自動控制論文模板(10篇)

導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇自動控制論文，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。

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二、注重Matlab軟件

在教學中的應用Matlab軟件在歐美國家早在20世紀90年代就正式引入教學中，如今Matlab已經(jīng)成為線性代數(shù)、控制理論、數(shù)理統(tǒng)計和數(shù)字信號處理等課程的基本教學工具，成為歐美國家大學生必須掌握的基本技能。自動控制基礎課程理論復雜，公式也比較多，Matlab控制系統(tǒng)工具箱可以很好地處理以傳遞函數(shù)為主要特征的經(jīng)典控制問題。將Matlab引入課堂教學中，不但可以提高教學質(zhì)量，也能吸引學生的學習興趣。例如時域分析中，系統(tǒng)對各種典型輸入信號的響應傳統(tǒng)上都是利用拉普拉斯變換法求解出系統(tǒng)輸出的拉普拉斯變換，然后拉普拉斯逆變換得到輸出的時間函數(shù)。由于江蘇科技大學能源與動力工程專業(yè)學生以前沒有學過復變函數(shù)與積分變換這類課程，加之過多的數(shù)學變換干擾了學生對時域分析的理解，特別是二階振蕩系統(tǒng)，得到的系統(tǒng)輸出方程比較復雜，學生難以理解。而且課堂教學中做出準確的曲線也比較困難。在Matlab環(huán)境下，可以很方便地輸入相應的參數(shù)，從而得到相應的響應曲線。再通過改變自然頻率和阻尼比的大小，可以很直觀地觀察到這兩個參數(shù)對時間響應曲線的影響。整個過程清晰明了，教學形象生動，復雜抽象理論的概念得以具體圖形化，學生對知識點易于掌握，對課程的興趣也得到提升。另外利用此軟件在頻率特性的Nyquist圖、Bode圖的繪制與分析以及系統(tǒng)的校正等傳統(tǒng)教學難點的教學中也收到了很好的教學效果。課下也鼓勵學生學習Matlab軟件，建議課后部分作業(yè)用Matlab來完成。

三、加強實驗教學課程的實踐

教學環(huán)節(jié)在江蘇科技大學是獨立授課實驗，授課教師與實驗教師的溝通尤為重要。一方面，目前實驗安排上盡量壓縮講解時間，減少演示性的實驗項目，相關的理論知識學完后緊跟實驗，增多設計性、綜合性的開放實驗內(nèi)容，強化學生對基礎知識的理解，培養(yǎng)學生的自主學習能力，確保學生不但能做出結(jié)果，還能知道為什么會有這樣的結(jié)果；另一方面在Matlab環(huán)境下開展計算機輔助虛擬教學實驗，“虛實”兩種手段有機結(jié)合。對于動手能力強的學生，利用實驗室現(xiàn)有的設備，引導學生自己設計實驗項目，能力非常突出的，吸收到學校相關本科生創(chuàng)新計劃的研究小組。充分發(fā)揮學生的學習主動性和創(chuàng)造性，為畢業(yè)后的工作或深造打下基礎。

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2氣動系統(tǒng)設計

在充分結(jié)合鉆床設計要求的基礎之上，我們采用了不同的氣缸對送料、夾緊以及切削進行一定程度上的控制，值得注意的是，這三個氣缸的動作有著一套固定的運行順序，需要對此進行充分的結(jié)合，其動作順序主要如下：啟動按鈕①送料缸進送料缸初始退送料缸全退同時夾緊缸進鉆削缸快進鉆削缸工進延時停留鉆削缸快退夾緊缸退①氣動原理主要如下所示：從整體角度來看，這一氣動系統(tǒng)就是對三個氣缸的動作進行一定程度上的控制，對于氣缸而言，其往復頻率相對較高，因此對于氣缸類型的選擇十分重要，一般情況下選擇緩沖氣缸較為適宜。同時為了對氣缸到達行程終點時發(fā)出相應的信號并由此來完成預定的動作進行一定程度上的控制，在氣缸之中還需要對磁性傳感器進行利用，并由此實現(xiàn)對于氣缸工作行程的有效控制。在主控閥方面，采用的主要是二位五通雙電控先導式電磁閥，通過對這一類型的電磁閥進行一定程度的使用，可以有效避免因突然斷電而造成機械損傷的狀況。為了能夠?qū)飧椎乃俣冗M行有效的調(diào)節(jié)，還應該對單向節(jié)流閥進行一定程度的設置。除此之外，在這一系統(tǒng)當中，為了對鉆削力的相關要求繼續(xù)擰有效的保證，鉆穴鋼可以采用合適缸徑的氣缸。同時，還在料倉內(nèi)對微動開關進行了安裝，這樣一來，就可以對倉內(nèi)的工件進行一定程度上的監(jiān)測。

