計算機數字控制技術范文

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關鍵詞：工業自動化系統；計算機技術；應用

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.05.107

工業自動化控制系統在現代工業生產中屬于應用十分廣泛的一種現代化控制系統，可使工業生產效率及生產質量得以有效提升。在自動化控制系統實際運行過程中，越來越多的現代化技術得到廣泛應用，使自動化控制系統具有更多功能，而計算機技術就是其中一種。因此，在工業自動化控制系統中應當對計算機技術進行合理應用，從而使自動化控制系統運行效率得以提升，促進工業生產進一步發展。

1 工業自動化控制系統中應用計算機技術的優勢

首先，計算機技術的應用可使自動化控制系統具有交互性及可操作性特點。在工業自動化控制系統中，通過對計算機技術進行運用，可使系統中各個設備之間實現相互連接，從而可使數據傳遞系統得以構成。所以，在整個系統中不同設備之間可實現相互代替以及替換。

其次，計算機技術的應用可使自動化控制系統具備開放性特點。在工業自動化系統中，通過對計算機技術進行運用，可使其具備開放性及公開性特點，其中對于開放性特點而言，其表現主要為能夠使全部設備與系統連接，從而使各個相關設備均能夠保證運轉正常。在實際操作過程中，相關工作人員可依據實際工作需求，對接入設備及系統進行合理選擇，具有較強靈活性及便捷性。

第三，應用計算機技術可使自動化控制系統具有智能化特點。在工業自動化控制系統中，通過對計算機技術進行應用，可使系統總線具備智能化特點，在實際工作過程中，在利用傳感設備的基礎上，對于現場各個相關設備，現場總線可進行分析及監控，同時在此基礎上可實現自動化控制設備，從而可對設備運行狀態實行實時監測，對于系統運行過程中所出現故障可及時進行處理。

第四，應用計算機技術可使自動化控制系統具有較高精確性。相比于普通調節器而言，在工業自動化控制系統中，通過對計算機技術進行運用，由于計算機具有較強數值運算能力，可對偏差最大程度地進行縮小及控制，從而保證在元件老化及噪音等因素不會對控制精度產生影響，可使系統精確性得到較好保證[1]。

2 在工業自動化控制系統中計算機技術的應用

2.1 可編程邏輯控制器應用

對于可編程邏輯控制器而言，其屬于通過數字運算進行操作的一種電子系統，其基礎為可編程存儲器，其主要在系統內部存儲程序中進行運用，從而可實現控制及運算，同時還能夠以數字以及模擬模式對不同機械以及各種生產過程中實行控制。在工業自動化控制系統中，可編程邏輯控制器能夠得到廣泛應用與其特點以及功能之間具有十分密切的關系，其所具備優勢主要就是具備較高可靠性，并且具有較強的抗干擾能力，同時相關配套設施也比較齊全，具有比較完善的功能，具有較強適用性，另外系統設計及構建相對均比較方便，工作量相對較小，在后期維護方面相對也比較方便，比較容易對其進行改造。除此之外，可編程邏輯控制器重量比較輕，體積比較小，在實際運行過程中所產生能耗比較低，比較容易使用，因而在自動化系統中具有十分廣泛的應用。

2.2 數字控制技術的應用

數字控制技術屬于比較常見的一種自動化技術，其所指的就是通過對數字及符號進行利用，從而在工業生產中對實際生產過程過程實行編程控制。工業自動化控制系統中，為能夠使數字控制技術得以較好應用，需要對專門計算機設備進行利用，以數字狀態向相關設備發送操作命令，從而使設備能夠依據預先設計程度執行工作。在數字控制技術實際應用過程中，軟件技術屬于核心內容，同時也是關鍵部分，會在很大程度上影響自動化控制，在自動化控制系統中通過對數字控制技術進行合理應用，可使系統運行能力得以有效提升。另外，在對設備故障進行診斷以及對設備進行維修過程中，利用數字控制技術可將AI故障診斷出來，通過對計算機網絡技術進行運用，可使遠程診斷以及遠程監控得以實現。另外，利用所建立數據庫，還能夠檢修以及維護系統，對相關故障進行修復，并且能夠在漏洞進一步擴大之前將零件更換，使系統可靠性、安全性及穩定性得以最大程度保證。

2.3 分散控制系統的應用

分散控制系統屬于多級的一個計算機系統，其在自動化控制系統中的應用途徑就是通過通信網絡。分散控制系統的組成主要包括兩個部分內容，即過程監控級與過程控制級，對控制、通訊以及計算機與顯示等四種技術進行綜合應用。在分散控制系統中，通信網絡屬于核心內容，系統中網絡節點為工程師站，其功能主要為對分散控制系統實行組態，從而保證分散控制系統始終均能以最佳狀態進行工作。另外，對于分散控制系統而言，其具備比較全面的控制功能，可依據實際需求利用網絡與性能較高計算機實現連接，在此基礎上使高級控制能夠得以較好實現，保證自動化控制系統能夠對較好運行[2-3]。

3 結語

隨著現代社會不斷發展，計算機技術也得到越來越快發展，在社會上很多領域內均得到十分廣泛的應用。在工業自動化控制系統中，為能夠保證系統得以更好運行，使系統功能得以更好實現，應當對計算機技術進行合理應用，從而保證自動化控制系統能夠在實際生產中發揮更大作用，促進其得以更好l展。

參考文獻：

[1]盧慶芳.論計算機控制在工業自動化控制中的應用[J].現代工業經濟和信息化，2016（05）.

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關鍵詞:計算機;控制技術;自動化生產線

在“互聯網+”及信息技術不斷成熟發展的背景下，智能化時代的大局已經初步形成，而智能化的初期表現就是生產自動化。在計算機技術、電子信息技術的共同作用下，自動化生產線早已成為了現實，現如今，自動化生產線面臨著新一輪的技術革新，其必須與最新的計算機控制技術相結合，形成更為智能化的發展。

一、計算機控制技術與自動化生產線概述

計算機控制技術是基于計算機編程而實現的電子控制技術，其采用電子控制元件與計算機后臺控制模塊相對接，電子元器件就可按照計算機內置編程來完成相應的工作任務。與此同時，工廠中必須安裝相應的自動化生產線，自動化生產線上集成了生產某種類產品所必需的各類機器設備，這些機器設備中都安裝了電子控制元部件，自動化生產線上的流程實現了對接，在第一個流程開始工作之后，后面的流程就會形成相應的自動運轉。這種自動化生產設備的設計比較復雜，需要安裝很多電子元器件，這些元件有的是感應運作，有的是按照編好的程序運作，最終實現個流程的相互配合。而在智能自動化生產線中，其不僅可以按照既定的流程完成生產任務，還可以根有很多功能上的拓展，比如智能化的識別、調整、修復、挑揀、標注等功能，甚至是智能化的設計、改造功能。

二、計算機控制技術在自動化生產線中的應用

(一)自動化生產線中的計算機控制設備結構及優化計算機控制技術實際上也是依托計算機硬件設備而實現的，所以在自動化生產線中需要相應的計算機總控后臺及相應設備。在計算機控制設備的結構設計中需要計算機硬件設備、電路連接器、電子控制元件以及各類擴展單元。一般小型的自動化生產線的控制元件不會太多，相應的計算機控制設備也比較簡單，但是大型的自動化生產線都有計算機總控后臺，計算機總控后臺也是專業設計生產的，并不是一臺普通計算機就能夠直接進行應用的。而在自動化生產線的不斷優化發展中，計算機控制設備的結構以及所使用的配件也是在不斷優化的。僅僅是從計算機控制設備的CPU來看，其就在不斷更新換代，以提高計算機控制的效率。在智能化生產線的發展中，計算機控制設備也必須是智能化的構成，其可以進行更為強大的內部信息和程序處理，并能夠對出現的問題作出自動化的分析和處理。

(二)自動化生產線中計算機控制器程序設計及優化在由計算機控制的自動化生產線中可以按照既定的功能編程來完成每一步的生產任務，同時完成各類檢測要求，現如今的自動化生產線執行效率高，出錯率低。之所以能夠實現自動化的生產，除了在機械設備上做出了相應的協調配合設計之外，最主要依賴的還是計算機總控設備，也就是計算機控制器，其所具備的程序設計功能是支持和保障機械設備自動化運作的關鍵。在自動化生產線中所應用的計算機控制器是可以進行編程的，其一般在出廠時就內置了各種生產程序，但是在實際應用過程中，其所具備的程序設計擴展功能可以實現自動化生產線功能的進一步拓展。而且現如今所使用的機械編程比計算機編程要簡單一些，其有一些已經合成的編程控制模塊，可以拿來直接應用，不需要再從頭進行原始編程操作。對計算機控制器程序進行優化可以從企業自動化生產線的工藝和功能要求方面來進行分析，從而提高生產效率。

(三)自動化生產線中控制總線的應用及優化計算機控制下的自動化生產線中需要由控制總線來進行連接，因為在計算機信息技術中的數據信息無法直接傳輸給機械設備來進行識別，必須要通過控制總線來實現數據信息和模擬信息之間的轉換，從而讓機械設備可以根據接收到的指令來完成相應的工作。一般在自動化生產線中總線從計算機控制系統中接出之后，連接到智能化遠程的處理器以及變頻器中，相應的機械設備上的控制器就可以完成相應的操作。具體在總線應用中需要采用節約總線并提高數據傳輸效率的方案，從而提高總線控制的運行效率，中間配置上相應的轉換設備以及測量控制器，實現對各類機械設備的控制。

