调制器控制器

2024-09-28

调制器控制器（共12篇）

调制器控制器篇1

1 概述

调制器控制器(简称单元9)是PSM发射机的核心部件,对于发射机能否顺利实现自动化至关重要。主要由A1-A14各个电路板构成的,互相协作完成对48个功率模块的调制。

本机房发射机采用的顺序阶梯调制器。每接通一个开关就向高末功放(PA)电子管屏极提供一个700V的直流电压。接通开关的数量是正比于载波和音频调制信号的大小。在调制工作状态下,射频被调极获得载波点的直流屏压和高电平的音频调制电压。

2 A1～A14电路板工作原理

(1)单边带发生器板9A1:将输入的节目信号与在射频合成器单元中包括一个基准振荡频率信号一起产生100kHz的单边带信号,这个100kHz单边带信号然后被分离成AM和PM两个信号,单边带信号的两个独立分量又加到单边带信号均衡板上作进一步处理。

(2)均衡板9A2：:在任一瞬间提供两个信号的时延和幅度校准。

(3)噪声消除板9A3:纹波是整流后的交流信号滤波不好的结果,将造成在未调制的载波上出现哼声。解决的办法是引入一个与噪声调制方向相反的调制分量。9A3板产生一些电源频率的谐波,使用一个低通滤波器和相移网络,调整谐波信号的幅度和相位,使它与哼声分量的幅度和相位相反,由哼声消除板来的信号然后被加到音频通路和那里的调制信号相叠加,减小或消除纹波。

(4)音频通路板9A4:将由输入/输出板接人的音频信号直接加在音频通路板中的音频信号通路中进行处理,变成用于控制48个功率开关通断数量的音频信号,以产生相应的高末管压。此板是对准备由快速转换器进行数字化处理的音频信号的预加工。

(5)功率控制板9A5板:该单元对发射机的输出功率进行设置和调整;当发射机出现异态或故障时,它能自动封锁高压,降低功率,直至切断高压。决定调制器是否工作,以什么样功率电平工作,通过此板可对机器输出功率进行设置、调整,当异态时,自动进行输出功率限制、封锁和调制封锁。

(6)快速转换器板(A/D变换器)9A6:是调制器的模/数转换器,从音频通路板来的变化的音频信号是与48个不同的基准电压进行比较的。主基准电压是来自音频通路板,代表着调制器所具备的全部电压,这个比较决定着任意时刻要接通多少个功率开关模块。在某个时刻,一些比较电平是接通的,有一个比较电平是产生脉宽调制,其余的比较器是不工作的。从音频通路板来一个同步时钟信号对比较器的这些输出端进行栓锁。

(7)环形调制器板9A7:它是一个地址循环电路,建立了一个顺序循环寻址方法,目的是为了保证所有的功率开关模块都能机会均等的被使用。在循环中9A7具有甩开故障功率模块的能力。根据由快速A/D转换器发来的代表着要求增减功率模块数目的数字阶梯信号,以及由这块板子内部的代表着实际发出的增减功率开关数目的数字阶梯信号的指令,通过光发射器向功率开关模块组顺序发出合或者拉开关的控制信号。

(8)状态板A8/A9:开关状态板根据功率模块控制板发来的开关状态信号,向循环调制器提供各个PSM模块是否正常的信息,当某个功率开关损坏后,及时反馈给环形调制器,在控制功率开关组循环导通的过程中将损坏的开关跳过。同时,它向音频通路单元提供一个基准比较电平送到快速变换器,以便当外电电压发生变化时,可以自动调整高末直流屏压,从而实现输出功率自动调整。

(9)调制器电源板9A10:这套电源系统为调制器控制器中各电路板提供+24V、-24V两种电源。为哼声消除电路提供24V交流电源。

(10)输入/输出板9A11:各种外部信号与PSM调制器之间的联络单元,外部信号包括:音频信号、发射机操作指令、过流保护信号以及各种指示信号等,帘栅功率开关的两个光发器和两个光收器也设置在本单元。

(11)光发射器板(9A12):控制屏压的48个光发射器分别装在两块电路板上,把来自循环调制器用于控制PSM开关通或断的电信号转换成光信号,通过光缆发送到各个功率开关控制器,从而使处于低电位的控制信号与悬浮在高电位上的控制器之间具有良好的绝缘。另外,在50个功率开关模块上还分别装有光发射器,它用于反馈本级开关工作状态是否正常的信息。

(12)光接收器板(9A13):光接收器板把48个功率开关模块发来的光信号转换成功率开关状态板要用的电信号。这些光信号携带着每个功率开关工作状态的信息。(另有50个光接收器分别装在各自功率开关模块控制板上,控制信号通过光缆与光接收器相连,它把接收到的光信号变成电信号去控制功率开关)

(13)母板(9A14)母板是一块有源电路板,9单元其他板块都插在这块板上。9A3～9A9插在这块板子的前边,9A10-9A13插在这块板子的后边。

9 单元是整个发射机中最为复杂也最为重要的一个部分,它对48个PSM模块进行调制;同时,也对高末屏压进行控制,调制的好坏直接关系着输出信号的质量。只有熟知14个电路板的工作原理,相互关系,才能进一步的拿握调制器控制器的工作原理。

摘要：本文简单介绍了PSM广播发射机调制器控制器的工作原理,并对构成它的14块电路板的工作原理进行了详细的说明,为广播技术人员在PSM型发射机自动化控制调制方面提供参考。

关键词：PSM发射机,调制器控制器,工作原理

参考文献

调制器控制器篇2

光阴似箭，日月如梭！如今已是2090年了，我正坐在办公室里听歌呢！你肯定会很惊讶地问我，2090年的我怎么还那么有精神？呵呵，直截了当地告诉你吧，如今已是高科技时代，时光已经被人们的时光控制器控制住了！

时光控制器，顾名思义，就是能让时光掌握在我们手上的机器！但也不是任何人都能得到时光控制器的——时光控制器具有辨认好坏人的功能！不管是什么人，只要一拿起时光控制器，时光控制器就会闪出一道红色的光，这便是在辨别你的身份。如果辨认出来是个好人，那红色的光就会消失，时光控制器便随你使唤；如果辨认出来是个坏人，那么时光控制器会发出警告的哨声，还会在你操作的.地方伸出许多尖锐的东西，直刺你的手，让你不得不放下它。

既然检测出是个好人，那时间控制器就一定会乖乖地听你使唤。时光控制器上有4个按键，分别是绿色、紫色、红色和蓝色。绿色键具有让时光倒退的功能，按下去，你便可以回到过去的时光；紫色键具有让时光前进的功能；红色键的功能是确定时光倒退或前进的以“分”为单位的时间；蓝色键则是确定时光倒退或前进的以“小时”为单位的时间。如果你能掌握好这些键，那么时光也掌握在你手中了！这四个看似平凡的键，却聚集了我们国家科技人员的智慧与汗水，是不可多得的结晶！

