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關(guān)鍵詞：泵站自動(dòng)控制技術(shù)；西門子S7-200 PLC；PLC程序設(shè)計(jì)；控制系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP278文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-2374（2009）05-0042-02

一、控制系統(tǒng)組成及其功能要求

控制回路硬件組成：（1）PLC器件包括西門子S7-200系列224CPU模塊一只，擴(kuò)展單元包括EM235模擬量模塊一只，4路輸入/1路輸出，開關(guān)量輸入輸出模塊EM223一只；（2）外設(shè)器件為液位控制器、溫度傳感器等。模擬量模塊EM235硬件配置如圖1所示：

控制功能要求：兩潛水泵電機(jī)在水位處于所設(shè)定的上下限之間，電機(jī)無漏水情況和電機(jī)溫升無異常（不大于60℃）時(shí)，均能開啟任意一泵。若水位降至下限時(shí)，應(yīng)自動(dòng)停泵。當(dāng)水位上升到下限時(shí)，水泵不應(yīng)啟動(dòng)，水位繼續(xù)上升至上限位時(shí)，水泵應(yīng)自動(dòng)開啟，開啟順序應(yīng)以1#泵優(yōu)先，1#泵因故未能運(yùn)行，發(fā)出故障警報(bào)，同時(shí)啟動(dòng)2#泵投用。兩泵均不能正常投用時(shí)，為一級(jí)事故報(bào)警。水位處于上下限之間，在一泵發(fā)生溫升異常、電機(jī)過載、主回路空氣開關(guān)跳閘等情況時(shí)，要迅速啟動(dòng)另一水泵投用。

二、PLC程序設(shè)計(jì)

（一）PLC I/O功能表

數(shù)字開關(guān)量輸入/輸出功能表（見表1）。模擬量由4路輸入1路輸出組成，分別是：1#和2#泵電機(jī)的負(fù)載電流與電機(jī)繞組溫度檢測(cè)；一路輸出作為電機(jī)負(fù)荷電流的數(shù)碼顯示，便于主控室操作人員查看。

（二）PLC系統(tǒng)控制流程

控制主程序分別調(diào)用三組子程序。其中，硬件自檢子程序通過讀取系統(tǒng)信息，主要檢測(cè)作為第一擴(kuò)展模塊的模擬量模塊EM235是否已經(jīng)可靠鏈接，模塊自身是否存在故障，CPU模塊提供給擴(kuò)展單元的DC24V電源是否正常，硬件自檢子程序LAD見圖2。初始化子程序，對(duì)控制器件進(jìn)行初始化，復(fù)位清零。模擬量數(shù)據(jù)采集輸出處理子程序組包括四個(gè)子程序：分別是1#和2#水泵電機(jī)的負(fù)荷電流讀入處理及輸出顯示子程序和電機(jī)繞組溫度檢測(cè)子程序。因?yàn)?#、2#電機(jī)電流和繞組溫度共4點(diǎn)模擬量的采集輸入地址不同，所以在控制程序的編寫上要一一給出，但是實(shí)際運(yùn)行中任意時(shí)刻只有一臺(tái)水泵在工作，因此只有一臺(tái)電機(jī)的相關(guān)數(shù)據(jù)處理的兩個(gè)子程序在運(yùn)行。

（三）電機(jī)運(yùn)行參數(shù)的采集和控制功能的實(shí)現(xiàn)

在控制主程序的初始化子程序中，相關(guān)運(yùn)算寄存器要預(yù)先清零。然后，系統(tǒng)在通過擴(kuò)展單元故障檢測(cè)后，進(jìn)行模擬量采集處理。分兩個(gè)子程序獨(dú)立進(jìn)行電機(jī)負(fù)荷電流和繞組溫度的采樣、運(yùn)算、輸出和判斷。均采用多次采樣求和，通過移位除法求出平均值。不同的是電流值（寄存于VW20）一方面經(jīng)傳輸指令由EM235的輸出通道AQW0輸出顯示；另一方面作為水泵是否有效運(yùn)行的狀態(tài)檢測(cè)。電機(jī)繞組溫度經(jīng)過采集處理，由比較指令結(jié)合定時(shí)指令進(jìn)行判斷，若溫升出現(xiàn)異常，迅速停止電機(jī)運(yùn)行。

系統(tǒng)控制程序中，多處結(jié)合使用定時(shí)指令，增強(qiáng)了系統(tǒng)穩(wěn)定性。如：自耦降壓變壓器利用定時(shí)器功能設(shè)定同一臺(tái)水泵在間隔十分鐘以后，方能再次啟動(dòng)。檢測(cè)電機(jī)負(fù)荷電流，以判斷電機(jī)是否真正在運(yùn)行時(shí)，為避開外部接觸器、繼電器的動(dòng)作時(shí)間，防止檢測(cè)失誤，啟用一5秒的定時(shí)器，保證信號(hào)的可靠性，從而使下一步的CPU判斷并決定是否啟用另一臺(tái)水泵。通過設(shè)定比較參數(shù)值，檢測(cè)電機(jī)實(shí)際運(yùn)行電流若長(zhǎng)時(shí)間（一般可設(shè)為30分鐘）大于1.1～1.2倍電機(jī)Ie時(shí)，停止運(yùn)行該泵，排查原因，以免損壞電機(jī)，同時(shí)可發(fā)訊啟動(dòng)備用泵。在采樣頻率不變的情況下，對(duì)處理后的溫度數(shù)據(jù)每五分鐘檢測(cè)比較一次，當(dāng)大于所設(shè)定的溫升值時(shí)即發(fā)出警示和停機(jī)，并啟動(dòng)另一泵。不管電機(jī)電流過載與否，若電機(jī)溫度急劇升高，超出正常允許溫升，系統(tǒng)可立即停止該泵運(yùn)行。

三、結(jié)語(yǔ)

低壓控制系統(tǒng)中，引入模擬量參數(shù)參與控制。彌補(bǔ)了在執(zhí)行器件正常動(dòng)作而傳動(dòng)部分因電源或電機(jī)本身故障并未真正投用時(shí)，系統(tǒng)卻“渾然不知”的缺陷。豐富的直指故障點(diǎn)式的報(bào)警警示功能，給操作檢修帶來極大便利。投資較少，主回路簡(jiǎn)便可靠，模塊功能得到充分利用，近智能化控制，使泵站無需專人值守。

四、本文作者創(chuàng)新點(diǎn)

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【關(guān)鍵詞】自動(dòng)控制技術(shù)；農(nóng)業(yè)自動(dòng)化

由于歷史、觀念和技術(shù)等方面的原因， 我國(guó)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)機(jī)械與發(fā)達(dá)國(guó)家相比有很大差距，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)農(nóng)業(yè)的科技進(jìn)步。近些年來， 自動(dòng)化的研究逐漸被人們所認(rèn)識(shí)， 自動(dòng)控制在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用越來越受到重視。例如，把計(jì)算機(jī)技術(shù)、微處理技術(shù)、傳感與檢測(cè)技術(shù)、信息處理技術(shù)結(jié)合起來， 應(yīng)用于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)機(jī)械， 極大地促進(jìn)了產(chǎn)品性能的提高。我國(guó)農(nóng)業(yè)部門總結(jié)了一些地區(qū)的農(nóng)業(yè)自動(dòng)化先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)（如臺(tái)灣地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化、漁業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化、畜牧業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化及農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易自動(dòng)化）的開發(fā)與應(yīng)用情況， 同時(shí)也汲取了國(guó)外一些國(guó)家的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)，如日本的四行半喂人聯(lián)合收割機(jī)是計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)化裝置在半喂人聯(lián)合收割機(jī)中的應(yīng)用，英國(guó)通過對(duì)施肥機(jī)散播肥料的動(dòng)力測(cè)量來控制肥料的精確使用量。這些技術(shù)和方法是我國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械的自動(dòng)化裝置得到了補(bǔ)充和新的發(fā)展，從而形成了一系列適合我國(guó)農(nóng)業(yè)特點(diǎn)的自動(dòng)化控制技術(shù)。

1.已有的農(nóng)業(yè)機(jī)械及裝置的部分自動(dòng)化控制

自動(dòng)化技術(shù)提高了已有農(nóng)業(yè)機(jī)械及裝置的作業(yè)性能和操作性能。浙江省把自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于茶葉機(jī)械上，成功研制出6CRK-55型可編程控制加壓茶葉揉捻機(jī)，它利用計(jì)算機(jī)控制電功加壓機(jī)構(gòu)，能根據(jù)茶葉的具體情況編制最佳揉捻程序?qū)崿F(xiàn)揉捻過程的自動(dòng)控制，是機(jī)電一體化技術(shù)在茶葉機(jī)械上的首次成功應(yīng)用。

1.1應(yīng)用于拖拉機(jī)

在農(nóng)用拖拉機(jī)上已廣泛使用了機(jī)械油壓式三點(diǎn)聯(lián)結(jié)的位調(diào)節(jié)和力調(diào)節(jié)系統(tǒng)裝置， 現(xiàn)又在開發(fā)和采用性能更完善的電子油壓式三點(diǎn)聯(lián)結(jié)裝置。

1.2應(yīng)用于施肥播種機(jī)

根據(jù)行駛速度和檢測(cè)種子粒數(shù)來確定播種量是否符合要求的裝置， 以及將馬鈴薯種子割成瓣后播種的裝置等。

1.3應(yīng)用于谷物干燥機(jī)

不受外界條件干擾， 能自動(dòng)維持熱風(fēng)溫度的裝置停電或干燥機(jī)過熱引起火災(zāi)時(shí)，自動(dòng)掐斷燃料供給的裝置。

2.微灌自動(dòng)控制技術(shù)

