計算機工業控制技術范文

導語：如何才能寫好一篇計算機工業控制技術，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：工業生產現場；計算機；自動控制技術

中圖分類號：TP274.4 文獻標識碼：A文章編號：1007-9599 (2011) 15-0000-01

Computer Automatic Control Technology in Industrial Production Site

Zhang Yaoqi

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

Keywords:Industrial production site;Computer;Automatic control technology

一、計算機自動控制技術工作原理

（一）可編程序控制器（PLC）概念。以微處理器為基礎的可編程序控制器是過程控制的專用微型機系統，它是面向生產過程控制的自動化裝置，不同PLC的指令系統雖各不相同，但都能方便地實現常規控制和運算比較功能，現代的PLC還提供了文字編輯、SFC編輯和宏指令功能，它可以取代傳統的繼電器完成開關量控制，如輸入、輸出以及定時、計數等。輸入信號可以是按鈕、行程開關、無觸點開關或其它敏感元件，輸出可用來驅動電磁閥、步進電機等各種執行機構。（二）可編程序控制器工作流程。PLC一般安裝在熱機試驗臺或是測試網附近，主要的功能是監督熱機工作。如果對多臺不同型號的發動機進行試驗的時候，這幾臺計算機可以和中心計算機連結在一起，在發動機的性能的支持下，可以對數據資料進行收集。試驗控制器是由一臺或是幾臺微型計算機構成的，信號的收集和控制主要是通過印制板電路進行的，并和一臺或是幾臺試驗臺相連。計算機進行每一項試驗都需要在計算機編號程序下進行。計算機在實驗過程中，需要手動校正數據。主要是計算機屏幕上按照上面的的指令進行操作，指令通過后，在屏幕上會顯示出調整中的數值。計算機監控試驗控制器在整個發動機試驗系統中屬于控制部件。為了節省試驗時間，提高試驗效率，應該對每一臺發動機試驗系統配置好輔助接頭和發動機試驗臺，并自動將傳動軸和測功器準確的連結在一起；測量發動機測量的準確程度，可以對控制器進行自動的校正。根據不同用戶的需求及發動機的性能，可以把試驗控制器作為整體的一部分進行使用，其效果較佳；調整指令是計算機在使用前設計的，操作時可以有效的提高操作者效率，增加試驗的準確度。計算機的監控控制器系統的主要的功能就是檢驗發電機能否達到標準的時間。（三）計算機自動化控制的優越性。發動及的穩定性及優越的性能條件下，用計算機進行檢查是比較有效的。計算機可以在標準時間內確定一臺發電機的質量，同時也可以將發電機的性能數據保存并打印出來，作為將來維修或是報廢的有效依據。以計算機試驗臺為基礎的控制臺，種自動化網絡控制系統在企業生產中已經得到了廣泛的應用。試驗控制器可用于現有試驗臺的現代化，或成為整個新的試驗系統的一部分。控制器是按標準設計的，并且有多個印制板電路對其進行控制，來滿足不同用戶的現實需求。由于每一個試驗臺都是有獨立的計算機控制的，當控制器中任何一部分出現問題都不會影響其他的控制器工作。這就使得到幾臺試驗臺和計算機可以使計算機自動控制網絡系統同時在工作。

二、計算機自動控制技術的應用

（一）在宜賓核燃料廠車間里應用過HRL微機控制稱重系統，是一套比較完整的自動控制檢測系統，它主要的功能是用計算機進行自動監測和控制。這種集稱重、實時控制和采集數據、文件處理、打印報表為一體的系統，可以對核燃料進行稱重和裝管，并將信息傳回計算機中心進行處理。HRL微機控制稱重系統是由兩層網絡結構構成的，上層是可編程序控制器（PLC）、工控機和操作員頁面鏈接在一起的控制層，其作用是為信息和管理進行服務，其下層主要是通過現場總線把設備控制、信息數據采集和工控遠程連結在一起。（二）這一系統能夠顯示稱重狀況和稱重數據，也能對日常出現的狀況做出預警，方便工作人員進行處理。在生產過程中，有3個工作臺，每一個工作臺上裝上核燃料裝管、貼上條碼，并對其進行稱重。通過微機系統完成核燃料裝管，讀條碼任務，并對空管和毛管進行稱重，將相應的數據傳輸給信息中心進行處理。整套數據的裝管控制和數據收集流程是操作人員將上位機打開，并運行此軟件，當屏幕出現歡迎界面時，就可以按照相應的順序依次將放行單號輸入，同時將序號、操作員和組長輸入其中，屏幕主菜單消失后，就會出現稱重的工程圖，這時起，就應該實時注意稱重流程。首先將空心管依次上第一個工作臺，系統在讀取空碼的同時，也會稱出重量，如果操作無法進行，就會出現系統反復做這種工作現象，不僅看不到下臺信號，空管也無法下臺。遇到這種狀況，工作人員應該及時修理，保證系統運作正常，并發出下臺信號；當空心管上第二個管臺時，控制開關打開后，上臺裝管會讀出條碼，通常18支是一批，并構成成批的芯管，當芯管運行結束后，計算機中就會出現關閉“允許裝管開關”字樣，工作人員就應該輸入裝管批號，然后重新打開這一開關，繼續操作，第三個空心管管臺的工作流程與第一、二管臺操作方法類似。（三）計算機上位機不僅有完成重量控制的功能，還有處理數據、報表輸出和數據備份功能。要想判斷控制系統的運行結果，就要隨時關注工況圖狀況，并詳細的描述壯觀稱重狀況。就會詳細的描述出“序號、批號、棒號、空管重量、棒重量、芯塊重量”數據，表示系統穩定、可靠程度較高。

三、結束語

計算機自動控制技術隨著時代的發展也在不斷的變化著，其可以為企業的工業化生產提供完整的數據和可靠、便捷的自動化控制系統，使其能夠更好的為工業自動化生產創造條件，促進現代化工業生產的發展。

參考文獻：

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[2]趙西順.新一代工業控制計算機的產業化及應用前景[J].青海科技,2007,3

[3]房偉.計算機技術在工業自動控制中的運用與發展[J].民營科技,2008,12

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關鍵詞：工業自動化；控制系統；計算機技術

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）01-0035-02

在市場經濟充分發展的今天，社會的競爭越來越激烈，對于制造業和生產行業來說，如何提高生產效率、保障產品質量已經成為企業生存和發展必須考慮的重大課題。隨著各項新技術的發明和應用，工業自動化已經成為生產行業發展的新趨勢，這是贏得市場、降低成本的必選之路。在工業生產自動化的領域，PLC以自身獨特的優勢依然占據著控制系統的重要地位，在新技術發展的刺激下正朝著小型化、開放性和網絡化的方向發展；DCS作為過程控制的典型系統積極向上拓展，越來越多地扮演管控一體化的角色；IPC以其靈活、開放的特點，重新贏得了用戶的青睞；CNC除了在機床上的應用外，也在向更廣泛的領域

延伸。

1 工業自動化技術基本概念分析

工業自動化技術就是綜合運用控制理論、電子裝備、儀器儀表、計算機和相關工藝技術，對工業生產過程實現檢測、控制、優化、調度、管理和決策，達到增加產量、提高質量、節省能耗、降低消耗、減少污染、確保安全等目的的一種綜合性技術。這里說的工業生產過程指的是發電冶金、煤油石化、建材造紙、制藥采礦、油庫糧庫等，可以是一個設備、一個工段、一條生產線，也可以是一個工廠、一個聯合企業。工業自動化技術的組成主要包括硬件技術、軟件技術和系統技術三大部分。硬件技術是控制設備、變送器、執行器、輔助設備等；軟件技術是控制軟件、優化軟件管理軟件、軟測量軟件等；系統技術是各種硬件的集成技術、各種軟件的集成技術、硬件與軟件的集成技術等。工業自動化技術在工業領域的應用可以有效提高企業整體素質，可以提高國家整體國力，是合理調整產業結構的主要手段之一，也是“高能耗、高消耗、高污染”治理的有效手段之一。

