计算机测控系统论文

计算机测控系统论文（共12篇）

计算机测控系统论文 篇1

0 引言

轧机AGC伺服液压缸是在大型钢铁企业主轧线的关键液压装备之一,静动态性能指标要求高,价格昂贵,更换作业耗时长,其故障将会对生产导致重大影响。制造、运输、贮存、使用、维修环节都可能导致AGC液压缸的性能发生改变。因此,适时对轧机AGC缸进行静动态指标检测非常必要。由于轧机AGC缸载荷大,精度高,目前国内能对其全套静动态指标进行测试的装备较少,且自动化程度相对较低,大多处于手工操作阶段,难以满足产品发展需求[1,2]。因此,本文重点分析了轧机AGC缸频率响应、阶跃响应、动摩擦力和启动摩擦力测试特点和方法[3],并针对性地开发了成套计算机辅助测试软件系统,应用效果良好。

1 测控系统框架设计

根据相关标准和轧机AGC伺服液压缸的实际工况,确定测试系统开发总体目标,具体包括频率响应测试、阶跃响应测试、启动摩擦力测试、动摩擦力测试和功能[3]。此外,还要完成测试和控制过程中高速数据采集、分析、处理、显示、存储和打印任务。因此,软件中还应包括数据采集卡测试、数据曲线显示及打印、数据库管理等功能[4,5]。本文所设计的轧机AGC伺服液压缸测试系统的总体结构采用了测控一体化方式,其结构如图1所示。

图1中,测试部分数据采集卡为凌华公司的PCI-9118,控制部分采用SIEMENS的S7300PLC,通讯及控制软件用Visual C++开发设计。计算机系统通过PCI总线与数据采集卡相连,通过Profibus现场总线与PLC相连。数据采集卡的数字或模拟通道连接传感器、二次仪表,以及其他相关元件;PLC通过其触点与控制阀、信号开关元件相连。软件系统中的测试部分和控制部分通过SIEMENS公司提供的符合ANSIC规范的函数库建立连接,它能以动态连接库的形式加载入软件中。借助于这些函数,可以实现对PLC中数据的实时读写操作。控制及测试软件界面采用虚拟仪器的设计思想,通过鼠标点击可以进行各项操作。同时,考虑系统扩展,预留必要的备用控件。

2 测控系统软件开发

本文介绍的轧机AGC缸测试软件系统基于Windows平台,采用面向对象的Visual C++ 6.0作为开发工具。测试系统具备AGC缸静动态指标测试功能。

2.1 软件系统功能模块

测试系统软件包含的主要功能如图2所示。具体描述如下:

频率响应:用于测试伺服液压缸在正弦扫频信号控制下的输入与响应信号幅值比/相位差——信号频率之间的关系;阶跃响应:用于测试伺服液压缸在给定的阶跃控制信号下的位移——时间之间的关系;动摩擦力:用于测试伺服液压缸在给定信号下的带载荷摩擦力——位移之间的关系;启动摩擦力:用于测试伺服液压缸在给定信号下的空载启动压力——时间之间的关系,以确定启动摩擦力的大小;板卡测试:用于测试数据采集卡各通道功能是否正常,精度是否符合要求。

2.2 数据卡硬件驱动接口程序

PCI-9118数据采集卡接口函数调用的主要步骤如下:

1)安装数据采集卡硬件和驱动程序。

2)将Dask.h、PCI-Dask.dll和PCI-Dask.lib三个文件拷贝到到当前开发程序目录下。

3)将Dask.h和PCI-Dask.lib这2个文件添加到当前开发工程中。

4)在要调用数据采集卡接口函数的头文件中,包含以下文件:#include "Dask.h"。

5)在初始化对话框函数中,添加以下代码加载驱动:

7)进行A/D采样时,调用如下函数,参数1为板卡编号,参数2为A/D通道号,参数3表示进行-5V~+5V范围采样,参数4为采样保存数组。

A I _ R e a d C h a n n e l ( m _ n C a r d , m _n ADChannel,AD_B_5_V,&n AD[t]);//AD采样,

8)进行D/A输出时,调用如下函数,参数1为板卡编号,参数2为D/A通道号,参数3为D/A输出数值。该卡D/A输出为12位精度,故n Value取值范围为0~212。

A O _ W r i t e C h a n n e l ( m _ n C a r d , m _n ADChannel,n Value);//DA输出

2.3 测试数据文件管理程序

文件管理使用序号、文件名或测试日期等条件查询,能快速实现文件查找和定位。技术人员根据查找符合条件的测试参数结果,便于对所检测伺服液压缸数据进行统一管理。

用Visual C++ 6.0连接Microsoft Access2000所创建的数据库SGAGC.MDB为例,该文件保存在程序所在目录SGAGC的Datasave文件夹下。程序与后台数据库连接的代码实现如下:

1)在stdafx.h中添加以下代码:

#include "odbcinst.h"

#include "afxdb.h"

2)在SGAGC.CPP中,添加以下代码:

3)在文件SGAGCDLG..H中,添加数据库对象m_Database:

CDatabase m_Database;

4)在文件SGAGCDLG..CPP的On Create()函数中,添加以下代码:

5)在退出软件测试系统的代码部分,添加关闭数据库功能:

2.4 功能模块实现

图3为某企业开发的AGC缸测试系统软件主界面。主界面左侧设置“频率响应”、“阶跃响应”、“动摩擦力”、“启动摩擦力”、“板卡测试”及“退出程序”六个操作按钮,主界面右下角设置“通道设置”按钮和“当前测试项目”、“当前测试日期”状态栏,分别对应系统功能模块图2中的七大功能。主界面的中心区是用户进行“频率响应”、“阶跃响应”、“动摩擦力”、“启动摩擦力”四个功能选择后所对应的性能曲线绘图区,默认显示“频率响应”测试界面。主界面的右侧上方用于显示当前测试状态下的相关实时参数。主界面的右侧中部为标尺控制区,用于设置绘图区域的坐标刻度。主界面的右侧下部为“开始测试”、“停止测试”、“保存数据”、“读取数据”、“打印预览”和“参数设置”六个按钮,用于当前测试项目进度控制和数据处理[4,5]。

选择系统主界面左侧“频率响应”模块,单击左键,显示如图3所示的界面,各按钮功能如下:

1) 将“标尺”栏里的各参数设定为合适值之后,点击“存为默认值”按钮,保存当前的标尺设置,绘图区标尺将按所设定的内容调整。

2 ) 点击“参数设置” 按钮 , 设置软件系统输出的正弦波频率范围是0.1~15Hz,振幅范围是0~0.5mm。

3) 点击“开始测试”按钮,开启当前测试。在测试过程中,计算机将根据设定自动绘制测试曲线,界面右上角同步显示实时测试数据。

4 ) 点击“停止测试”按钮,终止当前测试过程。

5 ) 点击“保存数据” 按钮 , 保存当前的测试结果。计算机自动在本程序的安装目录下生成一个以当前测试项目为名的文件夹(第一次存盘时),例如当前为频率响应测试界面,则生成一个“频率响应”文件夹。在该文件夹下以当前测试项目名加下划线和序号确定文件名保存曲线,第一次存盘文件名为“频率响应测试特性曲线_ 1”,第二次存盘文件名为“频率响应测试特性曲线_2”,依此类推。文件后缀为“.txt”,保存的是测试数据的文本信息,可供技术人员进行数据分析或导入MATLAB等分析工具。

6) 点击“读取数据”按钮,打开保存的测试结果文件,读取历史测试数据。

7) 点击“打印预览”按钮,弹出“频率响应打印预览”对话框,该界面显示当前数据曲线的打印效果。点击“打印”按钮,输出纸质曲线报告。

选择主界面中的“阶跃响应”模块,单击左键,进入阶跃测试子界面。点击“参数设置”按钮后弹出“阶跃响应测试参数设置”对话框,“液压缸参数设置”用于设置阶跃增量;“DA初始输出”用于设置伺服阀给定的初始位移值。

选择主界面中的“动摩擦力”模块,单击左键,进入动摩擦力测试子界面。点击“参数设置”按钮后弹出“动摩擦力测试参数设置”对话框,“DA位移输出设定”栏用于设置初始位移和最大位移;“DA背压输出设定”栏用于设置初始电压和最大电压;“液压缸参数设置”栏用于设置活塞和活塞杆直径。

选择主界面中的“启动摩擦力”模块,单击左键,进入启动摩擦力测试子界面。点击“参数设置”按钮后弹出的“启动摩擦力参数设置”对话框,“DA输出设定”栏用于设置伺服阀给定增幅和最大位移量;“液压缸参数设置”栏用于设置活塞和活塞杆直径;“有杆腔测试”用于确认当前的启动摩擦力是对有杆腔还是对无杆腔的测试。

选择主界面中的“板卡测试”模块,单击左键,进入如图4所示的测试数据采集卡检测与标定子界面。在系统调试过程中,该模块可作为信号发生器和信号记录仪使用,还可用于检测各个A/D、D/A通道波形是否正确。“输出选择”栏用于选择D-A通道和波形,设置输出偏差值、输出幅值、输出相位、输出速率等参数;“输入选择”栏用于选择A-D通道。设置完成后,点击“保存数据”按钮,可保存当前参数设置。点击“开始测试”按钮,可以开启当前检测与标定任务。点击“停止测试”按钮,可以停止当前板卡测试任务。因此,在软件中设计该功能模块具有十分重要的意义。

