数控系统论文大全11篇

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1.STEP-NC概述

1.1ISO6983协议的缺点

随着CAD/ACM系统和CNC系统性能的提高,ISO6983协议已经成为制约数控技术的智能化、集成化、网络化发展的“瓶颈”,已远不能满足数控技术高速发展的需要,其缺点如下:(1)现场编程或修改非常困难,对于稍具复杂性的加工对象,G、M代码一般需要事先由后处理程序生成,增加了信息流失或出错的可能性;(2)G、M代码只定义了机床的运动和开关动作,不包含产品数据的其它信息,因此CNC系统根本不可能获得完整的产品信息,更不可能真正实现智能化;(3)从CAD/CAM系统到CNC系统的传输过程是单向的,难以支持先进制造模式;(4)由于覆盖面太窄,厂商不得不开发各自的扩充功能和专有指令,造成不同控制系统之间互不兼容;(5)不支持基于样条数据的五轴铣和高速加工;(6)生产准备时间长,生产效率低。

1.2STEP-NC的优点

为了克服ISO6983的诸多缺点,一种新的数控接口标准STEP-NC(ISO14649)应运而生。STEP-NC将产品模型数据交换标准(STandardfortheEx2chargeofProductmodeldata,STEP)扩展至数控系统领域,重新规定了CAD/CAM与数控系统之间的接口。它要求数控系统直接使用符合STEP标准(ISO10303)的CAD三维产品数据模型(包括零件几何数据、设置和制造特征),加上工艺信息和刀具信息,直接产生加工程序来控制机床。其间,CAM系统只负责加入工艺信息和刀具信息而不必进行后置处理。STEP-NC的优点如下:(1)面向对象和特征,描述工件的加工操作,不依赖于机床轴的运动,同一加工程序可适用于不同CNC;(2)传统设计信息是图形,加工信息是数据,但STEP-NC使用系统和人都能解析的产品数据模型代替图形;(3)传统加工必须把图形描述的生产要求转变成机床指令,使用STEP-NC可利用工艺规划工具生成指令,使特征识别更快更准确;(4)使用STEP-NC可实现CAD、CAM、CNC信息的双向流动;(5)支持五轴铣,支持高速切削;(6)消除了后置处理器;(7)STEP-NC统筹考虑设计与制造模型,集成在产品数据模型中,不存在数据传递误差,可实现精确加工[1]。

2.STEP-NC产品数据模型

2.1STEP-NC涵盖的内容

STEP-NC定义了一个CAM和CNC之间的新的数据接口标准(AP238),其本质是面向对象,描述“加工什么”。STEP-NC采用工作步骤(Working2steps)指定加工过程,工作步骤将加工特征和具体操作联系起来,由CNC将其转化为轴的运动和刀具操作。AP238是一个充分集成的应用协议,其几何定义与AP203、AP214一致,加工特征与AP224相同,公差定义与AP219一致,因此可以直接使用相关模型[2]。AP238涵盖了产品从概念到成品(零件)全过程所需的全部信息。AP238文件中的工作步骤相当于传统数控文件中的G、M代码。

0.前言

计算机数控技术是一个国家制造业发展水平的标志。CAM和CNC的数据接口标准ISO6983(RS274D)协议,已经无法满足数控系统的发展的需要,其局限性已日益暴露并影响数控系统的广泛应用。因此,新的数据接口标准STEP-NC必然会取代旧的标准并且将给包括数控技术在内的整个制造业带来革命性影响。本文提出的基于STEP-NC的开放式数控系统旨在以STEP统一表征CNC加工过程中涉及的全部信息,实现CAD、CAM和CNC之间的无缝连接,同时为数控系统提供完整的产品数据,更好地提高数控系统的开放性能。

1.STEP-NC概述

1.1ISO6983协议的缺点

随着CAD/ACM系统和CNC系统性能的提高,ISO6983协议已经成为制约数控技术的智能化、集成化、网络化发展的“瓶颈”,已远不能满足数控技术高速发展的需要,其缺点如下:(1)现场编程或修改非常困难,对于稍具复杂性的加工对象,G、M代码一般需要事先由后处理程序生成,增加了信息流失或出错的可能性;(2)G、M代码只定义了机床的运动和开关动作,不包含产品数据的其它信息,因此CNC系统根本不可能获得完整的产品信息,更不可能真正实现智能化;(3)从CAD/CAM系统到CNC系统的传输过程是单向的,难以支持先进制造模式;(4)由于覆盖面太窄,厂商不得不开发各自的扩充功能和专有指令,造成不同控制系统之间互不兼容;(5)不支持基于样条数据的五轴铣和高速加工;(6)生产准备时间长,生产效率低。

1.2STEP-NC的优点

为了克服ISO6983的诸多缺点,一种新的数控接口标准STEP-NC(ISO14649)应运而生。STEP-NC将产品模型数据交换标准(STandardfortheEx2chargeofProductmodeldata,STEP)扩展至数控系统领域,重新规定了CAD/CAM与数控系统之间的接口。它要求数控系统直接使用符合STEP标准(ISO10303)的CAD三维产品数据模型(包括零件几何数据、设置和制造特征),加上工艺信息和刀具信息,直接产生加工程序来控制机床。其间,CAM系统只负责加入工艺信息和刀具信息而不必进行后置处理。STEP-NC的优点如下:(1)面向对象和特征,描述工件的加工操作,不依赖于机床轴的运动,同一加工程序可适用于不同CNC;(2)传统设计信息是图形,加工信息是数据,但STEP-NC使用系统和人都能解析的产品数据模型代替图形;(3)传统加工必须把图形描述的生产要求转变成机床指令,使用STEP-NC可利用工艺规划工具生成指令,使特征识别更快更准确;(4)使用STEP-NC可实现CAD、CAM、CNC信息的双向流动;(5)支持五轴铣,支持高速切削;(6)消除了后置处理器;(7)STEP-NC统筹考虑设计与制造模型,集成在产品数据模型中,不存在数据传递误差,可实现精确加工[1]。

2.STEP-NC产品数据模型

2.1STEP-NC涵盖的内容

STEP-NC定义了一个CAM和CNC之间的新的数据接口标准(AP238),其本质是面向对象,描述“加工什么”。STEP-NC采用工作步骤(Working2steps)指定加工过程,工作步骤将加工特征和具体操作联系起来,由CNC将其转化为轴的运动和刀具操作。AP238是一个充分集成的应用协议,其几何定义与AP203、AP214一致,加工特征与AP224相同,公差定义与AP219一致,因此可以直接使用相关模型[2]。AP238涵盖了产品从概念到成品(零件)全过程所需的全部信息。AP238文件中的工作步骤相当于传统数控文件中的G、M代码。

