工控机在生活中的运用
1.工控机的运用-科学计算(或数值计算)
与人工计算相比，计算机不仅仅运算速度快，并且精度高。在解决现代科学中的海量复杂计算时，计算机的高速运算和连续计算能力能够达到
许多人工很难解决或根本没办法解决的问题。比如，在预测天气情况时，假如选用人工计算的方式，单单预报一天的天气情况就要计算好几个礼拜。?在借助计算机后，就算预报未来10天内的天气情况也只要计算几分钟，这促使中、长期天气预报变成有可能。
2.工控机的运用-数据处理(或信息处理)
数据处理已普遍地应用于办公自动化、企事业工控机辅助管理与决策、情报检索、图书管理、电影电视动画设计、会计电算化等等这些各个行业。信息正形成独立的产业，多媒体技术使信息展现在人们面前的不仅仅是数字和文字，还有声情并茂的声音和图像信息。
3.工控机的运用-辅助技术(或工控机辅助设计与制造)
工控机辅助设计是利用工控机系统辅助设计人员进行工程或产品设计，以达到最佳设计效果的一种技术。它已普遍地应用于飞机、汽车、机械、电子、建筑和轻工等领域。
工控机辅助制造是利用工控机系统进行生产设备的管理、控制和操作的过程。如在产品的制造过程中，用工控机控制机器的运行，处理生产过程中所需的数据，控制和处理材料的流动及其对产品进行检测等。
工控机辅助教学是利用工控机系统使用课件来进行教学。课件可以用著作工具或高级语言来开发制作，它能正确引导学生循环渐进地学习，使学生轻松自如地从课件中学到所要的知识。CAI的主要特色是交互教育、个别指导和因人施教。
4.工控机的运用-过程控制(或实时控制)
过程控制是利用工控机及时采集检测数据，按最优值快速地对控制对象进行自动调节或自动控制。选用工控机进行过程控制，不仅仅能够进一步提高控制的自动化水平，并且能够提高控制的及时性和准确性，进而改善劳动条件、提高产品质量及合格率。因而，工控机过程控制已在机械、冶金、石油、化工、纺织、水电、航天等部门得到普遍的应用。
5.工控机的运用-人工智能(或智能模拟)
人工智能是工控机模拟人类的智能活动，比如感知、判断、理解、学习、问题求解和图像识别等。现在人工智能的研究已取得不少成果，有些已开始走向实用阶段。比如，能模拟高水平医学专家进行疾病诊疗的专家系统，具有一定思维能力的智能机器人等等这些。
6.工控机的运用-网络应用
工控机技术与现代通信技术的结合构成了工控机网络。工控机网络的建立，不仅仅解决了一个单位、一个地区、一个国家中工控机与工控机之间的通讯，各种软、硬件资源的共享，也大大促进了国际间的文字、图像、视频和声音等各类数据的传输与处理。
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小叙电力系统仿真
学工科特别是学电力系统专业的童鞋们经常会听到一句话：要将课本知识与实践相结合。但在电力系统的学习甚至是从业过程中，由于受时间和空间的限制，往往并没有那么多的真正的所谓“实践”机会，况且真正运行的系统，也不会轻易成为验证理论知识真伪、探究学科可能性的工具，这个时候便需要借助一个折中的工具——仿真。
所谓“仿真”，顾名思义，就是模仿真实的系统进行的实验研究。最常见的便是大学实验室里进行的大物实验，对各种物理现象和物理理论进行的实验验证。在电力系统中，按照所借助的实验平台的不同，仿真可以分为物理仿真、数字仿真和物理数字相结合的混合仿真。
图1 电力系统仿真分类
物理仿真
电力系统物理仿真，也称动态模拟仿真，是根据相似性原理，用小型物理系统模拟实际电力系统动态过程。物理仿真是借助对实际系统成比例缩小而得的电气元件的合理组合，来体现实际系统的运行特征。较早接触到的物理仿真便是初高中时代，学习电阻电路时电压电流测试回路，通过电压表和电流表的示数来反映电阻电路的欧姆定律运行原理。
图2 简单的物理仿真模型示意
至此可以得到物理仿真的一个明显的特征，就是其仿真过程会有实际存在的电压电流等电力系统参数，这些参数通常比实际系统的运行参数要小的多，是实际系统的 “缩小版”体现。
在较大型的物理仿真中，其试验过程会复杂得多。以一个光伏逆变器测试系统为例，为测试某光伏逆变器的运行性能，测试系统中以光伏阵列模拟装置模拟不同情况下的光伏发电过程，以可编程的交流电源（AC Source）模拟大电网，以可编程RLC负载模拟实际运行负荷，所有模拟装置的控制通过工控机实现，试验结果通过示波器或者故障录波仪实时体现。
图3 光伏发电系统的物理仿真模型
数字仿真
电力系统数字仿真，也称离线式数字仿真，是借助电力系统仿真软件，根据电力系统接线图在仿真软件上进行模块化、图形化编程，仿真参数可随时根据需要更改，方便快捷，通常只需一台电脑即可完成仿真过程。
常见的用于电力系统离线仿真的软件有MATLAB、EMTDC/PSCAD、BPA、PSASP、LabView等，抛开版权问题，用户可以方便灵活地使用任何一个软件随心所欲搭建模型，在满足电力系统理论原理的前提下进行仿真，以验证理论知识或者进行研究分析。
以一个DC-DC双向直流变换系统的仿真为例，在EMTDC/PSCAD仿真软件上，将相应的电源、电感、电容、IGBT等模块通过从元件库中拖曳或者添加的方式置于编程区域，进行合理的连接组合，通过PI闭环控制程序控制电力电子开关IGBT的通断，在软件编译通过后即可进行DC-DC系统充、放电的试验仿真。
图4 PSCAD数字仿真模型
综合比较物理仿真和离线数字仿真，可以看出两种仿真方式的优缺点：
（1）物理仿真更能加贴近实际系统运行特性，更加真实反映实际系统状况，但仿真过程受空间限制大，且仿真过程操作复杂，仿真成本较高；
（2）离线数字仿真能突破时间和空间限制，随时随地进行仿真，操作简单易行，灵活方便，但其元件建模往往过于理想化和线性化，忽略了实际运行中造成非线性的各种影响因素。
优缺点比较
综合上述两种仿真方式的优缺点，便出现了另外一种结合版的仿真——物理数字混合仿真。通俗来讲，就是仿真过程中一部分元件是在软件中建模，而另一部分元件是物理实体运行，其中最为出名的便是基于RTDS仿真软件搭建的混合仿真平台。
RTDS物理数字混合仿真平台的仿真过程如下：在RTDS软件上搭建部分仿真模型，该部分仿真模型运行的结果输出数字小信号，经过内部数模转换，输出模拟小信号，经过功率放大器放大至相应等级的模拟大信号给实体电气元件；再经过电压/电流互感器对实体电气元件的运行参数实时变换成模拟小信号，经过模数转换成数字小信号输入至RTDS软件中的建模部分，最终形成一个闭环。
图5 基于RTDS的数模混合仿真模型
可以看出的是，混合仿真可以省去绝大部分的实体实验元件，仅对关键性元件进行实体仿真，既满足了物理仿真的真实性体现，又兼顾了离线数字仿真的灵活性，是未来电力系统仿真的趋势所在。
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