计算机自动控制系统（精选12篇）
计算机自动控制系统 篇1
1火电厂中计算机自动控制系统的发展应用现状
我国大部分火电机组中, 采用比较多的就是DCS, 这种方式在运行上的优点就是既安全又经济实惠。根据DCS以及PC的发展, 以及一些在Windows操作平台上存在的一些可视化的软件, 在这样的基础之上, 运行的操作人员在运行操作上变得更加有效, 更加有利于工作进行。PLC和DCS之间的联系越来越紧密, 两者之间的界限也越来越不明显, 这也使很多PLC上都有通讯接口, 就使DCS在联入的时候更加方便。在对DCS进行信息化管理中, 可以先将其中所进行的一些历史、实时数据和参数全部都送到全场MIS之中, 这样就可以对数据进行二次加工, 数据之间也可以实现共享。最近几年来, 在DCS中也加入了一些电气单元, 取得的效果是非常明显的。
在我国的300 MW以下的火电机组中, 大约有500多台, 这500多台运用的还是以前的比较传统常规的模拟仪表以及一些老式的控制装置, 例如MZ-III、DDZ-II、TF-900。这些装置由于年代比较久远, 存在的故障也比较多, 对于煤的消耗量也非常大。还有就是在自动投入率方面比较低, 在日常运行的时候经常会造成仪表的准确性能比较差, 在进行保护工作时, 准确率比较低。针对目前这些状况, 一些火电厂也采取了相应措施, 希望运用这些措施, 可以使发电机组性能更加完善, 使主要辅助设备的性能也得到充分提高, 使机组的性能更加有效。
2计算机自动控制系统在火电厂发展和应用的前景
2.1 将DCS正式纳入到电气控制的系统中
火电厂采用了分散的控制系统以后, 使锅炉以及轮船机在控制水平上得到了很大提高。但如果还是通过原来对单元机组进行控制的方式来进行的话, 在控制的盘台上安装很多模拟的仪表光字牌以及一些开关按钮, 这就导致在DCS控制中, 在控制室之内的锅炉以及汽轮机在控制上非常不协调, 使火电厂的自动化发展受到严重制约。如果将DCS纳入到电气控制的范围之内, 应用于厂房的用电系统以及发电机的系统中, 这种系统主要是由信号测量、变压器的控制以及发电机的变压器控制组等一些关键因素组成, 纳入到保安的电源系统、不停电的电源系统、支流系统等并对其进行监视。最重要的是在发电机的励磁系统、厂用电的快速切换以及自动准同期等方面, 对DCS的纳入进行重点考虑。现在很多国家已经将这种系统纳入到电气控制系统中来, 受到了广泛好评。国内的一些中小型企业在电气控制中纳入DCS也有很多成功的例子。
2.2 对于智能控制方面的应用逐渐增多
在火电厂的控制理论中, 已经先后经历了经典的控制理论, 现代的控制理论, 以及当前比较盛行的职能的控制理论, 在时间跨度上长达50年。其中经典的控制理论的形成时期主要是在20世纪的40～50年代, 这种理论的成果主要是根据函数传递以及在这个基础上建立起来的轨迹图的解析和设计方法以及频率的特性, 对于单方面的输入和输出的系统是非常有利的, 现在还有很多电厂在使用这种模式。但是在对它进行描述的时候不能够在系统内部变量传递的函数方式下, 在这个基础上也忽略了初始条件的影响。所以说, 在函数进行传递的描述范围内不包括系统中的所有信息。
现代的控制理论主要的形成时间是20世纪的60年代, 它的研究对象主要是变参数、多输出和输入的最佳控制问题, 它对多变量进行了非常细致的描述, 这种控制理论存在的不完整的方面就是必须预先知道被控制的对象以及在控制过程中存在的数学模型。
对于智能的控制理论来说, 它的形成时期主要是在20世纪的90年代, 是在经典以及现代的控制理论之上逐渐发展起来的。这种智能型的控制理论, 不仅可以控制大规模的复杂系统, 还可以逐渐发展成为一种运用当下发展比较迅速的计算机技术来进行控制。运用计算机技术就是控制技术工具发生了变革, 保证了智能控制系统的正常运行, 智能控制可以顺利实现。它作为一种新的控制方法, 基本上解决了无精确的数学模型对象以及变结构、大时滞和非线性等一些控制问题。
2.3 FCS系统逐渐发展应用起来
基于DCS系统在控制和运行的过程中存在的一些缺陷和不足, 就出现了FCS系统。这种系统在功能上更加完善, 可以有效弥补DCS系统中存在的一些缺陷和不足, 满足在新形势下的智能控制系统的应用, 在进行控制的过程中不会受到视野的限制, 使上位系统的功能得到充分发挥, 也可以更好地实现现场仪表在上位机系统中的信息要求, 使系统的稳定性和可靠性更近一步, 各种软件技术发展成熟的速度更快。
3结语
在目前的火电厂控制系统中, 自动化的控制技术是发展最快的, 也是实用价值比较高的一种技术, 作为火电厂的自动化技术人员应该通过不断学习来努力提升自己的专业水平, 对于国内外的自动化发展状况也要时刻关注, 为提高企业自身乃至我国的火电厂的自动化控制水平贡献出自己的一份力量。
参考文献
[1]牛征.基于多元统计分析的火电厂控制系统故障诊断研究[J].华北电力大学学报, 2009 (2) .
[2]康支霞, 王兵树, 张宪.火电厂现代化控制系统发展方向探讨[J].仪器仪表用户, 2010 (5) .
计算机自动控制系统 篇2
液位：5~10s压力：1~5s
成分：10~20s位置：10~50ms
电流环：1~5ms速度：5~20ms
1at/T
s(1/T)lnaz za
sazataT eze
p单位阶跃：limz→11+G(z)=K
单位速度：limz→1T
（1−Z−1）G(z)
T2
（1−Z−1）G(z)=K vT单位加速度：limz→1
前向差分：s=z−1T=T2Ka 后向差分：s=
1−Z−1
1+Z−11−Z−1T双线性变换：s=∗T2
冲击不变D(Z)=Z[D(S)]
阶跃响应D Z = Z [1−e−TSS]D(S)
−1−1有纹波：Φ(Z)=Z−m u+cq+v−1z−（q+v−1））i=1 1−biz（c0+c1z
−1−1无纹波：Φ(Z)=Z−m w+cq+v−1z−（q+v−1））i=1 1−biz（c0+c1z
Smith补偿器： 1−z−N G0(Z)补偿后系统特征方程：1+D0 Z G0 Z = 0 状态反馈：ZI-(A-BK)判可控Wc求K
全维 ：ZI-(A-HC)判可观 WO T 求HT
G Z = C(zI−A)−1B+D
外部干扰：电网波动、大功率用电设备的启停、高压设备和电磁开关形成的电磁场、传输电缆的共模干扰
商场照明系统的计算机控制 篇3
[关键词] 商场照明 计算机控制
一、引言
近年来,随着现代科学技术的飞速发展,在商场照明领域由于微电子技术,计算机应用技术、数字化技术、机电一体化技术、可靠性理论和技术等高新技术的广泛应用，技术设备已进入数字化时代。这些高新技术也为灯光系统新设备、新技术的开发、生产、使用和维护带来了巨大的变化，商场照明设备数字化、智能化、电脑化、网络化是不可避免的发展趋势。计算机技术在商场灯光上的应用主要体现在以下几个方面。
二、计算机灯光控制
灯光控制系统已由模拟调光设备逐步过渡到电脑数字调光设备。调光设备从最初的三相闸刀控制、空气开关控制、可变电阻器控制、自耦变压器控制、可控硅控制，到今天的计算机监测控制，实现了控制的数字化、程控化、多功能化、自动化。
1.系统要求
将输入的灯光变化信息，包括灯号、亮度、编组情况、变光时间等予以处理，输出相应信号，起到调光的作用。利用计算机控制燈光的最基本任务就是存储全部灯光变化的亮度信息，并予以计算、处理，完成输出，从而达到分路控制的目的。如图1。
2.系统结构设计
根据以上分析，设计计算机灯光控制台，应用计算机控制灯光变化过程。而关键是要做好信息的采集和处理。硬件控制部分设计如图2。
硬件系统以计算机为核心。键盘、控制杆和其他一些装置作为输入部分，通过输入接口进行模拟信号与数字信号的转换，送往计算机处理。经过计算机处理的可控信号通过输出接口进行数字/模拟转换，对可控硅调光器件进行控制。
软件系统:
整个控制台在软件系统的控制下按要求工作。软件系统主要由C语言编写，可以完成以下任务:
（1)现场光路亮度的信号处理;
（2)向解码器发送任务数据;
（3)面板数据实时采集
电脑控制台是计算机技术与调光技术结合的产物，它具有控制灯光亮度变化准确、容量大、操作方便灵活等特点，可编几百至上千个灯光场，新编资料还可以保存。它不但具备常规的调光台功能（如场、集控、效果、配线等），还拓展了调光台的使用空间（如双用调光台兼有智能灯具控制及调光功能）具有多种特殊效果和效果模型的效果库，用户友好的编辑器等，还有各种信息的反馈。
三、商场灯光发展趋势
1.自动控制系统
各类电脑灯具、调光立(硅)柜等就大量使用了自动控制系统。
2.数字化灯光控制系统
统一协调和处理诸如商场外灯光表演，灯具定位，亮度调整，颜色切换等。这一领域尚待大力开发。
3.专家系统
它是一个决策系统，包含有各类专业知识库及推理规则。它根据外界反馈回来的信息进行综合处理，并根据处理结果和推理规则做出决策。
4.电脑辅助设计(CAD)系统
它是必不可少的工具，通过CAD系统，勾画出所需的操作模型，供专家系统和仿真技术使用。
5.仿真技术
它包括可视化、虚拟化技术等，是提高灯光设计效率的主要途径。
从以上几个方面可以看出，商场灯光的控制将以计算机技术为核心，用计算机技术控制商场灯光，将不但可以统一完成布光设计、灯具定位、调光控制及电脑灯控制问题，而且可以大大节省人力、物力和财力，工作效率大幅度提高。智能化代表了商场灯光系统新技术、新设备的重要发展方向。
计算机自动控制系统 篇4
自从工业技术革命以来,工业生产技术得到了快速发展。在工业生产过程中自动化系统的发展受到了人们的广泛关注,计算机技术在自动化系统中的应用,取得了非常明显的效果。当前,它已经成为了工业生产中不可或缺的工具。
1 生产过程自动化系统和生产管理系统的融合
在LSO的六层功能模型中,把从检测执行,驱动到一年级的控制和管理共分成六层功能,构成这种多层功能结构的出发点、是按经营、生产管理、控制功能的划分,而不是按控制和管理计算机系统硬件结构来划分的。只不过过去由于当初计算机技术和网络技术的限制以及计算机系统设计人员理解的不充分,长期以来把计算机系统按六层功能模型相对应的分成六级计算机系统工程层次结构。
2 计算机控制系统的范围和优点
优异性能指标,具体来讲有以下:控制规律灵活、多样、行动方便;控制与管理结合.自动化程度进一步提高:计算机控制投资少、见效快、收益大;实现最优控制。
3 计算机技术在工业控制领域中的应用——PC-Based技术
在工业控制领域中,控制层的主要任务就是把工业现场总线所采集的信息进行分解,并把分析的结果通过现场总线传送到现场。一直到二十世纪九十年代初期,都使用PLC控制器,各自控制着自己的变成语言,相互之间没有什么实质性的联系,更不可以兼容。随着计算机技术的不断发展,PLC控制器将会被PC机的控制器所代替,也就是实现统一的通行的能够把所有层面的东西不停留的垂直的集成,将不同作用的软件和硬件中的单个部件集成到一个控制系统中,实现生产产品的互相操作性,适合大规模的工业自动化控制。
4 自动化的发展前景
4.1 工业智能化
