計算機工業控制技術精選(九篇)
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第1篇：計算機工業控制技術范文
關鍵詞：工業自動化控制；計算機控制技術；應用路徑；網絡技術
中圖分類號：TP273文獻標識碼：A文章編號：1674-098X(2015)10(a)-0132-02
作者簡介：吳高杰（1991,4—）,男，江蘇江陰人，本科，學員，研究方向：計算機控制其他機器工作
在市場經濟快速發展的今天，工業企業面臨著巨大的市場競爭，因此，對于工業制造企業而言，如何在確保產品質量的基礎上，最大限度提高企業生產效率，已經逐漸成為了工業制造企業所普遍面臨的難題。工業自化已經成為了行業發展的趨勢，而計算機控制技術則在其中發揮著重要的作用，NC、PLC等先進技術的使用成為了計算機控制系統在工業自動化控制中應用的鍵，其自身的發展也逐漸向著精密化、靈活化、開放化的方向發展。
1工業自動化技術概述
石油、石化、建材、冶金等都屬于工業生產，它所涵蓋的范圍廣泛，可以是指一臺生產的設備或是一條生產線，也可以指一間廠或是一家企業。在工業制造行業中，工業自動化技術指的是一項綜合性技術，它強調的是在綜合利用計算機技術、電子設備、控制理論以及相關的儀器儀表的基礎上，實現對工業生產制造全過程的動態化、智能化監測和控制。在這個過程中，實現對生產工藝的優化、生產資料的合理配置，并為決策者的決策行動提供參考，其最終目的是提高產品質量和生產效率，降低生產消耗和成本，減少對環境的污染。總體而言，工業自動化技術包含了三個部分，分別是硬件系統、軟件系統和系統技術。硬件系統中包含了各項控制設備和儀器，以及執行命令的執行器等。系統技術則包含了各項集成技術，具體包括硬件集成技術、軟件集成技術、軟件和硬件集成技術等。而各類軟件則屬于軟件系統，在工業自動化系統中，包括了管理軟件、控制軟件和測量軟件等。這三個部分的內司其職，又相互配合，共同實現了工業的自動化生產和控制。將自動化技術應用于工業生產制造行業，對提高企業員工素質、提高企業生產制造能力具有重要意義，同時，這也是優化工業行業產業結構，避免“三高”的重要舉措。
2計算機控制技術概述
計算機控制技術質是以計算機技術為核心的一項技術，其主要的目標是采集和控制生產過程中的各項參數，并以計算機硬件系統為依托，利用相應的控制軟件，實現對工業生產過程的自動化控制。換而言之，工業自動化控制系統的實現需要以計算機控制系統為基礎。計算機控制系統由軟件控制算法、硬件系統和上位機操控軟件三個部分構成。在這個系統中，計算機擁有高速的計算能力和數據處理能力，因此被運用于各項命令的執行，通過對被控對象的控制，達到工業自動化控制的目的。事實上，從很大程度上來說，對計算機的控制也需要借助一些輔助部件。上位機操控軟件的主要作用是現人機的交互，其最大的作用在于實現程序和數據的輸入和輸出，同時承擔數據庫構建的任務，以便于實現對工業生產過程的控制，在發現異常狀況時能夠發出警報。在輔助工業控制系統運行過程中，計算機控制系統需要進行經常性的信息交互，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，計算機控制系統的要目的一方面在于實現對運動過程的控制；另一方面是實現控對象的優化。
3計算機控制系統的工作原理
硬件系統和軟件系統是計算機控制系統兩個重要組成部分，要想實現計算機控制系統的控制功能，需要采取專門的數字、模擬轉換設備。在實際工業自動化控制過程中，通常會采用實時控制方式，大多數控制過程計算機運行的可靠性要求較高，但是對其運算速度并無硬性要求，只強調其必須能夠響應及時。計算機控制系統實現工業自動化控制的工作原理主要分為三個步驟：第一，數據采集。通過對被控制目標的瞬時值進行檢測，實現對相關數據的收集，隨后將相關數據傳輸至工業自動化控制計算機中。第二，實時決策。通過計算機中的特定軟件，對所采集到的數據的狀態進行計算和分析，根據預定的控制規則，執行下一步控制計劃。第三，完成控制任務。計算機所做出的決策會發送給控制系統，控制系統以控制信號為依據，對相關任務進行分配，并執行相關的控制動作，完成自動化控制的任務。在實際控制工作中，三個控制過程不斷重復循環，確保系統能夠按照相應的要求進行工作，且能夠處理一些設備自身和控制對象的異常情況。
4工業自動化控制中計算機控制技術的運用
工業生產過程中，計算機控制技術在自動化控制系統中的應用路徑可從數字控制、可編程邏輯控制器、分布式控制系統、計算機傳感器等五個方面進行分析。
4.1數字控制
數字控制（NC）是自動化方法的一種，指的是借助符號和數字等對工業生產過程進行編程控制，因此，也簡稱為“數控”。要實現數字控制，需借助專門的計算機設備，將操作命令以數字的狀態發送給設備，使得設備能夠依據原先設計好的程序運行。在數字控制系統中軟件技術是核心和關鍵所在，對設備的自動化控制具有重要影響，良好的數字控制技術是提高設備自動化運行能力的重點。在診斷設備故障和設備維修的過程中，數字控制能夠診斷出AI故障，運用計算機網絡技術，還可實現遠程診斷和遠程監控。另外，通過已建立的數據庫功能，還可對系統進行檢修和維護，修復相關故障，并在漏洞擴大之前實現零件的更換，最大限度提高數控系統的安全性、可靠性和穩定性。
4.2可編程邏輯控制器
可編程邏輯控制器（PLC）從本質上而言是一臺計算機，其主要是為工業生產而專門研發的。數字運算操作是其基礎性工作，而編程存儲器則是其核心，模型和數字是其輸入或輸出的主要方式，通過這種數字或模型的輸入和輸出實現對工業生產過程和機械設備的自動化控制。可編程邏輯控制器在被運用于工業生產制造后，其工作內容也被分為個部分，主要是數據采集和輸入、命令程序的執行、結果的輸出和刷新，這三部分的工作內容共同形成了一個掃描周期。可編程邏輯控制器工業自動化控制中的使用較為廣泛，歸根結底是因為其自身在性能方面擁有諸多優勢。首先，它具有使用便捷、操作簡單的特點。其次，它的功能較為強大，設施設備齊全，表現出良好的性價比。再次，它的運行可靠性高，能夠適應各種不同的生產制造環境，且抗干擾能力強。最后，它具有維護和檢修方便的特點，能夠實現相關程序的在線修改。
4.3分布式控制系統
工業自動化控制系統中分布式控制系統從本質和功能上來講，就是一個中型的計算機控制系統。這個分布式的控制系統，能夠通過計算機技術實現對生產過程中相關數據的收集、處理和分析，進而實現對生產過程的控制。這種多級計算機控制系統的運用是以計算機運行速度的提高和微型計算機的使用為基礎的，它的出現使得自動化技術中計算機控制技術的使用更加科學可靠，其出現和發展與計算機技術的發展有著密不可分的聯系。集散型計算機控制系統的主要工作則是實現對自動化生產工程中相關數據的分析，并將分析所得信息反饋給計算機，在這個分析和反饋的過程中，中央計算機只負責系統的集中管理和分散控制工作，使得工業自動化控制系統工作的可靠性大大增強。場控器是分布式控制系統的基礎，通常情況下場控器中包含了I/0部件，通過該部件分布式控制系統可實現對數據的采集和控制、執行，再經由人機接口，實現執行命令的，再通過網絡通訊設備，實現對數據信息的傳遞。在現場控制器中，又包含了控制回路等，回路控制中的相關算法預先存儲于運行內存中，在實際操作中，能夠依據自動控制需求，進行組態。
4.4計算機傳感器
在工業自動化控制中計算機控制技術的運用和實現需要依賴于網絡通信技術、軟件技術和傳感設備的支持，在這其中傳感設備發揮了至關重要的作用，它是實現工業自動化控制中自動化監測的重要條件。傳感設備具有數字化、智能化、系統化和精密化的特點，其相關性能從某種程度上來說決定著工業企業自動化生產的產品的品質。計算機控制系統通過傳感器的使用，實現對相關數據信息的收集和整理，進而獲取設備運行的狀態信息，實現對設備各項參數的動態化監測和控制，確保自動化控制設備運行狀態安全，最終達到提高工業產品質量的目的。現階段，計算機傳感器的使用正處于發展階段，在未來的發展過程中，其運行的可靠性和精確性都將得到有效的提高，最終向著更高級的智能化和更低的能源消耗方向發展，其綜合性能將得到大大提升。
