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自動控制論文:分析微波高溫的自動控制系統(tǒng)設(shè)計
摘 要:本文從微波加熱的基礎(chǔ)理論出發(fā),使用TLC2543溫度采集芯片,設(shè)計了微波高溫自動控制完整系統(tǒng)。該系統(tǒng)完成了所有軟硬件設(shè)計,并實現(xiàn)了單片機與PC機的通信軟硬件調(diào)試。實驗表明,該系統(tǒng)簡單可行,并實現(xiàn)了溫度曲線的實時顯示與控制。
關(guān)鍵詞:微波高溫溫度采集自動控制
微波高溫加熱技術(shù)是通過使用微波能量將加熱物體加熱到400℃以上并對加熱物體進(jìn)行燒結(jié)或者熱處理的一類技術(shù),與傳統(tǒng)加熱技術(shù)相比較,其不同之處在于,微波直接對加熱物體或物體本身整體進(jìn)行加熱,有傳統(tǒng)加熱所不具備的優(yōu)點,因此有著很好的應(yīng)用前景。
1、微波高溫系統(tǒng)設(shè)計
本文介紹的微波高溫系統(tǒng)由以AT89C52單片機為核心的主控與運算模塊、溫度采集模塊、功率控制模塊、串行通信模塊以及人機接口模塊組成的。其組成框圖如圖1所示。
其中,AT89C52作為控制的核心部件,是整個系統(tǒng)指令的執(zhí)行部件。主要負(fù)責(zé)采集溫度傳感器傳送過來的溫度數(shù)據(jù),根據(jù)操作用戶的信息來控制輸出功率.同時通過串行通訊方式,把系統(tǒng)參數(shù)傳遞給上位機。微波功率源是由微波電子管、環(huán)行器和功率監(jiān)視器組成;溫度采集模塊作用是通過溫度傳感器實時檢測被加熱材料的溫度;人機接口模塊包括按鍵輸入和LCD顯示,其中按鍵輸入是操作人員輸入控制參數(shù)的接口,LCD用來顯示被加熱材料的溫度和系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài);功率控制模塊是用來控制磁控管的輸出功率的大小;通信模塊利用了AT89C52內(nèi)部提供的全雙工異步串行口。
2、硬件電路設(shè)計
2.1 溫度采集模塊
該系統(tǒng)的溫度采集模塊是以AT89C52為核心,由紅外測溫儀采集的溫度數(shù)據(jù)經(jīng)過低通濾波器濾除噪聲后進(jìn)入TLC2543的AIN0通道進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)換后的溫度數(shù)值同時在液晶上顯示,圖2。
其中TLC2543是TI公司的12位串行模數(shù)轉(zhuǎn)換器,使用開關(guān)電容逐次逼近技術(shù)完成A/D轉(zhuǎn)換過程,是具有11個模擬輸入通道的串行A/D轉(zhuǎn)換器,具有簡化比率轉(zhuǎn)換刻度和邏輯電路、模擬電路,以及隔離電源噪聲等特點,能滿足大多數(shù)高精度多通道數(shù)據(jù)采集的要求。
2.2 功率控制模塊
功率控制模塊在系統(tǒng)中主要實現(xiàn)對加熱材料溫度變化的快速控制,避免熱失控。因為在微波加熱的過程中,材料的介電損耗是變化的,當(dāng)溫度到達(dá)某一值時,材料的介電損耗會急劇升高。本系統(tǒng)中微波功率控制主要采用調(diào)節(jié)相位角的方式,即通過改變交流電壓正負(fù)半周的導(dǎo)通角來控制功率大小。
2.3 串行通信模塊
本系統(tǒng)中的通訊模塊主要是利用單片機的串口通訊功能把溫度傳感器檢測到的加熱材料的溫度數(shù)據(jù)實時的傳給上位機,其中單片機與上位機可以通過串行通訊端口RS-232進(jìn)行信號轉(zhuǎn)換,圖3。
2.4 人機接口模塊
人機接口模塊包括按鍵輸入和液晶顯示兩個部分。其中鍵盤主要實現(xiàn)輸入加熱材料的參數(shù)、系統(tǒng)的啟動和停止、系統(tǒng)時間的設(shè)定等功能。由于系統(tǒng)端口資源緊張,所以通過P2口擴展了74LSl38,以總線驅(qū)動器HC244和地址鎖存器HC373組合的方式設(shè)計鍵盤,可以控制多達(dá)64個按鍵。液晶顯示部分采用日本SEIKOEPSON公司出品的液晶顯示控制器SEDl330作為控制芯片,可以在微波高溫加熱過程中顯示輸入的加熱材料的參數(shù)以及系統(tǒng)的工作狀態(tài)。
3、軟件設(shè)計
本系統(tǒng)中,數(shù)據(jù)采集程序用匯編語言編寫,單片機是測溫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集端,它主要完成對測溫傳感器溫度數(shù)據(jù)的讀取、存儲以及同上位機的中斷通訊,由上位機對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。其中主程序、串行通訊中斷模塊分別如圖4、圖5所示。
4、結(jié)語
本文運用微波加熱理論、計算機接口技術(shù)、數(shù)據(jù)采集和處理等理論完成了微波高溫自動控制系統(tǒng)的設(shè)計。在經(jīng)過硬件接口和軟件程序的調(diào)試后,證明該系統(tǒng)具有較好的實用性和應(yīng)用前景。
自動控制論文:造紙配漿自動控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)
導(dǎo)讀:紙漿配漿采用絕干量比例控制方式,自治漿池和廢紙漿池的紙漿以一定的絕干量配比打入成漿池充分混合,同時送往造紙車間的成漿的濃度需要控制在工藝給定要求范圍內(nèi)。控制程序采用自行開發(fā)的組態(tài)軟件DDCRun進(jìn)行設(shè)計,顯示操作程序使用VisualC++6.0開發(fā),接口程序利用WinDriver進(jìn)行開發(fā)。在本系統(tǒng)中,控制程序采用軟件組態(tài)方式實現(xiàn)
。
關(guān)鍵詞:紙漿,軟件組態(tài),動態(tài)鏈接庫,DDCRun
0.引言
隨著造紙機車速的提高和設(shè)備的更新,原來的配漿箱方式配漿已逐步被管道配漿方式替代,而在管道配漿方式中,采用的三種配漿方式包括流量給定控制方式,比率自動控制方式和絕干量配比自動控制方式。配比自動控制方式按參與配漿的絕干纖維量來計算和控制各種漿的配比,具有配漿效果好,漿種配比穩(wěn)定等優(yōu)點。
1.配漿自動控制系統(tǒng)總體設(shè)計
紙漿配漿采用絕干量比例控制方式,自治漿池和廢紙漿池的紙漿以一定的絕干量配比打入成漿池充分混合,同時送往造紙車間的成漿的濃度需要控制在工藝給定要求范圍內(nèi)。為了保障生產(chǎn)的正常運行,防止成漿池缺漿和滿漿,在控制廢紙漿和自制漿的絕干量配比同時,需要控制廢紙漿和自制漿的濃度和成漿池的液位。
2.配漿自動控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計
2.1 硬件結(jié)構(gòu)
2.1.1濃度的檢測與控制
濃度計采用武漢宇通儀表有限公司的DBNZ-1200型的動刀式紙漿濃度變送器,電動調(diào)節(jié)閥選用上海中泰自動化儀表廠的ZAZC型電動調(diào)節(jié)閥。
2.1.2流量的檢測與控制
流量計采用上海光華儀表廠的LDG-150S型的電磁流量計,檢測精度為0.5%,長時間測量累計誤差小于1%。伺服放大器采用上海自動化儀表十一廠的ZPE-2010型伺服放大器,變頻器采用日本富士通公司的5000G11S/P11S變頻器。
2.2 硬件抗干擾技術(shù)
在此主要采用那RC濾波抗干擾技術(shù)。我們選用了光電隔離的多功能HY-6040A/D板,該板使用三總線隔離的形式,使其抗干擾能力大大增強。在此基礎(chǔ)上,我們在810接口板上設(shè)計了RC濾波電路。對于變化速度很慢的直流信號,在儀表輸入端加入濾波電路可使混雜于信號的干擾衰減至最小,這樣我們就有效的提高了系統(tǒng)的硬件抗干擾能力。參考網(wǎng)。
3.配漿自動控制系統(tǒng)的控制策略
本配漿控制系統(tǒng)控制部分可分為絕干量配比控制;廢紙漿和自制漿濃度控制;成漿池液位的控制及聯(lián)鎖控制,各控制部分具有耦合作用。
絕干量配比的控制較為復(fù)雜,廢紙漿、自制漿的濃度、流量變化等都會對配比控制產(chǎn)生干擾,同時配比控制時又要考慮到節(jié)省能耗。通過對配比的分析,對配比中比重占較大的自制漿,我們將自制漿泵滿負(fù)荷運行,而讓廢漿泵根據(jù)給定的配比,采用帶有延遲環(huán)節(jié)的增量PID控制算法控制。
廢紙漿和自制漿的濃度的控制,由于兩者相互不影響,且受其他影響較少,我們分別通過控制相應(yīng)電動閥的開度來控制加水量,從而控制紙漿的濃度。參考網(wǎng)。采用較為典型的閉環(huán)控制策略,控制算法采用增量式PID控制。
紙漿液位的控制,紙漿液位的控制是本控制系統(tǒng)的一個難點,由于攪拌器的動作及液位本身的不穩(wěn)定,給液位控制帶來了困難。參考網(wǎng)。我們采用了帶聯(lián)鎖的液位寬限開關(guān)控制策略:
3.1 以成漿池液位為主控制對象,設(shè)立成漿池液位高低限開關(guān),成漿池液位高于高限開關(guān)時,自動關(guān)閉廢漿池泵和自制漿池泵;如果成漿池液位低于低限開關(guān)時,根據(jù)自制漿池和廢漿池液位要求,確定是否啟動廢漿池泵和自制漿池泵控制。
3.2 考慮到液位的波動,在對采集的液位數(shù)據(jù)進(jìn)行平均濾波的同時,對限位開關(guān)值設(shè)立寬限,寬限值的大小通過實際試驗確定。當(dāng)液位波動值小于寬限值時,則不動作;只有當(dāng)液位變化值大于寬限值時才進(jìn)行相關(guān)動作。
3.3 考慮到廢漿池與自制漿池的聯(lián)鎖要求,啟動廢漿池泵和自制漿池泵時必須滿足:廢漿池和自制漿池的液位必須同時都大于設(shè)定的下限值。同時,濃度控制電動閥也產(chǎn)生聯(lián)鎖動作。
4. 配漿自動控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計
在本控制系統(tǒng)中,軟件必須安全,可移植性和可擴展性好,參數(shù)修改方便,調(diào)試簡單。本系統(tǒng)軟件分為:控制程序,顯示操作程序,數(shù)據(jù)采集程序。各個部分分別開發(fā),并通過DLL結(jié)合成一個有機整體。
控制程序采用自行開發(fā)的組態(tài)軟件DDCRun進(jìn)行設(shè)計,顯示操作程序使用Visual C++6.0開發(fā),接口程序利用WinDriver進(jìn)行開發(fā)。系統(tǒng)軟件的各個組成部分通過DDL實現(xiàn)連接。
4.1 數(shù)據(jù)采集程序
WinDriver可用于各種接口程序的開發(fā),在本系統(tǒng)中,我們 采用它開發(fā)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集程序的接口,我們首先使用驅(qū)動程序開發(fā)工具Windriver創(chuàng)建基于PCI/ISA的設(shè)備驅(qū)動程序,在此基礎(chǔ)上,我們就可以在Visual C++中利用上述工具產(chǎn)生的硬件操作函數(shù)編寫相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集程序。同時我們把數(shù)據(jù)采集程序做成DLL形式,DDCRun控制程序通過調(diào)用它實現(xiàn)控制程序和系統(tǒng)硬件的接口。 4.2 控制程序
在本系統(tǒng)中,控制程序采用軟件組態(tài)方式實現(xiàn)。具有大大縮短開發(fā)周期,減輕調(diào)試復(fù)雜性,方便控制程序修改,系統(tǒng)易于維護(hù)等優(yōu)點。
DDCRun控制組態(tài)軟件是我們自行開發(fā)設(shè)計的模塊化的控制組態(tài)軟件,它的各個模塊是以DLL的形式存在的。首先編寫好控制程序需要的各個功能模塊DLL:增量式PID,加減運算,限幅運算,絕干量統(tǒng)計,條件開關(guān),平均濾波等;然后將各個模塊添加到DDCRun;便可以根據(jù)控制策略進(jìn)行組態(tài)設(shè)計,設(shè)置控制參數(shù)和相應(yīng)硬件接口板卡的地址。
控制程序通過調(diào)用WinDriver生成的數(shù)據(jù)采集程序與硬件直接聯(lián)接;與此同時,在顯示操作程序中,通過調(diào)用DDCRun提供的接口函數(shù),實現(xiàn)對控制程序各個控制模塊的輸入輸出讀寫和控制參數(shù)的修改。
在系統(tǒng)調(diào)試過程中,我們只須通過軟件修改控制算法的參數(shù)即可達(dá)到預(yù)定的控制目標(biāo)。
4.3 顯示操作程序
顯示操作程序是本系統(tǒng)必須的組成部分,具有以下特點:界面簡單直觀,用戶操作方便,運行穩(wěn)定,滿足人體工學(xué)要求,采用面向?qū)ο蟮木幊陶Z言Visual C++6.0設(shè)計。根據(jù)要求功能模塊分為[主界面]、[流量濃度曲線]、[液位曲線]、[報警顯示] 、[參數(shù)設(shè)置]、[統(tǒng)計報表]、[關(guān)于系統(tǒng)]、[退出系統(tǒng)]、[密碼保護(hù)]等九個模塊。
為了方便歷史數(shù)據(jù)的查詢和以后網(wǎng)絡(luò)化的需要,我們將所有有關(guān)數(shù)據(jù)保存在關(guān)系數(shù)據(jù)庫SQL Server中,通過ADO對象對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。
ADO是面向?qū)ο蟮腛LE DB,它繼承了OLE DB技術(shù)的優(yōu)點,并且對OLE接口作了封裝,定義ADO對象,使應(yīng)用程序的開發(fā)得到了簡化。ADO技術(shù)屬于數(shù)據(jù)庫訪問的高層接口,其主要優(yōu)點是易于使用、內(nèi)存支出少和磁盤遺跡小。與DAO和RDO類似,ADO也是一種基于對象的集合 .
