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计算机控制技术论文模板(10篇)
时间：2023-03-23 15:22:13
导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇计算机控制技术论文，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。
篇1
1引言
脉冲能源装置在加速器、自由电子激光研究、X光闪光照相和粒子聚变等脉冲功率技术研究领域广泛使用，通常使用数量较多，分布较广，同时周围电磁干扰较强，控制操作和参数测量都比较复杂，同时也需要较多的人力来维护。
随着计算机技术的发展，当今世界上基于PC的自动化方案已成为主流，PC在自动化领域的应用正迅速增长，通过将所有的功能集成于这个统一开放的平台上，通过人机界面可以使复杂的控制和数据处理变得更加简单化。
2控制系统硬件构成
整个系统有多台Marx需要控制，每台发生器由充电控制和触发两部分组成，需要控制的量有充电电压的起停控制、电压检测、接地装置的通断控制、触发以及开关上的气压检测等，通过一条总线将将系统中的各个被控量连接在一起，构成一分布式控制系统，这里采用工业上广泛使用的RS485总线，RS485总线是美国电子工业协会（EIA）制定的平衡发送、平衡接收的标准异步串行总线，具有传输距离远、通讯速率高，抗干扰能力强，软硬件支持丰富与现场仪表接口简单，易于实现和扩展等特点，接口总线上可连接32个设备，加中继器后最多可达255个设备，因此完全满足该能源控制要求。控制系统框图如下：
图1控制系统结构图
该系统由一台主控上位机PC和一系列MARX发生器充电电源设备构成，由于环境电磁干扰较为严重，在选择通信介质时可优先采用光纤通信方式，通讯速率57.6kB/s，通讯距离可达1.2km，通过上位机（PC）发送参数及控制命令，给电容器充电到事先设定的电压值（0到100kV之间任意值）。在以上各子设备中，经常要用程控电源去控制MARX发生器的充电电压、充电速度。通过一台工控PC机灵活地控制多台充电电源，以达到控制各MARX发生器充电的目的。针对这一需要，采用带有RS485通信接口的具有线性升压功能的可编程交流电源，该电源内部自带单片机系统和看门狗定时器，每个电源赋予各自独立的地址码用以识别身份，同时它属于正弦波调压，可有效避免采用传统的采用可控硅调压方式时屡次损坏高压变压器的情况，使操作者能够方便灵活地对其进行控制。
每路Marx发生器充电部分包括程控电源、双极性高压变压器，分压器和接地装置等三部分，见图2所示，程控电源给高压变压器初级提供缓慢上升的电压，变压器高压侧经整流后给MARX发生器充电，电压检测是通过10000：1的高压分压器将分压后的信号送给程控电源内部A/D转换，经内部单片机处理，并与设定的电压值进行比较，比较后的结果用来实现自停控制，这样可有效防止通讯故障所造成失控现象。
图2Marx发生器能源部分线路图
3MARX发生器能源制过程
①程控电源接通供电电源时的输出为0伏，开关量输出为假（开路）。
②首先上位机发出各种设置参数到指定地址程控电源。如,上升时间、上升速度、保持时间、充电电压等。
③程控电源收到电压回传命令后，将两路模拟量的值传送到上位机。
④上位机发出启动指令后，指定地址程控电源的输出开始从0伏慢慢线性上升到设定值，保持到指定的时间后关断输出。当上位机发出所有电源都启动指令后，所有程控电源都启动。
⑤上位机发出立即停止指令后，指定地址程控电源的输出立即停止上升，保持到指定的时间后关断输出，当上位机发出所有电源都停止指令时，所有程控电源都立即停止。
⑥上位机发出接地打开指令后，指定地址程控电源的开关量输出为1，电磁铁吸合，当上位机发出所有程控电源的接地都断开命令时，所有程控电源的接地电磁铁都吸合。
⑦上位机发出接地指令后，指定地址程控电源的开关量输出为0，电磁铁释放，当上位机发出所有程控电源都接地时，所有程控电源的接地电磁铁都释放。
4监控软件设计
软件采用VisualBasic6.0编程，作出十分直观的人机界面，采用RS-485通信标准和上述的问答方式进行数据通信，通过上位机向串口读写数据，并通过光纤485总线将各种控制信息传送到现场的每路MARX充电子系统，上位机就可以监控网络上任何一台MARX能源了，予置数值可以分别显示在PC机软件窗口和单片机系统的予置数字表头上。同时，现场实测电压信号也可以实时显示在PC机的界面上。此设计界面直观，而且利于对现场信号进行实时监测。因此，采用本系统，大大提高了现场信号予置精度，对实验操作人员来说人机界面良好，简单易懂。
根据系统功能的要求，上位机需发送2种类型的命令：（1）同期命令，它由定时器触发引起，每隔一个定时周期发送1次，例如发往各充电单元的数据和状态回传命令；（2）非周期性命令，它由操作者按动相应命令按钮引起，非周期性发送。所有命令均采用ASCII码方式传送，为了防止通讯错误，各子机正确收到上位机发来的命令后返回相应的确认字符。
在VB6.0中使用了MSCOMM控件，用来实现串行通信。MSComm控件有很多属性，其中最基本的有以下几个：
Commport属性设置并返回通信端口号，用于指定使用PC机的哪一个串行端口。
Setting属性以字符串的形式设置并返回波特率、奇偶校验、数据位和停止位。
Portopen属性设置并返回通信端口的状态，用于打开或关闭端口。
Output属性用于发送数据，可以是文本数据或二进制数据。
Input属性从接收缓冲区返回和删除字符，用于接收数据。
本系统VB程序初始化上位机通信程序如下：
mPort=2；选串行端口2
MSComm1.Settings=“57600，n，8，1”''''设置通信参数
MSComm1.OutBufferSize=512''''设置发送缓冲区大小
MSComm1.OutBufferCount=0''''清除输出缓冲区
Mscomm1.Inputlen=0''''读入接收缓冲区全部字符
MSComm1.PortOpen=True''''打开串行端口
由于数据是动态接收，所以数据的处理也是动态进行,程序中使用了一个Timer控件，其命令发出与数据的接收均在Timer控件的定时期间进行，在Timer控件的定时期间依次调用模拟量和状态量返回子过程，同时监视是否有命令按钮按下，当按下某操作命令按钮时调用命令处理子过程，部分程序如下：
PrivateSubTimer1_Timer()
IFCmdPress=TrueThenCallSendCmd''''当按下某操作命令按钮时转入命令处理子过程
UpdateAI更新各模拟量数据的显示
UpdateDI更新各状态量
EndSub
PrivateSubsendCmd()
UpdateDO(Cmd)''''输出控制开关量
………
EndSub
5系统抗干扰问题
监控系统在工业中的应用越来越多，由于现场的电气环境比较复杂，容易形成各种干扰源，特别是在大电流、强脉冲实验环境中，因此研究解决系统抗干扰问题对确保系统的稳定运行有着非常的意义。
该系统中使用RS485总线，RS485总线是采用差分平衡电气接口，本身具有较强的抗电磁干扰能力，但在实际当中仍然会现一些问题，为此应注意以下几个方面：
（1）与远距离上位机通讯采用光纤传输，子机之间不方便采用用光纤传输时，应选择合理的网络拓扑结构。
（2）采用双绞线作为RS485传输线时，虽然对电磁感应噪声有较强的抑制能力，但对静电感应引起噪声的抑制能力较差，因此应选用带屏蔽的双绞线，同时双绞线的屏蔽层要正确接地。
（3）通过在总线两端加入匹配电阻的方法，解决信号反射问题
（4）系统的供电方式有两种：一种是集中供电方式，即电源都引自同一处，另一种是分布式供电，各子设备在安装位置附近取电源，从抗干扰效果的角度讲，应选择集中供电方式，这样可基本消除各处参考电位不等的情况。
6结束语
本文提出的主从分布式多机通信系统硬件电路简单，控制灵活。与其他语言相比，用VB语言实现上位机数据传送的优点是可方便地控制通信对象的选择，具有较大的灵活性，且编程容易。此外，由于RS485总线的通讯方式仍属于串行通讯方式，在通讯速度上有些偏低，在操作上表现为数据刷新时间稍微偏长，当系统子设备较多时，其控制的实时性不很理想，此时需对控制系统作进一步的改进。
篇2
教学目标 《计算机控制技术》教学目的是使学生从系统集成的角度掌握计算机控制系统的基本原理与设计方法，不但能够分析与应用、设计并实施满足实际工业生产需要的计算机控制系统，而且能够不断地根据已有的基础知识，迅速进行知识更新。
在专业课程体系中的定位 在浙江大学城市学院自动化专业的专业必修课中，《计算机控制技术》是讲述控制手段的一门必修课程，是自动化闭环控制系统的重要组成部分。
在专业能力培养中的定位 控制精度要求比较高的实际控制系统大多为闭环控制系统，在闭环控制系统中，计算机将作为一个重要的控制手段而存在，所以经典PID为代表的控制算法将成为《计算机控制技术》这门课程的重点研究内容，本课程将搭建以温度、电机和液位为主要控制对象的闭环控制系统，并完成对位置型PID、增量型PID、积分分离式PID、模糊控制等先进控制算法的学习。
与核心课程群中其他课程在知识体系与能力培养上的整体设计 随着现代化工业复杂性与集成化程度的增加，计算机控制技术已广泛应用于各个工业领域。因为《计算机控制技术》教学目的是使学生能够分析与应用、设计并实施满足实际工业生产需要的计算机控制系统，所以在教学内容方面主要讲述计算机控制系统的设计与实现相关的硬件、软件、控制策略、数据通信、网络技术、数据库技术等方面的理论知识与技术。包括计算机控制系统的基本概念与基础理论，控制系统的接口技术、数字通信与网络技术、软件技术，计算机控制系统中常用的控制策略，不同规模的计算机控制系统的设计范例，以及流程工业的计算机集成制造系统。
