【摘要】单片机加上适当的外围器件和应用程序，构成的应用系统成为最小系统。文章对变频控制系统单片机外围电路的设计进行了探讨。
【关键词】变频控制；单片机；外围电路
本次设计采用选择PHILIPS半导体公司带手动复位功能的产品MAX708。MAX708还可以监视第二个电源信号，为处理器提供电压跌落的预警功能，利用此功能，系统可在电源跌落时到复位前执行某些安全操作，保存参数，发送警报信号或切换后备电池等。
另外，系统还扩展了可编程外围芯片PSD303。由于系统的 I/O口数量与实际所需数量还有很大的差距，故系统又扩展了两片8255A，一片用于接键盘和显示电路，一片用于接触发信号、紧急停车信号等。
一、键盘与显示电路
在本次设计中，设置了一个9按键的操作电路，以代替实际现场的操作按钮。6位的LED显示电路用于显示转速、电流、以及调试时的相关项的显示。
另外，为了便于现场工作之便，设置了5×4的矩阵式键盘，用于当系统软件等出现错误，而又不便直接对程序进行修改时的调试之用。
二、变频系统设计
现代变频技术中主要有两种变频技术：交-直-交变频技术和交-交变频技术。交-直-交变频技术为交-直-交变频调速系统提供变频电源。交-直-交变频的组成电路有整流电路和逆变电路两部分，整流电路将工频交流电整流成直流电，逆变电路再将直流电逆变为频率可调的交流电。根据变频电源的性质可分为电压型和电流型变频。
本次设计用交-交变频电路是不通过中间直流环节，而把电网固定频率的交流电直接变换成不同频率的交流电的变频电路。这种变频电路广泛应用于大功率交流电动机调速传动系统，实际使用的主要是三相输出交-交变频电路。这种电路的特点：（1）因为是直接变换，没有中间环节，所以比一般的变频器效率要高；（2）有与其交流输出电压是直接由交流输入电压波的某些部分包络所构成，因而其输出频率比输入交流电源的频率低，输出波形也好；（3）因受电网频率限制，通常输出电压的频率较低，为电网频率的三分之一左右；（4）功率因数较低，特别是在低速运行时更低，需要适当补偿。
三相变频电路就较单相复杂，其电路接线方式主要有公共交流母线进线方式和输出型联结方式。具体说来，其主电路型式有：3脉波零式电路、6脉波分离负载桥式电路、6脉波非分离负载桥式电路、12脉波桥式电路、3脉波带中点三角形负载电路、3脉波环形电路。
本次设计选用较为简单的一种—3脉波零式电路。
三、同步电路设计
同步电路的功能是，在对应的晶闸管承受正向阳极电压的初始点（即控制角α的起算点）发出一个CPU能识别是哪一相同步信号的中断脉冲Utpi和要求的α角进行延时控制，输出相应的触发脉冲。三相同步电压信号经同步变压器、滤波、稳压、放大和光电隔离后分别接至单片机的、和管脚。另外，由于此处直流电源和触发电路中所用的电源不能共用，且光电耦合器输入输出端的地端亦不能共用，为了以示区别，它们的符号均有不同。
Ua、Ub、Uc 与可控硅组件的三相交流电压同相位。Ua、Ub、Uc经R3，C3滤波电路波形变换光耦隔离整形电路后输出三相方波电压，记为 KA、KB、KC，三相方波分别送给 80C196单片机的P2口的 、、端。CPU根据KA、KB、KC的值判断三相交流电源的相位。
四、触发电路
在设计中，三相电路中每相均有正反两组晶闸管，每组均采用三相半波式接法，即每组用三个管子，所以一共有18个晶闸管，这样，触发脉冲也应有18路。三极管V为输出级功率放大晶体管；电容C为加速电容，与R构成微分电路，可提高脉冲前沿的陡度；为兼顾抗干扰能力和脉冲前沿陡度，一般取C为μF。为保护脉冲变压器，在脉冲变压器两端并联电阻R和二极管D的串联电路，一般R阻值取为1K。电阻R为假性电阻负载。另外，为了隔离输入输出信号，加入了光电耦合器，考虑到应有足够的脉冲强度使晶闸管导通，输出极电压设为15V。在出发电路中，为了得到足够的脉冲宽度，而且使脉冲前沿尽量陡，后沿下降快，故采用了脉冲变压器T～T。另外，为了达到电气隔离作用，亦加入了光电偶合器。再者，为便于单片机对触发电路的控制，在同步变压器1~18的输入端，分别引入了紧急封锁信号（由 引入）和 555 定时器构成的多谐振荡器信号，而多谐振荡器的控制信号则由单片机的 控制。这样，当电机输入紧急停车信号时，单片机通过其 输出高电平，这样就使得触发电路输入端口的或非门被封锁，也即封锁了变频装置的触发脉冲，使电机快速停车。
五、保护电路设计
为了提高控制系统的可靠性和安全性，在交流电力系统的设计和运行中，都必须考虑到有发生故障和不正常工作情况的可能性。在三相交流电力系统中，最常见和最危险的故障是各种形式的短路，其中包括三相短路、两相短路、一相接地短路以及电机和变压器一相绕组上的匝间短路，当然也有其它形式的保护措施。具体保护形式有：电流型保护，电压型保护等。为简单起见，这里仅采用电流型保护中的短路保护和过电流保护，并在每个电机的定子输入端均接入了正反向交流接触器。另外，为防止意外情况的发生，引入了紧急停车信号，当按下紧急停车按键时单片机通过中间继电器关断接触器 KM2-KM8。
六、反馈环节设计
本系统中引入了电流反馈。电流反馈采用三相交流互感器，经三相桥式整流电路及滤波电路，最后经限流、滤波及限幅电路反馈回单片机的 口。
【参考文献】
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摘要：对太古集中供热控制系统进行了介绍，归纳总结了太古集中供热控制系统的故障，并通过分析其故障产生的原因，从控制服务器故障处理、通讯故障处理、ＵＰＳ故障处理等方面，提出了针对性的解决措施，从而更好的保障集中供热自动控制系统的持续稳定高效运行。
关键词：集中供热；自动控制；故障处理
１概述
随着社会经济的发展和科技的进步，自动化控制设备在集中供热系统的应用更加广泛，集中供热系统的自控运行管理也趋于完善。通过自控系统的深入实施和热网的集中管理，使得热网资源的利用率得到持续提高。本文以太古集中供热系统为例，介绍了太古供热的自动控制系统以及总结运行以来常见故障以及处理方法［１］。太古集中供热系统涉及热源、热网、换热站和热用户，随着供热规模的扩大，供热系统复杂程度不断提高，原有的人工调整方式严重制约城市大热网的精细化控制。必须借助先进的自动化控制技术和设施设备来实现集中控制。集中供热系统热网自动化控制是在各个热网换热站、关键管线节点上安装自动控制设备，建设自动化控制总站，并对热网传递上来的数据信息进行综合分析研判，并执行相应的调整。太古集中供热自动控制系统包括机电设备层、就地仪表层、现场控制层、通信网络层、中央监控层、信息管理层（见图１），自动控制能够实现热网运行系统的自动精细控制，使得城市集中供热系统的热量实现均衡输出，减少了资源、能源的消耗，提升了供热服务质量［２］。
