自动控制技术范文

导语：如何才能写好一篇自动控制技术，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：泵站自动控制技术；西门子S7-200 PLC；PLC程序设计；控制系统

中图分类号：TP278文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）05-0042-02

一、控制系统组成及其功能要求

控制回路硬件组成：（1）PLC器件包括西门子S7-200系列224CPU模块一只，扩展单元包括EM235模拟量模块一只，4路输入/1路输出，开关量输入输出模块EM223一只；（2）外设器件为液位控制器、温度传感器等。模拟量模块EM235硬件配置如图1所示：

控制功能要求：两潜水泵电机在水位处于所设定的上下限之间，电机无漏水情况和电机温升无异常（不大于60℃）时，均能开启任意一泵。若水位降至下限时，应自动停泵。当水位上升到下限时，水泵不应启动，水位继续上升至上限位时，水泵应自动开启，开启顺序应以1#泵优先，1#泵因故未能运行，发出故障警报，同时启动2#泵投用。两泵均不能正常投用时，为一级事故报警。水位处于上下限之间，在一泵发生温升异常、电机过载、主回路空气开关跳闸等情况时，要迅速启动另一水泵投用。

二、PLC程序设计

（一）PLC I/O功能表

数字开关量输入/输出功能表（见表1）。模拟量由4路输入1路输出组成，分别是：1#和2#泵电机的负载电流与电机绕组温度检测；一路输出作为电机负荷电流的数码显示，便于主控室操作人员查看。

（二）PLC系统控制流程

控制主程序分别调用三组子程序。其中，硬件自检子程序通过读取系统信息，主要检测作为第一扩展模块的模拟量模块EM235是否已经可靠链接，模块自身是否存在故障，CPU模块提供给扩展单元的DC24V电源是否正常，硬件自检子程序LAD见图2。初始化子程序，对控制器件进行初始化，复位清零。模拟量数据采集输出处理子程序组包括四个子程序：分别是1#和2#水泵电机的负荷电流读入处理及输出显示子程序和电机绕组温度检测子程序。因为1#、2#电机电流和绕组温度共4点模拟量的采集输入地址不同，所以在控制程序的编写上要一一给出，但是实际运行中任意时刻只有一台水泵在工作，因此只有一台电机的相关数据处理的两个子程序在运行。

（三）电机运行参数的采集和控制功能的实现

在控制主程序的初始化子程序中，相关运算寄存器要预先清零。然后，系统在通过扩展单元故障检测后，进行模拟量采集处理。分两个子程序独立进行电机负荷电流和绕组温度的采样、运算、输出和判断。均采用多次采样求和，通过移位除法求出平均值。不同的是电流值（寄存于VW20）一方面经传输指令由EM235的输出通道AQW0输出显示；另一方面作为水泵是否有效运行的状态检测。电机绕组温度经过采集处理，由比较指令结合定时指令进行判断，若温升出现异常，迅速停止电机运行。

系统控制程序中，多处结合使用定时指令，增强了系统稳定性。如：自耦降压变压器利用定时器功能设定同一台水泵在间隔十分钟以后，方能再次启动。检测电机负荷电流，以判断电机是否真正在运行时，为避开外部接触器、继电器的动作时间，防止检测失误，启用一5秒的定时器，保证信号的可靠性，从而使下一步的CPU判断并决定是否启用另一台水泵。通过设定比较参数值，检测电机实际运行电流若长时间（一般可设为30分钟）大于1.1～1.2倍电机Ie时，停止运行该泵，排查原因，以免损坏电机，同时可发讯启动备用泵。在采样频率不变的情况下，对处理后的温度数据每五分钟检测比较一次，当大于所设定的温升值时即发出警示和停机，并启动另一泵。不管电机电流过载与否，若电机温度急剧升高，超出正常允许温升，系统可立即停止该泵运行。

三、结语

低压控制系统中，引入模拟量参数参与控制。弥补了在执行器件正常动作而传动部分因电源或电机本身故障并未真正投用时，系统却“浑然不知”的缺陷。丰富的直指故障点式的报警警示功能，给操作检修带来极大便利。投资较少，主回路简便可靠，模块功能得到充分利用，近智能化控制，使泵站无需专人值守。

四、本文作者创新点

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【关键词】自动控制技术；农业自动化

由于历史、观念和技术等方面的原因， 我国传统农业机械与发达国家相比有很大差距，已远远不能适应农业的科技进步。近些年来， 自动化的研究逐渐被人们所认识， 自动控制在农业上的应用越来越受到重视。例如，把计算机技术、微处理技术、传感与检测技术、信息处理技术结合起来， 应用于传统农业机械， 极大地促进了产品性能的提高。我国农业部门总结了一些地区的农业自动化先进经验（如台湾地区的农业生产自动化、渔业生产自动化、畜牧业生产自动化及农产品贸易自动化）的开发与应用情况， 同时也汲取了国外一些国家的先进经验、技术，如日本的四行半喂人联合收割机是计算机控制的自动化装置在半喂人联合收割机中的应用，英国通过对施肥机散播肥料的动力测量来控制肥料的精确使用量。这些技术和方法是我国农业机械的自动化装置得到了补充和新的发展，从而形成了一系列适合我国农业特点的自动化控制技术。

1.已有的农业机械及装置的部分自动化控制

自动化技术提高了已有农业机械及装置的作业性能和操作性能。浙江省把自动化技术应用于茶叶机械上，成功研制出6CRK-55型可编程控制加压茶叶揉捻机，它利用计算机控制电功加压机构，能根据茶叶的具体情况编制最佳揉捻程序实现揉捻过程的自动控制，是机电一体化技术在茶叶机械上的首次成功应用。

1.1应用于拖拉机

在农用拖拉机上已广泛使用了机械油压式三点联结的位调节和力调节系统装置， 现又在开发和采用性能更完善的电子油压式三点联结装置。

1.2应用于施肥播种机

根据行驶速度和检测种子粒数来确定播种量是否符合要求的装置， 以及将马铃薯种子割成瓣后播种的装置等。

1.3应用于谷物干燥机

不受外界条件干扰， 能自动维持热风温度的装置停电或干燥机过热引起火灾时，自动掐断燃料供给的装置。

2.微灌自动控制技术

我国从20世纪年50代就开始进行节水灌溉的研究与推广据统计。到1992年，全国共有节水灌溉工程面积0.133亿m2，其中喷灌面积80万m2， 农业节水工程取得了巨大的进展。灌溉管理自动化是发展高效农业的重要手段，高效农业和精细农业要求必须实现水资源的高效利用。采用遥感遥测等新技术监测土壤墒性和作物生长情况，对灌溉用水进行动态监测预报，实现灌溉用水管理的自动化和动态管理。在微灌技术领域，我国先后研制和改进了等流量滴灌设备、微喷灌设备、微灌带、孔口滴头、压力补偿式滴头、折射式和旋转式微喷头、过滤器和进排气阀等设备，总结出了一套基本适合我国国情的微灌设计参数和计算方法，建立了一批新的试验示范基地。在一些地区实现了自动化灌溉系统，可以长时间地自动启闭水泵和自动按一定的轮灌顺序进行灌溉。这种系统中应用了灌水器、土壤水分传感器、温度传感器、压力传感器、水位传感器和雨量传感器、电线等。

