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關鍵詞：泵站自動控制技術；西門子S7-200 PLC；PLC程序設計；控制系統(tǒng)

中圖分類號：TP278文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2009）05-0042-02

一、控制系統(tǒng)組成及其功能要求

控制回路硬件組成：（1）PLC器件包括西門子S7-200系列224CPU模塊一只，擴展單元包括EM235模擬量模塊一只，4路輸入/1路輸出，開關量輸入輸出模塊EM223一只；（2）外設器件為液位控制器、溫度傳感器等。模擬量模塊EM235硬件配置如圖1所示：

控制功能要求：兩潛水泵電機在水位處于所設定的上下限之間，電機無漏水情況和電機溫升無異常（不大于60℃）時，均能開啟任意一泵。若水位降至下限時，應自動停泵。當水位上升到下限時，水泵不應啟動，水位繼續(xù)上升至上限位時，水泵應自動開啟，開啟順序應以1#泵優(yōu)先，1#泵因故未能運行，發(fā)出故障警報，同時啟動2#泵投用。兩泵均不能正常投用時，為一級事故報警。水位處于上下限之間，在一泵發(fā)生溫升異常、電機過載、主回路空氣開關跳閘等情況時，要迅速啟動另一水泵投用。

二、PLC程序設計

（一）PLC I/O功能表

數(shù)字開關量輸入/輸出功能表（見表1）。模擬量由4路輸入1路輸出組成，分別是：1#和2#泵電機的負載電流與電機繞組溫度檢測；一路輸出作為電機負荷電流的數(shù)碼顯示，便于主控室操作人員查看。

（二）PLC系統(tǒng)控制流程

控制主程序分別調用三組子程序。其中，硬件自檢子程序通過讀取系統(tǒng)信息，主要檢測作為第一擴展模塊的模擬量模塊EM235是否已經可靠鏈接，模塊自身是否存在故障，CPU模塊提供給擴展單元的DC24V電源是否正常，硬件自檢子程序LAD見圖2。初始化子程序，對控制器件進行初始化，復位清零。模擬量數(shù)據(jù)采集輸出處理子程序組包括四個子程序：分別是1#和2#水泵電機的負荷電流讀入處理及輸出顯示子程序和電機繞組溫度檢測子程序。因為1#、2#電機電流和繞組溫度共4點模擬量的采集輸入地址不同，所以在控制程序的編寫上要一一給出，但是實際運行中任意時刻只有一臺水泵在工作，因此只有一臺電機的相關數(shù)據(jù)處理的兩個子程序在運行。

（三）電機運行參數(shù)的采集和控制功能的實現(xiàn)

在控制主程序的初始化子程序中，相關運算寄存器要預先清零。然后，系統(tǒng)在通過擴展單元故障檢測后，進行模擬量采集處理。分兩個子程序獨立進行電機負荷電流和繞組溫度的采樣、運算、輸出和判斷。均采用多次采樣求和，通過移位除法求出平均值。不同的是電流值（寄存于VW20）一方面經傳輸指令由EM235的輸出通道AQW0輸出顯示；另一方面作為水泵是否有效運行的狀態(tài)檢測。電機繞組溫度經過采集處理，由比較指令結合定時指令進行判斷，若溫升出現(xiàn)異常，迅速停止電機運行。

系統(tǒng)控制程序中，多處結合使用定時指令，增強了系統(tǒng)穩(wěn)定性。如：自耦降壓變壓器利用定時器功能設定同一臺水泵在間隔十分鐘以后，方能再次啟動。檢測電機負荷電流，以判斷電機是否真正在運行時，為避開外部接觸器、繼電器的動作時間，防止檢測失誤，啟用一5秒的定時器，保證信號的可靠性，從而使下一步的CPU判斷并決定是否啟用另一臺水泵。通過設定比較參數(shù)值，檢測電機實際運行電流若長時間（一般可設為30分鐘）大于1.1～1.2倍電機Ie時，停止運行該泵，排查原因，以免損壞電機，同時可發(fā)訊啟動備用泵。在采樣頻率不變的情況下，對處理后的溫度數(shù)據(jù)每五分鐘檢測比較一次，當大于所設定的溫升值時即發(fā)出警示和停機，并啟動另一泵。不管電機電流過載與否，若電機溫度急劇升高，超出正常允許溫升，系統(tǒng)可立即停止該泵運行。

三、結語

低壓控制系統(tǒng)中，引入模擬量參數(shù)參與控制。彌補了在執(zhí)行器件正常動作而傳動部分因電源或電機本身故障并未真正投用時，系統(tǒng)卻“渾然不知”的缺陷。豐富的直指故障點式的報警警示功能，給操作檢修帶來極大便利。投資較少，主回路簡便可靠，模塊功能得到充分利用，近智能化控制，使泵站無需專人值守。

四、本文作者創(chuàng)新點

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【關鍵詞】自動控制技術；農業(yè)自動化

由于歷史、觀念和技術等方面的原因， 我國傳統(tǒng)農業(yè)機械與發(fā)達國家相比有很大差距，已遠遠不能適應農業(yè)的科技進步。近些年來， 自動化的研究逐漸被人們所認識， 自動控制在農業(yè)上的應用越來越受到重視。例如，把計算機技術、微處理技術、傳感與檢測技術、信息處理技術結合起來， 應用于傳統(tǒng)農業(yè)機械， 極大地促進了產品性能的提高。我國農業(yè)部門總結了一些地區(qū)的農業(yè)自動化先進經驗（如臺灣地區(qū)的農業(yè)生產自動化、漁業(yè)生產自動化、畜牧業(yè)生產自動化及農產品貿易自動化）的開發(fā)與應用情況， 同時也汲取了國外一些國家的先進經驗、技術，如日本的四行半喂人聯(lián)合收割機是計算機控制的自動化裝置在半喂人聯(lián)合收割機中的應用，英國通過對施肥機散播肥料的動力測量來控制肥料的精確使用量。這些技術和方法是我國農業(yè)機械的自動化裝置得到了補充和新的發(fā)展，從而形成了一系列適合我國農業(yè)特點的自動化控制技術。

1.已有的農業(yè)機械及裝置的部分自動化控制

自動化技術提高了已有農業(yè)機械及裝置的作業(yè)性能和操作性能。浙江省把自動化技術應用于茶葉機械上，成功研制出6CRK-55型可編程控制加壓茶葉揉捻機，它利用計算機控制電功加壓機構，能根據(jù)茶葉的具體情況編制最佳揉捻程序實現(xiàn)揉捻過程的自動控制，是機電一體化技術在茶葉機械上的首次成功應用。

1.1應用于拖拉機

在農用拖拉機上已廣泛使用了機械油壓式三點聯(lián)結的位調節(jié)和力調節(jié)系統(tǒng)裝置， 現(xiàn)又在開發(fā)和采用性能更完善的電子油壓式三點聯(lián)結裝置。

1.2應用于施肥播種機

根據(jù)行駛速度和檢測種子粒數(shù)來確定播種量是否符合要求的裝置， 以及將馬鈴薯種子割成瓣后播種的裝置等。

1.3應用于谷物干燥機

不受外界條件干擾， 能自動維持熱風溫度的裝置停電或干燥機過熱引起火災時，自動掐斷燃料供給的裝置。

2.微灌自動控制技術

我國從20世紀年50代就開始進行節(jié)水灌溉的研究與推廣據(jù)統(tǒng)計。到1992年，全國共有節(jié)水灌溉工程面積0.133億m2，其中噴灌面積80萬m2， 農業(yè)節(jié)水工程取得了巨大的進展。灌溉管理自動化是發(fā)展高效農業(yè)的重要手段，高效農業(yè)和精細農業(yè)要求必須實現(xiàn)水資源的高效利用。采用遙感遙測等新技術監(jiān)測土壤墑性和作物生長情況，對灌溉用水進行動態(tài)監(jiān)測預報，實現(xiàn)灌溉用水管理的自動化和動態(tài)管理。在微灌技術領域，我國先后研制和改進了等流量滴灌設備、微噴灌設備、微灌帶、孔口滴頭、壓力補償式滴頭、折射式和旋轉式微噴頭、過濾器和進排氣閥等設備，總結出了一套基本適合我國國情的微灌設計參數(shù)和計算方法，建立了一批新的試驗示范基地。在一些地區(qū)實現(xiàn)了自動化灌溉系統(tǒng)，可以長時間地自動啟閉水泵和自動按一定的輪灌順序進行灌溉。這種系統(tǒng)中應用了灌水器、土壤水分傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器、水位傳感器和雨量傳感器、電線等。

