自動控制類論文匯總十篇

序論：好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程，我們為您推薦十篇自動控制類論文范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

 

0引言

天然氣作為一種新的清潔能源，對我國調整能源結構、改善環境污染、方便人民生活、節約能源和減少環境污染等方面發揮了很好的作用。然而天然氣是易燃、易爆、易揮發的氣體【1】，一旦因各種原因造成管道泄漏、破壞，則可能引發火災、爆炸事故，造成生命、財產的巨大損失，同時給公共衛生和環境保護帶來較長時間的負面影響。因此，加強天然氣管道的安全管理是天然氣行業的關鍵任務。將自動化控制的理論應用到天然氣管道中是提高安全管理水平的有效措施。

1自動控制理論的發展

自動控制是指在沒有人直接參與的情況下，利用外加的設備或裝置使機器設備或生產過程的某個工作狀態或參數自動地按照預定的規律運行【2】。

自動控制理論是研究自動控制共同規律的技術科學。它的發展初期，是以反饋理論為基礎的自動調節原理，主要用于工業控制，二戰期間為了設計和制造飛機及船用自動駕駛儀，火炮定位系統，雷達跟蹤系統以及其他基于反饋原理的軍用設備，進一步促進并完善了自動控制理論的發展。到戰后，已形成完整的自動控制理論體系，這就是以傳遞函數為基礎的經典控制理論，它主要研究單輸入—單輸出，線形定常數系統的分析和設計問題。

為適應宇航技術的發展，自動控制理論跨入了一個新階段—現代控制理論，主要研究具有高性能，高精度的多變量變參數的最優控制問題，主要采用的方法是以狀態為基礎的狀態空間法。目前，自動控制理論還在繼續發展，正向以控制論、信息論及仿生學為基礎的智能控制理論深入。

為了實現各種復雜的控制任務，首先要將被控制對象和控制裝置按照一定的方式連接起來，組成一個有機的總體，這就是自動控制系統。在自動控制系統中，被控對象的輸出量即被控量是要求嚴格加以控制的物理量，它可以要求保持為某一恒定值；而控制裝置則是對被控對象施加控制作用的機構的總體，它可以采用不同的原理和方式對被控對象進行控制，但最基本的一種是基于反饋控制原理的反饋控制系統。

在反饋控制系統中，控制裝置對被控裝置施加的控制作用，是取自被控量的反饋信息，用來不斷修正被控量和控制量之間的偏差從而實現對被控量進行控制的任務，這就是反饋控制的原理。

2自動控制理論在天然氣管道中的應用

自動控制在天然氣管道方面也有很廣泛的應用。隨著我國天然氣長輸管道的蓬勃發展，尤其在西氣東輸管道投產運行后，我國數字化天然氣管道建設進入了高速發展時期，而數字化天然氣管道建設的核心是天然氣長輸管道SCADA系統的建設。SCADA（SupervisoryControl And Data Ac-quisition）系統，即數據采集與監視控制系統，是以計算機為基礎的監視控制和數據采集(SCADA)系統作為信息時代的產物，已廣泛應用于電力工業、鐵路運輸、環境保護、城市公用事業及輸油輸氣管道領域【3】。輸氣管道的SCADA系統常采用管理集中、控制功能分散的分布式控制方式，一旦通信系統或調度控制中心設備故障，各站仍能獨立地運行。一個完整的輸氣管道SCADA系統一般可分為三級控制：調度控制中心級、站場控制級和現場控制級。免費論文。

目前SCADA系統已經成功應用于西氣東輸管道工程，實現了天然氣輸氣管道的全線遠程監控，提供了運行參數在線采集、數據趨勢和設備狀態的顯示；提供了多種管道運行報警手段，并啟動了管道運行的各類保護系統，如管道壓降速率保護、高低壓保護、ESD緊急停戰保護等，全面提高了管道運行的安全程度。免費論文。天然氣管道系統的穩定、可靠運行不僅使控制工藝得到了改進，提高了企業管理水平，而且在確保安全生產基礎上，獲得了更大的經濟效益。免費論文。

3 結論

在天然氣管道中應用SCADA系統既可以減少作業人員的數量，又可以將計算機應用到天然氣管道中，實現天然氣管道的信息化和自動化，更主要的是可以提高管道系統的安全性，極大地減少事故的發生。

參考文獻：

[1]金瑋.天然氣管道安全管理的初探[J].工作研討，2009，3：31

[2]陳建明.自動控制理論[M].北京：電子工業出版社，2009.

篇（2）

 

1 前言

安鋼高線水處理系統采用了工業自動化技術與計算機網絡技術，利用組態王、PROFIBUS總線和PLC技術完成水處理遠程監控控制。論文參考，現場總線以太網。在完善提高基礎自動控制同時，將各系統的設備監測信號及生產數據連接起來，對壓力波動、溫度變化和液位等現場數據進行實時監視和分析處理，實現集過程控制與生產管理于一體的現代化高效管理。論文參考，現場總線以太網。

2 水處理工藝流程

高線水處理系統大體分為凈循環水系統、濁循環水系統、軟水系統、事故水系統以及給排水系統。水處理系統的工藝流程：冷卻水由凈循環供水泵組、濁循環供水泵組加壓后送至各用水點，經過現場冷卻設備后水溫升高到約50℃并含有大量污油、鐵鱗、污泥等，經過沖氧化鐵皮供水泵組將水經沖渣溝至旋流池，在旋流池內沉淀、由平流池供水泵組加壓后送至平流沉淀池、經過二次去油、去渣，由過濾器后送至冷卻塔、冷卻后溫度低于35℃。流回濁循環水池，再由凈循環、濁循環泵組加壓后送用水點循環使用。

3 水處理PLC控制系統硬件設計

根據水處理系統規模，系統主要有上位監控機、SIMENSS7-300可編程控制器、DX220無紙記錄儀、prfibus-DP總線通訊設備、ethernet通訊設備等。論文參考，現場總線以太網。論文參考，現場總線以太網。

基礎自動控制系統采用SIMENS S7-300 CPU 318-2（6SE7 318-2AJ00-0AB0）可編程序控制器，二個中央槽架之間由UR0的IM360（6SE7360-3AA01-0AA0）與UR1上的IM361（6SE7 361-3CA01-0AA0）模塊相連接，現場配有9臺ET200M，PLC和工控機之間通過PROFIBUS-DP總線進行通訊。過程量采集使用兩臺DX220無紙記錄儀，與工控機之間通過ethernet通訊。上位機采用DELL GX－240（P4 1.7G/256M/80G）主機，構成一套完整的控制與監控配置方案。

水處理控制系統通過帶有PROFIBUS-DP主/從接口的中央處理單元，采用分布式I/O、PROFIBUS-DP現場總線控制，同遠程ET200站構成分布式控制系統，結合組態王操作畫面，實現遠程控制；通過工業以太網與DX220無紙記錄儀的通訊，實現組態王過程參數畫面監控，進而達到了現場工藝生產要求。

控制系統采用就地手動、上位機點操和集中自動監控系統三種控制方法相組合，現場采用33塊6ES7321-1BL00-0AA0輸入模板，輸入點數998點，輸出采用22塊6ES7322-1BH00-0AA0輸出模板，輸出點數503點，有關硬件組態及模塊安裝位置見附圖1，主要用于操作方式的選擇、水泵運行、壓力、水位、電動蝶閥限位、水泵起停、電動蝶閥開閉，備用泵自投以及指示燈顯示和遠程畫面等。兩臺DX220無紙記錄儀均為16通道模擬量輸入回路，主要采集水溫、水流量、水壓等參數，用于畫面的報警與顯示。

圖1 系統構成示意圖

4 水處理控制系統軟件設計

水處理控制系統軟件按照工藝過程和控制設計，編程軟件采用西門子STEP7編程軟件，其最大的特點是采用了塊結構的方式。對于許多工藝控制條件相同的設備，只編制一個功能塊(FBs)，在組織塊中通過調用賦予不同數據塊的功能塊，來控制相對應的同類設備，在程序的調試和修改中，只需修改FB，即可實現對同類所有設備控制的修改。

