數控系統論文大全11篇

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1.STEP-NC概述

1.1ISO6983協議的缺點

隨著CAD/ACM系統和CNC系統性能的提高,ISO6983協議已經成為制約數控技術的智能化、集成化、網絡化發展的“瓶頸”,已遠不能滿足數控技術高速發展的需要,其缺點如下:(1)現場編程或修改非常困難,對于稍具復雜性的加工對象,G、M代碼一般需要事先由后處理程序生成,增加了信息流失或出錯的可能性;(2)G、M代碼只定義了機床的運動和開關動作,不包含產品數據的其它信息,因此CNC系統根本不可能獲得完整的產品信息,更不可能真正實現智能化;(3)從CAD/CAM系統到CNC系統的傳輸過程是單向的,難以支持先進制造模式;(4)由于覆蓋面太窄,廠商不得不開發各自的擴充功能和專有指令,造成不同控制系統之間互不兼容;(5)不支持基于樣條數據的五軸銑和高速加工;(6)生產準備時間長,生產效率低。

1.2STEP-NC的優點

為了克服ISO6983的諸多缺點,一種新的數控接口標準STEP-NC(ISO14649)應運而生。STEP-NC將產品模型數據交換標準(STandardfortheEx2chargeofProductmodeldata,STEP)擴展至數控系統領域,重新規定了CAD/CAM與數控系統之間的接口。它要求數控系統直接使用符合STEP標準(ISO10303)的CAD三維產品數據模型(包括零件幾何數據、設置和制造特征),加上工藝信息和刀具信息,直接產生加工程序來控制機床。其間,CAM系統只負責加入工藝信息和刀具信息而不必進行后置處理。STEP-NC的優點如下:(1)面向對象和特征,描述工件的加工操作,不依賴于機床軸的運動,同一加工程序可適用于不同CNC;(2)傳統設計信息是圖形,加工信息是數據,但STEP-NC使用系統和人都能解析的產品數據模型代替圖形;(3)傳統加工必須把圖形描述的生產要求轉變成機床指令,使用STEP-NC可利用工藝規劃工具生成指令,使特征識別更快更準確;(4)使用STEP-NC可實現CAD、CAM、CNC信息的雙向流動;(5)支持五軸銑,支持高速切削;(6)消除了后置處理器;(7)STEP-NC統籌考慮設計與制造模型,集成在產品數據模型中,不存在數據傳遞誤差,可實現精確加工[1]。

2.STEP-NC產品數據模型

2.1STEP-NC涵蓋的內容

STEP-NC定義了一個CAM和CNC之間的新的數據接口標準(AP238),其本質是面向對象,描述“加工什么”。STEP-NC采用工作步驟(Working2steps)指定加工過程,工作步驟將加工特征和具體操作聯系起來,由CNC將其轉化為軸的運動和刀具操作。AP238是一個充分集成的應用協議,其幾何定義與AP203、AP214一致,加工特征與AP224相同,公差定義與AP219一致,因此可以直接使用相關模型[2]。AP238涵蓋了產品從概念到成品(零件)全過程所需的全部信息。AP238文件中的工作步驟相當于傳統數控文件中的G、M代碼。

0.前言

計算機數控技術是一個國家制造業發展水平的標志。CAM和CNC的數據接口標準ISO6983(RS274D)協議,已經無法滿足數控系統的發展的需要,其局限性已日益暴露并影響數控系統的廣泛應用。因此,新的數據接口標準STEP-NC必然會取代舊的標準并且將給包括數控技術在內的整個制造業帶來革命性影響。本文提出的基于STEP-NC的開放式數控系統旨在以STEP統一表征CNC加工過程中涉及的全部信息,實現CAD、CAM和CNC之間的無縫連接,同時為數控系統提供完整的產品數據,更好地提高數控系統的開放性能。

1.STEP-NC概述

1.1ISO6983協議的缺點

隨著CAD/ACM系統和CNC系統性能的提高,ISO6983協議已經成為制約數控技術的智能化、集成化、網絡化發展的“瓶頸”,已遠不能滿足數控技術高速發展的需要,其缺點如下:(1)現場編程或修改非常困難,對于稍具復雜性的加工對象,G、M代碼一般需要事先由后處理程序生成,增加了信息流失或出錯的可能性;(2)G、M代碼只定義了機床的運動和開關動作,不包含產品數據的其它信息,因此CNC系統根本不可能獲得完整的產品信息,更不可能真正實現智能化;(3)從CAD/CAM系統到CNC系統的傳輸過程是單向的,難以支持先進制造模式;(4)由于覆蓋面太窄,廠商不得不開發各自的擴充功能和專有指令,造成不同控制系統之間互不兼容;(5)不支持基于樣條數據的五軸銑和高速加工;(6)生產準備時間長,生產效率低。

1.2STEP-NC的優點

為了克服ISO6983的諸多缺點,一種新的數控接口標準STEP-NC(ISO14649)應運而生。STEP-NC將產品模型數據交換標準(STandardfortheEx2chargeofProductmodeldata,STEP)擴展至數控系統領域,重新規定了CAD/CAM與數控系統之間的接口。它要求數控系統直接使用符合STEP標準(ISO10303)的CAD三維產品數據模型(包括零件幾何數據、設置和制造特征),加上工藝信息和刀具信息,直接產生加工程序來控制機床。其間,CAM系統只負責加入工藝信息和刀具信息而不必進行后置處理。STEP-NC的優點如下:(1)面向對象和特征,描述工件的加工操作,不依賴于機床軸的運動,同一加工程序可適用于不同CNC;(2)傳統設計信息是圖形,加工信息是數據,但STEP-NC使用系統和人都能解析的產品數據模型代替圖形;(3)傳統加工必須把圖形描述的生產要求轉變成機床指令,使用STEP-NC可利用工藝規劃工具生成指令,使特征識別更快更準確;(4)使用STEP-NC可實現CAD、CAM、CNC信息的雙向流動;(5)支持五軸銑,支持高速切削;(6)消除了后置處理器;(7)STEP-NC統籌考慮設計與制造模型,集成在產品數據模型中,不存在數據傳遞誤差,可實現精確加工[1]。

2.STEP-NC產品數據模型

2.1STEP-NC涵蓋的內容

STEP-NC定義了一個CAM和CNC之間的新的數據接口標準(AP238),其本質是面向對象,描述“加工什么”。STEP-NC采用工作步驟(Working2steps)指定加工過程,工作步驟將加工特征和具體操作聯系起來,由CNC將其轉化為軸的運動和刀具操作。AP238是一個充分集成的應用協議,其幾何定義與AP203、AP214一致,加工特征與AP224相同,公差定義與AP219一致,因此可以直接使用相關模型[2]。AP238涵蓋了產品從概念到成品(零件)全過程所需的全部信息。AP238文件中的工作步驟相當于傳統數控文件中的G、M代碼。

3.1開放式數控系統數控系統按結構形式可分為傳統封閉式和開放式(包括PC嵌入NC、NC嵌入PC和SOFT型三種結構)。SOFT型開放式數控系統基于PC的概念實現CNC的功能,其軟件在PC中,硬件是PC與伺服驅動和外部I/O間的標準化通用接口。用戶可以利用開放的CNC內核,開發各種所需功能。我國硬件設計、制造水平不高,而軟件開發人員眾多,軟件設計水平也比較高。完全采用軟件在工業PC上實現數控系統,比較適合我國國情,也更易于實現開放性。

