微型计算机自动控制中的动态模拟技术

孙 伟

（盘锦职业技术学院，辽宁 盘锦124000）

一、微型计算机的特点

计算机已经从第1 代升级为第4 代， 无论是软硬件系统或操作性能均有了很大的改变，这些都标志着电子计算器产品的普及应用。 经过第4 代计算机革新之后，微型计算机成为了信息产品的主流方向，这是一种相对微小的电子计算机。 从实际应用反馈的情况分析，微机相比于传统计算机具有明显的特点，主要包括：

1、电路广。 电路是数据信号对接的主要平台，用于计算机及其主控设备信号的传输控制，为用户提供最可靠的数据指导路径。 过去计算机硬件装置的性能有限，使用了单一式的电路传输系统，这种电路不仅承载的数据流量小，且处理数据的流通效率偏低。 微型计算机体积空间逐渐减小，电路连接形式方面被进一步优化。

2、体积小。新型计算机最大的特点在于“微”，微小的占用体积显现出了电子计算机的外形优势，用户可根据使用要求随意地携带装备。 电力行业选用微机作为主控中心平台，节约了大部分设备占用的空间面积，为电气设备安装与使用提供了更多的空间[1]。

二、微型计算机常用控制模式的设计

相比于早前使用的计算机设备，现代计算机不仅在结构功能方面实现了优化改造，设备本身占用空间也不断地减少， 微型计算机成为信息设备应用的主流趋势。选用微型计算机为主控中心，既可以创建自动化控制平台，也能实现动态模拟技术的综合应用，使微型计算机功能得到最大发挥。 计算机控制模式的设计，主要包括：开环控制、闭环控制、在线控制等方面，这些都是微型计算机控制模式设计的要点。

1、开环控制。 若计算机控制系统的输出对生产过程能行使控制， 但控制结果或生产过程的状态没有影响计算机控制的系统，计算机、控制器、生产过程等环节没有构成闭合环路，则称之为计算机开环控制系统。开环控制适用于各种工业自动化平台， 尤其在生产车间自动化调度中的应用比较广泛， 为生产人员提供了相对稳定的保护系统。一般情况下，企业为了实现内部生产的自动化调控，常利用开环控制系统完成指令操作，进而实现了系统调度效率的综合提升，解决了传统系统静态控制的不足。

2、在线控制。 控制自动化是摆脱人工操作难题的有效方式，由计算机组成大规模的自动控制平台，并配备高存储量的中央处理器为辅助， 使微机设备具备了在线控制性能[2]。 在线控制选定了自主存储模式，由微机数据库参与程序的编写与控制。 只要计算机对受控对象或受控生产过程，能够行使直接控制，不需要人工干预的都是控制计算机在线控制或称联机控制系统。 这些功能是传统计算机不具备的功能， 实现了微型计算机的多功能模拟与控制操作。

3、离线控制。 控制计算机没有直接参与控制对象或受控生产过程， 它只完成受控对象或受控过程的状态检测， 并对检测的数据进行处理。 微机自动控制中心平台里，微型计算机主要受控于CPU，动态模拟编写自动录入、存储等程序。 按照上述程序执行后，微型计算机控制系统的智能性更强，无需人工干预情况下完成指令任务。而后制定出控制方案，输出控制指示，操作人员参考控制指示，人工手动操作使控制部件对受控对象或受控过程进行控制。

三、基于PLC 动态模拟联用模式

计信息时代背景下，以计算机技术、传感技术、通信技术为核心支撑的信息科技成为技术领域主流，其在各个行业中均得到了普遍应用。 如今， 微计算机控制发展取得了巨大的成功，动态模拟技术也在工业控制领域中得以推广。 可编程控制器在电信号传输方面的稳定性优势显著，利用PLC 软件代替传统控制回路完成信号传递任务， 可加快动态模拟系统的操作速率。 随着工业信息化建设时期的到来，工业系统在企业生产调控中的应用更加广泛， 微型计算机凭借其强大的数据处理功能，在工业动态模拟系统中得到推广。

1、空间模拟。 控制计算机实时控制系统是指受控制的对象或受控过程，每当请求处理或请求控制时，控制机能及时处理并进行控制的系统。 在计算机一旦进行控制时，就要求计算机对来自生产过程的信息在规定的时间内作出反应或控制。 动态模拟可根据对象操作要求建立二维或三维空间，以数字坐标为模拟平台执行调控。