5 實時監控

上位機軟件采用Windows2000操作系統，組態平臺為工控組態軟件KingView6.0。上位機實現的功能為：數字顯示水處理系統中的液位、管道壓力、進出水流量實時值與累積值、水溫度。論文參考，現場總線以太網。按照水處理自動化的要求，對一些實時參數以及歷史數據進行匯總記錄，生成各類組態王報表，或者將數據輸出到SQL數據庫中進行記錄。各設備的運行、故障等狀態顯示，各設備的啟動、停止操作，并進行操作記錄，以便查詢；出現每個設備故障時發出聲音報警并記錄故障情況（故障時刻、故障類型等），方便進行事故分析。論文參考，現場總線以太網。重要參數、報警、故障都可以報表打印。

6 結語

該系統自投入運行以來，穩定可靠，在線修改和調試方便，給操作人員和維護人員帶來很大方便，在高產穩產、降低能耗和安全環保等方面發揮了很大作用，進一步推動了水處理自動控制系統的廣泛應用。

參考文獻：

[1]廖常初主編，PLC編程及應用，機械工業出版社，2002。

[2]鄭晟、鞏建平、張學主編，現代可編程控制器原理與應用，科學出版社，1999。

篇（3）

中圖分類號：[TU992.3] 文獻標識碼：A 文章編號：

1、前言

污水處理是一門涉及化學、物理、生物等多門科學的綜合性技術，其工藝機理復雜，操作要求十分嚴格，實現起來難度較高。如果只憑現場人員手動操作，往往操作繁瑣，勞動強度大，處理效果差。加之我國水污染控制水平較低，尤其是工業廢水的污染控制，投入不足，給環境帶來了嚴重的威脅。因此為了改變我國污水處理控制技術的這種落后現狀，進行污水處理自動控制系統的研究，具有非常現實的意義。當前，污水處理控制領域將計算機技術、智能技術、網絡技術等運用到過程中，實現優化控制，已成為研究熱點。

2、自動控制理論的發展

在工業和現代科學技術的飛速發展的同時，控制理論的發展至今已有100多年的歷史。各個領域中的自動控制系統對控制精度、響應速度、系統穩定性與適應能力的要求越來越高，應用范圍也更加廣泛。特別是自20世紀80年代以來，計算機技術的高速發展，推動了控制理論研究的深入發展。

3.各單元的自動控制系統

3.1 格柵自動控制系統

根據水位差測量儀檢測的格柵前后水位差閾值自動控制機械格柵的運行。當機械格柵停止運行的時間超過設定值時，系統轉由時間控制，自動啟動機械格柵。PLC系統還將按軟件程序自動控制柵渣輸送機、機械格柵的順序啟動、運行、停車以及安全聯鎖保護。水位差設定值，格柵的運行時間及格柵運行周期可調。3.2 水泵自動控制

在泵池設超聲波液位儀表，根據水位測量儀測得的泵房水位值自動控制多臺水泵的啟停運行。當泵房水位高至某一設定的水位值時，PLC系統將按軟件程序自動增加水泵的運行臺數；相反，當泵房水位降至某一設定的水位值時，PLC系統將按軟件程序自動減少水泵的運行臺數。同時，系統累積各個水泵的運行時間，自動輪換水泵，保證各水泵累積運行時間基本相等，使其保持最佳運行狀態。當水位降至干運轉水位時，自動控制全部水泵停止運行。在監控管理系統和就地控制系統的操作面板上可以設定水位值。

3.3 沉砂池自動控制

沉砂池的設備自成系統，隨設備所帶的就地控制箱將帶有啟動時序和停止時序，以及安全保護程序，自動控制整套沉砂池設備的運行。PLC系統將采集沉砂池全部設備的運行狀態，上位監控管理計算機也可遠控整套沉砂池設備的啟動/停止。

3.4 分段進水多級AO生物池控制

現有AO或AAO生物池改造采用分段進水多級AO工藝。主要測控內容有：

――各段進水流量檢測、配水閥門/堰門監控，自動控制各段流量，保證多級AO工藝進水流量分配比，實現合理利用各段硝化容量,充分利用原水中碳源進行反硝化, 達到有效降低出水TN, 并降低運行費用。

――厭氧池氧化還原電位監測，各級缺氧池入口溶解氧監測，各級缺氧池混合液濃度監測，攪拌器運行控制。

――各級好氧池溶解氧監測、空氣流量檢測、曝氣量自動控制。由于污水處理廠的實際運行中, 進水負荷實時變化，DO串級控制策略可根據進水負荷實時調整DO的設定值, 有效地消除進水擾動。

――生物池出水硝氮在線檢測，作為甲醇投加的過程控制參數，及時調整外碳源的投加量，保證出水水質并節省碳源。

――生物池出水氨氮在線檢測，根據出水氨氮值及時調整曝氣量滿足和保證出水水質的要求。

――分段進水多級AO工藝對C/N比的敏感性，具體水質、水量的實時變化，使得分段進水工藝的運行和優化有很大的空間。利用在線監測及智能控制技術，根據進水水質、水量對系統進行實時控制, 提高污染物的去除效率, 降低運行成本，并可提高分段進水生物脫氮工藝的可操作性。

3.5 鼓風機房出口壓力控制

通過壓力變送器檢測空氣總管的壓力，根據設定的壓力值控制鼓風機的運轉臺數、調節鼓風機的導葉片角度，從而保證生物池對空氣的需求量。在保證空氣需求量的前提下，盡可能地節省能耗，壓力控制系統和曝氣量調節系統相互關聯，相互影響，最終使生物池的生物處理過程處在最佳狀態。通過監控管理系統和現場控制系統的操作屏，可以設定鼓風機出口的壓力控制值。

3.6 污泥回流量自動調節

回流污泥量的控制采用比例控制以保證污泥混合液濃度在一定的范圍內。根據生物池的進水量、回流污泥濃度控制回流污泥泵（工頻泵）的運轉臺數或變頻泵的轉速，保證生物池微生物的需要量。通過監控管理系統和現場控制系統的操作屏，可以設定回流污泥比例。

3.7 沉淀池排泥控制

沉淀池的排泥可以根據裝在沉淀池內的泥位計來控制刮泥車的運行，指導排泥。排泥有二種控制方式：按泥位計設定值進行自動排泥，按定時實現自動排泥。

3.8 污泥濃縮自動控制

污泥濃縮機系統控制采用時間控制和手動控制。該系統中設備的啟動順序依次為輸送機、濃縮機、加藥泵、進泥泵、污泥切割機，停止順序與之相反。當藥液制備段的溶液罐的液位低，進泥泵的進泥流量低、系統中任何一臺設備發生故障時，系統停止運行。采用污泥流量比例投加絮凝劑，通過監控管理系統和現場控制系統的操作屏，可以設定每天允許的運行次數及每次運行的時間。

3.9 污泥脫水自動控制

污泥脫水過程按污泥脫水系統自身PLC預先編制的程序控制運行。污泥脫水的程序控制采用時間控制和手動控制。系統設計帶有啟動時序和停止時序，以及安全保護程序。在藥液已制備完成的前提下，設備的啟動次序依次為傾斜式輸送機、水平式輸送機、濃縮脫水一體機、加藥泵、進泥泵，停止順序與之相反。上位監控管理計算機可遠程監測污泥脫水系統全部設備的運行狀態和故障報警，但不可遠程控制污泥脫水系統的開停。

3.10 加氯的自動控制

根據進水流量和濁度控制加氯機按比例自動加氯，并根據出水余氯值進一步修正加氯量，使加氯量始終處于最佳值。

3.11 電動閘門的控制

重要的電動閘門，旁邊設置的現場手動操作箱面板上設手動/遠動轉換開關。手動狀態下，由操作箱面板上的按鈕控制閘門的開閉；遠動狀態下，由中控室遙控閘門的開閉。閘門的狀態和工況在中控室的模擬屏上顯示。