本文確定的開放式數控系統總體框架主要由以下幾部分構成:

(1)系統軟件平臺。采用WindowsNT和美國Venturcom公司的RTX(Real-TimeExtension)作為系統的軟件平臺。

(2)系統硬件平臺。以PC機和SoftSERCANS通訊卡為系統的硬件平臺。

(3)符合SERCOS協議的伺服系統與I/O設備。

SERCOS協議作為國際標準,不僅可以用于運動控制與伺服系統之間的實時通訊,而且它還對I/O功能做出了相應規定,能夠同時完成PC機與I/O設備之間離散數字信號的實時通訊。這樣可以在眾多廠家提供的符合SERCOS標準的伺服驅動器和I/O模塊產品中進行選擇和配置,以滿足控制軸數、控制方式等要求。我們選用了德國力士樂公司的伺服驅動器和I/O模塊產品。

(4)數控功能軟件。基于Windows和RTX提供的應用程序編程接口編制全軟件型開放式數控系統,主要功能是接收輸入的加工信息,完成數控計算、邏輯判斷和I/O控制等功能。

3.2STEP-NC數控系統

基于STEP-NC的開放式數控系統應該使用統一的數據模型來實現CAX與CNC的無縫連接,STEP-NC數控系統與傳統的ISO6983數控系統相似,其關鍵部分是STEP-NC產品數據模型和STEP-NC解釋器。因此在上述的開放式數控系統內用STEP-NC解釋器代替G代碼解釋器,再增加一個刀軌生成器,即可實現STEP-NC數控系統的功能。系統的結構模型如圖2所示,主要由以下幾個功能模塊組成。

(1)車間級編程系統模塊

該模塊的主要功能為讀取三維實體模型的幾何信息,生成AP238文件。目前大多數CAD軟件(比如UG、Solidworks等)都內嵌有STEP轉換接口,能夠有效處理3D幾何形狀。此模塊可以解釋AP203/AP214文件,從其中的幾何特征中自動識別出ISO14649(Part10)所定義的加工特征,并根據ISO14649(Part10、Part11)定義的加工步驟所描述的特征操作進行工藝規劃,最后輸出AP238文件。

這一過程中可以應用Steptools公司的ST-Plan軟件,其主要功能就是讀取STEP文件輸出STEP-NC文件。

它擁有強大的用戶界面,有利于使用者重新對特征進行分類,改變加工順序,選擇加工和工具屬性。

(2)NC用戶圖形界面模塊

該模塊是STEP-NC數控系統的人機接口,也是其它模塊之間實現通訊聯系的接口。通過此模塊可以導入STEP-NC程序文件,并可以對工作步驟進行增添、刪除和次序更改;可以顯示和編輯某一工作步驟的幾何形狀、公差、特征、技術要求、刀具、材料和坐標等相關信息,并以同樣的格式返回到上游的設計階段,體現了STEP-NC設計制造模型的一體化和數據可以雙向流動的特點。

(3)一致性檢測模塊

該模塊主要是對AP238文件進行一致性檢測。該模塊用來檢查加工工步、加工特征、刀具信息、幾何尺寸和公差以及其它STEP-NC特征信息是否符合國際標準,若符合標準,則STEP-NC程序文件被送到程序信息樹模塊和刀軌生成模塊繼續處理;若不符合,則返回到NC用戶圖形界面模塊重新編輯修改直至符合標準。

(4)程序信息樹模塊

此模塊負責把STEP-NC數控程序中的數據信息顯示成樹狀,用戶可以通過點擊不同的節點觀察各個實體的屬性及其取值情況,讓用戶對整個程序的信息結構具有一個直觀、形象的認識。這種表示形式符合人類的認識規律,結構層次明顯,表達清楚,界面比較友好,更加容易理解。

(5)智能工藝數據庫模塊

智能工藝數據庫用來存放專家們所掌握的各種加工工藝以及對于各種故障原因及其處置方法的知識,可以包括加工條件、加工參數、刀具管理和故障診斷處理等各種數據庫、知識庫和策略庫等多種信息。推理軟件依據智能工藝數據庫中存儲的知識、經驗和推理方法等大量信息,對機床運行中的實時加工狀態進行監測、調節和故障診斷處理等控制[4]。

(6)刀軌生成模塊

該模塊的功能是根據加工特征、操作以及加工策略等信息生成每一加工工作步驟的刀位軌跡。由于STEP-NC程序文件里包含了零件從設計到成品所需要的全部加工信息,因此可以根據智能工藝數據庫模塊提供的加工條件和加工參數等信息對刀軌進行優化,通過最優刀軌算法決定最合適的走刀路線、切削進給量以及切削速度等。

(7)加工仿真模塊

在零件進行實際加工之前,通過此模塊模擬運行所有加工步驟,以檢查是否存在干涉或其它問題,然后再進行真實加工[5]。

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2數控機床電氣控制系統出現的問題

數控機床在電器控制系統方面的故障一般都是強電故障和弱電故障兩種，具體如下所述。

2.1弱電故障弱電指的是數控機床電氣控制系統中的電子的元器件以及集成電路為主要的控制的部分。弱電故障中又可以分為硬件發生的故障和軟件發生的故障。硬件故障主要是指各種集成電路內部的芯片或者是接插件等出現的事故。軟件故障指的是在硬件都屬于正常的情況下，內部發生的各種動作性的問題或者是數據出現丟失等問題，一般比較常見的例子有加工程序出現錯誤或者是計算機的運行出現錯誤以及系統的程序或者是參數出現錯誤等。

2.2強電故障強電部分指的是控制系統之中出現的主回路或者是大功率的回路中的繼電器或者是電源變壓器等一系列的電氣的元件以及其中組成的控制電路。強電故障雖然在維修或者是診斷問題的部分較為簡單，但是因為其處于一種高壓以及大電流的工作狀態之下，所以一般強電發生故障的次數要多于弱點故障，因此需要相關的維護和維修人員能夠予以重視。

3解決方法

3.1調節法在解決數控機床電氣控制系統的眾多辦法中，調節的方法是其中最為簡單的一種。調節法主要是通過對于電位計進行調整，以此來達到修復系統出現的故障的目的。最佳的調整辦法是對于伺服驅動系統和被拖動的機械系統來進行系統的調整，并實現最佳的匹配的一種較為綜合性的調節的辦法。這種調節的辦法也較為簡單，可以使用一臺但是多線的記錄儀來或者是雙蹤示波器來對于觀察指令和速度反饋的一種相互響應的關系。一般都是通過對于速度調節器的比例系數以及積分的時間進行調整，促使伺服系統能夠達到比較高的動態響應的一種特征，但是又不會出現振蕩的一種最恰當的狀態。另外，在現場如果沒有示波器的情況下，相關的工作人員可以根據自己以往的工作經驗，調節來使得電機起振并向反方向慢慢進行調節，一直調節到消除振蕩狀態為止。

3.2復位法如果數控機床的電氣控制系統由于突發性故障而引起系統報警的情況，那么可以是他呀復位法患者是開關系統電源來進行依次地操作來消除故障。但是如果系統內部的工作存儲的區域掉電并且插拔電路板以及電池欠壓，而造成系統出現混亂的現象，那么就需要對于系統進行初始化操作來進行清除，但是在清除之前需要提前做好數據和信息的拷貝，以免丟失數據。但是如果初始化操作之后故障依舊沒有排除，那么就需要進行硬件方面的檢查和診斷。