3.自動控制技術在精準農業(yè)中的應用

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1農業(yè)機械自動化發(fā)展現(xiàn)狀分析

就目前來說，我國農業(yè)生產應用自動化技術儼然成為了農業(yè)機械重要部分，這不僅極大提高了農業(yè)生產效率，還減輕了農業(yè)勞動力。近幾年來，歐美國家開始在農業(yè)機械上安裝并廣泛使用GPS系統(tǒng)實現(xiàn)對農業(yè)生產作業(yè)的監(jiān)控，并且將自動化技術引入到畜牧業(yè)上。如今，歐美國家開始廣泛地在農業(yè)機械上安裝GPS系統(tǒng)來對農業(yè)作業(yè)進行監(jiān)控，并且還將自動化技術應用到畜牧業(yè)等方面。隨著歐美等發(fā)達國家農業(yè)自動化機械趨于飽和狀態(tài)下，農業(yè)機械自動化技術和市場已經開始向亞洲等國家轉移和發(fā)展。

2自動控制技術在農業(yè)機械中的特點

目前，在農業(yè)機械的研發(fā)過程中，自動化控制技術被積極引入，并且在其中發(fā)揮著非常重要的作用，不僅能提升農業(yè)機械運行效率，還可以進一步確保農業(yè)生產獲取更多的經濟收益，推進現(xiàn)代化農業(yè)發(fā)展。以下具體論述自動控制技術在農業(yè)機械中的特點：①穩(wěn)定性。自動控制技術應用于農業(yè)機械中，能很好的保持機械工作的穩(wěn)定性，例如確保穩(wěn)定運行效率與穩(wěn)定經濟收益；②實現(xiàn)靈活、便捷功能配置。自動控制技術本身具備的便捷、簡單的特點，使其應用于農業(yè)機械中進行各類農業(yè)生產活動時，可以表現(xiàn)出更為靈活的效果，讓農業(yè)機械操作變得更加簡單；③實時控制。改善農業(yè)機械管控效益，也是提高其運行效率的關鍵。自動控制技術通過對不同機械進行合理管控，能充分實現(xiàn)農業(yè)機械實時管控目標；④實現(xiàn)自主故障診斷。自動控制技術可以針對農業(yè)機械運行中出現(xiàn)的故障進行自主排查和診斷，然后生成一系列數(shù)據(jù)，為運維人員提供有效的參考，使其能及時、準確找到故障位置和原因，并高效完成故障排查。

3自動化控制技術在農業(yè)機械中的具體運用

3.1自動化地理信息技術的應用

分析地理信息技術在農業(yè)生產中的具體應用，其中地理信息系統(tǒng)作為重要技術內容，自動控制技術與地理信息技術的融入，能有效加強農業(yè)科學工作與技術的聯(lián)系。例如：地理信息系統(tǒng)可以全面監(jiān)測土壤、土地農作物相關數(shù)據(jù)，對土壤環(huán)境、農作物生長周期等狀況進行分析，從整體上評估農業(yè)生產效率，從而達到信息動態(tài)化研究和管理目的。此外，在農業(yè)生產過程中使用地理信息系統(tǒng)，可以構建真實模型詳細分析數(shù)據(jù)，更直觀、準確地呈現(xiàn)工作結果，讓每一個農作物都能得到科學評估和預測，使其生產質量得到保障。例如：若農作物發(fā)生病蟲災害時，利用地理信息系統(tǒng)就可以全面、準確分析農作物病蟲害受災程度、面積等，供科研人員依據(jù)數(shù)據(jù)制定針對性措施，避免人力成本浪費和時間浪費。

3.2施肥自動控制技術的應用

現(xiàn)代化農業(yè)發(fā)展目標就是實現(xiàn)生產管理智能化和自動化。例如在農業(yè)施肥、灌溉水源等方面實現(xiàn)自動控制，可以提高化肥、水資源利用率，并提高工作效率。同時，將自動控制技術應用于施肥控制中，還可以將灌溉與施肥有效結合起來，在壓力作用下充分結合肥料和水，使施肥達到自動化目的。現(xiàn)代化自動施肥灌溉改變了傳統(tǒng)施肥灌溉費時、費力、費材料的缺陷，使施肥工作更加精準、高效。

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【關鍵詞】機電；自動控制；應用

引言

21世紀，隨著生產技術的發(fā)展和生產規(guī)模的擴大，自動化控制技術已經被各國作為發(fā)展科學技術中一項重要的項目來對待，并被廣泛應用于軍事國防、工業(yè)生產、農業(yè)生產和家用電器中，還擴展到生物、醫(yī)學、環(huán)境等不同領域，成為現(xiàn)代社會活動中不可或缺的重要組成部分，實現(xiàn)微型化，智能化而前進。

1、機電自動控制技術的原理和作用

自動控制（原理）是指在沒有人直接參與的情況下，利用外加的設備或裝置（稱控制裝置或控制器），使機器，設備或生產過程（統(tǒng)稱被控對象）的某個工作狀態(tài)或參數(shù)（即被控制量）自動地按照預定的規(guī)律運行。

自動控制理論是研究自動控制共同規(guī)律的技術科學。為了實現(xiàn)各種復雜的控制任務，首先要將被控制對象和控制裝置按照一定的方式連接起來，組成一個有機的總體，這就是自動控制系統(tǒng)。在自動控制系統(tǒng)中，被控對象的輸出量即被控量是要求嚴格加以控制的物理量，它可以要求保持為某一恒定值，而控制裝置則是對被控對象施加控制作用的機構的總體，它可以采用不同的原理和方式對被控對象進行控制，但最基本的一種是基于反饋控制原理的反饋控制系統(tǒng)。

2、機電自動控制在中央空調螺桿機組的分析

筆者經過理論及實驗研究，對PID控制方式進行了改進，提出了一種帶有模糊算法的自適應性控制系統(tǒng)，并將其運用于樓宇中央空調的自動化控制中。通過在單位的275kW螺桿式冷熱水機組上的實驗證明，該控制系統(tǒng)有效地提高了機組的運行效率。

3、基本原理

3.1螺桿式冷（熱）水機組

本文的研究對象為一臺設計容量為275kW的螺桿式冷熱水機組。壓縮機采用TRANE公司生產的緊湊型雙螺桿壓縮機，壓縮機自身帶有能量調節(jié)裝置，可以實現(xiàn)制冷量50%～100%的無段式調節(jié)。

3.2PID調節(jié)器的數(shù)學模型

PID調節(jié)器又稱比例積分微分調節(jié)器，具有比例、積分、微分三種作用環(huán)節(jié)。連續(xù)PID調節(jié)器的特性方程為：

y=Kc（e+edt+TD）（1）

式中：KC——比例系數(shù)；

TI——積分時間常數(shù)；

TD——微分時間常數(shù)。

三種調節(jié)作用概括如下：比例作用按偏差量的大小成比例地改變調節(jié)量，能迅速抑制干擾，是基本的調節(jié)環(huán)節(jié)；積分作用實現(xiàn)有偏差量的調節(jié)，起消除靜差的作用；微分作用則按偏差量的變化速率成比例地改變調節(jié)量，起超前調節(jié)、縮短調節(jié)時間的作用。PID調節(jié)器將三種調節(jié)作用適當?shù)亟M合，共同完成一個調節(jié)過程。

常規(guī)的PID調節(jié)器采用預先設定的KC、TI、TD參數(shù)值，在機組運行過程中不能隨環(huán)境而改變。實驗研究表明，PID調節(jié)在平穩(wěn)運行時效果較好，但是當運行工況變化較大時，則不能十分精確地調節(jié)，造成壓縮機運行惡化、能效比降低等問題。從控制論上講，熱物理參數(shù)的傳遞速率較低，往往造成PID調節(jié)器的微分作用減弱、控制慣性增大、控制滯后現(xiàn)象嚴重。因此，需要對傳統(tǒng)的PID進行改進。

