自動化控制設(shè)計精選(九篇)

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第1篇：自動化控制設(shè)計范文

（馬鞍山職業(yè)技術(shù)學(xué)院 電氣工程系，安徽 馬鞍山 243000）

摘 要：科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，使得各種新的技術(shù)系統(tǒng)層出不窮，并在各個領(lǐng)域都發(fā)揮了重要的作用，其中目前人們熱議的一個話題就是電氣自動化控制系統(tǒng)，它對于提高生產(chǎn)效率，促進生產(chǎn)力的發(fā)展具有重要性意義，但是就一些傳統(tǒng)的電氣自動化控制系統(tǒng)來說，其連接和處理需要采用很多的連接線才能夠?qū)崿F(xiàn)，這不僅使得系統(tǒng)的建立需要消耗很多的人力、物力、財力，而且不利于統(tǒng)一管理，高效維護，各種故障短路等問題一直阻礙著系統(tǒng)的正常工作運行，給生產(chǎn)效率帶來了影響.近年來，基于電氣自動化控制化技術(shù)以及先進的計算機控制技術(shù)基礎(chǔ)之上發(fā)展而來的PLC自動化控制系統(tǒng)也得到了迅速的發(fā)展，并積極運用于很多的領(lǐng)域，并在其中充當(dāng)著重要的角色.在這種背景下，對于PLC自動化控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計進行研究和分析具有重要的現(xiàn)實意義.

關(guān)鍵詞 ：PLC；自動化控制系統(tǒng)；優(yōu)化設(shè)計；探究

中圖分類號：TP273文獻標識碼：A文章編號：1673-260X（2015）01-0058-02

工業(yè)自動化的水水平是衡量一個國家生產(chǎn)發(fā)展、生產(chǎn)力發(fā)展水平的一個重要指標，它對于國民經(jīng)濟的發(fā)展具有重要的促進作用，電氣自動化作為工業(yè)自動化的一個重要組成部分，因此電氣自動化技術(shù)也是我們必須予以重視的關(guān)鍵技術(shù)之一.而基于可編程控制器基礎(chǔ)上的PLC技術(shù)的產(chǎn)生與發(fā)展不僅大大提高了當(dāng)然的電氣自動化控制水平，更是克服了以往控制系統(tǒng)的很多缺點，解決了很多技術(shù)上的難題，帶來了很大的便利，具有非常好的應(yīng)用前景，值得推廣和應(yīng)用.為了更好的加強對于PLC自動化控制系統(tǒng)的了解，更好的發(fā)揮PLC自動化控制系統(tǒng)的積極作用，本文也從PLC技術(shù)和PLC自動化控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的基本論述出發(fā)，對于PLC自動化控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的主要內(nèi)容進行了分析，希望給讀者一定的啟示.

1 PLC技術(shù)和PLC自動化控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的基本論述

1.1 PLC技術(shù)

我們常說的PLC技術(shù)，其實是可編程控制器的一種簡稱，它是在計算機技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展而來的一種新技術(shù)，本身其實也是計算機技術(shù)的一種表現(xiàn)，但是這種技術(shù)卻為當(dāng)前的電子自動化生產(chǎn)創(chuàng)造出了一種專業(yè)性很強的自動化的控制器，并且日趨成熟，在電氣自動化控制中得到了不斷地應(yīng)用.盡管當(dāng)前的PLC技術(shù)在原來的基礎(chǔ)上得到了很大程度的發(fā)展和改變，但是我們?nèi)詫⑵涠x為PLC.在一定的運行程序下，根據(jù)用戶的不同需求，并通過相關(guān)的軟件進行控制，按照既定的命令和順序進行處理，進而實現(xiàn)對于電氣自動化的控制.一般情況下，處理器在執(zhí)行了一條又一條命令程序中徘徊.相比傳統(tǒng)的電氣自動化控制系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)具有非常少的接線量，除了系統(tǒng)的輸入、輸出端需要進行接線以外，其他的線路一般都是不需要實際的線路進行連接的，而是僅僅通過相關(guān)的軟件進行連接.另外這種系統(tǒng)所涉及到的信息獲取、處理和存儲都是按照既定的程序進行的，一般情況下是不需要進行調(diào)整和變化的.

和普通的計算機相比，PLC自動化控制系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也包括電源、處理器、存儲器以及相應(yīng)的功能處理模塊，每一個組成部分都是系統(tǒng)得以運行的基礎(chǔ)，都對PLC的作用發(fā)揮十分關(guān)鍵.其中的電源組件更是控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，它更是關(guān)鍵中的關(guān)鍵，一旦電源不能夠正常工作，其他的一切功能都難以實現(xiàn).另外處理器是系統(tǒng)的核心，主要負責(zé)數(shù)據(jù)的處理和相應(yīng)信息的轉(zhuǎn)化，它對于系統(tǒng)的作用主要體現(xiàn)在其強大的處理功能上.在復(fù)雜的電氣自動化的控制環(huán)境下，個功能模塊以及系統(tǒng)組件的相互作用、相互配合是進行自動化控制的重要保證.

1.2 PLC自動化控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的基本論述

對于PLC控制系統(tǒng)來說，每一種控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計都是為了滿足被控制對象的基本工藝要求，都是為了更好的提高自動化控制水平和生產(chǎn)的質(zhì)量和效率.但是在PLC自動化控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計過程中，除了要按照一定的生產(chǎn)工藝要求以外，還應(yīng)遵循一定的優(yōu)化設(shè)計原則，以下將作簡單的分析.

（1）要最大限度的滿足被控制對象的基本工藝要求，這是優(yōu)化設(shè)計的最基本原則.在對于PLC自動化控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計之前，應(yīng)該對于控制系統(tǒng)的基本用途和重要應(yīng)用環(huán)境等進行必要的調(diào)查研究，并且搜集和整理相關(guān)的數(shù)據(jù)資料，通過這些準備工作與專業(yè)的設(shè)計人員形成一份詳細的優(yōu)化設(shè)計方案，同時還要協(xié)同各方面關(guān)系，積極解決設(shè)計過程中出現(xiàn)的問題.

（2）在不影響PLC自動化控制系統(tǒng)基本使用功能的前提下，要盡可能的對于優(yōu)化設(shè)計方案進行優(yōu)化，力求以更簡單的設(shè)計達到最佳的控制效果，從而實現(xiàn)既經(jīng)濟合理又簡單方便的優(yōu)化設(shè)計方案.

（3）在控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的過程中，還應(yīng)該始終保證安全、可靠這一條設(shè)計主線，保證PLC自動化控制系統(tǒng)效率和質(zhì)量不斷提升的過程中，還應(yīng)該努力保證系統(tǒng)的使用安全和可靠.

（4）PLC自動化控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的主要目的就是提高生產(chǎn)效率，這個過程需要伴隨著很多工藝和生產(chǎn)路線的的改進，其中在PLC容量的選擇過程中，應(yīng)該堅持和實際緊密聯(lián)系在一起，合理確定容量，應(yīng)該留有適當(dāng)?shù)挠嗟匾驯蝗展穬?yōu)化改造使用.

2 PLC自動化控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計

2.1 PLC自動化控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計

硬件設(shè)計是自動化控制系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的一個重要環(huán)節(jié)，同時也是保證PLC自動化控制系統(tǒng)安全可靠運行的重要組成部分，硬件設(shè)計主要包括輸入電路設(shè)計和輸出電路設(shè)計以及抗干擾設(shè)計三個部分，以下也將作簡單的論述和分析.

2.1.1 PLC控制系統(tǒng)的輸入電路設(shè)計分析

對于PLC自動化控制系統(tǒng)的輸入電源來說，供電電源的電壓一般是AC85-240V，這種供電電源的適應(yīng)范圍比較廣，因此應(yīng)用也比較多.而為了更好的減少外界環(huán)境對于電源的干擾，我們應(yīng)該在電源上面安裝必要的電源凈化原件，其中最主要的則是電源濾波器以及隔離變壓器.而在隔離變壓器的使用過程中，我們可以引入雙層隔離技術(shù)，這樣可以通過屏蔽層的減少高低頻脈沖干擾.對于輸入電路的設(shè)計，一般采用DC 24V的輸入電源，但是如果電源帶有負載時，一定要注重電源的容量，同時要做好電源的短路防護的準備工作，這對于保障系統(tǒng)的正常安全運行是非常重要的.另外，一般情況下輸入電源的容量是輸入功率的兩倍以上，在設(shè)計時還應(yīng)該在電源之路或是適當(dāng)位置安裝專門的熔絲來保證電路的安全.

2.1.2 PLC控制系統(tǒng)的輸出電路設(shè)計

在輸出電路設(shè)計時，首先應(yīng)該根據(jù)基本的生產(chǎn)工藝要求，做好相關(guān)的電路設(shè)計準備工作，其中的輸出電路所需要的各種指示燈以及變頻器的控制和調(diào)速應(yīng)該使用晶體管進行輸出，特別是頻率過高的PLC控制系統(tǒng)更是需要晶體管作為支撐.而當(dāng)頻率過低時，我們則首選繼電器作為輸出，不僅設(shè)計簡單，而且也可以提升系統(tǒng)的負載能力.另外對于一些帶有輸出帶電磁線圈的輸出電路來說，為了防止浪涌電流的沖擊，在設(shè)計時應(yīng)該在直流感性負載的旁邊接上續(xù)流二極管，它可以吸收浪涌電流，達到有效保護PLC的目的.