4.5自動化生產中的現場總線應用
現場總線指的是數字化通信的檢測和控制系統，其被廣泛運用于工業自動化制造行業中。現場總線擁有專門的處理器，將這個處理器與測量控制器連接后，可實現計算和通信的能力。它使用雙絞線作為通信的媒介，能夠實現計算機網絡與測量控制器的多個對等連接，自動化生產的現場總線能夠將分散的測量控制器變成網絡探測的節點，實現聯機式的自動控制。現場總線的使用為自動控制設備和系統之間的信息交互和數據分析提供了保障，再通過計算機網絡的作用，能夠第一時間發現設備運行的異常狀況，并實現異常狀況的及時排除，使得工業企業的自動化生產過程中信息溝通更加便捷。現場總線在信息交互、數據更新和信息顯示等方面都表現出了強大的優勢，因此，在自動化技術未來的發展中，現場總線技術的使用是其必然的發展趨勢。
5計算機控制系統的應用特點
計算機控制技術在工業生產領域使用廣泛，其運用涉及到網絡通訊技術、傳感技術、控制軟件、自動控制技術等。近些年來，伴隨著計算機技術和工業產業的發展，工業自動化控制中計算機控制技術的應用水平越來越高，其科技含量也越來越高，有效加快了企業的現代化進程，其應用的優勢主要表現在以下幾個方面：
（1）開放性特點。相對而言計算機自動化控制系統具有公開性和開放性的特點，其開放性特點主要表現在能夠實現所有設備和系統的連接，確保各項設備正常運轉。在實際操作中，工業企業可根據自身的實際需求，選擇接入的系統和設備，表現出極大的靈活性和便捷性。
（2）交互性和可操作性特點。計算機控制系統中的各項設備能夠相互連接，共同構成一個數據傳遞的系統，因此，在這個系統中各項設備是可以相互替換和代替的。
（3）智能化特點。計算機控制下的自動化系統的總線具有智能化的特點，現場總線通過傳感設備，能夠實現對現場各設備的分析和監控，并在此基礎上，實現對設備的自動化控制，確保其能夠實時監測設備運行狀態，及時處理系統故障。
（4）精確性高。相對于一般調節器而言，計算機控制系統具有超強的數值運算能力，能夠最大限度縮小和控制偏差，確保其控制精度不會受到元件老化、噪音等因素的影響。
6結語
總之，工業企業的自動化生產是一個復雜的過程，尤其是在這其中還摻雜了許多大型設備和先進技術的使用，大大增加了自動控制的難度。計算機技術在工業自動化控制中的使用，為其提供了強有力的技術支持，為其進步和發展奠定了基礎，也為企業進一步降低生產成本，提高生產效率提供了可能。在未來的發展過程中，必須加強對計算機控制技術的研究，除了不斷完善現有的技術之外，還應該加強對新技術的研發，使計算機控制技術能夠更好地服務于工業自動化控制技術，促使我國工業產業健康、穩定、可持續發展。
參考文獻
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第2篇：計算機工業控制技術范文
關鍵詞：大青葉（Folium Isatidis）；鄰氨基苯甲酸；大孔吸附樹脂；靜態吸附；動態吸附
中圖分類號：R284．2 文獻標識碼：A 文章編號：0439－8114（2012）17－3832-04
Study on Purification Technology of Organic Acids from Folium Isatidis by Macroporous Resins
MAO Xiao－fang1，2，LIANG Jian－ping2，LI Xue－hu3，TAO Lei3，SHI Guang－liang1
（1.College of Veterinary Medicine， Gansu Agricultural University， Lanzhou 730070， China；
2．Lanzhou Institute of Animal Husbandry and Veterinary Pharmacology， Chinese Academy of Agricultural Sciences，Lanzhou 730050，China；
3．Institute of Modern Physics， Chinese Academy of Sciences， Lanzhou 730000， China）
Abstract： The purification conditions of anthranilic acid from Folium Isatidis extract were optimized by the combination of static and dynamic method， with the adsorption rate and desorption rate of anthranilic acid as indicators． The results showed that the adsorption and desorption of X－5 resin belonged to the fast balanced model． The optimum adsorption techniques were concentration of Folium Isatidis extract， 0．18 mg／mL； adsorption time， 3 h； pH 4． Good desorption effiecient could be obtained if using 65％ ethanol solution（volume fraction） as eluent．
Key words： Folium Isatidis； anthranilic acid； macroporous resin； static adsorption； dynamic adsorption
大青葉（Folium Isatidis）為十字花科植物菘藍（Isatis indigotica Fort．）的干燥葉，其味苦性寒，歸心、胃經，主要功能是清熱解毒、涼血消斑，用于溫邪入營、高熱神昏、發斑發疹、黃疸、熱痢、痄腮、喉痹、丹毒、癰腫［1］。靛藍和靛玉紅歷來被認為是大青葉的主要藥效成分［2］，但也有研究表明，有機酸可能是大青葉抗炎解熱的有效成分之一［3］，其中鄰氨基苯甲酸含量最高，占總酸含量的70％以上，可作為藥材評價的指標［4］。大孔吸附樹脂具有理化穩定性高、吸附選擇性強、富集效果好、解吸條件溫和、再生簡單、使用周期長、提取工藝簡便、有機溶媒的耗用少、分離效率高、分離得到的有效成分純度高等優點，近十年來被廣泛用于藥材有效成分的分離提取［5］。本研究選取7種大孔吸附樹脂，比較其對鄰氨基苯甲酸的吸附率、解吸率及動力學特性，從中篩選出合適的樹脂，對其靜態吸附進行系統研究分析，并結合動態吸附優化有機酸的純化工藝條件，為大青葉有機酸的工業化生產提供一定的參考。
1 材料與方法
1．1 材料與試劑
大青葉（產地甘肅，批號：20101001）；乙腈（天津化學試劑有限公司），0．5％磷酸（天津化學試劑有限公司），鄰氨基苯甲酸對照品（蘭州中科凱特科工貿有限公司）；大孔樹脂D101、HPD400、S－8、AB－8、X－5、SP8－25、NKA－9（西安藍曉科技新材料股份有限公司）。
1．2 主要儀器