(四)自動化生產線中智能調試及自我修復技術的應用計算機控制的自動化生產線在發展過程中可以進一步實現生產過程中的智能調試以及自我修復，比如某些時候自動化生產線也可能會出現問題，出現問題時，計算機控制系統可以找出問題點所在，并分析得出相應的故障碼，如果是程序問題，那么計算機控制系統可以自動實現程序的修復，但是如果是機械設備的問題，計算機控制后臺將會提出人工修復的解決方案，這種智能化的生產線會在未來發揮更大的作用。而且，計算機控制器的相應程序可以發揮出最大的作用，其在運行過程中可以實現自我“學習”，即不斷地更新自己的程序系統。由于不同生產企業所應用的編程模塊以及編程要求有區別，所以計算機后臺系統所學習的“內容”是輸入性的內容，這樣可以保證計算機控制系統的穩定性。

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關鍵詞：計算機自動控制；工業生產；發動機試驗；稱重控制；傳感器；條碼；上位機

一、引言

近年來，在各個大中型企業的生產過程中，現已廣泛采用計算機控制技術，實現對工業生產過程的檢測、控制、優化、調度、管理和決策，達到提高產品品質和產量、確保安全、提高生產率的目的。控制理論、儀器儀表、計算機和其它信息技術的應用，極大地推進了計算機自動控制技術的發展。自動控制理論與計算機信息科學的緊密結合，給工業生產過程帶來了新的技術革新。

在各個工業現場中，計算機自動控制技術的應用十分活躍。計算機技術、網絡技術、工業控制技術可以應用于幾乎所有的工廠、生產車間、生產線上。比如發動機廠、汽車制造廠、發電廠、鋼鐵廠、印鈔廠等等。

但是，工業現場不同于事業單位的辦公室或其他場所，那里一般環境比較惡劣，有著強磁場、幾千伏高壓電、粉塵以及強烈的噪音等，這就要求工業現場的計算機控制系統具有更好的性能，更強的抗干擾能力。而且由于在工業現場，經常涉及到價值幾十萬到幾千萬的設備，這就要求整套計算機自動控制系統有不同于辦公室電腦的高可靠性(如連續無故障工作20000小時)，否則會造成極大的經濟損失。

由此工業控制技術和工業控制計算機應運而生，這是一種特殊的更適合于在工業環境中工作，有許多模擬量和開關量信號輸入和輸出，并完成類似數據采集、生產控制等功能的，具有高可靠性、高抗干擾能力、高精度的集成計算機系統。

本文以自己在省計算機公司工作時參加的兩個工業控制項目為例，分析計算機自動控制技術在工業現場中的應用。

二、發動機試驗的計算機自動控制

在高速發動機制造工業中，設計和實驗出一款具有高生產力、能夠自動獲得數據的試驗能力、高通用性的柴油或汽油發動機，成為了一個十分重要的問題。由計算機自動控制系統監控的試驗控制器，就是特意為這種目的而發展起來的一個最新控制裝置。基本上這種控制器規定安裝在靠近測試網或熱機試驗臺的地方，監督熱機工作。當要試驗多臺不同型號的發動機時，中心計算機可與幾臺發動機連接，以取得發動機的特性和收集有關的數據資料。

試驗控制器的主要部件是一臺(或幾臺)微型計算機，配有幾個印制板電路用于收集輸入信號和輸出控制，它們和一個(或幾個)試驗臺相連。計算機編好程序，將發動機所要進行的試驗的每一步，按照正確的步驟進行控制，并將試驗所得的結果數據進行分析。計算機控制實驗過程和校正實驗數據的方法可以自動或手動完成。手動方法大致是，計算機在屏幕上顯示出對指定發動機手工調整的指令，并根據指令和試驗所傳回來的信號，顯示出各項正在調整中的性能數值。

計算機監控試驗控制器的主要用途是作為整個試驗系統的控制部件。每一臺發動機試驗系統，應包括有把發動機快速移進試驗臺、連接好必要的輔助接頭的裝置，以及自動把傳動軸與測功器準確校正連接起來的設備。這一切都是為了提高試驗效率和減少試驗時間。試驗控制器的自動校準能力，可以為在復合式試驗臺中測量發動機的性能制定出統一的標準。

當試驗控制器作為整個系統的一部分使用時，它起著多種作用。這取決于不同發動機的特性及用戶不同的標準試驗過程。在大部分試驗過程中，一系列調整需要由操作者來手動完成。但是這些調整指令是根據預先的設計，由計算機預先編制成程序，當試驗時在顯示器上顯示出來，以幫助操作者迅速、有效和準確地進行試驗。當發動機以不同轉速在不同負荷下運轉時，控制器的任務是記錄試驗過程和發動機性能數據。計算機則在這個過程中按指令操縱發動機，并將同一時刻由各種傳感器傳回來的電信號換算成相應的讀數并記錄下來。

從功能中上說，計算機監控試驗控制器系統的能力是減少確定一臺發動機是否合乎標準所需的時間。發動機操作條件的穩定性和發動機性能的動向，用計算機監察比操作者監視控制盤是快得多。計算機可以大大地減少確定一臺發動機質量所需的時間。

將試驗中取得的發動機性能數據打印并保存起來，也是生產過程中必需的，這些要求都可以由計算機來完成，這些數據作為將來維修或報廢的依據。

由幾套計算機和試驗臺所構成的計算機自動控制網絡系統可用于控制幾套試驗臺同時工作。其特點是每個試驗臺都有各自單獨的計算機，每臺計算機都與中心計算機連接。如果試驗控制器的任何一部分因故障暫時中斷工作，則只有一個試驗臺受影響，因為每個試驗臺的控制和監督都是由單獨的計算機完成的。試驗控制器可用于現有試驗臺的現代化，或成為整個新的試驗系統的一部分。每個試驗臺要有一個控制臺。儀器是按標準設計的。設計中有若干套印制板電路用來適應用戶不同的要求。

試驗臺的計算機自動控制網絡系統是計算機在工業中的一個典型的應用，目前已在我國得到廣泛使用。總之，所有的努力都是為了提高自動化的程度，以使每個工業設備能夠發揮100%的生產力。

三、核燃料廠的HRL微機控制稱重系統

HRL微機控制稱重系統，是給中國宜賓核燃料廠四車間稱重裝置開發的一套完整的計算機自動監測和控制系統。本系統具有設置稱重、實時控制稱重與數據采集、數據處理、報表打印、文件處理等多項功能。它能夠實時監視和控制現場稱重與核燃料裝管，顯示稱重情況，測量稱重數據，并隨時對工作中的異常情況作出報警，以便工作人員處理，另外，還能輸入各種如放行號、芯塊批號等信息，作日報表以備存檔。

該廠編號為814廠，是制造提供給核電廠原子發應堆的原材料----芯管裝核燃料和其他核產品的國家重量級工廠。在四車間，有一套完整的生產線，用于將核燃料裝管。其中，有3個工作臺，在其上將核燃料裝管、貼上條碼、并稱重。由微機控制稱重系統完成裝管控制，讀條碼，稱空管和毛管的重量，傳輸回中心計算機并處理數據等工作。

HRL微機控制稱重系統包括二層網絡結構，其低層是現場總線將數據采集、設備控制、以及工控機的遠程I/O點連接在一起的設備層、上層是將PLC可編程控制器、工控機以及操作員界面連接在一起的控制層，完成管理和信息服務任務。

整套系統完整的裝管控制和數據收集過程為：

首先，操作人員打開上位機，運行軟件，屏幕出現歡迎畫面；操作人員首先進入信息輸入設置窗口，依次根據屏幕格式輸入QC放行單號、與此放行號相對應的包殼管最大序號與最小序號(如今天操作300根，則為第1根，…，第300根)，及操作者和代班長；再進入實時控制窗口，屏幕上主菜單消失，出現實時稱重工況圖，并開始實時控制稱重過程。

讓許多芯管依次上1#空管臺，系統讀取稱臺上空管的條碼，稱出空管的重量，若這兩種操作因故障無法完成，系統就會反復作這種操作，并不發出下稱臺信號，則空管下不了稱臺，此時就要由工作人員來處理，排除故障。如果一切順利，則立即發出下稱臺信號。

這些管子再上2#裝管臺，在計算機“允許裝管”控制開關打開后，一支一支上臺裝管并讀出條碼，通常18支為一批，構成該批芯管，一批芯管操作完畢后，計算機會關閉“允許裝管”開關并提示要求操作人員輸入此時裝管的芯塊批號。完成后再重新打開“允許裝管”開關，進行下一批芯管的裝管工作。

管子再隨著生產線一支一支地上3#滿管臺，由系統完成稱重和讀條碼。其工作過程和1#臺類似。

稱重和裝管過程中，若1#臺，2#臺，3#臺的光電開關有信號，說明有故障，則系統立即處理并報警。

計算機上位機除了完成稱重控制外，還有數據處理、數據備份、報表輸出等功能。

在裝管過程中，計算機的屏幕上顯示出當前工作情況―“工況圖”。“工況圖”上對稱重情況作了比較詳細、直觀和實時的描述。圖的上部是表示當前各臺的工作情況。下部以“序號、批號、棒號、空管重量、棒重量、芯塊重量”五個數據描述最近所裝完、稱完的管子的情況，最多可顯示10個管子。

