时间：2023-01-05 22:21:22
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篇控制系统设计论文，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。
本文介绍了一种空调机温度控制系统。本温度控制系统采用AT89C51单片机收集数据，处理数据来实现对温度的调控。主要过程如下：利用传感器将非电量信号转换为电信号，转换后的电信号再进入A/D转换器转换成数字量，传送给单片机进行数据处理，并向设备输出控制信号。由LED实时显示被控温度及设定温度，使系统应用更加方便、直观。
【关键词】单片机、A/D转换系统设计系统调试
绪论
单片机利用大规模集成电路技术把中央处理器和数据存储器（RAM）、程序存储器（ROM）及其他I/O通信口集成在一块芯片上，构成一个最小的计算机系统。而现代的单片机则加上了中断单元、定时单元及A/D转换等更复杂、更完善的电路，使得单片机的功能越来越强大，应用更广泛。
第1章单片机空调控制系统
随着中国人民环境的改善和人民生活质量的提高，公共建筑和住宅的供热和空调已成为普遍的需求，建筑能耗占全社会总能耗的比例巨大且持续增长。据统计，2001年中国建筑能耗已达到3.76亿吨标准煤，占总能耗的27.6%，年增长比例是5%。在发达国家中，供热和空调的能耗很大，可占到社会总能耗的25%-30%。有资料统计，办公楼中空调系统耗能量占总能量的25%左右，所以空调控制系统设计始终是建筑环境与设备领域中的重要研究课题之一。
1.1当前国内研究情况
1）在城市现代化建设过程中，用电结构发生变化，其中用在建筑物空调系统的电力负荷比例日益增加。据不完全统计，北京已有250余幢宾馆、办公楼和50余家大商场采用中央空调，其空调用电负荷达40万kW。相当于华北电网为了调峰，耗资27亿元而兴建的十三陵抽水蓄能电站的1/2装机容量。以广东省为例，现有装机容量已达30万kW,并以每年30%的速度递增，其用电负荷已占总共电量的40%以上。
2）改革开放以来，我国经济的高速发展和人民物质生活水平的不断提高，对电力供应不断提出新的挑战。尽管我国发电装机容量已超过2亿Kw,年发电量已突破9000亿kWh。然而，目前我国电力供应仍很紧张。突出的矛盾是电网峰谷负荷差加大，夜间至清晨谷段负荷率低，而高峰段电力严重不足，有的电网峰谷负荷之差达25%-30%，造成白天经常拉闸限电，夜间有电送不出的现象。
3）由于空调用电负荷一般在电力谷段用量甚少，对城市点昂具有很大的“肖锋填谷“潜力，而在中央空调中，制冷系统的用电量通常占整个空调系统用电量的40%-50%，如以商场为例，每10万m2空调制冷系统的须用电功率约为7000-9000KW。因此，空调蓄冷系统应运而生，并将日益展示他广阔的应用前景
1.2空调控制系统的组成以及基本工作原理
空调系统的基本组成形式可分为三大组成部分，分别是：冷热源设备（主机）、空调末端设备、附件及管道系统。该系统具有制冷、制热、除湿、自动4种工作模式，包括定时、睡眠、风向、智能化霜、应急运转、试运转以及5种可调室内风速等控制功能；在定时开机时，可根据访间温度作智能判断，自动调整定时开机时间，避免开机时太冷或太热；另外，可对设定温度和房间温度两种温度的10个温度值进行同时指示，以及完整的抗干扰和系统保护功能。
1.2.1控制器原理
该系统具有制冷、制热、除湿、自动4种工作模式，包括定时、睡眠、风向、智能化霜、应急运转、试运转以及5种可调室内风速等控制功能；在定时开机时，可根据访间温度作智能判断，自动调整定时开机时间，避免开机时太冷或太热；另外，可对设定温度和房间温度两种温度的10个温度值进行同时指示，以及完整的抗干扰和系统保护功能。
本系统硬件简单可靠，软件具有更完善的控制功能和抗干扰能力。系统具有很高的性能价格比
系统CPU根据遥控器或按键输入的命令，对采集到的温度进行智能判断，然后作出相应的制冷、制热或除温运行。再通过接口电路，驱动压缩机、换向阀、风向电机和室内风机作相应动作，并对温度用LED指示。系统的原理框图如图1所示。
1.3软件设计
软件设计采用模拟化处理，主控程序包括以下几个部分：程序的初始化、试运转、数据和信号的采集与处理、温度LED指示、室内风机的闭环积分控制、室内风向电机的步进控制。功能子程序包括制冷、制热、除湿、自动四种运行模式。中断程序包括遥控接收。各种定时的中断查询处理、速度检测等。系统的主控程序流程如图4所示。
1.4硬件设计
1.4.1单片机的选择
系统有3路温度模拟信号输入，还有1路电压和1路电流模拟输入，共5路模拟输入要求；而模拟信号要转换成数字信号才能用单片机CPU处理。为提高系统的性能价格比，应采用含有A/D转换器的单片机。经过各方面的综合比较，我们选用了美国Microchip公司的PIC16C72单片机作为控制核心。它具有5路模拟量输入的A/D转换器，恰好满足系统的模拟输入要求。另外，它在1块芯片上集成了1个8位逻辑运算单元和工作寄存器、2KB程序存储器、128个数据存储器、3个端口（A口、B口、C口）共22条I/O线、3个定时器/计数器。另外，只有35条易学易用而高效的RISC（精简指令集计算机）指令，同时，芯片具看门狗功能，并提供对软件运行出错的保护。
1.4.2模拟输入电路
本系统直接用热敏电阻进行测温，再加一级电容滤波。对外交换温度检测电路，因其干扰较大，特加上二极管限幅保护。对传感器的不同电阻值，将其所对应的不同分压值输入至PIC单片机的A/D转换口，在单片机内部转换成数字信号。该检测电路结构简单，性能价格比高。又因采用的单片机为8位，所以温度转换精度高，可为0.5℃，完全满足了空调的信号检测精度要求。对过流信号的检测，不用经过比较器，节约了资源；而是采用模拟信号整流分压后直接输入，通过单片机自带的A/D转换器，每500μs对其进行一次检测，并进行软件比较，以确认是否过流。对过零电压信号的检测，也是采用模拟信号整流分压后直接输入。因两个半的过零点都要检测，所以用桥式整流。模拟输入电路如图2所示。
1.5单片机控制系统的调试
1.5.1硬件调试
根据设计的原理电路做好实验样机，便进入硬件调试阶段。调试工作的主要任务是排除样机故障，其中包括设计错误和工艺性故障。
1）脱机检查
用万能表或逻辑测试笔逐步按照逻辑图检查机中各器件的电源及各引脚的连接是否正确，检查数据总线、地址总线和控制总线是否有短路等故障。有时为保护芯片，先对各管座的电位（或电源）进行检查，确定其无误后再插入芯片检查。
1.5.2仿真调试
暂时排除目标板的CPU和EPROM，将样机接上仿真机的40芯仿真插头进行调试，调试各部分接口电路是否满足设计要求。这部分工作是一种经验性很强的工作，一般来说，设计制作的样机不可能一次性完好，总是需要调试的。通常的方法是，先编调试软件，逐一检查调试硬件电路系统设计的准确性。其次是调试MONITOR程序，只有MONITOER程序正常工作才可以进行下面的应用软件调试。
1.5.3硬件电路调试的一般顺序
1）检查CPU的时钟电路。通过测试ALE信号，如没有ALE信号，则判断是晶体或CPU故障，这称之为“心脏”检查。
2）检查ABUS/DBUS的分时复用功能的地址锁存是否正常。
3）检查I/O地址分配器。一般是由部分译码或全译码电路构成，如是部分译码设计，则排除地址重叠故障。
4）对扩展的RAM、ROM进行检查调试。一般先后写入55H、AAH，再读出比较，以此判断是否正常。因为这样RAM、ROM的各位均写入过‘0’、‘1’代码。
5）用户级I/O设备调试。如面板、显示、打印、报警等等。
1.5.4软件调试
软件调试根据开发的设备情况可以有以下方法：
1）交叉汇编
用IBMPC/XT机对MCS—51系列单片机程序进行交叉汇编时，可借助IBMPC/XT机的行编辑和屏幕编辑功能，将源程序按规定的格式输入到PC机，生成MCS—51HEX目标代码和LIST文件。
2）用汇编语言
现在有些单片STD工业控制机或者开发系统，可直接使用汇编语言，借助CRT进行汇编语言调试。
3）手工汇编
这种方法是最原始，但又是一种最简捷的调试方法，且不必增加调试设备。这种方法的实质就是对照MCS—51指令编码表，将源程序指令逐条地译成机器码，然后输入到RAM重新进行调试。在进行手工汇编时，要特别注意转移指令、调用指令、查表指令。必须准确无误地计算出操作码、转移地址和相对偏移量，以免出错。
4）以上3种方法调试完成以后，即可通过EPROM写入器，将目标代码写入EPROM中，并将其插至机器的相应插座上，系统便可投入运行。
硬件、软件仿真调试经过硬件、软件单独调试后，即可进入硬件、软件联合仿真调试阶段，找出硬件、软件之间不相匹配的地方，反复修改和调试。实验室调试工作完成以后，即可组装成机器，移至现场进行运行和进一步调试，并根据运行及调试中的问题反复进行修改。
1.5.5调试
单片机控制技术应用越来越广泛，其核心技术是单片机控制系统的设计。对工程技术人员来说，抓住系统的原理构成、软件设计、硬件设计以及系统调试方法的要点是十分必要的。根据工作经验，前面叙述的系统调试方法将会有助于从事这方面工作的技术人员及本专业的学习者。
第2章单片机的空调控制系统技术和量化要求
2.1空调控制系统的数字化控制
（以Infineon的8位单片机C504/C508）为例
2.1.1模糊智能控制
