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【關(guān)鍵詞】分布式先進；控制軟件技術(shù)；應(yīng)用

隨著我國經(jīng)濟發(fā)展水平的逐步提高，計算機技術(shù)的應(yīng)用范圍逐步擴大，從我國計算機網(wǎng)絡(luò)的管理情況來看，我國計算機軟件的開發(fā)與應(yīng)用，逐步實現(xiàn)技術(shù)應(yīng)用的全面性創(chuàng)新發(fā)展，分布式先進控制軟件技術(shù)在我國社會網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中的范圍逐步擴大，分布式控制軟件技術(shù)的應(yīng)用實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)客戶與服務(wù)器技術(shù)之間合理鏈接，使信息傳輸和管理的速率性提高，網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)管理層次化發(fā)展。

1分布式控制軟件技術(shù)

分布式控制技術(shù)采用計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信信息資源管理的系統(tǒng)性劃分，從分布式控制技術(shù)的應(yīng)用方面，對分布操作系統(tǒng)進行規(guī)劃，主要分布操作系統(tǒng)、分布程序設(shè)計系統(tǒng)、分布文件處理系統(tǒng)以及文件數(shù)據(jù)庫保存系統(tǒng)，是我國計算機網(wǎng)絡(luò)程序綜合應(yīng)用的重要體現(xiàn)。

2分布式控制軟件技術(shù)的應(yīng)用

分布式控制技術(shù)在實際中的應(yīng)用，合理調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用與自動調(diào)節(jié)裝置，結(jié)合軟件在實際應(yīng)用中的應(yīng)用程序設(shè)定結(jié)構(gòu)，對分布式控制技術(shù)在實際應(yīng)用中的幾種常見運行模式進行分析，主要包括以下幾方面：

2.1OPC技術(shù)在實際中的應(yīng)用

2.1.1OPC技術(shù)的應(yīng)用原理OPC技術(shù)是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的技術(shù)應(yīng)用標準，OPC技術(shù)中主要包括繼電器震蕩保護模式，系統(tǒng)程序識別模式，OPC技術(shù)在傳統(tǒng)計算機控制技術(shù)的基礎(chǔ)上，實施技術(shù)分析與應(yīng)用，進一步結(jié)合計算機數(shù)據(jù)庫進行系統(tǒng)運行管理的自動化控制。用戶直接輸入管理程序，確定工業(yè)生產(chǎn)中工業(yè)運行的程序命令，從而實現(xiàn)技術(shù)管理的多元化發(fā)展，技術(shù)命令運行執(zhí)行程序可以應(yīng)用算法進行模式控制，從而進一步增加了工業(yè)生產(chǎn)的系統(tǒng)之間的相互聯(lián)系，自動化水平增強。例如：OPC技術(shù)應(yīng)用自動管理程序建立自動化處理系統(tǒng)，系統(tǒng)依據(jù)用戶輸入的程序驗證碼，執(zhí)行OPC技術(shù)的數(shù)據(jù)控制管理程序，進而進一步到達優(yōu)化工業(yè)生產(chǎn)干管理的技術(shù)應(yīng)用結(jié)構(gòu)逐步完善。2.1.2OPC技術(shù)的應(yīng)用分析OPC技術(shù)在我國工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用，OPC技術(shù)在實際應(yīng)用中的技術(shù)模型主要構(gòu)建為依據(jù)企業(yè)工業(yè)生產(chǎn)的基本程序，設(shè)定技術(shù)應(yīng)用環(huán)境，使用OPC技術(shù)在公司工業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的自動化應(yīng)用，可以大大提供技術(shù)應(yīng)用的靈活性，強化工業(yè)生產(chǎn)的生產(chǎn)環(huán)節(jié)的可控制性發(fā)展；此外，OPC技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，打破了傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)應(yīng)用程序數(shù)據(jù)端口的程序自動化限制，只要工業(yè)生產(chǎn)的技術(shù)應(yīng)用水平處于統(tǒng)一格式的數(shù)據(jù)運行程序，技術(shù)應(yīng)用則可以被應(yīng)用，是我國工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域逐步拓展的重要性體現(xiàn)。

2.2COM技術(shù)在實際中的應(yīng)用

2.2.1COM技術(shù)應(yīng)用原理COM技術(shù)是實現(xiàn)計算機分布式控制管理中各個系統(tǒng)實現(xiàn)自動化連接的自動化控制模型，依據(jù)我國技術(shù)應(yīng)用與分析的組件控制對象模型，將COM技術(shù)在計算機分布式控制領(lǐng)域的分析技術(shù)應(yīng)用分為技術(shù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和系統(tǒng)程序預(yù)測量兩部分。2.2.2COM技術(shù)的實際應(yīng)用COM技術(shù)在實際應(yīng)用中的基本操作流程可以概括為：假設(shè)計算機分布管理程序執(zhí)行生成命令，從技術(shù)應(yīng)用的實際出發(fā)，運行命令經(jīng)過人機接觸窗口進行命令輸入，opc服務(wù)器針對如輸入命令進行系統(tǒng)命令初步處理，連接并啟動與“命令”存在同步關(guān)系的相關(guān)數(shù)據(jù)處理技術(shù)，COM技術(shù)在啟動的數(shù)據(jù)連接的基礎(chǔ)上進行數(shù)據(jù)更新與保存，并不斷總結(jié)命令的執(zhí)行的數(shù)據(jù)應(yīng)用規(guī)律，進行網(wǎng)絡(luò)通訊分布程序的自動化管理，最后現(xiàn)命令通過PLC自動編程技術(shù)進行應(yīng)用于控制，執(zhí)行分布控制系統(tǒng)的最終執(zhí)行命令，保障系統(tǒng)的科學(xué)化、層次化運行。

2.3自動安裝技術(shù)

分布式先進控制軟件的應(yīng)用體現(xiàn)在系統(tǒng)的自動安裝技術(shù)的能應(yīng)用，分布控制系統(tǒng)將網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域的運行程序?qū)嵤┳詣踊?guī)劃與劃分，當(dāng)分布系統(tǒng)并中存儲扥文件和數(shù)據(jù)資源需要定期進行更新時，系統(tǒng)內(nèi)部依據(jù)自動化管理的基本運行系統(tǒng)進行自動安裝，保障系統(tǒng)運行中數(shù)據(jù)的定期更新。

2.4抗干擾自動調(diào)節(jié)技術(shù)

分布式控制軟件技術(shù)在實際應(yīng)用中，抗干擾技術(shù)也是主要應(yīng)用技術(shù)之一。分布控制技術(shù)在實際應(yīng)用，實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)中系統(tǒng)運行的電流鍵控制與檢測技術(shù)在實際中對網(wǎng)絡(luò)通信的傳輸電流結(jié)構(gòu)實現(xiàn)電流控制與管理，當(dāng)分布式系統(tǒng)進行系統(tǒng)信息技術(shù)傳輸時，電流傳輸處于相對穩(wěn)定的定值狀態(tài)，從而進一步優(yōu)化不同領(lǐng)域中信息分布管理中，數(shù)據(jù)資源的科學(xué)性管理，精確數(shù)據(jù)實現(xiàn)分布式傳輸?shù)男畔⑴R界值的輸入準確性，避免網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸中，電流應(yīng)用中出現(xiàn)繼電器回流的情況發(fā)生，對網(wǎng)絡(luò)信息傳輸系統(tǒng)造成不利的影響，實現(xiàn)了計算機系統(tǒng)的綜合性應(yīng)用，從而進一步提高了分布控制管理系統(tǒng)的資源管理與數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)的管理結(jié)構(gòu)的進一步完善。

2.5程序語言下自動處理技術(shù)

分布式控制軟件技術(shù)在實際生活生產(chǎn)中的應(yīng)用，也為現(xiàn)代計算機網(wǎng)絡(luò)程序的應(yīng)用提供了新的發(fā)展空間，從而進一步推進分布式控制軟件技術(shù)自動化控制應(yīng)用手段的科學(xué)性發(fā)展。例如：程序語言下自動處理技術(shù)對可以實現(xiàn)計算機分布控制系統(tǒng)進行網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)sql語句執(zhí)行運行命令，當(dāng)人機接觸系統(tǒng)接收到運行數(shù)據(jù)語句時，系統(tǒng)執(zhí)行輸入的運行程序，并結(jié)合實際運行命令存儲數(shù)據(jù)，處理系統(tǒng)進行自動化處理，達到整體程序的協(xié)調(diào)運行，從而完善分布式控制技術(shù)的實際應(yīng)用操作能力。

3結(jié)論

分布式控制軟件技術(shù)是我國技術(shù)發(fā)展中技術(shù)應(yīng)用科學(xué)化手段，結(jié)合分布式控制技術(shù)系統(tǒng)的科學(xué)性分析，對分布式控制系統(tǒng)進行研究，把握分布式技術(shù)應(yīng)用的基本特征和實際應(yīng)用技術(shù)的分析，實現(xiàn)我國技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用手段的逐步創(chuàng)新發(fā)展。

參考文獻

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篇2

關(guān)鍵詞：樓宇自動化自動化控制系統(tǒng)

中圖分類號：TN830.1文獻標識碼： A 文章編號：

樓宇自動化系統(tǒng)是智能建筑的重要組成部分，其任務(wù)是對建筑物內(nèi)的電力、照明、空調(diào)、給排水、防災(zāi)、保安、車庫管理等設(shè)備或系統(tǒng)以集中監(jiān)視、控制和管理為目的，以提供一個既安全可靠，又節(jié)約能源，而且舒適宜人的工作或居住環(huán)境。

一、樓宇自動化系統(tǒng)的組成

樓宇建筑通常包括暖通空調(diào)、給排水、供配電、照明、電梯、消防、安全防范等子系統(tǒng)，樓宇自動化系統(tǒng)由以上系統(tǒng)的場控制站、數(shù)據(jù)采集站、工程師站、操作員站、監(jiān)控計算機和管理計算機通過數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)被有機地結(jié)合起來，組成分級分布控制系統(tǒng)，它是運用計算機數(shù)據(jù)處理、自動測量及控制技術(shù)，對以上子系統(tǒng)的機電設(shè)備進行自動控制和統(tǒng)一管理。

二、樓宇自動化系統(tǒng)的原理

樓宇自動化系統(tǒng)采用的是分布式控制系統(tǒng)，它的特征是“集中管理，分散控制”，即用分布在現(xiàn)場被控設(shè)備處的微型計算機控制裝置完成被控設(shè)備的實時檢測和控制任務(wù)，克服了計算機集中控制帶來的危險性高度集中的不足和常規(guī)儀表控制功能單一的局限性。安裝于中央控制室的中央管理計算機具有CRT顯示、打印輸出、豐富的軟件管理和很強的數(shù)字通信功能，能完成集中操作、顯示、報警、打印與優(yōu)化控制等任務(wù)，避免了常規(guī)儀表控制分散后人機聯(lián)系困難、無法統(tǒng)一管理的缺點，保證設(shè)備在最佳狀態(tài)下運行。

2.1分布式控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)