2.1.3 PLC控制系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計

科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和工業(yè)自動化程度的不斷加深，如何更好的降低外界因素對于PLC的干擾，已經(jīng)成為了優(yōu)化設(shè)計PLC自動化控制系統(tǒng)的重要內(nèi)容.目前晶閘管以及變頻調(diào)速設(shè)置的廣泛應(yīng)用在帶來系統(tǒng)功能不斷強化同時，也帶來了更多的污染以及相關(guān)干擾問題，而控制系統(tǒng)的防干擾設(shè)計也是我們優(yōu)化設(shè)計時必須解決的問題.對于PLC控制系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計，一般主要采用以下三種抗干擾方式.

一是隔離，隔離是解決干擾的最直接方式.由于PLC自動化控制系統(tǒng)中的高頻干擾都是由于原副邊繞組之間的分布電容耦合而成的，因此我們可以直接采用1:1的超隔離變壓器對于高頻干擾進行隔離，以此來達到抗干擾的目的；二是屏蔽，屏蔽是阻斷干擾源傳播的抗干擾方式.對于PLC控制系統(tǒng)來說，可以將其直接置于金屬柜之中，金屬柜可以對靜電和磁場起到很好的屏蔽作用；三是布線，這是分散干擾的重要方式，比如將原來的強電動力線路以及弱電信號線進行分開走線，這也可以起到良好的抗干擾效果.

2.2 PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計

在進行硬件設(shè)計的同時可以著手軟件的設(shè)計工作.軟件設(shè)計的主要任務(wù)是根據(jù)控制要求將工藝流程圖轉(zhuǎn)換為梯形圖，這是PLC應(yīng)用的最關(guān)鍵的問題，程序的編寫是軟件設(shè)計的具體表現(xiàn).在控制工程的應(yīng)用中，良好的軟件設(shè)計思想是關(guān)鍵，優(yōu)秀的軟件設(shè)計便于工程技術(shù)人員理解掌握、調(diào)試系統(tǒng)與日常系統(tǒng)維護.PLC控制系統(tǒng)的程序設(shè)計思想.由于生產(chǎn)過程控制要求的復(fù)雜程度不同，可將程序按結(jié)構(gòu)形式分為基本程序和模塊化程序.基本程序既可以作為獨立程序控制簡單的生產(chǎn)工藝過程，也可以作為組合模塊結(jié)構(gòu)中的單元程序.把一個總的控制目標程序分成多個具有明確子任務(wù)的程序模塊，分別編寫和調(diào)試，最后組合成一個完成總?cè)蝿?wù)的完整程序，這種方法叫做模塊化程序設(shè)計，這種設(shè)計思想和方法對于系統(tǒng)的軟件設(shè)計作用極大.

3 結(jié)束語

PLC是一種專門在工業(yè)環(huán)境下的電子操作系統(tǒng)，能夠在無任何保護措施的工作情況下使用.但是當(dāng)其工作環(huán)境過分惡劣或者充滿了電磁干擾的時候，程序便會出現(xiàn)運行錯誤，這將導(dǎo)致設(shè)備失靈乃至殃及整個系統(tǒng).這將要求廠家提高PLC控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠，提高控制系統(tǒng)的抗干擾能力另一方面設(shè)計、安裝和使用維護也要多加重視，多方合作消除干擾.由此對于PLC自動化控制系統(tǒng)進行進一步優(yōu)化設(shè)計也顯得尤為重要.PLC控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計作為一項系統(tǒng)性非常強的系統(tǒng)化工程，其影響因素也是多方面，而要想實現(xiàn)最優(yōu)化的設(shè)計和改進還需要在反復(fù)的實踐和設(shè)計的過程中不斷地進行總結(jié)和優(yōu)化.本文主要是從系統(tǒng)硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩個方面對于控制系統(tǒng)的優(yōu)化進行分析的，其中很多都是在工作中總結(jié)出來的經(jīng)驗，僅供大家參考.

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第2篇：自動化控制設(shè)計范文

關(guān)鍵詞：渠道；自動控制；運行模式；控制算法

自動化下結(jié)構(gòu)下的控制路徑需要滿足真實需水，將綜合態(tài)勢下的調(diào)度水準進行提高。自動化下的運行擬定可以改善平日的輸水效果，隨時保持最適宜的供水量。這樣才能夠避免多余的能源耗費量，或者出現(xiàn)供水不足的情況發(fā)生。針對自動化控制流程的特點進行了詳細的分析，對渠道控制范圍內(nèi)的時效運行進行建構(gòu)。

1渠道運行的控制方式

渠道控制指的是對整個渠系的水量和水深變化進行控制，控制的作用和渠道的水力學(xué)響應(yīng)之間密切相關(guān)，也就是在滿足流量變化的需求上保持渠內(nèi)水位的穩(wěn)定，對力量的變化率進行控制。渠系自動化控制是在節(jié)制閘控制上實現(xiàn)的，節(jié)制閘是渠道輸水過程中的調(diào)節(jié)設(shè)備。為滿足用戶的需求需要對閘門開度的靈活調(diào)度來實現(xiàn)，保證在最短的時間內(nèi)恢復(fù)渠道的穩(wěn)定狀態(tài)。渠道對閘群的控制可以分為兩種：a.當(dāng)?shù)乜刂?；b.中央集成控制[2]。渠道輸水可以采用不同的運行方式，渠道在不同運行方式下呈現(xiàn)不同的水里響應(yīng)特點，基于渠道水位控制點位置的選擇，運行方式可以被分為：閘后常水位、閘前常水位、等容積控制和控制容量法。

2渠道控制器的基礎(chǔ)設(shè)計內(nèi)容

2.1閘門設(shè)計。PID特有的控制算法和參數(shù)整定有著密切的聯(lián)系。擬定出的參數(shù)關(guān)系到渠道運行的真實品質(zhì)。一般情況下，PID預(yù)設(shè)的參數(shù)整定要遵循相關(guān)的數(shù)學(xué)模型建構(gòu)。采用試算法將該類參數(shù)進行明晰。BP網(wǎng)絡(luò)具有比較高級的自適應(yīng)性，和自學(xué)習(xí)相互對應(yīng)。它對PID結(jié)構(gòu)下的在線調(diào)整進行了創(chuàng)設(shè)。在自適應(yīng)的神經(jīng)元中加入了某種控制器，將渠道內(nèi)的水位進行限縮，保證了反應(yīng)時間的及時的性。

2.2擾動閘門設(shè)計。閘門控制器有著較為細化的模型，它是建構(gòu)在渠道擾動的基礎(chǔ)上的。渠道中的水流具有非恒定的特征。節(jié)制閘設(shè)定的開度和渠道固有的水面線相關(guān)。這樣的變動顯示了渠道閘門控制的動態(tài)化。因此設(shè)定出來的渠道體系要對多重輸入實現(xiàn)整合，要包含多重變量。將被控制對象設(shè)定好后帶有多種不確定的傾向。其中的擾動因素是很難避免的。建構(gòu)水利模型，對PID進行設(shè)定，渠道擾動特有模型中包括了閘門預(yù)設(shè)的控制配件，該種擾動閘門的設(shè)計考慮了渠道相應(yīng)的真實速率，渠道調(diào)蓄特有容積是偏小的。對于該特性，擬定出的運行方式要整合渠道以內(nèi)的段落容量。

2.3人工智能設(shè)計。經(jīng)典性的PID原理、相對應(yīng)的魯棒控制都離不開預(yù)設(shè)的對象描述。這樣的描述要具有精準的特性。渠道內(nèi)的流水顯示了非線性和帶著偏多的擾動。在人工協(xié)同作用下控制路徑的設(shè)定避免課很多繁雜的數(shù)學(xué)建模。在很大的范疇中實現(xiàn)了對非線性特有的隨機擾動的化解。

3渠道優(yōu)化設(shè)計方式

渠道特有的優(yōu)化調(diào)度和相對應(yīng)建構(gòu)的控制系統(tǒng)均有著不同的特性?？刂破麝P(guān)系著各種參數(shù)、整合情況下的性能優(yōu)化，不能對篩選的調(diào)度方式進行替換。已經(jīng)你定好的調(diào)度方式要建構(gòu)在控制體系的基礎(chǔ)上。[3]渠道自動化預(yù)設(shè)的完整框架可以實現(xiàn)對建構(gòu)起的整體渠道進行優(yōu)化管理。它對初始時段的優(yōu)化調(diào)度及自動性管控進行了整合。例如在加州調(diào)水工程中，遵循了動態(tài)規(guī)劃的根本原理，建構(gòu)具有輸水管控制特點的新型模型。在我國著名學(xué)者的研究中也對線性規(guī)劃進行了擬定，預(yù)設(shè)的二步法。第一步是對渠道水位進行調(diào)和；第二步是對某一段落的水位進行穩(wěn)定。輸水成本的特定限制也能創(chuàng)設(shè)出最優(yōu)的模型。