与普通空调的运行方式不同，变频空调的压缩机需要连续运行。其速度调节变得更加重要，要确保室内温度波动限制在较小范围内。事实上永磁直流无刷电机是一个多变量，非线性，强耦合的对象，需要智能控制才能取得比较满意的效果。考虑到8位单片机的资源有限，本系统采用模糊控制来实现电机转速的控制。因为C504/C508的CCU单元的通道0在块交换模式下降了参与电机换相外，还可用来完成捕获动作，故这个通道可以同时用于电机速度检测。系统所用的模糊控制规则如下式：U=αE+（1-α）E式中，E为位速度误差，Ec为速度误差变化率，α为加权系数，在0和1之间取值，U为控制器输出。通过调整加权系数，本系统可以对控制规则进行在线修正。
2.1.2功率变换电路
功率变换电路及其驱动和保护是直流无刷电机调速系统的最核心的部分。功率变换电路主要是整流桥和逆变桥。目前在国内变频空调产品中这部分电路的角色主要是由智能功率模块（IPM）来充当。所谓IPM，就是将功率变换电路，驱动，保护，检测，辅助电源都集成在一个模块内。
2.1.3单片机控制系统中控制算法
(1)直接数字控制
当被控对象的数学模型能够确定时，可采用直接数字控制。所谓数学模型就是系统动态特性的数学表达式，它表示系统输入输出及其内部状态之间的关系。一般多用实验的方法测出系统的特性曲线，然后再由此曲线确定出其数学模型。现在经常采用的方法是计算机仿真及计算机辅助设计，由计算机确定出系统的数学模型，因而加快了系统模型的建立。当系统模型建立后，即可选定上述某一种算法，设计数字控制器，并求出差分方程。计算机的主要任务就是按此差分方程计算并输出控制量，进而实现控制。
(2)数字化PID控制
由于被控对象是复杂的，因此并非所有的系统均可求出数学模型，有些即使可以求出来，但由于被控对象环境的影响，许多参数经常变化，因此很难进行直接数字控制。此时最好选用数字化PID（比例积分微分）控制。在PID控制算法中，以位置型和增量型2种PID为基础，根据系统的要求，可对PID控制进行必要的改进。通过各种组合，可以得到更圆满的控制系统，以满足各种不同控制系统的要求。
2.2单片机控制系统的数字化
2.21采用数字化负荷随动控制理论
运用现代化计算机技术、数字化自动控制技术，对中央空调设备运行进行综合、优化；针对中央空调主机和辅机系统运行的工况和末端负荷的变化，采集其瞬间多种变化参数，对负荷进行随动跟踪；自动、准确、及时地对冷冻（温）水泵、冷却水泵、冷却塔风机设备的运行参数进行采集，对系统各设备自动进行实时优化控制，使中央空调主机运行环境得以优化，使得主机工质和辅机系统各种流量跟随末端负荷的变化而同步变化，确保中央空调系统在满足舒适性的前提下，大幅度降低系统的能源消耗。即把负荷运行所不需要的，而系统运行又将会产生的这部分多余的冷量节省下来。
2.22中央空调数字化负荷随动节能控制系统
控制精度高，同频精度和稳定性好，可使中央空调系统节能达到20%以上。该技术、产品在国内、国外处于领先水平，具有高效节能、安全、舒适和方便管理的显著效果。
第3章结论
单片机控制技术应用越来越广泛，其核心技术是单片机控制系统的设计。对工程技术人员来说，抓住系统的原理构成、软件设计、硬件设计以及系统调试方法的要点是十分必要的。随着我国经济实力的增长，开发新产品的思路上过去那种过多注重价格因素而使新产品开发上不了档次的弱点有所改善，开始注意使用当前最先进的单片机开发高档次的产品。由于单片机的开发手段目前仍以仿真器为主，公司能否提供廉价的仿真器，提供方便的技术服务与培训，较之能否提供高性能、低价位的单片机有着同等的重要性。各单片机厂商在开发工具以及技术服务方面也进行着激烈的竞争。这种竞争与推出新型的单片机以显示高技术方面的优势是相辅相成的。竞争的结果是为单片机应用工程师提供更广阔的选择空间，而最终受益的是单片机产品的消费者，由于单片机对各行各业都有用，这种电子技术的进步导致各行各业的进步，也带动了人类文明的进步。
【参考文献】
[1]夏路易,石宗义《电路原理图与电路板设计教程Protel99SE》北京希望电子出版社2002
[2]张义和《ProtelPCB99电路板设计教程》青岛出版社2000
[3]陈杰,黄鸿《传感器与检测技术》高等教育出版社2002
[4]吴金戍,沈庆阳,郭庭吉《8051单片机实践与应用》清华大学出版社2001
[5]张迎新、杜小平、樊桂花、雷道振《单片机初级教程》北京航空航天大学出版社2002
[6]吴金戌、沈庆阳、郭庭吉《8051单片机实践与应用》清华大学出版社2002.
[7]数字电子技术
[8]模拟电子技术
[9]单片机原理机接口技术
[10]赫建国，郑燕，薛延侠.单片机在电子电路设计中的应用.清华大学出版社2006-5
[11]南建辉等.MCS51单片机原理及其应用实例.清华大学出版社2004
[12]李玉峰，倪虹霞.MCS-51系列单片机原理与接口技术.人民邮电出版社2004-5
第5章致谢
本论文设计在（）老师的悉心指导和严格要求下业已完成，从课题选择到具体的写作过程，无不凝聚着（）老师的心血和汗水，在我的毕业论文写作期间，（）老师为我提供了种种专业知识上的指导和一些富于创造性的建议，没有这样的帮助和关怀，我不会这么顺利的完成毕业论文。在此向（）老师表示深深的感谢和崇高的敬意。
在临近毕业之际，我还要借此机会向在这四年中给予了我帮助和指导的所有老师表示由衷的谢意，感谢他们四年来的辛勤栽培。不积跬步何以至千里，各位任课老师认真负责，在他们的悉心帮助和支持下，我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现，顺利完成毕业论文。
BY－150型种子包衣机是一种智能化的种子精细加工包衣处理设备，主要由种子定量供给组件、定量加液组件、定量加粉组件及电气控制系统等部分组成。精确控制供种量、进液量和进粉量三者的比例是包衣流程的关键。设备开启时对种子进行质量设定，然后打开进料门，将种子加入称重桶内;在称重操作完成后，打开下料门，种子进入混合桶中;加液管依次打开液阀、气阀，将药液定量注入到混合桶内，同时包衣药粉在推进螺杆机构的控制下进行定量加粉;经过一定时间的搅拌混合后，打开出料门，将处理后的种子送出，完成整个包衣流程。在整个包衣流程中，通过称重桶内的高精度称重传感器对供种量进行检测;通过加液管内的液位传感器对进液量进行检测。各传感器在测点处输出的信号量可作为包衣流程中各动作开启和完成的标志，保证包衣流程的有序进行。通过定时器控制匀速旋转的加粉电机，即可实现药粉投放的定量控制。
2检测控制系统硬件设计
2．1系统总体结构
综合包衣机的工作流程，整个检测控制系统主要由包衣机控制主板、多传感器信号检测板、执行器控制板和液晶触摸屏构成
。多传感器信号检测板实现对称重传感器和液位传感器信号的采集;执行器控制板可实现对电机设备启停的开关量控制;用户通过液晶触摸屏进行包衣参数设置、包衣过程启停、包衣状态显示等操作。包衣机控制主板采用RS－485方式与多传感器信号检测板和执行器控制板进行通讯，采用RS－232方式与液晶触摸屏进行通讯。
2．2包衣机控制主板
包衣机控制主板选用RealARM6410开发板。该开发板以ARM11内核的S3C6410芯片作为控制核心，包含电源模块、晶振模块、复位电路、485通信模块和232通信模块等外部设备，可以装载和运行LINUX操作系统，具有处理运算能力强、耗电低、扩展性强等特点。将RealARM6410开发板作为包衣机的控制主板，可以很好地保证系统在包衣过程中的可靠性和稳定性。
2．3多传感器信号检测板
多传感器信号检测板选用意法半导体公司出产的32位高性能STM32F103C6T6作为微控制器。该微控制器的核心是ARMCortex－M3处理器，最高CPU时钟为72MHz，具有良好的精密性、可靠性和运算速度。本设计中针对供种量和进液量两种参数信息，分为两个检测模块进行硬件开发。
2．3．1供种量检测模块
供种量检测模块包含2路称重传感器信号放大电路用以检测称重桶中种子的质量，原理如图3所示。本设计中采用上海大和衡器有限公司出产的UH－53型称重传感器，该传感器具有准确度高、抗偏载能力强和长期稳定性好等优点。为了增加检测模块的抗干扰性，保证种子质量的检测精度，采用AnalogDe-vices公司具有低噪声、低失调电压和高共模抑制比特点的AD8608型CMOS精密运算放大器构成两级差分放大电路。放大电路第一级由两个同相输入运算放大器电路并联，第二级串联一个差分输入的运算放大器。这样的连接方式可以很好地抑制输入电压中的共模成分。参照称重传感器的额定输出，可以取放大倍数为500倍。为了减少第二级运放共模误差造成的影响，第一级运放的增益要尽可能高。因此，将第一级放大倍数设定为500。经过取值和计算。放大电路的输出端经过一个分压电路后，接入STM32芯片上带有A/D转换通道的I/O接口。
2．3．2进液量检测模块
