時間：2023-05-08 18:11:47
導語：在控制系統(tǒng)設(shè)計論文的撰寫旅程中，學習并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
1.1LED和鍵盤設(shè)計
為了能夠?qū)崿F(xiàn)人與機器的對話，單片機的步進電機控制系統(tǒng)設(shè)計了3*4鍵盤以及4*8LED數(shù)碼管，人們可以直接對其進行控制。該系統(tǒng)通電后，通過鍵盤輸入控制步進機的運轉(zhuǎn)、啟動以及轉(zhuǎn)動方向等，由LED管動態(tài)清晰顯示步進機的轉(zhuǎn)向以及轉(zhuǎn)速。器件8279能夠控制系統(tǒng)鍵盤的輸入以及LED的輸出，進而減少單片機工作的承載，8279在控制系統(tǒng)工作的過程中，將鍵盤輸入的信息進行掃描，利用其抖功能，避免事故的發(fā)生。（下圖為LED和鍵盤模塊）
1.2放大和驅(qū)動設(shè)計
邏輯轉(zhuǎn)換器是步進機控制過程中的脈沖分配器，其是CMOS集成電路，其輸出的源電流為20毫安，能夠應用于三相以及四相步進機，其工作可以選擇以下6種激進方式進行控制；其中，對于三相步進電機有1、2、1-2相；對于四相步進電機有1、2、1-2相，其輸入的方式有單、雙時鐘選擇方式，其具有正向控制、方向控制、監(jiān)視原點、初始化原位等功能。PMM8713器件主要由激勵方式判斷、控制以及時鐘設(shè)置等部分組成，所有的輸入端都設(shè)置有秘制的電路，進而提高抗外界干擾的能力。PMM8713輸出能夠接受功率驅(qū)動電路，其通過驅(qū)圖1LED和鍵盤模塊動器，輸出最大的工作電流，以滿足電機工作的需求。單片機通過調(diào)節(jié)相關(guān)端口的脈沖信號，控制步進機的運行狀態(tài)、運轉(zhuǎn)方向以及運轉(zhuǎn)速度等。
2單片機的步進電機控制系統(tǒng)軟件設(shè)計
2.1單片機程序設(shè)計
通過中斷脈沖信號，計算步進電機的運轉(zhuǎn)步數(shù)以及圈數(shù)，并對其進行記錄；實現(xiàn)對步進電機運轉(zhuǎn)速速的控制；采用端口的中斷程序關(guān)閉其相關(guān)程序，將電機控制在停機狀態(tài)；通過中斷電機的開啟部位，將其轉(zhuǎn)換到運行狀態(tài)，實現(xiàn)電機的運行；PMM8713的U和D端口通過輸出高電平，達到控制步進電機運轉(zhuǎn)方向的目的；8279將其接口與自身的8個數(shù)據(jù)連接口進行連接，當單片機運行到鍵盤部位時，采用相關(guān)端口中斷其工作狀態(tài)，進而達到控制步進機的啟動、停止、速度以及方向等，并將其反饋給8279，利用LED將其顯示，明確其運轉(zhuǎn)的速度以及方向。
2.2PC上位機設(shè)計
設(shè)計PC上位機的主要目的就是控制步進電機，利用單片機中相關(guān)部位，實現(xiàn)人與機的對話，其利用單片機發(fā)出執(zhí)行命令，實現(xiàn)對步進電機的有效控制。其中，單片機接受的執(zhí)行命令會存儲在相關(guān)軟件中，其與儲存在片內(nèi)的Flash的相關(guān)地址進行比較，不沖突的信息就儲存在其中，如與其中儲存的信息發(fā)生沖突，就會自動中斷，有效的保護電機的正常運行。同時，此軟件在運行的過程中，應該對晶振中的USART模塊進行設(shè)置，其相關(guān)的控制軟件由VB6.0對其進行編寫，采用MSComm軟件實現(xiàn)實時通訊。
3結(jié)語
福建省農(nóng)業(yè)科學院中以示范農(nóng)場位于福州市晉安區(qū)新店鎮(zhèn)埔檔村，于2013年10月引進以色列設(shè)備及技術(shù)，建成3500耐以上的玻璃溫室大棚，建成投人使用1年來運行良好?，F(xiàn)將該玻璃溫室大棚的自動化控制系統(tǒng)設(shè)計，及其應用于無土基質(zhì)設(shè)施栽培的管理經(jīng)驗總結(jié)如下。
1自動化控制玻璃溫室大棚系統(tǒng)設(shè)計
1.1玻璃溫室大棚自動化控制系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)材料和結(jié)構(gòu)
玻璃溫室是以透明玻璃為覆蓋材料的溫室，透光率一般為60%一70%。溫室的骨架為鍍鋅鋼管，門窗框架、屋脊為鋁合金輕型鋼材，肩高約8ma大棚管理系統(tǒng)采用JPK-013型自動化控制系統(tǒng)。開啟電腦，輸入用戶名及密碼，在桌面點擊海峽農(nóng)業(yè)示范園控制系統(tǒng)圖標，點擊特殊菜單，點擊登錄“開”，彈出對話框，再次輸人另外一個用戶名及密碼，就可進行參數(shù)操作設(shè)計。設(shè)計結(jié)束后，下拉特殊菜單，點擊退出“關(guān)”。把目標溫度設(shè)計為300C，降溫需求百分比為10%。
1.2系統(tǒng)功能及操作設(shè)計方案
1.2.1夏、秋季的操作設(shè)計方案根據(jù)南方夏、秋季需要降溫的要求設(shè)計操作方案。
1.2.2冬、春季的操作設(shè)計方案根據(jù)南方冬、春季的氣候特點設(shè)計保溫操作方案。
2玻璃溫室大棚自動化控制系統(tǒng)設(shè)計管理要點
2.1水肥機一體化系統(tǒng)管理
水肥機由以色列Galcon公司提供。操作步驟:電腦開機一桌面一點擊Client系統(tǒng)一點擊Mixero
2.2分區(qū)設(shè)計管理
2.2.1水肥機一體化分區(qū)管理將整個溫室分成6個水肥灌溉區(qū)域，即與電腦連接的6個水閥所控制的灌溉區(qū)域為一個獨立的單元。區(qū)域布置見圖to水肥機裝肥料母液的肥料桶共7個桶，A,B液各3個桶，另外1個酸液桶，分為3個組別，酸液桶共用。針對不同作物，每組的肥料母液可以有所區(qū)別。A桶(Fert.1)和B桶(Fert.2)吸量都設(shè)為5.0L/m3，酸液(Fert.3)吸量設(shè)為3.5I}/m3。1區(qū)、2區(qū)種植瑞豐番茄，2014年5月31日移植;3區(qū)種植金玉滿堂番茄，4區(qū)種植串串紅鈴番茄，3區(qū)、4區(qū)均為5月22日移植。從移植到7月2日每天灌溉1次，清晨5:00開始滴灌，時間為10mino7月2日開始增加為4次，每次3min。因為3區(qū)、4區(qū)結(jié)果多，植株細弱，7月6日再增加1次，即3區(qū)、4區(qū)結(jié)果期每天灌溉5次，每次3mino5區(qū)、6區(qū)分別種植金石王1號和金玉滿堂番茄，2013年11月9日移植，前期灌溉同3區(qū)、4區(qū)，因結(jié)果盛期需肥水較多，增至每天7次(表3)。
