計算機控制技術論文模板(10篇)

導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇計算機控制技術論文，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，并希望這些內容能為您提供靈感和參考。

篇1

1引言

脈沖能源裝置在加速器、自由電子激光研究、X光閃光照相和粒子聚變等脈沖功率技術研究領域廣泛使用，通常使用數量較多，分布較廣，同時周圍電磁干擾較強，控制操作和參數測量都比較復雜，同時也需要較多的人力來維護。

隨著計算機技術的發展，當今世界上基于PC的自動化方案已成為主流，PC在自動化領域的應用正迅速增長，通過將所有的功能集成于這個統一開放的平臺上，通過人機界面可以使復雜的控制和數據處理變得更加簡單化。

2控制系統硬件構成

整個系統有多臺Marx需要控制，每臺發生器由充電控制和觸發兩部分組成，需要控制的量有充電電壓的起停控制、電壓檢測、接地裝置的通斷控制、觸發以及開關上的氣壓檢測等，通過一條總線將將系統中的各個被控量連接在一起，構成一分布式控制系統，這里采用工業上廣泛使用的RS485總線，RS485總線是美國電子工業協會（EIA）制定的平衡發送、平衡接收的標準異步串行總線，具有傳輸距離遠、通訊速率高，抗干擾能力強，軟硬件支持豐富與現場儀表接口簡單，易于實現和擴展等特點，接口總線上可連接32個設備，加中繼器后最多可達255個設備，因此完全滿足該能源控制要求?？刂葡到y框圖如下：

圖1控制系統結構圖

該系統由一臺主控上位機PC和一系列MARX發生器充電電源設備構成，由于環境電磁干擾較為嚴重，在選擇通信介質時可優先采用光纖通信方式，通訊速率57.6kB/s，通訊距離可達1.2km，通過上位機（PC）發送參數及控制命令，給電容器充電到事先設定的電壓值（0到100kV之間任意值）。在以上各子設備中，經常要用程控電源去控制MARX發生器的充電電壓、充電速度。通過一臺工控PC機靈活地控制多臺充電電源，以達到控制各MARX發生器充電的目的。針對這一需要，采用帶有RS485通信接口的具有線性升壓功能的可編程交流電源，該電源內部自帶單片機系統和看門狗定時器，每個電源賦予各自獨立的地址碼用以識別身份，同時它屬于正弦波調壓，可有效避免采用傳統的采用可控硅調壓方式時屢次損壞高壓變壓器的情況，使操作者能夠方便靈活地對其進行控制。

每路Marx發生器充電部分包括程控電源、雙極性高壓變壓器，分壓器和接地裝置等三部分，見圖2所示，程控電源給高壓變壓器初級提供緩慢上升的電壓，變壓器高壓側經整流后給MARX發生器充電，電壓檢測是通過10000：1的高壓分壓器將分壓后的信號送給程控電源內部A/D轉換，經內部單片機處理，并與設定的電壓值進行比較，比較后的結果用來實現自?？刂?，這樣可有效防止通訊故障所造成失控現象。

圖2Marx發生器能源部分線路圖

3MARX發生器能源制過程

①程控電源接通供電電源時的輸出為0伏，開關量輸出為假（開路）。

②首先上位機發出各種設置參數到指定地址程控電源。如,上升時間、上升速度、保持時間、充電電壓等。

③程控電源收到電壓回傳命令后，將兩路模擬量的值傳送到上位機。

④上位機發出啟動指令后，指定地址程控電源的輸出開始從0伏慢慢線性上升到設定值，保持到指定的時間后關斷輸出。當上位機發出所有電源都啟動指令后，所有程控電源都啟動。

⑤上位機發出立即停止指令后，指定地址程控電源的輸出立即停止上升，保持到指定的時間后關斷輸出，當上位機發出所有電源都停止指令時，所有程控電源都立即停止。

⑥上位機發出接地打開指令后，指定地址程控電源的開關量輸出為1，電磁鐵吸合，當上位機發出所有程控電源的接地都斷開命令時，所有程控電源的接地電磁鐵都吸合。

⑦上位機發出接地指令后，指定地址程控電源的開關量輸出為0，電磁鐵釋放，當上位機發出所有程控電源都接地時，所有程控電源的接地電磁鐵都釋放。

4監控軟件設計

軟件采用VisualBasic6.0編程，作出十分直觀的人機界面，采用RS-485通信標準和上述的問答方式進行數據通信，通過上位機向串口讀寫數據，并通過光纖485總線將各種控制信息傳送到現場的每路MARX充電子系統，上位機就可以監控網絡上任何一臺MARX能源了，予置數值可以分別顯示在PC機軟件窗口和單片機系統的予置數字表頭上。同時，現場實測電壓信號也可以實時顯示在PC機的界面上。此設計界面直觀，而且利于對現場信號進行實時監測。因此，采用本系統，大大提高了現場信號予置精度，對實驗操作人員來說人機界面良好，簡單易懂。

根據系統功能的要求，上位機需發送2種類型的命令：（1）同期命令，它由定時器觸發引起，每隔一個定時周期發送1次，例如發往各充電單元的數據和狀態回傳命令；（2）非周期性命令，它由操作者按動相應命令按鈕引起，非周期性發送。所有命令均采用ASCII碼方式傳送，為了防止通訊錯誤，各子機正確收到上位機發來的命令后返回相應的確認字符。

在VB6.0中使用了MSCOMM控件，用來實現串行通信。MSComm控件有很多屬性，其中最基本的有以下幾個：

Commport屬性設置并返回通信端口號，用于指定使用PC機的哪一個串行端口。

Setting屬性以字符串的形式設置并返回波特率、奇偶校驗、數據位和停止位。

Portopen屬性設置并返回通信端口的狀態，用于打開或關閉端口。

Output屬性用于發送數據，可以是文本數據或二進制數據。

Input屬性從接收緩沖區返回和刪除字符，用于接收數據。

本系統VB程序初始化上位機通信程序如下：

mPort=2；選串行端口2

MSComm1.Settings=“57600，n，8，1”''''設置通信參數

MSComm1.OutBufferSize=512''''設置發送緩沖區大小

MSComm1.OutBufferCount=0''''清除輸出緩沖區

Mscomm1.Inputlen=0''''讀入接收緩沖區全部字符

MSComm1.PortOpen=True''''打開串行端口

由于數據是動態接收，所以數據的處理也是動態進行,程序中使用了一個Timer控件，其命令發出與數據的接收均在Timer控件的定時期間進行，在Timer控件的定時期間依次調用模擬量和狀態量返回子過程，同時監視是否有命令按鈕按下，當按下某操作命令按鈕時調用命令處理子過程，部分程序如下：

PrivateSubTimer1_Timer()

IFCmdPress=TrueThenCallSendCmd''''當按下某操作命令按鈕時轉入命令處理子過程

UpdateAI更新各模擬量數據的顯示

UpdateDI更新各狀態量

EndSub

PrivateSubsendCmd()

UpdateDO(Cmd)''''輸出控制開關量

………

EndSub

5系統抗干擾問題

監控系統在工業中的應用越來越多，由于現場的電氣環境比較復雜，容易形成各種干擾源，特別是在大電流、強脈沖實驗環境中，因此研究解決系統抗干擾問題對確保系統的穩定運行有著非常的意義。

該系統中使用RS485總線，RS485總線是采用差分平衡電氣接口，本身具有較強的抗電磁干擾能力，但在實際當中仍然會現一些問題，為此應注意以下幾個方面：

（1）與遠距離上位機通訊采用光纖傳輸，子機之間不方便采用用光纖傳輸時，應選擇合理的網絡拓撲結構。

（2）采用雙絞線作為RS485傳輸線時，雖然對電磁感應噪聲有較強的抑制能力，但對靜電感應引起噪聲的抑制能力較差，因此應選用帶屏蔽的雙絞線，同時雙絞線的屏蔽層要正確接地。

（3）通過在總線兩端加入匹配電阻的方法，解決信號反射問題

（4）系統的供電方式有兩種：一種是集中供電方式，即電源都引自同一處，另一種是分布式供電，各子設備在安裝位置附近取電源，從抗干擾效果的角度講，應選擇集中供電方式，這樣可基本消除各處參考電位不等的情況。

6結束語

本文提出的主從分布式多機通信系統硬件電路簡單，控制靈活。與其他語言相比，用VB語言實現上位機數據傳送的優點是可方便地控制通信對象的選擇，具有較大的靈活性，且編程容易。此外，由于RS485總線的通訊方式仍屬于串行通訊方式，在通訊速度上有些偏低，在操作上表現為數據刷新時間稍微偏長，當系統子設備較多時，其控制的實時性不很理想，此時需對控制系統作進一步的改進。

篇2

教學目標 《計算機控制技術》教學目的是使學生從系統集成的角度掌握計算機控制系統的基本原理與設計方法，不但能夠分析與應用、設計并實施滿足實際工業生產需要的計算機控制系統，而且能夠不斷地根據已有的基礎知識，迅速進行知識更新。

在專業課程體系中的定位 在浙江大學城市學院自動化專業的專業必修課中，《計算機控制技術》是講述控制手段的一門必修課程，是自動化閉環控制系統的重要組成部分。

在專業能力培養中的定位 控制精度要求比較高的實際控制系統大多為閉環控制系統，在閉環控制系統中，計算機將作為一個重要的控制手段而存在，所以經典PID為代表的控制算法將成為《計算機控制技術》這門課程的重點研究內容，本課程將搭建以溫度、電機和液位為主要控制對象的閉環控制系統，并完成對位置型PID、增量型PID、積分分離式PID、模糊控制等先進控制算法的學習。

與核心課程群中其他課程在知識體系與能力培養上的整體設計 隨著現代化工業復雜性與集成化程度的增加，計算機控制技術已廣泛應用于各個工業領域。因為《計算機控制技術》教學目的是使學生能夠分析與應用、設計并實施滿足實際工業生產需要的計算機控制系統，所以在教學內容方面主要講述計算機控制系統的設計與實現相關的硬件、軟件、控制策略、數據通信、網絡技術、數據庫技術等方面的理論知識與技術。包括計算機控制系統的基本概念與基礎理論，控制系統的接口技術、數字通信與網絡技術、軟件技術，計算機控制系統中常用的控制策略，不同規模的計算機控制系統的設計范例，以及流程工業的計算機集成制造系統。