能力培养要求 借助本门课程的学习，培养学生了解计算机控制系统组成、分类、硬件及软件构成、控制算法等相关知识，使学生从系统集成的角度掌握计算机控制系统的基本原理与设计方法，不但能够分析与应用、设计并实施满足实际工业生产需要的计算机控制系统，而且能够不断地根据已有的基础知识，迅速进行知识更新。
实践教学要求 实践教学方面采取实验课与课外课程设计相结合的形式，实验课上主要学习组态监控软件在计算机控制系统中的应用，并以液位为控制对象，搭建以计算机为控制核心的闭环控制系统，通过特性调试，了解计算机控制算法在实际系统中的应用。课外则要求同学们完成以电机为控制对象的闭环控制系统的设计报告，深化学生对计算机控制系统的理解和掌握，完成理论到实践的转换。
作业及考核要求 《计算机控制技术》作业基本都要求网上提交，每个章节结束，都会按照讲授内容布置相应网上作业，要求学生按照规定时间完成。同时为了巩固学习效果，还会配备相应章节的网上在线测试题目。最后同学们要完成以电机为控制对象的闭环控制系统的设计报告。期末成绩的构成为到课率及课堂表现10%，平时作业和小测试10%，期中考试15%，设计报告15%，期末考试50%。
教学实施方案设计
教学内容组织 针对计算机控制技术综合知识比较多、专业性较强、不易理解的特点，具体从以下几个方面组织教学内容：
第一，准确把握课程的性质与作用。计算机作为闭环控制系统的一个重要控制手段，经典PID等算法讲解将成为《计算机控制技术》这门课程的重点研究内容，同时在搭建以温度、电机和液位为主要控制对象的闭环控制系统时，了解信号检测、信号传输、信号处理、信号显示等相关知识。
第二，突出学生综合能力的培养。在课程知识的讲授过程中，注意教育和启发学生用哲学的思想、辩证的观点来分析和思考问题，如主要矛盾与次要矛盾的转化、事物都是一分为二的道理等，健全学生的心智，提高学生综合素质。
第三，通过课程教学，教给学生现代科学研究的方法。以实际控制系统为主线，将设计方法、分析方法、算法编写等过程梳理清晰，将讲述内容集中在目前的工业生产现场的使用技术上。
教学策略 ①结合课程知识和社会调研以增强学生学习动力；②理清思路，从简到繁，强化计算机控制系统的理解和应用；③观看模型理解抽象闭环控制系统概念，加深学生对知识的掌握；④引导学生参与课堂教学，分组讨论促进学习主动性和能力齐头并进；⑤设计贯穿理论教学周期，通过实践加深学生对课程知识的理解和掌握；⑥加强课外辅导巩固学生对课程知识的掌握；⑦结合现代教学手段开展辅导。
结束语
篇3
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）38-0093-02
一、引言
计算机控制技术是结合自动控制技术、计算机技术、自动检测和传感技术、微电子等技术逐步发展起来的。随着该技术的发展和普及，控制系统趋向于利用计算机进行控制。计算机控制技术课程是自动化专业普遍开设的一门重要的专业课。自动化专业的学生或从事该专业的工程技术人员需要掌握分析设计与实现计算机控制系统的方法，并能完成控制系统的软件开发、系统安装与调试等[1]。上海电机学院定位为技术应用型本科教育，为了满足本校自动化专业培养人才的要求，在分析了该课程的实践性强的特点以及教学过程中存在的某些问题，从理论教学、实践教学及考核方式等方面进行了教学改革。
二、课程特点及课程教学中存在的问题
计算机控制技术课程安排在第6学期开设，该课程内容既是这些专业的学生毕业设计中要大量运用的，更是学生毕业后从事自动控制系统、智能仪器仪表和机电一体化产品的设计与运行中要长期应用的。在学完本课程后，学生应能根据不同的应用对象，运用离散控制理论，设计符合要求的计算机控制系统。由于该课程涉及的知识面和基础理论较广，具有较强的实践性，与专业课密切相关等特点。在授课中，教师应把有关课程的相关内容融合到该课程中，处理好与先修课程和后续专业课程的关系，形成系统的课程知识体系。
现有的“计算机控制技术”教材种类繁多，就涉及的内容而言，有的偏重于理论分析，有的以单片机为基础，介绍系统的硬件组成和应用软件开发[2]。受课时限制，学生很难全面掌握主要内容，制约了其提高自身应用该课程知识，完成系统的设计分析与安装调试能力。因此，学生在遇到实际问题时，由于缺乏面向工程实际经验，不能从问题本身分析，难以运用综合知识解决问题。这不符合我校应用型本科人才的培养目标。因此我们对该课程内容进行了一些研究与探讨。
三、课程教学改革的思路及对策
1.理论教学改革。（1）正确定位教学目标，优化教学内容。在课程内容设置上应以计算机在控制系统过程中涉及到的技术问题为主，突出实践性。计算机控制系统是一种建立在一整套完整的控制理论基础上的自动控制系统。在确定课程内容时需要考虑理论知识和深度，处理好计算机控制系统的理论知识与应用技术的关系。教师可以尝试选择一两个完整的应用实例，贯穿在整个教学过程中，让学生在开始阶段就对实际的计算机控制系统有感性认识，例如，一种计算机温度控制系统，学生学完第一章对这个系统进行定性分析，使学生对温度控制系统中各组成部分的作用以及系统的工作原理有初步的了解。学完离散控制系统的数学模型理论内容后，学生能够建立温度控制系统的数学模型；在学完控制算法和控制方法后，学生能够利用常用的控制算法或改进控制算法，实现对系统的设计和控制，并能借助于Matlab仿真工具进行建模与仿真；学生在学完计算机控制系统的相关内容后学生可以在实验室实现所设计的温度控制系统。学生在学习该课程的整个过程中，借助于一些应用实例逐步把理论知识转化为实际的系统，提高自己的系统设计与调试能力。（2）改进教学方法，建立以学生为中心的学习模式。启发式、互动式的教学方法易于激发学生听课的热情和积极性，达到加深理解的效果。在教学过程中应注重设计出启发学生思维的问题，尊重学生的主体地位。从工程实际中提出问题或从已有问题中提出新问题容易调动学生的学习积极性，满足学生解决实际问题的好奇心。教师应事先精心研究和设计在授课过程时何时提问，提什么问题。要能根据提出的问题启发学生进行问题分析与讨论，达到解决问题的目的[3]。（3）充分利用现代教育手段。灵活运用传统的黑板教学方法与多媒体等现代化手段，使教学内容易于理解，形象直观地呈现给学生。把自动化监控系统在工业生产现场的视频材料作为教学录像，使学生对计算机监控系统有初步的了解，并让学生感受理论知识的实际运用，扩大知识面。还可以采用Matlab等仿真软件设计一些算法、进行系统建模，增强学生解决实际工程问题的能力。例如，在讲授计算机控制规律如PID数字控制等理论性较强的内容时引入Matlab/Simulink仿真工具，可以把难以理解的理论知识通过仿真模型以图形化的方式向同学演示，从而增加教学信息量。学生可以利用Matlab/Simulink工具建立系统的数学模型，并进行仿真调试与结果分析，总结不同的控制规律对控制结果的影响。（4）鼓励学生探究式或研究性学习。探究式学习是学生在对课程有一定兴趣、带着了解问题或解决实际问题的愿望之后的一种自主性的学习方式。教师要充分发挥引领作用，以保证这种学习持续有效的进行。例如，在讲授PID控制算法及改进的PID控制算法问题后，以作业的方式指导学生学习有关控制技术和控制方法等方面的论文，进行理论推导及分析，对知识进行总结，并在课堂上讨论。通过阅读文献资料，学生会更加清楚地认识到计算机控制技术的应用领域，理解一个控制系统该如何建立，进一步提高学生的分析问题和解决问题的能力。
2.实践教学改革与创新能力的培养。该课程安排了8个课时的实验，在实验过程中注重仿真实验和实物操作相结合，培养学生的理论研究能力和思维能力。在实验教学过程中，发挥学生的主体作用，培养学生的自主学习能力。
实验教学内容的确定。实验内容主要分为验证性实验、设计性实验和综合性实验[4]。验证性实验主要有“A/D转换”、“数字PID控制算法的研究”等。通过此类实验让学生验证实验结果、理解相关的基本理论知识，从而培养学生的实验操作能力。设计性实验主要有“直流电机转速计算机控制”等，通过此类实验学生结合实验要求和条件，自行设计实验方案并加以实现。综合性实验主要有“水箱液位控制系统”等，通过此类实验，学生可运用掌握的综合知识、技能和方法进行的一种复合型实验[5]。
实验类型的改革。增大了设计性和综合性的实验[6]。学生设计并实现简单的控制系统，通过系统搭建和整体调试以提高运用综合知识的能力和动手能力。
增加实践教学环节。本课程增开了1.5周的课程设计，安排在课程教学结束后进行。可由4～5名学生组成一个团队，要求学生结合工程实际，设计完成一个完整的计算机控制系统。通过对计算机控制系统的设计、分析和调试，提高学生的实际应用能力和动手能力，为以后开展毕业设计以及从事实际工程设计、维护等工作打下良好基础。
3.多种考核方式考查学生的综合能力。为激发学生对该课程的学习兴趣，我们对原有的卷面考试和测验的考核方法及考核内容进行了完善，以利于创新精神培养和技术应用能力的提高。评价学生的总评成绩由三部分组成：平时成绩、实验成绩和闭卷考试成绩，比例为2∶2∶6。把课外作业、研究报告作为平时考核内容，增加实验成绩，以调动学生做实验的兴趣和学习主动性。
四、结束语
“计算机控制技术”是自动化专业的一门专业课。根据该课程的特点以及课程教学中存在的某些问题，从理论教学、实践教学和考核方式等方面进行了探讨。理论教学方法的使用效果良好，实践教学环节的改革也在不断地尝试。在教学过程中，结合多种教学方式，激发学生的学习兴趣，提高学生的动手能力和创新精神，增强学生综合运用知识的能力。
参考文献：
[1]陆锋，陈桂，林健.自动化特色专业控制类专业课程改革探讨[J].中国电力教育，2011，（13）.58-59，67.
[2]张向锋，刘军，丁斗章.《计算机控制技术》课程建设探讨[A]//第6届全国高等学校电气工程及其自动化专业教学改革研讨会论文集[C].2009年8月15-17日.
[3]陈桂，陆锋，宋丽蓉.计算机控制技术课程教学改革研究与实践[J].中国现代教育装备，2009，（3）：52-54.