3.3更正法所謂的更正法指的是對于系統中的參數進行修改，程序更正的辦法。系統的參數主要是用來確定系統的功能的一種依據，如果系統的參數在設定的時候出現錯誤那么就很可能造成系統出現故障或者是系統中的某一項的功能失去作用。有的時候可能會因為用戶的程序出現錯誤而導致系統出現故障而停止運作。在這種情況下，系統修復可以使他系統的搜索功能進行檢查，來對于用戶的程序中出現的錯誤進行搜索，在搜索完成之后依次改正，這樣才能在發現錯誤之后進行改正，系統才能恢復運行。數控機床電氣控制系統的發展在未來的發展道路中將不斷走向開放式的發展形式，由于其可靠性和低成本等一系列的優點，將會促使更多的數控系統生產的商家逐步走向甲方是的發展形勢。其中，數控機床電氣控制系統在速度方面也將走向高速化的發展道路，精度方面也會得到一定的發展。另外，數控機床的電氣控制系統還會向智能化方面進行轉變。人工智能機在我國的研究和發展已經走向了一定的程度，其在計算機領域的發展也在不斷深入，數控系統的智能化程度也將趕上時代的潮流，走向智能化的發展道路。

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近年來，伺服電機控制技術正朝著交流化、數字化、智能化三個方向發展。作為數控機床的執行機構，伺服系統將電力電子器件、控制、驅動及保護等集為一體，并隨著數字脈寬調制技術、特種電機材料技術、微電子技術及現代控制技術的進步，經歷了從步進到直流，進而到交流的發展歷程。本文對其技術現狀及發展趨勢作簡要探討。

一、數控機床伺服系統

（一）開環伺服系統。開環伺服系統不設檢測反饋裝置，不構成運動反饋控制回路，電動機按數控裝置發出的指令脈沖工作，對運動誤差沒有檢測反饋和處理修正過程，采用步進電機作為驅動器件，機床的位置精度完全取決于步進電動機的步距角精度和機械部分的傳動精度，難以達到比較高精度要求。步進電動機的轉速不可能很高，運動部件的速度受到限制。但步進電機結構簡單、可靠性高、成本低，且其控制電路也簡單。所以開環控制系統多用于精度和速度要求不高的經濟型數控機床。

（二）全閉環伺服系統。閉環伺服系統主要由比較環節、伺服驅動放大器，進給伺服電動機、機械傳動裝置和直線位移測量裝置組成。對機床運動部件的移動量具有檢測與反饋修正功能，采用直流伺服電動機或交流伺服電動機作為驅動部件。可以采用直接安裝在工作臺的光柵或感應同步器作為位置檢測器件，來構成高精度的全閉環位置控制系統。系統的直線位移檢測器安裝在移動部件上，其精度主要取決于位移檢測裝置的精度和靈敏度，其產生的加工精度比較高。但機械傳動裝置的剛度、摩擦阻尼特性、反向間隙等各種非線性因素，對系統穩定性有很大影響，使閉環進給伺服系統安裝調試比較復雜。因此只是用在高精度和大型數控機床上。

（三）半閉環伺服系統。半閉環伺服系統的工作原理與全閉環伺服系統相同，同樣采用伺服電動機作為驅動部件，可以采用內裝于電機內的脈沖編碼器，無刷旋轉變壓器或測速發電機作為位置/速度檢測器件來構成半閉環位置控制系統，其系統的反饋信號取自電機軸或絲桿上，進給系統中的機械傳動裝置處于反饋回路之外，其剛度等非線性因素對系統穩定性沒有影響，安裝調試比較方便。機床的定位精度與機械傳動裝置的精度有關，而數控裝置都有螺距誤差補償和間隙補償等項功能，在傳動裝置精度不太高的情況下，可以利用補償功能將加工精度提高到滿意的程度。故半閉環伺服系統在數控機床中應用很廣。

二、伺服電機控制性能優越

（一）低頻特性好。步進電機易出現低速時低頻振動現象。交流伺服電機不會出現此現象，運轉非常平穩，交流伺服系統具有共振抑制功能，可涵蓋機械的剛性不足，并且系統內部具有頻率解析機能，可檢測出機械的共振點，便于系統調整。

（二）控制精度高。交流伺服電機的控制精度由電機軸后端的旋轉編碼器保證。例如松下全數字式交流伺服電機，對于帶17位編碼器的電機而言，驅動器每接收217=131072個脈沖電機轉一圈，即其脈沖當量為360°/131072=9.89秒。是步距角為1.8°的步進電機的脈沖當量的1/655。

（三）過載能力強。步進電機不具有過載能力，為了克服慣性負載在啟動瞬間的慣性力矩，選型時需要選取額定轉矩比負載轉矩大很多的電機，造成了力矩浪費的現象。而交流伺服電機具有較強的過載能力，例如松下交流伺服系統中的伺服電機的最大轉矩達到額定轉矩的三倍，可用于克服啟動瞬間的慣性力矩。

（四）速度響應快。步進電機從靜止加速到額定轉速需要200～400毫秒。交流伺服系統的速度響應較快，例如松下MSMA400W交流伺服電機，從靜止加速到其額定轉速僅需幾毫秒。

（五）矩頻特性佳。步進電機的輸出力矩隨轉速升高而下降，且在較高轉速時轉矩會急劇下降，所以其最高工作轉速一般在300～600RPM。交流伺服電機為恒力矩輸出，即在其額定轉速（一般為2000RPM或3000RPM）以內，都能輸出額定轉矩。三、伺服電機控制展望

（一）伺服電機控制技術的發展推動加工技術的高速高精化。80年代以來，數控系統逐漸應用伺服電機作為驅動器件。交流伺服電機內是無刷結構，幾乎不需維修，體積相對較小，有利于轉速和功率的提高。目前交流伺服系統已在很大范圍內取代了直流伺服系統。在當代數控系統中，交流伺服取代直流伺服、軟件控制取代硬件控制成為了伺服技術的發展趨勢。由此產生了應用在數控機床的伺服進給和主軸裝置上的交流數字驅動系統。隨著微處理器和全數字化交流伺服系統的發展，數控系統的計算速度大大提高，采樣時間大大減少。硬件伺服控制變為軟件伺服控制后，大大地提高了伺服系統的性能。例如OSP-U10/U100網絡式數控系統的伺服控制環就是一種高性能的伺服控制網，它對進行自律控制的各個伺服裝置和部件實現了分散配置，網絡連接，進一步發揮了它對機床的控制能力和通信速度。這些技術的發展，使伺服系統性能改善、可靠性提高、調試方便、柔性增強，大大推動了高精高速加工技術的發展。

另外，先進傳感器檢測技術的發展也極大地提高了交流電動機調速系統的動態響應性能和定位精度。交流伺服電機調速系統一般選用無刷旋轉變壓器、混合型的光電編碼器和絕對值編碼器作為位置、速度傳感器，其傳感器具有小于1μs的響應時間。伺服電動機本身也在向高速方向發展，與上述高速編碼器配合實現了60m/min甚至100m/min的快速進給和1g的加速度。為保證高速時電動機旋轉更加平滑，改進了電動機的磁路設計，并配合高速數字伺服軟件，可保證電動機即使在小于1μm轉動時也顯得平滑而無爬行。