我國(guó)從20世紀(jì)年50代就開始進(jìn)行節(jié)水灌溉的研究與推廣據(jù)統(tǒng)計(jì)。到1992年，全國(guó)共有節(jié)水灌溉工程面積0.133億m2，其中噴灌面積80萬m2， 農(nóng)業(yè)節(jié)水工程取得了巨大的進(jìn)展。灌溉管理自動(dòng)化是發(fā)展高效農(nóng)業(yè)的重要手段，高效農(nóng)業(yè)和精細(xì)農(nóng)業(yè)要求必須實(shí)現(xiàn)水資源的高效利用。采用遙感遙測(cè)等新技術(shù)監(jiān)測(cè)土壤墑性和作物生長(zhǎng)情況，對(duì)灌溉用水進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)，實(shí)現(xiàn)灌溉用水管理的自動(dòng)化和動(dòng)態(tài)管理。在微灌技術(shù)領(lǐng)域，我國(guó)先后研制和改進(jìn)了等流量滴灌設(shè)備、微噴灌設(shè)備、微灌帶、孔口滴頭、壓力補(bǔ)償式滴頭、折射式和旋轉(zhuǎn)式微噴頭、過濾器和進(jìn)排氣閥等設(shè)備，總結(jié)出了一套基本適合我國(guó)國(guó)情的微灌設(shè)計(jì)參數(shù)和計(jì)算方法，建立了一批新的試驗(yàn)示范基地。在一些地區(qū)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化灌溉系統(tǒng)，可以長(zhǎng)時(shí)間地自動(dòng)啟閉水泵和自動(dòng)按一定的輪灌順序進(jìn)行灌溉。這種系統(tǒng)中應(yīng)用了灌水器、土壤水分傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器、水位傳感器和雨量傳感器、電線等。

3.自動(dòng)控制技術(shù)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

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1農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化發(fā)展現(xiàn)狀分析

就目前來說，我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)儼然成為了農(nóng)業(yè)機(jī)械重要部分，這不僅極大提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，還減輕了農(nóng)業(yè)勞動(dòng)力。近幾年來，歐美國(guó)家開始在農(nóng)業(yè)機(jī)械上安裝并廣泛使用GPS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作業(yè)的監(jiān)控，并且將自動(dòng)化技術(shù)引入到畜牧業(yè)上。如今，歐美國(guó)家開始廣泛地在農(nóng)業(yè)機(jī)械上安裝GPS系統(tǒng)來對(duì)農(nóng)業(yè)作業(yè)進(jìn)行監(jiān)控，并且還將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用到畜牧業(yè)等方面。隨著歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家農(nóng)業(yè)自動(dòng)化機(jī)械趨于飽和狀態(tài)下，農(nóng)業(yè)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)和市場(chǎng)已經(jīng)開始向亞洲等國(guó)家轉(zhuǎn)移和發(fā)展。

2自動(dòng)控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的特點(diǎn)

目前，在農(nóng)業(yè)機(jī)械的研發(fā)過程中，自動(dòng)化控制技術(shù)被積極引入，并且在其中發(fā)揮著非常重要的作用，不僅能提升農(nóng)業(yè)機(jī)械運(yùn)行效率，還可以進(jìn)一步確保農(nóng)業(yè)生產(chǎn)獲取更多的經(jīng)濟(jì)收益，推進(jìn)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展。以下具體論述自動(dòng)控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的特點(diǎn)：①穩(wěn)定性。自動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機(jī)械中，能很好的保持機(jī)械工作的穩(wěn)定性，例如確保穩(wěn)定運(yùn)行效率與穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)收益；②實(shí)現(xiàn)靈活、便捷功能配置。自動(dòng)控制技術(shù)本身具備的便捷、簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，使其應(yīng)用于農(nóng)業(yè)機(jī)械中進(jìn)行各類農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)時(shí)，可以表現(xiàn)出更為靈活的效果，讓農(nóng)業(yè)機(jī)械操作變得更加簡(jiǎn)單；③實(shí)時(shí)控制。改善農(nóng)業(yè)機(jī)械管控效益，也是提高其運(yùn)行效率的關(guān)鍵。自動(dòng)控制技術(shù)通過對(duì)不同機(jī)械進(jìn)行合理管控，能充分實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)械實(shí)時(shí)管控目標(biāo)；④實(shí)現(xiàn)自主故障診斷。自動(dòng)控制技術(shù)可以針對(duì)農(nóng)業(yè)機(jī)械運(yùn)行中出現(xiàn)的故障進(jìn)行自主排查和診斷，然后生成一系列數(shù)據(jù)，為運(yùn)維人員提供有效的參考，使其能及時(shí)、準(zhǔn)確找到故障位置和原因，并高效完成故障排查。

3自動(dòng)化控制技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械中的具體運(yùn)用

3.1自動(dòng)化地理信息技術(shù)的應(yīng)用

分析地理信息技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的具體應(yīng)用，其中地理信息系統(tǒng)作為重要技術(shù)內(nèi)容，自動(dòng)控制技術(shù)與地理信息技術(shù)的融入，能有效加強(qiáng)農(nóng)業(yè)科學(xué)工作與技術(shù)的聯(lián)系。例如：地理信息系統(tǒng)可以全面監(jiān)測(cè)土壤、土地農(nóng)作物相關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)土壤環(huán)境、農(nóng)作物生長(zhǎng)周期等狀況進(jìn)行分析，從整體上評(píng)估農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，從而達(dá)到信息動(dòng)態(tài)化研究和管理目的。此外，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中使用地理信息系統(tǒng)，可以構(gòu)建真實(shí)模型詳細(xì)分析數(shù)據(jù)，更直觀、準(zhǔn)確地呈現(xiàn)工作結(jié)果，讓每一個(gè)農(nóng)作物都能得到科學(xué)評(píng)估和預(yù)測(cè)，使其生產(chǎn)質(zhì)量得到保障。例如：若農(nóng)作物發(fā)生病蟲災(zāi)害時(shí)，利用地理信息系統(tǒng)就可以全面、準(zhǔn)確分析農(nóng)作物病蟲害受災(zāi)程度、面積等，供科研人員依據(jù)數(shù)據(jù)制定針對(duì)性措施，避免人力成本浪費(fèi)和時(shí)間浪費(fèi)。

3.2施肥自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用

現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)發(fā)展目標(biāo)就是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理智能化和自動(dòng)化。例如在農(nóng)業(yè)施肥、灌溉水源等方面實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，可以提高化肥、水資源利用率，并提高工作效率。同時(shí)，將自動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用于施肥控制中，還可以將灌溉與施肥有效結(jié)合起來，在壓力作用下充分結(jié)合肥料和水，使施肥達(dá)到自動(dòng)化目的?，F(xiàn)代化自動(dòng)施肥灌溉改變了傳統(tǒng)施肥灌溉費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、費(fèi)材料的缺陷，使施肥工作更加精準(zhǔn)、高效。

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【關(guān)鍵詞】機(jī)電；自動(dòng)控制；應(yīng)用

引言

21世紀(jì)，隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展和生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，自動(dòng)化控制技術(shù)已經(jīng)被各國(guó)作為發(fā)展科學(xué)技術(shù)中一項(xiàng)重要的項(xiàng)目來對(duì)待，并被廣泛應(yīng)用于軍事國(guó)防、工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和家用電器中，還擴(kuò)展到生物、醫(yī)學(xué)、環(huán)境等不同領(lǐng)域，成為現(xiàn)代社會(huì)活動(dòng)中不可或缺的重要組成部分，實(shí)現(xiàn)微型化，智能化而前進(jìn)。

1、機(jī)電自動(dòng)控制技術(shù)的原理和作用

自動(dòng)控制（原理）是指在沒有人直接參與的情況下，利用外加的設(shè)備或裝置（稱控制裝置或控制器），使機(jī)器，設(shè)備或生產(chǎn)過程（統(tǒng)稱被控對(duì)象）的某個(gè)工作狀態(tài)或參數(shù)（即被控制量）自動(dòng)地按照預(yù)定的規(guī)律運(yùn)行。

自動(dòng)控制理論是研究自動(dòng)控制共同規(guī)律的技術(shù)科學(xué)。為了實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的控制任務(wù)，首先要將被控制對(duì)象和控制裝置按照一定的方式連接起來，組成一個(gè)有機(jī)的總體，這就是自動(dòng)控制系統(tǒng)。在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，被控對(duì)象的輸出量即被控量是要求嚴(yán)格加以控制的物理量，它可以要求保持為某一恒定值，而控制裝置則是對(duì)被控對(duì)象施加控制作用的機(jī)構(gòu)的總體，它可以采用不同的原理和方式對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制，但最基本的一種是基于反饋控制原理的反饋控制系統(tǒng)。

2、機(jī)電自動(dòng)控制在中央空調(diào)螺桿機(jī)組的分析

筆者經(jīng)過理論及實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)PID控制方式進(jìn)行了改進(jìn)，提出了一種帶有模糊算法的自適應(yīng)性控制系統(tǒng)，并將其運(yùn)用于樓宇中央空調(diào)的自動(dòng)化控制中。通過在單位的275kW螺桿式冷熱水機(jī)組上的實(shí)驗(yàn)證明，該控制系統(tǒng)有效地提高了機(jī)組的運(yùn)行效率。

3、基本原理

3.1螺桿式冷（熱）水機(jī)組

本文的研究對(duì)象為一臺(tái)設(shè)計(jì)容量為275kW的螺桿式冷熱水機(jī)組。壓縮機(jī)采用TRANE公司生產(chǎn)的緊湊型雙螺桿壓縮機(jī)，壓縮機(jī)自身帶有能量調(diào)節(jié)裝置，可以實(shí)現(xiàn)制冷量50%～100%的無段式調(diào)節(jié)。

3.2PID調(diào)節(jié)器的數(shù)學(xué)模型

PID調(diào)節(jié)器又稱比例積分微分調(diào)節(jié)器，具有比例、積分、微分三種作用環(huán)節(jié)。連續(xù)PID調(diào)節(jié)器的特性方程為：

y=Kc（e+edt+TD）（1）

式中：KC——比例系數(shù)；

TI——積分時(shí)間常數(shù)；

TD——微分時(shí)間常數(shù)。

三種調(diào)節(jié)作用概括如下：比例作用按偏差量的大小成比例地改變調(diào)節(jié)量，能迅速抑制干擾，是基本的調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)；積分作用實(shí)現(xiàn)有偏差量的調(diào)節(jié)，起消除靜差的作用；微分作用則按偏差量的變化速率成比例地改變調(diào)節(jié)量，起超前調(diào)節(jié)、縮短調(diào)節(jié)時(shí)間的作用。PID調(diào)節(jié)器將三種調(diào)節(jié)作用適當(dāng)?shù)亟M合，共同完成一個(gè)調(diào)節(jié)過程。