4.結束語

污水處理運行過程任務要求重，特性復雜，運行管理難度大，目前水處理行業尚缺乏可靠的實時監測儀器，用傳統的控制方式往往達不到精確的控制要求。先進控制理論實現了過程工藝參數的優化，可以改變污水處理廠人工調節操作處理不及時、效率低的現狀。污水處理的社會意義巨大應用計算機控制技術實現污水處理工藝的半自動全自動控制提高污水處理的技術管理水平合理使用和配置處理設施設備具有非常現實的意義。

參考文獻：

篇（4）

 

對于電氣及自動化信息類專業學生來講，控制類相關課程具有重要地位，主要包含“自動控制理論”、“現代控制理論”、“運動控制理論”、“儀表及過程控制”、“計算機控制”等相關課程。“自動控制理論”和“現代控制理論”課程是研究自動控制系統的共同規律，為自動控制系統的分析和綜合提供基本理論、基本方法的一門專業基礎課該課程，是一門重要的控制類專業的基礎課，具有較強的理論性，對于工程實踐具有重要的指導作用，因而受到人們的廣泛重視。目前不只是控制類專業，越來越多的非控制類專業也都把自動控制理論作為一門重要的專業基礎課來學習。但是“自動控制理論”、“現代控制理論”課程數學計算和理論分析比重大，是本科生遇到的最抽象、難度最大的課程之一，加之未接觸專業課，沒有具體應用的物理模型，僅以數學模型為基線講，學生往往會認為“自動控制理論”與專業無關而無學習興趣，這是多年來常規教學始終感到困惑的原因。而后續“運動控制理論”、“儀表及過程控制”、“計算機控制”專業課是以電動機為控制對象，以控制器為核心，以電力電子功率變換裝置為執行機構，在自動控制理論的指導下組成的電氣傳動自動控制系統。如何講授“強理論性”課程，使學生真正認識到學好理論可獲得對電氣信息類多門專業課的理論支撐，從而學好后續專業課程是教學改革的主要目的。需結合“自動控制理論”、“現代控制理論”專業基礎理論課程與“運動控制理論”、“儀表及過程控制”，“計算機控制”專業課程的問題進行深入的分析與研究，從教學內容、方法及形式、教材建設、實踐教學等方面進行全方位、多層次的改革探索和實踐，將對教學質量和人才培養方面有明顯效果。 

本項目探討了如何更新和重組控制理論相關課程的教學內容，保證教學內容的系統性、先進性和實用性，以適應形勢發展的需要。提出如何學習和掌握這些課程，包含“自動控制理論”、“現代控制理論”、“運動控制理論”、“儀表及過程控制”、“計算機控制”等控制類課程的教學內容的一些方法和措施。 

一、教學內容、方法及形式改革 

1.教學設計 

近年來，不斷更新觀念，壓縮精簡陳舊過時的教學內容，加強現論及現代方法的內容，很好地解決先修課程和后續課程的銜接問題，避免內容的重復，進一步優化課程體系。建立一套適應性強的包括理論講授、計算機輔助設計、實踐教學和強化訓練等方面在內的全方位教學新體系。 

2.教學方法 

將課堂教學、實驗教學、課程研討、網絡教學等有機地結合起來，并充分利用多媒體教學手段提高教學效率、創造視覺的新感受、激發學生的學習興趣和熱情。內容取材時，不僅體現控制理論課程內知識點之間的內在聯系，還體現課程群之間的相互關系。 

3.教學手段 

在教學組織過程中，積極采用現代信息技術改進傳統的教學手段，在多媒體教學、網絡課程等方面努力探索。統一制作“自動化概論”、“自動控制理論”、“現代控制理論”、“運動控制理論”、“過程控制理論”、“計算機控制”電子教案和cai課件，并將授課課件在課程網頁上，可供學生課余預習、瀏覽、復習等。另外，教學大綱、授課計劃、實驗指導書、學習指導以及教材和參考文獻均可通過網絡方便查閱。在課程開始即公布授課教師的信箱和電話號碼等聯系方式，密切授課教師與同學之間的聯系，使學生有問題可及時獲得老師的輔導答疑，也可通過網上答疑相互交流，打破班級與時間的束縛，在平行班級中實行聽課和答疑共享。 

4.教學改革與教學研究 

精簡教材和教學內容，教學組定期進行集體備課，加大對該課程與前后各門課程之間的銜接研究，避免內容上的重復，使其與其他相關課程融合為一個有機的整體。建設可用于大多數工科專業的“控制理論”平臺課程。不斷改進和完善本課程的新體系結構，充分體現其基礎性、應用性、前沿性和系統性；配合新的教材和課程體系，研究并建立配套的新實驗體系，強化自主性、設計性、綜合性和創新性；以matlab軟件為基礎，構造開放式小車倒立擺綜合實驗平臺，將分析、設計、仿真、虛擬實驗、模擬實驗融為一體；開發先進的多媒體課件，將matlab平臺和虛擬實驗融入到教學過程中，使教學更為直觀生動，更具趣味性和吸引力；完善了課程網站，完成了課程輔助教材的修改和編寫，各類題庫建設、網絡統計功能、遠程教學管理系統、虛擬實驗內容的擴展及網絡版的開發等；使其真正成為學生自主學習、師生互動、雙向交流的園地；教考分離，采用試題庫出題，統一考試，流水閱卷，考后進行詳細的試卷分析。 

二、實踐教學改革 

實踐性教學環節是學生能力培養中的重要環節。工科學生除要掌握一定的工程技術知識外，還要有較強的實際動手能力。 

1.改革實驗課教學，建立體化實驗教學體系 

實驗教學是“控制理論”課程的重要組成部分。通過實驗不僅能夠培養學生分析問題和解決問題的能力，驗證所學理論，而且對所學內容能夠提出一些新的見解。為了適應教學改革的需要，在實驗室建設方面的指導思想是：將傳統的模擬實驗與matlab環境下的仿真實驗相結合，將基礎理論驗證類實驗與自主型、綜合型、設計型實驗相結合，將基本實驗與創新實驗相結合，建立一個立體化的實驗教學體系，從而滿足不同階段實踐教學的需要，為激發學生的創新意識提供硬件平臺。 

由于實驗課內容和形式的多元化，大大激發了學生做實驗的主動性、積極性和創新性，學生可以通過預約或上網自主地開展多項實驗，進行理論驗證、性能分析和綜合設計，對提高學生的實踐能力和本課程的學習都將起到良好的作用。 

課程組織形式與教師指導方法，對于教學大綱規定的必做實驗，由任課教師和實驗教師共同指導完成；對于設計性、綜合性、創新性實驗，學生自己利用課余時間完成，可以預約指導教師給予宏觀上的指導。 

2.積極開展大學生科研實訓活動、參與教師科研項目 

 引導學生積極參加大學生科研實訓項目，吸引有興趣的學生參與教師的科研活動，培養學生嚴謹的科學態度、創新意識、創業和團隊合作精神，提高學生初步的科學研究能力以及工程實踐能力，培養學生獲取知識及撰寫論文的能力。 

三、控制理論專題授課方案 

根據“自動控制理論”、“現代控制理論”、“運動控制理論”、“儀表及過程控制”課程大綱的要求，在適當時候，以某一專題講座的方式授課。將各種教材進行比較、處理、揉合，組織成各個專題，以高質量、高水平、高效率來達到最佳教學效果。由于專題授課具有綜合性、整體性和探討性，使其信息量得以加大，知識在綜合和分析中得到延伸，既提升授課內容，使之濃縮為精華，又吸引了學生的注意力和參與興趣。