２太古集中供热控制系统
太古集中供热自动化控制系统包括高温网系统和一级网系统，一般涉及电动阀门的开度控制、变频器的频率调整等内容［３］。
２.１太古一级网系统
太古集中供热一级网系统通过全网平衡控制系统进行控制，以温度和热量为控制目标，通过调节阀门开度和分布式回水加压泵的频率进行流量控制，实现温度和热量的控制。在系统运行的过程中，现场ＰＬＣ采集并计算二次循环水的温度变化，并上传计算结果，服务器对比目标参数与现场参数差异，下达阀门开度要求到对应的现场控制器上，现场根据接收到的指令信息来完成对电动阀门开度的调整。常规换热站自控设备设置见图２［４］。
２.２高温网系统
３太古集中供热控制系统的故障
太古集中供热控制系统已经安全平稳运行５个采暖季。对投运以来的故障进行统计分类，归纳如下。
３.１通讯故障
各泵站与调度中心之间的数据和操控指令传输通过电信城域网的通讯方式进行传输（如图４所示），通讯系统是整个系统的“传输神经”，如果在运行时期调度中心机房服务器与泵站发生通讯故障，调度中心人员无法实时监测生产数据，相当于失去了“眼睛”，不能做出及时准确的判断，并且操作指令无法下发，长时间通讯终端还会影响其他关联工作站、操作控制系统的运行。通过多年的运行观察，导致通讯出现故障的原因一般是交换机、路由器故障及通讯光缆中断。
３.２ＵＰＳ故障
电是控制系统的动力之源。控制系统除了接入市电外，自控系统ＰＬＣ柜、计算机、服务器和通信设备等均需要接入ＵＰＳ，在市电发生故障时，电源无扰切换至ＵＰＳ电源供电，确保系统可以继续稳定运行，不会骤然停车，保证有足够时间执行紧急停运和处理故障，ＵＰＳ的常见故障有：１）ＵＰＳ电池使用时间严重超过服役年限。２）ＵＰＳ电池长期未进行充放电测试。３）误将ＵＰＳ的极性接反，从而会导致逆变器的损毁。４）连接好电池后没有将电池的开关打开。５）线路维修更改了原本的相序，导致ＵＰＳ电源不能正常启动。
３.３ＰＬＣ模块故障
ＰＬＣ模块是控制系统的“功能器官”，ＰＬＣ模块故障是一种常规故障，一般ＰＬＣ显示屏可显示模块故障代码。ＰＬＣ模块常见故障有：１）外围电路元器件故障。自动控制系统的ＰＬＣ模块控制一旦出现元器件损伤，整个控制柜系统就会停止工作。同时，ＰＬＣ控制柜输出端子带负载能力是有限的，一旦超过了规定的最大数值，就需要及时对外接继电器或接触器才能够重新恢复工作。２）输入端烧毁或输入卡损坏。现场仪器或传感器送来ＰＬＣ的模拟输入信号在显示屏上的数据不正常，用标准信号发生器替换模拟输入信号数据也显示不正常。３）输出卡出现故障。ＰＬＣ或控制器的模拟输出有问题，利用显示屏的数据输入功能给该模拟输出端输出一个固定的模拟信号，如果还是有问题，即可初步判定该输出卡有故障。
３.４接线端子接触不良
接线端子是连接器的一种，是连接自控设备和导线的专用设备，外部的电压、电流、信号传递到与之匹配的连接器接触件上。因此，要求接触件具备优良的结构。但是由于接触件结构设计不合理、材料选用错误、模具不稳定、加工尺寸、表面粗糙等都会引发端子接线的接触不良。端子接线接触不良一般会在工作一段时间后显示出来。具体表现机理是控制柜配线出现缺陷或者使用中震动加剧会引发接触不良的问题。
３.５传感器故障
传感器是控制系统的“感知器官”。集中供热系统中常见的传感器有压力、温度、流量、液位传感器，这些设备是热网运行的重要数据来源，在系统运行过程中常会出现的故障如下：１）传感器不显示数值。可能的原因为电源线路断路、电源故障、ＰＬＣ模拟输入通道问题或仪表本体电路损坏。２）数值误差大。可能的原因为量程设定、取源位置、ＰＬＣ模拟输入通道问题或仪表本体电路损坏，同时这些仪表要定期进行校准。
３.６电动调节阀故障
电动调节阀在系统运行过程中常会出现的故障有指令给定开度和阀门实际开度不一致、阀门反馈信号错误。故障原因可以从以下几方面进行判定：给定通道模拟量输出是否正常、反馈通道模拟量输入是否正常、阀体是否有异物卡住、重新上电复位阀门或者手动校准阀门、查看执行器与阀体是否匹配、阀门本体有没有进水、控制线缆有没有中断等。
４自动控制系统故障的解决对策
自动控制系统的正常稳定运行对太古集中供热系统尤其是太古高温网系统至关重要，因此在自控系统出现故障时，根据故障现象分析故障原因，快速找到故障办法，保证供热系统的正常运行。当出现因自控系统故障而导致系统停止，需要维保人员快速查找原因，采取相应的解决对策。结合近几年采暖季发生的故障，总结了以下几点故障处理措施［６－７］。
４.１控制服务器故障处理
控制服务器为整个供热自控系统的核心大脑，当发生故障时，不能正常反映现场的运行参数，操作指令无法下发。为防止故障的发生，控制系统服务器设置两台服务器互为冗余，当主服务器发生故障时，系统会自动切换至备用冗余服务器，待自控人员处理完故障时，再将服务器切换至主服务器，期间对控制系统不会产生任何影响。并且，在日常运行过程中，定期对服务器进行点检，检查服务器硬盘容量，保证服务器正常运行；定期对两台服务器进行手动切换，确保备用服务器一直处于工作状态，在主服务器故障时无缝衔接。
４.２通讯故障处理
当调度中心与各泵站发生通讯故障时，各泵站数据在调度中心丢失，但泵站本地控制计算机数据正常。此时，要求各泵站将权限切至泵站本地控制，并且报告调度中心目前的运行情况。维保人员检查相关设备，如果属于通讯设备故障或损坏，及时更换备品备件，如果经分析是运营商通讯故障，通知运营商进行处理。故障处理后，再将各泵站操作权限切至调度中心控制。
４.３ＵＰＳ故障处理
ＵＰＳ电池是易耗物品，按照规定每三年更换一次电池，以确保电池电量能够维持市电故障时的应急时间。为了保证ＵＰＳ电池的使用寿命，电池保养必不可少。根据供暖行业的时间特殊性，每年的停暖之后和供暖前期都会彻底对ＵＰＳ电池进行充放电，保持电池的有效利用率。在供暖期间，定期对ＵＰＳ进行检查，如果发现ＵＰＳ故障，将ＵＰＳ的供电无扰切换到市电，根据面板上的故障信息进行对应的处理，处理完毕后将供电方式切换ＵＰＳ供电，此操作对系统无影响。
４.４ＰＬＣ柜及模块故障处理
根据５ａ的运行经验，ＰＬＣ柜发生的故障大多数是柜内的模块与接线端子故障，当调度中心显示车间某台水泵就地ＰＬＣ柜故障时，需将这台水泵的控制权限切换到变频器控制，然后根据报的故障情况进行ＰＬＣ柜的维修，更换模块、尾纤或者紧固端子线。待处理完故障后，再将水泵权限切到调度中心控制。
４.５现场仪表与阀门故障处理
现场仪表主要包括压力、温度、热量表、液位计等。当调度中心显示某一仪表故障时，维保人员排查现场仪表的接线，与ＰＬＣ柜的通讯，如仪表本身故障，需要及时更换备品备件。电动阀门故障处理需要先将阀门控制切到阀门本体控制，这样保证在阀门故障的情况下，阀门不会自动执行开关动作，然后对阀门控制器进行检查维修。
