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時(shí)間：2023-02-28 15:57:26
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傳統(tǒng)的變頻器控制技術(shù)是以I/O方式為基礎(chǔ)，在控制器以及變頻器的I/O端口上以功能需求來(lái)進(jìn)行控制線的相應(yīng)連接。傳統(tǒng)的I/O控制方法功能較為單一，布線也較為繁瑣，并且可靠性和通信效率也不高，在工業(yè)拖動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)時(shí)也存在較多的障礙，不利于工業(yè)拖動(dòng)的現(xiàn)場(chǎng)。而現(xiàn)場(chǎng)總線的變頻器控制技術(shù)則在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新，現(xiàn)場(chǎng)總線是一項(xiàng)新技術(shù)，其順應(yīng)了工業(yè)控制系統(tǒng)以及信息技術(shù)智能化、分散化。在變頻器控制以現(xiàn)場(chǎng)總線為基礎(chǔ)的系統(tǒng)中，一條總線電纜便可完成變頻器及控制器的全部通信，與上層網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了更加高效、智能以及全面的監(jiān)控，也實(shí)現(xiàn)了更加高速的監(jiān)控。信息系統(tǒng)集成在企業(yè)級(jí)別中的實(shí)施也更加便捷。
一、傳統(tǒng)I/O技術(shù)于變頻器控制的弊端
在變頻器控制中本機(jī)控制是最為簡(jiǎn)單的，也稱(chēng)作面板控制。在進(jìn)行變速、啟動(dòng)、點(diǎn)動(dòng)、以及復(fù)位、停止的控制時(shí)，面板控制是通過(guò)變頻器的鍵盤(pán)來(lái)進(jìn)行的，鍵盤(pán)在控制面板上。雖然方法較為簡(jiǎn)單，也需要變頻器控制面板有專(zhuān)人負(fù)責(zé)控制，面板控制效率較低，功能也較為簡(jiǎn)單，外部功能開(kāi)關(guān)也可以用PLC控制器來(lái)進(jìn)行控制，相關(guān)邏輯也得以實(shí)現(xiàn)，對(duì)變頻器I/O端子進(jìn)行輸出，對(duì)變頻器進(jìn)行控制。并進(jìn)行PLC編程用以不同功能的實(shí)行，其功能包括輸入其他各種和外部故障的信號(hào)以及多級(jí)變速控制。
變頻器的控制方法以I/O端口作為基礎(chǔ)，在進(jìn)行功能的擴(kuò)展時(shí)，則只能采取較為簡(jiǎn)單的擴(kuò)展，也難以改善傳統(tǒng)I/O變頻器控制方法所存在的缺點(diǎn)。工業(yè)拖動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)隨著時(shí)代在發(fā)展，傳統(tǒng)I/O技術(shù)已不能適應(yīng)現(xiàn)代的施工要求。而現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)作為新技術(shù)，在信息傳輸中只需要一條總線電纜，便可以實(shí)現(xiàn)傳輸所有信息，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在維修成本、布線成本以及調(diào)試成本上也極大的降低了，并且全數(shù)字化，通信速度快和結(jié)構(gòu)開(kāi)放互連，現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)的效率也較高。
二、以現(xiàn)場(chǎng)總線為基礎(chǔ)的變頻器控制系統(tǒng)
（一）以設(shè)備層為基礎(chǔ)的變頻器控制系統(tǒng)
3層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系是Rockwell對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線提出的標(biāo)準(zhǔn)之一，其組成包括了信息層、設(shè)備層以及控制和自動(dòng)化層。其中，設(shè)備層是以現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)來(lái)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)開(kāi)放，起到高層設(shè)備和底層工業(yè)裝置的連接作用，高層設(shè)備則包括了計(jì)算器以及PLC控制器等，底層工業(yè)裝置則包括了傳感器、開(kāi)關(guān)、以及拖動(dòng)裝置，還包括了閥門(mén)等。設(shè)備層采用的供電方式是總線供電，網(wǎng)絡(luò)的電纜結(jié)構(gòu)采用主干線結(jié)構(gòu)和支線結(jié)構(gòu)，并對(duì)本質(zhì)安全技術(shù)進(jìn)行提供，通信采用用戶模式和生產(chǎn)者模式，在網(wǎng)絡(luò)通信效率上較為優(yōu)異，提供了兩種報(bào)文類(lèi)型，包括顯示報(bào)文和I/O報(bào)文。
變頻器控制以設(shè)備層為基礎(chǔ)，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括了，裝有組態(tài)軟件的一臺(tái)RSlinx，并將其接入到設(shè)備層的總線之上，監(jiān)控軟件RSView32以及PLC編程軟件RSlogix500的計(jì)算機(jī)，RSNetworx，與設(shè)備層相連的接口使用1770-KFD，而設(shè)備層與6臺(tái)AB1336Plusll變頻器則使用設(shè)備層通信模塊1203-GK5來(lái)連接，網(wǎng)絡(luò)主設(shè)備使用MicroLogix1500PLC控制器，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備信息的獲取則使用掃描模塊1769-SDN來(lái)進(jìn)行，監(jiān)測(cè)設(shè)備和控制設(shè)備。
連接現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和PLC，是以掃描模塊1769-SDN作為接口，用作設(shè)備數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換以及設(shè)備數(shù)據(jù)采樣。在運(yùn)行包含SDN的PLC處理器中，SDN對(duì)設(shè)備進(jìn)行了依次掃描，采樣參數(shù)，并對(duì)數(shù)據(jù)格式進(jìn)行了轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成PLC能夠接受的數(shù)據(jù)格式，進(jìn)而使PLC處理器能夠進(jìn)行讀取，經(jīng)PLC處理器進(jìn)行處理，對(duì)其輸出數(shù)據(jù)也進(jìn)行了轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成不同種類(lèi)的設(shè)備能接受的格式。
變頻器數(shù)據(jù)通信以及PCL數(shù)據(jù)通信的實(shí)現(xiàn)可以通過(guò)映射的方式來(lái)進(jìn)行，Word 0至9 共10個(gè)字包括在接口定義格式之中，其中使用通信模塊將Word 0和Word 直接輸送至變頻器，將其固化為變頻器頻率狀態(tài)（或設(shè)定值）以及邏輯狀態(tài)（或命令）。在進(jìn)行映射的輸出時(shí)，Word 0包含了系統(tǒng)的停止、故障復(fù)位和啟動(dòng)控制位以及系統(tǒng)的正反向、頻率源和減速等控制位，設(shè)定工作頻率則由Word1進(jìn)行存放。在進(jìn)行映射輸出時(shí)，Word 0則反饋給PLC變頻器狀態(tài)信息，包括了變頻器運(yùn)行、使能和出錯(cuò)狀態(tài)信息以及變頻器達(dá)速、加減速狀態(tài)信息，實(shí)際工作頻率則由Word 1 進(jìn)行存放。而Word 2至Word 9共8個(gè)字的通信內(nèi)容設(shè)定則是以用戶需求來(lái)進(jìn)行，變頻器中的DataIn/Out A至DataIn/Out D則與通信模塊中的Datalink A至Datalink D相對(duì)應(yīng)，常用的變頻器監(jiān)控參數(shù)設(shè)定至DataIn/Out之上，包括了故障代碼、實(shí)際輸出和加減速時(shí)間，以及電流電壓和多個(gè)預(yù)置頻率等。分別占用其中（Word 2至Word 9）一個(gè)字映射至掃描器。Word 1與Word 0相結(jié)合，使PLC實(shí)現(xiàn)監(jiān)控變頻器的大部分功能。
（二） Rockwell 3層網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)平臺(tái)
ControlNet作為中間層于3層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，具有高速確定性，也是開(kāi)放型網(wǎng)絡(luò)，其能夠滿足的要求較多，包括了連接PLC處理器，計(jì)算機(jī)和I/O用要求以及其他智能設(shè)備、操作員界面應(yīng)用的要求，并且滿足要求的高信息吞吐量和實(shí)時(shí)。經(jīng)使用用戶模式和生產(chǎn)者模式，控制網(wǎng)絡(luò)具備對(duì)等網(wǎng)絡(luò)功能和I/O網(wǎng)絡(luò)功能，并且提供其高速性能。EtherNet通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)的使用，集成信息管理和控制系統(tǒng)，利用以太網(wǎng)監(jiān)控生產(chǎn)場(chǎng)信息，包括了用于監(jiān)控的工業(yè)PC工作站和PLC生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)信息，還包括了可在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行存取的ControlNet生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)信息和DeviceNet生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)信息，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)工廠級(jí)的統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制、計(jì)劃管理和生產(chǎn)流程的進(jìn)行，以及實(shí)現(xiàn)物料跟蹤、監(jiān)視控制和遠(yuǎn)程設(shè)備維護(hù)的進(jìn)行。
基于DeviceNet平臺(tái)建立的Rockwell 3層網(wǎng)絡(luò)對(duì)系統(tǒng)的集成更加的全面， ControlnNet與DeviceNet的連接可通過(guò)ControlLogix來(lái)實(shí)現(xiàn)，并且可接入至其網(wǎng)絡(luò)適配器。DeviceNet節(jié)點(diǎn)掃描模塊使用1756-DNB，ControlnNet節(jié)點(diǎn)掃描模塊使用1756-CNB。兩者中的ControlLogix、PL以及計(jì)算機(jī)與最高層EtherNet的連接則可使用以太網(wǎng)模塊或者使用網(wǎng)卡來(lái)進(jìn)行。經(jīng)掃描器，在該層運(yùn)行的計(jì)算機(jī)工作站可實(shí)現(xiàn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的掃描和管理，對(duì)設(shè)備層生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)信息以及控制層生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)信息進(jìn)行存取，實(shí)現(xiàn)全方位信息調(diào)度以及集成的企業(yè)級(jí)運(yùn)行，并在連接InterNet相連接時(shí)更為便捷。
（三）監(jiān)控平臺(tái)