四、應用現代教育技術 

開發研制了計算機輔助教學課件。教學課件以教材為藍本，包含簡明、清晰的授課講義、重點、難點、例題演示、控制系統計算機仿真和控制系統分析計算等內容，既有課本內容的直接再現，又增加很多有助于講解理論和計算方法的表現手段。課件以計算機為載體，既可用于課堂教學，又可通過上網，供學生進行自學和課后復習使用。控制理論的分析方法有很多圖解法，如頻域分析、根軌跡法、狀態空間法等。利用計算機強大的計算能力仿真能力和豐富的色彩，可輕而易舉地準確繪制出清晰美觀的畫面。采用動畫技術后，圖形的來龍去脈可用動態演示。計算機的圖形演示與教師的講授相結合，使教學內容形象化、具體化和生動化，增進學生的理解，提高學生的學習興趣。 

計算機仿真技術在實驗教學中的應用為實驗教學帶來極大的方便。仿真實驗具有建模方法簡單、參數調整方便、結果可視性好等優點，克服常規實驗內容單調、缺乏變化、元器件制約參數調整以及實驗設備數量有限等不足。在教學中適當介紹并應用matlab軟件，并設計出計算機輔助實驗教學軟件包，提供一個方便易用的圖形用戶界面，將matlab控制工具箱的相關功能集成一體。 

網絡教學平臺開發。網絡教學能真正體現學生的主體作用。在網絡中，學生可以利用網絡的交互性、檢索性等特點來選擇自己需要的內容進行獨立學習。學生可以在任何時間進行自主學習，并且與教師在網上交流，探討問題，在教學中發揮積極作用。 

五、建立科學、有效的教學信息回饋 

堅持洛陽理工學院本科畢業班所有學生中，實施“‘控制理論’相關課程的學習調查”制度。不定期進行相關問卷，包含這門課程是否易學、學習難點、學習方法、是否能學以致用等幾個方面的內容，充分了解學生學習這門課的基本情況，為課程改革提供必要的依據，收到良好的效果。 

六、結束語 

在新世紀中，控制類學科將具有更加光明的前景，控制類研究內容將具有挑戰性，研究的范圍將更加廣闊，電氣自動化專業控制類課程的內容將不斷地發展和更新，電氣自動化專業控制類課程設置及教學內容改革研究也將進一步進行下去。 

 

參考文獻： 

[1]王瑛.控制理論實驗開放式教學的探索[j].實驗室研究與探索,2002, 

4(21):15-17. 

篇（5）

中圖分類號： TP311.5 文獻標識碼： A 文章編號：

一．前言

西門子STEP7編程軟件是一種通用型的現代PLC軟件系統。西門子STEP7編程軟件在現代社會中的使用十分的普遍，我們隨處都可以看到人們熟練的使用該項編程軟件，在工作中，學習中，生活中都得到了巨大的應用和推廣。西門子STEP7編程軟件是一種新的編程軟件系統，它本質上是對編程語言的一種修改和創新，該項軟件較多的將現代型的自動化的項目和方式應用到該款編程軟件之中。根據目前的使用和推廣情況，它的應用還是比較的廣泛的，但是從大多數用戶的反映中，我們發現，較多的用戶還是對這款編程軟件比較大哦陌生，對它的使用方法還不夠熟練，用戶在使用中也表現出煩惱和憂慮。為了使廣大用戶和學者能夠輕松的掌握這款軟件的操作方法，本文采取實例的方法來幫助大家掌握如何使用這款軟件。

二．西門子STEP7編程軟件的示例項目

筆者下面就會通過一個具體的實例，來幫助初學者了解如何使用西門子STEP7編程軟件的使用方法，希望初學者能夠盡快掌握該種方法，這樣才打到了本文作者的目的。

1.西門子STEP7編程軟件的控制要求

西門子STEP7編程軟件安裝的是自動控制系統，改變了過去手動控制的模式。在自動控制模式下，電動機進行正反的轉點運動，同時該電動機還可以進行手動和自動的相互轉換。手動模式下的電動機可以自主進行，自自動控制下，用戶就可以點一下按鈕就可以實現機器的自動運轉，要想使其停止運轉，用戶可以按一下停止按鈕，機器就自動停止了，操作起來比較的方便。

2．在西門子STEP7編程軟件上創建一個項目項目

首先開始為該電動機的良好運轉在西門子STEP7編程軟件上創建一個項目，我們可以把這個項目叫做My-project。

緊接著就要在工具欄中選擇菜單，或者可以點擊工具條中的圖標，然后可以打開準備建立項目的對話框，然后就在已經打開的對話框中，輸入我們剛剛取的項目的名稱。當我們輸入完畢后，系統會自動彈出一個對話框，從而來幫助我們建立一個項目。然后我們就單擊執行菜單的命令，再單擊頁面選項卡，選擇保存我們項目的一個存儲路徑，這樣就基本完成了項目的建立工作，可以開始下一步的進行了。

3.啟動西門子STEP7編程軟件，在其上插入一個站

建立了項目以后，我們就在系統上插入一個站，單擊執行菜單命令，在系統上插入一個站，當將這個站插入后，系統就會自動為這個站取一個名字，我們可以隨時修改這個站名。

接下來就要執行菜單命令，啟動硬件組態編輯器，或者是直接點擊圖標啟動硬件組態編輯器。打開以后就會顯示出硬件組態并且將其存盤，存盤的過程中，應當注意電源以及插槽的注意要點，盡量按照系統彈出的對話框的步驟進行，這樣就可以進行下一步的程序。

5.后續程序的跟進方式和方法

緊接著，我們就要在新建項目中插入西門子STEP7編程軟件，插入該軟件，我們可以單擊菜單，執行菜單命令進行，也可以直接點擊圖標進行插入，插入后，我們可以對其名稱作出修改。接下來我們就要測試接線了，測試接線，我們可以使用工具Monitor，來檢測是否將數字量和輸出模塊連接起來，這一環節十分重要。

我們需要在系統上建立符號表，建立符號表的好處就是可以使系統程序更輕松的理解每個符號的意思，這樣就會使程序的運行比較快捷。建立符號表，可以直接單擊圖標，就會彈出一個對話框，然后就可以在上面建立符號表了。如圖一所示，編輯符號表后，就可以通過菜單命令，將符號表所列的進行排序，排序可以使升序，也可以使降序的。

圖一 1電動機的正反轉控制

接著我們就要打開變量表，通過變量表來測試系統接線，這樣就可以保證程序的繼續運行。可以單擊執行菜單命令在程序上打開變量表，如圖二所示，就可以通過變量表進行接線測試了。

圖二 利用變量表測試接線

三．編制自動控制程序

現在我們就要進行自動程序的編制了，首先我們要在程序中創建FC1和FC2，雙擊FC1或者是FC2，我們就可以進行自動程序的編制了。我們選擇在FC1上編寫自動控制程序，如圖三所示，上升時就會啟動系統，當閉合式就會關閉系統，這些動作通過開關9K34 就可以了，我們可以選擇手動模式，當然也可以選擇自動模式，我們在選擇操作模式的時候，我們就需要通過

按鈕9K36 來完成。如果我們要改變模式或者是要停止時，以前所選擇的模式將會自動取消。

圖三 FC1電動機的模式選擇程序

然后再來編寫自動控制程序， 自動控制需要在自動模式下進行操作，操作時，通過啟動電動機使其正轉右行，然后閉合，它就自動停止了，接著再按按鈕使其自動左行，然后閉合，使其停止，只有這樣反復的測試才能確認程序運轉正常。

接著要在OB1中調用FC1和FC2，同時還要下載程序，我們可以雙擊打開OB1的編程窗口，也可以在圖標中直接打開，根據彈出對話的指示，選擇邏輯指令、程序控制指令、定時器、計數器、數據處理和運算指令、功能和功能塊等，接著我們就可以來調試FC1了，將FC1調試好以后，我們可以用同樣的方法來調試FC2。

