計算機控制技術論文精品(七篇)

序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇計算機控制技術論文范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創作。

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《計算機控制技術》這門課程在不同高校的課程設置有很大的不同。有的高校側重于以計算機為主線，著重討論直接數字控制系統、以及現場總線控制系統等計算機控制系統。有的高校側重于硬件系統的設計和仿真，而對軟件卻是一帶而過。有的高校針對的是計算機控制技術的數學描述及控制算法。應該說各個高校在教材的選取和教學環節的進行中都有自己的獨到之處，但是對于針對本校學生的實際情況，這些是遠遠不夠的。在經歷了若干個環節的教學和實踐中，我對計算機控制技術這門課程的教學改革的方法和實踐有自己的一些認識。

2課程教學改革的方法和實踐

2.1教學環節突出側重點

針對本校學生的實際水平，在教學環節中突出側重點。由于本課程的第一部分主要涉及計算機控制的基礎知識、數學模型及控制原理和分析方法。這一部分內容在前期的自動控制原理、復變函數中都有所講述，那么在本課程的學習中主要是針對課程內容進行復習和總結，而不作為重點內容進行講授。而第二部分中，講述的是計算機控制技術的算法和應用以及系統仿真的算法。該部分是眾多學科實踐與應用的理論支撐，包括了經典控制算法如PID控制算法及其改進等，復雜控制算法如最少拍控制及達林算法等以及數字濾波等數據處理方法，同時包括了系統仿真算法。這一部分作為重點內容講授。而第三部分是控制系統的MATLAB仿真和SIMULINK仿真。該部分需要學生動手實踐來完成，實際應用也很廣泛，在講授中同樣以舉例的方式讓學生能親身體會到軟件方面的使用。

2.2教學與教材有機結合

針對《計算機控制技術》這門課程的特點，現有的高校教材可謂是形形，各有各的特點，那么如何使學生更好的學習課程內容而又不依賴于教材呢？或者說如何使學生更好的理解教材內容而更深入的學習課程知識呢？這就要求將教學與教材有機的結合起來。針對本校學生特點，不能拘泥于一本教材來學習本課程，因此，在教學過程中，第一部分內容也就是前期的計算機控制技術基礎知識和數學模型等內容，主要針對學生現有教材以及自動控制原理等教材進行講解，第二部分內容主要是計算機控制技術的算法和應用以及系統仿真的算法。該部分的內容想對比較難，計算量大，因此既應用現有教材，還參考于海生等編著的《計算機控制技術》以及湯楠等編著的《計算機控制技術》等教材，針對算法的部分，結合不同教材的例題，使學生更好的理解算法的來源。第三部分即控制系統的MATLAB仿真和SIMULINK仿真，該部分更多的需要學生自己動手操作，那么在上課的過程中針對例題給學生通過多媒體演示的方法，引入知識點來提高學生學習的積極性。

2.3有效利用實驗環節

《計算機控制技術》這門課程不但有獨立的理論和方法，而且有相當強的實踐性和應用性。因此，要學好這門課程，必須有效的充分的利用實驗環節。本門課程安排在第六學期開設，該課程的實驗的設置充分結合課堂內容，考慮以實際應用為主，主要安排了數字濾波器、數字PID控制算法、最小拍控制、大林控制算法等等。并為了提高學生的學習興趣以及拓展學生的知識面，還安排了選做的步進電機控制、溫度控制系統等現實中廣泛應用的實驗環節。

2.4重視教學中的考核方式

考核是評價學生學習、了解教師教學效果的一個重要杠桿。而僅僅通過期末考試的方法來對學生進行考核的話，有可能使學生平時不注重學習，期末搞突擊，考后知識還給老師。我們把考核分為了4種：

①課堂作業。每次作業計10分，按照作業次數折合成滿分10分的平時成績。

②課堂表現。針對學生的課堂狀態以及回答問題的正確率和積極性，計10分平時成績。

③實驗環節。針對各個實驗中學生的預習情況、實驗過程中的參與情況，實驗結果的準確度來評價，滿分計10分。

④期末考試。期末考試成績折合成70%，再加上以上3項的成績即為學生的總體考核成績。這樣分配更加合理，也充分調動了學生的積極性。

3結語

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論文摘 要： 概括說明機械電子控制產業發展的情況，重點介紹計算機技術在機械電子控制產業領域以及工業生產制造和人們日常生活中的廣泛應用。

0 引言

現代科學技術的發展極大地推動了機械工業領域的變革，同時給相關生產產業帶來了巨大的影響，提高了生產水平和技術。隨著各種技術之間相融合的發展，以計算機電子技術、機械技術為核心的機電控制領域將給工業及科研等領域帶來更多的實際應用。

1 計算機技術與機電控制技術的發展概況

1.1 計算機控制理論的形成與技術的發展

忽略數字信號的量化效應，可以將計算機控制系統看成采樣控制系統，在這一系統中，將其中連續的環節離散化，則整個系統又可看成由不同的離散系統構成。計算機控制理論的發展主要是將采樣理論、差分方程、變換理論、狀態空間理論和系統辨識自適應控制等理論綜合應用到控制技術中，使計算機控制系統有了初步發展。對于結構復雜、時變的非線性系統，控制系統則融入了魯棒控制、模糊控制、預測控制等多種新型理論，逐步形成了工業過程控制系統的一個新方向。

自世界第一臺電子計算機問世后，計算機首先被用來自動檢測化工生產過程的過程參量并進行相關的數據處理，同時也研究了計算機的開環控制。到二十世紀六十年代，出現了用于過程控制的計算機，實現了直接數字控制。后經集中式計算機控制系統發展到現在的以微處理器為核心的分層式控制系統控制，通過計算機對生產過程進行集中監視、操作和管理控制等。伴隨著計算機處理器等技術的發展，計算機控制技術也隨之發生相應的變革，最終應用到工業生產中并對其產生巨大影響。

