虚拟I/O模块在DCS以太网通信接口模块上的实现

为减少硬件模块的重复开发,在保留原DCS软硬件系统架构不变的基础上,在以太网通信接口模块硬件上虚拟不同的I/O模块。虚拟I/O模块与硬点I/O模块具有一致的输入、输出及参数属性,且组态方式和产物格式一致。同一以太网通信模块上可在不同的虚拟I/O槽位上配置不同的虚拟I/O模块,如Modbus TCP虚拟I/O模块和GOOSE虚拟I/O模块,进而在同一硬件实现不同的通信功能。虚拟I/O模块的使用一方面减少了DCS系统硬件模块的种类,简化备品备件,另一方面也提高了通信扩展的灵活性和便利性。

海洋环流模式的并行I/O优化研究

极端气象日益加剧,严重影响人类的生产生活。如何有效应对未来极端环境变化,更关乎国际竞争。因此,发展高精度高分辨率的地球系统模式推动气候变化研究至关重要。随着模式精度和分辨率的不断提高,I/O性能已成为制约模式计算效率和可扩展性的瓶颈。选取典型的海洋环流模式LICOM3作为研究对象,基于天河HPC系统,详细测试和分析了模式的I/O逻辑过程,发现在3K进程规模下I/O可占整体运行时间一半以上,是限制模式计算性能的关键因素。为此,设计并实现了主要输出过程的MPI-IO并行优化方案,显著提升了模式运行效率,基本解决了模式I/O瓶颈。测试结果表明,MPI-IO并行优化方案将输出时间占比从48.58%降到2.44%,将输出带宽提升到6.21 GB/s,约是原程序的14倍。此外,进一步分析了影响并行I/O性能的因素,以期为相关工作提供参考和指导。

基于Robot Studio的分类码垛仿真设计

针对工业机器人轨迹规划和自动化生产协调难度大的问题,提出一种基于Robot Studio的分类码垛仿真设计方案。使用Robot Studio软件,创建工业机器人仿真工作站。通过Smart组件的设计、I/O信号的设定、工作站逻辑的建立和程序编写等工作,最终实现工业机器人智能分类码垛操作。经过模拟仿真,结果表明:分类码垛的速度和准确率均可达到预期要求。说明该分类码垛设计方案可行,可以为实际码垛工作站的搭建和生产提供一定的现实指导。

利用神经网络识别存储系统I/O特性

大数据推动了存储数据呈现爆炸性增长,导致存储系统的性能与能耗问题日益突出,因此需要对存储系统进行性能与节能优化。在存储系统优化中,存储系统的I/O特性识别是优化的基本依据。为此,本文提出一种基于神经网络的存储系统I/O特性识别方法,利用神经网络技术识别存储系统I/O请求的顺序性与随机性,以及存储系统的实时性能需求等特性。实验的结果表明,该方法能够高效准确识别存储系统的I/O特性。

PKS-C300远程I/O实现方式及应用实践

某公司的DCS控制系统已运行了15年,DCS的硬件、电缆桥架、机房的可用空间等都消耗怠尽。工艺日益增长的自动化需求与DCS资源匮乏两者之间的矛盾与日剧增。采用分布式远程I/O的方式来化解,主要以一个远程I/O替代PLC柜的例子,说明分布式结构的构成,以及现场防爆I/O箱作为补充,用于零星增加点;对专用设备如色选机,采用SCADA点,形成一个立体控制网。PKC-C300新控制系统性能上比较优越,功能上也满足了现代企业对控制系统的信息化、智能化方面的要求。

基于FANUC系统I/O LINK轴的一种新型垂度补偿功能

由于自身重力的原因,配置多附件头的数控落地镗铣床的滑枕在长行程伸出时会在垂直方向上产生相应的形变。为降低由于形变引入的误差对加工精度所造成的影响,以FANUC 0i MF数控系统作为控制平台,结合I/O LINK轴的应用,提出了一种不使用FANUC系统“平直度补偿”功能的补偿方案。运用区间补偿的思想,将整个滑枕的行程划分为多个运动区间,以误差测量实验的方式将滑枕垂向的误差转换为补偿轴的坐标并得出补偿数据,通过PLC程序将补偿轴坐标与滑枕实际位置进行匹配,以同一运动区间调用固定补偿值的方式对滑枕进行线性补偿。通过对不同的附件头创建不同的补偿程序,并使用K地址调用相应补偿数据的方式,排除了不同补偿数据间相互干扰的隐患。所提方案在实际机床中的应用结果表明:其补偿效果可达到与FANUC系统“平直度补偿”功能相一致的水平。

