计算机工业控制技术范文

导语：如何才能写好一篇计算机工业控制技术，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：工业生产现场；计算机；自动控制技术

中图分类号：TP274.4 文献标识码：A文章编号：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、计算机自动控制技术工作原理

（一）可编程序控制器（PLC）概念。以微处理器为基础的可编程序控制器是过程控制的专用微型机系统，它是面向生产过程控制的自动化装置，不同PLC的指令系统虽各不相同，但都能方便地实现常规控制和运算比较功能，现代的PLC还提供了文字编辑、SFC编辑和宏指令功能，它可以取代传统的继电器完成开关量控制，如输入、输出以及定时、计数等。输入信号可以是按钮、行程开关、无触点开关或其它敏感元件，输出可用来驱动电磁阀、步进电机等各种执行机构。（二）可编程序控制器工作流程。PLC一般安装在热机试验台或是测试网附近，主要的功能是监督热机工作。如果对多台不同型号的发动机进行试验的时候，这几台计算机可以和中心计算机连结在一起，在发动机的性能的支持下，可以对数据资料进行收集。试验控制器是由一台或是几台微型计算机构成的，信号的收集和控制主要是通过印制板电路进行的，并和一台或是几台试验台相连。计算机进行每一项试验都需要在计算机编号程序下进行。计算机在实验过程中，需要手动校正数据。主要是计算机屏幕上按照上面的的指令进行操作，指令通过后，在屏幕上会显示出调整中的数值。计算机监控试验控制器在整个发动机试验系统中属于控制部件。为了节省试验时间，提高试验效率，应该对每一台发动机试验系统配置好辅助接头和发动机试验台，并自动将传动轴和测功器准确的连结在一起；测量发动机测量的准确程度，可以对控制器进行自动的校正。根据不同用户的需求及发动机的性能，可以把试验控制器作为整体的一部分进行使用，其效果较佳；调整指令是计算机在使用前设计的，操作时可以有效的提高操作者效率，增加试验的准确度。计算机的监控控制器系统的主要的功能就是检验发电机能否达到标准的时间。（三）计算机自动化控制的优越性。发动及的稳定性及优越的性能条件下，用计算机进行检查是比较有效的。计算机可以在标准时间内确定一台发电机的质量，同时也可以将发电机的性能数据保存并打印出来，作为将来维修或是报废的有效依据。以计算机试验台为基础的控制台，种自动化网络控制系统在企业生产中已经得到了广泛的应用。试验控制器可用于现有试验台的现代化，或成为整个新的试验系统的一部分。控制器是按标准设计的，并且有多个印制板电路对其进行控制，来满足不同用户的现实需求。由于每一个试验台都是有独立的计算机控制的，当控制器中任何一部分出现问题都不会影响其他的控制器工作。这就使得到几台试验台和计算机可以使计算机自动控制网络系统同时在工作。

二、计算机自动控制技术的应用

（一）在宜宾核燃料厂车间里应用过HRL微机控制称重系统，是一套比较完整的自动控制检测系统，它主要的功能是用计算机进行自动监测和控制。这种集称重、实时控制和采集数据、文件处理、打印报表为一体的系统，可以对核燃料进行称重和装管，并将信息传回计算机中心进行处理。HRL微机控制称重系统是由两层网络结构构成的，上层是可编程序控制器（PLC）、工控机和操作员页面链接在一起的控制层，其作用是为信息和管理进行服务，其下层主要是通过现场总线把设备控制、信息数据采集和工控远程连结在一起。（二）这一系统能够显示称重状况和称重数据，也能对日常出现的状况做出预警，方便工作人员进行处理。在生产过程中，有3个工作台，每一个工作台上装上核燃料装管、贴上条码，并对其进行称重。通过微机系统完成核燃料装管，读条码任务，并对空管和毛管进行称重，将相应的数据传输给信息中心进行处理。整套数据的装管控制和数据收集流程是操作人员将上位机打开，并运行此软件，当屏幕出现欢迎界面时，就可以按照相应的顺序依次将放行单号输入，同时将序号、操作员和组长输入其中，屏幕主菜单消失后，就会出现称重的工程图，这时起，就应该实时注意称重流程。首先将空心管依次上第一个工作台，系统在读取空码的同时，也会称出重量，如果操作无法进行，就会出现系统反复做这种工作现象，不仅看不到下台信号，空管也无法下台。遇到这种状况，工作人员应该及时修理，保证系统运作正常，并发出下台信号；当空心管上第二个管台时，控制开关打开后，上台装管会读出条码，通常18支是一批，并构成成批的芯管，当芯管运行结束后，计算机中就会出现关闭“允许装管开关”字样，工作人员就应该输入装管批号，然后重新打开这一开关，继续操作，第三个空心管管台的工作流程与第一、二管台操作方法类似。（三）计算机上位机不仅有完成重量控制的功能，还有处理数据、报表输出和数据备份功能。要想判断控制系统的运行结果，就要随时关注工况图状况，并详细的描述壮观称重状况。就会详细的描述出“序号、批号、棒号、空管重量、棒重量、芯块重量”数据，表示系统稳定、可靠程度较高。

三、结束语

计算机自动控制技术随着时代的发展也在不断的变化着，其可以为企业的工业化生产提供完整的数据和可靠、便捷的自动化控制系统，使其能够更好的为工业自动化生产创造条件，促进现代化工业生产的发展。

参考文献：

[1]刘宝臣.计算机在工业自动控制系统中的应用[J].民营科技,2007,5

[2]赵西顺.新一代工业控制计算机的产业化及应用前景[J].青海科技,2007,3

[3]房伟.计算机技术在工业自动控制中的运用与发展[J].民营科技,2008,12

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关键词：工业自动化；控制系统；计算机技术

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）01-0035-02

在市场经济充分发展的今天，社会的竞争越来越激烈，对于制造业和生产行业来说，如何提高生产效率、保障产品质量已经成为企业生存和发展必须考虑的重大课题。随着各项新技术的发明和应用，工业自动化已经成为生产行业发展的新趋势，这是赢得市场、降低成本的必选之路。在工业生产自动化的领域，PLC以自身独特的优势依然占据着控制系统的重要地位，在新技术发展的刺激下正朝着小型化、开放性和网络化的方向发展；DCS作为过程控制的典型系统积极向上拓展，越来越多地扮演管控一体化的角色；IPC以其灵活、开放的特点，重新赢得了用户的青睐；CNC除了在机床上的应用外，也在向更广泛的领域

延伸。

1 工业自动化技术基本概念分析

工业自动化技术就是综合运用控制理论、电子装备、仪器仪表、计算机和相关工艺技术，对工业生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策，达到增加产量、提高质量、节省能耗、降低消耗、减少污染、确保安全等目的的一种综合性技术。这里说的工业生产过程指的是发电冶金、煤油石化、建材造纸、制药采矿、油库粮库等，可以是一个设备、一个工段、一条生产线，也可以是一个工厂、一个联合企业。工业自动化技术的组成主要包括硬件技术、软件技术和系统技术三大部分。硬件技术是控制设备、变送器、执行器、辅助设备等；软件技术是控制软件、优化软件管理软件、软测量软件等；系统技术是各种硬件的集成技术、各种软件的集成技术、硬件与软件的集成技术等。工业自动化技术在工业领域的应用可以有效提高企业整体素质，可以提高国家整体国力，是合理调整产业结构的主要手段之一，也是“高能耗、高消耗、高污染”治理的有效手段之一。