选择主界面右下方的“参数设置”按钮,左键单击(此按钮在“板卡测试”界面时不可用),弹出“参数设置”对话框,如图5所示。其中,“采样通道的选择”用于配置通道与实际物理参数对应关系;“传感器信号转换比例尺”用于设置所采集物理量的传感器信号的转换比例尺;“DA输出信号反向”和“位移曲线反向”用于设置采集信号的正负,从而可在绘图区正向或反向绘制曲线。所有参数设置完毕后,左键单击“OK”按钮,保存当前设置并返回到当前所在项目的测试界面。

3 测控系统应用效果

利用上述 计算机辅 助测试系 统 , 对Ф1450/1350-100的轧机AGC缸进行性能检测,相关指标及试验曲线如图6~图9所示,该液压缸测试幅频宽为7.6Hz,相频宽为7.43Hz,阶跃响应时间为60ms,最大动摩擦力为214.4k N,起动压力为0.133MPa。

4结论

本文研究成果已获软件著作权登记[4],应用该技术为某公司开发的轧机AGC缸测试中心,2007年投入使用,试验吨位分为1500t、5000t、10000t三个档,为目前国内规模最大、自动化程度最高的轧机AGC缸检测装备之一。多年运行情况表明该测试系统能够完成轧机伺服液压缸静、动态性能的高精度检测,原理科学,符合实际工况,解决了国内大型伺服液压缸的测试困局,具有重要应用推广价值。

参考文献

[1]陈新元,蔡钦,湛从昌,张东升,等.液压伺服液压缸静动态性能测试系统开发[J].液压与气动.2008,12:77-79.

[2]Chen Xinyuan,Yi Jiangang,Lu yuandan,Wang Yi.The Key Parameters Selection of Dynamic Characteristic Test for Hydraulic Servo Cylinder of Rolling Mill[A].Proceedings of the 5th International Symposium on Fluid Power Transmission and Control[C].2007,06:621-624.

[3]湛从昌,黄科夫,陈奎生,陈新元,唐建光,黄智武,陈德明,曾良才,傅连东,涂晨,鲁腊福,杨锡波,赖燕.伺服液压缸第2部分:试验方法(DB44/T 1169.2-2013)[E].广东省工业类地方标准.2013,8.

[4]武汉科技大学.A G C伺服油缸性能检测系统[简称:S A G C]V 1.0.计算机软件著作权[E].登记号:2011SR004107.

[5]Yi Jiangang,Zeng Peng.Research on Dynamic Frequency Testing Process of Servo Cylinder[A].2008 Chinese Control and Decision Conference[C].2008.

计算机测控系统论文 篇2

人类至今已先后将各种卫星、飞船、航天飞机和空间站等5000多个航天器送入太空.然而,太空并未因此变得杂乱无序,一种神奇的力量引导着这些航天器始终按照自己的.轨道飞行,偶尔偏离轨道,也能很快“迷途知返”;一旦发生了故障,还能得到及时抢救.这个神奇的力量,来自于庞大的航天测控网.

作 者： 作者单位： 刊 名：中国航天  PKU英文刊名：AEROSPACE CHINA 年，卷(期)： “”(11) 分类号： 关键词： 

计算机测控系统论文 篇3

关键词：计算机网络技术；测控技术；发展；作用

中图分类号：TP393.0文献标识码：A文章编号：1671-864X（2015）05-0169-01

测控技术是信息技术中的一个重要组成部分，由于社会经济的不断发展，计算机信息技术的突飞猛进，也在一定程度上带动了测控技术的发展，使测控技术朝着智能化、集成化、网络化和远程化方向发展。

一、测控技术概述

（一）测控系统

测控系统具有较强的综合性，其主要是为了呈现生产过程中的自动化控制，运用计算机网络技术并以其为中心点，集控制和测量于一体的系统。测控系统主要由控制器、进程控制设备和仪器、测控应用软件、被测对象以及总线和接口等构成。

（二）测控系统的类型

测控系统的类型主要有两种，第一种为基本型测控系统。该系统由传感器、数据采集卡、信号调理，当然还有必不可少的计算机共同组成。这种系统能够实现多点的实时测量以及多点的迅速测量。此外，还能够对信号和数据进行分析，清除信号干扰。第二种为闭环控制型系统。该系统是应用与闭环控制系统的测试系统[1]。这一系统的工作运行流程可分为数据采集、实时控制和实施决断。各个部分互不干扰，独立工作。

二、计算机网络技术对测控技术发展的重要意义

现阶段，测控技术在各个领域使用都很广泛，尤其是在对国民经济建设具有重要影响的电信行业、民航行业、石油行业以及化工行业使用广泛。计算机网络信息技术突飞猛进的发展，为测控技术的发展提供了良好的契机，也在一定程度上推动了测控技术的发展。因而，计算机网络技术对测控技术的发展具有重要的意义。

计算机网络技术对测控技术发展的重要意义，具体体现在：首先，加快了测控技术发展的进程。其次，使实际测控工作的效率得到了较大的提高。计算机网络技术的发展实现了机械化大生产，解放了劳动力，并且极大地提高了工作的速度，使工作效率有了极大的提高。对于测控技术领域而言，计算机网络技术在该领域的应用，提高了实际测控工作的整体效率，也在一定程度上促进了测控技术整体水平朝更高的层次发展，使测控工作水平得到大幅提升，推动了测控工作的全面发展[2]。再次，计算机网络技术为测控技术的发展提供看技术支持和技术保障。计算机网络技术仍然在不断发展和日趋完善，将新型的技术应用于测控技术之中，有利于促进测控技术的进一步发展。

三、计算机网络技术对测控技术发展的促进作用

（一）NEURON芯片

NEURON芯片主要包括三个CPU，各自承担ISO规定的计算机网络通信的7层规约的功能，在NEURON芯片中这几个CPU的功能各不相同，一个承担应用层的功能，另外两个负责承担其余几层的功能。其中，承担应用层功能的CPU涉及网络用户的编程，另外几层则都有专门的固件固化在芯片内部，使用较方便。NEURON芯片的使用者无需考虑网络媒体占有控制、重要信息优先级控制以及计算机网络通信同步等问题[3]。

就NEURON芯片结构组成而言，其I/O有十一个接口线，这些接口线使用起来很方面，而且十分灵活。用户可以根据需要任意设置并行的I/O或者串行的I/O，无论并行的还是串行的I/O均不影响用户正常使用。此外，其还能够进行温度测量控制和压力测量控制。NEURON芯片的网络通信接口有三种工作方式，分别有：第一、不对称方式；第二、对称方式；第三、特殊方式。由于这三种方式的工作模式各不相同，因而在使用过程中要注意有所区分。其中，第一种方式多用在光纤、同轴电缆以及无线网驱动器等上。第二种多用与连接隔离变压器的双绞线网络驱动器。第三种则用于配合不同的用户设计的智能型网络驱动器，这种方式是为了让用户根据自己的需要，自主选择所需要的方式。也正是由于网络通信接口这种特殊方式的灵活运用，使得NEURON芯片的适用范围得到极大的提高，其灵活性也得到极大的提高。

（二）全分布式的测控网络

计算机网络技术的发展带动了测控网络技术的发展。早在1992年美国的一家公司就成功研发出Lon Works测控网络，该网络集超强的兼容性、灵活性、开发性和可靠性于一体，此外，还具有优越的传输性，因而受到广大用户的青睐，并广泛应用于多个测控领域[4]。

Lon Works兼具全分布式和互操作性两大特点，是一种新型的局域测控网络。以下为全分布式Lon Works测控网络结构图。

在测控网络中使用了NEURON芯片组成智能测控单元，各单元借助网络通信媒体连接成全分布式的测控网络。由于其具有良好的互操作性，与此同时，部分测控节点出现问题，不会导致整个系统瘫痪令系统无法正常工作，因而比较适用于测控技术领域[5]。

结束语

综上所述，计算机网络技术突飞猛进的发展与广泛应用，对测控技术的发展产生了巨大的影响，对测控技术的发展具有重要的意义。在计算机网络技术发展的推动下，测控技术领域也取得长足的发展，测控机器的互联和全分布式测控系统等一系列新型信息技术日趋成熟，并在测控技术领域投入使用。而这些新型信息技术在测控技术中的运用，将会对测控技术的进步产生巨大的推动作用。笔者希望有更多的有志之士，能够投身到这个课题的研究之中，指出笔者在文中的不足之处，同时也可以为计算机网络技术对测控技术发展的促进作用这一课题的研究，做出自己应有的一份贡献。

参考文献：

[1]曹社香，单士华. 计算机网络技术对测控技术发展的促进作用[J]. 电子技术与软件工程，2013，（20）：45-46.

[2]杨先奎. 计算机网络技术对测控技术发展的促进作用[J]. 通讯世界，2015，（14）：60-61.

[3]张振杰. 计算机网络技术对测控技术发展的促进作用[J]. 计算机光盘软件与应用，2014，（6）：299-300.

