數控系統論文精選(九篇)

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第1篇：數控系統論文范文

[關鍵詞]數控系統伺服電機直接驅動

中圖分類號：TP2文獻標識碼：A文章編號：1671－7597(2008)0820116－01

近年來，伺服電機控制技術正朝著交流化、數字化、智能化三個方向發展。作為數控機床的執行機構，伺服系統將電力電子器件、控制、驅動及保護等集為一體，并隨著數字脈寬調制技術、特種電機材料技術、微電子技術及現代控制技術的進步，經歷了從步進到直流，進而到交流的發展歷程。本文對其技術現狀及發展趨勢作簡要探討。

一、數控機床伺服系統

（一）開環伺服系統。開環伺服系統不設檢測反饋裝置，不構成運動反饋控制回路，電動機按數控裝置發出的指令脈沖工作，對運動誤差沒有檢測反饋和處理修正過程，采用步進電機作為驅動器件，機床的位置精度完全取決于步進電動機的步距角精度和機械部分的傳動精度，難以達到比較高精度要求。步進電動機的轉速不可能很高，運動部件的速度受到限制。但步進電機結構簡單、可靠性高、成本低，且其控制電路也簡單。所以開環控制系統多用于精度和速度要求不高的經濟型數控機床。

（二）全閉環伺服系統。閉環伺服系統主要由比較環節、伺服驅動放大器，進給伺服電動機、機械傳動裝置和直線位移測量裝置組成。對機床運動部件的移動量具有檢測與反饋修正功能，采用直流伺服電動機或交流伺服電動機作為驅動部件?？梢圆捎弥苯影惭b在工作臺的光柵或感應同步器作為位置檢測器件，來構成高精度的全閉環位置控制系統。系統的直線位移檢測器安裝在移動部件上，其精度主要取決于位移檢測裝置的精度和靈敏度，其產生的加工精度比較高。但機械傳動裝置的剛度、摩擦阻尼特性、反向間隙等各種非線性因素，對系統穩定性有很大影響，使閉環進給伺服系統安裝調試比較復雜。因此只是用在高精度和大型數控機床上。

（三）半閉環伺服系統。半閉環伺服系統的工作原理與全閉環伺服系統相同，同樣采用伺服電動機作為驅動部件，可以采用內裝于電機內的脈沖編碼器，無刷旋轉變壓器或測速發電機作為位置/速度檢測器件來構成半閉環位置控制系統，其系統的反饋信號取自電機軸或絲桿上，進給系統中的機械傳動裝置處于反饋回路之外，其剛度等非線性因素對系統穩定性沒有影響，安裝調試比較方便。機床的定位精度與機械傳動裝置的精度有關，而數控裝置都有螺距誤差補償和間隙補償等項功能，在傳動裝置精度不太高的情況下，可以利用補償功能將加工精度提高到滿意的程度。故半閉環伺服系統在數控機床中應用很廣。

二、伺服電機控制性能優越

（一）低頻特性好。步進電機易出現低速時低頻振動現象。交流伺服電機不會出現此現象，運轉非常平穩，交流伺服系統具有共振抑制功能，可涵蓋機械的剛性不足，并且系統內部具有頻率解析機能，可檢測出機械的共振點，便于系統調整。

（二）控制精度高。交流伺服電機的控制精度由電機軸后端的旋轉編碼器保證。例如松下全數字式交流伺服電機，對于帶17位編碼器的電機而言，驅動器每接收217=131072個脈沖電機轉一圈，即其脈沖當量為360°/131072=9.89秒。是步距角為1.8°的步進電機的脈沖當量的1/655。

（三）過載能力強。步進電機不具有過載能力，為了克服慣性負載在啟動瞬間的慣性力矩，選型時需要選取額定轉矩比負載轉矩大很多的電機，造成了力矩浪費的現象。而交流伺服電機具有較強的過載能力，例如松下交流伺服系統中的伺服電機的最大轉矩達到額定轉矩的三倍，可用于克服啟動瞬間的慣性力矩。

（四）速度響應快。步進電機從靜止加速到額定轉速需要200～400毫秒。交流伺服系統的速度響應較快，例如松下MSMA400W交流伺服電機，從靜止加速到其額定轉速僅需幾毫秒。

（五）矩頻特性佳。步進電機的輸出力矩隨轉速升高而下降，且在較高轉速時轉矩會急劇下降，所以其最高工作轉速一般在300～600RPM。交流伺服電機為恒力矩輸出，即在其額定轉速（一般為2000RPM或3000RPM）以內，都能輸出額定轉矩。

三、伺服電機控制展望

（一）伺服電機控制技術的發展推動加工技術的高速高精化。80年代以來，數控系統逐漸應用伺服電機作為驅動器件。交流伺服電機內是無刷結構，幾乎不需維修，體積相對較小，有利于轉速和功率的提高。目前交流伺服系統已在很大范圍內取代了直流伺服系統。在當代數控系統中，交流伺服取代直流伺服、軟件控制取代硬件控制成為了伺服技術的發展趨勢。由此產生了應用在數控機床的伺服進給和主軸裝置上的交流數字驅動系統。隨著微處理器和全數字化交流伺服系統的發展，數控系統的計算速度大大提高，采樣時間大大減少。硬件伺服控制變為軟件伺服控制后，大大地提高了伺服系統的性能。例如OSP-U10/U100網絡式數控系統的伺服控制環就是一種高性能的伺服控制網，它對進行自律控制的各個伺服裝置和部件實現了分散配置，網絡連接，進一步發揮了它對機床的控制能力和通信速度。這些技術的發展，使伺服系統性能改善、可靠性提高、調試方便、柔性增強，大大推動了高精高速加工技術的發展。