數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)是分布式控制系統(tǒng)的支柱。整個分布式控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，實質(zhì)上是一個網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場控制站、數(shù)據(jù)采集站、工程師站、操作員站、監(jiān)控計算機等都是這個網(wǎng)絡(luò)上的“節(jié)點”，都含有CPU和網(wǎng)絡(luò)接口，它們都有自己特定的網(wǎng)絡(luò)地址，可以通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)中的各節(jié)點處于平等地位，既能共享資源，又不相互依賴，形成既有統(tǒng)一指揮，又使危險分散的功能結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)區(qū)具有極大的伸縮性，可擴性很強，可以滿足分布式控制系統(tǒng)擴充與升級的需要，十分靈活、方便。

2.2分布式控制系統(tǒng)的進一步分散化

(1)LonWorks技術(shù)，LonWorks是一種完全分布式控制的局部操作網(wǎng)技術(shù)。LonWorks網(wǎng)絡(luò)節(jié)點由神經(jīng)元芯片、收發(fā)器、固件和I／O接口電路組成。神經(jīng)元芯片是這種智能節(jié)點的核心，它由媒體訪問控制處理器、網(wǎng)絡(luò)處理器和應(yīng)用處理器組成，這就使得節(jié)點既能管理網(wǎng)絡(luò)通信，又具有控制功能。

(2)傳統(tǒng)的分布式控制系統(tǒng)在現(xiàn)場控制站這一級依然是一個集中式結(jié)構(gòu)，而現(xiàn)在的分布式控制系統(tǒng)是在原有分布式控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，采用LonWorks現(xiàn)場總線的建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)發(fā)展起來的新系統(tǒng)，標準LAN為原有的分布式控制系統(tǒng)，使用BACnet協(xié)議，以利于實現(xiàn)多種供應(yīng)商的不同類型的子系統(tǒng)之間的通信信息交換，把具有控制功能的各個島連成一個整體。新增的LonWorks現(xiàn)場總線使用LonTalk協(xié)議，把控制功能進一步分散到現(xiàn)場級儀表，標準LAN與現(xiàn)場總線之間的路由器相聯(lián)。這樣BACnet和LonMark兩項標準互相補充，互為依托，構(gòu)成一個完全分散的、真正開放的建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)。

三、樓宇自動化系統(tǒng)的硬件、軟件的配置

1、樓宇自動化系統(tǒng)的硬件主要由下列幾部分組成：

(1)建筑物監(jiān)視系統(tǒng)：提供一個以windows環(huán)境下的人機交互界面，為工程師提供應(yīng)用程序的編制平臺，為操作人員提供直觀和快捷的操作界面。中央管理機實現(xiàn)對個系統(tǒng)的集中監(jiān)測、管理與最優(yōu)控制。

(2)建筑物控制系統(tǒng)：對所需的模擬量輸入/輸出和數(shù)字量輸入/輸出進行現(xiàn)場監(jiān)視和控制。

(3)建筑物防火及保安系統(tǒng)：實現(xiàn)出入控制，保安監(jiān)視和控制，集成攝像控制，火災(zāi)報警等功能。

2、樓宇自動化系統(tǒng)軟件的配置有：

(1)身份鑒別軟件：只有操作員身份密碼，才能行使操作員職責(zé)范圍內(nèi)的指令。

(2)常規(guī)記錄軟件：負責(zé)常規(guī)記錄資料的處理、顯示、打印。

(3)節(jié)能控制軟件：根據(jù)室外的溫度相對濕度，充分發(fā)揮自然潛力，控制空調(diào)系統(tǒng)的運行、節(jié)約能源。

(4)運行時間累計、維修記錄軟件：在設(shè)備累計運行時間超過設(shè)定值時，進行報警，這是供預(yù)防性維修保養(yǎng)用的。

(5)故障報告軟件：負責(zé)設(shè)備的故障報警，以及故障的顯示和打印記錄。

(6)最大負荷限制軟件：當(dāng)實際負荷超過額定的極限值時，發(fā)出報警信號，同時切除預(yù)定可以切斷的負荷，減少電費的開支。

四、樓宇自動化系統(tǒng)將實現(xiàn)如下主要功能：

1、中央空調(diào)系統(tǒng)的監(jiān)控管理

(1)監(jiān)視控制整個大廈的空調(diào)系統(tǒng)（包括：風(fēng)機盤管控制、冷熱水泵旁通控制、冷卻水塔進水控制等；

(2)通過冷凍水的供/回水溫度和流量測量、自動計算出空調(diào)系統(tǒng)的冷負荷，并在樓宇自動化系統(tǒng)的CRT上顯示；

(3)根據(jù)實際的冷負荷通過空調(diào)冷凍水機組帶的群控裝置來決定冷凍水機組的啟停數(shù)，以達到最佳的節(jié)能效果；

(4)測量并自動控制冷凍水系統(tǒng)供/回水總管的差壓，維持系統(tǒng)要求的差壓值。

2、給排水系統(tǒng)的監(jiān)控管理

(1)樓宇自動化系統(tǒng)將監(jiān)控給排水系統(tǒng)的所有水泵的運行狀態(tài)；

(2)樓宇自動化系統(tǒng)將對給排水系統(tǒng)的設(shè)備運行時間、狀態(tài)、水量、壓力值進行記錄；

(3)當(dāng)水泵出現(xiàn)故障時，樓宇自動化系統(tǒng)會通過聯(lián)鎖控制備用泵自動投入運行；

(4)監(jiān)控給排水系統(tǒng)的如下設(shè)備：生活給水泵、消防給水泵、自動噴淋泵、穩(wěn)壓水泵、排污泵、屋頂水池、地下水池、污水池、給排水監(jiān)控系統(tǒng)。

3、供配電監(jiān)控系統(tǒng)

變配電系統(tǒng)正常運行，可靠供電是智能大廈安全使用的保證。因此，智能大廈的控制中心要控制、監(jiān)視、記錄供電系統(tǒng)的運行情況，主要包括：

(1)高壓系統(tǒng)：進線與蹭聯(lián)絡(luò)斷路器狀態(tài)控制監(jiān)測、電壓、電流、頻率、有功功率、無功功率、變壓器溫度及故障狀態(tài)顯示與報警；

(2)低壓系統(tǒng)：進線與聯(lián)絡(luò)斷路器狀態(tài)控制監(jiān)測、電壓、電流、功率因數(shù)、重要輸出支路斷路狀態(tài)監(jiān)控、故障情況顯示、報警；

(3)直流系統(tǒng)：交流電源主進線斷路器控制、直流輸出、電壓、電流及故障狀態(tài)顯示報警；

(4)發(fā)電機系統(tǒng)：發(fā)電機啟動、供電、主斷路器狀態(tài)、電壓、電流、頻率、轉(zhuǎn)速、油箱位高低、水溫等顯示、故障報警、斷路器狀態(tài)控制；

(5)照明系統(tǒng)：根據(jù)大廈內(nèi)的使用功能、分成不同的區(qū)域照明，如辦公室照明、走廊照明、大廈立面照明、航空障礙燈照明、室外環(huán)境照明等，按照時間順序及使用需要，由中央監(jiān)控系統(tǒng)控制開、關(guān)狀態(tài)，故障顯示。

4、保安自動化系統(tǒng)，樓宇自動化系統(tǒng)將監(jiān)控保安系統(tǒng)的如下設(shè)備：門禁系統(tǒng)、閉路電視系統(tǒng)、防盜報警系統(tǒng)、巡更系統(tǒng)。

篇3

關(guān)鍵詞：工業(yè)自動化控制；計算機控制技術(shù)；應(yīng)用路徑；網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

中圖分類號：TP273文獻標識碼：A文章編號：1674-098X(2015)10(a)-0132-02

作者簡介：吳高杰（1991,4—）,男，江蘇江陰人，本科，學(xué)員，研究方向：計算機控制其他機器工作

在市場經(jīng)濟快速發(fā)展的今天，工業(yè)企業(yè)面臨著巨大的市場競爭，因此，對于工業(yè)制造企業(yè)而言，如何在確保產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)上，最大限度提高企業(yè)生產(chǎn)效率，已經(jīng)逐漸成為了工業(yè)制造企業(yè)所普遍面臨的難題。工業(yè)自化已經(jīng)成為了行業(yè)發(fā)展的趨勢，而計算機控制技術(shù)則在其中發(fā)揮著重要的作用，NC、PLC等先進技術(shù)的使用成為了計算機控制系統(tǒng)在工業(yè)自動化控制中應(yīng)用的鍵，其自身的發(fā)展也逐漸向著精密化、靈活化、開放化的方向發(fā)展。

1工業(yè)自動化技術(shù)概述

石油、石化、建材、冶金等都屬于工業(yè)生產(chǎn)，它所涵蓋的范圍廣泛，可以是指一臺生產(chǎn)的設(shè)備或是一條生產(chǎn)線，也可以指一間廠或是一家企業(yè)。在工業(yè)制造行業(yè)中，工業(yè)自動化技術(shù)指的是一項綜合性技術(shù)，它強調(diào)的是在綜合利用計算機技術(shù)、電子設(shè)備、控制理論以及相關(guān)的儀器儀表的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)對工業(yè)生產(chǎn)制造全過程的動態(tài)化、智能化監(jiān)測和控制。在這個過程中，實現(xiàn)對生產(chǎn)工藝的優(yōu)化、生產(chǎn)資料的合理配置，并為決策者的決策行動提供參考，其最終目的是提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)消耗和成本，減少對環(huán)境的污染?？傮w而言，工業(yè)自動化技術(shù)包含了三個部分，分別是硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)和系統(tǒng)技術(shù)。硬件系統(tǒng)中包含了各項控制設(shè)備和儀器，以及執(zhí)行命令的執(zhí)行器等。系統(tǒng)技術(shù)則包含了各項集成技術(shù)，具體包括硬件集成技術(shù)、軟件集成技術(shù)、軟件和硬件集成技術(shù)等。而各類軟件則屬于軟件系統(tǒng)，在工業(yè)自動化系統(tǒng)中，包括了管理軟件、控制軟件和測量軟件等。這三個部分的內(nèi)司其職，又相互配合，共同實現(xiàn)了工業(yè)的自動化生產(chǎn)和控制。將自動化技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)制造行業(yè)，對提高企業(yè)員工素質(zhì)、提高企業(yè)生產(chǎn)制造能力具有重要意義，同時，這也是優(yōu)化工業(yè)行業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，避免“三高”的重要舉措。

2計算機控制技術(shù)概述

計算機控制技術(shù)質(zhì)是以計算機技術(shù)為核心的一項技術(shù)，其主要的目標是采集和控制生產(chǎn)過程中的各項參數(shù)，并以計算機硬件系統(tǒng)為依托，利用相應(yīng)的控制軟件，實現(xiàn)對工業(yè)生產(chǎn)過程的自動化控制。換而言之，工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的實現(xiàn)需要以計算機控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)。計算機控制系統(tǒng)由軟件控制算法、硬件系統(tǒng)和上位機操控軟件三個部分構(gòu)成。在這個系統(tǒng)中，計算機擁有高速的計算能力和數(shù)據(jù)處理能力，因此被運用于各項命令的執(zhí)行，通過對被控對象的控制，達到工業(yè)自動化控制的目的。事實上，從很大程度上來說，對計算機的控制也需要借助一些輔助部件。上位機操控軟件的主要作用是現(xiàn)人機的交互，其最大的作用在于實現(xiàn)程序和數(shù)據(jù)的輸入和輸出，同時承擔(dān)數(shù)據(jù)庫構(gòu)建的任務(wù)，以便于實現(xiàn)對工業(yè)生產(chǎn)過程的控制，在發(fā)現(xiàn)異常狀況時能夠發(fā)出警報。在輔助工業(yè)控制系統(tǒng)運行過程中，計算機控制系統(tǒng)需要進行經(jīng)常性的信息交互，通常情況下，信息交互能夠采用有線通訊和無線通訊兩種方式?？偠灾嬎銠C控制系統(tǒng)的要目的一方面在于實現(xiàn)對運動過程的控制；另一方面是實現(xiàn)控對象的優(yōu)化。

