时间：2022-10-08 21:14:24
绪论：在寻找写作灵感吗？爱发表网为您精选了8篇控制技术，愿这些内容能够启迪您的思维，激发您的创作热情，欢迎您的阅读与分享！
[关键词]PLC技术发展现状发展趋势
中图分类号:TP3文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)1210064-01
一、PLC技术的概念
PLC即可编程控制器(Programmable logic Controller,是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会(International
Electrical Committee)颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义:“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令,并能通过数字式或模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩展其功能的原则而设计。”
二、PLC技术的发展历史
1968年,通用汽车对外公开招标,寻求新的电气控制装置,1969年,美国数字设备公司制成的首台plc,1971年日本从美国引进了PLC技术加以消化,由日本公司研制成功了日本的第一台PLC。从70年代初开始,不到三十年时间里,PLC生产发展成了一个巨大的产业,据不完全统计,现在世界上生产PLC及其网络的厂家有二百多家,生产大约有400多个品种的PLC产品。其中在美国注册的厂超过100家,生产大约二百个品种;日本有60～70家PLC厂商,也生产200多个品种的PLC产品;在欧洲注册的也有几十家,生产几十个品种的PLC产品PLC产品的产量、销量及用量在所有工业控制装置中居首位,市场对其需求仍在稳步上升。进入二十世纪九十年代以来,全世界PLC年销售额以达百亿美元而且一直保持15%的年增长的势头。
三、我国PLC技术的发展现状
我国研究PLC技术起步较晚,但发展速度较快。中国电力科学研究院自1997年开始研究PLC技术,主要考虑PLC技术用于低压抄表系统,传输速率较低。1998年开发出样机,并通过了试验室功能测试,1999年在现场进行试运行,获得了产品登记许可。1999年5月开始进行PLC系统的研究开发工作。主要对我国低压配电网络的传输特性进行了测试,并对测试结果进行了数据处理和分析,基本取得了我国低压配电网传输特性和参数,为进行深入研究和系统开发提供依据。2000年开始引进国外的PLC芯片,研制了2Mbps的样机,2001年下半年在沈阳供电公司进行了小规模现场试验,实验效果良好,并于6月20日在沈阳通过验收。验收委员会通过现场检测认为,该实验从中国配电网的实际传播特性出发,对电力线通信技术的理论、实际应用和工程技术进行了开创性研究,在国内率先研制成功2Mbps和14Mbps高速电力线通信系统,建立了我国第一个电力线宽带接入实验网络;实现了自家庭至配电开关柜的高速电力线数据通信,并将办公自动化系统延伸至家庭。该实验的成功标志着我国已经全面掌握了高速电力线通信的核心技术,具备了研制生产这种技术实用化设备的能力。据悉,今年年底以前将建成200户的试验网络。
我国工业控制自动化的发展道路,大多是在引进成套设备的同时进行消化吸收,然后进行二次开发和应用。目前我国工业控制自动化技术、产业和应用都有了很大的发展,我国工业计算机系统行业已经形成。工业控制自动化技术正在向智能化、网络化和集成化方向发展。
四、PLC的未来发展趋势
1.功能向增强化和专业化地方向发展,针对不同行业的应用特点,开发出专业化的PLC产品,以此来提高产品的性能和降低产品的成本,提高产品的易用性和专业化水平。
2.规模向小型化和大型化的方向发展,小型化是指提高系统可靠性基础上,产品的体积越来越小,功能越来越强;大型化是指应用在工业过程控制领域较大的应用市场,应用的规模从几十点扩展到上千点,应用功能从单一的逻辑运算扩展几乎能满足所有的用户要求。
3.系统向标准化和开放化方向发展,以个人计算机为基础,在Windows平台上开发符合全新一体化开放体系结构的PLC。通过提供标准化和开放化的接口,可以很方便地将PLC接入其它系统。
五、PLC技术的特点
1.配套齐全,功能完善,适用性强:PLC发展到今天,可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外,现代PLC多具有完善的数据运算能力,可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现,使PLC渗透到了位置控制、温度控制,CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展,使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。
2.系统的设计、建造工作量小,维护方便,容易改造:PLC用存储逻辑代替接线逻辑,大大减少了控制设备外部的接线,使控制系统设计及建造周期大为缩短,同时维护变得容易起来。更重要的是可以使同一设备经过改变程序改变生产过程。
3.体积小,重量轻,能耗低:以超小型PLC为例,新近出产的品种底部尺寸小于100mm,重量小于150g,功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部,是实现机电一体化的理想控制设备。
六、PLC应用中应注意的问题
PLC是专门为工业生产服务的控制装置,通常不需要采取什么措施,就可以直接在工业环境中使用。但是,当生产环境过于恶劣时,就不能保证plc的正常运行,因此在使用中应注意以下环境问题。
1.温度:PLC要求环境温度在0-55℃,安装时不能放在发热量大的元件下面,四周通风散热的空间应足够大,基本单元和扩展单元之间要有30mm以上间隔;开关柜上、下部应有通风的百叶窗,防止太阳光直接照射;如果周围环境超过55℃,要安装电风扇强迫通风。
2.湿度:为了保证PLC的绝缘性能,空气的相对湿度应小于85%(无凝露)。
3.震动:应使PLC远离强烈的震动源,防止振动频率为10-55hz的频繁或连续振动。当使用环境不可避免震动时,必须采取减震措施,如采用减震胶等。
4.空气:避免有腐蚀和易燃的气体,例如氯化氢、硫化氢等。对于空气中有较多粉尘或腐蚀性气体的环境,可将PLC安装在封闭性较好的控制室或控制柜中,并安装空气净化装置。
参考文献:
[1]钟肇新,可编程控制器原理与应用[M].广州:华南理工大学出版社,2000.
