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關(guān)鍵詞:伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù),直線電機(jī),可編程計(jì)算機(jī)控制器,運(yùn)動(dòng)控制
一、引言
信息時(shí)代的高新技術(shù)流向傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),引起后者的深刻變革。作為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)之一的機(jī)械工業(yè),在這場(chǎng)新技術(shù)革命沖擊下,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)都發(fā)生了質(zhì)的躍變,微電子技術(shù)、微計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展使信息、智能與機(jī)械裝置和動(dòng)力設(shè)備相結(jié)合,促使機(jī)械工業(yè)開始了一場(chǎng)大規(guī)模的機(jī)電一體化技術(shù)革命。
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子電力技術(shù)和傳感器技術(shù)的發(fā)展,各先進(jìn)國(guó)家的機(jī)電一體化產(chǎn)品層出不窮。機(jī)床、汽車、儀表、家用電器、輕工機(jī)械、紡織機(jī)械、包裝機(jī)械、印刷機(jī)械、冶金機(jī)械、化工機(jī)械以及工業(yè)機(jī)器人、智能機(jī)器人等許多門類產(chǎn)品每年都有新的進(jìn)展。機(jī)電一體化技術(shù)已越來(lái)越受到各方面的關(guān)注,它在改善人民生活、提高工作效率、節(jié)約能源、降低材料消耗、增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力等方面起著極大的作用。
在機(jī)電一體化技術(shù)迅速發(fā)展的同時(shí),運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)作為其關(guān)鍵組成部分,也得到前所未有的大發(fā)展,國(guó)內(nèi)外各個(gè)廠家相繼推出運(yùn)動(dòng)控制的新技術(shù)、新產(chǎn)品。本文主要介紹了全閉環(huán)交流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)(FullClosedACServo)、直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)(LinearMotorDriving)、可編程序計(jì)算機(jī)控制器(ProgrammableComputerController,PCC)和運(yùn)動(dòng)控制卡(MotionControllingBoard)等幾項(xiàng)具有代表性的新技術(shù)。
二、全閉環(huán)交流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)
在一些定位精度或動(dòng)態(tài)響應(yīng)要求比較高的機(jī)電一體化產(chǎn)品中,交流伺服系統(tǒng)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,其中數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)更符合數(shù)字化控制模式的潮流,而且調(diào)試、使用十分簡(jiǎn)單,因而被受青睞。這種伺服系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)器采用了先進(jìn)的數(shù)字信號(hào)處理器(DigitalSignalProcessor,DSP),可以對(duì)電機(jī)軸后端部的光電編碼器進(jìn)行位置采樣,在驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)之間構(gòu)成位置和速度的閉環(huán)控制系統(tǒng),并充分發(fā)揮DSP的高速運(yùn)算能力,自動(dòng)完成整個(gè)伺服系統(tǒng)的增益調(diào)節(jié),甚至可以跟蹤負(fù)載變化,實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)增益;有的驅(qū)動(dòng)器還具有快速傅立葉變換(FFT)的功能,測(cè)算出設(shè)備的機(jī)械共振點(diǎn),并通過(guò)陷波濾波方式消除機(jī)械共振。
一般情況下,這種數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)大多工作在半閉環(huán)的控制方式,即伺服電機(jī)上的編碼器反饋既作速度環(huán),也作位置環(huán)。這種控制方式對(duì)于傳動(dòng)鏈上的間隙及誤差不能克服或補(bǔ)償。為了獲得更高的控制精度,應(yīng)在最終的運(yùn)動(dòng)部分安裝高精度的檢測(cè)元件(如:光柵尺、光電編碼器等),即實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)控制。比較傳統(tǒng)的全閉環(huán)控制方法是:伺服系統(tǒng)只接受速度指令,完成速度環(huán)的控制,位置環(huán)的控制由上位控制器來(lái)完成(大多數(shù)全閉環(huán)的機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)就是這樣)。這樣大大增加了上位控制器的難度,也限制了伺服系統(tǒng)的推廣。目前,國(guó)外已出現(xiàn)了一種更完善、可以實(shí)現(xiàn)更高精度的全閉環(huán)數(shù)字式伺服系統(tǒng),使得高精度自動(dòng)化設(shè)備的實(shí)現(xiàn)更為容易。
