緒論：寫作既是個(gè)人情感的抒發(fā)，也是對(duì)學(xué)術(shù)真理的探索，歡迎閱讀由發(fā)表云整理的11篇數(shù)控系統(tǒng)論文范文，希望它們能為您的寫作提供參考和啟發(fā)。

篇（1）

1.STEP-NC概述

1.1ISO6983協(xié)議的缺點(diǎn)

隨著CAD/ACM系統(tǒng)和CNC系統(tǒng)性能的提高,ISO6983協(xié)議已經(jīng)成為制約數(shù)控技術(shù)的智能化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的“瓶頸”,已遠(yuǎn)不能滿足數(shù)控技術(shù)高速發(fā)展的需要,其缺點(diǎn)如下:(1)現(xiàn)場(chǎng)編程或修改非常困難,對(duì)于稍具復(fù)雜性的加工對(duì)象,G、M代碼一般需要事先由后處理程序生成,增加了信息流失或出錯(cuò)的可能性;(2)G、M代碼只定義了機(jī)床的運(yùn)動(dòng)和開關(guān)動(dòng)作,不包含產(chǎn)品數(shù)據(jù)的其它信息,因此CNC系統(tǒng)根本不可能獲得完整的產(chǎn)品信息,更不可能真正實(shí)現(xiàn)智能化;(3)從CAD/CAM系統(tǒng)到CNC系統(tǒng)的傳輸過程是單向的,難以支持先進(jìn)制造模式;(4)由于覆蓋面太窄,廠商不得不開發(fā)各自的擴(kuò)充功能和專有指令,造成不同控制系統(tǒng)之間互不兼容;(5)不支持基于樣條數(shù)據(jù)的五軸銑和高速加工;(6)生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間長,生產(chǎn)效率低。

1.2STEP-NC的優(yōu)點(diǎn)

為了克服ISO6983的諸多缺點(diǎn),一種新的數(shù)控接口標(biāo)準(zhǔn)STEP-NC(ISO14649)應(yīng)運(yùn)而生。STEP-NC將產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)(STandardfortheEx2chargeofProductmodeldata,STEP)擴(kuò)展至數(shù)控系統(tǒng)領(lǐng)域,重新規(guī)定了CAD/CAM與數(shù)控系統(tǒng)之間的接口。它要求數(shù)控系統(tǒng)直接使用符合STEP標(biāo)準(zhǔn)(ISO10303)的CAD三維產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型(包括零件幾何數(shù)據(jù)、設(shè)置和制造特征),加上工藝信息和刀具信息,直接產(chǎn)生加工程序來控制機(jī)床。其間,CAM系統(tǒng)只負(fù)責(zé)加入工藝信息和刀具信息而不必進(jìn)行后置處理。STEP-NC的優(yōu)點(diǎn)如下:(1)面向?qū)ο蠛吞卣?描述工件的加工操作,不依賴于機(jī)床軸的運(yùn)動(dòng),同一加工程序可適用于不同CNC;(2)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)信息是圖形,加工信息是數(shù)據(jù),但STEP-NC使用系統(tǒng)和人都能解析的產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型代替圖形;(3)傳統(tǒng)加工必須把圖形描述的生產(chǎn)要求轉(zhuǎn)變成機(jī)床指令,使用STEP-NC可利用工藝規(guī)劃工具生成指令,使特征識(shí)別更快更準(zhǔn)確;(4)使用STEP-NC可實(shí)現(xiàn)CAD、CAM、CNC信息的雙向流動(dòng);(5)支持五軸銑,支持高速切削;(6)消除了后置處理器;(7)STEP-NC統(tǒng)籌考慮設(shè)計(jì)與制造模型,集成在產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型中,不存在數(shù)據(jù)傳遞誤差,可實(shí)現(xiàn)精確加工[1]。

2.STEP-NC產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型

2.1STEP-NC涵蓋的內(nèi)容

STEP-NC定義了一個(gè)CAM和CNC之間的新的數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)(AP238),其本質(zhì)是面向?qū)ο?描述“加工什么”。STEP-NC采用工作步驟(Working2steps)指定加工過程,工作步驟將加工特征和具體操作聯(lián)系起來,由CNC將其轉(zhuǎn)化為軸的運(yùn)動(dòng)和刀具操作。AP238是一個(gè)充分集成的應(yīng)用協(xié)議,其幾何定義與AP203、AP214一致,加工特征與AP224相同,公差定義與AP219一致,因此可以直接使用相關(guān)模型[2]。AP238涵蓋了產(chǎn)品從概念到成品(零件)全過程所需的全部信息。AP238文件中的工作步驟相當(dāng)于傳統(tǒng)數(shù)控文件中的G、M代碼。

0.前言

計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)是一個(gè)國家制造業(yè)發(fā)展水平的標(biāo)志。CAM和CNC的數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)ISO6983(RS274D)協(xié)議,已經(jīng)無法滿足數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展的需要,其局限性已日益暴露并影響數(shù)控系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用。因此,新的數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)STEP-NC必然會(huì)取代舊的標(biāo)準(zhǔn)并且將給包括數(shù)控技術(shù)在內(nèi)的整個(gè)制造業(yè)帶來革命性影響。本文提出的基于STEP-NC的開放式數(shù)控系統(tǒng)旨在以STEP統(tǒng)一表征CNC加工過程中涉及的全部信息,實(shí)現(xiàn)CAD、CAM和CNC之間的無縫連接,同時(shí)為數(shù)控系統(tǒng)提供完整的產(chǎn)品數(shù)據(jù),更好地提高數(shù)控系統(tǒng)的開放性能。

1.STEP-NC概述

1.1ISO6983協(xié)議的缺點(diǎn)

隨著CAD/ACM系統(tǒng)和CNC系統(tǒng)性能的提高,ISO6983協(xié)議已經(jīng)成為制約數(shù)控技術(shù)的智能化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的“瓶頸”,已遠(yuǎn)不能滿足數(shù)控技術(shù)高速發(fā)展的需要,其缺點(diǎn)如下:(1)現(xiàn)場(chǎng)編程或修改非常困難,對(duì)于稍具復(fù)雜性的加工對(duì)象,G、M代碼一般需要事先由后處理程序生成,增加了信息流失或出錯(cuò)的可能性;(2)G、M代碼只定義了機(jī)床的運(yùn)動(dòng)和開關(guān)動(dòng)作,不包含產(chǎn)品數(shù)據(jù)的其它信息,因此CNC系統(tǒng)根本不可能獲得完整的產(chǎn)品信息,更不可能真正實(shí)現(xiàn)智能化;(3)從CAD/CAM系統(tǒng)到CNC系統(tǒng)的傳輸過程是單向的,難以支持先進(jìn)制造模式;(4)由于覆蓋面太窄,廠商不得不開發(fā)各自的擴(kuò)充功能和專有指令,造成不同控制系統(tǒng)之間互不兼容;(5)不支持基于樣條數(shù)據(jù)的五軸銑和高速加工;(6)生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間長,生產(chǎn)效率低。

1.2STEP-NC的優(yōu)點(diǎn)

為了克服ISO6983的諸多缺點(diǎn),一種新的數(shù)控接口標(biāo)準(zhǔn)STEP-NC(ISO14649)應(yīng)運(yùn)而生。STEP-NC將產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)(STandardfortheEx2chargeofProductmodeldata,STEP)擴(kuò)展至數(shù)控系統(tǒng)領(lǐng)域,重新規(guī)定了CAD/CAM與數(shù)控系統(tǒng)之間的接口。它要求數(shù)控系統(tǒng)直接使用符合STEP標(biāo)準(zhǔn)(ISO10303)的CAD三維產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型(包括零件幾何數(shù)據(jù)、設(shè)置和制造特征),加上工藝信息和刀具信息,直接產(chǎn)生加工程序來控制機(jī)床。其間,CAM系統(tǒng)只負(fù)責(zé)加入工藝信息和刀具信息而不必進(jìn)行后置處理。STEP-NC的優(yōu)點(diǎn)如下:(1)面向?qū)ο蠛吞卣?描述工件的加工操作,不依賴于機(jī)床軸的運(yùn)動(dòng),同一加工程序可適用于不同CNC;(2)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)信息是圖形,加工信息是數(shù)據(jù),但STEP-NC使用系統(tǒng)和人都能解析的產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型代替圖形;(3)傳統(tǒng)加工必須把圖形描述的生產(chǎn)要求轉(zhuǎn)變成機(jī)床指令,使用STEP-NC可利用工藝規(guī)劃工具生成指令,使特征識(shí)別更快更準(zhǔn)確;(4)使用STEP-NC可實(shí)現(xiàn)CAD、CAM、CNC信息的雙向流動(dòng);(5)支持五軸銑,支持高速切削;(6)消除了后置處理器;(7)STEP-NC統(tǒng)籌考慮設(shè)計(jì)與制造模型,集成在產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型中,不存在數(shù)據(jù)傳遞誤差,可實(shí)現(xiàn)精確加工[1]。

2.STEP-NC產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型

2.1STEP-NC涵蓋的內(nèi)容

STEP-NC定義了一個(gè)CAM和CNC之間的新的數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)(AP238),其本質(zhì)是面向?qū)ο?描述“加工什么”。STEP-NC采用工作步驟(Working2steps)指定加工過程,工作步驟將加工特征和具體操作聯(lián)系起來,由CNC將其轉(zhuǎn)化為軸的運(yùn)動(dòng)和刀具操作。AP238是一個(gè)充分集成的應(yīng)用協(xié)議,其幾何定義與AP203、AP214一致,加工特征與AP224相同,公差定義與AP219一致,因此可以直接使用相關(guān)模型[2]。AP238涵蓋了產(chǎn)品從概念到成品(零件)全過程所需的全部信息。AP238文件中的工作步驟相當(dāng)于傳統(tǒng)數(shù)控文件中的G、M代碼。

3.1開放式數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)按結(jié)構(gòu)形式可分為傳統(tǒng)封閉式和開放式(包括PC嵌入NC、NC嵌入PC和SOFT型三種結(jié)構(gòu))。SOFT型開放式數(shù)控系統(tǒng)基于PC的概念實(shí)現(xiàn)CNC的功能,其軟件在PC中,硬件是PC與伺服驅(qū)動(dòng)和外部I/O間的標(biāo)準(zhǔn)化通用接口。用戶可以利用開放的CNC內(nèi)核,開發(fā)各種所需功能。我國硬件設(shè)計(jì)、制造水平不高,而軟件開發(fā)人員眾多,軟件設(shè)計(jì)水平也比較高。完全采用軟件在工業(yè)PC上實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng),比較適合我國國情,也更易于實(shí)現(xiàn)開放性。