（二）交流直線伺服電機直接驅動進給技術已趨成熟。數控機床的進給驅動有“旋轉伺服電機＋精密高速滾珠絲杠”和“直線電機直接驅動”兩種類型。傳統的滾珠絲杠工藝成熟加工精度較高，實現高速化的成本相對較低，所以目前應用廣泛。使用滾，珠絲杠驅動的高速加工機床最大移動速度90m/min，加速度1.5g。但滾珠絲杠是機械傳動，機械元件間存在彈性變形、摩擦和反向間隙，相應會造成運動滯后和非線性誤差，所以再進一步提高滾珠絲杠副移動速度和加速度比較難了。90年代以來，高速高精的大型加工機床中，應用直線電機直接驅動進給驅動方式。它比滾珠絲杠驅動具有剛度更高、速度范圍更寬、加速特性更好、運動慣量更小、動態響應性能更佳，運行更平穩、位置精度更高等優點。且直線電機直接驅動，不需中間機械傳動，減小了機械磨損與傳動誤差，減少了維護工作。直線電機直接驅動與滾珠絲杠傳動相比，其速度提高30倍，加速度提高10倍，最大達10g，剛度提高7倍，最高響應頻率達100Hz，還有較大的發展余地。當前，在高速高精加工機床領域中，兩種驅動方式還會并存相當長一段時間，但從發展趨勢來看，直線電機驅動所占的比重會愈來愈大。種種跡象表明，直線電機驅動在高速高精加工機床上的應用已進入加速增長期。

參考文獻：

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2無線通信技術在水利自動化監控系統中的應用

在技術不斷更新與發展的年代，無線通信技術也在不斷發展，水利自動化監控系統在技術的支持下也迅速發展。目前我國無線通信技術正在不斷發展與完善，實現了水利監控系統的智能化與自動化。無線通信技術在水利監控系統中的應用越來越廣泛，在水利監控系統中，包括水利工控監控系統、水利水情自動化監測系統、水利綜合監控系統，而這三大系統中又包括多個子系統，因此水利自動化監控系統具備明顯的復雜性。

2.1在水利水情自動化監控系統中的應用

水利水情自動化監測系統將農村的雨水、水利情況等情況作為監測對象，因此監控系統建設一般設置在農村或者深山區。水利水情自動化監控系統包括雨水情自動化監測系統及農田水利自動化監測系統，這兩個子系統之間既有聯系也有一定的區別。前者主要是根據雨水量及雨水期等相關情況對汛期各時段的水位進行監督控制，從而為防汛工作提供重要的數據資料。雨水情自動化監測系統將監控的相關信息上傳到上級防汛指揮部門，通過不同的網絡間的數據交換系統。而水利水情自動化監測系統中的農田水利自動化監測系統的監測對象具體包括水流的地理位置、水流速度、風速、土壤的含水量、降水量等，這些監測對象所獲取的數據具有一定的集中性與分散性，監控點之間的距離較短。由于農村的條件有限，系統規模一般較小，限制了水利水情自動化監控系統的發展，采用無線通信技術能有效地彌補落后地區系統監測數據量少的缺點，發揮無線通信技術的優勢。由于建設條件有限，因此系統建設必須一次性完成，因此可以將無線局域網絡通信技術與有線網絡通信技術相結合，從而組建出數據通信網絡，避免高額建設，減少了監控系統的建設費用。

2.2在水利工控自動化監控系統中的應用

在水利自動化監控系統中，水利工控自動化監控系統與企業的自動化監控系統具有一定的相似性。該系統主要是以實時監控視頻的方式以實現對數據的有效監督與控制。由于系統建設的技術對系統數據的傳輸速度、安全性及信道有較高的要求，因此必須加強對系統的實時監測與控制，建立配電室和中央控制室，采用配置較高的工控機及高清攝像機進行視頻監控。建立信息化網絡平臺是水利信息化建設的重要內容，目前我國部分水利工程的自動化監控系統已經建立了小型局域網絡系統，局域網的設計與建設已經正式開展。

2.3在水利綜合自動化監控系統中的應用

水利綜合自動化監控系統主要是應用于大壩的監控，其中包括了河道綜合治理與大中型水庫的除險加固這兩個方面。近年來，我國加強了對水利的綜合治理力度，我國政府也在不斷加大對水利綜合治理的資金支持與技術支持。我國財政資金對水利監控系統建設的大力支持在很大程度上加強了對水庫的建設，進一步加快了我國水利自動化監控系統建設的進度。由于河壩是防洪的關鍵地段，因此在進行水利工程建設時必須加大監管力度，相關技術人員通過不斷總結以往經驗，吸取教訓。水利綜合自動化監控系統的組網方式主要采用光纜作為主要的信道，接著再使用光電轉換的形式。此種組網方式具有信道寬、防雷擊等外部影響、網絡速度快等優點，然而這些系統的施工所需成本較高，且難度較大，導致工程建設的后期維護費用較高，且支出費用超過了預算。在河道的綜合性管理中，可以采用有線與無線相結合、局域與廣域相融通的組網方式進行，在組網方式的選擇方面，可以在每一個河壩的監控終端設置無線局域網絡，并根據各個監督控制點來選擇合適的組網方式，實現對監測數據的有效傳輸。可以采用直接鋪設的方式布置光纜，能有效地減少雷擊等外部影響，但這種方式容易導致土建設置被損害，且信道恢復慢，誤碼率較高。而采用無線局域網絡與有線局域網的組網方式具有較大的優勢，與其它組網方式相比，其無線局域網的結構比較簡單，且安全性較高等，能有效的減少施工量，降低了系統維護率。無線通信技術在水利綜合監控系統中的作用很明顯，有利于數據的集中上傳，實現其實時有效的監測職能。

篇（5）

由于我國水利建設資金來源于政府與國家的投資，雖然國家所下撥的建設資金足以實現水利工程的建設，但是在實際的水利工程建設中，部分水利工程建設管理人員為了獲取高額利潤，從國家下撥的資金中套取一部分，導致配套建設資金并沒有足額到位。由于水利自動化監控一般是在工程建設的末期才進行，工程建設資金可能已經在前期的工程中消耗過多，造成在工程末期往往會因為資金不足而難以實現如期建設，其投入使用也延期，且質量方面并沒有達到要求。此外，國家對水利建設中的自動化監控系統投資政策并沒有落實到位，在沒有政策作為依據的前提下難以將資金有效的應用在水利自動化監控系統建設中。

1.2系統建設質量難以控制

由于水利工程建設項目的質量受多方面因素的影響，工程質量與施工單位的施工技術、管理能力及監理單位的監理力度等方面有關。由于水利工程在很大程度上受施工人員的技術及施工單位人員流動性較強等因素的直接影響，導致有效的水利自動化監督控制工作難以開展，而施工單位缺乏能力較強的技術人員及監督管理人員，導致水利自動化監控系統建設的質量檢測技術仍較為落后。水利自動化監督控制涉及到多方面的知識，要求技術人員必須具備工程管理、自動化管理以及自動化控制等綜合性知識，然而這種綜合性人才比較缺乏，導致水利自動化監控系統建設的質量難以得到有效保障，技術人員的缺乏在很大程度上制約著我國水利建設的發展。