４.６及时更换备用件
自控系统的主要功能原件都是电子原件，工作环境中温度、湿度以及灰尘等都会影响电子原件的寿命。因此在发现故障的原因之后要及时替换备用件。需要注意的是，在更换备用件的时候要始终保持设备处于断电的状态，并在更换电子原件的时候及时记录和检查原件的开关状态，如果是需要区分正负极的供电设备，安装时要注意，避免电极反接损坏设备。
５结语
太古集中供热系统的自控系统能够实现调度中心与热源和各个热力站运行参数的一致性调节，实现了按需供热的精细化调整。为了能够更好的促进集中供热系统的稳定运行，自控维保要结合实际加强对集中供热自动控制系统运行故障的分析，快速判断故障原因，采取有针对的解决对策，从而更好的保障集中供热自动控制系统的持续稳定高效运行。
1、计算机技术在高校体育教学中的可行性
计算机技术在体育教学中的应用是以计算机和网络技术为核心，通过运用多媒体来让学生共享信息。世界经济的迅速发展促进了教育事业的发展，诞生了新的教学理念和教学法。计算机技术引进高校体育教学中有很大的优点，远不仅吸引了学生的兴趣，更加完善了课堂的结构。计算机技术在高校体育教学中应用可以使高校体育教学的信息更加丰富，当前社会网络技术迅速发展各种资料各资源部在网络共享。如果计算机技术引进到体育教学中，学生就可以了解世界上最先进的技术和了解最新的信息，这就有利于学生更好的掌握体育知识，更好的培养学生终身体育的理念，能更好地让学生投入到体育锻炼中。计算机技术具有集成性和多样性。利用计算机通过网络可以收集一系列与课上有关的文字，声音，图片，视频等，通过计算机可以更加方便地将这些信息进行处理，加工。能让学生更加全面地了解体育知识。多样化的信息更加吸引学生的课堂注意力，更加能提升学生的学习兴趣。高校体育教学作为一项增强学生体质，强化学生心理的学科，终身教育是体育教学的最佳理念。传统的课堂多是以教师授课。由于很多动作难度老师很难做到标准。这就给学生的学习带来不便，但是通过计算机技术可以完美的展示高难度动作，让学生更清楚地了解和体会。同时加上计算机收集来的声音，视频信息能给听课的学生加深刻的印象，有着更好的课上效果。
2、计算机技术在高校教学中的作用
计算机技术在教学中的应用可激发学生可参加体育运动的兴趣，提升教学效果。兴趣是最好的老师，一是学生对体育运动产生兴趣，那么就会在日常的课上有着积极态度，这就对学生的学习起到事半功倍的效果，此外教师利用计算机技术，将与课程相关的文字，图片，声音，视频做成课件，这就给学生带来了声、光、影的场景中，生动逼真的画面，丰富多彩的内容不断地冲击着学生的各种感官，从中激发学生对体育方面的兴趣，提高学生参与体育的主动性。
计算机技术在教育教学中的应用可以增加课堂上的信息输入量，提高学生的认识能力。据科学研究表明，人类获取信息的途径，81%是通过视觉。由此可见视觉在获取信息方面的重要性，教师通过计算机技术。将体育课变成视频等信息。这不仅符合了人们在获取信息方面的科学性们更加有利于教师奖大量的信息注入其中，教师在教学的过程中制作PPT和MV充分的把体育课程与健身所结合，把静动结合起来提升学生的认知能力。
创造情境，突出授课重点、难点，着重分析。情景教学是一种非常生动的教学方式，这种教学不仅可以提升教学效果，更能吸引学生的注意，让学生在欢快的氛围中学到知识，了解重点，理解难点。教师如果能在教学过程中创造一个良好的情境，把教学的重点和难点设入其中，这样可以轻松地完成教学过程，也利于学生学习。
3、计算机技术在高校体育教学中的应用措施
加强计算机相关的硬件设施。由于我国一直是应试教育，很多家长都认为体育不重要，要发展，很多人认为上体育课就是老师带学生玩，这种观念制约了学校在体育教学上的资金投入，严重影响了体育事业的发展。但是由于我国的`发展，很多人开始考虑学生的身体素质，考虑学生的身心健康，考虑体育课的作用。人们逐渐认识到体育课重要性，但是仅认识到重要性还是不够的，应该加大体育教学方面的资金投入，尤其是加强计算机相关的硬件设施的投入，逐步完善计算机硬件设施。
针对教学内容制作完善的课件。随着经济的发展，计算机技术已经发展到各个领域，这为老师教学开设了新的办法，老师应该根据上课的重点，收集与知识点相关的信息，并把这些制作成一个优秀的课件，在课上给学生展示，这样会给学生良好的上课效果。比如在老师讲解篮球动作技巧的时候，可以从NBA里面剪辑一些画面，这鞋明星不仅吸引学生的兴趣，而且能给学生留下深刻的印象，有利于学生今后的练习。
计算机技术在高校体育中应用应该合理应用多媒体。体育教师在授课时，应该充分的利用现有的教学资源，把各种设施合理的运用，在上课时抓住教学重点，突出教学难点，合理的安排授课速度。此外由于体育课多是室外课程，这就要求教师合理地安排学习理论课和实践课实践，合理的运用多媒体设备，争取在短时间内让学生有着更大的收获。
4、结束语
计算机技术在高校体育教学中的应用有着很大的可行性，计算机技术在体育教学中有着激发学生参加体育活动的兴趣，计算机技术在高校体育教学中的应用可以增加教师的上课信息传授量，提升学生的认知能力。另外学校应该重视计算机技术在教学中的资金投入，老师针对教授内容制作良好的课件，这样才能利于计算机教学中的应用。
摘 要：在日常生活经常需要连续恒温控制，这对于温度控制提出了新的要求。这里专门为其设计了一套恒温控制系统。系统以单片机为核心配以控制简单、运行可靠的双向二极管、双向可控硅、固态继电器作为驱动部件。并采用新型的接近开关和温度传感器作为系统的检测部件，检测精度高，为系统提供准确的反馈信号。人机对话采用简易的小键盘、单色数码管和蜂鸣器让系统的操作方便、人性化。
关键词：单片机;恒温;控制
在现代中医治疗过程中，经常采用中药熏蒸疗法，对骨关节的治疗起到很好的辅助治疗作用。由于熏蒸的特殊性，要求温度控制系统必须提供定时和恒温。其工作过程是：
1、 将配制好的中药液体放在容器中。
2、 开启电源，通过面板的小键盘设定好定时值和定温值。
3、 病人平躺在熏蒸床上，调节行走车对准需要熏蒸部位。
4、 系统进入正常工作。
一、 系统功能介绍
根据病人的实际需求，通过键盘设定好时间和温度，系统按照设定值开始工作，对患病部位进行定时、定温巡回熏蒸，当行走车走到最左端时，由左限传感器发出信号，单片机控制行走车向右行走。当行走车走到最右端时，由右限传感器发出信号，单片机控制行走车向左行走。时间显示采用倒计时方法，当所定时间减至0时，停止加温、行走车回到起点位置。蜂鸣器和光二极管发出结束的声、光提示信号。
二、 系统工作原理