該控制系統實際運行結果表明，系統人機界面良好，運行穩定，系統可靠性高。精度可達到0.1%，其中傳感器精度為0.05%，并通過了計量部門的標定。

四、結論

計算機自動控制系統大致由上位機、終端控制設備、傳感器等組成。根據不同生產現場的控制要求，設計者先編制出含有信號檢測、數據處理、過程控制等內容的管理程序軟件，存儲于計算機中，再在實際生產過程中，由計算機根據軟件收集由終端控制設備傳來的各種模擬量和數字量信號，經計算后給終端控制系統發出控制電信號。終端控制設備向上位機輸送檢測信息，根據上位機的指令輸出控制信號，使電器機械設備執行動作，實現實際控制要求。

計算機自動控制技術作為一門日新月異的先進技術，其提供的整套數據采集和自動控制系統以高可靠性、易用性方便了工業現場的使用。在其基礎上發展起來的網絡化和現場總線技術又進一步促進了工業自動化的發展。計算機自動控制技術建立的系統可以顯著提高企業的生產效益，使企業得以實現深層次的信息化，是目前滿足我國工業自動化改造與創新發展的一個強大的動力。

作者單位：四川師范大學信息技術學院

參考文獻:

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    一、計算機控制系統的設計過程

    計算機控制體系的軟件和硬件的組織構造是根據它聯系的設備不一樣,有所改變的,他們的組織結構大致是一樣地,可以涉及到系統設計,控制任務,軟件設計等。

    (一)系統方案設計

    我們依據體系設計任務書進行總體方案設計,對體系的軟件,硬件它們的構造再考察它的要求,推算出合適它的的系統,組成一個新的系統。再時間很緊張的時候可以拿現場的配件組合,再設計費用不到位的時候工作人員可以組織自己設計的模式,但是要注意化風好軟件和硬件的價格及時間,控制體系結構它的概括微型的處理器、存儲器、選擇好接線口、傳感器、硬件的設計與調試的基本內容。

    (二)控制任務

    我們要對超控設備進行調研,研究,了解工作程序是再體系設計1前應該做好的事,只有理解了它的要求,理解了它要接收的任務,涵蓋體系的終極目標,數據流量還有準確度,現場的要求,時間的控制,我們要嚴格按照計劃說明操控,實現整個系統操作。

    (三)軟件設計

    計算機軟件的設計要依據體系規劃的總意見,確定體系下所要完成的各種功能及完成這些系統性能的推理和時差序關系,并用合理組成部件表格畫出來。他們是根據體系組成表格不同的功能,分別規劃出相應的控制體系所需要的軟件。例如仿真的量輸入和仿真量輸出及數據處理還有互聯和打字版處理格式等。每一種表格都可以單獨進行實驗調試,各種表格分別實驗調試好以后,再按工作路線圖推理和時間順序關系將他們正確組合、互相連接、實驗和調試。

    (四)現場安裝調試

    首先要按設計計劃合理組裝裝,對體系結構進行大體的演練和比較準確的演練,結合演練的結構數據重置體系的置和儲存數據進行軟硬件的調試,他們的構件組成都可以在演練數據下用對演練數據進行試研的辦法同時進行,同時他們要進行統一的實驗及推理,仿真物體是這個體系驗證的最基本要求,而好的體系的數據調整實試要在現場進行。

    (五)計算機的控制系統

    計算機的操作控制體系的合成是有軟硬兩個部件合成的。而一個非常合理的計算機的操做控制體系應分好幾個部分構成:作控制的物體及它的重要組成部件及圖的外圍裝備和全自動的儀器和軟件體系。

    二、自動化生產線上應用與分析

    工業機器手臂的自動化的沖壓生產線運行循環路線可以簡單概括為:上下料機構板材沖壓。鋼板物料的傳送、線頭板料清洗涂油、鋼板板物料料位置校正、第一臺壓床沖壓、下料機器手臂提取物料、壓床再次沖壓、依設計流程傳到下一個工序、機器人收取物料并裁剪、把它輸送到下一臺壓床、下一臺機器人接著提取物料、把物料放到輸送裝置上,工人開始按規定型號堆積板材。用工業機器人的自動化的生產線,會更加符合現再經濟發展的需求及技術方面的創新。機器人手自動的化生產線適用于現在大規模的生產的各個行業,也適合已有生產線實現全自動的業再次更新,工程機器人自動的生產線通過改變不同的軟件,它可應用于很多車型生產,它的可控制性能很好,工業機器人體系組成包括上下料結構、清洗涂油機體系對各種型號的沖床兼上下料體系、物料輸送體系。各個分體系連接間的電氣化操控是按照統一操做控制和刪減控制的原則,他們再不同附件的操控系統中,他們是應用了機械與構建操控的很有代表性的一個組成,他們每個級別都應用不一樣的互聯網工程和軟硬件控制,以達到不同的設計效果實現自動化。各部分操控體系采用具有現場總線形式的PtC操控方法,他有獨立操控和智能操控的特點。為確保控制體系正常運轉,我們在車間總的線路全部采用西門子Proflbus總線及dj數字化的局域計算機網絡的分布式包交換技術體系。每個監督控制結構的PiC之間及PiC與上一個機械間的聯系全部采用了現代化的集成板的局域電腦互聯網的分布式包交換技術,供監控體系相互聯系時應用。沖床機的運動中樞應連接Ethetnet csrd與機器人的操控體系聯網,操控體系與工業機器人的聯系方式是通過Proflbus-DP的總路線連接的他們實現了信息的互換和連接。連接體系采用了HMI SIEMENS的觸摸技術,在每一個可操控的部件上都放置一個顯示屏,它應用了Proflbus 的數據連接。各個部件都安裝了信息指示燈和緊急開關,屏幕可看到系統信息及顯示錯誤出現在那里,與這個設備有聯系的的 i\O 信號在HMi上顯示,他們以紅燈和黃燈區分。系統如果發現哪里有情況,將會鳴笛警報,顯示屏上將會出現問題出現在那里,以便維修人員查找。這個體系還有演練數字場景的能力,在磨擬演練中,它的壓力和轉動速度可能會影響到生產還有可能會發生操作控制與機械運轉不同步的可能,體系是通過機器人的離線程序控制的機器人的運行路線,來減少生產現場的實驗休整周期。

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關鍵詞：計算機控制技術；智能建筑；自動化系統；系統管理

1.引言

具備一套依托于現代化計算機技術的自動化控制系統是智能建筑最突出的特點。智能建筑設備系統主要涉及到照明、空調、消防、保安以及通訊等子系統，為進行有效控制及管理，在智能建筑中引入依托于現代化計算機技術的自動化控制系統十分必要。所謂智能建筑自動化控制系統就是依托于現代化計算機技術、集散控制技術以及智能化調節管理技術，實現對建筑物相關設備的有效監測，及時收集相關數據并加以分析，進而做出設備控制決策。

2.智能建筑設備系統構成

（1）照明系統。有效控制智能建筑照明系統可以達到節能目的，并且對照明的控制管理水平直接影響著建筑物自動化系統水平。智能建筑電耗費量相當大，利用自動化控制系統，按照事先設定的程序自動控制建筑門廳、走廊以及停車場等場所的照明的啟動及停止，分組控制照明回路，在用電負荷過大的情況下自動斷電，此外對于無人處還可以實現自動熄燈，因此，采取自動化控制系統管理方式與常規管理方式相比，前者能夠有效節約30%到50%的電量。智能建筑對照明系統的自動化控制方式主要有：利用計算機對啟停時間進行設置、值班人員人為控制、門鎖或紅外線等探測控制等。

（2）空調系統。在智能建筑中安裝空調系統可以維持舒適的環境，并對運行能耗予以有效控制。空調機組向建筑物不同區域提供經過處理的空氣主要是由計算機控制的，以確保建筑物內維持適宜的空氣溫濕度以及新鮮度。智能建筑空調自動化控制系統，通過監測并分析建筑物內外空氣溫濕度以及送風溫濕度與計算機系統的設定值之間的區別，做出熱量、濕度的調整決策；除此之外，還以建筑物內外的負荷變化為依據，對空調機組風機轉速以及閥門開度等進行自動控制，進而達到節能目的。

（3）消防系統，主要涉及消防系統以及消防聯動控制兩方面。以建筑物布局以及火災類型為主要依據，在智能建筑中布置煙感、光感以及煤氣報警裝置，并借助總線將其與區域報警器相連，探測器輸出狀態按照相應的位置在智能區域報警其中加以顯示，區域報警器在對所接收到的信號信息進行分析的基礎上，祛除有誤信息。智能建筑區域報警器直接連接到消防控制中心，確保消防中心可以準確掌握實時火災報警信息，進而及時作出應對決策。

（4）保安系統，智能建筑中的保安監控系統主要是由閉路電視監視系統、出入口控制系統、防盜報警系統以及保安巡邏系統構成的，各個子系統要及時向保安監控控制中心上報各自狀態，借助計算機對上報信息進行分析，并作出相應的判斷。

3.智能建筑自動化系統管理

智能建筑自動化系統通過對建筑設備進行有效管理，減輕相關工作人員的負擔，并促進系統管理水平的進一步提升。在現代化計算機控制技術支持下，智能建筑自動化系統可以實現數據庫、顯示、操作設備以及定時控制等功能。