該系統(tǒng)克服了上述半閉環(huán)控制系統(tǒng)的缺陷,伺服驅(qū)動(dòng)器可以直接采樣裝在最后一級(jí)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件上的位置反饋元件(如光柵尺、磁柵尺、旋轉(zhuǎn)編碼器等),作為位置環(huán),而電機(jī)上的編碼器反饋此時(shí)僅作為速度環(huán)。這樣伺服系統(tǒng)就可以消除機(jī)械傳動(dòng)上存在的間隙(如齒輪間隙、絲杠間隙等),補(bǔ)償機(jī)械傳動(dòng)件的制造誤差(如絲杠螺距誤差等),實(shí)現(xiàn)真正的全閉環(huán)位置控制功能,獲得較高的定位精度。而且這種全閉環(huán)控制均由伺服驅(qū)動(dòng)器來(lái)完成,無(wú)需增加上位控制器的負(fù)擔(dān),因而越來(lái)越多的行業(yè)在其自動(dòng)化設(shè)備的改造和研制中,開始采用這種伺服系統(tǒng)。
三、直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)
直線電機(jī)在機(jī)床進(jìn)給伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用,近幾年來(lái)已在世界機(jī)床行業(yè)得到重視,并在西歐工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)掀起"直線電機(jī)熱"。
在機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)中,采用直線電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)與原旋轉(zhuǎn)電機(jī)傳動(dòng)的最大區(qū)別是取消了從電機(jī)到工作臺(tái)(拖板)之間的機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié),把機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)鏈的長(zhǎng)度縮短為零,因而這種傳動(dòng)方式又被稱為"零傳動(dòng)"。正是由于這種"零傳動(dòng)"方式,帶來(lái)了原旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式無(wú)法達(dá)到的性能指標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)。
1.高速響應(yīng)由于系統(tǒng)中直接取消了一些響應(yīng)時(shí)間常數(shù)較大的機(jī)械傳動(dòng)件(如絲杠等),使整個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能大大提高,反應(yīng)異常靈敏快捷。
2.精度直線驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)取消了由于絲杠等機(jī)械機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的傳動(dòng)間隙和誤差,減少了插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)時(shí)因傳動(dòng)系統(tǒng)滯后帶來(lái)的跟蹤誤差。通過(guò)直線位置檢測(cè)反饋控制,即可大大提高機(jī)床的定位精度。
3.動(dòng)剛度高由于"直接驅(qū)動(dòng)",避免了啟動(dòng)、變速和換向時(shí)因中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)的彈性變形、摩擦磨損和反向間隙造成的運(yùn)動(dòng)滯后現(xiàn)象,同時(shí)也提高了其傳動(dòng)剛度。
4.速度快、加減速過(guò)程短由于直線電動(dòng)機(jī)最早主要用于磁懸浮列車(時(shí)速可達(dá)500Km/h),所以用在機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)中,要滿足其超高速切削的最大進(jìn)個(gè)速度(要求達(dá)60~100M/min或更高)當(dāng)然是沒(méi)有問(wèn)題的。也由于上述"零傳動(dòng)"的高速響應(yīng)性,使其加減速過(guò)程大大縮短。以實(shí)現(xiàn)起動(dòng)時(shí)瞬間達(dá)到高速,高速運(yùn)行時(shí)又能瞬間準(zhǔn)停。可獲得較高的加速度,一般可達(dá)2~10g(g=9.8m/s2),而滾珠絲杠傳動(dòng)的最大加速度一般只有0.1~0.5g。
5.行程長(zhǎng)度不受限制在導(dǎo)軌上通過(guò)串聯(lián)直線電機(jī),就可以無(wú)限延長(zhǎng)其行程長(zhǎng)度。
6.運(yùn)動(dòng)動(dòng)安靜、噪音低由于取消了傳動(dòng)絲杠等部件的機(jī)械摩擦,且導(dǎo)軌又可采用滾動(dòng)導(dǎo)軌或磁墊懸浮導(dǎo)軌(無(wú)機(jī)械接觸),其運(yùn)動(dòng)時(shí)噪音將大大降低。
7.效率高由于無(wú)中間傳動(dòng)環(huán)節(jié),消除了機(jī)械摩擦?xí)r的能量損耗,傳動(dòng)效率大大提高。
直線傳動(dòng)電機(jī)的發(fā)展也越來(lái)越快,在運(yùn)動(dòng)控制行業(yè)中倍受重視。在國(guó)外工業(yè)運(yùn)動(dòng)控制相對(duì)發(fā)達(dá)的國(guó)家已開始推廣使用相應(yīng)的產(chǎn)品,其中美國(guó)科爾摩根公司(Kollmorgen)的PLATINNMDDL系列直線電機(jī)和SERVOSTARCD系列數(shù)字伺服放大器構(gòu)成一種典型的直線永磁伺服系統(tǒng),它能提供很高的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度和加速度、極高的剛度、較高的定位精度和平滑的無(wú)差運(yùn)動(dòng);德國(guó)西門子公司、日本三井精機(jī)公司、臺(tái)灣上銀科技公司等也開始在其產(chǎn)品中應(yīng)用直線電機(jī)。
四、可編程計(jì)算機(jī)控制器技術(shù)
