时间：2023-05-29 17:33:57
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇控制系统，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
关键词：锅炉 控制系统 动态分析
1 锅炉介绍
1.1 锅炉简介
在生产和生活中，通过锅炉产生的热水或蒸汽可以直接满足所需的热能，或者可以通过蒸汽动力装置进一步将热能转换为机械能，甚至可以借助发电机将热能转换为电能。
1.2 锅炉的规格
锅炉规格表示锅炉生产蒸汽或加热水的能力及水平。蒸汽锅炉的规格以单位时间内产生蒸汽的数量及蒸汽参数表示，热水锅炉的规格以单位时间内水的吸热量及热水参数表示。
1.3 锅炉分类
对于锅炉来说，分类标准不同，锅炉分类也存在一定的差异：
①根据结构形式：分为锅壳锅炉、水管锅炉、水火管锅炉。②根据用途：分为电站锅炉、工业锅炉、生活锅炉。③根据容量大小：分为大型锅炉、中型锅炉、小型锅炉。④根据蒸汽压力大小：分为低压锅炉（p≤2.5MPa）、中压锅炉（2.5MP
1.4 锅炉控制系统介绍
1.4.1 背景
在全厂的日常工作中，锅炉作为重要的动力设备，其功能就是提供合格稳定的蒸汽，进而在一定程度上满足生产的需要。锅炉作为复杂的控制对象，其输入变量主要包括：负荷、锅炉给水、燃料量、减温水、送风和引风量等。
1.4.2 关于锅炉计算机控制系统
锅炉微计算机控制作为一项新技术，是由微型计算机软、硬件，自动控制、锅炉节能等技术进行结合的产物，通过微机对锅炉进行控制。
2 锅炉控制系统分析
2.1 锅炉液位静态控制回路分析
2.1.1 由水泵直接向锅炉供水
由水泵直接向锅炉供水（直供）时，计算机控制水泵把水由低位水箱抽出并送到锅炉，此时打开V26，V52，其余阀门均关闭，这样水就由低位水箱经V26，离心泵，V52进入锅炉。其工艺流程图如图2.1所示：
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在由水泵直接向锅炉供水（直供）的锅炉水循环过程中，为使系统平稳安全运行，采用变频器进行自动恒压供水，为保证控制精度，采用反馈调节系统。其控制回路框图如图2.2：
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锅炉底部装有扩散硅压力变送器DBYG，它检测液位信号并将其转换为4～20mA直流电流信号，通过电缆线将其送至模拟量输入模块5017，经模块CPU送至工控机进行数据处理。如果锅炉液位低于给定值，由模拟量输出模块5024输出1～5V直流电压信号控制变频器，通过水泵给锅炉加水。
2.1.2 锅炉进水由电动阀VC1控制的静态分析
由电动阀VC1控制向锅炉供水时，首先为了实现恒压供水高位水槽一直是满的，在此回路中打开V27，V39，V33，V51，其余阀门均关闭。这样水就可以由低位水箱经V27，水泵，V39，高位水槽，V33，VC1，进水流量传感器，V51进入锅炉。其回路图如图2.3所示。
锅炉底部的扩散硅压力变送器DBYG，将液位信号检测并转换为4～20mA直流电流信号，通过电缆线将其送至模拟量输入模块5017经模块CPU送至工控机进行数据处理，然后进行A/D转换，控制框图如图2.4所示。
2.2 锅炉动态控制回路分析
由水泵和电动阀VC2控制锅炉的动态水位时，需要打开V27，V52，V21，V34，VC2，V35，V24阀门，其余阀门均关闭，这样可以实现锅炉的动态控制。其工艺流程图如图2.5所示。
锅炉底部的扩散硅压力变送器DBYG，将液位信号检测并转换为4～20 mA直流电流信号，通过电缆线将其送至模拟量输入模块5017的第2通道，经模块CPU送至工控机进行数据处理，其控制框图如图2.6所示。
此回路也是以出水作为扰动，扰动由VC2控制，其大小可人来通过计算机手动设置。通过前溃控制，按照出水扰动进行补偿，当出现扰动，根据所测得的干扰的大小和方向，前馈控制器就直接按一定规律进行控制，进一步降低干扰对液位的影响，同时为了加强系统对其他扰动的控制，提高控制精度，系统还采用了反馈控制，即通过锅炉液位传感器，A/D转换器把非电量信号转换为数字量信号输入计算机，以控制液位保持一定高度。
3 结束语
锅炉水位控制室锅炉运行最重要的参数，水位过低过高都对设备有很大的危害，靠人员调整控制精度到不到要求而且也增加了运行人员的劳动强度。通过这套系统投入运行产生的效果是明显的意义十分重大。
参考文献：
[1]周佩.锅炉给水泵的日常维护与故障排除[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2010（02）.
关键词：煤气锅炉；控制系统；燃料
1 锅炉的工作原理及过程
锅炉通过燃料的燃烧而释放化学能，是一种具有能量转换功能的设备。所采用的燃料有多种，如高炉煤气等。锅炉内的水，通过能量的传递进而转变为蒸汽，而蒸汽所具有的动能则可以通过汽轮发电机转变为电能，或者转变为汽轮拖动的机械能。由此可见，将燃料中的化学能转化为蒸汽的热能则是锅炉的主要作用。目前，国家对发电上网进行了严格的控制，而且结合钢铁企业的具体情况，锅炉行业的大的发展趋势是利用锅炉产生的蒸汽，进而拖动汽轮机，并完成风机或水泵的动能的转化，这也是行业内人士面临的一个严峻的课题。
2 锅炉的控制系统
2.1 蒸汽温度控制系统
锅炉是较为复杂的设备，且运行的工作环境较差。蒸汽温度是锅炉设备的主要参数之一，因此应严格控制蒸汽的温度，减少各种干扰因素的影响，获得在一定范围内温度相对恒定的蒸汽。空燃比和燃气供应量是影响蒸汽温度的关键因素，因此需要对给风量和燃气量进行有效的控制，所采用的系统是串级比值控制系统。除此之外，引风量、蒸发量和给水量也会对蒸汽温度造成一定的影响。同时，基于控制系统响应速度的考虑，采用了前馈比值串级控制系统来控制蒸汽的温度。蒸汽温度控制的前馈量由蒸发量和给水量构成，从而形成前馈控制系统。
2.2 蒸汽压力控制系统
出口蒸汽的品质会受到锅炉压力的影响，因此锅炉压力不能过低。然而锅炉压力也不能太高，否则会带来很大的安全隐患，甚至发生安全事故，如锅炉爆炸等。因此锅炉出口的蒸汽压力同样是锅炉设备十分重要的参数，必须进行严格的调节和控制，使锅炉的压力在合理的范围内，才能确保锅炉运行的安全。蒸汽压力和蒸汽温度是相互影响的两个参数，对于蒸汽温度进行控制，同时也会对蒸汽压力造成影响。压力控制系统是锅炉设备的重要系统，能够对压力进行调节和控制，使压力在安全的基础上保持在合理的范围，从而确保蒸汽的品质，获得所需压力的蒸汽。当锅炉压力过高时，为了让蒸汽压力迅速降低，应立刻打开安全放散阀，使蒸汽压力降到压力极限值之下，再迅速将安全阀关闭。
2.3 燃料控制系统
煤气压力和煤气流量参与锅炉控制系统的输出指令，是燃料控制系统的主要参数，并调节燃料量。利用调节进气阀门挡板，可以实现对于燃料的调节。确保汽包压力和母管压力为给定值，而进气阀门的控制既可以采取自动控制也可以采取手动控制，进而向送风控制回路发出相应指令。高炉煤气的流率相对来说较为稳定，在对燃料量进行控制时，应尽量减轻其他两种煤气的流量扰动，主要采取调节高炉煤气进气量的方式来加以调节。
2.4 汽包水位控制系统
蒸汽的质量在一定程度上还会受到汽包液位的影响。汽包液位过低会导致锅炉被烧坏，造成巨大的安全隐患，甚至发生爆炸，危害人们的生命安全。同样，汽包液位过高也会对蒸汽质量造成影响，或者水满而溢出，进而造成事故。主给水流量和蒸汽流量是影响汽包液位的两个关键的变量。在其他条件不变的前提下，液位随着给水量的增加而升高，随着蒸发量的增加而降低。实际的需要决定了蒸汽流量的大小，而给水则具有维持汽包液位的作用，因此在对汽包液位进行控制时，选择给水量作为操纵量。此外，基于系统的快速性和稳定性的考虑，采用前/后馈的控制机制，在使用串级控制的基础上，将蒸汽流量作为补偿。
