第一篇：PCS7的蒸發(fā)器控制系統(tǒng)設計論文

1系統(tǒng)分析

1．1被控對象分析

蒸發(fā)器的示意所示，其工作流程大致可描述為：待濃縮的稀液從蒸發(fā)器上部進入蒸發(fā)器E1201，吸收過熱蒸汽提供的熱量，稀液中的水分變成二次蒸汽從蒸發(fā)器頂部排出，濃縮液從蒸發(fā)器底部排出；濃縮液濃度不能在線測量；稀液流量為F1201，稀液管線上設閥門V1201；濃縮液流量為F1202，濃縮液管線上設閥門V1202；二次蒸汽流量為F1203，二次蒸汽管線上設閥門V1203；從蒸發(fā)器中部通入滿足工藝要求的過熱蒸汽，蒸汽流量為F1105，過熱蒸汽管線上設閥門V1105；換熱后的過熱蒸汽變?yōu)槔淠懦?。蒸發(fā)器為真空操作，蒸發(fā)器液位為L1201，溫度為T1201，壓力為P1201。

1．2工藝流程分析蒸發(fā)器的工藝流程可以具體描述為：

1）打開稀液流量閥V1201，向蒸發(fā)器E1201注入稀液，并使蒸發(fā)器液位穩(wěn)定在80％左右。

2）打開過熱蒸汽流量閥V1105和二次蒸汽流量閥V1203，向蒸發(fā)器通入過熱蒸汽，使蒸發(fā)器溫度達到108℃，并保持穩(wěn)定。

3）待濃縮液濃度達到7．5％時，開啟濃縮液流量閥V1202，開始連續(xù)出料，使?jié)饪s液流量達到4．63kg／s，并保持流量平穩(wěn)。

2系統(tǒng)總體方案設計

2．1控制要求與技術指標

（1）控制要求

基礎過程控制（BPCS）的任務是保證蒸發(fā)器溫度、濃縮液濃度以及濃縮液流量均符合工藝要求。根據(jù)工藝要求可以將BPCS的控制任務分解為：建立蒸發(fā)器液位、提升蒸發(fā)器溫度、蒸發(fā)器提升負荷運行、濃縮液濃度控制、蒸發(fā)器溫度控制、蒸發(fā)器液位控制、濃縮液流量控制。

（2）系統(tǒng)安全要求

現(xiàn)代過程控制系統(tǒng)包括基本過程控制系統(tǒng)(BPCS)和安全儀表系統(tǒng)（SIS）。蒸發(fā)過程可能會出現(xiàn)蒸發(fā)器內(nèi)壓力過大而引起事故，因此SIS系統(tǒng)的設計非常重要。

2．2控制系統(tǒng)總體方案設計

考慮到安全可靠和經(jīng)濟適用的同時兼顧，本方案選擇了西門子的PLCS7416－2F，與PCS7BOX構成冗余結(jié)構，兩個CPU同時具有基礎控制系統(tǒng)（BPCS）和安全控制系統(tǒng)（SIS）的功能，正常運行狀態(tài)下PCS7BOX執(zhí)行BPCS功能，PLCS7416－2F執(zhí)行SIS功能。BPCS系統(tǒng)和SIS系統(tǒng)共用一個工程師站和一個操作員站，這樣避免了傳統(tǒng)DCS和SIS之間復雜的數(shù)據(jù)處理，節(jié)省了成本與安裝費用，系統(tǒng)中備件品種少，經(jīng)濟性好，并且可以互為代用，便于維護。BPCS系統(tǒng)與SIS系統(tǒng)之間的通信連接采用光纖實現(xiàn)，使系統(tǒng)的安全可靠性大大提高。此外，PCS7BOX和冗余PLC相互獨立，冗余系統(tǒng)的存在與否不影響控制系統(tǒng)的正常運行。用PROFINET工業(yè)以太網(wǎng)擴展此系統(tǒng)，使此系統(tǒng)一方面可與管理系統(tǒng)對接，另一方面具有了良好的可擴展性，能方便地實現(xiàn)監(jiān)控功能，同時使此系統(tǒng)的維護也變得更加方便。

3控制系統(tǒng)硬件設計與實現(xiàn)

3．1儀表供配電設計

為保證供電的安全和可靠，設計供電系統(tǒng)時，應按照用電儀表的電壓等級和電源類型進行設計。本方案采用二級供電方式，由第一級總供電箱直接向設置在底層的各二級供電箱供電，并在第二級供電系統(tǒng)中同樣設置總供電箱、分供電箱。供電系統(tǒng)可采用多回路供電的配電方式，將各分供電箱分別接到總供電箱上的各組端子上，這樣在靈活分配用電負荷的同時能夠分散端子故障所帶來的影響。

3．2輸入／輸出模塊配置

BPCS和SIS的輸入／輸出模塊配置相類似，以BPCS為例，在分析控制系統(tǒng)的基礎上。確定了BPCS所需配置的I／O點數(shù)后，即可進行輸入／輸出模塊的選擇。本方案選擇西門子公司的分布式I／O產(chǎn)品ET200M。

3．3系統(tǒng)控制柜設計

接下來是系統(tǒng)控制柜的設計，包括主控制柜和分控制柜的設計，確定控制柜以及輸入輸出模塊后，繪制系統(tǒng)輸入輸出模塊的接線原理圖。

3．4系統(tǒng)組態(tài)

在SIMATICManager中完成系統(tǒng)組態(tài)。系統(tǒng)硬件組態(tài)如圖3上半部分所示，左邊是BPCS系統(tǒng)的硬件組態(tài)，右邊是SIS系統(tǒng)的硬件組態(tài)。通信網(wǎng)絡的組態(tài)如圖3的下半部分所示，完成BPCS功能和SIS功能的DCS和PLC均掛接在PROFIBUS總線上。PCS7BOX和IM153－2分別是BPCS的CPU和ET200M通信模塊；AS400F和IM153－2FO則是SIS的CPU和ET200M通信模塊。

4控制系統(tǒng)軟件設計與實現(xiàn)