要实现上面介绍的功能，科学地设计系统硬件是系统可靠运行的保证。本着设计合理、运行可靠、易于实施和价格低廉的原则对硬件系统进行了通盘考虑。经过反复实验后被确定下来。硬件系统工作原理图如下图所示。
其中：S1作为修改增加键、S2作为修改减少键、S4作为修改定时/定温选择键、一旦确定是修改定时还是修改定温后，由S1或S2键完成增减。S3作为行走和定位选择键。
当按键压下时，单片机通过、、或接收“0”信号。采用“0”作为有效信号主要是出于这样的考虑：当小键盘接触不良时，避免系统产生误动作而造成对病人的伤害。因为键盘接触不良必然导致“浮空”现象，从单片机的接收角度看，有可能将“浮空”当成“1”信号。所以选择“0”有效是必要的。
若时：为定时时间增1、为定时时间减1
若时：若为定温值增1、时定温值减1
若时，查看和的状态，如果二者均为0，将和中的1位置
1，行走车巡回；如果二者的逻辑“或”不为0，将和均清0，行走车停（即定位）。
左、右转的驱动由型号为C9013三极管和型号为DAI4002D固态继电器组成。由于控制巡回的过程实质是控制电机，而拖动行走车的电机的功率比较大，所以这里的电机属于强电范畴。DAI4002D固态继电器的最大优势是隔离作用，他能有效地将强电与单片机的逻辑弱信号隔开，使驱动变得简单而且可靠。
当或为1时，C9013导通，固态继电器导通，送出左右转信号。反之，固态继电器断开，不送左右转信号。即行走车停实现定位。
左限与右限的信号输入是将左限和右限的位置信号由接近开关检测后送到单片机的INT0和INT1，在单片机内将二者设置成中断方式，上升延有效。当INT0或INT1有效时，通过单片机的中断系统快速作出反应，由中断服务子程序将相应端口置1或清0改变行走车的运行方向，到达巡回的目的。通过D2和D3可以直观地在系统面板上看出行走车是在向左还是向右行走或者是定位。
温度检测输入是将温度传感器18B20通过接入单片机，在程序的入口处对18B20进行初始化后就可以适时读出当前实际温度并送温度显示输出显示。
温度控制输出由R1(压敏电阻)、R2、RW1（电位器）、C1、D1（双向二极管）、SCR1（双向可控硅）组成，旋转RW1（电位器）改变C1的充放电时间通过D1（双向二极管）改变SCR1（双向可控硅）的导通角达到改变加热部件的电压，从而达到调节温度的目的。RW1（电位器）电阻有效值大，输出电压低；反之输出电压高。将单片机的控制信号经过积分器的输出控制RW1（电位器）的旋转角度来决定输出电压的高与低。这样一来，虽然加热元件端是强电，单片机提供的控制信号是弱电，但二者之间的耦合体是机械，杜绝了强电起、停时对单片机造成的工作不稳定的威胁。
通过以上对于系统原理的分析可以看出该系统有如下特点：
1、 系统硬件结构非常简单、合理、实用。
2、 操作方便、简单、明了。
3、 由于系统中采用了有效的隔离措施，使系统运行非常可靠。
4、 硬件价格低廉。
5、 该系统可以引入如果需要定时和恒温控制的场合使用。
论文关键词： 计算机技术 机电一体化 生产应用
论文摘 要： 概括说明机械电子控制产业发展的情况，重点介绍计算机技术在机械电子控制产业领域以及工业生产制造和人们日常生活中的广泛应用。
0 引言
现代科学技术的发展极大地推动了机械工业领域的变革，同时给相关生产产业带来了巨大的影响，提高了生产水平和技术.随着各种技术之间相融合的发展，以计算机电子技术、机械技术为核心的机电控制领域将给工业及科研等领域带来更多的实际应用。
1 计算机技术与机电控制技术的发展概。
计算机控制理论的形成与技术的发展
忽略数字信号的量化效应，可以将计算机控制系统看成采样控制系统，在这一系统中，将其中连续的环节离散化，则整个系统又可看成由不同的离散系统构成.计算机控制理论的发展主要是将采样理论、差分方程、变换理论、状态空间理论和系统辨识自适应控制等理论综合应用到控制技术中，使计算机控制系统有了初步发展.对于结构复杂、时变的非线性系统，控制系统则融入了鲁棒控制、模糊控制、预测控制等多种新型理论，逐步形成了工业过程控制系统的一个新方向。
自世界第一台电子计算机问世后，计算机首先被用来自动检测化工生产过程的过程参量并进行相关的数据处理，同时也研究了计算机的开环控制.到二十世纪六十年代，出现了用于过程控制的计算机，实现了直接数字控制.后经集中式计算机控制系统发展到现在的以微处理器为核心的分层式控制系统控制，通过计算机对生产过程进行集中监视、操作和管理控制等.伴随着计算机处理器等技术的发展，计算机控制技术也随之发生相应的变革，最终应用到工业生产中并对其产生巨大影响。
机械和电子控制技术的发展和现状
在生产、科研等诸多领域里，有大量的物理量需要按某种变化规律进行控制.在二十世纪三十年代之前，工业生产多处于手工操作的状态.最初采用基地式仪表控制压力温度等在一恒定范围内，初步有了对工业生产的机械控制实践.随着电子技术的迅速发展和计算机控制系统的出现，直接实现了工业生产中各参量和过程的数字控制.计算机的微型化使控制技术更加智能化，同时将机械、电子、计算机技术和控制技术有机结合的机电一体化技术也得到迅猛发展，且越来越被广泛的应用到各生产领域.目前主要形成并应用的机电控制技术主要有PID控制，PID是经典控制理论的代表，它吸收了智能控制思想并利用计算机的优势，形成了自适应PID和非线性PID等更利于控制的变种PID控制器.另外还有模糊控制（FLC）、变结构控制等，均随着计算机领域的发展在不断地拓宽。
2 机电一体化的发展及在工业上的广泛应用
机电一体化的简介和生产应用
机电一体化是指在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术，将机械装置与电子化设计及计算机软件系统集合起来所构成的系统总称，综合运用机械技术、微电子技术、计算机技术、电力电子技术等对各生产领域的控制过程进行监督操作.它主要应用领域有数控机床，通过相应的数控技术，在工业操作上结构、功能、操作精度上都有明显的提高.采用多CPU和多主线的体系结构，丰富了数控功能，也提高了生产效率。
柔性制造系统的应用是计算机技术和制造系统在机电控制工业的应用，是计算机化的制造系统.它主要由计算机、数控机床、自动化仓库等组成.在工业上，它可以随机地、按量地按照装配部门的要求，生产其能力范围内的任何工件，更适用于多品种，小批量等的离散零件的批量生产.
交流传动技术的.发展也是随着电子技术和计算机技术的发展在工业上有了重要的应用，尤其是在钢铁工业中，使复杂的矢量控制技术得以实现，无论是大容量电机还是小容量电机现均可使同步电机或者异步电机实现可逆滑调速.也使交流传动系统在轧钢生产中得到广泛的应用.