能力培養要求 借助本門課程的學習，培養學生了解計算機控制系統組成、分類、硬件及軟件構成、控制算法等相關知識，使學生從系統集成的角度掌握計算機控制系統的基本原理與設計方法，不但能夠分析與應用、設計并實施滿足實際工業生產需要的計算機控制系統，而且能夠不斷地根據已有的基礎知識，迅速進行知識更新。

實踐教學要求 實踐教學方面采取實驗課與課外課程設計相結合的形式，實驗課上主要學習組態監控軟件在計算機控制系統中的應用，并以液位為控制對象，搭建以計算機為控制核心的閉環控制系統，通過特性調試，了解計算機控制算法在實際系統中的應用。課外則要求同學們完成以電機為控制對象的閉環控制系統的設計報告，深化學生對計算機控制系統的理解和掌握，完成理論到實踐的轉換。

作業及考核要求 《計算機控制技術》作業基本都要求網上提交，每個章節結束，都會按照講授內容布置相應網上作業，要求學生按照規定時間完成。同時為了鞏固學習效果，還會配備相應章節的網上在線測試題目。最后同學們要完成以電機為控制對象的閉環控制系統的設計報告。期末成績的構成為到課率及課堂表現10%，平時作業和小測試10%，期中考試15%，設計報告15%，期末考試50%。

教學實施方案設計

教學內容組織 針對計算機控制技術綜合知識比較多、專業性較強、不易理解的特點，具體從以下幾個方面組織教學內容：

第一，準確把握課程的性質與作用。計算機作為閉環控制系統的一個重要控制手段，經典PID等算法講解將成為《計算機控制技術》這門課程的重點研究內容，同時在搭建以溫度、電機和液位為主要控制對象的閉環控制系統時，了解信號檢測、信號傳輸、信號處理、信號顯示等相關知識。

第二，突出學生綜合能力的培養。在課程知識的講授過程中，注意教育和啟發學生用哲學的思想、辯證的觀點來分析和思考問題，如主要矛盾與次要矛盾的轉化、事物都是一分為二的道理等，健全學生的心智，提高學生綜合素質。

第三，通過課程教學，教給學生現代科學研究的方法。以實際控制系統為主線，將設計方法、分析方法、算法編寫等過程梳理清晰，將講述內容集中在目前的工業生產現場的使用技術上。

教學策略 ①結合課程知識和社會調研以增強學生學習動力；②理清思路，從簡到繁，強化計算機控制系統的理解和應用；③觀看模型理解抽象閉環控制系統概念，加深學生對知識的掌握；④引導學生參與課堂教學，分組討論促進學習主動性和能力齊頭并進；⑤設計貫穿理論教學周期，通過實踐加深學生對課程知識的理解和掌握；⑥加強課外輔導鞏固學生對課程知識的掌握；⑦結合現代教學手段開展輔導。

結束語

篇3

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）38-0093-02

一、引言

計算機控制技術是結合自動控制技術、計算機技術、自動檢測和傳感技術、微電子等技術逐步發展起來的。隨著該技術的發展和普及，控制系統趨向于利用計算機進行控制。計算機控制技術課程是自動化專業普遍開設的一門重要的專業課。自動化專業的學生或從事該專業的工程技術人員需要掌握分析設計與實現計算機控制系統的方法，并能完成控制系統的軟件開發、系統安裝與調試等[1]。上海電機學院定位為技術應用型本科教育，為了滿足本校自動化專業培養人才的要求，在分析了該課程的實踐性強的特點以及教學過程中存在的某些問題，從理論教學、實踐教學及考核方式等方面進行了教學改革。

二、課程特點及課程教學中存在的問題

計算機控制技術課程安排在第6學期開設，該課程內容既是這些專業的學生畢業設計中要大量運用的，更是學生畢業后從事自動控制系統、智能儀器儀表和機電一體化產品的設計與運行中要長期應用的。在學完本課程后，學生應能根據不同的應用對象，運用離散控制理論，設計符合要求的計算機控制系統。由于該課程涉及的知識面和基礎理論較廣，具有較強的實踐性，與專業課密切相關等特點。在授課中，教師應把有關課程的相關內容融合到該課程中，處理好與先修課程和后續專業課程的關系，形成系統的課程知識體系。

現有的“計算機控制技術”教材種類繁多，就涉及的內容而言，有的偏重于理論分析，有的以單片機為基礎，介紹系統的硬件組成和應用軟件開發[2]。受課時限制，學生很難全面掌握主要內容，制約了其提高自身應用該課程知識，完成系統的設計分析與安裝調試能力。因此，學生在遇到實際問題時，由于缺乏面向工程實際經驗，不能從問題本身分析，難以運用綜合知識解決問題。這不符合我校應用型本科人才的培養目標。因此我們對該課程內容進行了一些研究與探討。

三、課程教學改革的思路及對策

1.理論教學改革。（1）正確定位教學目標，優化教學內容。在課程內容設置上應以計算機在控制系統過程中涉及到的技術問題為主，突出實踐性。計算機控制系統是一種建立在一整套完整的控制理論基礎上的自動控制系統。在確定課程內容時需要考慮理論知識和深度，處理好計算機控制系統的理論知識與應用技術的關系。教師可以嘗試選擇一兩個完整的應用實例，貫穿在整個教學過程中，讓學生在開始階段就對實際的計算機控制系統有感性認識，例如，一種計算機溫度控制系統，學生學完第一章對這個系統進行定性分析，使學生對溫度控制系統中各組成部分的作用以及系統的工作原理有初步的了解。學完離散控制系統的數學模型理論內容后，學生能夠建立溫度控制系統的數學模型；在學完控制算法和控制方法后，學生能夠利用常用的控制算法或改進控制算法，實現對系統的設計和控制，并能借助于Matlab仿真工具進行建模與仿真；學生在學完計算機控制系統的相關內容后學生可以在實驗室實現所設計的溫度控制系統。學生在學習該課程的整個過程中，借助于一些應用實例逐步把理論知識轉化為實際的系統，提高自己的系統設計與調試能力。（2）改進教學方法，建立以學生為中心的學習模式。啟發式、互動式的教學方法易于激發學生聽課的熱情和積極性，達到加深理解的效果。在教學過程中應注重設計出啟發學生思維的問題，尊重學生的主體地位。從工程實際中提出問題或從已有問題中提出新問題容易調動學生的學習積極性，滿足學生解決實際問題的好奇心。教師應事先精心研究和設計在授課過程時何時提問，提什么問題。要能根據提出的問題啟發學生進行問題分析與討論，達到解決問題的目的[3]。（3）充分利用現代教育手段。靈活運用傳統的黑板教學方法與多媒體等現代化手段，使教學內容易于理解，形象直觀地呈現給學生。把自動化監控系統在工業生產現場的視頻材料作為教學錄像，使學生對計算機監控系統有初步的了解，并讓學生感受理論知識的實際運用，擴大知識面。還可以采用Matlab等仿真軟件設計一些算法、進行系統建模，增強學生解決實際工程問題的能力。例如，在講授計算機控制規律如PID數字控制等理論性較強的內容時引入Matlab/Simulink仿真工具，可以把難以理解的理論知識通過仿真模型以圖形化的方式向同學演示，從而增加教學信息量。學生可以利用Matlab/Simulink工具建立系統的數學模型，并進行仿真調試與結果分析，總結不同的控制規律對控制結果的影響。（4）鼓勵學生探究式或研究性學習。探究式學習是學生在對課程有一定興趣、帶著了解問題或解決實際問題的愿望之后的一種自主性的學習方式。教師要充分發揮引領作用，以保證這種學習持續有效的進行。例如，在講授PID控制算法及改進的PID控制算法問題后，以作業的方式指導學生學習有關控制技術和控制方法等方面的論文，進行理論推導及分析，對知識進行總結，并在課堂上討論。通過閱讀文獻資料，學生會更加清楚地認識到計算機控制技術的應用領域，理解一個控制系統該如何建立，進一步提高學生的分析問題和解決問題的能力。

2.實踐教學改革與創新能力的培養。該課程安排了8個課時的實驗，在實驗過程中注重仿真實驗和實物操作相結合，培養學生的理論研究能力和思維能力。在實驗教學過程中，發揮學生的主體作用，培養學生的自主學習能力。

實驗教學內容的確定。實驗內容主要分為驗證性實驗、設計性實驗和綜合性實驗[4]。驗證性實驗主要有“A/D轉換”、“數字PID控制算法的研究”等。通過此類實驗讓學生驗證實驗結果、理解相關的基本理論知識，從而培養學生的實驗操作能力。設計性實驗主要有“直流電機轉速計算機控制”等，通過此類實驗學生結合實驗要求和條件，自行設計實驗方案并加以實現。綜合性實驗主要有“水箱液位控制系統”等，通過此類實驗，學生可運用掌握的綜合知識、技能和方法進行的一種復合型實驗[5]。

實驗類型的改革。增大了設計性和綜合性的實驗[6]。學生設計并實現簡單的控制系統，通過系統搭建和整體調試以提高運用綜合知識的能力和動手能力。

增加實踐教學環節。本課程增開了1.5周的課程設計，安排在課程教學結束后進行?？捎?～5名學生組成一個團隊，要求學生結合工程實際，設計完成一個完整的計算機控制系統。通過對計算機控制系統的設計、分析和調試，提高學生的實際應用能力和動手能力，為以后開展畢業設計以及從事實際工程設計、維護等工作打下良好基礎。

3.多種考核方式考查學生的綜合能力。為激發學生對該課程的學習興趣，我們對原有的卷面考試和測驗的考核方法及考核內容進行了完善，以利于創新精神培養和技術應用能力的提高。評價學生的總評成績由三部分組成：平時成績、實驗成績和閉卷考試成績，比例為2∶2∶6。把課外作業、研究報告作為平時考核內容，增加實驗成績，以調動學生做實驗的興趣和學習主動性。

四、結束語

“計算機控制技術”是自動化專業的一門專業課。根據該課程的特點以及課程教學中存在的某些問題，從理論教學、實踐教學和考核方式等方面進行了探討。理論教學方法的使用效果良好，實踐教學環節的改革也在不斷地嘗試。在教學過程中，結合多種教學方式，激發學生的學習興趣，提高學生的動手能力和創新精神，增強學生綜合運用知識的能力。

參考文獻：

[1]陸鋒，陳桂，林健.自動化特色專業控制類專業課程改革探討[J].中國電力教育，2011，（13）.58-59，67.

