控制管理系统

控制管理系统（精选12篇）

控制管理系统 篇1

一、《会计控制系统论》的背景介绍

党的十一届三中全会以后, 为适应我国经济体制改革的需要, 我国会计改革十余年来面临着新技术革命带来的挑战与机遇, 面临着经济的进一步改革和开放。我国的会计将何去何从, 这既是会计理论研究必须努力解决的一个十分迫切的现实问题, 又是会计理论研究必须认真探索的一个极为重要的理论问题。党的十四大报告明确指出:“我国经济体制改革的目标是建立社会主义市场经济体制”, 其中心环节是“转换国有企业特别是大中型企业的经营机制, 把企业推向市场, 增强它们的活力, 提高它们的素质”, “使企业真正成为自主经营、自负盈亏、自我发展、自我约束的法人实体和市场竞争的主体, 并承担保值和增值的责任”。这也是人们探讨会计改革目标取向的基本依据。

笔者认为, 将企业推向市场并不难, 难的是要通过培育一个完善的市场体系, 维护市场经济的正常秩序, 为企业在市场的公平竞争创造一个良好的环境。这是一项庞大的系统工程, 有很多工作要做。各国的经验表明, 实行财务公开制度, 要求作为商品生产经营者和市场竞争主体的企业, 向市场、向参与和管理市场活动的各个方面公布真实、可信的会计信息是其中一项必不可少的工作。保证会计信息的真实可靠性, 主要有两条途径:一是建立公认会计标准, 规范企业的会计行为, 指导和约束企业的会计工作;二是建立注册会计师制度, 由真正独立的注册会计师对企业提供的会计信息是否符合公认会计标准, 进行验证并出具报告。在这两个方面, 我国的会计改革工作已经起步, 并已取得初步成绩。对此, 本书不拟评述。

要求企业自负盈亏和自主经营并不难, 难的是怎样才能通过公平竞争, 提高经济效益, 实现自我发展, 完成它们所承担的对国有资产的保值、增值和发展社会生产力的责任。这同样是一个复杂的系统工程, 不仅需要实现技术现代化和管理现代化, 而且需要实现会计现代化, 就我国目前的现实来看, 首要的是强调会计的现代化。现在的经济主管部门和企业经营者们已经普遍地认识到, 要提高经济效益, 不实现技术的现代化是不可行的, 不实现管理的现代化也是不可行的;但他们尚未普遍地认识到, 要实现管理现代化, 没有会计的现代化是不行的。从全世界各国的情况看, 没有一个国家, 经济发达而会计是不发达的, 也没有一个国家, 会计不发达而经济是发达的。

二、《会计控制系统论》的系统框架

如何实现会计的现代化, 当务之急是要更新传统的会计观, 实现会计观念的现代化, 尤其要深刻地认识到, 在市场经济条件下, 会计作为一个系统, 在整个社会经济大系统中处于何种地位, 能够发挥怎样的作用。按照会计系统的地位和作用, 企业的会计工作如何在适应外部控制和管理需要的同时, 为企业内部的管理控制服务, 从而帮助企业增强竞争能力, 提高经济效益, 完成自己所承担的资产保值、资产增值和发展社会生产力的责任, 这是我国会计改革所必须解决的又一个十分关键的问题, 也是本文所要着重探讨的问题。本文的初步结论是:根据会计系统在社会经济系统中所能够和应当发挥的作用, 应当将会计系统建成一个适应市场经济体制要求的, 以控制受托责任 (Accountability) 完成过程和结果为核心, 以提高经济效益为根本目标的综合控制系统。从理论上讲, 该控制系统由以下三个系统构成:

会计目标子系统。该子系统以预算系统为核心, 其主要功能是通过会计预测和决策, 明确企业所承担的受托责任目标, 并将该受托责任总目标分解为各责任单位的责任预算 (即分目标) , 作为会计控制的标准。会计核算子系统。该子系统以责任会计系统为核心, 其主要功能是对企业受托责任的完成过程和结果进行分类、确认、计量和综合。它一方面要遵守公认会计原则, 通过注册会计师的查账验证, 服务于所有者和其他外部利害关系人的控制和决策;另一方面又要适应企业内部管理的需要, 服务于企业内部的管理控制。会计控制子系统。该子系统的主要功能是将上述两个子系统联系起来, 比较目标与实绩之间的差距, 形成反馈信息、发挥会计的控制功能。该子系统的反馈应该是双重的, 既要指导各责任单位完成责任预算, 即通过反馈对受托责任的完成过程进行调节, 使之实现受托责任目标;又要发现目标子系统不尽合理或不切实际的部分, 并予以纠正, 从而形成更具有激励作用的目标体系。

三、《会计控制系统论》的具体内容安排

为了构建综合控制系统, 本文拟从两个方面展开论述:第一, 从理论上论证会计是一个综合控制系统;第二, 说明该综合控制系统的具体构成。

该书主要内容安排如下:第1章“会计是一个控制系统”, 分别从马克思给予读者启示、评我国学者有关会计控制的认识、西方会计学者眼中的会计控制三个方面进行阐述。第2章“会计控制的对象:受托责任的完成过程和结果”, 分别论述了“资金运动论”的不足、受托责任的完成过程和结果是会计的对象、受托责任的历史发展、受托责任与会计控制。第3章“提高经济效益是会计控制的根本任务”, 论述了受托责任的核心要求在于提高经济效益、会计对经济效益的计量。第4章“控制的基本原理”, 分别论述了反馈控制系统、前馈控制系统、前馈-反馈控制系统以及防护性、发现性和纠正性控制。第5章“预算控制”, 论述了预算的多重作用、从受托责任出发的预算程序以及前馈式预算控制。第6章“标准成本控制”, 分别论述了从成本会计的演进看会计控制思想的发展、标准成本制在会计控制系统中的作用、根据受托责任目标确定标准成本及成本差异分析。第7章“责任会计控制”, 论述了责任会计实质、责任中心及其业绩考核以及转移价格研究。

控制管理系统 篇2

学生实践操作、思考讨论、展示评价。

在体验设计机器人的开环控制和闭环控制过程中，可以强化学生对开环控制系统和闭环控制系统区别的理解。

辨别下列系统属于开环控制系统还是闭环控制系统：

冰箱温度控制系统

路灯声光控制系统

马桶水位控制系统

交通灯控制系统

指导各小组讨论、辨别。

小组讨论，运用所学知识分析判断。

检验教学目标的达成并进一步巩固学生对开环控制系统和闭环控制系统概念及辨别方法的掌握。

4.归纳总结

拓展延伸

课堂小结

引导学生总结本节课的学习收获，

布置课后拓展延伸思考题。

分组讨论，归纳总结。

使学生对控制的思想方法的认识得到提升。思考1回归生活。思考2扣机器人主线，前后呼应。

综上所述，在本节课中共提出3个递进问题，进行了4项学生探究活动，前后共分析了8个案例，演示了一个实验，布置了2个拓展延伸。

四、教学反思

这节课我反复思考，也有过困惑。如：对知识和技能度的把握;对学生在给定时间内能不能自主完成实践任务也有担心。然而随着课堂教学目标的有效达成，使我坚信这种课型模式是成功的，能有效提高学生技术素养。只要我们相信自己的学生，让他们成为课堂的主体，他们就一定能从自主探究和实践中体会到技术带来的乐趣!

控制管理系统 篇3

【关键词】现场总线；FCS；PLC；DCS；分散控制系统

1. 概述

随着信息技术的飞速发展，引起了工业自动化系统结构的深刻变革。信息交换的范围正迅速格覆盖从工厂的管理、控制到现场设备层的各个层次，并逐步形成了全分布式网络集成自动化系统和以此为基础的企业信息系统。现场总线（Fieldbus）就是顺应信息技术的发展趋势和适应工业控制系统的分散化、网络化、智能化发展方向而发展起来的新技术，因此它的出现和发展便成为全球工业自动化技术的热点之一，受到全世界技术界和工业界的普遍重视。

简而言之，现场总线控制系统（Fieldbus control system - FCS）是将各种现场设备与上一级的监控装置相互联接在一起的全数字化的、串行、双向、多站的网络通信系统。它的技术特点是控制系统的更加开放性和控制功能的更加分散性（一直分散到现场设备）。而支持这一高新技术成为现实的是二十世纪迅速发展起来的数字通信技术、网络技术和微电子技术。

严格地讲，现场总线不是产品，而是一门高新技术。但是任何一种高新技术都要以某种实物形态去展现其功能与价值。因此，随着现场总线技术的诞生与发展，一个与之相适应的产品群体应运而生。它既由来于现场总线技术，又反过来促进这一技术的迅猛发展。总线化的现场设备就是现场总线技术中最基础的，也是最重要的相关产品。

现场总线技术以其先进性、实用性、可靠性、开放性的优点，必然成为未来自动化技术发展的主流。基于现场总线的控制系统与人们预想的一样，对传统的PLC、DCS系统形成了巨大的冲击。FCS已不再是一种预测、一种设想，而是实实在在地作为先进控制系统产品而被人们所接受。

2. 传统的控制系统（PLC、DCS）向基于现场总线控制系统（FCS）的演变

现场总线技术的一个显著特点是其开放性，允许并鼓励不同厂家按照现场总线技术标准自主开发具有特点及专有的产品。因此，现场总线技术引入自动化控制系统，促使传统控制系统结构演化，逐步形成基于现场总线的控制系统FCS。

2.1 从PLC到工业PC。

（1）在传统的控制系统中，控制器（或称CPU、或处理器）与I/O模块及其它功能模块、机架等为同一产品，有一致的物理结构设计。典型的结构是I/O模块及其它功能模块通过机架背板上的总线连接。机架扩展也是自定义总线的扩展。这些产品连接技术是封闭的，第三方想开发兼容产品必须得到厂家的许可。

（2）基于现场总线的控制系统中，控制器与现场总线设备（I/O模块、功能模块及传感器、变送器、驱动器等）连接是通过标准的现场总线，因此没有必要使用与控制器捆绑的I/O模块产品（这与插在PLC机架上的I/O模块的配置方法不同），可使用任何一家的具有现场总线接口的现场设备与控制器集成。因此控制器趋向于采用标准的、通用的硬件平台即工业计算机（Industrial compact computer）。