（1）數據庫功能。對現場控制機所監測到的參數以及具體的操作進行保存，以便進行輸出及分析計算，這便是數據庫的主要作用。智能建筑自動化控制系統數據庫的主要作用是對不同時間段相關參數的變化情況做出詳細記錄，時間處理方式也是數據庫結構不同之處的體現。系統中不同的參數具有各自的變化周期，諸如對于供電系統相關參數而言，應以分或秒為參數變化周期進行記錄，并加以分析；而對于風機狀態來說，參數變化周期就沒必要那么精細，有時候在幾個小時內其狀態都不會發生變動。數據庫性能因處理方式的不同而不同，在實踐中，要結合相應的管理要求，確定數據庫工作方式、功能以及容量，為智能建筑自動化系統預期效果的實現提供有力保障。

第一，暖通空調子系統設計。現階段，人們對居住、辦公的環境有了更高的要求，空調已成為樓宇內不可缺少的電器。如何構建一個優秀的暖通空調控制系統顯得尤為重要。在對暖通空調進行設計時應注意如下幾點：對相關的自控元件進行合理的配置，切實保證好相關測量參數的準確性；對于前端的檢測元件數量也應進行合理的配置，以減少不必要的浪費性投資；前端檢測元件的相關安裝位置也應進行正確的選擇，切實保證其測量參數的準確性；控制器的選擇也是十分重要的，為了提高整個系統的可靠性以及增加控制策略的選擇性，應合理的選用控制器；由于空調運行系統具有一定的特殊性，因此，在工程設計以及調試過程中應正確的進行軟件組態，實現系統運行的最優化。

第二，照明子系統設計。照明所產生的能耗是相當大的，如何降低能耗，提高資源的利用率顯得十分重要。因此，在實現樓宇自動化過程中應加強對照明子系統的設計。對整個樓宇內的燈光依據實際情況以進行統一的開關控制；對于無人區內的燈光應通過移動探測器所反饋的信號將其進行關閉；室內照明亮度應結合自然光進行調整，從而達到最佳的照明水平；對于會議廳以及演講廳等區域可以按照不同的情景進行相應的改變；車庫中的移動傳感器被觸發時，應將相關區域的燈光打開，一定時間后再將其關閉；加強對各個回路的開關狀態以及故障狀態等的監視。

第三，樓宇內的自動控制系統應注意對排水、變配電、消防以及電梯、安全防范等的子系統只進行運行狀態以及故障方面的監視。在并非十分正常的情況下則可以對各個子系統進行聯動控制。

（2）顯示功能。借助中央管理機，智能建筑自動化系統和管理人員之間可以實現有效溝通，二者間的溝通最常見的方式就是屏幕顯示。當前，圖形及表格是智能建筑自動化系統顯示的兩種方式，圖形顯示方式能夠以圖形的形式標示相關參數的物理意義，數幅含有被監控系統結構及流程的畫面構成了顯示系統，并且相關參數直接顯示，因此，而比較而言，圖形顯示方式更加直觀。圖像顯示方式一方面可以將目前狀態準確的顯示出來，另一方面，還可以通過曲線方式將歷史數據顯示出來，這樣，對系統變化過程進行分析的工作難度將會大大降低。

（3）定時控制。對于智能建筑而言，諸如照明以及空調等大部分的設備的啟動和停止都需要事先設定時間；此外，智能建筑保安系統中的防盜報警系統的工作時間與智能建筑的使用時間不同，在智能建筑使用期間，需要將該系統暫停，而在建筑物停止使用的時候，例如下班后建筑物中無人的情況下，就需要將該系統開啟，并且，保安系統中的防盜報警系統具體的啟動和停止時間并不是固定不變的，需要根據實際情況進行相應調整。因此，中央管理機必須能夠具備設定和調整對受其管理的相關設備進行單獨或成組的啟動和停止時間的功能，具體而言，啟動和停止控制的實現方式大致有兩種：一種是由中央管理機負責，在到設定的時間的時候將啟動或停止指令發送到現場控制機；另外一種則是中央管理機向現場控制機發送啟動和停止的時間表，由現場控制機做出判斷，當到設定的時間時進行啟動和停止操作。

（4）設備操作。利用中央管理機，管理人員可以實現對智能建筑自動化系統相關設備的啟動和停止的控制，不僅如此，還可以重新設定相關的控制參數。智能建筑自動化系統負責大量設備的管理，并且使用及操作人員也不是唯一的，因此，為有效避免誤操作以及事故的發生，必須設計一套嚴謹的保護系統。

4.結語

智能建筑自動化系統負責對大量的設備進行管理，一方面，利用計算機系統向設備發出啟動或停止的指令，同時出具相應報告，防止設備不必要運行，對系統運行能耗予以有效控制；另一方面，自動生成設備運行及維修報表，確保設備安全穩定的運行。

參考文獻

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[3] 王波,卿曉霞.淺議智能建筑辦公自動化系統技術.工程設計CAD與智能建筑,2002,09

篇6

[關鍵詞]計算機；遠動控制技術；電力系統；自動化；應用

中圖分類號：V453 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）11-0009-01

近年來，我國在機械化設備的應用與普及方面不斷加大相關投入，使我國基礎設施建設及工業發展機械化水平大大提升。在此過程中電力系統自動化的應用尤為突出，成為現代化發展的重要標志之一，由此計算機遠動控制技術便在電力系統自動化過程中應運而生，成為推動電力系統自動化邁向智能化與科技化發展的重要動力來源，同時對于提高電力系統運行的經濟效益與社會效益也起到一定的幫助作用。

一、電力系統自動化中遠動控制技術的具體應用分析

1、遠動控制系統的基本原理

遠動控制的基本原理是應用計算機技術和網絡通信技術，通過智能遠動設備，實現對現場遙信（YX）、遙測（YC）信號的遠程實時監視以及對現場設備的遙控（YK）和遙調（YT），從而實現電力系統安全、穩定、經濟的運行。其原理圖如圖1。

2.實現無人值守全時監控

遠動控制技術的應用為電網的安全運行提供了有效保障。電力系統遠程監控是伴隨著計算機技術的不斷發展而產生的，隨著自動化、機械化、通信技術的不斷進步、普及而得以現。通過遠程監控系統可以對遠程機器設備進行實時監控，實現現場無人值守，從而提高了電網運行的安全性。

在遠程監控系統方面，用戶可以自主選擇產品，但其原理和功能都是一樣的，就拿湖南紫光的SM-3B系統來說，通過監控軟件不但可以實現實時監控，同時還有報警、自動報表、歷史趨勢、事件查詢等功能，以便調度人員及時掌握電網運行情況，及時平衡負荷，以保證整個電網的安全、穩定。

3.遠動控制技術中的通信傳輸技術應用

電力系統自動化通信傳輸系統主要由調制和解調兩部分組成。電力設備應用過程中會受到實際應用環境的影響，為保證控制效果，一般情況下選用多種傳輸技術結合的方式進行系統控制，而在傳輸方式方面，遠動系統有電力載波、光纖、無線電波、衛星通信等多種傳輸方式可供選擇， 但就現階段而言，仍以光纖及電力波載技術作為信號傳輸的主體。

首先就光纖信號傳輸技術而言，具備傳輸速度快及響應及時的基本特點，能夠根據實際需要在最短的時間內完成對設備的基本控制。其次在電力波載技術方面，雖在速度上并不具備良好的優勢，但在運行穩定性及環境適應性方面均優于光纖技術，能夠在多種不同的環境下進行使用。所以在實際的應用過程中，需根據電力控制系統的基本需要選擇適宜的電力控制傳輸技術，以便于其能夠在遠動控制過程中發揮良好的通信及控制優勢。當然，隨著現場智能控制設備技術的不斷進步，光纖傳輸技術的不斷成熟和成本的不斷降低，未來光纖傳輸將成為遠動系統的主要通信方式。

4.遠動控制技術中的信道編碼技術應用

遠動控制的信道編碼技術對于提高信息傳輸質量有著重要作用，同時是現代遠動控制設備不可或缺的重要組成部分，對于提高遠動控制系統的基本控制效果有著不可替代的重要作用。遠動控制的信道編碼其基本結構主要以信道編碼及信道譯碼為主。在信道編碼方面主要利用終端控制優勢來提取設備的整體運行數據，而后通過線性通道進行傳輸，輸送至調度中心進行信息的分析與整合，以此來進行信息系統化驗證。在此過程中容易受到諸多不確定性因素的影響，進而使信息傳輸的完整性難以得到有效的保證。為能夠有效的解決該問題，并進一步提高信息輸送的安全性與完整性，選用信道譯碼的方式極為有效。信道譯碼對環境干擾反應并不強烈，這便是其難以受到外部環境的影響，從而提高信息傳輸的準確性。同時在信息傳輸過程中，信道譯碼也起到了一定的錯誤糾正能力，使信息傳送的準確性得到提升，這便有效的解決了信道傳輸的安全性及穩定性問題。其原理圖如圖2。

5.遠動控制技術中的數據采集技術應用

數據采集是遠動控制技術的核心內容，其主要應用的設備以A/D（模/數）轉換技術與變送器為主。在數據收集與處理過程中多選用0-5VTTL電平信號為主，但在實際的應用過程中，由于部分設備的運行功率較大，同時存在著電壓較高的問題，為能夠有效的提高數據收集的準確性，需選用變送器設備進行信號的科學處理及轉換，從而保證數據收集的穩定性。TTL的電平信號轉換完成后仍需進行A/D轉換對信息進行進一步整合，以便于下一階段的數字/模擬信號的轉換。YX（遙信）及YC（遙測）信息編碼需要在完成數據數字化整合的基礎上進行運行，從而達到專業化的隔離設備采集效果。在完成以上環節后，要對信號進行系統化處理，然后將信息傳輸至數據中心，進而達到預期的數據采集效果。其原理如圖3。

