有關(guān)計(jì)算機(jī)控制論文
有關(guān)計(jì)算機(jī)控制論文
隨著大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到現(xiàn)代社會(huì)生產(chǎn)和生活的方方面面。下面是學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的有關(guān)計(jì)算機(jī)控制論文，供大家參考。
有關(guān)計(jì)算機(jī)控制論文篇一
《 淺談工業(yè)計(jì)算機(jī)控制 》
【摘要】計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是一個(gè)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，其可靠性是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用成敗的關(guān)鍵，計(jì)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(jì)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。工業(yè)生產(chǎn)過程進(jìn)行計(jì)算機(jī)控制是提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本、 減少環(huán)境污染的必由之路，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)已成為生產(chǎn)設(shè)備及過程控制等重要的組成部分，它代替人的思維成為工業(yè)設(shè)備及工藝過程控制、產(chǎn)品質(zhì)量控制的指揮和監(jiān)督中心。
【關(guān)鍵詞】工業(yè)計(jì)算機(jī)控制 組成 重要意義 應(yīng)用
引言
計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展是人類科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的產(chǎn)物，科技的進(jìn)步與發(fā)展，技術(shù)的創(chuàng)新與改善，對控制系統(tǒng)的要求逐漸提高，精密儀器的生產(chǎn)過程以及微電子技術(shù)的制造都要求一套成熟而縝密的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)需要有處理復(fù)雜程序、進(jìn)行精密控制的能力，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展需要依托先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、強(qiáng)大的自動(dòng)化控制為基礎(chǔ)，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)對工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)具有開拓意義。企業(yè)應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，將會(huì)為公司擴(kuò)大生產(chǎn)、提高生產(chǎn)效率。
一、工業(yè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成
工業(yè)自動(dòng)化體系主要包括工業(yè)自動(dòng)化軟件、硬件和系統(tǒng)三大部分。作為20世紀(jì)現(xiàn)代制造領(lǐng)域中最重要的技術(shù)之一，工業(yè)控制自動(dòng)化技術(shù)主要解決生產(chǎn)效率與一致性問題。自動(dòng)化系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)信息科學(xué)的緊密結(jié)合，給工業(yè)生產(chǎn)過程帶來了新的技術(shù)革新。
工業(yè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)(CCS)是應(yīng)用計(jì)算機(jī)參與控制并借助一些輔助部件與被控對象相聯(lián)系，以獲得一定控制目的而構(gòu)成的系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)由控制部分和被控對象組成，其控制部分包括硬件部分和軟件部分，這不同于模擬控制器構(gòu)成的系統(tǒng)只由硬件組成。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)軟件包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。系統(tǒng)軟件一般包括操作系統(tǒng)、語言處理程序和服務(wù)性程序等，它們通常由計(jì)算機(jī)制造廠為用戶配套，有一定的通用性。應(yīng)用軟件是為實(shí)現(xiàn)特定控制目的而編制的專用程序，如數(shù)據(jù)采集程序、控制決策程序、輸出處理程序和報(bào)警處理程序等。它們涉及被控對象的自身特征和控制策略等，由實(shí)施控制系統(tǒng)的專業(yè)人員自行編制。
