計算機(jī)控制技術(shù)論文
計算機(jī)控制是指用數(shù)字計算機(jī)對動態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行的控制,在生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。下面是學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的計算機(jī)控制技術(shù)論文，供大家參考。
計算機(jī)控制技術(shù)論文篇一
《 水閘計算機(jī)自動控制系統(tǒng) 》
摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，各種新型技術(shù)不斷的被廣泛的應(yīng)用于各個行業(yè)之中，信息化技術(shù)的不斷完善，也帶來了新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，文章重點以某市中珠圍洪灣水閘計算機(jī)自動化控制系統(tǒng)研究為例，探討了自動控制的重要性以及無人值守機(jī)械運(yùn)行的操作技巧以及如何更好地實現(xiàn)自動化水閘控制。
關(guān)鍵詞：水閘;計算機(jī);自動控制;無人值守;自動運(yùn)行
1 概述
中珠聯(lián)圍洪灣水閘工程是集擋潮、排澇、通航、灌溉、交通等功能于一體的綜合性水利工程。工程主要由五扇單孔凈寬、十米水閘閘門以及變配電設(shè)備、開關(guān)設(shè)備等組成，其中設(shè)備的左側(cè)一孔主要功能是通航與泄水，其中零孔是泄水閘。這里需要注意的是水閘的閘門并不是完全一致的，它主要是由四扇重11.1噸和一扇16.1噸鋼材質(zhì)的平面閘門組成，泄水閘門的啟動器也是由四套QPPYD-2X125-4.6液壓機(jī)組成。然通航閘門是由一臺QPQ-2X-16提升橫拉式卷揚(yáng)啟閉機(jī)控制組成。根據(jù)實際操作的工程環(huán)境，由于每臺設(shè)備之間相距較遠(yuǎn)，為此在操作管理上必須引起足夠的重視。水閘計算機(jī)技術(shù)的引入大大解決了這一問題的出現(xiàn)，提高了其管理水平以及工作效率，這里所指的計算機(jī)技術(shù)主要是指計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)以及閉路電視監(jiān)測系統(tǒng)兩部分。計算機(jī)監(jiān)控主要是利用通信核心技術(shù)原理，可以將超聲波液位傳感器放置其中進(jìn)行實地的水位監(jiān)測，將分散的設(shè)備進(jìn)行集中的操作，這樣監(jiān)控技術(shù)也是水閘監(jiān)控技術(shù)的核心部分，對于水位的測定與參數(shù)管理以及變化趨勢都有明顯的數(shù)控信息提示，能有準(zhǔn)確的自動完成水閘的開關(guān)，無須人為的進(jìn)行操作，真正做到了“無人值守”的檢測與實施。電力對于整個綜合性的水利工程來說，也是極其重要的。計算機(jī)的使用，可以全面的對供電設(shè)備進(jìn)行管理與維護(hù)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)短路或者因設(shè)備故障而引發(fā)的供電問題時，計算機(jī)會自動切斷相應(yīng)的供電，此時，發(fā)電機(jī)會由事前設(shè)置好的程序裝置繼續(xù)發(fā)電，這樣就減少了很多設(shè)備因電力問題而出現(xiàn)的損害，恢復(fù)其正常的供電所需。水閘系統(tǒng)的整個電量使用情況，水位的上升與下降，以及降雨量的變化等全部的數(shù)據(jù)都會由計算機(jī)記錄，監(jiān)控著整個水利的走勢變化。
2 控制方式
監(jiān)控對象有泄水閘各孔的啟閉、通航孔的啟閉、線路10kv/0.4kv斷路器的合分及監(jiān)視、備用發(fā)電機(jī)斷路器的合分及監(jiān)視、路燈的合分及監(jiān)視、內(nèi)外江水位的監(jiān)視，每個監(jiān)控子系統(tǒng)由現(xiàn)場常規(guī)電氣控制、現(xiàn)地PLC控制、計算機(jī)集中控制三級組成，現(xiàn)場級是三級控制系統(tǒng)的信號檢測單元，也是輸出執(zhí)行單元。
