自动化控制研究大全11篇

自动化控制研究篇（1）

前言

信息化时代的到来，传统生产模式已经不能满足现代社会的需求，也无法适应我国各项建设的快速发展。科技的更新推动了自动化技术的不断进步，并被普遍应用到各个领域之中。自动化控制具有良好的性能，可以提高我国的各项生产效率，保证工作质量，彻底摒弃传统的劳动模式，解放出更多的劳动力，有效的确保我国经济的稳定发展。尤其在化工领域，自动化技术有着更加广泛的应用，不仅提高生产效率，而且保障了过程安全，从而使整个化工行业的收益得到大幅增加。其中仪表的自动化控制非常重要，提升了总体的化工生产水平，为我国的现代化建设提供有效的保障。

1.化工自动化的概念及意义

所谓化工自动化，就是用自动化装置（自动化仪表、自动装置、计算机等）来代替人，对化工生产过程进行控制和管理的措施，将整个化工生产的过程实现自动化。目前我国现阶段的经济发展形势，化工生产在全国范围内，处于十分重要的地位。传统的生产设备，需要大量人力操作，由于化工生产的特殊性，人员在操作过程中会存在不安全因素，操作中稍有不慎，很有可能会造成事故，对人员安全及公司财产造成重大损害，所以采用现代化工仪表及化工自动化有效减少了人工的辅助，替换掉了繁琐的工作程序，严格控制和监督整个生产过程，提高各项生产指标，让生产过程更加高效、安全。

2.现代化工仪表自动化控制功能

我国是一个发展中国家，科技在不断更新，化工仪表在这个新时代的背景下，其发展前景非常可观。根据现阶段的生产需求，化工仪表的自动化控制主要包括以下几个方面：(1)仪表记忆功能在化工仪表中，硬件设施是非常重要的部分。使用记录功能的过程中，传统仪表所记录的内容较少，只能涉及到某一个阶段，或者是某一项数据的具体情况，一旦遇到相对复杂而繁琐的工作状态，记录就会受到限制，很多内容都会丢失，甚至出现删除信息的情况，原来的一些重要记录将会被强制删除，新的记录也无法顺利保存下来。随着新时代的到来，化工自动化仪表中微型计算机逐渐被应用，计算机具有有较强储存功能，持续记录整个运行的工作状态和情况，为今后化工生产过程中的数据收集、整理及分析，提供有力保障。(2)仪表计算功能化工仪表中，微型计算机强大的计算功能得到了很好的应用。对于一些比较复杂和多变的数据，计算机都能够快速而且非常准确的计算。在化工装置的运行过程中，需要得到一些精确的参数，例如最大值和最小值，或者是一些乘除运算，化工仪表的计算功能在这个时候就起到重要的作用，可以充分发挥其计算的强大优势，快速准确的提供各种数值，简化工作流程，提高生产效率，减少相关生产人员的工作量，优化工作内容。(3)仪表可编程功能在现代化工仪表的制作过程中，有一些关于计算机软件元素，也可以应用搭配在仪表之中，替换掉原有的硬件逻辑电路，让整个化工仪表逐步实现完善，同时也是达到硬件软化的主要目的。在控制电路中，应用一些功能比较全面的控制软件，其软件内部，可以实现控制和优化。在改造化工仪表的过程中，结合计算机软件的应用，摒弃传统的逻辑电路，替换新型的电路，提高化工仪表的工作效率，增加优质的运行性能。(4)仪表复杂控制功能针对现阶段而言，传统的仪表存在很多不足，多数无法进行自身控制，即便有此功能，其控制的内容也十分有限，无法发挥出仪表的真正作用。对于这些问题，自动化化工仪表都可以解决，通过自动化的控制，增强了仪表自身的各种功能，在普通仪表中遇到的一些问题，都可以给予有效的处理。在化工生产过程中，很多问题和风险无法预估，自动仪表可以针对这些问题实施有效的控制，降低各种风险和隐患，减少在生产过程中故障的发生机率，进一步实现仪表复杂控制的优质功能。(5)仪表自动化故障监测功能机械的运作需要庞大的信息和数据，同样在化工生产过程中，所需要的信息数据也非常多，无论是任何一个生产的环节，都包含着十分重要的工艺参数，现代化工仪表的优势便是对所涉及到的重要数据进行快速准确的记录和显示。在传统的仪表中，绝大多数是通过硬件设施进行整个运行工作，如果设备出现了故障的问题，故障位置无法明确显示出来，不能及时进行准确定位开展维修工作，只能人工排除和猜测，耗费大量的人力和物力，影响生产进度。化工仪表自动化的应用，微型计算机的加入，通常在出现故障时，就能够准确及时的找出故障所在，并根据故障所产生的信息和数据进行详细的分析，为设备的检修工作带来巨大的便利，简化了对故障的排查工作，有效节约了更多时间，提升整个化工生产的效率。虽然实现自动化，但还需加强相关工作人员的专业培训，能够在生产过程中对一些异常情况做到实时监控，并能及时做出相应处理，确保整个生产过程的安全性和高效性。

3.现代化工仪表及化工自动化的发展

现代化工仪表以及自动化控制过程中，想要保证长远的发展，需要可靠、安全、平稳的化工生产，更加需要有效的调控、记录、显示化工数据。社会在不断进步中，我国的科技也有了突飞猛进的发展，很多新型的设备也在不断出现，在化工生产领域，也应用到了一些新型的设备，每个不同的化工设备之间，也有更加复杂的联系方式，为了有效保障设备的高效运行，需要投入大量的人力和物力，更加需要财力的支持。仪表实现自动化会对化工装置生产过程中所存在的安全隐患有很大的抑制作用，根据现阶段的基本情况，制定出科学合理的管理手段。对于现代化仪表未来的发展，政府以及相关部门已经在政策层面和经济层面给予了极大的支持，将现代化工仪表及化工自动化的理念进行更为深入的融合，对于化工仪表发展，有着积极的引领和推动作用，其发展情景十分可观。

4.结论

总结全文，在本文之中主要论述的是关于化工自动化控制及化工仪表的研究，当今这个以科技作为主要生产力的社会，自动化控制已经被普遍应用，而如何保证其的效率及质量，成为化工人的重要课题，这同样对今后化工行业的发展有着十分重要意义。我们只有不断逐步实现化工仪表及自动化将传统化工仪表进行一定的完善和替换，才能做到有效的控制，保证对整个生产过程实现监控化，最终为化工安全生产及完成我国的化工生产任务提供强有力的保障。

【参考文献】

[1]丁秋琴,姜盈盈.探讨现代化工仪表及化工自动化的过程控制[J].化工管理,2014(23):178-180.

[2]邓旸,张德良.现代化工仪表以及化工自动化的过程控制[J].民营科技,2015(03):31-35.

自动化控制研究篇（2）

一、水厂制水工艺流程介绍

各个水厂根据实际情况，其工艺流程千差万别，设备有增有减，但基本的流程相似，如图所示。图中主要分为以下几个工艺过程：（1）取水：通过多台大型离心泵将江、河、地表等处的水抽入净水厂。（2）药剂的制备与投加：按工艺要求制备合适的混凝剂，并投入混凝剂及氯气，达到混凝和消毒的目的。（3）混凝：包括混合与絮凝，即源水投入混凝剂后进行反应，并排出反应后沉淀的污泥。（4）平流沉淀：与混凝剂反应后的水低速流过平流沉淀池，以便悬浮颗粒沉淀，并排出沉淀的污泥。（5）过滤沉淀：水通过颗粒介质（石英砂）以去除其中悬浮杂质使水澄清，并定时反冲洗石英砂。（6）送水：多台大型离心泵将自来水以一定的压力和流量送入供水管网。

二、自来水厂自动化控制系统的设计

1、总体结构

水厂的控制系统可以分为三个层次：管理层、主控层和现场控制层。管理层主要完成水厂调度运行的远程监视、自动化数据查询、频信息查询等功能，一般不直接参与到系统的运行控制。主控层对水厂的生产及各站点进行实时监控，它是系统的信息采集和控制的核心。主要包括数据库服务器、水源监测工作站、水厂检测站、交换机、设备、多串口服务器、UPS、GPS 等。通过采集到各站点的数据信息，进行数据分析，负责水厂运行的监视、视频监控、远方控制、调度指挥以及完成必要的管理功能，并向管理层发送必要的数据和信息。现场控制层主要包括四个部分：水源监控系统:位于水源地深井泵配电间，对深井泵的启停进行实时监控，利用监控装置监控深井水位、水泵流量、水泵电动机、电流、电压等；消毒监控系统：位于水厂的消毒间，对发生器的启停进行实时监控，利用监控 PLC 装置监控药剂投加量、阀门启闭、电流、电压等；供水监控系统：位于水厂控制室，对变频调速器、送水泵进行实时监控，利用监控 PLC装置监控水质参数、水泵流量、管网压力、电气参数等；视频终端：主要包括安装在水源地井群、水厂中控室、水厂泵房及水厂厂区的各种摄像机、配件等。

