5、控制系统的设计
5.1 控制策略的选择
在3.2节转子的位移方程一节，我们已经论述过，对转子的位移方程进行变换后，
可以得到如下的电流和位移之间的传递函数：
X i K ms K s I s X s G -==2)()()( （5—1）
由上式可以看出，该对象有两个实数极点，其中一个在正实轴上，因而是一个不稳
定的二阶对象，只有通过闭环控制才有可能使之稳定地工作。然而，闭环控制也有很多
种控制策略，采用古典控制论中关于连续系统的分析方法进行近似分析，经分析可知，使系统稳定的基本控制规律为PD 控制。下面对其进行分析。
（1）PD 控制策略
假设PD 控制器传递函数为
]1[)(s T K s G d p c += （5—2）
其中，K P 为比例系数，T d 为微分时间常数。当忽略功率放大器和位置传感器的惯性，
设功放放大系数为K a ,传感器放大系数为K s ，则此时整个系统的闭环传递函数为： )
()(1)()()(s G s G K K s G s G K s c s a c a +=Φ （5—3） 将式（5—1）和式（5—2）代入式（5—3）中可以得到： x p i s a d p i s a d p i a K K K K K s T K K K K ms s T K K K s -+++=Φ2)
1()( （5—4）
令k K K K K K x p i s a =- （5—5）
用Routh 判据可知，该系统稳定的充要条件为包括k 在内的所有参数均大于0。由
式（5—4）和（5—5），可得闭环系统的特征方程为
02=++k s T K K K K ms d p i s a
对其进行分析，可以发现，虽然PD 控制器能使系统稳定地工作，但用PD 控制时存
在稳态误差，我们知道，在比例调节的基础上加上积分控制就可以消除系统的稳态误差。为此，在PD 控制的基础上引入了积分作用变成PID 控制。
（2）PID 控制策略
前面的章节里已经对PID 控制策略进行过详细的论述，在此不再赘述。由前面可知，
传统的PID 控制策略其传递函数为 ]11[)(s T s
T K s G d i p c ++= （5—6） 但是，传统的PID 存在积分饱和以及微分突变两个弊端。所以，本文将以不完全
微分PID 控制算法为基础，通过软件编程解决上述两个弊端。控制器传递函数的结构
框图见图8。
图8控制器传递函数的结构框图
传递函数为[4]：
)
1()1)(1()(s T s T s T s T K s G d i d i p c ε+++= （5—7） 式中，K P ------放大系数
T i ------ 积分时间常数
T d ------微分时间常数
ε----- 微分增益
5.2控制系统主要元器件参数选择
根据前面所述，在机械系统的主要参数已经确定的情况下，本文目前的工作主要集
中在对控制系统的设计方面。控制器是控制系统的核心，将在随后专门的一节中进行论
述，在此节中，主要是对控制系统其他元器件进行选择。
（1）传感器选择
根据4.3节所述，拟选用电涡流式位移传感器。
设定其放大倍数为K s =20000
（2）功率放大器
根据4.4节所述，拟选用开关功率放大器，其类型为电压-电流型，设定其比例系
数为K a =40
（3）闭环传递函数
设Q （s ）和G(s)分别表示被控系统的开环传递函数和闭环传递函数，图4所示的
控制系统的开环传递函数Q （s ）为：
X
i c s a K ms K s G K K s Q -=2)
()( （5—8） 系统的闭环传递函数G(s)为： )
(1)
()(2s Q K ms K s G K s G x i c a +-= （5—9） 将式（5—7）和式（5—8）代入式（5—9）得
))(1()1)(1()
1)(1()(2x d i d i i p s a d i i p a K ms s T s T s T s T K K K K s T s T K K K s G -++++++=ε （5—10）
至此，就可以利用控制理论对式（5—10）的控制系统进行分析设计。
5.3 控制系统的性能指标
在确定系统的数学模型后，便可以用几种不同的方法去分析控制系统的性能。在经
典控制理论中，常用时域法和频域法来分析系统的性能。本节将介绍系统的性能指标。
（1）时域性能指标
上升时间r t ：指阶跃响应从零第一次上升到其稳态值所需要的时间。一般取为响应从
稳态值的10%上升到稳态值的90%所需要的时间。
峰值时间p t ：指阶跃响应从运动开始到达第一个峰值的时间。
延迟时间d t ：指阶跃响应从运动开始第一次到达其稳态值的50%所需要的时间。
调节时间s t ：又称为过渡过程时间，指系统的动态过渡过程时间。
超调量p M ；指阶跃响应的最大峰值超出其稳态值的部分，用百分比表示为： %100*)()
()(∞∞-=c c t c M p p
（2）频域性能指标
零频幅值：零频幅值A(0)表示当频率ω接近于零时，闭环系统输出的幅值与输入的幅值之比。
谐振频率：幅频特性A(ω)出现最大值max A 时的频率称为谐振频率r ω。
相对谐振峰值r M ：r ωω=时的幅值max )(A A r =ω与0=ω时的幅值A(0)之比
))
0((m a x A A 称为谐振比或相对谐振峰值r M 。 截止频率：一般规定幅频特性A(ω)的数值由零频幅值A （0）下降3dB 时的频率，亦即A(ω)由A （0）下降到0.707A （0）时的频率称为系统的截止频率b ω。
截止带宽：频率0～b ω的范围称为系统的截止带宽或带宽。
5.4 控制系统仿真工具简介
对磁悬浮轴承系统进行设计，就是对式（5—10）的传递函数进行分析设计。本文论
述至此，被控系统是已经确定的，也就是说其机械部分、放大器和传感器部分等都是确定的，也就是说K a 、K s 、 K x 、K i 、m 是确定的常数。那么在这种情况下，设计控制系统的核心问题就是确定控制器的三个参数K P 、T i 、T d 。确定这三个参数的原则就是使图4的控制系统稳定并具有良好的动态性能。根据式（5—10）的分母多项式，得到被控系统的特征方程为
0))(1()1)(1(2=-++++x d i d i i p s a K ms s T s T s T s T K K K K ε （5—11）
根据上式，应用Routh 等其他稳定性判据或通过求解式（5—11）的特征值 s ，就
可以得到控制器的参数K P 、T i 、T d 的取值范围。从数学上讲，只要特征值s 的实部均小于0即特征值s 均在复平面的左半部分，所设计的控制系统就是稳定的。但是，根据经典控制理论，控制器参数的选取具有一定的试凑性，要想得到K P 、T i 、T d 三者的优化组合是比较困难的。我们可以应用控制系统的计算机辅助设计方法，对控制系统进行性能分析。其中较为实用的分析工具就是MA TLAB 语言及其相应的控制系统工具箱。
5.4.1 MATLAB 介绍
MATLAB 的名字是由MATrix 和LABoratory 两词的前三个字母组合而成。20世纪70
年代后期，时任美国新墨西哥大学计算机科学系主任的Cleve Moler 教授出于减轻学生编程负担的动机，为学生设计了一组调用LINPACK 和EISPACK 库程序的“通俗易用”的接口，此即用FORTRAN 编写的萌芽状态的MATLAB 。
经几年的校际流传，在Little 的推动下，由Little,Moler,Steve Bangert 合作，
于1984年成立了Math Works 公司，并把MATLAB 正式推向市场。从这时起，MATLAB 内核采用C 语言编写，并且除原有的数值计算能力外，还新增加了数据图视功能。
MATLAB 以商品形式出现后，仅短短几年，就以其良好的开放性和运行的可靠性，
使原先控制领域里的封闭式软件包（如英国的UMIST ，瑞典的LUND 和SIMON ，德国的KFDDC ）纷纷淘汰，而改以MATLAB 为平台加以重建。进入20世纪90年代，MATLAB 已经成为国际控制界公认的标准计算软件。
90年代初期，在国际上30多个数学类科技应用软件中，MATLAB 在数值计算方面独
占鳌头，而Mathematica 和Maple 则分别位居符号计算软件的前两名。Mathcad 因其提供计算、图形、文字处理的统一环境而深受学生欢迎。
Math Works 公司于1993年推出版本，从此告别DOS 版。4.X 版在继承和发展其原
有的数值计算和图形可视能力的同时，出现了以下几个重要变化：（1）推出了SIMULINK 。这是一个交互式操作的动态系统建模、仿真、分析继承环境。它的出现使人们有可能考