主界面 主要實現(xiàn)重要參數(shù)的顯示,紙漿動態(tài)顯示功能以及啟動和停止自動控制的功能。主要參數(shù)包括:廢紙漿池的液位.濃度.電動水閥開度和變頻泵的電流信號大小;成漿池的液位,濃度和兩個抽漿泵的紙漿濃度和流量,自制漿池和廢紙漿池的液位,濃度,電動水閥開度和變頻泵的電流信號大小。同時,主畫面上的水流動態(tài)顯示,使得系統(tǒng)狀態(tài)更加直觀。
流量濃度曲線、液位曲線、報警顯示、參數(shù)設(shè)置、統(tǒng)計報表、密碼保護(hù) 實現(xiàn)系統(tǒng)密碼保護(hù)、修改等功能。
5.結(jié)束語
與手工配漿相比,成漿的纖維配比更加穩(wěn)定,系統(tǒng)控制精度高,提供了配漿的質(zhì)量與效率;與此同時減輕 了工人的勞動強度。
自動控制論文:試析自動控制系統(tǒng)
自動控制系統(tǒng)在現(xiàn)代化生產(chǎn)的各個領(lǐng)域越來越普及,作用也不斷加大,文章介紹了現(xiàn)代化自動控制系統(tǒng)的基本概念,控制方式和整個系統(tǒng)的組成元件。
關(guān)鍵詞:自動控制系統(tǒng)控制方式組成
1、自控系統(tǒng)的基本概念
1.1 自動控制的重要性
(1)自動控制技術(shù)水平的高低,標(biāo)志著一個國家工業(yè)和科技先進(jìn)與否。
(2)高水平的自動控制技術(shù)對一個國家的工業(yè)、國防和科學(xué)起著至關(guān)重要的作用。
(3)自動控制原的基本思想和基本方法可以用于各個領(lǐng)域。
(4)每個工程技術(shù)人員和高級管理人員必須具備自動控制原理的知識。
1.2 控制的定義
控制主要是指給一個運動過程施加約束,使運動過程按指定的路徑,向期望的方向發(fā)展。自動控制的定義:是指在沒有人直接參與的情況下,利用外加的設(shè)備或裝置,使機器、設(shè)備或生產(chǎn)過程的某個工作狀態(tài)或參數(shù)自動地按照預(yù)定的規(guī)律運行。
2、自動控制系統(tǒng)基本控制方式
自動控制系統(tǒng)是指為自動達(dá)到某一目的,由相互制約的各個部分按一定規(guī)律組織成的、具有一定功能的整體。自動控制系統(tǒng)的組成主要包括控制器、被控對象、反饋環(huán)節(jié)、給定裝置等。而自動控制系統(tǒng)基本控制方式主要有開環(huán)控制、閉環(huán)控制和復(fù)合控制三種。
2.1 開環(huán)控制如圖1所示
其特點是在控制器和被控對象之間只有正向控制作用而沒有反饋作用,簡單、控制精度低。
2.2 閉環(huán)控制如圖2所示
閉環(huán)系統(tǒng)自動把輸出量反送到輸入端并與輸入量進(jìn)行比較,得到偏差信號,偏差越大,控制力度也越大。迫使輸出量向輸入量靠近。 故控制精度高。反饋是指將檢測出來的輸出量送回到系統(tǒng)的輸入端,并與輸入量進(jìn)行比較的過程。負(fù)反饋主要是指偏差量=輸入量-反饋量。負(fù)反饋的自動調(diào)節(jié)原理可簡單總結(jié)為輸出量反饋量偏差量控制量輸出量反之,也一樣?？傊?能自動減小偏差,恒定輸出。
2.3 閉環(huán)控制的特點包括以下兩個方面
(1)自動檢測偏差,不斷調(diào)整控制量,克服前向通道上的各種干擾,控制精度高,穩(wěn)定性好。
(2)對反饋通道上的干擾不能克服,對反饋設(shè)備要求高,價格貴,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。
2.4 復(fù)合控制如圖3所示
該圖為干擾補償?shù)拈_環(huán)控制和按偏差的閉環(huán)控制相結(jié)合,復(fù)合控制的效果也比單一的反饋控制或者單一的開環(huán)控制的效果都好。
3、自動控制系統(tǒng)的組成
圖4為一個簡單控制系統(tǒng)實例,主要包括:
給定環(huán)節(jié)——用于產(chǎn)生輸入到控制系統(tǒng)的指令信號。指令信號通常稱為輸入量或給定量,常用r來表示。
比較環(huán)節(jié)——用于將給定量與反饋量進(jìn)行比較,比較環(huán)節(jié)的輸出量等于兩輸入量的代數(shù)和。箭頭上的符號表示輸入在此相加或相減。給定量與反饋量的差值,稱為偏差,常用e來表示。
控制器——接受偏差信號,通過轉(zhuǎn)換與運算,產(chǎn)生控制量u,以改善系統(tǒng)的性能?？刂屏砍Ｓ胾來表示。
中間環(huán)節(jié)—— 它的作用是將控制信號進(jìn)行變換、功率放大等,以便對被控對象進(jìn)行控制。達(dá)到糾正偏差的目的。
被控對象G——它是要求實現(xiàn)自動控制的設(shè)備。它接受控制量并輸出被控制量。系統(tǒng)輸出量常用c來表示。不希望的、影響系統(tǒng)輸出的信號,稱為擾動,常用n來表示。
反饋環(huán)節(jié)——將輸出量轉(zhuǎn)換為主反饋信號的裝置,主反饋是與輸出成正比或成某種函數(shù)關(guān)系,但量綱與參考輸入相同的信號,用b來表示。
隨著的自動控制系統(tǒng)在各行業(yè)應(yīng)用的不斷加深,自動控制系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用企業(yè)也面臨著更高挑戰(zhàn)。這就要求自動控制開發(fā)企業(yè)必須加大對相關(guān)人才培養(yǎng)與引進(jìn),通過人才戰(zhàn)略提高自身的市場競爭力,提高對應(yīng)用自動控制系統(tǒng)客戶的售后服務(wù),保障自動控制系統(tǒng)的精準(zhǔn)性,為該技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ)。
自動控制論文:智能型住宅自動控制與管理系統(tǒng)應(yīng)用研究
隨著計算機技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)、自動控制技術(shù)的迅速發(fā)展，智能化建筑在世界應(yīng)運而生。智能小區(qū)在智能化大樓基礎(chǔ)上擴展和延伸出來的，人們通過對小區(qū)建筑群的四個基本要素（結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)、管理）進(jìn)行優(yōu)化考慮，提供一個投資合理，又擁有高效率、舒適、溫馨、便利以及安全的人居環(huán)境。為適應(yīng)我國加快住宅建設(shè)發(fā)展，增強住宅建設(shè)的科技含量的要求，我國 在繼“解困”、“安居”工程后，又加大了小康工程的力度?！爸悄苄妥≌彝ピO(shè)施自動控制與管理系統(tǒng)應(yīng)用研究”作為國家重大科技產(chǎn)業(yè)項目棗“2000年小康城鄉(xiāng)科技產(chǎn)業(yè)工程”的專題，就是這一背景下提出的。
“智能型住宅家庭設(shè)施自動控制與管理系統(tǒng)應(yīng)用研究”是哈爾濱工業(yè)大學(xué)（原哈爾濱建筑大學(xué)）承接的項目，由哈爾濱工業(yè)大學(xué)和北京德達(dá)數(shù)據(jù)系統(tǒng)有限責(zé)任公司合作開發(fā)。該項目采用LONWORKS技術(shù)開發(fā)研究并在住宅示范小區(qū)工程中試運行。1、對住宅居住環(huán)境（濕度、濕度）及設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控；2、住戶三表（水表、電表、煤氣表）遠(yuǎn)傳；3、住戶三防（防火、防災(zāi)、防盜）；4、廚房設(shè)備監(jiān)控；5、衛(wèi)生間排風(fēng)控制。這些功能用LON總線一節(jié)點實施，即每一住戶為一LON節(jié)點，然后再用棗服務(wù)器管理各個用戶的節(jié)點構(gòu)成LON總線系統(tǒng)。該項研究已在北京翌景嘉園示范小區(qū)通過試運行，下面對其自評估如下：
一、攻關(guān)的任務(wù)、考核目標(biāo)及主要技術(shù)指標(biāo)：
經(jīng)過論證，我們在專題合同中將各種指標(biāo)定位在：
本專題的攻關(guān)任務(wù)：研究智能型住宅家庭設(shè)施自動控制與管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括兩項任務(wù)，其一是開發(fā)家用管理軟件，其二是開發(fā)家庭智能控制裝置，實現(xiàn)對居室溫度、濕度進(jìn)行自動調(diào)節(jié)；對廚房用具進(jìn)行時序控制；對衛(wèi)生間的排風(fēng)進(jìn)行控制。而家用電腦管理軟件要對家庭設(shè)施進(jìn)行管理并提供若干家政服務(wù)程序。
本專題的考核目標(biāo)：提供具有居室空調(diào)、廚房監(jiān)控、衛(wèi)生間自動排風(fēng)功能的微機控管裝置一套；提供家用電腦管理軟件一套；住宅溫、濕度等參數(shù)應(yīng)滿足智能住宅規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)；在示范工程中應(yīng)用該項成果。
本專題的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)：溫度、濕度等主要被控參數(shù)應(yīng)滿足智能小康住宅標(biāo)準(zhǔn)（溫度18℃～28℃，濕度30％～70％）；系統(tǒng)運行。
在進(jìn)行該項專題的進(jìn)一步研究的過程中，結(jié)合當(dāng)前先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展以及我國智能住宅發(fā)展?fàn)顩r，在原有的合同的基礎(chǔ)上，我們對家庭智能控制器又增加了三表遠(yuǎn)傳、安防等功能。
二、專題執(zhí)行情況評價
本專題按兩個部分實施，即家庭智能控制器和家用電腦管理軟件的研究：
1、家庭智能控制器
（1）功能
本專題所開發(fā)的家庭智能控制器即智能節(jié)點具有4路模擬輸入，12路數(shù)字輸入，12路數(shù)字輸出，其所實現(xiàn)的功能如下：
通過對室內(nèi)溫度監(jiān)測，得到實際溫度與設(shè)定溫度比較：當(dāng)實際溫度低于設(shè)定溫度一定值時，在夏季關(guān)空調(diào)，在冬季開暖氣；當(dāng)實際溫度高于設(shè)定溫度一定值時，在夏季開空調(diào)，在冬季關(guān)暖氣。溫度控制達(dá)到智能小康住宅規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)：18～28℃。
通過對室內(nèi)濕度監(jiān)測，得到實際濕度與設(shè)定濕度比較：當(dāng)實際溫度高于設(shè)定溫度一定值時，關(guān)加濕器；當(dāng)實際濕度低于設(shè)定濕度一定值時，開加濕器。濕度控制達(dá)到智能小康住宅規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)：30～70 ％。
對三表實行脈沖計數(shù)，并發(fā)送到上位機。
當(dāng)門磁或紅外報警時，在設(shè)防狀態(tài)下，聲光報警和自動撥號器啟動，并有報警信號傳到上位機。
玻璃破碎報警時，聲光報警啟動；在設(shè)防狀態(tài)下，自動撥號器啟動：有報警信號傳到上位機。
緊急按鈕報警時，自動撥號器啟動，并有報警信號傳到上位機。
排風(fēng)扇按鈕控制排風(fēng)扇，排風(fēng)扇運行一段時間自動關(guān)閉。
煙感探頭報警時，煤氣閉閥器關(guān)閉，聲光報警和自動撥號器啟動，并有報警信號傳到上位，此外，通過判斷煙感探頭輸入信號可識別探頭是否有故障。
煤氣泄漏報警時，排風(fēng)扇啟動，煤氣閉閥器關(guān)閉，聲光報警和自動撥號器啟動，并有報警信號傳到上位機。
探頭復(fù)位輸入控制火災(zāi)探頭掉電復(fù)位及開啟煤氣閉閥器。
通過上位機運作，可以控制廚房設(shè)備按一定時序啟動。
溫度的設(shè)置可以通過上位機或者設(shè)定按鈕實現(xiàn)。
濕度的設(shè)置可以通過上位機或者設(shè)定按鈕實現(xiàn)。
與本專題預(yù)期目標(biāo)相比，我們在設(shè)備監(jiān)控的基礎(chǔ)上，增加了安防功能，三表遠(yuǎn)傳功能；我們經(jīng)過認(rèn)真研究，考慮研發(fā)產(chǎn)品的應(yīng)用和推廣，我們單片機來完成這些功能，而是采用了先進(jìn)的現(xiàn)場總線棗LON總線。
（2）應(yīng)用的LONWORKS技術(shù)特點
本專題采用了LONWORKS技術(shù)進(jìn)行開發(fā)，該技術(shù)有如下特點：
開放性：網(wǎng)絡(luò)協(xié)議開放，對用戶平等；
通信媒介的多樣性：可采用任何媒介進(jìn)行通信，如雙絞線、電力線、光纖、同軸電纜、無線電波、紅外等，并且同一網(wǎng)絡(luò)可以有多種通信媒介；
互操作性：其通信協(xié)議Lontalk是符合ISO定義的OSI 模型，任何制造商的產(chǎn)品都可以實現(xiàn)互操作性；
網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌河行切汀⒖偩€型、環(huán)型以及自由型；
網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：主從式、對等式或客戶/服務(wù)式結(jié)構(gòu)；
通信的每幀有效字?jǐn)?shù)可從0至228個字節(jié)；
通信速率可達(dá)1.25MB/S，此時有效距離為130M；78KB/S的雙絞線，直線通信距離可達(dá)2700M；
其技術(shù)核心器件棗Neuron芯片內(nèi)部裝有三個8位微處理器、34種I/O對象和定時器以及LONTALK通信協(xié)議等。該芯片具有通信和控制功能。
近年來，該技術(shù)在國內(nèi)外的智能建筑領(lǐng)域都得到了應(yīng)用和發(fā)展，其開發(fā)工具平臺強大，開發(fā)者在短期內(nèi)就可以完成開發(fā)工作；在韓國、日本、澳大利亞、加拿大等國都已經(jīng)利用該技術(shù)完成多項工程；并且，總體來看，該技術(shù)適用于中國，而且還在無線擴頻等方面有繼續(xù)加強的潛力，能在家庭智能系統(tǒng)上有更大的突破。
（3）解決的技術(shù)關(guān)鍵
功能集成：在目前智能住宅產(chǎn)品中，實現(xiàn)單一功能（如抄表、安防）的產(chǎn)品很多，本裝置將三表收費、三防、廚房設(shè)備監(jiān)控、室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測、衛(wèi)生間排風(fēng)扇控制等功能集成在一起，真正實現(xiàn)了功能集成。
采用了Lonworks技術(shù)：Lonworks 技術(shù)作為先進(jìn)的總線技術(shù)，在本專題得以采用，將會更有利于家庭智能控制裝置的推廣。
模擬量的引入：從長遠(yuǎn)來看，將模擬量引入智能住宅將是必然，而目前國內(nèi)幾乎沒有智能住宅產(chǎn)品將其引入，本裝置將模擬量引入，也體現(xiàn)裝置的前瞻性。
軟件編程語言采用Neuron C語言，利用該語言事件驅(qū)動任務(wù)的特點，增強了裝置的實時性。
本裝置可靈活組態(tài)：如果用戶不需要該模塊中的模擬輸入，我們就會在 設(shè)計硬件電路時預(yù)留出端口，而不焊接模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，這樣可為用戶省下投資，也為其將來擴展做好準(zhǔn)備；12路數(shù)字輸入點被開關(guān)量或脈沖信號來觸發(fā)，其可以配置成電表水表煤氣表輸入，可以配置成安防信號輸入，也可以是二者結(jié)合；12 路輸出只是一個開關(guān)信號，也可根據(jù)實際情況進(jìn)行靈活配置。
與目前系統(tǒng)集成商所提出智能小區(qū)方案相比，本專題將家用電腦引入家庭智能控制系統(tǒng)來管理家庭設(shè)施。
住宅節(jié)能：我們認(rèn)為，智能住宅在提供給人們安全、舒適的環(huán)境的同時，也應(yīng)將節(jié)能的概念引入智能住宅中。在本專題中，我們對衛(wèi)生間排風(fēng)采取實時控制，使其在滿足室內(nèi)排風(fēng)要求的同時做到節(jié)省電能；我們通過對室內(nèi)溫度的設(shè)定，在不同季節(jié)內(nèi)對空調(diào)或供暖設(shè)備進(jìn)行控制，使其在一定的條件下工作，當(dāng)達(dá)到預(yù)期要求時，立刻停止工作，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能的目的。
模數(shù)轉(zhuǎn)換通信匹配問題：在本專題中，我們利用Max186芯片對采樣的溫濕度信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。Max186芯片具有12位精度，其與LONWORKS技術(shù)的neurowire方式進(jìn)行通信需要匹配，本專題解決了這個問題。
本專題所開發(fā)出來的家庭智能控制器比較成熟，可作為產(chǎn)品投入市場，并且，該家庭智能控制器已經(jīng)在北京翌景嘉園使用。與目前國內(nèi)同類產(chǎn)品相比，其性能價格比是的（具體情況見效益分析）。
2、家用電腦管理軟件
家用電腦管理軟件是在Delphi5.2平臺上開發(fā)而成，其功能、設(shè)計特點如下：
（1）功能
提供家庭生活服務(wù)信息。主要有：醫(yī)療保健知識、家庭菜肴、點心制作方法及飲食科學(xué)知識、女性美容裝飾常識、花鳥魚種值飼養(yǎng)方法、旅游知識、保險知識及家庭生活中的一些常用信息等。
提供家庭事物管理手段。這部分主要內(nèi)容有：家庭財務(wù)、親友通訊錄、個人檔案管理。
該軟件通過網(wǎng)卡直接對家庭設(shè)施進(jìn)行管理：三表計費、設(shè)備狀態(tài)顯示、廚房設(shè)備時序控制、溫濕度設(shè)定。
（2）軟件特點：
是軟、硬件技術(shù)成功結(jié)合的典范：考慮到“小康住宅”的特點，將計算機硬件、軟件技術(shù)相結(jié)合，通過LON 控制模塊成功地實現(xiàn)了對住宅內(nèi)的環(huán)境監(jiān)測及設(shè)備監(jiān)控。
實用性強：在本軟件中，我們以科學(xué)實用為原則，從醫(yī)學(xué)、美食、旅游、保險、美容裝飾、花鳥魚種植飼養(yǎng)、財務(wù)管理、通信錄管理等方面為用戶提供了及其豐富的生活服務(wù)信息，以便為用戶的工作、學(xué)習(xí)提供更多的方便。
易學(xué)易用：在軟件開發(fā)過程中，我們在不影響功能及生動性的前提下，盡量使界面簡潔、直觀，并具有邏輯性，從而使得用戶容易掌握軟件的思路及操作方法。
三、成果應(yīng)用前景及效益分析
建筑業(yè)是國家的支柱產(chǎn)業(yè)，住宅建設(shè)占總房產(chǎn)建設(shè)投資的80％左右，國家十分關(guān)注住宅建設(shè)，繼“解困”、“安居”工程后，又努力實施“小康”工程。為了加大“小康”工程力度，國家把“2000年小康城鄉(xiāng)科技產(chǎn)業(yè)工程”列為國家重大科技產(chǎn)業(yè)項目。可見，投身于住宅小區(qū)智能化以及相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)，既有利于推動建筑業(yè)的發(fā)展，又能帶來可觀的經(jīng)濟效益和社會效益。
1、國內(nèi)智能小區(qū)市場預(yù)測
隨著計算機技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)和自動控制技術(shù)等高新技術(shù)的延伸，智能建筑應(yīng)運而生。智能小區(qū)是智能大廈的基本含義中擴展出來的。以1999年為例，國家在99年對住宅的投資1700～1800億元人民幣，根據(jù)建設(shè)部對小區(qū)初、中、高三個等級的劃分，小區(qū)智能化為住宅小區(qū)總投資的1％～3％。以此比例計算，則僅99年度對小區(qū)智能化的需求就達(dá)17～54億元人民幣，而隨著住房體制改革的不斷深入及人們對住宅環(huán)境要求的不斷提高，該數(shù)值還會將大幅度提高。由此可見，小區(qū)智能化市場前景廣闊。
2、本專題的實用性及前瞻性