篇4
中图分类号：G642.0 文献标识码：A
文章编号：1671-489X（2015）22-0012-03
1 引言
一个完整的计算机控制系统涉及信号检测、信号处理、控制策略的实现以及信号输出等多个环节，对应的计算机控制类课程则包括传感器技术、自动化仪表、计算机控制技术、微型计算机原理、PLC技术及应用、现场总线控制系统等，详细讲述了传感检测系统、变送传送系统、工业控制计算机、数字控制算法、驱动执行以及控制结构设计等知识，基本涵盖了计算机控制系统组成的硬件工具（PLC、单片机等）、软件工具（梯形图、汇编语言、C语言等）、检测传感知识（传感原理、仪器仪表等）、方法策略类（各种控制算法、逻辑控制策略等）等各个方面。计算机控制类课程是自动化专业本科学习的核心内容，旨在面向工程实际需求，培养学生在控制理论的工程应用和实现等方面的能力。通过这类课程的学习，学生在面对控制任务时，能够从仪表选型、控制方案的确定、系统结构以及实现等多方面综合考虑，从而构建计算机控制系统。
显然，随着计算机的大量普及以及数字控制技术的发展，计算机控制类课程在自动化专业的教学和学习中将会越来越重要。但是在教学和指导研究生新生过程中通常发现，自动化专业的学生往往会产生这样的疑惑：“学了这些计算机和控制类的知识，我到底能做什么？”并且，学生无法抓住计算机控制类课程的学习重点，学习的过程中通常会偏向于计算机控制中计算机的学习，包括编程语言、工业控制计算机等工具类知识的学习，偏离了“控制”的主题。
计算机控制类课程的教学是一个系统工程，课程改革应该从系统的高度，而不是局限于某门课，去协调处理课程体系，并进行整体优化，方能去繁就简，把握课程的核心与实质[1]。目前，清华大学进行了计算机控制技术综合实验的教学改革[2]，北京航天航空大学提出计算机控制技术本硕一体化教学方法等[3]，国外自动化专业出现经典教材《现代控制工程》，其综合了自动控制原理、现代控制理论以及后现代控制理论等多门课程，这些都表明从课程体系高度去优化和重新设计教学内容已经成为趋势。正如清华大学本科教学改革目标所言：学科发展和课程设置要进一步向学科的交叉与综合背景下通识教育的方向转变；教学方式要进一步向知识传授与探索相结合，师生互动、教学相长，并以调动学生自主学习、激发学生求知欲和创造性为主要目标的教学方式转变。计算机控制类课程的教学也必然向建设一个有利于学生整体掌握课程体系，从而能够实现自主性学习、尽早参与研究工作、学习和研究并进的教学框架方向发展。
2 教学中存在的问题
细究本科学生在学习计算机控制类课程中遇到的困惑和迷茫，认为计算机控制类课程的教学存在如下问题。
计算机控制类课程体系思想的缺乏 根据国内众多著名高校和本校自动化专业的课程大纲，各门计算机控制类课程往往自成一体，大多以学生能够熟练掌握本门课程的知识点为培养目标，模糊了计算机控制类课程体系的整体脉络，难免会有所局限，容易使学生产生认识不清的问题。简单地讲，计算机控制类课程就是教会学生实现计算机控制系统，但是由于涉及的知识点和课程较多，时间跨度较长，因此如果没有明确的课程体系思想，很容易使学生淹没在某个旁枝末节的支流中。目前，国内有一部分教师认识到这一点，并努力从教材内容上进行改革。比如清华大学王锦标教授等编写了计算机控制系统教材等，从工程实际出发，介绍计算机控制技术的实现。
教材和教学内容的衔接问题 计算机控制类课程之间存在紧密的联系，往往无法对课程进行硬性的划分。比如计算机控制技术与现场总线控制系统两门课就很难划分，但是教材的编写者相互之间不可能进行协调，各自编写的出发点也不同，使得教材内容往往存在相当部分的重叠。另一方面，教学课程体系思想的缺乏也导致各门课程的授课内容可能存在重复过多，或者缺乏衔接，致使学生无法融会贯通。国内仅计算机控制技术这门课，就出现很多内容差别很大的教材，至于各课程教材之间内容的重叠现象更是普遍存在，给教师的授课和学生的学习都带来困难。
实践教学缺乏整体环节 计算机控制类课程的实践教学通常侧重于原理的验证或者工具的掌握，条件好的学校采用实物进行，而条件差的则只能通过MATLAB仿真，欠缺系统性的实践环节[4]，从理论到理论的应用联系不够。比如目前很多学生没有弄清楚自动化专业最重要的专业基础课――自动控制原理，与计算机控制技术之间的联系。随着国内各种工具类竞赛项目的兴起，工具类课程逐渐在自动化专业学生的应用环节中占据重要地位，从而出现实践环节与自动化专业基础知识的脱节现象。并且，已有的课程设计实践环节也往往只是针对某门课，缺乏整体实践环节，使学生无法从全局去了解和掌握计算机控制系统的设计与实现，因此产生诸如前面的疑惑也就不足为怪了。
3 教学内容优化和改进
通过计算机控制类课程体系的整体优化，解决学生对专业核心课程脉络不清晰的问题，以及教师单兵作战的问题。通过整合课程内容，并将计算机控制技术与现场总线控制系统融合为一门课，解决计算机控制类多门课程内容交叉、重复，部分内容不适应培养目标要求等问题。将理论和应用相结合，通过基本性实验教学、课程设计、毕业设计等实践活动，解决普遍存在的重理论、轻实践的问题。
基于项目引导或任务引导原则[5]，以行业特色或地方经济实际需要为背景，以自动化应用技术为主线，以通识教育与专业技术教育结合，主要围绕计算机控制类课程体系的整体优化，以“系统理念”为主线的课程内容的整合，基本性实验教学、课程设计、毕业设计实践活动的改革等展开工作，做到三个“突出”。
整体优化计算机控制类课程体系，突出“主线” 课程的安排按照计算机控制系统的自然顺序进行，改变以往按照课程重要程度的安排方式。旧的课程体系下，计算机控制类各课程独立设置，设置时间和设置内容的逻辑依据性较弱。通常，本科生一、二年级为通识教育，安排基础类的课程，比如数学类、语言类以及电子技术类等，为后面的专业学习打基础；而大三以后为专业教育，考虑到学生保研选拔、学生实习等多方面的因素，专业课无形中会按照课程的重要程度安排：大三开设专业基础类的课程，比如自动控制原理、电机与拖动、计算机控制技术、PLC、传感器技术等；还剩下一些专业性很强的课程则放到本科大四上半学期，比如现场总线控制技术、现代控制理论、智能控制等。如此，计算机控制类的课程顺序上存在一定的颠倒，比如平行开设计算机控制类的课程无法实现知识上的渐进，给学生的学习带来困难。而且计算机控制类课程缺乏一门统领性的课程，使学生在进入计算机控制类课程学习前，能够对计算机控制类课程有个整体的认识，帮助学生理清该类课程的脉络，从而避免直接进入盲人摸象式的细节教育。
为了避免上述问题，在课程的安排上遵循工程上计算机控制系统的设计流程，按从系统框架到细节的顺序，突出计算机控制系统的主线，辅以实现控制系统的工具和手段。具体地，为保证学生能够对计算机控制以至自动化专业有所了解，在大一阶段开设新生研讨和专业前沿课，就自动化专业课程主要是计算机控制类课程的整体应用进行普及教育，在加强学生对计算机控制的整体认识的同时，培养学生的兴趣。计算机控制技术作为计算机控制类课程的核心课程，在自动控制原理课程结束后即安排，突出两者之间的联系；然后围绕这门课，先从信号的检测和仪表选型等方面安排课程。而工具类的课程之间没有主次之分，统一安排在一学期，最后安排现场总线控制系统，从结构和系统上将前面的课程贯穿起来。因此，计算机控制类课程的脉络是：专业前沿和新生研讨课计算机控制技术传感器技术、自动化仪表单片机技术、PLC及其应用、微机原理等现场总线控制系统。
通过整体优化计算机控制类课程体系，一是让学生对专业类课程有清晰的脉络，提高学习效率，认清各门课程；二是让教师之间形成团队，进行研究型大学计算机控制类课程体系的研究工作，提出适应21世纪要求的培养模式。
整合课程内容，突出“系统” 计算机控制涉及的课程较多，广义的计算机控制系统包括检测、算法以及系统的结构等计算机控制类课程的全部内容。因此，各门课之间很难独立分割，几乎所有的计算机控制系统的教材都会有部分内容讲解信号的检测以及控制系统的结构，而现在这些内容又单独成课；反过来，很多现场总线控制系统以及自动化仪表的教材也往往含有部分计算机控制系统的内容。另一方面，教师在讲解某门课时，为了使学生融会贯通，课程之间适当的衔接也十分必要，但是如何把握衔接的度是关键。因此，如何整合课程内容是计算机控制类教改的重点。
针对计算机控制类课程间教学内容的安排问题，为了让学生掌握计算机控制类课程的核心知识，激发学生的学习兴趣，以工程上计算机控制系统为引领，将相关专业课程有机结合在一起，既注意各自的特点，又强调内部的联系，实现课程内容的系统化。在系统框架下，计算机控制技术侧重于与自动控制原理的衔接，并引入现代控制理论部分的内容，传授学生关于通过计算机实现控制理论的算法，让学生了解控制系统的理论和策略基础；传感器和自动化仪表实现计算机控制系统的信号检测与自动化仪表，在系统思想的引领下，这两门课与其他课程的重叠较少，在举例应用中，将各种仪表与信息检测置于计算机控制系统的大框架下即可，并且关于仪表之间的通信与连接部分的内容略掉；PLC、单片机等工具类的课程，核心授课内容设置为讲授控制系统中变量的采集与处理，以及各种控制算法的实现等；现场总线控制系统则从宏观上构建学生的系统观，并最终实现计算机控制类课程的综合，侧重于各种工业常用通信协议的讲授。在现代教育教学思想的指导下，遵循系统科学的整体性原理，将计算机控制系统类课程涉及的主要内容融为一个整体。
加强实践教学，突出“综合” 实践起到巩固理论知识的作用，创新源于实践。如何将理论知识和应用有机结合起来，形成良性互动，是实践教学改革的重点。特别的，计算机控制系统的一大特点是系统，但是计算机控制类课程又单独成课，各自都有相关的实验，这些实验都是针对该门课具体的知识点设置，很难在实验中将计算机控制类课程的内容融为一体。
通过基本性实验教学、专题性课程设计、工程应用性毕业设计等环节，从培养学生基本、综合和自主实践能力出发，并按研究型大学培养目标和新的课程体系要求，构建新的实践能力培养体系。该体系中，各门课的实验还是针对该课的基本知识点，但是增加了专题性的课程设计，并且实现开放式的课程设计方式，使学生在计算机控制的大框架下可以自主选题，然后利用课余时间自主完成课题任务，不再单独占用上课时间。与传统课程设计不同，该课程设计最大的特点是针对计算机控制类课程的综合设计，突出知识点的综合应用。而且在学生毕业设计的设置上，加大工程应用性的比例，鼓励学生进行计算机控制类实际项目的开发与设计。
4 教学方法改进
与教学内容的优化与改进相适应，在教学方法上主要进行如下改进。
1）以计算机控制系统为主线，从应用角度出发，密切结合工业自动化实践，以主讲教授为龙头，成立系列课程教研组，组织教师进行调研、讨论，将计算机控制系列课程融为一体，相互衔接、相互连贯，重新制订合理的教学计划和大纲、实验计划和大纲、综合课程设计的计划和大纲等，并聘请校内外专家进行评审。
