自動(dòng)控制的應(yīng)用在工廠、煤礦日益普及，煤炭行業(yè)中的粗放式管理受到市場(chǎng)的約束，越來(lái)越不適應(yīng)形勢(shì)的需要，而且隨著煤礦標(biāo)準(zhǔn)化管理的深入，要求設(shè)備的保護(hù)性能也越來(lái)越多，機(jī)械化程度也愈來(lái)越高，因此，提高工人、干部的知識(shí)水平、加強(qiáng)控制設(shè)備的使用維護(hù)對(duì)煤礦企業(yè)的增值提效具有決定性的意義。

為了更好地使用控制技術(shù)本文從編程方法入手，對(duì)系統(tǒng)功能定義、可行性研究、一般設(shè)計(jì)方法、功能測(cè)試幾方面，提供一個(gè)較為合理的使用、維護(hù)控制設(shè)備的方法，并舉出該方法的應(yīng)用實(shí)例。

2結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)原理結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)是一種自頂向下、模塊化和結(jié)構(gòu)化的軟件設(shè)計(jì)方法，是面向數(shù)據(jù)流的設(shè)計(jì)方法，是針對(duì)控制設(shè)備的信息數(shù)據(jù)流向提出的一種實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)邏輯功能的有效途徑。

結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)一般分為5個(gè)階段：（1）系統(tǒng)功能分析；（2）可行性研究；（3）―般設(shè)計(jì)；（4）詳細(xì)設(shè)計(jì)；（5）功能測(cè)試。

2.1系統(tǒng)功能分析任何一個(gè)系統(tǒng)都是為完成某一具體功能的組合體。系統(tǒng)中的信息流動(dòng)是維持系統(tǒng)穩(wěn)定的先決條件，由于控制系統(tǒng)是閉環(huán)系統(tǒng)，而系統(tǒng)的有序性是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的根本保證。系統(tǒng)功能分析的目的是逐步磨削用量的選擇隨修復(fù)層硬度的增大而減小。

3修復(fù)實(shí)例為一減速器傳動(dòng)軸零件圖，由于長(zhǎng)時(shí)間磨損，妁0表面和私0表面測(cè)量值分別為砂輪轉(zhuǎn)速vs零件轉(zhuǎn)速h軸向進(jìn)給量fz徑向進(jìn)給量f粗磨20精磨25路或輸出電路在電氣上彼此絕緣，采用外部繼電電路作為失效保護(hù)電路，我們引入I/O繼電器控制運(yùn)行節(jié)點(diǎn)。

成本投入，如此一套NB2控制主機(jī)及繼電器等共需材料費(fèi)1.5萬(wàn)元，安裝與調(diào)試設(shè)計(jì)5千元，總計(jì)2lishingHouse.Allrights分解系統(tǒng)功能至最小單元，然后繪出信息流動(dòng)圖，計(jì)算出信息交換的I/O節(jié)點(diǎn)數(shù)，為硬件控制電路的設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)。

系統(tǒng)的邏輯框圖是程序設(shè)計(jì)的重要基礎(chǔ)和依據(jù)，通過(guò)系統(tǒng)功能分解解不僅可描繪系統(tǒng)邏輯、性能和用戶要求，而且對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行條件、操作性能都能提供詳細(xì)的說(shuō)明，這是我們進(jìn)行功能分解的真正目的所在。

可行性研究主要用來(lái)判斷目標(biāo)情況：（1）技術(shù)可行性，用以衡量目前技術(shù)實(shí)施目標(biāo)方案的可行程度，最好能以流程圖來(lái)說(shuō)明，（2）經(jīng)濟(jì)可行性，用以衡量實(shí)施目標(biāo)方案的經(jīng)濟(jì)可行條件，方法多種多樣，有代碼行技術(shù)、任務(wù)分解技術(shù)、自動(dòng)成本估計(jì)、成本/效益分析，操作可行性。其中，成本/效益分析是我們通常使用的技術(shù)貨幣的時(shí)間價(jià)值是收益等值運(yùn)算的基礎(chǔ)，投資回收期、回收率是衡量投資收益的重要指標(biāo)。

