導(dǎo)言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇自動控制類論文，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。

篇1

雷達(dá)系統(tǒng)根據(jù)其工作頻率一般分為米波雷達(dá)、分米波雷達(dá)和厘米波雷達(dá)，其接收機(jī)通常是超外差形式的。分米波雷達(dá)和厘米波雷達(dá)由于其工作頻率較高，一般都有自動頻率控制（AFC）系統(tǒng)，控制本振頻率自動跟蹤發(fā)射頻率的變化，或者控制發(fā)射頻率自動穩(wěn)定在本振頻率對應(yīng)的頻率點(diǎn)上，保證雷達(dá)接收機(jī)的中頻頻率穩(wěn)定。但是傳統(tǒng)的模擬式單環(huán)路或雙環(huán)路AFC系統(tǒng)由于受模擬電路本身的局限，使得AFC的跟蹤速度慢、跟蹤頻率范圍窄、精度低，甚至有可能出現(xiàn)錯誤跟蹤的情況；此外，控制本振的自頻控雷達(dá)由于在本機(jī)振蕩器上加裝了頻率調(diào)整裝置，影響了本振的頻率穩(wěn)定度，這對動目標(biāo)雷達(dá)而言是難以接受的。米波雷達(dá)由于其工作頻率較低，基本上沒有自動頻率控制系統(tǒng)，但是米波雷達(dá)的發(fā)射機(jī)工作頻率和接收機(jī)本機(jī)振蕩頻率由于環(huán)境溫度、電源電壓和負(fù)載變化而發(fā)生一定的變化，其變化范圍從幾十千赫茲到數(shù)百千赫茲，通常在500～600kHz之間。雖然由此造成的中頻頻率變化量的絕對值不會超出中頻放大器的通頻帶范圍（中頻放大器的通頻帶通?！?MHz），但是數(shù)百千赫茲的變化量使回波信號不能得到最有效的放大，造成雷達(dá)接收機(jī)技術(shù)、戰(zhàn)術(shù)性能降低，此時即使加裝DSU（DigitalStableUnit）設(shè)備，也由于中頻頻率漂移的影響，使DSU的性能無法得到最有效的發(fā)揮。

應(yīng)用鎖相環(huán)頻率合成技術(shù)實現(xiàn)雷達(dá)自動頻率控制系統(tǒng)已經(jīng)是比較成熟的技術(shù)方案，這種方案的應(yīng)用解決了非相參雷達(dá)的自動頻率跟蹤與本振頻率穩(wěn)定度之間的矛盾，但是鎖相環(huán)固有的大慣性、大步進(jìn)間隔和非線性誤差卻嚴(yán)重地限制著鎖相環(huán)自動頻率控制系統(tǒng)的性能，使其無法滿足高速、高頻率分辨率、大帶寬的要求。

DDS技術(shù)是近幾年來迅速發(fā)展的頻率合成技術(shù)，它采用全數(shù)字化的技術(shù)，具有集成度高、體積小、相對帶寬寬、頻率分辨率高、跳頻時間短、相位連續(xù)性好、可以寬帶正交輸出、可以外加調(diào)制的優(yōu)點(diǎn)，并能直接與單片機(jī)接口構(gòu)成智能化的頻率源?；贒DS技術(shù)的自適應(yīng)米波雷達(dá)自動頻率控制系統(tǒng)是新一代的自動頻率控制（AFC）系統(tǒng)，它以直接數(shù)字頻率合成技術(shù)（DDS）為基礎(chǔ)，以單片機(jī)為控制核心，通過高速高精度脈內(nèi)頻率測量模塊對雷達(dá)發(fā)射頻率進(jìn)行精確測量，然后由單片機(jī)控制DDS，對發(fā)射頻率進(jìn)行搜索和跟蹤。因此它是一種易于實現(xiàn)的數(shù)字式智能化自適應(yīng)頻率控制系統(tǒng)。

圖2DDS頻率合成模塊結(jié)構(gòu)圖

1系統(tǒng)組成及工作原理

基于DDS技術(shù)的自適應(yīng)米波雷達(dá)自動頻率控制系統(tǒng)主要由高速脈內(nèi)頻率測量模塊、DDS頻率合成模塊、單片機(jī)和包括頻率顯示、控制鍵盤的人機(jī)接口模塊組成，如圖1所示。

系統(tǒng)采用高速高精度實時脈內(nèi)頻率測量技術(shù)，利用頻率穩(wěn)定度高達(dá)10－9的高穩(wěn)恒溫時標(biāo)對頻率進(jìn)行倒計數(shù)法測量，由單片機(jī)對測量結(jié)果進(jìn)行分析處理，并控制DDS頻率合成模塊，完成對發(fā)射頻率的搜索和跟蹤。系統(tǒng)中除了DDS輸出后的濾波、放大電路采用模擬電路外，其它全部采用高速數(shù)字電路，并結(jié)合了單片機(jī)具有的可編程能力，使系統(tǒng)避免了傳統(tǒng)模擬式AFC的缺陷，能夠?qū)崿F(xiàn)更加靈活的控制。

雷達(dá)開機(jī)后，系統(tǒng)首先工作于搜索模式：單片機(jī)控制DDS頻率合成模塊輸出本振頻率的最低值，與從發(fā)射機(jī)耦合過來并經(jīng)過衰減后的發(fā)射脈沖頻率混頻，取出下變頻后的中頻信號，經(jīng)過頻率測量模塊測量后將結(jié)果送入單片機(jī)，單片機(jī)若判斷頻率測量結(jié)果不是規(guī)定的中頻頻率值，則控制DDS頻率合成模塊將輸出的本振頻率按規(guī)定的步長（通常是頻率測量系統(tǒng)的頻率分辨率）調(diào)高，重復(fù)此過程，直到頻率測量系統(tǒng)測量得到的頻率值為規(guī)定的中頻頻率值為止。若搜索過程中本振頻率達(dá)到上限時仍未搜索到規(guī)定的中頻頻率值，則返回到本振頻率最低值，重新開始新一輪的搜索。系統(tǒng)一旦搜索到規(guī)定的中頻頻率值就進(jìn)入跟蹤狀態(tài)。

在跟蹤狀態(tài)，頻率測量模塊對每一個發(fā)射脈沖頻率與本振頻率下變頻得到的中頻脈沖頻率進(jìn)行實時精確測量，在發(fā)射脈沖結(jié)束時將測量結(jié)果送入單片機(jī)。單片機(jī)立即根據(jù)測量結(jié)果計算出響應(yīng)的本振頻率調(diào)整量，并控制DDS頻率合成模塊調(diào)整輸出頻率，保證在目標(biāo)回波信號到達(dá)接收機(jī)時，本振信號已經(jīng)調(diào)整到與該發(fā)射脈沖頻率對應(yīng)的頻率點(diǎn)上，使目標(biāo)回波信號下變頻后的頻率值為準(zhǔn)確的中頻頻率值，從而保證目標(biāo)回波信號能夠得到最有效的放大。

跟蹤模式實質(zhì)上是一個自適應(yīng)的控制過程：某一發(fā)射脈沖的頻率比前一發(fā)射脈沖的頻率升高（降低）在本振頻率不變的條件下，中頻頻率升高（降低）頻率測量模塊的測量結(jié)果升高（降低）單片機(jī)得到測量結(jié)果后控制DDS頻率合成模塊，使之輸出的本振頻率相應(yīng)升高（降低）中頻頻率降低（升高）到規(guī)定值。

2硬件結(jié)構(gòu)

2．1DDS頻率合成模塊

DDS頻率合成模塊以DDS芯片AD9854為核心，包括濾波電路、放大電路和與單片機(jī)的接口電路，圖2是其組成框圖。

AD公司推出的AD9854是DDS芯片中的典型代表之一，它具有300MHz的內(nèi)部時鐘，4～20倍的內(nèi)部可編程倍頻器使外部輸入的時鐘信號頻率可以從15MHz到75MHz，另外具有100MHz的并行接口總線，內(nèi)置正交雙通道DAC輸出，具有多種編程工作方式，能產(chǎn)生線性調(diào)頻信號和非線性調(diào)頻信號等復(fù)雜信號。

AD9854采用CMOS結(jié)構(gòu)，工作電壓為3．3V，而單片機(jī)AT89C51工作在5V電壓下，其總線電平是5V的TTL電平，為保證AD9854的正常工作，必須經(jīng)電平轉(zhuǎn)換后再與AD9854接口，AD9854的時鐘信號也必須經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換后送到AD9854的時鐘引腳。AD9854有正交雙通道DAC輸出，每一個通道都是反相的互補(bǔ)輸出，經(jīng)MAX436放大后濾波，然后再經(jīng)MAX436放大到雷達(dá)要求的本振電平。兩路輸出中的一路用于和發(fā)射脈沖混頻，將下變頻后的中頻信號送到頻率測量模塊進(jìn)行頻率測量，系統(tǒng)已經(jīng)知道DDS頻率合成模塊輸出的本振頻率，測量出發(fā)射脈沖的中頻頻率就能計算出發(fā)射頻率；另一路作為接收機(jī)的本振信號。

根據(jù)奈奎斯特采樣定律，當(dāng)DDS系統(tǒng)的時鐘為300MHz時，其輸出頻率的上限是150MHz，在工程應(yīng)用中通常只使用到時鐘頻率的40％，即120MHz。某型米波雷達(dá)的本振頻率上限略高于120MHz，經(jīng)查閱AD9854的數(shù)據(jù)手冊，其輸出頻率能夠達(dá)到理論的150MHz；同時經(jīng)實驗證實，AD9854能夠在雷達(dá)本振頻率上限值處穩(wěn)定工作，且輸出信號質(zhì)量完全可以滿足雷達(dá)系統(tǒng)對本振的要求。

2．2高速高精度脈內(nèi)頻率測量模塊

高速高精度脈內(nèi)頻率測量模塊采用倒計數(shù)法進(jìn)行頻率測量，主要由下變頻混頻器、濾波整形電路、計數(shù)器T0、計數(shù)器T1和時序控制電路組成。圖3是其結(jié)構(gòu)的組成框圖，圖4是倒計數(shù)法頻率測量的時序圖。

倒計數(shù)法測頻是用被測信號的N個周期形成一個計數(shù)門時間T＝N·Tx，在T時間內(nèi)由時標(biāo)F0計數(shù)，這樣一來測頻就相當(dāng)于測量門寬T，T的最大量化誤差是T0，Tx的最大量化誤差是T0/N。

