控制系統論文精選(九篇)

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第1篇：控制系統論文范文

繼電器控制，PLC控制，單片機控制，其中PLC檢測控制系統應用最為廣泛。其具有以下特點：

1.1可靠性PLC不需要大量的活動元件和連線電子元件。它將控制邏輯由傳統的繼電器硬件運算變為軟件運算，使得它的連線大大減少。PLC經過多年的不斷發展，具有工業針對性，有很高的抗干擾能力。在各大PLC廠家的不斷更新發展下，PLC各模塊可靠性已經有很大提高。與此同時，系統的維修簡單，維修時間短。PLC進行了一系列可靠性設計，例如：冗余的設計（包括硬件冗余技術和軟件冗余技術），斷電保護功能（電容電源和UPS的應用使得斷電時有充分的處理時間），故障診斷和信息保護及恢復。PLC具有編程簡單，操作方便，維修容易等特點，一般不容易發生操作的錯誤。PLC是為工業生產過程控制而專門設計的控制裝置，它具有比PC控制更可靠的硬件和更簡單的編程語言。采用了精簡的編程語言加上強大的編譯診斷功能，編程出錯率大大降低。

1.2易操作性對PLC的操作包括程序輸入和程序更改的操作。通過專業的編程軟件進行編程并進行下載，更改程序的操作也可以直接根據所需要的接點號或地址編號進行搜索或程序尋找，然后進行更改。PLC有多種程序設計語言可供使用。由于梯形圖與電氣原理圖較為接近，容易掌握和理解。PLC具有強大的自診斷功能降低了維修人員維修技能的要求。當系統發生故障時，通過軟件和硬件的自診斷，維修人員可以很快找到故障部位進行故障維修和故障排除。

1.3靈活性PLC采用的編程語言有梯形圖、功能表圖、功能模塊和語句描述等編程語言。編程方法的多樣性使編程簡單、可以使得不同專業的人員都有自己習慣的編程語言。操作靈活方便，監視和控制變量變得十分容易。以上特點使用PLC控制系統具有可靠性高，程序設計方便靈活，運行穩定，擴展性能好，抗干擾能力強等諸多優點今后PLC控制系統還會得到更廣泛的使用。

二、PLC控制系統組成

該系統包含完整的PLC系統模塊。其中包含電源模塊，CPU-315，PLC與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的，I/O包含開關量輸出（SM321DO），開關量輸入（SM321DI），模擬量輸入（SM331AI），模擬量輸出（SM331AO）等模塊。通訊模塊PS305。I/O組成：數字量輸入模塊（DI）：包含油箱液位高，油箱液位低，循環泵、主泵運行狀態，管路閥門狀態等。開關量輸出（DO）：包含循環泵、主泵啟停控制，加熱器啟停控制，冷卻器啟停控制。模擬量輸入（AI）：包含液位，流量，油溫，壓力等。

三、PLC邏輯控制

啟動邏輯：液位正常，油溫正常，管路閥門狀態正常等。停止邏輯：液位超低，壓力超低，流量超低，急停信號等。報警邏輯：液位低，壓力低，流量低，油溫低，油溫高等。

四、HMI設計

上位機與PLC通訊模塊通過Profibus總線連接，將各個參數傳給上位機通過人機界面Wincc顯示，并可以通過上位機人機界面控制液壓站的啟停。

五、液壓站群的控制

當多個液壓站需要配合工作時，可以將每一個液壓站設置一個ET-200遠程I/O站，將采集的參數通過通訊模塊傳入一個總的PLC站進行集中控制。且可以通過一個HMI就可以監視各個參數和人工參與控制。這樣就可以更加集中地控制多個液壓站組成的液壓站群，是的多個液壓站有序有計劃的協作運行。

六、液壓站穩定性的提高

第2篇：控制系統論文范文

制冷空調產品檢測裝置是檢測和衡量制冷空調產品的質量的方便易行的手段以及為產品開發研究提供精準的試驗數據的無可替代的工具。制冷空調檢測控制統是指基于焓差法的試驗方法稱之為風側式空調測試和在標準規定中的水測量熱計法的標準之下的為水側測試，對所要檢測的空調設備進行綜合性能檢測以及處理的半智能型控制系統。由于本系統具有優先使用頻繁、耗電量相比其他系統要大以及對檢測裝置的節能設計和人性化要求愈來愈高。制冷空調產品檢測裝置控制系統水平的高低,檢測裝置的測量精確度和裝置的穩定程度取決于系統的精確控制上，同時也是試驗裝置技術所代表的先進水平的非常重要的標志之一。本文將就在制冷空調產品過程中可能以及必不可少出現的空氣處理裝置及空調，不方便進行遠程操作的冷水處理機組和在冬天以最優工況運行二十四小時制冷較為困難的問題作優化設計。

2制冷空調產品檢測裝置控制系統的基本工作原理

2.1系統組成

此檢測控制系統由包括空氣處理機、空氣取樣裝置以及風量測量裝置等在內的測試間一和由僅包括空氣處理機和空氣取樣裝置在內的測試間二，加上兩個測試間相互連通的水路系統共同組成。在實際測試中根據被測類型選擇測試間。

