自动控制类论文汇总十篇

序论：好文章的创作是一个不断探索和完善的过程，我们为您推荐十篇自动控制类论文范例，希望它们能助您一臂之力，提升您的阅读品质，带来更深刻的阅读感受。

篇（1）

 

0引言

天然气作为一种新的清洁能源，对我国调整能源结构、改善环境污染、方便人民生活、节约能源和减少环境污染等方面发挥了很好的作用。然而天然气是易燃、易爆、易挥发的气体【1】，一旦因各种原因造成管道泄漏、破坏，则可能引发火灾、爆炸事故，造成生命、财产的巨大损失，同时给公共卫生和环境保护带来较长时间的负面影响。因此，加强天然气管道的安全管理是天然气行业的关键任务。将自动化控制的理论应用到天然气管道中是提高安全管理水平的有效措施。

1自动控制理论的发展

自动控制是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置使机器设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行【2】。

自动控制理论是研究自动控制共同规律的技术科学。它的发展初期，是以反馈理论为基础的自动调节原理，主要用于工业控制，二战期间为了设计和制造飞机及船用自动驾驶仪，火炮定位系统，雷达跟踪系统以及其他基于反馈原理的军用设备，进一步促进并完善了自动控制理论的发展。到战后，已形成完整的自动控制理论体系，这就是以传递函数为基础的经典控制理论，它主要研究单输入—单输出，线形定常数系统的分析和设计问题。

为适应宇航技术的发展，自动控制理论跨入了一个新阶段—现代控制理论，主要研究具有高性能，高精度的多变量变参数的最优控制问题，主要采用的方法是以状态为基础的状态空间法。目前，自动控制理论还在继续发展，正向以控制论、信息论及仿生学为基础的智能控制理论深入。

为了实现各种复杂的控制任务，首先要将被控制对象和控制装置按照一定的方式连接起来，组成一个有机的总体，这就是自动控制系统。在自动控制系统中，被控对象的输出量即被控量是要求严格加以控制的物理量，它可以要求保持为某一恒定值；而控制装置则是对被控对象施加控制作用的机构的总体，它可以采用不同的原理和方式对被控对象进行控制，但最基本的一种是基于反馈控制原理的反馈控制系统。

在反馈控制系统中，控制装置对被控装置施加的控制作用，是取自被控量的反馈信息，用来不断修正被控量和控制量之间的偏差从而实现对被控量进行控制的任务，这就是反馈控制的原理。

2自动控制理论在天然气管道中的应用

自动控制在天然气管道方面也有很广泛的应用。随着我国天然气长输管道的蓬勃发展，尤其在西气东输管道投产运行后，我国数字化天然气管道建设进入了高速发展时期，而数字化天然气管道建设的核心是天然气长输管道SCADA系统的建设。SCADA（SupervisoryControl And Data Ac-quisition）系统，即数据采集与监视控制系统，是以计算机为基础的监视控制和数据采集(SCADA)系统作为信息时代的产物，已广泛应用于电力工业、铁路运输、环境保护、城市公用事业及输油输气管道领域【3】。输气管道的SCADA系统常采用管理集中、控制功能分散的分布式控制方式，一旦通信系统或调度控制中心设备故障，各站仍能独立地运行。一个完整的输气管道SCADA系统一般可分为三级控制：调度控制中心级、站场控制级和现场控制级。免费论文。

目前SCADA系统已经成功应用于西气东输管道工程，实现了天然气输气管道的全线远程监控，提供了运行参数在线采集、数据趋势和设备状态的显示；提供了多种管道运行报警手段，并启动了管道运行的各类保护系统，如管道压降速率保护、高低压保护、ESD紧急停战保护等，全面提高了管道运行的安全程度。免费论文。天然气管道系统的稳定、可靠运行不仅使控制工艺得到了改进，提高了企业管理水平，而且在确保安全生产基础上，获得了更大的经济效益。免费论文。

3 结论

在天然气管道中应用SCADA系统既可以减少作业人员的数量，又可以将计算机应用到天然气管道中，实现天然气管道的信息化和自动化，更主要的是可以提高管道系统的安全性，极大地减少事故的发生。

参考文献：

[1]金玮.天然气管道安全管理的初探[J].工作研讨，2009，3：31

[2]陈建明.自动控制理论[M].北京：电子工业出版社，2009.

篇（2）

 

1 前言

安钢高线水处理系统采用了工业自动化技术与计算机网络技术，利用组态王、PROFIBUS总线和PLC技术完成水处理远程监控控制。论文参考，现场总线以太网。在完善提高基础自动控制同时，将各系统的设备监测信号及生产数据连接起来，对压力波动、温度变化和液位等现场数据进行实时监视和分析处理，实现集过程控制与生产管理于一体的现代化高效管理。论文参考，现场总线以太网。

2 水处理工艺流程

高线水处理系统大体分为净循环水系统、浊循环水系统、软水系统、事故水系统以及给排水系统。水处理系统的工艺流程：冷却水由净循环供水泵组、浊循环供水泵组加压后送至各用水点，经过现场冷却设备后水温升高到约50℃并含有大量污油、铁鳞、污泥等，经过冲氧化铁皮供水泵组将水经冲渣沟至旋流池，在旋流池内沉淀、由平流池供水泵组加压后送至平流沉淀池、经过二次去油、去渣，由过滤器后送至冷却塔、冷却后温度低于35℃。流回浊循环水池，再由净循环、浊循环泵组加压后送用水点循环使用。

3 水处理PLC控制系统硬件设计

根据水处理系统规模，系统主要有上位监控机、SIMENSS7-300可编程控制器、DX220无纸记录仪、prfibus-DP总线通讯设备、ethernet通讯设备等。论文参考，现场总线以太网。论文参考，现场总线以太网。

基础自动控制系统采用SIMENS S7-300 CPU 318-2（6SE7 318-2AJ00-0AB0）可编程序控制器，二个中央槽架之间由UR0的IM360（6SE7360-3AA01-0AA0）与UR1上的IM361（6SE7 361-3CA01-0AA0）模块相连接，现场配有9台ET200M，PLC和工控机之间通过PROFIBUS-DP总线进行通讯。过程量采集使用两台DX220无纸记录仪，与工控机之间通过ethernet通讯。上位机采用DELL GX－240（P4 1.7G/256M/80G）主机，构成一套完整的控制与监控配置方案。

水处理控制系统通过带有PROFIBUS-DP主/从接口的中央处理单元，采用分布式I/O、PROFIBUS-DP现场总线控制，同远程ET200站构成分布式控制系统，结合组态王操作画面，实现远程控制；通过工业以太网与DX220无纸记录仪的通讯，实现组态王过程参数画面监控，进而达到了现场工艺生产要求。

控制系统采用就地手动、上位机点操和集中自动监控系统三种控制方法相组合，现场采用33块6ES7321-1BL00-0AA0输入模板，输入点数998点，输出采用22块6ES7322-1BH00-0AA0输出模板，输出点数503点，有关硬件组态及模块安装位置见附图1，主要用于操作方式的选择、水泵运行、压力、水位、电动蝶阀限位、水泵起停、电动蝶阀开闭，备用泵自投以及指示灯显示和远程画面等。两台DX220无纸记录仪均为16通道模拟量输入回路，主要采集水温、水流量、水压等参数，用于画面的报警与显示。

图1 系统构成示意图

4 水处理控制系统软件设计

水处理控制系统软件按照工艺过程和控制设计，编程软件采用西门子STEP7编程软件，其最大的特点是采用了块结构的方式。对于许多工艺控制条件相同的设备，只编制一个功能块(FBs)，在组织块中通过调用赋予不同数据块的功能块，来控制相对应的同类设备，在程序的调试和修改中，只需修改FB，即可实现对同类所有设备控制的修改。