2、水质检测技术

水处理中的自动检测技术，即水质检测技术是保证供水和排水水质的重要手段，也是指导水处理工艺运行过程的重要依据，随着自动化技术、机械制造技术等方面的发展，出现了越来越多的新型自动化检测仪表。目前使用的水处理自动化仪表包括流量、水位、温度、压力仪表以及水质测量分析仪表，如pH测量仪、流动电流检测仪、漏氯报警仪、余氯分析仪、高低浊度在线检测仪等。在流量测量方面，除了传统的电磁流量计外，还出现了大量非接触式仪表。水位测量仪表是水处理中另一类使用广泛的检测仪表，滤池、清水池、格栅配水井、配矾等处都要用到，主要有差压式、静压式、吹气式、浮子式、静电电容式、以及超声波等类型。检测仪表是实现水厂自动化的基础，在日本等发达国家不仅大面积使用现有成熟仪表外，还不断开发出新的检测仪表并发展相关的检测技术，不断扩大检测范围，提高检测精度。

3、水处理控制技术

随着电子技术、计算机技术以及光电技术等相关学科的发展，近十年来工业自动化在各个方面都发生了深刻的变化，包括自动化感应部件、各种检测传感器、变送器、各种间接测量设备、各种执行机构等底层设备，以及自动回路调节器、自动控制单元、各种大小型装置控制系统乃至综合优化调度系统等。随着水处理技术的不断发展，对于水质指标的控制与水处理效率的要求也在不断提高。新工艺、新设备的广泛应用一方面提高了水处理能力，另一方面也对整个系统的控制、协调提出了更加严格复杂的要求。常规控制手段已经成为水处理行业中的薄弱环节之一，需要在现有工业自动化已经取得的成果基础上研究、设计、投用适合于水处理行业的先进控制系统。由于水处理系统（特别是混凝投药和加氯控制过程）是一个大迟滞、非线性、时变的复杂系统，系统建模困难，很难控制好。因此各种先进的控制算法不断提了出来。虽然各种先进的控制理论和算法不断被提了出来，但是在实际的应用过程中，尤其是中小型水厂自动化控制系统中，经典的控制理论仍有着广泛的应用空间。因此本文在研究水厂自动控制理论方面，侧重于经典控制理论及其应用。

4、变频节能系统

在水处理行业中，普遍存在着用水量变化较大的问题，在不同的季节、不同的时段，用户用水的需求量有很大的差别，存在着明显的用水高峰特征，因此水处理厂供水系统的给水压力需要随用户的用水需求量变化而变化。在低峰时，如果水泵机组按高峰期的用水量运行，虽可通过调节阀门来满足用水需求，但供水能量损耗大，而且还会影响机组的正常运行。因此，根据用水需求自动控制水泵机组运行，且实现节能，是水厂自动化技术的一项重要内容。变频调速是一项有效的节能降耗技术，其节电效率很高，几乎能将因设计冗余和用水量变化而浪费的电能全部节省下来。变频调速控制技术，是指以变频调整原理为基础，在保证供水可靠性的前提下，根据供水系统用水量的变化情况，自动调整水泵工况，使之始终尽可能地在高效区间内运行，以达到降低能耗、提高效率的目的。这一技术是比较科学，可靠性较高的一种调节水泵工况的方式。变频器是一种以变频调速技术为基础通过改变频率来调整电机转速的工业装置。作为一种先进的调速装置，变频器不但调速范围广、可靠性高、操作与维护方便，而且节电效果明显。应用变频器来实现变频节能供水，可以采用恒压变量或变压变量两种方式来实现。恒压变量供水系统通过调整变频器转速（即供水流量）来保证供水压力不变，该系统技术比较成熟，应用广泛。变压变量供水系统则根据用户用水量的变化同时调整变频器转速（即供水流量）和供水压力，很明显该方案节能效果更好。但是由于水头损失等受各种因素影响，难以准确确定，实际应用的很少

三、水厂自动化控制系统的发展趋势

随着计算机网络技术的不断进步，建立一个供水系统的综合自动化系统成为可能。在现代化的大型水厂中，除了采用先进的设备和控制技术对厂区内部进行有效控制和管理外，还要求实现对一个城市或地区整个供水系统的综合自动化管理。网络化、智能化、信息化、管控一体化等概念向自动化领域的渗透，使得自动化系统的体系结构面临一场深刻的变革，这种变革也必将对水工业自动化产生重大影响。随着智能传感器、变送器、测量仪表、调节器、执行器等智能设备，以及如专家系统、模糊控制、自适应控制及神经网络等智能控制技术和现场总线技术在水厂中的应用，水厂自动化将会向智能化方向发展。智能设备、智能控制技术很明显是具有“智能”的。现场总线技术则由于将专用的CPU 置入传统的测控仪表，使它们各自都具有了数字计算和通信能力，亦即“智能化”。控制系统的分散化和网络化则主要表现在现场总线的应用上。借助其计算和通信能力，使Internet延伸到现场设备，利用Web技术实现水厂远程监控、调试、维护和故障诊断等功能，从而建成基于Internet的水厂自动化系统。总之，应用Web技术实现综合自动化功能，是信息时代的要求，也是当前水厂自动化网络发展的主要方向。

参考文献：

自动化控制研究篇（3）

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.04.038

1 引言

为不断推动强电传感控制器的优化与更新，针对控制器技术与自动化控制结合应用过程中存在的问题进行深入磨合与管理，从而切实解决匹配问题等，保障自动化控制的未来发展需求。针对其原有控制器技术存在的局限性，提出可行性、长远性的优化建议，真正提升强电传感控制器优化技术研发。但目前因我国经济发展体系等相关缘故，致使自动化控制与控制器技术的结合应用出现阻滞。

2 强电传感控制器工作原理

2.1 强电高压传感机制

自动化控制中强电传感控制器的运行原理主要包括，通过对PLC仪表装置强电高压进行控制，并收集齐PLC仪表装置强电高压信息，然后将其四个PLC仪表装置强电高压信息传送至PLC仪表装置强电高压管理的电子控制元区域，通过电子控制元来精准、合理计算出PLC仪表装置强电高压数据，从而有效推算出PLC仪表装置在减速度过程中，其PLC仪表装置强电的转换数据。

2.2 PLC仪表装置执行控制机制

调节设置：自动化控制运行当中，其PLC仪表装置的制压执行控制调节机制通过接收ECU的数据信息指令，结合PLC仪表装置制压执行控制调节机制的电磁阀设备的运转来有效实现自动化控制的压力加大，从而保障其PLC仪表装置执行控制机制的动作执行。

液压泵设置：针对ECU的信息传输，在可变容积形式的调节机制当中，根据其信息数据指令，来对其PLC仪表装置电压进行掌控，而在PLC仪表装置的制压压力不断调整的过程中，压力逐步减小，从而溢出的制压液体，通过液压泵泵回PLC仪表装置主缸，从而有效制止PLC仪表装置自动化控制系统制压PLC仪表装置踏板的过程中产生改变。

报警设置：PLC仪表装置自动化控制系统如果出现运行障碍，PLC仪表装置控制系统将会亮灯，并发出报警信号，同时由控制系统通过闪烁表现故障代码。

2.3 电子控制机制

强电传感控制器运行过程中，具有多个强电速度传感控制装置，通过对其信息数据的传输，结合传感装置的读取与解码，与此同时将其进行处理与转换，从而在强电速度传感控制装置当中，认知到四个PLC仪表装置强电的速度，并且根据其PLC仪表装置强电速度的情况，实施自动化控制制压动作。针对其传输情况，判断PLC仪表装置强电是否需要自动化控制，如果出现需要自动化控制的信号源，将马上应用其PLC仪表装置自动化控制制压动作，并且传输其12V脉冲控制电压信息至PLC仪表装置制压液压调节装置，利用主缸压力，调节PLC仪表装置的制压控制效果，通断频率基本维持在5至20次/秒。

3 自动化控制系统（强电传感控制器）的使用

如果想要提升制压效果，仅仅PLC仪表装置制压是完全不够。在PLC仪表装置自动化控制系统的制定机制当中，应该更偏向于采用其制压机制当中的制压液体，通过抽取制压液体至分泵当中，再制造回流，从而进一步提升制压力。而且现如今的PLC仪表装置都装有其PLC仪表装置自动化控制系统（强电传感控制器），仅仅只需要控制PLC仪表装置制压踏板，就能够产生自动化控制的效果，并不要求其人为的参与。

