn)運(yùn)行在高效區(qū)內(nèi)，可根據(jù)相似定理和等效率原理，使“虛擬水泵”調(diào)速后的特性曲線經(jīng)過設(shè)定的（流量、壓力）參數(shù)點(diǎn)，此點(diǎn)就是“虛擬水泵”的工況點(diǎn)。
二、技術(shù)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
1、泵站的工藝流程及控制流程
1.1泵站的工藝流程
我公司董莊配水泵站采用直抽方式對(duì)一條DN800管道進(jìn)行配水，最終配水流量為2100m3/h，出站壓力為0.39MPa。主要設(shè)備有： 2臺(tái)日本MITSUTISHI F系列變頻器；4臺(tái)離心式送水泵，每臺(tái)送水泵配一臺(tái)出水電動(dòng)閥、一個(gè)吊水電磁閥；2臺(tái)立式潛水泵(排水用)；2臺(tái)真空泵(送水泵真空吊水用)。此外，設(shè)備還有與系統(tǒng)相關(guān)的自動(dòng)化儀表等。從節(jié)能降耗的目標(biāo)出發(fā)，配水泵站最終的泵組優(yōu)化搭配及調(diào)速方案（表1）。
配水水泵在清水池水位有效水深1.8米以上時(shí)，為自灌式；1.8米以下需進(jìn)行真空吊水。水泵開停臺(tái)數(shù)，根據(jù)清水池的水位、服務(wù)壓力和流量的參數(shù)自動(dòng)優(yōu)化組合，并把機(jī)泵的運(yùn)行狀態(tài)通過PLC 的I/O接口及時(shí)傳送給力控組態(tài)軟件實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，使值班人員隨時(shí)監(jiān)控各機(jī)泵運(yùn)行情況；排水泵根據(jù)集水坑水位、真空泵根據(jù)真空吊水要求自動(dòng)確定開、停泵。在電氣回路中，高、低壓開關(guān)柜倒閘均為人工操作，電量和儀表數(shù)據(jù)記錄自動(dòng)傳輸，值班人員可從顯示屏上及時(shí)看到每一臺(tái)虛擬水泵的單位流量電耗值和其它參數(shù)。
1.2泵站的控制流程
泵站內(nèi)的機(jī)泵控制，可采用現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制方式、半自動(dòng)控制方式、全自動(dòng)控制方式，運(yùn)行機(jī)泵出現(xiàn)故障時(shí)，備用機(jī)泵自動(dòng)開啟。
設(shè)定“虛擬水泵”的參數(shù)（流量、壓力），顯示屏上同時(shí)顯示“虛擬水泵”的理論H-Q特性曲線和管網(wǎng)特性曲線(見圖2)。根據(jù)每一臺(tái)“虛擬水泵”對(duì)應(yīng)的理論單位流量電耗值，選擇“虛擬水泵”方案，并輸出所選的方案。在機(jī)泵啟動(dòng)前，系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)清水池水位狀態(tài)、泵停止?fàn)顟B(tài)、泵非故障狀態(tài)、泵運(yùn)行狀態(tài)、變頻器非故障狀態(tài)、閥門的位置狀態(tài)信號(hào)是否正常，若不正常，停止開泵；若信號(hào)正常，依次啟動(dòng)調(diào)速泵、定速泵，自動(dòng)打開對(duì)應(yīng)出水閥門，“虛擬水泵”運(yùn)行正常后，可從顯示屏上監(jiān)控“虛擬水泵”理論特性曲線與該“虛擬水泵”實(shí)際疊加后動(dòng)態(tài)特性曲線的擬合情況，值班人員很快能知道“虛擬水泵”工況點(diǎn)是否運(yùn)行在高效區(qū)，若“虛擬水泵”的實(shí)時(shí)單位流量電耗值超過理論單位流量電耗值，系統(tǒng)則發(fā)出聲、光報(bào)警信號(hào)，及時(shí)通知值班人員，用本地控制方式由值班人員手動(dòng)控制調(diào)節(jié)，使“虛擬水泵”的工況點(diǎn)運(yùn)行在高效區(qū)內(nèi)。若以上有任一信號(hào)不正確，管網(wǎng)壓力和流量即使?jié)M足要求，也不能開泵，同時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。另外，每一臺(tái)機(jī)泵的運(yùn)行實(shí)時(shí)電流超過本身正常的額定電流，且延時(shí)8秒時(shí)，發(fā)出故障報(bào)警信號(hào)，并緊急停泵。水泵若未能按程序操作，則報(bào)警。每臺(tái)水泵電機(jī)發(fā)生故障，都可以自動(dòng)關(guān)閉對(duì)應(yīng)閥門，并發(fā)出故障報(bào)警信號(hào)，同時(shí)備用泵自行投入運(yùn)行。PLC接到關(guān)泵指令，先關(guān)閉對(duì)應(yīng)出水閥門，水泵再停止運(yùn)轉(zhuǎn)。排水泵的控制邏輯和高、低壓配電的監(jiān)控參數(shù)由PLC單獨(dú)控制。
2、軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
根據(jù)泵組合理運(yùn)行搭配及調(diào)速理論、控制流程、，程序監(jiān)控流程圖（圖3）為：
三、應(yīng)用效果
2000年6月經(jīng)過實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，我們發(fā)現(xiàn)單獨(dú)采用自控變頻控制技術(shù)后，在并聯(lián)泵組運(yùn)行時(shí)，節(jié)能較少，跟沒有使用變頻設(shè)備差不多。2002年4月經(jīng)過用組態(tài)軟件+PLC+變頻調(diào)速控制技術(shù)改造后，泵站系統(tǒng)在滿足工況條件下，自動(dòng)變頻系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，節(jié)能效果長(zhǎng)期保持低的單位電耗值，比原來用變頻設(shè)備改造后節(jié)約30%左右（見表2）。
四、結(jié)語(yǔ)
綜上所述，在供水行業(yè)內(nèi)，使用自控變頻設(shè)備是否節(jié)能，經(jīng)過實(shí)踐，我們認(rèn)為只有對(duì)應(yīng)用環(huán)境、控制對(duì)象以及經(jīng)理論測(cè)算有多大的節(jié)能潛力，然后采用什么樣的自動(dòng)控制方案改造節(jié)能潛力較大，且系統(tǒng)穩(wěn)定，節(jié)能效果保持長(zhǎng)期穩(wěn)定，才是我們真正要達(dá)到的用當(dāng)前信息工程技術(shù)改造傳統(tǒng)控制過程的目的。
計(jì)算機(jī)控制技術(shù)論文:大型結(jié)構(gòu)整體安裝計(jì)算機(jī)控制技術(shù)
摘要：上海市機(jī)械施工公司是從事高層及大型結(jié)構(gòu)吊裝、隧道工程、公路工程、橋梁工程、給排水及污水處理工程、樁基及地下深基礎(chǔ)、地下連續(xù)墻，以及建筑安裝和市政工程總承包的國(guó)有大中型機(jī)械化施工企業(yè)，隸屬于上海建工集團(tuán)。公司現(xiàn)有職工1600余人，其中有職稱的技術(shù)、管理人員300余人，4級(jí)以上技工1000余人，擁有固定資產(chǎn)原值1.46億元，人均技術(shù)裝備6.37萬(wàn)元，年施工產(chǎn)值4～5億元。
關(guān)鍵詞：整體安裝 現(xiàn)場(chǎng)施工
一、 概述
鋼結(jié)構(gòu)安裝是公司的主要業(yè)務(wù)之一。針對(duì)近年來高、重、大、特殊鋼結(jié)構(gòu)的不斷涌現(xiàn)，傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)安裝施工工藝與設(shè)備往往難以勝任，公司通過反復(fù)研究與實(shí)踐，采用計(jì)算機(jī)、信息處理、自動(dòng)控制、液壓控制等高新技術(shù)與結(jié)構(gòu)吊裝技術(shù)相結(jié)合，自行開發(fā)了大型結(jié)構(gòu)整體安裝計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，自行研制了大型結(jié)構(gòu)整體安裝計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，完成了一系列重大工程，取得較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。同時(shí)也發(fā)展了我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)，并使企業(yè)在國(guó)內(nèi)大型、特殊鋼結(jié)構(gòu)施工領(lǐng)域保持了經(jīng)驗(yàn)豐富地位。
二、 技術(shù)原理
大型結(jié)構(gòu)整體安裝計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的原理是“鋼鉸線承載、計(jì)算機(jī)控制、液壓千斤頂集群作業(yè)”。
1. 液壓千斤頂集群作業(yè)
以液壓千斤頂作為施工作業(yè)的動(dòng)力設(shè)備。由于液壓千斤頂可以靈活布置與組合，可以根據(jù)大型結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和施工現(xiàn)場(chǎng)的條件，構(gòu)成受力合理、動(dòng)力足夠的施工作業(yè)系統(tǒng)，因此可以用于各種大型、特殊、復(fù)雜的結(jié)構(gòu)安裝工程。
根據(jù)各作業(yè)點(diǎn)提升力的要求，將若干液壓千斤頂與液壓閥組、泵站等組合成液壓千斤頂集群，大型結(jié)構(gòu)整體提升時(shí)稱為液壓提升器，大型結(jié)構(gòu)整體移位時(shí)稱為液壓牽引器。一般是1個(gè)作業(yè)點(diǎn)配置1套液壓提升器或牽引器。液壓千斤頂集群在計(jì)算機(jī)控制下同步作業(yè)，使提升或移位過程中大型結(jié)構(gòu)的姿態(tài)平穩(wěn)、負(fù)荷均衡，從而順利安裝到位。
2. 鋼絞線承載
液壓千斤頂通過集束的鋼絞線提升或牽引大型結(jié)構(gòu)。
3. 計(jì)算機(jī)控制
施工作業(yè)由計(jì)算機(jī)通過傳感器和信息傳輸電路進(jìn)行智能化的閉環(huán)控制。
計(jì)算機(jī)控制主要是3項(xiàng)作用，首先是控制液壓千斤頂集群的同步作業(yè)，其次是控制施工偏差，再次是對(duì)整個(gè)作業(yè)進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)信息化施工。計(jì)算機(jī)控制具有智能化功能，可以在施工過程中自動(dòng)對(duì)施工系統(tǒng)進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整，進(jìn)行故障的自動(dòng)檢測(cè)與診斷，并能模仿與代替操作人員的部分工作，提高施工的安全性和自動(dòng)化程度。
三、 控制系統(tǒng)
1. 系統(tǒng)功能
系統(tǒng)的主要作用是以液壓作業(yè)方式進(jìn)行大型結(jié)構(gòu)的整體提升、整體移位等，并始終保持大型結(jié)構(gòu)的合理姿態(tài)，使施工負(fù)載、穩(wěn)定性、各項(xiàng)參數(shù)和偏差均符合設(shè)計(jì)要求。
控制系統(tǒng)的主要功能有千斤頂集群控制、作業(yè)流程控制、施工偏差控制、負(fù)載均衡控制、操作臺(tái)實(shí)時(shí)監(jiān)控，以及單點(diǎn)微調(diào)控制等。
2. 系統(tǒng)構(gòu)成
大型結(jié)構(gòu)整體安裝計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)由控制和執(zhí)行兩部分組成。
a) 控制部分
控制部分包括計(jì)算機(jī)子系統(tǒng)和電氣控制子系統(tǒng)。控制部分的核心是計(jì)算機(jī)控制，外層是電氣控制。計(jì)算機(jī)子系統(tǒng)通過電氣子系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)液壓執(zhí)行系統(tǒng)，并通過電氣子系統(tǒng)采集液壓系統(tǒng)狀態(tài)和作業(yè)點(diǎn)工作數(shù)據(jù)，作為控制調(diào)節(jié)的依據(jù)。電氣子系統(tǒng)還要負(fù)責(zé)整個(gè)施工作業(yè)系統(tǒng)的啟動(dòng)、停車、安全聯(lián)鎖，以及供配電管理。
計(jì)算機(jī)子系統(tǒng)由下列模塊組成：
⑴ 順序控制：進(jìn)行千斤頂集群動(dòng)作控制和施工作業(yè)流程控制。
⑵ 偏差控制：進(jìn)行結(jié)構(gòu)姿態(tài)(高度、水平度、垂直度)偏差控制和施工負(fù)載均衡控制。
⑶ 操作臺(tái)控制：對(duì)施工作業(yè)進(jìn)行操作和監(jiān)控，并完成工作數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、打印輸出等。
⑷ 自適應(yīng)控制：對(duì)施工作業(yè)系統(tǒng)進(jìn)行自適應(yīng)控制、故障診斷與檢測(cè)等。
電氣控制子系統(tǒng)由總控臺(tái)、電液控制臺(tái)、總電氣柜、作業(yè)點(diǎn)控制柜、泵站控制箱，以及傳感檢測(cè)電路、液壓驅(qū)動(dòng)電路等組成。
b) 執(zhí)行部分
執(zhí)行部分包括液壓子系統(tǒng)和支承導(dǎo)向子系統(tǒng)。
液壓子系統(tǒng)由下列部分組成：
⑴ 液壓千斤頂集群：布置在各作業(yè)點(diǎn)，根據(jù)作業(yè)點(diǎn)要求，由若干臺(tái)液壓千斤頂、液壓控制閥組構(gòu)成。
⑵ 液壓泵站：為液壓千斤頂提供動(dòng)力，一般1個(gè)或幾個(gè)作業(yè)點(diǎn)配置1臺(tái)液壓泵站。
⑶ 鋼鉸線：采用高強(qiáng)度低松馳鋼鉸線。
支承導(dǎo)向子系統(tǒng)用于大型結(jié)構(gòu)整體安裝過程中的支承、導(dǎo)向或加固、穩(wěn)定作用，例如整體提升中的提升柱、整體移位中的滑道、導(dǎo)軌，以及結(jié)構(gòu)的臨時(shí)加固設(shè)施等。
3. 系統(tǒng)的性能