3.1开放式数控系统数控系统按结构形式可分为传统封闭式和开放式(包括PC嵌入NC、NC嵌入PC和SOFT型三种结构)。SOFT型开放式数控系统基于PC的概念实现CNC的功能,其软件在PC中,硬件是PC与伺服驱动和外部I/O间的标准化通用接口。用户可以利用开放的CNC内核,开发各种所需功能。我国硬件设计、制造水平不高,而软件开发人员众多,软件设计水平也比较高。完全采用软件在工业PC上实现数控系统,比较适合我国国情,也更易于实现开放性。

本文确定的开放式数控系统总体框架主要由以下几部分构成:

(1)系统软件平台。采用WindowsNT和美国Venturcom公司的RTX(Real-TimeExtension)作为系统的软件平台。

(2)系统硬件平台。以PC机和SoftSERCANS通讯卡为系统的硬件平台。

(3)符合SERCOS协议的伺服系统与I/O设备。

SERCOS协议作为国际标准,不仅可以用于运动控制与伺服系统之间的实时通讯,而且它还对I/O功能做出了相应规定,能够同时完成PC机与I/O设备之间离散数字信号的实时通讯。这样可以在众多厂家提供的符合SERCOS标准的伺服驱动器和I/O模块产品中进行选择和配置,以满足控制轴数、控制方式等要求。我们选用了德国力士乐公司的伺服驱动器和I/O模块产品。

(4)数控功能软件。基于Windows和RTX提供的应用程序编程接口编制全软件型开放式数控系统,主要功能是接收输入的加工信息,完成数控计算、逻辑判断和I/O控制等功能。

3.2STEP-NC数控系统

基于STEP-NC的开放式数控系统应该使用统一的数据模型来实现CAX与CNC的无缝连接,STEP-NC数控系统与传统的ISO6983数控系统相似,其关键部分是STEP-NC产品数据模型和STEP-NC解释器。因此在上述的开放式数控系统内用STEP-NC解释器代替G代码解释器,再增加一个刀轨生成器,即可实现STEP-NC数控系统的功能。系统的结构模型如图2所示,主要由以下几个功能模块组成。

(1)车间级编程系统模块

该模块的主要功能为读取三维实体模型的几何信息,生成AP238文件。目前大多数CAD软件(比如UG、Solidworks等)都内嵌有STEP转换接口,能够有效处理3D几何形状。此模块可以解释AP203/AP214文件,从其中的几何特征中自动识别出ISO14649(Part10)所定义的加工特征,并根据ISO14649(Part10、Part11)定义的加工步骤所描述的特征操作进行工艺规划,最后输出AP238文件。

这一过程中可以应用Steptools公司的ST-Plan软件,其主要功能就是读取STEP文件输出STEP-NC文件。

它拥有强大的用户界面,有利于使用者重新对特征进行分类,改变加工顺序,选择加工和工具属性。

(2)NC用户图形界面模块

该模块是STEP-NC数控系统的人机接口,也是其它模块之间实现通讯联系的接口。通过此模块可以导入STEP-NC程序文件,并可以对工作步骤进行增添、删除和次序更改;可以显示和编辑某一工作步骤的几何形状、公差、特征、技术要求、刀具、材料和坐标等相关信息,并以同样的格式返回到上游的设计阶段,体现了STEP-NC设计制造模型的一体化和数据可以双向流动的特点。

(3)一致性检测模块

该模块主要是对AP238文件进行一致性检测。该模块用来检查加工工步、加工特征、刀具信息、几何尺寸和公差以及其它STEP-NC特征信息是否符合国际标准,若符合标准,则STEP-NC程序文件被送到程序信息树模块和刀轨生成模块继续处理;若不符合,则返回到NC用户图形界面模块重新编辑修改直至符合标准。

(4)程序信息树模块

此模块负责把STEP-NC数控程序中的数据信息显示成树状,用户可以通过点击不同的节点观察各个实体的属性及其取值情况,让用户对整个程序的信息结构具有一个直观、形象的认识。这种表示形式符合人类的认识规律,结构层次明显,表达清楚,界面比较友好,更加容易理解。

(5)智能工艺数据库模块

智能工艺数据库用来存放专家们所掌握的各种加工工艺以及对于各种故障原因及其处置方法的知识,可以包括加工条件、加工参数、刀具管理和故障诊断处理等各种数据库、知识库和策略库等多种信息。推理软件依据智能工艺数据库中存储的知识、经验和推理方法等大量信息,对机床运行中的实时加工状态进行监测、调节和故障诊断处理等控制[4]。

(6)刀轨生成模块

该模块的功能是根据加工特征、操作以及加工策略等信息生成每一加工工作步骤的刀位轨迹。由于STEP-NC程序文件里包含了零件从设计到成品所需要的全部加工信息,因此可以根据智能工艺数据库模块提供的加工条件和加工参数等信息对刀轨进行优化,通过最优刀轨算法决定最合适的走刀路线、切削进给量以及切削速度等。

(7)加工仿真模块

在零件进行实际加工之前,通过此模块模拟运行所有加工步骤,以检查是否存在干涉或其它问题,然后再进行真实加工[5]。

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2数控机床电气控制系统出现的问题

数控机床在电器控制系统方面的故障一般都是强电故障和弱电故障两种，具体如下所述。

2.1弱电故障弱电指的是数控机床电气控制系统中的电子的元器件以及集成电路为主要的控制的部分。弱电故障中又可以分为硬件发生的故障和软件发生的故障。硬件故障主要是指各种集成电路内部的芯片或者是接插件等出现的事故。软件故障指的是在硬件都属于正常的情况下，内部发生的各种动作性的问题或者是数据出现丢失等问题，一般比较常见的例子有加工程序出现错误或者是计算机的运行出现错误以及系统的程序或者是参数出现错误等。

2.2强电故障强电部分指的是控制系统之中出现的主回路或者是大功率的回路中的继电器或者是电源变压器等一系列的电气的元件以及其中组成的控制电路。强电故障虽然在维修或者是诊断问题的部分较为简单，但是因为其处于一种高压以及大电流的工作状态之下，所以一般强电发生故障的次数要多于弱点故障，因此需要相关的维护和维修人员能够予以重视。

3解决方法

3.1调节法在解决数控机床电气控制系统的众多办法中，调节的方法是其中最为简单的一种。调节法主要是通过对于电位计进行调整，以此来达到修复系统出现的故障的目的。最佳的调整办法是对于伺服驱动系统和被拖动的机械系统来进行系统的调整，并实现最佳的匹配的一种较为综合性的调节的办法。这种调节的办法也较为简单，可以使用一台但是多线的记录仪来或者是双踪示波器来对于观察指令和速度反馈的一种相互响应的关系。一般都是通过对于速度调节器的比例系数以及积分的时间进行调整，促使伺服系统能够达到比较高的动态响应的一种特征，但是又不会出现振荡的一种最恰当的状态。另外，在现场如果没有示波器的情况下，相关的工作人员可以根据自己以往的工作经验，调节来使得电机起振并向反方向慢慢进行调节，一直调节到消除振荡状态为止。