5 实时监控

上位机软件采用Windows2000操作系统，组态平台为工控组态软件KingView6.0。上位机实现的功能为：数字显示水处理系统中的液位、管道压力、进出水流量实时值与累积值、水温度。论文参考，现场总线以太网。按照水处理自动化的要求，对一些实时参数以及历史数据进行汇总记录，生成各类组态王报表，或者将数据输出到SQL数据库中进行记录。各设备的运行、故障等状态显示，各设备的启动、停止操作，并进行操作记录，以便查询；出现每个设备故障时发出声音报警并记录故障情况（故障时刻、故障类型等），方便进行事故分析。论文参考，现场总线以太网。重要参数、报警、故障都可以报表打印。

6 结语

该系统自投入运行以来，稳定可靠，在线修改和调试方便，给操作人员和维护人员带来很大方便，在高产稳产、降低能耗和安全环保等方面发挥了很大作用，进一步推动了水处理自动控制系统的广泛应用。

参考文献：

[1]廖常初主编，PLC编程及应用，机械工业出版社，2002。

[2]郑晟、巩建平、张学主编，现代可编程控制器原理与应用，科学出版社，1999。

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中图分类号：[TU992.3] 文献标识码：A 文章编号：

1、前言

污水处理是一门涉及化学、物理、生物等多门科学的综合性技术，其工艺机理复杂，操作要求十分严格，实现起来难度较高。如果只凭现场人员手动操作，往往操作繁琐，劳动强度大，处理效果差。加之我国水污染控制水平较低，尤其是工业废水的污染控制，投入不足，给环境带来了严重的威胁。因此为了改变我国污水处理控制技术的这种落后现状，进行污水处理自动控制系统的研究，具有非常现实的意义。当前，污水处理控制领域将计算机技术、智能技术、网络技术等运用到过程中，实现优化控制，已成为研究热点。

2、自动控制理论的发展

在工业和现代科学技术的飞速发展的同时，控制理论的发展至今已有100多年的历史。各个领域中的自动控制系统对控制精度、响应速度、系统稳定性与适应能力的要求越来越高，应用范围也更加广泛。特别是自20世纪80年代以来，计算机技术的高速发展，推动了控制理论研究的深入发展。

3.各单元的自动控制系统

3.1 格栅自动控制系统

根据水位差测量仪检测的格栅前后水位差阈值自动控制机械格栅的运行。当机械格栅停止运行的时间超过设定值时，系统转由时间控制，自动启动机械格栅。PLC系统还将按软件程序自动控制栅渣输送机、机械格栅的顺序启动、运行、停车以及安全联锁保护。水位差设定值，格栅的运行时间及格栅运行周期可调。3.2 水泵自动控制

在泵池设超声波液位仪表，根据水位测量仪测得的泵房水位值自动控制多台水泵的启停运行。当泵房水位高至某一设定的水位值时，PLC系统将按软件程序自动增加水泵的运行台数；相反，当泵房水位降至某一设定的水位值时，PLC系统将按软件程序自动减少水泵的运行台数。同时，系统累积各个水泵的运行时间，自动轮换水泵，保证各水泵累积运行时间基本相等，使其保持最佳运行状态。当水位降至干运转水位时，自动控制全部水泵停止运行。在监控管理系统和就地控制系统的操作面板上可以设定水位值。

3.3 沉砂池自动控制

沉砂池的设备自成系统，随设备所带的就地控制箱将带有启动时序和停止时序，以及安全保护程序，自动控制整套沉砂池设备的运行。PLC系统将采集沉砂池全部设备的运行状态，上位监控管理计算机也可远控整套沉砂池设备的启动/停止。

3.4 分段进水多级AO生物池控制

现有AO或AAO生物池改造采用分段进水多级AO工艺。主要测控内容有：

――各段进水流量检测、配水阀门/堰门监控，自动控制各段流量，保证多级AO工艺进水流量分配比，实现合理利用各段硝化容量,充分利用原水中碳源进行反硝化, 达到有效降低出水TN, 并降低运行费用。

――厌氧池氧化还原电位监测，各级缺氧池入口溶解氧监测，各级缺氧池混合液浓度监测，搅拌器运行控制。

――各级好氧池溶解氧监测、空气流量检测、曝气量自动控制。由于污水处理厂的实际运行中, 进水负荷实时变化，DO串级控制策略可根据进水负荷实时调整DO的设定值, 有效地消除进水扰动。

――生物池出水硝氮在线检测，作为甲醇投加的过程控制参数，及时调整外碳源的投加量，保证出水水质并节省碳源。

――生物池出水氨氮在线检测，根据出水氨氮值及时调整曝气量满足和保证出水水质的要求。

――分段进水多级AO工艺对C/N比的敏感性，具体水质、水量的实时变化，使得分段进水工艺的运行和优化有很大的空间。利用在线监测及智能控制技术，根据进水水质、水量对系统进行实时控制, 提高污染物的去除效率, 降低运行成本，并可提高分段进水生物脱氮工艺的可操作性。

3.5 鼓风机房出口压力控制

通过压力变送器检测空气总管的压力，根据设定的压力值控制鼓风机的运转台数、调节鼓风机的导叶片角度，从而保证生物池对空气的需求量。在保证空气需求量的前提下，尽可能地节省能耗，压力控制系统和曝气量调节系统相互关联，相互影响，最终使生物池的生物处理过程处在最佳状态。通过监控管理系统和现场控制系统的操作屏，可以设定鼓风机出口的压力控制值。

3.6 污泥回流量自动调节

回流污泥量的控制采用比例控制以保证污泥混合液浓度在一定的范围内。根据生物池的进水量、回流污泥浓度控制回流污泥泵（工频泵）的运转台数或变频泵的转速，保证生物池微生物的需要量。通过监控管理系统和现场控制系统的操作屏，可以设定回流污泥比例。

3.7 沉淀池排泥控制

沉淀池的排泥可以根据装在沉淀池内的泥位计来控制刮泥车的运行，指导排泥。排泥有二种控制方式：按泥位计设定值进行自动排泥，按定时实现自动排泥。

3.8 污泥浓缩自动控制

污泥浓缩机系统控制采用时间控制和手动控制。该系统中设备的启动顺序依次为输送机、浓缩机、加药泵、进泥泵、污泥切割机，停止顺序与之相反。当药液制备段的溶液罐的液位低，进泥泵的进泥流量低、系统中任何一台设备发生故障时，系统停止运行。采用污泥流量比例投加絮凝剂，通过监控管理系统和现场控制系统的操作屏，可以设定每天允许的运行次数及每次运行的时间。

3.9 污泥脱水自动控制

污泥脱水过程按污泥脱水系统自身PLC预先编制的程序控制运行。污泥脱水的程序控制采用时间控制和手动控制。系统设计带有启动时序和停止时序，以及安全保护程序。在药液已制备完成的前提下，设备的启动次序依次为倾斜式输送机、水平式输送机、浓缩脱水一体机、加药泵、进泥泵，停止顺序与之相反。上位监控管理计算机可远程监测污泥脱水系统全部设备的运行状态和故障报警，但不可远程控制污泥脱水系统的开停。

3.10 加氯的自动控制

根据进水流量和浊度控制加氯机按比例自动加氯，并根据出水余氯值进一步修正加氯量，使加氯量始终处于最佳值。

3.11 电动闸门的控制

重要的电动闸门，旁边设置的现场手动操作箱面板上设手动/远动转换开关。手动状态下，由操作箱面板上的按钮控制闸门的开闭；远动状态下，由中控室遥控闸门的开闭。闸门的状态和工况在中控室的模拟屏上显示。

