計(jì)算機(jī)機(jī)械控制論文

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一、基于計(jì)算機(jī)的機(jī)械控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀分析

（一）網(wǎng)絡(luò)化

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，使得網(wǎng)絡(luò)在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用更加深入，應(yīng)用規(guī)模也發(fā)生了變化，使得一般回路控制系統(tǒng)的特點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)化過程中產(chǎn)生了質(zhì)的改變，機(jī)械制造業(yè)企業(yè)也在逐步使用網(wǎng)絡(luò)化的控制系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用改變了這一局面，它能夠讓儀器之間實(shí)現(xiàn)通訊。此種技術(shù)變革與控制系統(tǒng)原有的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)了從最底層的任務(wù)控制到高層任務(wù)結(jié)構(gòu)和調(diào)度的優(yōu)化，各類儀器是網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)的最小單元，他們?cè)跀?shù)字化基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化，現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)正是由這些數(shù)字化的儀器單元加上智能化和可自治性的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備單元構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)了互連設(shè)備間、系統(tǒng)間的信息傳送與溝通。現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)就可以通過各個(gè)具體單元獨(dú)立完成自己的任務(wù)，最后通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行所有任務(wù)的協(xié)調(diào)和組織，最后實(shí)現(xiàn)預(yù)定的控制任務(wù)。

（二）扁平化

在實(shí)際應(yīng)用中，不同廠家的產(chǎn)品交互性差，這是由于不同廠家計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)本身的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是封裝起來的，接口的協(xié)議和結(jié)構(gòu)存在差異性，造成總線系統(tǒng)的不穩(wěn)定。控制系統(tǒng)會(huì)根據(jù)功能單元和實(shí)際網(wǎng)絡(luò)分布將網(wǎng)絡(luò)劃分成不同的層次，各個(gè)層次通過計(jì)算機(jī)這個(gè)媒介進(jìn)行交互和通訊，層次直接是不允許直接通訊的，受到計(jì)算機(jī)設(shè)備的限制。機(jī)械企業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，其通訊能力和規(guī)模不斷擴(kuò)大，分布式控制系統(tǒng)中難以實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)連接可以在一個(gè)貫穿的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)中網(wǎng)絡(luò)能力的實(shí)現(xiàn)帶來了現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備和儀器的網(wǎng)絡(luò)化，這種網(wǎng)絡(luò)化也讓計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)底層功能相互連接起來，現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)擴(kuò)展性比以前強(qiáng)大很多，容納更多的設(shè)備，這些設(shè)備可以歸屬不同的回路控制系統(tǒng)。總的來說，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)總體分為企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)場(chǎng)級(jí)網(wǎng)絡(luò)，企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的功能主要是整體控制和調(diào)度，具有基本決策，系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度，管理數(shù)據(jù)和處理相關(guān)數(shù)據(jù)，以及管理網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)。每個(gè)子系統(tǒng)的整體調(diào)整和優(yōu)化都交給企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)來整體管理，這方面管理者進(jìn)行總體規(guī)劃和及時(shí)調(diào)整工作。而現(xiàn)場(chǎng)級(jí)網(wǎng)絡(luò)的任務(wù)就是負(fù)責(zé)具體設(shè)備單元和儀表單元的工作。兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)共同形成計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，機(jī)械制造流水線中，所有管理和調(diào)度都交給內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，領(lǐng)導(dǎo)可以隨時(shí)查驗(yàn)和調(diào)整作業(yè)進(jìn)度，而糾錯(cuò)、顯示、記錄，現(xiàn)場(chǎng)控制的監(jiān)視以及故障診斷和處理等工作由下一層級(jí)負(fù)責(zé)，使得整個(gè)控制系統(tǒng)具有統(tǒng)一性和規(guī)范性，兩層網(wǎng)絡(luò)各自處理自己的事情，不會(huì)因?yàn)槿蝿?wù)太多出現(xiàn)混亂甚至系統(tǒng)失控。