“智能型住宅家庭設(shè)施自動控制與管理系統(tǒng)應(yīng)用研究”作為2000年小康城鄉(xiāng)科技產(chǎn)業(yè)工程“的一個專題，該項研究應(yīng)用LONWORKS技術(shù)開發(fā)并在住宅示范小區(qū)工程中試運行。該家庭智能控制器具有很強的靈活必一，根據(jù)用戶需要，可以進(jìn)行靈活配置，例如：如果用戶不需要該模塊中的模擬輸入，我們就會在設(shè)計硬件電路時預(yù)留同端口，而不焊接模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，這樣可為用戶省下投資，也為其將來擴展做好準(zhǔn)備；12路數(shù)字輸入點被開關(guān)量或脈沖信號來觸發(fā)，其可以配置成電表水表煤氣氣輸入，可以配置成安防信號輸入，也可以是二者結(jié)合；12路輸出只是一個開關(guān)信號，也可根據(jù)實際情況進(jìn)行靈活配置?？傊?，該家庭智能控制器即適合現(xiàn)在智能住宅的要求，也會在一定程度上滿足將來發(fā)展的需要。
我們開發(fā)的家庭智能控制器再加上各種傳感器構(gòu)成的控制系統(tǒng)，其價格為4000元左右，即每個住戶用于智能化投資在4000元左右，與當(dāng)前國家制定普及型智能住宅價格（5000元）相比，相對價位下降20％；而從長遠(yuǎn)來看，隨著人民生活水平的提高以及家庭智能控制器各類相關(guān)器件價格的下調(diào)，大多數(shù)用戶對智能化的投資是可以接受的，并且其所帶來的各種效益是無法估量的。
4、本專題的社會效益
本專題是以小康住宅智能化宗旨，旨在為人們提供舒適、安全、健康的環(huán)境。這一方面提高了人們生活水平，另一方面也為人們的高效率快節(jié)奏提供了條件。
智能住宅設(shè)施的自動控制和管理，既需要相關(guān)行業(yè)的支持，也促進(jìn)相關(guān)行業(yè)的發(fā)展。智能住宅建設(shè)的興起，將使許多相關(guān)企業(yè)投入建筑市場，又為許多人提供了就業(yè)機會。
此外，對于生產(chǎn)智能控制器的廠商來說，他們在推廣應(yīng)用這項成果中，將會獲得可觀的經(jīng)濟效益。
四、專題調(diào)協(xié)的科學(xué)性和合理性的后評估
本專題設(shè)置的科學(xué)性和合理性可從以下幾方面反映出來：
1、專題在智能小區(qū)的地位
智能小區(qū)在智能化大樓的基礎(chǔ)上擴展和延伸出來，人們通過對小區(qū)建筑群的四個基本要素（結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)、管理）進(jìn)行優(yōu)化考慮，提供一個投資合理，又擁有高效率、舒適、溫馨、便利以及安全的人居環(huán)境。從以上的定義可以看出，人們通常提出的智能大廈的3A（建筑設(shè)備自動化 、辦公自動化、通信自動化）或5A（在“3A”的基礎(chǔ)上加上安防自動化和防火自動化）也適合智能小區(qū)，所以智能小區(qū)的“智能”很大一部分都體現(xiàn)在其自動化的程度。此次國家制定的該課題與以往課相比，其對智能建筑的功能定位更加合理（功能多而必要），并且具有一定的前瞻性（廚房設(shè)備的自動化以及模擬量的引入隨著人民生活的提高也將會被人們接受）。總之，本專題對智能小區(qū)“智能”的研究，在智能小區(qū)的整體研究中起著相當(dāng)重要的作用。
2、未來市場走向
筆者認(rèn)為，建筑業(yè)是國家的支柱產(chǎn)業(yè)，住宅建設(shè)將占房產(chǎn)建設(shè)投資的80％左右，其中對智能小區(qū)投資占總房產(chǎn)建設(shè)投資的8～24％，在這種背景下，國家將 會進(jìn)一步加大對智能化建筑的投資。由于智能小區(qū)的概念是近幾年才形成的，單個功能或系統(tǒng)如抄表、報警功能在一些住宅小區(qū)中已經(jīng)有些應(yīng)用，但是還沒有哪個廠家能夠推出從總體上設(shè)計和規(guī)劃成熟的智能小區(qū)網(wǎng)絡(luò)化綜合管理系統(tǒng)，目前的市場還處于群龍無首階段。此時，國內(nèi)市場急需一種性能價格比較高的智能化產(chǎn)品，這時研究智能型住宅家庭設(shè)施控制和管理系統(tǒng)將有更重要的意義。
3、用戶需求
隨著生活水平的提高，一方面，人們對住宅的追求不僅僅局限于外表的裝飾，人們對住宅的智能已經(jīng)有了初步的認(rèn)識；另一方面，在一些發(fā)達(dá)的城市中已經(jīng)出現(xiàn)智能小區(qū)并為人們所接受。此時研究本專題開發(fā)出適合人們要求的智能化產(chǎn)品也具有很重要的意義。
4、科技含量
可以說智能小區(qū)是隨著計算機技術(shù)、通信技術(shù)、自動控制等的發(fā)展而提出和發(fā)展起來的。智能小區(qū)的“智能”也可理解成為其科技含量，其科技含量的高低反映了智能小區(qū)智能化的水平。本專題所采用的LONWORKS技術(shù)是最近幾年內(nèi)流行的先進(jìn)的現(xiàn)場總線技術(shù)，運用該項技術(shù)研究本專題并開發(fā)出基于該技術(shù)的產(chǎn)品，將更有利于該產(chǎn)品的推廣，并且隨著LONWORK技術(shù)本身的改進(jìn)和提高，智能化產(chǎn)品也利于更新?lián)Q代。
總之，“智能型住宅家庭設(shè)施自動控制與管理系統(tǒng)應(yīng)用研究”專題的完成，一方面，為家庭設(shè)施智能化的可行性提供了依據(jù)；另一方面，也為制定家庭設(shè)施智能化規(guī)范提供了參考。并且，本專題開發(fā)出來的成果正在轉(zhuǎn)換成產(chǎn)品，這進(jìn)一步證明了專題設(shè)置的科學(xué)性和合理性。
五、經(jīng)費決算和經(jīng)費使用評價
國家科委為“智能型住宅家庭設(shè)施自動控制與管理系統(tǒng)應(yīng)用研究”專題攻關(guān)撥款10萬元，于1999年9月?lián)芸畹焦枮I建筑大學(xué)，課題組將其分成兩個子項實施，即智能家庭控制裝置和家用電腦管理軟件，經(jīng)過一年多的研發(fā)，現(xiàn)已完成。其經(jīng)費使用情況如下：
收入
支出
科目實際數(shù)（萬元）科目金額（萬元）單位自籌2儀器設(shè)備費1.5國家撥款10材料費0.5 加工費0.5 試驗費1.0 管理費3.0 勞務(wù)費2.0 軟硬件費1.0 調(diào)研費1.5 其他1.0合計12合計122、經(jīng)費使用評價
本專題的研究采用LONWORK技術(shù)，并要求在示范小區(qū)試運，這樣做可保障技術(shù)的先進(jìn)性和成果的推廣。但應(yīng)用該技術(shù)必須在其開發(fā)平臺上完成，我們沒有（國內(nèi)僅少數(shù)單位具有）開發(fā)工具，該開發(fā)系統(tǒng)由美國ECHLON公司專賣，價值二十萬元。其次選擇示范小區(qū)，也要花費相當(dāng)數(shù)量的費用。面對這兩項主要開銷，國家科委下?lián)艿氖f元是明顯不足的。為了解決經(jīng)費的不足，我們采取如下措施：
（1）將該專題分成兩個子項，即智能住宅家庭控制裝置和家用電腦管理軟件。其中智能住宅家庭控制裝置由于采用LONWORKS技術(shù)，我們決定采用合作開發(fā)的辦法，而家用電腦管理軟件采用自主開發(fā)，經(jīng)費分項使用。
（2）選擇北京德達(dá)數(shù)據(jù)系統(tǒng)有限責(zé)任公司作為合作伙伴，主要原因是該公司作為國內(nèi)智能建筑領(lǐng)域起步最早的企業(yè)之一，其在智能建筑科研、設(shè)計、安裝頗具實力，并且還備有開發(fā)技術(shù)產(chǎn)品的成套設(shè)備。與該公司合作，他們可提供開發(fā)設(shè)備和安裝調(diào)試條件，我們出技術(shù)、人力，這樣做就不需購買專題開發(fā)用的設(shè)備，也就節(jié)省了這筆大的開銷。
（3）確定北京翌景嘉園示范小區(qū)作為試運點，該智能住宅小區(qū)是北京德達(dá)數(shù)據(jù)系統(tǒng)有限責(zé)任公司承接工程，其中有該公司科研、開發(fā)、實驗樣板間，利用該樣板間提供的條件（其中包括智能住宅的多種傳感器），可以節(jié)省現(xiàn)場安裝調(diào)試所需的硬件費用。
（4）本著節(jié)省的原則辦事情，由于合作單位、示范小區(qū)均在北京，而我們在哈爾濱，兩地的差旅費將要占科研經(jīng)費的三分之一，我們利用北京德達(dá)數(shù)據(jù)系統(tǒng)有限責(zé)任公司提供給校方人員的食宿條件以及按每次出差要集中高效辦事的原則，使差旅費的花銷僅用原計劃的一半。
由于利用以上一些措施，使得該項目實際用費基本與國家科委撥款持平。
六、存在的問題
目前，國內(nèi)沒有一個完整的智能小區(qū)規(guī)范，這為定位智能住宅的功能帶來一定難度，本專題對家庭智能控制裝置的功能是結(jié)合我國智能小區(qū)現(xiàn)狀及各種技術(shù)資料定位的，并且對每個家庭所配置節(jié)點數(shù)還有待進(jìn)一步研究。
在本專題中，由于目前廚房設(shè)備的種類和數(shù)量的不可預(yù)測性，我們僅定義了兩個廚房設(shè)備，并對其進(jìn)行一定的時序控制，對廚房設(shè)備數(shù)量及實時監(jiān)控還需深入探討；家庭智能控制裝置對設(shè)備控制只局限于開關(guān)控制，對設(shè)備的進(jìn)一步控制有待于進(jìn)一步研究。
現(xiàn)在智能家電已被一些廠家生產(chǎn)，各種智能家電產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)因廠家的不同而不同，并且國家沒有固定的標(biāo)準(zhǔn)，這為將來將其集成在家庭智能控制系統(tǒng)中帶來一定的難度。
此外，由于家庭智能控制器所采用的各種元器件大部分是國外產(chǎn)品，無形中增加了成本價格。
自動控制論文:淺析分散控制系統(tǒng)在熱電廠自動控制上應(yīng)用
一、硬件維護(hù)
1.過程通道。I /O 模塊故障的一般判斷與處理是通過系統(tǒng)診斷, 用更換模塊的方法處理。至于其內(nèi)部元件老化等內(nèi)部因素造成的模塊不正常, 一般熱控人員不好判斷。原則上I /O模塊的檢修應(yīng)由廠家處理,目前我廠的熱工檢修人員的技術(shù)水平還達(dá)不到這種水平, 不能象檢修常規(guī)儀表那樣得心應(yīng)手。并且現(xiàn)在的儀表廠家的技術(shù)保密也不容許客戶知道他們的核心技術(shù), I /O 模塊基本趨于一體化設(shè)計, 因此I /O 模塊的備件一定要充足。具了解這種I /O模塊的故障大多出現(xiàn)在調(diào)試和運行初期, 其原因有設(shè)備本身質(zhì)量不過關(guān), 也有維護(hù)人員素質(zhì)差等。一般經(jīng)過一個大修周期后會穩(wěn)定下來。
2.就地設(shè)備。就地設(shè)備故障的診斷與處理同常規(guī)的故障沒有區(qū)別, 只是一次元件或控制設(shè)備出現(xiàn)故障時不能被操作員及時發(fā)現(xiàn), 這并不一定是運行人員不認(rèn)真, 主要是因為畫面較多不能全部顯示。只有異?；驁缶蟛拍馨l(fā)現(xiàn)。這樣對檢修人員和運行人員的素質(zhì)要求就相應(yīng)提高, 因此運行人員要詳細(xì)介紹故障前后的狀態(tài)便于熱工人員快速、地處理缺陷。熱工人員應(yīng)了解熱力設(shè)備的原理, 結(jié)合運行人員提供的情況分析處理故障點。DCS 系統(tǒng)的模塊大多都支持熱插拔, 但這并不意味著可以隨便插拔, 在操作時必須做好安全防護(hù)措施。
3.操作員站死機。無論是哪種DCS 系統(tǒng), 操作員站死機都是會出現(xiàn)的, 其原因比較多也比較復(fù)雜。硬盤或卡件故障, 冷卻風(fēng)扇工作異常等都可能引起操作員站死機。有時也會發(fā)生人為操作員站死機現(xiàn)象, 一般在修改控制邏輯、下裝軟件、重啟設(shè)備時, 最易發(fā)生操作故障, 輕則設(shè)備異常, 重則造成設(shè)備停運。因此熱控人員在工程師站、操作員站操作中要引起高度重視, 防止人為操作故障的發(fā)生。
4.鼠標(biāo)及鍵盤操作不正常。多數(shù)操作都是由鼠標(biāo)操作完成的, 鼠標(biāo)的消耗是很大的, 因此備用鼠標(biāo)必須是專門備用的, 不能隨便替換。當(dāng)發(fā)現(xiàn)鼠標(biāo)操作不正常時應(yīng)進(jìn)行一次重新起動計算機, 如仍不正常, 要立刻停止操作該鼠標(biāo), 及時通知維護(hù)人員檢修, 以防止出現(xiàn)誤操作。鍵盤操作不正常大多是數(shù)據(jù)線出現(xiàn)問題, 可相應(yīng)處理。
5.電源?，F(xiàn)在的DCS 系統(tǒng)電源故障不多, 但在運行初期較多, 比如保險配置不合理等。在運行中也可能出現(xiàn)備用電源不能自動投入, 電源插座接觸不良等現(xiàn)象。因此不能保障插座非常的情況下, 好采用端子排。長期運行后有可能會出現(xiàn)空氣開關(guān)整定值變化, 因此應(yīng)定期校驗空氣開關(guān)。
三爐兩機的DCS 系統(tǒng), 其操作員站, 電源配電柜通過專用的電源冗余切換裝置供電; 對于服務(wù)器, 由于它在系統(tǒng)運行中的重要地位, 所以互為冗余運行的兩臺服務(wù)器分別由UPS 和廠用電供電;對I /O控制站, 是將UPS 電源和廠用電分別送給互為冗余的兩個電源模塊, 經(jīng)過冗余電源輸出的24VDC/48VDC供給主控單元或I /O模塊使用。實際應(yīng)用中, 如果現(xiàn)場系統(tǒng)沒有配備電源柜或不能提供雙路電源, 為了保障DCS 系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行, 應(yīng)至少提供一路UPS 電源。另外,DCS系統(tǒng)電源應(yīng)當(dāng)單獨由供電電源段引來, 不應(yīng)再為其它高負(fù)載設(shè)備供電, 尤其不能為大的感性負(fù)載供電。
6.干擾問題。對于干擾主要是接地問題, 備用電源的切換和大功率的無線電設(shè)備如手機, 對講機等, 還有來自DCS 系統(tǒng)自身的干擾信號。對于DCS 系統(tǒng)的接地,DCS 系統(tǒng)廠家要求非常嚴(yán)格, 也相應(yīng)的引起了重視。
自動控制論文:分散控制系統(tǒng)在熱電廠自動控制上的應(yīng)用
[摘要]分散控制系統(tǒng)(DCS) 是計算機技術(shù)和自動化技術(shù)相結(jié)合發(fā)展的結(jié)果。本文結(jié)合新滬熱電廠新建三爐兩機采用分散控制系統(tǒng)(DCS) 實現(xiàn)自動控制的工程實踐, 介紹DCS 系統(tǒng)特點和功能, 并根據(jù)DCS 系統(tǒng)的運行情況,結(jié)合實際維護(hù)進(jìn)行簡單闡述。
[關(guān)鍵詞]DCS 系統(tǒng) 日常維護(hù) 熱工控制
一、硬件維護(hù)
1.過程通道。I /O 模塊故障的一般判斷與處理是通過系統(tǒng)診斷, 用更換模塊的方法處理。至于其內(nèi)部元件老化等內(nèi)部因素造成的模塊不正常, 一般熱控人員不好判斷。原則上I /O模塊的檢修應(yīng)由廠家處理,目前我廠的熱工檢修人員的技術(shù)水平還達(dá)不到這種水平, 不能象檢修常規(guī)儀表那樣得心應(yīng)手。并且現(xiàn)在的儀表廠家的技術(shù)保密也不容許客戶知道他們的核心技術(shù), I /O 模塊基本趨于一體化設(shè)計, 因此I /O 模塊的備件一定要充足。具了解這種I /O模塊的故障大多出現(xiàn)在調(diào)試和運行初期, 其原因有設(shè)備本身質(zhì)量不過關(guān), 也有維護(hù)人員素質(zhì)差等。一般經(jīng)過一個大修周期后會穩(wěn)定下來。
2.就地設(shè)備。就地設(shè)備故障的診斷與處理同常規(guī)的故障沒有區(qū)別, 只是一次元件或控制設(shè)備出現(xiàn)故障時不能被操作員及時發(fā)現(xiàn), 這并不一定是運行人員不認(rèn)真, 主要是因為畫面較多不能全部顯示。只有異常或報警后才能發(fā)現(xiàn)。這樣對檢修人員和運行人員的素質(zhì)要求就相應(yīng)提高, 因此運行人員要詳細(xì)介紹故障前后的狀態(tài)便于熱工人員快速、地處理缺陷。熱工人員應(yīng)了解熱力設(shè)備的原理, 結(jié)合運行人員提供的情況分析處理故障點。DCS 系統(tǒng)的模塊大多都支持熱插拔, 但這并不意味著可以隨便插拔, 在操作時必須做好安全防護(hù)措施。
3.操作員站死機。無論是哪種DCS 系統(tǒng), 操作員站死機都是會出現(xiàn)的, 其原因比較多也比較復(fù)雜。硬盤或卡件故障, 冷卻風(fēng)扇工作異常等都可能引起操作員站死機。有時也會發(fā)生人為操作員站死機現(xiàn)象, 一般在修改控制邏輯、下裝軟件、重啟設(shè)備時, 最易發(fā)生操作故障, 輕則設(shè)備異常, 重則造成設(shè)備停運。因此熱控人員在工程師站、操作員站操作中要引起高度重視, 防止人為操作故障的發(fā)生。
4.鼠標(biāo)及鍵盤操作不正常。多數(shù)操作都是由鼠標(biāo)操作完成的, 鼠標(biāo)的消耗是很大的, 因此備用鼠標(biāo)必須是專門備用的, 不能隨便替換。當(dāng)發(fā)現(xiàn)鼠標(biāo)操作不正常時應(yīng)進(jìn)行一次重新起動計算機, 如仍不正常, 要立刻停止操作該鼠標(biāo), 及時通知維護(hù)人員檢修, 以防止出現(xiàn)誤操作。鍵盤操作不正常大多是數(shù)據(jù)線出現(xiàn)問題, 可相應(yīng)處理。
5.電源?，F(xiàn)在的DCS 系統(tǒng)電源故障不多, 但在運行初期較多, 比如保險配置不合理等。在運行中也可能出現(xiàn)備用電源不能自動投入, 電源插座接觸不良等現(xiàn)象。因此不能保障插座非常的情況下, 好采用端子排。長期運行后有可能會出現(xiàn)空氣開關(guān)整定值變化, 因此應(yīng)定期校驗空氣開關(guān)。
三爐兩機的DCS 系統(tǒng), 其操作員站, 電源配電柜通過專用的電源冗余切換裝置供電; 對于服務(wù)器, 由于它在系統(tǒng)運行中的重要地位, 所以互為冗余運行的兩臺服務(wù)器分別由UPS 和廠用電供電;對I /O控制站, 是將UPS 電源和廠用電分別送給互為冗余的兩個電源模塊, 經(jīng)過冗余電源輸出的24VDC/48VDC供給主控單元或I /O模塊使用。實際應(yīng)用中, 如果現(xiàn)場系統(tǒng)沒有配備電源柜或不能提供雙路電源, 為了保障DCS 系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行, 應(yīng)至少提供一路UPS 電源。另外,DCS系統(tǒng)電源應(yīng)當(dāng)單獨由供電電源段引來, 不應(yīng)再為其它高負(fù)載設(shè)備供電, 尤其不能為大的感性負(fù)載供電。
6.干擾問題。對于干擾主要是接地問題, 備用電源的切換和大功率的無線電設(shè)備如手機, 對講機等, 還有來自DCS 系統(tǒng)自身的干擾信號。對于DCS 系統(tǒng)的接地,DCS 系統(tǒng)廠家要求非常嚴(yán)格, 也相應(yīng)的引起了重視。DCS 系統(tǒng)接地是為了保障當(dāng)進(jìn)入DCS 系統(tǒng)的信號、供電電源或DCS系統(tǒng)設(shè)備本身出現(xiàn)問題時, 有效的接地系統(tǒng)能承受過載電流并可以迅速將過載電流導(dǎo)入大地。還能夠為I /O信號提供屏蔽, 消除電子噪聲干擾, 防止設(shè)備外殼帶電或靜電積累, 以免對人的觸電傷害和設(shè)備的損壞。據(jù)了解,DCS 系統(tǒng)的“死機”, 大多是因為系統(tǒng)接地不良存在問題所引起的。因此完善、、正確的接地, 是DCS 系統(tǒng)能夠安全、穩(wěn)定運行的關(guān)鍵。
7.人為因素。人為因素引起的保護(hù)誤動大多是由于熱工人員走錯間隔、看錯端子排接線、錯強制或漏強制信號、萬用表使用不當(dāng)?shù)日`操作等引起。
二、維護(hù)管理
DCS 的維護(hù)管理包括系統(tǒng)的巡檢, 保護(hù)的投退, 軟、硬件的監(jiān)督管理。
1.應(yīng)用軟件應(yīng)及時備份, 極小的改動可做記錄; 如修改數(shù)據(jù)庫除應(yīng)同時保存在工程師站, 還要有其他備份盤。
2.軟件檢查與功能試驗, 要試驗全部軟件的功能并檢查各級權(quán)限。規(guī)范DCS 系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的管理, 軟件的修改、更新、升級必須履行審批授權(quán)及責(zé)任人制度。在修改、更新、升級軟件前,應(yīng)對軟件進(jìn)行備份。未經(jīng)測試確認(rèn)的各種軟件嚴(yán)禁下載到已運行的DCS 系統(tǒng)中使用, 必須建立有針對性的DCS 系統(tǒng)防病毒措施。