4．1控制程序總體設計

根據(jù)程序的功能以及程序執(zhí)行情況，控制程序可以被劃分為3個部分：

1）啟動組織塊OB100。OB100在PLC啟動時執(zhí)行一次，通過該組織塊可以實現(xiàn)初始化操作。

2）主程序OB1。OB1由操作系統(tǒng)不斷地循環(huán)調(diào)用。通過OB1可以進行系統(tǒng)常規(guī)處理，轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的運行狀態(tài)，比如更新程序中的標志，并進行相應處理。

3）循環(huán)中斷OB35。循環(huán)中斷組織塊按照設定的時間間隔執(zhí)行中斷程序。在循環(huán)中斷中完成模擬量采集、數(shù)字濾波、PID運算，最后是控制量輸出。

4．2控制程序設計與實現(xiàn)

（1）S7CFC編程語言

CFC（ContinuousFunctionChart，連續(xù)功能圖）用圖形的方式連接程序庫中的各種功能塊，包括從簡單的邏輯操作到復雜的閉環(huán)和開環(huán)控制等領域。編程的時候?qū)⑿枰墓δ軌K復制到圖中并用線連接起來即可。定時中斷程序即采用CFC來編寫。

（2）定時中斷的整體結(jié)構

在定時中斷中進行模擬量采集、數(shù)字濾波、PID運算以及控制信號輸出，同時實現(xiàn)參數(shù)超限時的報警和停車。程序的控制單元主要有：溫度控制、液位控制、濃度控制等。不同被控量所需定時中斷的時間間隔均不相同，定時時間要根據(jù)現(xiàn)場調(diào)試情況來確定。

4．3推理程序設計與實現(xiàn)

經(jīng)過分析，可以看出被控對象的特點是多回路、多參數(shù)、強耦合。因此控制策略為：將復雜大系統(tǒng)分解成相對獨立的簡單子系統(tǒng)進行處理，控制律力求簡單實用。其中，根據(jù)對被控對象的分析，發(fā)現(xiàn)濃縮液濃度不可在線測量。為了實現(xiàn)濃度的準確控制，采用了推理控制策略，利用可實時測得的稀液流量、濃縮液流量以及二次蒸汽流量，通過推理運算實現(xiàn)濃度的間接控制。推理控制算法采用SCL（類似于C語言）進行編程，并將其編譯成模塊，供CFC編程調(diào)用。BPCS部分主要采用連續(xù)功能圖CFC實現(xiàn)。

4．4系統(tǒng)安全SIS設計

作為保證生產(chǎn)安全的重要措施，安全控制系統(tǒng)主要包含安全儀表和信號報警兩部分。大多數(shù)工業(yè)生產(chǎn)過程要求安全儀表系統(tǒng)和信號報警遵循失效安全原則，使工業(yè)設備在發(fā)生故障的時候轉(zhuǎn)入預定義的安全狀態(tài)。在本方案中，包括了報警指示、緊急停車聯(lián)鎖等安全控制。緊急停車聯(lián)鎖在蒸發(fā)器裝置的機械設備故障、某些過程參數(shù)越限、系統(tǒng)自身故障或稀液進料中斷時，對系統(tǒng)實施緊急停車。緊急停車聯(lián)鎖能自動產(chǎn)生一系列預先定義的動作，使工藝裝置和人員處于安全狀態(tài)。

4．5系統(tǒng)監(jiān)控設計

控制系統(tǒng)使用西門子WinCC組態(tài)軟件對操作員站進行了組態(tài)，實現(xiàn)對蒸發(fā)器的實時控制及調(diào)整、系統(tǒng)運行監(jiān)控與管理。WinCC使生產(chǎn)過程的狀態(tài)能夠以文字、圖像、曲線和報警等多種形式清晰地表達出來，同時能夠記錄生產(chǎn)過程中發(fā)生的事件，供歷史查詢使用，還可以組態(tài)可打印的報表。

5系統(tǒng)運行與驗證控制

系統(tǒng)在組態(tài)完成后，進行了現(xiàn)場調(diào)試運行。系統(tǒng)運行的曲線。圖中系統(tǒng)運行穩(wěn)定后從上到下的曲線依次是蒸發(fā)器液位、蒸發(fā)器溫度、濃縮液流量以及濃縮液濃度。從曲線圖中可以看出，各工藝參數(shù)均能滿足技術指標，且濃度估測準確，證實本控制系統(tǒng)具有良好的控制效果。

第二篇：過程控制系統(tǒng)論文

過程控制系統(tǒng)的發(fā)展史

“過程控制”是現(xiàn)代工業(yè)自動化的一個重要領域.隨著各類生產(chǎn)工藝技術的不斷改進提高,生產(chǎn)過程的連續(xù)化、大型化不斷強化，隨著對過程內(nèi)在規(guī)律的進一步了解，以及儀表、計算機技術的迅猛發(fā)展，生產(chǎn)過程控制技術獲得了更大的進展?！哆^程控制系統(tǒng)》是過程控制自動化及相關專業(yè)的一門主要專業(yè)課程。過程控制系統(tǒng)可分為常規(guī)儀表過程控制系統(tǒng)與計算機過程控制系統(tǒng)兩大類。前者在生產(chǎn)過程自動化中應用最早，已有六十余年的發(fā)展歷史，后者是自20世紀70年代發(fā)展起來的以計算機為核心的控制系統(tǒng)。從系統(tǒng)結(jié)構來看，過程控制已經(jīng)經(jīng)歷了四個階段。

1.基地式控制階段(初級階段)

20世紀50年代,生產(chǎn)過程自動化主要是憑生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，局限于一般的控制元件及機電式控制儀器,采用比較笨重的基地式儀表(如自力式溫度控制器,就地式液位控制器等),實現(xiàn)生產(chǎn)設備就地分散的局部自動控制。在設備與設備之間或同一設備中的不同控制 系統(tǒng)之間，沒有或很少有聯(lián)系，其功能往往局限于單回路控制。過程控制的目的主要是幾種熱工參數(shù)(如溫度，壓力，流量及液位)的定值控制，以保證產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量的穩(wěn)定。時至今日,這類控制系統(tǒng)仍沒有被淘汰，而且還有了新的發(fā)展，但所占的比重大為減小。

