控制系統論文精選(九篇)

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第1篇：控制系統論文范文

1．1樣機單體結構

單體樣機主要由開溝器、種箱、排種器、步進電機、覆土器、仿形機構和地輪、模擬輪(用來模擬拖拉機前輪，測量機具前進速度)，以及機架和手柄(用來代替拖拉機頭，提供前進的動力)等組成。試驗時，將磁鋼均勻地貼在模擬輪上，開關型霍爾傳感器安裝在正對磁鋼的位置，用以測量播種機的前進速度。另外，為了獲得相對準確的機組前進速度，應將盡可能多的磁鋼貼在拖拉機前輪上。

1．2控制原理及系統組成控制系統的作業原理

利用霍爾傳感器采集拖拉機的行進速度，獲得的速度信號經傳感器內部電路處理后輸送給單片機;單片機根據輸入的株距計算處理后得到應輸送給步進電機驅動器的脈沖數，從而使步進電機轉速與拖拉機前進速度保持一致，以達到均勻排種的目的。該控制系統主要由單片機模塊、無線傳輸模塊、人機交流模塊及驅動模塊等組成。由于單片機具有體積小、質量輕、價格便宜、功耗低、控制功能強及安裝方便等優點，故本方案采用了深圳宏晶推出的新一代超強抗干擾、高速、低功耗的STC89C52RC單片機，其片內帶8kB的ROM和512Byte的RAM，與傳統的8051單片機完全兼容。考慮到拖拉機駕駛室和排種裝置之間存在一定距離，采用有線傳輸會使控制線路變得較為復雜。為簡化線路和增強系統的抗干擾性，本設計決定采用兩個單片機控制單元，一個裝在拖拉機駕駛室里邊，另一個安裝在排種器附近，兩個控制模塊之間采用NRF24L01+芯片進行信息的傳輸。主機模塊主要完成機組前進速度的采集及人機交流等功能，從機模塊主要實現對排種器轉速的調節。考慮到播種機作業過程可能需要因維修保養、故障排除等原因而臨時停車、地頭提升轉彎及運輸狀態等實際情況(在這些條件下顯然排種器不能繼續轉動，否則會導致種子的無效排種，浪費種子)，在單片機控制步進電機時，必須考慮鎮壓輪是否著地。為了解決此問題，該控制系統在鎮壓輪的底部安裝了一個行程開關接在控制系統電路中，只有當排種裝置落下時，開關閉合，控制系統才開始工作。

2系統控制硬件設計

該控制系統主要由機組作業速度檢測模塊、人機對話模塊、電機驅動電路模塊及無線傳輸模塊等組成。

2．1機組作業速度檢測模塊

目前對機組作業速度的測量常用到的方法有3種:增量式光碼盤脈沖個數測速、電磁式轉速傳感器測速和開關型霍爾傳感器測速。

1)增量式光碼盤脈沖測速，雖測量精確度高，但成本也高;同時，由于播種機的工作路況復雜，對傳感器的磨損較大，導致使用壽命較低，性價比不高。

2)電磁式傳感器相比較增量式光碼盤傳感器，優點是其結構簡單、成本較低;缺點是響應頻率不高、抗電磁波干擾能力差、可靠性不高。

3)開關型霍爾轉速傳感器測速較以上兩種傳感器具有以下優點:一是抗電磁波干擾能力強;二是轉速的快慢不會影響到輸出信號的電壓幅值，即使轉速過慢的情況下也能正常工作;三是可以適應復雜多變的田間作業環境，且結構簡單，方便安裝與維修。因此，經過綜合比較和分析，選用開關型霍爾轉速傳感器實現測速功能。其由穩壓電源及霍爾元件。放大器、施密特觸發器、輸出晶體管組成。信號經芯片內部處理電路后，得到一個單片機可以識別的穩定數字電壓信號。

2．2人機對話模塊設計

為方便駕駛員與精量播種機控制系統之間的雙向信息交換，該控制軟件設計了人機交互對話系統。人機交互對話系統主要是指人與計算機系統之間實現信息的交流。本文所設計的人機交互對話系統是通過DMT80600T080－09W型號的觸摸顯示屏實現的，機手不僅可以直接通過觸摸屏輸入要求的株距，而且也可查看播種狀況。其采用基于K600+內核的DGUS軟件，具有功能強大和連接線路簡單等優點，僅需連接4條數據線即可實現與單片機的信息交流．3電機驅動排種電路設計系統利用步進電機作為播種驅動機構，單片機控制步進電機的電路連接如圖5所示。該控制系統選用的是具有步進頻率高、無低頻共振現象、反應速度快等優點的57BYGH250C混合式兩相步進電機。其扭矩為1．7N•m，步矩角為1．8°。由于單片機不能直接驅動步進電機工作，需與步進電機驅動器配合使用才能控制步進電機的轉動。因此，本文采用2M542細分型高性能步進電機驅動器，其細分數可根據需要進行設定。

2．4無線傳輸模塊設計

該控制系統采用型號為NRF24L01+的芯片來完成信息的無線傳輸，具有低功耗、傳輸速率快及抗干擾能力強等優點。NRF24L01+是一款工作在2．4～2．5GHz的全球開放ISM頻段免許可證使用的單片無線收發器芯片，其輸出功率頻道選擇和協議的設置可以通過SPI接口完成。另外，由于NRF24L01+的工作電壓為3．3V，因此在與單片機連接時需在電路中串聯一個1kΩ的電阻。

3系統控制軟件設計

整個系統采用模塊化編程，主要由初始化模塊、數據采集模塊、控制模塊及顯示模塊等組成。

4試驗與結論

4．1試驗

為了驗證該控制系統的可行性和可靠性，對單體樣機進行了前期的室內試驗和數據采集，并把實際粒距與理想粒距做對比，根據JB/T10293－2001中國家對精密播種機技術條件的相關規定，玉米株距誤差在50%以內都是符合要求的。本文設定的株距為20cm，則只要實測株距分布在［10cm，30cm］之間即可。看出種子的分布情況較為理想，由此可證明本控制系統是可行的。