2 控制管理系统

在实现工业自动化和智能化的过程中，控制管理系统的作用是非常巨大的，起着关键性的作用。所谓的控制管理系统就是为了达到既定的控制目标所需要的软件系统和物理部件，这是一个部件相互整合的过程，一般来说控制管理系统由控制设备和被控制的对象所组成。目前，在工业自动化的过程中，有效的控制管理系统分为以下四类：一是顺序控制管理系统：这种控制管理系统有一定的编程设计，以时间或者工序的逻辑关系为程序，一步一步地对生产设备、生产系统和生产对象进行加工和处理，顺序控制方法应用的领域很多，比如常见的电梯就是采用的顺序控制管理系统；二是过程控制系统：这种控制管理系统是在实施工业自动化生产的过程中，对温度、压力等相关的物理量进行闭环控制，实现生产过程按照既定的程序和规律进行，保障生产过程的流畅性；三是运动控制系统：这种控制管理系统是通过管理和指挥运动物体的位置、转速、移动方向等，实现既定安全操作的管理，比如调速系统等；四是监控管理系统：这种控制管理系统主要是采用记录和裁定生产过程中的相关信息，采集生产流程，反馈遇到的问题并及时报警等。针对控制管理系统，实现工作的方法一般包括继电逻辑控制系统、常规仪表控制系统、拖动控制系统、常规显示、记录或报警仪表等。近些年，随着计算机技术的发展，计算机技术开始运用到工业生产自动化上，出现了很多的计算机控制程序和计算机控制系统，如PLC、DCS、FCS及工业以太网等。

图1 计算机技术在工业控制技术中的运用

3 分布式控制系统体系结构

自动化中的分布控制系统的出现是与计算机技术的发展密不可分的，其实就是一个中型的计算机控制系统，这种控制系统是通过专业的计算机来进行工业生产过程中的数据收集、分析、处理和对生产流程的监管。多级计算机控制系统，这种控制系统是在近些年计算机处理速度极大提高的基础上和微型计算机的广泛使用上发展起来的，使得计算机的应用技术更加准确可靠，可以说这种控制技术的出现和发展与计算机技术的发展是分不开的。对于集散型计算机控制系统来说，就是通过对生产过程和车间生产现状的数据分析，将信息传送到前端计算机上，在这个过程中，中央计算机只充当后继到系统管理方面的工作，实现集中管理、分散控制，提高整个系统的可靠性。自动化的分布式控制系统最为基本的就是场控制器：通常带有I/O部件，与生产过程相联接，实现数据采集和控制执行，通过既定的人机接口，指令，然后经过通信系统，实现数据的传输和传递。

现场控制器包括回路控制器，回路控制器内部的算法预先用程序作成功能块的形式，存在ROM中。可以按照所要求的控制策略，进行组态。可编程控制器（PLC）：PLC是由模仿继电器控制原理发展起来的，以存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和运算等操作的指令。运动控制器：用于控制运动部件的速度或位置，通常包括变频器和伺服系统。现场总线：智能化取代传统仪器，控制站由分散取代集中，这一定程度上改变了传统的信号和通信

标准。

参考文献

[1] 赵文彬.计算机控制技术在工业自动化生产线上的应

用[J].计算机光盘软件与应用，2011，（23）.

[2] 杨雷忠，胡石当.现代工业自动化控制中微机控制技

术的应用[J].城市建设理论研究，2012，（1）.

[3] 赵春.浅析工业自动化计算机控制系统的应用[J].科

技咨询，2013，（13）.

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【关键词】计算机；控制系统；设计

计算机控制系统是在自动控制技术和计算机技术发展的基础上产生的。若将自动控制系统中的控制器的功能用计算机来实现，就组成了典型的计算机控制系统。它用计算机参与控制并借助一些辅助部件与被控对象相联系，以获得一定控制目的而构成的系统。其中辅助部件主要指输入输出接口、检测装置和执行装置等。它与被控对象的联系和部件间的联系通常有两种方式：有线方式、无线方式。控制目的可以是使被控对象的状态或运动过程达到某种要求，也可以是达到某种最优化目标。

一、计算机控制技术的概述

1.计算机控制的概念

（1）开环控制系统

若系统的输出量对系统的控制作用没有影响，则称该系统为开环控制系统。在开环控制系统中，既不需要对系统的输出量进行测量，也不需要将它反馈到输入端与输入量进行比较。

（2）闭环控制系统

凡是系统的输出信号对控制作用能有直接影响的系统都叫作闭环控制系统，即闭环系统是一个反馈系统。闭环控制系统中系统的稳定性是一个重要问题。

2.计算机控制系统

采用计算机进行控制的系统称为计算机控制系统，也称它为数字控制系统。若不考虑量化问题，计算机控制系统即为采样系统。进一步，若将连续的控制对象和保持器一起离散化，那么采样控制系统即为离散控制系统。所以采样和离散系统理论是研究计算机控制系统的理论基础。

3.计算机控制系统的控制过程

（1）实时数据采集：对来自测量变送装置的被控量的瞬时值进行检测和输入。

（2）实时控制决策：对采集到的被控量进行数据分析和处理，并按已定的控制规律决定进一步的的控制过程。

（3）实时控制：根据控制决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。

4.计算机控制系统的特点

（1）结构上。计算机控制系统中除测量装置、执行机构等常用的模拟部件之外，其执行控制功能的核心部件是数字计算机，所以计算机控制系统是模拟和数字部件的混合系统。

（2）计算机控制系统中除仍有连续模拟信号之外，还有离散模拟、离散数字等多种信号形式。

（3）由于计算机控制系统中除了包含连续信号外，还包含有数字信号，从而使计算机控制系统与连续控制系统在本质上有许多不同，需采用专门的理论来分析和设计。

（4）计算机控制系统中，修改一个控制规律，只需修改软件，便于实现复杂的控制规律和对控制方案进行在线修改，使系统具有很大灵活性和适应性。

（5）计算机控制系统中，由于计算机具有高速的运算能力，一个控制器（控制计算机）经常可以采用分时控制的方式而同时控制多个回路。

（6）采用计算机控制，如分级计算机控制、离散控制系统、微机网络等，便于实现控制与管理一体化，使工业企业的自动化程度进一步提高。

二、计算机控制系统的工作原理

计算机控制系统包括硬件组成和软件组成。在计算机控制系统中，需有专门的数字-模拟转换设备和模拟-数字转换设备。由于过程控制一般都是实时控制，有时对计算机速度的要求不高，但要求可靠性高、响应及时。计算机控制系统的工作原理可归纳为以下三个过程：

（一）实时数据采集

对被控量的瞬时值进行检测，并输入给计算机。

（二）实时决策

对采集到的表征被控参数的状态量进行分析，并按已定的控制规律，决定下一步的控制过程。

（三）实时控制

根据决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。

这三个过程不断重复，使整个系统按照一定的品质指标进行工作，并对被控量和设备本身的异常现象及时作出处理。在自动控制系统的实际工程中，经常需要检测被测对象的一些物理参数，如温度、流量、压力、速度等，这些参数都是模拟信号的形式。它们要由传感器转换成电压信号，再经A/D转换器变换成计算机能够处理的信号。同样，计算机控制外设，如电动调节阀、模拟调速系统时，就需要将计算机输出的数字信号经过D/A转换器变换成外设能接受的模拟信号。

三、计算机控制系统在汽车检测方面的应用

计算机控制系统所采用的形式与它所控制的生产过程的复杂程度密切相关，不同的被控对象和不同的要求，应有不同的控制方案。计算机控制系统大致可分为以下几种典型的形式。它们是：操作指导控制系统；直接数字控制系统（DDC），DDC系统属于计算机闭环控制系统，是计算机工业生产过程中最普遍的一种应用方式；监督控制系统（SCC）；分散控制系统（DCS）和现场总线控制系统。对于计算机控制系统在汽车检测方面的应用，我们需要从汽车管理检测和汽车故障检测两方面来进行分析。而这两方面对于汽车性能很重要。