从工业自动化仪表的发展趋势看,智能化是其核心部分,所谓智能化表现在其具有多种新功能。例如过去当流量仪表需要进行温度,压力的补偿时需要分别测量流量,温度和压力的三台变送器,并且需要运算器来计算,现在一台智能化的流量变送器就可以包揽这一任务;又如一台智能化执行器,由于具有多种的自诊断功能,过去控制的算法,只能由调节器或DCS来完成,如今一台智能化的变送器或者执行器,只要值入PID模块,就可以与有关的现场仪表在一起,在现场实现自主调节从而实现控制的彻底分散,从而减轻了DCS主机的负担,使调节理加及时,并提高整个系统的可靠性。
4.2 工业高精度化
随着工业产品质量的要求不断提高,国家对节能减排问题的重视程度也在不断提高,所以我们应该不断的加强测量仪器和控制系统的精度,保证工业生产和生态环境和谐发展。比如变送器的精度,应该由原来的百分之零点七五提升到百分之零点零四。目前,在贸易交换中使用到的科氏质量流量计的精度已经达到了百分之零点零四。在未来的工业发展中,其精度也会越来越高。
4.3 工业无线化
在工业实现无线化的过程中,现场总线其实是一个十分有前途的工业技术,可以很快速的被推广,但是它受到了国际上标准的过多约束,严重影响到该技术的广泛推广,比如,第一代工业现场总线已经达到国家标准的就有十多种,几年之后,第二代的工业无线化实现了以太网,已经达到了国际上的标准有很多种,第三代通信方案兴起时,各大公司和组织都根据自身的发展情况制定了各自的标准,例如,西门子等大公司都根据自身的情况制定了符合自己的天线标准,但是如果标准过多的话,对于使用者来说没有太多的好处,所以用户想要根据自己的实际情况制定单一的国际便准。工业生产要求高质量、高效率、低能耗、安全的生产技术和环境。如果能够实现工业无线化,工业维修率就会很大程度的减少,所以当前研发一种可靠的无线通信技术是十分重要的课题。
4.4 安全仪表系统
在生产规模不断扩大的过程中,一旦发生事故,不仅会造成巨大的经济损失,也会对人员造成生命财产安全造成威胁,所以我们应该对生产安全问题加以重视。当前,有一部分企业已经认识到了生产安全的重要性,特别是一些化工企业和石化企业已经安装了安全系统,这种安全系统主要分为两个组成部分,一个是专门的PLC,一个是DCS。随着这种新型的DCS的功能不断的增多,并且已经有的具备了安全仪表系统,所以我们可以使用带有这种安全功能的DCS来对工业生产进行管理。但是虽然这样做受到了业主们的欢迎,但是保险公司还需要第三方认证,但是这种认证需要一个量化的概念。所以就制定了安全整性等级。根据当前的生产制造水平,想要满足一定的安全等级,需要采取冗余的措施。根据安全等级测试,只有符合SIL3的标准才能够满足石化企业或者化学企业的安全等级要求。
4.5 MⅣ模式
目前建新的一些大型石化装置如乙烯项目都采用MIV承包模式,所谓MIV就是主要仪表承包商这种做法利于大型工程的建设.保证项目顺利按时投产,如百万吨级的乙烯项目,其下产品很多。一般有十几个装置需要同时投产否则误工一天.就会有上亿元的损失,为了便于和理工程公司和企业都愿意这样做,但这种模式也不是一成不变的。例如海南的CSPC乙烯项目采用的是MAC模式.福建的乙烯项目采用的是MICC,对于承包的仪表厂商来讲这是一种增值的服务。作为MIV的公司也需要一定的资源质,即除了能提供一定水平的DCS外。还要有较广泛的,质量过硬的现场仪表而且还要熟悉工艺或有这个方面的经验。
4.6 科学仪器的在线化
伴随着科学技术的不断进步,科学仪器变得越来越高端化、体积不断的减小、操作起来也越来越简便,同类产品为了获得市场竞争力,价格也在不断的降低。当前的生产条件下,已经可以实现把实验室内才能操作的科学仪器在生产线上实现大规模的生产。例如,在高炉上试用的用来分析炉顶煤气的成分的质谱仪。从当前应用的角度来说,这种仪器已经成为了工业仪器表的一个成员了。根据今后发展的趋势,还会加速科学仪器的在线化。
结语
综上所述,我国工业自动控制系统技术将不断地向前发展,以世界先进工业技术为目标,同时还要以灵活的低成本为基础,使用科学的见效快的自动化技术,进一步提高我国工业生产技术,生产出更多高质量的工业产品,走上可持续发展的工业化道路。
摘要：随着科学技术的快速发展,计算机应用技术被应用到各个领域,特别是在冶金、电力、印刷等行业,不仅提高了生产效率,也促进了企业的快速发展。本文主要阐述了计算机技术在工业自动控制系统中的应用。
关键词：计算机应用,工业自动控制,系统,应用
参考文献
[1]章昌南.浅淡我国工业自动化发展状况[J].金属加工:冷加工.2008.
计算机自动控制系统 篇5
`
课 程 : 计算机控制技术与系统
院 系：
专业班级：
学生姓名：
学 号：
指导教师：
二〇一六年五月
华北电力大学综合设计（论文）
摘要
本门课程的第1、2章为绪论和过程通道的内容，讲述了计算机控制系统的基本概念、组成、类型以及模拟量输入/输出通道、开关量输入/输出通道。为培养锻炼我们结合工程问题独立分析思考和解决问题的能力，老师给出三道综合设计的题目。
首先，设计了微机控制系统具体硬件电路及软件控制逻辑流程框图，实现了储液罐液位超限时报警并切断工质输入/输出通道的功能。然后，给出了热电偶测量信号的冷端温度补偿方式，并画出现场可实现的冷端温度补偿方案的设计简图。最后，分析了已知的现场64点模拟量信号输入采样电路的问题，并作出了改进设计。
关键词：储液罐液位；微机控制；热电偶；冷端温度补偿；模拟量信号；采样电路。
I
华北电力大学综合设计（论文）
目 录 综合设计题1——储液罐液位微机控制系统………………………………………………1 1.1 题目要求……………………………………………………………………………………1 1.2 总体方案……………………………………………………………………………………1 1.3 硬件电路的设计……………………………………………………………………………1 1.3.1 微处理器的最小配置模式………………………………………………………………1 1.3.2 A/D转换电路……………………………………………………………………………3 1.3.3 报警和电磁阀驱动电路…………………………………………………………………3 1.4 软件控制逻辑流程框图………………………………………………………………………4 2综合设计题2——热电偶测量信号的冷端温度补偿………………………………………6 2.1题目要求……………………………………………………………………………………6 2.2 热电偶测温需进行冷端温度补偿的原因…………………………………………………6 2.3 热电偶测量信号的冷端温度补偿方式…………………………………………………6 2.3.1 计算法……………………………………………………………………………………6 2.3.2 冰点槽法…………………………………………………………………………………6 2.3.3 补偿导线法………………………………………………………………………………7 2.3.4 冷端温度补偿器…………………………………………………………………………7 2.3.5 仪表机械零点调整法……………………………………………………………………7 2.4 现场可实现的冷端温度补偿应用方案……………………………………………………7 2.4.1 补偿电桥法………………………………………………………………………………7 2.4.2 晶体管PN结补偿法………………………………………………………………………8 2.4.3 集成电路补偿法…………………………………………………………………………8 3综合设计题3——模拟量信号输入采样电路设计…………………………………………9 3.1题目要求……………………………………………………………………………………9 3.2 采样电路对应的模入信号地址范围………………………………………………………9 3.3 采样译码电路……………………………………………………………………………10 3.3.1 存在的问题………………………………………………………………………………10 3.3.2 解决问题的方法及理由…………………………………………………………………10 3.4 改进设计…………………………………………………………………………………10 总结……………………………………………………………………………………………11 参考文献………………………………………………………………………………………12 致谢……………………………………………………………………………………………1
3II
华北电力大学综合设计（论文）
1综合设计题1——储液罐液位微机控制系统
1.1题目要求
某现场储液罐工艺流程如下图所示，其中储液罐液位采用微机自动控制，H0为基准液位，Hmax、Hmin分别为储液罐液位的最大值和最小值。正常运行状态下液位H处于基准液位H0附近，当储液罐液位超出Hmax或低于Hmin时系统自动报警，并显示液位高或低报警，同时微机发出控制指令，停止储液罐工质的输入和输出。设计该储液罐液位微机控制系统具体硬件电路（包括AI、DO通道）及软件控制逻辑流程框图。
HmaxH工质入H0基准液位 Hmin工质出
1.2总体方案
本储液罐液位微机控制系统采用以微处理器为核心，配以外围设备[1]以实现监控水位并在紧急情况下报警和采取措施的功能。原理如图1-0所示。
地址锁存器微处理器报警电路液位传感器A/D 转换器电磁阀驱动电路 图1-0 微机控制系统的原理图
1.3硬件电路的设计
1.3.1微处理器的最小模式配置
因上学期学习了微机原理及应用的课程，对8086微处理器的使用较为熟悉，故用之作为本控制系统的核心。
8086最小模式下的引脚功能[2]：
AD15~AD0(16条)：地址/数据复用线，双向工作。 A19~A16/ S6~S3：地址/状态复用线，输出引脚。
华北电力大学综合设计（论文）
BHE/S7：数据高8位允许/状态，输出引脚。 ALE：地址锁存允许，输出引脚。 DEN：数据允许信号，输出引脚。
DT/R：数据发送/接收控制信号，输出引脚。=1发送（=0接收）
M/IO：存储器/IO设备控制信号，输出引脚。=1访问存储器（=0访问I/O设备） RD：读信号，输出引脚。低电平有效，表示将执行读操作。 WR：写信号，输出引脚。低电平有效，表示将执行写操作。 READY：存储器或I/O端口准备就绪信号，输入引脚。=1，准备就绪 RESET：复位信号，输入引脚。至少要维持4个T的高电平才有效。 MN/MX：工作模式选择信号，输入引脚。=1最小模式（=0最大模式）
8086微处理器需要运用分时复用技术，故需要增加地址锁存器，I/O设备的选择需要译码电路（使用3-8译码器）。连线如图1-1所示。