本文采用了自適應性的控制方式，在機組的運行中，在線調整系統(tǒng)的熱力學參數(shù)的判定，從而即時地改變KC、TI、TD等參數(shù)的值，以適應變工況的運行要求。

3.3模糊控制算法

模糊算法根據(jù)經驗總結出許多規(guī)律，制定控制表，存入計算機內存儲器。控制時，由偏差和偏差變化率的大小，搜索控制表，找出相應的控制量?；镜目刂埔?guī)則描述如下：

u=，k0，1（2）

式中：

u——控制量輸出模糊量；

E——偏差模糊量；

E——偏差變化率模糊量；

a——量綱修正系數(shù)

由于模糊控制的調整速度快，機組運行的波動較小，對于制冷系統(tǒng)的變工況調節(jié)有積極的意義。但是此方法適應性較差，不利于推廣為通用產品，不宜在中央空調中單獨使用。本文采用局部的模糊算法，在運行中修正系統(tǒng)的熱力學參數(shù)，并儲存在數(shù)據(jù)庫中，當運行工況發(fā)生重復時，直接進行制冷量的調節(jié)。實驗表明，這種模糊輔助的控制方式對于減小機組的控制滯后、提高機組運行的經濟性具有積極的意義。

3.4控制目標

傳統(tǒng)的螺桿機組采用熱力膨脹閥。在機組的運行中，隨著熱負荷的變化，膨脹閥的開啟度由感溫包通過溫度及壓力的平衡來決定，無法進行數(shù)字化的控制，精度較差。本文所討論的螺桿式冷熱水機組，采用電子膨脹閥。

由實驗樣機生產廠家提供的數(shù)據(jù)顯示，其壓縮機的可靠調節(jié)范圍為50%～100%。但實驗研究表明，僅采用壓縮機自身的調節(jié)方式，當機組負荷降低時，軸功率的減小速度遠小于制冷量的減小速度，EER值大幅下降。因此，實際運行中，應控制壓縮機排氣量不小于75%，才能保證節(jié)能。

本文通過調整壓縮機的排氣量（Vo）和膨脹閥開啟度（EV）來控制壓縮機的排氣壓力（Po）和壓縮機進口處的過熱度（Ts）?？刂茀?shù)與控制目標如下：

（1）控制參數(shù)，壓縮機排氣量為75%～100%，無極調節(jié)，控制周期20sec；膨脹閥開啟度為100～250個脈沖，控制周期4sec。

（2）控制目標：1.95MPa

另外，室內末端為分裝的冷風機，通過繼電開關將其開閉狀態(tài)傳至機組，作為機組負荷量監(jiān)控的參考。

3、微機計算機控制技術在機電自動控制中的應用

目前，計算機技術、電子技術、信息技術已經緊密地結合起來。微型計算機控制系統(tǒng)的組成及分類、A/D和D/A轉換、數(shù)據(jù)采集、鍵盤接口技術、LED及LCD顯示、報警技術、馬達控制、步進電機控制、I/C卡接口技術、RFID技術、串行通信及其接口總線（RS-232-C、SPI、I2C）、現(xiàn)場總線、數(shù)字濾波、標度變換、自動量程轉換、非線性補償、PID控制、模糊控制、微型計算機控制系統(tǒng)抗干擾措施等在使用、維護及修改方面更加清晰、簡便、直觀。計算機控制系統(tǒng)包括主機、接口電路及電氣設備，其中單片微型計算機在一片小芯片中集成了CPU、RAN、ROM、I/O接口、計數(shù)器、定時器、串行通信口、A/D轉換器等微型部件，完成整個控制系統(tǒng)的功能，具有價廉、可靠、多功能、體積小等優(yōu)點，已廣泛應用于各種小型的控制系統(tǒng)中，被稱為微型控制器。在控制中，計算機監(jiān)督控制系統(tǒng)（SCC系統(tǒng)），是由計算機測量出被控對象的參數(shù)，按照一定的數(shù)學模型，計算出最佳的給定值，通過模擬調節(jié)器控制整個過程，從而使工作過程處于最好的狀態(tài)，它還可以進行順序控制、集中控制、分級控制和最優(yōu)控制。而智能控制又是計算機控制中的佼佼者，智能化控制使計算機具有人腦的部分思維功能，解決一些人們難以解決或至今還無法解決的問題。

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關鍵詞：煙草工業(yè)；電氣自動控制系統(tǒng)；電氣自動控制技術

煙草行業(yè)既是一項傳統(tǒng)的行業(yè)，也是我國的支柱產業(yè)。隨著社會的不斷發(fā)展，雖然煙草行業(yè)依舊占據(jù)了重要的位置，但也面臨著更多的挑戰(zhàn)。為了提高煙草行業(yè)的市場競爭力，煙草企業(yè)應作出戰(zhàn)略性的調整，進行生產技術的改革?，F(xiàn)如今，自動化控制技術越來越多的應用到生產中，煙草工業(yè)也應該應用電氣自動控制技術，對生產行業(yè)進行調整，提高自身的競爭力。

1煙草工業(yè)的自動控制系統(tǒng)概述

煙草生產的自動化，其實質的含義是應用自動的生產、測量、控制、分配等工具，實現(xiàn)各種數(shù)據(jù)的匯總，來起到控制生產的目的[1]。在這一過程中，需要將集成控制系統(tǒng)融入到煙草工業(yè)生產中，實現(xiàn)遠程控制，并對各生產分部實行監(jiān)控，統(tǒng)一發(fā)送指令，使其共同協(xié)作完成。在煙草工業(yè)中的電氣自動控制技術在設計上具有開放性，需要利用計算機系統(tǒng)對產品的優(yōu)缺點實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析；靈活性是指電氣自動控制技術的研發(fā)人員，將電氣自動控制技術的功能得到最大程度的發(fā)揮，適合不同生產部門的應用；可靠性是指在自動化控制的過程中使得每個模塊都能夠得到運用，提高生產效率，簡化操作方式。要使煙草工業(yè)提高自身的生產水平，其一定要提高生產技術水平，煙草工業(yè)中的自動化設計應遵循以上提到的三項設計特性。