2）在加强学生对课程之间的知识联系方面有如下举措。
①组织学术造诣深厚的教授给大一新生讲授学科前沿和新生研讨课，加强学生的思辨能力，同时建立学生计算机控制的系统思想。
②在大二充分利用学院国家电子类大学生实践基地平台，组织学生进行大学生创新项目的实践；大二的学生作为大三学生的助手，建立计算机控制系统实际应用的感性认识。
③在大三后则利用学生参观实习的契机，让学生了解实际工厂计算机控制系统的构成，并通过国际工业自动化展，了解计算机控制系统在各行各业中的应用以及最新发展趋势。
3）在加强综合实验方面主要采用如下措施。
①依托相应课程，优化基本性实验教学内容，对原有实验内容进行调整和更新，精选内容先进、具有代表性的教学内容和实验项目。
②加大综合性、设计性实验的比重，根据实际情况开设选择性实验，充分发挥有实践经验教师的特长，以项目为引导，给出项目的要求，不限定知识范围，让学生应用所学的计算机控制知识，根据项目成本、项目技术要求等工程要求，自主选型，并自主完成项目的计算机控制系统，给学生最大的发挥空间。
③在代表性课程的考核环节，如现场总线控制，增加该课程的课程设计环节。在该环节，教师不限定题目，学生可以根据自身的经历或者生活体验，发挥自主想象的空间，自主选题，并做出控制系统实物。另一方面为增加对控制系统的认识，学生需要就系统方案的设计、功能等方面进行说明或演示。在此过程中一切以学生为主，给学生配备教师顾问组，由多名教师组成，学生可以根据需求自主寻求教师的意见。除此之外，教师仅需要对学生的作品进行评价。
④在毕业设计环节，对毕业设计进行分类要求。在侧重于工程设计类的毕业设计中给学生一定的经费，让学生实现设计的实物并演示；而在侧重于论文类的毕业设计中，设计与科学研究相结合，引领学生进入较前沿的理论研究中去，拓宽学生专业知识面。
5 结语
由于课程多、跨度大、课程间相关性强，并且课程间内容重叠，计算机控制类课程的“教”和“学”都存在困难。本文以工程上一个完整的计算机控制系统为引领，分别从教学内容和教学方法的优化上给出教学改革方法。在教学内容上，对各课程教学内容进行整合，做到突出“主线”脉络，突出“系统”架构，突出“综合”实践；在教学方法上，对应教学内容的改革，通过改革教学大纲、教学计划和实验计划，使计算机控制类课程相互衔接，并借助学院国家级创新基地平台，以及增加新生研讨课、学科前沿课和课程实习环节，再依托现场总线控制系统，结合综合设计环节，加强学生的综合实践环节。通过上述改革，加强学生对计算机控制系统中“控制”和“系统”的认识，既增加学生对计算机控制类课程理论知识的理解，又培养学生综合应用计算机控制类知识的实践能力，效果明显。■
参考文献
[1]张德江，于微波，贾文超.教学与教研互动教法与学法共融：“计算机控制系统”国家精品课建设的体会[J].中国大学教学，2007（10）：29-31.
[2]丁冬花，赵雁南.计算机控制系统综合实验课简介[J].实验技术与管理，1994，11（1）：51-52.
[3]张平，夏洁，周锐，等.建设独具特色的“计算机控制”精品课程[J].电气电子教学学报，2009（31）：143-145.
篇5
0 引言
现代科学技术的发展极大地推动了机械工业领域的变革,同时给相关生产产业带来了巨大的影响,提高了生产水平和技术。随着各种技术之间相融合的发展,以计算机电子技术、机械技术为核心的机电控制领域将给工业及科研等领域带来更多的实际应用。
1 计算机技术与机电控制技术的发展概况
1.1 计算机控制理论的形成与技术的发展
忽略数字信号的量化效应,可以将计算机控制系统看成采样控制系统,在这一系统中,将其中连续的环节离散化,则整个系统又可看成由不同的离散系统构成。计算机控制理论的发展主要是将采样理论、差分方程、变换理论、状态空间理论和系统辨识自适应控制等理论综合应用到控制技术中,使计算机控制系统有了初步发展。对于结构复杂、时变的非线性系统,控制系统则融入了鲁棒控制、模糊控制、预测控制等多种新型理论,逐步形成了工业过程控制系统的一个新方向。
自世界第一台电子计算机问世后,计算机首先被用来自动检测化工生产过程的过程参量并进行相关的数据处理,同时也研究了计算机的开环控制。到二十世纪六十年代,出现了用于过程控制的计算机,实现了直接数字控制。后经集中式计算机控制系统发展到现在的以微处理器为核心的分层式控制系统控制,通过计算机对生产过程进行集中监视、操作和管理控制等。伴随着计算机处理器等技术的发展,计算机控制技术也随之发生相应的变革,最终应用到工业生产中并对其产生巨大影响。
1.2 机械和电子控制技术的发展和现状
在生产、科研等诸多领域里,有大量的物理量需要按某种变化规律进行控制。在二十世纪三十年代之前,工业生产多处于手工操作的状态。最初采用基地式仪表控制压力温度等在一恒定范围内,初步有了对工业生产的机械控制实践。随着电子技术的迅速发展和计算机控制系统的出现,直接实现了工业生产中各参量和过程的数字控制。计算机的微型化使控制技术更加智能化,同时将机械、电子、计算机技术和控制技术有机结合的机电一体化技术也得到迅猛发展,且越来越被广泛的应用到各生产领域。目前主要形成并应用的机电控制技术主要有PID控制,PID是经典控制理论的代表,它吸收了智能控制思想并利用计算机的优势,形成了自适应PID和非线性PID等更利于控制的变种PID控制器。另外还有模糊控制(FLC)、变结构控制等,均随着计算机领域的发展在不断地拓宽。
2 机电一体化的发展及在工业上的广泛应用
2.1 机电一体化的简介和生产应用
机电一体化是指在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术,将机械装置与电子化设计及计算机软件系统集合起来所构成的系统总称,综合运用机械技术、微电子技术、计算机技术、电力电子技术等对各生产领域的控制过程进行监督操作。它主要应用领域有数控机床,通过相应的数控技术,在工业操作上结构、功能、操作精度上都有明显的提高。采用多CPU和多主线的体系结构,丰富了数控功能,也提高了生产效率。
柔性制造系统的应用是计算机技术和制造系统在机电控制工业的应用,是计算机化的制造系统。它主要由计算机、数控机床、自动化仓库等组成。在工业上,它可以随机地、按量地按照装配部门的要求,生产其能力范围内的任何工件,更适用于多品种,小批量等的离散零件的批量生产。
交流传动技术的发展也是随着电子技术和计算机技术的发展在工业上有了重要的应用,尤其是在钢铁工业中,使复杂的矢量控制技术得以实现,无论是大容量电机还是小容量电机现均可使同步电机或者异步电机实现可逆滑调速。也使交流传动系统在轧钢生产中得到广泛的应用。
可编程控制器(PLC)是集计算机技术和自动控制化技术于一体的新型控制系统。这一系统解决了工业控制系统中大量开关控制的问题,逐渐取代了耗能多、故障率高的继电器控制系统。随着PLC技术的进步,其应用领域更是不断扩大,可采集存储数据,还可对控制系统进行监控。PLC能编制各种各样的控制算法程序,完成闭环控制。这种过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。此外,随着工厂网络自动化的发展,PLC可实现通信及联网功能,更有助于工业生产的控制过程的监控。如今,PLC技术已经被广泛应用于冶金、石油、化工、建材、机械制造、电力、汽车、轻工、环保以及文化娱乐等各行各业。
2.2 计算机在机械和电子控制产业的应用实例
计算机技术和机械电子控制技术一体化的有机结合,不断使相关的新技术应用到更多的领域中去,这些应用到的领域已经不再局限于工业的生产,更多技术是切身关系到我们日常的工作和生活。下面举几个具体实例来介绍计算机技术和机电控制相结合的实际应用。
PLC实现了机械手移动工件的控制过程。随着世界经济和技术的发展,人类活动的范围不断扩大,机器人的应用正迅速向社会生产和生活的各个领域扩展,并从制造领域转向非制造领域,各种各样的机器人产品随之出现。随着机器人的生产和大量应用,很多领域,许多单一、重复的机械工作由机器人(也称机械手)来完成。工业机器人是一种能进行自动控制的、可重复编程的、多功能的、多自由度的、多用途的操作机,广泛采用工业机器人,不仅可提高产品的质量与产量,而且对保障人身安全,改善劳动环境,减轻劳动强度,提高劳动生产率,节约原材料消耗以及降低生产成本有重要意义。与计算机及网络技术相结合应用的工业机器人的广泛使用正在日益改变着人类的生产和生活方式。
农业方面,机械作业过程中驾驶室内的仪表盘正迅速由电子监视仪表取代并逐步由单一参数显示方式向智能化信息显示终端过渡,以此来改善人机交互界面。这种智能化显示终端又被称为虚拟化仪器显示终端(Virtual Display Terminal),它代表了当代仪器与控制装置发展的主流方向。它可通过屏幕任意选择显示机组中不同部分的终端信息,在屏幕上按操作者的需求,调用数据库信息,显示数据、图形、语音等多媒体信息。另外,还可以将数据信息动态存入类似信用卡尺寸大小的高密度智能化数据存储卡,将农业作业过程的数据信息通过智能卡带回办公室,由计算机应用高级软件进行处理。也可以将管理者的决策和操作指令通过智能卡传送到拖拉机上的智能控制终端,实现自动控制农机的操作。
PLC在自动售货机中的应用。自动售货机通过顾客选择商品开关,投入的硬币值由PLC驱动数码管显示,经过光传感器识别,通过判断,进行下一步操作,经过PLC的系统控制和信号输出完成售卖过程。计算机技术和机电自动控制在自动售货机中的这项应用极大方便了人们的生活,也使PLC的应用更加广泛。
交通信号灯系统也是微机软件应用到电子控制系统中的典型实例。通过主要应用PLC技术控制十字路口的信号灯动作。准确无误的完成信号灯的变灯动作来控制时间,这项应用更是极大方便了人们日常生活工作的出行。
电脑横机中计算机技术的应用给机械编织行业带来了巨大的变革。现在的电脑横机是一种涉及到计算机、机械、电子、控制等诸多领域的复杂系统。电脑横机的编织是一个极其复杂的过程,最初的横机是手动横机,只能胜任比较简单的编织过程。随着计算机技术应用到电脑横机中,通过电脑的自动控制,设计人员可对编织花型进行数字化设计,通过计算机数字直接控制机械的退圈、垫沙、脱圈、弯沙等相应的机械编织动作,由计算机指令控制系统完成整个设计的编织,极大地提高了工业生产效率。
与机电一体化相关的技术还有很多,并且随着科学技术的发展,各种技术相互融合的趋势将越来越明显,以机械技术、微电子技术的有机结合为主体的机电一体化技术是机械工业发展的必然趋势。
3 总结
在机械生产领域,电子技术和计算机技术的融入发展,机电一体化的形成是机械工业中的重要变革。通过不断发展的计算机技术,使机电一体化相关的技术在诸多领域中得到了广泛的应用。
参考文献:
[1]张东宝,工程机械与控制技术[M].筑路机械与施工机械化,2007.