可编程控制器（PLC）是集计算机技术和自动控制化技术于一体的新型控制系统.这一系统解决了工业控制系统中大量开关控制的问题，逐渐取代了耗能多、故障率高的继电器控制系统.随着PLC技术的进步，其应用领域更是不断扩大，可采集存储数据，还可对控制系统进行监控.PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制.这种过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用.此外，随着工厂网络自动化的发展，PLC可实现通信及联网功能，更有助于工业生产的控制过程的监控.如今，PLC技术已经被广泛应用于冶金、石油、化工、建材、机械制造、电力、汽车、轻工、环保以及文化娱乐等各行各业。
计算机在机械和电子控制产业的应用实例
计算机技术和机械电子控制技术一体化的有机结合，不断使相关的新技术应用到更多的领域中去，这些应用到的领域已经不再局限于工业的生产，更多技术是切身关系到我们日常的工作和生活。下面举几个具体实例来介绍计算机技术和机电控制相结合的实际应用。
PLC实现了机械手移动工件的控制过程.随着世界经济和技术的发展，人类活动的范围不断扩大，机器人的应用正迅速向社会生产和生活的各个领域扩展，并从制造领域转向非制造领域，各种各样的机器人产品随之出现.随着机器人的生产和大量应用，很多领域，许多单一、重复的机械工作由机器人（也称机械手）来完成.工业机器人是一种能进行自动控制的、可重复编程的、多功能的、多自由度的、多用途的操作机，广泛采用工业机器人，不仅可提高产品的质量与产量，而且对保障人身安全，改善劳动环境，减轻劳动强度，提高劳动生产率，节约原材料消耗以及降低生产成本有重要意义.与计算机及网络技术相结合应用的工业机器人的广泛使用正在日益改变着人类的生产和生活方式。
摘要：施工企业工程项目成本管理，是指在项目施工过程中运用必要的技术与管理手段对物化劳动和劳动消耗进行计划、组织和监督的一个系统工程。施工企业项目成本控制是企业增加利润、扩大积累的最主要途径，是工程项目管理的关键。因此抓住施工项目成本控制，就可以及时发现和解决施工项目生产和管理中存在的问题，使生产和管理始终服从于保证工程质量和降低工程成本这个主题。
由于建筑市场从来都是买方市场，激烈的市场竞争使得中标承包商的利润空间非常有限，中标只是获得了工程项目的施工权，能否盈利还要看施工企业的成本管理效果。因此，施工企业项目成本管理是企业成本管理的核心。
一、施工企业工程项目成本管理中存在的问题
1、成本管理工作弱化。施工企业为了在激烈的市场竞争中承揽工程，不惜牺牲利润，以低标价中标，甚至垫资启动项目，在一定程度上增加了施工企业的风险，损害了施工企业的经济效益。
2、成本管理缺乏事前预测和过程控制。一些施工企业的成本管理仅限于定期的财务报表，是一种事后检查，没有事前预测和过程控制，与现代项目全面成本管理理论相差甚远。
3、只重视生产成本，忽视全过程的成本管理。一些分公司只注重施工过程制造成本的核算，忽视公司生产经营全过程的成本管理。
4、成本管理方法落后。一些施工企业目前的财务管理还是依靠人工报表来完成，项目之间信息的传递和处理严重滞后，很难实现成本的动态控制。
5、成本管理没有做到责权利相结合。一些分公司责权利方面不够统一和明确，导致工作相互推诿，绩效无法考核。
二、控制工程项目成本的思路与对策
施工企业工程项目成本管理工作纵向贯穿工程投标、施工、竣工结算的全过程，横向涉及企业经营、技术、物资、财务等职能部门和项目经理部等现场部门。结合施工企业成本管理现状，提出工程项目全过程成本管理的思路与对策，具体如下：
1、建立成本责任中心。成本责任中心是指具有一定的管理权限，责、权、利相统一，对所发生的成本费用能够加以控制，并承担相应经济责任的企业内部单位。公司应以项目经理部、各二级分公司为成本责任中心的责任人，按照不同的成本要求将目标成本进行细分，纵向分解到各工程项目经理部、班组，横向分解到各职能部门、各工程负责人，形成全员、全方位、全过程的项目成本管理格局，并把个人利益与成本指标密切挂钩，严格考核，奖罚兑现。项目经理部依据细化和分解的责任成本，与各责任人签订合同，明确各自的责、权、利。
2、确定责任目标成本。责任目标成本是企业对项目经理部进行详细编制施工组织设计、优化施工方案、制定降低成本对策和管理措施提出的要求。工程中标后，应及时组织有关人员对项目进行经济评估。根据工程项目合同条款、施工条件、各种材料的市场价格等因素，按照标价分离原则，以直接费为依据，推算出项目责任目标成本，下达给项目经理部。
3、制定内部施工定额。内部施工定额是编制施工预算的基础，公司根据生产要素、市场价格、管理水平和施工技术，按照“成本最低、生产要素最优组合”的原理，制定本企业内部先进、合理的物资消费定额、劳动定额、设备租用定额和费用控制定额。企业内部定额每年或半年可根据市场情况和企业内部情况调整一次。对正在施工的项目，根据调整后的施工定额及时调整施工预算成本。
4、编制施工管理费支出预算。工程项目管理费用依据费用项目及其分配率在企业和项目经理部之间进行分配，项目经理部应编制施工管理费支出预算，严格控制支出。对于超计划和计划外开支必须严加审查，由项目经理部集体研究决定。
5、强化索赔意识，抓好索赔工作。索赔是相对降低成本的措施，从施工一开始，就要认真研究设计文件、图纸、合同条款和现场条件等，找准索赔的切入点，适时编制索赔资料，据理力争，把索赔工作贯穿于施工的全过程。
6、及时进行完工清算。项目经理部对已完成的分部分项工程，无论是内部还是外包队伍的工程，都要完工一项清算一项。预算人员应办好有关资料的交接，以防丢项漏项。当整个项目完工后，按合同要求及时组织有关人员做好竣工决算，核实项目发生的实际成本，分析目标责任成本的完成情况，及时办理财务账目的结算和移交工作。
7、建立健全监督机制。建立和完善项目部的财务收支审批制度、内部稽核制度、财产盘查制度和内部工程分包考核制度，强化项目经理部的自我约束机制，严格控制工程成本，杜绝项目利润流失，从而在保证工程质量的前提下实现企业的最佳效益。
8、应用计算机网络技术进行成本管理。由于工程项目成本管理涉及到估价、预算、资源、进度、变更、索赔等多个范畴，而且信息量大、变化频繁，要对这些数据进行全过程的动态控制，必须通过计算机来完成。
高等职业教育可分为研究生、本科、专科教育，其中最多的是专科教育。机电一体化技术专业培养德、智、体、美全面发展，具有创业、创新精神和良好职业道德的高等专门人才，掌握机械技术和电气技术的基础理论和专业知识；具备相应实践技能以及较强的实际工作能力，熟练进行机电一体化产品和设备的应用、维护、安装、调试、销售及管理的第一线高等技术应用型人才。
高等职业教育以适应社会需要为目标，以培养技术应用能力为主线来设计学生的知识、能力、素质结构和培养方案。强调理论教学和实践训练并重，毕业生具有直接上岗工作的能力。同时，许多学校按劳动和社会保障部门有关职业技能考核标准，对学生实施职业技能考核鉴定，使学生毕业时能同时获得相应的学历证书和职业资格证书。因此此类专业学生有很好的就业前景。为了机电专业学生能更好的吸取专业知识，提高学生们的动手能力，更好适应与满足市场需要，对在校时的课程设置应该逐步改革。
一、教学计划的改革
以往的教学计划没有针对性，千篇一律都是运用本科生教育的教学计划。使高职专科的课程偏向于普通高校，理论偏多一些，操作性偏少一些。高职专科的培养目标应该更多是动手能力，所以教学计划应该与普通高校区分开，要设定毕业时要达到的学生目标、三年的总计划、学年的总计划、学期的计划，使学生毕业时能独立完成关于机电产品和设备的一些操作。使教学计划更具体化、人性化，改掉以往的以课程为主的教学计划，改为以培养目标为主的教学计划。
