控制技术管理论文范文

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2采用高性能混凝土施工技术

本工程混凝土最大输送距离达300m，最大输送高度为60m，为满足泵送混凝土和体育场复杂特殊造型的施工要求，我们大量采用了高性能混凝土施工技术。在体育场北区配置了l台意大利进口的大型现代化搅拌站，产量为90m’／h；南区配置了自动上料和自动称量系统的混凝土搅拌站2座，产量为30~50m3／h。针对本工程的需要，配制高性能混凝土时为了优选原材料和配合比，我们应用“双掺”技术，除提高混凝土的可泵性外，还有意识地预先通过试验确定低收缩率的混凝土配合比，同时减少水泥用量，降低混凝土的水化热和改善其收缩性能。

2．1优选原材料

选用优质的原材料，如底板施工中采用连续级配骨料，增大混凝土的密实度。严格控制混凝土出机和人泵坍落度，随不同施工阶段的设计要求与天气变化情况跟踪调整配合比，详见表1。

2．2采用“双掺技术

在本工程施工中，地下室底板使用KFDN-SP8外加剂，看台楼层等混凝土结构根据具体情况，选用HPM一2高效缓凝减水剂、FE—C2外加剂等，这些高效外加剂具有高减水率和良好的保塑性能。掺外加剂混凝土与基准混凝土的减水效应比较如图1所示。

根据本工程的具体情况，我们分别选用黄埔电厂、广州发电厂等的I级或Ⅱ级粉煤灰，采用粉煤灰这种活性的水硬性材料代替部分水泥，补充泵送混凝土中的细骨料，提高混凝土的抗渗性、耐久性和流动性，并改善其可泵性和降低水化热，从而提高混凝土的后期强度。

2．3配合比选择

混凝土的配合比决定了混凝土的强度、抗渗性、和易性、坍落度、水泥用量、水化热大小、初凝和终凝时间以及混凝土收缩率等性能指标。根据结构的不同特点和设计要求、气候条件，掺人粉煤灰的影响以及施工现场的生产管理状况，采用不同技术指标，由实验室试配确定。

(1)地下室底板施工阶段根据现场条件，对底板混凝土提出以下指标：①坍落度12—14cm；②初凝时间6—8h；③掺加高效减水剂，超量掺加I级粉煤灰，减少水泥用量，降低水化热；④通过试验选定收缩率较小的配合比。为了确保混凝土具有高性能，我们提前对混凝土配合比进行了大量反复多次的试验，取得十几组试配数据，测试了不同配合比混凝土的收缩率及收缩与龄期的关系，并采用钢环试验方法测试混凝土的长期收缩情况。测定混凝土收缩率后，有意识地模拟浇筑一块混凝土试件进行试验，测试其温度变化和收缩率，确定了表2的配合比，其收缩率为0．12％0，且在14d后基本上不再收缩。实践证明，本配合比是成功的，用I级粉煤灰代替部分水泥，大大减少了水泥用量和降低了水化热，在确定了收缩率较小的配比后，据此收缩率确定底板分块的最大长度为45m，相邻块之间混凝土浇筑的时间间隔为14d。

(2)看台楼层选择不同的水泥和多种外加剂进行配合比试验研究，对外加剂的适应性进行对比试验，得出针对不同阶段和不同施工部位的优化配合比。北区采用深圳产FE—C2外加剂掺量为1．6％，黄埔电厂的Ⅱ级粉煤灰掺量为22％，既满足了混凝土的强度要求，又具有良好的可泵性和经济性。南区采用HPM一2高效缓凝减水剂和黄埔电厂的Ⅱ级粉煤灰得出的配合比，即：水泥：混合材：砂：石：水：外加剂=l：0．23：2．17：3．20：0．53：0．016，水泥、砂、石、水、粉煤灰、外加剂用量分别为332，722，1063，176，77，5．28~m3，水胶比0．44％，含砂率40．4％，坍落度145mm，质量密度2370kg／／m3，初凝n,-Jl''''~q5—8h，终凝时间8—10h。

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粤中(珠江三角洲地区)地网是广东电网的核心，也是全省最大的负荷中心，该电网与广西、香港等电网互联，除了向珠江三角洲地区提供电力外，还担负着电力交换任务。在粤中地区建设一个强大的500kV电网，对保证广东电网乃至香港电网以及澳门电网的安全运行有着重大意义。目前广东500kV电网东已延伸至汕头西翼，江门——茂名500kV输变电工程正加紧建设，2000年前可望投入使用。

广东省的电力工业已经步入了大电网、高电压和大机组时代。随着整个电网变得越来越复杂，电网规划中以往那种人为臆断和局部最优的规划方式会给电网运行、发展带来隐患，资金盲目使用的可能性加大。结合目前理论的发展，我们认为电网规划是一个受到多种条件约束的、以电网总效益为最终目标的多目标的系统工程。对于这样一个系统，我们认为适宜以控制论为基础，结合信息论、运筹学和系统工程等理论来研究。

