微型計算機自動控制中的動態模擬技術

孫 偉

（盤錦職業技術學院，遼寧 盤錦124000）

一、微型計算機的特點

計算機已經從第1 代升級為第4 代， 無論是軟硬件系統或操作性能均有了很大的改變，這些都標志著電子計算器產品的普及應用。 經過第4 代計算機革新之后，微型計算機成為了信息產品的主流方向，這是一種相對微小的電子計算機。 從實際應用反饋的情況分析，微機相比于傳統計算機具有明顯的特點，主要包括：

1、電路廣。 電路是數據信號對接的主要平臺，用于計算機及其主控設備信號的傳輸控制，為用戶提供最可靠的數據指導路徑。 過去計算機硬件裝置的性能有限，使用了單一式的電路傳輸系統，這種電路不僅承載的數據流量小，且處理數據的流通效率偏低。 微型計算機體積空間逐漸減小，電路連接形式方面被進一步優化。

2、體積小。新型計算機最大的特點在于“微”，微小的占用體積顯現出了電子計算機的外形優勢，用戶可根據使用要求隨意地攜帶裝備。 電力行業選用微機作為主控中心平臺，節約了大部分設備占用的空間面積，為電氣設備安裝與使用提供了更多的空間[1]。

二、微型計算機常用控制模式的設計

相比于早前使用的計算機設備，現代計算機不僅在結構功能方面實現了優化改造，設備本身占用空間也不斷地減少， 微型計算機成為信息設備應用的主流趨勢。選用微型計算機為主控中心，既可以創建自動化控制平臺，也能實現動態模擬技術的綜合應用，使微型計算機功能得到最大發揮。 計算機控制模式的設計，主要包括：開環控制、閉環控制、在線控制等方面，這些都是微型計算機控制模式設計的要點。

1、開環控制。 若計算機控制系統的輸出對生產過程能行使控制， 但控制結果或生產過程的狀態沒有影響計算機控制的系統，計算機、控制器、生產過程等環節沒有構成閉合環路，則稱之為計算機開環控制系統。開環控制適用于各種工業自動化平臺， 尤其在生產車間自動化調度中的應用比較廣泛， 為生產人員提供了相對穩定的保護系統。一般情況下，企業為了實現內部生產的自動化調控，常利用開環控制系統完成指令操作，進而實現了系統調度效率的綜合提升，解決了傳統系統靜態控制的不足。

2、在線控制。 控制自動化是擺脫人工操作難題的有效方式，由計算機組成大規模的自動控制平臺，并配備高存儲量的中央處理器為輔助， 使微機設備具備了在線控制性能[2]。 在線控制選定了自主存儲模式，由微機數據庫參與程序的編寫與控制。 只要計算機對受控對象或受控生產過程，能夠行使直接控制，不需要人工干預的都是控制計算機在線控制或稱聯機控制系統。 這些功能是傳統計算機不具備的功能， 實現了微型計算機的多功能模擬與控制操作。

3、離線控制。 控制計算機沒有直接參與控制對象或受控生產過程， 它只完成受控對象或受控過程的狀態檢測， 并對檢測的數據進行處理。 微機自動控制中心平臺里，微型計算機主要受控于CPU，動態模擬編寫自動錄入、存儲等程序。 按照上述程序執行后，微型計算機控制系統的智能性更強，無需人工干預情況下完成指令任務。而后制定出控制方案，輸出控制指示，操作人員參考控制指示，人工手動操作使控制部件對受控對象或受控過程進行控制。

三、基于PLC 動態模擬聯用模式

計信息時代背景下，以計算機技術、傳感技術、通信技術為核心支撐的信息科技成為技術領域主流，其在各個行業中均得到了普遍應用。 如今， 微計算機控制發展取得了巨大的成功，動態模擬技術也在工業控制領域中得以推廣。 可編程控制器在電信號傳輸方面的穩定性優勢顯著，利用PLC 軟件代替傳統控制回路完成信號傳遞任務， 可加快動態模擬系統的操作速率。 隨著工業信息化建設時期的到來，工業系統在企業生產調控中的應用更加廣泛， 微型計算機憑借其強大的數據處理功能，在工業動態模擬系統中得到推廣。

1、空間模擬。 控制計算機實時控制系統是指受控制的對象或受控過程，每當請求處理或請求控制時，控制機能及時處理并進行控制的系統。 在計算機一旦進行控制時，就要求計算機對來自生產過程的信息在規定的時間內作出反應或控制。 動態模擬可根據對象操作要求建立二維或三維空間，以數字坐標為模擬平臺執行調控。