a) 作業(yè)能力：施工作業(yè)系統(tǒng)的規(guī)模根據(jù)工程需要確定，通過組合液壓千斤頂集群，作業(yè)能力可滿足超大型工程的需要。已應(yīng)用的工程中較大起重荷載3200噸，較大起重力6600噸，共使用86個(gè)液壓千斤頂。
b) 作業(yè)點(diǎn)數(shù)：標(biāo)準(zhǔn)配置的系統(tǒng)最多可控制30個(gè)作業(yè)點(diǎn)(一般工程作業(yè)點(diǎn)為4～8個(gè)，迄今為止較大的工程中作業(yè)點(diǎn)為26個(gè))。超過30個(gè)作業(yè)點(diǎn)時(shí)可以增設(shè)額外的控制模塊來擴(kuò)容。
c) 作業(yè)對(duì)象規(guī)模：原則上只受工程結(jié)構(gòu)和施工現(xiàn)場(chǎng)條件限制。已應(yīng)用的工程中，較大結(jié)構(gòu)尺寸為150×90×20米，提升高度29米。
d) 控制策略：可同時(shí)控制作業(yè)對(duì)象的姿態(tài)偏差、速度偏差、壓力(提升力或牽引力)偏差，并可根據(jù)各個(gè)工程的不同特點(diǎn)和要求，確定不同的多因素控制策略。
e) 控制精度：各作業(yè)點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)的高度或位移偏差可控制在2～3毫米以內(nèi)。
f) 液壓系統(tǒng)工作方式：液壓千斤頂間歇伸缸和連續(xù)伸缸兩種方式。前者用于垂直提升；后者用于水平牽引，優(yōu)點(diǎn)是作業(yè)穩(wěn)定性好、作業(yè)速度快，但是液壓千斤頂?shù)呐渲脭?shù)量較大。
g) 操作方式：具有自動(dòng)作業(yè)、半自動(dòng)作業(yè)、單點(diǎn)調(diào)整、手動(dòng)作業(yè)等多種操作方式。
h) 性、適應(yīng)性：可以承受一般建筑施工現(xiàn)場(chǎng)的露天日曬、小雨、5級(jí)風(fēng)、連續(xù)作業(yè)、電磁干擾、電網(wǎng)波動(dòng)等工況。
四、 應(yīng)用實(shí)例與效益
1. 東方航空公司雙機(jī)位機(jī)庫(kù)3200噸鋼屋蓋整體提升工程
鋼屋蓋網(wǎng)架的跨度150米，縱深90米，高18米，重量3200噸。采用“地面拼裝、整體提升”的施工工藝，即在地面上將網(wǎng)架拼裝好，然后整體提升到25高的砼柱頂上。不設(shè)臨時(shí)的提升承載柱，利用機(jī)庫(kù)26根長(zhǎng)期結(jié)構(gòu)柱的柱頂，設(shè)置液壓千斤頂集群進(jìn)行提升。由于機(jī)庫(kù)東、西、北三面有柱，南面無柱，屋蓋南端總量又占總重量三分之二，因此提升點(diǎn)分布和負(fù)載分布極不均勻，對(duì)網(wǎng)架變形控制和結(jié)構(gòu)柱承載控制很不利，提升控制難度很大
1996年6月下旬，經(jīng)過4天共32小時(shí)的提升作業(yè)，將3200噸的鋼屋蓋網(wǎng)架從地面整體提升25米，順利完成安裝工程。
在提升過程中做到了：⑴ 各吊點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)的高度差不超過5毫米，確保了網(wǎng)架的變形小于設(shè)計(jì)限定值；⑵ 各吊點(diǎn)動(dòng)載始終保持均衡(靜載懸殊達(dá)20倍)，確保了被用作提升承載柱的機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)柱的荷載安全值；⑶ 屋架定位偏差小于2毫米，施工質(zhì)量?jī)?yōu)良。
該工程節(jié)約施工費(fèi)用710萬(wàn)元，并且創(chuàng)造了兩項(xiàng)國(guó)內(nèi)記錄：⑴ 一次提升跨度較大：150米；⑵ 超大型屋蓋整體提升不設(shè)輔助的提升承載柱。
2. 浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)航站樓鋼屋蓋區(qū)段整體移位施工
鋼屋蓋為連續(xù)三跨，跨度分別為80、42和48米，長(zhǎng)度為412米，高30～39米，總重1.6萬(wàn)余噸。在鋼屋蓋安裝之前，航站樓的現(xiàn)澆混凝土框架結(jié)構(gòu)已先期完成，因而起重機(jī)無法進(jìn)入跨內(nèi)施工，難以用常規(guī)方法吊裝，故采用“屋架節(jié)間地面拼裝、柱梁屋蓋跨端組合，區(qū)段整體縱向移位”的施工方案，即在地面拼裝屋架，再將屋架和柱、梁等吊到砼結(jié)構(gòu)樓面的邊端組合成屋蓋區(qū)段，然后應(yīng)用本系統(tǒng)將區(qū)段向樓面中央水平移位到安裝位置。
1998年2-8月鋼屋蓋安裝完成，其中鋼屋蓋區(qū)段移位14次(每次距離50-200m，重量1200-1400噸)，累計(jì)移位重量2萬(wàn)余噸，累計(jì)移位距離2200m，累計(jì)移位時(shí)間400小時(shí)。
在牽引過程中做到了：⑴ 屋蓋滑移速度控制良好，加速度值小于設(shè)計(jì)限定值；⑵ 各牽引點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)的位移差不超過10毫米，確保了屋蓋滑移中的正確姿態(tài)，杜絕了“卡軌”可能性。
由于采用以屋蓋水平滑移為主要特點(diǎn)的新工藝，鋼屋蓋的安裝工程節(jié)約了建設(shè)投資1000萬(wàn)元。
3. 南陽(yáng)鴨河口電廠干煤棚網(wǎng)架整體展開提升工程
網(wǎng)架橫向跨度108米、縱向深度90米，高度約39米，重量505噸，提升高度約29米。該網(wǎng)架結(jié)構(gòu)分為鉸接的5塊，地面拼裝后呈折疊狀，通過整體提升，使它展開為無柱拱形網(wǎng)架。這種結(jié)構(gòu)與施工方法在國(guó)內(nèi)尚無先例，是一項(xiàng)重大創(chuàng)新。它首先由設(shè)計(jì)單位提出，得到業(yè)主和施工總包單位的支持，并由我公司采用本系統(tǒng)予以實(shí)施。2001年5～6月經(jīng)過5天共40小時(shí)的提升，順利地將網(wǎng)架提升到位。提升過程中各提升點(diǎn)高度差控制在3毫米以內(nèi)，施工偏差控制和安裝定位質(zhì)量均符合設(shè)計(jì)要求，在國(guó)內(nèi)空間結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)有效大影響。
計(jì)算機(jī)控制技術(shù)論文:脈沖功率裝置能源計(jì)算機(jī)控制技術(shù)
摘要 介紹一種多分布傳式MARX發(fā)生器能源計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)．詳細(xì)敘述了系統(tǒng)的硬件構(gòu)成,計(jì)算機(jī)與各能源系統(tǒng)之間的通訊原理和通訊協(xié)議,以及系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)，同時(shí)簡(jiǎn)要說明了系統(tǒng)抗干擾解決辦法。
關(guān)鍵詞 MARX發(fā)生器 程控電源 RS485總線 Visual Basic
1 引言
脈沖能源裝置在加速器、自由電子激光研究、X光閃光照相和粒子聚變等脈沖功率技術(shù)研究領(lǐng)域廣泛使用，通常使用數(shù)量較多，分布較廣，同時(shí)周圍電磁干擾較強(qiáng)，控制操作和參數(shù)測(cè)量都比較復(fù)雜，同時(shí)也需要較多的人力來維護(hù)。
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)今世界上基于PC的自動(dòng)化方案已成為主流，PC在自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用正迅速增長(zhǎng)，通過將所有的功能集成于這個(gè)統(tǒng)一開放的平臺(tái)上，通過人機(jī)界面可以使復(fù)雜的控制和數(shù)據(jù)處理變得更加簡(jiǎn)單化。
2控制系統(tǒng)硬件構(gòu)成
整個(gè)系統(tǒng)有多臺(tái)Marx需要控制，每臺(tái)發(fā)生器由充電控制和觸發(fā)兩部分組成，需要控制的量有充電電壓的起停控制、電壓檢測(cè)、接地裝置的通斷控制、觸發(fā)以及開關(guān)上的氣壓檢測(cè)等，通過一條總線將將系統(tǒng)中的各個(gè)被控量連接在一起，構(gòu)成一分布式控制系統(tǒng)，這里采用工業(yè)上廣泛使用的RS485總線，RS485總線是美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA）制定的平衡發(fā)送、平衡接收的標(biāo)準(zhǔn)異步串行總線，具有傳輸距離遠(yuǎn)、通訊速率高，抗干擾能力強(qiáng)，軟硬件支持豐富與現(xiàn)場(chǎng)儀表接口簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)和擴(kuò)展等特點(diǎn)，接口總線上可連接32個(gè)設(shè)備，加中繼器后最多可達(dá)255個(gè)設(shè)備，因此滿足該能源控制要求。控制系統(tǒng)框圖如下：
圖1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
該系統(tǒng)由一臺(tái)主控上位機(jī)PC和一系列MARX發(fā)生器充電電源設(shè)備構(gòu)成，由于環(huán)境電磁干擾較為嚴(yán)重，在選擇通信介質(zhì)時(shí)可優(yōu)先采用光纖通信方式，通訊速率57.6kB/s，通訊距離可達(dá)1.2km，通過上位機(jī)（PC）發(fā)送參數(shù)及控制命令，給電容器充電到事先設(shè)定的電壓值（0到100kV之間任意值）。在以上各子設(shè)備中，經(jīng)常要用程控電源去控制MARX發(fā)生器的充電電壓、充電速度。通過一臺(tái)工控PC機(jī)靈活地控制多臺(tái)充電電源，以達(dá)到控制各MARX發(fā)生器充電的目的。針對(duì)這一需要，采用帶有RS485通信接口的具有線性升壓功能的可編程交流電源，該電源內(nèi)部自帶單片機(jī)系統(tǒng)和看門狗定時(shí)器，每個(gè)電源賦予各自獨(dú)立的地址碼用以識(shí)別身份，同時(shí)它屬于正弦波調(diào)壓，可有效避免采用傳統(tǒng)的采用可控硅調(diào)壓方式時(shí)屢次損壞高壓變壓器的情況，使操作者能夠方便靈活地對(duì)其進(jìn)行控制。
每路Marx發(fā)生器充電部分包括程控電源、雙極性高壓變壓器，分壓器和接地裝置等三部分，見圖2 所示，程控電源給高壓變壓器初級(jí)提供緩慢上升的電壓，變壓器高壓側(cè)經(jīng)整流后給MARX發(fā)生器充電，電壓檢測(cè)是通過10000：1的高壓分壓器將分壓后的信號(hào)送給程控電源內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換，經(jīng)內(nèi)部單片機(jī)處理，并與設(shè)定的電壓值進(jìn)行比較，比較后的結(jié)果用來實(shí)現(xiàn)自停控制，這樣可有效防止通訊故障所造成失控現(xiàn)象。
圖2 Marx發(fā)生器能源部分線路圖
3 MARX發(fā)生器能源制過程
① 程控電源接通供電電源時(shí)的輸出為0伏，開關(guān)量輸出為假（開路）。
②首先上位機(jī)發(fā)出各種設(shè)置參數(shù)到指定地址程控電源。如,上升時(shí)間、上升速度、保持時(shí)間、充電電壓等。
③程控電源收到電壓回傳命令后，將兩路模擬量的值傳送到上位機(jī)。
④上位機(jī)發(fā)出啟動(dòng)指令后，指定地址程控電源的輸出開始從0伏慢慢線性上升到設(shè)定值，保持到指定的時(shí)間后關(guān)斷輸出。當(dāng)上位機(jī)發(fā)出所有電源都啟動(dòng)指令后，所有程控電源都啟動(dòng)。
⑤上位機(jī)發(fā)出立即停止指令后，指定地址程控電源的輸出立即停止上升，保持到指定的時(shí)間后關(guān)斷輸出，當(dāng)上位機(jī)發(fā)出所有電源都停止指令時(shí)，所有程控電源都立即停止。
⑥上位機(jī)發(fā)出接地打開指令后，指定地址程控電源的開關(guān)量輸出為1，電磁鐵吸合，當(dāng)上位機(jī)發(fā)出所有程控電源的接地都斷開命令時(shí)，所有程控電源的接地電磁鐵都吸合。
⑦上位機(jī)發(fā)出接地指令后，指定地址程控電源的開關(guān)量輸出為0，電磁鐵釋放，當(dāng)上位機(jī)發(fā)出所有程控電源都接地時(shí)，所有程控電源的接地電磁鐵都釋放。
4 監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)
軟件采用Visual Basic6.0編程，作出十分直觀的人機(jī)界面，采用RS-485通信標(biāo)準(zhǔn)和上述的問答方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，通過上位機(jī)向串口讀寫數(shù)據(jù)，并通過光纖485總線將各種控制信息傳送到現(xiàn)場(chǎng)的每路MARX充電子系統(tǒng)，上位機(jī)就可以監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)上任何一臺(tái)MARX能源了，予置數(shù)值可以分別顯示在PC機(jī)軟件窗口和單片機(jī)系統(tǒng)的予置數(shù)字表頭上。同時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)電壓信號(hào)也可以實(shí)時(shí)顯示在PC機(jī)的界面上。此設(shè)計(jì)界面直觀，而且利于對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。因此，采用本系統(tǒng)，大大提高了現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)予置精度，對(duì)實(shí)驗(yàn)操作人員來說人機(jī)界面良好，簡(jiǎn)單易懂。