3.2复位法如果数控机床的电气控制系统由于突发性故障而引起系统报警的情况，那么可以是他呀复位法患者是开关系统电源来进行依次地操作来消除故障。但是如果系统内部的工作存储的区域掉电并且插拔电路板以及电池欠压，而造成系统出现混乱的现象，那么就需要对于系统进行初始化操作来进行清除，但是在清除之前需要提前做好数据和信息的拷贝，以免丢失数据。但是如果初始化操作之后故障依旧没有排除，那么就需要进行硬件方面的检查和诊断。

3.3更正法所谓的更正法指的是对于系统中的参数进行修改，程序更正的办法。系统的参数主要是用来确定系统的功能的一种依据，如果系统的参数在设定的时候出现错误那么就很可能造成系统出现故障或者是系统中的某一项的功能失去作用。有的时候可能会因为用户的程序出现错误而导致系统出现故障而停止运作。在这种情况下，系统修复可以使他系统的搜索功能进行检查，来对于用户的程序中出现的错误进行搜索，在搜索完成之后依次改正，这样才能在发现错误之后进行改正，系统才能恢复运行。数控机床电气控制系统的发展在未来的发展道路中将不断走向开放式的发展形式，由于其可靠性和低成本等一系列的优点，将会促使更多的数控系统生产的商家逐步走向甲方是的发展形势。其中，数控机床电气控制系统在速度方面也将走向高速化的发展道路，精度方面也会得到一定的发展。另外，数控机床的电气控制系统还会向智能化方面进行转变。人工智能机在我国的研究和发展已经走向了一定的程度，其在计算机领域的发展也在不断深入，数控系统的智能化程度也将赶上时代的潮流，走向智能化的发展道路。

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近年来，伺服电机控制技术正朝着交流化、数字化、智能化三个方向发展。作为数控机床的执行机构，伺服系统将电力电子器件、控制、驱动及保护等集为一体，并随着数字脉宽调制技术、特种电机材料技术、微电子技术及现代控制技术的进步，经历了从步进到直流，进而到交流的发展历程。本文对其技术现状及发展趋势作简要探讨。

一、数控机床伺服系统

（一）开环伺服系统。开环伺服系统不设检测反馈装置，不构成运动反馈控制回路，电动机按数控装置发出的指令脉冲工作，对运动误差没有检测反馈和处理修正过程，采用步进电机作为驱动器件，机床的位置精度完全取决于步进电动机的步距角精度和机械部分的传动精度，难以达到比较高精度要求。步进电动机的转速不可能很高，运动部件的速度受到限制。但步进电机结构简单、可靠性高、成本低，且其控制电路也简单。所以开环控制系统多用于精度和速度要求不高的经济型数控机床。

（二）全闭环伺服系统。闭环伺服系统主要由比较环节、伺服驱动放大器，进给伺服电动机、机械传动装置和直线位移测量装置组成。对机床运动部件的移动量具有检测与反馈修正功能，采用直流伺服电动机或交流伺服电动机作为驱动部件。可以采用直接安装在工作台的光栅或感应同步器作为位置检测器件，来构成高精度的全闭环位置控制系统。系统的直线位移检测器安装在移动部件上，其精度主要取决于位移检测装置的精度和灵敏度，其产生的加工精度比较高。但机械传动装置的刚度、摩擦阻尼特性、反向间隙等各种非线性因素，对系统稳定性有很大影响，使闭环进给伺服系统安装调试比较复杂。因此只是用在高精度和大型数控机床上。

（三）半闭环伺服系统。半闭环伺服系统的工作原理与全闭环伺服系统相同，同样采用伺服电动机作为驱动部件，可以采用内装于电机内的脉冲编码器，无刷旋转变压器或测速发电机作为位置/速度检测器件来构成半闭环位置控制系统，其系统的反馈信号取自电机轴或丝杆上，进给系统中的机械传动装置处于反馈回路之外，其刚度等非线性因素对系统稳定性没有影响，安装调试比较方便。机床的定位精度与机械传动装置的精度有关，而数控装置都有螺距误差补偿和间隙补偿等项功能，在传动装置精度不太高的情况下，可以利用补偿功能将加工精度提高到满意的程度。故半闭环伺服系统在数控机床中应用很广。

二、伺服电机控制性能优越

（一）低频特性好。步进电机易出现低速时低频振动现象。交流伺服电机不会出现此现象，运转非常平稳，交流伺服系统具有共振抑制功能，可涵盖机械的刚性不足，并且系统内部具有频率解析机能，可检测出机械的共振点，便于系统调整。

（二）控制精度高。交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。例如松下全数字式交流伺服电机，对于带17位编码器的电机而言，驱动器每接收217=131072个脉冲电机转一圈，即其脉冲当量为360°/131072=9.89秒。是步距角为1.8°的步进电机的脉冲当量的1/655。

（三）过载能力强。步进电机不具有过载能力，为了克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩，选型时需要选取额定转矩比负载转矩大很多的电机，造成了力矩浪费的现象。而交流伺服电机具有较强的过载能力，例如松下交流伺服系统中的伺服电机的最大转矩达到额定转矩的三倍，可用于克服启动瞬间的惯性力矩。

（四）速度响应快。步进电机从静止加速到额定转速需要200～400毫秒。交流伺服系统的速度响应较快，例如松下MSMA400W交流伺服电机，从静止加速到其额定转速仅需几毫秒。

（五）矩频特性佳。步进电机的输出力矩随转速升高而下降，且在较高转速时转矩会急剧下降，所以其最高工作转速一般在300～600RPM。交流伺服电机为恒力矩输出，即在其额定转速（一般为2000RPM或3000RPM）以内，都能输出额定转矩。三、伺服电机控制展望

（一）伺服电机控制技术的发展推动加工技术的高速高精化。80年代以来，数控系统逐渐应用伺服电机作为驱动器件。交流伺服电机内是无刷结构，几乎不需维修，体积相对较小，有利于转速和功率的提高。目前交流伺服系统已在很大范围内取代了直流伺服系统。在当代数控系统中，交流伺服取代直流伺服、软件控制取代硬件控制成为了伺服技术的发展趋势。由此产生了应用在数控机床的伺服进给和主轴装置上的交流数字驱动系统。随着微处理器和全数字化交流伺服系统的发展，数控系统的计算速度大大提高，采样时间大大减少。硬件伺服控制变为软件伺服控制后，大大地提高了伺服系统的性能。例如OSP-U10/U100网络式数控系统的伺服控制环就是一种高性能的伺服控制网，它对进行自律控制的各个伺服装置和部件实现了分散配置，网络连接，进一步发挥了它对机床的控制能力和通信速度。这些技术的发展，使伺服系统性能改善、可靠性提高、调试方便、柔性增强，大大推动了高精高速加工技术的发展。