2煙草工業(yè)中的電氣自動控制技術

2.1倉庫自動立體化技術。煙草倉庫應用了自動控制技術，實現(xiàn)了倉庫的自動立體化應用。在具有自動控制的倉庫中實現(xiàn)了電氣、信息、機械等多門技術的融合，與傳統(tǒng)的倉庫相比，其主要的特征是減少了人力，在自動化的倉庫中很難再看到叉車等設備，倉庫在各功能上向著自動化、網絡化的道路發(fā)展[2]。在自動化的倉庫中，實現(xiàn)了倉庫物品的信息識別、條形碼驗證等多項功能，使倉庫貨物的堆放更加合理，在電氣自動化倉庫里分撿貨品更加便捷。而現(xiàn)如今的煙草行業(yè)對于物流的要求越來越高，而以往的煙草倉庫庫存較小，大量的貨物占據(jù)了倉庫的面積，只能在成本上找回，現(xiàn)在應用倉庫自動化技術，實現(xiàn)了倉庫的合理布局，也實現(xiàn)了倉庫的高效利用。2.2伺服自動控制技術。在煙草工業(yè)中，又出現(xiàn)了伺服自動控制技術，其主要應用于煙草工業(yè)中的產品包裝、配送等，淘汰了以往機械傳送貨物的方式。比如說在煙草的包裝上，這種伺服自動控制技術采用伺服電機和控制器、觸屏器等多種設備，使得煙草的產品包裝有防偽性，同時應用到伺服電機，實現(xiàn)了對包裝技術的精確把握[3]。在實際的操控中，可以借助編碼器，檢測包裝的色標，將信息進行反饋，調整伺服電機的數(shù)據(jù)參數(shù)，實現(xiàn)煙盒圖案和薄膜的有效掌控。同時伺服自動控制技術在貨物的配送中也有應用，伺服自動控制技術可以實現(xiàn)香煙自動投入到輸送帶上，之后再進入到包裝箱中打包。由于輸送帶的運行速度較快，需要香煙在輸送帶上均勻排列，這對伺服自動控制設備的運行速度也是一大挑戰(zhàn)。2.3RFID自動識別技術。RFID自動識別技術也就是通常所說的無線射頻識別技術，其主要是通過電磁傳播實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的讀取。這一技術與以往的條形碼識別技術還有很大的區(qū)別，一般的條形碼是應用光學方式，RFID使用的是電波的方式[4]。這一應用方式與手機有一定的相似性，RFID技術不需要其他條件，就可以實現(xiàn)對商品標簽的識別，不像以往的條形碼對環(huán)境的要求較高，RFID技術改善了這一弊端，不僅如此，還具有一定的數(shù)據(jù)存儲功能，針對商品可以存儲相應的數(shù)據(jù)信息。由于這一優(yōu)勢在煙草工業(yè)中被廣泛的使用，對于煙草的原材料管理、對于香煙的識別等都起到了重要的作用。2.4機器視覺技術。機器視覺技術主要是在生產過程中使用機器人，來對產品進行檢驗和測量。在產品的生產過程中，普遍都是依靠人力，但由于人力的自身體力等原因，在產品的判斷、檢測上容易出現(xiàn)漏洞，這是不可避免的現(xiàn)象。但對于機器人來說，這種現(xiàn)象是不會發(fā)生的，這也是機器人相對于人類來說最大的優(yōu)勢。在面對巨大的生產任務時，機器人不會產生疲倦，同時在工業(yè)生產中應用這種機器人，可以大大的提高生產質量和工作效率。機器視覺技術將圖像處理技術、攝像等多種技術融合應用，使得工業(yè)中的機器人不僅可以不用接觸到具體的商品進行檢測，通過光譜就可以實現(xiàn)測量，而且準確度極高，這種自動化技術應用在煙草工業(yè)中，提高了香煙的生產質量，也提高了煙草行業(yè)的生產效率。2.5現(xiàn)場總線技術。在微機設備中實現(xiàn)串行的數(shù)字通信技術這種技術被稱為現(xiàn)場總線技術，現(xiàn)場總線技術的工作原理是將傳感器、驅動裝置等設備與控制系統(tǒng)一并連接，實現(xiàn)控制設備在數(shù)據(jù)通信和信息上的交換[5]。在現(xiàn)場設計中常采用的控制層是集中控制、設備控制、管理層。這三個管理層次以管理層次為最底層，并根據(jù)現(xiàn)場的總線接口來實現(xiàn)對各個設備的統(tǒng)籌管理；在集中層上其主要是通過計算機實現(xiàn)對生產線的監(jiān)管工作，包括對生產線的參數(shù)設定、故障診斷等各個方面進行檢測，并在出現(xiàn)問題時，及時的發(fā)出警報；生產管理層作為系統(tǒng)的最高層，其主要負責收集信息，記錄信息，并生產相應的數(shù)據(jù)表格，進行保存?，F(xiàn)場總線技術也常應用在煙草生產中，比如說對復烤、干燥、烘焙等工藝分布線的控制，并對工藝參數(shù)進行數(shù)據(jù)控制。相比以往的控制系統(tǒng)，現(xiàn)場總線技術能夠實現(xiàn)信號傳輸?shù)母咝н\行，降低生產系統(tǒng)的成本維護、安裝等的費用。在現(xiàn)代工業(yè)生產中，逐漸應用了自動化生產技術，使得生產率得到提高，簡化操作，降低生產成本。在科學技術的迅速發(fā)展下，煙草行業(yè)作為傳統(tǒng)的行業(yè)急需調整生產模式，加強管理，提高產品質量，進行技術創(chuàng)新。這不僅是對煙草工業(yè)來說，對于其他各行業(yè)也是如此，如若想要在市場競爭中獲取有利的地位，就需要提高生產技術，加大生產投入，才能使行業(yè)的發(fā)展道路越走越遠。

參考文獻

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[3]王婧.淺析煙草生產企業(yè)的自動化控制技術[J].經營管理者，2016（2）：233.

[4]張航.淺談煙草設備自動化系統(tǒng)常見的問題與對策[J].山東工業(yè)技術，2016（3）：132.

篇6

關鍵詞：計算機 自動控制 技術實踐 應用

中圖分類號：H19 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）06-0028-01

自動控制技術在企業(yè)生產和農業(yè)生產中的應用越來越廣泛，也是當前科學技術發(fā)展的重要方向。在很多新興學科領域中自動控制技術更是必備的技術，比如宇宙航行導彈制導、火器控制等，在儀器制造等傳統(tǒng)領域中計算機自動控制技術也是必不可少的。自動控制技術的應用，對于提高工業(yè)生產的效率、安全性、提高經濟效益等方面奠定了良好的基礎，其在工業(yè)技術實踐中的具體應用闡述如下。

1 計算機自動控制系統(tǒng)的概況

1.1 計算機自動控制系統(tǒng)的基本特點

計算機自身強大的信息存儲功能和邏輯判斷功能等優(yōu)勢，應用到計算機自動控制技術中發(fā)揮了重大的作用，實現(xiàn)了工業(yè)生產技術的巨大跨越，有效解決了企業(yè)生產中常規(guī)控制無法完成的任務。總體來說，計算機自動控制系統(tǒng)的基本特點有四個方面，一是基于計算機自動控制系統(tǒng)的設計特點，其具有著控制規(guī)律比較多樣、靈活、方便改動等特點。二是計算機自動控制系統(tǒng)的設計和使用過程中，與企業(yè)生產管理相結合，進一步提升了生產的自動化程度。三是計算機按照指令操作的方便性，實現(xiàn)了計算機自動控制系統(tǒng)的低投入、高收效、效率快等特點。當然計算機的系統(tǒng)優(yōu)化也實現(xiàn)工業(yè)生產的最優(yōu)控制。

1.2 計算機自動控制系統(tǒng)的結構組成

計算機自動控制系統(tǒng)的有效運行是基于一個性能穩(wěn)定、搭配合理的結構基礎，通常計算機自動控制系統(tǒng)主要包括其控制對象、自動控制的執(zhí)行器、實施過程中的測量環(huán)節(jié)和數(shù)字調節(jié)器以及輸入輸出通道等。一是控制對象，主要是指所要控制的設備或裝置，控制對象用傳遞函數(shù)來表征時，其特性可以用放大系數(shù)K、慣性時間常數(shù)Tm、積分時間常數(shù)T和純滯后時間來描述。二是自動控制系統(tǒng)的執(zhí)行器，是計算機自動控制系統(tǒng)的重要組成部分，可以實現(xiàn)改變輸入輸出的直線位移，從而達到控制生產過程的目標。三是測量環(huán)節(jié)，計算機自動控制系統(tǒng)測量環(huán)境可以有效地把被控制的參數(shù)轉化為各種形式的信號。最后一個方面是數(shù)字調節(jié)器和輸入輸出通道部分，數(shù)字調節(jié)器通常是由編制好的計算機程序來完成，是以計算機數(shù)學為中心，通常包括了模一模轉換器、采樣保持器和多路開關等。

舉例來說，在商品房的供熱管理系統(tǒng)中，可以有效發(fā)揮計算機自動控制技術的重要價值，實現(xiàn)對部分無住戶房間和無需供熱倉庫供熱系統(tǒng)的控制。通過建立居民居住情況的數(shù)據(jù)庫，為制定合適的報表系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持。通過計算機編寫相應的自動控制程序，來發(fā)出各種控制指令，與物理設備相結合回收各種溫度數(shù)據(jù)，實現(xiàn)自動控制的目標。

2 計算機在自動控制技術實踐中的應用

隨著計算機技術的迅速發(fā)展，計算機在自動控制技術實踐中的應用更加普遍，發(fā)揮的作用也越來越大，比如在紡織、自動駕駛、冶金、軋鋼、航天、印刷、電力、醫(yī)藥、造紙、化工、食品等行業(yè)應用廣泛，而且也取得了明顯的效果。