3.自动控制技术在精准农业中的应用

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1农业机械自动化发展现状分析

就目前来说，我国农业生产应用自动化技术俨然成为了农业机械重要部分，这不仅极大提高了农业生产效率，还减轻了农业劳动力。近几年来，欧美国家开始在农业机械上安装并广泛使用GPS系统实现对农业生产作业的监控，并且将自动化技术引入到畜牧业上。如今，欧美国家开始广泛地在农业机械上安装GPS系统来对农业作业进行监控，并且还将自动化技术应用到畜牧业等方面。随着欧美等发达国家农业自动化机械趋于饱和状态下，农业机械自动化技术和市场已经开始向亚洲等国家转移和发展。

2自动控制技术在农业机械中的特点

目前，在农业机械的研发过程中，自动化控制技术被积极引入，并且在其中发挥着非常重要的作用，不仅能提升农业机械运行效率，还可以进一步确保农业生产获取更多的经济收益，推进现代化农业发展。以下具体论述自动控制技术在农业机械中的特点：①稳定性。自动控制技术应用于农业机械中，能很好的保持机械工作的稳定性，例如确保稳定运行效率与稳定经济收益；②实现灵活、便捷功能配置。自动控制技术本身具备的便捷、简单的特点，使其应用于农业机械中进行各类农业生产活动时，可以表现出更为灵活的效果，让农业机械操作变得更加简单；③实时控制。改善农业机械管控效益，也是提高其运行效率的关键。自动控制技术通过对不同机械进行合理管控，能充分实现农业机械实时管控目标；④实现自主故障诊断。自动控制技术可以针对农业机械运行中出现的故障进行自主排查和诊断，然后生成一系列数据，为运维人员提供有效的参考，使其能及时、准确找到故障位置和原因，并高效完成故障排查。

3自动化控制技术在农业机械中的具体运用

3.1自动化地理信息技术的应用

分析地理信息技术在农业生产中的具体应用，其中地理信息系统作为重要技术内容，自动控制技术与地理信息技术的融入，能有效加强农业科学工作与技术的联系。例如：地理信息系统可以全面监测土壤、土地农作物相关数据，对土壤环境、农作物生长周期等状况进行分析，从整体上评估农业生产效率，从而达到信息动态化研究和管理目的。此外，在农业生产过程中使用地理信息系统，可以构建真实模型详细分析数据，更直观、准确地呈现工作结果，让每一个农作物都能得到科学评估和预测，使其生产质量得到保障。例如：若农作物发生病虫灾害时，利用地理信息系统就可以全面、准确分析农作物病虫害受灾程度、面积等，供科研人员依据数据制定针对性措施，避免人力成本浪费和时间浪费。

3.2施肥自动控制技术的应用

现代化农业发展目标就是实现生产管理智能化和自动化。例如在农业施肥、灌溉水源等方面实现自动控制，可以提高化肥、水资源利用率，并提高工作效率。同时，将自动控制技术应用于施肥控制中，还可以将灌溉与施肥有效结合起来，在压力作用下充分结合肥料和水，使施肥达到自动化目的。现代化自动施肥灌溉改变了传统施肥灌溉费时、费力、费材料的缺陷，使施肥工作更加精准、高效。

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【关键词】机电；自动控制；应用

引言

21世纪，随着生产技术的发展和生产规模的扩大，自动化控制技术已经被各国作为发展科学技术中一项重要的项目来对待，并被广泛应用于军事国防、工业生产、农业生产和家用电器中，还扩展到生物、医学、环境等不同领域，成为现代社会活动中不可或缺的重要组成部分，实现微型化，智能化而前进。

1、机电自动控制技术的原理和作用

自动控制（原理）是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（称控制装置或控制器），使机器，设备或生产过程（统称被控对象）的某个工作状态或参数（即被控制量）自动地按照预定的规律运行。

自动控制理论是研究自动控制共同规律的技术科学。为了实现各种复杂的控制任务，首先要将被控制对象和控制装置按照一定的方式连接起来，组成一个有机的总体，这就是自动控制系统。在自动控制系统中，被控对象的输出量即被控量是要求严格加以控制的物理量，它可以要求保持为某一恒定值，而控制装置则是对被控对象施加控制作用的机构的总体，它可以采用不同的原理和方式对被控对象进行控制，但最基本的一种是基于反馈控制原理的反馈控制系统。

2、机电自动控制在中央空调螺杆机组的分析

笔者经过理论及实验研究，对PID控制方式进行了改进，提出了一种带有模糊算法的自适应性控制系统，并将其运用于楼宇中央空调的自动化控制中。通过在单位的275kW螺杆式冷热水机组上的实验证明，该控制系统有效地提高了机组的运行效率。

3、基本原理

3.1螺杆式冷（热）水机组

本文的研究对象为一台设计容量为275kW的螺杆式冷热水机组。压缩机采用TRANE公司生产的紧凑型双螺杆压缩机，压缩机自身带有能量调节装置，可以实现制冷量50%～100%的无段式调节。

3.2PID调节器的数学模型

PID调节器又称比例积分微分调节器，具有比例、积分、微分三种作用环节。连续PID调节器的特性方程为：

y=Kc（e+edt+TD）（1）

式中：KC——比例系数；

TI——积分时间常数；

TD——微分时间常数。

三种调节作用概括如下：比例作用按偏差量的大小成比例地改变调节量，能迅速抑制干扰，是基本的调节环节；积分作用实现有偏差量的调节，起消除静差的作用；微分作用则按偏差量的变化速率成比例地改变调节量，起超前调节、缩短调节时间的作用。PID调节器将三种调节作用适当地组合，共同完成一个调节过程。

常规的PID调节器采用预先设定的KC、TI、TD参数值，在机组运行过程中不能随环境而改变。实验研究表明，PID调节在平稳运行时效果较好，但是当运行工况变化较大时，则不能十分精确地调节，造成压缩机运行恶化、能效比降低等问题。从控制论上讲，热物理参数的传递速率较低，往往造成PID调节器的微分作用减弱、控制惯性增大、控制滞后现象严重。因此，需要对传统的PID进行改进。