1.计算机控制系统在汽车管理检测方面的应用

其实也就是常说的“多站点汽车检测动态管理网络系统”主要是利用计算机信息技术实现道路运输管理部门对多个汽车检测站的检测数据进行实时传输与检测结果的自动判断，实现车辆二级维护备案，并实现对道路运输车辆技术状况的实时监控和道路运输车辆相关信息的自动化传输，该系统还可以对汽车维修企业的二级维护车辆的一次检验合格率进行监控。该系统采用分级分布式星型网络结构，网络各工作站点通过集线器相互连接构成检测系统局域网络，完成数据通信和信息传输；通过调制解调器能方便地与电话网连接，加入Internet国际互联网，实现局域网与局域的远程通信，从而构成广域网。其车辆检测、办理车辆技术等级评定和二级维护签章实行封闭式自动检测和流水作业办公。

2.计算机控制系统在汽车故障检测方面的应用

经过多年的发展，目前国内的汽车故障检测维修行业已具相当规模。大部分汽车综合性能检测站均采用了计算机控制系统，汽车维修企业也应用维修信息管理系统，一定程度上实现了检测自动化和管理科学化。

（1）计算机控制系统可以为汽车故障检测提供技术支持

通过计算机控制系统完善汽车行业整体信息化之后，维修企业就可以通过一个公共的专家数据库查询需要的维修技巧并将自身的工作经验与同行共享；一个维修企业的配件储存是有限的，但如果将每个维修企业甚至供应商的配件仓储量、型号和规格等登入信息网，可以较好地解决企业配件短缺但一时难以购置的问题；为车主提供周到迅速的服务，应是每个维修企业追求的目标之一，车辆检测不合格需要进厂维修时，维修企业可以通过网络查询到该车辆的原始检测数据和汽车性能曲线，极大地提高维修效率和准确性。同时，也能保证我们对于汽车安全方面的要求。

（2）计算机远程故障控制系统对汽车行业的现实意义

目前我国汽车维修行业已经从完全依靠检查者的感觉和实践经验进行诊断。

四、小结

近年来，随着计算机技术、自动控制技术、检测与传感器技术、网络与通信技术、微电子技术、CRT显示技术、现场总线智能仪表、软件技术以及自控理论的高速发展，计算机控制的技术水平大大提高，计算机控制系统的应用突飞猛进。利用计算机控制技术，人们可以对现场的各种设备进行远程监控，完成常规控制技术无法完成的任务，微型计算机控制已经被广泛地应用于军事、农业、工业、航空航天以及日常生活的各个领域。可以说，21世纪是计算机和控制技术获得重大发展的时代，大到载人航天飞船的研制成功，小到日用的家用电器，甚至计算机控制的家庭主妇机器人，到处可见计算机控制系统的应用。计算机控制技术的发展日新月异，作为现代从事工业控制和智能仪表研究、开发及使用的技术人员，必须不断学习，加快知识更新的速度，才能适应社会的需要，才能在工业控制领域里继续邀游。

参考文献

[1]白诚礼，李小弘，程平民.计算机控制系统设计分析[J].通信出版社，2010（06）.

[2]陆平庆，程小川，李小赖.浅谈计算机控制技术的概述分析研究[J].计算机期刊，2011（07）.

[3]李小平，张国龙，王小红.关于计算机控制系统的控制过程之初探[J].计算机出版社，2011（01）.

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[5]李文档，程好困，陶小锨等.浅析计算机控制系统在汽车检测方面的应用及发展前景趋势[J].教育出版社，2011，7.

[6]王光高，刘玲秀，姚小明等.对计算机控制系统在汽车管理检测方面的应用探讨[J].教育出版社，2009，11.

[7]李民胶，陈小红，吴顺治.关于计算机控制系统在汽车故障检测方面的应用探讨[J].计算机控制系统出版社， 2010（06）.

[8]李和小，黄小样，吴明明等.浅谈计算机远程故障控制系统对汽车行业的现实意义[J].通信学报，2012（8）.

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关键词：PLC技术；嵌入式PLC；应用前景

中图分类号：TP273.5 文献标识码：A文章编号：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

可编程控制器（PLC），因为它简单的编程，具有良好的适应性、可控性等特点，得到了极其广泛的应用。但是，随着工业控制技术的不断发展，其局限性也强调：如兼容性较差，计算能力不强等，因此使用电脑作为硬件支撑平台，利用软件实现了标准的PLC现象的基本功能就此应运而生，但是PC缺乏PLC的实时性、坚固性和可靠性。所以设计一个新型的PLC，既具有传统PLC的实时性、可靠性和开放性也有PC的强大功能，成为今天面临的重大问题。

嵌入式PLC使用嵌入式技术为平台，重点加强了过程控制操作能力，提供开放式扩展结构，融合嵌入板等特点，发挥PLC梯形图语言优势，也有PC的开放性，为对象控制提供了一个通用的开发平台。本文在对各种PLC技术在国内和国外发展的分析基础上，提出了一种基于嵌入式技术的PLC在未来工业控制领域的应用前景研究。

二、PLC技术的发展历程及相关缺点

可编程控制器（PLC）诞生于上世纪60年代。长期以来，PLC始终处于工业控制领域的领导者，为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用，其主要作用体现在它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，适合于当前工业企业对自动化的需要。随着PLC的不断发展，PLC的应用已经扩大到各行各业，从低端到高端，可谓是无所不在，同时也确立了它在工业控制领域的地位，并通过不断的改进和完善，适应时刻变化的市场需要。

进入90年代后期，由于用户对开放性的强烈要求以及信息技术的大力推动，在保留原有功能的前提下，PLC采用了面向现场总线网络的体系结构，采用开放的通信接口，使得PLC功能更加齐全。其中，大中型的PLC功能更加完善，微型、小型PLC将由整体式向模块式发展，配置更加灵活，体积更小，价位更低等。

但是随着PLC的进一步广泛应用，PLC的缺点也进一步凸显：工控系统的控制任务多样化以及多层次集成结构的细分化，导致原来的PLC技术无法满足工控系统的要求。PLC属于封闭式架构，仅仅具备了制造商认为必要的性能，另外PLC性能依赖于专用硬件，应用程序的执行依靠专用硬件芯片实现，因硬件的非通用性会导致系统的功能前景和开放性受到限制，由于是专用系统，其实时性、可靠性和功能都无法与通用实时操作系统相比，由此嵌入式PLC就此诞生。

三、嵌入式PLC的特点介绍

嵌入式PLC是一个超小型计算机系统，支持嵌入式操作系统，主要针对工业控制领域的控制器仪表的智能化和网络化的需要而构建的嵌入式平台，是一套成本低、稳定的、实时性好的、扩展性好、通用性强的软PLC。

由嵌入式PLC组成的系统，最显著的优势就是功耗低、专用性强、开放性好等特点，另外它还具有传统PLC和工业PC机所没有的一些特征：

（一）控制性强。需要应用的高级控制技术不仅需要强大的浮点处理器，而且还需要占用大量的内存，嵌入式PLC就可以满足这些条件。

（二）提高生产率。一个通用的轻便控制引擎和综合工程开发的平台允许快速开发、实施和迁移项目；并且，由于它的开放性和灵活性，确保了控制现场以及企业业务系统之间的无缝连接，优化了工厂的流程，提高了生产效率。

（三）降低了操作成本。由于使用了通用标准架构和网络，使用户能够从成本的角度出发来选择不同的系统部件，而不是专有的产品和技术，只要稍加学习，就可以为用户提供了一个无缝的迁移路径，减少了用户在应用开发方面的投资。

嵌入式PLC提出了一种以梯形图语言为核心的新型潜入系统设计理念，嵌入式PLC不仅提高了开发速度，而且更贴近客户需求的个性化、差异化设计要求。面对工控市场日益细分的完备体系，嵌入式PLC将在不断变化的市场中具有广阔的应用前景。