4渠道自動化控制系統(tǒng)和運行設(shè)計中需要考慮的問題

跨流域調(diào)水的目的是為了實現(xiàn)水資源的優(yōu)化配置，解決區(qū)域性缺水?？缌饔蛘{(diào)水工程具有的特點是水量輸送距離長，運輸量較大，渠道內(nèi)水流形態(tài)較為復(fù)雜，并且渠系沿線缺少在線調(diào)水的水庫，分水口開啟時間具有不確定性[4]。以上均是造成渠道自動化控制困難的因素。造成控制困難的物理機制有：a.模型非線性。水利控制非線性直接導(dǎo)致了非線性生產(chǎn)。在描述渠道水流過渡過程中使用的方程是雙曲型偏微分方程組，它的解析解目前還沒有辦法求得。此外渠道的各個渠段水流相互關(guān)聯(lián)，通過研究得知渠道水流變化之間的關(guān)聯(lián)是非線性的，很難轉(zhuǎn)化為線性方程，非線性是水流、節(jié)制閘動態(tài)的調(diào)節(jié)以及渠道水力運行的關(guān)鍵紐帶，是控制系統(tǒng)的內(nèi)外協(xié)同以及水力運輸研究的關(guān)鍵。b.動態(tài)多維性。它是非恒定水流的特征，分析渠段非恒定流中各個參數(shù)的關(guān)系，可以得知在波涉及的區(qū)域中，水?dāng)嗝娴乃缓土髁坎皇菃我粚?yīng)的，非恒定過渡過程的附加水力坡度是產(chǎn)生對應(yīng)關(guān)系的主要原因。c.擾動的不確定性?？刂扑惴ǖ倪x擇關(guān)鍵在于消除擾動的非確定性，由于描述渠道的抽象模型和實際情況存在誤差，因此擾動是無法避免的，也就是說被控制的對象是不確定的。

5渠道自動化控制系統(tǒng)的運行和計算發(fā)展方向

目前對于控制器設(shè)計和渠道運行的研究成果比價豐富，但是對于渠道調(diào)度方面的研究還不多?？刂破鞯脑O(shè)計中比較成熟的就是單輸入和輸出的PID控制部分，該設(shè)計中存在固有缺點嚴重制約了控制器的普及。多輸入多輸出系統(tǒng)是研究的關(guān)鍵嗲，然而對于多輸入和多輸出的中央控制器在渠道水力特性和渠道擾動抑制的考慮還不充足，仍然停留在研究階段，在研究方法上，采用控制激勵對控制機制進行改進的方法很多，渠道運行機理對控制方法的該進研究還比較少。鑒于此，以下就對以上問題提出看法和設(shè)想。首先針對渠道的運行方式，渠段在控制容量方式下運行，水位、力量的監(jiān)測能否轉(zhuǎn)化為對流量和流量速率的控制進一步減小線性控制水位在渠段非恒定流量描述中的誤差是關(guān)鍵。其次在控制器的設(shè)計方面，水力模型和控制器性能的掌握在控制器設(shè)計中是核心問題。最后是渠道的運行模式，例如在南水北調(diào)這種較長距離的輸水渠道中一定要保持水量的統(tǒng)一調(diào)配，系統(tǒng)控制要采用中央監(jiān)控模式。[5]

6結(jié)論

渠道控制依靠的自動化設(shè)定，必須對區(qū)段中的水力屬性進行考慮，在調(diào)研中得出水利屬性，選出最適宜的閘門調(diào)控。從當(dāng)下的狀況來看，長距離、大規(guī)模的供水體系有著十分復(fù)雜的架構(gòu)。對于此類渠道，在自動化的管控中創(chuàng)設(shè)新穎性，通過整合智能網(wǎng)絡(luò)、容量管控的途徑和模糊情形下的PID設(shè)定出最優(yōu)控制。

參考文獻

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第3篇：自動化控制設(shè)計范文

PLC技術(shù)一般情況下都被認為是可編程控制器，實際上也是計算機技術(shù)中的一種，此技術(shù)主要是通過計算機技術(shù)為基礎(chǔ)轉(zhuǎn)變而成的新型技術(shù)，從深層次角度來看，PLC技術(shù)極大的促進了電子自動化生產(chǎn)，因為此技術(shù)是一項相對專業(yè)的自動化控制器，并在電氣自動化控制過程中被大力采用，還獲取了相應(yīng)的成績。即使目前PLC技術(shù)在先前的基礎(chǔ)上不斷的創(chuàng)新和發(fā)展，可是我們還是將其稱之為PLC。在程序不斷運行的狀態(tài)下，根據(jù)用戶提出的不同要求，對有關(guān)軟件進行控制，在依據(jù)設(shè)定的程序給予相應(yīng)的處理，從而達到了電氣自動化控制的目的。通常情況下處理器都是運行在對命令的執(zhí)行中。PLC控制系統(tǒng)所包含的接線數(shù)量非常少，只有系統(tǒng)的輸出和輸入口需要接線，其它的線路基本上不需要真實的線路連接，就通過有關(guān)軟件進行連接便可，和傳統(tǒng)的電氣自動化控制系統(tǒng)相比較，具有一定的優(yōu)勢。此外，PLC系統(tǒng)包含的信息花去、處理和存儲等都是按照事前安排好的程序進行的，通常是不用進行調(diào)整和變動。

二、完善PLC自動化控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計

1.完善PLC自動化控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計

(1)完善PLC控制系統(tǒng)的輸入電路設(shè)計

通常情況下，PLC自動化控制系統(tǒng)的輸入電源供電電壓要保持在AC85-240V之間，這種供電電源適用于各種范圍，所以一般都會采用這種電源?？墒?，外界環(huán)境會給電源帶來一定的干擾，所以我們要在電源上裝置電源凈化原件是非常有必要的，在電源凈化原件中最重要的是段元濾波器和隔離變壓器兩種，在對隔離變壓器使用時可以將雙層隔離技術(shù)運用其中，能夠通過屏蔽層將高低頻脈沖干擾有效降低。在設(shè)計輸入電源時，一般都會應(yīng)用DC24V的輸入電源，可是電源中入關(guān)有負載，就要重點關(guān)注電源的容量，還要做好一定的電源短路預(yù)防工作，在遇到緊急短路事件時能夠保證系統(tǒng)的正常運作。此外，輸入電源的容量一般情況下都會超出輸入功率兩倍，所以在電源設(shè)計時要在合適的位置裝置熔絲，以此保證電源線路的安全性和可靠性。

(2)完善PLC控制系統(tǒng)的輸出電路設(shè)計

在對輸出電路進行設(shè)計時，必須根據(jù)對基本生產(chǎn)工藝要求的了解保證有關(guān)電路設(shè)計工作的合理性，在這之中輸出電路需要的指示燈和變頻器的控制和調(diào)節(jié)必須通過晶體管才能夠輸出，尤其是超高頻率的PLC控制系統(tǒng)，更是離不開晶體管作為支柱。如果出現(xiàn)頻率過低的現(xiàn)象，我們首要選擇是對繼電器進行輸出，繼電器不但有簡單的設(shè)計，而且還能夠有效提高系統(tǒng)的負載能力。針對存在輸出帶電磁線圈的輸出電路，為了避免出現(xiàn)電流之間出現(xiàn)沖擊，在進行設(shè)計時要在直流感性負載周邊安裝續(xù)流二極管，只有這樣才能將浪涌電流吸收，有效的保護PLC不受損壞。

(3)完善PLC控制系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計

對于PLC控制系統(tǒng)的抗干擾進行設(shè)計時，通常會使用三種抗干擾方式：即隔離、屏蔽和布線。首先是隔離方式。將干擾解決的最直接方法就是隔離，因為在PLC自動化控制系統(tǒng)中存在的高頻干擾都是經(jīng)過原副邊繞組間存在的電容耦合形成的，所以對高頻干擾進行隔離時要采用1:1超隔離變壓器，這樣更好的實現(xiàn)抗干擾目的；其次是屏蔽，屏蔽主要是將干擾源轉(zhuǎn)播途徑有效掐斷的一種抗干擾方法，在PLC系統(tǒng)中可以將屏蔽安裝在金屬柜中，因為金屬柜有很好的對靜電和磁場屏蔽的功能；最后是布線。在抗干擾方法中是非常重要的分散干擾方式，如，對原有的強電動力線路和弱點信號線實行分離布線，能夠更好的抵御干擾。