本文采用了自适应性的控制方式，在机组的运行中，在线调整系统的热力学参数的判定，从而即时地改变KC、TI、TD等参数的值，以适应变工况的运行要求。

3.3模糊控制算法

模糊算法根据经验总结出许多规律，制定控制表，存入计算机内存储器。控制时，由偏差和偏差变化率的大小，搜索控制表，找出相应的控制量。基本的控制规则描述如下：

u=，k0，1（2）

式中：

u——控制量输出模糊量；

E——偏差模糊量；

E——偏差变化率模糊量；

a——量纲修正系数

由于模糊控制的调整速度快，机组运行的波动较小，对于制冷系统的变工况调节有积极的意义。但是此方法适应性较差，不利于推广为通用产品，不宜在中央空调中单独使用。本文采用局部的模糊算法，在运行中修正系统的热力学参数，并储存在数据库中，当运行工况发生重复时，直接进行制冷量的调节。实验表明，这种模糊辅助的控制方式对于减小机组的控制滞后、提高机组运行的经济性具有积极的意义。

3.4控制目标

传统的螺杆机组采用热力膨胀阀。在机组的运行中，随着热负荷的变化，膨胀阀的开启度由感温包通过温度及压力的平衡来决定，无法进行数字化的控制，精度较差。本文所讨论的螺杆式冷热水机组，采用电子膨胀阀。

由实验样机生产厂家提供的数据显示，其压缩机的可靠调节范围为50%～100%。但实验研究表明，仅采用压缩机自身的调节方式，当机组负荷降低时，轴功率的减小速度远小于制冷量的减小速度，EER值大幅下降。因此，实际运行中，应控制压缩机排气量不小于75%，才能保证节能。

本文通过调整压缩机的排气量（Vo）和膨胀阀开启度（EV）来控制压缩机的排气压力（Po）和压缩机进口处的过热度（Ts）。控制参数与控制目标如下：

（1）控制参数，压缩机排气量为75%～100%，无极调节，控制周期20sec；膨胀阀开启度为100～250个脉冲，控制周期4sec。

（2）控制目标：1.95MPa

另外，室内末端为分装的冷风机，通过继电开关将其开闭状态传至机组，作为机组负荷量监控的参考。

3、微机计算机控制技术在机电自动控制中的应用

目前，计算机技术、电子技术、信息技术已经紧密地结合起来。微型计算机控制系统的组成及分类、A/D和D/A转换、数据采集、键盘接口技术、LED及LCD显示、报警技术、马达控制、步进电机控制、I/C卡接口技术、RFID技术、串行通信及其接口总线（RS-232-C、SPI、I2C）、现场总线、数字滤波、标度变换、自动量程转换、非线性补偿、PID控制、模糊控制、微型计算机控制系统抗干扰措施等在使用、维护及修改方面更加清晰、简便、直观。计算机控制系统包括主机、接口电路及电气设备，其中单片微型计算机在一片小芯片中集成了CPU、RAN、ROM、I/O接口、计数器、定时器、串行通信口、A/D转换器等微型部件，完成整个控制系统的功能，具有价廉、可靠、多功能、体积小等优点，已广泛应用于各种小型的控制系统中，被称为微型控制器。在控制中，计算机监督控制系统（SCC系统），是由计算机测量出被控对象的参数，按照一定的数学模型，计算出最佳的给定值，通过模拟调节器控制整个过程，从而使工作过程处于最好的状态，它还可以进行顺序控制、集中控制、分级控制和最优控制。而智能控制又是计算机控制中的佼佼者，智能化控制使计算机具有人脑的部分思维功能，解决一些人们难以解决或至今还无法解决的问题。

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关键词：烟草工业；电气自动控制系统；电气自动控制技术

烟草行业既是一项传统的行业，也是我国的支柱产业。随着社会的不断发展，虽然烟草行业依旧占据了重要的位置，但也面临着更多的挑战。为了提高烟草行业的市场竞争力，烟草企业应作出战略性的调整，进行生产技术的改革。现如今，自动化控制技术越来越多的应用到生产中，烟草工业也应该应用电气自动控制技术，对生产行业进行调整，提高自身的竞争力。

1烟草工业的自动控制系统概述

烟草生产的自动化，其实质的含义是应用自动的生产、测量、控制、分配等工具，实现各种数据的汇总，来起到控制生产的目的[1]。在这一过程中，需要将集成控制系统融入到烟草工业生产中，实现远程控制，并对各生产分部实行监控，统一发送指令，使其共同协作完成。在烟草工业中的电气自动控制技术在设计上具有开放性，需要利用计算机系统对产品的优缺点实现数据分析；灵活性是指电气自动控制技术的研发人员，将电气自动控制技术的功能得到最大程度的发挥，适合不同生产部门的应用；可靠性是指在自动化控制的过程中使得每个模块都能够得到运用，提高生产效率，简化操作方式。要使烟草工业提高自身的生产水平，其一定要提高生产技术水平，烟草工业中的自动化设计应遵循以上提到的三项设计特性。

