计算机工业控制技术精选(九篇)

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第1篇：计算机工业控制技术范文

关键词：工业自动化控制；计算机控制技术；应用路径；网络技术

中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1674-098X(2015)10(a)-0132-02

作者简介：吴高杰（1991,4—）,男，江苏江阴人，本科，学员，研究方向：计算机控制其他机器工作

在市场经济快速发展的今天，工业企业面临着巨大的市场竞争，因此，对于工业制造企业而言，如何在确保产品质量的基础上，最大限度提高企业生产效率，已经逐渐成为了工业制造企业所普遍面临的难题。工业自化已经成为了行业发展的趋势，而计算机控制技术则在其中发挥着重要的作用，NC、PLC等先进技术的使用成为了计算机控制系统在工业自动化控制中应用的键，其自身的发展也逐渐向着精密化、灵活化、开放化的方向发展。

1工业自动化技术概述

石油、石化、建材、冶金等都属于工业生产，它所涵盖的范围广泛，可以是指一台生产的设备或是一条生产线，也可以指一间厂或是一家企业。在工业制造行业中，工业自动化技术指的是一项综合性技术，它强调的是在综合利用计算机技术、电子设备、控制理论以及相关的仪器仪表的基础上，实现对工业生产制造全过程的动态化、智能化监测和控制。在这个过程中，实现对生产工艺的优化、生产资料的合理配置，并为决策者的决策行动提供参考，其最终目的是提高产品质量和生产效率，降低生产消耗和成本，减少对环境的污染。总体而言，工业自动化技术包含了三个部分，分别是硬件系统、软件系统和系统技术。硬件系统中包含了各项控制设备和仪器，以及执行命令的执行器等。系统技术则包含了各项集成技术，具体包括硬件集成技术、软件集成技术、软件和硬件集成技术等。而各类软件则属于软件系统，在工业自动化系统中，包括了管理软件、控制软件和测量软件等。这三个部分的内司其职，又相互配合，共同实现了工业的自动化生产和控制。将自动化技术应用于工业生产制造行业，对提高企业员工素质、提高企业生产制造能力具有重要意义，同时，这也是优化工业行业产业结构，避免“三高”的重要举措。

2计算机控制技术概述

计算机控制技术质是以计算机技术为核心的一项技术，其主要的目标是采集和控制生产过程中的各项参数，并以计算机硬件系统为依托，利用相应的控制软件，实现对工业生产过程的自动化控制。换而言之，工业自动化控制系统的实现需要以计算机控制系统为基础。计算机控制系统由软件控制算法、硬件系统和上位机操控软件三个部分构成。在这个系统中，计算机拥有高速的计算能力和数据处理能力，因此被运用于各项命令的执行，通过对被控对象的控制，达到工业自动化控制的目的。事实上，从很大程度上来说，对计算机的控制也需要借助一些辅助部件。上位机操控软件的主要作用是现人机的交互，其最大的作用在于实现程序和数据的输入和输出，同时承担数据库构建的任务，以便于实现对工业生产过程的控制，在发现异常状况时能够发出警报。在辅助工业控制系统运行过程中，计算机控制系统需要进行经常性的信息交互，通常情况下，信息交互能够采用有线通讯和无线通讯两种方式。总而言之，计算机控制系统的要目的一方面在于实现对运动过程的控制；另一方面是实现控对象的优化。

3计算机控制系统的工作原理

硬件系统和软件系统是计算机控制系统两个重要组成部分，要想实现计算机控制系统的控制功能，需要采取专门的数字、模拟转换设备。在实际工业自动化控制过程中，通常会采用实时控制方式，大多数控制过程计算机运行的可靠性要求较高，但是对其运算速度并无硬性要求，只强调其必须能够响应及时。计算机控制系统实现工业自动化控制的工作原理主要分为三个步骤：第一，数据采集。通过对被控制目标的瞬时值进行检测，实现对相关数据的收集，随后将相关数据传输至工业自动化控制计算机中。第二，实时决策。通过计算机中的特定软件，对所采集到的数据的状态进行计算和分析，根据预定的控制规则，执行下一步控制计划。第三，完成控制任务。计算机所做出的决策会发送给控制系统，控制系统以控制信号为依据，对相关任务进行分配，并执行相关的控制动作，完成自动化控制的任务。在实际控制工作中，三个控制过程不断重复循环，确保系统能够按照相应的要求进行工作，且能够处理一些设备自身和控制对象的异常情况。

4工业自动化控制中计算机控制技术的运用

工业生产过程中，计算机控制技术在自动化控制系统中的应用路径可从数字控制、可编程逻辑控制器、分布式控制系统、计算机传感器等五个方面进行分析。

4.1数字控制

数字控制（NC）是自动化方法的一种，指的是借助符号和数字等对工业生产过程进行编程控制，因此，也简称为“数控”。要实现数字控制，需借助专门的计算机设备，将操作命令以数字的状态发送给设备，使得设备能够依据原先设计好的程序运行。在数字控制系统中软件技术是核心和关键所在，对设备的自动化控制具有重要影响，良好的数字控制技术是提高设备自动化运行能力的重点。在诊断设备故障和设备维修的过程中，数字控制能够诊断出AI故障，运用计算机网络技术，还可实现远程诊断和远程监控。另外，通过已建立的数据库功能，还可对系统进行检修和维护，修复相关故障，并在漏洞扩大之前实现零件的更换，最大限度提高数控系统的安全性、可靠性和稳定性。

4.2可编程逻辑控制器

可编程逻辑控制器（PLC）从本质上而言是一台计算机，其主要是为工业生产而专门研发的。数字运算操作是其基础性工作，而编程存储器则是其核心，模型和数字是其输入或输出的主要方式，通过这种数字或模型的输入和输出实现对工业生产过程和机械设备的自动化控制。可编程逻辑控制器在被运用于工业生产制造后，其工作内容也被分为个部分，主要是数据采集和输入、命令程序的执行、结果的输出和刷新，这三部分的工作内容共同形成了一个扫描周期。可编程逻辑控制器工业自动化控制中的使用较为广泛，归根结底是因为其自身在性能方面拥有诸多优势。首先，它具有使用便捷、操作简单的特点。其次，它的功能较为强大，设施设备齐全，表现出良好的性价比。再次，它的运行可靠性高，能够适应各种不同的生产制造环境，且抗干扰能力强。最后，它具有维护和检修方便的特点，能够实现相关程序的在线修改。

4.3分布式控制系统

工业自动化控制系统中分布式控制系统从本质和功能上来讲，就是一个中型的计算机控制系统。这个分布式的控制系统，能够通过计算机技术实现对生产过程中相关数据的收集、处理和分析，进而实现对生产过程的控制。这种多级计算机控制系统的运用是以计算机运行速度的提高和微型计算机的使用为基础的，它的出现使得自动化技术中计算机控制技术的使用更加科学可靠，其出现和发展与计算机技术的发展有着密不可分的联系。集散型计算机控制系统的主要工作则是实现对自动化生产工程中相关数据的分析，并将分析所得信息反馈给计算机，在这个分析和反馈的过程中，中央计算机只负责系统的集中管理和分散控制工作，使得工业自动化控制系统工作的可靠性大大增强。场控器是分布式控制系统的基础，通常情况下场控器中包含了I/0部件，通过该部件分布式控制系统可实现对数据的采集和控制、执行，再经由人机接口，实现执行命令的，再通过网络通讯设备，实现对数据信息的传递。在现场控制器中，又包含了控制回路等，回路控制中的相关算法预先存储于运行内存中，在实际操作中，能够依据自动控制需求，进行组态。

4.4计算机传感器

在工业自动化控制中计算机控制技术的运用和实现需要依赖于网络通信技术、软件技术和传感设备的支持，在这其中传感设备发挥了至关重要的作用，它是实现工业自动化控制中自动化监测的重要条件。传感设备具有数字化、智能化、系统化和精密化的特点，其相关性能从某种程度上来说决定着工业企业自动化生产的产品的品质。计算机控制系统通过传感器的使用，实现对相关数据信息的收集和整理，进而获取设备运行的状态信息，实现对设备各项参数的动态化监测和控制，确保自动化控制设备运行状态安全，最终达到提高工业产品质量的目的。现阶段，计算机传感器的使用正处于发展阶段，在未来的发展过程中，其运行的可靠性和精确性都将得到有效的提高，最终向着更高级的智能化和更低的能源消耗方向发展，其综合性能将得到大大提升。

