控制元件范文
时间：2023-10-29 06:27:24
控制元件篇1
关键词：航空电子元器件 质量控制 措施
中图分类号：V260 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）04（c）-0123-01
伴随航空工业技术日新月异的发展，对单一航空型号电子元器件的使用越来越广泛，使用数量越来越多，所以对于电子元器件的质量来说，对航空事业的发展起到一定的作用。航空电子元器件在使用的过程中不断进行改造与更新，在设计、选材、工艺及生产制造方面都展现出一定的优势，使电子元器件的质量有所提高。但为了更好的适应航空航天的型号，电子元器件的质量与安全可靠性还应进行科学合理的改造与提高。因此，在航空电子元器件的选择、采购及检测的过程中，应加强对其质量的控制，使其能够在航空工业中得到充分的运用。
1 电子元器件质量保证的意义
电子元器件是所有电子设备的重要组成部分，它的质量对电子设备的正常运行具有重要作用。近年来，随着我国国防科技的发展，逐渐将电子元器件应用于航空工业中，使其走向智能化、电子化。电子元器件的大量使用，使其品种逐渐增多，适用于各个领域。现阶段，电子元器件的质量问题是其生产制造工作的重中之重，其作用在当下社会也日益突显。电子元器件作为航空产品中重要的组成部分，其性能与质量需要有一定的技术基础。电子元器件的质量分为固有质量和使用质量两种。固有质量是由生产部门决定的，包括其设计、选材及工艺等。使用质量则是由电子元器件的使用者对其进行选择、采购及检测等，最终对其质量进行控制。电子元器件的质量保证是为保证电子元器件的质量而进行的相关活动，对其生产部门与使用者进行质量的控制工作。航空电子元器件的质量是保证航空型号电子元器件使用过程中是否可靠的重要条件，也是确保航空产品及工作顺利进行的重要基础。
2 航空电子元器件特点
近年来，我国高新技术不断发展，现代武器设备都逐渐应用电子化与自动化的技术，使其更加智能。据相关数据显示，在设备系统稳定可靠的前提下，对其零件与元件的质量可靠性越高。而航空工业中对电子元器件的使用日渐增多，所以，为保证其系统的稳定与可靠，就应保证电子元器件的质量达到一定的标准。
航空电子元器件的特点有四个：可靠性强，寿命长，体积轻便且功耗低，环境适应能力强。
2.1 可靠性强
为适应航空型号，电子元器件在寿命、质量及可靠性方面应积极展现其自身的优势。航空电子元器件的可靠性表现在多方面，首先，对于电子元器件的性能来说，应以满足航空专业的稳定可靠为主，在一定的时间内应保证不影响航空产品的性能。除此之外，电子元器件对于不同的环境条件应具有一定的适应能力，不会因为周围环境的影响使其自身的功能削弱，而影响航空产品的整体使用效果。航空电子元器件在生产制造的过程中应根据相应的生产规范进行生产，并制定相关的制度与规范，进而确保不同等级的电子元器件能够具有一定的可靠性，在实际的应用中发挥自身的作用。
2.2 寿命长
电子元器件的寿命与其较强的可靠性具有一定的密切联系，只有电子元器件的使用寿命延长，才能保证其较高的可靠性。针对工作周期不长的航空产品来说，可以采用寿命较短的电子元器件，但由于航空产品具有相当的重要性，所以在电子元器件的选择上仍以寿命长的元器件为主。
2.3 体积轻便且功耗低
航空产品中元器件的功耗、体积的有效降低对航空产品的整体功耗及体积来说具有一定的减轻作用。降低电子元器件的重量与体积不仅要对其进行结构的改造，同时也应对装联工艺进行相应的改造。在航空电子元器件功能不改变的前提下，对其质量与体积进行相应的改造，并减少其功耗，进而促进航空电子元器件质量的提高。
2.4 环境适应能力强
航空产品主要用于环境较为恶劣的条件下，所以其电子元器件也应具有一定的环境适应能力，在各种环境下都不会影响其自身功能的发挥，有效的促进航空产品的高效使用。
3 航空电子元器件质量保证体系
3.1 技术队伍的建设
针对航空电子元器件的质量与可靠性的研究设立了相关的岗位，并根据相关的研究情况对其进行有效的改造。针对设立的不同岗位，其工作内容与职务各不相同，但都为航空事业及电子元器件的改造工作共同努力。航空技术队伍的建设，一定程度上对航空电子元器件的质量控制工作做出了相应的贡献。
3.2 航空电子元器件质量保证对策
3.2.1 电子元器件生产单位实行质量认证
加强对电子元器件生产单位的质量认证工作，在航空产品的电子元器件的选择方面，应尽量选择质量好且生产情况稳定的元器件供应商。这对于航空产品的稳定性与可靠性具有积极的意义。
3.2.2 建立健全航空电子元器件标准体系
航空电子元器件标准体系的建立是对其设计的规范，同时对于强化元器件的质量控制具有重要意义。现阶段，我国仅参考国外先进的电子元器件标准体系进行我国标准体系的建设。但由于我国的工业基础较落后，所以对于既有的标准无法进行实际有效的运行。因此，我国应以自身的实际情况为基础，建立符合我国国情的航空电子元器件标准体系。
3.2.3 重视电子元器件目录的编制工作
对于电子元器件目录的编制工作应予以一定的重视，因为不同型号元器件的有效记录对于元器件型号的选用时具有一定的辅助作用，能够有效的对其进行采购管理，同时也能够保证元器件型号的稳定性。
3.2.4 建立电子元器件信息管理平台
为加强航空电子元器件的质量控制工作，对电子元器件的信息管理工作十分重要。通过对相关信息的有效管理，实现元器件使用部门与生产部门的有效沟通与连接。
4 结语
