计算机分布式控制技术篇1
【关键词】分布式先进；控制软件技术；应用
随着我国经济发展水平的逐步提高，计算机技术的应用范围逐步扩大，从我国计算机网络的管理情况来看，我国计算机软件的开发与应用，逐步实现技术应用的全面性创新发展，分布式先进控制软件技术在我国社会网络应用中的范围逐步扩大，分布式控制软件技术的应用实现了网络服务客户与服务器技术之间合理链接，使信息传输和管理的速率性提高，网络通信技术管理层次化发展。
1分布式控制软件技术
分布式控制技术采用计算机技术为基础，实现网络通信信息资源管理的系统性划分，从分布式控制技术的应用方面，对分布操作系统进行规划，主要分布操作系统、分布程序设计系统、分布文件处理系统以及文件数据库保存系统，是我国计算机网络程序综合应用的重要体现。
2分布式控制软件技术的应用
分布式控制技术在实际中的应用，合理调节网络技术应用与自动调节装置，结合软件在实际应用中的应用程序设定结构，对分布式控制技术在实际应用中的几种常见运行模式进行分析，主要包括以下几方面：
2.1opC技术在实际中的应用
2.1.1opC技术的应用原理opC技术是现代工业生产的技术应用标准，opC技术中主要包括继电器震荡保护模式，系统程序识别模式，opC技术在传统计算机控制技术的基础上，实施技术分析与应用，进一步结合计算机数据库进行系统运行管理的自动化控制。用户直接输入管理程序，确定工业生产中工业运行的程序命令，从而实现技术管理的多元化发展，技术命令运行执行程序可以应用算法进行模式控制，从而进一步增加了工业生产的系统之间的相互联系，自动化水平增强。例如：opC技术应用自动管理程序建立自动化处理系统，系统依据用户输入的程序验证码，执行opC技术的数据控制管理程序，进而进一步到达优化工业生产干管理的技术应用结构逐步完善。2.1.2opC技术的应用分析opC技术在我国工业生产中得到广泛应用，opC技术在实际应用中的技术模型主要构建为依据企业工业生产的基本程序，设定技术应用环境，使用opC技术在公司工业生产环节中的自动化应用，可以大大提供技术应用的灵活性，强化工业生产的生产环节的可控制性发展；此外，opC技术在工业生产中的应用，打破了传统工业技术应用程序数据端口的程序自动化限制，只要工业生产的技术应用水平处于统一格式的数据运行程序，技术应用则可以被应用，是我国工业生产技术应用领域逐步拓展的重要性体现。
2.2Com技术在实际中的应用
2.2.1Com技术应用原理Com技术是实现计算机分布式控制管理中各个系统实现自动化连接的自动化控制模型，依据我国技术应用与分析的组件控制对象模型，将Com技术在计算机分布式控制领域的分析技术应用分为技术系统数据转换和系统程序预测量两部分。2.2.2Com技术的实际应用Com技术在实际应用中的基本操作流程可以概括为：假设计算机分布管理程序执行生成命令，从技术应用的实际出发，运行命令经过人机接触窗口进行命令输入，opc服务器针对如输入命令进行系统命令初步处理，连接并启动与“命令”存在同步关系的相关数据处理技术，Com技术在启动的数据连接的基础上进行数据更新与保存，并不断总结命令的执行的数据应用规律，进行网络通讯分布程序的自动化管理，最后现命令通过pLC自动编程技术进行应用于控制，执行分布控制系统的最终执行命令，保障系统的科学化、层次化运行。
2.3自动安装技术
分布式先进控制软件的应用体现在系统的自动安装技术的能应用，分布控制系统将网络通信领域的运行程序实施自动化规划与划分，当分布系统并中存储扥文件和数据资源需要定期进行更新时，系统内部依据自动化管理的基本运行系统进行自动安装，保障系统运行中数据的定期更新。
2.4抗干扰自动调节技术
分布式控制软件技术在实际应用中，抗干扰技术也是主要应用技术之一。分布控制技术在实际应用，实现了网络通讯系统中系统运行的电流键控制与检测技术在实际中对网络通信的传输电流结构实现电流控制与管理，当分布式系统进行系统信息技术传输时，电流传输处于相对稳定的定值状态，从而进一步优化不同领域中信息分布管理中，数据资源的科学性管理，精确数据实现分布式传输的信息临界值的输入准确性，避免网络数据传输中，电流应用中出现继电器回流的情况发生，对网络信息传输系统造成不利的影响，实现了计算机系统的综合性应用，从而进一步提高了分布控制管理系统的资源管理与数据信息系统的管理结构的进一步完善。
2.5程序语言下自动处理技术
分布式控制软件技术在实际生活生产中的应用，也为现代计算机网络程序的应用提供了新的发展空间，从而进一步推进分布式控制软件技术自动化控制应用手段的科学性发展。例如：程序语言下自动处理技术对可以实现计算机分布控制系统进行网络系统sql语句执行运行命令，当人机接触系统接收到运行数据语句时，系统执行输入的运行程序，并结合实际运行命令存储数据，处理系统进行自动化处理，达到整体程序的协调运行，从而完善分布式控制技术的实际应用操作能力。
3结论
分布式控制软件技术是我国技术发展中技术应用科学化手段，结合分布式控制技术系统的科学性分析，对分布式控制系统进行研究，把握分布式技术应用的基本特征和实际应用技术的分析，实现我国技术应用领域和应用手段的逐步创新发展。
参考文献
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计算机分布式控制技术篇2
关键词：楼宇自动化系统基本功能原理核心软硬件技术
1引言
楼宇自动化系统也叫建筑设备自动化系统(BuildingautomationSystem简称BaS)，是智能建筑不可缺少的一部分，其任务是对建筑物内的能源使用、环境、交通及安全设施进行监测、控制等，以提供一个既安全可靠，又节约能源，而且舒适宜人的工作或居住环境。
2楼宇自动化系统的组成与基本功能
建筑设备自动化系统通常包括暖通空调、给排水、供配电、照明、电梯、消防、安全防范等子系统。根据我国行业标准，BaS又可分为设备运行管理与监控子系统和消防与安全防范子系统，如图所示。一般情况下，这两个子系统宜一同纳入BaS考虑，如将消防与安全防范子系统独立设置，也应与BaS监控中心建立通信联系以便灾情发生时，能够按照约定实现操作权转移，进行一体化的协调控制。
建筑设备自动化系统的基本功能可以归纳如下：
(1)自动监视并控制各种机电设备的起、停，显示或打印当前运转状态。
(2)自动检测、显示、打印各种机电设备的运行参数及其变化趋势或历史数据。
(3)根据外界条件、环境因素、负载变化情况自动调节各种设备，使之始终运行于最佳状态。
(4)监测并及时处理各种意外、突发事件。
(5)实现对大楼内各种机电设备的统一管理、协调控制。
(6)能源管理：水、电、气等的计量收费、实现能源管理自动化。
(7)设备管理：包括设备档案、设备运行报表和设备维修管理等。
3楼宇自动化控制系统的原理
楼控系统采用的是基于现代控制理论的集散型计算机控制系统，也称分布式控制系统(Distributedcontrolsystems简称DCS)。它的特征是“集中管理分散控制”，即用分布在现场被控设备处的微型计算机控制装置(DDC)完成被控设备的实时检测和控制任务，克服了计算机集中控制带来的危险性高度集中的不足和常规仪表控制功能单一的局限性。安装于中央控制室的中央管理计算机具有CRt显示、打印输出、丰富的软件管理和很强的数字通信功能，能完成集中操作、显示、报警、打印与优化控制等任务，避免了常规仪表控制分散后人机联系困难、无法统一管理的缺点，保证设备在最佳状态下运行。
以下介绍与分布控制系统相关的几个概念。
3.l直接数字控制系统(DDC)
直接数字控制系统(DirectDigitalControl简称DDC)如图2所示。计算机通过模拟量输入通道(ai)和开关量输入通道(Di)采集实时数据，然后按照一定的规律进行计算，最后发出控制信号，并通过模拟量输出通道(ao)和开关量输出通道(Do)直接控制生产过程。因此DDC系统是一个闭环控制系统，是计算机在工业生产过程中最普遍的一种应用方式。
DDC系统中的计算机直接承担控制任务，因而要求实时性好、可靠性高和适应性强。
3．1．1直接数字控制系统的组成
直接数字控制系统主要由过程输入通道、过程控制计算机、过程输出通道三部分组成。
过程输入通道由模拟量输入和数字量输入两部分组成。模拟量输入通道由变送器、采样开关、放大器、a／D转换器和接口电路组成。其中变送器的作用是将非电量信号变换成标准电信号，可将温度、压力、流量变换成0-10ma或4-20ma的直流电信号，它是通过a／D转换器来实现的。—数字量输入通道由开关触点、光电耦合器和接口电路组成，反映生产过程的通／断状态的触点信号，经过光电耦合器和接口电路变换成数字信号送给计算机。