[4]崔巍. 計算机网络技术对测控技术发展的促进作用[J]. 电子技术与软件工程，2014，（08）：24.

[5]张武员. 研究网络技术对测控技术发展的促进作用[J]. 电子世界，2014，（8）：254-255.

计算机测控系统论文 篇4

《计算机测控系统》课程是高职院校机电一体化技术、自动化专业职业能力必修课、专业主干课、精品课。通过该课程的学习要使学生能够正确选择计算机测控硬件设备, 安装连接计算机测控硬件设施, 会用组态软件, 能对计算机测控系统进行维护和管理。该课程设计模块共5个, 包括:利用V B实现串口通信、利用组态软件实现串口通信、温度测量报警控制系统设计、马路柏油拌合机控制系统设计、电梯控制系统设计。能力目标:1) 能通过各种资源查找所需信息。2) 能根据任务独立制定设计目标及方案。3) 能够通过所学知识进行现场的数量性质甄别。4) 具有较好的解决问题的方法能力、制定工作计划的能力。知识目标:1) 正确选用使用V B和组态软件;2) 掌握计算机测控设备硬件性能;3) 理解所控制线路的方框图和原理图;4) 掌握组装连接计算机测控设备电路;5) 能设计简单控制线路;6) 掌握组态网络的构建与维护;7) 掌握计算机测控系统的运行与管理。素质目标:1) 通过本课程的学习, 能够有效的节省能源, 养成节约的意识。2) 具有敬业、吃苦耐劳、服从集体的意识与行动。3) 培养较强的责任心, 提高安全环境意识和开拓发展的创新思想。

二、基本教学要求

本课程教材为新疆电子音像出版社出版的《计算机测控系统安装与调试》。实验实训设备包括工控机、V B软件、组态王软件、PLC、传感器等。开课后向学生说明本课程具体学习的内容, 学习方法以及考核的形式, 分析就业岗位对专业知识的要求, 结合就业形势, 说明本课程的重要地位。建立过程考评 (任务考评) 与期末考评 (课程考评) 相结合的方法, 强调过程考评的重要性。

三、课程教学情境任务设计

(一) 利用VB实现串口通信

利用V B实现串口通信可分为4个学习单元:V B的学习、用V B实现两工控机间的通信、用V B实现工控机与智能仪表的通信、用V B实现工控机与PLC间的通信。学习目标:1) 能够认识和了解工控机、智能仪表、PLC的组成及性能;掌握串行通信及接口的基本知识。2) 能够使用各种媒体查阅所需资料。3) 通过案例学习, 掌握V B软件的使用。

(二) 利用组态王实现串口通信

利用组态王实现串口通信可分为4个单元学习:安装认识初步使用组态王软件、利用组态王实现两工控机间的通信、利用组态王工控机与智能仪表的通信、利用组态王工控机与PLC间的通信。

学习目标:1) 了解组态王软件的6.5版本, 安装认识初步使用组态王软件。2) 能够使用各种媒体查阅所需资料。3) 通过案例学习, 初步掌握用组态王软件实现串口通信。4) 初步掌握计算机测控系统的结构框图, 并掌握基于板卡的控制系统及实现。

(三) 温度测量报警控制系统

温度测量报警控制系统可分为5个学习单元:认识计算机测控系统的硬件、硬件线路的连接安装、温度测量报警控制系统的软件设计、硬件与软件的运行和调试, 实现温度测量报警控制系统。认识计算机测控系统的硬件的学习可采用引导文教学法, 小组讨论法。硬件线路的连接安装可采用任务教学法, 引导文教学法, 小组讨论法。温度测量报警控制系统的软件设计可采用引导文教学法, 小组讨论法, 讲授法, 机上实践。硬件与软件的运行和调试、实现温度测量报警控制系统的学习可采用任务教学法、分组教学法, 建议采用实际现场进行教学过程。

学习目标:1) 通过案例, 能够准确认识计算机测控系统中的硬件;选择执行机构和传感器、变送器及了解计算机测控系统的输入输出信号代码。2) 能够使用各种媒体查阅所需资料。3) 通过案例学习, 对组态软件有更进一步的认识和学习。

温度测量报警控制系统项目有三个子项目:1) 温度传感器概述。能力目标:a.能够准确认识计算机测控系统中的硬件。b.能够使用各种媒体查阅所需资料。知识目标:掌握各硬件的使用方法, 熟悉其性能和技术规格。2) 硬件线路安装。能力目标:a.能够选择执行机构和传感器、变送器及了解计算机测控系统的输入输出信号代码。b.能够使用各种媒体查阅所需资料。知识目标:使学生掌握温度控制系统的硬件连接方法;3) 利用组态王设计温度控制系统。能力目标:a.通过案例学习, 对组态软件有更进一步的认识和学习。b.能够使用各种媒体查阅所需资料。知识目标:能够利用组态王实现温度测量及报警控制。

(四) 马路柏油拌和机控制

马路柏油拌和机的自动控制部分可分为4个学习单元:柏油拌和机生产过程分析、柏油拌和机控制过程的硬件配置、柏油拌和机控制的软件界面设计、硬件与软件的运行和调试实现马路柏油拌和机的自动控制。柏油拌和机生产过程分析、柏油拌和机控制过程的硬件配置。学习目标:1) 根据设备功能选择计算机控制的硬件设备。2) 能够使用各种媒体查阅所需资料。3) 较熟练使用组态软件, 将硬件设备参数输入至软件界面内, 进行设备的远程控制。4) 对计算机测控系统的硬件和软件能进行调试及维护。马路柏油拌合机项目是要完成马路柏油拌合机项目的组态程序设计。能力目标:1) 掌握计算机测控系统中常用的硬件。2) 了解马路柏油拌合机硬件组成和接口电路。3) 会连接马路柏油拌合机自动控制系统的硬件。4) 进一步掌握监控组态软件的使用。知识目标:利用监控组态软件编写应用程序实现对马路柏油拌合机的自动监控、自动补偿等功能:1) 按照工艺要求选料、自动控温、自动配料及拌料。2) 各种生产信息自动远程传感。3) 自动记录生产过程。

(五) 电梯的控制

电梯的控制可分为5个学习单元:电动机控制的测控原理、计算机测控系统中的硬件组成、用计算机测控系统对电动机进行控制的安装与调试、对组态软件深入了解及软件界面设计、计算机测控系统类型及结构特点的总结。学习目标:1) 能够理解电动机控制原理。2) 能够使用各种媒体查阅所需资料。3) 能够按照系统工作原理绘制系统原理图。4) 能够对电动机系统的学习, 扩展为对温度、压力、流量控制阀、状态的测控学习, 学会举一反三。

电梯的控制项目要完成电梯控制项目的组态程序设计。能力目标:了解典型PC总线工控机的组成、工控机的选配、位移传感器结构、组成及使用等方面的知识。对电梯有进一步了解和认识。知识目标:系统能自动完成群控电梯相关功能。

摘要：《计算机测控系统》课程是高职院校机电一体化技术、自动化专业职业能力必修课、专业主干课、精品课。本文笔者结合自身教学经验, 对该课程学习目标、学习单元划分、学习方法等方面做了简要探讨。

关键词：高职院校,计算机测控系统,教学设计

参考文献

[1]丁红胜, 董军军, 吴平.综合性设计性实验的教学思路探讨[J].大学物理, 2007.

[2]宫纪明.计算机测控系统的设计与实现[J].科技资讯, 2008.

计算机测控系统论文 篇5

大型核能海水淡化实验平台及其数据测控系统

介绍了大型双塔4效核能海水淡化实验平台的组成和实验流程.为了更好地测量温度、压力、流量等各种热工参数,实验平台采用了不同的.测量方案和仪器,并且基于LabVIEW平台和Visual Basic程序,建立了2套数据测控系统,有效地保证了实验数据的采集、存储和分析.