對(duì)于監(jiān)控變頻器網(wǎng)絡(luò)的任務(wù)的實(shí)現(xiàn)，可使用以RSView32軟件為基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控，或者使用PanelView人機(jī)界面來(lái)實(shí)現(xiàn)。RSView32可以與控制器實(shí)現(xiàn)通信功能，其中控制器的系列包括了與MicroLogix、PLC-5以及SLC500。還能與ControlLogix實(shí)現(xiàn)通信，并且網(wǎng)絡(luò)層次也可以使用兩種，包括ControlNet和DeviceNet。平臺(tái)移植于連接兩種計(jì)算機(jī)之間也更為便捷，網(wǎng)絡(luò)可根據(jù)種類(lèi)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)器種類(lèi)的選擇。系統(tǒng)的多機(jī)同步控制、全部監(jiān)控以及單機(jī)控制的集成是由總監(jiān)控臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)，而單獨(dú)對(duì)每一臺(tái)變頻器進(jìn)行控制可由各分控臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
中圖分類(lèi)號(hào):TP3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1671-7597(2009)1210064-01
一、PLC技術(shù)的概念
PLC即可編程控制器(Programmable logic Controller,是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國(guó)際電工委員會(huì)(International
Electrical Committee)頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對(duì)PLC做了如下定義:“PLC是一種專(zhuān)門(mén)為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器,用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令,并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出,控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC及其有關(guān)的設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體,易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)?！?/p>
二、PLC技術(shù)的發(fā)展歷史
1968年,通用汽車(chē)對(duì)外公開(kāi)招標(biāo),尋求新的電氣控制裝置,1969年,美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司制成的首臺(tái)plc,1971年日本從美國(guó)引進(jìn)了PLC技術(shù)加以消化,由日本公司研制成功了日本的第一臺(tái)PLC。從70年代初開(kāi)始,不到三十年時(shí)間里,PLC生產(chǎn)發(fā)展成了一個(gè)巨大的產(chǎn)業(yè),據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),現(xiàn)在世界上生產(chǎn)PLC及其網(wǎng)絡(luò)的廠家有二百多家,生產(chǎn)大約有400多個(gè)品種的PLC產(chǎn)品。其中在美國(guó)注冊(cè)的廠超過(guò)100家,生產(chǎn)大約二百個(gè)品種;日本有60～70家PLC廠商,也生產(chǎn)200多個(gè)品種的PLC產(chǎn)品;在歐洲注冊(cè)的也有幾十家,生產(chǎn)幾十個(gè)品種的PLC產(chǎn)品PLC產(chǎn)品的產(chǎn)量、銷(xiāo)量及用量在所有工業(yè)控制裝置中居首位,市場(chǎng)對(duì)其需求仍在穩(wěn)步上升。進(jìn)入二十世紀(jì)九十年代以來(lái),全世界PLC年銷(xiāo)售額以達(dá)百億美元而且一直保持15%的年增長(zhǎng)的勢(shì)頭。
三、我國(guó)PLC技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
我國(guó)研究PLC技術(shù)起步較晚,但發(fā)展速度較快。中國(guó)電力科學(xué)研究院自1997年開(kāi)始研究PLC技術(shù),主要考慮PLC技術(shù)用于低壓抄表系統(tǒng),傳輸速率較低。1998年開(kāi)發(fā)出樣機(jī),并通過(guò)了試驗(yàn)室功能測(cè)試,1999年在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行試運(yùn)行,獲得了產(chǎn)品登記許可。1999年5月開(kāi)始進(jìn)行PLC系統(tǒng)的研究開(kāi)發(fā)工作。主要對(duì)我國(guó)低壓配電網(wǎng)絡(luò)的傳輸特性進(jìn)行了測(cè)試,并對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了數(shù)據(jù)處理和分析,基本取得了我國(guó)低壓配電網(wǎng)傳輸特性和參數(shù),為進(jìn)行深入研究和系統(tǒng)開(kāi)發(fā)提供依據(jù)。2000年開(kāi)始引進(jìn)國(guó)外的PLC芯片,研制了2Mbps的樣機(jī),2001年下半年在沈陽(yáng)供電公司進(jìn)行了小規(guī)?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),實(shí)驗(yàn)效果良好,并于6月20日在沈陽(yáng)通過(guò)驗(yàn)收。驗(yàn)收委員會(huì)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)認(rèn)為,該實(shí)驗(yàn)從中國(guó)配電網(wǎng)的實(shí)際傳播特性出發(fā),對(duì)電力線通信技術(shù)的理論、實(shí)際應(yīng)用和工程技術(shù)進(jìn)行了開(kāi)創(chuàng)性研究,在國(guó)內(nèi)率先研制成功2Mbps和14Mbps高速電力線通信系統(tǒng),建立了我國(guó)第一個(gè)電力線寬帶接入實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò);實(shí)現(xiàn)了自家庭至配電開(kāi)關(guān)柜的高速電力線數(shù)據(jù)通信,并將辦公自動(dòng)化系統(tǒng)延伸至家庭。該實(shí)驗(yàn)的成功標(biāo)志著我國(guó)已經(jīng)全面掌握了高速電力線通信的核心技術(shù),具備了研制生產(chǎn)這種技術(shù)實(shí)用化設(shè)備的能力。據(jù)悉,今年年底以前將建成200戶的試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)。
我國(guó)工業(yè)控制自動(dòng)化的發(fā)展道路,大多是在引進(jìn)成套設(shè)備的同時(shí)進(jìn)行消化吸收,然后進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。目前我國(guó)工業(yè)控制自動(dòng)化技術(shù)、產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用都有了很大的發(fā)展,我國(guó)工業(yè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)行業(yè)已經(jīng)形成。工業(yè)控制自動(dòng)化技術(shù)正在向智能化、網(wǎng)絡(luò)化和集成化方向發(fā)展。
四、PLC的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)
1.功能向增強(qiáng)化和專(zhuān)業(yè)化地方向發(fā)展,針對(duì)不同行業(yè)的應(yīng)用特點(diǎn),開(kāi)發(fā)出專(zhuān)業(yè)化的PLC產(chǎn)品,以此來(lái)提高產(chǎn)品的性能和降低產(chǎn)品的成本,提高產(chǎn)品的易用性和專(zhuān)業(yè)化水平。
2.規(guī)模向小型化和大型化的方向發(fā)展,小型化是指提高系統(tǒng)可靠性基礎(chǔ)上,產(chǎn)品的體積越來(lái)越小,功能越來(lái)越強(qiáng);大型化是指應(yīng)用在工業(yè)過(guò)程控制領(lǐng)域較大的應(yīng)用市場(chǎng),應(yīng)用的規(guī)模從幾十點(diǎn)擴(kuò)展到上千點(diǎn),應(yīng)用功能從單一的邏輯運(yùn)算擴(kuò)展幾乎能滿足所有的用戶要求。
3.系統(tǒng)向標(biāo)準(zhǔn)化和開(kāi)放化方向發(fā)展,以個(gè)人計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ),在Windows平臺(tái)上開(kāi)發(fā)符合全新一體化開(kāi)放體系結(jié)構(gòu)的PLC。通過(guò)提供標(biāo)準(zhǔn)化和開(kāi)放化的接口,可以很方便地將PLC接入其它系統(tǒng)。
五、PLC技術(shù)的特點(diǎn)
1.配套齊全,功能完善,適用性強(qiáng):PLC發(fā)展到今天,可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。除了邏輯處理功能以外,現(xiàn)代PLC多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力,可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來(lái)PLC的功能單元大量涌現(xiàn),使PLC滲透到了位置控制、溫度控制,CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展,使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。
2.系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小,維護(hù)方便,容易改造:PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯,大大減少了控制設(shè)備外部的接線,使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造周期大為縮短,同時(shí)維護(hù)變得容易起來(lái)。更重要的是可以使同一設(shè)備經(jīng)過(guò)改變程序改變生產(chǎn)過(guò)程。
3.體積小,重量輕,能耗低:以超小型PLC為例,新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm,重量小于150g,功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部,是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。
六、PLC應(yīng)用中應(yīng)注意的問(wèn)題
PLC是專(zhuān)門(mén)為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)的控制裝置,通常不需要采取什么措施,就可以直接在工業(yè)環(huán)境中使用。但是,當(dāng)生產(chǎn)環(huán)境過(guò)于惡劣時(shí),就不能保證plc的正常運(yùn)行,因此在使用中應(yīng)注意以下環(huán)境問(wèn)題。
1.溫度:PLC要求環(huán)境溫度在0-55℃,安裝時(shí)不能放在發(fā)熱量大的元件下面,四周通風(fēng)散熱的空間應(yīng)足夠大,基本單元和擴(kuò)展單元之間要有30mm以上間隔;開(kāi)關(guān)柜上、下部應(yīng)有通風(fēng)的百葉窗,防止太陽(yáng)光直接照射;如果周?chē)h(huán)境超過(guò)55℃,要安裝電風(fēng)扇強(qiáng)迫通風(fēng)。
2.濕度:為了保證PLC的絕緣性能,空氣的相對(duì)濕度應(yīng)小于85%(無(wú)凝露)。
3.震動(dòng):應(yīng)使PLC遠(yuǎn)離強(qiáng)烈的震動(dòng)源,防止振動(dòng)頻率為10-55hz的頻繁或連續(xù)振動(dòng)。當(dāng)使用環(huán)境不可避免震動(dòng)時(shí),必須采取減震措施,如采用減震膠等。
4.空氣:避免有腐蝕和易燃的氣體,例如氯化氫、硫化氫等。對(duì)于空氣中有較多粉塵或腐蝕性氣體的環(huán)境,可將PLC安裝在封閉性較好的控制室或控制柜中,并安裝空氣凈化裝置。