本文確定的開放式數(shù)控系統(tǒng)總體框架主要由以下幾部分構(gòu)成:

(1)系統(tǒng)軟件平臺(tái)。采用WindowsNT和美國Venturcom公司的RTX(Real-TimeExtension)作為系統(tǒng)的軟件平臺(tái)。

(2)系統(tǒng)硬件平臺(tái)。以PC機(jī)和SoftSERCANS通訊卡為系統(tǒng)的硬件平臺(tái)。

(3)符合SERCOS協(xié)議的伺服系統(tǒng)與I/O設(shè)備。

SERCOS協(xié)議作為國際標(biāo)準(zhǔn),不僅可以用于運(yùn)動(dòng)控制與伺服系統(tǒng)之間的實(shí)時(shí)通訊,而且它還對(duì)I/O功能做出了相應(yīng)規(guī)定,能夠同時(shí)完成PC機(jī)與I/O設(shè)備之間離散數(shù)字信號(hào)的實(shí)時(shí)通訊。這樣可以在眾多廠家提供的符合SERCOS標(biāo)準(zhǔn)的伺服驅(qū)動(dòng)器和I/O模塊產(chǎn)品中進(jìn)行選擇和配置,以滿足控制軸數(shù)、控制方式等要求。我們選用了德國力士樂公司的伺服驅(qū)動(dòng)器和I/O模塊產(chǎn)品。

(4)數(shù)控功能軟件?；赪indows和RTX提供的應(yīng)用程序編程接口編制全軟件型開放式數(shù)控系統(tǒng),主要功能是接收輸入的加工信息,完成數(shù)控計(jì)算、邏輯判斷和I/O控制等功能。

3.2STEP-NC數(shù)控系統(tǒng)

基于STEP-NC的開放式數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)該使用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型來實(shí)現(xiàn)CAX與CNC的無縫連接,STEP-NC數(shù)控系統(tǒng)與傳統(tǒng)的ISO6983數(shù)控系統(tǒng)相似,其關(guān)鍵部分是STEP-NC產(chǎn)品數(shù)據(jù)模型和STEP-NC解釋器。因此在上述的開放式數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)用STEP-NC解釋器代替G代碼解釋器,再增加一個(gè)刀軌生成器,即可實(shí)現(xiàn)STEP-NC數(shù)控系統(tǒng)的功能。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型如圖2所示,主要由以下幾個(gè)功能模塊組成。

(1)車間級(jí)編程系統(tǒng)模塊

該模塊的主要功能為讀取三維實(shí)體模型的幾何信息,生成AP238文件。目前大多數(shù)CAD軟件(比如UG、Solidworks等)都內(nèi)嵌有STEP轉(zhuǎn)換接口,能夠有效處理3D幾何形狀。此模塊可以解釋AP203/AP214文件,從其中的幾何特征中自動(dòng)識(shí)別出ISO14649(Part10)所定義的加工特征,并根據(jù)ISO14649(Part10、Part11)定義的加工步驟所描述的特征操作進(jìn)行工藝規(guī)劃,最后輸出AP238文件。

這一過程中可以應(yīng)用Steptools公司的ST-Plan軟件,其主要功能就是讀取STEP文件輸出STEP-NC文件。

它擁有強(qiáng)大的用戶界面,有利于使用者重新對(duì)特征進(jìn)行分類,改變加工順序,選擇加工和工具屬性。

(2)NC用戶圖形界面模塊

該模塊是STEP-NC數(shù)控系統(tǒng)的人機(jī)接口,也是其它模塊之間實(shí)現(xiàn)通訊聯(lián)系的接口。通過此模塊可以導(dǎo)入STEP-NC程序文件,并可以對(duì)工作步驟進(jìn)行增添、刪除和次序更改;可以顯示和編輯某一工作步驟的幾何形狀、公差、特征、技術(shù)要求、刀具、材料和坐標(biāo)等相關(guān)信息,并以同樣的格式返回到上游的設(shè)計(jì)階段,體現(xiàn)了STEP-NC設(shè)計(jì)制造模型的一體化和數(shù)據(jù)可以雙向流動(dòng)的特點(diǎn)。

(3)一致性檢測(cè)模塊

該模塊主要是對(duì)AP238文件進(jìn)行一致性檢測(cè)。該模塊用來檢查加工工步、加工特征、刀具信息、幾何尺寸和公差以及其它STEP-NC特征信息是否符合國際標(biāo)準(zhǔn),若符合標(biāo)準(zhǔn),則STEP-NC程序文件被送到程序信息樹模塊和刀軌生成模塊繼續(xù)處理;若不符合,則返回到NC用戶圖形界面模塊重新編輯修改直至符合標(biāo)準(zhǔn)。

(4)程序信息樹模塊

此模塊負(fù)責(zé)把STEP-NC數(shù)控程序中的數(shù)據(jù)信息顯示成樹狀,用戶可以通過點(diǎn)擊不同的節(jié)點(diǎn)觀察各個(gè)實(shí)體的屬性及其取值情況,讓用戶對(duì)整個(gè)程序的信息結(jié)構(gòu)具有一個(gè)直觀、形象的認(rèn)識(shí)。這種表示形式符合人類的認(rèn)識(shí)規(guī)律,結(jié)構(gòu)層次明顯,表達(dá)清楚,界面比較友好,更加容易理解。

(5)智能工藝數(shù)據(jù)庫模塊

智能工藝數(shù)據(jù)庫用來存放專家們所掌握的各種加工工藝以及對(duì)于各種故障原因及其處置方法的知識(shí),可以包括加工條件、加工參數(shù)、刀具管理和故障診斷處理等各種數(shù)據(jù)庫、知識(shí)庫和策略庫等多種信息。推理軟件依據(jù)智能工藝數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和推理方法等大量信息,對(duì)機(jī)床運(yùn)行中的實(shí)時(shí)加工狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、調(diào)節(jié)和故障診斷處理等控制[4]。

(6)刀軌生成模塊

該模塊的功能是根據(jù)加工特征、操作以及加工策略等信息生成每一加工工作步驟的刀位軌跡。由于STEP-NC程序文件里包含了零件從設(shè)計(jì)到成品所需要的全部加工信息,因此可以根據(jù)智能工藝數(shù)據(jù)庫模塊提供的加工條件和加工參數(shù)等信息對(duì)刀軌進(jìn)行優(yōu)化,通過最優(yōu)刀軌算法決定最合適的走刀路線、切削進(jìn)給量以及切削速度等。

(7)加工仿真模塊

在零件進(jìn)行實(shí)際加工之前,通過此模塊模擬運(yùn)行所有加工步驟,以檢查是否存在干涉或其它問題,然后再進(jìn)行真實(shí)加工[5]。

篇（2）

2數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)出現(xiàn)的問題

數(shù)控機(jī)床在電器控制系統(tǒng)方面的故障一般都是強(qiáng)電故障和弱電故障兩種，具體如下所述。

2.1弱電故障弱電指的是數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)中的電子的元器件以及集成電路為主要的控制的部分。弱電故障中又可以分為硬件發(fā)生的故障和軟件發(fā)生的故障。硬件故障主要是指各種集成電路內(nèi)部的芯片或者是接插件等出現(xiàn)的事故。軟件故障指的是在硬件都屬于正常的情況下，內(nèi)部發(fā)生的各種動(dòng)作性的問題或者是數(shù)據(jù)出現(xiàn)丟失等問題，一般比較常見的例子有加工程序出現(xiàn)錯(cuò)誤或者是計(jì)算機(jī)的運(yùn)行出現(xiàn)錯(cuò)誤以及系統(tǒng)的程序或者是參數(shù)出現(xiàn)錯(cuò)誤等。

2.2強(qiáng)電故障強(qiáng)電部分指的是控制系統(tǒng)之中出現(xiàn)的主回路或者是大功率的回路中的繼電器或者是電源變壓器等一系列的電氣的元件以及其中組成的控制電路。強(qiáng)電故障雖然在維修或者是診斷問題的部分較為簡單，但是因?yàn)槠涮幱谝环N高壓以及大電流的工作狀態(tài)之下，所以一般強(qiáng)電發(fā)生故障的次數(shù)要多于弱點(diǎn)故障，因此需要相關(guān)的維護(hù)和維修人員能夠予以重視。

3解決方法

3.1調(diào)節(jié)法在解決數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的眾多辦法中，調(diào)節(jié)的方法是其中最為簡單的一種。調(diào)節(jié)法主要是通過對(duì)于電位計(jì)進(jìn)行調(diào)整，以此來達(dá)到修復(fù)系統(tǒng)出現(xiàn)的故障的目的。最佳的調(diào)整辦法是對(duì)于伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和被拖動(dòng)的機(jī)械系統(tǒng)來進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)整，并實(shí)現(xiàn)最佳的匹配的一種較為綜合性的調(diào)節(jié)的辦法。這種調(diào)節(jié)的辦法也較為簡單，可以使用一臺(tái)但是多線的記錄儀來或者是雙蹤示波器來對(duì)于觀察指令和速度反饋的一種相互響應(yīng)的關(guān)系。一般都是通過對(duì)于速度調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)以及積分的時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，促使伺服系統(tǒng)能夠達(dá)到比較高的動(dòng)態(tài)響應(yīng)的一種特征，但是又不會(huì)出現(xiàn)振蕩的一種最恰當(dāng)?shù)臓顟B(tài)。另外，在現(xiàn)場(chǎng)如果沒有示波器的情況下，相關(guān)的工作人員可以根據(jù)自己以往的工作經(jīng)驗(yàn)，調(diào)節(jié)來使得電機(jī)起振并向反方向慢慢進(jìn)行調(diào)節(jié)，一直調(diào)節(jié)到消除振蕩狀態(tài)為止。

