計算機控制技術(shù)論文
計算機控制是指用數(shù)字計算機對動態(tài)系統(tǒng)進行的控制,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控制技術(shù)論文，供大家參考。
計算機控制技術(shù)論文篇一
《 水閘計算機自動控制系統(tǒng) 》
摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步與發(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，也帶來了新的機遇與挑戰(zhàn)，文章重點以某市中珠圍洪灣水閘計算機自動化控制系統(tǒng)研究為例，探討了自動控制的重要性以及無人值守機械運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;自動控制;無人值守;自動運行
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液壓機組成。然通航閘門是由一臺QPQ-2X-16提升橫拉式卷揚啟閉機控制組成。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，為此在操作管理上必須引起足夠的重視。水閘計算機技術(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，這里所指的計算機技術(shù)主要是指計算機監(jiān)控系統(tǒng)以及閉路電視監(jiān)測系統(tǒng)兩部分。計算機監(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行實地的水位監(jiān)測，將分散的設(shè)備進行集中的操作，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，能有準確的自動完成水閘的開關(guān)，無須人為的進行操作，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。計算機的使用，可以全面的對供電設(shè)備進行管理與維護，當發(fā)現(xiàn)短路或者因設(shè)備故障而引發(fā)的供電問題時，計算機會自動切斷相應(yīng)的供電，此時，發(fā)電機會由事前設(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，就需要一臺計算機控制系統(tǒng)將所有分散式的操作管理進行統(tǒng)一的集中管理，接收程序的信號以及數(shù)據(jù)都統(tǒng)一由計算機進行管理分類。現(xiàn)地控制級就是采用PLC控制器，將分布的現(xiàn)場信號進行統(tǒng)一的集中管理。由于這種操作方式是無人進行操作，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、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，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，用來擴展計算機的通訊能力，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)電機的三相電流、電壓、有功、無功、功率因素等電量進行采集。風速風向儀采用上海氣象儀器廠的EN2型的風速風向儀，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機負責管理各顯示儀表的工作，PC機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，必須加強對其管理與維護，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)地控制級進行資料的收集與整理，簡單的處理以后，再將這些信息傳達至集中控制級中進行再次整合，最終以數(shù)據(jù)庫的形式進行存儲。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，進行對整個水利的數(shù)據(jù)信號進行核算，整合，并根據(jù)數(shù)據(jù)提供的相關(guān)信息進行未來發(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)，利用計算機的自動化系統(tǒng)，根據(jù)數(shù)字的變化起伏進行自動操作，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，認定沒有錯誤時，可以通過畫面以及聲音傳遞下達命令，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
洪灣水閘計算機自動控制系統(tǒng)的建成，極大地優(yōu)化了水閘系統(tǒng)的運行和管理，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，則對水閘的自動運行更為準確、可靠。
參考文獻
[1]呂月華，王繼志.潮汐及其與天氣的關(guān)系[J].海洋文選，1978.
計算機控制技術(shù)論文篇二
《 談工業(yè)電氣計算機控制系統(tǒng) 》
摘要：計算機控制系統(tǒng)是一個實時控制系統(tǒng)，其可靠性是計算機控制系統(tǒng)應(yīng)用成敗的關(guān)鍵，計算機控制系統(tǒng)必須具有完善的人機聯(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;控制;系統(tǒng)
計算機控制系統(tǒng)是一個實時控制系統(tǒng)，其可靠性是計算機控制系統(tǒng)應(yīng)用成敗的關(guān)鍵，計算機控制系統(tǒng)必須具有完善的人機聯(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。而計算機內(nèi)部只能對一定形式的數(shù)值量進行傳送、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)換成符合計算機要求的二進制數(shù)字量輸入主機，經(jīng)過主機處理后，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)采樣保持電路進行離散化后以二進制信號送入計算機。
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)進行采集控制時，只能按分時的方式逐點依次對變量進行采集，即在不同的時刻對不同的參數(shù)進行釆樣，計算機收集到的現(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)一的標準信號，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)行機構(gòu)，達到控制的目的。
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輸出的二進制代碼表示的開關(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、控制算法及人機聯(lián)系設(shè)備
2.1信號處理和控制算法
要實現(xiàn)計算機控制系統(tǒng)對生產(chǎn)過程進行監(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，并把這些信息進行適當?shù)募庸ず吞幚?，以運行人員易于接受的形式表達出來，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?。一種有效的方法是采用數(shù)字濾波器，即利用計算機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)定值的偏差進行控制運算，產(chǎn)生相應(yīng)的控制量。上述的控制算法都由計算機軟件功能塊實現(xiàn)。
2.2人機聯(lián)系設(shè)備
在計算機控制系統(tǒng)中，如果說過程通道是計算機與生產(chǎn)過程之間的橋梁，人機聯(lián)系設(shè)備則是操作人員與計算機以及過程之間聯(lián)系的紐帶。人機聯(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、球標、光筆等，后者如CRT顯示器、打印機、繪圖機等。目前計算機控制系統(tǒng)中用的比較多的是鍵盤、CRT顯示器和打印機。
參考文獻
[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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