前面的步驟完成后，我們就要開始測試制作的程序了。程序中的一些邏輯錯誤或者是其他指令性錯誤只有通過對程序的不斷調試，才能夠試驗出來，這樣才能保證所制作的程序是可以使用的。西門子STEP7編程軟件提供了對程序進行跟蹤調查的功能。打開程序檢測窗口后，單擊按鈕，我們就進入了程序的檢測環節，這種檢測不同于其他的檢測，檢測窗口中會顯示出檢測的質量和信號，以及檢測的狀態都可以在檢測窗口中實時表現出來。檢測完成后，我們基本上就完成了程序的制作，也基本上對西門子STEP7編程軟件的使用方法有了全面的了解和掌握。

四．結束語

西門子STEP7編程軟件是目前最新的一款程序編制軟件，它的使用方法并不是那么深不可測，只要基本掌握其使用的每一個步驟，基本上就可以很熟練的使用西門子STEP7編程軟件了。

參考文獻：

[1]羅庚興 西門子STEP7編程軟件的使用方法 (被引用 2 次) [期刊論文] 《南方金屬》 -2006年5期

[2]李佳 通向機器安全之路——西門子安全系統的實現(下) [期刊論文] 《儀器儀表標準化與計量》 -2011年6期

[3]劉金保 王智琳 李政 基于PLC的一維正態云模型實現研究 [期刊論文] 《電子設計工程》 -2012年1期

篇（6）

中圖分類號：TP13.4 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）05（c）-0066-01

“自動控制原理”作為自動化及相關專業的專業基礎課程，在自動化專業中，起到承上啟下的核心作用。同時，在化工、機械等專業中也處于非常重要的地位。[1]目前，這門課程存在著教師難教、學生難學的雙重困惑，特別是其考核方式和考核內容在某種程度上直接影響學生的學習態度和積極性。進行考核制度改革，是調動學生學習積極性，提高教學質量的一種重要方法。傳統的考核方式大多采用閉卷或者開卷考試，存在不少弊端。

1 傳統考核方式及弊端

（1）不能有效促進學生對課程知識的積累，而且難以客觀評價學習效果。目前，獨立學院考試沿襲了傳統的課程考核模式，在這種考核模式中，期末考試是課程考核的主要方式，其所占比重較高，因此，期末考試的成績在一定程度上作為衡量課程教學效果和學生學習水平的主要依據。這樣會造成學生考試易存在作弊心理，考試臨時抱佛腳現象。

（2）使教與學不能較好結合。在獨立學院中，大多數學生學習只是為了考試及格，平時在課堂上和課后都不用心，不操心，得過且過，敷衍了事，很少主動總結教師課堂內容和找教師答疑。在傳統考核模式中，閉卷考試容易照成學生死記硬背，是典型的記憶力考核。而且，閉卷考試客觀題較多，一定程度上也限制了學生創新和個性的成長。開卷考試容易形成學生不勞而獲的意識，往往把考試寄托在課本和作業上，不會主動學習。這就達不到教與學的有機結合，不能取得較好的教學效果。

2 自動控制原理考核改革的思路及方法

（1）改革考核內容，培養學生創新應用能力。自動控制原理在實際生活中應用非常廣泛，因此，在制定課程考核內容時，要與實際生活、先進技術和先進思想相鏈接，考核學生創新和靈活運用知識的能力。考核中要注重學生個性的培養和發揮，使具有特殊學習興趣和有想法學生的才能得到發揮。比如，自動控制原理也是一門自動化專業和相關專業的考研課程，一部分學生需利用本課程學習考研，因此在制定課程考核時，可通過適當增加與考研內容相關的考核試題，同時，加大考研課堂討論力度。這樣，即能滿足一部分學生考研需要，也能滿足大部分學生的學習需要。考試不能完全限制答案，除了原理性、原則性的問題，對于學生似是而非、較牽強的答案，特別是比較新穎的答案，要給以肯定，不能全盤否定，以利于加強學生的學習積極性、創新能力、主動思考和發散性思維的培養。

（2）加強過程考核。傳統考核模式可能會導致教與學相脫節。實施過程考核的考核理念，能較好的克服陳述性知識和過程性知識的分割、理論知識與實踐知識的分割、知識排序方式與知識學習方式分割的缺陷。[2]過程考核是課程教學體制中不可或缺的一部分，即體現了考核成績的科學性，也體現了公平性，一定程度上也杜絕作弊和臨時抱佛腳的心理，有利于培養學生重結果更重過程的人生觀和世界觀，為以后進入社會，進入職場有更好地發展。

例如，在自動控制原理課程教學中，為了增強學生的自主學習性，加大平時成績的比重，把平時成績提高到總成績的50%，同時，將考勤、課堂考核、課堂討論、課堂提問、答疑、課后作業、學生互動和課程論文等納入平時成績。在平時成績中，還要加大課堂討論和課堂提問在平時成績中的比重。這樣，既體現了公平性，又增加了學生的學習積極性，同時，開擴了學生的思維，培養了學生思考問題、分析問題和解決問題等多方面培養的能力，充分調動學生的自主學習性。

（3）引入“一紙開卷”。“一紙開卷”是指在考試開始前兩周由系部統一發給學生印有“自動控制原理考試專用紙”字樣的試卷紙，學生可在試卷紙上書寫與考試內容有關的公式、內容等，考試時允許帶進考場。[3] 考試結束后與試卷一起上交，否則視為作弊處理。

采用“一紙開卷”考核的優點主要體現在以下2個方面：（1）可有效避免學生死記硬背公式和知識點，減輕學生負擔。自動控制原理課程具有理論性強、含有大量公式和圖形曲線等特點。采用“一紙開卷”的考試形式，學生可以不用死記硬背公式，可以把大量時間和精力放在知識點的理解和歸納總結上，有利于提高學生分析和主動思考的能力。（2）有利于減小作弊的幾率，端正考風。考試前，學生通過自動控制原理考試專用紙把需要記憶的公式、基本概念和歸納總結的知識點寫下來，這樣，考試時，部分基礎薄弱、學習成績較差的學生基本上不需要攜帶一些采用閉卷考試時常用的作弊小抄，而且也有利于調節學生的考場氣氛，緩解考試時的緊張。

（4）加強考核反饋機制。考核的目的，是為了檢查學生是否掌握所學知識解決問題的能力。考核結束后，要形成反饋機制，及時的把考核結果反饋給學生，完善學生知識點的理解。特別在過程考核時，比如，在學生完成課后作業、課堂測試和課程論文后，教師要及時的根據完成情況，對學生解題或理解錯誤問題進行案例講解，對重點知識點特別強調，要求學生及時修改錯誤，加強和完善知識點的理解。

3 結語

在獨立學院學生教學過程中，自動控制原理考核改革還任重而道遠，但教師應圍繞以培養一線應用型人才為理念的原則，培養學生的創新和實踐應用能力，培養面向現代社會的高新技術產業所需的復合應用型人才。實行“一紙開卷”和加強課程過程考核相結合的考核思路，推動了教學改革，促進了學生的主動學習能力，加強了學生的創新和綜合應用能力，避免了過去傳統考試模式作弊、臨時抱佛腳、單純應付考試和只要60分及格等心里和行為，提高教學質量。

參考文獻

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1綜述

萊鋼CCPP燃機系統采用高壓焦爐煤氣做燃料，焦爐煤氣需要加壓到2.9±0.2Mpa，因此采用了日本前川公司的壓縮機，此類型的壓縮機利用雙螺桿的旋轉嚙合原理來壓縮煤氣并向壓縮機內噴注油。該壓縮機螺桿式壓縮機，低壓段入口壓力約8.5Kpa，低壓段出口壓力為0.6Mpa，高壓段出口即為額定壓力。碩士論文，ABB。

該系統采用ABBDCS控制器，在控制中采用了多種控制模式，使系統完成設備控制和高精度的調節。該控制系統本著簡潔、靈活、安全的目標進行程序設計，集參數監控、參數聲光報警、歷史趨勢記錄、生產操作、硬件狀態監控、設備運行狀態判斷、與生產調度遠程監控系統聯網，實現生產調度綜合管理等多項功能于一身，體現了系統的完整性。