过程控制计算机直接承担运算和控制任务，首先通过过程输入通道采集被控对象的各种参数信号，再根据预定的控制规律(如piD)进行运算，然后向被控对象发出控制信号，再通过输出通道直接控制调节阀等执行机构。
过程输出通道由模拟量输出和数字量输出两部分组成。前者把计算机输出的数字控制信号转换成模拟电压或电流信号，再经过放大器去驱动调节阀等执行器实现对生产过程的控制。这一部分由接口电路、D／a转换器，放大器和执行器组成。后者把计算机输出的开关信号，经放大器去驱动电磁阀和继电器执行器，它由接口电器、光电耦合器、放大器和执行器组成。
3．1．2直接数字控制系统的基本算法
按照偏差的比例(p)、积分(i)和微分(D)进行控制，是连续系统中技术成熟、应用最为广泛的一种基本规律，将piD控制规律离散化并在计算机上实现，可以方便地利用已积累的成熟技术，而且可以在被控对象的数学模型或参数不很清楚的情况下，经过在线整定达到满意的效果。因此，将模拟调节规律离散化的数字piD算法，已被工业过程计算机控制系统普遍采用，成为DDC系统的基本算法。
数字piD控制算法，模拟量调节器的理想piD算式为
式中e(t)——偏差(设定值与实际输出值之差)
u(t)——控制量
Kp——比例放大系数
ti一积分时间常数
td——微分时间常数
写成传递函数形式
为了能在计算机上实现，必须将连续形式的微分方程化为离散形式的差分方程。设了为采样周期(与系统时间常数相比，t足够小)，k为采样序号(k=0，1，2，……)，可用矩形法计算而积以差分代替微分
式中e(k)——第k次采样所得偏差值
e(k-1)——第(k-1)次采样所得偏差值
u(k)——第k时刻的控制量
上式中的采样周期t越小(与系统时间常数比较而言)，则被控过程与连续控制过程越接近，又称为“准连续控制”。
3．2分布式控制系统的体系结构
分布式控制系统(DistributedControlSystems简称DCS)20世纪于70年代中期出现并迅速发展起来，它将计算机技术、控制技术、图形显示技术和通信技术汇集于一体，可对分散在现场的设备进行控制，又可方便地集中管理、操作，与以往的控制系统相比，既避免了单台计算机集中控制的不足，又克服了常规仪表人机交互困难的缺点。
分布式控制系统的多台微型计算机取代了集中控制系统的单台计算机，从体系结构上分散了危险性，提高了可靠性。其基本结构功能如图3所示，图中现场控制站、数据采集站、工程师站、操作员站、监控计算机和管理计算机通过数据通信网络被有机地结合起来，组成分级分布控制系统。
3．2．1分布式控制系统的数据通信网络
数据通信网络是分布式控制系统的支柱。整个分布式控制系统的结构，实质上是一个网络结构，现场控制站、数据采集站、工程师站、操作员站、监控计算机等都是这个网络上的“节点”，都含有CpU和网络接口，它们都有自己特定的网络地址(节点号)，可以通过网络发送和接收数据，网络中的各节点处于平等地位，既能共享资源，又不相互依赖，形成既有统一指挥，又使危险分散的功能结构，网络的架构区具有极大的伸缩性，可扩性很强，可以满足分布式控制系统扩充与升级的需要，十分灵活、方便。
(1)控制网络特点分布式控制系统的通信网络不同于通用计算机网络，与一般的通信网络比较，它有如下特殊要求：①有高可靠性和安全性，要求传递的信息绝对准确、可靠，为此常采用冗余技术、后备措施和自诊断功能。如：控制站采用双CpU板，双i／0板等。②具有良好的实时性。③对环境适应性强。
(2)网络拓扑结构建筑设备自动化系统常用的有总线网和环网，在两种结构中任意两节点通信可直接通过网络进行，各节点处于平等地位。
(3)网络通信协议组成建筑设备自动化系统，必须有一种大家都能接受并且共同遵守的工作语言来实现相互之间的对话，这就是数据通信协议标准。
用于建筑自动化控制网络的BaCnet协议由物理层、数据链路层、网络层和应用层组成，或相当于开放系统互联参考模型(oSi)的第一、二、三、七层协议
其中：aRCnet为令牌总线网，数据传输速率为2．5-20bit／s，有良好的实时性。mS／tp是一种主／从令牌传递数据链路层技术，允许使用eia-485硬件。BaCnet实现了不同生产厂家自控系统之间进行通信的技术，即从一个“岛”到另一个“岛”之间进行相互联系的技术。
3．2．2现场总线技术的应用——分布式控制系统的进一步分散化
(1)现场总线概况现场总线(Fieldbus)是连接智能现场设备和自动化系统的数字式双向传输、多分支结构的通信网络。不同的现场总线遵循的协议不同，接口标准不同，各具特色。现场总线技术具有如下一些特点：①以数字信号取代4-20ma的模拟信号，极大地提高了信号转换的精度和可靠性，因此现场总线具有很高的性能价格比。②现场总线把处于设备现场的智能仪表(智能传感器、智能执行器)连成网络，使控制、报警、趋势分析等功能分散到现场仪表，使控制结构进一步分散化，导致控制系统体系结构的变化。③符合同一现场总线标准的不同厂家的仪表、装置可以联网，实现互操作，不同标准通过网关或路由器也可互联，现场总线控制系统是一个开放式系统。
(2)Lonworks技术
Lonworks是一种完全分布式控制的局部操作网(Localoperatingnetwork—Lon)技术。Lonworks网络节点由神经元芯片、收发器、固件和i／o接口电路组成。神经元芯片(neuronchip)是这种智能节点的核心，它由媒体访问控制处理器、网络处理器和应用处理器组成，这就使得节点既能管理网络通信，又具有控制功能。neuron芯片方块图。
芯片附有固件，该固件实现Lontalk通信协议和所有的任务调度。Lontalk协议遵循世界标准组织iSo提出的开放式互联参考模型oSi，具有完整的7层协议，管理网络节点的通信，分配节点地址，运行内含的冲突／检测回避算法，控制物理／电气的连接等。
neuron芯片除了具有控制功能外，还带有媒体访问控制处理器和网络处理器，Lontalk协议固化在芯片的Rom中，使得Lonworks的微型节点无需中心结构的完全分布式控制模式，将控制功能分散到了现场级仪表。
Lonworks网络，可以采用多种通信媒体，如双绞线、电力线、同轴电缆、光缆、无线电、红外线，并且提供与上述多种媒体相适应的收发器，这使得同一网络中的信号可以在不同的媒体之间传输，因而可以根据需要组网，不同媒体之间以路由器进行连接。
Lonmark是为了避免众多制造商以不同的含义来解释Lonworks技术，保证不同的产品能够方便地集成一起，以便构成一个真正开放的系统，而制定的一个行业标准。
(3)分布式控制系统的进一步分散化
传统的分布式控制系统在现场控制站这一级依然是一个集中式结构，而现在的分布式控制系统是在原有分布式控制系统的基础上，采用Lonworks现场总线的建筑设备自动化系统发展起来的新系统，标准Lan为原有的分布式控制系统，使用BaCnet协议，以利于实现多种供应商的不同类型的子系统之间的通信信息交换，把具有控制功能的各个岛连成一个整体。新增的Lonworks现场总线使用Lontalk协议，把控制功能进一步分散到现场级仪表，标准Lan与现场总线之间的路由器相联。这样BaCnet和Lonmark两项标准互相补充，互为依托，构成一个完全分散的、真正开放的建筑设备自动化系统。
4楼宇自动化系统设备的发展历史及相关产品简介
楼宇设备自动化系统到目前为止已经历了四代产品：
第一代：CCmS中央监控系统(20世纪70年代产品)
BaS从仪表系统发展成计算机系统，采用计算机键盘和CRt构成中央站，打印机代替了记录仪表，散设于建筑物各处的信息采集站DGp(连接着传感器和执行器等设备)通过总线与中央站连接在一起组成中央监控型自动化系统。DGp分站的功能只是上传现场设备信息，下达中央站的控制命令。一台中央计算机操纵着整个系统的工作。中央站采集各分站信息，作出决策，完成全部设备的控制，中央站根据采集的信息和能量计测数据完成节能控制和调节。
第二代：DCS集散控制系统(20世纪80年代产品)
随着微处理机技术的发展和成本降低，DGp分站安装了CpU，发展成直接数字控制器DDC。配有微处理机芯片的DDC分站，可以独立完成所有控制工作，具有完善的控制、显示功能，进行节能管理，可以连接打印机、安装人机接口等。BaS由4级组成，分别是现场、分站、中央站、管理系统。集散系统的主要特点是只有中央站和分站两类接点，中央站完成监视，分站完成控制，分站完全自治，与中央站无关，保证了系统的可靠性。
第三代：开放式集散系统(20世纪90年代产品)
随着现场总线技术的发展，DDC分站连接传感器、执行器的输人输出模块，应用Lon现场总线，从分内部走向设备现场，形成分布式输入输出现场网络层，从而使系统的配置更加灵活，由于Lonworks技术的开放性，也使分站具有了一定程度的开放规模。BaS控制网络就形成了3层结构，分别是管理层(中央站)、自动化层(DDC分站)和现场网络层(Lon)。