高效液相色譜儀，美國Waters e2695；DFT－250手提式高速萬能粉碎機，溫嶺市林大機械有限公司；KH－300DB型數控超聲清洗器，昆山禾創超聲儀器有限公司；SHA－B水浴恒溫振蕩器，常州國華電器有限公司；旋轉蒸發儀，鞏義市予華儀器有限責任公司；Pine－tree純水機，北京湘順源科技有限公司。
1．3 實驗方法
第3篇：計算機工業控制技術范文
在發展現代產業體系的方向上，黨的“十七大”明確指出，要大力推進信息化與工業化融合，促進工業由大變強，振興裝備制造業，淘汰落后生產能力。在將這一重大戰略方針落地的過程中，我們認識到，兩化融合的核心就是工業自動化，而工業自動化是高新技術與工業產業相結合的創新性體現，其核心就是工業控制計算機技術。
工業控制計算機、嵌入式計算機系統是信息化與工業化融合的重要結合點，也是發展現代制造業的基礎，在傳統產業改造和產品升級方面大有可為。同樣，在企業發展壯大的過程中，工業控制技術的應用也成為企業打造核心競爭力的重要組成部分。
在11月25日召開的2008年全國工業控制計算機技術年會暨中國自動化產業高峰論壇上，學術界專家與工業界代表齊聚首，就工控機領域的最新發展及產業化問題展開了討論，我們也得以窺工控發展的未來趨勢之一斑。
工控關系國計民生
已近古稀之年的中國科學院院士吳宏鑫是自動控制領域的資深專家，他從參加工作開始，保持著每年都親自到工廠調研的習慣，至今如此。每次調研都深深觸動著這位科學家，“今年我在柳州調研，這家工廠刺鼻的二氧化硫味道讓人難以忍受，而農民工就在這樣的惡劣環境中工作，他們的工作是以生命為代價的。”
吳院士認為，工業自動化既是工業發展的方向，也是科學發展觀和以人為本的必然需求，工業自動化的目的就是要促進經濟增長、提高人們生活質量，保障我國國家安全。“中國今天已經具備了自動化條件，特別是危險工種、環境惡劣、耗電耗資源大戶的工程首先要搞自動化，以解決產品質量和生產效率的問題，節約能源和資源，降低成本并減少污染。”
如今，我國的工業控制已經取得了巨大成就，不僅機械與運載（航天、航空）、石油、化工、制藥、發酵、冶金以及家用電器自動化等領域成為工控方面的實踐先鋒，更多行業也將加入到工控應用的行列中來。自動化發展一直存在著一個重要的認識問題，即自動化后是否會影響就業？“美國在上世紀50年代有一個反對發展自動化的委員會聲稱，無節制發展自動化到1970年，美國將失去700萬個就業機會。但事實是，美國工業自動化發展到1970年增加了幾百萬就業機會。連撒切爾夫人都感慨，日本機器人最多，失業率卻最低。” 吳院士認為，發展自動化反倒會提高就業率，增加企業利潤，紅河卷煙廠就是一個突出的例子，它實現了生產線全過程控制，從進料制造到產品檢驗、打包進庫及出廠，全部都無人值守，自動完成，但紅河卻是全國有名的利稅大戶，工人福利也非常豐厚。
上世紀80年代末至90年代初，中國的工控產品開始進入市場，中國的工業控制計算機的歷史也從此開篇。北京康拓科技就是我國工控事業發展的縮影，這個成立于1988年的小企業如今已發展為年總產值近10億元的大型國有企業，它見證了中國工控技術的發展歷程，也推動著工控技術在各行業的普及。據康拓科技總裁陳兆根介紹，康拓科技的產品也由早期的工業控制計算機擴展到了工業控制、航天器控制、鐵路控制等多個領域。康拓科技發展的旺盛生命力折射出更深層次的意義，這也預示著我國工業控制的應用浪潮正在興起，工業向自動化、智能化發展也勢必會在我國國民經濟的各個領域產生巨大推力。
技術進階順勢而為
發展工業控制用途的計算機是工業控制界的重要發展階段，工控機的真正普及是從PC機開始的。VME、Multi-Bus復雜的多機系統為工控機的普及增加了很多障礙，缺乏軟件支撐，或者說支撐軟件成本過高是核心問題之一。而工業PC的出現則解決了這個問題。如今，工業計算機的發展也伴隨技術發展出現了一些新商機：如嵌入式芯片與軟件讓計算機更加普適、千億智能設備將進網時代、用戶關注結合智能軟件的整合方案以及專屬計算機全面進入行業應用等。
中國自動化學會專家咨詢委員會主任孫柏林教授認為，未來嵌入式計算機的發展趨勢主要呈現以下幾個特點：由8位處理向32位過渡、由單核向多核過渡、向網絡化功能發展、嵌入式操作系統呈多元化趨勢，以及MCU（微控制器）、FPGA（現場可編程門陣列）、ARM處理器、DSP（數字信號處理器）等齊頭并進發展。
“多核處理器的出現降低了功耗，并較大幅度地改善了性能；基于FPGA的系統則提高了人們對可重配置計算的興趣，采用較低的功耗設計，支持片上串行交換機結構的FPGA現在能以優良的性價比實現可重配置計算。”孫柏林說，這將為工業控制計算機的發展增添發展的前進動力。同時，嵌入式設備實現網絡互聯和嵌入式軟件的發展，也使這些設備能夠執行更多功能，發揮更大作用。伴隨更多技術進步，比如新的VPX背板架構逐步取代長期以來流行的VMEbus架構，未來工業控制計算機將實現體積更小、重量更輕、性能更高、堅固性更好，這樣就更易于部署，并且可滿足日益增長的需要。
軟件也是鏈條關鍵
硬件設計固然重要，但軟件卻是串起工控機產業鏈的重要一環。北京三維力控科技有限公司董事長馬國華認為，支撐軟件對提高工控機產業鏈的價值至關重要，比如弱化用戶及市場對硬件產品降價的心理預期，提高裸機工業計算機的附加值等。工業控制計算機的應用軟件大多為嵌入式軟件，植入嵌入式系統之后，可以實現自動化、智能化地控制、監測、管理設備的目的。其體系具有偏底層化特點，基本功能需求也容易總結，因而軟件的普適性強，如果使用簡便、符合用戶習慣，很容易得到推廣。
用戶對工控軟件的要求很明確：基本功能不需用戶使用高級語言編程；提供標準的數據通信接口；提供可擴展的運算接口，便于用戶使用高級語言實現特殊、高級功能；滿足數據加密要求，以適應軍工、金融等行業。馬國華向記者表示：“從目前的發展情況來看，我國的工控軟件有以下三個特點。一是標準化，即插即用難度大，不同廠家產品的互聯成本高，即使同一廠家的產品也很難做到即插即用地互操作，而對于一個巨大的通用產品市場而言，軟件必須具備對各種標準足夠的支持能力；二是網絡化，數據從采集、處理到存儲、檢索以及傳送的過程要實現網絡共享的需求已經是用戶的必選項；三是有限度開放，提供通用外部數據接口，同時提供特殊數據接口，滿足不同層次用戶需求，即開放但不完全免費。
標準化是目前存在的最大問題。馬國華認為，標準在變化和進步，它要達到的目的就是降低全行業的互聯、生產制造成本，節省用戶的成本。“雖然標準化會導致技術同質化，但是當你搶先一步、身臨其中時，會發現標準化是產業達到足夠規模時的必然產物和必然趨勢。早些加入這個陣營獲得先機，就會掌握更多主導權。”
鏈接：工業PC發展的新機遇
? 操作系統實時多任務性能的加強，尤其是Linux在工控中普遍使用；
? CPU運算速度提高；集群計算及負載平衡技術的應用；
? 各種軟件開發工具逐漸豐富；網絡互聯軟件開發成本降低；
? DCS、PLC操作站軟件開始偏向使用PC，工業PC得到充分認同；
第4篇：計算機工業控制技術范文
關鍵詞：PLC技術；應用；工業控制
現代工業生產中，通過人力進行設備的操作已經無法適應現代生產的質量要求，無論在鏟平的質量還是系統的控制水平上，手動操面對現代化的高要求已經越來越力不從心。而在電氣控制領域中，PLC以其強大的性能和優點成為了國內外采用的最普遍的控制技術。尤其在一些生產環境惡劣額的領域中，該技術能夠在惡劣的環境中仍舊保持穩定可靠的工作性能，并且對于外界的干擾抗性較高，因此受到了追捧。PLC技術集中了傳統生產過程中控制、儀表以及電氣于一體，能夠根據控制系統實際的要求以及規模進行靈活的組成，從而滿足工業化生產中的不同需求。從本質上講PLC為工業控制而生，無論是結構還是體積都具有極大的優勢，是目前機電一體化中控制設備的理想選擇。微電子技術是PLC控制系統的發展基礎，隨著電子技術的發揮在那PLC的成本也越來越低，但是功能上卻更加的強大。國際工業領域中PLC已經成為了控制系統的標準配置，在所有工業企業中都會看見PLC系統的身影，可以說，PLC系統已經成為了當前工業自動化的支柱。