4.5自动化生产中的现场总线应用

现场总线指的是数字化通信的检测和控制系统，其被广泛运用于工业自动化制造行业中。现场总线拥有专门的处理器，将这个处理器与测量控制器连接后，可实现计算和通信的能力。它使用双绞线作为通信的媒介，能够实现计算机网络与测量控制器的多个对等连接，自动化生产的现场总线能够将分散的测量控制器变成网络探测的节点，实现联机式的自动控制。现场总线的使用为自动控制设备和系统之间的信息交互和数据分析提供了保障，再通过计算机网络的作用，能够第一时间发现设备运行的异常状况，并实现异常状况的及时排除，使得工业企业的自动化生产过程中信息沟通更加便捷。现场总线在信息交互、数据更新和信息显示等方面都表现出了强大的优势，因此，在自动化技术未来的发展中，现场总线技术的使用是其必然的发展趋势。

5计算机控制系统的应用特点

计算机控制技术在工业生产领域使用广泛，其运用涉及到网络通讯技术、传感技术、控制软件、自动控制技术等。近些年来，伴随着计算机技术和工业产业的发展，工业自动化控制中计算机控制技术的应用水平越来越高，其科技含量也越来越高，有效加快了企业的现代化进程，其应用的优势主要表现在以下几个方面：

（1）开放性特点。相对而言计算机自动化控制系统具有公开性和开放性的特点，其开放性特点主要表现在能够实现所有设备和系统的连接，确保各项设备正常运转。在实际操作中，工业企业可根据自身的实际需求，选择接入的系统和设备，表现出极大的灵活性和便捷性。

（2）交互性和可操作性特点。计算机控制系统中的各项设备能够相互连接，共同构成一个数据传递的系统，因此，在这个系统中各项设备是可以相互替换和代替的。

（3）智能化特点。计算机控制下的自动化系统的总线具有智能化的特点，现场总线通过传感设备，能够实现对现场各设备的分析和监控，并在此基础上，实现对设备的自动化控制，确保其能够实时监测设备运行状态，及时处理系统故障。

（4）精确性高。相对于一般调节器而言，计算机控制系统具有超强的数值运算能力，能够最大限度缩小和控制偏差，确保其控制精度不会受到元件老化、噪音等因素的影响。

6结语

总之，工业企业的自动化生产是一个复杂的过程，尤其是在这其中还掺杂了许多大型设备和先进技术的使用，大大增加了自动控制的难度。计算机技术在工业自动化控制中的使用，为其提供了强有力的技术支持，为其进步和发展奠定了基础，也为企业进一步降低生产成本，提高生产效率提供了可能。在未来的发展过程中，必须加强对计算机控制技术的研究，除了不断完善现有的技术之外，还应该加强对新技术的研发，使计算机控制技术能够更好地服务于工业自动化控制技术，促使我国工业产业健康、稳定、可持续发展。

参考文献

[1]张维东.工业自动化控制中计算机控制技术的应用路径思考[J].科技与创新，2015(16)：138.

[2]杨雷忠,胡石.当代工业自动化控制中微机控制技术的应用[J].城市建设理论研究:电子版,2012(8).

[3]苗青林.计算机控制技术在智能建筑自动化应用系统中的作用分析.[J]电子世界,2013(7)：9.

[4]何港玲.计算机控制在工业自动化控制中的应用[J].价值工程,2015(1)：51-52.

[5]李岷,孙凤来.工业自动化控制系统中计算机技术的使用分析[J].计算机光盘软件与应用,2014(11):125-126.

[6]唐华国.工业自动化控制的现状和发展趋势分析[J].才智,2011(23):69.

[7]邓高寿,潘宏侠.PLC在工业自动化控制领域中的应用及发展[J].机械管理开发,2006(3）：99-100.

[8]于文新,楚书来.计算机控制技术在自动化生产线上的应用[J].煤炭技术,2013(8)：221-222.

[9]甘能.基于PLC控制技术在工业自动化中的应用研究[J].电子技术与软件工程,2015(6):159-160.

第2篇：计算机工业控制技术范文

关键词：大青叶（Folium Isatidis）；邻氨基苯甲酸；大孔吸附树脂；静态吸附；动态吸附

中图分类号：R284．2 文献标识码：A 文章编号：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

大青叶（Folium Isatidis）为十字花科植物菘蓝（Isatis indigotica Fort．）的干燥叶，其味苦性寒，归心、胃经，主要功能是清热解毒、凉血消斑，用于温邪入营、高热神昏、发斑发疹、黄疸、热痢、痄腮、喉痹、丹毒、痈肿［1］。靛蓝和靛玉红历来被认为是大青叶的主要药效成分［2］，但也有研究表明，有机酸可能是大青叶抗炎解热的有效成分之一［3］，其中邻氨基苯甲酸含量最高，占总酸含量的70％以上，可作为药材评价的指标［4］。大孔吸附树脂具有理化稳定性高、吸附选择性强、富集效果好、解吸条件温和、再生简单、使用周期长、提取工艺简便、有机溶媒的耗用少、分离效率高、分离得到的有效成分纯度高等优点，近十年来被广泛用于药材有效成分的分离提取［5］。本研究选取7种大孔吸附树脂，比较其对邻氨基苯甲酸的吸附率、解吸率及动力学特性，从中筛选出合适的树脂，对其静态吸附进行系统研究分析，并结合动态吸附优化有机酸的纯化工艺条件，为大青叶有机酸的工业化生产提供一定的参考。

1 材料与方法

1．1 材料与试剂

大青叶（产地甘肃，批号：20101001）；乙腈（天津化学试剂有限公司），0．5％磷酸（天津化学试剂有限公司），邻氨基苯甲酸对照品（兰州中科凯特科工贸有限公司）；大孔树脂D101、HPD400、S－8、AB－8、X－5、SP8－25、NKA－9（西安蓝晓科技新材料股份有限公司）。

1．2 主要仪器

高效液相色谱仪，美国Waters e2695；DFT－250手提式高速万能粉碎机，温岭市林大机械有限公司；KH－300DB型数控超声清洗器，昆山禾创超声仪器有限公司；SHA－B水浴恒温振荡器，常州国华电器有限公司；旋转蒸发仪，巩义市予华仪器有限责任公司；Pine－tree纯水机，北京湘顺源科技有限公司。

1．3 实验方法

第3篇：计算机工业控制技术范文

在发展现代产业体系的方向上，党的“十七大”明确指出，要大力推进信息化与工业化融合，促进工业由大变强，振兴装备制造业，淘汰落后生产能力。在将这一重大战略方针落地的过程中，我们认识到，两化融合的核心就是工业自动化，而工业自动化是高新技术与工业产业相结合的创新性体现，其核心就是工业控制计算机技术。

工业控制计算机、嵌入式计算机系统是信息化与工业化融合的重要结合点，也是发展现代制造业的基础，在传统产业改造和产品升级方面大有可为。同样，在企业发展壮大的过程中，工业控制技术的应用也成为企业打造核心竞争力的重要组成部分。

在11月25日召开的2008年全国工业控制计算机技术年会暨中国自动化产业高峰论坛上，学术界专家与工业界代表齐聚首，就工控机领域的最新发展及产业化问题展开了讨论，我们也得以窥工控发展的未来趋势之一斑。

工控关系国计民生

已近古稀之年的中国科学院院士吴宏鑫是自动控制领域的资深专家，他从参加工作开始，保持着每年都亲自到工厂调研的习惯，至今如此。每次调研都深深触动着这位科学家，“今年我在柳州调研，这家工厂刺鼻的二氧化硫味道让人难以忍受，而农民工就在这样的恶劣环境中工作，他们的工作是以生命为代价的。”

吴院士认为，工业自动化既是工业发展的方向，也是科学发展观和以人为本的必然需求，工业自动化的目的就是要促进经济增长、提高人们生活质量，保障我国国家安全。“中国今天已经具备了自动化条件，特别是危险工种、环境恶劣、耗电耗资源大户的工程首先要搞自动化，以解决产品质量和生产效率的问题，节约能源和资源，降低成本并减少污染。”