第四代：网络集成系统(21世纪产品)
随着企业网intranet建立，建筑设备自动化系统必然采用web技术，并力求在企业网中占据重要位置，BaS中央站嵌入web服务器，融合web功能，以网页形式为工作模式，使BaS与intranet成为一体系统。
网络集成系统(eDi)是采用web技术的建筑设备自动化系统，它有一组包含保安系统、机电设备系统和防火系统的管理软件。
eBi系统从不同层次的需要出发提供各种完善的开放技术，实现各个层次的集成，从现场层、自动化层到管理层。eBi系统完成了管理系统和控制系统的一体化。网络集成系统结构图如图7所示。
目前，规模和影响较大的楼宇设备供应公司有美国霍尼维尔公司、江森公司、KmC公司、德国西门子公司等。
计算机分布式控制技术篇3
关键词：水电厂计算机监控系统；结构模式
中图分类号：X924.3文献标识码：a文章编号：
一、pC+pLC结构的控制系统
图1
在水电厂计算机监控系统中，pC+pLC结构控制系统得到了较为广泛地应用，它的技术也越发成熟，但是针对它本身赋有的特点以及功能就不在本阐述了。当前，pLC技术的发展速度越来越快，而这种发展速度是建立在此结构模式技术的改革上而实现的。在这种控制方案中，windowsnt可以作为系统软件的平台，而io板卡和io接线端子板是通用的，主要负责与工业控制现场沟通和联系，所采集出来的输入信号通过SoftpLC运行系统进行处理，在SoftpLC运行系统的前提下，SoftpLC开发系统所编写的控制应用程序被实施执行，最后将处理完成的信号输出到本地控制现场，从而使相应的本地控制功能得以完成。
图2
1.图1中取消了硬pLC，它的硬件功能已经在图2ipC的硬件得以最大化实现，相关的软件功能也通过ipC上的软件得以实现。
2.pLC技术的控制方案在现场总线技术中发挥着重要的作用，这样的话，水电厂现场控制设备在更新和维护过程中就会更为方便快捷，同时对于智能化、数字式的仪器、仪表设备也能够产生很好的作用，从而使控制现场出现更多的控制系统风险，对于分布式控制的实现也能够发挥一定的作用。
除此之外，软pLC技术还存在以下几个优点：
1.产品在开发过程中的时间有所缩短，从而使编程、调试和维护更为方便。
2.通用性和兼容性都在产品中有所具备，那么即使ipC或者epC不同，但是在运行中的SoftpLC也是相同的。
3.性价比高,由于SoftpLC共享ipC或epC上的硬件和软件资源,从而使SoftpLC的生产成本和运行成本较低。而HardpLC本身由CpU、memory、power和i/oport等组成,其开发和生产周期长,生产成本和使用成本高,从而导致了HardpLC价格昂贵。
值得注意的是,采用软pLC技术并不影响硬pLC在水电厂自动化中的应用。软pLC技术的出现对硬pLC技术是一个挑战,特别是当软pLC技术和现场总线技术结合在一起应用在工业控制现场或其他自动化领域时,则会体现出更强的控制能力和适用性。无论软pLC是部分变革了硬pLC,还是完全变革了硬pLC,都无疑将给传统的水电厂现地控制单元结构和功能带来变革。由于软pLC技术是一门新兴的技术,就目前而言,它的应用并未为大多数技术人员所掌握,在国内对它的应用还只是刚刚起步,处于探讨和应用可行性论证的阶段。
例如，湖北隔河岩水电厂目前的4台机监控系统改造项目,由电力自动化研究院和中国水利水电科学研究院合作,在这个项目中,他们将采取软pLC技术,采用的产品是法国的Schneiderautomation公司的ConceptV2.1。
二、分布式控制系统(DCS)
分布式计算机控制系统又名集散型计算机控制系统,简称分布式控制系统(DistributedControlSystem,即DCS)。分布式控制系统综合了计算机技术、控制技术、通信技术和CRt技术,集中了连续控制、批量控制、逻辑顺序控制、数据采集等功能。先进的分散型控制系统将以计算机集成制造系统(CimS)为目标,以新的控制方法、现场总线智能化仪表、专家系统、局域网络等技术,为用户实现过程控制自动化与信息管理自动化相结合的管控一体化的综合集成系统。分布式控制系统采用分散控制、集中操作、综合管理和分而自治的设计原则,系统的安全可靠性、通用灵活性、最优控制性能和综合管理能力,为工业过程的计算机控制开创了新方法。分布式控制系统的控制结构。
法国西盖莱克(CeGeLeC)公司开发的alspa8000-p320分布式控制系统具有水电站和变电站所需要的各种控制和数据处理功能,为电站自动化和管理提供了全面的解决方案。另外,闸门的控制系统也较常采用分布式控制,而且通常是和现场总线技术结合在一起应用。
三、现场总线控制系统
现场总线导致了传统控制系统结构的变革,形成了新型的网络集成式全分布控制系统——现场总线控制系统FCS(FieldbusControlSystem),它是继电动单元组合模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统、集散控制系统DCS后的新一代控制系统。现场总线控制系统既是一个开放的通信网络,又是一种全分布控制系统。它作为智能设备的联系纽带,把挂接在总线上、作为网络节点的智能设备连接为网络系统,并进一步构成自动化系统,实现基本控制、补偿计算、参数修改、报警、显示、监控、优化及管控一体化的综合自动化功能。这是一项以智能传感器、控制、计算机、数字通信、网络为主要内容的综合技术。
现场总线控制系统在技术上有以下优点:a.系统结构清晰、简单,提高了系统的可靠性及可维护性;b.系统实现了负载和风险的完全分散,能够实现彻底地分布式控制。
现场总线控制系统还具有下述特点:a.系统的开放性非常好,现场设备具有互可操作性与互用性;b.系统的现场设备采用智能化、数字式设备,具有功能自治性;c.系统对控制现场的适应性较强;d.系统安装、维护容易;e.用户具有高度的系统集成主动权。
参考资料：
1.秦小元;水电厂计算机监控系统设计与实现[D];重庆大学;2006年
2.申宏;梯级电站闸门群远程监控系统的应用研究[D];西安理工大学;2007年
计算机分布式控制技术篇4
关键词：互联网时代；计算机控制技术
中图分类号：F270.7文献标识码：a文章编号：1007-9599（2013）02-0000-02
伴随着工业技术的不断发展，尤其是网络技术、微处理器技术等的普及，计算机控制技术的定义已经发生了根本的变化，进入了一个多机的、自动化生产、控制和智能一体化相结合的发展方向。本篇文章将归纳计算机控制技术的发展概况，同时指出作为计算机控制技术操作工程师主要的责任和工作从事情况。
1集中控制到集散控制的发展
最初的计算机控制主要采用的是集中控制的工作方式，在进行一系列的包括采集信号、运算处理、信息反馈、显示状态等任务的过程中，均是通过工业控制计算机ipC来控制的。ipC工业控制计算机将各种参数，如，压力、温度、pH值等进行有效的收集，然后通过接口卡来接受经过处理而得到的信号。现在，伴随着控制系统日益增加的复杂度，单独的一台计算机已经不能胜任多种信号的处理工作了，在这种情况下，分布式控制系统便应运而生，根据功能的不同，可分为上位机、下位机。上位机主要负责整体集中监视工作，下位机为分布在各现场的用于分布控制的个体。而上、下位机则通过相关的通讯互联网进行传递信息工作。
通讯是集散式控制系统的中心，它作为DCS的中央神经系统。DCS系统具有可拓展性、安全性和有效性。DCS最初研发阶段的瓶颈为系统开放性低。许多厂家采用封闭形式来实现经营垄断，而不同厂家之间的信息闭塞，则成为了DCS系统发展困难的主要问题之一。
2封闭系统到工业现场总线的发展
为了达到增强DCS系统的兼容性、开放性的目的，必须采取措施实现DCS系统网络协议的公开化和标准化，因此就有了封闭系统到工业现场总线的发展。工业现场的总线控制系统（简称FCS）的主要功能就是实现数据“点到点”到“总线”的方式转变。按照总线方式，整个控制系统有条不紊的进行运行，各种设备的工作都是一个“总线单元”，相互平行的运行，遵守公开、统一的通信协议进行综合自动控制相关工作。FCS相比于DCS系统，更能实现顺应用户的要求，它采用的是开放式的现场总线协议，通过这种协议协调现场所有支线工作，使得维护和成本都降低。所以说，FCS系统是种互联的、开放的分布式系统。
现场总线技术是一种能够实现“变分散为集中，实现统一控制管理”的技术，能够分散危险，实现控制分离。在整个系统中，通过智能仪表来实现数据的收集、处理、运算控制及输出等现场工作，而上位机负责一些高端工作。