另外，先進傳感器檢測技術的發展也極大地提高了交流電動機調速系統的動態響應性能和定位精度。交流伺服電機調速系統一般選用無刷旋轉變壓器、混合型的光電編碼器和絕對值編碼器作為位置、速度傳感器，其傳感器具有小于1μs的響應時間。伺服電動機本身也在向高速方向發展，與上述高速編碼器配合實現了60m/min甚至100m/min的快速進給和1g的加速度。為保證高速時電動機旋轉更加平滑，改進了電動機的磁路設計，并配合高速數字伺服軟件，可保證電動機即使在小于1μm轉動時也顯得平滑而無爬行。

（二）交流直線伺服電機直接驅動進給技術已趨成熟。數控機床的進給驅動有“旋轉伺服電機＋精密高速滾珠絲杠”和“直線電機直接驅動”兩種類型。傳統的滾珠絲杠工藝成熟加工精度較高，實現高速化的成本相對較低，所以目前應用廣泛。使用滾，珠絲杠驅動的高速加工機床最大移動速度90m/min，加速度1.5g。但滾珠絲杠是機械傳動，機械元件間存在彈性變形、摩擦和反向間隙，相應會造成運動滯后和非線性誤差，所以再進一步提高滾珠絲杠副移動速度和加速度比較難了。90年代以來，高速高精的大型加工機床中，應用直線電機直接驅動進給驅動方式。它比滾珠絲杠驅動具有剛度更高、速度范圍更寬、加速特性更好、運動慣量更小、動態響應性能更佳，運行更平穩、位置精度更高等優點。且直線電機直接驅動，不需中間機械傳動，減小了機械磨損與傳動誤差，減少了維護工作。直線電機直接驅動與滾珠絲杠傳動相比，其速度提高30倍，加速度提高10倍，最大達10g，剛度提高7倍，最高響應頻率達100Hz，還有較大的發展余地。當前，在高速高精加工機床領域中，兩種驅動方式還會并存相當長一段時間，但從發展趨勢來看，直線電機驅動所占的比重會愈來愈大。種種跡象表明，直線電機驅動在高速高精加工機床上的應用已進入加速增長期。

參考文獻：

[1]《交流伺服電機控制技術的研究》，中國測試技術，鄭列勤，2006.5.

第2篇：數控系統論文范文

暖通空調系統的主要功能是調節空氣的溫度、濕度、潔凈度以及氣流的運行速度?，F代空氣環境的惡化使得暖通空調的功能要求增加，指標更加嚴格。在暖通空調的設計安裝過程中，節能環保技術可以應用在整個生產使用流程中。從建筑工程布局的設計到新型可再生能源的使用，再到使用環節的合理安排，均能降低能源的消耗，保證環境污染最小化，實現整個系統的健康運作。

2暖通空調系統中環保節能方法與措施

2.1調整建筑物的規劃設計

對房屋進行熱工改造時，要提高房屋的舒適度，就需要合理運用房屋圍護架構的特點。研究表明，在建筑物墻體外側刷上保溫性能的材料之后，用電量明顯降低。由此可見，房屋圍護架構的優化設計有明顯的節能效果。此外，建筑物的規劃設計中，房屋的地址選擇、朝向、體形、季節性等因素也需要在從節能環保的層面進行充分的考慮。

2.2合理設計安裝暖通空調系統

在設計安裝暖通空調系統時各種子系統包含的設備很多，設計者要嚴格按照規定的工作流程，保證設備的正常運行。同時，需將節能減排的理念充分的應用到設計的各種環節中。相關工作人員加強施工設計的管理，嚴格監督，保證系統實現設計目標。

2.3開發利用新型清潔能源

新型環保型能源在暖風空調系統中前景廣闊。采用天然氣作為空調制冷設備的能源，能有效控制CO2和SO2和排放量，減少環境污染。各種可再生能源，例如地源熱、地下水、風力、海洋能等均可運用到暖通空調系統中。其中，地源熱空調冬季吸收地下土壤、水等天然能量為建筑物提供熱能；夏季向地下釋放熱量，提供給建筑物冷空氣。

3暖通空調系統中環保節能技術的應用

3.1蓄冷空調

蓄冷空調是專為節能環保研制的設備，通過水、冰兩種介質實現能量交換。一般地，城市用電白天緊張，而夜間則緩解很多，蓄冷空調針對這一現實，在夜間通過制冷機組制冰，白天融冰，釋放存儲的能量，提供給建筑物使用。這種方法有效的緩解了城市白天用電緊張的問題，節約了成本。

3.2熱回收技術

熱回收技術能夠真正實現能源的節約和環境的保護。該技術將空調排放出的熱量進行回收，實現二次利用。這種方法能夠防止排放的空氣直接排出室外造成環境污染，又能提高能源的利用效率。

