第一篇：AB PLC PID控制器總結(jié)

針對AB PLC里的PID控制器的研究

首自信熱軋作業(yè)區(qū)

張余海

借鑒熱軋1580的稀油泵站的出口壓力控制，期望壓力為4.0bar，電機為異步變頻電機，變頻器為AB變頻器，PLC和變頻器的通訊通過Device Net進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

一、控制器里的變量介紹--------

各變量名解釋：（各變量只是顯示用，他們的值時根據(jù)里面的參數(shù)設(shè)定而來）PID ：PID控制器的名字（自己命名）

Process Variable ：過程變量的輸入源設(shè)定也就是反饋值（直接連到壓力反饋的輸入點）Tieback：手動控制時的牽引信號，因為在手動控制中，輸出（OUTPUT=SETOUTPUT是人為設(shè)定的，這個Tieback有個對應(yīng)的值，也就是手動設(shè)定為0，Tieback為0，如果手動設(shè)定為100%，那么Tieback輸出就是4095）具體見后面的參數(shù)設(shè)定。

Control Variable：控制變量（最關(guān)鍵的一個參數(shù)）的輸出源設(shè)定，自己命令的一個中間變量作為轉(zhuǎn)換或者直接接到給到執(zhí)行器的輸出信號上（例如閥的開口度、電機的轉(zhuǎn)速給定）。PID控制器計算得到的是一個百分?jǐn)?shù)，但是百分?jǐn)?shù)無法輸出給執(zhí)行機構(gòu)，必須轉(zhuǎn)換成為數(shù)字量，這個控制變量（CV）就是依照對應(yīng)關(guān)系轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字量（例如OUTPUT=0，CV=0，OUTPUT=100%，CV=16384，具體見后面參數(shù)設(shè)定）

PID Master Loop：PID的主循環(huán)，就是PID控制使用串級控制，如果是就會顯示為1，如果為從就為0，但是有一個前提就是選用了串級控制（看后面的參數(shù)設(shè)定）

Ihhold Bit ：初始化保持位，來自1756模擬量輸出通道的數(shù)據(jù)讀出值，用于支持無沖擊在啟動，如果用戶不想用此參數(shù)，可以設(shè)置為0。

Inhold Value：初始化保持值，來自1756模擬量輸出通道的數(shù)據(jù)讀出值，用于支持無沖擊在啟動，如果用戶不想用此參數(shù)，可以設(shè)置為0。

這兩個值是為了防止系統(tǒng)已運行，過程變量和設(shè)定偏差太大，PID控制器輸出肯定是100%，帶來很大的沖擊，如果設(shè)置此參數(shù)，系統(tǒng)先不讓PID控制器工作，輸出一直用Inhold Value（初始化保持值），這個值可以人為的設(shè)定慢慢的變大，等到系統(tǒng)壓力差不多達(dá)到設(shè)定壓力后，然后將Ihhold Bit（初始化保持位）置0，這樣系統(tǒng)輸出就會采用PID控制器的輸出了。

SetPoint：設(shè)定值，Process Variable ：過程變量的實際值顯示

OUTPUT：PID控制器經(jīng)過計算得到的輸出，百分?jǐn)?shù)形式。

二、參數(shù)設(shè)置：

1、調(diào)節(jié)方式參數(shù)設(shè)置

2、PID功能塊的配置參數(shù)設(shè)置

注：（1）如果控制動作選用的是E=SP-PV那么PID的輸出就可以直接給到執(zhí)行器進(jìn)行動作，如果選用的是E=PV-SP那么輸出就需要變方向，（2）控制變量上下限為了防止輸出過大，導(dǎo)致沖擊，下限是為了防止停轉(zhuǎn)等。

（3）設(shè)置死區(qū)時間是為了防止實際值在設(shè)定值附近的時候，PID進(jìn)行微調(diào)，導(dǎo)致系統(tǒng)來回的振蕩。

3、PID控制器的報警參數(shù)設(shè)置

注：（1）PV上限值報警和下限值報警時為了報出實際值的過大變化，這里的40.0實際上是4.0bar，因為在AB PLC里有一個工程量的變換，一般是10倍關(guān)系（見相關(guān)的比例定標(biāo)配置）

4、相關(guān)的比例定標(biāo)配置

注：（1）PV未定標(biāo)（unscaled）的最大值就是現(xiàn)場實際的壓力反饋值，這里設(shè)定是16bar，而工程量單元（Engineering）是實際值的10倍關(guān)系，所以是160，而在PID功能塊里用的都是工程量，所以不管是設(shè)定值和反饋值都是放大十倍關(guān)系的。

（2）控制變量的定標(biāo)就是將PID控制器的輸出0—100%和數(shù)字量0—16384（一個整形數(shù)）進(jìn)行對應(yīng)，所以在PID控制器里，OUTPUT是百分?jǐn)?shù)，而Control Variable 是整形數(shù)，就是在這里進(jìn)行了轉(zhuǎn)換。

（3）Tieback牽引值是為了在手動模式下，手動輸入Setoutput的大小之后，那個百分?jǐn)?shù)就不按照0—16384進(jìn)行轉(zhuǎn)換，而是按照0—4095進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

