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第1篇：控制軟件設(shè)計論文范文

    本文根據(jù)中小型油庫發(fā)油系統(tǒng)控制管理發(fā)展現(xiàn)狀,針對中小型油庫發(fā)油系統(tǒng) 中所存在的問題,設(shè)計了中小型油庫自動化發(fā)油系統(tǒng),編寫了上位機監(jiān)控軟 件和下位機 PLC 控制程序及管理軟件。 在中小型油庫發(fā)油系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā)中我主要完成了下面的工作:

    (1)根據(jù)該項目設(shè)計的要求:對系統(tǒng)進行了總體設(shè)計。構(gòu)建了以通用 PC 機 為上位機,可編程序控制器(S7-200PLC)為下位機的控制系統(tǒng)。

    (2)控制軟件編程:控制軟件采用自適應(yīng)設(shè)計,使系統(tǒng)的穩(wěn)定性發(fā)揮到最佳 狀態(tài)。采用提前量自整定的控制算法并編寫了 PLC 程序,實現(xiàn)了提高了發(fā)油精 度的設(shè)計目標(biāo)。

    (3)組態(tài)軟件設(shè)計:利用組態(tài)軟件實現(xiàn)上位機對系統(tǒng)的組態(tài)控制。 

    由于時間有限,本課題難免存在一些不足,需在以后的研究中進一步完善。 后續(xù)工作應(yīng)集中在以下幾方面:

    (1)本系統(tǒng)設(shè)計主要是針對中小型油庫而設(shè)計的,總的發(fā)油鶴位小于十個, 如果油庫的規(guī)模再大些,可以采用 S7-300PLC 作控制主站,S7-200PLC 通過 PROFIBUS 現(xiàn)場總線掛接在 S7-300 上作為控制從站,形成 PROFIBUS 現(xiàn)場總線 結(jié)構(gòu),系統(tǒng)的適應(yīng)能力會更強大。

    (2)為了加強系統(tǒng)的可靠性,如果條件允許,還可以增加雙設(shè)備冗余或雙 機熱備功能。

    (3)在原有控制程序的算法上加入人工智能方法(專家系統(tǒng)、模糊邏輯、神 經(jīng)網(wǎng)絡(luò)),實現(xiàn)智能控制,從而提高控制系統(tǒng)的性能。

    6 技術(shù)經(jīng)濟分析

    本文是針對中小型油庫設(shè)計的。設(shè)計的對象是自動發(fā)油系統(tǒng);設(shè)計的目的是在日益激烈的國際市場競爭面前,提高油庫效率,加快周轉(zhuǎn),加強安全管理,減少人為差錯,增強竟?fàn)幜吞嵘髽I(yè)形象。信息化、自動化、規(guī)范化是油庫發(fā)展的必然趨勢。

    以PLC為控制器投資比較大。一臺西門子S7-200的PLC加上擴展模塊售價為5000元;油泵每臺2500元以內(nèi);電動機每臺2000元,總投資為23000元。它比DCS系統(tǒng)和以太網(wǎng)系統(tǒng)要貴一些,但是,它以良好的人機界面、發(fā)油的穩(wěn)定性和兼容性為以后的維修和長時間的使用打下了基礎(chǔ),后期的維修費用大大降低了。

    致謝

    本論文是老師的悉心指導(dǎo)下完成的,在課題進展的全過程中,宋老師精心指導(dǎo),嚴(yán)格要求,可以說自己每一步的前進都是與老師的指導(dǎo)分不開的。 宋老師學(xué)識淵博、治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn),具有豐富的實際科研項目經(jīng)驗。宋老師待人熱情,從不以長者自居,他是學(xué)生的良師益友。總而言之,無論是在做學(xué)問還是在做人方面,宋老師為我樹立了榜樣,指明了方向。

    本論文之所以能順利完成,還要感謝同學(xué)們的熱心幫助,我還要向自己的父母、親戚和朋友表示感激,感謝他們的全力支持和鼓勵。最后,我再一次向曾經(jīng)支持和幫助過我的老師、同學(xué)表示衷心 的感謝!

    參考文獻

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第2篇：控制軟件設(shè)計論文范文

關(guān)鍵詞：OPC技術(shù)；技術(shù)規(guī)范；工業(yè)控制系統(tǒng)

中圖分類號：TP274+.5文獻標(biāo)識碼： A 文章編號：

1OPC技術(shù)的原理及特點

OPC是一個工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，采用客戶／服務(wù)器模式，以微軟的組件對象模型（COM／DCM／COM＋）技術(shù)為基礎(chǔ)，為工業(yè)控制軟件定義了一套標(biāo)準(zhǔn)的對象、接口和屬性，通過這些對象接口，應(yīng)用軟件之間能夠無縫地集成在一起，實現(xiàn)了應(yīng)用程序間數(shù)據(jù)交換方式的標(biāo)準(zhǔn)化。OPC客戶是數(shù)據(jù)的使用方，處理OPC服務(wù)器提供的數(shù)據(jù)；OPC服務(wù)器又是數(shù)據(jù)的供應(yīng)方，負(fù)責(zé)為OPC客戶提供所需的數(shù)據(jù)。OPC已成為一種工業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用此技術(shù)可以方便地把不同供應(yīng)商提供的驅(qū)動程序與應(yīng)用程序集成在一起。

OPC的優(yōu)越性及特點：

1)在過程控制和機器制造工業(yè)領(lǐng)域的“即插即用”；

2)允許在不同供應(yīng)商開發(fā)的硬件裝置和應(yīng)用軟件之間通過共同的接口進行數(shù)據(jù)交換，Windows技術(shù)和OPC接口使之有可能將可編程控制端的硬件和軟件組合在一起而不需要開發(fā)大量專用的通訊接口程序，由此節(jié)省了人、財、物；

3)使從辦公室產(chǎn)品到過程數(shù)據(jù)的訪問簡單易行而且靈活可靠；

4)OPC客戶可與所有接受OPC服務(wù)器的軟件進行數(shù)據(jù)交換，并在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)上建立了OPC規(guī)范，OPC客戶也可與之實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。

2 服務(wù)器的功能及優(yōu)點

0PC服務(wù)器對象為一組數(shù)據(jù)信息源進行訪問(讀/寫)或者通信提供了一種方式。源變量的類型是一套服務(wù)器執(zhí)行的功能函數(shù)。通過OPC接口部件，一個OPC客戶應(yīng)用程序能連接到OPC服務(wù)器，而且可以與OPC服務(wù)器進行通信，并處理相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息。OPC服務(wù)器對象為OPC客戶應(yīng)用程序建立和利用OPC組對象提供了相應(yīng)的功能特性。這種組對象允許客戶應(yīng)用程序?qū)⑺鼈兯ＭL問的數(shù)據(jù)信息有效地組織起來。

利用OPC技術(shù)可以對現(xiàn)場設(shè)備及驅(qū)動程序進行封裝，形成OPC服務(wù)器，OPC服務(wù)器向下對設(shè)備數(shù)據(jù)進行采集，向上與OPC客戶應(yīng)用程序通信完成數(shù)據(jù)交換。OPC服務(wù)器屏蔽了現(xiàn)場層的設(shè)備驅(qū)動程序，控制系統(tǒng)的趨勢之一就是網(wǎng)絡(luò)化，控制系統(tǒng)內(nèi)部采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，控制系統(tǒng)與控制系統(tǒng)之間也網(wǎng)絡(luò)連接，組成更大的系統(tǒng)，而且整個控制系統(tǒng)與企業(yè)的管理系統(tǒng)也網(wǎng)絡(luò)連接，控制系統(tǒng)只是整個企業(yè)網(wǎng)的一個子網(wǎng)。在實現(xiàn)這樣的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)過程中，OPC發(fā)揮了重要作用。在企業(yè)的信息集成包括現(xiàn)場設(shè)場設(shè)備與監(jiān)控系統(tǒng)之間、監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部各組件之間、監(jiān)控系統(tǒng)與企業(yè)管理系統(tǒng)之間、以及監(jiān)控系統(tǒng)與Internet之間的信息集成。OPC作為連接件，按一套標(biāo)準(zhǔn)的COM對象、方法和屬性，提供了方便的信息流通和交換。無論是管理系統(tǒng)還是控制系統(tǒng)，無論是PLC可編程控制器，還是DCS或者是FCS現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，都可以通過OPC快速可靠的彼此交換信息。換句話說，OPC是整個企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)接口規(guī)范。所以，OPC服務(wù)器提升了控制系統(tǒng)的功能，增強了網(wǎng)絡(luò)的功能，提高了工業(yè)自動化及企業(yè)管理水平。

3 OPC技術(shù)在工業(yè)自動化控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

隨著工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，由于生產(chǎn)規(guī)模的擴大和過程復(fù)雜程度的提高，工業(yè)自動化控制軟件設(shè)計面臨巨大挑戰(zhàn)，即要集成數(shù)量和種類不斷增多的現(xiàn)場信息。在傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)中，智能設(shè)備之間及智能設(shè)備與控制系統(tǒng)軟件之間的信息共享是通過驅(qū)動程序?qū)崿F(xiàn)的，不同廠家的設(shè)備使用不同的驅(qū)動程序，迫使工業(yè)控制軟件中包含越來越多的底層通信模塊；另外，由于相對特定應(yīng)用的驅(qū)動程序一般不支持硬件的變化，使得工業(yè)自動化控制軟硬件的升級和維護極其不便。同時，在同一時刻，兩個客戶不能對同一個設(shè)備進行數(shù)據(jù)讀寫，因為擁有不同的、相互獨立的驅(qū)動程序，同時對同一個設(shè)備進行操作，可能會引起存取沖突，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。OPC技術(shù)的出現(xiàn)很好地解決了這些問題。OPC以O(shè)LE／COM／DCOM技術(shù)為基礎(chǔ)，采用客戶／服務(wù)器模式，為工業(yè)自動化軟件面向?qū)ο蟮拈_發(fā)提供了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)定義了應(yīng)用Microsoft操作系統(tǒng)在基于PC的客戶機之間交換自動化實時數(shù)據(jù)的方法。采用這項標(biāo)準(zhǔn)后，硬件開發(fā)商將取代軟件開發(fā)商為自己的硬件產(chǎn)品開發(fā)統(tǒng)一的 OPC接口程序，而軟件開發(fā)者可免除開發(fā)驅(qū)動程序的工作，把更多的精力投入到其核心產(chǎn)品的開發(fā)上。這樣不但可避免開發(fā)的重復(fù)性，也提高了系統(tǒng)的開放性和互操作性。但在應(yīng)用過程中必須注意服務(wù)器測試、設(shè)備驅(qū)動程序開發(fā)中的異構(gòu)等相關(guān)問題的處理。

3.1服務(wù)器測試

OPC服務(wù)器必須經(jīng)過OPC基金會的測試,需要加入OPC基金會,成為其會員,然后從OPC基金會下載測試軟件,進行詳細(xì)的兼容性測試,只有成功通過,這個服務(wù)器才可得到OPC基金會的認(rèn)可的產(chǎn)品,OPC基金會會在網(wǎng)上公布其產(chǎn)品。