新疆西准噶尔造山带北部晚石炭世I型花岗岩的岩石地球化学和锆石Hf- O同位素特征:对其岩石成因与构造过程的启示

新疆西准噶尔造山带发育大量的晚古生代侵入岩,但它们的岩浆源区和形成的构造背景仍然存在较大争议。本文对西准噶尔造山带北部阿尔加提山石英二长岩进行了详细的岩石学、地球化学、锆石Hf-O同位素研究,旨在揭示其岩石成因和构造背景,探讨其与地壳生长的关系。两件样品的锆石U-Pb定年结果分别为301.8±1.4 Ma和303.7±3.1 Ma,形成于晚石炭世。阿尔加提山石英二长岩样品含有角闪石,高硅(SiO_(2)=67.8%~68.9%)、富碱(K_(2)O+Na_(2)O=9.36%~9.89%)、具有低的铝饱和指数(A/CNK=0.96~1.00),伴有低的Ga/Al值(2.27~2.34),Rb/Sr值(0.35~0.50),显示出I型花岗岩的特征。同时,这些样品均富集大离子亲石元素和轻稀土,亏损高场强元素(如Nb、Ta和Ti等),和负的Eu异常(δEu=0.72~0.85),类似于典型俯冲相关的岛弧岩浆特征。这些I型花岗岩具有高的、正的锆石ε_(Hf)(t)值(+11.2~+14.5)和年轻的二阶段Hf模式年龄(t_(DM2)=604~392 Ma),以及比地幔值略高的锆石δ^(18)O值(5.73‰~6.51‰)和高的锆石饱和封闭温度(T_(zr)=854~895℃),可能是新生下地壳在高温背景下部分熔融的产物。结合前人在西准噶尔造山带北部发现的晚石炭世早二叠世A1和A2型花岗岩和埃达克质岩墙,本文认为这些高温岩石组合的形成可能与晚石炭世的洋中脊俯冲及其相关板片窗作用有关。在洋脊俯冲背景下,软流圈地幔上涌加热新生下地壳,促使其发生部分熔融形成I和A_(1)和A_(2)型花岗岩。西准噶尔造山带大多数下地壳主要形成于早古生代,表明该地区在显生宙发生了显著的地壳增长。

西门子分布式I/O系统在矿用电铲上的应用

西门子PLC系统主机架可通过扩展机架和分布式I/O两种方式完成对原PLC系统的扩展。目前电铲常用的扩展机架的方式在实际生产过程中会出现信号线松动和信号不稳定等情况,导致故障率较高。针对当前情况,提出了分布式I/O方案来扩展PLC系统的I/O模块,减少了控制电缆的数量,完成了程序的标准化、模块化、智能化,降低了故障率。

基于Reactor模型的列车车载安全计算机网络通信系统优化研究

为满足列车网络数据传输的高实时性要求,探讨从车载安全计算机网络通信系统软件层面对数据传输的实时性进行优化。基于Reactor模型,利用操作系统的I/O多路复用机制,将车载安全计算机网络通信系统中的I/O事件、定时事件、信号事件的调用接口进行融合统一,简化应用层调用的复杂度;使用带有优先级的事件队列存储已激活事件,根据已激活事件的优先级动态调整线程池中工作线程的优先级,利用强实时操作系统的任务优先级抢占调度策略保证高优先级事件被优先执行;设计一种线程池水位动态扩容机制,保证高优先级事件始终被优先处理,避免出现事件优先级反转;设计一种线程池水位动态减少机制,高效管理线程池容量,避免出现线程池容量偏大浪费系统资源,或线程池容量偏小导致增加重复创建线程开销。

高速动车组输入输出模块(RIOM)接地方式优化分析

文章对在线运行动车组输入输出模块(RIOM)通信故障较高的问题进行了探究。为了有效降低输入输出模块(RIOM)的故障率,提高在线运行动车组的准点率,首先,对输入输出模块(RIOM)的控制原理进行了分析,对典型故障的输入输出模块(RIOM)进行现车数据分析、地面脉冲测试,分析故障原因;然后,对输入输出模块(RIOM)在两种接地方式工况下的通信抗干扰能力进行对比分析;最后,通过对比发现输入输出模块(RIOM)接地方式优化后的抗干扰能力明显增强,有效提升输入输出模块(RIOM)的可靠性。

携带nosZⅡ基因的非反硝化菌缓解土壤N_(2)O排放的研究进展

氧化亚氮是主要的温室气体之一,农田土壤是重要的人为N_(2)O排放源,探索合理的农田N_(2)O减排措施是亟待解决的重大课题。反硝化过程中N_(2)O还原为N_(2)是目前已知的唯一的生物途径的N_(2)O汇,利用能够还原N_(2)O的微生物菌群是减缓农田土壤N_(2)O排放的潜在途径,对催化N_(2)O还原功能基因nosZ的研究表明N_(2)O还原菌存在两种基因型。本文主要综述了两种类型的N_(2)O还原菌具有不同的系统发育特征、生理学特性,以及N_(2)O还原的酶促动力学,相比较而言,具有nosZⅡ型的N_(2)O还原菌表现出更强的环境适应性,因此是有竞争力的土壤N_(2)O汇的潜在菌群。