综上所述，伴随我国航空事业的飞速发展，对航空产品起到至关重要作用的航空电子元器件越来越得到众多的关注。文章通过对航空电子元器件质量控制工作的意义及其特点进行详细的分析，探究出航空电子元器件质量控制工作的具体策略与建议。通过对电子元器件自身特点的分析，找出有效提高其质量控制的方法。航空工业的发展一定程度上带动了我国社会经济的发展，同时也提高了我国航空事业在国际中的地位。所以，对于航空电子元器件质量的控制工作应予以一定的重视，对于航空事业的发展具有一定的推动作用。
参考文献
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控制元件篇2
关键词：电子发热元件；温控器；控制；精度；因素；分析
中图分类号：TB 文献标识码：A 文章编号：16723198（2012）18019201
从理论上来说，温度控制器是一种能够将箱内温度维持在限定范围之内的器件。从其运用原理角度上来说，温控器基于液体不可压缩的特性以及感温液体热胀冷缩变化特性对箱内实时温度加以合理控制与自动式调节。一方面，在控制温度呈现出升高变化趋势的情况下，感温液体所产生的膨胀变化会引发温控器产生一定的推动作用力，最终促使热媒呈现出关小状态，并达到降低输出温度的关键目的；另一方面，在控制温度呈现出下降变化趋势的情况下，感温液体所呈现出的收缩特性会引导复位装置促使温控器热媒呈现出开启状态，从而导致输出温度有所提升。特别是对于处于工业生产领域的温控器而言，温度控制器控制精度对于整个生产流水线的运行效率有着关键意义。具体而言可归纳为如下几个方面。
1 感温包对温度控制器控制精度的影响分析
很明显，对于电子发热元件而言，感温包可以说是感应温度的最基础性零件装置。一般情况下，在针对较低温度进行测定的过程当中所采用的温度传感器装置多以铜管为主。这种以铜管为主要制造材料的温控器价格低廉，但与之相对应的铜毛细管应当考虑设置较大，杜绝电子发热元件在温控器持续运行过程中的折断缺陷，从这一角度上来说，感温系统对于温度的响应速率会比较快。然而我们也需要特别关注一个方面的问题：铜质材料自身所具备的较大热膨胀系数导致感温包在对箱内环境温度进行感知的过程当中，其自身容积参数会呈现出瞬时性增大趋势，进而导致波纹磨合位移量参数变化波动明显。特别是对于自动包装机流水线上温控器而言，对于取值在±3℃以上的温控器控制精度而言，感温包制造材料应当优选不锈钢材料。
2 触片对温度控制器控制精度的影响分析
对于自动包装机流水线多选用的温控器储能触片式微动开关装置而言，在当前技术条件支持下所选取的制造材料多为铍青铜原材。铍青铜原材的最显著材料特性在于：当其表现为硬质特性的情况下，温度控制器在实际使用过程当中不需要进行热处理作业，但这也在一定程度上导致了触片冲压成型性能的低效性。换句话来说，触片制造原材多选用半硬质状态的铍青铜材料。在冲制成型的作用之下对触片进行真空时效处理作业。在此种状态作用之下，经过处理的触片弹簧片装置可能受到不均匀热处理特性的影响而对温度控制器的控制精度参数照成偏差影响，其最主要的表现在于触片硬度过低。举例来说，在正常情况下，温控器弹簧触片在出现瞬时性动作之间的变形量指标就表现在0.015mm参数以上。这对于自动包装机流水线温度控制器所处的50℃～300℃控制环境而言，控制精度的确保要求波纹膜盒产生0.01mm的位移参数。这也就意味着：在温度控制器位移杠杆放大量设定在系数2的情况下，那么有关温控器此种状态下不确定度指标的计算应当参照最小位移量指标参数进行计算，确保温控器弹簧出表与瓷珠间保持点对点或是点对线的接触方式，由此可能导致温控器漂移值参数出现瞬时性上升变化问题。这一点需要在电子发热元件制造及优化过程当中加以合理控制。
3 杠杆及杠杆支点对温控器控制精度的影响分析
从电子发热元件的组成结构角度上来说，杠杆可以说是温控器进行力传递与位移的最基础性部件。现阶段部分温控器生产企业处于成本因素考虑而往往选用制造价格较为低廉的65Mn作为最主要杠杆材料。由此对杠杆热处理形式所提出的要求往往会对温控器的控制精度产生一定影响。一方面，温控器杠杆自身所具备的高度参数不能设定过高，以此防止温控器在长时间持续性的运行过程当中引起电子发热元件出现应力集中性问题，进而造成杠杆断裂；另一方面，过软的材料性质也会导致温控器杠杆在电器动作作用之下出现一定程度的扭曲与变形问题，从而导致温控器控制不确定度明显增加。
与此同时，对于自动包装机流水线作业而言，其所涉及到的温度控制器装置对于位移参数放大的需求往往需要通过杠杆加以实现，从而确保温度控制器装置在控制箱内温度过程中的精确性与灵敏性。更为关键的一点在于，在触头对数不断增加的情况下温控器对于生产线温度的控制往往需要设置更多数量的杠杆。尤其是对于选用转动销轴作为杠杆支点的温度控制器装置而言，转动销轴应当考虑设置在固定的金属性元件当中，最大限度的防止生产线在长时间运行过程当中的由热变形及冲击力影响而对销孔运行性状产生波动性影响。与此同时，考虑到电子发热元件在装配过程中的方便性与可操作性，转动销轴应当优选棱形销，从转角角度的设置角度对温控器装置的控制精度加以合理限制。
4 波纹膜盒对温控器控制精度的影响分析
在自动包装机流水线的实际运行过程当中，波纹膜盒相对于温度控制器控制精度指标的影响可以集中在对液体膨胀作用下波纹膜盒是否存在线性位移变化问题的判定之上。从这一角度上来说，会对波纹膜盒是否存在线性位移变化问题的因素可以归纳为以下两个方面：（1）首先，温控器装置所具备的外波纹膜盒与内波纹膜盒在间隙参数设置中是否保持一致，也就是说电子发热元件在制造加工过程当中所制造的内/外波纹膜盒是否在同一模具当中经由一次成形作业；（2）温控器装置中的波纹形状的表现形式同样会对温控器控制精度指标的确定产生一定影响。换句话来说，假定温控器装置中的内波纹膜盒与外波纹膜盒间隙呈现出均匀状态，那么会对波纹膜盒在液体膨胀作用下的位移变化是否为具备线性形式造成决定性影响的为波纹膜盒的形状，需要对其连接圆角参数予以最大限度的控制，从而提升温控器控制精度与控制有效性。