在PLC仪表装置自动化控制系统（强电传感控制器）的使用当中，对其PLC仪表装置的速度的快慢控制主要取决于强电的驱动情况。虽然PLC仪表装置自动化控制系统（强电传感控制器）具有一定的制压力，但其PLC仪表装置自动化控制系统（强电传感控制器）并不能有效缩短其辆停止的时间，以及有效的停止，因此，在日常行的过程中，需要保持一定的安全距离。

4 控制器优化高压数据传输技术

自动化控制控制器技术对高压数据传输质量的要求日趋严格，高压数据传输管理也大都采取强电传感控制器控制器模式，但在原有控制器技术运作中，由于很多原因导致控制器技术模式上存在一定的运行问题，致使高压数据传输质量存在瑕疵。自动化控制控制器技术的高压数据传输质量有限，导致产生一些传输质量问题且发现滞后，增加了传输质量问题处理。

因此，自动化控制质量规划应从调查研究现有控制器技术应用入手，分析控制器技术应用强电传感控制器优化模式的薄弱环节，重点解决高压数据传输质量薄弱问题，优化高压数据传输质量，以便提高控制器技术应用的控制能力和适应性。自动化控制应用控制器管理模式，基于专业PLC仪表装置强电数据平台、控制器平台，与PLC仪表装置强电控制器系统相对接，形成综合性综合控制器管理系统，从而及时进行信息传输及更新，有效缩短处理速度，提升运行效率，简化运行流程，真正实现PLC仪表装置强电控制器资源综合性管理。自动化控制只有完善其关键技术，建构技术优势，才能真正做到综合控制器管理、资源共享、流程简化等传输。

5 结论

目前而言，强电传感控制器优化管理技术仍在稳定提升的状态，并且在其未来发展过程中，同样具备了非常可观的发展空间。此次研究通过对自动化控制相关理论的研究，我们探究出自动化控制的运行特点，并将强电传感控制器优化模式理论和与自动化控制控制器技术进行整合研究，希望对以后运行中自动化控制具有良好效用，可以为控制器技术提供一定的借鉴。因此，自动化控制综合性模式运行过程中，需要进一步理清其系统运行流程，通过子系统的优化，融合关键技术，从而达到转换效果，融合自动化控制目前的运行流程及控制器管理情况，实现其故障告警的闭环管理模式，有效保障后续运行效率及质量。

参考文献：

[1]朱洪杰，刘乃明，尚冬梅.自动化控制中弱电控制强电的方法分析[J].科技创新与应用，2016（19）：175.

[2]王志强.农产品及其产地环境中重金属快速检测关键技术研究[D].中国农业大学，2014.

自动化控制研究篇（4）

绪论

近年来国内频发的高楼火灾、自然灾害和突发事件，引起对于灭火、抢险、救灾的特殊装备的关注和需求。灭火、抢险、救灾装备需要在及其复杂和恶劣的操作环境下，能够完成各项灭火、抢险救灾的作业，其中包括灭火、抢险、救灾、应急通讯、医疗抢救、消毒，桥梁和道路修复，甚至人员转移等等。而有效的完成上述作业则对消防装备的性能等智能化指标提出了更高的要求。

1、消防装备智能化控制技术研究的意义及必要性

和国外车载消防装备行业相比，虽然近年来国内的研发能力有了明显的进步，但是对于一些关键设备和零部件还是依赖进口，整车技术更是如此，基本上还没有走出仿制的阶段，主要体现在：

1）我国汽车行业起步晚，技术不完善，缺乏自身技术核心，特别是为特种车提供特种底盘的性能达不到要求；

2）缺乏人性化的操作界面，只是基于传统的技术，满足设备的基本功能要求，使得操作繁琐化，技术操作培训时间长，缺乏考虑宜人化，简单操作化；

3）系统的集成度低，运用简单的开关设备进行操作，信号的采集不完善，数据单一化，整车的配置响应速度慢，出现故障频繁；

4）整车的控制系统缺乏整体机电一体化，机电在整体的协调性较差；

在实际的抢险救灾应用过程中，上述的问题在运用中严重地影响特种车消防装备的性能。因此本文的研究成果拟在提高消防装备整车性能，为国家在特种汽车领域提供高性能的自动化技术及信息融合的消防装备。

2、消防装备智能化控制技术研究内容

新一代基于自动化和信息化技术的消防装备智能化控制技术实现装备智能化、人性化、操作简易化，增强装备的机动性、快速响应能力和可靠性。新一代产品具有友好的触摸屏操作界面、性能优越的移动控制器、应用于汽车的总线通讯局域网等自动化技术设备进行组合控制的特征，通过高度集成的可视化信息系统，使整机的操作、信息的显示、数据的采集、数据的分析、数据的处理和控制，更为稳定，更加简便和直观[1]。

2.1基于虚拟技术的远程控制

虚拟技术的远程控制的运用，主要有以下方面的考虑：

1）虚拟技术的高可靠性，能够处理特殊事件，以保护人员的安全。从而确保特种车面临灾难的正常运行。

2）虚拟技术主要是以电脑的模拟界面要远程的控制，通过数据的高速采集，分析，处理可以稳定的控制特种车的部分设备的运转，甚至整车的控制。

3）可进行远程的故障检测、诊断、修护设备。

因此虚拟技术的远程控制是需要以计算机技术、人机交互技术、信息处理技术、通讯技术为基础，实现特种车的整车的快速响应、高可靠性、高安全性。

2.2友好的人机界面

人机界面（Human-Computer Interface，简写HCI，又称用户界面或使用者界面）：是人与计算机之间传递、交换信息的媒介和对话接口，是计算机系统的重要组成部分。它实现信息的内部形式与人类可以接受形式之间的转换[2]。

友好的人机界面将是特种车辆性能领域的重要研究的课题。系统研究必须考虑系统响应时间、用户求助机制、错误信息处理和命令方式四个方面。此外，显示出错信息时，若再辅以听觉（铃声）、视觉（特种颜色）刺激，则效果更佳；命令方式最好是菜单与键盘命令并存。

2.3特种车辆通用的管理平台

建立特种车辆的通用管理机制，特别对特殊部件的定期的维护、检查和维修，信息数据的采集与对比、分析[3]。如对水泵管路的检查，先采集进液口的流量，压力的数据，再测出液口的流量和压力的数据，扣去水泵本身的机械损耗及前期数据的对比，可以分析出是水泵的性能受损，还是管路的影响，并可以依据数据进行水泵回路的维修，从而大大的节省了维修的时间和对不确因素的干扰，延长水泵管路系统的使用期限。同时也减少了在紧急事件中出现不必要的“小问题”而导致的“大麻烦”。

2.4特种运动平台控制技术

运动控制平台，在扩展硬件资源，优化软件资源配置基础上，充分利用成熟而完备的运动控制技术，将嵌入式结构、PC技术和专业运动控制技术有机结合。其紧凑的嵌入式结构带来的高可靠性和稳定性以及PC强大的扩展能力和兼容能力提高了速度、精度、执行效率，可实现软硬件加密，为设备独立工作和车辆网络化、自动化提供了整体解决方案。特种运动平台控制技术的人工智能自动化技术是基于嵌入系统融合在特种装备上运行的控制系统；大大提高基于虚拟技术的远程控制的稳定性，安全性[4]。

3、消防装备智能化控制技术研究方法及技术路线

消防装备智能化控制技术研究的方法主要依据理论研究与实际应用相结合、理论分析与实验相结合、成熟技术与先进适应技术相结合的方法。

消防装备智能化控制技术研究的技术路线经过9个阶段来实现智能化控制技术的研发和产业化，其中包括：市场调研与需求分析、研究方案确定、关键技术重点突破、研究方案设计、各功能部件模块开发、样机试制与测试、产品优化设计、产品定型测试和产品产业化及示范推广。

结论

消防装备智能化控制技术研究为研发能够应对突发事件并具有高机动性、高稳定性，高可靠性以及具备快速响应能力的智能化特种消防装备奠定基础，并为现代特种车发展提供了新的发展方向，为故障处理及特种装备管理提出新的解决方案。