5、標(biāo)簽參數(shù)設(shè)置

設(shè)置此PID控制器的名字和相關(guān)描述。

二、PID的公式計算

我們就拿上面的工程進(jìn)行計算PID計算。

參數(shù)設(shè)置的是PI控制，P=2.5，Ti=0.08，Td=0，BIAS=0，對PV進(jìn)行微分，采樣周期為0.4s，實際值數(shù)據(jù)是0.01S，那么如果現(xiàn)在PV=2.0BAR，那么輸出應(yīng)該是多少，E=SP-PV=4-2=2

具體的計算要進(jìn)行分時間進(jìn)行計算，因為PID控制器的周期是0.4S，但是PV數(shù)據(jù)采集周期可能是0.1S，那就是E的計算會很快，例如0.1S時為2，0.2S時為1，0.3S時為0.5，0.4S時為0.2，但是輸出計算只能是0.4S輸出一次，那樣的話，系統(tǒng)只會要0.4S的那個時候的誤差，在0-0.4S之間變化的誤差時不考慮的，也就是輸出應(yīng)該為。

CV=2.5[2+1/0.08*0.2(0.4-0)]=7.5%（控制器的掃描周期是0.1s,IO的刷新周期是0.01s，那么中間掃描進(jìn)來的 IO都不會被使用到）并不是下面的公式：

CV=2.5[2+1/0.08*2(0.1-0)]+2.5[1+1/0.08*1(0.2-0.1)]+2.5[0.5+1/0.08*0.5(0.3-0.2)]+2.5[0.2+1/0.08*0.2(0.4-0.3)]=2.5*4.5+2.5*2.25+2.5*1.125+2.5*0.45=20%

第二篇：嵌入式網(wǎng)絡(luò)控制器總結(jié)

嵌入式以太網(wǎng)控制芯片

一、網(wǎng)絡(luò)控制芯片的參數(shù)

1.外圍特性

? 與核心控制芯片（MCU/DSP）的連接方式 ? LED的配置 ? 接收發(fā)送緩沖區(qū) ? 接收發(fā)送中斷 2.電氣特性

網(wǎng)絡(luò)控制芯片的電氣特性主要關(guān)注以下指標(biāo)：

? 輸入電壓 ? I/O端口電壓 ? 工作溫度范圍 ? 封裝形式 3.通信性能

? 與核心控制芯片的通信速率 ? 網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)

? 單工半雙工全雙工工作模式 ? MAC層的特性

二、各種序列的以太網(wǎng)控制芯片

1.亞信公司的AX序列 1)AX88783芯片 ? 外圍特性

? 配置的8/16/32位SRAM-like主機接口，它很容易與最常用的嵌入式微控制器連接（AX88782： 16位，AX88783：8/16/32位）? 電氣特性

? 片內(nèi)所需供電電壓為3.3V ? 片內(nèi)所需輸入時鐘為25MHz ? 128引腳（AX88782為80引腳）LQFP兼容RoHS封裝 ? 正常工作溫度范圍為：0°C 到+70°C ? 網(wǎng)絡(luò)通信能力

? 兼容IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)10BASE-T/100BASE-TX的快速以太網(wǎng) ? 10/100M自適應(yīng)接口支持雙絞線交叉檢測和自動校正

? 支持完全符合IEEE 802.3x標(biāo)準(zhǔn)的全雙工操作流量控制和半雙工的背壓 ? 支持隊列和端口的可編程速率控制（4K~100M bps）2)AX88780芯片 ? 外圍特性

? 16/32位SRAM-like主機接口 ? 支持大/小端類型的數(shù)據(jù)總線 ? 支持EEPROM接口 ? 支持16位PCMCIA模式 ? 電氣特性

? 集成了2.5V~3.3V的電壓調(diào)節(jié)器

? 核心電壓2.5V，I/O口電壓3.3V可承受5V電壓 ? 128引腳CMOS工藝LQFP兼容RoHS封裝 ? 網(wǎng)絡(luò)通信能力

? 兼容802.3/802.3u標(biāo)準(zhǔn)

? 集成快速以太網(wǎng)MAC PHY收發(fā)器 ? 10Mbps和100Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率

? 支持全雙工/半雙工工作模式。對于全雙工工作模式，支持IEEE 802.3x標(biāo)準(zhǔn)的流量控制。對于半雙工，支持背壓流量控制。

圖一

AX88780框圖 3)AX88796芯片 ? 外圍特性

? 同時支持8位和16位本地CPU接口包括MCS51系列和80186系列的CPU以及ISA 總線。? 支持SRAM-like主機接口

? 支持DMA從模式的，以盡量減少CPU開銷 ? 帶可編程延時計時器的中斷引腳 ? 支持EEPROM接口存儲MAC地址 ? 電氣特性

? 集成穩(wěn)壓器和25MHz晶體振蕩器

? 0.18CMOS工藝，3.3V供電電壓，I/O端口可承受5V電壓 ? 64引腳LQFP，RoHS封裝

? 正常工作溫度范圍為：0°C 到+70°C ? 網(wǎng)絡(luò)通信能力

? 兼容802.3/802.3u標(biāo)準(zhǔn)

? 集成快速以太網(wǎng)MAC PHY收發(fā)器 ? 10Mbps和100Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率 ? 支持10/100Mbps N-way自動協(xié)商功能操作 ? 支持雙絞線交叉檢測和自動校正（HP Auto-MDIX）? 兼容NE2000寄存器指令