2.2.2各區(qū)域的項目編號綁定及灌溉時間表(Irri-gationProgramNo.)設(shè)計各區(qū)域的電腦識別代碼及灌溉時間表設(shè)計見表30
2.3灌溉時間等數(shù)據(jù)的設(shè)計及修改
在Mixer的圖案里，點擊IrrigationProgramNo.，在左上角白色框格里輸入所要修改或設(shè)定的項目編號(ProgramNo.)，回車，再在左上角白色框格的左邊，點擊鎖匙(解鎖)，選擇要修改的數(shù)據(jù)，輸人要修改的數(shù)據(jù)，全部修改完畢，再次點擊解鎖，點擊確定(sure)完成修改。其他項目的修改過程同樣。
2.4所需EC,pH值的修改及其感應器校準
點擊FertilizationPrograms，在肥料項目號7,8,9欄目內(nèi)修改各種植區(qū)所需的灌溉水肥的EC,pH值。2014年種植番茄，1,2,3,4區(qū)的EC值設(shè)置為1.5ms/cm,爪6區(qū)盛果期設(shè)置為2.0ms/cm;pH值都設(shè)置為5.7。當發(fā)現(xiàn)水肥機上的EC,pH值有偏差時，要用標準液來進行校準。
2.5洗鹽
點擊右上角IrrigationPrograms進人操作界面，點擊ProgramSettings進入灌水數(shù)據(jù)界面。程序號(Prog.No)要選擇灌溉肥料沒用過的空白號。優(yōu)先權(quán)(PrioritySetup)選擇low。灌溉間隔天數(shù)(Irri.Cycledays)選擇1d，時間單位(Irri.Unit)為min;灌水量(Quantity)為持續(xù)灌水60min，肥料(Fert.Prog)填寫0。開始(StartTime)寫0:O1，結(jié)束寫23;59;各區(qū)的間隔灌溉時間(Duratior)寫250min(洗鹽1輪60x4為240min，其間休息10min。這就是洗鹽1d的循環(huán)模式。
2.6過濾器清洗
每個肥料母液桶下面都有1個過濾器，選擇在沒有灌溉的時間段里，關(guān)閉水肥母液桶的開關(guān)，把過濾器小心擰開，用清水沖洗過濾片，干凈為止。然后在灌溉之前裝回，打開水肥開關(guān)。水肥機后面也有1個過濾器。
2.7混合桶溢水問題的解決
灌溉是邊混合水肥邊進行灌溉，如果遇到突然停電，等來電時，電腦不知道混合桶的水肥該往哪個區(qū)走。因此，當看到混合桶溢水時，應立即手工把混合桶里的水肥舀出1/2。
3小結(jié)
供電系統(tǒng)設(shè)置5臺電源,每臺電源通過2臺切換柜與負載連接,共計15臺設(shè)備。在電源發(fā)生故障時,切換柜負責工作電源、備用電源和檢修電源的切換,保證主機的連續(xù)供電,保障主機的長期穩(wěn)定運行。切換柜除擔負切換電源工作外,還負責啟停電源以及投切補償電容和短接(消除反電動勢)。
2網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
網(wǎng)絡(luò)底層為DP從站,由15臺設(shè)備主控制器PLCCPU模塊組成,通過PLC擴展模塊采集設(shè)備內(nèi)供電參數(shù)信號和部件狀態(tài)信號,由PLCCPU模塊進行轉(zhuǎn)換處理后向主站發(fā)送。網(wǎng)絡(luò)中間層為DP主站。主站通過1個PLCCPU模塊與15個從站CPU模塊組成1主15從的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。主站不僅收集所有從站上傳的數(shù)據(jù),還將這些數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)接口上傳至供電監(jiān)控系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)上層為供電監(jiān)控系統(tǒng)。利用主站預留的網(wǎng)絡(luò)Profinet接口,監(jiān)控系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)交換機以工業(yè)以太網(wǎng)形式進行供電參數(shù)的采集。
3硬件選型
根據(jù)西門子300系列PLC在工業(yè)的應用情況,其穩(wěn)定性和可靠性較高,通訊及數(shù)據(jù)處理能力強大,適合復雜的邏輯控制設(shè)計,滿足本文通訊及切換的控制。從站選用西門子CPU313C-2DP模塊,該CPU自帶1個DP接口及32點DI/DO通道。作為DP從站具備直接數(shù)據(jù)交換功能,可實現(xiàn)從站之間的通訊功能。系統(tǒng)主站選用西門子314-2PN/DP,該CPU包括1個DP接口和2個Profinet網(wǎng)絡(luò)接口,主站DP接口與從站DP接口通過DP插頭并行連接,形成1主15從通訊網(wǎng)絡(luò)。通過Profinet網(wǎng)絡(luò)接口可將主站數(shù)據(jù)上傳至供電監(jiān)控系統(tǒng)。作為DP主站最大數(shù)據(jù)輸入量為2003個字節(jié),根據(jù)從站上傳數(shù)據(jù)量的統(tǒng)計,主站滿足主從通訊運行要求。314C-2PN/DP最大數(shù)據(jù)輸出量為2010個字節(jié)。
4直接數(shù)據(jù)通信硬件設(shè)置