2無線通信技術在水利自動化監控系統中的應用

在技術不斷更新與發展的年代，無線通信技術也在不斷發展，水利自動化監控系統在技術的支持下也迅速發展。目前我國無線通信技術正在不斷發展與完善，實現了水利監控系統的智能化與自動化。無線通信技術在水利監控系統中的應用越來越廣泛，在水利監控系統中，包括水利工控監控系統、水利水情自動化監測系統、水利綜合監控系統，而這三大系統中又包括多個子系統，因此水利自動化監控系統具備明顯的復雜性。

2.1在水利水情自動化監控系統中的應用

水利水情自動化監測系統將農村的雨水、水利情況等情況作為監測對象，因此監控系統建設一般設置在農村或者深山區。水利水情自動化監控系統包括雨水情自動化監測系統及農田水利自動化監測系統，這兩個子系統之間既有聯系也有一定的區別。前者主要是根據雨水量及雨水期等相關情況對汛期各時段的水位進行監督控制，從而為防汛工作提供重要的數據資料。雨水情自動化監測系統將監控的相關信息上傳到上級防汛指揮部門，通過不同的網絡間的數據交換系統。而水利水情自動化監測系統中的農田水利自動化監測系統的監測對象具體包括水流的地理位置、水流速度、風速、土壤的含水量、降水量等，這些監測對象所獲取的數據具有一定的集中性與分散性，監控點之間的距離較短。由于農村的條件有限，系統規模一般較小，限制了水利水情自動化監控系統的發展，采用無線通信技術能有效地彌補落后地區系統監測數據量少的缺點，發揮無線通信技術的優勢。由于建設條件有限，因此系統建設必須一次性完成，因此可以將無線局域網絡通信技術與有線網絡通信技術相結合，從而組建出數據通信網絡，避免高額建設，減少了監控系統的建設費用。

2.2在水利工控自動化監控系統中的應用

在水利自動化監控系統中，水利工控自動化監控系統與企業的自動化監控系統具有一定的相似性。該系統主要是以實時監控視頻的方式以實現對數據的有效監督與控制。由于系統建設的技術對系統數據的傳輸速度、安全性及信道有較高的要求，因此必須加強對系統的實時監測與控制，建立配電室和中央控制室，采用配置較高的工控機及高清攝像機進行視頻監控。建立信息化網絡平臺是水利信息化建設的重要內容，目前我國部分水利工程的自動化監控系統已經建立了小型局域網絡系統，局域網的設計與建設已經正式開展。

2.3在水利綜合自動化監控系統中的應用

水利綜合自動化監控系統主要是應用于大壩的監控，其中包括了河道綜合治理與大中型水庫的除險加固這兩個方面。近年來，我國加強了對水利的綜合治理力度，我國政府也在不斷加大對水利綜合治理的資金支持與技術支持。我國財政資金對水利監控系統建設的大力支持在很大程度上加強了對水庫的建設，進一步加快了我國水利自動化監控系統建設的進度。由于河壩是防洪的關鍵地段，因此在進行水利工程建設時必須加大監管力度，相關技術人員通過不斷總結以往經驗，吸取教訓。水利綜合自動化監控系統的組網方式主要采用光纜作為主要的信道，接著再使用光電轉換的形式。此種組網方式具有信道寬、防雷擊等外部影響、網絡速度快等優點，然而這些系統的施工所需成本較高，且難度較大，導致工程建設的后期維護費用較高，且支出費用超過了預算。在河道的綜合性管理中，可以采用有線與無線相結合、局域與廣域相融通的組網方式進行，在組網方式的選擇方面，可以在每一個河壩的監控終端設置無線局域網絡，并根據各個監督控制點來選擇合適的組網方式，實現對監測數據的有效傳輸。可以采用直接鋪設的方式布置光纜，能有效地減少雷擊等外部影響，但這種方式容易導致土建設置被損害，且信道恢復慢，誤碼率較高。而采用無線局域網絡與有線局域網的組網方式具有較大的優勢，與其它組網方式相比，其無線局域網的結構比較簡單，且安全性較高等，能有效的減少施工量，降低了系統維護率。無線通信技術在水利綜合監控系統中的作用很明顯，有利于數據的集中上傳，實現其實時有效的監測職能。

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二、數控技術發展趨勢

（一）性能發展方向

（1）高速高精高效化。速度、精度和效率是機械制造技術的關鍵性能指標。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系統以及帶高分辨率絕對式檢測元件的交流數字伺服系統，同時采取了改善機床動態、靜態特性等有效措施，機床的高速高精高效化已大大提高。（2）柔性化。包含兩方面：數控系統本身的柔性，數控系統采用模塊化設計，功能覆蓋面大，可裁剪性強，便于滿足不同用戶的需求；群控系統的柔性，同一群控系統能依據不同生產流程的要求，使物料流和信息流自動進行動態調整，從而最大限度地發揮群控系統的效能。（3）工藝復合性和多軸化。以減少工序、輔助時間為主要目的的一種復合加工，正朝著多軸、多系列控制功能方向發展。數控機床的工藝復合化是指工件在一臺機床上一次裝夾后，通過自動換刀、旋轉主軸頭或轉臺等各種措施，完成多工序、多表面的復合加工。數控技術軸，西門子880系統控制軸數可達24軸。（4）實時智能化。而人工智能則試圖用計算模型實現人類的各種智能行為。

（二）功能發展方向

（1）用戶界面圖形化。用戶界面是數控系統與使用者之間的對話接口。由于不同用戶對界面的要求不同，因而開發用戶界面的工作量極大，用戶界面成為計算機軟件研制中最困難的部分之一。圖形用戶界面極大地方便了非專業用戶的使用，人們可以通過窗口和菜單進行操作，便于藍圖編程和快速編程、三維彩色立體動態圖形顯示、圖形模擬、圖形動態跟蹤和仿真、不同方向的視圖和局部顯示比例縮放功能的實現。（2）科學計算可視化。科學計算可視化可用于高效處理數據和解釋數據，使信息交流不再局限于用文字和語言表達，而可以直接使用圖形、圖像、動畫等可視信息。可視化技術與虛擬環境技術相結合，進一步拓寬了應用領域，如無圖紙設計、虛擬樣機技術等，這對縮短產品設計周期、提高產品質量、降低產品成本具有重要意義。（3）多媒體技術應用。多媒體技術集計算機、聲像和通信技術于一體，使計算機具有綜合處理聲音、文字、圖像和視頻信息的能力。在數控技術領域，應用多媒體技術可以做到信息處理綜合化、智能化，在實時監控系統和生產現場設備的故障診斷、生產過程參數監測等方面有著重大的應用價值。