2.1 計算機在順序作業(yè)控制中應用

計算機在順序作業(yè)控制中的應用是自動控制應用的重點，其主要目標是控制和監(jiān)視企業(yè)生產過程中的各個分立的工序，完成工業(yè)生產連續(xù)控制的任務。以半導體集成電路芯片制造為典型分析，其生產過程要涉及到幾十個生產工序，而在每個生產工序的環(huán)節(jié)中，需要對不同位置的芯片放置進行控制，這個環(huán)節(jié)對處理時間和要求都很高，要想完成這個控制目標，必須要借助計算機自動控制技術的高精確優(yōu)勢來實現(xiàn)。

2.2 計算機在交通管理控制中應用

計算機自動控制技術在交通管理控制中也應用非常廣泛，重點是空中飛行的交通控制，和在高速公路以及高速鐵路等方面的應用。以空中飛行的交通控制為例，主要采用了空中交通控制器來執(zhí)行的。控制中心人員根據(jù)控制器提供的交通信息指揮飛行員的起飛和著陸?？刂破鳙@得的實時信息包括由無線電導航傳來的飛行計劃、飛行方位和高度。此外，計算機自動控制在高速鐵路系統(tǒng)中的應用也產生較高的效益，不但有效提高了其安全性能，而且節(jié)省大量的人力和燃料。

2.3 計算機在數(shù)控機床中應用

計算機自動控制技術在數(shù)控機床中的應用更加廣泛，尤其是在各種小批量非標準的復雜零件生產方面有著較高的價值。在這些小零件的生產過程中，使用人工控制的效率比較低，而且合格率也不高。在數(shù)控機床中的應用主要使用計算機自動控制的數(shù)字控制器功能，在化工廠、造紙廠、高爐和發(fā)電廠等領域中的應用，也是體現(xiàn)了工業(yè)過程中的自動控制原理。應用數(shù)字控制器可以實現(xiàn)通過調節(jié)輸入和生產工序，使其控制系統(tǒng)處于最佳的狀態(tài)。而這其中后者是一個最優(yōu)化控制，前者則是它的一個先決條件。此外，計算機自動控制技術在也充分發(fā)揮單片微計算機的作用，運用到自動控制中，具有重要的應用價值。

3 結語

計算機自動控制系統(tǒng)雖然有較長的發(fā)展歷程，但是其總體技術和水平還在不斷發(fā)展過程中，仍有巨大的提高空間。計算機自動控制技術雖然在上述很多領域中得到廣泛應用，但是在新興行業(yè)領域中的應用空間也非常巨大。比如在電話電報通信的自動交換、國防武器的自動控制系統(tǒng)、航海航空操縱的自動化，以及在家用機電設備等行業(yè)中都有廣泛的應用，計算機在自動控制領域的應用前景可以說是無法估量的。

參考文獻

[1]王猛.電液伺服控制技術在TRT自動控制系統(tǒng)中的研究與應用[J].萊鋼科技，2006，02：52-54.

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關鍵詞：機電控制系統(tǒng) 自動控制技術 一體化設計

中圖分類號：TH-39 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）09（a）-0224-02

我國經濟形式在不斷改革的新局勢下，國民生產力及其相應的生產技術也得到了發(fā)展，因此，生產制造領域的規(guī)模也隨之不斷地擴大，這樣以來自動化控制技術就得到了廣泛的應用，同時自動化控制技術也是當今人類科學技術發(fā)展的基礎。從目前的發(fā)展現(xiàn)狀來看，自動化技術的應用程度很高，有很廣闊的市場前景，基于此自動化技術愈來愈受到人們的重視。

1 機電控制系統(tǒng)與自動控制系統(tǒng)的概述

1.1 機電控制系統(tǒng)

機電控制系統(tǒng)是指沒有人為的因素，只是憑借一些設定好的程序代碼，讓各個部位的機器順利運轉。對于機電控制系統(tǒng)來講，整個系統(tǒng)中最重要的就是控制，主要包括控制形式及控制的作用。從機電控制系統(tǒng)的技術層面來講，機電控制系統(tǒng)的技術主要包括計算機、微電子等先進技術[1]。總而言之，在整個機電控制系統(tǒng)中涉及著許多先進技術，同時把這些技術有效地結合在一起，最后構成了一套完整的機電控制系統(tǒng)。當機電系統(tǒng)工作時，主要依靠遠程遙控來進行操作，操作人員只是利用計算機，在互聯(lián)網上對相應的控制系統(tǒng)進行遠程遙控即可。

1.2 自動控制系統(tǒng)

自動控制系統(tǒng)主要是依靠操作遠程控制器對整個系統(tǒng)進行控制，系統(tǒng)整個工作形式是按照事先設置好的程序來運行。自動控制的主要形式可以分為系統(tǒng)的速度控制、自我診斷、系統(tǒng)校正等，對于整個機電控制系統(tǒng)中的自動控制技術來講，自動控制系統(tǒng)是一個比較完善的應用系統(tǒng)，目前在科學技術領域受到了人們的廣泛關注。因為它可以有效地把各個子系統(tǒng)聯(lián)合起來，完成設定的工作任務，這也是自動控制系統(tǒng)中的主要技術。自動控制系統(tǒng)這一理論主要是由傳統(tǒng)控制理論和現(xiàn)代控制理論相互結合而產生的新理論。傳統(tǒng)控制理論主要是利用數(shù)學工具，計算傳遞函數(shù)，利用相關數(shù)據(jù)分析研究變量的線性變化。這些也在控制系統(tǒng)中得以體現(xiàn)。而現(xiàn)代控制理論主要是以線性代數(shù)為數(shù)學工具，并在傳統(tǒng)的線性代數(shù)基礎上發(fā)生了一系列變化，首先線性代數(shù)主要是以矩陣及集合作為分析數(shù)據(jù)的依據(jù)，其次求解的狀態(tài)方程會在矩陣中表示出來，再構建相關的數(shù)據(jù)模型即可?，F(xiàn)代控制理論的主要優(yōu)點是可以尋找出最優(yōu)的控制系統(tǒng)、適應控制及隨機控制，控制目的也比較明確。

2 機電一體化設計構想

我國機械制造業(yè)在世界機械市場占據(jù)著巨大的份額，基于此，我國機械制造效率將面臨著嚴峻的考驗。隨著一體化制造理念的產生，機械制造業(yè)隨之也發(fā)生了重大的變革，利用機電一體化可以提高機械制造效率。所謂的機電一體化，最早是由日本人提出的，隨后日本人以機電一體化為理論基礎，研究制造出了功能一體化的機械設備，最具有代表性的一體化設備就是把軟件、電子和裝卸有效地聯(lián)合起來，這樣以來將會使得機電設備的功能更加強大。隨著科學技術的不斷發(fā)展，這個新理念也逐漸被各國科學家所認可，同時在此基礎上還對這一理念作出了合理的改進，隨后就形成了現(xiàn)在的機電一體化系統(tǒng)。科技工作者對機電一體化系統(tǒng)進行的邏輯分析，他們表示目前機電一體化系統(tǒng)具有智能化板塊、模塊化等基本功能，以這些基本功能為根本，隨后再融入一些機械技術和自動化控制技術，這樣以來就可以優(yōu)化機電一體化系統(tǒng)，使得整個自動化控制系統(tǒng)變得更科學、更人性化。在建立機電一體化系統(tǒng)時，工作人員先要對機電一體化系統(tǒng)有一個全面的認識，隨后按照相關的技術分析得出其方案的優(yōu)缺點，再通過各種方案之間的對比選取一個比較合理的方案，確定方案之后還需要經過一段時間的實際應用，不斷完善所選的方案，最后才使用此方案。所建立的新系統(tǒng)能不能滿足工作需求，這還要看這個系統(tǒng)是不是實現(xiàn)了具體的目標，如果沒有完成設定的具體目標那么這個系統(tǒng)還需要完善[2]。

3 機電一體化的設計

3.1 設計構想

目前，我國的產生模式不斷地進行改革，政府部門開始重視科技創(chuàng)新的發(fā)展，機電一體化的設計思想也被人們廣泛應用到綠色化、網絡化及智能化的新興產業(yè)之中，從而代表著“中國創(chuàng)造”的機電一體化系統(tǒng)正在制造出高質量的產品。

