第一篇：控制系統(tǒng)中的抗干擾技術(shù)論文

隨著微電子技術(shù)的高速發(fā)展和電路集成化程度的提高，單位面積內(nèi)大規(guī)模集成芯片元器件數(shù)越來越多，所傳遞的信號電流也越來越小，系統(tǒng)的供電電壓也越來越低，現(xiàn)已降到5V、3V乃至1.8V。因此，芯片對外界的干擾也越趨敏感，所以顯示出來的抗干擾能力也就越來越低。

想要提高控制系統(tǒng)的抗干擾能力，我們除了在設(shè)計控制系統(tǒng)本體的時候提髙其抗千擾能力之外更重要的是如何提高控制系統(tǒng)在工程應(yīng)用時的抗干擾技術(shù)，例如對噪聲的產(chǎn)生以及噪聲在傳播途徑中加以有效的抑制等等。

1電纜的靜電屏蔽和電磁屏蔽

在控制系統(tǒng)中線纜非常重要因為它在控制系統(tǒng)中最長，容易通過近場的耦合干擾控制系統(tǒng)，并且它還像一根拾取和輻射噪聲的天線。所以用屏蔽來抑制線纜的靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)是抗干擾的方法之一。

1.1電容性耦合的抑制

靜電屏蔽：當(dāng)受感應(yīng)導(dǎo)線的外層包上屏蔽層以后那么感應(yīng)的噪聲電壓便作用在屏蔽層上，我們在為屏蔽層提供一個良好的接地那么屏蔽層上的電壓為零所以受感應(yīng)導(dǎo)體上的噪聲電扭也為零，所以有效的抑制了電場的耦合。所以我們在工業(yè)現(xiàn)場無論是電源電纜或是信號電纜都應(yīng)采用屏蔽電纜。

1.2電感性耦合的抑制

電感性耦合即為線路間磁場的相互作用。在這里我們主要談?wù)劜捎秒姶牌帘?，包括雙絞電纜和同軸電纜的使用。

(1)對作為噪聲源的導(dǎo)線施行電磁屏蔽

如果我們對一段導(dǎo)線增加屏蔽那么電流流過后，全部通過導(dǎo)體的屏蔽體返回到干擾源。由于流過屏蔽體上的電流產(chǎn)生磁通量，且與導(dǎo)體產(chǎn)生的磁通量大小相等方向相反，這樣在屏蔽體的外面，不存在磁通量，既這段導(dǎo)線被屏蔽了。但是在低頻時不宜兩端接地。

(2)對作為信號線路施行電磁屏蔽。

信號線路防外界磁場干擾的最好方法是減少接收環(huán)路的面積以減少干擾磁場對接收環(huán)路產(chǎn)生的磁通量密度。對于減少接收環(huán)路面積只有加屏蔽體兩端接地才可以做到，才有電磁屏蔽作用，但是這種情況下電流的頻率不宜太低。

(3)雙絞的電磁屏蔽原理及應(yīng)用。

雙絞線本身是一種電磁屏蔽形式。

對作為噪聲源的導(dǎo)線實施電磁屏蔽的原理圖。當(dāng)雙絞線中有電流流過時在導(dǎo)線絞合所組成的很小的環(huán)路內(nèi)產(chǎn)生相應(yīng)的磁通。而在環(huán)路外由于兩邊導(dǎo)線流過的電流方向相反，產(chǎn)生的磁通方向相反從而大部分磁通被抵消。這種方式常用于供電線路上。

對信號線實施電磁屏蔽。

圖2是雙絞線信號線實施電磁屏蔽的原理圖。當(dāng)雙絞線在噪聲的磁通中每根導(dǎo)線均被感應(yīng)出感應(yīng)電流，其感應(yīng)方向如圖2所示。這樣同一根導(dǎo)線在相鄰兩個環(huán)的兩段上流過的感應(yīng)電流大小相等方向相反，從而被抵消。所以在總的效果上，導(dǎo)線并沒有產(chǎn)生感應(yīng)電流。