有了时光控制器，被辨认过关的人可有便宜贪了！身患绝症的人不必苦恼，不用担心死神的到来。他可以让时光机把时光停留在某一时刻，而他就能像常人一样快乐地生活；难得重逢的老朋友或亲人也不用担心相聚的时间太短，只需把时光机调整几下就万事OK了……这么介绍，你们也许还在怀疑时光控制器能否真的给好人们带来好处，我还是给你们讲讲我的故事吧！我如今是一位“爱心律师”，毋庸置疑地肯定是个好人，我也毋庸置疑地拥有时光控制器!那天，我正在办公室玩电脑，不一会儿，肚子便开始不争气地打鼓，无奈之下我只好吩咐两个机器人助手去烧顿饭。我可不想再苦等上一两个小时，顺手拿起时光控制器调整了一下。于是，还不到一分钟，我面前便是一桌丰盛的饭菜！哈哈，太超值了——要不是时光控制器啊，我的肚子肯定就得受罪咯！不仅如此，因为时光控制器的功能，我现在仍保持这20岁左右的容貌，脸上没有半丝岁月的痕迹……

时间控制器篇3

“我终于可以控制时间啦！”麦教授激动地大喊。

第一时间，星星镇的所有媒体对麦教授和他的时间控制器进行了宣传。

宣传广告满天飞：谁说光阴似箭，岁月如梭，时间一去不复返？现在本镇的麦教授发明了最新科技产品——时间控制器。谁拥有了时间控制器，谁就拥有了控制时间的超能力。

宣传广告做了很长时间，可小镇上的人都对时间控制器有怀疑。

有人说：“那是假的吧？现在的人，就喜欢忽悠人。”

还有人说：“时间是看不见摸不着的，谁能控制得住啊。”

这些话传到了麦教授的耳朵里，他气得蹦了起来，他决定亲自试验给大家看。

麦教授拿起时间控制器，轻轻地按下了红色键，红色键是用来控制一年四季的。此时，星星镇正是炎热的夏天，当红色键按下去后，奇怪的事情出现了：夏天消失了，雪花伴着寒冷的风在大地上飞舞。镇上的孩子高喊着：“快去滑雪啊，快去堆雪人啊！”小家伙都冲进了冰雪之中。

所有人都在猜测：这是怎么回事啊？

一个老人说道：“这都是麦教授的时间控制器在控制时间啊。”

“时间控制器真的很厉害啊！”大家感叹着。

正在大家感叹的时候，星星镇的时间乱套了。麦教授随心所欲地控制着时间，星星镇的白天变成了夜晚，夜晚变成了白天，四季都颠倒了。

四季仙女和十二个月的精灵还有白天和夜晚的精灵，都来到了时光山谷。此时，居住在时光山谷里的时间老人通过神奇的魔力电视已经看到了来自星星镇的闹剧。这时，精灵们又冲进来告状，时间老人再也坐不住了，他喝下了魔力药水，变成一颗流星，向地球飞去，他要亲自教训一下麦教授。

这天夜晚，麦教授正在窗前观赏星星镇夜晚的美丽景色。忽然，一颗流星从敞开的窗户飞进屋内，流星首先砸在麦教授的头上，砸得他眼冒金星；接着，时间控制器不见了，流星也同时消失了。

麦教授呆呆地看着这一切，一动不动，仿佛一座雕塑。

时间控制器被时间老人带回了山谷，所有的时间精灵们都来看时间控制器。时间老人当着众精灵的面，他轻轻地挥动魔杖，把时间控制器变成了一只可爱的会变魔术的机器狗。

时间老人笑着说：“时间啊，只有无法控制，大家才会珍惜；如果能控制了，可以随心所欲，那就乱套了。”

调制器控制器篇4

1概述

DF100KWPSM短波发射机为防止设备在运行时, 由于设备故障而损坏元器件, 采用了多方面的设备保护措施。调制器控制器的N次过荷计数计时电路就是其中一项, 当调制器过流时, 会瞬时封锁激励 (高压) , 并计数, 如果调制器设定在高功率状态工作, 则三次过流时倒低功率工作状态, 再有三次过流才切断高压。在DF100KWPSM短波发射机中控制1 (驻波比过荷) 、控制2 (+24V电源) 、和调制器过流三个故障信号参加调制器过荷计数。

2 PSM调制器控制器的N次过荷计数计时电路分析

下面对整个电路的工作过程进行分析, 如图1:

以下介绍边缘检测器。边缘检测器由32U即4077B的四个异或非门组成。其输入信号来自27U的10号输出端, 选用高功率时为高电平, 选用低功率时为低电平。四个异或非门出入端的逻辑电平如表1所示。

由表1可见, 在稳态情况下, 无论输入信号是1还是0, 输出信号总是1, 即高电平。但在暂态情况下, 例如输入信号由1突然变为0, 1号和8号都是及时变化的, 而9号由1变为0要经历三级异或非门, 并不及时。因此, 在暂态过渡期间, 输出端产生低电平脉冲, 其脉宽约为150n S=0.15μS, 这就是边缘检测信号。

3结语

在DF100KWPSM短波发射机的日常播出中, 调制器控制器的N次过荷计数计时电路对发射机起着重要的保护作用, 不但避免了因设备故障而造成的元器件损坏, 还保证了设备播出运行的连续性, 大大降低了发射机的停播率。

摘要：本文主要介绍了PSM调制器控制器的N次过荷计数计时电路的主要作用, 对调制器N次过荷计数计时电路的工作原理进行了分析。

关键词：PSM调制器控制器,N次过荷,计数计时电路

参考文献

[1]脉阶调制设备, 无线电台管理局.

[2]DF100A发射机维护图纸, 无线电台管理局.

水泵远程控制器篇5

水泵无线控制系统是一款基于SMS短信技术开发的水泵控制系统。通过本系统用户可以在电脑终端上面控制多个水泵的启停、查询各个水泵的工作参数包括工作电流电压等。系统包括终端控制软件和各个控制器构成。

控制器内置工业级高可靠性GSM引擎和高速嵌入式处理器。为用户提供易于实施、价格低廉的设备报警与控制解决方案。用户不用关心复杂的短信通信协议，让值班人员的手机成为远程接收及控制器。

水泵无线控制系统性能可靠，集成度高

功能介绍

身体就是游戏控制器篇6

除了鼠标、键盘、摄像头等外设之外，今年第一季度，微软发布了名为Kinect for Windows的体感外设。作为PC（个人电脑）的“新朋友”，Kinect通过对人表情动作的识别，人不用接触机器，只要挥挥手，甚至通过声音和面部表情，电脑就能感知你的要求作出判断。

从游戏中来，到生活中去

其实，在去年的E3大展的报道中，对于XBOX360和Kinect有着充分的介绍。前者是微软已经发售6年多的游戏主机，后者是微软发售不到2年的一个操纵XBOX360的体感控制器。

Kinect看起来，不过是一个长长的摄像头。其实，它是一种3D体感摄影机，导入了即时动态捕捉、影像辨识、麦克风输入、语音辨识、社群互动等功能。它的作用就是让玩家抛弃游戏手柄，通过身体和语言进行游戏，有着很强的带入感。

起初它只能支持一些简单的运动游戏，如跑步、拳击、跳舞等。在去年的游戏展会上，游戏商把体感进一步细节化，使其能够支持复杂的射击游戏。通过语音呼叫，让队友火力支援，手指交叉组装好了枪支，手掌打开，便能控制开火。这些去年的宣传影像，随着今年射击游戏大作《质量效应3》的发售，成为了现实。