4.结束语

污水处理运行过程任务要求重，特性复杂，运行管理难度大，目前水处理行业尚缺乏可靠的实时监测仪器，用传统的控制方式往往达不到精确的控制要求。先进控制理论实现了过程工艺参数的优化，可以改变污水处理厂人工调节操作处理不及时、效率低的现状。污水处理的社会意义巨大应用计算机控制技术实现污水处理工艺的半自动全自动控制提高污水处理的技术管理水平合理使用和配置处理设施设备具有非常现实的意义。

参考文献：

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对于电气及自动化信息类专业学生来讲，控制类相关课程具有重要地位，主要包含“自动控制理论”、“现代控制理论”、“运动控制理论”、“仪表及过程控制”、“计算机控制”等相关课程。“自动控制理论”和“现代控制理论”课程是研究自动控制系统的共同规律，为自动控制系统的分析和综合提供基本理论、基本方法的一门专业基础课该课程，是一门重要的控制类专业的基础课，具有较强的理论性，对于工程实践具有重要的指导作用，因而受到人们的广泛重视。目前不只是控制类专业，越来越多的非控制类专业也都把自动控制理论作为一门重要的专业基础课来学习。但是“自动控制理论”、“现代控制理论”课程数学计算和理论分析比重大，是本科生遇到的最抽象、难度最大的课程之一，加之未接触专业课，没有具体应用的物理模型，仅以数学模型为基线讲，学生往往会认为“自动控制理论”与专业无关而无学习兴趣，这是多年来常规教学始终感到困惑的原因。而后续“运动控制理论”、“仪表及过程控制”、“计算机控制”专业课是以电动机为控制对象，以控制器为核心，以电力电子功率变换装置为执行机构，在自动控制理论的指导下组成的电气传动自动控制系统。如何讲授“强理论性”课程，使学生真正认识到学好理论可获得对电气信息类多门专业课的理论支撑，从而学好后续专业课程是教学改革的主要目的。需结合“自动控制理论”、“现代控制理论”专业基础理论课程与“运动控制理论”、“仪表及过程控制”，“计算机控制”专业课程的问题进行深入的分析与研究，从教学内容、方法及形式、教材建设、实践教学等方面进行全方位、多层次的改革探索和实践，将对教学质量和人才培养方面有明显效果。 

本项目探讨了如何更新和重组控制理论相关课程的教学内容，保证教学内容的系统性、先进性和实用性，以适应形势发展的需要。提出如何学习和掌握这些课程，包含“自动控制理论”、“现代控制理论”、“运动控制理论”、“仪表及过程控制”、“计算机控制”等控制类课程的教学内容的一些方法和措施。 

一、教学内容、方法及形式改革 

1.教学设计 

近年来，不断更新观念，压缩精简陈旧过时的教学内容，加强现论及现代方法的内容，很好地解决先修课程和后续课程的衔接问题，避免内容的重复，进一步优化课程体系。建立一套适应性强的包括理论讲授、计算机辅助设计、实践教学和强化训练等方面在内的全方位教学新体系。 

2.教学方法 

将课堂教学、实验教学、课程研讨、网络教学等有机地结合起来，并充分利用多媒体教学手段提高教学效率、创造视觉的新感受、激发学生的学习兴趣和热情。内容取材时，不仅体现控制理论课程内知识点之间的内在联系，还体现课程群之间的相互关系。 

3.教学手段 

在教学组织过程中，积极采用现代信息技术改进传统的教学手段，在多媒体教学、网络课程等方面努力探索。统一制作“自动化概论”、“自动控制理论”、“现代控制理论”、“运动控制理论”、“过程控制理论”、“计算机控制”电子教案和cai课件，并将授课课件在课程网页上，可供学生课余预习、浏览、复习等。另外，教学大纲、授课计划、实验指导书、学习指导以及教材和参考文献均可通过网络方便查阅。在课程开始即公布授课教师的信箱和电话号码等联系方式，密切授课教师与同学之间的联系，使学生有问题可及时获得老师的辅导答疑，也可通过网上答疑相互交流，打破班级与时间的束缚，在平行班级中实行听课和答疑共享。 

4.教学改革与教学研究 

精简教材和教学内容，教学组定期进行集体备课，加大对该课程与前后各门课程之间的衔接研究，避免内容上的重复，使其与其他相关课程融合为一个有机的整体。建设可用于大多数工科专业的“控制理论”平台课程。不断改进和完善本课程的新体系结构，充分体现其基础性、应用性、前沿性和系统性；配合新的教材和课程体系，研究并建立配套的新实验体系，强化自主性、设计性、综合性和创新性；以matlab软件为基础，构造开放式小车倒立摆综合实验平台，将分析、设计、仿真、虚拟实验、模拟实验融为一体；开发先进的多媒体课件，将matlab平台和虚拟实验融入到教学过程中，使教学更为直观生动，更具趣味性和吸引力；完善了课程网站，完成了课程辅助教材的修改和编写，各类题库建设、网络统计功能、远程教学管理系统、虚拟实验内容的扩展及网络版的开发等；使其真正成为学生自主学习、师生互动、双向交流的园地；教考分离，采用试题库出题，统一考试，流水阅卷，考后进行详细的试卷分析。 

二、实践教学改革 

实践性教学环节是学生能力培养中的重要环节。工科学生除要掌握一定的工程技术知识外，还要有较强的实际动手能力。 

1.改革实验课教学，建立体化实验教学体系 

实验教学是“控制理论”课程的重要组成部分。通过实验不仅能够培养学生分析问题和解决问题的能力，验证所学理论，而且对所学内容能够提出一些新的见解。为了适应教学改革的需要，在实验室建设方面的指导思想是：将传统的模拟实验与matlab环境下的仿真实验相结合，将基础理论验证类实验与自主型、综合型、设计型实验相结合，将基本实验与创新实验相结合，建立一个立体化的实验教学体系，从而满足不同阶段实践教学的需要，为激发学生的创新意识提供硬件平台。 

由于实验课内容和形式的多元化，大大激发了学生做实验的主动性、积极性和创新性，学生可以通过预约或上网自主地开展多项实验，进行理论验证、性能分析和综合设计，对提高学生的实践能力和本课程的学习都将起到良好的作用。 

课程组织形式与教师指导方法，对于教学大纲规定的必做实验，由任课教师和实验教师共同指导完成；对于设计性、综合性、创新性实验，学生自己利用课余时间完成，可以预约指导教师给予宏观上的指导。 

2.积极开展大学生科研实训活动、参与教师科研项目 

 引导学生积极参加大学生科研实训项目，吸引有兴趣的学生参与教师的科研活动，培养学生严谨的科学态度、创新意识、创业和团队合作精神，提高学生初步的科学研究能力以及工程实践能力，培养学生获取知识及撰写论文的能力。 

三、控制理论专题授课方案 

根据“自动控制理论”、“现代控制理论”、“运动控制理论”、“仪表及过程控制”课程大纲的要求，在适当时候，以某一专题讲座的方式授课。将各种教材进行比较、处理、揉合，组织成各个专题，以高质量、高水平、高效率来达到最佳教学效果。由于专题授课具有综合性、整体性和探讨性，使其信息量得以加大，知识在综合和分析中得到延伸，既提升授课内容，使之浓缩为精华，又吸引了学生的注意力和参与兴趣。