2.2空調檢測系統的調控

制冷空調一二分別用于模擬室內環境，為制冷空調工作的室內環境的提供相應的操作條件。制冷空調設備調整室內和室外溫度，電加熱線圈提供熱源，并可自動調整室內和室外的電氣環境加熱量和加濕量。兩試驗間室內和室外的溫度和濕度的控制，連接兩個測試水調節系統是通過冷水機組與電加熱裝置，恒溫箱提供同時提供冷水溫度和水箱，從而保證水箱的恒定熱源的提供，并通過調控恒溫水箱各種加熱強度及三通閥開度的大小來控制被檢測制冷空調進出水的溫度。

2.3檢測系統測量和計算

根據GB/T7725-1996的要求，被檢測的制冷空調稱為單元式風冷空調機，需實時記錄室內溫度的基本數據，濕度和入口和出口之間的壓差試驗室。根據國標的規定，如果被檢測的制冷空調為風冷式進水流量和水側出口水溫必須由冷水機組、風機盤管機組提供。根據檢測數據，通過計算機實時監測得出的被檢測制冷空調的電功率和能效比，冷量和熱量等檢測參數。

3制冷空調檢測系統的原理

為了實現機器的溫度和入口和出口溫度調節靈活，控制方案如下所述：通過可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicController，PLC）控制被測機器、空氣處理機、風冷冷水機、水泵等設備的開啟和停止，然后實時壓力，溫度采集系統，系統的流量信號，通過計算機實時監測數據和計算與制冷空調試驗，冷卻能力和設備，操作系統電源狀態，設備，能源效率比系統流量測試標準規定值。

4控制系統優化方案

現階段制冷空調產品性能實驗裝置測控系統的特點有：控制精度高，自動化程度高，抗干擾能力強，工況穩定性好，性能價格比高。此階段制冷空調產品性能試驗裝置的測控系統的各個部分之間已不再是相互獨立的，而是通過系統的數據通訊總線互相協助共同完成試驗操作。

4.1系統的無干擾切換控制

控制系統優化方案：對控制系統的出廠標準配置的基礎上，對系統的遠程控制功能增加，和雙向操作無擾動切換，為了實現這種設想，在空氣處理器的控制系統和冷水機組的標準配置可用于增加遠程啟停控制點。即將遠程設備停止、開啟信號引入PLC系統進行控制。

4.2為解決冬季制冷連續運行24h的方案

控制系統優化方案：在寒冷的冬季制冷運行時，由于空氣處理機組，風冷冷水機組冷凝溫度太低，造成機組停機保護，從而破壞試驗條件下的操作。因此，自動監測和冷凝液的溫度調節是通過增加操作裝置實現的，傳感器、壓力變送器等。為了實現這一目標，冷凝風機連接到逆變器，在壓縮冷凝機組吸氣壓力加壓力變送器的測量點，操作者雙手套百分比轉換一套冷凝壓力值，使用內置的PID調節功能的逆變器，逆變器的輸出調整，為了保證冷凝壓力值設置范圍。

4.3結果與分析

系統無擾動切換控制的實現，節省人員成本，是由機器來完成安裝，只需要一個操作者管理可以安全方便的設備操作和維護工作。并且線路簡化，設備的運行故障率比較低，線路維護以及檢修的工作量大大減少。有時與觸摸屏結合使用，不僅可省卻按鈕、指示燈，節約空間，還具有動態的顯示系統流程及主要參數，以及指導操作、記錄故障等功能。冷凝溫度的自動監測和調控，不僅全面解決寒冷的冬季運行24小時制冷問題，通過變頻器的使用，可以在非滿負荷運行，節約用電，以達到節能的目的。

5結語

第3篇：控制系統論文范文

1.1系統采集的監控信號。

（1）開關量輸入信號

這一信號主要是對水泵的開關進行控制，如果出現任何故障狀態可以實現遠程監控。而且每一個閥門的開關狀態都可以通過相關的指令來完成，相關的檢修指令是相對比較重要的構成部分，還可以實現控制指令，檢修指令，對液位的報警情況進行控制。

（2）開關量出輸出信號

輸出信號主要是對水泵電機的啟動和停止來進行控制，不僅可以對電動閘的開關進行控制，還可以對真空信號進行監控。可見，輸出信號也是不可缺少的信號類型之一。

（3）模擬量輸入信號

從這一類型的信號可以看出，水倉水位、水泵抽水真空度負壓等。另外，對于電機的軸承、溫度以及排水的流量等都可以進行監控。

1.3系統的基本特點。

從這一系統來看，其基本的特點主要表現為以下幾個方面的內容：第一，要選擇性能較高的可編程邏輯控制器來進行控制，然后借助以太網的通訊模塊來對數據進行高效地處理。這種方式的實時性比較突出，而且數據處理工作也比較快。第二，可以檢測到水倉中其他工況的設置情況，還可以促進水泵管路的分布更加均勻。減少故障的出現頻率。第三，在整個系統中具有各種不同的可靠性措施，為了應急預案，采取的維護量比較少，達到無人值守的目的。第四，可擴展性比較強，可以隨著根據系統運行的需要在增加節點數量。

2系統功能

2.1自動控制功能。

（1）通過對水位進行自動檢測來實現各項參數的標準性和準確性，進而達到自動控制的標準

實現科學合理地調度和輪換工作，最終達到報警的目的。自動控制功能的實現效果比較明顯。

（2）在系統運行的過程中，自動控制功能還表現在對超聲波水位儀以及傳感器結構來實現設備的配套工作

同時還可以應用PLC來對程序進行編制，減少水位傳感器故障現象的出現，通過實時報警來對水文進行監測，提升自動控制的作用和價值。

（3）可以對水泵的運行程度進行自動控制

水泵投入使用之前需要檢查相關的水位，同時還需要對供電參數進行明確。另外，水泵循環使用的相關記錄還包括管網的壓力檢測以及負壓檢測等工作，只有這些參數全部符合標準才能夠進行運行。