4．2結論

1)該智能控制系統改變了傳統播種機的排種控制方式，實現了電機驅動下排種速度與拖拉機作業速度的自我匹配，避免了因為地輪滑移帶來的播種株距不穩定問題，實現了排種器轉速的計算機自動控制。且由于該系統由電機直接驅動排種器，減少了中間環節，簡化了傳動系統，提高了傳動精度，有效地保證了播種株距的一致性。

第2篇：控制系統論文范文

制冷空調產品檢測裝置是檢測和衡量制冷空調產品的質量的方便易行的手段以及為產品開發研究提供精準的試驗數據的無可替代的工具。制冷空調檢測控制統是指基于焓差法的試驗方法稱之為風側式空調測試和在標準規定中的水測量熱計法的標準之下的為水側測試，對所要檢測的空調設備進行綜合性能檢測以及處理的半智能型控制系統。由于本系統具有優先使用頻繁、耗電量相比其他系統要大以及對檢測裝置的節能設計和人性化要求愈來愈高。制冷空調產品檢測裝置控制系統水平的高低,檢測裝置的測量精確度和裝置的穩定程度取決于系統的精確控制上，同時也是試驗裝置技術所代表的先進水平的非常重要的標志之一。本文將就在制冷空調產品過程中可能以及必不可少出現的空氣處理裝置及空調，不方便進行遠程操作的冷水處理機組和在冬天以最優工況運行二十四小時制冷較為困難的問題作優化設計。

2制冷空調產品檢測裝置控制系統的基本工作原理

2.1系統組成

此檢測控制系統由包括空氣處理機、空氣取樣裝置以及風量測量裝置等在內的測試間一和由僅包括空氣處理機和空氣取樣裝置在內的測試間二，加上兩個測試間相互連通的水路系統共同組成。在實際測試中根據被測類型選擇測試間。

2.2空調檢測系統的調控

制冷空調一二分別用于模擬室內環境，為制冷空調工作的室內環境的提供相應的操作條件。制冷空調設備調整室內和室外溫度，電加熱線圈提供熱源，并可自動調整室內和室外的電氣環境加熱量和加濕量。兩試驗間室內和室外的溫度和濕度的控制，連接兩個測試水調節系統是通過冷水機組與電加熱裝置，恒溫箱提供同時提供冷水溫度和水箱，從而保證水箱的恒定熱源的提供，并通過調控恒溫水箱各種加熱強度及三通閥開度的大小來控制被檢測制冷空調進出水的溫度。

2.3檢測系統測量和計算

根據GB/T7725-1996的要求，被檢測的制冷空調稱為單元式風冷空調機，需實時記錄室內溫度的基本數據，濕度和入口和出口之間的壓差試驗室。根據國標的規定，如果被檢測的制冷空調為風冷式進水流量和水側出口水溫必須由冷水機組、風機盤管機組提供。根據檢測數據，通過計算機實時監測得出的被檢測制冷空調的電功率和能效比，冷量和熱量等檢測參數。

3制冷空調檢測系統的原理

為了實現機器的溫度和入口和出口溫度調節靈活，控制方案如下所述：通過可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicController，PLC）控制被測機器、空氣處理機、風冷冷水機、水泵等設備的開啟和停止，然后實時壓力，溫度采集系統，系統的流量信號，通過計算機實時監測數據和計算與制冷空調試驗，冷卻能力和設備，操作系統電源狀態，設備，能源效率比系統流量測試標準規定值。

4控制系統優化方案

現階段制冷空調產品性能實驗裝置測控系統的特點有：控制精度高，自動化程度高，抗干擾能力強，工況穩定性好，性能價格比高。此階段制冷空調產品性能試驗裝置的測控系統的各個部分之間已不再是相互獨立的，而是通過系統的數據通訊總線互相協助共同完成試驗操作。

4.1系統的無干擾切換控制

控制系統優化方案：對控制系統的出廠標準配置的基礎上，對系統的遠程控制功能增加，和雙向操作無擾動切換，為了實現這種設想，在空氣處理器的控制系統和冷水機組的標準配置可用于增加遠程啟停控制點。即將遠程設備停止、開啟信號引入PLC系統進行控制。

4.2為解決冬季制冷連續運行24h的方案

控制系統優化方案：在寒冷的冬季制冷運行時，由于空氣處理機組，風冷冷水機組冷凝溫度太低，造成機組停機保護，從而破壞試驗條件下的操作。因此，自動監測和冷凝液的溫度調節是通過增加操作裝置實現的，傳感器、壓力變送器等。為了實現這一目標，冷凝風機連接到逆變器，在壓縮冷凝機組吸氣壓力加壓力變送器的測量點，操作者雙手套百分比轉換一套冷凝壓力值，使用內置的PID調節功能的逆變器，逆變器的輸出調整，為了保證冷凝壓力值設置范圍。

4.3結果與分析

系統無擾動切換控制的實現，節省人員成本，是由機器來完成安裝，只需要一個操作者管理可以安全方便的設備操作和維護工作。并且線路簡化，設備的運行故障率比較低，線路維護以及檢修的工作量大大減少。有時與觸摸屏結合使用，不僅可省卻按鈕、指示燈，節約空間，還具有動態的顯示系統流程及主要參數，以及指導操作、記錄故障等功能。冷凝溫度的自動監測和調控，不僅全面解決寒冷的冬季運行24小時制冷問題，通過變頻器的使用，可以在非滿負荷運行，節約用電，以達到節能的目的。

5結語

第3篇：控制系統論文范文

系統采用以單片機為核心，設計控制電路，構成控制系統。除單片機外，系統還包括紅外檢測模塊，光照檢測模塊，報警聲光模塊，以及照明設備控制模塊。將教室劃分4個區域，分別由4個熱釋紅外線傳感器模塊監測，為單片機提供每個區域是否有人作業的信息。當探測到某個區域有人作業時，啟動光照強度檢測，以判斷是否開啟照明設備，若需開起照明設備，在根據光照強弱來調節燈照亮度，提高教室的照明。