从上个世纪80年代，现场总线技术就开始发展，而它在发展过程中的各种标准也不断成为工业国家和厂商的争夺焦点。现在，profibus及Can均是中国自动控制领域的核心。1996年，profibus标准开始进入中国，在10年光景的推广中，广泛存在于我国的工业领域中。2006年，profibus成为了我国第一个现场总线技术的国家标准。到现在为止，profibus仍是应用最为广泛、各种控制设备、仪表种类最为齐全的总线技术，一直是车间级的总线标准、自动化集成的首要选择。同时，Can是机电设备控制相关领域中应用最为广泛的总线技术，一直是工业机械手、汽车电子、高速印刷机等控制系统的设备级的总线标准。也就是说，profibus和Can分别是自动化、电子工程师的首选。
3现场控制到企业自动化的发展
ethernet/ip即以太网工业协议，是一种以以太网的传输为标准的协议。目前，这个协议被三大组织所支持，即theindustrialethernetassociation（iea）、Controlnetinternational（Ci）、theopeningDevicenetVenderassociation（oDVa）。以太网工业协议旨在形成一个开放式的网络协议，以便于工业控制网络的开放式建设。工业以太网可以定义为将商业以太网（ieee802.3标准）在技术上实现统一、同时提升产品的器件选用、适用性、可靠性和抗干扰能力，以满足不断增长的工业现场需求。
控制作用要能满足实时性，这是工业控制网络必须遵从的原则，换句话说，传输信号的过程要迅速同时信号必须稳定，因此要保证满足数据定时刷新的要求。以CSma/CD的方式所进行的传统以太网的传输，不能在电荷负荷过大的时候正常运行。工业以太网采用的是新的信息交换技术，能够快速刷新信号，这就为以太网信号的不确定问题找到了解决方法。如，ethernet可以达到100m、10G的传输速率，减少了网络传输的延时问题，使得阻塞几率大大降低。双工星形的拓扑结构及ethernet技术则使传输实时性、确定性变成了可能。
“信息化工厂”是工业以太网的技术存在意义，这里的信息化工厂指的是在信息基础相关设施的基础上，利用信息处理手段，将信息收集、传输、计算处理和综合应用，如同在工厂中生产、管理和运营的手段一样。可以说，工业以太网是自动化控制的核心，管理、运营等信息的传输都靠它。
通过实现“信息化工厂”模式，能够使得整个内部信息运行顺畅、较少内耗、提高应变市场能力和增加效率的能力。可以说，工业以太网是现代企业经营成必不可少的部分。
很多现场设备对ethernet/ip协议都很支持，它能实现直连下层设备，直接挂接变频器和分布式io，并采用以太网交换机作为中部链接，实现整个信息交换系统。ethernet/ip控制网络的功能包括以下几方面，决定性控制、适应应用需要、故障容纳措施、远程控制、低成本连接、内部安全和开放式标准。它具有许多值得推广的价值，如，实现了商业和企业的简单整合，即有效的将生产控制、质量监督、可检测性及系统维护等结合起来；高速、高带宽，便于网络技术的融进，能够连接广泛区域内的设备；便于专家远程服务、诊断及部署等，有利于成本的降低和方便快捷进行信息控制等。所以，有人将工业化的以太网形容为“总工程师读数据的网”。可以看出，工业以太网具有无缝对接的优点，这样，工程师们就能实现远程对挂在以太网上设备的控制管理了。
4结论
互联网时代的计算机控制技术是实现了集中控制到集散控制的发展、封闭系统到工业现场总线的发展、现场控制到企业自动化的发展的过程。最初的计算机控制采用集中控制的工作方式，一系列任务均是通过工业控制计算机ipC来控制的；DCS系统具有可拓展性、安全性和有效性，但信息闭塞；工业现场的总线控制系统FCS实现数据“点到点”到“总线”的方式转变，是一种互联的、开放的分布式系统；ethernet技术则使传输实时性、确定性变成了可能。
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计算机分布式控制技术篇5
关键词：测控技术；温度；智能测控系统
引言
物体的许多物理现象和化学性质都与温度有关，温度是工农业生产、科学实验研究以及日常生活中需要普遍进行测量和控制的一个非常重要的物理量，如：在冶金、石油化工、机械、电力等工业生产中的温度控制；在蔬果大棚、温室花房、粮仓等农业生产中的温度测控；高等院校实验室微机测控系统中将温度作为被测参数，供学生做综合实验、实训或课程设计等。温度控制对于小到人民的日常生活、大到钢铁等大型工业生产工程都具有广阔的应用前景。准确地测量和有效地控制温度是优质、高产、低耗和安全生产的重要条件，所以对温度进行控制是非常必要且有意义的。
1.现代测控技术的特点
1.1网络化
internet为代表的计算机信息网络的快速发展和技术的逐渐完善，突破了地域和事件上的限制，使现代测控技术得到很大的进步。现代测控技术具有网络化的特点，测控技术与网络技术的结合，使组建网络化、分布式的测控系统变得十分方便快捷。随着现代网络信息技术的迅猛发展及许多相关技术的不断完善，网络信息系统的规模得到越来越快的壮大。现代测控技术的广泛应用，使得国防、通信、气象和航空航天等领域也得到广泛、有效的运用。
1.2智能化
现代测控系统中所应用的设备都是智能化的，具有方便灵活、快捷、功能多样等特点，使得现代测控技术得到很大的提高。随着人工智能技术的不断引进和发展以及微电子技术的发展，智能化的仪器设备越来越高科化，其计算方法和计算能力都得到很大的加强和提高。
1.3数字化
数字化的测控特点在现代测控技术中起着非常重要的作用。数字化在测控领域中的主要应用体现在多个方面：传感器的数字化控制，控制器到远程终端设备的数字化控制，信号处理、通信等过程的数字化控制等。
1.4分布式化
现代测控技术设备可以分布设在多个地方，可以有效地检测出最符合和最需要仪器设备的地方。分布式化测控技术是以网络技术和微型计算机术为基础的，采用将系统内所使用设备分布式地连接起来，组合成为最符合要求的分布式测系统。在仪器设备生产过程的控制过程中，分布式的测控系统可以实现测量―控制―管理的全自动化，能够在很大程度上降低测控成本，提高测控效率。分布式测试系统有许多优点：安全可靠，某一部分出现故障不会影响其他部分系统的正常运作；可以不断开发增加新的功能模板或者是新的接口，加强系统功能；采用并行处理，运行速度相当快速；使用方式灵活，可以单模块系统，也可以多模块系统组网等。
2.温度测控系统控制方案
温度测控系统常用的控制方案有以下三类经典控制方案、基于现代控制理论的设计方案和智能控制方案。
2.1经典控制方案
经典控制方案采用常规气动、液动和电动仪表，对生产过程中的温度、流量、压力和液位等进行控制，控制系统以单回路结构、piD策略为主，同时针对不同的对象和要求，设计了一些专门的控制算法，如根轨迹法、模型跟踪法、达林算法和Smith预估器算法等。经典控制方案能较好地解决生产过程中单输入单输出的问题，主要用于线性定常系统，是目前工业过程控制领域中占统治地位的一种控制方案。
2.2基于现代控制理论的设计方案
现代控制理论以线性代数和微分方程为主要的数学工具，以状态空间法为基础来分析和设计控制系统。此类设计方案主要有：最优控制、系统辨识、自校正控制等。这类设计方案适用范围广，适合于多输入多输出系统、某些非线性时变系统和一些具有随机扰动的系统。该方法优点是理论严谨，控制品质较好。缺点是需要知道被控对象确定的数学模型，对于许多结构复杂，随机干扰因素多而不易获取对象模型的系统，此方法的使用受到限制。
2.3智能控制方案
智能控制方案无需人的干预就能够针对控制对象的状态自动地调节控制规律以实现控制目标。智能控制避开了建立精确的数学模型和用常规控制理论进行定量计算与分析的困难性，是一种无模型控制方案，具有判断决策、信息处理、非线性、自寻优、变结构等特点及能力，适用于含有复杂性、不完全性、模糊性、不确定性和不存在已知算法的生产过程。
总结
现代测控技术是现代工业技术中的重要支柱，现代测控技术的迅猛发展可以为整个社会技术的进步和产业的升级起到改造和推动提升的巨大作用，越来越多的创新、高科技测控自动化的成果得到广泛应用。现代测控技术的未来发展将朝着智能化、标准化、系统化及系统功能的综合性等趋势发展，并更加标准化、开放化和全球化推动技术水平的提高。随着对生产效率的要求不断提高，对温度检测的要求也越来越高，融合现代检测技术和控制理论的智能检测是当今温度检测的一大趋势，研究和开发适用场合多样化、测温对象多样化、检测设备数字化以及检测元件新型化的测温仪表是国内外测温仪表研究的重点。
参考文献
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作者简介：
计算机分布式控制技术篇6
【关键词】机电一体化技术，应用，研究
第一章绪论
1.1概述