根據(jù)系統(tǒng)功能的要求，上位機(jī)需發(fā)送2種類型的命令：（1）同期命令，它由定時(shí)器觸發(fā)引起，每隔一個(gè)定時(shí)周期發(fā)送1次，例如發(fā)往各充電單元的數(shù)據(jù)和狀態(tài)回傳命令；（2）非周期性命令，它由操作者按動(dòng)相應(yīng)命令按鈕引起，非周期性發(fā)送。所有命令均采用ASCII碼方式傳送，為了防止通訊錯(cuò)誤，各子機(jī)正確收到上位機(jī)發(fā)來的命令后返回相應(yīng)的確認(rèn)字符。
在VB6.0中使用了MSCOMM控件，用來實(shí)現(xiàn)串行通信。MSComm控件有很多屬性，其中最基本的有以下幾個(gè)：
Commport屬性 設(shè)置并返回通信端口號(hào)，用于指定使用PC機(jī)的哪一個(gè)串行端口。
Setting屬性 以字符串的形式設(shè)置并返回波特率、奇偶校驗(yàn)、數(shù)據(jù)位和停止位。
Portopen屬性 設(shè)置并返回通信端口的狀態(tài)，用于打開或關(guān)閉端口。
Output屬性 用于發(fā)送數(shù)據(jù)，可以是文本數(shù)據(jù)或二進(jìn)制數(shù)據(jù)。
Input屬性 從接收緩沖區(qū)返回和刪除字符，用于接收數(shù)據(jù)。
本系統(tǒng)VB程序初始化上位機(jī)通信程序如下：
mPort=2 ；選串行端口2
MSComm1.Settings=“57600，n，8，1” ' 設(shè)置通信參數(shù)
MSComm1.OutBufferSize=512 ' 設(shè)置發(fā)送緩沖區(qū)大小
MSComm1.OutBufferCount=0 ' 清除輸出緩沖區(qū)
Mscomm1.Inputlen=0 ' 讀入接收緩沖區(qū)全部字符
MSComm1.PortOpen=True ' 打開串行端口
由于數(shù)據(jù)是動(dòng)態(tài)接收，所以數(shù)據(jù)的處理也是動(dòng)態(tài)進(jìn)行,程序中使用了一個(gè)Timer控件，其命令發(fā)出與數(shù)據(jù)的接收均在Timer控件的定時(shí)期間進(jìn)行，在Timer控件的定時(shí)期間依次調(diào)用模擬量和狀態(tài)量返回子過程，同時(shí)監(jiān)視是否有命令按鈕按下，當(dāng)按下某操作命令按鈕時(shí)調(diào)用命令處理子過程，部分程序如下：
Private Sub Timer1_Timer()
IF CmdPress=True Then Call SendCmd ' 當(dāng)按下某操作命令按鈕時(shí)轉(zhuǎn)入命令處理子過程
UpdateAI 更新各模擬量數(shù)據(jù)的顯示
UpdateDI更新各狀態(tài)量
End Sub
Private Sub sendCmd()
UpdateDO (Cmd) ' 輸出控制開關(guān)量
………
End Sub
5 系統(tǒng)抗干擾問題
監(jiān)控系統(tǒng)在工業(yè)中的應(yīng)用越來越多，由于現(xiàn)場(chǎng)的電氣環(huán)境比較復(fù)雜，容易形成各種干擾源，特別是在大電流、強(qiáng)脈沖實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，因此研究解決系統(tǒng)抗干擾問題對(duì)確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行有著非常的意義。
該系統(tǒng)中使用RS485總線，RS485總線是采用差分平衡電氣接口，本身具有較強(qiáng)的抗電磁干擾能力，但在實(shí)際當(dāng)中仍然會(huì)現(xiàn)一些問題，為此應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：
（1）與遠(yuǎn)距離上位機(jī)通訊采用光纖傳輸，子機(jī)之間不方便采用用光纖傳輸時(shí)，應(yīng)選擇合理的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
（2）采用雙絞線作為RS485傳輸線時(shí)，雖然對(duì)電磁感應(yīng)噪聲有較強(qiáng)的抑制能力，但對(duì)靜電感應(yīng)引起噪聲的抑制能力較差，因此應(yīng)選用帶屏蔽的雙絞線，同時(shí)雙絞線的屏蔽層要正確接地。
（3）通過在總線兩端加入匹配電阻的方法，解決信號(hào)反射問題
（4）系統(tǒng)的供電方式有兩種：一種是集中供電方式，即電源都引自同一處，另一種是分布式供電，各子設(shè)備在安裝位置附近取電源，從抗干擾效果的角度講，應(yīng)選擇集中供電方式，這樣可基本消除各處參考電位不等的情況。
6 結(jié)束語(yǔ)
本文提出的主從分布式多機(jī)通信系統(tǒng)硬件電路簡(jiǎn)單，控制靈活。與其他語(yǔ)言相比，用VB語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)上位機(jī)數(shù)據(jù)傳送的優(yōu)點(diǎn)是可方便地控制通信對(duì)象的選擇，具有較大的靈活性，且編程容易。此外，由于RS485總線的通訊方式仍屬于串行通訊方式，在通訊速度上有些偏低，在操作上表現(xiàn)為數(shù)據(jù)刷新時(shí)間稍微偏長(zhǎng)，當(dāng)系統(tǒng)子設(shè)備較多時(shí)，其控制的實(shí)時(shí)性不很理想，此時(shí)需對(duì)控制系統(tǒng)作進(jìn)一步的改進(jìn)。
7 參考文獻(xiàn)
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2. 蔡祥榮. RS-485總線應(yīng)用中的幾個(gè)問題. 力源電子工程，2001
計(jì)算機(jī)控制技術(shù)論文:一種變頻泵站節(jié)約能耗的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)
摘要：怎樣合理使用變頻調(diào)速設(shè)備才節(jié)能，是本文討論的問題。 重點(diǎn)討論了并聯(lián)泵合理搭配運(yùn)行和調(diào)速策略的控制原理及實(shí)現(xiàn)控制的數(shù)學(xué)方法；采用力控組態(tài)軟件+PLC+變頻調(diào)速控制技術(shù)，確定泵站節(jié)能經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的量化問題。
關(guān)鍵詞：組態(tài)軟件 PLC 虛擬水泵
給水行業(yè)的配水、增壓泵站進(jìn)行變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)改造后，經(jīng)過運(yùn)行，普遍發(fā)現(xiàn)在使用過程中存在以下問題：
1、 在滿足用戶的需水量及保障供水壓力的情況下，開并聯(lián)泵組時(shí)，水泵節(jié)電很少甚至不節(jié)電；一臺(tái)調(diào)速泵運(yùn)行時(shí)，節(jié)電很少或不節(jié)電。
2、當(dāng)工況點(diǎn)、管網(wǎng)參數(shù)等情況發(fā)生變化后，且在泵站系統(tǒng)滿足工況條件下，調(diào)速系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)運(yùn)行不穩(wěn)定現(xiàn)象，從而造成節(jié)能效果不能保持低的單位電耗值。
針對(duì)供水行業(yè)的使用情況，許多人盲目的把變頻調(diào)速設(shè)備當(dāng)作節(jié)能設(shè)備來看待，實(shí)際上對(duì)變頻技術(shù)根本不清楚，也沒有確切衡量節(jié)電效果的尺度。對(duì)此，本文討論在并聯(lián)泵組中，機(jī)組如何合理搭配運(yùn)行以及使用調(diào)速方式，采用力控組態(tài)軟件+PLC控制技術(shù)，解決對(duì)泵站節(jié)能經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的量化問題。
一、能耗最小的并聯(lián)泵組合理運(yùn)行搭配及調(diào)速方式的控制理論
1 、控制原理
在泵站系統(tǒng)的工藝參數(shù)（流量、壓力）、設(shè)備參數(shù)（水泵、電機(jī)、調(diào)速裝置）等確定的情況下，采用最小二乘法理論找出H-Q之間的函數(shù)關(guān)系，運(yùn)用并聯(lián)泵組特性曲線擬合法，自動(dòng)找出一套耗能最小的運(yùn)行搭配和調(diào)速方式，即優(yōu)化泵組合方案（運(yùn)行搭配合理的泵組工況點(diǎn)穩(wěn)定運(yùn)行在高效區(qū)間內(nèi)）。當(dāng)然，該優(yōu)化泵組合方案并不一定是每臺(tái)水泵都能達(dá)到，在這里是指一個(gè)泵站內(nèi)水泵優(yōu)化組合后的總體效果，可以形象的說把整個(gè)泵站內(nèi)已優(yōu)化組合后的每一泵組合方案看作一臺(tái)水泵，我們把泵組合方案稱為虛擬水泵，而這一臺(tái)虛擬水泵在一定壓力和流量下，用最小二乘法理論計(jì)算出虛擬水泵的特性方程和特性曲線為標(biāo)準(zhǔn)，找出虛擬水泵高效區(qū)的范圍。當(dāng)“虛擬水泵”的工況點(diǎn)不在高效區(qū)內(nèi)運(yùn)行時(shí)，控制系統(tǒng)可根據(jù)水泵調(diào)速的相似定理和等效率原理，通過設(shè)定參數(shù)自動(dòng)調(diào)整變頻泵的運(yùn)行工況點(diǎn)，使動(dòng)態(tài)運(yùn)行虛擬水泵的工況點(diǎn)處在高效區(qū)內(nèi)，此時(shí)單位流量耗能最小（控制原理 示意見圖1）。
欲使調(diào)速后的“虛擬水泵”方案工況點(diǎn)運(yùn)行在高效區(qū)內(nèi)，可根據(jù)相似定理和等效率原理，使“虛擬水泵”調(diào)速后的特性曲線經(jīng)過設(shè)定的（流量、壓力）參數(shù)點(diǎn)，此點(diǎn)就是“虛擬水泵”的工況點(diǎn)。
二、技術(shù)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
1、泵站的工藝流程及控制流程
1.1泵站的工藝流程
我公司董莊配水泵站采用直抽方式對(duì)一條DN800管道進(jìn)行配水，最終配水流量為2100m3/h，出站壓力為0.39MPa。主要設(shè)備有： 2臺(tái)日本MITSUTISHI F系列變頻器；4臺(tái)離心式送水泵，每臺(tái)送水泵配一臺(tái)出水電動(dòng)閥、一個(gè)吊水電磁閥；2臺(tái)立式潛水泵(排水用)；2臺(tái)真空泵(送水泵真空吊水用)。此外，設(shè)備還有與系統(tǒng)相關(guān)的自動(dòng)化儀表等。從節(jié)能降耗的目標(biāo)出發(fā)，配水泵站最終的泵組優(yōu)化搭配及調(diào)速方案（表1）。
配水水泵在清水池水位有效水深1.8米以上時(shí)，為自灌式；1.8米以下需進(jìn)行真空吊水。水泵開停臺(tái)數(shù)，根據(jù)清水池的水位、服務(wù)壓力和流量的參數(shù)自動(dòng)優(yōu)化組合，并把機(jī)泵的運(yùn)行狀態(tài)通過PLC 的I/O接口及時(shí)傳送給力控組態(tài)軟件實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，使值班人員隨時(shí)監(jiān)控各機(jī)泵運(yùn)行情況；排水泵根據(jù)集水坑水位、真空泵根據(jù)真空吊水要求自動(dòng)確定開、停泵。在電氣回路中，高、低壓開關(guān)柜倒閘均為人工操作，電量和儀表數(shù)據(jù)記錄自動(dòng)傳輸，值班人員可從顯示屏上及時(shí)看到每一臺(tái)虛擬水泵的單位流量電耗值和其它參數(shù)。
1.2泵站的控制流程
泵站內(nèi)的機(jī)泵控制，可采用現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制方式、半自動(dòng)控制方式、全自動(dòng)控制方式，運(yùn)行機(jī)泵出現(xiàn)故障時(shí)，備用機(jī)泵自動(dòng)開啟。
設(shè)定“虛擬水泵”的參數(shù)（流量、壓力），顯示屏上同時(shí)顯示“虛擬水泵”的理論H-Q特性曲線和管網(wǎng)特性曲線(見圖2)。根據(jù)每一臺(tái)“虛擬水泵”對(duì)應(yīng)的理論單位流量電耗值，選擇“虛擬水泵”方案，并輸出所選的方案。在機(jī)泵啟動(dòng)前，系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)清水池水位狀態(tài)、泵停止?fàn)顟B(tài)、泵非故障狀態(tài)、泵運(yùn)行狀態(tài)、變頻器非故障狀態(tài)、閥門的位置狀態(tài)信號(hào)是否正常，若不正常，停止開泵；若信號(hào)正常，依次啟動(dòng)調(diào)速泵、定速泵，自動(dòng)打開對(duì)應(yīng)出水閥門，“虛擬水泵”運(yùn)行正常后，可從顯示屏上監(jiān)控“虛擬水泵”理論特性曲線與該“虛擬水泵”實(shí)際疊加后動(dòng)態(tài)特性曲線的擬合情況，值班人員很快能知道“虛擬水泵”工況點(diǎn)是否運(yùn)行在高效區(qū)，若“虛擬水泵”的實(shí)時(shí)單位流量電耗值超過理論單位流量電耗值，系統(tǒng)則發(fā)出聲、光報(bào)警信號(hào)，及時(shí)通知值班人員，用本地控制方式由值班人員手動(dòng)控制調(diào)節(jié)，使“虛擬水泵”的工況點(diǎn)運(yùn)行在高效區(qū)內(nèi)。若以上有任一信號(hào)不正確，管網(wǎng)壓力和流量即使?jié)M足要求，也不能開泵，同時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。另外，每一臺(tái)機(jī)泵的運(yùn)行實(shí)時(shí)電流超過本身正常的額定電流，且延時(shí)8秒時(shí)，發(fā)出故障報(bào)警信號(hào)，并緊急停泵。水泵若未能按程序操作，則報(bào)警。每臺(tái)水泵電機(jī)發(fā)生故障，都可以自動(dòng)關(guān)閉對(duì)應(yīng)閥門，并發(fā)出故障報(bào)警信號(hào)，同時(shí)備用泵自行投入運(yùn)行。PLC接到關(guān)泵指令，先關(guān)閉對(duì)應(yīng)出水閥門，水泵再停止運(yùn)轉(zhuǎn)。排水泵的控制邏輯和高、低壓配電的監(jiān)控參數(shù)由PLC單獨(dú)控制。
