控制器调试与检测方法论文

总线式低压断路器新型智能控制器的研制引言智能断路器是一种将计算机技术、数字处理技术和信息技术引入传统开关设备中发展起来的新一代开关电器。智能断路器的控制器是实现智能操作的核心部件，其基本任务是通过对电网参数的采集和处理，给出相应的控制信息。此外，智能控制器通过现场总线可以和计算机连接，实现断路器间的联网通信以及进行远程监控管理。近年来，由于嵌入式系统的使用越来越成熟，其中us/OS-II 嵌入式操作系统由于源代码公开化，内核体积小，可移植性好等原因，受到了广泛的应用。本文采用了TI 公司的DSP 芯片TMS320LF2407A 作为嵌入式系统硬件，设计了低压断路器的智能控制器，同时，将us/OS-II 嵌入式操作系统移植到DSP 芯片中，提高了系统的运行效率和可靠性。现场试验表明，该控制器可靠性高，试验结果达到预期的设计要求，具有广阔的应用前景。1 us/OS-II 嵌入式操作系统嵌入式系统是被内部计算机控制并执行专用功能的设备或系统，操作系统以及应用软件都集成于计算机硬件系统之中，即应用软件和系统硬件一体化，嵌入式系统具有软件代码少，高度自动化，响应速度快等特点，特别适合于要求实时性高和多任务处理的情况。us/OS-II 嵌入式操作系统是一个完整的、源代码公开的、可移植的、固化的、可裁剪的占先式实时多任务内核，它是一种不可剥夺型内核，在任务调度时须预先设定任务的优先级。us/OS-II 包括以下几个部分：内核管理、任务管理、时间管理、事件控制块、信号量管理、邮箱管理等。us/OS-II 中创建的任务有5 种状态，分别是：睡眠态、等待态、就绪态、运行态、中断服务态。us/OS-II 是占先式内核，每个任务都要设置优先级，优先级最高的任务可以先进入CPU 运行，其它任务只能先在就绪状态中等待。us/OS-II 最多可以创建多达64 个任务(实际可以使用的是56 个，因为前4 个和后4 个任务优先级被保留做系统升级用)。2 嵌入式系统的硬件设计2.1 智能控制器总体结构及工作原理智能控制器硬件系统的总体结构如图1 所示。该控制器的主要任务是采集电网的电流和电压信号，经过信号采样电路处理后，使信号变换成DSP 的标准输入电压0 到3.3V，DSP 通过对采集信号的分析比较，做出正确的判断，发出动作指令，从而实现线路的过载、短路、接地等故障的保护，并通过Profibus 总线发送和接收监控计算机的相关数据，实现远程监控管理。系统主要有DSP 及其外围电路、A/D 信号采集与处理电路，液晶显示电路，电源，脱扣电路等部分构成。DSP 的外围电路主要包括晶振、滤波回路、片外RAM 和一些门电路。2.2 TMS320LF2407A 芯片及其开发环境CCS2.2 简介TMS320LF2407A 是基于控制应用而设计的，它将高性能的DSP 内核和丰富的微控制器外设集成于单片中，从而成为传统的微控制器的理想替代。TMS320LF2407A 控制器的外设包括：事件管理器、网络接口、A/D 通道模数转换、SPI 串行外设接口、SCI 串行通信接口、通用双向I/O 引脚。CCS2.2 是CCS 系列中的最新版本，有很多既方便又强大的功能。包括：支持同时载入多个工程文件；加强了编译器功能，对语法的检查更加严格；通过建立库工程，支持编译函数文件成为库文件等。2.3 信号采集电路本设计采集的信号是四路电流和三路电压信号，电压和电流信号都是经过互感器形成的二次侧感应电压。经滤波隔离放大之后形成适合A/D 转换的电压范围，7 路信号经处理后送到多路电子开关。由于DSP 本身具有A/D 转换器，所以只需通过DSP 控制电子开关选通所需的各路信号，即可完成对多路信号的采集。DSP 的A/D 转换精度为2-10，完全能够满足实时采集和高精度要求。设计中利用定时中断方式进行采样，要求每1ms 就在3 路电压和4 路电流信号上各采集一点。2.4 Profibus-DP总线接口模块在Profibus-DP总线通信过程中，主站循地读取从站的输入信息并周期地向从站发送输出信息。同时，数据的通信是通过主站和从站的监控功能进行监控的。本系统选用了5I系列单片机DPC932AI来实现Profibus总线通信。由于单片机LPC932AI上安装有增强型Profibus总线通信。由于单片机通过通过软件来模拟Profibus现声场总线协议。LPC932AI指令执行时间只需167ms，增强型的UART波特率可以使数据在Profibus-DP总线传输中高达500Kb/s。它允许高述度周期性的数据通信，因此特别适用十对时间要求苛刻的场合。Profibu-DP接口模块见图2，电路主要由三部分组成：模拟总线协议处理微控制器LPC932AI、高速光电耦合器6N137和RS485收发器SP3485。了增强Profibus-DP 总线节点的抗干扰能力，LPC932A1的TXD 和RXD 并不是直接与RS-485 收发器SP3485 的TXD和RXD 相连，而是通过高速光电耦合器6N137 后与SP3485 相连，这样能很好地实现总线上各Profibus-DP 节点间的电气隔离。其中光耦部分电路所采用的2 个电源VCC 和VPP 必须完全隔离，虽然增加了节点的复杂性，但是却提高了节点的稳定性和安全性。连接至SP3485 上A 引脚的上拉电阻和连接至B引脚的下拉电阻用于保证无连接时的SP3485 芯片处于空闲状态，提供网络失效保护，以提高RS-485 节点与网络的可靠性。3 嵌入式系统的软件设计3.1 us/OS-II 在2407 上的移植us/OS-II 在2407 实现移植是嵌入式系统软件设计的关键所在， 根据嵌入式实时系统的实际需要， 对OS_CPU.H，OS_CPU_A.ASM，OS_CPU_C.C 文件进行编写，对OS_CFG.H 配置的正确设定，如对最低优先级OS_LOWEST_PRIO、最多任务控制块OS_MAX_EVENTS、最多任务数OS_MAX_TASKS 进行设置，对需要使用的功能进行选择置位。OSStartHighRdy()控制最高优先级任务的运行，OSCtxSw()用来实现中断服务子程序、陷阱或异常处理程序的任务切换，OSTickISR()用来实现时钟节拍功能。将各种函数编写好以后，装载入2407 或外部RAM 中，进行成功移植后，即可在此基础上进行嵌入式系统的软件开发。3.2 智能控制器软件设计智能控制器系统软件设计主要有两部分：主程序和中断程序，中断程序包括定时器采样中断、延时保护处理中断和通讯中断,其中定时器中断优先级高于通讯中断,以保证定时采集数据并进行相关处理。软件采用了汇编语言和高级语言混合编制而成，按功能可分为两类：一类是执行软件,完成各种实质性的功能,如测量、计算、显示等；另一类是监控软件,采用了模块化设计技术,便于系统功能扩展和提高程序的可靠性、可维护性，为实现智能控制器的测量、保护、监控和通信等功能,设计了一种多任务操作系统。主程序流程如图3 所示。其中主要功能如液晶显示、保护算法、滤波算法、有效值计算、通信的发送和接收、键盘输入设置参数等，由于实时性要求不高,用主循环依次实现。对于实时性要求较高的程序,比如A/D 采样转换程序和瞬动保护判断程序，采用了汇编语言编程,这样可以加快相关代码运行的速度,提高系统运行的效率。利用DSP 的A/D 转换器，每隔1 ms 采样1 次,完全可以满足实时性要求，定时采样中断程序流程如图4所示。智能控制器通过定时采样中断和计算获取主线路的信号,比较是否达到或超过短路瞬时整定值、短延时整定值、过载长延时整定值，作出相应的分断命令。3．3 上位监控软件设计中,智能断路器与上位机之间的通讯采用多主方式,即网络上任一节点均可在任意时刻主动地向网络上其他节点发送信息,目的是使智能节点不仅能响应上位机进行数据传输,而且能够定时或在智能节点出现异常时能够及时主动地向上位机传送相关信息。上位机采用VB 编程实现了以下功能:实时接收智能断路器上传的数据, 包括正常情况下的定时发送和异常情况下的实时发送；随时读取下位智能断路器的数据,即工作人员可从上位监控机上根据需要随时向下位智能节点发送远程帧,索取相关数据；具有在线远程设置相关参数及远程控制断路器的分、合闸。即实现“四遥”功能。4 试验和总结设计的样机在企业试验站进行了现场调试、试验，如保护特性的测试、上位机和控制器之间的通信以及液晶显示、测量等，做了大量的运行试验，取得很好的结果。试验表明：设计的智能控制器实现了测量、保护、通信和监控等功能，实时性好，指标达到预期要求。本文的创新点在于：基于DSP 的新型智能控制器，不仅运行可靠，实时性强，精度高，电磁兼容性好，而且由于采用了us/OS-II 嵌入式实时操作系统，提高了DSP 的运行效率和控制器的可靠性。同时，本文也为us/OS-IIus/OS-II 嵌入式操作系统在电力系统领域的应用开辟了新的空间。该样机已通过验收，预计每年可产生经济效益100 万元。