由以往的经验可知，汽包液位的调节，可以通过给水流量来实现，使得汽包内的物料达到科学而合理的平衡点，汽包水位在可以控制的范围内进行波动。通常来讲，对于蒸汽流量和给水流量的变化，锅炉汽包水位会对此作出积极的响应。然而，也有可能出现“虚假水位”的现象，即在主蒸汽量快速增加时，表现出来的特性却是逆向响应，从而使得蒸汽压力下降，汽包水位升高，而实际水量却减少了。对于该现象进行分析可知，其原因在于：汽包外送的蒸汽量随着用户需求量的增加而增加，从而导致汽包内的蒸汽压力也随之迅速下降。压力下降导致水的沸点降低，汽包内的水“开锅”得更加剧烈，更加频繁、速度更快。因此形成大量的气泡，而这些气泡将水位抬高，从而导致操作人员误认为汽包水位升高。
通过分析汽包水位控制系统的原理可知，汽包水位控制系统，以水位作为主控量，将蒸汽流量和主给水量作为辅助量。该系统的作用是将汽包水位维持在一定的范围内，需要对进入汽包的主给水流量进行调节，其目的则是使主给水流量与锅炉输出的蒸汽量相适应。为了使汽包水位维持在汽水分界线，平衡汽包内的两相介质，可以采用提高主给水流量的方式来实现，通过这种方式，不仅能够保证锅炉运行的安全，还可以在一定程度上提高锅炉的出力。对于汽包水位控制系统中可能出现的虚假水位现象，这是由于控制系统采用汽包水位作为主控量。因此在实际应用的过程中，结合具体的情况，可以将被控量选为汽包水位，实行单冲量水位控制。或者采用双冲量水位控制，被控量选为汽包水位和蒸汽流量，又或者采用三冲量水位控制，即被控量选为汽包水位、主给水量和蒸汽流量。目前，汽包水位三冲量调节系统获得了较为广泛的应用，并且具有较好的调节效果。
2.5 炉膛负压控制系统
如果炉膛负压太小，甚至为正，则炉膛内烟气过多，甚至烟气向外冒，影响设备和操作人员的安全；反之，炉膛负压过大，会使冷空气漏进炉膛内，从而使热量损失增加，降低燃烧效率。所以必须对炉膛的压力进行控制。影响炉膛压力的主要变量有燃气量、给风量以及抽风量等，而其中燃气量和给风量是由蒸汽温度、压力以及蒸发量等因素决定的，所以要想使炉膛压力在一定范围内保持不变就只有改变抽风量，亦即通过调节抽风量以达到控制炉膛压力的目的。另外，考虑到系统响应的快速性，同时，又因为给风量和给煤量成一定的比例关系，为了提高控制品质以及简化控制系统的结构，将给煤量引入前馈通道参与了炉膛压力的控制。
3 结束语
锅炉控制系统是计算机软件、硬件、自动控制、锅炉节能等几项技术紧密结合的产物。对于提高操作管理水平，减轻劳动强度，保证锅炉稳定运行，提高运行效率，以及防止环境污染等发挥着非常重要的作用。
参考文献
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[2]冯卫.中小型锅炉的计算机控制[J].科技资讯，2007，8.
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[4]李忠虎，王俊伟，李银琪.220t/h煤气锅炉控制方案的优化[J].化工自动化及仪表，2012（3）.
关键词：辐射电磁场（EMI）
1.概述
随着科学技术的发展，PLC在工业控制中的应用越来越广泛。PLC控制系统的可靠性直接影响到工业企业的安全生产和经济运行，系统的抗干扰能力是关系到整个系统可靠运行的关键。自动化系统中所使用的各种类型PLC，有的是集中安装在控制室，有的是安装在生产现场和各电机设备上，它们大多处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中。要提高PLC控制系统可靠性，一方面要求PLC生产厂家用提高设备的抗干扰能力；另一方面，要求工程设计、安装施工和使用维护中引起高度重视，多方配合才能完善解决问题，有效地增强系统的抗干扰性能。
2.电磁干扰源及对系统的干扰
2.1 干扰源及干扰一般分类
影响PLC控制系统的干扰源与一般影响工业控制设备的干扰源一样，大都产生在电流或电压剧烈变化的部位，这些电荷剧烈移动的部位就是噪声源，即干扰源。
干扰类型通常按干扰产生的原因、噪声干扰模式和噪声的波形性质的不同划分。其中：按噪声产生的原因不同，分为放电噪声、浪涌噪声、高频振荡噪声等；按噪声的波形、性质不同，分为持续噪声、偶发噪声等；按噪声干扰模式不同，分为共模干扰和差模干扰。共模干扰和差模干扰是一种比较常用的分类方法。共模干扰是信号对地的电位差，主要由电网串入、地电位差及空间电磁辐射在信号线上感应的共态（同方向）电压迭加所形成。差模干扰是指作用于信号两极间的干扰电压，主要由空间电磁场在信号间耦合感应及由不平衡电路转换共模干扰所形成的电压，这种让直接叠加在信号上，直接影响测量与控制精度。
2.2 PLC控制系统中电磁干扰的主要来源
2.2.1 来自空间的辐射干干扰
空间的辐射电磁场（EMI）主要是由电力网络、电气设备的暂态过程、雷电、无线电广播、电视、雷达、高频感应加热设备等产生的，通常称为辐射干扰，其分布极为复杂。若PLC系统置于所射频场内，就回收到辐射干扰，其影响主要通过两条路径：一是直接对PLC内部的辐射，由电路感应产生干扰；而是对PLC通信内网络的辐射，由通信线路的感应引入干扰。辐射干扰与现场设备布置及设备所产生的电磁场大小，特别是频率有关，一般通过设置屏蔽电缆和PLC局部屏蔽及高压泄放元件进行保护。
2.2.2 来自系统外引线的干扰
主要通过电源和信号线引入，通常称为传导干扰。这种干扰在我国工业现场较严重。
（1）来自电源的干扰
实践证明，因电源引入的干扰造成PLC控制系统故障的情况很多，笔者在某工程调试中遇到过，后更换隔离性能更高的PLC电源，问题才得到解决。
PLC系统的正常供电电源均由电网供电。由于电网覆盖范围广，它将受到所有空间电磁干扰而在线路上感应电压和电路。尤其是电网内部的变化，入开关操作浪涌、大型电力设备起停、交直流传动装置引起的谐波、电网短路暂态冲击等，都通过输电线路传到电源原边。
（2）来自信号线引入的干扰
与PLC控制系统连接的各类信号传输线，除了传输有效的各类信息之外，总会有外部干扰信号侵入。此干扰主要有两种途径：一是通过变送器供电电源或共用信号仪表的供电电源串入的电网干扰，这往往被忽视；二是信号线受空间电磁辐射感应的干扰，即信号线上的外部感应干扰，这是很严重的。
（3）来自接地系统混乱时的干扰
接地是提高电子设备电磁兼容性（EMC）的有效手段之一。正确的接地，既能抑制电磁干扰的影响，又能抑制设备向外发出干扰；而错误的接地，反而会引入严重的干扰信号，使PLC系统将无法正常工作。
PLC控制系统的地线包括系统地、屏蔽地、交流地和保护地等。接地系统混乱对PLC系统的干扰主要是各个接地点电位分布不均，不同接地点间存在地电位差，引起地环路电流，影响系统正常工作。
2.2.3 来自PLC系统内部的干扰
主要由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生，如逻辑电路相互辐射及其对模拟电路的影响，模拟地与逻辑地的相互影响及元器件间的相互不匹配使用等。这都属于PLC制造厂对系统内部进行电磁兼容设计的内容，比较复杂，作为应用部门是无法改变，可不必过多考虑，但要选择具有较多应用实绩或经过考验的系统。
3.PLC控制系统工程应用的抗干扰设计
为了保证系统在工业电磁环境中免受或减少内外电磁干扰，必须从设计阶段开始便采取三个方面抑制措施：抑制干扰源；切断或衰减电磁干扰的传播途径；提高装置和系统的抗干扰能力。这三点就是抑制电磁干扰的基本原则。
PLC控制系统的抗干扰是一个系统工程，要求制造单位设计生产出具有较强抗干扰能力的产品，且有赖于使用部门在工程设计、安装施工和运行维护中予以全面考虑，并结合具有情况进行综合设计，才能保证系统的电磁兼容性和运行可靠性。进行具体工程的抗干扰设计时，应主要以下两个方面。
3.1设备选型
在选择设备时，首先要选择有较高抗干扰能力的产品，其包括了电磁兼容性（EMC），尤其是抗外部干扰能力，如采用浮地技术、隔离性能好的PLC系统；其次还应了解生产厂给出的抗干扰指标，如共模拟制比、差模拟制比，耐压能力、允许在多大电场强度和多高频率的磁场强度环境中工作；另外是靠考查其在类似工作中的应用实绩。
