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篇1

關(guān)鍵詞：工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)；計(jì)算機(jī)；自動(dòng)控制技術(shù)

中圖分類號(hào)：TP274.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1007-9599 (2011) 15-0000-01

Computer Automatic Control Technology in Industrial Production Site

Zhang Yaoqi

Abstract:In recent years,China's computer automation and control technology fast development,a number of large companies and factories have been widely introduced production equipment,improve production efficiency,expanded automation capabilities.With the development of technology,production and field data acquisition and automated control has been unable to meet the growing material and cultural needs,which requires management to the computer for different needs,the introduction of a different,new business development for automation technology.

Keywords:Industrial production site;Computer;Automatic control technology

一、計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)工作原理

（一）可編程序控制器（PLC）概念。以微處理器為基礎(chǔ)的可編程序控制器是過程控制的專用微型機(jī)系統(tǒng)，它是面向生產(chǎn)過程控制的自動(dòng)化裝置，不同PLC的指令系統(tǒng)雖各不相同，但都能方便地實(shí)現(xiàn)常規(guī)控制和運(yùn)算比較功能，現(xiàn)代的PLC還提供了文字編輯、SFC編輯和宏指令功能，它可以取代傳統(tǒng)的繼電器完成開關(guān)量控制，如輸入、輸出以及定時(shí)、計(jì)數(shù)等。輸入信號(hào)可以是按鈕、行程開關(guān)、無觸點(diǎn)開關(guān)或其它敏感元件，輸出可用來驅(qū)動(dòng)電磁閥、步進(jìn)電機(jī)等各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)。（二）可編程序控制器工作流程。PLC一般安裝在熱機(jī)試驗(yàn)臺(tái)或是測(cè)試網(wǎng)附近，主要的功能是監(jiān)督熱機(jī)工作。如果對(duì)多臺(tái)不同型號(hào)的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)的時(shí)候，這幾臺(tái)計(jì)算機(jī)可以和中心計(jì)算機(jī)連結(jié)在一起，在發(fā)動(dòng)機(jī)的性能的支持下，可以對(duì)數(shù)據(jù)資料進(jìn)行收集。試驗(yàn)控制器是由一臺(tái)或是幾臺(tái)微型計(jì)算機(jī)構(gòu)成的，信號(hào)的收集和控制主要是通過印制板電路進(jìn)行的，并和一臺(tái)或是幾臺(tái)試驗(yàn)臺(tái)相連。計(jì)算機(jī)進(jìn)行每一項(xiàng)試驗(yàn)都需要在計(jì)算機(jī)編號(hào)程序下進(jìn)行。計(jì)算機(jī)在實(shí)驗(yàn)過程中，需要手動(dòng)校正數(shù)據(jù)。主要是計(jì)算機(jī)屏幕上按照上面的的指令進(jìn)行操作，指令通過后，在屏幕上會(huì)顯示出調(diào)整中的數(shù)值。計(jì)算機(jī)監(jiān)控試驗(yàn)控制器在整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)系統(tǒng)中屬于控制部件。為了節(jié)省試驗(yàn)時(shí)間，提高試驗(yàn)效率，應(yīng)該對(duì)每一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)系統(tǒng)配置好輔助接頭和發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)，并自動(dòng)將傳動(dòng)軸和測(cè)功器準(zhǔn)確的連結(jié)在一起；測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)量的準(zhǔn)確程度，可以對(duì)控制器進(jìn)行自動(dòng)的校正。根據(jù)不同用戶的需求及發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，可以把試驗(yàn)控制器作為整體的一部分進(jìn)行使用，其效果較佳；調(diào)整指令是計(jì)算機(jī)在使用前設(shè)計(jì)的，操作時(shí)可以有效的提高操作者效率，增加試驗(yàn)的準(zhǔn)確度。計(jì)算機(jī)的監(jiān)控控制器系統(tǒng)的主要的功能就是檢驗(yàn)發(fā)電機(jī)能否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間。（三）計(jì)算機(jī)自動(dòng)化控制的優(yōu)越性。發(fā)動(dòng)及的穩(wěn)定性及優(yōu)越的性能條件下，用計(jì)算機(jī)進(jìn)行檢查是比較有效的。計(jì)算機(jī)可以在標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間內(nèi)確定一臺(tái)發(fā)電機(jī)的質(zhì)量，同時(shí)也可以將發(fā)電機(jī)的性能數(shù)據(jù)保存并打印出來，作為將來維修或是報(bào)廢的有效依據(jù)。以計(jì)算機(jī)試驗(yàn)臺(tái)為基礎(chǔ)的控制臺(tái)，種自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)在企業(yè)生產(chǎn)中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。試驗(yàn)控制器可用于現(xiàn)有試驗(yàn)臺(tái)的現(xiàn)代化，或成為整個(gè)新的試驗(yàn)系統(tǒng)的一部分。控制器是按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的，并且有多個(gè)印制板電路對(duì)其進(jìn)行控制，來滿足不同用戶的現(xiàn)實(shí)需求。由于每一個(gè)試驗(yàn)臺(tái)都是有獨(dú)立的計(jì)算機(jī)控制的，當(dāng)控制器中任何一部分出現(xiàn)問題都不會(huì)影響其他的控制器工作。這就使得到幾臺(tái)試驗(yàn)臺(tái)和計(jì)算機(jī)可以使計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)同時(shí)在工作。

二、計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用

（一）在宜賓核燃料廠車間里應(yīng)用過HRL微機(jī)控制稱重系統(tǒng)，是一套比較完整的自動(dòng)控制檢測(cè)系統(tǒng)，它主要的功能是用計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)和控制。這種集稱重、實(shí)時(shí)控制和采集數(shù)據(jù)、文件處理、打印報(bào)表為一體的系統(tǒng)，可以對(duì)核燃料進(jìn)行稱重和裝管，并將信息傳回計(jì)算機(jī)中心進(jìn)行處理。HRL微機(jī)控制稱重系統(tǒng)是由兩層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)構(gòu)成的，上層是可編程序控制器（PLC）、工控機(jī)和操作員頁面鏈接在一起的控制層，其作用是為信息和管理進(jìn)行服務(wù)，其下層主要是通過現(xiàn)場(chǎng)總線把設(shè)備控制、信息數(shù)據(jù)采集和工控遠(yuǎn)程連結(jié)在一起。（二）這一系統(tǒng)能夠顯示稱重狀況和稱重?cái)?shù)據(jù)，也能對(duì)日常出現(xiàn)的狀況做出預(yù)警，方便工作人員進(jìn)行處理。在生產(chǎn)過程中，有3個(gè)工作臺(tái)，每一個(gè)工作臺(tái)上裝上核燃料裝管、貼上條碼，并對(duì)其進(jìn)行稱重。通過微機(jī)系統(tǒng)完成核燃料裝管，讀條碼任務(wù)，并對(duì)空管和毛管進(jìn)行稱重，將相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸給信息中心進(jìn)行處理。整套數(shù)據(jù)的裝管控制和數(shù)據(jù)收集流程是操作人員將上位機(jī)打開，并運(yùn)行此軟件，當(dāng)屏幕出現(xiàn)歡迎界面時(shí)，就可以按照相應(yīng)的順序依次將放行單號(hào)輸入，同時(shí)將序號(hào)、操作員和組長(zhǎng)輸入其中，屏幕主菜單消失后，就會(huì)出現(xiàn)稱重的工程圖，這時(shí)起，就應(yīng)該實(shí)時(shí)注意稱重流程。首先將空心管依次上第一個(gè)工作臺(tái)，系統(tǒng)在讀取空碼的同時(shí)，也會(huì)稱出重量，如果操作無法進(jìn)行，就會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)反復(fù)做這種工作現(xiàn)象，不僅看不到下臺(tái)信號(hào)，空管也無法下臺(tái)。遇到這種狀況，工作人員應(yīng)該及時(shí)修理，保證系統(tǒng)運(yùn)作正常，并發(fā)出下臺(tái)信號(hào)；當(dāng)空心管上第二個(gè)管臺(tái)時(shí)，控制開關(guān)打開后，上臺(tái)裝管會(huì)讀出條碼，通常18支是一批，并構(gòu)成成批的芯管，當(dāng)芯管運(yùn)行結(jié)束后，計(jì)算機(jī)中就會(huì)出現(xiàn)關(guān)閉“允許裝管開關(guān)”字樣，工作人員就應(yīng)該輸入裝管批號(hào)，然后重新打開這一開關(guān)，繼續(xù)操作，第三個(gè)空心管管臺(tái)的工作流程與第一、二管臺(tái)操作方法類似。（三）計(jì)算機(jī)上位機(jī)不僅有完成重量控制的功能，還有處理數(shù)據(jù)、報(bào)表輸出和數(shù)據(jù)備份功能。要想判斷控制系統(tǒng)的運(yùn)行結(jié)果，就要隨時(shí)關(guān)注工況圖狀況，并詳細(xì)的描述壯觀稱重狀況。就會(huì)詳細(xì)的描述出“序號(hào)、批號(hào)、棒號(hào)、空管重量、棒重量、芯塊重量”數(shù)據(jù)，表示系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠程度較高。

三、結(jié)束語

計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)隨著時(shí)代的發(fā)展也在不斷的變化著，其可以為企業(yè)的工業(yè)化生產(chǎn)提供完整的數(shù)據(jù)和可靠、便捷的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，使其能夠更好的為工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)創(chuàng)造條件，促進(jìn)現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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篇2

關(guān)鍵詞：工業(yè)自動(dòng)化；控制系統(tǒng)；計(jì)算機(jī)技術(shù)

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）01-0035-02

在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)充分發(fā)展的今天，社會(huì)的競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈，對(duì)于制造業(yè)和生產(chǎn)行業(yè)來說，如何提高生產(chǎn)效率、保障產(chǎn)品質(zhì)量已經(jīng)成為企業(yè)生存和發(fā)展必須考慮的重大課題。隨著各項(xiàng)新技術(shù)的發(fā)明和應(yīng)用，工業(yè)自動(dòng)化已經(jīng)成為生產(chǎn)行業(yè)發(fā)展的新趨勢(shì)，這是贏得市場(chǎng)、降低成本的必選之路。在工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的領(lǐng)域，PLC以自身獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)依然占據(jù)著控制系統(tǒng)的重要地位，在新技術(shù)發(fā)展的刺激下正朝著小型化、開放性和網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展；DCS作為過程控制的典型系統(tǒng)積極向上拓展，越來越多地扮演管控一體化的角色；IPC以其靈活、開放的特點(diǎn)，重新贏得了用戶的青睞；CNC除了在機(jī)床上的應(yīng)用外，也在向更廣泛的領(lǐng)域

延伸。

1 工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)基本概念分析

工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)就是綜合運(yùn)用控制理論、電子裝備、儀器儀表、計(jì)算機(jī)和相關(guān)工藝技術(shù)，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)檢測(cè)、控制、優(yōu)化、調(diào)度、管理和決策，達(dá)到增加產(chǎn)量、提高質(zhì)量、節(jié)省能耗、降低消耗、減少污染、確保安全等目的的一種綜合性技術(shù)。這里說的工業(yè)生產(chǎn)過程指的是發(fā)電冶金、煤油石化、建材造紙、制藥采礦、油庫糧庫等，可以是一個(gè)設(shè)備、一個(gè)工段、一條生產(chǎn)線，也可以是一個(gè)工廠、一個(gè)聯(lián)合企業(yè)。工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的組成主要包括硬件技術(shù)、軟件技術(shù)和系統(tǒng)技術(shù)三大部分。硬件技術(shù)是控制設(shè)備、變送器、執(zhí)行器、輔助設(shè)備等；軟件技術(shù)是控制軟件、優(yōu)化軟件管理軟件、軟測(cè)量軟件等；系統(tǒng)技術(shù)是各種硬件的集成技術(shù)、各種軟件的集成技術(shù)、硬件與軟件的集成技術(shù)等。工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用可以有效提高企業(yè)整體素質(zhì)，可以提高國(guó)家整體國(guó)力，是合理調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的主要手段之一，也是“高能耗、高消耗、高污染”治理的有效手段之一。

2 控制管理系統(tǒng)