四、嵌入式PLC的应用前景

嵌入式PLC的横空出世，必将给工控产品领域带来一场革命性的变革。随着微型和超微型PLC技术的发展和数量的增长，并逐渐进入新的应用领域。

我国目前已将嵌入式PLC列入国家攻关计划项目果，主要分为通用PLC、专用PLC、嵌入式PLC芯片组三大系列。由于其社会经济价值巨大，2005年嵌入式PLC被列为国家攻关计划。迄今为止，基于该软件平台开发的嵌入式PLC产品，已在纺织、机械、电梯、中央空调、环保、冶金、交通等领域中成功应用。2007年通用PLC的市场需求40多亿元，专用PLC市场是通用PLC市场的1.5倍，再加上嵌入式PLC芯片组的市场6亿元，目前嵌入式PLC待开发的市场超过了100亿元。

随着工业发展的技术不断革新，嵌入式PLC必将在信息革命的浪潮中创造更多的价值。

参考文献：

[1]廖常初.PLC应用技术问答[M].北京:机械工业出版社,2006

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煤矿采、掘装备智能控制系统

华洋通信科技股份有限公司依托国家863计划主题项目、国家自然基金等科研成果，经过近3年的科技攻关，研发出煤矿采、掘装备智能控制系统，实现井下掘进机、综采工作面“三机”及相关配套设备的智能集中控制、协同工作、故障诊断、信息集成与综合监控。

煤矿采、掘装备智能控制系统及系列产品，是物联网、大数据、智能控制和信息处理等一系列技术的高度集成，由井上/下高速传输、掘进机远程控制系统、综采工作面“三机”（采煤机、液压支架及刮板运输机）智能控制、工作面配套设备协同工作、3DVR虚拟现实及故障诊断等14个子系统和装备，是基于物联网的智能化控制技术在传统煤炭开采中的创新性研究与应用。

本系统采用采煤机位置检测、工作面自动取直技术与水平控制技术，还集成了液压支架电液控制技术、信息系统以及自动化软件平台，不仅实现了远程智能机械化与自动化采矿，大大提高了矿区的工作效率与管理效率，还能够大量缩减采矿工作人员，大幅提高矿产安全程度，在国内同类产品中具有先进性及技术优势。

针对地质条件简单、煤层稳定的大中型煤矿，通过采用煤矿采、掘装备智能控制系统及系列产品，应用液压支架电液控制系统等，代替液压支架手工操作阀、传统采煤机刮板输送机泵站控制系统等手动操作平台，实现割煤、推溜、运输等工艺过程智能化，可减少工作面作业人员50%以上。

系统主要技术特点

系统主要技术特点包括：掘进机、采煤机、电液控支架、刮板机的远程“三机”协同控制；

实现掘进机、刮板机、破碎机、转载机、皮带机等机电装备的工作面输送装备的远程集控；

工作面视频图像全景拼接显示和图像跟随采煤机位置自动切换显示；

基于三维虚拟现实数字化平台（3DVR）实现掘进机、采煤机、液压支架、刮板输送机的地面远程监控；

分析设备运行数据，实现设备自动保护功能，减少故障发生频率，降低生产成本；

检测采区环境变化，预警事故隐患，危险情况发生时能够自动停止设备工作，保障人员安全；

统计设备运行时间，为设备检修提供可靠依据，同时能够分析设备开机率及停机率，并确定设备停机原因，保证系统安全可靠运行。

系统组成与原理

掘进机远程控制系统

掘进装备智能控制系统以掘进机远程监测和控制的关键技术为核心，掘进机工作环境恶劣、照明严重不足，对于掘进导向系统的限制条件很多。环境中的尘埃使得无法使用视觉导航定位；巷道无法使用全球定位系统，所以比较适用非视觉传感器定位技术。系统采用电子测距和测角技术，建立掘进机位姿自动测量及定向纠偏控制平台，实现掘进机位姿测量和定向纠偏。

掘进机自动控制系统的控制方式有本机手动控制、无线遥控、远程遥控。其中本机手动控制为司机直接操作控制手柄，通过操作手柄直接控制换向阀，驱动各工作油缸及液压马达动作，实现掘进作业。无线遥控系统由司机操作遥控发射器在掘进机附近控制掘进机。远程控制系统由司机操作工业控制计算机，计算机通过CAN总线以及以太网与机载控制器通讯，实现掘进机的远程操作。

掘进机综合控制器如图1所示。

远程控制系统采用基于PC104的嵌入式隔爆计算机，其操作系统采用实时性较高的Linux操作系统，计算机通过CAN总线以及以太网与机载控制器通讯，汇集存入来自掘进机控制器采集和传来的数据，以及机载耐震低可视摄像系统传来的图像信号，随时显示这些数据参数和图像，监视掘进机的工况和动作状态。掘进机远程控制系统组成如图2。

综采工作面远程控制系统

根据综采工作面生产系统特征，结合煤矿开采工艺过程，建立多源复杂异构数据无缝信息交互模型。通过采煤机工作状态参数在线监测、控制、信号传输及可视化技术的整合，开发采煤机机载控制系统、采煤机顺槽监控系统、采煤机地面远程监控系统 ，实现采煤机的远程可视化控制与监测，如图3所示。

综采工作面远程控制系统的核心是工作面“三机”协同控制，工作面“三机”协同控制策略的基本思想：按照采煤机行走割煤、液压支架移架支护、推溜三个设备动作，设计综采工作的循环协同控制步骤：割煤、装煤、运煤、移架、推移刮板输送机槽（推溜）、推移刮板输送机。

综采工作面远程控制系统采用信息与通信技术、控制技术，开发新设备和集成控制软件，实现液压支架、采煤机、三机、乳化液泵站等单机及其现有控制系统有机结合，利用压力、倾角、行程、负荷、视频等各种传感器实现采掘工作面工况、设备状态等信息的感知，采用同一监控平台实现集视频、语音、远程集中控制为一体的综采工作面数字化集成控制系统，将工人从危险的工作面采场解放到相对安全的顺槽监控中心，实现在顺槽监控中心对综采设备进行远程操作，达到工作面“无人”或少人开采的目的。

推广应用价值

井下采倔工作面地质条件复杂，环境恶劣，自然灾害多，矿山生产过程受水、瓦斯、火、粉尘、顶板等多种客观因素的制约，安全形势依然严峻，严重影响矿山生产和人身安全。特别是近年安全事故频发，安全管理工作做得好坏直接影响采矿工业的健康持续发展。

煤矿采、掘装备智能控制系统将井下工作面设备（采煤机、刮板机、液压支架等）以及相关辅助设备的工况数据实时传输到同一监控平台内，通过在顺槽安放的井下主机对设备进行集成显示及远程协同控制。集控系统具备设备参数显示、远程控制、故障信息报警等功能，所有数据汇总至同一平台内，使工作面设备有机地结合在一起，同时通过矿井工业以太环网实现信息传输，能够在地面完成数据显示、分析及远程监控，具备视频图像全景拼接显示和3DVR虚拟现实功能，提高矿山生产效率。为企业提供高效、即时的信息监控，有效防控事故隐患，通过智能化设备与先进系统的引入，经网络传输至地上主机，便于企业即时发现设备与生产过程中的异常，即时调整改善，实现智能化管理与高效率安全生产。

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关键词：微型计算机；特点；软件升级；措施

中图分类号：TP311.5 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 22-0000-01

计算机凭借其强大的数据处理功能得到普及推广，并且成为互联网时代最为重要的应用设备。近年来计算机开始朝着微型化方向发展，这一趋势改变了传统计算机设备的结构模式，为用户提供了更加便捷的网络运行环境。计算机设备是信息时代科技应用典范，在商业办公及工业生产方面均得到了多元化应用。随着信息科技水平不断提升发展，计算机开始从传统大型装备模式转向微型化发展，这是计算机时代变革的新趋向。软件是计算机系统的核心构成之一，注重软件系统功能改造与升级关系着用户的操控效率，这是现代微型计算机（简称“微机”）研发的先进内容。本文分析了微型计算机的应用特点，对其软件结构升级提出科学的改进措施。

