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浅析先进控制系统通讯平台的搭建_先控室辛克鹏

浅析先进控制系统通讯平台的搭建

齐鲁分公司信息网络中心先进控制室辛克鹏

摘要：齐鲁分公司APC系统主要以美国HONEYWELL公司的RMPCT、浙江中控的APC-Suite先进控制系列软件为主，因DCS 系统不同，平台搭建也不尽相同，本文针对先进控制系统的网络平台搭建进行了归纳总结。

关键字：APC 通讯平台搭建

1、概述

1.1 先进控制系统（APC）在工厂生产过程中所处的位置

在工厂生产过程中，先进控制（APC）系统要在一个安全、可靠、具有运行环境的计算机系统上运行，具有先进控制与生产过程的接口，提供友好的操作界面和系统设计、组态、维护、管理、运行监视和调整界面(简称工程师界面)。APC与常规（PID）控制的关系及其在生产过程中所处的位置（见图1.1），即生产调度与DCS系统之间，先进控制和DCS控制网与管理网之间应有防火墙保护。

图1.1 APC在生产过程中的位置

1.2 APC系统配置原则

为了确保装置正常生产的安全，装置的先进控制系统结构均采取上位机方式，通讯接口实现上位机与DCS之间数据的实时交换（见图1.2）。常规PID控制运行在DCS上，多变量预估控制器、工艺计算在上位机运行，并最终通过常规PID控制来实现。

因DCS系统不同，即使同一厂家不同年代的产品通讯接口（软件）也有较大差别，工程实施工程中要根据现场实际情况进行配置，要保证数据通讯链路的冗余，数据存储的冗余等来确保APC系统上线后的长稳优运行。

上位机：

优化控制服

务器

接口站点：

OPC接口机

DCS层

图1.2 数据流传输方向

2、APC系统软件、硬件平台搭建案例

2.1 橡胶厂C4联合装置APC系统平台

齐鲁分公司橡胶厂C4联合装置DCS系统采用Honeywell的TPS系统，先控系统使用浙江中控的APC-Suite，通过DCS控制系统中的Hci.TPNServer通讯接口作为连接先进控制服务器与TPS集散控制系统数据交互的桥梁，控制站向OPC Server发布数据，先进控制服务器的先进控制平台包括APC-iSYS-A先进控制平台软件、APC-Suite高级多变量鲁棒预测控制软件、OPC接口软件，通过OPC Server实现与TPS集散控制系统数据的读写。网络采用以太网。连接示意图如图2.1所示：

图2.1 先进控制服务器与DCS连接示意图

项目实施需要在UCN网络中添加APP节点，作为DCS系统上的节点，并单

独设APC服务器一台，安装和运行先进控制软件，先进控制软件通过APP节点与DCS中的测量点和控制点实现数据通迅。企业内部数据采集通过APP节点实现，为保障网络安全，在数采机与APP节点间增加硬件防火墙一套。项目需在DCS完成APC操作画面的绘制，先控系统的投用、摘除及安全逻辑在DCS侧完成，施工工作量较大。

图2.2 C4联合网络拓扑图

2.2 橡胶厂乙腈抽提APC系统平台

橡胶厂乙腈抽提装置DCS系统采用Honeywell的TPS系统，先控系统使用浙江中控的APC-Suite,该系统现配置一台独立OPC站，使用第三方的Matrikon OPC软件，目前该OPC站只与DCS系统中指定的一台操作站完成数据通讯，实现企业数据的采集（见图2.3），重启该操作站会影响数据通讯。当该操作站故障后，其它操作站需要重新进行组态修改、参数设置才能建立起新的数据采集通讯，这给系统运行及维护带来了隐患。同样为保障网络安全，在数采机与APP 节点间增加硬件防火墙一套，网络连接均采用以太网。

2.3 炼油厂第三常减压APC系统平台

齐鲁分公司胜利炼油厂三常装置DCS为Honeywell PKS系统，先进控制系统所使用的是Honeywell公司的先进控制软件Profit Controller（版本R320），还有先进控制性能监视服务器一台，装有Honeywell公司Profit Expert软件。先进控制的总体结构如下图所示，其中EAS为先进控制的主服务器，并作为DCS 的一个节点，APC性能监视与诊断站用于性能监视和故障诊断。所有先进控制器和主要的工艺计算都在EAS站实现，并将先进控制器的计算结果通过EAS送到基础控制回路。