四、应用现代教育技术 

开发研制了计算机辅助教学课件。教学课件以教材为蓝本，包含简明、清晰的授课讲义、重点、难点、例题演示、控制系统计算机仿真和控制系统分析计算等内容，既有课本内容的直接再现，又增加很多有助于讲解理论和计算方法的表现手段。课件以计算机为载体，既可用于课堂教学，又可通过上网，供学生进行自学和课后复习使用。控制理论的分析方法有很多图解法，如频域分析、根轨迹法、状态空间法等。利用计算机强大的计算能力仿真能力和丰富的色彩，可轻而易举地准确绘制出清晰美观的画面。采用动画技术后，图形的来龙去脉可用动态演示。计算机的图形演示与教师的讲授相结合，使教学内容形象化、具体化和生动化，增进学生的理解，提高学生的学习兴趣。 

计算机仿真技术在实验教学中的应用为实验教学带来极大的方便。仿真实验具有建模方法简单、参数调整方便、结果可视性好等优点，克服常规实验内容单调、缺乏变化、元器件制约参数调整以及实验设备数量有限等不足。在教学中适当介绍并应用matlab软件，并设计出计算机辅助实验教学软件包，提供一个方便易用的图形用户界面，将matlab控制工具箱的相关功能集成一体。 

网络教学平台开发。网络教学能真正体现学生的主体作用。在网络中，学生可以利用网络的交互性、检索性等特点来选择自己需要的内容进行独立学习。学生可以在任何时间进行自主学习，并且与教师在网上交流，探讨问题，在教学中发挥积极作用。 

五、建立科学、有效的教学信息回馈 

坚持洛阳理工学院本科毕业班所有学生中，实施“‘控制理论’相关课程的学习调查”制度。不定期进行相关问卷，包含这门课程是否易学、学习难点、学习方法、是否能学以致用等几个方面的内容，充分了解学生学习这门课的基本情况，为课程改革提供必要的依据，收到良好的效果。 

六、结束语 

在新世纪中，控制类学科将具有更加光明的前景，控制类研究内容将具有挑战性，研究的范围将更加广阔，电气自动化专业控制类课程的内容将不断地发展和更新，电气自动化专业控制类课程设置及教学内容改革研究也将进一步进行下去。 

 

参考文献： 

[1]王瑛.控制理论实验开放式教学的探索[j].实验室研究与探索,2002, 

4(21):15-17. 

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中图分类号： TP311.5 文献标识码： A 文章编号：

一．前言

西门子STEP7编程软件是一种通用型的现代PLC软件系统。西门子STEP7编程软件在现代社会中的使用十分的普遍，我们随处都可以看到人们熟练的使用该项编程软件，在工作中，学习中，生活中都得到了巨大的应用和推广。西门子STEP7编程软件是一种新的编程软件系统，它本质上是对编程语言的一种修改和创新，该项软件较多的将现代型的自动化的项目和方式应用到该款编程软件之中。根据目前的使用和推广情况，它的应用还是比较的广泛的，但是从大多数用户的反映中，我们发现，较多的用户还是对这款编程软件比较大哦陌生，对它的使用方法还不够熟练，用户在使用中也表现出烦恼和忧虑。为了使广大用户和学者能够轻松的掌握这款软件的操作方法，本文采取实例的方法来帮助大家掌握如何使用这款软件。

二．西门子STEP7编程软件的示例项目

笔者下面就会通过一个具体的实例，来帮助初学者了解如何使用西门子STEP7编程软件的使用方法，希望初学者能够尽快掌握该种方法，这样才打到了本文作者的目的。

1.西门子STEP7编程软件的控制要求

西门子STEP7编程软件安装的是自动控制系统，改变了过去手动控制的模式。在自动控制模式下，电动机进行正反的转点运动，同时该电动机还可以进行手动和自动的相互转换。手动模式下的电动机可以自主进行，自自动控制下，用户就可以点一下按钮就可以实现机器的自动运转，要想使其停止运转，用户可以按一下停止按钮，机器就自动停止了，操作起来比较的方便。

2．在西门子STEP7编程软件上创建一个项目项目

首先开始为该电动机的良好运转在西门子STEP7编程软件上创建一个项目，我们可以把这个项目叫做My-project。

紧接着就要在工具栏中选择菜单，或者可以点击工具条中的图标，然后可以打开准备建立项目的对话框，然后就在已经打开的对话框中，输入我们刚刚取的项目的名称。当我们输入完毕后，系统会自动弹出一个对话框，从而来帮助我们建立一个项目。然后我们就单击执行菜单的命令，再单击页面选项卡，选择保存我们项目的一个存储路径，这样就基本完成了项目的建立工作，可以开始下一步的进行了。

3.启动西门子STEP7编程软件，在其上插入一个站

建立了项目以后，我们就在系统上插入一个站，单击执行菜单命令，在系统上插入一个站，当将这个站插入后，系统就会自动为这个站取一个名字，我们可以随时修改这个站名。

接下来就要执行菜单命令，启动硬件组态编辑器，或者是直接点击图标启动硬件组态编辑器。打开以后就会显示出硬件组态并且将其存盘，存盘的过程中，应当注意电源以及插槽的注意要点，尽量按照系统弹出的对话框的步骤进行，这样就可以进行下一步的程序。

5.后续程序的跟进方式和方法

紧接着，我们就要在新建项目中插入西门子STEP7编程软件，插入该软件，我们可以单击菜单，执行菜单命令进行，也可以直接点击图标进行插入，插入后，我们可以对其名称作出修改。接下来我们就要测试接线了，测试接线，我们可以使用工具Monitor，来检测是否将数字量和输出模块连接起来，这一环节十分重要。

我们需要在系统上建立符号表，建立符号表的好处就是可以使系统程序更轻松的理解每个符号的意思，这样就会使程序的运行比较快捷。建立符号表，可以直接单击图标，就会弹出一个对话框，然后就可以在上面建立符号表了。如图一所示，编辑符号表后，就可以通过菜单命令，将符号表所列的进行排序，排序可以使升序，也可以使降序的。

图一 1电动机的正反转控制

接着我们就要打开变量表，通过变量表来测试系统接线，这样就可以保证程序的继续运行。可以单击执行菜单命令在程序上打开变量表，如图二所示，就可以通过变量表进行接线测试了。

图二 利用变量表测试接线

三．编制自动控制程序

现在我们就要进行自动程序的编制了，首先我们要在程序中创建FC1和FC2，双击FC1或者是FC2，我们就可以进行自动程序的编制了。我们选择在FC1上编写自动控制程序，如图三所示，上升时就会启动系统，当闭合式就会关闭系统，这些动作通过开关9K34 就可以了，我们可以选择手动模式，当然也可以选择自动模式，我们在选择操作模式的时候，我们就需要通过

按钮9K36 来完成。如果我们要改变模式或者是要停止时，以前所选择的模式将会自动取消。

图三 FC1电动机的模式选择程序

然后再来编写自动控制程序， 自动控制需要在自动模式下进行操作，操作时，通过启动电动机使其正转右行，然后闭合，它就自动停止了，接着再按按钮使其自动左行，然后闭合，使其停止，只有这样反复的测试才能确认程序运转正常。

接着要在OB1中调用FC1和FC2，同时还要下载程序，我们可以双击打开OB1的编程窗口，也可以在图标中直接打开，根据弹出对话的指示，选择逻辑指令、程序控制指令、定时器、计数器、数据处理和运算指令、功能和功能块等，接着我们就可以来调试FC1了，将FC1调试好以后，我们可以用同样的方法来调试FC2。