自20世紀(jì)60年代末美國(guó)第一臺(tái)可編程序控制器(ProgrammingLogical Controller,PLC)問(wèn)世以來(lái),PLC控制技術(shù)已走過(guò)了30年的發(fā)展歷程,尤其是隨著近代計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展,它已在軟硬件技術(shù)方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)走出了當(dāng)初的"順序控制"的雛形階段??删幊逃?jì)算機(jī)控制器(PCC)就是代表這一發(fā)展趨勢(shì)的新一代可編程控制器。
與傳統(tǒng)的PLC相比較,PCC最大的特點(diǎn)在于它類似于大型計(jì)算機(jī)的分時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)和多樣化的應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)的PLC大多采用單任務(wù)的時(shí)鐘掃描或監(jiān)控程序來(lái)處理程序本身的邏輯運(yùn)算指令和外部的I/O通道的狀態(tài)采集與刷新。這樣處理方式直接導(dǎo)致了PLC的"控制速度"依賴于應(yīng)用程序的大小,這一結(jié)果無(wú)疑是同I/O通道中高實(shí)時(shí)性的控制要求相違背的。PCC的系統(tǒng)軟件完美地解決了這一問(wèn)題,它采用分時(shí)多任務(wù)機(jī)制構(gòu)筑其應(yīng)用軟件的運(yùn)行平臺(tái),這樣應(yīng)用程序的運(yùn)行周期則與程序長(zhǎng)短無(wú)關(guān),而是由操作系統(tǒng)的循環(huán)周期決定。由此,它將應(yīng)用程序的掃描周期同外部的控制周期區(qū)別開來(lái),滿足了實(shí)時(shí)控制的要求。當(dāng)然,這種控制周期可以在CPU運(yùn)算能力允許的前提下,按照用戶的實(shí)際要求,任意修改。
基于這樣的操作系統(tǒng),PCC的應(yīng)用程序由多任務(wù)模塊構(gòu)成,給工程項(xiàng)目應(yīng)用軟件的開發(fā)帶來(lái)很大的便利。因?yàn)檫@樣可以方便地按照控制項(xiàng)目中各部分不同的功能要求,如運(yùn)動(dòng)控制、數(shù)據(jù)采集、報(bào)警、PID調(diào)節(jié)運(yùn)算、通信控制等,分別編制出控制程序模塊(任務(wù)),這些模塊既獨(dú)立運(yùn)行,數(shù)據(jù)間又保持一定的相互關(guān)聯(lián),這些模塊經(jīng)過(guò)分步驟的獨(dú)立編制和調(diào)試之后,可一同下載至PCC的CPU中,在多任務(wù)操作系統(tǒng)的調(diào)度管理下并行運(yùn)行,共同實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的控制要求。
PCC在工業(yè)控制中強(qiáng)大的功能優(yōu)勢(shì),體現(xiàn)了可編程控制器與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及DCS(分布式工業(yè)控制系統(tǒng))技術(shù)互相融合的發(fā)展潮流,雖然這還是一項(xiàng)較為年輕的技術(shù),但在其越來(lái)越多的應(yīng)用領(lǐng)域中,它正日益顯示出不可低估的發(fā)展?jié)摿Α?/p>
五、運(yùn)動(dòng)控制卡
運(yùn)動(dòng)控制卡是一種基于工業(yè)PC機(jī)、用于各種運(yùn)動(dòng)控制場(chǎng)合(包括位移、速度、加速度等)的上位控制單元。它的出現(xiàn)主要是因?yàn)椋海?)為了滿足新型數(shù)控系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化、柔性、開放性等要求;(2)在各種工業(yè)設(shè)備(如包裝機(jī)械、印刷機(jī)械等)、國(guó)防裝備(如跟蹤定位系統(tǒng)等)、智能醫(yī)療裝置等設(shè)備的自動(dòng)化控制系統(tǒng)研制和改造中,急需一個(gè)運(yùn)動(dòng)控制模塊的硬件平臺(tái);(3)PC機(jī)在各種工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的廣泛應(yīng)用,也促使配備相應(yīng)的控制卡以充分發(fā)揮PC機(jī)的強(qiáng)大功能。
運(yùn)動(dòng)控制卡通常采用專業(yè)運(yùn)動(dòng)控制芯片或高速DSP作為運(yùn)動(dòng)控制核心,大多用于控制步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)。一般地,運(yùn)動(dòng)控制卡與PC機(jī)構(gòu)成主從式控制結(jié)構(gòu):PC機(jī)負(fù)責(zé)人機(jī)交互界面的管理和控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控等方面的工作(例如鍵盤和鼠標(biāo)的管理、系統(tǒng)狀態(tài)的顯示、運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃、控制指令的發(fā)送、外部信號(hào)的監(jiān)控等等);控制卡完成運(yùn)動(dòng)控制的所有細(xì)節(jié)(包括脈沖和方向信號(hào)的輸出、自動(dòng)升降速的處理、原點(diǎn)和限位等信號(hào)的檢測(cè)等等)。運(yùn)動(dòng)控制卡都配有開放的函數(shù)庫(kù)供用戶在DOS或Windows系統(tǒng)平臺(tái)下自行開發(fā)、構(gòu)造所需的控制系統(tǒng)。因而這種結(jié)構(gòu)開放的運(yùn)動(dòng)控制卡能夠廣泛地應(yīng)用于制造業(yè)中設(shè)備自動(dòng)化的各個(gè)領(lǐng)域。
這種運(yùn)動(dòng)控制模式在國(guó)外自動(dòng)化設(shè)備的控制系統(tǒng)中比較流行,運(yùn)動(dòng)控制卡也形成了一個(gè)獨(dú)立的專門行業(yè),具有代表性的產(chǎn)品有美國(guó)的PMAC、PARKER等運(yùn)動(dòng)控制卡。在國(guó)內(nèi)相應(yīng)的產(chǎn)品也已出現(xiàn),如成都步進(jìn)機(jī)電有限公司的DMC300系列卡已成功地應(yīng)用于數(shù)控打孔機(jī)、汽車部件性能試驗(yàn)臺(tái)等多種自動(dòng)化設(shè)備上。