3.熱工保護(hù)的投退應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行工作票制度。檢修某一運行設(shè)備時, 要采取正確隔離措施, 以防發(fā)生相關(guān)設(shè)備的聯(lián)鎖反應(yīng)。這就要求熱工人員了解DCS 的控制邏輯。
4.當(dāng)部分操作員站出現(xiàn)故障時, 由可用操作員站繼續(xù)承擔(dān)機組監(jiān)控任務(wù)( 此時應(yīng)停止重大操作),同時迅速排除故障, 若故障無法排除,則應(yīng)根據(jù)當(dāng)時運行狀況酌情處理。當(dāng)全部操作員站出現(xiàn)故障時,應(yīng)立即停爐。
5.調(diào)節(jié)回路控制器或相應(yīng)電源故障時, 應(yīng)將自動切至手動維持運行, 同時迅速處理系統(tǒng)故障,并根據(jù)處理情況采取相應(yīng)措施。加強對DCS 系統(tǒng)的監(jiān)視檢查, 特別是發(fā)現(xiàn)CPU、網(wǎng)絡(luò)、電源等故障時, 應(yīng)及時通知運行人員并迅速做好相應(yīng)對策。
6.溫度、濕度、灰塵及振動對熱控電子設(shè)備有很大影響, 所以控制電子間的環(huán)境條件, 可以延長熱控設(shè)備的使用壽命, 提高系統(tǒng)工作的性。就地設(shè)備工作環(huán)境普遍十分惡劣, 提高和改善就地設(shè)備的工作環(huán)境條件, 對提高整個系統(tǒng)的性有著十分重要的作用。做好設(shè)備檢修管理, 及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患, 使設(shè)備處于良好的工作狀態(tài)。做好日常維護(hù)和試驗。停機時, 對保護(hù)系統(tǒng)檢修徹底檢修、檢查, 并進(jìn)行嚴(yán)格的保護(hù)試驗。盡量采用技術(shù)成熟、的熱控元件。隨著熱控自動化程度的提高, 對熱控元件的性要求也越來越高, 所以,采用技術(shù)成熟、的熱控元件對提高DCS 系統(tǒng)整體的性有著十分重要的作用, 根據(jù)熱控自動化的要求, 熱控設(shè)備的投資也在不斷地增加, 切不可為了節(jié)省投資而“因小失大”。在合理投資的情況下, 一定要選用品質(zhì)、運行業(yè)績較好的就地?zé)峥卦O(shè)備。以提高DCS 系統(tǒng)的整體性和保護(hù)系統(tǒng)的性、安全性。
自動控制論文:現(xiàn)代化大廈的樓宇自動控制
樓宇自動控制系統(tǒng) （BAS Building Automation System），簡稱為樓控系統(tǒng)，又稱為建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)，是建筑智能的重要組成部分，將對整座建筑的空調(diào)系統(tǒng)、新風(fēng)機組、制冷機組、冷卻塔、風(fēng)機盤管、水箱水位、照明回路等系統(tǒng)進(jìn)行信號采集和控制，實現(xiàn)大廈設(shè)備管理自動化，起到集中管理、分散控制、節(jié)約能耗的作用。
1、工程概況沈陽房地產(chǎn)交易中心位于沈陽市中心地帶，總建筑面積53000m2，總投資為6.2億元，樓宇自動控制投資為312萬元。大廈地上19層，地下2層。其中，地下兩層為停車場，地上1-9層為房地產(chǎn)交易市場，10-19層為高級寫字間。是一座對辦公環(huán)境要求較高的現(xiàn)代化建筑。
2、需要控制的機電設(shè)備統(tǒng)計
（1）空調(diào)機組，共23臺，分布于1-10層、17層、18層和地下1層。采用組合式空調(diào)機，室內(nèi)回風(fēng)與新風(fēng)混合，經(jīng)過濾器過濾，加熱（或冷卻）、加濕后送入室內(nèi)；
（2）新風(fēng)機組，共22臺，分布于9~19層，將新風(fēng)經(jīng)過濾器過濾，加熱（或冷卻）、加濕后送人室內(nèi)；
（3）送風(fēng)機組，共8臺，分布于地下1層和地下2層，夏天送自然風(fēng)，冬天送熱風(fēng)，將新風(fēng)經(jīng)過濾器，加熱（僅限于冬天）后送人室內(nèi)
（4）冷凍／冷卻水系統(tǒng)：冷凍站系統(tǒng)共有4臺冷水機組、4臺冷卻泵、4臺冷凍泵、1個分水器、1個集水器位于地下2層，還有4臺冷卻水塔（每臺有三個風(fēng)機）位于樓頂屋面；
（5）換熱站：在地下2層，有2臺平板式換熱器，兩臺空調(diào)熱水循環(huán)泵；
（6）給排水：有一個生活水池、6臺生活水泵位于地下2層，11個積水坑（每個積水坑有兩個污水泵，一用一備），分布于地下1層和地下2層；
（7）熱風(fēng)幕：共36臺熱風(fēng)幕，分布于地下1層、地上1層和3層；
（8）照明：照明分為樓內(nèi)照明和泛光照明，樓內(nèi)照明控制84個回路，泛光照明控制20回路；
（9）變配電：變電所在地下1層，共有4臺變壓器。需要監(jiān)測每臺參數(shù)；
（10）風(fēng)機盤管：共有362個風(fēng)機盤管，分布于9~19層；（11）排風(fēng)機：共有16臺排風(fēng)機，分布于地下1層和地下2層。
3、樓宇自控工程實施我們選擇西門子的頂峰產(chǎn)品來完成沈陽房地產(chǎn)交易中心的樓宇控制工作，購置了2臺MBC、28臺MEC、22臺DPU及若干模塊和前端設(shè)備。其中MBC和模塊分別用于冷站和變電所，每臺MEC用來控制兩臺自主機組。DPU用來控制排污泵、照明回路、排風(fēng)機等。前端設(shè)備分別用于空調(diào)機、新風(fēng)機、冷／熱站、積水坑等處，為了便于對各種設(shè)備的集中管理，我們在樓宇控制中心安裝了1臺康柏電腦、1臺LQl600KⅢ打印機。
按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定完成布線和設(shè)備安裝I作以后，就可以實施對各種設(shè)備的監(jiān)控了。下面分別說明各種設(shè)備的監(jiān)控情況。
3.1 空調(diào)機組當(dāng)空調(diào)機組工作時，控制程序?qū)⒗蔑L(fēng)道溫度和 濕度傳感器cPM65采集的回風(fēng)溫度和濕度與設(shè)定的溫度和濕度進(jìn)行比較，利用先進(jìn)的比例積分微分（PID）算法閉環(huán)調(diào)節(jié)盤管供水閥門的開度（按冬季模式和夏季模式分別調(diào)節(jié)）和加濕器。由于算法先進(jìn)，可使振蕩最小，并保持精密的控制，始終使室內(nèi)的溫度和濕度接近于設(shè)定值。因為室外新風(fēng)溫度在大多數(shù)情況下都與設(shè)定值相差較多，無論升溫還是降溫，都要消耗能量：為此，我們根據(jù)空氣質(zhì)量檢測的結(jié)果，由程序自行調(diào)節(jié)新風(fēng)閥的開度，既可保障室內(nèi)空氣質(zhì)量，又可避免能量的浪費。在春秋過渡季節(jié)，因無需溫度調(diào)節(jié)，可將新風(fēng)閥全開，以獲得盡可能多的新鮮的空氣。通過網(wǎng)絡(luò)和軟件，可以實現(xiàn)在中央控制室對各空調(diào)機組進(jìn)行控制和管理。還可以將各空調(diào)機組的風(fēng)機運行狀態(tài)、風(fēng)機故障報警、過濾阻塞報警、盤管低溫報警等傳到中央控制室的控制主機上，一旦有報警發(fā)生，程序?qū)⑹宫F(xiàn)場控制器做出關(guān)機和開水閥等保護(hù)動作，以免設(shè)備受損。
3.2 新風(fēng)機組因為新風(fēng)機組和送風(fēng)機組無回風(fēng)，所以風(fēng)道溫度和濕度傳感器GFM65安裝在送風(fēng)管道上。對新風(fēng)機組和送風(fēng)機組來說，只要機組工作，新風(fēng)閥就得全開，不需要調(diào)節(jié)，所以選用開關(guān)式風(fēng)閥驅(qū)動器。因為進(jìn)來的都是新風(fēng)，所以不用監(jiān)測空氣質(zhì)量。其它情況與空調(diào)機組相同。
3.3 送風(fēng)機組送風(fēng)機組工作情況與新風(fēng)機組大體相同。區(qū)別只有兩點：其一，送風(fēng)機是為地下車庫送新風(fēng)的，不需要調(diào)節(jié)濕度；其二，送風(fēng)機組在發(fā)生火災(zāi)事故時必須啟動，當(dāng)消防系統(tǒng)啟動送風(fēng)機時，新風(fēng)閥必須隨之全開。為此，我們使用控制風(fēng)機啟／停的主接觸器的輔助觸點的開／閉來控制新風(fēng)閥的開／關(guān)。
3.4 冷凍與冷卻水系統(tǒng)冷凍／冷卻水系統(tǒng)由冷卻塔、冷卻水泵、冷凍水泵、分水器、集水器和冷凍機組等組成。要監(jiān)控的數(shù)據(jù)點數(shù)量多、類型復(fù)雜。我們利用一臺MEC-40、若干模塊、若干前端設(shè)備加上我們在Insigh基礎(chǔ)上開發(fā)的軟件完成這些設(shè)備的監(jiān)控工作。具體控制情況如下：冷凍／冷卻水系統(tǒng)由軟件控制，嚴(yán)格按規(guī)定的順序和時間間隔啟／停各種設(shè)備，我們的控制順序如下：開機：開冷卻水閥門—開冷卻塔風(fēng)機—開冷卻水泵—開冷凍水閥門—開冷凍水循環(huán)泵—開冷凍機組。
關(guān)機：關(guān)冷凍機組—關(guān)冷凍水循環(huán)泵—關(guān)冷凍水閥門—關(guān)冷卻塔風(fēng)機—關(guān)冷卻水泵—關(guān)冷卻水閥門。
冷凍機組運行時，隨時檢測冷凍／冷卻水的水流狀態(tài)，一旦有冷凍或冷卻水停止流動，立即停止冷凍機組運行，以免結(jié)冰，造成冷凍機組損壞的嚴(yán)重后果。我們的程序不但可以控制每臺冷凍機組的啟／停，而且還可以使整個冷站達(dá)到低能耗，達(dá)到低的主機折舊率。在管道的適當(dāng)位置設(shè)置溫度傳感器，以測量空調(diào)水供／回水溫度，根據(jù)程序或管理的日程安排自動開關(guān)冷凍機組；根據(jù)管理的要求自動切換4臺機組的運行次序，累計每臺機組運行時間，自動選擇運行時間最短的機組運行，使每臺機組運行時間基本相等，以延長機組使用壽命。自動監(jiān)測各關(guān)鍵設(shè)備的運行狀態(tài)，故障報警，并按照實際情況自動啟動備用設(shè)備；根據(jù)總管水流量及供／回溫度，計算系統(tǒng)總負(fù)荷來控制空調(diào)機組的運行臺數(shù)。當(dāng)負(fù)荷大于一臺機組的15%，則第二臺機組運行。
我們在分水器和集水器之間安裝了旁通調(diào)節(jié)閥，并在供／回水管路上分別安裝了壓力傳感器，根據(jù)冷凍機組供／回水壓力差來調(diào)節(jié)冷凍水旁通閥開度。確保冷凍水系統(tǒng)供水壓力穩(wěn)定。
我們在冷卻水的供／回水總管之間安裝了旁通調(diào)節(jié)閥，通過調(diào)整冷卻塔風(fēng)機運行臺數(shù)和冷卻水供／回水旁通閥開度，使冷卻水供／回水溫度保持在設(shè)定的范圍內(nèi)。
補水泵的啟停也是由程序控制的。監(jiān)測膨脹水箱水位，當(dāng)水位降到低啟動補水泵，當(dāng)水位上升到標(biāo)準(zhǔn)水位時停補水泵。在實現(xiàn)自動控制的同時，在中央控制計算機上顯示膨脹水箱的水位和補水泵的運行狀態(tài)，并可做到超低水位報警。
3.5 熱換站熱換站與冷凍系統(tǒng)共用一個MBC-40.我們在管路的適當(dāng)位置安裝了溫度傳感器和熱水調(diào)節(jié)閥。監(jiān)測熱換器二次側(cè)的供水溫度，程序?qū)⒋藴囟群驮O(shè)定值進(jìn)行比較，采用比例積分微分算法閉環(huán)調(diào)節(jié)換熱器一次側(cè)的供水流量。在保障供熱要求的情況下，盡可能地節(jié)約能量。
3.6 給排水用水位開關(guān)監(jiān)測生活水池的水位，根據(jù)設(shè)定的高低水位控制供水閥的開／關(guān)。水位降到低水位時開閥，升到高水位時關(guān)閥，并做到超低水位（水池將無水）和超高水位（水將溢出）報警。 根據(jù)供水管路的壓力，控制供水泵的啟停，監(jiān)測供水泵的運行狀態(tài)，故障時報警。用水位開關(guān)監(jiān)測各積水坑的水位高／低，當(dāng)達(dá)到高水位時啟動排污泵，當(dāng)水位下降到低位時停泵。每個積水坑中有兩個排污泵，程序每次都選擇累計運行時間少的泵運行，以確保設(shè)備使用均衡。為防止因排污泵等故障，造成污水溢出，我們監(jiān)測了超限報警水位，當(dāng)達(dá)到此水位時，系統(tǒng)將報警，以便工作人員及時處理。
3.7 熱風(fēng)幕沈陽房地產(chǎn)交易中心大廈采用的是電熱幕，這種電熱幕要求電熱器關(guān)閉后，風(fēng)扇要繼續(xù)工作2-3min，以免余熱散發(fā)不出來，造成損壞。廠家提供的電熱幕有兩個按鍵，分別控制電熱器和風(fēng)扇，可在現(xiàn)場手動操作。 樓控系統(tǒng)若想控制熱風(fēng)幕有兩種方法：其一是用控制器分別控制電熱器和風(fēng)扇。從技術(shù)上講很容易，但要增加一倍的控制點，而控制器的價格又很高，每增加一個控制點，將增加一千元左右的投資，建設(shè)方難以接受。另一種方法是將熱風(fēng)幕的供電回路分為主回路和輔助回路，主回路為電熱器供電，輔助回路為風(fēng)扇供電。重新設(shè)計一套控制回路，使主回路一接通，輔助回路隨之立即接通，而當(dāng)主回路繼開時，輔助回路延遲一段時間才斷開。這樣做既達(dá)到了控制要求，也節(jié)省了投資，所以我們選擇了這種方法。僅此一項，就為沈陽房地產(chǎn)交易中心節(jié)省了近四萬元。在樓控中心計算機上，程序首先采集環(huán)境溫度，當(dāng)環(huán)境溫度低于設(shè)定值（我們定為IOC）時，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的時間表控制每臺熱風(fēng)幕的啟停，并顯示熱風(fēng)幕的工作狀態(tài)。當(dāng)有特殊情況時，在現(xiàn)場和樓控計算機上都可對熱風(fēng)幕進(jìn)行手動啟停。
3.8 照明我們利用MBC、DPU、計算機和軟件配合，對每一回路按預(yù)先設(shè)定的時間表進(jìn)行控制。必要的時候，在現(xiàn)場和樓控計算機上都可對每一路燈進(jìn)行手動開／關(guān)。對公共走廊和泛光照明也實現(xiàn)了光控制。即：當(dāng)該處較亮?xí)r不開燈。每一路燈的狀態(tài)可在計算機上顯示，并可累計開燈時間。為防止突然燈滅，我們用數(shù)字輸出點的常閉觸點控制燈回路。
3.9 變配電我們監(jiān)測了全部4臺變壓器的輸出功率、功率因數(shù)、用電量和次級回路每相電壓、電流，并可按時間累計這些數(shù)值。當(dāng)出現(xiàn)過壓、欠壓、過流等異常情況時報警。所監(jiān)測的各項參數(shù)均可在樓控計算機上顯示。
3.10 風(fēng)機盤管由于風(fēng)機盤管在空調(diào)系統(tǒng)中只起微調(diào)作用，各個房間對溫度的要求也不統(tǒng)一，很難集中控制。而且，可通訊的風(fēng)機盤管控制器的價格是普通型的數(shù)倍（362個風(fēng)機盤管控制器將增加相當(dāng)多的投資），從性能價格比來看，至少在現(xiàn)階段，采用連網(wǎng)集中管理分散控制風(fēng)機盤管的方式意義不大。所以我們在風(fēng)機盤管所在房間安裝了手動風(fēng)機盤管控制器，由各房間人員自行調(diào)節(jié)。但考慮到節(jié)能，我們將這些風(fēng)機盤管分為4組，每組由計算機來控制其電源和水閥，避免樓內(nèi)無人時還有許多風(fēng)機盤管開著造成浪費。
3.11 排風(fēng)機這些排風(fēng)機平時用作排風(fēng)，火災(zāi)時用作排煙。為了便于設(shè)備的集中管理，我們在不影響消防系統(tǒng)的情況下，對每臺排風(fēng)機進(jìn)行啟?？刂疲蛊浒匆欢ǖ臅r間間隔定時啟／停。必要的時候，在現(xiàn)場和樓控計算機上都可讓每臺風(fēng)機進(jìn)行手動啟／停。計算機上可對每臺風(fēng)機的運行狀態(tài)和故障狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，累計運行時間。
4、樓宇自控中央管理計算機樓控中央控制計算機上安裝了樓控管理軟件，我們在此軟件基礎(chǔ)上進(jìn)行了二次開發(fā)，使其和各控制器實現(xiàn)通訊，完成對各控制器的管理。各種機電設(shè)備都是在現(xiàn)場控制器MBC、MEC的程序控制下工作的，但必要時，在樓控中央控制計算機上可以隨時改變?nèi)我庠O(shè)備的啟停狀態(tài)。在屏幕上可以實現(xiàn)三維圖像顯示每臺設(shè)備的系統(tǒng)圖，如：冷水機組、水泵、空調(diào)機組等?，F(xiàn)場控制器隨時與樓控中央控制計算機交換數(shù)據(jù)，樓控中央控制計算機可顯示所有測量點如溫度、流量、壓力、壓差等動態(tài)趨勢圖，可監(jiān)視各設(shè)備的工作狀態(tài)和故障報警。一旦有報警發(fā)生，現(xiàn)場控制器將做好保護(hù)動作，計算機發(fā)出聲音，同時在屏幕上顯示出報警位置和性質(zhì)，以提醒工作人員及時處理。可打印輸出自動記錄及空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷，并可根據(jù)管理部門要求以不同時段累計負(fù)荷情況并打印。
5、所取得的效果與同等規(guī)模，不采用樓宇自動化控制的大廈相比
（1）可節(jié)約電能30%以上；
（2）可節(jié)約60%人力；
（3）延長設(shè)備使用壽命；
（4）可以更充分地滿足用戶需求。
自動控制論文:流動電流混凝投藥自動控制系統(tǒng)與新型除污染復(fù)合藥聯(lián)合應(yīng)用研究
摘要：本文從生產(chǎn)應(yīng)用的角度進(jìn)行了高錳酸鉀復(fù)合藥劑與流動電流混凝投藥自動控制系統(tǒng)聯(lián)合使用的研究，論述了二者聯(lián)合使用的可行性和有效性，為實現(xiàn)受污染水體凈化處理中混凝劑投加的自動化提供了一種新型有效的控制方法。
關(guān)鍵詞：流動電流 混凝投藥 除污染 復(fù)合藥劑
0. 前言
近年來，隨著流動電流混凝投藥自動控制系統(tǒng)在全國范圍內(nèi)的廣泛應(yīng)用，所遇到的原水水質(zhì)條件也越來越復(fù)雜，其中有許多水體都受到不同程度的污染[1]，檢測出多種有機物，其中有些是EPA規(guī)定的優(yōu)先檢出物，對人體有致癌、致突變、致歧性的危害。同時，隨著原水水體中污染物數(shù)量和種類的增加，水中有機物對混凝投藥自動控制的影響越來越被重視。水中有機物的增加，使水體中的各項平衡被打破，朝著膠體穩(wěn)定性增加的方向發(fā)展。許多研究者都得出相同的結(jié)論，水中有機物的增加，使達(dá)到相同混凝效果時所需混凝劑的耗費量增加，水處理成本上升，也就是說水中有機物濃度越高越不利于混凝。
1. 高錳酸鉀復(fù)合藥劑助凝及除污染機理
高錳酸鉀復(fù)合藥劑（Composite Potassium 簡稱CP）可以利用其有效的氧化性，通過破壞膠體顆粒表面的有機涂層，降低膠體顆粒表面負(fù)電荷和雙電層排斥作用、減小顆粒的空間阻礙，從而達(dá)到有利于有機物和濁度降低的效果；通過對膠體顆粒表面有機涂層的有機物分子和未與膠體顆粒作用的水中溶解性有機物分子的不同官能團分別發(fā)生作用，改變水中膠體顆粒表面有機涂層和未與膠體顆粒作用的水中溶解性有機物的親水性結(jié)構(gòu)，使改變親水性結(jié)構(gòu)的溶解性有機物和水中膠體顆粒易于脫穩(wěn)，從而達(dá)到有利于去除的有機物和濁度的目的[2]。
高錳酸鉀復(fù)合藥劑在和水中一些物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)時，可以改變水中有機物、膠體顆粒、微生物表面結(jié)構(gòu)或改變金屬離子的電荷，從而促使凝聚現(xiàn)象產(chǎn)生，有利于有機物和濁度的有效去除[94]。有研究發(fā)現(xiàn)，投加高錳酸鉀復(fù)合藥劑能夠氧化水中的Fe2+、Mn2+使其變成Fe3+、MnO2，這些物質(zhì)可以與有機物、膠體顆粒、藻類等發(fā)生凝聚作用，有利于后續(xù)的混凝過程；同時，高錳酸鉀氧化能夠誘導(dǎo)出顆粒凝聚作用，水合二氧化錳可以與水中細(xì)小纖維有機基質(zhì)、藻類、細(xì)小膠體顆粒等通過吸附架橋作用連接到一起，有利于混凝和濁度的去除。
2. 流動電流混凝投藥自動控制系統(tǒng)和高錳酸鉀復(fù)合藥劑聯(lián)合使用的生產(chǎn)應(yīng)用研究