支持的远程PLC自动控制系统应用及维护

万方数据

第４期高进等．以光纤支持的远程ＰＬＣ自动控制系统应用及维护 ?１１７? ＲＥ５Ｅ§科。。！一ＯＦＮＦｌｉＭｃ妒ｕ！卜ｏＮＩ蜩图４潜水泵采用ＥＯＣＲ－３ＤＭ电动机智能综合保护器保护接线图（３）综保器对所有潜水泵的运行时间可以预先设定，达到这个运行时间后自动发出报警信号，以便更换泵轴承、电机加油等定期工作，记录此泵最后一次跳闸的原因，复现故障进行分析，及时排除故障。（４）潜水泵在装配时应注意泵轴的进水节应突出１２—１５ｍｍ，单边轴框为２０丝为佳。泵体和电动机装配完毕后要有５—１０ｍｍ的“串量”，使推力盘和支撑点受力平衡，防止电机过载使轴承“偏磨”损坏潜水泵。５结束语以光纤支持的远程ＰＬＣ自动控制系统最大的优点是：自动化程度高、运行可靠、无人职守、维护量小。系统投运后，从控制室ＣＲＴ工艺流程画面上就可以对水源井各泵的运行水位、流量、电流进行在线监控，一旦遇到紧急状况保护动作自动停泵。意外事故则把操作开关打到“就地”位置，现场进行操作不影响生产供水。检修只需进行定期巡检，从而大大减轻了工人的劳动强度。系统应用广泛，具有很强的实用性。（上接第１０７页）４．２徐深ＸＸ外输加甲醇将表４数据代入式（１）一式（１１）中，得出结果为：徐深×ｘ井外输当日的理论注醇量为３６．９４ｋｇ。而徐深××井以前的日注醇量为７０ｋｇ，这样每天可以节省甲醇的量为：７０一３６．９４＝３３．０６ｋｇ表４徐深××集气站外输至徐深×ｘ集气站管线在ＸＸ年ｘ×月ＸＸ日的生产数据表入口压力入口温度出口压力出口温度甘输气量日注醇量／ＭＰｈ／℃／ＭＰａ／℃相对密度／１０４ｍ３／ｋｇ４．７４２７４．４５１２Ｏ．６０７１１４．７４１７７５可见，利用这种计算方法可以极大地节约甲醇，从而降低了生产成本。５合理甲醇注入量的软件编程悼１为了简化繁琐的计算过程，方便现场人员使用，特利用ＬａｂＶＩＥＷ语言编制了“采气分公司甲醇防堵计算软件”。图１所示就是本计算软件的操作面板。图１甲醇防冻堵计算软件操作面板６结论及认识本文针对甲醇防堵的原理以及合理注醇量的计算方法进行研究，并编制了合理注醇量的计算软件，现总结如下：（１）加甲醇要防患于未然，应该根据产气量和产水量及时调整注醇量，减少需要加没加和不需要加反而加的情况发生。（２）软件计算的结果是理论最少值，实际使用时由于注入方式等因素，不可避免地造成一定的甲醇消耗，所以应该考虑一定的富余量。建议甲醇采用雾化方式注入，以使甲醇与天然气能够充分接触。（３）新井投产时，由于井底杂质比较多，压力和气流也不稳定，特别是冬季，应该多加些甲醇，以防止冻堵，影响正常投产。参考文献：［１］李士伦，等．天然气工程［Ｍ］．第１版．北京：石油工业出版社．２０００．［２］李允，诸林，穆曙光，等．天然气地面工程［Ｍ］．第１版．北京：石油工业出版社，２００１．［３］王永强，刘占良，洪鸿，等．榆林气田合理注醇量计算方法及防堵认识［Ｊ］．石油地质与工程，２００７。２１（４）：９８— １００．［４］段宝林，钱卫明．腰英台气田天然气水合物防治［Ｊ］．海洋石油，２００８，（１）：７８—８１．［５］杨磊，杨乐平，李海涛．ＬａｂＶＩＥＷ程序设计与应用［Ｍ］．第２版．北京：电子工业出版社，２００５．万方数据

六自由度摇摆平台

大黄蜂机器人六自由度摇摆台大黄蜂机器人有限公司的六自由度平台系统由采用Stewart机构的六自由度运动平台、计算机控制系统、驱动系统等组成。六自由度运动平台（如下图）的下平台安装在地面上，上平台为运动平台，它由六只电动缸支承，运动平台与电动缸采用六个虎克铰连接，电动缸与固定基座采用六个虎克铰连接，六只电动缸采用伺服电机驱动的电动缸。计算机控制系统通过协调控制电动缸的行程，实现运动平台的六个自由度的运动，即笛卡尔坐标系内的三个平移运动和绕三个坐标轴的转动。

各主要部分简述如下：本设备主要由以下部分组成：运动上平台、下平台（基座）、电动缸及伺服电机、驱动器系统、综合控制及监测系统。各自功能如下：上平台：是有效载荷的安装基面，提供六自由度的摇摆运动。下平台：是六自由度摇摆台的安装基面，需要承受足够大的冲击力。电动缸及伺服电机：通过控制电动缸活塞杆的行程，实现运动平台台体的六自由度运动，共6套。驱动器系统：接收用户控制指令，通过控制伺服电机的输入，对伺服电机的输出转速和转角进行控制，达到控制电动缸活塞杆出速度和行程的目的，共6套。综合控制监测系统：硬件为用户计算机，软件为研制方配合开发；同时，它还对平台的运动过程进行监测，预防和处理系统的异常情况。

平台总体运动能力指标如上表，具体表述如下： a.平台定位精度及重复定位精度为0.5mm及0.1mm； b.平台转动精度及重复转动精度为0.1°及0.05°； c.行程回差小于0.2mm； d.平台X方向运动速度可从0mm/s到250mm/s连续变化；YZ方向运动速度可从0mm/s到250mm/s连续变化； e.单支杆可承受轴向力不小于700N； f.单支杆的运动速度可从0m/s到250mm/s连续变化； g.平台中位位置固有频率：不小于40Hz； h.机械组件需具有开放性，可拆卸组装； i.机械设计安全系数不小于 2.0，驱动裕度不小于 3.0； j.额定载荷下，全行程往复工作寿命不小于1×104次，存储寿命不小于48月；

常用几种通讯协议

常用几种通讯协议 Modbus Modbus技术已成为一种工业标准。它是由Modicon公司制定并开发的。其通讯主要采用RS232，RS485等其他通讯媒介。它为用户提供了一种开放、灵活和标准的通讯技术，降低了开发和维护成本。 Modbus通讯协议由主设备先建立消息格式，格式包括设备地址、功能代码、数据地址和出错校验。从设备必需用Modbus协议建立答复消息，其格式包含确认的功能代码，返回数据和出错校验。如果接收到的数据出错，或者从设备不能执行所要求的命令，从设备将返回出错信息。 Modbus通讯协议拥有自己的消息结构。不管采用何种网络进行通讯，该消息结构均可以被系统采用和识别。利用此通信协议，既可以询问网络上的其他设备，也能答复其他设备的询问，又可以检测并报告出错信息。在Modbus网络上通讯期间，通讯协议能识别出设备地址，消息，命令，以及包含在消息中的数据和其他信息，如果协议要求从设备予以答复，那么从设备将组建一个消息，并利用Modbus发送出去。 BACnet BACnet是楼宇自动控制系统的数据通讯协议,它由一系列与软件及硬件相关的通讯协议组成,规定了计算机控制器之间所有对话方式。协议包括:(1)所选通讯介质使用的电子信号特性,如何识别计算机网址,判断计算机何时使用网络及如何使用。(2)误码检验,数据压缩和编码以及各计算机专门的信息格式。显然,由于有多种方法可以解决上述问题,但两种不同的通讯模式选择同一种协议的可能性极少,因此,就需要一种标准。即由ISO(国际标准化协会〉于80年代着手解决,制定了《开放式系统互联(OSI〉基本参考模式(Open System Interconnection/Basic Reference Model简称OSI/RM)IS0- 7498》。 OSI/RM是ISO/OSI标准中最重要的一个,它为其它0SI标准的相容性提供了共同的参考,为研究、设计、实现和改造信息处理系统提供了功能上和概念上的框架。它是一个具有总体性的指导性标准,也是理解其它0SI标准的基础和前提。 0SI/RM按分层原则分为七层,即物理层、数据链路层、网络层、运输层、会话层、表示层、应用层。 BACnet既然是一种开放性的计算机网络,就必须参考OSIAM。但BACnet没有从网络的最低层重新定义自己的层次,而是选用已成熟的局域网技术,简化0SI/RM,形成包容许多局域网的简单而实用的四级体系结构。四级结构包括物理层、数据链路层、网络层和应用层。

