控制系统论文精选(九篇)

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第1篇：控制系统论文范文

1．1样机单体结构

单体样机主要由开沟器、种箱、排种器、步进电机、覆土器、仿形机构和地轮、模拟轮(用来模拟拖拉机前轮，测量机具前进速度)，以及机架和手柄(用来代替拖拉机头，提供前进的动力)等组成。试验时，将磁钢均匀地贴在模拟轮上，开关型霍尔传感器安装在正对磁钢的位置，用以测量播种机的前进速度。另外，为了获得相对准确的机组前进速度，应将尽可能多的磁钢贴在拖拉机前轮上。

1．2控制原理及系统组成控制系统的作业原理

利用霍尔传感器采集拖拉机的行进速度，获得的速度信号经传感器内部电路处理后输送给单片机;单片机根据输入的株距计算处理后得到应输送给步进电机驱动器的脉冲数，从而使步进电机转速与拖拉机前进速度保持一致，以达到均匀排种的目的。该控制系统主要由单片机模块、无线传输模块、人机交流模块及驱动模块等组成。由于单片机具有体积小、质量轻、价格便宜、功耗低、控制功能强及安装方便等优点，故本方案采用了深圳宏晶推出的新一代超强抗干扰、高速、低功耗的STC89C52RC单片机，其片内带8kB的ROM和512Byte的RAM，与传统的8051单片机完全兼容。考虑到拖拉机驾驶室和排种装置之间存在一定距离，采用有线传输会使控制线路变得较为复杂。为简化线路和增强系统的抗干扰性，本设计决定采用两个单片机控制单元，一个装在拖拉机驾驶室里边，另一个安装在排种器附近，两个控制模块之间采用NRF24L01+芯片进行信息的传输。主机模块主要完成机组前进速度的采集及人机交流等功能，从机模块主要实现对排种器转速的调节。考虑到播种机作业过程可能需要因维修保养、故障排除等原因而临时停车、地头提升转弯及运输状态等实际情况(在这些条件下显然排种器不能继续转动，否则会导致种子的无效排种，浪费种子)，在单片机控制步进电机时，必须考虑镇压轮是否着地。为了解决此问题，该控制系统在镇压轮的底部安装了一个行程开关接在控制系统电路中，只有当排种装置落下时，开关闭合，控制系统才开始工作。

2系统控制硬件设计

该控制系统主要由机组作业速度检测模块、人机对话模块、电机驱动电路模块及无线传输模块等组成。

2．1机组作业速度检测模块

目前对机组作业速度的测量常用到的方法有3种:增量式光码盘脉冲个数测速、电磁式转速传感器测速和开关型霍尔传感器测速。

1)增量式光码盘脉冲测速，虽测量精确度高，但成本也高;同时，由于播种机的工作路况复杂，对传感器的磨损较大，导致使用寿命较低，性价比不高。

2)电磁式传感器相比较增量式光码盘传感器，优点是其结构简单、成本较低;缺点是响应频率不高、抗电磁波干扰能力差、可靠性不高。

3)开关型霍尔转速传感器测速较以上两种传感器具有以下优点:一是抗电磁波干扰能力强;二是转速的快慢不会影响到输出信号的电压幅值，即使转速过慢的情况下也能正常工作;三是可以适应复杂多变的田间作业环境，且结构简单，方便安装与维修。因此，经过综合比较和分析，选用开关型霍尔转速传感器实现测速功能。其由稳压电源及霍尔元件。放大器、施密特触发器、输出晶体管组成。信号经芯片内部处理电路后，得到一个单片机可以识别的稳定数字电压信号。

2．2人机对话模块设计

为方便驾驶员与精量播种机控制系统之间的双向信息交换，该控制软件设计了人机交互对话系统。人机交互对话系统主要是指人与计算机系统之间实现信息的交流。本文所设计的人机交互对话系统是通过DMT80600T080－09W型号的触摸显示屏实现的，机手不仅可以直接通过触摸屏输入要求的株距，而且也可查看播种状况。其采用基于K600+内核的DGUS软件，具有功能强大和连接线路简单等优点，仅需连接4条数据线即可实现与单片机的信息交流．3电机驱动排种电路设计系统利用步进电机作为播种驱动机构，单片机控制步进电机的电路连接如图5所示。该控制系统选用的是具有步进频率高、无低频共振现象、反应速度快等优点的57BYGH250C混合式两相步进电机。其扭矩为1．7N•m，步矩角为1．8°。由于单片机不能直接驱动步进电机工作，需与步进电机驱动器配合使用才能控制步进电机的转动。因此，本文采用2M542细分型高性能步进电机驱动器，其细分数可根据需要进行设定。

2．4无线传输模块设计

该控制系统采用型号为NRF24L01+的芯片来完成信息的无线传输，具有低功耗、传输速率快及抗干扰能力强等优点。NRF24L01+是一款工作在2．4～2．5GHz的全球开放ISM频段免许可证使用的单片无线收发器芯片，其输出功率频道选择和协议的设置可以通过SPI接口完成。另外，由于NRF24L01+的工作电压为3．3V，因此在与单片机连接时需在电路中串联一个1kΩ的电阻。