2.單元組合儀表自動化階段

20世紀60年代出現(xiàn)了單元組合儀表組成的控制系統(tǒng),單元組合儀表有電動和氣動兩大類。所謂單元組合,就是把自動控制系統(tǒng)儀表按功能分成若干單元，依據(jù)實際控制系統(tǒng)結(jié)構的需要進行適當?shù)慕M合，因此單元組合儀表使用方便，靈活。單元組合儀表之間用標準統(tǒng)一的信號聯(lián)系，氣動儀表(QDZ系列)為20~100kPa氣壓信號，電動儀表為0~10mA直流電流信號(DDZ—Ⅱ系列）和4～20mA直流電流信號（DDZ—Ⅲ系列）。由于電流信號便于遠距離傳送，因而實現(xiàn)了集中監(jiān)控與集中操縱控制系統(tǒng),對提高設備效率和強化生產(chǎn)過程有所促進，使用那個了工業(yè)生產(chǎn)設備日益大型化與連續(xù)化發(fā)展的需要。隨著儀表工業(yè)的迅速發(fā)展,對過程控制對象特性的認識，對儀表及控制系統(tǒng)的設計計算方法等都有了較大的進步。但從設計構思來看，過程控制仍處于各控制系統(tǒng)互不關聯(lián)或關聯(lián)甚少的定值控制范疇,只是控制的品質(zhì)有了較大的提高。單元組合儀表已延續(xù)了幾十年,目前國內(nèi)還廣泛應用。由單元組合儀表組成的控制系統(tǒng),其控制策略主要是PID控制和常用的復雜控制系統(tǒng)(如串級、均勻、比值、前饋、分程和選擇性控制等）。

3.計算機控制的初級階段

20世紀70年代出現(xiàn)了計算機控制系統(tǒng)，最初是直接數(shù)字控制(DDC)實現(xiàn)集中控制，代替常規(guī)的控制儀表。但由于集中控制的固有缺陷,未能普及與推廣就被集散控制系統(tǒng)(DCS)所替代。DCS在硬件上將控制回路分散化，數(shù)據(jù)顯示，實時監(jiān)督等功能集中化，有利于安全平穩(wěn)的生產(chǎn)。就控制策略而言，DCS仍以簡單的PID控制為主,再加上一些復雜的控制算法,并沒有充分發(fā)揮計算機的功能。

4.綜合自動化階段

20世紀 80年代以后出現(xiàn)了二級優(yōu)化控制 ,在DCS的基礎上實現(xiàn)先進控制和優(yōu)化控制。在硬件上采用上位機和DCS(或電動單元組合儀表)相結(jié)合，構成二級計算機優(yōu)化控制。隨著計算機及網(wǎng)絡技術的發(fā)展，DCS出現(xiàn)了開放式系統(tǒng),實現(xiàn)多層次計算機網(wǎng)絡構成的管控一體化系統(tǒng)(CIPS)。同時，以現(xiàn)場總線為標準，實現(xiàn)以微處理器為基礎的現(xiàn)場儀表與控制系統(tǒng)之間進行全數(shù)字化,雙向和多站通信的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡控制系統(tǒng)(FCS)。FCS將對控制系統(tǒng)結(jié)構帶來革命性變革 ,開辟控制系統(tǒng)的新紀元。

當前自動控制系統(tǒng)發(fā)展的主要特點是:生產(chǎn)裝置實施先進控制成為發(fā)展主流;過程優(yōu)化受到普遍關注;傳統(tǒng)的DCS正在走向國際統(tǒng)一標準的開放式系統(tǒng);綜合自動化系統(tǒng)(CIPS)是發(fā)展方向。

綜合自動化系統(tǒng)，就是包括生產(chǎn)計劃和調(diào)度,操作優(yōu)化,先進控制和基層控制等內(nèi)容的遞階控制系統(tǒng)，亦稱管理控制一體化系統(tǒng)(簡稱管控一體化系統(tǒng))。這類自動化系統(tǒng)是靠計算機和及其網(wǎng)絡來實現(xiàn)的,因此也稱為計算機集成過程系統(tǒng)(CIPS)。這里,“計算機集成”指出了它的組成特征，“過程系統(tǒng)”指明了它的工作對象,正好與計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)相對應,有人也稱之為過程工業(yè)的CIMS。

可以認為，綜合自動化是當代工業(yè)自動化的主要潮流。它以整體優(yōu)化為目標,以計算機為主要技術工具，以生產(chǎn)過程的管理和控制的自動化為主要內(nèi)容,將各個自動化 “孤島”綜合集成為一個整體的系統(tǒng)。近二十幾年來，工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的迅猛發(fā)展，加劇了對人類生存環(huán)境的污染，因此,減小工業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境的影響也已納入了過程控制的目標范圍,綜上所述,過程控制的主要目標有保障生產(chǎn)過程的安全和平穩(wěn),達到預期的產(chǎn)量和質(zhì)量，盡可能減少原材料和能源消耗,把生產(chǎn)對環(huán)境的危害降低到最小程度。由此可見，生產(chǎn)過程自動化是保持生產(chǎn)穩(wěn)定、降低消耗、降低成本、改善勞動條件、促進文明生產(chǎn)、保證生產(chǎn)安全和提高勞動生產(chǎn)率的重要手段，是20世紀科學與技術進步的特征，是工業(yè)現(xiàn)代化的標志之一。

以上為過程控制系統(tǒng)的歷史，現(xiàn)狀以及未來的發(fā)展方向。

電專111班

孟陽

120114303113

第三篇：計算機控制系統(tǒng)論文

計算機控制技術的應用

xx（沈陽工業(yè)大學 研究生學院，遼寧省 沈陽市110000）

摘要：隨著科學技術的發(fā)展，人們越來越多的用計算機來實現(xiàn)控制。近年來，計算機技術、自動控制技術、檢測與傳感器技術、CRT顯示技術、通信與網(wǎng)絡技術和微電子技術的高速發(fā)展，給計算機控制技術帶來了巨大的發(fā)展，因此，設計一個性能良好的計算機控制系統(tǒng)是非常重要的。計算機控制系統(tǒng)包括硬件、軟件和控制算法3個方面，一個完整的設計還需要考慮系統(tǒng)的抗干擾性能，使系統(tǒng)能長期有效地運行。本文的主要目的就是在淺析計算機控制技術原理的同時，對計算機控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢進行描述。關鍵詞：計算機控制技術；原理；應用