篇7

關鍵詞：智能數控；伺服控制；現場總線；DSP；PCC

中圖分類號：TP273

文獻標識碼：A

文章編號：1009-2374（2012）25-0086-03

1　全方位數字閉環的伺服控制技術

以物體的方位、位置、姿式等作為被控量，是數字控制系統中的伺服系統。這種控制系統的根本目的就是按照系統給予的速度以及運動軌跡，任意變化跟蹤目標，來實現準確的跟蹤與定位的一種技術。它需要保障系統中有充足的能量，才能推動負載輸入指令，在規律的運作下，輸入與輸出的偏差，不得超出規定的范圍。伺服系統作為一個高性能、高技術的產品，在一些定位精度與動態響應下，可以提供靈活、準確、快速、方便的驅動，這使得它在較高的機電一體化產品中，得到廣泛的應用。其中符合數字化控制模式的數字式伺服系統，非常跟得上數字控制技術的潮流，它在調試方面廣受好評，使用起來也非常簡單。

最近一段時間，工控機控制技術在大部分的交流伺服系統中都廣泛被采用。為了使操作簡單易學，提供友好的人機界面給操作員，因而采用工控機與下位機的通信。同時，還采用DSP（專用數字信號處理器）與新型高速微處理器的伺服控制技術，將全方位替代以模擬為電子器件為主的伺服控制技術。使DSP的高速運算能力得到充分發揮，增強調節功能，自動完成整個伺服系統，甚至還可以實時調節系統增益，負載跟蹤其中的變化。為了將原來的硬件伺服控制轉變為軟件伺服控制，實現全方位數字化的閉環伺服控制，提高系統的定位精準度與動態響應的速度，有部分驅動器具備快速傅立葉變換的功能，將設備的機械共振點測算出來，再通過陷波濾波的方式，消除機械共振。以下就是PC運動控制卡的閉環伺服控制系統圖。

圖1 全數字閉環伺服控制系統組成結構圖

2　先進的現代化數字伺服驅動技術

傳統的工業控制單元需要向信息化、數字化轉變，是因為信息技術的發展。正是由于信息技術與傳統驅動技術相結合，才會出現代表它們的數字驅動技術，這將是21世紀伺服驅動領域里的關鍵技術之一。同時，伺服系統中數字化的交流應用也日趨廣泛，客戶對伺服驅動技術的要求也越來越高，引起了世界各國的研究興趣，受到了廣泛的關注。

2.1　直線的電機驅動技術

直線電機在原理上與普通電機的原理相似，類型與傳統電機相同，都是電機圓柱面的展開。但直線伺服系統采用的電機驅動方式卻有所不同，它采用的是一種直線電機驅動方式。相比于傳統的旋轉方式，取消了電動機到工作臺間的全部機械化傳動環節，成為了它最大的特點。這種方式把機床進給的傳動鏈長度縮短為0，我們稱這種方式為“零傳動”。

不久前，我們發現了直線電機及其驅動控制技術的進展，主要表現在以下幾個方面：溫升下降，體積變小；成本幅度降低；性能逐漸提高；可靠性加強；商品化程度加深；安裝與防護簡便；品種覆蓋面廣，可滿足不同類型的機床要求；包括數控系統在內的配套技術逐漸完善。

2.2　基于DSP的伺服驅動技術

以數字信號處理大量信息的器件是現今剛出現的一種獨特的微型處理器，簡稱DSP。它具有可編程性，可在實時運行中通過DSP來處理，速度高達每秒上萬條的指令，這種電腦芯片在數字化電子世界日趨重要。它最值得我們稱贊的兩大特色分別是強大的數據處理能力與高速的運行速度。這種處理器現在廣泛地運用于社會的各個領域，例如軍事、圖像處理、醫療、家用電器、語音等。

采用運算放大器、電阻、電容等模擬器件來實現的傳統電機控制技術，它所使用的設備體積大、可重復性差、穩定性方面容易受其他因素的影響。而高性能的DSP處理器，它是一種數字式控制器，除了能很好地克服模擬式控制器的所有缺點，它還具備了數字式控制器的特有優點。通過數字化控制，既可以排除模擬電路的非線性誤差，又可以調整誤差以及溫度漂移等帶來的影響，還可以大幅度提高伺服系統的性能。同時，為了可以實現先進的控制算法，如矢量、最優、自適應控制等，我們使用DSP處理器，利用它的特性把控制性能進一步提升。下面展示的就是以DSP為核心的數字化控制系統圖。

圖2 基于DSP的伺服控制系統

2.3　可編程的計算機控制器技術

新型工業的控制裝置以計算機技術、自動控制技術、通訊技術為一體，是一種可編程的計算機控制器。早在上個世紀60年代，可編程控制技術就已經誕生。它從最初的編程邏輯控制器到可編程控制器，到今天出現的PCC。相較于傳統的PLC，類似于大型計算機的分時多任務操作系統和多元化的應用軟件設計，就是如今PCC的最大特點。它采用了分時多任務機制，構筑應用軟件的運行平臺，將應用程序的掃描周期與外部的控制周期加以區別，實現實時控制的要求，解決了PLC中控制速度的依賴性問題。PCC可靠性高，能在惡劣的環境下使用，擁有良好的兼容性。它的硬件模塊品種多樣，使用高級的編程語言，功能函數豐富，各種工業控制的需要都能適應。

2.4　現場總線的控制技術

在生產現場，我們將在檢測控制設備之間實現雙向、多點、串行的數字通信系統稱之為“現場總線”。它是適應實際需要發展起來的一種自動化控制系統，它發展速度快，現處于市場的巔峰階段。現場總線的控制系統，既是一種利用計算機在開放的局域通信網絡產生的工業設備自動化控制的系統，又是一種全分布控制系統。它作為連接網絡點的智能設備，成為智能設備的聯系紐帶，從而進一步地構成了分布式的智能化系統。

2.5　智能數控技術

具有擬人智能特征，能模擬、擴展、延伸智能行為的知識處理活動，我們就稱之為“智能化數控系統”。例如，自主學習、自我鎮定、自行繁殖、自主規劃等。高性能的智能化伺服系統就是研究智能數控系統的技術前提。先進的核心制造技術就是智能數控系統技術，智能數控系統技術影響綜合國力的水平，影響國家的戰略地位。在廣闊的市場競爭中，國內外大型的數控公司都是立志開發新型的、開放式的智能數控系統。而如今，我國在這方面的研究還處在低層次、低水平，實用化與國產化水平較低，還有待進一步研究。

3　結語

由于需要現代化的機電系統，因此，要求提高機電系統的控制力，尤其是對系統中的抗干擾性、適應性、靈活性的要求更高了。信息技術的高速發展，使得現代化控制理論在機電系統中充分得到應用，并做出了強力的保證。

參考文獻

[1]　曹國熙．機電系統中的數字控制技術分析與探討[J]．建筑·建材·裝飾，2008，9（4）：19-21．

[2]　呂春暉．全數字多通道電液運動控制器的研究與設計

篇8

Abstract： As cost control in decision-making and planning， the ex-ante cost control aims at optimize allocation of enterprises' resources to achieve their stretigic objectives of cost control. The effectiveness of ex-ante cost control is mainly depended on the correctness of analysis of cost drivers and cost behaviour and the relevance and reliability of cost information. As the alternative paradigms of control， both activity-based costing（ABC） and the theory of constraints（TOC） are designed to aid managers in understanding the enterprise's production processes and to provide information for resource allocation decisions.Each of them has advantages and disadvantages. They both are valuable techniques in their own right. However， they are remarkably complementary to one another in nature. They can be integrated in many aspects to improve the scientificity of cost decision-making and planning， which can offer enterprises significant benefits.

關鍵詞： 成本事前控制；資源約束理論；作業成本計算；互補性

Key words： Ex-ante Cost Control；Activity-based Costing（ABC）；Theory of Constraints（TOC）；Complementary

中圖分類號：F275.3 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2013）27-0147-04

0 引言

20世紀80年代以來科學技術的快速進步、企業經營環境的改變以及由此帶來的生產組織方式的變革和經營管理要求等，引起了成本控制觀念和方法的又一次革命，將成本控制的理論和實踐推進了一個新的時代。在這樣的環境下，如何有效地進行成本事前控制，已成為理論界和實務界亟待研究解決的重大課題。本文以作業成本計算（Activity-Based Costing，ABC）和資源約束理論（Theory of Constraints，TOC）的分析為基礎，重點探討二者在成本事前控制中的整合，以尋求成本事前控制的有效途徑。

1 作業成本計算（ABC）及其先進性

ABC是20世紀80年代以來在西方國家發展起來的，是將間接成本和輔助資源更準確地分配到作業、生產過程、產品、服務及顧客的一種成本計算方法（卡普蘭與阿特金森，1999）。作為一種成本計算方法，ABC主要在以下兩個方面區別于傳統成本計算方法：①利用多重成本動因將成本追溯至成本標的，這能夠更準確地反映產品制造及支持活動中所需消耗的各種資源及其數量；②間接成本的追溯以不同層級的作業和成本為基礎。可以說，ABC從解決傳統成本核算系統的缺陷入手，以“作業消耗資源、產出消耗作業”為基本前提，以所有成本都可追溯且都同特定成本動因保持一定的比例關系為基本假設（即所有成本都是可變的），通過追蹤所有成本到作業，然后再到產品、服務或客戶，提供了各種作業和業務流程以及產品、服務和客戶等方面更加準確的成本信息，更準確地揭示了成本性態，為成本的決策和規劃提供了更加相關和可靠的信息。同時，ABC將企業在資源上的耗費與資源執行的作業和業務流程聯系起來，著力分析和識別成本動因與作業的因果關系，突出了企業經營活動的各種作業及其對資源的消耗，強調了作業是分析企業成本行為的關鍵因素。另外，ABC還強調資源（生產能力）、作業和成本之間的內在聯系，能更真實地反映資源（生產能力）、作業和成本之間的聯動關系。所有這些，都有助于對企業的生產經營過程及其與成本的關系取得更清晰準確的認識，為更有效的成本控制指明了方向，奠定了堅實的基礎。