二、培养目标的设定
1、按机电产品的分类确定培养目标
机电一体化产品种类繁多，目前还在不断扩展，但仍可以按产品的功能划分为以下几类。数控机械类——数控机械类主要产品为数控机床、工业机器人、发动机控制系统和自动洗衣机等。其特点为执行机构是机械装置。电子设备类——电子设备类主要产品为电火花加工机床、线切割加工机床、超声波缝纫机和激光测量仪等。其特点为执行机构是电子装置。机电结合类——机电结合类主要产品为自动探伤机、形状识别装置和扫描仪、自动售货机等。其特点为执行机构是机械和电子装置的有机结合。电液伺服类——电液伺服类主要产品为机电一体化的伺服装置。其特点为执行机构是液压驱动的机械装置，控制机构是接受电信号的液压伺服阀。信息控制类——信息控制类主要产品为电报机、磁盘存储器、磁带录像机、录音机以及复印机、传真机等办公自动化设备。在这些分类中，拿出几个市场需求大的方向，平均分配学生来学习自己的目标。这些培养目标的设定必须包含所用到的基础课程的知识，从而学生在完成目标的过程中学会基础知识，提高动手能力与完成任务的能力。
2、按就业岗位的定位培养目标
高职院校学生的`就业方向很明确，并且校企合作是必然趋势。在校期间直接定岗定位培养学生，会更鲜明化培养目标，既提高了设定培养目标的针对性，企业也减少了培养毕业生的时间与精力。企业定岗、学校设定培养目标必须合理化、人性化、专业化，使学生在学习过程中，学到各基础知识，不要片面化。
三、课程讲授的范围
以往讲课不是针对于总教学计划，而是针对每个课程。每个课程的教学计划与总培养目标没有协调性与连贯性。导致学生学完之后无法运用到实际，缺乏动手能力与创新能力。所以确定总教学计划与培养目标之后，每个老师应该是负责培养毕业时所要达到的目标，而不是每一个片面的课程。所以学校应该改革授课的片面性，教学任务不是学时，应该是负责的学生质量，把自己负责的学生毕业时能达到我们的培养目标才是完成任务。
总而言之，课程设置应该适合高职专科培养人才的需要，把学生培养成应用性、技术性。德智体全面发展的社会所需要的人才。所以高职专科的课程设置的改革指日可待。
［摘要］当前，社会科技的进步使得信息化发展深入煤矿企业，煤矿机电管理也在不断朝着信息化方向发展。信息化管理的重点就是对信息化系统进行管理，本文重点分析了煤矿机电设备的信息化管理。
［关键词］煤矿；机电设备；信息化管理
doi：
1煤矿机电管理信息化的功能目标
具备信息采集功能
煤矿机电管理的信息系统应能全面监测机电设备的作业区域、作业活动范围，且利用远程技术与设备实时、全面地将重要运行参数采集到数据库。这里所说的运行参数通常涵盖了机电设备的电气参数、工作状态、振幅帧率与工艺参数等方面。
具备数据分析功能
机电设备数据在采集之后，信息系统在分析数据时应按程序的预设指令或用户指令来进行，并在当中找出运行问题或差错，然后发出警报，自动做好设备保护措施或告知用户留意异常问题。例如，信息系统分析主通风机数据，然后根据温度、震动的正常参数的异常与否进行确认，此时，系统需要有一定的诊断功能，利用报警的方式提示异常问题。该功能的实现有助于对机电设备进行安全管理。
具备远程通讯功能
对于煤矿厂的管理者来讲，他们既要利用传统的现场管理及控制方法，又十分希望利用信息管理系统界面实时跟踪、监控煤矿作业现场情况。所以，作为一种技术支持平台，远程通讯功能是机电管理信息系统必须具备的，并由此进行本地与远程实时数据交换与共享。只有如此，各工种部门才会更加协调、高效地进行分工合作。
2煤矿机电管理信息系统的通用结构及其应用创新
系统通用结构
煤矿机电管理信息化的应用系统应包括网络采集控制、人员管理、信息发布、设备维修管理、设备档案管理等模块，而它们间所具备的功能必须要有效配合，才能让信息系统的运行有最佳的效果，使信息化管理更有效。如今，企业资源计划（ERP）、数据采集和监视控制系统（SCADA）是两种运行效果比较好的煤矿机电管理信息化应用系统。尽管两者的具体运行方式不一样，不过其设计思想基本上是相似的，模块划分差别也不大，而本文主要阐述的就是数据采集和监视控制系统（SCADA）在煤矿机电管理信息化应用系统中的功能作用。数据采集和监视控制系统（SCADA）实际上就是利用计算机作为控制调度系统，这种系统能监测、收集分析数据并控制煤矿作业中的机电设备，从而完成煤矿作业的信息化管理。数据采集和监视控制系统（SCADA）应用范围不一样而存在一些不同的细节功能，不过在煤矿作业过程中，尽管每个煤矿的实际情况不一样，不过数据采集和监视控制系统（SCADA）通常都要对主机电设备进行控制。一般而言，数据采集和监视控制系统（SCADA）涵盖了掘进系统、排水系统、运输系统、电力供应系统等子系统。
如何创新煤矿机电管理信息化系统管理
煤矿作业中机电设备信息系统应用中需要有创新的思想方法，才能顺利实现管理的信息化。当然，这些信息化管理方法有很多种，本文重探讨安全管理与设备检修两方面。安全管理创新煤矿机电是有多种系统构成的，而这些系统既相互独立同时又存在紧密联系。就像人体的神经、呼吸、血液、消化系统一样，这些分合系统包括通讯调度、通风、运输供电、派矸系统，这些系统的运行会各自影响且互为依赖，有着非常复杂的细节。所以，在机电系统信息化管理思想不能过于传统，比如，不应总是讨论管理者的责任及熟练度，还应重点运用新的安全观念，即把人和技术两种因素联系到一起。换言之，煤矿机电设备信息化管理中，既要求管理者严格落实规章制度，又要积极运用先进的技术设备做好安全管理工作。比如，多选项设置升降机速度，通常状况下选用普通按钮，要是面临着紧急情况，就要自动启动快速报警与极速上升程度，确保安全作业。设备检修理念创新从设备工作状态来看，设备的保养检修极为重要。煤矿作业过程中，过去对机电设备的检修通常是通过行政命令来进行指引式执行，即根据上级命令、下级执行的方式检修各作业单位的设备，如此一来管理工作就变得十分枯燥，检修保养者的工作责任心及态度对检验效果有很大影响。如今，随着信息技术的飞速发展，要是还根据以前的思维去检修保养设备，这显然不妥。因此，煤矿厂应利用设备预警检修系统把设备检修时期、具体执行期限、检修项目和标准设置成一个统一系统，并形成完善的预警机制。然后，在真正的运行过程中，当一个指标或与设置参数发生偏移时，预警系统会将之记录下来，然后提示管理者，实现机电设备检修的全过程性，便于维修保养人员查询。
3结语
煤矿厂机电设备的信息化管理是现代化煤矿企业的发展趋势，必须要对具体的管理目标进行明确，这是非常重要的，原因就是它会对煤矿厂机电设备信息化管理系统设计产生直接影响。此类管理目标不仅可以是经济方面的，还可以是诸如安全作业类、远程控制类技术方面的。另外，实施机电管理信息化必须注重支持系统的模块划分和后台支持，具体地说就是要将大量的数据运用较好的软件进行分析和应用。同时，须在实践中做好信息管理系统的完善，因为在作业中会出现很多意料之外的新情况和新问题，如果过分依赖信息管理系统，那么管理效果一定不尽人意，必须根据实际情况作出合理选择。
主要参考文献
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摘 要 讨论了机电一体化技术对于改变整个机械制造业面貌所起的重要作用，并说明其在钢铁工业中的应用以及发展趋势。
关键词 机电一体化 技术 应用
1 机电一体化技术发展