[2]張向鋒，劉軍，丁斗章.《計算機控制技術》課程建設探討[A]//第6屆全國高等學校電氣工程及其自動化專業教學改革研討會論文集[C].2009年8月15-17日.

[3]陳桂，陸鋒，宋麗蓉.計算機控制技術課程教學改革研究與實踐[J].中國現代教育裝備，2009，（3）：52-54.

篇4

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A

文章編號：1671-489X（2015）22-0012-03

1 引言

一個完整的計算機控制系統涉及信號檢測、信號處理、控制策略的實現以及信號輸出等多個環節，對應的計算機控制類課程則包括傳感器技術、自動化儀表、計算機控制技術、微型計算機原理、PLC技術及應用、現場總線控制系統等，詳細講述了傳感檢測系統、變送傳送系統、工業控制計算機、數字控制算法、驅動執行以及控制結構設計等知識，基本涵蓋了計算機控制系統組成的硬件工具（PLC、單片機等）、軟件工具（梯形圖、匯編語言、C語言等）、檢測傳感知識（傳感原理、儀器儀表等）、方法策略類（各種控制算法、邏輯控制策略等）等各個方面。計算機控制類課程是自動化專業本科學習的核心內容，旨在面向工程實際需求，培養學生在控制理論的工程應用和實現等方面的能力。通過這類課程的學習，學生在面對控制任務時，能夠從儀表選型、控制方案的確定、系統結構以及實現等多方面綜合考慮，從而構建計算機控制系統。

顯然，隨著計算機的大量普及以及數字控制技術的發展，計算機控制類課程在自動化專業的教學和學習中將會越來越重要。但是在教學和指導研究生新生過程中通常發現，自動化專業的學生往往會產生這樣的疑惑：“學了這些計算機和控制類的知識，我到底能做什么？”并且，學生無法抓住計算機控制類課程的學習重點，學習的過程中通常會偏向于計算機控制中計算機的學習，包括編程語言、工業控制計算機等工具類知識的學習，偏離了“控制”的主題。

計算機控制類課程的教學是一個系統工程，課程改革應該從系統的高度，而不是局限于某門課，去協調處理課程體系，并進行整體優化，方能去繁就簡，把握課程的核心與實質[1]。目前，清華大學進行了計算機控制技術綜合實驗的教學改革[2]，北京航天航空大學提出計算機控制技術本碩一體化教學方法等[3]，國外自動化專業出現經典教材《現代控制工程》，其綜合了自動控制原理、現代控制理論以及后現代控制理論等多門課程，這些都表明從課程體系高度去優化和重新設計教學內容已經成為趨勢。正如清華大學本科教學改革目標所言：學科發展和課程設置要進一步向學科的交叉與綜合背景下通識教育的方向轉變；教學方式要進一步向知識傳授與探索相結合，師生互動、教學相長，并以調動學生自主學習、激發學生求知欲和創造性為主要目標的教學方式轉變。計算機控制類課程的教學也必然向建設一個有利于學生整體掌握課程體系，從而能夠實現自主性學習、盡早參與研究工作、學習和研究并進的教學框架方向發展。

2 教學中存在的問題

細究本科學生在學習計算機控制類課程中遇到的困惑和迷茫，認為計算機控制類課程的教學存在如下問題。

計算機控制類課程體系思想的缺乏 根據國內眾多著名高校和本校自動化專業的課程大綱，各門計算機控制類課程往往自成一體，大多以學生能夠熟練掌握本門課程的知識點為培養目標，模糊了計算機控制類課程體系的整體脈絡，難免會有所局限，容易使學生產生認識不清的問題。簡單地講，計算機控制類課程就是教會學生實現計算機控制系統，但是由于涉及的知識點和課程較多，時間跨度較長，因此如果沒有明確的課程體系思想，很容易使學生淹沒在某個旁枝末節的支流中。目前，國內有一部分教師認識到這一點，并努力從教材內容上進行改革。比如清華大學王錦標教授等編寫了計算機控制系統教材等，從工程實際出發，介紹計算機控制技術的實現。

教材和教學內容的銜接問題 計算機控制類課程之間存在緊密的聯系，往往無法對課程進行硬性的劃分。比如計算機控制技術與現場總線控制系統兩門課就很難劃分，但是教材的編寫者相互之間不可能進行協調，各自編寫的出發點也不同，使得教材內容往往存在相當部分的重疊。另一方面，教學課程體系思想的缺乏也導致各門課程的授課內容可能存在重復過多，或者缺乏銜接，致使學生無法融會貫通。國內僅計算機控制技術這門課，就出現很多內容差別很大的教材，至于各課程教材之間內容的重疊現象更是普遍存在，給教師的授課和學生的學習都帶來困難。

實踐教學缺乏整體環節 計算機控制類課程的實踐教學通常側重于原理的驗證或者工具的掌握，條件好的學校采用實物進行，而條件差的則只能通過MATLAB仿真，欠缺系統性的實踐環節[4]，從理論到理論的應用聯系不夠。比如目前很多學生沒有弄清楚自動化專業最重要的專業基礎課――自動控制原理，與計算機控制技術之間的聯系。隨著國內各種工具類競賽項目的興起，工具類課程逐漸在自動化專業學生的應用環節中占據重要地位，從而出現實踐環節與自動化專業基礎知識的脫節現象。并且，已有的課程設計實踐環節也往往只是針對某門課，缺乏整體實踐環節，使學生無法從全局去了解和掌握計算機控制系統的設計與實現，因此產生諸如前面的疑惑也就不足為怪了。

3 教學內容優化和改進

通過計算機控制類課程體系的整體優化，解決學生對專業核心課程脈絡不清晰的問題，以及教師單兵作戰的問題。通過整合課程內容，并將計算機控制技術與現場總線控制系統融合為一門課，解決計算機控制類多門課程內容交叉、重復，部分內容不適應培養目標要求等問題。將理論和應用相結合，通過基本性實驗教學、課程設計、畢業設計等實踐活動，解決普遍存在的重理論、輕實踐的問題。

基于項目引導或任務引導原則[5]，以行業特色或地方經濟實際需要為背景，以自動化應用技術為主線，以通識教育與專業技術教育結合，主要圍繞計算機控制類課程體系的整體優化，以“系統理念”為主線的課程內容的整合，基本性實驗教學、課程設計、畢業設計實踐活動的改革等展開工作，做到三個“突出”。

整體優化計算機控制類課程體系，突出“主線” 課程的安排按照計算機控制系統的自然順序進行，改變以往按照課程重要程度的安排方式。舊的課程體系下，計算機控制類各課程獨立設置，設置時間和設置內容的邏輯依據性較弱。通常，本科生一、二年級為通識教育，安排基礎類的課程，比如數學類、語言類以及電子技術類等，為后面的專業學習打基礎；而大三以后為專業教育，考慮到學生保研選拔、學生實習等多方面的因素，專業課無形中會按照課程的重要程度安排：大三開設專業基礎類的課程，比如自動控制原理、電機與拖動、計算機控制技術、PLC、傳感器技術等；還剩下一些專業性很強的課程則放到本科大四上半學期，比如現場總線控制技術、現代控制理論、智能控制等。如此，計算機控制類的課程順序上存在一定的顛倒，比如平行開設計算機控制類的課程無法實現知識上的漸進，給學生的學習帶來困難。而且計算機控制類課程缺乏一門統領性的課程，使學生在進入計算機控制類課程學習前，能夠對計算機控制類課程有個整體的認識，幫助學生理清該類課程的脈絡，從而避免直接進入盲人摸象式的細節教育。

為了避免上述問題，在課程的安排上遵循工程上計算機控制系統的設計流程，按從系統框架到細節的順序，突出計算機控制系統的主線，輔以實現控制系統的工具和手段。具體地，為保證學生能夠對計算機控制以至自動化專業有所了解，在大一階段開設新生研討和專業前沿課，就自動化專業課程主要是計算機控制類課程的整體應用進行普及教育，在加強學生對計算機控制的整體認識的同時，培養學生的興趣。計算機控制技術作為計算機控制類課程的核心課程，在自動控制原理課程結束后即安排，突出兩者之間的聯系；然后圍繞這門課，先從信號的檢測和儀表選型等方面安排課程。而工具類的課程之間沒有主次之分，統一安排在一學期，最后安排現場總線控制系統，從結構和系統上將前面的課程貫穿起來。因此，計算機控制類課程的脈絡是：專業前沿和新生研討課計算機控制技術傳感器技術、自動化儀表單片機技術、PLC及其應用、微機原理等現場總線控制系統。

通過整體優化計算機控制類課程體系，一是讓學生對專業類課程有清晰的脈絡，提高學習效率，認清各門課程；二是讓教師之間形成團隊，進行研究型大學計算機控制類課程體系的研究工作，提出適應21世紀要求的培養模式。

整合課程內容，突出“系統” 計算機控制涉及的課程較多，廣義的計算機控制系統包括檢測、算法以及系統的結構等計算機控制類課程的全部內容。因此，各門課之間很難獨立分割，幾乎所有的計算機控制系統的教材都會有部分內容講解信號的檢測以及控制系統的結構，而現在這些內容又單獨成課；反過來，很多現場總線控制系統以及自動化儀表的教材也往往含有部分計算機控制系統的內容。另一方面，教師在講解某門課時，為了使學生融會貫通，課程之間適當的銜接也十分必要，但是如何把握銜接的度是關鍵。因此，如何整合課程內容是計算機控制類教改的重點。

針對計算機控制類課程間教學內容的安排問題，為了讓學生掌握計算機控制類課程的核心知識，激發學生的學習興趣，以工程上計算機控制系統為引領，將相關專業課程有機結合在一起，既注意各自的特點，又強調內部的聯系，實現課程內容的系統化。在系統框架下，計算機控制技術側重于與自動控制原理的銜接，并引入現代控制理論部分的內容，傳授學生關于通過計算機實現控制理論的算法，讓學生了解控制系統的理論和策略基礎；傳感器和自動化儀表實現計算機控制系統的信號檢測與自動化儀表，在系統思想的引領下，這兩門課與其他課程的重疊較少，在舉例應用中，將各種儀表與信息檢測置于計算機控制系統的大框架下即可，并且關于儀表之間的通信與連接部分的內容略掉；PLC、單片機等工具類的課程，核心授課內容設置為講授控制系統中變量的采集與處理，以及各種控制算法的實現等；現場總線控制系統則從宏觀上構建學生的系統觀，并最終實現計算機控制類課程的綜合，側重于各種工業常用通信協議的講授。在現代教育教學思想的指導下，遵循系統科學的整體性原理，將計算機控制系統類課程涉及的主要內容融為一個整體。