1.問(wèn)題的提出
隨著計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展,Internet/Intranet應(yīng)用在全球范圍內(nèi)日益普及,當(dāng)今社會(huì)正快速向信息化社會(huì)前進(jìn),信息系統(tǒng)的作用也越來(lái)越大。各級(jí)政府、大公司和大企業(yè)憑著雄厚的資金和人才優(yōu)勢(shì),加快了信息化的步伐,建立了高質(zhì)量、高效率的辦公自動(dòng)化信息系統(tǒng),從而提高了效率,增強(qiáng)了競(jìng)爭(zhēng)力。與此同時(shí),越來(lái)越多的中小企業(yè)為了適應(yīng)信息革命的要求,提高自身的競(jìng)爭(zhēng)力,正打算或正在建立符合企業(yè)特色的辦公自動(dòng)化信息系統(tǒng)。但是,這些中小企業(yè)由于自身信息化基礎(chǔ)比較薄弱,計(jì)算機(jī)軟、硬件配置較差,而且員工的素質(zhì)也參差不齊,同時(shí),其經(jīng)濟(jì)實(shí)力并不雄厚,不可能像政府或大公司、大企業(yè)那樣進(jìn)行大量投資建設(shè)信息系統(tǒng)。那么,中小企業(yè)應(yīng)如何建設(shè)辦公自動(dòng)化信息系統(tǒng)?本文以采用一種結(jié)合C/S和Web的方式開發(fā)的中小企業(yè)辦公自動(dòng)化系統(tǒng)為例討論辦公自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。
2.用戶需求分析
辦公自動(dòng)化系統(tǒng)的建立,需要進(jìn)行用戶需求調(diào)查與分析,以確定系統(tǒng)目標(biāo),這是系統(tǒng)建設(shè)的重要環(huán)節(jié)。
中小企業(yè)需要規(guī)模相對(duì)較小,但其在功能上對(duì)系統(tǒng)的需求卻是全面的。大體可分為:一方面是通過(guò)收發(fā)電子郵件為主的方式,與其它員工交流各種信息,基于工作流的方式實(shí)現(xiàn)諸如請(qǐng)假申請(qǐng)、物品申領(lǐng)審批過(guò)程;員工管理個(gè)人日程安排,各種圖書資料的查閱等日常辦公功能。另一方面則是面向公司辦公業(yè)務(wù)方面的業(yè)務(wù)管理功能。即完全采用計(jì)算機(jī)技術(shù)處理辦公業(yè)務(wù),使企業(yè)內(nèi)部人員能夠方便快捷地共享信息、交流信息,高效地協(xié)同工作,既兼顧個(gè)人辦公效率的提高,又可以實(shí)現(xiàn)群體協(xié)同工作。
在軟、硬件方面對(duì)系統(tǒng)的需求,由于中小企業(yè)信息化水平比較低,軟硬件配置較差;而且資金實(shí)力并不雄厚。所以其對(duì)硬件的配置要求是盡可能的低,對(duì)軟件配置的要求則是系統(tǒng)最好是基于日常辦公軟件如OFFICE系列上的應(yīng)用系統(tǒng),這樣既不用花大量資金添置軟件,員工又較容易學(xué)會(huì)使用應(yīng)用系統(tǒng)。
在開發(fā)方式上對(duì)系統(tǒng)的需求,由于中小企業(yè)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力有限,應(yīng)著重考慮投入/產(chǎn)出比問(wèn)題。一般商業(yè)軟件是無(wú)法滿足上面的要求,而從基礎(chǔ)語(yǔ)言開始開發(fā)成本高、周期長(zhǎng),更不現(xiàn)實(shí);因此利用現(xiàn)有軟件進(jìn)行改進(jìn),即二次開發(fā),通過(guò)對(duì)幾個(gè)商業(yè)化軟件功能進(jìn)行修改、增刪和開發(fā)來(lái)實(shí)現(xiàn)中小企業(yè)建立具有自身個(gè)性的辦公自動(dòng)化系統(tǒng)。即通過(guò)系統(tǒng)集成的方法來(lái)將各個(gè)功能集成為一個(gè)整體發(fā)揮作用。即通過(guò)兩次開發(fā)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)降低成本、節(jié)約開支、提高效率。
3.系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.1系統(tǒng)基本目標(biāo)
3.1.1實(shí)現(xiàn)辦公規(guī)范化和制度化
絕大多數(shù)中小企業(yè)由于辦公自動(dòng)化起步較慢,大多數(shù)還停留在使用沒(méi)有聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)和MSOffice系列應(yīng)用軟件來(lái)提高個(gè)人辦公效率,沒(méi)有從根本上改變過(guò)去復(fù)雜、低效的手工辦公方式,辦公方式遠(yuǎn)沒(méi)有實(shí)現(xiàn)規(guī)范化和制度化。因此,中小企業(yè)建立辦公自動(dòng)化系統(tǒng)就是要使辦公方式規(guī)范化和制度化。即企業(yè)辦公基于工作流,完全采用計(jì)算機(jī)技術(shù)處理辦公業(yè)務(wù),使企業(yè)內(nèi)部人員能夠方便快捷地共享、交流信息,高效地協(xié)同工作,既兼顧個(gè)人辦公效率的提高,又可以實(shí)現(xiàn)群體協(xié)同工作;同時(shí)又能實(shí)現(xiàn)迅速、全方位的信息采集、信息處理,為企業(yè)的管理和決策提供科學(xué)的依據(jù);從而提高效率,增強(qiáng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力,使企業(yè)能夠在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中取勝、不斷發(fā)展壯大。
3.1.2管理多種數(shù)據(jù)類型