3PLC控制設計分析

PLC，全稱為可編程邏輯控制器，其運作機理如下：通過對可編程的存儲器進行有效的使用，并由此來是實現(xiàn)其內(nèi)部的存儲程序，然后在此基礎之上執(zhí)行一系列的操作指令，例如執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時以及計數(shù)與算術操作等。執(zhí)行相關的餓指令之后，有效運用數(shù)字或模擬式輸入/輸出對各種類型的機械或者生產(chǎn)過程進行一定程度的控制。對于PLC控制系統(tǒng)而言，其特點主要表現(xiàn)在如下幾個方面：具有較高的可靠性、抗干擾的能力相對較強、功能的適應范圍較廣、編程簡單容易掌握、在使用與維護上具有較大的便利性。隨著經(jīng)濟的發(fā)展以及科學技術水平的不斷提高，PLC控制系統(tǒng)已經(jīng)取得了較大程度上的發(fā)展，它已經(jīng)由原先的控制開關量階段逐漸向進行順序控制或運算管理的方向發(fā)展。目前狀況下，PLC已經(jīng)具有連續(xù)不間斷的HD控制等多項功能，它可以將一臺PC機作為主站，同時也可以使用一臺PLC作為主站，并運用同種型號的PLC與之連接，作為其從站，共同組成一個PLC網(wǎng)絡。我們將以PC機作為主站與以PLC作為主站，并與從站共同組成的PLC網(wǎng)絡這兩種方法進行一定程度的比較，不難發(fā)現(xiàn)后者比前者更為方便，主要表現(xiàn)在當用戶進行程序編輯時，不再需要先對通信協(xié)議進行一定程度的了解，而是按照說明書的格式直接編寫即可。除此之外，對于PLC網(wǎng)格來說，它不僅可以作為獨立的DCS/TDCS，同時也可以將其當做DCS/TDCS的子系統(tǒng)進行使用，PLC大系統(tǒng)與DCS/TDCS具有一致性。

在本文的PLC自動化程序的設計中，主要是對STL指令的設計方法進行了采用。對于STL指令而言，它其實是一種，其操作元件主要是編號S0至編號S499的狀態(tài)寄存器。當滿足了相應的轉(zhuǎn)換條件之時，就說明了下一步序的狀態(tài)寄存器被置位，當前步序的狀態(tài)寄存器自動復位。

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1.2PLC程序配置。PLC程序進行設計時可以采用WinProLadder階梯圖語言進行程序編寫。其程序設計涉及兩個部分：1.系統(tǒng)動作順序；2.系統(tǒng)功能；進行系統(tǒng)開發(fā)時，要兼顧機器的動作順序和使用者的自定義操作。若用實際情況形容就是，比如報警器的響應時間，實驗人員如果想將之延長幾秒，需要對時間參數(shù)進行設定。相應的階梯圖程序則需要對記憶置進行重新配置以存儲以上參數(shù)，再通過系統(tǒng)將參數(shù)輸出到外端的機器上。由此得出結(jié)論，暫存器的配置與編號都需要進行正確的配置，以便與使用者界面完美配合，操作時不發(fā)生偏差。

1.3使用者界面（HMI）設計。隨著智能化觸摸屏幕的應用，使用者界面的操作更加方便可靠。使用者通過對顯示屏上的圖形進行觸碰式操作，進行程序代碼參數(shù)的修改和操作。為了方便理解和操作，使用者的界面以圖形的大量使用，取代了傳統(tǒng)的按鈕式操作。使用者界面涉及如下三方面的發(fā)開：（1）系統(tǒng)規(guī)劃。（2）操作界面的布局和設計。（3）系統(tǒng)通訊功能