從站直接數(shù)據(jù)通信根據(jù)供電系統(tǒng)電源與切換柜連接關(guān)系進行硬件組態(tài),發(fā)送從站地址實際為該從站主從通訊上傳數(shù)據(jù)所設(shè)定的起始地址,組態(tài)時只需設(shè)定接收從站地址,并根據(jù)數(shù)據(jù)量規(guī)定數(shù)據(jù)長度。直接數(shù)據(jù)通信只需在接收從站進行硬件組態(tài)。按照供電系統(tǒng)控制方式,電源與切換柜之間聯(lián)絡(luò)信號為:啟動信號(來自切換柜)、啟動完成信號(來自電源)、總故障信號(來自電源)。因此任意1臺電源與1臺切換柜通訊實際接收和發(fā)送聯(lián)絡(luò)控制信號分別為1個字節(jié),本次通訊設(shè)計1個工作電源從站向1個工作切換柜從站均發(fā)送32個字節(jié)數(shù)據(jù),1個工作切換柜從站向1個工作電源從站發(fā)送32個字節(jié)數(shù)據(jù),1個切換柜從站向1個檢修電源從站發(fā)送16個字節(jié)數(shù)據(jù),1個電源從站向1個檢修切換柜從站發(fā)送40個字節(jié)數(shù)據(jù)。直接數(shù)據(jù)通信只需在接收站從站進行硬件組態(tài)。
5直接數(shù)據(jù)通信的系統(tǒng)設(shè)計
因為直接數(shù)據(jù)通信中發(fā)送從站地址實際是主從通訊發(fā)送從站通信區(qū)的發(fā)送起始地址,因此只需在接收從站進行程序的編寫。數(shù)據(jù)塊(DB):根據(jù)不同的發(fā)送從站在接收從站建立相應接收數(shù)據(jù)塊,數(shù)據(jù)塊大小為32個字節(jié),存放相應接收的數(shù)據(jù)。功能塊(FC):調(diào)用系統(tǒng)功能塊SFC14,將接收區(qū)數(shù)據(jù)解包到指定數(shù)據(jù)塊中。發(fā)送從站除發(fā)送控制信號外,還向接收從站發(fā)送模擬量信號。組織塊(OB1):調(diào)用功能塊(FC)。
6結(jié)語
1.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
多級水泵房自動化排水控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖I所不。該系統(tǒng)采用三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，即信息層、控制層、設(shè)備層川。信息層由監(jiān)控計算機、Web服務(wù)器、防火墻、客戶端等組成?？刂茖佑擅總€水泵房的PLC控制系統(tǒng)、觸摸屏、環(huán)網(wǎng)交換機等設(shè)備組成，通過光纖工業(yè)環(huán)網(wǎng)進行通信。設(shè)備層由水泵開關(guān)柜、電動閘閥、電動球閥、壓力傳感器、水位傳感器、溫度傳感器、電量變送器等組成。
1.2系統(tǒng)主要功能
多級水泵房自動化排水控制系統(tǒng)用于對8個水泵房的水泵及27臺多級離心泵進行自動化控制，系統(tǒng)主要包括以下功能。
(1)采集數(shù)據(jù)。系統(tǒng)口1一采集水倉水位，出日壓力，電動機電壓、電流、功率，水泵溫度，電動機運行狀態(tài)，故障狀態(tài)，閘閥位置信號，管道液位等數(shù)據(jù)。
(2)提高水泵效能。系統(tǒng)自動記錄并累計水泵運行時間等參數(shù)，按一定規(guī)律自動啟停水泵，使各水泵及其管路的使用率均勻分布。當水泵在啟動或運行過程中出現(xiàn)故障時，系統(tǒng)自動停止故障水泵并投人備用水泵排水，實現(xiàn)水泵自動輪值工作，防止備用水泵長期不用造成損耗。系統(tǒng)還口1根據(jù)管路效率、水泵效率、電動機效率、排水系統(tǒng)效率等參數(shù)，實現(xiàn)排水系統(tǒng)在效率最高狀態(tài)下排水。
(3)避峰填谷。系統(tǒng)根據(jù)水倉水位以及谷段、峰段供電電價時間段等因索，建立數(shù)學模型，根據(jù)水位和用電負荷，在用電低峰和電價在谷段時開啟水泵，用電高峰和電價在峰段時停止水泵運行，以達到避峰填谷及節(jié)能的目的。水倉水位在超高水位時，自動開啟水泵，防止水倉溢水。
(4)保護及故障報警。當系統(tǒng)發(fā)生故障或傳感器監(jiān)測點報警時，系統(tǒng)自動作出相應的停機處理。監(jiān)控計算機上發(fā)出相應的文字及語音報警信號，并在啟停水泵的水位段發(fā)出預警信號，在低段、高段水位分段報警。系統(tǒng)還口1一自動顯不、記錄或打印故障性質(zhì)、故障地點及故障發(fā)生時間。
(5)曲線報表及動態(tài)圖形顯不。系統(tǒng)口1一自動生成電量統(tǒng)計、故障記錄、操作記錄、運行記錄報表及水位曲線、溫度曲線、壓力曲線，并口1一通過圖形動態(tài)顯不水泵運行狀態(tài)，顯不水倉水位、水泵溫度及電動機電流、電壓、功率等參數(shù)。
(6)系統(tǒng)有無人值守、遠程自動、手動檢修、井下自動(一鍵啟停))2種工作模式。
(7)每臺水泵口1設(shè)置運行、備用、檢修3種工作方式Al一直接通過監(jiān)控計算機進行設(shè)定。
(8)系統(tǒng)為八級泵房接力式排水，相鄰上下級水泵房之間存在聯(lián)動關(guān)系。系統(tǒng)在無人值守模式下口1根據(jù)上下級水泵房水倉水位及開泵臺數(shù)自動決定本水泵房開停水泵臺數(shù)。
(9)系統(tǒng)通過Web服務(wù)器將監(jiān)控imp面到局域網(wǎng)，用戶在客戶端登錄后口1一對系統(tǒng)進行遠程監(jiān)控。
2系統(tǒng)關(guān)鍵問題及解決方案
2.1水泵引水方式