3.2 综合抗干扰设计
主要考虑来自系统外部的几种如果抑制措施。主要内容包括：对PLC系统及外引线进行屏蔽以防空间辐射电磁干扰；对外引线进行隔离、滤波，特别是原理动力电缆，分层布置，以防通过外引线引入传导电磁干扰；正确设计接地点和接地装置，完善接地系统。另外还必须利用软件手段，进一步提高系统的安全可靠性。
4.主要抗干扰措施
4.1采用性能优良的电源，抑制电网引入的干扰
在PLC控制系统中，电源占有极重要的地位。电网干扰串入PLC控制系统主要通过PLC系统的供电电源（如CPU 电源、I/O电源等）、变送器供电电源和与PLC系统具有直接电气连接的仪表供电电源等耦合进入的。现在，对于PLC系统供电的电源，一般都采用隔离性能较好电源，而对于变送器供电的电源和PLC系统有直接电气连接的仪表的供电电源，并没受到足够的重视，虽然采取了一定的隔离措施，但普遍还不够，主要是使用的隔离变压器分布参数大，抑制干扰能力差，经电源耦合而串入共模干扰、差模干扰。所以，对于变送器和共用信号仪表供电应选择分布电容小、抑制带大（如采用多次隔离和屏蔽及漏感技术）的配电器，以减少PLC系统的干扰。
4.2 电缆选择的敖设
为了减少动力电缆辐射电磁干扰，尤其是变频装置馈电电缆。笔者在某工程中，采用了铜带铠装屏蔽电力电缆，从而降低了动力线生产的电磁干扰，该工程投产后取得了满意的效果。
不同类型的信号分别由不同电缆传输，信号电缆应按传输信号种类分层敖设，严禁用同一电缆的不同导线同时传送动力电源和信号，避免信号线与动力电缆靠行敖设，以减少电磁干扰。
4.3 硬件滤波及软件抗如果措施
信号在接入计算机前，在信号线与地间并接电容，以减少共模干扰；在信号两极间加装滤波器可减少差模干扰。
由于电磁干扰的复杂性，要根本消除迎接干扰影响是不可能的，因此在PLC控制系统的软件设计和组态时，还应在软件方面进行抗干扰处理，进一步提高系统的可靠性。常用的一些措施：数字滤波和工频整形采样，可有效消除周期性干扰；定时校正参考点电位，并采用动态零点，可有效防止电位漂移；采用信息冗余技术，设计相应的软件标志位；采用间接跳转，设置软件陷阱等提高软件结构可靠性。
4.4 正确选择接地点，完善接地系统
接地的目的通常有两个，其一为了安全，其二是为了抑制干扰。完善的接地系统是PLC控制系统抗电磁干扰的重要措施之一。
系统接地方式有：浮地方式、直接接地方式和电容接地三种方式。对PLC控制系统而言，它属高速低电平控制装置，应采用直接接地方式。由于信号电缆分布电容和输入装置滤波等的影响，装置之间的信号交换频率一般都低于1MHz，所以PLC控制系统接地线采用一点接地和串联一点接地方式。集中布置的PLC系统适于并联一点接地方式，各装置的柜体中心接地点以单独的接地线引向接地极。
信号源接地时，屏蔽层应在信号侧接地；不接地时，应在PLC侧接地；信号线中间有接头时，屏蔽层应牢固连接并进行绝缘处理，一定要避免多点接地；多个测点信号的屏蔽双绞线与多芯对绞总屏电缆连接时，各屏蔽层应相互连接好，并经绝缘处理。选择适当的接地处单点接点。
【关键词】温室；数据采集系统；无线收发模块
1.绪论
1.1 引言
随着社会的进步和工农业生产技术的发展，许多产品对生产和使用环境的要求越来越严，人们对温度、湿度、光强、二氧化碳浓度等环境因素的影响越来越重视了。为此，本文以农业技术发展为目的开发了一种智能控制系统。
众所周知温度、湿度、二氧化碳浓度是农业生产不可缺少的因素，所以本设计将其作为重点数据来处理。在现代检测技术中，传感器技术和计算机技术是必不可少的两个方面。计算机对数据有很强的处理能力，但对非电量和模拟信号是无能为力的。如果没有各种精确可靠的传感器去检测非电量和模拟信号并提供真实的信息，那么微型计算机就无法发挥其应有的作用。传感器把非电量转换为电量，经过放大处理后，转换为数字量输入微型计算机，由微型计算机对信号进行分析处理。从而传感器处理技术与微型计算机技术结合起来，对自动化、信息化和智能化起到重要作用。
本设计以C8051F020单片机为核心来对多点温度、湿度、二氧化碳浓度进行实时检测。各检测单元能独立完成各自功能，同时能根据主控机的指令对温度、湿度、二氧化碳浓度进行采集。测量结果不仅能在本地显示，而且可以由C8051F020单片机将采集的数据传送到主控机，以进行进一步的处理。主控机负责控制指令的发送，以控制各个从机的温度、湿度、二氧化碳浓度采集，收集测量数据。主控机与各从机之间也能够通过无线收发模块进行相互联系、相互协调，从而达到系统整体统一、和谐的效果。
1.2 课题研究背景
近20年来，农业设施在我国得到了突飞猛进的发展，设施类型也由季节性的简易拱棚逐步在向常年性的温室方向发展。但是与欧洲发达国家相比，我国温室的智能化水平还比较低，现有温室大都以有线接入为主。现代温室的数据采集系统是实现其生产自动化、高效化的最关键、最为重要的环节，传统的传感器数据采集系统采用导线连接，在传感器至信号处理器之间需要大量电缆。温室环境不同于其他环境，在温室中大量布线是十分困难的。为此，在温室中应用基于无线技术的传感器，将有助于解决原有有线系统的局限性。
1.3 设计主要内容
本设计针对温室无线监控系统若干关键技术展开研究工作，主要集中在以下几个方面：
（1）分析题目要求。介绍温室无线控制系统的总体方案设计，系统的组成和工作原理。
（2）系统的硬件设计。介绍主要硬件的型号及其主要特点，模块功能和硬件电路设计。详细介绍在温度监控系统中应用到的各个硬件连接电路。硬件电路的设计主要包括：C8051F020通信接口电路的设计、无线收发模块电路的设计、温度采集电路的设计、湿度采集电路的设计、二氧化碳浓度采集电路的设计、控制电路的设计、显示电路的设计、键盘扫描电路的设计、报警电路的设计以及掉电保护电路的设计。
（3）系统的软件设计。主要介绍程序的主循环框架及主要程序模块，程序设计采用汇编语言模式。介绍的程序模块主要包括：主机C8051F020主程序、主机C8051F020中断服务子程序。其中主机C8051F020主程序包括初始化子程序、键盘扫描子程序、主机通信子程序、温度控制子程序、湿度控制子程序、二氧化碳浓度控制子程序以及温度报警子程序、湿度报警子程序、二氧化碳浓度报警子程序。主机中断服务子程序主要由温度采集子程序、湿度采集子程序、二氧化碳浓度采集子程序、通信子程序、显示子程序、数据打印子程序组成。
1.4 温室的概述
温室（greenhouse）又称暖房。能透光、保温（或加温），用来栽培植物的设施。在不适宜植物生长的季节，能提供生育期和增加产量，多用于低温季节喜温蔬菜、花卉、林木等植物栽培或育苗等。温室的种类多，依不同的屋架材料、采光材料、外形及加温条件等又可分为很多种类，如玻璃温室、塑料温室；单栋温室、连栋温室；单屋面温室、双屋面温室；加温温室、不加温温室等。温室结构应密封保温，但又应便于通风降温。现代化温室中具有控制温湿度、光照等条件的设备，用电脑自动控制创造植物所需的最佳环境条件。
温室是以采光覆盖材料作为全部或部分围护结构材料，可在冬季或其它不适宜陆地植物生长的季节供栽培植物的建筑。
温室功能分类根据温室的最终使用功能，可分为生产性温室、试验（教育）性温室和允许公众进入的商业性温室。蔬菜栽培温室、花卉栽培温室、养殖温室等均属于生产性温室；人工气候室、温室实验室等属于试验（教育）性温室；各种观赏温室、零售温室、商品批发温室等则属于商业性温室。
2.温室环境控制系统的总体设计
2.1 系统的总体设计
此温室控制系统的总体设计是通过数字温度传感器、湿度传感器、二氧化碳传感器对温室大棚内的温度、温度和二氧化碳浓度进行实时检测，由于应用的都是数字传感器，直接把检测到的数字信号送入单片机，单片机在通过无线收发模块送入PC机并发出控制信号，分别控制排风机、电热丝、空气加湿器、二氧化碳生成器，从而控制温室内的温度、湿度、二氧化碳浓度。同时发出报警信号示警，并且有显示器件对温室内的温度、湿度和二氧化碳浓度进行实时显示。
