控制系统论文:PLC自动化控制系统论文

1PLC自动控制系统

PLC的运转十分稳定，在保证高速率的运转状态下，还能够保持安全可靠的性能，它还具备十分强大的兼容功能，结构以模块的形式存在，能够根据需要进行灵活的重组，程序十分简单明了，功能更加丰富，可以很容易的实现各种形式的远程操作。PLC从本质上来讲属于计算机系统的范畴，只是由于其能够很好的连接到工业中，实现通过传输数据指令进行生产控制，所以使得这一系统的能够发挥出巨大的功效，随着其应用范围的不断扩大，逐渐建立起了可靠地控制系统。PLC是以程序控制器为基础，并通过对微机控制器的科学应用衍生出来的一种计算机技术，随着人们在自动化领域投入的不断加大，研究脚步的不断深入，这一系统得到了极大程度的简化，变得更加微型化，不仅如此，还开始向着更加个人化的开放性网络控制的方向发展，能够实现各种形式、各种领域的控制。尽管它的功能十分强大，但是依旧存在着很多薄弱环节，举例来讲，经过长时间的使用之后，系统所产生的劳损将会直接导致继电器产生触点电弧，如果情况严重，将会使得系统对于指令的执行出现偏差，这将对生产造成严重负面影响。

2探究PLC的可靠性

尽管PLC系统能够很好地与工业生产相融合，并在工业生产中发挥出强大的作用，有着很强的稳定性。但是如果受到特定条件的限制和影响，极有可能产生极其强烈的电磁波干扰，影响到程序的运算，使系统产生错误的操作指令，最终致使PLC的运转出现偏差。想要使得PLC控制系统变得更加可靠，应该从多个角度、多个方面、多个环节强化控制，才能够使其抗干扰能力得到系统性的提高。

2.1信号传输中断

首先机械设备发生故障会影响到信号的传输，出现中断现象，从而使得自动控制系统不能够接收到正确的指令，整个系统的运转出现停滞，自动控制系统发挥不出作用，无法对数据进行程序运算，难以执行系统发出的指令；其次如果触点没能够保证与接线严密的接触，这就会使得数据的传输出现中断，无法顺利到达数据库，这样一来数据就失去价值，不能够通过收集整理，来为决策提供科学的数据参考，同时也无法形成相关的数据统计；最后在信号传输出现中断的情况下，会导致机械出现触点抖动的现象，尽管相关的防御系统已经十分的完善，但是还是会受到系统扫描周期的限制，使得指令在计数累加的情况下出现偏差。还有各个阀门不能够正常的开闭，使系统运转处于混乱状态，最终导致系统呈现出极大的不稳定性。

2.2PLC在干扰下无法正常执行指令

当PLC受到干扰，指令传输就会出现故障，最终使得指令不能够得到标准执行；当控制变频器在启动的过程中出现故障，附带的电机无法正常运行；PLC无法对数字信号进行专业的处理，控制负载不能够得到妥善的解决。这些都是故障存在的原因，只有将这些问题有效的解决，系统才能够变得更加安全可靠。当PLC系统需要在高强度电磁干扰下正常运转和工作时，只能通过多线路分开供电的方式将动力电源与控制电源分离，如果条件允许，还可以利用具备屏蔽和隔离功能的变压器来完成供电，在线路构思时，应该在功率设置时就留有一定的余地，并运用稳压电源进行外接供电。

3从设计方案探究PLC控制系统可靠性

在信息技术快速发展的当今社会中，人们为了使得生活更加轻松，开始了对自动化的极力追逐，通过人们不懈努力，PLC系统已经从功能上实现了阶段性的优化，不仅能够将数字指令储存起来，使得整个控制流程集成化、模式化，还通过增添模拟量处理等附加功能实现运动以及过程的多方面控制。

3.1完善PLC报警系统

在对报警系统进行设计时，通过加入设计性的故障，以此来测试报警系统，当故障出现时，会通过文字的提示了解到发生的故障类型，故障的具体位置会显示在工艺流程图的指示灯上，为了避免指示灯故障影响到对机械运转状况正常的了解，还设置了专门的故障测试系统，当这一系统运行时，全部故障指示灯都会被点亮。为了将过去隐藏着的问题干净彻底的清除，应该加大人力、物力的投入力度，将相关的关键线路和重点环节进行仔细的核查。将指示灯分布在控制柜上，根据指示灯判断机械的运转是否正常。在这种情况下，要进行明确的界限划分，将指示灯在相对应的位置分布，当故障发生时能够对相关岗位上的主管人员起到及时的警示作用，方便责任人进行及时的应对，保证机械正常运转。

3.2强化PLC信号传输强度

确定相关的开关能够正常的闭合，保证变压器的稳定性，避免出现短路影响到信号传输，除此之外还能够避免接触不良的出现。加强PLC系统中分析系统的建设，使得信号在传输之后能够在数额方面得到体现，同时也能够在时长中得到体现，将各项指标的平均水平展示在主界面，通过模块建设使得分析功能更加多样化，不仅能够进行流向分析，还能够实现时段分析。

4结语

自动化不断普及的过程中，PLC所覆盖的范围在逐步扩大，通过深入的研究提升控制系统的稳定性和可靠性，在社会需求日益迫切的今天有着很大的现实价值。在这样的背景下，自动控制系统的研究问题已经成为了社会各界关注的重点，将PLC系统的稳定性和可靠性全面提升，能够极大程度的提高工业生产能力以及市场竞争力。PLC的应用成本的不断降低以及人们需求的日益强烈，已经使得PLC自动控制系统占据了市场的主流位置。

作者：高瑞单位：邵阳学院电气系测控技术与仪器专业

控制系统论文:组态软件DCS集散控制系统论文

1DCS集散控制系统概述

对于DCS集散控制系统来说，其主要包括工程师站、操作员站以及现场控制站等几部分组成，不同的站点之间所负责的内容不同，其中工程师站与操作员站主要来完成生产过程的集中管理，而现场控制站则来完成分散控制，站间利用通信网路框架实现互联。从结构特征上来看，集散控制系统为分级递阶结构，其中现场控制站主要面向工业生产现场过程量控制接口装置，同时实现部分控制功能，例如PID回路控制、参算计算机等。而对于工程师站与操作员站来说，以相对独立的计算机来实现各项管理功能，主要通过网络系统来完成生产过程中各项信息资料的收集、整理，以及生产行为的实时监督与管理，工程师站主要来完成系统组态功能。站间利用通信网络框架来完成所有信息数据的传递，使得不同站点之间形成一个相互影响相互促进的系统。DCS集散控制系统实现了计算机技术、自动控制技术以及通讯技术的相互融合，并且在设计上采用的冗余以及分散机构等技术，提高了系统的可靠性。现在集散控制系统已经被广泛的应用到工业生产中，通过良好的人际交流界面，实现了对生产过程监控与集中控制管理。

2DCS集散控制系统组态软件构成

2.1实时数据库

实时数据库作为若干标记名变量的集合，可以说是整个系统组态软件的核心部分，其中每一个标记名变量都是数据库的一个记录，主要由多个数据字段组成，从实时数据库的构成特点来看，其所具有的紧凑性与实时性对提高系统控制管理效果具有重要意义。另外，其一般都设置有SQL接口，能够顺利与其他支持SQL的关系型数据库进行访问。

2.2驱动组态

输入输出驱动是DCS集散控制系统的重要组态，作为关键性任务其需要为系统提供多种PLC以及DCS驱动，并保证其所具有的通用性特点可以满足系统运行的需求。从实际应用情况进行分析，如果想要保证组态设计效果，要求其必须具备市场上所具有的设备驱动程序。一方面，将集散控制系统与单机进行连接，应确保控制站数据可以通过串行口完成与监控数据库信息的交换；另一方面，将系统与网络进行连接时，要求实时数据库中所含信息可以下装到控制站中，相应的控制站也可以通过网络系统将存在的数据上传给监控站，实现不同站间信息的交流。

2.3报警组态

报警组态即时间记录报警，主要就是通过打印或者记录的方式，将被控对象的报警状态记录在磁盘文件中。同时系统用户可以对该报警事件进行级别的确定，最后通过报警来完成系统中此事件的启动。

2.4功能组态

系统功能组态软件模块比较多，如连续控制模块、逻辑控制模块以及预算模块等，不同模块来负责相应的功能，以此来完成系统对工业生产全过程的控制管理。其中，基于满足不同系统用户的实际需求，功能组态软件设计，还可以实现特殊控制算法，用户只需要按照自身需求通过编程即可来实现功能模块的设计，在进行编程时，需要结合实际情况来确定操作行为，因为一些复杂的控制，用户自行编程存在很大的困难。

3DCS集散控制系统组态设计研究

3.1组态数据库

组态数据配置文件主要是对用户组态数据信息进行保存，配置文件主要包括了数据点参数配置以及数据源连接等。在组态数据库configdb中，根据数据结构设计四个数据表，分别为命名为conanalog、conao、memdata以及connumeic，用来存放I/O模拟量输入点、I/O模拟量输出点、中间变量以及I/O数字量点，其中组态配置文件主要使用文本文件格式来实现功能设计。用户在保护数据库组态信息时，系统会将四个表中所配置的信息分别存储在到tsg00.txt、tsg01.txt、tsg02.txt以及globaldata.txt文件中，生成组态数据配置文件。

3.2实时趋势曲线控件设计

趋势曲线形状与坐标类似，其中X轴代表时间、Y轴代表变量值，通过曲线的变化形式来确定各变量的变化趋势。对于实时趋势曲线组件的设计，可以满足用户同时定义四个不同变量的要求，即一个曲线图只能完成四条曲线的显示。其中，系统用户可以就趋势图曲线中时间间距以及数据数值等信息进行自定义，另外还可以自行确定曲线颜色、绘制曲线方式等。在集散控制系统使用过程中，是对整个生产过程的实时监控与控制，因此实时趋势图曲线可以自主完成更新，即及时将各数据信息的变化显示出来，使用户可以更直观的了解到整个控制过程中不同数据的变化。并在组态画面上完成相应曲线空间的画图，选中该控件后淡季右键显示控件各项属性，在菜单栏里将完成曲线定义与标识定义。

3.3报警组态设计

通过对报警组态软件的设计，使得用户可以实时掌握系统运行状态，对存在的故障及时进行处理，避免受外界因素的影响。报警组态的设计可以选择用报警组件来实现，主要包括报警变量值、报警组名以及报警变量值等。在系统运行过程中，应先对所有报警变量值进行计算，并将其与报警变量定义过程中配置的属性值进行比较，如果存在报警事件既可以在报警组件中显示。