进入80年代以来，关于机电一体化技术的研究和应用已成为全球性的课题，可以说，从军事到经济、从生产到生活、从简单的日用消费品生产到复杂的社会生产和管理系统.机电一体化技术几乎达到无所不在、无孔不入的地步。然而，“什么是机电一体化？”，‘呼机电一体化技术都包括那些特征？”，“机电一体化技术在各应用领域中的发展状况如何？”等问题却很难令人回答，这一方面是因为机电一体化技术的研究不断向深度持续发展，所采用的技术手段越来越先进，无法通过定义来界定其发展潜力；另一方面是因为机电一体化技术的应用领域不断向户度持续发展，也无法通过定义来界定其应用范围。
第二章机电一体化技术发展
机电一体化是机械、微电子、控制、计算机、信息处理等多学科的交叉融合，其发展和进步有赖于相关技术的进步与发展，其主要发展方向有数字化、智能化、模块化、网络化、人性化、微型化、集成化、带源化和绿色化。
2.1数字化。微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础，如不断发展的数控机床和机器人；而计算机网络的迅速崛起，为数字化设计与制造铺平了道路，如虚拟设计、计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。
2.2智能化。即要求机电产品有一定的智能，使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。例如在CnC数控机床上增加人机对话功能，设置智能i/o接口和智能工艺数据库，会给使用、操作和维护带来极大的方便。随着模糊控制、神经网络、灰色理论、小波理论、混沌与分岔等人工智能技术的进步与发展，为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。
2.3模块化。由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元模块是一项复杂而有前途的工作。如研制具有集减速、变频调速电机一体的动力驱动单元；具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的电机一体控制单元等。这样，在产品开发设计时，可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品。
2.4网络化。由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾。而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品，现场总线和局域网技术使家用电器网络化成为可能，利用家庭网络把各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家用电器系统，使人们在家里可充分享受各种高技术带来的好处，因此，机电一体化产品无疑应朝网络化方向发展。
2.5？人性化。机电一体化产品的最终使用对象是人，如何给机电一体化产品赋予人的智能、情感和人性显得愈来愈重要，机电一体化产品除了完善的性能外，还要求在色彩、造型等方面与环境相协调，使用这些产品，对人来说还是一种艺术享受，如家用机器人的最高境界就是人机一体化。
第三章机电一体化技术在钢铁企业中应用
在钢铁企业中，机电一体化系统是以微处理机为核心，把微机、工控机、数据通讯、显示装置、仪表等技术有机的结合起来，采用组装合并方式，为实现工程大系统的综合一体化创造有力条件，增强系统控制精度、质量和可靠性。机电一体化技术在钢铁企业中主要应用于以下几个方面：
3.1智能化控制技术（iC）。由于钢铁工业具有大型化、高速化和连续化的特点，传统的控制技术遇到了难以克服的困难，因此非常有必要采用智能控制技术。智能控制技术主要包括专家系统、模糊控制和神经网络等，智能控制技术广泛应用于钢铁企业的产品设计、生产、控制、设备与产品质量诊断等各个方面，如高炉控制系统、电炉和连铸车间、轧钢系统、炼钢―――连铸―――轧钢综合调度系统、冷连轧等。
3.2分布式控制系统（DCS）。分布式控制系统采用一台中央计算机指挥若干台面向控制的现场测控计算机和智能控制单元。分布式控制系统可以是两级的、三级的或更多级的。利用计算机对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制。随着测控技术的发展，分布式控制系统的功能越来越多。不仅可以实现生产过程控制，而且还可以实现在线最优化、生产过程实时调度、生产计划统计管理功能，成为一种测、控、管一体化的综合系统。DCS具有特点控制功能多样化、操作简便、系统可以扩展、维护方便、可靠性高等特点。DCS是监视集中控制分散，故障影响面小，而且系统具有连锁保护功能，采用了系统故障人工手动控制操作措施，使系统可靠性高。分布式控制系统与集中型控制系统相比，其功能更强，具有更高的安全性，是当前大型机电一体化系统的主要潮流。
3.3开放式控制系统（oCS）。开放控制系统（openControlSystem）是目前计算机技术发展所引出的新的结构体系概念。“开放”意味着对一种标准的信息交换规程的共识和支持，按此标准设计的系统，可以实现不同厂家产品的兼容和互换，且资源共享。开放控制系统通过工业通信网络使各种控制设备、管理计算机互联，实现控制与经营、管理、决策的集成，通过现场总线使现场仪表与控制室的控制设备互联，实现测量与控制一体化。
计算机分布式控制技术篇7
关键词：相控阵雷达波控系统直接数字合成数字波束形成
中图分类号：tn958.92文献标识码：a文章编号：1007-9416（2014）02-0064-04
abstract：thispaperintroducesthefunction，principle，characteristicofphasedarrayradarantennabeamsteeringsystem.accordingtothedevelopmentofradartechnologyintroducesatypicalmodernphasedarraywavesteeringsystemscheme，andsummarizessomeproblemswillappearintheprojectandthecorrespondingsolutionsaregiven，finallypointsoutthedevelopmenttrendofwavesteeringtechnology.
Keywords：phasedarrayradarbeamsteeringsystemDDSDBF
1引言
相控阵雷达通过波束控制（以下简称波控）系统控制阵列天线中各单元的相位，完成天线波束的电控扫描，具有扫描快捷、灵活的特点。波控系统作为相控阵雷达控制波束指向的核心系统，起着至关重要的作用。一般波束控制系统应该具备的功能有：（1）相位控制（2）同步控制（3）数据传输（4）Bite（故障检测）。随着雷达技术的不断创新和发展，根据具体需要可以扩展一些辅助功能，比如随机馈相、天馈线相位误差校正、捷变频以后天线的波束指向修正、对移相器工作相位和波束形状变化的检测、近场测试等。相控阵雷达对于波控系统的设计要求有：（1）能完成系统给予的功能（2）满足天线波束快速扫描的要求（3）体积小，重量轻，所用器件尽可能少（4）信号连接简单等。
2波控的基本原理
相控阵雷达天线分为线阵相控阵天线和平面相控阵天线：线阵相控阵是指天线单元分布在一条直线上，其波束可在方位（或俯仰）一个方向进行相控扫描的阵列天线；平面相控阵天线是指天线单元分布在一个平面上，天线波束在方位与俯仰两个方向均可进行相控扫描的阵列天线。二维相控阵雷达一般采用平面相控阵天线。这种阵面排列方式一般采取坐标分离的方式实现其相位控制。所谓坐标分离技术就是将天线波束指向在水平和俯仰两个方向上进行正交分解，分别计算天线单元在两个方向上的需要变化的相位值，然后求其代数和即为天线单元需要改变的相位值，天线单元相位的改变可由移相器实现。设天线单元按等间距矩形格阵排列如图1所示：
图中阵列在y0z平面上共有m×n个天线单元，每个天线单元都有一个移相器。天线单元间距分别为d2和d1。设目标所在方向以方向余弦表示，为（cosαx，cosαy，cosαz），则相邻单元之间的“空间相位差”沿y轴（水平）和z轴（垂直）方向分别为：
（垂直方向）
（水平方向）
设天线α、β分别为在水平方向和垂直方向上相邻天线单元的相位值增量，则各天线单元的相移值为C（i，k）=iα+kβ。这样每一个天线单元的相位改变值都不一样，需要提供m×n个波束控制数码。如果只要求波控完成其基本功能，即波束控制数码只是按波束指向来决定。则波束控制系统就可以简化。如图3所示的在方位和仰角上分别进行馈相的二维相控阵天线，由各个单元移相器的波束控制数码C（k，i）组成的波束控制数码矩阵[C（k，i）]m×n可分解为两个分别对应方位与仰角上相位扫描的子矩阵之和。