煤礦水泵房大多采用多級離心泵進行排水，大多數(shù)情況下水倉水位低于離心泵軸，因此不能采用自灌方式引水。該情況下一般采用2種引水方式:①在吸人管末端加裝底閥，采用排水管路IA!水或地面引人水管直接向水泵注水，該方式需要克服底閥的阻力，水泵工作效率低。②采用抽真空方式。抽真空方式可通過射流泵將泵體的空氣排出，該方式要求非常高的水流噴射速度，但多級水泵房進行接力式排水，上下級水泵房之間的落差較小，無法提供快速的噴射水流，如果從地面引高壓水進行射流，則實施難度大，投資成本高;也可通過真空泵抽真空，該方式首先需要運行真空泵，將泵體內(nèi)的空氣排出，待負壓滿足要求后再開啟水泵，另外需要安裝檢測設(shè)備，投資較大，控制節(jié)點多，加大了系統(tǒng)維護量，同時易導致系統(tǒng)不穩(wěn)定。本系統(tǒng)采用引水罐的水泵引水方式，如圖2所不。引水罐底部與水泵連通，引水罐頂部與吸水管相連，引水罐和水泵提前灌滿水。當水泵啟動時，泵殼內(nèi)的水被甩出，引水罐內(nèi)的水及時補充到泵殼內(nèi)，使引水罐內(nèi)出現(xiàn)負壓狀態(tài)。水倉內(nèi)的水在大氣壓力作用下，通過吸水管流進引水罐及泵殼內(nèi)，在離心力作用下完成排水。引水罐在某些情況下會出現(xiàn)水位降低情況，無法滿足開泵引水的要求。鑒此，設(shè)計了引水罐自動補水功能，在電動閘閥和引水罐罐體之間安裝補水電動球閥，在引水罐側(cè)面安裝管道液位計，實時檢測罐體內(nèi)的液位高度。開泵前，系統(tǒng)首先檢測罐體內(nèi)水位是否達到開泵水位要求，如果末達到則自動開啟補水電動球閥，罐體內(nèi)的水充滿后，自動關(guān)閉補水電動球閥，進人自動開泵流程。實踐證明，采用引水罐的水泵引水方式較傳統(tǒng)的注水和抽真空方式具有更高的穩(wěn)定性和口1靠性。
2.2多級聯(lián)動功能
上下級水泵房之間每臺水泵的開停具有復雜的聯(lián)動關(guān)系。在無人值守模式下，系統(tǒng)需要根據(jù)每個水倉的水位變化及開泵數(shù)量實現(xiàn)水泵聯(lián)動開停。在西門子S"I}FP7編程軟件硬件組態(tài)NetPr沙幾’中配置本地PLC與上下級PLC的通信協(xié)議及地址，在()1335中調(diào)用FC5,FC6模塊實現(xiàn)相鄰2個水泵房PLC之間數(shù)據(jù)(包括水泵運行狀態(tài)、水位高低標志、水倉水位等)的發(fā)送及接收。多級聯(lián)動程序流程如圖3所不，無人值守模式程序流程如圖生所不。
3結(jié)語
1.1下位從控機
因為系統(tǒng)中的每一個倉室運行中所承受的負荷都時不同的，所以在系統(tǒng)出現(xiàn)故障的時候，現(xiàn)場控制的時候就需要除塵設(shè)備的每一個艙室都能夠獨立的運行，這樣就可以保證一個倉室出現(xiàn)故障的時候，系統(tǒng)還可以維持正常運轉(zhuǎn)，在對設(shè)備進行設(shè)置的過程中還要能夠根據(jù)運行的需要去更改設(shè)備的某些控制參數(shù)，同時每一個倉室都應該有一個可以對倉室運行情況進行反饋的裝置，這樣就可以讓每一個倉室都可以獨立完成噴吹操作，這是因為，每個倉室所承受的負荷不同也會使得相應的噴吹參數(shù)也產(chǎn)生非常大的變化。每個倉室在系統(tǒng)運行的過程中也應該設(shè)置不同的控制模式。為了讓現(xiàn)場的工作人員進行手動除塵的時候可以更加的方便，手動控制器上要設(shè)置一個可以控制開關(guān)的磁閥，這樣就可以在出現(xiàn)緊急狀況的情況下及時的通過這個閥門對倉室進行控制。當然也可以按照所有倉室之間具體的壓差情況進行倉室的排序，對靠前的倉室要首先除塵，同時也可以按照壓差的具體情況對開閥的時間和噴吹的時間間隔進行更加有效的控制，也可以對倉室的噴吹方式和噴吹的周期進行有效的調(diào)整。
1.2上位主控機
上位主控制系統(tǒng)包括工廠中心控制室和值班室控制等。主控機作為分布式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的上位機管理層接入CAN網(wǎng)絡(luò)中.其主控機的設(shè)計功能包括：①遠程監(jiān)控和設(shè)定功能。在使用的過程中，用戶可以憑借這一功能在主控機的工作室完成所有的控制工作，而且，上機位還可以借助網(wǎng)絡(luò)的力量對設(shè)備運行的情況進行異地監(jiān)控，在監(jiān)控的過程中，工作人員可以看到現(xiàn)場發(fā)生的一切，同時這一系統(tǒng)中還設(shè)置了不同的用戶口令，這樣就很好的劃定了管理的范圍，更加有效的提高了系統(tǒng)運行的安全。②趨勢變化分析功能。在系統(tǒng)運行的過程中，這一功能占據(jù)著非常重要的位置，上機位的管理功能就主要體現(xiàn)在了它可以經(jīng)過一定的程序你會指出除塵過程中設(shè)備運行的趨勢曲線和報警記錄等非常重要的內(nèi)容，同時它還可以用不同的方式展現(xiàn)給相關(guān)的人員。③監(jiān)控功能，在除塵設(shè)備的阻力正常變化的情況下。人們通過肉眼也是可以看到煙霧的排放量不斷增加的，無論阻力是上升和還是下降，都證明局部的布袋出現(xiàn)了破損，而想要解決這一問題，最好的方法就是測量倉室內(nèi)外口的壓力差，這種壓差式的方式可以很好的減少噴吹的頻率，同時也對過濾袋產(chǎn)生了非常有效的保護作用，進而也降低了設(shè)備運行過程中的能源消耗，延長了設(shè)備運行的時間和壽命。
2各模塊功能簡介
2.1主控制器監(jiān)控部分
主控制器是系統(tǒng)的主要控制部分，本系統(tǒng)采用ARM芯片做主控芯片。晶振電路，電源電路，復位電路等構(gòu)成了ARM微處理器的最小系統(tǒng)運行所需要的基本電路。ARM微處理器參與系統(tǒng)工作的全過程，它控制系統(tǒng)各個部分的啟動、停止、控制等工作以及各部分運行的協(xié)調(diào)。主機模塊是整個控制系統(tǒng)的大腦，它負責向觸摸屏輸入各種數(shù)據(jù)，還有讀取輸入狀態(tài)，并對輸入的數(shù)據(jù)進行處理，將處理好的數(shù)據(jù)發(fā)給從控機進行操作，它還接收從控機的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)除塵設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)視，接收下位機采集的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)經(jīng)處理后通過控制程序，發(fā)送有效的控制信號，為適合不同工作環(huán)境，調(diào)節(jié)現(xiàn)場工作參數(shù)，并且顯示現(xiàn)場運行狀態(tài)。系統(tǒng)功能包括報錯、顯示以及控制等，負責系統(tǒng)運行狀態(tài)顯示、設(shè)置以及故障提示，初始化完成后系統(tǒng)運行過程的故障提醒，和對數(shù)據(jù)的查詢等。其中報錯通過蜂鳴聲、LED光和屏幕閃爍報錯，并提供故障信息。假如某一分系統(tǒng)運行故障或程序出錯將在顯示屏上顯示出錯信息，同時通過蜂鳴聲報警和LED光閃爍提示。在數(shù)據(jù)采集完成后可以通過觸摸屏來查詢處理過的參數(shù)數(shù)值，并可修改設(shè)置。