二、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)在工業(yè)自動(dòng)化中的重要意義
工業(yè)控制計(jì)算機(jī)技術(shù)是開放式的系統(tǒng)，其高可靠性、易用性方便了工業(yè)環(huán)境的使用。并且在其基礎(chǔ)上發(fā)展起來的網(wǎng)絡(luò)化和現(xiàn)場總線技術(shù)又進(jìn)一步促進(jìn)了工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展。工業(yè)控制計(jì)算機(jī)可謂是工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展的源動(dòng)力。并且系統(tǒng)可以顯著提高企業(yè)的生產(chǎn)效益，節(jié)約運(yùn)營成本，使生產(chǎn)企業(yè)得以實(shí)現(xiàn)深層次的信息化，對企業(yè)管理提供準(zhǔn)確可靠的參考，使企業(yè)得以取得最大的效益，贏得發(fā)展先機(jī)。目前，工業(yè)控制自動(dòng)化技術(shù)正在向智能化、網(wǎng)絡(luò)化和集成化方向發(fā)展。隨著電力、冶金、石化、環(huán)保、交通、建筑等領(lǐng)域的迅速發(fā)展，工控機(jī)的市場需求將會(huì)越來越大，工控機(jī)市場發(fā)展前景十分廣闊。
三、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的自動(dòng)化生產(chǎn)應(yīng)用
1、自動(dòng)化生產(chǎn)中的現(xiàn)場總線應(yīng)用
自動(dòng)化生產(chǎn)中的現(xiàn)場總線是數(shù)字化通信的測量控制設(shè)備，在自動(dòng)化生產(chǎn)的現(xiàn)場使用，廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化制造業(yè)，現(xiàn)場總線使用專用處理器置入傳統(tǒng)的測量控制器中，具有數(shù)字計(jì)算和數(shù)字通信能力，現(xiàn)場總線使用簡單的雙絞線作為通信介質(zhì)，可以使多個(gè)測量控制器與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)直接對等連接，自動(dòng)化生產(chǎn)線的現(xiàn)場總線把分散的測量控制器變成網(wǎng)絡(luò)探測節(jié)點(diǎn)，聯(lián)機(jī)完成自動(dòng)控制。如現(xiàn)場總線使自控系統(tǒng)與設(shè)備之間具有了互相通信實(shí)時(shí)分析的能力，經(jīng)過連接網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，可以在信息網(wǎng)絡(luò)及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常，使企業(yè)的自動(dòng)化生產(chǎn)信息溝通更加便利。自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)使用現(xiàn)場總線技術(shù)是企業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)的趨勢，現(xiàn)場總線在進(jìn)行設(shè)備數(shù)據(jù)交換、實(shí)時(shí)更新數(shù)據(jù)、顯示信息等方面具有方便靈活的特性。
2、確定控制算法
控制算法的選擇非常重要，它的好壞關(guān)系到整個(gè)控制系統(tǒng)的成敗。注意點(diǎn)：① 所選擇的控制算法是否能滿足對系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過程、穩(wěn)態(tài)精度和穩(wěn)定性的要求。② 各種控制算法提供了一套通用的計(jì)算公式，但具體到一個(gè)控制對象上，必須有分析地選用。③ 當(dāng)控制系統(tǒng)比較復(fù)雜時(shí)，其控制算法一般也比較復(fù)雜，使整個(gè)控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)比較困難。合理簡化，再完善。
3、人機(jī)聯(lián)系設(shè)備
在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，如果說過程通道是計(jì)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(jì)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(jì)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)。
4、信號處理和控制算法
要實(shí)現(xiàn)計(jì)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(shí)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。
5、系統(tǒng)硬、軟件的設(shè)計(jì)