前面的步骤完成后，我们就要开始测试制作的程序了。程序中的一些逻辑错误或者是其他指令性错误只有通过对程序的不断调试，才能够试验出来，这样才能保证所制作的程序是可以使用的。西门子STEP7编程软件提供了对程序进行跟踪调查的功能。打开程序检测窗口后，单击按钮，我们就进入了程序的检测环节，这种检测不同于其他的检测，检测窗口中会显示出检测的质量和信号，以及检测的状态都可以在检测窗口中实时表现出来。检测完成后，我们基本上就完成了程序的制作，也基本上对西门子STEP7编程软件的使用方法有了全面的了解和掌握。

四．结束语

西门子STEP7编程软件是目前最新的一款程序编制软件，它的使用方法并不是那么深不可测，只要基本掌握其使用的每一个步骤，基本上就可以很熟练的使用西门子STEP7编程软件了。

参考文献：

[1]罗庚兴 西门子STEP7编程软件的使用方法 (被引用 2 次) [期刊论文] 《南方金属》 -2006年5期

[2]李佳 通向机器安全之路——西门子安全系统的实现(下) [期刊论文] 《仪器仪表标准化与计量》 -2011年6期

[3]刘金保 王智琳 李政 基于PLC的一维正态云模型实现研究 [期刊论文] 《电子设计工程》 -2012年1期

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中图分类号：TP13.4 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）05（c）-0066-01

“自动控制原理”作为自动化及相关专业的专业基础课程，在自动化专业中，起到承上启下的核心作用。同时，在化工、机械等专业中也处于非常重要的地位。[1]目前，这门课程存在着教师难教、学生难学的双重困惑，特别是其考核方式和考核内容在某种程度上直接影响学生的学习态度和积极性。进行考核制度改革，是调动学生学习积极性，提高教学质量的一种重要方法。传统的考核方式大多采用闭卷或者开卷考试，存在不少弊端。

1 传统考核方式及弊端

（1）不能有效促进学生对课程知识的积累，而且难以客观评价学习效果。目前，独立学院考试沿袭了传统的课程考核模式，在这种考核模式中，期末考试是课程考核的主要方式，其所占比重较高，因此，期末考试的成绩在一定程度上作为衡量课程教学效果和学生学习水平的主要依据。这样会造成学生考试易存在作弊心理，考试临时抱佛脚现象。

（2）使教与学不能较好结合。在独立学院中，大多数学生学习只是为了考试及格，平时在课堂上和课后都不用心，不操心，得过且过，敷衍了事，很少主动总结教师课堂内容和找教师答疑。在传统考核模式中，闭卷考试容易照成学生死记硬背，是典型的记忆力考核。而且，闭卷考试客观题较多，一定程度上也限制了学生创新和个性的成长。开卷考试容易形成学生不劳而获的意识，往往把考试寄托在课本和作业上，不会主动学习。这就达不到教与学的有机结合，不能取得较好的教学效果。

2 自动控制原理考核改革的思路及方法

（1）改革考核内容，培养学生创新应用能力。自动控制原理在实际生活中应用非常广泛，因此，在制定课程考核内容时，要与实际生活、先进技术和先进思想相链接，考核学生创新和灵活运用知识的能力。考核中要注重学生个性的培养和发挥，使具有特殊学习兴趣和有想法学生的才能得到发挥。比如，自动控制原理也是一门自动化专业和相关专业的考研课程，一部分学生需利用本课程学习考研，因此在制定课程考核时，可通过适当增加与考研内容相关的考核试题，同时，加大考研课堂讨论力度。这样，即能满足一部分学生考研需要，也能满足大部分学生的学习需要。考试不能完全限制答案，除了原理性、原则性的问题，对于学生似是而非、较牵强的答案，特别是比较新颖的答案，要给以肯定，不能全盘否定，以利于加强学生的学习积极性、创新能力、主动思考和发散性思维的培养。

（2）加强过程考核。传统考核模式可能会导致教与学相脱节。实施过程考核的考核理念，能较好的克服陈述性知识和过程性知识的分割、理论知识与实践知识的分割、知识排序方式与知识学习方式分割的缺陷。[2]过程考核是课程教学体制中不可或缺的一部分，即体现了考核成绩的科学性，也体现了公平性，一定程度上也杜绝作弊和临时抱佛脚的心理，有利于培养学生重结果更重过程的人生观和世界观，为以后进入社会，进入职场有更好地发展。

例如，在自动控制原理课程教学中，为了增强学生的自主学习性，加大平时成绩的比重，把平时成绩提高到总成绩的50%，同时，将考勤、课堂考核、课堂讨论、课堂提问、答疑、课后作业、学生互动和课程论文等纳入平时成绩。在平时成绩中，还要加大课堂讨论和课堂提问在平时成绩中的比重。这样，既体现了公平性，又增加了学生的学习积极性，同时，开扩了学生的思维，培养了学生思考问题、分析问题和解决问题等多方面培养的能力，充分调动学生的自主学习性。

（3）引入“一纸开卷”。“一纸开卷”是指在考试开始前两周由系部统一发给学生印有“自动控制原理考试专用纸”字样的试卷纸，学生可在试卷纸上书写与考试内容有关的公式、内容等，考试时允许带进考场。[3] 考试结束后与试卷一起上交，否则视为作弊处理。

采用“一纸开卷”考核的优点主要体现在以下2个方面：（1）可有效避免学生死记硬背公式和知识点，减轻学生负担。自动控制原理课程具有理论性强、含有大量公式和图形曲线等特点。采用“一纸开卷”的考试形式，学生可以不用死记硬背公式，可以把大量时间和精力放在知识点的理解和归纳总结上，有利于提高学生分析和主动思考的能力。（2）有利于减小作弊的几率，端正考风。考试前，学生通过自动控制原理考试专用纸把需要记忆的公式、基本概念和归纳总结的知识点写下来，这样，考试时，部分基础薄弱、学习成绩较差的学生基本上不需要携带一些采用闭卷考试时常用的作弊小抄，而且也有利于调节学生的考场气氛，缓解考试时的紧张。

（4）加强考核反馈机制。考核的目的，是为了检查学生是否掌握所学知识解决问题的能力。考核结束后，要形成反馈机制，及时的把考核结果反馈给学生，完善学生知识点的理解。特别在过程考核时，比如，在学生完成课后作业、课堂测试和课程论文后，教师要及时的根据完成情况，对学生解题或理解错误问题进行案例讲解，对重点知识点特别强调，要求学生及时修改错误，加强和完善知识点的理解。

3 结语

在独立学院学生教学过程中，自动控制原理考核改革还任重而道远，但教师应围绕以培养一线应用型人才为理念的原则，培养学生的创新和实践应用能力，培养面向现代社会的高新技术产业所需的复合应用型人才。实行“一纸开卷”和加强课程过程考核相结合的考核思路，推动了教学改革，促进了学生的主动学习能力，加强了学生的创新和综合应用能力，避免了过去传统考试模式作弊、临时抱佛脚、单纯应付考试和只要60分及格等心里和行为，提高教学质量。

参考文献

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1综述

莱钢CCPP燃机系统采用高压焦炉煤气做燃料，焦炉煤气需要加压到2.9±0.2Mpa，因此采用了日本前川公司的压缩机，此类型的压缩机利用双螺杆的旋转啮合原理来压缩煤气并向压缩机内喷注油。该压缩机螺杆式压缩机，低压段入口压力约8.5Kpa，低压段出口压力为0.6Mpa，高压段出口即为额定压力。硕士论文，ABB。

该系统采用ABBDCS控制器，在控制中采用了多种控制模式，使系统完成设备控制和高精度的调节。该控制系统本着简洁、灵活、安全的目标进行程序设计，集参数监控、参数声光报警、历史趋势记录、生产操作、硬件状态监控、设备运行状态判断、与生产调度远程监控系统联网，实现生产调度综合管理等多项功能于一身，体现了系统的完整性。

