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微型计算机控制技术
论 文
学 院 : 信息科学与工程学院 专业班级 : 电气1106班 学 号 : 0909112923 姓 名 : 蒋颖 指导老师 : 贺建军
完成日期 : 2014年5月4日
计算机控制技术的应用与发展
摘要:计算机控制技术作为一门日新月异的先进技术,其提供的整套数据采集和自动控制系统以高可靠性、易用性方便了农业、工业现场的使用。在其基础上发展起来的网络化和现场总线技术又进一步促进了其发展。计算机自动控制技术建立的系统可以显著提高企业的生产效益,使企业得以实现深层次的信息化,是目 前满足我国自动化改造与创新发展的一个强大的动力。
关键字:计算机控制技术、农业、工业、应用现状、存在问题、发展方向
一、计算机控制技术在工、农业生产中的应用
1、工业生产
对工业生产过程进行计算机控制是提高产品质量、降低成本、减少环境污染的必由之路, 计算机控制系统已成为生产设备及过程控制等重要的组成部分,它代替人的思维成为工业设备及工艺过程控制、产品质量控制的指挥和监督中心。工业生产过程的计算机控制系统, 随着计算机的进步、工业生产工艺过程控制要求的提高和生产管理的完善而不断发展。
近年来计算机自动控制技术在我国工业中的发展非常迅速。我国的许多大型企业、工厂由于在80、90年代引入国外生产设备和生产线,虽然扩大了生产能力,实现了生产自动化,但对生产中的数据采集和自动控制能力日益提出了新的要求。以我国核燃料厂的HRL微机控制称重系统为例分析在工业现场环境中,如何引入计算机和自动控制技术,完成工业生产中各种预测和控制要求。
HRL微机控制称重系统,是给中国宜宾核燃料厂四车间称重装置开发的一套完整的计算机自动监测和控制系统。本系统具有设置称重、实时控制称重数据采集、数据处理、报表打印、文件处理等多项功能。它能够实时监视和控制现场称重与核燃料装管,显示称重情况,测量称重数据,并随时对工作中的异常情况作出报警,以便工作人员处理,另外,还能输入各种如放行号、芯块批号等信息,作日报表以备存档。该厂编号为814厂,是制造提供给核电厂原子反应堆的原材料——芯管装核燃料和其他核产品的国家重量级工厂。在四车间,有一套完整的生产线,用于将核燃料装管。其中,有3个工作台,在其上将核燃料装管、贴上条码、并称重。由微机控制称重系统完成装管控制,读条码,称空管和毛管的重量,传输回中心计算机并处理数据等工作。H R L 微机控制称重系统包括二层网络结构,其低层是现场总线将数据采集、设备控制、以及工控的远程I/O点连接在一起的设备层、上层是将PLC可编程控制器、工控机以及操作员界面连接在一起的控制层,完成管理和信息服务任务。
2、农业生产
计算机自动控制技术广泛应用于大型温室、农场的畜禽生产管理、农田灌溉、农机管理、农产品加工、农业科研等方面,大大节省了劳力,提高了产品质量和生产效率。进入20世纪90年代, 美国、日本、西欧等发达国家的信息产业增长率超过15%, 相当于这些国家同期GTP增长速度的3~5倍。
以德国为例:在德国农业科学研究中, 已广泛使用电子、信息技术等监测和自动控制各种试验场所,如试验室、人工气候厢、温室、试验农场以及试验区的试验监测、环境管理。环境变化的数据, 如温度、湿度、光照时间和强度、风向风速等各项要素, 均自动监测和纪录。位于不伦瑞克、柏林、海德堡、德森海姆等地的联邦农林生物研究中心等科研机构, 在不同规模的试验温室系统中均采用计算机自动监测和自动控制, 研究人员可根据研究任务和其目的, 设置温室系统的温度、湿度、光照等之后由计算机运行来满足试验要求。德国还研究出许多用计算机编程控制的试验仪器和设备, 如带有计算机程控和数据处理功能的立体显微照相设备, 它可将生物立体图像快速准确的显示、存储、分析及进行各种处理;又如便携式自动数据库机, 可携带这种数据库机下农田、实验室, 随时将田间调查结果或试验数据直接输入数据库, 待工作完成后, 将数据库机连接到计算机上, 通过简单的计算机操作, 就可将数据自动转录到计算机里。农业技术宣传资料的分发,在德国也采用计算机自动控制系统。农业技术人员在计算机上将技术资料内容编写好以后, 在计算机控制下自动完成印刷、折叠、装信封、印地址、封口、打捆、包装等一系列工作。在农业生产中, 装有遥感地理定位系统的大型农业机械, 可以在室内计算机自动控制下完成各项农田作业。