机电一体化是机械、微电子、控制、计算机、信息处理等多学科的交叉融合，其发展和进步有赖于相关技术的进步与发展，其主要发展方向有数字化、智能化、模块化、网络化、人性化、微型化、集成化、带源化和绿色化。
数字化
微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础，如不断发展的数控机床和机器人；而计算机网络的迅速崛起，为数字化设计与制造铺平了道路，如虚拟设计、计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。
智能化
即要求机电产品有一定的智能,使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。例如在CNC数控机床上增加人机对话功能，设置智能I/O接口和智能工艺数据库，会给使用、操作和维护带来极大的方便。随着模糊控制、神经网络、灰色理论、小波理论、混沌与分岔等人工智能技术的进步与发展，为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。
模块化
由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元模块是一项复杂而有前途的工作。如研制具有集减速、变频调速电机一体的动力驱动单元；具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的电机一体控制单元等。这样，在产品开发设计时，可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品。
网络化
由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾。而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品，现场总线和局域网技术使家用电器网络化成为可能，利用家庭网络把各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家用电器系统，使人们在家里可充分享受各种高技术带来的好处，因此，机电一体化产品无疑应朝网络化方向发展。
人性化
机电一体化产品的最终使用对象是人，如何给机电一体化产品赋予人的智能、情感和人性显得愈来愈重要，机电一体化产品除了完善的性能外，还要求在色彩、造型等方面与环境相协调，使用这些产品，对人来说还是一种艺术享受，如家用机器人的最高境界就是人机一体化。
微型化
微型化是精细加工技术发展的必然，也是提高效率的需要。微机电系统(Micro Electronic Mechanical Systems，简称MEMS)是指可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路，直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。自1986年美国斯坦福大学研制出第一个医用微探针，1988年美国加州大学Berkeley分校研制出第一个微电机以来，国内外在MEMS工艺、材料以及微观机理研究方面取得了很大进展，开发出各种MEMS器件和系统，如各种微型传感器（压力传感器、微加速度计、微触觉传感器），各种微构件（微膜、微粱、微探针、微连杆、微齿轮、微轴承、微泵、微弹簧以及微机器人等）。
集成化
集成化既包含各种技术的相互渗透、相互融合和各种产品不同结构的优化与复合，又包含在生产过程中同时处理加工、装配、检测、管理等多种工序。为了实现多品种、小批量生产的自动化与高效率，应使系统具有更广泛的柔性。首先可将系统分解为若干层次，使系统功能分散，并使各部分协调而又安全地运转，然后再通过软、硬件将各个层次有机地联系起来，使其性能最优、功能最强。
带源化
是指机电一体化产品自身带有能源，如太阳能电池、燃料电池和大容量电池。由于在许多场合无法使用电能，因而对于运动的机电一体化产品，自带动力源具有独特的好处。带源化是机电一体化产品的发展方向之一。
绿色化
科学技术的发展给人们的生活带来巨大变化，在物质丰富的同时也带来资源减少、生态环境恶化的后果。所以，人们呼唤保护环境，回归自然，实现可持续发展，绿色产品概念在这种呼声中应运而生。绿色产品是指低能耗、低材耗、低污染、舒适、协调而可再生利用的产品。在其设计、制造、使用和销毁时应符合环保和人类健康的要求，机电一体化产品的绿色化主要是指在其使用时不污染生态环境，产品寿命结束时，产品可分解和再生利用。
2 机电一体化技术在钢铁企业中应用
在钢铁企业中，机电一体化系统是以微处理机为核心，把微机、工控机、数据通讯、显示装置、仪表等技术有机的结合起来，采用组装合并方式，为实现工程大系统的综合一体化创造有力条件，增强系统控制精度、质量和可靠性。机电一体化技术在钢铁企业中主要应用于以下几个方面：
智能化控制技术(IC)
由于钢铁工业具有大型化、高速化和连续化的特点，传统的控制技术遇到了难以克服的困难，因此非常有必要采用智能控制技术。智能控制技术主要包括专家系统、模糊控制和神经网络等，智能控制技术广泛应用于钢铁企业的产品设计、生产、控制、设备与产品质量诊断等各个方面，如高炉控制系统、电炉和连铸车间、轧钢系统、炼钢---连铸---轧钢综合调度系统、冷连轧等。
分布式控制系统(DCS)
分布式控制系统采用一台中央计算机指挥若干台面向控制的现场测控计算机和智能控制单元。分布式控制系统可以是两级的、三级的或更多级的。利用计算机对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制。随着测控技术的发展，分布式控制系统的.功能越来越多。不仅可以实现生产过程控制，而且还可以实现在线最优化、生产过程实时调度、生产计划统计管理功能，成为一种测、控、管一体化的综合系统。DCS具有特点控制功能多样化、操作简便、系统可以扩展、维护方便、可靠性高等特点。DCS是监视集中控制分散，故障影响面小，而且系统具有连锁保护功能，采用了系统故障人工手动控制操作措施，使系统可靠性高。分布式控制系统与集中型控制系统相比，其功能更强，具有更高的安全性。是当前大型机电一体化系统的主要潮流。
开放式控制系统(OCS)
开放控制系统(Open Control System)是目前计算机技术发展所引出的新的结构体系概念。“开放”意味着对一种标准的信息交换规程的共识和支持，按此标准设计的系统，可以实现不同厂家产品的兼容和互换，且资源共享。开放控制系统通过工业通信网络使各种控制设备、管理计算机互联，实现控制与经营、管理、决策的集成，通过现场总线使现场仪表与控制室的控制设备互联，实现测量与控制一体化。
(CIMS)
钢铁企业的CIMS是将人与生产经营、生产管理以及过程控制连成一体，用以实现从原料进厂，生产加工到产品发货的整个生产过程全局和过程一体化控制。目前钢铁企业已基本实现了过程自动化，但这种“自动化孤岛”式的单机自动化缺乏信息资源的共享和生产过程的统一管理，难以适应现代钢铁生产的要求。未来钢铁企业竞争的焦点是多品种、小批量生产，质优价廉，及时交货。为了提高生产率、节能降耗、减少人员及现有库存，加速资金周转，实现生产、经营、管理整体优化，关键就是加强管理，获取必须的经济效益，提高了企业的竞争力。美国、日本等一些大型钢铁企业在20世纪80年代已广泛实现CIMS化。
现场总线技术(FBT)