3.2復(fù)位法如果數(shù)控機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)由于突發(fā)性故障而引起系統(tǒng)報(bào)警的情況，那么可以是他呀復(fù)位法患者是開關(guān)系統(tǒng)電源來進(jìn)行依次地操作來消除故障。但是如果系統(tǒng)內(nèi)部的工作存儲(chǔ)的區(qū)域掉電并且插拔電路板以及電池欠壓，而造成系統(tǒng)出現(xiàn)混亂的現(xiàn)象，那么就需要對(duì)于系統(tǒng)進(jìn)行初始化操作來進(jìn)行清除，但是在清除之前需要提前做好數(shù)據(jù)和信息的拷貝，以免丟失數(shù)據(jù)。但是如果初始化操作之后故障依舊沒有排除，那么就需要進(jìn)行硬件方面的檢查和診斷。

3.3更正法所謂的更正法指的是對(duì)于系統(tǒng)中的參數(shù)進(jìn)行修改，程序更正的辦法。系統(tǒng)的參數(shù)主要是用來確定系統(tǒng)的功能的一種依據(jù)，如果系統(tǒng)的參數(shù)在設(shè)定的時(shí)候出現(xiàn)錯(cuò)誤那么就很可能造成系統(tǒng)出現(xiàn)故障或者是系統(tǒng)中的某一項(xiàng)的功能失去作用。有的時(shí)候可能會(huì)因?yàn)橛脩舻某绦虺霈F(xiàn)錯(cuò)誤而導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)故障而停止運(yùn)作。在這種情況下，系統(tǒng)修復(fù)可以使他系統(tǒng)的搜索功能進(jìn)行檢查，來對(duì)于用戶的程序中出現(xiàn)的錯(cuò)誤進(jìn)行搜索，在搜索完成之后依次改正，這樣才能在發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤之后進(jìn)行改正，系統(tǒng)才能恢復(fù)運(yùn)行。數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的發(fā)展在未來的發(fā)展道路中將不斷走向開放式的發(fā)展形式，由于其可靠性和低成本等一系列的優(yōu)點(diǎn)，將會(huì)促使更多的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)的商家逐步走向甲方是的發(fā)展形勢(shì)。其中，數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)在速度方面也將走向高速化的發(fā)展道路，精度方面也會(huì)得到一定的發(fā)展。另外，數(shù)控機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)還會(huì)向智能化方面進(jìn)行轉(zhuǎn)變。人工智能機(jī)在我國的研究和發(fā)展已經(jīng)走向了一定的程度，其在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的發(fā)展也在不斷深入，數(shù)控系統(tǒng)的智能化程度也將趕上時(shí)代的潮流，走向智能化的發(fā)展道路。

篇（3）

近年來，伺服電機(jī)控制技術(shù)正朝著交流化、數(shù)字化、智能化三個(gè)方向發(fā)展。作為數(shù)控機(jī)床的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，伺服系統(tǒng)將電力電子器件、控制、驅(qū)動(dòng)及保護(hù)等集為一體，并隨著數(shù)字脈寬調(diào)制技術(shù)、特種電機(jī)材料技術(shù)、微電子技術(shù)及現(xiàn)代控制技術(shù)的進(jìn)步，經(jīng)歷了從步進(jìn)到直流，進(jìn)而到交流的發(fā)展歷程。本文對(duì)其技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)作簡要探討。

一、數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)

（一）開環(huán)伺服系統(tǒng)。開環(huán)伺服系統(tǒng)不設(shè)檢測(cè)反饋裝置，不構(gòu)成運(yùn)動(dòng)反饋控制回路，電動(dòng)機(jī)按數(shù)控裝置發(fā)出的指令脈沖工作，對(duì)運(yùn)動(dòng)誤差沒有檢測(cè)反饋和處理修正過程，采用步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)器件，機(jī)床的位置精度完全取決于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角精度和機(jī)械部分的傳動(dòng)精度，難以達(dá)到比較高精度要求。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不可能很高，運(yùn)動(dòng)部件的速度受到限制。但步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、成本低，且其控制電路也簡單。所以開環(huán)控制系統(tǒng)多用于精度和速度要求不高的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床。

（二）全閉環(huán)伺服系統(tǒng)。閉環(huán)伺服系統(tǒng)主要由比較環(huán)節(jié)、伺服驅(qū)動(dòng)放大器，進(jìn)給伺服電動(dòng)機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)裝置和直線位移測(cè)量裝置組成。對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的移動(dòng)量具有檢測(cè)與反饋修正功能，采用直流伺服電動(dòng)機(jī)或交流伺服電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)部件?？梢圆捎弥苯影惭b在工作臺(tái)的光柵或感應(yīng)同步器作為位置檢測(cè)器件，來構(gòu)成高精度的全閉環(huán)位置控制系統(tǒng)。系統(tǒng)的直線位移檢測(cè)器安裝在移動(dòng)部件上，其精度主要取決于位移檢測(cè)裝置的精度和靈敏度，其產(chǎn)生的加工精度比較高。但機(jī)械傳動(dòng)裝置的剛度、摩擦阻尼特性、反向間隙等各種非線性因素，對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性有很大影響，使閉環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)安裝調(diào)試比較復(fù)雜。因此只是用在高精度和大型數(shù)控機(jī)床上。

（三）半閉環(huán)伺服系統(tǒng)。半閉環(huán)伺服系統(tǒng)的工作原理與全閉環(huán)伺服系統(tǒng)相同，同樣采用伺服電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)部件，可以采用內(nèi)裝于電機(jī)內(nèi)的脈沖編碼器，無刷旋轉(zhuǎn)變壓器或測(cè)速發(fā)電機(jī)作為位置/速度檢測(cè)器件來構(gòu)成半閉環(huán)位置控制系統(tǒng)，其系統(tǒng)的反饋信號(hào)取自電機(jī)軸或絲桿上，進(jìn)給系統(tǒng)中的機(jī)械傳動(dòng)裝置處于反饋回路之外，其剛度等非線性因素對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性沒有影響，安裝調(diào)試比較方便。機(jī)床的定位精度與機(jī)械傳動(dòng)裝置的精度有關(guān)，而數(shù)控裝置都有螺距誤差補(bǔ)償和間隙補(bǔ)償?shù)软?xiàng)功能，在傳動(dòng)裝置精度不太高的情況下，可以利用補(bǔ)償功能將加工精度提高到滿意的程度。故半閉環(huán)伺服系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床中應(yīng)用很廣。

二、伺服電機(jī)控制性能優(yōu)越

（一）低頻特性好。步進(jìn)電機(jī)易出現(xiàn)低速時(shí)低頻振動(dòng)現(xiàn)象。交流伺服電機(jī)不會(huì)出現(xiàn)此現(xiàn)象，運(yùn)轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)，交流伺服系統(tǒng)具有共振抑制功能，可涵蓋機(jī)械的剛性不足，并且系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率解析機(jī)能，可檢測(cè)出機(jī)械的共振點(diǎn)，便于系統(tǒng)調(diào)整。

（二）控制精度高。交流伺服電機(jī)的控制精度由電機(jī)軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器保證。例如松下全數(shù)字式交流伺服電機(jī)，對(duì)于帶17位編碼器的電機(jī)而言，驅(qū)動(dòng)器每接收217=131072個(gè)脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)一圈，即其脈沖當(dāng)量為360°/131072=9.89秒。是步距角為1.8°的步進(jìn)電機(jī)的脈沖當(dāng)量的1/655。

（三）過載能力強(qiáng)。步進(jìn)電機(jī)不具有過載能力，為了克服慣性負(fù)載在啟動(dòng)瞬間的慣性力矩，選型時(shí)需要選取額定轉(zhuǎn)矩比負(fù)載轉(zhuǎn)矩大很多的電機(jī)，造成了力矩浪費(fèi)的現(xiàn)象。而交流伺服電機(jī)具有較強(qiáng)的過載能力，例如松下交流伺服系統(tǒng)中的伺服電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩達(dá)到額定轉(zhuǎn)矩的三倍，可用于克服啟動(dòng)瞬間的慣性力矩。

（四）速度響應(yīng)快。步進(jìn)電機(jī)從靜止加速到額定轉(zhuǎn)速需要200～400毫秒。交流伺服系統(tǒng)的速度響應(yīng)較快，例如松下MSMA400W交流伺服電機(jī)，從靜止加速到其額定轉(zhuǎn)速僅需幾毫秒。

（五）矩頻特性佳。步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨轉(zhuǎn)速升高而下降，且在較高轉(zhuǎn)速時(shí)轉(zhuǎn)矩會(huì)急劇下降，所以其最高工作轉(zhuǎn)速一般在300～600RPM。交流伺服電機(jī)為恒力矩輸出，即在其額定轉(zhuǎn)速（一般為2000RPM或3000RPM）以內(nèi)，都能輸出額定轉(zhuǎn)矩。三、伺服電機(jī)控制展望

（一）伺服電機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)加工技術(shù)的高速高精化。80年代以來，數(shù)控系統(tǒng)逐漸應(yīng)用伺服電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)器件。交流伺服電機(jī)內(nèi)是無刷結(jié)構(gòu)，幾乎不需維修，體積相對(duì)較小，有利于轉(zhuǎn)速和功率的提高。目前交流伺服系統(tǒng)已在很大范圍內(nèi)取代了直流伺服系統(tǒng)。在當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)中，交流伺服取代直流伺服、軟件控制取代硬件控制成為了伺服技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。由此產(chǎn)生了應(yīng)用在數(shù)控機(jī)床的伺服進(jìn)給和主軸裝置上的交流數(shù)字驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。隨著微處理器和全數(shù)字化交流伺服系統(tǒng)的發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)的計(jì)算速度大大提高，采樣時(shí)間大大減少。硬件伺服控制變?yōu)檐浖欧刂坪?，大大地提高了伺服系統(tǒng)的性能。例如OSP-U10/U100網(wǎng)絡(luò)式數(shù)控系統(tǒng)的伺服控制環(huán)就是一種高性能的伺服控制網(wǎng)，它對(duì)進(jìn)行自律控制的各個(gè)伺服裝置和部件實(shí)現(xiàn)了分散配置，網(wǎng)絡(luò)連接，進(jìn)一步發(fā)揮了它對(duì)機(jī)床的控制能力和通信速度。這些技術(shù)的發(fā)展，使伺服系統(tǒng)性能改善、可靠性提高、調(diào)試方便、柔性增強(qiáng)，大大推動(dòng)了高精高速加工技術(shù)的發(fā)展。

