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控制系统论文:主排水泵自动控制系统论文
1系统组成
1.1系统采集的监控信号。
（1）开关量输入信号
这一信号主要是对水泵的开关进行控制，如果出现任何故障状态可以实现远程监控。而且每一个阀门的开关状态都可以通过相关的指令来完成，相关的检修指令是相对比较重要的构成部分，还可以实现控制指令，检修指令，对液位的报警情况进行控制。
（2）开关量出输出信号
输出信号主要是对水泵电机的启动和停止来进行控制，不仅可以对电动闸的开关进行控制，还可以对真空信号进行监控。可见，输出信号也是不可缺少的信号类型之一。
（3）模拟量输入信号
从这一类型的信号可以看出，水仓水位、水泵抽水真空度负压等。另外，对于电机的轴承、温度以及排水的流量等都可以进行监控。
1.3系统的基本特点。
从这一系统来看，其基本的特点主要表现为以下几个方面的内容：及时，要选择性能较高的可编程逻辑控制器来进行控制，然后借助以太网的通讯模块来对数据进行高效地处理。这种方式的实时性比较突出，而且数据处理工作也比较快。第二，可以检测到水仓中其他工况的设置情况，还可以促进水泵管路的分布更加均匀。减少故障的出现频率。第三，在整个系统中具有各种不同的性措施，为了应急预案，采取的维护量比较少，达到无人值守的目的。第四，可扩展性比较强，可以随着根据系统运行的需要在增加节点数量。
2系统功能
2.1自动控制功能。
（1）通过对水位进行自动检测来实现各项参数的标准性和性，进而达到自动控制的标准
实现科学合理地调度和轮换工作，最终达到报警的目的。自动控制功能的实现效果比较明显。
（2）在系统运行的过程中，自动控制功能还表现在对超声波水位仪以及传感器结构来实现设备的配套工作
同时还可以应用PLC来对程序进行编制，减少水位传感器故障现象的出现，通过实时报警来对水文进行监测，提升自动控制的作用和价值。
（3）可以对水泵的运行程度进行自动控制
水泵投入使用之前需要检查相关的水位，同时还需要对供电参数进行明确。另外，水泵循环使用的相关记录还包括管网的压力检测以及负压检测等工作，只有这些参数全部符合标准才能够进行运行。
（4）可以对水仓中水位的变化情况进行控制
在高水位开启的情况下，水位如果达到了上限，对多台水泵可以进行及时地排水，进行低性停泵，可以实现水泵设备的自动开停。
（5）控制程序的运行就是对水泵的开启和停止的次数以及相关的运行时间来进行记录
并且根据运行的相关参数来实现自动启停。这样不仅可以提升水泵使用率，还可以直接找到故障泵，实现水泵的轮换，对故障进行发现和处理。提升矿井工作环境的安全性。
（6）如果系统出现了故障问题，可以通过查看监控画面的形式来提升系统的报警功能
以便施工人员能够及时地采取措施来进行解决。
2.2半自动控制功能
根据矿井工作的需要可以对运行方式进行切换，达到半自动控制的方式，在这种情况下，操作人员可以地操控水泵和其他设备的启停。
2.3就地控制功能
就地控制功能也是不容小觑的，当设备工作方式切换到就地位置时，就可以实现人工方式来对控制设备的启停进行控制，同时还可以随时对设备进行检修和维护。可见，就地控制功能是自动控制系统的重要功能之一。
2.4保护功能
从保护功能上看，主要包括超温保护、电机保护以及电动阀门保护等等。及时，超温保护主要是就是当水泵或者是电机轴承达到较高温度时，超过了警戒线就会自动进行报警。相关的工作人员就可以通过这一报警信号来采取解决对策。第二，电机保护就是对通过电机的电流和电压等进行监测，还包括对水仓水位的相关参数进行控制，对电机的系统运行功能进行保护。第三，电动阀门保护就是对阀门的故障信号以及水泵的连锁控制系统进行保护，同时对电动阀门的相关信息进行检测。
3经济效益与社会效益
针对本次所研究的系统来说，在安装该系统后，每天每班可减少水泵房司机2人，每工按100元计算，每年可节约用工资金365×2×3×100=21.9万元。系统保护齐全，运行安全，减少了事故的发生，同时降低了水泵工的劳动强度，改善了工作条件，使水泵工的工作由重体力劳动向轻体力、脑力劳动转变。
4结语
如今，我国在煤矿井下排水的优化、排水系统的控制、改造设备及管道的合理布局方面得到了较好的效果，还有一些研究人员在排水系统的控制方面使用了智能控制，将模糊控制及一些先进算法应用到排水方案中，优化了煤矿排水系统的控制策略，使得矿井排水系统实现了实时监控、故障诊断、报警记录、信息显示和水泵轮换工作等。
作者：刘冰涛 单位：冀中能源股份有限公司东庞矿
控制系统论文:电厂分散控制系统论文
1分散控制系统的基本概念简述
分散控制系统是新一代的仪表控制系统，其以微处理元件为基础，以集中显示操作、控制功能分散、分而治之和整体协调为基本原则，由过程监控级和过程控制级共同构成的以通信网路为纽带的多级计算机系统。分散控制系统的技术为4C、计算机（computer）、显示（CRT）、控制（Control）以及通讯（Communication）。具体来说，分散控制系统具备开放的结构，能够提供多个层次的数据接口。系统主要由现场控制站、操作员站、工程师站、机柜、数据系统和电源等部分组成。分散控制系统的硬件条件良好，能够在诸多恶劣的工作环境中保持稳定高效的工作性能。加之其汉化的平台强大，能够对用户自主开发和组态复杂控制等提供强有力的支持。分散控制系统的各种数据信息主要集中在显示器上显示和打印机打印，使控制系统在物理和功能上形成了明确区分。一般来说，分散控制系统的可利用率接近百分之百，无故障产生的平均时间保持在10万小时以上，能够对电厂的生产过程进行多方位不间断监控，保障电厂相关工作没有盲区，能够一直处于监控之下。
2电厂分散控制系统常见故障
2.1分散控制系统硬件故障
硬件故障是分散控制系统的最常见故障，对分散控制系统来说，其一般分为硬件和软件两个系统部分。对于DCS系统来说，其硬件系统一般包括通讯模块、处理器模块以及I/O模块三个部分，人机接口和过程通道是硬件故障最常见的两类问题，比如人机接口故障，就会控制系统运转异常、球标失灵、部分设备无法进行操作等。球标失灵的主要原因在于球标老化、油污粉尘导致接触失灵等。而I/O接口故障，一般是由于连接线接触不良或是卡键老化导致出现问题。除此之外，控制设备故障和信息采集设备故障也是最为常见的硬件问题。控制设备故障和主控电路、设备配置有直接关联，其中大多数问题是由于设备线路老化所致。
2.2分散控制系统电源故障
电源故障的问题虽然发生的几率不大，但是并不是说不会发生，而且其后果十分严重。电源出现故障将会导致分散控制系统的控制功能失效，无法对各部元器件进行控制管理，造成系统运行失效甚至崩溃，给电厂带来不必要的损失，是DCS系统最为严重的故障之一。对于DCS系统来说，其出现电源故障的原因是多方面的，一般有四个方面的因素：及时是电源内部发生故障或者保险配置不合理引起电源中断，进而造成分散控制系统整体运转停止；第二是电源插接头不稳，致使系统电压不稳，给系统运行带来负面影响；第三是供电方式交换，引起电源出现瞬间终端的现象，由于电压冲击给系统各部元器件带来损伤，进而造成系统控制功能失效；第四是其他方面的原因导致模块受损，无法进行正常工作，进而引发电源故障。
2.3分散控制系统信号干扰故障
信号干扰故障是分散控制系统在实际运行中很常见的一个问题，所谓信号干扰故障，即指在分散控制系统正常运行时，其他与系统无关的信号闯入控制系统，对系统的工作信号形成了强烈干扰，使系统采集的数据或发出的指令与设定存在偏差，进而在相应的工作结果上体现出明显的问题。信号干扰故障的成因是干扰信号，干扰信号一般有三个来源：及时是电源电路产生干扰信号。在电厂发电系统中，各种设备开闭都会产生电压噪声，其闯入分散控制系统就会给系统的控制工作带来很大的负面冲击；第二是接地产生干扰。当系统接地点位分布不合理，就会造成系统接地点之间存在电位差，进而引起接地电源电流变化，对控制系统产生影响；第三是外部无线信号干扰。外部无线信号也会对分散控制系统产生很大的干扰，诸如手机信号、收音机信号等。
2.4分散控制系统网络通信故障
网络通信故障是出现在系统操作中的一种常见故障，由于分散控制系统进行不同控制层切换，会造成网络通信阻塞或是通信出现混乱。网络通信故障最直接的表现就是各系统信号无显示，I/O接口红灯闪烁。这种情况一般是控制系统同时处理过多信息导致CPU总线通信阻塞。通信故障对于分散控制系统的数据采集、传输和处理都会产生很大的影响，其不仅会阻碍系统的正常工作，甚至还会导致部分设备甚至整个系统发生更严重的故障。
3电厂分散控制系统的维护措施
3.1加强控制系统的日常维护