作 者：姬文状 贾海军 宋二猛 JI Wen-zhuang JIA Hai-jun SONG Er-meng 作者单位：清华大学,核能与新能源技术研究院,先进反应堆工程与安全教育部重点实验室,北京,100084刊 名：实验技术与管理 ISTIC PKU英文刊名：EXPERIMENTAL TECHNOLOGY AND MANAGEMENT年，卷(期)：23(11)分类号：P747关键词：海水淡化 数据测控 LabVIEW Visual Basic

重介洗煤密度测控系统的应用研究 篇6

关键词：重介洗煤；密度监控系统；应用

中图分类号： TD94 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）16-171-2

0 引言

重介洗煤密度测控系统在煤炭生产中的应用，主要价值在于：全面的提升煤炭生产效率及质量，并且遵循了可持续发展原则，充分的体现出其所具备的环保性[1]。基于此，本文对重介洗煤密度测控系统的应用展开论述，通过介绍重介洗煤密度测控系统工作原理，分析重介洗煤密度测控系统参数测控，提出其应用的注意事项[2]，总结归纳出重介洗煤密度测控系统的应用价值，期望能够为我国的煤炭生产改革工作提供一定的帮助。

1 重介洗煤密度测控系统工作原理

重介洗煤密度测控系统在可编程控制器的选用上，需要充分的体现出其性能、外设以及容量的优劣，整体的配套设施需要保障系统运行的可靠（故障率低），且具备丰富的I/O接口（以便控制各种设备），另外，重介洗煤密度测控系统是通过以太网模块更加直观的反映出上位机的设备开停状态以及相应的工作流程。除此之外，在先进的以太网模块的支持下，用户自行设计、组织其应用，并且加强该系统的可维修性，总的来说，重介洗煤密度测控系统以可编程控制器为核心，并且在旋转光电编码器等传感器的配合下，极大程度简化系统硬件设计，全面的提高系统的可靠性以及稳定性，最终获得广大用户的肯定[3]。

在此基础上，重介洗煤密度测控系统的应用，也就是其工作原理主要体现在：

首先根据实际要求，将可编程控制器运行所需要的各种输入、输出点数统计出来，如原煤入选计量监控、气压监控、重介旋流器的稳速运行监控、跳汰机水位监控、介质密度监控、合格介质液位监控、精煤的灰分监控等等，而且这些监控所输入、输出的信号接口均是模拟量。在各种设备完善的情况下，进行系统连接，根据实际要求，采集现场设备的开停状态、故障状态、电机电流、液位、流量、变频器输出频率、煤仓煤位、介质密度等实时数据[4]，然后进行科学合理的参数设计，以便保障系统运行的可靠性和稳定性。

总的来说，重介洗煤密度测控系统工作原理主要是利用精确的数据采集与设计，降低运行风险，保障重介洗煤密度测控系统的可靠性和稳定性，全面的提升洗煤效率及质量。

2 重介洗煤密度测控系统参数测控

通过上述的工作原理分析，我们可以清楚地得知：原煤入选计量监控、气压监控、重介旋流器的稳速运行监控、跳汰机水位监控、介质密度监控、合格介质液位监控、精煤的灰分监控等等是其主要的监控点，而且其中介质监控（包括介质密度监控、合格介质液位监控），针对介质监控，需要利用先进的密度计采用同位素密度以及差压式密度方式，测量介质密度以及合格介质液位密度，而且为了保证测量的精确度，需要在重介洗煤密度测控系统上加设水阀门，以便控制泵前补水量，在整个测量的过程中，根据实际情况加水或者补水，加水设备主要设置在介质泵泵前，而且加水量需要根据系统控制面板的信号提示进行（系统控制面板可以自动控制也可以手动控制）[5]；而补水设备与加水相同，不同之处在于安置的位置不同，主要安置在合格介质桶上。

另外，为了控制重介洗煤密度测控系统的可靠性及稳定性，最大限度的降低运行风险，原煤入选计量监控、气压监控、重介旋流器的稳速运行监控、跳汰机水位监控、精煤的灰分监控等也不容忽视。

除此之外，在重介洗煤密度测控系统的运行中，要加强煤泥含量的监控，近年来，煤泥含量呈上升趋势，而且由于煤炭资源的逐渐匮乏，生产能力的逐渐下降（主要体现在煤泥含量严重超出了国家规定的含量30%-50%）[6]，从而严重影响了重介洗煤密度测控系统的选煤效果，并且容易增加介质损耗，继而提升生产难度。

因此，为了促进洗煤的健康发展，需要综合的调查市场需求，根据调查结果，科学合理的调整生产价格，与此同时，在系统上安装磁性物含量计测量执行器，监控水密度、煤泥密度、磁性物密度、介质密度等，最终科学的计算出煤泥含量。并且在自动控制时，可以通过分析煤泥介质桶液来有效的控制煤泥含量，经多年的应用实践证实，当煤泥介质桶液水平低于指定的上限值，而且不高于下限值时，重介洗煤密度测控系统则处于不运行状态，另外，低于下线时，该系统则会出现反转现象，因此，可以视煤泥介质桶液水平为衡量煤泥含量的重要指标。

另外，重介洗煤密度测控系统的稳定运行离不开旋流器入口压力的支持，在正常运行状态下，控制好旋流器的压力参数，将其稳定在一定的数值，从而保障运行产品的效率及质量，另外，当入口压力突然增大时，据多年的经验，可以判定为管路或者旋流器存在堵塞情况，需要及时的处理解决，另外，当入口压力突然减小时，则可以判定为管路或者旋流器出现跑漏现象[7]。因此，需要强化旋流器入口压力监控，保障其稳定性，从而带动重介洗煤密度测控系统运行效率和运行质量的提高。

除此之外，在各个细节的监控基础上，将各个细节的监控成效整合成教学短片，定期的播放，以便为相关工作者的学习（自身综合技能和综合素质的提升）提供方便，督导相关工作人员的优化自身能力，为维护重介洗煤密度测控系统的稳定性运行保驾护航。

3 注意事项

重介洗煤密度测控系统的运行需要准确的标定仪表、科学合理的处理系统参数的波动问题、及时的清除系统故障以及密度计量故障[8]。准确的标定仪表、科学合理的处理系统参数的波动问题主要是为了保障重介洗煤密度测控的准确度，降低运行风险，并且尽可能的减少人为失误，另外，及时的清除系统故障以及密度计量故障主要是为了及时的规避一系列故障对整个运行造成的负面影响，继而全面的提升重介洗煤密度测控系统的运行效率及质量，促进洗煤事业的健康、可持续发展。

4 结语

总而言之，重介洗煤密度测控系统的应用需要结合实际情况，根据特定的需求，加强原煤入选计量监控、气压监控、重介旋流器的稳速运行监控、跳汰机水位监控、介质密度监控、合格介质液位监控、精煤的灰分监控等，并且注意准确的标定仪表、科学合理的处理系统参数的波动问题、及时的清除系统故障以及密度计量故障，从而全面的提升重介洗煤密度测控系统的可靠性及稳定性，促进煤炭事业的健康发展。本文的分析阐述可能存在一定的片面性，需要进一步深入研究，但是不能忽视其研究价值，期望能够产生一定的积极效用。

参 考 文 献

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[7] Li Yarong. Heavy medium coal washing automation transformation of PLC control system [D].Ningxia university， 2014， 32 （11） ： 256-258.

计算机测控系统论文 篇7

一、ODBC概述

1、ODBC的涵义。

ODBC (Open Database Connectivity) 是微软公司在数据库访问方面开发的一个开放式的服务结构, 其通过规范式的数据库访问标准, 可以实现对数据库的动态访问, 并且支持数据库的动态运行环境。基于ODBC的应用程序不需要直接与DBMS打交道, 只需要操作对应的DBMS驱动程序便可以实现数据库的访问。也可以说, ODBC是利用统一的方式对数据库进行访问, 这与传统的数据库访问程序相比, 具有明显的先进性。

2、ODBC的系统结构。

通常意义上的ODBC包括四个组件, 即应用程序、驱动程序管理器、驱动程序和数据源, 其中应用程序属于应用层结构, 驱动程序管理器和驱动程序属于ODBC层结构, 数据源属于数据层结构。系统中的应用程序结构的主要工作是从ODBC中调取相应的数据, 并且提交到SQL中, 从中获取相应的数据信息, 以此来实现系统结构与数据库之间的联通。当系统运行时, 由驱动程序向ODBC提供其与数据库之间相互联系的接口, 并且负责对ODBC函数进行调用, 向SQL发出请求, 根据处理结果, 启动相应的驱动程序, 实现计算机测控系统的运转。

二、ODBC访问数据库的优越性

DBMS是广泛应用的数据库管理系统, 其主要是通过内嵌式的SQL数据库实现访问, 但是内嵌式SQL数据库虽然对软件运行环境要求不高, 但是其在可移植性和适应性方面都不强, 如果用户的硬件环境或者数据库环境发生变化, 则必须要对程序进行重新编写, 加大了人员的工作量。另外, 为了满足系统运行需要, 经常会在同一个系统中包含多种不同类型的DBMS, 这时就需要对不同的数据类型进行分类管理, 这使得软件系统的开发难度增加。与上述传统的数据库访问技术相比, ODBC是一种开放式的数据库访问技术, 其具有很强的操作性, 可以对各种DBMS进行访问, 而且可以单独对信息进行翻译, 实现系统的独立运行, 可以为数据库应用程序的开发提供更有利的条件。将ODBC应用在计算机测控系统中, 可以实现对信息的有效处理, 提高系统生产运行的效率。

三、ODBC在计算机测控系统中的应用

在企业生产中运用计算机测控系统, 可以对每台生产设备的运行情况进行动态监测, 并且对设备生产数据进行收集和存储, 将其存储在Access数据库中;同时对数据库的运行情况进行统计和分析, 按照不同信息使用者的需求, 编制相应的报表。而这一系列工作的完成, 都需要利用ODBC来实现。具体的实现过程如下:第一步, 确定ODBC的使用环境, 通常需要在Windows环境下建立一个Access数据库。从控制面板中选择“ODBC数据源管理器”添加一个新的数据库, 在数据库列表中选择“Driver do Microsoft Access”;第二步, 点击“完成”按钮时会弹出ODBC的建立请求, 按照提示填写数据源的名称, 并且在“Select”选择已经建好的Access数据库;第三步, 点击“完成”按钮, 完成数据库的建立过程。通过上述操作, 便可以将ODBC的数据库确定为Access数据库, 也可以在应用程序中, 按照第二步输入的用户名, 查询到相应的ODBC数据库。需要访问ODBC数据源时, 则可以利用CDatabase和CRecordset的成员函数对其进行访问。

