控制系统论文范文

控制系统论文范文第1篇

该光纤带松套管生产线的控制系统主要是由绞体控制、油膏填充控制、挤塑机控制、水温控制、牵引控制、张力控制和收线控制等部分组成。光纤带放线形式为主动放线，在线调节、同步精度高；油膏除气泡装置可给多条生产线供胶；系统具有操作界面简单易用等特点。该光纤带松套管生产线的主控制系统主要由上位机（IPC）、下位机（PLC）、现场总线系统以及各种执行部件（如伺服控制器、变频器等）组成。整个控制系统以PLC（可编程逻辑控制器）为核心，通过MPI接口及PROFIBUS－DP控制总线在PLC与计算机之间以及PLC与PLC之间交换信息，从而控制系统的运行。PLC同时采集和发出系统所需的各种信号，然后再通过与计算机的相互协作，完成总体控制。监控软件安装于上位机，为用户提供了一个友好的界面，用于图形显示、消息、归档以及报警的处理等。系统画面更新更快速、数据的使用更可靠，具有高度的实用性；可以通过开放数据库互连（ODBC）和结构化查询语言（SQL）方式对该系统中的归档数据进行访问。IPC的作用主要是用于提供友好的、可操作性的人机界面（HMI），不直接参与运算与控制。该系统采用了研华工控机作为上位机，其采用IntelCPU、1GB随机存取存储器（RAM）、120GB硬盘、可刻录光驱、USB接口，还配有19吋液晶显示器、威达工控键盘、打印机、网卡等；如在其扩展插槽内安装西门子CP5611通讯卡，可实现IPC和PLC的数据通讯。IPC的控制软件是Winccflexbile2008，它是基于Windows的应用软件，集控制技术、图形技术、人机界面技术、数据库技术、网络技术于一身，具有动态显示、报警、控制网络通信等组件，可提供友好的用户界面，使设备操作更直观、更简便。根据系统的控制要求，经过同类产品的比较，该系统选用性能非常可靠的西门子S7－300PLC。PLC系统的作用在于实现开关量的输入和输出，模拟量的输入和输出以及大部分数学运算和逻辑运算；PLC直接参与控制和检测，在生产线过程控制的同时，将状态信息通过通讯送到上位机，由上位机来实现生产线的实时参数和状态信息显示。

二关键控制点的设计

在该光纤带松套管生产线的控制系统中光纤带的放带张力和两级牵引之间的三轮组张力是控制系统中的关键和难点。光纤带的放带张力不仅会影响到光纤带在松套管中的余长和余长一致性，同时还可能影响光纤的损耗，而三轮组张力直接影响光纤带的余长。

1光纤带恒张力放带

1．1设备组成该光纤带松套管生产线中共有18个头放线装置，分别装在两个绞体上，绞体为整体框式结构，可装18个直径为410mm的光纤带放线盘。光纤带放线设备的结构，其为主动放带。该放线控制器采用LENZEEVF9300系列交流变频驱动，电机采用LENZE交流变频电机。变频器控制光纤带放出后，经导轮组引导到分线装置，其中有一个导轮安装了张力传感器，实时检测光纤带张力，光纤带再经油膏预填充后被引入并带模具，进而使光纤带有序、紧密、不松散地叠合成一体后被引导入挤塑模头。

1．2硬件组态控制系统中以西门子S7－315－2DP作为PROFIBUS现场总线主站，提供与LENZE控制器的EM2133DP通讯卡直接循环通信。每路放带驱动控制部分采用LENZE的EVF9321交流变频控制器，并在变频器上安装了EM2133的DP通讯卡，放线电机采用180W的LENZE三相异步电机，张力传感器输出信号为0～10V。主控制台采用了西门子公司的S7系列PLC控制系统以及PROFIBUS现场总线。光纤带盘的速度和光纤带张力是通过一个高速的柔性测力传感器系统来控制。每个光纤带主动放线架的运行控制和实时张力可通过PROFIBUS总线与主站PLC进行信息的交换，从而实现在计算机屏幕上实时显示每路张力，并具有张力在线可调的功能，保障光纤带张力在释放过程中稳定。本系统的硬件组态是在PLC编程软件STEP7中导入LENZE控制器设备数据库文件（LENZ213GSD）来完成的，设置与从站的总线通讯率，并选择参数过程数据对象（PPO）类型。S7－300PLC与LENZE9300系列PROFIBUS－DP通讯PPO1协议（4PKW＋2PZD）参数通道PKW访问实现，通过PKW参数通道可以访问和设置所有变频器的参数，PZD过程字控制直接用MOVE（L或T）指令把控制字、过程参数，读或写对应PIW＊＊＊、PQW＊＊＊地址即可。为LENZE控制器分配网络地址，通过EM2133DP通讯卡上的8位拨码开关设定该控制器的DP地址，通过参数设置与主站的PROFIBUS－DP总线通讯率，从而完成数据的读写和控制数据的传输，如状态字、控制字、给定值和实际值、传输传动系统的参数设置和诊断信号。

1．3张力控制的软件设计张力控制是光纤放带的难点，必须要保持张力恒定，而恒张力常常和线速度有关，这就要求电机的转速与卷径成反比。我们利用张力传感器对张力实现闭环调节，在控制算法中加入卷径计算，用卷径计算的扰动来补偿调节，间接实现张力控制，确保张力的恒定。卷径（卷轴直径）D在卷绕系统中是一个重要的参数，其计算公式为：D＝iV／（nπ）（1）式中i为机械传动比，n为电机转速，V为线速度。

2三轮组张力控制

该光纤带松套管生产线中采用主牵引为轮式牵引，辅助牵引为履带牵引的设计方式。除水温以外，主牵引和辅助牵引的张力也是余长调节和控制的重要因素。牵引压力传感器为0～24V输入，输出对应0～250N，用于控制轮式牵引和履带牵引之间的张力值。三轮组张力控制的难点在于要求精度高、响应快，由于三轮组没有储线长度，如果响应不及变频器内部实现恒张力放线功能的流程或超调过大会引起设备或产品的损坏。故控制系统中采用轮式牵引速度与张力调节PID分量叠加的方式来控制履带牵引的速度，即履带牵引速度输出值N2＝轮式牵引速度输出值N1＋牵引张力输出值F，且履带牵引速度应控制在轮式牵引速度±5m／min的范围内变化。通过PID调节N2，直到牵引的张力与设定张力基本相等，并稳定在±1N范围内。为了便于操作，牵引压力值的设定和显示以及履带牵引的PID参数同样显示在操作界面上。

三结论

目前我们研制的光纤带松套管生产线已经在俊知光电、长飞中利、富通集团等众多国内光缆生产厂家中使用。实践证明我们研制的光纤带松套管生产线自动控制系统具有生产工艺显示直观，实时性好、安全可靠和易于扩展，极大地提高了国内光缆厂的生产能力和产品质量，尤其是良好的人机界面和高精度的张力控制得到了厂家的普遍好评。

控制系统论文范文第2篇

1并行通信与串行通信工程应用中

为实现分散控制和集中管理，控制系统的各个部分必定要相互进行数据通信。按照传输方式，可分为并行通信与串行通信。并行数据通信是以字节或字尾单位的数据传输方式，其特点是传输速度快，但传输线的根数多。适用于近距离数据传输。串行数据通信是以二进制的位（bit）为单位的数据传输方式，每次只传送1位，适用于举例较远的场合。工业控制一般使用串行通信。PC机和PLC都有通用的串行通信接口，例如RS-232C和RS-485接口。