2硬件設計系統

硬件包括電源，單片機AT89C51，熱釋紅外線傳感器模塊，光照檢測電路，照明設備控制電路，警示電路六個部分。

2.1單片機選型與基本電路ATMEL公司的AT89C51芯片指令集和芯片引腳與Intel公司的8051兼容；具有4KB片內在系統可編程Flash程序存儲器，128字節片內隨機讀寫存儲器（RAM）；4個準通用輸入輸出口；2個16位定時/計數器；6個中斷源，2級優先級；1個全雙工串行通信接口；時鐘頻率可達33MHz。上電自動復位電路中上電自動復位是通過外部復位電路的電容充電來實現的。單片機的RST復位引腳是高電平有效的，高電平有效的持續時間應為24個振蕩周期以上。

2.2紅外檢測模塊熱釋紅外線傳感器通過檢測人體輻射的紅外能量，而感應人體，它具有靈敏度高，體積小，抗干擾能力強等特點，因此迅速得到了廣泛的應用。它由敏感單元，阻抗變換和濾光窗三個部分組成。熱釋電紅外人體傳感器的結構決定了它只對溫度變化敏感，當環境溫度變化時，做在同一硅晶片上的兩個溫度敏感單元所產生的及形象感，能量相等的光電流在內部回路中相互抵消，傳感器無信號輸出。HR-SR501是基于紅外線技術的自動頭設計，靈敏度高，可靠性強，超低電壓工作模式。當人進入其感應范圍則輸出高電平，人離開感應范圍則自動延時關閉高電平，輸出低電平。

2.3光照檢測電路光敏電阻是利用半導體的光電效應制成的，在光的作用下，其電阻值一般隨光照增強而減小。隨光照減弱而增大。利用光敏電阻的這一特性，可以制作各種光控開關等電子電路。RP和R2組成分壓器，當RP隨著光照的變化而改變阻值時，其分壓器輸出的電壓也隨之改變，然后將這個變化的電壓送到ADC0832進行模數轉換送到單片機進行數據分析和處理，用以確定自然光照的強度來作為照明設備強弱調節的依據。

2.4照明設備控制電路該電路的功能是依據單片機發出的指令完成對照明設備的控制。由于該電路是利用單片機的弱電信號控制市電，需要將強弱電隔離，避免強電串入弱電而損壞單片機及電路。采用光耦和可控硅配合控制照明設備，能夠有效解決電壓隔離的問題。MOC3041內部含有過零檢測電路，當輸入引腳1輸入15mA的電流，輸出端6引腳、4引腳之間的電壓稍過零時，內部雙向晶閘管導通，觸發外部晶閘管導通，當MOC3041輸入引腳輸入電流為0時，內部雙向晶閘管關斷，從而外部晶閘管也關斷，其調光控制電路如圖5所示：

2.5聲光報警電路聲光報警模塊的功能是發出響亮的報警聲和引人注意的燈光提示。一般簡單的蜂鳴器即可完成聲音報警功能，通過單片機控制蜂鳴器每次鳴叫時間，發出短促的報警聲，引起有關人員注意。燈光報警電路應產生閃爍的有顏色的燈光，這樣的電路對環境產生明顯的影響才可以引起注意。

3軟件設計

第4篇：控制系統論文范文

PLC的運轉十分穩定，在保證高速率的運轉狀態下，還能夠保持安全可靠的性能，它還具備十分強大的兼容功能，結構以模塊的形式存在，能夠根據需要進行靈活的重組，程序十分簡單明了，功能更加豐富，可以很容易的實現各種形式的遠程操作。PLC從本質上來講屬于計算機系統的范疇，只是由于其能夠很好的連接到工業中，實現通過傳輸數據指令進行生產控制，所以使得這一系統的能夠發揮出巨大的功效，隨著其應用范圍的不斷擴大，逐漸建立起了可靠地控制系統。PLC是以程序控制器為基礎，并通過對微機控制器的科學應用衍生出來的一種計算機技術，隨著人們在自動化領域投入的不斷加大，研究腳步的不斷深入，這一系統得到了極大程度的簡化，變得更加微型化，不僅如此，還開始向著更加個人化的開放性網絡控制的方向發展，能夠實現各種形式、各種領域的控制。盡管它的功能十分強大，但是依舊存在著很多薄弱環節，舉例來講，經過長時間的使用之后，系統所產生的勞損將會直接導致繼電器產生觸點電弧，如果情況嚴重，將會使得系統對于指令的執行出現偏差，這將對生產造成嚴重負面影響。

2探究PLC的可靠性

盡管PLC系統能夠很好地與工業生產相融合，并在工業生產中發揮出強大的作用，有著很強的穩定性。但是如果受到特定條件的限制和影響，極有可能產生極其強烈的電磁波干擾，影響到程序的運算，使系統產生錯誤的操作指令，最終致使PLC的運轉出現偏差。想要使得PLC控制系統變得更加可靠，應該從多個角度、多個方面、多個環節強化控制，才能夠使其抗干擾能力得到系統性的提高。

2.1信號傳輸中斷

首先機械設備發生故障會影響到信號的傳輸，出現中斷現象，從而使得自動控制系統不能夠接收到正確的指令，整個系統的運轉出現停滯，自動控制系統發揮不出作用，無法對數據進行程序運算，難以執行系統發出的指令；其次如果觸點沒能夠保證與接線嚴密的接觸，這就會使得數據的傳輸出現中斷，無法順利到達數據庫，這樣一來數據就失去價值，不能夠通過收集整理，來為決策提供科學的數據參考，同時也無法形成相關的數據統計；最后在信號傳輸出現中斷的情況下，會導致機械出現觸點抖動的現象，盡管相關的防御系統已經十分的完善，但是還是會受到系統掃描周期的限制，使得指令在計數累加的情況下出現偏差。還有各個閥門不能夠正常的開閉，使系統運轉處于混亂狀態，最終導致系統呈現出極大的不穩定性。