3.2設(shè)備驅(qū)動程序開發(fā)中的異構(gòu)問題

隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，用戶需求的不斷提高，以DCS（集散控制系統(tǒng)）為主體的工業(yè)控制系統(tǒng)功能日趨強大，結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，規(guī)模也越來越大，一套工業(yè)控制系統(tǒng)往往選用了幾家甚至十幾家不同公司的控制設(shè)備或系統(tǒng)集成一個大的系統(tǒng)，但由于缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，開發(fā)商必須對系統(tǒng)的每一種設(shè)備都編寫相應(yīng)的驅(qū)動程序，而且，當(dāng)硬件設(shè)備升級、修改時，驅(qū)動程序也必須跟隨修改。同時，一個系統(tǒng)中如果運行不同公司的控制軟件，也存在著互沖突的風(fēng)險。

3.2.1 現(xiàn)場總線系統(tǒng)中異構(gòu)網(wǎng)段之間的數(shù)據(jù)交換

由于現(xiàn)場總線系統(tǒng)存在多種總線并存的局面，因此系統(tǒng)集成和異構(gòu)控制網(wǎng)段之間的數(shù)據(jù)交換面臨許多困難。有了OPC作為異構(gòu)網(wǎng)段集成的中間件，只要每個總線段提供各自的OPC服務(wù)器，任一OPC客戶端軟件都可以通過一致的OPC接口訪問這些OPC服務(wù)器，從而獲取各個總線段的數(shù)據(jù)，并可以很好地實現(xiàn)異構(gòu)總線段之間的數(shù)據(jù)交互。而且，當(dāng)其中某個總線的協(xié)議版本做了升級，也只需對相對應(yīng)總線的程序作升級修改。

3.2.2可作為訪問專有數(shù)據(jù)庫的中間件

在實際應(yīng)用中，許多控制軟件都采用專有的實時數(shù)據(jù)庫或歷史數(shù)據(jù)庫，這些數(shù)據(jù)庫由控制軟件的開發(fā)商自主開發(fā)。對這類數(shù)據(jù)庫的訪問不像訪問通用數(shù)據(jù)庫那么容易，只能通過調(diào)用開發(fā)商提供的API函數(shù)或其它特殊的方式。然而不同開發(fā)商提供的API函數(shù)是不一樣的，這就帶來和硬件驅(qū)動器開發(fā)類似的問題。要訪問不同監(jiān)控軟件的專有數(shù)據(jù)庫，必須編寫不同的代碼，這樣顯然十分繁瑣。采用OPC則能有效解決這個問題，只要專有數(shù)據(jù)庫的開發(fā)商在提供數(shù)據(jù)庫的同時也能提供一個訪問該數(shù)據(jù)庫的OPC服務(wù)器，那么當(dāng)用戶要訪問時只需按照OPC規(guī)范的要求編寫OPC客戶端程序而無需了解該專有數(shù)據(jù)庫特定的接口要求。

3.2.3便于集成不同的數(shù)據(jù)

OPC便于集成不同的數(shù)據(jù)，為控制系統(tǒng)向管理系統(tǒng)升級提供了方便。當(dāng)前控制系統(tǒng)的趨勢之一就是網(wǎng)絡(luò)化，控制系統(tǒng)內(nèi)部采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，控制系統(tǒng)與控制系統(tǒng)之間也網(wǎng)絡(luò)連接，組成更大的系統(tǒng)，而且，整個控制系統(tǒng)與企業(yè)的管理系統(tǒng)也網(wǎng)絡(luò)連接，控制系統(tǒng)只是整個企業(yè)網(wǎng)的一個子網(wǎng)。在實現(xiàn)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)過程中，OPC技術(shù)發(fā)揮了重要作用。

3.2.4使控制軟件能夠與硬件分別設(shè)計

OPC使控制軟件能夠與硬件分別設(shè)計、生產(chǎn)和發(fā)展，并有利于獨立的第三方軟件供應(yīng)商產(chǎn)生與發(fā)展，從而形成新的社會分工，有更多的競爭機制，為社會提供更多更好的產(chǎn)品。OPC作為一項逐漸成型的技術(shù)已得到國內(nèi)外廠商的高度重視，許多公司都在原來產(chǎn)品的基礎(chǔ)上增加了對OPC的支持。由于統(tǒng)一了數(shù)據(jù)訪問的接口，使控制系統(tǒng)進一步走向開放，實現(xiàn)信息的集成和共享，用戶能夠得到更多的方便。OPC技術(shù)改變了原有的控制系統(tǒng)模式，給國內(nèi)系統(tǒng)生產(chǎn)廠商提出了一個發(fā)展的機遇和挑戰(zhàn)，符合OPC規(guī)范的軟、硬件也已被廣泛應(yīng)用，給工業(yè)自動化領(lǐng)域帶來了勃勃生機。

3.2.5數(shù)據(jù)的刷新及斷開連接

先在“引用”將近 Siemens OPC DAAutomation 2.0加入，然后開始定義全局變量。在本程序中，使用了兩個OPC組進行OPC訪問，所以定義了全局變量。首先要定義OPC服務(wù)類型與計算機結(jié)點名。定義OPC組與OPC標(biāo)簽組。并定義OPC的標(biāo)簽數(shù)組與值數(shù)，注意，值數(shù)組一定要設(shè)為Variant。

OPC處理：只對WINCC

Const ServerName = "OPCServer.WinCC" ‘OPC的類型

Const NodeName = "GUK" ‘結(jié)點名，即計算機名

‘Dim NodeName As String

Dim WithEvents MyOPCServer As OPCServer ‘OPC服務(wù)

Dim MyOPCGroupColl As OPCGroups ‘

Dim WithEvents MyOPCGroupOut As OPCGroup ‘OPC組，本程序用兩個組進行OPC連接

Dim WithEvents MyOPCGroupIn As OPCGroup

Dim MyOPCItemCollIn As OPCItems ‘OPC標(biāo)簽組

Dim MyOPCItemCollOut As OPCItems

Dim ServerHandlesIn() As Long ‘句柄

Dim ServerHandlesOut() As Long

Dim ErrorsIn() As Long ‘錯誤句柄

Dim ErrorsOut() As Long

Dim WatchDataReadItem(100) As String 記錄OPC的標(biāo)簽

Dim WatchDataReadValue(100) As Variant 存放OPC的值

Dim WatchDataWriteItem(100) As String 記錄OPC的標(biāo)簽

Dim WatchDataWriteValue(100) As Variant 存放OPC的值

在定義所有變量后，要進行OPC連接,先要配置要訪問的OPC標(biāo)簽名，在WatchDataReadItem、WatchDataWriteItem中加入相應(yīng)的標(biāo)簽名，注意：這兩個數(shù)組必須由1開始，不能由0開始。

配置好標(biāo)簽后就要進行OPC連接了。如下面子程序：

1)ClientHandles1先配置名柄索引，這將在讀取OPC標(biāo)簽的值時可要用到

2)生成OPC對象，

3)進行OPC標(biāo)簽連接。

4 OPC技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展前景

隨著基于OPC標(biāo)準(zhǔn)的控制組件的推廣與普及，不僅使控制組件的增設(shè)和組件的置換更加簡單，而且使過程數(shù)據(jù)的訪問也變得容易。比如過程控制程序可以直接和數(shù)據(jù)分析軟件包或電子表格應(yīng)用程序連接，從而達成高度的工廠控制系統(tǒng)的信息化。當(dāng)今軟件在自動化領(lǐng)域內(nèi)使用的重要性與日俱增，無論項目是否涉及到操作、可視化、數(shù)據(jù)存檔或控制向純粹的、基于PC的軟件解決方案的發(fā)展趨勢是不可阻擋的。因此，隨著Internet技術(shù)的廣泛應(yīng)用與發(fā)展，OPC技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)將應(yīng)用于更加廣泛的領(lǐng)域，OPC技術(shù)必將賦予現(xiàn)代工業(yè)自動化控制軟件更強的生命活力，前景十分廣闊。

參考文獻

[1]汪輝.OPC技術(shù)的實現(xiàn)與應(yīng)用.合肥:合肥工業(yè)大學(xué)出版社，2003

第3篇：控制軟件設(shè)計論文范文

軟件開發(fā)論文2900字(一)：動調(diào)式陀螺儀數(shù)據(jù)處理解釋軟件開發(fā)與應(yīng)用論文

摘要：動調(diào)式陀螺測斜儀是一種新型精密陀螺測斜系統(tǒng)，適用于有磁性干擾的叢式井、加密井的鉆探測量及在完井后的套管內(nèi)或鉆桿內(nèi)進行測量。該儀器漂移很小，有效地提高了井眼軌跡測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。為了匹配儀器測量精度，測試數(shù)據(jù)處理采用空間曲線積分法，實現(xiàn)井眼軌跡空間展布的精細(xì)描述，開發(fā)出對應(yīng)測斜資料分析方法與解釋平臺，為老井軌跡復(fù)測、側(cè)鉆井等提供實施依據(jù)。

關(guān)鍵詞：動調(diào)式陀螺；井眼軌跡；空間曲線積分法；陀螺測斜解釋平臺

0引言

為提高油氣井利用率和開發(fā)效果，地質(zhì)部門在開發(fā)過程中，經(jīng)常在原井眼基礎(chǔ)上進行開窗側(cè)鉆，對井眼軌跡的準(zhǔn)確性提出了更高的要求。以往由于受儀器精度及設(shè)備技術(shù)條件限制，井眼軌跡的測量結(jié)果往往存在較大偏差，從而影響了對地層的正確評估。所以，為了提高側(cè)鉆井的成功率，就需對某些老井復(fù)測井眼軌跡[1-2]。本文采用動調(diào)式陀螺儀進行井眼軌跡測量，為匹配儀器測量精度，測試數(shù)據(jù)處理采用空間曲線積分法，實現(xiàn)井眼軌跡空間展布的精細(xì)描述，開發(fā)出對應(yīng)測斜資料分析方法與解釋平臺，為老井軌跡復(fù)測、側(cè)鉆井等提供實施依據(jù)。

1陀螺測斜儀

常用2種陀螺測斜儀測量井眼軌跡。一種是框架式陀螺測斜儀[3]，其原理是利用高速旋轉(zhuǎn)的物體具有定軸性的原則實現(xiàn)方位測量，由于高速旋轉(zhuǎn)的運動存在摩擦力，容易產(chǎn)生漂移，而且這種因漂移而產(chǎn)生的偏差會隨著時間而增大。另外，框架式陀螺無法直接測量方位，需要在開始測量前用人工確定正北作為基準(zhǔn)，這樣容易帶來人為誤差。由于框架式陀螺測斜儀的漂移偏差無法預(yù)測和克服，導(dǎo)致井眼軌跡測量結(jié)果不穩(wěn)定。而動調(diào)式陀螺儀采用了更為先進的撓性支撐，因而漂移很小，有效地提高了井眼軌跡測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。動調(diào)式陀螺測斜儀是一種精密陀螺測斜系統(tǒng)，采用慣性導(dǎo)航原理，利用撓性陀螺儀和石英撓性加速度計作為主要測量元件，通過定點測量儀器各軸的地球自轉(zhuǎn)角速度和加速度分量，經(jīng)過系統(tǒng)解算后得到當(dāng)前位置的井斜度、方位角。然后，根據(jù)各測量點的方位、傾斜角確定井眼軸線的空間位置，同時為了與鉆具配合，必須隨時得到工具面角[4]。特別適用于有磁性干擾的叢式井、加密井的鉆探測量及在完井后的套管內(nèi)或鉆桿內(nèi)進行測量。