U1212224***319RESETAD[0..15]READYA[16..19]INTA/QS1INTRALE/QS0HOLD/GT1BHEHLDA/GT0DT/R/S1TESTDEN/S2NMIRDMN/MXWR/LOCKCLKM/IO/S08086PROGRAM=yunxing.EXESRCFILE=yunxing.ASMAD[0..15]AD[16..19]ALEBHE1DT/RDENRDWRM/IO25342726322928A[0..19]U2AD0AD1AD2AD3AD4AD5AD6AD73478***D0D1D2D3D4D5D6D7OELE74HC373Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q72A05A16A29A312A415A516A619A7U3U16A12A13A14123ABCY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7***097Y0Y1Y2AD8AD9AD10AD11AD12AD13AD14AD***718111D0D1D2D3D4D5D6D7OELE74HC373Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q72A85A96A109A1112A1215A1316A1419A15A15645E1E2E374HC138U4AD163AD174AD187AD198BHE1***D0D1D2D3D4D5D6D7OELE74HC373Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q72A165A176A189A19BHE12151619 图1-1 CPU8086的地址锁存、译码电路
华北电力大学综合设计（论文）
1.3.2 A/D转换电路
本门课程具体学习了ADC0809芯片的功能及接线并用之做过A/D转换技术的实验，但是基于Proteus软件元件库中不具有其的仿真模式，故使用与其相差无几的ADC0808仿真。
ADC0808的引脚功能： IN0~IN7：8路模拟量输入端。
OUT1~OUT8：8位数字量输出端。
AL：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。
START：A/D转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少100ns宽）使其启动（脉冲上升沿使0808复位，下降沿启动A/D转换）。
EOC：A/D转换结束信号，当A/D转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。
OE：数据输出允许信号，输入，高电平有效。当A／D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。
CLK：时钟脉冲输入端。要求时钟频率不高于640KHZ。
VREF（+）和VREF（-）：参考电压输入端。 Vcc：主电源输入端5V。 GND：接地。
ADDA、ADDB、ADDC：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路。
液位传感器输出4-20mA的电流，通过一个250Ω的电阻将之转化为1-5V的电压，并输入INT0端口，此模拟信号由ADC0808转换为数字信号并送入8086做相关处理。连线如图1-2所示。（输出端OUT8为最低位，与8086连接时需注意。）
传感器输出4-20mAU1026272812345A0A1A2252423221216IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7ADD AADD BADD CALEVREF(+)VREF(-)ADC0808CLOCKSTARTEOCOUT1OUT2OUT3OUT4OUT5OUT6OUT7OUT***51417AD7AD6AD5AD4AD3AD2AD1AD0U10(CLOCK)U6:A12WR3R7250R110k74HC02U6:B456RDY074HC02OE9 图1-2 ADC0808的引脚接线电路
1.3.3报警和电磁阀驱动电路
华北电力大学综合设计（论文）
本门课程具体学习了74LS374构成的开关量输出通道，故使用其仿真。74LS374的引脚功能： D0~D7：数据输入端。
OE：三态允许控制端（低电平有效）。
CP：时钟输入端，其接收到脉冲上升沿时，Q随D而变。 Q0~Q7：输出端。
采用常开式电磁阀控制工质入和工质出，水位超限的时候，两个继电器的常开触点闭合即线圈通电使电磁阀关闭，达到切断阀门的目的。水位超下限，点亮黄灯报警；水位超上限，则点亮红灯报警。连线如图1-3所示。
D3DIODERL25VD4DIODERL15V输入电磁阀线圈输出电磁阀线圈OUT0R31kQ1NPNOUT1R41kQ2NPNB112VB212VU5WRM/IOORAD0AD1AD2AD3AD4AD5AD6AD73478***U7D0D1D2D3D4D5D6D7OECLK74LS37474LS02Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7256912151619OUT0OUT1OUT2OUT3OUT2OUT3高位报警低位报警D1LED-REDD2LED-YELLOWU8:A21Y13R5100R6100 图1-3 ADC0808的引脚接线电路
1.4软件控制逻辑流程框图
设以储液罐的底部为基准，则底部和顶部的高度对应着差压变送器输出的4-20mA电流信号，即1-5V电压信号。根据液位高度与输出电流成线性关系，可求出Hmax、Hmin对应的Umax、Umin。又根据公式N=256*U/Uref（Uref=+5V，U=模拟量，N=十进制数字量），可求出Umax、Umin对应的Dmax、Dmin。具体的流程图如图1-4所示。
华北电力大学综合设计（论文）
开始读取ADC0808转换的数字量DD<=DminYESNO关闭继电器熄灭黄灯读取ADC0808转换的数字量DD>=DmaxYESNONOD<=DminYES启动继电器点亮黄灯启动继电器点亮红灯图1-4 软件流程图
读取ADC0808转换的数字量DYESD>=DmaxNO关闭继电器熄灭红灯
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2综合设计题2——热电偶测量信号的冷端温度补偿
2.1题目要求
生产现场有一温度信号T，采用热电偶测量，并将该测量信号由电缆送至模拟量输入通道（AI），如下图所示。解答以下问题：
1）该热电偶测量信号的冷端温度补偿方式可采用哪几种方法？原理是什么？
2）设计该热电偶测量信号对应的几种现场可实现的冷端温度补偿应用方案，并画出设计简图。
现场测温点T冷端热电偶信号电缆AI 通道
2.2热电偶测温需进行冷端温度补偿的原因
由热电偶的测温原理可知，产生的热电势E（t，t0）不仅随热端t变化，同时也要受到t0的影响。一般情况下，热电偶的冷端温度并不固定，而是随室温变化，这样就使E也随室温变化。因此，要求对热电偶的冷端温度进行补偿，以减小冷端温度变化所引起的信号测量误差[3]。
2.3热电偶测量信号的冷端温度补偿方式
2.3.1计算法
根据中间温度定律，有：E（t，0）= E（t，t0）+ E（t0，0）。可用室温计测出环境温度t0，从分度表中查取E（t0，0）的值，然后加上热电势E（t，t0）的值，得到E（t，0）的值，反查分度表即可得到准确的被测温度t的值。
此方法人工进行冷端补偿，在测温现场使用很不方便，因此只适用于实验室。可利用热电偶信号采集卡，并依靠软件编程实现计算机对冷端的自动补偿。把热电势信号通过补偿导线与采集卡的输入端子连接，端子附近安装有热敏电阻，计算机采集各路热电势信号E（t，t0）和热敏电阻信号，根据热敏电阻信号可得到E（t0，0），则能够求出E（t，0）的值。
2.3.2冰点槽法
将热电偶的冷端置于冰水混合物中，使其温度保持为恒定的0℃（在实验室条件下，通常把冷端放在盛有绝缘油的试管中，然后再将其放入装满冰水混合物的保温容器中）。这时候热电势为E（t，0），可直接从分度表中查取温度t值。
这是精度很高的参比端温度处理方法，仅限于在实验室中的精确测量和检定热电偶时使用。
华北电力大学综合设计（论文）
2.3.3补偿导线法
为了使冷端温度保持恒定，可将热电极做的很长，使冷端连同测量仪表一起放置到恒温或温度波动比较小的地方。但这种方法使安装使用不方便，而且可能耗费许多贵重的金属材料。因此，一般使用被称为补偿导线的连接线将冷端延伸出来，这种导线在一定温度范围内（0～150℃）具有和所连接的热电偶相同的热电性能。若是用廉价金属制成的热电偶，则可用其本身的材料作为补偿导线。
2.3.4冷端温度补偿器
不平衡电桥（即冷端温度补偿器）由电阻R1、R2、R3和RCu组成，其中R1=R2=R3=1Ω，RCu是由温度系数较大的铜线绕制而成的补偿电阻。此桥串联在热电偶测量回路中，冷端与RCu感受相同的温度，在20℃下RCu=1Ω即电桥平衡。当冷端温度变化时，RCu随之改变，破坏了电桥平衡，产生的不平衡电压△U与热电势相叠加，一起送入测量仪表。如限流电阻RS的数值选择合适，可使△U在一定温度范围内基本上能补偿冷端温度变化而引起的热电势变化值。
2.3.5仪表机械零点调整法
预先测量出冷端温度，可直接将仪表机械零点从0处调到t0处，这相当于预先给仪表输入电势E（t0，0），使得接入热电偶后，仪表的输入电势为E（t，0）= E（t，t0）+ E（t0，0），此时仪表指示值即为热端温度t。
这种方法一般用于对精确度要求不高的场合，并且适用条件为冷端温度比较恒定和仪表机械零点调整方便。
2.4现场可实现的冷端温度补偿应用方案
2.4.1补偿电桥法
连接如图2-1所示。
现场测温点T冷端热电偶放大AI 通道ER图2-1 补偿电桥电路图
原理： 2.2.4中有详细说明，在此不再赘述。
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2.4.2晶体管PN结补偿法
连接如图2-2所示。
现场测温点T热电偶放大冷端温度补偿电路AI 通道PN结
图2-2 晶体管PN结电路图
原理：当恒定电流正向流过PN结时，其管压降与温度成线性关系，正向电压随温度上升而下降，此管压降可在一定范围内补偿热点势的变化值[4]。
2.4.3集成电路补偿法
连接如图2-3所示。
热电偶T冷端图2-3 集成电路图
集成测温芯片
原理：随着集成IC的飞速发展，出现了专门针对热电偶的串行模数转换器，它能独立完成信号放大、冷端补偿、线性化、A/D转换及SPI串口数字化输出功能，如MAX6675等。
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3综合设计题3——模拟量信号输入采样电路设计
3.1题目要求
现场64点模拟量信号输入采样电路如下图所示，整个电路由四个AD7506（A、B、C、D）芯片构成，每个AD7506芯片可接入16点现场模拟量信号。解答下列问题：
1）根据图中译码电路，给出A、B、C、D四个AD7506采样电路对应的模入信号地址范围； 2）分析该采样译码电路存在哪些问题，要解决这些问题应当补充哪些信号，为什么？ 3）该采样电路若要实现对每路模入信号采样地址唯
一、不出现与其他I/O接口或存储器地址重叠问题，应如何改进设计？请在图中补充画出具体译码电路接线。（I/O接口译码的地址线为8位：A7-A0）。
3.2采样电路对应的模入信号地址范围