2.2從控機數(shù)據(jù)采集與動作執(zhí)行部分
壓差傳感器用來比較從進風口和出風口兩個地方傳輸過來的氣壓值，進風口的氣壓值一般來說不變，隨著濾袋灰塵加厚出風口的氣壓值會減小，可以設(shè)定一個壓差值即在出風口氣壓值和進風口氣壓值相差為多少時，控制系統(tǒng)會發(fā)出信號，要求開通電磁閥進行噴吹除塵?？梢哉f壓差采集電路相當于整個系統(tǒng)的觸手，觸手的感覺是否準確，靈敏，決定了控制系統(tǒng)處理信號的準確度和反應速度，因此這部分在系統(tǒng)中極為重要。
2.3CAN總線實現(xiàn)從機與主機的連接
CAN總線是一種串行通信網(wǎng)絡(luò)，它能實現(xiàn)分布式與實時控制，可以點對點、一點對多點或者全局廣播的方式通信；CAN總線通信距離非常遠，最遠可達到10km，并且保證速率為5Kb/s以上，在距離為40m時最高速率可以達到1Mb/s，由于目前CAN收發(fā)器的驅(qū)動能力有限，最多只能掛接110個CAN節(jié)點，但已經(jīng)夠用了。CAN通信方式中，我們主要考慮實時性和抗干擾性。CAN節(jié)點的抗干擾設(shè)計中需要收發(fā)器與控制器之間的光耦隔離、連接線間電容、信號濾波等，對傳輸介質(zhì)也有一些考慮因素如：線長、波特率、抗外界干擾、有效電阻等。按照CAN總線的長度計算傳輸速率，確定通訊周期，看是否符合性能要求來調(diào)整線的長度、連接方式和總線上的節(jié)點個數(shù)。
3結(jié)語
RFID技術(shù)，即射頻識別技術(shù)，是一種不需要實際物理接觸即可自動完成目標識別的高新技術(shù)，具有可靠性高、數(shù)據(jù)存儲量大、抗干擾能力強、響應速度快、標簽內(nèi)容可讀寫及高性價比等諸多優(yōu)點，近年來被廣泛應用于物流、運輸、工業(yè)生產(chǎn)和智能交通等領(lǐng)域。該系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)將能很好地完善城市交通信息感知體系，有著很顯著的社會效益和經(jīng)濟效益。（1）路側(cè)設(shè)備安裝簡單、部署范圍廣，不會有應用“死角”的存在；（2）車載設(shè)備只有一張電子標簽，不會涉及車輛改裝等復雜問題；（3）可以實現(xiàn)車輛定位、車速測量、交通狀態(tài)判別等多種功能；（4）具有谷歌地圖顯示、表格顯示、文本顯示等多樣化顯示功能；（5）設(shè)備成本低、經(jīng)濟效益好。
2基于RFID的智能交通控制系統(tǒng)功能模塊電路設(shè)計
2.1電源模塊
控制器主板可使用12/5V兩套供電電源，但AT91RM9200多工作于3.3V，因而，其他的器件在也應為3.3V。電源系統(tǒng)的變換開關(guān)為AC/DC型，功率為10瓦，其電壓輸入在156VCA至265VCA之間，開關(guān)電源輸出+12V、+5V，其他電源電壓則通過三端穩(wěn)壓芯片產(chǎn)生，其中，+5V電源通過兩個三端可調(diào)穩(wěn)壓芯片LT1085產(chǎn)生+1.8V和+3.3V，從而為ARM處理器及相應的電路供電。LT1085芯片通過選擇兩個合適的電阻能夠輸出的電壓范圍為1.2V至15V，例如+3.3V=1.25V×(1+R322/R323)。
2.2RTC模塊
在通訊、干線或者區(qū)域協(xié)調(diào)控制中，交通的控制器還要通過對等的時間點進行同步，為了能夠確保時間的同步，需要設(shè)計RTC對時間進行校對。RTC既能夠提供可以進行編程的實時時鐘，還能夠在斷電之后立刻啟動備用電源。
2.3復位電路
AT91RM9200處理器有NRST以及NTRST復位信號，這兩種復位信號中，前者用于系統(tǒng)的復位，而后者則用于JTAG/ICE復位，能夠?qū)μ幚砥髦械腎CETAP控制器初始化，從而使得連硬件仿真器在進行初期調(diào)試時更為便捷。在所有時間段，復位信號僅僅有一個有效的，都能夠讓ARM處理復位并且將復位向量指向的地址處開始執(zhí)行程序。
2.4功率驅(qū)動電路
功率驅(qū)動電路用以進行大功率交通信號燈的驅(qū)動，采用了固態(tài)繼電器（SSR）。額定電流以及額定電壓分別為5A以及400VAC。固態(tài)繼電器的驅(qū)動是直流+5V。外部的C208、R313組成浪涌吸收電路可用來保護固態(tài)繼電器不受損害。相比于雙向可控性，功率驅(qū)動電路集成程度更好，穩(wěn)定性更好，但相應的優(yōu)點也使得其造價較高，相對而言，價格更為昂貴。
2.5射頻信息采集模塊
摘要：1個PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的水平高低，直接影響到控制的質(zhì)量；本文主要介紹了可編程序控制器（PLC）控制系統(tǒng)的設(shè)計步驟，并對設(shè)計時每1個步驟要注意的問題作了1個簡要說明；
關(guān)鍵詞：PLC；控制系統(tǒng)；設(shè)計
需要的話可以聯(lián)系我們！ 畢業(yè)論文
上海交通大學學位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學位論文，是本人在導師的指導下，獨立進行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔。學位論文作者簽名：周燁斐日期：2007年1月25日
點擊原文下載