1.2 機械和電子控制技術的發展和現狀

在生產、科研等諸多領域里，有大量的物理量需要按某種變化規律進行控制。在二十世紀三十年代之前，工業生產多處于手工操作的狀態。最初采用基地式儀表控制壓力溫度等在一恒定范圍內，初步有了對工業生產的機械控制實踐。隨著電子技術的迅速發展和計算機控制系統的出現，直接實現了工業生產中各參量和過程的數字控制。計算機的微型化使控制技術更加智能化，同時將機械、電子、計算機技術和控制技術有機結合的機電一體化技術也得到迅猛發展，且越來越被廣泛的應用到各生產領域。目前主要形成并應用的機電控制技術主要有PID控制，PID是經典控制理論的代表，它吸收了智能控制思想并利用計算機的優勢，形成了自適應PID和非線性PID等更利于控制的變種PID控制器。另外還有模糊控制（FLC）、變結構控制等，均隨著計算機領域的發展在不斷地拓寬。

2 機電一體化的發展及在工業上的廣泛應用

2.1 機電一體化的簡介和生產應用

機電一體化是指在機構的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術，將機械裝置與電子化設計及計算機軟件系統集合起來所構成的系統總稱，綜合運用機械技術、微電子技術、計算機技術、電力電子技術等對各生產領域的控制過程進行監督操作。它主要應用領域有數控機床，通過相應的數控技術，在工業操作上結構、功能、操作精度上都有明顯的提高。采用多CPU和多主線的體系結構，豐富了數控功能，也提高了生產效率。

柔性制造系統的應用是計算機技術和制造系統在機電控制工業的應用，是計算機化的制造系統。它主要由計算機、數控機床、自動化倉庫等組成。在工業上，它可以隨機地、按量地按照裝配部門的要求，生產其能力范圍內的任何工件，更適用于多品種，小批量等的離散零件的批量生產。

交流傳動技術的發展也是隨著電子技術和計算機技術的發展在工業上有了重要的應用，尤其是在鋼鐵工業中，使復雜的矢量控制技術得以實現，無論是大容量電機還是小容量電機現均可使同步電機或者異步電機實現可逆滑調速。也使交流傳動系統在軋鋼生產中得到廣泛的應用。

可編程控制器（PLC）是集計算機技術和自動控制化技術于一體的新型控制系統。這一系統解決了工業控制系統中大量開關控制的問題，逐漸取代了耗能多、故障率高的繼電器控制系統。隨著PLC技術的進步，其應用領域更是不斷擴大，可采集存儲數據，還可對控制系統進行監控。PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環控制。這種過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用。此外，隨著工廠網絡自動化的發展，PLC可實現通信及聯網功能，更有助于工業生產的控制過程的監控。如今，PLC技術已經被廣泛應用于冶金、石油、化工、建材、機械制造、電力、汽車、輕工、環保以及文化娛樂等各行各業。

2.2 計算機在機械和電子控制產業的應用實例

計算機技術和機械電子控制技術一體化的有機結合，不斷使相關的新技術應用到更多的領域中去，這些應用到的領域已經不再局限于工業的生產，更多技術是切身關系到我們日常的工作和生活。下面舉幾個具體實例來介紹計算機技術和機電控制相結合的實際應用。

PLC實現了機械手移動工件的控制過程。隨著世界經濟和技術的發展，人類活動的范圍不斷擴大，機器人的應用正迅速向社會生產和生活的各個領域擴展，并從制造領域轉向非制造領域，各種各樣的機器人產品隨之出現。隨著機器人的生產和大量應用，很多領域，許多單一、重復的機械工作由機器人（也稱機械手）來完成。工業機器人是一種能進行自動控制的、可重復編程的、多功能的、多自由度的、多用途的操作機，廣泛采用工業機器人，不僅可提高產品的質量與產量，而且對保障人身安全，改善勞動環境，減輕勞動強度，提高勞動生產率，節約原材料消耗以及降低生產成本有重要意義。與計算機及網絡技術相結合應用的工業機器人的廣泛使用正在日益改變著人類的生產和生活方式。

農業方面，機械作業過程中駕駛室內的儀表盤正迅速由電子監視儀表取代并逐步由單一參數顯示方式向智能化信息顯示終端過渡，以此來改善人機交互界面。這種智能化顯示終端又被稱為虛擬化儀器顯示終端（Virtual Display Terminal），它代表了當代儀器與控制裝置發展的主流方向。它可通過屏幕任意選擇顯示機組中不同部分的終端信息，在屏幕上按操作者的需求，調用數據庫信息，顯示數據、圖形、語音等多媒體信息。另外，還可以將數據信息動態存入類似信用卡尺寸大小的高密度智能化數據存儲卡，將農業作業過程的數據信息通過智能卡帶回辦公室，由計算機應用高級軟件進行處理。也可以將管理者的決策和操作指令通過智能卡傳送到拖拉機上的智能控制終端，實現自動控制農機的操作。

PLC在自動售貨機中的應用。自動售貨機通過顧客選擇商品開關，投入的硬幣值由PLC驅動數碼管顯示，經過光傳感器識別，通過判斷，進行下一步操作，經過PLC的系統控制和信號輸出完成售賣過程。計算機技術和機電自動控制在自動售貨機中的這項應用極大方便了人們的生活，也使PLC的應用更加廣泛。

交通信號燈系統也是微機軟件應用到電子控制系統中的典型實例。通過主要應用PLC技術控制十字路口的信號燈動作。準確無誤的完成信號燈的變燈動作來控制時間，這項應用更是極大方便了人們日常生活工作的出行。

