導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇自動控制技術論文，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內容能為您提供靈感和參考。

篇1

2計算機遠動控制技術的應用分析

計算機遠動控制技術的應用主要是通過遙測、遙信、遙控以及遙調等功能實現(xiàn)的，計算機遠動控制技術是電力系統(tǒng)自動化技術中的核心技術，其在電力系統(tǒng)運行中發(fā)揮著重要的作用，尤其是在電力系統(tǒng)中的數據采集、通信傳輸以及信道編譯碼等環(huán)節(jié)中占據著重要的地位。其中，計算機遠動控制技術的工作原理如圖1所示。2．1遠動控制技術中的數據采集技術遠動控制技術中的數據采集技術主要有A／D技術和變送器技術等，其處理的信號多數為0～5V的TTL電平信號，而在電力系統(tǒng)自動化技術中，多數采用大功率參數，為了實現(xiàn)采用遠動控制技術處理電力系統(tǒng)中的信號，只有通過變送器將大功率參數轉變?yōu)門TL電平信號，從而達到遙信信息的編碼和遙測信息的采集任務。其中在電力系統(tǒng)中，其遙信信息需要經過采集遙信對象的狀態(tài)，將采集到的描述遙信對象狀態(tài)的二進制位編進具體的遙信碼中這2個途徑進行傳送，然后再通過數字多路開關將電力系統(tǒng)各路的遙信狀態(tài)輸出到接口電路中，最后通過接口電路將遙信信息送入到CPU系統(tǒng)中進行處理，從而實現(xiàn)遙信信息編碼。2．2信道編譯碼技術分析在計算機遠動控制技術中的信道編譯碼技術主要有編碼、譯碼以及信息傳輸協(xié)議（規(guī)約）等。在電力系統(tǒng)自動化控制中，想要實現(xiàn)采用遠動控制技術進行信息采集，則必須通過通信信道傳輸到調控中心才能使用。因此在電力系統(tǒng)自動化控制中，為了進一步保證傳送的信息具有非常好的抗干擾能力，必須要對信息進行信道編譯碼，其中數字傳輸系統(tǒng)模型如圖2所示。在上述電力系統(tǒng)自動化系統(tǒng)中，通過采用遠動控制進行數字傳輸中，其干擾是不可避免的，而通過信道編譯碼能夠有效克服通道中的干擾，其中，信道編譯碼的方法主要采用線性分組碼中的循環(huán)碼進行編譯碼。2．3循環(huán)式數據傳送規(guī)約遠動控制技術在變電站、電廠以及調度中心的數據通信應用中，首先需要在信道編譯碼前，預先設定通信方式和數據格式，也就是通信信息傳輸協(xié)議（規(guī)約），以保證電力系統(tǒng)中數據通信的可行性。另外，在電力系統(tǒng)遠動控制技術中，其數據傳輸主要是以幀結構的形式進行傳輸的，其中重要的遙測信息主要安排在A幀，次要遙測信息安排在B幀，一般遙測信息安排在C幀。通過采用幀格式進行包裝后，電力系統(tǒng)中的數據就能夠有效按照規(guī)約進行傳送，從而實現(xiàn)信道全部編譯工作，實現(xiàn)對電力系統(tǒng)的全方位監(jiān)控。

3電力系統(tǒng)自動化技術的發(fā)展及建議

對于電力系統(tǒng)自動化的發(fā)展方向，應從以下幾點出發(fā)：（1）兼顧提高經濟效益和改善自動化服務水平，我們追求的自動化技術應向著更優(yōu)化、更具實效性、更加智能化、區(qū)域覆蓋更廣的方向前進。（2）加強電力自動化系統(tǒng)的設備穩(wěn)定性，有效保障其安全運行，盡量減少大面積停電，建立一系列行之有效的處理機制，將停電損失降到最低。（3）開拓電力系統(tǒng)自動化的數字化之路，使數據更加全面，數字更加精準，力求節(jié)省更多時間和人力。（4）隨著科技的不斷進步，各種先進設備相繼出現(xiàn)，對電力企業(yè)的工作人員提出了更高的要求，加強電力企業(yè)人員的技能培訓和技術隊伍建設，注重對新技術高素質人才的引進和吸收，培養(yǎng)全面發(fā)展的技術人才，鼓勵員工以先進的理論知識和豐富的實踐武裝自身，投入更多精力到電力自動化的發(fā)展中去，推進電力自動化的發(fā)展進程。（5）在全球能源危機的嚴峻形勢下，正是挑戰(zhàn)電氣自動化進程的關鍵時期，要以可持續(xù)的發(fā)展觀，改善傳統(tǒng)的管理模式，從整體化逐步轉變?yōu)榉植际?、集約化的運營模式，實現(xiàn)能源利用的最大化、功耗的最小化、資金節(jié)約化。

篇2

一、引言

信息時代的高新技術流向傳統(tǒng)產業(yè)，引起后者的深刻變革。作為傳統(tǒng)產業(yè)之一的機械工業(yè)，在這場新技術革命沖擊下，產品結構和生產系統(tǒng)結構都發(fā)生了質的躍變，微電子技術、微計算機技術的高速發(fā)展使信息、智能與機械裝置和動力設備相結合，促使機械工業(yè)開始了一場大規(guī)模的機電一體化技術革命。

隨著計算機技術、電子電力技術和傳感器技術的發(fā)展，各先進國家的機電一體化產品層出不窮。機床、汽車、儀表、家用電器、輕工機械、紡織機械、包裝機械、印刷機械、冶金機械、化工機械以及工業(yè)機器人、智能機器人等許多門類產品每年都有新的進展。機電一體化技術已越來越受到各方面的關注，它在改善人民生活、提高工作效率、節(jié)約能源、降低材料消耗、增強企業(yè)競爭力等方面起著極大的作用。

在機電一體化技術迅速發(fā)展的同時，運動控制技術作為其關鍵組成部分，也得到前所未有的大發(fā)展，國內外各個廠家相繼推出運動控制的新技術、新產品。本文主要介紹了全閉環(huán)交流伺服驅動技術（FullClosedACServo）、直線電機驅動技術（LinearMotorDriving）、可編程序計算機控制器（ProgrammableComputerController，PCC）和運動控制卡（MotionControllingBoard）等幾項具有代表性的新技術。

二、全閉環(huán)交流伺服驅動技術

在一些定位精度或動態(tài)響應要求比較高的機電一體化產品中，交流伺服系統(tǒng)的應用越來越廣泛，其中數字式交流伺服系統(tǒng)更符合數字化控制模式的潮流，而且調試、使用十分簡單，因而被受青睞。這種伺服系統(tǒng)的驅動器采用了先進的數字信號處理器（DigitalSignalProcessor,DSP），可以對電機軸后端部的光電編碼器進行位置采樣，在驅動器和電機之間構成位置和速度的閉環(huán)控制系統(tǒng)，并充分發(fā)揮DSP的高速運算能力，自動完成整個伺服系統(tǒng)的增益調節(jié)，甚至可以跟蹤負載變化，實時調節(jié)系統(tǒng)增益；有的驅動器還具有快速傅立葉變換（FFT）的功能，測算出設備的機械共振點，并通過陷波濾波方式消除機械共振。

一般情況下，這種數字式交流伺服系統(tǒng)大多工作在半閉環(huán)的控制方式，即伺服電機上的編碼器反饋既作速度環(huán)，也作位置環(huán)。這種控制方式對于傳動鏈上的間隙及誤差不能克服或補償。為了獲得更高的控制精度，應在最終的運動部分安裝高精度的檢測元件（如：光柵尺、光電編碼器等），即實現(xiàn)全閉環(huán)控制。比較傳統(tǒng)的全閉環(huán)控制方法是：伺服系統(tǒng)只接受速度指令，完成速度環(huán)的控制，位置環(huán)的控制由上位控制器來完成（大多數全閉環(huán)的機床數控系統(tǒng)就是這樣）。這樣大大增加了上位控制器的難度，也限制了伺服系統(tǒng)的推廣。目前，國外已出現(xiàn)了一種更完善、可以實現(xiàn)更高精度的全閉環(huán)數字式伺服系統(tǒng)，使得高精度自動化設備的實現(xiàn)更為容易。