參考文獻(xiàn):
中圖分類(lèi)號(hào)：TP39
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
文章編號(hào)：1006-0278（2015）04-112-01
一、頻率合成技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
頻率自動(dòng)控制系統(tǒng)在電子設(shè)備中廣泛應(yīng)用于穩(wěn)頻及鎖相。頻率自動(dòng)控制的頻率合成法在其發(fā)展過(guò)程中主要有三個(gè)過(guò)程：
一個(gè)是直接模擬合成頻率，這種方法是直接利用備品，分頻，混頻及濾波，從單一的或者幾種參考頻率中產(chǎn)生多個(gè)所需的頻率，該方法頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間短，但是體積大、功耗大，現(xiàn)在基本淘汰；第二個(gè)就是用鎖相環(huán)合成頻率，這種方法是現(xiàn)在用的比較廣泛的，通過(guò)鎖相環(huán)來(lái)完成頻率的加、減、乘、除基本運(yùn)算，這種方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化、便于集成，且頻譜純度高，但是高分辨率和快速轉(zhuǎn)換速度之間不能夠很好地同時(shí)達(dá)到，所以，一般用于大步進(jìn)的合成頻率技術(shù)中；另一個(gè)方法直接數(shù)字合成頻率，與前兩者相比，這種方法有著更多的有點(diǎn)：簡(jiǎn)單可靠、控制方便，且同時(shí)具有很高的頻率分辨率和快速轉(zhuǎn)換速度，可以實(shí)現(xiàn)可編程和全數(shù)字化，控制靈活方便，并具有極高的性價(jià)比，現(xiàn)在已經(jīng)較廣泛的應(yīng)用于電信電子領(lǐng)域，是實(shí)現(xiàn)設(shè)備全數(shù)字化的關(guān)鍵技術(shù)。
此外，通過(guò)脈沖寬度調(diào)制技術(shù)也能進(jìn)行頻率的改變。脈沖寬度調(diào)制（PWM）是一種模擬控制方式，利用微處理器的數(shù)字輸出來(lái)對(duì)模擬電路進(jìn)行控制，廣泛應(yīng)用在測(cè)量、通信到功率控制與變換的領(lǐng)域中。隨著電子技術(shù)發(fā)展，脈沖寬度調(diào)制技術(shù)也出現(xiàn)了多種，包括：等脈寬PWM法、隨機(jī)PWM、SPWM法等眾多技術(shù)。
自動(dòng)頻率控制系統(tǒng)的關(guān)鍵是一個(gè)高精確度的測(cè)頻和控制技術(shù)，為了更高的精確度，頻率自動(dòng)控制已經(jīng)開(kāi)始朝著混合式技術(shù)方向發(fā)展，把不同的方法結(jié)合起來(lái)運(yùn)用，優(yōu)勢(shì)最大化，缺限最小化。
二、幾種頻率合成技術(shù)原理及特點(diǎn)
（一）直接模擬頻率合成（DAFS）
這是最早使用的一種頻率合成方法，它由模擬振蕩器產(chǎn)生參考頻率源，在京諧波發(fā)生器產(chǎn)生一系列諧波，然后經(jīng)混頻，分頻和濾波等處理產(chǎn)生大量的離散頻率。直接模擬頻率合成方法的優(yōu)點(diǎn)是頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間短，相位噪聲低。缺點(diǎn)是由于采用大量的混頻，分頻，倍頻和濾波等模擬硬件設(shè)備，使產(chǎn)品的體積大，成本高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，容易產(chǎn)生雜散分量，大多數(shù)硬件的非線性影響難于抑制。
（二）鎖相環(huán)頻率合成（PLL）
鎖相環(huán)頻率合成技術(shù)中，利用鎖相技術(shù)實(shí)現(xiàn)頻率的加減乘除運(yùn)算，即把一個(gè)或多個(gè)基準(zhǔn)頻率源，通過(guò)諧波發(fā)生器，混頻和分頻等一系列非線性器件，產(chǎn)生大量的諧波或組合頻率，然后利用鎖相環(huán)把壓控振蕩器的頻率鎖定在某一個(gè)組合頻率上，由壓控振蕩器間接產(chǎn)生所需要的頻率。
鎖相環(huán)頻率合成也包括模擬式和數(shù)字式，實(shí)際應(yīng)用中大多應(yīng)用數(shù)字式，數(shù)字式鎖相環(huán)頻率合成技術(shù)，鎖相環(huán)路相當(dāng)于一個(gè)窄帶跟蹤濾波器，因此能很好的選擇所需要的信號(hào)，抑制雜散分量，且避免了大量使用濾波器，十分有利于集成化和小型化。而且一個(gè)良好的壓控振蕩器具有高的短期頻率穩(wěn)定性，而標(biāo)準(zhǔn)頻率源具有高的長(zhǎng)期頻率穩(wěn)定度，這兩者結(jié)合形成的信號(hào)長(zhǎng)期穩(wěn)定度和短期穩(wěn)定度都很高，但是缺點(diǎn)是頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間較長(zhǎng)，單環(huán)頻率合成器的頻率間隔不可能做的很小，且系統(tǒng)內(nèi)的壓控振蕩器帶來(lái)的新的噪聲也比較大。
（三）直接數(shù)字頻率合成（DDFS）
直接數(shù)字頻率合成技術(shù)是頻率合成技術(shù)的一次革命，直接數(shù)字頻率合成器由相位累加器，波形儲(chǔ)存器，D/A和低通濾波器構(gòu)成。時(shí)鐘頻率給定后，輸出信號(hào)的頻率取決于頻率控制字，頻率分辨率取決于累加器的位數(shù)，相位分辨率取決于波形存儲(chǔ)器的地址線位數(shù)，幅度量化噪聲取決于波形存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)位字長(zhǎng)和D/A轉(zhuǎn)換器的位數(shù)，這樣合成信號(hào)的頻率，相位和幅度都可由數(shù)字信號(hào)精確表示。
直接數(shù)字頻率合成有著眾多優(yōu)點(diǎn)：極高的穩(wěn)定度，極高的頻率分辨率，超高速的頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間，變頻相位連續(xù)，相位噪聲低，全數(shù)字自動(dòng)化控制，可以合成任意波形，集成度高，容易實(shí)現(xiàn)小型化。但同時(shí)也有兩個(gè)無(wú)法完全避免的缺點(diǎn)：輸出帶寬受限和輸出雜散較大。
（四）隨機(jī)PWM
早期大功率晶體管主要為雙極型達(dá)林頓三極管，存在比較大的問(wèn)題，隨機(jī)PWM誕生，其原理是隨機(jī)改變開(kāi)關(guān)頻率使電機(jī)電磁噪音近似為限帶白噪聲（在線性頻率坐標(biāo)系中，各頻率能量分布是均勻的），盡管噪音的總分貝數(shù)未變，但以固定開(kāi)關(guān)頻率為特征的有色噪音強(qiáng)度大大削弱。因此，即使在絕緣雙極性晶體管己被廣泛應(yīng)用的今天，在載波頻率必須限制在較低頻率的場(chǎng)合，隨機(jī)PWM仍然有其價(jià)值；此外還說(shuō)明了消除機(jī)械和電磁噪音的最佳方法不是盲目地提高工作頻率，隨機(jī)PWM技術(shù)提供了一個(gè)解決這種問(wèn)題的全新思路。
參考文獻(xiàn)：
中圖分類(lèi)號(hào)：TM57 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）01（a）-0003-02
由于受市場(chǎng)的需求所致，廠商在生產(chǎn)產(chǎn)品的過(guò)程之中，盡量將產(chǎn)品達(dá)到高質(zhì)量、低成本、多規(guī)格并且品種較多的要求。對(duì)于科技較為發(fā)達(dá)的今天，老式的繼電器已經(jīng)不能符合社會(huì)發(fā)展的需要，這種現(xiàn)象的發(fā)生，就迫使人們?cè)诖嘶A(chǔ)之上，不斷地去尋找符合社會(huì)發(fā)展的控制裝置。世界上的第一臺(tái)PLC誕生于1969年，其是由美國(guó)的數(shù)字設(shè)備公司所生產(chǎn)出來(lái)，并在美國(guó)的汽車(chē)自動(dòng)裝配之中得到了應(yīng)用，此應(yīng)用獲得了較大的成功，因此，便推動(dòng)了軟PLC技術(shù)的發(fā)展。
1 PLC的含義
國(guó)際上對(duì)PLC有著這樣的定義：“PLC主要是一種數(shù)字式的電子系統(tǒng)，其主要是基于工業(yè)環(huán)境設(shè)計(jì)出來(lái)的。PLC所采用的存儲(chǔ)器是可編程的，程序主要存儲(chǔ)在其內(nèi)部，所能執(zhí)行的命令有很多，例如：邏輯運(yùn)算、算數(shù)運(yùn)算、定時(shí)、順序控制以及計(jì)數(shù)等等，并且可以通過(guò)使用模擬式或者是數(shù)字式的手段對(duì)其進(jìn)行操作，逐步控制各種機(jī)械運(yùn)作和生產(chǎn)。PLC及其相關(guān)的外部設(shè)備，都是使用容易擴(kuò)展、可編程和一個(gè)整體的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)的。”從以上定義之中不難看出，PLC可以完成較多的指令，其中最平常的便是完成指令執(zhí)行和程序的存儲(chǔ)，同時(shí)也可以對(duì)信息進(jìn)行相關(guān)的處理，進(jìn)而將輸入信號(hào)逐步轉(zhuǎn)換成為輸出信號(hào)[1]。
2 軟PLC技術(shù)的使用特點(diǎn)
2.1 通用性強(qiáng)并且體積小
由于軟PLC產(chǎn)品具有模塊化和系統(tǒng)化的優(yōu)勢(shì)，并且具有品種較為齊全的特點(diǎn)，使用戶在使用的過(guò)程之中方便選用。當(dāng)需要對(duì)控制程序修改時(shí)，可以不改變?cè)瓉?lái)硬件的狀態(tài)，可直接對(duì)程序進(jìn)行修改，這種較強(qiáng)的適用能力是用戶首選的軟件。由于軟PLC主要應(yīng)用在工業(yè)控制之中，其受到社會(huì)發(fā)展的影響，逐步將PLC設(shè)計(jì)成為結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量小并且功耗較低的產(chǎn)品，并且其在工作的過(guò)程之中不會(huì)受到環(huán)境的影響而停止工作。因此，PLC在具體的使用過(guò)程之中能夠?qū)崿F(xiàn)一體化控制設(shè)備理想的目標(biāo)[2]。
2.2 使用方便并且易于安裝
采用PLC對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制較為方便。站在硬件的角度上來(lái)說(shuō)，PLC具有較高的集成度，其在制作的過(guò)程之中已經(jīng)將各種模塊做到了規(guī)格化和系列化，在使用的過(guò)程之中較為靈活，并且方便；站在軟件的角度上講，PLC在使用的過(guò)程之中，主要是用程序?qū)壿嬈骷M(jìn)行控制，同時(shí)其也可以用程序代替硬件之中的連線，使用程度接線的方法相對(duì)來(lái)說(shuō)要比硬件接線容易的多，并且也比較方便。PLC之中的軟件功能能夠有效地將繼電器之中的各種部件替代，并且也在很大程度上減少了接線的時(shí)間，大大減少了生產(chǎn)的工作量[3]。不部分的PLC用戶可以在實(shí)驗(yàn)室之中對(duì)其進(jìn)行模擬調(diào)試，在實(shí)驗(yàn)室之中調(diào)試好，再將PLC應(yīng)用到實(shí)際的生產(chǎn)之中。在維修方面，PLC發(fā)生故障的幾率較小，并且其在生產(chǎn)期間，就將診斷功能進(jìn)行了完善，一旦其發(fā)生故障，將會(huì)自動(dòng)提供信息，并且能夠查明真正的原因，進(jìn)而排除故障，因此其維修比較方便。
2.3 功能較強(qiáng)
PLC主要有數(shù)據(jù)處理、邏輯運(yùn)算、數(shù)值計(jì)算、數(shù)模轉(zhuǎn)換和模數(shù)轉(zhuǎn)換、計(jì)數(shù)、計(jì)時(shí)以及控制順序等功能。由于其功能較強(qiáng)大，可以對(duì)模擬量和開(kāi)關(guān)量進(jìn)行控制，PLC技術(shù)不僅可以控制生產(chǎn)設(shè)備，在必要時(shí)其還可以對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行控制，同時(shí)其還具有一定的通訊功能，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控的功能。這種功能在很大程度上減少了人力和物力[4]。
2.4 可靠性高