3系统控制软件设计

整个系统采用模块化编程，主要由初始化模块、数据采集模块、控制模块及显示模块等组成。

4试验与结论

4．1试验

为了验证该控制系统的可行性和可靠性，对单体样机进行了前期的室内试验和数据采集，并把实际粒距与理想粒距做对比，根据JB/T10293－2001中国家对精密播种机技术条件的相关规定，玉米株距误差在50%以内都是符合要求的。本文设定的株距为20cm，则只要实测株距分布在［10cm，30cm］之间即可。看出种子的分布情况较为理想，由此可证明本控制系统是可行的。

4．2结论

1)该智能控制系统改变了传统播种机的排种控制方式，实现了电机驱动下排种速度与拖拉机作业速度的自我匹配，避免了因为地轮滑移带来的播种株距不稳定问题，实现了排种器转速的计算机自动控制。且由于该系统由电机直接驱动排种器，减少了中间环节，简化了传动系统，提高了传动精度，有效地保证了播种株距的一致性。

第2篇：控制系统论文范文

制冷空调产品检测装置是检测和衡量制冷空调产品的质量的方便易行的手段以及为产品开发研究提供精准的试验数据的无可替代的工具。制冷空调检测控制统是指基于焓差法的试验方法称之为风侧式空调测试和在标准规定中的水测量热计法的标准之下的为水侧测试，对所要检测的空调设备进行综合性能检测以及处理的半智能型控制系统。由于本系统具有优先使用频繁、耗电量相比其他系统要大以及对检测装置的节能设计和人性化要求愈来愈高。制冷空调产品检测装置控制系统水平的高低,检测装置的测量精确度和装置的稳定程度取决于系统的精确控制上，同时也是试验装置技术所代表的先进水平的非常重要的标志之一。本文将就在制冷空调产品过程中可能以及必不可少出现的空气处理装置及空调，不方便进行远程操作的冷水处理机组和在冬天以最优工况运行二十四小时制冷较为困难的问题作优化设计。

2制冷空调产品检测装置控制系统的基本工作原理

2.1系统组成

此检测控制系统由包括空气处理机、空气取样装置以及风量测量装置等在内的测试间一和由仅包括空气处理机和空气取样装置在内的测试间二，加上两个测试间相互连通的水路系统共同组成。在实际测试中根据被测类型选择测试间。

2.2空调检测系统的调控

制冷空调一二分别用于模拟室内环境，为制冷空调工作的室内环境的提供相应的操作条件。制冷空调设备调整室内和室外温度，电加热线圈提供热源，并可自动调整室内和室外的电气环境加热量和加湿量。两试验间室内和室外的温度和湿度的控制，连接两个测试水调节系统是通过冷水机组与电加热装置，恒温箱提供同时提供冷水温度和水箱，从而保证水箱的恒定热源的提供，并通过调控恒温水箱各种加热强度及三通阀开度的大小来控制被检测制冷空调进出水的温度。

2.3检测系统测量和计算

根据GB/T7725-1996的要求，被检测的制冷空调称为单元式风冷空调机，需实时记录室内温度的基本数据，湿度和入口和出口之间的压差试验室。根据国标的规定，如果被检测的制冷空调为风冷式进水流量和水侧出口水温必须由冷水机组、风机盘管机组提供。根据检测数据，通过计算机实时监测得出的被检测制冷空调的电功率和能效比，冷量和热量等检测参数。

3制冷空调检测系统的原理

为了实现机器的温度和入口和出口温度调节灵活，控制方案如下所述：通过可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController，PLC）控制被测机器、空气处理机、风冷冷水机、水泵等设备的开启和停止，然后实时压力，温度采集系统，系统的流量信号，通过计算机实时监测数据和计算与制冷空调试验，冷却能力和设备，操作系统电源状态，设备，能源效率比系统流量测试标准规定值。

4控制系统优化方案

现阶段制冷空调产品性能实验装置测控系统的特点有：控制精度高，自动化程度高，抗干扰能力强，工况稳定性好，性能价格比高。此阶段制冷空调产品性能试验装置的测控系统的各个部分之间已不再是相互独立的，而是通过系统的数据通讯总线互相协助共同完成试验操作。

4.1系统的无干扰切换控制

控制系统优化方案：对控制系统的出厂标准配置的基础上，对系统的远程控制功能增加，和双向操作无扰动切换，为了实现这种设想，在空气处理器的控制系统和冷水机组的标准配置可用于增加远程启停控制点。即将远程设备停止、开启信号引入PLC系统进行控制。

4.2为解决冬季制冷连续运行24h的方案

控制系统优化方案：在寒冷的冬季制冷运行时，由于空气处理机组，风冷冷水机组冷凝温度太低，造成机组停机保护，从而破坏试验条件下的操作。因此，自动监测和冷凝液的温度调节是通过增加操作装置实现的，传感器、压力变送器等。为了实现这一目标，冷凝风机连接到逆变器，在压缩冷凝机组吸气压力加压力变送器的测量点，操作者双手套百分比转换一套冷凝压力值，使用内置的PID调节功能的逆变器，逆变器的输出调整，为了保证冷凝压力值设置范围。