(4)同軸電纜和屏蔽雙絞線。

同軸電纜是一種用金屬編織網(wǎng)作屏蔽的電纜，在很大的范圍內(nèi)，具有均勻不變的低損耗的特性阻抗，可用于高頻乃之超髙頻的頻段。無論是屏蔽雙絞線，或者同軸電纜，為了抑制電容性耦合，一般是單端接地，通常是在控制室側(cè)接地。

2控制系統(tǒng)的接地

從電氣角度來看，大地具有導(dǎo)電性且有無限大的容電量，所以我們可以把大地作為一個等電位點或者等電位面。接地的作用有兩點：(1)保護(hù)人身和設(shè)備安全，如保護(hù)地、防雷地、防靜電等。(2)抑制干擾，如工作地、屏蔽地、模擬地、數(shù)字地等。

下面我們來分析幾個例子。

2.1不屏蔽接地干線會帶來干擾

現(xiàn)象：有DCS系統(tǒng)采用單獨接地，但信號總是不穩(wěn)定。

原因：經(jīng)過現(xiàn)場考察發(fā)現(xiàn)，其接地干線長數(shù)十米，從樓頂沿外墻敷設(shè)到接地體，沒有穿管屏蔽，過長的接地干線，如果沒有屏蔽措施，接地干線也象是一根天線，可以接受大量的干擾信號，使控制系統(tǒng)無法穩(wěn)定工作，乃至系統(tǒng)卡被燒毀。

結(jié)論：接地干線應(yīng)愈短愈好，必要時也應(yīng)該采取屏蔽措施

2.2和其它接地系統(tǒng)要保持一定距離現(xiàn)象：某DCS采用單獨接地，發(fā)現(xiàn)信號干擾很大。

原因:DCS系統(tǒng)的單獨接地體和原有的接地網(wǎng)相距不到5m。

結(jié)論：若DCS采用單獨接地，其接地體和電氣接地網(wǎng)相距必須大于5m，和防雷接地體相距必須大于20m。

2.3等電位接地也要考慮接地引入點的位置

現(xiàn)象：有DCS系統(tǒng)采用等電位接地，但信號中常常出現(xiàn)信號不規(guī)則的波形。

原因：離DCS的接地引入點不到幾米處有大功率電動機(jī)的接地點。

結(jié)論：要保持和防雷地、大電流髙電壓設(shè)備的接地點有不小于10m的距離。

3控制系統(tǒng)的雷電防護(hù)

(1)雷電對控制系統(tǒng)侵害的途徑：靜電感應(yīng)、電磁感應(yīng)、反擊、電磁場輻射等。

(2)雷電電脈沖的基本防護(hù)措施：①屏蔽：屏蔽分為電纜的屏蔽和控制

室的屏蔽。第一，電纜的屏蔽：許多行業(yè)規(guī)范對屏蔽電纜的接地，原則上是一端接地另一端不接地。但是單端接地只能防靜電感應(yīng)抑制不了電磁感應(yīng)所產(chǎn)生的干擾。所以延伸出了信號傳輸線的雙層屏蔽，電纜采用雙層屏蔽，兩個屏蔽層的層與層之間是絕緣的，內(nèi)層單端接地，抑制電容性耦合;外層兩端或多端接地，抑制電感性耦合。雙層屏蔽電纜的外屏蔽層可采用下述方法實現(xiàn)：鎧裝電纜的鎧裝層;敷設(shè)電纜的金屬線槽、金屬管等;鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的電纜溝。第二，控制室的屏蔽：控制室的屏蔽方式大體有建筑物的自身屏蔽、金屬網(wǎng)格的格柵型大空間屏蔽以及金屬板材圍成的殼體屏蔽等。殼體屏蔽的屏蔽效果最好，但投資也很大，適用于實驗室裝置。建筑物自身對屏蔽也有一定的效果，但效果不理想。而格柵型大空間的屏蔽可以通過選擇網(wǎng)格寬度的大小來滿足控制系統(tǒng)的需要，平衡投資的大小和效果的好壞，格柵型大空間的屏蔽最為理想。②合理布線：A減少感應(yīng)環(huán)路面積以減小互感，從而抑制干擾的電感性耦合。B和引下線保持一定距離。③浪涌保護(hù)器：浪涌保護(hù)器是一種限制瞬態(tài)過電壓和分流浪涌電流的器件。其基本原理是，它并接在被保護(hù)設(shè)備的附近，在沒有浪涌出現(xiàn)時為高阻抗，當(dāng)出現(xiàn)浪涌時就在很短的時間內(nèi)(ns級)將雷電流釋放到地使浪涌保護(hù)器變?yōu)榈妥杩梗瑥亩Ｗo(hù)了被保護(hù)設(shè)備。④接地和等電位連接：防雷工程的接地系統(tǒng)用于雷電流的釋放;抑制雷電電磁脈沖的電磁感應(yīng)和靜電感應(yīng);將分開的儀表裝置通過等電位連接，以減少控制系統(tǒng)的設(shè)備在金屬構(gòu)件與設(shè)備之間或設(shè)備與設(shè)備之間因雷擊產(chǎn)生的電位差。