中小企業(yè)規(guī)模較小,但其辦公自動(dòng)化信息系統(tǒng)所包括的范圍應(yīng)該是整個(gè)日常辦公和部分企業(yè)業(yè)務(wù)。因此,其數(shù)據(jù)量相對(duì)大企業(yè)、大公司雖然比較少,但是其數(shù)據(jù)類型并不會(huì)比大企業(yè)、大公司少,不僅包括日常辦公所產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù),還要包括業(yè)務(wù)辦公所產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù),有些中小企業(yè)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)涉及大量的圖形數(shù)據(jù);這些數(shù)據(jù)既有規(guī)范的、結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)又有不規(guī)范的、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù),中小企業(yè)辦公自動(dòng)化信息系統(tǒng)就是要科學(xué)地管理這些各種類型的數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)各種數(shù)據(jù)的"無(wú)縫"聯(lián)接,保障數(shù)據(jù)的一致性和安全性。
3.1.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)的先進(jìn)性
辦公自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)在開發(fā)出來(lái)時(shí)在技術(shù)上應(yīng)具有一定的先進(jìn)性,代表當(dāng)時(shí)辦公自動(dòng)化信息系統(tǒng)的先進(jìn)水平,這樣才能使系統(tǒng)在建成后一段時(shí)間內(nèi),不會(huì)因技術(shù)的落后而需要大規(guī)模的調(diào)整,并且能夠跟隨著逐步的升級(jí)而保持整個(gè)系統(tǒng)的先進(jìn)性。同時(shí)要求系統(tǒng)對(duì)計(jì)算機(jī)硬件要求不能太高,運(yùn)行速度要快。因?yàn)橹行∑髽I(yè)從經(jīng)濟(jì)實(shí)力上無(wú)法大量投資去購(gòu)置高檔硬件、軟件,短時(shí)間內(nèi)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行全面升級(jí);另外,大多數(shù)中小企業(yè)經(jīng)營(yíng)規(guī)模經(jīng)常變化、人員經(jīng)常流動(dòng)。系統(tǒng)應(yīng)能夠適應(yīng)企業(yè)的不斷變化,應(yīng)具有可擴(kuò)展性、易升級(jí)性和開放性。
3.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
在辦公自動(dòng)化系統(tǒng)開發(fā)中,基于Web技術(shù)的開發(fā)方式正以其特有的跨平臺(tái)、統(tǒng)一美觀的界面、簡(jiǎn)單的操作、開發(fā)的系統(tǒng)容易升級(jí)、系統(tǒng)開發(fā)時(shí)間較短,成本較低越來(lái)越受到歡迎,但是這種系統(tǒng)具有傳輸速度較慢,不利于大數(shù)據(jù)量的傳輸?shù)娜秉c(diǎn)。而這正是基于C/S結(jié)構(gòu)的開發(fā)方式的優(yōu)點(diǎn)所在。
本實(shí)例以某一地產(chǎn)策劃公司自動(dòng)化系統(tǒng)為例。本系統(tǒng)主要有二個(gè)方面的內(nèi)容:一是日常事務(wù)管理;二是業(yè)務(wù)事務(wù)管理,針對(duì)公司核心業(yè)務(wù)是地產(chǎn)策劃,以項(xiàng)目為單位進(jìn)行運(yùn)作。而在業(yè)務(wù)事務(wù)中要涉及大量圖形數(shù)據(jù)(如地形圖和規(guī)劃圖等)。因此本系統(tǒng)開發(fā)采用一種結(jié)合C/S和Web的方式。利用Web完成日常辦公和某些需要遠(yuǎn)程通訊的業(yè)務(wù),而C/S結(jié)構(gòu)可以在局域網(wǎng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)特別功能和大的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)(如圖形數(shù)據(jù))傳輸。
服務(wù)器以WindowsNT為操作系統(tǒng),Oracle、SQLServer或MSAccess為數(shù)據(jù)庫(kù),Exchange作為郵件存儲(chǔ)提供者、通信錄提供者和傳輸提供者,IIS實(shí)現(xiàn)Web。
客戶端以Windows98/95為平臺(tái),用Outlook進(jìn)行郵件接受、發(fā)送以及它的瀏覽窗口進(jìn)行網(wǎng)頁(yè)瀏覽,MSProject進(jìn)行項(xiàng)目規(guī)劃,Word進(jìn)行文檔編輯,AutoCAD進(jìn)行地圖編輯瀏覽。
首先,確定以Exchange為基礎(chǔ)建立C/S結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò),并輔以IIS??蛻魴C(jī)上采用Outlook為基礎(chǔ)平臺(tái)軟件,由于它本身既是Exchange客戶程序又具有網(wǎng)頁(yè)瀏覽窗口實(shí)現(xiàn)了二者的無(wú)縫聯(lián)接。然后在Outlook基礎(chǔ)上對(duì)其它程序進(jìn)行控制,并構(gòu)造各程序數(shù)據(jù)的流通橋梁;最后各部分?jǐn)?shù)據(jù)盡量存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中,用數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)各種類型數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步集成。如圖1:
圖1系統(tǒng)集成結(jié)構(gòu)圖
圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
①通過(guò)VBA6利用OLE、API等技術(shù)對(duì)客戶端多個(gè)應(yīng)用程序進(jìn)行集成形成自己的系統(tǒng);
②Outlook通過(guò)瀏覽窗口訪問(wèn)WebServer并通過(guò)它訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù);
③Outlook通過(guò)ExchangeServer進(jìn)行郵件發(fā)送和接收;