2异步通信与同步通信在实际通信中

操作时很难保证数据接收方和发送方有相同的传输速率，为了保证发送过程和接受过程同步，不发生累计误差造成的错位。可以根据实际通信要求选用同步或异步通信方式。异步通信发送字符的信息格式有1个起始位，7、8个数据位，1个奇偶校验位（可省略），1、2个停止位组成。在通信开始之前，通信双方需要对所采取的信息格式和数据传输速率作相同的约定。由于1个字符中包含的位数不多，及时发送方和接受方的收发频率略有不同，也不会因两台设备之间的时钟脉冲周几的积累误差而导致收发错位。其特点就是传送附加的非有效信息较多，传输效率稍低。同步通信方式以字节为单位（8bit），每次传送1、2个同步字符，若干个数据字节和校验字节。在同步通信中，发送方和接收方要保持完全同步，因此要用调制解调的方式从数据流中提取出同步信号，使接收方得到与发送方完全相同的接收时钟信号。其传输速率较高，一般用于高速通信。

3单工通信方式与双工通信方式

单工通信方式只能延单一方向发送或接收数据。双工方式的数据可以沿两个方向传送，每一个站既可以发送数据也可以接收数据。双工方式又分为全双工和半双工两种方式。

二PLC通讯功能介绍

PLC其它PLC，变频器，PC机，远程设备，工业以太网等按照不同的通信协议进行通信，文章主要介绍PLC与PC机之间的通信。PLC与使用自由端口模式的PC机的通信：自由端口模式为PC机与PLC之间的通信提供了一种方便和灵活的方法。在自由端口模式，PLC的串行通信有用户程序控制，可以用接收完成中断、字符接收中断、发送完成中断、发送指令和接受指令来控制通信过程。发送指令（XMT）启动自由端口模式下数据缓冲区的数据发送。通过指定的通信端口，发送存储在TBL中的信息（最多255个字符）。发送结束时可以产生中断事件。接收指令（RCV）初始化或终止接收信息的服务（最多255个字符）。通过指定端口，接收的信息存储在TEL中。在接收完最后一个字符时，或每接收一个字符均可产生一个中断。

三VB通信功能的介绍

1Windows环境下上位机通信软件介绍

在Windows环境下，上位机与PLC实现串行通信，需要有软件提供人机交互平台，实现通信控制。常用的可实现串行通信的软件有WinCCflexible组态软件和VB程序设计软件。由于实际工程需要的多变性及复杂性，多选用VB搭建人机交互平台。VB不仅能实现串行通信，还能满足各种工程实际的不同要求，设计不同的面向对象的工作窗口界面。它本身提供的各种控件，可以方便简易的实现各种设计要求。

2MSComm控件的属性

VB提供了一个串行通信控件MiscrosoftCommControl，即MSComm控件。编程人员只需要设置和监视MSComm控件的属性和事件，就可以轻而易举的实现串行通信。MSComm控件提供了两种处理方式，即可产生两种事件进行通信，事件驱动方式和查询方式。事件驱动方式：Rthreshold属性非0时，收到的字符或传输线发生变化时就会产生串口事件OnCome。通过查询CommEvernt属性可以捕获并处理这些通信事件。查询方式：通过查询接收缓冲区的字节数（InputBufferCount）属性值，处理接收到的信息。

四应用实例

城市交通路口信号控制充分应用了这一通讯功能的应用。现代社会多变的交通状况。传统的交通控制方法已经不能解决目前的城市交通问题，因此基于PLC可通信的控制系统可时效性的解决这一问题。

五结束语

基于PLC控制系统的通信过程明显将现有控制技术提升一个新的阶段。通信技术已经是工业控制中不可或缺的一个重要环节，也会是未来发展的主要方向，以满足现代工程远程化，实时性的发展需要。

控制系统论文范文第3篇

1.1发展背景概括随着中国高速公路建设以及汽车工业在我国的不断发展，汽车行业已经由传统的机械装置演变成一个具有复杂技术的系统。与此同时，我国电子技术也在快速发展着。随着科技的革新，我国在步入21世纪以后，智能化为核心的汽车巡航系统目前已经作为高级轿车的主要附加功能设备。

1.2汽车巡航系统技术的概述汽车巡航控制系统，就是我们所说的驾驶员不用对控制加速踏板而使汽车保持稳定行驶的系统，也是全方位检测数据的系统。随着汽车电子技术的发展，目前巡航系统中的主要技术则是通信能力。而在汽车复杂的电控系统中，通常各种信息是可以共享的，其中CAN总线作为实现数据共享和协同工作的工具，主要以灵活性和稳定性以及实时性所被大家广泛应用。

1.3巡航控制系统的主要发展趋势汽车巡航控制系统随着电子技术的发展而不断进行完善，就需要我们的技术也不断进行改变，这样才能更加准确掌握系统检测。总而言之，汽车巡航控制系统的改革我们可以从以下六个方面进行简析：

（1）新型控制理论的应用每辆车行驶状况在很大程度上受发动机的因素影响的。驾驶员只需要更加稳定地控制车速即可。因此，我们要根据原有的传统控制理论对新的控制理论进行改革，便于其更好地应用到汽车行驶上。

（2）联动控制、复合控制我国目前的巡航控制装置大多数是独立式的，为了更好地提高精度和敏感度，就需要利用计算机进行发动机和变速器的控制，以此形成一体化的复合控制模式。

（3）小型化、智能化现在的计算机大多数都是向着智能型模式发展着。

（4）追踪行驶控制现在很多汽车的巡航系统都能够保证汽车稳定行驶，这就需要我们利用加速、减速等开关进行控制，当车辆不便于减速或加速的时候，就会造成驾驶员很大的困扰。因此，为了解决这一问题，就需要利用雷达测定，更加精确距离，目前很多国家的研究者都在对自适应巡航控制系统进行研究。

（5）走停控制现在对巡航系统的研制主要针对的是在高速上行驶的车辆，这就要求巡航系统有更好地探测能力和反应能力。这样才能使驾驶员完全从复杂的驾驶操作中解放出来，更好地简单操作。

（6）集成化随着近些年智能化的发展，我们需要完善公路智能概念以及卫星导航系统概念，使其得到开发和应用，这样才能保证在未来汽车巡航控制系统关于汽车电控系统相融合。而集成化在很大程度上有效降低成本，更好地增强各系统之间的内在联系，以此提高车辆系统的稳定性和安全性。

1.4本文主要研究内容尽管世界研究汽车巡航控制系统有几十年的历史，但由于巡航控制系统是一个很难控制的系统。所以我们可以从以下几个方面进行分析：①分析掌握汽车巡航控制系统的原理，对其可行性以及必要性进行分析，并对巡航控制系统进行总体的设计。②确定汽车巡航的控制方案，就需要从巡航控制系统的功能和原理出发。③为了能够设计出系统的软件流程，就要从系统的实际运行情况出发。

二、巡航控制系统的组成和工作原理

2.1巡航控制系统简述汽车巡航控制系统，我们可以分为巡航行驶装置、速度控制（SpeedControl）系统、自动驾驶（Auto-Drive）系统等三个方面，而这三个方面的划分主要是根据其特点进行的。目前，我国的汽车巡航控制系统可以分为巡航控制和自适应巡航控制两种，其中自适应巡航控制是巡航控制的延伸和拓展。汽车的巡航控制系统是汽车电子控制系统研发较早的系统之一，主要作为就是驾驶员不用踩油门踏板也可以自动保持汽车的车速。综合上述汽车巡航控制系统的简介，我们可以发现该系统有以下三大优势：①汽车行驶的舒适性。在高速公路上进行行驶的时候，更能体现出这种优越性，以此就会减轻驾驶员的驾驶负担。②节省燃料。在具有相同的经济性和环保性的行驶条件下，有经验的驾驶员就会节省15%的燃料，很大程度上减少废气物体的排放。③保持汽车稳定的车速。汽车无论在哪个道路上行驶，只要在发动机功率允许的范围内，就会保持车速不变。