2 DCS控制系统

2.1 系统组成及功能

该系统的DCS采用ABB生产的AC800F的冗余配置，以PM802F控制器为基础，通过标准的I/O卡件传送机组信息和发出控制指令，具有高度的可靠性、安全性；系统工作时，一主一从，同步运行，相互冗余。一旦主控制器因故障而停止运行，从控制器马上变成主控制器继续工作。硕士论文，ABB。利用CBF8.1变成软件对I/O模件进行组态，实施程序编制，通过现场总线通讯控制现场设备的启停。运用梯形图（LD）和功能块（FBD）相结合的编程方式，实现现场设备的逻辑判断和控制，实现设备的连锁控制。具有模拟量处理、数字量处理、控制调节、趋势查询、监控功能块，开环控制、逻辑运算、数据转换等功能。控制器PM802F和I/O从站通过Profibus现场总线通讯，控制器PM802F和上位机通过工业以太网实现数据的交换和共享。硕士论文，ABB。DCS自控系统可根据人机界面的操作指令和现场监测器信号，完成整个压缩机系统的顺序控制和逻辑控制，并进行工艺过程以及设备状态的实时数据采集和监控，完成工艺过程数据分析以及设备和网络的诊断。硕士论文，ABB。硕士论文，ABB。

2.2系统控制逻辑

当燃气轮机用柴油启动后，开机信号会传递给压缩机控制系统，压缩机检查开机条件允许后，手动发出机组启动命令。当启动命令到来后，机组打开煤气入口切断阀，油回流阀，启动油泵，然后启动低段压缩机电机。低段压缩机启动的初始阶段，压缩机滑阀开始按照间隔脉冲的方式逐渐开到设定位置，随着出口压力的增高，回流调节阀开始对出口压力进行调节。当压缩机电机开始运行的时候，油温也开始自动调节。当低段出口压力达到设定值、滑阀在设定的范围之内，开始达到高段允许启动条件时。

同样，打开高段入口阀门，启动油泵，启动高段压缩机电机，同时调节油温度、压缩机滑阀开度以及压缩机出口压力。在低段入口阀后、高段出口阀前还设置有一大回流管道，管道上设置有2个快速调节阀。燃机停机信号发出时，根据设定压力对压缩机出口压力进行调节，使尾端的2.9Mpa的焦炉煤气迅速降到设定点，从而避免长时间的高压焦炉煤气发生爆炸。整个逻辑的完成，完美的呈现了DCS的自动控制优势。

2.3 回路控制

该系统主要有高低段压缩机出口压力调节、高低段温调节、高低段排气温度调节等6个回路。其中，油温和排气温度的调节采用单回路PID控制，调节精度在1摄氏度之内。 对高低段压缩机出口压力调节共分为2种模式，独立运行模式和协调控制模式。

1、独立运行模式：当压缩机运行而燃气轮机没有投入运行连锁的时候，压缩机出口压力完全通过回流调节阀来直接调节，而压缩机滑阀通过开机阶段的自动脉冲触发打开到设定值即保持不动；

2、协调控制模式：当燃气轮机运行的时候，通过回流调节阀正常工作值判断，如果回流调节阀的输出小于低点设定值减去死区，那么就会脉冲增加滑阀开度而增加压缩机容量。硕士论文，ABB。如果回流调节阀的输出大于高点设定值加上死区，那么就会脉冲减小滑阀开度，从而降低压缩机容量，两方面相互作用共同调节。

2.4系统安全

压缩机与煤气柜的柜位以及燃机采用硬线连锁。当煤气柜柜位超低时需要压缩机停机以保证煤气柜前系统压力的稳定。当燃机准备开机的时候，压缩机才具备开机条件，当燃机开始烧焦炉煤气后，才能进行动态的容量调节。

3结束语

焦炉煤气压缩机，性能稳定，运行良好。DCS自动控制系统基于对生产过程进行数据采集、顺序控制、连续控制、监控操作、人机对话和数据通信，其应用实现了发电厂DCS自控系统的在线实时监控、故障诊断、故障预报，并提供了故障诊断系统信息指导功能。

参考文献

[1]AC800F操作与组态，北京：ABB大学-北京培训中心出版，2006.

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中图分类号：TM92文献标识码A文章编号1006-0278（2013）06-183-01

一、概述

一个理想的控制系统，在其控制过程中应始终使被控量等于给定值。但是，由于系统中储能元件的存在以及能源功率的限制，使得运动部件的加速度受到限制，其速度和位置难以瞬时变化。所以，当给定值变化时，被控量不可能立即等于给定值，而需要经过一个过渡过程，即瞬态过程。所谓瞬态过程就是指系统受到外加信号作用后，被控量随时间变化的全过程。瞬态过程可以反映系统内在性能的好坏，而常见的评价系统优劣的性能指标也是从瞬态过程定义出来的。对系统性能的基本要求有三个方面：稳定性、快速性、准确性。

自动控制理论研究的是如何接受控制对象和环境特征，通过能动地采集和运用信息，施加控制作用，使系统在变化或不确定的条件下正常运行并具有预定功能。它是研究自动控制共同规律的技术科学，其主要内容涉及受控对象、环境特征、控制目标和控制手段以及它们之间的相互作用。具有“自动”功能的装置自古有之，瓦特发明的蒸汽机上离心调速器是比较自觉地运用反馈原理进行设计并取得成功的首例。麦克斯韦对它的稳定性进行分析，于1868年发表的论文当属最早的理论工作。从20世纪20年代到40年代形成了以时域法、频率法和根轨迹法为主要内容的“经典”控制理论。60年代以来，随着计算机技术的发展和航天等高科技的推动，又产生了基于状态空间模型的“现代”控制理论。随着自动化技术的发展，人们力求使设计的控制系统达到最优的性能指标，为了使系统在一定的约束条件喜下，其某项性能指标达到最优而实行的控制称为最优控制。当对象或环境特性变化时，为了使系统能自行调节，以跟踪这种变化并保持良好的品质，又出现了自适应控制。

二、自动控制系统的基本构成及控制方式

（一）开环控制

控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系时，称为开环控制。开环控制的特点是系统结构和控制过程很简单，但抗扰能力差、控制精度不高，故一般只能用于对控制性能要求较低的场合。

（二）闭环控制

控制装置与受控对象之间，不但有顺向作用，而且还有反向联系，既有被控量对控制过程的影响，这种控制称为闭环控制，相应的控制系统称为闭环控制系统。闭环控制系统又被称为反馈控制或按偏差控制。闭环控制系统是通过给定值与反馈量的偏差来实现控制作用的，故这种控制常称为按偏差控制，或称反馈控制。此类系统包括了两种传输信号的通道：由给定值至被控量的通道称为前向通道；由被控量至系统输入端的通道称为反馈通道。闭环系统能减小或消除作用，但若设计调试不当，易产生震荡设置不能正常工作。自动控制原理中所讨论的系统主要是闭环控制系统。

（三）复合控制

反馈控制是在外部的作用下，系统的被控量发生变化后才做出相应调节和控制的，在受控对象具有较大时滞的情况下，其控制作用难以及时影响被控量，进而形成快速有效的反馈控制。前馈补偿控制，则在测量出外部作用的基础上，形成与外部作用相反的控制量，该控制量与相应的外部作用共同作用的结果，使被控量基本不受影响，即在偏差产生之前就进行了防止偏差产生的控制。在这种控制方式中，由于被控量对控制过程不产生影响，故它也属于开环控制。前馈补偿控制与反馈控制相结合，就构成了复合控制。复合控制有两种基本形式：按输入前馈补偿的复合控制和按扰动前馈补偿控制的复合控制。