虑许多以前不得不简化假设的非线性因素、随机因素，从而大大提高了人们对非线性、随机动态系统的认知能力。（2）开发了与外部进行直接数据交换的组件，打通了MATLAB 进行实时数据分析、处理和硬件开发的道路。（3）推出了符号计算工具包。1993年Math Works公司从加拿大滑铁卢大学购得Maple的使用权，以Maple为“引擎”开发了Symbolic Math Toolbox 1.0。Math Works公司此举加快结束了国际上数值计算、符号计算孰优孰劣的长期争论，促成了两种计算的互补发展时代。（4）构做了Notebook。Math Works公司瞄准了应用范围最广的Word，运用DDE和OLE，实现了MATLAB和Word 的无缝连接，从而为专业科技工作者创造了融科学计算、图形可视、文字处理于一体的高水准环境。
1997年仲春，MATLAB5.0问世，紧接着是5.1,5.2 版以及1999年春的5.3版。与4.x相比较，现今的MATLAB拥有更丰富的数据类型和结构、更友善的面向对象、更加快速精良的图形可视、更广博的数学和数据分析资源、更多的应用开发工具。诚然，到1999年底，Mathematica也已升到4.0版，它特别加强了以前欠缺的大规模数据处理能力。Mathcad也赶在2000年来到之前推出了Mathcad 2000，它购买了Maple内核和库的部分使用权，打通了与MATLAB的接口，从而把其数学计算能力提高到专业层次。但是，就影响而言，至今仍然没有一个计算软件可与MATLAB匹敌。
5.4.2 SIMULINK3.0
SIMULINK是公司开发出的又一个产生重大影响的软件产品。它的前身SIMULIB问世于20世纪90年代初，以工具库的形式挂接在MATLAB 3.5版上。以SIMULINK名称广为人知是在MATLAB 4.2X版时期。SIMULINK不能独立运行，只能在MATLAB环境中运行，现在较为流行的有：与MATLAB 5.2版配用的SIMULINK 2.2；与MATLAB 5.3版配用的SIMULINK 3.0.
SIMULINK的传统特点：
不管是什么版本，SIMULINK总由模块库、模型构造及分析指令、演示程序三部分组成。在SIMULINK环境中，对于由微分方程或差分方程描写的动态系统，用户无须专门编写程序，而只要通过一些简单的鼠标操作就可形象地建立起被研究系统的数学
模型，并可进行仿真和分析研究。
SIMULINK 的新特点：
（1）系列软件产品
经过几年的努力，Math Works 公司已经把SIMULINK 发展成一个系列产品。例如，
它与Stateflow 状态流配合，可以建立更清晰的离散事件系统的概念化模型；与Real-Time Workshop 配合，可产生进行实时仿真和运行于各种硬件的C 码；与DSP Blockset 配用，可以进行DSP 装置和系统的快速设计和仿真。SIMULINK 在Communication Toolbox, Nonlinear Control Design Blockset, Power System Blockset 等专业工具包的配合下，就可对通信系统、非线性控制系统、电力系统进行深入的建模、仿真和分析研究。
（2）SIMULINK 的模型库
与以前的版本相比，SIMULINK 3.0版本体模型库的结构已彻底改变。原先是子库
分层的块图结构，现在是树状的文件夹形式，并且旧版中只有部分子库与新版文件夹对应。而与SIMULINK 3.0版配用的工具包显著增加，新版除把原2.2版12个应用子库改造为12个文件夹之外，又增加了2个新文件夹。
（3）模块的使能和触发功能
从2.x 版起，SIMULINK 增设了“使能”和“触发”功能。这就为SIMULINK 进
行离散事件系统的仿真打下了基础。借助“使能”和“触发”功能，用户可以建立各种根据状态组合和迁移改变模型结构的复杂系统。
5.5 控制器参数整定及仿真分析
虽然说控制器参数选择具有一定的试凑性，但是在长期的研究过程中，还是形成了
一定的经验方法。本文将用两种不同的方法进行研究。
5.5.1 动态特性参数法（Ziegler —Nichols 整定公式）
传统PID 控制的经验公式是Ziegler 与Nichols 在20世纪40年代初提出的，有一
定的实用价值。对于被控对象为带延迟的一阶惯性环节的系统，即传递函数为 s e Ts K s G τ-+=1
)(式的系统，其PID 控制的参数值可以用一组经验公式来计算。这种
PID 调节器参数值确定的方法是1942年由Ziegler 与Nichols 首先提出来的。已知被控对象的传递函数模型s e Ts K s G τ-+=
1)(的三个参数K 、T 、τ时，整定PID 调节器参数的计算公式如下表所示。
表3 控制器Ziegler —Nichols 整定公式
被控广义对象的传递函数模型为s e Ts K s G τ-+=1
)(这种表达式形式，是使用经典Ziegler —Nichols 整定公式设计PID 控制器的前提。如果已知系统模型不是这种形式的，可以将模型经过转换计算求其模型拟合的对应参数。这种算法涉及到较广泛的数学及MATLAB 程序设计知识，由于作者目前的知识广度有限，毕业设计的时间也有限，所以难以短期内在此方面实现突破。在本文中作者借鉴了参考书[1]中所论述的方法以及其所编写的程序。但是，由于参考书中给出的程序并不是通用的，只能在一定的情况下才对被控对象适用，所以，本文在用此方法进行设计时并未得到预期的结果。但是，我们可以证明这些程序不是错误的，只是通用性有限罢了。作者经试验发现，如果被控对象的传递函数是与该程序的运算范围相符，或是被控对象是s e Ts K s G τ-+=1
)( 形式（也就是说不用进行模型转换以求得K 、T 、τ 参数的值）时，是有可能得出满意的结果的。
虽然本文利用这种方法没有得到预期的结果，但是，作为一种参考方法，本文还是给出这三个程序，并给以说明。
说明：k1.m 是主程序，k2.m 是一个被调用的函数，k3.m 是用来进行模型转换以求得三个参数的。
具体主程序k1.m如下：
% MATLAB PROGRAM k1.m
%
[K ,T,tau]=k3(G);
n1=[K];d1=[T 1];G1=tf(n1,d1);
[np,dp]=pade(tau,2);Gp=tf(np,dp);
[Gc1,Kp1]=k2(1,[K,T,tau])
[Gc2,Kp2,Ti2]=k2(2,[K,T,tau])
[Gc3,Kp3,Ti3,Td3]=k2(3,[K,T,tau])
Gcc1=feedback(G1*Gc1,Gp);
set(Gcc1,'Td',tau);step(Gcc1);hold on
Gcc2=feedback(G1*Gc2,Gp);
set(Gcc2,'Td',tau);step(Gcc2);
Gcc3=feedback(G1*Gc3,Gp);
set(Gcc3,'Td',tau);step(Gcc3);
gtext('1 p control'),gtext('2 PI control'),
gtext('3 PID control')
K1（）函数的调用格式为：
[G C,K P,T i,T d]=k2(PID,vars)
其中，PID是控制器的类型，当PID=1时，为计算P控制器的参数；当PID=2时，为计算PI控制器的参数；当PID=3时，为计算PID 控制器的参数。输入参量vars为带延迟-惯性环节模型的K、T、τ已知三参数：K=vars(1),T=vars(2),tau=vars(3)。输出参量Gc为控制器传递函数。
function [Gc,Kp,Ti,Td]=k2(PID,vars)
% MAYLAB FUNCTION PROGRAM k2.m
%
K=vars(1);T=vars(2);tau=vars(3);
Kp=[];Ti=[];Td=[];
if PID==1,
Kp=T/(K*tau);
elseif PID==2
Kp=0.9*T/(K*tau);
Ti=3.33*tau;
elseif PID==3
Kp=1.2*T/(K*tau);
Ti=2*tau;Td=tau/2;
end
switch PID
case 1,Gc=Kp;
case 2,Gc=tf([Kp*Ti Kp],[Ti 0]);
case 3, nn=[Kp*Ti*Td Kp*Ti Kp];
dd=[Ti 0];
Gc=tf(nn,dd)
End
k3（）函数的调用格式为：
[K,T,tau]=k3(G)
其中输入参量G为模型的传递函数，输出参量K T τ为拟合成K T τ模型的参数。
function [K,T,tau]=k3(G)
% MATLAB FUNCTION PROGRAM k3.m
%
K=dcgain(G);
[Kc,Pm,Wcg,Wcp]=margin(G);
tau=1.6*pi/(3*Wcg);T=0.5*Kc*K*tau;
ktt=0;
if finite (Kc),
x0=[tau;T];
while ktt==0
ww1=Wcg*x0(1);ww2=Wcg*x0(2);
FF=[K*Kc*(cos(ww1)-ww2*sin(ww1))+1+ww2^2;sin(ww1)+ww2*cos(ww1)];
J=[-K*Kc*Wcg*sin(ww1)-K*Kc*Wcg*ww2*cos(ww1),...