马增强等,数据采集系统的研究,微计算机信息,1998.
王立新,浅谈数控技术的发展趋势[J].赤峰学院学报,2007.
篇6
0 引言
现代科学技术的发展极大地推动了机械工业领域的变革,同时给相关生产产业带来了巨大的影响,提高了生产水平和技术。随着各种技术之间相融合的发展,以计算机电子技术、机械技术为核心的机电控制领域将给工业及科研等领域带来更多的实际应用。
1 计算机技术与机电控制技术的发展概况
1.1 计算机控制理论的形成与技术的发展
忽略数字信号的量化效应,可以将计算机控制系统看成采样控制系统,在这一系统中,将其中连续的环节离散化,则整个系统又可看成由不同的离散系统构成。计算机控制理论的发展主要是将采样理论、差分方程、变换理论、状态空间理论和系统辨识自适应控制等理论综合应用到控制技术中,使计算机控制系统有了初步发展。对于结构复杂、时变的非线性系统,控制系统则融入了鲁棒控制、模糊控制、预测控制等多种新型理论,逐步形成了工业过程控制系统的一个新方向。
自世界第一台电子计算机问世后,计算机首先被用来自动检测化工生产过程的过程参量并进行相关的数据处理,同时也研究了计算机的开环控制。到二十世纪六十年代,出现了用于过程控制的计算机,实现了直接数字控制。后经集中式计算机控制系统发展到现在的以微处理器为核心的分层式控制系统控制,通过计算机对生产过程进行集中监视、操作和管理控制等。伴随着计算机处理器等技术的发展,计算机控制技术也随之发生相应的变革,最终应用到工业生产中并对其产生巨大影响。
1.2 机械和电子控制技术的发展和现状
在生产、科研等诸多领域里,有大量的物理量需要按某种变化规律进行控制。在二十世纪三十年代之前,工业生产多处于手工操作的状态。最初采用基地式仪表控制压力温度等在一恒定范围内,初步有了对工业生产的机械控制实践。随着电子技术的迅速发展和计算机控制系统的出现,直接实现了工业生产中各参量和过程的数字控制。计算机的微型化使控制技术更加智能化,同时将机械、电子、计算机技术和控制技术有机结合的机电一体化技术也得到迅猛发展,且越来越被广泛的应用到各生产领域。目前主要形成并应用的机电控制技术主要有PID控制,PID是经典控制理论的代表,它吸收了智能控制思想并利用计算机的优势,形成了自适应PID和非线性PID等更利于控制的变种PID控制器。另外还有模糊控制(FLC)、变结构控制等,均随着计算机领域的发展在不断地拓宽。
2 机电一体化的发展及在工业上的广泛应用
2.1 机电一体化的简介和生产应用
机电一体化是指在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术,将机械装置与电子化设计及计算机软件系统集合起来所构成的系统总称,综合运用机械技术、微电子技术、计算机技术、电力电子技术等对各生产领域的控制过程进行监督操作。它主要应用领域有数控机床,通过相应的数控技术,在工业操作上结构、功能、操作精度上都有明显的提高。采用多CPU和多主线的体系结构,丰富了数控功能,也提高了生产效率。
柔性制造系统的应用是计算机技术和制造系统在机电控制工业的应用,是计算机化的制造系统。它主要由计算机、数控机床、自动化仓库等组成。在工业上,它可以随机地、按量地按照装配部门的要求,生产其能力范围内的任何工件,更适用于多品种,小批量等的离散零件的批量生产。
交流传动技术的发展也是随着电子技术和计算机技术的发展在工业上有了重要的应用,尤其是在钢铁工业中,使复杂的矢量控制技术得以实现,无论是大容量电机还是小容量电机现均可使同步电机或者异步电机实现可逆滑调速。也使交流传动系统在轧钢生产中得到广泛的应用。
可编程控制器(PLC)是集计算机技术和自动控制化技术于一体的新型控制系统。这一系统解决了工业控制系统中大量开关控制的问题,逐渐取代了耗能多、故障率高的继电器控制系统。随着PLC技术的进步,其应用领域更是不断扩大,可采集存储数据,还可对控制系统进行监控。PLC能编制各种各样的控制算法程序,完成闭环控制。这种过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。此外,随着工厂网络自动化的发展,PLC可实现通信及联网功能,更有助于工业生产的控制过程的监控。如今,PLC技术已经被广泛应用于冶金、石油、化工、建材、机械制造、电力、汽车、轻工、环保以及文化娱乐等各行各业。
2.2 计算机在机械和电子控制产业的应用实例
计算机技术和机械电子控制技术一体化的有机结合,不断使相关的新技术应用到更多的领域中去,这些应用到的领域已经不再局限于工业的生产,更多技术是切身关系到我们日常的工作和生活。下面举几个具体实例来介绍计算机技术和机电控制相结合的实际应用。
PLC实现了机械手移动工件的控制过程。随着世界经济和技术的发展,人类活动的范围不断扩大,机器人的应用正迅速向社会生产和生活的各个领域扩展,并从制造领域转向非制造领域,各种各样的机器人产品随之出现。随着机器人的生产和大量应用,很多领域,许多单一、重复的机械工作由机器人(也称机械手)来完成。工业机器人是一种能进行自动控制的、可重复编程的、多功能的、多自由度的、多用途的操作机,广泛采用工业机器人,不仅可提高产品的质量与产量,而且对保障人身安全,改善 劳动环境,减轻劳动强度,提高劳动生产率,节约原材料消耗以及降低生产成本有重要意义。与计算机及网络技术相结合应用的工业机器人的广泛使用正在日益改变着人类的生产和生活方式。
农业方面,机械作业过程中驾驶室内的仪表盘正迅速由电子监视仪表取代并逐步由单一参数显示方式向智能化信息显示终端过渡,以此来改善人机交互界面。这种智能化显示终端又被称为虚拟化仪器显示终端(Virtual Display Terminal),它代表了当代仪器与控制装置发展的主流方向。它可通过屏幕任意选择显示机组中不同部分的终端信息,在屏幕上按操作者的需求,调用数据库信息,显示数据、图形、语音等多媒体信息。另外,还可以将数据信息动态存入类似信用卡尺寸大小的高密度智能化数据存储卡,将农业作业过程的数据信息通过智能卡带回办公室,由计算机应用高级软件进行处理。也可以将管理者的决策和操作指令通过智能卡传送到拖拉机上的智能控制终端,实现自动控制农机的操作。
PLC在自动售货机中的应用。自动售货机通过顾客选择商品开关,投入的硬币值由PLC驱动数码管显示,经过光传感器识别,通过判断,进行下一步操作,经过PLC的系统控制和信号输出完成售卖过程。计算机技术和机电自动控制在自动售货机中的这项应用极大方便了人们的生活,也使PLC的应用更加广泛。
交通信号灯系统也是微机软件应用到电子控制系统中的典型实例。通过主要应用PLC技术控制十字路口的信号灯动作。准确无误的完成信号灯的变灯动作来控制时间,这项应用更是极大方便了人们日常生活工作的出行。
电脑横机中计算机技术的应用给机械编织行业带来了巨大的变革。现在的电脑横机是一种涉及到计算机、机械、电子、控制等诸多领域的复杂系统。电脑横机的编织是一个极其复杂的过程,最初的横机是手动横机,只能胜任比较简单的编织过程。随着计算机技术应用到电脑横机中,通过电脑的自动控制,设计人员可对编织花型进行数字化设计,通过计算机数字直接控制机械的退圈、垫沙、脱圈、弯沙等相应的机械编织动作,由计算机指令控制系统完成整个设计的编织,极大地提高了工业生产效率。
与机电一体化相关的技术还有很多,并且随着科学技术的发展,各种技术相互融合的趋势将越来越明显,以机械技术、微电子技术的有机结合为主体的机电一体化技术是机械工业发展的必然趋势。
3 总结
在机械生产领域,电子技术和计算机技术的融入发展,机电一体化的形成是机械工业中的重要变革。通过不断发展的计算机技术,使机电一体化相关的技术在诸多领域中得到了广泛的应用。
参考文献:
[1]张东宝,工程机械与控制技术[M].筑路机械与施工机械化,2007.