常規(guī)的PID調(diào)節(jié)器采用預(yù)先設(shè)定的KC、TI、TD參數(shù)值，在機(jī)組運(yùn)行過程中不能隨環(huán)境而改變。實(shí)驗(yàn)研究表明，PID調(diào)節(jié)在平穩(wěn)運(yùn)行時(shí)效果較好，但是當(dāng)運(yùn)行工況變化較大時(shí)，則不能十分精確地調(diào)節(jié)，造成壓縮機(jī)運(yùn)行惡化、能效比降低等問題。從控制論上講，熱物理參數(shù)的傳遞速率較低，往往造成PID調(diào)節(jié)器的微分作用減弱、控制慣性增大、控制滯后現(xiàn)象嚴(yán)重。因此，需要對(duì)傳統(tǒng)的PID進(jìn)行改進(jìn)。

本文采用了自適應(yīng)性的控制方式，在機(jī)組的運(yùn)行中，在線調(diào)整系統(tǒng)的熱力學(xué)參數(shù)的判定，從而即時(shí)地改變KC、TI、TD等參數(shù)的值，以適應(yīng)變工況的運(yùn)行要求。

3.3模糊控制算法

模糊算法根據(jù)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出許多規(guī)律，制定控制表，存入計(jì)算機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)器?？刂茣r(shí)，由偏差和偏差變化率的大小，搜索控制表，找出相應(yīng)的控制量?；镜目刂埔?guī)則描述如下：

u=，k0，1（2）

式中：

u——控制量輸出模糊量；

E——偏差模糊量；

E——偏差變化率模糊量；

a——量綱修正系數(shù)

由于模糊控制的調(diào)整速度快，機(jī)組運(yùn)行的波動(dòng)較小，對(duì)于制冷系統(tǒng)的變工況調(diào)節(jié)有積極的意義。但是此方法適應(yīng)性較差，不利于推廣為通用產(chǎn)品，不宜在中央空調(diào)中單獨(dú)使用。本文采用局部的模糊算法，在運(yùn)行中修正系統(tǒng)的熱力學(xué)參數(shù)，并儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，當(dāng)運(yùn)行工況發(fā)生重復(fù)時(shí)，直接進(jìn)行制冷量的調(diào)節(jié)。實(shí)驗(yàn)表明，這種模糊輔助的控制方式對(duì)于減小機(jī)組的控制滯后、提高機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性具有積極的意義。

3.4控制目標(biāo)

傳統(tǒng)的螺桿機(jī)組采用熱力膨脹閥。在機(jī)組的運(yùn)行中，隨著熱負(fù)荷的變化，膨脹閥的開啟度由感溫包通過溫度及壓力的平衡來決定，無法進(jìn)行數(shù)字化的控制，精度較差。本文所討論的螺桿式冷熱水機(jī)組，采用電子膨脹閥。

由實(shí)驗(yàn)樣機(jī)生產(chǎn)廠家提供的數(shù)據(jù)顯示，其壓縮機(jī)的可靠調(diào)節(jié)范圍為50%～100%。但實(shí)驗(yàn)研究表明，僅采用壓縮機(jī)自身的調(diào)節(jié)方式，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷降低時(shí)，軸功率的減小速度遠(yuǎn)小于制冷量的減小速度，EER值大幅下降。因此，實(shí)際運(yùn)行中，應(yīng)控制壓縮機(jī)排氣量不小于75%，才能保證節(jié)能。

本文通過調(diào)整壓縮機(jī)的排氣量（Vo）和膨脹閥開啟度（EV）來控制壓縮機(jī)的排氣壓力（Po）和壓縮機(jī)進(jìn)口處的過熱度（Ts）。控制參數(shù)與控制目標(biāo)如下：

（1）控制參數(shù)，壓縮機(jī)排氣量為75%～100%，無極調(diào)節(jié)，控制周期20sec；膨脹閥開啟度為100～250個(gè)脈沖，控制周期4sec。

（2）控制目標(biāo)：1.95MPa

另外，室內(nèi)末端為分裝的冷風(fēng)機(jī)，通過繼電開關(guān)將其開閉狀態(tài)傳至機(jī)組，作為機(jī)組負(fù)荷量監(jiān)控的參考。

3、微機(jī)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在機(jī)電自動(dòng)控制中的應(yīng)用

目前，計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、信息技術(shù)已經(jīng)緊密地結(jié)合起來。微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成及分類、A/D和D/A轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)采集、鍵盤接口技術(shù)、LED及LCD顯示、報(bào)警技術(shù)、馬達(dá)控制、步進(jìn)電機(jī)控制、I/C卡接口技術(shù)、RFID技術(shù)、串行通信及其接口總線（RS-232-C、SPI、I2C）、現(xiàn)場(chǎng)總線、數(shù)字濾波、標(biāo)度變換、自動(dòng)量程轉(zhuǎn)換、非線性補(bǔ)償、PID控制、模糊控制、微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)抗干擾措施等在使用、維護(hù)及修改方面更加清晰、簡(jiǎn)便、直觀。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)包括主機(jī)、接口電路及電氣設(shè)備，其中單片微型計(jì)算機(jī)在一片小芯片中集成了CPU、RAN、ROM、I/O接口、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器、串行通信口、A/D轉(zhuǎn)換器等微型部件，完成整個(gè)控制系統(tǒng)的功能，具有價(jià)廉、可靠、多功能、體積小等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于各種小型的控制系統(tǒng)中，被稱為微型控制器。在控制中，計(jì)算機(jī)監(jiān)督控制系統(tǒng)（SCC系統(tǒng)），是由計(jì)算機(jī)測(cè)量出被控對(duì)象的參數(shù)，按照一定的數(shù)學(xué)模型，計(jì)算出最佳的給定值，通過模擬調(diào)節(jié)器控制整個(gè)過程，從而使工作過程處于最好的狀態(tài)，它還可以進(jìn)行順序控制、集中控制、分級(jí)控制和最優(yōu)控制。而智能控制又是計(jì)算機(jī)控制中的佼佼者，智能化控制使計(jì)算機(jī)具有人腦的部分思維功能，解決一些人們難以解決或至今還無法解決的問題。

篇5

關(guān)鍵詞：煙草工業(yè)；電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)；電氣自動(dòng)控制技術(shù)

煙草行業(yè)既是一項(xiàng)傳統(tǒng)的行業(yè)，也是我國(guó)的支柱產(chǎn)業(yè)。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，雖然煙草行業(yè)依舊占據(jù)了重要的位置，但也面臨著更多的挑戰(zhàn)。為了提高煙草行業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，煙草企業(yè)應(yīng)作出戰(zhàn)略性的調(diào)整，進(jìn)行生產(chǎn)技術(shù)的改革?，F(xiàn)如今，自動(dòng)化控制技術(shù)越來越多的應(yīng)用到生產(chǎn)中，煙草工業(yè)也應(yīng)該應(yīng)用電氣自動(dòng)控制技術(shù)，對(duì)生產(chǎn)行業(yè)進(jìn)行調(diào)整，提高自身的競(jìng)爭(zhēng)力。

1煙草工業(yè)的自動(dòng)控制系統(tǒng)概述

煙草生產(chǎn)的自動(dòng)化，其實(shí)質(zhì)的含義是應(yīng)用自動(dòng)的生產(chǎn)、測(cè)量、控制、分配等工具，實(shí)現(xiàn)各種數(shù)據(jù)的匯總，來起到控制生產(chǎn)的目的[1]。在這一過程中，需要將集成控制系統(tǒng)融入到煙草工業(yè)生產(chǎn)中，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，并對(duì)各生產(chǎn)分部實(shí)行監(jiān)控，統(tǒng)一發(fā)送指令，使其共同協(xié)作完成。在煙草工業(yè)中的電氣自動(dòng)控制技術(shù)在設(shè)計(jì)上具有開放性，需要利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)產(chǎn)品的優(yōu)缺點(diǎn)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析；靈活性是指電氣自動(dòng)控制技術(shù)的研發(fā)人員，將電氣自動(dòng)控制技術(shù)的功能得到最大程度的發(fā)揮，適合不同生產(chǎn)部門的應(yīng)用；可靠性是指在自動(dòng)化控制的過程中使得每個(gè)模塊都能夠得到運(yùn)用，提高生產(chǎn)效率，簡(jiǎn)化操作方式。要使煙草工業(yè)提高自身的生產(chǎn)水平，其一定要提高生產(chǎn)技術(shù)水平，煙草工業(yè)中的自動(dòng)化設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以上提到的三項(xiàng)設(shè)計(jì)特性。

2煙草工業(yè)中的電氣自動(dòng)控制技術(shù)

