机电控制系统的信息集成研究

朱莉娜

朱莉娜

安徽省淮北矿业股份有限公司袁店一井煤矿机厂安徽省235000

【摘要】随着机电控制系统的不断发展，研究其信息集成凸显出重要意义。本文首先对控制系统做了概述，分析了信息集成模式。在探讨信息源增量数据抽取的基础上，结合相关经验，从多方面研究了系统设计关键问题。

【关键词】机电；控制系统；信息集成；研究

一、前言

作为机电控制系统方面的一项重要工作，其信息集成在近期得到了快速的发展。该项课题的研究，将会更好地提升信息集成的实践水平，从而优化机电控制系统的整体效果。本文从概述控制系统的相关内容着手本课题的研究。

二、控制系统概述

1.模拟控制

是指将速度、位移、温度或压力等变换成大小与其对应的电压或电流等模拟量进行信号处理的控制。其信号处理方法称为模拟信号处理，采用模拟信号处理的控制称为模拟控制。

2.数字控制

是指把要处理的“量”变成数字量进行信号处理的控制。其信号处理方法称为数字信号处理，采用数字信号处理的控制，称为数字控制。模拟控制精度不高，不适合于复杂的信号处理。数字控制可用于要求高精度和信号运算比较复杂的场合。用计算机作主控制器的系统中，虽然在最后控制位置、力、速度等部分中模拟控制仍然是主流，但在这之前的各种信号处理中，多数用数字控制。以上信号均是连续变化量。以“逻辑状态”为对象的控制称为逻辑控制，通常处理开关的“通”、“断”，灯的“亮”、“灭”，电动机的“运转”、“停止”之类的“1”与“0”二值逻辑信号。逻辑控制又称顺序控制。称为逻辑控制是强调信号处理的方式；称为顺序控制是强调对被控对象的作用。

三、信息集成模式

1.MRP和JIT相结合的物料信息集成

MRP即物料需求计划是根据何时主生产计划表上需要物料来决定订货和生产，制造资源规划（MRPⅡ）则是在MRP基础上发展起来的一种更为完善的先进管理思想和方法，以MRP为中心建立一个生产活动的信息处理体系。借助物料清单、工艺数据和设备状况数据，将市场对产品的需求转换为对加工过程和外购原材料、零部件的需求。

JIT又称看样板生产或精益生产，它的含义是不必投入过多的生产要素，只在适当的时候生产必要数量的市场急需产品或下道工序急需的物料。JIT是一种用来生成产品、组装配件、外购和自制零件的补充量的执行技术，其基本思想是杜绝在生产等工、多余劳动、不必要搬运、加工不合理、库存不良品返修等方面的浪费，以降低生产成本，达到零故障、零缺陷、零库存。JIT的原理是将需要的零件在需要的时刻按需要的数量及时供给每道工序，由后一道工序向上一道工序依次传递信息。

2.CAD/CAPP/CAM系统信息集成

现行的CAD、CAPP、CAM、CAE系统长期处于独立发展状态，它们只是在各自的领域发挥部分或全部的功能。在CIMS环境下，这些系统必须集成，产品数据格式需要标准化，应使得相互之间的数据具有可交换性。如何建立这些系统之间的信息集成，正确而快速地交换数据，从而进一步加快产品开发进度，这是各国企业正在努力研究的一个方向。

在CAD环境下最重要的是支持图形数据的表示。在一般图形系统中，图形以原语的形式表示，是非结构化数据，无法以表格形式表示。在现行的CAD系统中，图形数据的存储不是建立在数据库的基础上，而是采用专门的文件格式表示。工程数据要求支持的数据类型繁多，数据间具有复杂的语义关联，对数据要求有很高的存取速度、数据更新频繁等特点。

3.以成本信息集成为中心的信息集成模式

成本控制的对象是企业资金运作的全过程，从资金的投入、资金的使用、资金的耗费到资金的收回全过程，都应作为成本控制的对象。因此，成本控制的范围，从生产向前可延伸到投资、设计，向后又可延伸到用户使用等整个过程。企业生产经营全过程的信息，都可以反映为成本信息，可以通过成本信息的集成来实现整个系统的信息集成。利用信息化技术，制订合理的成本计划，利用信息反馈进行成本计算与控制，通过计算机辅助生产管理缩短生产周期，实现计算机库存管理，减少资金占用量，从而达到降低产品成本的目的。