电动蝶阀远程自动化控制系统

电动蝶阀远程自动化控制系统深圳市安泰宇盛科技有限公司Shenzhen Antaiyusheng Technology.,Ltd

目录第1章系统概况 (3) 1.1 现状概况 (3) 1.2 整治原则及目标 (3) 1.3 系统核心竞争优势 (4) 第2章系统组成 (5) 2.1 系统联网结构 (5) 第3章产品介绍 (6) 3.1 主控制器（首部） (6) 3.2 总线电动蝶阀控制器 (7) 3.3 电动蝶阀AC220V (8) 第4章配置 (9) 4.1 配置清单 (9)

第1章系统概况 1.1 现状概况随着设施灌溉的进一步推进，我们会越来愈多的感受到新的问题： 1、人为随意延长灌溉时间，多开阀门，有时遇到灌溉次数不均匀造成部分农作物缺水受旱，农民通常又采用“点片补水”的办法补救，其结果是顾了头、顾不了尾，受旱面积越补越多。 2、严重破坏农作物水利运行规律，使滴灌质量无法保证，达不到节水增产增效的目的。 3、伴随轮灌制度的规范化和科学化，人工操作难度将会越来较大，人工操作已逐渐成为节水滴灌大面积发展的阻力。 4、很多种植户受长期沟灌传统思维影响不能严格按照设计灌溉时间、次序进行灌溉，而是经常人为增加轮灌面积，延长灌溉时间，造成轮灌计划得不到有效执行，最终造成农作物滴灌系统运行不正常，农田因灌水不均匀而局部减产。 1.2 整治原则及目标新疆地区地域辽阔，土地较多，浇水施肥要用很多的劳动力，浇一次水可能要到几十上百公里的井泵房去操作，导致费时、费力、费人工。原有的节水灌溉系统虽然在降低作物灌溉制度，提高作物产量上有明显的作用，但由于人工操作的可变性过大，致使灌溉的合理性无法得到进一步的提高。而滴灌自动化控制系统是通过对土壤、作物、气象等各类因素的采集、分析后由操作系统发送相关信息指令对田间各类阀门进行控制，以此来实现降低人工分析决策的不合理性因素对农业灌溉的影响。作为现代化农业发展的趋势，在新疆现状农业灌溉已大面积实施节水工程的前提下，进一步推广滴灌自动化控制系统在节水工程中的使用，对促进新疆农业经济发展具有极大的意义。滴灌是一种高效节能省水增产的微灌灌溉技术，它具有很多优点，适合我国的国情，具有很强的推广优势，而且很方便实现灌溉的全自动控制，滴灌将成为二十一世纪发展我国节水灌溉的重点，是加速我国农业实现节水灌溉、精准农业和设施农业的有效途径，将更好的促进我国农业现代化的发展，滴灌自动化系统在经济上是合理的，技术上是可行的，将成为

控制系统仿真实验报告

哈尔滨理工大学实验报告控制系统仿真专业：自动化12-1 学号：1230130101 姓名：

一．分析系统性能课程名称控制系统仿真实验名称分析系统性能时间8.29 地点3# 姓名蔡庆刚学号1230130101 班级自动化12-1 一．实验目的及内容： 1. 熟悉MATLAB软件的操作过程； 2. 熟悉闭环系统稳定性的判断方法； 3. 熟悉闭环系统阶跃响应性能指标的求取。二．实验用设备仪器及材料： PC, Matlab 软件平台三、实验步骤 1. 编写MATLAB程序代码； 2. 在MATLAT中输入程序代码，运行程序； 3.分析结果。四．实验结果分析： 1.程序截图

得到阶跃响应曲线得到响应指标截图如下

2.求取零极点程序截图得到零极点分布图 3.分析系统稳定性根据稳定的充分必要条件判别线性系统的稳定性最简单的方法是求出系统所有极点,并观察是否含有实部大于0的极点，如果有系统不稳定。有零极点分布图可知系统稳定。

二．单容过程的阶跃响应一、实验目的 1. 熟悉MATLAB软件的操作过程 2. 了解自衡单容过程的阶跃响应过程 3. 得出自衡单容过程的单位阶跃响应曲线二、实验内容已知两个单容过程的模型分别为 1 () 0.5 G s s =和5 1 () 51 s G s e s - = + ，试在 Simulink中建立模型，并求单位阶跃响应曲线。三、实验步骤 1. 在Simulink中建立模型，得出实验原理图。 2. 运行模型后，双击Scope，得到的单位阶跃响应曲线。四、实验结果 1．建立系统Simulink仿真模型图，其仿真模型为

六自由度平台说明书

技术领域本发明涉及一种总线型并联六自由度平台，利用总线型控制方式控制伺服电机，经过虎克铰、伺服电动缸的传动使上平台可以模拟各种空间动作。背景技术传统的伺服电机控制技术是通过运动控制卡发出脉冲信号和方向信号，驱动伺服电机做不同动作。每一个伺服电机都需要一组对应的脉冲信号和方向信号控制，六自由度平台有六个伺服电机就需要六组信号。用CAN总线控制伺服电机，只需要一台计算机通过CAN总线通信适配卡向总线发送控制信息，伺服驱动器选择需要的信息接收来控制伺服电机，不再需要运动控制卡，节省了硬件和接线，实现了传输信号的数字化。一条CAN总线最多可以有128个节点，一个六自由度平台有六个伺服电机即六个节点，所以一条总线可以控制最多20个六自由度平台。并且总线抗干扰能力强，可以适应恶劣的工作环境。六自由度运动平台是由六个伺服电机、六个伺服电动缸，上、下各六个虎克铰和上、下两个平台组成，下平台固定在基础上，借助六个伺服电动缸的伸缩运动，完成上平台在空间六个自由度（α，β，γ，X，Y，Z）的运动，从而可以模拟出各种空间运动姿态。六自由度运动平台涉及到机械、伺服电动缸、伺服电机、控制、计算机、传感器，空间运动数学模型、实时信号传输处理等一系列高科技领域，因此六自由度运动平台是控制领域水平的标志性象征。主要包括平台的空间运动机构、伺服系统、控制系统。发明内容本发明解决的技术问题是由总线型方式控制伺服电机使平台可以模拟各种空间运动姿态，并且达到精确控制和信息的反馈。本发明为解决其技术问题采用的方案是：平台包括三部分，分别是控制系统、伺服系统和运动机构。控制模块包括一台计算机、一个CAN总线通信适配卡和一条CAN总线；伺服系统包括六个伺服驱动器和六个伺服电机；运动机构包括十二个虎克铰、六个伺服电动缸和上、下平台。所述上位机与总线通信适配卡连接，CAN总线通信适配卡与CAN总线连接，CAN总线与六台伺服驱动器连接，六台伺服驱动器分别与六台伺服电机连接，伺服电机与伺服电动缸连接，伺服电动缸与虎克铰连接，六个虎克铰和上平台连接，下平台与六个虎克铰连