實際生產(chǎn)應(yīng)用試驗是在東北某地一地表水廠進(jìn)行的。該水廠水源為一地表水庫，水庫中的水來自于流經(jīng)該市的江水。由于近年來工業(yè)廢水及居民生活污水的排入，水庫中原水受到嚴(yán)重污染，表1為其原水的水質(zhì)全分析報告，從表1可以看出此水源屬于高有機物含量的地表水，是一種比較難處理的水體。
3. 水廠情況簡介
該水廠設(shè)計水量為6萬噸/日，具有兩套平行的水處理工藝流程，設(shè)計參數(shù)相同。在試驗期間，原水水溫為5-60C，平均濁度28-35NTU，色度為25度，CODcr為12.2mg/L。水廠為常規(guī)處理工藝，前處理工藝為預(yù)氯化，混凝劑采用聚合氯化鋁。具體工藝流程見圖1。
由于水廠的有機污染物較多，混凝效果較差，從而影響沉淀和過濾效果，出水濁度、色度較高未能達(dá)到滿意的處理效果。
4. 試驗方案
每一小時測定一次原水的濁度、色度、水溫，同時測定沉淀池出水濁度、色度、水溫。生產(chǎn)試驗共進(jìn)行3個月，取其中具有代表性的1天試驗數(shù)據(jù)做出控制參數(shù)變化曲線圖2進(jìn)行分析。
為了檢驗對水中有機污染物的去除效果，針對上述兩種處理方法進(jìn)行了原水和沉后水的一些化學(xué)指標(biāo)測定，所得結(jié)果如圖3。
在整個試驗運行中，高錳酸鉀復(fù)合藥劑和流動電流混凝投藥自動控制系統(tǒng)聯(lián)合使用的處理工藝中：高錳酸鉀的平均投加量為1.2mg/L，混凝劑的平均投加量為15mg/L，沉淀池出水平均濁度為4.1NTU，平均去除率為90.1%。而該水廠在同樣的原水水質(zhì)條件下，預(yù)氯化和混凝劑聯(lián)合使用的處理工藝中：平均投氯量為4.0mg/L，混凝劑的平均投加量為32mg/L，沉淀池出水平均濁度為5NTU，平均去除率為87%。
比較可知，相同條件下高錳酸鉀復(fù)合藥劑和混凝劑聯(lián)合使用的處理工藝較預(yù)氯化和混凝劑聯(lián)合使用的處理工藝，沉淀池出水濁度降低0.9NTU，下降幅度約為18%；混凝劑的用量節(jié)約17mg/L，節(jié)約率約為53.1%。
從沉后水的化學(xué)指標(biāo)來看，在相同原水水質(zhì)和混凝劑投加量條件下，高錳酸鉀復(fù)合藥劑和混凝劑聯(lián)合使用的處理工藝中：水中CODcr去除率平均為32.4%，NH3-N去除率平均為73.2%，NO2-N降低至0.004mg/L，大腸菌群去除率平均為；預(yù)氯化和混凝劑聯(lián)合使用的處理工藝中：水中CODcr去除率平均為20%，NH3-N去除率平均為70.1%，NO2-N降低至0.004mg/L，大腸菌群去除率為。從上述數(shù)據(jù)可以看出，高錳酸鉀復(fù)合藥劑對于原水中有機物的去除率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于預(yù)氯化的去除率，所以使用高錳酸鉀復(fù)合藥劑對受污染原水進(jìn)行處理是十分有效的。 5. 結(jié)論
在此處理工藝運行過程中，流動電流混凝投藥自動控制系統(tǒng)均運行穩(wěn)定靈敏，流動電流檢測值可以迅速的隨原水水質(zhì)及水量的變化而變化，及時的進(jìn)行混凝劑投加量的調(diào)整，保障沉淀池出水濁度控制在目標(biāo)值附近。這說明高錳酸鉀復(fù)合藥劑的投加的存在并未對流動電流混凝投藥自動控制系統(tǒng)的運行造成干擾，這二者與流動電流自控系統(tǒng)聯(lián)合使用是可行的。高錳酸鉀復(fù)合藥劑與流動電流混凝投藥自動控制系統(tǒng)聯(lián)合使用，為進(jìn)行存在污染的原水水體凈化處理過程中，實現(xiàn)混凝投藥控制自動化運行提供了一種新型有效的控制技術(shù)。
自動控制論文:智能型住宅自動控制與管理系統(tǒng)應(yīng)用研究
摘要：隨著計算機技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)、自動控制技術(shù)的迅速發(fā)展，智能化建筑在世界應(yīng)運而生。智能小區(qū)在智能化大樓基礎(chǔ)上擴展和延伸出來的，人們通過對小區(qū)建筑群的四個基本要素（結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)、管理）進(jìn)行優(yōu)化考慮，提供一個投資合理，又擁有高效率、舒適、溫馨、便利以及安全的人居環(huán)境……
關(guān)鍵詞：智能住宅 自動控制 管理系統(tǒng)
隨著計算機技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)、自動控制技術(shù)的迅速發(fā)展，智能化建筑在世界應(yīng)運而生。智能小區(qū)在智能化大樓基礎(chǔ)上擴展和延伸出來的，人們通過對小區(qū)建筑群的四個基本要素（結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)、管理）進(jìn)行優(yōu)化考慮，提供一個投資合理，又擁有高效率、舒適、溫馨、便利以及安全的人居環(huán)境。為適應(yīng)我國加快住宅建設(shè)發(fā)展，增強住宅建設(shè)的科技含量的要求，我國 在繼“解困”、“安居”工程后，又加大了小康工程的力度?！爸悄苄妥≌彝ピO(shè)施自動控制與管理系統(tǒng)應(yīng)用研究”作為國家重大科技產(chǎn)業(yè)項目??“2000年小康城鄉(xiāng)科技產(chǎn)業(yè)工程”的專題，就是這一背景下提出的。
“智能型住宅家庭設(shè)施自動控制與管理系統(tǒng)應(yīng)用研究”是哈爾濱工業(yè)大學(xué)（原哈爾濱建筑大學(xué)）承接的項目，由哈爾濱工業(yè)大學(xué)和北京德達(dá)數(shù)據(jù)系統(tǒng)有限責(zé)任公司合作開發(fā)。該項目采用LONWORKS技術(shù)開發(fā)研究并在住宅示范小區(qū)工程中試運行。1、對住宅居住環(huán)境（濕度、濕度）及設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控；2、住戶三表（水表、電表、煤氣表）遠(yuǎn)傳；3、住戶三防（防火、防災(zāi)、防盜）；4、廚房設(shè)備監(jiān)控；5、衛(wèi)生間排風(fēng)控制。這些功能用LON總線一節(jié)點實施，即每一住戶為一LON節(jié)點，然后再用??服務(wù)器管理各個用戶的節(jié)點構(gòu)成LON總線系統(tǒng)。該項研究已在北京翌景嘉園示范小區(qū)通過試運行，下面對其自評估如下：
一、攻關(guān)的任務(wù)、考核目標(biāo)及主要技術(shù)指標(biāo)：
經(jīng)過論證，我們在專題合同中將各種指標(biāo)定位在：
本專題的攻關(guān)任務(wù)：研究智能型住宅家庭設(shè)施自動控制與管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括兩項任務(wù)，其一是開發(fā)家用管理軟件，其二是開發(fā)家庭智能控制裝置，實現(xiàn)對居室溫度、濕度進(jìn)行自動調(diào)節(jié)；對廚房用具進(jìn)行時序控制；對衛(wèi)生間的排風(fēng)進(jìn)行控制。而家用電腦管理軟件要對家庭設(shè)施進(jìn)行管理并提供若干家政服務(wù)程序。
本專題的考核目標(biāo)：提供具有居室空調(diào)、廚房監(jiān)控、衛(wèi)生間自動排風(fēng)功能的微機控管裝置一套；提供家用電腦管理軟件一套；住宅溫、濕度等參數(shù)應(yīng)滿足智能住宅規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)；在示范工程中應(yīng)用該項成果。
本專題的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)：溫度、濕度等主要被控參數(shù)應(yīng)滿足智能小康住宅標(biāo)準(zhǔn)（溫度18℃～28℃，濕度30％～70％）；系統(tǒng)運行。
在進(jìn)行該項專題的進(jìn)一步研究的過程中，結(jié)合當(dāng)前先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展以及我國智能住宅發(fā)展?fàn)顩r，在原有的合同的基礎(chǔ)上，我們對家庭智能控制器又增加了三表遠(yuǎn)傳、安防等功能。
二、專題執(zhí)行情況評價
本專題按兩個部分實施，即家庭智能控制器和家用電腦管理軟件的研究：
1、家庭智能控制器
（1）功能
本專題所開發(fā)的家庭智能控制器即智能節(jié)點具有4路模擬輸入，12路數(shù)字輸入，12路數(shù)字輸出，其所實現(xiàn)的功能如下：
通過對室內(nèi)溫度監(jiān)測，得到實際溫度與設(shè)定溫度比較：當(dāng)實際溫度低于設(shè)定溫度一定值時，在夏季關(guān)空調(diào)，在冬季開暖氣；當(dāng)實際溫度高于設(shè)定溫度一定值時，在夏季開空調(diào)，在冬季關(guān)暖氣。溫度控制達(dá)到智能小康住宅規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)：18～28℃。
通過對室內(nèi)濕度監(jiān)測，得到實際濕度與設(shè)定濕度比較：當(dāng)實際溫度高于設(shè)定溫度一定值時，關(guān)加濕器；當(dāng)實際濕度低于設(shè)定濕度一定值時，開加濕器。濕度控制達(dá)到智能小康住宅規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)：30～70 ％。
對三表實行脈沖計數(shù)，并發(fā)送到上位機。
當(dāng)門磁或紅外報警時，在設(shè)防狀態(tài)下，聲光報警和自動撥號器啟動，并有報警信號傳到上位機。
玻璃破碎報警時，聲光報警啟動；在設(shè)防狀態(tài)下，自動撥號器啟動：有報警信號傳到上位機。
緊急按鈕報警時，自動撥號器啟動，并有報警信號傳到上位機。
排風(fēng)扇按鈕控制排風(fēng)扇，排風(fēng)扇運行一段時間自動關(guān)閉。
煙感探頭報警時，煤氣閉閥器關(guān)閉，聲光報警和自動撥號器啟動，并有報警信號傳到上位，此外，通過判斷煙感探頭輸入信號可識別探頭是否有故障。
煤氣泄漏報警時，排風(fēng)扇啟動，煤氣閉閥器關(guān)閉，聲光報警和自動撥號器啟動，并有報警信號傳到上位機。
探頭復(fù)位輸入控制火災(zāi)探頭掉電復(fù)位及開啟煤氣閉閥器。
通過上位機運作，可以控制廚房設(shè)備按一定時序啟動。
溫度的設(shè)置可以通過上位機或者設(shè)定按鈕實現(xiàn)。
濕度的設(shè)置可以通過上位機或者設(shè)定按鈕實現(xiàn)。
與本專題預(yù)期目標(biāo)相比，我們在設(shè)備監(jiān)控的基礎(chǔ)上，增加了安防功能，三表遠(yuǎn)傳功能；我們經(jīng)過認(rèn)真研究，考慮研發(fā)產(chǎn)品的應(yīng)用和推廣，我們單片機來完成這些功能，而是采用了先進(jìn)的現(xiàn)場總線??LON總線。
（2）應(yīng)用的LONWORKS技術(shù)特點
本專題采用了LONWORKS技術(shù)進(jìn)行開發(fā)，該技術(shù)有如下特點：
開放性：網(wǎng)絡(luò)協(xié)議開放，對用戶平等；
通信媒介的多樣性：可采用任何媒介進(jìn)行通信，如雙絞線、電力線、光纖、同軸電纜、無線電波、紅外等，并且同一網(wǎng)絡(luò)可以有多種通信媒介；
互操作性：其通信協(xié)議Lontalk是符合ISO定義的OSI 模型，任何制造商的產(chǎn)品都可以實現(xiàn)互操作性；
網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌河行切?、總線型、環(huán)型以及自由型；
網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：主從式、對等式或客戶/服務(wù)式結(jié)構(gòu)；
通信的每幀有效字?jǐn)?shù)可從0至228個字節(jié)；
通信速率可達(dá)1.25MB/S，此時有效距離為130M；78KB/S的雙絞線，直線通信距離可達(dá)2700M；
其技術(shù)核心器件??Neuron芯片內(nèi)部裝有三個8位微處理器、34種I/O對象和定時器以及LONTALK通信協(xié)議等。該芯片具有通信和控制功能。
近年來，該技術(shù)在國內(nèi)外的智能建筑領(lǐng)域都得到了應(yīng)用和發(fā)展，其開發(fā)工具平臺強大，開發(fā)者在短期內(nèi)就可以完成開發(fā)工作；在韓國、日本、澳大利亞、加拿大等國都已經(jīng)利用該技術(shù)完成多項工程；并且，總體來看，該技術(shù)適用于中國，而且還在無線擴頻等方面有繼續(xù)加強的潛力，能在家庭智能系統(tǒng)上有更大的突破。
（3）解決的技術(shù)關(guān)鍵
功能集成：在目前智能住宅產(chǎn)品中，實現(xiàn)單一功能（如抄表、安防）的產(chǎn)品很多，本裝置將三表收費、三防、廚房設(shè)備監(jiān)控、室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測、衛(wèi)生間排風(fēng)扇控制等功能集成在一起，真正實現(xiàn)了功能集成。
采用了Lonworks技術(shù)：Lonworks 技術(shù)作為先進(jìn)的總線技術(shù)，在本專題得以采用，將會更有利于家庭智能控制裝置的推廣。
模擬量的引入：從長遠(yuǎn)來看，將模擬量引入智能住宅將是必然，而目前國內(nèi)幾乎沒有智能住宅產(chǎn)品將其引入，本裝置將模擬量引入，也體現(xiàn)裝置的前瞻性。
軟件編程語言采用Neuron C語言，利用該語言事件驅(qū)動任務(wù)的特點，增強了裝置的實時性。
本裝置可靈活組態(tài)：如果用戶不需要該模塊中的模擬輸入，我們就會在設(shè)計硬件電路時預(yù)留出端口，而不焊接模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，這樣可為用戶省下投資，也為其將來擴展做好準(zhǔn)備；12路數(shù)字輸入點被開關(guān)量或脈沖信號來觸發(fā)，其可以配置成電表水表煤氣表輸入，可以配置成安防信號輸入，也可以是二者結(jié)合；12 路輸出只是一個開關(guān)信號，也可根據(jù)實際情況進(jìn)行靈活配置。
與目前系統(tǒng)集成商所提出智能小區(qū)方案相比，本專題將家用電腦引入家庭智能控制系統(tǒng)來管理家庭設(shè)施。
住宅節(jié)能：我們認(rèn)為，智能住宅在提供給人們安全、舒適的環(huán)境的同時，也應(yīng)將節(jié)能的概念引入智能住宅中。在本專題中，我們對衛(wèi)生間排風(fēng)采取實時控制，使其在滿足室內(nèi)排風(fēng)要求的同時做到節(jié)省電能；我們通過對室內(nèi)溫度的設(shè)定，在不同季節(jié)內(nèi)對空調(diào)或供暖設(shè)備進(jìn)行控制，使其在一定的條件下工作，當(dāng)達(dá)到預(yù)期要求時，立刻停止工作，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能的目的。
模數(shù)轉(zhuǎn)換通信匹配問題：在本專題中，我們利用Max186芯片對采樣的溫濕度信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。Max186芯片具有12位精度，其與LONWORKS技術(shù)的neurowire方式進(jìn)行通信需要匹配，本專題解決了這個問題。
本專題所開發(fā)出來的家庭智能控制器比較成熟，可作為產(chǎn)品投入市場，并且，該家庭智能控制器已經(jīng)在北京翌景嘉園使用。與目前國內(nèi)同類產(chǎn)品相比，其性能價格比是的（具體情況見效益分析）。
2、家用電腦管理軟件
家用電腦管理軟件是在Delphi5.2平臺上開發(fā)而成，其功能、設(shè)計特點如下：
（1）功能
提供家庭生活服務(wù)信息。主要有：醫(yī)療保健知識、家庭菜肴、點心制作方法及飲食科學(xué)知識、女性美容裝飾常識、花鳥魚種值飼養(yǎng)方法、旅游知識、保險知識及家庭生活中的一些常用信息等。
提供家庭事物管理手段。這部分主要內(nèi)容有：家庭財務(wù)、親友通訊錄、個人檔案管理。
該軟件通過網(wǎng)卡直接對家庭設(shè)施進(jìn)行管理：三表計費、設(shè)備狀態(tài)顯示、廚房設(shè)備時序控制、溫濕度設(shè)定。
（2）軟件特點：
是軟、硬件技術(shù)成功結(jié)合的典范：考慮到“小康住宅”的特點，將計算機硬件、軟件技術(shù)相結(jié)合，通過LON 控制模塊成功地實現(xiàn)了對住宅內(nèi)的環(huán)境監(jiān)測及設(shè)備監(jiān)控。
實用性強：在本軟件中，我們以科學(xué)實用為原則，從醫(yī)學(xué)、美食、旅游、保險、美容裝飾、花鳥魚種植飼養(yǎng)、財務(wù)管理、通信錄管理等方面為用戶提供了及其豐富的生活服務(wù)信息，以便為用戶的工作、學(xué)習(xí)提供更多的方便。
易學(xué)易用：在軟件開發(fā)過程中，我們在不影響功能及生動性的前提下，盡量使界面簡潔、直觀，并具有邏輯性，從而使得用戶容易掌握軟件的思路及操作方法。
三、成果應(yīng)用前景及效益分析
建筑業(yè)是國家的支柱產(chǎn)業(yè)，住宅建設(shè)占總房產(chǎn)建設(shè)投資的80％左右，國家十分關(guān)注住宅建設(shè)，繼“解困”、“安居”工程后，又努力實施“小康”工程。為了加大“小康”工程力度，國家把“2000年小康城鄉(xiāng)科技產(chǎn)業(yè)工程”列為國家重大科技產(chǎn)業(yè)項目。可見，投身于住宅小區(qū)智能化以及相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)，既有利于推動建筑業(yè)的發(fā)展，又能帶來可觀的經(jīng)濟效益和社會效益。
1、國內(nèi)智能小區(qū)市場預(yù)測
隨著計算機技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)和自動控制技術(shù)等高新技術(shù)的延伸，智能建筑應(yīng)運而生。智能小區(qū)是智能大廈的基本含義中擴展出來的。以1999年為例，國家在99年對住宅的投資1700～1800億元人民幣，根據(jù)建設(shè)部對小區(qū)初、中、高三個等級的劃分，小區(qū)智能化為住宅小區(qū)總投資的1％～3％。以此比例計算，則僅99年度對小區(qū)智能化的需求就達(dá)17～54億元人民幣，而隨著住房體制改革的不斷深入及人們對住宅環(huán)境要求的不斷提高，該數(shù)值還會將大幅度提高。由此可見，小區(qū)智能化市場前景廣闊。
2、本專題的實用性及前瞻性
“智能型住宅家庭設(shè)施自動控制與管理系統(tǒng)應(yīng)用研究”作為2000年小康城鄉(xiāng)科技產(chǎn)業(yè)工程“的一個專題，該項研究應(yīng)用LONWORKS技術(shù)開發(fā)并在住宅示范小區(qū)工程中試運行。該家庭智能控制器具有很強的靈活必一，根據(jù)用戶需要，可以進(jìn)行靈活配置，例如：如果用戶不需要該模塊中的模擬輸入，我們就會在設(shè)計硬件電路時預(yù)留同端口，而不焊接模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，這樣可為用戶省下投資，也為其將來擴展做好準(zhǔn)備；12路數(shù)字輸入點被開關(guān)量或脈沖信號來觸發(fā)，其可以配置成電表水表煤氣氣輸入，可以配置成安防信號輸入，也可以是二者結(jié)合；12路輸出只是一個開關(guān)信號，也可根據(jù)實際情況進(jìn)行靈活配置?？傊?，該家庭智能控制器即適合現(xiàn)在智能住宅的要求，也會在一定程度上滿足將來發(fā)展的需要。
我們開發(fā)的家庭智能控制器再加上各種傳感器構(gòu)成的控制系統(tǒng)，其價格為4000元左右，即每個住戶用于智能化投資在4000元左右，與當(dāng)前國家制定普及型智能住宅價格（5000元）相比，相對價位下降20％；而從長遠(yuǎn)來看，隨著人民生活水平的提高以及家庭智能控制器各類相關(guān)器件價格的下調(diào)，大多數(shù)用戶對智能化的投資是可以接受的，并且其所帶來的各種效益是無法估量的。
4、本專題的社會效益
本專題是以小康住宅智能化宗旨，旨在為人們提供舒適、安全、健康的環(huán)境。這一方面提高了人們生活水平，另一方面也為人們的高效率快節(jié)奏提供了條件。