電腦橫機中計算機技術的應用給機械編織行業帶來了巨大的變革?，F在的電腦橫機是一種涉及到計算機、機械、電子、控制等諸多領域的復雜系統。電腦橫機的編織是一個極其復雜的過程，最初的橫機是手動橫機，只能勝任比較簡單的編織過程。隨著計算機技術應用到電腦橫機中，通過電腦的自動控制，設計人員可對編織花型進行數字化設計，通過計算機數字直接控制機械的退圈、墊沙、脫圈、彎沙等相應的機械編織動作，由計算機指令控制系統完成整個設計的編織，極大地提高了工業生產效率。

與機電一體化相關的技術還有很多，并且隨著科學技術的發展，各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯，以機械技術、微電子技術的有機結合為主體的機電一體化技術是機械工業發展的必然趨勢。

3 總結

在機械生產領域，電子技術和計算機技術的融入發展，機電一體化的形成是機械工業中的重要變革。通過不斷發展的計算機技術，使機電一體化相關的技術在諸多領域中得到了廣泛的應用。

參考文獻

[1]張東寶，工程機械與控制技術[M].筑路機械與施工機械化，2007.

[2]馬增強等，數據采集系統的研究，微計算機信息，1998.

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[4]楊明等，機電一體化的研究現狀及發展趨勢，農機化研究，2006.

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論文關鍵詞:計算機控制;汽車行業;汽車性能測試;汽車監控;汽車檢測

論文摘要:一直以來汽車工業都是國家經濟發展的支柱產業之一。隨著社會的進步，經濟的發展以及我國入世以后汽車行業的迅速發展，這就把汽車行業對科技水平需求提升到了一個新的高度。文章就計算機控制系統在汽車行業中的一些重點應用問題進行了綜合論述。

我國入世以后汽車行業得到了迅猛發展，汽車已逐漸成為人們生產和生活中不可或缺的工具。目前，我國是全世界機動車保有量增長最快的國家（2007年末統計超過2300萬輛）。這也就強烈的促進了汽車行業的發展。與此同時，現代計算機控制技術已滲透到汽車的各個組成部分，汽車的結構變得越來越復雜，自動化程度也越來越高。不過對于汽車行業來說，從宏觀角度來看計算機控制系統表現最為突出的是在：汽車出廠前的性能測試、汽車出廠后的監控及汽車檢測三大方面。下面我們首先來看一下：

1．計算機控制系統在汽車性能測試方面的應用

由于電子技術的飛速發展，測試技術日新月異。應用先進、成熟的測試技術，是成功開發性能優良、經濟實用的汽車性能測試系統的基本原則。在汽車性能的測試方面，最常見的計算機控制系統包括：

1.1PLC控制系統

可編程序控制器PLC(ProgrammableLogiccontroller)控制系統:PLC是重要的機電一體化產品，其主要功能是開關量控制。起初主要用于替代繼電器控制，目前已發展到具有模擬控制功能，因而應用范圍也有所擴展，形成了以PLC為核心的控制系統模型。

1.2面向對象控制系統

面向對象的控制系統是利用典型基礎控制產品，針對特定應用對象進行系統設計和二次開發，二次開發的重點是系統結構、專用系統或部件以及應用軟件的開發。這種系統由于其針對性強，因而能夠做到系統緊湊、價格低廉，并能實現EIC（電控、儀控、計算機）一體化。

1.3DCS控制系統

分布式控制系統DCS(Distributedcontrolofsystem)，DCS是當今汽車過程工業自動化的主控系統，特點是控制分散、操作顯示集中、系統具有很高的可靠性和很強的功能。

1.4模塊化控制系統

近年來控制模塊和模塊化控制系統得到發展。模塊化控制系統是以模塊為基礎，組成高度可配置的、分布式采集控制系統，這種系統當I/O出現故障時，只需要調換故障的模塊，而不需替換整個系統。模塊化控制系統的持點是：結構簡單、安裝方便、組織靈活、可擴展性較好、可靠性高、維護方便。

2.計算機控制系統在汽車監控方面的應用

從上世紀末90年代，電子信息技術越來越多地進入交通運輸部門，并逐漸形成一個嶄新的工程領域，即智能交通系統ITS(IntelligentTransPortationSystem)。所謂智能交通系統，就是通過采用先進的電子技術、信息技術、通信技術等高新技術，對傳統的交通運輸系統及管理體制進行改造，從而形成一種信息化、智能化、社會化的新型現代交通系統。

2.1車載端計算機控制系統的職能歸納

車載端計算機控制系統的職能可歸納為：首先，精確定位:車載監控終端全天候24小時連續不斷的接收GPS衛星信號，從而為系統提供車輛的位置和速度，定位精度可達10米。其次，記憶功能:車載監控終端具有存儲車輛位置/模擬量/異常信息的功能，而且可存儲長達兩個月的車輛位置/模擬量信息。第三，控制功能:車載監控終端接收到監控中心的控制命令后，對車輛執行控制動作。第四，通信功能:在GSM網絡覆蓋范圍內，車載監控終端可與監控中心進行數據交換。最后，防劫報警職能:在車輛遭受搶劫時，駕駛員觸動一個隱蔽報警按鈕，即可在自保的同時等待援助。

2.2監控端計算機控制系統的職能歸納

監控端計算機控制系統的職能可以歸納為：首先，數據預處理:通信服務器從Internet上接收到車輛的信息之后對信息進行初始的驗證、校驗、數據日志處理。并將待處理的信息分發給有處理能力的監控終端。其次，數據跟蹤:將移動車輛的實時位置以列表的方式顯示出來。第三，跟蹤監控功能:服務器端可以實現對多終端的跟蹤監控，系統實現采用TCP/IP協議，采用此協議是因為該協議可以保證信息傳輸的可靠性和實時性。第四，報警功能:終端設備報警分為預報警，實際報警，以及報警解除三級報警狀態，這主要為了避免誤報警情況發生，當服務器端收到終端設備預報警信息，則彈出報警對話框，并且在預報警車號列表框中列出發出預報警信息的車號，雙擊其車號可以使系統定位到該車上，預報警情況不會使系統自動定位該車號的終端。