在實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化和智能化的過程中，控制管理系統(tǒng)的作用是非常巨大的，起著關(guān)鍵性的作用。所謂的控制管理系統(tǒng)就是為了達(dá)到既定的控制目標(biāo)所需要的軟件系統(tǒng)和物理部件，這是一個(gè)部件相互整合的過程，一般來說控制管理系統(tǒng)由控制設(shè)備和被控制的對(duì)象所組成。目前，在工業(yè)自動(dòng)化的過程中，有效的控制管理系統(tǒng)分為以下四類：一是順序控制管理系統(tǒng)：這種控制管理系統(tǒng)有一定的編程設(shè)計(jì)，以時(shí)間或者工序的邏輯關(guān)系為程序，一步一步地對(duì)生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)系統(tǒng)和生產(chǎn)對(duì)象進(jìn)行加工和處理，順序控制方法應(yīng)用的領(lǐng)域很多，比如常見的電梯就是采用的順序控制管理系統(tǒng)；二是過程控制系統(tǒng)：這種控制管理系統(tǒng)是在實(shí)施工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)的過程中，對(duì)溫度、壓力等相關(guān)的物理量進(jìn)行閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程按照既定的程序和規(guī)律進(jìn)行，保障生產(chǎn)過程的流暢性；三是運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)：這種控制管理系統(tǒng)是通過管理和指揮運(yùn)動(dòng)物體的位置、轉(zhuǎn)速、移動(dòng)方向等，實(shí)現(xiàn)既定安全操作的管理，比如調(diào)速系統(tǒng)等；四是監(jiān)控管理系統(tǒng)：這種控制管理系統(tǒng)主要是采用記錄和裁定生產(chǎn)過程中的相關(guān)信息，采集生產(chǎn)流程，反饋遇到的問題并及時(shí)報(bào)警等。針對(duì)控制管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工作的方法一般包括繼電邏輯控制系統(tǒng)、常規(guī)儀表控制系統(tǒng)、拖動(dòng)控制系統(tǒng)、常規(guī)顯示、記錄或報(bào)警儀表等。近些年，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)開始運(yùn)用到工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化上，出現(xiàn)了很多的計(jì)算機(jī)控制程序和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，如PLC、DCS、FCS及工業(yè)以太網(wǎng)等。

圖1 計(jì)算機(jī)技術(shù)在工業(yè)控制技術(shù)中的運(yùn)用

3 分布式控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

自動(dòng)化中的分布控制系統(tǒng)的出現(xiàn)是與計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展密不可分的，其實(shí)就是一個(gè)中型的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，這種控制系統(tǒng)是通過專業(yè)的計(jì)算機(jī)來進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)收集、分析、處理和對(duì)生產(chǎn)流程的監(jiān)管。多級(jí)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，這種控制系統(tǒng)是在近些年計(jì)算機(jī)處理速度極大提高的基礎(chǔ)上和微型計(jì)算機(jī)的廣泛使用上發(fā)展起來的，使得計(jì)算機(jī)的應(yīng)用技術(shù)更加準(zhǔn)確可靠，可以說這種控制技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展與計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展是分不開的。對(duì)于集散型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)來說，就是通過對(duì)生產(chǎn)過程和車間生產(chǎn)現(xiàn)狀的數(shù)據(jù)分析，將信息傳送到前端計(jì)算機(jī)上，在這個(gè)過程中，中央計(jì)算機(jī)只充當(dāng)后繼到系統(tǒng)管理方面的工作，實(shí)現(xiàn)集中管理、分散控制，提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。自動(dòng)化的分布式控制系統(tǒng)最為基本的就是場(chǎng)控制器：通常帶有I/O部件，與生產(chǎn)過程相聯(lián)接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和控制執(zhí)行，通過既定的人機(jī)接口，指令，然后經(jīng)過通信系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和傳遞。

現(xiàn)場(chǎng)控制器包括回路控制器，回路控制器內(nèi)部的算法預(yù)先用程序作成功能塊的形式，存在ROM中。可以按照所要求的控制策略，進(jìn)行組態(tài)。可編程控制器（PLC）：PLC是由模仿繼電器控制原理發(fā)展起來的，以存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和運(yùn)算等操作的指令。運(yùn)動(dòng)控制器：用于控制運(yùn)動(dòng)部件的速度或位置，通常包括變頻器和伺服系統(tǒng)。現(xiàn)場(chǎng)總線：智能化取代傳統(tǒng)儀器，控制站由分散取代集中，這一定程度上改變了傳統(tǒng)的信號(hào)和通信

標(biāo)準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn)

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[3] 趙春.淺析工業(yè)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用[J].科

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篇3

【關(guān)鍵詞】計(jì)算機(jī)；控制系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是在自動(dòng)控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的。若將自動(dòng)控制系統(tǒng)中的控制器的功能用計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)，就組成了典型的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。它用計(jì)算機(jī)參與控制并借助一些輔助部件與被控對(duì)象相聯(lián)系，以獲得一定控制目的而構(gòu)成的系統(tǒng)。其中輔助部件主要指輸入輸出接口、檢測(cè)裝置和執(zhí)行裝置等。它與被控對(duì)象的聯(lián)系和部件間的聯(lián)系通常有兩種方式：有線方式、無線方式。控制目的可以是使被控對(duì)象的狀態(tài)或運(yùn)動(dòng)過程達(dá)到某種要求，也可以是達(dá)到某種最優(yōu)化目標(biāo)。

一、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的概述

1.計(jì)算機(jī)控制的概念

（1）開環(huán)控制系統(tǒng)

若系統(tǒng)的輸出量對(duì)系統(tǒng)的控制作用沒有影響，則稱該系統(tǒng)為開環(huán)控制系統(tǒng)。在開環(huán)控制系統(tǒng)中，既不需要對(duì)系統(tǒng)的輸出量進(jìn)行測(cè)量，也不需要將它反饋到輸入端與輸入量進(jìn)行比較。

（2）閉環(huán)控制系統(tǒng)

凡是系統(tǒng)的輸出信號(hào)對(duì)控制作用能有直接影響的系統(tǒng)都叫作閉環(huán)控制系統(tǒng)，即閉環(huán)系統(tǒng)是一個(gè)反饋系統(tǒng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)中系統(tǒng)的穩(wěn)定性是一個(gè)重要問題。

2.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)

采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制的系統(tǒng)稱為計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，也稱它為數(shù)字控制系統(tǒng)。若不考慮量化問題，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)即為采樣系統(tǒng)。進(jìn)一步，若將連續(xù)的控制對(duì)象和保持器一起離散化，那么采樣控制系統(tǒng)即為離散控制系統(tǒng)。所以采樣和離散系統(tǒng)理論是研究計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)。

3.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的控制過程

（1）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集：對(duì)來自測(cè)量變送裝置的被控量的瞬時(shí)值進(jìn)行檢測(cè)和輸入。

（2）實(shí)時(shí)控制決策：對(duì)采集到的被控量進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理，并按已定的控制規(guī)律決定進(jìn)一步的的控制過程。

（3）實(shí)時(shí)控制：根據(jù)控制決策，適時(shí)地對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出控制信號(hào)，完成控制任務(wù)。

4.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

（1）結(jié)構(gòu)上。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中除測(cè)量裝置、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等常用的模擬部件之外，其執(zhí)行控制功能的核心部件是數(shù)字計(jì)算機(jī)，所以計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是模擬和數(shù)字部件的混合系統(tǒng)。

（2）計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中除仍有連續(xù)模擬信號(hào)之外，還有離散模擬、離散數(shù)字等多種信號(hào)形式。

（3）由于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中除了包含連續(xù)信號(hào)外，還包含有數(shù)字信號(hào)，從而使計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)與連續(xù)控制系統(tǒng)在本質(zhì)上有許多不同，需采用專門的理論來分析和設(shè)計(jì)。

（4）計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，修改一個(gè)控制規(guī)律，只需修改軟件，便于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制規(guī)律和對(duì)控制方案進(jìn)行在線修改，使系統(tǒng)具有很大靈活性和適應(yīng)性。

（5）計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，由于計(jì)算機(jī)具有高速的運(yùn)算能力，一個(gè)控制器（控制計(jì)算機(jī)）經(jīng)常可以采用分時(shí)控制的方式而同時(shí)控制多個(gè)回路。

（6）采用計(jì)算機(jī)控制，如分級(jí)計(jì)算機(jī)控制、離散控制系統(tǒng)、微機(jī)網(wǎng)絡(luò)等，便于實(shí)現(xiàn)控制與管理一體化，使工業(yè)企業(yè)的自動(dòng)化程度進(jìn)一步提高。

二、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的工作原理

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)包括硬件組成和軟件組成。在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，需有專門的數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換設(shè)備和模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換設(shè)備。由于過程控制一般都是實(shí)時(shí)控制，有時(shí)對(duì)計(jì)算機(jī)速度的要求不高，但要求可靠性高、響應(yīng)及時(shí)。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的工作原理可歸納為以下三個(gè)過程：

（一）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集

對(duì)被控量的瞬時(shí)值進(jìn)行檢測(cè)，并輸入給計(jì)算機(jī)。

（二）實(shí)時(shí)決策

對(duì)采集到的表征被控參數(shù)的狀態(tài)量進(jìn)行分析，并按已定的控制規(guī)律，決定下一步的控制過程。

（三）實(shí)時(shí)控制

根據(jù)決策，適時(shí)地對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出控制信號(hào)，完成控制任務(wù)。

這三個(gè)過程不斷重復(fù)，使整個(gè)系統(tǒng)按照一定的品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行工作，并對(duì)被控量和設(shè)備本身的異常現(xiàn)象及時(shí)作出處理。在自動(dòng)控制系統(tǒng)的實(shí)際工程中，經(jīng)常需要檢測(cè)被測(cè)對(duì)象的一些物理參數(shù)，如溫度、流量、壓力、速度等，這些參數(shù)都是模擬信號(hào)的形式。它們要由傳感器轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器變換成計(jì)算機(jī)能夠處理的信號(hào)。同樣，計(jì)算機(jī)控制外設(shè)，如電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、模擬調(diào)速系統(tǒng)時(shí)，就需要將計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)字信號(hào)經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換器變換成外設(shè)能接受的模擬信號(hào)。

三、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)在汽車檢測(cè)方面的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)所采用的形式與它所控制的生產(chǎn)過程的復(fù)雜程度密切相關(guān)，不同的被控對(duì)象和不同的要求，應(yīng)有不同的控制方案。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)大致可分為以下幾種典型的形式。它們是：操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)；直接數(shù)字控制系統(tǒng)（DDC），DDC系統(tǒng)屬于計(jì)算機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)，是計(jì)算機(jī)工業(yè)生產(chǎn)過程中最普遍的一種應(yīng)用方式；監(jiān)督控制系統(tǒng)（SCC）；分散控制系統(tǒng)（DCS）和現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)。對(duì)于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)在汽車檢測(cè)方面的應(yīng)用，我們需要從汽車管理檢測(cè)和汽車故障檢測(cè)兩方面來進(jìn)行分析。而這兩方面對(duì)于汽車性能很重要。

1.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)在汽車管理檢測(cè)方面的應(yīng)用

其實(shí)也就是常說的“多站點(diǎn)汽車檢測(cè)動(dòng)態(tài)管理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)”主要是利用計(jì)算機(jī)信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)道路運(yùn)輸管理部門對(duì)多個(gè)汽車檢測(cè)站的檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸與檢測(cè)結(jié)果的自動(dòng)判斷，實(shí)現(xiàn)車輛二級(jí)維護(hù)備案，并實(shí)現(xiàn)對(duì)道路運(yùn)輸車輛技術(shù)狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)控和道路運(yùn)輸車輛相關(guān)信息的自動(dòng)化傳輸，該系統(tǒng)還可以對(duì)汽車維修企業(yè)的二級(jí)維護(hù)車輛的一次檢驗(yàn)合格率進(jìn)行監(jiān)控。該系統(tǒng)采用分級(jí)分布式星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)各工作站點(diǎn)通過集線器相互連接構(gòu)成檢測(cè)系統(tǒng)局域網(wǎng)絡(luò)，完成數(shù)據(jù)通信和信息傳輸；通過調(diào)制解調(diào)器能方便地與電話網(wǎng)連接，加入Internet國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)與局域的遠(yuǎn)程通信，從而構(gòu)成廣域網(wǎng)。其車輛檢測(cè)、辦理車輛技術(shù)等級(jí)評(píng)定和二級(jí)維護(hù)簽章實(shí)行封閉式自動(dòng)檢測(cè)和流水作業(yè)辦公。