3計算機控制系統(tǒng)的工作原理

硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)是計算機控制系統(tǒng)兩個重要組成部分，要想實現(xiàn)計算機控制系統(tǒng)的控制功能，需要采取專門的數(shù)字、模擬轉(zhuǎn)換設(shè)備。在實際工業(yè)自動化控制過程中，通常會采用實時控制方式，大多數(shù)控制過程計算機運行的可靠性要求較高，但是對其運算速度并無硬性要求，只強調(diào)其必須能夠響應(yīng)及時。計算機控制系統(tǒng)實現(xiàn)工業(yè)自動化控制的工作原理主要分為三個步驟：第一，數(shù)據(jù)采集。通過對被控制目標的瞬時值進行檢測，實現(xiàn)對相關(guān)數(shù)據(jù)的收集，隨后將相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸至工業(yè)自動化控制計算機中。第二，實時決策。通過計算機中的特定軟件，對所采集到的數(shù)據(jù)的狀態(tài)進行計算和分析，根據(jù)預(yù)定的控制規(guī)則，執(zhí)行下一步控制計劃。第三，完成控制任務(wù)。計算機所做出的決策會發(fā)送給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)以控制信號為依據(jù)，對相關(guān)任務(wù)進行分配，并執(zhí)行相關(guān)的控制動作，完成自動化控制的任務(wù)。在實際控制工作中，三個控制過程不斷重復(fù)循環(huán)，確保系統(tǒng)能夠按照相應(yīng)的要求進行工作，且能夠處理一些設(shè)備自身和控制對象的異常情況。

4工業(yè)自動化控制中計算機控制技術(shù)的運用

工業(yè)生產(chǎn)過程中，計算機控制技術(shù)在自動化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用路徑可從數(shù)字控制、可編程邏輯控制器、分布式控制系統(tǒng)、計算機傳感器等五個方面進行分析。

4.1數(shù)字控制

數(shù)字控制（NC）是自動化方法的一種，指的是借助符號和數(shù)字等對工業(yè)生產(chǎn)過程進行編程控制，因此，也簡稱為“數(shù)控”。要實現(xiàn)數(shù)字控制，需借助專門的計算機設(shè)備，將操作命令以數(shù)字的狀態(tài)發(fā)送給設(shè)備，使得設(shè)備能夠依據(jù)原先設(shè)計好的程序運行。在數(shù)字控制系統(tǒng)中軟件技術(shù)是核心和關(guān)鍵所在，對設(shè)備的自動化控制具有重要影響，良好的數(shù)字控制技術(shù)是提高設(shè)備自動化運行能力的重點。在診斷設(shè)備故障和設(shè)備維修的過程中，數(shù)字控制能夠診斷出AI故障，運用計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，還可實現(xiàn)遠程診斷和遠程監(jiān)控。另外，通過已建立的數(shù)據(jù)庫功能，還可對系統(tǒng)進行檢修和維護，修復(fù)相關(guān)故障，并在漏洞擴大之前實現(xiàn)零件的更換，最大限度提高數(shù)控系統(tǒng)的安全性、可靠性和穩(wěn)定性。

4.2可編程邏輯控制器

可編程邏輯控制器（PLC）從本質(zhì)上而言是一臺計算機，其主要是為工業(yè)生產(chǎn)而專門研發(fā)的。數(shù)字運算操作是其基礎(chǔ)性工作，而編程存儲器則是其核心，模型和數(shù)字是其輸入或輸出的主要方式，通過這種數(shù)字或模型的輸入和輸出實現(xiàn)對工業(yè)生產(chǎn)過程和機械設(shè)備的自動化控制。可編程邏輯控制器在被運用于工業(yè)生產(chǎn)制造后，其工作內(nèi)容也被分為個部分，主要是數(shù)據(jù)采集和輸入、命令程序的執(zhí)行、結(jié)果的輸出和刷新，這三部分的工作內(nèi)容共同形成了一個掃描周期。可編程邏輯控制器工業(yè)自動化控制中的使用較為廣泛，歸根結(jié)底是因為其自身在性能方面擁有諸多優(yōu)勢。首先，它具有使用便捷、操作簡單的特點。其次，它的功能較為強大，設(shè)施設(shè)備齊全，表現(xiàn)出良好的性價比。再次，它的運行可靠性高，能夠適應(yīng)各種不同的生產(chǎn)制造環(huán)境，且抗干擾能力強。最后，它具有維護和檢修方便的特點，能夠?qū)崿F(xiàn)相關(guān)程序的在線修改。

4.3分布式控制系統(tǒng)

工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中分布式控制系統(tǒng)從本質(zhì)和功能上來講，就是一個中型的計算機控制系統(tǒng)。這個分布式的控制系統(tǒng)，能夠通過計算機技術(shù)實現(xiàn)對生產(chǎn)過程中相關(guān)數(shù)據(jù)的收集、處理和分析，進而實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的控制。這種多級計算機控制系統(tǒng)的運用是以計算機運行速度的提高和微型計算機的使用為基礎(chǔ)的，它的出現(xiàn)使得自動化技術(shù)中計算機控制技術(shù)的使用更加科學(xué)可靠，其出現(xiàn)和發(fā)展與計算機技術(shù)的發(fā)展有著密不可分的聯(lián)系。集散型計算機控制系統(tǒng)的主要工作則是實現(xiàn)對自動化生產(chǎn)工程中相關(guān)數(shù)據(jù)的分析，并將分析所得信息反饋給計算機，在這個分析和反饋的過程中，中央計算機只負責(zé)系統(tǒng)的集中管理和分散控制工作，使得工業(yè)自動化控制系統(tǒng)工作的可靠性大大增強。場控器是分布式控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，通常情況下場控器中包含了I/0部件，通過該部件分布式控制系統(tǒng)可實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的采集和控制、執(zhí)行，再經(jīng)由人機接口，實現(xiàn)執(zhí)行命令的，再通過網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)信息的傳遞。在現(xiàn)場控制器中，又包含了控制回路等，回路控制中的相關(guān)算法預(yù)先存儲于運行內(nèi)存中，在實際操作中，能夠依據(jù)自動控制需求，進行組態(tài)。

4.4計算機傳感器

在工業(yè)自動化控制中計算機控制技術(shù)的運用和實現(xiàn)需要依賴于網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、軟件技術(shù)和傳感設(shè)備的支持，在這其中傳感設(shè)備發(fā)揮了至關(guān)重要的作用，它是實現(xiàn)工業(yè)自動化控制中自動化監(jiān)測的重要條件。傳感設(shè)備具有數(shù)字化、智能化、系統(tǒng)化和精密化的特點，其相關(guān)性能從某種程度上來說決定著工業(yè)企業(yè)自動化生產(chǎn)的產(chǎn)品的品質(zhì)。計算機控制系統(tǒng)通過傳感器的使用，實現(xiàn)對相關(guān)數(shù)據(jù)信息的收集和整理，進而獲取設(shè)備運行的狀態(tài)信息，實現(xiàn)對設(shè)備各項參數(shù)的動態(tài)化監(jiān)測和控制，確保自動化控制設(shè)備運行狀態(tài)安全，最終達到提高工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的目的?，F(xiàn)階段，計算機傳感器的使用正處于發(fā)展階段，在未來的發(fā)展過程中，其運行的可靠性和精確性都將得到有效的提高，最終向著更高級的智能化和更低的能源消耗方向發(fā)展，其綜合性能將得到大大提升。

4.5自動化生產(chǎn)中的現(xiàn)場總線應(yīng)用

現(xiàn)場總線指的是數(shù)字化通信的檢測和控制系統(tǒng)，其被廣泛運用于工業(yè)自動化制造行業(yè)中。現(xiàn)場總線擁有專門的處理器，將這個處理器與測量控制器連接后，可實現(xiàn)計算和通信的能力。它使用雙絞線作為通信的媒介，能夠?qū)崿F(xiàn)計算機網(wǎng)絡(luò)與測量控制器的多個對等連接，自動化生產(chǎn)的現(xiàn)場總線能夠?qū)⒎稚⒌臏y量控制器變成網(wǎng)絡(luò)探測的節(jié)點，實現(xiàn)聯(lián)機式的自動控制?，F(xiàn)場總線的使用為自動控制設(shè)備和系統(tǒng)之間的信息交互和數(shù)據(jù)分析提供了保障，再通過計算機網(wǎng)絡(luò)的作用，能夠第一時間發(fā)現(xiàn)設(shè)備運行的異常狀況，并實現(xiàn)異常狀況的及時排除，使得工業(yè)企業(yè)的自動化生產(chǎn)過程中信息溝通更加便捷?，F(xiàn)場總線在信息交互、數(shù)據(jù)更新和信息顯示等方面都表現(xiàn)出了強大的優(yōu)勢，因此，在自動化技術(shù)未來的發(fā)展中，現(xiàn)場總線技術(shù)的使用是其必然的發(fā)展趨勢。

5計算機控制系統(tǒng)的應(yīng)用特點

計算機控制技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域使用廣泛，其運用涉及到網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、傳感技術(shù)、控制軟件、自動控制技術(shù)等。近些年來，伴隨著計算機技術(shù)和工業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，工業(yè)自動化控制中計算機控制技術(shù)的應(yīng)用水平越來越高，其科技含量也越來越高，有效加快了企業(yè)的現(xiàn)代化進程，其應(yīng)用的優(yōu)勢主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）開放性特點。相對而言計算機自動化控制系統(tǒng)具有公開性和開放性的特點，其開放性特點主要表現(xiàn)在能夠?qū)崿F(xiàn)所有設(shè)備和系統(tǒng)的連接，確保各項設(shè)備正常運轉(zhuǎn)。在實際操作中，工業(yè)企業(yè)可根據(jù)自身的實際需求，選擇接入的系統(tǒng)和設(shè)備，表現(xiàn)出極大的靈活性和便捷性。

（2）交互性和可操作性特點。計算機控制系統(tǒng)中的各項設(shè)備能夠相互連接，共同構(gòu)成一個數(shù)據(jù)傳遞的系統(tǒng)，因此，在這個系統(tǒng)中各項設(shè)備是可以相互替換和代替的。

（3）智能化特點。計算機控制下的自動化系統(tǒng)的總線具有智能化的特點，現(xiàn)場總線通過傳感設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)對現(xiàn)場各設(shè)備的分析和監(jiān)控，并在此基礎(chǔ)上，實現(xiàn)對設(shè)備的自動化控制，確保其能夠?qū)崟r監(jiān)測設(shè)備運行狀態(tài)，及時處理系統(tǒng)故障。

