20世纪初，自动化技术才开始出现并迅速的应用到生产的各个方面。近年以来，各项事业得到了很好的发展，与此同时，在这种背景下，机械制造与自动化技术也进入了新的阶段。我国机械制造业的发展开始的较晚，自主创新能力也较差，更多的是依赖外国的技术，发展情况较差。目前世界上大多数发达国家采用计算机进行管理，在机械制造与自动化技术的设计方面，也都采用计算机来设计，更有先进的国家采用了3D技术，在制造工艺方面很多国家已经采用“高精尖”技术。在设计技术上，依然采用传统的设计方法，对于高精尖工艺的采用率比较低，尚未实现智能化。但是，自从机械制造与自动化技术在我国使用之后，更多的劳动力被解放出来，生产速度也大为提高。在当今社会，仍然发挥着重要的作用。
2机械制造与自动化中数控技术的应用
数控技术在机械制造与自动化上应用广泛，本文主要从航空业，机床设备，工业生产领域论述数控技术的应用。
2.1航空业的应用
随着经济的发展，飞机对于普通大众来说不再是奢侈的出行工具，航空业发展进入了一个新的阶段，和发达国家相比，我国的航空业仍然存在着不小的差距，但是这种差距在逐渐的缩小。航空业是高新技术产业，在航空业中，数控技术的应用大大的提高了航空零件生产的效率，促进了航空业的发展。
2.2机床设备中的应用
数控技术是机床设备生产中的重要组成部分，在机床设备生产中扮演着重要的角色。数控技术以其独特的优越性，在一些精密零件的生产中被广泛的应用。数控技术的应用能够提高机床设备零件加工的精度和机床设备行业整体的水平。在这种情况下，出现了数控机床设备，将最初由人工的操作变成由数控操作，在运行的时候工作人员只需把各种指令参数输入到设备里，数控就能够正常工作运行，相比人工而言，数控技术生产出来的零件质量和速度明显高于人工。数控技术的应用，很大程度的提高了机床设备的的质量和速度。
2.3工业生产领域的应用
有些工业的工作环境较差，危险性较高。数控技术的应用，有效的改善了这些情况，切实的保护好工人的人身安全。在工业生产领域中，比如煤矿开采工业，在过去煤矿生产具有很高的危险性，许多煤矿工人在工作时，要冒着巨大的生命危险，随着科技的进步，在采用数控技术之后，这种情况大为改善，数控技术的使用，将一些危险系数较高的工作交给数控设备有很多工作风险度较高，数控设备只需要按照所输入的指令进行工作即可。一旦在运行过程中发生故障，工作人员也能够及时的进行排除，降低的工人工作的危险性，数量以及生产成本。
3机械制造与自动化技术的发展趋势
机械制造与自动化技术成产的产品种类较多，研究标准统一的机械化各种接口是极其复杂的，使用起来比较麻烦，必须要根据不同的型号的接口及时的进行更换。为此，很有必要生产统一标准的接口。目前，有些机械制造零件体积较大，虽然能够正常的进行各项工作，但是搬运起来极不方便，因此研究微型的机械极其重要。过去，在机械制造与自动化发展上，大量的资源被浪费，人们很长一段时间没有意识到这个问题的严重性。资源是固定的同时还会造成环境的污染，大量资源的浪费必然导致资源的紧缺。如今，人们意识到环境和资源的重要性，因此，机械制造在今后的发展过程中，应该不断的提高自身的技术，最大限度的利用现有的资源，除此之外，还要对一些环节进行改进，从而减少对环境的污染，做到清洁生产，对于废弃的资源，也要充分的回收利用，从而真正的做到在生产过程中的最大绿色经济效益。目前，在机械制造与自动化技术上，还需要一定的人力，但是，我们一定要坚信，时代是前进的，在不远的将来，机械制造与自动化技术能够真正的实现自主操作，在机械制造中，发挥重要作用。
4结语
与传统的自动化技术相比，智能控制无模型运转，提高了电气系统的管控效率。同时，智能技术的精度更高，减少了设计中的不可预测问题。因而设计对象模型阶段中便会存在不能估量或是预测的问题。人工智能技术实现了系统的实时调节，利用鲁棒性变化和响应时间提高其工作能力，实现自动化过程。智能技术已经成为现代企业管控的必然趋势，与传统的管控装置相比具有先进性，满足电气自动化工程建设的需求。针对不常见的数据，传统的自动化控制技术无法完成评估工作，但智能技术的出现解决了这一问题，实现了对系统录入信息的有效很快速处理。针对不同的对象，智能技术可显示不同的管控效果，使管控的效果具有针对性。但在目前的智能技术发展程度下，多种控制对象问题无法解决。因此，应从技术方面对智能技术进一步剖析和研究，促进该技术的完善，才能对我国工业以及相关行业的发展起到积极作用。
二、人工智能技术应用
基于电气自动化的复杂性，其操作过程应精细且注重细节。一旦操作失误，将导致系统故障甚至造成安全事故。因此，人工智能技术应用的核心技术在于程序化问题，将复杂化的程序通过智能手段转化为简便化。通过系统日常资料的分析，对设备故障采取积极的应对措施。在具体应用过程中，人工智能技术主要表现为以下几个方面。
(一)智能化设计分析
人工智能技术关系到电力工程以及电路的设计。在传统的设计模式下，工作人员的工作量大，需要大量的试验验证，并且对不合理部分进行改进。因此常出现考虑不周全的问题，处理问题的效率较低，对于难度较大的问题，传统的处理方案无法解决。这使得智能化设计成为必然。现阶段，电力企业逐步实现了智能化设计，全面考察了问题的难度，提高了处理问题的能力和效率。但同时，智能设计对于操作人员提出了更高的要求，要求其掌握专业知识和智能系统操作技巧，并且操作人员还应具有与时俱进的精神，对智能系统进行适当的改良设计。利用人工智能设计，可有效提高数据分析的准确性，将复杂问题简单化。
(二)PLC技术应用
随着电力企业规模的扩大，电力生产对于技术具有更高的要求，基于此的PLC技术成为企业生产和建设的重要目标。PLC技术是一种常见的人工智能技术，目前主要应用于工业、电力企业，具有良好的效果。其是在继电控制装置基础上发展起来的智能技术，该系统的主要作用在于优化了系统工艺流程，从而根据企业需求对运营现状进行调整，确保其运营的协调性。PLC技术以自动控制系统为主，手动控制技术为辅。对于提高电力系统生产实践具有重要作用。在电力生产中，PLC人工智能化技术的使用还实现了自动化目标切换，继电器逐渐代替了实物元件，不但提高而来管控效率，还确保了系统的运行安全。
(三)智能诊断和CAD技术应用
智能诊断系统的出现是电气运行复杂化的结果。该诊断系统要求操作人员具有较多的实践经验，改善了传统模式的手工设计方案，充分体现了信息时代的优势。科技的发展也使得CAD技术逐渐实现了智能化，缩短了产品设计实践。智能化技术优化了CAD技术，对产品设计质量的提高具有积极作用。目前，在电力系统中，遗传算法是人工智能技术的重要表现之一，通过科学的计算方法，提高了数据统计和计算的精确度。基于遗传算法的重要作用，应得到企业的重视。在电力系统运行过程中，如何区分故障和征兆是一个难题，智能化技术通过专家系统和神经网络系统可快速有效的分析出系统故障和安全隐患，并提供一定的解决办法，确保了电力系统的运行问题。