远程自动化控制特点分析

远程自动化控制特点分析发表时间：2009-11-20T15:55:12.200Z 来源：《中小企业管理与科技》2009年5月下旬刊供稿作者：李陶[导读] 对110kv及以上电压等级变电站，以服务于电力系统安全、经济运行为中心李陶（广东电网公司惠州供电局信息部自动化监控班）摘要：对110kv及以上电压等级变电站，以服务于电力系统安全、经济运行为中心。通过先进的计算机技术、通信技术的应用，为新的保护和控制技术采用提供技术支持，解决过去能解决的变电站监视、控制问题，促进各专业在技术上、管理上配合协调，为电网自动化进一步发展提供基础，提高变电站安全、可靠和稳定。关键词：变电站自动化特点分析 1 概述对110kv及以上电压等级变电站，以服务于电力系统安全、经济运行为中心。通过先进的计算机技术、通信技术的应用，为新的保护和控制技术采用提供技术支持，解决过去能解决的变电站监视、控制问题，促进各专业在技术上、管理上配合协调，为电网自动化进一步发展提供基础，提高变电站安全、可靠和稳定运行水平。如，采集高压电器设备本身的监视信息，断路器、变压器和避雷器等的绝缘和状态等；采集继电保护和故障录波器等装置完成的各种故障前后瞬态电气量和状态量的记录数据，将这些信息传送给调度中心，以便为电气设备的监视和制定检修计划、事故分析提供原始数据。对新建变电站取消常规的保护、测量监视、控制屏，全面实现变电站综合自动化，实现少人值班逐步过渡到无人值班；对老变电站在控制、测量监视等进行技术改造，以达到少人和无人值班的目的。对35KV及以下电压等级变电站，以提高供电安全与供电质量，改进和提高用户服务水平为重点。侧重于利用变电站综合自动化系统，对变电站的二次设备进行全面的改造，取消的保护、测量、监视和控制屏，全面实现变电站综合自动化，以提高变电站的监视和控制技术水平，改进管理，加强用户服务，实现变电站无人值班。 2 变电站综合自动化要实现的目标变电站综合自动化要实现： 2.1 随时在线监视电网运行参数、设备运行状态；自检、自诊断设备本身的异常运行，发现变电站设备异常变化或装置内部异常时，立即自动报警并闭锁相应的出口，以防止事态扩大。 2.2 电网出现事故时，快速采样、判断、决策，迅速隔离和消除事故，将故障限制在最小范围。 2.3 完成变电站运行参数在线计算、存储、统计、分析报表和远传，保证自动和遥控调整电能质量。 3 变电站综合自动化的内容变电站综合自动化应包括两个方面： 3.1 横向综合：利用计算机手段将不同厂家的设备连在一起，替代或升级老设备。 3.2 纵向综合：在变电站层这一级，提供信息、优化、综合处理分析信息和增加新的功能，增加变电站内部和各控制中心间的协调能力。如借用人工智能技术，在控制中心间的协调能力。如借用人工智能技术，在控制中心实现对变电站控制和保护系统进行在线诊断和事件分析，或在变电站当地自动化功能协调之下，完成电网故障后自动恢复。变电站综合自动化与一般自动化区别在于：自动化系统是否作为一个整体执行保护、检测和控制功能。 4 变电站综合自动化系统的特点变电站综合自动化系统具有功能综合化、系统结构微机化、测量显示数字化、操作监视屏幕化、运行管理智能化等特征。同传统变电站二次系统不同的是：各个保护、测控单元既保持相对独立，（如继电保护装置不依赖于通信或其他设备，可自主、可靠地完成保护控制功能，迅速切除和隔离故障），又通过计算机通信的形式，相互交换信息，实现数据共享，协调配合工作，减少了电缆和没备配置，增加了新的功能，提高了变电站整体运行控制的安全性和可靠性。 4.1 功能综合化。变电站综合自动化系统是各技术密集，多种专业技术相互交叉、相互配合的系统。它是建立在计算机硬件和软件技术、数据通信技术的基础上发展起来的。它综合了变电站内除一次设备和交、直流电源以外的全部二次设备。微机监控子系统综合了原来的仪表屏、操作屏、模拟屏和变送器柜、远动装置、中央信号系统等功能；微机保护子系统代替了电磁式或晶体管式的保护装置；微机保护子系统和监控系统相结合，综合了故障录波、故障测距、无功电压调节和中性点非直接接地系统等子系统的功能。 4.2 分级分布式微机化的系统结构。综合自动化系统内各子系统和各功能模块由不同配置的单片机或微型计算机组成，采用分布式结构，通过网络、总线将微机保护、数据采集、控制等各子系统连接起来，构成一个分级分布式的系统。一个综合自动化系统可以有十几个甚至几十个微处理器同时并行工作，实现各种功能。 4.3 测量显示数字化。用CRT显示器上的数字显示代替了常规指针式仪表，直观、明了；而打印机打印报表代替了原来的人工抄表，这不仅减轻了值班员的劳动强度，而且提高了测量精度和管理的科学性。 4.4 操作监视屏幕化。变电站实现综合自动化，使原来常规庞大的模拟屏被CRT屏幕上的实时主接线画面取代；常规在断路器安装处或控制屏上进行的分、合闸操作，被屏幕上的鼠标操作或键盘操作所取代；常规在保护屏上的硬连接片被计算机屏幕上的软连接片所取代；常规的光字牌报警信号，被屏幕画面闪烁和文字提示或语言报警所取代，即通过计算机上的CRT显示器，可以监视全变电站的实时运行情况和对各开关设备进行操作控制。 4.5 运行管理智能化。智能化的含义不仅是能实现许多自动化的功能，例如：电压、无功自动调节，不完全接地系统单相接地自动选线，自动事故判别与事故记录，事件顺序记录，制表打印，自动报警等，更重要的是能实现故障分析和故障恢复操作智能化，实现自动化系统本身的故障自诊断、自闭锁和自恢复等功能，这对于提高变电站的运行管理水平和安全可靠性是非常重要的，也是常规的二次系统所无法实现的。变电站综合自动化的出现为变电站的小型化、智能化、扩大设备的监控范围、提高变电站安全可靠、优质和经济运行提供了现代化的手段和基础保证。它的运用取代了运行工作中的各种人工作业，从而提高了变电站的运行管理水平。变电站综合自动化是实现无人值班（或少人值班）的重要手段，不同电压等级、不同重要性的变电站其实现无人值班的要求和手段不尽相同。但无人值班的关键是通过采取种种技术措施，提高变电站整体自动化水平，减少事故发生的机会，缩短事故处理和恢复时间，使变电站运行更加稳定、可靠。