該系統(tǒng)克服了上述半閉環(huán)控制系統(tǒng)的缺陷，伺服驅動器可以直接采樣裝在最后一級機械運動部件上的位置反饋元件(如光柵尺、磁柵尺、旋轉編碼器等)，作為位置環(huán)，而電機上的編碼器反饋此時僅作為速度環(huán)。這樣伺服系統(tǒng)就可以消除機械傳動上存在的間隙（如齒輪間隙、絲杠間隙等），補償機械傳動件的制造誤差（如絲杠螺距誤差等），實現(xiàn)真正的全閉環(huán)位置控制功能，獲得較高的定位精度。而且這種全閉環(huán)控制均由伺服驅動器來完成，無需增加上位控制器的負擔，因而越來越多的行業(yè)在其自動化設備的改造和研制中，開始采用這種伺服系統(tǒng)。

三、直線電機驅動技術

直線電機在機床進給伺服系統(tǒng)中的應用，近幾年來已在世界機床行業(yè)得到重視，并在西歐工業(yè)發(fā)達地區(qū)掀起"直線電機熱"。

在機床進給系統(tǒng)中，采用直線電動機直接驅動與原旋轉電機傳動的最大區(qū)別是取消了從電機到工作臺（拖板）之間的機械傳動環(huán)節(jié)，把機床進給傳動鏈的長度縮短為零，因而這種傳動方式又被稱為"零傳動"。正是由于這種"零傳動"方式，帶來了原旋轉電機驅動方式無法達到的性能指標和優(yōu)點。

1.高速響應由于系統(tǒng)中直接取消了一些響應時間常數較大的機械傳動件（如絲杠等），使整個閉環(huán)控制系統(tǒng)動態(tài)響應性能大大提高，反應異常靈敏快捷。

2.精度直線驅動系統(tǒng)取消了由于絲杠等機械機構產生的傳動間隙和誤差，減少了插補運動時因傳動系統(tǒng)滯后帶來的跟蹤誤差。通過直線位置檢測反饋控制，即可大大提高機床的定位精度。

3.動剛度高由于"直接驅動"，避免了啟動、變速和換向時因中間傳動環(huán)節(jié)的彈性變形、摩擦磨損和反向間隙造成的運動滯后現(xiàn)象，同時也提高了其傳動剛度。

4.速度快、加減速過程短由于直線電動機最早主要用于磁懸浮列車（時速可達500Km/h），所以用在機床進給驅動中，要滿足其超高速切削的最大進個速度（要求達60～100M/min或更高）當然是沒有問題的。也由于上述"零傳動"的高速響應性，使其加減速過程大大縮短。以實現(xiàn)起動時瞬間達到高速，高速運行時又能瞬間準停?？色@得較高的加速度，一般可達2～10g（g=9.8m/s2），而滾珠絲杠傳動的最大加速度一般只有0.1～0.5g。

5.行程長度不受限制在導軌上通過串聯(lián)直線電機，就可以無限延長其行程長度。

6.運動動安靜、噪音低由于取消了傳動絲杠等部件的機械摩擦，且導軌又可采用滾動導軌或磁墊懸浮導軌（無機械接觸），其運動時噪音將大大降低。

7.效率高由于無中間傳動環(huán)節(jié)，消除了機械摩擦時的能量損耗，傳動效率大大提高。

直線傳動電機的發(fā)展也越來越快，在運動控制行業(yè)中倍受重視。在國外工業(yè)運動控制相對發(fā)達的國家已開始推廣使用相應的產品，其中美國科爾摩根公司（Kollmorgen）的PLATINNMDDL系列直線電機和SERVOSTARCD系列數字伺服放大器構成一種典型的直線永磁伺服系統(tǒng)，它能提供很高的動態(tài)響應速度和加速度、極高的剛度、較高的定位精度和平滑的無差運動；德國西門子公司、日本三井精機公司、臺灣上銀科技公司等也開始在其產品中應用直線電機。

四、可編程計算機控制器技術

自20世紀60年代末美國第一臺可編程序控制器（ProgrammingLogical Controller，PLC）問世以來，PLC控制技術已走過了30年的發(fā)展歷程，尤其是隨著近代計算機技術和微電子技術的發(fā)展，它已在軟硬件技術方面遠遠走出了當初的"順序控制"的雛形階段。可編程計算機控制器（PCC）就是代表這一發(fā)展趨勢的新一代可編程控制器。

與傳統(tǒng)的PLC相比較，PCC最大的特點在于它類似于大型計算機的分時多任務操作系統(tǒng)和多樣化的應用軟件的設計。傳統(tǒng)的PLC大多采用單任務的時鐘掃描或監(jiān)控程序來處理程序本身的邏輯運算指令和外部的I/O通道的狀態(tài)采集與刷新。這樣處理方式直接導致了PLC的"控制速度"依賴于應用程序的大小，這一結果無疑是同I/O通道中高實時性的控制要求相違背的。PCC的系統(tǒng)軟件完美地解決了這一問題，它采用分時多任務機制構筑其應用軟件的運行平臺，這樣應用程序的運行周期則與程序長短無關，而是由操作系統(tǒng)的循環(huán)周期決定。由此，它將應用程序的掃描周期同外部的控制周期區(qū)別開來，滿足了實時控制的要求。當然，這種控制周期可以在CPU運算能力允許的前提下，按照用戶的實際要求，任意修改。

基于這樣的操作系統(tǒng)，PCC的應用程序由多任務模塊構成，給工程項目應用軟件的開發(fā)帶來很大的便利。因為這樣可以方便地按照控制項目中各部分不同的功能要求，如運動控制、數據采集、報警、PID調節(jié)運算、通信控制等，分別編制出控制程序模塊（任務），這些模塊既獨立運行，數據間又保持一定的相互關聯(lián)，這些模塊經過分步驟的獨立編制和調試之后，可一同下載至PCC的CPU中，在多任務操作系統(tǒng)的調度管理下并行運行，共同實現(xiàn)項目的控制要求。

PCC在工業(yè)控制中強大的功能優(yōu)勢，體現(xiàn)了可編程控制器與工業(yè)控制計算機及DCS（分布式工業(yè)控制系統(tǒng)）技術互相融合的發(fā)展潮流，雖然這還是一項較為年輕的技術，但在其越來越多的應用領域中，它正日益顯示出不可低估的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

五、運動控制卡

運動控制卡是一種基于工業(yè)PC機、用于各種運動控制場合（包括位移、速度、加速度等）的上位控制單元。它的出現(xiàn)主要是因為：（1）為了滿足新型數控系統(tǒng)的標準化、柔性、開放性等要求；（2）在各種工業(yè)設備（如包裝機械、印刷機械等）、國防裝備（如跟蹤定位系統(tǒng)等）、智能醫(yī)療裝置等設備的自動化控制系統(tǒng)研制和改造中，急需一個運動控制模塊的硬件平臺；（3）PC機在各種工業(yè)現(xiàn)場的廣泛應用，也促使配備相應的控制卡以充分發(fā)揮PC機的強大功能。

運動控制卡通常采用專業(yè)運動控制芯片或高速DSP作為運動控制核心，大多用于控制步進電機或伺服電機。一般地，運動控制卡與PC機構成主從式控制結構：PC機負責人機交互界面的管理和控制系統(tǒng)的實時監(jiān)控等方面的工作（例如鍵盤和鼠標的管理、系統(tǒng)狀態(tài)的顯示、運動軌跡規(guī)劃、控制指令的發(fā)送、外部信號的監(jiān)控等等）；控制卡完成運動控制的所有細節(jié)（包括脈沖和方向信號的輸出、自動升降速的處理、原點和限位等信號的檢測等等）。運動控制卡都配有開放的函數庫供用戶在DOS或Windows系統(tǒng)平臺下自行開發(fā)、構造所需的控制系統(tǒng)。因而這種結構開放的運動控制卡能夠廣泛地應用于制造業(yè)中設備自動化的各個領域。