2烟草工业中的电气自动控制技术

2.1仓库自动立体化技术。烟草仓库应用了自动控制技术，实现了仓库的自动立体化应用。在具有自动控制的仓库中实现了电气、信息、机械等多门技术的融合，与传统的仓库相比，其主要的特征是减少了人力，在自动化的仓库中很难再看到叉车等设备，仓库在各功能上向着自动化、网络化的道路发展[2]。在自动化的仓库中，实现了仓库物品的信息识别、条形码验证等多项功能，使仓库货物的堆放更加合理，在电气自动化仓库里分捡货品更加便捷。而现如今的烟草行业对于物流的要求越来越高，而以往的烟草仓库库存较小，大量的货物占据了仓库的面积，只能在成本上找回，现在应用仓库自动化技术，实现了仓库的合理布局，也实现了仓库的高效利用。2.2伺服自动控制技术。在烟草工业中，又出现了伺服自动控制技术，其主要应用于烟草工业中的产品包装、配送等，淘汰了以往机械传送货物的方式。比如说在烟草的包装上，这种伺服自动控制技术采用伺服电机和控制器、触屏器等多种设备，使得烟草的产品包装有防伪性，同时应用到伺服电机，实现了对包装技术的精确把握[3]。在实际的操控中，可以借助编码器，检测包装的色标，将信息进行反馈，调整伺服电机的数据参数，实现烟盒图案和薄膜的有效掌控。同时伺服自动控制技术在货物的配送中也有应用，伺服自动控制技术可以实现香烟自动投入到输送带上，之后再进入到包装箱中打包。由于输送带的运行速度较快，需要香烟在输送带上均匀排列，这对伺服自动控制设备的运行速度也是一大挑战。2.3RFID自动识别技术。RFID自动识别技术也就是通常所说的无线射频识别技术，其主要是通过电磁传播实现对数据的读取。这一技术与以往的条形码识别技术还有很大的区别，一般的条形码是应用光学方式，RFID使用的是电波的方式[4]。这一应用方式与手机有一定的相似性，RFID技术不需要其他条件，就可以实现对商品标签的识别，不像以往的条形码对环境的要求较高，RFID技术改善了这一弊端，不仅如此，还具有一定的数据存储功能，针对商品可以存储相应的数据信息。由于这一优势在烟草工业中被广泛的使用，对于烟草的原材料管理、对于香烟的识别等都起到了重要的作用。2.4机器视觉技术。机器视觉技术主要是在生产过程中使用机器人，来对产品进行检验和测量。在产品的生产过程中，普遍都是依靠人力，但由于人力的自身体力等原因，在产品的判断、检测上容易出现漏洞，这是不可避免的现象。但对于机器人来说，这种现象是不会发生的，这也是机器人相对于人类来说最大的优势。在面对巨大的生产任务时，机器人不会产生疲倦，同时在工业生产中应用这种机器人，可以大大的提高生产质量和工作效率。机器视觉技术将图像处理技术、摄像等多种技术融合应用，使得工业中的机器人不仅可以不用接触到具体的商品进行检测，通过光谱就可以实现测量，而且准确度极高，这种自动化技术应用在烟草工业中，提高了香烟的生产质量，也提高了烟草行业的生产效率。2.5现场总线技术。在微机设备中实现串行的数字通信技术这种技术被称为现场总线技术，现场总线技术的工作原理是将传感器、驱动装置等设备与控制系统一并连接，实现控制设备在数据通信和信息上的交换[5]。在现场设计中常采用的控制层是集中控制、设备控制、管理层。这三个管理层次以管理层次为最底层，并根据现场的总线接口来实现对各个设备的统筹管理；在集中层上其主要是通过计算机实现对生产线的监管工作，包括对生产线的参数设定、故障诊断等各个方面进行检测，并在出现问题时，及时的发出警报；生产管理层作为系统的最高层，其主要负责收集信息，记录信息，并生产相应的数据表格，进行保存。现场总线技术也常应用在烟草生产中，比如说对复烤、干燥、烘焙等工艺分布线的控制，并对工艺参数进行数据控制。相比以往的控制系统，现场总线技术能够实现信号传输的高效运行，降低生产系统的成本维护、安装等的费用。在现代工业生产中，逐渐应用了自动化生产技术，使得生产率得到提高，简化操作，降低生产成本。在科学技术的迅速发展下，烟草行业作为传统的行业急需调整生产模式，加强管理，提高产品质量，进行技术创新。这不仅是对烟草工业来说，对于其他各行业也是如此，如若想要在市场竞争中获取有利的地位，就需要提高生产技术，加大生产投入，才能使行业的发展道路越走越远。

参考文献

[1]敖永东.烟草生产企业的自动化控制技术探讨[J].科技创新与应用，2015（8）：13-14.

[2]刘朝营，许自成，闫铁军.机器视觉技术在烟草行业的应用状况[J].中国农业科技导报，2011（7）：79-84.

[3]王婧.浅析烟草生产企业的自动化控制技术[J].经营管理者，2016（2）：233.

[4]张航.浅谈烟草设备自动化系统常见的问题与对策[J].山东工业技术，2016（3）：132.

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关键词：计算机 自动控制 技术实践 应用

中图分类号：H19 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）06-0028-01

自动控制技术在企业生产和农业生产中的应用越来越广泛，也是当前科学技术发展的重要方向。在很多新兴学科领域中自动控制技术更是必备的技术，比如宇宙航行导弹制导、火器控制等，在仪器制造等传统领域中计算机自动控制技术也是必不可少的。自动控制技术的应用，对于提高工业生产的效率、安全性、提高经济效益等方面奠定了良好的基础，其在工业技术实践中的具体应用阐述如下。

1 计算机自动控制系统的概况

1.1 计算机自动控制系统的基本特点

计算机自身强大的信息存储功能和逻辑判断功能等优势，应用到计算机自动控制技术中发挥了重大的作用，实现了工业生产技术的巨大跨越，有效解决了企业生产中常规控制无法完成的任务。总体来说，计算机自动控制系统的基本特点有四个方面，一是基于计算机自动控制系统的设计特点，其具有着控制规律比较多样、灵活、方便改动等特点。二是计算机自动控制系统的设计和使用过程中，与企业生产管理相结合，进一步提升了生产的自动化程度。三是计算机按照指令操作的方便性，实现了计算机自动控制系统的低投入、高收效、效率快等特点。当然计算机的系统优化也实现工业生产的最优控制。

1.2 计算机自动控制系统的结构组成

计算机自动控制系统的有效运行是基于一个性能稳定、搭配合理的结构基础，通常计算机自动控制系统主要包括其控制对象、自动控制的执行器、实施过程中的测量环节和数字调节器以及输入输出通道等。一是控制对象，主要是指所要控制的设备或装置，控制对象用传递函数来表征时，其特性可以用放大系数K、惯性时间常数Tm、积分时间常数T和纯滞后时间来描述。二是自动控制系统的执行器，是计算机自动控制系统的重要组成部分，可以实现改变输入输出的直线位移，从而达到控制生产过程的目标。三是测量环节，计算机自动控制系统测量环境可以有效地把被控制的参数转化为各种形式的信号。最后一个方面是数字调节器和输入输出通道部分，数字调节器通常是由编制好的计算机程序来完成，是以计算机数学为中心，通常包括了模一模转换器、采样保持器和多路开关等。

举例来说，在商品房的供热管理系统中，可以有效发挥计算机自动控制技术的重要价值，实现对部分无住户房间和无需供热仓库供热系统的控制。通过建立居民居住情况的数据库，为制定合适的报表系统提供数据支持。通过计算机编写相应的自动控制程序，来发出各种控制指令，与物理设备相结合回收各种温度数据，实现自动控制的目标。

2 计算机在自动控制技术实践中的应用

随着计算机技术的迅速发展，计算机在自动控制技术实践中的应用更加普遍，发挥的作用也越来越大，比如在纺织、自动驾驶、冶金、轧钢、航天、印刷、电力、医药、造纸、化工、食品等行业应用广泛，而且也取得了明显的效果。

2.1 计算机在顺序作业控制中应用

计算机在顺序作业控制中的应用是自动控制应用的重点，其主要目标是控制和监视企业生产过程中的各个分立的工序，完成工业生产连续控制的任务。以半导体集成电路芯片制造为典型分析，其生产过程要涉及到几十个生产工序，而在每个生产工序的环节中，需要对不同位置的芯片放置进行控制，这个环节对处理时间和要求都很高，要想完成这个控制目标，必须要借助计算机自动控制技术的高精确优势来实现。