? 支持全雙工/半雙工工作模式。對于全雙工工作模式，支持IEEE 802.3x標(biāo)準(zhǔn)的流量控制。對于半雙工，支持背壓流量控制。

圖二

AX88796框圖 4)AX88196芯片 ? 外圍特性

? 同時支持8位和16位本地CPU接口包括MCS51系列、80186系列和MC68K系列的CPU。

? 提供一個10/100Mbps MII操作的端口 ? 支持標(biāo)準(zhǔn)打印口，也可以用作通用I / O端口 ? 電氣特性

? 5V和3.3V雙電壓，CMOS工藝，I / O端口可承受5V電壓?；蛘呒?.3V 操作電壓

? 128引腳LQFP低態(tài)封裝 ? 網(wǎng)絡(luò)通信能力

? 兼容IEEE 802.3u標(biāo)準(zhǔn)，支持100BASE-T, TX, and T4 ? 支持單芯片本地10/100Mbps自適應(yīng)CPU總線 ? 兼容NE2000寄存器指令

? 10Mbps和100Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率 ? 支持全雙工/半雙工工作模式 ? 外部和內(nèi)部的環(huán)回功能

圖三

AX88196框圖 2.Microchip公司的ENC序列 1)ENC28J60芯片 ? 外圍特性 ? 最高速度可達(dá) 10Mb/s的 SPI接口

? 兩個用來表示連接、發(fā)送、接收、沖突和全/半雙工狀態(tài)的可編程LED 輸出 ? 使用兩個中斷引腳的七個中斷源 ? 帶可編程預(yù)分頻器的時鐘輸出引腳 ? 電氣特性

? 接收器和沖突抑制電路

? TTL電平輸入，工作電壓范圍是3.14V 到3.45V ? 溫度范圍：-40°C 到+85°C（工業(yè)級），0°C 到+70°C（商業(yè)級）SSOP封裝）

? 28 引腳SPDIP、SSOP、SOIC和QFN 封裝 ? 網(wǎng)絡(luò)通信能力

? IEEE 802.3 兼容的以太網(wǎng)控制器 ? 集成 MAC和 10 BASE-T PHY ? 支持一個帶自動極性檢測和校正的 10BASE-T端口 ? 支持全雙工和半雙工模式 ? 可編程在發(fā)生沖突時自動重發(fā) 2)ENC624/424J600芯片 ? 外圍特性

? 帶有增強操作碼集的14 Mbit/s SPI接口（44引腳和64引腳封裝）? 8 位復(fù)用并行接口（44 引腳和 64 引腳封裝）? 8 位/16 位復(fù)用或解復(fù)用并行接口（僅 64 引腳封裝）? 兩個用于支持單 /雙LED 配置的 LED指示輸出 ? 發(fā)送和接收中斷 ? 電氣特性

? 可承受 5V輸入電壓

? 可編程頻率范圍為 50kHz至 33.3MHz的時鐘輸出引腳 ? 工作電壓范圍為 3.0V至 3.6V ? 溫度范圍：

-40°C至+85°C（工業(yè)級）

? 提供 44引腳TQFP和 QFN封裝以及 64 引腳TQF封裝

（僅? 網(wǎng)絡(luò)通信能力

? 符合IEEE 802.3?的快速以太網(wǎng)控制器

? 支持一個帶自動極性檢測和校正的10/100Base-T端口

? 集成MAC和10/100Base-T PHY ? 24 KB的發(fā)送 /接收數(shù)據(jù)包緩沖 SRAM ? 支持自動協(xié)商

? 支持暫?？刂茙?，包括自動發(fā)送和接收流控制 ? 支持半雙工和全雙工工作模式 ? 可編程為在發(fā)生沖突時自動重發(fā) ? 工廠預(yù)編程的唯一MAC 地址 3.臺灣聯(lián)杰公司的DM序列 1)DM9000芯片 ? 外圍特性

? 支持一般處理器接口

? 支持8位，16位和32 位uP接口以便訪問不同的處理器。? 電氣特性

? 工作電壓為3.3V，可承受5V電壓 ? 100引腳LQFP封裝 ? 網(wǎng)絡(luò)通信能力

? 附帶1個10/100M PHY和4K的 雙字節(jié)的SRAM ? 提供了MII接口用以連接HPNA設(shè)備或其他支持MII接口的收發(fā)

? 控制器的PHY支持10Base – T和100BASE – TX，完全符合IEEE 802.3u標(biāo)準(zhǔn)。

? 支持IEEE 802.3x全雙工流量控制 4.Cirrus Logic公司的CS8900A芯片

? 外圍特性

? 符合IEEE802.3以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，并帶有ISA接口。? 片內(nèi)4K字節(jié)RAM。

? 適用于I/O操作模式，存儲器操作模式和DMA操作模式 ? 支持外部EEPROM ? 電氣特性

? 最大消耗電流55mA（5V供電）? 3/5V工作電壓 ? 工業(yè)級可承受溫度范圍 ? LQFP-100 ? 網(wǎng)絡(luò)通信能力

? 適用于I/O操作模式，存儲器操作模式和DMA操作模式。? 全雙工工作模式

? 帶有傳送、接收低通濾波的10Base-T連接站口。? 支持10Base2,10Base5和10Base-F的AUI自動重發(fā)。

CS8900A基本工作原理是：在收到由主機發(fā)來的數(shù)據(jù)報（從目的地址域到數(shù)據(jù)域）后，偵聽網(wǎng)絡(luò)線路。如果線路忙，它就等到線路空閑為止，否則，立即發(fā)送該數(shù)據(jù)幀。發(fā)送過程中，首先，它添加以太網(wǎng)幀頭（包括先導(dǎo)字段和幀開始標(biāo)志），然后，生成CRC校驗碼，最后，將此數(shù)據(jù)幀發(fā)送到以太網(wǎng)上。接收時，它將從以太網(wǎng)收到的數(shù)據(jù)幀在經(jīng)過解碼、去掉幀頭和地址檢驗等步驟后緩存在片內(nèi)。在CRC校驗通過后，它會根據(jù)初始化配置情況，通知主機 CS8900A收到了數(shù)據(jù)幀，最后，用上面介紹的某種傳輸模式傳到主機的存儲區(qū)中。