（4）精確性高。相對于一般調(diào)節(jié)器而言，計算機控制系統(tǒng)具有超強的數(shù)值運算能力，能夠最大限度縮小和控制偏差，確保其控制精度不會受到元件老化、噪音等因素的影響。

6結(jié)語

總之，工業(yè)企業(yè)的自動化生產(chǎn)是一個復(fù)雜的過程，尤其是在這其中還摻雜了許多大型設(shè)備和先進技術(shù)的使用，大大增加了自動控制的難度。計算機技術(shù)在工業(yè)自動化控制中的使用，為其提供了強有力的技術(shù)支持，為其進步和發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，也為企業(yè)進一步降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率提供了可能。在未來的發(fā)展過程中，必須加強對計算機控制技術(shù)的研究，除了不斷完善現(xiàn)有的技術(shù)之外，還應(yīng)該加強對新技術(shù)的研發(fā)，使計算機控制技術(shù)能夠更好地服務(wù)于工業(yè)自動化控制技術(shù)，促使我國工業(yè)產(chǎn)業(yè)健康、穩(wěn)定、可持續(xù)發(fā)展。

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篇4

關(guān)鍵詞：智能建筑；樓宇；自動化系統(tǒng)；理論

建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)（簡稱BAS），是智能建筑的一部分，能對建筑物內(nèi)的能源使用、環(huán)境、交通及安全設(shè)施進行監(jiān)測、控制等發(fā)揮作用，可以提供安全可靠、節(jié)約能源、舒適宜人的工作或居住環(huán)境。建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)通常包括暖通空調(diào)、給排水、供配電、照明、電梯、消防、安全防范等子系統(tǒng)。它的基本功能有：（1）自動監(jiān)視并控制各種機電設(shè)備的起、停，顯示或打印當(dāng)前運轉(zhuǎn)狀態(tài)。（2）自動檢測、顯示、打印各種機電設(shè)備的運行參數(shù)及其變化趨勢或歷史數(shù)據(jù)。（3）根據(jù)外界條件、環(huán)境因素、負載變化情況自動調(diào)節(jié)各種設(shè)備，使之始終運行于最佳狀態(tài)。（4）監(jiān)測并及時處理各種意外、突發(fā)事件。（5）實現(xiàn)對大樓內(nèi)各種機電設(shè)備的統(tǒng)一管理、協(xié)調(diào)控制。（6）能源管理：水、電、氣等的計量收費、實現(xiàn)能源管理自動化。（7）設(shè)備管理：包括設(shè)備檔案、設(shè)備運行報表和設(shè)備維修管理等。

一、樓宇自動化控制系統(tǒng)的原理

樓控系統(tǒng)采用的是現(xiàn)代控制理論的集散型計算機控制系統(tǒng)，也稱分布式控制系統(tǒng)（簡稱DCS）。它的特征是“集中管理分散控制”，即用分布在現(xiàn)場被控設(shè)備處的微型計算機控制裝置（DDC）完成被控設(shè)備的實時檢測和控制任務(wù)，克服了計算機集中控制帶來的危險性高度集中的不足和常規(guī)儀表控制功能單一的局限性。安裝于中央控制室的中央管理計算機具有CRT顯示、打印輸出、豐富的軟件管理和很強的數(shù)字通信功能，能完成集中操作、顯示、報警、打印與優(yōu)化控制等任務(wù)，避免了常規(guī)儀表控制分散后人機聯(lián)系困難、無法統(tǒng)一管理的缺點，保證設(shè)備在最佳狀態(tài)下運行。

二、分布式控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)

數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)是分布式控制系統(tǒng)的支柱。整個分布式控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，實質(zhì)上是一個網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場控制站、數(shù)據(jù)采集站、工程師站、操作員站、監(jiān)控計算機等都是這個網(wǎng)絡(luò)上的“節(jié)點”，都含有CPU和網(wǎng)絡(luò)接口，它們都有自己特定的網(wǎng)絡(luò)地址，可以通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)中的各節(jié)點處于平等地位，既能共享資源，又不相互依賴，形成既有統(tǒng)一指揮，又使危險分散的功能結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)區(qū)具有極大的伸縮性，可擴性很強，可以滿足分布式控制系統(tǒng)擴充與升級的需要，十分靈活、方便。

第一、控制網(wǎng)絡(luò)特點 分布式控制系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)不同于通用計算機網(wǎng)絡(luò)，與一般的通信網(wǎng)絡(luò)比較，它有如下特殊要求：①有高可靠性和安全性，要求傳遞的信息絕對準確、可靠，為此常采用冗余技術(shù)、后備措施和自診斷功能。如：控制站采用雙CPU板，雙I/0板等。②具有良好的實時性。③對環(huán)境適應(yīng)性強。

第二、網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu) 建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)常用的有總線網(wǎng)和環(huán)網(wǎng)，在兩種結(jié)構(gòu)中任意兩節(jié)點通信可直接通過網(wǎng)絡(luò)進行，各節(jié)點處于平等地位。

第三、網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議 組成建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)，必須有一種大家都能接受并且共同遵守的工作語言來實現(xiàn)相互之間的對話，這就是數(shù)據(jù)通信協(xié)議標準。

三、現(xiàn)場總線技術(shù)的應(yīng)用——分布式控制系統(tǒng)的進一步分散化

第一、現(xiàn)場總線概況 現(xiàn)場總線是連接智能現(xiàn)場設(shè)備和自動化系統(tǒng)的數(shù)字式雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)。不同的現(xiàn)場總線遵循的協(xié)議不同，接口標準不同，各具特色。現(xiàn)場總線技術(shù)具有如下一些特點：1、以數(shù)字信號取代4-20mA的模擬信號，極大地提高了信號轉(zhuǎn)換的精度和可靠性，因此現(xiàn)場總線具有很高的性能價格比。2、現(xiàn)場總線把處于設(shè)備現(xiàn)場的智能儀表（智能傳感器、智能執(zhí)行器）連成網(wǎng)絡(luò)，使控制、報警、趨勢分析等功能分散到現(xiàn)場儀表，使控制結(jié)構(gòu)進一步分散化，導(dǎo)致控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的變化。3、符合同一現(xiàn)場總線標準的不同廠家的儀表、裝置可以聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)互操作，不同標準通過網(wǎng)關(guān)或路由器也可互聯(lián)，現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)是一個開放式系統(tǒng)。

第二、分布式控制系統(tǒng)的進一步分散化

傳統(tǒng)的分布式控制系統(tǒng)在現(xiàn)場控制站這一級依然是一個集中式結(jié)構(gòu)，而現(xiàn)在的分布式控制系統(tǒng)是在原有分布式控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，采用Lon Works現(xiàn)場總線的建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)發(fā)展起來的新系統(tǒng)，標準LAN為原有的分布式控制系統(tǒng)，使用BAC net協(xié)議，以利于實現(xiàn)多種供應(yīng)商的不同類型的子系統(tǒng)之間的通信信息交換，把具有控制功能的各個島連成一個整體。新增的Lon Works現(xiàn)場總線使用Lon Talk協(xié)議，把控制功能進一步分散到現(xiàn)場級儀表，標準LAN與現(xiàn)場總線之間的路由器相聯(lián)。這樣BAC net和Lon Mark兩項標準互相補充，互為依托，構(gòu)成一個完全分散的、真正開放的建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)。

樓宇自動化系統(tǒng)設(shè)備的發(fā)展歷史及相關(guān)產(chǎn)品簡介

四、樓宇設(shè)備自動化系統(tǒng)的四代產(chǎn)品

第一代：CCMS中央監(jiān)控系統(tǒng)（20世紀70年代產(chǎn)品）

BAS從儀表系統(tǒng)發(fā)展成計算機系統(tǒng)，采用計算機鍵盤和CRT構(gòu)成中央站，打印機代替了記錄儀表，散設(shè)于建筑物各處的信息采集站DGP（連接著傳感器和執(zhí)行器等設(shè)備）通過總線與中央站連接在一起組成中央監(jiān)控型自動化系統(tǒng)。DGP分站的功能只是上傳現(xiàn)場設(shè)備信息，下達中央站的控制命令。一臺中央計算機操縱著整個系統(tǒng)的工作。中央站采集各分站信息，作出決策，完成全部設(shè)備的控制，中央站根據(jù)采集的信息和能量計測數(shù)據(jù)完成節(jié)能控制和調(diào)節(jié)。

第二代：DCS集散控制系統(tǒng)（20世紀80年代產(chǎn)品）

隨著微處理機技術(shù)的發(fā)展和成本降低，DGP分站安裝了CPU，發(fā)展成直接數(shù)字控制器DDC。配有微處理機芯片的DDC分站，可以獨立完成所有控制工作，具有完善的控制、顯示功能，進行節(jié)能管理，可以連接打印機、安裝人機接口等。BAS由4級組成，分別是現(xiàn)場、分站、中央站、管理系統(tǒng)。集散系統(tǒng)的主要特點是只有中央站和分站兩類接點，中央站完成監(jiān)視，分站完成控制，分站完全自治，與中央站無關(guān)，保證了系統(tǒng)的可靠性。

第三代：開放式集散系統(tǒng)（20世紀90年代產(chǎn)品）

隨著現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展，DDC分站連接傳感器、執(zhí)行器的輸人輸出模塊，應(yīng)用LON現(xiàn)場總線，從分內(nèi)部走向設(shè)備現(xiàn)場，形成分布式輸入輸出現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)層，從而使系統(tǒng)的配置更加靈活，由于Lon Works技術(shù)的開放性，也使分站具有了一定程度的開放規(guī)模。BAS控制網(wǎng)絡(luò)就形成了3層結(jié)構(gòu)，分別是管理層（中央站）、自動化層（DDC分站）和現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)層（LON）。

第四代：網(wǎng)絡(luò)集成系統(tǒng)（21世紀產(chǎn)品）

隨著企業(yè)網(wǎng)Intranet建立，建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)必然采用Web技術(shù)，并力求在企業(yè)網(wǎng)中占據(jù)重要位置，BAS中央站嵌入Web服務(wù)器，融合Web功能，以網(wǎng)頁形式為工作模式，使BAS與Intranet成為一體系統(tǒng)。

網(wǎng)絡(luò)集成系統(tǒng)（EDI）是采用Web技術(shù)的建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)，它有一組包含保安系統(tǒng)、機電設(shè)備系統(tǒng)和防火系統(tǒng)的管理軟件。

EBI系統(tǒng)從不同層次的需要出發(fā)提供各種完善的開放技術(shù)，實現(xiàn)各個層次的集成，從現(xiàn)場層、自動化層到管理層。EBI系統(tǒng)完成了管理系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的一體化。網(wǎng)絡(luò)集成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖7所示。

目前，規(guī)模和影響較大的樓宇設(shè)備供應(yīng)公司有美國霍尼維爾公司、江森公司、KMC公司、德國西門子公司等。

總之，樓宇自動化控制技術(shù)在我國還是一個新興的技術(shù)領(lǐng)域，隨著更多智能建筑的出現(xiàn)，將有更加先進的技術(shù)補充到這一領(lǐng)域中，使這一技術(shù)更加成熟、完善。

參考文獻：

[1]許健.計算機模擬及其應(yīng)用和發(fā)展[M].青海師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）.2002年01期.