[2]马增强等,数据采集系统的研究,微计算机信息,1998.
[3]王立新,浅谈数控技术的发展趋势[J].赤峰学院学报,2007.
篇7
Abstract： Along with the development of modern industry， it has become increasingly important to cultivate high-grade engineers. In order to cultivate innovative and practiced， high-grade engineering talents with international competitiveness， to improve the future sustainability for the development of our students， as a teaching reform for the course “Computer Control Systems”， we reorganized the course contents and implemented teaching-in-English. Meanwhile， the practical abilities and integrative abilities of students were highly enhanced by implementing in-course labs， student projects， and University-Enterprises Cooperation activities.
Keywords： high-grade engineers，sustainability for the development of students，Computer Control Systems，teaching-in-English， University-Enterprises Cooperation
近年来，能源、动力等各行业在向着大型化、自动化、高效化、节能化、环保化的方向加快发展，相关的控制工程要求也越来越复杂。这些行业高层次自动化专业技术人才对计算机控制先进应用技术的掌握需求也更为迫切。为此，作为电气工程及其自动化类专业四年级上学期专业主干课程，我校（上海应用技术学院）开设了计算机控制系统（Computer Control Systems），它也是自动化专业的核心课程。
《计算机控制系统》综合了计算机控制系统的控制理论和先进的应用技术，因此是一门理论与实践密切联系的课程。关于该课程的教学展开及教学改革，许多高校都进行了有益的探索[1-5]。目前，国际上几乎所有研究型院校在本科高年级或者研究生学习阶段都开设有本课程。传统上，在这些高校中，本课程往往更多地偏重于理论内容。
近几年来，为了突出培养具有创新精神、实践能力和国际竞争力的新型高层次应用技术人才，我们在上海市教委开展的“上海高校示范性全英语教学课程建设项目”、本校开展的“校企合作课程建设项目”等的支持下，对本课程的教学进行了一系列改进研究[6]，下面展开谈谈我们在教学改革中的体会。
1、优化教学内容，注重学生可持续发展力
（1）理论与实践平衡发展
作为应用技术大学，与前面提到的传统教学内容更偏重甚至只注重高深的理论有所不同，过去我校的《计算机控制系统》理论部分比较浅显，更为偏向技术应用。这是我校该课程的一个特色。相应的，对于一些重要的基础理论知识（例如采样定理），往往只讲结论。然而，在几年的教改探索与实践中我们发现，这样的点到即止，容易造成学生知其然而不知其所以然的现象。而另一方面，一些偏技术应用的内容，可能会在授课时讲过部分或全部，在课内实验或课程配套的学生项目中又会重复讲到。因此，为促进学生的可持续发展，我们对课程的理论与实践内容作了进一步的调整与平衡，适当增加了对基础理论的讲解，增加一些相关背景知识（例如，在讲采样定理时，加讲频率混叠等相关知识），让学生在了解了理论的来龙去脉后，再讲应用，一则容易理解，同时也更加深了他们的印象，学习效果明显。
（2）多方位提高学生综合能力
在教学过程中，为了让学生对所学知识有直观生动的理解，除了举一些实例外，配合仿真演示也是很有效的手段。例如：学过PID控制及各种改进方法，史密斯预估控制等控制策略后，在课堂上搭建仿真模型，进行演示、比较不同控制策略的效果，以促进学生对课程内容的更好理解。在仿真软件的选取上，我们选择了开源软件SCILAB，这也是近年来在包括德国、法国等许多欧美国家的高校中更为常用的仿真软件。对于学生将来的实践以及工作而言，在能用计算机进行控制的同时，能用计算机进行仿真无疑也是个实用的辅助能力。虽然对仿真分析软件（如Matlab）的使用学习有另外作为选修课开设，但许多同学或者因为时间关系，或者因为兴趣关系，并不会选修，之前对这方面知识的接触也不多。由于本课程在内容设置上更多侧重于介绍组态软件等工业应用软件，没有专门课时让学生系统学习计算机仿真软件。但是，通过采用在课堂上当场进行模型搭建、仿真演示，同时配合简单的讲解，不断地潜移默化间，学生还是掌握了一定的计算机仿真能力，综合能力得到了提高，同时也为有需要的学生将来的进一步研究深造打下了基础。
（3）增强国际竞争力
计算机控制系统本身涉及大量不断推出的前沿技术，其中许多来自于欧美发达国家。这在未来的工作中，对学生的国际竞争力提出了较高的要求。首先他们要在具有较高的英语应用能力的基础上，熟练掌握计算机控制系统的专用术语词汇。他们不但要能适应国际化的工作环境，还需要有能力不断地直接更新、学习这些日新月异的新技术。
为此，作为本课程改革的一部分，我们把英语教学引进了课堂中，与许多欧美国家的高校一样，采用经典的英文教材，制作全英文课件，包括平时的作业以及考试，也都全部使用英文进行。课程建设的实践表明，全英文教学一定程度提高了学生的英文应用能力，大大扩大了他们对原文专业术语（尤其是中外业界说法不一一对应的专业术语）的掌握，增加了他们对专业新技术的了解，最终提高了他们进行专业层面国际交流和学习、工作的兴趣与能力。一个意料之外的效果是：目前一些学生已经主动开始尝试用英文进行专业小论文的撰写。
2、加强实践性，引进校企合作环节
为了顺应培养高层次应用人才的要求，除了在课堂讲授中增加实例案例外，我们从课堂实验，学生项目和校企合作三方面入手，从而有效增强学生实践应用能力。
《计算机控制系统》是一门综合性较强的课程。学生在学习了必要的理论知识后，对于如何正确实施数据的输入输出，采取合适的控制策略组建控制系统有了基础的认识，但是依然缺少综合直观的印象及动手实践。因此，在本课程的理论课之外，需要进行实验实践的训练，这包括课内的实验环节以及理论课讲授全部结束之后另外配套一到一周半的学生项目环节。这两个动手实践环节都是学生学习的必要部分，除了对已学过的理论课知识进行加深巩固之外，还起到补充知识的功能。
（1）课内实验
课内实验的成功完成是学生能参加课程考试的前提条件。通过课内实验，可以促进学生对基础知识的理解与掌握，加深巩固理论知识，为之后的实际运用筑基。例如：我们在课内实验的环节，设计了简单的模拟量数据输入输出实验，结合VB编程实现人机界面，对指定通道采集到的数据进行A/D转换等处理和显示，同时将相应的数据经过D/A转换后输出。这个过程中，学生建立了一个简单的计算机控制系统结构，对工控机的总线结构，模拟信号、数字信号的理解以及相应的转换处理等有了更直观的印象。另外，对于人机界面的设计，VB的编程也有了一定掌握。因课内实验课时的限制，有关控制及其实现部分的实践训练留待配套的学生项目具体展开。
（2）学生项目
学生项目环节中，学生可以有充分的时间，在进一步了解一般计算机控制系统类型的基础上，利用实验室的设备以及数据采集模块等，来完成一个小型直接数字控制系统的设计、搭建以及调试运行。
与课内实验不同，学生从现场的数据测量，传输，采集，转换，数据处理，运算到数据的输出和执行都一一参与设计及实施。整个过程中涉及到的知识面范围较广，包括测量变送，数据的输入输出通道，外设的驱动及通信，数字滤波及数据处理，控制策略的选择、改进及实现，参数的整定，抗干扰及可靠性技术等等。这些内容在理论课中都已学过，但是学生当时明白、理解了，考试没问题，也不一定代表真正深入吸收和能自由熟练地应用。在学生项目中，通过设计到实现的过程，就是从不懂到懂，从知道到理解，从明白到深刻的过程。
此外，为了建立自动控制系统，学生还需要学习及使用相关的组态软件，编制友好的人机界面。考虑到时间以及理解效率的关系，在理论课讲授部分，组态软件的知识我们只是稍做介绍，没有涉及具体的编程及应用。实验时，指导学生边学边做，边试边做，效果在软件学习的同时得以即时展示，学生的学习兴趣及成果感大大上升，学习效率极大提高。
控制系统软、硬件搭建好之后，需要不断调试运行，达到要求的控制性能。在前面高效学习的基础上，学生的学习热情高涨，为了取得更好的控制性能指标，主动查阅参考资料，与教师深入探讨，积极思考控制策略改进方案。调试时不断发现、总结以及验证经验、知识带来的成就感使一些学生在课后依然不愿离开实验室，一遍遍进行尝试、思考以及改进，促进了对计算机控制系统的设计原则和步骤的掌握，最终出色完成了任务。正如他们自己回顾实验过程时所说的，这样的学生项目对于他们对理论课知识的系统巩固、实践能力的提高非常有价值，希望能多些这样的机会。
（3）校企合作
直接数字控制作为一类典型的计算机控制系统得到较广的应用。然而，当前计算机控制系统向网络化、集成化、分布化和节点智能化的方向在迅速发展，相关的技术更是日新月异。由于或者是新技术的研发者，或者是新技术的使用者，这方面，企业往往就是新技术的风向标。与企业合作，不但能为学生增加经验，提高工作能力，还能直接有利于他们对新技术的及时更新掌握。为此，近年来，我校与Rockwell Automation公司签署了全面战略合作协议，并共同建设自动化技术应用研究工程中心。
在理论授课时，对于这类不断更新发展的技术部分，我们引入校企合作。有三分之一的课时，请企业中的专家直接进课堂，为学生讲授最新的控制网络技术。企业专家有丰富的一线工程经验，在授课过程中，除了传授最新的技术外，亦能随时指点学生工程中的注意事项。例如，在讲到集散控制系统时，我们请罗克韦尔自动化的专家为学生分别从A-B PLC的网络构架、硬件体系、软件构成几方面入手，系统介绍了相应最新技术、产品及特点。专家的丰富案例，结合校企共建的集散控制系统实验平台演示，不但促进了学生对原本看起来杂散、枯燥、虚幻内容的理解，同时也提高了学生的实践能力。
3、结束语
本课程教学改革近年来的效果和经验表明，合理调整优化教学内容，引进全英文授课，通过课内实验，学生项目以及校企合作等多方面增强实践环节，对培养具有创新精神、实践能力和国际竞争力的高层次应用技术人才起到了较好的促进作用。
参考文献
[1]温淑慧.计算机控制技术实验教学改革初探[J].教学研究，2010（06）：59-61.