三、自动控制系统的分类

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中图分类号：P335+.1文献标识码： A 文章编号：

一、自动化仪器仪表的简介

1. 自动化仪器仪表的定义

自动化仪器仪表是用于化学、物理方面的技术工具和设备，可以检出测量各种物理量、物质成分。从广义来说，仪器仪表也可具有自动控制、报警、信号传递等功能。显微镜、望远镜能使人们扩展自己的视野，体温计能让人们测量自己的身体的温度；此外，还有一些仪器仪表如磁强计、射线计数计具有特殊功能，可以感受和测量到人的感觉器官所不能感受到的数据因子。

自动化仪器仪表又被称作信息机器，因为它的主要功能是信息形式的转换，可以将输入信号转换成输出信号。信号按时间域或频率域表达，信号的传输则可调制成连续的模拟量或断续的数字量形式。

2. 自动化仪器仪表的分类

自动化仪器仪表是多种科学技术的综合产物，有很多种类，有的按用途分类，有的按功能分类，不同的分类方法对应着不同的产品，本文主要介绍两种分类方法。

（1）按不同用途来分类

仪器仪表有各种用途，有的用在运输上，比如汽车仪表、拖拉机仪表；有的用在航空上，比如船用仪表、航空仪表；有的用在地质上，比如地质勘探测试仪器、地震测试仪器；另外随着科学技术的发展，很多仪器仪表应运而生，比如教学仪器、医疗仪器、环保仪器等。

（2）按不同功能来分类

随着我国自动化技术的成熟和各种行业的需要，产生了各种功能的仪器。比如工业自动化仪表按功能可分为检测仪表、记录仪表、计算仪表等；检测仪表按被测物理量又分为温度测量仪表、压力测量仪表、流量测量仪表等。

二、我国自动化仪器仪表行业发展的现状

自动化的内容在近10 年来随着电子信息技术和光电技术等相关学科的发展而发生了许多变化。从纵深上讲，可以涵盖从最底层的自动化感应部件、各种检测传感器、变送器、各种间接测量设备、各种执行机构等到自动回路调节器、自动控制单元、各种大中小型装置控制系统到综合优化调度与协调系统和企业综合管理信息系统等。从应用的行业性质上分，自动控制系统可以分成以流程过程控制为主的过程控制系统(如各种DCS、回路调节系统等) 和以运动和传动控制为主运动控制系统( 各种逻辑控制PLC 和传动控制系统如CNC 等，工业自动化仪器仪表主要是针对自动控制系统而言。

2002 年我国工业自动化仪表制造业共有309 个企业，实现工业总产量136.24 亿元，销售收入133.75 亿元，利润总额8.99 亿元。行业综合水平总体上达到国际八十年代水平。30%的产品实现了数字化，达到国际八十年代末期水平; 约15%的产品实现了智能化，达到国际九十年代水平。品种门类较为齐全，有一定的成套能力。可能承接60 万千瓦火电站、核电站、30 万吨合成氨、30 万吨乙烯、500 万吨炼油、10000 立方米空分、4000 立方米高炉、120 吨转炉、日产30 万立方米城市煤气站、日处理40 万吨污水、日产5000 吨水泥等大型工程的控制系统和仪表成套项目。

三、当前的仪器仪表技术存在的主要问题

仪器仪表行业技术发展虽然迅速，但较国外先进的高性能、高实用性的领先技术比起来，我们还存在着10~15年的差距，当前的仪器仪表技术还存在着一定的问题：

1、自主创新成果比例过少，应用技术不足

我国仪器仪表行业的初期是通过引进国外的先进技术，近几年，也有不少科技型企业加大了自主研发力度，但从总体上说，自主创新的成果还是非常少，并且技术的实用性欠缺。对于一些关键核心工艺加工制造技术力量非常薄弱。产生这种现象的原因是因为中外合资与先进技术引进与自主研发严重脱轨。

2、中低档产品居多，研发投入不足

我国现阶段的仪器仪表产品较国外比较，大部分都属于中低档产品，产品创新能力弱，高端精准仪器仪表数量非常少。其原因是现阶段的仪器仪表行业缺少对于高端检测、数字化精进技术人才，限于各大企业和单位的指导思想和投入规模，研发投入也不够，包括设备资金、人才培养等各方面的投入。

四、我国自动化仪器仪表的发展趋势

近年来，经济全球化的发展要求技术的全球化，计算机和智能机器的发展对仪器仪表的发展有很大的促进，我国应该在现有的技术基础上，借鉴国外的微电子技术，掌握关键技术，生产更多国有品牌，提升国际竞争力。我国自动化仪器仪表技术的发展前景广阔，与国际自动化仪器仪表的发展相比，可以分为智能化、高精度化和网络化等趋势。

1. 智能化

智能化技术是仪器仪表的一种发展趋势，与国外产品相比，国内产品在智能化方面有很多不足，我国仪器仪表在智能化方面与国外存在明显差距，因此，我国应该加大创新力度，改变创新模式，在智能化方向改革创新。自动化仪器仪表的智能化是指采用大规模集成电路技术、接口通信技术，利用嵌入式软件协调内部操作，使仪表具有智能化处理的功能。采用智能化的产品可以很好的自主调节控制，利于信号的传递，提高了工业效率，更能适应国际技术的发展。

2. 高精度化

自动化仪器仪表对技术要求很高，只有高度精密化才能提升我国产品的核心竞争力。国外很多仪器仪表产品具有高精度化的特点，我国的产品在这方面明显落后，因此提高仪器仪表的精密是大势所趋，也是应对国际激烈竞争的必然选择。当前的重点是研究和发展多维精密加工工艺，精密成型工艺，球面、非球面光学元件精密加工等工艺。

3. 网络化

在国外市场以现场总线技术为代表的数字通信网络技术得到了快速发展，但是我国自动化仪器仪表在总线技术方面还不完善，许多产品功能还不完备，核心技术的掌握也差强人意，因此，网络化是我国自动化仪器仪表的发展趋势和方向。发展网络化就要充分利用计算机数字化通信技术，完成信息的转换，构造一个庞大的信息化网络，这样信号流通顺畅，更能提高生产效率。

总结

自动化仪器仪表是很多自动化元件组成的，包括各种功能的自动、智能和微型技术工具。仪器仪表有不同的用途，对应的功能也不同，有的具有测量、显示功能，有的具有记录、报警功能。近年来随着经济的发展和科学技术的进步，微电子、计算机、网络通信等日新月异发展的新技术对自动化仪表产生了深远的影响。我国自动化仪器仪表发展历史久远，随着新技术的出现不断出现新的仪器，对我国经济的发展起了很大的促进作用，从目前来看，我国自动化仪表技术发展迅速，但与国际上比起来还是有一定的差距。自动化仪表的改进有重大的应用前景，我国应该加大资金扶持力度，转变创新方式。

【参考文献】

[1]杜天旭.谢林柏仪器仪表的发展历程及趋势[期刊论文]-重庆文理学院学报（自然科学版） 2009(4)

[2]赵群.张翔.谢素珍.李辉自动化仪表与控制系统的现状与发展趋势综述[期刊论文]-现代制造技术与装备2008(4)

[3]唐公涛.尹升宝浅谈工业自动化仪表的发展趋势[期刊论文]-科技创业家 2011(4)

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1.1 故障注入设备的基本性结构设计体系

我们依照故障注入设备的基本性设计规程进行了其内部技术构造的设计工作，这里试对这一设备技术结构体系中涉及的各个部分的功能性特征展开具体的分析：

1.1.1 控制软件，用于切实完成设备基本运行状态的设定操作，切实进行对故障注入过程中的各种参数数值的设定和控制，接受外接测试器组件结构传输而来的形式各异的故障现象动态检测结果，并对故障注入操作过程中产生的技术结果进行针对性的处理和分析。