复杂过程控制系统设计与Simulink仿真

银河航空航天大学课程设计（论文）题目复杂过程控制系统设计与Simulink仿真班级学号学生姓名指导教师

目录 0. 前言 (1) 1. 总体方案设计 (2) 2. 三种系统结构和原理 (3) 2.1 串级控制系统 (3) 2.2 前馈控制系统 (3) 2.3 解耦控制系统 (4) 3. 建立Simulink模型 (5) 3.1 串级 (5) 3.2 前馈 (5) 3.3 解耦 (7) 4. 课设小结及进一步思想 (15) 参考文献 (15) 附录设备清单 (16)

复杂过程控制系统设计与Simulink仿真姬晓龙银河航空航天大学自动化分校摘要：本文主要针对串级、前馈、解耦三种复杂过程控制系统进行设计，以此来深化对复杂过程控制系统的理解，体会复杂过程控制系统在工业生产中对提高产品产量、质量和生产效率的重要作用。建立Simulink模型，学习在工业过程中进行系统分析和参数整定的方法，为毕业设计对模型进行仿真分析及过程参数整定做准备。关键字：串级；前馈；解耦；建模；Simulink。 0.前言单回路控制系统解决了工业过程自动化中的大量的参数定制控制问题，在大多数情况下这种简单系统能满足生产工艺的要求。但随着现代工业生产过程的发展，对产品的产量、质量，对提高生产效率、降耗节能以及环境保护提出了更高的要求，这便使工业生产过程对操作条件要求更加严格、对工艺参数要求更加苛刻，从而对控制系统的精度和功能要求更高。为此，需要在单回路的基础上，采取其它措施，组成比单回路系统“复杂”一些的控制系统，如串级控制（双闭环控制）、前馈控制大滞后系统控制（补偿控制）、比值控制（特殊的多变量控制）、分程与选择控制（非线性切换控制）、多变量解耦控制（多输入多输出解耦控制）等等。从结构上看，这些控制系统由两个以上的回路构成，相比单回路系统要多一个以上的测量变送器或调节器，以便完成复杂的或特殊的控制任务。这类控制系统就称为“复杂过程控制系统”，以区别于单回路系统这样简单的过程控制系统。计算机仿真是在计算机上建立仿真模型，模拟实际系统随时间变化的过程。通过对过程仿真的分析，得到被仿真系统的动态特性。过程控制系统计算机仿真，为流程工业控制系统的分析、设计、控制、优化和决策提供了依据。同时作为对先进控制策略的一种检验，仿真研究也是必不可少的步骤。控制系统的计算机仿真是一门涉及到控制理论、计算机数学与计算机技术的综合性学科。控制系统仿真是以控制系统的模型为基础，主要用数学模型代替实际控制系统，以计算机为工具，对控制系统进行实验和研究的一种方法。在进行计算机仿真时，十分耗费时间与精力的是编制与修改仿真程序。随着系统规模的越来越大，先进过程控制的出现，就需要行的功能强大的仿真平台Math Works公司为MATLAB提供了控制系统模型图形输入与仿真工具Simulink，这为过程控制系统设计与参数整定的计算与仿真提供了一个强有力的工具，使过程控制系统的设计与整定发生了革命性的变化。

六自由度平台实验报告

六自由度平台实验报告机械电子工程系张梦辉21525074 一、实验简介实验对象为一个六自由度平台，每个自由度的运动均由一个永磁式直流电机驱动，实验要求对其中一个电动缸进行位置控制，位置由一个滑变电阻式的位移传感器反馈回的电压信号确定，驱动则是通过研华的PCI1716L的数字输出实现，控制软件采用Labview8.6。二、实验装置 PC机一台研华PCI1716L多功能板卡一个 PCI总线一根固态继电器板一块 220V AC—24VDC变压器三个直流电动机六个三、实验台介绍六自由度运动平台是由六支电动缸，上、下各六只万向铰链和上、下两个平台组成，下平台固定在基础上，借助六只电动缸的伸缩运动，完成上平台在空间六个自由度（α，β，γ，X，Y，Z）的运动，从而可以模拟出各种空间运动姿态。六自由度运动平台涉及到机械、液压、电气、控制、计算机、传感器，空间运动数学模型、实时信号传输处理等一系列高科技领域，因此六自由度运动平台是机电控制领域水平的标志性象征。主要包括平台的空间运动机构、空间运动模型、机电控制系统。本实验台，PC机作为板卡和人的接口，通过在PC机上编程来控制板卡发送数字信号和采集位置信号。将PCI多功能卡设置为设备0，选择PCI板卡的模拟信号输入口AI4口来采集2号缸的位置信号，通过PORT1号口来控制2号缸对应直流电机的正转、反转和停止。通过数字信号输出口发送开关量来控制固态继电器的开和闭，固态继电器导通的话，则接通直流电动机，直流电动机开始运行，这时候，电动缸就会朝着指定方向运行，并且到达指定的位置。