篇3

2水泵自動控制的應用

水泵自動化可以采用電路系統(tǒng)內的軟件和硬件系統(tǒng)進行結構設計和調整，通過編程操控，對數據進行設置，實現(xiàn)多臺水泵的自動開啟、停止、功能疊加或轉換。實現(xiàn)自動控制，應急處理。采用浮球水位控制原理，調節(jié)自動控制標準。在實際的電機傳動水泵自動調節(jié)過程中，通過調節(jié)電動機的頻率確定功能效果，對水泵的基本效率進行節(jié)約處理。減少未使用調頻水泵的調頻次數，提高水泵能源的調頻使用效果，從而提高企業(yè)的經濟效益，實現(xiàn)水廠工業(yè)頻率調整，結節(jié)約不必要的電能費用。變頻技術調節(jié)分為交流變直流、直流變交流兩種。在工業(yè)生產活動中，交流變直流的應用較為常見，廣泛的應用于工業(yè)生產和日常生活中。前者的組成電路由整流器、電路逆流器、過濾器綜合組合，形成變頻裝置設備。將交流電轉換為直流電是依靠整流器完成。整流器是供電設備的逆變裝置。在電路交直流轉換過程中，電路會剩余一部分交流電，將直流電中的交流部分過濾的設備是過濾器裝置。電流過濾器是將電流重新分化，去電電流中不穩(wěn)定的元素，完成交流電或直流電的平穩(wěn)過渡，最終實現(xiàn)電流的逆變過程，輸出需要的直流電流或交流電流。電流逆變和電流整流是相互對立的，也是通過調頻控制電路，完成電路橋接。電機應用電路中的電流進行交換處理，實現(xiàn)有效輸出。調節(jié)電機的運轉頻率，從而提高電機的運轉速度，確保水泵的有效功率。電機在使用過程中，通過調頻控制技術完善電源的有效功率設定，逐步改善電源的有效頻率，確保頻率的使用效果。逐步增加電機轉速。通過控制電流的使用頻率，提高水泵的使用壽命，改善水泵基礎運行環(huán)境，逐步減少水泵的基礎維修費用，降低人力消耗，降低物力消耗，減少噪聲污染水平，確保工作人員的基本工作環(huán)境。

篇4

引言

在機械制造業(yè)中，數控加工技術已經越來越受到重視。隨著計算機技術為主流的現(xiàn)代科技技術發(fā)展和市場產品競爭的加劇，傳統(tǒng)的機械制造技術很難滿足現(xiàn)代產品多樣化的發(fā)展和日新月異的換代速度。面對多品種小批量生產比重的加大，產品交貨質量和成本要求的提高，要求現(xiàn)代的制造技術具有很高的柔性。如何能增強機械制造業(yè)對外界因素的適應能力以及產品適應市場的變化能力，就需要我們能利用現(xiàn)代數控技術的靈活性，最大限度的應用于機械制造行業(yè)。將機械設備的功能、效率、可靠性和產品質量提高到一個新的水平，從而滿足現(xiàn)代市場的競爭需求。

一、技術特點

數控技術是用數字信息對機械加工和運動過程進行控制的技術。它是集傳統(tǒng)的機械制造技術、計算機技術、傳感檢測技術、網絡通信技術、光機電技術于一體的現(xiàn)代制造業(yè)基礎技術，具有高精度、高效率、柔性自動化等特點。

目前是采用計算機控制，預先編程然后利用控制程序實現(xiàn)對設備的控制功能。由于計算機軟件的輔助功能替代了早期使用純硬件電路組成的數控裝置，使得輸入數據的存儲、處理、判斷、運算等功能均由現(xiàn)場可編輯的軟件來完成，這樣極大的增強了機械制造的靈活性，提高設備的工作效率。

二、機械制造中數控技術的應用

2.1工業(yè)生產工業(yè)機器人和傳統(tǒng)的數控系統(tǒng)一樣是由控制單元、驅動單元和執(zhí)行機構組成的。主要運用機器設備的生產線上，或者運用于復雜惡劣的勞動環(huán)境下下，完成人類難以完成的工作，很大程度上改善了勞動條件，保證了生產質量和人身安全。

在實際操作中，控制單元是由計算機系統(tǒng)組成，指揮機器人按照寫入內核的程序向驅動單元發(fā)出指令，完成預想的操作，同時同步檢測執(zhí)行動作，一旦出現(xiàn)錯誤或發(fā)生故障，由傳感系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)反饋到控制單元，發(fā)出報警信號和相應的保護動作。而執(zhí)行機構是由伺服系統(tǒng)和機械構件組成。有動力部分向執(zhí)行機構提供動力，使執(zhí)行機構在驅動元件的作用下完成規(guī)定操作。

2.2煤礦機械現(xiàn)代采煤機開發(fā)速度快、品種多，都是小批量的生產，各種機殼的毛坯制造越來越多地采用焊件，傳統(tǒng)機械加工難以實現(xiàn)單件的下料問題，而使用數控氣割，代替了過去流行的仿型法，使用龍骨板程序對采煤機葉片、滾筒等下料，從而優(yōu)化套料的選用方案。使其發(fā)揮了切割速度快、質量可靠的優(yōu)勢，一些零件的焊接坡口可直接割出，這樣大大提高了生產效率。同時，數控氣割機裝有自動可調的切縫補償裝置。它允許對構件的實際輪廓進行程序控制，好比數控機床上對銑刀的半徑補償一樣。這樣可以通過調節(jié)切縫的補償值來精確的控制毛坯件的加工余量。

2.3汽車工業(yè)汽車工業(yè)近20年來發(fā)展尤為迅猛，在快速發(fā)展的過程中，汽車零部件的加工技術也在快速發(fā)展，數控技術的出現(xiàn)，更加快了復雜零部件快速制造的實現(xiàn)過程。

將高速加工中心和其它高速數控機床組成的高速柔性生產線集“高柔性”與“高效率”于一體，既可滿足產品不斷更新?lián)Q代的要求，做到一次投資，長期受益，又有接近于組合機床剛性自動線的生產效率，從而打破汽車生產中有關“經濟規(guī)?！钡膫鹘y(tǒng)觀念，實現(xiàn)了多品種、中小批量的高效生產。數控加工技術中的快速成形制造技術在復雜的零部件加工制造中可以很輕易方便的實現(xiàn)，不僅如此，數控技術中的虛擬制造技術、柔性制造技術、集成制造技術等等，在汽車制造工業(yè)中都得到了廣泛深入的應用。21世紀的汽車加工制造業(yè)已經離不開數控加工技術的應用了。

2.4機床設備機械設備是機械制造中的重中之重，面對現(xiàn)代機械制造業(yè)的需求，具備了控制能力的機床設備是現(xiàn)代機電一體化產品的重要組成部分。計算機數控技術為機械制造業(yè)提供了良好的機床控制能力，即把計算機控制裝置運用到機床上，也就是用數控技術對機床的加工實施控制，這樣的機床就是數控機床。它是以代碼實現(xiàn)機床控制的機電一體化產品，它把刀具和工件之間的相對位置、主軸變速、刀具的選擇、冷卻泵的起停等各種操作和順序動作數字碼記錄在控制介質上，從而發(fā)出控制指令來控制機床的伺服系統(tǒng)或其他執(zhí)行元件，使機床自動加工出所需零件。

三、數控技術的發(fā)展

從第一臺數控機床開發(fā)成功到現(xiàn)在已有50多年的歷史，由傳統(tǒng)的封閉式數控系統(tǒng)發(fā)展到現(xiàn)今的開放式PC數控系統(tǒng)。傳統(tǒng)的計算機數控系統(tǒng)，由于采用封閉的體系結構，它的通用性、軟件移植性、功能擴展和維修都比較困難；開放式體系結構的計算機數控系統(tǒng)的發(fā)展，使傳統(tǒng)的計算機數控系統(tǒng)的市場正在受到挑戰(zhàn)。開放式計算機數控系統(tǒng)，采用軟件模塊化的體系結構，顯示了優(yōu)良的性能，能適應各種計算機的軟件平臺，具有統(tǒng)一風格的用戶交互環(huán)境，操作、維護、更新?lián)Q代和軟件開發(fā)都比較方便，具有較高的性能價格比，已成為數控系統(tǒng)發(fā)展的方向。

四、結束語

機械制造技術不僅是衡量一個國家科技發(fā)展水平的重要標志，也是國際間科技競爭的重點。我國正處于經濟發(fā)展的關鍵時期，制造技術是我們的薄弱環(huán)節(jié)。PC機進入數控領域，極大的促進了數控技術的發(fā)展，也為我國在數控生產領域趕超發(fā)達國家提供了機遇。跟上發(fā)展先進數控制造技術的世界潮流，將其放在戰(zhàn)略優(yōu)先地位，并以足夠的力度予以實施，盡快縮小與發(fā)達國家的差距，在激烈的市場競爭中立于不敗之地。同時，數控加工技術的發(fā)展孕育產生大量的數控專業(yè)技術人才，進而推動我國現(xiàn)代機械制造業(yè)進一步走向繁榮。

參考文獻：

馬巖.中國木材工業(yè)數控化的普及[J].木材工業(yè).2006(02).