另外，先进传感器检测技术的发展也极大地提高了交流电动机调速系统的动态响应性能和定位精度。交流伺服电机调速系统一般选用无刷旋转变压器、混合型的光电编码器和绝对值编码器作为位置、速度传感器，其传感器具有小于1μs的响应时间。伺服电动机本身也在向高速方向发展，与上述高速编码器配合实现了60m/min甚至100m/min的快速进给和1g的加速度。为保证高速时电动机旋转更加平滑，改进了电动机的磁路设计，并配合高速数字伺服软件，可保证电动机即使在小于1μm转动时也显得平滑而无爬行。

（二）交流直线伺服电机直接驱动进给技术已趋成熟。数控机床的进给驱动有“旋转伺服电机＋精密高速滚珠丝杠”和“直线电机直接驱动”两种类型。传统的滚珠丝杠工艺成熟加工精度较高，实现高速化的成本相对较低，所以目前应用广泛。使用滚，珠丝杠驱动的高速加工机床最大移动速度90m/min，加速度1.5g。但滚珠丝杠是机械传动，机械元件间存在弹性变形、摩擦和反向间隙，相应会造成运动滞后和非线性误差，所以再进一步提高滚珠丝杠副移动速度和加速度比较难了。90年代以来，高速高精的大型加工机床中，应用直线电机直接驱动进给驱动方式。它比滚珠丝杠驱动具有刚度更高、速度范围更宽、加速特性更好、运动惯量更小、动态响应性能更佳，运行更平稳、位置精度更高等优点。且直线电机直接驱动，不需中间机械传动，减小了机械磨损与传动误差，减少了维护工作。直线电机直接驱动与滚珠丝杠传动相比，其速度提高30倍，加速度提高10倍，最大达10g，刚度提高7倍，最高响应频率达100Hz，还有较大的发展余地。当前，在高速高精加工机床领域中，两种驱动方式还会并存相当长一段时间，但从发展趋势来看，直线电机驱动所占的比重会愈来愈大。种种迹象表明，直线电机驱动在高速高精加工机床上的应用已进入加速增长期。

参考文献：

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2无线通信技术在水利自动化监控系统中的应用

在技术不断更新与发展的年代，无线通信技术也在不断发展，水利自动化监控系统在技术的支持下也迅速发展。目前我国无线通信技术正在不断发展与完善，实现了水利监控系统的智能化与自动化。无线通信技术在水利监控系统中的应用越来越广泛，在水利监控系统中，包括水利工控监控系统、水利水情自动化监测系统、水利综合监控系统，而这三大系统中又包括多个子系统，因此水利自动化监控系统具备明显的复杂性。

2.1在水利水情自动化监控系统中的应用

水利水情自动化监测系统将农村的雨水、水利情况等情况作为监测对象，因此监控系统建设一般设置在农村或者深山区。水利水情自动化监控系统包括雨水情自动化监测系统及农田水利自动化监测系统，这两个子系统之间既有联系也有一定的区别。前者主要是根据雨水量及雨水期等相关情况对汛期各时段的水位进行监督控制，从而为防汛工作提供重要的数据资料。雨水情自动化监测系统将监控的相关信息上传到上级防汛指挥部门，通过不同的网络间的数据交换系统。而水利水情自动化监测系统中的农田水利自动化监测系统的监测对象具体包括水流的地理位置、水流速度、风速、土壤的含水量、降水量等，这些监测对象所获取的数据具有一定的集中性与分散性，监控点之间的距离较短。由于农村的条件有限，系统规模一般较小，限制了水利水情自动化监控系统的发展，采用无线通信技术能有效地弥补落后地区系统监测数据量少的缺点，发挥无线通信技术的优势。由于建设条件有限，因此系统建设必须一次性完成，因此可以将无线局域网络通信技术与有线网络通信技术相结合，从而组建出数据通信网络，避免高额建设，减少了监控系统的建设费用。

2.2在水利工控自动化监控系统中的应用

在水利自动化监控系统中，水利工控自动化监控系统与企业的自动化监控系统具有一定的相似性。该系统主要是以实时监控视频的方式以实现对数据的有效监督与控制。由于系统建设的技术对系统数据的传输速度、安全性及信道有较高的要求，因此必须加强对系统的实时监测与控制，建立配电室和中央控制室，采用配置较高的工控机及高清摄像机进行视频监控。建立信息化网络平台是水利信息化建设的重要内容，目前我国部分水利工程的自动化监控系统已经建立了小型局域网络系统，局域网的设计与建设已经正式开展。

2.3在水利综合自动化监控系统中的应用

水利综合自动化监控系统主要是应用于大坝的监控，其中包括了河道综合治理与大中型水库的除险加固这两个方面。近年来，我国加强了对水利的综合治理力度，我国政府也在不断加大对水利综合治理的资金支持与技术支持。我国财政资金对水利监控系统建设的大力支持在很大程度上加强了对水库的建设，进一步加快了我国水利自动化监控系统建设的进度。由于河坝是防洪的关键地段，因此在进行水利工程建设时必须加大监管力度，相关技术人员通过不断总结以往经验，吸取教训。水利综合自动化监控系统的组网方式主要采用光缆作为主要的信道，接着再使用光电转换的形式。此种组网方式具有信道宽、防雷击等外部影响、网络速度快等优点，然而这些系统的施工所需成本较高，且难度较大，导致工程建设的后期维护费用较高，且支出费用超过了预算。在河道的综合性管理中，可以采用有线与无线相结合、局域与广域相融通的组网方式进行，在组网方式的选择方面，可以在每一个河坝的监控终端设置无线局域网络，并根据各个监督控制点来选择合适的组网方式，实现对监测数据的有效传输。可以采用直接铺设的方式布置光缆，能有效地减少雷击等外部影响，但这种方式容易导致土建设置被损害，且信道恢复慢，误码率较高。而采用无线局域网络与有线局域网的组网方式具有较大的优势，与其它组网方式相比，其无线局域网的结构比较简单，且安全性较高等，能有效的减少施工量，降低了系统维护率。无线通信技术在水利综合监控系统中的作用很明显，有利于数据的集中上传，实现其实时有效的监测职能。

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由于我国水利建设资金来源于政府与国家的投资，虽然国家所下拨的建设资金足以实现水利工程的建设，但是在实际的水利工程建设中，部分水利工程建设管理人员为了获取高额利润，从国家下拨的资金中套取一部分，导致配套建设资金并没有足额到位。由于水利自动化监控一般是在工程建设的末期才进行，工程建设资金可能已经在前期的工程中消耗过多，造成在工程末期往往会因为资金不足而难以实现如期建设，其投入使用也延期，且质量方面并没有达到要求。此外，国家对水利建设中的自动化监控系统投资政策并没有落实到位，在没有政策作为依据的前提下难以将资金有效的应用在水利自动化监控系统建设中。