5 结语
很明显，从电子发热元件角度上来会所，可能对温度控制器控制精度造成影响与干预的因素是多个方面的。特别是对于应用于自动包装机作业流水线特殊作业环境中的温度控制器而言，会对其控制精度造成影响的环节包括感温包、触片、杠杆及杠杆支点以及波纹膜盒这几个方面。这也就意味着，要想确保并提升温控器的控制精度，就需要从以上几个方面入手在电子发热元件研究、制造及优化工作当中加以特别关注与重视。总而言之，本文针对电子发热元件对温度控制器控制精度的影响问题做出了简要分析与说明，希望能够引起各方关注与重视。
参考文献
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控制元件篇3
关键词 汽车悬架;控制;软件
中图分类号 U463文献标识码 A文章编号 1674-6708(2010)14-0065-02
1 系统软件功能及结构
控制系统的软件是根据系统的功能而设计的。在可靠与实用的设计要求下,它需要实现的功能有:系统输入信号的采集与处理、控制算法的实现以及控制量的输出等。图1所示为主程序框图,整个控制单元软件采用结构化和模块化设计方法,用汇编语言编写。
主动车高控制悬架系统的电子控制单元应用软件由系统初始化模块、数据采集模块、数字滤波模块、算术判断控制模块(内含PWM信号产生模块)以及中断响应模块构成。主程序为一循环体,它担负调节车高的任务,根据位移传感器输入信号,得出车高的调节趋势,控制高速开关阀的打开与关闭。每个模块具有一定的特定功能,既相互独立又相互联系,低级模块可以被高级模块反复调用。
系统软件首先对程序中用到的寄存器和RAM进行初始化并且开中断。然后对1通道指令信号和2通道位移传感器输入信号同时进行采样、保持,再分别进行A/D转换,将结果存入相应的内存单元。连续采样3次,计算平均值,作为电子控制单元的输入信号。然后对1、2通道的数据进行比较、判断,转到相应的PWM信号产生模块。控制高速开关阀的打开与关闭,进而调节车高。在程序运行过程中,还要给看门狗电路发出工作脉冲信号。
主程序代码如下:
ORG 0000H
AJMP MAIN
ORG 0003H
JMP INT
ORG 0010H
MAIN: LCALL INIAL;调用系统初始化子程序
RESTART: CLR P1.7;发出看门狗脉冲信号
LCALL OUT_AD;调用数据采集子程序
MOV R0, #30H
MOV R1, #33H
LCALL AVERAGE;1通道数据数字滤波
MOV R0, #34H
MOV R1, #37H
LCALL AVERAGE;2通道数据数字滤波
LCALL DESIDE;调用算术判断控制子程序
SETB P1.7;发出看门狗脉冲信号
JMP RESTART
1.1 系统初始化子程序
程序初始化包括AT89C51内部RAM区的初始化,各特殊功能寄存器的初始化以及I/O口的初始化。在RAM区,要为采集到的位移传感器信号、指令信号、中间运算结果以及程序运行过程中用到的一些参变量设定相应的存储单元,并对其进行相应的初始化,RAM分配合理与否,对程序的编制及优化会产生很大的影响。
初始化程序还要设置堆栈指针、中断允许寄存器、中断优先级寄存器,设置了中断脉冲触发方式。
1.2 数据采集子程序
在采集两通道信号时,如果某时刻只把一次采集到的数据作为两参数的数据,由于某种偶然因素往往会使数据失实,造成误差或错误。为了避免这种情况,本程序采用了算数平均值数字滤波法,需连续对两通道的输入信号采集3次,经过A/D转换后存储起来。
1.3 数字滤波子程序
在主动车高控制悬架系统中,为了减少对采样值的干扰,提高系统的可靠性,采用了数字滤波的方法。所谓数字滤波,即通过一定的计算机程序,对采样信号进行平滑加工,提高其有用信号,消除或减少各种干扰或噪音,以保证计算机系统的可靠性。数字滤波与模拟RC滤波器相比,具有以下优点:
1)无需增加任何硬设备,只要在程序进入数据处理和控制算法之前,附加一段数字滤波程序即可;
2)由于数字滤波器不需增加硬设备,所以系统可靠性高,不存在阻抗匹配的问题;
3)模拟滤波器通常是各通道专用,而数字滤波器则可多通道共享,从而降低成本;
4)可以对频率很低(如0.01Hz)的信号进行滤波,而模拟滤波器由于受电容量的限制,频率不可能太低;
5)使用灵活、方便,可以根据需要选择不同的滤波方法,或改变滤波的参数。
1.4 中断响应服务子程序
当电源发生故障时,看门狗电路发出中断请求信号,引起单片机INTO中断,CPU响应中断,执行中断服务程序,发出报警信号,同时关闭高速开关阀1和高速开关阀2,以免悬架失控。
2 软件的开发
2.1 采用高级C语言与汇编语言混合编程
现在基于单片机的发动机电控软件,主要用汇编语言编程,汇编语言是一种面向机器的语言,其特点是运行速度快,占用存储空间小,可直接对硬件进行控制,在一些实时控制的场合有着不可替代的作用。
2.2 软件的开发采用了基于PC的单片机开发系统
仿真系统具有编辑、汇编、编译等集成调试功能。是一种高性能的单片机开发工具。所有命令和运行情况在屏幕上同时显示出来。支持汇编语言、PLM语言、C语言源程序的运行调试,也可同时相互交叉使用,有极高的开发效率。
3 结论
1)软件设计采用了模块化设计技术和多任务控制机制,使得系统具有较快的动态响应特性和控制精度;
2)模拟实验表明:所开发的软件能够进行实现汽车悬架的各运行工况的有效控制,具有较高的参考价值。
参考文献
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控制元件篇4