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中圖分類號：TL372 文獻標識碼： A

引言

自動控制學科是近幾十年來了發(fā)展起來的一門很重要的學科。它的發(fā)展很迅速，特別是計算機的快速發(fā)展，更加快了它的發(fā)展，尤其是工業(yè)自動化技術近年來的發(fā)展。自動化學科研究的范圍也是很廣泛的，對實現(xiàn)我國工業(yè)、農業(yè)、國防和科學技術現(xiàn)代化、對迅速提升我國綜合國力具有重要和積極作用。

自動控制（automatic control）是指在沒有人直接參與的情況下，利用外加的設備或裝置，使機器、設備或生產過程的某個工作狀態(tài)或參數自動地按照預定的規(guī)律運行。

自動控制是相對人工控制概念而言的。指的是在沒人參與的情況下，利用控制裝置使被控對象或過程自動地按預定規(guī)律運行。自動控制技術的研究有利于將人類從復雜、危險、繁瑣的勞動環(huán)境中解放出來并大大提高控制效率。 自動控制是工程科學的一個分支。它涉及利用反饋原理的對動態(tài)系統(tǒng)的自動影響，以使得輸出值接近我們想要的值。從方法的角度看，它以數學的系統(tǒng)理論為基礎。我們今天稱作自動控制的是二十世紀中葉產生的控制論的一個分支。 基礎的結論是由諾伯特?維納，魯道夫?卡爾曼提出的.

自動控制技術是能夠在沒有人直接參與的情況下，利用附加裝置使生產過程或生產機械（被控對象）自動地按照某種規(guī)律（控制目標）運行，使被控對象的一個或幾個物理量（如溫度、壓力、流量、位移和轉速等）或加工工藝按照預定要求變化的技術。它包含了自動控制系統(tǒng)中所有元器件的構造原理和性能，以及控制對象或被控過程的特性等方面的知識；自動控制系統(tǒng)的分析與綜合；控制用計算機（能作數字運算和邏輯運算的控制機）的構造原理和實現(xiàn)方法。自動控制技術是當展迅速，應用廣泛，最引人矚目的高技術之一；是推動新的技術革命和新的產業(yè)革命的核心技術；是自動化領域的重要組成部分。

自動控制技術有很強的應用背景，無論是在煉鋼、軋鋼、化工、石油、電力等工業(yè)上，或是造紙、紡織、皮革和食品等工業(yè)上；無論是在航空、航海、汽車和鐵路運輸工業(yè)和國防工業(yè)上，或是圖書資料的管理、實驗室技術設備上都得到廣泛應用。自動控制技術對導彈和人造地球衛(wèi)星是非常重要的，對于研究原子能的應用，研究飛機和導彈的空氣動力和結構強度也是有用的。沒有應用背景的“控制理論”就缺乏生命力。如何巧妙地運用控制的基礎理論來解決實際問題是和研究控制理論本身不同的另一種創(chuàng)造性工作。

一、自動化控制原理

自動化控制有半自動與全自動化

例如：機器、設備可以按照生產的要求和目的，進行自動化生產；全自動人只需要作為操作員，確定控制的要求和程序，不用直接參與生產過程的控制技術；半自動化控制要人通過設施、設備、機械、儀器或手工等勞動力的參與。

自動化控制技術廣泛用于工業(yè)、農業(yè)、軍事、科學研究、交通運輸、商業(yè)、醫(yī)療、服務和家庭等方面。采用自動化控制不僅可以把人從繁重的體力勞動、部分腦力勞動以及惡劣、危險的工作環(huán)境中解放出來，而且能擴展人的器官功能，極大地提高勞動生產率，增強人類認識世界和改造世界的能力。因此，自動化控制是工業(yè)、農業(yè)、國防和科學技術現(xiàn)代化的重要條件和顯著標志。

自動化控制理論是自動化專業(yè)的重要學習課程。

二、自動化控制的應用

2.1過程自動化

石油煉制和化工等工業(yè)中流體或粉體的化學處理的自動化控制。一般采用由檢測儀表、調節(jié)器和計算機等組成的過程控制系統(tǒng)，對加熱爐、精餾塔等設備或整個工廠進行最優(yōu)控制。采用的主要控制方式有反饋控制、前饋控制和最優(yōu)控制等。

2.2機械制造自動化

這是機械化、電氣化與自動控制相結合的結果，處理的對象是離散工件。早期的機械制造自動化是采用機械或電氣部件的單機自動化或是簡單的自動生產線。20世紀60年代以后，由于電子計算機的應用，出現(xiàn)了數控機床、加工中心、機器人、計算機輔助設計、計算機輔助制造、自動化倉庫等。研制出適應多品種、小批量生產型式的柔性制造系統(tǒng)（FMS）。以柔性制造系統(tǒng)為基礎的自動化車間，加上信息管理、生產管理自動化，出現(xiàn)了采用計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）的工廠自動化控制系統(tǒng)。

2.3管理自動化

工廠或事業(yè)單位的人、財、物、生產、辦公等業(yè)務管理的自動化控制，是以信息處理為核心的綜合性技術，涉及電子計算機、通信系統(tǒng)與控制等學科。一般采用由多臺具有高速處理大量信息能力的計算機和各種終端組成的局部網絡?，F(xiàn)代已在管理信息系統(tǒng)的基礎上研制出決策支持系統(tǒng)（DSS），為高層管理人員決策提供備選的方案。

三、自動化控制系統(tǒng)

自動化控制系統(tǒng)是指能夠實現(xiàn)自動控制任務的系統(tǒng)，由控制器與控制對象所組成。

自動化控制系統(tǒng)的概念

自動化控制是一種現(xiàn)代工業(yè)、農業(yè)、制造業(yè)等生產領域中機械電氣一體自動化集成控制技術和理論。

自動控制（automatic control）是指在沒有人直接參與的情況下，利用外加的設備或裝置，使機器、設備或生產過程的某個工作狀態(tài)或參數自動地按照預定的規(guī)律運行。

四、自動控制系統(tǒng)特點

自動控制能自動調節(jié)、檢測、加工的機器設備、儀表，按規(guī)定的程序或指令自動進行作業(yè)的技術措施。其目的在于增加產量、提高質量、降低成本和勞動強度、保障生產安全等。

自動控制系統(tǒng)理論

自動控制是相對人工控制概念而言的，指的是在沒人參與的情況下，利用控制裝置使被控對象或過程自動地按預定規(guī)律運行。自動控制技術的研究有利于將人類從復雜、危險、繁瑣的勞動環(huán)境中解放出來并大大提高控制效率。

自動控制是工程科學的一個分支，它涉及利用反饋原理的對動態(tài)系統(tǒng)的自動影響，以使得輸出值接近我們想要的值。從方法的角度看，它以數學的系統(tǒng)理論為基礎。我們今天稱作自動控制的是二十世紀中葉產生的控制論的一個分支。