进液量检测模块包含上液位和下液位传感器检测电路。Uup为上液位传感器信号，Udown为下液位传感器信号。Control1为控制主板发送的补液信号，Control2为控制主板发送的加液信号。动作执行之前Control1、Control2都为低电平，以加液动作为例，当液面高于上液位传感器时，Uup、Udown都为低电平。Uup通过光耦开关电路，在PA3处输出高电平到STM32芯片的I/O接口上;Udown通过光耦开关电路，在PA4处输出低电平到到STM32芯片的I/O接口上。此时Control2发送一个高电平信号，使RS锁存器2输出高电平，经过继电器驱动电路后使加液电机运转;然后使Control2变回低电平，在液面介于上下液位传感器之间时，Uup为高电平、Udown为低电平，PA4处仍为低电平，使RS锁存器2的输出保持之前的高电平状，加液电机保持运转。当液面低于下液位传感器时，Uup、Udown都为高电平，PA4变为高电平，使RS锁存器2输出低电平，加液电机停止;在此过程中补液电机一直保持停止状态，直到单片机通过Control1发送补液信号时再进入补液动作。通过采用主板信号控制动作启动、传感器检测电路直接控制动作结束的方式，可以有效避免药液的过量添加，保证了进液控制的稳定性。
2．4液晶触摸屏
液晶触摸屏采用广州微嵌计算机科技有限公司的WQT系列产品，它由400MHz的ARM9高速CPU、数字LED背光显示和高精度电阻式触摸屏等部分构成，有良好的兼容性和友好的人机操作界面。该液晶屏具备数据显示、数据监控和触摸控制等基本功能，并且采用双口独立通讯，可通过自定义的通讯协议实现与主板之间的信息传输。
2．5执行器控制板
执行器控制板采用与传感器信号采集板相同的STM32F103C6T6微控制器，通过设计继电器驱动电路，实现对加粉、门控等电机启停的开关量控制。开关量控制信号经由一阶RC低通滤波器和线性光电耦合器组成的电路后，可有效地滤除信号中的干扰成分。控制信号通过三极管进行放大，可驱动继电器的开合。
3检测控制系统软件设计
包衣机在开启电源并初始化完成后，通过液晶触摸屏设置包衣流程的总批次、种子质量以及种药混合时间等包衣参数。在包衣机控制主板系统平台上进行软件开发，每隔一定时间在485总线上采用轮询的方式与多传感器信号检测板和执行器控制板进行通信;系统参照用户设定的各项参数以及称重和液位传感器实际检测到的参数信息，发送电机控制命令，进行各批次的种子包衣处理动作;每个动作之间通过适当的延时衔接，可实现包衣机各工作部件的有机组合和包衣流程的有序进行。
4结论
1系统结构设计
系统总体结构如图1所示，系统以MSP430F2616微控制器为核心，这款单片机有良好的低功耗性能，适宜开发家用电子产品。当系统上电运行后，WSN节点会通过湿度测量模块对当前湿度进行采集，湿度测量模块选用HS1101湿敏电容与NE555构成多谐振荡器，以此将空气湿度变化转变为电容值的变化，单片机通过采集多谐振荡脉冲频率，可得到湿度值。STC12C5A50S2单片机获得湿度值后，通过NRF24L01传递给主控单片机并显示于TFT液晶，用户可通过按键（“加湿开”、“加湿关”、“干燥开”、“干燥关”“、复位”）进行人机交互。湿度数据与预设湿度范围相比较，若超出范围，MCU可通过控制继电器来驱动加湿与抽湿执行机构。此外，主控系统拥有华为GTM900-CGSM通信模块，支持短信查询功能，用户可借由手机软件平台对湿度进行查询与控制现信息的远距离传输与闭环控制。为满足系统供电需要，选用220V-12V电源适配器进行供电输入，作为加湿器，抽湿器电源；开关集成稳压芯片LM2596输出5V为单片机、NRF24L01模块、TFT液晶逻辑供电；线性稳压元件LM1117稳压输出3.3V为无线主接收模块、TFT液晶背光供电。
2系统软件设计
2.1主程序设计
主程序开始，先初始化各个模块，然后等待命令，若有命令则判断是控制命令还是查询命令，若为查询命令，则向客户端发送信息，若为控制命令，执行控制动作；若无控制命令，判断无线接收数据，若有则做数据处理，若无则数据更新显示，并返回等待命令。传感器节点开始工作时开启MCU的定时器，由HS1101与NE555组成多谐振荡器，空气湿度值改变将改变容值，并产生周期不同的方波。由式（1）计算出电容C=T（/0.7*（R1+2*R2））（1）C：湿敏电容容值；T：方波周期；R1：567K；R2：20K。由单片机定时器获得周期。根据HS1101特性曲线（拟合直线），解出湿度值，然后发送给无线接收主控（为了防止湿度值突变，在测量200次之后再进行处理）。在后台轮询来自主控的无线数据查询信号，并将处理后的当前湿度值通过无线发回主控。
2.2湿度变化拟合曲线
3实验测试及分析
3.1测试方案
系统测试采用先模块单独调试再系统联调的方法。①测试电源模块的输出，得到功率，电压电流信息。②硬件仿真测试单片机，测试液晶显示是否正常。③湿度传感器测试湿度是否采集值成正比，同时测试加湿干燥机构在供电正常情况下能否正常工作。④用PC机的串口调试和GSM模块之间串行通信。⑤整机系统连接好，重复以上步骤，测试数据接收。通过以上测试，可判断整机运行是否正常。
3.2测试数据
测试数据包括以下四部分：①通过万用表测试电源模块的输出：+5V和+3．3V的误差在±0．1Y以内，接上所有负载后输出的电流达1A；②通过设置不同的标准状态值：测试到系统的超标自动发送短信至终端功能正常；③终端发送查询指令至系统：测试到手持机终端接收到的数据和TFT液晶显示屏显示的数据完全吻合；④终端发送控制信息至系统：得到动作与指令相同。
3.3结果分析
关键词：视频检测PCI总线PPP协议
引言
随着计算机视觉技术以及图像处理技术的不断发展，计算机视觉和视频检测技术已经广泛应用于工业控制、智能交通、设备制造等很多领域。传统的视频检测往往采用工控机作为其视频处理器来实现其功能。这种方法往往由于工控机处理速度的问题，无法实现对各个不同方向同时进行视频检测，而且由于视频检测处理过程需要占用大量的处理时间，因而无法实现实时的远程控制功能。
目前在远程控制和通信方面，基于DOS和Windows操作系统的通信平台得到普遍的引用，但是DOS操作系统作为单任务操作系统，无法实现多任务功能和实时处理的要求；而Windows操作系统作为视窗操作系统，其系统的稳定性和实时性也无法与实时多任务嵌入式操作相比拟。
本文提出一种以DSP作为视频检测处理芯片，以Linux为操作系统的嵌入式系统设计方法。
1系统结构
本系统的开发主要包括视频检测卡和x86通信平台的设计2个部分。视频检测卡主要包括模拟图像采集、转换、DSP视频检测3个部分，每块交换参数检测卡扩充PCI总线接口，插在通信开发平台的PCI总线插口上，通过PCI总线同通信平台交换数据。通信平台处理多块交通参数检测卡的通信问题，将视频检测卡通过PCI总线传送过来的视频检测数据实时通过网络传送给控制中心。系统的功能方框图如图1所示。
根据系统设计要求，视频检测卡功能主要分为：模拟图像采集、模拟图像A/D转换、数据缓存以及DSP视频检测5个部分。视频检测卡流程如图2所示。
本系统采用Philips公司的SAA7111A来实现模拟图像A/D转换。该芯片可实现多路选通、锁相与时序、时钟产生与测试、ADC、亮色分离等功能。其输出可以具有如下格式：YUV4：1：1（12bit）、YUV4：2：2（16bit）、YUV4：2：2(CCIR-656)（8bit）等。由于DSP处理芯片和SA7111A的时序不同，可以通过CPLD进行逻辑控制FIFO来完成数据缓存的功能。
DSP是实时信号处理的核心。本系统采用TI公司DSP芯片——TMS320C6211。该芯片属C6000的定点系列，C6211在这个系列中是性价比最高的一种。C6211处理器由3个主要部分组成：CPU内核、存储器和外设。集成外设包括EDMA控制器、外存储器接口（EMIF）、主机口（HPI）、多通道缓冲接口（McBSP）、定时器、中断选择子、JTAG接口、PowerDown逻辑以及PLL时钟发生器。通过EMIF接口扩充SDRAM，而PCI总线控制芯片的扩展通过HPI接口。
PCI总线的接口芯片PCI9050，主要包括PCI总线信号接口和本地总线（LOCALBUS）信号。在硬件设计时，只需将本地总线信号的接口通过电平转换连接到DSP的HPI接口，同时扩展PCI接口就可以完成其硬件电路设计。
2通信开发平台的嵌入式系统设计
通信开发平台以x86为核心器件，扩充PCI总线，通过Modem拨号，实现x86与Internet的连接。
2.1PCI总线设备驱动
PCI设备有3种物理空间：配置空间、存储器空间和I/O空间。配置空间是长度为256字节的一段连接空间，空间的定义如图3所示。在配置空间中只读空间有设备标识、供应商代码、修改版本、分类代码以及头标类型。其中供应商代码用来标识设备供应商的代码；设备标识用来标识某一特殊的设备；修改版本标识设备的版本号；分类代码用来标识设备的种类；头标类型用来标识头类型以及是否为多功能设备。除供应商代码之外，其它字段的值由供应商分配。
命令字段寄存器用来提供设备响应的控制命令字；状态字段用来记录PCI总线相关事件（详细的命令控制和状态读取方法见参考文献4）。
基地址寄存器最重要的功能是分配PCI设备的系统地址空间。在基地址寄存器中，bit0用来标识是存储器空间还是I/O地址空间。基地址寄存器映射到存储器空间时bit0为“0”，映射到I/O地址空间时bit0为“1”。基地址空间中其它一些内容用来表示PCI设备地址空间映射到系统空间的起始物理地址。地址空间大小通过向基地址寄存器写全“1”，然后读取其基地址的值来得到。
PCI设备的驱动过程主要包括下面几个步骤。
首先，PCI设备的查找。在嵌入式操作系统中一般提供相应的API函数，在Linux操作系统中通过函数pcibios_find_device(PCI_VENDOR_ID,PCI_DEVICE,index,&bus,&devfn)可以找到供应商代码为PCI-ID，设备标识为PCI-DEVICE的第n(index+1)个设备，并且返回总线号和功能号，分别保存于bus和devfn中。