在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，一些控制功能既能用硬件實(shí)現(xiàn)，也能用軟件實(shí)現(xiàn)。因此在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，硬、軟件的功能劃分應(yīng)綜合考慮。硬件速度快、可減輕主機(jī)的負(fù)擔(dān)、但要增加成本;軟件可以增加控制的靈活性，減少成本，但要占用更多的主機(jī)時(shí)間。①硬件設(shè)計(jì)：包括輸入、輸出接口電路的設(shè)計(jì)，輸入、輸出通道設(shè)計(jì)和操作控制臺的設(shè)計(jì)。
要設(shè)計(jì)出硬件原理圖、印刷電路板、機(jī)架施工圖等。②軟件設(shè)計(jì)：硬件設(shè)計(jì)好了后，系統(tǒng)的功能主要依賴軟件。要繪制程序總體流程圖和各功能模塊流程圖，編制程序清單，編寫程序說明。
6、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟
計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，隨被控對象、設(shè)備種類、控制方式等的不同而不同，但系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟大體類似，一般包括系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析、確定控制算法、系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)調(diào)試等。下面分別作一些介紹。①確定控制方案：開環(huán)?閉環(huán)?單環(huán)?多環(huán)?DCC?SCC?DCS? ②確定系統(tǒng)的構(gòu)成方式：要求高：工控機(jī);要求低：單回路控制器、低檔PLC或總線式工控機(jī)。③現(xiàn)場設(shè)備選擇：傳感器、變送器和執(zhí)行器型號和類型的選擇
四、結(jié)語
隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，工業(yè)自動(dòng)化程度不斷的提高，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在自動(dòng)化生產(chǎn)線上的應(yīng)用將更加智能化。在計(jì)算機(jī)信息技術(shù)得到空前繁榮的同時(shí)，企業(yè)的自動(dòng)化生產(chǎn)線更加優(yōu)化，在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中更加的便捷，這樣將有效推動(dòng)高效產(chǎn)品生產(chǎn)事務(wù)的發(fā)展，有效減少重復(fù)事務(wù)的工作量。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在自動(dòng)化生產(chǎn)線上，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)通用性和靈活性的特點(diǎn)，有助于提高生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)效率，節(jié)約設(shè)計(jì)成本，提高運(yùn)行質(zhì)量。
【參考文獻(xiàn)】
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1控制規(guī)律的選擇
盡管不同類型的控制器，其結(jié)構(gòu)、原理各不相同，但是基本控制規(guī)律只有三個(gè)：比例(P)控制、積分(I)控制和微分(D)控制。這幾種控制規(guī)律可以單獨(dú)使用，但是更多場合是組合使用。如比例(P)控制、比例-積分(PI)控制、比例-積分-微分(PID)控制等。單獨(dú)的比例控制也稱“有差控制”，輸出的變化與輸入控制器的偏差成比例關(guān)系，偏差越大輸出越大。實(shí)際應(yīng)用中，比例度的大小應(yīng)視具體情況而定，比例度太大，控制作用太弱，不利于系統(tǒng)克服擾動(dòng)，余差太大，控制質(zhì)量差，也沒有什么控制作用;比例度太小，控制作用太強(qiáng)，容易導(dǎo)致系統(tǒng)的穩(wěn)定性變差，引發(fā)振蕩。對于反應(yīng)靈敏、放大能力強(qiáng)的被控對象，為提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，應(yīng)當(dāng)使比例度稍小些;而對于反應(yīng)遲鈍，放大能力又較弱的被控對象，比例度可選大一些，以提高整個(gè)系統(tǒng)的靈敏度，也可以相應(yīng)減小余差。單純的比例控制適用于擾動(dòng)不大，滯后較小，負(fù)荷變化小，要求不高，允許有一定余差存在的場合。工業(yè)生產(chǎn)中比例控制規(guī)律使用較為普遍。比例控制規(guī)律是基本控制規(guī)律中最基本的、應(yīng)用最普遍的一種，其最大優(yōu)點(diǎn)就是控制及時(shí)、迅速。只要有偏差產(chǎn)生，控制器立即產(chǎn)生控制作用。但是，不能最終消除余差的缺點(diǎn)限制了它的單獨(dú)使用。克服余差的辦法是在比例控制的基礎(chǔ)上加上積分控制作用。積分控制器的輸出與輸入偏差對時(shí)間的積分成正比。這里的“積分”指的是“積累”的意思。積分控制器的輸出不僅與輸入偏差的大小有關(guān)，而且還與偏差存在的時(shí)間有關(guān)。只要偏差存在，輸出就會(huì)不斷累積(輸出值越來越大或越來越小)，一直到偏差為零，累積才會(huì)停止。所以，積分控制可以消除余差。積分控制規(guī)律又稱無差控制規(guī)律。