加強實踐教學，突出“綜合” 實踐起到鞏固理論知識的作用，創新源于實踐。如何將理論知識和應用有機結合起來，形成良性互動，是實踐教學改革的重點。特別的，計算機控制系統的一大特點是系統，但是計算機控制類課程又單獨成課，各自都有相關的實驗，這些實驗都是針對該門課具體的知識點設置，很難在實驗中將計算機控制類課程的內容融為一體。

通過基本性實驗教學、專題性課程設計、工程應用性畢業設計等環節，從培養學生基本、綜合和自主實踐能力出發，并按研究型大學培養目標和新的課程體系要求，構建新的實踐能力培養體系。該體系中，各門課的實驗還是針對該課的基本知識點，但是增加了專題性的課程設計，并且實現開放式的課程設計方式，使學生在計算機控制的大框架下可以自主選題，然后利用課余時間自主完成課題任務，不再單獨占用上課時間。與傳統課程設計不同，該課程設計最大的特點是針對計算機控制類課程的綜合設計，突出知識點的綜合應用。而且在學生畢業設計的設置上，加大工程應用性的比例，鼓勵學生進行計算機控制類實際項目的開發與設計。

4 教學方法改進

與教學內容的優化與改進相適應，在教學方法上主要進行如下改進。

1）以計算機控制系統為主線，從應用角度出發，密切結合工業自動化實踐，以主講教授為龍頭，成立系列課程教研組，組織教師進行調研、討論，將計算機控制系列課程融為一體，相互銜接、相互連貫，重新制訂合理的教學計劃和大綱、實驗計劃和大綱、綜合課程設計的計劃和大綱等，并聘請校內外專家進行評審。

2）在加強學生對課程之間的知識聯系方面有如下舉措。

①組織學術造詣深厚的教授給大一新生講授學科前沿和新生研討課，加強學生的思辨能力，同時建立學生計算機控制的系統思想。

②在大二充分利用學院國家電子類大學生實踐基地平臺，組織學生進行大學生創新項目的實踐；大二的學生作為大三學生的助手，建立計算機控制系統實際應用的感性認識。

③在大三后則利用學生參觀實習的契機，讓學生了解實際工廠計算機控制系統的構成，并通過國際工業自動化展，了解計算機控制系統在各行各業中的應用以及最新發展趨勢。

3）在加強綜合實驗方面主要采用如下措施。

①依托相應課程，優化基本性實驗教學內容，對原有實驗內容進行調整和更新，精選內容先進、具有代表性的教學內容和實驗項目。

②加大綜合性、設計性實驗的比重，根據實際情況開設選擇性實驗，充分發揮有實踐經驗教師的特長，以項目為引導，給出項目的要求，不限定知識范圍，讓學生應用所學的計算機控制知識，根據項目成本、項目技術要求等工程要求，自主選型，并自主完成項目的計算機控制系統，給學生最大的發揮空間。

③在代表性課程的考核環節，如現場總線控制，增加該課程的課程設計環節。在該環節，教師不限定題目，學生可以根據自身的經歷或者生活體驗，發揮自主想象的空間，自主選題，并做出控制系統實物。另一方面為增加對控制系統的認識，學生需要就系統方案的設計、功能等方面進行說明或演示。在此過程中一切以學生為主，給學生配備教師顧問組，由多名教師組成，學生可以根據需求自主尋求教師的意見。除此之外，教師僅需要對學生的作品進行評價。

④在畢業設計環節，對畢業設計進行分類要求。在側重于工程設計類的畢業設計中給學生一定的經費，讓學生實現設計的實物并演示；而在側重于論文類的畢業設計中，設計與科學研究相結合，引領學生進入較前沿的理論研究中去，拓寬學生專業知識面。

5 結語

由于課程多、跨度大、課程間相關性強，并且課程間內容重疊，計算機控制類課程的“教”和“學”都存在困難。本文以工程上一個完整的計算機控制系統為引領，分別從教學內容和教學方法的優化上給出教學改革方法。在教學內容上，對各課程教學內容進行整合，做到突出“主線”脈絡，突出“系統”架構，突出“綜合”實踐；在教學方法上，對應教學內容的改革，通過改革教學大綱、教學計劃和實驗計劃，使計算機控制類課程相互銜接，并借助學院國家級創新基地平臺，以及增加新生研討課、學科前沿課和課程實習環節，再依托現場總線控制系統，結合綜合設計環節，加強學生的綜合實踐環節。通過上述改革，加強學生對計算機控制系統中“控制”和“系統”的認識，既增加學生對計算機控制類課程理論知識的理解，又培養學生綜合應用計算機控制類知識的實踐能力，效果明顯?！?/p>

參考文獻

[1]張德江，于微波，賈文超.教學與教研互動教法與學法共融：“計算機控制系統”國家精品課建設的體會[J].中國大學教學，2007（10）：29-31.

[2]丁冬花，趙雁南.計算機控制系統綜合實驗課簡介[J].實驗技術與管理，1994，11（1）：51-52.

[3]張平，夏潔，周銳，等.建設獨具特色的“計算機控制”精品課程[J].電氣電子教學學報，2009（31）：143-145.

篇5

0 引言

現代科學技術的發展極大地推動了機械工業領域的變革，同時給相關生產產業帶來了巨大的影響，提高了生產水平和技術。隨著各種技術之間相融合的發展，以計算機電子技術、機械技術為核心的機電控制領域將給工業及科研等領域帶來更多的實際應用。

1 計算機技術與機電控制技術的發展概況

1.1 計算機控制理論的形成與技術的發展

忽略數字信號的量化效應，可以將計算機控制系統看成采樣控制系統，在這一系統中，將其中連續的環節離散化，則整個系統又可看成由不同的離散系統構成。計算機控制理論的發展主要是將采樣理論、差分方程、變換理論、狀態空間理論和系統辨識自適應控制等理論綜合應用到控制技術中，使計算機控制系統有了初步發展。對于結構復雜、時變的非線性系統，控制系統則融入了魯棒控制、模糊控制、預測控制等多種新型理論，逐步形成了工業過程控制系統的一個新方向。

自世界第一臺電子計算機問世后，計算機首先被用來自動檢測化工生產過程的過程參量并進行相關的數據處理，同時也研究了計算機的開環控制。到二十世紀六十年代，出現了用于過程控制的計算機，實現了直接數字控制。后經集中式計算機控制系統發展到現在的以微處理器為核心的分層式控制系統控制，通過計算機對生產過程進行集中監視、操作和管理控制等。伴隨著計算機處理器等技術的發展，計算機控制技術也隨之發生相應的變革，最終應用到工業生產中并對其產生巨大影響。

1.2 機械和電子控制技術的發展和現狀

在生產、科研等諸多領域里，有大量的物理量需要按某種變化規律進行控制。在二十世紀三十年代之前，工業生產多處于手工操作的狀態。最初采用基地式儀表控制壓力溫度等在一恒定范圍內，初步有了對工業生產的機械控制實踐。隨著電子技術的迅速發展和計算機控制系統的出現，直接實現了工業生產中各參量和過程的數字控制。計算機的微型化使控制技術更加智能化，同時將機械、電子、計算機技術和控制技術有機結合的機電一體化技術也得到迅猛發展，且越來越被廣泛的應用到各生產領域。目前主要形成并應用的機電控制技術主要有pid控制，pid是經典控制理論的代表，它吸收了智能控制思想并利用計算機的優勢，形成了自適應pid和非線性pid等更利于控制的變種pid控制器。另外還有模糊控制（flc）、變結構控制等，均隨著計算機領域的發展在不斷地拓寬。

2 機電一體化的發展及在工業上的廣泛應用

2.1 機電一體化的簡介和生產應用

機電一體化是指在機構的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術，將機械裝置與電子化設計及計算機軟件系統集合起來所構成的系統總稱，綜合運用機械技術、微電子技術、計算機技術、電力電子技術等對各生產領域的控制過程進行監督操作。它主要應用領域有數控機床，通過相應的數控技術，在工業操作上結構、功能、操作精度上都有明顯的提高。采用多cpu和多主線的體系結構，豐富了數控功能，也提高了生產效率。

柔性制造系統的應用是計算機技術和制造系統在機電控制工業的應用，是計算機化的制造系統。它主要由計算機、數控機床、自動化倉庫等組成。在工業上，它可以隨機地、按量地按照裝配部門的要求，生產其能力范圍內的任何工件，更適用于多品種，小批量等的離散零件的批量生產。

交流傳動技術的發展也是隨著電子技術和計算機技術的發展在工業上有了重要的應用，尤其是在鋼鐵工業中，使復雜的矢量控制技術得以實現，無論是大容量電機還是小容量電機現均可使同步電機或者異步電機實現可逆滑調速。也使交流傳動系統在軋鋼生產中得到廣泛的應用。

可編程控制器（plc）是集計算機技術和自動控制化技術于一體的新型控制系統。這一系統解決了工業控制系統中大量開關控制的問題，逐漸取代了耗能多、故障率高的繼電器控制系統。隨著plc技術的進步，其應用領域更是不斷擴大，可采集存儲數據，還可對控制系統進行監控。plc能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環控制。這種過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用。此外，隨著工廠網絡自動化的發展，plc可實現通信及聯網功能，更有助于工業生產的控制過程的監控。如今，plc技術已經被廣泛應用于冶金、石油、化工、建材、機械制造、電力、汽車、輕工、環保以及文化娛樂等各行各業。

2.2 計算機在機械和電子控制產業的應用實例

計算機技術和機械電子控制技術一體化的有機結合，不斷使相關的新技術應用到更多的領域中去，這些應用到的領域已經不再局限于工業的生產，更多技術是切身關系到我們日常的工作和生活。下面舉幾個具體實例來介紹計算機技術和機電控制相結合的實際應用。

plc實現了機械手移動工件的控制過程。隨著世界經濟和技術的發展，人類活動的范圍不斷擴大，機器人的應用正迅速向社會生產和生活的各個領域擴展，并從制造領域轉向非制造領域，各種各樣的機器人產品隨之出現。隨著機器人的生產和大量應用，很多領域，許多單一、重復的機械工作由機器人（也稱機械手）來完成。工業機器人是一種能進行自動控制的、可重復編程的、多功能的、多自由度的、多用途的操作機，廣泛采用工業機器人，不僅可提高產品的質量與產量，而且對保障人身安全，改善勞動環境，減輕勞動強度，提高勞動生產率，節約原材料消耗以及降低生產成本有重要意義。與計算機及網絡技術相結合應用的工業機器人的廣泛使用正在日益改變著人類的生產和生活方式。