第2步，PCI设备的配置。通过操作系统提供的API函数访问PCI设备的配置空间，配置PCI设备基址寄存器的配置、中断配置、ROM基地址寄存器的配置等，这样可以得到PCI的存储器空间和I/O地址空闲映射，设备的中断号等。在Linux操作系统中，访问PCI设备配置空间的API函数有pcibios_write_config_byte、pcibios_read_config_byte等，它们分别完成对PCI设备配置空间的读写操作。
第3步，根据PCI设备的配置参数，对不同的设备编写初始化程序、中断服务程序以及对PCI设备存储空间的访问程序。
2.2远程控制与通信链路的建立
与Internet连接的数据链路方式主要有Ethernet方式和串行通信方式。Ethernet连接方式是一种局域网的连接方式，广泛应用于本地计算机的连接。通过Modem进行拨号连接的串行通信方式，可以实现远距离的数据通信，下面详细介绍串行通信接口协议方式。
串行通信协议有SLIP、CSLIP以及PPP通信协议。SLIP和CSLIP提供一种简单的通过串行通信实现IP数据报封装方式，通过RS232串行接口和调试解调器接入Internet。但是这种简单的连接方式有很多缺陷，如每一端无法知道对方IP地址；数据帧中没有类型字段，也就是1条串行线路用于SLIP就不能同时使用其它协议；SLIP没有在数据帧中加上检验和，当SLIP传输的报文被线路噪声影响发生错误时，无法在数据链路层检测出来，只能通过上层协议发现。
PPP（PointtoPointProtocal，点对点协议）修改了SLIP协议中的缺陷。PPP中包含3个部分：在串行链路上封装IP数据报的方法；建立、配置及测试数据链路的链路控制协议（LCP）；不同网络层协议的网络控制协议（NCP）。PPP相对于SLIP来说具有很多优势；支持循环冗余检测、支持通信双方进行IP地址动态协商、对TCP和IP报文进行压缩、认证协议支持（CHAP和PAP）等。图4为PPP数据帧的格式。
PPP的实现可以通过2个后台任务来完成。协议控制任务和写任务。协议控制任务控制各种PPP的控制协议，包括LCP、NCP、CHAP和PAP。它用来处理连接的建立、连接方式的协商、连接用户的认证以及连接中止。写任务用来控制PPP设备的数据发送。数据报的发送过程，就是通过写任务往串行接口设备写数据的过程，当有数据报准备就绪，PPP驱动通过信号灯激活写任务，使之完成对串行接口设备的数据发送过程。PPP接收端程序通过在串行通信设备驱动中加入“hook”程序来实现。在串行通信设备接收到1个数据之后，中行设备的中断服务程序（ISR）调用PPP的ISR。当1个正确的PPP数据帧接收之后，PPP的ISR通过调度程序调用PPP输入程序，然后PPP输入程序从串行设备的数据缓存中将整个PPP数据帧读出，根据PPP的数据帧规则进行处理，也就是分别放入IP输入队列或者协议控制任务的输入队列。
PPP现在已经广泛为各种ISP（InternetSeverProvider）接受，而Linux操作系统下完全支持PPP协议。在Linux下网络配置过程中，通过1个Modem建立与ISP的物理上的连接，然后在控制面板（ControlPanel）里面选择NetowrksConfiguration。在接口（Interface）里面加入PPP设备，填入ISP电话号码、用户以及密码，同时将本地IP和远端IP设置为0.0.0.0，修改/ETC/PPP/OPTION，加上DEFAULTROUE，由ISP提供缺省路由，这样就完成了设备的PPP数据链路设置过程，可以通过Internet实现远程控制。
结束语
该设计方法已成功应用于智能交换系统的交通参数检测系统中。在该系统中，采用4块DSP视频检测卡实现4个不同路面区域的交通参数检测，同时采用Linux作为通信平台的操作系统；通过PPP协议建立与监控中心的连接，实现监控中心对各个视频检测卡的远程控制。
[关键词]电工技师论文论文撰写要求
一、电工技师论文的作用及分类
电工技师(高级技师)论文是其在总结研究本职业(工种)领域中的有关技术或业务问题时，表达其工作或研究过程及其成果的综合实用性文章，是维修电工技师从事本职业(工种)的学识、技术能力的基本反映，是科学研究成果和工作经验总结的文字体现，也是个人劳动成果、经验和智慧的升华。技师专业论文是社会实践活动的产物，是撰写者在长期的社会生产实践中不断总结经验，努力学习理论知识，不断追求和探索所取得的研究成果的文字存在形式，撰写技师专业论文是培养人才、选拔人才和保证人才质量的重要途径之一。
按电类技师本身的内容和性质不同，一般电类技师论文分为：专题型、论辩型、综述型和综合型。按电类技师论文具体涉及内容的主要有：维修电气经验总结类、技术革新类、新产品开发类和四新技术推广类。
二、电工技师论文撰写的要求
撰写电工技师专业论文，既是一个艰苦的思考、探究和再学习的过程，又是一种复杂的创造性劳动，需要对工作实践、技术革新和技术改造等做出客观的评价。
1.注意论文的科学性。科学性是指电工技师专业论文的基本观点和内容能够反映事物内在的基本规律。电工技师专业论文的科学性来自对客观事物周密而详实的调查研究，掌握大量丰富而切合实际的材料，使之成为研究论述的基础。
2.注意论文的翔实性。电工技师专业论文要求作者所提出的观点、见解确实是属于自己的。那么，要使自己的观点能够得到普遍的承认，就一定要拿出有说服力的论据来证明自己的观点是正确的。这样，就应该在已掌握的大量材料中选择具有典型性、代表性的关键证据来证明。
3.内容正确、语言简明。撰写技师专业论文应当力求言简意赅，无多余的字句。对论文的内容不要进行艺术性渲染和夸张；切忌不适当地夸大个人在技术革新和技术改造中的贡献；更不能将技术问题的争论引入政治观点。同时，在撰写技师论文时，要注意按照撰写格式进行撰写，并熟练应用。
三、电工技师毕业设计论文的选题
论文的选题必须立足于总结工作成果与实践紧密联系上。在对已获得的大量素材进行分析、归纳和研究的基础上，提出问题，确定写作的基本方向。
1.论文的选题原则：准确恰当、提高创新和可行实用。
(1)准确恰当。论文的选题要提得准确恰当，面向实际，着眼于社会的需要，确实是生产实践中亟需解决的问题。选题一定要与生产实践相结合，与自己的工作领域相结合。
(2)提高创新。创新性原则是指选题要有新颖性、先进性，有所发明，有所发现，以推动本职业(工种)的发展。遵循这一原则，选题时必须注意选择位居本职业(工种)较前沿的并具有普遍意义的课题；选择填补空白的课题；选择补充前人学说的课题；选择突破禁区的课题；选择借他山之石可以攻玉的课题，即借用其他学科的新理论、新技术、新工艺和新材料，从新的角度进行研究、验证或论证来解决本职业(工种)中的老问题或疑难问题的课题。
(3)可行实用。可行实用性原则是指要选择有利于发挥个人的聪明才智，有完成的把握，同时也符合自己的志趣、适合个人能力的论题。
2.论文的选题方法
(1)选择能发挥本人特长的论题。申报电工技师(高级技师)的人员，都具有相当长的本职业(工种)专业工作的经历，在理论与实践的结合上有自己的独到之处和技术特长；而预备技师在学校学习4～5年，理论知识特别是新技术的知识非常充实，但实践经验欠缺。
(2)选择具有突破性的论题。申报电工技师(高级技师)的人员长期工作在第一线，对于生产实践中出现的问题最有发言权。如果敏锐地抓住问题的关键处，加以研究，就能形成应用性极强的专业论文。
(3)选择具有普遍性的论题。所谓具有普遍性的论题是指在生产实践中有广泛的用武之地的课题。例如，用现代电气技术改造机床的电气控制问题、变频技术在中央空调系统的应用问题及电梯的技术改造和维修技术问题等。有些问题看似简单，但实际上有很多需要进一步研究总结的内容，这些都属于具有普遍意义的论题。
3.论文的推荐选题
(1)典型PLC控制系统的设计、安装与调试。机械手的PLC控制系统设计、安装与调试；组合机床PLC控制系统设计、安装与调试；立体车库控制系统设计、安装与调试；材料分拣装置的PLC控制系统设计、安装与调试。(2)典型低压电气柜的设计。两台三相异步电动机动力控制电气柜的设计、安装与调试；变频调速控制柜的设计、安装与调试；总计量配电箱设计、安装与调试。(3)供配电系统的设计。某通用机械厂供配电系统的电气设计、安装与调试；某学校生活区配电系统设计、安装与调试。(4)电子技术应用设计。三相正弦波变频电源的设计、安装与调试；晶闸管串级调速系统的设计、安装与调试。(5)典型单片机控制系统的设计。基于单片机和LCD的电子钟的设计；数字钟的设计与制作等。(6)机床电气控制系统改造。Z3050型摇臂钻床PLC改造；M1432A型万能外圆磨床PLC改造；T68型卧式镗床PLC改造；B2012A型龙门刨床PLC、变频器改造等。(7)楼宇自动化技术及维修。电梯控制线路的安装与维修；无塔供水系统控制线路的安装与维修等。
总之，加强对电工技师毕业论文的指导，可使他们通过论文的写作，在以后的工作岗位上更好地发挥技术带头人的作用，为高层次实践经验和科研成果转化成现实生产力打下坚实的基础。
参考文献:
[1]王建.国家职业资格证书取证问答[M].机械工业出版社,2006,3.
[2]机械工业技师考评培训教材编审委员会[M].维修电工技师培训教材.机械工业出版社,2001,3.