加强日常维护对于减少控制系统故障，维持系统正常稳定运行具有重大意义。日常维护故障一般应该从系统的基本点出发，做好基础维护。一般来说，日常维护及时需要贯彻相关系统管理制度，使制度深入人心，确保相关员工能够在日常工作中按照规定进行，减少误操作对系统带来的影响；第二要维护系统工作环境温度，保持气温稳定，保障温度变化不超过5℃，避免系统设备出现启动困难；第三要维持温度稳定，也可以起到减慢设备线路老化的作用；第四要加强软件使用，确保使用正版软件，拒绝盗版软件，避免因软件问题给系统带来问题；第五要加强对系统接地进行维护，避免接地点出现电位差引发系统故障；第六要加强防静电的工作，避免系统遭受磁场干扰。
3.2加强对控制系统的针对性维护
日常维护只是从基本需求出发，其只能在基本层面进行故障排查，无法对一些深层次的问题进行处理。针对性维护及针对系统常见故障进行专项维护，比如对于常见电源故障，就可以加强对电源的维护工作；对信号干扰故障，就该加强排除外部信号源的工作。总的来说，针对性维护从三个方面入手：及时，对控制站及操作站的电源、计算机进行定期停机检修。控制站和操作站是分散控制系统的两个重要环节，其电源和计算机均关系到两个环节的正常控制工作，只有进行定期检修，排除潜在的问题，才能保障其维持正常工作；第二，对系统接地和供电系统进行接地电阻测试。系统接地产生的电位差会给系统带来较大的危害，定期进行接地电阻测试，排除可能存在的接地问题，对于控制系统来说具有十分重要的作用；第三，对控制系统进行冗余测试，使系统保持在正常的运行状态。
3.3加强对系统回路和传感器的维护
分散控制系统中回路和传感器众多，由于其具有分散控制功能，所以对于不同的控制对象，其控制回路和传感器是不一样的。加强对系统回路和传感器的维护，需要从三个方面入手：及时是维护回路完整性。系统回路在经过一段时间工作后，可能由于外部原因或是内部原因出现断路或是误接，因此需要加强维护避免出现回路断开或是接入其他回路，造成系统控制功能失效；第二是维护传感器的完整性，避免传感器在工作中逐渐老化或是遭受其他外界因素影响产生失效，确保其能够在系统中进行精准快速的工作；第三是加强回路和传感器的检修更换。维护工作不具备针对性，其是以保障相关设备的正常运行为出发点。但是检修不一样，其是以发现问题解决问题为目的进行的相关工作。对于系统回路和传感器而言，只有加强检修更换，才能保障其不出现意外故障，影响系统的整体运转。
3.4加强对系统电源的维护
电源故障对系统造成的影响十分巨大，因此加强对系统电源的维护具有十分重要的作用。加强对电源的维护，主要应该以定期进行冗余实验，即定期进行电源系统冗余切换实验，在此基础上还需对UPS电源进行切换检查。一般来说，电源维护的主要内容有对电源电池进行充放电、对I/O模块进行定期检查、及时更换老化线路和元件、检查电源系统接地分布、检查线路接头是否稳定良好、检查系统的散热设备是否正常等。可以说系统电源维护是分散控制系统的重点维护措施，也是避免不必要故障发生的有效手段，能够大大提升系统的安全性和稳定性。
4结语
分散控制系统在电厂中能够发挥重大的作用，其可以对电厂各部元件设备进行分别控制，又能够协调统一各部功能。分散控制系统可能发生的故障较多，引发故障的原因也多种多样，因此在日常工作中需要加强对系统的维护检修，排除存在的问题，确保系统安全运行。
作者：杨勇 单位：湖北华电西塞山发电有限公司
控制系统论文:锅炉自动控制系统论文
1DCS系统的基本构成
DCS系统在很长时间就已经得到了相关方面的普及工作，而且其在实际中的应用效果也是非常好的，可以说在各个领域的自动化控制技术领域都有其不可取代的地位。DCS系统就是集散的控制系统，系统的核心思想是通过分散控制，进而进行集中操作的指导方针。DCS系统主要是由上位系统还有下位系统构成，上位系统应用的是工业控制计算机，现场的数据，存储，还有报警处理，打印以及控制参数的设定等，都是运用组态软件来完成实时的显示工作。在实际的作业工作中，通过借助于工业控制计算机，然后对上位系统进行全方式的控制，这方面的内容主要包括应用WinCC组态软件，实现对现场数据进行的实时的显示，处理，还有对各种参数进行的设定，以及对所有数据进行存储的工作，对一些可能出现问题的数据，实现自动报警，还有最终数据的输出功能等。而下位系统是由PLC构成的，同时还要连接现场的一些设备。在上下位系统之间，通过应用Ethernet来实现通讯，其根本目的就是要满足对数据的实时监控。就目前而言，基础的自动化控制系统组件主要有S7－300系列的PLC硬件，而系统平台的主要界面是Windows2010，其监控软件是WINCCV6.0，相应的编程软件是STEP7V5.3。
2针对于DCS系统的锅炉系统自动化控制系统的整体方案
2.1控制任务的运行方法。
（1）自动调节
通过对锅炉运行参数进行自动的调整，这样来适应外界的负荷，还有工质参数的要求，同时还能让锅炉保持在比较经济的工作状况下运行。
（2）程序控制
在程序控制方面而言，比如引风机，鼓风机，还有炉排的启动顺序等，它们控制开关的启、停以及运行等动作，通过先进的技术进行自动化的控制。
（3）保护联锁
如果是从保护联锁方面而言，比如锅炉在运行的过程中，这个系统配置对水位是否正常，以及压力是否正常等情况能够进行报警的系统功能，同时还包括那么针对保护作用的，对压力以及水位异常情况下的连锁保护功能。建立电气联锁保护系统，可以有效的预防和杜绝在设备关闭过程中的操作性失误。
2.2控制系统本身的功能
（1）控制燃烧系统
燃烧系统的控制的目的就是确保蒸汽管内的压力稳定，与此同时还要保障有足够的燃烧效率。所以为了平衡这二者的关系，操作人员在调节锅炉负荷以及燃料的时候，就需要及时的对送风，还有引风量进行有效的调节和改变。如果负荷增减的度量比较大，还可以选取调节措施为停开数层或某一层。
（2）锅炉送风自动控制系统
锅炉送风的主要目的是让投入的燃料，在炉膛燃烧的时候，能够自动的投入合适的风量，进而保障锅炉的原料的有效燃烧，从而来提高锅炉的工作效率。这里需要涉及到控制参数，而对送风的控制参数而言，主要是送风参数，还有煤气的压力参数，这两个参数可以让锅炉的热效率得到保障，通过借助不断的对送风机挡板开度的大小进行调整，进而来实现送风压力的自动调节的目的。如果有两台送风机同时的在运行，就应该并列其中的一个，而对另一个的送风机的挡板进行调节。
（3）对炉膛内负压力的调节
平衡量和引风量的目标，是当锅炉的运行处于稳定的状态时，要保持它的为微负压，做到这一点，系统就可以有效的并且安全的运行。炉膛中的负压自动控制机制，是通过调节引风机入口的风门开度来实现的，这个过程中，一定要保持炉膛内的负压在－20到10Pa的微负压状态之间，进而就可以保障锅炉安全的燃烧。
（4）对蒸汽温度的调节
在蒸汽温度的调节方面，现在基本上都是选用自制的冷凝水喷减温装置。它的工作原理是按照蒸汽的出口处，对温度测量的结果来判断的，通过自动打开调节阀，然后对温度进行有效的调整，以此来保障温度处于正常合理的范围之内，也就是在430到450℃之间。这些就是DCS系统的锅炉系统自动化控制系统的整体方案，这个方案的有效落实，在实际的生产中，不仅能够给相关的操作人员以很大的方便性，而且还能有效的保障各个行业的生产加工工作，尤其是在对燃烧的锅炉的保护方面，只要按部就班的执行每一项的工作内容，而不是偷工减料的落实工作，锅炉在工作方面是不会出现比较严重的事故的，所以相关的领导和技术人员对一线的操作人员，一定要做好相关的培训工作，进而保障DCS控制系统在实际的生产中发挥其较大的作用，给企业创造出更大的价值。
3针对于DCS控制系统的控制联锁保护技术
3.1锅炉的保护设计和技术应用
为了安全的监控炉膛，更好的保障稳定的锅炉燃烧情况，所以就需要控制好DCS的软硬件。在运行的时候，被输送到燃烧炉跟前的高炉煤气，还有焦炉煤气分别从锅炉的燃烧器，送入到炉膛内部而进行燃烧过程，煤气燃烧所需要的空气是由鼓风机提供给，而鼓风机在工作的过程中，先要把冷空气送到空气的预热器内，然后通过加热后，再让热风道把热空气送进炉膛内。如果煤气的压力过低，或者鼓风的引风因为其他的故障而停止了工作，锅炉的内部就会发生回火而造成爆炸的事故，对锅炉中的所有气动阀来说，在切断层面上都必须要进行连锁控制，这样才能保障在出现异常的时候，所有的安全气阀都可以被自动的连锁系统给切断，也就是说，点火煤气压力控制点火小的气动阀，而喷气自动阀，还有高炉煤气压力控制高炉的大喷气动阀，在它们之间实现连锁和切断，这对于所有的气动阀来讲，如果让引风机以及鼓风机进行全部的控制，那么一旦出现鼓风，引风机停止作业的情况，就会造成所有的气动阀都会被快速的连锁切断。