篇5

1 機電一體化技術(shù)發(fā)展

機電一體化是機械、微電子、控制、計算機、信息處理等多學(xué)科的交叉融合，其發(fā)展和進步有賴于相關(guān)技術(shù)的進步與發(fā)展，其主要發(fā)展方向有數(shù)字化、智能化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化。

1.1 數(shù)字化

微控制器及其發(fā)展奠定了機電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎(chǔ)，如不斷發(fā)展的數(shù)控機床和機器人；而計算機網(wǎng)絡(luò)的迅速崛起，為數(shù)字化設(shè)計與制造鋪平了道路，如虛擬設(shè)計、計算機集成制造等。數(shù)字化要求機電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護性、自診斷能力以及友好人機界面。數(shù)字化的實現(xiàn)將便于遠程操作、診斷和修復(fù)。

1.2 智能化

即要求機電產(chǎn)品有一定的智能，使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。例如在CNC數(shù)控機床上增加人機對話功能，設(shè)置智能I/O接口和智能工藝數(shù)據(jù)庫，會給使用、操作和維護帶來極大的方便。隨著模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色理論、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術(shù)的進步與發(fā)展，為機電一體化技術(shù)發(fā)展開辟了廣闊天地。

1.3 模塊化

由于機電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標準機械接口、動力接口、環(huán)境接口的機電一體化產(chǎn)品單元模塊是一項復(fù)雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調(diào)速電機一體的動力驅(qū)動單元；具有視覺、圖像處理、識別和測距等功能的電機一體控制單元等。這樣，在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計時，可以利用這些標準模塊化單元迅速開發(fā)出新的產(chǎn)品。

1.4 網(wǎng)絡(luò)化

由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾。而遠程控制的終端設(shè)備本身就是機電一體化產(chǎn)品，現(xiàn)場總線和局域網(wǎng)技術(shù)使家用電器網(wǎng)絡(luò)化成為可能，利用家庭網(wǎng)絡(luò)把各種家用電器連接成以計算機為中心的計算機集成家用電器系統(tǒng)，使人們在家里可充分享受各種高技術(shù)帶來的好處，因此，機電一體化產(chǎn)品無疑應(yīng)朝網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。

1.5 人性化

機電一體化產(chǎn)品的最終使用對象是人，如何給機電一體化產(chǎn)品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來愈重要，機電一體化產(chǎn)品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環(huán)境相協(xié)調(diào)，使用這些產(chǎn)品，對人來說還是一種藝術(shù)享受，如家用機器人的最高境界就是人機一體化。

1.6 微型化

微型化是精細加工技術(shù)發(fā)展的必然，也是提高效率的需要。微機電系統(tǒng)（Micro Electronic Mechanical Systems，簡稱MEMS）是指可批量制作的，集微型機構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號處理和控制電路，直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統(tǒng)。自1986年美國斯坦福大學(xué)研制出第一個醫(yī)用微探針，1988年美國加州大學(xué)Berkeley分校研制出第一個微電機以來，國內(nèi)外在MEMS工藝、材料以及微觀機理研究方面取得了很大進展，開發(fā)出各種MEMS器件和系統(tǒng)，如各種微型傳感器（壓力傳感器、微加速度計、微觸覺傳感器），各種微構(gòu)件（微膜、微粱、微探針、微連桿、微齒輪、微軸承、微泵、微彈簧以及微機器人等）。

2 機電一體化技術(shù)在鋼鐵企業(yè)中應(yīng)用

在鋼鐵企業(yè)中，機電一體化系統(tǒng)是以微處理機為核心，把微機、工控機、數(shù)據(jù)通訊、顯示裝置、儀表等技術(shù)有機的結(jié)合起來，采用組裝合并方式，為實現(xiàn)工程大系統(tǒng)的綜合一體化創(chuàng)造有力條件，增強系統(tǒng)控制精度、質(zhì)量和可靠性。機電一體化技術(shù)在鋼鐵企業(yè)中主要應(yīng)用于以下幾個方面：

2.1 智能化控制技術(shù)（IC）

由于鋼鐵工業(yè)具有大型化、高速化和連續(xù)化的特點，傳統(tǒng)的控制技術(shù)遇到了難以克服的困難，因此非常有必要采用智能控制技術(shù)。智能控制技術(shù)主要包括專家系統(tǒng)、模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，智能控制技術(shù)廣泛應(yīng)用于鋼鐵企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)、控制、設(shè)備與產(chǎn)品質(zhì)量診斷等各個方面，如高爐控制系統(tǒng)、電爐和連鑄車間、軋鋼系統(tǒng)、煉鋼―――連鑄―――軋鋼綜合調(diào)度系統(tǒng)、冷連軋等。

2.2 分布式控制系統(tǒng)（DCS）

分布式控制系統(tǒng)采用一臺中央計算機指揮若干臺面向控制的現(xiàn)場測控計算機和智能控制單元。分布式控制系統(tǒng)可以是兩級的、三級的或更多級的。利用計算機對生產(chǎn)過程進行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制。隨著測控技術(shù)的發(fā)展，分布式控制系統(tǒng)的功能越來越多。不僅可以實現(xiàn)生產(chǎn)過程控制，而且還可以實現(xiàn)在線最優(yōu)化、生產(chǎn)過程實時調(diào)度、生產(chǎn)計劃統(tǒng)計管理功能，成為一種測、控、管一體化的綜合系統(tǒng)。DCS具有特點控制功能多樣化、操作簡便、系統(tǒng)可以擴展、維護方便、可靠性高等特點。DCS是監(jiān)視集中控制分散，故障影響面小，而且系統(tǒng)具有連鎖保護功能，采用了系統(tǒng)故障人工手動控制操作措施，使系統(tǒng)可靠性高。分布式控制系統(tǒng)與集中型控制系統(tǒng)相比，其功能更強，具有更高的安全性。是當(dāng)前大型機電一體化系統(tǒng)的主要潮流。

2.3 開放式控制系統(tǒng)（OCS）

開放控制系統(tǒng)（Open Control System）是目前計算機技術(shù)發(fā)展所引出的新的結(jié)構(gòu)體系概念?！伴_放”意味著對一種標準的信息交換規(guī)程的共識和支持，按此標準設(shè)計的系統(tǒng)，可以實現(xiàn)不同廠家產(chǎn)品的兼容和互換，且資源共享。開放控制系統(tǒng)通過工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)使各種控制設(shè)備、管理計算機互聯(lián)，實現(xiàn)控制與經(jīng)營、管理、決策的集成，通過現(xiàn)場總線使現(xiàn)場儀表與控制室的控制設(shè)備互聯(lián)，實現(xiàn)測量與控制一體化。

2.4 計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）

鋼鐵企業(yè)的CIMS是將人與生產(chǎn)經(jīng)營、生產(chǎn)管理以及過程控制連成一體，用以實現(xiàn)從原料進廠，生產(chǎn)加工到產(chǎn)品發(fā)貨的整個生產(chǎn)過程全局和過程一體化控制。目前鋼鐵企業(yè)已基本實現(xiàn)了過程自動化，但這種“自動化孤島”式的單機自動化缺乏信息資源的共享和生產(chǎn)過程的統(tǒng)一管理，難以適應(yīng)現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)的要求。未來鋼鐵企業(yè)競爭的焦點是多品種、小批量生產(chǎn)，質(zhì)優(yōu)價廉，及時交貨。為了提高生產(chǎn)率、節(jié)能降耗、減少人員及現(xiàn)有庫存，加速資金周轉(zhuǎn)，實現(xiàn)生產(chǎn)、經(jīng)營、管理整體優(yōu)化，關(guān)鍵就是加強管理，獲取必須的經(jīng)濟效益，提高了企業(yè)的競爭力。美國、日本等一些大型鋼鐵企業(yè)在20世紀80年代已廣泛實現(xiàn)CIMS化。

2.5 現(xiàn)場總線技術(shù)（FBT）

現(xiàn)場總線技術(shù)（Fied Bus Technology）是連接設(shè)置在現(xiàn)場的儀表與設(shè)置在控制室內(nèi)的控制設(shè)備之間的數(shù)字式、雙向、多站通信鏈路。采用現(xiàn)場總線技術(shù)取代現(xiàn)行的信號傳輸技術(shù)（如4～20mA，DC直流傳輸）就能使更多的信息在智能化現(xiàn)場儀表裝置與更高一級的控制系統(tǒng)之間在共同的通信媒體上進行雙向傳送。通過現(xiàn)場總線連接可省去66%或更多的現(xiàn)場信號連接導(dǎo)線。現(xiàn)場總線的引入導(dǎo)致DCS的變革和新一代圍繞開放自動化系統(tǒng)的現(xiàn)場總線化儀表，如智能變送器、智能執(zhí)行器、現(xiàn)場總線化檢測儀表、現(xiàn)場總線化PLC（Programmable Logic Controller）和現(xiàn)場就地控制站等的發(fā)展。

篇6

【關(guān)鍵詞】綜采；液壓支架；自動化

液壓支架是煤礦綜合機械化采煤工作面的支護設(shè)備，是綜采的關(guān)鍵設(shè)備。隨著近年來電子計算機和自動控制技術(shù)的發(fā)展，采煤技術(shù)設(shè)備的自動化也日趨成熟，液壓支架的電液控制也隨之發(fā)展起來。液壓支架電液控制系統(tǒng)是目前液壓支架最先進的控制方式，是集機械、液壓、電子、計算機和通信網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)于一身，技術(shù)含量高、難度大，應(yīng)用于煤礦井下的一項高新技術(shù)產(chǎn)品。液壓支架電液控制系統(tǒng)不但可以自動控制液壓支架的動作，而且可以實現(xiàn)鄰架或遠程控制液壓支架，此外還可以對工作面液壓支架進行監(jiān)控，使液壓支架與其他采煤設(shè)備相配合，實現(xiàn)高效采煤。

1 系統(tǒng)原理

計算機分布式控制系統(tǒng)的通信結(jié)構(gòu)大多數(shù)為主從結(jié)構(gòu)。如果系統(tǒng)中的子控機沒有相互控制和相互通信的要求，采用主從通信結(jié)構(gòu)是合理的。但是如果有要求，采用主從通信結(jié)構(gòu)來設(shè)計系統(tǒng)雖然也能實現(xiàn)子控機之間相互控制和相互通信，但并不是子控機之間直接通信的，而是通過與主控機之間間接通信實現(xiàn)的，主控機起到通信“二傳手”的作用。顯然，與子控機之間能直接通信的控制系統(tǒng)相比，其響應(yīng)速度至少慢了一半，勢必影響到整個系統(tǒng)的性能。從這一觀點出發(fā)，采用主從通信結(jié)構(gòu)來設(shè)計要求子控機之間能夠相互控制和相互通信的計算機分布式控制系統(tǒng)是不合理的。根據(jù)液壓支架在綜采工作面中的實際工況以及液壓支架之間相互控制的要求，采用CAN總線結(jié)構(gòu)設(shè)計了多節(jié)點互控型的液壓支架計算機分布式控制系統(tǒng)，綜采工作面液壓支架電液控制系統(tǒng)原理見圖1，每架液壓支架由一臺子控機進行檢測和控制，構(gòu)成一個電液控制子系統(tǒng)，主控機和所有子控機的串行通信接口均掛接在單根通信總線CAN總線上，構(gòu)成刨煤機綜采工作面液壓支架計算機分布式控制系統(tǒng)。