其实，体感游戏并不是从Kinect开始，80后的国人年幼时代，玩插卡游戏机或者“小霸王”，用“枪”打野鸭，正是体感游戏的基础。而最早使用现代体感技术的是任天堂的家用游戏机Wii，它需要摄像头和手握控制器。随后，索尼的PS3（电视游戏机）搭载了PS Move（体感设备），它在识别上下左右动作变化的同时，还能识别手腕的角度。接下来就是Kinect，削减到只剩下一个摄像头，完全抛弃控制器。虽然中国的一些厂商现在也在做体感，但微软的体感技术，目前是无可争议的世界领先。

类似于高科技总是先从军事应用开始，IT界也普遍认为，业内的新技术通常先从游戏开始。Kinect的成功，让微软看到了更多的可能。既然能够用身体、语言操作复杂的游戏，那么看电视、浏览网页、网络社交等活动会轻而易举。问题是，用哪种方式让Kinect与电脑相连？

连接电脑或变成电脑

今年2月，微软CEO鲍尔默兑现了在CES2012上的承诺，支持Windows的Kinect发布了。它比XBOX版要贵100美元。但是它实现了支持在同一台电脑上嵌入四个Kinect，改善了骨骼追踪，最小识别距离达到40厘米等大幅度升级。在电脑上进行体感操作已经成为现实。

问题是，电脑上的体感操作还是多用于游戏，进行其他操作的程序还在开发当中。但是，即使开发程序完备，用户与电脑的距离仅在半米左右，体感操作有些荒唐。鼠标点击改成挥挥手，键盘输入改成说话，虽然挺有趣味，但实际效果不大。

体感究竟该怎么用呢？我们一直认为，微软的XBOX是想要成为家庭网络社交媒体中心。通过去年的E3，今年的CES越发显露了这一现象。在今年的世界消费电子展上，所有的大厂商在干一件事，就是把自己的所有优势往一个产品上放。例如，索尼手机就结合了索尼自身的显示器技术、游戏生态、照相技术等。但大多数品牌都把这一核心产品定位为手机，因为移动互联网时代的缘故。但微软定位在了发售了6年根本搬不走的XBOX360身上。

很明显，微软的XBOX不是走向已经拼争得头破血流的移动互联网市场，而是家庭娱乐中心。我们先来看看XBOX已经结合了什么或即将搭载什么。搜索引擎Bing，音乐生态Zune，网络通信SKYPE，美国的电视频道以及影视资源，当然还有游戏。

那么在欧美家庭的一楼大客厅里，远远的一台大电视和一台XBOX360，是不是已经基本满足了家庭娱乐的全部要求？而使人机相连的正是Kinect。此时，通过语言、动作来进行换台、搜视频、打游戏、听音乐是不是更加的惬意与合理呢？

再进一步，假如XBOX360未来搭载Windows8的传言为真，在XBOX360上可以进行所有的电脑操作。那么一旦进入了这一空间，我们的笔记本、台式机或许就可以淘汰了。人们在外面的时候，在移动过程中，就使用手机或平板，到了家里，就是XBOX，这才是微软真正想要看到的。

近期，中国之声·新闻纵横报道称，现在有迹象表明微软可能正在筹划将XBOX改造为具有新型功能的电脑。这证实了我们的预测。

国人享受遥遥无期？

恐怕不少人对于上述所言，不知为何物。因为在中国大陆地区，我们在正规渠道既买不到XBOX，也看不到Kinect，更没感受过体感。只有少数人购买水货或在国外购买，才玩过体感游戏，而对于体感的其他应用更是闻所未闻。

原因在于，2000年，中国网络游戏、电子游戏刚刚盛行的时候，一份名为《关于开展电子游戏经营场所专项治理的意见》的文件犹如春日狂风。其中，“面向国内的电子游戏设备及其零、附件生产、销售即行停止”条款，使国际几代游戏机远离了中国大陆12年之久，现在禁令仍未解除。

任天堂曾经在强大公关努力之下，把自己的游戏掌机NDS，改名神游机，冠上“电脑娱乐系统”的类别合法进入中国大陆。但其他厂商并没有这么做，因为他们认为，中国盗版、破解猖獗，懒得去公关，另一方面中国多数老百姓的生活水平没有达到家庭娱乐的层面。

的确，坦率地说，我们多数人的客厅面积无法满足人机距离3米的体感距离。另一方面，一天在外忙碌工作8小时以上的人，也不见得有心情说说话、动动身体来看电影、玩游戏。

根据尼尔森调查机构的调查，超过56%的美国家庭拥有至少一台现代化的游戏主机，24%的家庭拥有至少两台游戏主机。同时，约12%的美国家庭使用PS3或XBOX 360观看在线媒体内容，这一比例远高于使用第三方机顶盒的家庭。

电吸收调制器特性研究篇7

1 插入损耗

对于两束正交偏振的光波，其插入损耗和外加电压有关，电吸收调制器的插入损耗可由式（1）表示[3]:

图1和图2分别描述了两束正交偏振的光波在不同偏置电压下的插入损耗，由图1可以发现电吸收调制器在TM偏振光波长为1 530～1 550 nm范围内插入损耗都比较小，由图2可以发现电吸收调制器在TE偏振光波长为1 560～1 570 nm范围内插入损耗都比较小。电吸收调制器中，对不同波长的耦合损耗变化较小，为了获得较低的插入损耗和较高的调制效率，电吸收调制器可以工作在波长范围为40 nm内，并且将TM偏振光用于波长较短的系统，而TE偏振光用于波长较长的系统。

2 误码率

在发送端将速度为2.5 Gb/s的伪随机序列通过电吸收调制器加载到波长为1 550 nm的光波上，调制光经过掺铒光纤放大器放大之后送入距离为200 km的标准光纤传输（其总的色散为3 400 ps/nm）。为了避免光纤的自相位调制非线性效应，发射光的功率较小。在使用长色散光纤的高速数字传输系统中，其误码率下降的主要是由信号光的频率啁啾和光纤色散所导致的波形畸变所引起的，输出光相位的改变满足如下的关系[4]:

式中:φ是输出光的相位；α(VEAM)是描述电吸收模块啁啾特性的参数；VEAM是电吸收调制器的偏置电压；S(VEAM)是光功率。

图3为接收信号在背靠背和光纤距离为200 km的误码率曲线，可以发现在工作波长为1 550 nm的通信系统内实现了速率为2.5 Gb/s信号在200 km长度的标准光纤内传输，系统功率衰减很小，误码率达到了通信系统的要求。

3 三阶交调系数

将电吸收调制器模块的吸收曲线用泰勒级数展开如下[5]:

信号电压的表达式为：

将信号电压代入吸收曲线方程，得到三阶交调的幅度为：

由式（5）可以发现三阶交调主要是由吸收曲线方程的五阶导数产生，而五阶导数的值很小，所以电吸收调制器的三阶交调无失真动态范围很宽。

图4描述了三阶交调系数和偏置电压之间的关系，可以发现三阶交调系数很小并且在偏置电压为1.6 V时取得最小值，所以电吸收调制器的三阶交调无失真动态范围很宽，满足通信系统的需求。