3.3變頻技術

目前空調設計有定頻和變頻兩種。變頻空調性能優越，節能效果好。通常情況下，空調設計均留有一定的冗余以便減少運行壓力。使用變頻技術，能夠在室外溫度、濕度、風力等變化導致系統運行負荷變化的情況下靈活調節系統的工作狀態，真正變廢為寶，避免不必要的資源浪費。

3.4低溫地板輻射采暖技術

低溫地板輻射采暖技術現在已廣泛投入使用，既實現節能環保，又安全實效。該技術在地板下安裝熱水管，熱水在地板下流通，釋放熱量，提高房間的溫度。該技術的應用過程中，應注意保持地板溫度低于45度。它通過對流的方式實現熱量的傳遞，讓人腳上溫暖，頭部涼爽，有很高的舒適度。此外，這種技術能有效的節省空間，方便計量改造，從多方面實現了節能環保的目標。

3.5替代制冷劑的應用

目前，隨著大氣環境的惡化，許多空調已不再使用傳統的制冷劑—氟利昂。為保護臭氧層，暖通空調行業研究了可替代制冷劑—CFCS和HFCS，并取得了一定的進展。人工合成的制冷劑、天然制冷劑、碳氫化合物等亦可作為替代資源。這些環境友好型制冷劑將不會對臭氧層造成破壞，保護人類免于紫外線的傷害。

4暖通空調系統中環保節能技術的展望

科技的發展推動著各行各業的進步，應節能環保的要求，暖通空調系統中先進技術的研究也十分廣泛。新型的暖通空調節能環保技術有多種方式。新風預處理系統是為全面提高空調品質提出的全新的概念，它保持了傳統空氣處理模式，增加了對新風的預處理功能，消除了新風對空調調節的干擾。新風預處系統能改善風量、降低相對濕度、提高空氣質量。獨立新風系統能夠承擔建筑物內的全部新風負荷、室內的全部潛熱載荷及部分顯熱載荷。它能夠解決商用建筑中的新風問題、改善室內的相對濕度。并且由于該種技術無回風，可以大大增強建筑環境的舒適度和安全性。此外，環保節能技術必然依賴于新型能源的開發推廣，一旦新能源能夠投入使用，暖風空調系統也必然進入一個新的階段。

5結語

第3篇：數控系統論文范文

從企業實際需求來看，對于制造業，目前企業的MIS和ERP僅僅局限于通常的管理、設計開發等上層部分的信息化，是遠遠不夠的，工廠、車間的最底層數控機床不能夠連成網絡，就必然成為制約制造業企業信息化的瓶頸，不能充分提高生產效率。對于面臨全球化競爭的現代制造工廠，數控機床必須達到一定的數量或比例;其次就是把所擁有的數控機床組建成一個雙向、高速的制造體系，徹底解決信息孤島問題，構成數字化車間，以保證信息流在工廠、車間的底層之間及底層與上層之間通訊的暢通無阻。

2.網絡數控技術的發展

2.1DNC系統及網絡結構DNC(DirectNumericalControl，DNC)系統是指多臺數控機床由一臺計算機統一分配控制程序和進行管理?，F在的DNC系統從內容和意義上已發展成為分布式數字控制(DistributedNumericalControl，DNC)系統。從數控技術的發展分析，分布式數控系統是由直接數控系統發展而來的，是針對當時數控設備內存小、處理能力弱而產生的。以后出現的計算機數控(ComputerNumericalControl，CNC)設備使DNC系統增加了程序編制和編輯功能，并且有一定的通訊能力。隨著局域網、數據庫、工作站的發展以及零件加工系統發展的需要，出現了分布式數控系統，它是針對車間的生產計劃、技術準備、加工操作等基本作業的集中監控與分散控制相結合而產生的車間生產控制系統。系統的目標任務通過局域網分配給各子系統，子系統之間信息相互交換以協調完成任務。這種系統的優點是易于擴充、靈活、可靠性高，具有良好的開放性。

一般DNC系統通常具有兩級計算機分級結構形式，即主控計算機加CNC系統群組成(見圖1)。對于通信距離短、組成DNC系統的數控機床數量少的小型系統可采用這種方式聯接。該聯接方式結構簡單，但連線多、易出故障、通信距離短(RS2232通訊距離一般為15m以內)，不適宜較大范圍的DNC系統。

2.2現場總線系統及網絡結構

鑒于以上通信方式存在的缺陷，一些研究單位提出了基于現場總線技術(主要有BitBus和CAN總線)的改進型DNC通信系統，可實現遠距離通信，具有操作方便、開放性好的特點，其網絡拓撲結構如圖2所示。每臺數控機床配備一臺通信前端單元，各通信前端單元與DNC主控計算機間采用現場總線進行連接。通信前端單元與數控系統集成在一起，可靠性高。系統具有良好的擴展性，設備更靈活，但是車間級網絡是總線協議，工廠上層網絡都是基于TCPPIP的以太網，這樣還不能方便地實現信息共享。

3.工業以太網

普通以太網(Ethernet)是為IT應用而開發的，在工業自動化領域只得到有限的應用，這是由于:1)以太網采用CSMAPCD碰撞檢測方式，在網絡負載較重(大于40%)時，網絡的確定性(Determinism)不能滿足工業控制的實時要求:2)Ethernet所采用的接插件(connector)、集線器(hub)、交換機(switches)和電纜等是為辦公室應用而設計的，不符合工業現場惡劣環境的要求;3)以太網抗干擾性能較差;4)以太網滿足本安型應用有一定的難度等。隨著工業以太網技術的發展，上述問題正在迅速得到解決。