④Word訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)中的文檔;
⑤MSProject通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)資源數(shù)據(jù)共享;
⑥AutoCAD訪問(wèn)共享圖形數(shù)據(jù)。
3.3系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)
中小企業(yè)雖然員工較少、規(guī)模較小,其辦公自動(dòng)化系統(tǒng)的功能也有其自身的特色,不僅包括企業(yè)日常辦公的常用功能,還包括日常辦公中的許多小功能;同時(shí)還包括部分業(yè)務(wù)辦公功能。
本實(shí)例在充分進(jìn)行用戶需求分析的基礎(chǔ)上把系統(tǒng)劃分為八個(gè)子系統(tǒng):日常管理分行政管理、人事管理、工作管理、文檔圖書管理、公告板和電子郵件,業(yè)務(wù)事務(wù)則為項(xiàng)目管理,另外還包括系統(tǒng)維護(hù)。如圖2:
圖2
.行政管理功能。公司行政方面的各種功能,包括考勤管理、會(huì)議管理、用餐管理、傳真管理、復(fù)印管理,用車管理等。
.人事管理功能。公司人事方面的各種功能,包括員工調(diào)動(dòng)管理、晉升管理、培訓(xùn)管理,客戶信息管理等。
.文檔管理功能。包括各種檔案管理、各種業(yè)務(wù)信息管理和圖書管理等。
.工作管理功能。包括員工個(gè)人日志、個(gè)人工作報(bào)表和員工考核等。
.電子郵箱功能。包括收發(fā)企業(yè)內(nèi)部電子郵件等。
.公告板功能。企業(yè)內(nèi)部的論壇和通知等。
.項(xiàng)目管理功能。與公司業(yè)務(wù)相關(guān)的功能。包括項(xiàng)目小組成員選擇,項(xiàng)目情況查詢和項(xiàng)目成果監(jiān)控等。
.系統(tǒng)維護(hù)功能。包括用戶基本信息維護(hù)、權(quán)限管理和重要數(shù)據(jù)的安全性的維護(hù)。
由于本系統(tǒng)是采用Web和C/S相結(jié)合方式開發(fā)的。因此在功能模塊的使用上則相對(duì)較靈活,可以針對(duì)員工的不同職位及員工所從事的不同業(yè)務(wù)提供不同的功能。例如:用餐管理功能則只提供給行政經(jīng)理;客戶信息管理功能則只提供給人事經(jīng)理和總經(jīng)理;而項(xiàng)目管理功能則提供給經(jīng)常參與項(xiàng)目運(yùn)作的項(xiàng)目小組成員,而行政經(jīng)理和人事經(jīng)理則不提供此功能。采用這種方式提供功能既方便員工使用本應(yīng)用系統(tǒng)又有利于系統(tǒng)的安全性,保證員工不能越權(quán)操作。正好適應(yīng)了中小企業(yè)員工流動(dòng)性大、員工的職位變化快的特點(diǎn)。
本系統(tǒng)在有30多名員工的該地產(chǎn)策劃公司運(yùn)行良好,使公司的運(yùn)作完全規(guī)范化和制度化。簡(jiǎn)潔明了的登錄界面增強(qiáng)了系統(tǒng)的安全性;特別是行政管理子系統(tǒng)中的用餐管理、考勤管理和用車管理等功能大大提高了工作效率;工作管理子系統(tǒng)的個(gè)人日志、工作報(bào)表和員工考核功能既有利于員工提高工作效率,又有利于領(lǐng)導(dǎo)對(duì)員工進(jìn)行全面而準(zhǔn)確的考核;項(xiàng)目管理子系統(tǒng)則對(duì)企業(yè)核心業(yè)務(wù)是以項(xiàng)目以單位的地產(chǎn)策劃進(jìn)行了規(guī)范化管理;而特色功能內(nèi)部電子郵件功能和公告板功能增進(jìn)了員工之間的交流與合作,活躍了企業(yè)的文化氛圍。
5.結(jié)束語(yǔ)
本文通過(guò)一個(gè)采用Web技術(shù)和C/S結(jié)合方式開發(fā)的中小企業(yè)辦公自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)例分析了中小企業(yè)辦公自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。采用這種方式既發(fā)揮了Web技術(shù)的優(yōu)勢(shì),使信息流轉(zhuǎn)、信息、查詢和維護(hù)更加方便;系統(tǒng)的功能擴(kuò)展和規(guī)模擴(kuò)展更加便利;系統(tǒng)開發(fā)速度更快、開發(fā)成本更低;又發(fā)揮了C/S結(jié)構(gòu)有利于大數(shù)據(jù)量(如圖形數(shù)據(jù))的傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)。這種開發(fā)方式更加貼近中小企業(yè)的實(shí)際需求,也符合中小企業(yè)的實(shí)際情況。既滿足中小企業(yè)對(duì)日常辦公的需要,又滿足其對(duì)業(yè)務(wù)辦公的部分需求。另外,采用這種開發(fā)方式充分考慮了投入/產(chǎn)出比,節(jié)約了成本。而且,采用這種開發(fā)方式開發(fā)的辦公自動(dòng)化系統(tǒng)具有良好的擴(kuò)充升級(jí)功能,能夠適應(yīng)企業(yè)未來(lái)發(fā)展的需要。
參考資料
(1)鄺孔武、王曉敏編著,信息系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì),北京:清華大學(xué)出版社,1999
關(guān)鍵詞:數(shù)字技術(shù);工業(yè)電氣自動(dòng)化;應(yīng)用;創(chuàng)新
近年來(lái),計(jì)算機(jī)技術(shù)得到了十分迅速的發(fā)展,其應(yīng)用領(lǐng)域也越來(lái)越廣泛,基于數(shù)字理念的新技術(shù)在電力工業(yè)領(lǐng)域中的使用范圍也越來(lái)越廣泛,與普通的技術(shù)手段相比而言,數(shù)字技術(shù)的可操作性與可靠性更加的理想,性價(jià)比也較高,能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)電氣自動(dòng)化的智能操作,也可以在一定程度上促進(jìn)電力工業(yè)的發(fā)展,為了更好的實(shí)現(xiàn)工業(yè)電氣的自動(dòng)化發(fā)展,就需要對(duì)數(shù)字技術(shù)在工業(yè)電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用進(jìn)行分析與創(chuàng)新。