参考文献

[1]王万良.人工智能及其应用[M].北京：高等教育出版社，2008

自动化控制研究篇（5）

1DCS系统简介以及在焦化生产中的应用优势

DCS系统即分布式计算机控制系统，它具备非常强大的控制功能，既能够进行集中控制，也可以进行分散控制和分级管理，在具体应用中通过网络就可以实现对生产中过程控制级、监控级的有效串联，从实现了对整个工业生产系统的有效管控。将其应用于焦化生产中具备非常好的应用效果，其具体优势可以体现在以下几方面：（1）稳定性和可靠性强。DCS系统工业以太网进行了冗余配置，所以即便在操作站或者工程师存在异常或者故障时，过程站如果不存在问题，整个系统就能够保持稳定安全运行，同时过程站进行了双机热备份配置，所以如果主控卡存在异常或故障，系统就会自动进行备份的切换，有效保证了系统运行的可靠性和稳定性。（2）维修简单。在带电状态下，系统卡带也可以进行插拔，这样即便卡件存在故障，也可以直接更换故障卡件，不需要关闭设备，这样就可以避免影响具体的生产控制。（3）在系统内部设置有自我诊断功能，在具体运行中维护人员可以利用操作站来实现对系统中各相关硬软件的实时检测，从而就可以及时完成对故障的排查和处理，避免因为故障问题而影响系统运行。（4）系统运行中所产生的各项相关参数都会被主动保存并记录在系统中，这样就能够为相关工作人员在后续工作中了解分析和研究数据提供便利。

2DCS系统在焦化自动化控制中的应用探究

在某焦化企业中，整个焦化生产工艺极其复杂，在生产中需要对多个环节和设备进行控制，保证相关温度、气体压力、流量等都能够按照既定标准和要求来进行管控，并且由于生产所需，有许多设备设施都需要在高温高压、腐蚀等恶劣环境下进行作业操作，所以在整个焦化控制中，必须保证各个环节控制的准确性和稳定性。一旦出现流量、压力等方面的参数异常，不仅会影响产品质量的合格率，并且还会导致相关安全事故和环境污染。所以需要通过DCS系统来提升整个焦化自动控制系统的功能性，保证整个生产过程集中控制、分散控制以及分级管理目标的有效实现。

2.1系统构成

在整个焦化自动化控制DCS系统中，为了满足生产需要进行三方面的通信网络配置，办公网络、内部操作网络和过程控制网络，同时还需要结合生产工艺来进行相应数量控制站和操作站的建设配置。在当下的DCS系统基本都是选择JX-300X的Sckey组态软件，在具体生产中需要通过工程师站来进行组态，就完成对相关生产过程信息的采集分析和管控，同时还可以利用信息网络实现对相关数据的传输，保证焦化生产中集中监控和分散管控目的实现。比如在具体的脱硫工艺中，通过组态软件就可以编制相应的程序完成对管式炉煤气压力的实施调节管控，如果经检测煤气压力在1kPa以内，系统就会调控阀门，将其关闭，避免煤气的进一步输入，如果在上述数值以上，则会打开阀门，进而实现对煤气压力的稳定控制，为焦化生产提供一个安全稳定的保障。而在粗苯生产环节，需要通过DCS系统来调节生产中的出口富油温度，因为煤气压力波动相对较大，所以这就会引起仪表调节阀出现反复动作，进而影响调节效果，所以此时就需要通过软件组态，来实现对出口物流温度和煤气流量参数的连锁反馈，并且还需要与串机控制回路共同作用，这样才可以实时监测煤气进量，以此为基础来自动调节炉内温度，确保其的稳定。与以往所用的控制系统进行对比，DCS系统软件组态在控制性能和协调性能方面有着更加突出的优势，能够通过全方位的连锁管控实现对各个回路主态的有效控制，保证整个焦化生产的稳定高效。

2.2实时监控

在DCS系统中设置有相应的监控模块和监控系统，在焦化生产过程中，管控人员可以通过监控系统随时监测脱酸、风机、脱硫、焦炉等各个环节工艺的运行情况和实时参数，并且还可以根据生产要求来完成对控制点的调节、历史记录查询等相关工作。在组态环节需要根据岗位和工作责任来合理划分系统操作权限，观察员具备实时监测工艺测点的权限，操作人员则具备结合生产实际调控回路的权限，工程师具备调节参数的权限，系统管理员权限最大，具备自由调整参数的权利。同时在具体焦化生产中，所有操作小组都可以利用软件组态来查阅浏览其他相关的流程图，但是不具备操作权限，只具备浏览查阅权限。这样在具体计划生产中就可以明确规范和规定相关环节的人员责任和工作要求，进而提高整个生产过程的规范性和系统性，保证焦化生产的有序开展。

3基于DCS的焦化自动化控制系统设计分析

3.1自动化控制系统的设计

在设计焦化自动控制系统时，需要全面结合焦化生产的具体情况和具体要求，对控制系统进行简化优化，提高系统的功能性以及操作难度。整个系统围绕DCS系统来展开研发和设计的，并通过计算机通讯技术来完成对整个生产过程中实时参数和实时信息的采集处理，大大提高了焦化控制系统的稳定性。在设计系统时，需要全面搜集温度、压力、流量等各方面的实施信息，对其统一调控管理。在具体的系统设计中，除了要保证整个系统的经济实用外，还需要尽可能促进系统可靠性、稳定性以及功能性的提高，这样才既能够满足当下焦化生产的需求，同时还可以结合在今后的发展需求和发展特点，不断对其进行升级优化和改造，为焦化生产的可持续发展做出有效贡献。

3.2焦化自动化控制系统平台设计

基于DCS的焦化自动化控制系统主要是从硬件和组态软件两方面入手，来进行具体的平台设计。硬件系统主要指的是控制站、主控制卡、集线器等，控制站在整个焦化控制中起着极其重要的作用。主控制卡的作用是对焦化生产中各项相关信息数据进行采集分析和传输，从帮助管控人员实现对整个焦化生产的准确控制。在控制站内有着各种各样的卡件组合，这些卡件组合能够在焦化生产中有效采集、分析、控制所对应的工艺环节以及设备的信息参数。在自动控制软件系统中，包括监控和组态软件两部分。监控软件部分能够在DCS监控中人机界面，使管控人员能够根据具体工作需求随时切换各生产环节的画面，调控各生产环节的具体参数，同时在整个显示界面中能够将各生产环节的参数信息都显示出来，并且进行各自部分操作时不会对其他部分产生影响，这就给管理控制提供了有效帮助。

4DCS控制系统在具体应用中的问题和改进策略

自动化控制研究篇（6）

中图分类号：TN830文献标识码： A

引言：自动化仪表智能技术的发展不仅影响其自身的发展，对其控制系统的进步也起到很好的促进作用。新时期，随着科学技术与计算机网路技术的不断发展，仪表及其控制系统与计算机网络的连接越来越紧密，并且成为两者未来明显的发展趋势。本文通过对自动化仪表及其控制系统进行研究，提出了两者未来的发展趋势，希望能为相关工作研究人员提供一定参考。

1. 我国自动化仪表的发展现状

自动化仪表是机器设备的一个重要组成部分 ，对机器设备的安全运行起着保障作用 ，自动化仪表的发展决定着工业的发展。在国家的大力支持下 ，我国的仪器以及仪表领域得到了迅猛发展 ，其工业门类齐全、布局合理、技术基本完善 并具备了一定的生产规模。随着科技的发展和投入力度的加大 ，国内自动化仪表产业的规模和竞争力得到了很大提升 ，其产品质量和知名度大大提高 ，一些企业的产品成功打入了国际领域 ，增加了在国际市场上的占有率。但我们必须对自己的产品有清醒的认识，国产仪器无论是精密度、自动化程度还是产品的智能化、数字化、集成化等 ，相对国外而言都还存在很大差距。目前我国的自动化仪器仪表技术相当于国外十年前的水平 ，只有极个别产品可以能够达到国际先进水平。因此在自动化仪表的高科技研究方面仍任重道远。

2. 自动化仪表的分类

自动化仪表根据其生产特点和使用情况可以进行不同的分类 ，如根据仪表使用的动力可分为电动式仪表、气动式仪表和液动式仪表 ；根据组合方式可分为基地式仪表、单元组合式仪表和综合控制仪表等 ；根据安装形式又可分为现场控制仪表、盘装仪表和架装仪表等 ；根据仪表使用微处理器情况还可分为自动化与非自动化仪表 ；根据仪表使用的信号形式可分为模拟仪表与数字化仪表等由此可见自动化仪表的范围很广，不能简单地用统一的标准对所有仪表进行分类，并且各种不同类型的仪表之间还相互渗透，其功能范围也有交叉之处。