另外，先進(jìn)傳感器檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展也極大地提高了交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能和定位精度。交流伺服電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)一般選用無刷旋轉(zhuǎn)變壓器、混合型的光電編碼器和絕對(duì)值編碼器作為位置、速度傳感器，其傳感器具有小于1μs的響應(yīng)時(shí)間。伺服電動(dòng)機(jī)本身也在向高速方向發(fā)展，與上述高速編碼器配合實(shí)現(xiàn)了60m/min甚至100m/min的快速進(jìn)給和1g的加速度。為保證高速時(shí)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)更加平滑，改進(jìn)了電動(dòng)機(jī)的磁路設(shè)計(jì)，并配合高速數(shù)字伺服軟件，可保證電動(dòng)機(jī)即使在小于1μm轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)也顯得平滑而無爬行。

（二）交流直線伺服電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)進(jìn)給技術(shù)已趨成熟。數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)有“旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)＋精密高速滾珠絲杠”和“直線電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)”兩種類型。傳統(tǒng)的滾珠絲杠工藝成熟加工精度較高，實(shí)現(xiàn)高速化的成本相對(duì)較低，所以目前應(yīng)用廣泛。使用滾，珠絲杠驅(qū)動(dòng)的高速加工機(jī)床最大移動(dòng)速度90m/min，加速度1.5g。但滾珠絲杠是機(jī)械傳動(dòng)，機(jī)械元件間存在彈性變形、摩擦和反向間隙，相應(yīng)會(huì)造成運(yùn)動(dòng)滯后和非線性誤差，所以再進(jìn)一步提高滾珠絲杠副移動(dòng)速度和加速度比較難了。90年代以來，高速高精的大型加工機(jī)床中，應(yīng)用直線電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)方式。它比滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)具有剛度更高、速度范圍更寬、加速特性更好、運(yùn)動(dòng)慣量更小、動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能更佳，運(yùn)行更平穩(wěn)、位置精度更高等優(yōu)點(diǎn)。且直線電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，不需中間機(jī)械傳動(dòng)，減小了機(jī)械磨損與傳動(dòng)誤差，減少了維護(hù)工作。直線電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)與滾珠絲杠傳動(dòng)相比，其速度提高30倍，加速度提高10倍，最大達(dá)10g，剛度提高7倍，最高響應(yīng)頻率達(dá)100Hz，還有較大的發(fā)展余地。當(dāng)前，在高速高精加工機(jī)床領(lǐng)域中，兩種驅(qū)動(dòng)方式還會(huì)并存相當(dāng)長一段時(shí)間，但從發(fā)展趨勢(shì)來看，直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)所占的比重會(huì)愈來愈大。種種跡象表明，直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)在高速高精加工機(jī)床上的應(yīng)用已進(jìn)入加速增長期。

參考文獻(xiàn)：

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2無線通信技術(shù)在水利自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

在技術(shù)不斷更新與發(fā)展的年代，無線通信技術(shù)也在不斷發(fā)展，水利自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)在技術(shù)的支持下也迅速發(fā)展。目前我國無線通信技術(shù)正在不斷發(fā)展與完善，實(shí)現(xiàn)了水利監(jiān)控系統(tǒng)的智能化與自動(dòng)化。無線通信技術(shù)在水利監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越廣泛，在水利監(jiān)控系統(tǒng)中，包括水利工控監(jiān)控系統(tǒng)、水利水情自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、水利綜合監(jiān)控系統(tǒng)，而這三大系統(tǒng)中又包括多個(gè)子系統(tǒng)，因此水利自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)具備明顯的復(fù)雜性。

2.1在水利水情自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

水利水情自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將農(nóng)村的雨水、水利情況等情況作為監(jiān)測(cè)對(duì)象，因此監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)一般設(shè)置在農(nóng)村或者深山區(qū)。水利水情自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)包括雨水情自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及農(nóng)田水利自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，這兩個(gè)子系統(tǒng)之間既有聯(lián)系也有一定的區(qū)別。前者主要是根據(jù)雨水量及雨水期等相關(guān)情況對(duì)汛期各時(shí)段的水位進(jìn)行監(jiān)督控制，從而為防汛工作提供重要的數(shù)據(jù)資料。雨水情自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將監(jiān)控的相關(guān)信息上傳到上級(jí)防汛指揮部門，通過不同的網(wǎng)絡(luò)間的數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)。而水利水情自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的農(nóng)田水利自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)對(duì)象具體包括水流的地理位置、水流速度、風(fēng)速、土壤的含水量、降水量等，這些監(jiān)測(cè)對(duì)象所獲取的數(shù)據(jù)具有一定的集中性與分散性，監(jiān)控點(diǎn)之間的距離較短。由于農(nóng)村的條件有限，系統(tǒng)規(guī)模一般較小，限制了水利水情自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展，采用無線通信技術(shù)能有效地彌補(bǔ)落后地區(qū)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)量少的缺點(diǎn)，發(fā)揮無線通信技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。由于建設(shè)條件有限，因此系統(tǒng)建設(shè)必須一次性完成，因此可以將無線局域網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)與有線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)相結(jié)合，從而組建出數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，避免高額建設(shè)，減少了監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)費(fèi)用。

2.2在水利工控自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

在水利自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)中，水利工控自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)與企業(yè)的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)具有一定的相似性。該系統(tǒng)主要是以實(shí)時(shí)監(jiān)控視頻的方式以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的有效監(jiān)督與控制。由于系統(tǒng)建設(shè)的技術(shù)對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的傳輸速度、安全性及信道有較高的要求，因此必須加強(qiáng)對(duì)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制，建立配電室和中央控制室，采用配置較高的工控機(jī)及高清攝像機(jī)進(jìn)行視頻監(jiān)控。建立信息化網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)是水利信息化建設(shè)的重要內(nèi)容，目前我國部分水利工程的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)建立了小型局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，局域網(wǎng)的設(shè)計(jì)與建設(shè)已經(jīng)正式開展。

2.3在水利綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

水利綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)主要是應(yīng)用于大壩的監(jiān)控，其中包括了河道綜合治理與大中型水庫的除險(xiǎn)加固這兩個(gè)方面。近年來，我國加強(qiáng)了對(duì)水利的綜合治理力度，我國政府也在不斷加大對(duì)水利綜合治理的資金支持與技術(shù)支持。我國財(cái)政資金對(duì)水利監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)的大力支持在很大程度上加強(qiáng)了對(duì)水庫的建設(shè)，進(jìn)一步加快了我國水利自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)的進(jìn)度。由于河壩是防洪的關(guān)鍵地段，因此在進(jìn)行水利工程建設(shè)時(shí)必須加大監(jiān)管力度，相關(guān)技術(shù)人員通過不斷總結(jié)以往經(jīng)驗(yàn)，吸取教訓(xùn)。水利綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的組網(wǎng)方式主要采用光纜作為主要的信道，接著再使用光電轉(zhuǎn)換的形式。此種組網(wǎng)方式具有信道寬、防雷擊等外部影響、網(wǎng)絡(luò)速度快等優(yōu)點(diǎn)，然而這些系統(tǒng)的施工所需成本較高，且難度較大，導(dǎo)致工程建設(shè)的后期維護(hù)費(fèi)用較高，且支出費(fèi)用超過了預(yù)算。在河道的綜合性管理中，可以采用有線與無線相結(jié)合、局域與廣域相融通的組網(wǎng)方式進(jìn)行，在組網(wǎng)方式的選擇方面，可以在每一個(gè)河壩的監(jiān)控終端設(shè)置無線局域網(wǎng)絡(luò)，并根據(jù)各個(gè)監(jiān)督控制點(diǎn)來選擇合適的組網(wǎng)方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的有效傳輸。可以采用直接鋪設(shè)的方式布置光纜，能有效地減少雷擊等外部影響，但這種方式容易導(dǎo)致土建設(shè)置被損害，且信道恢復(fù)慢，誤碼率較高。而采用無線局域網(wǎng)絡(luò)與有線局域網(wǎng)的組網(wǎng)方式具有較大的優(yōu)勢(shì)，與其它組網(wǎng)方式相比，其無線局域網(wǎng)的結(jié)構(gòu)比較簡單，且安全性較高等，能有效的減少施工量，降低了系統(tǒng)維護(hù)率。無線通信技術(shù)在水利綜合監(jiān)控系統(tǒng)中的作用很明顯，有利于數(shù)據(jù)的集中上傳，實(shí)現(xiàn)其實(shí)時(shí)有效的監(jiān)測(cè)職能。

篇（5）

由于我國水利建設(shè)資金來源于政府與國家的投資，雖然國家所下?lián)艿慕ㄔO(shè)資金足以實(shí)現(xiàn)水利工程的建設(shè)，但是在實(shí)際的水利工程建設(shè)中，部分水利工程建設(shè)管理人員為了獲取高額利潤，從國家下?lián)艿馁Y金中套取一部分，導(dǎo)致配套建設(shè)資金并沒有足額到位。由于水利自動(dòng)化監(jiān)控一般是在工程建設(shè)的末期才進(jìn)行，工程建設(shè)資金可能已經(jīng)在前期的工程中消耗過多，造成在工程末期往往會(huì)因?yàn)橘Y金不足而難以實(shí)現(xiàn)如期建設(shè)，其投入使用也延期，且質(zhì)量方面并沒有達(dá)到要求。此外，國家對(duì)水利建設(shè)中的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)投資政策并沒有落實(shí)到位，在沒有政策作為依據(jù)的前提下難以將資金有效的應(yīng)用在水利自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)中。

1.2系統(tǒng)建設(shè)質(zhì)量難以控制

由于水利工程建設(shè)項(xiàng)目的質(zhì)量受多方面因素的影響，工程質(zhì)量與施工單位的施工技術(shù)、管理能力及監(jiān)理單位的監(jiān)理力度等方面有關(guān)。由于水利工程在很大程度上受施工人員的技術(shù)及施工單位人員流動(dòng)性較強(qiáng)等因素的直接影響，導(dǎo)致有效的水利自動(dòng)化監(jiān)督控制工作難以開展，而施工單位缺乏能力較強(qiáng)的技術(shù)人員及監(jiān)督管理人員，導(dǎo)致水利自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)的質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)仍較為落后。水利自動(dòng)化監(jiān)督控制涉及到多方面的知識(shí)，要求技術(shù)人員必須具備工程管理、自動(dòng)化管理以及自動(dòng)化控制等綜合性知識(shí)，然而這種綜合性人才比較缺乏，導(dǎo)致水利自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)的質(zhì)量難以得到有效保障，技術(shù)人員的缺乏在很大程度上制約著我國水利建設(shè)的發(fā)展。