3.計算機控制系統在汽車檢測方面的應用

對于計算機控制系統在汽車檢測方面的應用，我們需要從汽車管理檢測和汽車故障檢測兩方面來進行分析。

3.1計算機控制系統在汽車管理檢測方面的應用

其實也就是常說的“多站點汽車檢測動態管理網絡系統”主要是利用計算機信息技術實現道路運輸管理部門對多個汽車檢測站的檢測數據進行實時傳輸與檢測結果的自動判斷，實現車輛二級維護備案，并實現對道路運輸車輛技術狀況的實時監控和道路運輸車輛相關信息的自動化傳輸，該系統還可以對汽車維修企業的二級維護車輛的一次檢驗合格率進行監控，該系統可以應用于所有道路運輸管理部門，以及其相應的檢測站，利用網絡技術實現車輛技術管理及信息傳遞的自動化，滿通部4號令的要求。該系統采用分級分布式星型網絡結構，網絡各工作站點通過集線器相互連接構成檢測系統局域網絡，完成數據通信和信息傳輸;通過調制解調器能方便地與電話網連接，加入Internet國際互聯網，實現局域網與局域的遠程通信，從而構成廣域網。其車輛檢測、辦理車輛技術等級評定和二級維護簽章實行封閉式自動檢測和流水作業辦公。

3.2計算機控制系統在汽車故障檢測方面的應用

經過多年的發展，目前國內的汽車故障檢測維修行業已具相當規模。大部分汽車綜合性能檢測站均采用了計算機控制系統，汽車維修企業也應用維修信息管理系統，一定程度上實現了檢測自動化和管理科學化。

3.2.1計算機控制系統可以為汽車故障檢測提供技術支持

通過計算機控制系統完善汽車行業整體信息化之后，維修企業就可以通過一個公共的專家數據庫查詢需要的維修技巧并將自身的工作經驗與同行共享；一個維修企業的配件儲存是有限的，但如果將每個維修企業甚至供應商的配件倉儲量、型號和規格等登入信息網，可以較好地解決企業配件短缺但一時難以購置的問題；為車主提供周到迅速的服務，應是每個維修企業追求的目標之一，車輛檢測不合格需要進廠維修時，維修企業可以通過網絡查詢到該車輛的原始檢測數據和汽車性能曲線，極大地提高維修效率和準確性。

3.2.2計算機遠程故障控制系統對汽車行業的現實意義

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本論文系統詳細的介紹了電網干擾監測系統的軟件及硬件電路設計，該系統能自動監測電網電壓質量，并對電網參數進行測量。本文首先論素了本課題的目的和意義，同時介紹了研究的總體思路，并對各部分電路進行方案論證，確定了總體方案。

軟件部分主要包括主程序和子程序模塊，本設計軟件硬件的結合，使系統獲得更高的精確度。

硬件部分是由平均值測量電路，正負峰值檢測電路，干擾脈沖檢測電路，頻率檢測電路，采樣保持電路，A/D轉換電路，LED顯示及打印輸出等部分組成。

本監測系統能夠自動檢測以上電壓值并顯示和打印，同時當中線對地電壓峰值超過5V能自動報警。

其次對設計調試沖出現的問題加以論述，并把實驗數據結果記錄下來。

最后，對于部分模擬電路采用了另外的先進方法，并對其原理加以論述。

第一章 概述

當今社會是信息時代，隨著電子技術的發展，電子設備大量采用半導體器件和集成電路，近年來已經廣泛采用微型計算機控制技術。計算機和智能儀器等各種設備已經大量進入各個領域，然后熱門花了大量的時間和很高的代價才認識到供電設備的供電威脅著信息設備，特別是電網供電對信息設備的影響。

工業電網的供電質量是一個棘手的問題，一方面現場電網的電壓和頻率的波動范圍較大，波形不好以至頻繁的停點；另一方面用電系統要求供電波形穩定性能好，而這些都設計到電網供電質量的檢測。

：18000多字 有中英文摘要、目錄、流程圖

300元

備注:此文版權歸本站所有；。

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關鍵詞:電廠安全生產;遠程監控;自動控制;遠程監控

中圖分類號:TM764

文獻標識碼:A

文章編號:1009-2374(2009)19-0033-02

隨著計算機技術、控制技術、通信技術、網絡技術等的快速發展,逐漸形成了工業控制的數字化、智能化與網絡化,使計算機控制系統逐步從集散控制系統(Distributed Control System,DCS)走向以現場總線為基礎的分布式現場總線控制系統(Fieldbus Control System,FCS)。FCS是集當今計算機技術、網絡通信技術和自動控制技術為一體的當代最先進的數字化網絡計算機控制技術,是一種全分散、全數字、全開放的控制系統,是自動控制技術發展的焦點和熱點,被譽為工業自動化領域具有革命性的新技術。

目前全國很多電廠都在實施生產系統的遠程自動化控制改造,采用FCS技術構建環繞全電廠的安全生產遠程監控系統是必然趨勢,因此,本論文將主要針對電廠內安全生產遠程監控系統的構建進行分析,以期和同行共同討論。

一、基于CSS架構的遠程監控系統設計

(一)系統的架構模式選擇

按照系統終端情況的不同,可將該數據采集監控系統的開發模式總的分為B/S(瀏覽器/服務器)和C/S(客戶端/服務器)兩種結構模式。B/S結構的系統以服務器為核心,程序處理和數據存儲基本上都在服務器端完成,用戶使用IE瀏覽器就可以進行事務處理。C/S結構的系統以服務器作為數據處理和存儲平臺,用戶在終端安裝特定的程序來進行事務處理,然后再將數據傳遞到服務器端。