【关键字】大型旋转设备 联锁 温度 测温元件 断线
一、概述
大型旋转设备对过程控制的要求尽管很多，但归纳起来主要有三个方面，即安全性、稳定性和经济性。在整个生产过程中，要确保人身和设备的安全，这是最重要也是最基本的要求。为达此目的，通常采用轴瓦温度高报警、联锁跳机等措施加以实现。例如，汽轮发电机组在正常运行中，瓦温突然升高，达到报警值时发出高报；温度继续升高，达到停车值，汽轮机磁力断路器失电，切断油路，汽机停机；如若不停机，温瓦过高将造成轴瓦烧坏。因此，正确设计报警系统和联锁保护程序是保证生产安全的重要措施，同时温度测温元件在保证安全生产中也担负着重要的作用。
二、温度测温元件
温度是表征物体冷热程度的物理量，也是工业生产过程中最常见、最基本的参数之一。测温原理是基本电阻体的阻值随温度的变化而变化，因此，只要测出感温热电阻的阻值变化，即可测量出被测物体的温度。
为保证测量精度，现场用于温度测量的热电阻均采用三线制接法。如右图所示：即在热电阻根部的一端引出一根导线，而在另一端引出两根导线，分别与电桥中的相关元件相接。这种接法可利用电桥平衡原理较好地消除导线电阻的影响。这时因为：当电桥平衡时有
三、问题分析
来至锅炉的新蒸汽经由电动隔离门、速关阀进行汽轮机蒸汽室，然后由调节汽阀控制进行汽轮机通流部分作功。为了保证高速运转的汽轮机组的安全运行，在汽机前后、发电机前后分别设有8个温度测点，对瓦温进行监测。当温度≥80℃时，系统发出高报，当温度继续升高，温度≥95℃时，为了保证轴瓦及人员、设备的安全发出停机信号。对停下来的汽机进行检修，查找原因，如果是油温过高、汽机振动过大等原因造成瓦温过高，必须停机，否则会损坏设备。停机后要打开汽机大盖，首先检查叶轮、油管路，都没有问题，最后发现是测温元件接线柱松动，振动过程中，电阻值超过停机值造成停车。诸如鼓风机油站中参与联锁停机的温度，为了保证安全、稳定运行，在联锁程序中选用二选二，也就是说这个测点的两个温度同时过高时停机。在运行中有一个出现了故障显示32767，风机不会停机；又运行了一段时间，另一个测温元件也出现了32767（运行的设备没问题），这样的停机我们就称为“误”停机。
四、解决问题
为了避免“误”停机事故的发生，我们对联锁控制回路进行了优化，对参与联锁的温度测点将一选一停机不仅改为二选二、三选二，还将参与联锁的温度增加断线保护。
如下图二所示。
当汽机前下瓦温度≥95℃且不大于500℃，或上另外一个汽机前下瓦温度≥95℃且不大于500℃时，将发出一个停机信号。
五、结束语
通过对参与联锁程序的温度进行优化后，从运行中来看在很大程序避免了由于测温元件开路造成大型旋转设备“误”停车次数，减少了检修人员的工作量，节省了大量的设备费用，达到节能降耗、延长设备使用时间的目的。
参考文献：
[1]机械工业出版社《过程控制与自动化仪表》
控制元件篇5
论文关键词：模块化生产培训系统,可编程序控制器,设计
1引言
近年来，各国为达到提高系统的定位精度以适应工业需要，尝试了各种控制方式和控制策略，并对气动伺服系统做了大量工作。当临时需要对各个单元进行新的分配任务或产品变化时，可以很方便的改动或重新设计其新部件，当位置改变时，只要重新编程，就能很快地投产，从而降低了安装和转换工作的费用。模块化生产培训系统（MPS，ModularProductiontrainingSystem）是一种模拟自动化生产加工单元，它由德国FESTO公司结合现代工业企业的特点开发研制而成。它可以大量代替单调往复或高精度的工作，用以满足前沿产品和自动化设备更新的需要。本文所研究的内容，国际上以德国、日本、韩国等最具代表性，技术上已经趋于成熟，但其产品价格昂贵，且在技术上对用户封锁，致使用户无法结合自己的需要进行二次开发。
目前，国内已有几家教学设备生产企业开始仿造国外的MPS部分产品，主要有上海英集斯自动化技术有限公司生产的“MPS/FMS模块化生产培训系统”；浙江亚龙教仪有限公司生产的“亚龙YL－MPS模块化生产培训系统”。本文将采用上海英集斯自动化技术有限公司生产的MPS教学设备，结合本实验室（国家示范性中央财政支持重点建设实验室）的实际需求，给出了基于PLC的MPS上料检测单元PLC控制系统设计的完整解决方案。
2上料检测单元的结构、功能与气动控制回路
上料检测单元可作为MPS系统中的起始单元，向系统中的其它单元提供原料。
2.1上料检测单元的结构、功能
上料检测单元主要由I/O接线端口、料盘模块、气源处理组件、工件检测组件、提升模块等部件组成。它的具体功能是：将放置在料盘中的待加工工件按照需要自动地取出，并检测出工件的黑白颜色，最后将其提升到输出工位，等待下一个工作单元来取。
2.2上料检测单元的气动控制回路
上料检测单元的执行机构是气动控制系统，其方向控制阀的控制方式为手动控制或电磁控制。在上料检测单元的气动控制原理图中，1A为双作用提升气缸；1Y1为双作用气缸电磁阀的控制信号；1B1和1B2为磁感应式接近开关。气动控制回路如图1所示。
图1上料检测单元气动控制回路
3基于PLC的MPS上料检测单元控制系统的设计方案
基于PLC的MPS上料检测单元控制系统的控制任务设计：接通设备电源与气源、运行PLC后，首先执行复位动作，即提升气缸驱动的工件平台下降到位。料盘旋转输出工件，当料盘检测到工件平台中有工件后停止旋转，提升气缸动作，将工件平台提升至输出工位，检测工件的颜色并保存下来。按下“特殊”按钮，表示工件被取走。随后工件平台下降到位，料盘继续旋转输出工件，重复以上流程。
下面介绍该方案的关键环节。
3.1分配上料检测单元PLC输入输出地址
PLC的输入输出与执行机构的对应关系如表1所示。
表1上料检测单元PLC输入输出与执行机构的对应关系