5.Smart Mixed-Signal Connectivity(SMSC)公司的LAN序列 1)LAN91C96芯片 ? 外圍特性

? 16位數(shù)據(jù)、控制傳輸，數(shù)據(jù)管道傳輸

? 支持總線、PCMCA和摩托羅拉68000總線訪問方式 ? 集成AUI接口 ? 電氣特性

?

工作電壓3.3V，可承受5V電壓 ? 100引腳QFP/TQFP兼容RoHS封裝 ? 網(wǎng)絡(luò)通信能力

? 支持增強型發(fā)送隊列管理 ? 支持IEEE802.3以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)

? 10Mb/s曼切斯特編碼/解碼和時鐘恢復(fù) ? 支持TXRX極性自動檢測 2)LAN91C110芯片 ? 外圍特性 ? 16位數(shù)據(jù)寬度

? 通用的系統(tǒng)級接口，可以很方便的適用ISA，PCMCIA以及各種CPU系統(tǒng)接口

? 支持8/16位CPU存取 ? 支持異步總線接口 ? 電氣特性

? 144引腳TQFP無鉛RoHS封裝 ? 網(wǎng)絡(luò)通信能力

? 兼容IEEE802.3 10BASE-T、100BASE-TX以及100BASE-T4標(biāo)準(zhǔn) ? 支持IEEE802.3全雙工工作模式 ? MII管理串行接口

3)LAN9118芯片（89218、9218、9117、9117、9115）? 外圍特性

? 16/32位數(shù)據(jù)總線 ? 支持DMA從模式 ? 中斷引腳延時可編程控制

? SRAM-like接口可以很容易的接入大多數(shù)嵌入式CUP和SoC ? 電氣特性

? 100引腳無鉛RoHS封裝 ? 集成1.8V穩(wěn)壓器

? 3.3V供電，I/O端口可承受5V電壓 ? 工作溫度范圍：0°C 到+70°C ? 網(wǎng)絡(luò)通信能力

? 完全兼容IEEE802.3/802.3u標(biāo)準(zhǔn)，支持10BASE-T、100BASE-TX ? 支持全雙工/半雙工工作模式。對于全雙工工作模式，支持流量控制。對于半雙工，支持背壓流量控制。? 自動極性檢測和校正 ? 靈活的地址過濾模式 6.Silabs公司CP2200芯片

? 外圍特性

? Inter或Motorola總線方式

? 8位復(fù)用或非復(fù)用方式，復(fù)用下僅需11個I/O引腳 ? 接收數(shù)據(jù)包中斷和網(wǎng)絡(luò)喚醒中斷 ? 電氣特性

? 電源電壓3.1V~3.6V ? I/O可承受5V電壓

? 無鉛28腳QFN封裝（5×5mm），無鉛48腳TQFP封裝（9×9mm）? 溫度范圍：

-40°C至+85°C（工業(yè)級）? 網(wǎng)絡(luò)通信能力

? 集成的IEEE802.3MAC和10BASE-T PHY ? 完全兼容100/1000 BASE-T網(wǎng)絡(luò)

? 全/半雙工工作模式，自適應(yīng)，自動極性檢測和校正 ? 支持廣播和多播MAC尋址 ? 工廠預(yù)編程的唯一48位MAC地址

第三篇：可編程序控制器總結(jié)

《可編程序控制器PLC》總結(jié)

時間過的真快，轉(zhuǎn)眼間，一學(xué)期的課程結(jié)束了。這學(xué)期主要學(xué)習(xí)了《可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)及項目訓(xùn)練》，以三菱FX2s為樣機，通過4個由易到難的實際工程項目，讓我學(xué)會合理運用PLC及相關(guān)工控產(chǎn)品，掌握小型控制系統(tǒng)設(shè)計、安裝與調(diào)試的工作方法。

通過本課程的學(xué)習(xí)，使我更加熟悉了相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范；熟練進(jìn)行PLC控制柜裝配；掌握小型PLC控制系統(tǒng)設(shè)計、安裝、調(diào)試的工作方法；掌握收集、查閱PLC及相關(guān)產(chǎn)品資料的渠道和方法；熟悉位置、溫度等工業(yè)傳感器的選型與用法，會規(guī)范繪制電路圖、接線圖、位置圖等電氣圖紙；會規(guī)范編寫設(shè)備設(shè)計說明書和設(shè)備使用說明書等文檔，也讓我了解了有關(guān)PLC的很多知識。其中包括一下這些方面：

PLC的基礎(chǔ)知識 PLC的定義

PLC是可編程序控制器的簡稱?？删幊绦蚩刂破鳎≒rogrammableController）本應(yīng)簡稱PC，但是由于個人計算機（PersonalComputer）也簡稱為PC，為了區(qū)別，同時由于早期的可編程序控制器只是具有邏輯控制功能，因此人們?nèi)粤?xí)慣稱可編程序控制器為PLC（ProgrammableLogicalController）。PLC的發(fā)展概況