关键词：计算机技术，电压无功，自动化，应用
随着社会经济的飞速发展，居民和各类企业对供电质量和可靠性的要求日益提高，从改善电能质量和节约人力方面比较电压无功优化自动控制装置具有不可比拟的优势，已逐步取代原来通过值班员手动调节档位和投切电容器来调整电压的方式，在维系电力系统稳定中的作用已充分展示出来。论文参考，自动化。电压无功优化自动控制装置由大量的数据采集、数据计算、数据传输、数据控制、程序执行元件组成，通过一系列自动化技术将其功能整合在一起，因此，了解电压无功优化自动控制中的自动化原理对于研究电压无功优化自动控制有着十分重要的作用。为此本文着重分析了电压无功优化控制中的自动化技术。
一、自动控制系统的结构
（一）调压方式
无功优化控制系统设计在设置母线电压限定范围后，自动对高峰负荷时段、低谷负荷时段的电压值进行适当调整，以保证在合格范围内的电压满足逆调压方式。论文参考，自动化。当电压超出额定范围时，则与同级和上级变电所的电压进行比较，然后判断出应该调节同级还是上级变电所的主变档位。
（二）调整策略
电压无功优化自动控制包含两个方面，分别是电压优化和无功优化：
1、电压优化
当母线电压超上限时，首先下调主变的档位，当不能满足要求时才切除电容器；当母线电压超下限时，首先投入电容器，当不能满足要求时再上调主变档位，总之要确保电容器最合理的投入。
2、无功优化
当系统电压保持在限定范围内后，通过系统的自动控制，决定各级变电所电容器的先后投入，使得无功功率的流向最平衡，最能提高功率因数。
二、自动化数据采集、计算和传输
作为一个自动控制系统，全面的数据采集是整个控制过程最关键的一部，其采集数据的精度和安全直接影响整个系统的精度和安全。论文参考，自动化。一个完善的无功优化自动控制系统应该能实时自动的从调度中心、各监控站采集电网电压、功率、主变档位、电容器运行状态等数据并能确保当遥测遥信值不变时不与SCADA系统进行数据传输，减少系统资源占用。
在采集到实时数据后，过往的自动控制系统都是通过“专家系统”对数学模型进行简化和分解，然后利用潮流计算和专家系统等方法进行求解。随着自动化技术的高速发展，自动控制系统能够突破优化计算难于寻找工程解的难题，采用模糊控制的算法，充分考虑谐波，功率因数摆动，电压波动和事故闭锁等因素，通过一系列精密芯片的配合计算出使电网电能损耗最小的变压器档位、电容器投入量和电网最优运行电压以供控制部件执行。
系统在数据传输上使用只与内存交互数据而不存取硬盘的内存数据库技术，既提高了数据的存取速度，又节省了硬盘使用。为了提高传输效率，系统还会根据传输数据的类型和要求的不同，自动采用不同的传输协议：使用TCP/IP协议传输大量的重要数据，使用UDP协议传输少量的广播数据。在数据传输准确度方面，子站在接受到数据后会自动向主站发送反校信号，以验证所受数据的准确性。
三、系统的自动控制
电压无功优化控制的基本过程如下：首先是主站控制系统进行电压无功计算，然后把计算得到的各级变电所的功率因数、电压的区域无功定值结果通过光纤通道传达至各级变电所的电压无功控制系统。各级变电所的控制系统周期性的把本站的功率因数、电压和接收到的定值结果比较，以判断是否越限。
为了保证电网损耗最低，主站的控制系统要不断跟紧电网运行方式的变化，随时计算出最新的区域无功定值结果并传达至各级变电所的电压无功控制系统。由于主站的控制系统计算最初的区域无功定值时需要一定的时间，这就会造成各级变电所从启动控制系统至接收到第一个信号间有一个时间段，系统定义这段时间内的定值是按照本地系统运行的。论文参考，自动化。
当主站系统遇到特殊情况（如有影响电网拓扑结构的遥信变位发生）时，能够即时撤销子站控制系统当前正在执行的区域无功定值。子站控制系统即以本地无功定值运行，待再次受到主站重新计算的定值时才转以新定值运行。论文参考，自动化。子站控制系统实时监视主站的定值下传通道是否正常，通信异常时，立即改为执行本地定值，直至通道恢复正常。论文参考，自动化。
四、系统自动化的安全保证
目前国内的一些系统仅仅只做到了一层闭环控制，安全可靠性根本无法保证。而随着自动化技术的发展，最新的系统则是采用主站和子站同时的双层实时闭环反馈控制结构。实验证明由于采用了双层实时闭环反馈控制结构，当运行中发生用户定义的需要闭锁的异常事件时，控制系统能够立即执行闭锁，符合电网结构和调度运行特点，适合各种大小电网的安全可靠运行，能更有利地保证提高电网的电能质量，其具体的安全策略如下：
自动估算电网电压，使电容器平稳投切，避免出现振荡；自动估算电压调节后的无功变化量，使主变档位平稳调整，避免出现振荡。
当需要调节的变电所的主变并联运行时，为了避免出现其中一台主变频繁调节的情况，首先调节据动率较高的那台主变的档位。应对于主变和电容器出现的异常情况，系统能够自动减少主变档位调整次数，使设备寿命增加，电网安全得到保证。当遭遇设备异常时，系统自动闭锁，而且必须人工手动来解除封锁。具体的异常情况有：电容器或主变档位异常变位；系统需要采集的数据异常；系统数据不刷新。特别的当发生10kV单相接地时，系统自动闭锁电容器的投切。为避免采集到的数据不准确，系统采用同时判断遥测数据和遥信数据的方式，提高了采集数据的准度。
五、结论
本文通过对电压无功优化控制系统的浅要介绍，分析了其包含的自动化技术，从一个侧面反映了我国电力系统自动化科技的发展，也展现了电力行业专业人才的卓越才能。本文对电压无功优化控制系统从设计思想，系统构成方面进行的论述，可作电力专业的教辅材料，也可供电压无功优化控制装置设计和运行参考。
参考文献
[1]郑爱霞，张建华，李铭，李来福，吴强.地区电网电压无功优化控制系统设计及
关键词：系统设计；PLC；称重给料控制系统；模拟调节器
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）04-0027-03
在生产领域中，产品的质量以及生产过程的稳定性与原料的配比精度有着最为直接的关系，而PLC的称重给料控制系统的设计，不仅可满足其精度要求，而且有利于生产效率的提高和产品质量的提高，从根本上实现企业的效益。因此，对PLC的称重给料控制系统的设计进行探讨有其重要的价值和意义。
1 系统的设计原理
基于PLC的称重给料控制系统，其所用到的方法和原理相对简单，而且具有很强的适应性。在设计时，其主要通过模拟调节器来进行，结合相关的数字运算，确定其相关的给定值，具体的计算方法如下：
式中：PVnf为当前滤波输入值；Dn为微分运算值；EVn为当前偏差；EVn-1为前一次偏差；KP为比例常数；Dn-1为上一次微分运算值；SV为设定值；PVn为当前采样值；α为输入滤波常数。
根据以上的程序设定，当系统发出指令时，若是输入值PVnf比设定值大时，那么就要通过正作用执行PID算法，反之，则通过反作用执行PID算法。
2 系统设计
基于PLC的称重给料控制系统是一种用于工农业（如水泥、钢铁、玻璃、煤矿、制药、饲料等行业）自动化称重配料设备的控制系统，通常是由带有自动配料算法软件的计算机（微机）组成，该系统的应用，既可以节省大量的劳动力，提高企业生产效率，而且可以为企业的生产带来巨大的效益。另外，在实际生产与应用中，还可以根据不同物料的配料，定制和设计相应的控制系统，为企业发展提供完善的解决方案，满足企业的发展需求，具体的设计如图1所示：
图1 系统设计图
2.1 系统操作程序
在工矿企业中经常遇到这样的原料入库配料系统，工艺流程图如图1所示，系统中所用原料分别是粉矿岩、铁粉、石灰石，它们均来自各自的原料堆场；混合料来自预配料系统，混合料实际上是石灰石和粉砂岩按一定比例混合得到的。在实际运行中，粉砂岩、石灰石、铁粉三种原料均由皮带输送机1从各自的堆场送到分叉溜子2，再由可逆皮带机3将物料分别送至4、7、10号料仓中。可逆皮带机正转（向右），且分叉溜子2在右边下料，则石灰石物料送入料仓10中，若可逆皮带机反转（向左），且分叉溜子在左边下料，则粉砂岩或铁粉进入料仓4或7中。混合料单独由皮带机21直接送入混合料仓22中。料仓下设备5、8、23为出料皮带机，该皮带机的转速可调，从而调节入库的喂料量，即调节物料的下料量。
出料皮带机下设备6、9、12、24为称重喂料机，称重喂料机的称重信号经质量自动控制系统来调节出料皮带机的转速，从而自动调节入库喂料量及几种喂料量之间的比例。称重喂料机下为入库皮带机25，经过可逆皮带机31，再经回转阀32，物料喂入粉库内。可逆皮带机25正转（向右），使物料喂入粉库，可逆皮带机反转（向左），物料流入装料汽车。正常情况下，喂料输送系统运行时，混合喂料装置21、23、24及铁粉喂料设备1、3、8、9工作。下料皮带机23与称重皮带机24组成闭环系统，保持混合料下料恒定。下料皮带机8与称重皮带机9组成闭环系统，保持铁粉下料恒定。
物料在分库内混合时，其成分为细度和化学成分合格的生料粉。对生料粉取样化验，若符合要求，则系统稳定运行。若化学成分不满足要求，系统必须调整，偏差较小时，可改变混合料或铁粉的下料量，偏差较大时，可增加一定数量的石灰石或粉砂岩，此时，石灰石或粉砂岩系统投入运行，使出库生粉达到规定值。
2.2 监测系统
在设计监测系统时，需要结合以下控制要求来完成：
2.2.1 物料流程要求：各个设备之间联锁，起动顺序逆着物料流向，各设备的起动有一定的时间间隔。停止顺序顺物料流向，相互之间也有一定的时间间隔，停车时，前后两个设备的时间间隔由一个设备的运行速度及设备长度决定。总之，在正常停车后，希望各设备上的物料全部输送完毕。
2.2.2 正常运行时，入库物料为混合料及铁粉，此时设备21-25、1-3、8-9、31-32运行，分叉溜子打开左边，皮带机3反转。
2.2.3 当需要调整物料配料时，若设备5、6运行，粉砂岩原料入料，设备11、12运行，高品位石灰石原料入库。
2.2.4 粉砂岩、铁粉、石灰石是否需要，根据选择开关而定，可逆皮带机31的运行方向也需选择而定。
另外，在具体的设计时，第一，要根据控制要求，进行原料入库系统的PLC控制系统设计，
I/O连线图以及PLC硬件配置电路；第二，要根据控制要求，编制原料入库系统PLC控制应用程序；第三，编写设计说明书，内容包括：设计过程和有关说明；基于PLC的原料入库系统的I/O连线图；PLC控制程序（梯形图和指令表），并调试直至符合要求；另外，其他需要说明的问题，例如操作说明书、程序的调试过程、遇到的问题以及解决方法、对本次设计的认识和建议等。5、8、11、23――下料皮带机；6、9、12、24――称重喂料机；1、21、3――入料仓皮带机；25――入库皮带机；31――可逆皮带机；33、34――喂料皮带机；35――密封风机；2――分叉溜子；36――库分传动；32――回转阀。
2.3 电气控制系统
初始状态：初始状态各阀门关闭，传感器H.I.L为OFF启动操作：按下启动按钮SB1定时器开始计时，同时阀门X1打开，3s后液体到达液面L，低液面显示L1亮（传感器L=ON），3s后液体到达液面I，中液面显示L2亮（传感器L=ON），控制阀门X1关闭，阀门X2打开注入液体B，在经过3s后，到达液面H，高液面显示L3亮（传感器H=ON），控制阀门X2关闭，搅拌机开始工作，显示灯L5闪烁3s后，搅拌结束，控制阀门X3打开，液面下降，7s后液体放空，控制阀门X3关闭，一周工作结束，控制阀门X1打开继续循环工作。停止操作：按下停止按钮SB2后，在当前的混合液操作处理完毕后才停止操作。
3 优化系统设计
3.1 优化程序设置
由于PLC的运行主要通过程序来实现，并且与各种传感器结合，全面完成整个系统的监控，一旦系统出现故障时，需要仔细确定输入点和正常时的区别与不同，或者使用编程软件进行监视，以此确定不能配料，PLC正常运行，上位机对数据可以读/写，PLC输出点有输出。
3.2 优化系统模块
首先，系统重量检测模块的设计需要采用压力传感器来检测，要求其主要的输出电压范围在0～21.6mV之间，采用A/D变换模式，将输出电阻控制在351，并且通过AD623芯片，将系统所需要的信号放大50倍。其次，数据转换功能模块的设计要通过变频器将PLC计算得到的数据进行转换，使其成为模拟信号，控制下料电机的转速。最后，参数检测模块在电机运行时经过485接口，将相关的功率、电流以及效率等数据进行转换，并且传送给上位机以及PLC。
4 结语
总而言之，基于PLC的称重给料控制系统主要是以PLC为控制中心，配置相关的操作程序，保证系统的自动运行，实现系统的自动监测。一般而言，整体系统属于一个闭环控制，利用编程方法，结合功能扩展，优化流程设计与接口设计。
参考文献
[1] 董军豪，杨孝虎，刘彦滔，马光，赵晨.可编程控制器在煤矿应用的安全性研究[A].煤矿自动化与信息化――第21届全国煤矿自动化与信息化学术会议暨第3届中国煤矿信息化与自动化高层论坛论文集（下册）[C].2011.