2.1倉(cāng)庫(kù)自動(dòng)立體化技術(shù)。煙草倉(cāng)庫(kù)應(yīng)用了自動(dòng)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了倉(cāng)庫(kù)的自動(dòng)立體化應(yīng)用。在具有自動(dòng)控制的倉(cāng)庫(kù)中實(shí)現(xiàn)了電氣、信息、機(jī)械等多門技術(shù)的融合，與傳統(tǒng)的倉(cāng)庫(kù)相比，其主要的特征是減少了人力，在自動(dòng)化的倉(cāng)庫(kù)中很難再看到叉車等設(shè)備，倉(cāng)庫(kù)在各功能上向著自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化的道路發(fā)展[2]。在自動(dòng)化的倉(cāng)庫(kù)中，實(shí)現(xiàn)了倉(cāng)庫(kù)物品的信息識(shí)別、條形碼驗(yàn)證等多項(xiàng)功能，使倉(cāng)庫(kù)貨物的堆放更加合理，在電氣自動(dòng)化倉(cāng)庫(kù)里分撿貨品更加便捷。而現(xiàn)如今的煙草行業(yè)對(duì)于物流的要求越來越高，而以往的煙草倉(cāng)庫(kù)庫(kù)存較小，大量的貨物占據(jù)了倉(cāng)庫(kù)的面積，只能在成本上找回，現(xiàn)在應(yīng)用倉(cāng)庫(kù)自動(dòng)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了倉(cāng)庫(kù)的合理布局，也實(shí)現(xiàn)了倉(cāng)庫(kù)的高效利用。2.2伺服自動(dòng)控制技術(shù)。在煙草工業(yè)中，又出現(xiàn)了伺服自動(dòng)控制技術(shù)，其主要應(yīng)用于煙草工業(yè)中的產(chǎn)品包裝、配送等，淘汰了以往機(jī)械傳送貨物的方式。比如說在煙草的包裝上，這種伺服自動(dòng)控制技術(shù)采用伺服電機(jī)和控制器、觸屏器等多種設(shè)備，使得煙草的產(chǎn)品包裝有防偽性，同時(shí)應(yīng)用到伺服電機(jī)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)包裝技術(shù)的精確把握[3]。在實(shí)際的操控中，可以借助編碼器，檢測(cè)包裝的色標(biāo)，將信息進(jìn)行反饋，調(diào)整伺服電機(jī)的數(shù)據(jù)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)煙盒圖案和薄膜的有效掌控。同時(shí)伺服自動(dòng)控制技術(shù)在貨物的配送中也有應(yīng)用，伺服自動(dòng)控制技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)香煙自動(dòng)投入到輸送帶上，之后再進(jìn)入到包裝箱中打包。由于輸送帶的運(yùn)行速度較快，需要香煙在輸送帶上均勻排列，這對(duì)伺服自動(dòng)控制設(shè)備的運(yùn)行速度也是一大挑戰(zhàn)。2.3RFID自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。RFID自動(dòng)識(shí)別技術(shù)也就是通常所說的無線射頻識(shí)別技術(shù)，其主要是通過電磁傳播實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的讀取。這一技術(shù)與以往的條形碼識(shí)別技術(shù)還有很大的區(qū)別，一般的條形碼是應(yīng)用光學(xué)方式，RFID使用的是電波的方式[4]。這一應(yīng)用方式與手機(jī)有一定的相似性，RFID技術(shù)不需要其他條件，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)商品標(biāo)簽的識(shí)別，不像以往的條形碼對(duì)環(huán)境的要求較高，RFID技術(shù)改善了這一弊端，不僅如此，還具有一定的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，針對(duì)商品可以存儲(chǔ)相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息。由于這一優(yōu)勢(shì)在煙草工業(yè)中被廣泛的使用，對(duì)于煙草的原材料管理、對(duì)于香煙的識(shí)別等都起到了重要的作用。2.4機(jī)器視覺技術(shù)。機(jī)器視覺技術(shù)主要是在生產(chǎn)過程中使用機(jī)器人，來對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行檢驗(yàn)和測(cè)量。在產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，普遍都是依靠人力，但由于人力的自身體力等原因，在產(chǎn)品的判斷、檢測(cè)上容易出現(xiàn)漏洞，這是不可避免的現(xiàn)象。但對(duì)于機(jī)器人來說，這種現(xiàn)象是不會(huì)發(fā)生的，這也是機(jī)器人相對(duì)于人類來說最大的優(yōu)勢(shì)。在面對(duì)巨大的生產(chǎn)任務(wù)時(shí)，機(jī)器人不會(huì)產(chǎn)生疲倦，同時(shí)在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用這種機(jī)器人，可以大大的提高生產(chǎn)質(zhì)量和工作效率。機(jī)器視覺技術(shù)將圖像處理技術(shù)、攝像等多種技術(shù)融合應(yīng)用，使得工業(yè)中的機(jī)器人不僅可以不用接觸到具體的商品進(jìn)行檢測(cè)，通過光譜就可以實(shí)現(xiàn)測(cè)量，而且準(zhǔn)確度極高，這種自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用在煙草工業(yè)中，提高了香煙的生產(chǎn)質(zhì)量，也提高了煙草行業(yè)的生產(chǎn)效率。2.5現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。在微機(jī)設(shè)備中實(shí)現(xiàn)串行的數(shù)字通信技術(shù)這種技術(shù)被稱為現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的工作原理是將傳感器、驅(qū)動(dòng)裝置等設(shè)備與控制系統(tǒng)一并連接，實(shí)現(xiàn)控制設(shè)備在數(shù)據(jù)通信和信息上的交換[5]。在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)中常采用的控制層是集中控制、設(shè)備控制、管理層。這三個(gè)管理層次以管理層次為最底層，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的總線接口來實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)設(shè)備的統(tǒng)籌管理；在集中層上其主要是通過計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)線的監(jiān)管工作，包括對(duì)生產(chǎn)線的參數(shù)設(shè)定、故障診斷等各個(gè)方面進(jìn)行檢測(cè)，并在出現(xiàn)問題時(shí)，及時(shí)的發(fā)出警報(bào)；生產(chǎn)管理層作為系統(tǒng)的最高層，其主要負(fù)責(zé)收集信息，記錄信息，并生產(chǎn)相應(yīng)的數(shù)據(jù)表格，進(jìn)行保存?，F(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)也常應(yīng)用在煙草生產(chǎn)中，比如說對(duì)復(fù)烤、干燥、烘焙等工藝分布線的控制，并對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)控制。相比以往的控制系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)信號(hào)傳輸?shù)母咝н\(yùn)行，降低生產(chǎn)系統(tǒng)的成本維護(hù)、安裝等的費(fèi)用。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，逐漸應(yīng)用了自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)，使得生產(chǎn)率得到提高，簡(jiǎn)化操作，降低生產(chǎn)成本。在科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展下，煙草行業(yè)作為傳統(tǒng)的行業(yè)急需調(diào)整生產(chǎn)模式，加強(qiáng)管理，提高產(chǎn)品質(zhì)量，進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新。這不僅是對(duì)煙草工業(yè)來說，對(duì)于其他各行業(yè)也是如此，如若想要在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中獲取有利的地位，就需要提高生產(chǎn)技術(shù)，加大生產(chǎn)投入，才能使行業(yè)的發(fā)展道路越走越遠(yuǎn)。

參考文獻(xiàn)

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篇6

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī) 自動(dòng)控制 技術(shù)實(shí)踐 應(yīng)用

中圖分類號(hào)：H19 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2013）06-0028-01

自動(dòng)控制技術(shù)在企業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越廣泛，也是當(dāng)前科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要方向。在很多新興學(xué)科領(lǐng)域中自動(dòng)控制技術(shù)更是必備的技術(shù)，比如宇宙航行導(dǎo)彈制導(dǎo)、火器控制等，在儀器制造等傳統(tǒng)領(lǐng)域中計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)也是必不可少的。自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)于提高工業(yè)生產(chǎn)的效率、安全性、提高經(jīng)濟(jì)效益等方面奠定了良好的基礎(chǔ)，其在工業(yè)技術(shù)實(shí)踐中的具體應(yīng)用闡述如下。

1 計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的概況

1.1 計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本特點(diǎn)

計(jì)算機(jī)自身強(qiáng)大的信息存儲(chǔ)功能和邏輯判斷功能等優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用到計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)中發(fā)揮了重大的作用，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的巨大跨越，有效解決了企業(yè)生產(chǎn)中常規(guī)控制無法完成的任務(wù)。總體來說，計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本特點(diǎn)有四個(gè)方面，一是基于計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，其具有著控制規(guī)律比較多樣、靈活、方便改動(dòng)等特點(diǎn)。二是計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和使用過程中，與企業(yè)生產(chǎn)管理相結(jié)合，進(jìn)一步提升了生產(chǎn)的自動(dòng)化程度。三是計(jì)算機(jī)按照指令操作的方便性，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的低投入、高收效、效率快等特點(diǎn)。當(dāng)然計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)優(yōu)化也實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的最優(yōu)控制。

1.2 計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成

計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的有效運(yùn)行是基于一個(gè)性能穩(wěn)定、搭配合理的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，通常計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)主要包括其控制對(duì)象、自動(dòng)控制的執(zhí)行器、實(shí)施過程中的測(cè)量環(huán)節(jié)和數(shù)字調(diào)節(jié)器以及輸入輸出通道等。一是控制對(duì)象，主要是指所要控制的設(shè)備或裝置，控制對(duì)象用傳遞函數(shù)來表征時(shí)，其特性可以用放大系數(shù)K、慣性時(shí)間常數(shù)Tm、積分時(shí)間常數(shù)T和純滯后時(shí)間來描述。二是自動(dòng)控制系統(tǒng)的執(zhí)行器，是計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的重要組成部分，可以實(shí)現(xiàn)改變輸入輸出的直線位移，從而達(dá)到控制生產(chǎn)過程的目標(biāo)。三是測(cè)量環(huán)節(jié)，計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)測(cè)量環(huán)境可以有效地把被控制的參數(shù)轉(zhuǎn)化為各種形式的信號(hào)。最后一個(gè)方面是數(shù)字調(diào)節(jié)器和輸入輸出通道部分，數(shù)字調(diào)節(jié)器通常是由編制好的計(jì)算機(jī)程序來完成，是以計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)為中心，通常包括了模一模轉(zhuǎn)換器、采樣保持器和多路開關(guān)等。

舉例來說，在商品房的供熱管理系統(tǒng)中，可以有效發(fā)揮計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)的重要價(jià)值，實(shí)現(xiàn)對(duì)部分無住戶房間和無需供熱倉(cāng)庫(kù)供熱系統(tǒng)的控制。通過建立居民居住情況的數(shù)據(jù)庫(kù)，為制定合適的報(bào)表系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持。通過計(jì)算機(jī)編寫相應(yīng)的自動(dòng)控制程序，來發(fā)出各種控制指令，與物理設(shè)備相結(jié)合回收各種溫度數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的目標(biāo)。

2 計(jì)算機(jī)在自動(dòng)控制技術(shù)實(shí)踐中的應(yīng)用

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，計(jì)算機(jī)在自動(dòng)控制技術(shù)實(shí)踐中的應(yīng)用更加普遍，發(fā)揮的作用也越來越大，比如在紡織、自動(dòng)駕駛、冶金、軋鋼、航天、印刷、電力、醫(yī)藥、造紙、化工、食品等行業(yè)應(yīng)用廣泛，而且也取得了明顯的效果。