2.2 计算机在交通管理控制中应用

计算机自动控制技术在交通管理控制中也应用非常广泛，重点是空中飞行的交通控制，和在高速公路以及高速铁路等方面的应用。以空中飞行的交通控制为例，主要采用了空中交通控制器来执行的。控制中心人员根据控制器提供的交通信息指挥飞行员的起飞和着陆。控制器获得的实时信息包括由无线电导航传来的飞行计划、飞行方位和高度。此外，计算机自动控制在高速铁路系统中的应用也产生较高的效益，不但有效提高了其安全性能，而且节省大量的人力和燃料。

2.3 计算机在数控机床中应用

计算机自动控制技术在数控机床中的应用更加广泛，尤其是在各种小批量非标准的复杂零件生产方面有着较高的价值。在这些小零件的生产过程中，使用人工控制的效率比较低，而且合格率也不高。在数控机床中的应用主要使用计算机自动控制的数字控制器功能，在化工厂、造纸厂、高炉和发电厂等领域中的应用，也是体现了工业过程中的自动控制原理。应用数字控制器可以实现通过调节输入和生产工序，使其控制系统处于最佳的状态。而这其中后者是一个最优化控制，前者则是它的一个先决条件。此外，计算机自动控制技术在也充分发挥单片微计算机的作用，运用到自动控制中，具有重要的应用价值。

3 结语

计算机自动控制系统虽然有较长的发展历程，但是其总体技术和水平还在不断发展过程中，仍有巨大的提高空间。计算机自动控制技术虽然在上述很多领域中得到广泛应用，但是在新兴行业领域中的应用空间也非常巨大。比如在电话电报通信的自动交换、国防武器的自动控制系统、航海航空操纵的自动化，以及在家用机电设备等行业中都有广泛的应用，计算机在自动控制领域的应用前景可以说是无法估量的。

参考文献

[1]王猛.电液伺服控制技术在TRT自动控制系统中的研究与应用[J].莱钢科技，2006，02：52-54.

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关键词：机电控制系统 自动控制技术 一体化设计

中图分类号：TH-39 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）09（a）-0224-02

我国经济形式在不断改革的新局势下，国民生产力及其相应的生产技术也得到了发展，因此，生产制造领域的规模也随之不断地扩大，这样以来自动化控制技术就得到了广泛的应用，同时自动化控制技术也是当今人类科学技术发展的基础。从目前的发展现状来看，自动化技术的应用程度很高，有很广阔的市场前景，基于此自动化技术愈来愈受到人们的重视。

1 机电控制系统与自动控制系统的概述

1.1 机电控制系统

机电控制系统是指没有人为的因素，只是凭借一些设定好的程序代码，让各个部位的机器顺利运转。对于机电控制系统来讲，整个系统中最重要的就是控制，主要包括控制形式及控制的作用。从机电控制系统的技术层面来讲，机电控制系统的技术主要包括计算机、微电子等先进技术[1]。总而言之，在整个机电控制系统中涉及着许多先进技术，同时把这些技术有效地结合在一起，最后构成了一套完整的机电控制系统。当机电系统工作时，主要依靠远程遥控来进行操作，操作人员只是利用计算机，在互联网上对相应的控制系统进行远程遥控即可。

1.2 自动控制系统

自动控制系统主要是依靠操作远程控制器对整个系统进行控制，系统整个工作形式是按照事先设置好的程序来运行。自动控制的主要形式可以分为系统的速度控制、自我诊断、系统校正等，对于整个机电控制系统中的自动控制技术来讲，自动控制系统是一个比较完善的应用系统，目前在科学技术领域受到了人们的广泛关注。因为它可以有效地把各个子系统联合起来，完成设定的工作任务，这也是自动控制系统中的主要技术。自动控制系统这一理论主要是由传统控制理论和现代控制理论相互结合而产生的新理论。传统控制理论主要是利用数学工具，计算传递函数，利用相关数据分析研究变量的线性变化。这些也在控制系统中得以体现。而现代控制理论主要是以线性代数为数学工具，并在传统的线性代数基础上发生了一系列变化，首先线性代数主要是以矩阵及集合作为分析数据的依据，其次求解的状态方程会在矩阵中表示出来，再构建相关的数据模型即可。现代控制理论的主要优点是可以寻找出最优的控制系统、适应控制及随机控制，控制目的也比较明确。

2 机电一体化设计构想

我国机械制造业在世界机械市场占据着巨大的份额，基于此，我国机械制造效率将面临着严峻的考验。随着一体化制造理念的产生，机械制造业随之也发生了重大的变革，利用机电一体化可以提高机械制造效率。所谓的机电一体化，最早是由日本人提出的，随后日本人以机电一体化为理论基础，研究制造出了功能一体化的机械设备，最具有代表性的一体化设备就是把软件、电子和装卸有效地联合起来，这样以来将会使得机电设备的功能更加强大。随着科学技术的不断发展，这个新理念也逐渐被各国科学家所认可，同时在此基础上还对这一理念作出了合理的改进，随后就形成了现在的机电一体化系统。科技工作者对机电一体化系统进行的逻辑分析，他们表示目前机电一体化系统具有智能化板块、模块化等基本功能，以这些基本功能为根本，随后再融入一些机械技术和自动化控制技术，这样以来就可以优化机电一体化系统，使得整个自动化控制系统变得更科学、更人性化。在建立机电一体化系统时，工作人员先要对机电一体化系统有一个全面的认识，随后按照相关的技术分析得出其方案的优缺点，再通过各种方案之间的对比选取一个比较合理的方案，确定方案之后还需要经过一段时间的实际应用，不断完善所选的方案，最后才使用此方案。所建立的新系统能不能满足工作需求，这还要看这个系统是不是实现了具体的目标，如果没有完成设定的具体目标那么这个系统还需要完善[2]。

3 机电一体化的设计

3.1 设计构想

目前，我国的产生模式不断地进行改革，政府部门开始重视科技创新的发展，机电一体化的设计思想也被人们广泛应用到绿色化、网络化及智能化的新兴产业之中，从而代表着“中国创造”的机电一体化系统正在制造出高质量的产品。

3.2 设计方案

机电一体化的设计根本就是设计方案，制定一个科学的设计方案是一项非常困难的事情。其方案的制定人员需要过硬的基础知识储备，同时还需要丰富的工作经验并且还要对机电产品技术、计算机技术、电力电子技术都要有一定的了解。