光纤通信链路噪声系数满足如下表达式[6]:

式中：Nshot是散粒噪声；NRIN是和光源有关的强度噪声；Nthermal是和光电探测器有关的热噪声。

图5描述了有匹配阻抗和无匹配阻抗噪声系数曲线，由图5可以发现在选择合适的匹配阻抗下，通信系统噪声系数能够达到12 dB左右，这比无匹配阻抗条件下降低了10 dB左右。

4 结论

通过对电吸收调制器的结构分析，对电吸收调制器的特性进行了研究，研究发现TM偏振光波长为1 530～1 550 nm范围内插入损耗都比较小，TE偏振光波长为1 560～1 570 nm范围内插入损耗都比较小。工作波长为1 550 nm的通信系统内实现了速率为2.5 Gb/s信号在200 km长度的标准光纤内传输，系统功率衰减很小。在选择合适的匹配阻抗下，通信系统噪声系数能够达到12 dB左右，这比无匹配阻抗条件下降低了10 dB左右，为进一步研究电吸收调制器在现代通信系统中的应用提供了一定的理论参考。

摘要：针对电吸收调制器在光纤无线通信系统中的重要作用,分析了电吸收调制器的插入损耗和由电吸收调制器组成的光纤无线通信系统的误码率和噪声系数。发现在波长从15301570nm范围内插入损耗都比较小;在工作波长为1550nm的通信系统内实现了速率为2.5Gb/s信号在200km长度的标准光纤内传输。系统功率衰减很小,在选择合适的匹配阻抗下,通信系统噪声系数能够达到12dB左右。

关键词：电吸收调制器,光纤无线通信系统,插入损耗,误码率,噪声系数

参考文献

[1]TAIRA K,KIKUCHI K,KAWANISHI H,et al.Subpicosecond pulse generation using an electroabsorption modulator and a double-stage pulse compressor[J].IEEE Photonics Technology Letters,2003,15(9):1288-1290.

[2]NISHIMURA K,INOHARA R,TSURUSAWA M,et al.80 Gbit/s wavelength conversion using MQW electroabsorption modulator in delayed-interferometric configuration[J].Electron Letters,2003,39(10):792-794.

[3]高辉.电吸收调制器的数值模拟研究[D].哈尔滨:黑龙江大学,2010.

[4]刘增基.光纤通信[M].2版.西安:西安电子科技大学出版社,2008.

[5]KANEKO S,NODA M,MIYAZAKI Y,et al.An electroabsorption modulator module for digital and analog applications[J].Journal of Lightwave Technol,1999(4):669-676.

调制器控制器篇8

目前新疆油田公司所辖油区的计量站,能实现单井连续计量的,采用的计量工艺主要以翻斗式称重计量或分离器(计量罐)液位计量为主。虽然计量方式不同,但控制基本上都是采用多通阀控制箱+计量控制箱相结合的方式,来实现倒井和单井采出量的计量。多通阀控制箱与计量控制箱之间需要进行命令传递,才实现自动倒井计量。两个控制箱之间命令的传递,在新疆油田基本上是采用硬件硬连接的方式进行。这种方式的成本要比基于通信的软逻辑连接成本高,稳定性差。

1 计量工艺

计量工艺如图1所示。计量站周围有多个油井,油井油气经油管线汇集到多通阀,计量时通过选井,进入分离计量罐计量后再进入生产汇管。

2 控制系统

目前油田计量站控制系统由两个相对独立的控制器和仪表组成,如图2所示。

多通阀控制器主要功能:根据计量控制器的命令选择某个单井,控制多通阀电动执行器动作。

计量控制器主要功能:采集油管压力、温度及计量站其他外围设备的状态,控制转油泵。当油井切换到位时,计量控制器开始计量运算,并将结果远传到上一级监控中心。

3 命令传递

多通阀PLC要接收计量PLC/RTU选井的命令,并要将多通阀的实时阀位反馈给计量PLC/RTU,如图3所示。

3.1 硬连接方式

硬连接方式是增加物理连接,多通阀PLC和计量PLC/RTU各增加6路开关量输出和6路开关量输入,中间用电缆线连接。计量PLC/RTU将选井命令信号通过6路DO编码,传送到多通阀PLC的DI输入,多通阀PLC解码后控制多通阀转到命令阀位。多通阀PLC将检测到的实时阀位信号通过6路DO编码,传送到计量PLC、RTU的DI输入。计量PLC解码后得到实时阀位信息。

编码方式:DO0～DO1为多通阀选择信号,00代表1号多通阀,01代表2号多通阀,10代表3号多通阀,11代表4号多通阀;DO2～DO6多通阀阀位信号,二进制编码,最多可编码16个阀位的位置。

3.2 软连接方式

基于通信的软连接方式,两个控制器之间以RS-232/485方式连接,通过编写通信程序来实现。计量PLC、RTU作为主站,多通阀PLC作为从站。以和利时PLC为例,程序如图4所示。

3.3 优缺点

硬连接方式与软连接方式相比,硬件成本增加(电缆、开关量模块),稳定性相对较差。

4 结语

用两套不同厂家的控制系统分别完成多通阀控制和计量控制,控制器之间的联系使用软连接方式更可靠、节约。油田计量站单井自动计量系统正朝着标准化、网络化、智能化管理的趋势发展,今后完全可以用一个控制器来实现所有的控制,使整站的控制成本降低,维护简便。

参考文献

[1]王宏春.多通阀在油井计量中的应用[J].油气田地面工程,2011,(11)

[2]敬蜀蓉.油田生产自动化集中监控模式的研究[D].天津:天津大学,2009

调制器控制器篇9

当使用一个控制器满足不了实际工程需要时, 可以将该控制器串联使用, 因为每个控制器有两个CAN口, 一个收一个发与其他的控制器进行连接通信, 下面将给出一个具体收发代码示例。

2 建立一个can.poe文件

声明一些系统变量 (其他项目中均可引用) 。

代码如下:

3 建立三个文件

均可在新工程中直接引用, 不用修改。

建立一个pack_all.st程序块文件, 将8个布尔量打包成一个字节变量, 将一个int或一个sint、uint、usint各打包成两个字节变量 (其他项目中均可引用) 。代码如下:

再建立一个un_pack.st程序块文件, 将一个字节解包成8个布尔变量 (其他项目中均可引用) 。代码如下:

再建立一个un_packint.st程序块文件, 将两个字节解包成1个int变量 (所有项目中均可引用) 。代码如下:

4 CAN发送数据

Can_Fa.st为CAN发送数据的示例, 简单来说, 就是一个数据编码的过程, 尽量将布尔变量排列组合好, 组合成一个或多个字节, 将一个int变量变成两个字节, 再把得到的字节填充到字节数组里, CAN口初始化后再发出去 (pack_all, unpackint和un_pack程序块请参考上一篇“如何通过CAN协议采集其他厂家控制器的数据”的内容) 。每个CAN口有两根线, 高电平接高电平, 低电平接低电平, 如果接收不到数据, 请尝试在两根线之间接一个120欧姆的电阻 (仅凯商C101控制器, 其他请咨询厂家) 。以下假设利用A控制器的CAN1为发送口, B控制器的CAN2为接收口。发送4帧数据, 每帧数据8个字节, 每个字节8位。以下代码注释有详细说明:

5 CAN接收数据

Can_Shou.st为CAN接收数据的示例, 简单来说, 就是将对应的CANID数据接收后分解成布尔量或int量:

pack_all, unpackint和un_pack程序块意义一定要搞懂, 否则将有可能看不懂以上代码。

6 其他函数

can_init () 初始化CAN通信:

函数声明:BOOL can_init (i Chnl:INT;i Baudrate:INT)

说明:i Chnl选择2个CAN总线里的1个目标系统CAN号CAN1或CAN2

i Baudrate允许取值:

返回值:无

例如: (*设置波特率为250 k*)

can_init Tra Databox () 初始化发送数据箱:

函数声明:BOOL can_init Tra Databox (i Chnl:INT;

说明:i Chnl选择2个CAN总线里的1个目标系统CAN号:CAN1或CAN2

uc DBox Number数据箱号。允许的值:1-13

uc No Bytes数据的比特数。允许的值:0..8

uc Xtd Format设置数据类型。

扩展ID:MESSAGE_EXTENDED_FORMAT

标准ID:MESSAGE_BASIC_FORMAT

i CANid CAN信息的ID

返回值:无

例如: (*初始化一个发送数据箱为标准ID*)

can_init Rec Databox () 初始化接收数据包:

函数声明:BOOL can_init Rec Databox (i Chnl:INT;

说明:i Chnl选择2个CAN总线里的1个目标系统CAN号:CAN1或CAN2

i CANId CAN信息的ID

p Data Pointer指向数据序列

p RSRAdr没有使用

uc DBox Number数据箱号

扩展格式:允许值范围:1..13

标准格式:允许值范围:15..50

uc No Bytes数据的比特数。允许值范围:0..8

返回值:无

例如: (*初始化一个接收数据箱为标准格式*)

can_get Rec Databox () 得到CAN缓冲区中的数据 (功能块方式调用) :

功能块声明:can_get Rec Databox

输入:i Chnl选择2个CAN总线里的1个目标系统CAN号:CAN1或CAN2

uc DBox Number:BYTE;

数据箱号

扩展格式:允许值范围:1..13

标准格式:允许值范围:15..50

输出:TInt Prt:ARRAY[0..7]OF BYTE;指向接收序列

例如: (*功能块声明*)

7 结语

分流式负压脉冲调制器的设计篇10

最近二十年左右, 伴随着越来越多的深井、超深井的出现, 不断更新的高强度的钻井设备的出现, 为了提高钻井速度, 减少钻井成本, 负压脉冲射流钻井技术又成为了新的研究热点[1, 2]。目前, 主要是由于负压脉冲射流喷嘴材料的性能满足不了钻井的工艺要求, 所以负压脉冲射流钻井技术在国内仍然还是处在发展的阶段。

一、负压脉冲钻井技术

负压脉冲射流钻井技术的原理是在钻头和钻铤之间连接一个短节——负压脉冲调制器, 将连续流动的钻井液调制成脉冲式流动的钻井液, 这种脉冲式的钻井液流动到钻头喷嘴, 再通过喷嘴流动到井底, 脉冲式的钻井液的压力低于井底周围的压力, 这时在井底的周围的就会产生一个相对的负压。

二、负压脉冲技术提高钻速机理

压持效应会造成已经的破碎的岩屑经行重复破碎, 这样就影响了钻井的速度。鲍格因[3]等人通过对以往的大量实验数据进行分析、处理后指出, 压差与钻速的关系在半对数坐标上可以用直线表示, 其关系式为:

式中Vpc为实际钻速, m/h;Vpc0为零钻压时的钻速, m/h;ΔP为井内液柱压力与地层孔隙压力之差, MPa;β为与岩石性质有关的系数。

从下面两个方面可以分析出为什么使井底的压差降低或使井底出现负压差

能够提高钻井的速度:减轻或消除井底已破碎岩屑的压持效应。降低井底压差时, 会使井底岩石的围压降低, 从而降低了井底岩石的塑性, 降低井底岩石的破碎强度, 因此提高了岩石的破碎效率, 提高了钻井速度。

三、分流式负压脉冲调制器的设计及其工作原理

1. 分流式负压脉冲调制器的设计

由于分流式负压脉冲调制器是放在钻头和钻铤之间的一个小短接, 为了便于同时与钻头和钻铤连接, 我们设计的尺寸要满足钻头和钻铤的配合需要, 我们以八寸半钻头为例设计分流式负压脉冲调制器, 利用参数化设计软件Proe5.0设计出的三维装配图如下图2所示:

根据现场的实际应用情况, 一般与八寸半钻头相配合6 1/4英寸的钻铤, 这种钻铤的外径是158.8mm, 内径71.4mm, 长度9.15或9.45米。根据现场的施工需要以及钻井的安全性我们设计的尺寸必须尽量小一点。我们通过Auto CAD二维制图软件设计出的分流式负压脉冲调制器的二维装配图, 如上图 (图3) 所示:

2. 分流式负压脉冲调制器的工作原理

首先钻井液会进入分流式负压脉冲调制器的腔体中。由于最初设计的负压脉冲调制器的摆阀是偏心的, 所以我们在装配之后, 摆阀下部的左端是贴在腔体的内壁上如上图 (图3) 所示, 当钻井液从钻铤上流下来的时候, 钻井液会冲击摆阀, 给摆阀一个冲量, 于是摆阀就会向负压脉冲调制器的腔体的右侧摆动, 一直到摆动到摆阀右侧贴近负压脉冲调制器腔体的右侧时, 此时, 摆阀就会阻断腔体右侧的钻井液的流动, 使右侧上方的钻井液的压力变大, 在此压力下, 又会使摆阀向腔体的左侧开始摆动, 使摆阀的左侧贴到腔体的左侧, 又回到最初的状态, 这样周而复始。这种井底压力的差别也会更有利于清除井底岩屑。当摆阀在分流式负压脉冲调制器的腔体内不断地摆动的时候, 就会不断地阻止钻井液的流动, 因而引起钻头喷嘴的压力波动, 这样就会使井底两侧分别间断地产生负压, 从而提高钻井速度。分流式负压脉冲调制器的腔体下部还设计了一个隔板, 它的作用是防止腔体内高压钻井液和低压钻井液的混合。

结束语

综上所述, 分流式负压脉冲调制器能在井底产生一个高压区, 一个负压区, 这样可以及时的清除井底的岩屑, 减少“压持效应”, 大幅度的提高机械钻速, 尤其是在深井、超深井的应用效果更佳明显, 可以大幅度的节省钻井的费用, 达到更好的经济效益。

参考文献

[1]杨永印, 沈忠厚, 王瑞和.低压脉冲射流井底欠平衡钻井提高钻速机理分析[J].石油钻探技术, 2002, 30 (5) :15-16.