2.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)在汽車故障檢測(cè)方面的應(yīng)用

經(jīng)過多年的發(fā)展，目前國(guó)內(nèi)的汽車故障檢測(cè)維修行業(yè)已具相當(dāng)規(guī)模。大部分汽車綜合性能檢測(cè)站均采用了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，汽車維修企業(yè)也應(yīng)用維修信息管理系統(tǒng)，一定程度上實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)自動(dòng)化和管理科學(xué)化。

（1）計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)可以為汽車故障檢測(cè)提供技術(shù)支持

通過計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)完善汽車行業(yè)整體信息化之后，維修企業(yè)就可以通過一個(gè)公共的專家數(shù)據(jù)庫查詢需要的維修技巧并將自身的工作經(jīng)驗(yàn)與同行共享；一個(gè)維修企業(yè)的配件儲(chǔ)存是有限的，但如果將每個(gè)維修企業(yè)甚至供應(yīng)商的配件倉儲(chǔ)量、型號(hào)和規(guī)格等登入信息網(wǎng)，可以較好地解決企業(yè)配件短缺但一時(shí)難以購置的問題；為車主提供周到迅速的服務(wù)，應(yīng)是每個(gè)維修企業(yè)追求的目標(biāo)之一，車輛檢測(cè)不合格需要進(jìn)廠維修時(shí)，維修企業(yè)可以通過網(wǎng)絡(luò)查詢到該車輛的原始檢測(cè)數(shù)據(jù)和汽車性能曲線，極大地提高維修效率和準(zhǔn)確性。同時(shí)，也能保證我們對(duì)于汽車安全方面的要求。

（2）計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程故障控制系統(tǒng)對(duì)汽車行業(yè)的現(xiàn)實(shí)意義

目前我國(guó)汽車維修行業(yè)已經(jīng)從完全依靠檢查者的感覺和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行診斷。

四、小結(jié)

近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、檢測(cè)與傳感器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)、微電子技術(shù)、CRT顯示技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線智能儀表、軟件技術(shù)以及自控理論的高速發(fā)展，計(jì)算機(jī)控制的技術(shù)水平大大提高，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用突飛猛進(jìn)。利用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，人們可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的各種設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，完成常規(guī)控制技術(shù)無法完成的任務(wù)，微型計(jì)算機(jī)控制已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于軍事、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、航空航天以及日常生活的各個(gè)領(lǐng)域。可以說，21世紀(jì)是計(jì)算機(jī)和控制技術(shù)獲得重大發(fā)展的時(shí)代，大到載人航天飛船的研制成功，小到日用的家用電器，甚至計(jì)算機(jī)控制的家庭主婦機(jī)器人，到處可見計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展日新月異，作為現(xiàn)代從事工業(yè)控制和智能儀表研究、開發(fā)及使用的技術(shù)人員，必須不斷學(xué)習(xí)，加快知識(shí)更新的速度，才能適應(yīng)社會(huì)的需要，才能在工業(yè)控制領(lǐng)域里繼續(xù)邀游。

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篇4

關(guān)鍵詞：PLC技術(shù)；嵌入式PLC；應(yīng)用前景

中圖分類號(hào)：TP273.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1007-9599 (2011) 10-0000-01

Embedded PLC Application Prospects Research

Qu Jing

(Gui Zhou Sheng Dian Zi Gong Ye Xue Xiao,Guiyang550025)

Abstract:With the rapid development of economy and the improvement of science and technology,industrial control products has developed to a pursuit individuation,differentiation stage.The traditional PLC products have been unable to meet the market demand more a differentiation,to meet this demand,embedded PLC as the new direction of the industrial control products will come into being.In this paper,the current PLC technology and embedded technology,based on the research of the application from industrial control,based on the need of soft PLC system related technologies of embedded disadvantages and the analysis of the current situation of domestic and international PLC development research,draw the future development trend of embedded PLC for the future study of embedded PLC offer some beneficial experience.

Keywords:Plc technology;Embedded PLC;Application prospect

一、引言

可編程控制器（PLC），因?yàn)樗?jiǎn)單的編程，具有良好的適應(yīng)性、可控性等特點(diǎn)，得到了極其廣泛的應(yīng)用。但是，隨著工業(yè)控制技術(shù)的不斷發(fā)展，其局限性也強(qiáng)調(diào)：如兼容性較差，計(jì)算能力不強(qiáng)等，因此使用電腦作為硬件支撐平臺(tái)，利用軟件實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)的PLC現(xiàn)象的基本功能就此應(yīng)運(yùn)而生，但是PC缺乏PLC的實(shí)時(shí)性、堅(jiān)固性和可靠性。所以設(shè)計(jì)一個(gè)新型的PLC，既具有傳統(tǒng)PLC的實(shí)時(shí)性、可靠性和開放性也有PC的強(qiáng)大功能，成為今天面臨的重大問題。

嵌入式PLC使用嵌入式技術(shù)為平臺(tái)，重點(diǎn)加強(qiáng)了過程控制操作能力，提供開放式擴(kuò)展結(jié)構(gòu)，融合嵌入板等特點(diǎn)，發(fā)揮PLC梯形圖語言優(yōu)勢(shì)，也有PC的開放性，為對(duì)象控制提供了一個(gè)通用的開發(fā)平臺(tái)。本文在對(duì)各種PLC技術(shù)在國(guó)內(nèi)和國(guó)外發(fā)展的分析基礎(chǔ)上，提出了一種基于嵌入式技術(shù)的PLC在未來工業(yè)控制領(lǐng)域的應(yīng)用前景研究。

二、PLC技術(shù)的發(fā)展歷程及相關(guān)缺點(diǎn)

可編程控制器（PLC）誕生于上世紀(jì)60年代。長(zhǎng)期以來，PLC始終處于工業(yè)控制領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，為各種各樣的自動(dòng)化控制設(shè)備提供了非常可靠的控制應(yīng)用，其主要作用體現(xiàn)在它能夠?yàn)樽詣?dòng)化控制應(yīng)用提供安全可靠和比較完善的解決方案，適合于當(dāng)前工業(yè)企業(yè)對(duì)自動(dòng)化的需要。隨著PLC的不斷發(fā)展，PLC的應(yīng)用已經(jīng)擴(kuò)大到各行各業(yè)，從低端到高端，可謂是無所不在，同時(shí)也確立了它在工業(yè)控制領(lǐng)域的地位，并通過不斷的改進(jìn)和完善，適應(yīng)時(shí)刻變化的市場(chǎng)需要。

進(jìn)入90年代后期，由于用戶對(duì)開放性的強(qiáng)烈要求以及信息技術(shù)的大力推動(dòng)，在保留原有功能的前提下，PLC采用了面向現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)，采用開放的通信接口，使得PLC功能更加齊全。其中，大中型的PLC功能更加完善，微型、小型PLC將由整體式向模塊式發(fā)展，配置更加靈活，體積更小，價(jià)位更低等。

但是隨著PLC的進(jìn)一步廣泛應(yīng)用，PLC的缺點(diǎn)也進(jìn)一步凸顯：工控系統(tǒng)的控制任務(wù)多樣化以及多層次集成結(jié)構(gòu)的細(xì)分化，導(dǎo)致原來的PLC技術(shù)無法滿足工控系統(tǒng)的要求。PLC屬于封閉式架構(gòu)，僅僅具備了制造商認(rèn)為必要的性能，另外PLC性能依賴于專用硬件，應(yīng)用程序的執(zhí)行依靠專用硬件芯片實(shí)現(xiàn)，因硬件的非通用性會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的功能前景和開放性受到限制，由于是專用系統(tǒng)，其實(shí)時(shí)性、可靠性和功能都無法與通用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)相比，由此嵌入式PLC就此誕生。

三、嵌入式PLC的特點(diǎn)介紹

嵌入式PLC是一個(gè)超小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，支持嵌入式操作系統(tǒng)，主要針對(duì)工業(yè)控制領(lǐng)域的控制器儀表的智能化和網(wǎng)絡(luò)化的需要而構(gòu)建的嵌入式平臺(tái)，是一套成本低、穩(wěn)定的、實(shí)時(shí)性好的、擴(kuò)展性好、通用性強(qiáng)的軟PLC。

由嵌入式PLC組成的系統(tǒng)，最顯著的優(yōu)勢(shì)就是功耗低、專用性強(qiáng)、開放性好等特點(diǎn)，另外它還具有傳統(tǒng)PLC和工業(yè)PC機(jī)所沒有的一些特征：

（一）控制性強(qiáng)。需要應(yīng)用的高級(jí)控制技術(shù)不僅需要強(qiáng)大的浮點(diǎn)處理器，而且還需要占用大量的內(nèi)存，嵌入式PLC就可以滿足這些條件。

（二）提高生產(chǎn)率。一個(gè)通用的輕便控制引擎和綜合工程開發(fā)的平臺(tái)允許快速開發(fā)、實(shí)施和遷移項(xiàng)目；并且，由于它的開放性和靈活性，確保了控制現(xiàn)場(chǎng)以及企業(yè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間的無縫連接，優(yōu)化了工廠的流程，提高了生產(chǎn)效率。

（三）降低了操作成本。由于使用了通用標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)，使用戶能夠從成本的角度出發(fā)來選擇不同的系統(tǒng)部件，而不是專有的產(chǎn)品和技術(shù)，只要稍加學(xué)習(xí)，就可以為用戶提供了一個(gè)無縫的遷移路徑，減少了用戶在應(yīng)用開發(fā)方面的投資。

嵌入式PLC提出了一種以梯形圖語言為核心的新型潛入系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念，嵌入式PLC不僅提高了開發(fā)速度，而且更貼近客戶需求的個(gè)性化、差異化設(shè)計(jì)要求。面對(duì)工控市場(chǎng)日益細(xì)分的完備體系，嵌入式PLC將在不斷變化的市場(chǎng)中具有廣闊的應(yīng)用前景。

四、嵌入式PLC的應(yīng)用前景

嵌入式PLC的橫空出世，必將給工控產(chǎn)品領(lǐng)域帶來一場(chǎng)革命性的變革。隨著微型和超微型PLC技術(shù)的發(fā)展和數(shù)量的增長(zhǎng)，并逐漸進(jìn)入新的應(yīng)用領(lǐng)域。

我國(guó)目前已將嵌入式PLC列入國(guó)家攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目果，主要分為通用PLC、專用PLC、嵌入式PLC芯片組三大系列。由于其社會(huì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值巨大，2005年嵌入式PLC被列為國(guó)家攻關(guān)計(jì)劃。迄今為止，基于該軟件平臺(tái)開發(fā)的嵌入式PLC產(chǎn)品，已在紡織、機(jī)械、電梯、中央空調(diào)、環(huán)保、冶金、交通等領(lǐng)域中成功應(yīng)用。2007年通用PLC的市場(chǎng)需求40多億元，專用PLC市場(chǎng)是通用PLC市場(chǎng)的1.5倍，再加上嵌入式PLC芯片組的市場(chǎng)6億元，目前嵌入式PLC待開發(fā)的市場(chǎng)超過了100億元。

隨著工業(yè)發(fā)展的技術(shù)不斷革新，嵌入式PLC必將在信息革命的浪潮中創(chuàng)造更多的價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

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篇5

煤礦采、掘裝備智能控制系統(tǒng)

華洋通信科技股份有限公司依托國(guó)家863計(jì)劃主題項(xiàng)目、國(guó)家自然基金等科研成果，經(jīng)過近3年的科技攻關(guān)，研發(fā)出煤礦采、掘裝備智能控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)井下掘進(jìn)機(jī)、綜采工作面“三機(jī)”及相關(guān)配套設(shè)備的智能集中控制、協(xié)同工作、故障診斷、信息集成與綜合監(jiān)控。

煤礦采、掘裝備智能控制系統(tǒng)及系列產(chǎn)品，是物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、智能控制和信息處理等一系列技術(shù)的高度集成，由井上/下高速傳輸、掘進(jìn)機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)、綜采工作面“三機(jī)”（采煤機(jī)、液壓支架及刮板運(yùn)輸機(jī)）智能控制、工作面配套設(shè)備協(xié)同工作、3DVR虛擬現(xiàn)實(shí)及故障診斷等14個(gè)子系統(tǒng)和裝備，是基于物聯(lián)網(wǎng)的智能化控制技術(shù)在傳統(tǒng)煤炭開采中的創(chuàng)新性研究與應(yīng)用。