2自動控制技術在工業(yè)領域的具體應用

2.1化工領域。電子自動控制技術在化工領域的應用體現(xiàn)在與工藝設備的充分結(jié)合，具體可參見應用范圍最廣的可編程控制系統(tǒng)?；瘜W反應爐的溫度控制一直是行業(yè)里的一個難題。傳統(tǒng)的手工操作難度非常大，爐溫的頻繁波動不利于工作人員的實時掌握與及時有效的操作，惡劣的化學環(huán)境也使工作人員的健康無法保證。可編程系統(tǒng)的出現(xiàn)為其打通了一個突破口，機器本身的特性不像人一樣受到惡劣環(huán)境的影響，精細測量儀器的應用使得爐溫能得到及時有效的控制，使得整個工藝流程能夠正常進行。擠出吹塑成型機與可編程系統(tǒng)的結(jié)合是自控技術在化學行業(yè)的另一應用。二者的結(jié)合使得熔料的化學作業(yè)過程加快，提高了儀器的工作效率。

2.2電力系統(tǒng)。電力系統(tǒng)的自動化控制技術普及是我國電力行業(yè)發(fā)展的一大趨勢。自動控制技術的應用在電力行業(yè)方面有兩個分支：電力調(diào)度和電力營銷。電力調(diào)度的目標是降低成本并保證系統(tǒng)運行的同時提供給用戶以合適的電能。傳統(tǒng)方式要進行數(shù)據(jù)的大規(guī)模采集和分析，時效性難以保證，萬一發(fā)生事故，其危害往往難以挽回。因此，我國電力行業(yè)把自動控制技術與電力調(diào)度系統(tǒng)相結(jié)合，通過計算機進行大量數(shù)據(jù)的自動化收集，實時掌握，實時處理，特殊情況篩選后進行自動上報，利于全局指揮。電力營銷與自動控制技術的結(jié)合，可以改善電力系統(tǒng)的運行條件，便于管理，既緩解了電力人員的工作壓力，也預防了事故的突發(fā)。

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2復合智能控制

不同智能控制系統(tǒng)具有不同的優(yōu)缺點，復合智能系統(tǒng)就是將各種不同種類的控制系統(tǒng)進行綜合使用，這樣可以在克服各個控制系統(tǒng)缺點的同時，實現(xiàn)各個系統(tǒng)優(yōu)點的綜合。目前常用的復合系統(tǒng)主要是有模糊滑?？刂啤⒛：龑＜铱刂埔约吧窠?jīng)網(wǎng)絡模糊控制。模糊專家系統(tǒng)。該系統(tǒng)是種特殊的專家系統(tǒng)，即在知識獲取、表示、處理的整個環(huán)節(jié)中都加入了模糊技術。該系統(tǒng)的特點就是，即使初始信息獲取的不夠完整或者準確，但該系統(tǒng)還是可以較為有效的人類專家思維模擬，在既有的不完整的信息下提出最優(yōu)化的解決方案。模糊專家系統(tǒng)是模擬人類有關專家進行有關問題解決的思路，因此是一種較容易開發(fā)應用的復合系統(tǒng)。神經(jīng)網(wǎng)絡模糊系統(tǒng)。該系統(tǒng)起源于上世紀九十年代的日本，它有效的利用了神經(jīng)網(wǎng)絡和模糊網(wǎng)絡各自的優(yōu)點，即可實現(xiàn)任意函數(shù)映射，具有良好的學習性，可處理殘缺、粗糙、模糊的信息。神經(jīng)網(wǎng)絡模糊系統(tǒng)是兩種系統(tǒng)的有效結(jié)合，它在實現(xiàn)模糊邏輯利用少量信息進行知識表達的同時，也可通過聯(lián)想進行有關知識的應用，這使得該控制方法實現(xiàn)了表達和學習能力的綜合提升。模糊滑?？刂?。滑?？刂谱畲蟮膬?yōu)點就是不受系統(tǒng)不確定性的影響，魯棒性較佳；其缺點主要體現(xiàn)在未建模動態(tài)及補償干擾的高控制增益，此外在高頻轉(zhuǎn)換時易產(chǎn)生一定的抖振。綜合模糊系統(tǒng)以后的模糊滑?？刂凭秃芎玫目朔诉@些問題，它將二者不依賴性及魯棒性好的優(yōu)點進行了一定的結(jié)合，因而可以有效實現(xiàn)控制對象的轉(zhuǎn)換。該控制方法具有很好的應用前途。