4结语

集散控制系统现在已经被广泛的应用到工业生产全程管理与控制中，对提高生产效率具有重要意义。在对组态软件进行设计时，应满足系统运行要求，以提高系统运行效率为目的，从不同构成环节进行分析研究，争取通过合理的设计来提高系统管理效果。

作者：赵小春陈超单位：陕西比迪欧化工有限公司

控制系统论文:光纤带控制系统论文

一控制系统的组成和功能

该光纤带松套管生产线的控制系统主要是由绞体控制、油膏填充控制、挤塑机控制、水温控制、牵引控制、张力控制和收线控制等部分组成。光纤带放线形式为主动放线，在线调节、同步精度高；油膏除气泡装置可给多条生产线供胶；系统具有操作界面简单易用等特点。该光纤带松套管生产线的主控制系统主要由上位机（IPC）、下位机（PLC）、现场总线系统以及各种执行部件（如伺服控制器、变频器等）组成。整个控制系统以PLC（可编程逻辑控制器）为核心，通过MPI接口及PROFIBUS－DP控制总线在PLC与计算机之间以及PLC与PLC之间交换信息，从而控制系统的运行。PLC同时采集和发出系统所需的各种信号，然后再通过与计算机的相互协作，完成总体控制。监控软件安装于上位机，为用户提供了一个友好的界面，用于图形显示、消息、归档以及报警的处理等。系统画面更新更快速、数据的使用更可靠，具有高度的实用性；可以通过开放数据库互连（ODBC）和结构化查询语言（SQL）方式对该系统中的归档数据进行访问。IPC的作用主要是用于提供友好的、可操作性的人机界面（HMI），不直接参与运算与控制。该系统采用了研华工控机作为上位机，其采用IntelCPU、1GB随机存取存储器（RAM）、120GB硬盘、可刻录光驱、USB接口，还配有19吋液晶显示器、威达工控键盘、打印机、网卡等；如在其扩展插槽内安装西门子CP5611通讯卡，可实现IPC和PLC的数据通讯。IPC的控制软件是Winccflexbile2008，它是基于Windows的应用软件，集控制技术、图形技术、人机界面技术、数据库技术、网络技术于一身，具有动态显示、报警、控制网络通信等组件，可提供友好的用户界面，使设备操作更直观、更简便。根据系统的控制要求，经过同类产品的比较，该系统选用性能非常可靠的西门子S7－300PLC。PLC系统的作用在于实现开关量的输入和输出，模拟量的输入和输出以及大部分数学运算和逻辑运算；PLC直接参与控制和检测，在生产线过程控制的同时，将状态信息通过通讯送到上位机，由上位机来实现生产线的实时参数和状态信息显示。

二关键控制点的设计

在该光纤带松套管生产线的控制系统中光纤带的放带张力和两级牵引之间的三轮组张力是控制系统中的关键和难点。光纤带的放带张力不仅会影响到光纤带在松套管中的余长和余长一致性，同时还可能影响光纤的损耗，而三轮组张力直接影响光纤带的余长。

1光纤带恒张力放带

1．1设备组成该光纤带松套管生产线中共有18个头放线装置，分别装在两个绞体上，绞体为整体框式结构，可装18个直径为410mm的光纤带放线盘。光纤带放线设备的结构，其为主动放带。该放线控制器采用LENZEEVF9300系列交流变频驱动，电机采用LENZE交流变频电机。变频器控制光纤带放出后，经导轮组引导到分线装置，其中有一个导轮安装了张力传感器，实时检测光纤带张力，光纤带再经油膏预填充后被引入并带模具，进而使光纤带有序、紧密、不松散地叠合成一体后被引导入挤塑模头。

1．2硬件组态控制系统中以西门子S7－315－2DP作为PROFIBUS现场总线主站，提供与LENZE控制器的EM2133DP通讯卡直接循环通信。每路放带驱动控制部分采用LENZE的EVF9321交流变频控制器，并在变频器上安装了EM2133的DP通讯卡，放线电机采用180W的LENZE三相异步电机，张力传感器输出信号为0～10V。主控制台采用了西门子公司的S7系列PLC控制系统以及PROFIBUS现场总线。光纤带盘的速度和光纤带张力是通过一个高速的柔性测力传感器系统来控制。每个光纤带主动放线架的运行控制和实时张力可通过PROFIBUS总线与主站PLC进行信息的交换，从而实现在计算机屏幕上实时显示每路张力，并具有张力在线可调的功能，保障光纤带张力在释放过程中稳定。本系统的硬件组态是在PLC编程软件STEP7中导入LENZE控制器设备数据库文件（LENZ213GSD）来完成的，设置与从站的总线通讯率，并选择参数过程数据对象（PPO）类型。S7－300PLC与LENZE9300系列PROFIBUS－DP通讯PPO1协议（4PKW＋2PZD）参数通道PKW访问实现，通过PKW参数通道可以访问和设置所有变频器的参数，PZD过程字控制直接用MOVE（L或T）指令把控制字、过程参数，读或写对应PIW＊＊＊、PQW＊＊＊地址即可。为LENZE控制器分配网络地址，通过EM2133DP通讯卡上的8位拨码开关设定该控制器的DP地址，通过参数设置与主站的PROFIBUS－DP总线通讯率，从而完成数据的读写和控制数据的传输，如状态字、控制字、给定值和实际值、传输传动系统的参数设置和诊断信号。

1．3张力控制的软件设计张力控制是光纤放带的难点，必须要保持张力恒定，而恒张力常常和线速度有关，这就要求电机的转速与卷径成反比。我们利用张力传感器对张力实现闭环调节，在控制算法中加入卷径计算，用卷径计算的扰动来补偿调节，间接实现张力控制，确保张力的恒定。卷径（卷轴直径）D在卷绕系统中是一个重要的参数，其计算公式为：D＝iV／（nπ）（1）式中i为机械传动比，n为电机转速，V为线速度。

2三轮组张力控制

该光纤带松套管生产线中采用主牵引为轮式牵引，辅助牵引为履带牵引的设计方式。除水温以外，主牵引和辅助牵引的张力也是余长调节和控制的重要因素。牵引压力传感器为0～24V输入，输出对应0～250N，用于控制轮式牵引和履带牵引之间的张力值。三轮组张力控制的难点在于要求精度高、响应快，由于三轮组没有储线长度，如果响应不及变频器内部实现恒张力放线功能的流程或超调过大会引起设备或产品的损坏。故控制系统中采用轮式牵引速度与张力调节PID分量叠加的方式来控制履带牵引的速度，即履带牵引速度输出值N2＝轮式牵引速度输出值N1＋牵引张力输出值F，且履带牵引速度应控制在轮式牵引速度±5m／min的范围内变化。通过PID调节N2，直到牵引的张力与设定张力基本相等，并稳定在±1N范围内。为了便于操作，牵引压力值的设定和显示以及履带牵引的PID参数同样显示在操作界面上。

三结论

目前我们研制的光纤带松套管生产线已经在俊知光电、长飞中利、富通集团等众多国内光缆生产厂家中使用。实践证明我们研制的光纤带松套管生产线自动控制系统具有生产工艺显示直观，实时性好、安全可靠和易于扩展，极大地提高了国内光缆厂的生产能力和产品质量，尤其是良好的人机界面和高精度的张力控制得到了厂家的普遍好评。

作者：周顺桃单位：中国电子科技集团公司第八研究所

控制系统论文:自动化生产线电子控制系统论文

1前言

早在上个世纪80年代，传统的DCS控制系统就在工业现场应用。而到了90年代中期，PLC型的DCS控制系统得到广泛应用，在工业现场控制领域内处于主导地位。本文以水泥生产自动化生产线作为研究对象，其中，该生产线以西门子S7-400系列控制单元作为主控系统的核心，现场通讯总线为PROFIBUSDP，并选取ET200M型号的分布式IO接口模块和S7-300型号的信号模块来组成控制系统的收集部分。在此基础上，本文重点论述了面向自动化生产线的电子控制系统的总体设计方案，并分析了程序逻辑控制系统的实现过程，以期为相关电子控制系统的设计与实现提供一定的建议。

2面向自动化生产线的电子控制系统的总体设计方案

本次设计以水泥工艺生产中的自动化控制系统作为研究对象，该现场单元使用了相对领先的DCS控制系统，以对现场设备和数据实行监视管理作为主要功能。具体而言：在该控制系统的中控室部分，由工程师站、操作员站硬件以及相关软件组成。电子控制控制柜内部包括模拟量隔离器、各种卡件、起始量的输出、输入继电器、各种信号处理设备等。集散型计算机控制系统（DCS）是由通讯总线、控制单元、隔离设备以及通讯模块等组成。该厂设备中存在一个中央控制室（CCS），收集石灰石破碎、熟料烧结、水泥包装、生料调配及运输等生产过程中的数据，对参数的设定进行控制，并对物理设备的运行和系统回路进行自动控制。在中央控制室内，相关人员都能够车间工艺参数实施操作和管理。中央控制室内部还包括工程师站、操作员站、报警打印机以及报告打印机等部分。其中，工程师站主要任务是对逻辑程序进行修改，完成系统实时监视控制以及维护的需要。通讯网络是为了保证系统运转安全，尤其是信号传输的可靠，通讯介质一般以光纤为主。在现场控制站（FCS）方面：依据生产实践的情况，该控制区域可以划分为六个现场控制站，分别是原料粉磨站、石灰石破碎远程站、烧成窑头控制站，窑尾控制站，水泥粉磨站、水泥包装控制站等。在现场控制站中，一般在低压配电室内安装各个自动控制模块，这样有助于DCS控制系统的统一性和完整性。

3程序逻辑控制的实现

3.1功能说明（1）在对机组电机的开启顺序设定上主要根据机组的步状态字，保证电机在启动功能上符合设定的时间间隔。依据机组状态字上的命名规定，能够比较容易的借助机组号来匹配到对应的步状态字，还能够运用步状态字来对应的机组号进行查询。（2）在电机控制功能模块对内部逻辑完成相应的执行后，可以在DR管脚上输出相应的运算结果，而且能够直接停止控制电机。（3）依据经验，电机开启时间通常不会超过1秒，这个启动时间比较符合于大部分电机。对于部分对启动时间延迟具有较长要求的电机，在启动时可以借助于延迟程序。（4）在电机联锁上，该电子控制系统存在三种联锁信号：分别是设备联锁、启动联锁以及运行联锁。用“1”来表示连锁满足的含义，也就设计可以启动；“0”则意味着不满足，也即不可以启动。对于启动联锁，通常大型设备都只会输出一个允许启动的指令，把信号接入到功能模块。在运行连锁上，依据工艺程序，该设备前的全部主要设备都可以常规启动，那么该设备才可以获得启动指令。（5）电机控制字。可以把每一个控制位共同组合为一个字节，直接传输给功能模块，从而更加高效、快捷。电机状态字在编号上依据同一个规则进行统一编排。（6）电机的下位调试。通常该电子控制系统内，下位调试就是对STEP7编程进行直接调试。