[2] 李克俭，侯鸿佳，蔡启仲，李丹丹.PLC装置用户基本指令编码与测试[A].中南六省（区）自动化学会第二学术年会论文集[C].2011.
[3] 倪文兴.在电工实习课中引入PLC教学[J].中国教育技术装备，2011，（34）.
【关键词】液位;串级控制系统;MATLAB
1.引言
在工业实际生产中，液位是过程控制系统的重要被控量，在石油、化工、环保、水处理、冶金等行业尤为重要。在工业生产过程自动化中，常常需要对某些设备和容器的液位进行测量和控制。通过液位的检测与控制，了解容器中的原料半成品或成品的数量，以便调节容器内的输入输出物料的平衡，保证生产过程中各环节的物料搭配得当。通过控制计算机可以不断监控生产的运行过程，即时地监视或控制容器液位，保证产品的质量和数量。如果控制系统设计欠妥，会造成生产中对液位控制的不合理，导致原料的浪费产品的不合格，甚至造成生产事故，所以设计一个良好的液位控制系统在工业生产中有着重要的实际意义[1]。
在液位串级控制系统的设计中将以THJ-2高级过程控制实验系统为基础，展开设计控制系统及工程实现的工作。虽然是采用传统的串级PID控制的方法，但是将利用智能调节仪表、数据采集模块和计算机控制来实现控制系统的组建，努力使系统具有良好的静态性能，改善系统的动态性能。
2.串级控制系统设计思想
2.1 主回路的设计
串级控制系统的主回路是定值控制，其设计单回路控制系统的设计类似，设计过程可以按照简单控制系统设计原则进行。这里主要解决串级控制系统中两个回路的协调工作问题。主要包括如何选取副被控参数、确定主、副回路的原则等问题[2]。
2.2 副回路的设计
由于副回路是随动系统，对包含在其中的二次扰动具有很强的抑制能力和自适应能力，二次扰动通过主、副回路的调节对主被控量的影响很小，因此在选择副回路时应尽可能把被控过程中变化剧烈、频繁、幅度大的主要扰动包括在副回路中，此外要尽可能包含较多的扰动。
归纳如下。
（1）在设计中要将主要扰动包括在副回路中。
（2）将更多的扰动包括在副回路中。
（3）副被控过程的滞后不能太大，以保持副回路的快速相应特性。
（4）要将被控对象具有明显非线性或时变特性的一部分归于副对象中。
（5）在需要以流量实现精确跟踪时，可选流量为副被控量。
在这里要注意（2）和（3）存在明显的矛盾，将更多的扰动包括在副回路中有可能导致副回路的滞后过大，这就会影响到副回路的快速控制作用的发挥，因此，在实际系统的设计中要兼顾（2）和（3）的综合[3]。
3.串级液位控制系统的仿真
在本双容控制系统中，主被控对象的数学模型为，副被控对象的数学模型为，并采用PI控制规律对该系统进行仿真和研究[4]。
副控制器采用P作用，主控制器采用PID作用，整定串级控制器的参数为最佳值。串级液位控制系统的阶跃响应曲线如图3.1所示。
KP=0.45，Ki=0.00005
图3.2 串级液位控制系统的阶跃响应曲线
对于串级液位控制系统，系统稳定运行大约900s后，突加幅值为设定值40%的一次阶跃扰动信号，系统的响应曲线如图所示。系统的调节时间大约为260s。
KP=0.45，Ki=0.015
图3.4 扰动信号单独作用下的输出曲线
4.结论
从串级回路系统阶跃响应、一次、二次扰动作用下的输出响应图中可以看出，采用串级控制且系统的阶跃响应达到要求时，系统对一次扰动、二次扰动的抑制也能达到很好的效果。
图3.5 设定值与扰动值同时作用下的输出曲线
但是值得注意的是，串级控制系统比单回路控制系统复杂，所用仪表也较多，费用增加，参数整定和调试也费时。所以，串级控制系统并没有必要去取代所有的单回路控制系统，应用时遵循一个原则：凡是使用单回路控制系统能够满足过程控制要求时，就没有必要再采用串级控制系统[5]。
参考文献
[1]张晓华.控制系统数字仿真与CAD[M].北京：机械工业出版社，2010.
[2]黄忠霖，黄京.控制系统MATLAB计算及仿真[M].国防工业出版社，2009.
[3]党林立，孙晓群.数学建模简明教程[M].西安电子科技大学出版社，2009.
论文关键词：计算机控制技术 实践教学 课程建设 教学研究
论文摘要：计算机控制技术课程是电气信息类工科专业的主干专业课之一，对其课程教学实践进行探索是十分必要。针对计算机控制技术课程的特点，从实验教学、课程设计及其他实训环节的内容进行了探讨，采用灵活多样方式进行实践教学改革，培养学生独立分析和解决问题的能力，为深化教学改革进行了有益的尝试，获得良好的教学效果。
随着科学技术的不断发展，在工农业生产的诸多领域中，人们广泛地使用计算机作为控制器来实现自动控制系统。计算机控制技术是融合了计算机技术和自动控制理论后发展起来的理论性和实践性很强的一门交叉学科，它是高等学校中自动化、电气工程及其自动化等专业的一门重要的专业主干课程。学习本课程应从工程技术角度出发，要注重理论与应用结合、设计与实现结合，注重系统性和实用性，要求学生通过本课程的学习掌握如何利用计算机控制生产过程的基本原理，并基本掌握计算机控制系统的分析设计与实现方法及计算机在工业过程控制应用中的各种技术。本课程的特点是理论和实践是密切联系的，由于本课程的这种特点，使得学生在课堂学习阶段很难领悟计算机控制技术的精髓，并将其应用于工农业的生产过程。计算机控制技术是一门实践性极强的应用性学科，本课程实践教学是帮助学生学好这门课程的一项重要手段。
1目前课程教学中普遍存在的问题
学生在完成计算机控制技术课程学习之后，一般应掌握本课程介绍的基本原理，完成简单计算机控制系统的设计、安装、编程和调试工作。但是，大部分学生在学完该课程后，仍无法完成计算机控制系统的设计、安装、调试工作，主要存在以下几个方面问题：
(1)计算机控制技术是一门多学科、多课程相关、实践性强的课程。目前的计算机控制技术教材，在内容设置上或是偏重于理论分析或是以单片机和其他接口芯片为基础，讨论系统的构成和相应的应用软件设计开发的一般步骤，按这类教材组织教学，学生难以在规定的课时内全面掌握该课程的主要内容，从而制约了学生应用课程知识解决实际问题的能力。
(2)学生缺乏面向工程实践的机会，学生能学好课程的书本内容，通过课程理论考核没有问题。但是一旦遇到实际问题，他们往往不能从问题本身出发，而从书本出发，导致难以综合运用解决实际问题。
(3)理论教学、实验教学等实践环节不能有机结合。有的高校实验条件差，实验教学主要以验证性、演示性实验为主，缺乏综合性操作训练项目，实践学时少等极大限制学生实践能力的提高。课堂理论教学过程枯燥，学习效果差。
2实践教学的探索
目前社会对高等学校工科专业毕业生的知识能力和素质结构，尤其是实践动手能力、工程意识与创新思维的培养方面提出了新的要求，原有的实践教学模式已不能培养符合现代经济发展与市场经济需求的生产技术应用型人才，很多高校传统的实践教学都是附属于理论课而设置的实验、实习和课程设计。近年来高校扩招后高等教育向大众化发展，学生面临着较大的就业压力，直接反映在毕业生就业方面，要摆脱所面临的困境，就必须培养社会所需要的实践能力强、真正具有工程意识和一定创造性的应用型人才。
加强计算机控制技术课程实践教学的探索很有必要。下面从实验教学、课程设计和其他的实训辅助教学环节出发，探讨如何提高课程实践环节的教学质量，调动学生学习的积极性，提高学生的实践能力，培养了学生的创新精神。
2.1 实验教学的探索
实验是培养理论联系实际、动手能力、严谨的科学态度和科学研究方法的重要手段，因此多数学校选择了最基础的且有较高实用价值的实验项目。然而一些实验内容又多是验证性的，专业所需的实践能力、工程意识与创新精神得不到系统的培养与训练。我们目前的实验系统是已经使用多年的西安唐都公司的TD-ACC计算机控制实验系统，缺点是实验项目有限。我们计划在原来实验设备的基础上，设计一些新的实验方案，花费较少的经费，提升实验教学效果。根据我们的调研，可以利用Matlab软件，设计仿真实验方案，如数字PID控制器、最小拍计算机控制系统设计实验，这些理论性很强的实验用Matlab软件来作为原实验的补充，这些补充部分学生在实验前通过个人电脑可以自己做些准备，增强学生的主动性，对于学生深入理解该实验有很大帮助。
另一方面，我们利用Proteus软件，设计了计算机控制系统输入输出通道实验，使学生有更多的自主性，解决实验设备接线固定呆板的缺陷，使得学生在选择ADC和DAC这些典型器件时有了更多的余地，对端口译码电路的设计理解更加透彻。这样设计实验，可以减少验证性实验内容，增大设计性、研究性的实验内容，学生根据提出的功能要求和性能指标，由学生自己完成系统的设计和实验等工作。学生自主性得到充分的发挥，由学生以自由灵活的方式来完成实验，以激发其积极性，增强了学习兴趣，提高了实验的效果。
2.2 课程设计教学之探索