3智能控制在火電廠熱工自動化的應用

3.1對單元機組負荷的控制

非線性、不確定、時變以及耦合等是單元機組負荷控制的難題所在，對此，可以設計出建立在機跟爐與爐跟機上的具有自適應性的兩種神經(jīng)元模擬負荷控制系統(tǒng)。試驗發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)下各權系數(shù)學習收斂明顯提速，且效果自適應性及控制性均較理想。此外，結(jié)合神經(jīng)元控制與模糊邏輯算法并將其應用在單元機組負荷控制上，此時控制系統(tǒng)的自適應性、抗干擾性、魯棒性都有顯著的增強，系統(tǒng)的響應速度也明顯提升。

3.2對過熱汽溫的控制

過熱汽溫對于鍋爐的正常運行有著極為重要的意義。改變減溫水是實施鍋爐過熱汽溫控制的常用方法，大慣性、時滯性，以及動態(tài)特性的隨便是該系統(tǒng)主要面對的問題。隨著智能控制技術的發(fā)展，人們逐漸將神經(jīng)網(wǎng)絡控制技術引入到過熱汽溫系統(tǒng)中來，這使得系統(tǒng)的運行狀況、控制質(zhì)量及適應性都有了明顯的提升。神經(jīng)網(wǎng)絡控制下的過熱汽系統(tǒng)魯棒性較優(yōu)，即使在調(diào)峰機組變工時也可以實行很好的運行和控制，因此有效的克服了原先過熱汽溫控制的時滯及不穩(wěn)定問題。

3.3對鍋爐燃燒過程的控制

鍋爐燃燒易受到煤種煤質(zhì)、變量耦合、時滯等多種因素的干擾，且其燃燒率很難實行頸椎的測區(qū)。將專家控制應用到鍋爐燃燒過程的控制中以后，通過專家系統(tǒng)逐次的判斷、分析和推理，可實現(xiàn)前進式的系統(tǒng)，具體包括對緊急事故、工況判斷子集、送風調(diào)節(jié)子集、執(zhí)行機構診斷子集、煤厚調(diào)節(jié)子集等多內(nèi)容的判斷。此外，將模糊控制融入鍋爐燃燒系統(tǒng)以后能夠有效解決原系統(tǒng)不確定性問題，并同時提升系統(tǒng)的魯棒性與控制質(zhì)量。

3.4對中儲式制粉系統(tǒng)的控制

磨負荷信號較難測量、數(shù)學建型復雜以及被控參數(shù)耦合，是中儲式制粉系統(tǒng)主要的問題所在，此時就可以利用模糊語言規(guī)則克服其延遲與非線性的問題，具體內(nèi)容包括，將操作人員的經(jīng)驗以數(shù)據(jù)的形式存入計算機并進行計算，然后通過預測和分級進行兩種模糊控制。此外，將神經(jīng)元解耦及模糊控制融入到磨煤機控制系統(tǒng)中，這樣以來，球磨機制粉時滯以及耦合的問題就得到了很好的解決。

3.5對給水加藥的控制

給水加藥工作主要涉及的是氨與聯(lián)胺的加入，前者可以使給水與高凝結(jié)水處于較高的堿性，避免酸性水腐蝕高低壓給水設備；而后者是通過聯(lián)胺的化學作用控制水內(nèi)氧和二氧化碳的含量，從而避免相關設備出現(xiàn)腐蝕、生垢等問題。實際生產(chǎn)中加藥量的大小易受到水處理工況、蒸發(fā)量等因素的影響，因此很難對其實現(xiàn)有效的控制。在給水加藥系統(tǒng)中使用模糊控制系統(tǒng)，這樣以來，專家有關經(jīng)驗的信息就會融入到控制系統(tǒng)中，從而使系統(tǒng)控制的質(zhì)量得到大大的提升。在變頻器輸出頻率的控制中使用模糊控制，能夠有效的進行加藥泵機的轉(zhuǎn)速調(diào)整，這種融入模糊控制的給水加藥系統(tǒng)能夠避免人工加藥引起的各種不良后果，從而提高了給水加藥的工作質(zhì)量。此外，模糊控制下的假藥系統(tǒng)具有較好的魯棒性，其動態(tài)響應也比較快速，因此具有很好的使用經(jīng)濟性。