(四)神经网络技术应用
神经网络系统是智能技术的重要体现之一，其作用在于分析和处理系统故障。可对系统故障进行准确定位，并且减少了定位时间。同时，还可完成对非初始速度及负载转矩的有效管控。神经系统设计具有多样性，具有反向学习功能。利用神经网络系统的两个子系统，可实现对机电参数转子速度和电子流的评判和管控。目前，智能神经网络系统主要应用于分析模式和信号处理上。由于其包含非线性函数估算装置，因此对于电气自动化控制具有积极作用。其主要优势在于无需对控制对象建立数学模型，因此工作效率高，噪音小。
三、总结
论文摘要:集群通信从模拟升级到数字、数字集群产业的国产化等问题已经成为业界的热门话题。无线集群通信领域的市场需求在不断发生变化，用户希望享受到更加融合的集群通信业务和更丰富的集群服务。文章主要简单的介绍了数字集群移动通信的网络运行体制。
引言
集群通信系统在中国的发展走过了二十多年，从市场应用的角度看，二十多年足足是一个新的技术起步，成熟，甚至被取代的周期。近几年来针对集群通信方面进行多个专题的讨论，从模拟到数字，从共用专网到专用专网，从体制标准到技术创新，从企业研发到市场应用，从社会需求到应急联动通信等，本论文拟对于数字集群移动通信网络体制进行一些粗浅的探讨。
一、集群通信网络的概念
集群通信系统是共享资源、分担费用、向用户提供优良服务的多用途、高效能而又廉价的先进无线调度指挥系统。对于指挥调度功能要求较高的企、事业、工矿、油田、农场、公安、武警以及军队等部门都十分适用，集群通信采用单工或半双工方式，要求接续时间小于500毫秒，具有调度级别控制等。同时对于集群通信还提出了传输集群、准传输集群和信息集群的定义。
随着集群通信的发展和用户的需求，集群通信也从原来的模拟集群向数字集群过渡。但这种过度并不是简单的将原来的模拟话音转换为数字话音和提供数据传输功能就可以称为数字集群了。其实，综观国际上提出的数字集群来看，数字集群的标准都是围绕着用户的需求而发展起来和提出的。
二、数字集群移动通信网络的运行
数字集群通信是继手机、小灵通之后的第三大战场，正在成为电信领域开发的新重点，运营商、设备商正在展开一场新的角逐。在设计中针对了专业无线用户的需求，特别适合在政府和商业领域的专网使用。
2.1数字集群通信的标准
TETRA(陆地集群无线电)系统在指挥调度方面应用的比较多，可完成话音、电路数据、短数据消息、分组数据业务的通信及以上业务的直通模式，并可支持多种附加业务。在大区制条件下最大覆盖半径56公里。TETRA扩容可以逐步增加模块化，适用于小、中、大型调度系统;设计组网灵活，既适应于专用调度网，也适应于共用调度网。TETRA话音编码方式采用代数结构码本激励线性预测编码，具有良好的话音质量，即使在强背景噪声干扰下也可听清，话音质量并不像调频系统那样随场强减弱而降低。大量实验证明，TETRA系统的话音质量比GSM系统好。因此，大量应用于应急、调度、指挥等专网应用系统。
iDEN(集成数字增强型网络)系统是基于TDMA多址方式的调度通信/蜂窝双工电话组合系统。它在传统大区制调度通信基础上，大量吸收数字蜂窝通信系统的优点，如采用双模手机方式，增强了电话互联功能;采用小区复用蜂窝结构，提高了网络覆盖能力。选用这种编码是先进的，但技术公开性不好，价格较贵。但通话质量和保密性都较好。
2.2数字集群系统设备安全
设备是网络的基础，设备的安全是保障网络安全的基础，只有保证网络的物理可靠性，才能保证网络功能、信息的安全性，因此基础设备的可靠性至关重要。
对于交换机，硬件上应实现关键部件的热备份。软件上，关键的用户数据、配置数据应当及时、定期进行备份。对于基站系统要考虑其抗外界干扰的能力，如射频干扰、雷击、抗震性能等。基站系统的备用电源应根据基站覆盖区的重要程度适当配备，以应变突发事件。系统主备用倒换能力是系统可靠性的一个重要指标，如倒换时间、倒换过程对正在进行的业务的影响等。完善的监控告警机制可大大提高网络的可靠性，如系统部件可自我诊断和修复、系统可隔离故障模块、及时产生告警信息。此外，调度台、终端存储了用户的重要信息，这些设备由用户控制，应由专人维护，以保证相关用户信息不被外界窃取。数字集群通信系统是一种特殊的专用通信系统，在应对突发事件时，对社会稳定和人民生命财产的安全起着及其重要的作用，因此数字集群通信系统的安全要求要大大高于公众移动通信系统，所以数字集群通信系统运营者必须从各方面考虑如何增强系统的抗灾变能力，如何使系统更安全可靠的传递信息。只有全面的重视数字集群通信系统的安全问题，才能使数字集群系统发挥其应有的作用。
三、未来数字集群通信技术发展方向
3.1高安全性
数字集群在基站与手机之间，信息完全依靠无线电波的传输，很容易被人们从空中拦截，在通话状态、待机状态都会泄密，即使关闭电台，利用现代高科技，仍可遥控打开，继续窃听，从中截取、破坏、调换、假冒和盗用通信信息。
3.2高抗毁性
专业移动通信在使用过程可能遇到恶意破坏的人为因素或雨雪灾害的自然因素等影响，导致网络不能正常工作，因此，未来PPDT系统要求可靠、准确地提供业务，具有高的抗毁性和可用性。通常情况下，系统以集群方式工作;在遭遇危害的极端情况下，系统以故障弱化方式或直通方式工作，保证系统能满足基本的集群业务需求。
3.3高环境适应性
专业移动通信由于它是用于全球的表层和空间，会遇到各种恶劣的气候、地形和环境;因此，要求通信装备必须能抗拒酷暑、严寒、狂风、暴雨等恶劣气候条件;必须适应山岳、丛林、沙漠、河海、高空等三维空间的不同地形环境条件;既可车载船装，又能背负手持，要经得起各种移动体的安装机械条件;在嘈杂的噪声环境，要具有背景噪声滤除功能，使通话对方听不见噪声干扰，话音清晰;在高速行驶时，通信不能中断，质量不能下降，可支持500km/h的高速运行。
四、结论
集群共网毕竟具有它自身的缺陷，那就是这些共网往往是调度功能要相对弱一些，即使是利用与专网相同的系统来组建的共网，也同样会相对使得调度功能减弱。那些在公网基础上发展起来的调度系统由于是在原来的系统协议和结构上增加了调度功能，由于原来的体制、协议和系统结构是以公网的电话业务为主而建立的，要想完全能够符合专业用户对专网的需求，应该讲目前还是达不到的。
参考文献:
[1]郑祖辉.数字集群通信漫谈[J].电子世界，2003，(12).