在工業(yè)生產(chǎn)的過(guò)程之中，對(duì)電氣設(shè)備有著較高的要求，尤其是可靠性，所以，工業(yè)廠商在選擇使用電氣控制設(shè)備時(shí)著重選擇具有抗干擾能力的設(shè)備，這種設(shè)備能夠在惡劣的環(huán)境之中進(jìn)行工作，并且其可靠性需要得到保障。而PLC恰好擁有這種性能，PLC在生產(chǎn)的過(guò)程之中，采用了一些使可靠性得到提高的策略，使PLC在工作的過(guò)程之中無(wú)故障率逐步提高，其無(wú)故障率平均能超過(guò)上萬(wàn)個(gè)小時(shí)，對(duì)于其他優(yōu)質(zhì)的PLC產(chǎn)品，無(wú)故障率能超過(guò)幾十萬(wàn)個(gè)小時(shí)[5]。
2.5 編程方法簡(jiǎn)單
PLC在出售的過(guò)程之中，配備著較容易懂得梯形圖語(yǔ)言，并且該語(yǔ)言與繼電器的原理圖較為相近，同時(shí)其變成的方式和繼電器也較為相似，因此用戶在使用的過(guò)程之中就逐漸變得得心應(yīng)手，使用起來(lái)不會(huì)存在陌生的感覺(jué)，PLC在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程之中，可以更好的為工廠謀取一定的利益。
3 軟PLC技術(shù)發(fā)展的制約因素以及技術(shù)優(yōu)勢(shì)
3.1 發(fā)展制約因素
盡管軟PLC在發(fā)展的過(guò)程之中有著較多的優(yōu)勢(shì)并且有著較大的發(fā)展?jié)摿?，但是在?shí)際的應(yīng)用過(guò)程之中，在實(shí)現(xiàn)方面仍然存在著一部分的問(wèn)題。其中實(shí)時(shí)性的問(wèn)題，是其在發(fā)展的過(guò)程之中首要考慮的問(wèn)題，這種實(shí)時(shí)性的問(wèn)題主要是以PC為主要的控制基礎(chǔ)，Windows NT是軟PLC在使用過(guò)程之中首選的操作系統(tǒng)，但是這種系統(tǒng)并不是的硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)[6]。傳統(tǒng)的PLC具有硬實(shí)時(shí)的優(yōu)勢(shì)，正因?yàn)槠溆兄@種優(yōu)勢(shì)，致使其在操作的過(guò)程之中有著較為快速的反映。而如果要使Windows NT具有一定的硬實(shí)時(shí)性，就必須對(duì)其操作系統(tǒng)進(jìn)行修改和擴(kuò)展，使PC對(duì)人物的控制具有一定的優(yōu)先性，不能因?yàn)槠渌僮鞫鴮?duì)硬實(shí)時(shí)性產(chǎn)生干擾。就現(xiàn)在的科技狀況而言，我們能夠?qū)⒁恍┚哂袑?shí)時(shí)性的操作加入到NT的操作系統(tǒng)之中，通過(guò)將硬實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)與NT的結(jié)合方式，使Windows NT具有其不具備的硬實(shí)時(shí)性能。
3.2 技術(shù)優(yōu)勢(shì)
軟PLC的發(fā)展逐漸彌補(bǔ)了傳統(tǒng)PLC之中存在的性能低和兼容性差的缺陷，具有較多的優(yōu)勢(shì)，主要在以下幾個(gè)方面之中體現(xiàn)：第一、軟PLC的結(jié)構(gòu)具有開(kāi)放式的優(yōu)勢(shì)，用戶在使用的過(guò)程之中可以隨意對(duì)其進(jìn)行修改，逐步使其呈現(xiàn)出客戶滿意的狀態(tài)。第二、改變了傳統(tǒng)的固定的指令集，在實(shí)際的工業(yè)應(yīng)用之中對(duì)指令集有著較高的要求，因此，需要將其指令集進(jìn)行修改，軟PLC具有自定義的指令集，并且其指令集有著較為豐富的資源，用戶在使用的過(guò)程之中可以對(duì)其進(jìn)行更改，將符合工業(yè)生產(chǎn)的指令集挖掘出來(lái)。第三、軟PLC的性價(jià)比在一定程度上得到了提高，由于國(guó)家技術(shù)的逐步發(fā)展，電子市場(chǎng)之中的競(jìng)爭(zhēng)也逐步加劇，這種現(xiàn)象的發(fā)生將在很大程度上使軟PLC技術(shù)的性價(jià)比升高[7]。第四、由于傳統(tǒng)的PLC生產(chǎn)僅僅局限在幾家廠商之中，這種狀況的發(fā)生有著是私有性的意味，其所生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品與現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)有著過(guò)多的不相容的現(xiàn)象，常常會(huì)出現(xiàn)計(jì)算機(jī)與PLC不在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接之中。而現(xiàn)在所制造的軟PLC在實(shí)際的應(yīng)用中，不僅可以將其加入到私有的網(wǎng)絡(luò)之中，還可以將其與許多的計(jì)算機(jī)技術(shù)相融合，對(duì)技術(shù)更好的控制。
4 軟PLC技術(shù)的應(yīng)用控制方案的實(shí)現(xiàn)策略
由于PLC運(yùn)行的硬件平臺(tái)有著一定的差異，其在應(yīng)用控制過(guò)程之中主要可以從以下兩種方案進(jìn)行：第一、基于EPC或者是IPC的控制方案。在這種方案之中，系統(tǒng)不僅可以采用Windows NT的軟件操作平臺(tái)，還可以使用Linux以及Windows CE等軟件操作平臺(tái)，工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)的模式主要采用的是I/O模塊，采集而來(lái)的信號(hào)可以通過(guò)PLC運(yùn)行系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)的處理，軟PLC開(kāi)發(fā)系統(tǒng)之中的編寫(xiě)程序，也可以在PLC之中進(jìn)行翻譯和執(zhí)行，最后將所執(zhí)行過(guò)的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行整理，傳輸在本地控制系統(tǒng)之中，進(jìn)而將控制的過(guò)程和方案?jìng)鬏數(shù)奖镜刂衃8]。第二、基于智能控制器和嵌入式控制器的控制方案。嵌入式控制器的實(shí)質(zhì)便是一個(gè)較小的計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)，這種操作系統(tǒng)是沒(méi)有顯示器的，并且其主要的操作系統(tǒng)是嵌入式操作系統(tǒng)，例如上文之中所提到的Windows CE。在這種控制方案中，軟PLC可以有效地進(jìn)入到Windows CE的操作系統(tǒng)之中，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的修改，通過(guò)使用TCP或者是IP的協(xié)議，將所需要的資源下載到控制器之中，進(jìn)而完成相應(yīng)的控制功能。
5 結(jié)語(yǔ)
軟PLC技術(shù)在使用的過(guò)程之中，要比傳統(tǒng)的PLC技術(shù)更加具有靈活性和可塑性，并且在價(jià)格方面也占有較大的優(yōu)勢(shì)，這種技術(shù)的出現(xiàn)，對(duì)工廠而言具有著重要的意義，不僅簡(jiǎn)化工廠之中的自動(dòng)化的機(jī)制結(jié)構(gòu)，還有效地將人機(jī)界面、通信以及各種應(yīng)用融合成為了一體，進(jìn)而應(yīng)用到硬件平臺(tái)之中。在今后的發(fā)展過(guò)程中，PLC將會(huì)得到更好的發(fā)展，逐步成為現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)之中的較大的亮點(diǎn)。
參考文獻(xiàn)
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中圖分類(lèi)號(hào)：U45 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
前言
根據(jù)新奧法理論, 為了充分發(fā)揮圍巖自身的承載能力, 在隧道開(kāi)挖以后, 圍巖會(huì)有一定程度的變形, 借助圍巖自身的承載力, 減小支護(hù)結(jié)構(gòu)上的荷載。怎么避免圍巖的失穩(wěn)破壞, 保證隧道安全、經(jīng)濟(jì)、快速施工, 是隧道施工安全控制面臨的重要課題。
工程概況
該隧道工程全長(zhǎng)19055m（單延米），設(shè)計(jì)有6個(gè)無(wú)軌斜井，2個(gè)有軌斜井，屬于極高風(fēng)險(xiǎn)隧道，本文以其中一個(gè)斜井的正洞施工段為主要研究對(duì)象，斜井長(zhǎng)度為1025m，承擔(dān)正洞施工任務(wù)左右線各2100m。隧道地層條件復(fù)雜，該段地層主要為二疊系下統(tǒng)板巖夾炭質(zhì)板巖，灰色-深灰色，變余泥質(zhì)、鈣質(zhì)結(jié)構(gòu)，薄層板狀構(gòu)造，石質(zhì)較軟，巖層走向與正洞大角度相交，巖體受地質(zhì)構(gòu)造影響，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖體較破碎，呈層狀、板狀結(jié)構(gòu)，含泥化夾層，含少量裂隙水，處于高地應(yīng)力地段，隧道最大埋深約395m，最大開(kāi)挖跨度為10.5m。
變形開(kāi)裂特征分析
本工程采用“三臺(tái)階七步開(kāi)挖法”進(jìn)行施工，通過(guò)日常圍巖量測(cè)數(shù)據(jù)收集和歷次變形開(kāi)裂發(fā)生、發(fā)展過(guò)程分析，我們對(duì)變形與各道工序和時(shí)間之間的關(guān)系以及施工工序間距對(duì)變形的影響進(jìn)行深入細(xì)致的研究，進(jìn)一步弄清了隧道變形開(kāi)裂發(fā)生的特征。
1、變形與工序的關(guān)系
（1）變形與開(kāi)挖的關(guān)系：中、下導(dǎo)坑落底時(shí)，拱部的變形最大，一般在5cm～13cm；挖仰拱時(shí)初支的變形相對(duì)緩和，收斂量一般在2cm～4cm左右。
（2）變形與噴射混凝土的關(guān)系：累計(jì)變形量達(dá)12cm～15cm，噴射混凝土表面可見(jiàn)裂縫 （中導(dǎo)坑最為明顯）；15cm～18cm時(shí)，局部剝落；18 cm～22cm以上時(shí)，大塊剝落。
（3） 變形與初支的關(guān)系：使用單層20b#型鋼鋼架支護(hù)，累計(jì)變形量達(dá)18cm時(shí)鋼架局部變形，22cm時(shí)鋼架局部扭曲（如圖1所示），35cm以上時(shí)鋼架局部折斷、墻部收斂值大于拱頂下沉值；使用單層22b#型鋼鋼架，累計(jì)變形量達(dá)20cm時(shí)鋼架局部變形，25cm時(shí)鋼架局部扭曲，40cm以上時(shí)鋼架局部折斷（如圖2所示）、墻部收斂值大于拱頂下沉值；使用雙層22b#型鋼或單層200#H型鋼鋼架支護(hù)，累計(jì)變形量達(dá)30cm時(shí)，鋼架局部變形凸起，無(wú)鋼架扭曲和折斷現(xiàn)象。
圖1鋼架局部扭曲 圖2鋼架局部折斷
（4） 變形與時(shí)間的關(guān)系：初支完成后，若17d內(nèi)不及時(shí)施作二襯，初支變形面積將隨時(shí)間延伸不斷擴(kuò)大而造成侵限，大多需要拆除重做。
2、施工工序間距對(duì)變形的影響
變形數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析得知，施工中各個(gè)階段的變形情況大致情況如下：
①上臺(tái)階開(kāi)挖當(dāng)天累計(jì)變形量為2cm～4cm，初期支護(hù)施工完畢后為1cm/d～2cm/d；
②下臺(tái)階開(kāi)挖當(dāng)天，水平收斂較大，累計(jì)達(dá)到3cm～5cm左右，初期支護(hù)施工完畢后保持在1 cm/d～2cm/d；
③仰拱開(kāi)挖當(dāng)天變形在3cm左右，仰拱混凝土完成后保持在5mm/d～8mm/d。
（1）仰拱與下臺(tái)階間距對(duì)變形的影響
仰拱封閉成環(huán)后，初期支護(hù)形成整體受力結(jié)構(gòu)，抵抗圍巖變形的能力大大增強(qiáng)，由仰拱成環(huán)前的每天變形1cm～2cm減少到仰拱成環(huán)后的每天5cm～8cm。也就是說(shuō)，如果提前1d 將仰拱封閉成環(huán)，則每天可將圍巖初期支護(hù)的變形減少一半（10cm）左右。
（2）上、下臺(tái)階工序的間距對(duì)變形的影響
上、下臺(tái)階的施工間距對(duì)于圍巖變形的影響主要表現(xiàn)在能否及時(shí)進(jìn)行下臺(tái)階的施工，以及能否及時(shí)將仰拱施工完畢后形成封閉的整體受力結(jié)構(gòu)。
（3）二襯與掌子面間距對(duì)變形的影響
二襯與掌子面距離主要是控制變形的時(shí)間長(zhǎng)短。距離越遠(yuǎn)，則變形時(shí)間越長(zhǎng)，總變形量就越大；距離越短，則變形時(shí)間就越短，總變形量就越小。但是混凝土施工太早，與掌子面距離很近，對(duì)施工干擾較大，施工速度就會(huì)降低；而且二次襯砌混凝土承受的圍巖壓力也越大，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)就越不利，見(jiàn)下圖3。