plc是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。下面是我为大家精心推荐的plc论文范文，希望能够对您有所帮助。

PLC概述及维护

摘要：针对在信号系统与外部接口设计中广泛使用的PLC，本文介绍了PLC的概况和使用中的常见问题处理。

Abstract: In view of the signaling system with exterior connection design in widespread used PLC, this article introduced PLC’s survey and frequently malfunctions.

关键词：PLC, 接口，故障，维修，地铁，信号

Key words: PLC, Interface, Malfunction，Maintenance, Subway，Signaling

中图分类号： U231+.7 文献标识码：A文章编号：

一、背景及基本概念

1.1 背景

在信号系统中的设计中，越来越多的使用PLC作为内部及外部接口的元器件，而接口的问题一直是设备调试、维护中比较难于掌握的。所以作为工程人员就需要对PLC的工作原理，及常见的问题有一定的了解。

1.2 基本概念

1.2.1 定义

PLC即可编程控制器PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER 的简称。国际电工委员会(IEC)颁布了对PLC的规定：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。

PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。

1.2.2 PLC的结构及基本配置

一般讲，PLC分为箱体式和模块式两种。但它们的组成是相同的，对箱体式PLC，有一块CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，当然按CPU性能分成若干型号，并按I/O点数又有若干规格。对模块式PLC，有CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架。无任哪种结构类型的PLC，都属于总线式开放型结构，其I/O能力可按用户需要进行扩展与组合。PLC的基本结构框图如下：

图1

一、CPU：

PLC中的CPU是PLC的核心，起神经中枢的作用，每台PLC至少有一个CPU，它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路，

与通用计算机一样，主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，还有外围芯片、总线接口及有关电路。它确定了进行控制的规模、工作速度、内存容量等。内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。