2、时间模拟。以时间继电器为例，早前选用时间继电器对模拟设备动作执行的快慢控制不足，从模拟指令发出至指令接收过程中，平均延迟时间2-3s，整体上耽误了工业设备的最佳动作时间[3]。 工业企业结合动态模拟系统操作要点， 选定高配置PLC 作为辅助控制元件，实现了微型计算机与PLC 的双向联用机制。 经过升级后的动态模拟系统，可同时启动主控计算机与PLC 执行双向模拟操作。 选用PLC 作为主控装置，从时间控制、点位传输、信号转换等方面统筹调度。

四、动态模拟系统自动化操作流程设计

当前，计算机主要用于日常办公、个人操作、生产控制等三大领域，各个行业根据使用需求配备专用的运算模式， 从而形成了数字运算流程的虚拟化空间。 微型计算机逐渐取代传统式计算机设备，广泛地应用于各个行业经营之中， 加快了微机控制平台的信息化建设。 动态模拟技术是微机调度控制的主要表现，其采用多功能应用软件为辅助工具，方便了企业或个人用户的运算操作。应用软件是为实现特定控制目的而编制的专用程序，如数据采集程序、控制决策程序、输出处理程序和报警处理程序等。 基于微型计算机动态模拟技术的应用流程：

1、选定对象。选用动态模拟技术要有明确的目标，以选定的对象为模拟主体，以充分发挥出微机系统的控制性能。 动态模拟方案需合理地编制问题， 明确模拟的目的和要求， 尽可能收集和处理系统有关的数据。 对于选定的原始数据，动态模拟系统要经过解压处理才能正常执行。 相比于早期使用的普通控制系统， 微型动态模拟在应用功能、成本耗资、传输效率、内控设备等要素中均有了很大的转变，未来常规控制系统必将被微型控制系统所取代[4]。

2、数字建模。 创建数学模式是为了方便人员的动态操作， 为微机作业流程控制提供形象的参考。 动态模拟系统创建数字化模型，可以找出组成系统的各个部件，并描述它们在各时刻的状态的有关变量或参数； 确定各部件之间相互作用和影响的规则，即这些描述变量之间的函数关系。 选择参数和变量的时候， 还须考虑它们能否辨识或求解，以及模型最后是否适于根据真实系统的数据进行检验。微型计算机建模主张选用三维立体坐标系，呈现出模拟对象的具体状态，X、Y、Z 三轴坐标也是立体式动态模拟的常用工具。

3、设置参数。 微型计算机在保持原有运算功能的前提下，实现了计算机设备的微型化改造，其同样具备了优越的自动化控制技术。 计算机是智能模拟技术应用的设备保障， 计算机性能不仅影响了动态模拟系统的运行效率， 也决定了设备空间能否高效地应用。 尽快完善智能控制系统结构模块是至关重要的，这需要企业投入足够的资金作为物质保障，并且以先进的人机工程技术为支撑，设计出更加符合微计算机工作要求的调度方案。

4、动态模拟。进行模拟试验，对给定的输入在计算机上执行程序，按照编写好的程序指令逐一执行。 一般情况下，微型计算机配备了多项连接端口，用其可辅助动态系统的模拟操作，使数据接口流通的信息资源符合系统要求[5]。

5、数据分析。计算机是信息时代的重要产物，其融合了各种高科技成果为支撑， 加快了电子计算模式的升级进程， 使智能运算逐渐取代了手工数据处理方式。 微型计算机常用于企业生产控制系统中，用其作为操控平台而方便了用户的数据运行。 动态控制器结束模拟信号之后，可对模拟所得的数据进一步分析，收集和整理试验结果并作出解释。 必要时可改变输入量或部分模型结构，重新进行试验。

[1]钱根新.微型计算机对比传统计算机的应用优势分析[J].计算机应用技术，2012，16（10）：55-57.

[2]万其嗣.微型计算机自动化控制平台的功能设计方法[J].广东科技，2011，15（3）：43-45.

[3]朱俊.工业生产系统中24h 控制系统持续运行的自动化操作[J].通信工程研究，2010，18（14）：29-32.

[4]黄少秋.微型计算机动态模拟系统操作流程的自动化处理[J].中小企业管理，2012，30（16）：7-10.

[5]陈守华.微机主控设备应用于商务办公网络的功能表现形式[J].扬州大学学报，2011，30（16）：43-45.