2、軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
根據(jù)泵組合理運(yùn)行搭配及調(diào)速理論、控制流程、，程序監(jiān)控流程圖（圖3）為：
三、應(yīng)用效果
2000年6月經(jīng)過實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，我們發(fā)現(xiàn)單獨(dú)采用自控變頻控制技術(shù)后，在并聯(lián)泵組運(yùn)行時(shí)，節(jié)能較少，跟沒有使用變頻設(shè)備差不多。2002年4月經(jīng)過用組態(tài)軟件+PLC+變頻調(diào)速控制技術(shù)改造后，泵站系統(tǒng)在滿足工況條件下，自動(dòng)變頻系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，節(jié)能效果長(zhǎng)期保持低的單位電耗值，比原來用變頻設(shè)備改造后節(jié)約30%左右（見表2）。
四、結(jié)語(yǔ)
綜上所述，在供水行業(yè)內(nèi)，使用自控變頻設(shè)備是否節(jié)能，經(jīng)過實(shí)踐，我們認(rèn)為只有對(duì)應(yīng)用環(huán)境、控制對(duì)象以及經(jīng)理論測(cè)算有多大的節(jié)能潛力，然后采用什么樣的自動(dòng)控制方案改造節(jié)能潛力較大，且系統(tǒng)穩(wěn)定，節(jié)能效果保持長(zhǎng)期穩(wěn)定，才是我們真正要達(dá)到的用當(dāng)前信息工程技術(shù)改造傳統(tǒng)控制過程的目的。
計(jì)算機(jī)控制技術(shù)論文:大型結(jié)構(gòu)整體安裝計(jì)算機(jī)控制技術(shù)
摘要：上海市機(jī)械施工公司是從事高層及大型結(jié)構(gòu)吊裝、隧道工程、公路工程、橋梁工程、給排水及污水處理工程、樁基及地下深基礎(chǔ)、地下連續(xù)墻，以及建筑安裝和市政工程總承包的國(guó)有大中型機(jī)械化施工企業(yè)，隸屬于上海建工集團(tuán)。公司現(xiàn)有職工1600余人，其中有職稱的技術(shù)、管理人員300余人，4級(jí)以上技工1000余人，擁有固定資產(chǎn)原值1.46億元，人均技術(shù)裝備6.37萬(wàn)元，年施工產(chǎn)值4～5億元。
關(guān)鍵詞：整體安裝 現(xiàn)場(chǎng)施工
一、 概述
鋼結(jié)構(gòu)安裝是公司的主要業(yè)務(wù)之一。針對(duì)近年來高、重、大、特殊鋼結(jié)構(gòu)的不斷涌現(xiàn)，傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)安裝施工工藝與設(shè)備往往難以勝任，公司通過反復(fù)研究與實(shí)踐，采用計(jì)算機(jī)、信息處理、自動(dòng)控制、液壓控制等高新技術(shù)與結(jié)構(gòu)吊裝技術(shù)相結(jié)合，自行開發(fā)了大型結(jié)構(gòu)整體安裝計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，自行研制了大型結(jié)構(gòu)整體安裝計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，完成了一系列重大工程，取得較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。同時(shí)也發(fā)展了我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)，并使企業(yè)在國(guó)內(nèi)大型、特殊鋼結(jié)構(gòu)施工領(lǐng)域保持了經(jīng)驗(yàn)豐富地位。
二、 技術(shù)原理
大型結(jié)構(gòu)整體安裝計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的原理是“鋼鉸線承載、計(jì)算機(jī)控制、液壓千斤頂集群作業(yè)”。
1. 液壓千斤頂集群作業(yè)
以液壓千斤頂作為施工作業(yè)的動(dòng)力設(shè)備。由于液壓千斤頂可以靈活布置與組合，可以根據(jù)大型結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和施工現(xiàn)場(chǎng)的條件，構(gòu)成受力合理、動(dòng)力足夠的施工作業(yè)系統(tǒng)，因此可以用于各種大型、特殊、復(fù)雜的結(jié)構(gòu)安裝工程。
根據(jù)各作業(yè)點(diǎn)提升力的要求，將若干液壓千斤頂與液壓閥組、泵站等組合成液壓千斤頂集群，大型結(jié)構(gòu)整體提升時(shí)稱為液壓提升器，大型結(jié)構(gòu)整體移位時(shí)稱為液壓牽引器。一般是1個(gè)作業(yè)點(diǎn)配置1套液壓提升器或牽引器。液壓千斤頂集群在計(jì)算機(jī)控制下同步作業(yè)，使提升或移位過程中大型結(jié)構(gòu)的姿態(tài)平穩(wěn)、負(fù)荷均衡，從而順利安裝到位。
2. 鋼絞線承載
液壓千斤頂通過集束的鋼絞線提升或牽引大型結(jié)構(gòu)。
3. 計(jì)算機(jī)控制
施工作業(yè)由計(jì)算機(jī)通過傳感器和信息傳輸電路進(jìn)行智能化的閉環(huán)控制。
計(jì)算機(jī)控制主要是3項(xiàng)作用，首先是控制液壓千斤頂集群的同步作業(yè)，其次是控制施工偏差，再次是對(duì)整個(gè)作業(yè)進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)信息化施工。計(jì)算機(jī)控制具有智能化功能，可以在施工過程中自動(dòng)對(duì)施工系統(tǒng)進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整，進(jìn)行故障的自動(dòng)檢測(cè)與診斷，并能模仿與代替操作人員的部分工作，提高施工的安全性和自動(dòng)化程度。
三、 控制系統(tǒng)
1. 系統(tǒng)功能
系統(tǒng)的主要作用是以液壓作業(yè)方式進(jìn)行大型結(jié)構(gòu)的整體提升、整體移位等，并始終保持大型結(jié)構(gòu)的合理姿態(tài)，使施工負(fù)載、穩(wěn)定性、各項(xiàng)參數(shù)和偏差均符合設(shè)計(jì)要求。
控制系統(tǒng)的主要功能有千斤頂集群控制、作業(yè)流程控制、施工偏差控制、負(fù)載均衡控制、操作臺(tái)實(shí)時(shí)監(jiān)控，以及單點(diǎn)微調(diào)控制等。
2. 系統(tǒng)構(gòu)成
大型結(jié)構(gòu)整體安裝計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)由控制和執(zhí)行兩部分組成。
a) 控制部分
控制部分包括計(jì)算機(jī)子系統(tǒng)和電氣控制子系統(tǒng)。控制部分的核心是計(jì)算機(jī)控制，外層是電氣控制。計(jì)算機(jī)子系統(tǒng)通過電氣子系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)液壓執(zhí)行系統(tǒng)，并通過電氣子系統(tǒng)采集液壓系統(tǒng)狀態(tài)和作業(yè)點(diǎn)工作數(shù)據(jù)，作為控制調(diào)節(jié)的依據(jù)。電氣子系統(tǒng)還要負(fù)責(zé)整個(gè)施工作業(yè)系統(tǒng)的啟動(dòng)、停車、安全聯(lián)鎖，以及供配電管理。
計(jì)算機(jī)子系統(tǒng)由下列模塊組成：
⑴ 順序控制：進(jìn)行千斤頂集群動(dòng)作控制和施工作業(yè)流程控制。
⑵ 偏差控制：進(jìn)行結(jié)構(gòu)姿態(tài)(高度、水平度、垂直度)偏差控制和施工負(fù)載均衡控制。
⑶ 操作臺(tái)控制：對(duì)施工作業(yè)進(jìn)行操作和監(jiān)控，并完成工作數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、打印輸出等。
⑷ 自適應(yīng)控制：對(duì)施工作業(yè)系統(tǒng)進(jìn)行自適應(yīng)控制、故障診斷與檢測(cè)等。
電氣控制子系統(tǒng)由總控臺(tái)、電液控制臺(tái)、總電氣柜、作業(yè)點(diǎn)控制柜、泵站控制箱，以及傳感檢測(cè)電路、液壓驅(qū)動(dòng)電路等組成。
b) 執(zhí)行部分
執(zhí)行部分包括液壓子系統(tǒng)和支承導(dǎo)向子系統(tǒng)。
液壓子系統(tǒng)由下列部分組成：
⑴ 液壓千斤頂集群：布置在各作業(yè)點(diǎn)，根據(jù)作業(yè)點(diǎn)要求，由若干臺(tái)液壓千斤頂、液壓控制閥組構(gòu)成。
⑵ 液壓泵站：為液壓千斤頂提供動(dòng)力，一般1個(gè)或幾個(gè)作業(yè)點(diǎn)配置1臺(tái)液壓泵站。
⑶ 鋼鉸線：采用高強(qiáng)度低松馳鋼鉸線。
支承導(dǎo)向子系統(tǒng)用于大型結(jié)構(gòu)整體安裝過程中的支承、導(dǎo)向或加固、穩(wěn)定作用，例如整體提升中的提升柱、整體移位中的滑道、導(dǎo)軌，以及結(jié)構(gòu)的臨時(shí)加固設(shè)施等。
3. 系統(tǒng)的性能
a) 作業(yè)能力：施工作業(yè)系統(tǒng)的規(guī)模根據(jù)工程需要確定，通過組合液壓千斤頂集群，作業(yè)能力可滿足超大型工程的需要。已應(yīng)用的工程中較大起重荷載3200噸，較大起重力6600噸，共使用86個(gè)液壓千斤頂。
b) 作業(yè)點(diǎn)數(shù)：標(biāo)準(zhǔn)配置的系統(tǒng)最多可控制30個(gè)作業(yè)點(diǎn)(一般工程作業(yè)點(diǎn)為4～8個(gè)，迄今為止較大的工程中作業(yè)點(diǎn)為26個(gè))。超過30個(gè)作業(yè)點(diǎn)時(shí)可以增設(shè)額外的控制模塊來擴(kuò)容。
c) 作業(yè)對(duì)象規(guī)模：原則上只受工程結(jié)構(gòu)和施工現(xiàn)場(chǎng)條件限制。已應(yīng)用的工程中，較大結(jié)構(gòu)尺寸為150×90×20米，提升高度29米。
d) 控制策略：可同時(shí)控制作業(yè)對(duì)象的姿態(tài)偏差、速度偏差、壓力(提升力或牽引力)偏差，并可根據(jù)各個(gè)工程的不同特點(diǎn)和要求，確定不同的多因素控制策略。
e) 控制精度：各作業(yè)點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)的高度或位移偏差可控制在2～3毫米以內(nèi)。
f) 液壓系統(tǒng)工作方式：液壓千斤頂間歇伸缸和連續(xù)伸缸兩種方式。前者用于垂直提升；后者用于水平牽引，優(yōu)點(diǎn)是作業(yè)穩(wěn)定性好、作業(yè)速度快，但是液壓千斤頂?shù)呐渲脭?shù)量較大。
g) 操作方式：具有自動(dòng)作業(yè)、半自動(dòng)作業(yè)、單點(diǎn)調(diào)整、手動(dòng)作業(yè)等多種操作方式。
h) 性、適應(yīng)性：可以承受一般建筑施工現(xiàn)場(chǎng)的露天日曬、小雨、5級(jí)風(fēng)、連續(xù)作業(yè)、電磁干擾、電網(wǎng)波動(dòng)等工況。
四、 應(yīng)用實(shí)例與效益
1. 東方航空公司雙機(jī)位機(jī)庫(kù)3200噸鋼屋蓋整體提升工程
鋼屋蓋網(wǎng)架的跨度150米，縱深90米，高18米，重量3200噸。采用“地面拼裝、整體提升”的施工工藝，即在地面上將網(wǎng)架拼裝好，然后整體提升到25高的砼柱頂上。不設(shè)臨時(shí)的提升承載柱，利用機(jī)庫(kù)26根長(zhǎng)期結(jié)構(gòu)柱的柱頂，設(shè)置液壓千斤頂集群進(jìn)行提升。由于機(jī)庫(kù)東、西、北三面有柱，南面無柱，屋蓋南端總量又占總重量三分之二，因此提升點(diǎn)分布和負(fù)載分布極不均勻，對(duì)網(wǎng)架變形控制和結(jié)構(gòu)柱承載控制很不利，提升控制難度很大
1996年6月下旬，經(jīng)過4天共32小時(shí)的提升作業(yè)，將3200噸的鋼屋蓋網(wǎng)架從地面整體提升25米，順利完成安裝工程。
在提升過程中做到了：⑴ 各吊點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)的高度差不超過5毫米，確保了網(wǎng)架的變形小于設(shè)計(jì)限定值；⑵ 各吊點(diǎn)動(dòng)載始終保持均衡(靜載懸殊達(dá)20倍)，確保了被用作提升承載柱的機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)柱的荷載安全值；⑶ 屋架定位偏差小于2毫米，施工質(zhì)量?jī)?yōu)良。
該工程節(jié)約施工費(fèi)用710萬(wàn)元，并且創(chuàng)造了兩項(xiàng)國(guó)內(nèi)記錄：⑴ 一次提升跨度較大：150米；⑵ 超大型屋蓋整體提升不設(shè)輔助的提升承載柱。
2. 浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)航站樓鋼屋蓋區(qū)段整體移位施工
鋼屋蓋為連續(xù)三跨，跨度分別為80、42和48米，長(zhǎng)度為412米，高30～39米，總重1.6萬(wàn)余噸。在鋼屋蓋安裝之前，航站樓的現(xiàn)澆混凝土框架結(jié)構(gòu)已先期完成，因而起重機(jī)無法進(jìn)入跨內(nèi)施工，難以用常規(guī)方法吊裝，故采用“屋架節(jié)間地面拼裝、柱梁屋蓋跨端組合，區(qū)段整體縱向移位”的施工方案，即在地面拼裝屋架，再將屋架和柱、梁等吊到砼結(jié)構(gòu)樓面的邊端組合成屋蓋區(qū)段，然后應(yīng)用本系統(tǒng)將區(qū)段向樓面中央水平移位到安裝位置。