基于神经递质和5-HT_(1A)/Gα_(i/o)/cAMP信号通路研究黄连温胆汤对失眠大鼠的治疗作用及机制

目的研究黄连温胆汤对失眠大鼠的行为学指标、神经递质水平及5-HT_(1A)/Gα_(i/o)/cAMP信号通路的影响,探讨其对失眠大鼠的治疗作用及机制。方法将SD雄性大鼠随机分为正常组、模型组、地西泮组(2 mg·kg^(-1))及黄连温胆汤低、高剂量组(5.85、11.70 g·kg^(-1))。黄连温胆汤低、高剂量组模型复制前给予相应剂量的黄连温胆汤进行预防性治疗8 d。除正常组外,其余各组腹腔注射对氯苯丙氨酸(DL-4-Chlorophenylalanine,PCPA)复制失眠模型,成模后给予相应剂量药物干预治疗8 d。观察大鼠每日状态,监测体质量,进行旷场实验(行为学监测)并称取全脑质量计算全脑系数。ELISA法检测血清中脑源性神经营养因子(BDNF)及神经胶质纤维酸性蛋白(GFAP)含量,脑干中去甲肾上腺素(NE)、多巴胺(DA)、γ氨基丁酸(GABA)及谷氨酸(Glu)含量,下丘脑中5-羟色胺(5-HT)、5-羟基吲哚乙酸(5-HIAA)及环一磷酸腺苷(cAMP)含量。Western Blot法检测下丘脑中5-HT_(1A)受体蛋白和Gα(i)蛋白表达水平。结果①与正常组比较,模型组大鼠活动总距离、总时间均明显增加(P<0.01),中心区域持续时间明显减少(P<0.01);全脑系数明显降低(P<0.01);血清中BDNF含量明显降低(P<0.01),GFAP含量明显升高(P<0.01);脑干中NE、DA、Glu及Glu/GABA水平均明显升高(P<0.01),GABA水平明显降低(P<0.01);下丘脑中5-HT、5-HIAA及cAMP水平均明显降低(P<0.01),5-HT_(1A)受体蛋白表达水平明显下调(P<0.01),Gα(i)蛋白表达水平明显上调(P<0.01)。②与模型组比较,黄连温胆汤各剂量组大鼠活动总距离、总时间均明显减少(P<0.01),高剂量组大鼠中心区域持续时间明显增加(P<0.01);高剂量组大鼠全脑系数明显升高(P<0.01);各剂量组大鼠血清中BDNF含量明显升高(P<0.01),GFAP含量明显降低(P<0.01);各剂量组大鼠脑干中DA及Glu/GABA水平明显降低(P<0.05,P<0.01),高剂量组的NE及Glu水平明显降低(P<0.01)而GABA水平均明显升高(P<0.01);各剂量组大鼠下丘脑中5-HT、5-HIAA、cAMP水平均明显升高(P<0.01),5-HT_(1A)受体蛋白表达水平上调(P<0.05),Gα(i)蛋白表达水平下调(P<0.05,P<0.01)。结论黄连温胆汤可改善大鼠行为学指标,可能通过调控5-HT等神经递质及5-HT_(1A)/Gα_(i/o)/cAMP信号通路相关的蛋白表达,从而改善大鼠失眠症状,减轻大鼠焦虑及躁狂的状态,激发大鼠自发活动和空间探索能力。

基于FACTORY I/O的自动控制系统实验平台设计

信息化、智能化潮流对自动控制实验教学提出了新的要求。采用FACTORY I/O的3D FPS游戏模式来构建自动控制实验平台,以缓解当前实验缺乏被控对象的问题。针对“计算机控制技术”和“PLC原理与应用”课程,基于FACTORY I/O设计了被控对象,提供了5种实验模式;以水位闭环控制为例阐述了对象模型构建、通信连接、控制算法编制等核心环节;并给出了双容水箱水位控制实验结果,验证了平台设计的可行性。

基于“前因-过程-结果”(I-P-O)模型的数字创新研究框架与展望

为更准确地把握数字创新的理论范畴和逻辑框架,通过梳理数字创新的最新研究文献,基于构建的“前因-过程-结果”的逻辑框架模型,厘清驱动数字创新的技术、组织与环境相耦合的前因要素,剖析数字创新的启动、开发与实施过程及其分布式、开放式和重组式作用机制,从类型学的角度阐释数字创新的直接产出及间接结果,并探讨数字创新领域待深入的研究问题,期望为数字创新实践及理论研究提供系统的决策指导。