一、微型计算机特点

人类社会已经进入数字信息时代，人们每天要面对大量的数据信息资源，如何获取对自身有价值的信息资料，这就要依赖于计算机设备的多功能应用。早期计算机设备采用大规模集成式控制中心，无论是计算机设备本身的占用面积或者硬件设备的外观形式，均偏向于“大型”计算机操控系统为主。随着科学技术的快速发展，计算机逐步朝着“微机”方向转变，如图1。根据实际应用情况看，微型计算机具有“体积小、易携带、效率高、功能全”等诸多特点，尤其在使用性能方面与原始计算机设备完全一致，这更加促进了微型计算机在社会信息调度中的应用范围。

二、微机软件系统主要构成

伴随着微型计算机设备的大范围利用，用户们对于微机系统应用功能的认知水平提高，这使得软件系统结构改造得到了普遍认识。软件系统是计算机程序执行的主控平台，软件系统功能决定着大部分的计算机功能，深入分析软件结构组成对其升级改造具有指导性作用。微机软件系统构成：

（一）系统软件

是指管理、监控和维护计算机资源的软件，它主要包括：操作系统、各种语言处理程序、数据库管理系统等，其中操作系统是系统软件的核心。软件能够按照用户发出的程序指令完成相关操作，如图2，主要是系统软件在程序执行时发挥了调度作用，保证了微机应用系统功能的全面发挥。

（二）应用软件

是为某种应用目的而编制的计算机程序，如文字处理软件、图形图像处理软件、网络通信软件、财务管理软件、CAD软件等。从使用功能来看，应用软件是可以根据用户需求自动安装的控制工具，商业办公、工业控制、个人操作等均有不同的应用软件，用户自行选择安装即可。

三、微型计算机软件结构升级措施

基于计算机工程专业理论研究下，如今对于微型计算机软件系统结构有了更加详细地划分，主要包括：界面系统、语言系统、服务系统、数据库管理系统等内容。为了更好地发挥微机的综合使用性能，对微机软件结构优化升级是不可缺少的，这就要求对微机各部分结构进行统一改造。

（一）界面系统

当多个程序同时运行时，解决处理器（CPU）时间的分配问题。作业管理的任务主要是为用户提供一个使用计算机的界面使其方便地运行自己的作业。为各个程序及其使用的数据分配存储空间，并保证它们互不干扰。根据用户提出使用设备的请求进行设备分配，如图3，同时还能随时接收设备的请求。

（二）语言系统

语言是人与计算机沟通交流的载体，自然语言必须要转换为计算机语言才能准确地执行操作。软件语言系统升级应添加智能识别器，利用数字程序识别解决语言转换问题，将用户操作指令准确地传输给计算机。例如，微机软件设置语言电子感应仪，将语言信号转变为计算机程序指令即可执行操作。

图3 微机处理系统图

（三）服务系统

服务系统在软件结构里负责程序的检测与搜索，同时为用户及时提供程序编码，合理地编排操作任务中的指令执行流程。现代微型计算机对服务系统的级别要求更高，除了诊断程序、调试程序、编辑程序等基本功能外，还要添加存储、检索、共享、保护等功能，创造更加优越的软件服务工作环境。

（四）数据系统

数据库是用于存储数据的应用型仓库，也是软件系统发挥数据处理功能的有效方式。因微型计算机体系较小，软件数据升级需注重便携式组装，方便用户在不同时段的智能化操控。共享式数据库是软件结构的最新应用，微机连接互联网之后完成远程式传输调度，促进了数据资源的高效调度利用。

四、结论

微型计算机是信息时代的先进产物，充分利用微机处理各项数据资源具有多方面的灵活性。为了提升微机设备的应用价值，对计算机软件结构实施功能改造是很有必要的。软件系统改造主要从界面系统、语言系统、服务系统、数据系统等方面进行，根据不同用户群体提供相对应的升级方案，确保计算机设备功能的全面发挥。

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【关键词】制浆造纸；工业电气自动化；综合控制与管理；PLC

20世纪开始，人们开始用分散式测量仪表和控制装置，进行单参数调节，取代了传统的手工操作。经历了几十年的发展过程，现代工业生产得到了迅猛的发展，工厂自动化程度大大提高。特别是微型计算机的问世，使生产过程自动化进入了新的高水平阶段。人们可以通过计算机系统对生产过程中的多个设备及参数进行综合控制与管理，并通过各类仪表给操作人员进行直观的显示。20世纪70年代后期，DCS与PLC以其优良的性能在工业控制中崭露头角，很快在制浆造纸工业中也得到了普遍的应用，自动化系统也逐渐由原来的单一的过程控制向管理与控制一体化的综合自动化方向发展。

进入21世纪以来，人们本着“以人为本，节能环保”的理念，对工业自动化技术提出了更高的要求。随着计算机技术、无线技术、现场总线技术、工业以太网技术、IT技术、机器人技术、传感器技术及安全技术等科学技术的不断发展与创新，增强了整个生产过程的自动化控制的集中性，使每台设备在生产过程中能够充分高效的发挥其作用，同时也使生产成本得到了大大的降低。

电气自动化是一个涉及电工、电子、自动化和计算机工程等多个学科的综合性技术领域，在国民经济中占有基础性的地位。其特点是强弱电结合，计算机技术与自动化技术相结合，实现工业企业的生产设备和生产过程电气化、自动化。

在现代化的制浆造纸设备具有大型、高速、连续、复杂、自动化程度高、成套化和控制精度要求高等特点。目前，我国制浆造纸设备已发展成为工艺适应性强，技术复杂，品种繁多，具有机、电、仪、计算机相结合的高新技术配套产品，不少产品已接近甚至达到国际先进水平。新建的大型造纸企业都装备有整条生产线的自控系统。其主要完成的任务有以下几项：

（1）过程设备和单元之间的协调和控制；

（2）为操作者提供监控和管理功能。

（3）应用数学模型去预测和模拟过程的变化和未来状况，并对这些变化采取相应的调控措施。

（4）采集和报告生产过程中的各项数据。

在制浆造纸的整个生产过程中，自动化控制均得以应用。首先，在制浆过程中，自动化控制主要集中在蒸煮、磨浆、配浆和打浆的控制。一方面，通过对生产过程中的电机及电磁阀进行逻辑顺序的控制，另一方面对罐类和工艺管道上的各种阀门进行工艺参数的调节。随着电子技术的发展，以PLC为主流产品的控制器得到了普遍的应用并且不断发展，逐渐以一个过程控制系统的形式呈现，具备了从事复杂控制的能力。新型操作终端的出现和LCD显示技术的进步，特别是PLC控制器通讯能力的加强，使智能的、动态的人机界面越来越多地应用在制浆生产的关键控制点，如蒸球、磨浆、配浆等部分，在被控现场配置触摸式液晶显示操作终端，可方便的与PLC联接，融入控制器的操作系统中。触摸式界面能够清楚的反映生产过程的整体和局部信息，可以数字量形式和以棒图形式显示，也可以趋势图的形式显示其相关参数，为操作人员提供更加直观有效的实时数据，便于操作者及时对各项工艺参数进行控制。

在造纸的过程中，自动化控制突出表现在纸机的传动控制方面。由于纸种的变化，纸机的速比，浆料配比等均发生变化，使纸机的车速需要有大范围的调整；同时电网电压、频率和负荷的波动，也会引起纸机车速的变化。因此，要求纸机传动控制系统是一个稳定、精确、同步、协调的变速传动系统。又因纸机传动在生产中的特殊重要地位，纸机电气传动控制的一般配置由较大型PLC控制单元、矢量型变频单元和生产管理计算机组成。运用ProfiBUS通讯协议构成先进的现场总线网络，传输各种生产数据，执行生产指令，控制各传动点的运行状态。