-般設(shè)計(jì)根據(jù)可行性研究，選擇最佳方案，包括成本/效益分析，實(shí)現(xiàn)進(jìn)度計(jì)劃，在功能分解的基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，繪出邏輯框圖，進(jìn)行過(guò)程設(shè)計(jì)，通過(guò)流程圖，設(shè)計(jì)面向數(shù)據(jù)流的軟件結(jié)構(gòu)，在優(yōu)化設(shè)計(jì)中，必須考慮結(jié)構(gòu)、算法、語(yǔ)言的選擇和內(nèi)存資源的使用情況。

由于系統(tǒng)功能是用戶要求的，所以要書(shū)寫(xiě)系統(tǒng)說(shuō)明、用戶手冊(cè)與測(cè)試計(jì)劃等。在結(jié)構(gòu)模塊的設(shè)計(jì)上，以高內(nèi)聚、松耦合為標(biāo)準(zhǔn)，增強(qiáng)模塊獨(dú)立性，最好設(shè)計(jì)單入口、單出口的模塊結(jié)構(gòu)。

詳細(xì)設(shè)計(jì)具體實(shí)施系統(tǒng)要求，在工業(yè)控制中，C語(yǔ)言和Ada語(yǔ)言在系統(tǒng)和實(shí)時(shí)應(yīng)用上很廣泛。匯編語(yǔ)言在應(yīng)用上也相當(dāng)普及，能很好地適應(yīng)工控設(shè)備，但不能通用，比較難掌握。在結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)中，采用自頂向下逐步設(shè)計(jì)方法和單入口、單出口控制結(jié)構(gòu)，程序流程圖是程序設(shè)計(jì)的重要基礎(chǔ)。

功能測(cè)試選取適當(dāng)語(yǔ)言編寫(xiě)正確的、易維護(hù)理解的程序±塊是功能測(cè)試成功的基礎(chǔ)，調(diào)試是為了確定故障的準(zhǔn)確位置，對(duì)照程序邏輯采用不同的邏輯標(biāo)準(zhǔn)，檢查測(cè)試方案，在改正錯(cuò)誤的同時(shí)盡量避免在調(diào)試過(guò)程中引入新的錯(cuò)誤，直至系統(tǒng)功能可以完整實(shí)現(xiàn)說(shuō)明書(shū)的要求即可。

3應(yīng)用實(shí)例燕子山礦運(yùn)銷站定量裝車系統(tǒng)是美國(guó)PEBCO公司設(shè)計(jì)安裝的程序控制系統(tǒng)，共分4部分：連續(xù)給煤系統(tǒng)1包括23臺(tái)給煤機(jī)、3臺(tái)液泵23臺(tái)振動(dòng)b器，3部帶式輸送機(jī)及6種保護(hù)；定量裝車系統(tǒng)，包括皮帶秤、定量秤、裝車液壓泵站，緩沖倉(cāng)閘門控制，定量倉(cāng)溜槽控制及各種保護(hù)；裝車取樣系統(tǒng)（不用）（4）空車軌道衡及打印系統(tǒng)（不用）。

定量裝車系統(tǒng)輸入/輸出節(jié)點(diǎn)數(shù)共821個(gè)，其中輸入節(jié)點(diǎn)311個(gè)，輸出節(jié)點(diǎn)485個(gè)，還有25個(gè)模擬量輸入節(jié)點(diǎn)。

由于定量裝車的主機(jī)運(yùn)行時(shí)常出問(wèn)題，影響正常的裝車，礦黨政決定，再另貯備一套備用系統(tǒng)，以備應(yīng)急使用，功能不要求太好。因我礦主要使用連續(xù)給煤和定量裝車系統(tǒng)，經(jīng)我運(yùn)銷站和泰安鍛造研究所共同協(xié)商，以必要的功能為基礎(chǔ)，進(jìn)而規(guī)劃出備用系統(tǒng)的I/O節(jié)點(diǎn)數(shù)共112個(gè)。

3.1系統(tǒng)功能圖在中，功能并不完備，有泵的保護(hù)及過(guò)濾泄壓，有帶式輸送機(jī)的六大保護(hù)，有裝車溜槽的控制與保護(hù)等未表達(dá)出來(lái)，僅以圖示之主干功能。