中圖分類號：TP29

文獻標識碼：A

文章編號：

The application of computer control technology

xxxxx(Shenyang University of Technology Shenyang 110000)

Abstract: with the development of science and technology, more and more people use computer to realize control.In recent years, computer technology, automatic control technology, measurement and sensor technology, the CRT display technology, communication and network technology and the rapid development of modern microelectronics technology, computer control technology on the development, therefore, to design a good performance of the computer control system is very important.Computer control system includes three aspects: hardware, software and control algorithm, a complete design also need to consider the anti-jamming performance of the system, the system can run effectively for a long time.The main purpose of this article is on the principle of computer control technology of shallow at the same time, the development trend of computer control system is described.Key words: computer control technology;The principle;application

1.計算機控制系統(tǒng)組成

計算機控制系統(tǒng)的組成計算機控制系統(tǒng)由硬件和軟件兩大部分組成。而一個完整的計算機控制系統(tǒng)應由下列幾部分組成：被控對象、主機、外部設備、外圍設備、自動化儀表和軟件系統(tǒng)。1.1硬件部分

計算機控制系統(tǒng)的硬件構成將自動控制系統(tǒng)中的控制器的功能用計算機來實現(xiàn)，就組成了典型的計算機控制系統(tǒng)。計算機控制系統(tǒng)由計算機(工業(yè)控制機)和生產(chǎn)過程兩大部分組成。工業(yè)控制機是指按生產(chǎn)過程控制的特點和要求而設計的計算機，它包括硬件和軟件兩部分。生產(chǎn)過程包括被控對象、測量變送、執(zhí)行機構、電氣開關等裝置。1.2 軟件部分

軟件系統(tǒng)是控制機不可缺少的重要組成部分。只有在適當?shù)能浖到y(tǒng)支持下，控制視才能按設計的要求正常地工作?？刂茩C的軟件系統(tǒng)包括系統(tǒng)軟件和應

用軟件兩大類。系統(tǒng)軟件是用于計算機系統(tǒng)內(nèi)部的各種資源管理、信息處理相對 外進行聯(lián)系及提供服務的軟件。例如操作系統(tǒng)、監(jiān)控程序、語言加工系統(tǒng)和診斷 程序等。應用軟件是用來使被控對象正常運行的控制程序、控制策略及其相應的 服務程序。例如過程監(jiān)視程序、過程控制程序和公用服務程序等。應用軟件是在 系統(tǒng)軟件的支持下編制完成的，它隨被控對象的特性和控制要求不同而異。通常 應用軟件由用戶根據(jù)需要自行開發(fā)。隨著計算機過程控制技術的日趨成熟，應用 軟件正向標準化、模塊化的方向發(fā)展。標準的基本控制模塊由制造廠家提供給用 戶，用戶只需根據(jù)控制的要求，經(jīng)過簡單的組態(tài)過程即可生成滿足具體要求的專 用應用軟件，大大方便了用戶，縮短了應用軟件的開發(fā)周期。提高了應用軟件的 可靠性。

2.計算機控制系統(tǒng)的特點

（1）結(jié)構上：計算機控制系統(tǒng)中除測量裝置、執(zhí)行機構等常用的模擬部件之外，其執(zhí)行控制功能的核心部件是數(shù)字計算機，所以計算機控制系統(tǒng)是模擬和數(shù)字部 件的混合系統(tǒng)。

（2）計算機控制系統(tǒng)中除仍有連續(xù)模擬信號之外，還有離散模擬、離散數(shù)字等 多種信號形式。

（3）由于計算機控制系統(tǒng)中除了包含連續(xù)信號外，還包含有數(shù)字信號，從而使 計算機控制系統(tǒng)與連續(xù)控制系統(tǒng)在本質(zhì)上有許多不同，需采用專門的理論來分析 和設計。

（4）計算機控制系統(tǒng)中，修改一個控制規(guī)律，只需修改軟件，便于實現(xiàn)復雜的 控制規(guī)律和對控制方案進行在線修改，使系統(tǒng)具有很大靈活性和適應性。

（5）計算機控制系統(tǒng)中，由于計算機具有高速的運算能力，一個控制器（控制 計算機）經(jīng)?？梢圆捎梅謺r控制的方式而同時控制多個回路。

（6）采用計算機控制，如分級計算機控制、離散控制系統(tǒng)、微機網(wǎng)絡等，便于 實現(xiàn)控制與管理一體化，使工業(yè)企業(yè)的自動化程度進一步提高。

3.計算機控制系統(tǒng)的控制過程

（1）實時數(shù)據(jù)采集：對來自測量變送裝置的被控量的瞬時值進行檢測和輸入。

（2）實時控制決策：對采集到的被控量進行數(shù)據(jù)分析和處理，并按已定的控制 規(guī)律決定進一步的的控制過程。

（3）實時控制：根據(jù)控制決策，適時地對執(zhí)行機構發(fā)出控制信號，完成控制任 務。

4.計算機控制系統(tǒng)的設計過程

計算機控制系統(tǒng)的設計過程計算機控制體系的軟件和硬件的組織構造是根 據(jù)它聯(lián)系的設備不一樣，有所改變的，他們的組織結(jié)構大致是一樣地，可以涉及 到系統(tǒng)設計，控制任務，軟件設計等。4.1系統(tǒng)方案設計

我們依據(jù)體系設計任務書進行總體方案設計，對體系的軟件，硬件它們的構 造再考察它的要求，推算出合適它的的系統(tǒng)，組成一個新的系統(tǒng)。再時間很緊張 的時候可以拿現(xiàn)場的配件組合，再設計費用不到位的時候工作人員可以組織自己 設計的模式，但是要注意化風好軟件和硬件的價格及時間，控制體系結(jié)構它的概括微型的處理器、存儲器、選擇好接線口、傳感器、硬件的設計與調(diào)試的基本內(nèi)容。4.2控制任務