2.2巡航控制系统的组织结构及原理的构成

（1）巡航控制系统的基本控制原理在应用汽车巡航控制系统的基本原理控制车速的时候，我们可以看出，电子装置控制主要是对车辆行驶进行自动调节，这样才能保证车速始终如一，对电子巡航控制系统的基本控制原理进行了解。电子巡航控制系统就是按驾驶员的要求将所选的信号设定车速，其次就是根据汽车实际车速所反馈的信号。当电子控制器对两个输入信号进行误差检测后，就会及时修正电子控制器存在的误差，便于更好地保持车速恒定。

（2）巡航控制系统的工作原理及结构电子巡航控制系统主要有以下四个部分组成，即控制开关、传感器以及执行机构和巡航控制电控单元（CCSECU）等。

（3）巡航系统开关的控制巡航控制系统开关主要是供驾驶员操作巡航控制系统的一套开关，一般都是安装在汽车的转向信号手柄上或者方向盘上的。

（4）传感器控制电控单元提供节气门开度信号和汽车行驶的速度信号。其设计或选择车速传感器是一项非常重要的工作，因为传感器的频率直接影响整个系统的频率。

（5）巡航控制电控单元（CCSECU）整个巡航控制系统的中枢就是电控单元，其作用就是通过接收传感器和开关等信号的处理，以实现车辆的恒速行驶。

（6）操作机构一般操作机构被我们称为伺服器，其主要作用就是通过接收巡航控制电控单元的控制指令信号，从而调节节气门开度，采用可以减速的支流电机或启动方式驱动拉线盘，使车辆进行加速、减速等操作。其中可以将执行机构分为电动式和气动式两种。

三、结束语

本文通过对汽车巡航系统设计进行论述发现，当汽车所采用这种控制系统，不仅能在高速公路上长时间行驶，提高行驶的安全性，还能在议程程度上降低疲劳驾驶；其次就是可以减少有害气体的排放，满足当今社会所倡导的节约、环保的现实意义。

控制系统论文范文第4篇

该控制系统主要由刀台控制器、刀台电机、内置编码器、电磁阀和接近开关等组成。刀台控制器采用的是意大利DUPLOMATIC公司生产的DDC4控制器，该控制器能驱动刀台电机旋转和定位，在车丝机上使用具有安装简易、功能强大的特点，还能通过RS232与电脑连接实现远程控制和诊断，其特性主要有：

（1）自动寻找最佳路径；（2）外部选择运转方向；（3）自动寻找参考点；（4）对位置代码进行奇偶检验；（5）高级诊断功能；（6）可选2种位置范围；（7）可选不同转动惯量；（8）维修时可降速运行；（9）可通过CNC或PC进行“安全”设定。DDC4控制器有多组不同的输入/输出信号，对应着不同的功能，主要包括有：a.输出到CNC的信号：LOCKED:刀台锁紧INDEXD:刀台到位（用于启动轴运行）ALBIT1，ALBIT2，ALBIT4：报警代码ALPOS1，ALPOS2，ALPOS4，ALPOS8，ALPOS16：次报警代码b.输出到电磁阀的信号：EVLOCK:锁紧阀EVULCK:解锁阀c.从CNC来的输入信号：PBIT01，PBIT02，PBIT04，PBIT08，(PBIT16):位置代码PARITY:对位置代码进行奇偶检验PSTART:启动刀台循环MODE01，MODE02，MODE03：选择运行模式SPDSEL:选择标准/维修速度d.从刀台来的输入信号：LOCKSW:刀台锁紧接近开关ULCKSW:刀台解锁接近开关（刀台允许运转）ZEROSW:刀台参考点接近开关（HOME点）MOTOVL:电机温度检测开关（常闭点）INPUT1：备用INPUT2：备用e.设定组态的输入信号：PTAB01，PTAB02：设定8/12个位置PTAB03：设定低/高转动惯量

2控制系统的运行模式

该系统通过CNC输出给控制器上MODE01，MODE02和MODE03的信号不同来选择不同的运行模式，这三个信号由CNC的输出点Y3.5，Y3.6和Y3.7相对应来控制，该系统可选的模式有多种，具体如下所示。

2.1运行模式：急停/复位模式MODE01，MODE02和MODE03的信号为000时选择该模式，这种运行模式有两个作用，一是停止刀台的所有动作（急停），另一个是消除掉现有的所有报警（复位）。选定时间超过30ms后，该模式才能被控制器读取。选定或退出运行模式时不需要进行复位，但是，从一个运行模式转到另一个运行模式时可能会检测到一个短暂的急停信号。当从0#运行模式转换到其它运行模式时，报警将会清除，而且必须等待800ms后才能启动PSTART信号。

2.2运行模式：自动模式MODE01，MODE02和MODE03的信号为100、010、110时分别对应选择1、2、3#运行模式，这三种运行模式一般用于驱动刀台旋转，只有在选定好所需的位置代码并且给出启动信号后，刀台才会自动旋转到位，具体过程如下：（1）清除所有的报警；（2）通过MODE01，MODE02和MODE03选定自动模式；（3）选定位置代码，可通过手册选定查找；（4）在5s内启动PSTART信号（该信号保持ON状态不少于30ms），使刀台旋转。

2.3运行模式：点动模式MODE01，MODE02和MODE03的信号为001时选择该模式，在该模式下，刀台将按照选定的方向旋转一个位置，具体过程如下：

（1）清除所有的报警；（2）通过MODE01，MODE02和MODE03选定点动模式；（3）选定旋转方向（当PBIT01，PBIT02信号为10时，选择顺时针方向旋转；当PBIT01，PBIT02信号为01时，选择逆时针方向旋转）；（4）在5s内启动PSTART信号（该信号保持ON状态不少于30ms），使刀台旋转。

2.4运行模式：服务模式MODE01，MODE02和MODE03的信号为101时选择该模式，在该模式下，刀台可以执行单个的指令，比如解锁指令、旋转指令、锁紧指令等，具体过程如下：（1）清除所有的报警；（2）通过MODE01，MODE02和MODE03选定服务模式；（3）选定需要执行的指令（当PBIT01，PBIT02，PBIT04，PBIT08，PARITY信号为00100时，执行刀台锁紧命令；当该组信号为00010时，执行刀台解锁命令；当该组信号为10001时，执行刀台顺时针旋转一位命令；当该组信号为01001时，执行刀台逆时针旋转一位命令；当该组信号为10000时，执行刀台顺时针持续旋转命令；当该组信号为01000时，执行刀台逆时针持续旋转命令）；（4）在5s内启动PSTART信号（该信号保持ON状态不少于30ms），使刀台执行相应的指令。