CPU模块的外部表现就是它的工作状态的种种显示、种种接口及设定或控制开关。一般讲，CPU模块总要有相应的状态指示灯，如电源显示、运行显示、故障显示等。箱体式PLC的主箱体也有这些显示。它的总线接口，用于接I/O范本或底板，有内存接口，用于安装内存，有外设口，用于接外部设备，有的还有通讯口，用于进行通讯。CPU模块上还有许多设定开关，用以对PLC作设定，如设定起始工作方式、内存区等。

二、I/O模块：

PLC的对外功能，主要是通过各种I/O接口模块与外界联系的，按I/O点数确定模块规格及数量，I/O模块可多可少，但其最大数受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入缓存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。

三、电源模块：

有些PLC中的电源，是与CPU模块合二为一的，有些是分开的，其主要用途是为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源以其输入类型有：交流电源，加的为交流220VAC或110VAC，直流电源，加的为直流电压，常用的为24V。

四、底板或机架：

大多数模块式PLC使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间的联系，使CPU能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。

1.2.3 PLC的通信及编程

PLC具有通信联网的功能，它使PLC与PLC 之间、PLC与上位计算机以及其它智能设备之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。现在几乎所有的PLC新产品都有通信联网功能，它和计算机一样具有RS-232接口，通过双绞线、同轴电缆或光缆，可以在几公里甚至几十公里的范围内交换信息。

当然，PLC之间的通讯网络是各厂家专用的，PLC与计算机之间的通讯，一些生产厂家采用工业标准总线，并向标准通讯协议靠近，这将使不同机型的PLC之间、PLC与计算机之间可以方便地进行通讯与联网。

1.2.4 PLC编程

PLC的编程语言与一般计算机语言相比，具有明显的特点，它既不同于高级语言，也不同与一般的汇编语言，它既要满足易于编写，又要满足易于调试的要求。目前，还没有一种对各厂家产品都能兼容的编程语言。如三菱公司的产品有它自己的编程语言，OMRON公司的产品也有它自己的语言。但不管什么型号的PLC，其编程语言都具有以下特点：

1. 图形式指令结构：程序由图形方式表达，指令由不同的图形符号组成，易于理解和记忆。系统的软件开发者已把工业控制中所需的独立运算功能编制成象征性图形，用户根据自己的需要把这些图形进行组合，并填入适当的参数。在逻辑运算部分，几乎所有的厂家都采用类似于继电器控制电路的梯形图，很容易接受。如西门子公司还采用控制系统流程图来表示，它沿用二进制逻辑组件图形符号来表达控制关系，很直观易懂。较复杂的算术运算、定时计数等，一般也参照梯形图或逻辑组件图给予表示，虽然象征性不如逻辑运算部分，也受用户欢迎

2. 明确的变数常数：图形符相当于操作码，规定了运算功能，操作数由用户填人，如：K400，T120等。PLC中的变量和常数以及其取值范围有明确规定，由产品型号决定，可查阅产品目录手册。

3. 简化的程序结构：PLC的程序结构通常很简单，典型的为块式结构，不同块完成不同的功能，使程序的调试者对整个程序的控制功能和控制顺序有清晰的概念。

4. 简化应用软件生成过程：使用汇编语言和高级语言编写程序，要完成编辑、编译和连接三个过程，而使用编程语言，只需要编辑一个过程，其余由系统软件自动完成，整个编辑过程都在人机对话下进行的，不要求用户有高深的软件设计能力。

5. 强化调试手段：无论是汇编程序，还是高级语言程序调试，都是令编辑人员头疼的事，而PLC的程序调试提供了完备的条件，使用编程器，利用PLC和编程器上的按键、显示和内部编辑、调试、监控等，并在软件支持下，诊断和调试操作都很简单。

二、PLC维护

2.1 维护概述

一般各型PLC均设计成长期不间断的工作制。对于地铁维护人员来讲，是不需要更改PLC内部程序的。但是在调试期间就需要对相应动作进行修改。

2.2 查找故障的设备

PLC的指示灯及机内设备，有益于对PLC整个控制系统查找故障。编程器是主要的诊断工具，他能方便地连到PLC上面可以观察整个控制系统的状态。根据PLC厂家的不同编程器也有区别，有的是运行在PC上的软件，有的是一个专用的设备。

2.3 查找故障顺序

根据下列问题，并根据发现的合理动作逐个否定。一步一步地更换PLC中的各种模块,直到故障全部排除。所有主要的修正动作能通过更换模块来完成, 除了一把螺丝刀和一个万用电表外，并不需要特殊的工具。

1、PWR(电源)灯亮否?如果不亮，在采用交流电源的框架的电压输入端(98-162VAC或195-252VAC)检查电源电压;对于需要直流电压的 框架，测量+24VDC和0VDC端之间的直流电压，如果不是合适的AC或DC电源，则问题发生在PLC之外。如AC或DC电源电压正常，但PWR灯不亮，检查保险丝，如必要的话，就更换CPU框架。

2、PWR(电源)灯亮否?如果亮，检查显示出错的代码，对照出错代码表的代码定义，做相应的修正。

3、RUN(运行)灯亮否?如果不亮，检查编程器是不是处于PRG或LOAD位置，或者是不是程序出错。如RUN灯不亮，而编程器并没插上，或者编程器处于RUN方式 且没有显示出错的代码，则需要更换CPU模块。

4、BATT(电池)灯亮否?如果亮，则需要更换锂电池。由于BATT灯只是报警信号，即使电池电压过低，程序也可能尚没改变。更换电池以后， 检查程序或让PLC试运行。如果程序已有错，在完成系统编程初始化后，将录在磁带上的程序重新装入PLC。