3.2计算机监控组件实现在整个电子控制系统内，逻辑程序控制系统独立于计算机监控组件，二者作为各自自主运行的控制单元。不过，由于二者都应用SIMATIC的通讯协议与总线网络后，这两个控制单元了一定的整体性。工业以太网为主的通讯中介不仅可以服务于控制站与控制站间的通信，还可以作为操作站与控制站之间的稳定介质，有助于以上不但站点之间数据的及时传输。在控制站点和现场模块间，该系统主要借助于分布式IO来完成通讯需要，借助于稳定安全的通讯总线能够把现场信号及时发送给相应的控制单元。对于该DCS的控制核大脑，主要包括了计算机监控组件、网络通讯系统以及逻辑程序控制系统等三个构成部分。这意味着现场必须配备有必有的计算机监控设备，在此基础上DCS控制系统可以高效、及时、精确地完成自动化生产线的控制任务。

4结语

本文重点论述了面向自动化生产线的电子控制系统的总体设计方案，并分析了程序逻辑控制系统的实现过程，结果表明，模块分散设计并进行有机结合的设计思路有助于电子控制系统在自动化生产线中的实现。

作者：周莹单位：重庆电子工程职业学院

控制系统论文:电梯单片机控制系统论文

1单片机基本情况概述

单片机是集成电路芯片的一种，它微处理器中的技术能够有效地快速处理数据，如逻辑运算、中断处理、数据传输等等。它的组成模块主要有中央处理器，只读程序存储器以及随机存取数据的存储器，定时计数器等等，各个模块相互关联，共同构成一个微型的计算机处理系统。在事先设定好的程序下，能够准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的任务，给与用户以完美的体验。单片机与微型计算机有着很多的共同之处，但是也有着本质的区别。单片机是用特定的芯片来设计应用程序的，通过芯片的指令系统以及集成电路来传导程序，从而使得芯片具备特定的功能。单片机的硬件特征与软件特征是与其自身的规格与特性息息相关的，不同类型的单片机有着不同的技术特征。比如在电梯中应用的单片机都有着完善的指令系统以及感应系统，对于电梯的安全性提供了很好的保障。在生产不同使用性质的电梯时，就需要合理的选用相关类型的单片机，前提就是要掌握单片机的结构以及技术特征。

2单片机的电梯控制系统分析

系统控制部分和显示部分是电梯控制系统的主要构成部分，其中系统控制的部分又由单片机控制模块、传感器信号处理模块以及报警模块构成，检测模块、电路模块则构成显示模块。

2.1传感器系统模块对电梯的运行状态进行实时的监控是在电梯机械化控制系统中应用的一大好处之一，因此，应该在实际应用中大力的进行推广工作。这里的传感器系统既可以根据时间节点进行传输，也可以利用不同的频分制来进行信号的发送工作。当信息最终录入系统之后，就可以在单片机的自动化系统的控制下对电梯的安全性及稳定性进行控制，如有差错及时的进行调整。单片机的电梯控制系统中的传感器是信号处理电路，集合电路以输入高低电平信号来控制LED灯的运行，与此同时能够把输出的信号传送给单片机进行处理。另外，电梯门处安装了开关式传感器，能够通过一个小的直流电机来控制电梯门的开关。2.2中央控制系统的模块中央控制技术在电梯机械控制系统中的应用主要是通过中央控制系统来对各个层面的工作进行调配，利用众多的网络接口及时的传达信息，从而提升系统的运行效率。另外中央控制系统还可以具备报警和制定解决问题的方案等功能，可以及时的对紧急情况进行快速的处理。

2.3电梯的控制面板设计技术电梯里的按钮主要有向上、向下以及开关，这些按钮的运作都是由控制面板进行控制的。在电梯的外面有6个呼叫请求指示灯以及相应的按钮，当乘客按下按钮时，点亮和其相对应的指示灯，在响应呼叫请求之后，电梯内指示灯则熄灭。2个电梯运行的指示灯，分别表示电梯的上升和下降两种不同状态。电梯内部则有相应的控制按钮及相关的4个指示灯，电梯楼层的指示灯也是由LED的数码管来显示的。单片机都电梯运行的控制主要是通过这些指示灯和按钮来进行的，因此，在电梯的控制面板设计时一定要合理的规划，选好相应的参数。

2.4电梯输电线路的路径选择路径的选择对输电线路的设计非常重要，路径选择合理可以降低电梯施工的难度和建设成本，同时也对输电线路后期的稳定和维护起着重要作用。在实际设计中，要对线路进行精确的计算与测量，使输电线路的长度尽量降低，这要求进行测量的工作人员有较高的专业技能和耐心。质地特点好和施工难度低的线路是最优选择，同时也要尽可能地降低电梯建设成本。

2.5电梯运行的维修情况单片机的参数值具有不稳定性，能找到一定的规律性，但也有随机性的成分，设备在未来某一时刻的参数值常与过去的参数值、当前的运行状况、预测期的气象因素等密切相关。在日常维修电梯时，既要按照相关的制度、标准来进行，也要结合自身经验，注意一些易被忽视的问题，如认真考量每一个小零件的作用，保障电梯的正常运行。

3结语

在科技高速发展的基础上，电梯的生产控制水平也在不断的提升，单片机在电梯控制系统中的应用中，不仅仅能够提升生产效率，更保障了电梯运行的安全性。而且，在电梯控制系统中全面引入单片机，是控制技术的一次革命，是一座重要的里程碑，有助于提高用户体验度，为企业节约成本。在未来经济的不断发展过程中，电梯的控制系统也将有着更加广泛的应用空间和发展空间。可以这样说，先进的电梯的控制系统正是推动电梯业节能减排的有效武器，未来全球发展的趋势是谁率先掌握节能的高新技术产业的主导权，谁将主导未来的全球经济。

作者：张金德单位：东营职业学院

控制系统论文:KTC101主机控制系统论文

1工作面现状及问题的提出

司马煤业公司1206工作面东、西部为未采区，南部为鲍村矸石砖厂保护煤柱，北部为二采区三条采区大巷，四邻情况对工作面的回采影响较小。1206工作面走向长度199．5m，倾斜长度1118．5m。工作面主要布置一条运巷、一条风巷、一条辅助进风巷、一条辅助回风巷。四条巷道均为全锚网支护，实体煤掘进。该工作面绝对瓦斯涌出量为20m3/min。随着采掘工作面不断延伸瓦斯也随之增大，矿井由原来的低瓦斯矿井转变为高瓦斯矿井，瓦斯管理成为公司及队组日常工作中的头等大事，1206工作面处于井下二采区里段，在回采过程中瓦斯浓度不断增加，虽然工作面采用双U型通风加风巷瓦斯抽采系统，但是由于瓦斯的赋存条件特性，在采煤机割煤、落煤、运输中还会产生大量的瓦斯，在管理上稍微疏忽就有可能造成瓦斯超限报警，直接影响工作面安全生产。如何能保证工作面高产高效生产，瓦斯不超限是摆在队组管理面前的一大难题，KTC101集中保护控制系统已在井下工作面控制中得到广泛应用，如何能将工作面回风隅角瓦斯浓度上传至KTC101主机，由KTC101主机控制采煤机采煤速度并根据设定值进行语音报警，从而减少工作面由于落煤过程中所释放的瓦斯，进而保证瓦斯浓度不超限，是本文研究的内容。

2针对上述问题的解决方案

2．1方案1利用现有的瓦斯监控系统，从瓦斯监控系统终端取出瓦斯实时数据，采用监控专用电缆反馈到KTC101主机，由KTC101主机控制采煤机采煤速度并根据设定值进行语音报警，从而达到用瓦斯数据控制采煤机的目的，本方案的特点是:控制采煤机的瓦斯数据与工作面风巷所采集的数据能实现同步，并且可以实现多路监控，控制采煤机瓦斯数据比较精确。弊端是:需要专用电缆数量较大，不经济实惠，另外由于电缆铺设过长又要与采煤机、前后刮板输送机等大型设备进行交叉铺设，大型设备在启动时电流较大，设备所产生的谐波可能会影响整个监控系统的稳定性。

2．2方案2在工作面机尾增设一个瓦斯传感器，由于综采工作面瓦斯最高区域在工作面回风隅角，所以增设的瓦斯传感器和工作面回风隅角的瓦斯传感器基本悬挂在同一位置，增设的瓦斯传感器采集的数据基本和回风隅角原有的传感器数据相同，将采集到的瓦斯数据输入到KTC101的下位机，利用工作面的KTC101专用数据电缆传输至KTC101主机，由KTC101主机控制采煤机采煤速度并根据设定值进行语音报警。此方案特点:工作面多增加一个瓦斯传感器，弊端是:传输的数据可能与上传的数据有所出入，但相差不大。增加了瓦斯调校时传感器的数量。鉴于经济性考虑选择第二套方案。

3方案的实施

瓦斯传感器选用和我公司所使用的传感器型号一致，上海永普自动化仪表有限公司GJC40(A)甲烷传感器，供电电源DC18V，输出信号为频率信号200～1000Hz，测量范围0～40%。KTC101下位机选用天津华宁配套下位机，型号为KJS101－4本安输入输出。将调校好的瓦斯传感器和KJS101－4本安输入输出相连接，瓦斯传感器电源来自下位机输出的+18V，瓦斯传感器输出的频率信号经天津华宁专用的T/T转换器(KTC1101－Z－11T/T)连接到下位机的第一个输入端，连接完成后对KTC101主机进行调整。先选择瓦斯传感器的测量范围，再选择瓦斯的报警值和断电值，选择报警值和断电值的输出点，把输出的报警点(长开)和采煤机的牵停按钮利用采煤机电缆的控制芯线进行并联，断电输出点(长闭)与采煤机的启停线串联，完成后进行试验，启动采煤机并牵引调试瓦斯传感器值(设定值为:报警值0．6%，断电值0．7%)，当传感器调整为大于0．6%时KTC101输出语音信号进行报警，报警输出点闭合，采煤机停止牵引，当瓦斯浓度为0．7%以上时采煤机断电。调试结束后，将传感器悬挂于回风隅角，整个系统投入运行。

4使用中出现的问题

在使用中发现KTC101输出的+18V由于传输距离远输出的电压偏低从而导致瓦斯传感器工作不正常，于是将瓦斯传感器的供电改接在工作面压力分站的不间断电源上解决了上述问题。