由图可知，通过地址信号A5-A0的译码选通实现对四片AD7506芯片的开关控制，其中地址信号A4、A5用来实现片选控制，假设A7、A6均为0，则得到以下结果：
A : 00000000B-00001111B(A5、A4均为0时，芯片A被选通。)B : 00010000B-00011111B(A5为0而A4为1时，芯片B被选通。)C : 00100000B-00101111B(A5为1而A4为0时，芯片C被选通。)
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D : 00110000B-00111111B(A5、A4均为1时，芯片D被选通。)3.3采样译码电路
3.3.1存在的问题
该电路只考虑了对地址信号的译码选通，没有考虑CPU的其余控制信号，例如R/W、I/O等信号，实际译码电路设计中CPU的这些控制信号也应涵盖到。
还有，此电路仅仅考虑按照所给I/O地址进行的译码电路设计，其中电路在译码选通过程中是否会与系统中其他I/O地址或存储器地址发生冲突尚未考虑。地址线为8位即A7-A0，但输入采样电路中只使用了6位地址线即A5-A0，则会出现地址重叠的现象。
3.3.2解决问题的方法及理由
考虑CPU的其余控制信号，加入WR和M/IO。要解决地址重叠问题，应当补充A7和A6信号，因为用全译码法做片外译码可避免地址重叠[5]。
——
——3.4改进设计
S15S14A1514VCCVDDVSSOUTA3A2A1A0S15S141514BVCCVDDVSSOUTA3A2A1A0S00S00ENEN—Y0—Y1—Y2—Y3—Y4译—Y5码器—Y6—Y7G1—G2A—G2B CBAVCCWRM/IOA7A6A5A4A3A2A1A03 – 8 AD7506CAD7506S15S14S0.........1514.........VCCVDDVSSOUTA3A2A1A0S15S14D1514VCCVDDVSSOUTA3A2A1A0AD7506ENAD7506.........0S0.........0EN
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总结
通过本次完成综合设计的作业，我对所学课程内容的理解和掌握有所加深，尤其是对于过程通道的使用和设计。
由于题目需要结合实际的工程情况，而现有阶段我还没有条件获得现场经验，所以在完成过程中遇到了许多困难。但是通过查阅文献、相关资料以及组织素材，我不仅仅获得了解题的思路，更是了解了当下较为实用新兴的技术，不再只局限于课本上的有限知识。
总而言之，从一开始的毫无头绪、步步为难，到圆满结束的欢欣雀跃，我收获良多也感慨良多。我渐渐能够运用所学课程的基本理论和设计方法，根据工程问题和实际应用任务的要求，进行方案的基础设计和简单评估。
除此之外，人生第一次正式地撰写论文，有着种种陌生感，中间也碰过不少壁，最终还是找到相应的规范，成功地完成了本篇论文。
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参考文献
[1] 令朝霞．计算机液位控制系统的设计[J]．机械工程与自动化，2011,04:140-141． [2] 马平，姚万业，王炳谦编著．微机原理及应用[M]．北京：中国电力出版社，2002． [3] 常太华，苏杰编著．过程参数检测及仪表[M]．北京：中国电力出版社，2009． [4] 包晔峰，单明东，杨可，蒋永锋．基于PN结的热电偶补偿电路设计[J]．电子测量技术，2010,11:10-13.[5] 李大中，周黎辉，焦嵩鸣编著．计算机控制技术与系统[M]．北京：中国电力出版社，2009．
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致谢
刚拿到综合设计题的时候，真的不知道该从何下手。在李老师耐心的讲解下，打开了思路也找到了正确的方向，在与同学大量的讨论下，解决了在细节处遇到的困难，才完成了自己的综合设计论文。
另外，感谢老师给予我这样一次机会，使我在结课前的的最后一段时间里，在压力的驱使下，尽可能多地学习一些实践应用知识，提高独立思考的能力。
计算机自动控制系统 篇6
摘要：对于火电厂的发电机组来说，自动化控制系统的重要作用就是保证自动化设备安全运行，在自动化控制系统运作的时候可以适当减少劳动强度是劳动条件得到根本改善的重要途径和措施。文章对火电厂的计算机自动控制系统的特性、应用现状及发展趋势进行了探讨，以供同仁参考。
关键词：火电厂；计算机自动控制系统；特性；应用现状；发展趋势
一、火电厂中DCS分散控制系统的特性
（1）可靠性程度高。DCS的分散控制性能使得系统运行时的风险大大降低，若其中一个操作点出现问题，不会影响其他系统的正常运转。
（2）开放式的运行。火电厂的系统操作是通过计算机分工合作，进行监视控制来达到执行任务这一目的，完全是自动化的流程。火电厂为了使DCS信息数据传输和通信更为便捷，对计算机系统的开放性有了更高的要求，配置的升级对DCS的运行有着重要的影响。
（3）灵活性通过组态软件根据不同的流程应用对象进行软硬件组态，即确定测量与控制信号及相互间连接关系、从控制算法库选择适用的控制规律以及从图形库调用基本图形组成所需的各种监控和报警画面，从而方便地构成火电厂所需的控制系统。
（4）易于维护，功能单一的小型或微型专用计算机，具有维护简单、方便的特点，当某一局部或某个计算机出现故障时，可以在不影响整个系统运行的情况下在线更换，迅速排除故障，节约了火电厂运行成本。
（5）协调性，火电厂各工作站之间通过通信网络传送各种数据，整个系统信息共享，协调工作，以完成控制系统的总体功能和优化处理。
（6）控制功能齐全，控制算法丰富，集连续控制、顺序控制和批处理控制于一体，运用于火电厂可实现串级、前馈、解祸、自适应和预测控制等先进控制，并可方便地加入所需的特殊控制算法。DCS的构成方式十分灵活，可由专用的管理计算机站、操作员站、工程师站、记录站、现场控制站和数据采集站等组成，也可由通用的服务器、工业控制计算机和可编程控制器构成。处于底层的过程控制级一般由分散的现场控制站、数据采集站等就地实现数据采集和控制，并通过数据通信网络传送到生产监控级计算机。生产监控级对来自过程控制级的数据进行集中操作管理，如各种优化计算、统计报表、故障诊断、显示报警等。随着计算机技术的发展，DCS可以按照需要与更高性能的计算机设备通过网络连接来实现更高级的集中管理功能，如计划调度、仓储管理、能源管理等。
二、火电厂中计算机自动控制系统的应用现状
目前，DCS在我国火电厂中的应用经历了试点、总结、推广的各阶段，现已成功地在各火电厂运行。DCS的应用改变了火电厂自动化投入率低的状况，除受主、辅机可控性限制外，一般机组的自动化投人率都可达90%左右。这充分说明了DCS的综合控制能力，从而保证了火电厂高质量、安全运行。也明显地改善和提高了火电厂自动化水平。虽然在一些火电厂也不同程度地出现过DCS硬件损坏情况，基本规律是早期投运的系统出现硬件损坏数量比近期的多，新建电厂比扩建多，调试投运初期比正常运行多。调试、投运初期，硬件损坏率高的原因是多方面的，除因DCS系统本身质量问题引起外，还与电厂安装DCS的运行环境恶劣、电源质量差、安装接线及送电不当等有关。后一种非制造质量引起的硬件损坏采取某些措施是可以避免的。例如：合理安排施工进度，建立有关规章制度，加强监督检查等。而某些DCS出现过“死机”现象。一般都是个别操作员站发生死机，同样也是在调试及投运初期出现的次数多于正常运行。操作员站死机现象出现与制造质量不好有关，有时也由操作员操作不当引起。由于电站设计时都配备了多台操作员站（一般4-5台），各操作員站功能相同，一台操作员站故障后，运行人员可利用另外几台操作员站维持机组正常运行，有的死机现象出现后能很快恢复，对机组运行影响不大。
三、火电厂中计算机自动控制系统的发展趋势
随着计算机技术及网络通讯技术的迅猛发展，DCS将不断完善，并推出功能更强、性能更可靠的新型产品。结合火电厂家的实际情况DCS应向智能化、通用化、标准化、网络化方向发展，使其在火电厂中得到更加广泛的应用。
（1）智能化。在火电厂控制的各系统功能（MCS. SCS. CCS. FSSS. DEH. BPS）中，传统的PID控制策略已能较好地实现。但尚有一些问题没有得到很好的解决，例如，燃烧过程的动态优化问题、钢球磨中储式制粉系统的控制问题、大范围变工况时再热汽温的控制问题等。这些问题多半涉及到非线性、大时滞、慢时变、分布参数和非确定性控制问题，用传统的控制策略是难以解决这类问题的。因此，必须探讨先进控制策略、特别是智能控制策略的应用问题，应采用人工智能的方法去解决。
（2）通用化、标准化。现阶段DCS仍是自成体系，相对独立的系统，不同厂商生产的DCS之间、DCS与其它控制系统（如PLC控制系统）之间相互通信困难，形成电厂中目前存在的“自动化孤岛”现象。随着计算机及网络技术的发展，DCS将是一种通用化、标准化的系统，具有良好的开放性，能满足用户不断提高的要求。在硬件上，DCS将采用更多通用的、标准化的技术，专用的产品将越来越少高性能的工业微机及工作站被大量采用，通用网络结构淘汰专用网络。在软件上，网络通信协议向国际标准靠拢，实现网络通信协议标准化通用化、标准化的商业性软件包将被大量采用，极大提高DCS的适应能力。今后，电厂自动控制系统将以系统集成的方式构成应用系统。DCS将与辅助车间（例如输煤、化学、除灰、循环水等）控制系统双向通信，实现无缝连接，为全厂监控和管理信息网络化奠定基础。
（3）网络化。随着网络技术的不断发展，现场总线网与互连网Internet技术的出现，DCS的上层将与互连网Internet融合在一起，而下层将采用现场总线网技术，使控制网络延伸到现场，形成以控制网（以现场总线网为基础）、系统网（传统的DCS网络）、管理网（适应管理控制一体化要求的SIS/MIS上层网）所构成的网络构架。在现场总线网技术出现以前，DCS的内部信息以数字量形式传输，而现场仪表与系统仪表之间的信息仍然以模拟量形式传输，是半数字控制系统。
在半数字控制系统中，仪表的零点漂移和传输误差问题仍然存在：现场仪表与系统仪表之间的信息仍然是点对点的单向传输；现场仪表之间同样不能直接交换信息。现场总线网的出现，彻底地改变现场信息的传输模式。基于现场总线网技术的DCS是一种全数字控制系统，控制系统内部、以及现场仪表与系统仪表之间的信息全部以数字量形式传输。它不但具有计算机控制系统的全部优点，而且现场仪表的零点漂移和传输误差问题得到了解决；现场仪表与系统仪表之间的信息传输成为多点、多变量的双向传输现场仪表之间能够直接交换信息。具有巨大的经济效益前景。
四、结语
总之，在目前的火电厂控制系统中，DCS自动化的控制技术是发展最快的，也是实用价值比较高的一种技术，作为火电厂的自动化技术人员应该通过不断学习来努力提升自己的专业水平，对于国内外的自动化发展状况也要时刻关注，为提高企业自身乃至我国的火电厂的自动化控制水平贡献出自己的一份力量。
参考文献：
[1]牛征.基于多元统计分析的火电厂控制系统故障诊断研究[J].华北电力大学学报，2009（2）.