2.PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計改良

PLC的設(shè)計工作一定要軟件、硬件兩手抓，雙管齊下。其中在對軟件進行設(shè)計時，要參照有關(guān)規(guī)定完成工藝流程圖轉(zhuǎn)變?yōu)樘菪螆D的工作，在這過程中關(guān)系到PLC的應(yīng)用。在對控制工程進行應(yīng)用時，完善的軟件設(shè)計思想具有至關(guān)重要的影響力，良好的軟件設(shè)計能夠為工程技術(shù)人員提供很大的便捷，讓工程技術(shù)人員更好的掌握了解設(shè)計，在日常系統(tǒng)維護和調(diào)節(jié)上也更加方面。再生產(chǎn)過程中控制要求的復(fù)雜程度大不相同，所以可根據(jù)結(jié)構(gòu)形式將其分為基礎(chǔ)程序和模塊化程序。其中可以將基礎(chǔ)程序視為獨立個體，監(jiān)管空竹生產(chǎn)工藝過程，還可以當(dāng)作組合模塊結(jié)構(gòu)中的單元程序。所謂模塊化程序設(shè)計，就是將一個整體的控制目標程序劃分為多個具備明確子任務(wù)的程序模塊，并分別進行編寫和調(diào)節(jié)，最終結(jié)合成一個完整的任務(wù)程序。模塊化程序設(shè)計的思想和方法在對系統(tǒng)軟件設(shè)計時能夠發(fā)揮極重要的作用。

三、結(jié)束語

第4篇：自動化控制設(shè)計范文

[關(guān)鍵詞]滴灌技術(shù)；自動化控制；監(jiān)測

中圖分類號：S275.6 文獻標識號：A 文章編號：2306-1499（2014）13-0095-01

中國作為世界上缺水比較嚴重的一個國家，水資源的人均程度不及世界平均水平的四分之一。在總用水量中，所使用的農(nóng)業(yè)用水占接近70%，且絕大多數(shù)的農(nóng)業(yè)用水使用在農(nóng)田灌溉中。因此，研究節(jié)約用水的灌溉新技術(shù)、提升灌溉水使用率，才可以解決用水短缺的問題，是現(xiàn)如今發(fā)展世界農(nóng)業(yè)基本要求。

目前，在新疆自治區(qū)、甘肅省、等省份及自治區(qū)，對膜下滴灌技術(shù)進行了較大面積的應(yīng)用和宣傳，將水資源、化肥以及農(nóng)藥等先通過滴灌系統(tǒng)依照農(nóng)作物在各自不同的成長周期所需要的用量混合，再使用滴灌管路通過滴狀混合均勻并且按時、按量的將其作用于農(nóng)作物根部，極好地改良土壤用水、氣以及化肥等，同時農(nóng)業(yè)的節(jié)水灌溉技術(shù)得到了發(fā)展。

本文設(shè)計了一種在膜下滴灌工程中應(yīng)用傳輸技術(shù)對其進行自動控制，該系統(tǒng)主要使用傳感器實現(xiàn)對土壤中的水分以及用水量的收集，再使用網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳至軟件平臺。由該平臺統(tǒng)一分析數(shù)據(jù)，再與各種農(nóng)作物自身的需水規(guī)律相結(jié)合，對農(nóng)田自動、按時、定量地進行澆水與施肥。使用該系統(tǒng)有效改善了過去在灌溉中的人工使用水泵等比較復(fù)雜的程序，有效地節(jié)約勞動力，大大提高工作效率。同時，通過該系統(tǒng)能夠?qū)λY源使用水量進行信息采集，在節(jié)約用水的基礎(chǔ)之上，進行農(nóng)作物用水量的定量管理，提供使用階梯水價管理的根據(jù)。

1. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

設(shè)計膜下滴灌自動控制系統(tǒng)的主要原理為離散型控制。該控制系統(tǒng)需要在滴灌系統(tǒng)主要部位裝設(shè)監(jiān)控箱，再將電磁閥以及土壤水分傳感器等設(shè)備加裝在田間管路中控制灌溉。

該系統(tǒng)在主要結(jié)構(gòu)上分為三個部分：第一個部分是組成控制中心，主要組成部分是所使用的軟件平臺和以太網(wǎng)。第二個部分是通過網(wǎng)絡(luò)組成的主要的通訊面。第三個部分是組成采集及控制層，該部分主要執(zhí)行系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和控制命令，主要由監(jiān)控箱以及傳感器組成。監(jiān)控箱中的傳輸數(shù)據(jù)通過軟件平臺進行分析，在設(shè)置的閾值小于監(jiān)測值時，軟件平臺會及時發(fā)送控制指令進行報警控制。

2. 硬件設(shè)計

膜下滴灌自動控制系統(tǒng)基本組成單元是監(jiān)控箱，該組成部分主要分為主處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集使用接口、顯示監(jiān)控輸出系統(tǒng)接口、傳輸主要數(shù)據(jù)模塊及其它各個使用功能模塊。主處理系統(tǒng)主要構(gòu)成部分分為微控制器以及可讀寫的存儲器，主要的功能模塊有采集數(shù)據(jù)以及電量采集，還包括卡讀寫接口以及顯示接口模塊，最終將無線通訊終端與GPRS 通道連接在一起。

該系統(tǒng)的主處理系統(tǒng)模塊使用的是極低功耗處理器MSP430F149，該處理器有著極其強大功能。使用此類單片機可以使系統(tǒng)有非常低的功能消耗，加之比較強大的處理能力、非常豐富的模塊以及高效的開發(fā)等使用特點。該處理器中包括12 位的A/D 轉(zhuǎn)換器，2 個16位定時器具有捕獲/比較功能的寄存器的，還包括2個可將異步與同步轉(zhuǎn)換的串行接口。MSP430F149處理器主要是中斷矢量，其具有2個中斷能力8位端口，可以對十個以上的中斷源進行支持，且能夠隨意嵌套。

該系統(tǒng)的通訊模塊主要使用Motorola G24-L WirelessModule。該通訊模塊是一種比較高速的GPRS模塊，可以使四頻傳輸?shù)玫街С?，也可以適應(yīng)工作中比較惡劣的環(huán)境，而寬溫版模塊可以在-30℃～+85℃的工作溫度中自由工作，同時可以滿足在數(shù)量比較多的通道中進行穩(wěn)定傳輸?shù)氖褂靡?。使用FDS-100型傳感器作為該系統(tǒng)的土壤水分傳感器，該傳感器的量程為0～100%，精度為±3%，主要工作溫度處于-20℃～50℃之間，輸出信號是在0～20mA 范圍內(nèi)的電流。

采集電量主要為RemoDAQ-8073A模塊，該模塊為三相電流全參數(shù)的電量變送模塊，電壓的主要測量量程范圍在10～500V之間，且測量的精度為0.2級；電流主要測量量程范圍0～5A之間，同時使用互感器能夠加大電流的測量，且測量的精度也為0.2 級。在該模塊的內(nèi)部，主要可以集成微型控制器以及通過數(shù)字信號處理的芯片，還包括常規(guī)RS232通訊接口，可以非常便捷地實現(xiàn)與單片機進行通訊的功能。

3.軟件設(shè)計

設(shè)計該系統(tǒng)的軟件平臺，必須比較充分地對系統(tǒng)的是否容易維護性進行考慮，該軟件的開發(fā)平臺主要使用易控組態(tài)軟件，通過二次開發(fā)組態(tài)軟件，可以對監(jiān)控箱實現(xiàn)實時接送、傳輸以及顯示主要的數(shù)據(jù)傳輸。再在該軟件平臺中動態(tài)分析其數(shù)據(jù)庫中的主要數(shù)據(jù)，通過對灌水時間與灌水量的計算，并使用圖表與曲線顯示的方式，輸出計算所得出的結(jié)果以及監(jiān)測數(shù)據(jù)，最終提供出決策或依據(jù)給灌溉系統(tǒng)。

3.1采集與傳輸程序

系統(tǒng)中的各個監(jiān)控箱需要根據(jù)灌溉面積的大小來配置與之相應(yīng)的土壤水分傳感器，使之可以自行按時對土壤所使用的水分進行測量，且監(jiān)控箱主要通過測量所得出的需求量及時把土壤水分數(shù)據(jù)上傳至軟件平臺。

3.2用水量控制程序

監(jiān)控箱主要依據(jù)水泵采集出的用電量的數(shù)據(jù)，折算成灌溉所需要的用水量，進行用水量的計量與控制主要通過IC卡實現(xiàn)對灌溉所需要的用水量進行管理。

第5篇：自動化控制設(shè)計范文

關(guān)鍵詞：大型電氣設(shè)備；自動化控制；任務(wù)合理調(diào)度模型；并行分布

引言

隨著國際自動化水平的不斷提升，大型電氣設(shè)備在我國各領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣。在大型電氣設(shè)備的自動化控制中，任務(wù)合理調(diào)度的有序進行，是增強大型電氣設(shè)備應(yīng)用性能、提高企業(yè)經(jīng)濟效益的關(guān)鍵[1⁃3]。任務(wù)合理調(diào)度問題也一直是各國科研人員研究的難點課題之一，科研人員曾設(shè)計出一些大型電氣設(shè)備的自動化控制中任務(wù)合理調(diào)度模型，但這些模型均存在一定的問題，無法給予大型電氣設(shè)備精準、高效的自動化控制[4⁃6]。任務(wù)合理調(diào)度問題一直是各國科研人員研究的難點課題之一，本文設(shè)計一種調(diào)度穩(wěn)定性好、通信性能強的大型電氣設(shè)備的自動化控制中任務(wù)合理調(diào)度模型。