實際上，ABC不僅僅是一種成本計算方法，它在本質上更是一個有效地成本控制系統。它以謀求顧客價值創造中的成本優勢為根本目標，具有時代感和先進性；它強調成本控制的戰略理念、決策理念、顧客價值提升理念、作業鏈整體優化理念、多成本動因理念以及成本避免和成本可持續降低理念等，具有新穎性和先進性；它關注作業和成本動因的識別與分析，強調作業鏈（價值鏈）的整體優化，以及產品生命周期成本的控制，使成本控制具有源流性、整體性和協調性；它關注產品、服務、顧客、質量、供應渠道、分銷渠道、生產流程、作業等每一成本對象和人、財、物等每一約束性資源和彈性資源要素，以及研究與開發、設計、采購、制造、產品發送、市場營銷、售后服務、人力資源管理、基礎管理等作業鏈（價值鏈）的每一個環節和每一個層面，在成本控制對象上具有廣泛性和全面性；它強調資源消耗、作業消耗、作業時間、作業質量、作業效率等成本的非貨幣性表現形式，使成本控制更具可理解性和可操作性；它不僅與傳統的成本控制方法兼容，使傳統成本控制方法的應用更有效，而且還包括成本動因分析、作業分析等特有方法的應用，充實并完善了成本控制方法體系。

由上可見，ABC的提出為企業的成本控制提供了一種全新的思路，從不同層面強化了企業的成本控制：①強調顧客價值的創造和持續競爭優勢的獲得，有利于實現企業競爭戰略與企業成本控制戰略的有機統一；②注重成本動因的分析和控制，從而能夠實現成本源流控制與成本控制戰略的有機統一；③既重視企業生產經營管理的戰略層面，又重視戰略層面下的戰術層面，從而能夠實現微觀層面成本控制與宏觀層面成本控制的有機統一；④關注企業整個作業鏈（價值鏈）的分析，從而有助于實現作業鏈（價值鏈）各環節的成本控制的有機統一；⑤保證了成本信息的相關性和反映真實性，不僅有助于提高成本預測、決策的科學性和成本規劃的全面性與準確性，而且還有利于提高成本分析、考核與獎懲的客觀性和公平性，有助于實現事前、事中和事后成本控制的有機統一；⑥不僅關注既定成本控制目標的完成，更注重成本的持續降低（如提高增值作業的效率）尤其是成本的避免（如消除不增值作業），從而能夠實現成本的維持控制、改善控制（成本抑減）和革新控制（成本避免）的有機統一。這種成本控制系統的作用和效果，已被國內外尤其是西方國家大量的企業、政府和其他非營利組織的成功實踐所證明。

2 資源約束理論（TOC）及其成本控制原理

TOC是由以色列物理學家Eliyahu M. Goldratt于20世紀80年代在優化生產技術（Optimized Production Technology，OPT）理論基礎上提出的一種管理理論，該理論試圖通過限制性資源（constrained resources）的管理，改進生產經營，以實現利潤最大化的目標。TOC認為，任何組織的業績都受制于其限制性資源（也稱“瓶頸”）。也就是說，每一個企業至少存在一種制約其產出的限制性資源。企業要改善其業績，就必須找出關鍵的限制性資源，提高限制性資源的利用效率。限制性資源是企業管理的重點。為此，TOC提出了一種專門方法，對限制性資源實施管理，以實現持續改進業績的目標。

TOC關注企業層面持續改進措施的影響，它將企業比作一個鏈條，每個鏈條都存在制約整個鏈條業績的最薄弱的一環，該環節就是企業的限制性資源，忽視該環節而對其他任何環節的改進，都不可能增加企業的產出，因而是改善企業整體業績的關鍵。增強最薄弱環節能夠改善企業的業績，但與此同時，鏈條中的其他某一環節又會轉化為最薄弱的環節，成為企業關鍵的限制性資源，這種限制性資源的改進又會進一步促使企業業績的改善。因此，TOC可以看作是一個企業的持續改進方法或途徑。

為了實現利潤最大化的目標，首先需要設定有利于該目標實現的操作指標。TOC提出并定義了三個業績指標：①產出效率（throughput），又稱為有效產出，是指企業通過銷售取得盈利（money）的能力。為便于操作，產出效率又被定義為企業賺取邊際貢獻的能力，并可用下列公式表示：產出效率=（銷售收入-單位水平的變動成本）/時間。該理論認為，單位水平的變動成本是指原材料和能源。直接人工被視為固定性的單位水平成本，而不包括在其中。這就是說，有效產出是與邊際貢獻相對應的，是單位時間賺得的邊際貢獻。②庫存總值（inventory），是指企業將原材料轉換成有效產出所付出的代價。為便于操作，庫存總值又被定義為企業投資于有效產出上的所有資金，包括企業在基于出售目的而持有的原材料、在制品、半成品、庫存商品等資產上的投資，以及為組織生產經營活動在各種工具、器材、設備、裝置、廠房及土地等資產上的投資，是企業在勿須立即費用化處理的項目上的投資，代表了企業內部的資金占用。③經營費用（operating expenses），是指企業為將存貨轉化為有效產出的所有耗費，代表企業其他所有方面的資源耗費，包括直接人工以及所有的經營與維護費用。這里，有效產出計量流入企業的財富，庫存總值計量企業內部的財富，經營費用計量流出企業的財富。基于上述三個指標，其管理目標就可表述為：增加有效產出，最小化庫存總值①，以及減少經營費用。這些目標的實現，能夠促使凈收益（net income）和投資報酬率（return on investment）的增加以及現金流量的改善。對于財務業績改進而言，TOC的上述三個業績指標中，有效產出被視為是最重要的，然后依次是庫存總值和經營費用。

TOC對企業業績的持續改進，主要是通過改進限制性資源的使用進行的。其應用包括六個步驟：①選擇適當的價值創造計量指標。從短期來看，有效產出就是適用于大多數企業的業績計量指標。②確定企業的瓶頸約束。瓶頸就是限制企業生產或銷售的約束或約束因素，而約束就是企業內制約其生產能力或有效產出的一種方法、步驟或資源。③通過生產最具增值性或盈利性的產品或服務，充分利用瓶頸約束。④調整生產過程其他所有環節的節奏，使之與瓶頸約束的節奏保持同步。這主要要求瓶頸約束的上游環節提供適當的中間產出，以保證瓶頸約束環節的合理需要。⑤增加瓶頸約束的生產能力，或將瓶頸約束的產出物部分外包。企業欲增加有效產出，解除瓶頸約束是唯一可行的方法。從長期來看，企業可通過相關約束性資源的供應增加瓶頸約束的生產能力。但從短期來看，企業可通過制定有效的計劃、增加該資源的存貨緩沖或改進連續作業流程以減少其停工時間，或者通過工程再造、改變產品結構等以減少對該資源的消耗，實現該限制性資源的相對增加。另外，企業還可以將與瓶頸約束相關的部分產出通過外包獲得，借以增加瓶頸約束的生產能力。⑥對于新發現的瓶頸約束，重復以上步驟，以持續改善企業業績。解除一個瓶頸約束很可能會導致另一個新的瓶頸約束的出現。TOC要求，企業應持續地尋求增加有效產出的途徑和方法。因此，一旦發現新的瓶頸約束，就應及時重復上述步驟，以解除新的瓶頸約束對進一步增加有效產出的限制。這一過程應持續不斷地進行下去，以尋求業績的持續改善。這一過程主要用于制造企業的生產過程，但并不局限于這一方面。

由上可見，TOC以現有生產能力和直接材料以外的其他成本都固定不變為基本假定，通過發現某一特定時點上產出的瓶頸約束，以及制定和實施最優的瓶頸資源利用方案，謀求對限制性資源的充分利用，實現當前資源約束條件下的有效產出的持續改善和最大化。這與成本控制的目標實際上是一致的，也就是說，TOC也是一種成本控制理論，它從生產經營規劃的角度，謀求現有資源的充分利用，提高企業占用資源的利用效率和效果。它要求，企業的成本控制應從企業全局出發，謀求成本相對于收入的持續降低。這里的成本，包括單位水平變動成本、庫存總值和經營費用。因此，TOC又是一種基于系統觀的整體優化的全面成本控制理論。