圖1 刨煤機綜采工作面液壓支架電液控制系統(tǒng)原理圖

2 硬件設(shè)計

圖2 子控機的硬件組成圖

如圖2所示，系統(tǒng)中所有的子控機的硬件組成都一致，由單片機擴展控制通道，信號檢測通道，通訊接口，顯示器，鍵盤以及聲光報警裝置構(gòu)成。系統(tǒng)中，支架油缸的壓力和位移通過傳感器轉(zhuǎn)換為電信號，單片機接收這些信號數(shù)據(jù)，進行編譯，在通過控制通道將控制命令發(fā)送給油缸。通過操作外接的輸入系統(tǒng)（鍵盤）可以向本支路的液壓支架發(fā)送控制命令，也可以通過通訊接口向其他的液壓支架發(fā)送控制命令。同時，在對支架控制后，若支架油缸運動不到位，聲光報警裝置將會發(fā)送故障警報，顯示器顯示故障詳細信息，工作人員可以通過故障信息進行維護處理。

3 系統(tǒng)通信

本系統(tǒng)采用CAN總線通信，CAN總線技術(shù)屬于現(xiàn)場總線的范疇，原由德國博世公司設(shè)計的一種串行通信網(wǎng)絡(luò)，它能在強電磁干擾等環(huán)境下可靠工作。它有以下特點：

（1）多主站總線。總線上任何節(jié)點支路都可以在任何時刻向網(wǎng)絡(luò)上其他的節(jié)點支路發(fā)送控制信號。

（2）采用了獨特的非破壞性總線仲裁技術(shù)，能自動優(yōu)先分配資源給優(yōu)先級別高的節(jié)點，優(yōu)先高的節(jié)點能先傳送數(shù)據(jù)，滿足了實時性的要求。

（3）在線上任何點都能點對點、一點對多點或者全局廣播傳送數(shù)據(jù)。

（4）總線上的每幀有效字數(shù)最多為8個，具有校檢措施，使錯誤率降的很低。若某一節(jié)點出現(xiàn)嚴重錯誤，能自動的從總線上脫離，保證總線上其他支線的正常工作。

（5）CAN總線構(gòu)造簡單，只存在兩根導(dǎo)線，在系統(tǒng)需要擴充時，只需要將新的節(jié)點掛接總線即可，具有優(yōu)良的可擴充性。

（6）線路衰減低，傳輸速度快。CAN具有超過10kM的直接通信距離，速率最高能達到1Mb每秒。由于具有以上種種優(yōu)異的性能，它是這類分布式控制系統(tǒng)的最佳總線。在系統(tǒng)中，所有分散的子控機與主控機一起連接在CAN上，所有的子控機支路均為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，通過CAN總線這條紐帶聯(lián)系在一起，成為一個可以相互溝通通信的系統(tǒng)，實現(xiàn)了系統(tǒng)內(nèi)節(jié)點間的相互控制。

節(jié)點為系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)上的中間站，它能接受和發(fā)送信息，在系統(tǒng)的CAN線上存在2種類型的節(jié)點：一為不帶微處理器的非智能節(jié)點，另一為具備智能微處理器的智能節(jié)點。如芯片P82C150能夠成一個非智能節(jié)點，它只具備數(shù)字和模擬信號采集功能。智能節(jié)點由微處理器和可編程的CAN控制芯片組成。一般智能節(jié)點分為2類：一種是將芯片P8Xc591的這種節(jié)點與CAN控制器集成在微處理器中；另一種是通過獨立的通信控制芯片和單片機接口組成。第一種芯片的可靠性高，功能也較為強大，可是成本較高，需要使用專門的開發(fā)工具進行設(shè)計。第二種則能通過通用的單片機仿真器實現(xiàn)設(shè)計，具有成本低，實現(xiàn)容易，使用操作靈活的特點。所以，文中所述系統(tǒng)采用的是第二種節(jié)點方案。CAN總線的節(jié)點硬件原理圖如下圖3所示。

圖3 CAN 總線節(jié)點硬件原理圖

從圖中可以看出，整個系統(tǒng)電路由微控制器單片機、獨立CAN通信控制器SJA1000、CAN總線驅(qū)動器PCA82C250、高速光電耦合器6N137四部分構(gòu)成。節(jié)點的核心為單片機，它不僅完成節(jié)點前段的控制，還負責(zé)CAN通信控制器SJA1000的設(shè)置和報文的收發(fā)。獨立CAN通信控制器SJA1000負責(zé)完成CAN協(xié)議的物理層及數(shù)據(jù)層的主要功能?？紤]到工作環(huán)境，系統(tǒng)中SJA1000和PCA82C250并不是直接相連，而是采用高速光耦6N137與PCA82C250相連，這樣隔離了SJA1000和PCA82C250，實現(xiàn)了各個節(jié)點之間的電器隔離，增強了CAN總線節(jié)點的抗干擾能力。

4 系統(tǒng)的主要功能

子控機與液壓支架是一一對應(yīng)的，它的主要工作是：接受支架的壓力、動作和開關(guān)位置的監(jiān)測數(shù)據(jù)，并編譯數(shù)據(jù)，進而向支架發(fā)送控制命令。它實現(xiàn)了：①對應(yīng)支架的升、降、移動動作和推進量的控制；②自動控制左右各5臺相鄰的支架的動作；③能將支架編組移動和推進；④能緊急停車；⑤能顯示立柱壓力數(shù)據(jù)集推移行程數(shù)據(jù)等；⑥能由人工控制鄰架自動排序。

5 結(jié)論

本文主要介紹了綜采工作面液壓支架電液控制系統(tǒng)的設(shè)計，設(shè)計完成了系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)圖、子控機的硬件結(jié)構(gòu)及其子控機和主控機的主要功能，最后對系統(tǒng)通信和功能進行了簡單介紹，下一步將進一步完善本系統(tǒng)，為我國的煤炭事業(yè)作出貢獻。

參考文獻：

篇7

【關(guān)鍵詞】工業(yè)；自動化；技術(shù)

一、工業(yè)自動化技術(shù)簡介

工業(yè)自動化技術(shù)是一種運用控制理論、儀器儀表、計算機和其他信息技術(shù)，對工業(yè)生產(chǎn)過程實現(xiàn)檢測、控制、優(yōu)化、調(diào)度、管理和決策，達到增加產(chǎn)量、提高質(zhì)量、降低消耗、確保安全等目的綜合性高技術(shù)，包括工業(yè)自動化軟件、硬件和系統(tǒng)三大部分。

工業(yè)自動化技術(shù)作為20世紀現(xiàn)代制造領(lǐng)域中最重要的技術(shù)之一，不管是高速大批量制造企業(yè)，還是追求靈活、柔性和定制化企業(yè)，都依靠應(yīng)用自動化技術(shù)。該技術(shù)本身并不直接創(chuàng)造效益，但它對企業(yè)生產(chǎn)過程起著明顯的提升作用是：

1、提高生產(chǎn)過程的安全性；

2、提高生產(chǎn)效率；

3、提高產(chǎn)品質(zhì)量；

4、減少生產(chǎn)過程的原材料、能源損耗。

據(jù)國際權(quán)威咨詢機構(gòu)統(tǒng)計，對自動化系統(tǒng)投入和企業(yè)效益方面提升產(chǎn)出比約1：4至1：6之間。特別在資金密集型企業(yè)中，自動化系統(tǒng)占設(shè)備總投資10%以下，就能起到“四兩撥千金”的作用。

工業(yè)自動化系統(tǒng)產(chǎn)品種類有：

1、可編程序控制器（PLC）：按功能及規(guī)?？煞譃榇笮蚉LC（輸入輸出點數(shù)>1024），中型PLC（輸入輸出點數(shù)256～1024）及小型PLC（輸入輸出點數(shù)

2、分布式控制系統(tǒng)（DCS）：又稱集散控制系統(tǒng)，按功能及規(guī)模亦可分為多級分層分布式控制系統(tǒng)、中小型分布式控制系統(tǒng)、兩級分布式控制系統(tǒng)。

3、工業(yè)PC機：能適合工業(yè)惡劣環(huán)境的PC機，配有各種過程輸入輸出接口板組成工控機。近年又出現(xiàn)了PCI總線工控機。

4、嵌入式計算機及OEM產(chǎn)品，包括PID調(diào)節(jié)器及控制器

5、機電設(shè)備數(shù)控系統(tǒng)（CNC，F(xiàn)MS，CAM）

6、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）

近年來，隨著控制技術(shù)、計算機、通信、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的發(fā)展，信息交互溝通的領(lǐng)域正迅速覆蓋從工廠的現(xiàn)場設(shè)備層到控制、管理各個層次。工業(yè)自控系統(tǒng)和儀表儀器技術(shù)進步很快呈微型化、數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化等特點。

二、工業(yè)自動化市場現(xiàn)狀

從產(chǎn)品市場來看：DCS、軟件類、儀器儀表類產(chǎn)品市場總體表現(xiàn)出同比穩(wěn)中有升，增幅均小于8%。項目型市場需求平穩(wěn)，受市場波動影響相對滯后等因素導(dǎo)致項目型自動化市場相對較為平穩(wěn)。其它自動化產(chǎn)品均出現(xiàn)不同程度同比萎縮或持平，直接原因是源自O(shè)EM市場的需求萎縮。其中小型自動化產(chǎn)品（例如小型PLC）萎縮較為嚴重，渠道商端資金流壓力依然嚴峻。全國機床工具行業(yè)發(fā)展出現(xiàn)大幅下滑的態(tài)勢。全國工程機械行業(yè)同比，環(huán)比均有所下降。其中風(fēng)電行業(yè)萎縮嚴重，自動化整體需求影響較大。在這樣的市場背景下。預(yù)計，中國自動化市場增幅將放緩。中國自動化市場除了受經(jīng)濟過熱、銀根緊縮、產(chǎn)能過剩、投資放緩、出口萎靡和內(nèi)需乏力等主要因素影響外，還由于我國的工業(yè)自動化產(chǎn)業(yè)還多處于基礎(chǔ)自動化或過程自動化階段，其最顯著的特點就是功能比較單一、對人依賴性也較強。而且，我國的自動化產(chǎn)品仍多以國外產(chǎn)品為主，如德國西門子公司、日本歐姆龍、三菱、美國通用電氣、羅克韋爾等公司的產(chǎn)品，由于我國自動化行業(yè)沒有一個統(tǒng)一標準，各公司產(chǎn)品標準不統(tǒng)一，不同品牌自動化系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)整合問題成為行業(yè)的一大難題。并且，傳統(tǒng)儀器儀表，技術(shù)陳舊，跟不上時代步伐。傳統(tǒng)自動化技術(shù)已無法跟上計算機技術(shù)發(fā)展步伐。急需我們對這些自動化系統(tǒng)進行更新改造，使其得到飛速發(fā)展。

三、國內(nèi)工業(yè)自動化技術(shù)的轉(zhuǎn)變

自上世紀70年代初，在自動化剛剛開始被人們接受的時候，控制系統(tǒng)、儀器和企業(yè)系統(tǒng)整合逐漸成為一種必然選擇?？刂葡到y(tǒng)整合的趨勢和需求在80年代不斷發(fā)展，在90年代出現(xiàn)了爆發(fā)式增長。今天，隨著歐美自動化服務(wù)市場的擴展，對整個中國制造業(yè)也帶來了革命性的改變。