圖3二襯緊跟掌子面施工
軟弱圍巖隧道變形控制
1、科學(xué)開(kāi)挖方法的選擇
在軟弱圍巖地層中開(kāi)挖隧道一般采用施工方法有: 環(huán)形開(kāi)挖留核心土法、雙側(cè)壁導(dǎo)洞法、CD法、CRD法等。綜合考慮梁家院子隧道具體情況, 采用環(huán)形開(kāi)挖預(yù)留核心土法, 其施工工藝流程及隧道開(kāi)挖圍巖變形三維示意圖見(jiàn)下圖 4、5。
圖4施工工藝流程
圖4隧道開(kāi)挖圍巖變形三維示意圖
2、合理支護(hù)時(shí)間的確定
運(yùn)用Burgers模型, 采用位移反分析方法對(duì)隧道流變變形規(guī)律進(jìn)行研究, 得出軟巖隧道合理的支護(hù)時(shí)間, 從而理論上確定超短臺(tái)階法臺(tái)階的合理長(zhǎng)度。
式中: p=Z;1，2為粘性參數(shù); E1, E2為彈性模量; R0為圓形巷道半徑; r為巖體內(nèi)任意點(diǎn)到圓形巷道的中心距離；
為蠕變損傷變量。
為方便計(jì)算, 將隧道開(kāi)挖斷面理想化為圓形斷面, R0取4m,= 22kN/m3,Z=30m,穩(wěn)定變形速率u(t)= 0.033mm/h,其他參數(shù)選取方法見(jiàn)文獻(xiàn)[3],E1=1.5，104MPa,E2=2.4，104MPa,1=2106MPa h,2=7.89，105MPa h,代入公式計(jì)算得最佳二襯支護(hù)時(shí)間大約為開(kāi)挖后 30d。據(jù)實(shí)際施工速度, 確定上臺(tái)階長(zhǎng)度30d為宜。
3、軟弱圍巖變形控制工藝措施
軟弱圍巖隧道施工安全的核心是控制變形、防止坍方,參考上文反演分析及監(jiān)控量測(cè)結(jié)果,提出以下變形控制工藝措施。
（1）核心土。根據(jù)掌子面的自穩(wěn)情況調(diào)整核心土大小,核心土面積不小于掌子面面積的50%,長(zhǎng)度為3~5m。利用核心土穩(wěn)定掌子面,然后開(kāi)挖兩側(cè)邊墻、中部核心土,最后開(kāi)挖仰拱。
（2）超短臺(tái)階。采用超短臺(tái)階可以有效縮小初期支護(hù)成環(huán)閉合的時(shí)間,控制支護(hù)結(jié)構(gòu)體系的整體變形。上臺(tái)階長(zhǎng)度控制在15m范圍內(nèi)。
（3）鎖腳。在軟弱地層隧道中,加強(qiáng)鎖腳能夠有效減少基底弱化而引起的上臺(tái)階支護(hù)下沉和下臺(tái)階開(kāi)挖初期支護(hù)的懸空引起的下沉。每級(jí)臺(tái)階采用8根注漿超前小導(dǎo)管鎖腳。
（4）墊塊、槽鋼。其作用類(lèi)似于擴(kuò)大基礎(chǔ),并使工字鋼不懸空,提高了拱腳的豎向承載力，達(dá)到控制變形的目的。
（5）超前支護(hù)。常用的超前支護(hù)方式有超前小導(dǎo)管和超前管棚。超前支護(hù)起到支護(hù)前方圍巖的作用,并進(jìn)行注漿,加固周邊地層,松散地段采用雙層小導(dǎo)管,擴(kuò)大加固圈范圍。
（6）上下臺(tái)階均衡推進(jìn)?？茖W(xué)管理,提高工效,做到上下臺(tái)階均衡推進(jìn),使初期支護(hù)在15d內(nèi)封閉成環(huán),并及時(shí)施做仰拱, 從而有效地控制了支護(hù)結(jié)構(gòu)過(guò)度變形。
（7）臨時(shí)仰拱(橫撐)。對(duì)于變形非常大地段,及時(shí)閉合極其重要,閉合成環(huán)后,提高了結(jié)構(gòu)的承載能力,從而有效地控制變形、避免坍方。
結(jié)語(yǔ)
按照軟弱圍巖變形規(guī)律,合理選擇支護(hù)時(shí)間,保證圍巖的蠕變變形未達(dá)到加速蠕變階段,則能夠有效防止圍巖失穩(wěn)遭到破壞。圍巖變形主要是圍巖的流變屬性導(dǎo)致的, 圍巖變形、初支與二襯間的接觸壓力、圍巖壓力都隨時(shí)間而發(fā)生變化, 從而導(dǎo)致支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力隨時(shí)間的變化而變化, 所以設(shè)計(jì)軟弱圍巖隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí), 必須要對(duì)圍巖的流變作用加以考慮。
參考文獻(xiàn)：
［1］ 張端良 王劍 張運(yùn)良：《軟弱圍巖隧道變形規(guī)律與施工安全控制技術(shù)》，《公路工程》， 2011年02期［2］ 帥建兵：《軟弱圍巖區(qū)域隧道變形開(kāi)裂的研究分析與控制技術(shù)》，《建筑工程》， 2012年03期
中圖分類(lèi)號(hào)：TU37 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
1 引言
混凝土是一種利用膠凝材料將集料膠結(jié)為整體的工程復(fù)合材料的統(tǒng)稱(chēng)，由于其材料來(lái)源廣泛、性能調(diào)整度大、可塑性好、強(qiáng)度和耐久度較高等獨(dú)特的技術(shù)性能，被廣泛應(yīng)用于橋梁、水利、道路、建筑、國(guó)防等工程之中，是土木建筑工程中的主要材料之一。不過(guò)，在混凝土的應(yīng)用中，因內(nèi)外因素的作用裂縫問(wèn)題無(wú)處不在無(wú)法避免，嚴(yán)重降低了結(jié)構(gòu)體的承載力、耐久性和防水能力，如何控制和處理混凝土裂縫極為重要。雖然近年來(lái)，工程業(yè)涌現(xiàn)了多種混凝土控制和處理技術(shù)，但混凝土裂縫的控制和處理依然是一個(gè)難點(diǎn)問(wèn)題。下面，本文擬從混凝土裂縫的成因入手，就混凝土裂縫控制技術(shù)淺談幾點(diǎn)自己的看法。
2 混凝土裂縫的成因
混凝土裂縫的成因，主要包括干縮、材料質(zhì)量、水化熱、溫度變化、地基變形、荷載等，總的說(shuō)來(lái)可以分為以幾類(lèi)：
2.1 溫度裂縫
當(dāng)混凝土外部或內(nèi)部溫度發(fā)生變化時(shí)，由于熱脹冷縮的原因混凝土將會(huì)發(fā)生變形，一旦溫度應(yīng)力超過(guò)混凝土搞拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土即會(huì)產(chǎn)生溫度裂縫。溫度裂縫的產(chǎn)生原因，有可能來(lái)自于混凝土硬化過(guò)程中的水化熱影響，也有可能來(lái)自于施工中的環(huán)境溫度變化，還有可能來(lái)自于結(jié)構(gòu)成型后的內(nèi)外部溫差。水化熱的影響主要是因?yàn)榛炷劣不^(guò)程中，內(nèi)部聚積的水化熱不易散發(fā)使得內(nèi)療溫度急劇上升，而表面散熱較快溫度較低形成較大溫差，從而在內(nèi)部與外部之間產(chǎn)生應(yīng)力造成裂縫，這種裂縫多發(fā)生在大體積混凝土結(jié)構(gòu)中。環(huán)境溫度變化則是由于混凝土表面溫度的升高或急劇下降，表面混凝土的熱脹冷縮受到內(nèi)部混凝土約產(chǎn)生拉應(yīng)力造成裂縫，這種裂縫多發(fā)生于混凝土表面較淺范圍。
2.2 干縮裂縫
在混凝土新澆筑后，終凝前強(qiáng)度極小，此時(shí)混凝土構(gòu)件表面暴露于空氣中，受風(fēng)力或高溫影響，其表面失水過(guò)快造成毛細(xì)管負(fù)壓現(xiàn)象，使得混凝土急劇收縮而未終凝的混凝土強(qiáng)度又不夠，因此而產(chǎn)生裂縫。干縮裂縫多因干熱或大風(fēng)天氣出現(xiàn)，與水灰比、凝結(jié)時(shí)間、風(fēng)速、相對(duì)濕度、環(huán)境溫度等有關(guān)。干縮裂縫多發(fā)生在混凝土表面，長(zhǎng)短不一互不連貫。
2.3 沉降裂縫
沉降裂縫是由于基礎(chǔ)不均勻沉降所引起的。地基土質(zhì)不勻、地基松軟、回填土不實(shí)、地基浸水等都有可能造成地基不均勻沉降，最終造成混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫。此外在施工過(guò)程中，模板剛度不足、模板支撐松動(dòng)等，也會(huì)造成不均勻沉降而引起沉降裂縫。沉降裂縫往往為深進(jìn)或貫穿性裂縫，這種裂縫受溫度變化影響較小但危害較大，在地基變形穩(wěn)定后沉降裂縫會(huì)漸趨穩(wěn)定。
2.4 質(zhì)量裂縫
質(zhì)量裂縫是由施工工藝或施工技術(shù)所造成的，如混凝土澆筑、構(gòu)件制作、膠集料配比、吊裝拼裝、起模保養(yǎng)等過(guò)程中，如果施工工藝不合理，都有可能造成各種裂縫，尤其在細(xì)長(zhǎng)薄壁結(jié)構(gòu)中極容易出現(xiàn)。如混凝土保護(hù)層過(guò)厚加重受力鋼筋負(fù)載，混凝土振蕩不密實(shí)引起鋼筋銹蝕，混凝土澆筑速度過(guò)快硬化沉實(shí)不足，混凝土攪拌和運(yùn)輸過(guò)程水分蒸發(fā)過(guò)多，混凝土養(yǎng)護(hù)干燥過(guò)快，水灰比過(guò)大混凝土凝結(jié)硬化時(shí)收縮量過(guò)大，混凝土澆筑接頭處理不好等等。由于施工工藝和施工技術(shù)造成的裂縫，其走向、寬度、深度等較為復(fù)雜，因產(chǎn)生原因不同而有所不同。
3 混凝土裂縫控制技術(shù)
3.1 加強(qiáng)溫度控制
溫度的控制對(duì)控制混凝土裂縫極為重要，很多混凝土裂縫都是由于溫度的問(wèn)題所引起的?；炷恋淖罴褲仓囟炔灰顺^(guò)28℃，尤其是夏季施工時(shí)，為了避免高溫和太陽(yáng)暴曬，混凝土施工時(shí)間最好選擇在早晨、傍晚或夜間，在必要情況下可采用摻入冰水降溫的方法，并在澆筑后采用冷水養(yǎng)護(hù)降溫，控制混凝土溫度季，一旦施工現(xiàn)場(chǎng)溫度超過(guò)35℃應(yīng)停止混凝土澆筑。在冬季施工時(shí)，則需要采用保溫的方法，避免混凝土內(nèi)外溫差過(guò)大。此外，還應(yīng)當(dāng)注意混凝土澆筑時(shí)內(nèi)部溫度的問(wèn)題，由于水泥水化后會(huì)釋放大量熱量，如果集料和環(huán)境溫度過(guò)高，將會(huì)使混凝土水化后內(nèi)部溫度極高，產(chǎn)生巨大的內(nèi)外溫差加大溫度應(yīng)力產(chǎn)生裂縫。此時(shí)應(yīng)當(dāng)對(duì)集料等進(jìn)行降溫處理，如對(duì)集料灑水降溫、遮陽(yáng)避免直曬減少集料吸熱，將集料溫度控制在較低范圍，如果機(jī)口溫度還過(guò)高，還可以采用在拌合水中加冰降低拌合水溫度的方法，盡量將混凝土入倉(cāng)溫度控制在28℃以下。
3.2 優(yōu)化混凝土收縮
混凝土凝結(jié)過(guò)程中，隨著水分蒸發(fā)體積縮小，由于毛細(xì)管壓力極容易造成收縮裂縫。這種裂縫是由于毛細(xì)管壓力負(fù)荷超過(guò)混凝土材料抗拉強(qiáng)度所引起的， 因此要優(yōu)化混凝土收縮，將毛細(xì)管壓力負(fù)荷控制在混凝土材料抗拉承受能力范圍內(nèi)。不同的水泥收縮值并不相同，相對(duì)來(lái)說(shuō)礦渣水泥收縮值最大，而粉煤灰水泥收縮值最小，普通水泥收縮值居中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)需要采用適當(dāng)?shù)乃?。在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)，可以降低泥凝土單位用水量，以減少混凝土剩余水的增加，降低混凝土蒸發(fā)收縮。此外，可以采用添加膨脹劑的方法，利用膨脹劑抵消混凝土蒸發(fā)后的收縮，從而抵消混凝土毛細(xì)管壓力產(chǎn)生的拉應(yīng)力。
3.3 合理選用混凝土材料和配比
相對(duì)來(lái)說(shuō)，高強(qiáng)度混凝土裂縫病變較為普遍，不同材料的裂縫發(fā)生率也并不相同。在施工中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)混凝土強(qiáng)度等級(jí)和質(zhì)量要求，以及混凝土和易性，確定混凝土材料、水灰比、水泥用量、骨料集配、粒徑、砂含量等。以此減少混凝土的空隙率和收縮量，提高混凝土抗裂能力。在必要情況下，尤其是高強(qiáng)混凝土施工中，應(yīng)當(dāng)采用高效減水劑、引氣劑、增塑劑等外加劑來(lái)降低水膠比以提高混凝土強(qiáng)度。最好的辦法是采用低水化熱水泥，適當(dāng)添加塑化劑和減少劑，控制好水灰比，選擇級(jí)配好的粗細(xì)骨料，尺量減少粗細(xì)骨料中的含泥量，這樣能將有效保證混凝土的抗裂強(qiáng)度。
3.4 注意混凝土的保養(yǎng)