3 成本事前控制中作業成本計算（ABC）與資源約束理論（TOC）整合的必要性

如前所述，TOC是作為一種持續改進的方法發展起來的，其目標是在資源約束條件下最大化企業的有效產出。它要求管理者應在既定的時間內識別影響企業有效產出增加的瓶頸約束，及時采取相應措施，減少這種瓶頸約束；它要求通過評估并盡力減少瓶頸約束的影響，進行關于生產過程和產品結構改變的資源管理決策；它對瓶頸約束及其影響的消除，是逐一識別并順次進行的，是一個持續不斷的過程。[1]但是，資源約束理論也有許多不足：①它把企業目前的生產能力視為既定的，關注在某一特定時點上產出的瓶頸約束，強調采用短期改進措施，努力減少這種瓶頸約束的影響，沒有考慮企業能否增加生產能力，從何處獲得生產能力，該生產能力何時發生變化，以及怎樣發生變化等問題。②它將單位水平的變動成本作為產品成本，將直接材料以外的其他成本都視為固定的，且不把它們包括在產品成本之中，這被卡普蘭稱為用于決策的直接成本計算和邊際貢獻計算方法的極端形式。無論是傳統的還是TOC下的邊際貢獻，都只關注短期利益，引導決策的短期化行為，導致管理者不斷地作出無法實現長期盈利能力最大化目標的一系列的短期最優化決策。正如Shank所指出的，邊際貢獻指標是有害無益的，是“陷阱、圈套和錯覺”。[2]③它只涉及一次面臨一種瓶頸約束情況下的生產經營決策或改進方案，只注重短期最優，這既可能與實際情況不符，又極易引起決策或改進方案的多變性并缺乏長遠考慮，可能導致為追求短期的最優而作出不利于企業長遠發展的決策。④它的簡潔概括特性掩蓋了許多重要的假設，如生產作業之間相互影響，瓶頸生產作業怎樣決定企業的業績，解除瓶頸約束如何影響企業的目標，不斷地解除瓶頸約束會接連不斷地在越來越大的范圍內產生影響并促使管理理念的轉變等。⑤它采用綜合計量指標模擬短期內生產經營所使用的資源與產出之間的關系。但即使在短期內，也存在許多需要在增加有效產出、庫存總值和經營費用之間的進行權衡的決策。因此，利用有效產出最大化作為決策標準，可能會導致某些情況下決策的次優化。對于中、長期的決策來講，管理人員對于直接人工或間接成本項目實際上具有決定權，而TOC的綜合計量指標忽視了這些相關因素。

實際上，TOC所關注的問題也是ABC所關注的。ABC在成本計算上對傳統成本制度的改進，使得它能夠更準確地反映用于生產作業的資源與所生產的產品之間的關系，從而有助于更好地預測產品及其所需作業的成本。但是，ABC也曾因無助于識別和解除導致生產過程延誤、過剩和變化的約束而招致非議。[3]批評者指出，解除約束是企業應注重開發的減少成本從而增強競爭力的主要途徑之一，生產約束在最佳產品結構、定價、自制/購置、特殊定單等許多作業基礎的生產經營決策中，也是必須考慮的一種重要因素。類似地，生產約束在確定企業資源的機會成本和選擇最有利的流程改進方案中，也起著關鍵作用。庫珀和卡普蘭（1992）提出了利用ABC計算已用生產能力成本和未用生產能力成本的方法。未用生產能力成本主要用于資源配置決策，以便作業資源的供應能更好地滿足其需求。生產作業的過剩生產能力取決于生產經營中的約束或瓶頸作業。約束或瓶頸是制約產品生產的關鍵因素，它通過非約束作業限制了資源的使用，形成了過剩或未用的生產能力。因此，約束或瓶頸對于理解未用生產能力的存在原因及其處置決策至關重要。相應地，正確識別約束或瓶頸并理解其對企業生產機會的影響，對于以最大化企業生產和盈利能力為目標的作業基礎資源配置決策是非常關鍵的。

可見，ABC和TOC分別從不同的方面致力于幫助管理者正確認識生產過程并為資源配置決策提供信息。[4] ABC著重從經濟方面反映了單位、批別和產品水平的資源轉化為產品的過程，揭示了較長時期內成本與產出量之間的變動規律。與ABC相反，TOC澄清了生產性作業所消耗的物質資源及其生產能力在生產過程中發揮的重要作用，它所使用的綜合計量指標凸現了用于決策制定的直接成本法，揭示了短期內成本變動與產出量之間的關系。不能清晰地反映生產作業消耗資源的物理用途及生產作業的生產能力是ABC的不足。因為如果不將所耗用資源的物理計量與作業活動的生產能力相結合，就無法識別約束或瓶頸，從而無法預測它們對企業生產經營的影響。相反，TOC側重于約束或瓶頸資源的管理，利用綜合計量指標指導決策是它的一個重要缺陷，只有存在嚴重資源限制時，才能作出最佳的決策。作為一種選擇，ABC提供了反映生產過程經濟屬性的綜合框架，為管理人員提供了預測資源配置決策備選方案經濟后果的方法，從而有助于保證資源配置決策的正確性。不僅如此，ABC通過其提供的詳細、準確的作業基礎成本信息，澄清了短缺不僅會發生在機器設備上，也可能發生在執行支持性作業的人力資源上，如設計、規劃、定購、購買、維修和處理產品及客戶；而TOC可以根據ABC提供的信息幫助識別具體的約束或瓶頸作業，并提出相應的改進措施。這即是說，ABC可以克服TOC的缺陷，TOC可以彌補ABC的不足，二者具有優勢互補性。總之，TOC和ABC都是各具自身價值的管理方法，二者的整合能為企業帶來更大的利益。[5]

4 成本事前控制中作業成本計算（ABC）與資源約束理論（TOC）整合的基本思路

本文認為，ABC與TOC的整合，至少可以從如下四個方面進行：①將作業成本信息用于長期生產經營決策、長期利潤規劃和不同作業的成本控制，將TOC用于既定生產能力約束條件下的短期產品結構決策。這既可以避免長期生產經營決策與規劃中的次優化，又可以在保證對企業瓶頸資源的最有效利用，簡化短期決策的工作量。但須注意短期決策和長期生產經營決策與規劃的協調。②以ABC提供的詳細、準確、相關的成本信息為基礎，采用TOC，識別企業生產經營過程中的限制性資源或瓶頸、潛在限制性資源和非限制性資源，為生產經營決策和流程持續改進提供必要的依據。ABC可提供比較詳細的資源、生產能力、作業及作業成本的信息，這些信息為采用TOC全面識別限制性資源提供了依據。利用TOC對資源生產能力物理屬性的重視，企業管理者可取得對企業資源狀況的全面清晰的認識，了解企業的瓶頸資源、潛在資源約束和不可能構成限制的資源，為正確進行資源配置決策奠定良好的基礎。③將ABC信息用于根據TOC進行的管理決策過程。TOC的有效產出指標可能會導致短期決策的次優化甚至失誤，以ABC環境下的變動成本取代資源約束理論中的變動成本作為有效產出的衡量指標，將使TOC下的短期決策效果得到根本性的改善。另外，也可以利用ABC理論及其提供的成本信息，對利用TOC進行的流程持續改進提供指導和評價。在短期無法從外部取得約束性資源以增加瓶頸作業能力時，企業可通過瓶頸作業的分析和改進，減少瓶頸作業的資源耗費，提高作業效率；或者通過進行產品改進或流程再造，減少產品對瓶頸作業的消耗量，以緩解瓶頸約束。這些方案的提出、評價和選擇，都離不開ABC提供的詳細準確的信息。④通過將ABC系統環境下的產品成本與生產作業耗用的物質資源及其生產能力相結合，構建一個更具綜合性的企業生產組織關系整合模型，以更好地理解生產經營決策的經濟后果，并為實施TOC提供一個更大的框架。企業可采用混合整數規劃（Mixed-integer programming），將企業作業成本數據與生產作業耗用的物質資源及其生產能力相聯系，建立綜合的整合模型②。混合整數規劃模型可以為制定一系列生產經營決策提供信息：首先，有利于對成本及可供企業利用的物質資源與市場機會同時進行評價，以確定最理想的產品結構；其次，有助于識別生產瓶頸，評價瓶頸資源對企業業績的影響；第三，有助于識別過剩資源，以便將其配置到更具效率的方面；第四，有助于識別對企業提高生產能力和盈利能力最具影響力且需要持續改進的關鍵作業。需要指出，這種整合模型需要企業收入、成本、物質資源和生產能力的大量數量指標，而產品結構及其他資源配置決策也常常涉及大量的定性因素，所以該模型只能提供生產經營決策所需要的部分信息；該整合模型還需要大量長期的有關企業經營機會和資源的假設與估計，它所提供信息的用途可能與這些假設和估計的準確性有關。此外，無論是收集該模型所需要的數據，還是解釋與分析所得出的結論，都可能需要足夠的時間，因而實施成本較高，但這種成本相對于二者整合所能帶來的收益而言，可能并不重要。

總之，ABC與TOC的整合會產生多種積極的效應，如保證短期和長期生產經營決策的正確性，加強對限制性資源的管理，促進產品改進和流程再造，提高資源利用率，增大有效產出等。從成本控制的角度看，二者的整合可以改善企業的決策制定和生產經營規劃，從而強化決策和規劃中的成本控制。這主要表現在以下兩個方面：第一，通過提高生產經營決策的正確性以及產品改進、流程再造措施的科學性，實現瓶頸資源的充分利用，提高瓶頸資源的利用效率和成本效益；第二，通過瓶頸資源的識別與管理，可使管理人員了解企業的資源狀況，有利于及時采取措施，預防潛在的資源限制轉化為現實的瓶頸約束，也有助于管理人員盡早考慮剩余資源和生產能力的利用或處置。這有利于企業合理配置資源和生產能力，在不斷提高企業業績的同時，實現資源占用與耗費的持續降低。

注釋：

①同JIT類似，資源約束理論將庫存總值管理置于非常重要的位置.該理論認為，降低庫存總值可以降低賬面成本，從而能夠減少經營費用，增加凈收益.該理論還認為，降低庫存總值能促使企業生產更好的產品，制定更低的價格，更快地對顧客的需求做出反應，從而贏得競爭優勢.