-K*Kc*Wcg*sin(ww1)+2*Wcg*ww2;
Wcg*cos(ww1)-Wcg*ww2*sin(ww1),Wcg*cos(ww1)];
x1=x0-inv(J)*FF;
if norm(x1-x0)<1e-8,
ktt=1;
else x0=x1;
end
tau=x0(1);T=x0(2);
end
end
5.5.2 基于SIMULINK 的仿真
在前面已经讲过，控制器参数的选择具有一定的试凑性。对图4所示的闭环系统，采用MATLAB的SIMULINK工具箱进行仿真分析非常方便，通过仿真可以找出性能较好的参数范围和改变参数性能变化的趋势。在研究的过程中，笔者曾对多组数据进行过仿真分析和研究，但是其中很大一部分得出的结果与要求相去甚远。限于论文的篇幅，
这里仅给出几组有效仿真的参数和仿真结果，以供比较研究。
（1）第一组数据
K P=20 ；T i=0.5 ；T d=0.0008；ε=0.01
其仿真框图如图9所示：
图9 第一组仿真框图
对图9所示的系统在SIMULINK 环境下进行仿真，可得到其仿真结果如图10所示：
图10时域响应结果
下面，将利用MATLAB 编程求出该系统的BODE图，程序如下：%MATLAB PROGRAM zz1.m
%
k1=40;k2=20000;
num=[0.008 10.016 20];den=[0.000004 0.5 0];
sys1=tf(num,den);
num1=[744];den1=[10 0 -2727950 ]
sys2=tf(num1,den1)
sys=k1*k2*sys1*sys2
bode(sys)
[Gm,Pm,Wcp,Wcg]=margin(sys)
求出的BODE 图如图11所示：
图11 频域响应结果
（2）第二组参数：
K P=10；T i=1 ；T d=0.005；ε=0.01
其仿真框图如图12
图12第二组仿真框图
对图12所示的系统在SIMULINK 环境下进行仿真，可以得到其仿真结果如图13所示：
图13 时域响应结果
下面，将利用MATLAB 编程求出该系统的BODE图，程序如下：%MATLAB PROGRAM zz2.m
%
k1=40;k2=20000;
num=[0.05 10.05 10];den=[0.00005 1 0];
sys1=tf(num,den);
num1=[744];den1=[10 0 -2727950 ]
sys2=tf(num1,den1)
sys=k1*k2*sys1*sys2
margin(sys)
[Gm,Pm,Wcp,Wcg]=margin(sys)
求出的BODE 图如图14所示：
图14 频域响应结果
（3）第三组参数
K P=10 ；T i=0.2 ；T d=0.0005；ε=0.01
仿真框图如图15所示：
图15第三组仿真框图
对图15所示的系统在SIMULINK 环境下进行仿真，可以得到其仿真结果如图16所示：
图16 时域响应结果
下面，将利用MATLAB 编程求出该系统的BODE图，程序如下：%MATLAB PROGRAM zz3.m
%
k1=40;k2=20000;
num=[0.001 2.005 10];den=[0.000001 0.2 0];
sys1=tf(num,den);
num1=[744];den1=[10 0 -2727950 ]
sys2=tf(num1,den1)
sys=k1*k2*sys1*sys2
margin(sys)
[Gm,Pm,Wcp,Wcg]=margin(sys)
求出的BODE 图如图17所示：
图17 频域响应结果
（4）第四组参数：
根据多次的参数调整可以发现，当减小K P的值时是可以较好的降低超调量的。所以，本组参数只改变了K P的值，其他两个参数并未改变：
K P=1 ；T i=0.2 ；T d=0.0005；ε=0.01
其仿真框图如图18所示：
图18第四组仿真框图
对图18所示的系统在SIMULINK 环境下进行仿真，可得到其仿真结果如图19所示：
图19 时域响应结果
下面，将利用MATLAB 编程求出该系统的BODE图，程序如下%MATLAB PROGRAM zz4.m
%
k1=40;k2=20000;
num=[0.0001 0.2005 1];den=[0.000001 0.2 0];
sys1=tf(num,den);
num1=[744];den1=[10 0 -2727950 ]
sys2=tf(num1,den1)
sys=k1*k2*sys1*sys2
bode(sys)
[Gm,Pm,Wcp,Wcg]=margin(sys)
求出的BODE 图如图20所示：
图20 频域响应结果
5.5.3 结果分析
下面对5.5.2节的四组结果依次进行分析：
（1）第一组数据：从其时域响应可以明显看出，第一组数据所得到的系统是稳定的，而且在求其BODE 图时，也可以得到，其相位裕度为：?=31.20m P 。这也证明了该系统是稳定的。此外，可以看出调节时间也是符合要求的。但是，该系统的超调量在50%以上，这远未达到所要求的。
（2）第二组数据：从其时域响应可以明显看出，这一组数据所得到的系统也是稳定的，但是其在衰减过程中发生了剧烈的振荡。在求其BODE 图时，也可以得到，其相位裕度为：?=647.4m P ，这样的相位裕度是较小的，所以其在响应过程中发生了剧烈的振荡。此外，该系统的超调量更大，在80%以上，这更是不符合设计要求的。
（3）第三组数据：从其时域响应可以明显看出，这一组数据所得到的系统也是稳定的，而且响应速度等指标都是较好的。在求其BODE 图时，也可以得到，其具有较大的稳定裕度，其相位裕度为：?=49.43m P 。但是，该系统的超调量还是在20%以上，这也是不符合设计要求的。
（4）第四组组数据：这一组数据是笔者在研究过程中得到的一组比较理想的结果。从其时域响应可以明显看出，这一系统不但稳定而且具有较大的稳定裕度，在求其BODE 图时可以得到，其相位稳定裕度为：?=72.77m P ：。此外，该系统的响应时间为0.025s ，超调量为5%，稳态误差为0，这完全符合设计要求的。
至此，本文完成了对一磁悬浮轴承控制系统的设计和性能分析，得到了几组合适的控制器参数值，最后所得的系统符合任务书中的所有要求。
工业洗衣机控制系统设 计 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】
苏州工业园区职业技术学院 (机电一体化综合项目设计制作)项目报告 选题：工业洗衣机控制系统设计 学生姓名： 班级： 指导教师： 机电工程系制 目录
工业洗衣机控制系统设计 一、项目概述 工业洗衣机常用于大型宾馆及专业洗涤企业，进行批量化洗涤处理由于洗涤容量较大（15-100Kg），其运行控制的关键在于低速洗涤时应具有平滑的力矩，脱水时应具有较高的旋转速度。因此，通常应用变频器实现低速时大起动 力矩和动态的响应性能。并且实现大容量电动机的软启动控制，能有效避免洗衣机运行时对宾馆其他设备造成的供电电源波动等不良影响。 图1 工业洗衣机 工业洗衣机采用一台三相异步电机提供运转动力，传送系统由电机通过二级三角胶带传至滚筒主轴，驱动内胆转动，运转平稳，振动小，经久耐用。由电动机驱动洗衣机的内筒进行正向与反向旋转运动，带动水和衣物作不同步运动，使水和衣物等相互摩擦、搓揉，达到洗净的目的。 在洗衣机内部设置“进水电磁阀，排水电磁阀及水位检测开关”，从而满足全自动洗涤和脱水的控制需求。为了保证洗衣机安全可靠运行，在内筒门盖上装有安全锁紧机构，并在外筒门盖上设置电气互锁安全装置（即安装“电磁锁和
磁性开关”），采用磁性开关检测门的“打开、关闭”状态，应用电磁锁控制洗衣机外筒门上锁。 设备控制要求分析 本设备要求应用“传感器与PLC、变频器及电磁阀”等组成自动控制系统，实现“进水→洗涤→排水→脱水”自动控制的工作流程，具体控制要求如下： 接通设备电源时，“电源”指示灯亮； 自动洗涤流程 按动“启动”按钮→洗涤指示灯亮→开启进水电磁阀进水→当水位升到指定水位时自动停止注水→电磁锁控制外筒门上锁（“门闭锁”指示灯亮）→启动电机低速运行（约600rpm）→延时5秒后电机中速运行（约1200rpm），并按照“正转30秒→←反转30秒”循环运行30分钟后停止运行→“洗涤”指示灯灭。 自动脱水流程 以上洗涤流程结束延时5秒后→“脱水”指示灯亮→开启出水电磁阀排水→约60秒后关闭电磁阀停止排水→启动电机以额定转速正转，约2分钟之后自动停止运行，→“脱水”指示灯灭→延时10秒后→解除外筒门的“闭锁”→发出“提示”信号，提醒用户取出衣物→当外筒门打开时，提示信号停止，结束自动洗衣工作流程。 暂停控制 在自动洗涤过程中，按下“暂停”自锁按钮时电机停止运转，当“暂停”按钮旋转复位后，洗衣机则继续洗涤运行。 安全运行连锁控制