从控制论角度来看，电网是一个巨维数的典型动态大系统，它具有强非线性、时变且参数不确切可知、含大量未建模动态部分的特征。另外，电力网络地域分布广阔，大部分元件具有延迟、磁滞、饱和等复杂的物理特性，对这样的系统实现有效决策控制是极为困难的。另一方面，由于公众对新建高压线路的不满日益增强，线路造价，特别是走廊使用权的费用日益昂贵，以及电力网的不断增大，使得人们对电力网络的决策控制提出了越来越高的要求。正是由于电网具有这样的特征，一些先进的控制论思想和技术被不断地引入到电网中来。下面将阐明综合智能控制技术引入电网规划中的必要性和可行性。

1综合智能控制技术

1.1智能控制的概念

迄今为止，智能控制尚无统一的概念，文献［1］有如下归纳：

a)最早提出智能控制概念当推傅京孙教授，他通过对人-机控制器和机器人方面的研究，将智能控制概括为自动控制和人工智能的结合。他认为在低层次控制中用常规的基本控制器，而在高层次的智能决策，应具有拟人化功能。

b)Saridis在傅京孙工作的基础上，提出了三元结构的智能控制理论体系，他认为仅有二元结合无助于智能控制的有效和成功应用，必须引入运筹学，使其成为三元结合，并提出了其递阶智能控制的理论框架。

c)国内蔡自兴教授在研究了上述理论结构以后，从系统的整体性和目的性出发，于1986年提出了四元结构价格体系，将智能控制概括为控制理论、人工智能、运筹学和系统理论4学科交叉。

总之，智能控制是多学科知识的结合，除了从控制论出发来研究它，还可以从信息论、生物学以及社会科学角度来讨论和研究。

1.2综合智能控制技术

综合智能控制一方面包含了智能控制与传统方法的结合，如模糊变结构控制，自适应模糊控制，自适应神经网络控制，神经网络变结构控制等；另一方面包含了各种智能控制方法之间的交叉综合，如专家模糊控制，模糊神经网络控制，专家神经网络控制等。

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关键词：

建筑施工；技术管理；优化

1概述

随着经济社会的不断发展，建筑工程也取得了很大的进步，建设工程在国民经济中占有重要的比重，建筑行业的竞争也愈发激烈，对于建筑工程水平也提出了更高的要求。一旦施工技术管理控制出现问题，就很难达到项目验收要求，甚至会导致返工情况，造成在人力资源和财力方面的浪费。与此同时，建筑的质量安全也无法得到有效的保障。为了保障建筑质量，建筑施工技术不仅要满足基本的功能需求，而需在达到施工质量的前提下，做好施工技术管理的各个环节，保证施工正常进行，促进企业的稳定发展。

2建筑施工技术管理的重要意义

建筑施工技术管理控制的水平与企业的诚信度、经济效益、发展前景均有着密不可分的联系。随着当前建筑市场竞争的日益激烈化，建筑企业只有依托先进的施工技术水平以及高效的建筑施工技术管理，才能获取竞争优势，抢占市场份额。建筑类型种类繁多，施工技术的针对性及专业较强，且易受环境因素影响。并且施工过程中，常出现交叉混合作业，不同施工技术共同掺插，工序复杂，难度系数大。实现上述情况，就必须强化建筑工程施工技术管理，满足施工要求，尽可能地保障施工的有序进行。随着社会的不断进步，建筑施工中新材料、新技术、新工艺等层出不穷，只有利用良好的技术管理手段才能对其进行规范。

3建筑施工技术管理中存在的问题

3.1缺乏完善的建筑管理体系

当前，由于大量建筑企业的不断涌现，在规模上也存在着很大的差异，具体体现于技术水平与经济实力上。此外，由于建筑业的法规体系并未建立健全，建筑业中总体分包制度仍旧盛行，就建筑工程系统的复杂性来说，只有通过完备的约束力强的体系才能有效地规范施工技术管理工作。因此，建立健全建筑管理体系势在必行。

3.2建筑施工材料设备管理存在缺陷

材料管理不规范，半成品及材料在采购、运输、存放、发放以及使用材料过程中，由于管理水平的不合理，致使原材料及半成品的质量不达标或是原材料供无法满足建筑工程施工的有序进行。如果不能对原材料进行有效的管理，不但会造成建筑工期的延误，甚至还会带来安全隐患，对施工企业信用与经济利益产生威胁。我国当前部分施工企业，大多存在着机械设备落后、陈旧等问题，由于成本因素，企业大多不能对机械设备及时进行更新购买，而继续沿用濒临淘汰的陈旧设备，长此以往，必然会导致建筑施工的延误，造成不必要的企业资金浪费。

3.3对建筑施工技术管理方式不合理

现阶段施工企业分包现象十分常见，各分包单位未对工作职责进行明确划分。大多只关注自身经济利益，单位之间互相推卸责任，从而导致工序上产生纰漏，这也使得各单位相互合作的难度增大。并且，施工企业缺乏一套完善的管理体系，管理及施工人员的综合素质水平存在较大的差异，这也对施工调度提出了更高的要求。