4.3结果与分析

系统无扰动切换控制的实现，节省人员成本，是由机器来完成安装，只需要一个操作者管理可以安全方便的设备操作和维护工作。并且线路简化，设备的运行故障率比较低，线路维护以及检修的工作量大大减少。有时与触摸屏结合使用，不仅可省却按钮、指示灯，节约空间，还具有动态的显示系统流程及主要参数，以及指导操作、记录故障等功能。冷凝温度的自动监测和调控，不仅全面解决寒冷的冬季运行24小时制冷问题，通过变频器的使用，可以在非满负荷运行，节约用电，以达到节能的目的。

5结语

第3篇：控制系统论文范文

系统采用以单片机为核心，设计控制电路，构成控制系统。除单片机外，系统还包括红外检测模块，光照检测模块，报警声光模块，以及照明设备控制模块。将教室划分4个区域，分别由4个热释红外线传感器模块监测，为单片机提供每个区域是否有人作业的信息。当探测到某个区域有人作业时，启动光照强度检测，以判断是否开启照明设备，若需开起照明设备，在根据光照强弱来调节灯照亮度，提高教室的照明。

2硬件设计系统

硬件包括电源，单片机AT89C51，热释红外线传感器模块，光照检测电路，照明设备控制电路，警示电路六个部分。

2.1单片机选型与基本电路ATMEL公司的AT89C51芯片指令集和芯片引脚与Intel公司的8051兼容；具有4KB片内在系统可编程Flash程序存储器，128字节片内随机读写存储器（RAM）；4个准通用输入输出口；2个16位定时/计数器；6个中断源，2级优先级；1个全双工串行通信接口；时钟频率可达33MHz。上电自动复位电路中上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。单片机的RST复位引脚是高电平有效的，高电平有效的持续时间应为24个振荡周期以上。

2.2红外检测模块热释红外线传感器通过检测人体辐射的红外能量，而感应人体，它具有灵敏度高，体积小，抗干扰能力强等特点，因此迅速得到了广泛的应用。它由敏感单元，阻抗变换和滤光窗三个部分组成。热释电红外人体传感器的结构决定了它只对温度变化敏感，当环境温度变化时，做在同一硅晶片上的两个温度敏感单元所产生的及形象感，能量相等的光电流在内部回路中相互抵消，传感器无信号输出。HR-SR501是基于红外线技术的自动头设计，灵敏度高，可靠性强，超低电压工作模式。当人进入其感应范围则输出高电平，人离开感应范围则自动延时关闭高电平，输出低电平。

2.3光照检测电路光敏电阻是利用半导体的光电效应制成的，在光的作用下，其电阻值一般随光照增强而减小。随光照减弱而增大。利用光敏电阻的这一特性，可以制作各种光控开关等电子电路。RP和R2组成分压器，当RP随着光照的变化而改变阻值时，其分压器输出的电压也随之改变，然后将这个变化的电压送到ADC0832进行模数转换送到单片机进行数据分析和处理，用以确定自然光照的强度来作为照明设备强弱调节的依据。

2.4照明设备控制电路该电路的功能是依据单片机发出的指令完成对照明设备的控制。由于该电路是利用单片机的弱电信号控制市电，需要将强弱电隔离，避免强电串入弱电而损坏单片机及电路。采用光耦和可控硅配合控制照明设备，能够有效解决电压隔离的问题。MOC3041内部含有过零检测电路，当输入引脚1输入15mA的电流，输出端6引脚、4引脚之间的电压稍过零时，内部双向晶闸管导通，触发外部晶闸管导通，当MOC3041输入引脚输入电流为0时，内部双向晶闸管关断，从而外部晶闸管也关断，其调光控制电路如图5所示：

2.5声光报警电路声光报警模块的功能是发出响亮的报警声和引人注意的灯光提示。一般简单的蜂鸣器即可完成声音报警功能，通过单片机控制蜂鸣器每次鸣叫时间，发出短促的报警声，引起有关人员注意。灯光报警电路应产生闪烁的有颜色的灯光，这样的电路对环境产生明显的影响才可以引起注意。

3软件设计

第4篇：控制系统论文范文

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

第5篇：控制系统论文范文

发电厂电气设备DCS控制系统是发电厂电气设备与DCS控制系统相结合的一个系统，该系统具有很多独特的地方。通常而言发电厂电气设备DCS控制系统是开放的，该系统中的相关模块可以比较简单地进行连接和拆卸。发电厂电气设备DCS控制系统同时也比较可靠，主要是由于该系统是数字化的，对于信号进行了量化。就发电厂电气设备DCS控制系统的功能而言，该系统能够十分成功地解决各种控制任务，同时由于该系统采用分散收集信息、集中反馈和处理的方式，使其能够同时实现多功能控制。此外，发电厂电气设备DCS控制系统十分灵活，处理信号和任务的方式可以采用多种方式。