4控制室的靜電防護(hù)

靜電在工程中的應(yīng)用：靜電除塵、靜電噴涂、靜電凈化、靜電復(fù)印等。

4.1靜電放電的特點

(1)由于靜電放電的時間是ns級的峰值電流可達(dá)數(shù)十安培，所以說瞬間的功率十分巨大。(2)由于電流波形的上升時間很短，即di/dt很大，所以可以感應(yīng)出幾百伏乃至上千伏的高電位，從而產(chǎn)生出強(qiáng)電場。由于電流脈沖上升時間極快，持續(xù)時間極短，所以產(chǎn)生的靜電放電電磁脈沖其能量足以使電子部件中敏感元件損壞。

4.2控制室靜電防護(hù)的基本措施

防止控制系統(tǒng)和電路不受靜電放電的干擾和破壞，控制室的設(shè)計即靜電防護(hù)工作區(qū)的建立應(yīng)采取的基本方法，一般有：

(1)抑制千擾源，減小或消除源頭上的靜電積累。防止靜電的產(chǎn)生是最徹底的方法，從產(chǎn)生靜電的原理看，應(yīng)該從降低有關(guān)物體的絕緣度著手，使兩物體即使摩擦也不產(chǎn)生或少產(chǎn)生靜電。(2)鋪設(shè)具有-定電阻率的防靜電地面，它不僅可以導(dǎo)出人體靜電，也為活動的設(shè)備提供了靜電接地的條件。(3)操作人員宜穿防靜電制服。防靜電制服通常是由導(dǎo)電纖維或經(jīng)抗靜電改性的織物制成。用于防止人體靜電的積累。(4)操作人員穿防靜電鞋也是一種可行的措施。因為人是導(dǎo)體，在人體靜電防護(hù)中最主要的措施是保證人體始終靜電接地。(5)控制柜以及電纜的屏蔽層都必須保持良好的接地。(6)設(shè)置溫、濕度控制。

上述諸措施中，控制控制室的溫度和濕度和防靜電地面的設(shè)置和接地必須在控制室的設(shè)計階段提前考慮。

第二篇：三菱PLC控制系統(tǒng)抗干擾的措施

1、采用性能優(yōu)良的電源，抑制電網(wǎng)引入的干擾。

對于三菱PLC系統(tǒng)供電的電源，應(yīng)采用非動力線路供電，直接從低壓配電室的主母線上采用專用線供電。選用隔離變壓器，且變壓器容量應(yīng)比實際需要 大1.2～1.5倍左右，還可在隔離變壓器前加入濾波器。對于變送器和共用信號儀表供電應(yīng)選擇分布電容小、采用多次隔離和屏蔽及漏感技術(shù)的配電器。控制器和I/O系統(tǒng)分別由各自的隔離變壓器供電，并與主電路電源分開。三菱PLC的24V直流電源盡量不要給外圍的各類傳感器供電，以減少外圍傳感器內(nèi)部 或供電線路短路故障對三菱PLC系統(tǒng)的干擾。此外，為保證電網(wǎng)饋電不中斷，可采用在線式不間斷供電電源（UPS）供電，UPS具備過壓、欠壓保護(hù)功能、軟 件監(jiān)控、與電網(wǎng)隔離等功能，可提高供電的安全可靠性。對于一些重要的設(shè)備，交流供電電路可采用雙路供電系統(tǒng)。