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二、智能化技術的應用優(yōu)勢

（一）免去了控制模型的建立

在電氣工程的傳統(tǒng)工作中，自動化系統(tǒng)控制的實現(xiàn)必須有控制模型的建立。但是，在實際的操作中，被控制對象往往需要十分復雜的動態(tài)方程，這就影響了精確效果的獲得。由此，在設計對象模型的環(huán)節(jié)中，經(jīng)常會遇到無法科學預測、無法準確估量的一系列困難。然而，智能化系統(tǒng)的出現(xiàn)，使這些困難得到了較好解決，極大促進了工作效率的提升，同時對于一些不可控制的因素，也實現(xiàn)了較好的控制，大大提升了自動化控制器的準確性。

（二）實現(xiàn)了便捷的電氣系統(tǒng)控制

智能化控制器的實際應用實現(xiàn)了更加便捷的電氣系統(tǒng)控制，隨時都可以完成對系統(tǒng)控制程度的有效調(diào)整，極大提升了系統(tǒng)的整體工作性能，是對自動化控制順利實現(xiàn)的進一步保障。從這一項優(yōu)勢中就可以看到，和傳統(tǒng)的自動化控制器相比較，在任何條件下，智能化控制器都具有更加完善的調(diào)解控制功能，在電氣工程的自動化實踐應用中占據(jù)優(yōu)勢。

（三）實現(xiàn)了一致性的智能化控制

在自動化控制中的數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)，智能化控制器可以實現(xiàn)一致性的智能化控制，很好解決了不同數(shù)據(jù)的處理困難。而且，在自動化控制的標準執(zhí)行上，即使遇到陌生的數(shù)據(jù)，也依舊可以獲得具有較高準確度的估計。但是，如果發(fā)現(xiàn)智能化控制器在實際的應用中沒有發(fā)揮出理想的效果，一定要全面排查工程的各個細節(jié)，細致地進行分析，不能盲目的否定智能化控制技術。

三、智能化技術的實踐應用

（一）系統(tǒng)病因診斷

在電氣工程診斷工作中，采用傳統(tǒng)的人工手段具有較強的復雜性，雖然對工作人員要求十分嚴格，但是也無法獲得較為準確的診斷病因。在電氣工程工作中，實現(xiàn)自動化控制的過程中經(jīng)常會遇到一些如設備、數(shù)據(jù)等方面的問題，這是不可能避免的，采用傳統(tǒng)的人工診斷辦法不能確保病因處理的及時性，而且處理效果也不佳。但是，智能化技術的廣泛應用，使得自動化控制工作的診斷效率得到大幅度提升。而且，定時檢測診斷應用，有效避免了一些不必要的問題。

（二）系統(tǒng)設計優(yōu)化

在電氣工程發(fā)展中，傳統(tǒng)的工程設計需要工作人員進行多次重復的實驗操作和改良，而且，在這一工作過程中，對工作人員的工作素質(zhì)也有著較高的要求，既需要工作人員掌握一定的專業(yè)設計知識，還需要工作人員能夠很好的將知識理論應用于實踐工作中。但是，在實際的設計工作中，工作人員往往不能做到全面的考慮，經(jīng)常會漏掉一些具體的問題。所以，一旦發(fā)現(xiàn)復雜問題，很多情況下都不能做到及時解決。而智能化技術的出現(xiàn)，較好解決了這一問題。設計工作可以借助于計算機網(wǎng)絡完成，也可以借助于相關的軟件完成，既保證了設計中數(shù)據(jù)的準確性，也實現(xiàn)了設計樣式的豐富化，更能夠做到對復雜問題的及時處理，較好保證了自動化控制的穩(wěn)定性。