2.2PLC在干擾下無法正常執行指令

當PLC受到干擾，指令傳輸就會出現故障，最終使得指令不能夠得到標準執行；當控制變頻器在啟動的過程中出現故障，附帶的電機無法正常運行；PLC無法對數字信號進行專業的處理，控制負載不能夠得到妥善的解決。這些都是故障存在的原因，只有將這些問題有效的解決，系統才能夠變得更加安全可靠。當PLC系統需要在高強度電磁干擾下正常運轉和工作時，只能通過多線路分開供電的方式將動力電源與控制電源分離，如果條件允許，還可以利用具備屏蔽和隔離功能的變壓器來完成供電，在線路構思時，應該在功率設置時就留有一定的余地，并運用穩壓電源進行外接供電。

3從設計方案探究PLC控制系統可靠性

在信息技術快速發展的當今社會中，人們為了使得生活更加輕松，開始了對自動化的極力追逐，通過人們不懈努力，PLC系統已經從功能上實現了階段性的優化，不僅能夠將數字指令儲存起來，使得整個控制流程集成化、模式化，還通過增添模擬量處理等附加功能實現運動以及過程的多方面控制。

3.1完善PLC報警系統

在對報警系統進行設計時，通過加入設計性的故障，以此來測試報警系統，當故障出現時，會通過文字的提示了解到發生的故障類型，故障的具置會顯示在工藝流程圖的指示燈上，為了避免指示燈故障影響到對機械運轉狀況正常的了解，還設置了專門的故障測試系統，當這一系統運行時，全部故障指示燈都會被點亮。為了將過去隱藏著的問題干凈徹底的清除，應該加大人力、物力的投入力度，將相關的關鍵線路和重點環節進行仔細的核查。將指示燈分布在控制柜上，根據指示燈判斷機械的運轉是否正常。在這種情況下，要進行明確的界限劃分，將指示燈在相對應的位置分布，當故障發生時能夠對相關崗位上的主管人員起到及時的警示作用，方便責任人進行及時的應對，保證機械正常運轉。

3.2強化PLC信號傳輸強度

確定相關的開關能夠正常的閉合，保證變壓器的穩定性，避免出現短路影響到信號傳輸，除此之外還能夠避免接觸不良的出現。加強PLC系統中分析系統的建設，使得信號在傳輸之后能夠在數額方面得到體現，同時也能夠在時長中得到體現，將各項指標的平均水平展示在主界面，通過模塊建設使得分析功能更加多樣化，不僅能夠進行流向分析，還能夠實現時段分析。

4結語

第5篇：控制系統論文范文

發電廠電氣設備DCS控制系統是發電廠電氣設備與DCS控制系統相結合的一個系統，該系統具有很多獨特的地方。通常而言發電廠電氣設備DCS控制系統是開放的，該系統中的相關模塊可以比較簡單地進行連接和拆卸。發電廠電氣設備DCS控制系統同時也比較可靠，主要是由于該系統是數字化的，對于信號進行了量化。就發電廠電氣設備DCS控制系統的功能而言，該系統能夠十分成功地解決各種控制任務，同時由于該系統采用分散收集信息、集中反饋和處理的方式，使其能夠同時實現多功能控制。此外，發電廠電氣設備DCS控制系統十分靈活，處理信號和任務的方式可以采用多種方式。

二、發電廠電氣設備引入DCS控制系統的目的

發電廠電氣設備DCS控制系統近年來已經在諸多發電廠建立起來，現電廠在進行電氣設備控制時引入DCS控制系統有很多目的，其中最主要的目的有三個方面。其一是為了對整個發電廠的電氣設備進行集中控制，使得各個部分的控制與監測實現自動化，讓工作人員的工作量減少。其二是為了提高控制系統在控制發電廠的電氣設備時的準確性，DCS控制系統本身的數字化體系可以使得信號比較可靠。其三是為了加強發電場控制系統對于整個電廠運行的監測與控制，實現真正意義上的自動化運行，大大提高了電廠的控制效率。除了以上三個方面外，發電廠引進該系統大多數是出于安全性考慮自動化運行減少了人員的使用，降低了安全事故發生的幾率，增強了工作人員的安全系數。

三、發電廠電氣設備DCS控制系統實現方式

1.回路監視、報警功能的實現回路監視、報警功能是整個發電廠正常運行的安全保障，在DCS控制系統中該功能的實現主要是依靠繼電器、開關、數字顯示屏，采用HWJ和TWJ繼電器來進行監控體系的信號轉換。使用開關按鈕連接在顯示屏上的控制按鈕來實現電路的切換與開斷。數字顯示屏是整個監視與報警功能實現方式的重大改變，大大減少了光電顯示牌的使用，使得信號向數字化轉變，并將所有監視信號和報警信號集中顯示在顯示屏上，使得工作人員在觀測發電廠運行狀況時能夠做到足不出戶而知“天下事”。通過以上三個方向的調整與改造，形成了一個完整的監視和報警數字化控制體系。設備實時控制功能的實現方式發電廠的電氣設備的實時控制功能的實現主要是依靠數字化的信號處理系統，該系統將所有與控制有關的參數諸如：水壓、氣壓、溫度、流量、功率等進行了直接的量化。與傳統的控制系統相比該系統不再使用各類儀表來進行參數轉化，直接的量化的數字參數能夠使得控制操作更加簡單易行。通過這些量化的數字可以在整個電廠的局域控制網絡內任一地點針對某一控制對象進行遠程控制。同時在自動控制方面該系統進行了邏輯優化，設立一系列的邏輯條件來對相關參數進行調整，只有相關參數到達閥值時，才會進行自動控制。