（4）可以對水倉中水位的變化情況進行控制

在高水位開啟的情況下，水位如果達到了上限，對多臺水泵可以進行及時地排水，進行低限時性停泵，可以實現水泵設備的自動開停。

（5）控制程序的運行就是對水泵的開啟和停止的次數以及相關的運行時間來進行記錄

并且根據運行的相關參數來實現自動啟停。這樣不僅可以提升水泵使用率，還可以直接找到故障泵，實現水泵的輪換，對故障進行發現和處理。提升礦井工作環境的安全性。

（6）如果系統出現了故障問題，可以通過查看監控畫面的形式來提升系統的報警功能

以便施工人員能夠及時地采取措施來進行解決。

2.2半自動控制功能

根據礦井工作的需要可以對運行方式進行切換，達到半自動控制的方式，在這種情況下，操作人員可以完全地操控水泵和其他設備的啟停。

2.3就地控制功能

就地控制功能也是不容小覷的，當設備工作方式切換到就地位置時，就可以實現人工方式來對控制設備的啟停進行控制，同時還可以隨時對設備進行檢修和維護。可見，就地控制功能是自動控制系統的重要功能之一。

2.4保護功能

從保護功能上看，主要包括超溫保護、電機保護以及電動閥門保護等等。第一，超溫保護主要是就是當水泵或者是電機軸承達到最高溫度時，超過了警戒線就會自動進行報警。相關的工作人員就可以通過這一報警信號來采取解決對策。第二，電機保護就是對通過電機的電流和電壓等進行監測，還包括對水倉水位的相關參數進行控制，對電機的系統運行功能進行保護。第三，電動閥門保護就是對閥門的故障信號以及水泵的連鎖控制系統進行保護，同時對電動閥門的相關信息進行檢測。

3經濟效益與社會效益

針對本次所研究的系統來說，在安裝該系統后，每天每班可減少水泵房司機2人，每工按100元計算，每年可節約用工資金365×2×3×100=21.9萬元。系統保護齊全，運行安全可靠，減少了事故的發生，同時降低了水泵工的勞動強度，改善了工作條件，使水泵工的工作由重體力勞動向輕體力、腦力勞動轉變。

4結語

第4篇：控制系統論文范文

1.在陶瓷除塵器控制系統中脈沖噴吹方式為在線噴吹（即過濾過程中進行噴吹）。控制方式為自動控制和手動控制，其中自動控制分為為時間控制和壓差控制。除塵器達到反吹時間或壓差設定值時，將進入反吹工作狀態，脈沖電磁閥逐一快速打開／關閉（脈沖寬200－300ms，脈沖間隔20－300s，噴吹周期間隔為15－120min），手動控制為各脈沖電磁閥單一控制。自動卸灰控制方式分為為自動控制和手動控制，自動控制位是時間控制和灰料高度控制（即達到料位計測量高度設定），除塵器達到卸灰設定時間或灰斗料位計報警時開啟卸灰，卸灰閥開啟時間為2－20min，開啟間隔為30－180min，開啟同時倉壁振動器震動，手動控制為卸灰閥和振動器單一控制。為實現上述要求，滿足陶瓷除塵器控制系統運行可靠性、可操作性及自動化程度，控制系統設計采用LOGO為主控單元控制回路。根據高溫陶瓷除塵器輸入輸出點的要求，選用LOGO！12／24RC＋LOGO！DM1624數字量模塊＋LOGO！AM2＊2模擬量輸入模塊，共計16個數字量輸入、12個繼電器輸出、4個模擬量輸入。DC24V電壓輸入信號，DC24V繼電器輸出，DC244－20mA模擬量輸入。輸入信號連接系統手動和自動啟停按鈕及料位計報警信號，繼電器輸出連接電磁閥線圈、卸灰閥線圈及振動器線，模擬量輸入連接變送器用于監控除塵器工作狀態，在LOGO！LCD上顯示。

2.脈沖寬度、間隔、周期間隔及卸灰閥開啟寬度、間隔可在LO－GO！控制面板修改相應定時器。LOGO！LCD顯示屏顯示及面板操作替代了S7－200／S7－300＋觸摸屏，有效降低硬件成本軟件的編輯量。系統接線和LOGO！脈沖噴吹控制為噴吹自動時間自動開／噴吹壓差自動開（I1／DM1624I8）按鈕閉合，達到自動噴吹的設定時間或壓差（AM2I1壓差信號）設定值，LOGO！控制器按照編輯的程序開始運行，脈沖電磁閥逐一快速打開或關閉脈沖寬200－300ms脈沖間隔20－300s噴吹周期間隔為15－120min，依次周期循環反復，噴吹自動關（I2）按鈕閉合程序中的定時器復位，時間控制噴吹停止。卸灰控制為卸灰閥自動開（DM1624I3）按鈕閉合，達到自動卸灰的設定時間或料位輸入閉合（DM1624I7），LOGO！控制器按照編輯的程序開始運行，卸灰閥開啟時間為2－20min，開啟間隔為30－180min，開啟同時倉壁振動器震動，卸灰閥自動關（DM1624I4）按鈕閉合程序中的定時器復位，時間控制噴吹停止。手動控制為系統針對各閥門和設備設置單一控制，電磁閥手動按鈕1＃－8＃（I3－DM1624I2）、卸灰閥手動（DM1624I5）按鈕和振動器手動（DM1624I6）按鈕，分別點動控制電磁閥1＃－8＃、卸灰閥和振動器。