1 技術特點
1.1 可靠
工業生產中由于生產環境相對于通用計算機工作環境而言相對，因此PLC系統必須具備較強的干擾抗性，且能夠穩定的在惡劣環境中平穩運行，例如高濕高溫以及電氣干擾強等環境下，PLC系統仍舊可以長期穩定運行。
1.2 方便
（1） 便捷的操作：針對PLC系統而言，其操作的方便性主要體現在程序的更改以及輸入等操作的便捷上。PLC程序的編輯通常都會采用編程器，并且直接根據需要順序尋找繼電器編號、接點號以及地址編號便可以進行更改。
（2） 方便的編程：在PLC的程序設計中可以選擇不同的控制設計語言。
（3） 維修簡單：若系統出現故障，則通過使用系統的自我診斷便可以判斷系統的故障出自軟件還是硬件，根據相關的故障信號指示燈以及代碼，維修人員能夠快速的尋找到故障產生的部位，或者通過顯示屏顯示的信息或者編程器現實的信息，對故障進行定位，節省了維修的時間，提高了維修的效率。
1.3 靈活
（1）編程方面：在PLC的編程中可供選擇的編程語言多種多樣，只需要其中一種便能夠完成系統的編程。
（2）擴展方面：根據應用規模的發展PLC會適應這種發展狀態，從而對輸入卡件、輸出卡件的點數進行增加，從而使得單元容量以及功能得以擴展，此外容量的擴大功能的增強也可以通過多臺PLC之間的連接予以實現。
（3）操作方面：該種特性可以大大降低設計工作量，并對安裝施工以及編程的工作量予以降低，具有較為靈活的操作特點，便于對系統進行管理控制。
1.4 機電一體化
PLC的產生本身就具有針對性，是為工業控制而生，因而在體積上更小，并且功能越來越強大，擁有較強的干擾抗性，有機聯合了電氣部件同機械部件，并綜合了計算機以及電子儀表。
2 實際應用中存在的問題
2.1 工作環境
（1）溫度。系統的工作環境溫度應當大于零度小于55攝氏度，并且避免同發熱嚴重的器件相鄰，保證具有足夠的通風散熱空間。
（2）濕度。以控制系統的絕緣性保護為目的應當保證系統工作環境濕度小于85%。
（3）震動。應使PLC遠離強烈的震動源，防止振動頻率為10～55Hz的頻繁或連續振動。當使用環境不可避免震動時，必須采取減震措施，如采用減震膠等。
（4）空氣。避免有腐蝕和易燃的氣體，例如氯化氫、硫化氫等。對于空氣中有較多粉塵或腐蝕性氣體的環境，可將PLC安裝在封閉性較好的控制室或控制柜中。
（5）電源。PLC對于電源線帶來的干擾具有一定的抵制能力。在可靠性要求很高或電源干擾特別嚴重的環境中，可以安裝一臺帶屏蔽層的隔離變壓器，以減少設備與地之間的干擾。
2.2 控制系統中干擾及其來源
（1）干擾源及一般分類。影響PLC控制系統的干擾源，大都產生在電流或電壓劇烈變化的部位，其原因是電流改變產生磁場，對設備產生電磁輻射；磁場改變產生電流，電磁高速產生電磁波。通常電磁干擾按干擾模式不同，分為共模干擾和差模干擾。共模干擾是信號對地的電位差，共模電壓通過不對稱電路可轉換成差模電壓，直接影響測控信號，造成元器件損壞，這種共模干擾可為直流，亦可為交流。差模干擾是指作用于信號兩極間的干擾電壓，主要由空間電磁場在信號間耦合感應及由不平衡電路轉換共模干擾所形成的電壓，這種干擾疊加在信號上，直接影響測量與控制精度。
（2）干擾來源分析
a. 強電干擾：電網供電是PLC系統的電源來源，由于電網會覆蓋在較廣的范圍中，因而會在磁場的作用下在電路中產生感應電壓。
b. 柜內干擾：若控制柜中布線較亂則容易在PLC系統中產生干擾，另外負載的大電感性以及高壓電器也同樣會產生干擾。
c. 信號線引入：各類同PLC控制系統進行信號傳輸的數據線，除了能夠對信息進行有效傳輸外，還會有外界的干擾信號對線路進行侵襲。干擾產生主要有兩種：一種是通過變送器的電源或者儀表電源產生的電網干擾，這些往往不受到重視；另一種是受到空間環境中的電磁輻射而出現的感應干擾，即外部感應干擾，這種干擾往往會造成較為嚴重的后果，引發I/O信號異常或者測量精度的下降，甚至會損傷元器件。
d. 來自接地系統混亂時的干擾：正確的接地，既能抑制電磁干擾的影響，又能抑制設備向外發出干擾；而錯誤的接地，反而會引入嚴重的干擾信號，使PLC系統將無法正常工作。
e. 內部干擾：主要由系統內部元器件及電路間的相互電磁輻射產生，如邏輯電路相互輻射及其對模擬電路的影響，模擬地與邏輯地的相互影響及元器件間的相互不匹配使用等。
3 結束語
干擾是PLC系統中相對較為復雜的難題，在進行抗干擾設計中需要綜合的對各種影響因素予以考慮，如此才能有效的消除干擾對控制系統的不利影響，才能保證控制系統能夠穩定運行，并且隨著PLC技術不斷的成熟，其可應用領域更加的廣闊，如何才能夠使得PLC控制系統在工業領域中發揮最大的價值是新時期研究的重要課題，但是不得不承認，PLC技術的發展潛力巨大，并且S著技術的完善其鏟平種類將會更多，規格也會更加齊全，作為目前通用網絡以及自動化網絡的核心組成，其在工業中的發展前景也更為廣闊。
參考文獻：
[1]馬彪.基于PLC技術的電氣自動化分析[J].科技風，2012.
第5篇：計算機工業控制技術范文
關鍵詞：輪機自動化、船舶自動化、維修自動化、輪機控制系統
起源于20世紀50年代的船舶自動化目前正迅猛發展。其已經不再僅僅是單個設備的自動控制，而是發展成為一個信息化、智能化的系統。近些年，船舶正朝著大型化、專業化及自動化的目標發展，其自動化的程度也將越來越高，最終會達到機艙管理的全部自動化。傳統的輪機自動化僅僅表現在控制設備及系統，并沒有實現維修及管理的自動化，而后者也正是現代輪機自動化的發展目標。
一、輪機自動化的主要功能
1.1、船舶設備運行控制自動化
所謂的設備自動化，就是使用目前已有的輪機設備來控制及檢測輪機，以確保整個設備的安全運行。設備自動化作為輪機自動化的基本內容，不僅僅包含單臺設備的控制，還包含用來實現多處控制的多臺設備組合成的系統。例如主推進控制系統，其中包含柴油機、配套的泵、軸、槳等多種設備。設備自動化要求把機艙設備以功能或者以工況參數進行分塊，再將一部分的設備或者工況的參數輸入到計算機中，最后運用局域網技術把這些參數傳輸到上位機，在平臺上進行管理，分析。
設備自動化以控制設備作為基礎，設立對應的監控及報警系統。目前船舶的現代化正逐步實現，隨之而來的是船舶的安全問題。船舶的安全一般有三個因素：船舶內部因素、人為因素及外部因素。近些年，海上的事故也讓人們越來越重視船舶的安全問題。根據國際海事組織對于各種事故的調查及分析，人的因素為造成各類事故的八成。這個數字表明，提升船舶自動化的水平能夠從根本上提升船舶的安全性。因此，我們應當提升船舶的自動化設備及系統的可靠程度，盡可能的降低人為因素所引發的影響。另一方面，也應當設置船舶安全的綜合性的控制系統。機艙中的檢測與報警系統一方面是輪機自動化的重要內容，另一方面也是船舶安全的綜合控制系統中的一環。該系統可以有效的降低輪機工作人員的工作強度，從而降低安全問題的發生。
1.2、維護維修自動化
維護維修的自動化是現代的船舶維修的需求，其主要由維修信息的自動化及維修設備的模塊化組成。隨著船舶的現代化水平越來越高，其擁有的設備也越來越多，從而需要維護維修的設備也會越來越多。而為了降低事故的發生率，應當以預防維修為主，代替事后維修。目前自動化技術迅速發展，新型的傳感器技術完全能夠勝任對運行狀態下的設備進行檢測的任務。一種活塞環檢測系統，可以提供活塞環的磨損情況，能夠給輪機的工作人員提供維修的科學依據。結合計算機，維修平臺會向輪機的工作人員提供大量的處理信息，因此維修的自動化水平將得到質的提升。而在即將進入維修期的時候，系統會發出警報并生成維修的報表。輪機的工作人員能夠在任何時間查看待維修的設備，從而做好維修的準備。