某型雷達(dá)的發(fā)射脈沖的寬度是13μs，考慮到其發(fā)射機(jī)是單級振蕩式發(fā)射機(jī)，每個脈沖在起振和停振的過程中振蕩不穩(wěn)定，因此取中間的10μs作為測頻區(qū)間。該型雷達(dá)的第一中頻頻率為30MHz，在正常工作時，發(fā)射脈沖與本振信號下變頻的輸出頻率應(yīng)該是準(zhǔn)確的30MHz，在10μs的測頻時間內(nèi)應(yīng)有300個脈沖，即可取N＝300；高穩(wěn)定的時標(biāo)的頻率是100MHz，T0＝10ns，相應(yīng)的Tx的最大誤差是T0／300＝1／30ns，據(jù)此可計算出測頻的分辨率是30kHz，相對于雷達(dá)中頻放大器接近1MHz的帶寬而言，此指標(biāo)完全能夠滿足雷達(dá)系統(tǒng)的要求。用頻譜分析儀實際測得的系統(tǒng)跟蹤誤差如表1所示。

表1實際測得的系統(tǒng)跟蹤誤差表

發(fā)射頻率/MHz147.000147.500148.000148.500149.000149.500

本振輸出頻率/MHz116.999117.495118.008118.492118.990119.493

跟蹤誤差/kHz-1-5+8-8-10-7

發(fā)射頻率/MHz150.000150.500151.000151.500152.000152.500

本振輸出頻率/MHz119.995120.490120.990121.510122.005122.500

跟蹤誤差/kHz-5-10-10+10+50

模塊的工作過程是：當(dāng)雷達(dá)觸發(fā)脈沖到來時，時序控制電路打開計數(shù)器T，發(fā)射脈沖隨后到來，經(jīng)下變頻、濾波、整形后轉(zhuǎn)換成TTL方波作為計數(shù)器T的時鐘。當(dāng)計數(shù)器T計到第32個脈沖時，時序控制電路打開計數(shù)器T0，T0開始對高穩(wěn)定時標(biāo)計數(shù)；當(dāng)計數(shù)器T計到第332個脈沖時，時序控制電路關(guān)閉計數(shù)器T和T0，并通知單片機(jī)已經(jīng)完成一次頻率測量，單片機(jī)取走測量結(jié)果，并對硬件電路復(fù)位，準(zhǔn)備下一個周期的測量。

2．3高穩(wěn)定度恒溫時鐘模塊

本機(jī)振蕩器的頻率穩(wěn)定度是影響雷達(dá)接收機(jī)性能的關(guān)鍵性指標(biāo)。由于DDS頻率合成方法的輸出頻率穩(wěn)定度僅僅取決于其時鐘的頻率穩(wěn)定度，因此選用頻率穩(wěn)定度高達(dá)10－9的恒溫晶體振蕩器作為整個系統(tǒng)的時鐘。恒溫晶體振蕩器輸出的100MHz高穩(wěn)正弦波經(jīng)放大后整形為標(biāo)準(zhǔn)的TTL方波，一路作為頻率測量模塊的時間標(biāo)準(zhǔn)，另一路經(jīng)F161分頻為25MHz的TTL方波，經(jīng)電平轉(zhuǎn)換后作為AD9854的外部時鐘信號，利用AD9854內(nèi)部的可編程倍頻器倍頻12倍使AD9854工作在300MHz的內(nèi)部時鐘頻率下。高穩(wěn)定度恒溫時鐘模塊組成框圖如圖5所示。

3軟件結(jié)構(gòu)

單片機(jī)是整個系統(tǒng)的控制核心，可以充分利用軟件可編程控制的優(yōu)勢對系統(tǒng)進(jìn)行靈活有效的控制。圖6是單片機(jī)的軟件框圖。

通電以后單片機(jī)首先進(jìn)行初始化，然后設(shè)置DDS模塊的工作模式等參數(shù)，再進(jìn)行時序控制電路的復(fù)位并對所有計數(shù)器進(jìn)行清零操作。隨后單片機(jī)不斷查詢測量完成信號。當(dāng)時序控制電路在雷達(dá)觸發(fā)脈沖的作用下完成一次測量時?熏就通過該信號通知單片機(jī)，單片機(jī)一旦查詢到測量完成便立即讀入測量結(jié)果。然后進(jìn)行分析，是標(biāo)準(zhǔn)中頻頻率時不進(jìn)行本振頻率的調(diào)整，直接準(zhǔn)備下一脈沖周期的測量，若不是則計算所需的頻率調(diào)整量，控制DDS頻率合成模塊進(jìn)行頻率調(diào)整，然后再準(zhǔn)備下一脈沖周期的測量。

篇2

 

0.引言

隨著造紙機(jī)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(diǎn)。

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)。為了保證生產(chǎn)的正常運(yùn)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(qiáng)。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。論文參考網(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(yùn)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。論文參考網(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(diǎn)，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。論文參考網(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，軟件必須安全可靠，可移植性和可擴(kuò)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(jī)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(diǎn)。

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(yùn)算，限幅運(yùn)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；最后便可以根據(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(diǎn)：界面簡單直觀，用戶操作方便，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，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(diǎn)，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(diǎn)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(qiáng)度。

【參考文獻(xiàn)】

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[2]葛升民,童樹鴻,周斌.紙漿濃度控制系統(tǒng)的設(shè)計.中國造紙.2002(03).

篇3

中圖分類號：[TU992.3] 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

1、前言

污水處理是一門涉及化學(xué)、物理、生物等多門科學(xué)的綜合性技術(shù)，其工藝機(jī)理復(fù)雜，操作要求十分嚴(yán)格，實現(xiàn)起來難度較高。如果只憑現(xiàn)場人員手動操作，往往操作繁瑣，勞動強(qiáng)度大，處理效果差。加之我國水污染控制水平較低，尤其是工業(yè)廢水的污染控制，投入不足，給環(huán)境帶來了嚴(yán)重的威脅。因此為了改變我國污水處理控制技術(shù)的這種落后現(xiàn)狀，進(jìn)行污水處理自動控制系統(tǒng)的研究，具有非?，F(xiàn)實的意義。當(dāng)前，污水處理控制領(lǐng)域?qū)⒂嬎銠C(jī)技術(shù)、智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等運(yùn)用到過程中，實現(xiàn)優(yōu)化控制，已成為研究熱點(diǎn)。

2、自動控制理論的發(fā)展

在工業(yè)和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展的同時，控制理論的發(fā)展至今已有100多年的歷史。各個領(lǐng)域中的自動控制系統(tǒng)對控制精度、響應(yīng)速度、系統(tǒng)穩(wěn)定性與適應(yīng)能力的要求越來越高，應(yīng)用范圍也更加廣泛。特別是自20世紀(jì)80年代以來，計算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，推動了控制理論研究的深入發(fā)展。

3.各單元的自動控制系統(tǒng)

3.1 格柵自動控制系統(tǒng)

根據(jù)水位差測量儀檢測的格柵前后水位差閾值自動控制機(jī)械格柵的運(yùn)行。當(dāng)機(jī)械格柵停止運(yùn)行的時間超過設(shè)定值時，系統(tǒng)轉(zhuǎn)由時間控制，自動啟動機(jī)械格柵。PLC系統(tǒng)還將按軟件程序自動控制柵渣輸送機(jī)、機(jī)械格柵的順序啟動、運(yùn)行、停車以及安全聯(lián)鎖保護(hù)。水位差設(shè)定值，格柵的運(yùn)行時間及格柵運(yùn)行周期可調(diào)。3.2 水泵自動控制

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

3.3 沉砂池自動控制

沉砂池的設(shè)備自成系統(tǒng)，隨設(shè)備所帶的就地控制箱將帶有啟動時序和停止時序，以及安全保護(hù)程序，自動控制整套沉砂池設(shè)備的運(yùn)行。PLC系統(tǒng)將采集沉砂池全部設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，上位監(jiān)控管理計算機(jī)也可遠(yuǎn)控整套沉砂池設(shè)備的啟動/停止。

3.4 分段進(jìn)水多級AO生物池控制

現(xiàn)有AO或AAO生物池改造采用分段進(jìn)水多級AO工藝。主要測控內(nèi)容有：

――各段進(jìn)水流量檢測、配水閥門/堰門監(jiān)控，自動控制各段流量，保證多級AO工藝進(jìn)水流量分配比，實現(xiàn)合理利用各段硝化容量,充分利用原水中碳源進(jìn)行反硝化, 達(dá)到有效降低出水TN, 并降低運(yùn)行費(fèi)用。

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

――各級好氧池溶解氧監(jiān)測、空氣流量檢測、曝氣量自動控制。由于污水處理廠的實際運(yùn)行中, 進(jìn)水負(fù)荷實時變化，DO串級控制策略可根據(jù)進(jìn)水負(fù)荷實時調(diào)整DO的設(shè)定值, 有效地消除進(jìn)水?dāng)_動。

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

――生物池出水氨氮在線檢測，根據(jù)出水氨氮值及時調(diào)整曝氣量滿足和保證出水水質(zhì)的要求。

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

3.5 鼓風(fēng)機(jī)房出口壓力控制

通過壓力變送器檢測空氣總管的壓力，根據(jù)設(shè)定的壓力值控制鼓風(fēng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)臺數(shù)、調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)的導(dǎo)葉片角度，從而保證生物池對空氣的需求量。在保證空氣需求量的前提下，盡可能地節(jié)省能耗，壓力控制系統(tǒng)和曝氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)相互關(guān)聯(lián)，相互影響，最終使生物池的生物處理過程處在最佳狀態(tài)。通過監(jiān)控管理系統(tǒng)和現(xiàn)場控制系統(tǒng)的操作屏，可以設(shè)定鼓風(fēng)機(jī)出口的壓力控制值。

3.6 污泥回流量自動調(diào)節(jié)

回流污泥量的控制采用比例控制以保證污泥混合液濃度在一定的范圍內(nèi)。根據(jù)生物池的進(jìn)水量、回流污泥濃度控制回流污泥泵（工頻泵）的運(yùn)轉(zhuǎn)臺數(shù)或變頻泵的轉(zhuǎn)速，保證生物池微生物的需要量。通過監(jiān)控管理系統(tǒng)和現(xiàn)場控制系統(tǒng)的操作屏，可以設(shè)定回流污泥比例。

3.7 沉淀池排泥控制

沉淀池的排泥可以根據(jù)裝在沉淀池內(nèi)的泥位計來控制刮泥車的運(yùn)行，指導(dǎo)排泥。排泥有二種控制方式：按泥位計設(shè)定值進(jìn)行自動排泥，按定時實現(xiàn)自動排泥。

3.8 污泥濃縮自動控制

污泥濃縮機(jī)系統(tǒng)控制采用時間控制和手動控制。該系統(tǒng)中設(shè)備的啟動順序依次為輸送機(jī)、濃縮機(jī)、加藥泵、進(jìn)泥泵、污泥切割機(jī)，停止順序與之相反。當(dāng)藥液制備段的溶液罐的液位低，進(jìn)泥泵的進(jìn)泥流量低、系統(tǒng)中任何一臺設(shè)備發(fā)生故障時，系統(tǒng)停止運(yùn)行。采用污泥流量比例投加絮凝劑，通過監(jiān)控管理系統(tǒng)和現(xiàn)場控制系統(tǒng)的操作屏，可以設(shè)定每天允許的運(yùn)行次數(shù)及每次運(yùn)行的時間。