3.自动化仪表的发展方向

自动化仪表控制系统技术的发展趋势在很大程度上要受到自动化仪表发展方向的影响。现代科学技术，尤其是计算机技术和电气自动化控制技术的发展极大的促进了自动化仪表的发展，使得自动化仪表在过程自动化的实现、系统自动控制以及对测量数据的自动处理上发挥的作用越来越大，适用范围越来越广。今年入 21 世纪，自动化仪表借助计算机的嵌入式技术，将卫星处理器嵌入到仪表内部，极大的提高了仪表准确度和自身性能。新时期，随着科学技术的进一步发展，自动化仪表已经呈现出智能化、网络化、总线化及开放性等新的特点，虽然我国仪表技术整体上和国外自动化仪表技术相比仍然存在很大差距，但是在某些领域在国际上已经取得很大成果，甚至达到世界领先水平。比如，近几年来我国温度仪表在技术上得到重大突破，红外热像仪得以问世，并且得到非常广泛的应用。同时我国自己生产的低端温度、压力、流量仪表等也出现很大改变，规格、品种、功能越来越齐全，价格却相对低廉，无论是国内还是国际市场都有一定的竞争力。传统自动化仪表存在“跑、冒、滴、漏”等问题。现在这些问题基本上已经得到解决，并且未来的自动化仪表将彻底摆脱这些基本问题。

4自动化仪表及其控制系统研究发展分析

4.1自动化仪表总线化发展趋势

自动化仪表总线化发展成为 FCS 控制系统也即现场总线控制系统，其中现场仪表是指过程控制自动化过程中位于工作现场的各种仪表。FCS 系统是一种全数字化、多站、双向的开放式通信系统，能够中央控制中心与各种现场只能仪表相连，实现集中控制与分散工作的目的。FCS 系统是现在自动化仪表的主要发展趋势，在国际上已经呈现非常明显的发展特点。FCS 系统的一用将为过程测量仪表的发展带来机遇，并且在提高精度和稳定性、降低过程消耗具有重要作用。

4.2自动化仪表开放性发展趋势

近年来高性能的微型处理器为硬件系统核心的嵌入式系统技术，自动化仪表与计算机技术的联系渐趋增多，并且随着时间的发展，其联系将更加紧密。著名仪器仪表生产公司安捷伦公司认为自动化仪表应该具有和计算机进行连接的各种接口，比如打印机接口、USB 接口以及局域网络接口等。其强调自动化仪表的开放性，通过这些接口可以将仪表内部数据非常简便的进行传输，并且通过网络，用户也很容易就能访问仪表内部数据。

4.3自动化仪表网络化发展趋势

FCS 系统的使用基于计算机数字化通信技术，建成了有现场智能仪表和自动控制系统组成的工厂信息网络，并将这一网络作为企业信息网络的底层，在这个最底层但最关键的网络内部，现场仪表发挥了非常重要的作用。随着现代计算机技术和网络技术的进一步发展，相信在不久的将来，必定能够实现自动化仪表的网络化。

4.3自动化仪表控制系统发展趋势

（1）分布式控制系统的发展趋势自动化仪表控制系统的分布式发展与仪表的总线化发展互相支撑，自动互仪表的总线化控制必将促使分布式控制系统的出现。分布式控制系统是从集中式控制系统演变和发展而来的一种计算机控制系统。分布式控制系统就像计算机拓扑结构中的星形结构，由一个中央控制中心，对众多

分散星点集中控制，星点在控制下进行分散工作，灵活性较强。

（2）开放性控制系统的发展趋势自动化仪表开放性控制系统发展趋势与自动化仪表的开放性发展趋势相似，都是基于计算机技术，对控制系统进行分析研究，强调开放性。开放性控制系统同样要求现场仪表和各种自动化设备具有可以与电脑相连或者进行局域网络连接的各种接口，通过接口，控制系统可以对仪表和

设备进行集中管理。

（3）网络化控制系统的发展趋势与自动化仪表发展趋势相似，控制系统也会向着网络化不断发展。自动化仪表总线技术的采用为网络化控制系统的出现奠定了基础，因为这相当于网络拓扑结构的总线型，通过总线型拓扑结构自动控制系统与现场的各种设备实现互联，有利于智能仪表作用的发挥。随着计算机技术和

网络技术的发展，不久的将来很可能产生IP 仪表，此时自动化仪表与计算机和网络已经实现了紧密结合。IP 仪表的使用使得所有仪表都成为局域网的一个节点，网络透明性加大，通过集中控制，彻底实现人工办公与自动话办公的结合。

结束语：最近几年 ，我国在水电方面自动化科技技术的研发越来越重视 ，所取得的成绩也是令人赞叹不已 ，所研发出的计算机监控系统也进入了关键时期 ，关于水电自动化科技技术设备这方面我国已经居于世界前列。本文主要针对已经研发的。项自动化系统进行简单的介绍 ，并分析了当前的使用情况 ，让我们对目前我国水电厂自动化技术的新进展有了一定的了解。当然 ，我们也需要时刻保持谦虚谨慎的态度 ，为面对即将迎来新的挑战和接受的更前言的技术做准备 ，希望水电方面新的自动化技术能够更加进步为我国的水电事业作贡献。

参考文献：

[1]齐一名. 基于多Agent的磨矿过程智能控制系统研究[D].吉林大学,2014.

[2]姚传明. 高温液态铅铋材料回路控制及故障诊断技术的研究[D].中国科学技术大学,2014.

自动化控制研究篇（7）

近年来，我国科学技术飞速发展，人工智能技术的优势凸显出来，而自动化技术在各个领域中广泛运用，特别是电气工程自动化更是由于操作简单、针对性强等优势，在很多领域发挥重要作用。从1956年第一次提出人工智能的概念后，对于人工智能的研究就不断跟进，逐渐形成一个较为完善的科学体系，涉及计算机、自动化、信息技术、仿生学、语言学、控制技术、逻辑、哲学、生物学等多个学科。将其运用到电气自动化控制中，实现精准控制，推动电气自动化工程健康发展。

1人工智能技术概述

经历了三次信息产业改革，计算机快速成为21世纪重要的基础技术类型，为各领域技术发展提供重要的帮助。而在计算机信息技术支撑下，自动化发展、智能化发展以及数字化发展已经成为当今社会中耳熟能详的名词，也是行业已经实现或未来所追求的方向。人工智能在这一背景下应运而生，集合多种信息化技术类型，通过拓展、开发、研究等方式，以相关理论、技术与设备糅合起来，赋予研究对象智能化功能。当然，人工智能也是计算机领域中的一个重要分支内容，能够实现智能化发展，创造出更多有利于人类发展和使用的工具，例如，语言图像识别工具、机械人等都在生活工作中发挥了较大的作用。人工智能的概念是从二十世纪50年代初起提出，对人工智能的研究建立在计算机技术基础之上，同时不断将别的学科理论、技术引入其中。可以说，人工智能技术是一项系统性工程，融合了各个学科知识，对其的研究必须考虑各方面因素，才能实现与人类智能相类似的功能。当然，人工智能技术的发展，是在对人脑工作机制深入研究基础上提出的，借助于计算机编程技术、程序控制技术，对人体大脑信息处理功能模仿，但同时也具有了大脑无法达到的计算功能，将其用于电气自动化控制领域中，可以实现更加便捷的生产模式，控制成本，提升效率。

2人工智能技术在电气自动化控制中的有效应用

2.1分析电气控制的整个过程

电气控制作为电气工程自动化中关键环节，对实现自动化控制做出了巨大贡献。而现代化信息技术发展推动下，人工智能早已经占据了电气控制领域的半壁江山。利用人工智能计算机程序，通过设定相关运行程序参数，就能够实现对电气控制整个过程。在具体电气自动化系统运行当中，需要根据实际情况，选择针对性的控制程序，对各环节进行有效控制，不断减少控制误差的发生，避免对系统运行造成不利影响。人工智能对电气控制过程应用，主要是通过对模糊控制、神经网络控制、专家系统控制。在模糊控制中，主要是指通过电气传统中交流、直流传动作用下实现。通常情况下，电气直流传动控制中模拟逻辑控制包括Sugeno、Mamdani。具体应用当中，Mamdani主要是实施调速控制，而Sugeno属于Mamdani的一个例外情况。在交流传动中，通常利用模糊控制器实现调速，从而对电气工程施工实现有效控制。

2.2有效实现控制及保护功能

利用人工智能技术，能够自动采集所有的开关量、模拟量，并对这些数据进行处理，按照预先设计方案中的要求整合和存储。同时，还能够利用图像生成软件，对电气系统历史运转情况用真实画面模拟并显示出来，这样能够直观地看到断路器、电机、电压设备、隔离开关等运行状态。操作人员能够根据这些具体情况，结合收集到的数据建立图表。但值得注意的是，由于图像画面比字符数据占用的系统资源大，必须考虑到计算机设备、硬件条件等能否符合条件，避免由于图像数据消耗运算资源大而导致系统稳定性受阻。另外，采用人工智能控制界面，能够实现对电气系统远程控制操作，对提升生产效率意义重大，还能够提升电气系统运行的安全性。人工智能技术利用，能够对各个主要的设备模拟量数值、开关状态等进行智能化的挂牌检修，同时对于状态变化、故障报警等问题也会给出有效警报，按照顺序将系统中各项数据都记录下来，在线对负序量计算进行分析。通过电话图像、语音、声光等综合性模式，或通过选择性报警，在具体操作过程中，利用鼠标、键盘能够对隔离开关进行实时的控制，实现远程控制功能。将模拟量故障按照一定顺序进行录波，捕捉相关波形，进行开关量变位、在线参数设置调整等。在运行管理操作系统当中，能够自动保存运行日志，可以实现随时备查，自动生成的报表需要进行及时打印、存储，描绘系统运行曲线。