2.1 計(jì)算機(jī)在順序作業(yè)控制中應(yīng)用

計(jì)算機(jī)在順序作業(yè)控制中的應(yīng)用是自動(dòng)控制應(yīng)用的重點(diǎn)，其主要目標(biāo)是控制和監(jiān)視企業(yè)生產(chǎn)過程中的各個(gè)分立的工序，完成工業(yè)生產(chǎn)連續(xù)控制的任務(wù)。以半導(dǎo)體集成電路芯片制造為典型分析，其生產(chǎn)過程要涉及到幾十個(gè)生產(chǎn)工序，而在每個(gè)生產(chǎn)工序的環(huán)節(jié)中，需要對(duì)不同位置的芯片放置進(jìn)行控制，這個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)處理時(shí)間和要求都很高，要想完成這個(gè)控制目標(biāo)，必須要借助計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)的高精確優(yōu)勢(shì)來實(shí)現(xiàn)。

2.2 計(jì)算機(jī)在交通管理控制中應(yīng)用

計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)在交通管理控制中也應(yīng)用非常廣泛，重點(diǎn)是空中飛行的交通控制，和在高速公路以及高速鐵路等方面的應(yīng)用。以空中飛行的交通控制為例，主要采用了空中交通控制器來執(zhí)行的?？刂浦行娜藛T根據(jù)控制器提供的交通信息指揮飛行員的起飛和著陸。控制器獲得的實(shí)時(shí)信息包括由無線電導(dǎo)航傳來的飛行計(jì)劃、飛行方位和高度。此外，計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制在高速鐵路系統(tǒng)中的應(yīng)用也產(chǎn)生較高的效益，不但有效提高了其安全性能，而且節(jié)省大量的人力和燃料。

2.3 計(jì)算機(jī)在數(shù)控機(jī)床中應(yīng)用

計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用更加廣泛，尤其是在各種小批量非標(biāo)準(zhǔn)的復(fù)雜零件生產(chǎn)方面有著較高的價(jià)值。在這些小零件的生產(chǎn)過程中，使用人工控制的效率比較低，而且合格率也不高。在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用主要使用計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制的數(shù)字控制器功能，在化工廠、造紙廠、高爐和發(fā)電廠等領(lǐng)域中的應(yīng)用，也是體現(xiàn)了工業(yè)過程中的自動(dòng)控制原理。應(yīng)用數(shù)字控制器可以實(shí)現(xiàn)通過調(diào)節(jié)輸入和生產(chǎn)工序，使其控制系統(tǒng)處于最佳的狀態(tài)。而這其中后者是一個(gè)最優(yōu)化控制，前者則是它的一個(gè)先決條件。此外，計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)在也充分發(fā)揮單片微計(jì)算機(jī)的作用，運(yùn)用到自動(dòng)控制中，具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

3 結(jié)語(yǔ)

計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)雖然有較長(zhǎng)的發(fā)展歷程，但是其總體技術(shù)和水平還在不斷發(fā)展過程中，仍有巨大的提高空間。計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)雖然在上述很多領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，但是在新興行業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用空間也非常巨大。比如在電話電報(bào)通信的自動(dòng)交換、國(guó)防武器的自動(dòng)控制系統(tǒng)、航海航空操縱的自動(dòng)化，以及在家用機(jī)電設(shè)備等行業(yè)中都有廣泛的應(yīng)用，計(jì)算機(jī)在自動(dòng)控制領(lǐng)域的應(yīng)用前景可以說是無法估量的。

參考文獻(xiàn)

[1]王猛.電液伺服控制技術(shù)在TRT自動(dòng)控制系統(tǒng)中的研究與應(yīng)用[J].萊鋼科技，2006，02：52-54.

篇7

關(guān)鍵詞：機(jī)電控制系統(tǒng) 自動(dòng)控制技術(shù) 一體化設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TH-39 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）09（a）-0224-02

我國(guó)經(jīng)濟(jì)形式在不斷改革的新局勢(shì)下，國(guó)民生產(chǎn)力及其相應(yīng)的生產(chǎn)技術(shù)也得到了發(fā)展，因此，生產(chǎn)制造領(lǐng)域的規(guī)模也隨之不斷地?cái)U(kuò)大，這樣以來自動(dòng)化控制技術(shù)就得到了廣泛的應(yīng)用，同時(shí)自動(dòng)化控制技術(shù)也是當(dāng)今人類科學(xué)技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。從目前的發(fā)展現(xiàn)狀來看，自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用程度很高，有很廣闊的市場(chǎng)前景，基于此自動(dòng)化技術(shù)愈來愈受到人們的重視。

1 機(jī)電控制系統(tǒng)與自動(dòng)控制系統(tǒng)的概述

1.1 機(jī)電控制系統(tǒng)

機(jī)電控制系統(tǒng)是指沒有人為的因素，只是憑借一些設(shè)定好的程序代碼，讓各個(gè)部位的機(jī)器順利運(yùn)轉(zhuǎn)。對(duì)于機(jī)電控制系統(tǒng)來講，整個(gè)系統(tǒng)中最重要的就是控制，主要包括控制形式及控制的作用。從機(jī)電控制系統(tǒng)的技術(shù)層面來講，機(jī)電控制系統(tǒng)的技術(shù)主要包括計(jì)算機(jī)、微電子等先進(jìn)技術(shù)[1]?？偠灾?，在整個(gè)機(jī)電控制系統(tǒng)中涉及著許多先進(jìn)技術(shù)，同時(shí)把這些技術(shù)有效地結(jié)合在一起，最后構(gòu)成了一套完整的機(jī)電控制系統(tǒng)。當(dāng)機(jī)電系統(tǒng)工作時(shí)，主要依靠遠(yuǎn)程遙控來進(jìn)行操作，操作人員只是利用計(jì)算機(jī)，在互聯(lián)網(wǎng)上對(duì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控即可。

1.2 自動(dòng)控制系統(tǒng)

自動(dòng)控制系統(tǒng)主要是依靠操作遠(yuǎn)程控制器對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制，系統(tǒng)整個(gè)工作形式是按照事先設(shè)置好的程序來運(yùn)行。自動(dòng)控制的主要形式可以分為系統(tǒng)的速度控制、自我診斷、系統(tǒng)校正等，對(duì)于整個(gè)機(jī)電控制系統(tǒng)中的自動(dòng)控制技術(shù)來講，自動(dòng)控制系統(tǒng)是一個(gè)比較完善的應(yīng)用系統(tǒng)，目前在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域受到了人們的廣泛關(guān)注。因?yàn)樗梢杂行У匕迅鱾€(gè)子系統(tǒng)聯(lián)合起來，完成設(shè)定的工作任務(wù)，這也是自動(dòng)控制系統(tǒng)中的主要技術(shù)。自動(dòng)控制系統(tǒng)這一理論主要是由傳統(tǒng)控制理論和現(xiàn)代控制理論相互結(jié)合而產(chǎn)生的新理論。傳統(tǒng)控制理論主要是利用數(shù)學(xué)工具，計(jì)算傳遞函數(shù)，利用相關(guān)數(shù)據(jù)分析研究變量的線性變化。這些也在控制系統(tǒng)中得以體現(xiàn)。而現(xiàn)代控制理論主要是以線性代數(shù)為數(shù)學(xué)工具，并在傳統(tǒng)的線性代數(shù)基礎(chǔ)上發(fā)生了一系列變化，首先線性代數(shù)主要是以矩陣及集合作為分析數(shù)據(jù)的依據(jù)，其次求解的狀態(tài)方程會(huì)在矩陣中表示出來，再構(gòu)建相關(guān)的數(shù)據(jù)模型即可?，F(xiàn)代控制理論的主要優(yōu)點(diǎn)是可以尋找出最優(yōu)的控制系統(tǒng)、適應(yīng)控制及隨機(jī)控制，控制目的也比較明確。

2 機(jī)電一體化設(shè)計(jì)構(gòu)想

我國(guó)機(jī)械制造業(yè)在世界機(jī)械市場(chǎng)占據(jù)著巨大的份額，基于此，我國(guó)機(jī)械制造效率將面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn)。隨著一體化制造理念的產(chǎn)生，機(jī)械制造業(yè)隨之也發(fā)生了重大的變革，利用機(jī)電一體化可以提高機(jī)械制造效率。所謂的機(jī)電一體化，最早是由日本人提出的，隨后日本人以機(jī)電一體化為理論基礎(chǔ)，研究制造出了功能一體化的機(jī)械設(shè)備，最具有代表性的一體化設(shè)備就是把軟件、電子和裝卸有效地聯(lián)合起來，這樣以來將會(huì)使得機(jī)電設(shè)備的功能更加強(qiáng)大。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，這個(gè)新理念也逐漸被各國(guó)科學(xué)家所認(rèn)可，同時(shí)在此基礎(chǔ)上還對(duì)這一理念作出了合理的改進(jìn)，隨后就形成了現(xiàn)在的機(jī)電一體化系統(tǒng)?？萍脊ぷ髡邔?duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)進(jìn)行的邏輯分析，他們表示目前機(jī)電一體化系統(tǒng)具有智能化板塊、模塊化等基本功能，以這些基本功能為根本，隨后再融入一些機(jī)械技術(shù)和自動(dòng)化控制技術(shù)，這樣以來就可以優(yōu)化機(jī)電一體化系統(tǒng)，使得整個(gè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)變得更科學(xué)、更人性化。在建立機(jī)電一體化系統(tǒng)時(shí)，工作人員先要對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)有一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)，隨后按照相關(guān)的技術(shù)分析得出其方案的優(yōu)缺點(diǎn)，再通過各種方案之間的對(duì)比選取一個(gè)比較合理的方案，確定方案之后還需要經(jīng)過一段時(shí)間的實(shí)際應(yīng)用，不斷完善所選的方案，最后才使用此方案。所建立的新系統(tǒng)能不能滿足工作需求，這還要看這個(gè)系統(tǒng)是不是實(shí)現(xiàn)了具體的目標(biāo)，如果沒有完成設(shè)定的具體目標(biāo)那么這個(gè)系統(tǒng)還需要完善[2]。