20世紀(jì)60年代中期，美國通用汽車公司（GM）為適應(yīng)生產(chǎn)工藝不斷更新的需要，提出了一種設(shè)想：把計算機的功能完善、通用靈活等優(yōu)點與繼電器控制系統(tǒng)的簡單易懂、操作方便、價格便宜等優(yōu)點結(jié)合起來，并提出了新型電氣控制的十點招標(biāo)要求。其中包括：編程方便，可在現(xiàn)場修改程序；維護方便，最好采用插件式結(jié)構(gòu)；可靠性高于繼電器控制裝置；數(shù)據(jù)可直接進(jìn)入管理計算機；體積小于繼電器控制裝置；成本可與繼電器控制裝置競爭；輸入電源可為交流115V；輸出為交流115V，負(fù)載電流應(yīng)在2A以上，能直接驅(qū)動電磁閥接觸器等；擴展時，原系統(tǒng)要求變更最少；用戶程序存儲器大于4KB等。

PLC的基本構(gòu)成

電源：PLC的電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源，在整個系統(tǒng)中起著十分重要的作用。電源輸入類型有：交流電源（220VAC或110VAC），直流電源（常用的為24VDC）。

中央處理單元(CPU)：中央處理單元(CPU)是PLC的控制中樞，是PLC的核心起神經(jīng)中樞的作用，每套PLC至少有一個CPU。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當(dāng)PLC投入運行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運行，直到停止運行。

存儲器：存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。存放應(yīng)用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。

輸入輸出接口電路（I/O模塊）：PLC與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號變換成數(shù)字信號進(jìn)入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相反。I/O分為開關(guān)量輸入（DI），開關(guān)量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊。

PLC的特點:可靠性高，抗干擾能力強。

PLC作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能。

PLC的梯形圖程序一般采用順序控制設(shè)計法。這種編程方法很有規(guī)律，很容易掌握。對于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，梯形圖的設(shè)計時間比設(shè)計繼電器系統(tǒng)電路圖的時間要少得多。

PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。

可編程控制器編程語言

可編程控制器PLC中有多種程序設(shè)計語言，它們是：梯形圖語言、布爾助記符語言、功能表圖語言、功能模塊圖語言及結(jié)構(gòu)化語句描述語言等。

梯形圖語言和布爾助記符語言是基本程序設(shè)計語言，它通常由一系列指令組成，用這些指令可以完成大多數(shù)簡單的控制功能，例如，代替繼電器、計數(shù)器、計時器完成順序控制和邏輯控制等，通過擴展或增強指令集，它們也能執(zhí)行其它的基本操作。

功能表圖語言和語句描述語言是高級的程序設(shè)計語言，它可根據(jù)需要去執(zhí)行更有效的操作，例如，模擬量的控制，數(shù)據(jù)的操縱，報表的報印和其他基本程序設(shè)計語言無法完成的功能。

PLC的應(yīng)用領(lǐng)域

開關(guān)量的邏輯控制

這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。

數(shù)據(jù)處理

現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運算（含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票怼?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。

通信及聯(lián)網(wǎng)

PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計算機控制的發(fā)展，工廠自動化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便。

PLC具有通用性強、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點。PLC在工業(yè)自動化控制特別是順序控制中的地位，在可預(yù)見的將來，是無法取代的。

PLC的類型

PLC按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊型兩類，按應(yīng)用環(huán)境分為現(xiàn)場安裝和控制室安裝兩類；按CPU字長分為1位、4位、8位、16位、32位、64位等。從應(yīng)用角度出發(fā)，通常可按控制功能或輸入輸出點數(shù)選型。整體型PLC的I/O點數(shù)固定，因此用戶選擇的余地較小，用于小型控制系統(tǒng)；模塊型PLC提供多種I/O卡件或插卡，因此用戶可較合理地選擇和配置控制系統(tǒng)的I/O點數(shù)，功能擴展方便靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。

了解PLC的這些知識之后，要想完成一個項目，最關(guān)鍵的是軟件部分，也就是程序。創(chuàng)建程序，用梯形圖編程語言創(chuàng)建一個與模板相連結(jié)或與模板無關(guān)的程序并存儲。創(chuàng)建程序是我們控制工程的重要工作之一，一般可以采用線形編程（基于一個塊內(nèi)，OB1）、分布編程（編寫功能塊FB,OB1組織調(diào)用）、結(jié)構(gòu)化編程（編寫通用塊）。

下載程序到可編程控制器，完成所有的組態(tài)、參數(shù)賦值和編程任務(wù)之后，可以下載整個用戶程序到可編程控制器。在下載程序時可編程控制器必須在允許下載的工作模式下（STOP或RUN-P），RUN-P模式表示，這個程序?qū)⒁淮蜗螺d一個塊，如果重寫一個舊的CPU程序就可能出現(xiàn)沖突，所以一般在下載前將CPU切換到STOP模式。

為了我們能順利的完成一個項目，PLC系統(tǒng)設(shè)計時，首先應(yīng)確定控制方案，接下來就是PLC工程設(shè)計選型。工藝流程的特點和應(yīng)用要求是設(shè)計選型的主要依據(jù)。PLC及有關(guān)設(shè)備應(yīng)是集成的、標(biāo)準(zhǔn)的，按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原則選型所選用PLC應(yīng)是在相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域有投運業(yè)績、成熟可靠的系統(tǒng)，PLC的系統(tǒng)硬件、軟件配置及功能應(yīng)與裝置規(guī)模和控制要求相適應(yīng)等等。