在一些定位精度或动态响应要求比较高的机电一体化产品中，交流伺服系统的应用越来越广泛，其中数字式交流伺服系统更符合数字化控制模式的潮流，而且调试、使用十分简单，因而被受青睐。这种伺服系统的驱动器采用了先进的数字信号处理器（DigitalSignalProcessor,DSP），可以对电机轴后端部的光电编码器进行位置采样，在驱动器和电机之间构成位置和速度的闭环控制系统，并充分发挥DSP的高速运算能力，自动完成整个伺服系统的增益调节，甚至可以跟踪负载变化，实时调节系统增益；有的驱动器还具有快速傅立叶变换（FFT）的功能，测算出设备的机械共振点，并通过陷波滤波方式消除机械共振。
一般情况下，这种数字式交流伺服系统大多工作在半闭环的控制方式，即伺服电机上的编码器反馈既作速度环，也作位置环。这种控制方式对于传动链上的间隙及误差不能克服或补偿。为了获得更高的控制精度，应在最终的运动部分安装高精度的检测元件（如：光栅尺、光电编码器等），即实现全闭环控制。比较传统的全闭环控制方法是：伺服系统只接受速度指令，完成速度环的控制，位置环的控制由上位控制器来完成（大多数全闭环的机床数控系统就是这样）。这样大大增加了上位控制器的难度，也限制了伺服系统的推广。目前，国外已出现了一种更完善、可以实现更高精度的全闭环数字式伺服系统，使得高精度自动化设备的实现更为容易。其控制原理如图1所示。
该系统克服了上述半闭环控制系统的缺陷，伺服驱动器可以直接采样装在最后一级机械运动部件上的位置反馈元件(如光栅尺、磁栅尺、旋转编码器等)，作为位置环，而电机上的编码器反馈此时仅作为速度环。这样伺服系统就可以消除机械传动上存在的间隙（如齿轮间隙、丝杠间隙等），补偿机械传动件的制造误差（如丝杠螺距误差等），实现真正的全闭环位置控制功能，获得较高的定位精度。而且这种全闭环控制均由伺服驱动器来完成，无需增加上位控制器的负担，因而越来越多的行业在其自动化设备的改造和研制中，开始采用这种伺服系统。
2直线电机驱动技术
直线电机在机床进给伺服系统中的应用，近几年来已在世界机床行业得到重视，并在西欧工业发达地区掀起"直线电机热"。
在机床进给系统中，采用直线电动机直接驱动与原旋转电机传动的最大区别是取消了从电机到工作台（拖板）之间的机械传动环节，把机床进给传动链的长度缩短为零，因而这种传动方式又被称为"零传动"。正是由于这种"零传动"方式，带来了原旋转电机驱动方式无法达到的性能指标和优点。
1.高速响应由于系统中直接取消了一些响应时间常数较大的机械传动件（如丝杠等），使整个闭环控制系统动态响应性能大大提高，反应异常灵敏快捷。
2.精度直线驱动系统取消了由于丝杠等机械机构产生的传动间隙和误差，减少了插补运动时因传动系统滞后带来的跟踪误差。通过直线位置检测反馈控制，即可大大提高机床的定位精度。
3.动刚度高由于"直接驱动"，避免了启动、变速和换向时因中间传动环节的弹性变形、摩擦磨损和反向间隙造成的运动滞后现象，同时也提高了其传动刚度。
4.速度快、加减速过程短由于直线电动机最早主要用于磁悬浮列车（时速可达500Km/h），所以用在机床进给驱动中，要满足其超高速切削的最大进个速度（要求达60～100M/min或更高）当然是没有问题的。也由于上述"零传动"的高速响应性，使其加减速过程大大缩短。以实现起动时瞬间达到高速，高速运行时又能瞬间准停。可获得较高的加速度，一般可达2～10g（g=9.8m/s2），而滚珠丝杠传动的最大加速度一般只有0.1～0.5g。
5.行程长度不受限制在导轨上通过串联直线电机，就可以无限延长其行程长度。
6.运动动安静、噪音低由于取消了传动丝杠等部件的机械摩擦，且导轨又可采用滚动导轨或磁垫悬浮导轨（无机械接触），其运动时噪音将大大降低。
7.效率高由于无中间传动环节，消除了机械摩擦时的能量损耗，传动效率大大提高。
直线传动电机的发展也越来越快，在运动控制行业中倍受重视。在国外工业运动控制相对发达的国家已开始推广使用相应的产品，其中美国科尔摩根公司（Kollmorgen）的PLATINNMDDL系列直线电机和SERVOSTARCD系列数字伺服放大器构成一种典型的直线永磁伺服系统，它能提供很高的动态响应速度和加速度、极高的刚度、较高的定位精度和平滑的无差运动；德国西门子公司、日本三井精机公司、台湾上银科技公司等也开始在其产品中应用直线电机。
3可编程计算机控制器技术
自20世纪60年代末美国第一台可编程序控制器（ProgrammingLogicalController，PLC）问世以来，PLC控制技术已走过了30年的发展历程，尤其是随着近代计算机技术和微电子技术的发展，它已在软硬件技术方面远远走出了当初的"顺序控制"的雏形阶段。可编程计算机控制器（PCC）就是代表这一发展趋势的新一代可编程控制器。
与传统的PLC相比较，PCC最大的特点在于它类似于大型计算机的分时多任务操作系统和多样化的应用软件的设计。传统的PLC大多采用单任务的时钟扫描或监控程序来处理程序本身的逻辑运算指令和外部的I/O通道的状态采集与刷新。这样处理方式直接导致了PLC的"控制速度"依赖于应用程序的大小，这一结果无疑是同I/O通道中高实时性的控制要求相违背的。PCC的系统软件完美地解决了这一问题，它采用分时多任务机制构筑其应用软件的运行平台，这样应用程序的运行周期则与程序长短无关，而是由操作系统的循环周期决定。由此，它将应用程序的扫描周期同外部的控制周期区别开来，满足了实时控制的要求。当然，这种控制周期可以在CPU运算能力允许的前提下，按照用户的实际要求，任意修改。
基于这样的操作系统，PCC的应用程序由多任务模块构成，给工程项目应用软件的开发带来很大的便利。因为这样可以方便地按照控制项目中各部分不同的功能要求，如运动控制、数据采集、报警、PID调节运算、通信控制等，分别编制出控制程序模块（任务），这些模块既独立运行，数据间又保持一定的相互关联，这些模块经过分步骤的独立编制和调试之后，可一同下载至PCC的CPU中，在多任务操作系统的调度管理下并行运行，共同实现项目的控制要求。
PCC在工业控制中强大的功能优势，体现了可编程控制器与工业控制计算机及DCS（分布式工业控制系统）技术互相融合的发展潮流，虽然这还是一项较为年轻的技术，但在其越来越多的应用领域中，它正日益显示出不可低估的发展潜力。