负载识别控制器的设计篇11

关键词：负载识别；控制器；设计

早期的民用用电负载类型大多都是电阻性负载，如白炽灯、电炉子、电热锅等，后期随着电力电子技术的发展，非线性负载越来越多，如开关电源、计算机、充电器等。但是由于大功率的电阻性负载极容易出现故障造成短路事故引起火灾，所以很多企事业单位、学生公寓、酒店等场所将某些电阻性负载列为违规用电器并限制使用。而检查这类用电器是用电管理者繁重的工作量，故设计一种能够识别违规用电器的控制器能够减轻用电管理者的工作量，杜绝用户违章使用违规用电器，有效防止火灾发生，保证用户的生命财产安全。

1 控制器结构及工作原理

负载识别要从两个方面来实现，首先具备检测负载参数的硬件条件，其次要运行准确的软件算法，这样负载类型才能精确可靠的被识别出来。那么负载识别控制器的结构包含微控制器（或微处理器）、电流检测电路、电压检测电路、A/D转换电路、相位差检测电路和控制输出等电路。检测负载电流及电压是分析负载类型的基础，通过运行某些算法能够精确的分析出负载类型，如目前较为常见如离散傅里叶变换（DFT）、谐波分析、小波分析等方法，这些方法都比传统的功率因数法、瞬时功率增加法、波形比较法更为精确和可靠，并且具备很强的防破解能力，本文所介绍的负载识别控制器基于上面介绍的硬件条件外，采用小波分析法进行分析，使得控制器具有很强的识别能力和防破解能力。

2 硬件电路设计

硬件电路主要包含微控制器最小系统、电压及电流检测电路、A/D转换电路、控制输出电路，为了更好的实现人机交互，增加了按键电路和RS232通信电路。下面介绍一下较为重要的硬件电路。

2.1 微控制器最小系统由于需要运行小波分析算法，必然涉及到复杂的浮点运算。为了保证系统实时性，需要选择一款性能强劲外设丰富的微控制器，如果运算量较大，这个微控制器可能需要经过论证后使用数字信号处理器（DSP），所以本设计为了节约成本提升性价比，选择意法半导体公司的STM32F407微处理，这款有较强的性能之外（ARM Cortex-M4架構），为了增强浮点运算功能，内部还具有浮点运算单元（FPU），在开启FPU的情况下，浮点运算性能大大提高，再配合STM32的库函数中的DSP库的支持，性能尤为突出。

2.2 电流及电压检测电路电流检测电路主要由电流互感器、放大器和滤波电路组成，电流互感器基于变压器原理，有效的将一次侧的大电流隔离开来并进行测量，但是由于输出信号微弱，需要经过运算放大器构成的放大电路进行放大处理，然后经过低频信号滤波器（本设计采用二阶巴特沃斯滤波器，截止频率25Hz）滤波后送入A/D转换电路。

电压检测电路通过电阻分压原理，虽然不如互感器能够有效隔离一次侧的大容量交流电，但是具有通过纯电阻性负载，输出信号相位无变化，电路实现简单成本较低等优点。同样原理，电压检测信号也经过滤波处理后送入A/D转换电路。

2.3 A/D转换电路为了更加精确的得到负载波形，为分析波形做基础，本设计采用性能优异的德州仪器公司（TI）的A/D转换器ADC16DX370，ADC16DX370是16位双通道高性能A/D转换器，能够以370MSPS的采样率将模拟信号转换为16位数字信号，特别是内部集成了输入缓冲器消除了内部开关电容采样电路的电荷回馈噪声，增加了低噪声电压基准，大大简化电路设计复杂程度。

3 软件程序设计

在信号分析中，采用傅里叶分析方法具有很大优势，特别是在时域信号分析过程中，采用快速傅里叶（FFT）和离散傅里叶（DFT）具有很高的精度和实时性，而傅里叶分析法却无法准确的分析变化较快且加窗函数的波形，甚至两个波形在某个时域范围内有很大差别，在某个特定的观察周期内，傅里叶分析法分析出的结论是一致的。而与之不同的是，小波分析是将波形信号层层分离进行分析，具有较强的自适应性和分析性能，有“数学显微镜”之称。

其中ψ（t）为一个小波基，如果小波基无穷多组，那么小波函数可以有无穷多个。所以选取不同的小波基会有不同的分析结果，小波分析有很多种小波函数，如Haar小波、Daubechies（dbN）小波、Morlet小波、Meyer小波等，本设计中为了保证小波分析的频域内具有较好的支撑特性和便于设计滤波器等特点，选用Meyer小波，方便移植到微控制器中运算，采用离散Meyer小波，即DMeyer小波。

由于采用小波分析，那么电压检测信号变得可有可无，但是由于需要对负载其他参数进行监测和控制，电压检测保留作为用户参考数据。而电流检测采用互感器进行采集，并通过放大电路和滤波电路进行处理，这样，通过对相位差的计算，相位差在2.045°左右，那么必须要采取补偿措施，本设计中在软件中加入相位补偿算法，通过实时检测进行补偿可以达到0.2级的标准。

4 结论

在使用STM32F407微控制器运行DMeyer小波分析之前，仍需要使用Matlab对DMeyer小波的参数进行论证，如小波分层等设置，然后选择一个适合的参数进行移植，本设计中分析5层小波能量，效果较好。但是随着目前市面上的防限电装置的改进，增加了识别难度，所以仍需对小波的分解层数进行论证和实验以达到准确识别的目的。

参考文献：

[1]刘宁宁.小波分析在负载识别中的应用[J].河北省科学院学报，2004，21（1）：8-12.

如何选择控制器篇12

这就好像你走在大型超市货架之间的走道上一样,琳琅满目的控制器销售商和各种控制器样品多得让人难以抉择。在众多选择面前,很多工程师购买时只是简单地参照他们前辈使用过的产品,但是这样选择的设备并不是最佳的选择。所以,本刊要求应用工程师以及其他专家找出1 2个控制器制造商提供的有专业要求、特殊用途的控制器的特性,本文按应用类型分类,列举了他们的体验。

包装机械

包装机械有很多类型,包括所有的机械式(GENⅠ)到混合式伺服系统、机械式(GENⅡ)到电驱动全伺服系统(GENⅢ)。GENⅢ机械的设计基础是伺服和控制通过电子方式实现机械整体同步,而不需要线轴以及复杂的机械凸轮。GENⅢ机械几乎是全电子式的,与其他机械相比其机械部分明显减少,而且功能更加完全,比如可以适用多种产品以及支持自动系统的转换。全电子系统一般以更高的速度运行,因此能完成电子同步、复杂凸轮带动偏移量,以及能在智能高速机器人配合下迅速定位。为此,这种包装机械就需要更高速度的控制器(其扫描时间在50μs～100μs之间)和高速代理I/O,或者更确切地说,它是一个能够处理I/O更新时间的动力控制网络。要处理不同的包装生产线,就需要有1MB以上的内存,为包装机械选择控制器还需要考虑以下问题。

选择控制器系统的几个因素

食品和饮料的包装应用系统是一种具有宽泛定义型号和子集的装置。例如成形、填充和封口机械可以是一种水平或垂直的装置。装盒机可以是连续型或间歇型的动力机械装置。每一种系统及其派生系列都有其特殊的要求,这些要求包括有I/O功能数量、连接性能以及高级能力的复杂性,这些才能决定应该选择何种控制器。