結束語：

隨著科技的發(fā)展，自動化控制已經廣泛應用到各行各業(yè)。直流調速器在數控機床、造紙印刷、紡織印染、光纜線纜設備、包裝機械、電工機械、食品加工機械、橡膠機械、生物設備、印制電路板設備、實驗設備、焊接切割、輕工機械、物流輸送設備、機車車輛、醫(yī)設備、通訊設備、雷達設備、衛(wèi)星地面接受系統(tǒng)等行業(yè)都有應用。相信不久的將來會帶給人們更多的便利。

篇6

中圖分類號：[TU992.3] 文獻標識碼：A 文章編號：

1、前言

污水處理是一門涉及化學、物理、生物等多門科學的綜合性技術，其工藝機理復雜，操作要求十分嚴格，實現(xiàn)起來難度較高。如果只憑現(xiàn)場人員手動操作，往往操作繁瑣，勞動強度大，處理效果差。加之我國水污染控制水平較低，尤其是工業(yè)廢水的污染控制，投入不足，給環(huán)境帶來了嚴重的威脅。因此為了改變我國污水處理控制技術的這種落后現(xiàn)狀，進行污水處理自動控制系統(tǒng)的研究，具有非?，F(xiàn)實的意義。當前，污水處理控制領域將計算機技術、智能技術、網絡技術等運用到過程中，實現(xiàn)優(yōu)化控制，已成為研究熱點。

2、自動控制理論的發(fā)展

在工業(yè)和現(xiàn)代科學技術的飛速發(fā)展的同時，控制理論的發(fā)展至今已有100多年的歷史。各個領域中的自動控制系統(tǒng)對控制精度、響應速度、系統(tǒng)穩(wěn)定性與適應能力的要求越來越高，應用范圍也更加廣泛。特別是自20世紀80年代以來，計算機技術的高速發(fā)展，推動了控制理論研究的深入發(fā)展。

3.各單元的自動控制系統(tǒng)

3.1 格柵自動控制系統(tǒng)

根據水位差測量儀檢測的格柵前后水位差閾值自動控制機械格柵的運行。當機械格柵停止運行的時間超過設定值時，系統(tǒng)轉由時間控制，自動啟動機械格柵。PLC系統(tǒng)還將按軟件程序自動控制柵渣輸送機、機械格柵的順序啟動、運行、停車以及安全聯(lián)鎖保護。水位差設定值，格柵的運行時間及格柵運行周期可調。3.2 水泵自動控制

在泵池設超聲波液位儀表，根據水位測量儀測得的泵房水位值自動控制多臺水泵的啟停運行。當泵房水位高至某一設定的水位值時，PLC系統(tǒng)將按軟件程序自動增加水泵的運行臺數；相反，當泵房水位降至某一設定的水位值時，PLC系統(tǒng)將按軟件程序自動減少水泵的運行臺數。同時，系統(tǒng)累積各個水泵的運行時間，自動輪換水泵，保證各水泵累積運行時間基本相等，使其保持最佳運行狀態(tài)。當水位降至干運轉水位時，自動控制全部水泵停止運行。在監(jiān)控管理系統(tǒng)和就地控制系統(tǒng)的操作面板上可以設定水位值。

3.3 沉砂池自動控制

沉砂池的設備自成系統(tǒng)，隨設備所帶的就地控制箱將帶有啟動時序和停止時序，以及安全保護程序，自動控制整套沉砂池設備的運行。PLC系統(tǒng)將采集沉砂池全部設備的運行狀態(tài)，上位監(jiān)控管理計算機也可遠控整套沉砂池設備的啟動/停止。

3.4 分段進水多級AO生物池控制

現(xiàn)有AO或AAO生物池改造采用分段進水多級AO工藝。主要測控內容有：

――各段進水流量檢測、配水閥門/堰門監(jiān)控，自動控制各段流量，保證多級AO工藝進水流量分配比，實現(xiàn)合理利用各段硝化容量,充分利用原水中碳源進行反硝化, 達到有效降低出水TN, 并降低運行費用。

――厭氧池氧化還原電位監(jiān)測，各級缺氧池入口溶解氧監(jiān)測，各級缺氧池混合液濃度監(jiān)測，攪拌器運行控制。

――各級好氧池溶解氧監(jiān)測、空氣流量檢測、曝氣量自動控制。由于污水處理廠的實際運行中, 進水負荷實時變化，DO串級控制策略可根據進水負荷實時調整DO的設定值, 有效地消除進水擾動。

――生物池出水硝氮在線檢測，作為甲醇投加的過程控制參數，及時調整外碳源的投加量，保證出水水質并節(jié)省碳源。

――生物池出水氨氮在線檢測，根據出水氨氮值及時調整曝氣量滿足和保證出水水質的要求。

――分段進水多級AO工藝對C/N比的敏感性，具體水質、水量的實時變化，使得分段進水工藝的運行和優(yōu)化有很大的空間。利用在線監(jiān)測及智能控制技術，根據進水水質、水量對系統(tǒng)進行實時控制, 提高污染物的去除效率, 降低運行成本，并可提高分段進水生物脫氮工藝的可操作性。

3.5 鼓風機房出口壓力控制

通過壓力變送器檢測空氣總管的壓力，根據設定的壓力值控制鼓風機的運轉臺數、調節(jié)鼓風機的導葉片角度，從而保證生物池對空氣的需求量。在保證空氣需求量的前提下，盡可能地節(jié)省能耗，壓力控制系統(tǒng)和曝氣量調節(jié)系統(tǒng)相互關聯(lián)，相互影響，最終使生物池的生物處理過程處在最佳狀態(tài)。通過監(jiān)控管理系統(tǒng)和現(xiàn)場控制系統(tǒng)的操作屏，可以設定鼓風機出口的壓力控制值。

3.6 污泥回流量自動調節(jié)

回流污泥量的控制采用比例控制以保證污泥混合液濃度在一定的范圍內。根據生物池的進水量、回流污泥濃度控制回流污泥泵（工頻泵）的運轉臺數或變頻泵的轉速，保證生物池微生物的需要量。通過監(jiān)控管理系統(tǒng)和現(xiàn)場控制系統(tǒng)的操作屏，可以設定回流污泥比例。

3.7 沉淀池排泥控制

沉淀池的排泥可以根據裝在沉淀池內的泥位計來控制刮泥車的運行，指導排泥。排泥有二種控制方式：按泥位計設定值進行自動排泥，按定時實現(xiàn)自動排泥。

3.8 污泥濃縮自動控制

污泥濃縮機系統(tǒng)控制采用時間控制和手動控制。該系統(tǒng)中設備的啟動順序依次為輸送機、濃縮機、加藥泵、進泥泵、污泥切割機，停止順序與之相反。當藥液制備段的溶液罐的液位低，進泥泵的進泥流量低、系統(tǒng)中任何一臺設備發(fā)生故障時，系統(tǒng)停止運行。采用污泥流量比例投加絮凝劑，通過監(jiān)控管理系統(tǒng)和現(xiàn)場控制系統(tǒng)的操作屏，可以設定每天允許的運行次數及每次運行的時間。

3.9 污泥脫水自動控制

污泥脫水過程按污泥脫水系統(tǒng)自身PLC預先編制的程序控制運行。污泥脫水的程序控制采用時間控制和手動控制。系統(tǒng)設計帶有啟動時序和停止時序，以及安全保護程序。在藥液已制備完成的前提下，設備的啟動次序依次為傾斜式輸送機、水平式輸送機、濃縮脫水一體機、加藥泵、進泥泵，停止順序與之相反。上位監(jiān)控管理計算機可遠程監(jiān)測污泥脫水系統(tǒng)全部設備的運行狀態(tài)和故障報警，但不可遠程控制污泥脫水系統(tǒng)的開停。

3.10 加氯的自動控制

根據進水流量和濁度控制加氯機按比例自動加氯，并根據出水余氯值進一步修正加氯量，使加氯量始終處于最佳值。

3.11 電動閘門的控制

重要的電動閘門，旁邊設置的現(xiàn)場手動操作箱面板上設手動/遠動轉換開關。手動狀態(tài)下，由操作箱面板上的按鈕控制閘門的開閉；遠動狀態(tài)下，由中控室遙控閘門的開閉。閘門的狀態(tài)和工況在中控室的模擬屏上顯示。