二、總結

第5篇：控制系統論文范文

發電廠電氣設備DCS控制系統是發電廠電氣設備與DCS控制系統相結合的一個系統，該系統具有很多獨特的地方。通常而言發電廠電氣設備DCS控制系統是開放的，該系統中的相關模塊可以比較簡單地進行連接和拆卸。發電廠電氣設備DCS控制系統同時也比較可靠，主要是由于該系統是數字化的，對于信號進行了量化。就發電廠電氣設備DCS控制系統的功能而言，該系統能夠十分成功地解決各種控制任務，同時由于該系統采用分散收集信息、集中反饋和處理的方式，使其能夠同時實現多功能控制。此外，發電廠電氣設備DCS控制系統十分靈活，處理信號和任務的方式可以采用多種方式。

二、發電廠電氣設備引入DCS控制系統的目的

發電廠電氣設備DCS控制系統近年來已經在諸多發電廠建立起來，現電廠在進行電氣設備控制時引入DCS控制系統有很多目的，其中最主要的目的有三個方面。其一是為了對整個發電廠的電氣設備進行集中控制，使得各個部分的控制與監測實現自動化，讓工作人員的工作量減少。其二是為了提高控制系統在控制發電廠的電氣設備時的準確性，DCS控制系統本身的數字化體系可以使得信號比較可靠。其三是為了加強發電場控制系統對于整個電廠運行的監測與控制，實現真正意義上的自動化運行，大大提高了電廠的控制效率。除了以上三個方面外，發電廠引進該系統大多數是出于安全性考慮自動化運行減少了人員的使用，降低了安全事故發生的幾率，增強了工作人員的安全系數。

三、發電廠電氣設備DCS控制系統實現方式

1.回路監視、報警功能的實現回路監視、報警功能是整個發電廠正常運行的安全保障，在DCS控制系統中該功能的實現主要是依靠繼電器、開關、數字顯示屏，采用HWJ和TWJ繼電器來進行監控體系的信號轉換。使用開關按鈕連接在顯示屏上的控制按鈕來實現電路的切換與開斷。數字顯示屏是整個監視與報警功能實現方式的重大改變，大大減少了光電顯示牌的使用，使得信號向數字化轉變，并將所有監視信號和報警信號集中顯示在顯示屏上，使得工作人員在觀測發電廠運行狀況時能夠做到足不出戶而知“天下事”。通過以上三個方向的調整與改造，形成了一個完整的監視和報警數字化控制體系。設備實時控制功能的實現方式發電廠的電氣設備的實時控制功能的實現主要是依靠數字化的信號處理系統，該系統將所有與控制有關的參數諸如：水壓、氣壓、溫度、流量、功率等進行了直接的量化。與傳統的控制系統相比該系統不再使用各類儀表來進行參數轉化，直接的量化的數字參數能夠使得控制操作更加簡單易行。通過這些量化的數字可以在整個電廠的局域控制網絡內任一地點針對某一控制對象進行遠程控制。同時在自動控制方面該系統進行了邏輯優化，設立一系列的邏輯條件來對相關參數進行調整，只有相關參數到達閥值時，才會進行自動控制。

2.發電機組的勵磁系統、保護系統等的實現方式發電廠電氣設備DCS控制系統在處理勵磁系統、保護系統這些與發電廠安全運行相關的系統時，將這些系統與其他系統分離開來，使得這些系統在極端情況下仍然能夠正常地傳送信號到DCS系統終端上，使得工作人員能夠對突發狀況進行及時地了解與處理。在勵磁系統、保護系統與其他系統之間需要一個同步系統來確保所有信號的一致性和統一性，而這個同步系統使得發電廠并網時熱電控制系統和勵磁系統能夠統一起來。其他相關功能的實現方式總體而言發電廠電氣設備DCS控制系統在處理其他諸如汽量監測、發電機的啟停的功能時，大量減少了儀表的使用，基本上就保留了幾塊最基本的儀表，其余的的參數都采用數顯的方式來表示。同時一種新型的功能集成型控制系統已經問世，該系統能夠使得汽量監測所需要的線路大為簡化，使得該系統的安全性大幅度提升。在發電機的啟停過程中該系統避免了人員操作所引起的諸如電弧傷人之類的事故，該系統形成了一套完整的數字化控制啟停的程序，通過該程序可以處理各種突發狀況和實現人員操作無法進行的功能。自動化的啟停使得發電機的啟停不再是一個危險的操作過程。

四、結語

第6篇：控制系統論文范文

對電力客戶的用電負荷進行實時監控，為電力營銷的客戶服務提供準確的信息數據。該系統的主要組成部分是監控中心計算機、負荷控制終端和控制管理軟件。負荷控制終端對客戶的負荷的電表抄收數據和負荷參數進行監測，監控中心利用計算機網絡監控電力客戶的用電負荷，控制管理軟件將數據錄入數據庫，并對處理后的數據進行計算整理，提供給營銷中心和客戶服務中心。