3.2水位连锁保护技术的应用
针对于DCS控制系统方面，其在处理水位变化方面能够实现非常好的自动化控制。这个系统内设置了因压力的大小而导致水位偏高或偏低的声光报警装置，还有因水位偏低而停炉热工连锁保护保护功能。尤其是气泡水位的控制设计方案，其可以根据给水的流量，还有气泡液位和蒸汽的流量对给水阀进行合理化的调节，进而保护了锅炉水位的稳定性。
4总结
这种DCS系统的锅炉系统自动化控制系统，不仅能够达到上面的效果，而且还能很好地实现节能，环保以及降耗，并且最终能够达到良好的经济效益以及社会效益目的，以上通过对自动化控制系统设计经验的分析，尤其是在DCS系统反面下的锅炉系统自动化控制系统应用的阐述，希望能给业界人士提供一些借鉴。
作者：王玮琳 单位：西安磐石电力科技有限公司
控制系统论文:发电厂电气设备控制系统论文
一、发电厂电气设备DCS控制系统的特点
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，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性，DCS控制系统本身的数字化体系可以使得信号比较。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
通过对发电厂电设备各个部分关于DCS控制系统的改造，我们能够更加深入了解发电厂电气设备DCS控制系统的相关特点和具体问题。现有发电厂电气设备的控制系统已经不能满足社会发展的需求，需要引入新的控制系统。而DCS控制系统只是众多控制系统中的一个，因而发电厂电气设备的控制需要综合各个控制系统的优势来解决所遇到的问题和困难。总体而言，发电厂的电气设备控制将实现无人化、智能化、连续不间断运行，不断提高发电场工作效率，降低运行成本。
作者：张爱婉单位：广东粤电湛江生物质发电有限公司
控制系统论文:PLC型DCS控制系统论文
一、PLC型DCS控制系统在自动化生产线电子控制系统中的应用
1.功能说明设定机组电机开启顺序方面，依照机组步状态字，确保启动功能方面电机能够与设定时间间隔相符合，依照机组状态字命名规定，可以借助机组号对相关步状态字加以匹配，还可以通过步状态字查询对应机组号。例如在及时车间第5机组中的“机组步状态字”地址显示为MB45，那么0-3位则属于是及时步到第四步的步启动步状态，4-7位则属于是及时步到第四步的步停止使能。需要特别注意的是步信号则也就属于是脉冲信号。内部逻辑在电机控制功能中完成任务后，会向DR管脚输入运算结果，控制电机运行状态。根据相关经验，一般开启电机的时间会控制在1秒以内，该启动时间与多数电机要求相符合，对一些延迟启动时间的电机，可通过延迟程序对启动时间进行相应延长。对于电机联锁程序，该电子控制系统包括三种联锁信号，也就是：设备联锁、启动联锁及运行联锁。连锁满足定义代表数字是“1”，也就是说，设计程序可以启动，而不满足则用“0”表示，也就是说禁止启动设计程序。启动联锁方面，一般大型设备均输出一个启动指令，在功能模块中接入信号。运行连锁方面，根据相关工艺程序，可常规启动设备前所有设备，这样该设备才有得到启动指令的权利。电机控制字方面，可将所有控制位合成一个整体字节，向功能模块直接传输，使其更为快捷与高效。编号上，电机状态字依照统一规则实施统一编排。电机下位调试方面，一般下位调试在这种电子控制系统中会直接调试STEP7编程。如果你想要启动电机，则可以在确保联锁状态可以对相关情况满足的情况下，只需要把对应电机控制字的第0位置位即可，如果想要将电机运动停止，只需要将其控制位直接复位。
2.计算机监控组件逻辑程序控制系统在电子控制系统中具有独立性，两者是彼此自主运行、具有不同特征的控制单元。但是，因为两者均在总线网络和通讯协议额后应用，所以这两大控制单元具有整体性特征。通讯中介主要是工业以太网，一方面能够为控制站和控制站通讯服务，另一方面还可当作控制站和操作站的稳定介质，对站点数据传输极为有利。该系统在控制现场模块与站点间，通过分布式IO满足通讯之需，通过安全、稳定通讯总线，可以向控制单元及时发送现场信号。对PLC型DCS控制核大脑，具体包括网络通讯系统、计算机监控组件、逻辑程序控制系统三大组成环节，也就是说，现场应该配备完善的计算机监控设备，由此DCS控制系统就能够、高效、及时的完成电子控制任务。
3.软件功能设计电子控制系统软件的核心是实时监测和控制，此系统的软件控制功能具有操作简单、功能齐全以及较好的可视性等特点。系统的软件功能的主要包括电站运行状态的检测，故障检测、报警与处理，信息的显示、储存与打印，电站功能控制以及安全功能。电站运行状态的检测与显示主要是在电子控制系统中显示生产线的基本参数与运行状态，把这些信息集中显示在系统监控界面上，以便于工作人员对电站工作状态和参数的查询。系统故障的检测与处理主要通过实时监测自动化生产线的故障处理系统判断故障发生的具体位置和类型，如果系统由异常，相关功能会自动进行声光报警。系统的报警类型一般有多种，比如开关阻塞故障报警、发电机启动失败报警等等，根据不同的故障原因，有不同的故障报警信号，故障报警系统界面的设置一般有消声、消闪按钮。故障信号心事设置，一般有显示故障信息和历史故障信号，比如故障发生的时间、故障持续时间以及故障的类型等，系统把这些信息全部储存在触摸屏的紧凑式储存卡内，以便于工作人员随时、随地的查询和处理，同时有利于工作人员分析当前船舶电站情况。功能控制方式一般由遥控、自动和手动3种，一般情况下遥控模式下，操作人员通过界面显示的信息，利用按键控制电站设备；而在自动控制模式下，工作状态由PLC自动控制管理，它能够针对不同设备不同的的运行状态实进行影响的自动控制。安全控制功能的设置主要是为了防止系统在运行过程中存在的操作无序性、任意性，而导致的系统损坏和瘫痪。系统的安全功能一般通过用户权限设置和优先级设置进行实现，一般情况下，系统内为了降低人为故障率，软件系统会设置有操作权限，操作权限一般有两种形式：级别权限和优先级权限，其中优先级安全设置主要是对于遥控模式和手动模式下进行优先级设置，避免操作系统的混合实用导致的系统故障的出现。
4.通信软件设计通信协议和格式设计此系统的通信协议一般采用Modbus协议和RTU通信模式实现信息的收集与储存。在使用Modbus协议之前要对数据进行实时校验，再此通信模式下采用16位CRC进行系统校验，以便提高系统的性和稳定性。控制系统的数据量比较多，在RTU通信模式下，利用上位机进行数据的读取与查询，数据的发送采用中断方式。根据PLC单元数据接收系统命令，然后由报警子程序把各个数字信息分离出来对每一位数字信息进行逐一显示。同时也包含报警信号数据。另外，此系统还能进行模拟量的查询，通过PLC读取21个单元数据，在RTU通信模式中每个字节半酣几个6进制数据，以此获得模拟量数据。PLC接收导致以上命令，将单元数据传输给控制软件，经过子程序等额处理，把这些数据转化为相应的模拟量。PLC端设计此模块编程语言和兼容功能采用FBD语言实现，此语言形式具有较好的直观性，同时可读性也比较高。上位机和PLC通信采用查询方式，通信端口采用Com2，拥有1个停止位，没有奇偶校验位。PC端设计分析PC端设计编程主要采用VC++，下位机的设置一般采用查询方式实施，而其参数则和通信参数相同。上位机的主要功能是读取下位机PLC，读取间隔比较短，周期一般为300ms,取得的下位机命令需要放在固定的缓冲区内。通信软件设计分析控制系统通信软件的设计要考虑较多问题，比如通信的性、稳定性等，一般情况下通信系统的分析与设计要在光镜线完成，利用系统调试功能进行设置，控制系统通信情况的稳定、程度可视性高低、界面是否有好以及监控功能的完善，均要通过通信系统来完成，所有通信系统的设计在控制系统中具有广泛的应用价值。
二、结语
DCS控制系统产生与发展的基础是单回路微机控制系统，该系统对通讯技术、计算机技术、过程控制技术以及CRT显示技术进行了综合，通过分层分级形式与集中操作、分散控制、分而自治以及分级管理设计原则，对以往计算机控制危险、复杂的人机联系及模拟仪表功能单一等所存在的不足进行了有效解决，DCS控制系统本身所具有的通用灵活性与安全性等特征，使其被广泛应用于工业控制领域，将PLC型DCS控制系统应用于自动化生产线电子控制系统中，有利于自动化生产线中电子控制系统功能的实现。
作者：陆晶晶单位：辽宁石化职业技术学院
控制系统论文:LOGO陶瓷除尘器控制系统论文
一、陶瓷除尘器用LOGO控制系统构成及控制方式