作者：夏委平单位：潞安集团司马煤业公司

控制系统论文:ZigBee控制系统论文

1系统总体设计

本设计是以AT89S52单片机为核心，包括数字式温湿度传感器的一套控制系统。系统包括单片机、复位电路、空气温度检测、空气湿度检测、土壤温度检测、土壤水分检测、键盘及显示及控制电路等，对空气中的温湿度、土壤温度以及土壤水分等的采集是通过数字式传感器实现的。数字传感器监测到的数值通过JM12864F显示。同时，设置了4个按键控制卷帘电机，当监测到的数值超出了系统所设定数值的上下限范围时，单片机开始对电路进行控制。该系统支持节电模式设置。节电模式包括空闲模式和断电保护模式:空闲模式启动时，单片机停止工作，而RAM、定时器/计数器、串口、中断工作继续;掉电保护模式启动时，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位方可恢复正常。在掉电模式下，单片机的片内程序存储器允许重复在线编程，允许通过SPI串行口改写数据，并将8位CPU与可在线下载的Flash集成在一个芯片上。此时，单片机AT89S52便成为一个高效的微型计算机，优点是成本低、应用范围广，并可以解决复杂的控制问题。

2系统硬件设计

1个大棚内布置了3个采集节点，采集节点对大棚内的空气温湿度、土壤温度、土壤湿度、光照强度以及CO2浓度进行采集。大棚的数据采集节点是通过单片机实现的。每一个节点对应一组采集模块，共有3组采集模块，每组采集模块由若干个传感器组成。数据采集模块的作用和功能是利用单片机对各个传感器进行不间断的巡回监测，并将模拟信号通过A/D转换模块转换为数字信号，将转换的数字信号传输到单片机上进行数据采集;单片机会将大棚内每个数据采集模块采集到的数据全都传输到无线网络的子节点上;子节点再将接收到的信息传给主节点。主节点再根据接收到的数据建立基于ZigBee的星型网络结构。可见，在这个传输的过程中子节点起到了对大棚内的环境参数进行采集以及转换的作用，主节点起到了一个调节器的作用。主节点把子节点传输给它的数据负责传输到该系统的控制核心部分单片机上，单片机对接收到的数据进行处理和分析进而来控制卷帘电机、喷灌系统的开启与闭合，合理地调控大棚内作物生长的最适环境。系统流程图。

2．1信息采集模块信息采集模块由单片机、数字温湿度传感器、土壤温度传感器、SM2802M土壤水分传感器和A/D转换5个模块组成，可实现对大棚内的空气温湿度、土壤温度、土壤水份、光照度及CO2浓度等数据进行实时的监测和控制。

1)单片机:AT89S52单片机的特点是功耗低，具有高性能的8位微控制器，采用其作为系统的核心部分。由于该单片机的芯片上具有8位的CPU和可编程Flash的性能，为系统提供了灵活有效的解决方案。此外，AT89S52单片机可降到0Hz静态逻辑操作，并支持两种可选择的节电模式软件，即空闲模式和掉电保护模式。单片机还具有重复写程序和记忆的功能，是一个高效的微型计算机，可解决一些复杂的控制问题。与其他单片机相比，需要的成本很低。

2)数字温湿度传感器:该传感器采用的是DB420型智能传感元件设计开发的，具有其他类似的传感器不具备的特点，如测量准确、工作稳定、使用寿命长等优点。传感器的探头采用铜烧结开孔护管，这种结构透气功能和防尘功能比较好。传感器内置的数字温湿度传感器可以将数字信号通过变送器内部的中央处理器和数模转化器转换成4～20mA电流信号输出出来3)土壤温度传感器:数字传感器采用的是DS18B20型数字传感器，是由美国的DALLAS半导体公司推出的。这种传感器与热敏电阻相比具有直接读出被测温度和可以根据实际要求实现9～12位的数字值读数方式的简单编程方法的优点，9位和12位的数字量分别是在93．75ms和750ms内实现的，且通过DS18B20读出和写入的信息只需一根单线接口完成。数据总线为温度的变换提供一个功率，无需外接电源，总线也可以为DS18B20供电。因此，使用DS18B20型数字传感器在简洁系统结构的同时，提高了系统的可靠性。4)SM2802M土壤水分传感器:SM2802M土壤水分传感器采用世界上最新的FDR原理制作，如图4所示。与TDR型和FD型土壤水分传感器相比，SM2802M土壤水分传感器不仅在性能和精度上具有可比性，可靠性与测量速度要比TDR型和FD型更具优势。光照度传感器的探头采用的型号是GZD－015)A/D转换模块:A/D转换模块采用的是8路的ADC0809，具有逐次渐近的特性。其供电方式是采用单一的+5V电压，同时片内具有8选1的锁存功能模拟开关。单片机采用中断方式的接口电路来控制ADC。信号的传输是通过光照传感器和CO2传感器把非电的物理量转换成电信号，然后把转换成的电信号送到模拟转换模块ADC0809中，再经过A/D转换后转换成数字信号，最后将转换成的数字信号送到单片机中进行相应的处理。单片机通过I/O口由经MAX232电平转换芯片把TTL电平转换成RS232电平，将转换的数据传送给上位机进行存储，并通过液晶显示器将存储的数据实时的显示出来，实现了人机交互的功能。为了提高单片机应用系统的可靠性和抗干扰能力，在单片机系统中加入了微处理器监控器芯片，集成了看门狗电路和掉电保护电路。

2．2ZigBee无线传输模块设计ZigBee网络具有以下9个优点:低功耗、低成本低速率、支持大量节点、支持多种网络拓扑、低复杂度、快速、可靠和安全。ZigBee是一种低速短距离传输的无线网络协议。该网络协议自上而下分为很多个层，具有代表性的是:物理层、媒体访问控制层、传输层、网络层以及应用层。ZigBee网络3种角色的设备分别为:协调器、汇聚节点和传感器节点。Zig-Bee网络与单片机是通过星型网络连接的，向指定节点发送数据的时间是由单片机控制的;同时，单片机根据设置的温度上下限值来给控制器发送消息，当控制器接收到的消息之后立即传给星型网络，星型网络再传给单片机，然后由单片机做出相应的处理。

3系统软件设计

首先，将各种传感器以及外部设备进行设置，对温湿度的传感器和光照传感器进行上下限数值的设置，将其他外部的设备初始化。初始化之后温湿度传感器和光照传感器开始进行数据采集，由于采集到的数据是数字信号，可直接用单片机来监测环境值的变化;单片机将监测到的数值进行分析，将分析的温度和湿度以及光照强度的最终值传给液晶显示器进行显示;显示的分屏可以通过按键进行改变，也可以通过按键对温度和湿度以及光照的上下限值进行调整。当温湿度以及关照强度值超过了上下限值的时候，单片机会送出一个控制继电器动作的标志信号，进而达到控制效果。软件主程序流程图。

4结语

基于单片机的温湿度控制器系统由单片机、液晶屏显示器、空气温湿度传感器，土壤温度传感器，土壤水分传感器，以及其他电路共同组成。该系统不但可以对空气温湿度、土壤温度以及土壤水分含量进行实时监测，而且还可以对监测到的数据进行统计分析处理。同时，能够根据育苗温度设置程序的上下限数值，通过远程控制实现对温室通风和换气等操作。通过ZigBee星型网络可查询现场某采集点的数据信息，该点的信息可以通过无线传输模块传给终端。同时，各个采集点也可以向终端定时发送信息，实现温室大棚现场与远程控制端的实时通信，使温室大棚的管理更加趋于现代化。

作者：董淏鸣衣淑娟赵斌刘英楠秦雯魏晓晖单位：黑龙江八一农垦大学信息技术学院

控制系统论文:变量喷雾控制系统论文

1系统结构设计及总体方案

拖拉机动力输出轴连接药液泵，开始喷雾前打开与药箱连接的吸水阀门，关闭快速管接头阀门;控制系统经过上电初始化设定好电动调节阀的初始开度，通过触摸屏设定工作模式和亩喷量，并打开与喷头连接的电动阀;拖拉机动力输出轴运转后，药液从药箱通过吸水阀门、过滤器进入药液泵，控制系统通过速度传感器实时采集作业速度，结合设定的亩喷量和采集的喷药压力，计算出理论的流量值，与采集到的实际流量值进行比较;经过PID算法调节电动调节阀的开度，使得实际流量值尽可能与理论流量值一致，从而实现变量喷雾。药箱上安装的超声波液位传感器检测药箱液位高度，通过触摸屏显示实际液位，当液位低于设定的安全值时，触摸屏显示“液位过低”，进行报警。当行驶到地头转弯作业时，控制器根据转向控制传感器的信号，关闭转弯半径内侧的阀门，防止重复喷药。作业过程中，可以点击触摸屏的摄像头按钮切换到摄像头界面来观察喷雾效果。

2硬件电路设计

控制系统硬件结构，包括DSP核心算法单元、电源电路、RS485、RS232、A/D转换电路、开关量输入电路、继电器输出电路，以及传感器、电动阀、电动调节阀电路、触摸屏显示电路。

2．1核心芯片系统设计采用TI公司的TMS320F28335DSP作为核心控制芯片。该芯片内置了浮点运算内核，能够执行复杂的浮点运算，可以节省代码执行时间和存储空间，具有精度高、成本低、功耗小、外设集成度高和数据及程序存储量大等优点。

2．2电源电路TMS320F28335工作时所要求的电压分为两部分:3．3V的Flash电压和1．8V的内核电压。TMS320F28335对电源很敏感，所以选择TI公司的双路低压差电源调整器TPS767D301。TPS767D301带有可单独供电的双路输出:一路固定为3．3V，另一路输出可调。设计中选取R49为20k，R50为12k，而且TPS767D301芯片自身能够产生复位信号，不需要为DSP设置专门的复位芯片。要保证系统可靠的工作还需要有电源管理芯片，选用TI公司的TPS3305－33D来监控系统的3．3V和5V电压。当系统电压降到允许范围以下时，产生复位信号使系统复位，保护系统免受低电压影响。TPS3305－33D同时还具有看门狗功能，看门狗输入信号WDI接DSP的XCLKOUT引脚。

2．3A/D转换电路控制系统需要采集作业过程中的药液温度、压力、流量、液位高度等模拟量，其中的流量、压力转换为数字量后要进行PID运算。为了保证采集到的模拟量的准确性，选用AD公司的AD7606－4芯片完成A/D转换。它是16位、4通道同步采样模数数据采集系统，内置模拟输入箝位保护，采用单电源工作方式，具有片内滤波和高输入阻抗，无需驱动运算放大器和外部双极性电源，电路设计比较简单、方便。