=[C（k，i）α]m×n+[C（k，i）β]m×n
式中[C（k，i）α]m×n与[C（k，i）β]m×n分别为行、列波束控制数码矩阵，即
这就意味着在图3中增加一层移相器后，波束控制系统通过计算要产生的波束控制数码便由m×n个降低到了（m+n）个，这使计算工作量大为简化。由于每一行或每一列的移相器具有相同的相移量，因而图2所示的波束控制信号寄存器数目也可能降低，只要波束控制信号的功率放大器的电流足够大，就可以使一个驱动器带动多个移相器，从而使波束控制系统的设备量降低。
3系统设计
由于波控系统运算量比较大，各种控制信号、定时信号比较多，软硬件接口也较为复杂，所以一般采用波控计算机来完成主要的波控功能。对于天线相位的控制，首先需要一个存储器来存储通过测试得出的每个天线单元因为各种原因（如天线加工的误差、馈电网络形成的误差等）造成的相位初始零值的误差校正值与频率、温度构成的三维初始相位表（以下简称初始相位表）。由雷达中央计算机发送相应的频率代码、波位代码、波束展宽代码等给波控机，配合移相器附近温度传感器感应的温度信息，波控机通过综合计算得出各个天线单元需要改变的相位值，再将得出的此相位值与初始相位值做相加处理，最终将结果转换成二进制代码并进行锁存。等到中央计算机发出移相指令后，将锁存的结果打入每个天线单元的移相器完成一次布相。
3.1波控设计的方案
波控设计的方案主要有集中式波控和分布式波控两种。传统相控阵雷达多采用集中式波控方案，其组成框图如图2。该方案由一个波控机对阵面各单元的相位进行统一运算，然后将数据分路传给阵面上的每个单元。这种方案的特点是：设备量少，适合单元数比较少的相控阵雷达。而对于阵面单元较多时其运算速度往往过长，严重影响了波束扫描的速度。
平面相控阵天线往往含有数目较多的天线单元，对于这种情况，需要采取分布式波控的方案，将整个天线阵面划分成若干个子阵，每一个子阵用一个波控机专门进行该子阵中天线单元相移量的运算和故障检测，其组成框图如图4。这样可以大大减少运算时间，满足天线波束快速扫描的要求。
3.2波控系统的硬件设计
波控系统的硬件可由波控计算机、外存储器、通信电路、Bite（机内检测）电路等组成。
3.2.1波控计算机
波控计算机的主要功能为：通过接收中央计算机发送的频率、波位、展宽等代码，配合天线阵面温度传感器传送的温度信息代码等信息进行综合运算得出其所控子阵每个天线单元的相移值并发送给每个天线单元移相器的激励器进行移相。根据需要可以选用多个嵌入式计算机来完成子阵的移相，以达到控制整个天线波束的目的。
3.2.2外存储器
很多嵌入式计算机都支持外存储器扩展例如FLaSH盘等，可使用此模块完成对初始相位表、波束展宽相位表、随机馈相数据等的存储。
3.2.3通信电路
通信电路的功能是将中央计算机的控制指令以一定的通信协议传递给每个子阵的波控机完成布相，对于某些对工作时间要求比较苛刻的雷达来说，必须采用高速布相的通信方式。
以太网的出现和普及为这一问题的解决提供了一个新的方法：用以太网传递数据和指令，把硬件接口变为软件接口，所有发送和接收都遵照tCp/ip协议的约定，避免了硬件接口的种种弊端，且目前以太网速度可达到千兆数量级，大大提高了数据传输的速率。中央计算机通过以太网把指令和数据传送给各个波控计算机，由于波控系统有多个节点，需要同时收到指令，所以指令采用广播方式发送。波控系统各节点通过点对点方式把需要上报的信息（例如故检信息）回送给中央计算机。
3.2.4Bite电路
Bite技术是雷达系统中广泛应用的一种自动化监测与维修的手段。其电路检测的信息有波控码、各天线单元激励器的状态信号、定时信号、定时控制信号和激励器电源输出值等
通过对检测到的信息、比较要对以下几点作出判断：（1）波控码是否正确；（2）激励器接收到的波控数码是否有误码；（3）是否有激励器定时控制信号，状态是否正确；（4）激励器是否空载（与阵面移相器连接是否通）；（5）激励器电源工作是否正常。
最后将故障检测信息记录存储，待阵面所有单元一次检测全部完成后，整理故障信息，按雷达系统要求的故障判别原则，确定故障类别和等级，并以编码形式发送给雷达中央计算机，便于定期维修。
3.3波控系统的软件设计
按照波控机完成相控阵天线配相运算和实时输出的功能，其软件可以划分相位生成模块、接口模块和Bit模块三各部分。模块功能结构图如图5所示。
3.3.1相位值生成模块
该模块是整个波控模块的核心部分，由相位值生成软件模块、初始相位表、温度/波束展宽等信息采集器、地址转换器等组成。它的功能是根据波控指令生成阵面各单元相位值。
相位值生成软件模块的功能是将在规定相扫范围内可能出现的方位及仰角初始布相量（表的总页数），按照一定的布相算法，以阵面总单元为一页。顺序递增地逐页计算出阵面各单元所对应的相位值，生成数据文件，并固化成初始相位表。
初始相位表的总页数（段地址）就是波束展宽或不展宽情况下，在不同温度环境下方位/仰角的初始布相量二进制位数的总和（符号位不计在内）。
整个波控机模块都是在控制器发出的信号控制下运行的。其功能包括方位及仰角初始布相量的符号判别、数据选通、给接口模块提供时序控制信号等。
3.3.2接口模块
其功能是为数字激励器提供大量的波束控制信号（相位值），并接收和发送故障检测信息。它由发送、接收数据的封包、解封模块，相位值寄存器地址产生模块、移相数字驱动模块和故障信息的接收和发送模块组成。
3.3.3Bit模块
Bit模块是波控机软件对自检信息的处理模块。波控机接收到从天线单元反馈回来的故障信息后，将其汇总并以二进制代码的形式发送给中央计算机，由于相控阵天线本身的特点，个别天线单元出现问题不会影响到整个天线阵面的方向图，所以波控机给中央计算机发送故障信息后，仍然会正常工作。中央计算机根据所有波控机发送的故障信息进行判决，最终决定雷达的下一步工作安排（是正常工作还是停止工作进行故障检查），并将此指令发送给波控机。
3.3.4波控分机的软件流程
根据雷达工作的需要，波控分机的软件流程图如图6所示：
4波控系统实现的几个问题
4.1波控系统硬件的安装
波控系统的控制部分应就近安装在其所控天线子阵阵面附近框架上，这样做是为了有效的缩短控制线缆的距离，提高系统的可靠性。同时尽量不要和雷达其他分系统的模块、器件共用一块印制板，以避免干扰。
4.2高速布相的实现
实现高速布相的途径比较多，其主要途径分为：
（1）选用响应时间较快的移相器提高布相速度。这种方法适合于移相器种类有较多选择的情况。
（2）将各移相基码对应的阵面单元移相量存于存储器中，采用查表方法代替实时运算来提高布相速度，这种方法存储的数据文件巨大，尤其是加上展宽信息和温度信息以后，存储的数据量将会非常是惊人的。
（3）采用实时性较强的操作系统代替普通操作系统提高布相速度。
（4）采用高速通信方法（如以太网或光纤）代替普通的通信方式来提高布相速度等。
4.3可互换性原则
不同波控机的硬件完全一致，可以在波控板上加一个识别端子，控制计算机可以从识别端子读出识别码，以区分不同的波控板，这样就可以实现波控机单元的直接互换，提高产品的可维修性。
4.4子阵波控机的同步
由于采用了分布式波控的方式，由多个波控计算机共同完成天线波束的指向的控制，对雷达工作周期时间要求不高的雷达来说，不同波控机之间不同步可能不会造成太大的影响，但对于快速相位扫描的雷达来说，波控的不同步有可能会造成波束的错误指向，导致雷达检测到错误的信息。解决的办法有选用一个稳定度比较高的时钟源，作为所有波控计算机的同步时钟源，也可由中央计算机发出同步信号来控制所有波控机状态以达到同步的目的。
4.5电磁兼容考虑
相控阵雷达阵面集中了大量的数字电路、移相器和微波器件，同时也是电缆密集的地方。因此电磁兼容设计对波控系统稳定性至关重要。所有电路都应该采取有效的屏蔽措施；系统需可靠接地；对于微波辐射较严重的单元和对射频信号敏感的器件应加以隔离，数据和控制信号的传输也应该考虑其抗干扰性能。
5结语
相控阵雷达的应用越来越广泛，对阵面设备的运算量、体积、功耗要求使得对阵面集成电路的选择也变得苛刻，控制电路的选择已经从epLD+单片机发展到FpGa+DSp，单片电路的集成度从几千门向几十万门过渡。对于军用相控阵雷达来说，阵面波控电路使用条件严酷，且使用量较大，芯片的购买和成本常会发生问题。鉴于此因素，研制波控专用aSiC芯片已经成为很必要的措施，目前国内已经出现并且开始大批生产波控专用aSiC芯片，对于大型相控阵雷达来说，这是一种降低成本的理想途径。另外随着软件无线电的快速发展，DBF技术的出现使得雷达具有自适应形成多个波束的能力，运用该项技术后，波控系统无需再为天线接收波束配相（其接收波束的移相功能可在信号处理中实现）。而采用直接数字合成（DDS）技术可以用数字的方式控制所产生雷达信号的频率、幅度、相位。波控系统则无需再为天线移相器（发射波束）配相。当这两种技术随着数字t/R组件的出现结合在一起时，传统的波控系统就发生了变化，移相器被数字化的器件所取代。实际上已经与雷达信号的产生和雷达数据的处理融合在了一起。这种组合技术必将在相控阵雷达中得到广泛应用。