1.在陶瓷除尘器控制系统中脉冲喷吹方式为在线喷吹（即过滤过程中进行喷吹）。控制方式为自动控制和手动控制，其中自动控制分为为时间控制和压差控制。除尘器达到反吹时间或压差设定值时，将进入反吹工作状态，脉冲电磁阀逐一快速打开／关闭（脉冲宽200－300ms，脉冲间隔20－300s，喷吹周期间隔为15－120min），手动控制为各脉冲电磁阀单一控制。自动卸灰控制方式分为为自动控制和手动控制，自动控制位是时间控制和灰料高度控制（即达到料位计测量高度设定），除尘器达到卸灰设定时间或灰斗料位计报警时开启卸灰，卸灰阀开启时间为2－20min，开启间隔为30－180min，开启同时仓壁振动器震动，手动控制为卸灰阀和振动器单一控制。为实现上述要求，满足陶瓷除尘器控制系统运行性、可操作性及自动化程度，控制系统设计采用LOGO为主控单元控制回路。根据高温陶瓷除尘器输入输出点的要求，选用LOGO！12／24RC＋LOGO！DM1624数字量模块＋LOGO！AM2＊2模拟量输入模块，共计16个数字量输入、12个继电器输出、4个模拟量输入。DC24V电压输入信号，DC24V继电器输出，DC244－20mA模拟量输入。输入信号连接系统手动和自动启停按钮及料位计报警信号，继电器输出连接电磁阀线圈、卸灰阀线圈及振动器线，模拟量输入连接变送器用于监控除尘器工作状态，在LOGO！LCD上显示。
2.脉冲宽度、间隔、周期间隔及卸灰阀开启宽度、间隔可在LO－GO！控制面板修改相应定时器。LOGO！LCD显示屏显示及面板操作替代了S7－200／S7－300＋触摸屏，有效降低硬件成本软件的编辑量。系统接线和LOGO！脉冲喷吹控制为喷吹自动时间自动开／喷吹压差自动开（I1／DM1624I8）按钮闭合，达到自动喷吹的设定时间或压差（AM2I1压差信号）设定值，LOGO！控制器按照编辑的程序开始运行，脉冲电磁阀逐一快速打开或关闭脉冲宽200－300ms脉冲间隔20－300s喷吹周期间隔为15－120min，依次周期循环反复，喷吹自动关（I2）按钮闭合程序中的定时器复位，时间控制喷吹停止。卸灰控制为卸灰阀自动开（DM1624I3）按钮闭合，达到自动卸灰的设定时间或料位输入闭合（DM1624I7），LOGO！控制器按照编辑的程序开始运行，卸灰阀开启时间为2－20min，开启间隔为30－180min，开启同时仓壁振动器震动，卸灰阀自动关（DM1624I4）按钮闭合程序中的定时器复位，时间控制喷吹停止。手动控制为系统针对各阀门和设备设置单一控制，电磁阀手动按钮1＃－8＃（I3－DM1624I2）、卸灰阀手动（DM1624I5）按钮和振动器手动（DM1624I6）按钮，分别点动控制电磁阀1＃－8＃、卸灰阀和振动器。
二、总结
以往高温陶瓷除尘器的自动控制系统多采用PLC组合触摸屏控制和脉冲控制仪控制。PLC组合触摸屏控制虽功能强大但成本随之增加。脉冲控制仪控制虽成本较低但系统较小、控制点少且功能不完善。本文论述的西门子的小型PLC－LOGO！控制系统，延续了西门子S7－200S7－300的稳定性，同时成本与同脉冲控制仪控制系统相当。LOGO！的性和先进性满足了高温陶瓷除尘器控制系统要求。
作者：张振薛友祥李杰焦光磊李亮单位：山东工业陶瓷研究设计院有限公司
控制系统论文:生产线控制系统论文
一工艺流程该系统
每条生产线由立式上料机、高速除磷机、多道被动轧机、主动轧机、辊缝调整、在线质量检测、中频退火、废钢剪切装置、夹送装置、吐丝机、输送辊道、集卷站组成。三条生产线配合地辊运输机、上料机液压站、轧机稀油站、集卷站液压站、卸卷站液压站以及打包机组成系统。热轧光圆盘条通过立式上料机进入高速除磷机去除表面氧化皮，然后进入被动轧机，由主动轧机带动将钢筋压扁，主动轧机将钢筋轧出花纹，通过辊缝调整调节压轧量。轧出花纹的钢筋进中频退火装置对钢筋加热退火，通过废钢剪切装置将不合格的废钢碎断处理，成品钢筋经夹送装置送入吐丝机。吐出的盘圆钢筋经输送辊道冷却后送入集卷站收集，成卷后的钢筋经地辊运输机送至打包机打包，经卸卷站送出系统运至仓库。
二控制系统
1系统组网考虑到生产系统的稳定性
以及中频退火干扰等因素，我们选择了市场上技术比较成熟应用较广的西门子系统。生产线CPU采用S7-317-2PN，地辊运输机和各个液压站采用S7-315-2PN，稀油站采用S7-312C+以太网模块，这样所有的设备均能通过以太网连接至中控室交换机，通过中控室工程师站调试设备更改程序，通过操作员站远程操作设备，查询各个设备的工作状态、故障内容等信息。在线测径仪采用天津兆瑞公司的近期产品，通过以太网通信，能够实时显示钢筋的基圆尺寸、纵肋高度等信息，为在线质量检测提供了保障，也为在线质量自动调整提供了前提。所有设备通过工业以太网连接至主操作室交换机，实现实时监控与数据交换。
2生产线主站与远程
IO组态生产线CPU采用S7-317-2PN，按照距离远近将设备分成7个从站，采用ET200S和ET200M的远程IO，所有站通过工业以太网与主站CPU连接，7个从站分别是上料机站、轧机站、飞剪吐丝辊道站、集卷站、中频1站、中频2站和中频3站。在需要操作和监控的地方设置了触摸屏，采用西门子的MP277触摸屏，通过以太网与主站PLC通信。
3主站PLC与变频器
DP通信现场变频器均采用伟肯NXP系列，通过调取伟肯提供的GSD文件，对各个变频器组态。根据工艺及机械要求，包括上料机的送料小车、旋转小车和升降台共3台变频器；轧机部分1台变频器；废钢剪切装置1台变频器；夹送装置1台变频器；吐丝机1台变频器；输送辊道8台变频器；集卷站的升降台、托盘、小车3台变频器。共计18台变频器，通过DP总线实时传递启停信号和速度指令。
4控制要点
4.1生产线自动化控制
生产线的自动化主要体现在全自动上料机、全自动集卷站、全自动地辊运输线上。全自动上料机从上料到送料再到换料，基本实现一键式操作，每次只需在原料接头后按按钮确认即可，整机包括二十余个接近开关和五个光电开关，为自动化提供条件。全自动集卷站与全自动地辊运输线互相配合，实现自动落料，自动剪切，自动换料架，整机也有十余个接近开关和数个光电开关。全自动地辊运输线由百余节轨道组成，料架在运输线上自动运行，完成卸料。
4.2生产线速度匹配
由于整条生产线从上料到集卷为一整条长丝，因此对生产线的速度匹配提出了较高要求，特别是轧机与夹送电机之间，夹送电机太快容易将钢筋拉细，太慢又容易堆钢，在电机的控制模式上选择了速度控制与转矩控制相结合的方式，满足了控制要求。吐丝机的速度决定了产品的圈形大小，而且速度的快慢与圈形的大小并不是线性的关系。最终，通过生产实践，吐丝机的速度采用自动调整加手动微调的方式进行控制，满足了产品质量要求。
4.3轧机闭环控制与中频退火
无论是生产线速度匹配还是中频退火都要求轧机速度稳定，对轧机变频器采取带编码器的闭环矢量控制方式，基本满足要求。中频退火作为整条生产线的工艺核心，基本满足了输出稳定、响应迅速、高效节能的要求，为生产高性能产品提供了依据。而轧机与中频的工艺配方也为全线的自动化与高速生产提供了保障。该工艺配方是合力公司几年来生产实践的结晶，具有很高的实用性和适应性，能够保障产品质量。
4.4飞剪碎断生产线启动时
中频退火的启动过程中产生质量不能达标的废钢，为满足生产质量要求，需要将之从成品中去除，于是便有了飞剪碎断装置。该装置是在原来的定尺剪切的基础上改装得来，用变频器替换了伺服控制器，这就对变频器的启动加速和制动减速性能提出了很高要求。如果加速时间过长，在切到半圈内不能达到生产线速度，就会产生堆钢。如果中频退火达到规定温度，在停切时不能及时停车，就会造成飞车，影响生产线连续运行。最终采用凸轮控制模式，满足了生产工艺要求，既不会使变频器加速报警，又保障了及时制动。
三结语
西门子控制产品与冷轧生产线的结合，保障了冷轧带肋钢筋在合力公司的高速稳定生产，也将会进一步推动冷轧带肋钢筋工艺与设备的发展。合力公司还将继续研发更先进的生产线，为市场提供高、精、尖的设备。
作者：靳红洲李伟张明杰单位：安阳合力高速冷轧有限公司技术中心
控制系统论文:CBTC车载控制系统论文
一安萨尔多CBTC车载控制系统