4提高建筑工程施工技术管理水平的措施

4.1施工准备阶段

（1）建立与完善科学的建筑工程施工技术管理制度。建筑施工质量如果要达到初期制定的标准，则必须要将建筑工程施工技术管理体系的建立与完善放在首要的位置。将建筑工程的标准规范作为施工的基础，对相关职工定期开展技术培训，保障每位职员都能对施工标准做到真正的了解。此外，监管人员还应切实履行自身职责，对于不达标的行为，早发现早处理。

（2）对建筑工程施工的图纸进行严格审查。建筑工程开展前，应当对工程的设计重点及关键环节进行明确。施工单位负责人在项目中标后，首先应进行施工准备，图纸审查便是其中的一项重要内容。把建筑工程的施工质量与实际使用作为依据，在多方负责人共同协商下对施工图纸所存在的异议提出解决处理方案。相关技术管理人员必须对图纸要有一定的认知度，认真核对图纸说明以及相关资料准备是否齐全。

4.2施工阶段

（1）技术要及时交底。建筑工程施工管理中，技术交底是不可或缺的重要环节，直接决定着工程施工的质量与进度。不管是工程整体还是部分进行施工，都必须先进行技术交底工作。尤其是在加强隐蔽及特殊性施工技术方面。强化对工程事故多发部位，成品保护、基础施工技术以及建筑材料和等方面管理。一般情况下，主要是建设施工技术负责人向下级操作人员进行技术交底，工程项目相关技术负责人向班组长以及下级工程施工长进行技术交底，班组长与工程施工长与向班组和施工工段技术交底。在这样环环相扣的运作流程下，使得工程的相关人员对施工设计方案更加明确，能够保证工期的顺利完成，工程的质量过关。

（2）施工质量的管理方案。建筑项目施工质量目标的管理控制，必须以项目合同文件的质量条款为标准。建筑项目施工质量具体包括建筑材料质量、施工工艺、维护保养等。新技术的广泛应用促进了施工的顺利进行和施工质量，但也很自然地会出现一些技术上的问题，上述问题的处理方法，最有效的方式在于建立一个施工专业技术小组。施工材料只有在验收达标后才可进入现场。此外，还应对做好因施工技术管理所可能导致的工程质量问题的预防工作。

（3）工程进度和成本的管理方案。建筑工程施工技术管理必须符合初期的既定目标。并且还应对施工技术、专业能力、材料供应等施工基础条件进行严格核查。结合工程具体情况，施工进度进行计划调整。

4.3竣工阶段

竣工阶段的验收是保障建筑施工质量要求的重要环节，因此必须秉着认真严谨的工作态度，对施工工程进行细致科学的监察验收，有针对性地对隐蔽工程进行重点勘察，并将最终结果与初期工程质量目标进行比较。假设验收结果与制定的质量标准一致，则表明建筑工程达标。反之，则表明建筑工程不达标，需要将不达标的位置进行返工加固。竣工阶段管理主要以施工质量检验为核心，具体包括比较、度量、判断及处理等步骤。度量具体是指利用计算方式对建筑施工项目进行测试测量；比较是指比较度量结构和施工质量标准；判断是指依照比较结果对施工项目进行分析判断，看其是否与施工项目预计质量标准相符；处理是指对所检验的建筑项目的达标与否，能否进入下一阶段，或是否需要进补救等工作进行判定处理。

5结束语

综上所述，建筑施工技术的管理渗透于整个建筑过程中，受到社会各界越来越多的关注。基于此背景，只有提高建筑工程的施工管理技术水平，进而提高管理效率，才能从根本上保障建筑工程的施工质量。进而在确保施工安全、进度以及质量的基础上，降低施工企业成本，提升企业经济效益，促进企业的可持续发展。

作者：李育培 单位：增城荔新公路发展有限公司

参考文献

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当今，数控系统正在朝着高速度、高精度以及开放化、智能化、网络化的方向发展，而高速度、高精度是通过控制执行部件（包括运行控制卡及伺服系统）来保证的。以往的运动控制卡主是基于单片机和分立数字电路制作的，用以实现位置控制、光栅信号处理等功能。由于器件本身执行速度慢、体积大、集成度低，并且结构固定，电路制作完成以后，无法改变其功能和结构。采用在系统可编程技术，应用ispLSI器件开发的PC——DSP多轴运动控制卡，能够完全解决上述问题，适应数控系统发展的需要。

1ISP器件及其优点

ISP（In-SystemProgrammability）器件，是美国Lattice半导体公司于20世纪90年代初开发出的一种新型高密高速的现场可编程数字电路器件，具有在系统可编程能力和边界扫描测试能力，非常适合在计算机、通信、DSP系统以及遥测系统中使用。

在系统可编程技术与传统逻辑电路设计比较，其优点在于：（1）实现了在系统编程的调试，缩短了产品上市时间，降低了生产成本。（2）无需使用专门的器件编程设置，已编程器件无须仓库保管，避免了复杂的制造流程，降低了现场升级成本。（3）使用ISP器件，不仅能够在可重构器件的基础上设计开发自己的系统，还可以在不改变输入、输出管脚的条件下，随时修改原有的数字系统结构，真正实现了硬件电路的“软件化”，将器件编程和调试集中到生产最终电路板的测试阶段，使系统调试数字系统硬件现场升级变得容易而且便宜[1]。