結合上述分析,本論文采用C/S/S模式結構。C/S/S模式也叫客戶/應用服務器/數據庫服務器結構Client/Application Server/Database Server(C/S/S)模式,是從C/S模式發展而來的。這種模式中的三層架構“分工”明確?？蛻舳素撠煶绦虻膽煤蛿祿淖x取、分析等前臺操作,應用服務器存放并運行信息系統的業務邏輯,數據庫服務器存放并管理信息系統的數據。由于在客戶端和數據庫服務器之間使用了應用服務器來處理業務邏輯,大大減輕了數據庫服務器的壓力,極大地提高了系統的并發處理能力;另外,由于用戶的請求是發向應用服務器而不是數據庫服務器,使得數據的安全性大大提高,數據庫服務器的主要職責由應付客戶端的數據請求,也為了實現數據的網絡共享,故這種結構非常適合實時響應性、安全性、數據吞吐率等性能要求較高的系統,同時它也繼承了C/S結構的優點,目前這種方式是最可靠、最能完美體現電廠大范圍內的遠程監控系統的控制特點及要求。

(二)系統層次結構設計

1.上位機系統層次分析。電廠安全生產遠程監控系統采用三層C/S/S體系結構,使得用戶只需要通過客戶端即可輕松完成和實現豐富的信息管理等多種功能,整個上位機系統由客戶端應用程序、應用程序服務器和數據庫服務器三個層次構成,其中客戶端應用程序主要完成對電廠遠程監控系統的信息管理及控制等操作;應用程序服務器主要集成對全電廠安全生產管理系統的控制、管理程序;數據庫服務器主要是用于存儲電廠安全監控系統的生產、監測監控數據,以備查用。

2.下位機系統層次分析。既然要實現全電廠安全生產的遠程監控,就必須要借助網絡層實現對底層電廠生產設備、生產過程的遠程監測監控,如對鍋爐設備、水輪發電機組等生產設備的遠程監測及監控,因此對于下位機系統的層次構成,主要是由傳感采集設備(即傳感器)完成對生產設備的特征數據的采集,通過數據采集卡加載網絡通信模塊完成數據的網絡遠程傳輸,傳輸到上位機系統的數據庫服務器,并由用戶通過客戶端應用程序,通過調用應用程序服務器中的遠程管理控制程序,實現對底層設備的遠程監測與監控。

3.網絡傳輸層分析。根據電廠生產設備分布式的特點,以及對電廠生產過程遠程監控的要求,本論文采用現場總線技術,同時借鑒工業以太網的統一通信協議的特點,對面向全電廠布置的分布式安全生產系統實施遠程監控。遠程通信網絡布置要合理,這是在網絡傳輸層布置時必須遵守的。

(三)遠程監控系統的控制實現方式

電廠的遠程控制系統的控制方式采用遠程控制與現場手動控制相結合的方式。首先要實現相關生產設備及生產過程的遠程控制功能,這主要依賴于對底層設備的控制數據的組態而實現,通過上位機的客戶端程序,實現對電廠安全生產的遠程控制功能;其次,是要在相應的生產設備或生產過程現場配備手動控制開關,以滿足不同的優先級控制需求,也有利于對相關生產設備的現場檢修、維護和系統改造升級等。

二、電廠安全生產遠程監控系統的實現

(一) 遠程視頻監視系統設計

1.視頻信號傳輸方式。工業電視系統的信號傳輸有兩種方式:電纜傳輸和光纖網絡傳輸。這里選定光纖作為電廠遠程視頻監控系統的傳輸介質,結合目前現場總線發展的新技術,依靠最先進的工業以太網通信技術實現電視監控系統的聯網傳輸。

2.系統設計。電廠生產遠程視頻監控系統主要由前端攝像設備、視頻控制設備、光纖數據傳輸設備和視頻輸出設備等部分組成。(1)前端攝像設備。前端攝像設備即為安裝在社區內的各個布點場所的攝像機。地面使用的攝像機由于監控范圍較大,大部分使用的是云臺攝像機,云臺是一個能進行水平和垂直兩個方面運動的裝置,安裝于其上的攝像頭能夠實現水平350°,垂直90°全方位攝像,因此選用彩色全方位攝像儀。(2)視頻控制設備。視頻控制設備是監控系統的心臟,可以分前向設備與后向設備,前向設備主要包括視頻服務器,主要功能是實現視頻信號的聯網;后向設備主要由光發射機、光接收機、視頻分配器、視頻矩陣控制切換系統、處理器、云臺控制器等組成,一般安裝在總調度室,完成視頻圖像的接收與處理,遙控云臺的全方位移動,調節鏡頭焦距的變化以及各種輸出信號的控制。(3)光纖數據傳輸設備。數據傳輸設備主要采用光纖進行傳輸,同時需要為整個傳輸系統配備交換機及流媒體服務器等設備,實現視頻信號的全數字化傳輸。采用光纖的最大優勢就在于可以遠距離而無失真的傳輸視頻數據信號。(4)視頻輸出設備。視頻輸出設備主要包括監視器、DLP大屏幕和硬盤錄像機,調度室的工作人員可以通過監視器、DLP大屏幕對控點進行24h監控,也可通過硬盤錄像機將攝像機圖像保存下來,為電廠安全生產提供必要的數據信息。

(二)遠程數據傳輸通信協議設計

通信應用服務程序和監控終端間的通信方式是基于TCP/IP網絡的Windows Socket通信,因為這種通信協議是目前現場總線中最為主流和應用最為廣泛的通信協議之一,用來傳送各種監控數據、信息和控制命令等,具體的通信協議如下:

幀組成字段的意義:

1.IP地址用來標識發送者的網絡地址,用long表示。

2.類型表示通信類型,共分為2種,即:查詢和應答,用byte表示,其中0x01表示查詢,0x02表示應答。

3.時間指當前系統時間,表示幀發出時的本機系統時間,在中心服務器發向端局監控機的查詢幀中用于校對監控機的系統時間,用time_t表示,即精確到秒級。

4.數據長度用來表示后跟數據的總長(字節,不包括長度本身及以前數據),用long表示。

5.數據是指具體的數據,其組成及解釋隨類型不同而變化。只要在需要實現遠程監控的設備或機房內布置了采用該通信協議的現場總線,那么該生產設備或生產過程就可以被集成到全電廠安全生產監控系統的平臺上,實現安全生產的遠程監測與監控。

(三)遠程監控系統的接口設計

接口是指通信服務器和底層的遠程監控終端之間的通信接口。

通信服務器和監控終端之間的通信接口,采用基于TCP/IP網絡的Windows Socket通信方式,包括以下部分:

1.系統對時:監控終端定時向通信服務器查詢系統時間,把本機時間和通信服務器時間進行同步。

2.查詢一個機房運行狀態。

3.查詢一個班組:當監控終端主機監控一個班組時,定時向通信服務器發查詢本班組所有機房運行狀態的命令。對獲得的機房數據進行處理。

4.查詢所有機房:當監控終端主機監控所有機房時,定時向通信服務器發查詢所有機房運行狀態的命令。對獲得的機房數據進行處理。

5.查詢通信狀態:監控終端主機定時發送查詢交換機當前通信是否正常的命令。

6.接收報警:監控終端主機接受通信服務器發送的報警信息并進行處理、顯示。

三、結語

電廠是我國重要的電力能源輸出基地,對于全國數千個電廠而言,實現生產過程的遠程自動化控制,是提高我國工業生產自動化、智能化水平的重要要求,同時對于生產設備和生產過程的遠程安全監控,也是不可缺少的。本論文對電廠安全生產遠程監控系統進行了分析設計和討論,給出了完整的遠程控制方案和遠程監控的實現手段,對于提高自動化水平和計算機自動控制在電廠安全生產遠程監控系統中的應用具有一定的指導和推廣意義。

參考文獻

[1]劉桂芝.智能社區網絡視頻監控報警聯動系統的設計[J].微計算機信息,2005,(28).

[2]倪海燕,馬常旺,胡超.基于多線程技術的智能小區管理服務系統構建[J].寧波大學學報(理工版),2006,19(1).

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論文關鍵詞：智能電網；電力特色教學模式；電力信息化和智能化

隨著智能電網、綠色能源席卷全球，電力行業迎來了蓬勃發展的新時期，電力不但要信息化還要智能化，電力企業將需要大量高水平的既精通信息技術又有電力專業背景的人才，這給電力大學計算機專業人才培養帶來機會和挑戰。結合電力大學的大電力特色，為培養智能電網急需的高素質復合型人才，開展計算機專業電力特色教學模式的研究和實踐具有重要的意義。為了培養智能電網急需的信息人才，需要開展計算機專業的電力特色教學，首先要開設“電力信息化”課程。

一、我國電力信息化現狀及智能電網的目標

電力信息化是指計算機、通訊等信息技術在電力工業各個環節應用全過程的統稱。我國當今電力信息化現狀是實施電力工業生產過程各個環節的信息化，包括電力工業規劃、設計、施工、發電生產、輸電、變電、配電、用電、電網調度、供電營銷、物資及管理等各個環節。由此可見，信息技術是電力信息化的基礎，各類電力資源的開發和利用是電力信息化的核心。提高電力企業的經營決策水平和經濟效益是電力信息化的宗旨。智能電網將使電力信息化從數字化向智能化發展。智能電網是電力信息化的延續和飛躍。智能電網是飛速發展的信息技術與新能源變革融合在一起的產物。中國的智能電網目標是分三個階段推進：2009年至2010年為規劃試點階段，重點開展“堅強智能電網”發展規劃工作，制定技術和管理標準，開展關鍵技術研發和設備研制及各環節試點工作；2011年至2015年為全面建設階段，加快特高壓電網和城鄉配電網建設，初步形成智能電網運行控制和互動服務體系，關鍵技術、裝備實現重大突破和廣泛應用并自主可控；2016年至2020年為引領提升階段，全面建成統一的“堅強智能電網”，技術和裝備全面達到國際先進水平。

通過分析我國電力信息化現狀及智能電網的目標可見，各國探索智能電網建設的先行策略是信息技術應用。為實現智能電網的戰略目標，電力企業將需要大量高水平的既精通信息技術又懂電力信息化業務的復合型人才，因此，對計算機專業學生開展電力特色教學是非常必要的。

二、電力大學計算機專業電力特色教學模式

面對電力行業信息化飛速發展的形勢，特別是智能電網席卷全球，電力大學計算機專業的教學模式在保有原有優勢的基礎上創建特色，開展以計算機技術為主、電力專業背景為輔的特色教學模式。2010年學校設立了計算機專業電力特色教學模式研究和實踐的教改項目，以實現計算機專業的電力特色及工程應用能力的培養。電力特色教學重點要放在計算機技術和電力專業交叉點上，電力特色教學的先行策略是由電力信息化這門課程承擔此重任。2010年學校將電力信息化課程列入433門核心課程中。修改后的2008版教學大綱中電力信息化這門課程是計算機專業學生的必修課程，這不但要求電力信息化這門課程的內容不斷優化，同時也要求對電力信息化課程的教學進行改革。

電力大學計算機專業電力特色教學模式的后行策略是在電力信息化這門課程改革和研究的基礎上進行課程群建設，開設代表計算機技術和電力專業最新技術交叉點的“電力云平臺”、“電力物聯網技術”等課程，并將“電力信息化”、“電力云平臺”及“電力物聯網技術”三門課程納入到一個課程群來建設?？梢婋娏Υ髮W亟待探索并建立適合計算機專業的電力特色及工程應用能力的培養模式。