我們要對超控設備進行調(diào)研，研究，了解工作程序是再體系設計1前應該做好的事，只有理解了它的要求，理解了它要接收的任務，涵蓋體系的終極目標，數(shù)據(jù)流量還有準確度，現(xiàn)場的要求，時間的控制，我們要嚴格按照計劃說明操控，實現(xiàn)整個系統(tǒng)操作。4.3軟件設計 計算機軟件的設計要依據(jù)體系規(guī)劃的總意見，確定體系下所要完成的各種功能及完成這些系統(tǒng)性能的推理和時差序關系，并用合理組成部件表格畫出來。他們是根據(jù)體系組成表格不同的功能，分別規(guī)劃出相應的控制體系所需要的軟件。例如仿真的量輸入和仿真量輸出及數(shù)據(jù)處理還有互聯(lián)和打字版處理格式等。每一種表格都可以單獨進行實驗調(diào)試，各種表格分別實驗調(diào)試好以后，再按工作路線圖推理和時間順序關系將他們正確組合、互相連接、實驗和調(diào)試。

4.4現(xiàn)場安裝調(diào)試

首先要按設計計劃合理組裝裝，對體系結(jié)構進行大體的演練和比較準確的演練，結(jié)合演練的結(jié)構數(shù)據(jù)重置體系的置和儲存數(shù)據(jù)進行軟硬件的調(diào)試，他們的構件組成都可以在演練數(shù)據(jù)下用對演練數(shù)據(jù)進行試研的辦法同時進行，同時他們要進行統(tǒng)一的實驗及推理，仿真物體是這個體系驗證的最基本要求，而好的體系的數(shù)據(jù)調(diào)整實試要在現(xiàn)場進行。

5.計算機控制技術在自動化生產(chǎn)線上的應用

工業(yè)機器手臂的自動化的沖壓生產(chǎn)線運行循環(huán)路線可以簡單概括為：上下料機構板材沖壓。鋼板物料的傳送、線頭板料清洗涂油、鋼板板物料料位置校正、第一臺壓床沖壓、下料機器手臂提取物料、壓床再次沖壓、依設計流程傳到下一個工序、機器人收取物料并裁剪、把它輸送到下一臺壓床、下一臺機器人接著提取物料、把物料放到輸送裝置上，工人開始按規(guī)定型號堆積板材。用工業(yè)機器人的自動化的生產(chǎn)線，會更加符合現(xiàn)再經(jīng)濟發(fā)展的需求及技術方面的創(chuàng)新。機器人手自動的化生產(chǎn)線適用于現(xiàn)在大規(guī)模的生產(chǎn)的各個行業(yè)，也適合已有生產(chǎn)線實現(xiàn)全自動的業(yè)再次更新，工程機器人自動的生產(chǎn)線通過改變不同的軟件，它可應用于很多車型生產(chǎn)，它的可控制性能很好，工業(yè)機器人體系組成包括上下料結(jié)構、清洗涂油機體系對各種型號的沖床兼上下料體系、物料輸送體系。各個分體系連接間的電氣化操控是按照統(tǒng)一操做控制和刪減控制的原則，他們再不同附件的操控系統(tǒng)中，他們是應用了機械與構建操控的很有代表性的一個組成，他們每個級別都應用不一樣的互聯(lián)網(wǎng)工程和軟硬件控制，以達到不同的設計效果實現(xiàn)自動化。各部分操控體系采用具有現(xiàn)場總線形式的PtC操控方法，他有獨立操控和智能操控的特點。為確?？刂企w系正常運轉(zhuǎn)，我們在車間總的線路全部采用西門子Proflbus總線及di數(shù)字化的局域計算機網(wǎng)絡的分布式包交換技術體系。每個監(jiān)督控制結(jié)構的PiC之間及PiC與上～個機械間的聯(lián)系全部采用了現(xiàn)代化的集成板的局域電腦互聯(lián)網(wǎng)的分布式包交換技術，供監(jiān)控體系相互聯(lián)系時應用。沖床機的運動中樞應連接Ethetnet csrd與機器人的操控體系聯(lián)網(wǎng)，操控體系與工業(yè)機器人的聯(lián)系方式是通過Proflbus．DP的總路線連接的他們實現(xiàn)了信息的互換和連接。連接體系采用了HMI SIEMENS的觸摸技術，在每一個可操控的部件上都放置一個顯示屏，它應用了Proflbus的數(shù)據(jù)連接。各個部件都安裝了信息指示燈和緊急開關，屏幕可看到系統(tǒng)信息及顯示錯誤出現(xiàn)在那里，與這個設備有聯(lián)系的的i＼O 信號在HMi上顯示，他們以紅燈和黃燈區(qū)分。系統(tǒng)如果發(fā)現(xiàn)哪里有情況，將會鳴笛警報，顯示屏上將會出現(xiàn)問題出現(xiàn)在那里，以便維修人員查找。這個體系還有演練數(shù)字場景的能力，在磨擬演練中，它的壓力和轉(zhuǎn)動速度可能會影響到生產(chǎn)還有可能會發(fā)生操作控制與機械運轉(zhuǎn)不同步的可能，體系是通機器人的離線程序控制的機器人的運行路線，來減少生產(chǎn)現(xiàn)場的實驗休整周期。機器人沖壓設備再生產(chǎn)中使用面很廣，他改變了傳統(tǒng)的勞動模式，改善了勞動條件及強度，確保了生產(chǎn)的安全，提高生產(chǎn)的進度及產(chǎn)品的合格率，它不但材料的生產(chǎn)流程還減少了浪費，節(jié)約了時間，縮小了生產(chǎn)成本，隨著生產(chǎn)線的制作、調(diào)試設備的周期設計時間不斷提前，機器人自動化生產(chǎn)線越來越為汽車主機廠所接受，成為沖壓自動化生產(chǎn)線的主流。

6.豎爐球團計算機控制系統(tǒng)

結(jié)合球團生產(chǎn)的特點，將豎爐球團T藝分解為四組，即配料烘干組、潤磨旁路組、造球組、豎爐組根據(jù)現(xiàn)場的實際情況。系統(tǒng)的控制設備主要分布在總控室和現(xiàn)場設備控制站，其中豎爐組控制箱全部放在總控室。按照豎爐自動系統(tǒng)的控制要求和各設備的功能，系統(tǒng)可分為四層，各層設備和功能如下。