3.2 設計方案

機電一體化的設計根本就是設計方案，制定一個科學的設計方案是一項非常困難的事情。其方案的制定人員需要過硬的基礎知識儲備，同時還需要豐富的工作經驗并且還要對機電產品技術、計算機技術、電力電子技術都要有一定的了解。

3.3 機電一體化共性關鍵技術

（1）機械技術。由于機電一體化技術主要是以機械基礎為根本點，主要是根據(jù)機械技術的發(fā)展而做改進，因此，機電一體化技術在機械工程領域受到了工作人員的青睞。機電產品的許多功能都是由機械技術所決定，并且與電子技術相結合，從而推動科學技術的發(fā)展[3]。在新的經濟發(fā)展格局下，隨著生產水平的不斷提升，對機械技術的發(fā)展提出了更高的標準。通過機電一體化領域的專家學者進行不斷地探索，我國現(xiàn)代機械發(fā)展水平得到了快速的提升。（2）對于計算機輔助技術來講。計算機輔助技術主要是對機電一體化系統(tǒng)中的信息數(shù)據(jù)進行全面的分析。主要是使用計算機來完成信息的交換及其數(shù)據(jù)分析運算。

3.4 產品的設計方法

（1）取代法是一種常見的設計方法，設計者們經常把電子線路取代為機械式控制機構，這是一種機械電子化的產品設計。比如：機械式調速機構和凸輪機構就可以用編程控制器或者微型計算機來代替，還可以替代液壓控制系統(tǒng)、氣動，也可以大體插銷板、撥碼盤、步進開關、時間繼電器等控制器。這樣不但可以使得整個機械結構變得簡單，同時還可以提升產品的質量。按照這種方法所設計出來的產品與傳統(tǒng)方法設計出來的產品結構相似，這種設計方法簡單，可是依舊擺脫不了原產品的缺點，不利于產品的創(chuàng)新。（2）整體法。整體法可以讓生產出來的產品具有不錯的性價比，以便工作人員開發(fā)出更新的產品。當設計者利用整體法設計產品時，首先要把機械部分和電氣部結合在一起，隨后從整體上對改產品進行設計。比如：在電液比例控制系統(tǒng)中，比例電磁鐵和液壓控制閥組成一體化比例閥；當對伺服電動機設計時，定子繞組放置在機床導軌中這些都是采用了整體設計法。（3）組合法。這種方法主要是把產品的標準功能組合成為機電一體系統(tǒng)。比如：當把車床改造為數(shù)控車床時，首先購買一套車床數(shù)據(jù)設備、一套伺服動力系統(tǒng)、一整套位移測量設備及其主軸電機相配合變頻設備，利用這些設備就可以改造出一臺具備自動調速、自動給進，同時還可以完成多種切削的數(shù)控機床。利用組合法建立機電一體化，不僅周期很短、質量安全可靠、成本也比較低，而且還便于維修、容易生產。

4 結語

機電控制系統(tǒng)自動化技術是由電子技術、計算機技術等多種科學手段相結合的一體化系統(tǒng)，這一系統(tǒng)的誕生有效的促進了我國生產力的發(fā)展。該文主要介紹了機電控制和自動控制系統(tǒng)，簡要的敘述了機電一體化這個新概念，并以這些為基礎簡要分析了三種機電一體化的設計方法。傳統(tǒng)的機械結構由電子系統(tǒng)代替，這樣以來完全實現(xiàn)了機電一體化、功能及模塊的相互結合，有效的提升了我國機電一體化的發(fā)展水平。

參考文獻

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【關鍵詞】LED 顯示屏 亮度 光電池

【中圖分類號】TN873 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2012）23-0195-02

一 引言

發(fā)光二極管（LED）是20世紀60年代末發(fā)展起來的一種半導體顯示器件，20世紀70年代，隨著半導體材料合成技術、單晶制造技術和P-N結形成技術的研究進展，發(fā)光二極管在發(fā)光顏色、亮度、性能等方面得以提高并迅速進入批量化和實用化。

LED顯示屏是20世紀80年代后期在全球迅速發(fā)展起來的新型信息顯示媒體，它利用發(fā)光二極管構成點陣模塊或像素單元組成的平板顯示屏幕，以可靠性高、使用壽命長、環(huán)境適應能力強、性能價格比高、使用成本低等特點，在短短的十幾年中，迅速成長為平板顯示的主流產品，在信息顯示領域更是得到了廣泛的應用。

二 LED亮度控制

1.亮度自動控制的需求

LED顯示屏歷經文字、圖形、16級灰度、64級灰度、256級灰度顯示等發(fā)展過程。早期的顯示屏控制技術比較單一，只是提供顯示圖文的基本功能，用戶在使用中主要以人工方式開關計算機和顯示屏開關。隨著LED應用技術的不斷深入開發(fā)，為方便用戶使用，適應實際使用環(huán)境變化的需要，新的要求不斷被提出。比如，遠距離定時或自動開關屏、自動或手動亮度調節(jié)、自動或手動灰度調節(jié)等。尤其是室外LED顯示屏，白天和夜晚的環(huán)境照度變化很大，如果顯示屏僅設置一種亮度，那么如設置為白天看上去視覺效果較好，則晚上看上去就會感到眩目，文字顯示模糊不清；如設置為晚上看上去視覺效果較好，則因白天環(huán)境較亮，顯示的圖像就變得較暗，而看不清楚圖像。

2.LED顯示屏亮度調節(jié)方法

第一，軟件調節(jié)。早期的LED顯示屏亮度控制主要是采用軟件調節(jié)的方法。

LED顯示屏亮度，可通過控制數(shù)據(jù)輸出使能脈寬進行調節(jié)。顯示屏控制系統(tǒng)在設計時，預先設置幾種使能脈寬，通過軟件加載不同的使能脈寬信號，達到改變顯示屏亮度的目的。

第二，硬件調節(jié)。硬件調節(jié)主要是通過開關量的控制加載不同的使能脈寬信號，達到改變顯示屏亮度的目的。

第三，自動調節(jié)。早期的亮度調節(jié)方式，不論是軟件的還是硬件的，都是通過人工進行控制的，不方便，不能及時適應顯示屏使用現(xiàn)場環(huán)境的照度變化，且亮度調節(jié)的范圍也有限，因此，能根據(jù)顯示屏使用環(huán)境照度的變化自動進行亮度調節(jié)的要求被提出。本文介紹的顯示屏亮度控制系統(tǒng)具備這樣的自動調節(jié)控制能力。

三 亮度自動檢測系統(tǒng)

1.系統(tǒng)構成框圖

圖1 亮度檢測原理框圖

2.設計說明

單片機采用ATML89C2051，晶振11.0592M；P3.7腳帶40A固態(tài)繼電器，驅動器用7407（20mA）；A/D轉換器采用

ADC0809，為8通道8位逐次逼進型AD轉換器，P3.4腳提供ADC0809的啟動和地址鎖存信號，P3.5腳提供ADC0809的時鐘信號，P3.2腳用于檢測ADC0809的轉換結束信號，ADC0809的D0-D7接89C2051的P1口，A0、A1、A2接地（0通道），+Vref接VCC，-Vref接地；光電轉換采用硒光電池（0～500mV）；信號放大采用LM324，單+5V供電；看門狗采用MAX813L，由P3.3腳提供觸發(fā)信號。

3.光敏器件選型

光敏元件有光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管、光電池等。光敏二極管和光敏三極管又分硅管（2CU、2DU、3CU、3DU）和鍺管（2AU、3AU）；光電池又有硅光電池、硒光電池、砷化鎵光電池。