关键词：卷取机；恒张力控制；间接张力控制
1 前言
卷取机控制中最重要的环节就是张力控制，张力控制的效果直接影响到成品质量。张力控制的目的在于保证正常卷取时，卷取机上的带钢张力恒定在设定值，从而保证带卷卷形良好，减小塔形。
河南某1850mm冷轧生产线卷取机电机数据：
卷取电动机：Z4-450-42 3台同轴串联1主2从
DC400V 1254A 453Kw 360/1200r/min
卷取变速箱高速档速比 i2-1=2.173913043
卷取变速箱低速档速比 i2-2==3.787878788
高速档最大卷取速度 V2-1max=1057.837m/min
低速档最大卷取速度 V2-1max=607.106m/min
配的装置是我所自主研发的ZX2A系列整流装置
ZX2A-1550/440-11-S/ ZX2A-1550/440-01-S；
装置参数：单柜额定输出（直流）电压 440V
单柜额定输出（直流）电流 1550A
装置过载能力：单柜过载1.5倍，1650A，过载时间60S。
该型号的整流装置，晶闸管采用西安电力电子研究所2500V/1650A，2英寸元件，用2只晶闸管元件和1套铝型材风冷散热器构成直接反并联功率组件，采用强迫风冷。主卷取机配带一块T400卷取工艺板来实现卷取机的转矩设定、卷径计算、转矩补偿和恒张力控制，卷取从机采用转矩控制。
2 卷取机基本控制过程
2.1 几种工作下的控制说明
2.1.1 在基速下工作，电动机处于满磁状态，Φ=Φmax=常数。此时，只要保证I/D恒定，即按卷径D的变化成比例地调节电枢电流，就可实现恒张力控制，且合理利用了电动机的功率。
2.1.2 在基速以上轧制时，由励磁调节器控制电机电势E为恒定值，
即E=CeΦn=常数，也就是要求Φ与n成反比。
只要调节电流I使其保持恒定就实现了带材张力控制。
在不能直接检测张力的情况下，为了准确控制卷取张力，必须准确控制卷取电机的转矩。由速度控制转为张力控制时卷取机速度给定附加一个饱和给定值，使其大于实际带钢的速度，此时速度调节器输出饱和。张力给定值乘以卷径再加上动态补偿和空载补偿及摩擦力矩补偿弯曲力矩补偿即转矩给定，作为卷取机的转矩/电流限幅。由于速度调节器的输出达到饱和，控制转矩限幅就可控制电机转矩，从而保证张力恒定。原理框图见图1。
图1 卷取机力矩计算原理框图
2.2 转矩计算
在卷取张力控制系统中，卷取机电动机转矩的计算是该系统的关键环节。电动机转矩由卷取张力力矩、惯性力矩补偿、带钢弯曲力矩补偿和摩擦转矩补偿等部分组成。张力力矩，惯性力矩补偿计算中又均与卷径变化有关，卷径计算和各部分的力矩计算精度直接影响到卷取张力的控制效果。因此必须对这些成分进行补偿，以达到对总转矩的控制进而实现张力控制的目的。在加减速过程中算出动态电流，进行相应的空载转矩补偿，就保证了加减速过程中带材张力的恒定。
根据电动机转矩公式，可以计算出卷取电动机的电枢电流给定值为：
通常在卷取机控制系统中，除了基本传动装置外，还需要配置一套带卷取软件的工艺板（如西门子T400），来实现卷取机的转矩设定计算、卷径计算、转矩补偿计算和间接张力控制。
3 结束语
随着卷取工艺软件和可编程控制器硬件控制性能的不断发展更新，用于间接张力控制的复杂运算得到了有效解决，大多数带材卷取机的间接张力控制方式得以高效稳定的投入，且恒张力控制系统运行稳定，张力控制精度较高，在诸多生产线中得以广泛运用，性能稳定。
参考文献
[1]马小亮.高性能变频调速及其典型控制系统，北京：机械工业出版社，2010，4.
【关键词】液压传动；液压伺服控制；闭环控制
引言
当今，液压伺服控制技术的发展非常迅速，它以其响应快、控制精度高等优点被广泛应用。液压伺服控制技术是一种闭环控制技术，之所以控制精度高是因为控制系统中具有能将输出信号反馈回系统的反馈装置，用以产生偏差信号进一步控制输出信号。液压伺服控制技术是液压传动技术发展的一个重要分支。
1.液压传动原理
液压传动和机械传动的作用类似，它能进行运动和动力的传递，但是它的传递介质是有压液体。这也是这种传动方式最大的特点。液压传动系统的基本组成除了传递介质以外主要有4大部分。首先是能源部分，通常叫做动力元件，典型元件是液压泵，它其实是起能量转换的作用，它靠电机驱动，将电机的机械能转换成液压能。使系统的介质变成有压介质。其次是执行元件，它可以带动负载做直线或者曲线的机械运动，常用的元件有液压缸和液压马达。它们的作用刚好和液压泵的作用相反，是将介质的液压能转换成负载的机械能。当然在整个能量转换的过程中少不了控制元件这一重要角色，它对系统的压力、执行元件的速度等起控制作用。另外，为了延长系统中元件的使用寿命和传动精度，还少不了一些起辅助作用的元件，像过滤器、压力表等等。因此，总的来说，液压传动是在控制元件的主控制和辅助元件的辅助功能下，依靠动力元件和执行元件两大元件的能量转化来传递动力和运动的一种传动方式。
2.液压传动的应用