第一層為處于系統(tǒng)底層—— 檢測元器件與執(zhí)行機構。該層主要有電動蝶閥、放散閥、各種儀器儀表、變頻器以及快切閥等。主要完成生產(chǎn)設備的操作和工藝參數(shù)的監(jiān)測，執(zhí)行來自PLC的程序指令，并做出相應的操作或顯示實時監(jiān)測數(shù)據(jù)參數(shù)。

第二層為PLC控制層，包括CPU模塊，PS模塊，DI、DO、AI、AO模塊，ET200M模塊和各種網(wǎng)絡通信接口適配器等 主要完成整個系統(tǒng)PLC站的控制網(wǎng)絡集成，負責接收從設備層傳送的信息、數(shù)據(jù)和上位機控制的命令，并將這些命令再反饋到設備層，完成中央信息層與設備層之間的信息、數(shù)據(jù)、命令傳輸及交換

第三層為中央信息層，即上位機控制層。監(jiān)控上位機是j臺研華IPC一610H工控機(配有Windowsxp操作系統(tǒng)，并安裝STEP75．4西門子編程軟件和組態(tài)軟件)，一臺為操作員站，一臺為T程師站，另外一臺作為操作員站和工程師站的熱備；兩臺彩色噴墨打印機和相關網(wǎng)絡通信設備等組成。通過上位機，操作人員可以遠程控制現(xiàn)場各設備的運行，完成實時監(jiān)測參數(shù)和現(xiàn)場設備運行狀態(tài)的控制，歷史數(shù)據(jù)的記錄、查看，報警與故障的提示和處理等功能

第四層為網(wǎng)絡和其他外部保護設備 工業(yè)以太網(wǎng)交換機、不間斷電源(UPS)、信號避雷器和隔離器，用于發(fā)生斷電、雷擊或電磁干擾等情況，各種設備仍能安全穩(wěn)定地運行且信號正確無誤傳送。

7.總結(jié)

計算機控制就是用計算機對一個動態(tài)對象或過程進行控制。在計算機控制系統(tǒng)中，用計算機代替自動控制系統(tǒng)中的常規(guī)控制設備，對動態(tài)系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)和控制，這是對自動控制系統(tǒng)所使用的技術裝備的一種革新。通過大量的閱讀關于計算機控制的文章，了解到了計算機控制與我們密切相關，無處不在。也隨著社會的發(fā)展，人們也越來使用計算機來控制，對與一些企業(yè)來說使用計算機控制，雖然技術或者一些儀器需要大量的資金，但是從長遠方面來看，它節(jié)省了人力物力。從算機控制的技術應用的方面的考慮，我認為計算機控制的技術發(fā)展?jié)摿€是很大的，值得我們?nèi)W習去研究。總之，隨著計算機軟件技術的逐漸發(fā)展，計算機的操作控制正逐步的進入到生產(chǎn)的各個領域。所以我們要不斷創(chuàng)新改革，創(chuàng)作出一個更好的控制體系是非常有意義的。

參考文獻

[1]謝國民、付華.電氣傳動自動化[J].2009年第2期第31卷第40頁 [2]馬菲.儀器儀表學報[J].2013年第1期

[3]王文成、張金山等.控制工程[J].2011年第2期 [4] 李峰李超等.測控技術[J].2013年32卷1期 [5] 唐星元.儀器儀表學報[J].2012年第1期 [6]楊文光.控制理論及應用[J].2011年第2期 [7]李元春.計算機控制系統(tǒng)

第四篇：教室日光燈控制系統(tǒng)設計

傳感器應用課題

題 目

教室日光燈控制系統(tǒng)設計

專 業(yè) 電氣控制與自動化

班 級 電氣工程與自動化2010級2班

姓名/學號

2012年 11月 24日

教室日光燈控制系統(tǒng)

教室日光燈控制系統(tǒng)設計

摘 要：常言道“眼睛是心靈的窗戶”,而燈則是指引心靈的方向標。在生活中，我們無時無刻不在地使用著燈,當我們在校園的時候我們需要來到教室里學習,然而當大家離開教室時有許多教室的燈依然亮著,這樣就會造成大量資源浪費,因此我們設計一種既不浪費國家電力又很方便實用的照明燈系統(tǒng)是很有實用價值意義的一件事。

關鍵詞：傳感器；PLC;延時電路

教室日光燈控制系統(tǒng)

1課題研究的目

（1）鍛煉學生自學能力和靈活運用所學知識的能力,寫作能力和口頭表達能力（2）鍛煉學生團隊協(xié)作精神

2課題設計的原理

當教室里有人時，日光燈就亮，當無人的時候，經(jīng)過幾分鐘，燈熄滅。在白天光線很亮的情況下，即使教室中有人，日光燈也不亮。

3設計思路

(1).該設計需要兩種傳感器，熱感應傳感器與光線傳感器。(2).“當無人的時候，經(jīng)過幾分鐘，燈熄滅?！庇纱丝芍陔娐分袩岣袘獋鞲衅鲬摯?lián)一個時間繼電器。

(3).“在白天光線很亮的情況下，即使教室中有人，日光燈也不亮?！庇纱丝芍饩€傳感器應該實現(xiàn)電路的關斷功能。

(4).要使該電路正常工作，那么光線傳感器不應放置在教室內(nèi)部，因為該電路控制的日光燈本身便會影響光感應傳感器，使電路失效。

(5).電路有多種控制方法，我們選擇PLC作為電路的控制部分，因為PLC.編程簡單而且可以用PLC內(nèi)部的定時器來代替時間繼電器，節(jié)省成本、簡化電路。

4資料查找（1）熱釋電傳感器

熱釋電傳感器又稱人體紅外傳感器，被廣泛應用于防盜報警、來客告知及非接觸開關等紅外領域。

壓電陶瓷類電介質(zhì)在電極化后能保持極化狀態(tài)，稱為自發(fā)極化。自發(fā)極化隨溫度升高而減小，在居里點溫度降為零。因此，當這種材料受到紅外輻射而溫度升高時，表面電荷將減少，相當于釋放了一部分電荷，故稱為熱釋電。將釋放的電荷經(jīng)放大器可轉(zhuǎn)換為電壓輸出。這就是熱釋電傳感器的工作原理。