1大型電氣設(shè)備自動化控制中的任務(wù)調(diào)度性質(zhì)分析

大型電氣設(shè)備由一個母設(shè)備與多個子設(shè)備組成，其實質(zhì)是一種異構(gòu)的星型網(wǎng)絡(luò)。在大型電氣設(shè)備的自動化控制中，使用P={P0,P1,⋯,Pi,⋯,PN}表示含有N個子設(shè)備的大型電氣設(shè)備總集合（i是一個自然數(shù)，表示隨機提取的子設(shè)備序列號，1iN），其中，P0表示大型電氣設(shè)備中的母設(shè)備，余下的均為子設(shè)備。用l表示大型電氣設(shè)備中母設(shè)備對子設(shè)備的自動化控制通道長度，那么，大型電氣設(shè)備自動化控制網(wǎng)絡(luò)示意圖如圖1所示。由圖1可知，大型電氣設(shè)備的自動化控制任務(wù)全部存儲于母設(shè)備P0中，由于每條子設(shè)備控制通道的長度l均不相同，因此母設(shè)備P0的自動化控制效率處于不斷變化當(dāng)中，這使得任務(wù)合理調(diào)度形成了一種“大面積、分散式”的工作性質(zhì)，這種工作性質(zhì)要求所設(shè)計的任務(wù)合理調(diào)度模型需要通過“并行分布”原則給予大型電氣設(shè)備精準、高效的自動化控制。同時，由于自動化控制效率的不同將導(dǎo)致大型電氣設(shè)備中的N個子設(shè)備，無法同時接收到母設(shè)備分配出的自動化控制任務(wù)。因此，大型電氣設(shè)備自動化控制中任務(wù)調(diào)度的工作量是隨時間而不斷增長，這一性質(zhì)要求所設(shè)計的任務(wù)合理調(diào)度模型也應(yīng)該擁有較強的可擴展性，以維持大型電氣設(shè)備的應(yīng)用性能。

2自動化控制中任務(wù)合理調(diào)度模型設(shè)計

根據(jù)第1節(jié)給出的“并行分布”和“高度可擴展性”的設(shè)計原則，對大型電氣設(shè)備的自動化控制中任務(wù)合理調(diào)度模型進行設(shè)計。假設(shè)大型電氣設(shè)備中的母設(shè)備獲取到的自動化控制任務(wù)調(diào)度順序為α1,α2,⋯,αn，（n為自動化控制任務(wù)的數(shù)量），將按照上述調(diào)度順序進行調(diào)度工作的子設(shè)備設(shè)為Pα1,Pα2,⋯,Pαn，用rα1,rα2,⋯,rαn表示這些子設(shè)備的開啟時間。為了增強所設(shè)計大型電氣設(shè)備的自動化控制中任務(wù)合理調(diào)度模型的通信性能，并同時獲取優(yōu)異的調(diào)度穩(wěn)定性，規(guī)定子設(shè)備的開啟時間rα1,rα2,⋯,rαn必須早于母設(shè)備調(diào)度工作開始時間wα1,wα2,⋯,wαn，由此設(shè)計出的任務(wù)合理調(diào)度模型和模型工作流程如圖2、圖3所示。

3實驗驗證

3.1實驗準備仿真實驗使用3臺相同規(guī)格、型號的虛擬實驗設(shè)備，分別寫入本文模型、星型網(wǎng)絡(luò)任務(wù)合理調(diào)度模型和總線型網(wǎng)絡(luò)任務(wù)合理調(diào)度模型，并對同一大型電器設(shè)備依次進行任務(wù)調(diào)度。每臺虛擬實驗設(shè)備都擁有兩個通信接口，實驗前，將兩個通信接口的帶寬范圍分別設(shè)為[0Mb/s，1.5Mb/s]和[1.5Mb/s，3.0Mb/s]?，F(xiàn)進行三個任務(wù)合理調(diào)度模型調(diào)度穩(wěn)定性和通信性能的驗證實驗，實驗共計進行6h。3.2模型調(diào)度穩(wěn)定性驗證實驗中，每隔1h對三個系統(tǒng)在兩個通信接口中的任務(wù)吞吐量數(shù)據(jù)進行采集，并制成曲線圖，如圖4、圖5所示。由圖4、圖5可得，在帶寬范圍為[0Mb/s，1.5Mb/s]的通信接口1中，三個模型的任務(wù)吞吐量曲線波動均不明顯，本文模型的任務(wù)吞吐量曲線幾乎為直線狀態(tài)。而在帶寬范圍為[1.5Mb/s，3.0Mb/s]的通信接口2中，星型網(wǎng)絡(luò)任務(wù)合理調(diào)度模型和總線型網(wǎng)絡(luò)任務(wù)合理調(diào)度模型的任務(wù)吞吐量曲線波動情況明顯變大，并且下降情況嚴重。而本文模型的任務(wù)吞吐量曲線僅僅存在細微波動，并無明顯下降，表明本文模型的調(diào)度穩(wěn)定性較好。3.3模型通信性能驗證在大型電氣設(shè)備的自動化控制中，通信性能較強的任務(wù)合理調(diào)度模型不容易受到網(wǎng)絡(luò)入侵的影響，并且傳輸速率更快，是增強大型電氣設(shè)備應(yīng)用性能的基礎(chǔ)保障。因此，模型通信性能的驗證實驗每隔1h變換一次網(wǎng)絡(luò)入侵類型，每隔10min記錄下三個模型在兩個通信接口中的傳輸速率。將實驗數(shù)據(jù)繪制成曲線圖，如圖6、圖7所示。由圖6、圖7可得，在兩個通信接口中，本文模型在網(wǎng)絡(luò)入侵下的傳輸速率均高于星型網(wǎng)絡(luò)任務(wù)合理調(diào)度模型和總線型網(wǎng)絡(luò)任務(wù)合理調(diào)度模型，即網(wǎng)絡(luò)入侵對本文模型的傳輸速率幾乎無影響，表明本文模型具有通信性能強的優(yōu)點。

4結(jié)論

第6篇：自動化控制設(shè)計范文

關(guān)鍵詞：機械設(shè)計；自動化控制；問題和方法

0引言

在機械設(shè)計與自動化控制中，經(jīng)常會遇到各種各樣的問題，科學(xué)技術(shù)的進步讓機械設(shè)計與自動化控制變得更加智能和復(fù)雜，這對生產(chǎn)具有很好的促進作用，但與此同時，在機械設(shè)計與自動化控制中的管理和運用就顯得更為重要。生產(chǎn)效率的提高依賴于機械設(shè)計與自動化控制的穩(wěn)定運行，機械設(shè)計是機械設(shè)備的關(guān)鍵，自動化控制則保證了設(shè)備的穩(wěn)定性，兩者缺一不可。

1機械設(shè)計與自動化控制的問題

1.1機械設(shè)計領(lǐng)域問題分析

機械設(shè)備的生產(chǎn)首先需要滿足生產(chǎn)要求，所以機械設(shè)備從研發(fā)開始，就要清楚機械設(shè)計是為哪方面服務(wù)的，在具體開發(fā)過程中，使機械設(shè)備符合現(xiàn)實生產(chǎn)要求。但是從目前來看，很多時候機械設(shè)備研發(fā)設(shè)計依然存在問題，設(shè)計人員目的不明確，導(dǎo)致工作重復(fù)性嚴重，對細節(jié)把握不到位。機械設(shè)備對精確度相對較高，差之毫厘都有可能達不到生產(chǎn)工藝標準，使得產(chǎn)品效果不理想。

機械設(shè)計在設(shè)計之初應(yīng)該充分考慮產(chǎn)品的使用情況，部件結(jié)構(gòu)老化和失靈問題，也是機械設(shè)計過程中的重點，在機械設(shè)計時，機械結(jié)構(gòu)要嚴格按照一定的原則，將誤差控制在一定范圍內(nèi)，盡量減小零部件的磨損。其次，機械設(shè)計對售后和安裝問題也需要提高注意，專業(yè)的安裝人員能確保機械設(shè)備運行更精確，減少機械的損害和故障率，對自動化控制的應(yīng)用也具有保障性，以免造成自動化系統(tǒng)不穩(wěn)定。

1.2自動化控制領(lǐng)域問題分析

自動化控制是機械設(shè)備的輔助系統(tǒng)，但是在實際操作上自動化控制卻具有更加重要的作用，在自動化控制中，問題往往來源于機械設(shè)備自身的質(zhì)量，以及機械設(shè)備的損耗率和淘汰率。