輪船的自動化系統使用的控制系統種類紛繁復雜，設備復雜，電子板種類復雜。這將會導致所使用的電子板沒有備份，若船舶在航行時電子板發生問題就沒有修復的可能。這就會產生嚴重的后果，嚴重威脅到船舶的安全行駛。若采用PCC 通用可編程采集控制器及PTC 通用通訊路由器平臺，就可以完全的解決船舶設備維修自動化困難從而威脅船舶安全的問題。因為它只需一種硬件就可以實現維修自動化，提升船舶自動化系統的性能。當前，自動化技術迅猛發展，相信以后會出現更多更便捷的維修輪機的自動化設備及系統。
1.3、船舶管理自動化
當下的檢測技術、自動控制技術、智能技術、計算機技術、網絡技術、信息技術正持續穩定的發展及運用，一種網絡化、智能化、信息化的船舶綜合平臺管理系同也隨之出現。這種系統的核心就是信息，并融合檢測、控制及管理從而完成高度的自動化。該系統使目前紛繁復雜的船舶設備及系統簡捷化，從而使整個操作系統更加可靠。該系統由推進監控分系統、電力監控分系統、綜合船橋分系統、輔助管理分系統、視頻監視分系同組成。船舶自動化系統隨著自動化水平的提升朝著信息集成化的方面發展。運用網絡技術將輪機自動化和專家系統相連接，構成一個統一的平臺，船舶信息集成實驗平臺。因為含有有大量的數據及技術，操作人員應當適應更多更快的數據流，隨之而來的是決策的程序變得越來越復雜。船舶上的船員人數在減少，而新的技術可以完美解決該問題。輪機自動化是船舶自動化的一部分，一定得實行管理的自動化。
二、輪機自動化中的主要技術特征
輪機自動化的發展歷程中，自動化技術大量地運用在船舶的各設備及系統中。現今，人們要求輪機自動化越來越安全可靠。輪機自動化設備隨著船舶現代化程度的提高而越來越多，目前輪機自動化的技術特征一般有下列兩點。
2.1、PLC技術
PLC技術是可編程邏輯控制技術，其核心是中央處理器。它是融合了計算機及自動控制技術的一種新型的工業控制器。現今船舶的自動化程度越來越高，PLC被大量運用于船舶電站自動化、分油機自動控制、鍋爐自動控制。其在船舶的其他控制系統中也有重要的作用，例如船舶輔鍋爐自動控制系統、船用電力推進控制系統、船舶電站控制系統。其具有的體積小、重量輕及能耗低等特點也提高了船舶控制系統的可靠性。
2.2、計算機控制技術
計算機系統是一項應用綜合控制領域、多種儀表儀器計算機對工業生產過程進行檢測、控制以及優化管理的重要技術。新型的輪機自動化控制系統基本使用計算機控制系統。其中的總線技術擁有無法比擬的特性。機艙自動化系統運用基于現場的總線達到組態的靈活性和實時的數據傳輸，使得整個系統安全可靠。
三、總結
近些年，全球的船舶工程競爭已達白熱化程度。我國作為造船大國，也應當順應時代潮流，實行船舶行業的自動化。輪機自動化作為船舶工程的支柱，現大量運用在船舶行業中。隨著其發展深入，輪機自動化還應進行改進，不斷提高自動化技術水平，從而達到發展船舶行業的目的。
參考文獻：
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第6篇：計算機工業控制技術范文
關鍵詞:計算機控制系統；現狀；發展趨勢
1引言
計算機控制系統(Computer Control System，簡稱CCS)是應用計算機參與控制并借助一些輔助部件與被控對象相聯系，以獲得一定控制目的而構成的系統。在CCS問世之前，工業生產中的動態系統的控制和調節是由自動控制中常規控制設備完成的，但在CCS中，動態系統的控制和調節是由數字計算機完成。由于數字計算機具有傳送、采集、存貯、處理大量數據的能力，同時它集最新的計算機技術、網絡通信技術和控制技術于一身，從而使自動控制系統有了質的飛躍。目前，CCS在現代化工業控制系統中扮演者越來越重要的角色。
2 CCS的發展歷史及現狀
計算機控制系統由控制部分和被控對象組成，其控制部分包括硬件部分和軟件部分，下面對CCS的硬件部分和軟件部分的發展歷史和現狀簡要介紹一下。
2.1 CCS的的硬件類型和現狀[1-2]
（1）60年代末，由于生產控制自動化的需要，出現了集中控制系統。在集中控制系統中，計算機開始發揮它的控制功能，它能夠計直接根據給定值、過程變量和過程中其它的測量值,通過PID運算,實現對執行機構的控制,以使被控量達到理想的工作狀態，這種控制系統即常說的直接數字控制(DDC)系統[3]。DDC控制系統具有以下三個方面的優點：（1）能夠行使更復雜的控制功能；（2）控制功能的靈活性大大提高；（3）具有豐富的顯示和數據處理功能。但是這種系統也有一個非常大的缺點，那就是由于系統是由一臺計算機控制，一旦出現故障，整個系統就會停止運行，造成十分嚴重的后果。它的這個缺點也限制了其進一步的推廣應用。
（2）70年代，大規模集成電路開始廣泛應用，這為集散控制系統的出現奠定了基礎。在1975年，美國Honeywell公司首先推出了以微處理器為基礎的TDC-2000型總體分散型控制系統,也叫做集散控制(DCS)系統。DCS是以微處理器為基礎的對生產過程進行集中監視、操作、管理和分散控制的集中分散控制系統。DCS的出現在控制系統的變革中具有里程碑式的意義，它具有以下優點：（1）系統構成靈活；（2）操作管理便捷；（3）控制功能豐富；（4）信息資源共享；（5）安裝、調試方便；（6）安全可靠性高。正是因為DCS具有上述的優點，所以在工業自動化生產中得到了廣泛的應用。
（3）隨著微處理器的發展,20世紀80年代出現了品種繁多的高智能化的單/多回路調節器，SCC系統是四川儀表十八廠消化吸收國外技術的基礎上開發的小型分散系統,并于1991年投入使用,該系統價格低廉,但在通訊距離和實時性方面有待改善。以單/多回路調節器為基礎的計算機監督控制系統具有高可靠性,即使計算機發生故障,各個回路調節器仍然可不受影響而獨立工作,不會影響生產。
（4）在20世紀90年代，隨著現場總線技術與智能儀表管控一體化（儀表調校、控制組態、診斷、報警、記錄）的發展，這種開放型的工廠底層控制網絡構造了新一代的網絡集成式全分布計算機控制系統，即現場總線控制系統（FCS）。FCS具有以下技術特點：1.系統的開放性；2.互可操作性與可用性；3.現場設備的智能化與功能自治性；4.系統結構的高度分散性；5.對現場環境的適應性。現場總線系統采用現場總線作為系統的底層控制網絡，溝通生產過程中現場儀表、控制設備以及更高控制管理層次之間的聯系，相互之間可以直接進行數字通信。作為新一代的控制系統，一方面FCS突破了DCS采用專用通信網絡的局限，采用了給予開放式、標準化的通信技術；另一方面FCS進一步變革了DCS的系統結構，形成了全分布式的系統構架，把控制功能徹底下放到現場。FCS被稱為21世紀的工業控制網絡標準。
2.2 CCS的的軟件類型和現狀[4-6]
計算機控制系統軟件包括系統軟件和應用軟件。系統軟件一般包括操作系統、語言處理程序和服務性程序等，它們通常由計算機制造廠為用戶配套，有一定的通用性。應用軟件是為實現特定控制目的而編制的專用程序，如數據采集程序、控制決策程序、輸出處理程序和報警處理程序等。它們涉及被控對象的自身特征和控制策略等，由實施控制系統的專業人員自行編制。下面重點介紹一下應用軟件。
（1）基于PC總線的控制系統應用軟件
這是一類在工業生產中運用較早的控制系統應用軟件，其相應的軟件分為通用的開發軟件和專用的工控組態軟件。通用的開發軟件工具數量較多，包括:BORLAND、C++,M C++,VB和DELPH I等,用于W INDOW S平臺。而專用的工控組態軟件數量卻不多，主要是因為開發這樣的軟件投資較大。
（2）基于各種PLC控制系統的應用軟件