2 控制管理系統

在實現工業自動化和智能化的過程中，控制管理系統的作用是非常巨大的，起著關鍵性的作用。所謂的控制管理系統就是為了達到既定的控制目標所需要的軟件系統和物理部件，這是一個部件相互整合的過程，一般來說控制管理系統由控制設備和被控制的對象所組成。目前，在工業自動化的過程中，有效的控制管理系統分為以下四類：一是順序控制管理系統：這種控制管理系統有一定的編程設計，以時間或者工序的邏輯關系為程序，一步一步地對生產設備、生產系統和生產對象進行加工和處理，順序控制方法應用的領域很多，比如常見的電梯就是采用的順序控制管理系統；二是過程控制系統：這種控制管理系統是在實施工業自動化生產的過程中，對溫度、壓力等相關的物理量進行閉環控制，實現生產過程按照既定的程序和規律進行，保障生產過程的流暢性；三是運動控制系統：這種控制管理系統是通過管理和指揮運動物體的位置、轉速、移動方向等，實現既定安全操作的管理，比如調速系統等；四是監控管理系統：這種控制管理系統主要是采用記錄和裁定生產過程中的相關信息，采集生產流程，反饋遇到的問題并及時報警等。針對控制管理系統，實現工作的方法一般包括繼電邏輯控制系統、常規儀表控制系統、拖動控制系統、常規顯示、記錄或報警儀表等。近些年，隨著計算機技術的發展，計算機技術開始運用到工業生產自動化上，出現了很多的計算機控制程序和計算機控制系統，如PLC、DCS、FCS及工業以太網等。

圖1 計算機技術在工業控制技術中的運用

3 分布式控制系統體系結構

自動化中的分布控制系統的出現是與計算機技術的發展密不可分的，其實就是一個中型的計算機控制系統，這種控制系統是通過專業的計算機來進行工業生產過程中的數據收集、分析、處理和對生產流程的監管。多級計算機控制系統，這種控制系統是在近些年計算機處理速度極大提高的基礎上和微型計算機的廣泛使用上發展起來的，使得計算機的應用技術更加準確可靠，可以說這種控制技術的出現和發展與計算機技術的發展是分不開的。對于集散型計算機控制系統來說，就是通過對生產過程和車間生產現狀的數據分析，將信息傳送到前端計算機上，在這個過程中，中央計算機只充當后繼到系統管理方面的工作，實現集中管理、分散控制，提高整個系統的可靠性。自動化的分布式控制系統最為基本的就是場控制器：通常帶有I/O部件，與生產過程相聯接，實現數據采集和控制執行，通過既定的人機接口，指令，然后經過通信系統，實現數據的傳輸和傳遞。

現場控制器包括回路控制器，回路控制器內部的算法預先用程序作成功能塊的形式，存在ROM中。可以按照所要求的控制策略，進行組態。可編程控制器（PLC）：PLC是由模仿繼電器控制原理發展起來的，以存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和運算等操作的指令。運動控制器：用于控制運動部件的速度或位置，通常包括變頻器和伺服系統。現場總線：智能化取代傳統儀器，控制站由分散取代集中，這一定程度上改變了傳統的信號和通信

標準。

參考文獻

[1] 趙文彬.計算機控制技術在工業自動化生產線上的應

用[J].計算機光盤軟件與應用，2011，（23）.

[2] 楊雷忠，胡石當.現代工業自動化控制中微機控制技

術的應用[J].城市建設理論研究，2012，（1）.

[3] 趙春.淺析工業自動化計算機控制系統的應用[J].科

技咨詢，2013，（13）.

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【關鍵詞】計算機；控制系統；設計

計算機控制系統是在自動控制技術和計算機技術發展的基礎上產生的。若將自動控制系統中的控制器的功能用計算機來實現，就組成了典型的計算機控制系統。它用計算機參與控制并借助一些輔助部件與被控對象相聯系，以獲得一定控制目的而構成的系統。其中輔助部件主要指輸入輸出接口、檢測裝置和執行裝置等。它與被控對象的聯系和部件間的聯系通常有兩種方式：有線方式、無線方式。控制目的可以是使被控對象的狀態或運動過程達到某種要求，也可以是達到某種最優化目標。

一、計算機控制技術的概述

1.計算機控制的概念

（1）開環控制系統

若系統的輸出量對系統的控制作用沒有影響，則稱該系統為開環控制系統。在開環控制系統中，既不需要對系統的輸出量進行測量，也不需要將它反饋到輸入端與輸入量進行比較。

（2）閉環控制系統

凡是系統的輸出信號對控制作用能有直接影響的系統都叫作閉環控制系統，即閉環系統是一個反饋系統。閉環控制系統中系統的穩定性是一個重要問題。

2.計算機控制系統

采用計算機進行控制的系統稱為計算機控制系統，也稱它為數字控制系統。若不考慮量化問題，計算機控制系統即為采樣系統。進一步，若將連續的控制對象和保持器一起離散化，那么采樣控制系統即為離散控制系統。所以采樣和離散系統理論是研究計算機控制系統的理論基礎。

3.計算機控制系統的控制過程

（1）實時數據采集：對來自測量變送裝置的被控量的瞬時值進行檢測和輸入。

（2）實時控制決策：對采集到的被控量進行數據分析和處理，并按已定的控制規律決定進一步的的控制過程。

（3）實時控制：根據控制決策，適時地對執行機構發出控制信號，完成控制任務。

4.計算機控制系統的特點

（1）結構上。計算機控制系統中除測量裝置、執行機構等常用的模擬部件之外，其執行控制功能的核心部件是數字計算機，所以計算機控制系統是模擬和數字部件的混合系統。

（2）計算機控制系統中除仍有連續模擬信號之外，還有離散模擬、離散數字等多種信號形式。

（3）由于計算機控制系統中除了包含連續信號外，還包含有數字信號，從而使計算機控制系統與連續控制系統在本質上有許多不同，需采用專門的理論來分析和設計。

（4）計算機控制系統中，修改一個控制規律，只需修改軟件，便于實現復雜的控制規律和對控制方案進行在線修改，使系統具有很大靈活性和適應性。

（5）計算機控制系統中，由于計算機具有高速的運算能力，一個控制器（控制計算機）經常可以采用分時控制的方式而同時控制多個回路。

（6）采用計算機控制，如分級計算機控制、離散控制系統、微機網絡等，便于實現控制與管理一體化，使工業企業的自動化程度進一步提高。

二、計算機控制系統的工作原理

計算機控制系統包括硬件組成和軟件組成。在計算機控制系統中，需有專門的數字-模擬轉換設備和模擬-數字轉換設備。由于過程控制一般都是實時控制，有時對計算機速度的要求不高，但要求可靠性高、響應及時。計算機控制系統的工作原理可歸納為以下三個過程：

（一）實時數據采集

對被控量的瞬時值進行檢測，并輸入給計算機。

（二）實時決策

對采集到的表征被控參數的狀態量進行分析，并按已定的控制規律，決定下一步的控制過程。

（三）實時控制

根據決策，適時地對執行機構發出控制信號，完成控制任務。

這三個過程不斷重復，使整個系統按照一定的品質指標進行工作，并對被控量和設備本身的異常現象及時作出處理。在自動控制系統的實際工程中，經常需要檢測被測對象的一些物理參數，如溫度、流量、壓力、速度等，這些參數都是模擬信號的形式。它們要由傳感器轉換成電壓信號，再經A/D轉換器變換成計算機能夠處理的信號。同樣，計算機控制外設，如電動調節閥、模擬調速系統時，就需要將計算機輸出的數字信號經過D/A轉換器變換成外設能接受的模擬信號。

三、計算機控制系統在汽車檢測方面的應用

計算機控制系統所采用的形式與它所控制的生產過程的復雜程度密切相關，不同的被控對象和不同的要求，應有不同的控制方案。計算機控制系統大致可分為以下幾種典型的形式。它們是：操作指導控制系統；直接數字控制系統（DDC），DDC系統屬于計算機閉環控制系統，是計算機工業生產過程中最普遍的一種應用方式；監督控制系統（SCC）；分散控制系統（DCS）和現場總線控制系統。對于計算機控制系統在汽車檢測方面的應用，我們需要從汽車管理檢測和汽車故障檢測兩方面來進行分析。而這兩方面對于汽車性能很重要。