[2]李云霞，康波，邹见效.《计算机控制系统》教学改革思路和实践[J].实验科学与技术，2012（02） ：70-72.
[3]项雷军，洪雪梅，郑力新，徐园园.基于能力培养的计算机控制系统课程教学改革探究[J].中国现代教育装备，2014（17）：65-67.
[4]朱永红，刘蜀阳，王建宏.基于CDIO理念《计算机控制技术》一体化教学改革与实践[J].景德镇学院学报，2015（03）：41-44.
[5]张燕红.“卓越计划”平台下的“计算机控制技术”教学探讨[J].常州工学院学报，2015（Z1）：65-67.
篇8
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）25-0040-02
在控制理论与控制工程学科中，计算机控制系统课程属于重要的专业基础课程，同时在培养硕士研究生的工作中起到重要的作用。从1998年开始，我校开设了计算机控制系统课程，经过十五六年的课程建设，各方面都获得了显著的成效，主要体现在课程内容、知识体系、教学方法、教学改革等。
一、丰富教学内容，满足社会发展需求
计算机控制系统课程就知识结构主要分为三类：计算机控制系统的硬件系统分析与设计、计算机控制软件设计、离散系统理论与系统分析。该课程主要内容包括：计算机控制理论基础、计算机控制系统分析与设计、线性离散系统状态空间分析、计算机控制系统离散化设计、复杂规律计算机控制系统的设计、集散控制系统、计算机控制系统的设计与实现等。该课程从理论到实践，深入阐述了计算机控制系统的设计方法、设计理念、设计实践，叙述了不同类型计算机控制系统的设计原理及特点。关于计算机复杂控制系统的分析设计方法，通过学习计算机控制系统课程，学生就能够掌握并且为将来的研究生课程中的理论和技术支持做铺垫。
计算机控制技术不断发展，但是计算机控制系统课程的教材多年来从理论和设计内容上都非常相似，往往是内容陈旧、枯燥并且理论和实际脱节，学生学习起来不容易理解。基于上述问题，我们在课程讲授中，将收集到的计算机控制理论相关的论文和最新成果资料作为讲授及课堂讨论内容；将计算机控制、楼宇自动控制方面的课题研究成果引入教学；通过现场教学、专家教学等方式，理论联系实际，收到良好效果。
定期召开专业研讨会和学科前沿知识研讨会。注意学科发展动态，并结合学科专业特点，出版了计算机控制系统教材及辅助教材，对于扩大学生的知识视野以及使计算机控制系统课程的教学内容更加充实起到很大作用。
二、探索研究生教学规律 提高授课质量
1.开展研究型教学，提高学生创新能力。积极探索研究生教学规律，将培养研究生创新能力作为课程建设的重点。在计算机控制系统课程建设中，积极探索学生创新能力的培养途径，开展研究性教学、前沿研究、理论知识，进行艰难的专题研究。这样的教学课程和课外活动的结合，将能力培养和素质教育相结合，通过研究型教学尝试，收到了显著效果。学生自主学习能力大大增强，同时拓展了知识面，提高了学生分析问题、解决问题的能力，提高了创新能力。
2.重视产学研相结合，强化研究生实践能力培养。建立校外实习基地，与东北建筑设计院、辽宁省建筑设计院、中科院自动化研究所、沈阳电梯厂等单位建立长期稳定的合作关系，并签订协议联合培养本科生和研究生。同时与这些单位的专家联合指导研究生，聘请专家讲座，结合实际工程，深入浅出，讲述计算机在实际工程中的应用。通过实际工程案例分析，使学生理论联系实际，通过实习环节让学生亲自参与实践工程设计，在学期间得到实际工程技术知识的训练，收到良好效果。
三、多种教学方法的融合 提高教学效果
（一）建立以学生为主体的教学模式，激发创造性思维
改变单一的教学知识，建立一种合理的教学模式。以学生为中心，教师起到主导作用。在课堂教学中，将启发式的教学方式持续用下去，利用学习国内外一些典型的计算机控制项目，教师引导学生的方式变得更加多角度和全方位，让学生主动发现问题，将学生的积极性充分调动起来，使学生更多的潜能被激发。在实际的课堂教学过程中，增加教师和学生的交流，鼓励学生提出问题，使他们逐渐形成独立思考的习惯，有助于创造性思维的开发。
（二）模块化 案例教学收到良好效果
实际课程教学中，进行模块化分类，三大模块分别是基本理论、设计方法和实例分析。采用模块化教学分析方法，深入浅出地从理论知识学习到实践工程应用，学生掌握起来更加得心应手。结合计算机控制系统案例，实现学生对学习兴趣增加的方法是利用多媒体这样的现代化教学方式。
（三）采用多样多样化教学方式，提高了学生的学习兴趣
1.深入实际，现场教学。到一些相关单位采取现场教学，效果更佳。在进行现场教学之前预先安排一些问题，让学生带着问题去学习，能更好的把课堂上的理论知识和实践知识有机地结合起来。请专家解释在机器人控制理论，计算机应用技术的智能建筑，并基于演示和实际操作，从理论到实践，通过实际的对象，说明计算机控制理论的应用更加真实、直观，使学生真正理解计算机控制理论的重要性，提高学生的学习兴趣。提供大量的实际工程材料课程进行教学指导，让学生在学习理论知识的实际工程问题的过程中做到理论与工程实践紧密结合。这样既能把学生对学习的主动性和积极性充分调动起来，又能对学生自身解决实际问题能力的培养起到很大作用，达到学以致用，是提高教学效果的有效手段。
2.创新教学方法，提高授课质量。通过计算机控制系统课程多年不断总结和探索，形成了具有特点的教学风格，并通过多年的教学实践，验证了教学方法的有效性。①采用模块分析方法，深入浅出。按课程的知识体系，将课程内容进行模块划分，明确课程的知识体系结构，并总结各知识模块的相互关系，使学生对课程的知识结构有一个总体的把握，便于学生形成完整的知识体系结构。②将抽象的理论描述转化为形象化的描述。利用图形、图像信息资源使学生能够尽可能的接近实际系统理论部分，紧密结合系统工程实例进行讲述，理论联系实际，提高了学生认知度和学习兴趣。③流程图分析法。在分析复杂系统时，采用流程图方法，直观明了易于理解。系统环节多而复杂，采用流程图方法分析易于掌握。④知识融合分析法。通过系统的实例将系统定性分析、定量分析、校正设计融合一体，使学生明确系统分析设计总体思路，更好地把理论与实践结合，培养学生分析问题和解决问题的能力，以及综合分析设计能力。⑤案例分析法。在课程讲授过程中引用了大量工程案例，通过案例分析，产生计算机控制理论及设计方法，充分发挥了它的启发性、实践性，开发了学生思维能力，提高了学生的实践能力、分析问题和解决问题的能力。
四、结论
在计算机控制系统的课程建设中，完善课程体系，强调了理论与系统的结合。理论联系实际，实现教学、科研、实践相结合的教学理念。采用了模块化、开放型、互动式教学模式，强调创造力与综合解决问题能力相结合、设计实践与综合设计能力相结合。将科研成果引入课堂，理论联系实际，收到良好效果。将智能建筑特色融入计算机控制理论教学中去。实现根据“产、学、研一体化”教学模式，取得了显著效果。
参考文献：
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我国入世以后汽车行业得到了迅猛发展，汽车已逐渐成为人们生产和生活中不可或缺的工具。目前，我国是全世界机动车保有量增长最快的国家（2007年末统计超过2300万辆）。这也就强烈的促进了汽车行业的发展。与此同时，现代计算机控制技术已渗透到汽车的各个组成部分，汽车的结构变得越来越复杂，自动化程度也越来越高。不过对于汽车行业来说，从宏观角度来看计算机控制系统表现最为突出的是在：汽车出厂前的性能测试、汽车出厂后的监控及汽车检测三大方面。下面我们首先来看一下：
1．计算机控制系统在汽车性能测试方面的应用
由于电子技术的飞速发展，测试技术日新月异。应用先进、成熟的测试技术，是成功开发性能优良、经济实用的汽车性能测试系统的基本原则。在汽车性能的测试方面，最常见的计算机控制系统包括：
1.1 PLC控制系统
可编程序控制器PLC(Programmable Logic controller)控制系统:PLC是重要的机电一体化产品，其主要功能是开关量控制。起初主要用于替代继电器控制，目前已发展到具有模拟控制功能，因而应用范围也有所扩展，形成了以PLC为核心的控制系统模型。
1.2 面向对象控制系统
面向对象的控制系统是利用典型基础控制产品，针对特定应用对象进行系统设计和二次开发，二次开发的重点是系统结构、专用系统或部件以及应用软件的开发。这种系统由于其针对性强，因而能够做到系统紧凑、价格低廉，并能实现EIC（电控、仪控、计算机）一体化。
1.3 DCS控制系统
分布式控制系统DCS(Distributed control of system)，DCS是当今汽车过程工业自动化的主控系统，特点是控制分散、操作显示集中、系统具有很高的可靠性和很强的功能。
1.4 模块化控制系统
近年来控制模块和模块化控制系统得到发展。模块化控制系统是以模块为基础，组成高度可配置的、分布式采集控制系统，这种系统当I/O出现故障时，只需要调换故障的模块，而不需替换整个系统。模块化控制系统的持点是：结构简单、安装方便、组织灵活、可扩展性较好、可靠性高、维护方便。
2.计算机控制系统在汽车监控方面的应用
从上世纪末90年代，电子信息技术越来越多地进入交通运输部门，并逐渐形成一个崭新的工程领域，即智能交通系统ITS(Intelligent Trans Portation System)。所谓智能交通系统，就是通过采用先进的电子技术、信息技术、通信技术等高新技术，对传统的交通运输系统及管理体制进行改造，从而形成一种信息化、智能化、社会化的新型现代交通系统。
2.1车载端计算机控制系统的职能归纳
车载端计算机控制系统的职能可归纳为：首先，精确定位:车载监控终端全天候24小时连续不断的接收GPS卫星信号，从而为系统提供车辆的位置和速度，定位精度可达10米。其次，记忆功能:车载监控终端具有存储车辆位置/模拟量/异常信息的功能，而且可存储长达两个月的车辆位置/模拟量信息。第三，控制功能:车载监控终端接收到监控中心的控制命令后，对车辆执行控制动作。第四，通信功能:在GSM网络覆盖范围内，车载监控终端可与监控中心进行数据交换。最后，防劫报警职能:在车辆遭受抢劫时，驾驶员触动一个隐蔽报警按钮，即可在自保的同时等待援助。