液压传动较其它传动方式而言，有很多优点。因此液压传动应用非常广泛。日常生活中，到处可见液压传动的身影。例如，现在汽车进入千家万户，数量越来越多。而汽车一旦爆胎需要更换时，往往要用到一种叫做千斤顶的工具。这种工具外形结构很简单，但是很神奇，通过它，维修人员可以轻而易举的将几吨重的汽车抬起来进行轮胎的更换。那是什么魔力让这个简简单单的工具具有如此大的威力呢？答案就是“液压传动”。千斤顶的原理我们可以用下图1来表示。图中的重物可以用来表示汽车。人通过在杠杆手柄上施加力将小活塞3压下去以后，右边的大活塞8便上升。根据液体静压力的特点，可知大小活塞下的液体压强大小是相等的，压强是用压力除以面积计算得到的，因此，只要是大小活塞的面积比足够大，就可以用很小的力将很重的汽车抬起。这就是一个典型却常见的液压传动的应用。液压控制系统具有能容量大、响应速度快、系统刚度大和控制精度高等突出优点，在各类机床、建筑机械、航空航天、武器装备等方面也都得到了广泛应用并且获得了良好的成绩。
3.液压伺服控制
3.1 伺服控制
伺服控制系统实质是一种闭环控制系统，和它相对而言的就是开环控制。开环控制技术发展较早，也较简单。它是利用输入的原始信号直接去控制所需要的信号的产生。而闭环控制技术是在此基础之上增加了一类反馈元件或者反馈装置，这类元件（装置）可以接收到终端输出的信号，再将这个信号去和理想的或是所需要的信号进行比较，比较就有偏差，最后利用这个偏差信号去控制所需要的信号，以不断地减小偏差信号的大小，最终得到理想的信号。
3.2 液压伺服控制原理
液压伺服控制就是将液压传动这种传动方式和伺服控制的控制技术两者结合在一个系统里面。如图2所示是一个液压伺服控制系统。如果除去4和5这两个元件，就是一个控制液压马达做正反转的简单液压传动系统。正反转由三位四通换向阀2的1YA或2YA电磁线圈哪个得电所决定。这是一个开环控制系统。现在我们将4和5增加进去，5就是一个反馈元件，它将马达的实际转速和理想转速进行比较来获得偏差信号，再由4这个放大器进行功率放大后作用于1YA或2YA，去控制比例方向阀2的开口度，这样就可以控制马达的转速了。这就是一个简单的液压伺服控制系统。
3.3 液压伺服控制的特点
综合上述内容，我们可以总结出液压伺服控制具有以下一些特点：
（1）它是闭环控制方式，比开环控制精度更高。
（2）具有产生偏差信号的信号反馈装置。
（3）系统中通常具有将偏差信号放大的功率放大元件。
（4）具有液压传动系统的基本组成部分。
（5）控制系统比较复杂，检测和维修难度加大。
（6）元件加工精度要求高，成本增加。
4.液压伺服阀
在液压伺服控制系统中，起关键作用的是液压伺服阀，他能把非液压信号转变成液压信号。与普通液压控制阀不同，它的输出量与输入量成一定函数关系，并且响应速度也比普通液压阀快。这也是液压伺服控制精度高、响应快的重要原因。
结束语
液压伺服控制技术在液压传动和伺服控制两大技术的快速发展下必将具有越来越广阔的发展前景，它的用处和需求也将随着自动化程度的提高和用户水平的提高得到越来越广泛的应用。液压伺服阀制造水平的不断提高，将会在降低液压伺服系统成本的同时大大的提高伺服控制的控制精度和响应速度。因此，液压伺服控制技术必将会在现在以及未来的机械、汽车和武器装备等方面得到更加广泛的应用。
参考文献
[1]王春行液压控制系统[M].北京:机械工业出版社,2011.
[2]李洪人.液压控制系统[M].北京:国防工业出版社,1996.
[3]李福义.液压技术与液压伺服系统[M].哈尔滨:哈尔滨工程大学出版社,2010.
[4]王占林.近代液压控制[M].北京:机械工业出版社,1997.
关键词：软弱围岩、变形开裂、支护参数、控制措施
中图分类号：U45 文献标识码：A 文章编号：
前言
根据新奥法理论, 为了充分发挥围岩自身的承载能力, 在隧道开挖以后, 围岩会有一定程度的变形, 借助围岩自身的承载力, 减小支护结构上的荷载。怎么避免围岩的失稳破坏, 保证隧道安全、经济、快速施工, 是隧道施工安全控制面临的重要课题。
工程概况
该隧道工程全长19055m（单延米），设计有6个无轨斜井，2个有轨斜井，属于极高风险隧道，本文以其中一个斜井的正洞施工段为主要研究对象，斜井长度为1025m，承担正洞施工任务左右线各2100m。隧道地层条件复杂，该段地层主要为二叠系下统板岩夹炭质板岩，灰色-深灰色，变余泥质、钙质结构，薄层板状构造，石质较软，岩层走向与正洞大角度相交，岩体受地质构造影响，节理裂隙较发育，岩体较破碎，呈层状、板状结构，含泥化夹层，含少量裂隙水，处于高地应力地段，隧道最大埋深约395m，最大开挖跨度为10.5m。
变形开裂特征分析
本工程采用“三台阶七步开挖法”进行施工，通过日常围岩量测数据收集和历次变形开裂发生、发展过程分析，我们对变形与各道工序和时间之间的关系以及施工工序间距对变形的影响进行深入细致的研究，进一步弄清了隧道变形开裂发生的特征。
1、变形与工序的关系
（1）变形与开挖的关系：中、下导坑落底时，拱部的变形最大，一般在5cm～13cm；挖仰拱时初支的变形相对缓和，收敛量一般在2cm～4cm左右。
（2）变形与喷射混凝土的关系：累计变形量达12cm～15cm，喷射混凝土表面可见裂缝 （中导坑最为明显）；15cm～18cm时，局部剥落；18 cm～22cm以上时，大块剥落。