2.5运行模式：安全模式MODE01，MODE02和MODE03的信号为111时选择该模式，在该模式下，刀台的标准动作将会改变，即使刀台存在某些故障，刀台也能运转，具体过程如下：（1）清除所有的报警；（2）通过MODE01，MODE02和MODE03选定安全模式；（3）选定需要执行的指令（当PBIT01，PBIT02，PBIT04，PBIT08，PARITY信号为10001时，回参考点；当该组信号为01001时，解锁接近开关无效；当该组信号为11000时，锁紧接近开关无效；当该组信号为00101时，设定当前位置为1号刀位，并且使参考点接近开关无效；当该组信号为10100时，刀台速度降低30%；当该组信号为01100时，电机内温度检测开关无效；当该组信号为11101时，强制最近一次报警的次报警代码输出为ON或OFF；当该组信号为00011时，强制为串行输出模式；当该组信号为10010时，强制状态输出点为ON或OFF；当该组信号为01010时，进行自动测试功能；当该组信号为11110时，复位到标准功能）；（4）启动PSTART两次（间隔大约50ms）来激活所需的指令。

3系统的故障诊断

该控制系统能持续不断地进行自我诊断并且显示报警状态，报警信息由两位代码组成。主代码通过ALBIT1，ALBIT2，ALBIT4输出确定，可通过CNC的输入点X9.0，X9.1，X9.2查看，次代码通过AL－POSXX输出确定，可通过CNC的输入点X9.3～X9.7查看，通过这两位代码组成的报警号查找手册就可确定具体的故障点。

4结束语

该刀台控制系统设计复杂，维修较为困难，技术人员在使用的过程中不断学习、分析，总结出了它的工作原理和运行特点，这为日常故障处理以及程序的完善带来了便利，设备的运行效率也得到了很大的提高。

控制系统论文范文第5篇

拖拉机动力输出轴连接药液泵，开始喷雾前打开与药箱连接的吸水阀门，关闭快速管接头阀门;控制系统经过上电初始化设定好电动调节阀的初始开度，通过触摸屏设定工作模式和亩喷量，并打开与喷头连接的电动阀;拖拉机动力输出轴运转后，药液从药箱通过吸水阀门、过滤器进入药液泵，控制系统通过速度传感器实时采集作业速度，结合设定的亩喷量和采集的喷药压力，计算出理论的流量值，与采集到的实际流量值进行比较;经过PID算法调节电动调节阀的开度，使得实际流量值尽可能与理论流量值一致，从而实现变量喷雾。药箱上安装的超声波液位传感器检测药箱液位高度，通过触摸屏显示实际液位，当液位低于设定的安全值时，触摸屏显示“液位过低”，进行报警。当行驶到地头转弯作业时，控制器根据转向控制传感器的信号，关闭转弯半径内侧的阀门，防止重复喷药。作业过程中，可以点击触摸屏的摄像头按钮切换到摄像头界面来观察喷雾效果。

2硬件电路设计

控制系统硬件结构，包括DSP核心算法单元、电源电路、RS485、RS232、A/D转换电路、开关量输入电路、继电器输出电路，以及传感器、电动阀、电动调节阀电路、触摸屏显示电路。

2．1核心芯片系统设计采用TI公司的TMS320F28335DSP作为核心控制芯片。该芯片内置了浮点运算内核，能够执行复杂的浮点运算，可以节省代码执行时间和存储空间，具有精度高、成本低、功耗小、外设集成度高和数据及程序存储量大等优点。

2．2电源电路TMS320F28335工作时所要求的电压分为两部分:3．3V的Flash电压和1．8V的内核电压。TMS320F28335对电源很敏感，所以选择TI公司的双路低压差电源调整器TPS767D301。TPS767D301带有可单独供电的双路输出:一路固定为3．3V，另一路输出可调。设计中选取R49为20k，R50为12k，而且TPS767D301芯片自身能够产生复位信号，不需要为DSP设置专门的复位芯片。要保证系统可靠的工作还需要有电源管理芯片，选用TI公司的TPS3305－33D来监控系统的3．3V和5V电压。当系统电压降到允许范围以下时，产生复位信号使系统复位，保护系统免受低电压影响。TPS3305－33D同时还具有看门狗功能，看门狗输入信号WDI接DSP的XCLKOUT引脚。

2．3A/D转换电路控制系统需要采集作业过程中的药液温度、压力、流量、液位高度等模拟量，其中的流量、压力转换为数字量后要进行PID运算。为了保证采集到的模拟量的准确性，选用AD公司的AD7606－4芯片完成A/D转换。它是16位、4通道同步采样模数数据采集系统，内置模拟输入箝位保护，采用单电源工作方式，具有片内滤波和高输入阻抗，无需驱动运算放大器和外部双极性电源，电路设计比较简单、方便。

2．4开关量输入电路开关量输入电路。速度传感器输出的脉冲信号经过一阶RC滤波后，进入光电耦合器，经过74HC14取反后输出幅值为5V的脉冲信号。由于TMS320F28335的I/O电压为3．3V，所以输出的脉冲信号经过74LVC4245进行电平转换，转换为3．3V脉冲信号送入DSP的CAP引脚。转向控制传感器输出高低电平信号，经过开关量输入电路转换为3．3V信号后送入DSP的普通I/O口，通过判断I/O口的高低状态来判断转向。

2．5继电器输出电路本文选用8路NPN达林顿管ULN2803来驱动继电器。ULN2803内部具有集电极开路输出和用于瞬变抑制的续流箝位二极管，输入电压值为TTL或5V的CMOS值，每路输出电流可达500mA，输出击穿电压高达50V，继电器输出电路。DSP输出的控制信号经过74LVC4245转换后进入ULN2803，驱动3路继电器来控制3路电动阀。继电器选用OM-RON公司的G6B－1114P，控制电压为5V，输出电流为5A。

2．6RS485电路电动调节阀是实现变量喷雾的主要执行机构，本系统选用IEV2B智能电动阀门。该阀门采用伺服控制、绝对值定位、增量式调节等技术，能有效消除电动及机械部分由于惯性、机械间隙、材料应力弹性等原因造成的误差;采用RS485总线控制，设计中选用美国MAXIM公司生产的MAX1480B作为RS485数据通讯接口芯片。该芯片将光电耦合器、变压器、DC－DC转换器和二极管等器件组装于单一28引脚封装内，构成一个完整的RS485收发器，可通过摆率限制来降低电磁干扰和反射，允许数据传输速率最大可达250kbps

2．7RS232电路本系统选用MAX3232CSE作为RS232数据通讯接口芯片。该芯片配备专有的低漏失电压发射器输出状态，通过双电荷泵，在3．0～5．5V供压下，表现出真正的RS232协议器件性能。

3触摸屏设计

本文设计的变量喷雾控制系统所有的工作参数都通过触摸屏进行设置和显示。触摸屏(主界面如图8所示)显示作业过程中的流量、行驶速度、药液液位、喷药压力、药液温度、作业面积等参数。点击齿轮状的设置按钮进入设置页面来选定工作模式和设置作业参数，点击阀右侧对应的开关可打开各个电动阀，点击1号和2号摄像头可以切换到摄像头界面来观察实际的喷雾效果。触摸屏与控制器之间通过RS232串口进行通讯。控制器经过串口初始化后，首先判断接收是否超时，未超时则读取接收缓冲区中第1个数据，并判断该数据的低8位是否是通讯协议首字节0x5A，是则继续读取剩下的有效数据;当所有数据读取完后，计算有效数据的CRC校验和，判断校验和是否相符，相符则说明接收到的数据准确无误;然后解析出数据帧中的心跳位并进行处理，通过心跳位来判断系统是否存在通讯故障，心跳位处理完后，数据写入各自对应的寄存器。

4控制系统软件设计

控制系统采用闭环控制，采集的流量作为反馈，与根据亩喷量和作业速度计算出的理论流量进行比较，经过PID运算后调整电动调节阀的开度，保证实际流量与理论流量尽可能一致。