1.計算機控制系統在汽車管理檢測方面的應用

其實也就是常說的“多站點汽車檢測動態管理網絡系統”主要是利用計算機信息技術實現道路運輸管理部門對多個汽車檢測站的檢測數據進行實時傳輸與檢測結果的自動判斷，實現車輛二級維護備案，并實現對道路運輸車輛技術狀況的實時監控和道路運輸車輛相關信息的自動化傳輸，該系統還可以對汽車維修企業的二級維護車輛的一次檢驗合格率進行監控。該系統采用分級分布式星型網絡結構，網絡各工作站點通過集線器相互連接構成檢測系統局域網絡，完成數據通信和信息傳輸；通過調制解調器能方便地與電話網連接，加入Internet國際互聯網，實現局域網與局域的遠程通信，從而構成廣域網。其車輛檢測、辦理車輛技術等級評定和二級維護簽章實行封閉式自動檢測和流水作業辦公。

2.計算機控制系統在汽車故障檢測方面的應用

經過多年的發展，目前國內的汽車故障檢測維修行業已具相當規模。大部分汽車綜合性能檢測站均采用了計算機控制系統，汽車維修企業也應用維修信息管理系統，一定程度上實現了檢測自動化和管理科學化。

（1）計算機控制系統可以為汽車故障檢測提供技術支持

通過計算機控制系統完善汽車行業整體信息化之后，維修企業就可以通過一個公共的專家數據庫查詢需要的維修技巧并將自身的工作經驗與同行共享；一個維修企業的配件儲存是有限的，但如果將每個維修企業甚至供應商的配件倉儲量、型號和規格等登入信息網，可以較好地解決企業配件短缺但一時難以購置的問題；為車主提供周到迅速的服務，應是每個維修企業追求的目標之一，車輛檢測不合格需要進廠維修時，維修企業可以通過網絡查詢到該車輛的原始檢測數據和汽車性能曲線，極大地提高維修效率和準確性。同時，也能保證我們對于汽車安全方面的要求。

（2）計算機遠程故障控制系統對汽車行業的現實意義

目前我國汽車維修行業已經從完全依靠檢查者的感覺和實踐經驗進行診斷。

四、小結

近年來，隨著計算機技術、自動控制技術、檢測與傳感器技術、網絡與通信技術、微電子技術、CRT顯示技術、現場總線智能儀表、軟件技術以及自控理論的高速發展，計算機控制的技術水平大大提高，計算機控制系統的應用突飛猛進。利用計算機控制技術，人們可以對現場的各種設備進行遠程監控，完成常規控制技術無法完成的任務，微型計算機控制已經被廣泛地應用于軍事、農業、工業、航空航天以及日常生活的各個領域。可以說，21世紀是計算機和控制技術獲得重大發展的時代，大到載人航天飛船的研制成功，小到日用的家用電器，甚至計算機控制的家庭主婦機器人，到處可見計算機控制系統的應用。計算機控制技術的發展日新月異，作為現代從事工業控制和智能儀表研究、開發及使用的技術人員，必須不斷學習，加快知識更新的速度，才能適應社會的需要，才能在工業控制領域里繼續邀游。

參考文獻

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關鍵詞：PLC技術；嵌入式PLC；應用前景

中圖分類號：TP273.5 文獻標識碼：A文章編號：1007-9599 (2011) 10-0000-01

Embedded PLC Application Prospects Research

Qu Jing

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

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

Keywords:Plc technology;Embedded PLC;Application prospect

一、引言

可編程控制器（PLC），因為它簡單的編程，具有良好的適應性、可控性等特點，得到了極其廣泛的應用。但是，隨著工業控制技術的不斷發展，其局限性也強調：如兼容性較差，計算能力不強等，因此使用電腦作為硬件支撐平臺，利用軟件實現了標準的PLC現象的基本功能就此應運而生，但是PC缺乏PLC的實時性、堅固性和可靠性。所以設計一個新型的PLC，既具有傳統PLC的實時性、可靠性和開放性也有PC的強大功能，成為今天面臨的重大問題。

嵌入式PLC使用嵌入式技術為平臺，重點加強了過程控制操作能力，提供開放式擴展結構，融合嵌入板等特點，發揮PLC梯形圖語言優勢，也有PC的開放性，為對象控制提供了一個通用的開發平臺。本文在對各種PLC技術在國內和國外發展的分析基礎上，提出了一種基于嵌入式技術的PLC在未來工業控制領域的應用前景研究。

二、PLC技術的發展歷程及相關缺點

可編程控制器（PLC）誕生于上世紀60年代。長期以來，PLC始終處于工業控制領域的領導者，為各種各樣的自動化控制設備提供了非常可靠的控制應用，其主要作用體現在它能夠為自動化控制應用提供安全可靠和比較完善的解決方案，適合于當前工業企業對自動化的需要。隨著PLC的不斷發展，PLC的應用已經擴大到各行各業，從低端到高端，可謂是無所不在，同時也確立了它在工業控制領域的地位，并通過不斷的改進和完善，適應時刻變化的市場需要。

進入90年代后期，由于用戶對開放性的強烈要求以及信息技術的大力推動，在保留原有功能的前提下，PLC采用了面向現場總線網絡的體系結構，采用開放的通信接口，使得PLC功能更加齊全。其中，大中型的PLC功能更加完善，微型、小型PLC將由整體式向模塊式發展，配置更加靈活，體積更小，價位更低等。

但是隨著PLC的進一步廣泛應用，PLC的缺點也進一步凸顯：工控系統的控制任務多樣化以及多層次集成結構的細分化，導致原來的PLC技術無法滿足工控系統的要求。PLC屬于封閉式架構，僅僅具備了制造商認為必要的性能，另外PLC性能依賴于專用硬件，應用程序的執行依靠專用硬件芯片實現，因硬件的非通用性會導致系統的功能前景和開放性受到限制，由于是專用系統，其實時性、可靠性和功能都無法與通用實時操作系統相比，由此嵌入式PLC就此誕生。

三、嵌入式PLC的特點介紹

嵌入式PLC是一個超小型計算機系統，支持嵌入式操作系統，主要針對工業控制領域的控制器儀表的智能化和網絡化的需要而構建的嵌入式平臺，是一套成本低、穩定的、實時性好的、擴展性好、通用性強的軟PLC。

由嵌入式PLC組成的系統，最顯著的優勢就是功耗低、專用性強、開放性好等特點，另外它還具有傳統PLC和工業PC機所沒有的一些特征：

（一）控制性強。需要應用的高級控制技術不僅需要強大的浮點處理器，而且還需要占用大量的內存，嵌入式PLC就可以滿足這些條件。

（二）提高生產率。一個通用的輕便控制引擎和綜合工程開發的平臺允許快速開發、實施和遷移項目；并且，由于它的開放性和靈活性，確保了控制現場以及企業業務系統之間的無縫連接，優化了工廠的流程，提高了生產效率。

（三）降低了操作成本。由于使用了通用標準架構和網絡，使用戶能夠從成本的角度出發來選擇不同的系統部件，而不是專有的產品和技術，只要稍加學習，就可以為用戶提供了一個無縫的遷移路徑，減少了用戶在應用開發方面的投資。

嵌入式PLC提出了一種以梯形圖語言為核心的新型潛入系統設計理念，嵌入式PLC不僅提高了開發速度，而且更貼近客戶需求的個性化、差異化設計要求。面對工控市場日益細分的完備體系，嵌入式PLC將在不斷變化的市場中具有廣闊的應用前景。

四、嵌入式PLC的應用前景

嵌入式PLC的橫空出世，必將給工控產品領域帶來一場革命性的變革。隨著微型和超微型PLC技術的發展和數量的增長，并逐漸進入新的應用領域。

我國目前已將嵌入式PLC列入國家攻關計劃項目果，主要分為通用PLC、專用PLC、嵌入式PLC芯片組三大系列。由于其社會經濟價值巨大，2005年嵌入式PLC被列為國家攻關計劃。迄今為止，基于該軟件平臺開發的嵌入式PLC產品，已在紡織、機械、電梯、中央空調、環保、冶金、交通等領域中成功應用。2007年通用PLC的市場需求40多億元，專用PLC市場是通用PLC市場的1.5倍，再加上嵌入式PLC芯片組的市場6億元，目前嵌入式PLC待開發的市場超過了100億元。