2在系统可编程技术应用

2.1系统描述

本所自主开发的多轴运动控制卡采用的是主-从式PC-DSP系统。PC机的主要任务是提供良好的人机交互环境；而DSP（数字信号处理器）则作为系统执行者，以高速度进行算法实现、位置调节和速度调节，然后经过16位的D/A将数据送给伺服控制单元。系统不但可以进行高速度高精度控制，同时也是一个DSP伺服系统的开发平台。

PC运动控制卡采用美国德州公司DSP芯片TMS320F206作为系统的核心，运动控制卡由ISP模块、DSP-PC通信双口RAM模块、光栅信号输入模块、数/模转换电路模块四部分组成（见图1）。其中，ISP模块中包括了可变地址的译码电路、输入输出缓冲/锁存器电路、11位的自动加计数器电路、双端口RAM的控制电路以及PC机和DSP测验握手电路。本系统使用Lattice公司的ispLSI系列CPLD（复杂可编程逻辑器件）来实现这一部分数字电路和逻辑控制电路，如图2所示。

2.2双端口RAM访问控制的实现

对于本系统来说，PC机要发送控制指令和进行大量数据计算，数据交换应尽可能占用较少的机时和内存空间；此外，PC机的系统总线与DSP之间还要进行大量可靠的数据传输，它们均过多地占用CPU时间，导致CPU效降率低。使用双端口RAM，交换信息双方CPU将其当作自己存储器的一部分，可保证高速可靠的数据通信。我们选用2K×8bit的IDT7132，完全能够满足本系统中数据交换的要求。对双端口RAM访问，一般有三种方式，即映射内存方式、DMA方式和扩展I/O方式。映射内存方式访问双端口RAM，不需要周转，访问速度快。实模式及保护模式下，能对确定内存空间进行访问，实现对RAM任意存储单元读写；但在32位的Windows98和WindowsNT操作系统下，不支持对确定内存空间的访问，要访问双端口RAM必须编写复杂的硬件驱动程序，难度很大。DMA方式访问端口RAM，传送数据的速度灵活、扩展I/O方式访问双端口RAM，可以按实现要求分配I/O端口，实现对双端口RAM所有存储单元读写，这种方式软、硬件设计都很简单。所以，扩展I/O方式访问双端口RAM是最佳方案。

从技术上来说，PCI总线是最先进的，不仅速度快，而且支持即插即用等特性，但控制卡上双端口RAM芯片是8们的IDT7132，而PCI总线是32位。为了简化设计，对PC机一方，采用了16位ISA总线，通过扩展I/O方式访问双端口RAM。实际占用了两个I/O端口地址，一个作为计数器预置端口地址，一个作为双端口RAM读/写端口地址。PC机在读/写存储器之前，首先要通过预置数端口，用输出指令将要访问RAM存储器的起始地址置入11位可预置加计数器中；以后每访问一次读/写端口，执行一次读/写操作，计数器中的地址就自动加1，计数器输出指向RAM的下一个存储单元。这样，简单地执行I/O指令，就可以传送一批数据。而下位的微处理器（DSP）采用的是存储器访问方式，它将IDT7132的2K空间映射自己的外存储器中，实现对双端口RAM的任意存储单元的访问。

在PC机和DSP对端口RAM访问时，只要不是同时访问同一个存储单元，就允许两个端口对片内任何单元同时进行独立的读/写操作，而且互不干扰。但两个端口访问同一存储单元，会造成同时写或者一侧读一侧写的访问冲突，因此应避免这一访问冲突发生。由于片内逻辑促裁可根据两偶片选或地址信号同时到达的差别（小到5ns），对后到达一侧进行封锁，并同时输出一个BUSY（约25ns）的低电平脉冲信号，利用这一信号，便可解决访问冲突问题。一般来说，标准的ISA总线周期为3个时钟周期，若主板ISA总线时钟为8MHz，则一个时钟周期为125ns；若总线时钟为6MHz，则一个时钟周期为167ns，相应的16位总线周期时间分别为375ns和501ns。所以对于PC机来说，可以将BUSY信号接ISA总线的I/OCHRDY信号线，总线周期中会自动插入一个等待周期（最多可达10个时钟周期），直至BUSY信号拉高；同样，对于DSP，BUSY信号接DSP芯片的READY信号线，系统总线也会自动插入等待周期，从而避免了PC—DSP对双端口RAM的共享冲突。

无论是PC机还是DSP，传送数据后都需要通知对方及时提取数据，以免后面数据对前面数据覆盖，这就需要协调PC—DSP间的数据交换。通过中断控制器可实现数据交换过程中两个CPU之间相互中断。对于PC机写RAM操作完成之后，PC机通过端口1将中断控制器2（DSP中断控制器）置位，DSP响应中断后进入中断服务程序。在子程序中，DSP可以通过端口4将中断控制器2复位。同理，DSP也可向PC机发中断，PC机响应中断后进入断服务程序。