農業方面，機械作業過程中駕駛室內的儀表盤正迅速由電子監視儀表取代并逐步由單一參數顯示方式向智能化信息顯示終端過渡，以此來改善人機交互界面。這種智能化顯示終端又被稱為虛擬化儀器顯示終端（virtual display terminal），它代表了當代儀器與控制裝置發展的主流方向。它可通過屏幕任意選擇顯示機組中不同部分的終端信息，在屏幕上按操作者的需求，調用數據庫信息，顯示數據、圖形、語音等多媒體信息。另外，還可以將數據信息動態存入類似信用卡尺寸大小的高密度智能化數據存儲卡，將農業作業過程的數據信息通過智能卡帶回辦公室，由計算機應用高級軟件進行處理。也可以將管理者的決策和操作指令通過智能卡傳送到拖拉機上的智能控制終端，實現自動控制農機的操作。

plc在自動售貨機中的應用。自動售貨機通過顧客選擇商品開關，投入的硬幣值由plc驅動數碼管顯示，經過光傳感器識別，通過判斷，進行下一步操作，經過plc的系統控制和信號輸出完成售賣過程。計算機技術和機電自動控制在自動售貨機中的這項應用極大方便了人們的生活，也使plc的應用更加廣泛。

交通信號燈系統也是微機軟件應用到電子控制系統中的典型實例。通過主要應用plc技術控制十字路口的信號燈動作。準確無誤的完成信號燈的變燈動作來控制時間，這項應用更是極大方便了人們日常生活工作的出行。

電腦橫機中計算機技術的應用給機械編織行業帶來了巨大的變革。現在的電腦橫機是一種涉及到計算機、機械、電子、控制等諸多領域的復雜系統。電腦橫機的編織是一個極其復雜的過程，最初的橫機是手動橫機，只能勝任比較簡單的編織過程。隨著計算機技術應用到電腦橫機中，通過電腦的自動控制，設計人員可對編織花型進行數字化設計，通過計算機數字直接控制機械的退圈、墊沙、脫圈、彎沙等相應的機械編織動作，由計算機指令控制系統完成整個設計的編織，極大地提高了工業生產效率。

與機電一體化相關的技術還有很多，并且隨著科學技術的發展，各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯，以機械技術、微電子技術的有機結合為主體的機電一體化技術是機械工業發展的必然趨勢。

3 總結

在機械生產領域，電子技術和計算機技術的融入發展，機電一體化的形成是機械工業中的重要變革。通過不斷發展的計算機技術，使機電一體化相關的技術在諸多領域中得到了廣泛的應用。

參考文獻：

[1]張東寶，工程機械與控制技術[m].筑路機械與施工機械化，2007.

[2]馬增強等，數據采集系統的研究，微計算機信息，1998.

[3]王立新，淺談數控技術的發展趨勢[j].赤峰學院學報，2007.

篇6

0 引言

現代科學技術的發展極大地推動了機械工業領域的變革,同時給相關生產產業帶來了巨大的影響,提高了生產水平和技術。隨著各種技術之間相融合的發展,以計算機電子技術、機械技術為核心的機電控制領域將給工業及科研等領域帶來更多的實際應用。

1 計算機技術與機電控制技術的發展概況

1.1 計算機控制理論的形成與技術的發展

忽略數字信號的量化效應,可以將計算機控制系統看成采樣控制系統,在這一系統中,將其中連續的環節離散化,則整個系統又可看成由不同的離散系統構成。計算機控制理論的發展主要是將采樣理論、差分方程、變換理論、狀態空間理論和系統辨識自適應控制等理論綜合應用到控制技術中,使計算機控制系統有了初步發展。對于結構復雜、時變的非線性系統,控制系統則融入了魯棒控制、模糊控制、預測控制等多種新型理論,逐步形成了工業過程控制系統的一個新方向。

自世界第一臺電子計算機問世后,計算機首先被用來自動檢測化工生產過程的過程參量并進行相關的數據處理,同時也研究了計算機的開環控制。到二十世紀六十年代,出現了用于過程控制的計算機,實現了直接數字控制。后經集中式計算機控制系統發展到現在的以微處理器為核心的分層式控制系統控制,通過計算機對生產過程進行集中監視、操作和管理控制等。伴隨著計算機處理器等技術的發展,計算機控制技術也隨之發生相應的變革,最終應用到工業生產中并對其產生巨大影響。

1.2 機械和電子控制技術的發展和現狀

在生產、科研等諸多領域里,有大量的物理量需要按某種變化規律進行控制。在二十世紀三十年代之前,工業生產多處于手工操作的狀態。最初采用基地式儀表控制壓力溫度等在一恒定范圍內,初步有了對工業生產的機械控制實踐。隨著電子技術的迅速發展和計算機控制系統的出現,直接實現了工業生產中各參量和過程的數字控制。計算機的微型化使控制技術更加智能化,同時將機械、電子、計算機技術和控制技術有機結合的機電一體化技術也得到迅猛發展,且越來越被廣泛的應用到各生產領域。目前主要形成并應用的機電控制技術主要有PID控制,PID是經典控制理論的代表,它吸收了智能控制思想并利用計算機的優勢,形成了自適應PID和非線性PID等更利于控制的變種PID控制器。另外還有模糊控制(FLC)、變結構控制等,均隨著計算機領域的發展在不斷地拓寬。

2 機電一體化的發展及在工業上的廣泛應用

2.1 機電一體化的簡介和生產應用

機電一體化是指在機構的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術,將機械裝置與電子化設計及計算機軟件系統集合起來所構成的系統總稱,綜合運用機械技術、微電子技術、計算機技術、電力電子技術等對各生產領域的控制過程進行監督操作。它主要應用領域有數控機床,通過相應的數控技術,在工業操作上結構、功能、操作精度上都有明顯的提高。采用多CPU和多主線的體系結構,豐富了數控功能,也提高了生產效率。

柔性制造系統的應用是計算機技術和制造系統在機電控制工業的應用,是計算機化的制造系統。它主要由計算機、數控機床、自動化倉庫等組成。在工業上,它可以隨機地、按量地按照裝配部門的要求,生產其能力范圍內的任何工件,更適用于多品種,小批量等的離散零件的批量生產。

交流傳動技術的發展也是隨著電子技術和計算機技術的發展在工業上有了重要的應用,尤其是在鋼鐵工業中,使復雜的矢量控制技術得以實現,無論是大容量電機還是小容量電機現均可使同步電機或者異步電機實現可逆滑調速。也使交流傳動系統在軋鋼生產中得到廣泛的應用。

可編程控制器(PLC)是集計算機技術和自動控制化技術于一體的新型控制系統。這一系統解決了工業控制系統中大量開關控制的問題,逐漸取代了耗能多、故障率高的繼電器控制系統。隨著PLC技術的進步,其應用領域更是不斷擴大,可采集存儲數據,還可對控制系統進行監控。PLC能編制各種各樣的控制算法程序,完成閉環控制。這種過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用。此外,隨著工廠網絡自動化的發展,PLC可實現通信及聯網功能,更有助于工業生產的控制過程的監控。如今,PLC技術已經被廣泛應用于冶金、石油、化工、建材、機械制造、電力、汽車、輕工、環保以及文化娛樂等各行各業。

2.2 計算機在機械和電子控制產業的應用實例

計算機技術和機械電子控制技術一體化的有機結合,不斷使相關的新技術應用到更多的領域中去,這些應用到的領域已經不再局限于工業的生產,更多技術是切身關系到我們日常的工作和生活。下面舉幾個具體實例來介紹計算機技術和機電控制相結合的實際應用。

PLC實現了機械手移動工件的控制過程。隨著世界經濟和技術的發展,人類活動的范圍不斷擴大,機器人的應用正迅速向社會生產和生活的各個領域擴展,并從制造領域轉向非制造領域,各種各樣的機器人產品隨之出現。隨著機器人的生產和大量應用,很多領域,許多單一、重復的機械工作由機器人(也稱機械手)來完成。工業機器人是一種能進行自動控制的、可重復編程的、多功能的、多自由度的、多用途的操作機,廣泛采用工業機器人,不僅可提高產品的質量與產量,而且對保障人身安全,改善 勞動環境,減輕勞動強度,提高勞動生產率,節約原材料消耗以及降低生產成本有重要意義。與計算機及網絡技術相結合應用的工業機器人的廣泛使用正在日益改變著人類的生產和生活方式。

農業方面,機械作業過程中駕駛室內的儀表盤正迅速由電子監視儀表取代并逐步由單一參數顯示方式向智能化信息顯示終端過渡,以此來改善人機交互界面。這種智能化顯示終端又被稱為虛擬化儀器顯示終端(Virtual Display Terminal),它代表了當代儀器與控制裝置發展的主流方向。它可通過屏幕任意選擇顯示機組中不同部分的終端信息,在屏幕上按操作者的需求,調用數據庫信息,顯示數據、圖形、語音等多媒體信息。另外,還可以將數據信息動態存入類似信用卡尺寸大小的高密度智能化數據存儲卡,將農業作業過程的數據信息通過智能卡帶回辦公室,由計算機應用高級軟件進行處理。也可以將管理者的決策和操作指令通過智能卡傳送到拖拉機上的智能控制終端,實現自動控制農機的操作。

PLC在自動售貨機中的應用。自動售貨機通過顧客選擇商品開關,投入的硬幣值由PLC驅動數碼管顯示,經過光傳感器識別,通過判斷,進行下一步操作,經過PLC的系統控制和信號輸出完成售賣過程。計算機技術和機電自動控制在自動售貨機中的這項應用極大方便了人們的生活,也使PLC的應用更加廣泛。

交通信號燈系統也是微機軟件應用到電子控制系統中的典型實例。通過主要應用PLC技術控制十字路口的信號燈動作。準確無誤的完成信號燈的變燈動作來控制時間,這項應用更是極大方便了人們日常生活工作的出行。

電腦橫機中計算機技術的應用給機械編織行業帶來了巨大的變革?，F在的電腦橫機是一種涉及到計算機、機械、電子、控制等諸多領域的復雜系統。電腦橫機的編織是一個極其復雜的過程,最初的橫機是手動橫機,只能勝任比較簡單的編織過程。隨著計算機技術應用到電腦橫機中,通過電腦的自動控制,設計人員可對編織花型進行數字化設計,通過計算機數字直接控制機械的退圈、墊沙、脫圈、彎沙等相應的機械編織動作,由計算機指令控制系統完成整個設計的編織,極大地提高了工業生產效率。

與機電一體化相關的技術還有很多,并且隨著科學技術的發展,各種技術相互融合的趨勢將越來越明顯,以機械技術、微電子技術的有機結合為主體的機電一體化技術是機械工業發展的必然趨勢。

3 總結

在機械生產領域,電子技術和計算機技術的融入發展,機電一體化的形成是機械工業中的重要變革。通過不斷發展的計算機技術,使機電一體化相關的技術在諸多領域中得到了廣泛的應用。

參考文獻:

[1]張東寶,工程機械與控制技術[M].筑路機械與施工機械化,2007.