4运动控制卡
运动控制卡是一种基于工业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：（1）为了满足新型数控系统的标准化、柔性、开放性等要求；（2）在各种工业设备（如包装机械、印刷机械等）、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；（3）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DOS或Windows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。
这种运动控制模式在国外自动化设备的控制系统中比较流行，运动控制卡也形成了一个独立的专门行业，具有代表性的产品有美国的PMAC、PARKER等运动控制卡。在国内相应的产品也已出现，如成都步进机电有限公司的DMC300系列卡已成功地应用于数控打孔机、汽车部件性能试验台等多种自动化设备上。
5结束语
计算机技术和微电子技术的快速发展，推动着工业运动控制技术不断进步，出现了诸如全闭环交流伺服驱动系统、直线电机驱动技术、可编程计算机控制器、运动控制卡等许多先进的实用技术，为开发和制造工业自动化设备提供了高效率的手段。这也必将促使我国的机电一体化技术水平不断提高。
关键词：伺服驱动技术，直线电机，可编程计算机控制器，运动控制
1引言
信息时代的高新技术流向传统产业，引起后者的深刻变革。作为传统产业之一的机械工业，在这场新技术革命冲击下，产品结构和生产系统结构都发生了质的跃变，微电子技术、微计算机技术的高速发展使信息、智能与机械装置和动力设备相结合，促使机械工业开始了一场大规模的机电一体化技术革命。
随着计算机技术、电子电力技术和传感器技术的发展，各先进国家的机电一体化产品层出不穷。机床、汽车、仪表、家用电器、轻工机械、纺织机械、包装机械、印刷机械、冶金机械、化工机械以及工业机器人、智能机器人等许多门类产品每年都有新的进展。机电一体化技术已越来越受到各方面的关注，它在改善人民生活、提高工作效率、节约能源、降低材料消耗、增强企业竞争力等方面起着极大的作用。
在机电一体化技术迅速发展的同时，运动控制技术作为其关键组成部分，也得到前所未有的大发展，国内外各个厂家相继推出运动控制的新技术、新产品。本文主要介绍了全闭环交流伺服驱动技术（FullClosedACServo）、直线电机驱动技术（LinearMotorDriving）、可编程序计算机控制器（ProgrammableComputerController，PCC）和运动控制卡（MotionControllingBoard）等几项具有代表性的新技术。
2全闭环交流伺服驱动技术
在一些定位精度或动态响应要求比较高的机电一体化产品中，交流伺服系统的应用越来越广泛，其中数字式交流伺服系统更符合数字化控制模式的潮流，而且调试、使用十分简单，因而被受青睐。这种伺服系统的驱动器采用了先进的数字信号处理器（DigitalSignalProcessor,DSP），可以对电机轴后端部的光电编码器进行位置采样，在驱动器和电机之间构成位置和速度的闭环控制系统，并充分发挥DSP的高速运算能力，自动完成整个伺服系统的增益调节，甚至可以跟踪负载变化，实时调节系统增益；有的驱动器还具有快速傅立叶变换（FFT）的功能，测算出设备的机械共振点，并通过陷波滤波方式消除机械共振。
一般情况下，这种数字式交流伺服系统大多工作在半闭环的控制方式，即伺服电机上的编码器反馈既作速度环，也作位置环。这种控制方式对于传动链上的间隙及误差不能克服或补偿。为了获得更高的控制精度，应在最终的运动部分安装高精度的检测元件（如：光栅尺、光电编码器等），即实现全闭环控制。比较传统的全闭环控制方法是：伺服系统只接受速度指令，完成速度环的控制，位置环的控制由上位控制器来完成（大多数全闭环的机床数控系统就是这样）。这样大大增加了上位控制器的难度，也限制了伺服系统的推广。目前，国外已出现了一种更完善、可以实现更高精度的全闭环数字式伺服系统，使得高精度自动化设备的实现更为容易。其控制原理如图1所示。
该系统克服了上述半闭环控制系统的缺陷，伺服驱动器可以直接采样装在最后一级机械运动部件上的位置反馈元件(如光栅尺、磁栅尺、旋转编码器等)，作为位置环，而电机上的编码器反馈此时仅作为速度环。这样伺服系统就可以消除机械传动上存在的间隙（如齿轮间隙、丝杠间隙等），补偿机械传动件的制造误差（如丝杠螺距误差等），实现真正的全闭环位置控制功能，获得较高的定位精度。而且这种全闭环控制均由伺服驱动器来完成，无需增加上位控制器的负担，因而越来越多的行业在其自动化设备的改造和研制中，开始采用这种伺服系统。
3直线电机驱动技术
直线电机在机床进给伺服系统中的应用，近几年来已在世界机床行业得到重视，并在西欧工业发达地区掀起"直线电机热"。
在机床进给系统中，采用直线电动机直接驱动与原旋转电机传动的最大区别是取消了从电机到工作台（拖板）之间的机械传动环节，把机床进给传动链的长度缩短为零，因而这种传动方式又被称为"零传动"。正是由于这种"零传动"方式，带来了原旋转电机驱动方式无法达到的性能指标和优点。
1.高速响应由于系统中直接取消了一些响应时间常数较大的机械传动件（如丝杠等），使整个闭环控制系统动态响应性能大大提高，反应异常灵敏快捷。
2.精度直线驱动系统取消了由于丝杠等机械机构产生的传动间隙和误差，减少了插补运动时因传动系统滞后带来的跟踪误差。通过直线位置检测反馈控制，即可大大提高机床的定位精度。
3.动刚度高由于"直接驱动"，避免了启动、变速和换向时因中间传动环节的弹性变形、摩擦磨损和反向间隙造成的运动滞后现象，同时也提高了其传动刚度。
4.速度快、加减速过程短由于直线电动机最早主要用于磁悬浮列车（时速可达500Km/h），所以用在机床进给驱动中，要满足其超高速切削的最大进个速度（要求达60～100M/min或更高）当然是没有问题的。也由于上述"零传动"的高速响应性，使其加减速过程大大缩短。以实现起动时瞬间达到高速，高速运行时又能瞬间准停。可获得较高的加速度，一般可达2～10g（g=9.8m/s2），而滚珠丝杠传动的最大加速度一般只有0.1～0.5g。