1.2系统建设质量难以控制

由于水利工程建设项目的质量受多方面因素的影响，工程质量与施工单位的施工技术、管理能力及监理单位的监理力度等方面有关。由于水利工程在很大程度上受施工人员的技术及施工单位人员流动性较强等因素的直接影响，导致有效的水利自动化监督控制工作难以开展，而施工单位缺乏能力较强的技术人员及监督管理人员，导致水利自动化监控系统建设的质量检测技术仍较为落后。水利自动化监督控制涉及到多方面的知识，要求技术人员必须具备工程管理、自动化管理以及自动化控制等综合性知识，然而这种综合性人才比较缺乏，导致水利自动化监控系统建设的质量难以得到有效保障，技术人员的缺乏在很大程度上制约着我国水利建设的发展。

2无线通信技术在水利自动化监控系统中的应用

在技术不断更新与发展的年代，无线通信技术也在不断发展，水利自动化监控系统在技术的支持下也迅速发展。目前我国无线通信技术正在不断发展与完善，实现了水利监控系统的智能化与自动化。无线通信技术在水利监控系统中的应用越来越广泛，在水利监控系统中，包括水利工控监控系统、水利水情自动化监测系统、水利综合监控系统，而这三大系统中又包括多个子系统，因此水利自动化监控系统具备明显的复杂性。

2.1在水利水情自动化监控系统中的应用

水利水情自动化监测系统将农村的雨水、水利情况等情况作为监测对象，因此监控系统建设一般设置在农村或者深山区。水利水情自动化监控系统包括雨水情自动化监测系统及农田水利自动化监测系统，这两个子系统之间既有联系也有一定的区别。前者主要是根据雨水量及雨水期等相关情况对汛期各时段的水位进行监督控制，从而为防汛工作提供重要的数据资料。雨水情自动化监测系统将监控的相关信息上传到上级防汛指挥部门，通过不同的网络间的数据交换系统。而水利水情自动化监测系统中的农田水利自动化监测系统的监测对象具体包括水流的地理位置、水流速度、风速、土壤的含水量、降水量等，这些监测对象所获取的数据具有一定的集中性与分散性，监控点之间的距离较短。由于农村的条件有限，系统规模一般较小，限制了水利水情自动化监控系统的发展，采用无线通信技术能有效地弥补落后地区系统监测数据量少的缺点，发挥无线通信技术的优势。由于建设条件有限，因此系统建设必须一次性完成，因此可以将无线局域网络通信技术与有线网络通信技术相结合，从而组建出数据通信网络，避免高额建设，减少了监控系统的建设费用。

2.2在水利工控自动化监控系统中的应用

在水利自动化监控系统中，水利工控自动化监控系统与企业的自动化监控系统具有一定的相似性。该系统主要是以实时监控视频的方式以实现对数据的有效监督与控制。由于系统建设的技术对系统数据的传输速度、安全性及信道有较高的要求，因此必须加强对系统的实时监测与控制，建立配电室和中央控制室，采用配置较高的工控机及高清摄像机进行视频监控。建立信息化网络平台是水利信息化建设的重要内容，目前我国部分水利工程的自动化监控系统已经建立了小型局域网络系统，局域网的设计与建设已经正式开展。

2.3在水利综合自动化监控系统中的应用

水利综合自动化监控系统主要是应用于大坝的监控，其中包括了河道综合治理与大中型水库的除险加固这两个方面。近年来，我国加强了对水利的综合治理力度，我国政府也在不断加大对水利综合治理的资金支持与技术支持。我国财政资金对水利监控系统建设的大力支持在很大程度上加强了对水库的建设，进一步加快了我国水利自动化监控系统建设的进度。由于河坝是防洪的关键地段，因此在进行水利工程建设时必须加大监管力度，相关技术人员通过不断总结以往经验，吸取教训。水利综合自动化监控系统的组网方式主要采用光缆作为主要的信道，接着再使用光电转换的形式。此种组网方式具有信道宽、防雷击等外部影响、网络速度快等优点，然而这些系统的施工所需成本较高，且难度较大，导致工程建设的后期维护费用较高，且支出费用超过了预算。在河道的综合性管理中，可以采用有线与无线相结合、局域与广域相融通的组网方式进行，在组网方式的选择方面，可以在每一个河坝的监控终端设置无线局域网络，并根据各个监督控制点来选择合适的组网方式，实现对监测数据的有效传输。可以采用直接铺设的方式布置光缆，能有效地减少雷击等外部影响，但这种方式容易导致土建设置被损害，且信道恢复慢，误码率较高。而采用无线局域网络与有线局域网的组网方式具有较大的优势，与其它组网方式相比，其无线局域网的结构比较简单，且安全性较高等，能有效的减少施工量，降低了系统维护率。无线通信技术在水利综合监控系统中的作用很明显，有利于数据的集中上传，实现其实时有效的监测职能。

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二、数控技术发展趋势

（一）性能发展方向

（1）高速高精高效化。速度、精度和效率是机械制造技术的关键性能指标。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系统以及带高分辨率绝对式检测元件的交流数字伺服系统，同时采取了改善机床动态、静态特性等有效措施，机床的高速高精高效化已大大提高。（2）柔性化。包含两方面：数控系统本身的柔性，数控系统采用模块化设计，功能覆盖面大，可裁剪性强，便于满足不同用户的需求；群控系统的柔性，同一群控系统能依据不同生产流程的要求，使物料流和信息流自动进行动态调整，从而最大限度地发挥群控系统的效能。（3）工艺复合性和多轴化。以减少工序、辅助时间为主要目的的一种复合加工，正朝着多轴、多系列控制功能方向发展。数控机床的工艺复合化是指工件在一台机床上一次装夹后，通过自动换刀、旋转主轴头或转台等各种措施，完成多工序、多表面的复合加工。数控技术轴，西门子880系统控制轴数可达24轴。（4）实时智能化。而人工智能则试图用计算模型实现人类的各种智能行为。

（二）功能发展方向

（1）用户界面图形化。用户界面是数控系统与使用者之间的对话接口。由于不同用户对界面的要求不同，因而开发用户界面的工作量极大，用户界面成为计算机软件研制中最困难的部分之一。图形用户界面极大地方便了非专业用户的使用，人们可以通过窗口和菜单进行操作，便于蓝图编程和快速编程、三维彩色立体动态图形显示、图形模拟、图形动态跟踪和仿真、不同方向的视图和局部显示比例缩放功能的实现。（2）科学计算可视化。科学计算可视化可用于高效处理数据和解释数据，使信息交流不再局限于用文字和语言表达，而可以直接使用图形、图像、动画等可视信息。可视化技术与虚拟环境技术相结合，进一步拓宽了应用领域，如无图纸设计、虚拟样机技术等，这对缩短产品设计周期、提高产品质量、降低产品成本具有重要意义。（3）多媒体技术应用。多媒体技术集计算机、声像和通信技术于一体，使计算机具有综合处理声音、文字、图像和视频信息的能力。在数控技术领域，应用多媒体技术可以做到信息处理综合化、智能化，在实时监控系统和生产现场设备的故障诊断、生产过程参数监测等方面有着重大的应用价值。