3.2编写程序并调试
上料检测单元的手动控制程序框图如图2所示。
图2上料检测单元的手动控制程序框图
上料检测单元的PLC梯形图程序如图3所示。
图3上料检测单元的PLC梯形图程序
经调试，该程序能顺利完成本单元的控制任务。
4结束语
本文对上料检测单元的结构与功能、气动控制回路分别进行了详细分析，然后对上料检测单元的PLC控制系统进行二次设计与实现，首先编写了PLC输入、输出分配表，进而编写出其程序流程图及梯形图，最后上机调试，验证了基于PLC的MPS上料检测单元控制系统的二次设计与实现的可行性。并总结出两点结论：（1）在设计各单元的控制任务时，要根据各单元的基本功能，编写符合实际的控制任务，最大限度的合理开发其使用功能，但一定要符合其机械设计，否则会让设备之间发生冲突，造成元器件的损坏；（2）在设计梯形图程序时，移位指令和数据传送指令的合理配合使用，以及RS触发器指令的巧妙使用，会大大缩短梯形图程序设计时间，又会达到良好的控制效果。从而快速对上料检测单元的PLC控制系统进行二次设计与实现。
参考文献
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控制元件篇6
关键词：电子元器件；可靠性；应用
前言
电子产品的主要组成部分是电子元器件，电子元器件的可靠性选择及应用方面直接决定了电子产品的好坏。电子元器件在整机中占的地位已经从基础技术跃升成了核心技术，特别是航空航天等高端科技和大量军用电子装备对电子元器件的可靠性提出了更高要求。因此，研制出控制电子元器件的可靠性方面的规范教材具有必要性。
1电子元器件的可靠性
电子元器件的可靠性主要是指固有的可靠性与应用方面的可靠性。固有的可靠性主要是由对设计加工制造过程的控制与原材料的质量等共同决定。应用方面的可靠性是指电子元器件对电子产品整个系统的作用，尽可能减少人为因素对电子产品系统可靠性的影响。怎样选择电子元器件及怎样使用电子元器件都是元器件可靠性的重要指标，生产单位不一样，于是生产线上的员工就不同，即使他们都按照相同的质量标准进行生产，其可靠性也会有差异。这就是为什么市场上不同厂家生产的同类元器件却具有不同的可靠性。当不同单位在制造电子产品时，所选用的电子元器件的生产厂家不尽相同，这就造成了产品的可靠性出现差异。只有使电子元器件的应用可靠性满足相关标准的规定，才能保证电子产品的可靠性。制造工艺、制造技术人员及所选材料都会直接影响到电子元器件的固有可靠性，因此，元器件选材和制造时要使其各项参数尽可能精确，并且对可能会出现问题的部分进行分析并做好处理措施，这样才能提高电子元器件的可靠性（见下图1）。无论是电子元器件的选择还是应用，都不是单单依赖一门学科所能解决的。目前，市面上已有成千上万种元器件，并且各个单位都还在继续生产新型电子元器件，每种元器件都有其特定功能及要求，而电路设计师并没有系统的学习电子元器件的应用可靠性影响参数，因此可能会降低元器件应用可靠性。我国在选用电子元器件方面并没有科学具体的规章管理，只是在军用标准上基本上控制其固有可靠性。但是在研制电子产品时，正是由于设计师等相关技术人员缺乏有关电子元器件应用可靠性的专业知识，所以在检测审批过程中，元器件的选用并没有真正有效的控制，这也影响了电子产品的可靠性。
2规范控制电子元器件可靠性选择与应用的方法
规范控制电子元器件的选择和应用，不仅需要设计部门，还要单位里各个部门都参与其中，并重视本部门所起的作用，做好自己的职责。各部门间合理分工，相互配合才能从根本上提高电子元器件的可靠性。以下是单位中控制元器件可靠性的各个部门的具体职责。研发设计部门主要职责是选择元器件，即根据整机的需求对元器件的性能做出选择并设计相应的方案，然后列出所需元器件的清单提供给采购部门，以便上机的所有元器件都能符合整机的电性能需求、环境条件及可靠性需求（见下图2）。电子元器件采购供应部门要保证其采购的元器件不仅要足本单位选择手册所规定的型号，还要满足所选元器件对整机环境的要求。采购部门还需要了解即将淘汰或已停产的产品，把即将淘汰或已停产的元器件和最新研发产出的新型电子元器件的资料整理提供给设计部门，并且要保证这些资料能对电路设计师进行元器件选型时提供指导，使设计师指定的采购计划中不会含有即将淘汰或已停产的电子元器件，使元器件申报计划具有合理性。质量部分主要需要执行质量管理和质量检验这两项工作，即检测和筛选采购部门采购回的电子元器件，保证元器件符合所规定的性能标准和质量标准。这就要求质量部门能做到认真分析筛选测试的有关数据，让这些数据结论科学有说服力，而不是盲目形式化地筛选测试。控制电子元器件的可靠性需要质量部门负责控制用于设计整机的元器件是否符合电子产品的相关要求，并对元器件是否满足这些性能负责。标准化部门主要负责提供行业标准，控制非标元器件和零部件的数量和质量，并且控制整机所选元器件种类，减少种类，增加复用率，达到便于维护的目的。控制电子元器件可靠性的选择和应用除了需要以上各部门分工合作，还要按照研发项目的要求成立电子元器件控制机构。该机构由科研领导负责，由以上所有部门组成，根据产品研发过程的各个阶段有关元器件的控制部分进行评审。因此控制机构所指定的每一项措施都要具有可操作性、可行性及可检查性。可操作形式是指各项规定都清晰详细具体，方便进行操作。比如指出在论证方案时怎样控制元器件，在设计电路时怎样控制元器件，在详细设计电路时怎样控制元器件。可行性是指控制机构的每一项要求都能结合有关部门的职责，能让各部门职责分明，按照执行规范分工合作，使整机上的每个元器件都能得到很好的控制。