機械設(shè)備自身質(zhì)量問題首先是機械設(shè)備在工作運行時，機械零部件產(chǎn)生的熱量，機械設(shè)備一旦開啟經(jīng)常是連續(xù)不斷的工作，長時間運行會導(dǎo)致設(shè)備發(fā)熱，這就要求自動化控制具備檢測功能，如果在發(fā)熱開始，自動化控制系統(tǒng)不能提示操作人員，就有可能導(dǎo)數(shù)持續(xù)發(fā)熱，影響到機械設(shè)備的其他零部件，最后導(dǎo)致整個機械設(shè)備大面積癱瘓。另一方面，由于自動化控制系統(tǒng)過于靈敏，只要機械設(shè)備出現(xiàn)問題倪端，就終止整個機械設(shè)備的工作，即空開跳閘，空開跳閘雖然一定程度上確保了機械設(shè)備故障率的發(fā)生，但是系統(tǒng)長期空開跳閘會縮短機械設(shè)備的使用壽命，對工業(yè)生產(chǎn)帶來影響。

2機械設(shè)計與自動化控制中問題解決方案

機械設(shè)計和自動化控制在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著重要的作用，兩者相輔相成，不可分割，有著密切的聯(lián)系，機械設(shè)計和自動化控制實現(xiàn)了人類運用機械設(shè)備加工、生產(chǎn)等工作，在機械設(shè)計和自動化控制中，單純的機械生產(chǎn)仍然需要大量的勞動力來完成，在機械設(shè)備中引入自動化控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)機械設(shè)備自動化運行，工作效率更加高效，也更加穩(wěn)定。

2.1加強人員素質(zhì)的提高和管理

在機械設(shè)備的操作過程中，首先要解決技術(shù)人員的操作理念和方法，在操作機械設(shè)備之前，首先要對操作人員進行崗前培訓(xùn)，了解機械設(shè)計的原理和性能，才能在機械設(shè)計與自動化控制中合理施行，避免操作失誤給機械設(shè)備帶來不必要的事故。操作人員在工作之余，應(yīng)該多學(xué)習(xí)機械設(shè)備相關(guān)的理論知識，并在工作中，積極有效地將理論知識運用到實際操作上來，不斷提升自身的能力。

機械設(shè)計人員在設(shè)計時，要對設(shè)備的具體用處做好調(diào)查工作，最有效的方法就是到操作一線上去，對機械設(shè)備在使用中容易產(chǎn)生的某些問題做好記錄，然后逐一解決。其次，機械設(shè)計人員在選擇機械設(shè)備零部件的時候，需要結(jié)合設(shè)備生產(chǎn)運行規(guī)律，進行鉆研和分析，匹配設(shè)計合適的零部件。

安裝人員要詳細了解現(xiàn)場情況，對機械設(shè)備進行合理安裝，安裝人員要善于利用場地環(huán)境，因地制宜，在一些大型機械設(shè)備的安裝過程中，要注重每個細節(jié)的合理性和設(shè)備之間的連貫性，對自動化控制做到精準把控，讓設(shè)備運行符合生產(chǎn)流程。

維修人員在專業(yè)領(lǐng)域技術(shù)相對較高，但是要加強相應(yīng)的責(zé)任心，培養(yǎng)及時發(fā)現(xiàn)問題的能力，在機械設(shè)計與自動化控制中，維修人員要清楚兩者之間的關(guān)系，在機械設(shè)備出現(xiàn)故障時，能做到對問題盡快排查，了解是線路問題還是機械設(shè)備本身原因，是由于操作不當(dāng)還是設(shè)備超負荷導(dǎo)致的，這對以后機械設(shè)計具有很好的借鑒作用。

2.2引入更加智能的自動化技術(shù)

如今，機械設(shè)備朝著更智能的方向發(fā)展，機械設(shè)備與自動化控制的應(yīng)用，減少了企業(yè)生產(chǎn)中大量人力資源的使用，為了實現(xiàn)更高效、更人性化的生產(chǎn)，在機械設(shè)計領(lǐng)域需要加大對科技的投入，在機械設(shè)備智能化進程發(fā)展到一定階段后，引入遠程操控模式，能進一步減少企業(yè)對人力的依賴和使用。

另外，遠程操控的引進，對提高機械設(shè)計和自動化控制能起到良好的促進作用，在遠程操控的實際運用中，機械設(shè)計需要通過不斷優(yōu)化和改良，才能滿足遠程操控技術(shù)的要求，在自動化控制領(lǐng)域同樣需要提升自動化系統(tǒng)的感應(yīng)、分析和統(tǒng)計方面的性能，全面確保生產(chǎn)過程中的安全性和穩(wěn)定性。

3結(jié)語

綜上所述，機械設(shè)計是機械設(shè)備的基礎(chǔ)，對設(shè)備結(jié)構(gòu)和整體性能起著關(guān)鍵的作用，機械設(shè)計是一個從實驗到實踐，從檢測到使用的過程，結(jié)合自動化控制的優(yōu)勢，將機械設(shè)備的質(zhì)量放在機械設(shè)計與自動化控制的首位，為國家整個工業(yè)提供保障。

參考文獻：

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[2]朱文強.機械工程中自動化技術(shù)的運用[J].化工管理,2016(32).

第7篇：自動化控制設(shè)計范文

關(guān)鍵詞：煤礦 電氣自動化 控制系統(tǒng) 創(chuàng)新設(shè)計

在現(xiàn)代化煤礦生產(chǎn)過程中，安全、高效的生產(chǎn)離不開數(shù)字化、自動化的控制裝置。在計算機相關(guān)技術(shù)的發(fā)展與進步下，基于PLC技術(shù)的電氣自動化控制系統(tǒng)能適應(yīng)各種惡劣的工作環(huán)境，是實現(xiàn)煤礦高效率、高安全性生產(chǎn)的關(guān)鍵手段。在煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計中，如何對設(shè)計進行創(chuàng)新與優(yōu)化，以最低構(gòu)建成本，提升系統(tǒng)運行的安全性和可靠性，增強系統(tǒng)使用性能是目前煤礦企業(yè)和社會共同關(guān)注的問題。本文就煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計的創(chuàng)新與優(yōu)化進行了研究分析，促使煤礦生產(chǎn)、運輸、存放等過程向智能化、自動化、現(xiàn)代化方向發(fā)展。

1 單片機電氣自動化控制系統(tǒng)在煤礦生產(chǎn)中的應(yīng)用

隨著社會經(jīng)濟不斷增長，人們在生產(chǎn)生活中消耗的能源也越來越多，對煤炭資源的依賴程度就越來越高，使得煤礦開采力度逐漸增大，加上工作環(huán)境較為惡劣，給煤礦安全生產(chǎn)帶來了一定的難度。在煤礦生產(chǎn)中引入電氣自動化控制系統(tǒng)，不僅能確保煤礦開采工作順利進行，還可以節(jié)省經(jīng)濟支出，實現(xiàn)煤礦企業(yè)最大化經(jīng)濟效益。電氣自動化控制系統(tǒng)的核心是單片機，不同生產(chǎn)環(huán)境下，單片機的選擇原則和方式都應(yīng)該有所不同。相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)該根據(jù)煤礦開采和生產(chǎn)的實際環(huán)境，對其進行全面、深入的勘察與分析，這是確保單片機在煤礦生產(chǎn)設(shè)備中正常工作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。其次應(yīng)該做好單片機使用過程中防水、防漏電工作。目前在我國大多數(shù)煤礦生產(chǎn)中，往往采用PLC單片機，不僅做到很好的防水保護，還可以在出現(xiàn)漏電現(xiàn)象時，自動采取很好的應(yīng)對措施，確保系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。同時PLC單片機還具有工作效率高、耗能少、抗干擾強等優(yōu)點，所以在煤礦生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。單片機在煤礦生產(chǎn)中主要是對系統(tǒng)設(shè)備進行實時保護，通過檢測電信號，將其轉(zhuǎn)換為電壓信號，并經(jīng)過內(nèi)部系統(tǒng)對所檢測出的信號進行一定程度的放大，以此轉(zhuǎn)換為可供使用的電壓信號，然后傳送至CPU，通過計算機將信息顯示出來。

2 煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計的創(chuàng)新與優(yōu)化

2.1 創(chuàng)新設(shè)備選型

目前市場上有較多品牌的PLC產(chǎn)品，其品牌不同所使用到的方案也存在明顯的差別，對應(yīng)煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)的工作性能也不盡相同。詳細分析如下：

2.1.1 分析系統(tǒng)規(guī)模。在PLC設(shè)備選型前，需要對自身系統(tǒng)的規(guī)模進行深入分析，盡可能縮小設(shè)備選擇的范圍。若僅僅要求PLC設(shè)備實現(xiàn)對瓦斯?jié)舛鹊臋z測，可以選擇一般微型設(shè)備。如果要求水泵機房可以根據(jù)變化的水位進行工作方式和狀態(tài)的更改，這就給PLC設(shè)備在邏輯和閉環(huán)上控制提出了更高的要求，因此必須選擇中等的PLC設(shè)備。若想對礦井中生產(chǎn)人員進行實時監(jiān)測。首先要對井下通信和控制進行監(jiān)測，中等和微型設(shè)備是不能滿足其監(jiān)控要求的，只能選擇大型的PLC設(shè)備。