3.2可行性研究備用系統(tǒng)的控制主機(jī)采用日本富士電機(jī)株式會(huì)社的產(chǎn)品FLEX―PCNB系列中的NB2―P90R3（48個(gè)輸入節(jié)點(diǎn)/42個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)）共90個(gè)節(jié)點(diǎn)，由于小于我們的節(jié)點(diǎn)要求，所以再增設(shè)一臺(tái)NB2―E90R3擴(kuò)展單元（節(jié)點(diǎn)同NB2―P90R3―樣）。為了保證輸入電煤礦機(jī)械萬(wàn)兀。

我們暫時(shí)估計(jì)每年用它裝一列車效益為30萬(wàn)元，由于系統(tǒng)還用我們?cè)械脑O(shè)備，估計(jì)NB2主機(jī)在整個(gè)系統(tǒng)的重要度系數(shù)為0.1，則它每年創(chuàng)收益為3萬(wàn)兀。

7a如按5a的使用壽命，投資回收率為152%在一般設(shè)計(jì)中，工作流程圖根據(jù)系統(tǒng)功能圖再詳細(xì)分解，加上用戶的邏輯要求和系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境要求，基本上就能較為詳細(xì)地描述系統(tǒng)了。涉及的硬件結(jié)構(gòu)和I/O裝置工作狀況，布線安裝等根據(jù)實(shí)際情況和硬件手冊(cè)酌情處理。這里就不再詳細(xì)敘述了?？紤]到工作流程圖可分3塊處理：（1）系統(tǒng)送電、急停、復(fù)位、自檢等；（2）啟動(dòng)裝車系統(tǒng)；啟動(dòng)連續(xù)給煤系統(tǒng)，在軟件設(shè)計(jì)上，也按3個(gè)循環(huán)結(jié)構(gòu)來(lái)執(zhí)行。

3.4詳細(xì)設(shè)計(jì)在具體設(shè)計(jì)中，必須考慮具體設(shè)備的各種要求，比如：?jiǎn)?dòng)5號(hào)輸送機(jī)，要考慮六大保護(hù)和電機(jī)的過(guò)流、過(guò)壓、溫度等保護(hù)，在邏輯設(shè)計(jì)中，我們采用梯形圖作為設(shè)計(jì)語(yǔ)言，其次熟悉主機(jī)的I/O結(jié)點(diǎn)正確地規(guī)劃其物理結(jié)構(gòu)，限于篇幅，這里就不再贅述了。

3.5程序調(diào)試通過(guò)硬件手冊(cè)和用戶說(shuō)明書(shū)，正確地安裝和連結(jié)節(jié)點(diǎn)、繼電器與主機(jī)，確認(rèn)正確后輸入程序，啟動(dòng)程序運(yùn)行，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)功能調(diào)試，直至滿足用戶說(shuō)明書(shū)的要求即可，并給出一份詳細(xì)的系統(tǒng)操作規(guī)程和京理工大學(xué)）現(xiàn)從事煤礦大型集控系統(tǒng)控制等工作。

礦山提升電控改造難題被攻克兗州礦業(yè)（集團(tuán)）公司南屯煤礦和天津市民用通用電器廠對(duì)該礦副井提升機(jī)860kW電動(dòng)機(jī)的電控系統(tǒng)進(jìn)行了適度和切合實(shí)際的綜合改造，成功地解決了我國(guó)普遍存在的投產(chǎn)多年的礦山提升機(jī)電控系統(tǒng)老化及故障率高的難題。

此項(xiàng)改造設(shè)有亞同步繼電器，當(dāng)下放重物達(dá)到亞同步速度時(shí)，繼電器能夠自動(dòng)切除8級(jí)電阻，產(chǎn)生過(guò)速再生發(fā)電制動(dòng)。運(yùn)行實(shí)踐表明：改造后實(shí)現(xiàn)了罐籠到達(dá)減速點(diǎn)時(shí)低頻電源自動(dòng)投入，爬行段由交流低頻拖動(dòng)，罐籠到位時(shí)則會(huì)自動(dòng)停車（方向斷電記憶）。他們給深度指示器加裝了一個(gè)永磁測(cè)速發(fā)電機(jī)，與主測(cè)速發(fā)電機(jī)進(jìn)行對(duì)應(yīng)及比較，形成了深度指示器的失效保護(hù)與測(cè)速發(fā)電機(jī)的欠壓保護(hù)。此外，還增設(shè)了接近井口的定點(diǎn)限速保護(hù)及防止倒轉(zhuǎn)的保護(hù)，滿足了煤礦安全規(guī)程的要求。