（3） 变形与初支的关系：使用单层20b#型钢钢架支护，累计变形量达18cm时钢架局部变形，22cm时钢架局部扭曲（如图1所示），35cm以上时钢架局部折断、墙部收敛值大于拱顶下沉值；使用单层22b#型钢钢架，累计变形量达20cm时钢架局部变形，25cm时钢架局部扭曲，40cm以上时钢架局部折断（如图2所示）、墙部收敛值大于拱顶下沉值；使用双层22b#型钢或单层200#H型钢钢架支护，累计变形量达30cm时，钢架局部变形凸起，无钢架扭曲和折断现象。
图1钢架局部扭曲 图2钢架局部折断
（4） 变形与时间的关系：初支完成后，若17d内不及时施作二衬，初支变形面积将随时间延伸不断扩大而造成侵限，大多需要拆除重做。
2、施工工序间距对变形的影响
变形数据的统计分析得知，施工中各个阶段的变形情况大致情况如下：
①上台阶开挖当天累计变形量为2cm～4cm，初期支护施工完毕后为1cm/d～2cm/d；
②下台阶开挖当天，水平收敛较大，累计达到3cm～5cm左右，初期支护施工完毕后保持在1 cm/d～2cm/d；
③仰拱开挖当天变形在3cm左右，仰拱混凝土完成后保持在5mm/d～8mm/d。
（1）仰拱与下台阶间距对变形的影响
仰拱封闭成环后，初期支护形成整体受力结构，抵抗围岩变形的能力大大增强，由仰拱成环前的每天变形1cm～2cm减少到仰拱成环后的每天5cm～8cm。也就是说，如果提前1d 将仰拱封闭成环，则每天可将围岩初期支护的变形减少一半（10cm）左右。
（2）上、下台阶工序的间距对变形的影响
上、下台阶的施工间距对于围岩变形的影响主要表现在能否及时进行下台阶的施工，以及能否及时将仰拱施工完毕后形成封闭的整体受力结构。
（3）二衬与掌子面间距对变形的影响
二衬与掌子面距离主要是控制变形的时间长短。距离越远，则变形时间越长，总变形量就越大；距离越短，则变形时间就越短，总变形量就越小。但是混凝土施工太早，与掌子面距离很近，对施工干扰较大，施工速度就会降低；而且二次衬砌混凝土承受的围岩压力也越大，对混凝土结构就越不利，见下图3。
图3二衬紧跟掌子面施工
软弱围岩隧道变形控制
1、科学开挖方法的选择
在软弱围岩地层中开挖隧道一般采用施工方法有: 环形开挖留核心土法、双侧壁导洞法、CD法、CRD法等。综合考虑梁家院子隧道具体情况, 采用环形开挖预留核心土法, 其施工工艺流程及隧道开挖围岩变形三维示意图见下图 4、5。
图4施工工艺流程
图4隧道开挖围岩变形三维示意图
2、合理支护时间的确定
运用Burgers模型, 采用位移反分析方法对隧道流变变形规律进行研究, 得出软岩隧道合理的支护时间, 从而理论上确定超短台阶法台阶的合理长度。
式中: p=Z;1，2为粘性参数; E1, E2为弹性模量; R0为圆形巷道半径; r为岩体内任意点到圆形巷道的中心距离；
为蠕变损伤变量。
为方便计算, 将隧道开挖断面理想化为圆形断面, R0取4m,= 22kN/m3,Z=30m,稳定变形速率u(t)= 0.033mm/h,其他参数选取方法见文献[3],E1=1.5，104MPa,E2=2.4，104MPa,1=2106MPa h,2=7.89，105MPa h,代入公式计算得最佳二衬支护时间大约为开挖后 30d。据实际施工速度, 确定上台阶长度30d为宜。
3、软弱围岩变形控制工艺措施
软弱围岩隧道施工安全的核心是控制变形、防止坍方,参考上文反演分析及监控量测结果,提出以下变形控制工艺措施。
（1）核心土。根据掌子面的自稳情况调整核心土大小,核心土面积不小于掌子面面积的50%,长度为3~5m。利用核心土稳定掌子面,然后开挖两侧边墙、中部核心土,最后开挖仰拱。
（2）超短台阶。采用超短台阶可以有效缩小初期支护成环闭合的时间,控制支护结构体系的整体变形。上台阶长度控制在15m范围内。
（3）锁脚。在软弱地层隧道中,加强锁脚能够有效减少基底弱化而引起的上台阶支护下沉和下台阶开挖初期支护的悬空引起的下沉。每级台阶采用8根注浆超前小导管锁脚。
（4）垫块、槽钢。其作用类似于扩大基础,并使工字钢不悬空,提高了拱脚的竖向承载力，达到控制变形的目的。
（5）超前支护。常用的超前支护方式有超前小导管和超前管棚。超前支护起到支护前方围岩的作用,并进行注浆,加固周边地层,松散地段采用双层小导管,扩大加固圈范围。
（6）上下台阶均衡推进。科学管理,提高工效,做到上下台阶均衡推进,使初期支护在15d内封闭成环,并及时施做仰拱, 从而有效地控制了支护结构过度变形。
（7）临时仰拱(横撑)。对于变形非常大地段,及时闭合极其重要,闭合成环后,提高了结构的承载能力,从而有效地控制变形、避免坍方。
结语
按照软弱围岩变形规律,合理选择支护时间,保证围岩的蠕变变形未达到加速蠕变阶段,则能够有效防止围岩失稳遭到破坏。围岩变形主要是围岩的流变属性导致的, 围岩变形、初支与二衬间的接触压力、围岩压力都随时间而发生变化, 从而导致支护结构内力随时间的变化而变化, 所以设计软弱围岩隧道支护结构时, 必须要对围岩的流变作用加以考虑。
参考文献：
［1］ 张端良 王剑 张运良：《软弱围岩隧道变形规律与施工安全控制技术》，《公路工程》， 2011年02期［2］ 帅建兵：《软弱围岩区域隧道变形开裂的研究分析与控制技术》，《建筑工程》， 2012年03期
[3] 杨林德. 岩土工程问题的反演理论与工程实践 [ M ]. 北京: 科学出版社, 1999.