5试验结果

本文设计的控制系统在山东卫士植保机械有限公司研制的3WP－650喷杆喷雾机上进行了应用，并在山东省德州市齐河县延刚家庭农场做了大量田间试验，控制系统全程工作正常。3WP－650喷杆喷雾机的作业幅宽为12m，以实际流量与理论流量的误差率为例，喷雾机行驶在不同作业速度下，取作业幅宽L=12m，喷量设定N=20L/亩，记录触摸屏显示的作业数据进行统计，所测数值和理论值之间的对照及计算出来的相对误差本文设计的变量喷雾控制系统实际流量与理论流量的误差在3%以内，并且在不同的作业速度下流量值能随着速度的变化而变化，实现了变量喷雾的目的。

6结语

本文设计的基于TMS320F28335的变量喷雾系统具有测量精度高、操作简单、工作稳定可靠等特点，可根据喷药作物需要的药量设定亩喷量，实现在不同作业速度下变量喷雾施药的目的。该系统避免了喷药过程中药物的浪费，提高了农药利用率。田间试验结果表明:该系统性能稳定可靠，误差率低，对农业生产和提高经济效益具有重大的意义。

控制系统论文范文第6篇

1改造方案

①把控制系统移入DCS系统，神华某电厂#1机组主机DCS系统是艾默生公司的OVATION控制系统，从备品备件到技术支持始终提供很好的服务，把旁路系统兼容到DCS中会节省很大一笔开支。由于旁路系统实际不存在自动控制和保护功能，可以再保留基本功能的前提下简化控制回路，OVATION控制系统的编辑功能强大，以后如需要恢复其他功能仍然可以很方便的增加。

②将旁路上的人机操作界面完全做到DCS中，操作人员已经很熟悉这套系统，不再进行培训学习，节省了大部分时间。同时也不会再出现类似改造前系统的通讯故障的缺陷，便于机组的稳定运行。

③就地旁路控制系统取消PLC卡件，可以补充到其他系统应用中，以后的检修和维护方便。同时旁路控制系统和其他系统的联系取消，只作为单纯的阀门控制，不容易误发误动旁路控制，便于机组的安全稳定。

2旁路系统控制

回路改造方案的实施利用1号机组停机检修的机会，专业技术人员对上述方案进行了相应的实施，首先为了降低改造成本和改造工作量，将原有的阀门定位器保留，原阀门到旁路控制柜电缆保留。拆除设备与DCS之间的信号线接口在旁路控制柜内。同时为了降低造价，节省时间，在就地核实元件安装位置后用DCS中测点代替旁路系统的监视点。旁路改造后，主控制立盘旁路触摸屏不再使用，旁路系统所有阀门在DCS中做画面及操作端，高旁、低旁蒸汽阀，高低旁喷水阀由运行人员根据需要手动控制开度。压力、温度在画面上显示供运行人员参考。油站油压低报警信号送至画面显示，并在DCS中组态逻辑。

二改造效果分析

1技术效果分析

通过此次#1机组旁路控制系统技术改造，解决了如下问题：

①用户自主设计并优化的旁路控制系统逻辑，较之原有逻辑，结构简单，功能强大，历史数据分析方便，为国内引进的同类型旁路改造提供成功的方案，具有重要的推广价值。

②旁路控制系统的操作画面设计界面友好，显示信息量较原有系统大大提高，方便运行操作，降低了运行员误操作的可能性。

③将旁路控制系统的功能全部由新增的冗余OVATION控制实现，与DCS系统在同一网络框架下，具备了历史数据收集、SOE功能、操作员时间记录功能等分析功能，解决了原控制系统集成度不高，技术相对落后、设计复杂、控制器无法实现冗余控制、无历史数据收集及SOE功能、安全系数不高、控制逻辑不透明等问题，增强了控制系统的安全稳定性、增加了系统的透明度和易用性、降低了维护成本。OVATION控制系统采用标准化的模块和轨道方式搭建系统，系统集成程度高，解决了原旁路控制柜内接线过于密集、柜内大量使用继电器、隔离开关等设备、继电器控制回路大量使用导致系统故障点曾都等问题。

2安全效果分析

OVATION系统与旁路优化整合后，系统故障率明显降低，机组安全性大大提高，改造前，控制系统每年发生故障次数十几次，从改造完后运行至今，尚未发生旁路系统问题导致的机组安全事故。

3经济效果分析

①改造后原控制系统各部件给其它组提供了大量的备件。原控制系统使用的部分卡件、元件采购价格昂贵，且采购周期长，改造至DCS系统后，可以使用DCS系统的备品备件，这样就大大降低了机组备件的库存量，节省资金，系统改造后更换下来的控制卡件为其他机组控制系统提供了备品备件。

②此次控制系统的改造成功，为今后其他机组改造提供了重要的参考依据，同时也可给国内同类型机组的发电企业提供相应的技术支持。

控制系统论文范文第7篇

安萨尔多CBTC列车控制系统由列车自动监控（ATS）系统、列车自动防护（ATP）系统、列车自动驾驶（ATO）系统、计算机联锁（CBI）子系统、数据传输（DCS）子系统等组成。CBTC车载控制系统提供ATP和ATO功能，负责确定列车速度和位置、超速保护、紧急制动、列车停靠、方向控制、安全的车门控制、CBTC运行模式等。车载控制系统设备包括车载控制器（CC）和速度传感器、查询应答器主机（TI）天线、司机操作显示单元（TOD）和移动无线设备（MR）天线。CC与速度传感器、TI主机和TOD接口，以确定列车的位置，显示驾驶信息，设备状况，并给司机报警。本系统采用开放式架构的数据传输子系统，采用802.11g来提供更大的带宽和更强的抗干扰的数据通信能力；采用802.11i无线网络技术来保障安全，阻止未授权用户进入网络；防火墙提供额外的防护措施来抵御恶意攻击。MR用于车载设备和轨旁设备之间传输数据。ATP和ATO子系统通过两个独立的以太网连接到MR。A、B网同时工作，当一端通信中断时，系统会接受另一端的车地通信信息，以保证车地通信的可用性，实现冗余车载网络的交换和扩展。以太网扩展设备ESE利用双绞电缆彼此连接，实现车厢之间的网络通信。当列车经过信标时，储存在其中的信息通过应答器天线发送给TI主机。主机接收到报文后进行解码，将解码后的数据用两个不同的通道传送给CC。CC将会关联来自TI主机的诊断信息、磁场强度信号和信标正在读取的信息来判断TI主机是否故障。随着车轮轮齿的转动，当传感器经过轮齿的时候会输出数字脉冲。这些脉冲由硬件计数器来计数，可以在给定周期内测试速度。系统采用独立的模块测量列车的位移和速度。即使其中一个速度传感器部分失效，CC也会正常工作。2个光电速度传感器和4个加速度计（2个数字型和2个模拟型，以避免共模故障），用于速度测量和车轮空转/打滑的补偿。一旦检测到空转/打滑，CC将利用速度传感器上一次的安全速度和位置，通过加速度计测量出来的加速度来更新列车速度和位置，位置误差通过信标来消除。每个处理器有四个处理模块：应用处理器模块（App），比较处理器模块（VO），交互式存储处理器模块（ME），接口处理器模块（CPL）。App用于计算，VO对数据结果进行检查，ME实现数据共享，CPL主要处理数据的输入和输出。处理器采用3取2比较结构，通过各自的APP模块独立运算，相互通过ME模块交换结果，再通过VO模块表决，保证三个计算机至少有两个的结果一致。如果表决同意，处理器会通过通信模块发送控制信号给列车，允许列车继续运行。这也就是保证在单点故障时的安全运行的冗余方式。