二、发电厂电气设备引入DCS控制系统的目的

发电厂电气设备DCS控制系统近年来已经在诸多发电厂建立起来，现电厂在进行电气设备控制时引入DCS控制系统有很多目的，其中最主要的目的有三个方面。其一是为了对整个发电厂的电气设备进行集中控制，使得各个部分的控制与监测实现自动化，让工作人员的工作量减少。其二是为了提高控制系统在控制发电厂的电气设备时的准确性，DCS控制系统本身的数字化体系可以使得信号比较可靠。其三是为了加强发电场控制系统对于整个电厂运行的监测与控制，实现真正意义上的自动化运行，大大提高了电厂的控制效率。除了以上三个方面外，发电厂引进该系统大多数是出于安全性考虑自动化运行减少了人员的使用，降低了安全事故发生的几率，增强了工作人员的安全系数。

三、发电厂电气设备DCS控制系统实现方式

1.回路监视、报警功能的实现回路监视、报警功能是整个发电厂正常运行的安全保障，在DCS控制系统中该功能的实现主要是依靠继电器、开关、数字显示屏，采用HWJ和TWJ继电器来进行监控体系的信号转换。使用开关按钮连接在显示屏上的控制按钮来实现电路的切换与开断。数字显示屏是整个监视与报警功能实现方式的重大改变，大大减少了光电显示牌的使用，使得信号向数字化转变，并将所有监视信号和报警信号集中显示在显示屏上，使得工作人员在观测发电厂运行状况时能够做到足不出户而知“天下事”。通过以上三个方向的调整与改造，形成了一个完整的监视和报警数字化控制体系。设备实时控制功能的实现方式发电厂的电气设备的实时控制功能的实现主要是依靠数字化的信号处理系统，该系统将所有与控制有关的参数诸如：水压、气压、温度、流量、功率等进行了直接的量化。与传统的控制系统相比该系统不再使用各类仪表来进行参数转化，直接的量化的数字参数能够使得控制操作更加简单易行。通过这些量化的数字可以在整个电厂的局域控制网络内任一地点针对某一控制对象进行远程控制。同时在自动控制方面该系统进行了逻辑优化，设立一系列的逻辑条件来对相关参数进行调整，只有相关参数到达阀值时，才会进行自动控制。

2.发电机组的励磁系统、保护系统等的实现方式发电厂电气设备DCS控制系统在处理励磁系统、保护系统这些与发电厂安全运行相关的系统时，将这些系统与其他系统分离开来，使得这些系统在极端情况下仍然能够正常地传送信号到DCS系统终端上，使得工作人员能够对突发状况进行及时地了解与处理。在励磁系统、保护系统与其他系统之间需要一个同步系统来确保所有信号的一致性和统一性，而这个同步系统使得发电厂并网时热电控制系统和励磁系统能够统一起来。其他相关功能的实现方式总体而言发电厂电气设备DCS控制系统在处理其他诸如汽量监测、发电机的启停的功能时，大量减少了仪表的使用，基本上就保留了几块最基本的仪表，其余的的参数都采用数显的方式来表示。同时一种新型的功能集成型控制系统已经问世，该系统能够使得汽量监测所需要的线路大为简化，使得该系统的安全性大幅度提升。在发电机的启停过程中该系统避免了人员操作所引起的诸如电弧伤人之类的事故，该系统形成了一套完整的数字化控制启停的程序，通过该程序可以处理各种突发状况和实现人员操作无法进行的功能。自动化的启停使得发电机的启停不再是一个危险的操作过程。

四、结语

第6篇：控制系统论文范文

传导干扰：由于物体本身各自束缚电荷的能力不同，其自身电位容易发生变化，这种电位变化容易引起电容性的耦合，在测量回路中形成干扰，特别是在电气强电与仪表弱电同沟辐射、两电缆槽或保护管相行辐射时，强电沿电缆延伸方向产生环状磁场，仪表信号线在磁场中受到干扰作用，容易产生信号干扰，有时还能引起仪表信号线两端产生电位差。附加电势干扰：仪表信号回路在装置现场经过的区域温度不同，或某一特定区域存在腐蚀严重、信号线表皮破损，在大功率电气设备周围存在的静电场以及大型设备运行过程中的振动都会引起附加电势强加在仪表测量回路中。变频电磁干扰：由于某些电气设备需要进行调频控制，变频器使用过程中会产生中频和低频干扰信号，如若仪表信号电缆在变频器周围，容易产生变频电磁干扰。

二、抗干扰防范措施

1.接地保护仪表信号电缆在DCS机柜间外部分为：仪表电缆槽盒段、仪表信号保护管段、现场接线箱、和现场一次仪表末端。仪表电缆槽盒段应用黄绿接地线做好可靠的接地保护，仪表信号线保护槽盒内应明确设有不同类型仪表信号线分隔板，如本安仪表信号电缆、隔爆仪表信号电缆等。仪表信号保护管段应做好保护管两段接地，可以选择与就近地连接到与接地网相连的钢结构、工艺管线，如若现场一次仪表使用铠装屏蔽电缆，其铠装保护金属层应至少在两端接至保护接地；现场接线箱应与就近的接地网做跨线连接。