实验中用到的接口的说明： AI0-AI5 模拟信号输入口，用来采集六个缸的位置信号；AIGND 模拟信号公共地 DO0-DO11 数字信号输出口，用来控制六个缸的运动（其中DO11-DO10 分别控制1号缸的正反转 DO09-DO08 分别控制2号缸的正反转 DO07-DO06 分别控制3号缸的正反转 DO05-DO04 分别控制4号缸的正反转 DO03-DO02 分别控制5号缸的正反转 DO01-DO00 分别控制6号缸的正反转 DGND 数字输出信号公共地

六自由度运动平台方案设计报告

编号密级内部阶段标记 C 会签校对审核批准六自由度运动平台方案设计名称

内容摘要：针对YYPT项目在原理样机出现的问题，对YYPT原理样机从结构设计、伺服系统等方面进行优化设计，以满足设计及使用要求。主 YYPT 优化题词更改单号更改日期更改人更改办法更改栏

1概述 YYPT原理样机用原库房留存的345厂的直流电机作为动力源，直流驱动器及工控机作为控制系统元件，采用VB软件进行控制软件的编制，因设计及器件选型的原因，导致YYPT原理样机，在速度、精度、运动规律上等几个技术指标无法满足原规定的指标要求，现在此基础上进行优化方案的设计。 2 原理样机技术状态 2.1 原理样机方案 2.1.1 组成原理样机采用工控机作为系统的控制单元，工控机内配有研华PCI1716和PCI1723作为A/D和D/A模拟量卡，驱动器采用AMC公司的型号为12A8的伺服驱动器，并配有直流可调电源其输出电流可达到150A，采用KH08XX（3）电动缸作为运动平台的六条支腿，电动缸上安装有电阻尺作为位置反馈器件，上平台与电动缸连接采用球笼联轴器，下平台与电动缸连接采用虎克铰链方式。具体产品组成表见表2.1。序号产品名称型号厂家数量备注 1 电动缸KH08XX（3）西安方元明 6 安装345厂电机 2 电阻尺LTS-V1-375 上海徳测 6 3 驱动器50A8 AMC 6 3 A/D卡PCI1716 研华 1 4 D/A卡PCI1723 研华 1 5 工控机610H 研华 1 6 直流电源 1 2.1.2 结构方案六自由度运动平台是由六条电动缸通过虎克铰链和球笼万向节联轴器将上、下两个平台连接而成，下平台固定在基础上，借助六条电动缸的伸缩运动，完成上平台在三维空间六个自由度（X，Y，Z，α，β，γ）的运动，从而可以模拟出各种空间运动姿态。

汽车整车车门电子控制系统

指导教师评定成绩：审定成绩：重庆XXXXX 学现代汽车电控课程设计报告设计题目：汽车车门控制系统设计与实现（硬件）单位（系部）：学生姓名：专业：班级：学号：指导教师：设计时间：年月

目录第一章设计方法简介 (2) 第二章车门ECU硬件设计 (3) 2.1 整体结构图 (3) 2.2 芯片TLE8201 (4) 2.2.1 芯片TLE8201结构 (4) 2.2.2 TLE8201应用电路 (5) 2.2.3 电源 (6) 2.2.4 SPI (7) 2.2.5 PWM输入 (7) 2.2.6 电流感应 (7) 2.2.7 输出级 (8) 2.3芯片BTS781及其TLE6250 (8) 2.4 电路设计 (8) 第三章设计小结 (9) 3.1致谢 (9) 3.2 心得体会 (10) 3.3 对设计的建议及可探讨问题 (10) 参考文献 (10)

【摘要】：提出了一种“总体分布、局部集中式”的轿车车门ECU设计，ECU 之间以CAN总线方式通信。以英飞凌公司XC164CS微控制器和TLE8201、BTS781功率驱动芯片为核心设计了车门ECU的硬件电路；在XC164CS上移植了μC/OS-Ⅱ实时操作系统，在此基础上进行了任务划分和应用软件设计,最后搭建了整个车门控制系统的实验台架。试验结果表明，该系统运行稳定可靠，达到了设计性能。随着科技的飞速发展，为了提高行车的舒适性，针对轿车的车门控制系统，人们已经设计了基于CAN、LIN等总线系统的完全分布式控制方案。轿车车门电子控制器是每一辆现代轿车都必须安装的模块。轿车车门的基本配置包括电动车窗和中控锁（门锁）、前车门后视镜、转向信号灯、礼貌灯等，这些功能可相对独立配置，具有可裁剪性，可按用户需求增减。由于电子技术的进步和集成电路制造工艺的发展，目前车门模块电子控制器的主流是采用高集成度的芯片控制方式。本文基于英飞凌公司生产的高集成度专用门控芯片TLE8201和BTS781，给出了一种新的车门控制解决方案。【关键字】：车门ECU设计、硬件电路、XC164CS、TLE8201 第一章设计方法简介目前流行两款车门ECU方案，即集中式控制方案和分布式控制方案。其中，集中式控制是将电动车窗、后视镜、门锁等负载的控制集中由车身中央控制器完成，这样可降低整体成本，但增加了控制器的复杂性；而且控制过于集中、尺寸偏大，不利于安装、布线和散热。而分布式控制方案为奥迪、大众等汽车公司所采用，每个车门内的负载由各自的ECU模块单独控制，也可由驾驶员侧ECU通过CAN总线控制。在这种方案中，两个前门ECU连接到CAN总线网络，后面两个车门的ECU可通过CAN 总线或LIN总线方式相互通信，或直接由车身中央控制器模块驱动。分布式方案控制简单，但成本偏高。本课题组设计了一种“总体分布，局部集中式”的控制方案，其框图如图1所示，即将左侧前后两个车门的控制作为一个ECU模块，右侧前后两个车门的控制作为另一个ECU模块，两个模块之间以及模块与中央控制器之间均以CAN 总线方式连接。