2.3对电气设备实施优化设计

自动化控制研究篇（8）

0 引言

自动化控制技术是二十世纪发展最快、影响最大的技术之一，在二十一世纪的发展中占有举足轻重的地位，涉及到生产、生活、军事、管理和技术等各个领域。自动化控制技术大幅度提高了工作人员的工作效率，一个工作人员可以利用自动化控制技术控制多个机器进行生产活动，对人们的生产和生活产生了巨大的影响，促进了人们生产生活水平的提高。

1 自动化控制技术应用的领域

1.1 电力系统

自动化控制技术在电力系统中主要应用在电力营销和电力调度两个方面，电力公司利用自动化控制系统改善了电力营销的方法，降低了电力工作人员的工作强度，减少了工作人员发生事故的可能性。自动化控制技术在电力调度中的应用，可以收集处理电力系统运行的实时信息，工作人员可以根据实际情况进行全网指挥，确保电力调度不会出现问题，提高了电力系统的整体安全性。

1.2 化工领域

自动化控制技术重点可编程控制系统在化工领域应用最为广泛，可以将工艺设备和自动化装置进行有机结合，可以降低工作人员的工作难度，改善工作人员的工作环境。可编程系统可以适应化工领域较为恶劣的环境，可以确保化工行业机器设备的稳定性，保证设备工作的正确性，实现机器设备长期稳定地进行生产活动，提高了化工行业的生产效率。

1.3 现代建筑

随着人们生活水平的提高，人们对于自己的生活环境有了更高的要求，对于生活环境的舒适性提出了较高的要求，自动化控制技术在现在建筑中的应用满足了人们这一需求。自动化控制技术在现代建筑中得到了广泛的应用，在建筑消防自动警报系统、建筑安全系统、电力保护系统、暖通空调设备和照明设备等都应用了自动化控制技术。自动化控制技术在现代建筑中的应用降低了事故发生的可能性，实现了节能减排的需要，为人们的生活和工作带来了极大便利性和舒适性。

2 自动化控制技术应用存在的问题

2.1 不规范的业务流程

大部分自动化控制技术应用模型是独立开发，各模型和数据交换流程存在一定的混乱状况，不规范的业务流程阻碍了自动化控制技术的发展。自动化控制技术业务流程不规范，降低了自动化控制技术的竞争能力，控制技术需要其他技术来进行辅助，增加了控制技术的复杂性。不规范的业务流程影响了自动化控制技术的广泛应用，部分行业由于其业务流程而不使用自动化控制技术。

2.2 模型通用性较差

由于我国每个领域的生产工艺有着比较强的多样性，生产工艺流程繁琐复杂，造成自动化控制技术模型通用性较差，不能在各个领域进行推广，造成自动化控制技术应用成本比较高。在已有的生产活动中加入自动化控制技术存在一定的难度，较差的通用性造成企业不能直接引进自动化控制技术，需要投入大量的人力、物力和资金进行研究之后，才能投入生产使用。

2.3 自动化控制系统产品化能力差

我国企业使用的自动化控制系统大量采用了基本的操作系统，没有针对企业的实际情况进行系统设计，不能挖掘出系统的潜力，自动化控制系统产品化能力较差。企业没有对现有的自动化控制系统投入应有的资金和技术人员，没有对系统能力进行深入研究和开发，造成自动化控制系统应有的功能没有得到发挥，自动化控制技术没有得到很好的应用，没有明显提高企业的生产效率。

3 提高自动化控制技术应用的策略

3.1 规范业务流程，提高模型通用性

企业应该对自动化控制技术的业务流程进行规范，增强控制技术的市场竞争能力，提高自动化控制技术的工作效率，促进自动化技术可以在更广阔的领域得到应用。自动化控制技术相关企业可以建立一个技术基本模型，技术模型在大部分领域的应用都可以是在这个模型的基础上进行扩展的，提高技术模型的通用性，促进自动化控制技术进一步发展。

3.2 增强技术产品化能力

企业应该增加对自动化控制技术投入的资金和人力，合理配置技术人才，增强自动化控制技术的产品化能力，挖掘技术潜在的功能，更好地发挥自动化控制技术，提高企业的生产效率。企业可以聘请相关专业人才加入到自动化控制技术研究中，增强技术产品化效果，提高自动化控制技术的应用效率，降低自动化控制技术的成本，提高企业的经济效益。

4 结论

自动化控制技术在电力系统、化工领域和现代建筑等多个领域广泛应用，改善了人们生产和生活。但是在自动化控制技术应用中还存在不规范的业务流程、模型通用性较差和自动化控制系统产品化能力差等问题，需要企业改善自动化控制技术存在的问题，规范业务流程，提高模型通用性，增强技术产品化能力。

自动化控制研究篇（9）

Zigbee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术。主要用于短距离、低功耗且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据、和低反应时间数据传输的作用。在工业控制、智能农业、医疗护理、家庭自动化和远程控制等领域有着充分的应用和广阔的前景。基于ZigBee无线网络技术的自动化控制系统无论硬件还是软件涉及很多模块，其中发射模块与接收模块是整个系统的重要组成部分，注重对其进行研究，对更好的实现ZigBee无线网络技术自动化控制具有重要意义。

1基于ZigBee无线网络技术的自动化控制系统硬件研究

1.1发射模块硬件

系统发射模块负责将传感器传输的4~20mA标准电流信号转化成电磁波，而后进行发射。发射模块包括I/V变换电路、零点迁移电路、单片机等，其中I/V变换电路用于实现将4~20mA电流信号向1~5V标准电流信号的转变；零点迁移电路对1~5V标准电流信号进行零点迁移处理，形成0~4V的电压，以防止A/D转换器资源的浪费；单片机一方面借助I/O对传感器的测量数据进行读取，另一方面，借助SPI接口和下位机射频芯片进行通讯。本文探讨的I/V为无源I/V变换，功能主要借助无源器件电阻实现，同时，进行输出限幅及滤波处理等。当输入信号电流为0~10mA范围时，通过调节电路中精密电阻阻值，实现对输出电压的调节。同样道理将4~20mA输入电流信号转换成1~5V输出。零点迁移电路目的在于实现测量信号的零点调整，电路图如图1所示。单片机拥有很多系统功能，不仅使得其工作性能得以明显提高，而且减少元件应用数目，节约系统及电路面积成本。如增强型UART具备自动地址检测、帧错误检测、间隔检测等多种功能；选择片拥有的高精度RC振荡器并不需要外接振荡器，而且可灵活调节工作频率。

1.2接收模块硬件

基于ZigBee无线网络技术的自动化控制系统的接收模块，由V/I转换电路、D/A转换器、单片机及射频芯片构成。其中V/I转化器是电路的重要元件，以AD694转换器为例，电压输入范围有0~2V、0~10V之分，输出电流范围包括4~20mA、0~20mA，输出程控电流时可与电流输出型D/A转换器配合使用，兼具超限报警、开路功能。另外，受输入、输出范围影响具备的引脚接线有所区别；D/A转换器和单片机的SPI接口相连，如TLV5617转换器与单片机的SCK、MOSI相连。另外，为获得较好的电磁兼容性能，应特别注意绘制良好的PCB，尤其应注重以下内容：首先，在参考印制线路板电流大小影响的基础上，为减小环路电阻，应将电源线宽度适当加粗，并保证地线、电源线走向和数据传输方向相同，以提高其抗噪性能。其次，各集成电路芯片电源输入脚增加适当大小的滤波电容，并和芯片管脚相靠近。最后，考虑到晶振是高频器件，其他信号线应与其保持足够距离。另外，为减小寄生耦合需相互斜交、垂直焊接面与元件面。