混凝土的保養(yǎng)對(duì)增加混凝土強(qiáng)度，防止混凝土裂縫病害極為重要。在《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》中明確規(guī)定，混凝土應(yīng)保證濕潤(rùn)養(yǎng)護(hù)不少于28天。混凝土保養(yǎng)的重點(diǎn)是控制混凝土的濕度與溫度，因此要盡量減少混凝土表面的暴露時(shí)間表，防止混凝土內(nèi)外溫度過(guò)大，降止混凝土表面水分蒸發(fā)。目前所采用的混凝土保養(yǎng)方法有養(yǎng)護(hù)劑保養(yǎng)、草袋覆蓋灑水保養(yǎng)、薄膜保養(yǎng)等，這些方法都能取得較好的保養(yǎng)效果，堅(jiān)決杜絕無(wú)覆蓋物僅灑水保養(yǎng)的方法。在混凝土澆筑完成后，應(yīng)當(dāng)在8小時(shí)內(nèi)盡快覆蓋保養(yǎng)，尤其是冬季除了覆蓋塑料膜外還應(yīng)當(dāng)覆蓋麻袋保溫，并在風(fēng)口部位加強(qiáng)覆蓋以防風(fēng)吹失水產(chǎn)生裂縫。
【參考文獻(xiàn)】
[1] 安利聰.混凝土裂縫控制技術(shù)的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究，2011（11）
中圖分類(lèi)號(hào)：U415.5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：1672-545X（2015）11-0182-03
作者簡(jiǎn)介：楊文剛（1980-），男，山西太原人，研究生，碩士，講師，從事工程機(jī)械控制系統(tǒng)研究和自動(dòng)控制系統(tǒng)研究
近年來(lái)，隨著電子技術(shù)的不斷進(jìn)步，工程機(jī)械的控制器由原本的電路控制器逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榭删幊炭刂破?，使工程機(jī)械的智能控制能力和數(shù)據(jù)處理能力得到了極大的提高，工程機(jī)械也進(jìn)入了全新的發(fā)展領(lǐng)域。智能化控制器和新型控制技術(shù)應(yīng)用，例如以太網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)、嵌入式軟PLC控制技術(shù)、工程機(jī)械液壓系統(tǒng)動(dòng)力匹配系統(tǒng)控制技術(shù)的應(yīng)用，使工程機(jī)械操作的準(zhǔn)確性得到了很大的提高，實(shí)現(xiàn)了對(duì)工程機(jī)械工作狀態(tài)的實(shí)時(shí)控制。本文分析了工程機(jī)械控制器的組成以及控制技術(shù)的工作原理，希望可以有效提高工程機(jī)械的工作效率，保證工程工作人員的人身安全，促進(jìn)工程建設(shè)的發(fā)展。
1工程機(jī)械控制器的現(xiàn)狀
工程機(jī)械控制器最開(kāi)始只是通過(guò)簡(jiǎn)單的智能系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)部件的運(yùn)動(dòng)控制，但是控制效果并不好，不能實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械的實(shí)時(shí)控制，但是隨著工程機(jī)械控制器的發(fā)展，逐漸出現(xiàn)了微型控制系統(tǒng)、PLC可編程控制器，促進(jìn)了工程機(jī)械的發(fā)展。我國(guó)對(duì)于工程機(jī)械控制器的研究比較晚，所以最開(kāi)始大多應(yīng)用國(guó)外的工程機(jī)械控制器。國(guó)外的工程機(jī)械控制器大多基于PLC的模式進(jìn)行開(kāi)發(fā)，但是缺少實(shí)時(shí)的操作系統(tǒng)，例如西門(mén)子、日立、三菱等等，其中微型控制器在工程機(jī)械中應(yīng)用較為廣泛，通過(guò)在微型控制器當(dāng)中安裝不同控制軟件，應(yīng)用到不同的工程機(jī)械中。工程機(jī)械在工作時(shí)，控制器荷載變化比較劇烈，而且工程機(jī)械的使用環(huán)境非常惡劣，所以控制器的控制難度非常大。傳統(tǒng)的控制器不能對(duì)工程機(jī)械的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控和分析，不能實(shí)現(xiàn)良好的控制效果。我國(guó)工程機(jī)械的控制器大多使用國(guó)外的產(chǎn)品，例如西門(mén)子、力士樂(lè)等等，由于沒(méi)有自主研發(fā)的控制軟件，所以需要進(jìn)行外部采購(gòu)[1]。智能化可編程控制器的應(yīng)用使工程機(jī)械的可靠性得到了有效地提高，使工程機(jī)械的操作和運(yùn)行更加簡(jiǎn)單和流暢。新型的嵌入式可編程控制器在工程機(jī)械上的應(yīng)用已經(jīng)成為了主流，使工程機(jī)械的操作指令更加簡(jiǎn)單，并且現(xiàn)行的工程機(jī)械控制器還具有過(guò)載保護(hù)的功能，使用起來(lái)更加方便。工程機(jī)械控制器和控制技術(shù)在不斷發(fā)展的過(guò)程中形成了一定的標(biāo)準(zhǔn)，在控制器的編程環(huán)境、通信接口以及驅(qū)動(dòng)協(xié)議等方面，各個(gè)廠家制造的控制器逐漸實(shí)現(xiàn)了共通，全部實(shí)現(xiàn)了信息化的故障智能檢測(cè)，并將GPS與GSM技術(shù)與工程機(jī)械控制技術(shù)緊密的結(jié)合在了一起，實(shí)現(xiàn)了工程機(jī)械的遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程定位、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸與采集等等，有效地規(guī)避了工程機(jī)械在運(yùn)行過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)工程機(jī)械控制器的研究也逐漸向著平臺(tái)集中開(kāi)發(fā)調(diào)度的方向發(fā)展。
2工程機(jī)械控制器的組成及原理
（1）控制器的系統(tǒng)硬件組成
控制器系統(tǒng)硬件組成主要有控制模塊、電源模塊、數(shù)據(jù)傳輸存儲(chǔ)模塊、人機(jī)交互模塊和狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊。其中電源模塊對(duì)工程機(jī)械的控制器進(jìn)行供電，一般連接到工程機(jī)械的車(chē)載蓄電池上，電源模塊中有濾波電容，可以減少蓄電池供電的電壓波動(dòng)，限制運(yùn)行過(guò)程中瞬間電流的產(chǎn)生，使工程機(jī)械的運(yùn)行穩(wěn)定性更高；控制模塊是整個(gè)控制器的核心，該模塊與工程機(jī)械的動(dòng)力系統(tǒng)相連接，實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械的智能化實(shí)時(shí)控制，并且控制模塊可以通過(guò)串口連接外部設(shè)施進(jìn)行智能升級(jí)，以此來(lái)適應(yīng)大部分的工程機(jī)械智能控制；人機(jī)交互模塊可以顯示每個(gè)控制信息，讓工程機(jī)械的控制操作可以在顯示屏上體現(xiàn)出來(lái)[2]。
（2）PLC可編程工程機(jī)械控制器的工作原理
工程機(jī)械控制器的工作原理分為五個(gè)階段，分別是內(nèi)部信息的處理、與控制器的通信處理、輸入掃描、程序執(zhí)行、輸出處理等，當(dāng)工程機(jī)械開(kāi)始運(yùn)行時(shí)，控制器的通信功能啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)工程機(jī)械的通信處理，掃描具體的工作程序，掃描完成后對(duì)工程機(jī)械發(fā)出具體的工作指令，程序輸出，輸出端連接工程機(jī)械的控制部分，實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械的預(yù)編控制。這五個(gè)階段合在一起成為控制器的一個(gè)工作周期，在完成一個(gè)工作周期之后，又重新的執(zhí)行此工作周期。由于工作周期的長(zhǎng)短不同，所以對(duì)控制器的控制性能要求比較高，如果較長(zhǎng)的工作掃描時(shí)間就會(huì)導(dǎo)致控制器的響應(yīng)時(shí)間比較慢，不利于控制器的精準(zhǔn)控制。控制器掃描周期的時(shí)間等于控制器內(nèi)部處理時(shí)間與通信傳輸時(shí)間、輸入時(shí)間、程序響應(yīng)時(shí)間、輸出時(shí)間的總和。每個(gè)控制器的內(nèi)部處理時(shí)間是固定不變的，通信時(shí)間會(huì)受到網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)挠绊懀绦虻捻憫?yīng)時(shí)間取決于整個(gè)程序的長(zhǎng)短，輸入輸出時(shí)間與控制器的存儲(chǔ)狀態(tài)相關(guān)[3]。工程機(jī)械的控制器在代碼輸入時(shí)，一定要保證所有的代碼全部符合操作要求，并且也要將定時(shí)中斷等代碼輸入到控制器當(dāng)中，保證控制器運(yùn)行的及時(shí)和有效。隨著工程機(jī)械控制器的發(fā)展，逐漸出現(xiàn)了幾種新型的控制技術(shù)，例如以太網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)、嵌入式軟PLC控制技術(shù)、工程機(jī)械液壓系統(tǒng)動(dòng)力匹配控制技術(shù)等等。這些技術(shù)可以更好的實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械的實(shí)時(shí)控制，提高了工程機(jī)械的工作效率。
3工程機(jī)械的控制器的幾種新型控制技術(shù)
（1）以太網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)以太網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械控制器之間的信息迅速交換，提高工程機(jī)械信息交換的可靠性，它通過(guò)超高速的通信功能，實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械某些不可能達(dá)到的控制功能?，F(xiàn)在很多的工程機(jī)械制造廠商都在研制適合現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)的控制器，并將這類(lèi)控制器直接應(yīng)用到工程機(jī)械的器件層上。
（2）嵌入式軟PLC控制技術(shù)PLC控制技術(shù)的通用性比較強(qiáng)，而且工程機(jī)械上的PLC控制系統(tǒng)安裝和后期維護(hù)都非常簡(jiǎn)單，有很強(qiáng)的抗干擾能力，但是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，工程機(jī)械的具體工作狀況越來(lái)越復(fù)雜，傳統(tǒng)的PLC已經(jīng)不能實(shí)現(xiàn)對(duì)工程機(jī)械故障的實(shí)時(shí)診斷，無(wú)法對(duì)工程機(jī)械的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，所以更加智能化的嵌入式軟PLC控制技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生[4]。該控制技術(shù)的硬件結(jié)構(gòu)是開(kāi)放式的，操作指令比傳統(tǒng)的PLC操作指令更加豐富，而且在控制程序的開(kāi)發(fā)方面變得更加簡(jiǎn)單，使工程機(jī)械控制技術(shù)的性價(jià)比得到了很大的提升?？刂破鲀?nèi)部主要處理器的實(shí)時(shí)計(jì)數(shù)器由原本的16位逐漸轉(zhuǎn)化為32位、64位，向著多核發(fā)展，使工程機(jī)械的控制性能得到了很大的提升。
（3）工程機(jī)械液壓系統(tǒng)動(dòng)力匹配及控制技術(shù)液壓系統(tǒng)動(dòng)力匹配控制技術(shù)可以有效提高工程機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)利用效率，使工程機(jī)械的泵在暫時(shí)不使用的情況下，可以將功率分配給其它的泵。當(dāng)工程機(jī)械的負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，控制器自動(dòng)監(jiān)測(cè)出其變化情況，對(duì)功率進(jìn)行分配，保證工程機(jī)械的最低能源消耗，并滿足工程機(jī)械工作的最大功率[5]。該控制技術(shù)在工程機(jī)械中的應(yīng)用，可以對(duì)工程機(jī)械的功率進(jìn)行優(yōu)化處理，提高工程機(jī)械在各種工作環(huán)境中的適應(yīng)能力，減少工程機(jī)械的作業(yè)強(qiáng)度，使工程機(jī)械的操作和使用更加流暢。通過(guò)液壓系統(tǒng)動(dòng)力匹配讓工程機(jī)械的各個(gè)部件全部處于合理的運(yùn)行狀態(tài)，保證了工程機(jī)械的使用壽命和運(yùn)行可靠性，滿足不同環(huán)境的作業(yè)要求。