1998年2-8月鋼屋蓋安裝完成，其中鋼屋蓋區(qū)段移位14次(每次距離50-200m，重量1200-1400噸)，累計(jì)移位重量2萬(wàn)余噸，累計(jì)移位距離2200m，累計(jì)移位時(shí)間400小時(shí)。
在牽引過程中做到了：⑴ 屋蓋滑移速度控制良好，加速度值小于設(shè)計(jì)限定值；⑵ 各牽引點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)的位移差不超過10毫米，確保了屋蓋滑移中的正確姿態(tài)，杜絕了“卡軌”可能性。
由于采用以屋蓋水平滑移為主要特點(diǎn)的新工藝，鋼屋蓋的安裝工程節(jié)約了建設(shè)投資1000萬(wàn)元。
3. 南陽(yáng)鴨河口電廠干煤棚網(wǎng)架整體展開提升工程
網(wǎng)架橫向跨度108米、縱向深度90米，高度約39米，重量505噸，提升高度約29米。該網(wǎng)架結(jié)構(gòu)分為鉸接的5塊，地面拼裝后呈折疊狀，通過整體提升，使它展開為無柱拱形網(wǎng)架。這種結(jié)構(gòu)與施工方法在國(guó)內(nèi)尚無先例，是一項(xiàng)重大創(chuàng)新。它首先由設(shè)計(jì)單位提出，得到業(yè)主和施工總包單位的支持，并由我公司采用本系統(tǒng)予以實(shí)施。2001年5～6月經(jīng)過5天共40小時(shí)的提升，順利地將網(wǎng)架提升到位。提升過程中各提升點(diǎn)高度差控制在3毫米以內(nèi)，施工偏差控制和安裝定位質(zhì)量均符合設(shè)計(jì)要求，在國(guó)內(nèi)空間結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)有效大影響。
計(jì)算機(jī)控制技術(shù)論文:計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在智能建筑自動(dòng)化的作用
摘要：智能建筑物可以解釋為把計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)同控制技術(shù)配合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及建筑藝術(shù)緊密結(jié)合在一起的科學(xué)成果。目前智能建筑是發(fā)展一個(gè)國(guó)家，一個(gè)地區(qū)科學(xué)技術(shù)與經(jīng)濟(jì)水平有力整體體現(xiàn)智能建筑水平是城市現(xiàn)代化發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在該領(lǐng)域起到協(xié)調(diào)各個(gè)子系統(tǒng)，檢測(cè)、協(xié)調(diào)、控制其它智能設(shè)備的作用。
關(guān)鍵詞：智能建筑物；控制技術(shù)；自動(dòng)化；計(jì)算機(jī)
智能建筑是“將計(jì)算機(jī)技術(shù)”“控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)”和“建筑藝術(shù)”等綜合技術(shù)的產(chǎn)物，目前智能建筑的規(guī)模，已經(jīng)是一個(gè)國(guó)家或者是一個(gè)地區(qū)科學(xué)技術(shù)以及經(jīng)濟(jì)水平的良好體現(xiàn)，智能建筑的發(fā)展水平是城市現(xiàn)代化水平的最顯著標(biāo)志之一。伴隨著信息時(shí)代的來臨和信息產(chǎn)業(yè)的勃勃興起跟隨著人們對(duì)生活環(huán)境，居住條件要求地不斷提高。建筑智能化的理念現(xiàn)己深入到了建筑物的靈魂中，并成為了衡量現(xiàn)代科技價(jià)值的“金標(biāo)準(zhǔn)”。建筑物的智能化成為了提高居民生活條件。是城市未來發(fā)展的主流方向。現(xiàn)今“物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代”已經(jīng)到來，智能建筑的每個(gè)“子系統(tǒng)”將向著大規(guī)模、分散控制以及集中管理等方向發(fā)展。一般，智能化建筑中大多包括有多個(gè)子系統(tǒng)以及諸多設(shè)備的互聯(lián)。于是就要通過對(duì)信息的綜合和資源的利用，以便來統(tǒng)一協(xié)調(diào)監(jiān)視“智能建筑”的狀況便顯得非常重要。通常一般情況下，每個(gè)分系統(tǒng)大多都選自不同的生產(chǎn)廠家所提供的；在“數(shù)據(jù)類型”“接口種類”和“信息儲(chǔ)存方式”等諸多方面都很難答到共通。因此可能會(huì)嚴(yán)重影響了子系統(tǒng)在物理層面上以及功能上的互操作性以及開放性，為整棟智能樓宇的綜合信息采集造成了非常大的困難。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷進(jìn)步，對(duì)建筑物內(nèi)的信息監(jiān)測(cè)的方式也不斷更新，先已在經(jīng)不再單純是客戶與服務(wù)器之間的資料信息共享。現(xiàn)在可以對(duì)系統(tǒng)監(jiān)控或遠(yuǎn)程控制監(jiān)測(cè)等諸多方式也日漸成熟。并且已經(jīng)成為了系統(tǒng)當(dāng)中非常必要組成部分。
1智能建筑的功能
一個(gè)可以被有效控制利用各種資源的建筑才能成為智能建筑，還需要具備有關(guān)的系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)環(huán)境。同時(shí)生態(tài)系統(tǒng)上應(yīng)滿足能源與服務(wù)還有排污的綜合需求，實(shí)現(xiàn)各個(gè)層面的協(xié)同運(yùn)行和有機(jī)的結(jié)合。智能建筑的‘計(jì)算機(jī)控制技術(shù)’在建設(shè)設(shè)計(jì)最初時(shí)，應(yīng)考慮到4個(gè)其最基本的功能：
1.1能源的管理
通過使用設(shè)計(jì)能源監(jiān)控與管理的方式來達(dá)到有效節(jié)約能源的目標(biāo)，減少其建筑物在周期內(nèi)的資源消耗與浪費(fèi)同時(shí)提高了建筑物的利用率。
1.2空間的管理
優(yōu)化控制空間結(jié)構(gòu)，掌握了解空間的使用等情況，合理分配不同應(yīng)用空間提高空間使用率。
1.3設(shè)施的管理
掌握控制建筑物內(nèi)各不同功能，不同類型設(shè)備運(yùn)行的情況，并可以實(shí)施有效的管理利用，有效的延長(zhǎng)設(shè)施使用周期。
1.4服務(wù)的管理
建筑的智能化應(yīng)尊徐恩這以人為本的原則并不斷地為住戶提供具有一定個(gè)性化的品質(zhì)服務(wù)服務(wù)，從而達(dá)到滿足提升不同用戶對(duì)生活的感受。但也不許考慮到降低用戶的使用成本。
2供電
建筑在只能化的過程當(dāng)中需要使用很多不同的應(yīng)用設(shè)備來為其提供具有一定相當(dāng)?shù)尼槍?duì)性、個(gè)性化的智能服務(wù)。所以，為其提供保障的自動(dòng)化裝置與自動(dòng)化辦公設(shè)備以及通訊等，都會(huì)給供其共電保障、用電提出了難題。因此進(jìn)行智能的建筑物內(nèi)的供電設(shè)計(jì)時(shí)，必須應(yīng)該要對(duì)供電系統(tǒng)中安全性與性及穩(wěn)定性還有靈活性加打重視。由于智能建筑物中的用電設(shè)備較多，用電負(fù)也荷比較大，進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)需要對(duì)其負(fù)荷進(jìn)行分析評(píng)估，并對(duì)負(fù)荷的級(jí)別，進(jìn)行合理劃分。必要時(shí)可以根據(jù)設(shè)備需要的用電情況，個(gè)性化的具體選擇所供電的系統(tǒng)，較大限度的避免造成浪費(fèi)。同時(shí)應(yīng)要考慮到供電的性以及電源質(zhì)量的要求，根據(jù)用電負(fù)荷，動(dòng)態(tài)的確定其針對(duì)性個(gè)性化的供電方式。
3照明
照明系統(tǒng)的智能能化，不但可以保障建筑物內(nèi)使用者的安全，也既要滿足其基本生活。又要能應(yīng)該具備或者達(dá)到其環(huán)保與外觀的需要。智能化的照明系統(tǒng)應(yīng)用原則為“安全與經(jīng)濟(jì)和適用與美觀”的并存。安全是任何系統(tǒng)的必要最基本的條件。要通過正確選擇燈具的種類、安裝的位置安裝數(shù)量與燈具功率還有照度控制等方面。進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，提供生活與工作舒適的光度。一方面，要通過采取先進(jìn)的采光技術(shù)，從而發(fā)揮照明系統(tǒng)地實(shí)際效益。在保障照明效果基礎(chǔ)上減少費(fèi)用開支。另一方面，要從我國(guó)實(shí)際電力供應(yīng)與設(shè)備生產(chǎn)的水平出發(fā)，選擇合理照明設(shè)備，來提升智能建筑中的照明系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。體現(xiàn)建筑內(nèi)的空間立體感與裝飾表現(xiàn)感，要注意色彩的協(xié)調(diào)，同時(shí)要避免出現(xiàn)眩光，根據(jù)工作與學(xué)習(xí)和生活的需要給予合理布置照明的亮度。
4計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)集成化
4.1集成化服務(wù)程序
主要的功用是把，自動(dòng)化的各種不同用途種類的辦公設(shè)備互通互用的問題，實(shí)現(xiàn)信息共享。它主要負(fù)責(zé)完成，從每子系統(tǒng)應(yīng)用的服務(wù)器上采集相關(guān)數(shù)據(jù)且同時(shí)向子系統(tǒng)下達(dá)相關(guān)控制指令，且實(shí)現(xiàn)與各個(gè)子系統(tǒng)之間的聯(lián)動(dòng)和控制功能。因此，此部分是，‘計(jì)算機(jī)控制技術(shù)’在‘建筑自動(dòng)化應(yīng)用’智能化的過程中的系統(tǒng)中關(guān)鍵所在。
4.2Web應(yīng)用程序
大多采用B／S模式設(shè)計(jì)為主，主要是為了實(shí)現(xiàn)信息集成化，方便管理以及應(yīng)用和在開發(fā)。Web服務(wù)器使用“Windows2003Server”操作系統(tǒng)，開發(fā)維護(hù)工具采用“MicrosoftVisualStudio2005”；以“C語(yǔ)言”為開發(fā)維護(hù)語(yǔ)言，配合數(shù)據(jù)采集與設(shè)備監(jiān)控和故障診斷還有趨勢(shì)曲線以及綜合智能判斷等，圖文一體顯示的人機(jī)交互功能。智能建筑是將“建筑技術(shù)”與“計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)”“網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)”“和“計(jì)算機(jī)（控制\監(jiān)控）技術(shù)”等多種技術(shù)集成的載體。，必須重視各個(gè)自動(dòng)化設(shè)備之間地集成配合。自動(dòng)化設(shè)備的集成化的是為了：搭建建設(shè)智能化的應(yīng)用管理，通過對(duì)自動(dòng)化化設(shè)備的自動(dòng)控制把“信道通信技術(shù)”、“安全防范技術(shù)”以及“多媒體技術(shù)”等進(jìn)行整合，從而達(dá)到實(shí)現(xiàn)智能化的目的。
5總結(jié)
智能建筑在計(jì)算機(jī)控制管理系統(tǒng)是把在不改變?cè)瓉淼淖詣?dòng)化設(shè)備基礎(chǔ)之上，將建筑內(nèi)個(gè)各種不同應(yīng)用設(shè)備網(wǎng)絡(luò)控制與構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)應(yīng)用程序。對(duì)獨(dú)立的應(yīng)用設(shè)備高度集成。進(jìn)而形成更高的自動(dòng)化綜合監(jiān)控與智能化的管理系統(tǒng)，從而就為建筑內(nèi)得用戶搭建了更高級(jí)的服務(wù)平臺(tái)。“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”在智能建筑自動(dòng)化應(yīng)用系統(tǒng)的核心就是要實(shí)現(xiàn)不同應(yīng)用設(shè)備的綜合運(yùn)用。必須要解決各個(gè)層面的設(shè)備、數(shù)據(jù)互訪，改變各個(gè)層面設(shè)備的獨(dú)立運(yùn)行狀況。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化設(shè)備系統(tǒng)之間的聯(lián)動(dòng)控制。提高其運(yùn)行的效率；在信息共享中心將數(shù)據(jù)分析后進(jìn)行診斷，最終達(dá)到能源的化和維護(hù)設(shè)備安全平穩(wěn)運(yùn)行的重要目的。
作者：鄒平吉 單位：蘭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院人事處
計(jì)算機(jī)控制技術(shù)論文:工業(yè)自動(dòng)化控制中計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的運(yùn)用