4.結束語

污水處理運行過程任務要求重，特性復雜，運行管理難度大，目前水處理行業(yè)尚缺乏可靠的實時監(jiān)測儀器，用傳統(tǒng)的控制方式往往達不到精確的控制要求。先進控制理論實現(xiàn)了過程工藝參數的優(yōu)化，可以改變污水處理廠人工調節(jié)操作處理不及時、效率低的現(xiàn)狀。污水處理的社會意義巨大應用計算機控制技術實現(xiàn)污水處理工藝的半自動全自動控制提高污水處理的技術管理水平合理使用和配置處理設施設備具有非常現(xiàn)實的意義。

參考文獻：

篇7

中圖分類號：TN77文獻標識碼：A

1引言

提升機在礦井生產中素有咽喉設備之稱，提升機對于礦井的安全生產有著至關重要的作用。提升機電力傳動系統(tǒng)復雜，控制系統(tǒng)要實現(xiàn)的控制功能較多，因此對于提升機的控制系統(tǒng)的設計，需要能夠滿足提升機頻繁制動和不同工作狀態(tài)相互轉換的功能需求。針對提升機如此復雜的控制要求，傳統(tǒng)的電氣控制難以實現(xiàn)，因此，必須借助于PLC自動控制實現(xiàn)。

本論文主要結合西門子S7-300在副井提升機自動控制系統(tǒng)上的應用，對提升機自動控制系統(tǒng)進行詳細的分析設計研究，以期從中能夠找到合理可靠的提升機控制系統(tǒng)設計應用方法，并以此和廣大同行分享。

2礦井提升機控制系統(tǒng)應用現(xiàn)狀分析

(1) 我國提升機控制技術應用現(xiàn)狀

我國礦井提升機一直承擔著井下與地面之間輸送人員或者貨物的重任，因此一直素有礦井咽喉設備之稱。我國礦井提升機控制技術相較于國外處于落后階段，國外已經發(fā)展到智能實時監(jiān)控提升機并實現(xiàn)故障智能診斷技術，而目前我國提升機控制系統(tǒng)的技術，還普遍停留在原始的電氣控制階段，對于數字化控制技術、計算機智能控制技術目前還處于研究探索階段?？v觀我國的提升機電控系統(tǒng)控制技術的應用，發(fā)展緩慢，多數是借鑒或者仿制國外的電控系統(tǒng)，并且電控系統(tǒng)在實際應用中也存在一定的問題。

(2) 我國提升機控制系統(tǒng)應用中存在的問題

① 我國提升機電控系統(tǒng)沒有專業(yè)的生產廠家。這是我國目前提升機控制系統(tǒng)和控制技術發(fā)展的最大瓶頸。我國的提升機電控系統(tǒng)，要么直接從國外公司進口，這樣成本十分高昂，且后期設備維護維修十分不便；國內現(xiàn)有的提升機電控系統(tǒng)均是高?？蒲性核园l(fā)研制的電控系統(tǒng)，多數并不具備通用性。

② 我國提升機電控技術落后。目前僅僅在一些大型煤礦上的先進提升機才采用了計算機、PLC或者數字控制技術，傳統(tǒng)的提升機電控系統(tǒng)都是采用電氣化控制系統(tǒng)，繼電器、接觸器控制廣泛使用，導致能耗過高，控制不可靠，嚴重制約了我國提升機電控系統(tǒng)的發(fā)展應用。

③ 我國提升機控制系統(tǒng)安全性和可靠性較差。目前我國礦井提升機僅僅在上下井口端采用切除電阻的方法實現(xiàn)提升機運行速度的制動，制動能耗過高，造成提升機電控系統(tǒng)負荷太大，由此導致我國提升機控制系統(tǒng)安全性和可靠性較差。對于提升機運行過程中的關鍵工作參數、狀態(tài)參數及運行參數根本沒有實現(xiàn)實時監(jiān)控，經常發(fā)生過卷或者超速等安全事故。

鑒于以上問題，我國必須要大力發(fā)展提升機在運行過程中的電控系統(tǒng)的自動化、智能化控制，逐步形成具有自主知識產權的提升機電控系統(tǒng)。

3西門子S7-300在副井提升機上的應用分析

3.1 基于PLC的控制系統(tǒng)設計

利用西門子S7-300構建提升機電控系統(tǒng)，根據提升機的工作模塊，將PLC電控以網絡化模式進行布控，分為主控PLC、監(jiān)控PLC和信號PLC三個主從式控制PLC，其具體結構原理圖如圖1所示。

如圖1所示，信號PLC作為整個電控系統(tǒng)的信號管理站，負責對提升機工作過程中的狀態(tài)參數、環(huán)境參數及其必要參數做信號管理，統(tǒng)一發(fā)送至控制主站；監(jiān)控PLC主要對提升機的關鍵控制參數，如井深、進口提升速度等指標進行實時監(jiān)控，并受主控PLC統(tǒng)一調度管理；主控PLC一方面實現(xiàn)對監(jiān)控PLC和信號PLC的控制管理，并對由監(jiān)控PLC和信號PLC發(fā)送過來的數據信號進行整合管理，并發(fā)送至上位機進行集中管理、顯示、數據存儲等功能，以提高提升機工作過程的管理效率；另一方面主控PLC通過交流變頻調速裝置實現(xiàn)對同步電機的控制，進而實現(xiàn)提升機速度的電氣化控制，同時將提升機的工作參數再反饋回信號PLC和監(jiān)控PLC，從而實現(xiàn)了PLC網絡控制系統(tǒng)對提升機的閉環(huán)控制。

3.2 基于PLC實現(xiàn)的提升機速度控制應用

提升機控制系統(tǒng)最為關鍵、也是最難實現(xiàn)的技術要點，就是對提升機運行速度的控制。借助于西門子S7-300的PLC，能夠很方便的實現(xiàn)對提升機速度的控制。

基于PLC實現(xiàn)的提升機運行速度的具體控制方案設計如下：

(1)（1）在井口與井底分別放置接近傳感器，一旦提升機到達接近傳感器，即可認定提升機即將到達井口或者井底，從而進入預定的制動階段。

(2)（2）利用光電傳感器和深度指示器配合使用，實時監(jiān)控提升機當前所處巷道中的位置，并將位置轉化為數字量傳送至監(jiān)控PLC，利用監(jiān)控PLC與主控PLC的通信實現(xiàn)對提升機位置的實時監(jiān)控。

(3)（3）一旦提升機觸發(fā)接近傳感器，由主控PLC發(fā)出調速指令給交流變頻調速裝置，由交流變頻調速裝置實現(xiàn)對電機轉速的調節(jié)，進而實現(xiàn)對提升機運行速度的調節(jié)與控制。

(4)（4）主控PLC利用監(jiān)控PLC監(jiān)測到的提升機當前運行速度與深度指示器的位置信號進行交叉運算，得出調速幅度，并將調速幅度指令傳輸給交流變頻調速裝置，從而實現(xiàn)無極調速；另一方面，監(jiān)控PLC通過實時監(jiān)測提升機的運行速度并反饋回主控PLC，主控PLC根據反饋回來的運行速度和程序中的預設值進行對比，結合PID調節(jié)算法實現(xiàn)對提升機運行速度的閉環(huán)調節(jié)與控制。

結語

提升機作為礦井安全生產的樞紐設備，其安全性對于整個礦山生產的安全起著舉足輕重的作用。我國目前提升機電控系統(tǒng)理論研究較為深入，但是實際技術應用還有待進一步提高和挖掘。本論文結合西門子PLC對提升機控制系統(tǒng)進行了設計分析，對于提升機電控系統(tǒng)及其控制技術的應用研究，不論是在理論研究方面，還是在實際技術應用方面，都具有一定的指導意義。當然，關于提升機電控系統(tǒng)方面的更多技術，還有賴于廣大礦井科技工作人員的共同努力，才能夠最終實現(xiàn)我國提升機電控系統(tǒng)及其控制技術的提高應用。

參考文獻

[1]姚書波.淺議我國礦井提升機電氣傳動系統(tǒng)的發(fā)展[J].科技信息,2007,(19):227.