火灾自动报警及消防联动控制系统设计说明 1、系统构成： (1)火灾自动报警系统 (2)消防联动控制 (3)火灾应急广播系统 (4)消防直通对讲电话系统 (5)漏电火灾报警系统 (6)大空间智能型灭火装置集中控制系统（消防水炮控制系统） (7)智能消防应急疏散照明指示灯系统 2.系统概况： （1）本工程为一类防火建筑.火灾自动报警的保护等级按特级设置.设控制中心报警系统和消防联动控制系统。 （2）.系统组成:火灾自动报警系统；消防联动控制系统；火灾应急广播系统；消防直通电话对讲系统；漏电火灾报警系统；大空间智能型灭火装置集中控制系统（消防水炮控制系统）；智能消防应急疏散照明指示灯系统。 3.消防控制室: （1）本工程的消防控制室设置在一层西侧，负责本工程全部火灾报警及联动控制系统，设有直接通室外的出口. （2）消防控制室可联动所有与消防有关的设备。 （3）消防控制室的报警联动设备由火灾报警控制主机、联动控制台、CRT显示器、打印机、广播设备、消防直通对讲电话设备、电源设备等组成。 （4）消防控制室可接收感烟、感温、可燃气体等探测器的火灾报警信号及水流指示器、检修阀、压力报警阀、手动报警按钮、消火栓按钮以及消防水炮的动作信号。 （5）消防控制室可显示消防水池、消防水箱水位，显示消防水泵等的电源及运行情况。 4.火灾自动报警系统： （1）本工程采用消防控制室报警控制系统，火灾自动报警系统按四总线设计。 （2）探测器：柴油发电机房、厨房、车库等处设置感温探测器，直燃机房设防爆型可燃气体探测器，其他场所设置感烟探测器。 （3）探测器安装：探测器与灯具的水平净距应大于0.2m；至墙边、梁边或其他遮挡物
第1章绪论 1.1选题的目的和意义 由于现代加工技术的日益提高，对加工机床特别是工作母机的要求也越来越高，由此人们也将注意力集中到机床上来，数控技术是计算机技术、信息技术、现代控制技术等发展的产物，他的出现极大的推动了制造业的进步。机床的控制系统的优劣与机床的加工精度息息相关，特别是PLC广泛应用于控制领域后，已经显现出它的优越性。可编程控制器PLC已广泛应用于各行各业的自动控制。在机械加工领域，机床的控制上更显示出其优点。由于镗床的运动很多、控制逻辑复杂、相互连锁繁多，采用传统的继电器控制时，需要的继电器多、接线复杂，因此故障多维修困难，费工费时，不仅加大了维修成本，而且影响设备的功效。采用PLC控制可使接线大为简化，不但安装十分方便而且工作可靠、降低了故障率、减小了维修量、提高了功效。 1.2 关于课题的一些介绍和讨论 1.2.1 设计目标、研究内容和拟定解决的关键问题 完成对T6113机床的整个控制系统的设计改造，控制核心是PLC，并使其加工精度进一步提高，加工范围扩大，控制更可靠。 研究内容： （1） T6113的电气系统（PLC）硬件电路设计和在机床上的布局。 （2） PLC程序的编制。 解决的关键问题：PLC对机床各个工作部分的可靠控制电气电路的安全问题的解决 1.2.2题目的可行性分析 虽然目前数控机床以其良好的加工性能得到了人们的肯定，但是其昂贵的价格是一般用户望尘莫及的，所以改造现有的机床以达
到使用要求是比较现实的，也是必须的。经过实践证明这样的改造是可以满足大多数情况下的精度和其他加工要求，并且在实践中已取得的相当好的效益。 1.2.3本项目的创新之处 利用PLC作为控制核心，替代传统机床的继电器控制，使得机床的控制更加灵活可靠，减少了很多中间的机械故障的可能。利用PLC的可编程功能使得变换和改进控制系统成为可能。 1.2.4设计产品的用途和应用领域 镗床是一种主要用镗床刀在工件上加工孔的机床。通常用于加工尺寸较大、精度要求较高的孔。特别是分布在不同表面上、孔距和位置精度要求较高的孔，如各种箱体，汽车发电机缸体等零件的孔。一般镗刀的旋转为主运动，镗刀或工件的移动为进给运动。在镗床上除镗孔外，还可以进行铣削、钻孔、扩孔、铰孔、锪平面等工件。因此镗床的工作范围较广。它可以应用于机械加工的各个领域，但因其价格比一般机床贵好多，所以在比较大的加工车间才可见到。 1.3 电气控制技术的发展 电气控制技术是随着科学技术的不断发展、生产工艺不断提出新的要求而迅速发展的，从最早的手动控制到自动控制，从简单的控制设备到复杂的控制系统，从有触点的硬接线控制系统到以计算机为中心的存储系统。现代电气控制技术综合应用了计算机、自动控制、电子技术、精密测量等许多先进的科学技术成果。作为生产机械的电机拖动，已由最早的采用成组拖动方式，发展到今天无论是自动化功能还是生产安全性方面都相当完善的电气自动化系统。 继电接触式控制系统主要由继电器、接触器、按钮、行程开关等组成，其控制方式是断续的，所以又称为断续控制系统。由于这种系统具有结构简单、价格低廉、维护容易、抗干扰能力强等优点，至今仍是机床和其他许多机械设备广泛采用的基本电气控制形式，也是学习先进电气控制的基础。这种控制系统的缺点是采用固定的
变位机控制系统设计书 1. 实验要求：通过PLC来实现两个伺服电机的旋转，俯仰和正反转的控制 本次课题要求旋转、俯仰和正反转的控制，必须控制两个伺服电机。考虑到脉冲输出指令的有效端子只有两个，所以如果要使用上面的指令，应该把Y000和Y001分别设定为每台伺服放大器的脉冲命令，另外从Y002和Y011中分别选两个端子作为输出命令符号，控制电机的正转和反转。很显然要把03号参数（输入脉冲串形式）的值设定为0（命令脉冲/命令符号），以集电极开路输入的方式控制。 2. 各功能的实现方法 1.在伺服放大器准备就绪时，可以通过PLC发出上位控制脉冲串，使控制伺服电机运行，切断脉冲串，使电机停车。 2.控制脉冲串频率不同，伺服电机的转速也不同，所以可以通过改变PLC发出的脉冲串频率，实现电机高速和低速的切换。 3.通过命令脉冲/命令符号或正转脉冲/反转脉冲的方式（伺服放大器03号参数）控制伺服电机的正传和反转。 4.通过控制输入脉冲的数量，可以使伺服电机模拟步进电机的运行方式，实现“每一步”运行45度，90度或者360度（示例角度，角度可以任意设定）。 5.指令控制序列输入输出(CN1)端口中的CONT端子把参数设置为（5）时，具有强制停止功能，通过PLC接通该信号时，可以进行电机的紧急停止。 6.利用一个DC24V电源在断电时对控制俯仰的伺服电机进行制动。控制俯仰的伺服放大器的CONT4和CONT5端子设置为限位开关模式，接入限制俯仰幅度的限位开关信号。 系统硬件设计
系统构成图 本次设计的程序使用的就是50 Hz的脉冲。通过记数器（C）来控制脉冲的输出数目。这种方法不能通过命令符号来控制电机的旋转方向。所使用的是正转脉冲和反转脉冲的控制方法，把03号参数（输入脉冲串形式）的值设定为1，采用正转脉冲表示正方向、反转脉冲表示反方向的旋转量来进行控制。 X—输入继电器；y—输出继电器；m—辅助继电器；t—定时器；c—计数器 3.任务进度表
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 课程设计说明书（论文） 课程名称：自动控制理论课程设计 设计题目：直线一级倒立摆控制器设计 院系：电气学院电气工程系 班级： 设计者： 学号： 指导教师： 设计时间：2016.6.6-2016.6.19 手机： 工业大学教务处
*注：此任务书由课程设计指导教师填写。