近些年电气传动系统普遍采用国外进口控制装置，传动系统的稳速精度、动态响应和可靠性等方面得到了很大提高。其通讯功能强，具有多种通讯协议；参数范围广，可适用于各种应用场合；能自动测试负载特性，实现系统的最优化以及全厂计算机信息系统的多层次集成化。

目前许多国内的企业已经意识到了信息技术以及自动化系统在提高整个企业经济效益中所起的重要作用。但是由于我国制浆造纸企业的基础薄弱，无论是在生产过程的建模、先进控制、过程优化等方面，还是在经营决策及系统开发等方面，都与制浆造纸的发达国家存在很大差距。因此，需要根据我们的实际情况，在过程建模、软测量技术、先进控制方案、动态系统的故障诊断、实用软件开发等关键技术上进行研究开发，以达到实现制浆造纸综合自动化系统的目的。

随着科学技术的不断发展，决定了制浆造纸工业自动化的发展趋势是建设企业的综合自动化系统，以充分利用现代信息技术包括计算机、通信、自动控制、系统工程、信息处理等和现代的企业管理技术达到在最短时间内高质量、低成本和优质服务满足用户的需求，同时最大限度的减少污染，节约能源，获得更好的经济效益，全面提高我国制浆造纸企业的水平。

参考文献：

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【关键词】Modbus协议；监控系统；网络模型构建；供水自动化

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

信息技术和网络技术的不断发展，促使新一代的工业自动化系统必将向着信息化和网络化的方向发展。远程数据监控是保障工业生产正常进行的方法之一，其工作方式主要是通过远程智能仪表设备实时采集各项现场数据，并实时传输到上位机服务器中进行分析和处理，进而实现对现场设备的监视与控制。Modbus协议是一种开放性好、可靠性高的远程通信协议，基于TCP/IP体系的Modbus协议可以使用户摆脱非标准的、封闭的专用工业控制网络和现场总线技术的束缚，从而提供可靠和灵活的通信方案[1-2]。

随着人们生活水平的提高，人们对供水品质的要求也越来越高。许多城市现有供水系统中的通信协调、管网故障诊断、压力和流量的控制策略等方面的技术革新和工艺改进已到刻不容缓的地步。本文将计算机控制技术、工业网络技术和远程通信技术应用于供水自动化监控系统中，构建了一种基于Modbus的供水自动化监控系统。该系统操作简便，功能完善，远程监控数据通信可靠，为保障城市供水提供了的重要技术手段。

2.供水自动化监控网络结构设计

2.1 Modbus通信协议

Modbus协议是由美国Modicon公司开发的一种通信协议，通过该协议各种控制器和其它相关设备之间可以进行透明通信。

Modbus协议只定义了设备能够识别和使用的消息结构和命令应答机制，没有规定物理层，故可以方便地在任何网络中进行通信[3-4]。Modbus协议采用Master/Slave技术，是一种应答方式的通信协议。控制器与智能设备在网络上采用基于Modbus协议进行通信时，需要确定各种设备的硬件地址，通过识别消息中的各种动作，进行数据反馈或数据处理[5]。一个Master可以对应一个或多个Slave，Master有地址分配权，能够为所有的Slave分配地址并进行初始化的询问。Modbus协议定义了一个控制器能识别的消息结构，它描述了控制器请求访问和应答回应其他设备的过程，以及错误检测和记录的规范，制定了报文字段和内容的公共格式。2002年5月施耐德公司又发表了Modbus/TCP规范。Modbus/TCP协议与Modbus协议主要的区别在于数据帧的校验方式上，Modbus协议需自行生产校验数据，Modbus/TCP协议借助于TCP协议本身有校验机制的优势，不用再次生成校验数据[6]。本项目结合供水自动化系统自身特点，应用工业以太网技术，对两种Modbus两种传输方式进行优势互补，为供水自动化系统提供了灵活的组网方式。

2.2 供水系统生产流程结构

供水自动化系统一般分为制水和供水调度两大部分。其中制水工艺一般包括：引水、混凝、给药、沉淀、过滤、消毒、供水、排污八个环节，涉及水厂生产和加压站处理两个主要过程，此过程中需要监控包括电压、电流等电信号和流量、水的品质因数、压力值等水信号。而供水调度部分则主要涉及供水管网分布点的压力测量采集，各测压点的数据无线传输，水泵机组的变频调速控制等。以上各种电信号、水信号以及远程控制数据都是通过Modbus协议在前端传感器和监控终端之间进行数据交换。

2.3 监控系统网络的架构

供水自动化监控系统是一种典型的现代工业自动化控制系统，需要对其进行组网设计，本设计提出了基于B/S模式，建立两级监控系统，实现了供水总公司对整个供水系统各部分的远程监控。两级监控系统分别为监控应用层和现场层。供水监控系统的网络拓扑结构由IP以太网和无线IP网组成，水厂生产和加压站处理采用的是IP以太网，应用Modbus/TCP协议与远程仪表通信；供水管网分布点的压力检测采用的是GPRS网络，GPRS模块通过PLC与现场自动化仪表、传感器等监控终端设备等连接，这样GPRS模块和监控中心之间就可以通过IP地址进行双向通信。其网络物理结构如图1所示。

在以上系统结构中，上位采集服务器主要负责把采集到的数据按照既定格式写入数据库服务器，同时充当Modbus主站，为供水管网检测点通过GPRS网络提供模拟的串口服务。

图1 供水系统数据采集与监控物理结构图

图2 软件结构及描述示意图

3.通讯系统设计

3.1 Modbus通信模型的构建

现场层采用Modbus协议通信方式对现场数据进行采集，PLC设备作为主站，现场各种智能仪表作为从站设备。智能仪表以Modbus协议作为通信标准，将采集到的数据通过PLC上的RS485接口传输给PLC。智能仪表输入输出的电压、电流等模拟数据信号或是数字信号，需经过转换电路，才能与PLC内置的存储单元进行数据交换[7]。上位机通过Modbus/TCP方式对PLC存储单元数据进行定时访问，从而实时获得现场设备各种参数数据。

Modbus/TCP协议以TCP协议为基础，与TCP协议有着一致工作方式，需要经过“建立连接、通信和断开连接”3个操作步骤才能建立连接。

Modbus/TCP协议采用服务端/客户端模式，结合本系统大数据量、集中访问、多点连接的特点，在Windows XP平台中采用VC++异步非阻塞Socket封装类CAsyncSocket技术进行开发。其具体开发步骤如下：

a.服务器端，首先从CAsyncSocket派生一个新类CServerSocket，然后用这个新类定义CAsyncSocket对象，即定义一个该类的对象m_pServerSocket，调用Listen（）函数进入侦听状态，重载函数OnAccept（）。当客户端有连接请求时，服务器则建立一个新的Socket，以接受客户端发来的信息。

b.客户端，创建CAsyncSocket派生m_ClientSock对象并与服务器端建立连接，连接完成后，即可调用成员函数send（）发送数据，当收到数据时，OnReceive（）函数被调用接收数据，在该函数中调用m_nLength=Receive（m_szBuffer，sizeof（m_szbuffer））接收数据。

c.客户端CAsyncSocket类调用函数Create（）函数完成创建后即可通过函数Connec t（）和服务端建立连接。当客户端和服务器端通信结束后，调用Close（）函数关闭Socket。

3.2 通信控件的设计

ActiveX控件是一组可执行的代码，例如：OCX、EXE、DLL文件。在软件开发过程中，通信控件与其它ActiveX控件一样，也是用一系列的属性和用户接口，它使用户能够方便地访问Windows通信驱动程序的大多数特性，包括输入、输出缓冲区的大小及决定何时使用流控制命令挂起数据传输等。由于ActiveX是一种开放的技术，开发者可以在其他程序，甚至用其它语言编写的程序中重复使用这些ActiveX控件。本设计中将一个用VB编写的通信控件插入用VC++编写的程序中。其源代码如下：