篇8

1 引言

隨著可編程邏輯控制器（PLC）技術的逐漸發(fā)展，很多工業(yè)生產要求實現(xiàn)自動化控制的功能，都采用PLC來構建自動化控制系統(tǒng)，尤其是對于一些電氣控制較為復雜的電氣設備和大型機電裝備，PLC在電氣化和自動化控制方面具有獨到的優(yōu)勢，如順序控制，可靠性高，穩(wěn)定性好，易于構建網絡化和遠程化控制，以及實現(xiàn)無人值守等眾多優(yōu)點?；诖耍琍LC技術逐漸成為工業(yè)電氣自動化控制的主要應用技術。

本論文主要結合數控機床的電氣化功能的改造，詳細探討數控機床電氣化改造過程中基于PLC技術的應用，以及PLC技術在實現(xiàn)數控機床自動化控制功能上的應用，以此和廣大同行分享。

2 數控機床的電氣化改造概述

2.1 數控機床的主要功能

數控機床是實現(xiàn)機械加工、制造和生產中應用的最為廣泛的一類機電設備。數控機床依托數控化程序，實現(xiàn)對零部件的自動切削和加工。但是目前我國仍然有超過近1000萬臺的數控機床，主要依靠手動控制完成切削加工，無法實現(xiàn)基本的電氣化和自動化控制。為此，本論文的主要的目的是基于PLC控制技術，實現(xiàn)數控機床的電氣化改造，主要實現(xiàn)以下功能：

（1） 數控機床的所有電機、接觸器等實現(xiàn)基于PLC的自動化控制；

（2）數控機床的進給運動由PLC控制自動完成，無需人工手動干預；

（3） 自動檢測零部件切削過程中的相關參數，如加工參數、狀態(tài)參數等等；

（4） 結合上位機能夠實現(xiàn)對數控機床的遠程控制，以達到無人值守的目的。

2.2 電氣化改造的總體方案

結合上文對于數控車床的電氣化、自動化改造的功能要求，確定了采用上位機與下位機結合的自動化改造方案。該方案總體結構分析如下：

（1） 上位機借助于工控機，利用工控機強大的圖像處理能力，重點完成數控車床的生產組態(tài)畫面顯示，以及必要的生產數據的傳輸、保存、輸出，同時還要能夠實現(xiàn)相關控制指令的下達，確保數控車床能夠自動完成所有切削加工生產任務。

（ 2）下位機采用基于PLC技術的電氣控制模式，由傳感器、數據采集板卡負責采集數控車床的生產數據、環(huán)境數據、狀態(tài)數據等所有參數，由PLC實現(xiàn)對相關數據的計算，并傳輸給上位機進行相關數據的圖形化顯示和保存；另一方面，PLC控制系統(tǒng)還接收來自于上位機的控制指令，實現(xiàn)對數控車床的遠程控制。

（3） 對于數控車床最為關鍵的控制――進給運動的控制，利用PLC+運動控制板卡的模式實現(xiàn)電氣化和自動化的控制。具體實現(xiàn)方式為：選用合適的運動控制板卡，配合PLC的順序控制，對進給軸電機實現(xiàn)伺服運動控制，從而實現(xiàn)對數控車床進給運動的自動化控制。

3 數控車床電氣化自動控制改造的實現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)改造結構設計

數控車床的電氣化自動控制改造，其整體結構如下圖1所示，其整體結構主要由以下幾個部分構成：

3.1.1 底層設備

底層設備主要包括兩個方面，首先是實現(xiàn)數控車床自動切削加工運轉等基本功能的必要電氣、機電設備，如電源模塊、電機模塊等，這些機電設備能夠保證數控車床的基本功能的穩(wěn)定可靠的實現(xiàn)；其次，底層設備還包括各類傳感器，比如監(jiān)測電機轉速、溫度的速度傳感器和溫度傳感器，監(jiān)測進給軸運動進給量的光柵尺等，這些傳感類和數據采集類設備為實現(xiàn)數控車床自動化控制提供了基礎數據源。

3.1.2 本地PLC站

本地PLC站主要負責接收底層傳感設備傳送過來的傳感參數、狀態(tài)參數及其他檢測參數，通過內部程序的運算，判斷整個數控車床的工作狀態(tài)，并將其中的重點參數上傳到遠程控制終端進行數據的圖形化顯示、存儲、輸出打印等操作；另一方面，本地PLC站同時還接收來自于遠程控制終端所下達的控制指令，比如停機、啟動等控制指令，PLC站通過對相應執(zhí)行器（比如電機）的控制，從而實現(xiàn)自動化控制的功能。

3.1.3 遠程控制終端

遠程控制終端主要是依賴于工控機實現(xiàn)的上位機數據管理和狀態(tài)監(jiān)控，需要專門開發(fā)一套面向數控車床加工、生產和自動控制的軟件程序，以實現(xiàn)對數控車床的遠程化、網絡化、自動化控制，真正實現(xiàn)無人值守的功能。

基于PLC的數控車床電氣自動化改造框圖

3.2 PLC電氣控制系統(tǒng)的設計實現(xiàn)

本研究論文以CK6140普通數量機床為具體研究對象，詳細探討其電氣化、自動化控制的改造。通過上文對機床改造方案和結構功能的分析，可以確定整個機床電氣化、自動化改造，一共需要實現(xiàn)14個系統(tǒng)輸入，9個系統(tǒng)輸出。結合控制要求，這里選用日本三菱公司的FX2N-48MR型PLC，輸入回路采用24V直流電源供電方式。根據對數控機床的各模塊控制功能的分析，選用合適的接觸器、繼電器、開關、輔助觸點等電氣控制元件，與PLC共同實現(xiàn)對電氣設備的控制，比如PLC通過接觸器控制電機模塊，PLC通過繼電器控制電磁閥等部件，從而完成基于PLC控制的數控車床電氣化改造。

4 結語

篇9

【關鍵詞】 控制網絡；現(xiàn)場總線；ControlNet；以太網；交換式；共享式；

【論文類型】 應用基礎

：49000多字的碩士論文

篇10

中圖分類號：S210文獻標識碼： A

引言

近年來，伴隨著人們追求更高的物質文化生活水平，要求創(chuàng)造舒適而健康的室內空氣環(huán)境，中央空調勢必成為21世紀健康環(huán)境不可或缺的重要組成部分之一。但中央空調系統(tǒng)運行耗能很大，在某些工業(yè)發(fā)達國家，供暖和空調系統(tǒng)的能源消耗約占國家總能源消耗的1/3。因此，提高空調系統(tǒng)的能源利用效率已成為空調工程技術的一項重要課題。為了降低空調系統(tǒng)的能耗，在世界能源日益緊張、環(huán)境保護日益重要的今天，探討空調系統(tǒng)的節(jié)能環(huán)保問題意義重大。

一、中央空調的特點

1、對象特性

不同的被控對象,在相同的干擾作用下,被控量隨時間的變化過程也不同。空調自控系統(tǒng)的任務就是克服這些干擾因素,維持空調房間一定的溫、濕度和空氣品質。但溫、濕度的控制效果不僅取決于自控系統(tǒng),更是取決于空調系統(tǒng)的合理性及空調的對象特性。

2、溫濕度相關性

多數情況下，空調控制主要是對空調房間內溫度和濕度的控制,這兩個參數常常是在一個調節(jié)對象里同時進行調節(jié)的兩個被調量，且這兩個參數在調節(jié)過程中又相互影響。

3、干擾性

空調系統(tǒng)運行中,由于氣溫、太陽輻射、風、晴、雨、雪等外部條件和空調房間中設備、投入運行的多少,以及人員的增減等內部條件的變化,都會干擾空調系統(tǒng)的運行。