直线一级倒立摆控制器设计 摘要：采用牛顿—欧拉方法建立了直线一级倒立摆系统的数学模型。采用MATLAB 分析了系统开环时倒立摆的不稳定性，运用根轨迹法设计了控制器，增加了系统的零极点以保证系统稳定。采用固高科技所提供的控制器程序在MATLAB中进行仿真分析，将电脑与倒立摆连接进行实时控制。在MATLAB中分析了系统的动态响应与稳态指标，检验了自动控制理论的正确性和实用性。 0.引言 摆是进行控制理论研究的典型实验平台，可以分为倒立摆和顺摆。许多抽象的控制理论概念如系统稳定性、可控性和系统抗干扰能力等，都可以通过倒立摆系统实验直观的表现出来，通过倒立摆系统实验来验证我们所学的控制理论和算法，非常的直观、简便，在轻松的实验中对所学课程加深了理解。由于倒立摆系统本身所具有的高阶次、不稳定、多变量、非线性和强耦合特性，许多现代控制理论的研究人员一直将它视为典型的研究对象，不断从中发掘出新的控制策略和控制方法。 本次课程设计中以一阶倒立摆为被控对象，了解了用古典控制理论设计控制器(如PID控制器)的设计方法和用现代控制理论设计控制器(极点配置)的设计方法，掌握MATLAB仿真软件的使用方法及控制系统的调试方法。 1.系统建模 一级倒立摆系统结构示意图和系统框图如下。其基本的工作过程是光电码盘1采集伺服小车的速度、位移信号并反馈给伺服和运动控制卡，光电码盘2采集摆杆的角度、角速度信号并反馈给运动控制卡，计算机从运动控制卡中读取实时数据，确定控制决策(小车运动方向、移动速度、加速度等)，并由运动控制卡来实现该控制决策，产生相应的控制量，使电机转动，通过皮带带动小车运动从而保持摆杆平衡。 图1 一级倒立摆结构示意图
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/184239457.html, 会议集中控制系统设计 作者：景赟 来源：《数字技术与应用》2015年第08期 摘要：通过会议集中控制系统，将不同会议室、不同品牌会议终端、不同控制协议的摄像机、以及会议室内的其它设备实现统一控制，通过配置数字音频矩阵和视频矩阵，在计算机上就可完成视音频信号同步传输，不同会议室之间自由交互，足不出户便可完成会议控制工作。会议集中控制系统不仅解决了多个会场实时监听和控制的难题，也大幅减轻了会议控制人员的工作量。 关键词：集中控制音频视频会议 中图分类号：TU855 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2015）08-0000-00 为了实现不同会议室、不同会议终端之间的视音频信号自由交互、不同品牌视频终端和会议摄像机、多会议室设备集中控制、不同会议室的视频画面和音频集中监看、监听等功能，通过会议集中控制系统进行统一管理。本次会议集中控制系统设计包括：视频会议室5个，视频集中控制室1个，视频会议终端品牌2种。 1总体目标 视频系统：各个会议室建设高分辨率（不低于1920*1280）的大屏显示系统及摄像系统，各会议室可同时参与远程视频会议，显示内容平滑切换。 集中控制系统：每个会议室都集中到中央控制室集中控制，包括视频信号的切换、音频集中控制、摄像系统集中控制；将2个不同品牌的视频终端软件的通过PC机进行衔接，实现终端设备的视音频信号相互传递；各视频会议室达到高清视频会议标准；实现各视频会议室之间的视音频信号交互，信号同步通讯；实现由集控室统一控制各会议室会议操作工作，可自由切换各会议室的视频传输信号，音频传输信号；实现会议室房间的音频在本会场扩音效果的同步；视音频信号、网络信号的互联互通以及集中控制；各视频会议室都可以召开主会场高清视频会议，也可作为分会场参加召开的视频会议；集控室可以对各视频会议室的视音频信号进行监看、监听。 2实现方案 2.1视频系统 在中央控制室配置一台32X32的YPbPr的矩阵，各个会议室都配备一台8X16的YPbPr的矩阵，以控制室为核心，采用树型结构，接收各会议室视频信号，并且能把任意信号发送到指定会议室。各个会议室会场内前后各有一个摄像机，通过各会议室8X16的YPbPr的矩阵把视
目录 第1章引言·1 1.1 可编程控制器的简单介绍··1 1.2 西门子S7-200 的简单介绍··4 1.3 C650卧式车床简述··5 第2章继电接触器控制系统设计·7 2.1 C650卧式车床的控制要求··7 2.2 电气控制线路分析··7 2.3 C650卧式车床电气控制线路的特点··9 第3章C65O普通车床的PLC 设计过程·10 3.1 控制要求··10 3.2 方案说明··10 3.3 确定I/O信号数量，选择PLC的类型··10 3.4 C650普通车床PLC控制系统I/O地址分配表··11 3.5 控制电路设计··11 3.6 PLC控制程序设计··13 3.7 C650普通车床控制系统PLC控制程序语句表··15 3.8 系统调试··18 结论·19
设计总结·20谢辞·21 参考文献·22
第1章引言 本设计主要针对C650普通车床进行电气控制系统硬件电路设计，包括主电路、控制电路及PLC硬件配置电路。 1.1 可编程控制器的简单介绍 1.1.1 PLC的工作原理 PLC 英文全称Programmable Logic Controller ,中文全称为可编程逻辑控制器，定义是:一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种机械或生产过程。 PLC采用循环扫描的工作方式，即顺序扫描，不断循环这种工作方式是在系统软件控制下进行的。当PLC运行时，CPU根据用户按控制要求编写好并存于用户存储器中的程序，按序号作周期性的程序循环扫描，程序从第一条指令开始，逐条顺序执行用户的程序直到程序结束。然后重新返回第一条指令，再开始下一次扫描；如此周而复始。实际上，PLC扫描工作除了执行用户程序外，还要完成其他工作，整个工作过程分为自 诊 断、通讯服务、输入处理、输出处理、程序执行五个阶段。 1.1.2 可编程序控制器的组成 可编程序控制器硬件由中央处理器、电源、输出组件、输入组件、输入输出、编程器六部分构成: 中央处理器（Central Processor Unit 简称CPU）：它是可编程序控制器的心脏部分。CPU 由微处理器（Microproce-ssor）存储实际控制逻辑的程序存储器和存储数据、变量的数据储器构成。 电源（Power Supply）：给中央处理器提供必需的工作电源。 输入组件（Inputs）：输入组件的功能是将操作开关和现场信号送给中央处理器。现场信号可能是开关量、模拟量或针对某一特定目的使用的特殊变量。 输出组件（Outputs）：输出组件接收CPU 的控制信号，并把它转换成电压或电流等现场执行机构所能接收的信号后，传送控制命令给现场设备的执行器。 输入输出（简称I/O）是可编程序控制器的“手”和“脚”或者叫作系统的“眼睛”
课程设计题目：自动售货机控制系统的设计 目的与任务： （1）进一步掌握MAX+PLUSⅡ软件的使用方法； （2）会使用VHDL语言设计小型数字电路系统； （3）掌握应用MAX+PLUSⅡ软件设计电路的流程； （4）掌握自动售货机的设计方法； （5）会使用GW48实验系统。 内容和要求： 设计一个简易的自动售货机，它能够完成钱数处理、找零、显示、退币等功能。 （1）用3个键表示3种钱，再用3个键表示3种物品。 （2）用2个数码管显示输入的钱数，再用2个数码管显示所找的钱数，以元为单位。 （3）买东西时，先输入钱，用数码管显示钱数，再按物品键，若输入的钱数大于物品的价格，用数码管显示所找的钱数，并用发光二极管表示购买成功。 （4）若输入的钱数少于物品的价格，用数码管显示退出的钱数，并用发光二极管表示购买失败。
设计内容（原理图以及相关说明、调试过程、结果） 一、系统设计方案 根据系统要求，系统的组成框图如图1所示。 图1 系统组成框图 系统按功能可分为分频模块、控制模块和译码输出模块。 （1）分频模块的作用是获得周期较长的时钟信号，便于操作，且不会产生按键抖动的现象。其原理是定义两个中间信号Q、DIV_CLK，Q在外部时钟CLK的控制下循环计数，每当计数到一个设定的值时DIV_CLK的值翻转，最后将DIV_CLK赋给NEW_CLK即可，改变设定值可改变分频的大小。 （a2）控制模块是这个系统的核心模块，它具有判断按键、计算输入钱数总和、计算找零、控制显示四个作用。它的工作原理是每当时钟上升沿到来时，判断哪个按键按下，