[2]馬增強等,數據采集系統的研究,微計算機信息,1998.

[3]王立新,淺談數控技術的發展趨勢[J].赤峰學院學報,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

近年來，能源、動力等各行業在向著大型化、自動化、高效化、節能化、環?；姆较蚣涌彀l展，相關的控制工程要求也越來越復雜。這些行業高層次自動化專業技術人才對計算機控制先進應用技術的掌握需求也更為迫切。為此，作為電氣工程及其自動化類專業四年級上學期專業主干課程，我校（上海應用技術學院）開設了計算機控制系統（Computer Control Systems），它也是自動化專業的核心課程。

《計算機控制系統》綜合了計算機控制系統的控制理論和先進的應用技術，因此是一門理論與實踐密切聯系的課程。關于該課程的教學展開及教學改革，許多高校都進行了有益的探索[1-5]。目前，國際上幾乎所有研究型院校在本科高年級或者研究生學習階段都開設有本課程。傳統上，在這些高校中，本課程往往更多地偏重于理論內容。

近幾年來，為了突出培養具有創新精神、實踐能力和國際競爭力的新型高層次應用技術人才，我們在上海市教委開展的“上海高校示范性全英語教學課程建設項目”、本校開展的“校企合作課程建設項目”等的支持下，對本課程的教學進行了一系列改進研究[6]，下面展開談談我們在教學改革中的體會。

1、優化教學內容，注重學生可持續發展力

（1）理論與實踐平衡發展

作為應用技術大學，與前面提到的傳統教學內容更偏重甚至只注重高深的理論有所不同，過去我校的《計算機控制系統》理論部分比較淺顯，更為偏向技術應用。這是我校該課程的一個特色。相應的，對于一些重要的基礎理論知識（例如采樣定理），往往只講結論。然而，在幾年的教改探索與實踐中我們發現，這樣的點到即止，容易造成學生知其然而不知其所以然的現象。而另一方面，一些偏技術應用的內容，可能會在授課時講過部分或全部，在課內實驗或課程配套的學生項目中又會重復講到。因此，為促進學生的可持續發展，我們對課程的理論與實踐內容作了進一步的調整與平衡，適當增加了對基礎理論的講解，增加一些相關背景知識（例如，在講采樣定理時，加講頻率混疊等相關知識），讓學生在了解了理論的來龍去脈后，再講應用，一則容易理解，同時也更加深了他們的印象，學習效果明顯。

（2）多方位提高學生綜合能力

在教學過程中，為了讓學生對所學知識有直觀生動的理解，除了舉一些實例外，配合仿真演示也是很有效的手段。例如：學過PID控制及各種改進方法，史密斯預估控制等控制策略后，在課堂上搭建仿真模型，進行演示、比較不同控制策略的效果，以促進學生對課程內容的更好理解。在仿真軟件的選取上，我們選擇了開源軟件SCILAB，這也是近年來在包括德國、法國等許多歐美國家的高校中更為常用的仿真軟件。對于學生將來的實踐以及工作而言，在能用計算機進行控制的同時，能用計算機進行仿真無疑也是個實用的輔助能力。雖然對仿真分析軟件（如Matlab）的使用學習有另外作為選修課開設，但許多同學或者因為時間關系，或者因為興趣關系，并不會選修，之前對這方面知識的接觸也不多。由于本課程在內容設置上更多側重于介紹組態軟件等工業應用軟件，沒有專門課時讓學生系統學習計算機仿真軟件。但是，通過采用在課堂上當場進行模型搭建、仿真演示，同時配合簡單的講解，不斷地潛移默化間，學生還是掌握了一定的計算機仿真能力，綜合能力得到了提高，同時也為有需要的學生將來的進一步研究深造打下了基礎。

（3）增強國際競爭力

計算機控制系統本身涉及大量不斷推出的前沿技術，其中許多來自于歐美發達國家。這在未來的工作中，對學生的國際競爭力提出了較高的要求。首先他們要在具有較高的英語應用能力的基礎上，熟練掌握計算機控制系統的專用術語詞匯。他們不但要能適應國際化的工作環境，還需要有能力不斷地直接更新、學習這些日新月異的新技術。

為此，作為本課程改革的一部分，我們把英語教學引進了課堂中，與許多歐美國家的高校一樣，采用經典的英文教材，制作全英文課件，包括平時的作業以及考試，也都全部使用英文進行。課程建設的實踐表明，全英文教學一定程度提高了學生的英文應用能力，大大擴大了他們對原文專業術語（尤其是中外業界說法不一一對應的專業術語）的掌握，增加了他們對專業新技術的了解，最終提高了他們進行專業層面國際交流和學習、工作的興趣與能力。一個意料之外的效果是：目前一些學生已經主動開始嘗試用英文進行專業小論文的撰寫。

2、加強實踐性，引進校企合作環節

為了順應培養高層次應用人才的要求，除了在課堂講授中增加實例案例外，我們從課堂實驗，學生項目和校企合作三方面入手，從而有效增強學生實踐應用能力。

《計算機控制系統》是一門綜合性較強的課程。學生在學習了必要的理論知識后，對于如何正確實施數據的輸入輸出，采取合適的控制策略組建控制系統有了基礎的認識，但是依然缺少綜合直觀的印象及動手實踐。因此，在本課程的理論課之外，需要進行實驗實踐的訓練，這包括課內的實驗環節以及理論課講授全部結束之后另外配套一到一周半的學生項目環節。這兩個動手實踐環節都是學生學習的必要部分，除了對已學過的理論課知識進行加深鞏固之外，還起到補充知識的功能。

（1）課內實驗

課內實驗的成功完成是學生能參加課程考試的前提條件。通過課內實驗，可以促進學生對基礎知識的理解與掌握，加深鞏固理論知識，為之后的實際運用筑基。例如：我們在課內實驗的環節，設計了簡單的模擬量數據輸入輸出實驗，結合VB編程實現人機界面，對指定通道采集到的數據進行A/D轉換等處理和顯示，同時將相應的數據經過D/A轉換后輸出。這個過程中，學生建立了一個簡單的計算機控制系統結構，對工控機的總線結構，模擬信號、數字信號的理解以及相應的轉換處理等有了更直觀的印象。另外，對于人機界面的設計，VB的編程也有了一定掌握。因課內實驗課時的限制，有關控制及其實現部分的實踐訓練留待配套的學生項目具體展開。

（2）學生項目

學生項目環節中，學生可以有充分的時間，在進一步了解一般計算機控制系統類型的基礎上，利用實驗室的設備以及數據采集模塊等，來完成一個小型直接數字控制系統的設計、搭建以及調試運行。

與課內實驗不同，學生從現場的數據測量，傳輸，采集，轉換，數據處理，運算到數據的輸出和執行都一一參與設計及實施。整個過程中涉及到的知識面范圍較廣，包括測量變送，數據的輸入輸出通道，外設的驅動及通信，數字濾波及數據處理，控制策略的選擇、改進及實現，參數的整定，抗干擾及可靠性技術等等。這些內容在理論課中都已學過，但是學生當時明白、理解了，考試沒問題，也不一定代表真正深入吸收和能自由熟練地應用。在學生項目中，通過設計到實現的過程，就是從不懂到懂，從知道到理解，從明白到深刻的過程。

此外，為了建立自動控制系統，學生還需要學習及使用相關的組態軟件，編制友好的人機界面?？紤]到時間以及理解效率的關系，在理論課講授部分，組態軟件的知識我們只是稍做介紹，沒有涉及具體的編程及應用。實驗時，指導學生邊學邊做，邊試邊做，效果在軟件學習的同時得以即時展示，學生的學習興趣及成果感大大上升，學習效率極大提高。

控制系統軟、硬件搭建好之后，需要不斷調試運行，達到要求的控制性能。在前面高效學習的基礎上，學生的學習熱情高漲，為了取得更好的控制性能指標，主動查閱參考資料，與教師深入探討，積極思考控制策略改進方案。調試時不斷發現、總結以及驗證經驗、知識帶來的成就感使一些學生在課后依然不愿離開實驗室，一遍遍進行嘗試、思考以及改進，促進了對計算機控制系統的設計原則和步驟的掌握，最終出色完成了任務。正如他們自己回顧實驗過程時所說的，這樣的學生項目對于他們對理論課知識的系統鞏固、實踐能力的提高非常有價值，希望能多些這樣的機會。

（3）校企合作

直接數字控制作為一類典型的計算機控制系統得到較廣的應用。然而，當前計算機控制系統向網絡化、集成化、分布化和節點智能化的方向在迅速發展，相關的技術更是日新月異。由于或者是新技術的研發者，或者是新技術的使用者，這方面，企業往往就是新技術的風向標。與企業合作，不但能為學生增加經驗，提高工作能力，還能直接有利于他們對新技術的及時更新掌握。為此，近年來，我校與Rockwell Automation公司簽署了全面戰略合作協議，并共同建設自動化技術應用研究工程中心。

在理論授課時，對于這類不斷更新發展的技術部分，我們引入校企合作。有三分之一的課時，請企業中的專家直接進課堂，為學生講授最新的控制網絡技術。企業專家有豐富的一線工程經驗，在授課過程中，除了傳授最新的技術外，亦能隨時指點學生工程中的注意事項。例如，在講到集散控制系統時，我們請羅克韋爾自動化的專家為學生分別從A-B PLC的網絡構架、硬件體系、軟件構成幾方面入手，系統介紹了相應最新技術、產品及特點。專家的豐富案例，結合校企共建的集散控制系統實驗平臺演示，不但促進了學生對原本看起來雜散、枯燥、虛幻內容的理解，同時也提高了學生的實踐能力。