2、時間模擬。以時間繼電器為例，早前選用時間繼電器對模擬設備動作執行的快慢控制不足，從模擬指令發出至指令接收過程中，平均延遲時間2-3s，整體上耽誤了工業設備的最佳動作時間[3]。 工業企業結合動態模擬系統操作要點， 選定高配置PLC 作為輔助控制元件，實現了微型計算機與PLC 的雙向聯用機制。 經過升級后的動態模擬系統，可同時啟動主控計算機與PLC 執行雙向模擬操作。 選用PLC 作為主控裝置，從時間控制、點位傳輸、信號轉換等方面統籌調度。

四、動態模擬系統自動化操作流程設計

當前，計算機主要用于日常辦公、個人操作、生產控制等三大領域，各個行業根據使用需求配備專用的運算模式， 從而形成了數字運算流程的虛擬化空間。 微型計算機逐漸取代傳統式計算機設備，廣泛地應用于各個行業經營之中， 加快了微機控制平臺的信息化建設。 動態模擬技術是微機調度控制的主要表現，其采用多功能應用軟件為輔助工具，方便了企業或個人用戶的運算操作。應用軟件是為實現特定控制目的而編制的專用程序，如數據采集程序、控制決策程序、輸出處理程序和報警處理程序等。 基于微型計算機動態模擬技術的應用流程：

1、選定對象。選用動態模擬技術要有明確的目標，以選定的對象為模擬主體，以充分發揮出微機系統的控制性能。 動態模擬方案需合理地編制問題， 明確模擬的目的和要求， 盡可能收集和處理系統有關的數據。 對于選定的原始數據，動態模擬系統要經過解壓處理才能正常執行。 相比于早期使用的普通控制系統， 微型動態模擬在應用功能、成本耗資、傳輸效率、內控設備等要素中均有了很大的轉變，未來常規控制系統必將被微型控制系統所取代[4]。

2、數字建模。 創建數學模式是為了方便人員的動態操作， 為微機作業流程控制提供形象的參考。 動態模擬系統創建數字化模型，可以找出組成系統的各個部件，并描述它們在各時刻的狀態的有關變量或參數； 確定各部件之間相互作用和影響的規則，即這些描述變量之間的函數關系。 選擇參數和變量的時候， 還須考慮它們能否辨識或求解，以及模型最后是否適于根據真實系統的數據進行檢驗。微型計算機建模主張選用三維立體坐標系，呈現出模擬對象的具體狀態，X、Y、Z 三軸坐標也是立體式動態模擬的常用工具。

3、設置參數。 微型計算機在保持原有運算功能的前提下，實現了計算機設備的微型化改造，其同樣具備了優越的自動化控制技術。 計算機是智能模擬技術應用的設備保障， 計算機性能不僅影響了動態模擬系統的運行效率， 也決定了設備空間能否高效地應用。 盡快完善智能控制系統結構模塊是至關重要的，這需要企業投入足夠的資金作為物質保障，并且以先進的人機工程技術為支撐，設計出更加符合微計算機工作要求的調度方案。

4、動態模擬。進行模擬試驗，對給定的輸入在計算機上執行程序，按照編寫好的程序指令逐一執行。 一般情況下，微型計算機配備了多項連接端口，用其可輔助動態系統的模擬操作，使數據接口流通的信息資源符合系統要求[5]。

5、數據分析。計算機是信息時代的重要產物，其融合了各種高科技成果為支撐， 加快了電子計算模式的升級進程， 使智能運算逐漸取代了手工數據處理方式。 微型計算機常用于企業生產控制系統中，用其作為操控平臺而方便了用戶的數據運行。 動態控制器結束模擬信號之后，可對模擬所得的數據進一步分析，收集和整理試驗結果并作出解釋。 必要時可改變輸入量或部分模型結構，重新進行試驗。

[1]錢根新.微型計算機對比傳統計算機的應用優勢分析[J].計算機應用技術，2012，16（10）：55-57.

[2]萬其嗣.微型計算機自動化控制平臺的功能設計方法[J].廣東科技，2011，15（3）：43-45.

[3]朱俊.工業生產系統中24h 控制系統持續運行的自動化操作[J].通信工程研究，2010，18（14）：29-32.

[4]黃少秋.微型計算機動態模擬系統操作流程的自動化處理[J].中小企業管理，2012，30（16）：7-10.

[5]陳守華.微機主控設備應用于商務辦公網絡的功能表現形式[J].揚州大學學報，2011，30（16）：43-45.