ODBC访问的流程主要包括:首先对数据库对象和记录集对象进行申明, 再通过数据源名称找到相应的ODBC数据源并且打开, 对于数据源打开过程中遇到的错误可以及时提取和解决。最后根据输入的条件查询记录是否存在, 并且指向用户所需的记录;访问完成后关闭数据库。

结束语:ODBC在计算机测控系统中的有效应用, 可以实现对生产系统的全面采集和处理, 同时可以对生产过程进行全程监控, 并且对所需的信息进行查询和打印, 可以显著的提高生产过程监控效率。将ODBC应用到企业计算机测控系统中, 可以实现良好的运行, 促进生产效率的全面提升。

摘要：随着计算机技术的快速发展, 其应用范围日渐广泛, 如何有效的利用计算机测控系统促进生产效率的提升, 是当前人们广泛关注的重点课题。利用计算机测控系统可以对现场数据进行采集和处理, 并且利用管理软件对数据进行统计和分析, 实现其查询、打印等功能, 可以为生产者的决策提供更多依据。本文主要介绍了ODBC的涵义, 并且对其在计算机测控系统中应用的相关问题进行简单的分析, 以期促进计算机测控系统的有效运用。

关键词：ODBC,计算机技术,测控系统

参考文献

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[4]孙小峰.列数据库ODBC Driver的设计与实现[D].河南大学:教育技术学, 2012.

计算机测控系统论文 篇8

1 计算机测控系统中的数据预处理

图1 中所展示的“计算机测控系统基本原理框架结构模型”是人们日常生活、工作管理过程中比较常见的一种形式,由于在实际的工作过程中经常会遇到各种各样的数据种类,其中所表现出来的数值范围也不尽相同,而且对其精度上的要求也存在着差别。本文将在第二部分内容重点介绍几种比较适宜计算了测控系统数据预处理技术的应用,包括像查表处理技术的方法、数字滤波处理技术的方法、测量数据预处理技术的方法等。如果与传统意义上的常规模拟测控系统相进行比较,本次提到的计算机数据预处理系统所具备的优点是非常巨大的,包括像可以有效的运用程序来代替硬件电路;技术全面、精度高、性能稳定,很少受到外界不良因素的干扰与影响、破坏;可以实现数字处理之前对其进行科学合理规范的测量,并进行逻辑判断。

2 测控系统数据预处理技术应用方法、手段

2.1 查表法处理技术

查表法,是指把事先所收集到的信息数据或者说是所测得的信息资料数据重新按照一定的编制顺序进行表格统计,而其中所制作的查表系统的运行程序的任务就是根据被测参数的数值最终得出我们所需要的数据。查表法处理技术不同于传统的数值计算方法,这里提到的查表实质上是一种非数值计算的方法,在现代化工业一些领域中就可以充分的利用这种简单、有效的科学方法,包括数据补偿、计算、转换等多种技术工作。查表处理技术方法中的表格有两种排列的方法,分别是有序表格与无序表格。有序表格就是代表着表格中的数据要按照一定顺序进行排列,也就是按大小进行排列;无序表格则是指表格中的内容数据可以任意进行排列。

在一些微型计算机测控处理系统运行过程中,其所使用到的表都是“线性表”,正如上图所示,这种技术方法的最大功能作用就是能够高效的提升查表的速度,完全摒弃了传统的那种从头至尾逐一比较的落后方法。在系统程序中,工作人员只需要简单的将资料数据信息进行输入,根据数据需要给出元素Xi,然后在通过一定的计算,从而求出数据指标元素Xi最终所对应的数值地址。

假设某一计算机测控系统中关于数据处理所采集点的记录,其关键字K与存储地址D之间所存在的关系可以用函数表达式D=K·M + F(M指的是每一个记录的字节数,F所代表的是数据表的首地址)。

2.2 数字滤波处理技术

关于数字程序判断滤波的处理技术方法,是指根据生产经验来进一步确认出相邻两次采样信号两者之间所存在出现最大数据偏差的可能性。假若所检测出来的数据偏差小于合理控制范围内的偏差数值,那么可以将此数据信号作为采集样本数据来进行使用,假若所检测出来的偏差大于此数据偏差数值,那么则充分表明所输入与处理的数据信号是干扰信号。

判断滤波又具体分为限幅滤波、限速滤波。这里提到的限幅滤波就是将两次相邻的采样数值通过相减的方法求出其绝对值,例如:丨Y(K)—Y(K—1)丨≤△ Y 1;丨Y(K)—Y(K—1)丨>△ Y 2,1指的是取本采样值,2指的是取上采样值。其中,△ Y指的是数值样本之间的最大差,它主要是由被控制对象的实际情况来决定的。图3 表示的限速滤波程序数据处理技术。

2.3 测量数据预处理技术

图4 所表示的是计算机测控系统中关于数据预处理应用技术线性插值的科学算法,线性插值的处理技术方法也是当前在各领域比较常使用到的一种计算机数据处理非线性函数;同时,也是数据预处理应用技术当中最为简单、高效的一种基本操作形式。

根据图4“线性插值示意图”内容所示,由其中已知条件X0 与X1 的对应值分别是Y0 和Y1,从而得出直线方程G(x)= ax + b

最终求解得出G(x)=(y1—yo)/(x1—x0)•(x—x0)+ y0=k(x—x0)+y0

3 结语

本文主要针对计算机测量控制程序系统所进行的数据预处理应用技术的研究与探讨,重点介绍了一系列相关的数据预处理技术方法与手段,包括查表法处理技术、数字滤波处理技术、测量数据预处理应用技术等。

摘要：伴随着现代化工业社会趋势的不断深化与加强,在现代工业自动化及其计算机测控操作系统管理过程中,其中主要包括着单机系统的自动化、工业生产过程的自动化、工业企业日常管理工作自动化等。尤其是在比较恶劣的环境下或者是频繁受到外界影响因素干扰的情况下,这就使得计算机在工作管理与信息数据采集的过程中时常会受到各种数据信号噪音的严重干扰。本篇文章主要探讨当前国内各生产领域关于计算机测控系统的研发与创新,重点针对其中的数据预处理技术进行详细的分析,包括数字滤波、系统误差校正、线性化处理、标度变换和报警等。

计算机测控系统论文 篇9

仪征市污水处理厂采用截流式合流制系统等工艺收集污水, 采用改良型A2/O的活性污泥法工艺, 污泥处理工艺采用浓缩脱水一体机, 泥饼处置采用卫生填埋办法。

根据污水处理厂工艺流程及污水处理要求, 本工程设计的计算机测控管理系统采用单用户监控和数据获取系统 (SCADA) 。整个计算机监控系统分为三层, 即现场测控层、生产管理层和办公自动化层。其中, 现场测控层与生产管理层之间通过100M工业以太网进行数据和信息交换, 生产管理层与办公自动化层之间通过10/100M以太网进行数据通信和信息交换。本系统为一分布式集散型 (即集中管理、分散控制) 计算机测控管理系统。

1 现场测控层

现场测控层直接面向生产过程, 是计算机测控管理系统的基础, 它主要由可编程控制器 (PLC) , 液晶显示操作员终端和在线检测仪表等组成。

本工程现场测控层近期包括六个现场测控终端, 分别位于旋流沉砂池, A2/O生物池配电间, 污泥回流泵房, 脱水车间、控制室、排江泵房。另外, 在每台鼓风机污泥脱水机和加氯间的机旁控制柜内设有一套微型PLC终端, 专用于各自鼓风机污泥脱水机的测量及控制, 微型PLC由鼓风机污泥脱水机和加氯机控制柜的生产商配套提供, 应具有10/100M TCP/IP以太网通信接口, 以便实现微型PLC与现场测控终端之间的信息交换。

一期工程的八个现场测控终端负责的区域如下:

1#PLC终端 (旋流沉砂池) :粗格栅、进水泵房、旋流沉砂池。2#PLC终端 (变配电间) :鼓风机房、变配电间高、低压配电柜、储泥池。3#PLC终端 (A2/O生物池) :A2/O生物池。4#PLC终端 (污泥回流泵房) :污泥泵房、二沉池。5#PLC终端 (脱水车间) :加氯间、脱水车机、储泥池。6#PLC终端 (排江泵房) :出厂水检测、排水泵房。

现场测控终端分别接受各自在线检测仪表传输来的模拟量信号, 以及电动闸门、水泵电机等设备运行状态的开关量信号, 对各类信号进行处理和运算, 实现程序控制和自动调节, 并把主要信息向生产管理层主机传输, 或接受生产管理层主机的指令。现场测控终端的主要功能如下:数字采集功能:具有模拟量、数字量、脉冲量、状态量的实时数据采集功能;数据处理功能:具有数据滤波、数据暂存、冗余备份、事故追忆等功能;数据显示功能:能在液晶显示操作员终端上显示文字、表格、图形、曲线及报警, 所有显示全部汉化;控制输出功能:具有开关量、模拟量输出功能;接收中控室主机的调度命令, 并进行相应的操作。