关键词：泵站自动控制技术；西门子S7-200 PLC；PLC程序设计；控制系统
中图分类号：TP278文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）05-0042-02
一、控制系统组成及其功能要求
控制回路硬件组成：（1）PLC器件包括西门子S7-200系列224CPU模块一只，扩展单元包括EM235模拟量模块一只，4路输入/1路输出，开关量输入输出模块EM223一只；（2）外设器件为液位控制器、温度传感器等。模拟量模块EM235硬件配置如图1所示：
控制功能要求：两潜水泵电机在水位处于所设定的上下限之间，电机无漏水情况和电机温升无异常（不大于60℃）时，均能开启任意一泵。若水位降至下限时，应自动停泵。当水位上升到下限时，水泵不应启动，水位继续上升至上限位时，水泵应自动开启，开启顺序应以1#泵优先，1#泵因故未能运行，发出故障警报，同时启动2#泵投用。两泵均不能正常投用时，为一级事故报警。水位处于上下限之间，在一泵发生温升异常、电机过载、主回路空气开关跳闸等情况时，要迅速启动另一水泵投用。
二、PLC程序设计
（一）PLC I/O功能表
数字开关量输入/输出功能表（见表1）。模拟量由4路输入1路输出组成，分别是：1#和2#泵电机的负载电流与电机绕组温度检测；一路输出作为电机负荷电流的数码显示，便于主控室操作人员查看。
（二）PLC系统控制流程
控制主程序分别调用三组子程序。其中，硬件自检子程序通过读取系统信息，主要检测作为第一扩展模块的模拟量模块EM235是否已经可靠链接，模块自身是否存在故障，CPU模块提供给扩展单元的DC24V电源是否正常，硬件自检子程序LAD见图2。初始化子程序，对控制器件进行初始化，复位清零。模拟量数据采集输出处理子程序组包括四个子程序：分别是1#和2#水泵电机的负荷电流读入处理及输出显示子程序和电机绕组温度检测子程序。因为1#、2#电机电流和绕组温度共4点模拟量的采集输入地址不同，所以在控制程序的编写上要一一给出，但是实际运行中任意时刻只有一台水泵在工作，因此只有一台电机的相关数据处理的两个子程序在运行。
（三）电机运行参数的采集和控制功能的实现
在控制主程序的初始化子程序中，相关运算寄存器要预先清零。然后，系统在通过扩展单元故障检测后，进行模拟量采集处理。分两个子程序独立进行电机负荷电流和绕组温度的采样、运算、输出和判断。均采用多次采样求和，通过移位除法求出平均值。不同的是电流值（寄存于VW20）一方面经传输指令由EM235的输出通道AQW0输出显示；另一方面作为水泵是否有效运行的状态检测。电机绕组温度经过采集处理，由比较指令结合定时指令进行判断，若温升出现异常，迅速停止电机运行。
系统控制程序中，多处结合使用定时指令，增强了系统稳定性。如：自耦降压变压器利用定时器功能设定同一台水泵在间隔十分钟以后，方能再次启动。检测电机负荷电流，以判断电机是否真正在运行时，为避开外部接触器、继电器的动作时间，防止检测失误，启用一5秒的定时器，保证信号的可靠性，从而使下一步的CPU判断并决定是否启用另一台水泵。通过设定比较参数值，检测电机实际运行电流若长时间（一般可设为30分钟）大于1.1～1.2倍电机Ie时，停止运行该泵，排查原因，以免损坏电机，同时可发讯启动备用泵。在采样频率不变的情况下，对处理后的温度数据每五分钟检测比较一次，当大于所设定的温升值时即发出警示和停机，并启动另一泵。不管电机电流过载与否，若电机温度急剧升高，超出正常允许温升，系统可立即停止该泵运行。
三、结语
低压控制系统中，引入模拟量参数参与控制。弥补了在执行器件正常动作而传动部分因电源或电机本身故障并未真正投用时，系统却“浑然不知”的缺陷。丰富的直指故障点式的报警警示功能，给操作检修带来极大便利。投资较少，主回路简便可靠，模块功能得到充分利用，近智能化控制，使泵站无需专人值守。
四、本文作者创新点
【关键字】：混凝土裂缝 埃塞麦克耐久公路 砼桥施工
工程简介：
麦克耐久公路项目位于埃塞俄比亚西部绵延起伏的高原地区，30公里新路面，31公里老路改造，砾石底基层，碎石基层，土方回填45万方，土方开挖63万方；总长61公里双表沥青路面，路基土石方110万立方，混凝土构筑物3100立方，砌石43000方。
裂缝是混凝土建筑物主要的老化病害之一，主要由干缩、砼自身质量、水泥水化热、温度、钢筋锈蚀、地基变形、荷载、碱骨料反应、地基冻胀等原因引起。
埃塞阿比亚麦克耐久公路桥梁是根据BS规范（英国标准规范）和AASHTO(美国国家公路及运输规范)设计的，大多地区桥基础为黑粘土，压不实，如果基础处理不当，桥墩和桥面板砼易变形，产生裂缝，严重影响砼浇筑质量甚至桥的安全；我们除加大桥基础处理力度，在砼浇筑过程中也采用了如下防裂缝措施，确保砼浇筑质量。
桥礅和桥面板的主要砼施工采用如下形式：拌和机拌和，16t吊车吊运入仓，手工振捣棒振捣，气温20～35oC。
控制干缩裂缝
混凝土的干缩裂缝主要是由于毛细管压力造成的。毛细管孔隙在干燥过程中逐步失水，产生很大的毛细管张力，混凝土体积产生收缩，由于混凝土周围存在约束，内部又有拉应力，当拉应力超过混凝土材料抗拉强度时，便产生了干缩裂缝。
干缩裂缝的控制有：
降低混凝土单位用水量：用水量的增加势必使剩余水增加，因此，从确保混凝土耐久性出发，应降低混凝土单位用水量。
水泥的：不同水泥，混凝土收缩也不同，按收缩值大小排序：矿渣水泥>普通水泥>粉煤灰水泥。