摘要：伴隨著時(shí)代的進(jìn)步和科技的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)已經(jīng)逐漸擺脫了以人力、機(jī)器為主力的生產(chǎn)方式，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化和智能化產(chǎn)，減少了人力的工作量，也減少了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效益。計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的技術(shù)保障，它在有效提高業(yè)生產(chǎn)效率的同時(shí)，也為工業(yè)的自動(dòng)化和智能化發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。該文在簡(jiǎn)單概述自動(dòng)化技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的基礎(chǔ)上，分析了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的工作原理以及運(yùn)用的特點(diǎn)，并重點(diǎn)論述了工業(yè)自動(dòng)化控制中計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的運(yùn)用。
關(guān)鍵詞：工業(yè)自動(dòng)化控制；計(jì)算機(jī)控制技術(shù)；應(yīng)用路徑；網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
作者簡(jiǎn)介：吳高杰（1991,4—）,男，江蘇江陰人，本科，學(xué)員，研究方向：計(jì)算機(jī)控制其他機(jī)器工作
在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的今天，工業(yè)企業(yè)面臨著巨大的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，因此，對(duì)于工業(yè)制造企業(yè)而言，如何在確保產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)上，較大限度提高企業(yè)生產(chǎn)效率，已經(jīng)逐漸成為了工業(yè)制造企業(yè)所普遍面臨的難題。工業(yè)自化已經(jīng)成為了行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)，而計(jì)算機(jī)控制技術(shù)則在其中發(fā)揮著重要的作用，NC、PLC等先進(jìn)技術(shù)的使用成為了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)在工業(yè)自動(dòng)化控制中應(yīng)用的鍵，其自身的發(fā)展也逐漸向著精密化、靈活化、開放化的方向發(fā)展。
1工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)概述
石油、石化、建材、冶金等都屬于工業(yè)生產(chǎn)，它所涵蓋的范圍廣泛，可以是指一臺(tái)生產(chǎn)的設(shè)備或是一條生產(chǎn)線，也可以指一間廠或是一家企業(yè)。在工業(yè)制造行業(yè)中，工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)指的是一項(xiàng)綜合性技術(shù)，它強(qiáng)調(diào)的是在綜合利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子設(shè)備、控制理論以及相關(guān)的儀器儀表的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)制造全過程的動(dòng)態(tài)化、智能化監(jiān)測(cè)和控制。在這個(gè)過程中，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)工藝的優(yōu)化、生產(chǎn)資料的合理配置，并為決策者的決策行動(dòng)提供參考，其最終目的是提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)消耗和成本，減少對(duì)環(huán)境的污染。總體而言，工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)包含了三個(gè)部分，分別是硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)和系統(tǒng)技術(shù)。硬件系統(tǒng)中包含了各項(xiàng)控制設(shè)備和儀器，以及執(zhí)行命令的執(zhí)行器等。系統(tǒng)技術(shù)則包含了各項(xiàng)集成技術(shù)，具體包括硬件集成技術(shù)、軟件集成技術(shù)、軟件和硬件集成技術(shù)等。而各類軟件則屬于軟件系統(tǒng)，在工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中，包括了管理軟件、控制軟件和測(cè)量軟件等。這三個(gè)部分的內(nèi)司其職，又相互配合，共同實(shí)現(xiàn)了工業(yè)的自動(dòng)化生產(chǎn)和控制。將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)制造行業(yè)，對(duì)提高企業(yè)員工素質(zhì)、提高企業(yè)生產(chǎn)制造能力具有重要意義，同時(shí)，這也是優(yōu)化工業(yè)行業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，避免“三高”的重要舉措。
2計(jì)算機(jī)控制技術(shù)概述
計(jì)算機(jī)控制技術(shù)質(zhì)是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的一項(xiàng)技術(shù)，其主要的目標(biāo)是采集和控制生產(chǎn)過程中的各項(xiàng)參數(shù)，并以計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)為依托，利用相應(yīng)的控制軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化控制。換而言之，工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)需要以計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)由軟件控制算法、硬件系統(tǒng)和上位機(jī)操控軟件三個(gè)部分構(gòu)成。在這個(gè)系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)擁有高速的計(jì)算能力和數(shù)據(jù)處理能力，因此被運(yùn)用于各項(xiàng)命令的執(zhí)行，通過對(duì)被控對(duì)象的控制，達(dá)到工業(yè)自動(dòng)化控制的目的。事實(shí)上，從很大程度上來說，對(duì)計(jì)算機(jī)的控制也需要借助一些輔助部件。上位機(jī)操控軟件的主要作用是現(xiàn)人機(jī)的交互，其較大的作用在于實(shí)現(xiàn)程序和數(shù)據(jù)的輸入和輸出，同時(shí)承擔(dān)數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建的任務(wù)，以便于實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過程的控制，在發(fā)現(xiàn)異常狀況時(shí)能夠發(fā)出警報(bào)。在輔助工業(yè)控制系統(tǒng)運(yùn)行過程中，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)需要進(jìn)行經(jīng)常性的信息交互，通常情況下，信息交互能夠采用有線通訊和無線通訊兩種方式。總而言之，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的要目的一方面在于實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)過程的控制；另一方面是實(shí)現(xiàn)被操控對(duì)象的優(yōu)化。
3計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的工作原理
硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)兩個(gè)重要組成部分，要想實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的控制功能，需要采取專門的數(shù)字、模擬轉(zhuǎn)換設(shè)備。在實(shí)際工業(yè)自動(dòng)化控制過程中，通常會(huì)采用實(shí)時(shí)控制方式，大多數(shù)控制過程計(jì)算機(jī)運(yùn)行的性要求較高，但是對(duì)其運(yùn)算速度并無硬性要求，只強(qiáng)調(diào)其必須能夠響應(yīng)及時(shí)。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化控制的工作原理主要分為三個(gè)步驟：及時(shí)，數(shù)據(jù)采集。通過對(duì)被控制目標(biāo)的瞬時(shí)值進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)的收集，隨后將相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸至工業(yè)自動(dòng)化控制計(jì)算機(jī)中。第二，實(shí)時(shí)決策。通過計(jì)算機(jī)中的特定軟件，對(duì)所采集到的數(shù)據(jù)的狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算和分析，根據(jù)預(yù)定的控制規(guī)則，執(zhí)行下一步控制計(jì)劃。第三，完成控制任務(wù)。計(jì)算機(jī)所做出的決策會(huì)發(fā)送給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)以控制信號(hào)為依據(jù)，對(duì)相關(guān)任務(wù)進(jìn)行分配，并執(zhí)行相關(guān)的控制動(dòng)作，完成自動(dòng)化控制的任務(wù)。在實(shí)際控制工作中，三個(gè)控制過程不斷重復(fù)循環(huán)，確保系統(tǒng)能夠按照相應(yīng)的要求進(jìn)行工作，且能夠處理一些設(shè)備自身和控制對(duì)象的異常情況。
4工業(yè)自動(dòng)化控制中計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的運(yùn)用
工業(yè)生產(chǎn)過程中，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用路徑可從數(shù)字控制、可編程邏輯控制器、分布式控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)傳感器等五個(gè)方面進(jìn)行分析。
4.1數(shù)字控制
數(shù)字控制（NC）是自動(dòng)化方法的一種，指的是借助符號(hào)和數(shù)字等對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過程進(jìn)行編程控制，因此，也簡(jiǎn)稱為“數(shù)控”。要實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制，需借助專門的計(jì)算機(jī)設(shè)備，將操作命令以數(shù)字的狀態(tài)發(fā)送給設(shè)備，使得設(shè)備能夠依據(jù)原先設(shè)計(jì)好的程序運(yùn)行。在數(shù)字控制系統(tǒng)中軟件技術(shù)是核心和關(guān)鍵所在，對(duì)設(shè)備的自動(dòng)化控制具有重要影響，良好的數(shù)字控制技術(shù)是提高設(shè)備自動(dòng)化運(yùn)行能力的重點(diǎn)。在診斷設(shè)備故障和設(shè)備維修的過程中，數(shù)字控制能夠診斷出AI故障，運(yùn)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，還可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷和遠(yuǎn)程監(jiān)控。另外，通過已建立的數(shù)據(jù)庫(kù)功能，還可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行檢修和維護(hù)，修復(fù)相關(guān)故障，并在漏洞擴(kuò)大之前實(shí)現(xiàn)零件的更換，較大限度提高數(shù)控系統(tǒng)的安全性、性和穩(wěn)定性。
4.2可編程邏輯控制器
可編程邏輯控制器（PLC）從本質(zhì)上而言是一臺(tái)計(jì)算機(jī)，其主要是為工業(yè)生產(chǎn)而專門研發(fā)的。數(shù)字運(yùn)算操作是其基礎(chǔ)性工作，而編程存儲(chǔ)器則是其核心，模型和數(shù)字是其輸入或輸出的主要方式，通過這種數(shù)字或模型的輸入和輸出實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過程和機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化控制。可編程邏輯控制器在被運(yùn)用于工業(yè)生產(chǎn)制造后，其工作內(nèi)容也被分為個(gè)部分，主要是數(shù)據(jù)采集和輸入、命令程序的執(zhí)行、結(jié)果的輸出和刷新，這三部分的工作內(nèi)容共同形成了一個(gè)掃描周期。可編程邏輯控制器工業(yè)自動(dòng)化控制中的使用較為廣泛，歸根結(jié)底是因?yàn)槠渥陨碓谛阅芊矫鎿碛兄T多優(yōu)勢(shì)。首先，它具有使用便捷、操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。其次，它的功能較為強(qiáng)大，設(shè)施設(shè)備齊全，表現(xiàn)出良好的性價(jià)比。再次，它的運(yùn)行性高，能夠適應(yīng)各種不同的生產(chǎn)制造環(huán)境，且抗干擾能力強(qiáng)。，它具有維護(hù)和檢修方便的特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)相關(guān)程序的在線修改。