本工程的动力设备除电气设计中的手动控制方式外, 在自动化系统设计中还有三种控制方式, 即现场控制、集中控制和自动控制。现场控制是在现场测控终端的操作面板设备进行独立键控;集中控制是在现场测控终端联网组态下由中央控制室主机完成对全厂所有工艺电气设备的控制;自动控制是自动化系统根据各种工艺参数检测值和状态, 按照预定控制程序自动完成特定功能的控制。

三种控制方式可在现场测控终端操作员面板和中控室主机上进行转换, 以满足实际工作中调试、检修和自动运行的需要。

各现场测控的自动控制项目如下:

(1) 1#PLC终端 (旋流沉砂池)

A.粗格栅机

粗格栅机根据格栅机前后水位差值控制, 当格栅前后水位差值大于10cm时, 启动格栅机自动运行, 根据进水中杂质情况, 可在中心控制室主机或PLC现场终端上通过输入设备人工设定或修改格栅前后水位差的设定值。

粗格栅机也可以根据时间周期控制, 时间周期控制时根据进水杂质情况设定时间周期, 即格栅机每隔一段时间运行一次, 时间值可在中心控制室主机或PLC现场终端上人工设定或修改。

B.螺旋运输机

螺旋运输机与粗格栅机联动控制, 任意一台粗格栅机启动后应启动螺旋运输机运行;所有粗格栅机全部停止运行后应停止螺旋运输机运行。

C.潜污泵

通过检测进水泵房进水液位的高低变化并与设定值比较, 自动增减潜污泵开启台数, 进而调节流量, 并自动累计每台泵运行时间, 实现泵运行的自动轮换。在编制应用软件时应充分考虑污水泵大小搭配运行, 避免频繁启停潜污泵, 提高潜污泵的工作效率和运行的可靠性。

D.细格栅

细格栅机根据格栅前后水位差值控制, 当格栅前后水位差值大于5cm时, 启动格栅机自动运行, 根据进水中杂质情况, 可在中心控制室主机或PLC现场终端上通过输入设备人工设定或修改格栅前后水位差的设定值。

细格栅机也可以根据时间周期控制, 时间周期控制时根据进水杂质情况设定时间周期, 即格栅机每隔一段时间运行一次, 时间值可在中心控制室主机或PLC现场终端上人工设定或修改。

E.螺旋输送机

螺旋输送机的控制方式与进水泵房螺旋输送机相同。

(2) 2#PLC终端 (变配电间)

A.鼓风机及其辅助设备

鼓风机分手动、自动控制两种控制方式, 自动控制时又分为粗调控制、细调控制和集中控制三种控制模式。

鼓风机及其辅助设备的两种控制方式通过现场控制柜上的选择开关确定, 自动控制时的三种控制模式可在中心控制室或PLC现场人工设定。

B.高、低压配电设备

对高、低压配电设备只有检测信号。

(3) 3#PLC终端 (A2/O生物池)

螺旋降泵、水下搅拌器, 分手动、自动两种控制方式, 自动控制时又分为连续运行控制、集中控制两种控制模式。

手动控制时, 人工在现场操作搅拌器和螺旋桨泵的运行, 连续运行控制时, 按事先设计好的程序连续运行。

集中控制时, 可在中心控制室通过操作键盘控制水下搅拌器和螺旋桨泵运行, 并根据各池的溶解氧情况、好氧区的污泥浓度产、污泥泵房的污泥浓度控制鼓风机、螺旋桨泵、水下搅拌器的开启。

(4) 4#PLC终端 (污泥回流泵房)

A.回流污泥泵

回流污泥泵分手动、自动两种控制方式, 自动控制又分为按回流比粗调、集中控制两种控制模式。

B.剩余污泥泵

剩余污泥泵控制方式与回流污泥泵方式相同。

(5) 5#PLC终端

A.污泥脱水机

在每台污泥脱水机组控制柜内设有一台微型PLC, 专门用于测量污泥脱水机及辅助设备的状态, 并控制污泥脱水机及辅助设备的运行。

B.储泥池

搅拌机在中心控制室或PLC现场测控终端上人工设定或修改, 根据储泥池超声波液位控制脱水机。

(6) 6#PLC终端 (排水泵房)

A.出厂水质检测

出厂水水质取样泵分为手动、自动两种控制方式, 自动控制由现场PLC或中控室控制。

在线检测出厂水温度、PH值、COD、SS余氯测定。

B.排江泵房根据泵房内水位高低控制泵的开启台数。

2 生产管理层

生产管理层设置于厂内中心控制室, 由两台工业PC机、21纯平彩色显示器、A3彩色喷墨打印机、大屏幕图形显示墙及UPS等组成。两台中控室计算机测控管理系统主机互为热备份。

中控室主机的软件配置为:正版Windows XP操作系统及其平台下系统开发软件, 用户应用软件, 网络通信软件等。

生产管理层以操作监控为主要内容, 兼有部分管理功能。这一层是面向系统操作员和控制系统工程师的, 因此需要配备功能强、手段全的计算机系统, 确保系统操作员和系统工程师能对系统进行组态、监视和有效的干预, 实现优化控制、自适应控制等功能, 保证生产过程正常的运行。

生产管理层两台计算机长期在线运行, 定时巡检各现场PLC测控终端采集的数据, 对各工艺参数和动力设备的运行进行实时显示、记录、分析、统计、事故报警、打印、存储等。

通过计算机键盘或鼠标, 操作人员可遥控各现场PLC测控终端机, 控制动力设备开、停, 设定工艺参数越限事故的上下限值, 也可人工设定各现场PLC的控制参数。

3 办公自动化层

办公自动化层由污水处理厂生产技术楼内行政管理和有关职能部门的计算机组成, 承担有关的生产管理、技术管理、质量管理、成本控制、行政管理和办公自动化等方面的工作。

结合本工程的实际情况, 在厂办公室、厂长室、副厂长室、总工程师室、财务室和化验室各设置一台计算机, 通过10、100M以太网与生产管理层进行信息交换。

4 计算机网络系统设计

(1) 装于10KV高压开关柜内的电力监控仪表装于低压进线开关柜, 低压配电柜潜污泵控制柜及鼓风机控制柜等内的网络电量检测仪表通过屏蔽双绞线相连, 电力监控仪表和网络电量检测应支持Modbus通信协议。电力监控仪表和网络电量检测的参数通过通信网络传送到各自现场测控终端。

(2) 现场测控层的八台PLC终端与生产管理层的两台工控机之间通过工业以太网相连, 支持100MTCP/IP以太网标准协议, 采用多膜光缆组成环网。通信速率10 0M bp s, 通信距离2 km (无中继器) 。

现场测控终端和中控室主机均通过工业级集线器或交换机组成工业级100M以太网, 能够实现现场测控终端之间以及现场测控终端与主机之间的高速、大容量数据交换。当网络中某一节点发生故障时具有节点旁路功能, 从而使整个网络不会因为一个节点故障而瘫痪。光纤环网使得整个网络的数据传输路径具有冗余功能, 当网络出现断点时还能正常工作, 同时断点能及时被检测, 从而提高了网络的可靠性。

本网络系统采用的工业单膜光缆, 具有耐油、抗化学盐雾、耐磨损、抗紫外线的物性, 预期寿命不少于20年。

(3) 鼓风机控制柜、污泥脱水机控制柜、加氯系统控制柜内的微型PLC终端通过RJ45双绞线与工业集线器或交换机相连, 组成10/100M TCP/IP以太网, 现场测控层上的测控终端与生产管理层上的中控室主机均能点对点与每台微型PLC进行高速、大容量的数据交换。

(4) 办公自动化层的各行政管理部门的计算机通过RJ45双绞线相连, 组成10/100M TCP/IP以太网, 实现计算机之间的数据共享和信息交换。办公自动化层的以太网通过集线器与生产管理层的工业集线器或交换机相连, 使办公自动化层上的计算机能直接获取实时或历史生产数据, 及时了解生产情况, 供领导做出生产决策。

自工程正式投产运行以来的情况表明, 自控系统运行可靠, 自动化程度高, 控制软件设计先进, 完全满足工艺运行和日常管理的要求。

5 结语

该计算机测控管理系统实现了污水处理厂的自动化运行, 不仅减轻了工人的劳动强度, 而且提高了污水处理厂的运行效率和运行效益, 实现了污水处理厂生产管理的科学性。运行一年来, 运行平稳, 不仅改善了人民的生活环境, 并且为仪征市的可持续发展发挥了积极的作用, 取得了社会和经济双重效益。

摘要：以仪征市污水处理厂为例, 介绍了计算机测控管理系统在污水处理厂应用。该系统由工控机、PLC、现场仪表和设备组成, 通过工业以太网将现场各种工艺参数、报警信号、历史数据进行传送, 实现了整个生产过程的自动控制。

关键词：污水处理,SCADA,PLC,以太网

参考文献

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计算机测控系统论文 篇10

要实现农业生产自动化,与农民联系最紧密的莫过于温室大棚中农作物的种植。所以说,可以把温室大棚中的自动化建设作为农业生产自动化的一个具体的突破口。本文以温室大棚的温度湿度自动测控系统为主要研究内容。