通過這學(xué)期的學(xué)習(xí)，我熟悉可編程序控制器、功能表圖及有關(guān)的編程語言，這讓我在以后的實踐中有了很多的幫助。最后，感謝王老師的教導(dǎo)，讓我學(xué)會了PLC的相關(guān)知識。

第四篇：控制器市場分析

控制器市場分析

控制器作為電動車的主要的關(guān)鍵零部件，他們之間是完全互補品的關(guān)系，電動車控制器的需求不僅僅來自于新增產(chǎn)能的零配件市場，同時也有來自與維修市場，根據(jù)慣例，電動車控制器在維修市場的需求大概為存量的5%-10%。因此總的市場需求量考慮到電動車的使用壽命，進(jìn)入維修市場的電動車的存量應(yīng)該為前五年市場銷量之和5%-10%?；谝韵聨c我國的自動控制器的裝配自行車年均增長10%。

1、根據(jù)我國2010年的產(chǎn)業(yè)政策規(guī)劃，本將出臺相關(guān)的行業(yè)政策和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，政策逐步明朗。

2、我國在2010年將電動自行車列為了家電鄉(xiāng)下的補貼電器之一。因此此舉將大幅促進(jìn)我國電動自行車在農(nóng)村市場的消費。

3、國內(nèi)電動車控制器呈兩極分化發(fā)展趨勢，以高標(biāo)科技為首的品牌化發(fā)展之路，面向中高端市場，推出高質(zhì)量、高科技、高水準(zhǔn)的產(chǎn)品，在市場經(jīng)濟中性價比極高；以一些雜牌為主，價格低廉，產(chǎn)品質(zhì)量沒有固定標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)成本極低，以低價格的優(yōu)勢在市場上占據(jù)一定份額。

3、我國2010年上半年的數(shù)據(jù)顯示我國在上半年電動自行車產(chǎn)量同比增長

8.9%。

4、今后三年內(nèi)電動車由于產(chǎn)品升級也逐步進(jìn)入更新?lián)Q代期，同時產(chǎn)業(yè)升級主要關(guān)鍵部件的升級如控制器、動力電源、電機的升級，解決產(chǎn)業(yè)困局，控制器等關(guān)鍵技術(shù)的升級至關(guān)重要。

第五篇：電動車控制器設(shè)計方案

電動自行車控制器設(shè)計

電動自行車控制器方案

2012/11/5

電動自行車控制器設(shè)計

目錄

第一章 概述-------------3

第二章 系統(tǒng)需求分析-------4

第三章 控制器分析---------6

一、電動車控制器框圖------6

二、控制器關(guān)鍵功能分析-----7

第四章 控制器設(shè)計----------9

一、硬件設(shè)計---------9

二、軟件設(shè)計----------12

電動自行車控制器設(shè)計

第一章 概述

近年來，隨著改革開放和經(jīng)濟發(fā)展日益深刻，人民生活水平日漸提高，出行交通工具也發(fā)生前所未有的變化。老百姓出行不僅考慮快捷、方便，還追求時尚環(huán)保，因此近年來電動自動自行車日益受老百姓喜愛。作為電動自行車，其核心控制器則是電動自行車的關(guān)鍵，控制的好壞決定車子的平穩(wěn)、安全、舒適，因此一個功能全面、可靠性強、符合要求的控制器決定了電動自行車的質(zhì)量。為了使得電動自行車有良好的體驗和可靠的質(zhì)量保證，因此本文介紹一種控制器的設(shè)計方案。

電動自行車控制器設(shè)計

第二章 系統(tǒng)需求分析

1、具有安全檢測功能，檢測電池電壓，電流

需要檢測電池中電流，電池電流不能過大，防止損傷電池；

需要檢查電機中的電流，并且識別是否是電機堵轉(zhuǎn)還是車子上坡或者負(fù)載過大，并且限制電機電流17A以下，在15～17A間切換，防止大電流長時間燒壞電機；

檢測電池電壓，電池電壓大于電機額定電壓120%時，發(fā)出報警鈴聲，提醒電壓過大，不能驅(qū)動電機；

2、顯示速度和里程數(shù)

利用三位數(shù)碼管顯示里程數(shù)，范圍0～999Km，保證每分鐘更新一次；

用5個發(fā)光二極管顯示速度，表示5個檔位，每個檔位間隔速度為10Km/h，即表示的速度為10Km/h、20Km/h、30Km/h、40Km/h、50Km/h，速度在哪個檔位，對應(yīng)發(fā)光二極管閃亮。

3、具有轉(zhuǎn)向燈控制電路

當(dāng)打開轉(zhuǎn)向燈開關(guān)時，對應(yīng)的轉(zhuǎn)向燈每隔0.5秒閃一次，每次持續(xù)0.5秒

電動自行車控制器設(shè)計

4、照明燈控制電路

當(dāng)打開照明燈時，在儀表盤上顯示照明打開，用一個發(fā)光二極管。

5、具有報警功能

當(dāng)鑰匙開關(guān)不再車上時，若輪子速度有變化，即發(fā)出報警聲音。

電動自行車控制器設(shè)計

第三章 系統(tǒng)分析

一、電動車控制器框圖

上圖是整車的控制系統(tǒng)框圖，主要有電源、電機、控制器等，其中控制器位于核心地位，是整個控制系統(tǒng)的關(guān)鍵，也是負(fù)責(zé)組織各個部分協(xié)調(diào)工作的中心。其具體的控制框圖如下圖所示：