2.1 現(xiàn)地控制級
一般水閘的常規(guī)控制就是我們通常所說的電氣控制裝置系統(tǒng)，它主要是由接觸器、繼電器組成。操作人員可以根據(jù)實際情況在不同的建筑屋內(nèi)進(jìn)行操作，但這樣操作起來很容易因分散，不集中而難以管理。此時，就需要一臺計算機(jī)控制系統(tǒng)將所有分散式的操作管理進(jìn)行統(tǒng)一的集中管理，接收程序的信號以及數(shù)據(jù)都統(tǒng)一由計算機(jī)進(jìn)行管理分類。現(xiàn)地控制級就是采用PLC控制器，將分布的現(xiàn)場信號進(jìn)行統(tǒng)一的集中管理。由于這種操作方式是無人進(jìn)行操作，為此該設(shè)備的可靠性就顯得尤為的重要?，F(xiàn)如今，大多數(shù)控制系統(tǒng)都是采用美國通用電氣公司的可編程控制系統(tǒng)，因為其獨特的編輯處理能力，多樣化的板塊設(shè)置，快捷的反映速度，因為成為了現(xiàn)地控制級的首選監(jiān)測系統(tǒng)。
2.2 集中控制級
將分散于各設(shè)備周邊的現(xiàn)地控制級通過計算機(jī)通訊網(wǎng)絡(luò)集中于中控室形成集中控制級，由操作站、打印機(jī)、UPS、模擬屏組成，配以閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)，對水閘系統(tǒng)的設(shè)備實現(xiàn)可視操作是1臺惠普PⅢ800的計算機(jī)，主要配置為256M內(nèi)存、40G硬盤、21彩顯、兩RS-232串口，另加裝1塊4口RS-485MOXA卡，用來擴(kuò)展計算機(jī)的通訊能力，系統(tǒng)以操作站為中心構(gòu)成星形的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
用RS-485串行口與集中控制級通訊，采用SNP通訊協(xié)議，集中級為主站，PLC為從站。
多功能電表的通訊采用RS-485協(xié)議，多功能電表為HC600型合資產(chǎn)品，分別將線路和發(fā)電機(jī)的三相電流、電壓、有功、無功、功率因素等電量進(jìn)行采集。風(fēng)速風(fēng)向儀采用上海氣象儀器廠的EN2型的風(fēng)速風(fēng)向儀，它由室外傳感器和室內(nèi)儀表組成，儀表部分有=LK4H4串口與集中控制級計算機(jī)通訊。模擬屏上顯示的內(nèi)容有H7個數(shù)字量和78個開關(guān)量，由模擬屏內(nèi)的一臺PC機(jī)負(fù)責(zé)管理各顯示儀表的工作，PC機(jī)與集控級的通訊采用RS-232串口，模擬屏顯示的內(nèi)容有最近1h、3h、7h、24h的降雨量，內(nèi)外江實時水位，每隔整數(shù)點4S各閘門的狀態(tài)和內(nèi)外江水位的數(shù)據(jù)。全系統(tǒng)交流供電采用一臺山特2kvA延時1小時在線式UPC集中供電，在市電停電的情況下，監(jiān)控系統(tǒng)仍能工作，不間斷各級計算機(jī)設(shè)備的工作和數(shù)據(jù)的采集，報表、曲線連續(xù)。
通常情況下，水閘地處海邊，風(fēng)雨雷電是不容忽視的客觀問題之一，為了提高其抗干擾性和能力，必須加強(qiáng)對其管理與維護(hù)，在設(shè)置周圍安裝避雷針等設(shè)施，同時，采取就近原則的接地方式，這點大大提高了安全性，一般情況下，接地電阻小于0.5歐，在一段時間試行以后，系統(tǒng)逐漸的穩(wěn)定，并沒有出現(xiàn)其他不良的現(xiàn)象。
3 監(jiān)控軟件功能
監(jiān)控軟件主要是指現(xiàn)地控制級和集中控制級兩種，主要是先通過現(xiàn)地控制級進(jìn)行資料的收集與整理，簡單的處理以后，再將這些信息傳達(dá)至集中控制級中進(jìn)行再次整合，最終以數(shù)據(jù)庫的形式進(jìn)行存儲。這里所采用的監(jiān)控軟件是GE Fanuc公司的Cimplicity監(jiān)控軟件，此軟件具有如下的一些功能。