现场总线技术(Fied Bus Technology)是连接设置在现场的仪表与设置在控制室内的控制设备之间的数字式、双向、多站通信链路。采用现场总线技术取代现行的信号传输技术(如4～20mA，DC直流传输)就能使更多的信息在智能化现场仪表装置与更高一级的控制系统之间在共同的通信媒体上进行双向传送。通过现场总线连接可省去66%或更多的现场信号连接导线。现场总线的引入导致DCS的变革和新一代围绕开放自动化系统的现场总线化仪表，如智能变送器、智能执行器、现场总线化检测仪表、现场总线化PLC(Programmable Logic Controller)和现场就地控制站等的发展。
交流传动技术
传动技术在钢铁工业中起作至关重要的作用。随着电力电子技术和微电子技术的发展，交流调速技术的发展非常迅速。由于交流传动的优越性，电气传动技术在不久的将来由交流传动全面取代直流传动，数字技术的发展，使复杂的矢量控制技术实用化得以实现，交流调速系统的调速性能已达到和超过直流调速水平。现在无论大容量电机或中小容量电机都可以使用同步电机或异步电机实现可逆平滑调速。交流传动系统在轧钢生产中一出现就受到用户的欢迎，应用不断扩大。
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摘要:随着时代的进步,社会开始普及机器人产品,产品性能直接影响社会发展水平,需要及时改造和创新机器人技术。航空航天、工业生产等行业中已经广泛应用工业机器人,因此，未来发展研究六自由度工业机器人运动控制系统尤为重要。
关键词:六自由度；工业机器人；运动控制系统
自动化工业系统中工业机器人是一种不可或缺的设备,为人类社会进步和历史发展奠定基础。随着社会生产力的全面提升,越来越多的劳动力被需要,这就使得逐渐凸显出重复劳动力的问题,为了有效解决上述问题,机器人是一种良好措施。虽然工业机器人研究方面具备一定成绩,但是相比国外发达国家来说,还是具备一定差距,为此需要进一步研究六自由度工业机器人,集中阐述运动控制系统。
1设计运动控制系统基本方案
基于六自由度工业机器人基本系统的基础上来构建控制系统,六自由度工业机器人运动控制系统主要包括两个部分：软件和硬件。软件主要就是用来完成机器人轨迹规划、译码和解析程序、插补运算,机器人运动学正逆解,驱动机器人末端以及所有关节的动作,属于系统的核心部位。硬件主要就是为构建运动控制系统提供物质保障[1]。
2设计硬件控制系统
在六自由度工业机器人的前提下,利用ARM工控机来设计系统方案。下位机模块是DMC-2163控制卡。通过以太网工控机能够为DMC-2163提供相应的命令,依据命令DMC-2163执行程序,并且能够发出控制信号。利用伺服放大器对系统进行放大以后,驱动设备的所有电机进行运转,保障所有环节都能够进行动作。工业机器人通过DMC-2163输送电机编码器的位置信号,然后利用以太网来进行反馈,确保能够实时监控和显示机器人的实际情况。第一,DMC-2163控制卡,设计系统硬件的时候,使用Galil生产的DMC控制器,保障能够切实满足设计的性能和精度需求,选择DMC-2163控制器来设计六自由度工业机器人,依据系统API来二次开发工控机。第二,嵌入式ARM工控机。实际操作中为了满足系统高性能、可靠、稳定的需求,使用嵌入式FreescaleIMx6工控机,存在主频率。Cortex-A9作为CPU，拥有丰富的硬件资源,能够全面满足设计六自由度机器人的需求[2]。
3设计和实现控制系统软件
实现NURBS插补依据系统给定的控制顶点、节点矢量、权因子来对NURBS曲线进行确定,插补NURBS曲线的关键实际上就是利用插补周期范围内存在的步长折线段来对NURBS曲线进行逼近,因此,想要实现NURBS插补就需要切实解决密化参数和轨迹计算两方面内容。第一,密化参数。实际上就是依据空间轨迹中给定的补偿来对参数空间进行映射,利用给定步长来计算新点坐标和参数增量。第二,轨迹计算。实际上就是在具体体现空间回轨迹的时候合理应用参数空间坐标进行反向映射,以便于能够得到对应的映射点,也就是插补轨迹新点坐标。为了有效提升插补实时性以及速度,需要进行预处理,确保可以降低计算量。通过阿当姆斯算法,有机结合前、后向差分来进行计算,保障能够防止计算隐式、复杂的方程。为了确保可以有效地进行插补计算,设计过程中通过Matlab平台进行仿真处理[3]。实现ARM工控机基于ARM工控机来展现六自由度工业机器人运动控制系统的软件,实际操作中开发软件环境是首要问题,把Linux系统安装在FreescaleIMx6中,构成ubuntu版本的控制系统,并且系统中移入嵌入式Qt,并且在ubuntu中移入DMC控制器中的Linux库[4]。利用图形用户界面来设计软件,构件主体框架的时候合理应用QMainWindows,为了能够全面实现系统所有模块的基本功能,需要合理应用QDialog、QWidget类,通过Qt信号、配置文件、事件管理、全局变量等来展现模块的信息交流功能。控制软件系统包括以下几方面内容：第一,文档管理模块。文档管理模块能够保存文件、重新构建文件,是一种可以被DMC-2163解析的文档二字符指令集,以便于能够简单控制代码测试机器人的轴[5]。第二,与下位机通讯模块,这部分实际上就是通过DMCComandOM()函数来对编码器数值进行关节转角数据的获取,计算运动轨迹的时候应用正逆运动学,同时利用DMCdownloadFile()函数,在控制器中下载运动指令。第三,人机界面模块。这种模块主要就是用来更新和显示机器人运动状态的,此外也能够设置用户输入的数据,保障能够实时监控和控制机器人的基本情况。第四,运动学分析模块,在已经获取末端连杆姿态和位置的基础上,来对机器人转角进行计算的方式就是逆解。在已经计算出关节转动角度的基础上,来对空间中机器人姿态和位置进行求解的方式就是运动学正解。机器人想要正确运行的前提就是运动学分析模块,并且对机器人目标点是否符合实际情况进行分析,保障能够及时更改错误。第五,轨迹规划模块。这种模块可以为完成基本运动作业提供依据,不仅可以完成圆弧运动和直线运动,也能够进行NURBS插补,保障能够自由地进行曲线运动。第六,机器人在完成十分复杂的再现和示教操作的时候,利用再现模式界面来对示教动作进行自动操作。第七,设置系统。设计的过程中应该对系统进行合理设置,如限制运动权限、进入系统的密码、机器人系统参数等。在设置系统参数的时候,能够在六自由度工业机器人中来实现控制系统软件的基本作用,以此来保障控制软件系统设计的通用性。第八,状态显示模块。这种模块可以具体显示完成作业的进度、机器人安装的姿态和位置、控制器I/O。第九,设置机器人参数,一般来说主要包括伺服驱动倍频比/分频比、运动学DH参数,六自由度工业机器人设计结构取决于DH参数;机器人DMC控制卡输送单个脉冲过程中的关节转动角度取决于倍频比/分频比[6]。运行系统软件软件控制系统设计中成功测试各模块以后,在程序主框架中进行合理应用,以便于设计实现机器人系统。成功测试系统软件以后具备运动控制系统的基本功能。
4结语
综上,在基于目前已经存在的六自由度机器人系统上来设计运动控制系统,嵌入式ARM工控机和DMC-2163控制卡是硬件系统设计的关键。在Ubuntu的基础上构建Qt平台,此时合理科学地设计软件系统。此外把NUBRS插补计算方式融入到控制系统中,保障在轨迹空间中机器人末端能够形成自由曲线轨迹。运动控制系统为机器人提供图形界面,能够为系统运行提供比较好的扩展性、高通用性,并且操作也十分方便,因此这种运动控制系统应用具备广阔的前景。
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