3.9 污泥脫水自動控制

污泥脫水過程按污泥脫水系統(tǒng)自身PLC預(yù)先編制的程序控制運(yùn)行。污泥脫水的程序控制采用時間控制和手動控制。系統(tǒng)設(shè)計帶有啟動時序和停止時序，以及安全保護(hù)程序。在藥液已制備完成的前提下，設(shè)備的啟動次序依次為傾斜式輸送機(jī)、水平式輸送機(jī)、濃縮脫水一體機(jī)、加藥泵、進(jìn)泥泵，停止順序與之相反。上位監(jiān)控管理計算機(jī)可遠(yuǎn)程監(jiān)測污泥脫水系統(tǒng)全部設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和故障報警，但不可遠(yuǎn)程控制污泥脫水系統(tǒng)的開停。

3.10 加氯的自動控制

根據(jù)進(jìn)水流量和濁度控制加氯機(jī)按比例自動加氯，并根據(jù)出水余氯值進(jìn)一步修正加氯量，使加氯量始終處于最佳值。

3.11 電動閘門的控制

重要的電動閘門，旁邊設(shè)置的現(xiàn)場手動操作箱面板上設(shè)手動/遠(yuǎn)動轉(zhuǎn)換開關(guān)。手動狀態(tài)下，由操作箱面板上的按鈕控制閘門的開閉；遠(yuǎn)動狀態(tài)下，由中控室遙控閘門的開閉。閘門的狀態(tài)和工況在中控室的模擬屏上顯示。

4.結(jié)束語

污水處理運(yùn)行過程任務(wù)要求重，特性復(fù)雜，運(yùn)行管理難度大，目前水處理行業(yè)尚缺乏可靠的實時監(jiān)測儀器，用傳統(tǒng)的控制方式往往達(dá)不到精確的控制要求。先進(jìn)控制理論實現(xiàn)了過程工藝參數(shù)的優(yōu)化，可以改變污水處理廠人工調(diào)節(jié)操作處理不及時、效率低的現(xiàn)狀。污水處理的社會意義巨大應(yīng)用計算機(jī)控制技術(shù)實現(xiàn)污水處理工藝的半自動全自動控制提高污水處理的技術(shù)管理水平合理使用和配置處理設(shè)施設(shè)備具有非常現(xiàn)實的意義。

參考文獻(xiàn)：

篇4

對于電氣及自動化信息類專業(yè)學(xué)生來講，控制類相關(guān)課程具有重要地位，主要包含“自動控制理論”、“現(xiàn)代控制理論”、“運(yùn)動控制理論”、“儀表及過程控制”、“計算機(jī)控制”等相關(guān)課程?！白詣涌刂评碚摗焙汀艾F(xiàn)代控制理論”課程是研究自動控制系統(tǒng)的共同規(guī)律，為自動控制系統(tǒng)的分析和綜合提供基本理論、基本方法的一門專業(yè)基礎(chǔ)課該課程，是一門重要的控制類專業(yè)的基礎(chǔ)課，具有較強(qiáng)的理論性，對于工程實踐具有重要的指導(dǎo)作用，因而受到人們的廣泛重視。目前不只是控制類專業(yè)，越來越多的非控制類專業(yè)也都把自動控制理論作為一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課來學(xué)習(xí)。但是“自動控制理論”、“現(xiàn)代控制理論”課程數(shù)學(xué)計算和理論分析比重大，是本科生遇到的最抽象、難度最大的課程之一，加之未接觸專業(yè)課，沒有具體應(yīng)用的物理模型，僅以數(shù)學(xué)模型為基線講，學(xué)生往往會認(rèn)為“自動控制理論”與專業(yè)無關(guān)而無學(xué)習(xí)興趣，這是多年來常規(guī)教學(xué)始終感到困惑的原因。而后續(xù)“運(yùn)動控制理論”、“儀表及過程控制”、“計算機(jī)控制”專業(yè)課是以電動機(jī)為控制對象，以控制器為核心，以電力電子功率變換裝置為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，在自動控制理論的指導(dǎo)下組成的電氣傳動自動控制系統(tǒng)。如何講授“強(qiáng)理論性”課程，使學(xué)生真正認(rèn)識到學(xué)好理論可獲得對電氣信息類多門專業(yè)課的理論支撐，從而學(xué)好后續(xù)專業(yè)課程是教學(xué)改革的主要目的。需結(jié)合“自動控制理論”、“現(xiàn)代控制理論”專業(yè)基礎(chǔ)理論課程與“運(yùn)動控制理論”、“儀表及過程控制”，“計算機(jī)控制”專業(yè)課程的問題進(jìn)行深入的分析與研究，從教學(xué)內(nèi)容、方法及形式、教材建設(shè)、實踐教學(xué)等方面進(jìn)行全方位、多層次的改革探索和實踐，將對教學(xué)質(zhì)量和人才培養(yǎng)方面有明顯效果。

本項目探討了如何更新和重組控制理論相關(guān)課程的教學(xué)內(nèi)容，保證教學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)性、先進(jìn)性和實用性，以適應(yīng)形勢發(fā)展的需要。提出如何學(xué)習(xí)和掌握這些課程，包含“自動控制理論”、“現(xiàn)代控制理論”、“運(yùn)動控制理論”、“儀表及過程控制”、“計算機(jī)控制”等控制類課程的教學(xué)內(nèi)容的一些方法和措施。

一、教學(xué)內(nèi)容、方法及形式改革

1.教學(xué)設(shè)計

近年來，不斷更新觀念，壓縮精簡陳舊過時的教學(xué)內(nèi)容，加強(qiáng)現(xiàn)論及現(xiàn)代方法的內(nèi)容，很好地解決先修課程和后續(xù)課程的銜接問題，避免內(nèi)容的重復(fù)，進(jìn)一步優(yōu)化課程體系。建立一套適應(yīng)性強(qiáng)的包括理論講授、計算機(jī)輔助設(shè)計、實踐教學(xué)和強(qiáng)化訓(xùn)練等方面在內(nèi)的全方位教學(xué)新體系。

2.教學(xué)方法

將課堂教學(xué)、實驗教學(xué)、課程研討、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)等有機(jī)地結(jié)合起來，并充分利用多媒體教學(xué)手段提高教學(xué)效率、創(chuàng)造視覺的新感受、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情。內(nèi)容取材時，不僅體現(xiàn)控制理論課程內(nèi)知識點(diǎn)之間的內(nèi)在聯(lián)系，還體現(xiàn)課程群之間的相互關(guān)系。

3.教學(xué)手段

在教學(xué)組織過程中，積極采用現(xiàn)代信息技術(shù)改進(jìn)傳統(tǒng)的教學(xué)手段，在多媒體教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)課程等方面努力探索。統(tǒng)一制作“自動化概論”、“自動控制理論”、“現(xiàn)代控制理論”、“運(yùn)動控制理論”、“過程控制理論”、“計算機(jī)控制”電子教案和CAI課件，并將授課課件在課程網(wǎng)頁上，可供學(xué)生課余預(yù)習(xí)、瀏覽、復(fù)習(xí)等。另外，教學(xué)大綱、授課計劃、實驗指導(dǎo)書、學(xué)習(xí)指導(dǎo)以及教材和參考文獻(xiàn)均可通過網(wǎng)絡(luò)方便查閱。在課程開始即公布授課教師的信箱和電話號碼等聯(lián)系方式，密切授課教師與同學(xué)之間的聯(lián)系，使學(xué)生有問題可及時獲得老師的輔導(dǎo)答疑，也可通過網(wǎng)上答疑相互交流，打破班級與時間的束縛，在平行班級中實行聽課和答疑共享。

4.教學(xué)改革與教學(xué)研究

精簡教材和教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)組定期進(jìn)行集體備課，加大對該課程與前后各門課程之間的銜接研究，避免內(nèi)容上的重復(fù)，使其與其他相關(guān)課程融合為一個有機(jī)的整體。建設(shè)可用于大多數(shù)工科專業(yè)的“控制理論”平臺課程。不斷改進(jìn)和完善本課程的新體系結(jié)構(gòu)，充分體現(xiàn)其基礎(chǔ)性、應(yīng)用性、前沿性和系統(tǒng)性；配合新的教材和課程體系，研究并建立配套的新實驗體系，強(qiáng)化自主性、設(shè)計性、綜合性和創(chuàng)新性；以MATLAB軟件為基礎(chǔ)，構(gòu)造開放式小車倒立擺綜合實驗平臺，將分析、設(shè)計、仿真、虛擬實驗、模擬實驗融為一體；開發(fā)先進(jìn)的多媒體課件，將MATLAB平臺和虛擬實驗融入到教學(xué)過程中，使教學(xué)更為直觀生動，更具趣味性和吸引力；完善了課程網(wǎng)站，完成了課程輔助教材的修改和編寫，各類題庫建設(shè)、網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計功能、遠(yuǎn)程教學(xué)管理系統(tǒng)、虛擬實驗內(nèi)容的擴(kuò)展及網(wǎng)絡(luò)版的開發(fā)等；使其真正成為學(xué)生自主學(xué)習(xí)、師生互動、雙向交流的園地；教考分離，采用試題庫出題，統(tǒng)一考試，流水閱卷，考后進(jìn)行詳細(xì)的試卷分析。

二、實踐教學(xué)改革

實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)是學(xué)生能力培養(yǎng)中的重要環(huán)節(jié)。工科學(xué)生除要掌握一定的工程技術(shù)知識外，還要有較強(qiáng)的實際動手能力。

1.改革實驗課教學(xué)，建立體化實驗教學(xué)體系

實驗教學(xué)是“控制理論”課程的重要組成部分。通過實驗不僅能夠培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力，驗證所學(xué)理論，而且對所學(xué)內(nèi)容能夠提出一些新的見解。為了適應(yīng)教學(xué)改革的需要，在實驗室建設(shè)方面的指導(dǎo)思想是：將傳統(tǒng)的模擬實驗與MATLAB環(huán)境下的仿真實驗相結(jié)合，將基礎(chǔ)理論驗證類實驗與自主型、綜合型、設(shè)計型實驗相結(jié)合，將基本實驗與創(chuàng)新實驗相結(jié)合，建立一個立體化的實驗教學(xué)體系，從而滿足不同階段實踐教學(xué)的需要，為激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識提供硬件平臺。

由于實驗課內(nèi)容和形式的多元化，大大激發(fā)了學(xué)生做實驗的主動性、積極性和創(chuàng)新性，學(xué)生可以通過預(yù)約或上網(wǎng)自主地開展多項實驗，進(jìn)行理論驗證、性能分析和綜合設(shè)計，對提高學(xué)生的實踐能力和本課程的學(xué)習(xí)都將起到良好的作用。

課程組織形式與教師指導(dǎo)方法，對于教學(xué)大綱規(guī)定的必做實驗，由任課教師和實驗教師共同指導(dǎo)完成；對于設(shè)計性、綜合性、創(chuàng)新性實驗，學(xué)生自己利用課余時間完成，可以預(yù)約指導(dǎo)教師給予宏觀上的指導(dǎo)。