安萨尔多CBTC列车控制系统由列车自动监控（ATS）系统、列车自动防护（ATP）系统、列车自动驾驶（ATO）系统、计算机联锁（CBI）子系统、数据传输（DCS）子系统等组成。CBTC车载控制系统提供ATP和ATO功能，负责确定列车速度和位置、超速保护、紧急制动、列车停靠、方向控制、安全的车门控制、CBTC运行模式等。车载控制系统设备包括车载控制器（CC）和速度传感器、查询应答器主机（TI）天线、司机操作显示单元（TOD）和移动无线设备（MR）天线。CC与速度传感器、TI主机和TOD接口，以确定列车的位置，显示驾驶信息，设备状况，并给司机报警。本系统采用开放式架构的数据传输子系统，采用802.11g来提供更大的带宽和更强的抗干扰的数据通信能力；采用802.11i无线网络技术来保障安全，阻止未授权用户进入网络；防火墙提供额外的防护措施来抵御恶意攻击。MR用于车载设备和轨旁设备之间传输数据。ATP和ATO子系统通过两个独立的以太网连接到MR。A、B网同时工作，当一端通信中断时，系统会接受另一端的车地通信信息，以保障车地通信的可用性，实现冗余车载网络的交换和扩展。以太网扩展设备ESE利用双绞电缆彼此连接，实现车厢之间的网络通信。当列车经过信标时，储存在其中的信息通过应答器天线发送给TI主机。主机接收到报文后进行解码，将解码后的数据用两个不同的通道传送给CC。CC将会关联来自TI主机的诊断信息、磁场强度信号和信标正在读取的信息来判断TI主机是否故障。随着车轮轮齿的转动，当传感器经过轮齿的时候会输出数字脉冲。这些脉冲由硬件计数器来计数，可以在给定周期内测试速度。系统采用独立的模块测量列车的位移和速度。即使其中一个速度传感器部分失效，CC也会正常工作。2个光电速度传感器和4个加速度计（2个数字型和2个模拟型，以避免共模故障），用于速度测量和车轮空转/打滑的补偿。一旦检测到空转/打滑，CC将利用速度传感器上一次的安全速度和位置，通过加速度计测量出来的加速度来更新列车速度和位置，位置误差通过信标来消除。每个处理器有四个处理模块：应用处理器模块（App），比较处理器模块（VO），交互式存储处理器模块（ME），接口处理器模块（CPL）。App用于计算，VO对数据结果进行检查，ME实现数据共享，CPL主要处理数据的输入和输出。处理器采用3取2比较结构，通过各自的APP模块独立运算，相互通过ME模块交换结果，再通过VO模块表决，保障三个计算机至少有两个的结果一致。如果表决同意，处理器会通过通信模块发送控制信号给列车，允许列车继续运行。这也就是保障在单点故障时的安全运行的冗余方式。
二ATO与ATP子系统
ATP子系统是保障列车运行安全的系统，它根据线路数据、列车临时限速信息、联锁设备提供的列车进路信息，提供列车运行间隔控制、超速防护、车门和站台屏蔽门监督等安全防护功能，且符合故障-安全原则。ATO子系统在非人工状态下通过控制牵引和制动力来控制列车运行，列车按运行图规定的区间走行时分行车，自动完成列车启动、加速、巡航、惰行、减速和停车的合理控制。ATO子系统为热备份，即当主ATO单元故障时，能够自动从主ATO单元切换到备用ATO单元。“热备份”在这里是指主备两套ATO单元运行相同的软件，获得相同的传感器输入，独立进行运算；但是同时只有一套ATO单元作为主机和其他子系统如ATP、车辆、TOD、ATS等交互，备用ATO不提供任何输出。仅当检测到当前主ATO单元发生任何故障时，并且列车停车后，能够自动进行切换，这样，就避免了影响运行，或司机进行一些不必要的操作。ATO和ATP分别运行于独立的CPU处理器中，彼此通过高速PCI总线连接。系统采用连续速度-距离曲线控制模式进行闭塞设计。当列车运行速度接近ATP较大允许速度时，车载设备产生声光报警，并采用常用制动降低列车速度。采用常用制动时，系统连续地检查列车的制动率，如常用制动率达不到规定值，或车速未按要求进行减速而列车速度达到ATP紧急制动触发曲线速度时，实施紧急制动。
三结束语
基于CBTC的车载控制系统采用统一标准，易于实现互通互联；硬件冗余，保障了高性；实现了车-地之间的双向、实时、高速、、安全的移动通信，完成了列车超速防护，保障列车以最小间隔安全运行。该系统已成功应用于沈阳、西安、杭州、郑州、成都等城市。
作者：金丽美单位：沈阳铁路信号有限责任公司
控制系统论文:PLC控制系统论文
一通信原理
1并行通信与串行通信工程应用中
为实现分散控制和集中管理，控制系统的各个部分必定要相互进行数据通信。按照传输方式，可分为并行通信与串行通信。并行数据通信是以字节或字尾单位的数据传输方式，其特点是传输速度快，但传输线的根数多。适用于近距离数据传输。串行数据通信是以二进制的位（bit）为单位的数据传输方式，每次只传送1位，适用于举例较远的场合。工业控制一般使用串行通信。PC机和PLC都有通用的串行通信接口，例如RS-232C和RS-485接口。
2异步通信与同步通信在实际通信中
操作时很难保障数据接收方和发送方有相同的传输速率，为了保障发送过程和接受过程同步，不发生累计误差造成的错位。可以根据实际通信要求选用同步或异步通信方式。异步通信发送字符的信息格式有1个起始位，7、8个数据位，1个奇偶校验位（可省略），1、2个停止位组成。在通信开始之前，通信双方需要对所采取的信息格式和数据传输速率作相同的约定。由于1个字符中包含的位数不多，及时发送方和接受方的收发频率略有不同，也不会因两台设备之间的时钟脉冲周几的积累误差而导致收发错位。其特点就是传送附加的非有效信息较多，传输效率稍低。同步通信方式以字节为单位（8bit），每次传送1、2个同步字符，若干个数据字节和校验字节。在同步通信中，发送方和接收方要保持同步，因此要用调制解调的方式从数据流中提取出同步信号，使接收方得到与发送方相同的接收时钟信号。其传输速率较高，一般用于高速通信。
3单工通信方式与双工通信方式
单工通信方式只能延单一方向发送或接收数据。双工方式的数据可以沿两个方向传送，每一个站既可以发送数据也可以接收数据。双工方式又分为全双工和半双工两种方式。
二PLC通讯功能介绍
PLC其它PLC，变频器，PC机，远程设备，工业以太网等按照不同的通信协议进行通信，文章主要介绍PLC与PC机之间的通信。PLC与使用自由端口模式的PC机的通信：自由端口模式为PC机与PLC之间的通信提供了一种方便和灵活的方法。在自由端口模式，PLC的串行通信有用户程序控制，可以用接收完成中断、字符接收中断、发送完成中断、发送指令和接受指令来控制通信过程。发送指令（XMT）启动自由端口模式下数据缓冲区的数据发送。通过指定的通信端口，发送存储在TBL中的信息（最多255个字符）。发送结束时可以产生中断事件。接收指令（RCV）初始化或终止接收信息的服务（最多255个字符）。通过指定端口，接收的信息存储在TEL中。在接收完一个字符时，或每接收一个字符均可产生一个中断。
三VB通信功能的介绍
1Windows环境下上位机通信软件介绍
在Windows环境下，上位机与PLC实现串行通信，需要有软件提供人机交互平台，实现通信控制。常用的可实现串行通信的软件有WinCCflexible组态软件和VB程序设计软件。由于实际工程需要的多变性及复杂性，多选用VB搭建人机交互平台。VB不仅能实现串行通信，还能满足各种工程实际的不同要求，设计不同的面向对象的工作窗口界面。它本身提供的各种控件，可以方便简易的实现各种设计要求。
2MSComm控件的属性
VB提供了一个串行通信控件MiscrosoftCommControl，即MSComm控件。编程人员只需要设置和监视MSComm控件的属性和事件，就可以轻而易举的实现串行通信。MSComm控件提供了两种处理方式，即可产生两种事件进行通信，事件驱动方式和查询方式。事件驱动方式：Rthreshold属性非0时，收到的字符或传输线发生变化时就会产生串口事件OnCome。通过查询CommEvernt属性可以捕获并处理这些通信事件。查询方式：通过查询接收缓冲区的字节数（InputBufferCount）属性值，处理接收到的信息。
四应用实例
城市交通路口信号控制充分应用了这一通讯功能的应用。现代社会多变的交通状况。传统的交通控制方法已经不能解决目前的城市交通问题，因此基于PLC可通信的控制系统可时效性的解决这一问题。
五结束语
基于PLC控制系统的通信过程明显将现有控制技术提升一个新的阶段。通信技术已经是工业控制中不可或缺的一个重要环节，也会是未来发展的主要方向，以满足现代工程远程化，实时性的发展需要。
作者：赵剑孙晓琳单位：中国汽车工业工程有限公司
控制系统论文:PROFIBUS-DP控制系统论文
一控制系统的构成
1系统硬件结构
PCB压合系统由压合机系统、工艺底板输送系统、工艺钢板清洗输送系统、工艺盖板输送系统、铜箔叠配输送系统等子系统组成。其中压合机系统由于是德国制造，无法集中考虑，因而是单独DCS控制系统，本系统分为四个子系统，即工艺底板输送系统，工艺钢板清洗输送系统，工艺盖板输送系统，铜箔、钢板叠配输送系统等。37台变频器、触摸屏和二层的PLC通过PROFIBUS总线有机连在一起。省去了大量的I/O点和布线费用，性也得到了极大的提升。具体主要有以下六部分：
1.1主站S7-300，主要负责铜箔、钢板叠配输送系统按“三明治”规律