2基于ZigBee无线网络技术的自动化控制系统软件研究

基于ZigBee无线网络技术的自动化控制系统各项功能的实现，除需硬件支撑外，还需有完善的软件系统支持。

2.1发射模块软件

发射模块的软件程序包括初始化程序、寄存器配置程序、发射端程序等。其中初始化程序包括单片机I/O口的配置、SPI寄存器初始化、看门狗的关闭等。单片机I/O口模式有配置寄存器决定，除三个特殊的I/O管脚，以管脚为单位，可使用软件对其他管脚的输出类型进行配置。输出类型包括仅为输入、开漏输出、推挽、准双向口四种类型；SPI寄存器包括主模式、从模式两种模式，具有写冲突、传输完成标志保护功能。以LPC935SPI为例，其包括SS、MISO、MOSI、SPICLK四个管脚，以及SPDAT数据寄存器、SPSTAT状态寄存器、SPCTL控制寄存器，配置代码为：MOVSPCTL，#0DCH；看门狗定时器借助系统可通过上电复位，实现其从错误代码操作中的恢复：配置代码为：MOVA,WDCONCLRACC.2MOVWDCON,A射频芯片借助SPI兼容接口进行配置，该接口具备读与写缓存数据功能的双重功能。SPI接口对数据与地址进行转换时，CSn脚应处于低电平状态，否则取消转换。当CSn变低时，头字节开始转换前，MCU需等待至SO脚变低，即，电压调节器已处于稳定状态，晶体处于正常运作中。当对寄存器进行写操作时，每当待写入的数据字节传输到SI脚时，状态字节会被传送至SO脚。另外，为提高连续地质寄存器的访问效率，应注重在地址头部设置突发位。不过，不管是读访问还是写访问，其终止均应沟通过设置CSn为高实现。寄存器由命令滤波、状态寄存器、配置寄存器之分，但对寄存器进行配置时应先将射频芯片开启。无线发射模块电能有电池提供，为实现其使用寿命的进一步延长，应使系统工作时间尽可能减少，即，非工作时应处于睡眠状态。同时，考虑到自动控制系统参数变化不够迅速，可考虑定间隔进行数据测量。发射端主程序流程如图2所示。

2.2接收模块软件

射频芯片具备可选的在特定可控时间之后，实现接受自动终止功能，即射频芯片并非总是处于接收模式等待数据，而是从休眠状态周期性激活，实现对数据信号的侦测。如LPC935休眠时被射频芯片激活。当射频芯片成功对数据包同步词汇进行侦测时，便将外部中断信号发送给LPC935。LPC935对中断信号做出相应后，对Receive（）函数加以调用，当数据被被接收，地址无误后，将应答包发射给发射端，表明已经成功接收到数据。当接收端完成数据接收任务后，并进行休眠状态，直到下次数据信号到来才被激活。

3结论

Zigbee技术具有功耗低、成本低、网络容量大、时延短、可靠性强的特点与优势，研究基于ZigBee无线网络技术的自动化控制系统，对zigbee技术实际应用的实现具有重要意义，但因涉及的专业知识较多，为保证整个系统的正常工作，应结合具体的功能要求做好硬件、软件的规划与设计。本文通过对基于ZigBee无线网络技术自动化控制系统的研究得出以下结论：（1）硬件是ZigBee无线网络技术自动化控制系统相关功能实现的基础，因此，结合具体需求选择性能优良的硬件，发射模块应注重微控制器、射频芯片以及I/V变换电路、零点迁移电路的合理设计。接收模块硬件设计时尤其应将重点放在D/A转换器、V/I转换器的选择上，结合系统要求选择合适信号。（2）软件在ZigBee无线网络技术自动化控制系统中发挥至关重要的作用，发射模块软件设计时应注重程序初始化、射频芯片初始化的的设计。接收模块软件应从整体上进行设计，确保设计的合理性、实用性。

参考文献

自动化控制研究篇（10）

中图分类号：S625.5 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）26-0026-03

1 绪 论

1.1 选题的背景和意义

现代温室极大地促进了设施农业的总体发展水平。随着大棚技术遍及范围越来越广，大棚数量也不断增多，因此如何更好地控制大棚内的环境便成为人们喜欢研究的一个新课题。传统的温度控制方法是把温度计挂在温室大棚内来获取里面的实际温度，而后依据测得的温度与标准温度相比较，看温度是否合适。这种方法不但必须人工来完成，而且效率也很低。况且照目前的实际情况，传统的温度控制方法就更加不可行。这些问题致使我国农业生产的效益很低，因此，智能化温室控制系统的研究显得至关重要。它能在生产成本很低的情况下给作物生长创造一个最佳的环境条件，有利于我国农业的快速发展。

1.2 国内外研究现状和发展趋势

温室栽培技术起源于我国，但我国的温室技术发展非常缓慢，到20世纪60年代仍然处在很低的生产水平。传统温室以塑料大棚、日光温室为主，这类温室成本低效益好，但设备相对简陋、环境调控能力差。

随着单片机技术和传感器的发展，逐步兴起了一种有利于资源节约的高效设施技术的智能温室控制系统。特别是随着20世纪70年代微型计算机的诞生，更使温室环境控制技术有了天翻地覆的变化。至20世纪80年代，以微型计算机为核心的温室智能控制系统在国外一些国家已经向完全自动化、无人化的方向发展。

总之，我国的智能温室控制系统研发较晚，全面的环境控制技术研发才刚开始。同国外先进化的水平比较，还滞留在初级阶段。

1.3 主要的研究内容

本设计主要完成了三方面的工作：

①确定整体的设计方案；

②是设计传感器的软硬件系统；

③是设计单片机及通信接口。

本文针对温室内存在的诸多相互影响和制约的因素，设计出了基于单片机AT89S52的智能化温室控制系统。该系统融合了信息采集技术、信息传输技术、信息存储技术及信息处理技术，可以对农作物的生长情况做到全面、实时监测，实现了温室环境检测智能化。

2 智能化温室控制系统的整体设计及相关技术研究

在外界环境中，温度作为影响植物生长环境的主要因素，植物在在生长过程中的一切生物化学作用，都应该在适宜温度条件下进行，温度因素在空间上随着纬度和海拔的变化而变化，在时间上会由于四季及昼夜的改变而变化，不同品种的农作物对环境温度的要求也有所不同，相同品种处在不同生长阶段农作物对温度亦有不同的要求，因而智能化温室控制系统的设计就显得尤为重要。

2.1 系统功能设计

智能化温室控制系统的主要功能有以下几方面：

①首先系统要实现对室内温度参数的实时采集；

②系统采用RS-232串行通讯方式，使得通信系统具有较高的可靠性和灵敏度、较好的实时性和较强的抗干扰能力；

③系统设备能够实现存储、远程通信等功能；

④在温度超限时实现报警；

⑤系统能够实现长时间测量数据并记录。

2.2 系统设计原则

温室控制系统的设计应保证系统具有可靠性、易于操作、高性价比等优点。

2.2.1 可靠性

在实际应用中，系统的可靠性是实际应用的前提，设计时提高系统的可靠性一般从以下几个方面着手：选用性能较好的元器件；在设计电路板时不要胡乱布线且接地处设计要合理；要在容易受干扰的地方采取适当的抗干扰措施来保证系统的可靠性。

2.2.2 易于操作

系统操作和维护方便在设计系统时，应想办法尽量将复杂的操作内置化，这样能方便不同阶层的人使用。

2.2.3 高性价比

系统控制芯片为单片机，单片机不仅体积小、功耗低，其最大的优势是其性价比高。性价比是决定单片机是否能够广泛使用的一个极为关键的因素。

2.3 系统设计方案

温室控制系统单片机为控制核心，其中测量温度采用DS18B20温度传感器作为测量元件，构成了智能温度控制系统。温室控制系统具有温度测量电路、数据的存储及显示电路，语音报警电路等。系统设计方案，如图1所示。

3 硬件设计

本系统是以单片机为核心，它可以完成温湿度的采集、处理、显示并自动控制等功能。其硬件电路由温湿度传感器、RS-232串口通信、单片机和计算机三部分构成。单片机通过对温度传感器DS18B20进行编程来获取温度值，并将数值通过串口通信传送给计算机。

计算机主要是进行编程，控制温度的显示和报警等。经过综合考虑，最终我们选用AT89S52为微处理器。

DS18B20的测温原理，如图2所示。

4 软件设计

能化温室控制系统的整体功能的实现是在程序的控制下完成的，温室控制系统采用模块化设计，温室控制系统的软件设计与硬件设计思想一致，系统针对不同的功能将系统分成各种不同的程序模块，并对其分别进行编程、修改与调试，系统通过主程序、中断处理程序来实现对各程序模块调用，最终其连接起来完成整个智能化温室系统的功能。