2、正確選擇電纜的和實施敷設(shè)，消除三菱plc的空間輻射干擾。

不同類型的信號分別由不同電纜傳輸，采用遠(yuǎn)離技術(shù)，信號電纜按傳輸信號種類分層敷設(shè)，相同類型的信號線采用雙絞方式。嚴(yán)禁用同一電纜的不同導(dǎo)線 同時傳送動力電源和信號，避免信號線與動力電纜靠近平行敷設(shè)，增大電纜之間的夾角，以減少電磁干擾。為了減少動力電纜尤其是變頻裝置饋電電纜的輻射電磁干 擾，從干擾途徑上阻隔干擾的侵入，要采用屏蔽電力電纜。

3、三菱plc輸入輸出通道的抗干擾措施

輸入模塊的濾波可以降低輸入信號的線間的差模干擾。為了降低輸入信號與大地間的共模干擾，三菱PLC要良好接地。輸入端有感性負(fù)載時，對于交流 輸入信號，可在負(fù)載兩端并接電容和電阻，對于直流輸入信號可并接續(xù)流二極管。為了抑制輸入信號線間的寄生電容、與其他線間的寄生電容或耦合所產(chǎn)生的感應(yīng)電 動勢，可采用RC浪涌吸收器。

輸出為交流感性負(fù)載，可在負(fù)載兩端并聯(lián)RC浪涌吸收器；若為直流負(fù)載，可并聯(lián)續(xù)流二極管，也要盡可能靠近負(fù)載。對于開關(guān)量輸出的場合，可以采用 浪涌吸收器或晶閘管輸出模塊。另外，采用輸出點串接中間繼電器或光電耦合措施，可防止三菱PLC輸出點直接接入電氣控制回路，在電氣上完全隔離。

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第三篇：電磁兼容與抗干擾技術(shù)

什么是《電磁兼容與抗干擾技術(shù)》（簡述）

在各種工業(yè)控制系統(tǒng)中，隨著變頻器等電子電力裝置的廣泛使用，系統(tǒng)的電磁干擾（EMI）日益嚴(yán)重，相應(yīng)的抗干擾設(shè)計（即電磁兼容EMC）已經(jīng)變得越來越重要。變頻器系統(tǒng)的干擾有時能直接造成控制系統(tǒng)的硬件損壞，有時雖不致?lián)p壞系統(tǒng)的硬件，但常使智能化控制裝置內(nèi)微處理器的系統(tǒng)程序運行失控，導(dǎo)致控制失靈，從而造成設(shè)備和生產(chǎn)事故。因此，如何提高系統(tǒng)的抗干擾能力和可靠性是自動控制系統(tǒng)設(shè)計、制造和應(yīng)用中不可忽視的重要內(nèi)容，也是計算機(jī)控制技術(shù)應(yīng)用和推廣的關(guān)鍵之一。一．電磁兼容（EMC）概述

1.電磁兼容的定義

采用一定的技術(shù)手段，使同一電磁環(huán)境中的各種電子、電氣設(shè)備都能正常工作，并且不干擾其它設(shè)備的正常工作，這就是電磁兼容（英文Electromagnetic Compatibility，縮寫為ECM）.國際電工委員會（IEC）對電磁兼容性的定義是“電磁兼容性是電子設(shè)備的一種功能，電子設(shè)備在電磁環(huán)境中能完成其功能而不產(chǎn)生不能容忍的干擾?！?/p>

在國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T4365-1995中對電磁兼容嚴(yán)格的定義是：設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對該環(huán)境中任何事物構(gòu)成不能承擔(dān)的電磁騷擾的能力。電磁兼容有兩方面的含義：