三、電力信息化課程特點與教學現狀分析

1.電力信息化課程的特點

電力信息化這門課程具有如下特點：

（1）涉及面廣。電力信息化這門課程內容涵蓋電力工業生產發電、輸電、變電、配電、用電、電網調度等全過程的信息化與智能化。課程內容包括發電企業的信息化與智能化、變電站的信息化與智能化、電力調度中心信息化與智能化、配用電生產管理信息化和智能化、電力信息安全技術及物聯網在智能電網中的應用等。

（2）技術先進前沿。電力信息化這門課程內容涵蓋當今信息和電力領域的前沿技術、熱點技術。如在講解變電站的信息化與智能化這部分內容時要詳細分析電力領域的熱點技術iec61850。在講解電力調度中心信息化與智能化這部分內容時要詳細分析信息領域的熱點技術soa和電力領域的熱點技術cim及其在電力調度的應用。在講解物聯網在智能電網中的應用這部分內容時要詳細分析當今信息和電力領域的前沿技術物聯網、智能電網及云平臺。

（3）與電力行業實際工程緊密結合。在講解課程的各部分內容時緊密結合實際工程。如在講解發電企業的信息化與智能化這部分內容時緊密結合發電企業的實際工程，如水電站廠級監控系統、火電站的dcs系統、發電廠?sis系統、發電廠智能管理信息系統等。

（4）多學科的交叉。電力信息化課程是計算機技術、通訊技術、控制技術、電力系統背景知識的融合與交叉。在講解課程的各部分內容時處處是多學科的交叉，如在水電站廠級監控系統中涉及計算機的網絡通訊技術，涉及控制領域的plc技術和現場總線技術，涉及水力發電特性專業背景知識等。

（5）電力信息化課程的教學內容是動態的，是與時俱進的，隨著電力信息化和智能化的發展而不斷地補充新內容，沒有現成的教材。當今世界電力信息化和智能化發展非常迅速，如國家電網公司已經開展廣域全景分布式一體化的電網智能調度技術支持系統研制。在講解電力調度中心信息化與智能化這部分內容時就必須補充這部分新技術。

2.電力信息化課程教學現狀分析

（1）沒有現成的教材，課程難度大，師資緊缺。從上述分析的電力信息化這門課程的特點可見，要求老師具備豐富的知識儲備及電力工程經驗。

（2）課程內容與電力實際緊密結合，學生沒有現場工程概念，又是多學科的交叉，學生感覺課程難度大且抽象，學習興趣不足。很多學生很想學好這門課，但他們中只了解信息技術，沒有其他學科技術知識的積累。本課程開設在大三的第六學期，很多學生感覺困難后就放棄了，準備考研復習。

四、電力信息化教學改革的思想和方法

電力信息化這門課程是綜合應用課程，教學思想和方法的改革是必要的，具體措施如下：

1.組建一支優秀的教學團隊

通過引進發掘培養人才，組建一支優秀的教學團隊。吸納不同學科的擁有前沿的信息技術、豐富的電力背景和工程經驗的老師進入團隊，可以根據老師的特長安排講解相應的章節。電力信息化這門課程可由若干老師共同完成。由于國內市場幾乎沒有相關專著和教材，已經組織講課團隊老師撰寫并出版電力信息化教材。教材包含當今電力信息化和智能化最新技術并提供老師們的最新研究成果。該團隊的老師需要及時了解電力行業的信息化和智能化最新動態的最新技術。除了合作項目途徑外，老師要利用一切機會參加合作、進修和交流。通過團隊的力量來解決沒有現成的教材、課程難度大的問題。

2.補充課程中需要的其他學科知識

鑒于計算機專業學生的知識結構比較單一，在學習電力信息化課程時先為學生補充必需的計算機控制與通訊基礎技術知識，包括計算機控制通道接口技術、plc技術、串行通訊技術、現場總線技術及工業以太網技術等。在學習電力信息化的具體相關內容時為學生鋪墊必需的電力背景知識和工程背景內容，如講解水電站廠級監控系統時要先補充水力發電廠相關內容。通過利用一定的學時補充課程中需要的其他學科知識來降低學生課程學習的難度，使學生能快速全面地了解并掌握電力信息化技術。

3.新技術、新理念的引入

由于沒有現場工程概念，學生在學習電力信息化課程時會感覺抽象、難以理解，老師有必要與時俱進地將新的技術和理念引入課堂中。例如可以引入當今電力行業流行的先進仿真培訓軟件，比如三維變電站仿真培訓軟件，讓學生在軟件上仿真漫游變電站并模擬各種操作。通過仿真軟件讓學生模擬接觸電力工業現場，建立對電力工業現場的感性認識，提高學生的學習興趣。

為了加強學生課后鞏固教學環節，幫助學生消化和應用所學知識，可以將新的理念引入課堂中。借鑒西方本科教學及我國研究生培養的經驗，本課程課后作業鞏固環節可以嘗試不同于常規計算機專業課程的方法。本課程要求學生在課后查閱大量的文獻資料。每章的作業是查閱與本章相關的文獻資料并撰寫提交小論文，期末每個學生制作ppt文件并開展討論。

在學生課后鞏固教學環節中老師起著重要的引導作用。指導本科學生查閱相關文獻資料時，首先要教會學生如何在海量信息中查找到需要的優秀文獻，如何充分利用校圖書館提供的優質庫資源，然后指導學生如何讀文獻，如何寫小論文。要求學生在每章節后閱讀15篇以上相關文獻資料并提交小論文。教師要認真批閱學生的小論文，總結學生容易出現的普遍性問題，在下次寫小論文時提醒學生注意。

4.實施案例教學

新的電力信息化教學實施方案與國內外電力發展緊密結合，既具有理論性又有很強的實用性。此課程在教學方法上必須將理論與工程案例結合，實施案例教學。案例可以來源于實際經典案例，也可以來源于老師們的最新研究的相關成果。在案例教學的過程中要培養學生如何將工程應用問題轉化為計算機問題的能力。如在講解iec61850和cim技術時，要剖析iec61850和cim是如何利用計算機技術中的面向對象技術來建模的。