5.行程长度不受限制在导轨上通过串联直线电机，就可以无限延长其行程长度。
6.运动动安静、噪音低由于取消了传动丝杠等部件的机械摩擦，且导轨又可采用滚动导轨或磁垫悬浮导轨（无机械接触），其运动时噪音将大大降低。
7.效率高由于无中间传动环节，消除了机械摩擦时的能量损耗，传动效率大大提高。
直线传动电机的发展也越来越快，在运动控制行业中倍受重视。在国外工业运动控制相对发达的国家已开始推广使用相应的产品，其中美国科尔摩根公司（Kollmorgen）的PLATINNMDDL系列直线电机和SERVOSTARCD系列数字伺服放大器构成一种典型的直线永磁伺服系统，它能提供很高的动态响应速度和加速度、极高的刚度、较高的定位精度和平滑的无差运动；德国西门子公司、日本三井精机公司、台湾上银科技公司等也开始在其产品中应用直线电机。
4可编程计算机控制器技术
自20世纪60年代末美国第一台可编程序控制器（ProgrammingLogicalController，PLC）问世以来，PLC控制技术已走过了30年的发展历程，尤其是随着近代计算机技术和微电子技术的发展，它已在软硬件技术方面远远走出了当初的"顺序控制"的雏形阶段。可编程计算机控制器（PCC）就是代表这一发展趋势的新一代可编程控制器。
与传统的PLC相比较，PCC最大的特点在于它类似于大型计算机的分时多任务操作系统和多样化的应用软件的设计。传统的PLC大多采用单任务的时钟扫描或监控程序来处理程序本身的逻辑运算指令和外部的I/O通道的状态采集与刷新。这样处理方式直接导致了PLC的"控制速度"依赖于应用程序的大小，这一结果无疑是同I/O通道中高实时性的控制要求相违背的。PCC的系统软件完美地解决了这一问题，它采用分时多任务机制构筑其应用软件的运行平台，这样应用程序的运行周期则与程序长短无关，而是由操作系统的循环周期决定。由此，它将应用程序的扫描周期同外部的控制周期区别开来，满足了实时控制的要求。当然，这种控制周期可以在CPU运算能力允许的前提下，按照用户的实际要求，任意修改。
基于这样的操作系统，PCC的应用程序由多任务模块构成，给工程项目应用软件的开发带来很大的便利。因为这样可以方便地按照控制项目中各部分不同的功能要求，如运动控制、数据采集、报警、PID调节运算、通信控制等，分别编制出控制程序模块（任务），这些模块既独立运行，数据间又保持一定的相互关联，这些模块经过分步骤的独立编制和调试之后，可一同下载至PCC的CPU中，在多任务操作系统的调度管理下并行运行，共同实现项目的控制要求。
PCC在工业控制中强大的功能优势，体现了可编程控制器与工业控制计算机及DCS（分布式工业控制系统）技术互相融合的发展潮流，虽然这还是一项较为年轻的技术，但在其越来越多的应用领域中，它正日益显示出不可低估的发展潜力。
5运动控制卡
运动控制卡是一种基于工业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：（1）为了满足新型数控系统的标准化、柔性、开放性等要求；（2）在各种工业设备（如包装机械、印刷机械等）、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；（3）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DOS或Windows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。
这种运动控制模式在国外自动化设备的控制系统中比较流行，运动控制卡也形成了一个独立的专门行业，具有代表性的产品有美国的PMAC、PARKER等运动控制卡。在国内相应的产品也已出现，如成都步进机电有限公司的DMC300系列卡已成功地应用于数控打孔机、汽车部件性能试验台等多种自动化设备上。
20世纪末诞生的“电脑音乐制作技术”多方面地渗透到传统的音乐教育学及音乐活动中，并且在教学与活动中表现出色。本文主要立足于小学音乐教育，从小学音乐教育中的教学及课外开展的文艺活动（以演出为主）出发，阐述电脑音乐制作技术给其带来“恩惠”。1、音乐教学中的直观性与音响化——文字、画面与音响的结合；2、音乐活动中音乐的质量有保障；3、缩短教师的准备工作的时间，提高教师的工作效率。
关键词 电脑音乐制作技术 小学音乐教学 课外活动
说起“电脑音乐制作”或“MIDI”，在当今社会上，对于从事音乐艺术工作的人来讲，已不是什么陌生的事。自20世纪末“电脑音乐制作技术”诞生以来，电脑音乐制作技术就多方面地渗透到音乐艺术领域中，比如音乐表演艺术中，声乐歌曲的MIDI伴奏，音乐教育中利用软件进行视唱教学……等等，这些方面都有其身影。它的业绩如何？实事求是的说，优点多于缺点。本文阐述就是其在音乐教育方面的业绩——“电脑音乐制作技术”对小学音乐教学及活动的积极影响。
在进入主题前，首先让我简单介绍“电脑音乐”。电脑音乐是指利用多媒体电脑及与音乐相关的软件为工具制作并播放出来的音乐（如：wav文件、mp3文件、midi文件等）。而后，我们就知道“电脑音乐制作技术”是生产“电脑音乐”的一种方法、手段。
电脑音乐制作技术，包容MIDI技术与数字音频技术，这两项是它的核心。在PC电脑没有介入音乐前，MIDI就是音乐制作的代名词。随着数字音频技术的出现与MIDI技术的融合，就形成了电脑音乐制作系统，对于这一系统的操作就是电脑音乐制作技术。本文主要阐述在电脑音乐制作技术诞生之后，它给音乐教育事业（小学音乐教育）带来的恩惠（至于具体的电脑音乐制作技术这里就不再详述了）。
我国的小学音乐教育包括课堂教学与课外活动（主要是文艺活动，特指演出）两个方面。前者是实施音乐教育的主要途径，后者则是前者的延续与拓展。抓好小学音乐的课堂教学和课外活动，是对青少年进行美育教育，促进学生全面发展的一个重要环节。因此在小学音乐教育活动中，课堂教学与课外活动是频繁的，而且内容相当丰富多彩。这无形当中就加大老师的工作量，要求教师要有较强的工作能力。如果此时您是为小学音乐教师，会使用电脑音乐制作技术，应该说工作起来会相对轻松的。为什么这[:请记住我站域名/]么说呢？原因在于电脑音乐制作技术给予我们的工作带来了许多方便。