當輻射繼續(xù)作用于熱釋電元件，使其表面電荷達到平衡時，便不再釋放電荷。因此，熱釋電傳感器不能探測恒定的紅外輻射。（2）光線傳感器

教室日光燈控制系統(tǒng)

2002年的 諾基亞7650(7650還帶有揚聲器感應)開始，便有了光線傳感器，它的好處就是可以根據(jù)手機所處環(huán)境的光線來調(diào)節(jié)手機屏幕的亮度和鍵盤燈。比

如在光線充足的地方，屏幕很亮，鍵盤燈就會關閉；相反，在暗處，鍵盤燈就會亮，屏幕較暗(與屏幕亮度的設置也有關系)，這樣既保護了眼睛又節(jié)省了能量，一舉兩得。而且光線傳感器在進入睡眠模式的時候，會發(fā)出藍色周期性閃動的光，甚是好看。

光線傳感器位于前攝像頭旁邊的一個小點，如果在光線充足的情況下（室外或者是燈光充足的室內(nèi)），大概在2-3秒之后，鍵盤燈會自動熄滅，即使你再操作機子，鍵盤燈也不會亮, 除非到了光線比較暗的地方，又一個鍵盤燈才會自動的亮起來； 如果在光線充足的情況下，你試著用手將光線感應器遮上，2-3秒之后，鍵盤燈會自動亮起來，這個就是光線感應器的作用，是起到一個節(jié)電的功能，畢竟這個機子很費電。

怎樣檢測光線感應器是否有問題, 下面來看看你的光線傳感器是不是正常工作的：

在待機狀態(tài)下，將手機的副攝像頭左邊的光線傳感器置于臺燈或強光下，按“掛斷”鍵，手機鍵盤燈應熄滅，LCD背景燈應常亮。

在待機狀態(tài)下，將手機的副攝像頭左邊的光線傳感器用手指遮住，按“掛斷”鍵，手機鍵盤燈應開啟，LCD背景燈應稍暗。

如果你的鍵盤燈不能像上述一樣變化，而是在任何情況下都是常亮的話，那你的機器就是有問題的了。

（3）時間繼電器原理

在交流電路中常采用空氣阻尼型時間繼電器,它是利用空氣通過小孔節(jié)流的原理來獲得延時動作的。它由電磁系統(tǒng)、延時機構和觸點三部分組成。

時間繼電器可分為通電延時型和斷電延時型兩種類型。

空氣阻尼型時間繼電器的延時范圍大(有0.4～60s和0.4～180s兩種)，它結(jié)構簡單,但準確度較低。

當線圈通電（電壓規(guī)格有ac380v、ac220v或dc220v、dc24v等）時，銜鐵及托板被鐵心吸引而瞬時下移，使瞬時動作觸點接通或斷開。但是活塞桿和杠桿不能同時跟著銜鐵一起下落，因為活塞桿的上端連著氣室中的橡皮膜，當活塞桿在釋放彈簧的作用下開始向下運動時，橡皮膜隨之向下凹, 上面空氣室的空氣變得稀薄而使活塞桿受到阻尼作用而緩慢下降。經(jīng)過一定時間，活塞桿下降到一定位置，便通過杠桿推動延時觸點動作，使動斷觸點斷開，動合觸點閉合。從線圈

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通電到延時觸點完成動作，這段時間就是繼電器的延時時間。延時時間的長短可以用螺釘調(diào)節(jié)空氣室進氣孔的大小來改變。吸引線圈斷電后，繼電器依靠恢復彈簧的作用而復原?？諝饨?jīng)出氣孔被迅速排出。[2]（4）接觸器

接觸器（Contactor）狹義上是指能頻繁關合、承載和開斷正常電流及規(guī)定的過載電流的開斷和關合裝置。它應用于電力、配電與用電。接觸器廣義上是指工業(yè)電中利用線圈流過電流產(chǎn)生磁場，使觸頭閉合，以達到控制負載的電器。接觸器由電磁系統(tǒng)（鐵心，靜鐵心，電磁線圈）觸頭系統(tǒng)（常開觸頭和常閉觸頭）和滅弧裝置組成。（5）PLC 可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，），它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)與算術操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。

PLC的優(yōu)點

1.使用方便，編程簡單

采用簡明的梯形圖、邏輯圖或語句表等編程語言，而無需計算機知識，因此系統(tǒng)開發(fā)周期短，現(xiàn)場調(diào)試容易。另外，可在線修改程序，改變控制方案而不拆動硬件。

2.功能強，性能價格比高

一臺小型PLC內(nèi)有成百上千個可供用戶使用的編程元件，有很強的功能，可以實現(xiàn)非常復雜的控制功能。它與相同功能的繼電器系統(tǒng)相比，具有很高的性能價格比。PLC可以通過通信聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)分散控制，集中管理。3.硬件配套齊全，用戶使用方便，適應性強

PLC產(chǎn)品已經(jīng)標準化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活方便地進行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)。PLC的安裝接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線。PLC有較強的帶負載能力，可以直接驅(qū)動一般的電磁閥和小型交流接觸器。

硬件配置確定后，可以通過修改用戶程序，方便快速地適應工藝條件的變化。

4.可靠性高，抗干擾能力強

傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)使用了大量的中間繼電器、時間繼電器，由于觸點接觸不良，容易出現(xiàn)故障。PLC用軟件代替大量的中間繼電器和時間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關的少量硬件元件，接線可減少到繼電器控制系統(tǒng)的1/10-1/100，因觸點接觸不良造成的故障大為減少。

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PLC采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強的抗干擾能力，平均無故障時間達到數(shù)萬小時以上，可以直接用于有強烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場，PLC已被廣大用戶公認為最可靠的工業(yè)控制設備之一。5.系統(tǒng)的設計、安裝、調(diào)試工作量少

PLC用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等器件，使控制柜的設計、安裝、接線工作量大大減少。