2.2 采用通用工业计算机做控制系统控制器有以下优点：

（1）开放性、标准化系统软件与控制器硬件不再是捆绑关系，专业自动化厂家可以独立开发不依赖与控制器品牌的FCS系统软件。基于Windows/NT操作系统平台，具有大量的标准的软件工具和数据文件格式可以兼容。

（2）价格通用的工业计算机容易形成规模化生产，因此其价格比PLC便宜。

（3）性能指标高、产品更新换代快通用的工业计算机搭乘PC及技术的快车，技术指标高，产品更新换代快。

（4）向上连接计算机管理网络（如IEC802.3TCP/IP等）技术成熟、方便。并可以借用ODBC、SQL等技术与管理数据库方便连接。

3. 从PLC的I/O模块到现场总线分布式I/O

在FCS系统中，插在控制器机架上的I/O模块（传统的控制系统结构）将被连接到现场总线上的分散式I/O模块所取代。分散式I/O不再是控制器厂家的捆绑产品，而是第三方厂家的产品；廉价的、专用的、具有特殊品质的I/O模块（如防护等级、安全系统高、高压、大电流信号等）将具有广阔的市场。FCS的控制器与传统PLC配置方式比较如图1。

从图1可以看出，传统的控制系统（包括：基于PC、PLC、DCS产品的分布式控制系统），其主要特点之一是，现场层设备（包括变送器、执行器、在线分析仪表及其它检测仪表等）与控制器之间的连接是一对一（一个I/O点对设备的一个测控点）所谓I/O接线方式，信号传递4－20mA（传送模拟量信号）或24VDC（传送开关量信号）信号。系统的主要缺点是：

（1）信息集成能力不强：控制与现场设备之间靠I/O连线连接，传送4－20mA模拟量信号或24VDC等开关量信号，并以此监控现场设备。这样控制器获取信息量有限，大量的数据如设备参数、故障及故障记录等数据很难得到。

（2）系统不开放、可集成性差，专业性不强：除现场设备均靠标准4－20mA/24VDC连接，系统其它软、硬件通常只能使用一家产品。不同厂家产品之间缺乏互操作性、互换性，因此，可靠性差。这种系统很少留出接口，允许其它厂商将自己专长的控制技术，如控制算法、工艺流程、配方等集成到通用系统中去，因此，面向行业的控制系统较少。

（3）可靠性不易保证：对于在范围的分布式系统，大量I/O电缆及敷设施工，不仅增加成本，也增加了系统的不可靠性。

（4）可维护性不高由于现场设备信息不全，现场级设备的在线故障诊断、报警，记录功能不强。另一方面也很难完成现场设备的远程设定、修改等参数化功能，影响了系统的可维护性。

基于现场总线技术的控制系统，使用一根通信电缆，将所有具有统一的通信协议通信接口的现场设备连接，这样，在设备层传递的不再是I/O（4－20mA/24VDC）信号，而是基于现场总线的数字化通信，由于数字化通信网络构成现场级与车间级自动化监控及信息集成系统。由此可见基于现场总线的控制系统克服了传统控制系统所存在的不足，使得系统的信息集成能力增强，开放性、可操作性、互换性、可集成性能好，增强了系统的开放性、可集成性和专业性，保证了系统的可靠性、可维护性，由于省去了大量的电缆、I/O模块及电缆敷设工程费用，因而大大降低了系统及工程成本。

4. 结束语

回顾控制系统半个多世纪的发展历程，我们发现，随着微电子技术、控制理论与控制技术、数字通信技术的发展，DCS成了解决过程自动化最成功的系统。七十年代末DCS已着手将控制功能由集中向分散转移。但是由于受到现场仪表在数字化、智能化等方面的限制，以及DCS自身的困扰，它没有能够将控制功能彻底的分散到现场，如今FCS的出现已经使将控制功能分散到现场仪表上成为必要和可能。由于FCS具有DCS无可比拟的优势，使得FCS在未来的控制领域中有着广泛的应用前景，毕竟FCS是一门新的正在发展的高新技术，它的出现对人们来说还有一定的认识过程，正如我们当初认可DCS技术一样，只要FCS日趋成熟，标准统一，现场仪表的数字化、智能化问题能很好地得到解决，其市场前景将不可估量。

注：本文中提到的一些名词及缩写：

FCS：现场总线技术的先进控制系统（Fieldbus Control System-FCS）。

现场设备：指现场级检测及执行设备，如传感器、变送器、开关设备、驱动器、执行机构、指示及显示设备、人机操作接口等。

控制器：现场总线中的一个主站节点。至少具备总线通信与管理、逻辑执行等功能。

基于PLC的控制系统：指以PLC、远程I/O及PLC网络为基础的分布式控制系统。

控制管理系统 篇4

化学水处理是电厂发电过程中的重要环节[1], 特别在大型电厂及供热电厂的化学水处理车间, 水处理量大、工艺复杂、水质要求高, 其运行的好坏直接关系到电厂的安全性。随着现代企业生产规模的不断扩大, 企业对生产工艺的可靠性和生产效率提出了更高的要求, 因此, 实行自动化控制生产成为企业的必然选择。PLC是一种数字运算的电子系统, 专为在工业环境下应用而设计, 已广泛应用于工业控制的各个领域。PLC控制应用于化学水处理的工业过程, 不仅能实现安全有效的控制, 而且能提高精度和效率, 降低工业成本和能源消耗。最终达到合理利用人力资源, 迅速提高整体运营水平, 降低故障率, 提高维护反应速度的目的。

1 系统工艺处理要求

电厂化学水处理过程主要在混床中完成, 混床再生过程的原理是将阴、阳树脂按一定比例混合装在同一个交换器里, 水通过混合床时就完成了多次阳、阴离子树脂交错排列而组成的多级复床除盐系统[2]。在混合床中, 由于阳、阴树脂是均匀混合的, 所以阳、阴离子交换反应几乎同时进行, 即水的阳离子交换和阴离子交换多次交错进行, 交换过程所产生的H+和OH-都不能积累起来, 基本上消除了反离子对交换反应的影响, 这就避免了逆反应, 使交换反应彻底进行。混合床树脂失效后, 应先将阳、阴两种树脂分离, 然后分别进行再生、清洗和净化。混床交换器是一个圆柱型密闭容器, 装有上部进水装置和下部配水装置, 在其中部还有中间排水装置, 以便将阴、阳树脂分开再生。为了便于阴、阳树脂分层, 混合床中阴、阳树脂的湿真相对密度差应大于15%~20%。阴、阳树脂的配比由出水水质和周期制水量确定。在锅炉补给水处理系统中, 树脂的体积比通常为阴∶阳=2∶1。混床的运行主要分反洗分层、进酸碱、置换、阴阳树脂正洗、混脂、正洗等步骤, 工艺复杂, 对进水流速、酸碱浓度、进气量、出水电导率和二氧化硅含量都有较高要求。

2 控制系统硬件设计

本系统硬件采用罗克韦尔自动化公司生产的新一代Control Logix控制系统[3]。Control Logix控制系统不仅具有先进的通讯能力和最新的I/O技术, 而且同时提供多种控制方法, Logix控制器平台提供了通用的控制引擎, 是一个将高速离散控制、过程控制、协调传动控制、运动控制、批次控制和安全控制融于一体的控制平台, 允许混合使用多个处理器、多种网络和I/O。

2.1 控制系统硬件结构

通过对系统需求的分析, 选用罗克韦尔自动化公司的Control Net现场总线作为系统的通讯网络。根据硬件特点, 系统网络可分为设备层、控制层和信息层。采用工业个人计算机作为先进控制层, 由PLC作为基本控制层, 组成经济高效的集散控制系统, 从而构成上下两级控制。图1为系统的硬件结构图。

设备层是面向现场设备的一层, 主要接收来自控制层PLC的控制命令, 执行相应的动作或提供相应的监测数据。

控制层是整个控制系统的中心, 完成处理器与处理器之间以及处理器与I/O接口之间的信息交互。控制层主要通过控制器完成各种控制动作命令, 实时数据的采样和处理、联锁动作的表达、控制算法的实现、报警现象的自动处理等功能。

信息层是控制系统网络的最高层, 也是对从现场采集的数据进行管理和处理的一层。信息层主要完成系统关键工艺参数的调整设定、图形监控、动态图形显示、实时数据采集、运行状态监控、历史数据查看、趋势图和数据报表记录存储与打印、越限报警和故障的提示处理等功能。

整个系统中, 设备层的各种现场设备和仪器需要与控制层的I/O模块进行通信, 且对安全性和数据采集的实时性要求较高。此外, 控制层控制器与I/O模块之间的通信也是整个网络设计的一个重要环节, 采用传输速度快, 信息容量大, 硬件接线少, 抗干扰能力强, 方便添加网络节点和设备的Control Net作为通信网络。

2.2 控制系统硬件组建

设备层组建的主要依据是现场信号的传输方式。由于系统的现场设备主要由各种泵、电动阀门、信号隔离器等组成, 因此采用设备层专用网络Device Net。根据控制要求, 选择合适的现场输入输出设备, 如控制按钮、开关、变送器、信号隔离器、继电器等, 并统计系统的I/O点 (53个数字量输入点, 23个数字量输出点;49个模拟量输入点, 15个模拟量输出点) 。