②本文所論及的資源約束條件下產品結構決策的線性規劃模型，實際上就是作業成本計算與資源約束理論整合模型的基本框架.

參考文獻：

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[2]Robinson， M.， Contribution margin analysis： No longer relevant/strategic cost management： The new paradigm[J]. Journal of Management Accounting Research， Vol. 2， Fall 1990：1-32.

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[4]Robert Kee， Integrating Activity-Based Costing With the Theory of Constraints To Enhance Production-Related Decision-Making[J]. Accounting Horizons， Vol. 9 No. 4， December 1995， 48-61.

篇9

2、汽車維修技，現代汽車維修服務于千家萬戶,面對的是機、電、液一體的高科技集成物,且種類繁多,技術更新快,對從業人員的要求越來越高；

3、數控技術，隨著計算機技術的發展，數字控制技術已經廣泛應用于工業控制的各個領域，尤其是機械制造業中，普通機械正逐漸被高效率、高精度、高自動化的數控機械所代替。目前國外機械設備的數控化率已達到百分之85以上；

4、烹飪技術，社會對這一專業人才的需求量卻居高不下。文化基礎、專業理論和技術性較強，尤其具備營養學與食品科學方面知識，烹飪專業的學生供不應求；

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關鍵詞：工業自動化；技術發展；制造應用；計算機技術

Abstract: with the development of science and technology, our country enters the new century, the development of automation technology has obtained the good result, especially automation technology is widely used in manufacturing. Industrial automation refers to using the machine in the industrial production, through the parameters control, fully realize the automation of production process control, try to reduce the labor, the proportion of consumption in the process of production personnel, through the industrial automation control to the processing of production information, and achieve the desired goals. Industry in our country at present computer application industry has made great development of application of industrial control automation, industrial automation industry computer application systems in our country has formed. With the development of the computer industry, industrial automation industry industrial application field of computer application is expanding fast, its developing trend is elusive. In this paper, the industrial automation industry computer application industry development present situation and characteristics of the trend is analyzed and discussed.

Keywords: industrial automation; Technology development; Manufacturing applications; Computer technology

中圖分類號：TH86文獻標識碼：A文章編號：2095-2104(2013)

工業自動化大體經歷了單機生產的自動化、組合生產的自動化到現代技術綜合應用的自動化生產階段。是指利用機器設備或者是在生產過程中不需要人工直接干預的情況下，按照預期的目標實現測量、操縱等信息處理和過程控制的統稱。工業自動化技術同時也是一種運用控制理論、儀器儀表、計算機和其他信息技術，對工業生產過程進行檢測、控制、優化、調度、管理和決策，達到增加產量、田高質量和降低消耗、保證安全等目的的綜合性技術，并且工業自動化技術的發展覆蓋了制造業、電力等國民經濟主要部門，為國家的建設起著不可替代的作用。

一、工業自動化技術的特點

通常情況下把工業自動化系統分為5個級別：企業管理級、生產管理級、過程控制級、設備控制級和檢測驅動級。兩級管理機涉及到高技術主要是計算機技術、軟件技術、網絡技術和信息技術。隨著互聯網技術和信息技術的飛速發展，必將進一步促進企業管理的改革。過程控制級涉及到的高技術主要有智能控制技術和工程方法。設備控制級和檢測驅動級涉及的高技術主要有三電一體化技術、現場總線技術和新器件交流數字調速技術。由此可以看出，工業自動化技術是當今微電子技術和電力電子技術領域中高技術的綜合應用技術，這也是現代工業自動化技術的特點之一。

二、工業自動化技術的發展歷程

1、模擬儀表控制系統

提到工業自動化發展，最先要提及的就是儀器儀表，這是自動化數據的外在表達，而PLC（可編程序控制器）又是首當其沖，它編程較為簡單，維護方便，體積小，數據可直接連通計算機，可用115v的交流電壓輸入等優勢。我國在工業自動化應用方面，PLC應用在傳統和最新的設備當中，應用日益廣泛，取得了很大的經濟效益。

基于PC的控制器被證明易與安裝和使用，而且成本較低，工控PC大體可分為IPC工控機以及在此基礎上的變形機，其優勢在于運行穩定、允許熱插拔等，我國在未來的發展當中，重點就是要發展以工控計算機為基礎的開放式控制系統，具有自主知識產權。

縱觀儀器儀表的發展形式，重點在主控系統裝置、智能化發展、專用型的自動化儀表、數字儀表的應用等。像電工儀表、科學測試儀、環保測試儀、信息技術電測儀等，成為我國當前發展的重點方向，而在此發展基礎上的工業自動化發展方向也顯而易見，呈現多元化的發展趨勢，覆蓋面擴大，形式多樣化。

2、集中式數字控制技術

集中式數字控制技術（DDC）在20世紀七、八十年代占有主導地位。它采用單片機、可編程序邏輯控制器（PLC）或微機作為控制器。在控制器內部傳輸的是數字信號，克服了處理模擬信號的缺點，提高了控制系統的抗干擾能力。

集中式系統的優點是易于根據全局情況進行控制計算和判斷，在控制方式、控制時間的選擇上可以統一調度和安排。

不足之處在于對控制器本身要求很高，必須具有足夠的處理能力和極高的可靠性，當系統任務增加時，控制器的效率和可靠性將急劇下降。

3、集散控制系統

集散控制系統（DCS）在20世紀八九十年代占有主導地位。其核心思想是集中管理、分散控制，即管理與控制相分離，上位機用于集中監視管理功能，若干下位機分散下放到現場實現分布式控制，上下位機之間用控制網絡互連以實現相互之間的信息傳遞。這種分布式的控制體系結構有力地克服了集中式數字控制系統中對控制器處理能力和可靠性要求高的缺陷。

但是，由于不同的DCS 廠家為達到壟斷目的而對其控制系統網絡采用各自專用的封閉形式，故集散控制系統事實上是一種封閉專用的、不具有可互操作性的分布式控制系統，并且造價昂貴。

4、現場總線控制系統

這種開放的、具有可互操作性的網絡將現場個控制器以及儀表設備互連，過程現場總線控制系統，控制功能徹底下放到現場，降低了系統安裝成本和維護費用。現場總線控制系統在20世紀八十年代中期開始發展并應用于工業領域。現場總線把通用或專用的微處理器置入傳統的測量控制儀表，使之具有數字計算和數字通信能力，采用一定的介質（例如雙絞線、同軸電纜、光纖、無線、紅外等）作為通信總線，按照公開、規范的通信協議，在位于現場的多個設備間以及現場設備與遠程監控計算機之間實現數據傳輸和信息交換，形成各種適應實際需要的自動化控制系統。

FCS 實質上是一種開放的、具有可互操作性的、徹底分散的分布式控制系統。

三、我國工業自動化技術的發展方向

1、計算機先進技術的引用

隨著電子計算機和網絡的出現，各種層次的數控系統誕生，當前正向開放和標準化的方向前行。我國首先加緊數控人才的培養，同時致力于研究數控系統向PC和開放體系的發展，建設驅動數字化和通信的研究，做到工業自動化的網絡化和控制性能的智能化。

目前我國的機床工業總產值已經進入世界前5名，并且向著“智能、開放、網絡和信息化”的趨勢前進，高速度、高質量和高精確度，模塊化、智能化、集成化和網絡化的工藝裝備成為今后的發展潮流，并且即將融入最新的納米技術。

2、基于現場總線的網絡逐漸向以太網過渡

近幾年，工業實時以太網技術已被工業自動化計算機應用產業廣泛接受。現場總線到工業以太網可以進行平滑過渡，保護制造商與用戶自動化產品和解決方案問題。以profinet工業以太網協議為例，該協議可以實現制造過程最佳化，直接訪問控制和生產級自動化數據，提供生產計劃管理系統，滿足不同的應用技術需求。通過設備描述和控制器邏輯分配，使用指定的PC工程工具實現集成，支持將自動化功能分散于各個智能子系統，從而進一步提高了系統的可用性，這種能夠不受限制的轉移現場總線為工業以太網通信，能發揮高動態性能、本地化診斷、無需設置設備系統自動組態等功能。

3、工業有線自動化網絡向無線通信技術轉變

工業無線技術通過無線數據鏈路和靈活的網絡拓撲結構實現工廠內部設備與外部設備之間的數據通信。無線通信技術具有數據傳輸速率高性價比優良、區域廣泛、抗干擾性強、系統維護成本較低等優點，是有線通信系統發展的重要補充，將成為工業自動化領域的又一熱潮技術，據推測，無線技術的廣泛應用將使工業生產效率提高10%～20%左右，市場需求和應用前景十分廣闊。

結束語

綜上所述，工業自動化技術的運用，要在立足現有發展水平的基礎上，加強對未來前瞻性的技術發展應用，結合工作實踐，不斷的尋求更新和更高的技術方法，運用到生產實踐當中，建立起一個開放、綜合和使用方遍的平臺，使企業發展贏得先機，創造出最大利潤，以此推動整個國民經濟的發展，加開我國信息化向前邁進的步伐。

參考文獻

[1]工業自動化儀表與系統手冊[M].中國電力出版社.2011(04).

[2]王治福,劉旭,卜令勇.論工業自動化的發展趨勢[J].黑龍江科技信息,2010(10)

[3]羅智佳 狄琤《數據采集監控系統的應用》2006(01).