電動自行車控制器設(shè)計

電源降壓模塊燈管驅(qū)動電路照控速盤電壓信號剎車信號信號轉(zhuǎn)換電路WM燈P向、轉(zhuǎn)明燈轉(zhuǎn)向燈、照明燈信號信號轉(zhuǎn)換電路PIC芯片信號轉(zhuǎn)換電路MOS驅(qū)動電路電機電源輸出電路電機電路電流、電機電壓蜂鳴器P信號轉(zhuǎn)換電路WM三極管驅(qū)動電路電機霍爾信號電壓、里程顯示輸出數(shù)碼管顯示電路電源

從圖中可以看出，控制器由單片機及其外圍電路構(gòu)成，包括輸入信號處理電路、輸出信號處理電路、電源電路等。

二、控制器關(guān)鍵功能分析 控制器功能：

1、改變電機速度

即調(diào)速功能，檢測車把電壓，根據(jù)車把設(shè)定速度來進(jìn)行速度設(shè)定。同時檢測霍爾傳感器計數(shù)值，作為當(dāng)前速度，通過PID調(diào)節(jié)來計算應(yīng)該輸出的PWM波。

2、剎車功能

檢測剎車信號，當(dāng)剎車有效時，將速度設(shè)定值強制變?yōu)榱悖敵鯬WM也變?yōu)榱恪?/p>

電動自行車控制器設(shè)計

3、有防過壓、過流檢測電路

檢測電源電壓，低壓報警，防止損傷電池； 檢測電源電流，當(dāng)電流過大時適當(dāng)降速，限制電流在合理區(qū)間，防止燒壞電機、電源。

4、顯示電池電壓、車速、里程數(shù)

將車子的速度用數(shù)碼管顯示在儀表盤上，將電池電壓通過發(fā)光二極管顯示在儀表盤上。

5、防盜

當(dāng)車子鎖上時，車輪子有轉(zhuǎn)動則報警。

6、照明燈控制開關(guān)、轉(zhuǎn)向燈控制開關(guān)

可以采用雙刀雙擲開關(guān)，一個可控制強電信號，另一個給單片機進(jìn)行檢測。

電動自行車控制器設(shè)計

第四章 控制器設(shè)計

控制器是電動自行車的核心，要實現(xiàn)的功能有：

1、可以改變電機速度

2、可以剎車

3、有防過壓、過流檢測電路

4、顯示電池電壓、車速、里程數(shù)

5、防盜

控制器不僅要具有所有功能并且引出相關(guān)信號線，而且要有合適的外觀尺寸，并且可以對內(nèi)部電路進(jìn)行保護。

一、硬件設(shè)計

1、電機驅(qū)動電路設(shè)計

由V1～V6六只功率管構(gòu)成的驅(qū)動全橋可以控制繞組的通電狀態(tài)。按照功率管的通電方式，可以分為兩兩導(dǎo)通和三三導(dǎo)通兩種控制方式。由于兩兩導(dǎo)通方式提 供了更大的電磁轉(zhuǎn)矩而被廣泛采用。在兩兩導(dǎo)通方式下，每一瞬間有兩個功率管導(dǎo)通，每隔1／6周期即60°電角度換相一次，每只功率管持續(xù)導(dǎo)通 120°電角度，對應(yīng)每相繞組持續(xù)導(dǎo)通120°，在此期間相電流方向保持不變。

電動自行車控制器設(shè)計

為保證產(chǎn)生最大的電磁轉(zhuǎn)矩，通常需要使繞組合成磁場與轉(zhuǎn)子 磁場保持垂直。由于采用換相控制方式，其定子繞組產(chǎn)生的是跳變的磁場，使得該磁場與轉(zhuǎn)子磁場的位置保持在60°～120°相對垂直的范圍 區(qū)間。

2、照明燈、轉(zhuǎn)向燈、速度顯示儀表

單片機檢測到照明燈亮暗，轉(zhuǎn)向燈亮暗及方向，將其顯示在儀表盤上，燈的亮暗是通過三個發(fā)光二極管來顯示的。由于一般的發(fā)光二極管20mA的電流就可以驅(qū)動，因此可以用單片機I/O引腳直接驅(qū)動。

至于速度顯示，可以通過數(shù)碼管顯示，數(shù)碼管可以用三個，顯示范圍是0.0 ～99.9KM/h，可以用三極管控制選擇端，每次選擇一個數(shù)碼管，進(jìn)行給值，單片機輸出的是四位信號，可以顯示0～9的BCD碼，通過數(shù)碼管顯示驅(qū)動芯片轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管的7段碼，則選中的數(shù)碼管顯示對應(yīng)的數(shù)字，通過不斷給數(shù)碼管寫值則可以達(dá)到看起來連續(xù)的效果。

電動自行車控制器設(shè)計

或者要節(jié)省成本，其實速度顯示可以僅顯示檔位，比如0～5km/h、5～10km/h、10～15km/h、15～20km/h、20～25km/h 分為5檔，每檔對應(yīng)一個發(fā)光二極管，當(dāng)速度在對應(yīng)的檔位時，對應(yīng)的發(fā)光二極管亮，其他的不亮。

3、電池電壓檢測電路

檢測電池電壓需要對電池電壓進(jìn)行采樣，采樣電路的作用是強弱分離，對單片機引腳進(jìn)行保護，同時對電池電壓進(jìn)行變換，變到適合單片機A/D引腳采樣的范圍。