2井眼軌跡曲線算法優(yōu)化

井眼軌跡算法有很多種，常用方法有平均角法、圓柱螺線法、最小曲率法和曲率半徑法[5-6]。這些計算方法大多是將測量段內(nèi)的井眼軌跡假設(shè)為直線、折線、圓柱螺線和斜面圓弧曲線等簡單曲線模型[8]。井眼軌跡計算是通過測量井眼的斜深、井斜角和方位角，然后，再用一定的計算方法將這些測量數(shù)據(jù)解釋為XYZ空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)[9]。

井眼軌跡計算的積分法是一種基于空間曲線的方法，它將相鄰的2個井斜測點的連線視為一漸變空間曲線[5-8]，這更符合鉆井工作的實際，其精度高于常用的井眼軌跡計算方法。在實際井眼軌跡測試時，通過優(yōu)化工藝方案，制定合理資料錄取方案，采取連續(xù)測斜或加密測點方案，可以最大程度地逼近軌跡空間曲線形態(tài)。

3處理解釋系統(tǒng)設(shè)計

陀螺測斜解釋平臺采用C#開發(fā)完成，充分利用人工智能，與上游基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫緊密銜接，用戶僅需進行簡單輸入工作便可完成井眼軌跡評價，大大提高了單井處理效率。軟件設(shè)計3個功能模塊，主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理、圖表繪制、報告生成(見圖1)。

3.1數(shù)據(jù)處理

動調(diào)式陀螺測井儀主要采取點測方式進行，在開窗側(cè)鉆位置或最大井斜位置采取加密測點或重復(fù)測試某深度點的工藝提高測試數(shù)據(jù)精度。在數(shù)據(jù)處理上實現(xiàn)數(shù)據(jù)質(zhì)量自動檢查，如果相鄰測點測深增量ΔL=0，說明這2點為重復(fù)測試數(shù)據(jù)，需要計算其平均井斜角和方位角。再采用空間曲線積分法依次計算相鄰測點垂深增量ΔH、水平位移增量ΔS、東西位移增量ΔE、南北位移增量ΔN，并對n個測點位移累積求和就是某點的垂深、水平位移、東西位移和南北位移。

3.2圖表繪制

對井眼軌跡的描述主要采用水平投影圖、垂直剖面圖和三維軌跡圖方式。繪制水平投影圖和垂直剖面圖時，需要考慮實現(xiàn)新老井眼軌跡對比功能。因為早期的陀螺測井測量和分析誤差相對較大，在開展動調(diào)式陀螺儀對老井?dāng)?shù)據(jù)進行普查，落實真正的井眼軌跡時，進行新老井眼軌跡對比繪圖(見圖2)。

三維軌跡圖主要利用計算機圖形化計算，采用OPENGL繪圖方式，實現(xiàn)井眼軌跡的三維縮放、旋轉(zhuǎn)等功能，使用戶對井眼軌跡走向更能直觀準(zhǔn)確地觀察和掌握(見圖3)。

3.3報告生成

陀螺測試井眼軌跡報告內(nèi)容包括井基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、現(xiàn)場測試情況、井的三維軌跡圖、垂直剖面圖、水平投影圖、解釋結(jié)論表等。井基礎(chǔ)數(shù)據(jù)或軌跡對比所需老井井眼數(shù)據(jù)直接通過油田上游信息系統(tǒng)A2數(shù)據(jù)庫中獲取，只需輸入正確的井號，便可連接A2系統(tǒng)。

報告形式以Word格式表現(xiàn)，利用MicrosoftOffice系統(tǒng)中word模板編輯功能，可以預(yù)先對報告內(nèi)容進行整體編輯排版。系統(tǒng)以word標(biāo)簽查找方式，完成計算結(jié)果、各種表格、圖件等內(nèi)容對應(yīng)添加到Word文檔中，實現(xiàn)一鍵自動生成報告的功能，滿足不同用戶、不同地質(zhì)需求，大大降低了單井處理解釋時間。

4陀螺測井技術(shù)應(yīng)用

4.1克服磁性干擾，指導(dǎo)加密井鉆進

油田開發(fā)后期，依靠打定向井、加密井或老井側(cè)鉆穩(wěn)產(chǎn)增效[8]。動調(diào)式陀螺測井儀由于其不受磁性干擾的特點，可以在井距較?。捍判愿蓴_強烈的環(huán)境下，準(zhǔn)確測取井筒的傾斜角、方位角、工具面角等參數(shù)，進一步計算可得出垂深、南北偏移、東西偏移、閉合方位等參數(shù)，指導(dǎo)新井鉆進。

TJH油田計劃在的G71井附近打1口水平井，由于該區(qū)塊為低滲透區(qū)塊，井距普遍較小。為了保證側(cè)鉆順利完成，該井在側(cè)鉆過程中，對本井及鄰井均分別進行了陀螺定向及測斜，發(fā)現(xiàn)水平井設(shè)計井眼軌跡存在問題，該井與水平井的最小距離只有18.58m，存在安全隱患，隨后根據(jù)計算結(jié)果及時調(diào)整鉆井方案，保證了水平井順利施工，投入正常生產(chǎn)后初期日產(chǎn)油近50t。

4.2應(yīng)用陀螺定向，提高側(cè)鉆中靶成功率

在剩余油富集區(qū)實施側(cè)鉆井是老井產(chǎn)能建設(shè)的重要手段，陀螺定向在油田廣泛用于老井開窗側(cè)鉆，減少定向時間，提高了側(cè)鉆中靶率[9-10]。

BQ油田B19-1斷塊計劃在高部位部署B(yǎng)S24-7K井，實施前對BS24-7井進行陀螺測試，總水平位移與原來的認(rèn)識相差204.2m(見圖4、圖5)，根據(jù)結(jié)果及時進行調(diào)整鉆井方案，避免井位落空。該井投產(chǎn)后，初期日產(chǎn)油9.8t。

5結(jié)論

(1)動調(diào)式陀螺測斜儀不受鐵磁物質(zhì)的影響，適用于有磁性干擾的叢式井、加密井的鉆探測量及在完井后的套管內(nèi)或鉆桿內(nèi)進行測量。無需人工校北并且采用先進的撓性支撐，更有效地提高了井眼軌跡測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

(2)開發(fā)了井眼軌跡分析平臺，采用與動調(diào)式陀螺測斜儀測量精度相匹配的空間曲線積分法，能夠更加精細(xì)描述井眼曲線空間展布。

(3)動調(diào)式陀螺測井技術(shù)在油田落實井眼軌跡、判斷油水井在油層中具置、指導(dǎo)加密井部署、提高側(cè)鉆中靶率等方面提供可靠了依據(jù)，能夠取得很好的地質(zhì)應(yīng)用效果。

軟件開發(fā)畢業(yè)論文范文模板(二)：隨采地震監(jiān)測數(shù)據(jù)采集控制軟件開發(fā)論文

摘要：隨采地震能夠?qū)ぷ髅媲胺降刭|(zhì)異常體進行連續(xù)探測和實時預(yù)報，成為近幾年的研究熱點，但是目前還沒有能夠在煤礦井下開展隨采地震長期連續(xù)監(jiān)測的裝備及配套軟件。為了解決這個問題，基于MicrosoftFoundationClasses(MFC)開發(fā)框架，開發(fā)了一套隨采地震監(jiān)測數(shù)據(jù)采集軟件，在室內(nèi)、野外進行了為期3個月的聯(lián)調(diào)測試，并且在貴州巖腳煤礦與井下隨采地震監(jiān)測設(shè)備開展了為期3個月的全面試運行。測試表明，軟件實現(xiàn)了隨采地震信號的高效采集、完全存儲和處理軟件的實時通信功能，具有運行穩(wěn)定、操作便捷、處理高效、便于維護、無人值守等優(yōu)點。

關(guān)鍵詞：隨采地震監(jiān)測；數(shù)據(jù)采集；軟件設(shè)計

我國的煤礦以井下開采為主，與國外相比，我國煤炭行業(yè)的信息化水平較低，礦山空間信息仍然以圖表和文字作為主要的存儲介質(zhì)，信息基礎(chǔ)設(shè)施未能跟上時代變化的腳步，使得煤礦企業(yè)的競爭力受到嚴(yán)重的制約[1]。煤礦井下危險具有多變性、隱蔽性，導(dǎo)致安全問題成為威脅煤礦工人生命的核心問題[2]。而采掘工作面更是礦井水害、頂板、火災(zāi)以及瓦斯等多種災(zāi)害事故的多發(fā)區(qū)，同時也是工作人員聚集區(qū)，因此，也是導(dǎo)致重大生命財產(chǎn)損失的高危區(qū)域[3-7]。隨采地震勘探[8]是利用采掘活動激發(fā)的震動作為震源，探測工作面內(nèi)部或者掘進面前方一定區(qū)域內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造的一種地震勘探技術(shù)，可以擺脫放炮的安全隱患及對正常采掘生產(chǎn)的影響，實現(xiàn)了采掘的同時進行超前探測[9-11]。隨采地震所用震源信號是連續(xù)、非可控的，只有進行連續(xù)、長期監(jiān)測，記錄遠場信號，將其與遠場信號作互相關(guān)，得到清晰的相關(guān)峰值，才能將其轉(zhuǎn)化為脈沖子波，代替炸藥震源進行地震勘探[12]。

因此，研制隨采地震監(jiān)測裝備及控制軟件成為當(dāng)務(wù)之急。本文針對隨采地震監(jiān)測裝備的特點，充分分析其觀測系統(tǒng)和監(jiān)測數(shù)據(jù)的特點，利用數(shù)據(jù)庫和文件系統(tǒng)的優(yōu)點，設(shè)計了軟件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；考慮處理軟件的特點，設(shè)計了與處理軟件之間的接口；最后基于MicrosoftFoundationClasses(簡稱MFC)開發(fā)框架，開發(fā)了數(shù)據(jù)采集軟件，聯(lián)合測試成功后，并在貴州巖腳煤礦進行了3個月的野外采集工作。

1隨采地震觀測系統(tǒng)及其特點

為了能夠獲得工作面內(nèi)部煤層劇烈變化情況、斷層和陷落柱位置與規(guī)模以及應(yīng)力集中區(qū)等信息，目前的隨采地震觀測系統(tǒng)采用復(fù)雜部署模式。如圖1所示，采用H形布局，共72道，其中孔中部署24道，分4個深孔，每個鉆孔內(nèi)部署6道，由一個孔中多級檢波器串承擔(dān)；其余的48道部署于工作面兩側(cè)巷道的錨桿上，圖1中綠色圓點為巷道檢波器。

數(shù)據(jù)采集分站為6通道，整個觀測系統(tǒng)共需12臺分站，數(shù)據(jù)處理時主要使用煤層中的槽波，而槽波的頻率較高，可以達到500Hz，為了采集高質(zhì)量的數(shù)據(jù)，采樣間隔為250μs，這就對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提出了新的要求，不僅僅數(shù)據(jù)道數(shù)多，采樣率較高，而且是長期連續(xù)實時監(jiān)測。

觀測系統(tǒng)隨著工作面的推進而移動，當(dāng)工作面推進到檢波器測點附近時，要依次將檢波器拆卸，避免被埋入采空區(qū)中，當(dāng)工作面推進到距離圖2中黃色深孔檢波器10~20m時，要將全部的黃色測點移動到藍色測點位置，以此類推直到工作面回采結(jié)束。