在日常的维修活动中，可以根据故障统计来准备备品备件，并不需要准备整个PLC。掌握了故障判断方法后，可以进行针对性地更换，这样可以减少维修成本，增加维修效率。

三、总结

了解PLC的组成部分及工作原理，可以更加准确的对PLC进行故障判断，在系统设计和生产使用中要对该系统的设备消耗、元器件设备故障发生点有清楚的估计，可以减少安装调试、维修成本，延长PLC控制系统的寿命。

在信号设计过程中有过把系统改复杂的现象，如采用复杂的控制方式和设备来实现，本可以用简单装置来实现的控制，违背了经济、简单、实用的原则，并可能会增加故障率。另外我们在信号系统中大多使用PLC处理接口信息，所以在设计过程中要尽量将接口信息容易识别，这样在出现故障时，能够尽快判断故障的归属方，便于地铁的运营管理。

分析故障或处理故障时也要注意系统性，要综合的考虑系统的各个输入输出才能能准确地判断故障点。

浅析PLC控制技术

[摘要]PLC是Programmable Logic Controller的缩写,即可编程逻辑控制器。IEC对PLC的定义是:PLC是一种数字运算操作的电子系统,专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器,用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令,并通过数字的、模拟的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。

[关键词]PLC技术发展现状发展趋势

中图分类号:TP3文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)1210064-01

一、PLC技术的概念

PLC即可编程控制器(Programmable logic Controller,是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会(International

Electrical Committee)颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义:“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令,并能通过数字式或模拟式的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体,易于扩展其功能的原则而设计。”

二、PLC技术的发展历史

1968年,通用汽车对外公开招标,寻求新的电气控制装置,1969年,美国数字设备公司制成的首台plc,1971年日本从美国引进了PLC技术加以消化,由日本公司研制成功了日本的第一台PLC。从70年代初开始,不到三十年时间里,PLC生产发展成了一个巨大的产业,据不完全统计,现在世界上生产PLC及其网络的厂家有二百多家,生产大约有400多个品种的PLC产品。其中在美国注册的厂超过100家,生产大约二百个品种;日本有60～70家PLC厂商,也生产200多个品种的PLC产品;在欧洲注册的也有几十家,生产几十个品种的PLC产品PLC产品的产量、销量及用量在所有工业控制装置中居首位,市场对其需求仍在稳步上升。进入二十世纪九十年代以来,全世界PLC年销售额以达百亿美元而且一直保持15%的年增长的势头。

三、我国PLC技术的发展现状

我国研究PLC技术起步较晚,但发展速度较快。中国电力科学研究院自1997年开始研究PLC技术,主要考虑PLC技术用于低压抄表系统,传输速率较低。1998年开发出样机,并通过了试验室功能测试,1999年在现场进行试运行,获得了产品登记许可。1999年5月开始进行PLC系统的研究开发工作。主要对我国低压配电网络的传输特性进行了测试,并对测试结果进行了数据处理和分析,基本取得了我国低压配电网传输特性和参数,为进行深入研究和系统开发提供依据。2000年开始引进国外的PLC芯片,研制了2Mbps的样机,2001年下半年在沈阳供电公司进行了小规模现场试验,实验效果良好,并于6月20日在沈阳通过验收。验收委员会通过现场检测认为,该实验从中国配电网的实际传播特性出发,对电力线通信技术的理论、实际应用和工程技术进行了开创性研究,在国内率先研制成功2Mbps和14Mbps高速电力线通信系统,建立了我国第一个电力线宽带接入实验网络;实现了自家庭至配电开关柜的高速电力线数据通信,并将办公自动化系统延伸至家庭。该实验的成功标志着我国已经全面掌握了高速电力线通信的核心技术,具备了研制生产这种技术实用化设备的能力。据悉,今年年底以前将建成200户的试验网络。

我国工业控制自动化的发展道路,大多是在引进成套设备的同时进行消化吸收,然后进行二次开发和应用。目前我国工业控制自动化技术、产业和应用都有了很大的发展,我国工业计算机系统行业已经形成。工业控制自动化技术正在向智能化、网络化和集成化方向发展。

四、PLC的未来发展趋势

1.功能向增强化和专业化地方向发展,针对不同行业的应用特点,开发出专业化的PLC产品,以此来提高产品的性能和降低产品的成本,提高产品的易用性和专业化水平。

2.规模向小型化和大型化的方向发展,小型化是指提高系统可靠性基础上,产品的体积越来越小,功能越来越强;大型化是指应用在工业过程控制领域较大的应用市场,应用的规模从几十点扩展到上千点,应用功能从单一的逻辑运算扩展几乎能满足所有的用户要求。

3.系统向标准化和开放化方向发展,以个人计算机为基础,在Windows平台上开发符合全新一体化开放体系结构的PLC。通过提供标准化和开放化的接口,可以很方便地将PLC接入其它系统。

五、PLC技术的特点

1.配套齐全,功能完善,适用性强:PLC发展到今天,可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外,现代PLC多具有完善的数据运算能力,可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现,使PLC渗透到了位置控制、温度控制,CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展,使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。

2.系统的设计、建造工作量小,维护方便,容易改造:PLC用存储逻辑代替接线逻辑,大大减少了控制设备外部的接线,使控制系统设计及建造周期大为缩短,同时维护变得容易起来。更重要的是可以使同一设备经过改变程序改变生产过程。

3.体积小,重量轻,能耗低:以超小型PLC为例,新近出产的品种底部尺寸小于100mm,重量小于150g,功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部,是实现机电一体化的理想控制设备。