计算机控制技术的课程设计是本课程教学中的一项重要内容，是完成教学计划达到预期教学目标的重要环节，是教学计划中综合性较强的教学环节，它对帮助学生全面深入地掌握课程教学内容、培养学生理论联系实际的能力、提高学生全面素质具有很重要的意义。本课程设计的目的是通过解决某个实际问题，巩固和加深计算机控制技术课程中所学的理论知识解决实际问题的能力，基本掌握计算机控制系统的一般设计方法，提高计算机控制系统的设计和分析能力，为以后从事生产和科研工作打下一定的基础。
目前多数学校在课程设计时采用的方法是在计算机控制实验设备的基础上，完成一些综合性较强的系统设计题目，比如在TD-ACC计算机控制实验系统上可以完成基于8088微处理器的直流电机闭环调速控制系统设计和实现、温度闭环控制系统设计和实现等设计课题。缺点是系统的框架固定，可选范围有限。
针对课程设计，我们拟以单片机为控制器完成计算机控制系统的设计，融合Matlab和Protues等软件。利用Matlab在建立控制系统模型的优势，以Matlab软件作为课程设计的理论仿真平台，加深学生对计算机控制理论的理解和应用。另一方面，在Proteus平台和Keil软件的支持下，学生可以完成系统从芯片选择、电路设计、程序编写、调试、仿真运行的整个过程，可以锻炼学生解决问题的能力。因此我们设计了基于Protues的单片机步进电机控制系统设计、仓库温湿度控制系统设计、加热炉温度控制系统设计等课程设计课题，作为对原有课题的补充，解决了原有实物设计系统的不足，拓宽了课程设计范围。 2.3 重视辅助实训环节的探索
高等工科学校是培养社会所需要的有一定理论知识、实践动手能力强、具有工程意识和一定创造性的高等技术应用型人才，因此，要完成这一培养目标，我们就必须重视实训环节。我们学院不断加强实践教学与管理改革，创立了创新实训基地，以综合、设计创新实训为主，实训形式丰富多样，有综合性设计、计算机仿真、创新设计、实物制作与竞赛，并不断加强实训基地和课程教学的联系，目前实训基地已经有专人管理，走上了规范化的教学管理轨道。
为配合本课程，我们学院组织一些动手能力强、有兴趣的同学成立实训小组，利用课余时间进行培训，指导教师只给出训练项目的基本要求、所要实现的功能和性能指标，系统设计、元件选用、PCB板制作、焊接工艺和电路调试等环节，均由学生独立完成，以加强学生的工程意识与实际应用能力，并要求学生对一些课题的设计制作具有创新性。学生还通过到产学研结合的企业实习、参与教师所承担的工程课题工作等，进一步培养学生的工程应用能力，如完成智能温度闭环控制系统设计、循环温度检测仪等项目。尽管这种形式灵活的环节目前面向的学生人数不是很多，但是结出了甜美的果实。经实训基地训练的一批学生获得了优良成绩，我院学生于近几年连续在全国大学生电子设计等竞赛中获奖。
3结束语
通过对计算机控制技术课程教学过程中存在的问题进行探讨，我们认识到实践教学环节在本课程教学中的重要作用，在具体实施实验教学、课程设计教学和其他辅助实训教学等方面做了一些探讨，在教学实践过程中积累了一些经验，取得了较好的教学效果。重视计算机控制技术课程实践改革，可以提高课程实践环节的教学质量，激发学生的学习兴趣，提高学生的实践能力，培养其创新精神。同时，我们发现提高教学质量和学生的学习效果、培养学生独立动手能力和分析解决问题的能力，是一个值得我们不断研究的课题。我们在实际教学中尚存在一些问题和不足，希望在今后的教学研究和教学实践中，可以进一步探索出更好的方法，提高学生理论联系实际的能力。
参考文献
[1] 于海生.计算机控制技术[M].北京：机械工业出版社，2007
[2] 王建华，黄河清.计算机控制技术[M].北京：高等教育出版社，2003
[3] 邢航，张铁民.计算机控制技术教学改革探索与实践[J].实验室研究与探索，2007，12(6)：370～372
[4] 李敏艳.计算机控制技术课程设计的创新与实践[J].实验室科学，2010，12(2)：112～114
[5] 罗胜，薛光明，周宏明.建设开放的计算机控制技术实践教学体系[J].现代教育技术，2008，18(7)：113～115
【关键词】高职 自动化专业 毕业设计教学 顶岗实习
【中图分类号】G 【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889（2016）12C-0168-02
当前，全球正在兴起新一轮工业革命，以机器人、人工智能、3D打印和新型材料等为代表的新科技革命和产业变革正在来临。它将极大改变传统的商品制造方式，并推动生产制造模式的变革，从而改变就业的格局。而作为信息技术的基础学科自动化技术则是这一轮工业革命的发展基石。与德国工业4.0相比，中国很多制造业还处于2.0、3.0阶段，其本质就是中国企业的自动化技术水平距德国企业的自动化技术水平还有相当大的差距，因此，如何尽快培养出能够适应当今科技产业革命的高水平自动化人才，就成为了高职教育的一个重大课题。
毕业设计是达到培养目标的重要环节。不仅能够培养学生的综合分析和解决工程实际问题的能力，而且还能够对学生的思想品质、工作态度及作风产生很大的影响。但近年来，高校不断扩招，高职教育规模不断扩大，高职原有的教学资源显得严重不足，能够跟得上潮流的新技术的教育资源更是凤毛麟角。因此，很多学生对毕业设计的重要性认识不够到位，毕业设计的质量也逐年下滑，甚至社会上有人提出取消毕业设计的建议。因此，如何改革毕业设计，提高培养质量成为高职教改的难点之一。
一、高职毕业设计教学中存在的问题
（一）毕业设计题目科学性不足。随着新一轮的技术革命和产业变革的到来，以“互联网+”“机器人”为代表的新技术正在不断地与传统的自动化技术相互融合，从而不断地改变现代企业的生产方式。然而以往的高职毕业设计，过于强调对以往所学知识进行全面总结，因此很多毕业设计题目要么过于理论化脱离实际，缺乏实用性；要么陈旧单一，重复率高。从而导致学生兴趣下降，降低了他们的主观能动性，势必影响学生的毕业设计质量。
（二）系统方案创新率低。首先大部分学生在选择毕业设计课题时，都会选择以前用过的或者相类似的题目，再者，所设计的系统方案也大都是书本上的翻版，缺少创新性的原创，而且重复率非常高。因此，毕业设计质量会大打折扣。
（三）系统设计实用性不足。由于大部分学生没有现场工作的实战经验，所以，在做系统设计时，要么操作不方便，要么安全性不够，要么与现场其他设备不匹配，要么性价比较低等，导致做出的系统设计往往脱离实际，从而降低了毕业设计的实用性。
（四）论文缺乏条理。首先由于大部分高职学生很少写过学术论文，所以，学生的毕业设计论文往往缺乏整体布局，因而论文中经常出现结构不完整，内容颠三倒四，上下两段明显割裂开来，缺乏自然过渡，层次不明，看起来费力，论证不得力，缺乏逻辑性等缺点，从而降低了毕业设计论文的质量。
（五）毕业答辩流于形式。由于每年扩招的学生不断地增多，就业压力不断地增大，所以找工作就成了学生们最重要的课题，因此，很多学校的毕业答辩就流于形式了，不仅毕业论文质量低下，答辩也就成了走过场。不仅无法达到毕业设计的培养目标，而且无法准确衡量毕业生的培养质量，同时对学校未来的就业也产生了很大的隐患。
针对以上问题，并结合自动化专业的特点，本文提出将毕业设计与顶岗实习进行有机结合起来，让学生在实际岗位中全面锻炼自己发现问题、分析问题和解决问题的综合能力，从而提高毕业设计的质量。
二、毕业设计教学改革措施
（一）结合企业生产实际选题。学生可以将企业里的技术改造，产品开发，系统集成等科目内容，并根据自己的兴趣爱好，选择适合于自己的科目内容作为自己的毕业设计内容。自动化专业毕业设计的题目大概有如下几种类型：（1）技术改造型：以PLC或DCS为控制核心的工业现场集散控制系统的技术改造。（2）产品开发型：以单片机为控制核心的电子控制系统等装置产品的开发。（3）系统集成型：以PLC或DCS控制系统与以互联网技术相互融合的MES系统等集成系统。（4）实验研究型：以机电一体化为核心的机器人等新技术的实验研究。由于学生的毕业设计题目就是自己的实习内容，具有非常高的实用性，所以会激发学生的主观能动性，使学生主动地去学习了解相关的知识和技术，从而为完成高质量的毕业设计打下坚实的基础。
（二）加强技术指导。虽然参加顶岗实习的学生，都已经在学校学习过自动化专业的基本理论与基本知识，但是由于自动化学科的自身特点，使它能够在不同行业内与不同的专业技术相融合，比如与通信技术、互联网技术、液压技术、机械、数据库等技术相互融合，因此，就需要从企业里的技术人员或者专业人士中聘请为指导导师，对学生进行其相关专业或者行业知识的技术指导。不仅能够有效扩大学生的知识面，提高学生的综合运用能力，还能够有效减少系统设计漏洞等缺陷，大大增强了毕业设计的实用性。
（三）加大对实验装置的经费投入。随着自动化技术的迅猛发展，自动化装置的更新速度也在不断加快。为了让培养出的学生能够跟得上企业的发展步伐，就需要加大对新技术的实验装置的引进。通过对新实验装置的引入，既可以提高教师与学生的技术水平，还能够让做毕业设计的学生有了一个充分的展示平台。学生可以将自己的创新构想与才华在这个平台上充分的发挥，从而不仅能够提高毕业设计的技术水平，而且还能够提高学生的创新能力与实践能力，并将自己的知识技能和体验不断地提高与升华。