2隨采地震監(jiān)測數(shù)據(jù)采集軟件設(shè)計

2.1軟件架構(gòu)設(shè)計

針對分站多、數(shù)據(jù)量大、觀測系統(tǒng)多變化、實時性要求高以及需要與數(shù)據(jù)處理分析軟件進行通信的特點，采集軟件利用多線程技術(shù)分別進行數(shù)據(jù)采集和存儲，軟件框架設(shè)計見圖3。

2.2軟件數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計

采集軟件中的數(shù)據(jù)可以分為兩類，一類為數(shù)據(jù)量不大，變化周期較長的數(shù)據(jù)，比如：監(jiān)測分站信息、觀測系統(tǒng)信息等；另一類為數(shù)據(jù)量較大，而且變化周期很短的數(shù)據(jù)，比如：監(jiān)測數(shù)據(jù)。根據(jù)數(shù)據(jù)特點，采集軟件采用數(shù)據(jù)庫與文件系統(tǒng)相結(jié)合的方式保存數(shù)據(jù)，以提高數(shù)據(jù)存儲效率。監(jiān)測數(shù)據(jù)采用文件系統(tǒng)保存，其他數(shù)據(jù)采用數(shù)據(jù)庫方式保存。

a.數(shù)據(jù)庫設(shè)計

數(shù)據(jù)庫主要保存測區(qū)信息、采樣率、每個文件的采樣時長、采集分站信息、傳感器信息、觀測系統(tǒng)以及監(jiān)測數(shù)據(jù)的保存路徑等信息，其E-R模型見圖4。

b.文件結(jié)構(gòu)設(shè)計

監(jiān)測數(shù)據(jù)的輔助信息，如采樣率、觀測系統(tǒng)、道數(shù)等信息全部保存在數(shù)據(jù)庫中的監(jiān)測數(shù)據(jù)表datafile_info中，按照采樣順序?qū)⒚康罃?shù)據(jù)作為一塊寫入文件，塊的順序與道號一致，樣點值采用有符號的浮點型數(shù)據(jù)類型保存，詳見圖5。文件名為第一個樣點的采樣時間，格式為：YYYY-MM-DD_HH_MM-SS，不足兩位數(shù)的補零。

2.3軟件交互接口設(shè)計

本軟件需要分別與井下采集分站和隨采地震數(shù)據(jù)處理軟件進行交互，主要涉及到兩個接口。

a.與采集分站接口

為了便于和井下采集分站通信，采用UDP與TCP協(xié)議相結(jié)合的通信模式，采集軟件的查詢指令通過UDP協(xié)議與采集分站通信，通知指令和數(shù)據(jù)傳輸則采用TCP協(xié)議傳輸，其通信流程見圖6。

b.與數(shù)據(jù)處理軟件接口

為了提高數(shù)據(jù)存儲效率，采集軟件采用數(shù)據(jù)庫與文件系統(tǒng)相結(jié)合的方式存儲監(jiān)測數(shù)據(jù)，大量的監(jiān)測數(shù)據(jù)保存在文件中，但是文件的相關(guān)信息，如：道數(shù)、采集時間、采樣率、觀測系統(tǒng)等信息保存在數(shù)據(jù)庫表datafile_info，與數(shù)據(jù)處理軟件的通信也通過數(shù)據(jù)庫來完成，數(shù)據(jù)記錄表中專門設(shè)計一個字段為數(shù)據(jù)狀態(tài)標(biāo)志，數(shù)據(jù)采集時狀態(tài)為0，采集結(jié)束后為1，數(shù)據(jù)處理軟件不斷查詢該表中數(shù)據(jù)狀態(tài)標(biāo)志為1的記錄，一旦有這樣的記錄，則根據(jù)數(shù)據(jù)庫中的信息讀取監(jiān)測數(shù)據(jù)進行處理，處理結(jié)束后將該標(biāo)志改為2，具體處理流程見圖7。

3隨采地震監(jiān)測數(shù)據(jù)采集軟件實現(xiàn)

3.1開發(fā)環(huán)境

軟件基于VisualStudio的微軟基礎(chǔ)庫類(micro-softfoundationclasses，MFC)開發(fā)框架，采用C++語言編寫，充分利用其圖形用戶界面(graphicaluserinterface，GUI)，大大提高軟件的開發(fā)效率。在功能開發(fā)方面，為了滿足隨采地震監(jiān)測的需要，提供數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)保存功能，采用菜單欄和對話框方式來實現(xiàn)軟件與用戶之間的人機交互。在整個應(yīng)用框架的基礎(chǔ)上進行功能性、界面性的填充。將軟件開發(fā)分成若干部分，有效地提高軟件研發(fā)效率和可讀性，同時也便于后期維護升級。

3.2軟件的實現(xiàn)

為了提高軟件的運行效率，將軟件操作界面、數(shù)據(jù)采集、保存和整理以及設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與恢復(fù)功能分別由單獨的線程來完成。

a.數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)

數(shù)據(jù)庫中最主要的兩張表為傳感器信息表和監(jiān)測數(shù)據(jù)表，傳感器信息表為觀測系統(tǒng)表的基礎(chǔ)，而且隨著工作面的回采傳感器移動后，傳感器的位置信息就會發(fā)生變化，觀測系統(tǒng)隨之變化；監(jiān)測數(shù)據(jù)表是數(shù)據(jù)采集軟件與處理軟件通信的基礎(chǔ)，表中需要包含大數(shù)據(jù)文件路徑、觀測系統(tǒng)、采樣率、采樣時間和時長等重要信息，具體見表1和表2。

傳感器信息表中(表1)以Station_ID、Channel和Modify_Time為聯(lián)合主鍵，這樣表中可以把同一個傳感器在不同時間的坐標(biāo)都保存起來，隨時可以獲取任何時間段的觀測系統(tǒng)。

監(jiān)測數(shù)據(jù)表中(表2)由File_Index為主鍵，該值為根據(jù)時間自動生成一個與時間有關(guān)的數(shù)，確保唯一性，同時將大數(shù)據(jù)文件的相關(guān)數(shù)據(jù)信息全部存入該表中，以方便數(shù)據(jù)處理軟件隨時查詢。

b.軟件操作界面

隨采地震監(jiān)測軟件屬于監(jiān)測類軟件，具有自動化程度高、人工干預(yù)少等特點，因此，需要用戶的操作很少，主要是一些參數(shù)設(shè)置和監(jiān)測分站運行狀態(tài)的顯示：系統(tǒng)中監(jiān)測分站的數(shù)量、每臺分站的傳感器數(shù)量及其工作狀態(tài)。

傳感器參數(shù)設(shè)置功能主要包括傳感器的安裝位置及其坐標(biāo)、所屬監(jiān)測分站號、通道號、測點號等信息的增加、刪除和修改，由修改傳感器的時間為主鍵，即可獲得該時刻的觀測系統(tǒng)。

c.數(shù)據(jù)采集功能

數(shù)據(jù)采集功能主要包括數(shù)據(jù)采集軟件與監(jiān)測分站之間的通信、監(jiān)測分站狀態(tài)查詢與控制、數(shù)據(jù)采集等。為了達到隨時能夠與監(jiān)測分站通信的目的，與監(jiān)測分站的通信通過UDP和TCP協(xié)議兩種方式來實現(xiàn)，其中監(jiān)測分站的信息和狀態(tài)查詢由UDP協(xié)議實現(xiàn)，指令的發(fā)送、參數(shù)設(shè)置和數(shù)據(jù)采集通過TCP協(xié)議實現(xiàn)。TCP協(xié)議中采集軟件為服務(wù)器端，監(jiān)測分站為客戶端，服務(wù)器端采用完成端口技術(shù)來接收多個監(jiān)測分站上傳的數(shù)據(jù)，為了便于數(shù)據(jù)保存，每個通道的數(shù)據(jù)分別存放在獨立的緩存區(qū)中，緩存區(qū)采用循環(huán)數(shù)組的設(shè)計，當(dāng)數(shù)據(jù)寫入緩存區(qū)中后，循環(huán)數(shù)組的數(shù)據(jù)采集下標(biāo)iColDataIndex+1，數(shù)據(jù)采集詳細(xì)流程見圖8。

d.數(shù)據(jù)保存

為了提高數(shù)據(jù)存儲的效率，將數(shù)據(jù)存儲分為數(shù)據(jù)保存和整理兩個步驟，分別由兩個線程執(zhí)行。數(shù)據(jù)保存線程監(jiān)測緩存區(qū)中數(shù)據(jù)采集下標(biāo)iColData-Index與已保存數(shù)據(jù)下標(biāo)iSaveDataIndex之差，當(dāng)該差值達到預(yù)設(shè)值時，從數(shù)據(jù)緩存區(qū)中讀取數(shù)據(jù)并保存成數(shù)據(jù)文件(采用異步模式將每道單獨存儲為一個文件)。數(shù)據(jù)保存完成后，循環(huán)數(shù)組的已保存數(shù)據(jù)下標(biāo)iSaveDataIndex+1，其數(shù)據(jù)保存詳細(xì)流程見圖9。

e.數(shù)據(jù)整理

為方便數(shù)據(jù)處理需要把同一時段的各道檢波器的數(shù)據(jù)保存為一個文件，當(dāng)由于檢波器或者采集分站故障導(dǎo)致數(shù)據(jù)缺失時做填零處理。因而增加一個專門進行數(shù)據(jù)整理的子模塊，由一個單獨的線程來處理，其數(shù)據(jù)整理詳細(xì)流程見圖10。

f.系統(tǒng)自恢復(fù)

井下的供電系統(tǒng)或者網(wǎng)絡(luò)經(jīng)常檢修或者故障，導(dǎo)致隨采地震監(jiān)測設(shè)備出現(xiàn)故障，當(dāng)故障解決后，系統(tǒng)應(yīng)該能夠自動恢復(fù)，但是該系統(tǒng)是由多個監(jiān)測分站組成的，分站之間需要不斷進行時間同步，當(dāng)一臺分站出現(xiàn)故障后，該分站停止采集，其他分站仍然正常采集，當(dāng)該分站故障解決后，要想恢復(fù)采集，必須要把系統(tǒng)中所有的分站進行重啟。圖11所示流程，就是用來檢測網(wǎng)絡(luò)是否出現(xiàn)故障，如果出現(xiàn)故障，則一直檢測，直到故障修復(fù)，然后重新啟動系統(tǒng)。

4隨采地震監(jiān)測數(shù)據(jù)采集軟件聯(lián)調(diào)與測試

4.1運行環(huán)境

數(shù)據(jù)采集軟對運行環(huán)境的要求如下：

操作系統(tǒng)：windows7及其以上；CPU：2.5GHz，4核；內(nèi)存：8GB；硬盤：500GB。

4.2聯(lián)調(diào)與測試

該軟件與井下監(jiān)測分站以及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)在實驗室進行為期1個月的聯(lián)調(diào)測試，聯(lián)調(diào)過程中對采集軟件與監(jiān)測分站和數(shù)據(jù)處理軟件的接口進行了修改和完善，并在野外進行了為期2個月的穩(wěn)定運行后，各項性能指標(biāo)都達到了設(shè)計要求，軟件實時波形界面見圖12所示。最后在貴州巖腳煤礦進行為期3個月全面試運行，無論是采集數(shù)據(jù)還是與數(shù)據(jù)處理軟件的通信都正常工作。

5結(jié)論

a.整個軟件的設(shè)計契合了隨采地震監(jiān)測系統(tǒng)的特點，實現(xiàn)了隨采地震信號的高效采集、完全存儲和與處理軟件的實時通信，軟件具有運行穩(wěn)定、操作便捷、處理高效、便于維護等優(yōu)點。