控制器网络连接性能的选择

网络连接性能可以是控制器之间的远程I/O遥控,或者是Ⅱ级监督,或者是SCADA系统。到底使用哪种网络是由个人喜好、客户要求、元件性能以及区域考虑等因素所决定的。控制器之间(C2C)的连接是通过专用网络(如MelsecNet或DH+)或公共网络(如SERCOSⅡ)来完成的。与SCADA系统的连接通常是通过以太网来实现的,以太网也可以作为远程I/O和C2C连接的手段。

控制器扩展能力的重要性

扩展能力是指在PLC生产线中上下移动的能力,这种能力可以方便地增加或减少系统功能。一些销售商对高端和低端的PLC有不同的软件和硬件的定形组件;还有一些控制器则仅有统一的软件和硬件产品。这两种类型的控制器都有各自的优点。Bosch Rexroth是统一生产线的一个例子:它可以通过增加动力和其他高级功能从GENⅠ机械扩展到GENⅢ机械,期间还能保留之前的工程成果和所购买的硬件。

控制器软件和程序功能

低端的GENⅠ机械可能只需要一个阶梯式逻辑;而GENⅢ装盒机以高速运行,且使用挂钩和机器人技术,这就需要更高级的机器人功能模块和计划功能。对后者来说,就要寻找供应商以提供模块和现成功能,比如完成特定的功能,完成类似温度控制或者旋转刀头运行的任务。这些任务可以比模块给程序员提供更大的自由发挥空间。

自动引导车辆

自动引导车辆(AGV)通常是用来运输重物或者在危险区域中行驶。其选择的控制器应该满足如下要求:

在速度控制和操作上具备多级PID环路。控制器使用数码计数可以确定旋转速率或者自动引导车辆(AGV)车轮攀登高地的“周转率”。控制器会把这个数据对比车辆在平地上运行时的数据。通过PID控制,控制器在计数下降时,就会知道车辆必须减速,并会随即发送使自动引导车辆(AGV)“加减速”的命令。

·在I/O和数据处理能力上要有灵活性。选择的控制器/系统应能够处理来自红外线、雷达、近距离以及其他传感器的信号,以此实现障碍物或路面废弃物的监测功能,以便让自动引导车辆(AGV)避免发生碰撞事故。

·支持无线连接。无线控制器可以免除为了获取数据、排除故障和控制程序修改而对车辆进行重复物理连接。无线接口还可以通过传感器从车辆部件收集操作数据(发动机燃油、空气、水温、充电等等)。大部分类似的应用系统都是通过无线以太网(无线LAN或者Wi-fi)操作的,但无线宽带局域网(WWAN或者蜂窝网络)的使用量也在不断增加。

操作和放置机器人

现有机械制造业尤其是包装和食品加工工业的发展趋势是在机械设计中嵌入机械手操作和放置功能,而不是集成一个独立的机器人。应用高级数学算法的控制器是顺利协调机器人动作的关键。另外还需要考虑以下几点:

处理器电源能力。

理想的控制器应该能够在包装机械的单个工序中运行多个机器人,同时还能运行其他动作和逻辑功能。这就节省了分散而没有多个CPU机器人的控制器成本。在某些情况下,整个控制程序可以在处理器的高速缓冲存贮器的内存中以最大速度运行。

工具中心点的功能。

工具中心点(TCP)提供了一种基本的分辨机械和机器人动作的方法。在机械中,动作是每个伺服轴一套轨迹的集合。与机器人相比,它只有简单的运动能力。在机器人中,其动作是与TCP有关的,而不是与单个轴相关,机器人的动作是由目标位置和动作类型所决定的,每个电动机所要求的轨迹都必须进行计算。

运动学。

Schneider Electric机器人软件库有一套自动进行复杂控制计算的工具。工程师可以编制笛卡尔动作程序,或者为传统机械编写符合IEC 61131-3标准功能模块的程序。然后一个派生的功能模块就要进行所有需要的动作,包括其实际的插件。

附加特性。

几何地形混合能力会减少循环时间,它通过“混合”路径可达到目标的速度和距离最优化。由于机器人会产生一定的惯性力,过大的惯性力可以克服夹钳对产品的握力,希望获得智能化加速监视。

燃气生产工厂

现代化燃气生产工厂的控制一般是通过操作面板来实现的,它利用单循环控制器、记录器、指示器以及传声板的操作来进行控制处理。处理流程运作一般为24/7、几个或者一个控制室以及400到2000个I/O点的方式,其规模和数量取决于其生产量大小和自动化程度高低。要满足处理情况的要求就要做到精确模拟控制,特别是在启动的时候。

为燃气生产工厂选择分散式控制系统(DCS)时,优先要考虑安全操作和高可用性,然后是维护系统使用的便利性。可升级性能是系统的关键,因为将来一定会有扩展的需求。同时,分散式控制系统(DCS)必须要具备现成的工作箱盒。燃气生产工厂还需要处理3个可能会影响设备选择的主要环境条件:爆炸气体、腐蚀性物质以及毒性气体。还需要注意:

·移设。

将现有的控制系统移设到新的系统必须在最短停工期间内完成,甚至要在不停工的情况下完成系统移设。部件的连接必须无缝运作,并且即使在生产过程中也要留有扩展的空间。整体开发的工具节约了工程配置时间。单循环气动控制器的升级需要应用IEC61131-3控制程序标准的系统。

·冗余。

冗余必须在系统内部进行处理,而不是通过表决单元或者外部系统,这样的话本地操作员就能够立即把故障系统重新上线,而不需要复杂的恢复步骤。运作系统应该检查硬件、负载固件、加载应用程序以及故障CPU替换后的系统同步。

·接口。

它用于更新现有的控制板图标,将其作为新的人机界面(HMI)显示来说这是很有帮助的。进程警报应该即时定位到控制标签的面板上。

泵系统

对于泵系统来说,要使用诸如液位控制器的交替中继器。交替中继器通常用在需要最优化负载的应用场合中,它通过控制开关(浮动开关、手动开关、定时开关、压力开关等等)使两种负载的运作时间相同。每当主开关打开,输出中继器触器会改变状态,从而交替这两种负载。同时,在过负载要求中,交替中继器的应用可以增加其负载容量。多泵控制也可以通过使用交替中继器来处理。典型的控制方法有以下几种:

正弦交流发电机。

这个设备使泵的交替使用处于平衡状态。在双工或者双泵的例子中,第一个泵起动并运行;当第一个泵停止运行时,第二个泵就会启动参与下一个循环运行。交流发电机可以安装在双工(双泵)、三重(三泵)和四联(四泵)的运作模式之中。

·先导-滞后型操作。

这种方法包括选择主泵或者“先导”泵,以及辅肋泵或者“从属”泵来增加额外的运能。泵是交替工作的;如果不需要额外的运能,那么从属泵就不运作,但是交替动作依然存在。

为不同负载、三重及四联泵系统设计的交替中继器,它既可以运行建议的交流发电机又可以执行先导-滞后型操作。控制输入可以包括浮动或者开关。一旦明确操作模式、控制电压和泵的数量,选择合适的控制器就只需要比较现有泵控制器的要求就可以了。