二、基于計(jì)算機(jī)的機(jī)械控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理流程

基于計(jì)算機(jī)的機(jī)械控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理過程可以用流程圖來描述，流程圖就是描述信息傳播過程的，可以把抽象的過程具體化。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，技術(shù)是一個(gè)企業(yè)的生命力，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)可以讓企業(yè)同時(shí)進(jìn)行總體調(diào)度優(yōu)化，管理和現(xiàn)場(chǎng)具體問題的控制管理。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，設(shè)備單元的工作和人的管理活動(dòng)都需要信息技術(shù)的支持，能夠讓企業(yè)大幅度提高作業(yè)效率和可持續(xù)發(fā)展能力，適應(yīng)于當(dāng)前激烈的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境。對(duì)于控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理單元的工作方法和結(jié)構(gòu)，面對(duì)不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以選用不同的處理辦法，優(yōu)化軟件和硬件的配置可以有針對(duì)性的選取不同的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，這樣才能夠高效率的處理數(shù)據(jù)，減少工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和計(jì)算機(jī)的耗損，第一，計(jì)算機(jī)可以采用單道處理，多道處理器和交互式處理器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。第二，采用脫離方式或者聯(lián)機(jī)方式處理數(shù)據(jù)。第三，可以采用分布式算法或者集中式，并行思想的理念處理數(shù)據(jù)。第四，計(jì)算機(jī)也可以選擇分批次，實(shí)時(shí)，分階段的方式處理數(shù)據(jù)，這也需要對(duì)于數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的劃分，防止不合理數(shù)據(jù)的產(chǎn)生。數(shù)據(jù)處理是基于計(jì)算機(jī)的機(jī)械控制系統(tǒng)必須具備的能力，主要包括對(duì)于來源數(shù)據(jù)的分析和處理，做出與之相符合的具體操作方式，具備簡(jiǎn)單的智能化和學(xué)習(xí)能力。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用十分廣泛，其中十分重要的功能就是數(shù)據(jù)處理，大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展要求計(jì)算機(jī)能夠?qū)Ａ繑?shù)據(jù)進(jìn)行處理，并得到有益的信息，物聯(lián)網(wǎng)每時(shí)每刻都在產(chǎn)生信息，計(jì)算機(jī)也要及時(shí)的處理，并通過計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)將信息進(jìn)行歸納總結(jié)，提供給使用者更好的建議。近年來，機(jī)械行業(yè)一直在進(jìn)行各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的智能化，模具的設(shè)計(jì)制作，高標(biāo)準(zhǔn)零部件的設(shè)計(jì)制造，還有各個(gè)零部件的組裝，一個(gè)個(gè)全自動(dòng)化的生產(chǎn)線開始運(yùn)營(yíng)，計(jì)算機(jī)每天都在完成海量的控制信息發(fā)送，接收和計(jì)算。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)所處理的數(shù)據(jù)大多是生產(chǎn)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的圖像和信號(hào)信息，整個(gè)處理過程十分復(fù)雜，圖像和信號(hào)都要經(jīng)過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)翻譯成可以被自身識(shí)別的機(jī)器碼，然后再經(jīng)過計(jì)算機(jī)相關(guān)算法的加工，最后把處理結(jié)果傳達(dá)給終端控制系統(tǒng)發(fā)出不同指令讓機(jī)械設(shè)備完成，這種自動(dòng)化的控制過程給大規(guī)模機(jī)械制造提供了基礎(chǔ)，人們正日益享受到這種技術(shù)帶來的利益，汽車，自行車，電視，冰箱等機(jī)械化產(chǎn)品越來越便宜，這都是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)通過對(duì)數(shù)據(jù)的處理才能夠完成相關(guān)作業(yè)。基于計(jì)算機(jī)的機(jī)械控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理的過程主要分為八個(gè)方面，首先是數(shù)據(jù)的采集，通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)直接或者間接的獲取到數(shù)據(jù)，然后將自然數(shù)據(jù)或者認(rèn)為輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，使得計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)能夠識(shí)別，這些轉(zhuǎn)化后的機(jī)器語(yǔ)言會(huì)進(jìn)行再一次編碼和分組，按照控制系統(tǒng)本身的要求分為不同的部分，傳輸?shù)讲煌K和組織，子功能模塊會(huì)根據(jù)接收的信息按照預(yù)設(shè)的算法進(jìn)行計(jì)算和分析，得到客戶所期望的信息。最后會(huì)在不同的網(wǎng)絡(luò)空間存儲(chǔ)這些有價(jià)值的信息。而客戶只需要查詢計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)就知道產(chǎn)品的序列號(hào)，批號(hào)，各個(gè)零部件的標(biāo)準(zhǔn)等等有價(jià)值的信息，減少了數(shù)據(jù)整理時(shí)間，廠家可以專心于產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