1.數(shù)字技術(shù)在工業(yè)電氣自動(dòng)化中應(yīng)用的作用
電氣自動(dòng)化對(duì)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著重要的作用,這不僅是科技產(chǎn)業(yè)化的載體,也是科學(xué)技術(shù)物化的重要基礎(chǔ),在科技水平的發(fā)展之下,數(shù)字化技術(shù)已經(jīng)在電氣工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用,這不僅能夠促進(jìn)該領(lǐng)域定量化與綜合化的發(fā)展,也能夠提升工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的自動(dòng)化水平。截止到目前為止,自動(dòng)化技術(shù)也應(yīng)用在電氣工程、過(guò)程控制、科學(xué)計(jì)算、經(jīng)濟(jì)、信息、人工智能機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)以及計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)之中,從這一層面而言,將數(shù)字技術(shù)應(yīng)用在工業(yè)電氣自動(dòng)化中能夠?qū)τ?jì)算機(jī)系統(tǒng)起到應(yīng)有的輔助作用。
此外,數(shù)字技術(shù)不僅能夠輔助計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)與管理,也能夠?qū)I(yè)電氣自動(dòng)化開展維護(hù),數(shù)字技術(shù)的廣泛應(yīng)用可以減少工業(yè)電氣自動(dòng)化設(shè)備的使用,也可以顯著的提升其準(zhǔn)確率與便捷性,此外,數(shù)字技術(shù)與光纖網(wǎng)絡(luò)和數(shù)字化互感器的融合也可以顯著的提升自動(dòng)化應(yīng)用的有效性以及安全性。與普通的技術(shù)相比而言,數(shù)字技術(shù)也具有操作簡(jiǎn)單、邏輯能力強(qiáng)的特征,可以更好的對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行識(shí)別,這樣便可以減少人力、物力與財(cái)力的浪費(fèi),也能夠保證工業(yè)電力自動(dòng)化的持續(xù)性。在具體的操作過(guò)程中,操作人員僅僅需要對(duì)相關(guān)的指令進(jìn)行傳達(dá)與指示,數(shù)字技術(shù)便可以判別出其中包含的信息,并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)、光線、微波、電纜等完成信息的傳送過(guò)程,這就大幅的提升了系統(tǒng)的工作效率。
2.數(shù)字技術(shù)在工業(yè)電氣自動(dòng)化中的創(chuàng)新應(yīng)用方式
截止在現(xiàn)階段,數(shù)字技術(shù)已經(jīng)在工業(yè)電氣自動(dòng)化中得到廣泛的應(yīng)用,也取得了一定的發(fā)展,但是由于各種因素的影響,數(shù)字技術(shù)在工業(yè)電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用還存在一些不足之處,最為突出的表現(xiàn)就是發(fā)展時(shí)間短,未出現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一的規(guī)范,且專業(yè)性的技術(shù)人才數(shù)量較少,這就限制了數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用。此外,我國(guó)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)雖然得到了完善的發(fā)展,但是其智能化水平也相對(duì)降低,這就導(dǎo)致數(shù)字技術(shù)的智能化水平也普遍偏低。在社會(huì)的發(fā)展之下,電力行業(yè)對(duì)于數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用要求也越來(lái)越高,為了滿足電力行業(yè)的發(fā)展,必須要?jiǎng)?chuàng)新數(shù)字技術(shù),就目前的情況來(lái)看,數(shù)字技術(shù)的創(chuàng)新方式包括完善程序化操作、智能化安裝以及使用虛端子幾種形式,下面就針對(duì)這幾種形式進(jìn)行深入的介紹。
2.1. 完善程序化操作
完善程序化操作的前提就是調(diào)度命令,為進(jìn)行調(diào)度命令之前,必須要將審核票據(jù)進(jìn)行數(shù)字化處理,并設(shè)置好人工操作界面,并以此為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)開關(guān)與閘刀,并不斷完善整個(gè)系統(tǒng)的功能。此外,為了保證提升系統(tǒng)的各項(xiàng)功能可以得到順利的實(shí)施,可以先進(jìn)行模擬工作,保證系統(tǒng)能夠達(dá)到默認(rèn)識(shí)別的狀態(tài),這時(shí),即使工作人員不在場(chǎng),系統(tǒng)也可以實(shí)現(xiàn)正常的運(yùn)作。
2.2. 實(shí)施智能化安裝