2無線通信技術(shù)在水利自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

在技術(shù)不斷更新與發(fā)展的年代，無線通信技術(shù)也在不斷發(fā)展，水利自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)在技術(shù)的支持下也迅速發(fā)展。目前我國無線通信技術(shù)正在不斷發(fā)展與完善，實(shí)現(xiàn)了水利監(jiān)控系統(tǒng)的智能化與自動(dòng)化。無線通信技術(shù)在水利監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越廣泛，在水利監(jiān)控系統(tǒng)中，包括水利工控監(jiān)控系統(tǒng)、水利水情自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、水利綜合監(jiān)控系統(tǒng)，而這三大系統(tǒng)中又包括多個(gè)子系統(tǒng)，因此水利自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)具備明顯的復(fù)雜性。

2.1在水利水情自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

水利水情自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將農(nóng)村的雨水、水利情況等情況作為監(jiān)測(cè)對(duì)象，因此監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)一般設(shè)置在農(nóng)村或者深山區(qū)。水利水情自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)包括雨水情自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及農(nóng)田水利自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，這兩個(gè)子系統(tǒng)之間既有聯(lián)系也有一定的區(qū)別。前者主要是根據(jù)雨水量及雨水期等相關(guān)情況對(duì)汛期各時(shí)段的水位進(jìn)行監(jiān)督控制，從而為防汛工作提供重要的數(shù)據(jù)資料。雨水情自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將監(jiān)控的相關(guān)信息上傳到上級(jí)防汛指揮部門，通過不同的網(wǎng)絡(luò)間的數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)。而水利水情自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的農(nóng)田水利自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)對(duì)象具體包括水流的地理位置、水流速度、風(fēng)速、土壤的含水量、降水量等，這些監(jiān)測(cè)對(duì)象所獲取的數(shù)據(jù)具有一定的集中性與分散性，監(jiān)控點(diǎn)之間的距離較短。由于農(nóng)村的條件有限，系統(tǒng)規(guī)模一般較小，限制了水利水情自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展，采用無線通信技術(shù)能有效地彌補(bǔ)落后地區(qū)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)量少的缺點(diǎn)，發(fā)揮無線通信技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。由于建設(shè)條件有限，因此系統(tǒng)建設(shè)必須一次性完成，因此可以將無線局域網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)與有線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)相結(jié)合，從而組建出數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，避免高額建設(shè)，減少了監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)費(fèi)用。

2.2在水利工控自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

在水利自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)中，水利工控自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)與企業(yè)的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)具有一定的相似性。該系統(tǒng)主要是以實(shí)時(shí)監(jiān)控視頻的方式以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的有效監(jiān)督與控制。由于系統(tǒng)建設(shè)的技術(shù)對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的傳輸速度、安全性及信道有較高的要求，因此必須加強(qiáng)對(duì)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制，建立配電室和中央控制室，采用配置較高的工控機(jī)及高清攝像機(jī)進(jìn)行視頻監(jiān)控。建立信息化網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)是水利信息化建設(shè)的重要內(nèi)容，目前我國部分水利工程的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)建立了小型局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，局域網(wǎng)的設(shè)計(jì)與建設(shè)已經(jīng)正式開展。

2.3在水利綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

水利綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)主要是應(yīng)用于大壩的監(jiān)控，其中包括了河道綜合治理與大中型水庫的除險(xiǎn)加固這兩個(gè)方面。近年來，我國加強(qiáng)了對(duì)水利的綜合治理力度，我國政府也在不斷加大對(duì)水利綜合治理的資金支持與技術(shù)支持。我國財(cái)政資金對(duì)水利監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)的大力支持在很大程度上加強(qiáng)了對(duì)水庫的建設(shè)，進(jìn)一步加快了我國水利自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)的進(jìn)度。由于河壩是防洪的關(guān)鍵地段，因此在進(jìn)行水利工程建設(shè)時(shí)必須加大監(jiān)管力度，相關(guān)技術(shù)人員通過不斷總結(jié)以往經(jīng)驗(yàn)，吸取教訓(xùn)。水利綜合自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的組網(wǎng)方式主要采用光纜作為主要的信道，接著再使用光電轉(zhuǎn)換的形式。此種組網(wǎng)方式具有信道寬、防雷擊等外部影響、網(wǎng)絡(luò)速度快等優(yōu)點(diǎn)，然而這些系統(tǒng)的施工所需成本較高，且難度較大，導(dǎo)致工程建設(shè)的后期維護(hù)費(fèi)用較高，且支出費(fèi)用超過了預(yù)算。在河道的綜合性管理中，可以采用有線與無線相結(jié)合、局域與廣域相融通的組網(wǎng)方式進(jìn)行，在組網(wǎng)方式的選擇方面，可以在每一個(gè)河壩的監(jiān)控終端設(shè)置無線局域網(wǎng)絡(luò)，并根據(jù)各個(gè)監(jiān)督控制點(diǎn)來選擇合適的組網(wǎng)方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的有效傳輸?？梢圆捎弥苯愉佋O(shè)的方式布置光纜，能有效地減少雷擊等外部影響，但這種方式容易導(dǎo)致土建設(shè)置被損害，且信道恢復(fù)慢，誤碼率較高。而采用無線局域網(wǎng)絡(luò)與有線局域網(wǎng)的組網(wǎng)方式具有較大的優(yōu)勢(shì)，與其它組網(wǎng)方式相比，其無線局域網(wǎng)的結(jié)構(gòu)比較簡單，且安全性較高等，能有效的減少施工量，降低了系統(tǒng)維護(hù)率。無線通信技術(shù)在水利綜合監(jiān)控系統(tǒng)中的作用很明顯，有利于數(shù)據(jù)的集中上傳，實(shí)現(xiàn)其實(shí)時(shí)有效的監(jiān)測(cè)職能。

篇（6）

二、數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

（一）性能發(fā)展方向

（1）高速高精高效化。速度、精度和效率是機(jī)械制造技術(shù)的關(guān)鍵性能指標(biāo)。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系統(tǒng)以及帶高分辨率絕對(duì)式檢測(cè)元件的交流數(shù)字伺服系統(tǒng)，同時(shí)采取了改善機(jī)床動(dòng)態(tài)、靜態(tài)特性等有效措施，機(jī)床的高速高精高效化已大大提高。（2）柔性化。包含兩方面：數(shù)控系統(tǒng)本身的柔性，數(shù)控系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，功能覆蓋面大，可裁剪性強(qiáng)，便于滿足不同用戶的需求；群控系統(tǒng)的柔性，同一群控系統(tǒng)能依據(jù)不同生產(chǎn)流程的要求，使物料流和信息流自動(dòng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，從而最大限度地發(fā)揮群控系統(tǒng)的效能。（3）工藝復(fù)合性和多軸化。以減少工序、輔助時(shí)間為主要目的的一種復(fù)合加工，正朝著多軸、多系列控制功能方向發(fā)展。數(shù)控機(jī)床的工藝復(fù)合化是指工件在一臺(tái)機(jī)床上一次裝夾后，通過自動(dòng)換刀、旋轉(zhuǎn)主軸頭或轉(zhuǎn)臺(tái)等各種措施，完成多工序、多表面的復(fù)合加工。數(shù)控技術(shù)軸，西門子880系統(tǒng)控制軸數(shù)可達(dá)24軸。（4）實(shí)時(shí)智能化。而人工智能則試圖用計(jì)算模型實(shí)現(xiàn)人類的各種智能行為。

（二）功能發(fā)展方向

（1）用戶界面圖形化。用戶界面是數(shù)控系統(tǒng)與使用者之間的對(duì)話接口。由于不同用戶對(duì)界面的要求不同，因而開發(fā)用戶界面的工作量極大，用戶界面成為計(jì)算機(jī)軟件研制中最困難的部分之一。圖形用戶界面極大地方便了非專業(yè)用戶的使用，人們可以通過窗口和菜單進(jìn)行操作，便于藍(lán)圖編程和快速編程、三維彩色立體動(dòng)態(tài)圖形顯示、圖形模擬、圖形動(dòng)態(tài)跟蹤和仿真、不同方向的視圖和局部顯示比例縮放功能的實(shí)現(xiàn)。（2）科學(xué)計(jì)算可視化?？茖W(xué)計(jì)算可視化可用于高效處理數(shù)據(jù)和解釋數(shù)據(jù)，使信息交流不再局限于用文字和語言表達(dá)，而可以直接使用圖形、圖像、動(dòng)畫等可視信息。可視化技術(shù)與虛擬環(huán)境技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)一步拓寬了應(yīng)用領(lǐng)域，如無圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、虛擬樣機(jī)技術(shù)等，這對(duì)縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低產(chǎn)品成本具有重要意義。（3）多媒體技術(shù)應(yīng)用。多媒體技術(shù)集計(jì)算機(jī)、聲像和通信技術(shù)于一體，使計(jì)算機(jī)具有綜合處理聲音、文字、圖像和視頻信息的能力。在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，應(yīng)用多媒體技術(shù)可以做到信息處理綜合化、智能化，在實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的故障診斷、生產(chǎn)過程參數(shù)監(jiān)測(cè)等方面有著重大的應(yīng)用價(jià)值。