4.监控软件的设计与开发

4.1 监控软件设计

基于Modbus协议的供水自动化监控系统的上位机远程监控系统是在Windows XP平台中利用VC++ 6.0开发的，它通过Modbus/TCP方式、GPRS网络对PLC存储单元数据进行定时访问，现场智能仪表通过Modbus协议与PLC通信，从而实时在线监控自动供水系统运行状况。

供水自动化监控系统数据传输通道主要依靠以太网构建，如果由于网络安全原因导致重要数据上传失真、智能控制装置发出错误动作信号或是引起系统异常等，将给供水自动化监控系统的稳定运行造成严重威胁，甚至产生灾难性后果。考虑整个系统的安全性和稳定性，监控系统应从病毒防御、内部人员培训、网络设备加密等方面进行预防解决。

4.2 监控软件开发

VC++ 6.0开发工具提供了现成的窗口、控制与工具条的制作手段，大大简化了界面的开发过程，并且使得开发出的界面具有组态软件风格，使用起来方便、灵活、简单易学。监控系统拥有用户管理，实时监控，参数设置，报表打印，数据归档，实时报警及历史报警查询等多项功能。软件总体架构及描述示意图如图2所示。

监控软件采用模块化设计思想，主要对监控部分、图形显示部分、数据库部分等方面进行组态。

a.控制部分：监控软件通过Modbus/TCP方式、GPRS网络对PLC存储单元数据进行定时访问，PLC又通过Modbus协议与现场智能仪表通信，从而实时在线监控供水自动化系统。

b.图形显示部分：通过对各种组态控件的编写，组成生动形象的人机界面，为客户提供实时数据、实时曲线、历史曲线及报警状态的显示，并提供设备信息的设置、修改及设备的添加、修改和删除等组态功能。

c.数据库部分：数据库是联系上位机和下位机的桥梁，在组态画面运行时，它含有全部数据变量的当前值[8]。在进行项目组态时，变量管理是非常重要的一环。通过对监控点连接的变量赋予不同的外部变量值的方法。根据系统要采集的外部变量建立相应的内部变量，而内部变量与画面上的监控点对象通过属性连接建立对应关系，将控制现场的PLC控制系统和上位计算机监测系统连接起来，形成完美的监控画面。

完成对上述几方面的内容的组态之后，就生成了一套完整的供水自动化的监控软件系统，运行主画面采用级连图形子菜单的方式实现与各控制单元之间的切换[9]。该系统能够实现对制水自动化过程的实时监控以及供水管网水泵机组的启停等控制、历史数据的记录查询等等一系列功能，基本满足工业控制自动化的要求。主控界面如图3所示：

图3 主监控界面

5.结束语

Modbus协议由于其良好的适用性被广泛的使用。基于Modbus协议的供水自动化监控系统正是一种有益的尝试，可以有效地满足供水行业对生产监控的要求。华北某供水公司引入了上述的方案，一段时间以来系统运行稳定，监控效果良好，同时也提高了工厂自动化管理的水平。

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关键词：矿井提升机；电控系统；PLC技术

中图分类号：TD53 文献标识码：B 文章编号：1009-9166（2011）0014(C)-0191-01

引言：目前，我国正在服务的大多数矿井提升机电控系统，主要是转子回路串电阻的交流调速系统与C―M直流调速系统，V―M可逆调速系统目前已经广泛使用，在加速阶段和低速运行时，大部分能量（转差能量）以热能的形式消耗掉了，因此电控系统的运行效率较低。同时，这种调速方案为了在低同步状态下产生制动转矩，需采用直流能耗制动方案（即动力），或采用低频制动。但元论采用何种方式，总需要设置辅助电源和定子绕组的二次切换操作。虽然这种方案存在着调速性能差、运行效率低、运行状态的切换死区大及调速不平滑等缺点，这种基于PLC技术的电控系统在我国20世纪90年代已有不少的产品通过工业运行，都取得了较好的运行效果。这些采用PLC技术的新型电控系统，都已较成功地应用于矿井提升实践，并取得了较好的运行经验，克服了传统电控系统的缺陷，代表着交流矿井提升机电控技术发展的趋势。

一、矿井提升机使用PLC电控后出现的问题

提升机的某些重要保护不能直接试验，提升机使用PLC电控后，电控中软件实现的某些保护，不能直接试验，不容易像在模拟控制系统中那样方便地调节和改变参数。因此，对过速、限速等保护直接无法试验。现场技术人员不能掌握PLC工控程序，使用单位的技术管理人员对矿井提升机PLC电控的了解还处于“”，仅对输入、输出比较熟悉，而对PLC电控的核心工控程序还处于起步阶段，其技术水平不足以对所用电控的可靠性及安全性做出判断，提升机的运转安全依赖电控厂家。现阶段，如何从制度和程序上避免人为失误，应是电控生产厂需要认真对待的问题；对提升机PLC电控的安全可靠性具有判断能力，则是煤矿企业必须慎重思考的课题。

二、升机对电控装置的要求

矿井提升机属往复运动的生产机械，对于单水平提升系统，在每次提升循环中，容器的上升或下降的运动距离是相同的；对于多水平提升系统．每次提升循环中，容器的运动距离不一定相同。但无论哪种情况，提升机在工作过程中都有固定的循环运动方式。亦即按照一定的速度图运转。根据提升机的运行方式和矿山企业的固有特点，对提升机电控系统的要求如下：

（一）能够四象限运行。只有这样，提升机才能根据负载变化及工作需要，按给定速度图自动地工作在正向或反向、电动或制动等工作状态。（二）要设置完善的故障监视、安全联锁、信号报警及闸控电路，确保系统安全运行。（三）具有良好的调速性能。亦即静差率小、速度平稳、调速范围大、调速方便等。（四）工作方式转换容易。要能够方便地进行自动、手动、验绳、调绳等工作方式的转换。（五）要设置准确可靠的速度给定装置，以实现加、减速时的平稳运行。

三、PLC电控系统的主要功能

PLC是以微处理器为核心，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术而发展起来的一种新型、通用的自动控制装置，具有结构简单、性能优越、可靠性高、灵活通用、易于编程、使用方便等优点，近年来在工业自动控制、机电一体化、改造传统产业等方面得到了广泛应用。由于控制对象的复杂性，使用环境的特殊性和运行工作的连续长期性，使得PLC在设计、结构上具有许多其他控制器无法相比的特点。

（一）可靠性高和抗干扰能力强。PLC为了满足“专业在工业环境下应用”的要求，采取了如下硬件和软件措施：第一，内部采用电磁屏蔽，防止辐射干扰。第二，采用优良的开关电源，防止电源线引入的干扰。第三，具有良好的自诊断功能，可以对CPU等内部电路进行检测，一旦出错，立即报警。第四，对程序及有关数据用电池供电进行后备，一旦断电或运行停止，有关状态及信息不会丢失。第五，对采用的器件都进行了严格的筛选，排除因器件问题而造成的故障。第六，采用冗余技术进一步增强了可靠性。

（二）通用性强且使用方便。PLC产品现已系列化和模块化，其配备的各种各样齐全的I／O模块和配套部件，可供用户选择使用，可以很方便地组合成能满足不同控制要求的控制系统。用户不需要自己设计和制作硬件装置。

（三）程序设计简单且易学易懂。PLC主要的使用对象是广大的电气技术人员。PLC生产厂家考虑到这种实际情况，一般不采用微机所用的编程语言，而采用了与继电器控制原理图非常相似的梯形图语言，工程技术人员学习和使用这种编程语言十分方便。

（四）对生产工艺改变的适用性强。PLC实质是一种工业控制计算机，其控制操作的功能是通过软件编程来确定的。当生产工艺发生变化时，不必改变PLC的硬件设备，只需改变PLC的程序。