本系統(tǒng)采用采煤機(jī)位置檢測(cè)、工作面自動(dòng)取直技術(shù)與水平控制技術(shù)，還集成了液壓支架電液控制技術(shù)、信息系統(tǒng)以及自動(dòng)化軟件平臺(tái)，不僅實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程智能機(jī)械化與自動(dòng)化采礦，大大提高了礦區(qū)的工作效率與管理效率，還能夠大量縮減采礦工作人員，大幅提高礦產(chǎn)安全程度，在國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品中具有先進(jìn)性及技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

針對(duì)地質(zhì)條件簡(jiǎn)單、煤層穩(wěn)定的大中型煤礦，通過采用煤礦采、掘裝備智能控制系統(tǒng)及系列產(chǎn)品，應(yīng)用液壓支架電液控制系統(tǒng)等，代替液壓支架手工操作閥、傳統(tǒng)采煤機(jī)刮板輸送機(jī)泵站控制系統(tǒng)等手動(dòng)操作平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)割煤、推溜、運(yùn)輸?shù)裙に囘^程智能化，可減少工作面作業(yè)人員50%以上。

系統(tǒng)主要技術(shù)特點(diǎn)

系統(tǒng)主要技術(shù)特點(diǎn)包括：掘進(jìn)機(jī)、采煤機(jī)、電液控支架、刮板機(jī)的遠(yuǎn)程“三機(jī)”協(xié)同控制；

實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)機(jī)、刮板機(jī)、破碎機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、皮帶機(jī)等機(jī)電裝備的工作面輸送裝備的遠(yuǎn)程集控；

工作面視頻圖像全景拼接顯示和圖像跟隨采煤機(jī)位置自動(dòng)切換顯示；

基于三維虛擬現(xiàn)實(shí)數(shù)字化平臺(tái)（3DVR）實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)機(jī)、采煤機(jī)、液壓支架、刮板輸送機(jī)的地面遠(yuǎn)程監(jiān)控；

分析設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備自動(dòng)保護(hù)功能，減少故障發(fā)生頻率，降低生產(chǎn)成本；

檢測(cè)采區(qū)環(huán)境變化，預(yù)警事故隱患，危險(xiǎn)情況發(fā)生時(shí)能夠自動(dòng)停止設(shè)備工作，保障人員安全；

統(tǒng)計(jì)設(shè)備運(yùn)行時(shí)間，為設(shè)備檢修提供可靠依據(jù)，同時(shí)能夠分析設(shè)備開機(jī)率及停機(jī)率，并確定設(shè)備停機(jī)原因，保證系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。

系統(tǒng)組成與原理

掘進(jìn)機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)

掘進(jìn)裝備智能控制系統(tǒng)以掘進(jìn)機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制的關(guān)鍵技術(shù)為核心，掘進(jìn)機(jī)工作環(huán)境惡劣、照明嚴(yán)重不足，對(duì)于掘進(jìn)導(dǎo)向系統(tǒng)的限制條件很多。環(huán)境中的塵埃使得無法使用視覺導(dǎo)航定位；巷道無法使用全球定位系統(tǒng)，所以比較適用非視覺傳感器定位技術(shù)。系統(tǒng)采用電子測(cè)距和測(cè)角技術(shù)，建立掘進(jìn)機(jī)位姿自動(dòng)測(cè)量及定向糾偏控制平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)機(jī)位姿測(cè)量和定向糾偏。

掘進(jìn)機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制方式有本機(jī)手動(dòng)控制、無線遙控、遠(yuǎn)程遙控。其中本機(jī)手動(dòng)控制為司機(jī)直接操作控制手柄，通過操作手柄直接控制換向閥，驅(qū)動(dòng)各工作油缸及液壓馬達(dá)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)作業(yè)。無線遙控系統(tǒng)由司機(jī)操作遙控發(fā)射器在掘進(jìn)機(jī)附近控制掘進(jìn)機(jī)。遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)由司機(jī)操作工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)通過CAN總線以及以太網(wǎng)與機(jī)載控制器通訊，實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)機(jī)的遠(yuǎn)程操作。

掘進(jìn)機(jī)綜合控制器如圖1所示。

遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)采用基于PC104的嵌入式隔爆計(jì)算機(jī)，其操作系統(tǒng)采用實(shí)時(shí)性較高的Linux操作系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)通過CAN總線以及以太網(wǎng)與機(jī)載控制器通訊，匯集存入來自掘進(jìn)機(jī)控制器采集和傳來的數(shù)據(jù)，以及機(jī)載耐震低可視攝像系統(tǒng)傳來的圖像信號(hào)，隨時(shí)顯示這些數(shù)據(jù)參數(shù)和圖像，監(jiān)視掘進(jìn)機(jī)的工況和動(dòng)作狀態(tài)。掘進(jìn)機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)組成如圖2。

綜采工作面遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)

根據(jù)綜采工作面生產(chǎn)系統(tǒng)特征，結(jié)合煤礦開采工藝過程，建立多源復(fù)雜異構(gòu)數(shù)據(jù)無縫信息交互模型。通過采煤機(jī)工作狀態(tài)參數(shù)在線監(jiān)測(cè)、控制、信號(hào)傳輸及可視化技術(shù)的整合，開發(fā)采煤機(jī)機(jī)載控制系統(tǒng)、采煤機(jī)順槽監(jiān)控系統(tǒng)、采煤機(jī)地面遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng) ，實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)的遠(yuǎn)程可視化控制與監(jiān)測(cè)，如圖3所示。

綜采工作面遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的核心是工作面“三機(jī)”協(xié)同控制，工作面“三機(jī)”協(xié)同控制策略的基本思想：按照采煤機(jī)行走割煤、液壓支架移架支護(hù)、推溜三個(gè)設(shè)備動(dòng)作，設(shè)計(jì)綜采工作的循環(huán)協(xié)同控制步驟：割煤、裝煤、運(yùn)煤、移架、推移刮板輸送機(jī)槽（推溜）、推移刮板輸送機(jī)。

綜采工作面遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)采用信息與通信技術(shù)、控制技術(shù)，開發(fā)新設(shè)備和集成控制軟件，實(shí)現(xiàn)液壓支架、采煤機(jī)、三機(jī)、乳化液泵站等單機(jī)及其現(xiàn)有控制系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，利用壓力、傾角、行程、負(fù)荷、視頻等各種傳感器實(shí)現(xiàn)采掘工作面工況、設(shè)備狀態(tài)等信息的感知，采用同一監(jiān)控平臺(tái)實(shí)現(xiàn)集視頻、語音、遠(yuǎn)程集中控制為一體的綜采工作面數(shù)字化集成控制系統(tǒng)，將工人從危險(xiǎn)的工作面采場(chǎng)解放到相對(duì)安全的順槽監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)在順槽監(jiān)控中心對(duì)綜采設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，達(dá)到工作面“無人”或少人開采的目的。

推廣應(yīng)用價(jià)值

井下采倔工作面地質(zhì)條件復(fù)雜，環(huán)境惡劣，自然災(zāi)害多，礦山生產(chǎn)過程受水、瓦斯、火、粉塵、頂板等多種客觀因素的制約，安全形勢(shì)依然嚴(yán)峻，嚴(yán)重影響礦山生產(chǎn)和人身安全。特別是近年安全事故頻發(fā)，安全管理工作做得好壞直接影響采礦工業(yè)的健康持續(xù)發(fā)展。

煤礦采、掘裝備智能控制系統(tǒng)將井下工作面設(shè)備（采煤機(jī)、刮板機(jī)、液壓支架等）以及相關(guān)輔助設(shè)備的工況數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)酵槐O(jiān)控平臺(tái)內(nèi)，通過在順槽安放的井下主機(jī)對(duì)設(shè)備進(jìn)行集成顯示及遠(yuǎn)程協(xié)同控制。集控系統(tǒng)具備設(shè)備參數(shù)顯示、遠(yuǎn)程控制、故障信息報(bào)警等功能，所有數(shù)據(jù)匯總至同一平臺(tái)內(nèi)，使工作面設(shè)備有機(jī)地結(jié)合在一起，同時(shí)通過礦井工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)信息傳輸，能夠在地面完成數(shù)據(jù)顯示、分析及遠(yuǎn)程監(jiān)控，具備視頻圖像全景拼接顯示和3DVR虛擬現(xiàn)實(shí)功能，提高礦山生產(chǎn)效率。為企業(yè)提供高效、即時(shí)的信息監(jiān)控，有效防控事故隱患，通過智能化設(shè)備與先進(jìn)系統(tǒng)的引入，經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸至地上主機(jī)，便于企業(yè)即時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備與生產(chǎn)過程中的異常，即時(shí)調(diào)整改善，實(shí)現(xiàn)智能化管理與高效率安全生產(chǎn)。

篇6

關(guān)鍵詞：微型計(jì)算機(jī)；特點(diǎn)；軟件升級(jí)；措施

中圖分類號(hào)：TP311.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-7712 （2013） 22-0000-01

計(jì)算機(jī)憑借其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能得到普及推廣，并且成為互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代最為重要的應(yīng)用設(shè)備。近年來計(jì)算機(jī)開始朝著微型化方向發(fā)展，這一趨勢(shì)改變了傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)設(shè)備的結(jié)構(gòu)模式，為用戶提供了更加便捷的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行環(huán)境。計(jì)算機(jī)設(shè)備是信息時(shí)代科技應(yīng)用典范，在商業(yè)辦公及工業(yè)生產(chǎn)方面均得到了多元化應(yīng)用。隨著信息科技水平不斷提升發(fā)展，計(jì)算機(jī)開始從傳統(tǒng)大型裝備模式轉(zhuǎn)向微型化發(fā)展，這是計(jì)算機(jī)時(shí)代變革的新趨向。軟件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心構(gòu)成之一，注重軟件系統(tǒng)功能改造與升級(jí)關(guān)系著用戶的操控效率，這是現(xiàn)代微型計(jì)算機(jī)（簡(jiǎn)稱“微機(jī)”）研發(fā)的先進(jìn)內(nèi)容。本文分析了微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用特點(diǎn)，對(duì)其軟件結(jié)構(gòu)升級(jí)提出科學(xué)的改進(jìn)措施。

一、微型計(jì)算機(jī)特點(diǎn)

人類社會(huì)已經(jīng)進(jìn)入數(shù)字信息時(shí)代，人們每天要面對(duì)大量的數(shù)據(jù)信息資源，如何獲取對(duì)自身有價(jià)值的信息資料，這就要依賴于計(jì)算機(jī)設(shè)備的多功能應(yīng)用。早期計(jì)算機(jī)設(shè)備采用大規(guī)模集成式控制中心，無論是計(jì)算機(jī)設(shè)備本身的占用面積或者硬件設(shè)備的外觀形式，均偏向于“大型”計(jì)算機(jī)操控系統(tǒng)為主。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，計(jì)算機(jī)逐步朝著“微機(jī)”方向轉(zhuǎn)變，如圖1。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況看，微型計(jì)算機(jī)具有“體積小、易攜帶、效率高、功能全”等諸多特點(diǎn)，尤其在使用性能方面與原始計(jì)算機(jī)設(shè)備完全一致，這更加促進(jìn)了微型計(jì)算機(jī)在社會(huì)信息調(diào)度中的應(yīng)用范圍。

二、微機(jī)軟件系統(tǒng)主要構(gòu)成

伴隨著微型計(jì)算機(jī)設(shè)備的大范圍利用，用戶們對(duì)于微機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用功能的認(rèn)知水平提高，這使得軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)改造得到了普遍認(rèn)識(shí)。軟件系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)程序執(zhí)行的主控平臺(tái)，軟件系統(tǒng)功能決定著大部分的計(jì)算機(jī)功能，深入分析軟件結(jié)構(gòu)組成對(duì)其升級(jí)改造具有指導(dǎo)性作用。微機(jī)軟件系統(tǒng)構(gòu)成：