2.積極開展大學(xué)生科研實訓(xùn)活動、參與教師科研項目

引導(dǎo)學(xué)生積極參加大學(xué)生科研實訓(xùn)項目，吸引有興趣的學(xué)生參與教師的科研活動，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、創(chuàng)新意識、創(chuàng)業(yè)和團(tuán)隊合作精神，提高學(xué)生初步的科學(xué)研究能力以及工程實踐能力，培養(yǎng)學(xué)生獲取知識及撰寫論文的能力。

三、控制理論專題授課方案

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

四、應(yīng)用現(xiàn)代教育技術(shù)

開發(fā)研制了計算機(jī)輔助教學(xué)課件。教學(xué)課件以教材為藍(lán)本，包含簡明、清晰的授課講義、重點(diǎn)、難點(diǎn)、例題演示、控制系統(tǒng)計算機(jī)仿真和控制系統(tǒng)分析計算等內(nèi)容，既有課本內(nèi)容的直接再現(xiàn)，又增加很多有助于講解理論和計算方法的表現(xiàn)手段。課件以計算機(jī)為載體，既可用于課堂教學(xué)，又可通過上網(wǎng)，供學(xué)生進(jìn)行自學(xué)和課后復(fù)習(xí)使用?？刂评碚摰姆治龇椒ㄓ泻芏鄨D解法，如頻域分析、根軌跡法、狀態(tài)空間法等。利用計算機(jī)強(qiáng)大的計算能力仿真能力和豐富的色彩，可輕而易舉地準(zhǔn)確繪制出清晰美觀的畫面。采用動畫技術(shù)后，圖形的來龍去脈可用動態(tài)演示。計算機(jī)的圖形演示與教師的講授相結(jié)合，使教學(xué)內(nèi)容形象化、具體化和生動化，增進(jìn)學(xué)生的理解，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

計算機(jī)仿真技術(shù)在實驗教學(xué)中的應(yīng)用為實驗教學(xué)帶來極大的方便。仿真實驗具有建模方法簡單、參數(shù)調(diào)整方便、結(jié)果可視性好等優(yōu)點(diǎn)，克服常規(guī)實驗內(nèi)容單調(diào)、缺乏變化、元器件制約參數(shù)調(diào)整以及實驗設(shè)備數(shù)量有限等不足。在教學(xué)中適當(dāng)介紹并應(yīng)用MATLAB軟件，并設(shè)計出計算機(jī)輔助實驗教學(xué)軟件包，提供一個方便易用的圖形用戶界面，將MATLAB控制工具箱的相關(guān)功能集成一體。

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺開發(fā)。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)能真正體現(xiàn)學(xué)生的主體作用。在網(wǎng)絡(luò)中，學(xué)生可以利用網(wǎng)絡(luò)的交互性、檢索性等特點(diǎn)來選擇自己需要的內(nèi)容進(jìn)行獨(dú)立學(xué)習(xí)。學(xué)生可以在任何時間進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，并且與教師在網(wǎng)上交流，探討問題，在教學(xué)中發(fā)揮積極作用。

五、建立科學(xué)、有效的教學(xué)信息回饋

堅持洛陽理工學(xué)院本科畢業(yè)班所有學(xué)生中，實施“‘控制理論’相關(guān)課程的學(xué)習(xí)調(diào)查”制度。不定期進(jìn)行相關(guān)問卷，包含這門課程是否易學(xué)、學(xué)習(xí)難點(diǎn)、學(xué)習(xí)方法、是否能學(xué)以致用等幾個方面的內(nèi)容，充分了解學(xué)生學(xué)習(xí)這門課的基本情況，為課程改革提供必要的依據(jù)，收到良好的效果。

六、結(jié)束語

在新世紀(jì)中，控制類學(xué)科將具有更加光明的前景，控制類研究內(nèi)容將具有挑戰(zhàn)性，研究的范圍將更加廣闊，電氣自動化專業(yè)控制類課程的內(nèi)容將不斷地發(fā)展和更新，電氣自動化專業(yè)控制類課程設(shè)置及教學(xué)內(nèi)容改革研究也將進(jìn)一步進(jìn)行下去。

參考文獻(xiàn)：

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

4(21):15-17.

篇5

[關(guān)鍵詞]中醫(yī)藥；科技發(fā)展；現(xiàn)狀

[收稿日期]2013-09-16

[通信作者]*李冬雪，副研究員，主要從事中醫(yī)藥領(lǐng)域國家科技計劃項目管理工作，Tel：（010）88225159，E-mail：lidx@cncbd.org.cn中醫(yī)藥是中華民族的寶貴財富。當(dāng)前，中醫(yī)藥科技發(fā)展日新月異，不斷取得重大突破，受到國際社會越來越多的關(guān)注，世界范圍內(nèi)對中醫(yī)藥的需求日益增長。本文圍繞政策環(huán)境、經(jīng)費(fèi)投入、人才隊伍、科技成果等方面，梳理了我國中醫(yī)藥科技發(fā)展的基本現(xiàn)狀。

1我國各級政府部門高度重視中醫(yī)藥科技發(fā)展，政策環(huán)境逐步改善

“十一五”以來，我國政府越來越重視中醫(yī)藥的傳承與發(fā)展，紛紛制定了各種規(guī)劃及政策來促進(jìn)中醫(yī)藥的科技發(fā)展。2006年，國務(wù)院了《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006―2020年）》，提出加強(qiáng)中醫(yī)藥繼承和創(chuàng)新，推進(jìn)中醫(yī)藥現(xiàn)代化和國際化。以中醫(yī)藥理論傳承和發(fā)展為基礎(chǔ)，通過技術(shù)創(chuàng)新與多學(xué)科融合，豐富和發(fā)展中醫(yī)藥理論，構(gòu)建適合中醫(yī)藥特點(diǎn)的技術(shù)方法和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系，提高臨床療效，促進(jìn)中醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。并將“中醫(yī)藥傳承與創(chuàng)新發(fā)展”列為人口與健康領(lǐng)域的優(yōu)先主題。2009年，國務(wù)院出臺了《國務(wù)院關(guān)于扶持和促進(jìn)中醫(yī)藥事業(yè)發(fā)展的若干意見》，提到各地區(qū)、各有關(guān)部門要充分認(rèn)識扶持和促進(jìn)中醫(yī)藥事業(yè)發(fā)展的重要性和緊迫性，采取有效措施，全面加強(qiáng)中醫(yī)藥工作，開創(chuàng)中醫(yī)藥事業(yè)持續(xù)健康發(fā)展新局面。2010年，國務(wù)院出臺《關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》，提到大力發(fā)展用于重大疾病防治的生物技術(shù)藥物、新型疫苗和診斷試劑、化學(xué)藥物、現(xiàn)代中藥等創(chuàng)新藥物大品種，提升生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)水平。2012年，國務(wù)院陸續(xù)出臺了《國家藥品安全“十二五”規(guī)劃》、《“十二五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》、《衛(wèi)生事業(yè)發(fā)展“十二五”規(guī)劃》和《生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》等，里面均涉及了發(fā)展中醫(yī)藥的內(nèi)容。

各部門也大力協(xié)同，了很多相關(guān)規(guī)劃及文件，推動中醫(yī)藥科技的發(fā)展?？萍疾?007年1月了《中醫(yī)藥創(chuàng)新發(fā)展規(guī)劃綱要（2006―2020年）》，將中醫(yī)臨床研究、中藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展、基礎(chǔ)理論研究、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范研究、創(chuàng)新體系建設(shè)、國際科技合作列為優(yōu)先領(lǐng)域。2010年了《中藥現(xiàn)代化科技產(chǎn)業(yè)基地發(fā)展規(guī)劃（2010―2020年）》，提到發(fā)展中藥產(chǎn)業(yè)，提升中藥工業(yè)，改造中藥商業(yè)，培育中醫(yī)藥知識產(chǎn)業(yè)和服務(wù)業(yè)，將中藥產(chǎn)業(yè)培育成為我國具有比較優(yōu)勢的大健康產(chǎn)業(yè)。2020年，建成一批各具特點(diǎn)、布局合理、區(qū)域化協(xié)調(diào)發(fā)展的中藥科技產(chǎn)業(yè)基地。2011年，科技部又陸續(xù)了《國家“十二五”科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃》、《醫(yī)學(xué)科技發(fā)展“十二五”規(guī)劃》和《“十二五”生物技術(shù)發(fā)展規(guī)劃》等，均把中醫(yī)藥的發(fā)展列為主要內(nèi)容之一。國家中醫(yī)藥管理局于2012年下半年連續(xù)了《中醫(yī)藥事業(yè)發(fā)展“十二五”規(guī)劃》和《中醫(yī)藥標(biāo)準(zhǔn)化中長期發(fā)展規(guī)劃綱要（2011―2020年）》，共列舉了16項重點(diǎn)任務(wù)。

可見，近些年來，國務(wù)院及各部門都非常重視中醫(yī)藥的發(fā)展，紛紛制定了各種規(guī)劃及政策，這些政策的制定為中醫(yī)藥的發(fā)展提供了一個很好的政策大環(huán)境，也是中醫(yī)藥能夠穩(wěn)定快速發(fā)展的有力保障。

2中醫(yī)藥領(lǐng)域研發(fā)投入經(jīng)費(fèi)持續(xù)增長，但同生物醫(yī)藥的其他相關(guān)領(lǐng)域相比仍存在較大差距

2.1中醫(yī)藥領(lǐng)域研發(fā)投入經(jīng)費(fèi)增長迅速據(jù)《中國科技統(tǒng)計年鑒》數(shù)據(jù)顯示，中醫(yī)藥領(lǐng)域產(chǎn)學(xué)研各部分R&D投入經(jīng)費(fèi)在2007―2011年間保持逐年增長趨勢，研發(fā)投入經(jīng)費(fèi)總額由2007年的188295萬元增長到2011年的3399807萬元[1-5]，增長了約17倍，尤以產(chǎn)業(yè)研發(fā)投入經(jīng)費(fèi)增長最快，見表1。

表1中醫(yī)藥領(lǐng)域產(chǎn)學(xué)研各部分R&D投入經(jīng)費(fèi)數(shù)

Table1R&DfundsintraditionalChinesemedicinefield萬元

年度研發(fā)機(jī)構(gòu)高校高技術(shù)產(chǎn)業(yè)20071650828106143681200823076396041959842009263525114820804220103536455674174144201139390667063293711注：數(shù)據(jù)來源于《中國科技統(tǒng)計年鑒》（2008―2012年），研究與開發(fā)機(jī)構(gòu)“按學(xué)科分組的R&D課題”、“按學(xué)科分高等學(xué)校R&D課題”、“高技術(shù)產(chǎn)業(yè)R&D活動情況”。