[2]康支霞，王兵树，张宪.火电厂现代化控制系统发展方向探讨[J].仪器仪表用户，2010（5）.
计算机自动控制系统 篇7
自动跟踪天线系统的计算机控制软件的主要功能是通过电控箱, 控制天线的各运动机构运动, 获取各传感器的读取, 根据所选的卫星, 把天线指向到卫星的方位, 在船体运动过程中, 随时调整天线的指向, 使之总是保持指向卫星或指向误差总是小于一个小的角度, 保证能连续接收到卫星电视信号, 实现动中通的移动卫星电视接收。
2 编程语言
采用Borland公司的高级编程语言C++Builder6.0。
3 需求分析
天线系统对软件的主要要求如下:
功能要求:
3.1
通过软件界面上的按钮、文本输入框、列表框等输入控件, 使用鼠标、键盘操作, 控制各电机的起动/运行/停止、电机运行方向、电机运行速度等;
3.2
在软件界面上实时显示各传感器的当前值、地理位置、电视信号强度等;
3.3
在软件界面上实时显示各运动轴的工作状态, 包括各轴的实际运行速度、运行方向、是否限位等;
3.4
方便快捷的选择要跟踪的卫星, 并能方便地增加新的卫星;
3.5 自动指向:
根据用户选定的卫星、船体的地理位置、航向传感器/水平传感器/高度传感器/方位轴编码器的读数, 自动控制天线指向目标卫星;
3.6 自动搜索:
定位后, 读取电视信号的强度, 在该位置附近搜索电视信号强度最大的位置;
3.7 自动跟踪:
搜索成功后, 跟踪卫星, 不断调整三个运动轴的运动, 使接收到的电视信号总是保持较强的幅度;
3.8 自动检测:
进入软件时, 自动检测各设备是否正常, 分析/报告可能存在的故障;
3.9 提供易用的安装程序和全面的说明文档。
4 控制软件总体方案设计
根据软件的需求分析, 进行软件总体方案设计, 总体设计的目的是确立软件的整体框架, 确定软件的功能模块及模块间的相互关系。
软件的结构框图如下:
摘要：本文介绍了自动跟踪天线控制系统软件的设计流程, 介绍了设计软件的变成语言, 功能要求及设计总方案。
关键词：自动跟踪,计算机,控制软件
参考文献
[1]林敏、杨绿溪、龚铮权.电信科学.2006年第22卷第03期.
[2]郭文嘉.移动载体上天线工作角域分析.中国空间科学技术.2007年, 第27卷, 第03期.
计算机自动控制系统 篇8
节水节能是我国社会经济持续发展的基本国策,为减少太原市的空气污染和水污染,太钢对原有6座18 t电炉实施改造,引进清洁生产技术、工艺及设备,建设1套90 t UHP电弧炉,用于不锈钢冶炼。本系统为其配套的水处理系统,于2007年9月投产,运行良好,控制系统自动化程度较高,采用国内领先的控制技术。
1 自动化系统结构设计
太钢90 tUHP电炉清洁生产水系统仪电一体,设计有一套PLC系统和一台操作站,用以完成对过程设备的自动控制、过程参数的检测及画面显示、报警联锁、人工设定和操作等功能。
系统采用西门子S7-400PLC,配套研华工控机操作站,操作站组态软件为WINCC,PLC与操作站之间通过以太网进行通讯,I/O单元采用ET200M远程扩展方式,CPU与ET200M之间通过Profibus-DP现场总线进行通讯。PLC与电炉主系统之间通过以太网进行通讯,实现数据交换和生产管理。PLC站共设1个中央机架和4个扩展机架,计算机系统结构见附图1。
2 系统功能说明
水处理工艺包括两部分:一为净环水开路循环系统:由喷淋水泵、纤维球过滤器、反洗泵、净环水增压泵组组成;二为软水闭路循环系统:由蒸发式空冷器、软水循环泵组、气压补水罐、柴油事故泵,软水箱补水控制组成。
系统控制按以下三种方式配置:
(1) PLC自动方式:现场操作箱自手动选择开关打至遥控位,自动完成生产控制任务。
(2)PLC手动方式:在系统操作选择PLC手动方式后,操作员通过HMI操作按钮对设备进行手动控制操作启停。
(3)现场手动方式:现场操作箱自手动选择开关打至就地位,可现场进行单独设备的机旁手动控制。
2.1 仪控部分
仪控部分主要实现对生产过程的参数:温度、压力、流量、液位检测及液位、压力联锁控制,过滤器反洗控制。现主要对过滤反洗控制进行详细介绍:主要设备包括:2台纤维球过滤器,每台过滤器配置有4台气动切断蝶阀:过滤进、出水阀,反洗进、出水阀以及1台搅拌装置,1台反洗泵。
过滤器运行时,分手动和自动两种控制模式。手动控制用于设备调试、故障处理。当所有阀门及搅拌装置均处于自动状态, 且所有过滤器均处于过滤状态时, 程序自动开始进行过滤-反洗控制。自动反洗受程序时间参数及仪表盘上外部强制反洗信号的控制。控制程序如下:
过滤:反洗阀都关闭状态下,首先打开过滤出水阀,接着打开过滤进水阀,进行正常过滤。
反洗:自动状态下,当过滤时间达到预定值,或手动强制反洗时,程序反洗开始。关闭过滤进、出水阀,打开反洗出水、进水阀,1分钟后, 启动搅拌器,20分钟后关闭搅拌器,3分钟后,关闭反洗进水阀及反洗进水总阀,靠余压排水和稳定滤料2分钟后,关闭反洗出水阀,至此反洗完毕。接着进行过滤程序。
过滤反洗控制的重点在于:每台过滤器在一个时间周期内轮流进行反洗,同一时间只能有一个过滤器反洗;一个时间周期内每台过滤器只允许反洗一次,以免造成浪费;外部强制反洗优先;一旦出现切换阀故障,程序自动反洗停止,同时声控报警,由操作工将该台过滤器的转换开关打至手动档,实施现场检修,以免造成跑水、排空等事故发生。
2.2 电控部分
主要实现生产过程中的水泵、电动阀和蒸发式空冷器等的逻辑控制。在主控室设有集中操作台,用于选择操作方式,即机旁控制和PLC控制。控制净环过滤、喷淋、增压水泵和软水泵组电机启停和电动蝶阀开闭,软水补水泵起停由气压补水罐液位控制。PLC控制时,发出泵启动命令后,超过30秒泵仍未启动,且水压仍达不到给定值时;或运行中水泵故障,则产生报警并停泵。自动状态下, 备用泵自动投入运行。水泵停止时,其所配的电动蝶阀自动关闭。手动状态下, 泵与电动蝶阀间联锁解除。
3 操作站功能规格
操作站软件是基于西门子的WINCC组态软件进行编程的。操作员通过人机界面(HMI)可以监视整个生产运行态势,遥控设备,改变参数越限报警值,打印记录及远程操作,这些功能被划分在各个不同的操作画面上。如图2所示。
3.1 流程图画面
流程图画面形象地显示出了工艺过程及设备、管道的构成和布局情况、运行状态指示、及其动态显示的过程参数值、报警状态指示。设备的运行除现场手动和程序自动控制外,还可实现CRT远程遥控,流程画面为每1台设备单独设置有启停及确认按钮,以防操作工误动作。当泵出现运行故障,维修好后,鼠标点击故障复位按钮,该泵才可投入运行。
3.2 趋势画面
为便于了解、分析过程参数的历史变化情况,设计了趋势画面,通过趋势窗口上方的工具栏,能用标尺看曲线上任一点的时间-过程参数值,通过比例缩放看某一特定区域的曲线变化;通过时间选择可以看到定义的任意时间长度内的曲线。
3.3 参数设定及报警画面
参数设定画面允许操作员根据实际运行经验修改过程参数越限值。鼠标点击画面右下角的按钮可进入电气设备报警画面,详细指示出设备故障状态,便于操作人员的现场维修。
4 系统特点
采用交流电机变频调速技术、压力变频调节、膨胀罐气压补水,来保证系统压力满足电炉用水要求。软循环供水泵4台:2台变频,2台工频,3用1备,每台功率250 kW。正常情况下,该泵组至少有一台泵变频运行,自动状态下,泵启动后,打开电动蝶阀,靠变频进行恒压力控制。由压力变送器检测供水管网实际压力,管网实际压力与设定压力经过比较后输出偏差信号,由偏差信号控制调整变频器输出的电源频率,改变水泵转速,使管网压力不断向设定压力趋近,实现管网压力恒定,从而使水泵根据需水量自动调节供水量,达到节能节水的目的。当发出泵启动命令后,超过30秒泵仍未启动,或当发出电动蝶阀打开命令后,超过30秒,阀仍打不开,且水压仍达不到给定值时;或运行中水泵故障时;则产生报警并停泵,在自动状态下,备用泵自动投入运行。投入运行的水泵数量由PLC根据管网压力自动控制。设有手动/自动切换,当切换至自动时,系统可根据出口压力变化,自动调节变频泵的转速和自动启动、停止备用泵,以维持出口压力恒定,当变频器出现故障时,可切换至手动位置,使2台水泵在工频下运行,保证正常供水。
变频器的流量反馈值引自PLC的出水总管电磁流量计的变送输出。当流量到达定值持续时间大于180秒且变频无法调节时,由气压补水罐向管网补水,当管网压力达到波动定值时,气压补水罐停止向管网补水。
压力变频调节:采用PID调节,结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便。系统PID 调节参数依靠经验和现场调试确定。
采用变频恒压供水控制,不但能够节水节能,而且提高了供水质量,稳定了管网压力,保证了供水管网的安全运行。
5 小结