六、PLC应用中应注意的问题

PLC是专门为工业生产服务的控制装置,通常不需要采取什么措施,就可以直接在工业环境中使用。但是,当生产环境过于恶劣时,就不能保证plc的正常运行,因此在使用中应注意以下环境问题。

1.温度:PLC要求环境温度在0-55℃,安装时不能放在发热量大的元件下面,四周通风散热的空间应足够大,基本单元和扩展单元之间要有30mm以上间隔;开关柜上、下部应有通风的百叶窗,防止太阳光直接照射;如果周围环境超过55℃,要安装电风扇强迫通风。

2.湿度:为了保证PLC的绝缘性能,空气的相对湿度应小于85%(无凝露)。

3.震动:应使PLC远离强烈的震动源,防止振动频率为10-55hz的频繁或连续振动。当使用环境不可避免震动时,必须采取减震措施,如采用减震胶等。

4.空气:避免有腐蚀和易燃的气体,例如氯化氢、硫化氢等。对于空气中有较多粉尘或腐蚀性气体的环境,可将PLC安装在封闭性较好的控制室或控制柜中,并安装空气净化装置。

参考文献:

[1]钟肇新,可编程控制器原理与应用[M].广州:华南理工大学出版社,2000.

[2]储云峰,施耐德电气可编程序控制器原理及应用[M].北京:机械工业出版社,2006.

[3]高勤,电器及PLC控制技术[M].北京:高等教育出版社,2002.

计算机控制技术论文

在日常学习、工作生活中，大家都不可避免地会接触到论文吧，论文是学术界进行成果交流的工具。你写论文时总是无从下笔？以下是我为大家收集的计算机控制技术论文，欢迎阅读与收藏。

摘要： 计算机控制技术是一门由微机原理、控制理论、通信原理、软硬件开发技术等多学科专业知识交叉形成的综合性科学技术，自动化生产线是由自动化设备组合而成的能够自动完成产品制造的生产系统。将计算机控制技术应用于自动化生产线中不仅能够提高产品制造的质量和效率，而且能够提高自动化生产线的管理水平。因此，研究计算机控制技术在自动化生产线中的应用对于提高产品的制造管理水平有十分重要的意义。

关键词： 计算机控制技术；自动化生产线；自动化生产设备；自动控制系统；

1、 前言

随着计算机技术的不断发展和我国工业化进程的不断推进，制造装备的智能化水平不断提高，传统的制造行业正面临着新的发展机遇。将计算机控制技术应用于自动化生产线，提高了产品制造的自动化水平，不仅有利于提高产品的质量和制造效率，而且也有利于提高自动化生产线的管理水平。目前，为提高制造业的竞争力，世界各发达国家都越来越重视计算机控制技术在制造行业自动化生产线中的应用研究。针对这样的生产需求和技术现状，本文将主要研究计算机控制技术在自动化生产线中的应用。

2、计算机控制技术及自动化技术的基本概念

计算机控制技术是一门由微机理论、经典控制理论、现代控制理论、硬件开发技术、软件开发技术、通信原理、网络技术、系统工程等多个专业门类组合形成的综合性的交叉学科。典型的计算机控制系统一般以ISA/PCI总线工控机或IBM—PC微机作为控制核心，以各种输入输出装置、外部存储装置为外围电路，借助各种检测传感器和伺服电机等执行装置，最终实现对被控对象的控制功能。控制单元和被控对象之间可以通过电缆等有线方式传输信号，也可以通过无线电、红外线等无线信号实现信息交互。软件是计算机控制系统的重要组成部分，由底层系统软件和上层用于完成各种具体功能的应用软件组成。根据控制方式的不同，以计算机为核心的自动控制系统分为闭环控制系统和半闭环控制系统。闭环的计算机控制系统连续不间断的采集被控对象的状态信号，并以一定的方式进行数据处理，最终输出控制信号达到全自动的控制目的；半闭环的计算机控制系统在完成所采集数据的初步分析之后向操作者提供控制信息，由操作者作出最终决策。

最初自动化的概念是使用机器来代替人的具体劳动自动地实现工业生产作业，目前自动化概念已更加广义化，不单单是使用机器机械的代替人简单的体力劳动，还承担代替人完成全部或一部分的脑力劳动，从而达到全自动的完成指定的生产作业任务。从制造的角度而言，自动化技术涵盖代替人完成机械劳动、代替人完成全部或部分的脑力劳动、自动管理并优化整个机械制造系统三个层次的内容。自动化生产线是制造领域的概念，由传送系统和控制系统两大部分组成，控制一系列机床或其他生产设备按照制定的工艺步骤完成产品的全自动或半自动生产。自动化生产线的传送系统分为上下料设备、传送设备、储料设备，根据具体的生产任务选用具体的设备类型，以机加工生产线为例，一般由工件自检装置、自动换刀装置、自动冷却装置等组成。自动化生产线的控制系统不仅负责控制组成生产线的各部分协调工作，而且负责生产线故障的监测和排除。

3、计算机控制系统的应用类型和发展趋势

根据控制需求的不同，计算机控制系统分为数据采集系统、直接数字控制系统、监督控制系统、分级控制系统DCS、现场总线控制系统五种类型。数据采集系统是最初级的计算机控制系统，计算机在该系统中主要承担数据采集和数据处理任务，包括各种生产变量的实时检测、处理、记录和分析，并向操作者反馈处理结果，不承担生产线的自动控制功能。直接数字控制系统中的计算机直接控制被控对象，这种系统的特点是不直接处理模拟信号，而是将信号完成AD/DA转换后实现控制功能。监督控制系统在直接数字控制系统上集成了管理功能，是一种较高级的计算机控制系统。现场总线控制系统是一种分布式的控制系统，克服了以往分级控制系统DCS由于通信标准不统一而不能实现网络互连的问题。