隨著工業發展的技術不斷革新，嵌入式PLC必將在信息革命的浪潮中創造更多的價值。

參考文獻：

[1]廖常初.PLC應用技術問答[M].北京:機械工業出版社,2006

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煤礦采、掘裝備智能控制系統

華洋通信科技股份有限公司依托國家863計劃主題項目、國家自然基金等科研成果，經過近3年的科技攻關，研發出煤礦采、掘裝備智能控制系統，實現井下掘進機、綜采工作面“三機”及相關配套設備的智能集中控制、協同工作、故障診斷、信息集成與綜合監控。

煤礦采、掘裝備智能控制系統及系列產品，是物聯網、大數據、智能控制和信息處理等一系列技術的高度集成，由井上/下高速傳輸、掘進機遠程控制系統、綜采工作面“三機”（采煤機、液壓支架及刮板運輸機）智能控制、工作面配套設備協同工作、3DVR虛擬現實及故障診斷等14個子系統和裝備，是基于物聯網的智能化控制技術在傳統煤炭開采中的創新性研究與應用。

本系統采用采煤機位置檢測、工作面自動取直技術與水平控制技術，還集成了液壓支架電液控制技術、信息系統以及自動化軟件平臺，不僅實現了遠程智能機械化與自動化采礦，大大提高了礦區的工作效率與管理效率，還能夠大量縮減采礦工作人員，大幅提高礦產安全程度，在國內同類產品中具有先進性及技術優勢。

針對地質條件簡單、煤層穩定的大中型煤礦，通過采用煤礦采、掘裝備智能控制系統及系列產品，應用液壓支架電液控制系統等，代替液壓支架手工操作閥、傳統采煤機刮板輸送機泵站控制系統等手動操作平臺，實現割煤、推溜、運輸等工藝過程智能化，可減少工作面作業人員50%以上。

系統主要技術特點

系統主要技術特點包括：掘進機、采煤機、電液控支架、刮板機的遠程“三機”協同控制；

實現掘進機、刮板機、破碎機、轉載機、皮帶機等機電裝備的工作面輸送裝備的遠程集控；

工作面視頻圖像全景拼接顯示和圖像跟隨采煤機位置自動切換顯示；

基于三維虛擬現實數字化平臺（3DVR）實現掘進機、采煤機、液壓支架、刮板輸送機的地面遠程監控；

分析設備運行數據，實現設備自動保護功能，減少故障發生頻率，降低生產成本；

檢測采區環境變化，預警事故隱患，危險情況發生時能夠自動停止設備工作，保障人員安全；

統計設備運行時間，為設備檢修提供可靠依據，同時能夠分析設備開機率及停機率，并確定設備停機原因，保證系統安全可靠運行。

系統組成與原理

掘進機遠程控制系統

掘進裝備智能控制系統以掘進機遠程監測和控制的關鍵技術為核心，掘進機工作環境惡劣、照明嚴重不足，對于掘進導向系統的限制條件很多。環境中的塵埃使得無法使用視覺導航定位；巷道無法使用全球定位系統，所以比較適用非視覺傳感器定位技術。系統采用電子測距和測角技術，建立掘進機位姿自動測量及定向糾偏控制平臺，實現掘進機位姿測量和定向糾偏。

掘進機自動控制系統的控制方式有本機手動控制、無線遙控、遠程遙控。其中本機手動控制為司機直接操作控制手柄，通過操作手柄直接控制換向閥，驅動各工作油缸及液壓馬達動作，實現掘進作業。無線遙控系統由司機操作遙控發射器在掘進機附近控制掘進機。遠程控制系統由司機操作工業控制計算機，計算機通過CAN總線以及以太網與機載控制器通訊，實現掘進機的遠程操作。

掘進機綜合控制器如圖1所示。

遠程控制系統采用基于PC104的嵌入式隔爆計算機，其操作系統采用實時性較高的Linux操作系統，計算機通過CAN總線以及以太網與機載控制器通訊，匯集存入來自掘進機控制器采集和傳來的數據，以及機載耐震低可視攝像系統傳來的圖像信號，隨時顯示這些數據參數和圖像，監視掘進機的工況和動作狀態。掘進機遠程控制系統組成如圖2。

綜采工作面遠程控制系統

根據綜采工作面生產系統特征，結合煤礦開采工藝過程，建立多源復雜異構數據無縫信息交互模型。通過采煤機工作狀態參數在線監測、控制、信號傳輸及可視化技術的整合，開發采煤機機載控制系統、采煤機順槽監控系統、采煤機地面遠程監控系統 ，實現采煤機的遠程可視化控制與監測，如圖3所示。

綜采工作面遠程控制系統的核心是工作面“三機”協同控制，工作面“三機”協同控制策略的基本思想：按照采煤機行走割煤、液壓支架移架支護、推溜三個設備動作，設計綜采工作的循環協同控制步驟：割煤、裝煤、運煤、移架、推移刮板輸送機槽（推溜）、推移刮板輸送機。

綜采工作面遠程控制系統采用信息與通信技術、控制技術，開發新設備和集成控制軟件，實現液壓支架、采煤機、三機、乳化液泵站等單機及其現有控制系統有機結合，利用壓力、傾角、行程、負荷、視頻等各種傳感器實現采掘工作面工況、設備狀態等信息的感知，采用同一監控平臺實現集視頻、語音、遠程集中控制為一體的綜采工作面數字化集成控制系統，將工人從危險的工作面采場解放到相對安全的順槽監控中心，實現在順槽監控中心對綜采設備進行遠程操作，達到工作面“無人”或少人開采的目的。

推廣應用價值

井下采倔工作面地質條件復雜，環境惡劣，自然災害多，礦山生產過程受水、瓦斯、火、粉塵、頂板等多種客觀因素的制約，安全形勢依然嚴峻，嚴重影響礦山生產和人身安全。特別是近年安全事故頻發，安全管理工作做得好壞直接影響采礦工業的健康持續發展。

煤礦采、掘裝備智能控制系統將井下工作面設備（采煤機、刮板機、液壓支架等）以及相關輔助設備的工況數據實時傳輸到同一監控平臺內，通過在順槽安放的井下主機對設備進行集成顯示及遠程協同控制。集控系統具備設備參數顯示、遠程控制、故障信息報警等功能，所有數據匯總至同一平臺內，使工作面設備有機地結合在一起，同時通過礦井工業以太環網實現信息傳輸，能夠在地面完成數據顯示、分析及遠程監控，具備視頻圖像全景拼接顯示和3DVR虛擬現實功能，提高礦山生產效率。為企業提供高效、即時的信息監控，有效防控事故隱患，通過智能化設備與先進系統的引入，經網絡傳輸至地上主機，便于企業即時發現設備與生產過程中的異常，即時調整改善，實現智能化管理與高效率安全生產。

篇6

關鍵詞：微型計算機；特點；軟件升級；措施

中圖分類號：TP311.5 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2013） 22-0000-01

計算機憑借其強大的數據處理功能得到普及推廣，并且成為互聯網時代最為重要的應用設備。近年來計算機開始朝著微型化方向發展，這一趨勢改變了傳統計算機設備的結構模式，為用戶提供了更加便捷的網絡運行環境。計算機設備是信息時代科技應用典范，在商業辦公及工業生產方面均得到了多元化應用。隨著信息科技水平不斷提升發展，計算機開始從傳統大型裝備模式轉向微型化發展，這是計算機時代變革的新趨向。軟件是計算機系統的核心構成之一，注重軟件系統功能改造與升級關系著用戶的操控效率，這是現代微型計算機（簡稱“微機”）研發的先進內容。本文分析了微型計算機的應用特點，對其軟件結構升級提出科學的改進措施。