2.2 元器件的选择
元器件的选择见表1。
3.温室环境控制系统设计的硬件、软件设计
3.1 硬件电路总框图的设计
一般一个单片机应用系统的硬件电路设计应包括两部分内容：一是系统扩展，即扩展单片机内部的功能单元。如：ROM、RAM、I/O口、定时/计数器、中断系统等。当单片机容量不能满足应用系统的要求时，必须在片外进行扩展，选择适当的芯片，设计相应的电路；二是系统配置，即按照系统的功能要求配置设备，如键盘、显示器、打印机等。
根据以上的硬件设计原则，本系统的硬件电路主要由一片C8051F020单片机构成的通信电路、温度采集电路、湿度采集电路、二氧化碳浓度采集电路、无线传输电路、与PC机连接电路、控制电路、温度、湿度、二氧化碳浓度显示电路、越限报警电路、键盘输入电路、掉电保护电路及打印机接口电路组成。本系统的硬件连接框图如图3-1所示。
3.2 系统软件总体设计
本控制系统软件设计采用模块化结构。由于系统采用一片C8051F020单片机与各个传感器、无线收发模块等进行通信的方式，对单片机C8051F020进行编程。
主机C8051F020的主程序主要由初始化子程序、温度判断子程序、温度控制子程序、湿度判断子程序、湿度控制子程序、二氧化碳浓度判断子程序、二氧化碳浓度控制子程序、无线收发子程序、超限报警子程序、温度、湿度、二氧化碳浓度显示子程序、数据打印子程序、键盘扫描子程序等模块组成，主机C8051F020的中断服务程序主要包含温度采集子程序、湿度采集子程序和二氧化碳浓度采集子程序。主机C8051F020主程序的流程图如图3-2所示。
4.社会经济效益分析
国家为促进农业的快速发展，对温室大棚的各项指标更准确的检测与控制，所以对农业温室大棚的检测与控制更是重中之重。针对传统温室有线数据采集系统存在着成本较高、可靠性和可移动性较差等问题，现代温室无线数据采集系统与传统的温室数据采集系统相比较更具有灵活性。还可以减少成本、提高系统工作可靠性、增强系统移动作业的能力、减少了劳动者的劳动强度。
因此，从社会经济效益的角度来看，设计温室无线数据采集系统已是现代农业发展必然的趋势。
参考文献
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【关键词】OPC 系统集成 网络规划
随着互联网技术的飞速房展，“大数据”、“物联网”成了时下的火热名词，而在能源控制系统领域，各能源控制系统集成则是实现“物联网”、“大数据”的基础。同时对于能源运行保障单位而言，系统集成则将对系统优化运行起到决定性作用。例如，目前国内大部分工业园区、楼宇物业等单位，作为能源生产侧的锅炉房监控系统、制冷监控系统与能源消耗侧的楼宇监控系统是分离开来的，这样的部署在消耗了人力的同时，又使每个独立的控制系统成为了信息孤岛，若将锅炉房监控系统、制冷监控系统与楼宇监控系统进行集成，则可实现能源从生产到输配再到消耗的全链条式管理与调控，若在此基础上植入能源消耗模型，则可实现更为智能化的调节与控制。
1 OPC技术的应用
系统集成的基本操作是采集各子系统的数据，系统间进行数据通信成为最先需要解决的问题。能源控制系统大多采用过程控制，集成系统所采集的数据需具备实时性，这样系统集成才具有指导生产与调控的意义。由于各能源子系统的建设时间、建设单位等不尽相同，所以系统集成需要统一集成系统与各子系统之间的通讯协议。这其中应用较广也是技术较为成熟的是OPC通讯协议。OPC全称OLE for Process Control，即用于过程控制的OLE技术，它是一个工业标准，有OPC基金会管理该标准，该基金会会员已超过200家，涵盖了世界上主流的自动控制系统、仪器仪表及过程控制公司。OPC技术是作为连接监控软件与现场控制设备的桥梁而诞生的。监控系统软件OPC客户端，现场控制设备作为OPC服务器，使得控制软件与现场设备直接通信，不再拘泥于死板的接口程序中，使得一套控系统的开放性与灵活性大大的提高。但是随着自动控制系统建设的规范性、合理性逐渐增强，目前大多数自控系统的软硬件都属于一家单位建设居多，所以OPC技术作为软件与硬件“翻译”的角色正在淡化。
与此同时，OPC技术规范定义的是OPC服务器程序和客户机程序进行通讯的接口或通讯的方法。
OPC服务器一般由设备供应商或者由独立的软件供应商提供，符合OPC技术规范。
OPC服务器数据的使用者（客户端）引用访问接口去开发OPC自动化接口的客户应用程序。
由此可见，在系统集成中，集成系统可开发OPC客户端集成数据，各子系统可配置OPC服务器提供数据。
2 网络规划
目前自控系统一般分为现场设备层、过程控制层和企业管理层，而系统集成则是在企业管理层上实现的，也就是说在各子系统配置OPC服务器后，各子系统需要组建网络来实现系统间通信。
集成系统是一套依托于网络进行能源系统信息和相关办公信息集成的信息管理系统，具有较高的数据安全和稳定要求。现场将通过光纤网络联接相关子系统进行数据传递。同时各子系统之间不能进行通讯。
集成系统是以B/S结构方式向用户通过OA办公网络进行服务提供。同时，还可能利用公共网络向移动端或者外部网络提供数据支持，因此，在核心出涵盖服务器集群，以及办公网络和公共网络的对接。
建成一个具有高可靠性和安全性的能源网络，提供面向特定人员的WWW服务、FTP服务、数据库服务等，实现数据的共享。
3 网络链路敷设
为了确保网络的安全性与可靠性，建议采用混合链接法。示例如图2所示。
通过将光纤内每个芯链接独立子站的交换机，利用开始的两芯与结束的两芯形成两个环路，使得网络中核心交换机与每个子站交换机都是直连，同时两个环网保障网络安全性。提高了数据交换效率，降低了网络节点个数同时提高网络的安全性，当出现断点时，可以利用环形网络逐级交换数据，确保光纤在有1个断点时可以继续保障系统的运行。
4 网络拓扑
网络宜采用树形结构，树形拓扑的可折叠性非常适用于构建网络主干。由于树形拓扑具有非常好的可扩展性，并可通过更换网络设备使网络性能迅速得以升级。同时环网中的冗余链接，由网络设备“生成树”进行协商设定断口，当线路出行故障时，自动链接汇聚间的交换机确保网络正常。
核心网络链接服务器集群、汇聚交换机以及路由器，在本网络中只允许进行数据传递，禁止实现应用传送，确保网络的安全性。
数据采集子站的功效是M行网络隔离和数据的汇聚确保本系统的网络和各子自控系统的安全。该设备可以是服务器也可以是网络设备来进行代替。
所有网络设备，必须支持管理功能，支持生成树协议、VLAN划分。核心交换机必须是三层交换机。
5 网络逻辑设计
根据需求，本网络中，只允许各数据采集子站与数据服务器进行通信，不允许各子系统之间通讯，也不允许直接进行应用访问，因此需要以下涉及。
5.1 VLAN划分
每一个子系统系统涉及单独的VLAN，分别设置子系统的VLAN，确保每个子系统不在同一个局域网中，同时，设置管理VLAN，便于网络管理员对于网络运行情况的监控。
5.2 IP划分
本系统中主要是进行数据采集，并不会有大量终端设备接入，因此C类网址既可以满足需求，但是由于个子自控系统经常默认以C类网址进行自控网内的标识，因此，建议采用自私又B类网址进行IP规划。子网则以172.16.0.0/24进行划分，既可以保证接入机器数又可以保证子网数量。
5.3 访问控制列表（ACL）
核心交换机承担个子网网关的作用，在设置相应的路由同时，要进行访问列表控制，只允许服务器集群的VLAN子网访问各个数据采集子网，禁止相关子网的访问链接。
6 结语
本文对OPC技术进行了简要介绍，探讨了基于OPC客户端与OPC服务器技术进行能源工业控制系统集成的基本技术。同时还对系统集成后的网络进行了规划建议。可以看出基于OPC技术进行系统集成后，对网络进行合理规划，是未来解决信息孤岛，实现大数据分析的主流趋势。
参考文献
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[3]尤国华.网络规划与设计[M].北京：清华大学出版社，2016.