（1）設(shè)備對來自外部環(huán)境的電磁干擾必須具有一定的承受能力（抗擾度）。（2）設(shè)備在正常工作時產(chǎn)生的電磁干擾不超過一定的限值，不干擾其它設(shè)備的正常工作。

目前，隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，工控設(shè)備的使用越來越廣泛。特別是涉及到大的控制系統(tǒng)時，例如控制系統(tǒng)既有PLC、數(shù)控系統(tǒng)、變頻器、又有智能化儀表控制系統(tǒng)。如果在系統(tǒng)設(shè)計和安裝時，沒有充分考慮電磁兼容的問題，小則造成設(shè)備不能穩(wěn)定運行，大則造成設(shè)備的損壞。目前EMC已經(jīng)成為系統(tǒng)故障的主要原因。

EMC的一條準(zhǔn)則是“預(yù)防是最有效的，最經(jīng)濟(jì)的方案”。所以，EMC已經(jīng)成為電氣系統(tǒng)設(shè)計時必須重視的問題。

電磁兼容性學(xué)科涉及的理論基礎(chǔ)包括電磁場理論、天線與電波傳播、電路理論、通信技術(shù)、材料科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)等等，所以電磁兼容性學(xué)科是一門實用性很強(qiáng)的綜合性的前沿學(xué)科。

為了實現(xiàn)儀器設(shè)備之間的電磁兼容，國家針對各種電子、電器產(chǎn)品已經(jīng)頒布了一系列強(qiáng)制性的電磁兼容執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。電磁兼容技術(shù)貫穿于電子、電器產(chǎn)品設(shè)計、制造、檢驗、銷售的全過程。電磁兼容問題解決的越早，投資效益越高。如果在產(chǎn)品的立項、設(shè)計階段就解決了電磁兼容技術(shù)，電磁兼容措施的有效性最高，產(chǎn)品的成本最低。如果產(chǎn)品已經(jīng)成批的制造出來了，才發(fā)現(xiàn)不符合國家的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)，在采取補(bǔ)救措施，產(chǎn)品的成本就會大大提高。

二．EMC設(shè)計的主要內(nèi)容 A，電氣設(shè)計： ① 各元器件的干擾控制和抗干擾措施：屏蔽技術(shù)、濾波技術(shù)、接地技術(shù)的應(yīng)用。② 元器件的布局、導(dǎo)線的敷設(shè)等。B.結(jié)構(gòu)設(shè)計：

機(jī)箱的屏蔽，包括通風(fēng)口、縫隙、表頭、顯示器、指示燈等處的處理。

三．、抗干擾技術(shù)概述 A．接地技術(shù) 接地的作用和分類 幾種常用的接地方法 浮點接地 單點接地 多點接地 混合接地技術(shù) B．濾波技術(shù) 反射式濾波器 損耗濾波器 有緣濾波器 C．屏蔽技術(shù)

主動屏蔽、被動屏蔽；

靜電屏蔽、磁場屏蔽、電磁屏蔽。

四．PLC控制系統(tǒng)的抗干擾。

五．變頻器控制系統(tǒng)的抗干擾。

第四篇：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(lǐng)域.隨著各類生產(chǎn)工藝技術(shù)的不斷改進(jìn)提高,生產(chǎn)過程的連續(xù)化、大型化不斷強(qiáng)化，隨著對過程內(nèi)在規(guī)律的進(jìn)一步了解，以及儀表、計算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，生產(chǎn)過程控制技術(shù)獲得了更大的進(jìn)展?！哆^程控制系統(tǒng)》是過程控制自動化及相關(guān)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(jī)過程控制系統(tǒng)兩大類。前者在生產(chǎn)過程自動化中應(yīng)用最早，已有六十余年的發(fā)展歷史，后者是自20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的以計算機(jī)為核心的控制系統(tǒng)。從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(jì)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(jī)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(shè)備就地分散的局部自動控制。在設(shè)備與設(shè)備之間或同一設(shè)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(jì)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(gòu)的需要進(jìn)行適當(dāng)?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(biāo)準(zhǔn)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(yuǎn)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(shè)備效率和強(qiáng)化生產(chǎn)過程有所促進(jìn)，使用那個了工業(yè)生產(chǎn)設(shè)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(rèn)識，對儀表及控制系統(tǒng)的設(shè)計計算方法等都有了較大的進(jìn)步。但從設(shè)計構(gòu)思來看，過程控制仍處于各控制系統(tǒng)互不關(guān)聯(lián)或關(guān)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(yīng)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(fù)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(jī)控制的初級階段