2.工作接地DCS控制系统工作接地首先要确保工作接地在工作接地总接地点之前不应与保护接地进行混接；其次要保证在所有接地线汇总到总接地点前应当是外部绝缘，工作接地电缆之间不会相互存在接通状态。工作接地最终与接地体或接地网的连接应从总接地板单独接线；DCS控制系统工作接地的原则应遵循单点接地，避免在信号回路中产生接地回路，如若某一条线路上的信号源和接收仪表都不可避免接地，则应采用隔离器将两点接地隔离开。

3.本安系统接地目前现场一次仪表大多数都实现了本安防爆要求，本安测量回路必须使得安全栅能在直流供电电源故障时实现与危险场所隔离的，这就要求了安全栅需要与直流供电电源公共端进行连接，要实现安全栅能在交流电源故障时实现与危险场所隔离，安全栅接地必须与交流供电电源的中线连接，因此可以说安全栅系统接地方式取决于安全栅端子排的供电电源属性。采用隔离式安全栅的本质安全仪表系统，无需专门接地，齐纳安全栅的本质安全仪表则应设置接地连接系统，其接地与仪表信号回路接地不应分开。

4.防静电、防雷接地DCS控制系统的防雷接地可以采取接闪器、引下线和接地体三种方式实现，接闪器是指避雷针、避雷线、避雷带可直接接受雷电的部分；引下线是一般用黄绿接地导线活铜棒直接将DCS机柜接地端子排连接到石油化工装置防雷接地网中。而防静电接地可以与保护接地共用一套接地系统。

5.采用滤波设施随着仪器仪表专业技术不断发展，采用滤波技术实现对干扰信号进行抑制，显示出了滤波器对信号干扰抑制的突出优势，在测量回路中加装适合的滤波器，可以有效削弱测量回路中的电磁干扰作用。

6.屏蔽技术仪表信号电缆可以选用分层屏蔽和总屏蔽双重屏蔽实现仪表传输信号保护，减少干扰因素影响。现场测量精度要求较高的一次仪表可以选择采用加装具有良好导电性能的封闭式外壳，起到隔离和衰减辐射干扰的作用。

三、维护保养注意事项

为维护DCS控制系统的正常运行，日常的保养工作非常重要，正确的保养可以减少或消除干扰信号的产生，可延长DCS控制系统的寿命。在DCS机柜间门口处安装防静电接地桩，使用防静电接地地板，进行控制系统操作前先通过接地桩消除静电，温度要求：在系统控制室或机柜间的温度必须控制在15～30℃之内；湿度：控制室的湿度必须控制在20～80％之间；空气微粒：严格控制DCS机柜间的空气微粒，减少灰尘的产生。其次还要建立控制室的日常规章制度，确保控制系统的正常运行。

四、结束语

第7篇：控制系统论文范文

[关键词]数控系统伺服电机直接驱动

中图分类号：TP2文献标识码：A文章编号：1671－7597(2008)0820116－01

近年来，伺服电机控制技术正朝着交流化、数字化、智能化三个方向发展。作为数控机床的执行机构，伺服系统将电力电子器件、控制、驱动及保护等集为一体，并随着数字脉宽调制技术、特种电机材料技术、微电子技术及现代控制技术的进步，经历了从步进到直流，进而到交流的发展历程。本文对其技术现状及发展趋势作简要探讨。

一、数控机床伺服系统

（一）开环伺服系统。开环伺服系统不设检测反馈装置，不构成运动反馈控制回路，电动机按数控装置发出的指令脉冲工作，对运动误差没有检测反馈和处理修正过程，采用步进电机作为驱动器件，机床的位置精度完全取决于步进电动机的步距角精度和机械部分的传动精度，难以达到比较高精度要求。步进电动机的转速不可能很高，运动部件的速度受到限制。但步进电机结构简单、可靠性高、成本低，且其控制电路也简单。所以开环控制系统多用于精度和速度要求不高的经济型数控机床。

（二）全闭环伺服系统。闭环伺服系统主要由比较环节、伺服驱动放大器，进给伺服电动机、机械传动装置和直线位移测量装置组成。对机床运动部件的移动量具有检测与反馈修正功能，采用直流伺服电动机或交流伺服电动机作为驱动部件。可以采用直接安装在工作台的光栅或感应同步器作为位置检测器件，来构成高精度的全闭环位置控制系统。系统的直线位移检测器安装在移动部件上，其精度主要取决于位移检测装置的精度和灵敏度，其产生的加工精度比较高。但机械传动装置的刚度、摩擦阻尼特性、反向间隙等各种非线性因素，对系统稳定性有很大影响，使闭环进给伺服系统安装调试比较复杂。因此只是用在高精度和大型数控机床上。