2．4开关量输入电路开关量输入电路。速度传感器输出的脉冲信号经过一阶RC滤波后，进入光电耦合器，经过74HC14取反后输出幅值为5V的脉冲信号。由于TMS320F28335的I/O电压为3．3V，所以输出的脉冲信号经过74LVC4245进行电平转换，转换为3．3V脉冲信号送入DSP的CAP引脚。转向控制传感器输出高低电平信号，经过开关量输入电路转换为3．3V信号后送入DSP的普通I/O口，通过判断I/O口的高低状态来判断转向。

2．5继电器输出电路本文选用8路NPN达林顿管ULN2803来驱动继电器。ULN2803内部具有集电极开路输出和用于瞬变抑制的续流箝位二极管，输入电压值为TTL或5V的CMOS值，每路输出电流可达500mA，输出击穿电压高达50V，继电器输出电路。DSP输出的控制信号经过74LVC4245转换后进入ULN2803，驱动3路继电器来控制3路电动阀。继电器选用OM-RON公司的G6B－1114P，控制电压为5V，输出电流为5A。

2．6RS485电路电动调节阀是实现变量喷雾的主要执行机构，本系统选用IEV2B智能电动阀门。该阀门采用伺服控制、绝对值定位、增量式调节等技术，能有效消除电动及机械部分由于惯性、机械间隙、材料应力弹性等原因造成的误差;采用RS485总线控制，设计中选用美国MAXIM公司生产的MAX1480B作为RS485数据通讯接口芯片。该芯片将光电耦合器、变压器、DC－DC转换器和二极管等器件组装于单一28引脚封装内，构成一个完整的RS485收发器，可通过摆率限制来降低电磁干扰和反射，允许数据传输速率最大可达250kbps

2．7RS232电路本系统选用MAX3232CSE作为RS232数据通讯接口芯片。该芯片配备专有的低漏失电压发射器输出状态，通过双电荷泵，在3．0～5．5V供压下，表现出真正的RS232协议器件性能。

3触摸屏设计

本文设计的变量喷雾控制系统所有的工作参数都通过触摸屏进行设置和显示。触摸屏(主界面如图8所示)显示作业过程中的流量、行驶速度、药液液位、喷药压力、药液温度、作业面积等参数。点击齿轮状的设置按钮进入设置页面来选定工作模式和设置作业参数，点击阀右侧对应的开关可打开各个电动阀，点击1号和2号摄像头可以切换到摄像头界面来观察实际的喷雾效果。触摸屏与控制器之间通过RS232串口进行通讯。控制器经过串口初始化后，首先判断接收是否超时，未超时则读取接收缓冲区中第1个数据，并判断该数据的低8位是否是通讯协议首字节0x5A，是则继续读取剩下的有效数据;当所有数据读取完后，计算有效数据的CRC校验和，判断校验和是否相符，相符则说明接收到的数据准确无误;然后解析出数据帧中的心跳位并进行处理，通过心跳位来判断系统是否存在通讯故障，心跳位处理完后，数据写入各自对应的寄存器。

4控制系统软件设计

控制系统采用闭环控制，采集的流量作为反馈，与根据亩喷量和作业速度计算出的理论流量进行比较，经过PID运算后调整电动调节阀的开度，保证实际流量与理论流量尽可能一致。

5试验结果

本文设计的控制系统在山东卫士植保机械有限公司研制的3WP－650喷杆喷雾机上进行了应用，并在山东省德州市齐河县延刚家庭农场做了大量田间试验，控制系统全程工作正常。3WP－650喷杆喷雾机的作业幅宽为12m，以实际流量与理论流量的误差率为例，喷雾机行驶在不同作业速度下，取作业幅宽L=12m，喷量设定N=20L/亩，记录触摸屏显示的作业数据进行统计，所测数值和理论值之间的对照及计算出来的相对误差本文设计的变量喷雾控制系统实际流量与理论流量的误差在3%以内，并且在不同的作业速度下流量值能随着速度的变化而变化，实现了变量喷雾的目的。

6结语

本文设计的基于TMS320F28335的变量喷雾系统具有测量精度高、操作简单、工作稳定可靠等特点，可根据喷药作物需要的药量设定亩喷量，实现在不同作业速度下变量喷雾施药的目的。该系统避免了喷药过程中药物的浪费，提高了农药利用率。田间试验结果表明:该系统性能稳定可靠，误差率低，对农业生产和提高经济效益具有重大的意义。

作者：孙永佳孙宜田窦青青沈景新李青龙陈刚单位：山东省农业机械科学研究院

控制系统论文:单机容错控制系统论文

1目前各种网络架构存在的问题

目前在包括冶金矿山等的工业企业里，控制系统网络架构一般有以下几种形式：单层总线式对等网络、单层环网、双层总线式对等网络、总线＋单环网式双层网络、双层单环网络、单环＋双环式双层网络、双环＋双环式双层网络等。这几种网络架构又可分为单层网络架构和双层网络架构两大类。对于单层网络架构，其弊端是：控制站通讯接口负荷大，易造成数据拥堵；总线上一点中断可能导致一部分甚至全部设备通讯中断，安全性差。对于双层网络架构，基本上都采用双机热备冗余服务器，双机热备冗余服务器采用的是软件冗余技术，由2台完全相同的独立服务器组成，每台服务器分别安装相同的操作系统和应用软件，在2台服务器之间配置串口通讯实现数据同步。尽管双机热备冗余服务器具有使用广泛、技术成熟的优势，但它同时存在以下弊端：一旦串口通讯出现问题，或者某一台服务器的操作系统或应用软件出现问题，则服务器就会出现冗余故障，这时操作站从服务器读取的数据和画面就会出现凌乱，从而威胁安全生产。总之，目前的网络架构要么存在控制站通讯接口负荷大、易造成数据拥堵的问题，要么存在双机热备冗余服务器有出现冗余故障的隐患等问题。

2基于单机容错服务器的控制系统网络架构的设计

2．1单机容错服务器技术的优势分析在自动化控制系统中，最容易出现问题的是软件。由于单机容错服务器采用的是硬件冗余技术，并非由2台完全相同的独立服务器组成，而是1台具有2套硬件组件和功能全面冗余的特殊计算机。而双机热备冗余服务器采用的是软件冗余技术，所以单机容错服务器出故障的几率远远低于双机热备冗余服务器出故障的几率。此外，单机容错服务器采用了锁步运行技术、主动服务体系结构等一系列新技术，从而使得单机容错服务器技术相对于双机热备冗余服务器技术具有诸多优势：（1）单机容错服务器的可用性是99．999％，而双机热备冗余服务器的可用性是99．9％。（2）设计上单机容错服务器的目标是避免停机，而双机热备冗余服务器是减少停机。（3）单机容错服务器能有效地保护动态数据不丢失，而双机热备只能保证写入硬盘的数据。正常工作状态下，单机容错服务器内的数据相互备份，其中一组硬件发生故障，单机容错服务器仍能继续正常运行，可保证服务器不会发生中断或数据丢失。（4）单机容错服务器能支持热插拔任意的硬件，包括主板、CPU等关键性硬件。（5）单机容错服务器布置非常简单，只需要装一套操作系统，应用软件也只需要一套，免去双机热备软件和研发代码的麻烦，从而大大减少了工程师的工作量和软件成本。（6）单机容错服务器速度比同配置的双机热备要快20％以上。（7）单机容错服务器后期维护成本几乎为零，而双机热备需要工程师的支持，对于系统补丁的升级需要额外地研发双机热备代码来保证系统的切换成功。（8）单机容错服务器是没有切换时间的，而双机热备由于硬件宕机会发生停顿的情况，还有就是双机热备切换工作是有可能不成功的。鉴于单机容错服务器技术相对于双机热备冗余服务器技术具有上述优势，设计基于单机容错服务器技术的组合式控制系统网络架构，以确保自动化控制系统的安全稳定运行。

2．2基于单机容错服务器的控制系统网络架构设计基于单机容错服务器技术的组合式控制系统网络架构主要技术包括单机容错技术、服务器技术、组合式网络技术等。该网络由设备控制级和监控级双层网络构成，设备控制级为标准以太双环网，监控级为以太单环网，双层网络通过单机容错服务器进行数据信息交换。基于单机容错服务器技术的组合式控制系统网络架构如图1所示。单机容错服务器作为工程师站和操作员站服务器，是整个控制系统网络架构的核心，同时是整个控制系统的数据中心。PLC主控制站通过Ethernet通讯模块和交换机与单机容错服务器进行数据通讯，操作员站数据和人机界面全部从单机容错服务器上读取，这样，减轻了控制站通讯接口负荷，避免了数据拥堵。在组合式控制系统网络架构中，监控级采用以太单环网，在具备网络冗余功能的同时，兼顾了网络结构的简洁。设备控制级为标准以太双环网，使控制级设备的通讯实现了双冗余功能，更加安全可靠。

3基于单机容错服务器的控制系统网络架构的效果

基于单机容错服务器技术的组合式控制系统网络架构，解决了目前控制系统网络架构存在的控制站通讯接口负荷大而易造成数据拥堵、双机热备冗余服务器有出现冗余故障的隐患、总线网络无冗余功能等一系列问题。基于单机容错服务器技术的组合式控制系统网络架构具备良好的使用效果，功能完整且分担合理，层次结构清晰，运行稳定安全可靠，为发挥工业企业生产过程自动控制功能奠定了坚实的基础。

4结论

基于单机容错服务器技术的组合式控制系统网络架构在国内某大型冶金矿山已成功运行2年，表明基于单机容错服务器技术的组合式控制系统网络架构完全可以替代基于双机热备冗余服务器的控制系统网络架构，尤其在安全稳定性能要求高的大型控制系统，基于单机容错服务器技术的组合式控制系统网络架构具有一定的优越性，很值得推广。

作者：李志宏郎进平杜迎喜陈若珩刘雯丽单位：山西太钢不锈钢股份有限公司太原钢铁（集团）岚县矿业有限公司

控制系统论文:预算控制系统论文

一、预算控制的模式

预算控制模式是对预算控制系统的总体安排与基本要求，是预算控制的核心内容之一。只有采用适合企业外部环境和内部机构的预算控制模式，预算控制系统才能顺利运行、发挥作用。因此，在讨论如何建立企业预算控制系统之前，分析研究预算控制模式很有必要。按照不同的标准和角度，可以对预算控制模式进行分类。不同的模式有不同的意义及功能，适用于不同的企业条件与环境。这里主要讨论按照时序和目的两种标准来划分的预算控制模式：按照时序划分，有利于我们对预算控制整个流程的了解；按照目的划分，有利于我们根据企业发展状况进行选择，突出控制重点，提高控制工作效率。