（三）体系结构的发展

（1）集成化。采用高度集成化CPU、RISC芯片和大规模可编程集成电路FPGA、EPLD、CPLD以及专用集成电路ASIC芯片，可提高数控系统的集成度和软硬件运行速度。应用FPD平板显示技术，可提高显示器性能。平板显示器具有科技含量高、重量轻、体积小、功耗低、便于携带等优点，可实现超大尺寸显示，成为和CRT抗衡的新兴显示技术，是21世纪显示技术的主流。应用先进封装和互连技术，将半导体和表面安装技术融为一体。通过提高集成电路密度、减少互连长度和数量来降低产品价格，改进性能，减小组件尺寸，提高系统的可靠性。（2）模块化。硬件模块化易于实现数控系统的集成化和标准化。根据不同的功能需求，将基本模块，如CPU、存储器、位置伺服、PLC、输入输出接口、通讯等模块，作成标准的系列化产品，通过积木方式进行功能裁剪和模块数量的增减，构成不同档次的数控系统。（3）网络化。机床联网可进行远程控制和无人化操作。通过机床联网，可在任何一台机床上对其它机床进行编程、设定、操作、运行，不同机床的画面可同时显示在每一台机床的屏幕上。（4）通用型开放式闭环控制模式。由于制造过程是一个具有多变量控制和加工工艺综合作用的复杂过程，包含诸如加工尺寸、形状、振动、噪声、温度和热变形等各种变化因素，因此，要实现加工过程的多目标优化，必须采用多变量的闭环控制，在实时加工过程中动态调整加工过程变量。加工过程中采用开放式通用型实时动态全闭环控制模式，易于将计算机实时智能技术、网络技术、多媒体技术、CAD/CAM、伺服控制、自适应控制、动态数据管理及动态刀具补偿、动态仿真等高新技术融于一体，构成严密的制造过程闭环控制体系，从而实现集成化、智能化、网络化。

三、智能化新一代PCNC数控系统

当前开发研究适应于复杂制造过程的、具有闭环控制体系结构的、智能化新一代PCNC数控系统已成为可能。智能化新一代PCNC数控系统将计算机智能技术、网络技术、CAD/CAM、伺服控制、自适应控制、动态数据管理及动态刀具补偿、动态仿真等高新技术融于一体，形成严密的制造过程闭环控制体系。

参考文献：

[1]电动机降压起动器的选择与分析，凌浩，2000.12vol.20P66.

[2]交流异步电动机的软起动与保护探讨，何友全矿山机械，2000.5.

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可编程控制器控制系统及微处理机的单晶片控制系统具有控制系统体积减小、节能、可靠性提高，尤其是对群控、通讯等复杂电梯控制功能更具优越性。可编程控制器（PLC）的程序编辑采用易学易懂的梯形图语言，且具有控制灵活方便、可重复使用、程序记忆体与外部输出容量可弹性扩充、抗干扰能力强、运行稳定可靠、能与电脑连线操作等特点。

1.2信息技术应用的基础

电梯控制系统大部分都是借助电脑的软硬件结构，并搭配各式各样的感应器及预先所规划的复杂的各式操作程序，结合成所谓的人工智能。精准的监控及引导各部电梯的动作，是以模糊逻辑方法为基础。模糊理论是根据不明确的信号，通过近似推理的过程，且经过运算而得到明确的结论，类似人头脑中“过程模糊，结果明确”的思维特征。使用模糊逻辑数学分析统计法，能快速的找出任何时刻最适合的运行模式。文章主要以小型电梯控制系统为例，结合PLC控制技术的特点，提出了一套结合模糊逻辑理论，将推理、判断、决策、控制等的知识思考行为，转化成为知识库及规则库储存于电脑中，再经由模糊理论法（fuzzytheory）以数值计算方法完成推论，实现于此电梯控制系统的视窗化的设计与应用。文章主要是针对电梯等待时间及搭乘时间做一完整分析，并利用可编程控制器（PLC）为控制核心，视窗化图控采用Delta图控软件DeltaScreenEditor，在电脑上直接对电梯做监控引导，再经由电脑与可编程控制器的通讯连线实现完成。本系统是一种机电整合的教材，是电机、电脑与控制工程的融合，所得成果可在机电整合或科学教育中使用。

2模糊控制的理论应用与系统开发

2.1模糊控制的理论应用

模糊控制主要是在直觉和人工经验的基础上，建立所需的知识库，并可看成一组决策法则，根据输入值满足系统条件（归属函数）的程度，给予一个特定值，称作grade（归属度），其范围为0~1。若完全属于系统条件时，其值为1；完全不属于系统条件时，其值为0，是传统的集合；其他属于系统条件中间的，依其所属程度给予0和1之间的任意值，这是属于模糊集合。模糊逻辑（fuzzylogic）设计方法主要可以分为四个部分：即模糊化界面（FuzzificationInterface）、知识库（Knowledge）、模糊推论机构（FuzzyInference）与解模糊化界面（DefuzzificationInterface）。其中，知识库又可分为资料库（DataBase）及规则库（RuleBase）。模糊控制是以语言化控制规则为主体，为了将输入的明确值与语言化的控制规则结合，必须将输入值做模糊化处理以便对应到资料库里语言变量的论域中，再配合规则库及推论机构推导出结果。因结果仍然是模糊值，所以必须再做解模糊化工作，其输出才是明确值。文章中借助每个楼层的传感器作为取样输入，再通过步进电机的驱动模组作为输出控制。该电梯控制系统的每个模糊集合均有语性值代表其模糊含意。利用编辑软件DeltaWPLSot程序化于可编程控制器系统的内部，以达成系统的闭回路控制。

2.2系统架构

系统的硬件架构是由可编程控制器、步进电机及驱动器、传感器等所组成。系统在可编程控制器内部所完成实现的内容，可先定义误差量（E）与误差偏差量（ΔE）两轴，误差量是由软件设定的参考距离与回授距离的差值。误差偏差量的计算是目前误差En减去前一次的误差量En-1，当程序连续执行下，循环一次的时间步距Δt很短时，可视为一个误差偏差量ΔE，或称之为误差微分量ΔE/Δt。

（1）可编程控制器。

系统所使用的控制器是利用三菱公司的产品。该系列PLC在电脑通讯的模式中，其交信资料的类型分别为读取PLC元件及交信资料的交信型式和写入PLC元件及交信资料的交信型式。

（2）步进电机及驱动器。

系统所使用的步进电机及驱动器可完成实现输出距离，提供搭乘者更短的搭乘时间及更精准的楼层距离定位。步进电机的结构不论是PM式、VR式或复合式步进电机，其定子均设计为齿轮状，这是因为步进电机是以脉波信号依照顺序使定子激磁，以数字电压输入来控制其转速及转动方向。就电机驱动原理而言，将其脉波激磁信号依序传送至A相、A+相、B相、B+相则转子向右移动（正转），相反的若将顺序颠倒则转子向左移动（反转）。