风电场及远程监控自动化管理系统

风电场及远程监控自动化管理系统一、系统概述风电场及远程监控自动化系统采用分层分布的体系结构，整个自动化系统分为三层：风场控制层、区域控制层和集中控制层。风场控制层设在风电场现场，为风电场运行与管理提供完整的自动化监控，为上级系统提供数据与信息服务；区域控制层设在区域风电场中央控制室，负责所辖风电场运行状态的监视与管理，为集中控制层提供数据与信息服务；集中控制层作为总部或集团的风力发电监控中心，全面掌控所有风电场运行状况，统筹资源调配。建设风电场及远程监控自动化系统，实现各风电场设备的集中监视和管理，对提高公司综合管理水平、优化人员结构、提高风电场发电效益等十分重要。提高风电场自动化水平无人值班少人值守是风电场运营模式的发展方向，对风电场的设备状态、自动化水平、人员素质和管理水平都提出了更高的要求，是风电场一流的设备、一流的人才、一流的管理的重要标志，建立可以实现风电场及远程监控自动化系统，是实现风电场无人值班少人值守的必要条件，对全面提高风电场自动化水平有极大的促进作用。提高风电场群的经济效益设置风电场及远程监控自动化系统，建立与当地气象部门的联系，根据气象部门对未来时段天气预报的预测信息，制定风电场在未来时段的生产计划，合理地安排人员调配和设备检修计划，使资源得到充分利用，提高风电场群的经济效益。提高风电场群在电网中的竞争优势随着风电场群规模的日益扩大，风电发电量在电网中占的比重将越来越大，通过建立风电场及远程监控自动化系统，对各风电场的发电状况进行预测，并上报电网公司，以利于电网公司电力调度计划的制定，提高发电公司在电网中的竞争优势。提高公司管理水平由于风电场群具有风电场设备多且分布分散，地处偏远的特点，如果对每个风电场单独进行管理，需要消耗大量的人力物力。设置风电场及远程监控自动化系统，实现风电场群的集中运行管理、集中检修管理、集中经营管理和集中后勤管理，通过人力资源、工具和备件、资金和技术的合理调配与运用，达到人、财、物的高

自动控制原理及系统仿真课程设计

自动控制原理及系统仿真课程设计学号：1030620227 姓名：李斌指导老师：胡开明学院：机械与电子工程学院

2013年11月

目录一、设计要求 (1) 二、设计报告的要求 (1) 三、题目及要求 (1) （一）自动控制仿真训练 (1) （二）控制方法训练 (19) （三）控制系统的设计 (23) 四、心得体会 (27) 五、参考文献 (28)

自动控制原理及系统仿真课程设计一：设计要求： 1、完成给定题目中，要求完成题目的仿真调试，给出仿真程序和图形。 2、自觉按规定时间进入实验室，做到不迟到，不早退，因事要请假。严格遵守实验室各项规章制度，实验期间保持实验室安静，不得大声喧哗，不得围坐在一起谈与课程设计无关的空话，若违规，则酌情扣分。 3、课程设计是考查动手能力的基本平台，要求独立设计操作，指导老师只检查运行结果，原则上不对中途故障进行排查。 4、加大考查力度，每个时间段均进行考勤，计入考勤分数，按照运行的要求给出操作分数。每个人均要全程参与设计，若有1/3时间不到或没有任何运行结果，视为不合格。二：设计报告的要求： 1.理论分析与设计 2.题目的仿真调试，包括源程序和仿真图形。 3.设计中的心得体会及建议。三：题目及要求一）自动控制仿真训练 1.已知两个传递函数分别为：s s x G s x G +=+= 22132)(,131)(

①在MATLAB中分别用传递函数、零极点、和状态空间法表示； MATLAB代码： num=[1] den=[3 1] G=tf(num,den) [E F]=zero(G) [A B C D]=tf2ss(num,den) num=[2] den=[3 1 0] G=tf(num,den) [E F]=zero(G) [A B C D]=tf2ss(num,den) 仿真结果： num =2 den =3 1 0 Transfer function: 2 --------- 3 s^2 + s

六自由度

物体在空间具有六个自由度，即沿X、Y、Z三个直角坐标轴方向的移动自由度和绕这三个坐标轴的转动自由度。因此，要完全确定物体的位置，就必须清楚这六个自由度。六自由度运动平台是由六支作动筒，上、下各六只万向铰链和上、下两个平台组成，下平台固定在基础上，借助六支作动筒的伸缩运动，完成上平台在空间六个自由度（X，Y，Z，α，β，γ）的运动，从而可以模拟出各种空间运动姿态。可广泛应用到各种训练模拟器如飞行模拟器、舰艇模拟器、海军直升机起降模拟平台、坦克模拟器、汽车驾驶模拟器、火车驾驶模拟器、地震模拟器以及动感电影、娱乐设备等领域，甚至可用到空间宇宙飞船的对接，空中加油机的加油对接中。在加工业可制成六轴联动机床、灵巧机器人等。由于六自由度运动平台的研制，涉及机械、液压、电气、控制、计算机、传感器，空间运动数学模型、实时信号传输处理、图形显示、动态仿真等等一系列高科技领域，因而六自由度运动平台的研制变成了高等院校、研究院所在液压和控制领域水平的标志性象征。空间运动的目标是实现平台在空间运动的三个姿态角度和三个平动位移，即俯仰、滚转、偏航、上下垂直运动、前后平移和左右平移，及六个姿态的复合运动姿态。而空间目标是通过六个液压缸的行程实现的，这就需要一个空间的运动模型完成空间运动的转换，假设空间运动的目标俯仰、滚转、偏航、上下垂直位移、前后平移和左右平移用α，β，γ，X，Y，Z表示，六个油缸的行程用 L(i), (i＝1、2、3、4、5、6)表示。整个运动模型如下： L（i）＝TT（α，β，γ，X，Y，Z）其中，TT是一个空间转换矩阵模型。由此实时算出每一运动时刻液压油缸的行程。液压油缸的理论行程再通过D/A接口的转换，给出实际行程值。多自由度运动控制多自由度控制系统中，自由度最多为六自由度，并且六自由度运动控制难度最大，设备及系统最复杂，下面主要介绍我公司设计、生产的六自由度运动台。六自由度运动平台是由六支直线伺服电动缸，上、下各六只万向铰链和上、下两个平台组成，下平台固定在基础上，借助六只伺服电动缸）执行器）的伸缩运动，完成上平台在空间六个自由度（X，Y，Z，α，β，γ）的运动，从而可以模拟出