电脑音乐制作技术与课堂教学
在小学音乐课堂教学中，利用音乐软件（如Cakewalk音序软件）进行视唱教学。我们可以预先把将要学习的视唱曲或节奏练习曲制作在电脑中，上课时利用电脑音乐软件将其用各种乐器的音色播放它，这样既可以节约我们的备课时间，也可以使视唱教学变得稍微活跃些（演奏乐器音色的变化）；另外，利用电脑音乐制作技术进行音乐教学可以大大提高上课效率（与传统音乐教育手段相比，如：课前或上课中抄谱……等）。
在小学音乐课堂教学中，利用音乐软件（如Encore制谱/音序软件）进行音乐知识（乐理）教学，可以使音乐理论与实际音响联系在一起，可使音乐理论知识更为直观，同时增加学生的学习兴趣。比如说，我们讲滑音。传统音乐教学中更多的是用语言进行描述（因为钢琴无法演奏滑音）；如今有了电脑音乐制作技术可不一样了。通过电脑音乐制作技术，预先在电脑中利用软件中Wheel控制器制作出滑音，在上课时将其播放，让学生对滑音这个概念有个从文字到音响的统一认识。
在小学中高年级音乐课堂教学中，利用音序软件对学生在音乐方面的创造性培养更是体现电脑音乐制作技术在小学音乐教学中的优势。除此而外，小学音乐课堂教学中，电脑音乐制作技术还可应用在唱歌教学中的范唱、教材歌曲伴奏的制作；在欣赏教学中进行总谱浏览、简单的曲式分析、认识乐器及其音色特点等等。
电脑音乐制作技术与课外活动
小学音乐教育的另一方面是课外活动，通常我们小学音乐教师所涉及的课外活动大部分是文艺演出。说起文艺演出，音乐教师都不陌生，甚至是好手。但大家都知道演出少不了音乐，什么舞蹈音乐、歌曲联唱伴奏呀……等等。这些都需要去准备。为了避免重复或与别的单位相似，力求创新。这可就有事做了。怎么办？电脑音乐制作技术的应用可以为您排忧解难。
关键词：伺服驱动技术，直线电机，可编程计算机控制器，运动控制
1引言
信息时代的高新技术流向传统产业，引起后者的深刻变革。作为传统产业之一的机械工业，在这场新技术革命冲击下，产品结构和生产系统结构都发生了质的跃变，微电子技术、微计算机技术的高速发展使信息、智能与机械装置和动力设备相结合，促使机械工业开始了一场大规模的机电一体化技术革命。
随着计算机技术、电子电力技术和传感器技术的发展，各先进国家的机电一体化产品层出不穷。机床、汽车、仪表、家用电器、轻工机械、纺织机械、包装机械、印刷机械、冶金机械、化工机械以及工业机器人、智能机器人等许多门类产品每年都有新的进展。机电一体化技术已越来越受到各方面的关注，它在改善人民生活、提高工作效率、节约能源、降低材料消耗、增强企业竞争力等方面起着极大的作用。
在机电一体化技术迅速发展的同时，运动控制技术作为其关键组成部分，也得到前所未有的大发展，国内外各个厂家相继推出运动控制的新技术、新产品。本文主要介绍了全闭环交流伺服驱动技术（FullClosedACServo）、直线电机驱动技术（LinearMotorDriving）、可编程序计算机控制器（ProgrammableComputerController，PCC）和运动控制卡（MotionControllingBoard）等几项具有代表性的新技术。
2全闭环交流伺服驱动技术
在一些定位精度或动态响应要求比较高的机电一体化产品中，交流伺服系统的应用越来越广泛，其中数字式交流伺服系统更符合数字化控制模式的潮流，而且调试、使用十分简单，因而被受青睐。这种伺服系统的驱动器采用了先进的数字信号处理器（DigitalSignalProcessor,DSP），可以对电机轴后端部的光电编码器进行位置采样，在驱动器和电机之间构成位置和速度的闭环控制系统，并充分发挥DSP的高速运算能力，自动完成整个伺服系统的增益调节，甚至可以跟踪负载变化，实时调节系统增益；有的驱动器还具有快速傅立叶变换（FFT）的功能，测算出设备的机械共振点，并通过陷波滤波方式消除机械共振。
一般情况下，这种数字式交流伺服系统大多工作在半闭环的控制方式，即伺服电机上的编码器反馈既作速度环，也作位置环。这种控制方式对于传动链上的间隙及误差不能克服或补偿。为了获得更高的控制精度，应在最终的运动部分安装高精度的检测元件（如：光栅尺、光电编码器等），即实现全闭环控制。比较传统的全闭环控制方法是：伺服系统只接受速度指令，完成速度环的控制，位置环的控制由上位控制器来完成（大多数全闭环的机床数控系统就是这样）。这样大大增加了上位控制器的难度，也限制了伺服系统的推广。目前，国外已出现了一种更完善、可以实现更高精度的全闭环数字式伺服系统，使得高精度自动化设备的实现更为容易。其控制原理如图1所示。
该系统克服了上述半闭环控制系统的缺陷，伺服驱动器可以直接采样装在最后一级机械运动部件上的位置反馈元件(如光栅尺、磁栅尺、旋转编码器等)，作为位置环，而电机上的编码器反馈此时仅作为速度环。这样伺服系统就可以消除机械传动上存在的间隙（如齿轮间隙、丝杠间隙等），补偿机械传动件的制造误差（如丝杠螺距误差等），实现真正的全闭环位置控制功能，获得较高的定位精度。而且这种全闭环控制均由伺服驱动器来完成，无需增加上位控制器的负担，因而越来越多的行业在其自动化设备的改造和研制中，开始采用这种伺服系统。
3直线电机驱动技术
直线电机在机床进给伺服系统中的应用，近几年来已在世界机床行业得到重视，并在西欧工业发达地区掀起"直线电机热"。
在机床进给系统中，采用直线电动机直接驱动与原旋转电机传动的最大区别是取消了从电机到工作台（拖板）之间的机械传动环节，把机床进给传动链的长度缩短为零，因而这种传动方式又被称为"零传动"。正是由于这种"零传动"方式，带来了原旋转电机驱动方式无法达到的性能指标和优点。
1.高速响应由于系统中直接取消了一些响应时间常数较大的机械传动件（如丝杠等），使整个闭环控制系统动态响应性能大大提高，反应异常灵敏快捷。
2.精度直线驱动系统取消了由于丝杠等机械机构产生的传动间隙和误差，减少了插补运动时因传动系统滞后带来的跟踪误差。通过直线位置检测反馈控制，即可大大提高机床的定位精度。
3.动刚度高由于"直接驱动"，避免了启动、变速和换向时因中间传动环节的弹性变形、摩擦磨损和反向间隙造成的运动滞后现象，同时也提高了其传动刚度。