（三）半闭环伺服系统。半闭环伺服系统的工作原理与全闭环伺服系统相同，同样采用伺服电动机作为驱动部件，可以采用内装于电机内的脉冲编码器，无刷旋转变压器或测速发电机作为位置/速度检测器件来构成半闭环位置控制系统，其系统的反馈信号取自电机轴或丝杆上，进给系统中的机械传动装置处于反馈回路之外，其刚度等非线性因素对系统稳定性没有影响，安装调试比较方便。机床的定位精度与机械传动装置的精度有关，而数控装置都有螺距误差补偿和间隙补偿等项功能，在传动装置精度不太高的情况下，可以利用补偿功能将加工精度提高到满意的程度。故半闭环伺服系统在数控机床中应用很广。

二、伺服电机控制性能优越

（一）低频特性好。步进电机易出现低速时低频振动现象。交流伺服电机不会出现此现象，运转非常平稳，交流伺服系统具有共振抑制功能，可涵盖机械的刚性不足，并且系统内部具有频率解析机能，可检测出机械的共振点，便于系统调整。

（二）控制精度高。交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。例如松下全数字式交流伺服电机，对于带17位编码器的电机而言，驱动器每接收217=131072个脉冲电机转一圈，即其脉冲当量为360°/131072=9.89秒。是步距角为1.8°的步进电机的脉冲当量的1/655。

（三）过载能力强。步进电机不具有过载能力，为了克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩，选型时需要选取额定转矩比负载转矩大很多的电机，造成了力矩浪费的现象。而交流伺服电机具有较强的过载能力，例如松下交流伺服系统中的伺服电机的最大转矩达到额定转矩的三倍，可用于克服启动瞬间的惯性力矩。

（四）速度响应快。步进电机从静止加速到额定转速需要200～400毫秒。交流伺服系统的速度响应较快，例如松下MSMA400W交流伺服电机，从静止加速到其额定转速仅需几毫秒。

（五）矩频特性佳。步进电机的输出力矩随转速升高而下降，且在较高转速时转矩会急剧下降，所以其最高工作转速一般在300～600RPM。交流伺服电机为恒力矩输出，即在其额定转速（一般为2000RPM或3000RPM）以内，都能输出额定转矩。

三、伺服电机控制展望

（一）伺服电机控制技术的发展推动加工技术的高速高精化。80年代以来，数控系统逐渐应用伺服电机作为驱动器件。交流伺服电机内是无刷结构，几乎不需维修，体积相对较小，有利于转速和功率的提高。目前交流伺服系统已在很大范围内取代了直流伺服系统。在当代数控系统中，交流伺服取代直流伺服、软件控制取代硬件控制成为了伺服技术的发展趋势。由此产生了应用在数控机床的伺服进给和主轴装置上的交流数字驱动系统。随着微处理器和全数字化交流伺服系统的发展，数控系统的计算速度大大提高，采样时间大大减少。硬件伺服控制变为软件伺服控制后，大大地提高了伺服系统的性能。例如OSP-U10/U100网络式数控系统的伺服控制环就是一种高性能的伺服控制网，它对进行自律控制的各个伺服装置和部件实现了分散配置，网络连接，进一步发挥了它对机床的控制能力和通信速度。这些技术的发展，使伺服系统性能改善、可靠性提高、调试方便、柔性增强，大大推动了高精高速加工技术的发展。

另外，先进传感器检测技术的发展也极大地提高了交流电动机调速系统的动态响应性能和定位精度。交流伺服电机调速系统一般选用无刷旋转变压器、混合型的光电编码器和绝对值编码器作为位置、速度传感器，其传感器具有小于1μs的响应时间。伺服电动机本身也在向高速方向发展，与上述高速编码器配合实现了60m/min甚至100m/min的快速进给和1g的加速度。为保证高速时电动机旋转更加平滑，改进了电动机的磁路设计，并配合高速数字伺服软件，可保证电动机即使在小于1μm转动时也显得平滑而无爬行。

（二）交流直线伺服电机直接驱动进给技术已趋成熟。数控机床的进给驱动有“旋转伺服电机＋精密高速滚珠丝杠”和“直线电机直接驱动”两种类型。传统的滚珠丝杠工艺成熟加工精度较高，实现高速化的成本相对较低，所以目前应用广泛。使用滚，珠丝杠驱动的高速加工机床最大移动速度90m/min，加速度1.5g。但滚珠丝杠是机械传动，机械元件间存在弹性变形、摩擦和反向间隙，相应会造成运动滞后和非线性误差，所以再进一步提高滚珠丝杠副移动速度和加速度比较难了。90年代以来，高速高精的大型加工机床中，应用直线电机直接驱动进给驱动方式。它比滚珠丝杠驱动具有刚度更高、速度范围更宽、加速特性更好、运动惯量更小、动态响应性能更佳，运行更平稳、位置精度更高等优点。且直线电机直接驱动，不需中间机械传动，减小了机械磨损与传动误差，减少了维护工作。直线电机直接驱动与滚珠丝杠传动相比，其速度提高30倍，加速度提高10倍，最大达10g，刚度提高7倍，最高响应频率达100Hz，还有较大的发展余地。当前，在高速高精加工机床领域中，两种驱动方式还会并存相当长一段时间，但从发展趋势来看，直线电机驱动所占的比重会愈来愈大。种种迹象表明，直线电机驱动在高速高精加工机床上的应用已进入加速增长期。

参考文献：

[1]《交流伺服电机控制技术的研究》，中国测试技术，郑列勤，2006.5.