2.2研發(fā)機(jī)構(gòu)和高校的中醫(yī)藥學(xué)科研發(fā)投入經(jīng)費(fèi)與其他生物醫(yī)藥相關(guān)學(xué)科相比差距較大據(jù)《中國科技統(tǒng)計年鑒》數(shù)據(jù)顯示，2011年，研發(fā)機(jī)構(gòu)和高校的中醫(yī)藥學(xué)科的R&D課題投入經(jīng)費(fèi)與其他生物醫(yī)藥相關(guān)學(xué)科相比差距較大，中醫(yī)藥學(xué)研發(fā)投入經(jīng)費(fèi)只有臨床醫(yī)學(xué)研發(fā)投入經(jīng)費(fèi)的約1/3[1]，見表2。

表22011年研發(fā)機(jī)構(gòu)和高校的生物醫(yī)藥相關(guān)學(xué)科R&D投入經(jīng)費(fèi)數(shù)

Table2R&DfundsinbiomedicalfieldinR&Dinstitutionsanduniversityin2011萬元

排名學(xué)科研發(fā)機(jī)構(gòu)高校1生物學(xué)2596142263232臨床醫(yī)學(xué)621652263303基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)37923988944藥學(xué)61188566115中醫(yī)學(xué)與中藥學(xué)39390667066預(yù)防醫(yī)學(xué)與衛(wèi)生學(xué)36984215447軍事醫(yī)學(xué)與特種醫(yī)學(xué)7281138注：數(shù)據(jù)來源于《中國科技統(tǒng)計年鑒》（2012年），研究與開發(fā)機(jī)構(gòu)“按學(xué)科分組的R&D課題”、“按學(xué)科分高等學(xué)校R&D課題”。2.3中成藥制造業(yè)的研發(fā)投入經(jīng)費(fèi)與化學(xué)藥品制造業(yè)相比差距較大據(jù)《中國科技統(tǒng)計年鑒》數(shù)據(jù)顯示，2011年，中成藥制造業(yè)的研發(fā)投入經(jīng)費(fèi)為3293711萬元，不到化學(xué)藥品制造業(yè)的1/3[1]，存在較大差距，見表3。

表32011年生物醫(yī)藥各相關(guān)產(chǎn)業(yè)R&D投入經(jīng)費(fèi)數(shù)

Table3R&Dfundsinmanufactureofmedicinesin2011

排名分類2011年R&D投入/萬元所占比例/%1化學(xué)藥品制造業(yè)1044223255.322中成藥制造業(yè)329371117.453生物、生化制品的制造業(yè)265449414.064醫(yī)療設(shè)備及器械制造業(yè)248614013.17注：數(shù)據(jù)來源于《中國科技統(tǒng)計年鑒》（2012年）“高技術(shù)產(chǎn)業(yè)R&D活動情況”。

3研發(fā)投入人員總量增長較快，且研發(fā)投入人員的主體正逐步由高校和研發(fā)機(jī)構(gòu)向企業(yè)轉(zhuǎn)移

3.1研發(fā)投入人員總量增長較快據(jù)《中國科技統(tǒng)計年鑒》數(shù)據(jù)顯示，中醫(yī)藥領(lǐng)域的研發(fā)投入人員總量從2007年的18578人年增長到2011年的35597人年[1-5]，增長幅度達(dá)91.6%，增長較快，見表4。

表4中醫(yī)藥領(lǐng)域研發(fā)投入人員總量

Table4R&DpersonnelintraditionalChinesemedicinefield人年

年度研發(fā)機(jī)構(gòu)高校高技術(shù)產(chǎn)業(yè)2007245587037420200827741066713660200934021049915464201036471098910458201138971170519995注：數(shù)據(jù)來源于《中國科技統(tǒng)計年鑒》（2008―2012年），研究與開發(fā)機(jī)構(gòu)“按學(xué)科分組的R&D課題”、“按學(xué)科分高等學(xué)校R&D課題”、“高技術(shù)產(chǎn)業(yè)R&D活動情況”。

3.2產(chǎn)業(yè)研發(fā)投入人員數(shù)量增長迅速據(jù)《中國科技統(tǒng)計年鑒》數(shù)據(jù)顯示，從2007年到2011年，研發(fā)機(jī)構(gòu)和高校的研發(fā)投入人員數(shù)量呈現(xiàn)持續(xù)穩(wěn)步增長的趨勢，增長幅度分別為58.7%和34.5%；但產(chǎn)業(yè)的研發(fā)投入人員數(shù)量增長迅速，從2007年的7420人年增長到2011年的19995人年[1-5]，增長幅度高達(dá)169.5%，并且占中醫(yī)藥領(lǐng)域研發(fā)投入人員總量的比例也由2007年的39.9%提高到2011年的56.2%，充分表明科研投入人員的主體正逐步由高校和研發(fā)機(jī)構(gòu)向企業(yè)轉(zhuǎn)移。

4科技創(chuàng)新能力不斷提高，取得成績顯著

4.1“中醫(yī)學(xué)”科研數(shù)量增長顯著據(jù)中國科學(xué)技術(shù)信息研究所網(wǎng)站數(shù)據(jù)顯示，中國科技論文與引文數(shù)據(jù)庫收錄的“中醫(yī)學(xué)”文章的數(shù)量從2007年的15164篇增長到2011年的24620篇，增長幅度達(dá)62.4%，文章總數(shù)量的排名由2007年的第9名上升至2011年的第4名；并且在國內(nèi)論文被引用次數(shù)最多的10個學(xué)科排名中，“中醫(yī)學(xué)”也由2007年的不在前10名躍升至2011年的第6位[6]，成績顯著，見表5，6。

表5中國科技論文與引文數(shù)據(jù)庫收錄論文數(shù)排名

Table5Top10listfornumberofpaperstakenbyCSTPCbydiscipline

排名2007年2008年2009年2010年2011年1臨床醫(yī)學(xué)臨床醫(yī)學(xué)臨床醫(yī)學(xué)臨床醫(yī)學(xué)臨床醫(yī)學(xué)2電子、通信與自動控制技術(shù)農(nóng)學(xué)農(nóng)學(xué)中醫(yī)學(xué)計算技術(shù)3計算機(jī)科學(xué)技術(shù)電子、通信與自動控制計算技術(shù)計算技術(shù)電子、通信與自動控制4基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)計算技術(shù)電子、通信與自動控制農(nóng)學(xué)中醫(yī)學(xué)5農(nóng)學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)農(nóng)學(xué)6藥學(xué)藥物學(xué)中醫(yī)學(xué)藥學(xué)預(yù)防醫(yī)學(xué)與衛(wèi)生學(xué)7生物學(xué)中醫(yī)學(xué)藥物學(xué)電子、通信與自動控制基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)8預(yù)防醫(yī)學(xué)與衛(wèi)生學(xué)生物預(yù)防、衛(wèi)生預(yù)防醫(yī)學(xué)與衛(wèi)生學(xué)生物學(xué)9中醫(yī)學(xué)預(yù)防、衛(wèi)生化工化工化工10化學(xué)化學(xué)地學(xué)土木建筑土木建筑

表6國內(nèi)論文被引用次數(shù)最多的10個學(xué)科排名

Table6Top10listfornumberofpaperscitedbydiscipline

排名2007年2008年2009年2010年2011年1臨床醫(yī)學(xué)臨床醫(yī)學(xué)臨床醫(yī)學(xué)臨床醫(yī)學(xué)臨床醫(yī)學(xué)2地學(xué)農(nóng)學(xué)農(nóng)學(xué)農(nóng)學(xué)農(nóng)學(xué)3農(nóng)學(xué)地學(xué)地學(xué)地學(xué)地學(xué)4生物學(xué)生物學(xué)生物學(xué)生物學(xué)生物學(xué)5電子、通訊與自動控制電子、通訊與自動控制電子、通訊與自動控制電子、通訊與自動控制電子、通訊與自動控制6基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)環(huán)境科學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)中醫(yī)學(xué)7化學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)環(huán)境科學(xué)環(huán)境科學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)8環(huán)境科學(xué)化學(xué)化學(xué)計算技術(shù)計算技術(shù)9計算機(jī)科學(xué)技術(shù)計算技術(shù)計算技術(shù)中醫(yī)學(xué)環(huán)境科學(xué)10電力與電氣中醫(yī)學(xué)中醫(yī)學(xué)化學(xué)預(yù)防醫(yī)學(xué)與衛(wèi)生學(xué)

另據(jù)《中國科技統(tǒng)計年鑒》數(shù)據(jù)顯示，SCI/EI/CPCI-S收錄的“中醫(yī)學(xué)”論文數(shù)從2007年的63篇增長到2010年的450篇[1，4]，增長明顯。

篇6

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

“自動控制原理”作為自動化及相關(guān)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，在自動化專業(yè)中，起到承上啟下的核心作用。同時，在化工、機(jī)械等專業(yè)中也處于非常重要的地位。[1]目前，這門課程存在著教師難教、學(xué)生難學(xué)的雙重困惑，特別是其考核方式和考核內(nèi)容在某種程度上直接影響學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和積極性。進(jìn)行考核制度改革，是調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，提高教學(xué)質(zhì)量的一種重要方法。傳統(tǒng)的考核方式大多采用閉卷或者開卷考試，存在不少弊端。

1 傳統(tǒng)考核方式及弊端

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

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

2 自動控制原理考核改革的思路及方法

（1）改革考核內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新應(yīng)用能力。自動控制原理在實際生活中應(yīng)用非常廣泛，因此，在制定課程考核內(nèi)容時，要與實際生活、先進(jìn)技術(shù)和先進(jìn)思想相鏈接，考核學(xué)生創(chuàng)新和靈活運(yùn)用知識的能力?？己酥幸⒅貙W(xué)生個性的培養(yǎng)和發(fā)揮，使具有特殊學(xué)習(xí)興趣和有想法學(xué)生的才能得到發(fā)揮。比如，自動控制原理也是一門自動化專業(yè)和相關(guān)專業(yè)的考研課程，一部分學(xué)生需利用本課程學(xué)習(xí)考研，因此在制定課程考核時，可通過適當(dāng)增加與考研內(nèi)容相關(guān)的考核試題，同時，加大考研課堂討論力度。這樣，即能滿足一部分學(xué)生考研需要，也能滿足大部分學(xué)生的學(xué)習(xí)需要?？荚嚥荒芡耆拗拼鸢?，除了原理性、原則性的問題，對于學(xué)生似是而非、較牽強(qiáng)的答案，特別是比較新穎的答案，要給以肯定，不能全盤否定，以利于加強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、創(chuàng)新能力、主動思考和發(fā)散性思維的培養(yǎng)。

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

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

（3）引入“一紙開卷”?！耙患堥_卷”是指在考試開始前兩周由系部統(tǒng)一發(fā)給學(xué)生印有“自動控制原理考試專用紙”字樣的試卷紙，學(xué)生可在試卷紙上書寫與考試內(nèi)容有關(guān)的公式、內(nèi)容等，考試時允許帶進(jìn)考場。[3] 考試結(jié)束后與試卷一起上交，否則視為作弊處理。