（3）传感器。

系统所使用的传感器可完成实现取样输入信号，提供给可编程控制器的输入端，进入控制器内部做运算处理。

2.3实验研究结果

在实验研究中，各个实际楼层相互距离各为14.4cm，加入Fuzzy控制时，可测得的距离分别为14.3cm、14.2cm、14.3cm，未加入Fuzzy控制时，可测得的距离分别为13.8cm、14.0cm、13.9cm，可知经由模糊理论控制可实现精准的楼层距离定位。就楼层搭乘时间而言，加入Fuzzy控制时，可测得的搭乘时间分别为18.6sec、18.7sec、18.6sec，未加入Fuzzy控制时，可测得的搭乘时间分别为19.1sec、19.2sec、19.1sec，可知经由模糊理论控制可实现缩短的搭乘时间。进而，操作者可通过Delta图控软件进行视窗化控制。视窗中的按键，可对电梯控制系统进行模糊逻辑控制设定、楼层控制、楼层距离显示、搭乘时间显示等进行自动化设计。

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（1）电源模块：将220V的交流输入电压转换成24V的直流输出电压，以供其它模块使用。

（2）CPU模块：控制总线上模块与模块之间的数据传递，并执行用户输入的程序。

（3）32路输入模块：该输入模块一共有3块，它的作用是将PLC外部的信号转换成PLC内部的可进行处理的信号。

（4）16路输出模块：该输出模块一共有2块，它的作用是将PLC内部可处理的信号转换成能够控制提升机系统的外部信号，来控制提升机系统进行工作。

（5）转换模块：此模块分为两类模块：一类是是A/D模数，它的作用是将连续信号转换成数字信号，便于PLC系统进行识别和处理；另一类是D/A模块，它的作用与A/D模块的作用恰恰相反，它是将PLC内部可处理的数字信号转换成连续信号。

（6）通信模块：它的作用是：确保各模块与各模块之间的通道流畅，再就是确保模块与上位机之间的通道流畅，保证信号从各模块传送给上位机时，可以使上位机做出相应的响应。

（7）计数模块：该模块主要有2块，这两块计数模块的作用都是计数，两块模块分别是对主滚动筒上的和导向轮上的编码器进行计数。

2PLC操作保护系统的软件设计

PLC是西门子公司的产品，它不需要用户自主进行编程，能够好好地满足用户的需要，下面是它的软件模块，软件模块的主要作用就是存放程序，它的软件模块有下列几种：

（1）组织模块（OB）：它的作用是保证接口通道流畅，保证CPU操作系统和用户程序之间的通道流畅。对用户程序的循环处理工作主要是由OB1模块来完成的，剩余的OB模块用来对特定事件做出响应和中断。

（2）功能模块（FB）：它是可多次调用的逻辑功能模块，它在执行时必须带有即时数据模块，并且每次用户程序对FB进行调用时可提供新的参数。

（3）功能模块（FC）：它也是可多次调用的逻辑功能模块，但是它在执行时不需要带有即时数据模块，这也是它与FB模块的最大区别，并且每次用户程序对FC进行调用时可提供新的参数。

（4）数据模块（DB）：数据模块用来存放各种不同类型的数据，它在PLC存储器开辟另一个存储区。

根据用户的要求和本身系统的结构要求，用户程序可以自行选择软件模块的构成形式,其中软件模块有以下几种，各个软件模块的功能和作用如下。FC0、FC1两个软件模块的作用是用来进行计数，主要是用来计算计数模块中的脉冲个数；DB1和DB2两个软件模块的作用是存放FC0、FC1两个软件模块计算出的计数模块的脉冲个数，以此来实现计数模块将数据和信号流畅而准确的传送到CPU模块之中；FC91软件模块的作用是用来处理输入到PLC中的模拟量，模拟量有：电机电压和电流、电机转速、轴承压力、提升速度和载荷等；FC93软件模块的作用是制动，主要是对电气施闸类故障进行制动处理；FC114软件模块的作用是用来处理PLC内部信号，并产生控制信号，像回路的安全和保障、故障的报警和液压器件的制动等等；FC5软件模块的作用是进行逻辑运算和闭锁，主要是对输入到PLC内部的信号进行运算并产生控制指令来控制提升系统的各个部分；FC92软件模块的作用是处理施闸类故障，这类故障主要是立即施闸类故障；FC94软件模块的作用也是对施闸类故障进行处理，这类施闸类故障主要是提升终了施闸类故障；FC95软件模块的作用是处理报警类故障，当报警系统出现故障时，主要是由该模块进行处理；PLC的启动组织模块是OB100软件模块，在系统启动后该组织模块只可运行一次，以后的循环程序就不会再运行了，在该组织模块中有关参数和程序可随着用户的需要进行更改；OB1软件模块是用户程序主要组成部分，用来存放用户主程序，它也是组织模块中唯一可以循环运行的软件模块，在FC功能模块中编制成的可以实现特定功能和作用的程序可以在OB1软件模块中进行循环调用，采用这样的程序设计可以使我们的程序设计更加简单，调试更加方便；OB35软件模块是组织模块中唯一可以实现定时中断的组织模块，采用M/T法可以计算出提升机的提升速度。n=（60M1f）（/ZM2）式中：n为电机的转速；Z是旋转编码器每转一圈时所输出的脉冲的个数；M1为计数器M1所记的脉冲个数；M2为计数器M2所记的脉冲个数；f为脉冲频率（高频时钟脉冲）。

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（1）利用传感器信息装置将检测到的物理量转化为电信号，电信号可以依据运行情况对其进行诊断，当出现问题时会及时的对其进行预报且显示问题所在原因。

（2）电信号必须通过显示设备将其作业状况完整的显示出来，然后转化为可控的传输信号，对其实时掌握。

（3）通过预先设置好的接收方式对信号进行接收，通常情况下，采取分站接收然后复用信息将其传输在主站上加以显示。对于分站来讲，它必须将接收到的信息加以整合、分类，对简单数据进行校验，防止不准确信息被利用，这样不仅仅会造成一定损失，且会增加发生事故的概率，所以在进行传输主站前，必须对信息进行准确的掌握。

（4）电源箱是确保煤矿安全监控系统正常运行的主要交流电源，它能确保在临时停电的基础上让煤矿安全监控系统可以有效的运行，维持正常的基本用电量且供电量大于二小时的蓄电量。

（5）主站在接收信号的同时，要对其信号进行及时的处理。传输接口在确保接收信号后，要再次将主站整理好的信息传输至相应分站。从某种角度上而言，传输接收器具备了分站与总站相互传输信号及自动检验、调节等功能，所以使用过程中不容忽视。

（6）主体正常运行的前提下，要利用计算机对其进行掌控，主机的主要作用是联网、控制输出打印、控制输出、人机的对话、声光的报警、显示、磁盘的存储、统计数据、判别报警、校正、接收检测的信号等。