降低混凝土周围约束：若混凝土周围约束过大，内部拉应力无法释放，拉应力增大而使混凝土干裂，因此，应减少混凝土的分仓长度，以使混凝土内部拉应力能够充分释放。
添加膨胀剂：适量添加膨胀剂后可以使混凝土体积膨胀，在混凝土内部产生压应力，部分抵消了混凝土因毛细孔隙干燥而产生的拉应力，从而起到控制干缩裂缝的作用。
本工程在控制混凝土干缩裂缝方面采用了上述1～3项方法。其中单位用水量为182kg，采用普通425＃水泥，分段浇筑长度在10m左右。
控制混凝土因自身质量欠缺而形成的裂缝
高强混凝土水泥的强度等级和水泥用量相对较高，开裂现象比较普遍，因此，高强混凝土不一定是高性能混凝土，而高性能混凝土因具有较高的体积稳定性，收缩变形较小而使抗裂性能大大提高，同时高强混凝土必须采用高效减水剂和超细活性掺和料作为混凝土的第五和第六部分，来提高混凝土的密实性和抗渗能力。
综合上述两点，我们采用下表所示的混凝土配合比（单位：kg/m3）。
按上表配比,砂率38%、水灰比0.50、坍落度160～180mm、木钙掺量0.25%、粉煤灰掺量15%。
因混凝土中掺加粉煤灰技术在埃塞桥梁施工中尚处于探索阶段，固替代量并不很大，只有15%，但根据有关资料，混凝土中单方水泥用量每增减10kg，水化热相应升降1～1.20C，即因本工程中掺用粉煤灰而使混凝土内部温度下降了约5.5～6.50C，从一定程度上控制了裂缝的产生。
控制水化热开裂
水泥水化后放出大量的热量，使混凝土内外形成较大的温差，从而在温度应力的作用下形成裂缝。特别是在夏季施工，中午气温一般在摄氏370C，露天存放的石子表面温度可达摄氏500C，砼出机口温度在摄氏300C左右，混凝土水化后内部温度更高。为控制混凝土水化开裂，施工中采用了以下措施。
骨料降温
骨料的温度控制主要通过搭盖凉棚和洒水降温来进行。搭盖凉棚可避免太阳光直射，减少骨料吸热，浇筑前2～3小时再用井水（约170C）对粗骨料进行充分的洒水降温。采取以上降温后，浇筑前粗骨料内部温度约为240C，细骨料内部温度约为260C，降温效果比较明显。
加冰降温
在混凝土浇筑前购入冰块，砸成粒径约3cm的小块加入砼生料中，充分拌合后量取出机口温度，根据出机口温度来确定加冰量。实际工作中，出机口的控制温度为180C，混凝土单方用冰量在60kg左右。因冰块破碎工作量较大，粒径也很难控制，加入冰块后还需延长拌和时间，降低了混凝土浇筑速度，为克服该，实际工作中多采用拌和水降温的方法，即把冰块稍加破碎后放入拌和水池中来降低水温。用此方法，通常能够把拌和用水的温度降至摄氏3～70C左右。
夜间浇筑
白天气温较高，即使采用多种降温措施也很难保证混凝土的入仓温度，而夜间浇筑――特别是后夜浇筑，气温相对较低，采取温控措施后，比较容易控制砼的入仓温度。因此，工作中多把其他工序的施工安排在白天进行，而把混凝土浇筑安排在夜间进行。
通过以上温控措施，使埃塞麦克耐久桥梁工程施工夏季混凝土出机口温度控制在180C以内，入仓温度控制在280C以下，有效地控制了温度裂缝的产生。
混凝土养护
由于采用普通硅酸盐水泥，砼早期水化热较大。经量测，一般在浇筑后24h左右，内部温度即达到最大值（约330C），而此时因规范要求钢模板尚不能拆除，还不能直接进行表面洒水降温，为降低混凝土温度，除尽量降低水灰比外，在浇筑完毕后18h即开始对钢模板表面进行不间断的洒水降温，拆模后对混凝土表面进行全天候养护至14天，此时桥面板的混凝土内部温度已降至180C。通过拆模前是否对钢模板表面洒水降温的对比观察，采取对钢模板表面洒水降温的，明显比未对钢模板表面洒水降温的混凝土产生裂缝少的多，因此，混凝土养护应从模板面的洒水降温开始。
控制钢筋锈蚀引起的裂缝
钢筋锈蚀后体积膨胀2～4倍，对周边混凝土产生压力，可能产生顺筋裂缝，甚至脱落，从而建筑物的使用。而钢筋锈蚀多为气蚀、电离引起。因此，本工程自一开始就注意了钢筋的锈蚀问题，并从以下几个方面对钢筋锈蚀加以控制的。
钢筋出厂时，其表面有一层致密的氧化薄膜，可以对钢筋起到一定的保护作用，但该薄膜遇水或受潮后因水的微酸性而脱落，使钢筋酸性氧化而锈蚀。因此，钢筋原材料和加工后的半成品均应作防潮处理。具体的做法是架空放置和上盖防水雨布。
钢筋安装前表面清洁处理
钢筋安装前，其表面必须洁净、无污物，对已发生锈蚀的部位，必须用钢丝刷和砂布打磨干净，以保证钢筋与混凝土的有效结合，同时也可防止因电离而发生锈蚀。
降低砼水灰比和增加混凝土和易性。
加强振捣，提高混凝土致密性，减小混凝土炭化速度，使钢筋有足够长的时间不接触空气。
加强桥礅基础处理力度：
关键词：汽车 排放物 控制
随着世界各国对汽车排放污染的法律法规越来越严格，汽车排放性能已作为汽车重要的综合性能指标之一。笔者认为，要使汽车尾气排放达到要求，排放控制系统必须和整车的其他系统一起进行统一设计。
目前，降低排放措施一般分机燃烧前控制和燃烧后控制两种。燃烧前排放控制主要是预防或限制发动机生成污染物的系统；燃烧后排放控制主要是净化处理已经燃烧但还未从排气管排出的废气。笔者主要介绍当前常用的汽车排放控制技术及其装置。
一、电控燃油喷射