如今，我国的工业控制已经取得了巨大成就，不仅机械与运载（航天、航空）、石油、化工、制药、发酵、冶金以及家用电器自动化等领域成为工控方面的实践先锋，更多行业也将加入到工控应用的行列中来。自动化发展一直存在着一个重要的认识问题，即自动化后是否会影响就业？“美国在上世纪50年代有一个反对发展自动化的委员会声称，无节制发展自动化到1970年，美国将失去700万个就业机会。但事实是，美国工业自动化发展到1970年增加了几百万就业机会。连撒切尔夫人都感慨，日本机器人最多，失业率却最低。” 吴院士认为，发展自动化反倒会提高就业率，增加企业利润，红河卷烟厂就是一个突出的例子，它实现了生产线全过程控制，从进料制造到产品检验、打包进库及出厂，全部都无人值守，自动完成，但红河却是全国有名的利税大户，工人福利也非常丰厚。

上世纪80年代末至90年代初，中国的工控产品开始进入市场，中国的工业控制计算机的历史也从此开篇。北京康拓科技就是我国工控事业发展的缩影，这个成立于1988年的小企业如今已发展为年总产值近10亿元的大型国有企业，它见证了中国工控技术的发展历程，也推动着工控技术在各行业的普及。据康拓科技总裁陈兆根介绍，康拓科技的产品也由早期的工业控制计算机扩展到了工业控制、航天器控制、铁路控制等多个领域。康拓科技发展的旺盛生命力折射出更深层次的意义，这也预示着我国工业控制的应用浪潮正在兴起，工业向自动化、智能化发展也势必会在我国国民经济的各个领域产生巨大推力。

技术进阶顺势而为

发展工业控制用途的计算机是工业控制界的重要发展阶段，工控机的真正普及是从PC机开始的。VME、Multi-Bus复杂的多机系统为工控机的普及增加了很多障碍，缺乏软件支撑，或者说支撑软件成本过高是核心问题之一。而工业PC的出现则解决了这个问题。如今，工业计算机的发展也伴随技术发展出现了一些新商机：如嵌入式芯片与软件让计算机更加普适、千亿智能设备将进网时代、用户关注结合智能软件的整合方案以及专属计算机全面进入行业应用等。

中国自动化学会专家咨询委员会主任孙柏林教授认为，未来嵌入式计算机的发展趋势主要呈现以下几个特点：由8位处理向32位过渡、由单核向多核过渡、向网络化功能发展、嵌入式操作系统呈多元化趋势，以及MCU（微控制器）、FPGA（现场可编程门阵列）、ARM处理器、DSP（数字信号处理器）等齐头并进发展。

“多核处理器的出现降低了功耗，并较大幅度地改善了性能；基于FPGA的系统则提高了人们对可重配置计算的兴趣，采用较低的功耗设计，支持片上串行交换机结构的FPGA现在能以优良的性价比实现可重配置计算。”孙柏林说，这将为工业控制计算机的发展增添发展的前进动力。同时，嵌入式设备实现网络互联和嵌入式软件的发展，也使这些设备能够执行更多功能，发挥更大作用。伴随更多技术进步，比如新的VPX背板架构逐步取代长期以来流行的VMEbus架构，未来工业控制计算机将实现体积更小、重量更轻、性能更高、坚固性更好，这样就更易于部署，并且可满足日益增长的需要。

软件也是链条关键

硬件设计固然重要，但软件却是串起工控机产业链的重要一环。北京三维力控科技有限公司董事长马国华认为，支撑软件对提高工控机产业链的价值至关重要，比如弱化用户及市场对硬件产品降价的心理预期，提高裸机工业计算机的附加值等。工业控制计算机的应用软件大多为嵌入式软件，植入嵌入式系统之后，可以实现自动化、智能化地控制、监测、管理设备的目的。其体系具有偏底层化特点，基本功能需求也容易总结，因而软件的普适性强，如果使用简便、符合用户习惯，很容易得到推广。

用户对工控软件的要求很明确：基本功能不需用户使用高级语言编程；提供标准的数据通信接口；提供可扩展的运算接口，便于用户使用高级语言实现特殊、高级功能；满足数据加密要求，以适应军工、金融等行业。马国华向记者表示：“从目前的发展情况来看，我国的工控软件有以下三个特点。一是标准化，即插即用难度大，不同厂家产品的互联成本高，即使同一厂家的产品也很难做到即插即用地互操作，而对于一个巨大的通用产品市场而言，软件必须具备对各种标准足够的支持能力；二是网络化，数据从采集、处理到存储、检索以及传送的过程要实现网络共享的需求已经是用户的必选项；三是有限度开放，提供通用外部数据接口，同时提供特殊数据接口，满足不同层次用户需求，即开放但不完全免费。

标准化是目前存在的最大问题。马国华认为，标准在变化和进步，它要达到的目的就是降低全行业的互联、生产制造成本，节省用户的成本。“虽然标准化会导致技术同质化，但是当你抢先一步、身临其中时，会发现标准化是产业达到足够规模时的必然产物和必然趋势。早些加入这个阵营获得先机，就会掌握更多主导权。”

链接：工业PC发展的新机遇

・ 操作系统实时多任务性能的加强，尤其是Linux在工控中普遍使用；

・ CPU运算速度提高；集群计算及负载平衡技术的应用；

・ 各种软件开发工具逐渐丰富；网络互联软件开发成本降低；

・ DCS、PLC操作站软件开始偏向使用PC，工业PC得到充分认同；

第4篇：计算机工业控制技术范文

关键词：PLC技术；应用；工业控制

现代工业生产中，通过人力进行设备的操作已经无法适应现代生产的质量要求，无论在铲平的质量还是系统的控制水平上，手动操面对现代化的高要求已经越来越力不从心。而在电气控制领域中，PLC以其强大的性能和优点成为了国内外采用的最普遍的控制技术。尤其在一些生产环境恶劣额的领域中，该技术能够在恶劣的环境中仍旧保持稳定可靠的工作性能，并且对于外界的干扰抗性较高，因此受到了追捧。PLC技术集中了传统生产过程中控制、仪表以及电气于一体，能够根据控制系统实际的要求以及规模进行灵活的组成，从而满足工业化生产中的不同需求。从本质上讲PLC为工业控制而生，无论是结构还是体积都具有极大的优势，是目前机电一体化中控制设备的理想选择。微电子技术是PLC控制系统的发展基础，随着电子技术的发挥在那PLC的成本也越来越低，但是功能上却更加的强大。国际工业领域中PLC已经成为了控制系统的标准配置，在所有工业企业中都会看见PLC系统的身影，可以说，PLC系统已经成为了当前工业自动化的支柱。

1 技术特点

1.1 可靠

工业生产中由于生产环境相对于通用计算机工作环境而言相对，因此PLC系统必须具备较强的干扰抗性，且能够稳定的在恶劣环境中平稳运行，例如高湿高温以及电气干扰强等环境下，PLC系统仍旧可以长期稳定运行。

1.2 方便

（1） 便捷的操作：针对PLC系统而言，其操作的方便性主要体现在程序的更改以及输入等操作的便捷上。PLC程序的编辑通常都会采用编程器，并且直接根据需要顺序寻找继电器编号、接点号以及地址编号便可以进行更改。

（2） 方便的编程：在PLC的程序设计中可以选择不同的控制设计语言。

（3） 维修简单：若系统出现故障，则通过使用系统的自我诊断便可以判断系统的故障出自软件还是硬件，根据相关的故障信号指示灯以及代码，维修人员能够快速的寻找到故障产生的部位，或者通过显示屏显示的信息或者编程器现实的信息，对故障进行定位，节省了维修的时间，提高了维修的效率。

1.3 灵活

（1）编程方面：在PLC的编程中可供选择的编程语言多种多样，只需要其中一种便能够完成系统的编程。

（2）扩展方面：根据应用规模的发展PLC会适应这种发展状态，从而对输入卡件、输出卡件的点数进行增加，从而使得单元容量以及功能得以扩展，此外容量的扩大功能的增强也可以通过多台PLC之间的连接予以实现。

（3）操作方面：该种特性可以大大降低设计工作量，并对安装施工以及编程的工作量予以降低，具有较为灵活的操作特点，便于对系统进行管理控制。

1.4 机电一体化

PLC的产生本身就具有针对性，是为工业控制而生，因而在体积上更小，并且功能越来越强大，拥有较强的干扰抗性，有机联合了电气部件同机械部件，并综合了计算机以及电子仪表。