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

（4）加強(qiáng)考核反饋機(jī)制?？己说哪康模菫榱藱z查學(xué)生是否掌握所學(xué)知識解決問題的能力?？己私Y(jié)束后，要形成反饋機(jī)制，及時的把考核結(jié)果反饋給學(xué)生，完善學(xué)生知識點(diǎn)的理解。特別在過程考核時，比如，在學(xué)生完成課后作業(yè)、課堂測試和課程論文后，教師要及時的根據(jù)完成情況，對學(xué)生解題或理解錯誤問題進(jìn)行案例講解，對重點(diǎn)知識點(diǎn)特別強(qiáng)調(diào)，要求學(xué)生及時修改錯誤，加強(qiáng)和完善知識點(diǎn)的理解。

3 結(jié)語

在獨(dú)立學(xué)院學(xué)生教學(xué)過程中，自動控制原理考核改革還任重而道遠(yuǎn)，但教師應(yīng)圍繞以培養(yǎng)一線應(yīng)用型人才為理念的原則，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新和實踐應(yīng)用能力，培養(yǎng)面向現(xiàn)代社會的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)所需的復(fù)合應(yīng)用型人才。實行“一紙開卷”和加強(qiáng)課程過程考核相結(jié)合的考核思路，推動了教學(xué)改革，促進(jìn)了學(xué)生的主動學(xué)習(xí)能力，加強(qiáng)了學(xué)生的創(chuàng)新和綜合應(yīng)用能力，避免了過去傳統(tǒng)考試模式作弊、臨時抱佛腳、單純應(yīng)付考試和只要60分及格等心里和行為，提高教學(xué)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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“自動控制理論”課程是研究自動控制系統(tǒng)的共同規(guī)律，為自動控制系統(tǒng)的分析和綜合提供基本理論和基本方法的一門專業(yè)基礎(chǔ)課[1]。該課程是一門重要的測控類專業(yè)的基礎(chǔ)課，具有較強(qiáng)的理論性，與前續(xù)課程聯(lián)系緊密，知識面廣，學(xué)生不易理解掌握[2-3]。學(xué)好這門課程不僅可以為后續(xù)專業(yè)課的掌握打下良好的理論基礎(chǔ)，而且能在今后從事專業(yè)工作時，直接運(yùn)用它去分析和解決實際技術(shù)問題。對于工程實踐具有重要的指導(dǎo)作用，受到人們的廣泛重視。在本課程的教學(xué)中，實驗教學(xué)對理論知識的理解、掌握、鞏固具有重要的作用。 

 

1 當(dāng)前實驗教學(xué)的不足 

 

長期以來，傳統(tǒng)的實驗教學(xué)被一種固定的模式所束縛，教學(xué)內(nèi)容陳舊，教學(xué)方法呆板，在一定程度上限制了學(xué)生的主動性和積極性，難以激發(fā)他們獨(dú)立分析問題、解決問題的興趣和激情，沒有體驗過從失敗中自己尋找成功之路的經(jīng)歷，抑制了學(xué)生個性的發(fā)展，這樣不利于對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[4]。 

1.1 實驗內(nèi)容固定 

傳統(tǒng)的實驗主要是按章節(jié)進(jìn)行驗證性實驗，實驗儀器功能固定，實驗只能按照實驗指導(dǎo)書設(shè)計好的步驟進(jìn)行, 學(xué)生被束縛在驗證性實驗中，對出現(xiàn)的相關(guān)問題缺少系統(tǒng)、多角度的分析，不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。 

1.2 實驗時間限制 

一般的實驗都要求在實驗室2個學(xué)時內(nèi)完成，學(xué)生很難全面深入地把握實驗主要內(nèi)容和方法，對實驗的目的、實驗原理無法理性地理解，更別提實驗中出現(xiàn)故障的排解分析，限制了學(xué)生的設(shè)計和創(chuàng)新，不利于鍛煉學(xué)生的綜合能力。 

1.3 實驗儀器制約 

實驗儀器過于固化，儀器設(shè)置上未給學(xué)生留下設(shè)計性和探究問題的空間。儀器組成以理論驗證為主，缺少實際控制系統(tǒng)各環(huán)節(jié)，特別是反饋部分的傳感部分，更不具備跟隨學(xué)科發(fā)展而開拓新實驗的延伸性。 

1.4 實驗方法落后 

實驗技術(shù)水平和內(nèi)容更多地滿足于基礎(chǔ)性實踐環(huán)節(jié)，缺乏系統(tǒng)的綜合性、設(shè)計性和研究性實驗環(huán)節(jié)，以及缺少在利用多種現(xiàn)代實驗手段、方法和工具對實驗過程中的結(jié)果和現(xiàn)象進(jìn)行深入分析研究方面對學(xué)生的引導(dǎo)。實驗過程主要完成連線操作、數(shù)據(jù)記錄等簡單的工作。 

 

2 實驗教學(xué)改進(jìn) 

 

針對目前實驗教學(xué)的現(xiàn)狀，摒棄以往按部就班完成指定實驗步驟操作驗證形式，按照學(xué)生對科學(xué)的自然認(rèn)知進(jìn)度設(shè)置靈活變換的實驗內(nèi)容。對實驗設(shè)置按多層次，從簡到難，逐步引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)、研究性學(xué)習(xí)，逐步走向從問題出發(fā)的探究、創(chuàng)新。同時，研究新的實驗教學(xué)儀器，開發(fā)配套軟件，保證實驗硬件滿足新環(huán)境下的要求。結(jié)合靈活的教學(xué)儀器改變教學(xué)方法，充分調(diào)動學(xué)生動手的積極性，引導(dǎo)其創(chuàng)新。 

2.1 實驗內(nèi)容設(shè)置 

開設(shè)不同層次的實驗內(nèi)容，既要滿足實驗教學(xué)的驗證、演示等基本功能，又要激發(fā)學(xué)生的興趣。 

基礎(chǔ)實驗：根據(jù)給定實驗任務(wù)、方案和步驟，選擇并完成一定數(shù)量基本實驗；同時，通過調(diào)整實驗參數(shù)得到不同結(jié)果，增加思考空間。 

綜合實驗：將各個基礎(chǔ)實驗環(huán)節(jié)有機(jī)結(jié)合在一起，各課程之間關(guān)聯(lián)內(nèi)容綜合。 

設(shè)計實驗：以任務(wù)的形式，給定實驗題目，允許學(xué)生按照自己思路選擇設(shè)計性實驗內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會設(shè)計和研究的方法。 

創(chuàng)新實驗：自行命題實驗，將學(xué)生的構(gòu)想通過儀器現(xiàn)有功能模塊來實現(xiàn)，在探究式學(xué)習(xí)中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。 

2.2 實驗儀器的改進(jìn) 

根據(jù)實驗內(nèi)容的要求，開發(fā)適合本專業(yè)的教學(xué)儀器。儀器具有控制系統(tǒng)需要驗證的各種典型環(huán)節(jié)模塊、信號發(fā)生器模塊等基本功能，還結(jié)合工程實際將傳感器引入反饋環(huán)節(jié)，增加執(zhí)行器件，構(gòu)成完整的閉環(huán)系統(tǒng)。避免教學(xué)儀器箱只能完成信號源作為激勵，控制環(huán)節(jié)構(gòu)成系統(tǒng)的不足。同時，儀器上的控制效果通過便于觀看的形式展示出來，讓控制過程可視化。儀器要預(yù)留出擴(kuò)展接口，便于在實驗中添加新的模塊。儀器在結(jié)合計算機(jī)完成實驗的同時，又能獨(dú)立完成實驗內(nèi)容，實驗配套軟件要能對硬件平臺對的實驗內(nèi)容進(jìn)行仿真和虛擬實驗。學(xué)生可以根據(jù)測試參量的不同選擇相應(yīng)的傳感器，完成非電量到電量的轉(zhuǎn)換，對信號進(jìn)行處理，結(jié)合控制理論完成創(chuàng)新性、設(shè)計性的實驗。 

2.3 實驗方法的轉(zhuǎn)變 

1）以學(xué)生為主體，開辟新知識領(lǐng)域，重視實踐能力的鍛煉；2）培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力；3）科學(xué)知識和實驗?zāi)芰ε囵B(yǎng)上，建立系統(tǒng)、科學(xué)且開放的實驗教學(xué)體系，注重課程之間縱向和橫向的聯(lián)系。 

結(jié)合開發(fā)的教學(xué)儀器，在實驗方法上除了基本的驗證性實驗，其他實驗按任務(wù)的形式給出，不對學(xué)生做過多的限制，留出學(xué)生思考、動手、創(chuàng)新的空間。充分利用計算機(jī)的計算、分析功能以及儀器配套軟件（采用數(shù)學(xué)工具matlab編寫的程序）在實驗前完成必要的仿真分析，讓實驗有的放矢，理論指導(dǎo)實踐。實驗既做到軟硬精密結(jié)合，又能相互獨(dú)立，兩者相輔相成?？朔?dāng)前實驗中儀器平臺不能脫離計算機(jī)，配套軟件不能獨(dú)立工作，學(xué)生只能在實驗課中有限的時間內(nèi)完成實驗的不足，讓實驗內(nèi)容通過軟件可以在任意計算機(jī)上完成。 

 

3 總結(jié) 

 

對當(dāng)前實驗教學(xué)過程中存在的問題進(jìn)行分析和總結(jié)，從實驗內(nèi)容設(shè)置、實驗儀器、實驗方法3個方面提出改進(jìn)方法。自動控制理論來源于實踐，反過來指導(dǎo)實踐[5]。結(jié)合當(dāng)前人才培養(yǎng)的趨勢，理論聯(lián)系實際，提高學(xué)生實踐能力，在實踐中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題進(jìn)而培養(yǎng)創(chuàng)新能力。 

 

參考文獻(xiàn) 

[1]葛鎖良.自動控制理論教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法的探討[c]//2001年中國自動化教育學(xué)術(shù)年會論文集,2001:72 

[2]杜永貴,謝克明,李國勇,謝剛.“自動控制理論”課程教學(xué)改革與實踐[j].太原理工大學(xué)學(xué)報:社會科學(xué)版,2009, 27(1):77-79 

篇8

 

1.工程概況

萊蕪市鋼城區(qū)黃莊鎮(zhèn)，是中國黃金桃之鄉(xiāng)，優(yōu)質(zhì)黃金桃種植生產(chǎn)基地，該項目位于黃莊鎮(zhèn)東北部黃金桃主產(chǎn)區(qū)，控制灌溉總面積4000畝，項目區(qū)原無灌溉設(shè)施，經(jīng)常遭受干旱威脅，嚴(yán)重威脅黃金桃產(chǎn)量和品質(zhì)。近年來實施了計算機(jī)控制微灌工程項目，共建成了中心控制管理房及附屬設(shè)施1處、蓄水池5座、各類灌溉管道 40km。自動控制部分安裝中心控制計算機(jī)1套，在田間埋設(shè)各類控制信號模塊40個、進(jìn)口2英寸電磁閥40個、土壤墑情傳感器4個；沿干、支管道鋪設(shè)電源線、信號線、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)線、電磁閥控制線8km，金屬屏蔽管3km，在支管管道安裝水表、壓力表等量測設(shè)備，另外還配備UPS電源、避雷器等穩(wěn)壓和過電壓保護(hù)裝置。