计算机控制技术首先起源于上世纪四十年代美国福特公司未描述发动机工作的自动化需求，随着上世纪五六十年代经典控制理论和现代控制理论的发展，依次出现了以单变量和多变量为控制对象的自动控制系统，后来随着计算机技术、通信技术的发展，在以往自动控制系统的基础上形成了高级的计算机控制系统，能够完成生产过程的最优控制功能。现阶段，微机技术和电子技术仍然保持着高速发展态势，计算机的控制性能每两年就能增加一个数量级。目前的计算机控制技术正在向智能化、网络化和高度集成化方向发展，低成本的工控机将成为工业领域计算机控制系统的核心，DCS系统将向小型化、多样化的方向发展，现场总线仍将是计算机控制系统在将来一段时间内最有前途的发展方向之一。

4、计算机控制技术在自动化生产线中的应用

在机械制造领域，将计算机控制技术应用于自动化生产线中形成柔性制造系统。柔性制造系统是基于机械自动化和计算机控制技术发展而来的一种自动化程度很高的机械制造系统，与一般的自动化生产线类似，也由上层控制单元、物料搬运单元、与生产相关的数控加工装置构成，是机械自动化技术在机械制造领域的一种应用。柔性制造系统的突出的优点是可以根据外部生产环境的变化实现有针对性的自动调整，此外，也能根据客户的独特需求灵活调整生产线各部分的组成，以达到为客户提供个性化产品制造服务的目的。柔性制造系统特别适合用于机械产品的多品种、小批量生产。柔性自动生产线是柔性制造系统的'一种具体形式，不仅包括普通的数控机床和CNC加工中心，还包括专用机床和自动运输装置。

现场总线是近些年来发展起来的一种计算机控制技术，在自动化生产线中承担数据通信功能，是当今自动化生产线广泛采用的一种通信形式。现场总线技术在自动化生产线的各测量仪器仪表中植入微型处理器，利用双绞线或无线电将所有设备连接形成网络系统，每个设备作为整个通信网络的一个节点，所有生产设备遵循统一的通信协议，实现数据的实时采集和处理。现场总线在各设备之间的通信和信息实时显示方面具有较大的优势，便于实现分散控制，具有灵活性和开放性，能将新加入到生产线中的设备通过预留的通信接口集成到整个通信网络之中。现场总线也有很强的互用性，来自不同制造商的性能相似的生产设备能够互相替换。此外，现场总线还具备很强的功能自治性，在现场总线的作用下，计算机能够实时预测和分析自动化生产线的故障，并及时做出具有针对性的应对决策。

在计算机集成制造系统CIMS方面，计算机控制技术不仅具备一般自动化生产线的技术功能，还具备经营功能。计算机集成制造系统CIMS将信息管理技术融入到柔性制造系统之中，不仅包括传统的自动制造单元、数据通讯单元，还集成了信息管理单元、工程设计单元、质量保证单元和数据库单元。计算机集成制造系统是一种高级的自动化生产线，把整个产品制造流程视为一个统一的整体，把产品制造所涉及的生产者、制造技术、经营理念三个要素和信息流和物质流相统一，最终实现提高产品质量、降低制造投入、提高制造效率的目的。计算机集成制造系统CIMS实现了生产过程控制和生产管理的有机结合，实现了生产制造的精密化、设备管理的信息化和生产制造的自动化，有利于实现工厂和企业的全面自动化管理，是一种十分有发展潜力的自动化生产线。

5、结论与展望

综上所述，将计算机控制技术应用在自动化生产线中有助于提高我国制造业的生产管理水平。本文在介绍计算机控制技术及自动化技术的基本概念，概述了计算机控制系统的应用类型，并简要介绍了计算机控制技术的发展趋势，最后以柔性制造系统、计算机集成制造系统和现场总线为例重点介绍了计算机控制技术在自动化生产线中的具体应用，对计算机控制技术在制造业中的进一步普及和自动化生产线自动化水平的提高可以起到一定的促进作用。

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摘要： 计算机控制即是用计算机对一个动态目标或进程进行控制。在计算机控制体系中，用计算机替代自动控制体系中的惯例控制设备，对动态体系进行调理和控制，这是对自动控制体系所运用的技术装备的一种改造。这篇文章的首要意图即是在剖析计算机控制技术原理的一起，对计算机控制体系的展开趋势进行描述。

关键字 ：规划进程；计算机控制技术；技术关键

导言

计算机控制即是用计算机对一个动态目标或进程进行控制。在计算机控制体系中，用计算机替代自动控制体系中的惯例控制设备，对动态体系进行调理和控制，这是对自动控制体系所运用的技术装备的一种改造。这一改造，改动了自动控制体系的构造，也导致对这类体系的剖析和规划发作较多的改动。在开端介绍计算机控制体系之后，别离介绍计算机控制技术的特色和底子规划进程。

1、计算机控制体系的规划进程

计算机控制体系的软、硬件构造将依据不一样的目标有所不一样，但体系规划的进程大体上相同，通常包含以下几方面。

1.1体系的整体计划规划

依据体系规划使命书进行整体计划规划。挑选体系的软、硬件构成方法依据体系的报价和时刻请求，挑选恰当的方法构成体系。在时刻请求比较紧的状况下，尽量选购现成的软、硬件体系进行组合；而在经费紧张的状况下可以思考自个规划电路模块。值得注意的是，软、硬件作业份额的区分也将对体系的报价和完结时刻产生首要的影响。体系的整体计划规划大约包含挑选微处理器、断定存储器容量、挑选外围接口电路、挑选传感器、挑选软件开发环境、硬件规划及调试六个底子内容。