全自动的运动控制及收集各个子系统EM277通信模块发送来的工位工作状态信息（包括工位忙与不忙、操作中等）及工位采集数据的信息（包括铜箔规格、镜板规格、内层代码、成品代码），再通过总控工控机的PQ20桥接模块发送给总控进行处理。
1.2从站（工艺底板输送系统）的S7-200负责工艺底板
在拆板和排板之间按规定的路线高效传送和定位，从站内采集的数据信息和运动状态信息（工艺底板传送的路线各工位的状态信息，例如“正在输送”、“允许输送”、“禁止进入”）通过PROFIBUS总线送至主站进行处理。主站随时掌握各子系统的运动状态。从站内，大量的I/O信号不进入主站，由从站的S7-200处理。如传感器等运动控制，由从站的S7-200按设定的程序执行。由于其间设备距离比较近，从站的S7-200和主站S7-300之间的数据通过PROFIBUS总线进行交换，因而大大节省了相关的电缆敷设费用。
1.3从站（工艺镜板清洗输送系统）的S7-200负责成品分解、钢板的磨刷清洗、储存及高效输送
通过PROFIBUS总线送至主站进行处理。主站随时掌握本站的运动状态。本从站内，大量的I/O信号不进入主站，由从站的S7-200处理。传感器等运动控制，由从站的S7-200按设定的程序执行。从站的S7-200和主站S7-300之间距离较进，其数据通过PROFIBUS总线进行交换，因而大大节省了相关的电缆敷设费用。
1.4从站（工艺盖板输送系统）的S7-200负责工艺盖板
在上料和卸料之间的高效传送和定位，从站内采集的数据信息和运动状态信息（工艺盖板存放工位高度、工艺盖板卸载工位、工艺盖板放置工位的状态信息，例如“正在输送”、“允许放置”、“禁止进入”、“正在校正”）通过PROFIBUS总线送至主站进行处理。本从站内，大量的I/O信号不进入主站，由从站的S7-200处理。传感器等运动控制，由从站的S7-200按设定的程序执行。由于从站的控制系统和相关设备距离比较近，从站的S7-200和主站S7-300之间的数据通过PROFIBUS总线进行交换，因而大大节省了相关的电缆敷设费用。
1.5从站彩色触摸屏，负责本系统内的手动操作、数据设定及运动控制的动态显示。
1.6总控工控机
由于信息采集的关系，也属于PROFIBUS的从站，总控可以通过组态软件显示系统的运行与产品信息，总控组态软件也可以将信息传入到SQL数据库中以保存信息。基于PROFIBUS-DP的PCB压合控制系统的平面布置图中显示：控制系统分为总控室（工控机）、系统主站：“三明治”叠配系统、系统从站1：工艺底板输送；系统从站2：工艺镜板清洗输送；系统从站3：工艺盖板输送。
2系统软件设计控制系统的软件设计包含主站软件、3个从站软件、总控工控机软件。
2.1主站软件
主站软件包括S7-300硬件组态，分配DP地址，从站的输入输出字节地址、与3个从站（S7-200）内采集的数据信息和运动状态信息通信、与总控工控机的数据收集转发程序、“三明治”叠配系统的控制程序。及时，S7-300硬件组态：由于采用PROFIBUS-DP现场总线，主站和各从站的通讯无需编写专门通讯程序，只要在S7-300硬件组态中，配置PROFIBUS总线DP地址与输入输出字节地址及字节数即可。第二，与3个从站（S7-200）内采集的数据信息和运动状态信息通信：主站S7-300与从站S7-200通讯，其数据通过EM277模块从主站传输给从站，达到数据交换。在S7-200的程序中，V0.0～V3.7是作为S7-300主机向S7-200主机传送数据的输入点使用的，V4.0～V7.7是作为S7-200主机向S7-300主机传送数据的输出点使用的，在S7-200中作为输出给S7-300的数据，可以是Q*.*，也可以是I*.*，而作为S7-300输出给S7-200的数据，可以是Q*.*，或者是I*.*，例如S7-200站的I0.0，可以通过V4.0～V7.7间任一点传送到S7-300主站上去，也可以让S7-300主站通过V0.0～V3.7间任一点传送到S7-200站来。第三，总控工控机软件，可将采集到的所有数据，经过PROFIBUS-DP存入总控工控机的SQL2000数据库存储。
2.2从站（工艺底板输送系统）软件
工艺底板高效输送和定位的控制程序、向主站发送工艺底板传送的路线各工位的状态信息（例如“正在输送”、“允许输送”、“禁止进入”）和接受主站指令信息。
2.3从站（工艺镜板清洗输送系统）软件
成品分解、镜板磨刷清洗、储存及高效输送的控制程序、向主站发送工艺镜板传送的路线各工位的状态信息（例如“正在输送”、“允许输送”、“禁止进入”、“正在清洗”）和接受主站指令信息。
2.4从站（工艺盖板输送系统）软件
工艺盖板在上料和卸料之间的高效传送和定位的控制程序、向主站发送从站内采集的数据信息和运动状态信息（工艺盖板存放工位高度、工艺盖板卸载工位、工艺盖板放置工位的状态信息，例如“正在输送”、“允许放置”、“禁止进入”、“正在校正”）和接受主站指令信息。
二总控工控机软件
工控机的程序用VB编写，VB通过ADO对象，对SQL2000数据库进行插入、查询、删除等操作，记录显示各个工位数据信息和运动状态信息。
作者：何云松单位：杭州华日电冰箱股份有限公司
控制系统论文:智能吹灰控制系统论文
一机组配置
锅炉为北京B&W公司SWUP锅炉。过热器系统由屏式过热器、后屏过热器、高温过热器和低温过热器组成；再热器系统由低温再热器和高温再热器组成；省煤器布置于尾部竖井前后烟道，同时还配备了一台回转式空气预热器。吹灰器由上海克莱德贝尔格曼机械有限公司生产。过热器管组、再热器管组及省煤器配备了PS-LL型长伸缩吹灰器，共70只，空气预热器配备了1只PS-AT型和1只AHLW型半伸缩吹灰器，AT1位于空预器烟气入口，AL1位于空预器烟气出口。
二吹灰策略及算法
基于在线监测技术的“智能吹灰控制系统”可地监测受热面的结渣积灰程度，并根据机组运行情况及时有效地采取不同的吹灰策略，在保障机组安全稳定运行的基础上，既维持了受热面清洁的状态，又避免了不恰当的吹灰频率造成的无谓的吹灰汽耗和吹灰电耗，同时减轻了磨蚀和热应力对受热面造成的损坏，延长了受热面的寿命，并降低了吹灰装置的维修费用。
1主要数据处理及算法确定
在数据预处理模块中，采用状态预处理、多路采样、中位值平均滤波等方法对不良数据进行过滤，使所有使用的数据都满足性要求。算法依据机组热力系统基本原理和运行规律，通过研究国内外400多种煤质数据，得到理论空气量与煤质低位发热的关系，依据锅炉输入热量与风量内在约束关系得到氧量。对流受热面污染监测模型以锅炉热平衡计算为基础采用受热面传热系数的变化来反映受热面的积灰状况。各受热面统一采用清洁因子定量表示受热面污染状态布连电厂各个对流受热面工质侧皆有进出口温度、压力和流量测点，同时还至少有一侧的烟温能够通过测点或计算得到，因此可通过热平衡计算出另一侧的烟气温度进而得到传热温压和实际传热系数。对于空气预热器采用折算压差和低温腐蚀系数定量表示受热面的污染程度。低温腐蚀倾向系数由空预器冷端综合温度（即烟气出口温度加空气入口温度）与低冷端综合温度的比值得到，该数值越低表示空预器受低温腐蚀的概率越大，由于低温腐蚀越强，空预器受热面的积灰的倾向越严重，因此采用该值表征受热面的污染程度。
2基于模糊控制的受热面吹灰判定
电站锅炉如负荷、燃烧器运行方式、煤质等都对受热面的积灰速率有一定的影响。只有清洁因子结合现场运行经验才能进行的吹灰判定，需将自然语言的模糊规则运用到吹灰控制中，这恰恰属于模糊控制范畴。在构建智能吹灰模糊控制模型的过程中根据不同的受热面类型，将影响吹灰的因素作为模糊控制的输入参数，依据模糊控制输入参数和电厂运行经验制定模糊控制规则库，以隶属函数做模糊评判，得出受热面吹灰置信度，该值大于设定值时判定受热面需要吹灰。各受热面的模糊输入特征参数和输出特征
三智能吹灰控制系统架构
1硬件架构
布连电厂智能吹灰控制系统硬件主要由智能吹灰服务器、智能吹灰操作员站、智能吹灰交换机、可编程逻辑控制器（PLC）、IO模块等组成。
2软件系统
布连电智能吹灰控制系统软件主要由基础平台、吹灰应用平台、综合服务平台和数据接口组成。基础平台主要负责机组工况参数、吹灰器设备及分组和智能吹灰模型关键参数的配置与存储。吹灰应用平台的主要功能是对各受热面污染状况进行监视和报警。综合服务平台主要负责机组运行工况判定、受热面积灰污染监测模型的实时计算、受热面智能吹灰控制指令的发出与吹灰器运行状态监控。
四投运效果智能吹灰系统