1.2煤矿安全监控系统的作用

第一，通风及瓦斯监控，也就是监测局部的通风机停开（特别重要）、风筒的状态、风门的状态、馈电的状态、风压、风速以及甲烷的浓度等。一旦局部的通风机掘进巷道出现停风状况或出现停止运行现象时或瓦斯出现超限时，相应的煤矿其安全监控的系统就会自动切断各自区域电源，同时闭锁与报警，这一措施可以达到以下目的：

（1）规避与降低了因电气设备违章作业或失爆、或电气设备出现故障的危险温度或电火花导致瓦斯爆炸的发生率；

（2）规避与降低了运、掘、采等设备在运行状态下因危险温度或摩擦碰撞出火花而导致的瓦斯爆炸的发生率；

（3）可以起到提醒作用，督促生产的调度员、领导及时把工作人员安置到安全位置；

（4）督促生产的调度员、领导及时处理好事故的安全隐患，提前预防瓦斯爆炸事故的发生。

第二，瓦斯抽放系统的监控。

（1）监测抽放管路里阀门开度、温度、压力、流量、甲烷的浓度以及一氧化碳浓度等各管道的参数；

（2）对瓦斯抽放泵站室里甲烷的浓度以及井下临时的抽放瓦斯泵站其下风侧的栅栏外的甲烷浓度环境参数进行监测；

（3）对抽放泵轴温、抽放泵的真空度以及电机温度等进行监测；

（4）监测冷却水池的水位、水温以及水压与水量等供水的参数；

（5）监测功率因素、电压、电流等供电的参数；

（6）对供气管道其供气阀的开度、流量、甲烷的浓度、温度、正压等供气的参数进行监测；

（7）监测密封的水温、密封的水位、罐内其甲烷的浓度、罐压和罐高等储气罐的参数；

（8）对瓦斯抽放供水、阀门、泵等状态进行监测；

（9）对瓦斯抽放纯瓦斯量和混合量进行监测；

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2我们在研究方案的时候，本着以下的几条原则

1）为了增加DMX通道而不增加调光台费用我们建议通过使用现有调光台的网络口输出讯号来增加演播室的DMX通道数。

2）未来提高系统性能，完善灯光控制网络系统架构而增加专用的网络DMX讯号转换器。

3）在控制室和演播室栅顶各增加一台高性能网络交换机完成灯光网络系统讯号传输的要求。

4）在系统方案中，我们要求网络DMX讯号转换器有至少一个网络口，4个DMX讯号口，可以一次同时转换4个DMX讯号。这个4个DMX讯号口应该可以设置为不同的DMX讯号通道组，以提高系统使用的灵活性。

5）新增的网络DMX讯号转换器应该可以通过电脑的网页方式设置和监控，这样可以在有限的操作人员数量的情况下加强对于每个灯光网络设备的监控和管理能力。提高工作效率

6）此外还需增加部分DMX讯号分布放大器。

7）以上所有设备都能和原系统兼容使用。

3网络传输的优势

通过百兆网络可以同时传输多达64条DMX512信号的能力，具有布线简单、传输距离长、智能化设定等优势，是未来灯光控制技术的主要发展方向。采用网络传输控制信号后，将取消一级放大器，同时补充部分二级放大器数量，使得每个端口驱动一条吊杆或插座箱，这样将大大提高信号的稳定性。采用网络传输系统，将网络/DMX512解码器置于灯栅层上，与调光台通过网络进行通讯。现有的Compulite调光台具有8192个控制通道，相当于16条DMX512信号线。配置了两台8口网络/DMX512解码器，能够传输16条DMX512信号，8192个通道。每个输出端口的起始地址可以通过网络进行设定，每个输出端口控制的灯具种类也可通过网络设定。因此，网络传输灯光控制信号将灯光控制变得越来越容易，越智能。使得复杂的灯光系统变得简单可靠，采用网络传输后将能够充分发挥该调光台的强大功能。

4网络硬件构成

该演播室已经具备的初步的灯光网络结构，各调光台之间通过网络实现的实时跟踪热备份，网络交换机已经就位。利用现有的网络交换机，在灯栅层放置的网络解码器通过网线与交换机连接，即可实现星型连接的灯光网络传输架构。

1）设备方面我们采用的是型号是LT-8ID的网络交换机。它具有DMX数字信号的放大及分配功能，一路输入八路输出，输入与输出之间采用光电隔离，防止系统各个设备之间的高压反冲，保护系统不受损坏。它要求的工作环境湿度：0℃～45℃，湿度：25℃相对湿度大于90%，大气压力小于106KP，主要功能有：DMX数字信号放大及分配，输入与输出光电隔离防止高压反冲，一路输入八路输出，每路输出信号隔离，DMX信号指示的功能。

2）此次工程共用了8个DMX网络节点交换机。DMX网络节点交换机共有3种主要型号：2、4、8个DMX端口，每个端口均可以设置为DMX输出或输入。支持10/100M以太网，支持ArtNet和sACN网络协议，可以通过网络流览器进行全面的功能设置，也可以通过前面板的旋钮进行快速的基本功能设置，网络节点的状态和地址，DMX的设定，都可以在网页和内置彩色TFLCD上显示。可以选择4个DMX刷新速度，最高可以达到44HZ，DMX端口可经由用户设置输出0-255之间的任何一个DMX512数据段，提高整个系统灵活性，输入口和输出口可以随意设置。

3）当前的灯光网络系统结合了先进计算机和先进专业灯光技术的双重特点，相对传统的数字灯光系统技术增加了复杂性。SND系统采用网面显示技术，将大量的设备信息和系统信息都集成在一个漂亮的网页上，简化了操作人员的使用难度，方便操作人员轻松地设置每个设备，并监控了整个系统的状况。

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2历史数据结构及存储方式

1）历史数据结构。从存储分类上分，包含两类：一类是历史数据，涵盖所有由实时数据产生的内容，不会出现遗漏或者自行删减的情形；另一类是存储部分历史数据的历史报表，这类报表只包含一小部分历史数据信息，是依据用户需求和指定格式，基于EXCELL软件，定时存储成数据表格的方式来减轻运行人员的报表工作，通常称为运行报表。按存储时打包分类来分又分为五种，分为报警、趋势组、playback、posttrip和totalizer。其中报警和playback是最常用的两种，趋势组只在有历史趋势应用时才用到，posttrip只有在有跳闸趋势应用时才用到，totalizer也只有在有总加类型的标签需要存储历史数据时才用到。后三者都是基于playback的高级应用，在我电站中未得到应用。2）历史数据存储方式。历史数据存储有两种方式：一种是定期执行，通过操作系统计划任务来实现；另一种是手动执行，有特殊需求时，维护人员可在人机接口的窗口中通过快捷键完成这一操作。通常，我们选择定期存储的方式来管理历史数据。

3历史数据的管理

历史数据库虽不受时间的限制，但存储媒介的有限性，维护人员需要定期对历史站中的历史数据进行定期的管理，例如检查历史站存储介质容量剩余量、检查历史数据的完整性、定期的备份以及转移等。