3.1 計算功能
監(jiān)控軟件采用特殊的模塊化設(shè)計，進(jìn)行對整個水利的數(shù)據(jù)信號進(jìn)行核算，整合，并根據(jù)數(shù)據(jù)提供的相關(guān)信息進(jìn)行未來發(fā)展趨勢的評估，預(yù)測水位曲線的上下變化，根據(jù)水位的不同自動的調(diào)節(jié)閥門開關(guān)。
3.2 控制功能
主要有兩種控制方式;一是自動操作控制系統(tǒng)，利用計算機(jī)的自動化系統(tǒng)，根據(jù)數(shù)字的變化起伏進(jìn)行自動操作，真正的提高工作效率，實現(xiàn)無人看守的自動化操作方式。二是人工操作，這種操作方式就是技術(shù)人員可以根據(jù)屏幕上所顯示的數(shù)據(jù)變化，反復(fù)研究，認(rèn)定沒有錯誤時，可以通過畫面以及聲音傳遞下達(dá)命令，來完成整個操作。但隨著“無人操作”模式的出現(xiàn)，這種方式將逐漸的被取代。
3.3 顯示、打印功能
(1)設(shè)備操作狀態(tài)變化;(2)閘門及變電設(shè)備的動作過程顯示;(3)報警信號記錄;(4)動作時間、次數(shù)統(tǒng)計;(5)自動生成日報、月報、年報報表。
3.4 報警功能
出現(xiàn)事故，故障報警信號能夠?qū)崟r顯示在CRT的報警窗口，并將報警設(shè)備、報警時間記錄在報表中供察看和處理。
4 結(jié)束語
洪灣水閘計算機(jī)自動控制系統(tǒng)的建成，極大地優(yōu)化了水閘系統(tǒng)的運(yùn)行和管理，改善了操作人員的工作條件和環(huán)境，是實現(xiàn)水閘運(yùn)行“無人值班、少人值守”的工程實例。本系統(tǒng)中水閘自動啟閉時間、閘門開度全由計算機(jī)自動控制，克服了過去深夜由操作人員察看水位，操作按鈕的運(yùn)行方法。如果系統(tǒng)中在檢測水位變化的同時，能監(jiān)測河水的流向信號，則對水閘的自動運(yùn)行更為準(zhǔn)確、可靠。
參考文獻(xiàn)
[1]呂月華，王繼志.潮汐及其與天氣的關(guān)系[J].海洋文選，1978.
計算機(jī)控制技術(shù)論文篇二
《 談工業(yè)電氣計算機(jī)控制系統(tǒng) 》
摘要：計算機(jī)控制系統(tǒng)是一個實時控制系統(tǒng)，其可靠性是計算機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用成敗的關(guān)鍵，計算機(jī)控制系統(tǒng)必須具有完善的人機(jī)聯(lián)系方式，隨著被控生產(chǎn)過程的不同。常常要求采用不同的控制方案或控制算法，要求計算機(jī)控制系統(tǒng)能夠靈活地組成用戶所需要的各種控制方案。
關(guān)鍵詞：工業(yè);電氣;計算機(jī);控制;系統(tǒng)
計算機(jī)控制系統(tǒng)是一個實時控制系統(tǒng)，其可靠性是計算機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用成敗的關(guān)鍵，計算機(jī)控制系統(tǒng)必須具有完善的人機(jī)聯(lián)系方式，隨著被控生產(chǎn)過程的不同。常常要求采用不同的控制方案或控制算法，要求計算機(jī)控制系統(tǒng)能夠靈活地組成用戶所需要的各種控制方案。
1.過程通道
描述生產(chǎn)過程狀態(tài)的參數(shù)可分為三種類型：模擬量、開關(guān)量和脈沖量。而計算機(jī)內(nèi)部只能對一定形式的數(shù)值量進(jìn)行傳送、儲存和處理。過程通道的主要作用就是把生產(chǎn)過程中的模擬量、開關(guān)量和脈沖量等參數(shù)轉(zhuǎn)換成符合計算機(jī)要求的二進(jìn)制數(shù)字量輸入主機(jī)，經(jīng)過主機(jī)處理后，輸送給生產(chǎn)過程的控制量轉(zhuǎn)換成生產(chǎn)過程的執(zhí)行機(jī)構(gòu)所要求的模擬量和開關(guān)量，饋送給生產(chǎn)過程。