2.3器件选择和输入方法

选择可编程逻辑器件型号时，应注意到ISP模块电路总共使用I/O管脚数目为52个，大约需要10～20个GLB单元。所以选用ispLSI1032E-100LJ84芯片来实现ISP模块电路，它的集成度达到6000门，具有64个I/O引脚，寄存器超过96个，32个GLB单元，系统速度为100MHz，从资源和速度上能够满足该多轴运动控制卡的需求。同一芯片内的门电路、触发器、三态门等参数特性完全一样，抗干扰性能比原来分立器件构成的电路也有极大的提高，完全可能实现全数字的I/O电路。

使用Lattice公司提供的数字系统设计软件ispEXPERT，逻辑设计可以采用原理图、硬件描述语言（HDL）以及两者混合采用三种方法输入。本设计采用ABEL—HDL语言输入和编写测试向量，并且使用自己开发的编程板完成对器件的编程和下载。

2.4主时序设计

以PC机为例，访问双端口RAM分以下两步完成：

第一步是向PC机I/O端口中的数据端口送数据D0～D12，D0～D10（访问RAM的起始地址）送至计数器，D11作为可预置计数器的LOAD信号；当D11为1时，计数器装入预置数。D12作为读写控制位，D12为1时，PC机对RAM写操作；为0时，对RAM读操作。

第二步是通过PC机ISA总线的I/O端口读写RMA，每完成一次读/写，计数器输出就指向下一个要访问的RMA地址单元。时序如图3所示。

3功能仿真

为了保证本系统设计的正确性，在对ISP器件下载以前，首先对系统进行功能仿真。功能仿真的输入信号由ABEL-HDL编写测试矢量给出。仍以PC机访问双端口RAM为例，系统的功能仿真波形图如图4所示。

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1.虚拟仪器与图形化编程语言-LabVIEW

虚拟仪器(即VirtualInstrument，简称NI)是一种基于计算机的仪器，就是在通用计算机上加上软件和(或)硬件，使得使用者在操作这台计算机时，就象是在操作一台他自己设计的专用的传统电子仪器。在虚拟仪器系统中，硬件仅仅是为了解决信号的输入输出，软件才是整个仪器系统的关键，任何一个使用者都可以通过修改软件的方法，很方便地改变、增减仪器系统的功能与规模，所以有“软件就是仪器”之说。虚拟仪器技术的出现，彻底打破了传统仪器由厂家定义，用户无法改变的模式，虚拟仪器技术给用户一个充分发挥自己的才能、想象力的空间。用户(而不是厂家)可以随心所欲地根据自己的需求，设计自己的仪器系统，满足多种多样的应用需求。

虚拟仪器系统是计算机系统与仪器系统技术相结合的产物。它利用PC计算机强大的图形编程环境和在线帮助功能，结合相应的硬件，快速建立人机交互界面的虚拟仪器面板，完成对仪器或设备的控制、数据分析与显示，提高仪器的功能和使用效率，大幅度降低仪器的价格，使用户可以根据自己的需要定义仪器的功能，方便地对其进行维护、扩展、升级等。

LabVIEW是美国NI公司利用虚拟仪器(virtualinstnlments)技术开发的32位，主要面向计算机测控领域的虚拟仪器软件开发平台。LabVIEW同时也是一一种功能强大的图形编程语言，但它与传统的文本编程语言(如c语言)不同，采用了一种基于流程图的图形化编程形式，因此也被称为G语言(graphicallanguage)。这种图形化的编程形式，方便了非软件专业的工程师快速编制程序。LabVIEW也不同于传统文本式的编程语言的顺序执行方式，而是采用了数据流的执行方式，这种方式要求程序仅在各节点已获得它的全部数据后才执行。

多任务并行处理一般是通过多线程技术来实现的，不同的任务实际上通过各自的线程轮流占用CPU时间片来达到“同时”处理的目的。LabVIEW也采用了多线程技术，而且与传统文本式的编程语言相比，有两大优点：LabVIEW把线程完全抽象出来，编程者不需对线程进行创建、撤销及同步等操作；LabVIEW使用图形化的数据流的执行方式，因此在调试程序时，可以非常直观地看到代码的并行运行状态，这使编程者很容易理解多任务的概念。

LabVIEW图形化编程语言有效地利用了当今图形用户接口的点击特性。编写程序只包含以下的一些简单步骤：

用鼠标选择仪器函数作为对象；

描述测试步骤和对象之间的关系；

建立初始条件。

2.运动控制

运动控制卡是一种基于PC机、用于各种运动控制场合(包括位移、速度、加速度等)的上位控制单元。它的出现主要是因为：

为了满足新型数控系统的标准化、柔性、开放性等要求；

在各种工业设备、国防装备(如跟踪定位系统等)、智能医疗装置等设备的自动化控制系统研制和改造中，急需一个运动控制模块的硬件平台；

PC机在各种工业现场的广泛应用，也促使配备相应的控制卡以充分发挥PC机的强大功能。

运动控制卡通常采用专业运动控制芯片或高速DSP作为运动控制核心，大多用于控制步进电机或伺服电机。一般地，运动控制卡与PC机构成主从式控制结构：PC机负责人机交互界面的管理和控制系统的实时监控等方面的工作(例如键盘和鼠标的管理、系统状态的显示、运动轨迹规划、控制指令的发送、外部信号的监控等等)；控制卡完成运动控制的所有细节(包括脉冲和方向信号的输出、自动升降速的处理、原点和限位等信号的检测等等)。运动控制卡都配有开放的函数库供用户在相应系统平台下自行开发、构造所需的控制系统。因而这种结构开放的运动控制卡能够广泛地应用于制造业中设备自动化的各个领域。