（三）體系結構的發展

（1）集成化。采用高度集成化CPU、RISC芯片和大規模可編程集成電路FPGA、EPLD、CPLD以及專用集成電路ASIC芯片，可提高數控系統的集成度和軟硬件運行速度。應用FPD平板顯示技術，可提高顯示器性能。平板顯示器具有科技含量高、重量輕、體積小、功耗低、便于攜帶等優點，可實現超大尺寸顯示，成為和CRT抗衡的新興顯示技術，是21世紀顯示技術的主流。應用先進封裝和互連技術，將半導體和表面安裝技術融為一體。通過提高集成電路密度、減少互連長度和數量來降低產品價格，改進性能，減小組件尺寸，提高系統的可靠性。（2）模塊化。硬件模塊化易于實現數控系統的集成化和標準化。根據不同的功能需求，將基本模塊，如CPU、存儲器、位置伺服、PLC、輸入輸出接口、通訊等模塊，作成標準的系列化產品，通過積木方式進行功能裁剪和模塊數量的增減，構成不同檔次的數控系統。（3）網絡化。機床聯網可進行遠程控制和無人化操作。通過機床聯網，可在任何一臺機床上對其它機床進行編程、設定、操作、運行，不同機床的畫面可同時顯示在每一臺機床的屏幕上。（4）通用型開放式閉環控制模式。由于制造過程是一個具有多變量控制和加工工藝綜合作用的復雜過程，包含諸如加工尺寸、形狀、振動、噪聲、溫度和熱變形等各種變化因素，因此，要實現加工過程的多目標優化，必須采用多變量的閉環控制，在實時加工過程中動態調整加工過程變量。加工過程中采用開放式通用型實時動態全閉環控制模式，易于將計算機實時智能技術、網絡技術、多媒體技術、CAD/CAM、伺服控制、自適應控制、動態數據管理及動態刀具補償、動態仿真等高新技術融于一體，構成嚴密的制造過程閉環控制體系，從而實現集成化、智能化、網絡化。

三、智能化新一代PCNC數控系統

當前開發研究適應于復雜制造過程的、具有閉環控制體系結構的、智能化新一代PCNC數控系統已成為可能。智能化新一代PCNC數控系統將計算機智能技術、網絡技術、CAD/CAM、伺服控制、自適應控制、動態數據管理及動態刀具補償、動態仿真等高新技術融于一體，形成嚴密的制造過程閉環控制體系。

參考文獻：

[1]電動機降壓起動器的選擇與分析，凌浩，2000.12vol.20P66.

[2]交流異步電動機的軟起動與保護探討，何友全礦山機械，2000.5.

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可編程控制器控制系統及微處理機的單晶片控制系統具有控制系統體積減小、節能、可靠性提高，尤其是對群控、通訊等復雜電梯控制功能更具優越性。可編程控制器（PLC）的程序編輯采用易學易懂的梯形圖語言，且具有控制靈活方便、可重復使用、程序記憶體與外部輸出容量可彈性擴充、抗干擾能力強、運行穩定可靠、能與電腦連線操作等特點。

1.2信息技術應用的基礎

電梯控制系統大部分都是借助電腦的軟硬件結構，并搭配各式各樣的感應器及預先所規劃的復雜的各式操作程序，結合成所謂的人工智能。精準的監控及引導各部電梯的動作，是以模糊邏輯方法為基礎。模糊理論是根據不明確的信號，通過近似推理的過程，且經過運算而得到明確的結論，類似人頭腦中“過程模糊，結果明確”的思維特征。使用模糊邏輯數學分析統計法，能快速的找出任何時刻最適合的運行模式。文章主要以小型電梯控制系統為例，結合PLC控制技術的特點，提出了一套結合模糊邏輯理論，將推理、判斷、決策、控制等的知識思考行為，轉化成為知識庫及規則庫儲存于電腦中，再經由模糊理論法（fuzzytheory）以數值計算方法完成推論，實現于此電梯控制系統的視窗化的設計與應用。文章主要是針對電梯等待時間及搭乘時間做一完整分析，并利用可編程控制器（PLC）為控制核心，視窗化圖控采用Delta圖控軟件DeltaScreenEditor，在電腦上直接對電梯做監控引導，再經由電腦與可編程控制器的通訊連線實現完成。本系統是一種機電整合的教材，是電機、電腦與控制工程的融合，所得成果可在機電整合或科學教育中使用。

2模糊控制的理論應用與系統開發

2.1模糊控制的理論應用

模糊控制主要是在直覺和人工經驗的基礎上，建立所需的知識庫，并可看成一組決策法則，根據輸入值滿足系統條件（歸屬函數）的程度，給予一個特定值，稱作grade（歸屬度），其范圍為0~1。若完全屬于系統條件時，其值為1；完全不屬于系統條件時，其值為0，是傳統的集合；其他屬于系統條件中間的，依其所屬程度給予0和1之間的任意值，這是屬于模糊集合。模糊邏輯（fuzzylogic）設計方法主要可以分為四個部分：即模糊化界面（FuzzificationInterface）、知識庫（Knowledge）、模糊推論機構（FuzzyInference）與解模糊化界面（DefuzzificationInterface）。其中，知識庫又可分為資料庫（DataBase）及規則庫（RuleBase）。模糊控制是以語言化控制規則為主體，為了將輸入的明確值與語言化的控制規則結合，必須將輸入值做模糊化處理以便對應到資料庫里語言變量的論域中，再配合規則庫及推論機構推導出結果。因結果仍然是模糊值，所以必須再做解模糊化工作，其輸出才是明確值。文章中借助每個樓層的傳感器作為取樣輸入，再通過步進電機的驅動模組作為輸出控制。該電梯控制系統的每個模糊集合均有語性值代表其模糊含意。利用編輯軟件DeltaWPLSot程序化于可編程控制器系統的內部，以達成系統的閉回路控制。

2.2系統架構

系統的硬件架構是由可編程控制器、步進電機及驅動器、傳感器等所組成。系統在可編程控制器內部所完成實現的內容，可先定義誤差量（E）與誤差偏差量（ΔE）兩軸，誤差量是由軟件設定的參考距離與回授距離的差值。誤差偏差量的計算是目前誤差En減去前一次的誤差量En-1，當程序連續執行下，循環一次的時間步距Δt很短時，可視為一個誤差偏差量ΔE，或稱之為誤差微分量ΔE/Δt。

（1）可編程控制器。

系統所使用的控制器是利用三菱公司的產品。該系列PLC在電腦通訊的模式中，其交信資料的類型分別為讀取PLC元件及交信資料的交信型式和寫入PLC元件及交信資料的交信型式。

（2）步進電機及驅動器。

系統所使用的步進電機及驅動器可完成實現輸出距離，提供搭乘者更短的搭乘時間及更精準的樓層距離定位。步進電機的結構不論是PM式、VR式或復合式步進電機，其定子均設計為齒輪狀，這是因為步進電機是以脈波信號依照順序使定子激磁，以數字電壓輸入來控制其轉速及轉動方向。就電機驅動原理而言，將其脈波激磁信號依序傳送至A相、A+相、B相、B+相則轉子向右移動（正轉），相反的若將順序顛倒則轉子向左移動（反轉）。

（3）傳感器。

系統所使用的傳感器可完成實現取樣輸入信號，提供給可編程控制器的輸入端，進入控制器內部做運算處理。

2.3實驗研究結果

在實驗研究中，各個實際樓層相互距離各為14.4cm，加入Fuzzy控制時，可測得的距離分別為14.3cm、14.2cm、14.3cm，未加入Fuzzy控制時，可測得的距離分別為13.8cm、14.0cm、13.9cm，可知經由模糊理論控制可實現精準的樓層距離定位。就樓層搭乘時間而言，加入Fuzzy控制時，可測得的搭乘時間分別為18.6sec、18.7sec、18.6sec，未加入Fuzzy控制時，可測得的搭乘時間分別為19.1sec、19.2sec、19.1sec，可知經由模糊理論控制可實現縮短的搭乘時間。進而，操作者可通過Delta圖控軟件進行視窗化控制。視窗中的按鍵，可對電梯控制系統進行模糊邏輯控制設定、樓層控制、樓層距離顯示、搭乘時間顯示等進行自動化設計。