可检查性是指完成控制机构指定的每项工作后都要检查，检查时要做到认真负责、详细具体，尽可能细化各项要求，并且要规定检查负责人以及检查时间，检查中出现问题需要能及时找到具体部门，并确定改进措施，改正后能再对其进行检查。元器件的选择与应用的控制程度，间接反映了一个单位的可靠性与管理的水平。要做到正确选择和应用元器件，各单位面临的最重要问题是缺乏电子元器件控制应用可靠性方面的工程技术人才及管理人才。由于一般单位的电路设计师和管理人员受到多种因素共同影响，而当前我国这方面的人员都比较缺乏对元器件应用可靠性的认识。从长远来说，为了解决这个问题，需要有关高等院校创立电子元器件应用可靠性专业，从当前实际及未来发展的角度对该专业进行培训呢。由于应用可靠性属于一项专业性很强的技术，它决定了科研成果不仅要有针对电子元器件的科学的控制规范，还要有针对电子元器件应用可靠性研究的专业教材。元器件应用可靠性专业教材不仅要吸收资深专家多年的经验，例如先航天微电子所的老师邓永孝，先电子科技大学的老师庄弈琪都是这方面有实践经验的专家，还要参考比较有价值的与电子元器件可靠性控制相关的书籍，让科研方面的中青年科技人才参与编写，以便能真正给电子元器件可靠性的控制方面提供一部有价值的规范教材。
3结语
在电子技术行业高速发展的情况下，电子设备出现的故障也越来越多，经过调查显示电子产品中绝大多数故障是因为元器件的问题而产生的，由于电子元器件的选择与应用造成的故障占元器件故障的一半，并且一直维持着该比例居高不下，这就对电子元器件的可靠性提出了新的要求。编写出控制电子元器件选择与应用可靠性的规范是刻不容缓的工作。
参考文献
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控制元件篇7
关键词：电气自动化设备；PLC控制系统；顺序控制；自动化生产线
自动化生产线是基于计算机驱动技术等综合技术的现代化生产系统，随着现代工业技术的发展，使用自动化生产线是企业生产的必然趋势。PLC是可编程逻辑控制器，具有数据传输等功能，在电气控制领域得到广泛应用。基于PLC控制系统的电气自动化生产线由送料加工输送与分拣等单元组成，信号经PLC处理后发出执行元件动作指令，设计基于PLC控制的软硬件自动化生产线对于提高生产效率有重要帮助。
1PLC控制系统技术研究
传统电气自动化设备通过电气连接线连接，存在电气连接性较差等缺陷，电气连接采用的基础线路复杂，电子自动化设备调试需要大量时间，随着工业社会的发展，PLC控制系统逐渐引入电气自动化设备系统中。PLC控制器设计是为工业生产研发数字运算电子操作系统，PLC控制系统注重使用可编程存储器，可执行定时等命令，PLC控制系统通过数字量等数据信息输入实现控制命令下达[1]。1.1PLC自动化控制技术原理随着自动化水平的提高，现代科技更新推动PLC技术的发展。1969年美国首次研发用于汽车自动化加工生产线的PLC，最初PLC仅能在生产线部分系统代替继电器。如今PLC的CPU多采用32位微型计算机处理器，PLC编程语言包括语句高级语言[2]。PLC发展方向是充分发挥质优价廉等优点，为后期维护工作提供方便。PLC工作过程分为输入采样与输出刷新阶段，PLC通过传感器方式获取输入信号，可通过温感器得到现场温度，通过电感器检测电流。目前传感器可采用现场集成元件，可根据经验公式自行搭建采样电路。PLC将输出影像存储器中的结果写入输出锁存器中，更新原先工作状态，按照正确指令方向运行。大型PLC可完成复杂的控制系统控制要求。PLC控制系统设计需要分析生产机械工艺流程，对各工位动作进行分析。如今PLC技术已发展得非常成熟，根据不同型号可搭配不同扩展模块实现功能。PLC将通过输入端子信号扫描将输入状态存放至寄存器，存储器存储类型分为存放用户编写程序与存放系统程序[3]。为实现掉电保护功能，需配备电池，防止用户程序丢失。I/O模块用于接收伺服电机编码器等信号。1.2电气设备PLC控制技术的发展PLC在软硬件领域应用要适应电气设备未来的发展，电气设备未来发展趋势是硬件降低成本，软件注重程序容错性，通信结合常见工业标准，避免协议解析浪费时间，与物联网技术结合使通信更加便捷。高端PLC系统应提供离散控制、运动控制等多种类型控制，具有多类型开放通信网络，系统应为模块化结构，有效节省培训与工程费用。远程通信是PLC的发展趋势，以往工业电气设备安装后需定期安排维护人员到现场观察使用情况，远程通信技术可以利用GPRS模块经将数据传递到云服务器上，云服务器发出报警信息，通知现场维护者定期修复故障。PLC与GUI的结合使PLC技术备受青睐，开发者多关注风格页面开发，节省了大量编写底层驱动时间。随着USB技术的进步，未来将有更多小型PLC在通信技术中得到应用。最初PLC语言复杂，需要后期人员理解设计意图，随着梯形图语言的不断完善，其逐渐取代继电器逻辑，梯形图语言不断完善快速占据了较大市场份额。目前行业供应商采购内置梯形语言逻辑的PLC，由于存在时间长久，行业中大量工程师及维护人员习惯使用梯形语言。梯形图用接点连接组合表示条件，被誉为PLC第一编程语言。
2PLC控制系统在电气设备自动化中的应用
PLC系统技术应用促进电气自动化控制的发展。PLC系统可以对相应设备进行控制，目前PLC控制系统在电气设备自动化中得到广泛应用，常见的PLC系统分为箱体型与模块型，PLC控制系统主要包括逻辑运算等方面[4]。主要采取逻辑设计方法实现对PLC控制系统的应用，设计前需进行技术经济性分析。开关量控制中应用PIC智能控制以实现系统优化，应用PLC控制开关量可确保发挥继电器保护作用[5]。电气工程自动化控制系统涉及很多环节，PLC在电气设备自动化控制中应用广泛，包括数据控制等方面。数控是电气工程自动化控制中的关键环节，通过PLC技术应用可提高数控质量。在电气设备自动化中应用PLC控制系统需要对输入数据信息进行精准化估量。电气设备自动化分散控制中应用PLC控制系统可实现集中控制，总控系统可结合实际对各环节进行调控。工作系统出现问题后通过PLC技术进行自动化检修，根据生产流程进行有效设计。PLC技术开发要坚持创新原则、简洁性原则，应注重PLC技术的经济效益，充分发挥PLC控制系统在电气设备自动化中的优势。PLC在空调系统调节中的应用见图1。