3、結束語

本課程教學改革近年來的效果和經驗表明，合理調整優化教學內容，引進全英文授課，通過課內實驗，學生項目以及校企合作等多方面增強實踐環節，對培養具有創新精神、實踐能力和國際競爭力的高層次應用技術人才起到了較好的促進作用。

參考文獻

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篇8

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）25-0040-02

在控制理論與控制工程學科中，計算機控制系統課程屬于重要的專業基礎課程，同時在培養碩士研究生的工作中起到重要的作用。從1998年開始，我校開設了計算機控制系統課程，經過十五六年的課程建設，各方面都獲得了顯著的成效，主要體現在課程內容、知識體系、教學方法、教學改革等。

一、豐富教學內容，滿足社會發展需求

計算機控制系統課程就知識結構主要分為三類：計算機控制系統的硬件系統分析與設計、計算機控制軟件設計、離散系統理論與系統分析。該課程主要內容包括：計算機控制理論基礎、計算機控制系統分析與設計、線性離散系統狀態空間分析、計算機控制系統離散化設計、復雜規律計算機控制系統的設計、集散控制系統、計算機控制系統的設計與實現等。該課程從理論到實踐，深入闡述了計算機控制系統的設計方法、設計理念、設計實踐，敘述了不同類型計算機控制系統的設計原理及特點。關于計算機復雜控制系統的分析設計方法，通過學習計算機控制系統課程，學生就能夠掌握并且為將來的研究生課程中的理論和技術支持做鋪墊。

計算機控制技術不斷發展，但是計算機控制系統課程的教材多年來從理論和設計內容上都非常相似，往往是內容陳舊、枯燥并且理論和實際脫節，學生學習起來不容易理解。基于上述問題，我們在課程講授中，將收集到的計算機控制理論相關的論文和最新成果資料作為講授及課堂討論內容；將計算機控制、樓宇自動控制方面的課題研究成果引入教學；通過現場教學、專家教學等方式，理論聯系實際，收到良好效果。

定期召開專業研討會和學科前沿知識研討會。注意學科發展動態，并結合學科專業特點，出版了計算機控制系統教材及輔助教材，對于擴大學生的知識視野以及使計算機控制系統課程的教學內容更加充實起到很大作用。

二、探索研究生教學規律 提高授課質量

1.開展研究型教學，提高學生創新能力。積極探索研究生教學規律，將培養研究生創新能力作為課程建設的重點。在計算機控制系統課程建設中，積極探索學生創新能力的培養途徑，開展研究性教學、前沿研究、理論知識，進行艱難的專題研究。這樣的教學課程和課外活動的結合，將能力培養和素質教育相結合，通過研究型教學嘗試，收到了顯著效果。學生自主學習能力大大增強，同時拓展了知識面，提高了學生分析問題、解決問題的能力，提高了創新能力。

2.重視產學研相結合，強化研究生實踐能力培養。建立校外實習基地，與東北建筑設計院、遼寧省建筑設計院、中科院自動化研究所、沈陽電梯廠等單位建立長期穩定的合作關系，并簽訂協議聯合培養本科生和研究生。同時與這些單位的專家聯合指導研究生，聘請專家講座，結合實際工程，深入淺出，講述計算機在實際工程中的應用。通過實際工程案例分析，使學生理論聯系實際，通過實習環節讓學生親自參與實踐工程設計，在學期間得到實際工程技術知識的訓練，收到良好效果。

三、多種教學方法的融合 提高教學效果

（一）建立以學生為主體的教學模式，激發創造性思維

改變單一的教學知識，建立一種合理的教學模式。以學生為中心，教師起到主導作用。在課堂教學中，將啟發式的教學方式持續用下去，利用學習國內外一些典型的計算機控制項目，教師引導學生的方式變得更加多角度和全方位，讓學生主動發現問題，將學生的積極性充分調動起來，使學生更多的潛能被激發。在實際的課堂教學過程中，增加教師和學生的交流，鼓勵學生提出問題，使他們逐漸形成獨立思考的習慣，有助于創造性思維的開發。

（二）模塊化 案例教學收到良好效果

實際課程教學中，進行模塊化分類，三大模塊分別是基本理論、設計方法和實例分析。采用模塊化教學分析方法，深入淺出地從理論知識學習到實踐工程應用，學生掌握起來更加得心應手。結合計算機控制系統案例，實現學生對學習興趣增加的方法是利用多媒體這樣的現代化教學方式。

（三）采用多樣多樣化教學方式，提高了學生的學習興趣

1.深入實際，現場教學。到一些相關單位采取現場教學，效果更佳。在進行現場教學之前預先安排一些問題，讓學生帶著問題去學習，能更好的把課堂上的理論知識和實踐知識有機地結合起來。請專家解釋在機器人控制理論，計算機應用技術的智能建筑，并基于演示和實際操作，從理論到實踐，通過實際的對象，說明計算機控制理論的應用更加真實、直觀，使學生真正理解計算機控制理論的重要性，提高學生的學習興趣。提供大量的實際工程材料課程進行教學指導，讓學生在學習理論知識的實際工程問題的過程中做到理論與工程實踐緊密結合。這樣既能把學生對學習的主動性和積極性充分調動起來，又能對學生自身解決實際問題能力的培養起到很大作用，達到學以致用，是提高教學效果的有效手段。

2.創新教學方法，提高授課質量。通過計算機控制系統課程多年不斷總結和探索，形成了具有特點的教學風格，并通過多年的教學實踐，驗證了教學方法的有效性。①采用模塊分析方法，深入淺出。按課程的知識體系，將課程內容進行模塊劃分，明確課程的知識體系結構，并總結各知識模塊的相互關系，使學生對課程的知識結構有一個總體的把握，便于學生形成完整的知識體系結構。②將抽象的理論描述轉化為形象化的描述。利用圖形、圖像信息資源使學生能夠盡可能的接近實際系統理論部分，緊密結合系統工程實例進行講述，理論聯系實際，提高了學生認知度和學習興趣。③流程圖分析法。在分析復雜系統時，采用流程圖方法，直觀明了易于理解。系統環節多而復雜，采用流程圖方法分析易于掌握。④知識融合分析法。通過系統的實例將系統定性分析、定量分析、校正設計融合一體，使學生明確系統分析設計總體思路，更好地把理論與實踐結合，培養學生分析問題和解決問題的能力，以及綜合分析設計能力。⑤案例分析法。在課程講授過程中引用了大量工程案例，通過案例分析，產生計算機控制理論及設計方法，充分發揮了它的啟發性、實踐性，開發了學生思維能力，提高了學生的實踐能力、分析問題和解決問題的能力。

四、結論

在計算機控制系統的課程建設中，完善課程體系，強調了理論與系統的結合。理論聯系實際，實現教學、科研、實踐相結合的教學理念。采用了模塊化、開放型、互動式教學模式，強調創造力與綜合解決問題能力相結合、設計實踐與綜合設計能力相結合。將科研成果引入課堂，理論聯系實際，收到良好效果。將智能建筑特色融入計算機控制理論教學中去。實現根據“產、學、研一體化”教學模式，取得了顯著效果。

參考文獻：

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我國入世以后汽車行業得到了迅猛發展，汽車已逐漸成為人們生產和生活中不可或缺的工具。目前，我國是全世界機動車保有量增長最快的國家（2007年末統計超過2300萬輛）。這也就強烈的促進了汽車行業的發展。與此同時，現代計算機控制技術已滲透到汽車的各個組成部分，汽車的結構變得越來越復雜，自動化程度也越來越高。不過對于汽車行業來說，從宏觀角度來看計算機控制系統表現最為突出的是在：汽車出廠前的性能測試、汽車出廠后的監控及汽車檢測三大方面。下面我們首先來看一下：

1．計算機控制系統在汽車性能測試方面的應用

由于電子技術的飛速發展，測試技術日新月異。應用先進、成熟的測試技術，是成功開發性能優良、經濟實用的汽車性能測試系統的基本原則。在汽車性能的測試方面，最常見的計算機控制系統包括：

1.1 PLC控制系統

可編程序控制器PLC(Programmable Logic controller)控制系統:PLC是重要的機電一體化產品，其主要功能是開關量控制。起初主要用于替代繼電器控制，目前已發展到具有模擬控制功能，因而應用范圍也有所擴展，形成了以PLC為核心的控制系統模型。

1.2 面向對象控制系統

面向對象的控制系統是利用典型基礎控制產品，針對特定應用對象進行系統設計和二次開發，二次開發的重點是系統結構、專用系統或部件以及應用軟件的開發。這種系統由于其針對性強，因而能夠做到系統緊湊、價格低廉，并能實現EIC（電控、儀控、計算機）一體化。

1.3 DCS控制系統

分布式控制系統DCS(Distributed control of system)，DCS是當今汽車過程工業自動化的主控系統，特點是控制分散、操作顯示集中、系統具有很高的可靠性和很強的功能。

1.4 模塊化控制系統

近年來控制模塊和模塊化控制系統得到發展。模塊化控制系統是以模塊為基礎，組成高度可配置的、分布式采集控制系統，這種系統當I/O出現故障時，只需要調換故障的模塊，而不需替換整個系統。模塊化控制系統的持點是：結構簡單、安裝方便、組織靈活、可擴展性較好、可靠性高、維護方便。

2.計算機控制系統在汽車監控方面的應用

從上世紀末90年代，電子信息技術越來越多地進入交通運輸部門，并逐漸形成一個嶄新的工程領域，即智能交通系統ITS(Intelligent Trans Portation System)。所謂智能交通系統，就是通過采用先進的電子技術、信息技術、通信技術等高新技術，對傳統的交通運輸系統及管理體制進行改造，從而形成一種信息化、智能化、社會化的新型現代交通系統。

2.1車載端計算機控制系統的職能歸納

車載端計算機控制系統的職能可歸納為：首先，精確定位:車載監控終端全天候24小時連續不斷的接收GPS衛星信號，從而為系統提供車輛的位置和速度，定位精度可達10米。其次，記憶功能:車載監控終端具有存儲車輛位置/模擬量/異常信息的功能，而且可存儲長達兩個月的車輛位置/模擬量信息。第三，控制功能:車載監控終端接收到監控中心的控制命令后，對車輛執行控制動作。第四，通信功能:在GSM網絡覆蓋范圍內，車載監控終端可與監控中心進行數據交換。最后，防劫報警職能:在車輛遭受搶劫時，駕駛員觸動一個隱蔽報警按鈕，即可在自保的同時等待援助。