2.計算機(jī)控制系統(tǒng)的工作原理及配置

2.1 自動化控制系統(tǒng)工作原理

計算機(jī)控制系統(tǒng)主要是接收土壤水分傳感器采集的數(shù)據(jù)，當(dāng)采集數(shù)據(jù)達(dá)到土壤含水量下限值時，控制系統(tǒng)發(fā)出開閥指令，控制器打開電磁閥門，按照預(yù)先設(shè)定的灌水強(qiáng)度和灌水量進(jìn)行灌溉，本組灌溉完畢打開下一組電磁閥，同時關(guān)閉本組電磁閥，直到整個灌溉過程結(jié)束。在整個灌溉過程中，灌溉強(qiáng)度、灌水量均可根據(jù)不同作物品種、當(dāng)時的土壤含水量進(jìn)行人工設(shè)定。系統(tǒng)可對土壤含水量、管網(wǎng)壓力、流量、灌水量等進(jìn)行實時控制，并將灌水時間、日期、灌水總量等數(shù)據(jù)存儲并可隨時打印。

2.2 自動化控制系統(tǒng)的配置

自動控制系統(tǒng)由上位機(jī)和采集控制模塊相結(jié)合，是目前配置較為可靠的方案。采集控制模塊對于系統(tǒng)的擴(kuò)展靈活方便。土壤水分傳感器是自動控制系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，其靈敏度和可靠性直接關(guān)系到能否適時啟閉供水設(shè)備可靠灌溉。論文格式。管道上的電磁閥均按照預(yù)先分組連接到控制模塊上，啟閉受計算機(jī)軟件控制。

2.3 系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計及功能

系統(tǒng)軟件分為上位機(jī)監(jiān)控軟件和采集控制模塊軟件兩部分。上位機(jī)軟件包括通訊程序、監(jiān)控畫面和打印程序。采集控制模塊采用梯形圖編寫。

系統(tǒng)硬件設(shè)計按功能可劃分為監(jiān)控、控制兩部分。系統(tǒng)監(jiān)控部分由上位機(jī)和打印機(jī)組成，用來實時處理采集控制模塊采集的數(shù)據(jù)并據(jù)設(shè)定值進(jìn)行邏輯判斷，向控制站采集控制模塊發(fā)送控制命令。系統(tǒng)控制部分由采集控制模塊、土壤水分傳感器、壓力流量傳感器及電磁閥等組成。該部分作用是采集流量壓力信號并送入上位機(jī)進(jìn)行處理，同時執(zhí)行上位機(jī)發(fā)送的控制命令，對電磁閥進(jìn)行控制操作。

3.自動化控制系統(tǒng)方案設(shè)計

3.1 自動化控制系統(tǒng)站點(diǎn)布局

整個高效經(jīng)濟(jì)作物種植區(qū)內(nèi)，控制灌溉總面積4000畝，全部采用小管出流灌溉，分布于項目區(qū)內(nèi)的5座蓄水池為灌溉水源，由安置于中央控制室內(nèi)的計算機(jī)分別負(fù)責(zé)控制5座水池按需供水。每種灌溉區(qū)域和每座水池都安裝一套中心測控單元——測控終端。包括：采集控制模塊，用來完成數(shù)據(jù)采集和控制驅(qū)動任務(wù)；傳感器，完成數(shù)據(jù)測量與傳輸任務(wù)。測控終端通過Rs485信號網(wǎng)絡(luò)與中心控制室內(nèi)主計算機(jī)相連，自動進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、傳輸、指令接收和驅(qū)動控制，實現(xiàn)遠(yuǎn)程測控功能，從而使田間地塊灌溉自動化。

3.2 自動化控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)布局

由于本項目區(qū)周圍需灌溉的農(nóng)田面積較大，各測控點(diǎn)距中央控室距離不等，為此，控制系統(tǒng)采用了二級分布式網(wǎng)絡(luò)化測控系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)具有以下先進(jìn)特點(diǎn)：(1)保持網(wǎng)絡(luò)距離、測控終端的擴(kuò)展、傳感器和伺服機(jī)構(gòu)的增加，在原有工程的基礎(chǔ)上擴(kuò)大系統(tǒng)規(guī)模。(2)不同種類、不同通訊協(xié)議、不同傳輸速率的智能終端共用網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)，進(jìn)一步提供了系統(tǒng)擴(kuò)展的靈活性。(3)部分遠(yuǎn)程測控終端的故障或脫網(wǎng)維護(hù)，不影響其他部分的正常工作。

3.3 自動化控制系統(tǒng)布線

微灌工程中埋設(shè)了各類管線，其中有不同管徑的灌溉輸水管道、強(qiáng)電電纜線、弱電信號線等?，F(xiàn)場弱電信號總線采用4芯1.5mm2銅芯電纜，其中2芯傳輸 24VDC電源，另外2芯傳輸RS-485網(wǎng)絡(luò)信號。論文格式。電磁閥驅(qū)動線采用每電磁閥1．5mm2的2芯24VAC電纜。通信網(wǎng)絡(luò)采用RS-485雙絞線，通信波特率9600bps、自定義奇校驗、幀協(xié)議、幀校驗格式，自動切換。

4.計算機(jī)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

本項目系統(tǒng)測控選擇了高性價比的測控設(shè)備，具有高可靠性、直觀性、安全性等特點(diǎn)。系統(tǒng)不但支持測控對象數(shù)量、測控終端數(shù)量、軟件功能、遠(yuǎn)程信息共享等方面的開放擴(kuò)展性，而且對于操作人員的技術(shù)水平要求較低，技術(shù)維護(hù)工作簡單易行，完全能夠滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的野外工作環(huán)境要求。本項目實現(xiàn)了以下技術(shù)創(chuàng)新：(1)設(shè)計了多媒體動畫界面，可對全灌區(qū)實時動態(tài)動畫模擬，對灌溉作業(yè)遠(yuǎn)程實時操作。(2)根據(jù)作物品種、土壤含水量，編制科學(xué)合理的灌溉計劃，避免了大水漫灌和灌水不足，為作物穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。(3)使用了1:1隔離變壓器，有效避免了雷擊、過電壓等強(qiáng)電干擾對設(shè)備的損害，延長了設(shè)備的使用壽命。(4)測控終端使用了通用采集控制模塊代替了傳統(tǒng)PLC可編程控制器，既方便了管理又降低了工程造價。

5.自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用效果

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中圖分類號：P335+.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：

一、自動化儀器儀表的簡介

1. 自動化儀器儀表的定義

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

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

2. 自動化儀器儀表的分類

自動化儀器儀表是多種科學(xué)技術(shù)的綜合產(chǎn)物，有很多種類，有的按用途分類，有的按功能分類，不同的分類方法對應(yīng)著不同的產(chǎn)品，本文主要介紹兩種分類方法。

（1）按不同用途來分類

儀器儀表有各種用途，有的用在運(yùn)輸上，比如汽車儀表、拖拉機(jī)儀表；有的用在航空上，比如船用儀表、航空儀表；有的用在地質(zhì)上，比如地質(zhì)勘探測試儀器、地震測試儀器；另外隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，很多儀器儀表應(yīng)運(yùn)而生，比如教學(xué)儀器、醫(yī)療儀器、環(huán)保儀器等。

（2）按不同功能來分類

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

二、我國自動化儀器儀表行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀

自動化的內(nèi)容在近10 年來隨著電子信息技術(shù)和光電技術(shù)等相關(guān)學(xué)科的發(fā)展而發(fā)生了許多變化。從縱深上講，可以涵蓋從最底層的自動化感應(yīng)部件、各種檢測傳感器、變送器、各種間接測量設(shè)備、各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)等到自動回路調(diào)節(jié)器、自動控制單元、各種大中小型裝置控制系統(tǒng)到綜合優(yōu)化調(diào)度與協(xié)調(diào)系統(tǒng)和企業(yè)綜合管理信息系統(tǒng)等。從應(yīng)用的行業(yè)性質(zhì)上分，自動控制系統(tǒng)可以分成以流程過程控制為主的過程控制系統(tǒng)(如各種DCS、回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)等) 和以運(yùn)動和傳動控制為主運(yùn)動控制系統(tǒng)( 各種邏輯控制PLC 和傳動控制系統(tǒng)如CNC 等，工業(yè)自動化儀器儀表主要是針對自動控制系統(tǒng)而言。

2002 年我國工業(yè)自動化儀表制造業(yè)共有309 個企業(yè)，實現(xiàn)工業(yè)總產(chǎn)量136.24 億元，銷售收入133.75 億元，利潤總額8.99 億元。行業(yè)綜合水平總體上達(dá)到國際八十年代水平。30%的產(chǎn)品實現(xiàn)了數(shù)字化，達(dá)到國際八十年代末期水平; 約15%的產(chǎn)品實現(xiàn)了智能化，達(dá)到國際九十年代水平。品種門類較為齊全，有一定的成套能力?？赡艹薪?0 萬千瓦火電站、核電站、30 萬噸合成氨、30 萬噸乙烯、500 萬噸煉油、10000 立方米空分、4000 立方米高爐、120 噸轉(zhuǎn)爐、日產(chǎn)30 萬立方米城市煤氣站、日處理40 萬噸污水、日產(chǎn)5000 噸水泥等大型工程的控制系統(tǒng)和儀表成套項目。

三、當(dāng)前的儀器儀表技術(shù)存在的主要問題

儀器儀表行業(yè)技術(shù)發(fā)展雖然迅速，但較國外先進(jìn)的高性能、高實用性的領(lǐng)先技術(shù)比起來，我們還存在著10~15年的差距，當(dāng)前的儀器儀表技術(shù)還存在著一定的問題：

1、自主創(chuàng)新成果比例過少，應(yīng)用技術(shù)不足

我國儀器儀表行業(yè)的初期是通過引進(jìn)國外的先進(jìn)技術(shù)，近幾年，也有不少科技型企業(yè)加大了自主研發(fā)力度，但從總體上說，自主創(chuàng)新的成果還是非常少，并且技術(shù)的實用性欠缺。對于一些關(guān)鍵核心工藝加工制造技術(shù)力量非常薄弱。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是因為中外合資與先進(jìn)技術(shù)引進(jìn)與自主研發(fā)嚴(yán)重脫軌。