步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。步进电机可以作为一种控制用的特种电机，步进电机由于具有转子惯量低、定位精度高、无累积误差、控制简单等特点，成了控制系统的主要执行元件之一。步进电机的控制方法包括开环控制和闭环控制两种。

二、基于虚拟仪器的步进电机控制系统整体结构与原理

一般运动控制系统主要由五部分构成：被移动的机械设备、运动I/O的马达(伺服或步进)、马达驱动单元、智能运动控制器、以及编程/操作接口软件。

本系统的目标是利用笔者实验室已有美国国家仪器公司(NI)的NIPCI7354伺服/步进运动控制卡及其配套软件、NI7604伺服/步进驱动器及其配套软件、两相步进电机、LabVIEW软件、多轴精密电移台(负载)、PC机等构建一套步进电机运动控制系统，分别实现单轴、两轴、三轴和四轴的运动控制，要求系统具有数控系统的基本功能，能实现不同坐标系下的直线、圆弧插补、速度控制、电子传动等功能，以供实验教学应用。系统整体结构框图如图1示。

图1系统整体结构框图

1.NIPCI7354运动控制卡

NIPCI7354控制卡可同时控制包括交流和步进电机的4轴运动，能实现诸如点到点位置控制、速度控制、三维直线、圆弧、螺旋型和球形运动、电子传动、混合运动、回程和限位控制、Trigger输入和Breakpoint输出等功能。NIPCI7354的嵌入式固件是基于RT0S(实时操作系统)内核的，实时性强，通过简单易用的运动控制器、软件、以及外设提供集成方案的功能与能力，为一般伺服与步进应用提供精确、高性能的运动功能。该运动控制器可以使用支持Windows2000/NT/Me/xp操作系统的LabVIEW、MeasurementStudio(LabWindows/CVI、VisualBasic)以及C/C++进行编程。

NIPCI7354运动控制卡是高性能PCI步进/伺服控制器，可用于所有运动控制系统中，控制器采用先进的技术，在嵌入式实时运动或者以主机为中心的编程环境中提供混合运动轨迹控制和完全协同的圆形、线性、点到点、齿轮和空间矢量控制。其丰富的功能可以满足最为严格的要求。

NIPCI7354运动控制卡的主要特点：通过PCI总线与主机(上位机)通信；68芯VHDCI输出电缆；普通数字输出电压：0-32V；高电平3.5--30V，低电平0—2V；最大脉冲速率：100KHZ；运行电流：3-14mA；触发输出最大脉冲速率：1MHz；

2.运动控制软件

利用NILabVIEW图形化编程语言以及各种应用软件可以开发功能强大的运动控制程序，运动控制器配备NI-Motion驱动软件提供的LabVIEWVI、固件更新程序、DLL程序，可以利用其它开发工具(比如MeasurementStudio，LabWindowsCVI)或其它编程语言开发运动控制应用。NI运动助手(MotionAssistant)是一个采用LabVIEW代码生成方法的附加工具，运用该工具您只需进行极少编程甚至无需编程即可开发LabVIEW运动控制应用。

3.NI7604驱动器

NI7604驱动器将NI7354提供的四轴运动控制信号放大，以驱动两相步进电机运转，带动精密电移台运动。该驱动器将运动控制器与特定应用马达、编码器、限位器、用户I/O连接在一起。一根控制电缆连接运动控制器与驱动器，为全部的命令集与反馈信号提供一个通道。

NI7604的主要特点：输入电压：115V/23V，2/1A，60/50Hz；步进放大器：IM481H；每相电流：0.2—1.4A；电源连续输出容量：80W；输入电缆：68芯VHDCI型；输出电压：24VDC；+5V输出：1A。

4.运动控制外设

两相步进电机4台，四轴精密电移台一套，电移台是滚珠丝杠/螺母驱动结构。系统原理图如图2示。

三、系统工作原理

通过上位机(PC机)的数据终端设备设置步进电机的目标位置、加速度、速度和减速度(即发出运动控制任务)，NIPCI7354运动控制卡根据设置信息控制电机的运动时间(输出脉冲个数)和方向，即控制卡完成实时运动规划，NI7604驱动器放大脉冲信号以驱动电机运转。

在电机运行过程中，控制脉冲的频率f应随时变化以满足电机低速起停及高速运行的需要。脉冲频率由发送数据的波特率(B)决定，每发出一个脉冲需用两个二进制位1和0来构成其高、低电平，所以f＝B/2，通过调整发送数据的波特率可改变所发出的控制脉冲的频率。按常规波特率系列发送数据时所产生的控制脉冲频率变化较大，不能满足电机正常起停及调速的要求，为此计算机需按非标准的波特率发送数据以产生任意频率的控制脉冲。一般在电机起动及停止阶段每发送一个字节调整一次波特率，以使电机起停得尽量平滑。