控制层的组建是系统设计最复杂也是最重要的环节, 主要工作是建立一个以PLC为中心的控制网络。系统采用将PLC的CPU模块和I/O模块分别装在不同的机架的方案, CPU模块采用Control Logix家族中功能强大的1756-L61控制器, 为提高系统整体的可靠性和稳定性, 采用两个控制器, 一个运行, 另一个备用, 实现冗余的目的。当主CPU出现故障或通信出现问题时, 可直接切换到备用CPU工作, 保证系统短时间内恢复正常运行状态。CPU冗余功能的完成由1756-RM模块通过Ether Net实现。两个CPU分别放置在两个1756-A4机架上, 机架的供电由两个1756-PA72电源完成。根据控制要求和I/O点数, 选择合适的数字量输入模块 (7个1756-IB16) , 数字量输出模块 (2个1756-OB16E) , 模拟量输入模块 (5个1756-IF16, 2个1756-IR6I) , 模拟量输出模块 (2个1756-OF8) 。数字量模块和模拟量模块分别放在两个不同的1756-A13机架上, 机架的供电由两个1756-PA75电源完成。CPU和I/O模块的通信由每个机架上的1756-CNBR模块通过Control Net网络完成。

信息层硬件设备主要包括2台监控计算机、2台DELL 21寸LED显示屏、组合式主控操作台等。2台工控机采用完全相同的配置, 分别用作操作员站和工程师站, 并通过Ether Net与控制层进行通信。操作员站的任务是在标准画面上和用户组态画面上汇集和显示相关的信息, 并根据此情况对运行工况进行监视和控制。工程师站用于程序开发、系统诊断、控制系统组态、数据库和画面的编辑修改。

3 控制系统软件设计

在化学水处理的工艺过程中, 由于副产品中二氧化硅和有机盐含量较高, 为获得品质较高的处理水, 整个混床再生过程要靠人工进行操作, 工艺要求苛刻, 这一过程危险性高且效率低。基于此再生过程现采取高效控制逻辑算法, 不需要人工干预。在顺序控制流程中, 系统嵌入暂停和急停功能, 任何一个 (再生过程) 状态都可以暂停, 点击继续, 时间继续计时;再生过程的急停功能, 所有阀门全部关闭, 再生终止, 自动转到失效状态。再生时, 各再生步骤可预先设置, 可以从任一步骤开始再生。当系统任何一阶段出现异常自动报警时, 操作人员收到信息可立即操作急停按钮, 从而保证生产和人身安全。

混床再生过程之前, 要先检查开关阀门可控性以判断再生过程的条件是否允许, 若控制失败, 如给出开阀 (气动阀) 命令后, 反馈信号为关反馈 (气动阀) , 则开关阀门控制失效, 开关阀门发生故障后暂停再生过程并报警;然后检测酸、碱计量箱液位 (默认值1.1米) , 作为再生的前提允许条件, 若不满足, 不允许进行再生。再生过程中不检测液位值, 液位低于默认值时, 再生不终止。顺序控制流程图如图2所示。

上位机的监控系统采用RSView32开发软件作为人机界面, 该软件是一种基于Windows平台设计的、易用的、可集成的HMI控制系统[4], 具有以下特点: (1) 支持微软的VBA (Visual Basic For Aplication) 功能, 可以最大限度地实现项目的自定义和扩展, 也可对系统进行二次开发; (2) 对于授权用户提供了不限客户连接数的基于网络浏览器 (如HTML) 的远程监控方案, 可以在远程看到现场的画面、参数值、报警等情况; (3) 提供强大的报警、历史数据趋势查看功能; (4) 同时支持OPC的服务器和客户端模式, 既可以通过OPC和硬件通讯, 又可以向其它软件提供OPC的服务。

上层监控系统作为OPC的数据客户端, 可以在不包含任何通信接口程序的情况下从OPC服务器中取得数据, 从而实现数据的采集和多种系统的集成。

RSView32作为控制系统中OPC的客户端, 结构如图3所示。

除盐水画面图如图4所示;混床再生过程操作面板如图5所示。

4 化学水处理系统的优化设计

电厂化学水处理过程水处理量大, 且对水质要求很高, 但因原水、工艺和设备老化等问题, 再生后的水中含有大量有机成分, 排放后易造成环境污染。本文建立在活性污泥基础上, 采用工业中常用的模型预测控制[5,6], 对处理水中有机磷酸盐进行控制, 提高水质, 并实现化学水处理系统的减污排放。

4.1 模型建立

为定量分析和研究某个对象, 需用数学模型描述将其模型化。当对象较简单时, 可应用有关知识建立对象的机理模型, 并达到较高精度。当对象较复杂时, 较难建立其机理模型。可通过系统辨识获得对象的I/O数据, 并依此建立对象的数学模型。由于实际建模中存在不确定性, 获取对象数据时受条件和环境的制约, 从数据获取到模型的建立经反复探索, 计算量大, 用手工难以完成。故借助Matlab系统辨识工具箱进行建模, 可简化计算过程、提高效率, 其图形功能使建模过程直观、形象。

对化学水中的有机盐进行处理时, 选取曝气量以及进水流量为控制变量, 有机磷酸盐为控制输出, 在正常的外界环境下 (无雨雪) 现场采集数据, 由系统辨识工具箱得到一个双入单出的线性模型:A=[0.001726 0;0-0.01826];B=[0.09667-0.73;1 1];C=[0 0;0 1];D=[0 0;0 0]。

4.2 控制器设计与仿真

预测控制是采用基于脉冲响应的非参数模型作为内部模型, 根据历史信息 以及未来输入 , 通过对性能指标:

未来的控制变量, 预测系统未来输出。

预测控制的具体优化过程为:每到新的采样时刻都要通过实际测到的磷酸盐浓度对基于模型的预测输出[7]进行修正, 然后再进行新的优化。根据系统的实际输出对预测输出值不断做出修正是滚动优化的特点, 控制不但基于模型, 而且利用了反馈信息, 构成闭环优化。Simulink环境下仿真模型如图6所示。

图7为PID控制与MPC控制下输出曲线的对比。

其中PID控制参数:Kp=0.5, Ki=0.01, Kd=0。两个PID控制器参数一致。MPC控制参数:预测域P=10, 控制域M=2, 控制变量变化率分在﹣0.1和0.1之间, 输入权值分别为0, 0;输出权值为1, 设定输出为0.2 mg/l。出水磷酸盐符合国家污水排放标准GB8978—1996。

对比分析可知, MPC控制算法能较快地达到设定值。此外模型预测控制具有较强的鲁棒性和快速性, 对于化学水处理系统是一个很好的控制方案, 模型预测控制已广泛应用于工业领域, 为其在化学水系统的实际应用提供了很好的依据和坚实的理论基础。

5 结束语

该系统已经成功应用于辽宁某化工集团热电厂的化学水处理控制系统, 运行状况良好。以PLC自控系统为平台应用于化学水处理系统的生产监控, 工艺基本达到设计目标, 设备运行更加平稳可靠, 效率大大提高, 且具有很大的扩展性。化学水系统优化设计方案的提出与仿真, 为未来进一步处理出水污染物提供了理论依据。

参考文献

[1]刘鑫.我国工业控制自动化技术的现状与发展趋势[J].电气时代, 2003, 12:46-52.

[2]俞金寿, 蒋慰孙.过程控制工程[M].北京:电子工业出版社, 2007.

[3]钱晓龙.ControlLogix系统电力行业自动化应用培训教程[M].北京:机械工业出版社, 2009.

[4]Ioannides M G.Design and implementation of PLC-based monitoring control system for induction motor[J].IIEE Transactions on Energy Conversion, 2004, 19 (3) :469-476.

[5]钱积新, 赵均, 徐祖华.预测控制[M].北京:化学工业出版社, 2007.

[6]舒迪前.预测控制系统及其应用[M].北京:机械出版社, 1996.

控制管理系统 篇5

随着城市建设的不断完善，各种展示人文、历史、城市发展的规划、展示馆、博物馆更趋现代化、智能化和人性化。

一个现代化的展览馆要形象直观的向观众展示相关展品，通常会同时运用声、光、电等多种手段来烘托效果，也就是说，几乎每一件展品都包含了显示、照明、效果灯光、音响及其他一些机械动作，这些多媒体效果的体现，大部分是依靠投影机、LED、电脑摇头灯、染色灯、成像灯和喇叭等设备共同完成的。

一个上规模展览馆，通常会有多个展区，而每个展区又分为多个版块，总体面积达到好几千平方，这样算下来，一个城市规划展览馆就会有几十甚至上百件多媒体展品，要同时控制这么多的设备，让所有的多媒体装备都能听从操作人员或者讲解员的指令，全凭单个设备的手动操作简直就是天方夜谭。另外，从环保的角度来考虑，整个展览馆的设备同时开启的时候，用电量也大得惊人，在能源紧缺的当今，如果某个展区暂时没有游客参观而任凭所有的设备在那里唱唱跳跳，也实在是一件非常不环保的事，但是要工作人员随时守在各个展位前面开关设备对人力资源更是极大的浪费，最好是让设备能够“聪明”起来，做到“人来即开、人走即关”，这样才能体现出现代化和智能化的科技发展趋势。

多媒体设备智能控制的实现

要实现上述的功能，我们就需要有很多聪明的投影机、聪明的LED、聪明的电脑摇头灯、染色灯、成像灯和聪明的喇叭等等多媒体设备，那如何将这些原本毫不相干的设备联合在一起实现集中控制和智能模糊控制呢？又如何在一个多楼层的展馆中实现无线触摸屏的整体跨楼层控制呢？ 首先，中控系统主机包含多种控制接口：RS232、RS485、红外和IO。常用的多媒体设备一般都可以通过这些途径来获得控制。另外，中控主机可以接驳多种周边控制设备，如电源管理器、调光器、DXM512灯光重演器、数字音频处理器等等，有了这些周边控制设备，中控就可以轻松地控制灯光及设备电源的开关、电脑摇头灯的各种变光摆动、多通道音频信号的切换及调节音量大小。当外围设备较多或者楼层跨度较大时，通常在每一个楼层都放置一台中控主机，主机与主机之间通过双向RS232互相连接，这样即使控制距离超过了无线触摸屏的控制范围，我们的智能中控主机也可以轻松应对。