4.3分布式控制系統(tǒng)
工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中分布式控制系統(tǒng)從本質(zhì)和功能上來講，就是一個(gè)中型的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。這個(gè)分布式的控制系統(tǒng)，能夠通過計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過程中相關(guān)數(shù)據(jù)的收集、處理和分析，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過程的控制。這種多級(jí)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的運(yùn)用是以計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度的提高和微型計(jì)算機(jī)的使用為基礎(chǔ)的，它的出現(xiàn)使得自動(dòng)化技術(shù)中計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的使用更加科學(xué)，其出現(xiàn)和發(fā)展與計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展有著密不可分的聯(lián)系。集散型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的主要工作則是實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)工程中相關(guān)數(shù)據(jù)的分析，并將分析所得信息反饋給計(jì)算機(jī)，在這個(gè)分析和反饋的過程中，中央計(jì)算機(jī)只負(fù)責(zé)系統(tǒng)的集中管理和分散控制工作，使得工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)工作的性大大增強(qiáng)。場(chǎng)控器是分布式控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，通常情況下場(chǎng)控器中包含了I/0部件，通過該部件分布式控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的采集和控制、執(zhí)行，再經(jīng)由人機(jī)接口，實(shí)現(xiàn)執(zhí)行命令的，再通過網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)信息的傳遞。在現(xiàn)場(chǎng)控制器中，又包含了控制回路等，回路控制中的相關(guān)算法預(yù)先存儲(chǔ)于運(yùn)行內(nèi)存中，在實(shí)際操作中，能夠依據(jù)自動(dòng)控制需求，進(jìn)行組態(tài)。
4.4計(jì)算機(jī)傳感器
在工業(yè)自動(dòng)化控制中計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的運(yùn)用和實(shí)現(xiàn)需要依賴于網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、軟件技術(shù)和傳感設(shè)備的支持，在這其中傳感設(shè)備發(fā)揮了至關(guān)重要的作用，它是實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化控制中自動(dòng)化監(jiān)測(cè)的重要條件。傳感設(shè)備具有數(shù)字化、智能化、系統(tǒng)化和精密化的特點(diǎn)，其相關(guān)性能從某種程度上來說決定著工業(yè)企業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)的產(chǎn)品的品質(zhì)。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)通過傳感器的使用，實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)信息的收集和整理，進(jìn)而獲取設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備各項(xiàng)參數(shù)的動(dòng)態(tài)化監(jiān)測(cè)和控制，確保自動(dòng)化控制設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)安全，最終達(dá)到提高工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的目的。現(xiàn)階段，計(jì)算機(jī)傳感器的使用正處于發(fā)展階段，在未來的發(fā)展過程中，其運(yùn)行的性和性都將得到有效的提高，最終向著更高級(jí)的智能化和更低的能源消耗方向發(fā)展，其綜合性能將得到大大提升。
4.5自動(dòng)化生產(chǎn)中的現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)用
現(xiàn)場(chǎng)總線指的是數(shù)字化通信的檢測(cè)和控制系統(tǒng)，其被廣泛運(yùn)用于工業(yè)自動(dòng)化制造行業(yè)中。現(xiàn)場(chǎng)總線擁有專門的處理器，將這個(gè)處理器與測(cè)量控制器連接后，可實(shí)現(xiàn)計(jì)算和通信的能力。它使用雙絞線作為通信的媒介，能夠?qū)崿F(xiàn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與測(cè)量控制器的多個(gè)對(duì)等連接，自動(dòng)化生產(chǎn)的現(xiàn)場(chǎng)總線能夠?qū)⒎稚⒌臏y(cè)量控制器變成網(wǎng)絡(luò)探測(cè)的節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)聯(lián)機(jī)式的自動(dòng)控制。現(xiàn)場(chǎng)總線的使用為自動(dòng)控制設(shè)備和系統(tǒng)之間的信息交互和數(shù)據(jù)分析提供了保障，再通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的作用，能夠及時(shí)時(shí)間發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行的異常狀況，并實(shí)現(xiàn)異常狀況的及時(shí)排除，使得工業(yè)企業(yè)的自動(dòng)化生產(chǎn)過程中信息溝通更加便捷。現(xiàn)場(chǎng)總線在信息交互、數(shù)據(jù)更新和信息顯示等方面都表現(xiàn)出了強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)，因此，在自動(dòng)化技術(shù)未來的發(fā)展中，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的使用是其必然的發(fā)展趨勢(shì)。
5計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用特點(diǎn)
計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域使用廣泛，其運(yùn)用涉及到網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、傳感技術(shù)、控制軟件、自動(dòng)控制技術(shù)等。近些年來，伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和工業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，工業(yè)自動(dòng)化控制中計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的應(yīng)用水平越來越高，其科技含量也越來越高，有效加快了企業(yè)的現(xiàn)代化進(jìn)程，其應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
（1）開放性特點(diǎn)。相對(duì)而言計(jì)算機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)具有公開性和開放性的特點(diǎn)，其開放性特點(diǎn)主要表現(xiàn)在能夠?qū)崿F(xiàn)所有設(shè)備和系統(tǒng)的連接，確保各項(xiàng)設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)。在實(shí)際操作中，工業(yè)企業(yè)可根據(jù)自身的實(shí)際需求，選擇接入的系統(tǒng)和設(shè)備，表現(xiàn)出極大的靈活性和便捷性。
（2）交互性和可操作性特點(diǎn)。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的各項(xiàng)設(shè)備能夠相互連接，共同構(gòu)成一個(gè)數(shù)據(jù)傳遞的系統(tǒng)，因此，在這個(gè)系統(tǒng)中各項(xiàng)設(shè)備是可以相互替換和代替的。
（3）智能化特點(diǎn)。計(jì)算機(jī)控制下的自動(dòng)化系統(tǒng)的總線具有智能化的特點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)總線通過傳感設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各設(shè)備的分析和監(jiān)控，并在此基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的自動(dòng)化控制，確保其能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)處理系統(tǒng)故障。
（4）性高。相對(duì)于一般調(diào)節(jié)器而言，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)具有超強(qiáng)的數(shù)值運(yùn)算能力，能夠較大限度縮小和控制偏差，確保其控制精度不會(huì)受到元件老化、噪音等因素的影響。
6結(jié)語(yǔ)
總之，工業(yè)企業(yè)的自動(dòng)化生產(chǎn)是一個(gè)復(fù)雜的過程，尤其是在這其中還摻雜了許多大型設(shè)備和先進(jìn)技術(shù)的使用，大大增加了自動(dòng)控制的難度。計(jì)算機(jī)技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化控制中的使用，為其提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持，為其進(jìn)步和發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，也為企業(yè)進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率提供了可能。在未來的發(fā)展過程中，必須加強(qiáng)對(duì)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的研究，除了不斷完善現(xiàn)有的技術(shù)之外，還應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)新技術(shù)的研發(fā)，使計(jì)算機(jī)控制技術(shù)能夠更好地服務(wù)于工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)，促使我國(guó)工業(yè)產(chǎn)業(yè)健康、穩(wěn)定、可持續(xù)發(fā)展。
作者：吳高杰 單位：裝甲兵工程學(xué)院
計(jì)算機(jī)控制技術(shù)論文:互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)
摘要：互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展不僅在信息傳播方面改變了世界，也在計(jì)算機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域帶來了革命性的變化；工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線與工業(yè)以太網(wǎng)的結(jié)合將個(gè)工業(yè)控制帶入了網(wǎng)絡(luò)信息化控制時(shí)代。本文將分析工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線與工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)為代表的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線；工業(yè)以太網(wǎng)
隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，特別是微處理器應(yīng)用技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)已經(jīng)從最開始的單機(jī)控制向著自動(dòng)化生產(chǎn)線控制、自動(dòng)化生產(chǎn)車間控制與智能化工廠系統(tǒng)控制的方向發(fā)展。本文將分析歸納在這一技術(shù)進(jìn)程中計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，并給出作為一名自動(dòng)化工程師今后在這個(gè)領(lǐng)域?qū)⒁獜氖碌墓ぷ鳌?