2 实际应用中存在的问题

2.1 工作环境

（1）温度。系统的工作环境温度应当大于零度小于55摄氏度，并且避免同发热严重的器件相邻，保证具有足够的通风散热空间。

（2）湿度。以控制系统的绝缘性保护为目的应当保证系统工作环境湿度小于85%。

（3）震动。应使PLC远离强烈的震动源，防止振动频率为10～55Hz的频繁或连续振动。当使用环境不可避免震动时，必须采取减震措施，如采用减震胶等。

（4）空气。避免有腐蚀和易燃的气体，例如氯化氢、硫化氢等。对于空气中有较多粉尘或腐蚀性气体的环境，可将PLC安装在封闭性较好的控制室或控制柜中。

（5）电源。PLC对于电源线带来的干扰具有一定的抵制能力。在可靠性要求很高或电源干扰特别严重的环境中，可以安装一台带屏蔽层的隔离变压器，以减少设备与地之间的干扰。

2.2 控制系统中干扰及其来源

（1）干扰源及一般分类。影响PLC控制系统的干扰源，大都产生在电流或电压剧烈变化的部位，其原因是电流改变产生磁场，对设备产生电磁辐射；磁场改变产生电流，电磁高速产生电磁波。通常电磁干扰按干扰模式不同，分为共模干扰和差模干扰。共模干扰是信号对地的电位差，共模电压通过不对称电路可转换成差模电压，直接影响测控信号，造成元器件损坏，这种共模干扰可为直流，亦可为交流。差模干扰是指作用于信号两极间的干扰电压，主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压，这种干扰叠加在信号上，直接影响测量与控制精度。

（2）干扰来源分析

a. 强电干扰：电网供电是PLC系统的电源来源，由于电网会覆盖在较广的范围中，因而会在磁场的作用下在电路中产生感应电压。

b. 柜内干扰：若控制柜中布线较乱则容易在PLC系统中产生干扰，另外负载的大电感性以及高压电器也同样会产生干扰。

c. 信号线引入：各类同PLC控制系统进行信号传输的数据线，除了能够对信息进行有效传输外，还会有外界的干扰信号对线路进行侵袭。干扰产生主要有两种：一种是通过变送器的电源或者仪表电源产生的电网干扰，这些往往不受到重视；另一种是受到空间环境中的电磁辐射而出现的感应干扰，即外部感应干扰，这种干扰往往会造成较为严重的后果，引发I/O信号异常或者测量精度的下降，甚至会损伤元器件。

d. 来自接地系统混乱时的干扰：正确的接地，既能抑制电磁干扰的影响，又能抑制设备向外发出干扰；而错误的接地，反而会引入严重的干扰信号，使PLC系统将无法正常工作。

e. 内部干扰：主要由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生，如逻辑电路相互辐射及其对模拟电路的影响，模拟地与逻辑地的相互影响及元器件间的相互不匹配使用等。

3 结束语

干扰是PLC系统中相对较为复杂的难题，在进行抗干扰设计中需要综合的对各种影响因素予以考虑，如此才能有效的消除干扰对控制系统的不利影响，才能保证控制系统能够稳定运行，并且随着PLC技术不断的成熟，其可应用领域更加的广阔，如何才能够使得PLC控制系统在工业领域中发挥最大的价值是新时期研究的重要课题，但是不得不承认，PLC技术的发展潜力巨大，并且S着技术的完善其铲平种类将会更多，规格也会更加齐全，作为目前通用网络以及自动化网络的核心组成，其在工业中的发展前景也更为广阔。

参考文献：

[1]马彪.基于PLC技术的电气自动化分析[J].科技风，2012.

第5篇：计算机工业控制技术范文

关键词：轮机自动化、船舶自动化、维修自动化、轮机控制系统

起源于20世纪50年代的船舶自动化目前正迅猛发展。其已经不再仅仅是单个设备的自动控制，而是发展成为一个信息化、智能化的系统。近些年，船舶正朝着大型化、专业化及自动化的目标发展，其自动化的程度也将越来越高，最终会达到机舱管理的全部自动化。传统的轮机自动化仅仅表现在控制设备及系统，并没有实现维修及管理的自动化，而后者也正是现代轮机自动化的发展目标。

一、轮机自动化的主要功能

1.1、船舶设备运行控制自动化

所谓的设备自动化，就是使用目前已有的轮机设备来控制及检测轮机，以确保整个设备的安全运行。设备自动化作为轮机自动化的基本内容，不仅仅包含单台设备的控制，还包含用来实现多处控制的多台设备组合成的系统。例如主推进控制系统，其中包含柴油机、配套的泵、轴、桨等多种设备。设备自动化要求把机舱设备以功能或者以工况参数进行分块，再将一部分的设备或者工况的参数输入到计算机中，最后运用局域网技术把这些参数传输到上位机，在平台上进行管理，分析。

设备自动化以控制设备作为基础，设立对应的监控及报警系统。目前船舶的现代化正逐步实现，随之而来的是船舶的安全问题。船舶的安全一般有三个因素：船舶内部因素、人为因素及外部因素。近些年，海上的事故也让人们越来越重视船舶的安全问题。根据国际海事组织对于各种事故的调查及分析，人的因素为造成各类事故的八成。这个数字表明，提升船舶自动化的水平能够从根本上提升船舶的安全性。因此，我们应当提升船舶的自动化设备及系统的可靠程度，尽可能的降低人为因素所引发的影响。另一方面，也应当设置船舶安全的综合性的控制系统。机舱中的检测与报警系统一方面是轮机自动化的重要内容，另一方面也是船舶安全的综合控制系统中的一环。该系统可以有效的降低轮机工作人员的工作强度，从而降低安全问题的发生。

1.2、维护维修自动化

维护维修的自动化是现代的船舶维修的需求，其主要由维修信息的自动化及维修设备的模块化组成。随着船舶的现代化水平越来越高，其拥有的设备也越来越多，从而需要维护维修的设备也会越来越多。而为了降低事故的发生率，应当以预防维修为主，代替事后维修。目前自动化技术迅速发展，新型的传感器技术完全能够胜任对运行状态下的设备进行检测的任务。一种活塞环检测系统，可以提供活塞环的磨损情况，能够给轮机的工作人员提供维修的科学依据。结合计算机，维修平台会向轮机的工作人员提供大量的处理信息，因此维修的自动化水平将得到质的提升。而在即将进入维修期的时候，系统会发出警报并生成维修的报表。轮机的工作人员能够在任何时间查看待维修的设备，从而做好维修的准备。

轮船的自动化系统使用的控制系统种类纷繁复杂，设备复杂，电子板种类复杂。这将会导致所使用的电子板没有备份，若船舶在航行时电子板发生问题就没有修复的可能。这就会产生严重的后果，严重威胁到船舶的安全行驶。若采用PCC 通用可编程采集控制器及PTC 通用通讯路由器平台，就可以完全的解决船舶设备维修自动化困难从而威胁船舶安全的问题。因为它只需一种硬件就可以实现维修自动化，提升船舶自动化系统的性能。当前，自动化技术迅猛发展，相信以后会出现更多更便捷的维修轮机的自动化设备及系统。

1.3、船舶管理自动化

当下的检测技术、自动控制技术、智能技术、计算机技术、网络技术、信息技术正持续稳定的发展及运用，一种网络化、智能化、信息化的船舶综合平台管理系同也随之出现。这种系统的核心就是信息，并融合检测、控制及管理从而完成高度的自动化。该系统使目前纷繁复杂的船舶设备及系统简捷化，从而使整个操作系统更加可靠。该系统由推进监控分系统、电力监控分系统、综合船桥分系统、辅助管理分系统、视频监视分系同组成。船舶自动化系统随着自动化水平的提升朝着信息集成化的方面发展。运用网络技术将轮机自动化和专家系统相连接，构成一个统一的平台，船舶信息集成实验平台。因为含有有大量的数据及技术，操作人员应当适应更多更快的数据流，随之而来的是决策的程序变得越来越复杂。船舶上的船员人数在减少，而新的技术可以完美解决该问题。轮机自动化是船舶自动化的一部分，一定得实行管理的自动化。

二、轮机自动化中的主要技术特征

轮机自动化的发展历程中，自动化技术大量地运用在船舶的各设备及系统中。现今，人们要求轮机自动化越来越安全可靠。轮机自动化设备随着船舶现代化程度的提高而越来越多，目前轮机自动化的技术特征一般有下列两点。