一、微型計算機特點

人類社會已經進入數字信息時代，人們每天要面對大量的數據信息資源，如何獲取對自身有價值的信息資料，這就要依賴于計算機設備的多功能應用。早期計算機設備采用大規模集成式控制中心，無論是計算機設備本身的占用面積或者硬件設備的外觀形式，均偏向于“大型”計算機操控系統為主。隨著科學技術的快速發展，計算機逐步朝著“微機”方向轉變，如圖1。根據實際應用情況看，微型計算機具有“體積小、易攜帶、效率高、功能全”等諸多特點，尤其在使用性能方面與原始計算機設備完全一致，這更加促進了微型計算機在社會信息調度中的應用范圍。

二、微機軟件系統主要構成

伴隨著微型計算機設備的大范圍利用，用戶們對于微機系統應用功能的認知水平提高，這使得軟件系統結構改造得到了普遍認識。軟件系統是計算機程序執行的主控平臺，軟件系統功能決定著大部分的計算機功能，深入分析軟件結構組成對其升級改造具有指導性作用。微機軟件系統構成：

（一）系統軟件

是指管理、監控和維護計算機資源的軟件，它主要包括：操作系統、各種語言處理程序、數據庫管理系統等，其中操作系統是系統軟件的核心。軟件能夠按照用戶發出的程序指令完成相關操作，如圖2，主要是系統軟件在程序執行時發揮了調度作用，保證了微機應用系統功能的全面發揮。

（二）應用軟件

是為某種應用目的而編制的計算機程序，如文字處理軟件、圖形圖像處理軟件、網絡通信軟件、財務管理軟件、CAD軟件等。從使用功能來看，應用軟件是可以根據用戶需求自動安裝的控制工具，商業辦公、工業控制、個人操作等均有不同的應用軟件，用戶自行選擇安裝即可。

三、微型計算機軟件結構升級措施

基于計算機工程專業理論研究下，如今對于微型計算機軟件系統結構有了更加詳細地劃分，主要包括：界面系統、語言系統、服務系統、數據庫管理系統等內容。為了更好地發揮微機的綜合使用性能，對微機軟件結構優化升級是不可缺少的，這就要求對微機各部分結構進行統一改造。

（一）界面系統

當多個程序同時運行時，解決處理器（CPU）時間的分配問題。作業管理的任務主要是為用戶提供一個使用計算機的界面使其方便地運行自己的作業。為各個程序及其使用的數據分配存儲空間，并保證它們互不干擾。根據用戶提出使用設備的請求進行設備分配，如圖3，同時還能隨時接收設備的請求。

（二）語言系統

語言是人與計算機溝通交流的載體，自然語言必須要轉換為計算機語言才能準確地執行操作。軟件語言系統升級應添加智能識別器，利用數字程序識別解決語言轉換問題，將用戶操作指令準確地傳輸給計算機。例如，微機軟件設置語言電子感應儀，將語言信號轉變為計算機程序指令即可執行操作。

圖3 微機處理系統圖

（三）服務系統

服務系統在軟件結構里負責程序的檢測與搜索，同時為用戶及時提供程序編碼，合理地編排操作任務中的指令執行流程。現代微型計算機對服務系統的級別要求更高，除了診斷程序、調試程序、編輯程序等基本功能外，還要添加存儲、檢索、共享、保護等功能，創造更加優越的軟件服務工作環境。

（四）數據系統

數據庫是用于存儲數據的應用型倉庫，也是軟件系統發揮數據處理功能的有效方式。因微型計算機體系較小，軟件數據升級需注重便攜式組裝，方便用戶在不同時段的智能化操控。共享式數據庫是軟件結構的最新應用，微機連接互聯網之后完成遠程式傳輸調度，促進了數據資源的高效調度利用。

四、結論

微型計算機是信息時代的先進產物，充分利用微機處理各項數據資源具有多方面的靈活性。為了提升微機設備的應用價值，對計算機軟件結構實施功能改造是很有必要的。軟件系統改造主要從界面系統、語言系統、服務系統、數據系統等方面進行，根據不同用戶群體提供相對應的升級方案，確保計算機設備功能的全面發揮。

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篇7

【關鍵詞】制漿造紙；工業電氣自動化；綜合控制與管理；PLC

20世紀開始，人們開始用分散式測量儀表和控制裝置，進行單參數調節，取代了傳統的手工操作。經歷了幾十年的發展過程，現代工業生產得到了迅猛的發展，工廠自動化程度大大提高。特別是微型計算機的問世，使生產過程自動化進入了新的高水平階段。人們可以通過計算機系統對生產過程中的多個設備及參數進行綜合控制與管理，并通過各類儀表給操作人員進行直觀的顯示。20世紀70年代后期，DCS與PLC以其優良的性能在工業控制中嶄露頭角，很快在制漿造紙工業中也得到了普遍的應用，自動化系統也逐漸由原來的單一的過程控制向管理與控制一體化的綜合自動化方向發展。

進入21世紀以來，人們本著“以人為本，節能環保”的理念，對工業自動化技術提出了更高的要求。隨著計算機技術、無線技術、現場總線技術、工業以太網技術、IT技術、機器人技術、傳感器技術及安全技術等科學技術的不斷發展與創新，增強了整個生產過程的自動化控制的集中性，使每臺設備在生產過程中能夠充分高效的發揮其作用，同時也使生產成本得到了大大的降低。

電氣自動化是一個涉及電工、電子、自動化和計算機工程等多個學科的綜合性技術領域，在國民經濟中占有基礎性的地位。其特點是強弱電結合，計算機技術與自動化技術相結合，實現工業企業的生產設備和生產過程電氣化、自動化。

在現代化的制漿造紙設備具有大型、高速、連續、復雜、自動化程度高、成套化和控制精度要求高等特點。目前，我國制漿造紙設備已發展成為工藝適應性強，技術復雜，品種繁多，具有機、電、儀、計算機相結合的高新技術配套產品，不少產品已接近甚至達到國際先進水平。新建的大型造紙企業都裝備有整條生產線的自控系統。其主要完成的任務有以下幾項：

（1）過程設備和單元之間的協調和控制；

（2）為操作者提供監控和管理功能。

（3）應用數學模型去預測和模擬過程的變化和未來狀況，并對這些變化采取相應的調控措施。

（4）采集和報告生產過程中的各項數據。

在制漿造紙的整個生產過程中，自動化控制均得以應用。首先，在制漿過程中，自動化控制主要集中在蒸煮、磨漿、配漿和打漿的控制。一方面，通過對生產過程中的電機及電磁閥進行邏輯順序的控制，另一方面對罐類和工藝管道上的各種閥門進行工藝參數的調節。隨著電子技術的發展，以PLC為主流產品的控制器得到了普遍的應用并且不斷發展，逐漸以一個過程控制系統的形式呈現，具備了從事復雜控制的能力。新型操作終端的出現和LCD顯示技術的進步，特別是PLC控制器通訊能力的加強，使智能的、動態的人機界面越來越多地應用在制漿生產的關鍵控制點，如蒸球、磨漿、配漿等部分，在被控現場配置觸摸式液晶顯示操作終端，可方便的與PLC聯接，融入控制器的操作系統中。觸摸式界面能夠清楚的反映生產過程的整體和局部信息，可以數字量形式和以棒圖形式顯示，也可以趨勢圖的形式顯示其相關參數，為操作人員提供更加直觀有效的實時數據，便于操作者及時對各項工藝參數進行控制。

在造紙的過程中，自動化控制突出表現在紙機的傳動控制方面。由于紙種的變化，紙機的速比，漿料配比等均發生變化，使紙機的車速需要有大范圍的調整；同時電網電壓、頻率和負荷的波動，也會引起紙機車速的變化。因此，要求紙機傳動控制系統是一個穩定、精確、同步、協調的變速傳動系統。又因紙機傳動在生產中的特殊重要地位，紙機電氣傳動控制的一般配置由較大型PLC控制單元、矢量型變頻單元和生產管理計算機組成。運用ProfiBUS通訊協議構成先進的現場總線網絡，傳輸各種生產數據，執行生產指令，控制各傳動點的運行狀態。

近些年電氣傳動系統普遍采用國外進口控制裝置，傳動系統的穩速精度、動態響應和可靠性等方面得到了很大提高。其通訊功能強，具有多種通訊協議；參數范圍廣，可適用于各種應用場合；能自動測試負載特性，實現系統的最優化以及全廠計算機信息系統的多層次集成化。