（三）體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展

（1）集成化。采用高度集成化CPU、RISC芯片和大規(guī)?？删幊碳呻娐稦PGA、EPLD、CPLD以及專用集成電路ASIC芯片，可提高數(shù)控系統(tǒng)的集成度和軟硬件運(yùn)行速度。應(yīng)用FPD平板顯示技術(shù)，可提高顯示器性能。平板顯示器具有科技含量高、重量輕、體積小、功耗低、便于攜帶等優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)超大尺寸顯示，成為和CRT抗衡的新興顯示技術(shù)，是21世紀(jì)顯示技術(shù)的主流。應(yīng)用先進(jìn)封裝和互連技術(shù)，將半導(dǎo)體和表面安裝技術(shù)融為一體。通過提高集成電路密度、減少互連長度和數(shù)量來降低產(chǎn)品價(jià)格，改進(jìn)性能，減小組件尺寸，提高系統(tǒng)的可靠性。（2）模塊化。硬件模塊化易于實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的集成化和標(biāo)準(zhǔn)化。根據(jù)不同的功能需求，將基本模塊，如CPU、存儲(chǔ)器、位置伺服、PLC、輸入輸出接口、通訊等模塊，作成標(biāo)準(zhǔn)的系列化產(chǎn)品，通過積木方式進(jìn)行功能裁剪和模塊數(shù)量的增減，構(gòu)成不同檔次的數(shù)控系統(tǒng)。（3）網(wǎng)絡(luò)化。機(jī)床聯(lián)網(wǎng)可進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和無人化操作。通過機(jī)床聯(lián)網(wǎng)，可在任何一臺(tái)機(jī)床上對(duì)其它機(jī)床進(jìn)行編程、設(shè)定、操作、運(yùn)行，不同機(jī)床的畫面可同時(shí)顯示在每一臺(tái)機(jī)床的屏幕上。（4）通用型開放式閉環(huán)控制模式。由于制造過程是一個(gè)具有多變量控制和加工工藝綜合作用的復(fù)雜過程，包含諸如加工尺寸、形狀、振動(dòng)、噪聲、溫度和熱變形等各種變化因素，因此，要實(shí)現(xiàn)加工過程的多目標(biāo)優(yōu)化，必須采用多變量的閉環(huán)控制，在實(shí)時(shí)加工過程中動(dòng)態(tài)調(diào)整加工過程變量。加工過程中采用開放式通用型實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)全閉環(huán)控制模式，易于將計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、CAD/CAM、伺服控制、自適應(yīng)控制、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)管理及動(dòng)態(tài)刀具補(bǔ)償、動(dòng)態(tài)仿真等高新技術(shù)融于一體，構(gòu)成嚴(yán)密的制造過程閉環(huán)控制體系，從而實(shí)現(xiàn)集成化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化。

三、智能化新一代PCNC數(shù)控系統(tǒng)

當(dāng)前開發(fā)研究適應(yīng)于復(fù)雜制造過程的、具有閉環(huán)控制體系結(jié)構(gòu)的、智能化新一代PCNC數(shù)控系統(tǒng)已成為可能。智能化新一代PCNC數(shù)控系統(tǒng)將計(jì)算機(jī)智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、CAD/CAM、伺服控制、自適應(yīng)控制、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)管理及動(dòng)態(tài)刀具補(bǔ)償、動(dòng)態(tài)仿真等高新技術(shù)融于一體，形成嚴(yán)密的制造過程閉環(huán)控制體系。

參考文獻(xiàn)：

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[2]交流異步電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)與保護(hù)探討，何友全礦山機(jī)械，2000.5.

篇（7）

可編程控制器控制系統(tǒng)及微處理機(jī)的單晶片控制系統(tǒng)具有控制系統(tǒng)體積減小、節(jié)能、可靠性提高，尤其是對(duì)群控、通訊等復(fù)雜電梯控制功能更具優(yōu)越性?？删幊炭刂破鳎≒LC）的程序編輯采用易學(xué)易懂的梯形圖語言，且具有控制靈活方便、可重復(fù)使用、程序記憶體與外部輸出容量可彈性擴(kuò)充、抗干擾能力強(qiáng)、運(yùn)行穩(wěn)定可靠、能與電腦連線操作等特點(diǎn)。

1.2信息技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)

電梯控制系統(tǒng)大部分都是借助電腦的軟硬件結(jié)構(gòu)，并搭配各式各樣的感應(yīng)器及預(yù)先所規(guī)劃的復(fù)雜的各式操作程序，結(jié)合成所謂的人工智能。精準(zhǔn)的監(jiān)控及引導(dǎo)各部電梯的動(dòng)作，是以模糊邏輯方法為基礎(chǔ)。模糊理論是根據(jù)不明確的信號(hào)，通過近似推理的過程，且經(jīng)過運(yùn)算而得到明確的結(jié)論，類似人頭腦中“過程模糊，結(jié)果明確”的思維特征。使用模糊邏輯數(shù)學(xué)分析統(tǒng)計(jì)法，能快速的找出任何時(shí)刻最適合的運(yùn)行模式。文章主要以小型電梯控制系統(tǒng)為例，結(jié)合PLC控制技術(shù)的特點(diǎn)，提出了一套結(jié)合模糊邏輯理論，將推理、判斷、決策、控制等的知識(shí)思考行為，轉(zhuǎn)化成為知識(shí)庫及規(guī)則庫儲(chǔ)存于電腦中，再經(jīng)由模糊理論法（fuzzytheory）以數(shù)值計(jì)算方法完成推論，實(shí)現(xiàn)于此電梯控制系統(tǒng)的視窗化的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。文章主要是針對(duì)電梯等待時(shí)間及搭乘時(shí)間做一完整分析，并利用可編程控制器（PLC）為控制核心，視窗化圖控采用Delta圖控軟件DeltaScreenEditor，在電腦上直接對(duì)電梯做監(jiān)控引導(dǎo)，再經(jīng)由電腦與可編程控制器的通訊連線實(shí)現(xiàn)完成。本系統(tǒng)是一種機(jī)電整合的教材，是電機(jī)、電腦與控制工程的融合，所得成果可在機(jī)電整合或科學(xué)教育中使用。

2模糊控制的理論應(yīng)用與系統(tǒng)開發(fā)

2.1模糊控制的理論應(yīng)用

模糊控制主要是在直覺和人工經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，建立所需的知識(shí)庫，并可看成一組決策法則，根據(jù)輸入值滿足系統(tǒng)條件（歸屬函數(shù)）的程度，給予一個(gè)特定值，稱作grade（歸屬度），其范圍為0~1。若完全屬于系統(tǒng)條件時(shí)，其值為1；完全不屬于系統(tǒng)條件時(shí)，其值為0，是傳統(tǒng)的集合；其他屬于系統(tǒng)條件中間的，依其所屬程度給予0和1之間的任意值，這是屬于模糊集合。模糊邏輯（fuzzylogic）設(shè)計(jì)方法主要可以分為四個(gè)部分：即模糊化界面（FuzzificationInterface）、知識(shí)庫（Knowledge）、模糊推論機(jī)構(gòu)（FuzzyInference）與解模糊化界面（DefuzzificationInterface）。其中，知識(shí)庫又可分為資料庫（DataBase）及規(guī)則庫（RuleBase）。模糊控制是以語言化控制規(guī)則為主體，為了將輸入的明確值與語言化的控制規(guī)則結(jié)合，必須將輸入值做模糊化處理以便對(duì)應(yīng)到資料庫里語言變量的論域中，再配合規(guī)則庫及推論機(jī)構(gòu)推導(dǎo)出結(jié)果。因結(jié)果仍然是模糊值，所以必須再做解模糊化工作，其輸出才是明確值。文章中借助每個(gè)樓層的傳感器作為取樣輸入，再通過步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)模組作為輸出控制。該電梯控制系統(tǒng)的每個(gè)模糊集合均有語性值代表其模糊含意。利用編輯軟件DeltaWPLSot程序化于可編程控制器系統(tǒng)的內(nèi)部，以達(dá)成系統(tǒng)的閉回路控制。

2.2系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)的硬件架構(gòu)是由可編程控制器、步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器、傳感器等所組成。系統(tǒng)在可編程控制器內(nèi)部所完成實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容，可先定義誤差量（E）與誤差偏差量（ΔE）兩軸，誤差量是由軟件設(shè)定的參考距離與回授距離的差值。誤差偏差量的計(jì)算是目前誤差En減去前一次的誤差量En-1，當(dāng)程序連續(xù)執(zhí)行下，循環(huán)一次的時(shí)間步距Δt很短時(shí)，可視為一個(gè)誤差偏差量ΔE，或稱之為誤差微分量ΔE/Δt。

（1）可編程控制器。

系統(tǒng)所使用的控制器是利用三菱公司的產(chǎn)品。該系列PLC在電腦通訊的模式中，其交信資料的類型分別為讀取PLC元件及交信資料的交信型式和寫入PLC元件及交信資料的交信型式。

（2）步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器。

系統(tǒng)所使用的步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器可完成實(shí)現(xiàn)輸出距離，提供搭乘者更短的搭乘時(shí)間及更精準(zhǔn)的樓層距離定位。步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)不論是PM式、VR式或復(fù)合式步進(jìn)電機(jī)，其定子均設(shè)計(jì)為齒輪狀，這是因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)是以脈波信號(hào)依照順序使定子激磁，以數(shù)字電壓輸入來控制其轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)動(dòng)方向。就電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理而言，將其脈波激磁信號(hào)依序傳送至A相、A+相、B相、B+相則轉(zhuǎn)子向右移動(dòng)（正轉(zhuǎn)），相反的若將順序顛倒則轉(zhuǎn)子向左移動(dòng)（反轉(zhuǎn)）。

（3）傳感器。

系統(tǒng)所使用的傳感器可完成實(shí)現(xiàn)取樣輸入信號(hào)，提供給可編程控制器的輸入端，進(jìn)入控制器內(nèi)部做運(yùn)算處理。

2.3實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果

在實(shí)驗(yàn)研究中，各個(gè)實(shí)際樓層相互距離各為14.4cm，加入Fuzzy控制時(shí)，可測(cè)得的距離分別為14.3cm、14.2cm、14.3cm，未加入Fuzzy控制時(shí)，可測(cè)得的距離分別為13.8cm、14.0cm、13.9cm，可知經(jīng)由模糊理論控制可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的樓層距離定位。就樓層搭乘時(shí)間而言，加入Fuzzy控制時(shí)，可測(cè)得的搭乘時(shí)間分別為18.6sec、18.7sec、18.6sec，未加入Fuzzy控制時(shí)，可測(cè)得的搭乘時(shí)間分別為19.1sec、19.2sec、19.1sec，可知經(jīng)由模糊理論控制可實(shí)現(xiàn)縮短的搭乘時(shí)間。進(jìn)而，操作者可通過Delta圖控軟件進(jìn)行視窗化控制。視窗中的按鍵，可對(duì)電梯控制系統(tǒng)進(jìn)行模糊邏輯控制設(shè)定、樓層控制、樓層距離顯示、搭乘時(shí)間顯示等進(jìn)行自動(dòng)化設(shè)計(jì)。