在实际生活中，汽车运行工况多变，时而停车起步，时而上坡下坡，速度时快时慢，速度变化频繁。而发动机在不同运行工况下，对混合气浓度及点火时刻的要求均是不一样的，如在满负荷工况下，要求发动机输出较大的扭矩，需求功率混合气并适当推迟点火；在部分负荷工况下，要求经济混合气并适当提前点火，这样，就要求发动机根据运行工况及时调整可燃混合气的空燃比及其点火时刻。电控燃油喷射系统能根据发动机的转速和空气量直接或和间接测量出发动机在该工况下的基本喷油量和基本点火提前角，再根据各种传感器（如空气流量计、节气门位置传感器、水温传感器、进气温度传感器、转速传感器、氧传感器和爆震传感器等）送来的信号，输入电子控制装置（ECU），进行运算、处理、修正，确定最佳喷油量和最佳点火提前角，以达到降低有害物的排放。
二、燃油蒸气挥发净化控制
为了防止汽车油箱向大气排放燃油蒸气，我们可在发动机控制系统中采用发动机ECU控制活性炭罐蒸发污染控制装置。活性炭具有极强的吸附燃油的作用，当环境气温升高或大气压力降低时，燃油箱中形成的油蒸气经过燃油管，进入活性炭罐中，被活性炭所吸收。发动机工作时，ECU根据发动机转速、温度、空气流量等信号，控制炭罐电磁阀的开闭，当打开时，空气从活性炭罐大气入口处吸进炭罐，冲洗活性炭罐，延长活性炭罐使用寿命，并与燃油蒸气混合送至发动机燃烧。此时发动机工作时的燃油量包括喷油器喷油量和来自燃油器蒸发控制燃油蒸气。
三、曲轴箱强制通风系统
该系统用于防止曲轴箱内的窜气进入大气中，使漏入曲轴箱内的窜缸混合气经专门通道，流回进气歧管，重新进入汽缸燃烧，以减少曲轴箱窜气排入大气的量。曲轴箱窜气中的主要污染物是碳氢化合物，因而采用曲轴箱强制通风系统能减少汽车碳氢化合物的排放。曲轴箱强制通风装置（PCV）主要是利用发动机工作时产生的真空将新鲜空气引入曲轴箱，并将曲轴箱中的燃油蒸气或燃油混合气排出，新鲜空气通过空气滤清气或独立的PVC空气滤清器进入曲轴箱，并通过PCV阀（单向阀）的控制，将曲轴箱的气体引入进气歧管，使之重新进入汽缸参与燃烧，阻止进入进气歧管的混合气返流至曲轴箱。
四、废气再循环装置（EGR）
废气再循环装置可将发动机的有害物质氮氧化物控制在最低程度，当汽车由怠速、加速到正常速度时，氮氧化物的排量往往较高，废气再循环装置把少量的废气与空气燃油混合气混合在一起，由于废气呈‘惰性’几乎不含氧，既不能参加化学反应也不能被燃烧，使进入每个汽缸的混合气相对‘稀释’和可燃成分下降，从而降低发动机内部燃烧的瞬间高温，起到减少氮氧化物生成的作用。另外，从排气歧管进入进气歧管参加循环的废气有一定的温度，将使进气歧管中的空气燃油混合气受热扩张，使吸入发动机每个汽缸的有效燃烧物减少，以至点火时不能产生很高的温度，从而降低氮氧化物的排放。但当废气量被吸入过多，将影响发动机的功率输出，因此EGR必须在计算机的控制下才能达到最佳效果。
五、三元催化器
三元催化器是一种燃烧后排放控制装置，目的是将已经燃烧但还未从排气管排出的废气进行催化转换，以减少碳氢化合物、一氧化碳和氮氧化物的排放。三元催化转换装置通常位于排气歧管与消声器之间的管路上，三元催化转换的催化元素是钯（Pd）、铂（Pt）和铑（Rh），把它们涂敷在催化装置内部交叉状或蜂窝状的陶瓷上，它具有氧化还原功能。当废气通过该装置时，经过其氧化还原作用使一氧化碳、氮氧化物和碳氢化合物等有害气体得到明显的下降。它的转换效力与发动机的空气燃油混合比例有关，当空气燃油混合比接近理想值14.7∶1时，转换效力最高。发动机电脑根据氧传感器的信号电压进行喷油量的调节，使空气燃油混合比仅可能的控制在理想值附近，使催化转换装置的转换效力保持在较高水平，减小污染物排放。
六、二次空气喷射
二次空气喷射也是燃烧后排放控制装置。它将一定量的空气引入排气管中，使废气中残存的可燃气体与新鲜空气结合而得到进一步燃烧，减小汽车一氧化碳（CO）和碳氢化合物（HC）的排放。
七、废气涡轮增压与中冷技术
废气涡轮增压技术是使发动机轻量化、提高输出功率的有效措施。发动机进气经废气涡轮增压后，进气温度提高，滞燃期缩短，混合气适当变稀，这将使CO和HC排放以及油耗都有所降低。但是，进气温度上升将使NOx增多，空气密度也因温升而下降，使进气量不能达到期望水平。于是，出现了将增压后空气再进行冷却的中冷技术，使进气温度降低，循环进气量更大，NOx排放下降而功率进一步增加。实践证明：采用废气涡轮增压与中冷技术，可使柴油机体积功率提高200% ，NOx降低80%，微粒减少90%，耗油量降低16%。
八、燃油喷射高压化和多次喷射技术
柴油机传统的泵喷嘴系统的喷油压力比较低，一般不超过50MPa，而现代燃油喷射系统除泵喷嘴外，还有新型的共轨系统，喷油压力普遍提高，其喷油压力可达140MPa。柴油机喷油压力越高，燃油和空气的混合就越好，排烟就越少。与此同时，将电子技术应用于燃油喷射过程也是一个发展方向。有些厂商已将电子技术应用到燃油喷射的控制上，非常精确地控制喷油量和喷油时间，以适应不同的道路工况，并且有的还具有自适应能力，可以补偿零件磨损和零件制造偏差引起的变化，以取得NOx、微粒排放量和燃油经济性之间的最佳配合。采用燃油多次喷射技术可以实现柔和燃烧，亦可减少柴油机碳烟与颗粒的排放。
以上是目前汽车上较通用的几种排放控制措施。随着人们环保意识的提高和科技的发展，今后将会有更多、更先进的汽车排放控制技术应用于汽车领域。汽车排放控制将是未来汽车技术发展的一项综合课题，不仅要求研发机构深化和改进发动机设计，提高控制系统精确性，研制有效的废气净化装置，还要求石油化工领域不断提高燃油品质，以满足新型发动机和净化装置的切实要求。
参考文献：
[1]王建昕等.汽车排气污染治理及催化转换器[M].北京：化学工业出版社，2004.
