计算机控制技术论文_计算机控制研究论文
计算机控制是指用数字计算机对动态系统进行的控制,在生产中得到了广泛的应用。下面是小编为大家整理的计算机控制技术论文，供大家参考。
计算机控制技术论文篇一
《 水闸计算机自动控制系统 》
摘 要：随着科学技术的不断进步与发展，各种新型技术不断的被广泛的应用于各个行业之中，信息化技术的不断完善，也带来了新的机遇与挑战，文章重点以某市中珠围洪湾水闸计算机自动化控制系统研究为例，探讨了自动控制的重要性以及无人值守机械运行的操作技巧以及如何更好地实现自动化水闸控制。
关键词：水闸;计算机;自动控制;无人值守;自动运行
1 概述
中珠联围洪湾水闸工程是集挡潮、排涝、通航、灌溉、交通等功能于一体的综合性水利工程。工程主要由五扇单孔净宽、十米水闸闸门以及变配电设备、开关设备等组成，其中设备的左侧一孔主要功能是通航与泄水，其中零孔是泄水闸。这里需要注意的是水闸的闸门并不是完全一致的，它主要是由四扇重11.1吨和一扇16.1吨钢材质的平面闸门组成，泄水闸门的启动器也是由四套QPPYD-2X125-4.6液压机组成。然通航闸门是由一台QPQ-2X-16提升横拉式卷扬启闭机控制组成。根据实际操作的工程环境，由于每台设备之间相距较远，为此在操作管理上必须引起足够的重视。水闸计算机技术的引入大大解决了这一问题的出现，提高了其管理水平以及工作效率，这里所指的计算机技术主要是指计算机监控系统以及闭路电视监测系统两部分。计算机监控主要是利用通信核心技术原理，可以将超声波液位传感器放置其中进行实地的水位监测，将分散的设备进行集中的操作，这样监控技术也是水闸监控技术的核心部分，对于水位的测定与参数管理以及变化趋势都有明显的数控信息提示，能有准确的自动完成水闸的开关，无须人为的进行操作，真正做到了“无人值守”的检测与实施。电力对于整个综合性的水利工程来说，也是极其重要的。计算机的使用，可以全面的对供电设备进行管理与维护，当发现短路或者因设备故障而引发的供电问题时，计算机会自动切断相应的供电，此时，发电机会由事前设置好的程序装置继续发电，这样就减少了很多设备因电力问题而出现的损害，恢复其正常的供电所需。水闸系统的整个电量使用情况，水位的上升与下降，以及降雨量的变化等全部的数据都会由计算机记录，监控着整个水利的走势变化。
2 控制方式
监控对象有泄水闸各孔的启闭、通航孔的启闭、线路10kv/0.4kv断路器的合分及监视、备用发电机断路器的合分及监视、路灯的合分及监视、内外江水位的监视，每个监控子系统由现场常规电气控制、现地PLC控制、计算机集中控制三级组成，现场级是三级控制系统的信号检测单元，也是输出执行单元。
2.1 现地控制级
一般水闸的常规控制就是我们通常所说的电气控制装置系统，它主要是由接触器、继电器组成。操作人员可以根据实际情况在不同的建筑屋内进行操作，但这样操作起来很容易因分散，不集中而难以管理。此时，就需要一台计算机控制系统将所有分散式的操作管理进行统一的集中管理，接收程序的信号以及数据都统一由计算机进行管理分类。现地控制级就是采用PLC控制器，将分布的现场信号进行统一的集中管理。由于这种操作方式是无人进行操作，为此该设备的可靠性就显得尤为的重要。现如今，大多数控制系统都是采用美国通用电气公司的可编程控制系统，因为其独特的编辑处理能力，多样化的板块设置，快捷的反映速度，因为成为了现地控制级的首选监测系统。
2.2 集中控制级
将分散于各设备周边的现地控制级通过计算机通讯网络集中于中控室形成集中控制级，由操作站、打印机、UPS、模拟屏组成，配以闭路电视监视系统，对水闸系统的设备实现可视操作是1台惠普PⅢ800的计算机，主要配置为256M内存、40G硬盘、21彩显、两RS-232串口，另加装1块4口RS-485MOXA卡，用来扩展计算机的通讯能力，系统以操作站为中心构成星形的网络结构。
用RS-485串行口与集中控制级通讯，采用SNP通讯协议，集中级为主站，PLC为从站。
多功能电表的通讯采用RS-485协议，多功能电表为HC600型合资产品，分别将线路和发电机的三相电流、电压、有功、无功、功率因素等电量进行采集。风速风向仪采用上海气象仪器厂的EN2型的风速风向仪，它由室外传感器和室内仪表组成，仪表部分有=LK4H4串口与集中控制级计算机通讯。模拟屏上显示的内容有H7个数字量和78个开关量，由模拟屏内的一台PC机负责管理各显示仪表的工作，PC机与集控级的通讯采用RS-232串口，模拟屏显示的内容有最近1h、3h、7h、24h的降雨量，内外江实时水位，每隔整数点4S各闸门的状态和内外江水位的数据。全系统交流供电采用一台山特2kvA延时1小时在线式UPC集中供电，在市电停电的情况下，监控系统仍能工作，不间断各级计算机设备的工作和数据的采集，报表、曲线连续。