采樣電路可以先用電容進(jìn)行濾波，然后接上一個輸入電阻很大的變換電路，可以通過741等放大器實現(xiàn)，然后對比較后的電壓進(jìn)行電阻分壓轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換到0～3.3V，適合單片機采樣。

4、電機電流檢測、電池電流檢測、漏電檢測

在待檢測的電路中串入阻值很小的電阻（注意大電流電路中電阻必須要有較大的功率），然后對電阻兩側(cè)的電壓取樣，經(jīng)過后級差值比較電路得出壓差。差值轉(zhuǎn)換可以采用741，然后在進(jìn)行放大縮小變化，轉(zhuǎn)換成0～3.3V的范圍，可以接入單片機A/D引腳進(jìn)行電壓檢測，然后除以電阻及變比等即可得到對應(yīng)線路的電流。通過和每個線路設(shè)定電流閾值及車狀態(tài)檢測，即可得到是否過流、是否漏電等信息。

電動自行車控制器設(shè)計

5、報警電路

單片機通過I/O引腳輸出報警信號開關(guān)，然后通過三極管驅(qū)動蜂鳴喇叭來提示是否有緊急情況。通過不同頻率的信號分辨不同的報警信息。

6、防盜電路

防盜檢測其實是檢測輪子是否轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)的，即利用霍爾器件檢測速度，若速度大于某個去掉干擾后的閾值就認(rèn)為有被盜的可能，就驅(qū)動蜂鳴喇叭報警。

二、軟件設(shè)計

1、軟件流程圖設(shè)計

電動自行車控制器設(shè)計

上電檢查進(jìn)入主循環(huán)檢測速度輸入，設(shè)定速度輸入，剎車信號輸入，電源電壓檢測輸入速度PID計算，將PWM控制信號輸出儀表盤顯示速度

程序流程圖 1，主要流程圖，包括初始化、主循環(huán)。

電動自行車控制器設(shè)計

檢測速度設(shè)定值，用單片機A/D轉(zhuǎn)換功能將模擬電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，低通濾波讀出單片機光碼盤計數(shù)器值，低通濾波增量式PID計算輸出值，并且進(jìn)行限速處理PWM輸出設(shè)定

程序流程圖 2，速度調(diào)整程序流程圖

電動自行車控制器設(shè)計

已經(jīng)檢測到實際速度值，并且進(jìn)行低通濾波處理將速度信號分成三位，分別是十位，個位，小數(shù)位計算三位數(shù)字轉(zhuǎn)換成數(shù)碼管設(shè)定值，并且進(jìn)行輸出時序設(shè)置調(diào)用顯示子函數(shù)

程序流程圖 3，顯示子函數(shù)程序流程圖

電動自行車控制器設(shè)計

速度PID計算剎車信號是否有效否進(jìn)行增量式PID計算，設(shè)定是將設(shè)定速度設(shè)為零，進(jìn)行PID計算，輸出PWM設(shè)定子函數(shù)

程序流程圖 4，速度調(diào)控流程圖

電動自行車控制器設(shè)計

安全檢測子函數(shù)電源電流是否過大是否否進(jìn)行正常處理，顯示電壓是電流過大，進(jìn)行漏電判斷或者速度限制下一程序

程序流程圖 5，安全檢測程序流程圖

2、軟件功能設(shè)計

速度PID設(shè)計：

1）可以采用增量式PID，在不同電壓、不同速度下比例積分微分系數(shù)有所不同；

2）帶剎車檢測，剎車時將設(shè)定速度設(shè)為0，電機PWM輸出為零；

3）超速限制，當(dāng)速度超過20Km/h時，進(jìn)行適當(dāng)減速，限制在20Km/h以下；

電動自行車控制器設(shè)計

4）起步限速，開始時速度慢慢上升，防止突然啟動。

安全檢測設(shè)計：

1）檢測電壓電流，當(dāng)電壓較低時報警，以免損壞電池； 2）電流檢測，防止超過限制電流燒壞電機、電源或者電線，當(dāng)電流大于最大電流時，減速是電流在最大電流值以下附近一個區(qū)間內(nèi)波動；

3）上電檢測，當(dāng)電機未開動時，若有較大電流則可能漏電進(jìn)行報警；

4）當(dāng)車鑰匙拔出來，并且開啟報警功能后，若車輪子光碼盤有讀數(shù)說明車子可能被盜，要進(jìn)行報警。

顯示設(shè)計：

1）速度顯示設(shè)計，用三段數(shù)碼管顯示速度的十位、個位和小數(shù)位，采用共陰極數(shù)碼管，LM373鎖存數(shù)字，三個IO口選通數(shù)碼管，一次顯示一位，每個循環(huán)周期控制一次； 2）照明燈顯示，主控電路用開關(guān)實現(xiàn)，單片機僅檢測開關(guān)是否開啟，并用一個IO口來控制三極管電路驅(qū)動發(fā)光二極管來顯示是否開啟照明燈，左右的轉(zhuǎn)向燈采用相同的設(shè)計； 3）電源電壓顯示，將檢測到的電壓用多個發(fā)光二極管顯示，亮的越多電壓越高，當(dāng)電壓低于報警電壓時，所有二極管熄滅，驅(qū)動電路采用三極管驅(qū)動，每個循環(huán)周期進(jìn)行一次顯示。