本套控制系统于2007年9月底投入运行后,计算机控制系统运行可靠,是电炉水处理系统可靠高效运行的动力和技术保障,具有数据传递准确、节能效果显著、控制性能良好且稳定的特点,提高了企业生产效率,降低了生产成本。
摘要：介绍了太钢不锈炼钢厂90tUHP电炉水处理系统的计算机控制系统,其结构设计、功能特点及变频调节技术的高效利用,提高了控制效果,节约了能源。实践证明,电气及自动化控制系统的投用为90tUHP电炉清洁生产水处理系统的可靠高效运行发挥了重要作用。
计算机自动控制系统 篇9
计算机在工业领域的普及和发展, 不断推动着工业机械跨入自动化控制领域, 基于计算机系统的内燃机自动化控制就是其中最具代表性的研究课题。本文将以DF7型内燃机车为例, 针对其电气动作部分和机车调试部分开展计算机控制试验, 一方面通过试验研究丰富内燃机控制理论, 同时验证计算机控制系统应用在内燃机自动化控制领域的实效性。
1 内燃机车控制原理
内燃机车是铁路上常用的一种内燃机车。它使用柴油机带动一台发电机, 将电流输给牵引电动机, 再通过齿轮传动来驱动机车运行。有直———直流电传动 (发电机和电动机都是直流的) , 交———直流电传动, 交———交流电传动三种方式。
电力传动内燃机车的能量传输过程是由柴油机驱动主发电机发电, 然后向牵引电动机供电使其旋转, 并通过牵引齿轮传动, 驱动机车车轮的旋转。电力传动原理图如图1。
1-柴油机;2-牵引发电机;3-电路;4-牵引电动机;5-主动齿轮;6-从动齿轮;7-动轮.
2 内燃机自动化控制技术的研究意义
计算机在工业领域的普及和发展, 不断推动着工业机械跨入自动化控制领域, 基于计算机系统的内燃机自动化控制就是其中最具代表性的研究课题。
计算机控制包括以CPU为核心的微型计算机、存储器以及将计算机与机车设备相连接的数字量和模拟量接口装置等硬件和采样、数据处理、控制程序等软件所组成的车载计算机系统。它与模拟电子控制的本质区别在于, 许多复杂的控制功能都可以通过计算机的数字运算来实现, 从而大大简化了电路结构, 即所谓用编程软件代替硬件。计算机控制能更方便地综合多种信号, 实现各种复杂的逻辑控制及各种特殊规律的控制, 计算机能完成各种控制算法从而实现系统的最优控制。采用计算机控制, 不仅可使控制系统结构简化、调试容易、成本降低、抗干扰能力增强, 而且能获得更多更复杂的控制功能, 更好的调节品质及控制精度。此外, 采用计算机控制还能方便地实现机车运行参数的自动显示、存储及故障报警等功能。特别是计算机系统的功能改变及功能扩展十分容易, 通常仅需改变软件设计即可达到。由于计算机控制的优越性能, 它的功能范围已远远超出了人们最初的想像力。在机车上采用的计算机系统往往已不仅限于恒功率控制, 它还包括柴油机控制、辅助功率控制、站着 (防空转和防打滑) 控制、优化操纵以及故障诊断等功能。可以说, 内燃机车装备计算机系统是现代化机车的重要标志。
下文将基于我国内燃机控制特点, 针对基于计算机系统的内燃机自动化控制技术展开研究, 并尝试通过实验研究内燃机的恒功率和空转防护以及内燃机调试的计算机控制技术, 以期通过实验研究进一步推动内燃机自动化控制技术的普及。
3 内燃机电气传动自动化控制技术实验研究
3.1 准备工作
(1) 检查自动开关, 除ZK7、ZK10、ZK11置于“分”位外, 其余均置于“合”位。
(2) 检查万能转换开关:
1) WHK1置于“~”位;2) WHK2置于“正转”位;3) WHK3置于“Ⅰ”或“Ⅱ”泵位;4) WHK14置于“通”位;5) WHK6~11置于“运转”位;
(3) 闭合蓄电池闸刀XK, 蓄电池电压表显示96V以上, 检查正负试灯亮度一致。当总风缸风压低于500k Pa时, 短接B3/18和B3/27接线柱, 为走车电路做好准备。
3.2 电气动作试验
(1) 闭合AK1, 油水温度应在20℃以上。闭合AK11, 确认显示屏显示正常。
(2) 闭合AK3, QBC吸合, QBD运转 (确认双泵运转) 。
(3) 闭合AK4显示放电电流, RBC吸合, RBD运转 (J7吸合) , 燃油压力不低于150k Pa, 转换WHK3, (显示放电电流) , 另一泵运转正常、油压正常。将ZK6置于“分”位, RBD停动。 (用试灯跨接254P与255线间QC正联锁, 灯亮为DLS线圈得点电路良好)
(4) 闭合AK5, FLC得电 (放电电流略有增加) , 人为闭合FLJ, J10吸合并自锁, FLC失电。断开AK5, J10失电。闭合AK6, GFC得电, 显示放电电流, 人为闭合FLJ, J10吸合并自锁, GFC失电, 断开AK6, J10失电。
(5) 闭合AK9, 按下AN2, YC1得电 (确认吸合声音及是否有放电火花) , F9失电。闭合AK10, YC2得电 (确认吸合声音及是否有放电火花) 。闭合AK6, GFC得电, YC2失电;断开AK6, GFC失电, YC2得电。松开AN2, 确认QXC吸合后断开AK3。YC1、YC2得电。断开AK9、AK10, YC1、YC2相继失电, F9得电。断开AK4, RBC失电。
(6) 闭合AK2, 将换向手柄在“前进位”与“后进位”之间多次转换, 确认HK1f-2f前进与后进电空阀得电。然后将换向手柄扳至与HK1-2f手柄一致的方向 (前进与后进各一次) , 确认C1~C6电空阀得电 (手按LLC确认HK1-2f电空阀不失电) 。同时将WHK4置于“自动”位, 确认DC1与DC2是否得电。断开WHK4, 将WHK6~11恢复至故障位。
(7) 走车电路试验。
1) 主手柄由“0”位提至“1”位, LC得电 (确认吸合声音及是否有放电火花) 。由“1”位提至“保”位, LLC吸合。主手柄回至“1”位, LLC失电。
2) 闭合AK7, 将主手柄由“1”位提至“保”位, LLC和GLC得电, “故障励磁”指示灯亮, 励磁电流表II显示电流 (爬电) 。断开AK7, GLC失电, 故障励磁指示灯灭。闭合AK8, J4得电, 确认XC1、XC2电空阀得电。主手柄回至“1”位, LLC失电。断开AK8, J4失电。
3) 主手柄由“1”位提至“保”位, LLC得电。人为闭合LJ, “过流”指示灯亮, LLC、LC失电。人为解锁LJ, “过流”指示灯灭。主手柄回至“1”位, LC得电。
4) 主手柄由“1”位提至“保”位, LLC得电。人为闭合DJ, “接地”指示灯亮, LLC、LC失电。人为解锁DJ, “过流”指示灯灭。主手柄回至“1”位, LC得电。主手柄回至“0”位, LC失电。断开AK2。
(8) 无级调速试验:主手柄置于“升”位。自手柄扳至“升”位起到步进电机发出“嗡嗡”声止, 升速时间20±2秒;主手柄置于“降”位, 自手柄扳至“降”位起到步进电机发出“嗡嗡”声止, 降速时间20±2秒。
3.3 三项设备试验
(1) 闭合ZK7, ZK10, 将三项设备电源转换开关WHK17置于“通”位, 三项设备及监控器进入开机状态。
(2) 机车信号应显示白色灯光。
(3) 监控器显示及语音提示正常。
(4) 按压自动停车按钮, 应有报警音响。
(5) 按压无线列调电话控制盒发射按钮, 应有发射指示和回铃声。
3.4 结束工作
换向手柄回至中立位, 断开AK1, 取下短接线, 将开关板上所有ZK置于“分”位, 断开WHK14、WHK17及蓄电池闸刀XK, 电气动作试验完毕。
4 基于计算机控制系统的内燃机控制系统调试实验
本次设计中主要用了计算机控制理论中的PID衰减振荡控制概念和频域控制概念来进行内燃机的控制系统的调试。频域是用rltool工具搭建出计自动化控制器模型, 从而实现了计算机机械的自动化控制。实验步骤如下。
4.1 PID控制器
PID控制是配合使用合适的比例、积分、微分环节, 通过在Simulink仿真层面上进行调试, 根据结果整定参数, 最后满足题目要求。其中, 比例作用增加, 可减小稳态误差, 提高响应速度, 但会加剧振荡;比例积分控制可以使系统由有差系统变为无差系统, 增加积分参数, 可以减少超调量, 但积分参数太小时, 会使系统变得不稳定;合适的微分作用可以使系统的过渡时间变短, 超调量减小。
Simulink模型图如图2。
使用衰减曲线经验公式法整定参数:
先令积分环节和微分环节不发生作用, 单独调整比例参数Kp, 从0开始, 逐次增大, 大约在K=0.017的时候, 出现了4:1的衰减比。此时震荡周期Tk=0.9s, 比例带。通过查询衰减振荡法PID参数整定表, 可依次计算得出各参数:
Kp=0.021;Ti=0.27s;Td=0.09s
从图中可以看出σ%=10%, ts=1s, 所以需要减小超调和调整时间, 减小超调量的方法有:减小Kp, 增大Ti, 增大Td, 减小调整时间的方法有, 减小Kp, 增大Ti, 增大Td, 在调节的时候三个参数之间是相互约束的, 应该协调三个参数经过多次调增后终于在Kp=0.021;Ti=0.36s;Td=0.16s时满足要求。