第4篇：控制軟件設(shè)計論文范文

[論文摘要]電力營銷系統(tǒng)的信息化建設(shè)和應(yīng)用，是電力營銷系統(tǒng)創(chuàng)新發(fā)展的重要支持手段。分析應(yīng)用營銷管理信息系統(tǒng)的現(xiàn)狀，提出營銷管理信息系統(tǒng)設(shè)計建設(shè)應(yīng)該遵循的原則與開發(fā)建設(shè)。

一、應(yīng)用營銷管理信息系統(tǒng)的現(xiàn)狀

影響電力營銷管理信息系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)用的原因主要有以下兩個方面：（1）通道問題是導(dǎo)致各供電營業(yè)所單機獨立運行的主要原因。由于各供電營業(yè)所地理位置分布較廣，在全區(qū)范圍內(nèi)鋪設(shè)光纜到各供電營業(yè)所，成本和維護費用太大，而傳統(tǒng)的電話撥號連接又不能滿足信息系統(tǒng)的帶寬要求。（2）目前計算機的應(yīng)用雖然越來越普及，但在地域上分布非常不均，一般也只是在城市或相對較大的城鎮(zhèn)，而供電營業(yè)所廣泛分布在小城鎮(zhèn)，對計算機的認(rèn)識水平還比較低，特別是當(dāng)機器出現(xiàn)故障時無法及時處理。

隨著全社會通訊網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的飛速發(fā)展，電信、網(wǎng)通、廣電的基礎(chǔ)通訊設(shè)施已經(jīng)相當(dāng)完善，網(wǎng)絡(luò)的連接可以解決由于操作人員應(yīng)用計算機水平低引起的系統(tǒng)維護難的問題。在應(yīng)用工作站安裝遠程控制軟件，通過遠程控制可以維護一些簡單計算機操作的問題。操作員可以運用本地自動更新模塊來自動更新維護；信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫集中存放，這樣系統(tǒng)管理員只需維護數(shù)據(jù)庫就可以了，而操作員只要客戶端網(wǎng)絡(luò)通暢，應(yīng)用系統(tǒng)就沒有問題。

二、系統(tǒng)設(shè)計原則

（一）開放的系統(tǒng)設(shè)計。設(shè)計時，應(yīng)充分考慮到電力企業(yè)資源的統(tǒng)一規(guī)劃，可以與其他相關(guān)的開放的生產(chǎn)管理系統(tǒng)、人力資源系統(tǒng)、財務(wù)系統(tǒng)、辦公系統(tǒng)、設(shè)備管理系統(tǒng)等的無縫連接。

（二）靈活性。不同的供電企業(yè)或同一供電企業(yè)的不同時期，其業(yè)務(wù)處理過程、方式可能有非常大的不同。我們的目標(biāo)就是適應(yīng)電力企業(yè)快速轉(zhuǎn)型需要，根據(jù)企業(yè)的生產(chǎn)、經(jīng)營、銷售情況迅速制定不同的企業(yè)解決方案。

（三）先進的技術(shù)。建議采用當(dāng)前流行的企業(yè)信息系統(tǒng)解決方案設(shè)計與軟件設(shè)計思想，充分利用先進的信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，進行分布式、模塊化的組件開發(fā)，可提供各種專業(yè)接口，為系統(tǒng)問的互聯(lián)和系統(tǒng)的擴展提供強大的技術(shù)支撐。

（四）安全性。通過客戶權(quán)限管理、用戶加密、數(shù)據(jù)備份、分布式應(yīng)用服務(wù)以及系統(tǒng)出錯處理等各種方法來保證系統(tǒng)的數(shù)據(jù)與網(wǎng)絡(luò)安全性。其中用戶權(quán)限設(shè)置應(yīng)將系統(tǒng)用戶的工作權(quán)限定義到具體功能，保證數(shù)據(jù)的訪問與處理安全性。應(yīng)用服務(wù)通過負(fù)載平衡算法保證系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定運行。

三、營銷管理信息系統(tǒng)的開發(fā)建設(shè)

（一）系統(tǒng)功能劃分。根據(jù)營銷系統(tǒng)各項業(yè)務(wù)要求，系統(tǒng)功能可劃分為：用電營銷管理信息系統(tǒng)（包括核心業(yè)務(wù)模塊、管理功能模塊）和與其它系統(tǒng)的接口兩部分，核心業(yè)務(wù)模塊包括業(yè)擴管理、抄表管理、電量電費管理、收費與賬務(wù)管理、計量管理、用電檢查管理、系統(tǒng)維護管理子系統(tǒng)，管理功能模塊是輔助決策等，系統(tǒng)接口包括銀電聯(lián)網(wǎng)、客服系統(tǒng)接口、財務(wù)系統(tǒng)接口、電能計量系統(tǒng)及各類電能采集裝置的接口、OA接口、觸摸屏查詢等。

（二）電力營銷管理信息系統(tǒng)。電力營銷管理信息系統(tǒng)應(yīng)有業(yè)擴報裝、電費計算、檔案管理、物資管理、資料管理等部分，實行數(shù)據(jù)集中管理，各供電營業(yè)所通過廣電網(wǎng)絡(luò)建立廣域網(wǎng)實行數(shù)據(jù)共享。業(yè)擴流程納入計算機管理并加以業(yè)擴監(jiān)控，逐步達到單軌制無紙化流程。利用廣電網(wǎng)絡(luò)作為數(shù)據(jù)庫通道建立供電局與各供電營業(yè)所之間的物理連接，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器放置在供電局大樓信息中心統(tǒng)一管理。數(shù)據(jù)庫采用Oracle，系統(tǒng)開發(fā)工具采用Delphi。由于系統(tǒng)數(shù)據(jù)統(tǒng)一集中管理，保證了系統(tǒng)數(shù)據(jù)的唯一性、合法性、一致性，系統(tǒng)軟件的升級只要將文件寫入相應(yīng)的數(shù)據(jù)表，操作員運行一下本地的自動更新程序即可。

（三）系統(tǒng)功能要求。

1．在數(shù)據(jù)處理能力方面，要求數(shù)據(jù)的存儲和管理性能靈活（包括對歷史數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)儲及處理），保證數(shù)據(jù)的完整性、可追憶性、可恢復(fù)性、可操作性、共享性和安全性，方便查詢及分類統(tǒng)計。2．在報表功能方面，應(yīng)能充分利用數(shù)據(jù)庫信息按要求靈活生成各類統(tǒng)計報表，提供靈活的報表格式。

3．在圖形功能方面，應(yīng)充分利用數(shù)據(jù)庫信息進行動態(tài)分析，能以棒圖、餅圖和條形圖、曲線等示之，并能按A4紙打印；圖形要求美觀、比例恰當(dāng)、布局合理。在統(tǒng)計功能方面，對系統(tǒng)所要求的各類數(shù)據(jù)庫進行一般性統(tǒng)計和按某種需求進行統(tǒng)計；統(tǒng)計可以由用戶自定義；統(tǒng)計結(jié)果可以按自定義的格式用A4紙打印。

4．在保密及授權(quán)方面，應(yīng)具有良好的授權(quán)機制，訪問權(quán)限具有足夠的授權(quán)設(shè)置級別和嚴(yán)密的控制管理。

5．在系統(tǒng)維護方面，要求方便、快捷、可靠、安全。

（四）業(yè)擴報裝。

1．電力客戶服務(wù)中心為新裝增容用電和用電變更一口對外管理部門。

2．低壓客戶（綜合配變供電的客戶）的報裝等相應(yīng)事宜在所屬供電所辦理，各供電所應(yīng)建立相應(yīng)的客戶檔案，并及時向客戶服務(wù)中心備案。

3．10kV及以上客戶的報裝業(yè)務(wù)在電力客戶服務(wù)中心。

4．客戶服務(wù)中心負(fù)責(zé)受理客戶申請、客戶建檔、組織竣工驗收、簽訂供用電合同等，生技科專責(zé)人負(fù)責(zé)現(xiàn)場勘察、確定供電方案等方面的工作，營銷部負(fù)責(zé)計量等方面的工作，實業(yè)總公司負(fù)責(zé)客戶施工等工作，生技科負(fù)責(zé)方案審核。

5．客戶業(yè)擴工程竣工后，由客戶中心組織生技科、營銷部、供電所及實業(yè)總公司等有關(guān)人員，對工程進行驗收，各相關(guān)科室積極配合，接到驗收通知后要按時參加，及時為客戶驗收送電。

6．電力客戶服務(wù)中心全面負(fù)責(zé)對外業(yè)務(wù)服務(wù)，對內(nèi)負(fù)責(zé)有關(guān)業(yè)務(wù)流程的調(diào)度，按時完成各環(huán)節(jié)工作。

（五）電費計算。通過設(shè)立綜合變用戶和公用變用戶這兩種只計量不計費的關(guān)口表用戶，來統(tǒng)計線損。主要功能有：讀數(shù)錄入，電費計算，電價字典維護，電費臺賬生成與打印，電量電費報表匯總，銀行數(shù)據(jù)接口（委托銀行代開發(fā)票、代收費的，按一定格式生成銀行所需數(shù)據(jù)）。

（六）檔案管理。提供模糊查詢功能，輸入相應(yīng)的參數(shù)，能夠在數(shù)據(jù)庫中調(diào)出數(shù)據(jù)，供查詢用戶文件、表計文件、農(nóng)村綜合變、小城鎮(zhèn)公用變、表庫文件等資料。

（七）物資管理。實行進、銷、存操作，對各供電營業(yè)所的物資進行計算機管理，統(tǒng)一編碼，實時統(tǒng)計庫存量，便于物資合理利用。包括：材料編碼、材料進倉、材料核價、材料銷售，材料結(jié)存。

四、結(jié)語

通過對各類業(yè)務(wù)模塊的細(xì)分，滿足供電企業(yè)營銷各級管理群體的需要，既減輕了軟件維護的工作量，又方便了各供電營業(yè)所相互之間的應(yīng)用交流，滿足數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)統(tǒng)一、編碼統(tǒng)一、運行模式統(tǒng)一的設(shè)計目標(biāo)。全面提高供電企業(yè)的管理水平、工作效率、服務(wù)質(zhì)量和決策水平，促進電力營銷管理的現(xiàn)代化。

參考文獻：

第5篇：控制軟件設(shè)計論文范文

關(guān)鍵詞：ZigBee；PLC；GPRS；豬舍；無線監(jiān)控系統(tǒng)

中圖分類號：TU264.3 文獻標(biāo)識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20151032019

引 言

為了提高畜牧業(yè)的生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，合理利用資源，將現(xiàn)代化的電子，通信，計算機和自動控制等技術(shù)應(yīng)用于畜牧業(yè)生產(chǎn)中是現(xiàn)代畜牧業(yè)發(fā)展的必然趨勢[1]。本文采用分散測量控制加集中管理，也就是以微處理器為核心的計算機集散監(jiān)控模式。具體來說，這一模式就是以PLC可編程邏輯器件、ZigBee模塊和傳感器件等作為下位機，實現(xiàn)生豬養(yǎng)殖環(huán)境數(shù)據(jù)的監(jiān)測； 同時再以工業(yè)控制計算機作為實施的現(xiàn)場監(jiān)控上位機，并通過GPRS無線遠傳等方式與下位機實現(xiàn)其連接。上述監(jiān)控方式解決了由于豬舍養(yǎng)殖環(huán)境的復(fù)雜性帶來的布線困難，并且線路容易遭到破壞或腐蝕老化，監(jiān)測系統(tǒng)的可靠性差，運營成本高； 監(jiān)控區(qū)域有限，多數(shù)不具備網(wǎng)絡(luò)功能，難以實現(xiàn)遠程監(jiān)控等問題 [2]。對大型豬舍的生產(chǎn)需求具有重要意義，本設(shè)計已投入實際使用，并且也取得了良好效果。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計