(一)按照时序划分，有事前控制、事中控制与事后控制

1、事前控制事前控制是指事先深入调查掌握准确信息，设定可行的预算目标，对预算执行情况作出的预测，并根据预测结果提前设计保护性措施，又称前馈控制、预先控制。事前控制是一种预先防范性机制，即将可能发生的问题消灭在萌芽状态，而非问题发生之后的纠正与补救。预算编制、预算调整就是事前控制。

2、事中控制事中控制是指在预算执行过程中，审批相关人员按照企业内部控制流程进行逐级审批控制的过程，又称同期控制、过程控制。事中控制可以及时发现预算执行情况与预算目标的偏差，将出现的问题消灭在萌芽状态，从而提高预算控制系统的控制效果，有利于预算目标的实现。企业在成本费用控制、资金和现金流量控制、资本投资控制等方面，都经常采用事中控制方法。

3．事后控制事后控制是指把预算执行结果及时与预算目标进行比较，分析差异并据以采取措施，纠正偏差，又称反馈控制。事后控制能为今后的事前控制提供有价值的信息，有利于积累经验。在实际工作中，预算的事前、事中和事后控制都是相对的。较高层次或上一环节某些事项的事后控制，往往是下一层次、下一环节某些事项的事前或事中控制，所以，三者在企业经营管理中一般都是同时并存的，需要我们同等地关注与重视。

(二)按照目的和功能不同划分，有诊断型控制、信仰控制、禁区控制和交互式控制根据西蒙的控制理论，组织的内部控制应包括四种相互配合和支持的形式，即诊断型控制、信仰控制、禁区控制、和交互式控制。这种分类同样适用于预算控制。

1、诊断型控制系统诊断型控制系统的主要目的是减轻管理层随时监督工作的负担，确保企业重要经营目标的实现。在诊断型控制系统中，可以监控重要经营指标进展，将经营指标完成情况与事先确定的评估标准进行对比，通过分析差异产生的原因并研究制定应对措施，对工作进程进行调整与修改，使工作进度能不断接近目标。在实践中，诊断型控制系统大量采用了管理会计工作方法手段，如全面预算管理、标准成本管理等。

2、信仰控制系统信仰控制系统的目的是鼓励员工信奉企业核心价值，使员工明确价值观和目标，激励他们去创造新的机遇。一般而言，信仰控制系统是简明的、启示性的，充满了价值道德观念。在这个系统下,员工的注意力被企业的价值创造、企业的工作质量标准以及个人如何处理内外部关系所吸引。员工可以理解企业的目标和使命，也知道如何为实现企业目标做出贡献。信仰控制系统能够作为诊断控制系统的补充，为管理者扩大预算控制的范围与数量。

3、禁区控制系统禁区控制系统的目的是建立游戏的规则，明确员工必须避免的行为和危险。禁区控制系统明确规定了哪些事不能做，除此之外员工可根据组织战略目标做任何正确的事。禁区控制系统与信仰控制系统相对应。前者划定了企业员工的活动范围；后者则激发和指导员工去探索和发现,去追求企业的核心价值。两者配合得当，能引导预算控制正确的工作方向，确保企业在合理控制的前提下，还能具备一定的创造力与活力，以适应激烈的市场竞争。

4、交互式控制系统交互式控制系统使得管理者能够关注于战略决策的未知领域，在竞争条件变化时了解相应的威胁和机遇，并预先做出反应。在交互控制系统中，高层管理者定期亲自参与下属决策过程，在参与过程中直接产生的系统数据或信息，作为下一步决策或调整的依据。在环境迅速变化时,交互式控制系统不仅是执行预算的控制,也是调整预算的控制。因为管理者不仅在讨论分析中解决预算执行的问题，还能在反馈信息中发现机会,为调整制定新的预算提供依据。上述四种控制系统形成了企业内部管理控制的有机整体，在发挥全体员工的创造力和更新企业战略方面各自发挥着不可替代的作用。比如，以往人们都认为预算控制是一种诊断型控制，预算的主要作用是分配责任、按照预算执行结果评价业绩；但是近年来，为了适应越来越灵活多变的市场环境，预算控制逐渐演变为交互式控制，预算管理相关的各部门、各层级管理者不仅参与预算编制，而且还对预算执行、预算考核中的重大情况进行交流讨论，针对预算管理中的不足与问题共同进行决策、研究制定措施。

二、预算控制系统的建立与完善

1、预算制度体系建设无规矩不成方圆，科学的制度体系是保证预算控制成功的前提。结合企业实践来看，企业必须制订完整的预算规章与制度，作为开展预算工作的纲领与指南，来确保预算控制系统规范运行，其内容要覆盖预算工作全过程，包括预算编制、执行、调整、预算控制以及预算考评等等。同时，为保障预算控制的顺利实施，还要建立健全相关配套制度，包括授权制度、合同管理制度、采购管理制度、存货管理制度、受托报告制度等等。

2、设计预算组织体系完善的组织机构是预算控制有效实施的组织保证。建立一个完整的预算控制组织机构体系，不仅要成立预算管理委员会作为预算的决策机构,成立预算管理办公室负责履行预算管理委员会的日常管理职责，还需要企业多个部门相互协调配合，包括财会部门一般担负预算管理工作，内部审计部门负责预算执行效果的检查，人力资源部门负责对预算责任主体实施考核与评价等等。企业内部员工与员工之问、部门与部门之间的利益冲突难以避免，有时，各个预算主体为了自身的利益难免会对整体利益产生损害。因此，需要清晰界定组织中各层次、各部门的权利和义务，通过控制手段实现组织全面目标的顺利实现。

3、选择预算控制方法正确选择预算控制方法是建立预算控制系统的关键。企业预算控制方法是一个包括预算控制模式、程序及预算编制方法等三个方面在内的方法体系。预算控制模式选择要根据企业战略进行。企业战略是一个企业的总体性、指导性谋划，它对预算权责划分和预算的组织管理模式同样具有决定作用。因此，预算控制模式必须围绕企业战略来建立与实施。不同的企业，制订的企业战略不同，相对应的也要采取不同的预算控制模式，才能保证企业实现其战略目标。预算编制方法多种多样，包括定期预算法、滚动预算法、零基预算法、弹性预算法、项目预算法等，这些方法都各有其特点、优缺点及适用条件。因此，预算编制方法的选择，必须结合企业的行业特点、竞争战略、管理基础和要求，在众多的选项中确定最科学合理的编制方法。如企业内外环境相对稳定的企业适合选择定期预算法；而运营环境变化比较大，具有一定管理基础的企业，则选择滚动预算法编制预算比较合适。

4、建立预算控制的信息系统信息系统包括建立各种量化的控制标准，它是实施预算控制的依据。只有通过科学高效的信息系统，才能够及时、准确地了解预算执行情况，发现预算执行中产生的偏差，并及时调整改进，保证预算目标的实现。信息系统还应包括信息反馈系统，以保证各种信息能及时传递和反馈，保证控制措施的及时落实。

5、建立预算控制考核机制预算考评机制是预算控制系统中的重要环节，具有承上启下的关键作用。它包括预算完成情况考核、预算系统运行情况考核两方面内容。对预算完成情况的考核，旨在提高经营效益，如销售收入、利润、市场占有率、顾客忠诚度等指标；对预算系统运行情况的考核，则旨在提高预算控制系统的运行质量与效益，包括编制预算的及时与准确、出具预算报告质量高低等等。预算控制考核机制的有效实施，离不开与之相对应的激励措施。要坚持公开、公平、公正原则，在全面考核的基础上，对相关部门和个人进行奖罚，做到有奖有罚、奖罚分明，从而激发广大员工工作积极性，提高预算控制系统运行质量，促进企业预算目标圆满完成。

作者：秦敏单位：湖南盐业股份有限公司岳阳市分公司

控制系统论文:单片机温度控制系统论文

1单片机的简单介绍及其工作原理

所谓的单片机（MCU）是一个微型计算机。它是在一个设备中的CPU，RAM，ROM，I/O接口的一组或多个组件和中断系统，以及作为当前主流的STM32ARM公司生产的的A6和A7都属于微控制器。只要给一个外部单片机加上电源，并设置振荡电路和外部中断电路，就可以方便的实现单片机控制。由于其体积小，功能强大，成本优势，主要作用是改善劳动条件，节约能源，生产设备，并且可以防止事故的发生，以获得良好的技术指标和经济效益。因此，基于单片机的温度控制系统在国内外受到越来越多的关注，并已被广泛使用。

2分析并选择出最适合的温度控制方式

（1）第一种方法是使用纯硬件的闭环控制系统。这个系统的优点是速度快，但可靠性相对较差，控制精度是比较低的，弹性小，电路复杂，调试，安装都不容易实现，高精度的温度控制的要求变得更加困难。

（2）第二种方法是将FPGA/CPLG或与使用FPGAIP核/CPLG方式。它是用FPGA/CPLG完成采集，存储，显示和A/D转换等功能，实现人机由IP核的相互作用和信号测量和分析功能。这种解决方案的优点是系统结构紧凑，可以实现复杂的测量和控制，操作简便;但其缺点是在调试过程的复杂性，成本较高。（3）第三种方法是将高精度温度传感器组合在一个芯片上。这是完全与微控制器接口进行系统控制和信号分析，由温度传感器信号采集和转换的前端进行。此方法克服了前两种方法的缺点，所以基于单片机和温度传感器控制的温度在理论上非常的可行。

3在一个温控系统中如何选择合适的单片机和传感器

3.1选择AT89C51作为系统的单片机单片机在整个控制系统中占有主导地位。在主要考虑选择时应该考虑单片机的处理速度，数据存储容量，价格和通信方式。在考虑适当后选择了控制系统的AT89C51作为主芯片。AT89C51具有以下特点：具有4KB的闪存芯片和128KB的程序存储器。AT89C51的最高频率可以达到32MHz的，具有8位数据的处理能力，拥有32个IO端口和两个定时器。

3.2选择DS18B20作为系统的传感器该系统采用DALLAS半导体公司生产线数字温度传感器DS18B20来采集温度数据，DS18B20属于全新一代的微处理器专为智能温度传感器的配置。在温度测量和控制仪表，测量和控制系统，以及大型设备的工业，民用，军事等众多领域有着非常广泛的应用。它的优点是特别明显，具有结构紧凑，简单界面，传输距离远等特点。

3.3确定适合单片机温度控制的系统框架系统包括数据采集模块，单片机控制模块，显示5部分模块，温度设定模块和所述驱动电路。实时数据采集模块负责采集温度数据，收集温度数据给单片机，由数据显示部分上显示所处理的微控制器。设置模块可以设置在预定的温度，当检测到的温度低于设定温度的情况下，单片机控制所述驱动电路以开始加热，并发出报警声；当检测到的温度高于设定温度时，停止加热。