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计算机分布式控制技术篇8
【关键字】工业生产控制技术优化
中图分类号：tD223文献标识码：a文章编号：
一、工业自动化的内涵
工业自动化就是工业生产中的各种参数为控制目的，实现各种过程控制，在整个工业生产中，尽量减少人力的操作，而能充分利用动物以外的能源与各种资讯来进行生产工作，即称为工业自动化生产，而使工业能进行自动生产之过程称为工业自动化。
1、工业自动化控制系统组成
自动化控制是一种现代工业、农业、制造业等生产领域中机械电气一体自动化集成控制技术和理论。工业控制系统指对工业生产过程及其机电设备、工艺装备进行测量与控制的自动化技术工具的总称。
2、工业自动化控制系统产品
（1）可编程序控制器（pLC）：按功能及规模可分为大型pLC，中型pLC及小型pLC。（2）分布式控制系统（DCS）：按功能及规模亦可分为多级分层分布式控制系统、中小型分布式控制系统、两级分布式控制系统。（3）工业pC机：适合工业恶劣环境，配有各种过程输入输出接口板组成工控机。（4）嵌入式计算机及oem产品，包括piD调节器及控制器
二、工业自动化控制的现状
1、pLC
pLC主要是指数字运算操作电子系统的可编程逻辑控制器，用于控制机械的生产过程。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。是工业控制的核心部分。
2、DCS
DCS在国内自控行业又称之为集散控制系统。它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机，通信、显示和控制等4C技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活以及组态方便。DCS具有高可靠性、灵活性和开放性。DCS的主要特点归结为一句话就是：分散控制集中管理。
3、工业pC
工业pC主要包含两种类型：ipC工控机和CompactpCi工控机以及它们的变形机。由于基础自动化和过程自动化对工业pC的运行稳定性、热插拔和冗余配置要求很高，现有的ipC已经不能完全满足要求，将逐渐退出该领域，ipC将占据管理自动化层。多种不同的工业pC机能够兼做服务器和客户机，并形成了按区域划分的工业pC机群，依靠网络形成了集管理和控制为一体的综合系统，实现了企业内部之间的信息交换和沟通。
三、自动化工业的发展趋势
1、智能化
从工业自动化仪表的发展趋势看．智能化是其核心部分．所谓智能化表现在其具有多种新功能。如一台智能化执行器．由于具有多种自诊断功能．使维修预报成为可能。如当执行器调节阀的阀杆行程累计超过一定长度时．就会发出信号通知维修人员进行密封填料的换；又当阀门的动作过于频繁时也可通知工作人员进行干预，以免发生事故；当用于具有蚀性的介质时，如超过一定流量及工作时间时，也能发出信号。以便及时更换．因为绝不会发生腐蚀的材质是没有的。在工业控制力面．过去控制的算法．只能由调节器或DCS米完成．如今一台智能化的，变送器或者执行器．只要植入piD模块．就可以与现场有关的仪表在一起，在现场实现自主调节，从而实现控制的彻底分散，从而减轻了DCS主机的负担．使调节更加及时．并提高了整个系统的可靠性。
2、高精度化
由于工业生产对成品质量的要求日益提高．国家的政策和法令对节能减排也有具体的要求和规定．因此提高测量仪表与控制系统的精度就被提上了议事日程。例如变送器的精度．普遍从百分之零点七五提高到百分之零点零四。用于贸易交换计量的科氏质量流量计，精度已达到百分之零点零五．部分气体超声波流量计精确度已达到百分之零点五．同时新一代的DCS也以此作为一个重要的指标。
3、工业无线化
现场总工业无线技术能够实现非接触传输，特别适用于恶劣环境或振动、高速旋转对象的监控，而且降低了安装成本、持续降低运行维护成本．同时更换方便，方便升级，还能够减少接插件故障，移动自由且不受限制，工业无线技术是工厂测控模式的变革．传统认为成本过高，无法使大规模部署传感器进行监侧的应用成为可能。工业生产要求高产．稳定．优质．低耗．安全．环保。如果现场仪表能够现场通信无线化，电缆和维护的工人量都会大大减少．因此研发低功耗可靠的无线通信是当前的一个重要课题。
4、数字化
以往绝大多控制系统的被控蟹是连续时问信号．随着数字信号处理技术的成熟和大规模集成芯片的推广，数字信号的处理方式越来越得到了推崇mD和D／a构成了机算机与自动控制系统其它部分联系的桥梁．数字计算机的工作需要硬件和软件两大支撑条件．一个计算机控制系统也必须包括硬件和软件两部分硬件组成：计算机主机．由中央处理器(CpU)、存储器和接口组成的主机是控制系统的核心，它根据输入设备送来的反映设备或过程工作状态的信息．以及既定的控制规则方法进行运算处理．并将处理结果通过输出设备向设备或过程发送控制命令软件组成：软件是计算机控制系统的神经中枢．负责指挥计算机控制系统的活动，软件主要有系统软件和应用软件两部分，系统软件．指为用户使用、管理、维护计算机所提供的计算机程序．一般包拈操作系统、算法语言、数据库、诊断程宁等．应用软件，指为完成具体对象自动控制任务而编制的专门软件．通常包括数据采集及处理程序、控制程序、过程监视程序、打印制表程序等。
5、网络化
网络控制系统，即刚络化的控制系统。分布式控制系统或称集散控制系统(DCS)、工业以太网和现场总线系统都属于网络控制系统，这体现在控制系统正向网络化、集成化、分布化，节点智能化的方向发展．随着计算机领域的局域通信逐步被以太网垄断，过程控制领域中上层的通信也逐步统一到以太网和快速以太网。以太网被用于网络制系统已成为一种发展趋势；以太网技术具有数字式互联网、互操作性，开放性和高网络性能，是最符合网络控制系统现场总线的特点．工业以太网成为现场总线技术的发展方向。
【参考文献】
[1]刘威,王冠,等.钢铁企业生产过程动态成本控制模式研究[J],控制工程,2004,11(1):59-62.
[2]温艳芬,李化民,贾九林,等.氧化铝生产过程制造执行系统的研究[J],控制工程,2004,11(S0):124-126.
计算机分布式控制技术篇9
【关键词】计算机网络技术视频监控联网
一、前言
近几年，随着国内经济的高速发展和人们物质生活水平的提高，人们自我保护、安全防范意识也在逐步加强；人们迫切的希望能有更多、更好的安全措施和手段来保障人身及财产的安全；计算机网络科技数字化、集成化、智能化的迅猛发展，使得人们的这个希望成为了现实，其中这就包括通过计算机网络在视频监控联网应用。
二、计算机网络视频监控的概念
计算机网络视频监控，是指通过覆盖全面、错落有序的计算机对分布在各个地点的摄像头装置的视频通过网络反馈进行监视的系统合成，以及针对视频反馈信息采取相应的措施或行动的依据。它既是及时发现存在安全隐患的有效过程，也是协调相关部门、调配相关人员、处理相关安全事故的有力手段，同时也是对事件全过程的记录，对事后分析事件原因、论证事故结果也起到非常大的作用。它的功能特点就在于问题发现及时性、直观性，以及后续进而采取行动的迅速性。
三、计算机网络视频监控的原理
（一）局域网和广域网
现代的计算机网络是将不同位置地点的计算机设备，纵横交错连接成一个网，进而通过一定的通信协议将各个计算机的数据进行高速传输，以实现资源共享、信息交流、或及时处理的一个公共平台；按照布局的范围、布局的方式和布局的手段，可分为局域网和广域网；局域网是指计算机的布点在一定区域之内，通过计算机终端、外加设备、显示设备、控制设备等在网内进行的通信传输。而广域网则是在地理上，实现较大的跨越式各个计算机布点的连接，从而实现更多的信息资源共享，其他方式出了设备的容量有所要求外，均与局域网差别不大。局域网主要运用于公司、小区、银行、证券等保密、封闭式单位的办公使用，可以实现如：打印、传真、扫描等硬件设备综合使用，节省资金，提高利用效率。广域网由于具有较宽大的地域跨度，所以资源信息较为庞大，从而广泛应用于公共服务类别，如：家庭、公共场合等，我们经常使用的internet就属于这一类。除了计算机网络的两种类别外，还有带宽和拓扑结构可供我们选择。
（二）视频监控网络管理设备