過程通道按信息的傳輸方向可分為輸入通道和輸出通道。每種通道又按信息的類型分為模擬量通道和數(shù)字量通道。模擬量通道傳輸連續(xù)信號，數(shù)字量通道傳輸開關(guān)脈沖信號。
1.1模擬量輸入通道
模擬量輸入通道的作用是把生產(chǎn)過程中各種被檢測的模擬量信號轉(zhuǎn)換為計算機(jī)可以接受的數(shù)字量信號。模擬量輸入通道它由多路切換開關(guān)、數(shù)據(jù)放大器、采樣∕保持電路、模∕數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)接口與控制接口組成。代表被控對象狀態(tài)的各種信息由傳感器變換成電信號送到過程輸入通道。在過程輸入通道中，這些信號先被放大或衰減到通道電路能進(jìn)行線性處理的幅值，轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的電壓信號，經(jīng)采樣保持電路進(jìn)行離散化后以二進(jìn)制信號送入計算機(jī)。
1.1.1多路切換開關(guān)
生產(chǎn)過程需要監(jiān)視的變量很多，如果每一個變量部設(shè)置一套A/D轉(zhuǎn)換電路，不但成本高、電路復(fù)雜，而且可靠性隨之下降。另外，由一個中央處理器CPU對多點參數(shù)進(jìn)行采集控制時，只能按分時的方式逐點依次對變量進(jìn)行采集，即在不同的時刻對不同的參數(shù)進(jìn)行釆樣，計算機(jī)收集到的現(xiàn)場信息，對某一點變量而言只是周期性的采樣序列。這就有可能在模擬量輸入通道中。
1.1.2數(shù)據(jù)放大器
通常由現(xiàn)場來的信號不一定是統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號，有的是高電平信號。也有的是毫伏級的低電平信號。數(shù)據(jù)放大器對輸入的高電平信號起阻抗變換和抗干擾作用，而對輸入的低電平信號還起放大作用，以滿足A / D轉(zhuǎn)換器對輸入信號量程范圍的要求。對數(shù)據(jù)放大器的主要要求是：精確度高，速度快，頻帶寬，線性度好及共模抑制比高。
1.1.3采樣∕保持器
將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量需要一定的時間，而模擬量輸入通道信號通常隨時間變化。把A/D轉(zhuǎn)換器感受輸入信號的時間間隔稱為孔徑時間。在孔徑時間內(nèi)，如果輸入信號有明顯變化，則會給轉(zhuǎn)換帶來誤差，這種誤差稱為孔徑時間誤差。減少該誤差的一種方法是提高A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度，以減小孔徑時間。另一種方法則是在A/D轉(zhuǎn)換器之前采用采樣∕保持器。
1.1.4模∕數(shù)轉(zhuǎn)換器
模∕數(shù)轉(zhuǎn)換器是模擬信號輸入通道的核心部件，它的功能是把模擬信號轉(zhuǎn)換成與之對應(yīng)的數(shù)字量信號。模義數(shù)轉(zhuǎn)換器的種類很多，按照轉(zhuǎn)換原理的不同，常用的轉(zhuǎn)換器有計數(shù)式、雙積分式、逐步逼近式和并行式等幾種。逐步逼近式具有成本低、轉(zhuǎn)換速度快、孔徑時間短等優(yōu)點，目前得到廣泛應(yīng)用。
1.2模擬量輸出通道
模擬量輸出通道的作用是把計算機(jī)輸出的數(shù)字量信號轉(zhuǎn)換成模擬量信號，以便驅(qū)動相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，達(dá)到控制的目的。
模擬量輸出通道主要由D∕A轉(zhuǎn)換電路、切換電路和輸出電路等部分組成。為了簡化電路，節(jié)省設(shè)備，圖中多個輸出電路共用同一個D∕A轉(zhuǎn)換電路。切換電路用于完成選路的任務(wù)，在某一時刻，只選擇通道中的一個輸出電路接受由D∕A轉(zhuǎn)換器輸出的模擬量控制信號。
1.3開關(guān)量輸入通道