4.速度快、加减速过程短由于直线电动机最早主要用于磁悬浮列车（时速可达500Km/h），所以用在机床进给驱动中，要满足其超高速切削的最大进个速度（要求达60～100M/min或更高）当然是没有问题的。也由于上述"零传动"的高速响应性，使其加减速过程大大缩短。以实现起动时瞬间达到高速，高速运行时又能瞬间准停。可获得较高的加速度，一般可达2～10g（g=9.8m/s2），而滚珠丝杠传动的最大加速度一般只有0.1～0.5g。5.行程长度不受限制在导轨上通过串联直线电机，就可以无限延长其行程长度。
6.运动动安静、噪音低由于取消了传动丝杠等部件的机械摩擦，且导轨又可采用滚动导轨或磁垫悬浮导轨（无机械接触），其运动时噪音将大大降低。
7.效率高由于无中间传动环节，消除了机械摩擦时的能量损耗，传动效率大大提高。
直线传动电机的发展也越来越快，在运动控制行业中倍受重视。在国外工业运动控制相对发达的国家已开始推广使用相应的产品，其中美国科尔摩根公司（Kollmorgen）的PLATINNMDDL系列直线电机和SERVOSTARCD系列数字伺服放大器构成一种典型的直线永磁伺服系统，它能提供很高的动态响应速度和加速度、极高的刚度、较高的定位精度和平滑的无差运动；德国西门子公司、日本三井精机公司、台湾上银科技公司等也开始在其产品中应用直线电机。
4可编程计算机控制器技术
自20世纪60年代末美国第一台可编程序控制器（ProgrammingLogicalController，PLC）问世以来，PLC控制技术已走过了30年的发展历程，尤其是随着近代计算机技术和微电子技术的发展，它已在软硬件技术方面远远走出了当初的"顺序控制"的雏形阶段。可编程计算机控制器（PCC）就是代表这一发展趋势的新一代可编程控制器。
与传统的PLC相比较，PCC最大的特点在于它类似于大型计算机的分时多任务操作系统和多样化的应用软件的设计。传统的PLC大多采用单任务的时钟扫描或监控程序来处理程序本身的逻辑运算指令和外部的I/O通道的状态采集与刷新。这样处理方式直接导致了PLC的"控制速度"依赖于应用程序的大小，这一结果无疑是同I/O通道中高实时性的控制要求相违背的。PCC的系统软件完美地解决了这一问题，它采用分时多任务机制构筑其应用软件的运行平台，这样应用程序的运行周期则与程序长短无关，而是由操作系统的循环周期决定。由此，它将应用程序的扫描周期同外部的控制周期区别开来，满足了实时控制的要求。当然，这种控制周期可以在CPU运算能力允许的前提下，按照用户的实际要求，任意修改。
基于这样的操作系统，PCC的应用程序由多任务模块构成，给工程项目应用软件的开发带来很大的便利。因为这样可以方便地按照控制项目中各部分不同的功能要求，如运动控制、数据采集、报警、PID调节运算、通信控制等，分别编制出控制程序模块（任务），这些模块既独立运行，数据间又保持一定的相互关联，这些模块经过分步骤的独立编制和调试之后，可一同下载至PCC的CPU中，在多任务操作系统的调度管理下并行运行，共同实现项目的控制要求。
PCC在工业控制中强大的功能优势，体现了可编程控制器与工业控制计算机及DCS（分布式工业控制系统）技术互相融合的发展潮流，虽然这还是一项较为年轻的技术，但在其越来越多的应用领域中，它正日益显示出不可低估的发展潜力。
5运动控制卡
运动控制卡是一种基于工业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：（1）为了满足新型数控系统的标准化、柔性、开放性等要求；（2）在各种工业设备（如包装机械、印刷机械等）、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；（3）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DOS或Windows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。
这种运动控制模式在国外自动化设备的控制系统中比较流行，运动控制卡也形成了一个独立的专门行业，具有代表性的产品有美国的PMAC、PARKER等运动控制卡。在国内相应的产品也已出现，如成都步进机电有限公司的DMC300系列卡已成功地应用于数控打孔机、汽车部件性能试验台等多种自动化设备上。
因控制超温的方式不同，目前主要分为高水气比、低水气比、中低水气比变换工艺［3］。其中高水气比变换工艺又分为全高水气比、高水气比分股变换工艺。对于SE－东方炉粉煤气化制甲醇，经计算，变换水气比0．5左右即可满足制甲醇的部分变换需求，其粗合成气自身所带水气是过剩的。因此，试图通过提高粗合成气的水气比来控制变换反应温度的工艺显然非常不经济。目前运行的高浓度CO高水气变换流程存在如下问题：①初期开车由于负荷低，第一变换炉超温到500℃，为降低床层温度，水气比要高于1．6，甚至达到1．8，造成了能量巨大的浪费；②由于湿气空速大，变换反应深度增加，因此单炉催化剂用量多；③催化剂使用寿命短，目前运行的Shell和GSP气化高水气比装置，第一变换炉催化剂使用寿命都不超过1a。对于高浓度CO粗合成气，现有高水气比变换纷纷进行技术改造，降低其水气比，节约能耗。Shell粉煤气化在国内应用较为成熟，与之相配套的变换工艺有全高水气比、全低水气比、低串中水气比工艺［4］。全高水气比工艺为预变换炉前一次性补足水蒸气，如SE－东方炉粉煤气化采用全高水气比变换来控制炉温，需要添加大量的高压蒸汽，由于合成甲醇不需要过高的变换率，这些添加的蒸汽最终并未参与变换反应，并且需要通过换热将其冷凝成水，能耗较高。属于改进型的高水气比分股变换工艺，仍需将一股配加蒸汽至高水气比，虽然达到相对节省蒸汽的目的，但造成蒸汽和热量浪费的同时，仍然增加了后续工段管线设备的投资和冷凝液处理的负担。而全低水气比、低串中水气比工艺则需先降低SE-东方炉粉煤气化粗合成气中的水气比，后续又补充蒸汽或水。显然以上与Shell粉煤气化配套的变换工艺均不适用于SE－东方炉粉煤气化制甲醇。因此，SE－东方炉粉煤气化制甲醇变换工艺技术选择思路为降低其水气比控制变换反应温度，并且在后续变换炉前不补充蒸汽或水。目前有两种与之配套且先进的变换工艺：动力学控制变换工艺和热力学控制变换工艺。以某年产180万吨甲醇装置为例，该装置生产规模日投煤量7500t，生产的粗合成气有效气量为516000m3／h，粗合成气中CO（干基）体积含量70％，水气比0．92，要求变换装置出口变换气中H2／CO为2．26±0．02。因装置规模大，变换设置两系列。以下针对单系列对两种工艺进行比较。