篇（8）

（1）電源模塊：將220V的交流輸入電壓轉(zhuǎn)換成24V的直流輸出電壓，以供其它模塊使用。

（2）CPU模塊：控制總線上模塊與模塊之間的數(shù)據(jù)傳遞，并執(zhí)行用戶輸入的程序。

（3）32路輸入模塊：該輸入模塊一共有3塊，它的作用是將PLC外部的信號(hào)轉(zhuǎn)換成PLC內(nèi)部的可進(jìn)行處理的信號(hào)。

（4）16路輸出模塊：該輸出模塊一共有2塊，它的作用是將PLC內(nèi)部可處理的信號(hào)轉(zhuǎn)換成能夠控制提升機(jī)系統(tǒng)的外部信號(hào)，來控制提升機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行工作。

（5）轉(zhuǎn)換模塊：此模塊分為兩類模塊：一類是是A/D模數(shù)，它的作用是將連續(xù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，便于PLC系統(tǒng)進(jìn)行識(shí)別和處理；另一類是D/A模塊，它的作用與A/D模塊的作用恰恰相反，它是將PLC內(nèi)部可處理的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成連續(xù)信號(hào)。

（6）通信模塊：它的作用是：確保各模塊與各模塊之間的通道流暢，再就是確保模塊與上位機(jī)之間的通道流暢，保證信號(hào)從各模塊傳送給上位機(jī)時(shí)，可以使上位機(jī)做出相應(yīng)的響應(yīng)。

（7）計(jì)數(shù)模塊：該模塊主要有2塊，這兩塊計(jì)數(shù)模塊的作用都是計(jì)數(shù)，兩塊模塊分別是對(duì)主滾動(dòng)筒上的和導(dǎo)向輪上的編碼器進(jìn)行計(jì)數(shù)。

2PLC操作保護(hù)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

PLC是西門子公司的產(chǎn)品，它不需要用戶自主進(jìn)行編程，能夠好好地滿足用戶的需要，下面是它的軟件模塊，軟件模塊的主要作用就是存放程序，它的軟件模塊有下列幾種：

（1）組織模塊（OB）：它的作用是保證接口通道流暢，保證CPU操作系統(tǒng)和用戶程序之間的通道流暢。對(duì)用戶程序的循環(huán)處理工作主要是由OB1模塊來完成的，剩余的OB模塊用來對(duì)特定事件做出響應(yīng)和中斷。

（2）功能模塊（FB）：它是可多次調(diào)用的邏輯功能模塊，它在執(zhí)行時(shí)必須帶有即時(shí)數(shù)據(jù)模塊，并且每次用戶程序?qū)B進(jìn)行調(diào)用時(shí)可提供新的參數(shù)。

（3）功能模塊（FC）：它也是可多次調(diào)用的邏輯功能模塊，但是它在執(zhí)行時(shí)不需要帶有即時(shí)數(shù)據(jù)模塊，這也是它與FB模塊的最大區(qū)別，并且每次用戶程序?qū)C進(jìn)行調(diào)用時(shí)可提供新的參數(shù)。

（4）數(shù)據(jù)模塊（DB）：數(shù)據(jù)模塊用來存放各種不同類型的數(shù)據(jù)，它在PLC存儲(chǔ)器開辟另一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)。

根據(jù)用戶的要求和本身系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)要求，用戶程序可以自行選擇軟件模塊的構(gòu)成形式,其中軟件模塊有以下幾種，各個(gè)軟件模塊的功能和作用如下。FC0、FC1兩個(gè)軟件模塊的作用是用來進(jìn)行計(jì)數(shù)，主要是用來計(jì)算計(jì)數(shù)模塊中的脈沖個(gè)數(shù)；DB1和DB2兩個(gè)軟件模塊的作用是存放FC0、FC1兩個(gè)軟件模塊計(jì)算出的計(jì)數(shù)模塊的脈沖個(gè)數(shù)，以此來實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)模塊將數(shù)據(jù)和信號(hào)流暢而準(zhǔn)確的傳送到CPU模塊之中；FC91軟件模塊的作用是用來處理輸入到PLC中的模擬量，模擬量有：電機(jī)電壓和電流、電機(jī)轉(zhuǎn)速、軸承壓力、提升速度和載荷等；FC93軟件模塊的作用是制動(dòng)，主要是對(duì)電氣施閘類故障進(jìn)行制動(dòng)處理；FC114軟件模塊的作用是用來處理PLC內(nèi)部信號(hào)，并產(chǎn)生控制信號(hào)，像回路的安全和保障、故障的報(bào)警和液壓器件的制動(dòng)等等；FC5軟件模塊的作用是進(jìn)行邏輯運(yùn)算和閉鎖，主要是對(duì)輸入到PLC內(nèi)部的信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算并產(chǎn)生控制指令來控制提升系統(tǒng)的各個(gè)部分；FC92軟件模塊的作用是處理施閘類故障，這類故障主要是立即施閘類故障；FC94軟件模塊的作用也是對(duì)施閘類故障進(jìn)行處理，這類施閘類故障主要是提升終了施閘類故障；FC95軟件模塊的作用是處理報(bào)警類故障，當(dāng)報(bào)警系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，主要是由該模塊進(jìn)行處理；PLC的啟動(dòng)組織模塊是OB100軟件模塊，在系統(tǒng)啟動(dòng)后該組織模塊只可運(yùn)行一次，以后的循環(huán)程序就不會(huì)再運(yùn)行了，在該組織模塊中有關(guān)參數(shù)和程序可隨著用戶的需要進(jìn)行更改；OB1軟件模塊是用戶程序主要組成部分，用來存放用戶主程序，它也是組織模塊中唯一可以循環(huán)運(yùn)行的軟件模塊，在FC功能模塊中編制成的可以實(shí)現(xiàn)特定功能和作用的程序可以在OB1軟件模塊中進(jìn)行循環(huán)調(diào)用，采用這樣的程序設(shè)計(jì)可以使我們的程序設(shè)計(jì)更加簡單，調(diào)試更加方便；OB35軟件模塊是組織模塊中唯一可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)中斷的組織模塊，采用M/T法可以計(jì)算出提升機(jī)的提升速度。n=（60M1f）（/ZM2）式中：n為電機(jī)的轉(zhuǎn)速；Z是旋轉(zhuǎn)編碼器每轉(zhuǎn)一圈時(shí)所輸出的脈沖的個(gè)數(shù)；M1為計(jì)數(shù)器M1所記的脈沖個(gè)數(shù)；M2為計(jì)數(shù)器M2所記的脈沖個(gè)數(shù)；f為脈沖頻率（高頻時(shí)鐘脈沖）。

篇（9）

（1）利用傳感器信息裝置將檢測(cè)到的物理量轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，電信號(hào)可以依據(jù)運(yùn)行情況對(duì)其進(jìn)行診斷，當(dāng)出現(xiàn)問題時(shí)會(huì)及時(shí)的對(duì)其進(jìn)行預(yù)報(bào)且顯示問題所在原因。

（2）電信號(hào)必須通過顯示設(shè)備將其作業(yè)狀況完整的顯示出來，然后轉(zhuǎn)化為可控的傳輸信號(hào)，對(duì)其實(shí)時(shí)掌握。

（3）通過預(yù)先設(shè)置好的接收方式對(duì)信號(hào)進(jìn)行接收，通常情況下，采取分站接收然后復(fù)用信息將其傳輸在主站上加以顯示。對(duì)于分站來講，它必須將接收到的信息加以整合、分類，對(duì)簡單數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，防止不準(zhǔn)確信息被利用，這樣不僅僅會(huì)造成一定損失，且會(huì)增加發(fā)生事故的概率，所以在進(jìn)行傳輸主站前，必須對(duì)信息進(jìn)行準(zhǔn)確的掌握。

（4）電源箱是確保煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)正常運(yùn)行的主要交流電源，它能確保在臨時(shí)停電的基礎(chǔ)上讓煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)可以有效的運(yùn)行，維持正常的基本用電量且供電量大于二小時(shí)的蓄電量。

（5）主站在接收信號(hào)的同時(shí)，要對(duì)其信號(hào)進(jìn)行及時(shí)的處理。傳輸接口在確保接收信號(hào)后，要再次將主站整理好的信息傳輸至相應(yīng)分站。從某種角度上而言，傳輸接收器具備了分站與總站相互傳輸信號(hào)及自動(dòng)檢驗(yàn)、調(diào)節(jié)等功能，所以使用過程中不容忽視。

（6）主體正常運(yùn)行的前提下，要利用計(jì)算機(jī)對(duì)其進(jìn)行掌控，主機(jī)的主要作用是聯(lián)網(wǎng)、控制輸出打印、控制輸出、人機(jī)的對(duì)話、聲光的報(bào)警、顯示、磁盤的存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、判別報(bào)警、校正、接收檢測(cè)的信號(hào)等。

1.2煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的作用

第一，通風(fēng)及瓦斯監(jiān)控，也就是監(jiān)測(cè)局部的通風(fēng)機(jī)停開（特別重要）、風(fēng)筒的狀態(tài)、風(fēng)門的狀態(tài)、饋電的狀態(tài)、風(fēng)壓、風(fēng)速以及甲烷的濃度等。一旦局部的通風(fēng)機(jī)掘進(jìn)巷道出現(xiàn)停風(fēng)狀況或出現(xiàn)停止運(yùn)行現(xiàn)象時(shí)或瓦斯出現(xiàn)超限時(shí)，相應(yīng)的煤礦其安全監(jiān)控的系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)切斷各自區(qū)域電源，同時(shí)閉鎖與報(bào)警，這一措施可以達(dá)到以下目的：

（1）規(guī)避與降低了因電氣設(shè)備違章作業(yè)或失爆、或電氣設(shè)備出現(xiàn)故障的危險(xiǎn)溫度或電火花導(dǎo)致瓦斯爆炸的發(fā)生率；

（2）規(guī)避與降低了運(yùn)、掘、采等設(shè)備在運(yùn)行狀態(tài)下因危險(xiǎn)溫度或摩擦碰撞出火花而導(dǎo)致的瓦斯爆炸的發(fā)生率；

（3）可以起到提醒作用，督促生產(chǎn)的調(diào)度員、領(lǐng)導(dǎo)及時(shí)把工作人員安置到安全位置；

（4）督促生產(chǎn)的調(diào)度員、領(lǐng)導(dǎo)及時(shí)處理好事故的安全隱患，提前預(yù)防瓦斯爆炸事故的發(fā)生。

第二，瓦斯抽放系統(tǒng)的監(jiān)控。

（1）監(jiān)測(cè)抽放管路里閥門開度、溫度、壓力、流量、甲烷的濃度以及一氧化碳濃度等各管道的參數(shù)；

（2）對(duì)瓦斯抽放泵站室里甲烷的濃度以及井下臨時(shí)的抽放瓦斯泵站其下風(fēng)側(cè)的柵欄外的甲烷濃度環(huán)境參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)；