2.1.2 I/O點類型的確定。在電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計中，應(yīng)該根據(jù)預(yù)期監(jiān)控對象的系統(tǒng)規(guī)模確定I/O點的數(shù)量，并將其進行類別上的劃分，制定出相應(yīng)的統(tǒng)計清單，以確保軟硬件資源余量的充足，最大程度避免資源浪費的現(xiàn)象。對礦井自身供電情況進行分析，以確定輸出端輸出方式和頻率，往往其輸出方式是采用晶體管和繼電器進行輸出的。

2.1.3 選擇編程工具。在選擇編程工具時，應(yīng)該根據(jù)系統(tǒng)規(guī)模確定適合自身的編程工具，確保系統(tǒng)編程能快速高效的完成。針對小規(guī)模PLC設(shè)備編程，往往選擇梯形編程方式，該方式較為簡潔，在中型PLC編程中非常實用。對大型PLC設(shè)備編程而言，一般使用計算機和PLC軟件包進行編程，但是該方式不僅會消耗大量的資金，現(xiàn)場調(diào)試也十分不便，一般只針對大型煤礦自動化控制系統(tǒng)編程。

2.2 創(chuàng)新硬件設(shè)計

2.2.1 輸入電路的創(chuàng)新。由于煤礦生產(chǎn)環(huán)境比較惡劣，加上我國供電存在一定的不穩(wěn)定性，為確保系統(tǒng)運行的安全性和穩(wěn)定性，需要在輸入電路部分加裝電源凈化元件，采用1：1隔離變壓器可以較好的通過雙隔離技術(shù)，將變壓器初級線圈和次級線圈屏蔽層通過初級電氣中性點接大地，減小脈沖干擾作用。對PLC輸入電源控制在24V直流電源，根據(jù)容量對負載進行調(diào)節(jié)，完善周邊電路的防短路操作。如果由于短路或者負載，都會造成PLC芯片受損，造成系統(tǒng)無法正常運行。因此必須對輸入電路進行創(chuàng)新，確保系統(tǒng)安全運行。

2.2.2 輸出電路的創(chuàng)新。系統(tǒng)輸出電路設(shè)計創(chuàng)新，需要根據(jù)煤礦生產(chǎn)的實際需求，對各種指示標志、調(diào)速裝置等采用晶體管進行輸出，促進其響應(yīng)速度的提升。在煤礦水泵機房的電氣自動化控制系統(tǒng)中，PLC輸出頻率為6次/min，可以采用繼電器輸出，其抗干擾能力與帶負載能力相對較強。如果PLC輸出帶電磁線圈或者其他感性負載，為避免產(chǎn)生浪涌電流對PLC芯片造成損壞，可以在電路盤上接續(xù)二極管，使其充分吸收浪涌電流，保證PLC芯片。

2.2.3 抗干擾設(shè)計創(chuàng)新。煤礦工作環(huán)境比較惡劣，給電氣自動化控制系統(tǒng)也提出了更高的要求，電磁脈沖對系統(tǒng)芯片的干擾十分容易導(dǎo)致系統(tǒng)失靈，因此必須做好系統(tǒng)抗干擾創(chuàng)新。一是可以采用隔離變壓器抗干擾，將中性點經(jīng)電容接地。二是采用金屬殼屏蔽系統(tǒng)產(chǎn)生的電磁，將PLC控制系統(tǒng)置于金屬質(zhì)地的工作柜，將外殼接地，以避免靜電、電磁脈沖和空間輻射對系統(tǒng)的干擾。第三將強電動力線路、弱電信號分開走線，并保證一定的間隔，通過雙絞線傳輸模擬信號，能起到較好的抗干擾作用。

2.3 創(chuàng)新軟件設(shè)計

2.3.1 軟件結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計。軟件設(shè)計主要包括基本程序設(shè)計和模塊化設(shè)計。在煤礦生產(chǎn)中，應(yīng)該根據(jù)煤礦開采的不同程序，對程序進行適時調(diào)整，采用模塊化設(shè)計對后續(xù)功能拓展有較好的作用。將煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)的目標分為多個子任務(wù)模塊，分別對其進行編寫和調(diào)試，最終將其組合成為一個完整的程序。模塊化程序創(chuàng)新設(shè)計，提高了電氣自動化控制水平，使其更符合實際的生產(chǎn)狀況。

2.3.2 程序設(shè)計過程的創(chuàng)新。若想實現(xiàn)程序優(yōu)化設(shè)計，應(yīng)該根據(jù)煤礦電氣自動化控制系統(tǒng)的實際需求，按需分配I/O，將整個系統(tǒng)的I/O信號進行集中編制，以提升系統(tǒng)的維護效率。程序中定時器、計數(shù)器、繼電器需要統(tǒng)一編號，切不可重復(fù)同一個編號，進而促進系統(tǒng)運行可靠性的提升。在地址分配完成后，應(yīng)該詳細列出I/O分配情況和內(nèi)部繼電器標志位分配表。

3 總結(jié)

在國民經(jīng)濟不斷發(fā)展下，我國現(xiàn)代煤礦技術(shù)加快了發(fā)展腳步，在生產(chǎn)過程中使用電氣自動化控制技術(shù)，大大提升了煤礦生產(chǎn)效率，確保了生產(chǎn)安全。本文主要基于PLC電氣自動化控制，對目前電氣自動化控制系統(tǒng)存在的問題進行分析，并對系統(tǒng)設(shè)計進行創(chuàng)新和優(yōu)化，這對提升系統(tǒng)的工作效率、實現(xiàn)安全生產(chǎn)、促進煤礦企業(yè)健康發(fā)展具有深遠的意義。在創(chuàng)新過程中，應(yīng)該根據(jù)煤礦生產(chǎn)的實際需求，結(jié)合整個電路自身特點和工作環(huán)境，確保系統(tǒng)各方面指標符合相關(guān)標準與要求，實現(xiàn)現(xiàn)代化、智能化、標準化的煤礦電氣自動化控制。

參考文獻：

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第8篇：自動化控制設(shè)計范文

關(guān)鍵詞：電氣自動化；控制系統(tǒng)；設(shè)計思想；系統(tǒng)功能

1 電氣綜合自動化系統(tǒng)的功能

根據(jù)單元機組的運行和電氣控制的特點，應(yīng)將發(fā)電機一變壓器組和廠用電源等電氣系統(tǒng)的控制都納入ECS監(jiān)控。其基本功能為：

1.1 發(fā)變組出口220kV/500kV斷路器、隔離開關(guān)的控制及操作。

1.2 發(fā)變組保護、廠高變保護、勵磁變壓器保護控制。

1.3 發(fā)電機勵磁系統(tǒng)。包括啟勵、滅磁操作，控制方式切換，增磁、減磁操作，PSS(電力系統(tǒng)穩(wěn)定器)的投退。

1.4 220kV/500kV開關(guān)自動同期并網(wǎng)及手動同期并網(wǎng)。

1.5 6kV高壓廠用電源監(jiān)視、操作、廠用電壓快切裝置的狀態(tài)監(jiān)視、投退、手動啟動等。

1.6 380V低壓廠用電源監(jiān)視、操作、低壓備自投裝置控制。

1.7 高壓啟/備變壓器控制和操作(2臺機共用)。

1.8 柴油發(fā)電機組和保安電源控制和操作。

1.9 直流系統(tǒng)和LPS系統(tǒng)的監(jiān)視。

對于發(fā)變組保護等主保護和安全自動裝置，因其設(shè)備已經(jīng)很成熟而且要求全部在DCS中實現(xiàn)其功能尚有一定難度，可能增加相當(dāng)大的費用，故可以保留。但是它們與DCS間要口求接，控制采用硬接線，利用通訊方式傳輸自動裝置信息，并可以通過DCS進行事故追憶。

2 電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計思想

2.1 集中監(jiān)控方式。這種監(jiān)控方式優(yōu)點是運行維護方便，控制站的防護要求不高，系統(tǒng)設(shè)計容易。但由于集中式的主要特點是將系統(tǒng)的各個功能集中到一個處理器進行處理，處理器的任務(wù)相當(dāng)繁重，處理速度受到影響。由于電氣設(shè)備全部進入監(jiān)控，伴隨著監(jiān)控對象的大量增加隨之而來的是主機冗余的下降、電纜數(shù)量增加，投資加大，長距離電纜引入的干擾也可能影響系統(tǒng)的可靠性。同時，隔離刀閘的操作閉鎖和斷路器的聯(lián)鎖采用硬接線，由于隔離刀閘的輔助接點經(jīng)常不到位，造成設(shè)備無法操作。這種接線的二次接線復(fù)雜，查線不方便，大大增加了維護量，還存在由于查線或傳動過程中由于接線復(fù)雜而造成誤操作的可能性。

2.2 遠程監(jiān)控方式。遠程監(jiān)控方式具有節(jié)約大量電纜、節(jié)省安裝費用、，節(jié)約材料、可靠性高、組態(tài)靈活等優(yōu)點。由于各種現(xiàn)場總線(如Lonworks總線，CAN總線等)的通訊速度不是很高，而電廠電氣部分通訊量相對又比較大，所有這種方式適合于小系統(tǒng)監(jiān)控，而不適應(yīng)于全廠的電氣自動化系統(tǒng)的構(gòu)建。