3.3 机电一体化共性关键技术

（1）机械技术。由于机电一体化技术主要是以机械基础为根本点，主要是根据机械技术的发展而做改进，因此，机电一体化技术在机械工程领域受到了工作人员的青睐。机电产品的许多功能都是由机械技术所决定，并且与电子技术相结合，从而推动科学技术的发展[3]。在新的经济发展格局下，随着生产水平的不断提升，对机械技术的发展提出了更高的标准。通过机电一体化领域的专家学者进行不断地探索，我国现代机械发展水平得到了快速的提升。（2）对于计算机辅助技术来讲。计算机辅助技术主要是对机电一体化系统中的信息数据进行全面的分析。主要是使用计算机来完成信息的交换及其数据分析运算。

3.4 产品的设计方法

（1）取代法是一种常见的设计方法，设计者们经常把电子线路取代为机械式控制机构，这是一种机械电子化的产品设计。比如：机械式调速机构和凸轮机构就可以用编程控制器或者微型计算机来代替，还可以替代液压控制系统、气动，也可以大体插销板、拨码盘、步进开关、时间继电器等控制器。这样不但可以使得整个机械结构变得简单，同时还可以提升产品的质量。按照这种方法所设计出来的产品与传统方法设计出来的产品结构相似，这种设计方法简单，可是依旧摆脱不了原产品的缺点，不利于产品的创新。（2）整体法。整体法可以让生产出来的产品具有不错的性价比，以便工作人员开发出更新的产品。当设计者利用整体法设计产品时，首先要把机械部分和电气部结合在一起，随后从整体上对改产品进行设计。比如：在电液比例控制系统中，比例电磁铁和液压控制阀组成一体化比例阀；当对伺服电动机设计时，定子绕组放置在机床导轨中这些都是采用了整体设计法。（3）组合法。这种方法主要是把产品的标准功能组合成为机电一体系统。比如：当把车床改造为数控车床时，首先购买一套车床数据设备、一套伺服动力系统、一整套位移测量设备及其主轴电机相配合变频设备，利用这些设备就可以改造出一台具备自动调速、自动给进，同时还可以完成多种切削的数控机床。利用组合法建立机电一体化，不仅周期很短、质量安全可靠、成本也比较低，而且还便于维修、容易生产。

4 结语

机电控制系统自动化技术是由电子技术、计算机技术等多种科学手段相结合的一体化系统，这一系统的诞生有效的促进了我国生产力的发展。该文主要介绍了机电控制和自动控制系统，简要的叙述了机电一体化这个新概念，并以这些为基础简要分析了三种机电一体化的设计方法。传统的机械结构由电子系统代替，这样以来完全实现了机电一体化、功能及模块的相互结合，有效的提升了我国机电一体化的发展水平。

参考文献

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【关键词】LED 显示屏 亮度 光电池

【中图分类号】TN873 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810（2012）23-0195-02

一 引言

发光二极管（LED）是20世纪60年代末发展起来的一种半导体显示器件，20世纪70年代，随着半导体材料合成技术、单晶制造技术和P-N结形成技术的研究进展，发光二极管在发光颜色、亮度、性能等方面得以提高并迅速进入批量化和实用化。

LED显示屏是20世纪80年代后期在全球迅速发展起来的新型信息显示媒体，它利用发光二极管构成点阵模块或像素单元组成的平板显示屏幕，以可靠性高、使用寿命长、环境适应能力强、性能价格比高、使用成本低等特点，在短短的十几年中，迅速成长为平板显示的主流产品，在信息显示领域更是得到了广泛的应用。

二 LED亮度控制

1.亮度自动控制的需求

LED显示屏历经文字、图形、16级灰度、64级灰度、256级灰度显示等发展过程。早期的显示屏控制技术比较单一，只是提供显示图文的基本功能，用户在使用中主要以人工方式开关计算机和显示屏开关。随着LED应用技术的不断深入开发，为方便用户使用，适应实际使用环境变化的需要，新的要求不断被提出。比如，远距离定时或自动开关屏、自动或手动亮度调节、自动或手动灰度调节等。尤其是室外LED显示屏，白天和夜晚的环境照度变化很大，如果显示屏仅设置一种亮度，那么如设置为白天看上去视觉效果较好，则晚上看上去就会感到眩目，文字显示模糊不清；如设置为晚上看上去视觉效果较好，则因白天环境较亮，显示的图像就变得较暗，而看不清楚图像。

2.LED显示屏亮度调节方法

第一，软件调节。早期的LED显示屏亮度控制主要是采用软件调节的方法。

LED显示屏亮度，可通过控制数据输出使能脉宽进行调节。显示屏控制系统在设计时，预先设置几种使能脉宽，通过软件加载不同的使能脉宽信号，达到改变显示屏亮度的目的。

第二，硬件调节。硬件调节主要是通过开关量的控制加载不同的使能脉宽信号，达到改变显示屏亮度的目的。

第三，自动调节。早期的亮度调节方式，不论是软件的还是硬件的，都是通过人工进行控制的，不方便，不能及时适应显示屏使用现场环境的照度变化，且亮度调节的范围也有限，因此，能根据显示屏使用环境照度的变化自动进行亮度调节的要求被提出。本文介绍的显示屏亮度控制系统具备这样的自动调节控制能力。

三 亮度自动检测系统

1.系统构成框图

图1 亮度检测原理框图

2.设计说明

单片机采用ATML89C2051，晶振11.0592M；P3.7脚带40A固态继电器，驱动器用7407（20mA）；A/D转换器采用

ADC0809，为8通道8位逐次逼进型AD转换器，P3.4脚提供ADC0809的启动和地址锁存信号，P3.5脚提供ADC0809的时钟信号，P3.2脚用于检测ADC0809的转换结束信号，ADC0809的D0-D7接89C2051的P1口，A0、A1、A2接地（0通道），+Vref接VCC，-Vref接地；光电转换采用硒光电池（0～500mV）；信号放大采用LM324，单+5V供电；看门狗采用MAX813L，由P3.3脚提供触发信号。

3.光敏器件选型

光敏元件有光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光电池等。光敏二极管和光敏三极管又分硅管（2CU、2DU、3CU、3DU）和锗管（2AU、3AU）；光电池又有硅光电池、硒光电池、砷化镓光电池。