目前秦皇岛市农村温室大棚存在的问题

1温室大棚普及率很高,但是大棚中的对温度湿度的控制采用传统方法,无自动化设备。农民家中的温室大棚的温度湿度都靠人工测量,每天都要定时的多次的测量,并且每家的温室大棚不止一个,增加了劳动的负担。具有自动化设备的温室大棚极少。这样导致增加劳动成本,工作效率低下。

2目前市场上主流的智能温室大棚效果不错,但是价格太高,普通农民家庭根本无法承受。某些厂家的智能温室大棚的造价达到400元/平方米,每个大棚的造价动辄要几十万元,对于秦皇岛市农民目前的收入状况来说,太过昂贵,所以直接引进主流的智能温室大棚不太现实。

3农民们现代化意识淡薄,不肯利用高科技手段。农民们总是抱着传统的思想,用传统的方法在大棚中劳作,效率非常低。

4农民们不希望重新建设智能温室,希望能对现有的温室大棚进行自动化改造。如果重新建设温室大棚,必然要把之前的大棚拆掉,这在资金上是一个浪费,所以农民更希望对现有的温室大棚进行自动化改造。

解决方案的研究

基于以上秦皇岛市农村温室大棚存在的问题,就要找到一种符合秦皇岛市农村温室大棚现状的改革方案,也就是一种既省事又省钱的方案。自行研制自主开发一种温室大棚的温度湿度自动测控系统无疑是解决这一问题的最佳方案。

1温室大棚的温度湿度自动测控系统的硬件测控板的开发

采用51单片机为控制和通信的核心,采用18b20器件测试大棚温度,采用湿敏元件测量大棚湿度,再辅以相应的控制电路和通信芯片,制成硬件测控板。因为是自主开发,器件简单,所以价格便宜,农民很容易接受。

2温室大棚的温度湿度自动测控系统的软件的开发

把硬件测控板测量所得到的数据,传输给计算机,方便农民观察数据。这就需要一个人机交互的界面,即配套软件系统。该软件以vb为开发平台,利用其中的串口通信技术和网络通信技术,来实现数据的采集与呈现。当温度湿度达到临界值的时候,可以通过手机短信的形式来通知人们,发出警告。既实用又方便。

具体实施方案

1温室大棚的温度湿度自动测控系统的测控板的连接示意图

采用51单片机为控制和通信的核心,采用18b20器件测试大棚温度,采用湿敏元件测量大棚湿度,当温度湿度超过预先设定值时,单片机系统就启动相应的加热设备、通风设备、加湿器和除湿器,同时和控制计算机进行串口通信完成数据采集和远程控制,计算机还能通过短信模块来发送短信来提醒农民温度湿度超过阈值。

2温室大棚的温度湿度自动测控系统的软件的开发

软件系统主要是和单片机电路板通信,把单片机系统采集并保存的数据读回计算机中显示出来,并能画出实时曲线和历史曲线,作出实时数据报表和历史数据报表。这里的技术关键就是计算机和单片机系统通信,把单片机系统中采集并保存的数据读回计算机。所以在计算机上采用VB作开发环境,编程实现串行通信、数据显示、数据报表和数据曲线。

(1)计算机端作为数据采集和控制的终端,采用VB作开发环境。主要是利用了VB中的固定控件MSCOMM控件,用之与单片机系统进行串口通信。对MSCOMM控件的操作,可以实现对计算机的串口RS-232进行发送和接收操作。MSCOMM控件的属性设置为:

Comm Port:1,选择1号串行口;

MSComm1.RThreshold=1,收到一个字符就触发事件;

MSComm1.Input Mode=1,以二进制方式取得数据;

MSComm1.Settings="9600,n,8,1",9600为串行通信波特率,必须与PLC的波特率相同,否则接收信息会出错。其发送接收的代码为:

Buffer$=MSComm1.Input,接收数据;

MSComm1.Output=Buffer,发送数据;

由于篇幅所限,以上只给出了最主要的属性及代码。

(2)计算机所带串口为RS-232,考虑到RS-232的通信距离较短,RS-485的通信距离较长,而计算机和单片机系统相距较远,所以需要一个RS-232转RS-485的接口。

(3)单片机系统在串行通信时遵循MODBUS协议,所以计算机处也应遵循MODBUS协议。这需要用VB代码编写出该协议。该协议格式为:

数据读出命令(由主机发出)

1字节1字节2字节2字节2字节

站号03H数据存放的首地址要读出数据的字数出错检查

读出命令的应答(由单片机系统返回)

1字节1字节1字节2~12字节2字节

站号03H返回数据字节计数读出数据出错检查

单字数据写入命令

1字节1字节2字节2字节2字节

站号06H数据存放的地址要写入的数据出错检查

数据写入命令的应答同写入命令。

总结

提高温室大棚的自动化水平对农民的生产生活有着重要的意义:

1可以解放农民的劳动力。实现了自动化,就是要代替原来的人工作业。温室大棚的温度湿度,对蔬菜种植和生长起着至关重要的作用。以往传统农村的做法是温度湿度都靠人工测量,每天都要定时的多次的测量,并且每家的温室大棚不止一个,增加了劳动的负担。如果实现了温室大棚的温度湿度自动测控,就可以减轻农民的劳动负担。

2温室大棚的温度湿度自动测控系统提供的数据更准确。农民在大棚中使用的温度表湿度表一般是很普通的很便宜的,再加之农民本身的文化程度良莠不齐,所以靠人工读取温度表湿度表的数值不够准确。相比之下,自动测控系统所使用的温度湿度传感器的测量数值会更准确。

3温室大棚的温度湿度自动测控系统可以从容应对突发的事件。如果突然天降大雨、大雪、冰雹事件,会使大棚内的温度骤降,农民来不及到大棚测量温湿度,可能会影响农作物的生长。有了自动测控系统之后,就可以实时的测量温湿度数值并作出及时的反应。

4对发展乡村旅游业能起到一定的促进作用。温室大棚的温度湿度自动测控系统能增加温室大棚的现代化气息,这种现代化气息可以吸引游客到农村旅游。比如秦皇岛北戴河集发生态观光园就是一个很好的范例。这种现代化特色和乡土特色相结合的产物,对城市旅游者来说是很有吸引力的。

计算机测控系统论文 篇11

冲击性能试验系统

a测量原理

在冲击机构性能评价参数这一体系中，一定压力下冲击件运动频率（f）和冲击能量（E）是最为重要的数据。所谓“冲击能”指的是每冲击一次所获得的能量；在运动速度和冲击件质量分别以为m和νm表示时，其计算公式为E=1/2mνm2。

由此可见，只要对单次冲击运动（冲击间）距离加以检测，便可得到运动速度，借助于f（同步测量所得）而获得P=Ef这一冲击功率。若冲击行程不变的话，冲击流量、冲击压力便是主要的系统冲击能随机影响条件因素。将之和各种参数测试相互结合，便可获得冲击机械工作能力的分析和评价。

b测量方法

作为“随动系统”的液压冲击运动系统，其冲击件运动速度、冲击频率、流量、压力等动态参量都是连续的，应在冲击机械运动阶段进行测试，其间需要连续并行测试、记录、采样，然而传统测试多为脱机处理数据、单独测量参数、间断采样；为保证数据真实，需要并行测量设备运行时的现场各参数，在实验活动中，也应对现场运动环境加以尽可能模拟，从而提出“在线测试”的办法和以微机控制为基础的测试思想。

以光电位移微分非接触方法设置测试系统，运动件则以专用阀操纵，以测量冲击件尾部測杆行程得到其运动位移，对冲击速度采取微分仪测量。其他参数均以传感器测量完成，并且借助微机采集、处理数据。

微机测量系统设计

a微机测试系统

以PISR闭环控制（目标参数已选定）。借助于测试通道、外部设备等模块对以下要求加以满足且自动实现：①测试条件规范化，设定测控变量和参数的活动在试验中。②自动完成和检测PISR闭环控制，标定和调试主要参数，对结果加以随机显示和自动测定。③能够开展出厂和冲击性能型等方面的试验。④按所需自动生成图形和报告等。

软件结构：系统正常工作的前提在于软硬件系统的合理，在软件设计方面，考虑到其工作的复杂性而采取“逐层模块”形式的程序。在其间主要两个系统程序在于主调度和分系统测试。前者作用为：①按需调用相应模块；②建立“自稳零条件”；③初始化测试系统等。后者则采用相对独立、各自实现一个完整功能的各种模块来综合检测各内容；在获得了主程序调用之后，再按目的加以初始化，自动完成相关数据的建立，并按所需完成测试并进行后期处理。按功能，可将系统软件划分为3种模块，从而在主程序调用之下实现完整功能。

系统集合模块：这一模块具备完整功能，在系统中对其有相应的按测试功能划分的设计；由若干基础、功能模块共同构成，在实验中，主程序调用之后可以开展一系列动态采样、参数标定、参数采样、检测之类活动。

系统功能模块：作为软件“核心”。其主要借助于某一基础模块的调用来对独立功能加以完成，而主调程序又可对其加以调用，即其是软件中间层次的一个“程序模块体”；且其自身同样可以对一些测试要求加以独立完成。按照测试目标，其总共有13个程序模块。是功能模块的初始化状态。其一经调用，便能够按阈值条件控制测控系统油温，并可以输入各方面参数。