這類控制系統應用軟件具有卓越的性價比，因此在工業控制中得到廣泛應用。在使用該系統時需要兩套相應的軟件：上位機軟件和下位機軟件。上位機軟件種類很多,如INTELLUTION FIX、INTOUCH等,這些軟件可以在多種不同的PLC產品中應用。下位機軟件一般與PLC硬件對應,不同的PLC有不同的下位機軟件。通常使用一種叫梯形圖的控制軟件。
（3）DCS控制系統組態軟件[7]
目前，市場上應用的DCS控制系統組態軟件主要是由Honeywel公司和英國歐陸生產。這類軟件具有強大的組態功能,如SFC,FBD和梯形圖軟件。最重要是,其均有1個上下位機統一的數據表,因此可根據不同的控制要求,采用最合適的組態編程方式,而變量可在不同的組態編程環境中直接引用,使用起來非常方便。
3.CCS的發展趨勢
進入21世紀，由于計算機硬件和軟件技術的迅猛發展，CCS也出現了新的發展方向，其主要表現在以下兩個方面：
（1）控制系統向網絡化發展
現場級網絡技術成功的將所有的網絡接口移到了各種儀表單元，使儀表單元均具有了直接的通訊功能，這就使得網絡延伸到控制系統的末端。在原有控制系統網絡結構的基礎上，結合這一網絡技術，就實現了完成最基本控制任務的底層到完成優化調度工作的最高層的網絡優化連接。
（2）控制系統走向系統扁平化
現場級網絡技術的發展使每個網端可以容納不同回路系統的現場級設備和儀表單元,同時，不同的網端還可以通過網橋相互連接,這樣就大大提高了現場級網絡的連接能力，從而使計算機控制系統的結構發生了明顯變化,逐步形成兩層網絡的系統結構。上層負責完成高層管理功能, 底層負責完成所有具體的控制任務,這樣的系統簡化了系統的結構和層次,縮短了上層控制任務到下層單元實施過程,實現了較大規模的信息交換公共平臺,加強了上層子系統與下層子系統或單元之間的聯系。
綜上所述,由于計算機技術硬件技術和軟件技術的發展，使得計算機控制系統的控制能力越來越強，從而大大提高了生產效率，縮短了生產周期，節約了生產成本，從而使得計算機控制系統在工業生產中的應用越來越廣泛。
參考文獻
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第7篇：計算機工業控制技術范文
關鍵詞：電氣自動化；PLC技術；應用研究
伴隨著我國互聯網技術的迅猛發展，尤其在各個行業中的蔓延，極大程度的提高了我國各行各業的工作效率，提高了社會生活節奏，新的形勢下伴隨著當前國外電器產業巨頭涌入我國電氣產品市場，新的競爭壓力下我國電氣產業紛紛加大了對本行業中基于網絡技術的電氣自動化PLC技術的應用水平，進而提高我國的工業電器產業技術水平。本文通過對當前我國PLC技術與電氣自動化的概述定義和運用進行了回顧，從而總結出電氣自動化中PLC技術的運用要點。
一、 PLC技術與電氣自動化概念簡述
PLC技術與電氣自動化在工業產業中的運用較早，尤其電氣自動化，其作為工業自動化的組成部分，是工業發展的一項重要技術，其水平高低更是反映了一個國家工業產業化現代化水平，在當前社會環境中，電氣自動化已經不再是簡簡單單的一個或者一種技術的專稱，它是一個綜合類的稱呼其內容包括智能控制技術、自動轉運機制技術、遠程控制技術等等。PLC技術的出現較之電氣自動化出現較晚，它是在電氣自動化和網絡技術的雙項基礎上孕育而出的技術，因而就單單PLC技術而論，其是一套可編程控制器，它的工作原理是以計算機為終端控制器而進行工業產品制造程序操控功能的控制器，相比較電氣自動化這個較為綜合類的定義，PLC技術有著明確的三個工作階段，即信號輸入采樣階段，信號CPU處理中樞工作階段，電繼器接收信號反饋信息階段。
二、電氣自動化中PLC技術應用的意義
電氣自動化水平代表著工業現代化水平，其水平越高而整個工業的現代化水平就越高，就越能代表我國綜合實力的提高，引入PLC技術可以很大程度的提高電氣自動化工作效率，提高電氣自動化的自動智能水平，對于我國整體產業鏈的提高有著非比尋常的意義，縱觀當前電氣自動化中PLC技術的應用現狀，不難得到當前電氣自動化中PLC的應用優勢分別為，第一、極大程度的提高電氣自動化中的各元件反映速度。PLC控制系統做為一項以互聯網為基礎的工業控制系統，其用電子軟件代替了傳統電器自動化中的繼電器箱，從而實現了從編碼撰寫到時間繼電器、中間繼電器等多個繼電器的替代，并且在替代的過程中，減少了信號源進出的時間消耗，極大程度的改變了傳統電器自動化中運算中樞的工作效率，這是PLC技術在電氣自動化中最核心最重要的一大改善，改變其運算信號反饋中樞機制，給電氣自動化整體換了個更加強有力的“心臟”，提高了電氣自動化的工作效率。
第二、 PLC技術可靠性強于繼電器箱控制。傳統電氣自動化的信號源實現需要數十個甚至數百數千個繼電器的組成，從而實現信號的綜合控制，保證整條工業產業鏈能夠自動工作。而繼電器繁雜的數量，不僅僅給電氣自動化在工業產業領域的蔓延提升了資本輸出，而且安裝工作非常復雜，其各個繼電器之間敏感元件對于氣候氣溫的要求又都不一樣，抗干擾能力較弱，因而在傳統電氣自動化產業中，繼電器控制箱難免會市場出現元件失效的現象，給工業產業的生產活動帶來了極大的損失。相比較PLC技術，其應用了最新的抗干擾性強的互聯網信號收集裝束，通過不同的接線對工業產業鏈整體實現信號接收，并且在接收的過程中通過系統核心已經編纂好的梯形電子數據控制系統，從而實現語句表和數據功能模塊中的編程語言信號源再翻譯，以直面的形式對電子計算機前的工作人員，匯報出各程序工作現狀，并自動安排相應的信號源反饋，進行工業產業活動的控制。
三、電氣自動化中PLC技術的應用初探
縱觀當前我國各大工業生產活動，電氣自動化中PLC技術應用非常廣泛，要展開對電氣自動化匯總PLC應用的探究，就要首先展開對其相應產業中PLC應用實例的收集。觀望當前我國各類工業產業發展中，在電氣機械機床控制類行業以PLC為主要核心的電氣自動化應用水平較高，其中以汽車行業為例，汽車行業作為當前最大的工業生產類型之一，其對于PLC技術在自動化電氣應用中水平較高，主要表現為廣大的汽車技術人員通過對PLC技術的引入，編纂出符合各類機床、液壓、電氣操作流程，從而在進行汽車相關生產的過程中實現汽車質量的各項檢驗，確保汽車制造中各項設施功能的的齊全，并對相應的汽車數據進行有效的記錄，以作之后汽車生產技術的應用討論經驗交流。在我國日常生活中，PLC技術在交通信號燈控制系統中有著廣泛的應用，交通類信號燈通過引入PLC技術獨有的快捷可靠抗干擾性強的特點，實現了繁忙階段下對于交通信號源的反饋工作，并且實現了整個交通系統的運作效率，為當前我國交通事業的發展做出了不可磨滅的貢獻。最后，在能源產出類行業，PLC技術同樣在電氣自動化中應用較多，在煤礦產業進行煤礦外送過程中，不少深挖煤井通過提升機來工作，而PLC技術作為有著快速反應機制和抗性高的特點，其通過控制提升機的中樞信號部位，來實現接收信號處理，再反饋出信號從而推動提升機的工作。極大程度的避免了溜車現象的出現，而且PLC技術獨有的編撰程序可以改變提升機的工作速度，從而滿足不同礦井不同工作現狀情況下的煤礦提升機工作，對于煤礦產業的產出有著極大的意義。
總結，PLC技術作為一項新的基于網聯網技術和電氣自動化的雙向基礎的新型技術，其本身克服了傳統控制器中信號反饋處理緩慢的缺陷、抗干擾性弱的缺陷，通過互聯網通道實現對整個工業產業鏈的所有工序階段信號的收集，在可編纂的程序系統作用下，實現信號的處理、記錄工作，隨后再以電子計算機為中樞回饋出信號，實現了電氣自動化水平的新提高，現階段極大程度的提高了我國工業的現代化水平，展望未來，對于PLC技術我國應當加大研發力度，進而讓其在生產生活更多的領域應用，為提高我國國家人民的生活水平作出新的貢獻。
參考文獻：
[1]宋堅波. 關于電氣自動化中應用PLC技術的有益探索[J]. 電子制作，2013，.