3基于PLC控制系统的电气自动化设备设计
3.1PLC自动化控制系统总体设计
自动化生产线要求机械加工装置完成预定工艺过程，自动工作机械电气一体化系统为自动生产线，将供料单元料仓工件送往加工单元物料台，设计控制系统设计以西门子S7-200PLC为核心，模块化组态灵活。自动线控制系统以输送单元PLC为控制核心，各单元检查机构将检测信号传送给单元PLC，自动化生产线系统模拟企业工件加工生产线流程，供料单元机械部分包括工件装料管等[6]。供料单元控制系统采用的PLC型号为三菱FX2N-32MR型，PLC上电后确认系统准备完成。供料不断循环进行，缺料报警退出运行状态后需加入足够的工件重新启动系统。设计保证扫描周期调用子程序，实现系统工作状态显示。输送单元机械结构包括拖链装置等部分，输送单元所需I/O点包括指示灯模块信号等，输送单元控制过程包括机械手到工作单元物流台取件定位控制。复位子程序检查机械手是否在原点位置。急停复位后机械手未运行，输送继续，通过光电传感器检测，加工刀具工作完成后电机停止。单元工作是分拣控制，工件属性可根据传感器动作判断。
3.2基于PLC控制系统的自动化设备硬件设计
自动生产线控制系统硬件传感器是生产线中的检测原件，生产线中执行部件包括伺服驱动等，通信系统将工件各单元连接形成整体，实现分散控制工作要求。自动生产线控制系统硬件设计输送单元是自动线重要的工作单元，输送单元选用西门子S7-200-226DC/DC型PLC。供料单元输出信号包括2个电磁铁，供料单元PLC选用S7-200-224AC/DC/RLY。分拣单元输入信号包括传感器6点主令信号急停，分拣单元PLC选用S7-200-224XP。自动生产线控制系统软件采用模块化设计方法，触摸屏组态模块可方便开发各种现场采集数据处理，触摸屏组态模块各单元控制模块对单元状态采样，实现触摸屏与各单元控制模块数据传输。单元控制模块包括供料加工与分拣单元控制程序。输送单元实现工作站工艺任务，系统中途停车复位到原点操作。供料单元控制程序完成供料控制功能；数据通信模块程序处理触摸屏主令信号。PLC自动化生产线制作后需要进行机械设备安装，此时需检查设备零部件后对零部件分类，保证机构安装安全。按照合理工序将分开部分组装，电气控制系统中的电气部分包括开关电源等安装在固定导轨。PLC系统主电路采用380V工业交流电源，接线系统远离易产生噪声电气部分；布线注意时不能将电流直接连接到直流输入端子。PLC运行模拟器将程序输入生产设备，发现程序问题及时修改。电气接线中包装机部配线表见表1。
4基于PLC的造纸机自动控制系统设计
造纸生产系统包括PCS、QCS、MCS等。造纸机类型存在差异，普通造纸机配置标准包括MCS、DRIVES等系统。造纸流程复杂，为降低生产成本，各国造纸工业都向智能化方向发展，不断提高自动化水平。近年来造纸工业控制系统自动化水平不断提高，采用PLC结合现场总线技术实现变频调速同步控制系统成为研究造纸机自动控制系统的推荐方案。随着社会生活水平的提高，对纸张消耗需求不断增加。造纸业对造纸机自动控制系统提出更高的要求，需要传动控制系统具有更高的稳定性，而不同造纸机生产的纸品种不同，因此电气传动控制系统不同。湿法造纸机有很多类型，自动控制系统要求包括可以在较大范围内调节工作车速，造纸机速度稳定，各分部速度可按比例调控实现同步升降，形成动态性能良好的速度链同步控制系统。各部分速度要具有微调功能，具有负荷分配与爬行速度功能。纸的抄造包含很多工艺流程，电动机控制成为造纸机控制的关键点，造纸机向高速方向发展，系统不确定性因素有很多，现代造纸机控制系统中多使用交流调速系统，如何控制好交流电动机成为系统设计的重点。需要根据造纸机控制系统要求总结设计关键点，分析速度链控制和负荷分配控制等关键问题。针对某造纸厂长网多缸造纸机自动控制系统设计，由于造纸机工业现场环境较差，系统采用稳定性较高的PLC作为主控制器。系统主要由主控制器PLC、电动机等组成，监控级与现场级网络系统结构简单。造纸机自动控制系统软硬件设计包括PLC及组态软件设计。设计造纸机自动控制系统由变频器拖动三相交流异步电动机实现传动点速度同步，西门子S7系列PLC硬件设置等可通过STEP7软件实现，硬件组态工具使用方便，实现功能包括系统组态，模块参数设置。设计基于PLC的造纸机自动控制系统，PLC向下通过PROFIBUS总线网络与变频器连接，向上通过MPI网络与工控机连接。系统配置灵活稳定性强。
5结束语
PLC具有易于编程等优势，在电气自动化控制领域发挥重要作用。随着现代科技的高速发展，各种机械加工装置要自动完成预定工序，包装计数等方面根据设计程序自动完成，PLC具有精度高等特点，自动化设备应用PLC具有稳定性高等优点，通过更换软件可调整工作步骤，实现生产线联机工作。PLC控制系统应用于电气设备自动化设备设计是顺应行业发展趋势的必然要求。目前电气设备自动化设计中存在一些问题，需要运用PLC控制系统进行优化设计，充分发挥PLC控制系统优势，合理选择PLC技术流程。
参考文献
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[6]刘林飞.基于PLC的群控电梯设计[D].南昌:华东交通大学,2020.