工業以太網是基于IEEE80213(Ethernet)的強大的區域和單元網絡，工業實時以太網對普通以太網作了如下改進:1)采用交換式以太網，僅在發送站和接收站之間直接交換信息，克服了時延和碰撞，提高了實時性;2)采用全雙工(Full2duplex)網絡，端口上媒體段的長度不受CSMAPCD的制約，可以延伸距離;3)網絡速度的提高(已全面從10M過渡到100M，甚至1000M)，使以太網能提供足夠的帶寬，又減少了沖突;4)所采用的接插件(connector)、集線器(hub)、交換機(switches)和電纜等已有為工業環境而設計的。至于以太網存在的不確定性和實時性能欠佳的問題，已由于智能集線器的使用、主動切換功能的實現、優先權的引入以及全雙工的布線等，基本上得到解決。通過提高數據傳輸速率，仔細地選擇網絡的拓撲結構及限制網絡負載等，可將發生數據沖突的概率降到最低。工業以太網經過上述改進措施后，典型的工業應用中，10MEthernet峰值負載為10%，100MEthernet峰值負載為0.5%，而Ethernet只有當負載達40%以上時才會有明顯的延時現象;在100MEthernet網中，發送一個信息包延時超過2ms的狀況五年也不會發生一次，美國電力研究院(EPRI，PaloAlto.，Calif)的實驗結果表明，可保證延時在4ms以內。網絡數控就是建立在上述工業以太網的基礎之上，而且采用工業以太網作為網絡數控的底層有多方面的優勢:1)成本低。因普遍應用所形成的硬件、軟件資源和廣泛的支持，Ether2net是世界上應用最多的網絡，超過93%的網絡節點為Ethernet。2)為了促進Ethernet在工業領域中的應用，國際上成立了工業Ethernet協會(IndustrialEthernetAssociation)。美國電氣工程師協會(IEEE)正著手制定現場裝置與Ethernet通信的新標準。3)全球主要自動化廠商和組織加強了工業Ethernet的實現，如德國SI2EMENS公司于1998年了工業Ethernet白皮書，于2001年了其工業Ethernet規范，稱為ProfiNET.2004年奧迪(Audi)、寶馬(BMW)、戴梅勒克萊斯勒(DaimlerChrysler)和大眾(Volkswagen)四家主要的德國汽車公司一致同意支持ProfiNET工業以太網標準。

4.基于工業以太網的網絡數控

網絡數控系統(NetworkedComputerNumericalCon-trolSystem)是網絡控制系統的一個分支。近幾年國內比較高端先進的數控系統上都配備了標準以太網的接口，比如華中數控的世紀星系統，這樣可以方便地進行聯網，即使沒有標配以太網接口的數控系統，由于都有RS2232接口，筆者也提出了RS2232到以太網的轉換解決方案，專用通信單元用AT89S8252單片機和AT24C512SerialEEP2ROM，以支持Internet應用。此通信單元還有數據緩沖的功能，可以解決老式數控系統內存太小，不能一次裝下復雜加工程序的問題，這樣就解決了加工停頓的問題，此裝置也符合工業標準，安裝方便。

第4篇：數控系統論文范文

WindowsCE是微軟公司開發的一個開放、可升級的32位嵌入式操作系統。與Windows95/98、WindowsNT不同的是，WindowsCE是所有源代碼全部由微軟自行開發的嵌入式新型操作系統、其操作界面雖來源于Windows95/98，但WindowsCE是基于Win32API重新開發的、新型的信息設備平臺。WindowsCE具有模塊化、結構化和基于Win32應用程序接口以及與處理器無關等特點[1]。微軟在2002年推出了新一代后，其性能有了更進一步的提高，支持藍牙技術、支持TCP/IPv6，并在實時多任務控制領域得到了成功的應用[2]。相對于DOS，是運行于保護模式的多線程32位操作系統，特別適合數控系統的多任務并行機制，而它的內存保護功能對于數控系統的穩定性具有重要意義：相對Windows桌面操作系統，是嵌入式實時操作系統，其獨特體系結構和運行機制使其能夠快速響應外部中斷觸發，并調度相關應用程序進行處理[3]，因此它可以滿足數控系統的實時性要求。是一個實時操作系統，它提供了實時開發所需的重要技術，其中包括:

(1)256級線程優先權為在嵌入式系統內控制

線程時序提供更大的靈活性。

(2)中斷嵌套允許更高優先級的中斷立刻被執行而不必等到較低優先級的中斷服務程序執行完畢。內核能嵌套CPU所支持的全部數量的中斷服務程序。

(3)每一線程的時間片允許應用程序在多線程原則上設置時間片，這就意味著能夠使調度程序適應應用程序的當前要求。

(4)優先權倒置是指當兩個線程競爭同一個資源時，資源被低優先級的線程占用而拖延了高優先級線程的執行的情形。為了糾正這種情形并釋放高優先級的線程，WindowsCE允許低優先級線程繼承更加緊急的線程優先級并且以更高的優先級來運行直到它釋放它所占用的資源。