該系統(tǒng)是根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)的分層體系思想和數(shù)據(jù)傳輸特性，將豬舍環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)劃分成5個層面，系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖如圖2-1所示。在傳感層，傳感器的布置和環(huán)境調(diào)控以單棟豬舍為一個獨立監(jiān)控區(qū)域。同一豬舍內(nèi)飼養(yǎng)的通常都是同一類型的豬，且他們對環(huán)境的要求基本相同。不同類型的傳感器通過有線或無線的方式組成監(jiān)控網(wǎng)絡(luò) [3]。在近距離傳輸層，也就是ZigBee拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)層。不同編號地址的采集節(jié)點通過事先確定好的測量點將該點的溫度、濕度、光照、氣體等傳感器采集到的數(shù)據(jù)傳遞給ZigBee協(xié)調(diào)節(jié)點。在控制層，PLC主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的傳遞和對上位機發(fā)出的報文的處理來實現(xiàn)整個系統(tǒng)的控制部分。在遠距離傳輸層，數(shù)據(jù)通過485物理接口與GPRS-DTU連接，通過SIM卡以走流量的方式將數(shù)據(jù)上傳到上位機。在應(yīng)用層，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的管理和應(yīng)用。使用組態(tài)軟件做監(jiān)測界面，使用數(shù)據(jù)庫技術(shù)管理采集到的數(shù)據(jù)，搭建數(shù)學(xué)模型調(diào)控豬舍環(huán)境，控制方法通過軟件編程實現(xiàn)。模型根據(jù)環(huán)境信息的輸入產(chǎn)出對應(yīng)的控制輸出，控制系統(tǒng)設(shè)備的運行，調(diào)節(jié)豬舍環(huán)境。

2 監(jiān)測系統(tǒng)硬件總體結(jié)構(gòu)

硬件系統(tǒng)是整個生豬養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的物理基礎(chǔ)，以此為平臺，可使得硬件系統(tǒng)在支撐生豬養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測的功能要求得以滿足的同時，還需要將系統(tǒng)的精確度、無線傳感網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離以及傳輸速度等重要指標(biāo)實現(xiàn)無損、高效的傳輸。本文即是將圖1所示的系統(tǒng)總體方案設(shè)計中的感知層、傳輸層、控制層的無線傳感網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)設(shè)備和環(huán)境監(jiān)控設(shè)備劃歸入硬件系統(tǒng)中，這4層設(shè)備的作用主要是負(fù)責(zé)生豬養(yǎng)殖環(huán)境參數(shù)的監(jiān)測、數(shù)據(jù)的傳輸、以及對執(zhí)行機構(gòu)的控制。硬件總體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2.1 環(huán)境監(jiān)測感知設(shè)備

豬舍環(huán)境條件惡劣，粉塵多，相對濕度較高、硫化氫氣等惡臭氣體具有一定的腐燭性，傳感器安裝不當(dāng)，還有可能被動物破塊。因此豬舍環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)傳感器的選擇除了要考慮量程、精度、價格和接口等幾個常見的指標(biāo)外，還要結(jié)合豬舍環(huán)境的特點，綜合考慮傳感器在相應(yīng)環(huán)境條件下的耐久性和可靠性[3]。下面就幾種不同類型傳感器的選擇作簡要介紹。

溫濕度傳感器選擇SHT11，屬于Sensirion溫濕度傳感器家族中的貼片封裝系列[4]。傳感器將傳感元件和信號處理電路集成在一塊微型電路板上，輸出完全標(biāo)定的數(shù)字信號。該傳感器響應(yīng)迅速、抗干擾能力強、性價比高，具有較高的可靠性和長期的穩(wěn)定性。

光照傳感器選擇光敏元件為ON9658光敏管，是一個光電集成傳感器[3]。典型入射波長為520nm，內(nèi)置雙敏感元件接收器，可見光范圍內(nèi)高度敏感，輸出電流隨照度呈線性變化。

二氧化碳傳感器選擇的是藍月科技制造的B-530[5]。用的是紅外NIRD檢測原理，量程范圍為0～5000ppm，精度/分辨率為10ppm，使用壽命可達10a以上。

氨氣傳感器選擇的是美國RAE Systems公司制造的4NH3-100傳感器[6]。量程范圍為0～100ppm，分辨率為0.5 ppm，響應(yīng)時間小于10min，靈敏度高，穩(wěn)定性可靠。

2.2 無線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備

本文中對無線數(shù)據(jù)的傳輸主要采用了2種方式。近距離傳輸采用ZigBee拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，遠距離的傳輸采用GPRS上傳服務(wù)器。為此系統(tǒng)則具有免布線、運營維護簡單的特點，并且特別需要一提的就是，還非常適合于對老舊生豬養(yǎng)殖場所實現(xiàn)二次改造[2]。

ZigBee技術(shù)是一種短距離、低功耗的無線通信技術(shù)。這一名稱（又稱紫蜂協(xié)議）來源于蜜蜂的八字舞，由于蜜蜂（bee）是靠飛翔和“嗡嗡”（zig）地抖動翅膀的“舞蹈”來與同伴傳遞花粉所在方位信息，也就是說蜜蜂依靠這樣的方式構(gòu)成了群體中的通信網(wǎng)絡(luò)。其特點是近距離、低復(fù)雜度、自組織、低功耗、低數(shù)據(jù)速率。主要適合用于自動控制和遠程控制領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備。簡而言之，ZigBee就是一種便宜的，低功耗的近距離無線組網(wǎng)通訊技術(shù)。ZigBee是一種低速短距離傳輸?shù)臒o線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。ZigBee協(xié)議從下到上分別為物理層（PHY）、媒體訪問控制層（MAC）、傳輸層（TL）、網(wǎng)絡(luò)層（NWK）、應(yīng)用層（APL）等。其中物理層和媒體訪問控制層遵循IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定[7]。

近地端數(shù)據(jù)傳輸過程選擇的ZigBee模塊是深圳隔壁科技生產(chǎn)的GB-SMA-10系列的無線傳輸模塊。它的特點是底板結(jié)構(gòu)清晰、擴展通道數(shù)量較多、網(wǎng)絡(luò)自組織、數(shù)據(jù)傳輸透明、簡單易用。

GPRS （General Packet Radio Service） 通用分組無線業(yè)務(wù)，是一種基于包的無線通訊服務(wù)。它將使得通訊速率從56一直上升到114Kbps，并且支持計算機和移動用戶的持續(xù)連接。較高的數(shù)據(jù)吞吐能力使得可以使用手持設(shè)備和筆記本電腦電腦進行電視會議和多媒體頁面以及類似的應(yīng)用。GPRS是基于Global System for Mobile（GSM），并且能完成現(xiàn)有的一些服務(wù)，例如：蜂窩電話電路交換（circuit-switched）連接和短消息服務(wù)（SMS）。本文即是根據(jù)GPRS與移動客戶端的連接將采集的幾種參數(shù)通過資費流量的方式傳送到遠程數(shù)據(jù)庫。

遠程數(shù)據(jù)傳輸過程選擇的GPRS模塊是北京天同誠業(yè)科技有限公司生產(chǎn)的無線通信模塊COMWAY WG-8010，該模塊具有性能可靠、使用簡單、兼容性好等特點。

2.3 系統(tǒng)控制執(zhí)行設(shè)備

PLC（Programmable Logic Controller）可編程邏輯控制器，一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算，順序控制，定時，計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。是工業(yè)控制的核心部分。將邏輯控制設(shè)備應(yīng)用于本系統(tǒng)中，主要是從它的高可靠性、抗干擾能力強、功能強大、靈活，易學(xué)易用、體積小、重量輕、以及因近幾年技術(shù)的更新?lián)Q代使得一些低端PLC的價格比較低廉的特點出發(fā)。實現(xiàn)了畜牧業(yè)生產(chǎn)與工業(yè)控制的一次完美結(jié)合。

該系統(tǒng)通過詳細(xì)分析工藝過程的特點和控制要求。從以下幾個方面對PLC進行選型：估算輸入輸出點數(shù)、所需存儲器容量、確定PLC的功能、外部設(shè)備特性，較高性價比。最后選擇了S7-200CN系列的CPU 226 CN。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

系統(tǒng)軟件設(shè)計主要包括ZigBee組網(wǎng)的程序設(shè)計、PLC邏輯控制梯形圖的設(shè)計、GPRS驅(qū)動程序的設(shè)計及上位機監(jiān)測軟件設(shè)計。

3.1 ZigBee組網(wǎng)的程序設(shè)計

3.1.1 模塊的組網(wǎng)方式

每個模塊都有其自己的組網(wǎng)方式，有如下幾種：廣播、組播、點播。本設(shè)計主要以廣播為主。一般在一個ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的n個 CC2530 模塊，有一個協(xié)調(diào)器（也就是俗話說的 zigbee 總節(jié)點），和 n 個終端模塊（俗話說的就是子節(jié)點）。而協(xié)調(diào)器一般被設(shè)置為廣播，就是協(xié)調(diào)器可以向其他 n 個所有終端模塊發(fā)送數(shù)據(jù)。進一步解釋就是協(xié)調(diào)器廣播數(shù)據(jù)，其他 n 個終端都可以收到數(shù)據(jù)，并處理數(shù)據(jù)。而終端一般被設(shè)置為向協(xié)調(diào)器單播，就是所有的 n 個終端，都向協(xié)調(diào)器發(fā)送數(shù)據(jù)。協(xié)調(diào)器，終端組好網(wǎng)了，那下面就是如何發(fā)數(shù)據(jù)和接受數(shù)據(jù)了。

3.1.2 如何發(fā)送數(shù)據(jù)

在 EnddeviceEB.c 中我們調(diào)用了無線發(fā)送數(shù)據(jù)函數(shù) AF 函數(shù)。部分程序如下：

AF_DataRequest（ &GenericApp_DstAddr， &GenericApp_epDesc，

GENERICAPP_wenshidu_CLUSTERID，

5，//這個參數(shù)為發(fā)送數(shù)據(jù)的長度

strTemp， //這個參數(shù)為發(fā)送數(shù)據(jù)的內(nèi)容

&GenericApp_TransID，

AF_DISCV_ROUTE，

AF_DEFAULT_RADIUS ） ；

3.1.3 如何接受數(shù)據(jù)并處理

協(xié)調(diào)器收到終端發(fā)送來的數(shù)據(jù)后，對數(shù)據(jù)進行處理。部分程序如下：

static void GenericApp_MessageMSGCB（ afIncomingMSGPacket_t *pkt ）

{

unsigned char str_uart[5]；

switch （ pkt->clusterId ）

{

case GenericApp_wendu_CLUSTERID：

str_uart[0] = 'w'；

osal_memcpy（&str_uart [1]，pkt->cmd.Data，3）；

HalUARTWrite（0， str_uart， 4）；

HalUARTWrite（0， "＼n"， 1）；

break；

}

}

3.2 PLC邏輯控制梯形圖的設(shè)計

本文中PLC的作用是與主協(xié)調(diào)器進行通訊，將數(shù)據(jù)傳送到PLC的存儲映射區(qū)，最后通過RS485傳送至上位機進行監(jiān)控，同時命令也可以通過上位機回傳給PLC并對其執(zhí)行機構(gòu)進行控制。由于梯形圖與功能碼在邏輯編程中的含義相同，此處將控制部分梯形圖轉(zhuǎn)化為功能碼，程序如下：