4結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)對(duì)工程機(jī)械控制器發(fā)展現(xiàn)狀和PLC可編程控制器工作原理的研究，分析現(xiàn)有的控制技術(shù)，并提出了幾種新型控制技術(shù)，促進(jìn)控制器和控制技術(shù)的智能化發(fā)展。社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展需要不斷的對(duì)工程機(jī)械的性能進(jìn)行優(yōu)化，加強(qiáng)控制器和控制技術(shù)在工程機(jī)械中的應(yīng)用，可以使工程機(jī)械運(yùn)行的更加靈活，以便達(dá)到更高的質(zhì)量要求。
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隨著世界各國(guó)對(duì)汽車(chē)排放污染的法律法規(guī)越來(lái)越嚴(yán)格，汽車(chē)排放性能已作為汽車(chē)重要的綜合性能指標(biāo)之一。筆者認(rèn)為，要使汽車(chē)尾氣排放達(dá)到要求，排放控制系統(tǒng)必須和整車(chē)的其他系統(tǒng)一起進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)計(jì)。
目前，降低排放措施一般分機(jī)燃燒前控制和燃燒后控制兩種。燃燒前排放控制主要是預(yù)防或限制發(fā)動(dòng)機(jī)生成污染物的系統(tǒng)；燃燒后排放控制主要是凈化處理已經(jīng)燃燒但還未從排氣管排出的廢氣。筆者主要介紹當(dāng)前常用的汽車(chē)排放控制技術(shù)及其裝置。
一、電控燃油噴射
在實(shí)際生活中，汽車(chē)運(yùn)行工況多變，時(shí)而停車(chē)起步，時(shí)而上坡下坡，速度時(shí)快時(shí)慢，速度變化頻繁。而發(fā)動(dòng)機(jī)在不同運(yùn)行工況下，對(duì)混合氣濃度及點(diǎn)火時(shí)刻的要求均是不一樣的，如在滿負(fù)荷工況下，要求發(fā)動(dòng)機(jī)輸出較大的扭矩，需求功率混合氣并適當(dāng)推遲點(diǎn)火；在部分負(fù)荷工況下，要求經(jīng)濟(jì)混合氣并適當(dāng)提前點(diǎn)火，這樣，就要求發(fā)動(dòng)機(jī)根據(jù)運(yùn)行工況及時(shí)調(diào)整可燃混合氣的空燃比及其點(diǎn)火時(shí)刻。電控燃油噴射系統(tǒng)能根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和空氣量直接或和間接測(cè)量出發(fā)動(dòng)機(jī)在該工況下的基本噴油量和基本點(diǎn)火提前角，再根據(jù)各種傳感器（如空氣流量計(jì)、節(jié)氣門(mén)位置傳感器、水溫傳感器、進(jìn)氣溫度傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、氧傳感器和爆震傳感器等）送來(lái)的信號(hào)，輸入電子控制裝置（ECU），進(jìn)行運(yùn)算、處理、修正，確定最佳噴油量和最佳點(diǎn)火提前角，以達(dá)到降低有害物的排放。
二、燃油蒸氣揮發(fā)凈化控制
為了防止汽車(chē)油箱向大氣排放燃油蒸氣，我們可在發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中采用發(fā)動(dòng)機(jī)ECU控制活性炭罐蒸發(fā)污染控制裝置?；钚蕴烤哂袠O強(qiáng)的吸附燃油的作用，當(dāng)環(huán)境氣溫升高或大氣壓力降低時(shí)，燃油箱中形成的油蒸氣經(jīng)過(guò)燃油管，進(jìn)入活性炭罐中，被活性炭所吸收。發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，ECU根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、溫度、空氣流量等信號(hào)，控制炭罐電磁閥的開(kāi)閉，當(dāng)打開(kāi)時(shí)，空氣從活性炭罐大氣入口處吸進(jìn)炭罐，沖洗活性炭罐，延長(zhǎng)活性炭罐使用壽命，并與燃油蒸氣混合送至發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒。此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)的燃油量包括噴油器噴油量和來(lái)自燃油器蒸發(fā)控制燃油蒸氣。
三、曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)系統(tǒng)
該系統(tǒng)用于防止曲軸箱內(nèi)的竄氣進(jìn)入大氣中，使漏入曲軸箱內(nèi)的竄缸混合氣經(jīng)專(zhuān)門(mén)通道，流回進(jìn)氣歧管，重新進(jìn)入汽缸燃燒，以減少曲軸箱竄氣排入大氣的量。曲軸箱竄氣中的主要污染物是碳?xì)浠衔?，因而采用曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)系統(tǒng)能減少汽車(chē)碳?xì)浠衔锏呐欧拧ＧS箱強(qiáng)制通風(fēng)裝置（PCV）主要是利用發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生的真空將新鮮空氣引入曲軸箱，并將曲軸箱中的燃油蒸氣或燃油混合氣排出，新鮮空氣通過(guò)空氣濾清氣或獨(dú)立的PVC空氣濾清器進(jìn)入曲軸箱，并通過(guò)PCV閥（單向閥）的控制，將曲軸箱的氣體引入進(jìn)氣歧管，使之重新進(jìn)入汽缸參與燃燒，阻止進(jìn)入進(jìn)氣歧管的混合氣返流至曲軸箱。
四、廢氣再循環(huán)裝置（EGR）
廢氣再循環(huán)裝置可將發(fā)動(dòng)機(jī)的有害物質(zhì)氮氧化物控制在最低程度，當(dāng)汽車(chē)由怠速、加速到正常速度時(shí)，氮氧化物的排量往往較高，廢氣再循環(huán)裝置把少量的廢氣與空氣燃油混合氣混合在一起，由于廢氣呈‘惰性’幾乎不含氧，既不能參加化學(xué)反應(yīng)也不能被燃燒，使進(jìn)入每個(gè)汽缸的混合氣相對(duì)‘稀釋’和可燃成分下降，從而降低發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部燃燒的瞬間高溫，起到減少氮氧化物生成的作用。另外，從排氣歧管進(jìn)入進(jìn)氣歧管參加循環(huán)的廢氣有一定的溫度，將使進(jìn)氣歧管中的空氣燃油混合氣受熱擴(kuò)張，使吸入發(fā)動(dòng)機(jī)每個(gè)汽缸的有效燃燒物減少，以至點(diǎn)火時(shí)不能產(chǎn)生很高的溫度，從而降低氮氧化物的排放。但當(dāng)廢氣量被吸入過(guò)多，將影響發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出，因此EGR必須在計(jì)算機(jī)的控制下才能達(dá)到最佳效果。
五、三元催化器
三元催化器是一種燃燒后排放控制裝置，目的是將已經(jīng)燃燒但還未從排氣管排出的廢氣進(jìn)行催化轉(zhuǎn)換，以減少碳?xì)浠衔?、一氧化碳和氮氧化物的排放。三元催化轉(zhuǎn)換裝置通常位于排氣歧管與消聲器之間的管路上，三元催化轉(zhuǎn)換的催化元素是鈀（Pd）、鉑（Pt）和銠（Rh），把它們涂敷在催化裝置內(nèi)部交叉狀或蜂窩狀的陶瓷上，它具有氧化還原功能。當(dāng)廢氣通過(guò)該裝置時(shí)，經(jīng)過(guò)其氧化還原作用使一氧化碳、氮氧化物和碳?xì)浠衔锏扔泻怏w得到明顯的下降。它的轉(zhuǎn)換效力與發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣燃油混合比例有關(guān)，當(dāng)空氣燃油混合比接近理想值14.7∶1時(shí)，轉(zhuǎn)換效力最高。發(fā)動(dòng)機(jī)電腦根據(jù)氧傳感器的信號(hào)電壓進(jìn)行噴油量的調(diào)節(jié)，使空氣燃油混合比僅可能的控制在理想值附近，使催化轉(zhuǎn)換裝置的轉(zhuǎn)換效力保持在較高水平，減小污染物排放。
六、二次空氣噴射
二次空氣噴射也是燃燒后排放控制裝置。它將一定量的空氣引入排氣管中，使廢氣中殘存的可燃?xì)怏w與新鮮空氣結(jié)合而得到進(jìn)一步燃燒，減小汽車(chē)一氧化碳（CO）和碳?xì)浠衔铮℉C）的排放。
七、廢氣渦輪增壓與中冷技術(shù)
廢氣渦輪增壓技術(shù)是使發(fā)動(dòng)機(jī)輕量化、提高輸出功率的有效措施。發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣經(jīng)廢氣渦輪增壓后，進(jìn)氣溫度提高，滯燃期縮短，混合氣適當(dāng)變稀，這將使CO和HC排放以及油耗都有所降低。但是，進(jìn)氣溫度上升將使NOx增多，空氣密度也因溫升而下降，使進(jìn)氣量不能達(dá)到期望水平。于是，出現(xiàn)了將增壓后空氣再進(jìn)行冷卻的中冷技術(shù)，使進(jìn)氣溫度降低，循環(huán)進(jìn)氣量更大，NOx排放下降而功率進(jìn)一步增加。實(shí)踐證明：采用廢氣渦輪增壓與中冷技術(shù)，可使柴油機(jī)體積功率提高200% ，NOx降低80%，微粒減少90%，耗油量降低16%。
八、燃油噴射高壓化和多次噴射技術(shù)
柴油機(jī)傳統(tǒng)的泵噴嘴系統(tǒng)的噴油壓力比較低，一般不超過(guò)50MPa，而現(xiàn)代燃油噴射系統(tǒng)除泵噴嘴外，還有新型的共軌系統(tǒng)，噴油壓力普遍提高，其噴油壓力可達(dá)140MPa。柴油機(jī)噴油壓力越高，燃油和空氣的混合就越好，排煙就越少。與此同時(shí)，將電子技術(shù)應(yīng)用于燃油噴射過(guò)程也是一個(gè)發(fā)展方向。有些廠商已將電子技術(shù)應(yīng)用到燃油噴射的控制上，非常精確地控制噴油量和噴油時(shí)間，以適應(yīng)不同的道路工況，并且有的還具有自適應(yīng)能力，可以補(bǔ)償零件磨損和零件制造偏差引起的變化，以取得NOx、微粒排放量和燃油經(jīng)濟(jì)性之間的最佳配合。采用燃油多次噴射技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)柔和燃燒，亦可減少柴油機(jī)碳煙與顆粒的排放。
以上是目前汽車(chē)上較通用的幾種排放控制措施。隨著人們環(huán)保意識(shí)的提高和科技的發(fā)展，今后將會(huì)有更多、更先進(jìn)的汽車(chē)排放控制技術(shù)應(yīng)用于汽車(chē)領(lǐng)域。汽車(chē)排放控制將是未來(lái)汽車(chē)技術(shù)發(fā)展的一項(xiàng)綜合課題，不僅要求研發(fā)機(jī)構(gòu)深化和改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)，提高控制系統(tǒng)精確性，研制有效的廢氣凈化裝置，還要求石油化工領(lǐng)域不斷提高燃油品質(zhì)，以滿足新型發(fā)動(dòng)機(jī)和凈化裝置的切實(shí)要求。
參考文獻(xiàn)：
二、肉牛超數(shù)排卵有什么好處？
超數(shù)排卵是一種大幅度提升母畜繁殖力的先進(jìn)技術(shù)。哺乳動(dòng)物的初生卵巢上有20萬(wàn)～40萬(wàn)個(gè)卵母細(xì)胞，但在自然條件下，僅有數(shù)十個(gè)卵母細(xì)胞得以正常發(fā)育并排卵，每次僅僅排出1～3個(gè)卵子。使用超數(shù)排卵技術(shù)，可以讓母畜一次排出10～20個(gè)卵子，在同期技術(shù)的控制下，將受精卵從母畜子宮內(nèi)提取出來(lái)，分別種植在不同的母畜子宮內(nèi)。
將超數(shù)排卵技術(shù)應(yīng)用于肉牛，有兩個(gè)好處：一是可以控制受孕母牛的懷胎數(shù)量，增加雙胞胎或多胞胎的概率，大幅度提升母牛的繁殖力；二是有利于開(kāi)發(fā)卵母細(xì)胞資源，充分挖掘優(yōu)良母牛的繁殖潛力，加速肉牛品種改造。
三、肉牛的超數(shù)排卵需要哪些激素？
超數(shù)排卵在自然條件下不能完成，需要使用外源激素對(duì)母牛進(jìn)行刺激和誘導(dǎo)。能夠提升肉牛繁殖力的激素有很多，生產(chǎn)上可以根據(jù)實(shí)際需求和價(jià)格水平靈活選用。這些激素有促卵泡素、促黃體素、孕馬血清促性腺激素、人絨毛膜促性腺激素、前列腺素等，只要運(yùn)用合理，都能在一定程度上促進(jìn)母牛的排卵量，達(dá)到“超數(shù)排卵”的效果。