要完成视频监控的联网，还必须要有硬件方面的支持，这个硬件设备就是视频监控网络管理设备。通常这些设备的设计开发都是建立在计算机网络技术上的，它应该具备以下几个特点，一是要具有本地管理性；二是要具有远程控制性；三是具有不同网络环境之下的多用户索取、发放信息的综合管理功能；四是具有较强的稳定性和适应可靠性；五是具备一定的兼容性，能针对于不同厂家的产品实施有效的包容而不丧失使用功能。现在市场上有如：XC2504系列、HG3000系列、DSn-3000系列都是综合功能比较完善的监控网络管理设备产品。
（三）计算机网络视频监控的原理
在视频监控联网系统中，所有的资源数据信号的传输和交换都是通过计算机网络来实现的，并通过视频监控网络管理设备对每一个单元节点进行有效的管理和相应的控制，再通过终端计算机用户登录，即可实现相应局域网或者广域网视频监控资源索取使用。
四、计算机网络视频监控的实际运用
（一）社会治安防控计算机网络视频监控
2011年公安部下发《关于进一步加强社会治安防控体系建设的指导意见》，在治安防控体系建设、计算机网络视频监控方面给予了一定政策导向；由此城市道路、学校、公共场所、居住小区、商业繁华区、电力设施、交通枢纽、工厂、医院等等，只要有人的地方，就有计算机网络视频监控存在；社会治安防控计算机网络视频监控在城市各个角落的普及和完善，在很大意义上起到了震慑犯罪的作用，与此同时起到了维护社会秩序、保护人民生命、财产安全的双重作用。星罗棋布的一个个监控都将成为违法犯罪分子的噩梦，正所谓“法网恢恢疏而不漏”。
（二）金融机构系统计算机网络视频监控
金融系统因其独特的经营功能和特殊的经营产品而备受关注；它们是当今社会货币流通的主要场所，也是人员复杂不易掌控之地，从经济发展的近几年来看，针对于金融机构犯罪活动隐隐有上升趋势，而且在犯罪的实施手段上、形式上具有多样化、智能化的特点，如果仅仅凭借保安人员的肉眼观察，往往会能力上有所不及。而计算机网络技术视频监控不仅具有现场直观性，还可以对可疑画面进行慢动作回放、放大，致使任何疑点都可以得到有力的诠释。目前中国人民总行已经协同公安部，对全国几乎所有银行网点进行了视频监控系统建设完善工作，主要通过计算机网络，将营业所的监控系统接入支行，再将支行的监控系统接入分行，分行接入公安系统，这样一来就构成了巨大资源共享的大型安防网络系统，对各种突发和紧急事件的处理能有效的到位，大大维护了金融机构的安全保障。
（三）其他计算机网络视频监控
计算机网络视频监控不仅运用于安保方面，还被广泛应用于企业生产过程的监督、企业生产安全的监控；特别是一些具有危险性的矿产部门，通过计算机网络视频监控能及时发现和处理生产过程中的安全事故隐患，大大降低了事故发生的概率，有力维护和人员安全和财产安全。
五、结语
计算机网络技术的发展和广泛应用，为视频监控系统的联网传输提供了强大的技术基础保证，它具有扩展能力强、组网灵活、远程控制等特点；我们相信，随着计算机网络科学技术的不断推进，计算机网络技术将在视频监控联网方面开发出更能贴近实际的功能，从而将更好的为人民服务。
参考文献：
[1]田奇.浅谈通讯、计算机、网络技术在电站控制系统中的应用[J].民营科技.2008（03）
[2]陈思洁.浅谈计算机网络技术的发展对信息传播的影响[J].科技资讯.2008（06）
计算机分布式控制技术篇10
【关键词】飞机维修非标测控方案分布式系统系统集成
随着空军新机型的发展，设备寿命检测时间不断延长，增加了维修作业量。为了在大规模工作中，顺利进展维修工作，必须及时寻找一种新技术，主要解决专用测试仪器和非标测控设备存在的问题。
1构建分布式测控系统模型
分布式测控系统主要由计算机系测控系统和分布式测控系统结构模型、分布式测控系统实现模式等四部分组成。可以由很多台计算机或处理机器连接起来，每个处理单元具有自己独立的处理和储存器，通过信息交换实现共同目标。计算机硬件、分布式控制任务处理和编程语言是组成分布式测控系统的主要部分。实现分布式测控系统的时候，可以按照总体系统要求实现数据处理和系统协调，共同控制任务进展。分布式测控系统结构模型有四种形式，
1.1主从模式
主从处理机不会直接进行对象的测试和控制，主要进行系统指挥、进程控制和协调等任务，处理机完成对象的测试和控制等任务。
1.2并行模式
这种模式和主从模式没有关系，主要由很多台处理机担当并处理任务。处理任务的时候，通常将大任务划分不若干个小任务，每台处理机分别担当并完成任务，任务性质决定处理器性质。
1.3混合模式
此种模式是以上两种模式的综合，可以处理处理器不能完成的任务，具有高性能特大分布系统。
1.4实现模式
保证模块具有并行性、自治性、可用性和透明性等基本属性。在实际应用中必须对测控对象要求、任务构成和系统构成成本以及开放研制周期等因进行考虑。
2飞机火控雷达天线部件的特点和要求
飞机火控雷达天线部件是一种技术参数高的系统，可以在脱机状态下进行，对修理工厂要求特别严格，必须满足结构性能协调好、数据库容量大和控制度高等功能。
2.1控制参数
第一速度控制参数。进行性能测试的时候，必须对直流电机施加速度控制参数进行控制，然后使用扫描移动等方式，实现扫描速度高、中、低等三个档位的控制[2：46-49]。第二，方向控制参数。对天线移动速度控制的同时，还需要对天线方向位置、方位角俯仰角、倾斜角等进行控制。
2.2反馈参数
反馈参数由位置反馈参数、速度反馈参数和极限反馈参数组成。为了保证天线方向位置精确，可以对编程器方位角、俯仰角和倾斜角等位置信号参数进行控制；为了精准控制俯仰、倾斜等、方位三个角度转动速度，必须使用速度传感器对转动速度信号进行控制。除此之外，天线在极限位置的信号也应该得到反馈。
2.3性能测试参数
（1）运动性能测试。分别进行高、中、低三挡的单自由度和全方位符合运动，检测天线运动机的机械性能。
（2）静态性能测试。对天线零件位置、机械磨损和间隙性能进行测试。
（3）极限位置性能测试。检测极限位置能否达到出厂需求。
（4）信号性能测试。对天线转动进行性控制的同时，还应该对接收位置参数进行测量，找出功率位置后，利用测试数据检测天线能付符合出厂要求。
3飞机防火控雷达天线部件性能测控系统解决方法
3.1系统结构模式
主从结构模式是火控雷达部件性能测控系统中比较常用的模式。
3.2系统实现方式
将研华工业控制机作为工业主处理机，利用串口传递数据和信息，作为下位机功率测试仪工作，试下天线位置和功率测试值的协调。选用化光电子有限公司生产的可编程控制器作为编程能控制器，根据主处理机的指令和任务，分被对天线位置和运动进行控制，然后进行反馈参数配置，同时实时传输位置数据。可编程功率仪采用该公司配置的e4419B双通道高性能编程功率仪，可以达到很高的频率读取参数，满足雷达天线接受测试，并利用串口向处理器传输实时数据。
4飞机火控雷达天线部件性能测控的解决
进行硬件配置的时候，必须按照系统功能及时解决软件方案，保证软件结构模块化。控制机是主处理机，进行下位机协调控制的同时，可以进行数据处理、查询、打印和网络传输，而且进行无人操作，必须对数据库和软件开发平台进行选择。
进行控制的时候，系统可以根据用户要求和习惯使用windows98操作系统；还可以柑橘软件功能，选择变成语言；悬着数据库的时候，可以根据数据容量选择。可编程控制器是一种相对成熟的产品，编程语言非常的丰富而且人性化，包含梯形图、指令助记符、布尔代数等多种类型。系统可以根据开发人员的习惯和pLC，选择DirectSoft语言，并使用梯形图进行编程。
可编程仪器标准命令和Hp437B是可编程功率仪给用户提供的语言，SCpi是功率出厂设置语言。由于系统采用了Ra232通讯口，所以可以使用SCpi进行编程。频率发生装置和通用的inteL51具有指令系统、功能单一和编程简单等特点。
系统采用分布式结构之后，尽量使用编程可编程且较成熟的结构，同时给每个处理单元一定的额编程语言，并配备自动检测程序，完成系统集成之后，对系统测试程序进行考虑，快速判断系统功能障碍。
5结束语
分布式测控系统是目前使用最广泛的实现方式，主要利用先进和成熟的编程仪器、设备和技术，实现系统模块化，具有灵活集成、开发成本低、开发周期短暂、可靠性高、方便维护和简单操作等特点，优化了方案，降低了维修成本，给专用测试设备鉴定了基础。
参考文献
[1]刘积仁，王兴伟，张应辉.分布式多媒体技术导论[m].北京：电子工业出版社，2014，（07）：102-104.
[2]赵宏支.支持分布环境中应用客体间合作通信的协会模型及其结构[D].东北大学，2010，（04）：123-125.
[3]廖常初.pLC编程及应用[D].北京：电子工业出版社，2014，（02）14-16.
作者简介
钱雅（1987-），浙江省嘉兴市人。现为国防科学技术大学机电工程与自动化学院在读硕士研究生。研究方向为测控技术与仪器。