二ATO与ATP子系统

ATP子系统是保证列车运行安全的系统，它根据线路数据、列车临时限速信息、联锁设备提供的列车进路信息，提供列车运行间隔控制、超速防护、车门和站台屏蔽门监督等安全防护功能，且符合故障-安全原则。ATO子系统在非人工状态下通过控制牵引和制动力来控制列车运行，列车按运行图规定的区间走行时分行车，自动完成列车启动、加速、巡航、惰行、减速和停车的合理控制。ATO子系统为热备份，即当主ATO单元故障时，能够自动从主ATO单元切换到备用ATO单元。“热备份”在这里是指主备两套ATO单元运行完全相同的软件，获得相同的传感器输入，独立进行运算；但是同时只有一套ATO单元作为主机和其他子系统如ATP、车辆、TOD、ATS等交互，备用ATO不提供任何输出。仅当检测到当前主ATO单元发生任何故障时，并且列车完全停车后，能够自动进行切换，这样，就避免了影响运行，或司机进行一些不必要的操作。ATO和ATP分别运行于独立的CPU处理器中，彼此通过高速PCI总线连接。系统采用连续速度-距离曲线控制模式进行闭塞设计。当列车运行速度接近ATP最大允许速度时，车载设备产生声光报警，并采用常用制动降低列车速度。采用常用制动时，系统连续地检查列车的制动率，如常用制动率达不到规定值，或车速未按要求进行减速而列车速度达到ATP紧急制动触发曲线速度时，实施紧急制动。

三结束语

基于CBTC的车载控制系统采用统一标准，易于实现互通互联；硬件冗余，保证了高可靠性；实现了车-地之间的双向、实时、高速、可靠、安全的移动通信，完成了列车超速防护，保证列车以最小间隔安全运行。该系统已成功应用于沈阳、西安、杭州、郑州、成都等城市。

控制系统论文范文第8篇

1.功能说明设定机组电机开启顺序方面，依照机组步状态字，确保启动功能方面电机能够与设定时间间隔相符合，依照机组状态字命名规定，可以借助机组号对相关步状态字加以匹配，还可以通过步状态字查询对应机组号。例如在第一车间第5机组中的“机组步状态字”地址显示为MB45，那么0-3位则属于是第一步到第四步的步启动步状态，4-7位则属于是第一步到第四步的步停止使能。需要特别注意的是步信号则也就属于是脉冲信号。内部逻辑在电机控制功能中完成任务后，会向DR管脚输入运算结果，控制电机运行状态。根据相关经验，一般开启电机的时间会控制在1秒以内，该启动时间与多数电机要求相符合，对一些延迟启动时间的电机，可通过延迟程序对启动时间进行相应延长。对于电机联锁程序，该电子控制系统包括三种联锁信号，也就是：设备联锁、启动联锁及运行联锁。连锁满足定义代表数字是“1”，也就是说，设计程序可以启动，而不满足则用“0”表示，也就是说禁止启动设计程序。启动联锁方面，一般大型设备均输出一个启动指令，在功能模块中接入信号。运行连锁方面，根据相关工艺程序，可常规启动设备前所有设备，这样该设备才有得到启动指令的权利。电机控制字方面，可将所有控制位合成一个整体字节，向功能模块直接传输，使其更为快捷与高效。编号上，电机状态字依照统一规则实施统一编排。电机下位调试方面，一般下位调试在这种电子控制系统中会直接调试STEP7编程。如果你想要启动电机，则可以在确保联锁状态可以对相关情况满足的情况下，只需要把对应电机控制字的第0位置位即可，如果想要将电机运动停止，只需要将其控制位直接复位。

2.计算机监控组件逻辑程序控制系统在电子控制系统中具有独立性，两者是彼此自主运行、具有不同特征的控制单元。但是，因为两者均在总线网络和通讯协议额后应用，所以这两大控制单元具有整体性特征。通讯中介主要是工业以太网，一方面能够为控制站和控制站通讯服务，另一方面还可当作控制站和操作站的稳定介质，对站点数据传输极为有利。该系统在控制现场模块与站点间，通过分布式IO满足通讯之需，通过安全、稳定通讯总线，可以向控制单元及时发送现场信号。对PLC型DCS控制核大脑，具体包括网络通讯系统、计算机监控组件、逻辑程序控制系统三大组成环节，也就是说，现场应该配备完善的计算机监控设备，由此DCS控制系统就能够精确、高效、及时的完成电子控制任务。

3.软件功能设计电子控制系统软件的核心是实时监测和控制，此系统的软件控制功能具有操作简单、功能齐全以及较好的可视性等特点。系统的软件功能的主要包括电站运行状态的检测，故障检测、报警与处理，信息的显示、储存与打印，电站功能控制以及安全功能。电站运行状态的检测与显示主要是在电子控制系统中显示生产线的基本参数与运行状态，把这些信息集中显示在系统监控界面上，以便于工作人员对电站工作状态和参数的查询。系统故障的检测与处理主要通过实时监测自动化生产线的故障处理系统判断故障发生的具置和类型，如果系统由异常，相关功能会自动进行声光报警。系统的报警类型一般有多种，比如开关阻塞故障报警、发电机启动失败报警等等，根据不同的故障原因，有不同的故障报警信号，故障报警系统界面的设置一般有消声、消闪按钮。故障信号心事设置，一般有显示故障信息和历史故障信号，比如故障发生的时间、故障持续时间以及故障的类型等，系统把这些信息全部储存在触摸屏的紧凑式储存卡内，以便于工作人员随时、随地的查询和处理，同时有利于工作人员分析当前船舶电站情况。功能控制方式一般由遥控、自动和手动3种，一般情况下遥控模式下，操作人员通过界面显示的信息，利用按键控制电站设备；而在自动控制模式下，工作状态由PLC自动控制管理，它能够针对不同设备不同的的运行状态实进行影响的自动控制。安全控制功能的设置主要是为了防止系统在运行过程中存在的操作无序性、任意性，而导致的系统损坏和瘫痪。系统的安全功能一般通过用户权限设置和优先级设置进行实现，一般情况下，系统内为了降低人为故障率，软件系统会设置有操作权限，操作权限一般有两种形式：级别权限和优先级权限，其中优先级安全设置主要是对于遥控模式和手动模式下进行优先级设置，避免操作系统的混合实用导致的系统故障的出现。

4.通信软件设计通信协议和格式设计此系统的通信协议一般采用Modbus协议和RTU通信模式实现信息的收集与储存。在使用Modbus协议之前要对数据进行实时校验，再此通信模式下采用16位CRC进行系统校验，以便提高系统的可靠性和稳定性。控制系统的数据量比较多，在RTU通信模式下，利用上位机进行数据的读取与查询，数据的发送采用中断方式。根据PLC单元数据接收系统命令，然后由报警子程序把各个数字信息分离出来对每一位数字信息进行逐一显示。同时也包含报警信号数据。另外，此系统还能进行模拟量的查询，通过PLC读取21个单元数据，在RTU通信模式中每个字节半酣几个6进制数据，以此获得模拟量数据。PLC接收导致以上命令，将单元数据传输给控制软件，经过子程序等额处理，把这些数据转化为相应的模拟量。PLC端设计此模块编程语言和兼容功能采用FBD语言实现，此语言形式具有较好的直观性，同时可读性也比较高。上位机和PLC通信采用查询方式，通信端口采用Com2，拥有1个停止位，没有奇偶校验位。PC端设计分析PC端设计编程主要采用VC++，下位机的设置一般采用查询方式实施，而其参数则和通信参数相同。上位机的主要功能是读取下位机PLC，读取间隔比较短，周期一般为300ms,取得的下位机命令需要放在固定的缓冲区内。通信软件设计分析控制系统通信软件的设计要考虑较多问题，比如通信的可靠性、稳定性等，一般情况下通信系统的分析与设计要在光镜线完成，利用系统调试功能进行设置，控制系统通信情况的稳定、可靠程度可视性高低、界面是否有好以及监控功能的完善，均要通过通信系统来完成，所有通信系统的设计在控制系统中具有广泛的应用价值。