工业上的几种通讯协议

每个仪表都有自己独特的通讯协议，常见的有modbus通讯协议、RS-232通讯协议、RS-485通讯协议、HART通讯协议等等，那么这些通讯协议究竟是怎么工作的，有哪些优缺点呢？本文将重点介绍目前常见的几种通讯协议！帮助仪表人学习。通讯协议：又称通信规程，是指通讯双方对数据传送控制的一种约定。约定中包括对数据格式，同步方式，传送速度，传送步骤，检纠错方式以及控制字符定义等问题做出统一规定，通信双方必须共同遵守，它也叫做链路控制规程。常用的仪表通讯协议有： ?modbus通讯协议 ?RS-232通讯协议 ?RS-485通讯协议 ?HART通讯协议。 ?MPI通信 ?串口通信 ?PROFIBUS通信

?工业以太网 ?ASI通信 ?PPI通信 ?远程无线通信 ?TCP ?UDP ?S7 ?profibus ?pofinet ?MPI ?PPI ?Profibus-DP ?Devicenet ?Ethernet Modbus通讯协议1 Modbus协议最初由Modicon公司开发出来，在1979年末该公司成为施耐德自动化部门的一部分，现在Modbus已经是工业领

域全球最流行的协议。此协议支持传统的RS-232、RS-422、RS-485和以太网设备。由于modbus协议是完全公开透明的，所需的软硬件又非常简单，这就使它成为了一种通用的工业标准。许多工业设备，包括PLC，DCS，智能仪表等都在使用Modbus协议作为他们之间的通讯标准。有了它，不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络，进行集中监控。特点 Modbus 协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议,控制器相互之间、控制器经由网络（例如以太网）和其它设备之间可以通信。它已经成为一通用工业标准。此协议定义了一个控制器能认识使用的消息结构,而不管它们是经过何种网络进行通信的。 modbus通讯协议是一种主从式异步半双工通信协议，采用主从式通讯结构，可以使一个主站对应多个从站进行双向通信。它描述了一控制器请求访问其它设备的过程,如何回应来自其它设备的请求,以及怎样侦测错误并记录。它制定了消息域格局和内容的公共格式。 Modbus协议包括ASCII、RTU等通讯方式，并没有规定物理层。此协议定义了控制器能够认识和使用的消息结构，而不管它们

污水处理自动化PLC远程控制系统改造设计方案

污水处理自动化PLC远程控制系统改造设计方案我国大多数污水处理厂中的污水泵站自动化系统主要采用可编程逻辑控制器（PLC）为基础的分布式计算机监控系统，PLC的配置灵活，具有较强的安全性、可靠性和适应性。但目前运用自动化系统的泵站也存在一些问题，例如整体系统不完善，功能设计不合理、缺乏设备维保措施等，再加上技术人员的缺乏，使实际操作中无法发挥其功能性。污水泵站自动化系统控制及结构中的问题 1.人工控制造成的问题目前一些污水泵站在阀门的开关上还是采用传统的人工控制的方法，由于人工的疏忽或其他因素的影响，在阀门控制中会由于个人疏忽造成控制不及时，导致泵坑集水过多、水位上升过高的问题，严重时会淹没泵室，影响泵站的正常运行。 2.自动化控制系统不完善一部分污水泵站缺乏完善的控制系统线路，无法充分保护系统主要设置，影响自动化控制系统功能的发挥。系统设备的维保工作不到位，造成系统网格结构陈旧，易造成泵站与中央控制室之间重要数据的丢失，影响自动化控制数据的完整性和准确性。除此以外，系统对泵站具体运行情况缺乏动态化的监控和管理，不利于信息的完整性。污水自动化plc远程控制系统改造解决方案为解决我国污水泵站自动化系统运行现状及问题，南京康卓环境科技有限公司开发出新一代污水泵站自动化系统，其主要功能包括泵站电气量采集、水位采集、报警、一键开机、

自动开机、远程控制等。基于智能控制器的泵站自动化系统的常规操作按钮与一般控制系统操作一致，有利于快速实现操作人员的智能化操作。中央控制系统污水泵站自动化系统的控制器设置在常规电气柜之内，二者是一体的，省去了另外设置单独控制柜的步骤，有效地节省空间和接线。系统的核心就是控制器，泵站智能系统主要由进线柜、泵控制柜、无功补偿柜、站用配电柜、安全预防系统等构成。其中，进线启动柜的功能主要包括接入总进线电源、进线继电的保护、泵站智能控制、信息数据的采集与交流、运行状态、参数提醒等；泵站控制柜在整个系统中的功能包括自动完成启动和停止、电动机的继电保护、运行状态及参数提醒等；泵站的配电由站用配电柜完成；安全预防系统能够保障系统的安全性，发挥出警告信号的作用。要加强对系统软件的更新和完善，并对系统硬件设备定期维修和版样，保证污水泵站自动化的顺利运行。电气设备与线路的改造在电气设备的改造方面，重点在系统控制箱内增加格栅过电流、过力矩保护和报警的功能，保证格栅出现故障后并不会对水泵运行造成巨大影响，除此以外，还要加强对格栅的独立控制。泵控电机易出现电流过大故障，可在其主回路中增设线路的电流检测仪器，保证过流的顺利运行。在低压运行线柜中设置智能电力检测装置，运用串联连接至系统服务器网络之中，监测泵站低压侧的主要电量。在泵站控制系统的控制回路方面，重点进行线路的维修和改造，逐一排查主回路、控制回路、信号回路等走线的设置，降低因线间电磁干扰造成的线路传输问题。要增加整个设备的集中控制能力，重点改造没有集控功能的设备等。自动化监控系统污水泵站自动化系统运用先进的泵站专家控制系统技术，该技术能够根据环境、泵机组设备运行变化等数据信息，不断完善和优化泵组设备的组合，通过增加设备的使用率实现节能降耗的作用，提高泵站运行的经济效益。泵站自动化控制系统还运用泵站安全预防技术，该技术能够智能识别和检测安全故障；该技术能够在开机前自动检测管理区域是否安全，若出现非安全故障或情况，系统会自动关闭泵组并发出警告信号，保障工作人员的安全；在无人值班期间利用自动检测功能保障区域的安全性，防止财产、设备等丢失、破坏现象。泵站智能系统还运用先进的泵站热点数据无线定制点播与推送技术，系统管理和操作人员可以利用网络实时了解各类热点信息，实现了泵站的智能化、网络化管理；系统利用先