基于自描述的控制器对I/O模块兼容性实现

自动化产品通过不同版本的固件实现功能差异化管理及生命周期维护。对于控制器与I/O各自独立、可灵活配置的PLC和DCS而言,随着产品应用领域的拓展,I/O模块功能的升级较为频繁,加上产品推向市场后维护周期的拉长,极易出现控制器对I/O模块新功能与老功能的兼容性问题。针对该问题,从控制器与I/O模块的交互信息方面分析,提出了一种控制器对I/O模块生命周期兼容的实现方案。通过该方案,旧控制器可在不升级固件情况下实现对已有型号I/O模块新版本支持,也支持新类型I/O模块。据此可实现控制器和I/O模块的匹配解耦,有效降低升级带来的不利影响,也尽可能保护用户投资。

反熔丝FPGA可配置I/O端口可测性设计研究

反熔丝FPGA在生产阶段不能通过编程后测试对电路进行筛选,必须通过编程前测试来解决生产测试问题。在研究反熔丝FPGA多标准可配置I/O端口电路结构的基础上,提出了一种用于可配置I/O端口的可测性设计(DFT)方案,在可配置I/O端口中插入软配置电路和边界扫描链,实现对可配置端口的临时配置和扫描测试,覆盖所有支持的电平标准及各种可配置I/O功能。仿真及测试结果表明,该DFT能够满足反熔丝FPGA多标准可配置I/O端口的测试需求,能够解决可配置I/O在生产中的测试问题。

2.5D系统封装中高速I/O链路信号/电源完整性协同仿真

提出了一种2.5维(2.5D)系统封装高速输入/输出(I/O)全链路的信号/电源完整性(Signal integrity/power integrity,SI/PI)协同仿真方法。首先通过电磁全波仿真分析SiP内部“芯片I/O引脚-有源转接板-印刷电路板(即封装基板)-封装体I/O引脚”这一主要高速信号链路及相应的转接板/印刷电路板电源分配网络(Power distribution network,PDN)的结构特征和电学特性,在此基础上分别搭建对应有源转接板和印刷电路板两种组装层级的“信号链路+PDN”模型,并分别进行SI/PI协同仿真,提取出反映信号链路/PDN耦合特性的模块化集总电路模型,从而在电路仿真器中以级联模型实现快速的SI/PI协同仿真。与全链路的全波仿真结果的对比表明,模块化后的协同仿真有很好的可信度,而且仿真时间与资源开销大幅缩减,效率明显提升。同时总结了去耦电容的大小与布局密度对PDN电源完整性的影响及对信号完整性的潜在影响,提出了去耦电容布局优化的建议。

基于TIA Portal的智能分拣仓储控制系统的设计与仿真

智能分拣仓储系统是一种高效、准确、节省人力成本和物流费用的仓储管理系统。采用S7-1200PLC作为控制器,结合测重分拣程序、机械臂控制程序和出入库控制程序,实现自动化分拣和存储货物。同时,采用TIA Portal软件平台中的Factory IO搭建仿真模型,通过PC Station设计人机交互界面,方便用户操作。经过联机调试验证了所设计的系统操作简单、功能完善、性价比高,为分拣仓储企业提供了很好的解决方案。

分布式I/O系统在工业现场的应用

针对当前工业现场多种形式的分布式I/O系统,以工程设计经验及现场应用实践为基础,介绍了定制型分布式I/O系统、标准型分布式I/O系统、各种总线协议的分布式I/O系统、总线阀岛控制单元I/O系统等应用较为成熟的方案;通过对各分布式I/O系统方案优、缺点的分析,指出了各系统的适用场景及设计时的注意事项,并提出了未来分布式I/O系统在硬件及软件功能上的发展趋势。

基于SIMATIC ET200SP分布式I/O的辊压机控制系统的结构设计

通过研究辊压机集中式布置控制系统的结构和优缺点,设计并开发了一种基于SIMATIC ET200SP分布式I/O系统的辊压机控制系统。集中式布置辊压机控制系统可实现设备的统一调度、集中控制,但兼容性及扩展性较差,施工维护难,经济投入大;而基于SIMATIC ET200SP分布式I/O系统的辊压机控制系统具有高度灵活、可扩展、功能全面、可靠性及安全较高的优点,已成功应用于多个现场。某项目现场实际应用显示,分布式I/O辊压机控制系统安装周期较预期缩短了约60%,施工投入减少了约50%,线缆使用量减少了约80%,系统运行稳定,经济效益显著。