上海交通大學學位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學位論文作者完全了解學校有關(guān)保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)上海交通大學可以將本學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。學位論文作者簽名：周燁斐指導教師簽名：楊煜普日期：2007年1月25日日期：2007年1月25日
變頻調(diào)速協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計摘要新型粗紗機在機械結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)傳動以及電氣控制方面都有較大的改變，它除去了傳統(tǒng)粗紗機中的上、下錐輪，差速器，龍筋升降傳動部件和成型機構(gòu)，機械結(jié)構(gòu)變得大為簡化。新型粗紗機采用PLC控制四臺變頻器，分別獨立驅(qū)動錠翼、羅拉、筒管和龍筋的電機來實現(xiàn)高效高質(zhì)紡紗。機械結(jié)構(gòu)的簡化雖然可以在很多方面提高粗紗機的性能和穩(wěn)定性，但是羅拉、錠翼、筒管、龍筋四個電機的同步控制成了整個控制系統(tǒng)設(shè)計的難點，從而粗紗的張力控制也成了最需要解決的問題。如何設(shè)計一個全新的控制系統(tǒng)來代替原先機械傳動部分，實現(xiàn)和超越其功能是新型四電機粗紗機設(shè)計的關(guān)鍵和核心部分。張力控制的好壞決定著新型粗紗機能夠開發(fā)成功。針對以上的關(guān)鍵和難點，本文從硬件和軟件系統(tǒng)兩方面來闡述解決方案，并且著重對張力控制系統(tǒng)的設(shè)計進行詳細的分析。在硬件系統(tǒng)的設(shè)計方面，本文首先對整個控制系統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)做了個簡要說明；在電氣系統(tǒng)方案方面，我們選擇了由工控機、PLC、矢量
變頻基礎(chǔ)傳動、光電傳感器組成的系統(tǒng)，其中，工控機為綜合監(jiān)控系統(tǒng)，人機界面采用WINCC來設(shè)置紡織工藝參數(shù)，監(jiān)控整車的運行和故障狀態(tài)，它通過MPI網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和PLC進行通訊；PLC是實時控制的核心，獲取粗紗位置光電傳感器的檢測值，并通過PROFIBUS-DP總線和四臺矢量變頻器進行通信，讀取矢量變頻器中各電機的速度，計算出各個電機的理論速度，然后向矢量變頻器發(fā)送指令，設(shè)置各變頻電機的速度，從而控制電機的運轉(zhuǎn)。由于變頻器對整個系統(tǒng)的重要性，本文又對變頻器的選擇以及其與PLC的通訊作了一個詳細的描述。在硬件結(jié)構(gòu)搭建完畢的基礎(chǔ)上，本文在對控制對象分析后提出了張力控制方案。張力控制方案主要包括兩方面：一、張力軟測量模型。該模型的主要作用就是取代原先機械錐輪，根據(jù)實時的徑向線密度調(diào)整卷繞直徑，從而調(diào)整四電機的速度，改善其同步性。并且該模型具有自學的功能，使得該模型能夠適應多種不同的機型，從而超越了機械錐輪的功能，有著更加廣泛的應用。二、張力控制算法。該算法建立在軟測量模型的基礎(chǔ)上，通過優(yōu)化過的閉環(huán)控制算法，不斷地調(diào)整徑向線密度，并且使其趨于穩(wěn)定。這兩方面相輔相成，從而使張力控制達到最優(yōu)化。最后本文對整個軟件系統(tǒng)作了分析，對軟件的主要模塊分開剖析，概述了模塊與模塊之間的關(guān)系，并且對最為復雜的幾個模塊進行仔細闡述，使得本系統(tǒng)的設(shè)計思路躍然紙上。通過合理的硬件系統(tǒng)，周詳?shù)能浖到y(tǒng)和創(chuàng)新的張力控制方案，新
型四電機粗紗機在測試階段運行良好，為其研發(fā)成功奠定了基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：同步控制，張力控制，變頻器，軟測量模型
Design of Coordinated Control SystemBased On Frequency ConversionAbstractThe new type of roving machine has undergone a great change in mechanical structure，systematictransmission and electrical control.It eliminated the up and down cone drums，differential device，railsdrive assembly and forming device，which simplified the mechanical architecture a lot.Inthis design，PLC controlled four frequency converters to separately drive four motors tomake flyer，roller，bobbin and rails run in a synchronized way.Thus，the roving machinecould product roving of high quality efficiently.Although simplification of mechanical architecture could enhance the performanceand the stability of the roving machine in many fields，it became difficult to execute asynchronized control over the four motors of roller，flyer，bobbin and rails in the wholedesign，which also made the tension control of