2.1、PLC技术

PLC技术是可编程逻辑控制技术，其核心是中央处理器。它是融合了计算机及自动控制技术的一种新型的工业控制器。现今船舶的自动化程度越来越高，PLC被大量运用于船舶电站自动化、分油机自动控制、锅炉自动控制。其在船舶的其他控制系统中也有重要的作用，例如船舶辅锅炉自动控制系统、船用电力推进控制系统、船舶电站控制系统。其具有的体积小、重量轻及能耗低等特点也提高了船舶控制系统的可靠性。

2.2、计算机控制技术

计算机系统是一项应用综合控制领域、多种仪表仪器计算机对工业生产过程进行检测、控制以及优化管理的重要技术。新型的轮机自动化控制系统基本使用计算机控制系统。其中的总线技术拥有无法比拟的特性。机舱自动化系统运用基于现场的总线达到组态的灵活性和实时的数据传输，使得整个系统安全可靠。

三、总结

近些年，全球的船舶工程竞争已达白热化程度。我国作为造船大国，也应当顺应时代潮流，实行船舶行业的自动化。轮机自动化作为船舶工程的支柱，现大量运用在船舶行业中。随着其发展深入，轮机自动化还应进行改进，不断提高自动化技术水平，从而达到发展船舶行业的目的。

参考文献：

[1]王宗涛，孙文广，张金良. 轮机自动化的发展现状及特征[J]. 船海工程，2011，01：94-97.

[2]党海. 简析轮机自动化的发展现状与特征[J]. 科技风，2014，05：240.

第6篇：计算机工业控制技术范文

关键词:计算机控制系统；现状；发展趋势

1引言

计算机控制系统(Computer Control System，简称CCS)是应用计算机参与控制并借助一些辅助部件与被控对象相联系，以获得一定控制目的而构成的系统。在CCS问世之前，工业生产中的动态系统的控制和调节是由自动控制中常规控制设备完成的，但在CCS中，动态系统的控制和调节是由数字计算机完成。由于数字计算机具有传送、采集、存贮、处理大量数据的能力，同时它集最新的计算机技术、网络通信技术和控制技术于一身，从而使自动控制系统有了质的飞跃。目前，CCS在现代化工业控制系统中扮演者越来越重要的角色。

2 CCS的发展历史及现状

计算机控制系统由控制部分和被控对象组成，其控制部分包括硬件部分和软件部分，下面对CCS的硬件部分和软件部分的发展历史和现状简要介绍一下。

2.1 CCS的的硬件类型和现状[1-2]

（1）60年代末，由于生产控制自动化的需要，出现了集中控制系统。在集中控制系统中，计算机开始发挥它的控制功能，它能够计直接根据给定值、过程变量和过程中其它的测量值,通过PID运算,实现对执行机构的控制,以使被控量达到理想的工作状态，这种控制系统即常说的直接数字控制(DDC)系统[3]。DDC控制系统具有以下三个方面的优点：（1）能够行使更复杂的控制功能；（2）控制功能的灵活性大大提高；（3）具有丰富的显示和数据处理功能。但是这种系统也有一个非常大的缺点，那就是由于系统是由一台计算机控制，一旦出现故障，整个系统就会停止运行，造成十分严重的后果。它的这个缺点也限制了其进一步的推广应用。

（2）70年代，大规模集成电路开始广泛应用，这为集散控制系统的出现奠定了基础。在1975年，美国Honeywell公司首先推出了以微处理器为基础的TDC-2000型总体分散型控制系统,也叫做集散控制(DCS)系统。DCS是以微处理器为基础的对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的集中分散控制系统。DCS的出现在控制系统的变革中具有里程碑式的意义，它具有以下优点：（1）系统构成灵活；（2）操作管理便捷；（3）控制功能丰富；（4）信息资源共享；（5）安装、调试方便；（6）安全可靠性高。正是因为DCS具有上述的优点，所以在工业自动化生产中得到了广泛的应用。

（3）随着微处理器的发展,20世纪80年代出现了品种繁多的高智能化的单/多回路调节器，SCC系统是四川仪表十八厂消化吸收国外技术的基础上开发的小型分散系统,并于1991年投入使用,该系统价格低廉,但在通讯距离和实时性方面有待改善。以单/多回路调节器为基础的计算机监督控制系统具有高可靠性,即使计算机发生故障,各个回路调节器仍然可不受影响而独立工作,不会影响生产。

（4）在20世纪90年代，随着现场总线技术与智能仪表管控一体化（仪表调校、控制组态、诊断、报警、记录）的发展，这种开放型的工厂底层控制网络构造了新一代的网络集成式全分布计算机控制系统，即现场总线控制系统（FCS）。FCS具有以下技术特点：1.系统的开放性；2.互可操作性与可用性；3.现场设备的智能化与功能自治性；4.系统结构的高度分散性；5.对现场环境的适应性。现场总线系统采用现场总线作为系统的底层控制网络，沟通生产过程中现场仪表、控制设备以及更高控制管理层次之间的联系，相互之间可以直接进行数字通信。作为新一代的控制系统，一方面FCS突破了DCS采用专用通信网络的局限，采用了给予开放式、标准化的通信技术；另一方面FCS进一步变革了DCS的系统结构，形成了全分布式的系统构架，把控制功能彻底下放到现场。FCS被称为21世纪的工业控制网络标准。

2.2 CCS的的软件类型和现状[4-6]

计算机控制系统软件包括系统软件和应用软件。系统软件一般包括操作系统、语言处理程序和服务性程序等，它们通常由计算机制造厂为用户配套，有一定的通用性。应用软件是为实现特定控制目的而编制的专用程序，如数据采集程序、控制决策程序、输出处理程序和报警处理程序等。它们涉及被控对象的自身特征和控制策略等，由实施控制系统的专业人员自行编制。下面重点介绍一下应用软件。

（1）基于PC总线的控制系统应用软件

这是一类在工业生产中运用较早的控制系统应用软件，其相应的软件分为通用的开发软件和专用的工控组态软件。通用的开发软件工具数量较多，包括:BORLAND、C++,M C++,VB和DELPH I等,用于W INDOW S平台。而专用的工控组态软件数量却不多，主要是因为开发这样的软件投资较大。

（2）基于各种PLC控制系统的应用软件

这类控制系统应用软件具有卓越的性价比，因此在工业控制中得到广泛应用。在使用该系统时需要两套相应的软件：上位机软件和下位机软件。上位机软件种类很多,如INTELLUTION FIX、INTOUCH等,这些软件可以在多种不同的PLC产品中应用。下位机软件一般与PLC硬件对应,不同的PLC有不同的下位机软件。通常使用一种叫梯形图的控制软件。

（3）DCS控制系统组态软件[7]

目前，市场上应用的DCS控制系统组态软件主要是由Honeywel公司和英国欧陆生产。这类软件具有强大的组态功能,如SFC,FBD和梯形图软件。最重要是,其均有1个上下位机统一的数据表,因此可根据不同的控制要求,采用最合适的组态编程方式,而变量可在不同的组态编程环境中直接引用,使用起来非常方便。

3.CCS的发展趋势

进入21世纪，由于计算机硬件和软件技术的迅猛发展，CCS也出现了新的发展方向，其主要表现在以下两个方面：

（1）控制系统向网络化发展

现场级网络技术成功的将所有的网络接口移到了各种仪表单元，使仪表单元均具有了直接的通讯功能，这就使得网络延伸到控制系统的末端。在原有控制系统网络结构的基础上，结合这一网络技术，就实现了完成最基本控制任务的底层到完成优化调度工作的最高层的网络优化连接。

（2）控制系统走向系统扁平化

现场级网络技术的发展使每个网端可以容纳不同回路系统的现场级设备和仪表单元,同时，不同的网端还可以通过网桥相互连接,这样就大大提高了现场级网络的连接能力，从而使计算机控制系统的结构发生了明显变化,逐步形成两层网络的系统结构。上层负责完成高层管理功能, 底层负责完成所有具体的控制任务,这样的系统简化了系统的结构和层次,缩短了上层控制任务到下层单元实施过程,实现了较大规模的信息交换公共平台,加强了上层子系统与下层子系统或单元之间的联系。

综上所述,由于计算机技术硬件技术和软件技术的发展，使得计算机控制系统的控制能力越来越强，从而大大提高了生产效率，缩短了生产周期，节约了生产成本，从而使得计算机控制系统在工业生产中的应用越来越广泛。

参考文献

[1]丁健.计算机控制系统的可靠性技术研究[J].计算机工程与设计,2007(4):74 76.