控制元件篇8
1.自主：自己做主；不依赖于人，不受制于人。
2.自主的航天元器件元器件：产品及形成该产品全过程的全部要素不受制于外国或他人，航天用户可以公开并稳定地获得电学和环境性能、可靠性、供货周期和价格等适宜航天型号的元器件。自主的航天元器件定义中涉及的术语：（1）元器件产品已通过元器件设计定型，可重复生产的产品。（2）全过程元器件研制全过程包括：元器件芯片设计、生产线、封装、测试、可靠性试验、应用工具和外购件（材料）等。（3）公开直接进口贸易或采购渠道。（4）稳定在型号研制至任务结束的全寿命周期内，可以公开获得，不出现停产、断档等问题。（5）形成产品的全部要素（简称全要素）可以认为，全要素不受制于人，航天用户就“可以公开并稳定地获得电学和环境性能、可靠性、供货周期和价格等适宜航天型号的元器件”。而全要素是隐性的，不谈自主时，是不被关注的。谈自主元器件时，还不关注，不明确指出这些隐性的因素，就不能揭示元器件自主的关键所在。仅以外壳上有中国制造的标识，不知道内部芯片是外国的，可能导致大家对是否自主的判断出现误判。形成元器件是一个复杂的过程，如何表征形成元器件的全要素，同样复杂。初步研究表明，形成元器件的因素有上百个之多，因此，由全部因素提炼出全要素、支撑自主的定义并形成简单明确的定量方法和判据，是本文探讨的重点之一。
3.基本自主的航天元器件定义：元器件产品及形成该产品全过程的主要要素不受制于外国或他人，航天用户可以公开并稳定地获得电学和环境性能、可靠性、供货周期和价格适用于航天型号的元器件。
4.不自主的航天元器件定义：元器件产品及形成该产品全过程的主要要素受制于外国或他人，航天用户不能公开或稳定地获得电学和环境性能、可靠性、供货周期和价格适用于航天型号的元器件。
5.自主、基本自主与不自主定义的异同分析：可以看到，自主与基本自主的定义变化只有2个字，全部要素变成为主要要素。自主与不自主的变化只有3个字，不受制变成受制，可以公开并稳定，变成不能公开或稳定。显然，要素是核心。
6.要素：说到要素，观察的视角不同，结果会不同。以基本自主的视角，以集成电路为背景，主要要素研究的初步结果是：要素分为两级为宜。一级要素的作用是提示是否基本自主的判断方向，二级要素是一级要素的分解和细化，是定量判断是否基本自主的基础。一级要素有8个，其中5个为0分否决，见表1自主的要素和定量分值表”中一级要素列。二级要素有30个，见表1中二级要素列。
定量判断自主程度的判别方法和判据
1.方法：（1）将一级要素和二级要素赋予量化分值。（2）二级要素如果是0分，则上级要素为0分。（3）各个一级要素得分，是所属的二级要素累计分。
2.判据：（1）一级要素之和是90分以上（含）是自主，60分以上（含）是基本自主，60分以下是不自主。（2）二级要素均满足够用及以上，才能判为自主。（3）0分否决的一级要素所属二级要素出现0分，该器件为不自主。
可控和可控的航天元器件的有关定义
1.可控：可能或能够控制。
2.控制：控制主体按照给定的条件和目标，对控制客体施加影响的过程和行为。
3.可控的航天元器件：“元器件产品当前或者长久的获得，存在受制于外国或他人的损失风险，经评估其风险可接受或者有规避风险的措施，元器件的电学和或环境性能、供货周期、稳定性和价格在预定的时间内适宜航天型号的元器件。
4.关键词句：（1）当前或者长久当前指可以接受订单，但存在周期长、交货不及时、质量不稳定等情况。长久指型号研制至使用周期内。（2）损失风险可以接受损失风险是指产生不希望后果的可能性。比如“国产”器件，生产流片所在合资线已经预告将要停产，因此不可接受。再如进口器件有下面2种损失风险短期内出现的可能性不大，因此可以接受：①国际形势巨变，商用器件也禁运。②预定的商用现场可编程门阵列(FPGA)服从摩尔定律，小容量的很快出现停产。（3）有规避风险的措施有规避风险的措施的前提是已经识别出风险，规避风险的措施是有替代方案（仅指元器件形成要素）。如果有多样化选择的条件，就不会在“一棵树上吊死”，有“条条大路通罗马”的评估结论，风险也就化解了。
5.可控是手段：也是阶段目标对于不自主元器件，用户的解决手段可能有三种之多。（1）等待自主元器件出现再启动型号研制；（2）抓到什么用什么；（3）选择可控的元器件。显然，选择可控的元器件为首选。对于自主的要求或目标不能实现而言，可控是解决不自主问题的一种手段。然而，实现可控也并非轻而易举。从这个角度，可控也是要求或目标。
可控的要点
1.风险识别
通过本文提出的自主定义，可以方便地识别出器件自主的程度，并且得到导致该器件被判断为基本自主和不自主元器件的要素。找出这些要素，也就识别了风险源。特别是0分否决的要素，是高风险源。例如，A器件是进口元器件，属于本文表1《自主的要素和定量分值表》的1级要素第5个“全过程地域”中2级要素第15个“非友好国”，其风险不仅有，而其是高风险。B器件不是进口元器件，但测试在境外，属于本文表1《自主的要素和定量分值表》的1级要素第5个“全过程地域”中2级要素第14个“境外，可公开用途”，其风险有，是中等风险。
2.风险评估和控制
依据可控的航天元器件定义，风险评估和控制应至少考虑三个方面：一是评估为消除已经识别出的风险源所需要的资源条件是否具备，分析由不自主向基本自主和自主的路线图和时间表是否有不可控的因素。二是评估国内和国外元器件的可获得性，以及相应的质量保证和应用验证能力等。三是评估战略储备的必要性和可能性。一般认为，国内近期可以研制，或者长久的可获得性较好的元器件属于风险可控，并已有相应的管理办法，提示使用进口元器件的出口限制、停产、周期长和价格高等风险，旨在促进航天元器件的自主可控。本文提出的风险控制措施，不包括元器件需求方更改自己的元器件需求内容（一般说法是用户改设计）。其原因是，目前，航天设计师采用的一般方法是使用已有的货架元器件和利用已有的IP核实现诸如SoC之类的器件，实现航天产品的功能和性能。因为受制于人，可获得性差，用户改变对一个特定器件需求，不能改变该器件自主可控程度的属性。例如，5000万门FPGA买不到，将设计改为选择5个1000万门FPGA替代，这个措施的作用是规避了5000万门FPGA不可获得的风险，是规避了5000万门FPGA不能获得导致用户设计失败的风险。但是5000万门FPGA属于不自主、不可控器件的性质仍然没有变化。
结论
自主的航天元器件：元器件产品及形成该产品全过程的全部要素不受制于外国或他人，航天用户可以公开并稳定地获得电学和环境性能、可靠性、供货周期和价格等适宜航天型号的元器件。可控的航天元器件：元器件产品当前或者长久的获得，存在受制于外国或他人的损失风险，经评估其风险可接受或者有规避风险的措施，元器件的电学和或环境性能、供货周期、稳定性和价格在预定的时间内适宜航天型号的元器件。自主与可控有关联，更有区别。关联：均是解决受制于人的压力的对策。区别：自主与可控侧重对象不同，应用重点不同。（1）自主：侧重于研制国产元器件产品自主性，关心研制全过程的完整的受制要素，这是在从根本上解决受制于人的路径，这是长期的需要投入巨大资源的历史性工作。（2）可控：侧重于识别风险，判断研制国产器件和使用进口元器件产品可控性，关心受制引起的损失风险和应对方法，这是适应需求的权宜之计。虽是不得已而用之，虽然也要长期使用，但建议谨慎使用、限制使用，在使用中考虑由可控向自主转化。
总之，自主与可控是内涵有一定的交集，但是概念不同的两个词。虽然都是解决受制于人的对策，但在这两种对策将长期共存时，建议以长久之计为主，权宜之计为辅，即自主为主，可控为辅。（本文表略）