20世紀(jì)70年代出現(xiàn)了計算機(jī)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(fù)雜的控制算法,并沒有充分發(fā)揮計算機(jī)的功能。

4.綜合自動化階段

20世紀(jì) 80年代以后出現(xiàn)了二級優(yōu)化控制 ,在DCS的基礎(chǔ)上實現(xiàn)先進(jìn)控制和優(yōu)化控制。在硬件上采用上位機(jī)和DCS(或電動單元組合儀表)相結(jié)合，構(gòu)成二級計算機(jī)優(yōu)化控制。隨著計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，DCS出現(xiàn)了開放式系統(tǒng),實現(xiàn)多層次計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的管控一體化系統(tǒng)(CIPS)。同時，以現(xiàn)場總線為標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)以微處理器為基礎(chǔ)的現(xiàn)場儀表與控制系統(tǒng)之間進(jìn)行全數(shù)字化,雙向和多站通信的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)(FCS)。FCS將對控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)帶來革命性變革 ,開辟控制系統(tǒng)的新紀(jì)元。

當(dāng)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(jìn)控制成為發(fā)展主流;過程優(yōu)化受到普遍關(guān)注;傳統(tǒng)的DCS正在走向國際統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)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(jī)和及其網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)的,因此也稱為計算機(jī)集成過程系統(tǒng)(CIPS)。這里,“計算機(jī)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(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)相對應(yīng),有人也稱之為過程工業(yè)的CIMS。

可以認(rèn)為，綜合自動化是當(dāng)代工業(yè)自動化的主要潮流。它以整體優(yōu)化為目標(biāo),以計算機(jī)為主要技術(shù)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(biāo)范圍,綜上所述,過程控制的主要目標(biāo)有保障生產(chǎn)過程的安全和平穩(wěn),達(dá)到預(yù)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(jìn)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(jì)科學(xué)與技術(shù)進(jìn)步的特征，是工業(yè)現(xiàn)代化的標(biāo)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

第五篇：計算機(jī)控制系統(tǒng)論文

計算機(jī)控制技術(shù)的應(yīng)用

xx（沈陽工業(yè)大學(xué) 研究生學(xué)院，遼寧省 沈陽市110000）

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們越來越多的用計算機(jī)來實現(xiàn)控制。近年來，計算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)、檢測與傳感器技術(shù)、CRT顯示技術(shù)、通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和微電子技術(shù)的高速發(fā)展，給計算機(jī)控制技術(shù)帶來了巨大的發(fā)展，因此，設(shè)計一個性能良好的計算機(jī)控制系統(tǒng)是非常重要的。計算機(jī)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(shè)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(jī)控制技術(shù)原理的同時，對計算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢進(jìn)行描述。關(guān)鍵詞：計算機(jī)控制技術(shù)；原理；應(yīng)用

中圖分類號：TP29

文獻(xiàn)標(biāo)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(jī)控制系統(tǒng)組成

計算機(jī)控制系統(tǒng)的組成計算機(jī)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(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)由下列幾部分組成：被控對象、主機(jī)、外部設(shè)備、外圍設(shè)備、自動化儀表和軟件系統(tǒng)。1.1硬件部分

計算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件構(gòu)成將自動控制系統(tǒng)中的控制器的功能用計算機(jī)來實現(xiàn)，就組成了典型的計算機(jī)控制系統(tǒng)。計算機(jī)控制系統(tǒng)由計算機(jī)(工業(yè)控制機(jī))和生產(chǎn)過程兩大部分組成。工業(yè)控制機(jī)是指按生產(chǎn)過程控制的特點和要求而設(shè)計的計算機(jī)，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(jī)構(gòu)、電氣開關(guān)等裝置。1.2 軟件部分