3.3 GPRS驅(qū)動程序的設(shè)計

智能DTU內(nèi)嵌了TCP/IP協(xié)議，提供了RS232/485接口，可以廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集，工業(yè)監(jiān)控，遠程遙測等領(lǐng)域。因此對GPRS的驅(qū)動程序進行簡單的編寫就可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。GPRS通訊程序流程圖如圖3所示。

3.4 上位機監(jiān)測軟件設(shè)計

上位機系統(tǒng)管理軟件，是必備的用于生產(chǎn)操作和監(jiān)視的控制軟件包，是整個控制系統(tǒng)的重要組成部分。文中應(yīng)用了亞控科技的組態(tài)王kingview6.53，集成了對亞控科技自主研發(fā)的工業(yè)實時數(shù)據(jù)庫（KingHistorian）的支持[8]。且具有適應(yīng)性強、開放性好、易于擴展、經(jīng)濟、開發(fā)周期短等優(yōu)點。其主要功能為：對邏輯控制器PLC各控制站的狀態(tài)信號進行監(jiān)控：利用直觀的動態(tài)畫面來模擬控制對象的工作狀態(tài)：可以通過計算機控制被控對象的啟、停等工作狀態(tài)，并可進行參數(shù)設(shè)置：可以進行各工作參數(shù)（溫度、濕度、光照強度、二氧化碳濃度等）的趨勢曲線圖顯示或累計值顯示及報表打印功能；可以進行操作歸檔，以保證操作的安全性；可進行故障報警與顯示；參數(shù)的修改。實現(xiàn)操作人員對生產(chǎn)過的人工干預(yù)，如修改給定值、控制參數(shù)和報警限等。

4 結(jié)束語

基于ZigBee/GPRS技術(shù)以可編程邏輯控制器PLC為核心的生豬養(yǎng)殖遠程實時監(jiān)控系統(tǒng)，是可以實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)采集、遠程監(jiān)控相結(jié)合的多參數(shù)環(huán)境監(jiān)控的系統(tǒng)方案。該系統(tǒng)不僅為畜牧業(yè)生產(chǎn)與工業(yè)控制的結(jié)合開辟了新的思路，而且還非常適合于對老舊生豬養(yǎng)殖場所實現(xiàn)改造升級，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。

參考文獻

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第6篇：控制軟件設(shè)計論文范文

關(guān)鍵詞：電子節(jié)氣門 控制系統(tǒng) C8051F020 農(nóng)用拖拉機

中圖分類號：U463.6 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）05（c）-0109-03

傳統(tǒng)的節(jié)氣門采用機械控制方式，加速踏板與節(jié)氣門之間采用拉索或拉桿連接，駕駛員通過加速踏板控制節(jié)氣門的開度。這種方式能夠較好地實現(xiàn)按駕駛員的駕駛意圖控制發(fā)動機的工作狀態(tài)，但是發(fā)動機的運行狀態(tài)與拖拉機的實際情況之間很難得到最佳匹配。

電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)通過微處理器、傳感器以及各類驅(qū)動裝置實現(xiàn)節(jié)氣門與加速踏板之間的無機械連接，這種連接方式兼顧駕駛員的加速意圖、發(fā)動機的運行狀態(tài)、拖拉機的工作情況，對節(jié)氣門的開度進行智能控制，保證發(fā)動機工作在最佳的狀態(tài)，能提高拖拉機的安全性、動力性和舒適性。

盡管電子節(jié)氣門有諸多優(yōu)點，但目前還只是用在家用轎車上，在農(nóng)用拖拉機上的應(yīng)用還比較少見。隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的不斷推進，對農(nóng)用拖拉機的駕駛舒適度、性能的要求會越來越高，將先進的電子節(jié)氣門控制技術(shù)引入拖拉機產(chǎn)品成為必然。本文設(shè)計了一種基于C8051F020的電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)。

1 電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)組成

1.1 電子節(jié)氣門體

電子節(jié)氣門主要包括驅(qū)動電機、閥片、節(jié)氣門位置傳感器復(fù)位彈簧以及齒輪機構(gòu)等。通常用于電子節(jié)氣門的是永磁有刷直流電機，電機轉(zhuǎn)軸與節(jié)氣門轉(zhuǎn)軸之間的傳動比為2∶1。圖1和圖2顯示了電子節(jié)氣門的實物圖和機構(gòu)示意圖。

由圖可知，在電子節(jié)氣門中，節(jié)氣門和駕駛踏板之間不再使用機械部件進行連接，駕駛踏板只是用來檢測駕駛員的駕駛意圖，節(jié)氣門的控制過程則完全由控制系統(tǒng)實現(xiàn)?？刂葡到y(tǒng)首先根據(jù)加速踏板的信號對駕駛員的駕駛意圖進行分析，從而得出合適的控制策略，對節(jié)氣門的開度進行調(diào)整。

1.2 電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)

由上述分析可知，電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)的作用就是根據(jù)駕駛踏板的角度對節(jié)氣門的開度進行控制，屬于一類單輸入單輸出的控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。

當(dāng)駕駛員操作加速踏板時，加速踏板位置傳感器輸出節(jié)氣門開度信號，以此信號作為控制系統(tǒng)的參考信號?？刂葡到y(tǒng)將此參考信號通過CAN總線送給整車控制單元，由整車控制單元綜合分析駕駛員的駕駛意圖、發(fā)動機運行情況、汽車的運行情況，采用一定的控制策略，計算出合理的節(jié)氣門開度，再通過CAN總線返回給電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)。最后又控制單元將期望值與當(dāng)前實際的開度反饋值進行對比分析，根據(jù)預(yù)定的控制策略對電機的轉(zhuǎn)動角度進行調(diào)整，實現(xiàn)節(jié)氣門開度的跟隨。

1.3 驅(qū)動控制單元組成及工作原理

在電子節(jié)氣門中，節(jié)氣門的期望開度除了與加速踏板的位置有關(guān)，還與車輛行駛工況等有關(guān)，因此期望開度的計算一般由整車控制單元綜合考慮各種信息后通過一定的控制策略給出，并通過CAN總線送給電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)。本文主要研究驅(qū)動控制單元的電路設(shè)計以及控制策略的實現(xiàn)。

圖4所示是驅(qū)動控制單元的結(jié)構(gòu)框圖。直流電機的電流方向發(fā)生變化，便可對節(jié)氣門開度增加、減小進行切換；直流電機通電時間不同，電機轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)角也會有變化，通過這種方法便可控制節(jié)氣門開度的大小。節(jié)氣門位置傳感器的輸出電壓隨節(jié)氣門的位置變化而改變，可以用作驅(qū)動控制單元的反饋信號。

2 硬件系統(tǒng)設(shè)計

2.1 節(jié)氣門位置測量電路設(shè)計

圖5分別顯示了電子節(jié)氣門的電路原理圖以及引腳位置圖，共有6個引腳，其中4個是節(jié)氣門位置傳感器的信號線和電源線，2個是電機的電源線。

設(shè)計的電路如圖6所示。由于系統(tǒng)所用電源為+5V，C8051F020自帶AD的輸入電壓范圍為0～2.5V，因此先設(shè)計一電壓跟隨電路，實現(xiàn)阻抗轉(zhuǎn)換，再利用0.1%高精度電阻實現(xiàn)分壓，將0～5V信號電壓衰減為0～2.5V。

2.2 電機驅(qū)動電路設(shè)計

在拖拉機行駛過程中，不可避免的需要增加、減小節(jié)氣門的開度，因此電子節(jié)氣門中的直流電機需要有正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)兩種工作狀態(tài)。為了實現(xiàn)這一功能，需要采用H橋電路實現(xiàn)PWM驅(qū)動，圖7顯示了H橋的工作原理。

圖7中，Q1和Q4構(gòu)成一對開關(guān)，Q2和Q3構(gòu)成一對開關(guān)。同一對開關(guān)必須同時導(dǎo)通、同時切斷，不同對的開關(guān)不能同時導(dǎo)通。當(dāng)Q1和Q4導(dǎo)通時，電流沿著圖7中的A方向流過電機，電機正轉(zhuǎn)，當(dāng)Q2和Q3導(dǎo)通時，電流沿著圖7中B方向流過電機，電機反轉(zhuǎn)。

本研究采用MC33886專用芯片設(shè)計H橋驅(qū)動電路，具體電路如圖8所示。OUT1引腳上的輸出電壓有IN1引腳上輸入端PWM信號決定，由于IN2接地，輸出引腳OUT2上的電壓始終為0。OUT1和OUT2之間的壓差受IN1控制，控制器只需要改變IN1引腳上PWM信號的占空比就可以調(diào)整電機轉(zhuǎn)速。

3 節(jié)氣門驅(qū)動控制單元軟件設(shè)計

3.1 系統(tǒng)主程序流程圖

實時控制軟件由3部分組成：節(jié)氣門電機驅(qū)動子程序、節(jié)氣門位置信號采集子程序以及PID控制子程序。程序流程圖如圖9所示。

3.2 PID控制算法

本研究中采用PID算法實現(xiàn)電子節(jié)氣門的控制，設(shè)為抽樣序號，為抽樣周期，離散化PID算法的控制輸出為：

（1）

式（1）中，為時刻的控制器輸出，是時刻設(shè)定值與反饋值之間的誤差，、、分別為控制器的比例、積分、微分系數(shù)。PID控制中，、、三個系數(shù)非常重要，較大的可以增加系統(tǒng)的相應(yīng)速度，減少系統(tǒng)靜態(tài)誤差，但是如果取值過大，系統(tǒng)容易出現(xiàn)較大超調(diào)，甚至出現(xiàn)震蕩等現(xiàn)象。越大，系統(tǒng)的超調(diào)量越小，系統(tǒng)更加穩(wěn)定，但是消除系統(tǒng)靜態(tài)誤差的速度會降低。增加會加快系統(tǒng)響應(yīng)速度，但抗干擾能力會受到影響。

4 實驗測試

進行了兩組波形信號跟隨實驗和兩組階躍信號跟隨實驗，以驗證設(shè)計的拖拉機電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)的性能。

圖10和圖11先是了階躍信號跟隨實驗的實驗結(jié)果。電子節(jié)氣門的開度從5%增加到95%，需要8個控制周期，系統(tǒng)的穩(wěn)定時間需要160 ms。當(dāng)目標(biāo)開度設(shè)定在95%，設(shè)計的電子節(jié)氣門實際開度在94.5%～95.5%之間波動，穩(wěn)態(tài)誤差大約為1%。電子節(jié)氣門的開度從95%降低到5%時，需要10個控制周期，系統(tǒng)的穩(wěn)定時間需要200 ms，從圖11中可以看出，穩(wěn)態(tài)誤差也較?。?/p>

圖12和圖13分別顯示了正弦波和三角波的跟蹤實驗結(jié)果。從圖中可以看出，設(shè)計的電子節(jié)氣門實際輸出與設(shè)定的期望曲線之間有較好的重合度，誤差較小，說明實際的節(jié)氣門開度輸出能較好第跟隨設(shè)定的開度曲線。