[2]王东伟.基于PLC/SCA DA/M IS结构的面粉厂计算机控制系统的研究[J].粮油加工与食品机械,2005(6):18 19.

[3]胡文江,江杰,王玉林.动态称量过程的计算机控制[J].轻工机械,2004(2):80 83.

[4]李界家，吴成东，于丰计.算机控制系统发展及评价仪表技术与传感器，2002,24.

[5] 王建林,屠立.计算机控制系统软硬件的应用与关键技术[J].轻工机械，2008,26（6）.

第7篇：计算机工业控制技术范文

关键词：电气自动化；PLC技术；应用研究

伴随着我国互联网技术的迅猛发展，尤其在各个行业中的蔓延，极大程度的提高了我国各行各业的工作效率，提高了社会生活节奏，新的形势下伴随着当前国外电器产业巨头涌入我国电气产品市场，新的竞争压力下我国电气产业纷纷加大了对本行业中基于网络技术的电气自动化PLC技术的应用水平，进而提高我国的工业电器产业技术水平。本文通过对当前我国PLC技术与电气自动化的概述定义和运用进行了回顾，从而总结出电气自动化中PLC技术的运用要点。

一、 PLC技术与电气自动化概念简述

PLC技术与电气自动化在工业产业中的运用较早，尤其电气自动化，其作为工业自动化的组成部分，是工业发展的一项重要技术，其水平高低更是反映了一个国家工业产业化现代化水平，在当前社会环境中，电气自动化已经不再是简简单单的一个或者一种技术的专称，它是一个综合类的称呼其内容包括智能控制技术、自动转运机制技术、远程控制技术等等。PLC技术的出现较之电气自动化出现较晚，它是在电气自动化和网络技术的双项基础上孕育而出的技术，因而就单单PLC技术而论，其是一套可编程控制器，它的工作原理是以计算机为终端控制器而进行工业产品制造程序操控功能的控制器，相比较电气自动化这个较为综合类的定义，PLC技术有着明确的三个工作阶段，即信号输入采样阶段，信号CPU处理中枢工作阶段，电继器接收信号反馈信息阶段。

二、电气自动化中PLC技术应用的意义

电气自动化水平代表着工业现代化水平，其水平越高而整个工业的现代化水平就越高，就越能代表我国综合实力的提高，引入PLC技术可以很大程度的提高电气自动化工作效率，提高电气自动化的自动智能水平，对于我国整体产业链的提高有着非比寻常的意义，纵观当前电气自动化中PLC技术的应用现状，不难得到当前电气自动化中PLC的应用优势分别为，第一、极大程度的提高电气自动化中的各元件反映速度。PLC控制系统做为一项以互联网为基础的工业控制系统，其用电子软件代替了传统电器自动化中的继电器箱，从而实现了从编码撰写到时间继电器、中间继电器等多个继电器的替代，并且在替代的过程中，减少了信号源进出的时间消耗，极大程度的改变了传统电器自动化中运算中枢的工作效率，这是PLC技术在电气自动化中最核心最重要的一大改善，改变其运算信号反馈中枢机制，给电气自动化整体换了个更加强有力的“心脏”，提高了电气自动化的工作效率。

第二、 PLC技术可靠性强于继电器箱控制。传统电气自动化的信号源实现需要数十个甚至数百数千个继电器的组成，从而实现信号的综合控制，保证整条工业产业链能够自动工作。而继电器繁杂的数量，不仅仅给电气自动化在工业产业领域的蔓延提升了资本输出，而且安装工作非常复杂，其各个继电器之间敏感元件对于气候气温的要求又都不一样，抗干扰能力较弱，因而在传统电气自动化产业中，继电器控制箱难免会市场出现元件失效的现象，给工业产业的生产活动带来了极大的损失。相比较PLC技术，其应用了最新的抗干扰性强的互联网信号收集装束，通过不同的接线对工业产业链整体实现信号接收，并且在接收的过程中通过系统核心已经编纂好的梯形电子数据控制系统，从而实现语句表和数据功能模块中的编程语言信号源再翻译，以直面的形式对电子计算机前的工作人员，汇报出各程序工作现状，并自动安排相应的信号源反馈，进行工业产业活动的控制。

三、电气自动化中PLC技术的应用初探

纵观当前我国各大工业生产活动，电气自动化中PLC技术应用非常广泛，要展开对电气自动化汇总PLC应用的探究，就要首先展开对其相应产业中PLC应用实例的收集。观望当前我国各类工业产业发展中，在电气机械机床控制类行业以PLC为主要核心的电气自动化应用水平较高，其中以汽车行业为例，汽车行业作为当前最大的工业生产类型之一，其对于PLC技术在自动化电气应用中水平较高，主要表现为广大的汽车技术人员通过对PLC技术的引入，编纂出符合各类机床、液压、电气操作流程，从而在进行汽车相关生产的过程中实现汽车质量的各项检验，确保汽车制造中各项设施功能的的齐全，并对相应的汽车数据进行有效的记录，以作之后汽车生产技术的应用讨论经验交流。在我国日常生活中，PLC技术在交通信号灯控制系统中有着广泛的应用，交通类信号灯通过引入PLC技术独有的快捷可靠抗干扰性强的特点，实现了繁忙阶段下对于交通信号源的反馈工作，并且实现了整个交通系统的运作效率，为当前我国交通事业的发展做出了不可磨灭的贡献。最后，在能源产出类行业，PLC技术同样在电气自动化中应用较多，在煤矿产业进行煤矿外送过程中，不少深挖煤井通过提升机来工作，而PLC技术作为有着快速反应机制和抗性高的特点，其通过控制提升机的中枢信号部位，来实现接收信号处理，再反馈出信号从而推动提升机的工作。极大程度的避免了溜车现象的出现，而且PLC技术独有的编撰程序可以改变提升机的工作速度，从而满足不同矿井不同工作现状情况下的煤矿提升机工作，对于煤矿产业的产出有着极大的意义。

总结，PLC技术作为一项新的基于网联网技术和电气自动化的双向基础的新型技术，其本身克服了传统控制器中信号反馈处理缓慢的缺陷、抗干扰性弱的缺陷，通过互联网通道实现对整个工业产业链的所有工序阶段信号的收集，在可编纂的程序系统作用下，实现信号的处理、记录工作，随后再以电子计算机为中枢回馈出信号，实现了电气自动化水平的新提高，现阶段极大程度的提高了我国工业的现代化水平，展望未来，对于PLC技术我国应当加大研发力度，进而让其在生产生活更多的领域应用，为提高我国国家人民的生活水平作出新的贡献。

参考文献：

[1]宋坚波. 关于电气自动化中应用PLC技术的有益探索[J]. 电子制作，2013，.

第8篇：计算机工业控制技术范文

关键词 斜坡道；信号系统；无线通讯

中图分类号U28 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）79-0173-02

1 概述

锡铁山分公司位于青藏高原柴达木盆地西北部的锡铁山镇，海拔高度3 000m，为多金属矿床，其中铅、锌矿品位高，并伴生金、银、铜、锡等，是国内最大的铅锌原料生产基地之一，年采选矿石能力超过150万吨，运输方案为平硐混合井和主斜坡道联合开拓。

锡铁山分公司斜坡道一期工程主斜坡道从地表+3 064m掘至地下+2 682m，平均横断面为5m×4m，直线坡度为15°，全程近5km，其中车场15个、单行道16个、岔道4个、环形装矿车场5个。每天都有包括人员车、材料车、运矿车、拉渣车、井下铲运机、掘进车等近50台各种车辆在斜坡道内运行。

2 斜坡道监控系统

控制原理：斜坡道信号系统可分为控制、协议转换及现场传感及执行三个层次，以工业网络、光纤传输、无线通讯系统和现场总线联合构建。采用太网交换机与工业控制计算机构成工业以太网核心；固定点分布的射频识别设备之间采则用现场总线构成现场数据采集系统；每个采集子网配备无线通讯模块和交换机模块，模块采集斜坡道信号系统后通过数据交换转换为网络数据，通过光纤接入系统。