1.WindowsCE系統開發平臺的定制

為了使用戶可以方便的將WindowsCE轉向一個新的硬件平臺，微軟提供了完整的開發工具platformbuilder4.2，它包括了一些必需的工具，以便開發人員可以為組件化的操作系統版本創建特定平臺的軟件開發包(SDK)。平臺向導(PlatformWizard)允許開發人員根據將要創建設備的類型簡便快捷地建立新的平臺，參見圖1。

要創建一個基于的操作系統平臺，必須經過下面幾個步驟:①選擇一個標準的開發板(SDB)來創建WindowsCE平臺。②使用平臺向導(PlatformWizard)中備選的設備及目錄中所列舉的特征對平臺進行定制。③Build并生成鏡像文件(im2age)。④將平臺下載到目標設備，調試平臺。⑤平臺創建完畢，輸出軟件開發工具包(SDK)。

定制平臺時，用戶可以開發自己的OEM硬件適配層(OAL)，OAL是處于WindowsCE系統內核與目標設備硬件之間，用來抽象硬件功能的連接層，實現操作系統的可移植性。OEM硬件適配層分為OEM抽象層和設備驅動程序兩部分。

硬件開發平臺是用于模擬嵌入式系統設備的目標設備，可用于開發、調試和驗證定制平臺的性能。Plat2formBuilder支持基于PC機的硬件開發平臺(CEPC)，CEPC是最靈活的WindowsCE設備，很適用于嵌入式系統的開發調試階段。

2.開放式激光切割機數控系統的總體設計和實現

2.1數控激光切割機的組成

數控激光切割機由激光切割機主機、CO2激光器、水冷機、外光路系統、數控系統及自動編程軟件等組成[4](見圖2)。其中激光器及外光路系統是數控激光切割機的關鍵配套部件，其性能指標將直接影響激光切割板材的切割質量，而激光切割機主機則是實現激光進行優質切割的載體。所以，對數控激光切割機主機的開發設計顯得尤為重要。

2.2基于工業PC機的開放式數控系統的分析與構造

隨著近年來計算機技術的發展，工業PC機和模塊化的集成電路逐漸進入數控領域，PC機以其特有的開放性成為開放式數控系統的基礎，它豐富了數控系統的硬、軟件資源，有利于實現總線式、模塊化、開放化的數控系統，該系統利用流行的操作系統平臺作支撐，采用標準的應用開發環境，具有較好的互操作性、移植性、互換性和伸縮性，展現了良好的開放性能，同時又具有方便、靈活的特點。同時充分利用WindowsCE強大的圖形界面功能、多線程機制和多媒體定時器來解決數控軟件的實時多任務處理能力，其良好的軟硬件兼容能力能夠實現建立在標準總線基礎上的模塊化開放式數控系統。開放式數控系統可采用分層的體系結構，如圖3所示。各層之間實現隔離，層與層之間通過標準的接口進行通訊，實現了開放式控制系統應有的分層體系結構，使數控軟件易于組裝、擴充和維護。第一層為管理層。它是系統的界面部分，可完成系統的管理、顯示、診斷和監控。通過響應狀態選擇控件產生的不同消息來進行不同界面之間的切換，其調用操作由操作系統管理完成。

第二層為功能單元層。它是系統的控制部分，包括代碼生成、編譯解釋、插補運算和運動控制，I/O處理和數據采集等，是相對獨立的功能單元。它們之間通過在軟件中建立的多個數據緩沖器來進行大量的數據交換。譯碼可將數控指令解釋成為系統內部的數據格式，插補運算完成數據插補產生加工數據、速度處理和輔助功能設備控制。運動控制程序完成位置伺服的控制。I/O信號處理模塊接收各種按鍵的輸入，轉化為程序變量或系統消息以供操作。數據采集模塊負責采集各運動軸的信息和A/D信號，用于實現數據實時顯示、實時控制等功能。

第三層為支撐層，包括運動控制卡、運動控制器的設備驅動程序、I/O卡和工業PC機。

2.3開放式數控系統的硬件結構

3.數控系統軟件的設計與實現

3.1基于WindowsCE的數控系統軟件的總體結構

在已有的同類數控系統中，大多數系統是基于DOS環境的，其綜合性能相對于Windows環境就弱一些，尤其是人機交互界面、多任務以及開放性方面比較差。主從計算機間的實時信息交換通訊是實現上下位機間協調工作的關鍵。本數控系統在實時性要求方面與機器人控制相似，如果使用Windows中專用的定時器控件Timer，雖然使用很方便，可以實現一定的定時功能，但最小計時精度僅為55ms，且定時器消息在多任務操作系統中的優先級很低，不能得到及時響應，無法滿足實時控制環境下的應用。所以考慮使用精度更高的多媒體定時器，它可以實現精度為1ms的高精度定時，可以滿足本系統的實時性要求。多媒體定時器不依賴于消息機制，而是由函數TimerSetEvent()產生一個獨立的線程，在一定的中斷次數到達后，直接調用預先設置好的回調函數進行處理，而不必等到應用程序的消息隊列為空。因而設置該回調函數來完成周期掃描I/O卡的輸入端口，以及向系統定時發送消息，使其及時更新界面和界面中的數據。為提高系統的可靠性，多媒體定時器在整個控制程序初始化時開啟，并在系統退出時刪除定時器以釋放系統資源。每一個Windows應用程序都是一個進程，并由線程來負責執行包含在進程地址空間中的代碼。實際上，每個進程可以擁有多個線程，它們在進程的地址空間中“同時地”執行代碼。本數控系統軟件中，采用了前后臺型的多線程結構形式。前臺程序由系統主線程和定時器控制，主要完成界面管理、功能控制、系統管理等，并負責響應按鍵與界面輸入的數據，即實現管理層的功能。后臺程序放在輔助線程中，負責進行數控代碼的編譯處理，向PMAC發送命令以及實時數據采集，實現了控制層的功能。