PLC的梯形圖程序一般采用順序控制設計法來設計。這種編程方法很有規(guī)律，很容易掌握。對于復雜的控制系統(tǒng)，設計梯形圖的時間比設計相同功能的繼電器系統(tǒng)電路圖的時間要少得多。

PLC的用戶程序可以在實驗室模擬調(diào)試，輸入信號用小開關來模擬，通過PLC上的發(fā)光二極管可觀察輸出信號的狀態(tài)。完成了系統(tǒng)的安裝和接線后，在現(xiàn)場的統(tǒng)調(diào)過程中發(fā)現(xiàn)的問題一般通過修改程序就可以解決，系統(tǒng)的調(diào)試時間比繼電器系統(tǒng)少得多。6.維修工作量小，維修方便

PLC的故障率很低，且有完善的自診斷和顯示功能。PLC或外部的輸入裝置和執(zhí)行機構發(fā)生故障時，可以根據(jù)PLC上的發(fā)光二極管或編程器提供的信息迅速地查明故障的原因，用更換模塊的方法可以迅速地排除故

5所需元件

熱釋電傳感器(SEBBA SB0072)光線傳感器(SENBA D57系列)時間繼電器（SXJ48-V）接觸器(ZAJ9)PLC(西門子S7-200 CPU224)6項目電路設計

整個電路分兩部分：控制電路與工作電路

（1）控制電路：以PLC為控制中心，熱釋電傳感器、光線傳感器作為PLC的兩個輸入端，PLC的輸出端接控制日光燈開關的線圈。（2）工作電路：包括接觸器與日光燈（3）系統(tǒng)原理框圖

教室日光燈控制系統(tǒng)

（4）PLC程序設計 PLC梯形圖如下：

如圖所示，熱釋電傳感器與光線傳感器分別接PLC的X0、X1兩輸入端，線圈Y0接接觸器。① 當光線傳感器得到感應時，即白天光線充足時，X1的常閉觸點斷開，線圈不得電，電路無法工作。當光線傳感器X1無信號或弱信號輸出時，即夜晚光線不足時，電路才能正常工作。② 當有人進入教室，熱釋電傳感器得到感應，此時X0的常開觸點閉合、常閉觸點斷開，線圈Y0得電并自鎖，此時日光燈亮。當所有人離開教室，熱釋電傳感器停止感應，電路啟動斷電延時程序，經(jīng)180秒（3分③ 鐘）后，線圈斷電，日光燈滅。

傳感器位置圖示

教室日光燈控制系統(tǒng)

光線傳感器位置a：此位置位于上方墻角，受到日光燈光照的干擾較小，適用于抗干擾力強，精度高，價格較昂貴的光線傳感器。

光線傳感器位置b：此位置位于窗臺，基本上完全不受室內(nèi)日光燈光線的干擾，但是傳感器本身卻易受到雨水等因素的影響，適用于抗干擾能力弱，精度較低，價格便宜的光線傳感器。

7總結(jié)

本次課程設計選題是由我們小組3人討論決定的，完成設計我們小組用時2個星期。在課題可行性的方面上我們覺得這個課題很適合我們現(xiàn)階段的能力，在我們確定課題后，隨即我們就分工任務。各自負責自己的部分，然后在一起討論確定最佳的設計。

在編寫課題設計時，我們一致認為最先確定設計的主要模塊。開始認為在這個主要模塊設計時不會花費很多的時間，之后才知道原來簡單的事情自己動手也是這么的復雜。在很多細節(jié)的地方我們沒有注意到。隨后我們參考了很多的文獻，也在網(wǎng)上收集了資料。不斷修改，不斷完善了我的課程設計。

在元器件的選擇上，雖然沒有要求做出實物，但是我們依然考慮到設計的經(jīng)濟適用，我們在網(wǎng)上收集了設計需要的元件。

這次課題設計培養(yǎng)了我們運用知識，分析問題，發(fā)現(xiàn)問題的能力。鍛煉我們團隊協(xié)作精神,通過這次課題設計我們也得到了深刻的感受。

參考文獻：

教室日光燈控制系統(tǒng)

[1] 郁有文 常建 程繼紅.傳感器原理及工程應用 第三版;西安電子科技大學出版社,2008 [2] 宋伯生.PLC編程理論 第二版;機械工業(yè)出版社 ,2009 [3] 李建興.可編程序控制器應用技術；機械工業(yè)出版社，2004

第五篇：機械手運行控制系統(tǒng)設計

機電系畢業(yè)設計任務書

（二）指導教師：張國同

一、設計題目機械手運行控制系統(tǒng)設計

（二）二、設計目標

1）掌握機械手動作流程。

2）以PLC為系統(tǒng)控制核心

3）掌握正確選擇PLC的方法

4）掌握電氣控制元件的選擇與計算方法。

3）掌握液壓元件選擇與應用。

三、設計內(nèi)容

機械手由液壓元件驅(qū)動，左，右運行采用雙伸出桿液壓缸。機械手的基本動作： 機械手原位→下降→抓物→上升→右行→下降→放物→上升→左行→到原位結(jié)束。

1）選擇正確的電氣控制器件

2）選擇正確的液壓元件（包括液壓泵和電機型號）。

3）有各步的工作狀態(tài)指示。

4）有必要的電、液保護和聯(lián)鎖。

5）繪制電氣控制原理圖和液壓原理圖。

6）繪制元件安裝布置圖。

7）繪制接線圖、控制方框圖、控制流程圖。

四、畢業(yè)設計說明書格式要求（15000字以上）。以機電系畢業(yè)設計要求為準。

1）設計題目

2）控制原理說明設計方案論證

3）主要器件選擇依據(jù)與計算

4）元件明細表

5）設計總結(jié)及改進意見

6）主要參考資料

五、參考文獻

工廠電氣控制技術機械工業(yè)出版社 主編方承遠

工廠電氣控制設備機械工業(yè)出版社 主編許廖

機床電氣控制技術機械工業(yè)出版社 主編王炳實

可編程序控制器的應用技術機械工業(yè)出版社 主編 王兆義

可編程序控制器的原理及程序設計電子工業(yè)出版社 主編崔亞軍