rove become the key problem to be solved.The core of the design of the new type of machine is how to invent a brand-new controlsystem to substitute the traditional mechanical parts and to realize or even surpass theoriginal functions.Whether this new type of machine can be developed or not just dependson the performance of the tension control.According to the key problems and the most difficulties，this thesis expatiates on the solutionsfrom two aspects，hardware and software.Moreover，it emphasizes on the control system of the tensioncontrol in details.In the design of hardware，the thesis gives an overall view on its mechanical design.Then，in the
electrical design，we choose industrial computer，PLC，frequency converters，photo-electricitysensors.The industrial computer works HMI，it communicated with PLC via MPI;thePLC is the center of real-time control，it get the signal of roving height fromphoto-electricity sensors，communicates with frequency converter via PROFIBUS-DP，read the speed of four motors from frequency converter，compute the preset speed of fourmotors，then send commands to frequency to control the speed of motors.Due to theimportance of frequency converters in the whole system，the thesis gives a detailedpresentation on how to choose the frequency converters and its communication with PLC.On the basis of hardware system and the analysis of the control objects，the thesisputs forward the scenario of tension control，which consists of two programs.Firstly，it’sthe tension measuring model.The major function of this model is to substitute thetraditional mechanical cone drums to adjust the winding diameter in terms of the real-timeradial density and then accordingly to adjust the speed of the four motors to improve thesynchronization.Besides，this model has the self-teaching ability to adapt to various kindsof machines.It surpassed the mechanical cone drums and therefore has a more extensiveapplication.Secondly，it’s the algorithm of tension control.The algorithm is based on themeasuring model to adjust the radial density to a stable value through the optimizedclosed-loop methods.These two programs supplement each other to achieve theoptimization of the tension control.In the end，the thesis analyzes the whole software system，anatomizes the majorblocks and gives a profile of the relations among the blocks.In addition，it expatiates onthe most complicated blocks carefully to present a clear picture of the design.By our building a reasonable hardware system and a comprehensive software systemand inventing the tension control scenario，this new type of four-motor roving machineoperated well in the testing phases，which has placed a solid foundation of its successfuldevelopment.