（四）加强论文写作指导。毕业论文是毕业设计工作的总结，因此要想写好毕业论文不仅需要前期的技术工作的积累，还涉及组织材料等相关写作技巧等知识。所以，学生可以从企业里的技术报告、技术方案、技术总结等各个方面入手，锻炼学生的写作能力。在撰写毕业论文的初期，可以帮助学生确定论文的整体布局和结构，在初稿完成后，可以帮助学生检查内容、逻辑、语句、格式等方面的错误，提高学生的写作水平，从而不断提高毕业论文的质量。
（五）深入企业开展毕业答辩。毕业设计是衡量高职毕业生培养质量的重要标尺，也只有能够解决实际问题的毕业设计才具有实用价值，才符合培养学生实际动手能力的需求。将企业里的技术专家与学校内的专业老师组合成的答辩专家，能够更加全面地检验学生的毕业设计质量。通过企业里的技术专家现场出题，可以有效检测学生是否能够把所学的理论知识与生产实践有机地结合起来，同时能够给予学生更加全面专业的建议，从而帮助学生获得最快的成长。同时企业也能够通过此类答辩发现适合自己企业所需求的技术人才，同时有效地促进了学校的就业。
总之，毕业设计是专业教育的重要组成部分，通过将毕业设计与顶岗实习相结合，能够有效培养学生综合运用所学基础理论、专业知识与技能分析、解决工程实际问题的能力，希望能够为我国的企业转型升级所需的技能人才的培养有一定的作用。
【参考文献】
[1]郭红霞，贾丰春，郑舒.高职高专毕业设计教学改革与实践[J].河南机电高等专科学校学报，2011（4）
[2]李晓凤.关于高校电气自动化教学改革的思考[J].消费电子，2013（4）
[3]黄永文，王海燕，葛继科.基于培养创新能力的本科毕业设计教学改革[J].重庆科技学院学报，2012（17）
[4]徐丽玉，邓嘉明.地方高校二级学院教学质量监控的研究[J].柳州师专学报，2015（2）
【基金项目】2014年度广西教育厅科研项目（YB2014497）
【关键词】模糊-PID控制 恒压供水系统 模糊规则
1 引言
由于供水压力的变化具有时变性、非线性、分布性及滞后性等，因此水压控制是一种典型的过程控制。对供水管网水压的测量和控制在工业生产、人们的生活用水等领域都有着广泛的应用。以前对水压控制主要以传统的PID控制理论为基础，以51单片机或PLC为核心的供水压力采集和控制系统，其中其测量、控制精度不高，实时性得不到保证，而且受运行速度和存储空间的限制，单片机对于多任务，复杂程序的运行得不到满足。
本文设计了一种基于西门子PLC的模糊-PID恒压供水系统。其微处理器采用的是西门子公司生产的S7-226XP型PLC。控制算法部分以模糊控制理论为基础，提出一种模糊-PID控制策略，并应用到供水系统中，对PID的三个参数自动在线调整，完成了模糊自适应-PID控制器的设计。
2 系统硬件设计
本恒压供水控制系统的总体结构框图如图1所示，系统主要包括PLC控制机构、现场水压信号检测、执行机构、显示以及报警装置等。其中PLC控制机构是本系统的核心，由它及其电路来共同完成整个系统的控制、数据传输和处理。
2.1 西门子S7-226XP型PLC芯片简介
S7-226XP芯片的PLC是西门子公司生产的200系列的产品。它的性价比高，性能可靠。具有24/16数字输入/输出，2/1模拟量输入/输出口，2个RS-485通信口，DC24V或AC220V电源供电。
2.2 执行机构
执行机构由一组水泵组成，其中水泵机组供给用户管网中的水流量，总体结构框图中前三台水泵为主泵，第四台水泵为辅助小泵，主泵与辅助小泵的区别是工作方式不同。主泵也叫调速泵，它有变频调速、工频恒速及停止三种运行状态，三台主泵遵循“先开先停、先停先开”的原则循环供水。
2.3 信号检测
整个系统信号检测有管网水压信号、水源液位信号、故障报警信号三个。管网水压信号通过压力传感器实时检测压力大小并送给PLC，PLC与水压设定值比较并进行处理后确定执行机构动作进行控制。水源液位信号测量是为了防止水源不足而导致水泵空抽而损坏进行的保护控制，通过液位传感器来检测液位信号。水泵过载，变频器异常时输出报警信号。
2.4 控制机构
控制机构通常安装在供水控制柜中，有三大主体，分别为PLC控制系统，变频器，电控设备。其中PLC控制系统（供水控制器）是核心，对水泵机组控制通过变频器进行，电控设备完成水泵的切换工作，由交流接触器，转换开关，中间继电器组成。
系统由PLC主控单元控制变频器的输出频率，通过软件程序来进行实际值和设定值的比较，根据模糊-PID控制算法计算出管网水压的偏差，进而对水泵转速进行调节，实现管网水压的调节，控制。
3 模糊-PID控制器的设计
设定管网水压为，当前的实际温度为，我们把偏差和偏差变化率为作为控制器的输入变量，而控制量为输出变量。温度偏差模糊量E的模糊词集为，偏差变化率EC和控制量的模糊词集为，把采样来的实际水压值计算出温度偏差E和偏差变化率量化到[-3 3]的范围内，得到压力偏差和偏差变化率的模糊量。控制量的论域级数为。根据操作人员的经验，得出模糊控制规则。
建立隶属函数我们选择三角形分布，根据前面偏差E和偏差变化率EC的词集和论域的规定，可以得到水压偏差模糊量E和偏差变化的模糊量EC的隶属度值，分别如表1、表2所示。
由模糊控制规则我们可以计算出确定的模糊关系R，然后通过Mamdani控制器的推理形式，得到输出控制量的模糊集合为，经过上述模糊推理后，模糊-PID控制器调整的参数要进行去模糊化取得精确量，本控制器采用最大隶属度法计算得到模糊量U，即模糊控制的输出。最后精确的控制值是通过对模糊量U反模糊化得到的。
4 系统软件设计
系统软件设计建立在恒压供水模糊-PID控制算法的基础上，采用结构化程序设计的方式。主要包括主程序设计、模糊-PID控制子程序、水泵机组切换控制、故障检测、显示子程序等几个部分。
4.1 系统主程序设计
主程序主要完成系统初始化，执行故障检测子程序，显示子程序以及初始化后进入恒压运行模式等这些工作。
4.2 子程序设计
根据水压误差和误差的变化量，由模糊控制规则模糊整定PID的三个参数，最终计算出实际系统的模糊控制量，最后经过解模糊得到精确的控制量。从而控制变频器的实际输出频率，达到恒压供水的目的。水泵电机的控制子程序主要完成对三台主水泵电机的运行和停止控制等。
5 结束语
本论文所研究的恒压供水系统，在现实的工业生产和居民生活中都具有重要的意义，它是一个典型的纯滞后非线性时变的控制系统，供水管网的水压是系统安全运行的重要参数，稳定供水管网的压力对系统的正常运行有着重大的意义。采用的模糊-PID控制算法提高了控制系统的控制精度，缩短响应时间，减小超调量，抗干扰能力要比传统PID效果好。
参考文献
[1]姬鹏军.恒压供水控制系统的研究[D].兰州理工大学硕士学位论文，2009（05）.
[2]陈怀忠，朱金芳.基于Fuzzy-PID控制的变频恒压供水系统设计[J].控制系统，2009（08）.
[3]李少远，王景成.智能控制.北京：机械工业出版社，2005（01）.
[4]刘法治，王保国，余泽通.PLC在恒压供水模糊控制系统中的应用[J].微计算机信息，2006，22（8-1）：64-66.
[5]祁增慧.基于PLC控制的城市恒压供水系统[D].天津大学硕士学位论文，2008（05）.
作者简介
张坤平（1982-），女，河南省巩义市人。硕士研究生学历。现为许昌电气职业学院（许昌技师学院）电气工程系助教。研究方向为控制理论与控制工程。
论文关键词：FPGA，激光器，电位器，高温报警，定时控制
1 引言
激光深刻地影响着自然科学的各个领域，应用范围遍及国防军事、医疗卫生及国民经济诸多部门。激光在医学研究、临床治病方面日益显示出其优势。激光器是现代科技技术应用产生的一种新仪器。该设计采用FPGA进行对激光功率器控制，具有精确度高、稳定性好、响应速度快等特点。同时，基于FPGA的硬件系统设计方法操作简单，开发成本较低，已成为当今世界上嵌入式系统硬件开发的主流方法之一。为使激光器的工作更精确可靠，文章以FPGA芯片为控制核心结合相关的外围器件完成了激光器功率控制系统的设计。
2 系统总体设计
2.1 控制原理[1]
激光功率由数字电位器DS1867的输出电阻决定，DS1867数字电位器的输出电阻由公式（1）得出：
R=D×RWL+RW （1）
式（1）中的RW为滑臂电阻，及内部电位器电子开关电阻，通常RW≤100Ω，典型值为40Ω；RWL为数字电位器DS1867内部电子阵列中每个电阻单元的阻值；D为输入的数字量。本设计把功率等级分成10级，则输入数字量D的值如表1所示，可通过查表实现。
表1 激光器功率等级与DS1867输入数字量D的关系
等级
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
输入数字量D
FFH
D6H
CCH
B3H
99H
80H
66H
4DH