2負荷控制管理系統在電力計量中的功能

2.1管理功能

利用負荷控制管理系統能夠編制供電公司實施負荷控制的具體方案，該系統中的電子制表功能可自動打印各個時期的報表。

2.2負荷控制功能

主要作用是以手動或自動方式對控制中心的跳閘、合閘進行定時操作，并控制輸送電能的功率，定時控制電能的投入和解除。此外，還能夠對系統中單獨的負荷控制終端的功率數值、控制時段、電能的定值進行設置和調整。

2.3數據分析統計功能

能夠對不同供電地區的累計使用電力進行統計，對客戶關聯表計的三相不平衡率進行分析，統計異常停電的時間、次數，對電力供應的穩定性和供電質量進行分析，并分析出現異常狀況的原因、供電運行中的潛在風險和電力計量裝置中出現的故障。

2.4通訊功能

將每個負荷控制終端的信息數據與負荷控制中心的信息數據交換，交換上下級負荷控制中心的數據信息。

2.5用電異常監測和警示功能

一旦電力客戶出現用電異常的情況，系統控制終端就會對異常信息進行分析診斷，并及時向系統主站提供警報。常見的用電異常情況包括電表或計量柜被異常開啟、電表固定參數設置異常改變、電流回路或電壓接錯線等。

2.6其他功能

系統在調試時能夠與終端進行互動通話，監督配電網中各類電氣設備的分閘、合閘操作情況和設備運行情況。

3負荷控制管理系統在電力計量中的具體應用

3.1數據采集功能的具體應用

負荷控制管理系統中的數據采集功能在電力計量中的應用范圍十分廣，該功能的實現依靠將公共無線通信數據與網絡和短信通信相結合。應用數據采集功能應遵循如下要點：第一，保證在采集數據時，在多線程同時發送的通信調度管理基礎之上，完整實現對多樣采集服務器的均衡負載機制；第二，進行數據采集時，除了配置必要通道，還應配置兩個以上的備用通道，并保證備用通道實現負載均衡的自動化，提高數據采集的精準和效率；第三，系統定時對遠距離的抄錄數據進行采集時，要確保合理劃分采集的時間間隔，對數據的抄錄要按照實際情況制定科學的抄表方案，確保采集數據的精準；第四，負荷控制管理系統的負荷控制中心主站計算機與負荷控制終端進行數據通信時，要采用數據壓縮的算法，為數據通信的安全穩定提供保障。將負荷控制管理系統的數據采集模塊實際應用到電力計量中，一般包括兩個項目。第一，每日負荷曲線項目，對電力計量裝置在每天特定時間內用電現場的各種負荷變量進行記錄，這些變量數據包括平均功率、有功功率和無功功率。負荷控制中心分析這些采集到的數據信息，然后對電能的使用加以控制。第二，故障數據記錄項目，記錄電流超過負荷、電流過壓或失壓、斷相、掉線等故障情況的數據，并且要對故障發生的起止時間和問題的詳細描述進行記錄。

3.2負荷控制功能的具體應用

負荷控制管理系統的負荷控制功能主要通過按電能控制、按功率控制和自動控制三種方式來實現。按電能控制：負荷控制管理系統中的負荷控制中心能夠實時監控用電現場的電能使用狀況，一旦用電使用量達到設置定值的80%，控制中心就會馬上對負荷控制終端發送警報信號，終端接收到該信號之后就會自動實施負荷控制。按功率控制：負荷控制中心實時監控用電現場的用電功率，當用電功率超過設置值時，負荷控制中心自動向控制終端發出警報，終端就會對超負荷電量使用進行控制。如果功率降到了設定值以下或負荷控制解除，負荷控制中心也會相應撤銷對負荷終端的控制。自動控制：在負荷控制中心設定的時期內，如果負荷未能被控制在設置值范圍之內，負荷控制終端就會自動發送跳閘指令，執行跳閘操作。跳閘結束之后，電量的定值會被重新設置，此時負荷控制終端會自動執行合閘操作，完成自動控制負荷的任務。

4結語

第7篇：控制系統論文范文

[關鍵詞]數控系統伺服電機直接驅動

中圖分類號：TP2文獻標識碼：A文章編號：1671－7597(2008)0820116－01

近年來，伺服電機控制技術正朝著交流化、數字化、智能化三個方向發展。作為數控機床的執行機構，伺服系統將電力電子器件、控制、驅動及保護等集為一體，并隨著數字脈寬調制技術、特種電機材料技術、微電子技術及現代控制技術的進步，經歷了從步進到直流，進而到交流的發展歷程。本文對其技術現狀及發展趨勢作簡要探討。

一、數控機床伺服系統

（一）開環伺服系統。開環伺服系統不設檢測反饋裝置，不構成運動反饋控制回路，電動機按數控裝置發出的指令脈沖工作，對運動誤差沒有檢測反饋和處理修正過程，采用步進電機作為驅動器件，機床的位置精度完全取決于步進電動機的步距角精度和機械部分的傳動精度，難以達到比較高精度要求。步進電動機的轉速不可能很高，運動部件的速度受到限制。但步進電機結構簡單、可靠性高、成本低，且其控制電路也簡單。所以開環控制系統多用于精度和速度要求不高的經濟型數控機床。

（二）全閉環伺服系統。閉環伺服系統主要由比較環節、伺服驅動放大器，進給伺服電動機、機械傳動裝置和直線位移測量裝置組成。對機床運動部件的移動量具有檢測與反饋修正功能，采用直流伺服電動機或交流伺服電動機作為驅動部件。可以采用直接安裝在工作臺的光柵或感應同步器作為位置檢測器件，來構成高精度的全閉環位置控制系統。系統的直線位移檢測器安裝在移動部件上，其精度主要取決于位移檢測裝置的精度和靈敏度，其產生的加工精度比較高。但機械傳動裝置的剛度、摩擦阻尼特性、反向間隙等各種非線性因素，對系統穩定性有很大影響，使閉環進給伺服系統安裝調試比較復雜。因此只是用在高精度和大型數控機床上。