【關(guān)鍵詞】 魯棒控制 自適應控制 線性矩陣不等式 不確定性
魯棒控制是利用系統(tǒng)模型的一些不確定信息來設(shè)計一個控制器，使得閉環(huán)系統(tǒng)對所有的不確定性是穩(wěn)定的，且具有一定的動態(tài)性能。魯棒控制主要研究具有未知有界不確定性的系統(tǒng)模型，通過魯棒控制的手段使系統(tǒng)具有魯棒性，即系統(tǒng)在不確定因素作用下維持其穩(wěn)定性的能力。
在實際生產(chǎn)過程中，對各種過程及環(huán)節(jié)的控制系統(tǒng)設(shè)計總是不可避免的要利用到被控對象的有關(guān)信息，這些信息的獲得總是要利用一些試驗或推導得到我們要據(jù)此設(shè)計控制器的所謂“模型”，這些模型的精確性由于信息獲得過程的局限性往往會受到影響。因此，對不確定性系統(tǒng)的穩(wěn)定性和控制進行研究具有較大的意義和實際價值。
1 系統(tǒng)的不確定性
系統(tǒng)的不確定性因素包括有外界噪聲、干擾信號、 傳遞函數(shù)的建模誤差以及未建模的非線性動態(tài)特性。MATLAB的魯棒控制系統(tǒng)工具箱可以找到系統(tǒng)在這些不確定性條件下的多變量穩(wěn)定裕度的度量。不確定性包括很多方面， 但其中最重要的是指系統(tǒng)的外界干擾信號和系統(tǒng)傳遞函數(shù)的建模誤差。魯棒控制系統(tǒng)設(shè)計問題的一般描述如下：假定一個多變量系統(tǒng)P（s）， 尋找某個穩(wěn)定的控制器F（s）， 使得閉環(huán)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)滿足下面的關(guān)系：
（1）
（2）
（3）
公式（1）（2）（3）為魯棒條件，KM稱為最小不確定性的大小，由于每個頻率對于的奇異值來度量，函數(shù)KM又稱為對角擾動的多變量穩(wěn)定裕度（MSM），即為
（4）
如果Δn不存在，該問題又被稱為魯棒鎮(zhèn)定問題（Robust stability problem）。上述問題的求解涉及到Δ的非凸優(yōu)化問題，它不能通過標準的非線性梯度下降方法計算得到，因為此時的算法收斂性無法保證。然而由于μ存在上界，可以通過下式計算KM：
（5）
其中，Dp∈D為Perron最優(yōu)增益矩陣。
D={diag|（d1I，…，dnI）|dj>0}，顯然∞也是1/KM的上界。 如果這些上界都滿足魯棒條件約束， 那么可以充分保證μ和KM也滿足魯棒條件約束。
2 魯棒控制分析
魯棒分析的目的是通過某種適當?shù)姆潜Ｊ胤治鏊惴▉怼坝^察”MSM矩陣。 換句話說， 我們將找出系統(tǒng)保持穩(wěn)定狀態(tài)下不確定性的上界，下面的傳遞函數(shù)代表某架飛機的動態(tài)特性：
（6）
基于SandbergZames的小增益定理可以推出下面的標準奇異值穩(wěn)定魯棒性定理： 對于一個M-Δ表示的系統(tǒng)， 如果對于任意的穩(wěn)定Δ（s）滿足
（7）
假定某個系統(tǒng)具有下面的傳遞函數(shù)，，經(jīng)過仿真得
3 基于μ綜合理論為魯棒控制器設(shè)計
目前發(fā)展起來的H∞理論、LQG方法、LQG回路傳遞恢復和μ綜合理論可以用來進行魯棒控制器設(shè)計。本文以μ綜合理論為例進行研究，μ綜合理論在整定函數(shù)μ（或KM）時同時考慮魯棒分析和魯棒綜合問題，作為魯棒控制系統(tǒng)設(shè)計工具為用戶提供了最大的靈活性。
系統(tǒng)μ綜合問題的目標是尋找穩(wěn)定的控制器F（s）和對角矩陣D（s），使得，假設(shè)D（s）=I，μ綜合問題從本質(zhì)上可以分解為兩個不同的優(yōu)化問題。對于固定的D矩陣，該問題變成標準的H∞設(shè)計問題（通過hinfopt函數(shù)計算）。而對于固定F（s）的情況，該問題就變成尋找一個穩(wěn)定的D（s）來滿足代價函數(shù)在每一頻率處的最小性。
4 結(jié)語
本文從系統(tǒng)的不確定性研究著手，分析了魯棒多變量反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計問題，并通過建模獲得系統(tǒng)的BODE圖，然后以某飛機的動態(tài)特性進行系統(tǒng)的魯棒性分析，得到Perron 上界與奇異值比較圖。最后基于μ綜合理論進行魯棒控制器設(shè)計，獲得系統(tǒng)特性圖。綜上所述，所得結(jié)果達到預期效果。
參考文獻：
[1]楊園華，劉曉華.基于狀態(tài)觀測器的一類不確定系統(tǒng)的魯棒預測控制[D].魯東大學學報（自然科學版），2008.
[2]儲健，俞立，蘇宏業(yè).魯棒控制理論及應用[M].杭州：浙江大學出版社，2000.
[3]樊衛(wèi)華，蔡驊，胡維禮 等.系統(tǒng)的穩(wěn)定性控制[J].控制理論與應用，2004.
[4]陳方信，沈艷軍，汪秉文.不確定離散時滯系統(tǒng)的穩(wěn)定性研究[J].華中科技大學學報（自然科學報），2004.