光敏电阻、光敏二极管的光生电流在照度为200lx（勒克斯）左右即达到饱和，一般用作光控开关，不宜作光敏探测元件。

光敏三极管、光电池均可用作光敏探测元件。本文选用的是光电池。

4.光电池

光电池是利用光生伏特效应把光能直接转变成电能的器件。通常用于把太阳能转变成电能，所以又称太阳能电池。

硅光电池：应用广泛，价格低，光电转换效率高，适于接收红外光（0.4μm～1.2μm），峰值波长0.8μm。

硒光电池：工艺成熟，光电转换效率低，适于可见光（0.3μm～0.7μm），峰值波长0.56μm。

砷化镓光电池：转换效率高，光谱响应特性与太阳光谱吻合，耐辐射，在宇宙电源方面应用广泛。

硅光电池、硒光电池均适合作为自然光的光敏检测元件，尤以硒光电池更好。本文介绍的应用对光照度的分辨率要求不高，因此，选用的是价格较低的硅光电池。

5.硅光电池的照度特性

图2 硅光电池照度特性曲线

从图2可以看出，短路电流在很大范围内与光强呈线性关系，而开路电压随光强的变化是非线性的，且当照度在2000lx时就趋于饱和了。因此，把光电池作为测量元件时，应把它作为电流源的形式使用，不宜作电压源。

6.光电转换信号放大电路

光电探测电路接成电流源工作方式，光生电流经运算放大器作电流电压转换而变为电压信号，经8位A/D转换后送AT89C2051单片机P1口。单片机与显示屏控制计算机之间通过串口进行通讯。图3中MAX813L为“看门狗”，7407之后部分用于远距离开关屏。

图3 光电转换信号放大电路原理图

7.自动检测电路工作方式

主动方式：单片机定时（时间长短可由控制计算机任意设定）启动A/D转换，将环境照度转换为数字信号送单片机P1口，单片机采样后通过串口控制计算机，控制计算机再根据这一数值控制显示屏亮度。

被动方式：单片机处于接收控制计算机命令状态，A/D转换器处于休眠状态。控制计算机定时（时间长短可任意设定）发送读取环境照度状态命令给单片机，单片机接到命令后，即启动A/D转换，并将转换的结果送给控制计算机，控制计算机根据这一数值控制显示屏亮度。

8.亮度控制范围

理论上8位A/D转换器的分辨率可达256级，但由于实际使用中使用单5V供电，由于器件本身的压降，实际的分辨率只能做到180级左右。不过，这对于LED显示屏的亮度控制已足够了。

9.调试说明

图3中，电阻R4、R5共同决定运算放大器的放大倍数，R4用于环境照度基准的调整，R4的大小（几百欧姆～几千欧姆）决定了整个光敏探测系统对环境照度检测的线性敏感区间的大小。可调电位器R2用于环境照度基准的微调。

四 结论

本系统实现了LED显示屏使用环境照度的自动探测，显示屏控制计算机根据探测系统提供的数据，自动控制LED显示屏的亮度，使显示屏的亮度自动随环境照度的变化而改变，以适应显示屏白天和夜晚观看的需要。同时，还提供了远距离开关显示屏的控制功能。

本系统稳定、可靠的检测控制效果在城市交通诱导显示屏上的实际工程应用中，得到了进一步的验证。

参考文献

[1]马家辰.MCS-51单片机原理及接口技术[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1997

[2]何金田.传感器原理与应用课程设计指南[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2009

篇9

关键词：PLC 变频器 控制

中图分类号：TM921.51 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2014）05-0010-01

1 PLC与变频器的原理

1.1 PLC的原理

PLC即可编程逻辑控制器，是一种以计算机技术为基础的新型工业控制装置，近年来在工业生产自动化领域得到了广泛应用。PLC的硬件系统主要由中央处理单元、输入输出电路、存储器等构成，软件系统主要由系统程序和用户程序构成。PLC的主要功能为顺序控制，工作过程可依次分为输入采样、程序执行、输出刷新，其控制系统如（图1）所示。

循环、连续扫描是PLC的工作方式，可以有效避免继电器控制系统中出现时序失配、触点竞争等问题。在输入采样环节，PLC利用扫描获取所有输入端的通断状态，之后将其存入映像寄存器。在程序执行环节，PLC按照一定顺序对程序指令进行逐条执行，利用输入、输出映像寄存器从而获取元件通断状态，并按照用户程序进行运算，在输出映像寄存器中存入运算结果。在输出刷新环节，输出锁存器会接收到输出映像寄存器中的信息，将其转化为控制信号对外输出，进而驱动输出设备。以上的工作过程为PLC循环扫描中的一个扫描周期，一般情况下，扫描周期为几ms到几十ms。

1.2 变频器的原理

所谓的变频器具体是指能够将50-60Hz的工频电源转变为各种频率的交流电源，实现电动机变速运行的装置。其结构如图2所示。

变频器的控制电路为高性能的微处理器，其利用A/D和D/A接口接收相关信号并加以处理，具体包括启停及正反转操作控制信号的处理。通常情况下，在PLC自动控制系统当中，PLC输入至变频器的信号为模拟信号，该信号经过A/D转换成数字信号后传输会给微处理器。虽然变频器的种类相对较多，但其基本工作原理却大致相同，控制方式主要有以下几种：矢量控制、转矩控制、转差频率控制、协调控制等等。

2 PLC自动控制技术在变频器中的具体应用

2.1 PLC与变频器选型

（1）PLC。在整个控制系统当中，PLC是核心，在充分考虑工业生产现场环境恶劣的前提下，并经过技术经济性比选之后，决定选用西门子公司研制开发的S7系列PLC中的S7-300PLC。大量的应用实践表明，该系列的PLC在自动化系统中具有着强大的控制功能，其使用范围较广，从替代继电器的简单控制到复杂的自动化控制均有所涉及。

（2）变频器。目前，在电力电子、微电子等技术的发展非常迅速，同时，半导体生产工艺的改进使其价格大幅度降低，从而使得变频调速装置在工业领域中的应用越来越广泛。为了确保变频器与PLC之间的通信，故此选用西门子公司出品的G120系列的变频器。

2.2 变频器自动化控制的实现方法

（1）通过I/O端子实现自动化控制。PLC自动化控制技术需要利用PLC和变频器的I/O端子予以实现，在实现的过程中可根据实际情况的不同，将其划分为两个不同的实现方向，即模拟量端子与PLC连接和数字输入端与PLC连接。前者是指在PLC自身不带模拟量端子的情况下，只需连接PLC的扩展模块与变频器模拟量端子，便可以实现自动化控制；后者是指在PLC自身携带I/O端子的情况下，可利用导线连接PLC与变频器的输入端子实现自动化控制。这种实现方法可有效启动或停止变频器，对变频器的预定频率进行设置。若变频器的数字量输入端子较多，则可获取较多的固定频率。