2、中低檔產(chǎn)品居多，研發(fā)投入不足

我國現(xiàn)階段的儀器儀表產(chǎn)品較國外比較，大部分都屬于中低檔產(chǎn)品，產(chǎn)品創(chuàng)新能力弱，高端精準(zhǔn)儀器儀表數(shù)量非常少。其原因是現(xiàn)階段的儀器儀表行業(yè)缺少對于高端檢測、數(shù)字化精進(jìn)技術(shù)人才，限于各大企業(yè)和單位的指導(dǎo)思想和投入規(guī)模，研發(fā)投入也不夠，包括設(shè)備資金、人才培養(yǎng)等各方面的投入。

四、我國自動化儀器儀表的發(fā)展趨勢

近年來，經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展要求技術(shù)的全球化，計算機(jī)和智能機(jī)器的發(fā)展對儀器儀表的發(fā)展有很大的促進(jìn)，我國應(yīng)該在現(xiàn)有的技術(shù)基礎(chǔ)上，借鑒國外的微電子技術(shù)，掌握關(guān)鍵技術(shù)，生產(chǎn)更多國有品牌，提升國際競爭力。我國自動化儀器儀表技術(shù)的發(fā)展前景廣闊，與國際自動化儀器儀表的發(fā)展相比，可以分為智能化、高精度化和網(wǎng)絡(luò)化等趨勢。

1. 智能化

智能化技術(shù)是儀器儀表的一種發(fā)展趨勢，與國外產(chǎn)品相比，國內(nèi)產(chǎn)品在智能化方面有很多不足，我國儀器儀表在智能化方面與國外存在明顯差距，因此，我國應(yīng)該加大創(chuàng)新力度，改變創(chuàng)新模式，在智能化方向改革創(chuàng)新。自動化儀器儀表的智能化是指采用大規(guī)模集成電路技術(shù)、接口通信技術(shù)，利用嵌入式軟件協(xié)調(diào)內(nèi)部操作，使儀表具有智能化處理的功能。采用智能化的產(chǎn)品可以很好的自主調(diào)節(jié)控制，利于信號的傳遞，提高了工業(yè)效率，更能適應(yīng)國際技術(shù)的發(fā)展。

2. 高精度化

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

3. 網(wǎng)絡(luò)化

在國外市場以現(xiàn)場總線技術(shù)為代表的數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到了快速發(fā)展，但是我國自動化儀器儀表在總線技術(shù)方面還不完善，許多產(chǎn)品功能還不完備，核心技術(shù)的掌握也差強(qiáng)人意，因此，網(wǎng)絡(luò)化是我國自動化儀器儀表的發(fā)展趨勢和方向。發(fā)展網(wǎng)絡(luò)化就要充分利用計算機(jī)數(shù)字化通信技術(shù)，完成信息的轉(zhuǎn)換，構(gòu)造一個龐大的信息化網(wǎng)絡(luò)，這樣信號流通順暢，更能提高生產(chǎn)效率。

總結(jié)

自動化儀器儀表是很多自動化元件組成的，包括各種功能的自動、智能和微型技術(shù)工具。儀器儀表有不同的用途，對應(yīng)的功能也不同，有的具有測量、顯示功能，有的具有記錄、報警功能。近年來隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，微電子、計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通信等日新月異發(fā)展的新技術(shù)對自動化儀表產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。我國自動化儀器儀表發(fā)展歷史久遠(yuǎn)，隨著新技術(shù)的出現(xiàn)不斷出現(xiàn)新的儀器，對我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起了很大的促進(jìn)作用，從目前來看，我國自動化儀表技術(shù)發(fā)展迅速，但與國際上比起來還是有一定的差距。自動化儀表的改進(jìn)有重大的應(yīng)用前景，我國應(yīng)該加大資金扶持力度，轉(zhuǎn)變創(chuàng)新方式。

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中圖分類號：TM31 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）02（b）-0063-01

電廠作為電力供應(yīng)的生產(chǎn)者，其電力制造的質(zhì)量和生產(chǎn)過程的安全直接關(guān)系到千家萬戶的切身利益，因此對于電廠現(xiàn)場機(jī)電裝備的自動化控制的要求十分嚴(yán)格。隨著現(xiàn)場總線技術(shù)的飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，以現(xiàn)場總線技術(shù)為典型應(yīng)用的自動化控制系統(tǒng)已經(jīng)逐漸深入到工礦自動化的多個領(lǐng)域，在一些自動化控制水平較高的電廠，已經(jīng)初步實現(xiàn)了電廠機(jī)電裝備的自動化控制。高爐是火力電廠生產(chǎn)過程中不可缺少的機(jī)電裝備，其溫度控制要求十分嚴(yán)格，如何實現(xiàn)高爐溫度自動調(diào)節(jié)與控制，一直是很多火力電廠技術(shù)工程師都著力重點(diǎn)解決的技術(shù)難題之一。本論文主要結(jié)合現(xiàn)場總線技術(shù)，結(jié)合電廠高爐溫度的控制要求，對其溫度自動控制系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)的研究與探討，以期能夠找到面向火力電廠高爐的溫度自動控制技術(shù)，并以此和廣大同行分享。

1.高爐溫度自動控制概述

（1）高爐溫度調(diào)節(jié)控制功能需求?；鹆﹄姀S采用高爐主要是實現(xiàn)燃煤產(chǎn)電，為了實現(xiàn)能源的復(fù)合利用，提高經(jīng)濟(jì)效益，往往還通過高爐生產(chǎn)一些副產(chǎn)品，這就要求對于高爐內(nèi)的溫度和壓力都有著嚴(yán)格的控制要求。在實際生產(chǎn)過程中，高爐溫度的調(diào)節(jié)往往是采用人工調(diào)節(jié)的方式實現(xiàn)，這種調(diào)節(jié)方式效率低，精度差，可靠性差，因此逐漸提出了高爐溫度自動調(diào)節(jié)的控制要求。要達(dá)到高爐溫度無人值守控制的效果，就必須要能夠?qū)崟r自動監(jiān)測高爐內(nèi)的溫度參數(shù)，并通過計算實時控制氣閥或者進(jìn)料閥，以實現(xiàn)對高爐內(nèi)溫度的自動控制與調(diào)節(jié)。

（2）現(xiàn)場總線技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)。由于技術(shù)的發(fā)展和設(shè)備的日益復(fù)雜，過去集中式自動化控制模式在實際應(yīng)用中已經(jīng)逐漸暴露出了諸多問題與不足，如控制中心負(fù)載過大，信息傳輸效率較低，系統(tǒng)兼容性較差等等；而現(xiàn)場總線技術(shù)的出現(xiàn)則很好的克服了上述問題，現(xiàn)場總線能夠結(jié)合具體的被控對象合理設(shè)計自動化控制系統(tǒng)，對現(xiàn)場的智能儀表、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理和終端均有著可靠的集成性和兼容性，因此將現(xiàn)場總線技術(shù)應(yīng)用于火力發(fā)電廠高爐溫度的自動調(diào)節(jié)控制，是完全可行的。

2.基于現(xiàn)場總線的高爐溫度自動調(diào)節(jié)控制技術(shù)應(yīng)用探討

2.1系統(tǒng)功能設(shè)計

基于現(xiàn)場總線技術(shù)的高爐溫度自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，具體來說，其功能主要包含以下幾個方面：（1）在線監(jiān)測。（2）數(shù)據(jù)查詢。（3）生成報表與統(tǒng)計分析。（4）超限報警與聯(lián)動控制。

2.2系統(tǒng)層次架構(gòu)

高爐溫度的自動調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)主要由以下四個系統(tǒng)層構(gòu)成。

（1）傳感儀表層。為了實現(xiàn)高爐溫度的自動監(jiān)測與控制，必須選用合適的傳感器對高爐內(nèi)的溫度進(jìn)行實時監(jiān)測，溫度傳感器采用4-20 mA電流信號作為傳輸介質(zhì)，將模擬量信號傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集模塊中。

（2）數(shù)據(jù)采集層。數(shù)據(jù)采集模塊接收傳感器傳送過來的模擬量信號，通過現(xiàn)場總線實現(xiàn)模擬量數(shù)據(jù)信號的遠(yuǎn)程傳輸，直至傳輸?shù)街醒肟刂剖业腜C終端。

（3）PC終端。PC終端通過專用的組態(tài)軟件實現(xiàn)對高爐的溫度變量的實時顯示，并提供友好的人機(jī)交互界面，完成數(shù)據(jù)的查詢、存儲和報表統(tǒng)計等管理功能。

（4）驅(qū)動執(zhí)行層。當(dāng)被監(jiān)測的高爐溫度過低或過高或者異常超限時，由PC終端發(fā)出相應(yīng)的控制指令，經(jīng)過驅(qū)動機(jī)構(gòu)層實現(xiàn)控制指令的放大和執(zhí)行，輸出到動作執(zhí)行器，實現(xiàn)相關(guān)的報警動作或聯(lián)動控制動作。動作執(zhí)行器主要由氣閥和進(jìn)料閥構(gòu)成，氣閥的開度可以降低高爐內(nèi)的溫度，進(jìn)料閥的開度可以提高高爐內(nèi)的溫度，它們通過接收來自PC終端發(fā)出的控制指令，經(jīng)過驅(qū)動放大轉(zhuǎn)變?yōu)殚y門調(diào)節(jié)的開度大小，從而實現(xiàn)對高爐溫度的自動調(diào)節(jié)與控制。

2.3系統(tǒng)軟件設(shè)計

基于現(xiàn)場總線的高爐溫度自動調(diào)節(jié)與控制系統(tǒng)，采用組態(tài)軟件實現(xiàn)對高爐溫度參數(shù)的實時顯示，以提高人機(jī)交互系統(tǒng)的直觀性。該組態(tài)軟件可以采用當(dāng)前市場上主流的組態(tài)軟件，例如wINCC，組態(tài)王等專業(yè)工控自動化組態(tài)軟件，也可以采用VB、VC等高級語言進(jìn)行開發(fā)。由于該自動控制系統(tǒng)僅僅是對高爐的溫度參數(shù)進(jìn)行實時監(jiān)測與顯示，因此軟件開發(fā)的工作量并不是很大，下面結(jié)合組態(tài)軟件的開發(fā)分析軟件系統(tǒng)的設(shè)計基本流程。

（1）系統(tǒng)界面設(shè)計。一個好的軟件系統(tǒng)必然有著良好的人機(jī)交互性，而這離不開系統(tǒng)的界面設(shè)計，因此要結(jié)合高爐的溫度控制選取合適的圖像圖形，提高軟件的可觀性。

（2）系統(tǒng)導(dǎo)航設(shè)計。由于軟件系統(tǒng)既要顯示溫度數(shù)據(jù)，還要提供數(shù)據(jù)報表、歷史曲線等其他數(shù)據(jù)管理功能，就需要提供良好的頁面之間的導(dǎo)航切換功能。

（3）系統(tǒng)數(shù)據(jù)設(shè)計。組態(tài)軟件或者說自動化控制系統(tǒng)軟件都離不開數(shù)據(jù)庫的開發(fā)，可以選用軟件自帶的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，也可以采用第三方數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，但是都必須要能夠為系統(tǒng)提供可靠的數(shù)據(jù)源。