软件部分采用程序模块化的方法将程序分为几个程序模块，然后针对每个模块分别设计程序，使各模块结合起来实现协调工作，最终实现对温室中温度的实时控制。智能化温室控制系统由多个独立的子程序构成，各个子程序之间通过软件接口相连，这样既便于连接、调试，也便于修改和移植。智能化温室控制系统的软件部分主要完成数据的处理运算、实现通信联机、实时数据显示和采集，系统参数的设置、语音报警等。智能化温室控制系统测控软件主要与硬件系统相结合，共同完成对系统环境参数的实时采样、实时处理数据以及与PC或移动终端通信等功能， 软件系统也能够根据模块程序自动将结果与设定的阀门报警值进行比较， 若检测的值超过设定的阀门值， 系统将启动报警电路报警。

主程序模块的主要功能是调用各种数据处理子程序和实现智能化温室控制系统的自检功能，通过主程序对子程度的调用来实现打开湿帘泵、启风机和关闭遮阳网等降低温度措施。在温度低于程序对温室控制系统设定值后，通过主程序对子程度的调用来实现打开遮阳网和补光灯等措施。这样就使得各程序模块有清晰架构，无论是维护还是修改都非常便捷。主程序程序框图，如图3所示。

5 仿真与调试

绘制完电路图后，需要Keil已编译写好的AT89S52的设计程序，将鼠标移动至AT89S52 芯片上，双击即可完成程序的添加。当双击时，会进入一个设置的对话框，在对话框中可以设置单片机系统的晶振频率，在这同时可以设置输入程序的路径，单击OK键就能够完成输入设置，并将已编译好的程序添加到AT89S52中，当再回到Proteus设计电路界面时，左键点击位于Proteus主界面左下方的开始按钮，这样就可以进行电路仿真。Proteus实现的是交互式仿真，在仿真进程中能够根据系统的需要操作各开关、控制按钮等器件，系统会真实地反映出仿真结果。在仿真开始后，通过程序编译来设置上下限温度，当温度值超出或低于所设定的范围时，就会启动报警系统。

设置温度上限为25 ℃，温度下限为10 ℃，如图4所示，此时温度是43 ℃，高于上限温度，此时启动报警系统，看到警灯亮报警。

6 结 语

本文针对温室大棚测控系统的研究，运用了单片机技术、通信技术、传感器技术、电子技术和自动化等专业知识。在设计和开发的过程中，综合目前一些先进的测控理念并紧密结合温室大棚的实际情况。本文遵循系统的需求，进行总体分析与设计、模块化设计、详细设计，并对系统的可靠性和抗干扰进行了设计。

参考文献：

自动化控制研究篇（11）

中图分类号：TU201.5 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）32-0024-02

近年来，我国供水事业不断发展，电气自动化控制技术作为一种先进的技术在供水设备中的得到了广泛的应用，极大地提高了供水工作的工作效率，也为供水企业的发展提供了必要的动力，可以说电气自动化控制技术在供水设备中的应用对于供水事业来说极为重要。

1 供水设备电气自动化控制技术的特点

电气自动化控制技术在一些供水企业中已经成为一种核心技术，在供水工作中得到的广泛的应用，在其应用的过程中，能大大提高工作效率，减少了人力资源的投入，而且能使控制工作中得到的数据资料更加完整可靠，保证供水工作的质量。电气自动化控制技术已经不再是一种可有可无的技术应用，为供水工作带来的极大的便利，促进了供水企业的发展。供水设备电气自动化控制技术主要有以下特点。

1.1 在恶劣的环境中完成工作

有些供水设备周围环境较差（如温度、湿度、辐射等），供水设备存在的条件十分恶劣，如果工作人员长期在这种环境中工作，那么就会严重影响到他们的身体健康。针对这种情况，电气自动化控制技术就发挥了最大的效果，在一些供水工作中必不可少的、工作人员又难以深入的工作环境中，通过对供水设备自动化控制和操作，能减少工作人员带恶劣的工作环境中工作的机会，提高他们身体健康的水平，同时也弄哪个提高工作效率，而供水企业的工作带来了极大的便利，而且也能减少人为工作带来的不必要误差，提高供水工作的质量，对于供水事业的发展有极大地促进作用。

1.2 高效完成供水工作

供水设备电气自动化控制技术在如今实现了快速的发展，这与它能高效的完成供水工作有密不可分的联系。在自动化控制系统中，有特定的操作程序来控制每一个操作过程，同时记录操作过程中详细的数据信息，针对供水设备工作地点的变化能及时的更换操作代码，使工作指令能更快速、更准确地下达到供水设备中去。这同原本的人工操作相比，既能保证及时性，更快的将操作指令下达到各处，又能减少操作失误，准确的将工作指令下达到供水设备中，保证供水工作的高效完成。

1.3 自身保护作用

在供水设备电气自动化控制技术中，由于控制的独享数量并不多，能更快地完成对数据信息的收集和分析，有一定的自动保护装置能保证数据资料更准确，控制工作更加高效。电气自动化控制技术在供水设备中应用由于工作环境、工作内容等方面的限制会有一定的伤害，极大地影响了正常的供水工作，而电气自动化控制技术就能将这种影响降至最低，自动保护装置能在第一时间反应，对供水设备进行保护，有效地满足对供水设备的控制要求。

1.4 远程传播速度快

供水设备电气自动化控制技术应用时，能保证控制系统在第一时间将数据资料传输出去，对于系统的控制速度较快，在短时间内就能完成对电气自动化控制系统的控制工作。同时还能实现对数据资料的远程监控，对远程监控设备进行信号输出，在供水设备中应用的时候不用工作人员在近距离控制，可以远程控制监控对象。

2 供水设备电气自动化控制技术设计理念

在供水工作中，供水设备电气自动化控制技术主要有三种设计方式，都能实现对供水设备的自动化控制过程，能实现自动调节来改变供水压力，实现供水工作距离和高度变化，保证足够的供水压力，三种设计方案可以具体阐述如下。

2.1 集中监测

集中监控理念是用一个独立的处理器完成对供水设备的控制过程，其优点是能实现对运行过程中的维护，而且操作较为简单，能更好的完成对供水设备的运行工作，在出现问题的时候也能更好的维护，保证供水设备的正常运行。不过其缺点是一个独立的处理器尽管减少了工作上的复杂之处，可是也将供水设备的全部处理过程都集中在一个处理器上处理，这样处理速度就会下降，而且随着控制方面的增多，还会投入大量的成本，同时只能在近距离实现监控过程，一旦距离过远，那么无论的电缆的费用还是供水质量都会大大下降，而且还会出现更高频率的供水工作操作失误，同时应用过程也只局限于较为简单防护的设备中，不具有普遍性。

2.2 远程监控

远程监控理念能实现对供水设备的远距离监控工作，对远距离的信号实现输入和输出，达到远程监控的目的。这种理念的优点就是能更好地根据距离安排电缆的工作，减少电缆的使用数量，降低了供水工作操作成本，同时在材料上的运用上简单易得，对于供水设备运行过程中的数据资料能更好的收集并进行处理，完成对对供水设备的远程控制工作。不过这种理念也有一定的缺陷，最主要的一点就是不能完全体现电气自动化控制技术的特点，而且远程监控必定要实现对数据资料的远程传输和处理，这样在传输过程中工作量较大，会降低传输速度，也会在传输过程中发生数据流失问题。

2.3 现场总线监控

现场总线监控理念能实现对供水设备工作现场的总体监控，将所有的自动化控制功能都集中到处理器上，能实现对数据资料的收集、分析和处理过程，更好的促进供水设备的运行。这种理念的优点就是能实现对供水设备运行过程更好的监控，也能提高现场监控的准确性，让对供水设备的监控工作更加高效，也能实现对监控信号和数据资料更准确、更快速的整理。不过由于现场总线监控，也会出现一定的管理上的问题，导致控制功能混乱，对监控信号的收集和传输并不全面，影响了供水工作的正常进行。

在实际的供水设备电气自动化控制技术应用中，每一种设计理念都会根据具体的使用要求而应用，从不同的距离要求、信号要求、数据资料要求和工作面积等方面的要求而不断的选择和改进，更好的满足供水工作的需求，提高电气自动化控制系统的应用。电气自动化控制技术在科学技术不断发展的过程也有了更好的发展，能实现工作效率的再一次提高，而且与计算机网络技术的结合更加紧密，能大大地提高对供水设备的监控过程，同时也能实现对供水设备实际工作状态视频的在线传输，提高通讯的功能，在具体的应用中能保证在供水设备中起到更大的作用。

3 结 语

综上所述，电气自动化控制技术在供水工作中发挥着重要的作用，尤其是在供水设备运行中的应用，能更好地控制供水工作的整个过程，也能对供水设备的工作实现远程监控，对于供水工作来说有重要的意义，因此需要加深对供水设备电气自动化控制技术的研究工作，进一步促进电气自动化控制技术的发展，更好地促进供水事业的发展。

参考文献：