第8篇：控制系统论文范文

对变风量空调系统的研究开始于上世纪七十年代。七十年代到九十年代主要研究VAV空调系统的能耗问题，通过与定风量系统(CAV)与常规的风机盘管系统的能耗比较来改善VAV空调系统。相对CAV空调系统而言，VAV空调系统的送风量和送风再热量都有较大变化，较低的风机能耗及制冷负荷更加符合节能要求，对风机采用有效的调控措施，降低风机能耗是提高VAV空调系统能效的重要方法。通过对送风静压的监测实现对送风量的控制，送风机的变频调速与DDC控制相结合是这一时期VAV空调系统研究的主要方向，变频调速与变静压控制的有机结合使VAV空调系统具有了更大的节能空间。

2 变风量空调(VAV)系统控制发展

VAV空调系统的控制方式的发展大体上经历了三个阶段：第一个阶段，80年代开发并实际投入使用的定静压定温度控制形式；第二个阶段，90年代前中期开发并实际运用的定静压变温度控制形式；第三个阶段，90年代后期开发并实际运用的变静压变温度控制形式，在此阶段同时并存的还有总风量控制形式，已运用于实践。

目前，VAV空调系统已经成为欧美发达国家集中空调系统的主流模式。进入九十年代后，能源危机的紧迫使得日本对国内七十年代以前建设的中央空调系统进行改建或重建，将原有的定风量系统改造为变风量系统，并加大了对VAV空调控制系统的研究力度，形成了自己的控制模式及标准。目前，在我国发达地区新建公建项目中采用VAV空调系统者已占到较大比例。

我国虽然在VAV空调系统的理论研究上取得了不小的成绩，但具体到实践上与国外同类研究还有不小的差距，由于VAV空调系统真正在国内大范围得以推广使用的时间还很短，缺少实践经验，加之该控制技术相对复杂，控制环节多，尤其是对VAV空调系统控制部件的复杂性还存在研究上的困难，关键部件还需国外产品支持，另外价格较高、实际工程效果不理想等客观原因也阻碍了VAV空调系统的推广使用。

3 变风量空调(VAV)系统末端控制与装置

VAV空调系统的控制机理并不是很复杂，末端送风装置是实现变风量功能的关键，而选择何种控制系统并与末端送风装置进行有机结合是整个VAV空调系统最重要的环节之一。VAV空调系统并非是简单地在定风量系统上加装可调变速风机及末端装置，它还包括由多个控制回路所组成的控制系统，要保证VAV空调系统运行随着空调负荷变化而进行相应改变就必须依靠自动控制系统。变风量控制系统的主要作用是：自动调节系统送风量以适应房间空调负荷变化；通过相对独立的控制单元分别实现对不同房间、不同功能区域的不同温度参数要求；能够根据负荷变化自动调节送风主机的运行频率以降低空调系统运行能耗，实现节能目的。

目前在过程控制领域中应用最为广泛的控制器是常规PID(比例，积分，微分)控制器，简单、稳定性好、可靠性高等特点使其对于线性定常的控制是非常有效的，一般都能够得到比较满意的控制效果，至今在全世界的过程控制中有84％的控制器仍是PID控制器，VAV系统末端装置也大多采用PID)控制器。

PID控制以其巧妙的构思和良好的控制效果一度成为应用最广泛，实现最简单的控制策略。PID控制理论内涵给人们留下了较大的研究空间，关于PID参数自整定的方法也相继问世，但随着控制理论及应用范围的不断发展，控制对象也日趋复杂，有些系统的过程模型难以建立，并且具有高度的非线性、时变性；比如VAV变风量空调系统的时变控制，因此传统的PID控制策略就显露了它的不足。虽然研究人员试图通过简化控制算法或采取优化集合控制等来解决这一不足，但效果并不很理想。

基于PID控制所存在的问题，相关研究人员根据变风量空调系统的特点结合控制技术在不断改进PID控制算法的基础上积极寻找其它更为高级的控制方式，通过实践，逐步将最优控制、自适应控制、模糊控制及神经网络控制等智能化控制手段应用于VAV空调系统的控制实践。

随着控制技术、空调技术的发展以及将二者相结合运用于建筑系统的发展趋势来看，VAV空调系统控制技术从最初的定静压控制到变静压控制再到后来直接数字控制、总风量控制再到智能化控制已经取得了很大的发展，其中清华大学有关学者提出的总风量控制法具有一定影响，该方法不采用静压送风量，而是根据压力无关型VAV空调系统末端装置的设定风量来确定系统送风总量并据此计算出送风风机的转速，从而对送风量进行控制。他们通过对总风量控制法与定静压控制法、变静压控制法的节能效果比较，认为虽然总风量控制法的节能效果虽不如变静压控制法，但因其没有压力控制环节，所以运行稳定性很好。另外，还有学者通过分析变VAV空调系统的局部控制，利用其送风末端装置风阀的开度作为各空调区域相关负荷的指示信号，提出送风静压优化控制方法。