1、消防联动控制系统包括消防联动控制器、消防控制室显示装置、传输设备、消防电气控制装置、消防设备应急电源、消防电动装置、消防联动模块、消防栓按钮、消防应急广播设备、消防电话等设备和组件。
2、随着各类建筑的不断发展，建筑规模越来越大，层次越来越高，建筑的标准也越来越高。新建的各类大楼都具备人员密集、设备先进、功能多、装饰豪华等特点，因此，火灾自动报警和自动灭火系统已成为高层建筑不可缺少的重要组成部分。
（来源：文章屋网 ）
Technology, Department of Electrical and
Computer Engineering, USA
Missile Guidance and
Control Systems
2004, 675 pp.
Hardcover EUR 259.00
ISBN 0-387-00726-1
G. M.塞奥里斯 著
虽然导弹制导和控制系统的出现源自军事目的，但是这项技术已经应用于很多领域，比如机器人、工业过程控制和全球定位系统（GPS, Global Positioning System）。本书详细的阐述了这项技术的最新幕后，战略和战术导弹及其对给定目标的制导、控制和采取的策略。
本书论述了关于制导飞行的数学，涵盖了如下几个论题：导弹的空气动力学、导弹的数学模型、武器发射、全球卫星定位系统（GPS）、地形轮廓匹配（TERCOM, Terrain Contour Matching）、巡航导弹的力学化方程、以及弹道导弹制导。
全书共分7章：第1章回顾了过去和现在的制导导弹系统，以及现代武器的演化；第2章讨论了导弹通用运动方程，其中包括通用坐标系、刚体运动方程、D'Alembert定理、以及拉格朗日旋转坐标系；第3章阐述了空气动力学和系数，空气动力学的力和动量的处理，以及导弹寻找目标和制导自动化等问题；第4章处理了各种战略制导的各个重要技术问题，包括自动制导、命令制导、比例导航和扩充比例导航；第5章讨论武器发射系统和技术；第6章主要阐述战术导弹，包括经典双体问题和Lambert理论、隐式和显式制导、大气重入、以及弹道导弹的拦截；第7章关注巡航导弹理论和设计，主要讨论了巡航导弹导航的概念、地形匹配制导的概念、以及全球定位系统。每一章末尾都标明进一步阅读和学习的论文和书籍。除此之外，本书的几个附录也为读者提供了很必要的信息：附录A.几个基本参数；附录B.技术词汇表；附录C.同义词索引表；附录D.标准大气；附录E.导弹的分类及定义；附录F.过去和现在的导弹系统。
本书的读者必须熟悉微积分、常微分方程和一些现代控制论的知识，书中提供了很多实际的例子，使得概念更加易于理解。本书适合航空航天工程学生，以及从事航天制导技术和控制技术研究的工程师阅读。
丁丹，硕士生
(中国科学院计算技术研究所)
关键词：自动控制可编程序控制器系统设计应用
在现代化的工业生产设备中，有大量的数字量及模拟量的控制装置，例如电机的起停，电磁阀的开闭，产品的计数，温度、压力、流量的设定与控制等，工业现场中的这些自动控制问题，若采用可编程序控制器(PC)来解决自动控制问题已成为最有效的工具之一，本文叙述PC控制系统设计时应该注意的问题。
硬件选购目前市场上的PC产品众多，除国产品牌外，国外有：日本的OMRON、MITSUBISHI、FUJJ、anasonic,德国的SIEMENS，韩国的LG等。近几年，PC产品的价格有较大的下降，其性价比越来越高，这是众多技术人员选用PC的重要原因。那么，如何选购PC产品呢?
1．系统规模首先应确定系统用PC单机控制，还是用PC形成网络，由此计算PC输入、输出点。数，并且在选购PC时要在实际需要点数的基础上留有一定余量(10%)。
2．确定负载类型根据PC输出端所带的负载是直流型还是交流型，是大电流还是小电流，以及PC输出点动作的频率等，从而确定输出端采用继电器输出，还是晶体管输出，或品闸管输出。不同的负载选用不同的输出方式，对系统的稳定运行是很重要的。
3．存储容量与速度尽管国外各厂家的PC产品大体相同，但也有一定的区别。目前还未发现各公司之间完全兼容的产品。各个公司的开发软件都不相同，而用户程序的存储容量和指令的执行速度是两个重要指标。一般存储容量越大、速度越快的PC价格就越高，但应该根据系统的大小合理选用PC产品。
4．编程器的选购PC编程可采用三种方式：
一是用一般的手持编程器编程，它只能用商家规定语句表中的语句编程。这种方式效率低，但对于系统容量小，用量小的产品比较适宜，并且体积小，易于现场调试，造价也较低。
二是用图形编程器编程，该编程器采用梯形图编程，方便直观，一般的电气人员短期内就可应用自如，但该编程器价格较高。
三是用IBM个人计算机加PC软件包编程，这种方式是效率最高的一种方式，但大部分公司的PC开发软件包价格昂贵，并且该方式不易于现场调试。
因此，应根据系统的大小与难易，开发周期的长短以及资金的情况合理选购PC产品。
5．尽量选用大公司的产品其质量有保障，且技术支持好，一般售后服务也较好，还有利于你的产品扩展与软件升级。
输入回路的设计
1．电源回路PC供电电源一般为AC85—240V(也有DC24V)，适应电源范围较宽，但为了抗干扰，应加装电源净化元件(如电源滤波器、1：1隔离变压器等)。
2．Pc上DC24V电源的使用各公司PC产品上一般都有DC24V电源，但该电源容量小，为几十毫安至几百毫安，用其带负载时要注意容量，同时作好防短路措施(因为该电源的过载或短路都将影响PC的运行)。
3.外部DC24V电源若输入回路有DC24V供电的接近开关、光电开关等，而PC上DC24V电源容量不够时，要从外部提供DC24V电源；但该电源的“—”端不要与PC的DC24V的“—”端以及“COM”端相连，否则会影响PC的运行。
4．输入的灵敏度各厂家对PC的输人端电压和电流都有规定，如日本三菱公司F7n系列Pc的输入值为：DC24V、7mA，启动电流为4．5mA，关断电流小于1．5mA，因此，当输入回路串有二极管或电阻(不能完全启动)，或者有并联电阻或有漏电流时(不能完全切断)，就会有误动作，灵敏度下降，对此应采取措施。另一方面，当输入器件的输入电流大于PC的最大输入电流时，也会引起误动作，应采用弱电流的输入器件，并且选用输人为共漏型输入的PC，Bp输入元件的公共点电位相对为负，电流是流出PC的输入端。
输出回路的设计
1．各种输出方式之间的比较
(1)继电器输出：优点是不同公共点之间可带不同的交、直流负载，且电压也可不同，带负载电流可达2A／点；但继电器输出方式不适用于高频动作的负载，这是由继电器的寿命决定的。其寿命随带负载电流的增加而减少，一般在几十万次至Jl百万次之间，有的公司产品可达1000万次以上，响应时间为10ms
(2)晶闸管输出：带负载能力为0．2A／点，只能带交流负载，可适应高频动作，响应时间为1ms.