若按下的是钱数键，则将钱数保存于中间信号COIN，若下次按下的仍是钱数键，COIN 的值则加上相应的值并显示于数码管；当物品键按下时，则将COIN的值与物品价格进行比较，然后控制找零。 （3）由于钱数可能大于9，所以译码显示模块的作用就是将钱数译码后用两个数码管显示，这样方便观察。 根据各个功能模块的功能并进行整合，可得到一个完整的自动售货机系统的整体组装设计原理图，如图2所示。 图2 设计原理图 二、系统主要VHDL源程序 （1）分频器的源程序（外部时钟选用3MHz，实现3万分频） LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY CLKGEN IS PORT(CLK:IN STD_LOGIC; NEWCLK:OUT STD_LOGIC); END CLKGEN;
课程设计（论文） 题目：抢答器PLC控制系统设计 学院：机电工程学院 专业班级：09级机械工程及自动化03班 指导教师：肖渊职称：副教授 学生姓名：王帅 学号： 40902010317
目录 第1章概述 (1) 1.1 PLC的发展 (1) 1.2 PLC的应用 (2) 第2章抢答器系统的总体设计 (3) 2.1 抢答器电气控制系统设计要求 (3) 2.2 抢答器系统组成 (3) 2.3抢答器的流程图 (4) 第3章硬件系统设计 (5) 3.1 硬件接线图 (5) 3.2 Ｉ/Ｏ端子分配表 (6) 3.3 七段显示管的设计 (6) 第4章软件系统的设计 (8) 4.1 程序指令 (8) 4.2 工作过程分析 (11) 第5章总结 (13) 参考文献 (14) 附录一 (14)
第1章概述 可编程控制器（PLC）是一种新型的通用自动化控制装置，它将传统的继电器控制技术、计算机技术和通讯技术融为一体，具有控制功能强，可靠性高，使用灵活方便，易于扩展等优点而应用越来越广泛。可编程控制器(Programmable Logic Controller)即PLC。现已广泛应用于工业控制的各个领域。他以微处理为核心，用编写的程序不仅可以进行逻辑控制，还可以定时，计数和算术运算等，并通过数字量和模拟量的输入/输出来控制机械设备或生产过程。美国电气制造商协会经过4年调查，与1980年将其正式命名为可编程控制器（Programmable Controller），简写为PC。后来由于PC这个名称常常被用来称呼个人电脑（Personal Computer），为了区别，现在也把可编程控制器称为PLC。 1.1 PLC的发展 20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程逻辑控制器，使可编程逻辑控制器增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。此时的可编程逻辑控制器为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。个人计算机发展起来后，为了方便和反映可编程控制器的功能特点，可编程逻辑控制器定名为Programmable Logic Controller（PLC）。 20世纪70年代中末期，可编程逻辑控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。 20世纪80年代初，可编程逻辑控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。 20世纪80年代至90年代中期，是可编程逻辑控制器发展最快的时期，年增长率一直保持为30~40%。在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，可编程逻辑控制器逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。 20世纪末期，可编程逻辑控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。这个时期诞生了各种各样的特殊功能单元、生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程逻辑控制器的工业控制设备的配套更加容易。
交流电动机控制系统项目 设计方案 第1章概述 1.1 交流电动机的发展概况 交流电动机是在有刷直流电动机的基础上发展起来的，这一渊源关系从其名称中就可以看出来。有刷直流电动机从19世纪40年代出现以来，以其优良的转矩控制特性，在相当长的一段时间一直在运动控制领域占据主导地位。但是，有机械接触电刷-换向器一直是电流电机的一个致命弱点，它降低了系统的可靠性，限制了其在很多场合中的使用。为了取代有刷直流电动机的机械换向装置，人们进行了长期的探索。早在1917年，Bolgior就提出了用整流管代替有刷直流电动机的机械电刷，从而诞生了交流电机的基本思想。 1955年美国的D.Harrison等首次申请了用晶体管换相线路代替有刷直流电动机的机械电刷的专利，标志着现代交流电动机的诞生。 交流电动机的发展在很大程度上取决于电力电子技术的进步，在交流电动机发展的早期，由于当时大功率开关器件仅处于初级发展阶段，可靠性差，价格昂贵，加上永磁材料和驱动控制技术水平的制约，使得交流电动机自发明以后的一个相当长的时间，性能都不理想，只能停留在实验室阶段，无法推广使用，1970年以后，随着电力半导体工业的飞速发展，许多新型的全控型半导体功率器件（如GTR、MOSFET、IGBT等）相继问世，加之高磁能积永磁材料（如SmCo、NsFeB）陆续出现，这些均为交流电动机广泛应用奠定了坚实的基础， 交流电动机系统因而得到了迅速的发展。在1978年汉诺威贸易博览会上，前联邦德国的MANNESMANN公司正式推出了 MAC交流电动机及其驱动器，引起了世界各国的关注，随即在国际上掀起了研制和生产交流系统的热潮，这业标志着交流电动机走向实用阶段。 随着人们对交流电动机特性了解的日益深入，交流电动机的理论也逐渐得到了完善。1986年，H.R.Bolton对交流电动机作了全面系统的总结，指出
智能集中控制系统功能 √ 提供无线液晶触摸显示屏控制被控设备功能 √ 提供音视频矩阵信号任意切换等功能 √ 提供控制VGA矩阵信号任意切换等功能 √ 提供控制RGB矩阵信号任意切换等功能 √ 提供实现实物展台控制等功能 √ 提供控制投影机/等离子屏的打开、关闭、切换视频信号、VGA信号，RGB信号的等功能 √ 提供控制DVD的播放、停止、前进、后退、暂停、前曲、后曲、声道切换、字幕切换、菜单选择等功能 √ 提供控制LD/CD/MD/DAT的播放、停止、前进、后退、暂停、前曲、后曲等功能 √ 提供控制录像机的播放、停止、前进、后退、暂停、频道及录像等功能选择 √ 提供控制卡座的播放、停止、前进、后退、暂停、频道选择及录像等功能 √ 提供实现会议系统和摄像系统的联动控制等功能 √ 提供控制摄像机左右移/上下移/变焦/聚焦/预设/调用预设等功能 √ 提供控制电视/监视器开关及选台等功能 √ 提供控制电动幕的上升、暂停、下降等功能 √ 提供控制投影机吊架的上升、暂停、下降等功能 √ 提供控制电灯吊架的上升、暂停、下降等功能 √ 提供控制窗帘的打开、暂停、关闭等功能 √ 提供控制舞台灯光的明暗调节，调用预设模式等功能 √ 提供控制灯光的打开或关闭等功能 √ 提供控制其它第三方照明灯光系统，实现开关控制、调光控制并能预设场景模式等功能 √ 提供控制机柜设备所需电源供应，并能成之按要求顺序开关，以保护设备等功能 √ 提供其它能实现一键多能或保护设备的程序等功能 √ 提供设备网上下载固件升级硬件等功能 √ 因为本系统具有极强的开发能力软件架构，控制功能强大，因此所能实现功能不能罗列周全…… 界面简介 为了让您更直观地了解本系统触摸屏人性化和简单易懂的界面，现在我们假设您的触摸屏的几个页面。至于方案的最后实施，我们将根据您的实际情况和具体需要做更多的沟通，直至它能真正满足您的需要。我们假设您的触摸屏的初始页面如图1所示：
基于 PLC 的矿井提升机控制系统设计
2010-2-9 20:25:00 来源：
1 引言目前，我国绝大部分矿井提升机（超过 70% ）采用传统的交流提升机电控系统（tkd-a 为代 表）。tkd 控制系统是由继电器逻辑电路、大型空气接触器、测速发电机等组成的有触点控制系统。经 过多年的发展，tkd-a 系列提升机电控系统虽然已经形成了自己的特点，然而其不足之处也显而易见， 它的电气线路过于复杂化，系统中间继电器、电气接点、电气联线多，造成提升机因电气故障停车事 故不断发生。采用 plc 技术的新型电控系统都已较成功的应用于矿井提升实践，并取得了较好的运行经 验，克服了传统电控系统的缺陷，代表着交流矿井提升机电控技术发展的趋势。2 总体设计方案基于 plc 技术的矿井交流提升机电控系统控制电路组成结构如图 1 所示，要由以下 5 部分组成：高压主电路 （包括高压换向器、电动机、启动柜、动力制动电源）、主控 plc 电路、提升行程检测与显示电路、提 升速度检测、提升信号电路，其中高压主电路部分仍采用传统的继电器控制电路。