通过吹灰热态实验，系统对包括空气预热器在内的锅炉各对流受热面都建立了相应的污染监测数学计算模型。同时根据吹灰前后清洁因子曲线变化趋势，确定了受热面的污染下限和上限，进而在其后的连续监测中能有效掌握锅炉受热面的污染状况。通过此套系统的投运，实现了以下功能：①实现污染可视化。智能吹灰系统以数字和图形方式给出了各受热面当前积灰污染及结渣信息，提供了污染判断模型的数据接口，通过将操作人员长期积累的经验与模型进行数据融合，提供了对模型进行不断优化的方法，提高了模型的适用性和性。②提高自动化管理水平。智能吹灰系统能有效提高智能吹灰系统的投入率，保障按需适量的吹灰效果。设计方案不仅满足了不同区域的按需吹灰需求，而且将不同吹灰区域的吹灰时间控制在2小时以内，很好地平衡了运行操作与自动系统投入各自需求，使自动吹灰系统便于投入。③达到了较好节汽效果、优化了吹灰频率和针对性智能吹灰系统投运后，按污染程度以及传热特性和热量需求比例，对各个受热面给出了不同于以往且更有针对性的吹灰策略。对比工况每天可节省吹灰器投运数量达27%节汽效果显著。除此之外对不同传热区域的吹灰器投用占比率也有一定变化。④提高主、再热汽温。智能吹灰方式有利于在负荷较低时提升过热器二级减温水流量，增加主汽温调节余量，提升再热汽温。⑤改善了相关经济安全性指标。对吹灰系统而言，通常需要关注的指标有关乎锅炉效率的排烟温度；影响空预器安全运行和未来SCR投运后使用效果的省煤器出口烟温；直接关系机组热效率的锅炉再热减温水流量等指标。智能吹灰系统对以上指标均有改善。
五收益分析
智能吹灰系统减少了吹灰器投运数量，这有助于降低吹灰设备的折旧损耗，此外还减少了锅炉补水带来的费用。主要收益包括节省吹灰蒸汽以及锅炉效率提升后所节省煤耗。
六结论
智能吹灰控制系统的投入，实现了锅炉受热面污染程度的量化监测，对提高受热面污染监测过程数字化、可视化水平提供了手段，投运方式更符合布连电厂锅炉运行特点和受热面积灰特性，吹灰频率以及吹灰汽耗和电耗明显降低，不仅延长了吹灰设备的使用寿命，节省了相应的折旧和维修费用，降低了锅炉排烟损失提升了锅炉效率，较原吹灰方式可节汽27%，锅炉效率提升0.16%，仅从这两项指标变化上可实现每台机组每年46.8万元的直接综合经济效益。
作者：麦永强吕霞范国潮吴德利吴真王一男单位：国电建投内蒙古能源有限公司布连电厂
控制系统论文:DCS控制系统论文
一改造方案设计
1改造方案
①把控制系统移入DCS系统，神华某电厂#1机组主机DCS系统是艾默生公司的OVATION控制系统，从备品备件到技术支持始终提供很好的服务，把旁路系统兼容到DCS中会节省很大一笔开支。由于旁路系统实际不存在自动控制和保护功能，可以再保留基本功能的前提下简化控制回路，OVATION控制系统的编辑功能强大，以后如需要恢复其他功能仍然可以很方便的增加。
②将旁路上的人机操作界面做到DCS中，操作人员已经很熟悉这套系统，不再进行培训学习，节省了大部分时间。同时也不会再出现类似改造前系统的通讯故障的缺陷，便于机组的稳定运行。
③就地旁路控制系统取消PLC卡件，可以补充到其他系统应用中，以后的检修和维护方便。同时旁路控制系统和其他系统的联系取消，只作为单纯的阀门控制，不容易误发误动旁路控制，便于机组的安全稳定。
2旁路系统控制
回路改造方案的实施利用1号机组停机检修的机会，专业技术人员对上述方案进行了相应的实施，首先为了降低改造成本和改造工作量，将原有的阀门定位器保留，原阀门到旁路控制柜电缆保留。拆除设备与DCS之间的信号线接口在旁路控制柜内。同时为了降低造价，节省时间，在就地核实元件安装位置后用DCS中测点代替旁路系统的监视点。旁路改造后，主控制立盘旁路触摸屏不再使用，旁路系统所有阀门在DCS中做画面及操作端，高旁、低旁蒸汽阀，高低旁喷水阀由运行人员根据需要手动控制开度。压力、温度在画面上显示供运行人员参考。油站油压低报警信号送至画面显示，并在DCS中组态逻辑。
二改造效果分析
1技术效果分析
通过此次#1机组旁路控制系统技术改造，解决了如下问题：
①用户自主设计并优化的旁路控制系统逻辑，较之原有逻辑，结构简单，功能强大，历史数据分析方便，为国内引进的同类型旁路改造提供成功的方案，具有重要的推广价值。
②旁路控制系统的操作画面设计界面友好，显示信息量较原有系统大大提高，方便运行操作，降低了运行员误操作的可能性。
③将旁路控制系统的功能全部由新增的冗余OVATION控制实现，与DCS系统在同一网络框架下，具备了历史数据收集、SOE功能、操作员时间记录功能等分析功能，解决了原控制系统集成度不高，技术相对落后、设计复杂、控制器无法实现冗余控制、无历史数据收集及SOE功能、安全系数不高、控制逻辑不透明等问题，增强了控制系统的安全稳定性、增加了系统的透明度和易用性、降低了维护成本。OVATION控制系统采用标准化的模块和轨道方式搭建系统，系统集成程度高，解决了原旁路控制柜内接线过于密集、柜内大量使用继电器、隔离开关等设备、继电器控制回路大量使用导致系统故障点曾都等问题。
2安全效果分析
OVATION系统与旁路优化整合后，系统故障率明显降低，机组安全性大大提高，改造前，控制系统每年发生故障次数十几次，从改造完后运行至今，尚未发生旁路系统问题导致的机组安全事故。
3经济效果分析
①改造后原控制系统各部件给其它组提供了大量的备件。原控制系统使用的部分卡件、元件采购价格昂贵，且采购周期长，改造至DCS系统后，可以使用DCS系统的备品备件，这样就大大降低了机组备件的库存量，节省资金，系统改造后更换下来的控制卡件为其他机组控制系统提供了备品备件。
②此次控制系统的改造成功，为今后其他机组改造提供了重要的参考依据，同时也可给国内同类型机组的发电企业提供相应的技术支持。
作者：李亚萍王林单位：神华神皖安徽安庆皖江发电有限责任公司
控制系统论文:播种机控制系统论文
1玉米精播机单体结构及控制原理
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、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，有效地保障了播种株距的一致性。
2)采用无线传输方式使控制线路变的简洁，方便了控制装置的组装与拆卸;人机对话模块使得控制省时省力，利于田间管理。
作者：蒋春燕耿端阳孟鹏祥李玉环单位：山东理工大学
控制系统论文:小区播种机控制系统论文
1硬件设计
1．1CPU选型
根据永磁同步电动机伺服控制系统的特点，常采用DSP、ARM和FPGA作为CPU实现PMSM伺服控制。本文采用TI公司32位电机控制专用DSP芯片TMS320F28335作为CPU。TMS320F28335时钟频率可达150MHz;具有256KFLASH，16KSRAM，便于系统的扩展;具有6路对称PWM输出，输出位数可达16位;具有16路12位高速A/D转换通道，转换时间可达80ns;具有独立的浮点核运算单元，计算正余弦函数仅需37个时钟周期。因此，针对反电势为正弦波的永磁同步电动机的控制，TMS320F28335具有其他CPU无可比拟的优势。
1．2信号隔离模块
小区播种机工况复杂，电流变换范围宽。为减小永磁同步电动机运转过程中对A/D转换通道及CPU的影响，增强系统工作稳定性，提高控制精度，CPU与永磁同步电动机隔离供电。传统的光电耦合器，带宽较窄，在上升沿及下降沿时波形容易发生畸变，并且光电耦合器属于易损器件。本文中，采用数字隔离器对DSP的PWM模块与三相逆变器部分进行隔离，所采用型号为TI公司ISO7140。ISO7140较大传输速率可达50Mbps，每个隔离通道都有一个绝缘隔栅分开的逻辑输入和输出缓冲器，并在输入端上有集成滤波器，可有效防止PWM总线或PMSM供电部分的噪声电流进入CPU供电系统，稳定性更高DGND为CPU供电系统电源数字地，MGND为三相逆变器电源地，HIN、LIN、SD、FLT－CLR为三相逆变器中，MOSFET驱动芯片IR2131引脚。
1．3三相逆变器
小区播种机排种器伺服电机的工作电流一般为1～3A。为降低成本，提高功率放大模块的稳定性，采用IR公司MOSFET驱动芯片IR2131驱动分离MOS-FET实现永磁同步电动机的全桥驱动，功率放大部分电路原理图。MOSFET型号为IRF3910，续流二极管型号为30WQ06F。0．22Ω电阻为母线过流采样电阻，采样电压经两个10kΩ分压后，送往ITRIP引脚。当ITRIP引脚电平高于0．5V时，将触发刹车功能，封锁IR2131输出，同时将FAULT引脚置高，过流指示灯亮。FLT－CLR引脚可清除FAULT引脚高电平，解除IR2131输出封锁。SD引脚为强制刹车触发引脚，当其为高电平时，强制触发IR2131刹车功能。
1．4电流采样