3 機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)構(gòu)想

目前，我國(guó)的產(chǎn)生模式不斷地進(jìn)行改革，政府部門開始重視科技創(chuàng)新的發(fā)展，機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)思想也被人們廣泛應(yīng)用到綠色化、網(wǎng)絡(luò)化及智能化的新興產(chǎn)業(yè)之中，從而代表著“中國(guó)創(chuàng)造”的機(jī)電一體化系統(tǒng)正在制造出高質(zhì)量的產(chǎn)品。

3.2 設(shè)計(jì)方案

機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)根本就是設(shè)計(jì)方案，制定一個(gè)科學(xué)的設(shè)計(jì)方案是一項(xiàng)非常困難的事情。其方案的制定人員需要過硬的基礎(chǔ)知識(shí)儲(chǔ)備，同時(shí)還需要豐富的工作經(jīng)驗(yàn)并且還要對(duì)機(jī)電產(chǎn)品技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電力電子技術(shù)都要有一定的了解。

3.3 機(jī)電一體化共性關(guān)鍵技術(shù)

（1）機(jī)械技術(shù)。由于機(jī)電一體化技術(shù)主要是以機(jī)械基礎(chǔ)為根本點(diǎn)，主要是根據(jù)機(jī)械技術(shù)的發(fā)展而做改進(jìn)，因此，機(jī)電一體化技術(shù)在機(jī)械工程領(lǐng)域受到了工作人員的青睞。機(jī)電產(chǎn)品的許多功能都是由機(jī)械技術(shù)所決定，并且與電子技術(shù)相結(jié)合，從而推動(dòng)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展[3]。在新的經(jīng)濟(jì)發(fā)展格局下，隨著生產(chǎn)水平的不斷提升，對(duì)機(jī)械技術(shù)的發(fā)展提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)。通過機(jī)電一體化領(lǐng)域的專家學(xué)者進(jìn)行不斷地探索，我國(guó)現(xiàn)代機(jī)械發(fā)展水平得到了快速的提升。（2）對(duì)于計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)來講。計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)主要是對(duì)機(jī)電一體化系統(tǒng)中的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的分析。主要是使用計(jì)算機(jī)來完成信息的交換及其數(shù)據(jù)分析運(yùn)算。

3.4 產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法

（1）取代法是一種常見的設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)者們經(jīng)常把電子線路取代為機(jī)械式控制機(jī)構(gòu)，這是一種機(jī)械電子化的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。比如：機(jī)械式調(diào)速機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)就可以用編程控制器或者微型計(jì)算機(jī)來代替，還可以替代液壓控制系統(tǒng)、氣動(dòng)，也可以大體插銷板、撥碼盤、步進(jìn)開關(guān)、時(shí)間繼電器等控制器。這樣不但可以使得整個(gè)機(jī)械結(jié)構(gòu)變得簡(jiǎn)單，同時(shí)還可以提升產(chǎn)品的質(zhì)量。按照這種方法所設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品與傳統(tǒng)方法設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)相似，這種設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)單，可是依舊擺脫不了原產(chǎn)品的缺點(diǎn)，不利于產(chǎn)品的創(chuàng)新。（2）整體法。整體法可以讓生產(chǎn)出來的產(chǎn)品具有不錯(cuò)的性價(jià)比，以便工作人員開發(fā)出更新的產(chǎn)品。當(dāng)設(shè)計(jì)者利用整體法設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)，首先要把機(jī)械部分和電氣部結(jié)合在一起，隨后從整體上對(duì)改產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)。比如：在電液比例控制系統(tǒng)中，比例電磁鐵和液壓控制閥組成一體化比例閥；當(dāng)對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，定子繞組放置在機(jī)床導(dǎo)軌中這些都是采用了整體設(shè)計(jì)法。（3）組合法。這種方法主要是把產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)功能組合成為機(jī)電一體系統(tǒng)。比如：當(dāng)把車床改造為數(shù)控車床時(shí)，首先購(gòu)買一套車床數(shù)據(jù)設(shè)備、一套伺服動(dòng)力系統(tǒng)、一整套位移測(cè)量設(shè)備及其主軸電機(jī)相配合變頻設(shè)備，利用這些設(shè)備就可以改造出一臺(tái)具備自動(dòng)調(diào)速、自動(dòng)給進(jìn)，同時(shí)還可以完成多種切削的數(shù)控機(jī)床。利用組合法建立機(jī)電一體化，不僅周期很短、質(zhì)量安全可靠、成本也比較低，而且還便于維修、容易生產(chǎn)。

4 結(jié)語(yǔ)

機(jī)電控制系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)是由電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等多種科學(xué)手段相結(jié)合的一體化系統(tǒng)，這一系統(tǒng)的誕生有效的促進(jìn)了我國(guó)生產(chǎn)力的發(fā)展。該文主要介紹了機(jī)電控制和自動(dòng)控制系統(tǒng)，簡(jiǎn)要的敘述了機(jī)電一體化這個(gè)新概念，并以這些為基礎(chǔ)簡(jiǎn)要分析了三種機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)方法。傳統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)由電子系統(tǒng)代替，這樣以來完全實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化、功能及模塊的相互結(jié)合，有效的提升了我國(guó)機(jī)電一體化的發(fā)展水平。

參考文獻(xiàn)

篇8

【關(guān)鍵詞】LED 顯示屏 亮度 光電池

【中圖分類號(hào)】TN873 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-4810（2012）23-0195-02

一 引言

發(fā)光二極管（LED）是20世紀(jì)60年代末發(fā)展起來的一種半導(dǎo)體顯示器件，20世紀(jì)70年代，隨著半導(dǎo)體材料合成技術(shù)、單晶制造技術(shù)和P-N結(jié)形成技術(shù)的研究進(jìn)展，發(fā)光二極管在發(fā)光顏色、亮度、性能等方面得以提高并迅速進(jìn)入批量化和實(shí)用化。

LED顯示屏是20世紀(jì)80年代后期在全球迅速發(fā)展起來的新型信息顯示媒體，它利用發(fā)光二極管構(gòu)成點(diǎn)陣模塊或像素單元組成的平板顯示屏幕，以可靠性高、使用壽命長(zhǎng)、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、性能價(jià)格比高、使用成本低等特點(diǎn)，在短短的十幾年中，迅速成長(zhǎng)為平板顯示的主流產(chǎn)品，在信息顯示領(lǐng)域更是得到了廣泛的應(yīng)用。

二 LED亮度控制

1.亮度自動(dòng)控制的需求

LED顯示屏歷經(jīng)文字、圖形、16級(jí)灰度、64級(jí)灰度、256級(jí)灰度顯示等發(fā)展過程。早期的顯示屏控制技術(shù)比較單一，只是提供顯示圖文的基本功能，用戶在使用中主要以人工方式開關(guān)計(jì)算機(jī)和顯示屏開關(guān)。隨著LED應(yīng)用技術(shù)的不斷深入開發(fā)，為方便用戶使用，適應(yīng)實(shí)際使用環(huán)境變化的需要，新的要求不斷被提出。比如，遠(yuǎn)距離定時(shí)或自動(dòng)開關(guān)屏、自動(dòng)或手動(dòng)亮度調(diào)節(jié)、自動(dòng)或手動(dòng)灰度調(diào)節(jié)等。尤其是室外LED顯示屏，白天和夜晚的環(huán)境照度變化很大，如果顯示屏僅設(shè)置一種亮度，那么如設(shè)置為白天看上去視覺效果較好，則晚上看上去就會(huì)感到眩目，文字顯示模糊不清；如設(shè)置為晚上看上去視覺效果較好，則因白天環(huán)境較亮，顯示的圖像就變得較暗，而看不清楚圖像。

2.LED顯示屏亮度調(diào)節(jié)方法

第一，軟件調(diào)節(jié)。早期的LED顯示屏亮度控制主要是采用軟件調(diào)節(jié)的方法。

LED顯示屏亮度，可通過控制數(shù)據(jù)輸出使能脈寬進(jìn)行調(diào)節(jié)。顯示屏控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)，預(yù)先設(shè)置幾種使能脈寬，通過軟件加載不同的使能脈寬信號(hào)，達(dá)到改變顯示屏亮度的目的。

第二，硬件調(diào)節(jié)。硬件調(diào)節(jié)主要是通過開關(guān)量的控制加載不同的使能脈寬信號(hào)，達(dá)到改變顯示屏亮度的目的。

第三，自動(dòng)調(diào)節(jié)。早期的亮度調(diào)節(jié)方式，不論是軟件的還是硬件的，都是通過人工進(jìn)行控制的，不方便，不能及時(shí)適應(yīng)顯示屏使用現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的照度變化，且亮度調(diào)節(jié)的范圍也有限，因此，能根據(jù)顯示屏使用環(huán)境照度的變化自動(dòng)進(jìn)行亮度調(diào)節(jié)的要求被提出。本文介紹的顯示屏亮度控制系統(tǒng)具備這樣的自動(dòng)調(diào)節(jié)控制能力。

三 亮度自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)

1.系統(tǒng)構(gòu)成框圖

圖1 亮度檢測(cè)原理框圖

2.設(shè)計(jì)說明

單片機(jī)采用ATML89C2051，晶振11.0592M；P3.7腳帶40A固態(tài)繼電器，驅(qū)動(dòng)器用7407（20mA）；A/D轉(zhuǎn)換器采用

ADC0809，為8通道8位逐次逼進(jìn)型AD轉(zhuǎn)換器，P3.4腳提供ADC0809的啟動(dòng)和地址鎖存信號(hào)，P3.5腳提供ADC0809的時(shí)鐘信號(hào)，P3.2腳用于檢測(cè)ADC0809的轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，ADC0809的D0-D7接89C2051的P1口，A0、A1、A2接地（0通道），+Vref接VCC，-Vref接地；光電轉(zhuǎn)換采用硒光電池（0～500mV）；信號(hào)放大采用LM324，單+5V供電；看門狗采用MAX813L，由P3.3腳提供觸發(fā)信號(hào)。