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（1）電源模塊：將220V的交流輸入電壓轉換成24V的直流輸出電壓，以供其它模塊使用。

（2）CPU模塊：控制總線上模塊與模塊之間的數據傳遞，并執行用戶輸入的程序。

（3）32路輸入模塊：該輸入模塊一共有3塊，它的作用是將PLC外部的信號轉換成PLC內部的可進行處理的信號。

（4）16路輸出模塊：該輸出模塊一共有2塊，它的作用是將PLC內部可處理的信號轉換成能夠控制提升機系統的外部信號，來控制提升機系統進行工作。

（5）轉換模塊：此模塊分為兩類模塊：一類是是A/D模數，它的作用是將連續信號轉換成數字信號，便于PLC系統進行識別和處理；另一類是D/A模塊，它的作用與A/D模塊的作用恰恰相反，它是將PLC內部可處理的數字信號轉換成連續信號。

（6）通信模塊：它的作用是：確保各模塊與各模塊之間的通道流暢，再就是確保模塊與上位機之間的通道流暢，保證信號從各模塊傳送給上位機時，可以使上位機做出相應的響應。

（7）計數模塊：該模塊主要有2塊，這兩塊計數模塊的作用都是計數，兩塊模塊分別是對主滾動筒上的和導向輪上的編碼器進行計數。

2PLC操作保護系統的軟件設計

PLC是西門子公司的產品，它不需要用戶自主進行編程，能夠好好地滿足用戶的需要，下面是它的軟件模塊，軟件模塊的主要作用就是存放程序，它的軟件模塊有下列幾種：

（1）組織模塊（OB）：它的作用是保證接口通道流暢，保證CPU操作系統和用戶程序之間的通道流暢。對用戶程序的循環處理工作主要是由OB1模塊來完成的，剩余的OB模塊用來對特定事件做出響應和中斷。

（2）功能模塊（FB）：它是可多次調用的邏輯功能模塊，它在執行時必須帶有即時數據模塊，并且每次用戶程序對FB進行調用時可提供新的參數。

（3）功能模塊（FC）：它也是可多次調用的邏輯功能模塊，但是它在執行時不需要帶有即時數據模塊，這也是它與FB模塊的最大區別，并且每次用戶程序對FC進行調用時可提供新的參數。

（4）數據模塊（DB）：數據模塊用來存放各種不同類型的數據，它在PLC存儲器開辟另一個存儲區。

根據用戶的要求和本身系統的結構要求，用戶程序可以自行選擇軟件模塊的構成形式,其中軟件模塊有以下幾種，各個軟件模塊的功能和作用如下。FC0、FC1兩個軟件模塊的作用是用來進行計數，主要是用來計算計數模塊中的脈沖個數；DB1和DB2兩個軟件模塊的作用是存放FC0、FC1兩個軟件模塊計算出的計數模塊的脈沖個數，以此來實現計數模塊將數據和信號流暢而準確的傳送到CPU模塊之中；FC91軟件模塊的作用是用來處理輸入到PLC中的模擬量，模擬量有：電機電壓和電流、電機轉速、軸承壓力、提升速度和載荷等；FC93軟件模塊的作用是制動，主要是對電氣施閘類故障進行制動處理；FC114軟件模塊的作用是用來處理PLC內部信號，并產生控制信號，像回路的安全和保障、故障的報警和液壓器件的制動等等；FC5軟件模塊的作用是進行邏輯運算和閉鎖，主要是對輸入到PLC內部的信號進行運算并產生控制指令來控制提升系統的各個部分；FC92軟件模塊的作用是處理施閘類故障，這類故障主要是立即施閘類故障；FC94軟件模塊的作用也是對施閘類故障進行處理，這類施閘類故障主要是提升終了施閘類故障；FC95軟件模塊的作用是處理報警類故障，當報警系統出現故障時，主要是由該模塊進行處理；PLC的啟動組織模塊是OB100軟件模塊，在系統啟動后該組織模塊只可運行一次，以后的循環程序就不會再運行了，在該組織模塊中有關參數和程序可隨著用戶的需要進行更改；OB1軟件模塊是用戶程序主要組成部分，用來存放用戶主程序，它也是組織模塊中唯一可以循環運行的軟件模塊，在FC功能模塊中編制成的可以實現特定功能和作用的程序可以在OB1軟件模塊中進行循環調用，采用這樣的程序設計可以使我們的程序設計更加簡單，調試更加方便；OB35軟件模塊是組織模塊中唯一可以實現定時中斷的組織模塊，采用M/T法可以計算出提升機的提升速度。n=（60M1f）（/ZM2）式中：n為電機的轉速；Z是旋轉編碼器每轉一圈時所輸出的脈沖的個數；M1為計數器M1所記的脈沖個數；M2為計數器M2所記的脈沖個數；f為脈沖頻率（高頻時鐘脈沖）。

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（1）利用傳感器信息裝置將檢測到的物理量轉化為電信號，電信號可以依據運行情況對其進行診斷，當出現問題時會及時的對其進行預報且顯示問題所在原因。

（2）電信號必須通過顯示設備將其作業狀況完整的顯示出來，然后轉化為可控的傳輸信號，對其實時掌握。

（3）通過預先設置好的接收方式對信號進行接收，通常情況下，采取分站接收然后復用信息將其傳輸在主站上加以顯示。對于分站來講，它必須將接收到的信息加以整合、分類，對簡單數據進行校驗，防止不準確信息被利用，這樣不僅僅會造成一定損失，且會增加發生事故的概率，所以在進行傳輸主站前，必須對信息進行準確的掌握。

（4）電源箱是確保煤礦安全監控系統正常運行的主要交流電源，它能確保在臨時停電的基礎上讓煤礦安全監控系統可以有效的運行，維持正常的基本用電量且供電量大于二小時的蓄電量。

（5）主站在接收信號的同時，要對其信號進行及時的處理。傳輸接口在確保接收信號后，要再次將主站整理好的信息傳輸至相應分站。從某種角度上而言，傳輸接收器具備了分站與總站相互傳輸信號及自動檢驗、調節等功能，所以使用過程中不容忽視。

（6）主體正常運行的前提下，要利用計算機對其進行掌控，主機的主要作用是聯網、控制輸出打印、控制輸出、人機的對話、聲光的報警、顯示、磁盤的存儲、統計數據、判別報警、校正、接收檢測的信號等。

1.2煤礦安全監控系統的作用

第一，通風及瓦斯監控，也就是監測局部的通風機停開（特別重要）、風筒的狀態、風門的狀態、饋電的狀態、風壓、風速以及甲烷的濃度等。一旦局部的通風機掘進巷道出現停風狀況或出現停止運行現象時或瓦斯出現超限時，相應的煤礦其安全監控的系統就會自動切斷各自區域電源，同時閉鎖與報警，這一措施可以達到以下目的：