关键词:微机控制技术 教学 教师 学生
中图分类号: 文献标识码:文章编号:
1引言
《微型计算机控制技术》是工业自动化专业的一门专业课,是理论性与实践性都很强的一门学科。近年来,电子技术日新月异,特别是进入新世纪,工业生产对未来人才提出了更高的要求,需要越来越多跨专业知识的复合型人才。这就要求学校,特别是高校要培养基础扎实,知识面宽,能力强,素质高,创造性好的人才以满足社会需要。为此,传统的教学必须跟上时代步伐,作为教师,有必要一方面钻研教材,一方面结合生产实际,积极拓宽教学内容,理论联系实际,另一方面充分调动学生学习积极性、主动性,使学生肯学爱学。本文是几年来“微型计算机控制技术”课程教学中的一些体会,进行探讨。
2教师的“导游”角色
当前,在教师中以自我为中心、以课程为主、采用“满堂灌”进行教学的仍然大有人在,这样的教学导致学生被动地接受知识,抹杀了学生学习的自主性和创造性。教学过程很容易造成照本宣科,课堂死气沉沉,学生厌学,开小差,甚至课堂纪律差,老师台上讲得满头大汗,学生听起来如同嚼蜡。教师应该是一个课堂上“导游”,带领学生在知识的“风景区”中旅游,教师要让学生喜欢景色,告诉学生这些景色的奥妙。
既然教师是“导游”,那么参观“风景”者就是学生了,教学应该以学生为中心,强调学生对知识的主动探索、主动发现和对所学知识的主动建构。教师在教学生作为带路者、提问者、协助者和鼓励者的作用,以学生为中心,积极利用多种教学方法,充分调动学生的主动性、积极性,让学生敢于解决问题,能够解决问题,通过课堂紧张有趣的脑力劳动,获得所期望的劳动成果,通过师生和谐互动,不着痕迹地完成教学目标。
教育学中“建构主义”的核心内容, 要求学生的知识不是靠教师的灌输被动接受的,而是在教师的指导下,由学生主动建构起来的,在整个教学过程中,教师既要站在知识的高点进行“导游”,也要站在平等的地位提出“挑战”问题,还要要站在服务的位置,为学生解惑。教师起的作用毫无疑问,担任的角色是比传统教学中的作用更加重要,这无疑对新形势下教师的教学提出了更严峻的挑战。教师应当从传统的灌输方式转变为引导、推动,鼓励,协助。
3做好课件
课件是形式和内容结合的产物。现代化教学手段,一般都采用课件,即能减少教师无谓的体力劳动,同时又美观大方,不仅可以大大地增大了课堂容量,还能提高教学效果。利用多媒体教学具有生动形象、形式新颖、趣味性强、内容丰富等特点,对于激发学生的学习兴趣、启发学生思维能力、简化教学过程、提高教学效率和质量具有重要的作用。课件的制作软件很多,如PowerPoint,AuthorWare,方正奥思,课件大师,广州凯迪,Dirctor与Flash,几何画板与数理平台等。课件制作既要考虑内容,又要考虑形式。只讲内容,惹人生厌;只讲形式,不知所云。孔子说:“志有之,言以足志,文以足言”,就是这个道理。比如在讲A/D转换时,可以把模拟信号变为数字信号送到CPU的过程动态的展现出来,整个过程因采用直接,单缓冲,双缓冲方式不同而不同,使学生对A/D转换过程有直观了认识,远胜于枯燥的叙述。
4理论联系实际
微型计算机控制技术是实践性很强的学科。让学生动手动脑,不仅能加深学生对理论知识的理解,而且能使教师把握学生对所学知识的掌握情况,还能及时发现和解决学习中出现的问题,提高学生学习兴趣。学校要在教学中要保证实训课与理论课有合适的比例,教师要在实训课中提高效率,所以实训课既要有培养动手的一般目的,也要有针对性。课前对实训课做出明确安排,明确每次实习的目的、任务、内容与要求等,做到有的放矢,有效解决问题。课后学生写实验报告。
其次在理论课课堂上,一方面要让学生掌握理论知识,另一方面要让学生从中学会分析问题和解决问题的方法,提高学生独立获取知识的能力和创造力。教师即是一个引导学生进入知识殿堂的导游,又是知识的传播者,如何“破门而入”要靠学生自己,也于教师的教学手段有关。理论联系实际,即要把课本和生产实际相结合,又要把学生知识掌握和教学目的联系起来。授之与鱼,不若受之与渔,渔,是能力,必须有一定的联系才能获得。在课堂中要求学生要特别留心每个章节和问题引出的思路,也就是“指导思想”以及解决问题的各种方法。比如在讲8255和8253,都有2根地址线,都有4个地址,分别有什么用,怎么用,让学生自己思考,从而总结出一般芯片的学习方法。这样学生能够举一反三,学生学得活,提高了学生的学习能力。再次,在教学过程中,教师还需要了解学生,教师要根据课堂内容设计不同的教学方法,有取有舍,要时刻根据学生的反映,把握节奏,用提问,讨论等方法,帮助学生去跨越瓶颈,引导学生扩展视野,举一反三,激发学生的求知欲。最后,教师要跟踪当前生产前沿,为理论联系实际做好物质准备。
5重点突出,课堂留有余地
面面俱到是很多教师的习惯,结果造成平均用力,难点不能突破,重点也不能突出,教学效果不好。教师讲课要注意“精讲”,留下一定的时间多练习。这就要求在内容上围绕当前和将来的使用精心选择,坚决舍弃那些现在用不到、将来也用不着的内容,突出“技术应用性”,不过分强调学科的“完整性”。课堂不能挤得太紧,否则看起来兢兢业业,一丝不苟,实际上是满堂灌,这就成了“以教师为中心”了。课堂上要留有余地,“微型计算机控制技术”难度大,一些章节理论型强,理解困难,尤其该如此,要给学生留有思考提问的时间,满堂灌造成猴子掰包谷,学生难以跟上,虽然辛苦,所获却少。只有这样才是“以学生为中心”的教学理念。
6结语
综上所述,通过对“微型计算机控制技术”授课方式的一些改进,对促进学掌握理论知识,对于培养学生动手能力,和激发学生学习兴趣有重要作用,对于培养提出问题,解决问题,敢于迎接挑战也有重要意义。当然,微型计算机控制技术教学是一门复杂的艺术,其对象复杂,内容复杂,这里的探讨只是一点肤浅的看法。作为新世纪的高高校教师,还需继续在教学改革中潜心研教学内容,教学规律和教学对象结构,为培养符合时代需要的人才贡献力量。
参考文献
[1]杨天怡,黄勤.微型计算机控制技术[M].重庆大学出版社,1996.
[2]潘新民,王燕芳.微型计算机控制技术[M].电子工业出版社,2006.
[3]谢剑英.微型计算机控制技术[M].国防工业出版社,1991.
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