光敏電阻、光敏二極管的光生電流在照度為200lx（勒克斯）左右即達到飽和，一般用作光控開關，不宜作光敏探測元件。

光敏三極管、光電池均可用作光敏探測元件。本文選用的是光電池。

4.光電池

光電池是利用光生伏特效應把光能直接轉變成電能的器件。通常用于把太陽能轉變成電能，所以又稱太陽能電池。

硅光電池：應用廣泛，價格低，光電轉換效率高，適于接收紅外光（0.4μm～1.2μm），峰值波長0.8μm。

硒光電池：工藝成熟，光電轉換效率低，適于可見光（0.3μm～0.7μm），峰值波長0.56μm。

砷化鎵光電池：轉換效率高，光譜響應特性與太陽光譜吻合，耐輻射，在宇宙電源方面應用廣泛。

硅光電池、硒光電池均適合作為自然光的光敏檢測元件，尤以硒光電池更好。本文介紹的應用對光照度的分辨率要求不高，因此，選用的是價格較低的硅光電池。

5.硅光電池的照度特性

圖2 硅光電池照度特性曲線

從圖2可以看出，短路電流在很大范圍內與光強呈線性關系，而開路電壓隨光強的變化是非線性的，且當照度在2000lx時就趨于飽和了。因此，把光電池作為測量元件時，應把它作為電流源的形式使用，不宜作電壓源。

6.光電轉換信號放大電路

光電探測電路接成電流源工作方式，光生電流經運算放大器作電流電壓轉換而變?yōu)殡妷盒盘?，?位A/D轉換后送AT89C2051單片機P1口。單片機與顯示屏控制計算機之間通過串口進行通訊。圖3中MAX813L為“看門狗”，7407之后部分用于遠距離開關屏。

圖3 光電轉換信號放大電路原理圖

7.自動檢測電路工作方式

主動方式：單片機定時（時間長短可由控制計算機任意設定）啟動A/D轉換，將環(huán)境照度轉換為數(shù)字信號送單片機P1口，單片機采樣后通過串口控制計算機，控制計算機再根據(jù)這一數(shù)值控制顯示屏亮度。

被動方式：單片機處于接收控制計算機命令狀態(tài)，A/D轉換器處于休眠狀態(tài)。控制計算機定時（時間長短可任意設定）發(fā)送讀取環(huán)境照度狀態(tài)命令給單片機，單片機接到命令后，即啟動A/D轉換，并將轉換的結果送給控制計算機，控制計算機根據(jù)這一數(shù)值控制顯示屏亮度。

8.亮度控制范圍

理論上8位A/D轉換器的分辨率可達256級，但由于實際使用中使用單5V供電，由于器件本身的壓降，實際的分辨率只能做到180級左右。不過，這對于LED顯示屏的亮度控制已足夠了。

9.調試說明

圖3中，電阻R4、R5共同決定運算放大器的放大倍數(shù)，R4用于環(huán)境照度基準的調整，R4的大?。◣装贇W姆～幾千歐姆）決定了整個光敏探測系統(tǒng)對環(huán)境照度檢測的線性敏感區(qū)間的大小?？烧{電位器R2用于環(huán)境照度基準的微調。

四 結論

本系統(tǒng)實現(xiàn)了LED顯示屏使用環(huán)境照度的自動探測，顯示屏控制計算機根據(jù)探測系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)，自動控制LED顯示屏的亮度，使顯示屏的亮度自動隨環(huán)境照度的變化而改變，以適應顯示屏白天和夜晚觀看的需要。同時，還提供了遠距離開關顯示屏的控制功能。

本系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠的檢測控制效果在城市交通誘導顯示屏上的實際工程應用中，得到了進一步的驗證。

參考文獻

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[2]何金田.傳感器原理與應用課程設計指南[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，2009

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關鍵詞：PLC 變頻器 控制

中圖分類號：TM921.51 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）05-0010-01

1 PLC與變頻器的原理

1.1 PLC的原理

PLC即可編程邏輯控制器，是一種以計算機技術為基礎的新型工業(yè)控制裝置，近年來在工業(yè)生產自動化領域得到了廣泛應用。PLC的硬件系統(tǒng)主要由中央處理單元、輸入輸出電路、存儲器等構成，軟件系統(tǒng)主要由系統(tǒng)程序和用戶程序構成。PLC的主要功能為順序控制，工作過程可依次分為輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新，其控制系統(tǒng)如（圖1）所示。

循環(huán)、連續(xù)掃描是PLC的工作方式，可以有效避免繼電器控制系統(tǒng)中出現(xiàn)時序失配、觸點競爭等問題。在輸入采樣環(huán)節(jié)，PLC利用掃描獲取所有輸入端的通斷狀態(tài)，之后將其存入映像寄存器。在程序執(zhí)行環(huán)節(jié)，PLC按照一定順序對程序指令進行逐條執(zhí)行，利用輸入、輸出映像寄存器從而獲取元件通斷狀態(tài)，并按照用戶程序進行運算，在輸出映像寄存器中存入運算結果。在輸出刷新環(huán)節(jié)，輸出鎖存器會接收到輸出映像寄存器中的信息，將其轉化為控制信號對外輸出，進而驅動輸出設備。以上的工作過程為PLC循環(huán)掃描中的一個掃描周期，一般情況下，掃描周期為幾ms到幾十ms。

1.2 變頻器的原理

所謂的變頻器具體是指能夠將50-60Hz的工頻電源轉變?yōu)楦鞣N頻率的交流電源，實現(xiàn)電動機變速運行的裝置。其結構如圖2所示。

變頻器的控制電路為高性能的微處理器，其利用A/D和D/A接口接收相關信號并加以處理，具體包括啟停及正反轉操作控制信號的處理。通常情況下，在PLC自動控制系統(tǒng)當中，PLC輸入至變頻器的信號為模擬信號，該信號經過A/D轉換成數(shù)字信號后傳輸會給微處理器。雖然變頻器的種類相對較多，但其基本工作原理卻大致相同，控制方式主要有以下幾種：矢量控制、轉矩控制、轉差頻率控制、協(xié)調控制等等。

2 PLC自動控制技術在變頻器中的具體應用

2.1 PLC與變頻器選型

（1）PLC。在整個控制系統(tǒng)當中，PLC是核心，在充分考慮工業(yè)生產現(xiàn)場環(huán)境惡劣的前提下，并經過技術經濟性比選之后，決定選用西門子公司研制開發(fā)的S7系列PLC中的S7-300PLC。大量的應用實踐表明，該系列的PLC在自動化系統(tǒng)中具有著強大的控制功能，其使用范圍較廣，從替代繼電器的簡單控制到復雜的自動化控制均有所涉及。

（2）變頻器。目前，在電力電子、微電子等技術的發(fā)展非常迅速，同時，半導體生產工藝的改進使其價格大幅度降低，從而使得變頻調速裝置在工業(yè)領域中的應用越來越廣泛。為了確保變頻器與PLC之間的通信，故此選用西門子公司出品的G120系列的變頻器。

2.2 變頻器自動化控制的實現(xiàn)方法

（1）通過I/O端子實現(xiàn)自動化控制。PLC自動化控制技術需要利用PLC和變頻器的I/O端子予以實現(xiàn)，在實現(xiàn)的過程中可根據(jù)實際情況的不同，將其劃分為兩個不同的實現(xiàn)方向，即模擬量端子與PLC連接和數(shù)字輸入端與PLC連接。前者是指在PLC自身不帶模擬量端子的情況下，只需連接PLC的擴展模塊與變頻器模擬量端子，便可以實現(xiàn)自動化控制；后者是指在PLC自身攜帶I/O端子的情況下，可利用導線連接PLC與變頻器的輸入端子實現(xiàn)自動化控制。這種實現(xiàn)方法可有效啟動或停止變頻器，對變頻器的預定頻率進行設置。若變頻器的數(shù)字量輸入端子較多，則可獲取較多的固定頻率。