第8篇：計算機工業控制技術范文
關鍵詞 斜坡道；信號系統；無線通訊
中圖分類號U28 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2012）79-0173-02
1 概述
錫鐵山分公司位于青藏高原柴達木盆地西北部的錫鐵山鎮，海拔高度3 000m，為多金屬礦床，其中鉛、鋅礦品位高，并伴生金、銀、銅、錫等，是國內最大的鉛鋅原料生產基地之一，年采選礦石能力超過150萬噸，運輸方案為平硐混合井和主斜坡道聯合開拓。
錫鐵山分公司斜坡道一期工程主斜坡道從地表+3 064m掘至地下+2 682m，平均橫斷面為5m×4m，直線坡度為15°，全程近5km，其中車場15個、單行道16個、岔道4個、環形裝礦車場5個。每天都有包括人員車、材料車、運礦車、拉渣車、井下鏟運機、掘進車等近50臺各種車輛在斜坡道內運行。
2 斜坡道監控系統
控制原理：斜坡道信號系統可分為控制、協議轉換及現場傳感及執行三個層次，以工業網絡、光纖傳輸、無線通訊系統和現場總線聯合構建。采用太網交換機與工業控制計算機構成工業以太網核心；固定點分布的射頻識別設備之間采則用現場總線構成現場數據采集系統；每個采集子網配備無線通訊模塊和交換機模塊，模塊采集斜坡道信號系統后通過數據交換轉換為網絡數據，通過光纖接入系統。
錫鐵山斜坡道總長度約5km，從3055主平硐至2702標高，斜坡道巷道狹窄，井下環境潮濕，由于井下采礦及提升等設備功率大造成電磁干擾嚴重、電網電壓波動嚴重。因此錫鐵山斜坡道信號系統在設計和設備選型時充分考慮到整個調度系統的整體抗干擾能力、系統運行穩定性等功能。在距離硐口大約 2.5 km處（10車場）將系統分為上下兩個讀卡子系統。硐口到10車場共24臺讀卡器子網通過RS-485通訊線纜和位于主控機房的以太網轉換器連接，接入工業以太網；11車場以下共13臺讀卡器構成另一讀卡子系統，連接到11車以太網轉換器，并通過EKI-2541S以太網/光纖轉換器模塊，經光纖接入以太網，有效克服了斜坡道長度帶來的信號減弱與電磁干擾、時間響應延遲等因素對斜坡道信號系統穩定性的影響。
系統監控軟件采用Microsoft Visual Basic與Microsoft Access自主開發而成。其主要功能模塊包括自動調度運行、手動控制，具有車輛調度指揮、車輛信息登記、讀卡器檢測、手動控制、車輛查詢、違章查詢、報表打印、運行控制等模塊。
3 系統設計
斜坡道巷道里面的讀卡器接受讀取車輛上的信號發射器發射的型號，確定車輛的上行下行、所處巷道位置、標高等信息，形成數據庫內容，通過移動分區聯鎖-閉鎖控制算法來分析斜坡道內車輛的行駛狀態及環形車場、放礦點等方面的使用狀態，完成斜坡道內車輛整體情況的計算，對斜坡道內紅綠燈進行自動轉換，達到對斜坡道內車輛的控制。
為減少上行車輛（載礦車輛）的多次啟動而造成車輛的磨損，提高車輛行駛效率，避免造成不必要的浪費，在條件允許的情況下，錫鐵山斜坡道信號系統嚴格按照向上行駛行車輛可以采用跟隨模式，下行車輛不允許采用該跟隨模式的原則。某段斜坡道中當有工程車輛進入時，首先應該判斷該段斜坡道內是否有錯車道，車輛得到進入許可后，再進行行駛方向的確認，當行駛方向為下行方向或上行方向不滿足跟隨條件時，車輛跟隨是不允許的并封閉后端巷道。
為保障斜坡道內車輛的高速運行，整個系統通過劃分模塊，通過軟件移動分區聯鎖-閉鎖控制算法計算各個讀卡器、信號發射系統、等功能模塊，實現該功能。如圖1所示為系統主程序流程圖。
3.1 如何判別識別卡信息的有效性
當計算機在訪問讀卡器時，會獲得一個48字節的數據包，該數據包主要包括識別卡卡號信息和讀卡器地址。當獲得該數據包時，計算機會按照相關協議對數據的完整性進行校驗，并判斷其有效性，在判斷有效性后將該數據進行分辯，將其中有效的閱讀器地址和卡號信息進行提取。卡號信息提取后，計算機會通過數據檔案檢索來判斷其卡號的合法性，并通過檢測分析該卡號是否在上周期是否進行過處理來確定其卡號的有效性。
3.2 如果確定車輛的上行下行及所在位置
計算機通過對進入斜坡道內的車輛進行數據記錄，當車輛從平硐口駛入時設定為下行，當車輛進入硐尾時設定為上行。當該車輛經過斜坡道內其他路口時，計算機會將讀卡器記錄的數據與歷史數據進行分析對比，重新確認車輛的上行下行及所在位置（如圖2所示）。
當車輛駛入斜坡道時，系統會參照讀卡器的數據對駛入車輛進行以下四種情況進行對比：斜坡道n上行車輛進行觸發、錯車位n-1下行車輛觸發、斜坡道n下行車輛進行觸發、錯車位n-1上行車輛觸發，通過分析對比后系統將車輛數據進行相應修改。
圖2 巷道內斜坡道信號示意圖
當斜坡道n上行車觸發時為正常行駛時，證明該車輛已經通過了該段斜坡道進入了n-1車場區域，該時候應將斜坡道內n上行車輛的信息進行清除，且將該車輛的信息列入n-1車場的上行車輛信息范圍內。
當斜坡道內n向下行駛車輛和錯車道n-1中的上行車輛同時觸發時，變為非正常情況時，系統會將下行車輛的信號設置為倒車狀態，上行車輛的信號設置為下滑狀態，但是不會改變車輛的行駛方向，只會將車輛信息在該區域里進行增加或者刪除。
當錯車道n-1下行車輛單獨觸發時，系統進行判別，判別該車輛已經進入了斜坡道n，并通過了n-1車場，此時系統記錄的數據也會經行調整，會將在n-1錯車道內該車輛的信息進行清除，并在n斜坡道內的車輛信息中加入該車輛信息。
4 結論
本系統綜合運用了主流的計算機技術、控制技術、通信技術，采用目工業網絡、光纖傳輸、無線通訊系統和現場總線等技術手段，所設計的系統有很強的現實意義及推廣價值，系統試運行穩定可靠，達到了預期目的。
參考文獻
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第9篇：計算機工業控制技術范文
［關鍵詞］機電一體化系統設計；案例教學；學習興趣；創新能力
當前我國正在實施《中國制造2025》規劃，這對我國工程教育特別是機械工程教育提出了更高的要求，機械裝備制造企業迫切需要具備機、電、控制、信息處理等多學科融合的機電裝備設計制造復合型人才。機電一體化系統設計是機械設計制造及其自動化專業的一門重要專業課，它涉及機械技術、電工電子技術、自動控制技術、檢測技術、計算機信息處理技術等相關技術，是該專業所有專業課中工程性、實踐性、綜合性最強的一門課程，該課程后續的教學環節為畢業設計。機電一體化系統設計課程的任務是在先修課程的基礎上，從系統工程觀點出發，綜合運用各種專業知識，分析機電一體化產品的各組成要素之間的關系，實現機電系統要求的功能。因此，該課程對于學生全面了解和掌握所修其他課程的聯系，建立機電一體化的系統思維體系，培養綜合運用專業知識的能力，具有重要的作用。機電一體化系統設計的教學內容包括機械系統設計、傳感器測試、電機與驅動、微機原理與接口、微型計算機控制等內容。各部分內容之間相對獨立，課程自身的理論體系不突出，缺乏整體感。另外這些教學內容中的有些內容在先修課程機械原理、機械設計、數控技術與數控機床、機械工程測試技術、微機原理與接口、單片機原理與接口、微型控制技術等課程中均有所涉及，極易造成教學內容的重復，給學生一種重復教學的感覺，從而降低學生對本門課程的興趣。針對上述問題，我校在實施機電一體化系統設計教學中，以實現機械、電子、控制、信息等各異技術融合為目標，以實現閉環運動控制系統的伺服性能為出發點，以系統接口設計為主線，以案例教學為教學手段將以上教學內容有機結合，實施案例教學改革。[1][2][3]
一、緒論教學案例設計