1.1.2 数字控制模块，实时接收控制软件的具体技术操作指令，并在有关指令结构的影响下，相应地产生在故障注入操作过程中的具体化控制信息。

1.1.3 驱动放大模块，将之前技术端口产生并传输而来的控制信号实施放大处理，在此基础上对信号借口模块进行驱动操作，同时还要对信号切换模块，以及故障注入模块并实施激活命令。

1.1.4 接口适配器，这个设计结构组件的实际功能是切实实现被测单元（UUT）与故障注入设备对象之间的技术性连接以及匹配操作，要针对具体的具备充分差异性特征的UUT专门配置相对应接口型号的适配器，以切实提升故障注入设备对象的通用性特征。

1.1.5 信号接入总线，透过接口适配器能够同时实现将较大数量的UUT信号线引入到故障注入设备内的技术操作目标，能够较为有效地规避实施大量故障现象，同时注入操作实践过程中的重新连线现象，进而切实提升故障注入操作技术行为的可行性特征。

1.1.6 信号接口模块，充分供给UUT信号线组件的接入端口，保障UUT在未被注入故障性技术参数以及指令的情形下能够处于正常且稳定的工作运行状态。

1.1.7 信号切换模块，根据相关故障对象和参数的注入性操作需求，顺利将特定性信号接入总线之上承载的信号，向着故障注入主线的方向完成切换。

1.1.8 故障注入总线，这个总线结构模块的主要技术功能就是切实完成具体化的故障注入操作行为。

1.1.9 故障注入模块，这个模块能够实现多种不同类型的故障操作技术行为。

1.1.10 外接测试器，实现对故障注入总线实际承载的信号对象的实时变化特征进行检测，并在此基础上实现对实际故障注入效果的清晰确认。

1.1.11 显示模块，切实显示信号接入总线中，透过信号切换模块，切换到故障注入总线技术结构之上的信号通道，并且在这些通道中完成注入操作的故障现象以及故障参数的类型特征。

这一故障输入设备的整体性工作原理是：利用控制软件实施故障注入参数的设置操作，相关软件在默认状态下自然产生的控制字，通过数字控制模块的解析处理之后，将会切实形成控制信号，在经过驱动放大模块的信号放大后操作之后实现对信号接口模块的驱动化控制操作，再通过信号切换模块以及故障注入模块的有关技术操作，实现对故障参数指令的自动注入以及自动撤销。

1.2 故障注入设备的设计特点分析

故障注入设备具备多个方面的具体技术特征，现将相关特点在设计层面的实现思路简要分析：

1.2.1 通用性。（1）通过接口适配器，促使故障注入设备和UUT之间实现相互分离，切实避免因硬绑定设计引致的设备单一化应用对象特征；（2）通过设计合理的种类多样的接口适配器，不但能够实现在差别类型UUT对象之上的故障注入目标，而且可以实现在成品化UUT中的故障注入目标；（3）在故障注入设备中UUT信号处理组件中可以采用能够承受大电压、大电流的技术组件，实现对差别化UUT信号兼容能力的有效提升。

1.2.2 可扩展性。（1）选取信号接入总线与故障注入总线协调配合的技术实现模式，扎实确保信号通道接入以及故障注入技术过程，能够在结构层面实现充分的相互分离，确保两个技术对象在存在形态上不具备相互制约格局；（2）在故障信号信息的接入技术实现部分，透过扩展信号接口模块以及信号切换模块，能够直接实现对故障信号接入能力的有效拓展；（3）在故障注入技术部分，透过对故障注入模块的扩展，直接实现对故障对象注入能力的有效扩展。

1.2.3 无破坏性。（1）通过对接口适配器的采用，有效规避了对UUT线路技术结构的物理性破坏；（2）故障注入模块中本身具备保护性的设计特征，能够切实避免对UUT电子元器件产生物理性破坏现象。

1.2.4 易操作性。（1）采用接口适配器实现UUT设备信号的一次性注入行为，避免出现信号接入过程中的重复接线现象；（2）相关软件功能相对完善、界面呈现直观，能够为各种复杂技术操作提供便利；（3）通过显示模块可以对技术控制指令的执行正确性展开充分评估，并切实实现对技术操作信息的直观反馈。

2 设备中主要技术模块的设计思路

2.1 信号切换模块

在设备的信号切换模块的设计实践过程中，实现了对信号接口模块的合并操作。在实现故障注入设备与UUT的连接操作之后，在未实施故障信号以及参数注入行为的情形下，能够透过信号接口结构的相关技术功能，确保UUT能够正常开展有关技术性工作内容，实际进行故障注入操作的过程中，能够通过信号切换功能实现对指定信号通道的故障注入目标。

2.2 故障注入模块

在这里的设备设计实现方案条件下，故障注入模块实际能够提供的故障类型主要包括：（1）信号短路；（2）信号开路；（3）信号固低；（4）信号固高；（5）信号错误；（6）信号串接电阻；（7）信号与地间搭接电阻；（8）多信号间搭接电阻。

本文选取信号串接电阻、两信号间搭接电阻的基本故障表现原理展开简要的分析。

2.2.1 信号串接电阻故障。在实际的故障注入设备运用过程中，可根据实际的技术工作环境需求，进行多样化的电阻阻值匹配操作，透过数字控制模块，以控制驱动放大模块的方式，完成具体的阻值选择操作行为，通过对系统中涉及的两个继电器展开相应的操作，实现将电阻值串入特定的故障注入总线通道的技术目标。

2.2.2 两信号间搭接电阻故障。在这一技术实践结构中，通过数字控制模块，能够直接触发驱动放大模块，使得技术运行体系中的全部开关都处于闭合状态，进而实现故障注入总线中指定两通道之间的搭接电阻故障的成功建制。

2.3 控制软件

依照自动控制故障注入设备的基本运行原理，可以对控制软件结构的使用与运行原理做出如下分析：

在实际开展设备运行过程中的参数建立操作的过程中，可以通过对用户界面的建立行为，实现设备运行参数的注入目标，并在这一操作的实现过程中，切实完成UUT用户基数组件的故障参数注入行为记录数据文件的建立行为。在实际进行数据加载操作的过程中，可以直接从已经建立形成的数据文件中取出故障参数，在此基础上自动生成与UUT组件屋密切关联性的技术性控制字。并以此为基点，实现对故障控制设备向UUT设备组件注入故障的实际技术过程的有效控制。在实际的技术操作行为的进行过程中，应当切实根据技术性控制信息以及与之密切相关的故障注入技术操作实现效果描述分析数据，建构相对应的技术记录文件，并为后续的技术发展路径分析行为提供充分的支持。

2.4 故障注入设备的研制实现

依照上文中所论述的设计方案，我们开展了自动故障注入设备的研究实践行为。我们实际研究获取到的目标设备，具备40个信号通道的接入总线以及3个信号通道的注入总线，能够切实实现对上文所述的全部技术故障类型的注入实现，并且能够有针对性地实现对有关技术运行故障现象的针对性处理，通过这些处理行为能够扎实实现设备实际运行技术的充分提升。

3 结语

针对自动控制故障注入设备的设计与实现问题，本文从设计思路以及设备基本特点的角度展开了相应的分析，为相关领域的技术人员的工作实践提供借鉴。

参考文献

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[2] 姜韬，钟海川，史丹阳.自动控制故障注入设备的设计与实现分析[J].电子制作，2013，（11）.

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