通常在一个高度现代化和自动化的展览馆里，我们力求对受控设备实现无人值守的完美控制。首先，系统指定时间对某些特定的照明、图标进行定时开关，开馆时间提供常规照明和标志、铭牌的指示，闭馆期间提供基本通道的照明。其次，一般的展览设备可以对一些长期开机的设备如服务器进行定时重启。另外根据实际的需求，可以做到人来即开、人走即关等等多种多样的实用效果，比如在一个大型城市仿真模型上方，当讲解员在边上讲解时，需要调暗整体照明灯光、聚光灯适时的照亮某一个区域，大屏幕同时播放相关的视频片段，背景音乐声减小。当讲解员介绍完毕由观众自由参观时，需要打开整体照明，关闭聚光灯指示、增大背景音乐，大屏幕同时播放总体介绍的视频片段。这一系列动作可以由讲解员或操作人员通过便携的手持无线触摸屏进行一键操作，方便快捷并且大大节约了操作成本。另外，有一些小型的展板，在上方安装红外感应器，通过对人流量的检测，中控主机对当前状况进行判断，即有人经过还是驻足停留，行人经过时仅开启展板的照明灯光，当观众在前面停留参观时开启大屏幕开始播放介绍短片。当观众离开，所有的设备经过预定的时间以后又会自动关闭，仅保持基本的照明灯光。有了这样的效果，整个展览馆才能真正的体现出我们的城市向现代化发展大步迈进的信号。

新一代中控系统（JCJK-2012U型）在展览馆中的完美应用

我公司有着多种大型展览馆的多媒体中控系统的设计和施工经验，通过新一代中控系统（JCJK-2012U型）中央控制主机和无线Wi-Fi ipad或安卓系统平板电脑，有效地克服了多媒体展厅中空间大、区域多、形状不规则而引起的控制信号不稳定等无线射频中控系统经常出现的问题，通过编程，全新的JCJK-2012U型中控可以达到跨楼层、跨主机超远程控制的效果，另外其双向信号反馈功能可以让操作人员在人性化的触摸界面上对所有设备的开启和关闭的状态一目了然，这大大减轻了操作人员工作的劳动强度，在很大程度上提高了工作效率，另外所有设备可通过预设的程序来开关，避免了人工手动操作的不规范性，某种程度上也延长了展厅内多媒体设备的使用寿命，对环保对节能更是一大贡献。无线双向的Wi-Fi触摸屏还可以通过密码的设置来防止无意的误操作，也可以有效地设置使用和操作权限，做到专人专管，对设备的使用和日常维护都是非常有好处的。

JCJK-2012U型中控系统所有硬件和软件均为自主开发，我们会根据每一个现场的实际情况来设计整体方案、控制电路PCB和软件，所有电脑全部联网，以下介绍的所有各项功能均可网络主控电脑操作，同时主控电脑可配置为WEB服务器，在任意一台联网的电脑上都可以做对任意其它电脑的任意操作。

一、电脑开机控制器

1、功能简介：使用独立的硬件控制器，可以唯一确定性的控制电脑的开机、关机、重启动，并且知道电脑的开机状态，关机状态，开机过程中，关机过程中，知道电脑的开机时间和关机时间，并且这些状态都做数据库记录，当开机时间过长或者关机时间过长时提示工作人员检查相应的电脑。这种唯一确定状态的控制功能和简单的只是把电脑开机键引出到继电器端口相比，具有稳定可靠操作简单的优点。

2、硬件结构，控制器通过用网线做的485总线或RS232和主控电脑想连,通过串口和被控电脑相连，同时把电脑开机线并出一根接到控制器的开关机接口上。

二、软件控制影机开关机

1、功能简介：将投影机和对应的电脑通过串口连接，软件可以实现电脑开机后自动打开投影机，电脑关机时自动关闭投影机，本软件通过交换机网络和主控电脑相连,一般情况投影机和他相连的视频电脑同步自动开关机就可以了。视频电脑开机后中控系统软件可控制每台投影机的任意开关机。

三、电视开关机控制硬件

1、功能简介：使用独立的硬件控制器控制电视的220V电源，利用电视上电时自动开机，断电后自动关机的特性实现中控系统可控制开关机,同时可通过红外学习对电视进行更深入的操作。

四、中控软件订制

配合电脑开机控制器，利用该软件可以实现对所有终端设备及联网电脑的开关机重启等操作，并可以自定义时间轴，按照时间轴节点来自动控制任意多台机器在任意时间的开关机操作。同时具体状态监视和异常情况报警的功能。比如当某台电脑开机时间过长时则自动报警，提示工作人员检查相应的电脑。

五、IPAD终端全程控制

为了工作人员方便，可以在IPAD系统上通过WIFI无线遥控中控软件来控制所有电脑和投影机的开关机，视频播放，自动演示，手动控制等操作。

六、主控电脑开关机定时器

功能简介：控制器内部具有电池和万年历时钟电路，通过电脑上的中控软件可以设置成每天几点开机，关机，可以设置周六，周日不同的开关机时间。

七、中控软件其它控制

本软件主要针对大型展馆中的多台电脑多个视频多路灯光的复杂控制需求，1、本软支持在一台电脑上同时播放4个高清视频，其中一个高清视频的文件长度可以大8G。

2、本软件支持普通灯光和摇头灯的实时控制。

3、支持调用外部EXE程序接口

4、支持接收本站的电脑遥控器，开关量信号，激光笔等设备。

5、支持FLASH做显示界面（VB和FLASH完善结合传传递参数，不是传统的低速调用方法，利用此方法FLASH控制灯光的速度可以达到每秒100次以上，而普通的传统调用方法只能达到每秒2次）

5、支持网络通信控制其它电脑的视频播放和灯光控制等所有操作。

6、支持在主控电脑上远程关机或者重启其它电脑。

7、支持本站的终端电源管理模块，可以实现对其它电脑，投影机，电视的电源开关。

8、支持本站的红外遥控器，可以通过遥控来控制所有红外遥控类电气设备。

9、完全兼容歌词秀格式，可以象歌词秀一样实现在任意时间点对上述任意一项功能指令的发送。

11、网络播放器增加测试功能，点击标签视频0~9可以用于视频播放测试

12、支持系统音量调节功能。

13、支持网络播放器增加外部EXE调用功能，用于暴风高清播放。

14、支持WEB远程操作。

八、视频显示终端控制监视器

1、具有一路继电器接口，可以控制投影机或电视的220V电源。

2、具有一个控制串口可以通过串口来控制投影机的开关机。

3、具有红外学习接口，可以学习投影机或者电视机的遥控器信号。

4、具有红外发射口，可将学习到的遥控器信号发送给投影机或者电视，实现对投影机或者电视的自动控制。

5、具有两路温度检测功能，可以检测环境温度和投影机或者电视的机体温度。

6、具有VGA信号检测功能，可以检测出VGA信号是否正常，本功能是连续检测的，在任意时候VGA信号出现异常都可以检测到并且反馈给主控电脑。

7、具有显示画面检测功能，通过自主研发的光学检测模块可以检测出显示画面是否正常，此功能需要和主控软件配置工作，在电脑开机后，运行本功能，当画面检测成功后，开始播放正常的视频文件。

十、来人感应自动播放控制硬件和软件

1、以实现观众走进某一区域就自动播放相应视频。可以设置一段时间内有人活动一直播放，超过设置的时间后无人活动则播放待机视频。

2、具体选择来人感应自动播放还是讲解员通过遥控器触发播放可以收讲解员遥控设置。

九、中央空调开关机及温度大小与模式控制

通过红外学习或电路改造而通过ipad对中央空调进行控制，十、显示器键盘鼠标远程切换设备

控制管理系统 篇6

过去的电气控制技术主要以低压继电触器为主，控制方便简单，但很难大范围深度地使用。目前，先进的电气控制技术主要有现场总线技术、伺服系统技术、人机界面技术、PLC控制技术等，控制方式及其系统有PLC控制系统、自动控制系统、DCS集散系统、FCS现场总线控制系统等。其中伺服系统是自动控制系统中的一类，它是伴随控制论、微电子、和电力电子等技术应用而发展起来的，最早出现于20世纪。近十几年，新技术革命使伺服系统及其技术突飞猛进，其应用几乎遍及社会各个领域，所以其重要性不言自明。

二、步进伺服系统

电气控制中伺服系统有速度伺服控制和位置伺服控制，可以有交流伺服、直流伺服、步进伺服、液压伺服、气压伺服等。采用步进电机控制的伺服系统称为步进伺服系统，是一种将电脉冲信号转换成角位移的系统。可在宽广的范围内调速。特别适合于开环控制。又因步进电动机输出轴的角位移与输入脉冲成正比，转速与脉冲频率成正比，转向与通电相序有关，当它转一周后，没有积累误差，具有良好的跟随性，因此步进伺服系统具有很好的实用性。

（一）步进伺服系统的组成

步进伺服系统主要由指令脉冲信号、步进电动机驱动电路、步进电机、步进电机扭矩放大器、执行机构、反馈环节等组成。

（二）步进伺服系统的分类及基本特征

没有反馈环节的部分叫做开环控制，因为其没有位置和速度反馈回路，因此省去了检测装置，系统简单可靠，具有结构简单、使用维护方便、可靠性高、制造成本低等一系列优点，在中小型机床和速度、精度要求不十分高的场合得到了广泛的应用，并适合于发展功能简化的经济型数控机床和对现有的普通机床进行数控化技术改造。

在整个控制环节里，有部分反馈环节的伺服控制系统称为半闭环伺服系统；如果角度、位置和速度反馈形成封闭的系统，就称为闭环控制伺服系统，闭环系统是直接或间接地检测转子的位置和速度，然后通过反馈和适当处理自动给出驱动脉冲串。因此采用闭环控制可以获得更加精确的位置控制和更高更平稳的转速，从而提高步进电机的性能指标，可以具有更大的通用性。其控制方案主要有核步法、延迟时间法、用位置传感器等。

三、步进伺服系统的控制

（一）步进伺服系统的控制元件

步进伺服系统的控制元件为步进电动机，工作时，步进电动机的控制绕组受电脉冲信号控制，靠一种叫环形分配器的电子开关器件，通过功率放大后使控制绕组按规定顺序轮流接通直流电源。