智能住宅設(shè)施的自動控制和管理，既需要相關(guān)行業(yè)的支持，也促進(jìn)相關(guān)行業(yè)的發(fā)展。智能住宅建設(shè)的興起，將使許多相關(guān)企業(yè)投入建筑市場，又為許多人提供了就業(yè)機會。
此外，對于生產(chǎn)智能控制器的廠商來說，他們在推廣應(yīng)用這項成果中，將會獲得可觀的經(jīng)濟效益。
四、專題調(diào)協(xié)的科學(xué)性和合理性的后評估
本專題設(shè)置的科學(xué)性和合理性可從以下幾方面反映出來：
1、專題在智能小區(qū)的地位
智能小區(qū)在智能化大樓的基礎(chǔ)上擴展和延伸出來，人們通過對小區(qū)建筑群的四個基本要素（結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)、管理）進(jìn)行優(yōu)化考慮，提供一個投資合理，又擁有高效率、舒適、溫馨、便利以及安全的人居環(huán)境。從以上的定義可以看出，人們通常提出的智能大廈的3A（建筑設(shè)備自動化 、辦公自動化、通信自動化）或5A（在“3A”的基礎(chǔ)上加上安防自動化和防火自動化）也適合智能小區(qū)，所以智能小區(qū)的“智能”很大一部分都體現(xiàn)在其自動化的程度。此次國家制定的該課題與以往課相比，其對智能建筑的功能定位更加合理（功能多而必要），并且具有一定的前瞻性（廚房設(shè)備的自動化以及模擬量的引入隨著人民生活的提高也將會被人們接受）。總之，本專題對智能小區(qū)“智能”的研究，在智能小區(qū)的整體研究中起著相當(dāng)重要的作用。
2、未來市場走向
筆者認(rèn)為，建筑業(yè)是國家的支柱產(chǎn)業(yè)，住宅建設(shè)將占房產(chǎn)建設(shè)投資的80％左右，其中對智能小區(qū)投資占總房產(chǎn)建設(shè)投資的8～24％，在這種背景下，國家將會進(jìn)一步加大對智能化建筑的投資。由于智能小區(qū)的概念是近幾年才形成的，單個功能或系統(tǒng)如抄表、報警功能在一些住宅小區(qū)中已經(jīng)有些應(yīng)用，但是還沒有哪個廠家能夠推出從總體上設(shè)計和規(guī)劃成熟的智能小區(qū)網(wǎng)絡(luò)化綜合管理系統(tǒng)，目前的市場還處于群龍無首階段。此時，國內(nèi)市場急需一種性能價格比較高的智能化產(chǎn)品，這時研究智能型住宅家庭設(shè)施控制和管理系統(tǒng)將有更重要的意義。
3、用戶需求
隨著生活水平的提高，一方面，人們對住宅的追求不僅僅局限于外表的裝飾，人們對住宅的智能已經(jīng)有了初步的認(rèn)識；另一方面，在一些發(fā)達(dá)的城市中已經(jīng)出現(xiàn)智能小區(qū)并為人們所接受。此時研究本專題開發(fā)出適合人們要求的智能化產(chǎn)品也具有很重要的意義。
4、科技含量
可以說智能小區(qū)是隨著計算機技術(shù)、通信技術(shù)、自動控制等的發(fā)展而提出和發(fā)展起來的。智能小區(qū)的“智能”也可理解成為其科技含量，其科技含量的高低反映了智能小區(qū)智能化的水平。本專題所采用的LONWORKS技術(shù)是最近幾年內(nèi)流行的先進(jìn)的現(xiàn)場總線技術(shù)，運用該項技術(shù)研究本專題并開發(fā)出基于該技術(shù)的產(chǎn)品，將更有利于該產(chǎn)品的推廣，并且隨著LONWORK技術(shù)本身的改進(jìn)和提高，智能化產(chǎn)品也利于更新?lián)Q代。
總之，“智能型住宅家庭設(shè)施自動控制與管理系統(tǒng)應(yīng)用研究”專題的完成，一方面，為家庭設(shè)施智能化的可行性提供了依據(jù)；另一方面，也為制定家庭設(shè)施智能化規(guī)范提供了參考。并且，本專題開發(fā)出來的成果正在轉(zhuǎn)換成產(chǎn)品，這進(jìn)一步證明了專題設(shè)置的科學(xué)性和合理性。
五、經(jīng)費決算和經(jīng)費使用評價
國家科委為“智能型住宅家庭設(shè)施自動控制與管理系統(tǒng)應(yīng)用研究”專題攻關(guān)撥款10萬元，于1999年9月?lián)芸畹焦枮I建筑大學(xué)，課題組將其分成兩個子項實施，即智能家庭控制裝置和家用電腦管理軟件，經(jīng)過一年多的研發(fā)，現(xiàn)已完成。
2、經(jīng)費使用評價
本專題的研究采用LONWORK技術(shù)，并要求在示范小區(qū)試運，這樣做可保障技術(shù)的先進(jìn)性和成果的推廣。但應(yīng)用該技術(shù)必須在其開發(fā)平臺上完成，我們沒有（國內(nèi)僅少數(shù)單位具有）開發(fā)工具，該開發(fā)系統(tǒng)由美國ECHLON公司專賣，價值二十萬元。其次選擇示范小區(qū)，也要花費相當(dāng)數(shù)量的費用。面對這兩項主要開銷，國家科委下?lián)艿氖f元是明顯不足的。為了解決經(jīng)費的不足，我們采取如下措施：
（1）將該專題分成兩個子項，即智能住宅家庭控制裝置和家用電腦管理軟件。其中智能住宅家庭控制裝置由于采用LONWORKS技術(shù)，我們決定采用合作開發(fā)的辦法，而家用電腦管理軟件采用自主開發(fā)，經(jīng)費分項使用。
（2）選擇北京德達(dá)數(shù)據(jù)系統(tǒng)有限責(zé)任公司作為合作伙伴，主要原因是該公司作為國內(nèi)智能建筑領(lǐng)域起步最早的企業(yè)之一，其在智能建筑科研、設(shè)計、安裝頗具實力，并且還備有開發(fā)技術(shù)產(chǎn)品的成套設(shè)備。與該公司合作，他們可提供開發(fā)設(shè)備和安裝調(diào)試條件，我們出技術(shù)、人力，這樣做就不需購買專題開發(fā)用的設(shè)備，也就節(jié)省了這筆大的開銷。
（3）確定北京翌景嘉園示范小區(qū)作為試運點，該智能住宅小區(qū)是北京德達(dá)數(shù)據(jù)系統(tǒng)有限責(zé)任公司承接工程，其中有該公司科研、開發(fā)、實驗樣板間，利用該樣板間提供的條件（其中包括智能住宅的多種傳感器），可以節(jié)省現(xiàn)場安裝調(diào)試所需的硬件費用。
（4）本著節(jié)省的原則辦事情，由于合作單位、示范小區(qū)均在北京，而我們在哈爾濱，兩地的差旅費將要占科研經(jīng)費的三分之一，我們利用北京德達(dá)數(shù)據(jù)系統(tǒng)有限責(zé)任公司提供給校方人員的食宿條件以及按每次出差要集中高效辦事的原則，使差旅費的花銷僅用原計劃的一半。
由于利用以上一些措施，使得該項目實際用費基本與國家科委撥款持平。
六、存在的問題
目前，國內(nèi)沒有一個完整的智能小區(qū)規(guī)范，這為定位智能住宅的功能帶來一定難度，本專題對家庭智能控制裝置的功能是結(jié)合我國智能小區(qū)現(xiàn)狀及各種技術(shù)資料定位的，并且對每個家庭所配置節(jié)點數(shù)還有待進(jìn)一步研究。
在本專題中，由于目前廚房設(shè)備的種類和數(shù)量的不可預(yù)測性，我們僅定義了兩個廚房設(shè)備，并對其進(jìn)行一定的時序控制，對廚房設(shè)備數(shù)量及實時監(jiān)控還需深入探討；家庭智能控制裝置對設(shè)備控制只局限于開關(guān)控制，對設(shè)備的進(jìn)一步控制有待于進(jìn)一步研究。
現(xiàn)在智能家電已被一些廠家生產(chǎn)，各種智能家電產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)因廠家的不同而不同，并且國家沒有固定的標(biāo)準(zhǔn)，這為將來將其集成在家庭智能控制系統(tǒng)中帶來一定的難度。
此外，由于家庭智能控制器所采用的各種元器件大部分是國外產(chǎn)品，無形中增加了成本價格。
自動控制論文:信息管理系統(tǒng)自動控制研究
【摘要】
這篇文章基于一個公司內(nèi)部特定事務(wù)場所，從而提出關(guān)于管理方面的一些決策問題。對信息管理系統(tǒng)進(jìn)行研究的時候，要能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的自動化，這樣才能有效地解決實際生活中的一些問題。有了自動控制這一理念，對一些問題的效率以及出錯率都會大大的改善。在信息保存以及傳輸?shù)倪^程中，也可以通過自動化這一方式使得信息傳輸變得更加快捷以及安全。
【關(guān)鍵詞】
企業(yè)管理系統(tǒng)；自動化；智能學(xué)習(xí)和智能決策
引言
當(dāng)今社會，經(jīng)濟在大步發(fā)展，而隨著經(jīng)濟的發(fā)展也帶動了計算機技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展。隨著計算機技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的大步發(fā)展，企業(yè)的無紙化辦公管理系統(tǒng)已經(jīng)成為了一個發(fā)展的主方向。這種現(xiàn)代的企業(yè)管理系統(tǒng)里面，已經(jīng)深入到各個行業(yè)中，包括了各個行業(yè)的各個功能。從現(xiàn)代的理念來看，要想完善一個企業(yè)的管理系統(tǒng)，已經(jīng)不單單只是做好一些常規(guī)的工作，而是要做好一些后續(xù)的補充工作。使它成為企業(yè)工作中的一個主體部分，而不再是一個輔助的作用。在工作中，運用企業(yè)管理系統(tǒng)來處理一些實際的問題，已經(jīng)成為了一種很主流的工作方式。
一、企業(yè)管理系統(tǒng)的現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢
區(qū)別于以往的企業(yè)管理概念，現(xiàn)在的企業(yè)管理系統(tǒng)的功能范圍已經(jīng)擴大了很多，已經(jīng)不再局限于最初的一些信息數(shù)據(jù)的記錄和保存。當(dāng)今社會經(jīng)濟發(fā)展迅速，人們要處理的東西也越來越多，原有的企業(yè)管理理念已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足人們的需求。所以要不斷地對它進(jìn)行更新，使它能夠更好的發(fā)展，從而滿足人們的需求。原有的企業(yè)管理系統(tǒng)，主要的作用就是對一些數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄以及保存，簡單的來說就是利用計算機代替原來一些需要人力進(jìn)行的事務(wù)。但是這些事務(wù)是比較簡單的，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到管理這一水平，這也是早期的企業(yè)管理系統(tǒng)不能被大幅度的推廣開來的原因。而在現(xiàn)代，人們對企業(yè)管理系統(tǒng)有了更高的要求，不僅要能夠處理一些基本的信息數(shù)據(jù)等等，還要能夠?qū)@些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而得出一定的分析結(jié)果，并最終應(yīng)用到實際問題中?，F(xiàn)在企業(yè)管理系統(tǒng)已經(jīng)被企業(yè)大規(guī)模的運用開來，主要是對一些數(shù)據(jù)的記錄以及數(shù)據(jù)記錄后期的一些分析。這對一個企業(yè)來說是非常有幫助的，可以節(jié)省大量的人力以及物力。
二、自動控制與智能學(xué)習(xí)
自動控制技術(shù)，在企業(yè)進(jìn)行管理的時候起到一種輔助決策的作用。與智能學(xué)習(xí)一起，將企業(yè)中的一些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為信息，進(jìn)一步的轉(zhuǎn)化為知識，從而能夠幫助企業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)人做出一些明確的決策。而關(guān)于數(shù)據(jù)方面，也是非常復(fù)雜的，不僅包括企業(yè)內(nèi)部的一些數(shù)據(jù)，還包括外部的一些供貨商、客戶的數(shù)據(jù)等等，這些都是要進(jìn)行處理分析的。企業(yè)在進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的時候既要考慮自己內(nèi)部的一些情況，還要考慮所處大環(huán)境中的一些情況。企業(yè)管理系統(tǒng)中的智能學(xué)習(xí)和輔助決策既可以這是一種簡單的幫助管理決策的操作方式，也可以被認(rèn)為是一種高層進(jìn)行業(yè)務(wù)運作的決策。其實，從本質(zhì)上來講智能學(xué)習(xí)和輔助決策，并不是什么新的技術(shù)，它們只是將原有的企業(yè)管理系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步的深化而已。
1、在進(jìn)行智能學(xué)習(xí)和輔助決策的時候，要將企業(yè)所涉
及的各個方面的信息都收集好，集中地進(jìn)行管理及分析，最終得出一個結(jié)論。只有地將信息收集起來，才能使上層的決策者對這些信息有一個大概的了解，從而才能做出最正確的決策。在進(jìn)行企業(yè)管理系統(tǒng)實施的過程中，必須要做到以下幾點，這也是能夠保障企業(yè)正常發(fā)展必不可少的步驟。
1）地收集數(shù)據(jù)
為了能夠保障智能學(xué)習(xí)以及輔助決策，首先要做的就是對數(shù)據(jù)進(jìn)行收集。只有將信息收集好，才能進(jìn)行后面的操作，否則一切都是空談。在進(jìn)行這一步的時候，首先我們要將這些概念梳理清楚。信息，就是客觀事物中各種事物變化和特征的反映。他是一個普遍存在的東西，不僅存在于自然界，還存在人類的思維領(lǐng)域以及其他一些方面。如果不與其它東西結(jié)合，它本身是沒有任何意義的。但是一旦和其他東西緊密結(jié)合，它就會產(chǎn)生無限的意義，所以在使用它的時候，我們一定要考慮清楚怎樣合理的進(jìn)行使用。只有我們真的理解了信息的意義，才能使得那些包含了信息的數(shù)據(jù)有了真實的意義。在進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集，也會遇到各種各樣的困難。及時個就是數(shù)據(jù)的真實性。因為很多數(shù)據(jù)在收集的時候要通過層層的分析，那么最終得到的數(shù)據(jù)并不一定是原始數(shù)據(jù)，所以它的真實性也就無法考證。還有就是很多數(shù)據(jù)是很多年前的，這么多年以來他們已經(jīng)流失了一部分，這樣在進(jìn)行分析的時候，就無法得到一個的結(jié)果。在對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的時候，一定不能去對它進(jìn)行修改，要保持它原來的樣子，這樣才能避免一些因為外力而產(chǎn)生數(shù)據(jù)錯誤在數(shù)據(jù)收集的時候，因為一些數(shù)據(jù)的缺失，工作人員會根據(jù)自己主觀猜想對它進(jìn)行填補，這種方法也是不被允許的，會導(dǎo)致后期工作的一些失誤。第二方面就是在進(jìn)行數(shù)據(jù)收集的時候，要把跟數(shù)據(jù)有關(guān)的一切信息都進(jìn)行收集。一個數(shù)據(jù)的產(chǎn)生，可能是由多種因素導(dǎo)致的，這些因素都應(yīng)該作出具體的分析，這樣就需要大量的人力物力以及一些專業(yè)的知識經(jīng)驗等等。所以在進(jìn)行這些數(shù)據(jù)收集的時候，會存在很大的困難。而隨著時間的改變，一些數(shù)據(jù)也在發(fā)生著變化，這種時間方面的因素也是要考慮進(jìn)去的。而以往一些對數(shù)據(jù)分析慣用的模式，等于現(xiàn)在數(shù)據(jù)的分析，也是不適用的，也是要進(jìn)行一定的更改的。這些方面的問題，在我們對數(shù)據(jù)進(jìn)行收集分析的時候都是要考慮進(jìn)去的。
2）構(gòu)建合適的模型
在這數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的時候，單純的大量數(shù)據(jù)是沒有幫助的，一定要將數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，使它成為一個系統(tǒng)，在系統(tǒng)中對它進(jìn)行一定的分析?，F(xiàn)在對于大量信息處理的一個常用方式就是構(gòu)建一定的數(shù)據(jù)模型，一個好的數(shù)據(jù)模型，能夠?qū)θ之a(chǎn)生很大的幫助。數(shù)據(jù)模型構(gòu)建的是否合理，是否具有一定的擴容性，這些方面都對系統(tǒng)能否實行自動化起著決定性的作用。在進(jìn)行數(shù)據(jù)模型構(gòu)架的時候，不僅要具備專業(yè)的數(shù)據(jù)處理能力，還要具備一定的專業(yè)性知識，最重要的是要對實際運作中的一些事務(wù)有一個非常透徹了解。在將數(shù)據(jù)模型應(yīng)用于實際操作中的時候，要邀請一些參與人員進(jìn)行討論，提出一定的建議，根據(jù)實際的情況作出一定的調(diào)整。通常一個數(shù)據(jù)模型是非常復(fù)雜的，在進(jìn)行分析的時候要把它分成一小塊一小塊的來看，這樣才能使它每一個流程都進(jìn)行細(xì)化，最終能夠使得每一步都能夠分析好。在將每一步都做好的基礎(chǔ)上，再將它們?nèi)跒橐粋€整體，然后進(jìn)行統(tǒng)籌處理。
2、對系統(tǒng)的實施
這里說的是eMRB系統(tǒng)，就是工程師在物料處理意見方面，使用了智能學(xué)習(xí)和提供輔助決策的功能。在進(jìn)行物料處理方面意見輸入的時候，因為東西是有很多的，而且彼此之間的關(guān)系還是錯綜復(fù)雜的，要在一個短的時間內(nèi)迅速地作出判斷，是一件很困難的事情。處理這件事情的時候，對每個工程師都是一個考驗，不僅需要他們具備非常專業(yè)的知識，還要他們有非常豐富的經(jīng)驗。要運用這個系統(tǒng)對這些基礎(chǔ)信息作出分析，在分析它們之間的關(guān)聯(lián)性，列出各種各樣的可能，選擇出最有可能的三個選擇。而工程師要做的就是在其他一些輔助物件的幫助下，在這三個選擇中挑選出一個最合適的選擇。在進(jìn)行此項工作的時候，要考慮一個關(guān)聯(lián)關(guān)系。在對于關(guān)聯(lián)關(guān)系的分析過程中，我們可以發(fā)現(xiàn)很多事物之間都是存在關(guān)聯(lián)的。所謂的關(guān)聯(lián)就是當(dāng)一件數(shù)發(fā)生的時候，另一件也經(jīng)常發(fā)生。而對于關(guān)聯(lián)分析的意義就在于，可以通過事物之間的關(guān)聯(lián)性，更快地發(fā)現(xiàn)那些有實用價值的關(guān)聯(lián)發(fā)生的事件。因為事物與事物之間是存在一定的關(guān)聯(lián)性的，用關(guān)聯(lián)分析的方法進(jìn)行分析，就能更快地找出他們的共性，從而最快的找出一種合適的方法。也能根據(jù)當(dāng)前的現(xiàn)有信息，最快的提出一種好的處理意見。
3、實施的經(jīng)驗和模式分析
在進(jìn)行整個系統(tǒng)的研究過程中，是需要一定的實例對它進(jìn)行支撐的。模型公式，在每一次新的事務(wù)決策中，都為他們提供數(shù)據(jù)上面的支持。而在每一次事務(wù)結(jié)束時，也會提出新型的數(shù)據(jù)模型，這兩者是一種相輔相成的關(guān)系。在對模型實例進(jìn)行總結(jié)的時候，如果不是在這個模型之中，那就要對這種事務(wù)進(jìn)行具體的分析，讓它能夠歸納到模型中。當(dāng)然在對模型進(jìn)行分析以及實施的過程中，還要考慮一些突發(fā)性的情況。對于一些突發(fā)性事務(wù)，要用特殊的方式進(jìn)行處理。也就是說處理突發(fā)性事務(wù)的時候，是不一定非要用到模型內(nèi)的方式方法的。但是對于突發(fā)性事務(wù)的定義，也常常讓一些操作人員感到很困難。在新型的系統(tǒng)中，對于突發(fā)性事務(wù)的定義就是當(dāng)這個事務(wù)事例結(jié)果，與超過80%的決策相沖突的時候，就認(rèn)為它是一個特殊性的事例。在實際操作過程中，操作者也要根據(jù)一些實際的情況進(jìn)行具體的判斷，選擇出最適當(dāng)?shù)姆椒ā２荒芤晃兜囊勒漳Ｐ退峁┑姆椒▽κ聞?wù)進(jìn)行判斷，而要根據(jù)實際情況、根據(jù)自己原有的經(jīng)驗做出最正確的判斷。
三、結(jié)論