2計(jì)算機(jī)通信與控制系統(tǒng)影響因素
計(jì)算機(jī)通信與控制系統(tǒng)的核心就是計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)往往與強(qiáng)電系統(tǒng)共用一個(gè)電源。在強(qiáng)電系統(tǒng)中，大型設(shè)備的起、停等都將引起電源負(fù)載的急劇變化，也都將會(huì)對計(jì)算機(jī)通信與控制系統(tǒng)產(chǎn)生很大的影響;電源線或其它電子器件引線過長，在輸變電過程中將會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。
2.1電源電壓波動(dòng)解除
提高對計(jì)算機(jī)通信與控制系統(tǒng)供電電源的質(zhì)量，供電電源的功率因數(shù)低，對計(jì)算機(jī)通信與控制系統(tǒng)將產(chǎn)生很大的影響，為保證計(jì)算機(jī)通信與控制系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的工作，供電系統(tǒng)的功率因數(shù)不能低于0.9。采用獨(dú)立的電源給計(jì)算機(jī)通信與控制系統(tǒng)供電，應(yīng)對計(jì)算機(jī)通信與控制系統(tǒng)的主要設(shè)備配備獨(dú)立的供電電源。要求獨(dú)立供電電源電壓要穩(wěn)定，無大的波動(dòng);系統(tǒng)負(fù)載不能過大，感性負(fù)載和容性負(fù)載要盡可能的少。對用電環(huán)境惡劣場所采取穩(wěn)壓方法，對計(jì)算機(jī)等重要設(shè)備采用UPS電源。在穩(wěn)壓過程中要采用在線式調(diào)壓器，不要使用變壓器方式用繼電器接頭來控制的穩(wěn)壓器。
2.2供電電源傳導(dǎo)消除
由于外界因素對電源產(chǎn)生的傳導(dǎo)影響，通常采用磁環(huán)方法，即用磁環(huán)防止傳導(dǎo)電流的原理。磁環(huán)是抑制電磁感應(yīng)電流的元件，其抑制電磁感應(yīng)電流的原理是：當(dāng)電源線穿過磁環(huán)時(shí)，磁環(huán)可等效為一個(gè)串接在電回路中的可變電阻，其阻抗是角頻率的函數(shù)。磁環(huán)抑制高頻感生電流作用取決于兩個(gè)因素：一是磁環(huán)的阻抗;另一個(gè)是電源阻抗和負(fù)載的大小。磁環(huán)的選用必須遵循兩個(gè)原則：一是選用阻抗值較大的磁環(huán)：另一個(gè)是設(shè)法降低電源阻抗和負(fù)載阻抗的阻值。
2.3電源電磁輻射消除
利用跟隨電壓抑制器件抑制脈沖電壓，跟隨電壓抑制器中的介質(zhì)能夠吸收高達(dá)數(shù)千伏安的脈沖功率，它的主要作用是，在反向應(yīng)用條件下，當(dāng)承受一個(gè)高能量的大脈沖時(shí)，其阻抗立即降至很低，允許大電流通過，同時(shí)把電壓箝位在預(yù)定的電壓值上。利用跟隨電壓抑制器的這一特性，脈沖電壓被吸收，使計(jì)算機(jī)通信與控制系統(tǒng)也減少了脈沖電壓帶來的負(fù)面影響。使用無感電容器抑制高頻感生電流，俗稱“隔直通交”是電容器的基本特性，通常在每一個(gè)集成電路芯片的電源和地之間連接一個(gè)無感電容，將感生電流短路到地，用來消除感生電流帶來的影響，使各集成電路芯片之間互不影響。利用陶瓷濾波器抑制由電磁輻射帶來的影響，陶瓷濾波器是由陶瓷電容器和磁珠組成的T型濾波器，在一些比較重要集成電路的電源和地之間連接一個(gè)陶瓷濾波器，會(huì)很好起到抑制電磁輻射的作用。
3具體應(yīng)對措施
3.1防止信號被幅射
在計(jì)算機(jī)通信與控制系統(tǒng)中使用磁珠抑制電磁射，磁珠主要適用于電源阻抗和負(fù)載阻抗都比較小的系統(tǒng)，主要用于抑制1MHZ以上的感生電流所產(chǎn)生的電磁幅射。選擇磁珠也應(yīng)注意信號的頻率，也就是所選的磁珠不能影響信號的傳輸，磁珠的大小應(yīng)與電流相適宜，以避免磁珠飽和。在計(jì)算機(jī)通信與控制系統(tǒng)中使用雙芯互絞屏蔽電纜做為信號傳輸線，屏蔽外界的電磁輻射，在計(jì)算機(jī)通信與控制系統(tǒng)中采用光電隔離技術(shù)，減少前后級之間的互相影響，在計(jì)算機(jī)通信與控制系統(tǒng)中要使信號線遠(yuǎn)離動(dòng)力線;電源線與信號線分開走線。輸入信號與輸出信號線分開走線;模擬信號線與數(shù)字信號線分開走線。
3.2防止司服系統(tǒng)回饋
RC組成熄燼電路的方法，用電容器和電阻器串聯(lián)起來接入繼電器的接點(diǎn)上，電容器C把觸點(diǎn)斷開的電弧電壓到達(dá)最大值的時(shí)間推遲到觸點(diǎn)完全斷開，用來抑制觸點(diǎn)間放電。電阻R用來抑制觸點(diǎn)閉合時(shí)的短路電流。
4結(jié)束語
二極管加電阻與負(fù)載并接起來，當(dāng)切斷電源的瞬間，由于反電動(dòng)勢產(chǎn)生的電流，流過與負(fù)載并聯(lián)的二極管，并在負(fù)載電阻上消耗掉感應(yīng)負(fù)載所產(chǎn)生的能量，這種結(jié)構(gòu)的電路一般要求二極管的反向電壓為電源電壓的10倍以上。
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