1．1动力学控制变换工艺动力学控制变换工艺流程见图2。粗合成气全量进入1＃低压蒸汽发生器副产低压蒸汽，同时调整水气比至约0．55后，经气气换热器升温进入第一变换炉进行变换反应，出口气体经换热后，进入1＃中压蒸汽发生器副产中压蒸汽，降温后进入第二变换炉继续变换反应，出第二变换炉变换气进入2＃中压蒸汽发生器副产中压蒸汽后，与第一变换炉出口跨线变换气混合，调整出装置工艺气H2／CO，混合工艺气依次进入2＃低压蒸汽发生器、锅炉给水预热器、脱盐水预热器回收热量。动力学控制变换工艺通过适当减少第一变换炉中的催化剂，即控制催化剂装填量的办法，能达到控制床层热点温度从而达到控制反应深度的目的［6］。但是，由于CO浓度和水气比都高，反应的推动力太大，催化剂的装填量只要有少量的变化，就会明显影响床层的热点温度，因此催化剂的用量必须准确，否则会因为反应深度的增加而造成床层“飞温”的不良结果。如果催化剂的装填量固定不变，则在装置开车初期，负荷小或气量波动时，催化剂装填量势必富余，导致粗合成气反应深度加大而超温。运用一种新开发的分层进气变换反应器技术，当生产装置运行负荷低时，气体只经过下层进行变换反应，可以避免因为催化剂装填富余，CO过度反应使床层超温；当生产装置运行正常时，气体可以全部从上段进入或者上段和下段同时进入，以此来满足生产要求。该工艺主要缺点是：变换反应温度控制的影响因素较多，催化剂的装填量、原料气负荷、水气比的波动均影响反应温度，操作控制系统设计较复杂。
1．2热力学控制变换工艺热力学控制变换工艺流程见图3。粗合成气首先分为两路，一路进入1＃低压蒸汽发生器副产低压蒸汽，同时调整水气比至约0．25后，经气气换热器升温进入第一变换炉进行变换反应，出口气体经换热后，进入1＃中压蒸汽发生器副产中压蒸汽，降温后与另一路粗合成气汇合后经脱毒槽进入第二变换炉继续变换反应，出第二变换炉变换气依次进入中压蒸汽过热器、2＃中压蒸汽发生器、2＃低压蒸汽发生器、锅炉给水预热器、脱盐水预热器回收热量。热力学控制变换工艺在粗合成气主路设置非变换旁路跨越第一变换炉，再与另一路经第一变换炉的低含水量变换气混合后进入第二变换炉反应，可稳定调控水气比，且无需补充蒸汽调整水气比，节约能耗效果显著。第一、二变换炉催化剂装填量均为足量，都按照接近反应平衡控制变换深度进行设计，结合粗合成气旁路、主路流量比值控制及第一变换炉之前设置蒸汽发生器，运行负荷变化时不需要调整；且由于反应平衡控制的特点，在不同运行负荷下第一变换炉发生甲烷化反应的风险很小。该流程应注意的是，运行过程特别是开工导气初期，由于操作或调整不当出现水气比过低而容易导致甲烷化超温发生。此时可根据床层温度适当调整第一变换炉水气比，控制床层热点温度不高于380℃，避免甲烷化的发生。在运行末期，可以通过适当减小进入第一变换炉的气量或者适当提高第一变换炉反应器入口的水气比，来维持较高的CO转化率，使装置仍能够稳定运行。此工艺操作过程简单，兼顾了第一、二变换炉反应器的温度控制和水气比要求，既很好地控制了第一变换炉反应器的热点温度，又使第二变换炉反应器入口气体在降温的同时提高了水气比。
2分析比较
两种工艺有相似之处，即均采用了降低原料粗合成气中水气比的方法。究其原因，一方面制甲醇其水气比是过剩的，节能效果显著；另一方面可以降低变换反应的剧烈程度，增强了装置的稳定性和可操作性。不同的是第一变换炉变换反应控温方式的差异，动力学控制变换工艺是减少催化剂装填量，使变换未反应完全即送出第一变换炉，而热力学控制变换工艺是变换反应达到平衡后送出第一变换炉。
2．1技术参数表1是两种工艺的主要技术参数对比，从表1中可知，两种工艺均能满足生产要求。两种工艺经废热锅炉后，降低第一变换炉进口的水气比，因各自控温方式的不同而产生较大差异。且2个变换炉进口温度、床层热点温度呈现出不同的高低分布。动力学控制变换工艺2个炉进口温度均较高，床层热点温度前高后低。热力学控制变换工艺2个炉进口温度均较低，床层热点温度前低后高。比较而言，较低的进口温度有利于催化剂的升温还原操作和使用寿命的延长，也便于换热流程的组建，而且变换工艺的控温关键是第一变换炉，第一变换炉较低的床层热点温度可以更有效避免甲烷化的发生。由于两种工艺变换炉热点温度的差异，换热流程从热量有效利用的角度考虑，中压蒸汽过热器设置位置不同，动力学控制变换工艺中，中压蒸汽过热器直接设置在了第一变换炉出口，而热力学控制变换工艺则设置在了第二变换炉出口。
2．2能耗表2是两种工艺的主要消耗对比。当生产规模一定时，不同变换工艺的能耗主要体现在蒸汽和工艺余热上。由表2可知，两种工艺副产的蒸汽基本相当，低温位工艺余热、冷凝液总量、循环冷却水水量，热力学控制变换工艺略多，此结果是由于热力学控制工艺进入变换系统的总水气比略高于动力学控制工艺。两种工艺均采用了前置废热锅炉，并且后续不补充蒸汽或水，变换深度相当，变换产生的整体热量和冷凝液基本相同，只是热量及冷凝液的分配有所不同，故由表2可看出两方案能耗相当。
2．3投资两种工艺主要设备投资费用见表3。可以看出，变换炉费用因两种工艺催化剂装量的不同存在较大差异；各换热设备因两种工艺换热流程、参与换热工艺气气量、平均传热温差等因素存在明显差异。虽然热力学控制变换工艺多设置一台脱毒槽，但动力学控制变换工艺主要设备投资费用比热力学控制变换工艺多。两种变换工艺中，第一变换炉催化剂设计使用寿命均为2a，第二变换炉催化剂设计寿命为4a，脱毒槽吸附剂设计使用寿命为4a。综合以上几方面的分析比较，两种变换工艺均能满足生产要求，能耗相当，在操作稳定性和主要设备投资方面，热力学控制变换工艺优于动力学控制变换工艺。
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