4 变风量空调(VAV)控制系统模型

VAV空调系统主要应用于大中型建筑物，它是全空气空调系统与控制技术相结合并不断发展的产物。与常规的全空气空调系统相比，VAV空调系统最主要的特点就是在每个空调房间的送风管处设置一个VAV空调系统末端装置(VAV Box)，该末端装置的主要功能部件是一个风量调节阀门或末端调速风机。

在总风量控制下的VAV系统中, 当室内温空器实时监测到实际温度超出设定温度时，通过A／D转换将温差信号由各分支馈线传输给末端装置控制器，并同时将信号传输给VAV系统主控制器。通过对信号的比较处理，改变送风主机运行频率，改变送风量。而末端装置通过调整阀门开度或风机转速来控制进入房间的送风量，进而实现对各个房间的温度控制。末端装置的风量调节是通过其自身的控制系统来实现的，最简单的控制方式就是根据比较房间内实际温度值与设定温度值之间的差值来调节末端装置的风阀开度。但这种控制也存在一些问题：当某个房间达到设定温度而相应末端装置风阀开度保持稳定时，由于其它房间末端装置响应相应空调状况而做出调整时就会影响整个VAV空调系统送风压力，进而改变已调整稳定的房间末端装置，而空调负荷的热惰性又致使末端装置不会立刻进行调整性动作，等房间空调负荷交得较大并出现温度波动时，末端装置才采取动作，而动作的结果又反过来影响其它房间末端装置的控制效果。这样一种以动态响应为主连续参量、多环节的控制方式来保证环境温度与设定温度相一致是很困难的，其中任何一个环节年问题都会导致运行出现故障或是令系统功能大打折扣。比如，在送风管道上选择检测点的位置如何，能否准确代表系统送风状况，是否失真，再比如送风管道异常漏风时，还有，假如信号抗电磁干扰能力差等都会导致系统送风紊乱，送风主机运行频率异常，原有送风平衡被破坏，甚至无法进行系统运行调整等等问题。

第9篇：控制系统论文范文

1.1PLC的控制过程PLC实现控制的过程一般有以下几个步骤：（1）输入刷新。（2）运行用户程序。（3）输出刷新。（4）再输入刷新。（5）再运行用户程序。（6）再输出刷新。系统不断反复循环运行，在运行的同时系统会作公共处理，包括循环时间监控、外设服务及通信处理等。

1.2PLC的控制方式不同的PLC的控制方式不尽相同，主要有开关量的逻辑控制、模拟量控制、运动控制、过程控制等四种控制方式。

2PLC通信网络

从通信网络的应用领域和功能来看,通信网络可分为工控管理级网络(如ETHERNET)、控制级网络(如CON仪OLNET、MODBUSPLUS等)、现场设备级网络(如现场总线)和远程I/O。

2.1工控管理级网络为了满足企业级的管理需求，该层网络主要,提供实时、高速、大容量的数据交换,与企业各管理部门互连,为企业MIS提供基础数据,依据上层决策实施控制系统的优化工作。以西门子的SINECL1为例，其主要功能为PLC及其与上位机间的互连。连接设备有PLC和PC，以同轴电缆，光纤为介质，节点是1024，速率为10Mbps。控制的距离分为两种，同轴电缆是1500m或者光纤是4600m。而且以总线型为拓扑结构。工控管理网及其发展特点有：开放性、标准化、光纤介质、拓扑结构灵活、高速性、WEB技术支持。

2.2控制网络与工控管理级网络相比，控制网络具有明显的两大特点：第一是控制网络主要用于生产设备的控制，对生产过程的状态检测、监视与控制；第二是控制网络要求具备实时性、安全性和可靠性，数据传输量一般较小。以西门子的SINECL1为例，虽然以总线型为拓扑结构，但是其主要功能为PLC间互连。连接设备有PLC，以双绞线为介质，节点是仅仅为31，速率为9.6kbPs。控制的距离只有50km。控制级网络及其发展具有的特点：通信速率更高、网络范围更广、结构灵活、介质简单、扩展性更好。与工控管理网、现场设备级网络的结合。

2.3现场设备级网络在该层网络中，是需要应用现场总线的，现场总线是计算机技术、通信技术、仪表技术以及控制技术高度集成起来的一种全数字化、串行、双向、多站的通信网络。现场总线也是当前控制系统的发展趋势。功能是PLC与现场设备的互连,在当前PLC产品的现场总线中,西门子的PROFIBUS和A一B厂家的的DEVICENET是应用较为广泛的。

2.4远程I/O远程I/O作为很早推出的通信技术,它向高速率、高可靠性的方向发展,同时也向分布式I/O方向发展。SIEMENS公司的S7系列就是具有分布式I/O的能力。

3结论