2 DCS控制系統

2.1 系統組成及功能

該系統的DCS采用ABB生產的AC800F的冗余配置，以PM802F控制器為基礎，通過標準的I/O卡件傳送機組信息和發出控制指令，具有高度的可靠性、安全性；系統工作時，一主一從，同步運行，相互冗余。一旦主控制器因故障而停止運行，從控制器馬上變成主控制器繼續工作。碩士論文，ABB。利用CBF8.1變成軟件對I/O模件進行組態，實施程序編制，通過現場總線通訊控制現場設備的啟停。運用梯形圖（LD）和功能塊（FBD）相結合的編程方式，實現現場設備的邏輯判斷和控制，實現設備的連鎖控制。具有模擬量處理、數字量處理、控制調節、趨勢查詢、監控功能塊，開環控制、邏輯運算、數據轉換等功能。控制器PM802F和I/O從站通過Profibus現場總線通訊，控制器PM802F和上位機通過工業以太網實現數據的交換和共享。碩士論文，ABB。DCS自控系統可根據人機界面的操作指令和現場監測器信號，完成整個壓縮機系統的順序控制和邏輯控制，并進行工藝過程以及設備狀態的實時數據采集和監控，完成工藝過程數據分析以及設備和網絡的診斷。碩士論文，ABB。碩士論文，ABB。

2.2系統控制邏輯

當燃氣輪機用柴油啟動后，開機信號會傳遞給壓縮機控制系統，壓縮機檢查開機條件允許后，手動發出機組啟動命令。當啟動命令到來后，機組打開煤氣入口切斷閥，油回流閥，啟動油泵，然后啟動低段壓縮機電機。低段壓縮機啟動的初始階段，壓縮機滑閥開始按照間隔脈沖的方式逐漸開到設定位置，隨著出口壓力的增高，回流調節閥開始對出口壓力進行調節。當壓縮機電機開始運行的時候，油溫也開始自動調節。當低段出口壓力達到設定值、滑閥在設定的范圍之內，開始達到高段允許啟動條件時。

同樣，打開高段入口閥門，啟動油泵，啟動高段壓縮機電機，同時調節油溫度、壓縮機滑閥開度以及壓縮機出口壓力。在低段入口閥后、高段出口閥前還設置有一大回流管道，管道上設置有2個快速調節閥。燃機停機信號發出時，根據設定壓力對壓縮機出口壓力進行調節，使尾端的2.9Mpa的焦爐煤氣迅速降到設定點，從而避免長時間的高壓焦爐煤氣發生爆炸。整個邏輯的完成，完美的呈現了DCS的自動控制優勢。

2.3 回路控制

該系統主要有高低段壓縮機出口壓力調節、高低段溫調節、高低段排氣溫度調節等6個回路。其中，油溫和排氣溫度的調節采用單回路PID控制，調節精度在1攝氏度之內。 對高低段壓縮機出口壓力調節共分為2種模式，獨立運行模式和協調控制模式。

1、獨立運行模式：當壓縮機運行而燃氣輪機沒有投入運行連鎖的時候，壓縮機出口壓力完全通過回流調節閥來直接調節，而壓縮機滑閥通過開機階段的自動脈沖觸發打開到設定值即保持不動；

2、協調控制模式：當燃氣輪機運行的時候，通過回流調節閥正常工作值判斷，如果回流調節閥的輸出小于低點設定值減去死區，那么就會脈沖增加滑閥開度而增加壓縮機容量。碩士論文，ABB。如果回流調節閥的輸出大于高點設定值加上死區，那么就會脈沖減小滑閥開度，從而降低壓縮機容量，兩方面相互作用共同調節。

2.4系統安全

壓縮機與煤氣柜的柜位以及燃機采用硬線連鎖。當煤氣柜柜位超低時需要壓縮機停機以保證煤氣柜前系統壓力的穩定。當燃機準備開機的時候，壓縮機才具備開機條件，當燃機開始燒焦爐煤氣后，才能進行動態的容量調節。

3結束語

焦爐煤氣壓縮機，性能穩定，運行良好。DCS自動控制系統基于對生產過程進行數據采集、順序控制、連續控制、監控操作、人機對話和數據通信，其應用實現了發電廠DCS自控系統的在線實時監控、故障診斷、故障預報，并提供了故障診斷系統信息指導功能。

參考文獻

[1]AC800F操作與組態，北京：ABB大學-北京培訓中心出版，2006.

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中圖分類號：TM92文獻標識碼A文章編號1006-0278（2013）06-183-01

一、概述

一個理想的控制系統，在其控制過程中應始終使被控量等于給定值。但是，由于系統中儲能元件的存在以及能源功率的限制，使得運動部件的加速度受到限制，其速度和位置難以瞬時變化。所以，當給定值變化時，被控量不可能立即等于給定值，而需要經過一個過渡過程，即瞬態過程。所謂瞬態過程就是指系統受到外加信號作用后，被控量隨時間變化的全過程。瞬態過程可以反映系統內在性能的好壞，而常見的評價系統優劣的性能指標也是從瞬態過程定義出來的。對系統性能的基本要求有三個方面：穩定性、快速性、準確性。

自動控制理論研究的是如何接受控制對象和環境特征，通過能動地采集和運用信息，施加控制作用，使系統在變化或不確定的條件下正常運行并具有預定功能。它是研究自動控制共同規律的技術科學，其主要內容涉及受控對象、環境特征、控制目標和控制手段以及它們之間的相互作用。具有“自動”功能的裝置自古有之，瓦特發明的蒸汽機上離心調速器是比較自覺地運用反饋原理進行設計并取得成功的首例。麥克斯韋對它的穩定性進行分析，于1868年發表的論文當屬最早的理論工作。從20世紀20年代到40年代形成了以時域法、頻率法和根軌跡法為主要內容的“經典”控制理論。60年代以來，隨著計算機技術的發展和航天等高科技的推動，又產生了基于狀態空間模型的“現代”控制理論。隨著自動化技術的發展，人們力求使設計的控制系統達到最優的性能指標，為了使系統在一定的約束條件喜下，其某項性能指標達到最優而實行的控制稱為最優控制。當對象或環境特性變化時，為了使系統能自行調節，以跟蹤這種變化并保持良好的品質，又出現了自適應控制。

二、自動控制系統的基本構成及控制方式

（一）開環控制

控制裝置與受控對象之間只有順向作用而無反向聯系時，稱為開環控制。開環控制的特點是系統結構和控制過程很簡單，但抗擾能力差、控制精度不高，故一般只能用于對控制性能要求較低的場合。

（二）閉環控制

控制裝置與受控對象之間，不但有順向作用，而且還有反向聯系，既有被控量對控制過程的影響，這種控制稱為閉環控制，相應的控制系統稱為閉環控制系統。閉環控制系統又被稱為反饋控制或按偏差控制。閉環控制系統是通過給定值與反饋量的偏差來實現控制作用的，故這種控制常稱為按偏差控制，或稱反饋控制。此類系統包括了兩種傳輸信號的通道：由給定值至被控量的通道稱為前向通道；由被控量至系統輸入端的通道稱為反饋通道。閉環系統能減小或消除作用，但若設計調試不當，易產生震蕩設置不能正常工作。自動控制原理中所討論的系統主要是閉環控制系統。

（三）復合控制

反饋控制是在外部的作用下，系統的被控量發生變化后才做出相應調節和控制的，在受控對象具有較大時滯的情況下，其控制作用難以及時影響被控量，進而形成快速有效的反饋控制。前饋補償控制，則在測量出外部作用的基礎上，形成與外部作用相反的控制量，該控制量與相應的外部作用共同作用的結果，使被控量基本不受影響，即在偏差產生之前就進行了防止偏差產生的控制。在這種控制方式中，由于被控量對控制過程不產生影響，故它也屬于開環控制。前饋補償控制與反饋控制相結合，就構成了復合控制。復合控制有兩種基本形式：按輸入前饋補償的復合控制和按擾動前饋補償控制的復合控制。