3.光敏器件選型

光敏元件有光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管、光電池等。光敏二極管和光敏三極管又分硅管（2CU、2DU、3CU、3DU）和鍺管（2AU、3AU）；光電池又有硅光電池、硒光電池、砷化鎵光電池。

光敏電阻、光敏二極管的光生電流在照度為200lx（勒克斯）左右即達(dá)到飽和，一般用作光控開關(guān)，不宜作光敏探測(cè)元件。

光敏三極管、光電池均可用作光敏探測(cè)元件。本文選用的是光電池。

4.光電池

光電池是利用光生伏特效應(yīng)把光能直接轉(zhuǎn)變成電能的器件。通常用于把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變成電能，所以又稱太陽(yáng)能電池。

硅光電池：應(yīng)用廣泛，價(jià)格低，光電轉(zhuǎn)換效率高，適于接收紅外光（0.4μm～1.2μm），峰值波長(zhǎng)0.8μm。

硒光電池：工藝成熟，光電轉(zhuǎn)換效率低，適于可見光（0.3μm～0.7μm），峰值波長(zhǎng)0.56μm。

砷化鎵光電池：轉(zhuǎn)換效率高，光譜響應(yīng)特性與太陽(yáng)光譜吻合，耐輻射，在宇宙電源方面應(yīng)用廣泛。

硅光電池、硒光電池均適合作為自然光的光敏檢測(cè)元件，尤以硒光電池更好。本文介紹的應(yīng)用對(duì)光照度的分辨率要求不高，因此，選用的是價(jià)格較低的硅光電池。

5.硅光電池的照度特性

圖2 硅光電池照度特性曲線

從圖2可以看出，短路電流在很大范圍內(nèi)與光強(qiáng)呈線性關(guān)系，而開路電壓隨光強(qiáng)的變化是非線性的，且當(dāng)照度在2000lx時(shí)就趨于飽和了。因此，把光電池作為測(cè)量元件時(shí)，應(yīng)把它作為電流源的形式使用，不宜作電壓源。

6.光電轉(zhuǎn)換信號(hào)放大電路

光電探測(cè)電路接成電流源工作方式，光生電流經(jīng)運(yùn)算放大器作電流電壓轉(zhuǎn)換而變?yōu)殡妷盒盘?hào)，經(jīng)8位A/D轉(zhuǎn)換后送AT89C2051單片機(jī)P1口。單片機(jī)與顯示屏控制計(jì)算機(jī)之間通過串口進(jìn)行通訊。圖3中MAX813L為“看門狗”，7407之后部分用于遠(yuǎn)距離開關(guān)屏。

圖3 光電轉(zhuǎn)換信號(hào)放大電路原理圖

7.自動(dòng)檢測(cè)電路工作方式

主動(dòng)方式：?jiǎn)纹瑱C(jī)定時(shí)（時(shí)間長(zhǎng)短可由控制計(jì)算機(jī)任意設(shè)定）啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換，將環(huán)境照度轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)送單片機(jī)P1口，單片機(jī)采樣后通過串口控制計(jì)算機(jī)，控制計(jì)算機(jī)再根據(jù)這一數(shù)值控制顯示屏亮度。

被動(dòng)方式：?jiǎn)纹瑱C(jī)處于接收控制計(jì)算機(jī)命令狀態(tài)，A/D轉(zhuǎn)換器處于休眠狀態(tài)?？刂朴?jì)算機(jī)定時(shí)（時(shí)間長(zhǎng)短可任意設(shè)定）發(fā)送讀取環(huán)境照度狀態(tài)命令給單片機(jī)，單片機(jī)接到命令后，即啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換的結(jié)果送給控制計(jì)算機(jī)，控制計(jì)算機(jī)根據(jù)這一數(shù)值控制顯示屏亮度。

8.亮度控制范圍

理論上8位A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率可達(dá)256級(jí)，但由于實(shí)際使用中使用單5V供電，由于器件本身的壓降，實(shí)際的分辨率只能做到180級(jí)左右。不過，這對(duì)于LED顯示屏的亮度控制已足夠了。

9.調(diào)試說明

圖3中，電阻R4、R5共同決定運(yùn)算放大器的放大倍數(shù)，R4用于環(huán)境照度基準(zhǔn)的調(diào)整，R4的大?。◣装贇W姆～幾千歐姆）決定了整個(gè)光敏探測(cè)系統(tǒng)對(duì)環(huán)境照度檢測(cè)的線性敏感區(qū)間的大小?？烧{(diào)電位器R2用于環(huán)境照度基準(zhǔn)的微調(diào)。

四 結(jié)論

本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了LED顯示屏使用環(huán)境照度的自動(dòng)探測(cè)，顯示屏控制計(jì)算機(jī)根據(jù)探測(cè)系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)，自動(dòng)控制LED顯示屏的亮度，使顯示屏的亮度自動(dòng)隨環(huán)境照度的變化而改變，以適應(yīng)顯示屏白天和夜晚觀看的需要。同時(shí)，還提供了遠(yuǎn)距離開關(guān)顯示屏的控制功能。

本系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠的檢測(cè)控制效果在城市交通誘導(dǎo)顯示屏上的實(shí)際工程應(yīng)用中，得到了進(jìn)一步的驗(yàn)證。

參考文獻(xiàn)

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篇9

關(guān)鍵詞：PLC 變頻器 控制

中圖分類號(hào)：TM921.51 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2014）05-0010-01

1 PLC與變頻器的原理

1.1 PLC的原理

PLC即可編程邏輯控制器，是一種以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置，近年來在工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。PLC的硬件系統(tǒng)主要由中央處理單元、輸入輸出電路、存儲(chǔ)器等構(gòu)成，軟件系統(tǒng)主要由系統(tǒng)程序和用戶程序構(gòu)成。PLC的主要功能為順序控制，工作過程可依次分為輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新，其控制系統(tǒng)如（圖1）所示。

循環(huán)、連續(xù)掃描是PLC的工作方式，可以有效避免繼電器控制系統(tǒng)中出現(xiàn)時(shí)序失配、觸點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)等問題。在輸入采樣環(huán)節(jié)，PLC利用掃描獲取所有輸入端的通斷狀態(tài)，之后將其存入映像寄存器。在程序執(zhí)行環(huán)節(jié)，PLC按照一定順序?qū)Τ绦蛑噶钸M(jìn)行逐條執(zhí)行，利用輸入、輸出映像寄存器從而獲取元件通斷狀態(tài)，并按照用戶程序進(jìn)行運(yùn)算，在輸出映像寄存器中存入運(yùn)算結(jié)果。在輸出刷新環(huán)節(jié)，輸出鎖存器會(huì)接收到輸出映像寄存器中的信息，將其轉(zhuǎn)化為控制信號(hào)對(duì)外輸出，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)輸出設(shè)備。以上的工作過程為PLC循環(huán)掃描中的一個(gè)掃描周期，一般情況下，掃描周期為幾ms到幾十ms。

1.2 變頻器的原理

所謂的變頻器具體是指能夠?qū)?0-60Hz的工頻電源轉(zhuǎn)變?yōu)楦鞣N頻率的交流電源，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)變速運(yùn)行的裝置。其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

變頻器的控制電路為高性能的微處理器，其利用A/D和D/A接口接收相關(guān)信號(hào)并加以處理，具體包括啟停及正反轉(zhuǎn)操作控制信號(hào)的處理。通常情況下，在PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)當(dāng)中，PLC輸入至變頻器的信號(hào)為模擬信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后傳輸會(huì)給微處理器。雖然變頻器的種類相對(duì)較多，但其基本工作原理卻大致相同，控制方式主要有以下幾種：矢量控制、轉(zhuǎn)矩控制、轉(zhuǎn)差頻率控制、協(xié)調(diào)控制等等。

2 PLC自動(dòng)控制技術(shù)在變頻器中的具體應(yīng)用

2.1 PLC與變頻器選型

（1）PLC。在整個(gè)控制系統(tǒng)當(dāng)中，PLC是核心，在充分考慮工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣的前提下，并經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)性比選之后，決定選用西門子公司研制開發(fā)的S7系列PLC中的S7-300PLC。大量的應(yīng)用實(shí)踐表明，該系列的PLC在自動(dòng)化系統(tǒng)中具有著強(qiáng)大的控制功能，其使用范圍較廣，從替代繼電器的簡(jiǎn)單控制到復(fù)雜的自動(dòng)化控制均有所涉及。

（2）變頻器。目前，在電力電子、微電子等技術(shù)的發(fā)展非常迅速，同時(shí)，半導(dǎo)體生產(chǎn)工藝的改進(jìn)使其價(jià)格大幅度降低，從而使得變頻調(diào)速裝置在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛。為了確保變頻器與PLC之間的通信，故此選用西門子公司出品的G120系列的變頻器。

2.2 變頻器自動(dòng)化控制的實(shí)現(xiàn)方法

（1）通過I/O端子實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。PLC自動(dòng)化控制技術(shù)需要利用PLC和變頻器的I/O端子予以實(shí)現(xiàn)，在實(shí)現(xiàn)的過程中可根據(jù)實(shí)際情況的不同，將其劃分為兩個(gè)不同的實(shí)現(xiàn)方向，即模擬量端子與PLC連接和數(shù)字輸入端與PLC連接。前者是指在PLC自身不帶模擬量端子的情況下，只需連接PLC的擴(kuò)展模塊與變頻器模擬量端子，便可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制；后者是指在PLC自身攜帶I/O端子的情況下，可利用導(dǎo)線連接PLC與變頻器的輸入端子實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。這種實(shí)現(xiàn)方法可有效啟動(dòng)或停止變頻器，對(duì)變頻器的預(yù)定頻率進(jìn)行設(shè)置。若變頻器的數(shù)字量輸入端子較多，則可獲取較多的固定頻率。