2.2監控端計算機控制系統的職能歸納

監控端計算機控制系統的職能可以歸納為：首先，數據預處理:通信服務器從Internet上接收到車輛的信息之后對信息進行初始的驗證、校驗、數據日志處理。并將待處理的信息分發給有處理能力的監控終端。其次，數據跟蹤:將移動車輛的實時位置以列表的方式顯示出來。第三，跟蹤監控功能:服務器端可以實現對多終端的跟蹤監控，系統實現采用TCP/IP協議，采用此協議是因為該協議可以保證信息傳輸的可靠性和實時性。第四，報警功能:終端設備報警分為預報警，實際報警，以及報警解除三級報警狀態，這主要為了避免誤報警情況發生，當服務器端收到終端設備預報警信息，則彈出報警對話框，并且在預報警車號列表框中列出發出預報警信息的車號，雙擊其車號可以使系統定位到該車上，預報警情況不會使系統自動定位該車號的終端。

3.計算機控制系統在汽車檢測方面的應用

對于計算機控制系統在汽車檢測方面的應用，我們需要從汽車管理檢測和汽車故障檢測兩方面來進行分析。

3.1計算機控制系統在汽車管理檢測方面的應用

其實也就是常說的“多站點汽車檢測動態管理網絡系統”主要是利用計算機信息技術實現道路運輸管理部門對多個汽車檢測站的檢測數據進行實時傳輸與檢測結果的自動判斷，實現車輛二級維護備案，并實現對道路運輸車輛技術狀況的實時監控和道路運輸車輛相關信息的自動化傳輸，該系統還可以對汽車維修企業的二級維護車輛的一次檢驗合格率進行監控，該系統可以應用于所有道路運輸管理部門，以及其相應的檢測站，利用網絡技術實現車輛技術管理及信息傳遞的自動化，滿通部4號令的要求。該系統采用分級分布式星型網絡結構，網絡各工作站點通過集線器相互連接構成檢測系統局域網絡，完成數據通信和信息傳輸;通過調制解調器能方便地與電話網連接，加入Internet國際互聯網，實現局域網與局域的遠程通信，從而構成廣域網。其車輛檢測、辦理車輛技術等級評定和二級維護簽章實行封閉式自動檢測和流水作業辦公。

3.2計算機控制系統在汽車故障檢測方面的應用

經過多年的發展，目前國內的汽車故障檢測維修行業已具相當規模。大部分汽車綜合性能檢測站均采用了計算機控制系統，汽車維修企業也應用維修信息管理系統，一定程度上實現了檢測自動化和管理科學化。

3.2.1 計算機控制系統可以為汽車故障檢測提供技術支持

通過計算機控制系統完善汽車行業整體信息化之后，維修企業就可以通過一個公共的專家數據庫查詢需要的維修技巧并將自身的工作經驗與同行共享；一個維修企業的配件儲存是有限的，但如果將每個維修企業甚至供應商的配件倉儲量、型號和規格等登入信息網，可以較好地解決企業配件短缺但一時難以購置的問題；為車主提供周到迅速的服務，應是每個維修企業追求的目標之一，車輛檢測不合格需要進廠維修時，維修企業可以通過網絡查詢到該車輛的原始檢測數據和汽車性能曲線，極大地提高維修效率和準確性。

3.2.2 計算機遠程故障控制系統對汽車行業的現實意義

目前我國汽車維修行業已經從完全依靠檢查者的感覺和實踐經驗進行診斷的階段，發展到了利用專門設備進行綜合檢測診斷階段。計算機遠程故障控制系統為傳統汽車故障診斷技術進行了很好的補充。

首先，它增加了用于遠程診斷的診斷服務器，并預期能與該技術領域力量較強的大型汽車維修企業、科研院所、高等院?；驀鴥韧馄嚿a廠家建立的故障分析診斷中心互聯，同時與相關專家建立一種協作關系，共同為系統提供高效、快捷的遠程故障診斷服務。其次，形成了豐富的診斷數據庫和診斷知識庫，提高了診斷智能，并通過多手段、多專家協同對故障進行會診，提高了故障診斷的準確性和可靠性。再次，遠程故障診斷技術同時克服了地域障礙，使用戶在行駛過程中也可以對汽車進行故障診斷和狀態監測。

參考文獻

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【關鍵詞】自動化控制系統；PLC技術；集成設計

【Keywords】automatic control system； PLC technology； integrated design

【中圖分類號】F407.67 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）03-0100-02

1 引言

在衡量一個國家生產力發展水平以及生產發展中，工業自動化水平是一個重要的指標，并且在工業自動化中，電氣自動化是其重要的組成部分。在基于可編程控制器基礎之上PLC技術的發展和生產，不僅僅克服了之前控制的許多缺點，還提升了電氣自動化控制的水平，解決了甚多技術上的難題，有著較好的應用和推廣前景。該研究中所提到的單片機選擇變頻器與PLC，方便用戶管理，維修相對比較方便。為了較好地發揮PLC自動化控制系統所產生的積極作用，論文就從PLC自動化控制系統以及PLC技術優化設計的基本論述出發，對基于PLC技術的自動化控制系統的集成設計展開討論。

2 PLC自動化控制系統以及PLC技術優化設計

2.1 PLC自動化控制系統

每一種控制系統所進行的優化設計都是為了更好地提升自動化生產的效率和質量，更好地滿足被控制對象的基本工藝要求，然而在PLC自動化控制系統中，不僅要遵循優化設計的原則，還需要依據一定的生產工藝要求[1]。

2.1.1系統安全性的保證

在控制系統進行優化的設計過程中，應該保證可靠、安全這一條主線，在保證不斷提升PLC自動化控制系統質量以及效率的過程中，保證系統的使用可靠性和安全性。

2.1.2 被控制對象基本工藝要求的滿足

優化設計最基本的原則，就是要最大限度地滿足被控制對象的基本工藝要求。在PLC自動化控制系統進行優化設計之前，就需要先進行必要的調查研究，關于控制系統的重要應用環境和基本用途，將相關的數據資料進行整理和搜集。詳細地優化設計方案的形成就需要有專業的設計人員并做好準備工作。協同各方面的關系積極解決設計過程中出現的問題。

2.1.3 生產效率的提升

在PLC自動化控制系統的優化設計中，生產效率的提升就是其目的，這樣的過程還需要在許多工藝的改進和生產路線伴隨之下進行。所以在選擇PLC容量的過程中，緊密地聯系實際，為日后優化改造留有一定余地，并確定合理的容量。

2.1.4 優化設計方案的優化

對于PLC自動化控制系統而言，為了使基本的使用功能不受影響，就需要在最大的可能之下優化PLC自動化控制系統的優化設計方案。為了實現合理而且經濟簡便的優化設計方案，就需要達到更佳的控制效果并進行更為簡單的設計。

2.2 PLC技術

所謂的PLC技術，就是一個關于可編程控制器的簡稱，自身的計算機技術的一種表現，也是在計算機基礎之上發展而來的一種全新的技術，而且這樣的技術日趨成熟，也為電子自動化生產創造出了一種具有較強專業性的自動化控制器，不斷地被應用在電氣自動化控制中。實現電氣自動化的控制實現，就需要按照不同用戶的需求，依據既定的順序和命令進行處理，通過相關的軟件進行控制。與傳統的電氣自動化控制系統進行比較，PLC控制系統進行連接只需要通過相關的軟件，以及較少的接線量，通常情況下其他的線路是不需要實際線路連接的。另外，還可以依據既定的程序，將這種系統所涉及的信息存儲、處理以及獲取進行。

3 PLC自動化控制系統的集成設計

相較于傳統的電氣自動化控制系統而言，其需要通過多種連接線才可以將處理和連接實現，從而消耗較多的財力、物力以及人力，還不能夠積極地促進高效維護和統一管理，各式各樣的障礙對系統的正常運行產生著嚴重的阻礙。然而，隨著時間的發展，在先進的計算機控制技術以及電氣自動化控制技術的基礎之上所發展開來的PLC自動化控制系統，已經在許多的領域被積極地運用，并且自身迅速地發展[2]。

3.1 集成設計之軟件設計

在PLC 控制系統的設計上，首先要設計出電源回路（見圖1）。選用80 至240VAC 的電源作為PLC 的供電裝置。由于適用于PLC 的電源較多，其對電源的適應范圍較廣，因此在安裝電源時要加裝電源凈化元件，以此來達到抗干擾的目的?？垢蓴_元件選擇1：1 的隔離變壓器、電源濾波器等裝置。按照控制要求將工藝流程圖轉化成梯形圖，這就是軟件設計的主要任務，也是PLC應用最關鍵的問題，并且軟件設計的具體表現就是程序的編寫。在控制工程的應用中，優秀的軟件設計方便工程技術人員對系統進行日常的維護以及系統調試。生產過程控制復雜程度不同，模塊化程序以及基本程序的結構分類也不同。

3.2 集成設計之硬件設計

3.2.1 硬件設計之PLC自動化控制系統的輸出電路設計

在對于輸出電路進行設計的時候，做好相關的電路設計準備工作，就需要按照基本的生產工藝要求進行，通過晶體管將輸出電路所需要的各式頻器的調速和控制以及指示燈輸出，需要晶體管作為支撐的，最主要的就是頻率過高的PLC控制系統。通過繼電器輸出，說明其有著過低的頻率，不僅設計簡單還可以提升系統的負載能力。

3.2.2 硬件設計之PLC自動化控制系統的輸出電路設計分析

對于PLC自動化控制系統的輸入電源而言，AC85-240V就是通常情況下供電電源的電壓，有著比較多的應用和比較廣的適用范圍。在電源上面安裝必要的電源凈化原件，更好地減少外界環境對電源的干擾，隔離變壓器和電源濾波器就是最主要的。我們所引入的雙層隔離技術，就是在隔離變壓器的使用過程中引入的，可以通過屏蔽層減少高低頻脈沖的干擾。

4 結語

PLC作為一種電子操作系統，專門在工業環境下進行，使用時可以在沒有任何保護措施的情況之下。當有著電磁干擾以及過分惡劣的工作環境的時候，就會有整個系統或者設備失靈的現象發生。所以將PLC自動化控制系統進行進一步的優化設計就成為了必要選擇。PLC自動化控制系統的優化設計以及集成設計，是一個非常系統化的工程，為了實現最優化的設計，就需要在反復的設計和實踐過程中對其進行不斷地優化和總結，優化其集成設計。