2.2监控端计算机控制系统的职能归纳
监控端计算机控制系统的职能可以归纳为：首先，数据预处理:通信服务器从Internet上接收到车辆的信息之后对信息进行初始的验证、校验、数据日志处理。并将待处理的信息分发给有处理能力的监控终端。其次，数据跟踪:将移动车辆的实时位置以列表的方式显示出来。第三，跟踪监控功能:服务器端可以实现对多终端的跟踪监控，系统实现采用TCP/IP协议，采用此协议是因为该协议可以保证信息传输的可靠性和实时性。第四，报警功能:终端设备报警分为预报警，实际报警，以及报警解除三级报警状态，这主要为了避免误报警情况发生，当服务器端收到终端设备预报警信息，则弹出报警对话框，并且在预报警车号列表框中列出发出预报警信息的车号，双击其车号可以使系统定位到该车上，预报警情况不会使系统自动定位该车号的终端。
3.计算机控制系统在汽车检测方面的应用
对于计算机控制系统在汽车检测方面的应用，我们需要从汽车管理检测和汽车故障检测两方面来进行分析。
3.1计算机控制系统在汽车管理检测方面的应用
其实也就是常说的“多站点汽车检测动态管理网络系统”主要是利用计算机信息技术实现道路运输管理部门对多个汽车检测站的检测数据进行实时传输与检测结果的自动判断，实现车辆二级维护备案，并实现对道路运输车辆技术状况的实时监控和道路运输车辆相关信息的自动化传输，该系统还可以对汽车维修企业的二级维护车辆的一次检验合格率进行监控，该系统可以应用于所有道路运输管理部门，以及其相应的检测站，利用网络技术实现车辆技术管理及信息传递的自动化，满通部4号令的要求。该系统采用分级分布式星型网络结构，网络各工作站点通过集线器相互连接构成检测系统局域网络，完成数据通信和信息传输;通过调制解调器能方便地与电话网连接，加入Internet国际互联网，实现局域网与局域的远程通信，从而构成广域网。其车辆检测、办理车辆技术等级评定和二级维护签章实行封闭式自动检测和流水作业办公。
3.2计算机控制系统在汽车故障检测方面的应用
经过多年的发展，目前国内的汽车故障检测维修行业已具相当规模。大部分汽车综合性能检测站均采用了计算机控制系统，汽车维修企业也应用维修信息管理系统，一定程度上实现了检测自动化和管理科学化。
3.2.1 计算机控制系统可以为汽车故障检测提供技术支持
通过计算机控制系统完善汽车行业整体信息化之后，维修企业就可以通过一个公共的专家数据库查询需要的维修技巧并将自身的工作经验与同行共享；一个维修企业的配件储存是有限的，但如果将每个维修企业甚至供应商的配件仓储量、型号和规格等登入信息网，可以较好地解决企业配件短缺但一时难以购置的问题；为车主提供周到迅速的服务，应是每个维修企业追求的目标之一，车辆检测不合格需要进厂维修时，维修企业可以通过网络查询到该车辆的原始检测数据和汽车性能曲线，极大地提高维修效率和准确性。
3.2.2 计算机远程故障控制系统对汽车行业的现实意义
目前我国汽车维修行业已经从完全依靠检查者的感觉和实践经验进行诊断的阶段，发展到了利用专门设备进行综合检测诊断阶段。计算机远程故障控制系统为传统汽车故障诊断技术进行了很好的补充。
首先，它增加了用于远程诊断的诊断服务器，并预期能与该技术领域力量较强的大型汽车维修企业、科研院所、高等院校或国内外汽车生产厂家建立的故障分析诊断中心互联，同时与相关专家建立一种协作关系，共同为系统提供高效、快捷的远程故障诊断服务。其次，形成了丰富的诊断数据库和诊断知识库，提高了诊断智能，并通过多手段、多专家协同对故障进行会诊，提高了故障诊断的准确性和可靠性。再次，远程故障诊断技术同时克服了地域障碍，使用户在行驶过程中也可以对汽车进行故障诊断和状态监测。
参考文献
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【关键词】自动化控制系统；PLC技术；集成设计
【Keywords】automatic control system； PLC technology； integrated design
【中图分类号】F407.67 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）03-0100-02
1 引言
在衡量一个国家生产力发展水平以及生产发展中，工业自动化水平是一个重要的指标，并且在工业自动化中，电气自动化是其重要的组成部分。在基于可编程控制器基础之上PLC技术的发展和生产，不仅仅克服了之前控制的许多缺点，还提升了电气自动化控制的水平，解决了甚多技术上的难题，有着较好的应用和推广前景。该研究中所提到的单片机选择变频器与PLC，方便用户管理，维修相对比较方便。为了较好地发挥PLC自动化控制系统所产生的积极作用，论文就从PLC自动化控制系统以及PLC技术优化设计的基本论述出发，对基于PLC技术的自动化控制系统的集成设计展开讨论。
2 PLC自动化控制系统以及PLC技术优化设计
2.1 PLC自动化控制系统
每一种控制系统所进行的优化设计都是为了更好地提升自动化生产的效率和质量，更好地满足被控制对象的基本工艺要求，然而在PLC自动化控制系统中，不仅要遵循优化设计的原则，还需要依据一定的生产工艺要求[1]。
2.1.1系统安全性的保证
在控制系统进行优化的设计过程中，应该保证可靠、安全这一条主线，在保证不断提升PLC自动化控制系统质量以及效率的过程中，保证系统的使用可靠性和安全性。
2.1.2 被控制对象基本工艺要求的满足
优化设计最基本的原则，就是要最大限度地满足被控制对象的基本工艺要求。在PLC自动化控制系统进行优化设计之前，就需要先进行必要的调查研究，关于控制系统的重要应用环境和基本用途，将相关的数据资料进行整理和搜集。详细地优化设计方案的形成就需要有专业的设计人员并做好准备工作。协同各方面的关系积极解决设计过程中出现的问题。
2.1.3 生产效率的提升
在PLC自动化控制系统的优化设计中，生产效率的提升就是其目的，这样的过程还需要在许多工艺的改进和生产路线伴随之下进行。所以在选择PLC容量的过程中，紧密地联系实际，为日后优化改造留有一定余地，并确定合理的容量。
2.1.4 优化设计方案的优化
对于PLC自动化控制系统而言，为了使基本的使用功能不受影响，就需要在最大的可能之下优化PLC自动化控制系统的优化设计方案。为了实现合理而且经济简便的优化设计方案，就需要达到更佳的控制效果并进行更为简单的设计。
2.2 PLC技术
所谓的PLC技术，就是一个关于可编程控制器的简称，自身的计算机技术的一种表现，也是在计算机基础之上发展而来的一种全新的技术，而且这样的技术日趋成熟，也为电子自动化生产创造出了一种具有较强专业性的自动化控制器，不断地被应用在电气自动化控制中。实现电气自动化的控制实现，就需要按照不同用户的需求，依据既定的顺序和命令进行处理，通过相关的软件进行控制。与传统的电气自动化控制系统进行比较，PLC控制系统进行连接只需要通过相关的软件，以及较少的接线量，通常情况下其他的线路是不需要实际线路连接的。另外，还可以依据既定的程序，将这种系统所涉及的信息存储、处理以及获取进行。
3 PLC自动化控制系统的集成设计
相较于传统的电气自动化控制系统而言，其需要通过多种连接线才可以将处理和连接实现，从而消耗较多的财力、物力以及人力，还不能够积极地促进高效维护和统一管理，各式各样的障碍对系统的正常运行产生着严重的阻碍。然而，随着时间的发展，在先进的计算机控制技术以及电气自动化控制技术的基础之上所发展开来的PLC自动化控制系统，已经在许多的领域被积极地运用，并且自身迅速地发展[2]。
3.1 集成设计之软件设计
在PLC 控制系统的设计上，首先要设计出电源回路（见图1）。选用80 至240VAC 的电源作为PLC 的供电装置。由于适用于PLC 的电源较多，其对电源的适应范围较广，因此在安装电源时要加装电源净化元件，以此来达到抗干扰的目的。抗干扰元件选择1：1 的隔离变压器、电源滤波器等装置。按照控制要求将工艺流程图转化成梯形图，这就是软件设计的主要任务，也是PLC应用最关键的问题，并且软件设计的具体表现就是程序的编写。在控制工程的应用中，优秀的软件设计方便工程技术人员对系统进行日常的维护以及系统调试。生产过程控制复杂程度不同，模块化程序以及基本程序的结构分类也不同。
3.2 集成设计之硬件设计
3.2.1 硬件设计之PLC自动化控制系统的输出电路设计
在对于输出电路进行设计的时候，做好相关的电路设计准备工作，就需要按照基本的生产工艺要求进行，通过晶体管将输出电路所需要的各式频器的调速和控制以及指示灯输出，需要晶体管作为支撑的，最主要的就是频率过高的PLC控制系统。通过继电器输出，说明其有着过低的频率，不仅设计简单还可以提升系统的负载能力。
3.2.2 硬件设计之PLC自动化控制系统的输出电路设计分析
对于PLC自动化控制系统的输入电源而言，AC85-240V就是通常情况下供电电源的电压，有着比较多的应用和比较广的适用范围。在电源上面安装必要的电源净化原件，更好地减少外界环境对电源的干扰，隔离变压器和电源滤波器就是最主要的。我们所引入的双层隔离技术，就是在隔离变压器的使用过程中引入的，可以通过屏蔽层减少高低频脉冲的干扰。
4 结语
PLC作为一种电子操作系统，专门在工业环境下进行，使用时可以在没有任何保护措施的情况之下。当有着电磁干扰以及过分恶劣的工作环境的时候，就会有整个系统或者设备失灵的现象发生。所以将PLC自动化控制系统进行进一步的优化设计就成为了必要选择。PLC自动化控制系统的优化设计以及集成设计，是一个非常系统化的工程，为了实现最优化的设计，就需要在反复的设计和实践过程中对其进行不断地优化和总结，优化其集成设计。