二、结语

DCS控制系统产生与发展的基础是单回路微机控制系统，该系统对通讯技术、计算机技术、过程控制技术以及CRT显示技术进行了全面综合，通过分层分级形式与集中操作、分散控制、分而自治以及分级管理设计原则，对以往计算机控制危险、复杂的人机联系及模拟仪表功能单一等所存在的不足进行了有效解决，DCS控制系统本身所具有的通用灵活性与安全可靠性等特征，使其被广泛应用于工业控制领域，将PLC型DCS控制系统应用于自动化生产线电子控制系统中，有利于自动化生产线中电子控制系统功能的实现。

控制系统论文范文第9篇

1．1样机单体结构

单体样机主要由开沟器、种箱、排种器、步进电机、覆土器、仿形机构和地轮、模拟轮(用来模拟拖拉机前轮，测量机具前进速度)，以及机架和手柄(用来代替拖拉机头，提供前进的动力)等组成。试验时，将磁钢均匀地贴在模拟轮上，开关型霍尔传感器安装在正对磁钢的位置，用以测量播种机的前进速度。另外，为了获得相对准确的机组前进速度，应将尽可能多的磁钢贴在拖拉机前轮上。

1．2控制原理及系统组成控制系统的作业原理

利用霍尔传感器采集拖拉机的行进速度，获得的速度信号经传感器内部电路处理后输送给单片机;单片机根据输入的株距计算处理后得到应输送给步进电机驱动器的脉冲数，从而使步进电机转速与拖拉机前进速度保持一致，以达到均匀排种的目的。该控制系统主要由单片机模块、无线传输模块、人机交流模块及驱动模块等组成。由于单片机具有体积小、质量轻、价格便宜、功耗低、控制功能强及安装方便等优点，故本方案采用了深圳宏晶推出的新一代超强抗干扰、高速、低功耗的STC89C52RC单片机，其片内带8kB的ROM和512Byte的RAM，与传统的8051单片机完全兼容。考虑到拖拉机驾驶室和排种装置之间存在一定距离，采用有线传输会使控制线路变得较为复杂。为简化线路和增强系统的抗干扰性，本设计决定采用两个单片机控制单元，一个装在拖拉机驾驶室里边，另一个安装在排种器附近，两个控制模块之间采用NRF24L01+芯片进行信息的传输。主机模块主要完成机组前进速度的采集及人机交流等功能，从机模块主要实现对排种器转速的调节。考虑到播种机作业过程可能需要因维修保养、故障排除等原因而临时停车、地头提升转弯及运输状态等实际情况(在这些条件下显然排种器不能继续转动，否则会导致种子的无效排种，浪费种子)，在单片机控制步进电机时，必须考虑镇压轮是否着地。为了解决此问题，该控制系统在镇压轮的底部安装了一个行程开关接在控制系统电路中，只有当排种装置落下时，开关闭合，控制系统才开始工作。

2系统控制硬件设计

该控制系统主要由机组作业速度检测模块、人机对话模块、电机驱动电路模块及无线传输模块等组成。

2．1机组作业速度检测模块

目前对机组作业速度的测量常用到的方法有3种:增量式光码盘脉冲个数测速、电磁式转速传感器测速和开关型霍尔传感器测速。

1)增量式光码盘脉冲测速，虽测量精确度高，但成本也高;同时，由于播种机的工作路况复杂，对传感器的磨损较大，导致使用寿命较低，性价比不高。

2)电磁式传感器相比较增量式光码盘传感器，优点是其结构简单、成本较低;缺点是响应频率不高、抗电磁波干扰能力差、可靠性不高。

3)开关型霍尔转速传感器测速较以上两种传感器具有以下优点:一是抗电磁波干扰能力强;二是转速的快慢不会影响到输出信号的电压幅值，即使转速过慢的情况下也能正常工作;三是可以适应复杂多变的田间作业环境，且结构简单，方便安装与维修。因此，经过综合比较和分析，选用开关型霍尔转速传感器实现测速功能。其由稳压电源及霍尔元件。放大器、施密特触发器、输出晶体管组成。信号经芯片内部处理电路后，得到一个单片机可以识别的稳定数字电压信号。

2．2人机对话模块设计

为方便驾驶员与精量播种机控制系统之间的双向信息交换，该控制软件设计了人机交互对话系统。人机交互对话系统主要是指人与计算机系统之间实现信息的交流。本文所设计的人机交互对话系统是通过DMT80600T080－09W型号的触摸显示屏实现的，机手不仅可以直接通过触摸屏输入要求的株距，而且也可查看播种状况。其采用基于K600+内核的DGUS软件，具有功能强大和连接线路简单等优点，仅需连接4条数据线即可实现与单片机的信息交流．3电机驱动排种电路设计系统利用步进电机作为播种驱动机构，单片机控制步进电机的电路连接如图5所示。该控制系统选用的是具有步进频率高、无低频共振现象、反应速度快等优点的57BYGH250C混合式两相步进电机。其扭矩为1．7N•m，步矩角为1．8°。由于单片机不能直接驱动步进电机工作，需与步进电机驱动器配合使用才能控制步进电机的转动。因此，本文采用2M542细分型高性能步进电机驱动器，其细分数可根据需要进行设定。

2．4无线传输模块设计

该控制系统采用型号为NRF24L01+的芯片来完成信息的无线传输，具有低功耗、传输速率快及抗干扰能力强等优点。NRF24L01+是一款工作在2．4～2．5GHz的全球开放ISM频段免许可证使用的单片无线收发器芯片，其输出功率频道选择和协议的设置可以通过SPI接口完成。另外，由于NRF24L01+的工作电压为3．3V，因此在与单片机连接时需在电路中串联一个1kΩ的电阻。

3系统控制软件设计

整个系统采用模块化编程，主要由初始化模块、数据采集模块、控制模块及显示模块等组成。

4试验与结论

4．1试验

为了验证该控制系统的可行性和可靠性，对单体样机进行了前期的室内试验和数据采集，并把实际粒距与理想粒距做对比，根据JB/T10293－2001中国家对精密播种机技术条件的相关规定，玉米株距误差在50%以内都是符合要求的。本文设定的株距为20cm，则只要实测株距分布在［10cm，30cm］之间即可。看出种子的分布情况较为理想，由此可证明本控制系统是可行的。

4．2结论

1)该智能控制系统改变了传统播种机的排种控制方式，实现了电机驱动下排种速度与拖拉机作业速度的自我匹配，避免了因为地轮滑移带来的播种株距不稳定问题，实现了排种器转速的计算机自动控制。且由于该系统由电机直接驱动排种器，减少了中间环节，简化了传动系统，提高了传动精度，有效地保证了播种株距的一致性。