结语：将可编程序控制器引入矿井提升机的电控系统．已在国内许多矿山企业获得成功，实际应用时，考虑到提升机工作环境和工作性质的特殊性，应以稳定性和可靠性为主。具体做法为：选择器件时，要注意PLC的抗干扰性；设计线路时．应设置冗余结构，采取多重保护措施等，确保矿井提升机安全可靠运行。

作者单位：国投新集能源股份有限公司新集一矿

参考文献：

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关键词：广播电视；高山无线转播台；播出自动监控

中图分类号：TP277

1 问题的提出

广播电视安全播出是广播电视发射、转播台不可推卸的责任。随着我国广播电视事业的迅猛发展，无线发射台转播的节目（频率、频道）不断增加，使台的运行维护任务越来越重，多数高山转播台，从过去发射两到四套节目，增加到数十套以上，大大增加播了出值班、监控等操作的劳动强度，特别是在远离城镇的高山无线转播台站机房，人员严重不足，值班人员要同时监控多套转播设备和节目，顾此失彼和兼顾不到的情况时有发生。因此，在不增加现有维护、值班人员的情况下，怎样确保节目的安全、准确、及时播出，提高播出故障的应急处置能力，已成为当前各地发射台，在安全播出维护、值班和运行管理方面不能忽视的问题。

计算机实时监控技术已在社会各个领域得到广泛运用，直接运用到对广播电视播出设备和信号的自动监测与控制上，是解决单靠人工值守，不能完全同时兼顾多套节目播出状态变化的有效办法。因此，我们针对重庆广播电视技术中心设置在远郊区、县的涪陵大木山、永川黄泥塘的无线高山发射台发射节目和值守人员情况，对机房发射机供电、信号分配，以及控制台等设备进行改造了，定制了带数据通讯接口的智能型音、视频信号切换器和配电箱，采用89C51单片机CPU的多机通讯技术，与控制台计算机，构成了机房的播出自动监控系统，实现了对播出设备和信号的自动监控。

2 系统构成

播出自动监控系统由智能型供配电箱；信号分配器；接口控制电路；控制台电脑等设备和部件，以及监控软件构成。在对大木和永川转播台机房播出、供电和信号设备的改造中，为每台发射机的供配电箱和信号切换器加、装配了微电脑芯片电路（TA89C51单片机），将供电箱和信号切换设计成为一有数据通讯接口的智能型控制终端，采用RS-485通讯接口标准与控制台计算机进行数据交换，使得每一台播出工作设备都成为一个独立的数据终端。通过485接口线，将控制台电脑与机房全部供电箱和信号切换器的微电脑控制器相连，构成了一个机房的分布式实时监控系统，如图一所示。

在该系统中，供电箱控制电路在计算机程序控制下，负责对发射机供电电压、电流、输出功率等参数进行采样和开、关机的驱动控制。信号切换器控制电路实现对节目监听、监视的选择和切换控制。

对发射机运行状态和播出信号的监控，是通过计算机对分布安装在机房各处的供电和信号切换器中的控制电路单元的访问来实现的。控制台电脑向各终端设备发送命令（数据），实现对设备的控制，获取设备运行状态和参数数据进行分析处理。由于控制台与被监控设备数据访问流量不大，为降低成本和简化结构，设备间的数据通讯采用了RS-485接口，将各供电和信号切换终端的数据通讯线连接在一对双绞传输线上，采用半双工主、从结构传送方式。设计上规定控制台电脑为主机，供电箱和信号切换器中的单片机控制单元为分机，并给每个分机分配了一个唯一的访问地址，使控制台电脑（主机，可根据不同终端地址编码，实现对各设备的访问。这样，控制台电脑对播出状态和信号的监控，只需要一对数据线与机房供电、信号设备相连，不但减少了控制台大量强电线路的接入，不但避免了使用大量的机械、转接部件，还大大减少了机房控制室与供电和信号系统的连线，优化了机房布线结构，提高了系统可靠性和安全系数。

由于目前全固态化发射机的激励器和前级放大均已集成化，结构紧凑，可靠性高，为简化系统复杂性，我们只将发射机功率和天馈反射参数引入到供电箱的监控电路中，由供电箱监控电路送到控制台电脑监测，见图二所示。在满足播出监测要求下，避免了对发射机电路作较大的改动，不但提高了系统可靠性，同时也有利于功率、反射等参数采样部件的统一制作，减轻了系统实现的难度。

3 软件结构和特定

在软件设计上，我们根据高山发射台机房设备特点、播出频率（频道），以及安全播出应急操作流程等要求，将机房全部发射机的供电、信号处理设备，以及播出信号状态条，集中显示到计算机屏幕上，使得界面更具人性化。程序通过分时获取供电、信号设备以及发射机工作状态数据，进行分析比较，实现对播出设备和信号的自动监测。

为适应不同工作环境和播出时段要求，软件设计了功能选择操作，可由工作人员选择监控功能的取舍。值班员可以根据各播出节目信号源主、备份情况和安全播出级别，对播出设备和信号的监控功能进行选择。分别可进行人工或自动开、关机设置；自动开、关时间设置，信号中断时报警或自动切换设置；发射机自动巡检打开与关闭；报警条件及参数设置等。同时，还可根据机房播出设备（发射机）安装、供电和信号线路的布局；以及播出节目频率、频道和界面显示等情况，对程序参数表进行修改。使控制软件能在机房设备分布，以及供电、信号线路更改后，立即投入运行，也方便了系统技术和功能的推广运用。

4 实现的主要功能：

系统功能是通过控制台电脑的运用程序软件来实现的，目前我们已完成投入运行的程序软件具有以下主要功能：

4.1 自动巡检和与控制功能

（1）自动巡检机房各发射机工作情况，直观显示设备运行和信号状态，无功率输出或状态异常时立即报警。（2）对前方信号源和播出节目进行实时监测，调制度自动控制，可在播出信号中断时，自动切换到备份信号源。（3）在自动监测、巡检中发现播出信号中断或发射机工作状态异常，立即报警，并显示故障状态和参数、提示故障类别。（4）随机语音报告各发射机运行状态，提醒值班员注意播出监测状态（语音报告间隔时间可通过控制台电脑设置）（5）根据人工设置的各发射机开、关机时间，自动定时开关发射机。（6）在有备机情况下，主机出现故障时，自动切换到备份发射机工作。

4.2 控制台人工操作功能

（1）远程开、关机操作：在未设置发射机定时自动开、关机情况下，值班员可通过控制台电脑，对机房全部发射机供电进行操作，启动发射机的开、关机，并通过电脑显示屏查看发射机工作电压、电流、输出功率等状态。（2）信号监视、监听选择和切换操作：通过控制台电脑，值班员可方便选择主、备用信号源播出，在主播信号源出现异常或中断情况下，快速选择全部备份信号监听，监听无误后立即切换到发射机播出。其操作流程，完全能够满足我市无线发射台安全播出“应急预案”操作流程的要求。（3）播出信号调制度控制：值班员可通过控制台电脑，直接对信号切换器增益进控制，达到对播出信号调制度的控制。

4.3 “语音”报告功能

为使系统更具有人性化，监控程序还编制了语音报告、提示功能。在巡检、操作和出现异常情况下，通过语音方式提示值班员注意。主要有以下报告提示功能：（1）巡检报平安提示。（2）设备运行状态报告。（3）发射机运行状态异常提示。（4）开、关机操作结果报告。（5）执行自动开、关机提示。

5 结束语

通过采用计算机自动监控技术，将机房（发射机、信号切换矩阵、供配电箱）设备的分布连接和运行状态，集中到计算机显示屏上，通过监控软件进行播出管理，不但方便了值班人员对设备运行状态和节目信号的集中监视和操作，还通过计算机程序，实现了对播出设备状态和信号的自动监测。减轻了工作人员在播出值班中顾此失彼、担心兼顾不到的心理压力，同时，还大大改善优化了机房布线结构，提高了安全播出维护、值班的应急反应、处置能力。

参考文献：