(3)晶体管输出：最大优点是适应于高频动作，响应时间短，一般为0.2ms左右，但它只能带DC5—30V的负载，最大输出负载电流为0．5A／点，但每4点不得大于0．8A。
当你的系统输出频率为每分钟6次以下时，应首选继电器输出，因其电路设计简单，抗干扰和带负载能力强。当频率为10次／min以下时，既可采用继电器输出方式；也可采用PC输出驱动达林顿三极管(5—10A)，再驱动负载，可大大减小电流。
2．抗干扰与外部互锁当PC输出带感性负载，负载断电时会对PC的输出造成浪涌电流的冲击，为此，对直流感性负载应在其旁边并接续流二极管，对交流感性负载应并接浪涌吸收电路，可有效保护PC。
当两个物理量的输出在PC内部已进行软件互锁后，在PC的外部也应进行互锁，以加强系统的可靠性。
3．“GOM“点的选择不同的PC产品，其“COM”点的数量是不一样的，有的一个“COM”点带8个输出点，有的带4个输出点，也有带2个或1个输出点的。当负载的种类多，且电流大时，采用一个“COM”点带1—2个输出点的PC产品；当负载数量多而种类少时，采用一个“COM”点带4—8个输出点的PC产品。这样会对电路设计带来很多方便，每个“COM”点处加一熔丝，1—2个输出时加2A的熔丝，4—8点输出的加5—10A的熔丝，因PC内部一般没有熔丝。
4．PC外部驱动电路对于PC输出不能直接带动负载的情况下，必须在外部采用驱动电路：可以用三极管驱，也可以用固态继电器或晶闸管电路驱动，同时应采用保护电路和浪涌吸收电路，且每路有显示二极管(LED)指示。印制板应做成插拔式，易于维修。
PC的输入输出布线也有一定的要求，请看各公司的使用说明书。
扩展模块的选用
对于小的系统，如80点以内的系统．一般不需要扩展；当系统较大时，就要扩展。不同公司的产品，对系统总点数及扩展模块的数量都有限制，当扩展仍不能满足要求时，可采用网络结构；同时，有些厂家产品的个别指令不支持扩展模块，因此，在进行软件编制时要注意。当采用温度等模拟模块时，各厂家也有一些规定，请看相关的技术手册。
各公司的扩展模块种类很多，如单输入模块、单输出模块、输入输出模块、温度模块、高速输入模块等。PC的这种模块化设计为用户的产品开发提供了方便。
PC的网络设计
当用PC进行网络设计时，其难度比PC单机控制大得多。首先你应选用自己较熟悉的机型，对其基本指令和功能指令有较深入的了解，并且指令的执行速度和用户程序存储容量也应仔细了解。否则，不能适应你的实时要求，造成系统崩溃。另外，对通信接口、通信协议、数据传送速度等也要考虑。
最后，还要向PC的商家寻求网络设计和软件技术支持及详细的技术资料，至于选用几层工作站，依你的系统大小而定。
1.1发展背景概括随着中国高速公路建设以及汽车工业在我国的不断发展，汽车行业已经由传统的机械装置演变成一个具有复杂技术的系统。与此同时，我国电子技术也在快速发展着。随着科技的革新，我国在步入21世纪以后，智能化为核心的汽车巡航系统目前已经作为高级轿车的主要附加功能设备。
1.2汽车巡航系统技术的概述汽车巡航控制系统，就是我们所说的驾驶员不用对控制加速踏板而使汽车保持稳定行驶的系统，也是全方位检测数据的系统。随着汽车电子技术的发展，目前巡航系统中的主要技术则是通信能力。而在汽车复杂的电控系统中，通常各种信息是可以共享的，其中CAN总线作为实现数据共享和协同工作的工具，主要以灵活性和稳定性以及实时性所被大家广泛应用。
1.3巡航控制系统的主要发展趋势汽车巡航控制系统随着电子技术的发展而不断进行完善，就需要我们的技术也不断进行改变，这样才能更加准确掌握系统检测。总而言之，汽车巡航控制系统的改革我们可以从以下六个方面进行简析：
（1）新型控制理论的应用每辆车行驶状况在很大程度上受发动机的因素影响的。驾驶员只需要更加稳定地控制车速即可。因此，我们要根据原有的传统控制理论对新的控制理论进行改革，便于其更好地应用到汽车行驶上。
（2）联动控制、复合控制我国目前的巡航控制装置大多数是独立式的，为了更好地提高精度和敏感度，就需要利用计算机进行发动机和变速器的控制，以此形成一体化的复合控制模式。
（3）小型化、智能化现在的计算机大多数都是向着智能型模式发展着。
（4）追踪行驶控制现在很多汽车的巡航系统都能够保证汽车稳定行驶，这就需要我们利用加速、减速等开关进行控制，当车辆不便于减速或加速的时候，就会造成驾驶员很大的困扰。因此，为了解决这一问题，就需要利用雷达测定，更加精确距离，目前很多国家的研究者都在对自适应巡航控制系统进行研究。
（5）走停控制现在对巡航系统的研制主要针对的是在高速上行驶的车辆，这就要求巡航系统有更好地探测能力和反应能力。这样才能使驾驶员完全从复杂的驾驶操作中解放出来，更好地简单操作。
（6）集成化随着近些年智能化的发展，我们需要完善公路智能概念以及卫星导航系统概念，使其得到开发和应用，这样才能保证在未来汽车巡航控制系统关于汽车电控系统相融合。而集成化在很大程度上有效降低成本，更好地增强各系统之间的内在联系，以此提高车辆系统的稳定性和安全性。
1.4本文主要研究内容尽管世界研究汽车巡航控制系统有几十年的历史，但由于巡航控制系统是一个很难控制的系统。所以我们可以从以下几个方面进行分析：①分析掌握汽车巡航控制系统的原理，对其可行性以及必要性进行分析，并对巡航控制系统进行总体的设计。②确定汽车巡航的控制方案，就需要从巡航控制系统的功能和原理出发。③为了能够设计出系统的软件流程，就要从系统的实际运行情况出发。
二、巡航控制系统的组成和工作原理
2.1巡航控制系统简述汽车巡航控制系统，我们可以分为巡航行驶装置、速度控制（SpeedControl）系统、自动驾驶（Auto-Drive）系统等三个方面，而这三个方面的划分主要是根据其特点进行的。目前，我国的汽车巡航控制系统可以分为巡航控制和自适应巡航控制两种，其中自适应巡航控制是巡航控制的延伸和拓展。汽车的巡航控制系统是汽车电子控制系统研发较早的系统之一，主要作为就是驾驶员不用踩油门踏板也可以自动保持汽车的车速。综合上述汽车巡航控制系统的简介，我们可以发现该系统有以下三大优势：①汽车行驶的舒适性。在高速公路上进行行驶的时候，更能体现出这种优越性，以此就会减轻驾驶员的驾驶负担。②节省燃料。在具有相同的经济性和环保性的行驶条件下，有经验的驾驶员就会节省15%的燃料，很大程度上减少废气物体的排放。③保持汽车稳定的车速。汽车无论在哪个道路上行驶，只要在发动机功率允许的范围内，就会保持车速不变。
2.2巡航控制系统的组织结构及原理的构成
（1）巡航控制系统的基本控制原理在应用汽车巡航控制系统的基本原理控制车速的时候，我们可以看出，电子装置控制主要是对车辆行驶进行自动调节，这样才能保证车速始终如一，对电子巡航控制系统的基本控制原理进行了解。电子巡航控制系统就是按驾驶员的要求将所选的信号设定车速，其次就是根据汽车实际车速所反馈的信号。当电子控制器对两个输入信号进行误差检测后，就会及时修正电子控制器存在的误差，便于更好地保持车速恒定。
（2）巡航控制系统的工作原理及结构电子巡航控制系统主要有以下四个部分组成，即控制开关、传感器以及执行机构和巡航控制电控单元（CCSECU）等。
（3）巡航系统开关的控制巡航控制系统开关主要是供驾驶员操作巡航控制系统的一套开关，一般都是安装在汽车的转向信号手柄上或者方向盘上的。
（4）传感器控制电控单元提供节气门开度信号和汽车行驶的速度信号。其设计或选择车速传感器是一项非常重要的工作，因为传感器的频率直接影响整个系统的频率。
（5）巡航控制电控单元（CCSECU）整个巡航控制系统的中枢就是电控单元，其作用就是通过接收传感器和开关等信号的处理，以实现车辆的恒速行驶。
（6）操作机构一般操作机构被我们称为伺服器，其主要作用就是通过接收巡航控制电控单元的控制指令信号，从而调节节气门开度，采用可以减速的支流电机或启动方式驱动拉线盘，使车辆进行加速、减速等操作。其中可以将执行机构分为电动式和气动式两种。
三、结束语
【关键词】机电控制，系统，设计
中图分类号： TU85文献标识码：A 文章编号：
一、前言
机电控制系统设计是指按照一定的设计规划，根据机电控制技术进行设计机电控制系统的过程。目前，随着我国经济和科学技术的发展，机电控制系统的应用也越来越广泛。
二、控制系统的基本概念
“量”控制与“逻辑”控制，一般来说，“控制”的内容可分为两类，即以速度、位移、温度、压力等数量大小为控制对象和以物体的“有”、“无”、“动”、“停”等逻辑状态为控制对象。以数量大小为对象的控制可根据表示数量大小的信号种类分为模拟控制和数字控制。