2)采用无线传输方式使控制线路变的简洁，方便了控制装置的组装与拆卸;人机对话模块使得控制省时省力，利于田间管理。

控制系统论文范文第10篇

本设计是以AT89S52单片机为核心，包括数字式温湿度传感器的一套控制系统。系统包括单片机、复位电路、空气温度检测、空气湿度检测、土壤温度检测、土壤水分检测、键盘及显示及控制电路等，对空气中的温湿度、土壤温度以及土壤水分等的采集是通过数字式传感器实现的。数字传感器监测到的数值通过JM12864F显示。同时，设置了4个按键控制卷帘电机，当监测到的数值超出了系统所设定数值的上下限范围时，单片机开始对电路进行控制。该系统支持节电模式设置。节电模式包括空闲模式和断电保护模式:空闲模式启动时，单片机停止工作，而RAM、定时器/计数器、串口、中断工作继续;掉电保护模式启动时，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位方可恢复正常。在掉电模式下，单片机的片内程序存储器允许重复在线编程，允许通过SPI串行口改写数据，并将8位CPU与可在线下载的Flash集成在一个芯片上。此时，单片机AT89S52便成为一个高效的微型计算机，优点是成本低、应用范围广，并可以解决复杂的控制问题。

2系统硬件设计

1个大棚内布置了3个采集节点，采集节点对大棚内的空气温湿度、土壤温度、土壤湿度、光照强度以及CO2浓度进行采集。大棚的数据采集节点是通过单片机实现的。每一个节点对应一组采集模块，共有3组采集模块，每组采集模块由若干个传感器组成。数据采集模块的作用和功能是利用单片机对各个传感器进行不间断的巡回监测，并将模拟信号通过A/D转换模块转换为数字信号，将转换的数字信号传输到单片机上进行数据采集;单片机会将大棚内每个数据采集模块采集到的数据全都传输到无线网络的子节点上;子节点再将接收到的信息传给主节点。主节点再根据接收到的数据建立基于ZigBee的星型网络结构。可见，在这个传输的过程中子节点起到了对大棚内的环境参数进行采集以及转换的作用，主节点起到了一个调节器的作用。主节点把子节点传输给它的数据负责传输到该系统的控制核心部分单片机上，单片机对接收到的数据进行处理和分析进而来控制卷帘电机、喷灌系统的开启与闭合，合理地调控大棚内作物生长的最适环境。系统流程图。

2．1信息采集模块信息采集模块由单片机、数字温湿度传感器、土壤温度传感器、SM2802M土壤水分传感器和A/D转换5个模块组成，可实现对大棚内的空气温湿度、土壤温度、土壤水份、光照度及CO2浓度等数据进行实时的监测和控制。

1)单片机:AT89S52单片机的特点是功耗低，具有高性能的8位微控制器，采用其作为系统的核心部分。由于该单片机的芯片上具有8位的CPU和可编程Flash的性能，为系统提供了灵活有效的解决方案。此外，AT89S52单片机可降到0Hz静态逻辑操作，并支持两种可选择的节电模式软件，即空闲模式和掉电保护模式。单片机还具有重复写程序和记忆的功能，是一个高效的微型计算机，可解决一些复杂的控制问题。与其他单片机相比，需要的成本很低。

2)数字温湿度传感器:该传感器采用的是DB420型智能传感元件设计开发的，具有其他类似的传感器不具备的特点，如测量准确、工作稳定、使用寿命长等优点。传感器的探头采用铜烧结开孔护管，这种结构透气功能和防尘功能比较好。传感器内置的数字温湿度传感器可以将数字信号通过变送器内部的中央处理器和数模转化器转换成4～20mA电流信号输出出来3)土壤温度传感器:数字传感器采用的是DS18B20型数字传感器，是由美国的DALLAS半导体公司推出的。这种传感器与热敏电阻相比具有直接读出被测温度和可以根据实际要求实现9～12位的数字值读数方式的简单编程方法的优点，9位和12位的数字量分别是在93．75ms和750ms内实现的，且通过DS18B20读出和写入的信息只需一根单线接口完成。数据总线为温度的变换提供一个功率，无需外接电源，总线也可以为DS18B20供电。因此，使用DS18B20型数字传感器在简洁系统结构的同时，提高了系统的可靠性。4)SM2802M土壤水分传感器:SM2802M土壤水分传感器采用世界上最新的FDR原理制作，如图4所示。与TDR型和FD型土壤水分传感器相比，SM2802M土壤水分传感器不仅在性能和精度上具有可比性，可靠性与测量速度要比TDR型和FD型更具优势。光照度传感器的探头采用的型号是GZD－015)A/D转换模块:A/D转换模块采用的是8路的ADC0809，具有逐次渐近的特性。其供电方式是采用单一的+5V电压，同时片内具有8选1的锁存功能模拟开关。单片机采用中断方式的接口电路来控制ADC。信号的传输是通过光照传感器和CO2传感器把非电的物理量转换成电信号，然后把转换成的电信号送到模拟转换模块ADC0809中，再经过A/D转换后转换成数字信号，最后将转换成的数字信号送到单片机中进行相应的处理。单片机通过I/O口由经MAX232电平转换芯片把TTL电平转换成RS232电平，将转换的数据传送给上位机进行存储，并通过液晶显示器将存储的数据实时的显示出来，实现了人机交互的功能。为了提高单片机应用系统的可靠性和抗干扰能力，在单片机系统中加入了微处理器监控器芯片，集成了看门狗电路和掉电保护电路。

2．2ZigBee无线传输模块设计ZigBee网络具有以下9个优点:低功耗、低成本低速率、支持大量节点、支持多种网络拓扑、低复杂度、快速、可靠和安全。ZigBee是一种低速短距离传输的无线网络协议。该网络协议自上而下分为很多个层，具有代表性的是:物理层、媒体访问控制层、传输层、网络层以及应用层。ZigBee网络3种角色的设备分别为:协调器、汇聚节点和传感器节点。Zig-Bee网络与单片机是通过星型网络连接的，向指定节点发送数据的时间是由单片机控制的;同时，单片机根据设置的温度上下限值来给控制器发送消息，当控制器接收到的消息之后立即传给星型网络，星型网络再传给单片机，然后由单片机做出相应的处理。

3系统软件设计

首先，将各种传感器以及外部设备进行设置，对温湿度的传感器和光照传感器进行上下限数值的设置，将其他外部的设备初始化。初始化之后温湿度传感器和光照传感器开始进行数据采集，由于采集到的数据是数字信号，可直接用单片机来监测环境值的变化;单片机将监测到的数值进行分析，将分析的温度和湿度以及光照强度的最终值传给液晶显示器进行显示;显示的分屏可以通过按键进行改变，也可以通过按键对温度和湿度以及光照的上下限值进行调整。当温湿度以及关照强度值超过了上下限值的时候，单片机会送出一个控制继电器动作的标志信号，进而达到控制效果。软件主程序流程图。

4结语

基于单片机的温湿度控制器系统由单片机、液晶屏显示器、空气温湿度传感器，土壤温度传感器，土壤水分传感器，以及其他电路共同组成。该系统不但可以对空气温湿度、土壤温度以及土壤水分含量进行实时监测，而且还可以对监测到的数据进行统计分析处理。同时，能够根据育苗温度设置程序的上下限数值，通过远程控制实现对温室通风和换气等操作。通过ZigBee星型网络可查询现场某采集点的数据信息，该点的信息可以通过无线传输模块传给终端。同时，各个采集点也可以向终端定时发送信息，实现温室大棚现场与远程控制端的实时通信，使温室大棚的管理更加趋于现代化。