在生產(chǎn)過程中，計算機(jī)控制系統(tǒng)除了處理模擬量信號外，還有大量的開關(guān)量信號需要處理。例如，觸點的接通或斷開，電動機(jī)的啟動或停止，閥門的打開或關(guān)閉等。這些開關(guān)量信號都可以用二進(jìn)制的“0”或“1”來表示。開關(guān)量輸入通道的作用就是把生產(chǎn)過程的各種開關(guān)量信號通過它轉(zhuǎn)換成計算機(jī)可以識別的形式，并且采取一定的隔離措施。對于某些非常重要的開關(guān)量可以通過中斷方式送到計算機(jī)中，以便得到及時處理。
1.4開關(guān)量輸出通道
開關(guān)量輸出通道是把計算機(jī)輸出的二進(jìn)制代碼表示的開關(guān)控制信息，轉(zhuǎn)換成能對生產(chǎn)過程進(jìn)行控制的開關(guān)量信號。這些開關(guān)量信號可以控制閥門的開啟或關(guān)閉，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的啟動或停止，指示燈的亮或滅等。
2.信號處理、控制算法及人機(jī)聯(lián)系設(shè)備
2.1信號處理和控制算法
要實現(xiàn)計算機(jī)控制系統(tǒng)對生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)視、控制和管理的功能，就必須及時從生產(chǎn)過程中獲取信息，并把這些信息進(jìn)行適當(dāng)?shù)募庸ず吞幚?，以運(yùn)行人員易于接受的形式表達(dá)出來，或者按照一定的控制規(guī)律，產(chǎn)生必要的控制作用。從過程通道可以得到反應(yīng)生產(chǎn)過程情況的數(shù)字量信號，但是這些數(shù)字量信號中，有的常常包含著一定的干擾信號，與被測量之間有非線性關(guān)系。
2.1.1數(shù)字濾波
有些生產(chǎn)過程中，隨機(jī)干擾的噪聲頻率是很低的，阻容元件的濾波不能將它們?nèi)肯Ｒ环N有效的方法是采用數(shù)字濾波器，即利用計算機(jī)由一定的計算程序來實現(xiàn)，以減少噪聲在信號中的比重。
2.1.2 PID控制算法
盡管在采用了計算機(jī)控制之后，許多過去難以實現(xiàn)的非線性、多變量、自適應(yīng)和最優(yōu)化控制算法的研究都獲得了成功，但是在生產(chǎn)過程中，最基本、最方便、最常用的控制算法仍然是由模擬PID控制器發(fā)展而來的數(shù)字PID控制箅法，如位置式和增量式PID控制算法， 以及由其演變而成的其他數(shù)字PID控制算法，如改進(jìn)的PID算法中的微分先行的PID算法、積分分離的PID算法、帶死區(qū)的PID控制算法等，用于對生產(chǎn)過程的被控變量與設(shè)定值的偏差進(jìn)行控制運(yùn)算，產(chǎn)生相應(yīng)的控制量。上述的控制算法都由計算機(jī)軟件功能塊實現(xiàn)。
2.2人機(jī)聯(lián)系設(shè)備
在計算機(jī)控制系統(tǒng)中，如果說過程通道是計算機(jī)與生產(chǎn)過程之間的橋梁，人機(jī)聯(lián)系設(shè)備則是操作人員與計算機(jī)以及過程之間聯(lián)系的紐帶。人機(jī)聯(lián)系設(shè)備按照信息傳輸?shù)姆较蚍譃檩斎朐O(shè)備和輸出設(shè)備。前者如鍵盤、鼠標(biāo)、球標(biāo)、光筆等，后者如CRT顯示器、打印機(jī)、繪圖機(jī)等。目前計算機(jī)控制系統(tǒng)中用的比較多的是鍵盤、CRT顯示器和打印機(jī)。
參考文獻(xiàn)
[1]開俊主編.工業(yè)電氣自動化.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002
[2]尹廷金主編.工業(yè)電氣自動化技術(shù).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001
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