步进电机主要分为转子本身没有励磁绕组的称为“反应式”步进电机，用永久磁铁做转子的“永磁式”步进电机，感应子式步进的混合式步进电机，目前反应式步进电机用得最多。步进电机是一种将电脉冲信号变换成相应角位移或直线位移的机电执行元件，步进电机实际上是一个数字/角度转换器，也是一个串行的数/模转换器。输入一个电脉冲，电动机就转动一个固定角度，称为“一步”，这个固定的角度称为步距角。步进电机的运动状态是步进形式的，故称为“步进电动机”。

其通电方式有“拍”、“单”、“双”，其中相数、拍数、步距角为其主要参数。

步进电机动态特性主要有步距角精度，失步，失调角，最大空载起动频率，最大空载的运行频率，运行矩频特性。矩频特性是电机在某种测试条件下测得运行中输出力矩与频率关系的曲线，这是电机诸多动态曲线中最重要的，也是电机选择的根本依据。

（二）步进伺服系统的控制原理

步進伺服系统主要分为开环、半闭环、闭环控制系统，其控制基本要求为：精度高（0.01—0.001mm)，响应快（小的跟踪误差），调速范围宽（1：100，1：1000），低速大转距(电机可以直接连丝杠)，较强的过载能力(数分钟内,电枢电流大于额定值4—6倍)，能频繁起停，正反向运动。步进伺服系统控制的驱动电源包括环形分配器和功率放大器两部分。其中环形分配器是按一定的顺序导通和截止功率放大器，使相应的绕组通电或断电，它由门电路、触发器等基本逻辑功能元件组成，目前有硬件环形分配器和软件环形分配器。其通电顺序为AB-B-ABC-C-BC-A.

功率放大器的输出直接驱动电动机的控制绕组，由于从环形分配器输出的电流只有几个毫安，而一般步进电机的励磁电流需要几安到几十安，因此需要功率放大器进行功率放大和电流放大。功率放大器的性能对步进电动机的运行状态有很大影响。关键是要提高电动机的快速性和平稳性。目前国内使用的步进电机的驱动电路主要有单电压恒流功放电路、高低压（双电压）功率放大电路、调频调压功放电路。其中斩波型功放电路克服了电压恒流功放电路、高低压（双电压）功率放大电路谷点现象，得到广泛应用。

四、步进伺服系统的应用及其发展前景

因为步进伺服系统具有快速起停、精确步进以及能直接接受数字量等特点，其在各种应用场合得到广泛应用。例如军事上，雷达天线的自动瞄准跟踪控制，冶金行业，运输行业绘图机、打印机及光学仪器等，在工业工程控制的位置控制系统中PLC应用，在机械制造行业中，应用最多最广泛，如各种高性能机床运动部件的速度控制、运动轨迹控制等。未来随着工业以太、现场总线技、先进控制技术的PCS的发展将向着通信自动化、智能化、电子化快速发展。

五、结语

电气控制中伺服系统在现在社会技术发展中的重要作用促使其快速发展和应用，其中以步进电机为控制元件的步进伺服系统更在各种位置和速度控制中体现了其重要性，通过本文的介绍，可以比较清楚地了解和认识到步进伺服系统的组成及其特征还有其控制原理等方面的知识，可以为这方面的研究提供一定的参考和指导作用。

参考文献：

[1]敖荣庆，袁坤．伺服系统[M]．航天工业出版社，2006.

网络控制系统动态输出反馈控制 篇7

网络控制系统由于具有安装维护简单、高可靠性等优点, 在过去几十年的到了广泛的关注。然而, 将网络引入控制系统中将会带来诸如:丢包、时延等挑战, 这些负面影响将会严重影响系统性能, 因此研究具有丢包和时延的网络控制系统具有重要的意义。

现有文献大都针对具有丢包和时延的网络控制系统状态输出反馈进行了研究[1,2,3,4,5,6]。然而, 在现实世界中, 系统的状态并不是都能量测的。通过采用动态输出反馈控制, 可以获得受控系统的状态。由于动态输出反馈控制器较状态反馈控制具有一般新, 因此受到广泛的关注[7,8,9]。文献[10]研究了具有时变时延的不确定随机系统的全维动态输出反馈控制问题。针对连续时间和离散时间两种切换线性系统, 文献[11]研究了相应的动态输出反馈H∞控制问题。

基于现有文献分析, 对传感器到控制器信道存在时延和丢包, 控制器到执行器信道存在时延的连续时间网络控制系统, 考虑量测输出的非均匀分布特性并引入线性估计方法估计量测输出, 该文研究了相应的动态输出反馈控制器设计问题。

2 问题描述

考虑如下连续时间动态输出反馈网络控制系统

其中, x (t) ∈Rn, u (t) ∈Rp, y (t) ∈Rq, z (t) ∈Rm和ω (t) ∈Rr分别为状态向量、控制输入、量测输出、被控输出和外部扰动, 且ω (t) ∈L2[t0, ∞) ;A, B1, B2, C1, C2, D为具有适当维数的已知定常矩阵。

动态输出反馈控制器为

其中, xc (t) ∈Rn为控制器状态向量, Ac, Bc, Cc为待求实矩阵。

对t∈[tk+τk, tk+1+τk+1) , 针对传感器到控制器信道存在时延和丢包, 控制器到执行器信道存在时延的连续时间网络控制系统, 考虑量测输出到达时刻的非均匀分布特性, 同时引入基于线性估计的量测输出估计方法, 我们可以建立如下增广闭环系统

其中

其中

3 动态输出反馈控制器设计

考虑传感器到控制器信道上的时延和丢包, 控制器到执行器信道上的时延, 本小节给出了闭环系统 (4) 的动态输出反馈控制器的设计问题。

定理给定的正标量ε1, ε2, h, δ, τm, τM, γ, 及标量λˉ∈[0, 1], 若存在对称正定矩阵X, Y, 及矩阵Â, B̂, Ĉ, 使得如下矩阵不等式成立

其中

则 (4) 所示的闭环系统为均方渐近稳定, 且有H∞范数界γ。动态输出反馈控制器 (2) 的参数为

其中S和W为非奇异矩阵且满足SWT=I-XY。

4 数值例子

考虑如下开环不稳定网络控制系统

假定τm=0.05, τM=0.05, h=0.1, ε1=2, ε2=0.6, δ=2, , 相应地, 我们可以得到η=0.55。应用定理给出的控制器设计方法, 可得到系统 (4) 的H∞范数界γ=0.8122。同时, 我们还可得到动态输出反馈控制器增益为

假定系统 (4) 的初始状态为ξ0=[0.2-0.2-0.5 0.3]T, 外部扰动为

传感器到控制器信道上的区间时变时延d (t) 及控制器到执行器信道上的区间时变时延τ (t) 的曲线分别如图1和图2所示。系统的状态响应曲线和被控输出曲线如图3所示, 由图3我们不难验证本文所提出的动态输出反馈控制器设计方法的有效性。

5 结论

针对传感器到控制器信道存在时延和丢包, 控制器到执行器信道存在时延的网络控制系统, 考虑量测输出到达时刻的非均匀分布特性, 并引入线性估计方法, 建立了基于动态输出反馈控制的网络控制系统模型。基于该系统模型, 给出了动态输出反馈控制器设计方法。通过数值例子验证了本文提出方法的有效性。

摘要：考虑传感器到控制器信道上的丢包和时延以及控制器到执行器信道上的时延, 该文研究了连续时间网络控制系统动态输出反馈控制问题。通过考虑量测输出到达时刻的非均匀分布特性并引入线性估计方法估计量测输出, 建立了新的网络控制系统模型。基于新建模型, 给出了动态输出反馈控制器设计准则。最后通过数值例子验证了该文提出了控制器设计方法的有效性。

关键词：网络控制系统,动态输出反馈,线性估计方法,丢包,时延

参考文献

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[10]S.Xu, T.Chen.H1output feedback control for uncertain stochastic systems with time-varying delays[J].Autoumatica, 2004, 40:2091-2098.

机电控制系统的控制方式分析 篇8

1 机电控制的含义与基本要求

机电控制技术是控制机电整体化运作与产品制造程序的一项重要技术, 有机结合有关机电技术的操作就是机电一体化的概念。机电控制系统最主要的特征就是精准、高速和稳定, 系统的稳定性是保证其稳定运行的基础, 系统长时间稳定运行还能够逐渐减少产生的偏差。

2 机电控制系统的控制方式

2.1 按偏差调节的闭环控制方式

目前的机电控制系统中得到最广泛应用的就是按偏差调节的闭环控制方式, 被控量是需要在反馈控制系统中被控制的量, 给定值和被控量之间的差值是需要测量的。系统在控制时以偏差为依据, 被控量与给定值相偏离时, 系统会对产生的偏差不断修正, 所以这种闭环控制方式是按偏差调节的, 应用反馈控制原理来控制被控对象, 调节被控对象和控制装置间的关联。因为返回的被控量会和给定值相互对比, 所以在反馈通道与前向通道间控制信号需要不断的循环完成闭路传送, 这个闭合回路就是我们所说的反馈控制或闭环控制。反馈得到的信号减去给定值, 也就是以偏差为依据实施控制, 就是负反馈, 相反则是正反馈。利用偏差并采用负反馈实施的控制操作就称为反馈控制, 当被控量与期望值相偏离而产生偏差时, 无论原因是什么, 都一定会出现相对应的控制作用使该偏差被消除或减小, 被控制量也会逐渐趋向期望值。

按偏差调节的机电控制方式在传递信号与结构联系方面的重要标志就是负反馈闭合回路, 该控制方式有较高精度, 当被控量与给定值相偏离时, 无论是由于系统结构的参数改变, 还是受到干扰作用, 系统都会自动纠正偏差。反馈控制方式若是由反馈方式组成的, 那么其被控量有能力对任何内、外扰动的影响起到抑制作用, 控制精度较高。然而这种系统需要使用很多元器件, 其复杂的线路导致在分析与设计系统性能时有一定难度, 若没有良好匹配参数, 被控量就会发生大幅度摆动, 严重时会影响系统的正常运行。但是在机电控制系统中闭环控制作为基本控制方式之一, 其地位仍然十分重要, 广泛应用于工程项目中。