（三）半閉環伺服系統。半閉環伺服系統的工作原理與全閉環伺服系統相同，同樣采用伺服電動機作為驅動部件，可以采用內裝于電機內的脈沖編碼器，無刷旋轉變壓器或測速發電機作為位置/速度檢測器件來構成半閉環位置控制系統，其系統的反饋信號取自電機軸或絲桿上，進給系統中的機械傳動裝置處于反饋回路之外，其剛度等非線性因素對系統穩定性沒有影響，安裝調試比較方便。機床的定位精度與機械傳動裝置的精度有關，而數控裝置都有螺距誤差補償和間隙補償等項功能，在傳動裝置精度不太高的情況下，可以利用補償功能將加工精度提高到滿意的程度。故半閉環伺服系統在數控機床中應用很廣。

二、伺服電機控制性能優越

（一）低頻特性好。步進電機易出現低速時低頻振動現象。交流伺服電機不會出現此現象，運轉非常平穩，交流伺服系統具有共振抑制功能，可涵蓋機械的剛性不足，并且系統內部具有頻率解析機能，可檢測出機械的共振點，便于系統調整。

（二）控制精度高。交流伺服電機的控制精度由電機軸后端的旋轉編碼器保證。例如松下全數字式交流伺服電機，對于帶17位編碼器的電機而言，驅動器每接收217=131072個脈沖電機轉一圈，即其脈沖當量為360°/131072=9.89秒。是步距角為1.8°的步進電機的脈沖當量的1/655。

（三）過載能力強。步進電機不具有過載能力，為了克服慣性負載在啟動瞬間的慣性力矩，選型時需要選取額定轉矩比負載轉矩大很多的電機，造成了力矩浪費的現象。而交流伺服電機具有較強的過載能力，例如松下交流伺服系統中的伺服電機的最大轉矩達到額定轉矩的三倍，可用于克服啟動瞬間的慣性力矩。

（四）速度響應快。步進電機從靜止加速到額定轉速需要200～400毫秒。交流伺服系統的速度響應較快，例如松下MSMA400W交流伺服電機，從靜止加速到其額定轉速僅需幾毫秒。

（五）矩頻特性佳。步進電機的輸出力矩隨轉速升高而下降，且在較高轉速時轉矩會急劇下降，所以其最高工作轉速一般在300～600RPM。交流伺服電機為恒力矩輸出，即在其額定轉速（一般為2000RPM或3000RPM）以內，都能輸出額定轉矩。

三、伺服電機控制展望

（一）伺服電機控制技術的發展推動加工技術的高速高精化。80年代以來，數控系統逐漸應用伺服電機作為驅動器件。交流伺服電機內是無刷結構，幾乎不需維修，體積相對較小，有利于轉速和功率的提高。目前交流伺服系統已在很大范圍內取代了直流伺服系統。在當代數控系統中，交流伺服取代直流伺服、軟件控制取代硬件控制成為了伺服技術的發展趨勢。由此產生了應用在數控機床的伺服進給和主軸裝置上的交流數字驅動系統。隨著微處理器和全數字化交流伺服系統的發展，數控系統的計算速度大大提高，采樣時間大大減少。硬件伺服控制變為軟件伺服控制后，大大地提高了伺服系統的性能。例如OSP-U10/U100網絡式數控系統的伺服控制環就是一種高性能的伺服控制網，它對進行自律控制的各個伺服裝置和部件實現了分散配置，網絡連接，進一步發揮了它對機床的控制能力和通信速度。這些技術的發展，使伺服系統性能改善、可靠性提高、調試方便、柔性增強，大大推動了高精高速加工技術的發展。

另外，先進傳感器檢測技術的發展也極大地提高了交流電動機調速系統的動態響應性能和定位精度。交流伺服電機調速系統一般選用無刷旋轉變壓器、混合型的光電編碼器和絕對值編碼器作為位置、速度傳感器，其傳感器具有小于1μs的響應時間。伺服電動機本身也在向高速方向發展，與上述高速編碼器配合實現了60m/min甚至100m/min的快速進給和1g的加速度。為保證高速時電動機旋轉更加平滑，改進了電動機的磁路設計，并配合高速數字伺服軟件，可保證電動機即使在小于1μm轉動時也顯得平滑而無爬行。

（二）交流直線伺服電機直接驅動進給技術已趨成熟。數控機床的進給驅動有“旋轉伺服電機＋精密高速滾珠絲杠”和“直線電機直接驅動”兩種類型。傳統的滾珠絲杠工藝成熟加工精度較高，實現高速化的成本相對較低，所以目前應用廣泛。使用滾，珠絲杠驅動的高速加工機床最大移動速度90m/min，加速度1.5g。但滾珠絲杠是機械傳動，機械元件間存在彈性變形、摩擦和反向間隙，相應會造成運動滯后和非線性誤差，所以再進一步提高滾珠絲杠副移動速度和加速度比較難了。90年代以來，高速高精的大型加工機床中，應用直線電機直接驅動進給驅動方式。它比滾珠絲杠驅動具有剛度更高、速度范圍更寬、加速特性更好、運動慣量更小、動態響應性能更佳，運行更平穩、位置精度更高等優點。且直線電機直接驅動，不需中間機械傳動，減小了機械磨損與傳動誤差，減少了維護工作。直線電機直接驅動與滾珠絲杠傳動相比，其速度提高30倍，加速度提高10倍，最大達10g，剛度提高7倍，最高響應頻率達100Hz，還有較大的發展余地。當前，在高速高精加工機床領域中，兩種驅動方式還會并存相當長一段時間，但從發展趨勢來看，直線電機驅動所占的比重會愈來愈大。種種跡象表明，直線電機驅動在高速高精加工機床上的應用已進入加速增長期。

參考文獻：

[1]《交流伺服電機控制技術的研究》，中國測試技術，鄭列勤，2006.5.