（一）系統(tǒng)軟件

是指管理、監(jiān)控和維護(hù)計(jì)算機(jī)資源的軟件，它主要包括：操作系統(tǒng)、各種語言處理程序、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等，其中操作系統(tǒng)是系統(tǒng)軟件的核心。軟件能夠按照用戶發(fā)出的程序指令完成相關(guān)操作，如圖2，主要是系統(tǒng)軟件在程序執(zhí)行時(shí)發(fā)揮了調(diào)度作用，保證了微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)功能的全面發(fā)揮。

（二）應(yīng)用軟件

是為某種應(yīng)用目的而編制的計(jì)算機(jī)程序，如文字處理軟件、圖形圖像處理軟件、網(wǎng)絡(luò)通信軟件、財(cái)務(wù)管理軟件、CAD軟件等。從使用功能來看，應(yīng)用軟件是可以根據(jù)用戶需求自動(dòng)安裝的控制工具，商業(yè)辦公、工業(yè)控制、個(gè)人操作等均有不同的應(yīng)用軟件，用戶自行選擇安裝即可。

三、微型計(jì)算機(jī)軟件結(jié)構(gòu)升級(jí)措施

基于計(jì)算機(jī)工程專業(yè)理論研究下，如今對(duì)于微型計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有了更加詳細(xì)地劃分，主要包括：界面系統(tǒng)、語言系統(tǒng)、服務(wù)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等內(nèi)容。為了更好地發(fā)揮微機(jī)的綜合使用性能，對(duì)微機(jī)軟件結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)是不可缺少的，這就要求對(duì)微機(jī)各部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行統(tǒng)一改造。

（一）界面系統(tǒng)

當(dāng)多個(gè)程序同時(shí)運(yùn)行時(shí)，解決處理器（CPU）時(shí)間的分配問題。作業(yè)管理的任務(wù)主要是為用戶提供一個(gè)使用計(jì)算機(jī)的界面使其方便地運(yùn)行自己的作業(yè)。為各個(gè)程序及其使用的數(shù)據(jù)分配存儲(chǔ)空間，并保證它們互不干擾。根據(jù)用戶提出使用設(shè)備的請(qǐng)求進(jìn)行設(shè)備分配，如圖3，同時(shí)還能隨時(shí)接收設(shè)備的請(qǐng)求。

（二）語言系統(tǒng)

語言是人與計(jì)算機(jī)溝通交流的載體，自然語言必須要轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)語言才能準(zhǔn)確地執(zhí)行操作。軟件語言系統(tǒng)升級(jí)應(yīng)添加智能識(shí)別器，利用數(shù)字程序識(shí)別解決語言轉(zhuǎn)換問題，將用戶操作指令準(zhǔn)確地傳輸給計(jì)算機(jī)。例如，微機(jī)軟件設(shè)置語言電子感應(yīng)儀，將語言信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橛?jì)算機(jī)程序指令即可執(zhí)行操作。

圖3 微機(jī)處理系統(tǒng)圖

（三）服務(wù)系統(tǒng)

服務(wù)系統(tǒng)在軟件結(jié)構(gòu)里負(fù)責(zé)程序的檢測(cè)與搜索，同時(shí)為用戶及時(shí)提供程序編碼，合理地編排操作任務(wù)中的指令執(zhí)行流程。現(xiàn)代微型計(jì)算機(jī)對(duì)服務(wù)系統(tǒng)的級(jí)別要求更高，除了診斷程序、調(diào)試程序、編輯程序等基本功能外，還要添加存儲(chǔ)、檢索、共享、保護(hù)等功能，創(chuàng)造更加優(yōu)越的軟件服務(wù)工作環(huán)境。

（四）數(shù)據(jù)系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫是用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的應(yīng)用型倉庫，也是軟件系統(tǒng)發(fā)揮數(shù)據(jù)處理功能的有效方式。因微型計(jì)算機(jī)體系較小，軟件數(shù)據(jù)升級(jí)需注重便攜式組裝，方便用戶在不同時(shí)段的智能化操控。共享式數(shù)據(jù)庫是軟件結(jié)構(gòu)的最新應(yīng)用，微機(jī)連接互聯(lián)網(wǎng)之后完成遠(yuǎn)程式傳輸調(diào)度，促進(jìn)了數(shù)據(jù)資源的高效調(diào)度利用。

四、結(jié)論

微型計(jì)算機(jī)是信息時(shí)代的先進(jìn)產(chǎn)物，充分利用微機(jī)處理各項(xiàng)數(shù)據(jù)資源具有多方面的靈活性。為了提升微機(jī)設(shè)備的應(yīng)用價(jià)值，對(duì)計(jì)算機(jī)軟件結(jié)構(gòu)實(shí)施功能改造是很有必要的。軟件系統(tǒng)改造主要從界面系統(tǒng)、語言系統(tǒng)、服務(wù)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)系統(tǒng)等方面進(jìn)行，根據(jù)不同用戶群體提供相對(duì)應(yīng)的升級(jí)方案，確保計(jì)算機(jī)設(shè)備功能的全面發(fā)揮。

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篇7

【關(guān)鍵詞】制漿造紙；工業(yè)電氣自動(dòng)化；綜合控制與管理；PLC

20世紀(jì)開始，人們開始用分散式測(cè)量?jī)x表和控制裝置，進(jìn)行單參數(shù)調(diào)節(jié)，取代了傳統(tǒng)的手工操作。經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展過程，現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)得到了迅猛的發(fā)展，工廠自動(dòng)化程度大大提高。特別是微型計(jì)算機(jī)的問世，使生產(chǎn)過程自動(dòng)化進(jìn)入了新的高水平階段。人們可以通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)過程中的多個(gè)設(shè)備及參數(shù)進(jìn)行綜合控制與管理，并通過各類儀表給操作人員進(jìn)行直觀的顯示。20世紀(jì)70年代后期，DCS與PLC以其優(yōu)良的性能在工業(yè)控制中嶄露頭角，很快在制漿造紙工業(yè)中也得到了普遍的應(yīng)用，自動(dòng)化系統(tǒng)也逐漸由原來的單一的過程控制向管理與控制一體化的綜合自動(dòng)化方向發(fā)展。

進(jìn)入21世紀(jì)以來，人們本著“以人為本，節(jié)能環(huán)保”的理念，對(duì)工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)提出了更高的要求。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、無線技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)、工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)、IT技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)、傳感器技術(shù)及安全技術(shù)等科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與創(chuàng)新，增強(qiáng)了整個(gè)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化控制的集中性，使每臺(tái)設(shè)備在生產(chǎn)過程中能夠充分高效的發(fā)揮其作用，同時(shí)也使生產(chǎn)成本得到了大大的降低。

電氣自動(dòng)化是一個(gè)涉及電工、電子、自動(dòng)化和計(jì)算機(jī)工程等多個(gè)學(xué)科的綜合性技術(shù)領(lǐng)域，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有基礎(chǔ)性的地位。其特點(diǎn)是強(qiáng)弱電結(jié)合，計(jì)算機(jī)技術(shù)與自動(dòng)化技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)過程電氣化、自動(dòng)化。

在現(xiàn)代化的制漿造紙?jiān)O(shè)備具有大型、高速、連續(xù)、復(fù)雜、自動(dòng)化程度高、成套化和控制精度要求高等特點(diǎn)。目前，我國(guó)制漿造紙?jiān)O(shè)備已發(fā)展成為工藝適應(yīng)性強(qiáng)，技術(shù)復(fù)雜，品種繁多，具有機(jī)、電、儀、計(jì)算機(jī)相結(jié)合的高新技術(shù)配套產(chǎn)品，不少產(chǎn)品已接近甚至達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。新建的大型造紙企業(yè)都裝備有整條生產(chǎn)線的自控系統(tǒng)。其主要完成的任務(wù)有以下幾項(xiàng)：

（1）過程設(shè)備和單元之間的協(xié)調(diào)和控制；

（2）為操作者提供監(jiān)控和管理功能。

（3）應(yīng)用數(shù)學(xué)模型去預(yù)測(cè)和模擬過程的變化和未來狀況，并對(duì)這些變化采取相應(yīng)的調(diào)控措施。

（4）采集和報(bào)告生產(chǎn)過程中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。

在制漿造紙的整個(gè)生產(chǎn)過程中，自動(dòng)化控制均得以應(yīng)用。首先，在制漿過程中，自動(dòng)化控制主要集中在蒸煮、磨漿、配漿和打漿的控制。一方面，通過對(duì)生產(chǎn)過程中的電機(jī)及電磁閥進(jìn)行邏輯順序的控制，另一方面對(duì)罐類和工藝管道上的各種閥門進(jìn)行工藝參數(shù)的調(diào)節(jié)。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，以PLC為主流產(chǎn)品的控制器得到了普遍的應(yīng)用并且不斷發(fā)展，逐漸以一個(gè)過程控制系統(tǒng)的形式呈現(xiàn)，具備了從事復(fù)雜控制的能力。新型操作終端的出現(xiàn)和LCD顯示技術(shù)的進(jìn)步，特別是PLC控制器通訊能力的加強(qiáng)，使智能的、動(dòng)態(tài)的人機(jī)界面越來越多地應(yīng)用在制漿生產(chǎn)的關(guān)鍵控制點(diǎn)，如蒸球、磨漿、配漿等部分，在被控現(xiàn)場(chǎng)配置觸摸式液晶顯示操作終端，可方便的與PLC聯(lián)接，融入控制器的操作系統(tǒng)中。觸摸式界面能夠清楚的反映生產(chǎn)過程的整體和局部信息，可以數(shù)字量形式和以棒圖形式顯示，也可以趨勢(shì)圖的形式顯示其相關(guān)參數(shù)，為操作人員提供更加直觀有效的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，便于操作者及時(shí)對(duì)各項(xiàng)工藝參數(shù)進(jìn)行控制。

在造紙的過程中，自動(dòng)化控制突出表現(xiàn)在紙機(jī)的傳動(dòng)控制方面。由于紙種的變化，紙機(jī)的速比，漿料配比等均發(fā)生變化，使紙機(jī)的車速需要有大范圍的調(diào)整；同時(shí)電網(wǎng)電壓、頻率和負(fù)荷的波動(dòng)，也會(huì)引起紙機(jī)車速的變化。因此，要求紙機(jī)傳動(dòng)控制系統(tǒng)是一個(gè)穩(wěn)定、精確、同步、協(xié)調(diào)的變速傳動(dòng)系統(tǒng)。又因紙機(jī)傳動(dòng)在生產(chǎn)中的特殊重要地位，紙機(jī)電氣傳動(dòng)控制的一般配置由較大型PLC控制單元、矢量型變頻單元和生產(chǎn)管理計(jì)算機(jī)組成。運(yùn)用ProfiBUS通訊協(xié)議構(gòu)成先進(jìn)的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)，傳輸各種生產(chǎn)數(shù)據(jù)，執(zhí)行生產(chǎn)指令，控制各傳動(dòng)點(diǎn)的運(yùn)行狀態(tài)。

近些年電氣傳動(dòng)系統(tǒng)普遍采用國(guó)外進(jìn)口控制裝置，傳動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)速精度、動(dòng)態(tài)響應(yīng)和可靠性等方面得到了很大提高。其通訊功能強(qiáng)，具有多種通訊協(xié)議；參數(shù)范圍廣，可適用于各種應(yīng)用場(chǎng)合；能自動(dòng)測(cè)試負(fù)載特性，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的最優(yōu)化以及全廠計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)的多層次集成化。

目前許多國(guó)內(nèi)的企業(yè)已經(jīng)意識(shí)到了信息技術(shù)以及自動(dòng)化系統(tǒng)在提高整個(gè)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益中所起的重要作用。但是由于我國(guó)制漿造紙企業(yè)的基礎(chǔ)薄弱，無論是在生產(chǎn)過程的建模、先進(jìn)控制、過程優(yōu)化等方面，還是在經(jīng)營(yíng)決策及系統(tǒng)開發(fā)等方面，都與制漿造紙的發(fā)達(dá)國(guó)家存在很大差距。因此，需要根據(jù)我們的實(shí)際情況，在過程建模、軟測(cè)量技術(shù)、先進(jìn)控制方案、動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的故障診斷、實(shí)用軟件開發(fā)等關(guān)鍵技術(shù)上進(jìn)行研究開發(fā)，以達(dá)到實(shí)現(xiàn)制漿造紙綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的目的。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，決定了制漿造紙工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)是建設(shè)企業(yè)的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，以充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)包括計(jì)算機(jī)、通信、自動(dòng)控制、系統(tǒng)工程、信息處理等和現(xiàn)代的企業(yè)管理技術(shù)達(dá)到在最短時(shí)間內(nèi)高質(zhì)量、低成本和優(yōu)質(zhì)服務(wù)滿足用戶的需求，同時(shí)最大限度的減少污染，節(jié)約能源，獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益，全面提高我國(guó)制漿造紙企業(yè)的水平。

參考文獻(xiàn)：

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【關(guān)鍵詞】Modbus協(xié)議；監(jiān)控系統(tǒng)；網(wǎng)絡(luò)模型構(gòu)建；供水自動(dòng)化

Abstract：According to the application requirement of water supply monitoring control system，an effective net-work model is put forward adopting Modbus protocol to teletransmit data，monitoring application level and field level exchange data in real time to real-time online monitoring of automatic water supply system.Through the construction of the network model，descript the composition of the whole system，monitoring software design and development，as well as the implementation of Modbus Protocol.Practice has proved that this programme is a good attempt，has been well used.