1.2断定控制使命

进行体系规划之前，首要要对控制目标进行深化调查、剖析，熟悉技术流程，了解详细的控制请求，断定体系所要完结的使命，包含体系要完结的功用、控制速度、控制精度、现场环境、完结规划的时刻请求等。依据这些使命写好规划使命说明书，作为全部控制体系规划的依据。

1.3软件规划

软件规划要依据体系总的规划请求，断定软件所要完结的各种功用及完结这些功用的逻辑和时序联络，并用软件流程图表述出来。按软件流程图中不一样的功用，别离规划相应的软件功用模块。如模仿量输入模块、模仿量输出模块、数据处理模块、通讯模块和键盘处理模块等。每一种模块都可以单独进行调试，各种模块别离调试好后，再按流程图逻辑和时序联络将他们准确组合、衔接、调试。

1.4现场装置调试

首要要按技术流程图将体系准确装置，然后对体系进行粗调和准确调试，依据实际目标断定各种控制参数，调整显现值或保留数据等。硬件调试和软件调试都可以在实验室环境下用对现场状况进行模仿的方法进行，并进行必要的联合调试作业，半什物仿真是体系调试的虽要根底，而终究的体系级调试要在现场完结。

2、概述计算机控制体系

计算机控制体系的构成是由硬件和软件两大有些构成。而一个完好的计算机控制体系应由下列几有些构成：被控目标、主机、外部设备、外围设备、自动化外表和软件体系。

2.1硬件有些

硬件有些用于通常数值计算和信息处理的计算机称为通用计算机（简韵；通用机）。用于工业出产进程控制的计算机称为工业控制计算机（简称控制机）。通用机由主机和外部设备构成，主机包含运算器、控制器和主存贮器（俗称内存贮器）；外部设备包含输入设备、输出设备和外部存贮器，如键盘、CRT显现器、打印机、磁带和磁盘等，起着人机联络和拓展主机存贮才干的作用。它们是主机正常作业和大家运用主机所必需的设备。通用机首要是同运用机器的人交流信息，控制机除了同人交流信息外，要自动地控制出产进程，它还有必要与被控制的目标直接交流信息。这是控制机与通用机底子不一样的当地。为此，控制机有必要具有直接从出产进程获取信息，经过主机加工处理后，把控制信息馈送给出产进程的才干。这种才干表如今主机与被控目标之间直接进行信息的改换和传递上，具有这种才干的设备称为出产进程通道。相对于外部设备，通常把出产进程通道称为主机的外围设备。因而，可以简单地说，通用计算机由主机和外部设备构成；控制计算机由通用计算机与外围设备构成。

2.2软件有些

软件体系是控制机不行缺少的首要构成有些。只要在恰当的软件体系支持下，控制视才干按规划的请求正常地作业。控制机的软件体系包含体系软件和使用软件两大类。体系软件是用于计算机体系内部的各种资源办理、信息处理对外进行联络及供给效劳的软件。例如操作体系、监控程序、言语加工体系和确诊程序等。使用软件是用来使被控目标正常运转的控制程序、控制战略及其相应的效劳程序。例如进程监督程序、进程控制程序和共用效劳程序等。使用软件是在体系软件的支持下编制完结的，它随被控目标的特性和控制请求不一样而异。通常使用软件由用户依据需要自行开发。跟着计算机进程控制技术的日趋成熟，使用软件正向规范化、模块化的方向展开。规范的底子控制模块由制作厂家供给给用户，用户只需依据控制的请求，经过简单的组态进程即可生成满意详细请求的专用使用软件，大大方便了用户，缩短了使用软件的开发周期。进步了使用软件的可靠性。

3、计算机控制体系的特色

由于计算机自身的特色，计算机控制体系与通常惯例的调理体系比较，具有以下特色。精度高：经过多字长的数值运算，可以完结惯例调理器难以到达的控制精度，而且不存在零点漂移、热噪声及元件老化对控制精度的影响。计算机具有分时处理才干。一台计算机（严厉说是一个CPU）可以对多个控制回路进行控制。

计算机具有很强的储存和逻辑判别才干，可以依据出产环境的改动，及时作出判别，挑选最合理的控制对策；可以完结杂乱的控制规则，以到达抱负的控制作用。运用方便灵敏。计算机的控制功用是经过硬件和软件一起完结的。在不添加硬件的状况下，可以经过修改软件来改动控制计划和控制机的功用。计算机除了能完结控制功用以外，还可以一起完结对出产进程的办理，如出产计划调度，经济计算等。

4、计算机控制体系的展开趋势

DCS和工业控制计算机技术正在彼此浸透展开，并扩展各自的使用领域。本来通常流程工业的控制多选用集散型控制体系（DCS），离散型制作业的控制多采用可编程控制器（PLC）。跟着DCS和PLC彼此浸透展开继而扩展自个的使用领域，将呈现DCS和PLC融合于一体的集成进程控制体系。工业控制网络将向有线和无线相联系的方向展开。计算机网络技术、无线技术以及智能传感器技术的联系，产生了根据无线技术的网络化智能传感器。这种根据无线技术的网络化智能传感器使得工业现场的数据可以经过无线链路直接在网络上传输、发布和同享。工业控制软件己向组态化方向展开，工业控制软件首要包含人机界面软件、控制软件以及出产办理软件等。

结束语

跟着计算机技术的展开，计算机控制越来越深化地浸透于出产当中。因而，规划一个功能杰出的计算机控制体系是非常首要的。计算机控制体系包含硬件、软件和控制算法3个方面，一个完好的规划还需要思考体系的抗干扰功能，使体系能长时间有效地运转。在综述有些对计算机控制技术的展开方向进行展望。

这些年我国在控制规则、控制计划、施行技术以及大规模的集中控制方面，有必定数量的成功典型，经济效益也比较显著。这些年，还开端运用数学模型方法，探讨和推广现代控制理论在化工进程控制中的使用，联系微型计算机的推广使用，不少项目展开了计算机控制和调度办理的研讨，使出产的技术水平和经济效益都有较大的进步。

参考文献

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[3]顾德英.计算机控制技术与体系[M].北京：邮电大学出版社，2007.