1.模拟控制
是指将速度、位移、温度或压力等变换成大小与其对应的电压或电流等模拟量进行信号处理的控制。其信号处理方法称为模拟信号处理，采用模拟信号处理的控制称为模拟控制。
2.数字控制
是指把要处理的“量”变成数字量进行信号处理的控制。其信号处理方法称为数字信号处理，采用数字信号处理的控制，称为数字控制。模拟控制精度不高，不适合于复杂的信号处理。数字控制可用于要求高精度和信号运算比较复杂的场合。用计算机作主控制器的系统中，虽然在最后控制位置、力、速度等部分中模拟控制仍然是主流，但在这之前的各种信号处理中，多数用数字控制。以上信号均是连续变化量。以“逻辑状态”为对象的控制称为逻辑控制，通常处理开关的“通”、“断”，灯的“亮”、“灭”，电动机的“运转”、“停止”之类的“1”与“0”二值逻辑信号。逻辑控制又称顺序控制。称为逻辑控制是强调信号处理的方式；称为顺序控制是强调对被控对象的作用。
三、自动控制技术
自动控制技术是通过控制器使被控对象或过程自动按预定的规律运行。因被控对象种类繁多，控制技术的内容非常丰富，有高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断、校正、补偿、示教再现、检索等技术。自动控制技术可协调机械、电器各部分来有效完成动作过程，在机电控制系统中起重要作用。
自动控制的理论基础是自动控制原理，它分为经典控制理论和现代控制理论。前者研究对象是单变量的线性时不变系统，它使用的数学工具是拉普拉斯变换，用传递函数方法在频率域进行系统分析。它的控制原理是负反馈闭环系统，以自动调节器作为反馈控制系统的中心环节，所以，经典控制理论也叫自动调节原理。后者是以多变量、非线性、时变系统为研究对象，它运用的数学工具有线性代数、矩阵论和集合论等。
它是用状态空间法在时间域内进行系统分析，用状态方程描述系统过程。根据状态及条件，分析下一步的状态。现代控制理论研究的主要内容是最优控制、随机控制、自适应控制和鲁棒控制等。经典控制理论和现代控制理论，被人们统称为传统控制理论。它们的共性是基于被控对象的精确数学模型，就是控制对象和干扰均应以严格的数学方程和函数表示。控制的任务和目标通常比较直接明确。
而在现实世界中，许多系统，诸如智能机器人系统、计算机集成制造系统、航空航天控制系统等用传统的控制理论却难以解决，从20世纪70年代以后，特别是21世纪以来，智能控制开始兴起，已经形成了一门新兴学科。智能控制系统具有学习功能、自适应功能和自行组织与协调功能。它主要采用的数学工具是符号推理与数值计算的结合以及神经元网络和模糊理论等。智能控制是一门新兴的多个领域交叉学科，它的理论尚未成熟，而实际的需要有力地推动了智能控制理论和技术的迅速发展，具有广阔的发展前景。在机电控制系统中会逐渐发挥其重要作用。
四、机电控制系统的分类
机电控制系统分类的原则性非常强，根据不同的原则可以划分出不同的机电控制系统。下面我们将主要从输出量、控制信号的变量形式、系统输入信号三个方面进行分类。
1.输出量
机电控制系统根据输出量的反馈可以分为开环式和闭环式两种。开环式机电控制系统是利用电机的转角和脉冲的连续保证精准度，所以精度比较低；闭环式机电控制系统相对于开环式而言，构造更为复杂，精度也较高。对于系统的控制被外界造成的误差而言，闭环式机电控制系统具有修正能力，而开环式机电控制系统却不具备。
2.控制信号的变量形式
机电控制系统按照控制信号变量形式的不同可以分成模拟式和数字式两种机电控制系统。模拟式机电控制系统构造简单，实时性能好，但不能实现较复杂的控制监督工作；数字式机电控制系统的精度也比较高，而且其相对于模拟式的机电控制系统而言灵活性更强，监督系统异常状态的处理功能也更强。
3.系统输入信号
机电控制系统根据系统输入信号的变化规律可以分为自动调节系统、随动系统和程序控制系统三种。自动调节系统即为定值控制系统，它主要控制系统内的基本任务；随动控制系统主要特点就是可以精确地复现系统的输入信号；程序控制系统主要是在有两个或两个以上同时执行任务的系统机构工作时，它可以执行指挥每一个环节的控制信号，从而使其依次有序的工作。
五、机电系统的设计流程
机电系统设计应根据机电控制系统设计规律，运用现代设计的方法构造产品结构、赋予产品性能并进行产品设计。为了提高设计的质量，必须有一个科学的设计规划。
1.任务的确定
在进行系统设计之前，必须对控制对象的工作过程进行深人调查、分析，熟悉其工艺过程，了解系统是否有特殊要求，确定系统所要完成的任务。
2.选择系统的主机机型。
在控制任务确定后，应对系统所需要的硬件做出初步的估计和选择，这是计算机控制系统设计的一个特点，主机是整个控制系统的核心，它的选择将对整个系统产生决定性的影响。在具体选择系统的主机机型时，可以选择工业PC、PLC、智能仪表等设备，设计者只需根据控制任务选择相应的硬件配置，再配以软件设计，即可完成控制任务的设计。
3.确定控制算法。
工业生产过程中计算机控制系统控制效果的优劣主要是由算法决定。算法建立在控制对象的数学模型上，即描述各控制量与各输出量之间的数学关系，因此，应建立系统的数学模型，并确定系统的控制算法。控制算法直接影响控制系统的调节，是决定整个系统性能指标的关键。由于控制系统种类繁多，控制算法也各不相同，每个控制系统都有一个特定的控制规律，并且有相应的控制算法。
4.系统总体方案设计。
在选定主机机型和确定测控任务及确定控制算法后，就可以确定系统总体方案。
5.软件设计。
软件设计的主要任务是进行应用程序设计。采用的语言有汇编语言，针对的是某一单片微处理器或微控制器的c语言及VC、VB等高级语言。在进行应用程序的设计时，应采用模块化结构，注重可维护性及可移植性。另外还要合理选择数据库的结构。
6.应用程序的设计。
六、传感器、变送器和执行器的选取
传感器可以将非电物理量，如温度、压力、流量、位移、液位、气体成分等被测参数变成电信号，如电压、电流或电阻信号，再通过变送器变成可以远传的统一标准信号，然后送往AI模板进行数据采集。
执行器是过程控制系统中不可缺少的组成部分，它的作用是接收计算机发出的控制信号，并把它转换成机械动作，对生产过程实施控制。执行器可以分为气动、电动、液压3种类型。
七、结语
随着各种技术的发展以及深入，机电控制系统不仅具有程序化、高智能化、信息化等特点，而且体积小、操作维护方便、保护齐全、性能比较可靠，因此，机电控制系统的应用也越来越广泛。所以，在机电控制系统的设计中，我们要严格按照设计流程进行设计。
参考文献
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关键词： 火焰光度计； 控制系统； 改进方案； S3C2440
中图分类号： TH 744.12文献标识码： Adoi： 10.3969/j.issn.1005
Key words： flame photometer； control system； improvement； S3C2440
引言火焰光度计是根据被测元素的原子或离子受火焰激发后产生的特定波长光谱，借助罗马金公式，可对样品中K、Na元素进行定量分析的仪器[1]。火焰光度计是一种相对测量的仪器，被测样品的浓度值是在统一测试条件下标准溶液浓度的相对值。所以测试前需制备一组火焰光度计标准溶液，然后进行标定操作，最后才对被测液样品进行测量。火焰光度计主要用来测量血清中的Na+和K+浓度；土壤中碱金属含量；铝矿石中氧化钾、氧化钠含量等。目前，火焰光度计主要采用单片机电路或通用集成电路构成控制系统，数据处理能力有限，系统可扩展性差，标定操作复杂。随着社会的进步，测量仪器必须具备：人机界面友好、操作简便、智能处理、足够高的精度和低功耗等。嵌入式微处理器ARM具有强大的事务处理能力，同时具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高等优点[2]。嵌入式操作系统具有实时、安全、多任务等特点。所以，采用ARM作为控制系统的核心，应用Linux嵌入式操作系统，设计了一套火焰光度计控制系统。1控制系统硬件设计火焰光度计主要由控制系统、气路、吸液/雾化器、燃烧腔组成，控制系统组成如图1所示。系统上电后，ARM控制电磁阀开启，接通燃气，待燃气到达燃烧腔的火嘴处，再控制点火线圈点火。着火以后要预燃烧30 min，将腔内杂质燃烧掉，使火焰变纯。系统工作过程如图2所示。每次测量前，需用标准溶液进行标定，标定后进行样品液的测量，最后输出、记录测量结果。