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

用軟件兩大類。系統(tǒng)軟件是用于計算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部的各種資源管理、信息處理相對 外進(jìn)行聯(lián)系及提供服務(wù)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(yīng)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(yīng)的 服務(wù)程序。例如過程監(jiān)視程序、過程控制程序和公用服務(wù)程序等。應(yīng)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(yīng)用軟件由用戶根據(jù)需要自行開發(fā)。隨著計算機(jī)過程控制技術(shù)的日趨成熟，應(yīng)用 軟件正向標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的方向發(fā)展。標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)用軟件，大大方便了用戶，縮短了應(yīng)用軟件的開發(fā)周期。提高了應(yīng)用軟件的 可靠性。

2.計算機(jī)控制系統(tǒng)的特點

（1）結(jié)構(gòu)上：計算機(jī)控制系統(tǒng)中除測量裝置、執(zhí)行機(jī)構(gòu)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(jī)，所以計算機(jī)控制系統(tǒng)是模擬和數(shù)字部 件的混合系統(tǒng)。

（2）計算機(jī)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(jī)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(jī)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(shè)計。

（4）計算機(jī)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(fù)雜的 控制規(guī)律和對控制方案進(jìn)行在線修改，使系統(tǒng)具有很大靈活性和適應(yīng)性。

（5）計算機(jī)控制系統(tǒng)中，由于計算機(jī)具有高速的運算能力，一個控制器（控制 計算機(jī)）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(jī)控制，如分級計算機(jī)控制、離散控制系統(tǒng)、微機(jī)網(wǎng)絡(luò)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(jìn)一步提高。

3.計算機(jī)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(jìn)行檢測和輸入。

（2）實時控制決策：對采集到的被控量進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理，并按已定的控制 規(guī)律決定進(jìn)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(jī)構(gòu)發(fā)出控制信號，完成控制任 務(wù)。

4.計算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計過程

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

我們依據(jù)體系設(shè)計任務(wù)書進(jìn)行總體方案設(shè)計，對體系的軟件，硬件它們的構(gòu) 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(shè)計費用不到位的時候工作人員可以組織自己 設(shè)計的模式，但是要注意化風(fēng)好軟件和硬件的價格及時間，控制體系結(jié)構(gòu)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(shè)計與調(diào)試的基本內(nèi)容。4.2控制任務(wù)

我們要對超控設(shè)備進(jìn)行調(diào)研，研究，了解工作程序是再體系設(shè)計1前應(yīng)該做好的事，只有理解了它的要求，理解了它要接收的任務(wù)，涵蓋體系的終極目標(biāo)，數(shù)據(jù)流量還有準(zhǔn)確度，現(xiàn)場的要求，時間的控制，我們要嚴(yán)格按照計劃說明操控，實現(xiàn)整個系統(tǒng)操作。4.3軟件設(shè)計 計算機(jī)軟件的設(shè)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(guān)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(yīng)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(jìn)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(guān)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(shè)計計劃合理組裝裝，對體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行大體的演練和比較準(zhǔn)確的演練，結(jié)合演練的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)重置體系的置和儲存數(shù)據(jù)進(jìn)行軟硬件的調(diào)試，他們的構(gòu)件組成都可以在演練數(shù)據(jù)下用對演練數(shù)據(jù)進(jìn)行試研的辦法同時進(jìn)行，同時他們要進(jìn)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(jìn)行。