Key words：modbus Protocol；monitoring system；network model construction；water supply automation

1.引言

信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，促使新一代的工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)必將向著信息化和網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)控是保障工業(yè)生產(chǎn)正常進(jìn)行的方法之一，其工作方式主要是通過遠(yuǎn)程智能儀表設(shè)備實(shí)時(shí)采集各項(xiàng)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)服務(wù)器中進(jìn)行分析和處理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的監(jiān)視與控制。Modbus協(xié)議是一種開放性好、可靠性高的遠(yuǎn)程通信協(xié)議，基于TCP/IP體系的Modbus協(xié)議可以使用戶擺脫非標(biāo)準(zhǔn)的、封閉的專用工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的束縛，從而提供可靠和靈活的通信方案[1-2]。

隨著人們生活水平的提高，人們對(duì)供水品質(zhì)的要求也越來越高。許多城市現(xiàn)有供水系統(tǒng)中的通信協(xié)調(diào)、管網(wǎng)故障診斷、壓力和流量的控制策略等方面的技術(shù)革新和工藝改進(jìn)已到刻不容緩的地步。本文將計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和遠(yuǎn)程通信技術(shù)應(yīng)用于供水自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)中，構(gòu)建了一種基于Modbus的供水自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)操作簡(jiǎn)便，功能完善，遠(yuǎn)程監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)通信可靠，為保障城市供水提供了的重要技術(shù)手段。

2.供水自動(dòng)化監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 Modbus通信協(xié)議

Modbus協(xié)議是由美國(guó)Modicon公司開發(fā)的一種通信協(xié)議，通過該協(xié)議各種控制器和其它相關(guān)設(shè)備之間可以進(jìn)行透明通信。

Modbus協(xié)議只定義了設(shè)備能夠識(shí)別和使用的消息結(jié)構(gòu)和命令應(yīng)答機(jī)制，沒有規(guī)定物理層，故可以方便地在任何網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行通信[3-4]。Modbus協(xié)議采用Master/Slave技術(shù)，是一種應(yīng)答方式的通信協(xié)議。控制器與智能設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)上采用基于Modbus協(xié)議進(jìn)行通信時(shí)，需要確定各種設(shè)備的硬件地址，通過識(shí)別消息中的各種動(dòng)作，進(jìn)行數(shù)據(jù)反饋或數(shù)據(jù)處理[5]。一個(gè)Master可以對(duì)應(yīng)一個(gè)或多個(gè)Slave，Master有地址分配權(quán)，能夠?yàn)樗械腟lave分配地址并進(jìn)行初始化的詢問。Modbus協(xié)議定義了一個(gè)控制器能識(shí)別的消息結(jié)構(gòu)，它描述了控制器請(qǐng)求訪問和應(yīng)答回應(yīng)其他設(shè)備的過程，以及錯(cuò)誤檢測(cè)和記錄的規(guī)范，制定了報(bào)文字段和內(nèi)容的公共格式。2002年5月施耐德公司又發(fā)表了Modbus/TCP規(guī)范。Modbus/TCP協(xié)議與Modbus協(xié)議主要的區(qū)別在于數(shù)據(jù)幀的校驗(yàn)方式上，Modbus協(xié)議需自行生產(chǎn)校驗(yàn)數(shù)據(jù)，Modbus/TCP協(xié)議借助于TCP協(xié)議本身有校驗(yàn)機(jī)制的優(yōu)勢(shì)，不用再次生成校驗(yàn)數(shù)據(jù)[6]。本項(xiàng)目結(jié)合供水自動(dòng)化系統(tǒng)自身特點(diǎn)，應(yīng)用工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)，對(duì)兩種Modbus兩種傳輸方式進(jìn)行優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，為供水自動(dòng)化系統(tǒng)提供了靈活的組網(wǎng)方式。

2.2 供水系統(tǒng)生產(chǎn)流程結(jié)構(gòu)

供水自動(dòng)化系統(tǒng)一般分為制水和供水調(diào)度兩大部分。其中制水工藝一般包括：引水、混凝、給藥、沉淀、過濾、消毒、供水、排污八個(gè)環(huán)節(jié)，涉及水廠生產(chǎn)和加壓站處理兩個(gè)主要過程，此過程中需要監(jiān)控包括電壓、電流等電信號(hào)和流量、水的品質(zhì)因數(shù)、壓力值等水信號(hào)。而供水調(diào)度部分則主要涉及供水管網(wǎng)分布點(diǎn)的壓力測(cè)量采集，各測(cè)壓點(diǎn)的數(shù)據(jù)無線傳輸，水泵機(jī)組的變頻調(diào)速控制等。以上各種電信號(hào)、水信號(hào)以及遠(yuǎn)程控制數(shù)據(jù)都是通過Modbus協(xié)議在前端傳感器和監(jiān)控終端之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

2.3 監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)

供水自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)是一種典型的現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)，需要對(duì)其進(jìn)行組網(wǎng)設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)提出了基于B/S模式，建立兩級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了供水總公司對(duì)整個(gè)供水系統(tǒng)各部分的遠(yuǎn)程監(jiān)控。兩級(jí)監(jiān)控系統(tǒng)分別為監(jiān)控應(yīng)用層和現(xiàn)場(chǎng)層。供水監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)由IP以太網(wǎng)和無線IP網(wǎng)組成，水廠生產(chǎn)和加壓站處理采用的是IP以太網(wǎng)，應(yīng)用Modbus/TCP協(xié)議與遠(yuǎn)程儀表通信；供水管網(wǎng)分布點(diǎn)的壓力檢測(cè)采用的是GPRS網(wǎng)絡(luò)，GPRS模塊通過PLC與現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化儀表、傳感器等監(jiān)控終端設(shè)備等連接，這樣GPRS模塊和監(jiān)控中心之間就可以通過IP地址進(jìn)行雙向通信。其網(wǎng)絡(luò)物理結(jié)構(gòu)如圖1所示。

在以上系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，上位采集服務(wù)器主要負(fù)責(zé)把采集到的數(shù)據(jù)按照既定格式寫入數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，同時(shí)充當(dāng)Modbus主站，為供水管網(wǎng)檢測(cè)點(diǎn)通過GPRS網(wǎng)絡(luò)提供模擬的串口服務(wù)。

圖1 供水系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控物理結(jié)構(gòu)圖

圖2 軟件結(jié)構(gòu)及描述示意圖

3.通訊系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 Modbus通信模型的構(gòu)建

現(xiàn)場(chǎng)層采用Modbus協(xié)議通信方式對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，PLC設(shè)備作為主站，現(xiàn)場(chǎng)各種智能儀表作為從站設(shè)備。智能儀表以Modbus協(xié)議作為通信標(biāo)準(zhǔn)，將采集到的數(shù)據(jù)通過PLC上的RS485接口傳輸給PLC。智能儀表輸入輸出的電壓、電流等模擬數(shù)據(jù)信號(hào)或是數(shù)字信號(hào)，需經(jīng)過轉(zhuǎn)換電路，才能與PLC內(nèi)置的存儲(chǔ)單元進(jìn)行數(shù)據(jù)交換[7]。上位機(jī)通過Modbus/TCP方式對(duì)PLC存儲(chǔ)單元數(shù)據(jù)進(jìn)行定時(shí)訪問，從而實(shí)時(shí)獲得現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備各種參數(shù)數(shù)據(jù)。

Modbus/TCP協(xié)議以TCP協(xié)議為基礎(chǔ)，與TCP協(xié)議有著一致工作方式，需要經(jīng)過“建立連接、通信和斷開連接”3個(gè)操作步驟才能建立連接。

Modbus/TCP協(xié)議采用服務(wù)端/客戶端模式，結(jié)合本系統(tǒng)大數(shù)據(jù)量、集中訪問、多點(diǎn)連接的特點(diǎn)，在Windows XP平臺(tái)中采用VC++異步非阻塞Socket封裝類CAsyncSocket技術(shù)進(jìn)行開發(fā)。其具體開發(fā)步驟如下：

a.服務(wù)器端，首先從CAsyncSocket派生一個(gè)新類CServerSocket，然后用這個(gè)新類定義CAsyncSocket對(duì)象，即定義一個(gè)該類的對(duì)象m_pServerSocket，調(diào)用Listen（）函數(shù)進(jìn)入偵聽狀態(tài)，重載函數(shù)OnAccept（）。當(dāng)客戶端有連接請(qǐng)求時(shí)，服務(wù)器則建立一個(gè)新的Socket，以接受客戶端發(fā)來的信息。

b.客戶端，創(chuàng)建CAsyncSocket派生m_ClientSock對(duì)象并與服務(wù)器端建立連接，連接完成后，即可調(diào)用成員函數(shù)send（）發(fā)送數(shù)據(jù)，當(dāng)收到數(shù)據(jù)時(shí)，OnReceive（）函數(shù)被調(diào)用接收數(shù)據(jù)，在該函數(shù)中調(diào)用m_nLength=Receive（m_szBuffer，sizeof（m_szbuffer））接收數(shù)據(jù)。

c.客戶端CAsyncSocket類調(diào)用函數(shù)Create（）函數(shù)完成創(chuàng)建后即可通過函數(shù)Connec t（）和服務(wù)端建立連接。當(dāng)客戶端和服務(wù)器端通信結(jié)束后，調(diào)用Close（）函數(shù)關(guān)閉Socket。

3.2 通信控件的設(shè)計(jì)

ActiveX控件是一組可執(zhí)行的代碼，例如：OCX、EXE、DLL文件。在軟件開發(fā)過程中，通信控件與其它ActiveX控件一樣，也是用一系列的屬性和用戶接口，它使用戶能夠方便地訪問Windows通信驅(qū)動(dòng)程序的大多數(shù)特性，包括輸入、輸出緩沖區(qū)的大小及決定何時(shí)使用流控制命令掛起數(shù)據(jù)傳輸?shù)取Ｓ捎贏ctiveX是一種開放的技術(shù)，開發(fā)者可以在其他程序，甚至用其它語言編寫的程序中重復(fù)使用這些ActiveX控件。本設(shè)計(jì)中將一個(gè)用VB編寫的通信控件插入用VC++編寫的程序中。其源代碼如下：

4.監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì)與開發(fā)

4.1 監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)

基于Modbus協(xié)議的供水自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的上位機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是在Windows XP平臺(tái)中利用VC++ 6.0開發(fā)的，它通過Modbus/TCP方式、GPRS網(wǎng)絡(luò)對(duì)PLC存儲(chǔ)單元數(shù)據(jù)進(jìn)行定時(shí)訪問，現(xiàn)場(chǎng)智能儀表通過Modbus協(xié)議與PLC通信，從而實(shí)時(shí)在線監(jiān)控自動(dòng)供水系統(tǒng)運(yùn)行狀況。

供水自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸通道主要依靠以太網(wǎng)構(gòu)建，如果由于網(wǎng)絡(luò)安全原因?qū)е轮匾獢?shù)據(jù)上傳失真、智能控制裝置發(fā)出錯(cuò)誤動(dòng)作信號(hào)或是引起系統(tǒng)異常等，將給供水自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行造成嚴(yán)重威脅，甚至產(chǎn)生災(zāi)難性后果。考慮整個(gè)系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)從病毒防御、內(nèi)部人員培訓(xùn)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備加密等方面進(jìn)行預(yù)防解決。

4.2 監(jiān)控軟件開發(fā)