图 1 矿井交流提升机电控系统 框图 工作过程：当井口或井底通过信号通信电路发出开车信号后，开车条件具备。司机将制动手柄向前推 离紧闸位置，主电动机松闸。司机将主令控制器的操作手柄推向正向（或反向）极端位置，主控 plc 通 过程序控制高压换向器首先得电，使高压信号送入主电动机定子绕组，主电动机接入全部转子电阻启 动，然后依次切除 8 段电阻，实现自动加速，最后运行在自然机械特性上。交流提升机运行时，旋转 编码器跟随主电动机转动，输出 2 列 a/b 相脉冲，分别接到主控 plc 的高速计数器 hsc0 的 a/b 相脉冲输 入端，由主控 plc 根据 a/b 脉冲的相位关系，自动确定 hsc0 的加、减计数方式。根据 hsc0 的计数值，就 可以计算出提升行程并显示。同时只根据旋转编码器输出的 a 相脉冲，主控 plc 进行加计数。根据 hsc1 在恒定间隔时间内的计数值，就可以计算出提升速度。 3 硬件设计 3.1 提升机主回路部分设计主回路用于供给提升电动机电源，实现失压、过流保护，控制电机的转向和 调节转速。主回路由高压开关柜、高压换向器的常开触头、动力制动接触器的常开主触头、动力制动 电源装置、提升电动机、电机转子电阻、加速接触器的常开主触头（1jc～8jc）和装在司机操作台上的 指示电流表和电压表等组成。系统原理图如图 2 所示。
电梯控制系统设计设计说明
第 1 页共 3 页 编号： 毕业设计说明书 题目：电梯控制系统设计 院（系）：电子工程与自动化学院 专业：电子信息科学与技术专业 学生姓名： 学号：0900840218 指导教师：李莉 职称：讲师 题目类型：理论研究实验研究工程设计√软件开发 2013年5月20日
第 3 页共 39 页 摘要 本设计主要利用AT89S52单片机，实现电梯控制系统的设计。单片机与电机驱动电路的结合完成了电梯基本的升降、楼层停靠、方向选择、时间控制等基本功能，研究并实现了在上位机的模式下通过LABVIEW的远程监测的方法，完成了系统样机的设计与制作。 本设计参照了通用电梯的设计标准，有良好的操作界面和通用的外部接口，具有人性化设计，实现较好的外设兼容性。同时在系统样机中完成的其它设计研究还包括，利用LED和蜂鸣器组成的简单电路实现电梯意外声光报警、利用数码管实现电梯楼层显示，利用4x4矩阵键盘实现电梯楼层按键选择，利用LED实现目的楼层的指示，利用MAX232串口电路实现串口通信，来监测电梯实时状态。样机使用的主要器件包括低功耗、高性能的AT89S52单片机，低功耗、低成本、低电压的MAX232，双全桥电机专用驱动芯片L298，共阴极八段数码管，4x4矩阵键盘等，通过比较合理的设计使样机系统基本达到了任务要求，并具有很高的性价比，硬件设计简单可靠。软件部分使用keil软件进行C语言程序编写，用proteus 7软件进行仿真调试。本设计中综合使用了数字电路、模拟电路、高频电路、单片机及编程、硬件逻辑描述、LABVIEW及其应用以及计算机辅助设计（CAD）等多方面的知识，软硬件结合，很好地完成了本科毕业设计任务要求并取得了良好的学习效果。 关键词：AT89C52；单片机；电梯控制系统； C语言
合肥学院HEFEI UNIVERSITY 集散控制系统的工程设计 班级： 10 姓名： 学号： 10 指导教师： 完成时间：
集散控制系统的工程设计 现代科学技术领域中，计算机技术和自动化技术被认为是发展较快的两个分支，工业自动化根据生产过程的特点可分为过程控制和制造工业自动化及自动化测量系统。过程控制自动化是以流程工业为对象，流程工业自动化控制一般采用集散控制系统(DCS)。 一、DCS控制系统介绍 集散控制系统（Distributed control system）是以微处理器为基础的对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的集中分散控制系统，简称DCS系统。该系统将若干台微机分散应用于过程控制，全部信息通过通信网络由上位管理计算机监控，实现最优化控制，整个装置继承了常规仪表分散控制和计算机集中控制的优点，克服了常规仪表功能单一，人机联系差以及单台微型计算机控制系统危险性高度集中的缺点，既实现了在管理、操作和显示三方面集中，又实现了在功能、负荷和危险性三方面的分散。DCS系统在现代化生产过程控制中起着重要的作用。 DCS的工程设计主要有12项内容，按先后顺序排列如下：方案论证，DCS 评估，DCS询价，技术谈判，合同签订，开工会议，系统设计，组态编程，安装调试，现场投运，整理文件，工程验收。 1.1集散控制系统的组成 1、现场控制级 又称数据采集装置，主要是将过程非控变量进行数据采集和预处理，而且对实时数据进一步加工处理，供CRT操作站显示和打印，从而实现开环监视，并将采集到的数据传输到监控计算机。输出装置在有上位机的情况下，能以开关量或者模拟量信号的方式，向终端元件输出计算机控制命令。 在DCS系统中，这一级别的功能就是服从上位机发来的命令，同时向上位机反馈执行的情况。至于它与上位机交流，就是通过模拟信号或者现场总线的数字信号。由于模拟信号在传递的过程或多或少存在一些失真或者受到干扰，所以目前流行的是通过现场总线来进行DCS信号的传递。
楼宇自动化控制系统项目设计方案1 系统概述 楼宇自动化系统（BAS），又称建筑设备自动化系统，是将建筑物或建筑群内的电力、照明、空调、给排水、防灾、保安、车库管理等设备或系统，以集中监视、控制和管理为目的而构成的综合系统，是智能建筑3A （有的定义5 A）系统中的重要一A （BA），大厦自动化体系通过工业标准的控制总线与楼宇控制中心相连接。迅速实施条件调节和综合管理，为用户提供舒适宜人、健康、温馨及高效的室内生活与办公环境和可靠的安全保障，并能保证系统运行的经济性和管理的智能化。 现代化楼宇是集一流的建筑结构和布局、完善的服务设施、良好的交通便利条件、先进的办公自动化设备与通讯设施于一身的多功能综合性楼宇，为了适应新一代大楼的机电自动化要求，也从大楼的能源节约，有效管理出发，需建立一套与之相适应的完善楼宇自控系统，实现对办公楼供电、供水、照明、电梯、空调、环境等的监视与控制。 楼宇自动化系统是随信息化建设应运而生的，它是楼宇监控管理服务与计算机网络技术、自动化技术相结合的完美体现。在进行系统建设时，采用系统工程的观点对楼宇的环境结构、服务需求、设备内容和管理模式等四个基本要素以及它们的内在联系进行优化组合，从而提供一个稳定可靠、投资合理、高效方便、舒适安全的楼宇环境。 1.1 建设目标 楼宇自动化系统为楼宇建立包括电梯、灯光、发电机、供排水、供配电环境、温湿度、空调、红外报警、漏水、火灾联动的监控系统，监控对象涉及到：电梯、灯光开关、发电机、电量参数、配电开关、UPS、红外报警器、漏水绳等，实现7&4的全面集中监控和管理，保障楼宇环境及设备安全高效运行，以实现最高的楼宇设备可用率，并不断提高运营管理水平。 楼宇自动化系统可实现如下目标： 1）系统设计以满足客户需求，降低安装成本，提高经济效益为原则。 2）稳定和准确地自动调节大厦内各项参数，为大厦内人员提供一流的工作
电气工程学院课程设计说明书电气控制与PLC 设计题目：铸造机控制系统设计 班级： 学号： 姓名： 指导教师： 教师职称：
电气工程学院《课程设计》任务书课程名称：电气控制与PLC 基层教学单位：指导教师： 学号学生姓名（专业）班级设计题目铸造机控制系统设计(70起评） 设计技术参数1.设计内容见附页（33） 2.使用组态王实现上位控制 3.公共实践（四层电梯） 4.公共实践（邮件分拣）（选作） 5.查阅资料（变频器） 设计要求 采用PLC进行设计。画出系统图，采用梯形图编程，并给出相应的组态控制工程（附主画面）。结合公共实践部分，完成设计说明书。 参考资料“电气控制”类图书及论文资料“可编程控制器”类图书及论文资料 周次20周应 完成内容分析设计要求、查资料、确定方案，设计梯形图、设计上位组态撰写课程设计说明书，答辩 指导教师签字基层教学单位主任签字 说明：1、此表一式三份，系、学生各一份，报送院教务科一份。 2、学生那份任务书要求装订到课程设计报告前面。 电气工程学院教务科