三、基于計(jì)算機(jī)的機(jī)械控制系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用分析

基于計(jì)算機(jī)的機(jī)械控制系統(tǒng)在機(jī)械行業(yè)有著廣泛應(yīng)用，例如工業(yè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，直接數(shù)字控制系統(tǒng)，監(jiān)督計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，分級(jí)控制系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)等。這些應(yīng)用不同程度地改變工業(yè)生產(chǎn)的面貌。過去我國(guó)鋼鐵制造業(yè)許多工藝都需要人的參與，而且鋼鐵的產(chǎn)量一直無(wú)法提高，自動(dòng)化控制技術(shù)的引入徹底改變的了鋼鐵等工業(yè)生產(chǎn)的模式，自動(dòng)化調(diào)節(jié)代替了人的經(jīng)驗(yàn)，許多危險(xiǎn)的生產(chǎn)方式改由機(jī)械來自動(dòng)執(zhí)行，大大提高了員工的安全，同時(shí)也提高了企業(yè)的業(yè)績(jī)。對(duì)于機(jī)械行業(yè)的安全生產(chǎn)現(xiàn)狀，安全自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展也十分迅速，這也是機(jī)械控制系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用，但是許多中小型企業(yè)缺少資金引進(jìn)安全控制系統(tǒng)，仍有一部分工人時(shí)刻受到生命威脅?；谟?jì)算機(jī)的機(jī)械控制系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用可以大大減少安全事故的發(fā)生，減少社會(huì)矛盾，對(duì)于企業(yè)可以增加生產(chǎn)效率和利潤(rùn)。因此，要合理的評(píng)價(jià)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，企業(yè)在具體需求時(shí)要選用安全有效的控制系統(tǒng)產(chǎn)品，而評(píng)價(jià)系統(tǒng)質(zhì)量，可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行，充分考慮系統(tǒng)本身采用的架構(gòu)，設(shè)計(jì)的控制算法和各種設(shè)計(jì)功能是否達(dá)標(biāo)，企業(yè)在選取產(chǎn)品時(shí)，要進(jìn)行合理的嘗試，可以試運(yùn)行一段時(shí)間，期間要求廠商技術(shù)人員跟隨記錄生產(chǎn)情況，檢驗(yàn)各個(gè)模塊是否達(dá)到生產(chǎn)要求。一般而言機(jī)械控制系統(tǒng)各個(gè)回路對(duì)于實(shí)時(shí)性都有一定要求，而機(jī)械生產(chǎn)至關(guān)重要的就是系統(tǒng)的可靠性，包括系統(tǒng)自身的使用率，無(wú)故障時(shí)間，系統(tǒng)總體故障率還有相關(guān)性能方面的參數(shù)，這樣都是重要的選用標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)機(jī)械控制系統(tǒng)要能夠隨時(shí)進(jìn)行擴(kuò)展，現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠隨時(shí)接入一些設(shè)備單元和儀器單元。

四、結(jié)束語(yǔ)

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用與生產(chǎn)生活的各個(gè)方面，生產(chǎn)方式和生活方式因此發(fā)生巨大變化，特別對(duì)于機(jī)械領(lǐng)域。本文介紹了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的概念和基于計(jì)算機(jī)的機(jī)械控制系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，同時(shí)分析了基于計(jì)算機(jī)的機(jī)械控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理過程和實(shí)際應(yīng)用，以期給機(jī)械控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供參考。

作者：張亮 單位：陜西廣播電視大學(xué)