锡铁山斜坡道总长度约5km，从3055主平硐至2702标高，斜坡道巷道狭窄，井下环境潮湿，由于井下采矿及提升等设备功率大造成电磁干扰严重、电网电压波动严重。因此锡铁山斜坡道信号系统在设计和设备选型时充分考虑到整个调度系统的整体抗干扰能力、系统运行稳定性等功能。在距离硐口大约 2.5 km处（10车场）将系统分为上下两个读卡子系统。硐口到10车场共24台读卡器子网通过RS-485通讯线缆和位于主控机房的以太网转换器连接，接入工业以太网；11车场以下共13台读卡器构成另一读卡子系统，连接到11车以太网转换器，并通过EKI-2541S以太网/光纤转换器模块，经光纤接入以太网，有效克服了斜坡道长度带来的信号减弱与电磁干扰、时间响应延迟等因素对斜坡道信号系统稳定性的影响。

系统监控软件采用Microsoft Visual Basic与Microsoft Access自主开发而成。其主要功能模块包括自动调度运行、手动控制，具有车辆调度指挥、车辆信息登记、读卡器检测、手动控制、车辆查询、违章查询、报表打印、运行控制等模块。

3 系统设计

斜坡道巷道里面的读卡器接受读取车辆上的信号发射器发射的型号，确定车辆的上行下行、所处巷道位置、标高等信息，形成数据库内容，通过移动分区联锁-闭锁控制算法来分析斜坡道内车辆的行驶状态及环形车场、放矿点等方面的使用状态，完成斜坡道内车辆整体情况的计算，对斜坡道内红绿灯进行自动转换，达到对斜坡道内车辆的控制。

为减少上行车辆（载矿车辆）的多次启动而造成车辆的磨损，提高车辆行驶效率，避免造成不必要的浪费，在条件允许的情况下，锡铁山斜坡道信号系统严格按照向上行驶行车辆可以采用跟随模式，下行车辆不允许采用该跟随模式的原则。某段斜坡道中当有工程车辆进入时，首先应该判断该段斜坡道内是否有错车道，车辆得到进入许可后，再进行行驶方向的确认，当行驶方向为下行方向或上行方向不满足跟随条件时，车辆跟随是不允许的并封闭后端巷道。

为保障斜坡道内车辆的高速运行，整个系统通过划分模块，通过软件移动分区联锁-闭锁控制算法计算各个读卡器、信号发射系统、等功能模块，实现该功能。如图1所示为系统主程序流程图。

3.1 如何判别识别卡信息的有效性

当计算机在访问读卡器时，会获得一个48字节的数据包，该数据包主要包括识别卡卡号信息和读卡器地址。当获得该数据包时，计算机会按照相关协议对数据的完整性进行校验，并判断其有效性，在判断有效性后将该数据进行分辩，将其中有效的阅读器地址和卡号信息进行提取。卡号信息提取后，计算机会通过数据档案检索来判断其卡号的合法性，并通过检测分析该卡号是否在上周期是否进行过处理来确定其卡号的有效性。

3.2 如果确定车辆的上行下行及所在位置

计算机通过对进入斜坡道内的车辆进行数据记录，当车辆从平硐口驶入时设定为下行，当车辆进入硐尾时设定为上行。当该车辆经过斜坡道内其他路口时，计算机会将读卡器记录的数据与历史数据进行分析对比，重新确认车辆的上行下行及所在位置（如图2所示）。

当车辆驶入斜坡道时，系统会参照读卡器的数据对驶入车辆进行以下四种情况进行对比：斜坡道n上行车辆进行触发、错车位n-1下行车辆触发、斜坡道n下行车辆进行触发、错车位n-1上行车辆触发，通过分析对比后系统将车辆数据进行相应修改。

图2 巷道内斜坡道信号示意图

当斜坡道n上行车触发时为正常行驶时，证明该车辆已经通过了该段斜坡道进入了n-1车场区域，该时候应将斜坡道内n上行车辆的信息进行清除，且将该车辆的信息列入n-1车场的上行车辆信息范围内。

当斜坡道内n向下行驶车辆和错车道n-1中的上行车辆同时触发时，变为非正常情况时，系统会将下行车辆的信号设置为倒车状态，上行车辆的信号设置为下滑状态，但是不会改变车辆的行驶方向，只会将车辆信息在该区域里进行增加或者删除。

当错车道n-1下行车辆单独触发时，系统进行判别，判别该车辆已经进入了斜坡道n，并通过了n-1车场，此时系统记录的数据也会经行调整，会将在n-1错车道内该车辆的信息进行清除，并在n斜坡道内的车辆信息中加入该车辆信息。

4 结论

本系统综合运用了主流的计算机技术、控制技术、通信技术，采用目工业网络、光纤传输、无线通讯系统和现场总线等技术手段，所设计的系统有很强的现实意义及推广价值，系统试运行稳定可靠，达到了预期目的。

参考文献

[1]张辉，曹丽娜.通信原理[M].北京：科学出版社，2007.

[2]王睿，梁彦，潘泉，等.无线传感网络信息感知中的自组织算法[J].自动化学报，2006.

[3]冯浩然，慕春隶.无线网络中基于信号强度的定位及算法比较[J].计算机工程与应用，2006.

第9篇：计算机工业控制技术范文

［关键词］机电一体化系统设计；案例教学；学习兴趣；创新能力

当前我国正在实施《中国制造2025》规划，这对我国工程教育特别是机械工程教育提出了更高的要求，机械装备制造企业迫切需要具备机、电、控制、信息处理等多学科融合的机电装备设计制造复合型人才。机电一体化系统设计是机械设计制造及其自动化专业的一门重要专业课，它涉及机械技术、电工电子技术、自动控制技术、检测技术、计算机信息处理技术等相关技术，是该专业所有专业课中工程性、实践性、综合性最强的一门课程，该课程后续的教学环节为毕业设计。机电一体化系统设计课程的任务是在先修课程的基础上，从系统工程观点出发，综合运用各种专业知识，分析机电一体化产品的各组成要素之间的关系，实现机电系统要求的功能。因此，该课程对于学生全面了解和掌握所修其他课程的联系，建立机电一体化的系统思维体系，培养综合运用专业知识的能力，具有重要的作用。机电一体化系统设计的教学内容包括机械系统设计、传感器测试、电机与驱动、微机原理与接口、微型计算机控制等内容。各部分内容之间相对独立，课程自身的理论体系不突出，缺乏整体感。另外这些教学内容中的有些内容在先修课程机械原理、机械设计、数控技术与数控机床、机械工程测试技术、微机原理与接口、单片机原理与接口、微型控制技术等课程中均有所涉及，极易造成教学内容的重复，给学生一种重复教学的感觉，从而降低学生对本门课程的兴趣。针对上述问题，我校在实施机电一体化系统设计教学中，以实现机械、电子、控制、信息等各异技术融合为目标，以实现闭环运动控制系统的伺服性能为出发点，以系统接口设计为主线，以案例教学为教学手段将以上教学内容有机结合，实施案例教学改革。[1][2][3]

一、绪论教学案例设计

绪论部分是机电一体化系统设计课程的关键部分，该部分对于学生理解本门的课程的特点和体系结构具有重要的作用，该部分主要突出机电一体化系统的特点、组成、设计方法以及接口等。在教学过程中，我们首先对数控车床与非数控车床两个案例在结构、功能、优缺点上进行对比，机电设备与非机电设备的区别在于增加了大脑“控制器”和神经“传感检测单元”，从而提高了设备的自动化程度、精度和效率等。通过数控机床、机器人、AGV小车、数控雕刻机等案例介绍机电一体化系统的组成部分及各组成部分的功能，强调控制器和传感检测单元在机电一体化系统中的作用。另外在讲解这部分内容时，突出机电一体化系统各组成部分之间的接口连接，通过机械接口（联轴器、传动机构等）、电子电气接口（A/D、D/A、放大器、光电耦合器）、通信接口（232串行口、USB、以太网接口等）、软件协议接口（TCP/IP协议、USB协议等）等案例，讲解接口在机电一体化系统中运动、能量、信息传输变换中的作用，强调机电一体化系统通过接口将各异技术集成在一起，形成特定的功能。在机电一体化技术方向方面，主要强调当前“机械功能电子化，电子功能软件化”的发展趋势，通过伺服电机变速代替变速箱，无刷直流电机代替传统电刷直流电机，电子表代替机械表，电子秤代替机械秤，高能束加工代替刀具切削加工等案例讲解机械功能电子化的发展趋势及带来的优势。通过软件PID控制算法代替硬件PID控制器，可编程控制器PLC代替逻辑继电器电路，可编程逻辑阵列FPGA代替专用芯片等案例讲解硬件功能软件化的趋势及优势。通过以上案例，让学生深刻认识机电一体化技术的发展方向及带来的优点。在绪论部分实施案例教学，可以避免相关知识点的填鸭式和说教式教学，使学生对机电一体化系统设计这门课程有一个系统的认识，强化了学生对机电一体化系统组成、功能、设计方法等知识点的认识。