3.2G代碼轉換模塊的實現

為了使PMAC控制卡兼容G代碼指令，專門開發了G代碼編譯轉換模塊，大大提高該控制系統的開放性和兼容性，為熟悉G代碼編程的用戶提供了方便。本編譯模塊使用了多線程的方法。多線程的應用使程序的并行處理得以實現，多線程使得不同的代碼可以“同時”執行。本模塊采用了工作者線程，其適用于處理后臺任務，而不影響用戶對應用程序的使用。工作者線程僅僅由一個函數體實現，其實現簡單，便于編程者控制，與事件同步方法相配合能對中止消息做出較快反應。事件同步是通過將事件自身設置為有信號或無信號來通知其它線程的某一操作已完成或尚未完成，其設置可由編程人員手工完成，適合于工控程序應用。

與之相對應，本模塊具有一個主線程和兩個子線程，其中一個子線程為通信線程，另一個為計算線程。主線程是Windows下每個應用程序都具備的，負責線程間的同步、向計算線程和通信線程傳遞參數、管理人機界面、接收用戶輸入等功能。通信線程通過通信端口(本程序涉及的是PCI接口)負責與下端的設備進行通信并交換數據。計算線程負責核心算法的實現，根據系統的不同完成不同的數據處理任務。程序結構如圖5。

第5篇：數控系統論文范文

關鍵詞：網絡視頻監控光纖傳輸周界報警

一、概述

為滿足長輸管線安全生產和科學系統化管理的需要，對意外情況能迅速做出準確判斷和處理，擬在管道沿線建設安全監控系統，及時地把生產設備運行狀況和險情圖像資料傳送到各站場控制室和管道調控中心，使險情或隱患被扼制在萌芽狀態，確保人員生命、財產安全。

二、方案選擇

根據現場條件及工藝站場的實際需求，并充分考慮技術的實用性，管道安全監控系統主要采用視頻監近系統和周界報警系統來組網。

2．1視頻監控系統

視頻監控系統的應用目前主要有三種形式：模擬視頻監控、基于微機平臺／嵌入式系統的(半)數字視頻監控和基于網絡視頻服務器技術的數字化網絡視頻監控。

2．1．1模擬視頻監控系統(第1代監控技術)視頻信號采用同軸電纜進行傳輸，并由模擬矩陣主機進行信號處理。從攝像機到控制主機再到錄像機、監視器，全部以模擬視頻信號進行傳輸與圖像存儲。而控制信號以數字信號進行傳輸。

2．1．2半數字視頻監控系統(第2代監控技術)1)基于微機平臺的DVR(第2代監控技術)。DVR系統采用微機和Windows平臺，在計算機中安裝視頻壓縮卡和相應的DVR軟件，支持實時視頻和音頻，是第一代模擬監控系統升級至數字化的可選方案。

視頻信號仍采用同軸電纜進行傳輸，控制信號以數字信號進行傳輸，由多媒體控制主機或硬盤錄像主機(DVR)進行數字處理與圖像存儲。從攝像機到控制主機和監視器以模擬視頻信號進行傳輸，而控制主機的處理、控制及存儲是以數字信號進行的，故準確的講應為"半數字監控"技術。

(2)嵌入式DVR(第2．5代監控技術)。嵌入式DVR指的是在傳統DVk的基礎上擴展了網絡功能的DVR產品，使得更多的用戶可以進行訪問。正是由于這種產品開發的理念，使得帶網絡功能的DVR產品還是傳統意義上的DVR，其主要功能仍然是DV存儲，這也決定了其市場定位是在小范圍的網絡環境中，監控點也有限。

2．1．3網絡視頻監控系統(第3代監控技術)網絡視頻監控系統是目前業內最先進的監控技術，視頻從前端圖像采集設備輸出時即為數字信號，并以網絡為傳輸媒介，基于TCP／IP協議，采用流媒體技術實現視頻在網上的多路復用傳輸，并通過網絡數字矩陣主機(IPM)來實現對整個監控系統的調度、存儲和控制等功能。此外，周界報警、門禁等設備輸出的數字信號也可采用多網合一的方式，通過網絡復用進行傳輸，并在同一平臺上進行管理與控制。

2．2監控方案比選

(1)第1代模擬監控技術，由于技術落后，正在逐漸退出歷史舞臺，因此不考慮用該技術組網。

(2)第2代DVR技術，由于前端還是模擬傳輸方式，而模擬視頻線和控制線的有效傳輸距離為300m以內，對于規模較大的工藝站場，有少量的監控點與控制室的距離較遠，必須再加線放才能滿足傳輸需求，增加了傳輸成本。

(3)第3代網絡監控技術，優勢就在于傳輸不受距離限制，組網方便靈活，更適宜于網絡傳輸和遠程控制。

根據監控系統的實時性、有效性和經濟性，并充分考慮到管道視頻圖像信號的遠傳需求，結合各站場的實際情況，推薦采用網絡視頻監控技術來實現管道工程監控圖像的采集、傳輸、實時監看、存儲和上傳。