第8篇：控制系統論文范文

對變風量空調系統的研究開始于上世紀七十年代。七十年代到九十年代主要研究VAV空調系統的能耗問題，通過與定風量系統(CAV)與常規的風機盤管系統的能耗比較來改善VAV空調系統。相對CAV空調系統而言，VAV空調系統的送風量和送風再熱量都有較大變化，較低的風機能耗及制冷負荷更加符合節能要求，對風機采用有效的調控措施，降低風機能耗是提高VAV空調系統能效的重要方法。通過對送風靜壓的監測實現對送風量的控制，送風機的變頻調速與DDC控制相結合是這一時期VAV空調系統研究的主要方向，變頻調速與變靜壓控制的有機結合使VAV空調系統具有了更大的節能空間。

2 變風量空調(VAV)系統控制發展

VAV空調系統的控制方式的發展大體上經歷了三個階段：第一個階段，80年代開發并實際投入使用的定靜壓定溫度控制形式；第二個階段，90年代前中期開發并實際運用的定靜壓變溫度控制形式；第三個階段，90年代后期開發并實際運用的變靜壓變溫度控制形式，在此階段同時并存的還有總風量控制形式，已運用于實踐。

目前，VAV空調系統已經成為歐美發達國家集中空調系統的主流模式。進入九十年代后，能源危機的緊迫使得日本對國內七十年代以前建設的中央空調系統進行改建或重建，將原有的定風量系統改造為變風量系統，并加大了對VAV空調控制系統的研究力度，形成了自己的控制模式及標準。目前，在我國發達地區新建公建項目中采用VAV空調系統者已占到較大比例。

我國雖然在VAV空調系統的理論研究上取得了不小的成績，但具體到實踐上與國外同類研究還有不小的差距，由于VAV空調系統真正在國內大范圍得以推廣使用的時間還很短，缺少實踐經驗，加之該控制技術相對復雜，控制環節多，尤其是對VAV空調系統控制部件的復雜性還存在研究上的困難，關鍵部件還需國外產品支持，另外價格較高、實際工程效果不理想等客觀原因也阻礙了VAV空調系統的推廣使用。

3 變風量空調(VAV)系統末端控制與裝置

VAV空調系統的控制機理并不是很復雜，末端送風裝置是實現變風量功能的關鍵，而選擇何種控制系統并與末端送風裝置進行有機結合是整個VAV空調系統最重要的環節之一。VAV空調系統并非是簡單地在定風量系統上加裝可調變速風機及末端裝置，它還包括由多個控制回路所組成的控制系統，要保證VAV空調系統運行隨著空調負荷變化而進行相應改變就必須依靠自動控制系統。變風量控制系統的主要作用是：自動調節系統送風量以適應房間空調負荷變化；通過相對獨立的控制單元分別實現對不同房間、不同功能區域的不同溫度參數要求；能夠根據負荷變化自動調節送風主機的運行頻率以降低空調系統運行能耗，實現節能目的。

目前在過程控制領域中應用最為廣泛的控制器是常規PID(比例，積分，微分)控制器，簡單、穩定性好、可靠性高等特點使其對于線性定常的控制是非常有效的，一般都能夠得到比較滿意的控制效果，至今在全世界的過程控制中有84％的控制器仍是PID控制器，VAV系統末端裝置也大多采用PID)控制器。

PID控制以其巧妙的構思和良好的控制效果一度成為應用最廣泛，實現最簡單的控制策略。PID控制理論內涵給人們留下了較大的研究空間，關于PID參數自整定的方法也相繼問世，但隨著控制理論及應用范圍的不斷發展，控制對象也日趨復雜，有些系統的過程模型難以建立，并且具有高度的非線性、時變性；比如VAV變風量空調系統的時變控制，因此傳統的PID控制策略就顯露了它的不足。雖然研究人員試圖通過簡化控制算法或采取優化集合控制等來解決這一不足，但效果并不很理想。

基于PID控制所存在的問題，相關研究人員根據變風量空調系統的特點結合控制技術在不斷改進PID控制算法的基礎上積極尋找其它更為高級的控制方式，通過實踐，逐步將最優控制、自適應控制、模糊控制及神經網絡控制等智能化控制手段應用于VAV空調系統的控制實踐。