农业信息技术的主要成果之一体现在应用信息技术解决某个或某类农业问题,例如应用信息技术快捷地对实验数据进行组织、加工和处理, 分析土壤肥料的各种特性, 实现精细农作, 实现农业生产和管理的自动化和辅助决策。
二、计算机技术应用于农业生产存在的问题
尽管我国农业在信息技术上的某些科研成果已经具有较高水平,但仍存在许多问题:
1、计算机配置率较低
计算机在农村的配置率不高,不能够充分发挥其作用,促进农业生产。计算机配置率不高主要受以下几个因素的影响:一是计算机及其配套设备的价格较高。虽然近年来计算机的价格有所下降,但对于农民而言,价格仍然相对较高。二是网络及通讯等实施不配套。我国农村地区面积广大、居住分散、经济发展不均衡,网络费用较高。在一些地区尚未普及网络,计算机技术的应用受到限制。
2、计算机操作人员
将计算机技术应用于农业生产,其使用的主要群体是农民。一部分农民配备了计算机,但利用率较低,没有充分发挥计算机技术在农业生产中的作用。调查显示,我国农民中文盲和半文盲的比例高达70%,缺乏使用计算机的相关知识,而且相关培训较少,导致农民不能熟练使用计算机。而由于由于农业技术推广工作待遇低、工作环境差、生产周期长,导致优秀的人才不愿意从事农、工业技术工作。农业推广人才队伍得不到补充,原有农业科技推广人员知识老化、技术落后,不能熟练掌握计算机使用技术。缺乏专业的计算
机使用人员,制约了计算机在农业生产中发挥其应有的作用。
3、数据资源科的建立
由于农业信息地区差别很大,各地区的特定数据资源库没有很好建立,很多省、市、县尚未建立起本地农业信息的资源库,因而信息资源的建设远不能满足农业的需要。
三、计算机控制系统在农、工业方面的发展方向
目前工业计算机控制系统按结构层次基本上划分为: 直接数字控制(DDC)系统、监督控制(SCC)系统、集散型控制系统(DCS)、递阶控制系统(HCS)和现场总线控制系统(FCS)等几种,其中DCS是融DDC系统、SCC系统及整个工厂的生产管理为一体的高级控制系统,该系统克服了其他控制系统中存在的“危险集中”问题,具有较高的可靠性和实用性。DCS和工业控制计算机技术正在相互渗透发展,并扩大各自的应用领域。原来一般流程工业的控制多选用集散型控制系统(DCS),离散型制造业的控制多采用可编程控制器(PLC)。随着DCS和PLC相互渗透发展继而扩大自己的应用领域,将出现DCS和PLC融合于一体的集成过程控制系统。工业控制网络将向有线和无线相结合的方向发展。但是,为了进一步适合现场的需要,DCS也在不断更新换代,近年来,集计算机、通信、控制三种技术为一体的第5代过程控制体系结构, 即现场总线控制系统, 成为国内外计算机过程控制系统一个重要的发展方向。
就信息时代的现代农业而言,它正向着“精确农业”的方向发展,基于计算机信息技术的发展与应用,通过传感器收集土壤、植物数据,利用遥感技术提供农田作物生长环境、生长状况信息,结合地理信息系统的地理数据管理功能,运用全球定位技术精确定位导向,通过专家系统优化决策和指令,自动监控的智能农机如自动控制播种机、施肥机、喷药机、收获机及智能机器人进行精确操作。可依据作物生长状况、土壤肥力、作物病虫害的细块分布进行农事活动,从而达到减少施肥量、用种量、施药量,提高产量和品质。加强对农业信息资源开发利用的统一规划和指导,逐步建立并完善各级信息资源,建立标准和数据更新体系,加强数据更新技术的研究与应用。同时加强信息市场的管理和立法,避免信息数据库的重复建设,提高数据库的网络化水平,增强数据的共享性。大力开发和利用农业数据库,促进地方农业信息化建设进程,建立区域网与国内主干网、互联网接轨,实现农业技术人员、管理人员、农户全部入网。培养高级农业信息技术专门人才,以提高我国农业信息技术研究、开发力量,使农业信息技术走上实际应用——试验——推广的良性发展道路。
四、结语
计算机控制就是用计算机对一个动态对象或过程进行控制。在计算机控制系统中,用计算机代替自动控制系统中的常规控制设备,对动态系统进行调节和控制,这是对自动控制系统所使用的技术装备的一种革新。这一革新,改变了自动控制系统的结构,也导致对这类系统的分析和设计发生较多的变化。参考文献
[1]周萍,计算机自动控制技术在工业生产现场的应用 [2]崔婷,计算机技术在农业生产中的应用
[3]刘继芬,世界主要国家农业计算机自动控制技术应用现状
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