2.2 开环控制方式

开环控制方式包括两种, 第一种是按给定值操纵的, 对被控量、被控制对象和控制装置间的关联进行控制, 对给定值加以测量。系统的输入量直接产生控制作用, 当输入量被给定时, 与其相对应的输出量就会产生, 校准的精度与所用元件决定了控制精度。按给定值操纵的开环控制方式具有抗扰动性差、难以保证控制精度、不具有纠偏能力、控制较简单等特点, 被控量在系统工作过程中特性参数改变或受到外部干扰时都会被直接影响, 从而与给定值发生偏差, 同时系统也不能对偏差进行自动修正。但该方式具有成本低、方便调整、结构简单等优点, 所以当扰动影响不大或者对精度无过高要求时也是具有实用价值的。尤其当外部干扰不强, 而且系统具有稳定的结构参数时, 此类控制方式应用十分广泛。该系统的驱动元件是步进电动机, 使数字脉冲变换呈角度位移是其工作原理的实质, 它是用驱动装置来完成定位的, 而不是检测元件位置。步进电动机接收外部给出的指令脉冲后, 其频率决定了运动的角速度, 外部输入的定值是由其=外部给定指令代表的, 这个定值决定了步进电动机转动的速度与角度, 所以该开环控制系统是按给定值操纵的, 但精度较低。

另一种开环控制方式是按干扰控制的, 对扰动量进行测量, 形成的补偿作用使输出量受到扰动的影响得以抵消或减小, 对被控量进行控制, 对使系统正常运行被破坏的干扰量加以测量, 该控制方式也被叫作前馈控制或顺馈控制, 依次测量、计算干扰量, 并执行至被控对象, 在被控对象与控制装置之间信号进行单向传递, 由于这种策略方式需要对干扰进行测量, 所以仅补偿可测量的干扰, 系统不能控制由于内部参数改变而影响的控制量或不可测量的干扰, 而且在原理上仍然限制控制精度。这种开环控制方式是按干扰补偿控制的, 其信息直接来自于扰动, 被控量也因此被改变, 该方式具有良好的抗扰动性与较高的控制精度, 然而适用范围较窄, 只在可测量扰动的场合适用。

2.3 复合控制方式

复合控制顾名思义就是有机结合闭环控制与开环控制两种方式, 其基础是闭环控制回路, 将一个顺馈通路附加其中, 用于扰动或输入信号, 使系统的控制精度提高。出现外部扰动的影响后反馈控制才可以开始修正, 没有出现外部扰动影响时是无法修正的。与按偏差控制的方式相比按扰动控制涉及到的技术水平较简单, 但只在可测量扰动的场合适用。每个扰动因素的补偿都需要一个补偿装置完成, 而且无法补偿其余扰动。所以有机结合按扰动控制与按偏差控制的控制方式的比较合理的, 能够通过合适的补偿装置对主要扰动实施按扰动控制, 并形成按偏差控制的反馈控制系统, 使其他扰动导致的偏差得以消。上述控制方式结合了按扰动控制与按偏差控制, 就是复合控制方式。该方式在补偿系统主要扰动的基础上就能更容易的设计反馈控制系统, 得到更好的控制效果。顺馈通路在复合控制系统中类似于开环控制, 所以需要具有较高稳定性的补偿装置参数。

3 结语

总而言之, 有关人员需要掌握机电控制的含义、基本要求与机电控制系统的控制方式等, 从而深入了解设计该系统的原因、要求和过程。在时代进步的大背景下, 我国的各项技术都取得了很大的发展, 各企业必须不断更新技术种类, 提高技术水平, 科学、合理的选择控制方式, 使机电控制系统有效监督机电运行, 获得更多的企业效益与经济效益。

参考文献

[1]黄伟力.黄伟建机械设备故障诊断技术及其发展趋势[J].矿山机械, 2012 (12) :35-36.

[2]张延波.光机电一体化技术的现状和发展趋势[J].化学工程与装备, 2013 (01) :12-13.

控制管理系统 篇9

1 客房管理系统简介

客房管理控制系统为客房的智能化监控及管理系统。该系统集智能灯光控制、空调控制、服务控制与管理功能于一体,具有智能化、网络化、规范化、人性化等特点,将科学的管理思想与先进的科技相结合,可通过旅馆局域网上的各部门电脑终端,实时查看各相关的客房内受控设备状态,并能够帮助旅馆各级管理人员和服务人员对旅馆运行过程中产生的大量动态的、复杂的数据和信息进行及时准确的分析处理。

1.1 网络连接方式

旅馆各楼层的客房控制模块RCU/80-20.A、RCU/80-30.A等通过RS485网络连接至楼层网关,通过网关将RS485协议转换为以太网协议将数据传送到前台计算机、客房部计算机、工程部计算机和服务器上。

1.2 控制方式

客房部、工程部和前台的计算机通过网络直接控制客房内的电器,同时,客房内各个电器的运行状态也可实时反馈到客房部、工程部和前台的计算机上。

1.3 系统特点

(1)安全。控制原理为弱电控制强电,所有面板开关输入均为DC12V直流电压。

(2)设置灵活。可根据旅馆对客房控制功能的差别要求进行系统定制。

(3)软件功能强大。采用B/S方式,客户端不需要安装客户端软件,具有访问权限的管理人员或工作人员只需要通过标准的IE浏览器便可对系统进行访问,进行在线动态管理;可以方便地集成客房内的智能设备,同时向PMS软件提供数据库接口;控制功能、参数可根据旅馆的实际运行情况进行在线调整。

(4)标准化。系统采用国际通用IEEE规范、TCP/IP联网协议。

(5)接口方便。采用国际通用OPC接口,容易和其他系统连接。

(6)信息采集快速。通过网络智能化设计,客房内的大量信息、状态可以自动传送给总台。

(7)节能管理。系统可提供多路双控,对于节电的处理做到了客人在客房随需所置,智能逻辑判断的处理可使服务和智能节电系统达到有效平衡。

2 工程实例

某高层旅馆建筑,其中13～19层为客房,每层有客房25间。依据业主要求,从简捷、经济、高效的角度设置旅馆客房控制系统,实现对客房各照明灯、排气扇、门铃、空调等的集中管理和控制,以及局域网在线灵活控制,体现管理上的便捷性、一体性。

2.1 系统方案设计

依据业主要求及该旅馆的客房特点,选用m-bus8000系列旅馆客房管理控制系统,旅馆各客房内受控设备的控制均通过各客房内的旅馆客房RCU控制箱连接,各控制箱通过箱体内的控制模块RCU/80-20A或RCU/80-30A通过RS485网络连接至楼层网关,通过网关将RS485协议转换为以太网协议将数据传送到前台计算机、客房部计算机、工程部计算机和服务器上。

2.2 设备选择

依据业主对客房各设备类型的控制要求,主要设备选择如下:

(1)客房内的旅馆客房RCU控制箱。选用RCU/80-20A或RCU/80-30A型控制箱。其具体功能:(1)控制客房内的灯光、插座、空调、窗帘、门铃;(2)客人在进门插卡时可自动打开客房空调功能;(3)空调的本地控制及远程控制功能;(4)可通过连接双红外探头实现卫生间“人来灯亮、人走延时灯灭”的功能;(5)紧急求助功能;(6)衣柜灯的开门灯亮、关门延时关闭功能;(7)一键总控功能;(8)客房查询功能;(9)预退房功能。

(2)客房门外显示器。选用DP/80-6A型六键触摸屏门外显示器。可定制门外显示器的按键及显示内容(客人在房、清理房间、请稍后、请勿打扰、紧急求助、门铃)。

2.3 系统设计及平面布置

(1)网关设置。该旅馆13～19层为客房,在这几层的配电间内各设置1台楼层接线网关,型号为GT/80-2。

(2)RCU控制箱设置。依据客房的类型(标准间及套间)设置不同的RCU控制箱,标准间的控制设备的数量较少,选用RCU/80-20A型(经济型)RCU控制箱;套间因控制设备较多,选用多回路的RCU/80-30A型(扩展型)RCU控制箱。

(3)弱电控制。该系统为通过弱电实现对强电设备的控制,各服务器电脑通过M-BUS系统总线连接楼层GT/80-2网关,并通过GT/80-2网关接至RCU控制箱内RCU/80-20A或RCU/80-30A模块。客房内各受控设备的控制开关,均通过CAT-UTP-5E弱电电缆接至RCU控制箱,控制各设备开关、启停等功能。

(4)客房配电箱系统。

(5)客房设备布置及接线。标准间客房照明图详见图1(套间客房照明图参照),标准间客房插座图详见图2(标准间客房插座图参照)。

2.4 管理主机设置

考虑到客房控制的重要性,客房管理控制主机设置在管理值班室内,以实现值班、管理的一体化,提高效率。

3 结语

旅馆客房管理控制系统在旅馆客房管理中的应用,无论是照明、电动窗帘、空调、客房服务、员工管理还是与其他监控系统的连接,都能实现智能化,为旅馆管理者解决了旅馆管理上的难题,为顾客提供了更舒适、周到的服务。

摘要：简要介绍客房管理控制系统的主要功能及其在安全性、灵活性、快速性等方面的功能特点,并以某旅馆工程项目为例,介绍客房控制系统在旅馆建筑智能控制上的应用,表明了客房控制系统在旅馆建筑管理上的简捷、经济和高效。

关键词：客房管理控制系统,旅馆建筑,智能控制

参考文献

[1]GB50034—2004,建筑照明设计标准[S].

[2]GB/T50033—2001,建筑采光设计标准[S].