2.發電機組的勵磁系統、保護系統等的實現方式發電廠電氣設備DCS控制系統在處理勵磁系統、保護系統這些與發電廠安全運行相關的系統時，將這些系統與其他系統分離開來，使得這些系統在極端情況下仍然能夠正常地傳送信號到DCS系統終端上，使得工作人員能夠對突發狀況進行及時地了解與處理。在勵磁系統、保護系統與其他系統之間需要一個同步系統來確保所有信號的一致性和統一性，而這個同步系統使得發電廠并網時熱電控制系統和勵磁系統能夠統一起來。其他相關功能的實現方式總體而言發電廠電氣設備DCS控制系統在處理其他諸如汽量監測、發電機的啟停的功能時，大量減少了儀表的使用，基本上就保留了幾塊最基本的儀表，其余的的參數都采用數顯的方式來表示。同時一種新型的功能集成型控制系統已經問世，該系統能夠使得汽量監測所需要的線路大為簡化，使得該系統的安全性大幅度提升。在發電機的啟停過程中該系統避免了人員操作所引起的諸如電弧傷人之類的事故，該系統形成了一套完整的數字化控制啟停的程序，通過該程序可以處理各種突發狀況和實現人員操作無法進行的功能。自動化的啟停使得發電機的啟停不再是一個危險的操作過程。

四、結語

第6篇：控制系統論文范文

傳導干擾：由于物體本身各自束縛電荷的能力不同，其自身電位容易發生變化，這種電位變化容易引起電容性的耦合，在測量回路中形成干擾，特別是在電氣強電與儀表弱電同溝輻射、兩電纜槽或保護管相行輻射時，強電沿電纜延伸方向產生環狀磁場，儀表信號線在磁場中受到干擾作用，容易產生信號干擾，有時還能引起儀表信號線兩端產生電位差。附加電勢干擾：儀表信號回路在裝置現場經過的區域溫度不同，或某一特定區域存在腐蝕嚴重、信號線表皮破損，在大功率電氣設備周圍存在的靜電場以及大型設備運行過程中的振動都會引起附加電勢強加在儀表測量回路中。變頻電磁干擾：由于某些電氣設備需要進行調頻控制，變頻器使用過程中會產生中頻和低頻干擾信號，如若儀表信號電纜在變頻器周圍，容易產生變頻電磁干擾。

二、抗干擾防范措施

1.接地保護儀表信號電纜在DCS機柜間外部分為：儀表電纜槽盒段、儀表信號保護管段、現場接線箱、和現場一次儀表末端。儀表電纜槽盒段應用黃綠接地線做好可靠的接地保護，儀表信號線保護槽盒內應明確設有不同類型儀表信號線分隔板，如本安儀表信號電纜、隔爆儀表信號電纜等。儀表信號保護管段應做好保護管兩段接地，可以選擇與就近地連接到與接地網相連的鋼結構、工藝管線，如若現場一次儀表使用鎧裝屏蔽電纜，其鎧裝保護金屬層應至少在兩端接至保護接地；現場接線箱應與就近的接地網做跨線連接。

2.工作接地DCS控制系統工作接地首先要確保工作接地在工作接地總接地點之前不應與保護接地進行混接；其次要保證在所有接地線匯總到總接地點前應當是外部絕緣，工作接地電纜之間不會相互存在接通狀態。工作接地最終與接地體或接地網的連接應從總接地板單獨接線；DCS控制系統工作接地的原則應遵循單點接地，避免在信號回路中產生接地回路，如若某一條線路上的信號源和接收儀表都不可避免接地，則應采用隔離器將兩點接地隔離開。

3.本安系統接地目前現場一次儀表大多數都實現了本安防爆要求，本安測量回路必須使得安全柵能在直流供電電源故障時實現與危險場所隔離的，這就要求了安全柵需要與直流供電電源公共端進行連接，要實現安全柵能在交流電源故障時實現與危險場所隔離，安全柵接地必須與交流供電電源的中線連接，因此可以說安全柵系統接地方式取決于安全柵端子排的供電電源屬性。采用隔離式安全柵的本質安全儀表系統，無需專門接地，齊納安全柵的本質安全儀表則應設置接地連接系統，其接地與儀表信號回路接地不應分開。

4.防靜電、防雷接地DCS控制系統的防雷接地可以采取接閃器、引下線和接地體三種方式實現，接閃器是指避雷針、避雷線、避雷帶可直接接受雷電的部分；引下線是一般用黃綠接地導線活銅棒直接將DCS機柜接地端子排連接到石油化工裝置防雷接地網中。而防靜電接地可以與保護接地共用一套接地系統。

5.采用濾波設施隨著儀器儀表專業技術不斷發展，采用濾波技術實現對干擾信號進行抑制，顯示出了濾波器對信號干擾抑制的突出優勢，在測量回路中加裝適合的濾波器，可以有效削弱測量回路中的電磁干擾作用。

6.屏蔽技術儀表信號電纜可以選用分層屏蔽和總屏蔽雙重屏蔽實現儀表傳輸信號保護，減少干擾因素影響。現場測量精度要求較高的一次儀表可以選擇采用加裝具有良好導電性能的封閉式外殼，起到隔離和衰減輻射干擾的作用。

三、維護保養注意事項

為維護DCS控制系統的正常運行，日常的保養工作非常重要，正確的保養可以減少或消除干擾信號的產生，可延長DCS控制系統的壽命。在DCS機柜間門口處安裝防靜電接地樁，使用防靜電接地地板，進行控制系統操作前先通過接地樁消除靜電，溫度要求：在系統控制室或機柜間的溫度必須控制在15～30℃之內；濕度：控制室的濕度必須控制在20～80％之間；空氣微粒：嚴格控制DCS機柜間的空氣微粒，減少灰塵的產生。其次還要建立控制室的日常規章制度，確保控制系統的正常運行。