4单片机温度控制原理概述

传感器是测量温度信息的主要载体，通过将电压信号转化成的毫伏级后的传感器的温度信息提供给电路，然后通过电路放大，弱电压信号慢慢地放大，微控制器的范围内调节的可自由支配的，然后通过输入端A/D转换器的电压信号转换成数字信号进行转换。然后，相应软件的数字信号被输入到主机中去。使用中的信号采集到微控制器中，为了提高测量的精确度，必须在采样时将信号进行数字滤波。同时，信号的数字滤波处理后，它就会逐渐被转换成适当的标度，所得到的温度指标显示在IED屏幕上。同时还可以将温度值与提前设定的温度值进行比较，然后按照积分分离PID控制偏差之间的两个算法分析的大小，从而得出最终输出的控制值，然后确定出导通时间与输出功率以及控制量的热值，从而有效地调节环境的温度来达到目的。整个温度控制系统，它的主要目的是使实时单芯片温度可以有效地检测和精确的控制，从而解决了工业生产和日常生活的温度控制方面很难解决的问题。在难以控制的情况下，利用十进制数字显示器的实际温度值，这有利于实现人们进行简单和方便的温度监测。

5单片机温度控制系统的设计硬件和软件系统

5.1温度控制系统的硬件电路系统的原理及组成温度控制系统的硬件电路包括温度传感器电路，D/A转换电路，A/D转换电路，单片机最小系统电路，带通滤波电路，放大电路，以及一个数字的复用器电路的电磁阀控制电路和开关电路等。当然，为了实现不同的设计要求，仍然可以建立在一个单一的芯片上而在系统的设备不同的电路和在不同的配置。例如可以使用键盘来控制矩阵电路，可用于实现温度报警蜂鸣器和使用一些液晶显示模块，在温度异常时将在液晶显示屏上显示出来。通过这些不同的外设模块，可以更好地提高单片机温度控制系统。

5.2温度控制系统软件开发理论温度控制系统的软件主要是用C语言编写，实现了单片机的控制权。通过C语言可以实现单片机对温度的采集的频率的控制、实现温度的显示和控制等不同的功能。控制系统程序包括主程序和子程序。主程序主要用于实现单片机的初始化，将温度传感器的初始化设置（读取温度，加工温度，存储温度）被初始化，并且进行键盘与液晶显示器的初始化。使用该方法的主程序循环查询来实现对温度的采集和对温度显示的控制。主程序的主要作用是实时采集温度的，并且所述传感器的二进制代码读入到单片机内，并随后经单片机的处理转化成十进制显示在液晶显示器的上方。

6结束语

在目前的工业生产中基于单片机的温度控制系统是非常有用的，它不仅能有效的对坏境温度进行精确的测量，而且能够通过提前设定的温度数值来调节温度的变化。并且系统开发成本低，精度高，可靠性强，操作灵活的特点，大大提高了生产效率。因此，我们应大力推广使用单片机的温度控制系统。

作者：王雪丽单位：长春职业技术学院

控制系统论文:S7-200柴油喷油测试台控制系统论文

1喷油测试台控制系统整体设计

S7-200是测试台的核心，主要有四个控制任务：测试台主轴电机的测速和调速；各个泵的喷油量的计算；测试台喷油次数的统计；触摸屏和PLC的通讯。启停控制都是通过触摸屏来实现的，通过串行通讯送给PLC。按下触摸屏上的启动按钮，试验台的主轴启动并且稳定在设定转速，此时，按下集油按钮，PLC控制电磁铁动作，档板缩回，开始计时喷油次数，当喷油的次数达到设定值后，档板伸出，喷油结束。触摸屏上显示各泵的喷油量。在整个计数过程中，试验台的主轴电机转速稳定。

2喷油测试台硬件设计

2.1主轴转速控制完成调速和测速两部分功能，PLC通过光电编码器的脉冲计算出电机实际速度，并与设定值比较；如果有偏差，通过调整PLC的模拟量输出电压改变变频器的频率，从而改变电机转速，直接到设定转速。

2.2喷油量计量在测试台的每个计量喷油量的量筒立放置了测量高度的电容传感器，喷油结束后，把电容传感器的油面高度信号送入PLC的模拟量输入端子AIW0、AIW2、AIW4、AIW6、AIW8、AIW10。

2.3喷油计数喷油开始，档油板缩回。喷油泵每转一圈，光电传感器发出一脉冲信号，PLC计数，当计数与设定值相等，档油板伸出。

2.4硬件单元设计硬件设计如图2所示，按下屏上的集油按钮，PLC的Q0.0输出信号，通过电磁铁驱动档油板，油开始进入量筒，当主轴转动一圈，喷一次油，光电传感器输出一个脉冲有I0.3进入PLC，当脉冲次数与设定值相等时，Q0.0无输出，电磁铁断电，档油板伸出，油不能进入量筒。触摸屏上显示实际喷油次数。光电编码器是增量编码器，输出三相信号从PLC的I0.0、I0.1、I0.2输入，利用PLC的高速计数器HSC0对脉冲计数，运算出电机转速，并显示到屏上，实际转速和设定值经过PID算法调节，通过PLC的模拟量输出模块输出标准的电压信号驱动变频器，调节输出交流电频率，从而调节转速。喷油筒内油的高度有电容传感器测出，经过换算得出个喷油泵的喷油量，也就是说，仅仅测量喷油高度就可以，6个电容液面传感器测量值送入PLC的模拟量输入扩展模块EM231。

3喷油测试台软件设计

3.1软件总体设计软件系统包括PLC控制部分和触摸屏部分，PLC是系统的核心，屏幕控制是指挥中心，完成主轴转速，喷油计数的设置和显示，测试台的启停控制，记录数据。PLC控制部分主要完成工作过程的控制，包括喷油次数计数、主轴测定、信号的输入输出、数据的处理。

3.2PLC软件设计PLC包括主程序、喷油计数程序、测速程序、调速程序和喷油计量程序。主要完成系统初始化、接受设定值、调节主轴转速程序、喷油量计量和喷油计数程序。

作者：房亚民王爱玲

控制系统论文:数控机床电气控制系统论文

1数控机床电气控制系统概论

通常情况下，数控机床的系统一般由三种系统构成，分别为反馈检测系统、NC控制系统和伺服驱动系统。数控机床的电气控制系统对于数控机床的加工方面会产生不同程度和不同方面的影响。从数控机床的加工精度方面来看，其中位置伺服控制系统能够对于机床加工的精度方面产生很大程度上的影响。所以，位置精度属于比较重要的指标之一。要想保持位置精度的准确性，不仅需要在系统使用的时候选择正确的开环放大的倍数，还需要对于位置检测中的元件能够有一定的精度上的要求。另外，由于数控机床属于精度高且效率也很高的一种自动化的设备，它能够为数控机床的生产提供更高的生产效率，但是如果这个系统出现问题和重大故障，那么其所带来的损失也是不可估量的。因此，数控机床电气控制系统的可靠性和安全性也是值得关注的一方面。

2数控机床电气控制系统出现的问题

数控机床在电器控制系统方面的故障一般都是强电故障和弱电故障两种，具体如下所述。

2.1弱电故障弱电指的是数控机床电气控制系统中的电子的元器件以及集成电路为主要的控制的部分。弱电故障中又可以分为硬件发生的故障和软件发生的故障。硬件故障主要是指各种集成电路内部的芯片或者是接插件等出现的事故。软件故障指的是在硬件都属于正常的情况下，内部发生的各种动作性的问题或者是数据出现丢失等问题，一般比较常见的例子有加工程序出现错误或者是计算机的运行出现错误以及系统的程序或者是参数出现错误等。

2.2强电故障强电部分指的是控制系统之中出现的主回路或者是大功率的回路中的继电器或者是电源变压器等一系列的电气的元件以及其中组成的控制电路。强电故障虽然在维修或者是诊断问题的部分较为简单，但是因为其处于一种高压以及大电流的工作状态之下，所以一般强电发生故障的次数要多于弱点故障，因此需要相关的维护和维修人员能够予以重视。

3解决方法

3.1调节法在解决数控机床电气控制系统的众多办法中，调节的方法是其中最为简单的一种。调节法主要是通过对于电位计进行调整，以此来达到修复系统出现的故障的目的。最佳的调整办法是对于伺服驱动系统和被拖动的机械系统来进行系统的调整，并实现最佳的匹配的一种较为综合性的调节的办法。这种调节的办法也较为简单，可以使用一台但是多线的记录仪来或者是双踪示波器来对于观察指令和速度反馈的一种相互响应的关系。一般都是通过对于速度调节器的比例系数以及积分的时间进行调整，促使伺服系统能够达到比较高的动态响应的一种特征，但是又不会出现振荡的一种最恰当的状态。另外，在现场如果没有示波器的情况下，相关的工作人员可以根据自己以往的工作经验，调节来使得电机起振并向反方向慢慢进行调节，一直调节到消除振荡状态为止。

3.2复位法如果数控机床的电气控制系统由于突发性故障而引起系统报警的情况，那么可以是他呀复位法患者是开关系统电源来进行依次地操作来消除故障。但是如果系统内部的工作存储的区域掉电并且插拔电路板以及电池欠压，而造成系统出现混乱的现象，那么就需要对于系统进行初始化操作来进行清除，但是在清除之前需要提前做好数据和信息的拷贝，以免丢失数据。但是如果初始化操作之后故障依旧没有排除，那么就需要进行硬件方面的检查和诊断。

3.3更正法所谓的更正法指的是对于系统中的参数进行修改，程序更正的办法。系统的参数主要是用来确定系统的功能的一种依据，如果系统的参数在设定的时候出现错误那么就很可能造成系统出现故障或者是系统中的某一项的功能失去作用。有的时候可能会因为用户的程序出现错误而导致系统出现故障而停止运作。在这种情况下，系统修复可以使他系统的搜索功能进行检查，来对于用户的程序中出现的错误进行搜索，在搜索完成之后依次改正，这样才能在发现错误之后进行改正，系统才能恢复运行。数控机床电气控制系统的发展在未来的发展道路中将不断走向开放式的发展形式，由于其可靠性和低成本等一系列的优点，将会促使更多的数控系统生产的商家逐步走向甲方是的发展形势。其中，数控机床电气控制系统在速度方面也将走向高速化的发展道路，精度方面也会得到一定的发展。另外，数控机床的电气控制系统还会向智能化方面进行转变。人工智能机在我国的研究和发展已经走向了一定的程度，其在计算机领域的发展也在不断深入，数控系统的智能化程度也将赶上时代的潮流，走向智能化的发展道路。