浅析分拣控制与管理系统 篇10

随着社会的不断进步, 市场竞争的日趋激烈, 各个生产企业都迫切地需要改进生产技术, 提高生产效率, 尤其在需要进行材料分拣的企业, 以往一直采用人工分拣的方法, 致使生产效率低, 生产成本高, 企业的竞争能力差, 材料的自动分拣已成为企业的唯一选择。针对上述问题, 本文利用PLC技术设计了材料自动分拣系统, 并基于物料分拣装置模型对系统进行了实验, 在材料分拣过程中取得了良好的控制效果。

串行通信格式设定:

当一台计算机通过RS232C口与一台S7-200 PLC的RS232C口通信时, 要对S7-200 PLC的系统寄存器No.412~No.418进行初始化设置。设定参数格式与系统寄存器内容的关系如表1所示。

该自动分拣系统通电后, 可编程序控制器 (PLC) 首先启动输送带, 下料传感器检测料槽有无工件, 若无工件, 输送带电机则空运转一个周期后自动停止;当有工件时, 输送带将工件运送到传感器上, 由传感器将信号传送给PLC。PLC控制系统根据工件的实际颜色及系统预先的设定值, 判断工件的出料位置, 控制气动阀动作将工件分送到不同的出料口, 从而完成分拣任务。

2 分拣控制管理系统的硬件设计

S7—200是西门子公司的一款功能强大的小型PLC, CPU单元采用CPU 226, 其本身带有24个输入点和16个输出点, 带有6路的高速计数器, 配置灵活, 能够满足本系统的控制要求。

2.1 PC与PLC的硬件连线

本系统数字量输入共计16个点, 数字量输出共计6个点, 根据控制对象及PLC点数分配I/O地址。RS-232C已成为数据终端DTE与计算机和数据通信设备DCE的接口表准。S7-200系列PLC的编程口物理层为RS-485结构。在现场应用中, 当需要PLC与上位机通讯时, 较多的使用自定义协议与上位机通讯。因此PC机与西门子系列PLC不能直接连接, 要通过一条PC/PPI电缆进行RS232/RS485的变换。

2.2 PC机与PLC连线图

在程序中使用了高速计数对光电编码器进行计数, 因此I0.1被占用。在编制程序时要首先用指令向导对高速器进行设定。分拣系统接口起始有效电平的测试:按表接线运行PLC程序, 在状态监测表中输入要测试的接口, 观察其高低电平即可。

2.3 下位机工作原理

系统的硬件结构框图如所示, 其工作过程是开启电源步进电机运行并驱动传输带下料传感器检测下料槽内是否有物料。若无物料延时后自动停止并等待上料。当下料槽内有物料时, 系统自动运行。

2.4 传感器位置设置及接口分配与连线

各传感器依次分别为, 电感传感器, 检测铁质物块;电容传感器, 检测金属物块;颜色传感器, 检测出黄色物料。备用传感器可选用颜色传感器或物体检测传感器。当铁质物块经过第一传感器时被分拣出, 铝质物块经过第二传感器时被分拣出, 非金属物块中的黄色在过第三个传感器时被分拣出。不同的在过第四传感器时分拣出。传感器被固定在网孔板上, 可根据需要重新安装。

3 分拣控制管理系统的软件设计

3.1 VB控制画面编辑与实现

VB是微软公司推出的一种可视化、面向对象和采用事件驱动的结构化高级程序设计语言, 是编程效率较高的一种编程语言, 简单易学、容易掌握。本部分主要是界面设计, 首先是系统的主窗体, 然后才是实现各种功能的子窗体。

3.2 MDI的设计

编辑菜单, 可以设置三个子菜单, 分别是运行监控、产品管理和用户管理。在产品管理子菜单分别是添加记录、手动查看和产品管理;用户管理子菜单下分别是增加用户、修改密码和退出系统。

3.3 PLC通讯及控制程序的设计

本部分设计的主要内容是实现PLC与PC的自由口通信和流水线的运行控制。

3.4 MSComm通信控件

本文采用VB6.0作为开发工具进行上位机通信程序的设计。MSComm控件的主要属性Pj:Comm Port:设定通信连接端口号。MSComm控件为应用程序提供了完备的数据收发功能, 它既可以查询方式也可以事件驱动方式来完成串行通讯。

3.5 PLC控制程序设计

流水线的控制包括传送带电机的启动与停止;传感器信号检测;气缸动作及动作限位;脉冲记数等。当PLC处于运行 (RUN) 状态时, 接收上位机PC指令启动或暂停电机的运行;Q1.0启动电机, Q1.1使电机停止, 当Q1.1置位时Q1.0复位。

3.6 数据库设计

启动Access建立“产品分拣管理系统”数据库。使用设计器创建表建立“产品分拣记录”表, 根据设计任务需求可知, 待分拣的物料种类是有限的, 因此将物料种类作为字段, 分铁质、金属、黄色和其他共四种, 另外还有分拣总量、分拣日期和备注三个字段, 其中日期作为关键字段, 数据格式为日期型, 其余为文本型数据。本数据库以“日”为记录单位, 每天记录一条分拣数量, 如果需要可以改为每日的上下午或每小时等为记录单位。创建“用户信息”表, 字段为用户ID、用户姓名和用户密码, 用户ID为关键字段, 数据格式为自动编号, 其余为文本型数据。数据库中“产品分拣记录”表设计视图如图5所示。

4 结论和经济效益分析

本文介绍了物料自动分拣系统中PLC与上位机的串行通信设计。由于实现了PLC与计算机的通信, 可方便地实现对PLC的监控, 大大提高了系统的自动化程度, 物料分拣系统运行稳定、精度高。

需要对相关知识有充分的了解, 如VB6.0程序设计方法, S7-200PLC程序控制特点, 自由口通信方式、数据开发访问等。只有掌握了这些知识才能根据设计要求快速地设计出控制程序, 达到设计要求。

整个设计的性能良好有很高的使用价值, 有VB自己开发监控软件比购买组态王工程软件有实惠很多。

本文设计的基于PLC的产品分拣控制管理系统, 监控界面友好、分检精度高、实时运行显示直观迅速、操作简单、设计成本较低。上位机采用普通的PC机, PC机有良好的操作监控、数据处理和连接功能, 其最大的优点是近乎无限制的存储器容量使其能进行大量的数据处理, 基于PC的自动化控制解决方案将不仅仅是使系统性能变得更为可靠, 还可以节省硬件和敷设电缆的大量费用。PLC选用的是S7-200PLC, 这是目前市场上适合中小控制系统的性价比很高的一种, 在自动化领域有广泛的应用, 由PLC控制的自动分拣系统在产品分拣中有极高的效率, 其优点有:能连续、大批量的分拣货物;分拣误差率极低;分拣作业基本实行无人化等, 在制造业企业中使用时可减少人员的使用, 减轻人员的劳动强度, 提高人员的使用效率, 能最大限度的减少人员的使用, 基本做到无人化。

软件采用了Visual Basi语言编写, 是一种可视化、面向对象的结构化语言, 编程效率高、功能强大、性能可靠, 用它编写的监控界面直观友好, 便于操作人员操作。整个系统的应用不仅可以提高生产效率和分拣精确度, 而且能节省大量的人员, 使操作员脱离现场。如果投入生产使用具有较大的商业价值和社会效益。

摘要：本文介绍的是将控制器应用于物品分拣系统的自动控制中, 采用的西门子S7-200型PLC与上位机之间串行通信程序的设计与实施, 给出了部分基于visual basic 6.0编写的串行通信程序, 同人工分拣相比具有精度高、速度快、工作不受环境和时问限制、控制简单等优点。数据处理信息放在ACCESS数据库中。可编程序控制器控制具有编程简单、工作可靠、使用方便等特点, 在工业自动化控制领域应用广泛。PLC和PC机相结合的控制方式, 使设备电控系统简洁紧凑, 软件和硬件模块易于修改、维护, 并具有高可靠性。文中对软件部分包括PLC控制程序和上位机监控界面予以详细介绍。

探讨施工控制和管理 篇11

关键词：建筑工程；施工控制；管理问题；创新

当前我国建筑行业蓬勃发展，越来越多的建筑工程陆续上马，对建筑工程项目的施工控制与管理效果不仅关系到工程能够如期保质保量完成，还关系到我国经济发展与社会民生，因此，在施工中加强控制与管理、及时解决各类问题，是减少施工问题、促使建筑行业获得长足发展的关键。为积极应对当前建筑工程施工控制与管理问题、探寻创新管理策略，要在当前现状分析的基础上以创新发展的角度对施工控制与管理进行分析探讨。

1.建筑工程施工控制与管理问题分析

当前我国建筑行业工程项目施工控制与管理工作中所表现出来的问题总体来说主要分为三类，分别是管理模式问题、经济效益问题与施工体制保障问题。

（1）管理模式问题

相对西方来讲，我国现代建筑项目施工管理起步较晚，在管理模式上受传统因素影响，虽然继承了不少以往水土木工程建设的优良传统，但是也不可避免地在管理模式上出现了不少问题，简而言之，受传统管理模式影响，不仅管理方式与方法上创新步伐较慢，实践效果较差，另外面对快速发展的建筑行业也出现了步伐不协调的问题。从施工管理中经济管理的角度来讲，管理模式僵化、难变通，惯于按照硬性工程指标进行施工评定，不仅制约了科学管理模式的应用与推广，从更深层次而言，制约了建筑行业长远进步的角度，无论是管理效益还是经济效益都差强人意。正是由于管理模式上的老套与僵化，现今的管理模式才无法很好的适应快速发展的建筑行业，不仅不能及时有效的解决管理中涌现的各类问题，影响工程计量的科学计算，另外还会对建筑原材料采购、成本造价控制等造成一定程度的影响，以上这些问题的存在都意味着必须重视管理模式上的变更与创新。

（2）经济效益问题

对建筑项目进行施工管理的一大重要目的就是保障施工经济效益，以期使用最少的人力、物力投资获得最大限度的回报，保障工程质量与工期，保障施工安全与效益。工程经济效益的核心是施工管理，经济效益的最大化离不开优秀的施工管理，它不仅关系到工程项目能够按照计划顺利开展、按质按量按进度完成，同时也关系到建筑队伍的建设、优秀人才的培养与施工水平的上升，可以说管理的好坏直接与经济效益挂钩。尤其是当前工程单价偏低的情况下，施工队伍的素质直接关系到所能够取得的经济效益，因此需要重点加以关注并解决。