雖然目前信息管理系統(tǒng)還存在著很多這樣那樣的問題，但是大部分的問題已經(jīng)有了合適的解決方案，或者說已經(jīng)找到了原因所在。隨著研究的深入，我們會將這些問題一一解決，也會使得這個系統(tǒng)變得更加完善，更加智能化。在解決公司的一些實際問題中，這個系統(tǒng)也會發(fā)揮更大的作用，這樣就使得公司在市場上的其他公司進(jìn)行競爭的時候，能夠更具有競爭力。通過對系統(tǒng)的研究與開發(fā)，特別是他自動化方面的一些研究，讓我們更加明白為了在自動化方面有更好的發(fā)展，必須對它系統(tǒng)內(nèi)部的一些方面做出一定程度上的改革。當(dāng)將它運用于實際生活的時候，要根據(jù)生活中的一些情況做出相對應(yīng)的調(diào)整，不能一味套用它的方式。在不久的將來，它必將會被更多的公司所采用，也會為更多的公司帶來經(jīng)濟效益。
自動控制論文:照明自動控制技術(shù)創(chuàng)新
1.隨著科技的不斷進(jìn)步，人民生活水平的不斷提高，自動照明控制技術(shù)已逐漸走入萬千的家庭之中。 該技術(shù)自20世紀(jì)提出以來，經(jīng)不斷發(fā)展完善，已成為建筑、家居領(lǐng)域中的主流技術(shù)之一，許多國家紛紛將其列入照明技術(shù)的重點項目。采用自動照明控制系統(tǒng)的主要目的是節(jié)約能源，自動照明控制系統(tǒng)借助各種不同的“預(yù)設(shè)置”控制方式和控制元件，對不同時間不同環(huán)境的光照度進(jìn)行設(shè)置和合理管理，實現(xiàn)節(jié)能目的，多種照明控制方式，可以使同一建筑物具備多種藝術(shù)效果，為建筑增色不少。自動照明自動控制系統(tǒng)不但能夠節(jié)約資源減少維護(hù)費用，改善照明質(zhì)量，還可以實現(xiàn)樓宇自動照明控制。通過照明控制可以對建筑空間的色彩，明暗進(jìn)行調(diào)整，創(chuàng)造出不同的意境和感觀效果，還能夠改善照明的環(huán)境，為人們工作提供健康、舒適的環(huán)境。可以預(yù)見，自動照明控制系統(tǒng)將會給我們提供更加美好的工作和生活環(huán)境[1]。 2.基本原理 從目前掌握的技術(shù)來看，與傳統(tǒng)照明控制系統(tǒng)相比較，自動照明控制系統(tǒng)采用主電源經(jīng)可編程控制模塊后輸出供照明燈用電，燈的開關(guān)和調(diào)亮、調(diào)暗由可編程多功能按鍵面板控制，控制模塊與按鍵面板之間通過一條低壓控制總線相互連接起來。控制模塊和按鍵面板內(nèi)部有微處理器，存貯器和控制總線的接口電路，它們處在低壓情況下工作，所有控制器和面板都可通過編程實現(xiàn)對各燈路的亮度控制，于是就可產(chǎn)生不同的燈光場景和系統(tǒng)控制的效果。此外，無線網(wǎng)絡(luò)的通訊功能，使得人們可以通過遙控器、電腦、PDA等多種方式來對自動照明系統(tǒng)進(jìn)行控制。與傳統(tǒng)的照明方式比較，自動照明控制技術(shù)設(shè)計包含以下幾個部分：光源，燈具，核心硬件設(shè)計，通信設(shè)計及照明控制系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)。 通過對這這幾個部分的連接以及應(yīng)用，來完成自動照明控制系統(tǒng)的研究和設(shè)計。利用先進(jìn)電磁調(diào)壓及電子感應(yīng)技術(shù)，對供電進(jìn)行實時監(jiān)控與跟蹤，自動平滑地調(diào)節(jié)電路的電壓和電流幅度，改善照明電路中不平衡負(fù)荷所帶來的額外功耗，提高功率因素，降低燈具和線路的工作溫度，從而達(dá)到優(yōu)化供電目的[3]。 3.實現(xiàn)過程 所謂自動照明控制系統(tǒng)，其實就是根據(jù)某一區(qū)域的功能、每天不同的時間、室外光亮度或該區(qū)域的用途來自動控制照明。其中最重要的一點就是可進(jìn)行預(yù)設(shè)，即具有將照明亮度轉(zhuǎn)變?yōu)橐幌盗性O(shè)置的功能。這些設(shè)置也稱為場景，可由調(diào)光器系統(tǒng)或中央建筑控制系統(tǒng)自動調(diào)用。在家庭內(nèi)使用時，可以采用集成中央控制器的形式，并帶有一個觸屏界面[4]。 照明控制系統(tǒng)分為獨立式、特定于房間式或大型的聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，在聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，調(diào)光設(shè)備安裝在電氣柜中，由諸如傳感器和控制面板組成的外部設(shè)備網(wǎng)絡(luò)來操作。聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的優(yōu)勢是可從許多點來控制不同的房間或區(qū)域。在家庭中，可以在靠近主進(jìn)口的墻上安裝一個控制面板，以此作為多個房間的主控制點。 聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)還具有標(biāo)準(zhǔn)的串行端口，這樣就可以更容易地集成到中央控制器中。這些接口通常是雙向的，因此，中央控制器可以請求亮度變化然后確認(rèn)操作。從照明系統(tǒng)得到的信息還可以用來確定電能消耗或在屋子空著時模擬將來的實際場景。獨立的調(diào)光器也可以通過紅外遙控器與中央控制器通信，但只能進(jìn)行單向操作，無法確定請求的操作是否已發(fā)生[5]。 4.結(jié)論 自動照明控制方式不僅延長光源壽命，可以節(jié)省大量資金，而且大大減少更換燈管的工作量，降低了照明系統(tǒng)的運行費用，管理維護(hù)也變得簡單了。本次研究自動照明控制系統(tǒng)的主要目的是節(jié)約能源，借助各種不同的“預(yù)設(shè)置”控制方式和控制元件，運用可變程序控制器來實現(xiàn)對照明電路的自動控制，來達(dá)到對不同時間不同環(huán)境的光照度進(jìn)行設(shè)置和多種照明控制方式。使照明不單純地為滿足人們視覺上的明暗效果，更應(yīng)具備多種的控制方案，使建筑物更加生動，藝術(shù)性更強，給人豐富的視覺效果和美感。
自動控制論文:光伏發(fā)電有功自動控制方式及策略
大規(guī)模光伏發(fā)電集中并網(wǎng)后，光伏的波動性和“正調(diào)峰”特性對電網(wǎng)運行產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響，光伏不同于常規(guī)能源的調(diào)頻、調(diào)壓、備用特性[1]。光伏的波動性、間歇性和“正調(diào)峰”特性所帶來的有功波動和不平衡量的調(diào)節(jié)，需要由系統(tǒng)中的常規(guī)能源機組承擔(dān)。大規(guī)模光伏功率波動，需要大容量的系統(tǒng)有功備用來平抑，這既不利于電網(wǎng)運行的經(jīng)濟性，同時又產(chǎn)生了光伏發(fā)電集中接入后所帶來的潮流大范圍輸送、諧波、電壓波動和閃變問題，也嚴(yán)重影響了電網(wǎng)運行的安全和穩(wěn)定[2]。從光伏發(fā)電并網(wǎng)后電網(wǎng)有功調(diào)度和控制角度來看，對光伏組件逆變器控制進(jìn)行有功調(diào)節(jié)有較強的操作性。根據(jù)系統(tǒng)調(diào)頻的要求進(jìn)行適當(dāng)?shù)赜泄溆梅峙?，光伏發(fā)電參與系統(tǒng)的調(diào)頻會降低波動對系統(tǒng)頻率的影響，減少系統(tǒng)中常規(guī)能源機組對光伏發(fā)電出力波動執(zhí)行有功補償量[3]，降低系統(tǒng)運行成本，從而更好地控制光伏發(fā)電并網(wǎng)成本，減小電網(wǎng)平衡壓力，在保障電網(wǎng)安全運行的前提下較大化消納光伏發(fā)電。 1控制模式及策略分析 1.1控制模式 根據(jù)光伏發(fā)電的特征，光伏發(fā)電有功控制只能采用2層控制模式，即調(diào)度端將控制指令下發(fā)至光伏發(fā)電站端控制系統(tǒng)，光伏發(fā)電站端控制系統(tǒng)通過啟停逆變器和調(diào)節(jié)逆變器出力的方式響應(yīng)跟蹤控制指令，控制模式如圖1所示。 1.2控制策略 以較大化消納光伏發(fā)電為原則，常規(guī)能源調(diào)節(jié)容量不足時，調(diào)用光伏發(fā)電資源參與電網(wǎng)有功調(diào)節(jié)，為適應(yīng)光伏發(fā)電發(fā)展不同階段的調(diào)節(jié)需求，考慮了多種有功控制策略[4]，如圖2所示。 1.2.1較大功率 控制曲線中相關(guān)時刻點的功率值為該光伏發(fā)電站的額定容量，確保光伏發(fā)電站出力保持較大出力跟蹤，不采取限出力措施。 1.2.2限制功率 調(diào)度端可在指定限制控制的同時，指定限制功率數(shù)值?？刂魄€中相關(guān)時刻點的功率值為人工設(shè)置的限值。光伏發(fā)電站出力控制在設(shè)定限值以下。限值功率從切換時刻起，對以后的計劃值點修改為指定限值。當(dāng)出現(xiàn)策略切換或計劃值無效時，切換到給定模式或取消控制，并改寫對應(yīng)的下點計劃值，觸發(fā)式下發(fā)更新后計劃值。限制功率控制過程如圖3所示。 1.2.3按時段限制 調(diào)度端下發(fā)指定時段修改后的計劃曲線，光伏發(fā)電站跟蹤執(zhí)行。相當(dāng)于設(shè)置計劃模式的同時，將指定時段的計劃曲線修改為指定數(shù)值。同時也是對限制功率控制模式的擴展，將指定時段起點時間和終止時間的計劃值修改為指定值，時段結(jié)束后自動以一定斜率跟蹤到原始計劃，按時段限制控制過程如圖4所示。 1.2.4按日前計劃增減 調(diào)度端可在日前計劃基礎(chǔ)上指定日前計劃調(diào)整偏移量。相當(dāng)于在原計劃曲線的基礎(chǔ)上，增量調(diào)整指定時段的計劃數(shù)值?？梢曌飨拗瓶刂颇Ｊ降难由?，光伏發(fā)電出力始終保持與較大可調(diào)出力固定偏差（限額）。按日前計劃增減模式的優(yōu)點是在實時發(fā)電計劃制定中，對光伏留有部分有功備用，使光伏資源具有上調(diào)和下調(diào)出力的能力。按日前計劃增減控制過程如圖5所示。 1.2.5計劃跟蹤 調(diào)度端下發(fā)計劃曲線，光伏發(fā)電站跟蹤執(zhí)行?？刂魄€中相關(guān)時刻點的功率值為光伏發(fā)電計劃值，同時支持人工調(diào)整計劃，調(diào)整后的計劃曲線將按周期下發(fā)。在發(fā)電計劃曲線滿足實際運行需求的情況下，這種調(diào)節(jié)方式在實際運行中最為常用，也是最符合電網(wǎng)調(diào)度需求的一種控制策略。調(diào)度端根據(jù)發(fā)電計劃曲線選定控制策略，無需再進(jìn)行任何操作，控制方式方便、實用。 2電網(wǎng)區(qū)域控制偏差的實時調(diào)度協(xié)調(diào) 大規(guī)模光伏發(fā)電并網(wǎng)后，為平滑光伏發(fā)電功率的波動，需要對發(fā)電計劃進(jìn)行實時調(diào)整。常規(guī)機組在執(zhí)行發(fā)電計劃時，由于機組爬坡率限制，實時調(diào)度中不足以跟蹤因光伏發(fā)電功率波動、大功率支援造成的聯(lián)絡(luò)線偏差，系統(tǒng)頻率問題仍需要系統(tǒng)中的常規(guī)機組執(zhí)行自動發(fā)電控制（AutomaticGenerationControl，AGC）[2]。電網(wǎng)實際運行工況不同于計劃情況，在電網(wǎng)頻率恢復(fù)過程中，存在實時調(diào)度與AGC指令調(diào)節(jié)方向相反的可能性，在光伏發(fā)電計劃與實際發(fā)電偏差較大情況下，這種可能性出現(xiàn)概率和次數(shù)會明顯增加，影響電網(wǎng)調(diào)頻效果，同時增加了電網(wǎng)調(diào)頻難度。AGC承擔(dān)了較大的調(diào)節(jié)壓力，為保障AGC機組足夠的可調(diào)容量，在有功不平衡量調(diào)整結(jié)束后，實時調(diào)度逐步調(diào)整出力以恢復(fù)AGC機組調(diào)節(jié)容量。因此實時調(diào)度與AGC之間的協(xié)調(diào)，主要包括兩個方面：一是電網(wǎng)出現(xiàn)大幅度有功擾動、頻率恢復(fù)過程中，發(fā)生實時調(diào)度和AGC指令“反調(diào)”的協(xié)調(diào)控制；另一個方面是AGC調(diào)節(jié)過程結(jié)束后，實時調(diào)度與AGC互濟協(xié)調(diào)，使AGC可調(diào)容量恢復(fù)[3]。基于上述分析，實時調(diào)度發(fā)電計劃與AGC之間“反調(diào)”原因主要來自于發(fā)電計劃與實際出力的偏差及AGC調(diào)節(jié)能力的不足，要解決實際有功調(diào)度控制中反向調(diào)節(jié)帶來的資源浪費，減少光伏發(fā)電功率波動對電網(wǎng)的影響，一方面需要提高光伏發(fā)電計劃的制定水平；另一方面需要光伏發(fā)電參與電網(wǎng)AGC調(diào)節(jié)，與常規(guī)能源機組協(xié)調(diào)平抑電網(wǎng)功率波動帶來的影響。 3控制性能評估 光伏發(fā)電站有功控制實現(xiàn)方式不同于常規(guī)能源機組，同時光伏發(fā)電站有功控制主要采取限出力措施，受制于一次能源來源的間歇性和波動性，不具備上調(diào)節(jié)能力，因此針對光伏發(fā)電的控制性能，統(tǒng)計與考核方法與常規(guī)能源差別較大。調(diào)度端下發(fā)的計劃曲線是光伏發(fā)電出力上限值，光伏發(fā)電站應(yīng)通過自身控制系統(tǒng)將全站出力控制在限值以下，以確保對電網(wǎng)運行的影響最小。為使統(tǒng)計信息能夠較好地反映光伏發(fā)電控制情況，在傳統(tǒng)火電機組有功控制指標(biāo)統(tǒng)計方法的基礎(chǔ)上[3]，統(tǒng)計光伏發(fā)電控制精度和調(diào)節(jié)速率信息時，增加了控制帶寬統(tǒng)計，通過統(tǒng)計光伏發(fā)電控制精度、時段合格及調(diào)節(jié)速率指標(biāo)，評估光伏發(fā)電控制效率。 #p#分頁標(biāo)題#e# 3.1控制精度 考慮到光伏發(fā)電限出力調(diào)節(jié)，光伏發(fā)電出力低于計劃值為滿足電網(wǎng)調(diào)節(jié)要求，設(shè)定出力上限控制死區(qū)帶寬；以光伏發(fā)電站出力超過限值控制帶寬上限為不合格點，控制精度為控制偏差量與給定計劃值的比值?？刂凭确从彻夥l(fā)電在以5min為統(tǒng)計周期內(nèi)，平均出力偏離限制功率目標(biāo)的程度，當(dāng)控制精度為時為光伏發(fā)電出力平均值，此值為下發(fā)計劃值。 3.2時段合格 控制精度雖然可以較好地反映光伏發(fā)電出力跟蹤計劃的效果，但是控制精度指標(biāo)受計劃值來源影響較大。當(dāng)計劃值能夠較好地反映光伏發(fā)電的實際出力情況，并且目標(biāo)值在光伏發(fā)電的可控范圍內(nèi)時，控制精度可以較好地反映實際控制效果。但是光伏發(fā)電只具備減出力調(diào)節(jié)能力，不具備升出力調(diào)節(jié)能力，綜合考慮光伏發(fā)電實際調(diào)節(jié)能力，需要其他指標(biāo)作為基礎(chǔ)，以更好地評估控制精度指標(biāo)。解決上述問題的方法是：增加時段合格指標(biāo)。時段合格指標(biāo)具體描述如圖6所示。當(dāng)光伏發(fā)電出力平均值在目標(biāo)出力的控制帶寬內(nèi)及目標(biāo)出力以下時，在5min控制周期內(nèi)為時段合格。當(dāng)5min出力平均值超過目標(biāo)出力與控制帶寬之和時，為時段不合格。將控制精度和時段合格兩項指標(biāo)結(jié)合起來評估光伏發(fā)電的實際調(diào)控效果。時段合格是光伏發(fā)電控制的基礎(chǔ)指標(biāo)，是控制精度評估的基礎(chǔ)。光伏發(fā)電首先滿足時段合格指標(biāo)，根據(jù)調(diào)度下發(fā)限值，保障光伏發(fā)電出力不超過給定值上限的控制帶寬，減小對電網(wǎng)潮流和輸電斷面的影響。此時控制精度才具有意義，當(dāng)滿足時段合格指標(biāo)時，利用控制精度可以評判光伏發(fā)電有功調(diào)控效果。 3.3調(diào)節(jié)速率 調(diào)節(jié)速率衡量光伏發(fā)電降出力調(diào)節(jié)能力，以模式切換到限制功率作為統(tǒng)計時段起點，利用調(diào)節(jié)容量和調(diào)節(jié)時間計算得到光伏發(fā)電降出力調(diào)節(jié)速率信息?？紤]到光伏發(fā)電不具備上調(diào)節(jié)能力，調(diào)節(jié)速率計算僅計算光伏發(fā)電的下調(diào)節(jié)速率。同時調(diào)節(jié)速率計算開始條件為：控制模式切換為限制功率模式，并且光伏發(fā)電實際出力高于目標(biāo)出力與控制帶寬之和時，此時開始統(tǒng)計調(diào)節(jié)速率；當(dāng)光伏發(fā)電站實際出力進(jìn)入目標(biāo)出力控制帶寬時，統(tǒng)計此時的調(diào)節(jié)速率信息。光伏發(fā)電計劃跟蹤效果性能統(tǒng)計功能，以時段合格為基礎(chǔ)，控制精度和調(diào)節(jié)速率為評估內(nèi)容，實現(xiàn)對光伏發(fā)電控制能力的綜合考核評估。 4閉環(huán)控制 由于光伏發(fā)電下調(diào)節(jié)的特性，按時段限制與計劃跟蹤是光伏發(fā)電有功自動控制的主要方式。為了驗證光伏發(fā)電有功自動控制策略的可行性，結(jié)合光伏實際發(fā)電情況，選擇寧夏電網(wǎng)內(nèi)典型光伏發(fā)電站進(jìn)行了閉環(huán)控制操作。 4.1按時段限制 按時段限制控制策略閉環(huán)驗證選擇的典型光伏發(fā)電站情況：光伏發(fā)電站裝機容量為：20MW；IDS500kW的光伏逆變器40臺；光伏發(fā)電出力調(diào)節(jié)范圍從14.76MW下調(diào)至10MW。閉環(huán)控制過程記錄如圖7、圖8所示。根據(jù)圖7閉環(huán)調(diào)節(jié)曲線顯示，在按時段限制策略控制下，光伏發(fā)電站能夠很好地跟蹤執(zhí)行調(diào)度控制指令。由圖8閉環(huán)調(diào)節(jié)精度曲線可以看出，光伏發(fā)電站在跟蹤執(zhí)行調(diào)度控制指令的同時，保障了較高的控制精度，整個控制時段內(nèi)，平均控制精度為91.42%。 4.2計劃跟蹤 計劃跟蹤控制策略閉環(huán)驗證選擇的典型光伏發(fā)電站情況：光伏發(fā)電站裝機容量為20MW；IDS500kW的光伏逆變器40臺；閉環(huán)控制過程記錄如圖9、圖10所示。圖9閉環(huán)調(diào)節(jié)曲線顯示，在計劃跟蹤策略控制下，光伏發(fā)電站能夠很好地跟蹤執(zhí)行調(diào)度控制指令。由圖10控制調(diào)節(jié)精度曲線可以看出，光伏發(fā)電站在跟蹤執(zhí)行調(diào)度控制指令的同時，保障了較高的控制精度，整個控制時段內(nèi)，平均控制精度為87.11%。 5結(jié)論 通過對光伏發(fā)電站的實際閉環(huán)操作，驗證了光伏發(fā)電有功自動控制技術(shù)的可操作性，同時通過啟停逆變器和調(diào)節(jié)逆變器出力的方式可以較好地跟蹤調(diào)度調(diào)節(jié)指令，并且能夠控制較高的調(diào)節(jié)精度。（1）對光伏發(fā)電有功自動控制技術(shù)的研究分析，以及對閉環(huán)控制操作成功實現(xiàn)，豐富了電網(wǎng)對于光伏發(fā)電的控制手段，提高了電網(wǎng)應(yīng)對大規(guī)模光伏集中接入帶來的調(diào)頻、調(diào)壓及潮流大范圍輸送等安全穩(wěn)定問題的解決能力。（2）為進(jìn)一步深入開展光伏發(fā)電有功自動控制技術(shù)研究，廣泛推廣光伏發(fā)電有功自動控制應(yīng)用積累了寶貴經(jīng)驗。（3）為建設(shè)“電網(wǎng)友好型”光伏發(fā)電站、促進(jìn)光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)健康有序發(fā)展提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐。
自動控制論文:差異化策略下的自動控制課程設(shè)計
一、差異化教學(xué)策略應(yīng)用于課程設(shè)計