四、結束語

第7篇：控制系統論文范文

[關鍵詞]數控系統伺服電機直接驅動

中圖分類號：TP2文獻標識碼：A文章編號：1671－7597(2008)0820116－01

近年來，伺服電機控制技術正朝著交流化、數字化、智能化三個方向發展。作為數控機床的執行機構，伺服系統將電力電子器件、控制、驅動及保護等集為一體，并隨著數字脈寬調制技術、特種電機材料技術、微電子技術及現代控制技術的進步，經歷了從步進到直流，進而到交流的發展歷程。本文對其技術現狀及發展趨勢作簡要探討。

一、數控機床伺服系統

（一）開環伺服系統。開環伺服系統不設檢測反饋裝置，不構成運動反饋控制回路，電動機按數控裝置發出的指令脈沖工作，對運動誤差沒有檢測反饋和處理修正過程，采用步進電機作為驅動器件，機床的位置精度完全取決于步進電動機的步距角精度和機械部分的傳動精度，難以達到比較高精度要求。步進電動機的轉速不可能很高，運動部件的速度受到限制。但步進電機結構簡單、可靠性高、成本低，且其控制電路也簡單。所以開環控制系統多用于精度和速度要求不高的經濟型數控機床。

（二）全閉環伺服系統。閉環伺服系統主要由比較環節、伺服驅動放大器，進給伺服電動機、機械傳動裝置和直線位移測量裝置組成。對機床運動部件的移動量具有檢測與反饋修正功能，采用直流伺服電動機或交流伺服電動機作為驅動部件。可以采用直接安裝在工作臺的光柵或感應同步器作為位置檢測器件，來構成高精度的全閉環位置控制系統。系統的直線位移檢測器安裝在移動部件上，其精度主要取決于位移檢測裝置的精度和靈敏度，其產生的加工精度比較高。但機械傳動裝置的剛度、摩擦阻尼特性、反向間隙等各種非線性因素，對系統穩定性有很大影響，使閉環進給伺服系統安裝調試比較復雜。因此只是用在高精度和大型數控機床上。

（三）半閉環伺服系統。半閉環伺服系統的工作原理與全閉環伺服系統相同，同樣采用伺服電動機作為驅動部件，可以采用內裝于電機內的脈沖編碼器，無刷旋轉變壓器或測速發電機作為位置/速度檢測器件來構成半閉環位置控制系統，其系統的反饋信號取自電機軸或絲桿上，進給系統中的機械傳動裝置處于反饋回路之外，其剛度等非線性因素對系統穩定性沒有影響，安裝調試比較方便。機床的定位精度與機械傳動裝置的精度有關，而數控裝置都有螺距誤差補償和間隙補償等項功能，在傳動裝置精度不太高的情況下，可以利用補償功能將加工精度提高到滿意的程度。故半閉環伺服系統在數控機床中應用很廣。

二、伺服電機控制性能優越

（一）低頻特性好。步進電機易出現低速時低頻振動現象。交流伺服電機不會出現此現象，運轉非常平穩，交流伺服系統具有共振抑制功能，可涵蓋機械的剛性不足，并且系統內部具有頻率解析機能，可檢測出機械的共振點，便于系統調整。

（二）控制精度高。交流伺服電機的控制精度由電機軸后端的旋轉編碼器保證。例如松下全數字式交流伺服電機，對于帶17位編碼器的電機而言，驅動器每接收217=131072個脈沖電機轉一圈，即其脈沖當量為360°/131072=9.89秒。是步距角為1.8°的步進電機的脈沖當量的1/655。

（三）過載能力強。步進電機不具有過載能力，為了克服慣性負載在啟動瞬間的慣性力矩，選型時需要選取額定轉矩比負載轉矩大很多的電機，造成了力矩浪費的現象。而交流伺服電機具有較強的過載能力，例如松下交流伺服系統中的伺服電機的最大轉矩達到額定轉矩的三倍，可用于克服啟動瞬間的慣性力矩。

（四）速度響應快。步進電機從靜止加速到額定轉速需要200～400毫秒。交流伺服系統的速度響應較快，例如松下MSMA400W交流伺服電機，從靜止加速到其額定轉速僅需幾毫秒。

（五）矩頻特性佳。步進電機的輸出力矩隨轉速升高而下降，且在較高轉速時轉矩會急劇下降，所以其最高工作轉速一般在300～600RPM。交流伺服電機為恒力矩輸出，即在其額定轉速（一般為2000RPM或3000RPM）以內，都能輸出額定轉矩。

三、伺服電機控制展望

（一）伺服電機控制技術的發展推動加工技術的高速高精化。80年代以來，數控系統逐漸應用伺服電機作為驅動器件。交流伺服電機內是無刷結構，幾乎不需維修，體積相對較小，有利于轉速和功率的提高。目前交流伺服系統已在很大范圍內取代了直流伺服系統。在當代數控系統中，交流伺服取代直流伺服、軟件控制取代硬件控制成為了伺服技術的發展趨勢。由此產生了應用在數控機床的伺服進給和主軸裝置上的交流數字驅動系統。隨著微處理器和全數字化交流伺服系統的發展，數控系統的計算速度大大提高，采樣時間大大減少。硬件伺服控制變為軟件伺服控制后，大大地提高了伺服系統的性能。例如OSP-U10/U100網絡式數控系統的伺服控制環就是一種高性能的伺服控制網，它對進行自律控制的各個伺服裝置和部件實現了分散配置，網絡連接，進一步發揮了它對機床的控制能力和通信速度。這些技術的發展，使伺服系統性能改善、可靠性提高、調試方便、柔性增強，大大推動了高精高速加工技術的發展。

另外，先進傳感器檢測技術的發展也極大地提高了交流電動機調速系統的動態響應性能和定位精度。交流伺服電機調速系統一般選用無刷旋轉變壓器、混合型的光電編碼器和絕對值編碼器作為位置、速度傳感器，其傳感器具有小于1μs的響應時間。伺服電動機本身也在向高速方向發展，與上述高速編碼器配合實現了60m/min甚至100m/min的快速進給和1g的加速度。為保證高速時電動機旋轉更加平滑，改進了電動機的磁路設計，并配合高速數字伺服軟件，可保證電動機即使在小于1μm轉動時也顯得平滑而無爬行。