四、信息源增量数据抽取

信息集成中一个重要的要求就是能从信息源中快速、有效、准确地抽取出变化数据，即增量抽取技术。增量抽取只抽取自上次抽取以来数据库中要抽取的表中新增或修改的数据。对捕获方法一般有两点要求：准确性，能够将业务系统中的变化数据按一定的频率准确地捕获到；性能上不能对业务系统造成太大的压力，影响现有业务。目前增量数据抽取中常用的捕获变化数据的方法有：

基于触发器的增量捕获：在要抽取的表上建立需要的触发器，一般要建立插入、修改、删除三个触发器，每当源表中的数据发生变化，就被相应的触发器将变化的数据写入一个临时表。触发器方式的优点是数据抽取的性能较高，缺点是要求业务表建立触发器，对业务系统有一定的影响。

基于时间戳的增量捕获：它是一种基于快照差分的变化数据捕获方式，在源表上增加一个时间戳字段，系统中更新修改表数据的时候，同时修改时间戳字段的值。当进行数据抽取时，通过比较当前系统时间与时间戳字段的值来决定抽取哪些数据。时间戳方式的数据抽取相对清楚简单，但对业务系统也有很大的倾入性，对于没有时间字段的表还需要修改应用程序；数据准确性上有一定的限制，无法捕获对时间戳以前数据的delete和update操作。

五、系统设计关键问题分析

1.Web展现问题分析

整个生产自动化信息集成系统通过配置Web服务器，搭载Windows2010版本操作系统的方式实现信息展现。同时，整个系统通过IIS服务方式进行配置，并安装有基于VS.NET的操作平台。按照以上方式，可确保整个集成系统操作运行的实时性、直观性、可靠性。从展现内容的角度上来说，我厂整个生产自动化信息集成系统侧重于显示对象为实时生产信息。信息构成包括以下几个方面：1）生产任务执行信息；2）生产设备运行信息；3）生产产品及辅料库存信息；4）能源产耗信息。

2.统计报表

无论是现实数据还是历史信息，均以点组态的方式储存于报表当中。每个点组态均有与之相对应的位号名信息、描述信息、储存信息，其对于提高信息储存、获取便捷性而言有重要价值。整个生产自动化信息集成系统建立在Excel2007平台基础之上进行组态运行，可通过组态、运行两种方式执行。由于硬件结构设计中，系统划分为3层模块运行，因而管理人员无需停止数据通讯、储存，即可完成对报表的编辑与输出作业。在报表的运行过程当中，操作人员可自定义报表菜单中点击、选取、并打开报表，系统根据组态信息，对报表类型进行识别，从而显示与该类型报表相对应的对话框。在此基础之上，运行管理工具根据组态信息，对数据进行查询与计算，并将数据自动填充至关键位置。

3.信息推理问题分析

由于整个生产自动化信息集成系统需要面向实时应用的岗位以及操作人员，因此，为体现信息系统运行的实时性特点，就要求提高整个系统在信息查询方面的相应速度。但从系统实际运行的角度上来说，部分数据以较大规模的数据库为来源，直接查询与提取数据可能会对系统响应速度产生不良的影响。针对该情况，在该生产自动化信息集成系统的设计中，引入了后台预备提取模块，该模块结合分厂工艺设备对应运行参数，对生产过程中的推理分析以及结果储存加以同步处理。同时，后台推理程序能够在系统任务计划的不同时间中自动启动，一方面可确保信息响应的实时性，另一方面可避免因信息提取而产生的网络过忙问题。

六、结束语

通过对机电控制系统的信息集成的相关研究，我们可以发现，信息集成的多方面优势决定了其在机电控制系统中的地位，有关人员应该从机电控制系统的客观实际出发，利用有利条件，制定最为切实可行的信息集成实施方案。

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