二、机械系统教学案例设计

由于教学对象是机械专业的大四学生，多数学生一看到“机械系统设计”这个标题就感觉这部分没有新的内容，认为该部分内容是机械设计课程内容的重复，甚至认为这部分内容非常简单，没有必要在课堂上讲。恰恰相反，机械系统设计是机电一体系统设计中最为关键的一部分。因此，在开始讲解这部分内容前，应该首先点明机电一体机械系统设计与普通机械设计的区别，提高学生对该部分内容的兴趣。在课堂教学中，该部分首先通过如图1所示的机械一体化系统中典型的闭环控制系统，说明机电一体化产品中的机械系统与非机电一体化产品中的机械系统最大的区别在于：机电一体化产品中的机械系统是微型计算机控制的闭环系统的组成部分，因此在进行机械系统设计时必须要考虑机械系统的结构参数（惯性、刚度、摩擦、阻尼、传动间隙、固有频率）对闭环系统伺服性能（快速性、稳定性、准确性）的影响。基于这一区别，展开讲解机械系统的结构参数对闭环系统伺服性能的影响，以及如何从机械系统设计的角度提高整个闭环系统的性能。机械系统设计部分的另外一个重要内容是传动机构设计，通过齿轮传动案例中的间隙、刚度等对伺服性能的影响，说明在机电一体化系统中应该尽可能缩短传动链，提高闭环伺服系统的性能，并以伺服电机变速代替传动机构变速、直线电机、力矩电机、电主轴等作为缩短传动链的案例；只有当电机与负载不能匹配的时候才考虑使用传动链进行力矩、速度、转动惯量的转换。齿轮传动链设计部分包括最佳传动比的选择、传动级数的选择、传动比的分配等，这三部分内容的讲解都围绕提高伺服性能为根本目标，重点讲解最小转动惯量原则、输出轴转角误差最小原则分配传动比。为了区别机械设计，本部分除重点讲解齿轮传动链设计外，还通过数控机床旋转进给工作台、A/C轴双摆角铣头、机器人关节减速器等案例讲解了双导程蜗杆蜗轮传动结构、谐波减速器、RV减速器的各自原理以及在机电一体化系统中的应用。

三、计算机测控系统教学案例设计

计算机测量控制系统是机电一体化系统的核心，它负责采集机械部件的运动信息，并与给定值比较，生成运动控制指令。该部分的教学内容在机械工程测试技术、数控技术与数控机床、单片机原理与接口、微机控制技术等课程中均有涉及，因此，在本课程教学中将传感器、伺服电机、工业控制机结合起来，以工业控制机为中心，以接口为桥梁，将相关内容通过案例整合在一起。首先简单介绍增量式旋转编码器、光栅、感应同步器等位移测量传感器的位移测量和辨向原理，由于上述传感器直接输出相位相差90度的正弦信号，因此随后重点讲解传感器的接口电路如何对正弦信号处理获得相位相差90度方波信号，以及如何完成变相细分等功能。在控制电机部分，重点介绍了步进、直流、交流电机的功率驱动电路，如斩波恒流功放电路、PWM原理、SP－WM原理等，比较了三种电机在扭矩和功率输出特性上的不同点。最后以8051单片机为处理器，使用Proteus软件设计了教学案例[4][5]，涉及位移传感器测量接口电路和D/A转换接口电路，PID数字控制等知识点。

四、机电一体化系统教学案例设计

机电一体化系统是一个机械、电子、控制、信息等各异技术相融合的系统，在机电一体化系统设计课程的最后一章，以电脑刺绣机为设计实例，通过对这一典型机电一体化系统的设计过程，使学生能够根据设计需求综合应用机械系统设计、传感器测试、电机与驱动、微机原理与接口、微型计算机控制等各方面知识来设计一个机电一体化的系统。如图2所示，刺绣工艺的动作包括绣框在x、y两个方向的直线往复运动和绣针在z方向的连续上下往复直线运动，通过这两类运动的配合和刺料机构的作用形成线迹，绣框在x、y两个方向的移动距离决定了线迹的长度和方向，绣品由线迹的集合构成。绣针在织物上方时，绣框沿x、y两个方向移动到指定的位置，当绣针自上而下落到织物表面时，绣框停止移动，在刺料机构的作用下即完成一针线迹的动作。根据机电一体化系统的几个功能要素，电脑刺绣机由微机控制系统（控制与信息处理单元）、移框步进电动机及主轴电动机（驱动与执行单元）、x、y、z三个方向的传动机构及刺料机构（机械传动单元）、针杆位置传感器（传感检测单元）、220V单相交流电源（动力单元）、机架（机械结构单元）以及各部分之间的接口组成。由刺绣打版机输出的刺绣花样数据保存在电脑刺绣机的EPROM或磁盘中，电脑刺绣机的工作过程如下：控制微机启动主轴运转，由刺料机构带动旋梭和针杆运动，微机从刺绣花样数据文件中顺序读取每一针的x、y相对位移坐标，根据坐标数据通过两个电机的协调运转驱动绣框在平面内进行移动，微机通过读取针杆位置检测器的信号使绣框的平面移动与刺料机构的运动相互配合。电脑刺绣机设计参数的计算主要包括x、y、z三个方向运动件的运动参数和动力参数的计算、结构参数计算以及品质参数、环境参数和界面参数的确定。运动参数计算主要包括主轴转速范围的确定、绣框位移计算、绣框位移与主轴转动的运动配合、绣框运动速度计算、主轴转速计算、x、y步进电动机工作频率及传动比计算、移框加速度计算等；动力参数计算主要包括刺料机构驱动功率计算、移框步进电动机驱动力矩计算等；结构参数计算主要指刺绣机工作台面的长、宽、高三个方向尺寸的计算及机头头距的计算；品质参数主要包括系统可靠性、传动精度等；环境参数包括工作电压、环境温度、环境湿度等；界面参数则用于表征机器的人—机对话方式和功能。系统各部分之间通过接口进行连接，主要的接口包括微机系统前向通道与各传感器模块的接口以及微机系统后向通道与各功率驱动模块的接口，各接口通过采用光电隔离技术防止外部模块对微机系统的回馈干扰以及防止强电信号对微机电源的干扰。尽管电脑刺绣机由微机对刺绣工艺实行全面控制，但刺绣过程会出现断线、断针等随机因素。为保证刺绣工艺的准确进行，系统必须对针杆位置、绣线通断状况、绣框极限位置进行实时检测，因此，系统必须包含绣针布上布下位置检测、针杆最高位置检测、断线检测、绣框越界检测等传感检测模块。各传感器模块与微机系统前向通道之间需要进行接口设计，另外，微机系统后向通道与电机驱动模块之间也需要进行接口设计。微机控制系统是电脑刺绣机系统的核心，根据用户要求和工艺分析，控制微机除完成用户的基本要求外，还应具备花样存储与选择功能、记忆功能、工作状态显示功能、各种进退针功能等功能。微机控制系统设计除满足上述设计要求外，还应对控制微机的软硬组成方案进行初步设计。

五、结束语

针对机电一体化系统设计课程工程性、实践性、综合性最强的特点，围绕机械一体化闭环伺服系统的各组成要素，实施案例教学，通过典型案例实现理论教学和实践教学相结合的教学方法，不但加深了学生对机电一体化系统的理解，而且提高了学生学习兴趣、自学能力和创新能力，取得了良好的教学效果。

［参考文献］

［1］杨普国，孙佘一，陈俊.项目式案例教学方法的研究与实践［J］.昆明冶金高等专科学校学报，2011（5）：83-86.

［2］赵丽梅，李焜.机电一体化技术课程中案例化教学改革与实践［J］.大学教育，2016（3）：106-107.

［3］覃金昌，陈志.基于Simulink和GUI的机电一体化课程案例仿真教学研究［J］.机械工程师，2016（5）：22-24.

［4］李琦，王基，刘永葆.《机电一体化系统设计》课程教学改革与实践［J］.高等教育研究学报，2010（1）：100-101.