1、差異化教學(xué)思想
差異化教學(xué)策略是一種先進(jìn)的教學(xué)模式，為我們解決自動控制課程設(shè)計教學(xué)實踐中出現(xiàn)的上述問題提供了有力幫助。美國著名教育學(xué)家湯姆林森指出，“差異教學(xué)方式將學(xué)生的個體差異視為教學(xué)的組成要素，教師根據(jù)學(xué)生的準(zhǔn)備水平、學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)風(fēng)格設(shè)計教學(xué)內(nèi)容，以適應(yīng)學(xué)生之間的個別差異，從而最終促進(jìn)每個學(xué)生的成長與進(jìn)步”。差異教學(xué)以學(xué)生個體為中心，強調(diào)人的自主性、整體性和獨特性，與我國傳統(tǒng)的因材施教教學(xué)思想有相通之處。針對自動控制課程設(shè)計教學(xué)中的問題，我們借鑒差異化教學(xué)思想，提出一種基于差異化教學(xué)策略的自動控制課程設(shè)計新模式。該模式不但使得課程設(shè)計任務(wù)和內(nèi)容具有層次化差異化，滿足學(xué)生個體差異發(fā)展的需要，提高學(xué)生參與課程設(shè)計的積極性和主動性;并且，結(jié)合課程設(shè)計本身的特點，我們對差異化教學(xué)策略進(jìn)行拓展，采用差異化的實驗對象和多樣化的課程設(shè)計手段，提高學(xué)生課程設(shè)計中的獨立性，增強學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力。
2、課程設(shè)計任務(wù)的差異化
在差異化教學(xué)策略的指導(dǎo)下，課程設(shè)計的具體任務(wù)和教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該體現(xiàn)出明顯的層次性，從而滿足不同能力學(xué)生學(xué)習(xí)的需求。因此，我們把課程設(shè)計實驗內(nèi)容分為如下三個層次。
(1)基礎(chǔ)型實驗—主要包括實驗裝置的機理建模、基于實驗曲線的辨識建模、裝置物理模擬和控制系統(tǒng)構(gòu)建等;
(2)綜合型實驗—是課程設(shè)計的主要工作，該部分內(nèi)容包括Matlab控制系統(tǒng)工具箱的使用、PID控制器的設(shè)計、控制器參數(shù)變化與根軌跡的關(guān)系、串聯(lián)校正技術(shù)、控制系統(tǒng)的能控能觀性分析和狀態(tài)反饋控制器的設(shè)計等;
(3)提高型實驗—其目的在于提高學(xué)生對自動控制系統(tǒng)的綜合研究能力，包括最小拍控制器設(shè)計、純滯后系統(tǒng)構(gòu)建與控制和基于觀測器的狀態(tài)反饋控制等。
3、課程設(shè)計實驗對象的差異化
(1)不同的實驗裝置—在有限的實驗室裝置中，為每組學(xué)生隨機指定不同的雙容水箱裝置，不同裝置的物理參數(shù)有一定差別，必然會帶來不同的被控對象數(shù)學(xué)模型。
(2)不同的裝置參數(shù)—在同一套實驗裝置，為每組學(xué)生設(shè)置不同的水箱出口擋板閥開度，從而使得每組學(xué)生測試得到不同的實驗對象數(shù)學(xué)模型。
(3)不同的裝置工作點—要求學(xué)生設(shè)置不同的工作點，雙容水箱系統(tǒng)本身為非線性系統(tǒng)，選擇不同的工作點會導(dǎo)致不同的近似線性模型。雖然所有學(xué)生均針對雙容水箱實驗裝置建立二階被控系統(tǒng)作為實驗對象，但是以上三種措施使得學(xué)生面臨不同參數(shù)的二階實驗對象，做到實驗對象相似而不相同。因此從根本上避免了設(shè)計方案和實驗結(jié)果的雷同性，可以有效促進(jìn)學(xué)生獨立自主創(chuàng)造性的開展課程設(shè)計工作。
4、課程設(shè)計實驗手段的多樣化
針對學(xué)生無法有效聯(lián)系控制理論與工程實際的問題，采用控制理論分析、數(shù)字仿真分析與實驗測試驗證多種不同實驗手段相融合的課程設(shè)計模式，學(xué)生課程設(shè)計過程中做出的每條實驗曲線，教師都要求其應(yīng)用控制理論進(jìn)行解釋分析，同時通過Matlab控制系統(tǒng)工具箱進(jìn)行仿真對照。教師在課程設(shè)計中學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題時不應(yīng)直接解答，而是有意識引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合理論概念進(jìn)行思考分析，進(jìn)一步利用Matlab仿真平臺驗證想法，并在模擬實驗箱上進(jìn)行測試，從而真正獨立自主的發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題。教師針對學(xué)生的問題，幫助其總結(jié)歸納分析，提煉使用控制理論分析解決實際控制問題的思路和步驟。
5、課程設(shè)計考核方式的綜合化
自動控制課程設(shè)計的考核，不但要測評學(xué)生的最終實驗報告，更重要的是要考查學(xué)生的課程設(shè)計過程和平時表現(xiàn)。因此課程設(shè)計成績評定過程中采用綜合化考核方式，平時表現(xiàn)、成果檢查與總結(jié)報告按照一定比例(如3:4:3)構(gòu)成課程設(shè)計成績。
二、結(jié)語
近三年來，我們將上述差異化教學(xué)策略應(yīng)用于自動控制課程設(shè)計的教學(xué)實踐之中。教學(xué)過程中，每組學(xué)生分配到不同編號的實驗裝置，每個實驗裝置設(shè)置不同的參數(shù)，學(xué)生任意選擇工作點，每組得到不同的實驗結(jié)果，這樣就使得學(xué)生必須獨立自主的進(jìn)行課程設(shè)計。學(xué)生實驗所有得到的曲線都要進(jìn)行理論分析和仿真對比，尤其是對于實驗結(jié)果與仿真結(jié)果差異較大的曲線，學(xué)生必須給出自己的解釋。這樣就使得學(xué)生必須認(rèn)真對待每一個實驗任務(wù)，也使得學(xué)生必須思考如何用控制理論來解釋實驗現(xiàn)象，將理論與實踐相結(jié)合。教學(xué)實踐的最終結(jié)果表明，這種課程設(shè)計模式很好的提高了學(xué)生的課程設(shè)計積極性，使得學(xué)生能夠積極的思考如何將課堂理論與實驗結(jié)果相融合。
作者：鄧曉剛 楊明輝 王樹斌 單位：中國石油大學(xué)( 華東) 信息與控制工程學(xué)院
自動控制論文:自動控制課程設(shè)計改革與實踐
1創(chuàng)新課程設(shè)計的內(nèi)容
1.1實驗平臺的構(gòu)建
為了滿足學(xué)科素質(zhì)教育的基本要求，以提高學(xué)生對專業(yè)的綜合認(rèn)知水平為教學(xué)目的，我校構(gòu)建了具有實用性和開發(fā)性的課程設(shè)計實驗平臺，歸納起來主要有以下3種模式。
(1)基于Matlab的計算機控制仿真實驗平臺。
Matlab軟件具有強大的繪圖和運算功能，是控制系統(tǒng)中計算機輔助設(shè)計與分析的一個平臺。將Matlab與自動控制原理課程設(shè)計相結(jié)合，實現(xiàn)了對傳統(tǒng)教學(xué)模式的創(chuàng)新。作為自動化專業(yè)的學(xué)生，很有必要學(xué)會應(yīng)用這一強大的工具，并掌握利用Matlab對控制理論內(nèi)容進(jìn)行分析和研究的技能，以達(dá)到加深對課堂上所講內(nèi)容理解的目的。另外我們希望通過使用這一軟件工具把學(xué)生從煩瑣枯燥的計算負(fù)擔(dān)中解脫出來，而把更多的精力用到思考本質(zhì)問題和研究解決實際生產(chǎn)問題上去。因此，我們設(shè)計了以下基于Matlab的實驗：控制系統(tǒng)的時域分析，頻域分析，根軌跡分析，超前、滯后校正等設(shè)計實驗。這些實驗要求學(xué)生掌握基于Matlab/SIMULINK的控制系統(tǒng)設(shè)計與分析的基本方法，編寫M程序或畫SIMULINK仿真圖。如實驗中在討論基于根軌跡的校正方法時，為了使學(xué)生能夠觀察到添加開環(huán)零、極點對閉環(huán)系統(tǒng)的影響以及系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)發(fā)生變化的情況，在Matlab中進(jìn)行仿真實驗，使學(xué)生能夠更容易加深對根軌跡校正方法機理的理解。此實驗方式方便靈活、教學(xué)成本低，拓展了學(xué)生的思維，有利于訓(xùn)練學(xué)生對復(fù)雜控制系統(tǒng)分析與設(shè)計的能力，同時還激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
(2)基于實物物理對象系統(tǒng)的實驗平臺。
很多學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中都會有這樣一個很困擾的問題：通過本課程的學(xué)習(xí)可以做什么？針對這樣的問題，同時為提高學(xué)生對專業(yè)的整體認(rèn)知水平，設(shè)計采用實際物理系統(tǒng)進(jìn)行實驗。本課程設(shè)計實驗三——“隨動控制系統(tǒng)的靜、動態(tài)性能指標(biāo)及系統(tǒng)校正”中，設(shè)計了一個小功率的直流發(fā)電機與電動機組成的控制系統(tǒng)。實驗設(shè)備有：XSJ-3(或XSJ-2)型小功率直流隨動系統(tǒng)學(xué)習(xí)機；直流穩(wěn)壓電源(用于XSJ-3型)；超低頻長余輝示波器；數(shù)字萬用表；超前網(wǎng)絡(luò)板(用于XSJ-3型)。此實驗與實際系統(tǒng)相當(dāng)接近，雖然該課程設(shè)計的被控對象只是一個小型的控制系統(tǒng)，但是此控制系統(tǒng)具體、形象、直觀且具有針對性及實用性。通過這樣一個完整的課程設(shè)計實驗，學(xué)生會對本專業(yè)具體的工作流程和研究方向有明確的認(rèn)識，對自己所學(xué)專業(yè)知識的掌握程度有清晰的了解，增強了學(xué)生對自己實際專業(yè)能力的信心。
(3)計算機仿真實驗和實物實驗相結(jié)合的實驗平臺。
在數(shù)字仿真環(huán)境中增加實物環(huán)節(jié)，針對計算機數(shù)字仿真系統(tǒng)及實物系統(tǒng)的特點，實物部分采用模擬實驗箱，通過運算放大器、電容、電感、電阻等模擬元件搭建電路實驗平臺。仿真部分采用CAE2000軟件搭建系統(tǒng)控制框圖，如串聯(lián)校正、狀態(tài)反饋等復(fù)雜系統(tǒng)，既能夠充分利用CAE2000中良好的圖形界面接口，又能快速有效地搭建實際控制系統(tǒng)模型，還可以設(shè)計和修改控制率及控制參數(shù)來完成實驗。本課程設(shè)計實驗五——“頻率特性測試”中體現(xiàn)這種實驗?zāi)Ｊ?。一階慣性環(huán)節(jié)由模擬機實現(xiàn)，正弦信號源由D/A接口輸入到模擬機，模擬機輸出信號由A/D端口輸入到計算機，通過CAE2000軟件顯示并打印曲線。這種實驗?zāi)Ｊ骄C合了數(shù)字仿真與實物對象的特點，不僅鍛煉了學(xué)生的動手能力，而且能將理論知識應(yīng)用到實際系統(tǒng)，還便于學(xué)生以各自認(rèn)知能力探索新領(lǐng)域和構(gòu)建新知識。
1.2實驗內(nèi)容的組成
我校自動控制原理課程設(shè)計實驗的內(nèi)容主要分為兩大類：基于Matlab的計算機輔助設(shè)計實驗和綜合設(shè)計性實驗?；贛atlab的計算機輔助設(shè)計由7個實驗組成：控制系統(tǒng)數(shù)字仿真實驗，控制系統(tǒng)的時域分析、控制系統(tǒng)的頻域分析、控制系統(tǒng)的根軌跡分析、控制系統(tǒng)的校正、離散控制系統(tǒng)分析、非線性系統(tǒng)分析。綜合設(shè)計性實驗包括5個實驗分別為：典型環(huán)節(jié)的電模擬及其階躍響應(yīng)分析，隨動系統(tǒng)的開環(huán)控制、閉環(huán)控制及穩(wěn)定性實驗，隨動控制系統(tǒng)的靜、動態(tài)性能指標(biāo)及系統(tǒng)校正，控制系統(tǒng)頻率特性分析，頻率特性測試。在此基礎(chǔ)上，增加了先進(jìn)控制理論設(shè)計實驗。由于我校以電力行業(yè)為背景，結(jié)合專業(yè)特色，突出工程背景，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行先進(jìn)控制理論實驗設(shè)計，以電力系統(tǒng)實際模型為例，進(jìn)行同步發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)的課程設(shè)計與分析，采用先進(jìn)控制理論中的新方法進(jìn)行優(yōu)化控制，如模糊PID。目的在于培養(yǎng)學(xué)生綜合考慮問題、分析問題及解決問題的思維方式，鍛煉學(xué)生的實踐與創(chuàng)新能力，提高學(xué)生將控制理論知識應(yīng)用于解決實際問題的能力，為今后進(jìn)行實際系統(tǒng)的自動控制打下了良好的基礎(chǔ)。
1.3實驗教學(xué)方式的創(chuàng)新
傳統(tǒng)的實驗教學(xué)方式是主講教師首先通過對實驗設(shè)計的基本原理、實驗過程步驟、實驗儀器設(shè)備的使用方法等內(nèi)容詳細(xì)的講解，然后學(xué)生按照教師講解的內(nèi)容按部就班地進(jìn)行操作并完成實驗。學(xué)生雖然能夠快速完成整個實驗，但這種傳統(tǒng)“填鴨式”和“灌輸式”的教學(xué)實踐會導(dǎo)致學(xué)生的惰性學(xué)習(xí)，缺乏主動思考，實驗效果大打折扣。我們采用“啟發(fā)式”和“引導(dǎo)式”的互動教學(xué)模式。在做實驗前，讓學(xué)生自己提前預(yù)習(xí)實驗內(nèi)容，查找資料，自己動手做實驗。在實驗過程中，教師只起引導(dǎo)的作用，分析總結(jié)，適時調(diào)控引導(dǎo)學(xué)生思考，學(xué)生便成為整個實驗的主體，自由討論問題。如果沒有達(dá)到設(shè)計指標(biāo)的要求，學(xué)生需要對系統(tǒng)及設(shè)計過程進(jìn)行詳細(xì)的分析直到查找出原因，并能從失敗中總結(jié)出經(jīng)驗。鼓勵學(xué)生與教師之間、學(xué)生與學(xué)生之間的相互交流與討論，在討論中能夠深化自己的知識，對理論和實際問題能有更清晰的認(rèn)識，達(dá)到知識之間的相互轉(zhuǎn)化、學(xué)以致用的目的。學(xué)生在一定程度上由惰性學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)榉e極創(chuàng)新性學(xué)習(xí)，調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高了學(xué)習(xí)效率。
2創(chuàng)新課程設(shè)計的教學(xué)體系
在實踐過程中，采用多層次培養(yǎng)、開放式指導(dǎo)、多元化考核體系的創(chuàng)新實踐模式。
2.1多層次培養(yǎng)
考慮到學(xué)生自身的基礎(chǔ)以及能力的差異，把課程設(shè)計題目的難度分為“難、中、易”三個層次，對不同層次學(xué)生的具體要求標(biāo)準(zhǔn)不同。如基于仿真和實物實驗平臺的綜合設(shè)計實驗定為難度系數(shù)較大的課程設(shè)計，基于復(fù)雜實物系統(tǒng)實驗平臺的綜合設(shè)計實驗設(shè)定為中等難度，僅利用Matlab軟件進(jìn)行仿真的實驗定為較為簡單的課程設(shè)計。這種培養(yǎng)模式既能為稍差的學(xué)生提供鍛煉的機會，又能為好的學(xué)生提供發(fā)揮潛能的平臺。
2.2開放式指導(dǎo)
開放式指導(dǎo)模式是指導(dǎo)教師給出課程設(shè)計題目之后，學(xué)生根據(jù)自己的實際情況，自由組隊，自主選擇題目。在布置課程設(shè)計的任務(wù)時，教師只簡單介紹題目設(shè)計的要求、要達(dá)到目的，具體實施的方案由學(xué)生自己選擇確定。鼓勵學(xué)生獨立查閱資料，分析解決問題，最終完成課程設(shè)計的任務(wù)。這種指導(dǎo)模式有利用達(dá)到課程設(shè)計的目的。
2.3多元化考核體系
考核雖然不是學(xué)習(xí)的最終目的，但是合理的課程考核體系是提高教學(xué)水平、調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的重要環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的考核體系指學(xué)生的成績主要依賴于學(xué)生的實驗報告內(nèi)容的完成程度及書寫的整潔性來決定，該成績評定方式存在一定的片面性，不利于對學(xué)生的綜合評價，達(dá)不到良好的測評效果。結(jié)合多層次培養(yǎng)模式，將成績的評定與課程設(shè)計題目的難易程度相聯(lián)系，不同難度的題目設(shè)置了不同的成績上限，最終的成績采用分級評分，如、良好、及格和不及格。實施多元化的考核方式，教師根據(jù)學(xué)生平時表現(xiàn)、完成課程設(shè)計的質(zhì)量、創(chuàng)新內(nèi)容及最終答辯結(jié)果做出綜合評價，給出的考核成績。通過這4個方面的綜合考核，教師可以比較地掌握學(xué)生的實驗操作能力、觀察分析能力和創(chuàng)新思維能力，從而對每一位學(xué)生給予綜合評定，這種考核方式在很大程度上激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。
3課程設(shè)計改革的成效
通過近幾年課程設(shè)計實驗的改革和實踐，我校在教學(xué)建設(shè)及教學(xué)效果方面取得了顯著成績。一方面，自動控制原理理論課程設(shè)計的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式及實驗環(huán)節(jié)的不斷更新，自主開發(fā)的實驗設(shè)備“CAE2000控制系統(tǒng)輔助教學(xué)軟件”已經(jīng)廣泛應(yīng)用于實驗教學(xué)中，此系統(tǒng)獲得河北省教學(xué)成果二等獎，創(chuàng)建了省級精品課程，進(jìn)行了大量的教學(xué)建設(shè)和改革工作，獲得了豐碩的教學(xué)研究成果；另一方面，創(chuàng)新的教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生積極參加控制領(lǐng)域的科研課題研究，學(xué)習(xí)前沿知識，拓寬視野，不斷提高認(rèn)知水平及自主學(xué)習(xí)能力。改善的實踐教學(xué)模式，不僅提高了學(xué)生對實際系統(tǒng)分析、設(shè)計、研發(fā)方面的工程實踐能力，而且培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識，使華北電力大學(xué)自動化及相關(guān)專業(yè)的學(xué)生獲得更扎實的理論基礎(chǔ)，更寬的知識面，更強的實踐創(chuàng)新能力。學(xué)生積極參加全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽、機器人競賽、智能汽車競賽等各種競賽和科技活動，并取得了成績。
4結(jié)束語
通過對自動控制原理課程設(shè)計的改革與實踐，構(gòu)建了具有先進(jìn)性、多功能性及實用性于一體的課程設(shè)計實驗平臺；基于創(chuàng)新教學(xué)理念，提出了多層次培養(yǎng)、開放式指導(dǎo)及多元化考核體系的創(chuàng)新課程設(shè)計的教學(xué)模式，使學(xué)生對該專業(yè)有明確的認(rèn)識，達(dá)到了學(xué)生對所學(xué)自動控制課程知識的綜合實踐的目標(biāo)。通過長期的實踐，學(xué)生主動思考、主動參與的積極性有了很大的提高，動手實踐的能力得到鍛煉，取得了良好的教學(xué)效果。要提高教學(xué)效果、增強學(xué)生綜合能力還需要各方的不斷努力和探索。教師在教學(xué)中需要不斷的學(xué)習(xí)教育理論，積極探索教學(xué)方法，不斷提高自身素質(zhì)才能培養(yǎng)符合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)及社會需求的人才。
作者：孫建平 郭曼利 單位：華北電力大學(xué)控制與計算機工程學(xué)院