通常情况下，水闸地处海边，风雨雷电是不容忽视的客观问题之一，为了提高其抗干扰性和能力，必须加强对其管理与维护，在设置周围安装避雷针等设施，同时，采取就近原则的接地方式，这点大大提高了安全性，一般情况下，接地电阻小于0.5欧，在一段时间试行以后，系统逐渐的稳定，并没有出现其他不良的现象。
3 监控软件功能
监控软件主要是指现地控制级和集中控制级两种，主要是先通过现地控制级进行资料的收集与整理，简单的处理以后，再将这些信息传达至集中控制级中进行再次整合，最终以数据库的形式进行存储。这里所采用的监控软件是GE Fanuc公司的Cimplicity监控软件，此软件具有如下的一些功能。
3.1 计算功能
监控软件采用特殊的模块化设计，进行对整个水利的数据信号进行核算，整合，并根据数据提供的相关信息进行未来发展趋势的评估，预测水位曲线的上下变化，根据水位的不同自动的调节阀门开关。
3.2 控制功能
主要有两种控制方式;一是自动操作控制系统，利用计算机的自动化系统，根据数字的变化起伏进行自动操作，真正的提高工作效率，实现无人看守的自动化操作方式。二是人工操作，这种操作方式就是技术人员可以根据屏幕上所显示的数据变化，反复研究，认定没有错误时，可以通过画面以及声音传递下达命令，来完成整个操作。但随着“无人操作”模式的出现，这种方式将逐渐的被取代。
3.3 显示、打印功能
(1)设备操作状态变化;(2)闸门及变电设备的动作过程显示;(3)报警信号记录;(4)动作时间、次数统计;(5)自动生成日报、月报、年报报表。
3.4 报警功能
出现事故，故障报警信号能够实时显示在CRT的报警窗口，并将报警设备、报警时间记录在报表中供察看和处理。
4 结束语
洪湾水闸计算机自动控制系统的建成，极大地优化了水闸系统的运行和管理，改善了操作人员的工作条件和环境，是实现水闸运行“无人值班、少人值守”的工程实例。本系统中水闸自动启闭时间、闸门开度全由计算机自动控制，克服了过去深夜由操作人员察看水位，操作按钮的运行方法。如果系统中在检测水位变化的同时，能监测河水的流向信号，则对水闸的自动运行更为准确、可靠。
参考文献
[1]吕月华，王继志.潮汐及其与天气的关系[J].海洋文选，1978.
计算机控制技术论文篇二
《 谈工业电气计算机控制系统 》
摘要：计算机控制系统是一个实时控制系统，其可靠性是计算机控制系统应用成败的关键，计算机控制系统必须具有完善的人机联系方式，随着被控生产过程的不同。常常要求采用不同的控制方案或控制算法，要求计算机控制系统能够灵活地组成用户所需要的各种控制方案。
关键词：工业;电气;计算机;控制;系统
计算机控制系统是一个实时控制系统，其可靠性是计算机控制系统应用成败的关键，计算机控制系统必须具有完善的人机联系方式，随着被控生产过程的不同。常常要求采用不同的控制方案或控制算法，要求计算机控制系统能够灵活地组成用户所需要的各种控制方案。
1.过程通道
描述生产过程状态的参数可分为三种类型：模拟量、开关量和脉冲量。而计算机内部只能对一定形式的数值量进行传送、储存和处理。过程通道的主要作用就是把生产过程中的模拟量、开关量和脉冲量等参数转换成符合计算机要求的二进制数字量输入主机，经过主机处理后，输送给生产过程的控制量转换成生产过程的执行机构所要求的模拟量和开关量，馈送给生产过程。
过程通道按信息的传输方向可分为输入通道和输出通道。每种通道又按信息的类型分为模拟量通道和数字量通道。模拟量通道传输连续信号，数字量通道传输开关脉冲信号。
1.1模拟量输入通道
模拟量输入通道的作用是把生产过程中各种被检测的模拟量信号转换为计算机可以接受的数字量信号。模拟量输入通道它由多路切换开关、数据放大器、采样∕保持电路、模∕数转换器、数据接口与控制接口组成。代表被控对象状态的各种信息由传感器变换成电信号送到过程输入通道。在过程输入通道中，这些信号先被放大或衰减到通道电路能进行线性处理的幅值，转换成统一的电压信号，经采样保持电路进行离散化后以二进制信号送入计算机。
1.1.1多路切换开关