根据系统的工作电流范围，采用霍尼韦尔电流互感器CSNE150－100对PMSM母线电流采样。采样电阻Rs将CSNE150－100输出的电流信号转化为电压信号。R1、R2、C1、C2、Rf与差分运算放大器AMP1构成MFB型二阶有源低通滤波器，截止频率为之所以采用两级运放构成放大与滤波电路是因为反向比例运算放大电路具有更高的输入阻抗及更低的输出阻抗。同时，滤波与放大电路分离设计更利于电路参数的计算。
2软件设计
实现永磁同步电动机速度控制，一般采用两环控制结构，内环为电流/转矩环，外环为速度环。电流/转矩常采用的控制方法为矢量控制。矢量控制利用abc－dq变换将三相旋转坐标系转换为两相静止坐标系，采用类似于直流电机的控制方法对PMSM进行控制。矢量控制能够取得平稳的电磁转矩，但是需要复杂的坐标变换。本文采用相电流直接控制方法实现PMSM电流/转矩环的控制，避免了复杂的坐标变换。
3试验验证
为验证改进后的小区播种机排种器的控制效果。采用了类似文献的试验验证方法。固定播种机作业距离为3m。理论上，当播种机作业结束时，排种器应旋转360°。试验中，分别设定播种器的速度为2．5、3．5、4．0km/h和变速进行作业。变速作业时，速度范围为2．5～4．0km/h。每个速度形式分别进行5组试验。作业结束时，记录排种器上所装备的2500线光电编码器的输出脉冲个数，并取其5组试验的平均值，作为评估排种器控制精度的依据。
4结论
设计了采用永磁同步电动机作为执行机构的小区播种机排种器伺服控制系统。采用永磁同步电动机代替步进电机，体积更小。采用相电流直接控制法，无需经过复杂的数学变换即可获得平稳的电磁转矩，简化了控制结构。试验结果表明:基于永磁同步电动机的控制系统避免了步进电机的失步问题，匀速时控制精度更高;变速时，控制误差虽然有所增大，但是仍能满足控制要求。所设计的控制系统质量小，价格低，控制简单，控制精度高，具有推广应用价值。
作者：张健龚丽农单位：青岛农业大学
控制系统论文:变量施肥控制系统论文
一施肥装置监测
报警系统化肥是农业高产和增产的主要投入要素，化肥成本在农业总成本中占了较大的比重。传统的施肥方式是在同一块地中施加同量肥料;但同一地块内，土壤养分含量及土质结构存在着较大差异，若采用传统的平均施肥法，会造成施肥不足或肥量过渡，导致成本提高和环境污染等问题。本文所设计的机型采用变量施肥法及报警系统来实施智能监控施肥，不但效率高，而且可以降低施肥成本。
1控制系统原理
首先将已标定施肥机参数写入控制程序中，作业时操作者有两种模式可选:①自动模式。DGPS信号通过RS232串口读入单片机，提取出中耕机前进速度v和位置坐标数据，网格识别程序可计算出当前机具所在的地块位置;然后查询与该地块对应的决策施肥量Q，并在屏幕上显示当前位置和施肥量。②手动模式。在驾驶室中的触摸屏上手动输入各个网格的施肥量，通过读取地轮触碰开关对应传感器的脉冲信号，可得到机具前进速度v，将地轮的步进电机转动转为由变频脉冲驱动，控制排肥轴转速，从而实现变量施肥。
2无线视频施肥监控
在肥料箱的底端装配超声波肥量监控器，施肥装置的卸肥管口处安装一个无线摄像头，驾驶室配有超声波报警蜂鸣器，当肥料箱肥量过少、肥料装储平面低于超声波收发平面时，通过蜂鸣器报警给驾驶室工作人员进行补充肥料。无线摄像头可将下肥、培土等作业效果以视频的方式呈现在驾驶室显示屏上，便于操作人员对作业效果的进一步监控。考虑到经济成本及操作人员的操作能力，针对南方甘蔗生产具体情况，设计手动和自动控制两种方案，以便蔗农根据情况选用。手动控制方式操作比较简单，在无GPS设备的情况下，可以根据甘蔗地和蔗农的种植经验进行手动变量控制自行决策施肥。此外，在自动模式无法发挥效用(如作业环境恶劣或无法接受到DGPS信号、电子系统故障)等情况下，可以通过手动控制方式完成作业。
3施肥控制系统的设计及实现
施肥参数由施肥控制决策系统软件生成，是实现变量施肥的必要参数。其中，理论施肥量与编程施肥网格是一一对应的。甘蔗施肥过程中，控制系统接收DGPS信号，对应单片机中存储的地块和施肥参数，进行不同蔗地网格的识别，并查询对应的决策施肥量。同时，以单路脉冲的形式输出速度v和施肥量Q，从而实时控制排肥轴转动:当施肥装置的施肥量小于设置的阈值时，重量传感器将信号肥量通过蜂鸣器报警系统传递给工作人员，以方便人工或自动添加肥料。
4控制系统的软件和硬件系统设计
在设计甘蔗中耕管理机的单片机控制应用系统时，通常采用汇编语言。该软件具有易操作、指令执行迅速等优点;缺点是编写与调试难度大，可移植性差。本文所设计的机型其电控系统采用单片机，引入C语言。C语言作为高级编程语言可以提供十分完备的规范化流程控制体系，其库函数丰富、运算速度快、可移植性强、编译效率高，能产生较紧凑的代码，应用系统易于调试。在施肥过程中，考虑到成本及操作人员的操作技能要求，硬件系统采用简易蜂鸣器发声或发光二极管发光产生示警信号自动报警器系统。HA为声响指示器，采用低电压(3V)蜂鸣器，其工作电流仅需十几个毫安;VT选用9013，hfe≈200，偏置电阻器R为15kΩ，VT的基极电流IB约0．1mA，集电极电流IC约为10mA，此时VT已经饱和导通，其集电极—发射极之间电压VCE仅为0．05V。随着施肥装置不断地给甘蔗施肥，储肥装置的肥量会不断减少，当肥量减少的设定的阈值时，贴在施肥装置底端侧边的重量传感器会将肥量的质量信号转化成电信号传递给控制电路中心，经过转化迫使蜂鸣器发生报警，从而提醒操作人员完成肥量的人工或自动上料。
二控制监控系统的组态设计
1组态软件的概述
甘蔗中耕管理机机在施肥及培土过程中考虑到系统的自动化及达到实时监测的效果，对软件及操作系统的设计要求成本低廉、美观且容易操作。本文基于MCGS组态软件系统所开发的平台，为蔗农提供了解决自动施肥、自动监控等实际问题的完整方案，能够完成施肥培土及数据采集实时采集等作业任务，具有定时和历史数据处理、报警和安全监控机制、流程控制、动画显示、趋势曲线和报表输出、企业监控网络等功能。
2组态软件的功能模块及体系结构
MCGSE是基于Microsoft各种32位Windows平台的一种用于快速构造和生成嵌入式计算机监控系统的组态软件。其功能模块主要有以下方面:1)MCGS嵌入版采用全中文、可视化、面向窗口的开发界面，操作系统简单方便、操作灵活，适合蔗农等阶层人员使用。2)该软件基于WindowsCE操作平台，系统按照多任务按优先等级分时操作的方式进行处理监控，实时性强，有良好的并行处理性能。3)MCGS嵌入版提供了良好的安全机制，可以根据不同级别用户设定不同的操作方式及权限，设置安全等级，能有效地保护系统及施肥培土机的安全性。4)报警类型多样化。蔗农选择设置自己喜欢的报警方式，系统能够实时显示报警信息，方便、及时地为用户提供施肥等报警提醒。5)组态系统维护方便，系统由模块化组态块组成，从而使得组态软件系统维护方便。其系统由组态环境、模拟运行环境和运行环境3部分组成。其中，前两部分相当于一套完整的工具软件，可以在PC机上运行;运行环境作为一个独立的运行系统，按照组态工程中用户指定的方式进行各种处理，完成用户组态设计的目标和功能
3施肥自动监控组态软件的设计
施肥培土机在工作中设置手动及自动两种方式。手动模式工作过程中，施肥机不需要通过GPS系统采集处理数据，直接在驾驶室触摸屏控制面板中进行相应的手动操作。在手动工作模式下，根据甘蔗农的实际经验进行施肥量的设置。施肥机在自动控制模式下，根据GPS定位系统接受其发射的信号，自动完成甘蔗机的定位及工作状况。同时，当施肥装置中的肥量达到一定的状态时，会通过蜂鸣器将信息反馈给驾驶室操作人员，完成甘蔗施肥机的自动上肥工作。在工作模式中，控制面板的触摸屏会实时显示当前施肥机所在位置，并根据田间系统及水土的营养不同，完成自动控制施肥。该系统方便、快捷、自动化程度高，可以大大提升甘蔗田间作业的效率，减轻人工的劳动强度，避开热带的严寒酷暑，为甘蔗产业的自动化发展提供技术参考及理论依据。
三结论
本文设计的3ZSP－2型中型多功能甘蔗中耕管理机施肥控制系统适应不同地区、多种作物、不同土壤环境，兼容性强，可以及时、地监测肥量的变化;超声波报警装置性能，无线摄像头视频成像使操作人员便于直观地对作业效果实时监控。该机型既可用于宿根甘蔗除草、破垄、施肥和培土，又可用于新种植甘蔗苗期各项中耕管理作业，比畜力作业犁深约深4cm，作业效率提高约3倍，作业成本降低50%。其旋耕质量稳定，施肥位置较合理，培土质量好，作业效率高，具有明显的经济和环境效益，为机械化中耕施肥管理技术的推广和应用奠定了基础。
作者：洪青梅董学虎李明黄敞刘海滨王迎周国胜张婷覃双眉单位：中国热带农业科学院热带生物品种资源研究所农业机械研究所山东滨州市锻压机械厂