系统基础模块：该模块数量最多，位居软件体最底层，职能单一，只能被两类上层模块调用。在系统中类型较多，包括绘图和报告打印、坐标设定、参数显示和打印、采样控制、参数采样设定、测控初始化之类。数字采样模块。在调用后即可完成相应功能。

软件特点：由于冲击机械的测试内容较多且处于动态更新中，本系统“逐层软件模块化”在此方面优越性明显：①各层模块不向上层调用，显得条理清晰、结构简洁。②可单独调试、设计模块，故而更加容易修改和扩充，以组成新模块或更改功能，提升系统灵活性。③很多模块具通用性，可加以系列化、通用化。

c系统硬件

主机及控制接口硬件：因为测控系统“工作环境”位于工业现场，干扰因素和测控参数众多，故而以改进后的工控机作为系统核心，省略了很多接口，采取测试控制通道来进行数据处理。

测控通道：为有效提升各个信息变换“薄弱环节”的可靠性和精确度。设计中应用了“磁电兼容”这一理论，采用高阶有缘滤波器、整机电源系统等以降低干扰。以“模块化设计”处理测控通道硬件，由6类新型测控硬件模块构成。其借助于控制器、二阶网络、各接口等采集和交互参数信号数据。同时形成“线性光耦模块”设计，以其处理系统模/数信号（D/A），使之输出电路负载减轻，系统可靠性得以提升。以数字控制模块设置于I/O接口出口处，从而控制其和各数字采集通道间关系。并以蜗轮流量传感器对系统流量加以检测的形式保证数字采样规范性；以压力传感器和桥路信息模块完成采集和交换压力信号的活动。

参考：

[1]黄菁，刘青春.DSP与AD转换器的接口电路设计[J].电子技术，2012（04）

智能测控系统 篇12

关键词：pt100温度传感器,插值算法校正,PID控制,BP神经网络,系统仿真

1智能测控系统图

1.1 pt100温度传感器工作原理

电阻式温度检测器是一种物质材料做成的电阻, 它会随温度的上升而改变电阻值, 如果它随温度的上升而电阻值也随着上升就称为正电阻系数, 如果它随温度的上升而电阻值反而下降就称为负电阻系数。铂热电阻是应用广泛的温度传感器, 它具有体积小、准确度高、稳定性好测、温范围宽、正的温度系数等特点。

传感器的接入非常简单, 从系统的5V供电端仅仅通过一支3K92的电阻就连接到PT100了, 这种接法通常会引起严重的非线性问题。但是由于有了单片机的软件校正作为后盾, 因此就简化了传感器的接入方式。

1.2 Pt100的特性

按铂热电阻技术标准, 铂电阻Pt100在0~650℃范围内的符合国际分度表函数Rt可用下式表示:

Rt=R0 (1+At-Bt2)

其中:Rt, R0分别是t℃和0℃时的铂电阻阻值, R0=100Ω, A=3.90802×10-3℃-1, B=5.80195×10-7℃-2。该函数的特点是精度高、覆盖温度范围宽。以经常使用的分度值 (10℃为间隔) 作比较, 可以看出在0~650℃范围内拟合值与实际阻值的最大绝对误差为0.0049Ω, 平均绝对误差为0.0026Ω, 这时的最大相对误差仅为1.487×10-5, 因此该函数满足高测量精度的要求.但由于函数中存在非线性项Bt2, 要消除铂电阻非线性对输出的影响, 就需要想法补偿在不同温度点时由于电阻的变化率降低而导致测量输出信号减少或增大的那部分。

一般使用单片机来进行温度等的计算, 由于该表达式比较复杂, 用单片机处理这样的计算过程, 将会占用大量的资源, 程序的编写上相当复杂, 所以一般采用先查表, 再插值的方法换算处温度。

1.3 pt100测温原理

Pt100式温度传感器, 测温的本质其实是测量传感器的电阻, 是将电阻的变化转换为电流或电压等信号, 再将模拟量转换成数字量, 再经处理器算出相应温度值。采用pt100测量温度, 一个用pt100热电阻, 当pt100阻值变化时, 测量端将产生电势差, 再由电势差换算出对应的温度值。

1.4提高pt100测温精度的方案

1.4.1通过改善pt100接线方式对误差进行补偿

铂热电阻的使用, 一般有三种解法, 分别是二线制接法、三线直接法和四线制接法, 不同的接法是应用于不同的精度要求。

1.4.2通过插值算法校正pt100的非线性度

由pt100的特性可知, 虽然pt100的线性较好, 但是由于电阻—温度函数是非线性的, 单片机运算则占用时间和资源较多。常用线性插值算法和查表进行标度变换计算温度, 运算快占用单片机资源少, 并且可以对pt100进行线性校正, 达到相当精确地温度测量结果。

查表要在单片机的ROM区建立电阻与温度分度表, 在检测值内均匀地选择几个标定点, 标定的点越多则表格越大。在0-100度之间每隔5度标定一个pt100的电阻值, 共20个点, 分别记作R[i], 对应的温度记作T[i], i取0-2, 采用线性差值算法进行标度变换时, 将检测值Rx通过顺序查表, 与标定点R[i]比较, 确定区间R[i]<Rx<R[i+1], 然后进行线性插值算法球的温度值Tx;

因为是每隔5℃标定一个电阻值, 所以T[i+1]-T[i]=5, 即:

1.5程序设计

1.5.1程序流程图

1.5.2程序设计

2控制器设计

2.1 PID原理

2.1.1 PID控制的原理和特点

当今的自动控制技术都是基于反馈的概念。反馈理论的要素包括三个部分:测量、比较和执行。把测量关心的变量与期望值相比较得到系统误差, 再用这个误差来纠正调节系统的响应。这个理论应用自动控制的关键是, 做出正确的测量和比较后, 如何才能更好地纠正系统。

PID控制算法的基本原理:简单地说, 就是运用比例、积分、微分算法, 来对回路中的偏差进行修正, 通过执行器调节参数, 使测量值稳定在设定值附近, 达到控制某一参数的目的。

2.1.2闭环控制系统

闭环控制的特点是系统被控对象的输出值会反馈影响控制器的输出值。闭环控制系统有正、负反馈, 若反馈信号与系统给定值相反, 则称为负反馈, 若相同, 则称为正反馈, 一般闭环控制均采用负反馈控制系统。

PID控制器由比例单元、微分单元、和积分单元组成。 (1) 比例调节按比例反应系统的偏差的大小来进行调节的, 系统出现偏差, 比例调节产生调节作用减少偏差。比例作用大能加快调节速度, 减少误差, 但比例作用过大, 会造成系统不稳定。 (2) 积分调节可以使消除或降低系统的稳态误差, 积分调节常与微分比例规律相结合。 (3) 微分调节能够反映系统偏差信号的变化率, 能够预见偏差变化的趋势, 能产生超前的控制作用, 在偏差形成之前, 就被消除。

2.2 PID控制器的参数整定

PID控制器参数整定的方法很多, 概括起来有两大类:一是理论计算整定法。它主要是依据系统的数学模型, 经过理论计算确定控制器参数。这种方法所得到的计算数据未必可以直接用, 还必须通过工程实际进行调整和修改。二是工程整定方法, 它主要依赖工程经验, 直接在控制系统的试验中进行, 且方法简单、易于掌握, 在工程实际中被广泛采用。PID控制器参数的工程整定方法, 主要有临界比例法、反应曲线法和衰减法。三种方法各有其特点, 其共同点都是通过试验, 然后按照工程经验公式对控制器参数进行整定。但无论采用哪一种方法所得到的控制器参数, 都需要在实际运行中进行最后调整与完善。现在一般采用的是临界比例法。

PID控制器参数的整定步骤:

(1) 首先预选择一个足够短的采样周期让系统工作;

(2) 仅加入比例控制环节, 直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡, 记下这时的比例放大系数和临界振荡周期;

(3) 在一定的控制度下通过公式计算得到PID控制器的参数。

2.3 BP神经网络控制器设计

2.3.1简介

BP网络是多层前馈神经网络, BP网络能学习和存贮大量的输入-输出模式映射关系, 而无需事前揭示描述这种映射关系的数学方程。它的学习规则是使用最速下降法, 通过反向传播来调整网络的阈值和权值, 使网络的误差平方和最小。

2.3.2 BP算法基本原理

其中BP网络应用中隐含层神经元个数的确定问题尚没有固定算法, 也没有理论支持, 通常是靠经验来确定。

3控制系统仿真

3.1常规PID控制器设计仿真

3.1.1软件程序仿真

校正后如图4所示

4结束语

在测控系统中, 如何减少测量误差, 实现精确测控一直是被关注的但尚未解决的问题。本文介绍了一个简单而有效的基于单片机实现测温与显示功能, 利用PID算法、PB神经网络进行矫正, 实现智能稳快准的预期效果。

参考文献

[1]张陪仁, 张志坚, 高修峰.十六位单片微处理器原理及应用[M].2005-05-01.

[2]韩峻峰.测控仪器设计[J].2009-7-1.

[3]周征.传感器原理与检测技术[M].2007-2-1.