S3C2440芯片集成LCD专用DMA控制器，提供了触摸屏接口、2路USB主机控制、1路USB设备控制、3路URAT。存储器控制器提供访问外部存储器所需的存储器控制信号。内部集成有8路 A/D 转换模拟信号输入通道 A/D 转换控制器，转换精度为10 bit。系统有两个可切换量程：小量程（K：0.0～19.9 mmol/L；Na：0～199 mmol/L）；大量程（K：0～80 mmol/L；Na：0～800 mmol/L）。为满足检测限、线性误差、精度的相关要求[3]，A/D转换器采用TI公司16 bit的TLC3574。硬件关键部分是通气、点火、报警控制电路和信号处理电路。光学仪器第35卷
第1期雷震勇，等：改进的火焰光度计控制系统
火焰光经过干涉滤光片分光，再经光电池光电转换，得到电流信号。经前置放大、量程切换和A/D转换电路处理后将信号送给S3C2440，如图3所示。图中，IC为精密运放OP07，SGM3002为低导通电阻的高能性能数字控制模拟开关，由S3C2440发送控制信号控制SGM3002转换开关来分别选择Na、K两路信号的不同放大比来进行量程切换。S3C2440通过通用输入/输出口（general purpose input/output，GPIO）控制继电器间接控制电磁阀开启、点火圈点火及蜂鸣器报警，电路图见图4。图3前置放大、量程切换和AD转换电路
Fig.3Circuit of preamplifier，switch range and AD transform
图4电磁阀、点火圈、蜂鸣器驱动电路
Fig.4Driving circuit of electromagnetic valve，
ignition circle and a buzzer2控制系统软件设计控制系统基本框架为：嵌入式微处理器（S3C2440）、硬件电路、嵌入式操作系统（Linux）和嵌入式图形用户界面（graphical user interface，GUI）。本设计采用可视化的基于Qt的GUI工具Qt Creater去编写应用程序，生成X86架构的二进制文件，再用Qt/Embedded库对整个工程进行交叉编译链接，得到在S3C2440平台上运行的可执行文件。软件包括启动程序、操作系统、设备驱动程序和用户应用程序等。系统软件工作流程图如图5所示，控制系统中的LCD、A/D转换、触摸屏、串口和USB都作为字符设备[46]，它们的驱动程序加载到Linux内核中，操作系统通过子程序调用实现设备访问。加入异常处理，保证系统的可靠性。系统的设置、标定和参数调整、数据的处理和自动保存等，都可从控制系统操作界面中直观看到，操作方便。图5系统软件工作流程图
Fig.5System software flow chart图6标定子程序流程图
关键词：网络化控制系统；物联网；信号延迟；数据丢失
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 (2012) 09-0000-02
21世纪是一个以网络为核心的信息时代，计算机信息技术、网络技术的迅猛发展正在深刻改变着人们的生活和工作方式，对企业信息化和自动化的发展也产生了巨大影响。计算机技术、信息技术、控制技术、网络技术和通信技术的结合，为网络化控制系统（Networked Control Systems， 简称NCS）的产生提供了技术保障。网络化控制系统是通过网络进行数据传输、形成控制闭环的系统，它具有不同于传统点对点控制系统的结构，是当今物联网的巨大发展在控制系统中的具体体现，也是人类走向信息化社会的一个标志。
一、网络化控制系统概述
网络化控制系统通常的定义是通过一个实时网络构成闭环的控制系统，具体而言是指在某个区域内一些现场检测、控制及操作设备和通信线路的集合，用以提供设备之间的数据传输，使该区域内不同地点的用户实现资源共享和协调操作。网络化控制系统的概念起始于上世纪80年代，以Ray等的论文为代表。进入21世纪以来，网络技术与通信技术的发展使得实际的网络化控制系统得到越来越多的重视，获得了巨大发展。2003年在美国举办的控制学科的新世纪发展方向研讨中明确指出，网络化是控制系统21世纪的重点发展方向之一。
相比于传统的点对点数据传输的控制系统，网络化控制系统各部件之间通过一个公共的通信网络连接，相关的数据通过通信网络进行传输，避免了彼此间铺设专线，并且可以实现资源共享、远程操作和控制，降低了系统的成本、重量和电力消耗，简化了系统的安装和维护，提高了系统的灵活性和可靠性。这些突出的优点使网络化系统的概念一经提出便得到了飞速的发展，并已在复杂工业过程的先进控制、现代交通工具内基于通讯网络的复杂控制系统（无人机、水下车）、运载工具群的协调控制（高速公路车辆调度、机场飞机调度）、智能家居等领域显露出广泛的应用前景。网络化控制系统的典型结构如下图所示。
图1 网络化控制系统的结构图
二、网络化控制系统的基本问题
通信网络引入控制系统会使系统的分析和综合变得很复杂，网络化控制系统的复杂性由通信网络自身的特点决定，主要表现在：
（一）网络诱导时滞问题
将通信网络引入控制系统，连接智能现场设备和自动化系统，实现了现场设备的分布化和网络化，同时也加强了现场控制和上层管理的联系。但与此同时，由于网络的加入使得信息在传输过程中不可避免地存在着延迟。例如，网络协议下，数据包拥塞等待、网络空闲检测、长距离传输等。
时延是网络化控制系统研究的主要问题之一，数据在传输线路上必然存在着传输时延，数据在接受处理是必然存在着处理时延，传输时延和处理时延共同构成了网络时延。网络时延受到网络拓扑结构、网络所采用的通信协议、路由算法、负载情况、传输速率等诸多因素的影响，呈现出固定或随机，有界或无界的特征。
（二）数据包丢失
数据包丢失是网络的引入所带来的又一问题。由于通信信道的不确定性，数据包在传输过程中可能出现错误甚至丢失，这样，接收节点（控制器或执行器）就会丢弃错误数据或使用之前接收到的数据。如果某一时刻采样获得的数据包在其后采样的数据之后到达接收器，这种数据包也会被丢弃。另外，数据传输中大于某个特定长度的时滞也可以被视为数据丢失进行处理。
从系统信息的传输来看，数据包丢失的发生相当于信息传输通道暂时被断开，使得系统的结构和参数发生较大的变化。
（三）多包传输问题
以数据包形式传输的信息是网络化控制系统有别于传统控制系统的特点。多包传输是进行网络化系统的分析和设计时经常遇到的另一个重要问题。多包传输的一个主要原因是由于网络带宽的限制，数据包容量有限以至于无法包含一个时刻的全部采样数据，这必须通过多个数据包进行先后传输。多包传输的另一个原因是网络化系统的传感器和控制器一般会分布在一个较大的物理空间中，这样，就不可能把同一时间的所有数据利用同一个数据包进行传输。
（四）通信约束问题
信号在数字系统中传输必然经过量化过程，传统的系统设计方法是把量化带来的影响建模成外部白噪声扰动（均匀分布），在忽略量化现象的条件下设计控制器，如果设计出来的控制器无法满足要求，调节诸如采样频率等参数进行再设计。在网络化系统中，通信信道为数字信道，信息在网络中传输必然会受到比特率限制，传输之前要量化到一个有限集合中。为了尽量降低网络带宽，网络化系统中的量化精度可能较低，以至于量化误差用白噪声近似不再合适，如何严格地分析量化现象造成的影响，如何在特定量化规则下对网络化系统进行分析和设计是亟待解决的问题。网络化控制系统中的量化问题正在得到越来越多的学者的关注。
此外，采样速率约束、通信速率约束、编码位数约束等问题也是网络化控制系统中所必须考虑的通信约束问题。
三、结语
网络化控制系统做为一种新兴的控制系统形式，得到了越来越多的研究和重视，在物联网飞速发展的大背景下，如何用好网络化控制系统的概念，在网络诱导时滞、数据丢失、多包传输、通信约束下，研究网络化控制系统的控制方法，构造、实现更多的网络化控制系统为国民经济服务，是值得思考和研究的问题。
参考文献：
[1]霍志红.网络化控制系统故障诊断与容错控制[M].中国水利水电出版社,北京,2009
[2]Halevi Y,Ray A. Integrated Communication and Control System: Part I – Analysis[J].Journal of Dynamic Systems,Measurement,and Control,1988,110:367-373