四、软件研究与实现

在系统硬件环节构建完成后，先后逐步完成了单轴直线运动控制、两轴平面运动控制、三轴空间运动控制系统的软件研究与开发。

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珠江钢铁具有中国第一条CSP连铸连轧生产线，同时也是华南唯一一家专业从事高强度、高性能热轧钢板研发、生产、销售的企业。投产九年来，珠江钢铁高度重视以企业为主题的各类创新工作，依托企业内外的国家级技术中心、科研院所和内部超过55％的大专学历员工以及关系密切的用户，并通过“产学研”、“引进、消化、吸收、再创新”、“两栖人才”等模式，先后共承担或参与国家“863”计划项目3项、国家级科技攻关计划项目1项、国家火炬计划项目2项、国家重点新产品计划项目2项、省级技术创新项目6项、市级技术创新项目8项、与国内钢铁研究院校签订合作项目20余项，等等。

珠江钢铁目前已与北京科技大学、武汉科技大学、广东工业大学、华南理工大学、江苏大学、重庆大学、钢铁研究总院、洛阳耐火材料研究院等国内知名院所保持了长期的产学研合作关系，并且每年都投入300万元以上的资金用于相应的合作课题。以解决公司靠自身力量难以解决的技术难题。共同研究一些相关领域共同关心的科技问题。公司与北京科技大学、钢铁研究总院、广钢集团CSP研究所共同开发的薄板坯连铸连轧流程Nb、V、Ti微合金化技术，在微合金化机理研究方面取得了重大突破，部分成果达到国际领先水平。“薄板坯连铸连轧微合金化技术及其应用研究”获2006年冶金科学技术进步一等奖、“薄板坯连铸连轧微合金化技术研究及低成本高性能微合金钢的开发”获2007年国家科技进步二等奖、“Ti微合金化高强及超高强耐候钢强化机理、控制技术及引用”获教育部科技进步一等奖。

近两年来，珠江钢铁不仅通过产学研合作获得了国家科技进步奖1项、省部级奖励5项、获得经济效益逾2亿元：同时在产学研合作的基础上，继续加强原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新，提升了自主创新能力。建立了以产学研带动人才培养的新模式。

产学研带动下的人才培养模式

珠江钢铁自身拥有一批高素质的员工队伍，自成立以来珠江钢铁秉承“创造价值。成就你我”的价值理念，把人才视作企业生存和发展的基础和动力。在以产学研为重要载体的依托下，铸就了独特的人才培养模式，打造了一支精诚团结、求真务实、勇于创新的技术管理团队。形成了珠江钢铁的核心竞争力之一。

推行促进创新团队快速成长的员工成长计划

员工成长计划又被公司称之为“阳光通道”计划，是公司为致力于管理、技术、操作创新并取得创新成果的员工专门开辟的一条成长“阳光通道”，以引导创新人才不断通过技术创新来实现自身的价值和成长。此项计划以及之后提到的创新激励计划作为公司“价值创造”战略的有机组成部分，本身就是珠江钢铁与中山大学共同合作的成果。

“阳光通道”员工成长计划作为员工成长的具体执行方案，以“搭高梯子、建宽舞台、引入竞争、奖励卓越，储备、稳定、开发公司需要的战略性人力资源”为基本宗旨，把“以价值创造为核心，以能力提升为基础，以公平竞争为手段，以员工成长为目的”作为其基本原则。“阳光通道”计划具有较宽的员工覆盖面，依据员工的岗位工作业绩、创新业绩和个人能力的大小。设立了操作、管理和技术三个系列。分别设有勇士、明星、银星、金星和首席五个职务。公司成立了专门的人才评价委员会负责“阳光通道”职务的评定工作。每两年举行一次评定会。

这一计划结合公司的薪酬计划，获得相应职务的员工可以利用薪酬计划设计的宽带薪酬跑道实现工资的跨越式增长，达到首席级别的员工其待遇可以超越公司的中层管理人员，向高层管理人员靠齐。这一计划结合了职业生涯设计的思想，为员工在管理、技术等岗位实现成长提供了制度平台，有效地避免了“官本位”思想的滋生，能够最大限度地激励员工根据自身兴趣和特长选择最能创造价值的岗位。

新的员工成长通道方案于2005年颁布并于2006年开展了第一届计划的评聘工作，共有40名优秀员工受聘珠江钢铁第一届“阳光通道”计划专业职务，受到了广大员工的好评，员工满意度和参与各个项目研发的积极性较之前有大幅度提高，员工的创新意识大幅增强，业绩得到持续提升。第一届计划执行以来，各受聘员工奋发图强，进取创新。共进行师带徒39人次。开展培训工作60人次，47篇，工作建议60条，技术创新46项。