VC++ 6.0開發(fā)工具提供了現(xiàn)成的窗口、控制與工具條的制作手段，大大簡(jiǎn)化了界面的開發(fā)過程，并且使得開發(fā)出的界面具有組態(tài)軟件風(fēng)格，使用起來方便、靈活、簡(jiǎn)單易學(xué)。監(jiān)控系統(tǒng)擁有用戶管理，實(shí)時(shí)監(jiān)控，參數(shù)設(shè)置，報(bào)表打印，數(shù)據(jù)歸檔，實(shí)時(shí)報(bào)警及歷史報(bào)警查詢等多項(xiàng)功能。軟件總體架構(gòu)及描述示意圖如圖2所示。

監(jiān)控軟件采用模塊化設(shè)計(jì)思想，主要對(duì)監(jiān)控部分、圖形顯示部分、數(shù)據(jù)庫部分等方面進(jìn)行組態(tài)。

a.控制部分：監(jiān)控軟件通過Modbus/TCP方式、GPRS網(wǎng)絡(luò)對(duì)PLC存儲(chǔ)單元數(shù)據(jù)進(jìn)行定時(shí)訪問，PLC又通過Modbus協(xié)議與現(xiàn)場(chǎng)智能儀表通信，從而實(shí)時(shí)在線監(jiān)控供水自動(dòng)化系統(tǒng)。

b.圖形顯示部分：通過對(duì)各種組態(tài)控件的編寫，組成生動(dòng)形象的人機(jī)界面，為客戶提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)曲線、歷史曲線及報(bào)警狀態(tài)的顯示，并提供設(shè)備信息的設(shè)置、修改及設(shè)備的添加、修改和刪除等組態(tài)功能。

c.數(shù)據(jù)庫部分：數(shù)據(jù)庫是聯(lián)系上位機(jī)和下位機(jī)的橋梁，在組態(tài)畫面運(yùn)行時(shí)，它含有全部數(shù)據(jù)變量的當(dāng)前值[8]。在進(jìn)行項(xiàng)目組態(tài)時(shí)，變量管理是非常重要的一環(huán)。通過對(duì)監(jiān)控點(diǎn)連接的變量賦予不同的外部變量值的方法。根據(jù)系統(tǒng)要采集的外部變量建立相應(yīng)的內(nèi)部變量，而內(nèi)部變量與畫面上的監(jiān)控點(diǎn)對(duì)象通過屬性連接建立對(duì)應(yīng)關(guān)系，將控制現(xiàn)場(chǎng)的PLC控制系統(tǒng)和上位計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)連接起來，形成完美的監(jiān)控畫面。

完成對(duì)上述幾方面的內(nèi)容的組態(tài)之后，就生成了一套完整的供水自動(dòng)化的監(jiān)控軟件系統(tǒng)，運(yùn)行主畫面采用級(jí)連圖形子菜單的方式實(shí)現(xiàn)與各控制單元之間的切換[9]。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)制水自動(dòng)化過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控以及供水管網(wǎng)水泵機(jī)組的啟停等控制、歷史數(shù)據(jù)的記錄查詢等等一系列功能，基本滿足工業(yè)控制自動(dòng)化的要求。主控界面如圖3所示：

圖3 主監(jiān)控界面

5.結(jié)束語

Modbus協(xié)議由于其良好的適用性被廣泛的使用。基于Modbus協(xié)議的供水自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)正是一種有益的嘗試，可以有效地滿足供水行業(yè)對(duì)生產(chǎn)監(jiān)控的要求。華北某供水公司引入了上述的方案，一段時(shí)間以來系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，監(jiān)控效果良好，同時(shí)也提高了工廠自動(dòng)化管理的水平。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：

篇9

關(guān)鍵詞：礦井提升機(jī)；電控系統(tǒng)；PLC技術(shù)

中圖分類號(hào)：TD53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1009-9166（2011）0014(C)-0191-01

引言：目前，我國(guó)正在服務(wù)的大多數(shù)礦井提升機(jī)電控系統(tǒng)，主要是轉(zhuǎn)子回路串電阻的交流調(diào)速系統(tǒng)與C―M直流調(diào)速系統(tǒng)，V―M可逆調(diào)速系統(tǒng)目前已經(jīng)廣泛使用，在加速階段和低速運(yùn)行時(shí)，大部分能量（轉(zhuǎn)差能量）以熱能的形式消耗掉了，因此電控系統(tǒng)的運(yùn)行效率較低。同時(shí)，這種調(diào)速方案為了在低同步狀態(tài)下產(chǎn)生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，需采用直流能耗制動(dòng)方案（即動(dòng)力），或采用低頻制動(dòng)。但元論采用何種方式，總需要設(shè)置輔助電源和定子繞組的二次切換操作。雖然這種方案存在著調(diào)速性能差、運(yùn)行效率低、運(yùn)行狀態(tài)的切換死區(qū)大及調(diào)速不平滑等缺點(diǎn)，這種基于PLC技術(shù)的電控系統(tǒng)在我國(guó)20世紀(jì)90年代已有不少的產(chǎn)品通過工業(yè)運(yùn)行，都取得了較好的運(yùn)行效果。這些采用PLC技術(shù)的新型電控系統(tǒng)，都已較成功地應(yīng)用于礦井提升實(shí)踐，并取得了較好的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，克服了傳統(tǒng)電控系統(tǒng)的缺陷，代表著交流礦井提升機(jī)電控技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。

一、礦井提升機(jī)使用PLC電控后出現(xiàn)的問題

提升機(jī)的某些重要保護(hù)不能直接試驗(yàn)，提升機(jī)使用PLC電控后，電控中軟件實(shí)現(xiàn)的某些保護(hù)，不能直接試驗(yàn)，不容易像在模擬控制系統(tǒng)中那樣方便地調(diào)節(jié)和改變參數(shù)。因此，對(duì)過速、限速等保護(hù)直接無法試驗(yàn)。現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員不能掌握PLC工控程序，使用單位的技術(shù)管理人員對(duì)礦井提升機(jī)PLC電控的了解還處于“”，僅對(duì)輸入、輸出比較熟悉，而對(duì)PLC電控的核心工控程序還處于起步階段，其技術(shù)水平不足以對(duì)所用電控的可靠性及安全性做出判斷，提升機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)安全依賴電控廠家。現(xiàn)階段，如何從制度和程序上避免人為失誤，應(yīng)是電控生產(chǎn)廠需要認(rèn)真對(duì)待的問題；對(duì)提升機(jī)PLC電控的安全可靠性具有判斷能力，則是煤礦企業(yè)必須慎重思考的課題。

二、升機(jī)對(duì)電控裝置的要求

礦井提升機(jī)屬往復(fù)運(yùn)動(dòng)的生產(chǎn)機(jī)械，對(duì)于單水平提升系統(tǒng)，在每次提升循環(huán)中，容器的上升或下降的運(yùn)動(dòng)距離是相同的；對(duì)于多水平提升系統(tǒng)．每次提升循環(huán)中，容器的運(yùn)動(dòng)距離不一定相同。但無論哪種情況，提升機(jī)在工作過程中都有固定的循環(huán)運(yùn)動(dòng)方式。亦即按照一定的速度圖運(yùn)轉(zhuǎn)。根據(jù)提升機(jī)的運(yùn)行方式和礦山企業(yè)的固有特點(diǎn)，對(duì)提升機(jī)電控系統(tǒng)的要求如下：

（一）能夠四象限運(yùn)行。只有這樣，提升機(jī)才能根據(jù)負(fù)載變化及工作需要，按給定速度圖自動(dòng)地工作在正向或反向、電動(dòng)或制動(dòng)等工作狀態(tài)。（二）要設(shè)置完善的故障監(jiān)視、安全聯(lián)鎖、信號(hào)報(bào)警及閘控電路，確保系統(tǒng)安全運(yùn)行。（三）具有良好的調(diào)速性能。亦即靜差率小、速度平穩(wěn)、調(diào)速范圍大、調(diào)速方便等。（四）工作方式轉(zhuǎn)換容易。要能夠方便地進(jìn)行自動(dòng)、手動(dòng)、驗(yàn)繩、調(diào)繩等工作方式的轉(zhuǎn)換。（五）要設(shè)置準(zhǔn)確可靠的速度給定裝置，以實(shí)現(xiàn)加、減速時(shí)的平穩(wěn)運(yùn)行。

三、PLC電控系統(tǒng)的主要功能

PLC是以微處理器為核心，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)而發(fā)展起來的一種新型、通用的自動(dòng)控制裝置，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能優(yōu)越、可靠性高、靈活通用、易于編程、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，近年來在工業(yè)自動(dòng)控制、機(jī)電一體化、改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)等方面得到了廣泛應(yīng)用。由于控制對(duì)象的復(fù)雜性，使用環(huán)境的特殊性和運(yùn)行工作的連續(xù)長(zhǎng)期性，使得PLC在設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)上具有許多其他控制器無法相比的特點(diǎn)。

（一）可靠性高和抗干擾能力強(qiáng)。PLC為了滿足“專業(yè)在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用”的要求，采取了如下硬件和軟件措施：第一，內(nèi)部采用電磁屏蔽，防止輻射干擾。第二，采用優(yōu)良的開關(guān)電源，防止電源線引入的干擾。第三，具有良好的自診斷功能，可以對(duì)CPU等內(nèi)部電路進(jìn)行檢測(cè)，一旦出錯(cuò)，立即報(bào)警。第四，對(duì)程序及有關(guān)數(shù)據(jù)用電池供電進(jìn)行后備，一旦斷電或運(yùn)行停止，有關(guān)狀態(tài)及信息不會(huì)丟失。第五，對(duì)采用的器件都進(jìn)行了嚴(yán)格的篩選，排除因器件問題而造成的故障。第六，采用冗余技術(shù)進(jìn)一步增強(qiáng)了可靠性。

（二）通用性強(qiáng)且使用方便。PLC產(chǎn)品現(xiàn)已系列化和模塊化，其配備的各種各樣齊全的I／O模塊和配套部件，可供用戶選擇使用，可以很方便地組合成能滿足不同控制要求的控制系統(tǒng)。用戶不需要自己設(shè)計(jì)和制作硬件裝置。

（三）程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單且易學(xué)易懂。PLC主要的使用對(duì)象是廣大的電氣技術(shù)人員。PLC生產(chǎn)廠家考慮到這種實(shí)際情況，一般不采用微機(jī)所用的編程語言，而采用了與繼電器控制原理圖非常相似的梯形圖語言，工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)和使用這種編程語言十分方便。

（四）對(duì)生產(chǎn)工藝改變的適用性強(qiáng)。PLC實(shí)質(zhì)是一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，其控制操作的功能是通過軟件編程來確定的。當(dāng)生產(chǎn)工藝發(fā)生變化時(shí)，不必改變PLC的硬件設(shè)備，只需改變PLC的程序。

結(jié)語：將可編程序控制器引入礦井提升機(jī)的電控系統(tǒng)．已在國(guó)內(nèi)許多礦山企業(yè)獲得成功，實(shí)際應(yīng)用時(shí)，考慮到提升機(jī)工作環(huán)境和工作性質(zhì)的特殊性，應(yīng)以穩(wěn)定性和可靠性為主。具體做法為：選擇器件時(shí)，要注意PLC的抗干擾性；設(shè)計(jì)線路時(shí)．應(yīng)設(shè)置冗余結(jié)構(gòu)，采取多重保護(hù)措施等，確保礦井提升機(jī)安全可靠運(yùn)行。

作者單位：國(guó)投新集能源股份有限公司新集一礦

參考文獻(xiàn)：

篇10

關(guān)鍵詞：廣播電視；高山無線轉(zhuǎn)播臺(tái)；播出自動(dòng)監(jiān)控

中圖分類號(hào)：TP277

1 問題的提出

廣播電視安全播出是廣播電視發(fā)射、轉(zhuǎn)播臺(tái)不可推卸的責(zé)任。隨著我國(guó)廣播電視事業(yè)的迅猛發(fā)展，無線發(fā)射臺(tái)轉(zhuǎn)播的節(jié)目（頻率、頻道）不斷增加，使臺(tái)的運(yùn)行維護(hù)任務(wù)越來越重，多數(shù)高山轉(zhuǎn)播臺(tái)，從過去發(fā)射兩到四套節(jié)目，增加到數(shù)十套以上，大大增加播了出值班、監(jiān)控等操作的勞動(dòng)強(qiáng)度，特別是在遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)的高山無線轉(zhuǎn)播臺(tái)站機(jī)房，人員嚴(yán)重不足，值班人員要同時(shí)監(jiān)控多套轉(zhuǎn)播設(shè)備和節(jié)目，顧此失彼和兼顧不到的情況時(shí)有發(fā)生。因此，在不增加現(xiàn)有維護(hù)、值班人員的情況下，怎樣確保節(jié)目的安全、準(zhǔn)確、及時(shí)播出，提高播出故障的應(yīng)急處置能力，已成為當(dāng)前各地發(fā)射臺(tái)，在安全播出維護(hù)、值班和運(yùn)行管理方面不能忽視的問題。