（二）交流直線伺服電機直接驅動進給技術已趨成熟。數控機床的進給驅動有“旋轉伺服電機＋精密高速滾珠絲杠”和“直線電機直接驅動”兩種類型。傳統的滾珠絲杠工藝成熟加工精度較高，實現高速化的成本相對較低，所以目前應用廣泛。使用滾，珠絲杠驅動的高速加工機床最大移動速度90m/min，加速度1.5g。但滾珠絲杠是機械傳動，機械元件間存在彈性變形、摩擦和反向間隙，相應會造成運動滯后和非線性誤差，所以再進一步提高滾珠絲杠副移動速度和加速度比較難了。90年代以來，高速高精的大型加工機床中，應用直線電機直接驅動進給驅動方式。它比滾珠絲杠驅動具有剛度更高、速度范圍更寬、加速特性更好、運動慣量更小、動態響應性能更佳，運行更平穩、位置精度更高等優點。且直線電機直接驅動，不需中間機械傳動，減小了機械磨損與傳動誤差，減少了維護工作。直線電機直接驅動與滾珠絲杠傳動相比，其速度提高30倍，加速度提高10倍，最大達10g，剛度提高7倍，最高響應頻率達100Hz，還有較大的發展余地。當前，在高速高精加工機床領域中，兩種驅動方式還會并存相當長一段時間，但從發展趨勢來看，直線電機驅動所占的比重會愈來愈大。種種跡象表明，直線電機驅動在高速高精加工機床上的應用已進入加速增長期。

參考文獻：

[1]《交流伺服電機控制技術的研究》，中國測試技術，鄭列勤，2006.5.

第8篇：控制系統論文范文

對變風量空調系統的研究開始于上世紀七十年代。七十年代到九十年代主要研究VAV空調系統的能耗問題，通過與定風量系統(CAV)與常規的風機盤管系統的能耗比較來改善VAV空調系統。相對CAV空調系統而言，VAV空調系統的送風量和送風再熱量都有較大變化，較低的風機能耗及制冷負荷更加符合節能要求，對風機采用有效的調控措施，降低風機能耗是提高VAV空調系統能效的重要方法。通過對送風靜壓的監測實現對送風量的控制，送風機的變頻調速與DDC控制相結合是這一時期VAV空調系統研究的主要方向，變頻調速與變靜壓控制的有機結合使VAV空調系統具有了更大的節能空間。

2 變風量空調(VAV)系統控制發展

VAV空調系統的控制方式的發展大體上經歷了三個階段：第一個階段，80年代開發并實際投入使用的定靜壓定溫度控制形式；第二個階段，90年代前中期開發并實際運用的定靜壓變溫度控制形式；第三個階段，90年代后期開發并實際運用的變靜壓變溫度控制形式，在此階段同時并存的還有總風量控制形式，已運用于實踐。

目前，VAV空調系統已經成為歐美發達國家集中空調系統的主流模式。進入九十年代后，能源危機的緊迫使得日本對國內七十年代以前建設的中央空調系統進行改建或重建，將原有的定風量系統改造為變風量系統，并加大了對VAV空調控制系統的研究力度，形成了自己的控制模式及標準。目前，在我國發達地區新建公建項目中采用VAV空調系統者已占到較大比例。

我國雖然在VAV空調系統的理論研究上取得了不小的成績，但具體到實踐上與國外同類研究還有不小的差距，由于VAV空調系統真正在國內大范圍得以推廣使用的時間還很短，缺少實踐經驗，加之該控制技術相對復雜，控制環節多，尤其是對VAV空調系統控制部件的復雜性還存在研究上的困難，關鍵部件還需國外產品支持，另外價格較高、實際工程效果不理想等客觀原因也阻礙了VAV空調系統的推廣使用。

3 變風量空調(VAV)系統末端控制與裝置

VAV空調系統的控制機理并不是很復雜，末端送風裝置是實現變風量功能的關鍵，而選擇何種控制系統并與末端送風裝置進行有機結合是整個VAV空調系統最重要的環節之一。VAV空調系統并非是簡單地在定風量系統上加裝可調變速風機及末端裝置，它還包括由多個控制回路所組成的控制系統，要保證VAV空調系統運行隨著空調負荷變化而進行相應改變就必須依靠自動控制系統。變風量控制系統的主要作用是：自動調節系統送風量以適應房間空調負荷變化；通過相對獨立的控制單元分別實現對不同房間、不同功能區域的不同溫度參數要求；能夠根據負荷變化自動調節送風主機的運行頻率以降低空調系統運行能耗，實現節能目的。

目前在過程控制領域中應用最為廣泛的控制器是常規PID(比例，積分，微分)控制器，簡單、穩定性好、可靠性高等特點使其對于線性定常的控制是非常有效的，一般都能夠得到比較滿意的控制效果，至今在全世界的過程控制中有84％的控制器仍是PID控制器，VAV系統末端裝置也大多采用PID)控制器。

PID控制以其巧妙的構思和良好的控制效果一度成為應用最廣泛，實現最簡單的控制策略。PID控制理論內涵給人們留下了較大的研究空間，關于PID參數自整定的方法也相繼問世，但隨著控制理論及應用范圍的不斷發展，控制對象也日趨復雜，有些系統的過程模型難以建立，并且具有高度的非線性、時變性；比如VAV變風量空調系統的時變控制，因此傳統的PID控制策略就顯露了它的不足。雖然研究人員試圖通過簡化控制算法或采取優化集合控制等來解決這一不足，但效果并不很理想。

基于PID控制所存在的問題，相關研究人員根據變風量空調系統的特點結合控制技術在不斷改進PID控制算法的基礎上積極尋找其它更為高級的控制方式，通過實踐，逐步將最優控制、自適應控制、模糊控制及神經網絡控制等智能化控制手段應用于VAV空調系統的控制實踐。