隨著控制技術、空調技術的發展以及將二者相結合運用于建筑系統的發展趨勢來看，VAV空調系統控制技術從最初的定靜壓控制到變靜壓控制再到后來直接數字控制、總風量控制再到智能化控制已經取得了很大的發展，其中清華大學有關學者提出的總風量控制法具有一定影響，該方法不采用靜壓送風量，而是根據壓力無關型VAV空調系統末端裝置的設定風量來確定系統送風總量并據此計算出送風風機的轉速，從而對送風量進行控制。他們通過對總風量控制法與定靜壓控制法、變靜壓控制法的節能效果比較，認為雖然總風量控制法的節能效果雖不如變靜壓控制法，但因其沒有壓力控制環節，所以運行穩定性很好。另外，還有學者通過分析變VAV空調系統的局部控制，利用其送風末端裝置風閥的開度作為各空調區域相關負荷的指示信號，提出送風靜壓優化控制方法。

4 變風量空調(VAV)控制系統模型

VAV空調系統主要應用于大中型建筑物，它是全空氣空調系統與控制技術相結合并不斷發展的產物。與常規的全空氣空調系統相比，VAV空調系統最主要的特點就是在每個空調房間的送風管處設置一個VAV空調系統末端裝置(VAV Box)，該末端裝置的主要功能部件是一個風量調節閥門或末端調速風機。

在總風量控制下的VAV系統中, 當室內溫空器實時監測到實際溫度超出設定溫度時，通過A／D轉換將溫差信號由各分支饋線傳輸給末端裝置控制器，并同時將信號傳輸給VAV系統主控制器。通過對信號的比較處理，改變送風主機運行頻率，改變送風量。而末端裝置通過調整閥門開度或風機轉速來控制進入房間的送風量，進而實現對各個房間的溫度控制。末端裝置的風量調節是通過其自身的控制系統來實現的，最簡單的控制方式就是根據比較房間內實際溫度值與設定溫度值之間的差值來調節末端裝置的風閥開度。但這種控制也存在一些問題：當某個房間達到設定溫度而相應末端裝置風閥開度保持穩定時，由于其它房間末端裝置響應相應空調狀況而做出調整時就會影響整個VAV空調系統送風壓力，進而改變已調整穩定的房間末端裝置，而空調負荷的熱惰性又致使末端裝置不會立刻進行調整性動作，等房間空調負荷交得較大并出現溫度波動時，末端裝置才采取動作，而動作的結果又反過來影響其它房間末端裝置的控制效果。這樣一種以動態響應為主連續參量、多環節的控制方式來保證環境溫度與設定溫度相一致是很困難的，其中任何一個環節年問題都會導致運行出現故障或是令系統功能大打折扣。比如，在送風管道上選擇檢測點的位置如何，能否準確代表系統送風狀況，是否失真，再比如送風管道異常漏風時，還有，假如信號抗電磁干擾能力差等都會導致系統送風紊亂，送風主機運行頻率異常，原有送風平衡被破壞，甚至無法進行系統運行調整等等問題。

第9篇：控制系統論文范文

1.1PLC的控制過程PLC實現控制的過程一般有以下幾個步驟：（1）輸入刷新。（2）運行用戶程序。（3）輸出刷新。（4）再輸入刷新。（5）再運行用戶程序。（6）再輸出刷新。系統不斷反復循環運行，在運行的同時系統會作公共處理，包括循環時間監控、外設服務及通信處理等。

1.2PLC的控制方式不同的PLC的控制方式不盡相同，主要有開關量的邏輯控制、模擬量控制、運動控制、過程控制等四種控制方式。

2PLC通信網絡

從通信網絡的應用領域和功能來看,通信網絡可分為工控管理級網絡(如ETHERNET)、控制級網絡(如CON儀OLNET、MODBUSPLUS等)、現場設備級網絡(如現場總線)和遠程I/O。

2.1工控管理級網絡為了滿足企業級的管理需求，該層網絡主要,提供實時、高速、大容量的數據交換,與企業各管理部門互連,為企業MIS提供基礎數據,依據上層決策實施控制系統的優化工作。以西門子的SINECL1為例，其主要功能為PLC及其與上位機間的互連。連接設備有PLC和PC，以同軸電纜，光纖為介質，節點是1024，速率為10Mbps。控制的距離分為兩種，同軸電纜是1500m或者光纖是4600m。而且以總線型為拓撲結構。工控管理網及其發展特點有：開放性、標準化、光纖介質、拓撲結構靈活、高速性、WEB技術支持。

2.2控制網絡與工控管理級網絡相比，控制網絡具有明顯的兩大特點：第一是控制網絡主要用于生產設備的控制，對生產過程的狀態檢測、監視與控制；第二是控制網絡要求具備實時性、安全性和可靠性，數據傳輸量一般較小。以西門子的SINECL1為例，雖然以總線型為拓撲結構，但是其主要功能為PLC間互連。連接設備有PLC，以雙絞線為介質，節點是僅僅為31，速率為9.6kbPs。控制的距離只有50km。控制級網絡及其發展具有的特點：通信速率更高、網絡范圍更廣、結構靈活、介質簡單、擴展性更好。與工控管理網、現場設備級網絡的結合。

2.3現場設備級網絡在該層網絡中，是需要應用現場總線的，現場總線是計算機技術、通信技術、儀表技術以及控制技術高度集成起來的一種全數字化、串行、雙向、多站的通信網絡。現場總線也是當前控制系統的發展趨勢。功能是PLC與現場設備的互連,在當前PLC產品的現場總線中,西門子的PROFIBUS和A一B廠家的的DEVICENET是應用較為廣泛的。

2.4遠程I/O遠程I/O作為很早推出的通信技術,它向高速率、高可靠性的方向發展,同時也向分布式I/O方向發展。SIEMENS公司的S7系列就是具有分布式I/O的能力。

3結論