1. 促卵泡素（FSH）
它主要作用是促進(jìn)卵泡發(fā)育。正常情況下，垂體分泌的FSH只能保證1個(gè)卵泡發(fā)育至成熟，而其余卵泡發(fā)育至中途退化。使用外源性FSH后，可使卵巢中多個(gè)卵泡同時(shí)發(fā)育，達(dá)到超數(shù)排卵的目的。使用時(shí)可以每日或隔日肌肉注射，每頭牛每次200～400國(guó)際單位，與黃體素配合應(yīng)用效果最好。FSH在家畜體內(nèi)的半衰期較短，注射后在短時(shí)間內(nèi)失去活性，因此使用時(shí)需分次注射。
2. 促黃體素（LH）
它可與FSH協(xié)同作用，促進(jìn)卵巢血流加速，促使卵母細(xì)胞成熟、排卵。使用時(shí)，一般每次肌肉注射200～300國(guó)際單位，1周后直腸檢查卵巢變化，變化不大時(shí)可再注射1次。將FSH和LH按5∶1的比例混合使用，也可以取得良好的超排效果。
3. 孕馬血清促性腺激素（PMSG）
它主要存在于懷孕母馬的血清中，具有類(lèi)似促卵泡素和促黃體素的雙重活性，但以促進(jìn)卵泡發(fā)育為主。因其經(jīng)濟(jì)實(shí)用，生產(chǎn)上常用其代替價(jià)格較高的促卵泡素，用于家畜的超數(shù)排卵。PMSG在體內(nèi)半衰期較長(zhǎng)，一般情況下母牛的使用劑量為2000～3000國(guó)際單位，一次肌肉注射即可。臨床試驗(yàn)證明，使用PMSG做超數(shù)排卵效果良好，藥效比較穩(wěn)定，卵巢體積不會(huì)過(guò)度增大，處理后卵巢容易恢復(fù)正常，排卵率高，殘留的成熟卵泡少。如配合使用抗PMSG可以控制發(fā)育的卵泡數(shù)量，排卵時(shí)間較集中，一側(cè)卵巢可排出比較理想卵子5～8枚。
4. 人絨毛膜促性腺激素（HCG）
商品制劑由孕婦尿液或流產(chǎn)刮宮液中提取，其功能與促黃體素很相似，可以促進(jìn)母畜卵泡成熟、排卵和形成黃體。
5. 前列腺素（PG）
這是一組具有生物活性的類(lèi)脂物質(zhì)，其中有一種PGF2α可促進(jìn)血液中促黃體素含量升高，而且具有促進(jìn)排卵的作用。
6. 促排卵素（LRH）
這是一種人工合成的多肽類(lèi)激素，具有促黃體素（LH）和促卵泡素（FSH）的作用。
四、超數(shù)排卵技術(shù)該怎樣操作？
在前四天，皮下或肌肉注射孕馬血清（PMSG）2000～3000國(guó)際單位，經(jīng)過(guò)4天或后再注射人絨毛膜促性腺激素（HCG）1500～2000國(guó)際單位。為使卵子有較多的受精機(jī)會(huì)，一般在后授精2～3次，每次間隔8～12小時(shí)。
臨床試驗(yàn)證明，在黃體期注射PMSG后48小時(shí)配合注射PG，會(huì)促使黃體提早消退，超排效果更好，但是PMSG不宜與PG同時(shí)注射，否則會(huì)導(dǎo)致排卵率降低。近年來(lái)在周期的中期配合應(yīng)用PGF2α進(jìn)行超數(shù)排卵的方法已被廣泛地采用。另外，如果用孕激素對(duì)母牛作預(yù)處理，可以提高母牛對(duì)促性腺激素的敏感性，增強(qiáng)超排效果。對(duì)比試驗(yàn)證明，PMSG劑量以1200～1500國(guó)際單位誘導(dǎo)雙胎效果為好。
制定了超排方法地方標(biāo)準(zhǔn)，即促卵泡素（FSH）5天注射法：以母牛開(kāi)始作為周期的0天，從母牛周期的第九天開(kāi)始，每天7～8時(shí)和19～20時(shí)各注射1次FSH，連續(xù)5天，用量遞減。
五、進(jìn)行超數(shù)排卵需要注意什么問(wèn)題？
超數(shù)排卵是一種先進(jìn)的繁殖技術(shù)，需要有相應(yīng)的設(shè)備和嫻熟的技術(shù)。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，青年母牛超排效果優(yōu)于經(jīng)產(chǎn)母牛，產(chǎn)后早期和泌乳高峰期超排效果較差。使用促性腺激素的劑量，前次超排至本次的間隔時(shí)間、采卵時(shí)間等均可影響超排效果。應(yīng)反復(fù)對(duì)母牛進(jìn)行超排處理，一般第二次超排應(yīng)在首次超排后60～80天進(jìn)行，第三次超排應(yīng)在第二次超排后100天進(jìn)行。增加用藥劑量或更換激素制劑對(duì)母畜進(jìn)行超排處理，不但超排效果差，而且還可能導(dǎo)致卵巢囊腫等病變，影響后續(xù)繁殖力的發(fā)揮。
六、有沒(méi)有讓母牛產(chǎn)雙犢的繁殖技術(shù)？
牛是單胎動(dòng)物，在自然條件下生雙胞胎的概率只有十萬(wàn)分之一。目前，在科研人員的共同努力下，研究出了一些能夠讓母牛產(chǎn)雙犢的繁殖技術(shù)，但因?yàn)榕€(gè)體差別很大，同樣的激素劑量可能會(huì)出現(xiàn)不同的效果，所以，這些繁殖技術(shù)不是十分成熟，不能保證讓母牛百分之百產(chǎn)雙犢。常見(jiàn)的有如下幾種方法：
1. 促排卵素（LRH）法
LRH-A3和LRH-A2號(hào)，在母牛輸精前或輸精后同時(shí)肌肉注射20～40微克，1次即可。
2. 人絨毛膜促性腺激素（HCG）法
每頭母牛肌注HCG 2000～5000微克，隔7天后再注射2000～4000微克，第十一天時(shí)再注射2000微克，出現(xiàn)第二天上午輸精，間隔8～10小時(shí)再做第二次輸精。
中圖分類(lèi)號(hào)：F407.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
0 前言
在現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)中，除了要考慮強(qiáng)度、剛性等靜態(tài)性能外，還必須考慮到機(jī)械在動(dòng)態(tài)載荷作用下的動(dòng)態(tài)性能問(wèn)題。特別是隨著對(duì)節(jié)能環(huán)保性能要求的提高，輕量化設(shè)計(jì)尤其顯得重要，過(guò)去的那種偏于厚重的剛性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)正在向節(jié)能省料的輕薄的柔性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變。但是輕量化往往會(huì)帶來(lái)更多的振動(dòng)噪聲等問(wèn)題，從而對(duì)產(chǎn)品的使用性能和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)性能帶來(lái)不利的影響。振動(dòng)的強(qiáng)弱用振動(dòng)量來(lái)衡量，振動(dòng)量可以是振動(dòng)體的位移、速度或加速度。振動(dòng)量如果超過(guò)允許范圍，機(jī)械設(shè)備將產(chǎn)生較大的動(dòng)載荷和噪聲，從而影響其工作性能和使用壽命，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致零、部件的早期失效。例如，透平葉片因振動(dòng)而產(chǎn)生的斷裂，可以引起嚴(yán)重事故。由于現(xiàn)代機(jī)械結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，運(yùn)動(dòng)速度日益提高，振動(dòng)的危害更為突出。反之，利用振動(dòng)原理工作的機(jī)械設(shè)備，則應(yīng)能產(chǎn)生預(yù)期的振動(dòng)。振動(dòng)是一種常見(jiàn)的自然現(xiàn)象，一些有害的振動(dòng)給人們的生產(chǎn)和生活帶來(lái)了許多麻煩和危險(xiǎn)。隨著科學(xué)技術(shù)的日益進(jìn)步,人們對(duì)安全和舒適度的要求越來(lái)越高，這對(duì)減振技術(shù)提出了更高的要求。
1 振動(dòng)控制技術(shù)
從機(jī)理來(lái)講，振動(dòng)控制主要有以下三大類(lèi)技術(shù)：降低共振振幅的阻尼技術(shù)、切斷振動(dòng)傳遞的隔振技術(shù)和應(yīng)用動(dòng)力吸振的吸振技術(shù)。而在每種技術(shù)中，又可以從有無(wú)外部能源供給的角度，分類(lèi)為被動(dòng)控制的方法和主動(dòng)控制的方法。
作為事后對(duì)策，阻尼技術(shù)是減振降噪的有效方法。由于一般金屬材料的內(nèi)部阻尼非常小，對(duì)其表面進(jìn)行阻尼處理，可以提高整個(gè)結(jié)構(gòu)的阻尼系數(shù)。常用的阻尼處理方法是在金屬表面粘彈性材料，這種方法稱(chēng)為自由阻尼層處理。當(dāng)振動(dòng)時(shí)，粘彈性材料發(fā)生彎曲變形，由材料內(nèi)部的摩擦作用把一部分振動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為熱能消耗掉。
隔振措施主要是為了切斷振動(dòng)能量的傳播途徑。精密儀器的隔震臺(tái)就是為了不讓周?chē)h(huán)境的振動(dòng)傳到儀器上來(lái)。相反，發(fā)動(dòng)機(jī)的橡膠坐墊則是不讓發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)傳到車(chē)身上去。
動(dòng)力吸振器也是常用的吸振控制方法。在原有系統(tǒng)上安裝一個(gè)由質(zhì)量-彈簧-阻尼元件組成的附加振動(dòng)系統(tǒng)（子系統(tǒng)），適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)子系統(tǒng)的固有頻率及其阻尼特性，可以大大降低原來(lái)系統(tǒng)在頻率處的振動(dòng)。這種把原有系統(tǒng)的振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換到子系統(tǒng)中并消耗掉的吸振手段是控制單頻或窄帶振動(dòng)的有效方法。
2 二自由度振動(dòng)模型研究
動(dòng)力吸振器是一個(gè)安裝在主振動(dòng)系統(tǒng)上的子振動(dòng)系統(tǒng)。通過(guò)適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)子系統(tǒng)的振動(dòng)特性，把主系統(tǒng)的振動(dòng)能量轉(zhuǎn)移到子系統(tǒng)上，并消耗在其中的阻尼環(huán)節(jié)上。圖1為常用的研究動(dòng)力吸振器的二自由度振動(dòng)模型。其中作為振動(dòng)控制對(duì)象的主系統(tǒng)由質(zhì)量和彈簧組成，其固有振動(dòng)角頻率為。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，在此不考慮主系統(tǒng)的阻尼。動(dòng)力吸振器是由質(zhì)量、彈簧以及阻尼所組成的一個(gè)附加的振動(dòng)系統(tǒng)，通常，其固有振動(dòng)角頻率為。
二自由度系統(tǒng)的振動(dòng)由以下運(yùn)動(dòng)方程決定
考慮簡(jiǎn)諧激勵(lì)力的情況，，則相應(yīng)可以表示為
可以推導(dǎo)出：
應(yīng)用的關(guān)系，可以推導(dǎo)出主振動(dòng)系的振幅為
上式中各項(xiàng)除以，并引入以下各項(xiàng)：質(zhì)量比，阻尼比，靜變形，強(qiáng)迫振動(dòng)頻率比：，固有頻率比，整理可得
上式即為動(dòng)力吸振器作用下的主振動(dòng)系的振幅頻率。在給定質(zhì)量比和固有頻率比的情況下，就可以算出振幅。
3 結(jié)論
當(dāng)阻尼無(wú)限大時(shí)，相當(dāng)于動(dòng)力吸振器被固定在主振動(dòng)系上，從而變成一個(gè)無(wú)阻尼單自由度系統(tǒng)的振動(dòng)，共振振幅為無(wú)限大；當(dāng)阻尼為0時(shí)，動(dòng)力吸振器的作用是把原系統(tǒng)的共振頻率分解為兩個(gè)新的共振頻率，振幅仍為無(wú)限大。在之間，必然存在一個(gè)最優(yōu)阻尼值。
參考文獻(xiàn)：
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目前，人們嘗試著從飛機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行延伸研究，提出一種線控網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，應(yīng)用到汽車(chē)控制中，如電控制動(dòng)（Brake-by-Wire）、電控轉(zhuǎn)向（Steering-by-Wire）等，這類(lèi)總線控制技術(shù)提高了汽車(chē)通信系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)，加強(qiáng)了汽車(chē)的容錯(cuò)能力。在很大程度上彌補(bǔ)了CAN總線的缺陷。