（3）施工体制保障问题

体制保障是我国建筑工程施工管理中所遭遇的另一大发展瓶颈，体制保障不到位意味着无法及时、高效的对施工队伍进行专业管理，意味着建筑队伍在施工过程中是处于无序化的管外状态，不仅建筑施工人员本身安全与各项权益得不到保障，同时工程的安全与质量也十分堪忧，因此，无论是出于保护施工人员人身安全与权益，还是出于保障工程本身质量与安全都需要对体制保障加以重点关注。

2.建筑工程施工控制与管理的创新策略探讨

针对目前我国建筑工程施工控制与管理工作中存在的三大典型问题，要从思想意识上、行动上、体制上分别入手，改善传统管理观念，做到从技术层面到管理层面的革新，在管理体制方面与时俱进做出调整，以适应新型管理需求，提升管理效益与经济效益，实现共赢。

（1）管理模式上做出调整

目前我国政治体制与经济体制均在进行转型，伴随着经济发展建筑企业必然要在管理模式上做出改变以适应更加激烈的市场竞争，在规范化体制的约束下平衡利润与管理，确保建筑企业获得更加长远且健康的发展。与我国市场经济转型相对应的是，建筑行业企业在施工管理模式上也要引入目标管理机制，围绕核心经营理念，围绕企业发展核心诉求，将理念与诉求融入到施工管理工作的方方面面，以便更好的应对管理中出现的各类问题，并及时采取针对性举措进行有效处理。在管理方面，要做到与时俱进更新管理观念，合理调整经营方面，从以往的单纯管理转向真正的经营管理，调整施工管理的发展与实践方向，从旧的管理体制中走出来，逐步进行探索与创新。

（2）开展管理体制改革

对当前建筑企业而言，在项目施工管理方面进行体制改革是必然选择，是保障建筑质量同时增强自身实力与竞争力的关键性举措，是建筑企业能够更好的适应市场筛选的重要环节，因此需要从问题产生根源入手，在体制方面做出应对。施工管理体制改革中，要将施工作业与管理体制进行硬性分离，降低以往施工硬性指标的约束力，以更加符合实际的弹性化标准为施工提供有效指导，提升施工与管理的灵活性，另外还要加强施工建设中组织与市场经济的联系，以经济管理为切入点，推动管理体制的改革。比如施工造价控制这个核心管理项目，要通过加强监理力度、加强施工过程的设计变更与签证处理做好成本造价管控，尤其是一些存在操作空间的隐蔽性部位要重点关注监督，确保高效实现造价管控目标。

（3）创新审核标准

建筑工程施工完成后的审核关系到管理的成效，因此审核标准必须做到与时俱进、积极创新，通过积极应用创新审核标准促使施工管理获得进一步的创新发展。审核标准的创新改进，要注意结合具体施工方案展开，在保证审核效率的同时更加科学且客观的完成审核与评价，尤其是创新审核改进中对施工细节的注意和强调必不可少，以便为施工进度与质量提供可靠的保障。

3.结束语

综上所述，虽然目前建筑工程施工控制与管理中存在着不少问题，但通过追根溯源从制度上、模式上、效益上进行创新改进，无疑将会减少施工管理问题出现的几率，保障施工质量、安全与效益，促使建筑企业获得长远稳定发展。

参考文献：

[1]王旻馨.建筑工程施工技术质量控制管理[J].江西建材，2014（7）：251-252.

[2]李枫，孙键.对于建筑工程施工质量控制和管理中的几点认识[J].中国科技博览，2014（47）：140.

[3]李晓斌.浅谈建筑工程施工中安全控制管理[J].中国科技博览，2014（36）：184.

[4]郭武林.建筑工程施工现场质量控制与安全管理探讨[J].广东建材，2013（6）：301-303.

控制管理系统 篇12

关键词：SIEMENS冗余热备控制,PLC控制系统,自动调节及控制

甲方现有的一套48米环形炉及余热锅炉是上世纪八十年代末期从意大利引进的设备, 其控制系统采用的是八十年代的集散型控制系统, 经过十几年运行, 仪表设备出现老化, 同时因该加热炉的设计工况和燃料也已经发生变化, 造成控制系统中部分控制参数设计值与实际值有较大偏差, 与现今的生产节奏和控制手段不相适应。

应工厂要求, 在保留原控制功能和正常工作的基础上, 对加热炉的热工控制系统进行技术改造。对本次技术改造提出的相关技术要求:

1) 控制系统具有冗余热备功能;2) 控制系统具有完整的自动调节和自动保护功能;3) 现有的现场仪表与新控制系统的匹配;4) 预留二级计算机接口, 做好与二级控制的通讯、数据接口等配合工作。

1 西门子自动化控制系统及其在本方案中的硬件配置

西门子应用一个统一的自动化平台完成原来由多种系统搭配起来才能完成的所有功能。应用这种解决方案, 可以大大简化系统的结构, 减少大量接口部件, 应用全集成自动化可以克服上位机和工业控制器之间, 连续控制和逻辑控制之间, 集中与分散之间的界限。同时, 全集成自动化解决方案还可以为所有的自动化应用提供统一的技术环境。

1.1 AS-400H冗余系统

AS-400H中央控制器采用最先进的冗余设计思想, 可靠性比传统的DCS冗余系统有很大提高。主要特点有:1) AS-400H型中央控制器中预装有冗余软件, 用户在组态时可完全忽略其冗余特性, 像对非冗余系统组态一样只需输入用户程序。2) 事件驱动同步功能。对于执行后能引起两个冗余CPU的内部状态不同的所有命令, 如更新过程映象区, 直接访问I/O, 中断与报警, 定时器的更新等, CPU之间自动进行同步, 而不是以特定的时间周期进行同步。3) 冗余的两个控制器可以分别安装在两个标准机架上, 也可安装在一个紧凑型机架上。紧凑形机架上采用分立式的背板总线, 使电源, 通讯模块及CPU仍然被分成两个独立部分。4) 冗余的每个控制器上可配置一个电源, 在需求较高的环境下, 可对每个控制器设置两个电源。5) 运行过程中可以更换所有组件, 更换CPU时, 系统可以将新安装的CPU自动更新为当前状态。6) CPU414-H操作系统自动地执行所有S7-400H需要的附加功能, 如:数据通讯, 故障响应, 2个子单元的同步功能等。

1.2 以太网及其冗余

本系统在上位机与下位机之间建立了一个控制系统级工业快速以太网, 通过10M/100M光纤交换机模块 (OSM) ) 连接成一个以太网络, 为便于今后建立控制系统的光缆连接, 本方案选用了10M/100M光纤交换机模块OSM (ITP62) 。

在AS的主系统和热备系统上, 各安装有1块以太网通讯模块, 分别通过2根ITP以太网通讯电缆连接到以太网上, 在每台上位机内安装有一套冗余以太网软件包, 以实现以太网网络冗余, 当下位机中主CPU故障时, 上位机的WINCC监控系统可通过冗余以太网软件自动连接到热备CPU上, 以确保系统的正常运行。

1.3 PR O FIBUS-DP现场工业总线及其冗余

PROFIBUS现场总线是世界上应用最广泛的现场总线技术, 其最高波特率可达12Mbit/s, 对现场信号进行采集和监控, 并且用一对双绞线替代了传统的大量的传输电缆, 大量节省了电缆的费用。

本方案采用PROFIBUS-DP现场工业总线技术, 并组成冗余结构, 将安置在现场的远程I/O模块通过PROFIBUS-DP连接到中央处理器, 即在每个ET200M (I/O站) 上, 安装一块具有冗余功能的IM153-2通讯接口模块, 每个通讯接口模块有2个PROFIBUS-DP接口, 通过总线连接器分别连接2根完全独立的现场工业总线, 从而保证了系统的高可靠性。

2 相关控制技术及其在本方案中的应用

2.1 环形炉各供热区温度和燃烧控制

1) 偏差比例型双向交叉制约限幅燃烧控制。各区的温度和燃烧控制采用在工业炉窑控制系统被中广泛使用的“偏差比例型双向交叉制约限幅燃烧控制”方式, 该控制方式可保证加热炉在热负荷变化时的动态调节特性好, 空燃比准确。同时加入适当的“偏差比例型”动态补偿信号, 以提高系统的动态响应速度, 实践证明, 这种方法可以有效的将系统的响应速度提高3~5倍, 使之适应加热炉的热负荷变化的需要。2) 低负荷状态下的燃烧控制。当加热炉工作在低负荷状态下时, 由于调节阀的阀门开度较小而进入非线性段, 为了避免系统产生振荡, 系统将自动切换到“串行开度控制”程序, 以保证在低负荷状态下, 既能稳定的的工作, 又能维持较好的空燃配比。为便于操作人员随时监视各区的空气过剩系数和空燃比。

2.2 煤气管道的安全切断

为保证人身和设备安全, 本方案设有煤气管道的安全切断控制, 其执行设备仍旧使用现有的安全切断阀, 当生产中发生下列任何一种情况时, 煤气总管上的安全切断阀及各区煤气支管上的调节阀都会同时自动关闭, 新系统将保留原有自动连锁条件。一旦发生煤气总管道的安全切断, 当发生切断的条件恢复后, 被关闭的阀门不会随之开启, 需在完成必要的操作程序后及确认无误后, 才可由人工开启。

2.3 煤气总管压力自动调节

具有多区燃烧控制的加热炉, 煤气总管压力自动调节是必需的。利用现有的煤气压力调节阀, 自动调节煤气总管压力, 调节功能采用定值调节方法, 同时将9个区的煤气支管流量总和, 经数学运算后作为前馈信号参与系统调节。该系统同时具有压力超限报警功能和输出限幅功能。

2.4 热风总管压力自动调节

具有多区燃烧控制的加热炉, 空气总管压力自动调节也是必需的。采用调节助燃风机入风口多叶阀开度的方法, 调节功能采用定值调节方法, 同时将9个区的空气支管流量总和, 经数学运算后作为前馈信号参与系统调节, 该系统同时具有压力超限报警功能和输出限幅功能。

参考文献

[1]SIMATIC H系统操作手册.西门子公司.