目前許多國內的企業已經意識到了信息技術以及自動化系統在提高整個企業經濟效益中所起的重要作用。但是由于我國制漿造紙企業的基礎薄弱，無論是在生產過程的建模、先進控制、過程優化等方面，還是在經營決策及系統開發等方面，都與制漿造紙的發達國家存在很大差距。因此，需要根據我們的實際情況，在過程建模、軟測量技術、先進控制方案、動態系統的故障診斷、實用軟件開發等關鍵技術上進行研究開發，以達到實現制漿造紙綜合自動化系統的目的。

隨著科學技術的不斷發展，決定了制漿造紙工業自動化的發展趨勢是建設企業的綜合自動化系統，以充分利用現代信息技術包括計算機、通信、自動控制、系統工程、信息處理等和現代的企業管理技術達到在最短時間內高質量、低成本和優質服務滿足用戶的需求，同時最大限度的減少污染，節約能源，獲得更好的經濟效益，全面提高我國制漿造紙企業的水平。

參考文獻：

篇8

【關鍵詞】Modbus協議；監控系統；網絡模型構建；供水自動化

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

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

1.引言

信息技術和網絡技術的不斷發展，促使新一代的工業自動化系統必將向著信息化和網絡化的方向發展。遠程數據監控是保障工業生產正常進行的方法之一，其工作方式主要是通過遠程智能儀表設備實時采集各項現場數據，并實時傳輸到上位機服務器中進行分析和處理，進而實現對現場設備的監視與控制。Modbus協議是一種開放性好、可靠性高的遠程通信協議，基于TCP/IP體系的Modbus協議可以使用戶擺脫非標準的、封閉的專用工業控制網絡和現場總線技術的束縛，從而提供可靠和靈活的通信方案[1-2]。

隨著人們生活水平的提高，人們對供水品質的要求也越來越高。許多城市現有供水系統中的通信協調、管網故障診斷、壓力和流量的控制策略等方面的技術革新和工藝改進已到刻不容緩的地步。本文將計算機控制技術、工業網絡技術和遠程通信技術應用于供水自動化監控系統中，構建了一種基于Modbus的供水自動化監控系統。該系統操作簡便，功能完善，遠程監控數據通信可靠，為保障城市供水提供了的重要技術手段。

2.供水自動化監控網絡結構設計

2.1 Modbus通信協議

Modbus協議是由美國Modicon公司開發的一種通信協議，通過該協議各種控制器和其它相關設備之間可以進行透明通信。

Modbus協議只定義了設備能夠識別和使用的消息結構和命令應答機制，沒有規定物理層，故可以方便地在任何網絡中進行通信[3-4]。Modbus協議采用Master/Slave技術，是一種應答方式的通信協議。控制器與智能設備在網絡上采用基于Modbus協議進行通信時，需要確定各種設備的硬件地址，通過識別消息中的各種動作，進行數據反饋或數據處理[5]。一個Master可以對應一個或多個Slave，Master有地址分配權，能夠為所有的Slave分配地址并進行初始化的詢問。Modbus協議定義了一個控制器能識別的消息結構，它描述了控制器請求訪問和應答回應其他設備的過程，以及錯誤檢測和記錄的規范，制定了報文字段和內容的公共格式。2002年5月施耐德公司又發表了Modbus/TCP規范。Modbus/TCP協議與Modbus協議主要的區別在于數據幀的校驗方式上，Modbus協議需自行生產校驗數據，Modbus/TCP協議借助于TCP協議本身有校驗機制的優勢，不用再次生成校驗數據[6]。本項目結合供水自動化系統自身特點，應用工業以太網技術，對兩種Modbus兩種傳輸方式進行優勢互補，為供水自動化系統提供了靈活的組網方式。

2.2 供水系統生產流程結構

供水自動化系統一般分為制水和供水調度兩大部分。其中制水工藝一般包括：引水、混凝、給藥、沉淀、過濾、消毒、供水、排污八個環節，涉及水廠生產和加壓站處理兩個主要過程，此過程中需要監控包括電壓、電流等電信號和流量、水的品質因數、壓力值等水信號。而供水調度部分則主要涉及供水管網分布點的壓力測量采集，各測壓點的數據無線傳輸，水泵機組的變頻調速控制等。以上各種電信號、水信號以及遠程控制數據都是通過Modbus協議在前端傳感器和監控終端之間進行數據交換。

2.3 監控系統網絡的架構

供水自動化監控系統是一種典型的現代工業自動化控制系統，需要對其進行組網設計，本設計提出了基于B/S模式，建立兩級監控系統，實現了供水總公司對整個供水系統各部分的遠程監控。兩級監控系統分別為監控應用層和現場層。供水監控系統的網絡拓撲結構由IP以太網和無線IP網組成，水廠生產和加壓站處理采用的是IP以太網，應用Modbus/TCP協議與遠程儀表通信；供水管網分布點的壓力檢測采用的是GPRS網絡，GPRS模塊通過PLC與現場自動化儀表、傳感器等監控終端設備等連接，這樣GPRS模塊和監控中心之間就可以通過IP地址進行雙向通信。其網絡物理結構如圖1所示。

在以上系統結構中，上位采集服務器主要負責把采集到的數據按照既定格式寫入數據庫服務器，同時充當Modbus主站，為供水管網檢測點通過GPRS網絡提供模擬的串口服務。

圖1 供水系統數據采集與監控物理結構圖

圖2 軟件結構及描述示意圖

3.通訊系統設計

3.1 Modbus通信模型的構建

現場層采用Modbus協議通信方式對現場數據進行采集，PLC設備作為主站，現場各種智能儀表作為從站設備。智能儀表以Modbus協議作為通信標準，將采集到的數據通過PLC上的RS485接口傳輸給PLC。智能儀表輸入輸出的電壓、電流等模擬數據信號或是數字信號，需經過轉換電路，才能與PLC內置的存儲單元進行數據交換[7]。上位機通過Modbus/TCP方式對PLC存儲單元數據進行定時訪問，從而實時獲得現場設備各種參數數據。

Modbus/TCP協議以TCP協議為基礎，與TCP協議有著一致工作方式，需要經過“建立連接、通信和斷開連接”3個操作步驟才能建立連接。

Modbus/TCP協議采用服務端/客戶端模式，結合本系統大數據量、集中訪問、多點連接的特點，在Windows XP平臺中采用VC++異步非阻塞Socket封裝類CAsyncSocket技術進行開發。其具體開發步驟如下：

a.服務器端，首先從CAsyncSocket派生一個新類CServerSocket，然后用這個新類定義CAsyncSocket對象，即定義一個該類的對象m_pServerSocket，調用Listen（）函數進入偵聽狀態，重載函數OnAccept（）。當客戶端有連接請求時，服務器則建立一個新的Socket，以接受客戶端發來的信息。

b.客戶端，創建CAsyncSocket派生m_ClientSock對象并與服務器端建立連接，連接完成后，即可調用成員函數send（）發送數據，當收到數據時，OnReceive（）函數被調用接收數據，在該函數中調用m_nLength=Receive（m_szBuffer，sizeof（m_szbuffer））接收數據。

c.客戶端CAsyncSocket類調用函數Create（）函數完成創建后即可通過函數Connec t（）和服務端建立連接。當客戶端和服務器端通信結束后，調用Close（）函數關閉Socket。

3.2 通信控件的設計

ActiveX控件是一組可執行的代碼，例如：OCX、EXE、DLL文件。在軟件開發過程中，通信控件與其它ActiveX控件一樣，也是用一系列的屬性和用戶接口，它使用戶能夠方便地訪問Windows通信驅動程序的大多數特性，包括輸入、輸出緩沖區的大小及決定何時使用流控制命令掛起數據傳輸等。由于ActiveX是一種開放的技術，開發者可以在其他程序，甚至用其它語言編寫的程序中重復使用這些ActiveX控件。本設計中將一個用VB編寫的通信控件插入用VC++編寫的程序中。其源代碼如下：