計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控技術(shù)已在社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛運(yùn)用，直接運(yùn)用到對(duì)廣播電視播出設(shè)備和信號(hào)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)與控制上，是解決單靠人工值守，不能完全同時(shí)兼顧多套節(jié)目播出狀態(tài)變化的有效辦法。因此，我們針對(duì)重慶廣播電視技術(shù)中心設(shè)置在遠(yuǎn)郊區(qū)、縣的涪陵大木山、永川黃泥塘的無線高山發(fā)射臺(tái)發(fā)射節(jié)目和值守人員情況，對(duì)機(jī)房發(fā)射機(jī)供電、信號(hào)分配，以及控制臺(tái)等設(shè)備進(jìn)行改造了，定制了帶數(shù)據(jù)通訊接口的智能型音、視頻信號(hào)切換器和配電箱，采用89C51單片機(jī)CPU的多機(jī)通訊技術(shù)，與控制臺(tái)計(jì)算機(jī)，構(gòu)成了機(jī)房的播出自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)播出設(shè)備和信號(hào)的自動(dòng)監(jiān)控。

2 系統(tǒng)構(gòu)成

播出自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)由智能型供配電箱；信號(hào)分配器；接口控制電路；控制臺(tái)電腦等設(shè)備和部件，以及監(jiān)控軟件構(gòu)成。在對(duì)大木和永川轉(zhuǎn)播臺(tái)機(jī)房播出、供電和信號(hào)設(shè)備的改造中，為每臺(tái)發(fā)射機(jī)的供配電箱和信號(hào)切換器加、裝配了微電腦芯片電路（TA89C51單片機(jī)），將供電箱和信號(hào)切換設(shè)計(jì)成為一有數(shù)據(jù)通訊接口的智能型控制終端，采用RS-485通訊接口標(biāo)準(zhǔn)與控制臺(tái)計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，使得每一臺(tái)播出工作設(shè)備都成為一個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)終端。通過485接口線，將控制臺(tái)電腦與機(jī)房全部供電箱和信號(hào)切換器的微電腦控制器相連，構(gòu)成了一個(gè)機(jī)房的分布式實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，如圖一所示。

在該系統(tǒng)中，供電箱控制電路在計(jì)算機(jī)程序控制下，負(fù)責(zé)對(duì)發(fā)射機(jī)供電電壓、電流、輸出功率等參數(shù)進(jìn)行采樣和開、關(guān)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制。信號(hào)切換器控制電路實(shí)現(xiàn)對(duì)節(jié)目監(jiān)聽、監(jiān)視的選擇和切換控制。

對(duì)發(fā)射機(jī)運(yùn)行狀態(tài)和播出信號(hào)的監(jiān)控，是通過計(jì)算機(jī)對(duì)分布安裝在機(jī)房各處的供電和信號(hào)切換器中的控制電路單元的訪問來實(shí)現(xiàn)的。控制臺(tái)電腦向各終端設(shè)備發(fā)送命令（數(shù)據(jù)），實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的控制，獲取設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。由于控制臺(tái)與被監(jiān)控設(shè)備數(shù)據(jù)訪問流量不大，為降低成本和簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，設(shè)備間的數(shù)據(jù)通訊采用了RS-485接口，將各供電和信號(hào)切換終端的數(shù)據(jù)通訊線連接在一對(duì)雙絞傳輸線上，采用半雙工主、從結(jié)構(gòu)傳送方式。設(shè)計(jì)上規(guī)定控制臺(tái)電腦為主機(jī)，供電箱和信號(hào)切換器中的單片機(jī)控制單元為分機(jī)，并給每個(gè)分機(jī)分配了一個(gè)唯一的訪問地址，使控制臺(tái)電腦（主機(jī)，可根據(jù)不同終端地址編碼，實(shí)現(xiàn)對(duì)各設(shè)備的訪問。這樣，控制臺(tái)電腦對(duì)播出狀態(tài)和信號(hào)的監(jiān)控，只需要一對(duì)數(shù)據(jù)線與機(jī)房供電、信號(hào)設(shè)備相連，不但減少了控制臺(tái)大量強(qiáng)電線路的接入，不但避免了使用大量的機(jī)械、轉(zhuǎn)接部件，還大大減少了機(jī)房控制室與供電和信號(hào)系統(tǒng)的連線，優(yōu)化了機(jī)房布線結(jié)構(gòu)，提高了系統(tǒng)可靠性和安全系數(shù)。

由于目前全固態(tài)化發(fā)射機(jī)的激勵(lì)器和前級(jí)放大均已集成化，結(jié)構(gòu)緊湊，可靠性高，為簡(jiǎn)化系統(tǒng)復(fù)雜性，我們只將發(fā)射機(jī)功率和天饋反射參數(shù)引入到供電箱的監(jiān)控電路中，由供電箱監(jiān)控電路送到控制臺(tái)電腦監(jiān)測(cè)，見圖二所示。在滿足播出監(jiān)測(cè)要求下，避免了對(duì)發(fā)射機(jī)電路作較大的改動(dòng)，不但提高了系統(tǒng)可靠性，同時(shí)也有利于功率、反射等參數(shù)采樣部件的統(tǒng)一制作，減輕了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的難度。

3 軟件結(jié)構(gòu)和特定

在軟件設(shè)計(jì)上，我們根據(jù)高山發(fā)射臺(tái)機(jī)房設(shè)備特點(diǎn)、播出頻率（頻道），以及安全播出應(yīng)急操作流程等要求，將機(jī)房全部發(fā)射機(jī)的供電、信號(hào)處理設(shè)備，以及播出信號(hào)狀態(tài)條，集中顯示到計(jì)算機(jī)屏幕上，使得界面更具人性化。程序通過分時(shí)獲取供電、信號(hào)設(shè)備以及發(fā)射機(jī)工作狀態(tài)數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析比較，實(shí)現(xiàn)對(duì)播出設(shè)備和信號(hào)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)。

為適應(yīng)不同工作環(huán)境和播出時(shí)段要求，軟件設(shè)計(jì)了功能選擇操作，可由工作人員選擇監(jiān)控功能的取舍。值班員可以根據(jù)各播出節(jié)目信號(hào)源主、備份情況和安全播出級(jí)別，對(duì)播出設(shè)備和信號(hào)的監(jiān)控功能進(jìn)行選擇。分別可進(jìn)行人工或自動(dòng)開、關(guān)機(jī)設(shè)置；自動(dòng)開、關(guān)時(shí)間設(shè)置，信號(hào)中斷時(shí)報(bào)警或自動(dòng)切換設(shè)置；發(fā)射機(jī)自動(dòng)巡檢打開與關(guān)閉；報(bào)警條件及參數(shù)設(shè)置等。同時(shí)，還可根據(jù)機(jī)房播出設(shè)備（發(fā)射機(jī)）安裝、供電和信號(hào)線路的布局；以及播出節(jié)目頻率、頻道和界面顯示等情況，對(duì)程序參數(shù)表進(jìn)行修改。使控制軟件能在機(jī)房設(shè)備分布，以及供電、信號(hào)線路更改后，立即投入運(yùn)行，也方便了系統(tǒng)技術(shù)和功能的推廣運(yùn)用。

4 實(shí)現(xiàn)的主要功能：

系統(tǒng)功能是通過控制臺(tái)電腦的運(yùn)用程序軟件來實(shí)現(xiàn)的，目前我們已完成投入運(yùn)行的程序軟件具有以下主要功能：

4.1 自動(dòng)巡檢和與控制功能

（1）自動(dòng)巡檢機(jī)房各發(fā)射機(jī)工作情況，直觀顯示設(shè)備運(yùn)行和信號(hào)狀態(tài)，無功率輸出或狀態(tài)異常時(shí)立即報(bào)警。（2）對(duì)前方信號(hào)源和播出節(jié)目進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，調(diào)制度自動(dòng)控制，可在播出信號(hào)中斷時(shí)，自動(dòng)切換到備份信號(hào)源。（3）在自動(dòng)監(jiān)測(cè)、巡檢中發(fā)現(xiàn)播出信號(hào)中斷或發(fā)射機(jī)工作狀態(tài)異常，立即報(bào)警，并顯示故障狀態(tài)和參數(shù)、提示故障類別。（4）隨機(jī)語音報(bào)告各發(fā)射機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，提醒值班員注意播出監(jiān)測(cè)狀態(tài)（語音報(bào)告間隔時(shí)間可通過控制臺(tái)電腦設(shè)置）（5）根據(jù)人工設(shè)置的各發(fā)射機(jī)開、關(guān)機(jī)時(shí)間，自動(dòng)定時(shí)開關(guān)發(fā)射機(jī)。（6）在有備機(jī)情況下，主機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，自動(dòng)切換到備份發(fā)射機(jī)工作。

4.2 控制臺(tái)人工操作功能

（1）遠(yuǎn)程開、關(guān)機(jī)操作：在未設(shè)置發(fā)射機(jī)定時(shí)自動(dòng)開、關(guān)機(jī)情況下，值班員可通過控制臺(tái)電腦，對(duì)機(jī)房全部發(fā)射機(jī)供電進(jìn)行操作，啟動(dòng)發(fā)射機(jī)的開、關(guān)機(jī)，并通過電腦顯示屏查看發(fā)射機(jī)工作電壓、電流、輸出功率等狀態(tài)。（2）信號(hào)監(jiān)視、監(jiān)聽選擇和切換操作：通過控制臺(tái)電腦，值班員可方便選擇主、備用信號(hào)源播出，在主播信號(hào)源出現(xiàn)異常或中斷情況下，快速選擇全部備份信號(hào)監(jiān)聽，監(jiān)聽無誤后立即切換到發(fā)射機(jī)播出。其操作流程，完全能夠滿足我市無線發(fā)射臺(tái)安全播出“應(yīng)急預(yù)案”操作流程的要求。（3）播出信號(hào)調(diào)制度控制：值班員可通過控制臺(tái)電腦，直接對(duì)信號(hào)切換器增益進(jìn)控制，達(dá)到對(duì)播出信號(hào)調(diào)制度的控制。

4.3 “語音”報(bào)告功能

為使系統(tǒng)更具有人性化，監(jiān)控程序還編制了語音報(bào)告、提示功能。在巡檢、操作和出現(xiàn)異常情況下，通過語音方式提示值班員注意。主要有以下報(bào)告提示功能：（1）巡檢報(bào)平安提示。（2）設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)報(bào)告。（3）發(fā)射機(jī)運(yùn)行狀態(tài)異常提示。（4）開、關(guān)機(jī)操作結(jié)果報(bào)告。（5）執(zhí)行自動(dòng)開、關(guān)機(jī)提示。

5 結(jié)束語

通過采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)監(jiān)控技術(shù)，將機(jī)房（發(fā)射機(jī)、信號(hào)切換矩陣、供配電箱）設(shè)備的分布連接和運(yùn)行狀態(tài)，集中到計(jì)算機(jī)顯示屏上，通過監(jiān)控軟件進(jìn)行播出管理，不但方便了值班人員對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和節(jié)目信號(hào)的集中監(jiān)視和操作，還通過計(jì)算機(jī)程序，實(shí)現(xiàn)了對(duì)播出設(shè)備狀態(tài)和信號(hào)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)。減輕了工作人員在播出值班中顧此失彼、擔(dān)心兼顧不到的心理壓力，同時(shí)，還大大改善優(yōu)化了機(jī)房布線結(jié)構(gòu)，提高了安全播出維護(hù)、值班的應(yīng)急反應(yīng)、處置能力。

參考文獻(xiàn)：