隨著控制技術、空調技術的發展以及將二者相結合運用于建筑系統的發展趨勢來看，VAV空調系統控制技術從最初的定靜壓控制到變靜壓控制再到后來直接數字控制、總風量控制再到智能化控制已經取得了很大的發展，其中清華大學有關學者提出的總風量控制法具有一定影響，該方法不采用靜壓送風量，而是根據壓力無關型VAV空調系統末端裝置的設定風量來確定系統送風總量并據此計算出送風風機的轉速，從而對送風量進行控制。他們通過對總風量控制法與定靜壓控制法、變靜壓控制法的節能效果比較，認為雖然總風量控制法的節能效果雖不如變靜壓控制法，但因其沒有壓力控制環節，所以運行穩定性很好。另外，還有學者通過分析變VAV空調系統的局部控制，利用其送風末端裝置風閥的開度作為各空調區域相關負荷的指示信號，提出送風靜壓優化控制方法。

4 變風量空調(VAV)控制系統模型

VAV空調系統主要應用于大中型建筑物，它是全空氣空調系統與控制技術相結合并不斷發展的產物。與常規的全空氣空調系統相比，VAV空調系統最主要的特點就是在每個空調房間的送風管處設置一個VAV空調系統末端裝置(VAV Box)，該末端裝置的主要功能部件是一個風量調節閥門或末端調速風機。

在總風量控制下的VAV系統中, 當室內溫空器實時監測到實際溫度超出設定溫度時，通過A／D轉換將溫差信號由各分支饋線傳輸給末端裝置控制器，并同時將信號傳輸給VAV系統主控制器。通過對信號的比較處理，改變送風主機運行頻率，改變送風量。而末端裝置通過調整閥門開度或風機轉速來控制進入房間的送風量，進而實現對各個房間的溫度控制。末端裝置的風量調節是通過其自身的控制系統來實現的，最簡單的控制方式就是根據比較房間內實際溫度值與設定溫度值之間的差值來調節末端裝置的風閥開度。但這種控制也存在一些問題：當某個房間達到設定溫度而相應末端裝置風閥開度保持穩定時，由于其它房間末端裝置響應相應空調狀況而做出調整時就會影響整個VAV空調系統送風壓力，進而改變已調整穩定的房間末端裝置，而空調負荷的熱惰性又致使末端裝置不會立刻進行調整性動作，等房間空調負荷交得較大并出現溫度波動時，末端裝置才采取動作，而動作的結果又反過來影響其它房間末端裝置的控制效果。這樣一種以動態響應為主連續參量、多環節的控制方式來保證環境溫度與設定溫度相一致是很困難的，其中任何一個環節年問題都會導致運行出現故障或是令系統功能大打折扣。比如，在送風管道上選擇檢測點的位置如何，能否準確代表系統送風狀況，是否失真，再比如送風管道異常漏風時，還有，假如信號抗電磁干擾能力差等都會導致系統送風紊亂，送風主機運行頻率異常，原有送風平衡被破壞，甚至無法進行系統運行調整等等問題。

第9篇：控制系統論文范文

1.1PLC的控制過程PLC實現控制的過程一般有以下幾個步驟：（1）輸入刷新。（2）運行用戶程序。（3）輸出刷新。（4）再輸入刷新。（5）再運行用戶程序。（6）再輸出刷新。系統不斷反復循環運行，在運行的同時系統會作公共處理，包括循環時間監控、外設服務及通信處理等。

1.2PLC的控制方式不同的PLC的控制方式不盡相同，主要有開關量的邏輯控制、模擬量控制、運動控制、過程控制等四種控制方式。

2PLC通信網絡

從通信網絡的應用領域和功能來看,通信網絡可分為工控管理級網絡(如ETHERNET)、控制級網絡(如CON儀OLNET、MODBUSPLUS等)、現場設備級網絡(如現場總線)和遠程I/O。

2.1工控管理級網絡為了滿足企業級的管理需求，該層網絡主要,提供實時、高速、大容量的數據交換,與企業各管理部門互連,為企業MIS提供基礎數據,依據上層決策實施控制系統的優化工作。以西門子的SINECL1為例，其主要功能為PLC及其與上位機間的互連。連接設備有PLC和PC，以同軸電纜，光纖為介質，節點是1024，速率為10Mbps。控制的距離分為兩種，同軸電纜是1500m或者光纖是4600m。而且以總線型為拓撲結構。工控管理網及其發展特點有：開放性、標準化、光纖介質、拓撲結構靈活、高速性、WEB技術支持。

2.2控制網絡與工控管理級網絡相比，控制網絡具有明顯的兩大特點：第一是控制網絡主要用于生產設備的控制，對生產過程的狀態檢測、監視與控制；第二是控制網絡要求具備實時性、安全性和可靠性，數據傳輸量一般較小。以西門子的SINECL1為例，雖然以總線型為拓撲結構，但是其主要功能為PLC間互連。連接設備有PLC，以雙絞線為介質，節點是僅僅為31，速率為9.6kbPs。控制的距離只有50km。控制級網絡及其發展具有的特點：通信速率更高、網絡范圍更廣、結構靈活、介質簡單、擴展性更好。與工控管理網、現場設備級網絡的結合。

2.3現場設備級網絡在該層網絡中，是需要應用現場總線的，現場總線是計算機技術、通信技術、儀表技術以及控制技術高度集成起來的一種全數字化、串行、雙向、多站的通信網絡。現場總線也是當前控制系統的發展趨勢。功能是PLC與現場設備的互連,在當前PLC產品的現場總線中,西門子的PROFIBUS和A一B廠家的的DEVICENET是應用較為廣泛的。

2.4遠程I/O遠程I/O作為很早推出的通信技術,它向高速率、高可靠性的方向發展,同時也向分布式I/O方向發展。SIEMENS公司的S7系列就是具有分布式I/O的能力。

3結論