為了實(shí)施智能化安裝,可以廣泛的將光纖技術(shù)利用起來(lái),在連接的過(guò)程中,利用間隔層與智能終端實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集與控制,以便完成雙重設(shè)計(jì)終端的操作,其中一部分能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的傳達(dá)與遙控的保護(hù),另外一部分則需要提升整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。與此同時(shí),還需要完善工業(yè)電氣自動(dòng)化程序的接口,設(shè)置好PC自動(dòng)化平臺(tái),并將此平臺(tái)與MES和ERP系統(tǒng)來(lái)接連,此外,為了保證數(shù)據(jù)質(zhì)量,一般情況下,通訊標(biāo)準(zhǔn)則使用TCP/IP,這樣就能夠滿足用戶對(duì)不同數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)際需求。這樣不僅可以提升通訊的智能化效果,也能夠解決平臺(tái)自動(dòng)化的問(wèn)題??紤]到以上的因素,將數(shù)字技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)電氣自動(dòng)化的過(guò)程中,要做好相關(guān)的智能安裝工作,保證整個(gè)工業(yè)自動(dòng)化程序可以得到有序的進(jìn)行。
2.3.虛端子的使用
虛端子在整個(gè)工業(yè)電氣自動(dòng)化中有著十分重要的作用,因此,在測(cè)控裝置與智能終端的信息交換過(guò)程中也得到了廣泛的應(yīng)用,虛端子可以對(duì)母線、全站線路、主變、開關(guān)來(lái)進(jìn)行控制,也可以將跳合功能開啟,這樣便可以實(shí)現(xiàn)不同裝置間的通信,也能夠保護(hù)連閉鎖功能與測(cè)控遙控裝置間隔層的保護(hù),此外,虛端子也能夠?qū)Χ位芈愤M(jìn)行管理,這種管理不僅包括對(duì)溫度的調(diào)控,也包括對(duì)檔位的調(diào)節(jié),這樣即可對(duì)非電量信息進(jìn)行操作。此外,為了將數(shù)字技術(shù)的作用充分的發(fā)揮出來(lái),還應(yīng)該創(chuàng)新數(shù)字化裝置的設(shè)計(jì),以便滿足工業(yè)電氣自動(dòng)化的發(fā)展需求。此外,在應(yīng)用過(guò)程中,還要對(duì)虛端子進(jìn)行相關(guān)的優(yōu)化,以便對(duì)智能終端系統(tǒng)進(jìn)行更好的控制。
2.4. 實(shí)現(xiàn)操作理念的程序化
對(duì)于數(shù)字化技術(shù)而言,執(zhí)行力有著十分重要的作用,在下達(dá)調(diào)度命令之前,還有一些前期工作需要依靠電腦來(lái)完成,在進(jìn)行實(shí)際操作時(shí),應(yīng)該設(shè)置好人工預(yù)界面,進(jìn)行開關(guān)、閘刀設(shè)備的控制,為此,就必須要實(shí)現(xiàn)操作理念的程序化,這樣才能夠促進(jìn)工業(yè)電力自動(dòng)化的開放化與信息化發(fā)展。
3 .結(jié)語(yǔ)
將數(shù)字技術(shù)與工業(yè)電氣自動(dòng)化進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合便可以完成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的計(jì)算、檢測(cè)與管理功能,同時(shí),也能夠減少對(duì)企業(yè)內(nèi)部人力、物力和財(cái)力的浪費(fèi),促進(jìn)電力工業(yè)的信息化發(fā)展。相信在科技水平的發(fā)展之下,數(shù)字技術(shù)應(yīng)用性能將會(huì)得到不斷的提升。
參考文獻(xiàn):
[1]馬建華.數(shù)字技術(shù)在工業(yè)電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用與創(chuàng)新[期刊論文]. 制造業(yè)自動(dòng)化,2012,03(25)
英文名稱:Journal of Hebei Polytechnic University(Natural Science Edition)
主管單位:河北省教育廳
主辦單位:河北理工大學(xué)
出版周期:季刊
出版地址:河北省唐山市
語(yǔ)
種:中文
開
本:大16開
國(guó)際刊號(hào):1674-0262
國(guó)內(nèi)刊號(hào):13-1382/N
郵發(fā)代號(hào):614906
發(fā)行范圍:國(guó)內(nèi)外統(tǒng)一發(fā)行
創(chuàng)刊時(shí)間:1979
期刊收錄:
CA 化學(xué)文摘(美)(2009)
核心期刊:
期刊榮譽(yù):
Caj-cd規(guī)范獲獎(jiǎng)期刊
聯(lián)系方式
關(guān)鍵詞: RS485;PLC;變頻器;串行通信;計(jì)算機(jī)論文
中圖分類號(hào): TN773 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
1 PowerFlex 400P變頻器中Modbus的應(yīng)用
1.1通信設(shè)置
硬件連接好后,要激活變頻器與外部設(shè)備之間的Modbus通信,需要設(shè)置如下參數(shù)(見(jiàn)表1)。
1.2 技術(shù)參數(shù)
2 S7-300 PLC中Modbus的應(yīng)用
S7-300PLC本身不支持RS485通信,需要通過(guò)串行通訊模板CP341來(lái)實(shí)現(xiàn)。
2.1 Step7組態(tài)設(shè)置
進(jìn)入硬件配置畫面,雙擊CP341模板,點(diǎn)擊Parameter…配置參數(shù),在Protocol選型中選擇MODBUS Master,參照變頻器設(shè)置波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、奇偶校驗(yàn)等內(nèi)容,設(shè)置好后需要通過(guò)Load Drivers裝載到PLC中。
2.2 程序設(shè)計(jì)
本文主要采用Modbus主站輪詢方式通過(guò)FB7/FB8功能塊進(jìn)行讀取/發(fā)送數(shù)據(jù)。其中輪詢方式采用如圖3所示。在系統(tǒng)初始化完成后,手動(dòng)啟動(dòng)第一次輪詢作業(yè),先輪詢1#從站。給1#從站發(fā)送查詢請(qǐng)求后,等待1#從站的響應(yīng),如果在指定的延時(shí)時(shí)間內(nèi)接收到1#從站返回的數(shù)據(jù),則執(zhí)行2#從站。如果在指定時(shí)間內(nèi)不能接收到從站的返回?cái)?shù)據(jù)或接收錯(cuò)誤,則跳過(guò)本站,執(zhí)行下一個(gè)從站。
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