3 探討電氣自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

OPC(OIJEforProcess Control)技術(shù)的出現(xiàn)，IEC61131的頒布，以及Microsoft的Windows平臺的廣泛應(yīng)用，使得未來的電氣技術(shù)的結(jié)合，計算機日益發(fā)揮著不可替代的作用。IEC61131已成為了一個國際化的標準，正被各大控制系統(tǒng)廠商廣泛采納。

Pc 客戶機／服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)、以太網(wǎng)和Internet技術(shù)引發(fā)了電氣自動化的一次又一次革命。正是市場的需求驅(qū)動著自動化和IT平臺的融和，電子商務(wù)的普及將加速著這一過程。Internet／Intranet技術(shù)和多媒體技術(shù)在自動化領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。企業(yè)的管理層利用標準的瀏覽器可以存取企業(yè)的財務(wù)、人事等管理數(shù)據(jù)，也可以對當(dāng)前生產(chǎn)過程的動態(tài)畫面進行監(jiān)控，在第一時間了解最全面和準確的生產(chǎn)信息。虛擬現(xiàn)實技術(shù)和視頻處理技術(shù)的應(yīng)用，將對未來的自動化產(chǎn)品，如人機界面和設(shè)備維護系統(tǒng)的設(shè)計產(chǎn)生直接的影響。相對應(yīng)的軟件結(jié)構(gòu)、通訊能力及易于使用和統(tǒng)一的組態(tài)環(huán)境變得重要了。軟件的重要性在不斷提高。這種趨勢正從單一的設(shè)備轉(zhuǎn)向集成的系統(tǒng)。

參考文獻

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第9篇：自動化控制設(shè)計范文

關(guān)鍵詞：電氣自動化；控制系統(tǒng)；設(shè)計思路

0引言

隨著我國信息技術(shù)發(fā)展水平的不斷提高，特別是計算機技術(shù)、顯示技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等各種通信技術(shù)突飛猛進，這都推動了電氣技術(shù)的快步前進。目前為止，由于國際電氣技術(shù)交流范圍的進一步擴大以及交流程度的加深，國際上領(lǐng)先的電氣新產(chǎn)品和電氣新技術(shù)大量涌入我國電氣市場，使得我國電氣行業(yè)踏上了新的征程。最令世人矚目的是全國智能化系統(tǒng)示范工程的建成，這大大提升了我國電器行業(yè)的國際影響力。

1電氣綜合自動化系統(tǒng)的功能

根據(jù)單元機組運行和電氣控制的特點，應(yīng)將發(fā)電機一變壓器組和廠用電源等電氣系統(tǒng)的控制都納入ECS監(jiān)控。其基本功能為：

1．發(fā)變組出口220kV/500kV斷路器、隔離開關(guān)的控制及操作。

2．發(fā)變組保護、廠高變保護、勵磁變壓器保護控制。

3．發(fā)電機勵磁系統(tǒng)。包括啟勵、滅磁操作，控制方式切換，增磁、減磁操作，PSS(電力系統(tǒng)穩(wěn)定器)的投退。

4．220kV/500kV開關(guān)自動同期并網(wǎng)及手動同期并網(wǎng)。

5．6kV高壓廠用電源監(jiān)視、操作、廠用電壓快切裝置的狀態(tài)監(jiān)視、投退、手動啟動等。

6．380V低壓廠用電源監(jiān)視、操作、低壓備自投裝置控制。

7．高壓啟/備變壓器控制和操作(2臺機共用)。

8．柴油發(fā)電機組和保安電源控制和操作。

9．直流系統(tǒng)和LPS系統(tǒng)的監(jiān)視。

對于發(fā)變組保護等主保護和安全自動裝置，因其設(shè)備已經(jīng)很成熟而且要求全部在DCS中實現(xiàn)其功能尚有一定難度，可能增加相當(dāng)大的費用，故可以保留。但是它們與DCS間要口求接，控制采用硬接線，利用通訊方式傳輸自動裝置信息，并可以通過DCS進行事故追憶。

2電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計思路

2.1集中監(jiān)控方式

這種監(jiān)控方式優(yōu)點是運行維護方便，控制站的防護要求不高以及系統(tǒng)設(shè)計簡單。然而，由于集中式的主要特點是將系統(tǒng)的各個功能集中到一個處理器進行處理，處理器的任務(wù)相當(dāng)繁重，處理速度受到影響。由于電氣設(shè)備全部進入監(jiān)控，伴隨著監(jiān)控對象的大量增加隨之而來的是主機冗余的下降、電纜數(shù)量增加，投資加大，長距離電纜引入的干擾也可能影響系統(tǒng)的可靠性。同時，隔離刀閘的操作閉鎖和斷路器的聯(lián)鎖采用硬接線，由于隔離刀閘的輔助接點經(jīng)常不到位，造成設(shè)備無法操作。這種接線的二次接線復(fù)雜，查線不方便，大大增加了維護量，還存在由于查線或傳動過程中由于接線復(fù)雜而造成誤操作的可能性。

2.2遠程監(jiān)控方式

遠程監(jiān)控方式具有節(jié)約大量電纜、節(jié)省安裝費用、節(jié)約材料、可靠性高、組態(tài)靈活等優(yōu)點。由于各種現(xiàn)場總線(如Lonworks總線，CAN總線等)的通訊速度不是很高，而電廠電氣部分通訊量相對又比較大，所有這種方式適合于小系統(tǒng)監(jiān)控，而不適應(yīng)于全廠的電氣自動化系統(tǒng)的構(gòu)建。

2.3現(xiàn)場總線監(jiān)控方式

目前，對于以太網(wǎng)(Ethernet)、現(xiàn)場總線等計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)普遍應(yīng)用于變電站綜合自動化系統(tǒng)中，且已經(jīng)積累了豐富的運行經(jīng)驗，智能化電氣設(shè)備也有了較快的發(fā)展，這些都為網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)應(yīng)用于發(fā)電廠電氣系統(tǒng)奠定了良好的基礎(chǔ)。現(xiàn)場總線監(jiān)控方式使系統(tǒng)設(shè)計更加有針對性，對于不同的間隔可以有不同的功能，這樣可以根據(jù)間隔的情況進行設(shè)計。采用這種監(jiān)控方式除了具有遠程監(jiān)控方式的全部優(yōu)點外，還可以減少大量的隔離設(shè)備、端子柜、I/0卡件、模擬量變送器等，而且智能設(shè)備就地安裝，與監(jiān)控系統(tǒng)通過通信線連接，可以節(jié)省大量控制電纜，節(jié)約很多投資和安裝維護工作量，從而降低成本。另外，各裝置的功能相對獨立，裝置之間僅通過網(wǎng)絡(luò)連接，網(wǎng)絡(luò)組態(tài)靈活，使整個系統(tǒng)的可靠性大大提高，任一裝置故障僅影響相應(yīng)的元件，不會導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓。因此現(xiàn)場總線監(jiān)控方式是今后發(fā)電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展方向。

3智能化電氣自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展

當(dāng)前，經(jīng)過嚴格的評估，建設(shè)部科技發(fā)展促進中心通過了一批在工程中已實際采用、具有國內(nèi)領(lǐng)先水平的電氣智能化技術(shù)的科技成果，他們主要采用了電氣系統(tǒng)集成技術(shù)。一般來說，智能電氣系統(tǒng)內(nèi)的每個子系統(tǒng)，均由各自的網(wǎng)絡(luò)連接起來，在各自的操作站下完成預(yù)期的工作，但尚未達到信息資源共享。為了達到管理的方便快捷以及各子系統(tǒng)之間的信息資源共享，應(yīng)對智能電氣系統(tǒng)進行系統(tǒng)集成。

在系統(tǒng)集成過程中，集成所選擇的系統(tǒng)平臺不同，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不同，所集成的子系統(tǒng)范圍不同，有不同的集成模式。隨著計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、控制技術(shù)、顯示技術(shù)的發(fā)展，使電氣設(shè)備控制系統(tǒng)通過計算機網(wǎng)絡(luò)與其它子系統(tǒng)相連，由此產(chǎn)生以電氣設(shè)備控制系統(tǒng)為主的系統(tǒng)集成方式。它們利用開放的協(xié)議以達到各相關(guān)子系統(tǒng)之間的聯(lián)動控制和信息共享，提高了管理效率，也提高了處理突發(fā)事件的能力，并達到了節(jié)能和節(jié)省人力的目的，這就是電氣設(shè)備管理系統(tǒng)(BMS)。系統(tǒng)集成不是目的，而是提升電氣使用功能和提高管理效率的技術(shù)手段，集成的內(nèi)容不是多多益善，而應(yīng)根據(jù)使用和管理的需要，在技術(shù)成熟、系統(tǒng)可靠、投資合理、管理高效等前提下，按需集成。

4 結(jié)束語