摘要 本课题介绍的是铸造机的PLC电控系统，电气采用日本三菱FX2N型课编程序控制器（PLC）进行控制设计，其目的是提高系统运行的可靠性和自动化程度，减轻操作工人的劳动强度和电气维修工人的工作量及维护时间，以提高产品的质量和劳动生产率。 近年来，随着可编程控制器（PLC)应用技术的发展，其在工业生产中的应用也越来广泛；根据工业现场的需要和PLC自身的特点，可编程控制器在工业生产中也被广泛采用，使工业控制变得更为灵活、方便，也使得生产效率大大提高。 在工程生产领域，我们也运用到了PLC，例如，在压铸机上我们运用它帮助我们完成了多个人的工作，实现了压铸机的智能化控制，从而降低了生产成本，提高了劳动效率。在工业上应用PLC是我们以后发展的必然方向，它将成为代替原始机械控制的有效控制装置。在工业生产中采用可编程控制器PLC，可利用其硬件和软件上采取的一系列抗干扰措施，使它可以直接安装于工业现场而稳定可靠地工作。 本小组进行了分工合作，分工情况如下：邢永跃，朱恩多和王延强负责主程序的编写，材料整理和说明书的编写；卢小召和张天亮负责学习并使用组态王完成操作过程的复现；我负责硬件的制作和调试。
目录 第１章绪论............................................................................................... - 1 - 第2章设计方案........................................................................................ - 2 - 2.1 方案举例......................................................................................... - 2 - 2.2 方案比较......................................................................................... - 3 - 2.3 方案确定......................................................................................... - 3 - 第3章硬件设计........................................................................................ - 4 - 3.1 控制系统......................................................................................... - 4 - 3.1.1 AT89C51单片机 ..................................................................... - 4 - 3.1.2 AT89C51的信号引脚............................................................... - 6 - 3.1.3 单片机最小系统 ....................................................................... - 7 - 3.2 感应系统......................................................................................... - 8 - 3.3 指示系统......................................................................................... - 9 - 3.4 液位控制系统................................................................................. - 10 - 3.5 电机与报警系统.............................................................................. - 11 - 第4章软件设计...................................................................................... - 14 - 4.1 延时子程序.................................................................................... - 14 - 4.2 感应系统程序................................................................................. - 14 - 4.3 指示系统程序................................................................................. - 15 - 4.4 电机和警报系统程序 ....................................................................... - 16 - 4.5 液位预选系统程序 .......................................................................... - 16 - 4.6 系统主流程图................................................................................. - 19 - 第5章系统测试...................................................................................... - 21 - 5.1 仿真测试过程................................................................................. - 22 - 5.2 仿真结果....................................................................................... - 24 -总结...................................................................................................... - 25 - 致谢...................................................................................................... - 26 - 参考文献................................................................................................... - 25 -附录1 系统仿真电路 ................................................................................ - 28 - 附录2 源程序.......................................................................................... - 29 -