1、提高工業(yè)體系結(jié)構(gòu)的合理化，應(yīng)用計算機先進技術(shù)。改革工業(yè)體系結(jié)構(gòu)，務(wù)必以適應(yīng)市場的需求為導(dǎo)向。由模仿向自主創(chuàng)新、由中國制造向中國創(chuàng)造的轉(zhuǎn)變。

2、基于現(xiàn)場總線的網(wǎng)絡(luò)逐漸向以太網(wǎng)過渡。近幾年，工業(yè)實時以太網(wǎng)技術(shù)已被工業(yè)自動化計算機應(yīng)用產(chǎn)業(yè)廣泛接受。現(xiàn)場總線到工業(yè)以太網(wǎng)可以進行平滑過渡，保護制造商與用戶自動化產(chǎn)品和解決方案問題。以PROFINET工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議為例，該協(xié)議可以實現(xiàn)制造過程最佳化，直接訪問控制和生產(chǎn)級自動化數(shù)據(jù)，提供生產(chǎn)計劃管理系統(tǒng)，滿足不同的應(yīng)用技術(shù)需求。通過設(shè)備描述和控制器邏輯分配，使用指定的PC工程工具實現(xiàn)集成，支持將自動化功能分散于各個智能子系統(tǒng)，從而進一步提高了系統(tǒng)的可用性，這種能夠不受限制的轉(zhuǎn)移現(xiàn)場總線為工業(yè)以太網(wǎng)通信，能發(fā)揮高動態(tài)性能、本地化診斷、無需設(shè)置設(shè)備系統(tǒng)自動組態(tài)等功能。

3、工業(yè)有線自動化網(wǎng)絡(luò)向無線通信技術(shù)轉(zhuǎn)變。工業(yè)無線技術(shù)通過無線數(shù)據(jù)鏈路和靈活的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)實現(xiàn)工廠內(nèi)部設(shè)備與外部設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信。無線通信技術(shù)具有數(shù)據(jù)傳輸速率高性價比優(yōu)良、區(qū)域廣泛、抗干擾性強、系統(tǒng)維護成本較低等優(yōu)點。是有線通信系統(tǒng)發(fā)展的重要補充，將成為工業(yè)自動化領(lǐng)域的又一熱潮技術(shù)。

4、工業(yè)自動化產(chǎn)品集成化、智能化、開放性的轉(zhuǎn)變。西門子在自動化領(lǐng)域率先提出“全集成概念”，西門子全集成自動化（TIA）產(chǎn)品能夠幫助所有行業(yè)的客戶在其工廠的全生命周期內(nèi)高效地利用自動化系統(tǒng)。自2011年以來機器人“大熱”是業(yè)界不可否認的事實。此外，隨著生活水平的提高，不僅工業(yè)機器人市場巨大，服務(wù)機器人市場也是不容小覷，未來市場需求和應(yīng)用前景十分廣闊。加強國際交流合作更是發(fā)展我國工業(yè)自動化技術(shù)必不可少的手段。

5、自動控制和優(yōu)化軟件可以創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟效益。國際上已經(jīng)有幾十家公司，推出了上百種先進控制和優(yōu)化軟件產(chǎn)品，在世界范圍內(nèi)形成了一個強大的流程工業(yè)應(yīng)用軟件產(chǎn)業(yè)。因此，開發(fā)我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的先進控制和優(yōu)化軟件，打破外國產(chǎn)品的壟斷，替代進口，具有十分重要的意義。在未來，工業(yè)控制軟件將繼續(xù)向標準化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和開放性發(fā)展方向。

四、結(jié)語

我國的工業(yè)自動化技術(shù)目前還處于相對落后的水平，已逐漸無法滿足現(xiàn)代工業(yè)自動化智能控制的需求。隨著世界高新技術(shù)的蓬勃發(fā)展，工業(yè)自動化迎來了新的機遇與挑戰(zhàn)。我們要緊抓機遇，勇于迎接挑戰(zhàn)，積極進取，開拓創(chuàng)新，使我國工業(yè)自動化產(chǎn)業(yè)達到國際一流水平。

【參考文獻】

[1]馬志平.機械自動化的未來與現(xiàn)狀[M].北京：中國機械工業(yè)出版社，2003.

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自動控制（automatic control）是指在沒有人直接參與的情況下，利用外加的設(shè)備或裝置，使機器、設(shè)備或生產(chǎn)過程的某個工作狀態(tài)或參數(shù)自動地按照預(yù)定的規(guī)律運行。

自動控制是相對人工控制概念而言的。指的是在沒人參與的情況下，利用控制裝置使被控對象或過程自動地按預(yù)定規(guī)律運行。自動控制技術(shù)的研究有利于將人類從復(fù)雜、危險、繁瑣的勞動環(huán)境中解放出來并大大提高控制效率。

自動控制是工程科學(xué)的一個分支。它涉及利用反饋原理的對動態(tài)系統(tǒng)的自動影響，以使得輸出值接近我們想要的值。從方法的角度看，它以數(shù)學(xué)的系統(tǒng)理論為基礎(chǔ)。我們今天稱作自動控制的是二十世紀中葉產(chǎn)生的控制論的一個分支?；A(chǔ)的結(jié)論是由諾伯特?維納，魯?shù)婪?卡爾曼提出的。

舉例：室內(nèi)溫度的調(diào)節(jié)是一個簡明易懂的例子。目的是把室內(nèi)溫度保持在一個定值θ，盡管開窗等因素使得室內(nèi)熱量散發(fā)出室外（干擾d）。為了達到這個目的，加熱必須被適當(dāng)?shù)挠绊?。通過閥門的調(diào)節(jié)，溫度就會保持恒定。

自動控制領(lǐng)域的發(fā)展過程

150多年前第一代過程控制體系是基于5-13psi的氣動信號標準（氣動控制系統(tǒng)PCS，Pneumatic Control System）。簡單的就地操作模式，控制理論初步形成，尚未有控制室的概念。

第二代過程控制體系（模擬式或ACS，Analog Control System）是基于0-10mA或4-20mA的電流模擬信號，這一明顯的進步，在整整25年內(nèi)牢牢地統(tǒng)治了整個自動控制領(lǐng)域。它表征了電氣自動控制時代的到來?？刂评碚撚辛酥卮蟀l(fā)展，三大控制論的確立奠定了現(xiàn)代控制的基礎(chǔ)；控制室的設(shè)立，控制功能分離的模式一直沿用至今。

第三代過程控制體系（CCS，Computer Control System）.70年代開始了數(shù)字計算機的應(yīng)用，產(chǎn)生了巨大的技術(shù)優(yōu)勢，人們在測量，模擬和邏輯控制領(lǐng)域率先使用，從而產(chǎn)生了第三代過程控制體系（CCS，Computer Control System）。這個被稱為第三代過程控制體系是自動控制領(lǐng)域的一次革命，它充分發(fā)揮了計算機的特長，于是人們普遍認為計算機能做好一切事情，自然而然地產(chǎn)生了被稱為“集中控制”的中央控制計算機系統(tǒng)，需要指出的是系統(tǒng)的信號傳輸系統(tǒng)依然是大部分沿用4-20mA的模擬信號，但是時隔不久人們發(fā)現(xiàn)，隨著控制的集中和可靠性方面的問題，失控的危險也集中了，稍有不慎就會使整個系統(tǒng)癱瘓。所以它很快被發(fā)展成分布式控制系統(tǒng)（DCS）。

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[關(guān)鍵詞]電氣工程；自動控制技術(shù)；環(huán)境監(jiān)控

1.電氣自動化的系統(tǒng)處理

系統(tǒng)在電氣方面主要通過設(shè)備接地信號處理、傳輸信號屏蔽、選擇合適的抗干擾措施實現(xiàn)。為了確保系統(tǒng)運行可靠，故障少，操作維護方便，在設(shè)備選擇時，選擇經(jīng)過長期檢驗證明性能穩(wěn)定可靠的設(shè)備來適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場惡劣環(huán)境，保證系統(tǒng)的可靠運行。系統(tǒng)組態(tài)采用軟件2次開發(fā)功能，除動態(tài)顯示工作流程外，包括趨勢圖、棒圖、歷史數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)顯示、報表、打印等功能。易于擴充系統(tǒng)保留必要的接口，為廠級管理、全部過程實現(xiàn)自動控制設(shè)計必要的接口與界面。實用性強系統(tǒng)具有自動、儀表室內(nèi)手動、現(xiàn)場手動三類控制方法。為了保證一次設(shè)備運行的可靠與安全，需要有許多輔助電氣設(shè)備為之服務(wù)，能夠?qū)崿F(xiàn)某項控制功能的若干個電器組件的組合，稱為控制回路或二次回路。

2.自動控制技術(shù)優(yōu)勢

2.1快速高效自動控制技術(shù)

通過數(shù)字信息對相應(yīng)的設(shè)備發(fā)出操作指令，指令即時到達且因為不同的設(shè)備有不同的地址代碼，因而十分精準，發(fā)生誤操作的概率極低（遠遠低于傳統(tǒng)人工操作）。而自動控制技術(shù)還具有良好的交互性能，可以與控制中心進行信息數(shù)據(jù)的反饋，進一步保障控制的高速和精確。

2.2便于實現(xiàn)全過程全時段監(jiān)控

城市電氣工程24小時全天運行，根據(jù)以往的經(jīng)驗來看，電氣故障的多發(fā)時段和多發(fā)地點恰好是管理疏忽或難以到達的深夜和管理的盲區(qū)，而這些時段或區(qū)域，傳統(tǒng)管理模式難以實現(xiàn)有效監(jiān)控。數(shù)字化自動控制技術(shù)通過精密的“采集―處理―反饋”系統(tǒng)，對系統(tǒng)的運行進行實時監(jiān)控，同時將控制中心的指令及時地傳遞到系統(tǒng)，并將系統(tǒng)信息及時反饋給控制中心。自動控制技術(shù)通過監(jiān)控系統(tǒng)和指令系統(tǒng)，實現(xiàn)了對整個系統(tǒng)的實時高效調(diào)配和控制。

2.3安全性大大提高

電氣工程自身具有一定的危險性，其自身的機械故障、外部環(huán)境以及操作人員的誤操作等諸多情況都可能引發(fā)電氣系統(tǒng)的故障、癱瘓乃至發(fā)生重大事故導(dǎo)致人員傷亡。而自動控制技術(shù)憑借良好的遠程控制功能，可以隨時對整個電氣系統(tǒng)進行監(jiān)控，對于異常情況即時反應(yīng)，指揮控制中心便可做出反應(yīng)，而在高壓、強電流或變電場所等危險區(qū)域，自動控制技術(shù)可以大大降低傳統(tǒng)控制模式對人員的傷害及潛在威脅。

3.電氣自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

3.1電氣自動化工程DCS系統(tǒng)