（2）借助DP通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制?？蓪7-300PLC作為主站，并將G120變頻器作為從站，由PLC向G120傳送運(yùn)行指令，同時(shí)接受來自于G120反饋回來的運(yùn)行狀態(tài)及故障報(bào)警信號(hào)。變頻器現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的核心是通信協(xié)議，可借助DP通信協(xié)議來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的目標(biāo)。DP通信協(xié)議的數(shù)據(jù)電報(bào)結(jié)構(gòu)分為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、協(xié)議層和電報(bào)頭，其中網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)具體是指PPO，包括參數(shù)值PKW和過程數(shù)據(jù)PZD，前者是G120變頻器運(yùn)行時(shí)需要定義的一些功能碼，后者則是變頻器運(yùn)行過程中要輸入和輸出的一些數(shù)據(jù)值，如速度反饋值、頻率給定值等等。DP通信協(xié)議共有兩種類型的網(wǎng)絡(luò)PPO，一類是無PKW卻有2或6個(gè)字的PZD，另一類是有PKW并且還有2、6或10個(gè)字的PZD。對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行如此定義的主要目的是為了完成不同的任務(wù)，這樣PKW與PZD之間的傳輸便可以互不影響，兩者均能夠獨(dú)立工作，從而使變頻器能根據(jù)上一級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng)的指令運(yùn)行。

3 結(jié)語(yǔ)

總而言之，PLC自動(dòng)控制技術(shù)以其自身諸多的優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，本文重點(diǎn)對(duì)該技術(shù)在變頻器中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。在具體應(yīng)用中，變頻器自動(dòng)化控制的實(shí)現(xiàn)是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，采用DP通信協(xié)議可以使自動(dòng)化控制的實(shí)現(xiàn)變得更加簡(jiǎn)單。在未來一段時(shí)期應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)加大對(duì)PLC自動(dòng)控制技術(shù)的研究力度，并在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上進(jìn)行不斷改進(jìn)和完善，使其能夠更好地為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)，這對(duì)于促進(jìn)我國(guó)工業(yè)發(fā)展意義重大。

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關(guān)鍵詞:模糊控制 自動(dòng)調(diào)零 軟接觸

中圖分類號(hào):文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1007-9416(2010)05-0000-00

1概述

活套控制系統(tǒng)在整個(gè)熱連軋精軋機(jī)組控制系統(tǒng)中占有重要的地位,直接關(guān)系產(chǎn)品質(zhì)量,決定企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。其中活套高度閉環(huán)、檢測(cè)誤差、活套于鋼軟接觸、防止鋼甩尾都是所面臨的技術(shù)難題,解決這些問題對(duì)于提高帶鋼產(chǎn)品質(zhì)量具有非?，F(xiàn)實(shí)的意義。

由于活套套高閉環(huán)系統(tǒng)的復(fù)雜性:套量和套角對(duì)應(yīng)關(guān)系是非線性的,活套套量等于前后機(jī)架速度差的積分,其變化明顯的滯后于速度補(bǔ)償控制量的變化,其性能很難滿足日益增加的產(chǎn)品種類規(guī)格,以及質(zhì)量和精度控制要求?；钐组]環(huán)控制系統(tǒng)完全依靠反饋的活套位置角度來進(jìn)行套高調(diào)節(jié),因此活套檢測(cè)誤差對(duì)于活套控制系統(tǒng)是非常關(guān)鍵的。本文通過在萊鋼1500中寬帶精軋機(jī)組技術(shù)改造過程中的摸索和嘗試,為解決這些問題提出了一些新的具有良好控制效果的控制方法。

2 活套自動(dòng)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)

2.1 二維模糊套高閉環(huán)控制

影響帶鋼軋制及其產(chǎn)品質(zhì)量的主要因素是機(jī)架間帶鋼秒流量和帶鋼張力的均衡關(guān)系。但由于帶鋼穿帶等原因引起了前后機(jī)架速差擾動(dòng),破壞了機(jī)架間秒流量平衡,引起了套量和套角的變化,帶來帶鋼張力的擾動(dòng)?；钐滋赘唛]環(huán)控制器的作用就是根據(jù)套角變化信息,相應(yīng)的給出對(duì)前架速度的補(bǔ)償來消除前后機(jī)架因各種干擾導(dǎo)致帶鋼流量和張力的擾動(dòng),保證順利軋制,提高帶鋼質(zhì)量。目前大部分電動(dòng)活套系統(tǒng)具有以下幾個(gè)特點(diǎn):

首先,套量大小 與套角大小θ并不是線性關(guān)系的[1]。

其中, 為活套臂臂長(zhǎng), 活套輥半徑, 活套支點(diǎn)離軋線的距離, 為活套支點(diǎn)離上游機(jī)架的距離, 為機(jī)架之間的距離。

根據(jù)萊鋼精軋機(jī)組活套的機(jī)械參數(shù)求得的套量套角函數(shù)關(guān)系圖1,從這個(gè)圖中我們可以發(fā)現(xiàn)活套套高在正常工作點(diǎn)22度附近呈現(xiàn)非線性關(guān)系[2]。

套量和套角非線性關(guān)系決定了單一參數(shù)的純比例控制器在活套角度小于15度時(shí),輸出套高調(diào)節(jié)量偏大;而當(dāng)活套角度大于25度時(shí)輸出套高調(diào)節(jié)量又偏小,因此在活套正常工作角度范圍內(nèi)(設(shè)定工作角度正負(fù)10度區(qū)間內(nèi))不能夠進(jìn)行較為精確的控制,調(diào)節(jié)誤差較大,容易使得活套系統(tǒng)不穩(wěn)定。

根據(jù)以上分析,本文提出利用2維模糊控制器來實(shí)現(xiàn)活套套高閉環(huán)控制:以某一設(shè)定的活套高度為基準(zhǔn),用調(diào)節(jié)軋機(jī)速度來維持活套量恒定。即在由主傳動(dòng)控制系統(tǒng)及活套裝置的套量信號(hào)(活套臂的擺角信號(hào))所組成的活套高度閉環(huán)控制系統(tǒng)中,當(dāng)實(shí)際的活套高度(活套量)與基準(zhǔn)值不等時(shí),用其差值控制上游(或下游)機(jī)架主傳動(dòng)的速度,糾正秒流量偏差,以保證活套量恒定。拋鋼前活套降低高度基準(zhǔn)進(jìn)行微套量控制?；钐讖埩刂?首先根據(jù)預(yù)設(shè)張力、預(yù)設(shè)帶鋼的重力,在給定的活套高度下計(jì)算出活套合力矩。一旦由于活套量的變化,會(huì)使活套角產(chǎn)生變化,在新的活套角反饋后,又將計(jì)算出此刻的張力力矩和重力力矩,再折算出新的合力矩設(shè)定值。

智能比例調(diào)節(jié)器,將根據(jù)軋制規(guī)格和設(shè)定速度的不同,調(diào)整Kp參數(shù),來放大或者縮小模糊控制器輸出的調(diào)節(jié)百分?jǐn)?shù),以滿足該軋制速度下閉環(huán)套高控制系統(tǒng)的最佳控制。利用2維模糊控制器來實(shí)現(xiàn)活套套高閉環(huán)控制,產(chǎn)品的質(zhì)量獲得了明顯的提高。

2.2 活套位置檢測(cè)自動(dòng)調(diào)零技術(shù)

活套閉環(huán)控制器完全依據(jù)活套反饋的位置信號(hào)來計(jì)算對(duì)前面機(jī)架的速度補(bǔ)償量,因此活套位置的檢測(cè)誤差直接影響套高控制效果,從而影響帶鋼產(chǎn)品質(zhì)量。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,利用連軋間隔時(shí)間,即在上一根帶鋼軋制完畢,所有活套落套并穩(wěn)定后,對(duì)光碼盤輸入板卡進(jìn)行脈沖計(jì)數(shù)器初始化,這樣所有的通道計(jì)數(shù)器都被清零了,之后馬上對(duì)處于機(jī)械零位角的活套位置進(jìn)行標(biāo)定。這樣自然把初始化和標(biāo)定動(dòng)作之前的所有因?yàn)楦蓴_造成的錯(cuò)誤計(jì)數(shù)清除了,從而不會(huì)影響下一根帶鋼的順利軋制?；钐浊辶愠绦虻脑砣缦?在HMI上,將活套選為測(cè)試方式,手動(dòng)將活套落下到機(jī)械零位角度后,進(jìn)行標(biāo)定,即把編碼器在機(jī)械零位C0=90的碼盤記錄下來?；钐椎慕嵌扔?jì)算2,標(biāo)定結(jié)束后,活套的角度就可以計(jì)算出來:編碼器在機(jī)械零位C0=90的碼盤記錄下來,記為X0,在某時(shí)刻,碼盤的讀數(shù)為X,則相對(duì)于機(jī)械零位的碼盤變化量為ΔX=X-X0,碼盤的角度變化量ΔC=ΔX/8192*360,活套角度C=C0+ΔC。

通過生產(chǎn)實(shí)踐的證明,采用了活套位置自動(dòng)校零技術(shù)后,活套位置干擾信號(hào)引起的活套系統(tǒng)誤動(dòng)作可能性減少到了最小。同時(shí)也避免了經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)軋制后,活套光碼盤計(jì)數(shù)器溢出問題的出現(xiàn)。該項(xiàng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單,效果明顯,值得迅速推廣應(yīng)用。

2.3 活套軟接觸技術(shù)的實(shí)現(xiàn)

本文提出相對(duì)簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)活套升套軟接觸的控制方法,避免了建立復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型,然而在工程實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的控制效果。在升套過程初始階段,帶鋼由于動(dòng)態(tài)速降形成最大套量,而活套以最大速度起套,活套臂迅速上升;當(dāng)活套角度上升到設(shè)定角度以前就切換到電流控制方式,進(jìn)入套高閉環(huán),這時(shí)動(dòng)態(tài)速降正在逐漸恢復(fù),但是套高閉環(huán)在套角上升到設(shè)定角度之前一直讓上游機(jī)架加速,從而依然維持著較大套量,同時(shí)活套在電流方式下給出與設(shè)定角度相對(duì)應(yīng)的工作電流,活套電磁力矩變小,活套臂上升趨勢(shì)變緩,活套擺動(dòng)動(dòng)量變小,從而避免了活套與帶鋼接觸時(shí)活套撞擊帶鋼,實(shí)現(xiàn)了活套升套與帶鋼的軟接觸。

該廠在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù),明顯的改善了帶鋼頭部的質(zhì)量,充分證明這一技術(shù)是可行的。

3 結(jié)語(yǔ)