检验 (1) 稳态误差e<2%; (2) 超调量σp%<10%; (3) 调整时间ts<1s。故满足条件, 设计完成。
4.2 基于计算机系统的频域控制
根据原系统的参数, 做以下措施
(1) 确定Kc的值。
由, 可以得出ξ≥0.5912, 又, 可以得到tanγ≥1.638, 即γ≥58.59°
因为
所以wc>=0.032
当选用ess=1%时, 求此时的Kc
故, 此时的
在matlab下输入s1=tf (812, [0.03 0.53 3.12 8.2]) ;rltool (s1)
分析:原系统乘上不能满足题目要求。故需要加入控制器。
当只加入滞后控制器后。 (图6~8)
分析:在只加滞后控制器的情况下, 系统的超调量和调整时间都不能满足题目要求, 并且调整到符合题意的参数花费了大量时间, 为此我们需要在滞后的基础上加上超前校正。 (图9~10)
分析:在滞后—超前控制器的作用之下, 系统的超调量为8.62%, 同时系统的调整时间为0.99。系统的快速性、准确性在控制器的作用下大大增大。 (图11)
所以:
5 结语
本文仅仅是基于计算机控制理论对其在内燃机控制领域的应用进行的实验研究, 对于内燃机自动控制技术的研究还有待在实践中进一步验证和延伸, 以达到实用性的目的。
摘要：计算机在工业领域的普及和发展, 不断推动着工业机械跨入自动化控制领域, 基于计算机系统的内燃机自动化控制就是其中最具代表性的研究课题。本文基于我国内燃机控制技术实际情况, 针对基于计算机系统的内燃机自动化控制技术展开研究, 并尝试通过实验研究内燃机的恒功率以及空转防护的计算机控制技术。
浅谈DSA计算机控制系统 篇10
1 系统控制
它具有控制收集图像数据, X线发生器、曝光条件、控制扫描系统的工作, 调节摄像机内各种参数, 并改变光圈的大小, 对存储图像在监视器上进行显示等作用。
以计算机为主体控制整个设备, 其过程是启动开关1闭合使X线机接受计算机控制, 由计算机对X线机发出曝光准备信号;同时计算机发出光阑控制信号, 使光圈孔径缩小。启动开关2闭合使造影过程开始, 计算机启动高压注射器, 并对X线机发出脉冲曝光启动信号。X线机准备完毕后, 向计算机发出准备就绪信号, 表示可以进行脉冲曝光。曝光开始后, 向模/数转换电路发出采样开始信号;转换结束后, 通知计算机读取数字信号, 再次进行脉冲曝光, 采集下一帧图像。
2 数字图像输出
主机配有标准的DICOM3.0图像接口, 通过接口可以并入医院的PACS网络, 融入到医院的RIS或HIS之中。DSA的数据获得系统为X线机、电视摄像机及中央处理器之间提供接口。它接收来自增强器的信号, 把它转换成适用于计算机处理的数字信号, 并将已转换的信号送到中央处理机。
3 图像处理
(1) 数字减影:是指对某种特定改变前后所获得的图像, 通过数字化图像处理, 实施减影来突出特定结构, 主要包括时间减影、能量减影和混合减影。目前主要减影方式为时间减影, 即对同一部位对比剂注射前后分别采集并作减影处理。在获得减影像后, 还可通过计算机检索, 将存储的数字减影像调出重显于电视监视屏上, 并利用DSA系统的各种后处理功能进行后处理, 以获得最满意的影像要求。
(2) 减影像的显示:数字减影像再经数/模转换器处理后既可转换为模拟图像, 并以不同灰阶度的影像显示于电视监视屏上。减影的过程是由计算机瞬间完成的, 当造影剂在血管内移动的同时, 陆续输入计算机的造影像瞬间与蒙片自行顺次减影并形成一系列减影像, 从而可实时观察其动态, 即实时显像。
(3) 自动分析功能:在心室和血管造影后, 计算机利用分析软件实时提取与定量诊断有关的功能性信息, 添加在形态图像上。血管分析软件是计算机运用几何、密度法等处理方式, 测量血管直径、最大狭窄系数、狭窄或斑块面积、病变范围及血流状况等。功能性图像是利用视频密度针对摄取的系列图像绘出时间视频密度曲线, 再根据从曲线获得的参数形成的一种图像。这种图像反映功能性信息, 与传统的反映形态学范畴信息的图像不同。从曲线可以提取对比剂在血管内流动的时间依赖性参数, 局部血管的容量或深 (厚) 度参数, 以及局部器官实质血流灌注参数, 这些参数可辅助心血管疾病的诊断和治疗。
4 图像存储
电视监视器上显示的减影像经后处理后, 可摄取在胶片上永久保存, 也可将未经数模转换的数字减影像输入磁盘记录存档。图像以国际标准DICOM3.0格式刻录在光盘上, 可与多种媒体兼容。采用数字介质存储, 操作简便存取方便, 无图像信息损失。
参考文献
[1]陈新, 刘整, 陈正挺, 等.实时动态数字减影血管造影系统[J].中国生物医学工程学报, 1998, (02) .
[2]杨振传.数字减影血管造影设备的使用与维护[A].中华医学会医学工程学分会第二次医学影像设备应用技术研讨会论文集[C], 2001, (10) .
解析嵌入式计算机连锁控制系统 篇11
关键词：嵌入式；计算机；信号；连锁控制
中图分类号：TP368.1
嵌入式信号连锁是一种新型的连锁控制技术，目前基本替代了之前的继电器信号系统。目前的计算机连锁系统的状况为：如果把连锁运算程序与别的系统同时安装计算机当中，那么将连锁运算程序一定是在下位机的位置。现行的计算机连锁系统的问题是成本较高、可靠性和安全性不高、连锁运算机构负担过重。为了能够让计算机的连锁系统功能和连锁运算功能同步实施，下文将嵌入式的技术手段，根据专业性的理论对目标功能进行了相关的设计。
1 嵌入式系统
1.1 关于嵌入式系统功能和组成
嵌入式系统的功能是实现对其它设备的控制、监视或管理等。计算机技术是嵌入式系统的基础，对功能、可靠性、成本、体积、功耗等等几个方面的参数需要特别精确。嵌入式系统在通常情况下是由四个部分构成的，第一部分是嵌入式微CPU，第二部分是相关的外围硬件设备，第三部分是嵌入式操作系统，第四部分是客户端，也就是用户的应用程序，在这四个部分中嵌入式微CPU是嵌入式系统的中心部分。嵌入式系统的硬件主要包括微处理器、存储器、相关的外设器件、输出端口和输入端口以及图形控制器；嵌入式系统的软件是由操作系统软件与应用程序编程两个部分组成。其中应用程序的主要使命是对系统的运行进行控制；而操作系统的使命则是对应用程序编程与硬件的交互作用进行监视和控制。
1.2 关于嵌入式的主要特性
具有很强的支持能力，能实时支持多项任务；能极限缩短内部的代码和实时内核心的执行时间；能有效保护存储区；能避免软件模块间的错误；能扩展处理器结构，极速开展需要的高性能嵌入式微处理器；能使嵌入式微处理器功耗降到最低。
2 嵌入式的总体设计方案
2.1 关于硬件体系
这里以铁路信号设备为例，对于道岔总数为25组及其以下的车站，用四个连锁控制器，构成计算机连锁系统连锁运送机构。在该结构中，采用局域网LAN，来完成系统中监控机、维修机和连锁机之间的通信；连锁控制机构采用双机热备的结构形式；监控机采用热备方对于道岔数大于25组的车站，采用增加连锁控制机构数和监控软件功能。
2.2 关于软件体系
2.2.1 关于软件层次结构
软件系统分为操作系统层、驱动层、中间层和应用层四个层次。其中关于中间层主要工作是进行系统的初始化工作和驱动有关的硬件设备，大体上的工作顺序是从下至上，先从硬件着手，再向软件方向进军。详细的工作顺序如下所述，第一步是片級的初始化，然后是板级的初始化，最后是系统级初始化，经历三个步骤之后完成了所有的初始化工作。关于操作系统层的执行工作是进行与操作系统移植工作相关的内容，以及其系统内核中的嵌入工作。在系统中其扩展层的执行工作主要是给当前应用的操作系统增添一些本来没有的相关功能。在系统中关于应用层的执行工作主要是顺利执行系统功能以达到相关的控制器的指标。
2.2.2 嵌入式实时操作系统
嵌入式实时操作系统具有以下特征：可裁剪，可移植；内核小，效率高，实时性好，上下文切换速度快；开放源代码，支持所以处理器芯片；内存要求低；基于优先级的多任务抢占式调度策略。如此高效运行的嵌入式实时操作系统（OS），可以让连锁控制器工作的环境有所拓展而去执行更多的任务。
2.2.3 关于连锁软件模型化
在嵌入式双冗余连锁系统中应用到软件有上位机software和连锁机software以及维修机software等。在以上的几款软件当中，连锁机software的功能是进行连锁控制活动，它就是系统中软件中的中心部分，所以要对其结构进行深入的研究。
Petri网是形式化方法之一，对复杂系统进行建模非常适用，能精确系统定义，分析系统的重要特性。连锁软件中的逻辑运算特别复杂，主要任务是对连锁逻辑进行建模，运用Petfi网能保证连锁逻辑定义精确。
连锁程序，主要是判定上位机发送过来的操作命令，根据现场信号设备的实时状态，处理合法命令，判定并处理站场中各个信号设备是否有故障。“命令处理”过程通过对上位机传送过来的操作命令进行合法性判定并调用相应的操作函数进行处理来实现。