4结语

电气行业在我国国民经济发展中十分重要，电气行业涉及到的众多科技水平也是关系到电气行业发展的重要方面。我国在数控机床的生产和管理方面都已经达到了一定的水平，随着国家经济和技术的发展，数控机床已经走向了数字化和自动化的领域。数控机床电气控制系统对于整个数控机床的生产是至关重要的。笔者在文中主要讨论了数控机床电器控制系统的概论并提出了解决数控机床电气系统故障的方法，希望为促进数控机床的发展提供建议。

作者：张昊单位：纽威数控装备有限公司

控制系统论文:煤矿提升机PLC技术控制系统论文

1PLC操作保护系统的硬件配置

PLC是西门子公司的产品，现在在提升机操作保护系统中，应用得到最广泛的就是西门子公司的产品PLC，由于它的很多方面的性能都明显的优于传统的操作保护系统。下面是各个硬件模块的功能介绍：

（1）电源模块：将220V的交流输入电压转换成24V的直流输出电压，以供其它模块使用。

（2）CPU模块：控制总线上模块与模块之间的数据传递，并执行用户输入的程序。

（3）32路输入模块：该输入模块一共有3块，它的作用是将PLC外部的信号转换成PLC内部的可进行处理的信号。

（4）16路输出模块：该输出模块一共有2块，它的作用是将PLC内部可处理的信号转换成能够控制提升机系统的外部信号，来控制提升机系统进行工作。

（5）转换模块：此模块分为两类模块：一类是是A/D模数，它的作用是将连续信号转换成数字信号，便于PLC系统进行识别和处理；另一类是D/A模块，它的作用与A/D模块的作用恰恰相反，它是将PLC内部可处理的数字信号转换成连续信号。

（6）通信模块：它的作用是：确保各模块与各模块之间的通道流畅，再就是确保模块与上位机之间的通道流畅，保证信号从各模块传送给上位机时，可以使上位机做出相应的响应。

（7）计数模块：该模块主要有2块，这两块计数模块的作用都是计数，两块模块分别是对主滚动筒上的和导向轮上的编码器进行计数。

2PLC操作保护系统的软件设计

PLC是西门子公司的产品，它不需要用户自主进行编程，能够好好地满足用户的需要，下面是它的软件模块，软件模块的主要作用就是存放程序，它的软件模块有下列几种：

（1）组织模块（OB）：它的作用是保证接口通道流畅，保证CPU操作系统和用户程序之间的通道流畅。对用户程序的循环处理工作主要是由OB1模块来完成的，剩余的OB模块用来对特定事件做出响应和中断。

（2）功能模块（FB）：它是可多次调用的逻辑功能模块，它在执行时必须带有即时数据模块，并且每次用户程序对FB进行调用时可提供新的参数。

（3）功能模块（FC）：它也是可多次调用的逻辑功能模块，但是它在执行时不需要带有即时数据模块，这也是它与FB模块的最大区别，并且每次用户程序对FC进行调用时可提供新的参数。

（4）数据模块（DB）：数据模块用来存放各种不同类型的数据，它在PLC存储器开辟另一个存储区。

根据用户的要求和本身系统的结构要求，用户程序可以自行选择软件模块的构成形式,其中软件模块有以下几种，各个软件模块的功能和作用如下。FC0、FC1两个软件模块的作用是用来进行计数，主要是用来计算计数模块中的脉冲个数；DB1和DB2两个软件模块的作用是存放FC0、FC1两个软件模块计算出的计数模块的脉冲个数，以此来实现计数模块将数据和信号流畅而准确的传送到CPU模块之中；FC91软件模块的作用是用来处理输入到PLC中的模拟量，模拟量有：电机电压和电流、电机转速、轴承压力、提升速度和载荷等；FC93软件模块的作用是制动，主要是对电气施闸类故障进行制动处理；FC114软件模块的作用是用来处理PLC内部信号，并产生控制信号，像回路的安全和保障、故障的报警和液压器件的制动等等；FC5软件模块的作用是进行逻辑运算和闭锁，主要是对输入到PLC内部的信号进行运算并产生控制指令来控制提升系统的各个部分；FC92软件模块的作用是处理施闸类故障，这类故障主要是立即施闸类故障；FC94软件模块的作用也是对施闸类故障进行处理，这类施闸类故障主要是提升终了施闸类故障；FC95软件模块的作用是处理报警类故障，当报警系统出现故障时，主要是由该模块进行处理；PLC的启动组织模块是OB100软件模块，在系统启动后该组织模块只可运行一次，以后的循环程序就不会再运行了，在该组织模块中有关参数和程序可随着用户的需要进行更改；OB1软件模块是用户程序主要组成部分，用来存放用户主程序，它也是组织模块中唯一可以循环运行的软件模块，在FC功能模块中编制成的可以实现特定功能和作用的程序可以在OB1软件模块中进行循环调用，采用这样的程序设计可以使我们的程序设计更加简单，调试更加方便；OB35软件模块是组织模块中唯一可以实现定时中断的组织模块，采用M/T法可以计算出提升机的提升速度。n=（60M1f）（/ZM2）式中：n为电机的转速；Z是旋转编码器每转一圈时所输出的脉冲的个数；M1为计数器M1所记的脉冲个数；M2为计数器M2所记的脉冲个数；f为脉冲频率（高频时钟脉冲）。

3结束语

煤矿提升机作为矿山设备中的重要一员,近些年来煤矿提升机操作保护系统主要是由PLC组成,而且具有以下优点。用同一台PLC就可以控制不同的机器进行工作，用户只需改变软件模块中的程序就能满足用同一台PLC进行控制不同机器的要求，大大节省了人力和物力，所以，它具有较好的通用性和经济性。PLC具有较强的逻辑运算能力和数字运算能力；所以它的功能还是比较强大的，此外，PLC能够实现自我诊断功能，当出现错误时，它会自行检出错误和故障，并作出相应的行为。由于PLC的开关动作主要是通过半导体电路来完成的，它的技术中还采用了微电子技术；因此，它的可靠性很高。PLC中采取了屏蔽、滤波、隔离等抗干扰措施，能适应恶劣的工作环境；所以，它的抗干扰能力比较强。

作者：杨勇单位：吉林电子信息职业技术学院

控制系统论文:食品行业培养箱控制系统论文

1半导体培养箱的控制系统基本原理

培养箱温度、湿度的调节是通过控制系统实现的。培养箱温度调节是由箱体内置的温度传感器，采集数据，传至温度控制器调节，通过调节通过半导体制冷器电流量或者接通空气加热单元即半导体制冷器的热端面来实现增加箱体内温度或降低温度，来达到所需要的控制温度；湿度的调节是由箱体内置的湿度传感器，采集数据，传至湿度控制器调节，从而通过调节半导体制冷器的电流量，使其与空气接触面的温度降低，即半导体制冷表面（冷端面）的温度低于空气露点温度的来实现对箱体内空气的去湿作用，或者接通超声波加湿器来实现加湿作用，以达到控制所需要的湿度。

2培养箱的控制系统设计与分析

要保证培养箱功能的实现，及设备的节能运行，必须精确协调热湿处理系统、空气循环系统的运行工作，需要设计完善的自动控制系统和准确的控制策略。

2.1控制方案

2.1.1热湿处理设备控制要求制冷系统：采用半导体制冷装置，可以制冷降温，且改变箱内的的相对湿度。如果冷端表面温度过低，低于露点温度时会除湿，不需要除湿时可通过调整循环风量和启停周期等措施避免。加热系统：采用半导体制热装置，可以加热升温，可以使箱内的相对湿度降低，但不改变空气的绝对湿度d。除湿系统：采用半导体制冷装置，与制冷系统联合工作使冷端表面温度低于露点温度进行除湿。加湿系统：采用超声波加湿器，增加绝对湿度d，使箱内的含湿量d和相对湿度φ都增加。

2.1.2控制策略温湿度控制即将空气的状态控制在一定的范围之t±t、φ±φ或d±d，控制精度即范围的大小，根据测得的干球温度和湿球温度，确定初始状态。换算出空气的含湿量d，含湿量d能反映空气湿空气的绝对湿度。将启动时箱内的温度、绝对湿度与要求的设定状态进行计算比较，确定进行制冷，加热、加湿、除湿等设备的运行，将空气的状态参数调控到所需的范围之内。

（1）温度控制根据加热、制冷系统工作特性，并充分发挥计算机处理数字量的优势，采用占空比的信号输出，根据当前实测值tc与设定值ts之差tc-ts进行如下方案调节：a.当tc-ts＞2、全负荷制冷运行-2≤tc-ts≤2时：PI调节运行，并根据进入该区间前的运行方式进行制冷运行或加热运行：如是在tc-ts＞1区间进入的，则保持制冷运行，采取PI调节制冷负荷大小。如是在-1≤tc-ts区间进入的，则保持加热运行，采取PI调节制加热荷大小。b.当tc-ts<-2时、全负荷加热运行由于恒温恒湿箱的外扰较小，且被控参数不会突变，为保证参数的稳定性采用PI调节算法，控制器采用时间比例的占空比信号输出，控制固态继电器的通断，精确控制加热制冷系统运行，实现温度的准确控制。

（2）湿度控制度量空气中含水蒸汽量的参数有含湿量d、相对湿度准、湿球温度ts、露点温度tL，几个参数中只有含湿量d表示水蒸汽含量的绝对值，其余都是相对量。因此将含湿量d作为湿度的控制参数，更为合理。在湿空气的诸多参数中，压力和温度是易测的，而含湿量不易直接测量，只能通过相对湿度或湿球温度的测量间接得到含湿量。由于测量相对湿度的传感器不确定性较大，稳定性差，不适合用于对温、湿度要求很高的恒温恒湿箱，且价格高。而干、湿球温度测量相对湿度，是传统的的方法，简单可靠。因此，我们采用湿球温度作为测量参数，即湿度的控制参数。

3整机自动控制系统实验

将制冷、加热、除湿、加湿系统都接到自动控制系统中，自动控制制冷、加热、加湿、除湿系统的运行，进行温度和湿度参数的控制实验。

4结束语

结果表明，本培养箱具有较宽的温湿度调控适应性，温湿度参数达到了设计要求。验证了整机的工作性能及控制系统控制效果可行。本实验提出的用绝对湿度代替相对湿度，将温度、绝对湿度与要求的设定状态进行计算比较，确定热湿处理设备的运行，将空气的状态参数调控到所需的范围之内是可行的。

作者：田茹单位：包头轻工职业技术学院