DCS，即分布式控制系統(tǒng)，它是（Total Distrbuted Micropro-cessor Contral System）的縮寫，是相對于集中式控制系統(tǒng)而言的一種新型計算機控制系統(tǒng)，它是在集中式控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展、演變而來的，具有實時性、可靠性和擴充性等優(yōu)良特點，在生產(chǎn)、生活自動控制領(lǐng)域得到廣泛運用。但隨著DCS逐漸的運用，我們也越來越感受到分布式控制系統(tǒng)所存在的缺點。比如受DCS系統(tǒng)模擬混合體系所限制，其仍然采用的是模擬的傳統(tǒng)型儀表，因此，大大地降低了系統(tǒng)的可靠性能，維修起來也顯得比較困難；分布式控制系統(tǒng)的生產(chǎn)廠家之間缺乏一種統(tǒng)一的標準，降低了維修的互換性；此外，就是價格非常的昂貴。因此，在現(xiàn)代科技革命之下，必須進行技術(shù)上的創(chuàng)新。

3.2集中監(jiān)控方式下的自動控制系統(tǒng)

集中控制下的自動控制系統(tǒng)有一個缺點，就是處理速度非常的緩慢，因為其控制方式是要把所有的功能都集中在一個處理器中，這也導(dǎo)致了整機運行速度的緩慢。另一個方面，把系統(tǒng)的所有設(shè)備都放入監(jiān)控之中，就會導(dǎo)致監(jiān)控數(shù)量過于龐大，主機空間的不斷下降，從而大大的增加了電纜的數(shù)量，造成了費用的增加，同樣因為過長的傳輸距離降低了控制系統(tǒng)的可靠性能。因為集中進行監(jiān)控的聯(lián)鎖與隔離器件中的閉鎖使用的都是硬接線，因此導(dǎo)致設(shè)備很難進行功能擴容操作。另外，因為系統(tǒng)接線的反復(fù)，增加了故障查找工作的困難度，也會增加由此而產(chǎn)生的錯誤指令，使得整個電氣自動化工程控制系統(tǒng)可靠性降低。

3.3信息集成化的電氣自動化控制系統(tǒng)

電氣自動化控制系統(tǒng)所包含的主要信息技術(shù)主要體現(xiàn)在如下的方面：①管理層面上縱深方向的延伸。企業(yè)當(dāng)中的人力資源、財務(wù)核算等數(shù)據(jù)信息的存取需要使用特定的瀏覽器進行操作，而且對于生產(chǎn)過程中的動態(tài)形式畫面能夠進行有效的監(jiān)督控制，對于企業(yè)生產(chǎn)活動當(dāng)中的第一手信息資料能夠進行及時的掌握。②信息技術(shù)會在電氣自動化設(shè)施、系統(tǒng)和機器中進行橫向的擴展比較。而且隨著微電子技術(shù)的不斷投入應(yīng)用，對于原來明確規(guī)定的設(shè)備也慢慢的變得模糊了，而結(jié)構(gòu)軟件、通訊的能力和統(tǒng)一，運用在組態(tài)環(huán)境之下逐漸的顯得越來越重要。

4.電氣系統(tǒng)自動化控制的發(fā)展趨勢

OPC技術(shù)的出現(xiàn)，IEC61131的頒布，以及Microsoft的Windows平臺的廣泛應(yīng)用，使得未來的電氣技術(shù)的結(jié)合，計算機日益發(fā)揮著不可替代的作用。Pc客戶機/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)、以太網(wǎng)和Internet技術(shù)引發(fā)了電氣自動化的一次又一次革命。正是市場的需求驅(qū)動著自動化和IT平臺的融和，電子商務(wù)的普及將加速著這一過程。Internet/Intranet技術(shù)和多媒體技術(shù)在自動化領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。企業(yè)的管理層利用標準的瀏覽器可以存取企業(yè)的財務(wù)、人事等管理數(shù)據(jù)，也可以對當(dāng)前生產(chǎn)過程的動態(tài)畫面進行監(jiān)控，在第一時間了解最全面和準確的生產(chǎn)信息。虛擬現(xiàn)實技術(shù)和視頻處理技術(shù)的應(yīng)用，將對未來的自動化產(chǎn)品，如人機界面和設(shè)備維護系統(tǒng)的設(shè)計產(chǎn)生直接的影響。相對應(yīng)的軟件結(jié)構(gòu)、通訊能力及易于使用和統(tǒng)一的組態(tài)環(huán)境變得重要了。軟件的重要性在不斷提高。這種趨勢正從單一的設(shè)備轉(zhuǎn)向集成的系統(tǒng)。

5.結(jié)語

電氣工程系統(tǒng)自動化控制是一個國家工業(yè)發(fā)展水平的重要標志。電氣自動化類是現(xiàn)代工業(yè)的支撐，是所有工業(yè)的基礎(chǔ)與原動力，可以說沒有電氣自動化的支持，就沒有現(xiàn)代工業(yè)?，F(xiàn)代電力系統(tǒng)是一個巨大的統(tǒng)一的整體，系統(tǒng)中的裝置以及所接的用電設(shè)備都是開放性設(shè)備，受到周圍環(huán)境的影響，因此實現(xiàn)電氣工程的系統(tǒng)自動化控制是必要的。

參考文獻

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篇10

關(guān)鍵詞：制造系統(tǒng)；智能主體；數(shù)據(jù)采集

隨著社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，先進制造技術(shù)已經(jīng)成為全球經(jīng)濟競爭的主戰(zhàn)場。數(shù)據(jù)采集技術(shù)是在不同學(xué)科之間交叉滲透的基礎(chǔ)上出現(xiàn)的，對于制造企業(yè)而言，傳統(tǒng)的信息采集方式已經(jīng)難以滿足制造業(yè)信息化的實時需求，所以迅速及時地將相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域的最新研究成果應(yīng)用到數(shù)據(jù)采集技術(shù)中，研究新型的數(shù)據(jù)采集技術(shù)方法，方便企業(yè)及時引進生產(chǎn)技術(shù)實現(xiàn)制造自動化，對產(chǎn)品質(zhì)量的提高以及企業(yè)的競爭力增強是不可或缺的。

1制造系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集方式

制造企業(yè)外部環(huán)境與自身環(huán)境復(fù)雜多變，要實現(xiàn)生產(chǎn)制造的安全高效，在注重環(huán)保效益的前提下生產(chǎn)出高品質(zhì)的產(chǎn)品，需要制造系統(tǒng)安置大量的傳感器與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。對生產(chǎn)中設(shè)備運行狀況、工藝水平、產(chǎn)品品質(zhì)以及內(nèi)外部環(huán)境變化數(shù)據(jù)實時監(jiān)控反饋，為生產(chǎn)提供技術(shù)保障。制造系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集技術(shù)主要有以下三種：

1.1集中式采集方式

集中式采集方式適用于小規(guī)模與相對簡單的系統(tǒng)，這種方式系統(tǒng)全部傳感器與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)直接相連，用一臺工控機可以實現(xiàn)所有的數(shù)據(jù)采集與處理，具有結(jié)構(gòu)簡單、易于操作、維護方便、價格低廉的特點。

1.2分布式采集集中控制方式

這一方式適合規(guī)模適中且生產(chǎn)線較為簡單的系統(tǒng)，可以實現(xiàn)生產(chǎn)線上分散的單體設(shè)備集中管理，被各大中型制造系統(tǒng)廣泛采用。該方式將系統(tǒng)需要采集的數(shù)據(jù)依據(jù)一定的條件進行分組，由各組獨立采集所轄區(qū)域的數(shù)據(jù)信息，各組協(xié)同完成整個生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)采集任務(wù)。通過各數(shù)據(jù)采集點設(shè)有獨立的數(shù)據(jù)采集服務(wù)器，對站點進行維護管理，形成相對獨立的局域網(wǎng)絡(luò)。具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本相對較高、使用維護簡單以及具備網(wǎng)絡(luò)功能的特點。

1.3集中式與分布式相結(jié)合方式

這種數(shù)據(jù)采集方式是前兩種方式的高效組合，適用于大規(guī)模且承擔(dān)復(fù)雜制造的系統(tǒng)，兼具前兩種采集方式的優(yōu)勢。

2基于智能主體的制造系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集技術(shù)

2.1智能主體與分布式人工智能

智能主體（Agent）涉及人工智能(Artificial Intelligent)技術(shù)的深層次問題，為人工智能技術(shù)以及計算機科學(xué)發(fā)展提供了新的計算求解范例和方法，也為CIMS（Computer Integrated Manu-facturing Systems，計算機集成制造系統(tǒng)）提供了更加高效便利的解決方案。應(yīng)用智能主體思想與方法構(gòu)建基于智能主體的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，進一步推進數(shù)據(jù)采集智能化發(fā)展。智能主體屬于分布式人工智能（DAI， Dis-tributed Artificial Intelligent）研究范圍。分布式人工智能是相對于集中控制技術(shù)而言的，分布式問題求解的思想在工程領(lǐng)域應(yīng)用始于分布式控制系統(tǒng)的研究?？刂葡到y(tǒng)規(guī)模的擴大以及結(jié)構(gòu)復(fù)雜化、功能增多等一系列影響系統(tǒng)性能的因素增加，需求一種基于整體優(yōu)化的控制策略，亦即整體的總目標函數(shù)最優(yōu)化控制方式。該函數(shù)包括質(zhì)量產(chǎn)量技術(shù)指標，以及能源、成本與環(huán)保等經(jīng)濟社會指標，實現(xiàn)綜合自動化生產(chǎn)。將大系統(tǒng)分解為若干相關(guān)小系統(tǒng)，控制小系統(tǒng)的目標對象，同時要考慮小系統(tǒng)之間的相互影響與作用，以小系統(tǒng)的最優(yōu)化促進大系統(tǒng)的最優(yōu)。

2.2基于智能主體的數(shù)據(jù)采集技術(shù)

該智能主體技術(shù)以主體感知外部環(huán)境信息以及對信息分析、推理、評估，為下一步采取應(yīng)對措施為基本思想。制造系統(tǒng)之所以要設(shè)置數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，是為了通過傳感器監(jiān)控制造過程中的各種信息，并對其處理、分析，對系統(tǒng)的運行狀況以及運行趨勢做出判斷預(yù)測，對故障指出處理措施?；谶@一思想，構(gòu)造依托于多智能體的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可以對當(dāng)下的數(shù)據(jù)采集方法給予加強改進，一種適用于先進制造系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)模式應(yīng)運而生。該模式由若干傳感器與一個數(shù)據(jù)采集平臺組成，數(shù)據(jù)采集平臺由一個數(shù)據(jù)采集服務(wù)器與多個數(shù)據(jù)采集點組成。傳感器用以監(jiān)控生產(chǎn)過程中的各種內(nèi)部外部信息，數(shù)據(jù)采集平臺負責(zé)數(shù)據(jù)的采集、處理、存儲與輸出，在形式上依然是分布式與集中式采集集中管理模式。

3結(jié)語

計算機技術(shù)與信息技術(shù)的飛速發(fā)展為制造系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集技術(shù)提供了更多的可能性，基于智能主體的制造系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集技術(shù)，對于制造企業(yè)運用現(xiàn)代化的制造技術(shù)，在制造自動化、提高生產(chǎn)力與生產(chǎn)制造高品質(zhì)的產(chǎn)品、增強企業(yè)的綜合競爭能力，實現(xiàn)經(jīng)濟效益與社會效益有重要意義。

參考文獻:

[1]王聰，紀志成.基于智慧車間的生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)的研究及應(yīng)用[J].計算機時代，2012(08)