（2）借助DP通信協(xié)議實現(xiàn)自動化控制。可將S7-300PLC作為主站，并將G120變頻器作為從站，由PLC向G120傳送運行指令，同時接受來自于G120反饋回來的運行狀態(tài)及故障報警信號。變頻器現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的核心是通信協(xié)議，可借助DP通信協(xié)議來實現(xiàn)自動化控制的目標。DP通信協(xié)議的數(shù)據(jù)電報結構分為網絡數(shù)據(jù)、協(xié)議層和電報頭，其中網絡數(shù)據(jù)具體是指PPO，包括參數(shù)值PKW和過程數(shù)據(jù)PZD，前者是G120變頻器運行時需要定義的一些功能碼，后者則是變頻器運行過程中要輸入和輸出的一些數(shù)據(jù)值，如速度反饋值、頻率給定值等等。DP通信協(xié)議共有兩種類型的網絡PPO，一類是無PKW卻有2或6個字的PZD，另一類是有PKW并且還有2、6或10個字的PZD。對網絡數(shù)據(jù)進行如此定義的主要目的是為了完成不同的任務，這樣PKW與PZD之間的傳輸便可以互不影響，兩者均能夠獨立工作，從而使變頻器能根據(jù)上一級自動化系統(tǒng)的指令運行。

3 結語

總而言之，PLC自動控制技術以其自身諸多的優(yōu)點被廣泛應用于工業(yè)領域，本文重點對該技術在變頻器中的應用進行了研究。在具體應用中，變頻器自動化控制的實現(xiàn)是關鍵環(huán)節(jié)，采用DP通信協(xié)議可以使自動化控制的實現(xiàn)變得更加簡單。在未來一段時期應當重點加大對PLC自動控制技術的研究力度，并在現(xiàn)有的基礎上進行不斷改進和完善，使其能夠更好地為工業(yè)生產服務，這對于促進我國工業(yè)發(fā)展意義重大。

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關鍵詞:模糊控制 自動調零 軟接觸

中圖分類號:文獻標識碼:A文章編號:1007-9416(2010)05-0000-00

1概述

活套控制系統(tǒng)在整個熱連軋精軋機組控制系統(tǒng)中占有重要的地位,直接關系產品質量,決定企業(yè)的經濟效益。其中活套高度閉環(huán)、檢測誤差、活套于鋼軟接觸、防止鋼甩尾都是所面臨的技術難題,解決這些問題對于提高帶鋼產品質量具有非?，F(xiàn)實的意義。

由于活套套高閉環(huán)系統(tǒng)的復雜性:套量和套角對應關系是非線性的,活套套量等于前后機架速度差的積分,其變化明顯的滯后于速度補償控制量的變化,其性能很難滿足日益增加的產品種類規(guī)格,以及質量和精度控制要求。活套閉環(huán)控制系統(tǒng)完全依靠反饋的活套位置角度來進行套高調節(jié),因此活套檢測誤差對于活套控制系統(tǒng)是非常關鍵的。本文通過在萊鋼1500中寬帶精軋機組技術改造過程中的摸索和嘗試,為解決這些問題提出了一些新的具有良好控制效果的控制方法。

2 活套自動控制技術實現(xiàn)

2.1 二維模糊套高閉環(huán)控制

影響帶鋼軋制及其產品質量的主要因素是機架間帶鋼秒流量和帶鋼張力的均衡關系。但由于帶鋼穿帶等原因引起了前后機架速差擾動,破壞了機架間秒流量平衡,引起了套量和套角的變化,帶來帶鋼張力的擾動?；钐滋赘唛]環(huán)控制器的作用就是根據(jù)套角變化信息,相應的給出對前架速度的補償來消除前后機架因各種干擾導致帶鋼流量和張力的擾動,保證順利軋制,提高帶鋼質量。目前大部分電動活套系統(tǒng)具有以下幾個特點:

首先,套量大小 與套角大小θ并不是線性關系的[1]。

其中, 為活套臂臂長, 活套輥半徑, 活套支點離軋線的距離, 為活套支點離上游機架的距離, 為機架之間的距離。

根據(jù)萊鋼精軋機組活套的機械參數(shù)求得的套量套角函數(shù)關系圖1,從這個圖中我們可以發(fā)現(xiàn)活套套高在正常工作點22度附近呈現(xiàn)非線性關系[2]。

套量和套角非線性關系決定了單一參數(shù)的純比例控制器在活套角度小于15度時,輸出套高調節(jié)量偏大;而當活套角度大于25度時輸出套高調節(jié)量又偏小,因此在活套正常工作角度范圍內(設定工作角度正負10度區(qū)間內)不能夠進行較為精確的控制,調節(jié)誤差較大,容易使得活套系統(tǒng)不穩(wěn)定。

根據(jù)以上分析,本文提出利用2維模糊控制器來實現(xiàn)活套套高閉環(huán)控制:以某一設定的活套高度為基準,用調節(jié)軋機速度來維持活套量恒定。即在由主傳動控制系統(tǒng)及活套裝置的套量信號(活套臂的擺角信號)所組成的活套高度閉環(huán)控制系統(tǒng)中,當實際的活套高度(活套量)與基準值不等時,用其差值控制上游(或下游)機架主傳動的速度,糾正秒流量偏差,以保證活套量恒定。拋鋼前活套降低高度基準進行微套量控制。活套張力控制,首先根據(jù)預設張力、預設帶鋼的重力,在給定的活套高度下計算出活套合力矩。一旦由于活套量的變化,會使活套角產生變化,在新的活套角反饋后,又將計算出此刻的張力力矩和重力力矩,再折算出新的合力矩設定值。

智能比例調節(jié)器,將根據(jù)軋制規(guī)格和設定速度的不同,調整Kp參數(shù),來放大或者縮小模糊控制器輸出的調節(jié)百分數(shù),以滿足該軋制速度下閉環(huán)套高控制系統(tǒng)的最佳控制。利用2維模糊控制器來實現(xiàn)活套套高閉環(huán)控制,產品的質量獲得了明顯的提高。

2.2 活套位置檢測自動調零技術

活套閉環(huán)控制器完全依據(jù)活套反饋的位置信號來計算對前面機架的速度補償量,因此活套位置的檢測誤差直接影響套高控制效果,從而影響帶鋼產品質量。

根據(jù)現(xiàn)場實際情況,利用連軋間隔時間,即在上一根帶鋼軋制完畢,所有活套落套并穩(wěn)定后,對光碼盤輸入板卡進行脈沖計數(shù)器初始化,這樣所有的通道計數(shù)器都被清零了,之后馬上對處于機械零位角的活套位置進行標定。這樣自然把初始化和標定動作之前的所有因為干擾造成的錯誤計數(shù)清除了,從而不會影響下一根帶鋼的順利軋制。活套清零程序的原理如下:在HMI上,將活套選為測試方式,手動將活套落下到機械零位角度后,進行標定,即把編碼器在機械零位C0=90的碼盤記錄下來?；钐椎慕嵌扔嬎?,標定結束后,活套的角度就可以計算出來:編碼器在機械零位C0=90的碼盤記錄下來,記為X0,在某時刻,碼盤的讀數(shù)為X,則相對于機械零位的碼盤變化量為ΔX=X-X0,碼盤的角度變化量ΔC=ΔX/8192*360,活套角度C=C0+ΔC。

通過生產實踐的證明,采用了活套位置自動校零技術后,活套位置干擾信號引起的活套系統(tǒng)誤動作可能性減少到了最小。同時也避免了經過長時間連續(xù)軋制后,活套光碼盤計數(shù)器溢出問題的出現(xiàn)。該項技術實現(xiàn)簡單,效果明顯,值得迅速推廣應用。

2.3 活套軟接觸技術的實現(xiàn)

本文提出相對簡單的實現(xiàn)活套升套軟接觸的控制方法,避免了建立復雜的數(shù)學模型,然而在工程實際應用中取得了良好的控制效果。在升套過程初始階段,帶鋼由于動態(tài)速降形成最大套量,而活套以最大速度起套,活套臂迅速上升;當活套角度上升到設定角度以前就切換到電流控制方式,進入套高閉環(huán),這時動態(tài)速降正在逐漸恢復,但是套高閉環(huán)在套角上升到設定角度之前一直讓上游機架加速,從而依然維持著較大套量,同時活套在電流方式下給出與設定角度相對應的工作電流,活套電磁力矩變小,活套臂上升趨勢變緩,活套擺動動量變小,從而避免了活套與帶鋼接觸時活套撞擊帶鋼,實現(xiàn)了活套升套與帶鋼的軟接觸。

該廠在實際生產中應用該項技術,明顯的改善了帶鋼頭部的質量,充分證明這一技術是可行的。

3 結語