5 結(jié)論

針對農(nóng)用拖拉機的具體應(yīng)用，采用單片機設(shè)計了一種電子節(jié)氣門的控制系統(tǒng)，給出了詳細(xì)的軟硬件設(shè)計方案，并進行了4組實驗。實驗結(jié)果表明，設(shè)計的電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)具有較快的相應(yīng)速度、較低的系統(tǒng)誤差，能滿足農(nóng)用拖拉機的實際需求。

參考文獻

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第7篇：控制軟件設(shè)計論文范文

關(guān)鍵詞：PLC 氣密性 壓差檢測 溫度補償 自動化

中圖分類號:TP241 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416(2012)02-0021-02

工業(yè)生產(chǎn)中，氣密性的檢測是衡量產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)之一，然而目前國內(nèi)企業(yè)對氣密性的檢測依然是采用的水泡法，這種方法既落后，又耗費財力物力，還不能檢測到目測無法完成的定量，從而直接影響了產(chǎn)品的性能。近年來，隨著工業(yè)自動化技術(shù)的進步，越來越的場合需要現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的進入。而控制技術(shù)、信息處理技術(shù)和傳感器的迅速發(fā)展，使得氣密檢測理論以及測試方法都有了很大的改善提高，目前自動定量檢測成了氣密性檢測的基本發(fā)展方式。

在國內(nèi)工業(yè)領(lǐng)域還沒有放棄傳統(tǒng)的水泡法或者肥皂泡法，并且多數(shù)研究所機構(gòu)也沒有研制出技術(shù)先進又節(jié)省工時的檢測方法；在國外也只有少數(shù)幾個科技發(fā)達的國家擁有相關(guān)的技術(shù)及儀器，但價格昂貴。為改變這一現(xiàn)狀，根據(jù)國內(nèi)外工業(yè)環(huán)境中對氣密性檢測的技術(shù)要求，以及現(xiàn)有的氣密性檢測裝置，本文主要采用PLC控制系統(tǒng)，利用差壓傳感器，設(shè)計了一套具有溫度補償功能的高效率高性能的氣密性檢測裝置。檢測精度高，快捷方便，具有很好的市場應(yīng)用前景。

1、差壓泄漏檢測

根據(jù)熱力學(xué)定理，在一個密封容器內(nèi)的理想氣體，同等條件下，氣體溫度變化相同的情況下，壓力和體積的積是常數(shù)。根據(jù)此定理，利用體積變化，壓力變化的差壓方式進行氣密性檢測。差壓方式檢測原理：在相同的環(huán)境條件下，采用精密對稱的儀器，其中一個為理想條件下的無泄漏的對比工件，另一個為要進行氣密性檢測的產(chǎn)品工件，在檢測階段，利用差壓傳感器采集差壓數(shù)據(jù)，利用上位機開發(fā)的系統(tǒng)軟件，進行數(shù)據(jù)分析，從而判斷其泄漏量[1]。差壓檢測氣路原理圖如圖1所示。

根據(jù)理想氣體狀態(tài)平衡方程和熱力學(xué)原理，可以推斷出泄漏率和壓力差之間的關(guān)系方程公式[2]：

Q=P×Ve/Patm×t m （1）

其中：Q為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的泄漏率，P為單位時間內(nèi)產(chǎn)品因泄露產(chǎn)生的壓差，Ve為產(chǎn)品的有效容積，Patm為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，tm為測試時間。

2、系統(tǒng)溫度補償

根據(jù)熱力學(xué)方程和氣體狀態(tài)平衡方程，差壓測量原理是建立在等溫過程的基礎(chǔ)上的，參數(shù)對模型對溫度有極其敏感的效應(yīng)。在實際測量過程中，溫度的起伏變化對檢漏儀的測試精度起著至關(guān)重要的作用，它不但關(guān)系到測試過程的每一個節(jié)點，而且對不同的檢測對象也有不同的影響，因此引入溫度參數(shù)補償修正可以有效的改善測量結(jié)果，對系統(tǒng)測量精度起到至關(guān)重要的作用。在產(chǎn)品檢測的實驗周期內(nèi)，壓力、溫度及時間的相互關(guān)系如圖2所示。

在氣密檢測過程中，被測件和標(biāo)準(zhǔn)件由于在材料、容積等方面的差別，從而溫度的變化也不同，并引起二者的壓力變化差不同，形成壓差，如果將被測工件的氣密性檢測中的溫度影響轉(zhuǎn)化為“溫度等效泄露”，從實際測試結(jié)果中減去。而溫度引起的壓差變化可有公式（2）表示：

Pt=P0×(T/T0) （2）

其中：P0為標(biāo)準(zhǔn)件和被測件的初始平衡壓力，T為標(biāo)準(zhǔn)件和被測件的最終溫度差，T0為標(biāo)準(zhǔn)件和被測件的初始溫度。因此，通過公式（2）可以計算出氣密檢測的溫度補償公式為：

P=Pt×T0/TSt-P0×T/TSt （3）

3、系統(tǒng)組成及硬件設(shè)計

氣密性檢測系統(tǒng)主要：信號采集系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、HMI系統(tǒng)和電源系統(tǒng)等幾部分組成。其中信號采集系統(tǒng)主要采用羅克韋爾的差壓傳感器檢測被測件的壓力變化；PLC控制系統(tǒng)是氣密性檢測系統(tǒng)的核心，主要通過采集的數(shù)據(jù)進行分析，控制電磁閥、調(diào)節(jié)閥等進行相應(yīng)的動作操作，實現(xiàn)系統(tǒng)的自動檢測；氣路系統(tǒng)設(shè)計了2路或者4路的多路測量系統(tǒng)，通過電磁閥、調(diào)節(jié)閥、過濾閥和壓力傳感器等，實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)件和被測件之間的氣路循環(huán)；電氣系統(tǒng)主要有指示燈、鑰匙開關(guān)、USB接口、執(zhí)行元件（電磁閥、調(diào)節(jié)閥、氣動閥、氣泵等）等輔助電路組成，按照系統(tǒng)工藝的要求，根據(jù)PLC應(yīng)用控制程序的設(shè)計，實現(xiàn)系統(tǒng)的電氣應(yīng)用功能；HMI系統(tǒng)通過6寸的觸摸屏實現(xiàn)參數(shù)設(shè)置、權(quán)限登陸、曲線顯示、報表打印等功能；電源系統(tǒng)主要有220VAC、24VDC、±5VDC規(guī)格組成[3]、[4]。

另外在氣密檢測裝置中還要提供動力源，這里主要由驅(qū)動氣源、增壓氣源和氣泵組成，主要用于提供氣動控制和工作壓力氣體[5]。

4、PLC控制軟件設(shè)計

系統(tǒng)圖案件系統(tǒng)主要采用模塊化的思想，先設(shè)計主程序結(jié)構(gòu)，主要包括壓力以及溫度信號檢測處理程序，液晶顯示，參數(shù)輸入修改等各個功能模塊的子程序，從而便于程序的編寫、測試、修改和維護。主程序主要實現(xiàn)對各個模塊子程序調(diào)用，是一個順序執(zhí)行的無限循環(huán)的程序。在接通電源開始工作時，PLC實現(xiàn)上電初始化階段，包括硬件初始化，I/O模塊配置初始化，停電保持范圍設(shè)定，系統(tǒng)通信參數(shù)配置及其他初始化處理[6]。然后依次進入掃描過程以及出錯處理等級段。在此階段，PLC完成氣密檢測儀的自動循環(huán)檢測。其檢測過程大致可分為四個部分：充氣階段、平衡階段、測量階段以及排期階段。在每個階段都有各自特定的掃描運行時間，以便完成其正確測量，得出正確的結(jié)果。其主程序流程圖如圖3所示。

充氣階段:系統(tǒng)收到準(zhǔn)備好啟動信號后，發(fā)出控制信號，使充氣閥打開，排氣閥關(guān)閉，同時向產(chǎn)品工件和標(biāo)準(zhǔn)工件充氣，并充氣到指定的壓力。直到壓力達到規(guī)定壓力，PLC控制器發(fā)出信號使充氣閥關(guān)閉，充氣階段結(jié)束。

平衡階段:在平衡階段，充氣閥和排氣閥均關(guān)閉。由于容器內(nèi)溫度和外界溫度不平衡，從而進行熱交換，PLC給其提供足夠的時間使其進行，以達到平穩(wěn)狀態(tài)。此階段結(jié)束后，產(chǎn)品工件和標(biāo)準(zhǔn)工件內(nèi)部壓力相等，PLC將整個檢測系統(tǒng)的壓力、溫度值保存起來，以作為氣體泄漏后的壓力參考值。

測量階段:在平衡階段結(jié)束后的一段時間內(nèi)，PLC控制器可以去檢測其他工件的氣密性，直到該檢測有足夠的時間泄漏氣體，達到新的平衡狀態(tài)。在測量階段，各個閥門均和平衡階段的閥門狀態(tài)相同，如果有氣體泄漏，其內(nèi)部壓力減小，產(chǎn)生的壓差可由壓差傳感器測得，并傳送至PLC控制器，從而做出正確的分析。

排期階段:在所有工序完成后，充氣閥處于閉合狀態(tài)，排氣閥打開，把標(biāo)準(zhǔn)工件和產(chǎn)品工件中的氣體全部排入大氣，所有閥門回到初始狀態(tài)。為下一次工件氣密性檢測做好準(zhǔn)備。

5、檢測數(shù)據(jù)分析

根據(jù)工業(yè)系統(tǒng)的實際應(yīng)用環(huán)境，模擬實驗采用泄漏率為100kPa，5.16mL/min的標(biāo)定漏孔作為泄漏空，使用容積為100mL的密封容器作為被測件和標(biāo)準(zhǔn)件，檢測壓力為100kPa，允許偏差為1kPa，平衡容積為100mL，被測容積為120mL。經(jīng)過差壓傳感器信號采集，得到一組差壓數(shù)據(jù)[7]。

采用溫度補償算法，依據(jù)泄漏率計算公式，對所測數(shù)據(jù)分析?？傻茫篞=4.306mL/min，絕對誤差=5.16―4.306=0.854（mL/min），相對誤差σ=0.854/5.16×100%=16.55%；考慮溫度影響時，Q=5.1566mL/min，絕對誤差=5.16―5.1566=0.0034（mL/min），相對誤差σ=0.0034/5.16×100%=0.066%。

從以上數(shù)據(jù)可以看出，5.16mL標(biāo)準(zhǔn)值的相對誤差和絕對誤差已經(jīng)小的多，經(jīng)過溫度補償之后的檢測結(jié)果，更加接近于真實值。

6、結(jié)語

氣密封性能檢測裝備的設(shè)計，為工業(yè)產(chǎn)品的氣密性檢測提供了可靠地設(shè)備。采用優(yōu)化設(shè)計后的PLC控制的檢測設(shè)備，使的精度更加準(zhǔn)確、自動化程度更高、性能更加穩(wěn)定。在控制算法中植入了溫度修正補償算法，從而避免了由于溫度影響造成的檢測結(jié)果是真的誤差。經(jīng)實際測量，系統(tǒng)檢測結(jié)果的重復(fù)性和精度都要遠遠優(yōu)于同類氣密性檢測儀。該產(chǎn)品對企業(yè)提高生產(chǎn)效率、減輕工作強度、提高產(chǎn)品質(zhì)量以及降低企業(yè)成本有著重要的意義。

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