4、整體控制性

空調自動控制系統(tǒng)一般是以空調房間內的空氣溫度和相對濕度控制為中心,通過工況轉換與空氣處理過程每個環(huán)節(jié)緊密聯(lián)系在一起的整體控制系統(tǒng)。空調系統(tǒng)中空氣處理設備的啟停都要根據系統(tǒng)的工作程序,按照有關的操作規(guī)程進行,處理過程的各個參數調節(jié)及聯(lián)鎖控制都是與室內溫、濕度密切相關的。

5、多工況運行及轉換控制

由于空調系統(tǒng)是在全年的室內外條件變化下,按照一定的運行方式(即工況)進行調節(jié)的。同時在內外條件發(fā)生顯著變化時要改變運行調節(jié)方式,即進行運行工況的轉換。

二、中央空調系統(tǒng)節(jié)能的意義

1、建筑節(jié)能法規(guī)要求空調系統(tǒng)降低能耗

長期以來，當季節(jié)變化、晝夜溫差變化、溫室效應和空調實際使用工況發(fā)生變化時，中央空調系統(tǒng)在傳統(tǒng)的運行模式下，能源浪費很大。就我國情況而言，現(xiàn)代建筑中采用中央空調的民用、公用及商用建筑，中央空調能耗約占整個建筑總能耗的50％左右，商場和綜合大樓等的能耗甚至可能高達60％以上。我國屬能源消耗大國，能源有限，利用率不高且依賴性強。近年來能源短缺的現(xiàn)實迫使國家把公共建筑節(jié)能提升到戰(zhàn)略高度，相應制定了節(jié)約能源法，對公共建筑能耗國家實施國家節(jié)能標準。

2、產業(yè)辦公樓宇的發(fā)展對空調系統(tǒng)節(jié)能提出了更高的要求

現(xiàn)階段，產業(yè)辦公樓從發(fā)展初期的以“產權式商鋪”為主要銷售模式逐漸被經營持有型物業(yè)所取代，從投資者的經濟效益來說，過去一段時間由于利潤的實現(xiàn)，產業(yè)辦公樓多以出售為主，受短期利益的驅動，往往只追求建設階段的低成本和銷售時的高收益，對后期實際使用階段的效果和運營成本很少考慮，后期往往中央空調系統(tǒng)效率低、能耗大。而目前越來越多的項目——主要為商業(yè)辦公地產，以持有物業(yè)持續(xù)經營為主要贏利模式，這勢必使投資者及發(fā)展商從一開始就關注能耗問題?，F(xiàn)階段我國中央空調能耗現(xiàn)狀概述我國現(xiàn)階段中央空調系統(tǒng)的應用中，更多的關注的是空調系統(tǒng)溫濕度控制效果及空氣品質控制效果，往往忽略了空調系統(tǒng)的能耗情況。

三、中央空調節(jié)能環(huán)保技術

1、太陽能空調

太陽能是一種可持續(xù)利用的清潔能源。利用太陽能供熱與制冷是近年來國內外新能源研究領域的熱點課題。利用太陽能真空集熱管與溴化鋰雙效吸收式制冷技術的有機結合，形成夏季制冷、冬季供熱和全年生活熱水供應的空調熱水機組，做到一機多用，從而可以顯著提高太陽能空調系統(tǒng)的利用率和經濟性。

太陽能空調熱水系統(tǒng)的優(yōu)點：季節(jié)適應性好。太陽能空調系統(tǒng)的制冷能力是隨著太陽輻射能量的增加而增大的，這正好與夏季人們對空調的迫切要求相匹配；太陽能吸收式空調熱水系統(tǒng)以不含氟氯烴化合物的溴化鋰為工作介質，無臭、無毒，減少了溫室氣體的排放量，有利于環(huán)境保護。

2、變頻空調系統(tǒng)

變頻空調是指采用變頻原理得到可變化交流電源來控制壓縮機的轉速，從而根據需要控制空調器的輸出能力。在中央空調系統(tǒng)中目前運行使用的大部分空調輸送系統(tǒng)，大都按傳統(tǒng)方法設計運行，即根據空調的最大負荷設計水系統(tǒng)和風系統(tǒng)，而空調系統(tǒng)大部分時間處于部分負荷狀態(tài)，一般水系統(tǒng)通過閥門節(jié)流，風系統(tǒng)通過再加熱等措施以適應部分負荷運行的需要，而采用此種調節(jié)方式能量浪費嚴重。有資料統(tǒng)計表明，此類調節(jié)方式中，定速泵和風機所耗電能有60％一70％消耗于調節(jié)閥、節(jié)流控制壓降等處，因此改變空調輸送系統(tǒng)的流量調節(jié)方式，節(jié)能潛力巨大，而變頻調速技術的發(fā)展成熟，可將其應用于空調輸送系統(tǒng)中，當空調負荷下降時，通過變頻裝置調節(jié)水泵(風機)的轉速，從而減少水(風)量，節(jié)省電機的耗電量，達到節(jié)能目的。

3、智能控制技術

智能控制技術是自動化技術發(fā)展到高級階段的產物，融合了控制技術、信息技術和人工智能等多種技術，包括模糊控制技術和神經網絡控制技術等。對于現(xiàn)代空調日益復雜的系統(tǒng)，傳統(tǒng)控制技術難以實現(xiàn)精確、可靠且有效的控制，智能控制技術因此應運而生。

（1）模糊控制技術

模糊控制是模糊數學、人工智能和計算機科學等多種學科相互滲透而產生的一種具有很強理論性的控制技術。模糊控制系統(tǒng)的理論基礎是模糊集合論、模糊邏輯推理規(guī)則和模糊語言變量，計算機控制技術是其系統(tǒng)的主要實現(xiàn)形式，其核心為智能模糊語言控制器。這種控制系統(tǒng)具有智能性和自學習性，并且并不需要建立精確的系統(tǒng)數學模型，適用于復雜的系統(tǒng)和過程。目前模糊控制已經在中央空調的定風量空調系統(tǒng)和變風量空調系統(tǒng)中得到了應用。

利用模糊控制技術對空調回風溫度和濕度進行自動調節(jié)，可以受到不錯的節(jié)能效果。利用溫度傳感器將測得的回風溫度信號輸入到模糊語言控制器中，并與給定值進行比較，根據比較結果自動調節(jié)回水調節(jié)閥的開度，以實現(xiàn)控制冷凍水流量的目的，從而使室內溫度穩(wěn)定在設定值。對于這個自動控制系統(tǒng)，新風溫度的變化是系統(tǒng)的一個干擾量，為了提高系統(tǒng)的控制精確性，可以將新風溫度傳感器的信號作為一個反饋信號加入到系統(tǒng)中。采用模糊控制的回風濕度自動控制系統(tǒng)與回風溫度自動控制系統(tǒng)工作原理相類似。

（2）神經網絡控制。神經網絡控制融合了人工神經網絡理論和系統(tǒng)控制理論，屬于智能控制的另一個分支。其原理是模擬人腦神經系統(tǒng)的工作方式，以大量簡單的處理單于相互連接，構成一種復雜的網絡。神經網絡的結構可分為輸入層、隱含層、和輸出層。在中央空調的控制系統(tǒng)中，采用神經網絡代替原來的控制器或辨識器，就構成了神經網絡控制系統(tǒng)。這種控制方式對于復雜的、不確定的系統(tǒng)具有良好的控制效果，整個控制系統(tǒng)可以獲得較高的穩(wěn)定性和動靜態(tài)性能。并且對于變化的環(huán)境有著良好的適應性?；谶@些優(yōu)秀的性能，神經網絡控制技術在中央空調的控制系統(tǒng)中也得到較多的應用。

結束語

我國的建筑施工中的中央空調的施工建設已經取得了長足地發(fā)展，節(jié)能環(huán)保技術成為施工技術中控制的重點，同樣的現(xiàn)今我國的很多的施工建設都是和節(jié)能相關聯(lián)，我國的科學家也在不斷地研究和探索節(jié)能的新理念，相信我國的中央空調的建設施工會更好的實現(xiàn)節(jié)能和環(huán)保這兩個目標。

參考文獻