緒論部分是機電一體化系統設計課程的關鍵部分，該部分對于學生理解本門的課程的特點和體系結構具有重要的作用，該部分主要突出機電一體化系統的特點、組成、設計方法以及接口等。在教學過程中，我們首先對數控車床與非數控車床兩個案例在結構、功能、優缺點上進行對比，機電設備與非機電設備的區別在于增加了大腦“控制器”和神經“傳感檢測單元”，從而提高了設備的自動化程度、精度和效率等。通過數控機床、機器人、AGV小車、數控雕刻機等案例介紹機電一體化系統的組成部分及各組成部分的功能，強調控制器和傳感檢測單元在機電一體化系統中的作用。另外在講解這部分內容時，突出機電一體化系統各組成部分之間的接口連接，通過機械接口（聯軸器、傳動機構等）、電子電氣接口（A/D、D/A、放大器、光電耦合器）、通信接口（232串行口、USB、以太網接口等）、軟件協議接口（TCP/IP協議、USB協議等）等案例，講解接口在機電一體化系統中運動、能量、信息傳輸變換中的作用，強調機電一體化系統通過接口將各異技術集成在一起，形成特定的功能。在機電一體化技術方向方面，主要強調當前“機械功能電子化，電子功能軟件化”的發展趨勢，通過伺服電機變速代替變速箱，無刷直流電機代替傳統電刷直流電機，電子表代替機械表，電子秤代替機械秤，高能束加工代替刀具切削加工等案例講解機械功能電子化的發展趨勢及帶來的優勢。通過軟件PID控制算法代替硬件PID控制器，可編程控制器PLC代替邏輯繼電器電路，可編程邏輯陣列FPGA代替專用芯片等案例講解硬件功能軟件化的趨勢及優勢。通過以上案例，讓學生深刻認識機電一體化技術的發展方向及帶來的優點。在緒論部分實施案例教學，可以避免相關知識點的填鴨式和說教式教學，使學生對機電一體化系統設計這門課程有一個系統的認識，強化了學生對機電一體化系統組成、功能、設計方法等知識點的認識。
二、機械系統教學案例設計
由于教學對象是機械專業的大四學生，多數學生一看到“機械系統設計”這個標題就感覺這部分沒有新的內容，認為該部分內容是機械設計課程內容的重復，甚至認為這部分內容非常簡單，沒有必要在課堂上講。恰恰相反，機械系統設計是機電一體系統設計中最為關鍵的一部分。因此，在開始講解這部分內容前，應該首先點明機電一體機械系統設計與普通機械設計的區別，提高學生對該部分內容的興趣。在課堂教學中，該部分首先通過如圖1所示的機械一體化系統中典型的閉環控制系統，說明機電一體化產品中的機械系統與非機電一體化產品中的機械系統最大的區別在于：機電一體化產品中的機械系統是微型計算機控制的閉環系統的組成部分，因此在進行機械系統設計時必須要考慮機械系統的結構參數（慣性、剛度、摩擦、阻尼、傳動間隙、固有頻率）對閉環系統伺服性能（快速性、穩定性、準確性）的影響。基于這一區別，展開講解機械系統的結構參數對閉環系統伺服性能的影響，以及如何從機械系統設計的角度提高整個閉環系統的性能。機械系統設計部分的另外一個重要內容是傳動機構設計，通過齒輪傳動案例中的間隙、剛度等對伺服性能的影響，說明在機電一體化系統中應該盡可能縮短傳動鏈，提高閉環伺服系統的性能，并以伺服電機變速代替傳動機構變速、直線電機、力矩電機、電主軸等作為縮短傳動鏈的案例；只有當電機與負載不能匹配的時候才考慮使用傳動鏈進行力矩、速度、轉動慣量的轉換。齒輪傳動鏈設計部分包括最佳傳動比的選擇、傳動級數的選擇、傳動比的分配等，這三部分內容的講解都圍繞提高伺服性能為根本目標，重點講解最小轉動慣量原則、輸出軸轉角誤差最小原則分配傳動比。為了區別機械設計，本部分除重點講解齒輪傳動鏈設計外，還通過數控機床旋轉進給工作臺、A/C軸雙擺角銑頭、機器人關節減速器等案例講解了雙導程蝸桿蝸輪傳動結構、諧波減速器、RV減速器的各自原理以及在機電一體化系統中的應用。
三、計算機測控系統教學案例設計
計算機測量控制系統是機電一體化系統的核心，它負責采集機械部件的運動信息，并與給定值比較，生成運動控制指令。該部分的教學內容在機械工程測試技術、數控技術與數控機床、單片機原理與接口、微機控制技術等課程中均有涉及，因此，在本課程教學中將傳感器、伺服電機、工業控制機結合起來，以工業控制機為中心，以接口為橋梁，將相關內容通過案例整合在一起。首先簡單介紹增量式旋轉編碼器、光柵、感應同步器等位移測量傳感器的位移測量和辨向原理，由于上述傳感器直接輸出相位相差90度的正弦信號，因此隨后重點講解傳感器的接口電路如何對正弦信號處理獲得相位相差90度方波信號，以及如何完成變相細分等功能。在控制電機部分，重點介紹了步進、直流、交流電機的功率驅動電路，如斬波恒流功放電路、PWM原理、SP－WM原理等，比較了三種電機在扭矩和功率輸出特性上的不同點。最后以8051單片機為處理器，使用Proteus軟件設計了教學案例[4][5]，涉及位移傳感器測量接口電路和D/A轉換接口電路，PID數字控制等知識點。
四、機電一體化系統教學案例設計
機電一體化系統是一個機械、電子、控制、信息等各異技術相融合的系統，在機電一體化系統設計課程的最后一章，以電腦刺繡機為設計實例，通過對這一典型機電一體化系統的設計過程，使學生能夠根據設計需求綜合應用機械系統設計、傳感器測試、電機與驅動、微機原理與接口、微型計算機控制等各方面知識來設計一個機電一體化的系統。如圖2所示，刺繡工藝的動作包括繡框在x、y兩個方向的直線往復運動和繡針在z方向的連續上下往復直線運動，通過這兩類運動的配合和刺料機構的作用形成線跡，繡框在x、y兩個方向的移動距離決定了線跡的長度和方向，繡品由線跡的集合構成。繡針在織物上方時，繡框沿x、y兩個方向移動到指定的位置，當繡針自上而下落到織物表面時，繡框停止移動，在刺料機構的作用下即完成一針線跡的動作。根據機電一體化系統的幾個功能要素，電腦刺繡機由微機控制系統（控制與信息處理單元）、移框步進電動機及主軸電動機（驅動與執行單元）、x、y、z三個方向的傳動機構及刺料機構（機械傳動單元）、針桿位置傳感器（傳感檢測單元）、220V單相交流電源（動力單元）、機架（機械結構單元）以及各部分之間的接口組成。由刺繡打版機輸出的刺繡花樣數據保存在電腦刺繡機的EPROM或磁盤中，電腦刺繡機的工作過程如下：控制微機啟動主軸運轉，由刺料機構帶動旋梭和針桿運動，微機從刺繡花樣數據文件中順序讀取每一針的x、y相對位移坐標，根據坐標數據通過兩個電機的協調運轉驅動繡框在平面內進行移動，微機通過讀取針桿位置檢測器的信號使繡框的平面移動與刺料機構的運動相互配合。電腦刺繡機設計參數的計算主要包括x、y、z三個方向運動件的運動參數和動力參數的計算、結構參數計算以及品質參數、環境參數和界面參數的確定。運動參數計算主要包括主軸轉速范圍的確定、繡框位移計算、繡框位移與主軸轉動的運動配合、繡框運動速度計算、主軸轉速計算、x、y步進電動機工作頻率及傳動比計算、移框加速度計算等；動力參數計算主要包括刺料機構驅動功率計算、移框步進電動機驅動力矩計算等；結構參數計算主要指刺繡機工作臺面的長、寬、高三個方向尺寸的計算及機頭頭距的計算；品質參數主要包括系統可靠性、傳動精度等；環境參數包括工作電壓、環境溫度、環境濕度等；界面參數則用于表征機器的人—機對話方式和功能。系統各部分之間通過接口進行連接，主要的接口包括微機系統前向通道與各傳感器模塊的接口以及微機系統后向通道與各功率驅動模塊的接口，各接口通過采用光電隔離技術防止外部模塊對微機系統的回饋干擾以及防止強電信號對微機電源的干擾。盡管電腦刺繡機由微機對刺繡工藝實行全面控制，但刺繡過程會出現斷線、斷針等隨機因素。為保證刺繡工藝的準確進行，系統必須對針桿位置、繡線通斷狀況、繡框極限位置進行實時檢測，因此，系統必須包含繡針布上布下位置檢測、針桿最高位置檢測、斷線檢測、繡框越界檢測等傳感檢測模塊。各傳感器模塊與微機系統前向通道之間需要進行接口設計，另外，微機系統后向通道與電機驅動模塊之間也需要進行接口設計。微機控制系統是電腦刺繡機系統的核心，根據用戶要求和工藝分析，控制微機除完成用戶的基本要求外，還應具備花樣存儲與選擇功能、記憶功能、工作狀態顯示功能、各種進退針功能等功能。微機控制系統設計除滿足上述設計要求外，還應對控制微機的軟硬組成方案進行初步設計。
五、結束語
針對機電一體化系統設計課程工程性、實踐性、綜合性最強的特點，圍繞機械一體化閉環伺服系統的各組成要素，實施案例教學，通過典型案例實現理論教學和實踐教學相結合的教學方法，不但加深了學生對機電一體化系統的理解，而且提高了學生學習興趣、自學能力和創新能力，取得了良好的教學效果。
［參考文獻］
［1］楊普國，孫佘一，陳俊.項目式案例教學方法的研究與實踐［J］.昆明冶金高等專科學校學報，2011（5）：83-86.
［2］趙麗梅，李焜.機電一體化技術課程中案例化教學改革與實踐［J］.大學教育，2016（3）：106-107.
［3］覃金昌，陳志.基于Simulink和GUI的機電一體化課程案例仿真教學研究［J］.機械工程師，2016（5）：22-24.
［4］李琦，王基，劉永葆.《機電一體化系統設計》課程教學改革與實踐［J］.高等教育研究學報，2010（1）：100-101.