一、從集中控制發(fā)展為集散控制
最早的計(jì)算機(jī)控制采用集中控制方式工作，所有的信號(hào)采集、分析運(yùn)算、反饋實(shí)時(shí)控制、運(yùn)行狀態(tài)顯示等任務(wù)都由一臺(tái)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)（IPC Industrial PC）完成。圖（1）給出了某水處理裝置的控制系統(tǒng)圖，IPC通過模擬數(shù)據(jù)采集卡采集系統(tǒng)壓力、溫度、流量、pH值等各類參數(shù)，通過I/O接口卡接收各種開關(guān)信號(hào)并輸出各種控制信號(hào)。隨著控制系統(tǒng)復(fù)雜程度的迅速提高，一臺(tái)計(jì)算機(jī)已經(jīng)無法勝任對(duì)多路信號(hào)的采集與處理，于是出現(xiàn)了以集中管理、分散控制為核心思想的分布式控制系統(tǒng)（Distributed Control System DCS），也稱為集散控制系統(tǒng)。在集散控制系統(tǒng)中，根據(jù)每臺(tái)計(jì)算機(jī)完成的功能分為上位機(jī)與下位機(jī)。上位機(jī)用于集中監(jiān)視管理，多臺(tái)下位機(jī)分散到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)分布式控制功能，上下位機(jī)之間通過一定的通訊互聯(lián)實(shí)現(xiàn)信息傳遞。
集散式控制系統(tǒng)的關(guān)鍵是通訊，作為DCS的神經(jīng)系統(tǒng)，數(shù)據(jù)通路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、傳輸介質(zhì)決定了DCS系統(tǒng)的有效性、安全性、靈活性和可擴(kuò)展性。DCS在早期發(fā)展過程中所遇到的較大問題是系統(tǒng)的開放性不夠。一些DCS廠家出于壟斷經(jīng)營(yíng)的目的而對(duì)其控制通訊網(wǎng)絡(luò)采用專用的封閉形式，不同廠家的DCS系統(tǒng)之間難以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)和信息共享，造成了DCS系統(tǒng)的局限性。
二、從封閉系統(tǒng)發(fā)展為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線
為了使DCS系統(tǒng)具有開放性與兼容性，就必須將DCS系統(tǒng)的通訊網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化、公開化，為此在自動(dòng)化控制領(lǐng)域引入了工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)FCS（Filedbus control system），將數(shù)據(jù)的傳輸從“點(diǎn)到點(diǎn)”發(fā)展為采用“總線”方式，整個(gè)控制系統(tǒng)就像是一臺(tái)巨大的“計(jì)算機(jī)”按總線方式運(yùn)行，所有的設(shè)備作為一個(gè)“總線單元”平行地掛在總線上，按照公開、規(guī)范的通訊協(xié)議在智能設(shè)備與遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和信息交換，從而實(shí)現(xiàn)控制與管理一體化的綜合自動(dòng)控制系統(tǒng)。與DCS系統(tǒng)相比，F(xiàn)CS系統(tǒng)順應(yīng)了用戶要求，采用了開放的現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議將現(xiàn)場(chǎng)的各種控制器和儀表設(shè)備相互連接，一種設(shè)備，只要支持相應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議就可以接入該系統(tǒng)，降低了系統(tǒng)成本和維護(hù)費(fèi)用。因此FCS系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是一種開放的、可以互連的分布式控制系統(tǒng)。圖（1）給出了現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖。
圖（1）.FCS系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)示意圖
現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)了“分散控制，集中管理”，目的是使“危險(xiǎn)分散，控制分散”。在系統(tǒng)中，現(xiàn)場(chǎng)的智能儀表完成諸如數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、控制運(yùn)算和數(shù)據(jù)輸出大部分現(xiàn)場(chǎng)功能，上位機(jī)只完成一些現(xiàn)場(chǎng)儀表無法完成的高級(jí)控制功能。
現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)從上世紀(jì)80年代開始發(fā)展，在發(fā)展過程中現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)一直是世界上各大工業(yè)國(guó)家與大廠商爭(zhēng)奪的焦點(diǎn)。目前，在中國(guó)自動(dòng)控制領(lǐng)域具有影響的總線標(biāo)準(zhǔn)是Profibus與CAN。PROFIBUS標(biāo)準(zhǔn)1996年進(jìn)入我國(guó)，經(jīng)過10多年的推廣應(yīng)用，在我國(guó)工業(yè)領(lǐng)域有了廣泛應(yīng)用。2006年國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)了“GB/Z20540-2006 PROFIBUS規(guī)范”，使PROFIBUS成為個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。目前在制造業(yè)自動(dòng)化與過程自動(dòng)化領(lǐng)域，PROFIBUS總線應(yīng)用廣泛，配套的智能設(shè)備、智能儀表、總線橋產(chǎn)品種類齊全，是自動(dòng)化系統(tǒng)集成的，是車間級(jí)總線標(biāo)準(zhǔn)。與此同時(shí)，CAN總線則在機(jī)電設(shè)備控制系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用，在汽車電子、工業(yè)機(jī)械手控制、高速印刷機(jī)控制系統(tǒng)中CAN已經(jīng)成為設(shè)備級(jí)總線標(biāo)準(zhǔn)。可以說，Profibus是自動(dòng)化工程師的，CAN則是電子工程師的。
三、從現(xiàn)場(chǎng)控制發(fā)展為企業(yè)自動(dòng)化
EtherNet/IP是基于以太網(wǎng)傳輸?shù)膮f(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，全稱為“以太網(wǎng)工業(yè)協(xié)議”。現(xiàn)在這個(gè)協(xié)議受到三大組織的支持：ControlNet International（CI），the Industrial Ethernet Association（IEA），the Open DeviceNet Vender Association（ODVA）。這個(gè)協(xié)議旨在應(yīng)用層建立一個(gè)開放的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，以構(gòu)建開放式的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)。工業(yè)以太網(wǎng)是指技術(shù)上與商用以太網(wǎng)（即IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)）兼容，但在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，在器件的選用、產(chǎn)品的性、適應(yīng)性與實(shí)時(shí)性、抗干擾性等方面提高品質(zhì)以滿足工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的需要。
工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)必須滿足控制作用對(duì)實(shí)時(shí)性的要求，即信號(hào)傳輸要足夠快并滿足信號(hào)的確定性，實(shí)時(shí)控制要求對(duì)變量的數(shù)據(jù)定時(shí)刷新。傳統(tǒng)以太網(wǎng)采用CSMA/CD碰撞檢測(cè)方式，在網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷較大時(shí)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)牟淮_定性不能滿足工業(yè)控制的實(shí)時(shí)要求。而工業(yè)以太網(wǎng)是快速以太網(wǎng)并采用了新的以太網(wǎng)交換技術(shù)，解決了普通以太網(wǎng)的非確定性問題。例如EtherNet目前的傳輸速率已經(jīng)達(dá)到1000M、10G，這就意味著網(wǎng)絡(luò)傳輸延時(shí)減少，網(wǎng)絡(luò)阻塞幾率下降。在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上采用雙工星形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和EtherNet交換技術(shù)保障了通訊的實(shí)時(shí)性與確定性。
工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的意義在于實(shí)現(xiàn)了“信息化工廠”，信息化工廠是指在工廠的生產(chǎn)、管理、經(jīng)營(yíng)過程中，通過現(xiàn)代信息基礎(chǔ)設(shè)施，采用現(xiàn)代信息處理的手段，實(shí)現(xiàn)信息的采集（傳感器及儀器儀表）、信息的傳輸（通信）、信息的處理（計(jì)算機(jī)）以及信息的綜合應(yīng)用（自動(dòng)化、管理、經(jīng)營(yíng)等功能）等。工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)就是生產(chǎn)中自動(dòng)化控制的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，負(fù)責(zé)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)與管理、經(jīng)營(yíng)層之間的數(shù)據(jù)傳輸。
在“信息化工廠”模式下，可以使企業(yè)內(nèi)部信息暢通，起到減少內(nèi)耗、增加活力，提高對(duì)市場(chǎng)的反應(yīng)能力，提高工作效率的作用。所以工業(yè)以太網(wǎng)已經(jīng)逐漸成為現(xiàn)代企業(yè)企業(yè)管理、經(jīng)營(yíng)、生產(chǎn)不可缺少的部分。
圖（2）是一個(gè)典型的工業(yè)以太網(wǎng)在企業(yè)中的應(yīng)用，從圖中可以看到現(xiàn)場(chǎng)控制器通過設(shè)備級(jí)網(wǎng)絡(luò)（如Profibus）采集現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)信號(hào)并控制執(zhí)行元件，然后現(xiàn)場(chǎng)控制器通過以太網(wǎng)接入企業(yè)信息化管理網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)所謂的“總工程師直接了解現(xiàn)場(chǎng)”、“數(shù)據(jù)庫(kù)直接存儲(chǔ)運(yùn)行狀態(tài)”的全新的控制方式。
EtherNet/IP控制網(wǎng)絡(luò)基本性能包括：決定性控制、具有應(yīng)用需要的性能、故障容錯(cuò)和故障措施、遠(yuǎn)程配置、數(shù)據(jù)收集和診斷、低成本器械連接、總線支持設(shè)備、內(nèi)部安全（針對(duì)某些應(yīng)用）和開放式網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)等。其價(jià)值在于：對(duì)于商業(yè)企業(yè)整合簡(jiǎn)單，把生產(chǎn)規(guī)劃和控制、質(zhì)量控制、可追蹤性、維持系統(tǒng)等融為一體；它是高速度、高帶寬網(wǎng)絡(luò)，便于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)融合，駁接區(qū)域更廣的連接設(shè)備；通過現(xiàn)成專家服務(wù)、遠(yuǎn)程專家診斷、部署低成本通用硬件等手段實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)與便捷；通過無線、智能供配電、TCP/IP應(yīng)用等推進(jìn)技術(shù)持續(xù)發(fā)展。
目前很多現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備都開始支持EtherNet/IP協(xié)議，因此EtherNet/IP可以直接連接下層設(shè)備，變頻器、分布式IO都可以掛到EtherNet/IP上，中間采用工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)相連接，構(gòu)成與普通數(shù)據(jù)網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)信息交互的系統(tǒng)，因此有人說工業(yè)以太網(wǎng)是“總工程師讀傳感器數(shù)據(jù)的網(wǎng)”。與現(xiàn)場(chǎng)總線相比，工業(yè)以太網(wǎng)具有與普通數(shù)據(jù)網(wǎng)無縫對(duì)接的優(yōu)勢(shì)。通過國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)，工程師可以遠(yuǎn)在千里之外直接控制掛接在工業(yè)以太網(wǎng)上的設(shè)備。
綜述：計(jì)算機(jī)工業(yè)控制技術(shù)從集中控制發(fā)展為分布式控制，從封閉式的企業(yè)自定的通訊協(xié)議發(fā)展為通用的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)，從控制現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化發(fā)展為企業(yè)自動(dòng)化，代表了計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展方向。應(yīng)用層面的核心技術(shù)是工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線與工業(yè)以太網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)，這兩項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用將是自動(dòng)化工程師的主要工作方向。