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關鍵詞:水閘自動化 監控系統 關鍵設計

中圖分類號:TV66 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)06(b)-0033-02

水閘自動化監控系統的實施不僅有利于對閘門、泵站等工程準確、可靠地進行監測和控制,繼而將水情、閘門工況和運行狀態等信息共享,建立實時和歷史數據庫供流域機構及有關部門監督和分析統計而且能夠對防治水害、加強水資源統一管理、降低運行成本、保障水利持續發展具有十分深遠的意義。因此,論文結合上海奉賢區水閘的自動化監控管理為例探討這一領域的研究現狀及關鍵技術。

1 水閘監控系統的發展概況

現有的水閘監控系統一般采取分布式控制系統(DCS)結構,在一定程度上提高了系統的自動化程度和設備的可靠性,但是由于水閘所處的工作環境普遍比較惡劣,其液壓系統、傳感設備裝置等元器件老化較快,經常出現誤動、拒動現象,信息一般沒有數字化,更沒有進行存儲,因此,集控系統平臺上缺乏設備及系統健康狀態信息,從設備的檢修維護方面看,現有的水閘監控系統基本上還是采取事后維修,或者定期檢修這樣較為傳統的檢修維護策略,而在技術管理領域基本上還處于空白階段,沒有進行系統的設計、規劃、實施,因此,將控制、維護和技術管理集成系統應用于水利自動化系統,形成水利樞紐集成自動化系統,可以在很大程度上提高系統的可靠性和穩定性,保證控制命令的正確執行。為了提高水利工程效益和管理水平,精簡管理人員,適應現代化水利的要求,必須利用先進的計算機技術、通信網絡技術及自動化監控技術形成水利閘門控制、維護和技術管理綜合集成自動化系統。通過對水利樞紐閘門系統的運行狀態和健康狀態實施實時監控,可以提高調度運行響應速度和能力,實現在線優化調度,充分發揮水利樞紐工程信息在國民經濟建設和社會發展中的作用。

2 水閘自動化監控系統的組成

上海奉賢區水閘自動化控制系統可按以下方案設置:區水閘管理所作為遠程控制的總站（區防汛辦可作為總監視站）,金北水閘、白廟水閘、南橫涇水閘、南竹港水閘、南沙港水閘、巨潮水閘、千步涇水閘、浦南運河西閘、南竹港出海閘、金南水閘、南門港水閘、水閘這12座水閘作為下設的12個站,每個分站可設中央控制室、中央控制室下又可設幾個現場工作站。若小型節制閘可只設現場工作站,不設中央控制室。水閘管理調度自動化系統是先進的各種實時數據采集和監控系統,它是利用遙測遙控技術,各種媒體數據通訊技術、計算機技術和專業的系統軟件編程來實現對水閘運行的監視和控制,能自動采集系統內各項參數,同時根據實時閘門運行狀況和水情變化,按照水利工程調度運行方案,實時做出調度方案,并監控閘門予以執行,實行水閘調度與監控自動化。各分站的閘門監控管理自動化系統由二大部分組成:計算機監控系統和圖像監控系統。

2.1 計算機監控系統

計算機監控系統又分為二部分:（1）中央控制室。通過網絡接口和網絡線由現場工作站的可編程序控制器PLC傳輸實時顯示各種參數變化情況和設備運行狀態。（2）現場工作站,由可編程序控制器和上位計算機及現場檢測儀表以及機械設備故障報警器等組成。①可編程序控制器PLC主要負責現場閘門運行參數的采集和設備的控制。如電流、電壓、閘前后的水位和閘門狀態以及設備完好情況的檢測和閘門開、關的控制等。②PLC上位計算機通過RS232或RS485串行口與PLC進行通信收集PLC最新采集的數據,包括電壓、電流,閘前后的水位和油壓,閘門開關狀態以及設備完好情況等,并把以上的這些數據顯示在計算機監示器上供工作人員控制時參考和決策。③機械設備故障報警。可以分鋼絲繩松懈報警、閘門撐死報警、閘門沖頂報警、閘門上下限位超越報警、閘門關不到位報警、啟閉機剎車失靈報警、擱門器位置不正常報警、電源缺相（欠壓、過壓）報警、閘門關閉過程中有船只報警、高水位或低水位報警、超高船只限制進閘報警等等。

2.2 圖像監控系統

為了監視閘群內外的現場狀況,便于及時掌握了解水閘閘室內外船只情況和閘門運行時的運行軌跡以及水閘區域內的各種實時情況,完成對閘區的覆蓋式監控。各分站的圖像監控系統由攝像機、監視器、視頻切換器、漢字字符發生器、數字硬盤機、高速球攝像機、解碼器等組成。具體分為中央控制室和前置攝像機二部份。中央控制室由控制設備（控制機和視頻切換器組成）、記錄設備（由一臺數字硬盤錄像機來完成,具數根據實際所需來布置）和顯示設備（具體彩色監視器根據實際需要來選擇多少臺）組成。前置攝像機部份是由攝像機把攝入的圖像變換成視頻信號,把水面來往船只情況及時傳送給中控室視頻切換器,由視頻切換器的輸出通道傳送至監視器圖像監控系統,主控制器圖像的視頻信號通過漢字字符發生器把圖像視頻信號疊加了漢字,然后通過視頻分配器傳送給數字硬盤錄像機。硬盤錄像機根據功能大小可錄制多路圖像,可同時顯示多路或單路實時圖像,在回放圖像的同時,可錄制現場攝入的圖像,只要輸入日期就可顯示歷史圖像資料,便于隨時查詢。通過網卡,可在網上傳輸圖像。

3 水閘自動化監控系統關鍵設計