新生产线

为互不相关的工厂自动化选择控制器,传统的做法是先开始制作I/O列表,列出其信号类型和规范。这张列表包括电压、电流以及任何基于安全考虑的特殊电路、动力控制、高速计数、温度或者智能设备。接下来是其他的系统属性,它包括专用网络的I/O模块,用以减少生产线和管道,支持嵌入式软件功能来减少程序时间,以及支持用于产品报告的商务系统连接。

典型的转厂生产线以及相关产品应用得益于选择全套自动化控制器,它有通用工程软件框架,可以适应随着时间推移的系统扩展。例如,西门子Simatic S7生产线包括各种为小型、大型、基于计算机、专用、植入以及机械升级使用(不需要附件)的控制器,并都由Step7工程软件编程。使用这种控制器,即使10年以上没有更改过的生产线设备也可以在控制器内实现升级,提高效率和增加特殊功能,例如集成安全。

这种在控制器选择上的预见性可以成为企业竞争的优势,就像South land Tube钢铁厂安装的新生产线所表现的一样。这家公司选择了西门子Simatic S7-400控制器并在Profibus现场总线和Profinet上安装了配套的专用ET200 I/O,用于网络驱动器和电机起动器的通信连接。该控制器的系统结构(西门子Totally Integrated Automation)以及SCADA控制室的WinCC可视化软件节省了大量工程设计及起动所需的时间和费用。

控制器选择还要考虑其处理能力和设备网络连接性,因为有30多个驱动器和300多个电动机需要自动化。通过使用在同一软件框架下的所有的控制器、I/O以及智能设备,Southland钢铁厂获得了配置、诊断程序以及调试的应用工具。这样的应用是不可能通过组合多个小型独立控制器来完成的。

计算机数控机床(CNC)

想要寻找控制器优点的工程师们一般都要进行平衡性能与预算工作。此外,适用的控制器并不是一直都是合适的,所以控制器要有灵活性让其能随着应用的改进和市场的开拓而更新换代。Kays Engineering公司从Beckhoff Automation选择了装有计算机的CX9010和CX1010,用于控制计算机数控机床(CNC),不过Kays公司只选择了其中一部分,这样他们可以在钻孔技术提升后选用更强大的控制器。此外,还需要考然虑以下几点:

处理器和网络。

比如,Beckhoff公司CX PAC线是从英特尔IXP420 XScale 266 MHz处理器水平起步,已经持续更新到英特尔奔腾M CPU,1.8GHz处理器。随着技术进步,控制器销售商也应该采纳新的技术,例如英特尔的节能型Atom处理器。处理器还必须适合运行专用的程序软件。Kays公司基于运动系统的EtherCAT提供了计算机数控机床轴滑动的最优化速度和位置控制。

软件。

软件应该支持各种计算机数控机床,包括NCPTP、NCⅠ以及CNC的各种版本。还应该具有节省时间的特性,用于诸如编码数据库、3D插件、飞轮式锯床、凸轮系统、电子齿轮等常用功能。无论是何种应用,都应该有助于使程序最优化、增加功能、节省工程设计时间,以及减少昂贵的机械和电子部件。

简单的批处理应用

对简单的批处理应用来说,如果工序不变,那么几乎所有的控制器和程序语言都能使用。然而,一个批处理作业工序很少是一成不变的,而这也是工程师在选择控制器时必须要关注的重点。

在许多批处理作业流程中,在控制器中直接执行单元程序是有好处的,它可以减少复杂性,或者说可以提高可用性或执行速度。所选择控制器应该关注以下几点:

允许通过冗余控制器执行一个完整的单元程序来增加批处理作业的可用性;

通过减少批处理作业执行次数和应用等级之间的潜在差异来提高生产量;

可以通过完整的显示和交互指示来改进其操作性能。

一个进程控制(或两个)应使用,但是,如果扩大和执行过程中的直接控制是不可能的,由于经营规模。而,如果由于作业规模的因素其流程扩展、直接控制在控制器中不可能实施时,应该使用一个(或两个)流程控制器。点对点对等通信控制器之间可以根据需要建立一个更大的流程。

选择一个控制环境可以兼容所有ISA88程序模式的4种等级(程序、单元程序、操作以及相位)并支持所有批处理作业自动化解决方案的所有元素在线改进。这就意味着所有4种等级都要在同一个工具中编写和维护,这样用户才能改变逻辑元素、下载元素并搜索适合该修改元素的改进版本,而不需要增加整套批处理作业自动化的版本。

嵌入式系统

FedEx Express公司与Ventura Aerospace公司签订一套飞行火警监视和预防控制的智能控制系统时，他们需要找到一种可靠、便携而灵活的控制器来适应这套应用方案。他们为火警控制中心选择了NI Single-Board RI0-9612, 并在每架飞机上安装14套专用火警控制单元。 SbRI0-9612系统包括一一个运行实时操作系统的400MHZ PowerPC处理器，一个2M入口的i1inx Spartan 3 FPGA以及配套的1 10高速数字I/0线路和16路差分模拟输入通道，它们都集成在一块电路板上。

电路板等级方式要素是理想的,因为它让公司设计了一套定制的子卡,可以直接在系统上使用,从而增加附加信号的适应性和连通性以适应飞机所需的MIL级连接器。相似的嵌入式系统的设计者也可以选择以下几种控制器:

·小于8.5英寸×6英寸外形的、不需要风扇或其他主动冷却装置的控制器。

·既包含实时处理器也包含FPGA电路板。实时处理器确定性关闭PID及其他控制环的同时自动平衡非确定性操作,例如以太网通信和文件I/O。同时,FPGA用于定制模拟以及数字数据的采集与生成、在线信号处理,以及高速控制。由于控制器的两个可编程目标都应用了LabVIEW,编程也变得又快又容易了。

·包含高速模拟和数字I/O(包括24V DI和DO)的选择,支持由NI和其他系统的超过80个插入式I/O模块。

数控机床改造

数控机床改造一般为升级其数控部分,它包括伺服电机和驱动器、主轴电机和驱动器以及部分相关线路和相关机电部件的升级。与重新装配和重新生产不同,数控机床改造并不涉及设备机械部分的大修。要考虑以下几点:

具有自定义宏的误差校对

高度混合生产所需的灵活性必须要包含可编程的水平程度。实际上,大部分的数控机床包含了一些参变量的程序模式。GE Fanuc公司把这部分的程序特性称之为B型定制指令组,它可以在所有现有控制和许多传统控制中使用。机床探查

制造商关心机床探查周期所需要的时间,但事实上机床比运营商的速度更快、更准确。他们是一致的,从而避免了操作测量和数据输入时间与可预见的时间的差异。在改造中添加机床探查系统,或者至少选择一个能让机床随时探查的控制器。

程序内存拓展部件

CNC部分程序内存空间在技术和成本上一般都很有限。GE Fanuc公司控制器支持一种能够组合以太网通信特性和一个大型部件程序储存位置的数据服务器。经认可的该数据服务器,其高速闪存卡可以处理1GB的部件程序。

维护培训