（3）對(duì)抽放泵軸溫、抽放泵的真空度以及電機(jī)溫度等進(jìn)行監(jiān)測(cè)；

（4）監(jiān)測(cè)冷卻水池的水位、水溫以及水壓與水量等供水的參數(shù)；

（5）監(jiān)測(cè)功率因素、電壓、電流等供電的參數(shù)；

（6）對(duì)供氣管道其供氣閥的開度、流量、甲烷的濃度、溫度、正壓等供氣的參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)；

（7）監(jiān)測(cè)密封的水溫、密封的水位、罐內(nèi)其甲烷的濃度、罐壓和罐高等儲(chǔ)氣罐的參數(shù)；

（8）對(duì)瓦斯抽放供水、閥門、泵等狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)；

（9）對(duì)瓦斯抽放純瓦斯量和混合量進(jìn)行監(jiān)測(cè)；

篇（10）

2干擾信號(hào)的分類

將干擾信號(hào)依據(jù)作用下可以分成差模與共模干擾兩種。差模干擾也就是說在信號(hào)兩端的作用下的干擾電壓，引起的因素主要是由于電路的不平衡所至，以及在電磁場(chǎng)所發(fā)生的耦合感應(yīng)而造成的電壓所至，它相加于有效輸入信號(hào)，直接影響了控制系統(tǒng)的精確測(cè)量以及精準(zhǔn)度。共模干擾即是在系統(tǒng)的輸入方與參考方同用的干擾電壓。共模干擾是信號(hào)與地之間的電位差值，一般是通過電網(wǎng)的串入以及地電的差距和電磁輻射到信號(hào)線上所引起的電壓相加在一起形成的。信號(hào)處理的部分別受到兩種對(duì)地的電壓，即是共模電壓。

3干擾源

電廠熱工控制系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，干擾信號(hào)主要是源于以下幾方面：第一，絕緣所造成的漏電現(xiàn)象。長時(shí)間運(yùn)行過程中，材料老化，絕緣效果降低，引起信號(hào)干擾；第二，共用阻抗。兩個(gè)及以上線路合用一個(gè)阻抗或者一個(gè)電源時(shí)，就會(huì)引起回路的干擾；第三，靜電耦合干擾，采用平行方法布置線路，這樣系統(tǒng)容易受到外部的干擾；第四，電磁耦合的引起，在交變的信號(hào)源附近引起感應(yīng)電勢(shì)，進(jìn)而引起一些沒有用的信號(hào)干擾電路，這些感應(yīng)電勢(shì)即是電磁耦合；第五，計(jì)算機(jī)所引起的干擾，在整個(gè)系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)是主要控制中心，計(jì)算機(jī)每個(gè)動(dòng)作的實(shí)現(xiàn)都會(huì)引起電流以及電壓的不穩(wěn)，造成干擾；第六，現(xiàn)代通信設(shè)備所引起的干擾，手機(jī)信號(hào)通常都會(huì)引起一個(gè)電磁波，由于其來源與熱工系統(tǒng)的不同，所以也會(huì)引起干擾信號(hào)的產(chǎn)生；第七，電感耦合和電容耦合，設(shè)備旁邊的直流電以及直流與交流之間所產(chǎn)生的電容交變電流之間的電磁交聯(lián)等都會(huì)引起電路中的電流發(fā)生變化，引起干擾信號(hào)；第八，電磁輻射，它存在于系統(tǒng)的每個(gè)空間中，不僅引起了信號(hào)的干擾還會(huì)影響測(cè)量干擾信號(hào)的準(zhǔn)確性，比如說，進(jìn)行測(cè)量時(shí)，測(cè)量一端接地，如果經(jīng)過的電流過大就會(huì)引起系統(tǒng)的超負(fù)荷運(yùn)行，進(jìn)而引起電壓，達(dá)成共模干擾，但是如果形成了電位差就會(huì)引起差模干擾；第九，受到自然因素的干擾，由于雷擊或者其它因素所引起的電磁干擾，混入到控制系統(tǒng)中，影響系統(tǒng)的運(yùn)行，破壞系統(tǒng)，引起信號(hào)的干擾。通過上文中的分析，得知每個(gè)干擾信號(hào)都一定會(huì)有一個(gè)干擾來源，一個(gè)傳輸通道，一個(gè)較為敏感的電路，三者并存。

4電廠熱工控制系統(tǒng)抗干擾技術(shù)的運(yùn)用

4.1屏蔽系統(tǒng)干擾技術(shù)屏蔽系統(tǒng)的干擾技術(shù)是對(duì)系統(tǒng)干擾信號(hào)利用屏蔽的方式進(jìn)行處理，這樣可以使電廠的熱工控制系統(tǒng)避免由于干擾信號(hào)所產(chǎn)生的影響。它主要是把電廠的熱工控制系統(tǒng)中的主要配件使用金屬全部包起來，尤其是熱工控制系統(tǒng)中的主要電路、各種接收信號(hào)的信號(hào)線、一些重要作用的元器件等其它的部位利用金屬全部包圍起來，將系統(tǒng)內(nèi)形成一道完整的屏蔽體系，杜絕由于外部原因所引起熱工控制系統(tǒng)的干擾影響。

4.2平衡抑制技術(shù)平衡抑制技術(shù)是抗干擾技術(shù)中最主要的一個(gè)部分，也是各類抗干擾技術(shù)中最為使用方便和靈活的抗干擾方法，它主要是將電路進(jìn)行平衡，采用兩條一樣的傳輸信號(hào)代替干擾信號(hào)，以求達(dá)到抗干擾信號(hào)的目的?？梢岳么朔N方法，平衡電路利用雙絞線，一起對(duì)抗系統(tǒng)外部的電磁干擾，起到一定的抑制作用，從而達(dá)到維持熱工控制系統(tǒng)功能穩(wěn)定的目的。

4.3物理隔離技術(shù)在熱工抗干擾技術(shù)中物理隔離技術(shù)是最為基礎(chǔ)的一項(xiàng)技術(shù)，主要是隔離物理方向，阻止干擾信號(hào)，減少對(duì)熱工控制系統(tǒng)的影響，提升穩(wěn)定性；此外此種方法還可以提升電阻的絕緣效果。在實(shí)際系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，可以利用絕緣效果好的絕緣材料進(jìn)行電阻絕緣，提升絕緣效果，在進(jìn)行絕緣處理過程中，采用的絕緣方式很重要，一定要注意相關(guān)的技術(shù)要求，對(duì)于一些強(qiáng)電系統(tǒng)以及弱點(diǎn)信號(hào)應(yīng)當(dāng)避免利用相同的接地線，進(jìn)而達(dá)到減少接地時(shí)的干擾。

4.4處理好熱工控制系統(tǒng)的干擾故障杜絕由于接地原因所引起的熱工控制系統(tǒng)的故障，主要是預(yù)防在接地時(shí)由于不均勻?qū)㈦娢环植己茫鸬碾娢徊疃纬傻难h(huán)電流的產(chǎn)生，引起熱工控制系統(tǒng)不能正常的工作運(yùn)行。進(jìn)行檢測(cè)的工作人員可以采用檢測(cè)儀器接地點(diǎn)出現(xiàn)浮空的現(xiàn)象，保障熱工控制系統(tǒng)接地點(diǎn)的質(zhì)量，將故障去除，使系統(tǒng)得以正常運(yùn)行。當(dāng)系統(tǒng)中的發(fā)電組出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象，尤其是循環(huán)水泵發(fā)生故障時(shí)就會(huì)影響熱工機(jī)組跳閘，因此在實(shí)際的工作當(dāng)中對(duì)于循環(huán)水泵以及控制中心的接地系統(tǒng)都要加強(qiáng)檢查，保證干擾信號(hào)的消除干凈，使循環(huán)水泵得以正常、平穩(wěn)運(yùn)行。

篇（11）

2歷史數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及存儲(chǔ)方式

1）歷史數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。從存儲(chǔ)分類上分，包含兩類：一類是歷史數(shù)據(jù)，涵蓋所有由實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)產(chǎn)生的內(nèi)容，不會(huì)出現(xiàn)遺漏或者自行刪減的情形；另一類是存儲(chǔ)部分歷史數(shù)據(jù)的歷史報(bào)表，這類報(bào)表只包含一小部分歷史數(shù)據(jù)信息，是依據(jù)用戶需求和指定格式，基于EXCELL軟件，定時(shí)存儲(chǔ)成數(shù)據(jù)表格的方式來減輕運(yùn)行人員的報(bào)表工作，通常稱為運(yùn)行報(bào)表。按存儲(chǔ)時(shí)打包分類來分又分為五種，分為報(bào)警、趨勢(shì)組、playback、posttrip和totalizer。其中報(bào)警和playback是最常用的兩種，趨勢(shì)組只在有歷史趨勢(shì)應(yīng)用時(shí)才用到，posttrip只有在有跳閘趨勢(shì)應(yīng)用時(shí)才用到，totalizer也只有在有總加類型的標(biāo)簽需要存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)時(shí)才用到。后三者都是基于playback的高級(jí)應(yīng)用，在我電站中未得到應(yīng)用。2）歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式。歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)有兩種方式：一種是定期執(zhí)行，通過操作系統(tǒng)計(jì)劃任務(wù)來實(shí)現(xiàn)；另一種是手動(dòng)執(zhí)行，有特殊需求時(shí)，維護(hù)人員可在人機(jī)接口的窗口中通過快捷鍵完成這一操作。通常，我們選擇定期存儲(chǔ)的方式來管理歷史數(shù)據(jù)。

3歷史數(shù)據(jù)的管理

歷史數(shù)據(jù)庫雖不受時(shí)間的限制，但存儲(chǔ)媒介的有限性，維護(hù)人員需要定期對(duì)歷史站中的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行定期的管理，例如檢查歷史站存儲(chǔ)介質(zhì)容量剩余量、檢查歷史數(shù)據(jù)的完整性、定期的備份以及轉(zhuǎn)移等。