生产过程需要监视的变量很多，如果每一个变量部设置一套A/D转换电路，不但成本高、电路复杂，而且可靠性随之下降。另外，由一个中央处理器CPU对多点参数进行采集控制时，只能按分时的方式逐点依次对变量进行采集，即在不同的时刻对不同的参数进行釆样，计算机收集到的现场信息，对某一点变量而言只是周期性的采样序列。这就有可能在模拟量输入通道中。
1.1.2数据放大器
通常由现场来的信号不一定是统一的标准信号，有的是高电平信号。也有的是毫伏级的低电平信号。数据放大器对输入的高电平信号起阻抗变换和抗干扰作用，而对输入的低电平信号还起放大作用，以满足A / D转换器对输入信号量程范围的要求。对数据放大器的主要要求是：精确度高，速度快，频带宽，线性度好及共模抑制比高。
1.1.3采样∕保持器
将模拟量转换成数字量需要一定的时间，而模拟量输入通道信号通常随时间变化。把A/D转换器感受输入信号的时间间隔称为孔径时间。在孔径时间内，如果输入信号有明显变化，则会给转换带来误差，这种误差称为孔径时间误差。减少该误差的一种方法是提高A/D转换器的转换速度，以减小孔径时间。另一种方法则是在A/D转换器之前采用采样∕保持器。
1.1.4模∕数转换器
模∕数转换器是模拟信号输入通道的核心部件，它的功能是把模拟信号转换成与之对应的数字量信号。模义数转换器的种类很多，按照转换原理的不同，常用的转换器有计数式、双积分式、逐步逼近式和并行式等几种。逐步逼近式具有成本低、转换速度快、孔径时间短等优点，目前得到广泛应用。
1.2模拟量输出通道
模拟量输出通道的作用是把计算机输出的数字量信号转换成模拟量信号，以便驱动相应的执行机构，达到控制的目的。
模拟量输出通道主要由D∕A转换电路、切换电路和输出电路等部分组成。为了简化电路，节省设备，图中多个输出电路共用同一个D∕A转换电路。切换电路用于完成选路的任务，在某一时刻，只选择通道中的一个输出电路接受由D∕A转换器输出的模拟量控制信号。
1.3开关量输入通道
在生产过程中，计算机控制系统除了处理模拟量信号外，还有大量的开关量信号需要处理。例如，触点的接通或断开，电动机的启动或停止，阀门的打开或关闭等。这些开关量信号都可以用二进制的“0”或“1”来表示。开关量输入通道的作用就是把生产过程的各种开关量信号通过它转换成计算机可以识别的形式，并且采取一定的隔离措施。对于某些非常重要的开关量可以通过中断方式送到计算机中，以便得到及时处理。
1.4开关量输出通道
开关量输出通道是把计算机输出的二进制代码表示的开关控制信息，转换成能对生产过程进行控制的开关量信号。这些开关量信号可以控制阀门的开启或关闭，执行机构的启动或停止，指示灯的亮或灭等。
2.信号处理、控制算法及人机联系设备
2.1信号处理和控制算法
要实现计算机控制系统对生产过程进行监视、控制和管理的功能，就必须及时从生产过程中获取信息，并把这些信息进行适当的加工和处理，以运行人员易于接受的形式表达出来，或者按照一定的控制规律，产生必要的控制作用。从过程通道可以得到反应生产过程情况的数字量信号，但是这些数字量信号中，有的常常包含着一定的干扰信号，与被测量之间有非线性关系。
2.1.1数字滤波
有些生产过程中，随机干扰的噪声频率是很低的，阻容元件的滤波不能将它们全部消除。一种有效的方法是采用数字滤波器，即利用计算机由一定的计算程序来实现，以减少噪声在信号中的比重。
2.1.2 PID控制算法
尽管在采用了计算机控制之后，许多过去难以实现的非线性、多变量、自适应和最优化控制算法的研究都获得了成功，但是在生产过程中，最基本、最方便、最常用的控制算法仍然是由模拟PID控制器发展而来的数字PID控制箅法，如位置式和增量式PID控制算法， 以及由其演变而成的其他数字PID控制算法，如改进的PID算法中的微分先行的PID算法、积分分离的PID算法、带死区的PID控制算法等，用于对生产过程的被控变量与设定值的偏差进行控制运算，产生相应的控制量。上述的控制算法都由计算机软件功能块实现。
2.2人机联系设备
在计算机控制系统中，如果说过程通道是计算机与生产过程之间的桥梁，人机联系设备则是操作人员与计算机以及过程之间联系的纽带。人机联系设备按照信息传输的方向分为输入设备和输出设备。前者如键盘、鼠标、球标、光笔等，后者如CRT显示器、打印机、绘图机等。目前计算机控制系统中用的比较多的是键盘、CRT显示器和打印机。
参考文献
[1]开俊主编.工业电气自动化.北京：化学工业出版社，2002
[2]尹廷金主编.工业电气自动化技术.北京：化学工业出版社，2001
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