（1）規避與降低了因電氣設備違章作業或失爆、或電氣設備出現故障的危險溫度或電火花導致瓦斯爆炸的發生率；

（2）規避與降低了運、掘、采等設備在運行狀態下因危險溫度或摩擦碰撞出火花而導致的瓦斯爆炸的發生率；

（3）可以起到提醒作用，督促生產的調度員、領導及時把工作人員安置到安全位置；

（4）督促生產的調度員、領導及時處理好事故的安全隱患，提前預防瓦斯爆炸事故的發生。

第二，瓦斯抽放系統的監控。

（1）監測抽放管路里閥門開度、溫度、壓力、流量、甲烷的濃度以及一氧化碳濃度等各管道的參數；

（2）對瓦斯抽放泵站室里甲烷的濃度以及井下臨時的抽放瓦斯泵站其下風側的柵欄外的甲烷濃度環境參數進行監測；

（3）對抽放泵軸溫、抽放泵的真空度以及電機溫度等進行監測；

（4）監測冷卻水池的水位、水溫以及水壓與水量等供水的參數；

（5）監測功率因素、電壓、電流等供電的參數；

（6）對供氣管道其供氣閥的開度、流量、甲烷的濃度、溫度、正壓等供氣的參數進行監測；

（7）監測密封的水溫、密封的水位、罐內其甲烷的濃度、罐壓和罐高等儲氣罐的參數；

（8）對瓦斯抽放供水、閥門、泵等狀態進行監測；

（9）對瓦斯抽放純瓦斯量和混合量進行監測；

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2干擾信號的分類

將干擾信號依據作用下可以分成差模與共模干擾兩種。差模干擾也就是說在信號兩端的作用下的干擾電壓，引起的因素主要是由于電路的不平衡所至，以及在電磁場所發生的耦合感應而造成的電壓所至，它相加于有效輸入信號，直接影響了控制系統的精確測量以及精準度。共模干擾即是在系統的輸入方與參考方同用的干擾電壓。共模干擾是信號與地之間的電位差值，一般是通過電網的串入以及地電的差距和電磁輻射到信號線上所引起的電壓相加在一起形成的。信號處理的部分別受到兩種對地的電壓，即是共模電壓。

3干擾源

電廠熱工控制系統運行的過程中，干擾信號主要是源于以下幾方面：第一，絕緣所造成的漏電現象。長時間運行過程中，材料老化，絕緣效果降低，引起信號干擾；第二，共用阻抗。兩個及以上線路合用一個阻抗或者一個電源時，就會引起回路的干擾；第三，靜電耦合干擾，采用平行方法布置線路，這樣系統容易受到外部的干擾；第四，電磁耦合的引起，在交變的信號源附近引起感應電勢，進而引起一些沒有用的信號干擾電路，這些感應電勢即是電磁耦合；第五，計算機所引起的干擾，在整個系統中計算機是主要控制中心，計算機每個動作的實現都會引起電流以及電壓的不穩，造成干擾；第六，現代通信設備所引起的干擾，手機信號通常都會引起一個電磁波，由于其來源與熱工系統的不同，所以也會引起干擾信號的產生；第七，電感耦合和電容耦合，設備旁邊的直流電以及直流與交流之間所產生的電容交變電流之間的電磁交聯等都會引起電路中的電流發生變化，引起干擾信號；第八，電磁輻射，它存在于系統的每個空間中，不僅引起了信號的干擾還會影響測量干擾信號的準確性，比如說，進行測量時，測量一端接地，如果經過的電流過大就會引起系統的超負荷運行，進而引起電壓，達成共模干擾，但是如果形成了電位差就會引起差模干擾；第九，受到自然因素的干擾，由于雷擊或者其它因素所引起的電磁干擾，混入到控制系統中，影響系統的運行，破壞系統，引起信號的干擾。通過上文中的分析，得知每個干擾信號都一定會有一個干擾來源，一個傳輸通道，一個較為敏感的電路，三者并存。

4電廠熱工控制系統抗干擾技術的運用

4.1屏蔽系統干擾技術屏蔽系統的干擾技術是對系統干擾信號利用屏蔽的方式進行處理，這樣可以使電廠的熱工控制系統避免由于干擾信號所產生的影響。它主要是把電廠的熱工控制系統中的主要配件使用金屬全部包起來，尤其是熱工控制系統中的主要電路、各種接收信號的信號線、一些重要作用的元器件等其它的部位利用金屬全部包圍起來，將系統內形成一道完整的屏蔽體系，杜絕由于外部原因所引起熱工控制系統的干擾影響。

4.2平衡抑制技術平衡抑制技術是抗干擾技術中最主要的一個部分，也是各類抗干擾技術中最為使用方便和靈活的抗干擾方法，它主要是將電路進行平衡，采用兩條一樣的傳輸信號代替干擾信號，以求達到抗干擾信號的目的。可以利用此種方法，平衡電路利用雙絞線，一起對抗系統外部的電磁干擾，起到一定的抑制作用，從而達到維持熱工控制系統功能穩定的目的。

4.3物理隔離技術在熱工抗干擾技術中物理隔離技術是最為基礎的一項技術，主要是隔離物理方向，阻止干擾信號，減少對熱工控制系統的影響，提升穩定性；此外此種方法還可以提升電阻的絕緣效果。在實際系統的運行過程中，可以利用絕緣效果好的絕緣材料進行電阻絕緣，提升絕緣效果，在進行絕緣處理過程中，采用的絕緣方式很重要，一定要注意相關的技術要求，對于一些強電系統以及弱點信號應當避免利用相同的接地線，進而達到減少接地時的干擾。

4.4處理好熱工控制系統的干擾故障杜絕由于接地原因所引起的熱工控制系統的故障，主要是預防在接地時由于不均勻將電位分布好，所引起的電位差而形成的循環電流的產生，引起熱工控制系統不能正常的工作運行。進行檢測的工作人員可以采用檢測儀器接地點出現浮空的現象，保障熱工控制系統接地點的質量，將故障去除，使系統得以正常運行。當系統中的發電組出現跳閘現象，尤其是循環水泵發生故障時就會影響熱工機組跳閘，因此在實際的工作當中對于循環水泵以及控制中心的接地系統都要加強檢查，保證干擾信號的消除干凈，使循環水泵得以正常、平穩運行。

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2歷史數據結構及存儲方式

1）歷史數據結構。從存儲分類上分，包含兩類：一類是歷史數據，涵蓋所有由實時數據產生的內容，不會出現遺漏或者自行刪減的情形；另一類是存儲部分歷史數據的歷史報表，這類報表只包含一小部分歷史數據信息，是依據用戶需求和指定格式，基于EXCELL軟件，定時存儲成數據表格的方式來減輕運行人員的報表工作，通常稱為運行報表。按存儲時打包分類來分又分為五種，分為報警、趨勢組、playback、posttrip和totalizer。其中報警和playback是最常用的兩種，趨勢組只在有歷史趨勢應用時才用到，posttrip只有在有跳閘趨勢應用時才用到，totalizer也只有在有總加類型的標簽需要存儲歷史數據時才用到。后三者都是基于playback的高級應用，在我電站中未得到應用。2）歷史數據存儲方式。歷史數據存儲有兩種方式：一種是定期執行，通過操作系統計劃任務來實現；另一種是手動執行，有特殊需求時，維護人員可在人機接口的窗口中通過快捷鍵完成這一操作。通常，我們選擇定期存儲的方式來管理歷史數據。

3歷史數據的管理

歷史數據庫雖不受時間的限制，但存儲媒介的有限性，維護人員需要定期對歷史站中的歷史數據進行定期的管理，例如檢查歷史站存儲介質容量剩余量、檢查歷史數據的完整性、定期的備份以及轉移等。