4.監控軟件的設計與開發

4.1 監控軟件設計

基于Modbus協議的供水自動化監控系統的上位機遠程監控系統是在Windows XP平臺中利用VC++ 6.0開發的，它通過Modbus/TCP方式、GPRS網絡對PLC存儲單元數據進行定時訪問，現場智能儀表通過Modbus協議與PLC通信，從而實時在線監控自動供水系統運行狀況。

供水自動化監控系統數據傳輸通道主要依靠以太網構建，如果由于網絡安全原因導致重要數據上傳失真、智能控制裝置發出錯誤動作信號或是引起系統異常等，將給供水自動化監控系統的穩定運行造成嚴重威脅，甚至產生災難性后果。考慮整個系統的安全性和穩定性，監控系統應從病毒防御、內部人員培訓、網絡設備加密等方面進行預防解決。

4.2 監控軟件開發

VC++ 6.0開發工具提供了現成的窗口、控制與工具條的制作手段，大大簡化了界面的開發過程，并且使得開發出的界面具有組態軟件風格，使用起來方便、靈活、簡單易學。監控系統擁有用戶管理，實時監控，參數設置，報表打印，數據歸檔，實時報警及歷史報警查詢等多項功能。軟件總體架構及描述示意圖如圖2所示。

監控軟件采用模塊化設計思想，主要對監控部分、圖形顯示部分、數據庫部分等方面進行組態。

a.控制部分：監控軟件通過Modbus/TCP方式、GPRS網絡對PLC存儲單元數據進行定時訪問，PLC又通過Modbus協議與現場智能儀表通信，從而實時在線監控供水自動化系統。

b.圖形顯示部分：通過對各種組態控件的編寫，組成生動形象的人機界面，為客戶提供實時數據、實時曲線、歷史曲線及報警狀態的顯示，并提供設備信息的設置、修改及設備的添加、修改和刪除等組態功能。

c.數據庫部分：數據庫是聯系上位機和下位機的橋梁，在組態畫面運行時，它含有全部數據變量的當前值[8]。在進行項目組態時，變量管理是非常重要的一環。通過對監控點連接的變量賦予不同的外部變量值的方法。根據系統要采集的外部變量建立相應的內部變量，而內部變量與畫面上的監控點對象通過屬性連接建立對應關系，將控制現場的PLC控制系統和上位計算機監測系統連接起來，形成完美的監控畫面。

完成對上述幾方面的內容的組態之后，就生成了一套完整的供水自動化的監控軟件系統，運行主畫面采用級連圖形子菜單的方式實現與各控制單元之間的切換[9]。該系統能夠實現對制水自動化過程的實時監控以及供水管網水泵機組的啟停等控制、歷史數據的記錄查詢等等一系列功能，基本滿足工業控制自動化的要求。主控界面如圖3所示：

圖3 主監控界面

5.結束語

Modbus協議由于其良好的適用性被廣泛的使用。基于Modbus協議的供水自動化監控系統正是一種有益的嘗試，可以有效地滿足供水行業對生產監控的要求。華北某供水公司引入了上述的方案，一段時間以來系統運行穩定，監控效果良好，同時也提高了工廠自動化管理的水平。

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作者簡介：

篇9

關鍵詞：礦井提升機；電控系統；PLC技術

中圖分類號：TD53 文獻標識碼：B 文章編號：1009-9166（2011）0014(C)-0191-01

引言：目前，我國正在服務的大多數礦井提升機電控系統，主要是轉子回路串電阻的交流調速系統與C―M直流調速系統，V―M可逆調速系統目前已經廣泛使用，在加速階段和低速運行時，大部分能量（轉差能量）以熱能的形式消耗掉了，因此電控系統的運行效率較低。同時，這種調速方案為了在低同步狀態下產生制動轉矩，需采用直流能耗制動方案（即動力），或采用低頻制動。但元論采用何種方式，總需要設置輔助電源和定子繞組的二次切換操作。雖然這種方案存在著調速性能差、運行效率低、運行狀態的切換死區大及調速不平滑等缺點，這種基于PLC技術的電控系統在我國20世紀90年代已有不少的產品通過工業運行，都取得了較好的運行效果。這些采用PLC技術的新型電控系統，都已較成功地應用于礦井提升實踐，并取得了較好的運行經驗，克服了傳統電控系統的缺陷，代表著交流礦井提升機電控技術發展的趨勢。

一、礦井提升機使用PLC電控后出現的問題

提升機的某些重要保護不能直接試驗，提升機使用PLC電控后，電控中軟件實現的某些保護，不能直接試驗，不容易像在模擬控制系統中那樣方便地調節和改變參數。因此，對過速、限速等保護直接無法試驗。現場技術人員不能掌握PLC工控程序，使用單位的技術管理人員對礦井提升機PLC電控的了解還處于“”，僅對輸入、輸出比較熟悉，而對PLC電控的核心工控程序還處于起步階段，其技術水平不足以對所用電控的可靠性及安全性做出判斷，提升機的運轉安全依賴電控廠家。現階段，如何從制度和程序上避免人為失誤，應是電控生產廠需要認真對待的問題；對提升機PLC電控的安全可靠性具有判斷能力，則是煤礦企業必須慎重思考的課題。

二、升機對電控裝置的要求

礦井提升機屬往復運動的生產機械，對于單水平提升系統，在每次提升循環中，容器的上升或下降的運動距離是相同的；對于多水平提升系統．每次提升循環中，容器的運動距離不一定相同。但無論哪種情況，提升機在工作過程中都有固定的循環運動方式。亦即按照一定的速度圖運轉。根據提升機的運行方式和礦山企業的固有特點，對提升機電控系統的要求如下：

（一）能夠四象限運行。只有這樣，提升機才能根據負載變化及工作需要，按給定速度圖自動地工作在正向或反向、電動或制動等工作狀態。（二）要設置完善的故障監視、安全聯鎖、信號報警及閘控電路，確保系統安全運行。（三）具有良好的調速性能。亦即靜差率小、速度平穩、調速范圍大、調速方便等。（四）工作方式轉換容易。要能夠方便地進行自動、手動、驗繩、調繩等工作方式的轉換。（五）要設置準確可靠的速度給定裝置，以實現加、減速時的平穩運行。

三、PLC電控系統的主要功能

PLC是以微處理器為核心，綜合了計算機技術、自動控制技術和通信技術而發展起來的一種新型、通用的自動控制裝置，具有結構簡單、性能優越、可靠性高、靈活通用、易于編程、使用方便等優點，近年來在工業自動控制、機電一體化、改造傳統產業等方面得到了廣泛應用。由于控制對象的復雜性，使用環境的特殊性和運行工作的連續長期性，使得PLC在設計、結構上具有許多其他控制器無法相比的特點。

（一）可靠性高和抗干擾能力強。PLC為了滿足“專業在工業環境下應用”的要求，采取了如下硬件和軟件措施：第一，內部采用電磁屏蔽，防止輻射干擾。第二，采用優良的開關電源，防止電源線引入的干擾。第三，具有良好的自診斷功能，可以對CPU等內部電路進行檢測，一旦出錯，立即報警。第四，對程序及有關數據用電池供電進行后備，一旦斷電或運行停止，有關狀態及信息不會丟失。第五，對采用的器件都進行了嚴格的篩選，排除因器件問題而造成的故障。第六，采用冗余技術進一步增強了可靠性。

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

（三）程序設計簡單且易學易懂。PLC主要的使用對象是廣大的電氣技術人員。PLC生產廠家考慮到這種實際情況，一般不采用微機所用的編程語言，而采用了與繼電器控制原理圖非常相似的梯形圖語言，工程技術人員學習和使用這種編程語言十分方便。

（四）對生產工藝改變的適用性強。PLC實質是一種工業控制計算機，其控制操作的功能是通過軟件編程來確定的。當生產工藝發生變化時，不必改變PLC的硬件設備，只需改變PLC的程序。

結語：將可編程序控制器引入礦井提升機的電控系統．已在國內許多礦山企業獲得成功，實際應用時，考慮到提升機工作環境和工作性質的特殊性，應以穩定性和可靠性為主。具體做法為：選擇器件時，要注意PLC的抗干擾性；設計線路時．應設置冗余結構，采取多重保護措施等，確保礦井提升機安全可靠運行。