“进路处理”的处理对象是进路命令及其程密切相关的命令。对系统中多条进路过程按并行方式来处理。
2.2.4 任务划分
应用软件的功能是通讯和连锁，驱动程序的功能是完成设备初始化操作，操作系统的功能是完成任务的调度和管理。
应用软件部分依据任务和作用划分，为与通讯任务、现场设备驱动任务、连锁任务、进路任务、电源监测监控任务、DoubleRAM任务、Watchdog任务和存储器管理任务。
其中连锁任务完成连锁运算，按照连锁运算规则，对相关模块采用集中调度方式完成连锁运算。相关模块有接收操作命令输入模块、现场状态输入模块、操作命令执行模块、进路处理模块、控制命令输出模块和表示输出模块。
2.2.5 测试和仿真
测试时，用强制变量法和观察法对低层模块进行调试；用上位机和连锁机相结合的方法，对上层、中间层模块进行调试。
2.2.6 系统可靠性和安全性的设计
在相关的控制器中，关于结构多数会应用比较型的冗余结构，假如这二个处理器的处理结果有差异，计算机能够在显示结果的同时如果计算机检测到导致结果出现差错的失效单元，就会进行相关的切换动作；如果检测不到相关的失效单元，计算机的相关系统就会自动输出关闭提示信息。
在计算机系统中通常情况下只有四个状态：第一种状态是二个单元都处于正常状态，第二种状态是系统处于降级工作的状态，第三种状态是系统出现故障的状态，最后一种是系统处于危险状态之中。利用马尔可夫模型进行分析可得出一下结论：在嵌入式双冗余系统中，它的运行准确度比较高，通常情况下可以达到99.99%，系统中大约每隔4.17×106才会出现一次运行事故；这种系统的安全度非常高，可以达到99.9973%，系统大约每隔1.111×1011才会出现一次危险事故；这两项的相关参数都符合计算机领域中的相关的可靠性和安全性的技术要求。
3 结束语
计算机连锁控制技术在各行行业应用广泛，我国各项产业快速发展，对计算机连锁控制技术的安全性及控制水平也必须提高以保证系统稳定运行。信息技术的革新使得嵌入式计算机连锁在各个方面广泛应用，硬件和软件配置，满足相关行业的需要。减少了劳动工作人员的工作强度，提高了产业的生产的安全性，保证了设施和人员安全，保障了经济效益。近几年来，我国经济发展态势非常好，“既要迎进来，又要走出去”的思想方针也需要我们的控制系统与国际接轨。嵌入式计算机连锁控制在国民经济发展中有重要作用，所以，我们必须与时俱进，加大研究力度，研究出符合国民生产需要的嵌入式计算机连锁控制系统。
参考文献：
[1]熊飞.全电子计算机连锁系统信息传输网络的设计[J].铁路计算机应用，2012（10）.
[2]旷文珍.铁路车站分布式计算机连锁系统[J].中国铁道科学，2012（05）.
计算机控制系统及发展趋势概述 篇12
计算机控制系统的产生得益于自动控制技术和计算机技术的发展。在自动控制系统中, 如果利用计算机来实现控制器的功能, 就形成了计算机控制系统。它是通过计算机参与控制, 并借助一些辅助部件联系被控对象, 从而实现一定控制目的而构成的系统。其中辅助部件包括输入接口、输出接口、检测和执行装置等。它与被控对象、部件间的联系主要包括有线和无线两种方式。进行控制目的是使被控对象的状态或运动过程达到某种要求或者最优化目标。
2 有关计算机控制的概念
2.1 开环控制系统
如果系统的输出量不影响系统的控制作用, 那么该系统就被称为开环控制系统。在该系统中, 既不需要测量系统的输出量, 也不需比较它反馈到输入端的输入量。
2.2 闭环控制系统
所谓的闭环控制系统是指, 系统的输出信号直接影响控制作用, 也就是说, 闭环系统是一个反馈系统。该系统的稳定性是一个重要问题。
2.3 关于计算机控制系统的概述
系统通过计算机控制的则叫做计算机控制系统, 也可以称作数字控制系统。如果不对量化问题进行考虑, 计算机控制系统即为采样系统。
2.4 计算机控制系统的控制过程及特点
2.4.1 计算机控制系统的控制过程
(1) 实时采集数据。检测和输入来自测量变送装置的被控量的瞬时值。
(2) 实时决策控制。分析和处理采集到的被控量数据, 并且按照一定的控制规律决定进一步的控制过程。
(3) 实时控制。依旧控制决策, 对执行机构适时地发出控制信号, 以使控制任务得以有效完成。
2.4.2 计算机控制系统的控制特点
(1) 在结构方面, 在系统中除常用的模拟部件即测量装置和执行机构外, 执行控制功能的核心部件是数字计算机, 因此计算机控制系统是模拟和数字部件的混合系统。
(2) 除了仍然有连续模拟信号外, 计算机控制系统中还有离散模拟、离散数字等多种信号形式。
(3) 在计算机控制系统中, 因为除了有连续信号外, 还有数字信号, 从而在许多地方, 计算机控制系统不同于连续控制系统, 因此在进行分析和设计时要采用专门的理论。
(4) 在计算机控制系统中, 对某个控制规律进行修改, 只需对软件进行修改, 这样方便于实现复杂的控制规律, 以及在线修改控制方案, 使系统具有很好的灵活性和适应性。
(5) 计算机控制系统中, 因为计算机高速的运算能力, 一个控制计算机的控制器, 经常利用分时控制的方式对多个回路进行同时控制。
(6) 采用计算机控制, 便于实现一体化的控制与管理, 从而进一步提高工业企业的自动化程度。
2.5 计算机控制系统的组成
计算机控制系统的组成部分主要包括硬件和软件。
2.5.1 硬件部分
一是计算机主机是控制系统的核心部分, 主要包括中央处理器、时钟电路、内存储器;二是按照功能划分, 通用外围设备包括输入、输出设备和外存储器三类;三是过程I/O通道, 又称过程通道;四是一般情况下通用接口电路包括并行、串行、管理接口;五是传感器的主要功能是将非电学量参数被检测出来后转变成电学量;六是变送器的作用是将传感器得到的电信号转变成适用于计算机接口使用的标准的电信号;七是一般情况下计算机控制系统中要有一套运行操作控制台, 以便供操作人员使用, 操作控制台主要包括以下设备:各种控制开关、指示灯、功能键、声信器、数字键、数字显示器或CRT显示器等。
2.5.2 软件部分
在计算机控制系统中, 软件是指具有各种功能的计算机程序, 如完成监控、管理、操作、计算、控制和自诊断等功能的程序。在软件指挥下, 整个系统才能实现协调工作。而且从功能方面进行区分, 软件又可以分为系统和应用软件两部分。
2.6 计算机控制系统的发展趋势
2.6.1 成熟先进的技术得以推广应用
P L C即可编程序控制器得到普及应用, 设计这一微机系统主要是应用到工业环境中。它通过可编程序的存储器来对用户的指令进行存储, 利用数字或模拟的输入输出来完成某些确定的功能, 如顺序、逻辑、计数、定时和运算等。近年来, P L C的主控制器几乎都采用微处理器, 而且存储器及I/O接口采用的是大规模集成电路, 主要是因为大规模集成电路具有比较成熟和完美的可靠性、功能、价格、体积等。由于成功开发了智能的I/O模块, 使P L C在具有逻辑运算和判断等功能的基础上, 还拥有处理数据、自诊断故障、P I D运算及网络等功能, 从而使PLC的应用范围进一步地扩大了。
2.6.2 采用集散控制系统
集散控制系统是一种计算机控制系统, 它的核心是微机, 而且把微机、工业控制计算机、数据通信系统、显示操作装置、输入/输出通道、模拟仪表等有机地结合起来, 这一系统为综合自动化生产创造了有利的条件。如果采用先进的控制策略, 就能够使自动化系统向着综合化、低成本和可靠性高的方向发展, 从而形成计算机集成制造系统。
2.6.3 研究和发展智能控制系统
智能控制是一个不需要人进行干预, 就可以自主地操控智能机器完成其工作任务的过程, 是用机器模拟人类智能的一个重要领域。智能控制包括若干个系统, 如学习控制、分级递阶智能控制、专家、模糊控制、系统和神经网络控制等系统。计算机控制系统应用先进的智能控制技术和自动控制理论, 将极大地推动科学技术的进步, 并促使工业生产系统的自动化水平得到有效提高。计算机技术的发展使研究智能控制方法的进程得到加快。智能控制方法在较深的层次上对人类大脑的思维判断过程进行模拟, 通过对人类思维判断的模拟来控制各种算法。随着智能控制系统的发展, 计算机控制系统的优势、应用特色及前景也将随之而发展。
结束语
随着社会的不断进步, 计算机控制技术正在朝着智能、网络和集成化的方向发展, 而且呈现出大规模及超大规模集成电路的发展趋势, 这无疑使计算机的可靠性和性能价格比得到进一步提高, 从而使人们越来越广泛地应用计算机控制系统。所以说, 计算机控制系统拥有更加明朗、广阔的发展前景。
参考文献
[1]潘新民, 玉燕芳.微型计算机控制技术实用教程[M].北京:电子工业出版社, 2003, 5.
[2]熊静琪.计算机控制技术[M].北京:电子工业出版社.