5.計算機(jī)控制技術(shù)在自動化生產(chǎn)線上的應(yīng)用

工業(yè)機(jī)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(jī)構(gòu)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(jī)器手臂提取物料、壓床再次沖壓、依設(shè)計流程傳到下一個工序、機(jī)器人收取物料并裁剪、把它輸送到下一臺壓床、下一臺機(jī)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(jī)器人的自動化的生產(chǎn)線，會更加符合現(xiàn)再經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求及技術(shù)方面的創(chuàng)新。機(jī)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(jī)器人自動的生產(chǎn)線通過改變不同的軟件，它可應(yīng)用于很多車型生產(chǎn)，它的可控制性能很好，工業(yè)機(jī)器人體系組成包括上下料結(jié)構(gòu)、清洗涂油機(jī)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(yīng)用了機(jī)械與構(gòu)建操控的很有代表性的一個組成，他們每個級別都應(yīng)用不一樣的互聯(lián)網(wǎng)工程和軟硬件控制，以達(dá)到不同的設(shè)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(jī)網(wǎng)絡(luò)的分布式包交換技術(shù)體系。每個監(jiān)督控制結(jié)構(gòu)的PiC之間及PiC與上～個機(jī)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(shù)，供監(jiān)控體系相互聯(lián)系時應(yīng)用。沖床機(jī)的運動中樞應(yīng)連接Ethetnet csrd與機(jī)器人的操控體系聯(lián)網(wǎng)，操控體系與工業(yè)機(jī)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(shù)，在每一個可操控的部件上都放置一個顯示屏，它應(yīng)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(guān)，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(shè)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(jī)械運轉(zhuǎn)不同步的可能，體系是通機(jī)器人的離線程序控制的機(jī)器人的運行路線，來減少生產(chǎn)現(xiàn)場的實驗休整周期。機(jī)器人沖壓設(shè)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(qiáng)度，確保了生產(chǎn)的安全，提高生產(chǎn)的進(jìn)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(shè)備的周期設(shè)計時間不斷提前，機(jī)器人自動化生產(chǎn)線越來越為汽車主機(jī)廠所接受，成為沖壓自動化生產(chǎn)線的主流。

6.豎爐球團(tuán)計算機(jī)控制系統(tǒng)

結(jié)合球團(tuán)生產(chǎn)的特點，將豎爐球團(tuán)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(shè)備主要分布在總控室和現(xiàn)場設(shè)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(shè)備的功能，系統(tǒng)可分為四層，各層設(shè)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(jī)構(gòu)。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(shè)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(yīng)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(luò)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(luò)集成，負(fù)責(zé)接收從設(shè)備層傳送的信息、數(shù)據(jù)和上位機(jī)控制的命令，并將這些命令再反饋到設(shè)備層，完成中央信息層與設(shè)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(jī)控制層。監(jiān)控上位機(jī)是j臺研華IPC一610H工控機(jī)(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(jī)和相關(guān)網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備等組成。通過上位機(jī)，操作人員可以遠(yuǎn)程控制現(xiàn)場各設(shè)備的運行，完成實時監(jiān)測參數(shù)和現(xiàn)場設(shè)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(luò)和其他外部保護(hù)設(shè)備 工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)、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(shè)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(jī)控制就是用計算機(jī)對一個動態(tài)對象或過程進(jìn)行控制。在計算機(jī)控制系統(tǒng)中，用計算機(jī)代替自動控制系統(tǒng)中的常規(guī)控制設(shè)備，對動態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制，這是對自動控制系統(tǒng)所使用的技術(shù)裝備的一種革新。通過大量的閱讀關(guān)于計算機(jī)控制的文章，了解到了計算機(jī)控制與我們密切相關(guān)，無處不在。也隨著社會的發(fā)展，人們也越來使用計算機(jī)來控制，對與一些企業(yè)來說使用計算機(jī)控制，雖然技術(shù)或者一些儀器需要大量的資金，但是從長遠(yuǎn)方面來看，它節(jié)省了人力物力。從算機(jī)控制的技術(shù)應(yīng)用的方面的考慮，我認(rèn)為計算機(jī)控制的技術(shù)發(fā)展?jié)摿€是很大的，值得我們?nèi)W(xué)習(xí)去研究?？傊?，隨著計算機(jī)軟件技術(shù)的逐漸發(fā)展，計算機(jī)的操作控制正逐步的進(jìn)入到生產(chǎn)的各個領(lǐng)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。

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