作者單位：國投新集能源股份有限公司新集一礦

參考文獻：

篇10

關鍵詞：廣播電視；高山無線轉播臺；播出自動監控

中圖分類號：TP277

1 問題的提出

廣播電視安全播出是廣播電視發射、轉播臺不可推卸的責任。隨著我國廣播電視事業的迅猛發展，無線發射臺轉播的節目（頻率、頻道）不斷增加，使臺的運行維護任務越來越重，多數高山轉播臺，從過去發射兩到四套節目，增加到數十套以上，大大增加播了出值班、監控等操作的勞動強度，特別是在遠離城鎮的高山無線轉播臺站機房，人員嚴重不足，值班人員要同時監控多套轉播設備和節目，顧此失彼和兼顧不到的情況時有發生。因此，在不增加現有維護、值班人員的情況下，怎樣確保節目的安全、準確、及時播出，提高播出故障的應急處置能力，已成為當前各地發射臺，在安全播出維護、值班和運行管理方面不能忽視的問題。

計算機實時監控技術已在社會各個領域得到廣泛運用，直接運用到對廣播電視播出設備和信號的自動監測與控制上，是解決單靠人工值守，不能完全同時兼顧多套節目播出狀態變化的有效辦法。因此，我們針對重慶廣播電視技術中心設置在遠郊區、縣的涪陵大木山、永川黃泥塘的無線高山發射臺發射節目和值守人員情況，對機房發射機供電、信號分配，以及控制臺等設備進行改造了，定制了帶數據通訊接口的智能型音、視頻信號切換器和配電箱，采用89C51單片機CPU的多機通訊技術，與控制臺計算機，構成了機房的播出自動監控系統，實現了對播出設備和信號的自動監控。

2 系統構成

播出自動監控系統由智能型供配電箱；信號分配器；接口控制電路；控制臺電腦等設備和部件，以及監控軟件構成。在對大木和永川轉播臺機房播出、供電和信號設備的改造中，為每臺發射機的供配電箱和信號切換器加、裝配了微電腦芯片電路（TA89C51單片機），將供電箱和信號切換設計成為一有數據通訊接口的智能型控制終端，采用RS-485通訊接口標準與控制臺計算機進行數據交換，使得每一臺播出工作設備都成為一個獨立的數據終端。通過485接口線，將控制臺電腦與機房全部供電箱和信號切換器的微電腦控制器相連，構成了一個機房的分布式實時監控系統，如圖一所示。

在該系統中，供電箱控制電路在計算機程序控制下，負責對發射機供電電壓、電流、輸出功率等參數進行采樣和開、關機的驅動控制。信號切換器控制電路實現對節目監聽、監視的選擇和切換控制。

對發射機運行狀態和播出信號的監控，是通過計算機對分布安裝在機房各處的供電和信號切換器中的控制電路單元的訪問來實現的。控制臺電腦向各終端設備發送命令（數據），實現對設備的控制，獲取設備運行狀態和參數數據進行分析處理。由于控制臺與被監控設備數據訪問流量不大，為降低成本和簡化結構，設備間的數據通訊采用了RS-485接口，將各供電和信號切換終端的數據通訊線連接在一對雙絞傳輸線上，采用半雙工主、從結構傳送方式。設計上規定控制臺電腦為主機，供電箱和信號切換器中的單片機控制單元為分機，并給每個分機分配了一個唯一的訪問地址，使控制臺電腦（主機，可根據不同終端地址編碼，實現對各設備的訪問。這樣，控制臺電腦對播出狀態和信號的監控，只需要一對數據線與機房供電、信號設備相連，不但減少了控制臺大量強電線路的接入，不但避免了使用大量的機械、轉接部件，還大大減少了機房控制室與供電和信號系統的連線，優化了機房布線結構，提高了系統可靠性和安全系數。

由于目前全固態化發射機的激勵器和前級放大均已集成化，結構緊湊，可靠性高，為簡化系統復雜性，我們只將發射機功率和天饋反射參數引入到供電箱的監控電路中，由供電箱監控電路送到控制臺電腦監測，見圖二所示。在滿足播出監測要求下，避免了對發射機電路作較大的改動，不但提高了系統可靠性，同時也有利于功率、反射等參數采樣部件的統一制作，減輕了系統實現的難度。

3 軟件結構和特定

在軟件設計上，我們根據高山發射臺機房設備特點、播出頻率（頻道），以及安全播出應急操作流程等要求，將機房全部發射機的供電、信號處理設備，以及播出信號狀態條，集中顯示到計算機屏幕上，使得界面更具人性化。程序通過分時獲取供電、信號設備以及發射機工作狀態數據，進行分析比較，實現對播出設備和信號的自動監測。

為適應不同工作環境和播出時段要求，軟件設計了功能選擇操作，可由工作人員選擇監控功能的取舍。值班員可以根據各播出節目信號源主、備份情況和安全播出級別，對播出設備和信號的監控功能進行選擇。分別可進行人工或自動開、關機設置；自動開、關時間設置，信號中斷時報警或自動切換設置；發射機自動巡檢打開與關閉；報警條件及參數設置等。同時，還可根據機房播出設備（發射機）安裝、供電和信號線路的布局；以及播出節目頻率、頻道和界面顯示等情況，對程序參數表進行修改。使控制軟件能在機房設備分布，以及供電、信號線路更改后，立即投入運行，也方便了系統技術和功能的推廣運用。

4 實現的主要功能：

系統功能是通過控制臺電腦的運用程序軟件來實現的，目前我們已完成投入運行的程序軟件具有以下主要功能：

4.1 自動巡檢和與控制功能

（1）自動巡檢機房各發射機工作情況，直觀顯示設備運行和信號狀態，無功率輸出或狀態異常時立即報警。（2）對前方信號源和播出節目進行實時監測，調制度自動控制，可在播出信號中斷時，自動切換到備份信號源。（3）在自動監測、巡檢中發現播出信號中斷或發射機工作狀態異常，立即報警，并顯示故障狀態和參數、提示故障類別。（4）隨機語音報告各發射機運行狀態，提醒值班員注意播出監測狀態（語音報告間隔時間可通過控制臺電腦設置）（5）根據人工設置的各發射機開、關機時間，自動定時開關發射機。（6）在有備機情況下，主機出現故障時，自動切換到備份發射機工作。

4.2 控制臺人工操作功能

（1）遠程開、關機操作：在未設置發射機定時自動開、關機情況下，值班員可通過控制臺電腦，對機房全部發射機供電進行操作，啟動發射機的開、關機，并通過電腦顯示屏查看發射機工作電壓、電流、輸出功率等狀態。（2）信號監視、監聽選擇和切換操作：通過控制臺電腦，值班員可方便選擇主、備用信號源播出，在主播信號源出現異常或中斷情況下，快速選擇全部備份信號監聽，監聽無誤后立即切換到發射機播出。其操作流程，完全能夠滿足我市無線發射臺安全播出“應急預案”操作流程的要求。（3）播出信號調制度控制：值班員可通過控制臺電腦，直接對信號切換器增益進控制，達到對播出信號調制度的控制。

4.3 “語音”報告功能

為使系統更具有人性化，監控程序還編制了語音報告、提示功能。在巡檢、操作和出現異常情況下，通過語音方式提示值班員注意。主要有以下報告提示功能：（1）巡檢報平安提示。（2）設備運行狀態報告。（3）發射機運行狀態異常提示。（4）開、關機操作結果報告。（5）執行自動開、關機提示。

5 結束語

通過采用計算機自動監控技術，將機房（發射機、信號切換矩陣、供配電箱）設備的分布連接和運行狀態，集中到計算機顯示屏上，通過監控軟件進行播出管理，不但方便了值班人員對設備運行狀態和節目信號的集中監視和操作，還通過計算機程序，實現了對播出設備狀態和信號的自動監測。減輕了工作人員在播出值班中顧此失彼、擔心兼顧不到的心理壓力，同時，還大大改善優化了機房布線結構，提高了安全播出維護、值班的應急反應、處置能力。

參考文獻：