推行激发创新活力的创新激励计划

创新激励计划是公司为在生产、技术、管理等各方面进行的能够给公司带来效益的创新活动搭建的创新平台和给予的奖励政策，其设立“鼎新”、“博才”、“维思”、“锐智”和“奇才”五项奖项。分别奖励公司每年度不同层次组织和个人自主研发或与各大高校、科研院所进行合作的技术和管理创新项目。创新激励计划在调动员工积极性和创造性、推动企业管理与科技体系化和规范化上具有重大的意义，同时能极大地培养员工的创新精神和研发实力，对于培养公司需要的合格人才做出不可忽视的贡献。

公司每年定期举行的“两栖人才”项目成果会、科技与管理论坛和“五小-金点子”成果会是创新激励计划的重要载体。

“两栖人才计划”是以培养生产与维修、生产与科研相结合的复合型人才为目的的一项员工成长制度。其运作方式是：员工在完成本岗位工作之余，围绕公司的生产、技术和管理三个方面由公司出课题或者自己找课题，组建课题组，并通过与各大高校、科研院所通力合作进行研究，公司提供课题经费。最终实现公司通过将其研究成果运用于生产经营实践提升竞争力、获取经济效益，员工通过对课题的研究提高技术水平和管理能力、得到全面发展。该项目自实行以来实施项目超过200项，并获广东省企业管理现代化优秀成果二等奖。

科技管理论坛和“五小一金点子”项目是员工针对当前公司生产经营的现状，通过各种渠道进行管理、技术、工艺、设备等相关问题调查和研究。并撰写论文进行评选的一项重要的智慧施展平台。

这些论文中的举措致力于在资源获取能力、资金安全运行和实现经营目标三大环节为公司求得突破，并在高成本运行中寻求公司整体发展的新道路和新对策。通过此举。吸引了公司最广泛的员工积极投身于岗位创新、技术创新等创新活动中去。成为了公司开展更高层次技术创新项目的基础。两个项目至今

已开展了7届，提交了论文数百篇，实施项目逾百项。在创造巨大经济效益的同时培养了大批创新型企业人才。

通过上述人才机制的建立，根据公司计划财务部评估，近两年的成果直接创造经济效益超过5000万元，同时深化了产学研模式在公司中的运作，促进了公司和各大院所各项科研成果的快速生成。又使得公司一大批创新型人才队伍在良好的土壤中不断壮大成长。获得了成果和人才的“双丰收”。目前，珠江钢铁员工总数659人，大专以上学历363人。比例高达55％。其中，博士9人，硕士30人，广州市优秀专家4人。享受国务院津贴专家4人。中国冶金青年科技奖获得者2人，广钢集团优秀专家4人。

对产学研带动人才培养的一些思考

在产学研的带动下，珠江钢铁通过“阳光通道”计划、“两栖人才”计划、科技管理论坛等有效形式，激发了员工科研创新的潜力。为发现人才和培养人才提供了充分的土壤。在取得上述成绩的同时，珠江钢铁也不忘对此进行思考，总结一些重要的经验和教训。

以人才培养为基础

以产学研带动人才培养，不仅仅是对高校人才培养的一项改革。同时也是企业培养应用型合格人才的一项重要渠道。产学研合作的人才培养模式虽然已经强调多年，但现实状况却是不尽人意。为数不少地停留在口头上与书面上，对于高校培养高素质学生以及企业培养合格人才都是未达其效。珠江钢铁在执行产学研政策以来，一方面创新管理和技术，一方面把培养人才当作重中之重。如此才能保证产学研合作模式长盛不衰。而且，珠江钢铁产学研带动下的人才培养模式，不光包含一批科技创新型人才的领军人物，同时也在塑造管理和操作岗位上的卓越人才。

以创造效益为目标

产学研合作带动人才培养。在培养了人才的基础上必须以创造经济和社会效益为目标，这符合珠江钢铁“创造价值、成就你我”的理念，更是整个产学研模式本身的最终目标。我国的高校、科研院所集聚了大量的科技资源，但是，科技成果转化率偏低，科技创新与市场需求未能有效对接；而企业的自主创新能力不强。国内拥有自主知识产权核心技术的企业仅为万分之三。珠江钢铁自创新型企业试点工作以来，虽然取得了骄人成绩，但精力毕竟有限，未能创造更大的经济和社会效益。产学研三方必须精诚团结、通力合作。进行市场化创新。及时转化科研成果，创造经济和社会效益，打开中国经济发展的瓶颈之一，并在此过程中识人育才。

以谋求共赢为导向

对于在产学研合作下的企业、高校和科研院所三方，都应该具备足够的积极性，把谋求三方的共赢作为其导向。一方面，企业通过与高校和科研院所的合作。充分利用其科研、教育、人才等优势，解决企业科研和生产中的技术问题，凝聚和培养优秀人才，不断提高企业核心竞争力和经济效益：另一方面。高校和科研院所通过与企业的合作，建设科技创新基地和人才培养基地，联合开展技术攻关，加速科技成果转化和产业化，促进学科建设和人才培养，使自身在服务中发展，在贡献中提高。有了三方合作的平台，实施真正的产学研合作体系，确立长远合作机制，形成良性循环，实现出人才、出成果、出效益的目标，方能将产学研带动下的人才培养落到实处。

建立合理的激励和约束机制