三、自動控制系統的分類

篇（9）

中圖分類號：P335+.1文獻標識碼： A 文章編號：

一、自動化儀器儀表的簡介

1. 自動化儀器儀表的定義

自動化儀器儀表是用于化學、物理方面的技術工具和設備，可以檢出測量各種物理量、物質成分。從廣義來說，儀器儀表也可具有自動控制、報警、信號傳遞等功能。顯微鏡、望遠鏡能使人們擴展自己的視野，體溫計能讓人們測量自己的身體的溫度；此外，還有一些儀器儀表如磁強計、射線計數計具有特殊功能，可以感受和測量到人的感覺器官所不能感受到的數據因子。

自動化儀器儀表又被稱作信息機器，因為它的主要功能是信息形式的轉換，可以將輸入信號轉換成輸出信號。信號按時間域或頻率域表達，信號的傳輸則可調制成連續的模擬量或斷續的數字量形式。

2. 自動化儀器儀表的分類

自動化儀器儀表是多種科學技術的綜合產物，有很多種類，有的按用途分類，有的按功能分類，不同的分類方法對應著不同的產品，本文主要介紹兩種分類方法。

（1）按不同用途來分類

儀器儀表有各種用途，有的用在運輸上，比如汽車儀表、拖拉機儀表；有的用在航空上，比如船用儀表、航空儀表；有的用在地質上，比如地質勘探測試儀器、地震測試儀器；另外隨著科學技術的發展，很多儀器儀表應運而生，比如教學儀器、醫療儀器、環保儀器等。

（2）按不同功能來分類

隨著我國自動化技術的成熟和各種行業的需要，產生了各種功能的儀器。比如工業自動化儀表按功能可分為檢測儀表、記錄儀表、計算儀表等；檢測儀表按被測物理量又分為溫度測量儀表、壓力測量儀表、流量測量儀表等。

二、我國自動化儀器儀表行業發展的現狀

自動化的內容在近10 年來隨著電子信息技術和光電技術等相關學科的發展而發生了許多變化。從縱深上講，可以涵蓋從最底層的自動化感應部件、各種檢測傳感器、變送器、各種間接測量設備、各種執行機構等到自動回路調節器、自動控制單元、各種大中小型裝置控制系統到綜合優化調度與協調系統和企業綜合管理信息系統等。從應用的行業性質上分，自動控制系統可以分成以流程過程控制為主的過程控制系統(如各種DCS、回路調節系統等) 和以運動和傳動控制為主運動控制系統( 各種邏輯控制PLC 和傳動控制系統如CNC 等，工業自動化儀器儀表主要是針對自動控制系統而言。

2002 年我國工業自動化儀表制造業共有309 個企業，實現工業總產量136.24 億元，銷售收入133.75 億元，利潤總額8.99 億元。行業綜合水平總體上達到國際八十年代水平。30%的產品實現了數字化，達到國際八十年代末期水平; 約15%的產品實現了智能化，達到國際九十年代水平。品種門類較為齊全，有一定的成套能力。可能承接60 萬千瓦火電站、核電站、30 萬噸合成氨、30 萬噸乙烯、500 萬噸煉油、10000 立方米空分、4000 立方米高爐、120 噸轉爐、日產30 萬立方米城市煤氣站、日處理40 萬噸污水、日產5000 噸水泥等大型工程的控制系統和儀表成套項目。

三、當前的儀器儀表技術存在的主要問題

儀器儀表行業技術發展雖然迅速，但較國外先進的高性能、高實用性的領先技術比起來，我們還存在著10~15年的差距，當前的儀器儀表技術還存在著一定的問題：

1、自主創新成果比例過少，應用技術不足

我國儀器儀表行業的初期是通過引進國外的先進技術，近幾年，也有不少科技型企業加大了自主研發力度，但從總體上說，自主創新的成果還是非常少，并且技術的實用性欠缺。對于一些關鍵核心工藝加工制造技術力量非常薄弱。產生這種現象的原因是因為中外合資與先進技術引進與自主研發嚴重脫軌。

2、中低檔產品居多，研發投入不足

我國現階段的儀器儀表產品較國外比較，大部分都屬于中低檔產品，產品創新能力弱，高端精準儀器儀表數量非常少。其原因是現階段的儀器儀表行業缺少對于高端檢測、數字化精進技術人才，限于各大企業和單位的指導思想和投入規模，研發投入也不夠，包括設備資金、人才培養等各方面的投入。

四、我國自動化儀器儀表的發展趨勢

近年來，經濟全球化的發展要求技術的全球化，計算機和智能機器的發展對儀器儀表的發展有很大的促進，我國應該在現有的技術基礎上，借鑒國外的微電子技術，掌握關鍵技術，生產更多國有品牌，提升國際競爭力。我國自動化儀器儀表技術的發展前景廣闊，與國際自動化儀器儀表的發展相比，可以分為智能化、高精度化和網絡化等趨勢。

1. 智能化

智能化技術是儀器儀表的一種發展趨勢，與國外產品相比，國內產品在智能化方面有很多不足，我國儀器儀表在智能化方面與國外存在明顯差距，因此，我國應該加大創新力度，改變創新模式，在智能化方向改革創新。自動化儀器儀表的智能化是指采用大規模集成電路技術、接口通信技術，利用嵌入式軟件協調內部操作，使儀表具有智能化處理的功能。采用智能化的產品可以很好的自主調節控制，利于信號的傳遞，提高了工業效率，更能適應國際技術的發展。

2. 高精度化

自動化儀器儀表對技術要求很高，只有高度精密化才能提升我國產品的核心競爭力。國外很多儀器儀表產品具有高精度化的特點，我國的產品在這方面明顯落后，因此提高儀器儀表的精密是大勢所趨，也是應對國際激烈競爭的必然選擇。當前的重點是研究和發展多維精密加工工藝，精密成型工藝，球面、非球面光學元件精密加工等工藝。

3. 網絡化

在國外市場以現場總線技術為代表的數字通信網絡技術得到了快速發展，但是我國自動化儀器儀表在總線技術方面還不完善，許多產品功能還不完備，核心技術的掌握也差強人意，因此，網絡化是我國自動化儀器儀表的發展趨勢和方向。發展網絡化就要充分利用計算機數字化通信技術，完成信息的轉換，構造一個龐大的信息化網絡，這樣信號流通順暢，更能提高生產效率。

總結

自動化儀器儀表是很多自動化元件組成的，包括各種功能的自動、智能和微型技術工具。儀器儀表有不同的用途，對應的功能也不同，有的具有測量、顯示功能，有的具有記錄、報警功能。近年來隨著經濟的發展和科學技術的進步，微電子、計算機、網絡通信等日新月異發展的新技術對自動化儀表產生了深遠的影響。我國自動化儀器儀表發展歷史久遠，隨著新技術的出現不斷出現新的儀器，對我國經濟的發展起了很大的促進作用，從目前來看，我國自動化儀表技術發展迅速，但與國際上比起來還是有一定的差距。自動化儀表的改進有重大的應用前景，我國應該加大資金扶持力度，轉變創新方式。

【參考文獻】

[1]杜天旭.謝林柏儀器儀表的發展歷程及趨勢[期刊論文]-重慶文理學院學報（自然科學版） 2009(4)

[2]趙群.張翔.謝素珍.李輝自動化儀表與控制系統的現狀與發展趨勢綜述[期刊論文]-現代制造技術與裝備2008(4)

[3]唐公濤.尹升寶淺談工業自動化儀表的發展趨勢[期刊論文]-科技創業家 2011(4)