2．3周界報警系統

周界防范報警系統作為視頻監控系統的一個有效補充，與監控系統共同構成統一的安防網絡。周界報警系統主要是在周界圍墻上安裝紅外探頭，類似于在圍墻上布設了一道看不見的電子墻，當有人非法穿越圍墻進入站場時，觸發報警并輸出信號進行報警聯動。

三、方案設計

3．1監控系統

3．1．1圖像采集系統設計

前端攝像部分是整個監控系統的前沿部分，主要包括攝像機、鏡頭、云臺和防護罩等。前端的任務是對現場進行攝像，把攝得的光信號轉換成電信號，并進行數字壓縮處理。

在各工藝站場根據實際情況設計網絡攝像機若干臺。在站場的工藝裝置區安裝防爆型槍式攝像機和視頻服務器，在所有出入口、道路、圍墻和其他重點部位安裝網絡智能球型一體化攝像機(集成視頻服務器)，內置低照度彩轉黑多倍攝像機或寬動態低照度彩轉黑一體機，可根據需要遠程控制鏡頭拉伸，進行全方位多角度的監控。

3．1．2傳輸系統設計

傳輸部分就是系統圖像和控制信號的傳輸信道。把現場攝像機發出的電信號及報警信號(轉換后的數字信息)傳送到控制室，一般包括通訊線纜(雙絞線或光纖)和線路驅動設備(網絡交換機、光纖收發器)等。

為保證傳輸信號質量，前端網絡攝像機通過敷設光纜線路以及兩端配置光纖收發器將視頻、控制信號傳人站場控制室，再通過交換機連接主控計算機進行圖像監視和信號控制。

3．1．3控制系統設計

控制部分是實現整個系統功能的指揮中心。控制部分主要的功能有：①視頻信號放大與分配；②圖像信號的校正與補償；③圖像信號的切換、分割、記錄和打印等；④對前端設備的攝像機、電動變焦鏡頭及全方位云臺等進行控制，以完成對現場全面詳細的監視。

擬在各站場監控室配置1～2臺監控計算機進行現場視頻的顯示和控制；并通過管道MSTP光傳輸系統將圖像和報警信號傳給調控中心，在調控中心通過數字矩陣設備實現遠程控制。

管道傳輸網里的任何一臺計算機都可以經過授權進行現場圖象瀏覽，以及時準確地獲得現場信息。

3．1．4顯示及存儲系統設計

監控設備置于各站場及調控中心的控制室內，不需另建監控室。在監控室采用液晶顯示器和大屏幕液晶平板電視組合為電視墻，進行實時監視；錄像系統采用普通PC或數據服務器，設計整個錄像系統可以連續保存錄像資料半個月，并支持錄像與回放。

3．2周界報警系統

周界防范報警系統由前端的對射探頭(安裝于站場圍墻上)、報警主機(安裝于站場控制室)及一些輔助設備(電源、顯示地圖和警鈴等)構成。

系統采用在圍墻上安裝兩束或四束紅外對射探測器，對站場進行翻越防范。當發生非法翻越，有人闖入時，探頭立即將報警信號傳送到站場控制室，實時顯示防區位置并記錄，方便值班人員第一時間進行準確處理，并可與站場錄像監控系統聯動，將非法越界事件進行實時錄像。

第6篇：數控系統論文范文

【關鍵詞】大型商場；空調系統；安裝管理

一、大型商場空調系統安裝管理存在的問題

1.空調系統施工目標不明確

對于在大型商場中空調系統的安裝進行管理是為了保證工程施工過程中避免損害或破壞商場中某些設施。大型商場中空調系統安裝是一個較大的工程，對其進行管理沒有一個明確的目標，工程的進度、順序、工程完工等等方面的不確定，影響商場正常營業。管理大型商場空調系統安裝工程上沒有一個目標，無法保證安裝的質量，無法保障施工人員的安全，無法確定施工的工期。

2.空調安裝施工過程管理不當

空調系統安裝施工過程中涉及的方面比較廣泛，對其進行有效的管理能夠保證工程穩定進行。然而，目前在很多大型商場空調安裝系統施工過程中存在管理不善的問題，促使工程使用的材料存在問題；空調絕熱處理存在問題；布線的放置存在問題等，嚴重影響空調系統安裝的質量，降低大型商場中空調使用壽命。空調系統安裝工程管理不當，不僅無法保證工程質量，還間接降低空調系統的使用。在大型商場長期使用空調系統的過程中將會出現各種問題，影響商場正常使用空調。

3.對空調系統安裝后期檢測工作管理不夠嚴格

空調系統安裝工程的后期檢驗工作非常重要，最終確定空調安裝質量。之所以對檢驗工作進行管理是為了保證檢驗工作的工作質量。對檢驗工作的管理不夠嚴格，在對大型商場空調安裝工程檢驗上不夠細致，很可能忽視空調系統中存在的漏洞，可能成為空調系統的隱患，在某個時候將使空調系統出現故障。