摘要： 着重从计算机与自动控制理论各自发展及相互使用的角度，概括了计算机控制技术发展的背景，现状及发展。

1、计算机控制技术概述

计算机控制技术是在计算机技术和自动控制技术的大力发展基础上形成的，计算机控制的经典控制理论已经比较成熟，在农业生产、交通运输等各个领域中发挥了重要的作用。计算机控制系统的核心是实现生产过程的自动化控制，是以计算机技术为核心的自动控制系统。这种计算机控制系统具有独特的科技优势，可以完成许多采用常规控制技术无法实现的生产任务，获得日常控制技术无法完成的生产目标。一个完整的计算机控制技术，通常包括监控系统和过程对象两部分内容。计算机控制技术所依赖的监控系统主要由软硬件设备组成，硬件有主机、通讯设备等，而软件则是应用软件和系统软件。

以计算机控制技术所构成的计算机控制系统，通过包括操作指导型控制系统、直接数字控制系统、监督控制系统、集散控制系统、现场总线控制系统等内容。鉴于计算机的特殊特点，计算机控制系统与常规的调节系统有着明显的差异，主要表现在三个方面：一是控制的精度较高，比如计算机可以通过数值运算，完成常规调节器所无法完成的控制精度，而且这种精度是具有较小的偏差，不存在零点漂移、热噪声及元件老化对控制精度的影响。二是计算机的分时控制能力，比如计算机控制技术依靠计算机的强大存贮能力和判断能力，可以根据控制环境的变化，对各种情况进行及时分析和判断，做出最佳的控制决策，也可以实现复杂的控制规律，以达到理想的控制效果。最后是计算机控制技术的使用很方便，计算机控制技术依靠系统软件和应用软件来实现主要的控制目标，因此可以通过改变软件的编程，来实现对不同控制方案的调整。还可以根据生产环境的变化，对系统软件进行相应的设计和调整，来应对各种复杂多变的生产环境。但是，不可否认，计算机控制技术也有它的局限性，比如计算机控制技术完成比较复杂的控制系统时比较困难，尤其是需要采用复杂的计算法，而这在实现上就遇到了相当的困难，有些时候无法满足系统的运行要求。

2、 计算机控制技术的新发展

本文对计算机控制技术新发展的阐述主要有三个方向，一是分析集散控制系统（DCS）的新发展，二是总结可编程序控制器（PLC）的新发展，三是展望计算机控制系统的新趋势，具体内容阐述如下。

2.1集散控制系统（DCS）的新发展

集散控制系统是以单片微机技术为载体，全面运用了数据通信、图像显示、计算机技术和过程控制等高科技技术，主要使用了分布式控制思路，重点解决了信息集中管理和生产过程分散控制的有机整合问题。在提高产量、保障质量、降低能耗和控制成本等方面发挥了重要的作用。国外许多大型综合控制系统都用了DCS，比如美国西屋公司生产的WDPFI型系统。集散控制系统的控制方法主要包括参数预估控制、解藕控制、非线性控制、自适应及自学习控制等。另一方面的应用是工厂综合自动化TFA。重点解决办公室自动化的网络构成系统，利用同轴电缆连接，使生产过程综合自动化的动态和静态指标长期在最佳状态下运行。此外还有一种新的发展方向是计算机综合生产系统CIM。

2.2可编程序控制器（PLC）的新发展

可编程序控制器的核心是微处理器，是主要用于过程控制的专用微机系统，同时作为一种自动化装置，也可以用于生产过程控制。可编程序控制器在一定程度上替代了传统继电器来实现开关量的控制，比如有输入和输出，定时及计数等控制。所使用的控制信号既可以是按钮、无触点开关、行程开关或其它敏感元件等，也可以用于驱动电磁闷、步进电机等各种执行机构。由于CIM、工程自动化、过程控制等大系统和复杂系统的应用要求，可编程序控制器（PLC）的新发展主要有以下几个特点，一是大容量、高速度、高功能；二是网络化和具有通信功能；三是编程语言的多样化，也就是在重点发展SFC的基础上，更多地使用C、BASIC等高级语言编程及采用多种语言联合编程。

2.3计算机控制系统的新趋势

集散控制系统和可编程序控制器的计算机控制技术不断丰富着自己的使用领域，同时也在一定程度上实现了相互渗透发展，提高了两者的整合特性。原来一般流程工业的控制多选用集散型控制系统（DCS），离散型制造业的控制多采用可编程控制器（PLC）。随着DCS和PLC相互渗透发展继而扩大自己的应用领域，将出现DCS和PLC融合于一体的集成过程控制系统。随着计算机技术的不断更新和发展，我们也在研究一些具有自主知识产权的计算机控制系统应用软件，建立先进的监控软件平台，优化现有的控制软件等。按照计算机技术在控制系统中的功能和目的分析，未来计算机控制系统的重点方向就包括操作指导控制系统、直接数字控制系统、监督计算机控制系统、分级计算机控制系统等。