篇（10）

1.1 故障注入設備的基本性結構設計體系

我們依照故障注入設備的基本性設計規程進行了其內部技術構造的設計工作，這里試對這一設備技術結構體系中涉及的各個部分的功能性特征展開具體的分析：

1.1.1 控制軟件，用于切實完成設備基本運行狀態的設定操作，切實進行對故障注入過程中的各種參數數值的設定和控制，接受外接測試器組件結構傳輸而來的形式各異的故障現象動態檢測結果，并對故障注入操作過程中產生的技術結果進行針對性的處理和分析。

1.1.2 數字控制模塊，實時接收控制軟件的具體技術操作指令，并在有關指令結構的影響下，相應地產生在故障注入操作過程中的具體化控制信息。

1.1.3 驅動放大模塊，將之前技術端口產生并傳輸而來的控制信號實施放大處理，在此基礎上對信號借口模塊進行驅動操作，同時還要對信號切換模塊，以及故障注入模塊并實施激活命令。

1.1.4 接口適配器，這個設計結構組件的實際功能是切實實現被測單元（UUT）與故障注入設備對象之間的技術性連接以及匹配操作，要針對具體的具備充分差異性特征的UUT專門配置相對應接口型號的適配器，以切實提升故障注入設備對象的通用性特征。

1.1.5 信號接入總線，透過接口適配器能夠同時實現將較大數量的UUT信號線引入到故障注入設備內的技術操作目標，能夠較為有效地規避實施大量故障現象，同時注入操作實踐過程中的重新連線現象，進而切實提升故障注入操作技術行為的可行性特征。

1.1.6 信號接口模塊，充分供給UUT信號線組件的接入端口，保障UUT在未被注入故障性技術參數以及指令的情形下能夠處于正常且穩定的工作運行狀態。

1.1.7 信號切換模塊，根據相關故障對象和參數的注入性操作需求，順利將特定性信號接入總線之上承載的信號，向著故障注入主線的方向完成切換。

1.1.8 故障注入總線，這個總線結構模塊的主要技術功能就是切實完成具體化的故障注入操作行為。

1.1.9 故障注入模塊，這個模塊能夠實現多種不同類型的故障操作技術行為。

1.1.10 外接測試器，實現對故障注入總線實際承載的信號對象的實時變化特征進行檢測，并在此基礎上實現對實際故障注入效果的清晰確認。

1.1.11 顯示模塊，切實顯示信號接入總線中，透過信號切換模塊，切換到故障注入總線技術結構之上的信號通道，并且在這些通道中完成注入操作的故障現象以及故障參數的類型特征。

這一故障輸入設備的整體性工作原理是：利用控制軟件實施故障注入參數的設置操作，相關軟件在默認狀態下自然產生的控制字，通過數字控制模塊的解析處理之后，將會切實形成控制信號，在經過驅動放大模塊的信號放大后操作之后實現對信號接口模塊的驅動化控制操作，再通過信號切換模塊以及故障注入模塊的有關技術操作，實現對故障參數指令的自動注入以及自動撤銷。

1.2 故障注入設備的設計特點分析

故障注入設備具備多個方面的具體技術特征，現將相關特點在設計層面的實現思路簡要分析：

1.2.1 通用性。（1）通過接口適配器，促使故障注入設備和UUT之間實現相互分離，切實避免因硬綁定設計引致的設備單一化應用對象特征；（2）通過設計合理的種類多樣的接口適配器，不但能夠實現在差別類型UUT對象之上的故障注入目標，而且可以實現在成品化UUT中的故障注入目標；（3）在故障注入設備中UUT信號處理組件中可以采用能夠承受大電壓、大電流的技術組件，實現對差別化UUT信號兼容能力的有效提升。

1.2.2 可擴展性。（1）選取信號接入總線與故障注入總線協調配合的技術實現模式，扎實確保信號通道接入以及故障注入技術過程，能夠在結構層面實現充分的相互分離，確保兩個技術對象在存在形態上不具備相互制約格局；（2）在故障信號信息的接入技術實現部分，透過擴展信號接口模塊以及信號切換模塊，能夠直接實現對故障信號接入能力的有效拓展；（3）在故障注入技術部分，透過對故障注入模塊的擴展，直接實現對故障對象注入能力的有效擴展。

1.2.3 無破壞性。（1）通過對接口適配器的采用，有效規避了對UUT線路技術結構的物理性破壞；（2）故障注入模塊中本身具備保護性的設計特征，能夠切實避免對UUT電子元器件產生物理性破壞現象。

1.2.4 易操作性。（1）采用接口適配器實現UUT設備信號的一次性注入行為，避免出現信號接入過程中的重復接線現象；（2）相關軟件功能相對完善、界面呈現直觀，能夠為各種復雜技術操作提供便利；（3）通過顯示模塊可以對技術控制指令的執行正確性展開充分評估，并切實實現對技術操作信息的直觀反饋。

2 設備中主要技術模塊的設計思路

2.1 信號切換模塊

在設備的信號切換模塊的設計實踐過程中，實現了對信號接口模塊的合并操作。在實現故障注入設備與UUT的連接操作之后，在未實施故障信號以及參數注入行為的情形下，能夠透過信號接口結構的相關技術功能，確保UUT能夠正常開展有關技術性工作內容，實際進行故障注入操作的過程中，能夠通過信號切換功能實現對指定信號通道的故障注入目標。

2.2 故障注入模塊

在這里的設備設計實現方案條件下，故障注入模塊實際能夠提供的故障類型主要包括：（1）信號短路；（2）信號開路；（3）信號固低；（4）信號固高；（5）信號錯誤；（6）信號串接電阻；（7）信號與地間搭接電阻；（8）多信號間搭接電阻。

本文選取信號串接電阻、兩信號間搭接電阻的基本故障表現原理展開簡要的分析。

2.2.1 信號串接電阻故障。在實際的故障注入設備運用過程中，可根據實際的技術工作環境需求，進行多樣化的電阻阻值匹配操作，透過數字控制模塊，以控制驅動放大模塊的方式，完成具體的阻值選擇操作行為，通過對系統中涉及的兩個繼電器展開相應的操作，實現將電阻值串入特定的故障注入總線通道的技術目標。

2.2.2 兩信號間搭接電阻故障。在這一技術實踐結構中，通過數字控制模塊，能夠直接觸發驅動放大模塊，使得技術運行體系中的全部開關都處于閉合狀態，進而實現故障注入總線中指定兩通道之間的搭接電阻故障的成功建制。

2.3 控制軟件

依照自動控制故障注入設備的基本運行原理，可以對控制軟件結構的使用與運行原理做出如下分析：

在實際開展設備運行過程中的參數建立操作的過程中，可以通過對用戶界面的建立行為，實現設備運行參數的注入目標，并在這一操作的實現過程中，切實完成UUT用戶基數組件的故障參數注入行為記錄數據文件的建立行為。在實際進行數據加載操作的過程中，可以直接從已經建立形成的數據文件中取出故障參數，在此基礎上自動生成與UUT組件屋密切關聯性的技術性控制字。并以此為基點，實現對故障控制設備向UUT設備組件注入故障的實際技術過程的有效控制。在實際的技術操作行為的進行過程中，應當切實根據技術性控制信息以及與之密切相關的故障注入技術操作實現效果描述分析數據，建構相對應的技術記錄文件，并為后續的技術發展路徑分析行為提供充分的支持。

2.4 故障注入設備的研制實現

依照上文中所論述的設計方案，我們開展了自動故障注入設備的研究實踐行為。我們實際研究獲取到的目標設備，具備40個信號通道的接入總線以及3個信號通道的注入總線，能夠切實實現對上文所述的全部技術故障類型的注入實現，并且能夠有針對性地實現對有關技術運行故障現象的針對性處理，通過這些處理行為能夠扎實實現設備實際運行技術的充分提升。

3 結語

針對自動控制故障注入設備的設計與實現問題，本文從設計思路以及設備基本特點的角度展開了相應的分析，為相關領域的技術人員的工作實踐提供借鑒。

參考文獻

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