二、大型商場空調系統安裝管理改善措施

1.制定明確的施工目標

確定大型商場空調系統安裝工程的施工目的，從而保證工程的質量，明確工程的工期，確定施工人員的安全。通常在大型商場中空調系統安裝工程管理的最終的目標是商場空調安裝的穩定?？照{系統安裝穩定，最大限度的降低對商場其他設施可能造成的破壞。制定明確的施工目標，相應的管理工作能夠為了工程能夠達到目標而加大對空調系統安裝工程的管理力度，從施工前期準備工作到最后工程自檢的全過程進行控制和監督，提高空調系統安裝工程的整體質量，為大型商場提供一個優質的、完善的、耐用的空調系統。

2.加強空調系統安裝施工過程管理

空調系統安裝工程施工涉及方面是整個工程中最廣的，在對其進行管理時要加大監督和控制力度，保證工程質量和施工安全。管理空調系統安裝工程施工過程的具體內容是保證施工使用的材料達到標準；保證施工安裝設備正常運行；保證與土建施工相配合等等施工所涉所以事項。加強施工管理是從空調系統安裝基本工作進行嚴格的監督和控制，空調系統安裝的整個工程的質量將會得到保證。

3.加大空調系統安裝工程自檢工作管理的力度

大型商場中空調的使用非常重要，尤其在夏季，商場內溫度比較涼爽，顧客才能有心情購買物品。保證大型商場空調的正常使用非常重要。對空調系統安裝工程最后的自檢工作進行嚴格的管理，提高自檢工作的質量，確保空調系統安裝的自檢工作的質量能夠提高，對空調系統安裝工程的每個環節都能夠詳細的檢查，細致到一個螺絲是否固定。因為在很多時候，空調系統出現問題往往是因為忽視小問題而轉換成隱患，導致空調無法使用。所以，加大空調系統安裝工程自檢工作的管理力度，使空調系統自檢工作盡善盡美，大型商場有一個良好的空調系統。

三、大型商場空調系統安裝常見的問題

大型商場空調系統安裝工程中常見的問題出現在具體施工過程較多，因為具體施工過程中由于安裝繁瑣或與土建施工相沖突等問題的存在，使工程有不完善的地方?？照{系統安裝中常見的問題由：

1.空調系統安裝管材的選擇

空調系統中管道的質量至關重要，直接影響空調是否正常運行空調系統中包括空調制冷、絕熱、冷熱水系統等等。要求管道能夠抗高溫、抗冷凍、耐久性、耐磨性等體特點。然而，在實際空調系統安裝中管道材料的選取存在一定的質量問題，其主要是大型商場空調系統的安裝由具體的安裝單位進行，商場支付費用。一些安裝單位為了降低工程成本，管材的質量較低，不利于大型商場中空調長久使用。

2.空調系統安裝布線問題

在大型商場中需要安裝很多個空調，空調系統是對整個商場中空調的控制?？照{系統安裝施工中布線環節經常出現錯誤，空調中的制冷線、電源線、控制線等很容混淆，導線安裝不當，也會發生短路，施工人員不謹慎對待，布線環節很容易出現問題。

3.空調系統絕熱問題處理

空調系統絕熱處理是保證空調能夠持續制冷，通?？照{絕熱出現問題的原因是冷媒管處理不善，未嚴格按照規定進行設計及施工，冷媒管的安裝不嚴密、未將保溫套管很好的套在冷媒管上、絕熱層出現斷層等現現象的出現，影響空調制冷系統。

四、大型商場空調系統安裝常見問題的改善措施

保證大型商場空調系統能夠長久使用的最主要問題是解決空調系統安裝工程中常見的問題，主要的改善措施是在空調系統安裝工程實施前制定一個詳細的、合理的安裝施工方案，將施工中經常容易出現問題的環節進行標注，并制定有效的預防措施。商場確定具體的負責人對空調安裝工程進行嚴格的監管，保證施工人員按照施工方案進行施工，對于經常出現問題的施工環節根據施工方案制定的辦法進行實施，例如，在處理空調布線的施工環節時，將空調的控制線采用屏蔽線沿著冷媒管進行捆扎敷設，空系統的電源線平行鋪設，并與控制線保持250mm以上的距離，避免兩種線混淆。在處理空調絕熱施工環節，上注重冷媒管材料的選取，在達到工程質量要求標準的基礎上，首先將保溫套管按照正確的操作步驟穿在冷媒管上；其次，焊接冷媒管的接頭，保證冷媒管的接頭密封性完好；最后保溫套管搭接部位用膠帶捆扎嚴實，保證不受到干擾。

大型商場空調系統安裝工程在嚴格的管理及正確的施工下，能夠有效的解決空調系統安裝常見的問題，保證空調系統安裝工程的質量，使大型商場有一個良好的空調系統，能夠長久的使用。

五、結束語

大型商場中空調系統安裝比較復雜，需要注意的事項較多，如需要與土建施工配合；施工中避免碰觸其他設施或線路等。所以，大型商場空調安裝經常出現各種各樣的問題。另外，大型商場的空調系統的安裝都是由具體的安裝單位進行，商場不對空調系統安裝進行有效的管理，空調系統安裝工程的質量難以保證。目前，大型商場空調系統安裝工程在管理上和施工上存在一定的的問題，只有采取有效的措施將其進行改善，大型商場的空調系統的質量才能夠得到保證，提高空調系統的使用壽命，大型商場中空調系統長久的使用。

參考文獻：

[1]元玉棟.商場空調系統存在問題的分析及措施[A].山東省暖通空調制冷2007年學術論文集[C].2007