（2）借助DP通信协议实现自动化控制。可将S7-300PLC作为主站，并将G120变频器作为从站，由PLC向G120传送运行指令，同时接受来自于G120反馈回来的运行状态及故障报警信号。变频器现场总线控制系统的核心是通信协议，可借助DP通信协议来实现自动化控制的目标。DP通信协议的数据电报结构分为网络数据、协议层和电报头，其中网络数据具体是指PPO，包括参数值PKW和过程数据PZD，前者是G120变频器运行时需要定义的一些功能码，后者则是变频器运行过程中要输入和输出的一些数据值，如速度反馈值、频率给定值等等。DP通信协议共有两种类型的网络PPO，一类是无PKW却有2或6个字的PZD，另一类是有PKW并且还有2、6或10个字的PZD。对网络数据进行如此定义的主要目的是为了完成不同的任务，这样PKW与PZD之间的传输便可以互不影响，两者均能够独立工作，从而使变频器能根据上一级自动化系统的指令运行。

3 结语

总而言之，PLC自动控制技术以其自身诸多的优点被广泛应用于工业领域，本文重点对该技术在变频器中的应用进行了研究。在具体应用中，变频器自动化控制的实现是关键环节，采用DP通信协议可以使自动化控制的实现变得更加简单。在未来一段时期应当重点加大对PLC自动控制技术的研究力度，并在现有的基础上进行不断改进和完善，使其能够更好地为工业生产服务，这对于促进我国工业发展意义重大。

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关键词:模糊控制 自动调零 软接触

中图分类号:文献标识码:A文章编号:1007-9416(2010)05-0000-00

1概述

活套控制系统在整个热连轧精轧机组控制系统中占有重要的地位,直接关系产品质量,决定企业的经济效益。其中活套高度闭环、检测误差、活套于钢软接触、防止钢甩尾都是所面临的技术难题,解决这些问题对于提高带钢产品质量具有非常现实的意义。

由于活套套高闭环系统的复杂性:套量和套角对应关系是非线性的,活套套量等于前后机架速度差的积分,其变化明显的滞后于速度补偿控制量的变化,其性能很难满足日益增加的产品种类规格,以及质量和精度控制要求。活套闭环控制系统完全依靠反馈的活套位置角度来进行套高调节,因此活套检测误差对于活套控制系统是非常关键的。本文通过在莱钢1500中宽带精轧机组技术改造过程中的摸索和尝试,为解决这些问题提出了一些新的具有良好控制效果的控制方法。

2 活套自动控制技术实现

2.1 二维模糊套高闭环控制

影响带钢轧制及其产品质量的主要因素是机架间带钢秒流量和带钢张力的均衡关系。但由于带钢穿带等原因引起了前后机架速差扰动,破坏了机架间秒流量平衡,引起了套量和套角的变化,带来带钢张力的扰动。活套套高闭环控制器的作用就是根据套角变化信息,相应的给出对前架速度的补偿来消除前后机架因各种干扰导致带钢流量和张力的扰动,保证顺利轧制,提高带钢质量。目前大部分电动活套系统具有以下几个特点:

首先,套量大小 与套角大小θ并不是线性关系的[1]。

其中, 为活套臂臂长, 活套辊半径, 活套支点离轧线的距离, 为活套支点离上游机架的距离, 为机架之间的距离。

根据莱钢精轧机组活套的机械参数求得的套量套角函数关系图1,从这个图中我们可以发现活套套高在正常工作点22度附近呈现非线性关系[2]。

套量和套角非线性关系决定了单一参数的纯比例控制器在活套角度小于15度时,输出套高调节量偏大;而当活套角度大于25度时输出套高调节量又偏小,因此在活套正常工作角度范围内(设定工作角度正负10度区间内)不能够进行较为精确的控制,调节误差较大,容易使得活套系统不稳定。

根据以上分析,本文提出利用2维模糊控制器来实现活套套高闭环控制:以某一设定的活套高度为基准,用调节轧机速度来维持活套量恒定。即在由主传动控制系统及活套装置的套量信号(活套臂的摆角信号)所组成的活套高度闭环控制系统中,当实际的活套高度(活套量)与基准值不等时,用其差值控制上游(或下游)机架主传动的速度,纠正秒流量偏差,以保证活套量恒定。抛钢前活套降低高度基准进行微套量控制。活套张力控制,首先根据预设张力、预设带钢的重力,在给定的活套高度下计算出活套合力矩。一旦由于活套量的变化,会使活套角产生变化,在新的活套角反馈后,又将计算出此刻的张力力矩和重力力矩,再折算出新的合力矩设定值。

智能比例调节器,将根据轧制规格和设定速度的不同,调整Kp参数,来放大或者缩小模糊控制器输出的调节百分数,以满足该轧制速度下闭环套高控制系统的最佳控制。利用2维模糊控制器来实现活套套高闭环控制,产品的质量获得了明显的提高。

2.2 活套位置检测自动调零技术

活套闭环控制器完全依据活套反馈的位置信号来计算对前面机架的速度补偿量,因此活套位置的检测误差直接影响套高控制效果,从而影响带钢产品质量。

根据现场实际情况,利用连轧间隔时间,即在上一根带钢轧制完毕,所有活套落套并稳定后,对光码盘输入板卡进行脉冲计数器初始化,这样所有的通道计数器都被清零了,之后马上对处于机械零位角的活套位置进行标定。这样自然把初始化和标定动作之前的所有因为干扰造成的错误计数清除了,从而不会影响下一根带钢的顺利轧制。活套清零程序的原理如下:在HMI上,将活套选为测试方式,手动将活套落下到机械零位角度后,进行标定,即把编码器在机械零位C0=90的码盘记录下来。活套的角度计算2,标定结束后,活套的角度就可以计算出来:编码器在机械零位C0=90的码盘记录下来,记为X0,在某时刻,码盘的读数为X,则相对于机械零位的码盘变化量为ΔX=X-X0,码盘的角度变化量ΔC=ΔX/8192*360,活套角度C=C0+ΔC。

通过生产实践的证明,采用了活套位置自动校零技术后,活套位置干扰信号引起的活套系统误动作可能性减少到了最小。同时也避免了经过长时间连续轧制后,活套光码盘计数器溢出问题的出现。该项技术实现简单,效果明显,值得迅速推广应用。

2.3 活套软接触技术的实现

本文提出相对简单的实现活套升套软接触的控制方法,避免了建立复杂的数学模型,然而在工程实际应用中取得了良好的控制效果。在升套过程初始阶段,带钢由于动态速降形成最大套量,而活套以最大速度起套,活套臂迅速上升;当活套角度上升到设定角度以前就切换到电流控制方式,进入套高闭环,这时动态速降正在逐渐恢复,但是套高闭环在套角上升到设定角度之前一直让上游机架加速,从而依然维持着较大套量,同时活套在电流方式下给出与设定角度相对应的工作电流,活套电磁力矩变小,活套臂上升趋势变缓,活套摆动动量变小,从而避免了活套与带钢接触时活套撞击带钢,实现了活套升套与带钢的软接触。

该厂在实际生产中应用该项技术,明显的改善了带钢头部的质量,充分证明这一技术是可行的。

3 结语