（三）系統(tǒng)的自動化控制

在電氣工程中，智能化技術可以應用于多個控制環(huán)節(jié)，能夠很好的實現(xiàn)整體性的自動化控制。智能化技術的主要控制工作是借助于三種手段實現(xiàn)的，一是模糊控制，二是專家系統(tǒng)控制，三是神經(jīng)網(wǎng)絡控制。運用這三種控制手段，極大提升了自動化控制效率，使遠距離的自動化控制成為可能，增強了對電氣系統(tǒng)的運行反饋。特別是神經(jīng)網(wǎng)絡控制，能夠?qū)崿F(xiàn)算法的反向?qū)W習，在信號處理方面得到了較大應用。

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2設計依據(jù)

1）《20kV及以下變電所設計規(guī)范》（GB50053－2013）。2）《低壓配電設計規(guī)范》（GB50054－2011）。3）《高層民用建筑設計防火規(guī)范》（GB50045－1995(2005版)）。4）《建筑物防雷設計規(guī)范》（GB50057－2010）。5）《火災自動報警系統(tǒng)設計規(guī)范》（GB50116－2013）。6）《智能建筑設計標準》（GB/T50314－2006）。7）《綜合布線系統(tǒng)工程設計規(guī)范》（GB50311－2007）。

3系統(tǒng)原理

本設計采用新型集散控制系統(tǒng)——現(xiàn)場總線系統(tǒng)（FCS系統(tǒng)），能把控制功能分配至現(xiàn)場每個控制回路，并完全分散在現(xiàn)場儀表中，從而提高了系統(tǒng)的可靠性，實現(xiàn)真正的分布式控制。本系統(tǒng)可分為：設備層、控制層和管理層，主要監(jiān)控對象為AHU、PAU等空調(diào)系統(tǒng)及水泵、電梯等設備的運行及故障信號。建筑設備監(jiān)控主機控制室設在監(jiān)控中心內(nèi)，通過光HUB及BNA把TCP/IP協(xié)議轉(zhuǎn)換成C-BUS，從而連接多臺DDC直接數(shù)字控制器（可帶遠程輸入輸出模塊），把各樓宇設備連通起來；還可通過ODBC、API等接口方式完成與其他系統(tǒng)的通信，實現(xiàn)建筑內(nèi)的資源共享和綜合管理。本建筑BA系統(tǒng)的監(jiān)控及自診斷功能設于一層監(jiān)控中心內(nèi)。建筑物共設33臺空調(diào)機組，其中5臺采用空氣凈化變頻機組。8臺排風機組由專用PLC可編程控制器控制。一般變風量空調(diào)及一般組合式空調(diào)控制原理：由送（回）風傳感器控制調(diào)節(jié)冷、熱水電動二通調(diào)節(jié)閥，同時根據(jù)需要對風管電加熱器進行分級調(diào)節(jié)，在電加熱器后設置高溫保護開關，當保護開關動作時，關閉電加熱器；當風機停止時，連鎖關閉電動二通閥。對組裝式空調(diào)器風機進行變頻控制，由室內(nèi)溫度控制調(diào)節(jié)冷、熱水電動二通調(diào)節(jié)閥，同時根據(jù)需要對風管電加熱器進行分級調(diào)節(jié)。在電熱器后設置高溫保護開關，當保護開關動作時，關閉電加熱器的電源；當風機停止時，連鎖關閉電動二通閥和電加熱器。要注意風機開，電加熱器才能開。隨著高、中、低過濾器阻力的改變，通過控制變頻器改變風機轉(zhuǎn)速以維持風量，保證換氣次數(shù)不變，延長過濾器的使用壽命。在送風總管上設風管壓差傳感器，同時在夜間值班模式下改變風機運行轉(zhuǎn)速以降低能源消耗。

4供電電源

本系統(tǒng)設備電源由控制室配電箱引來，容量為三相5kW(配UPS不間斷電源)。DDC直接數(shù)字控制器就近安裝于各個空調(diào)設備機房內(nèi)，電源由就近配電箱引出，容量為單相0.5kW。

5電氣接地

在建筑工程設計中，供配電設計非常重要，而接地系統(tǒng)是其中的重要組成部分，占據(jù)重要地位，因為它能直接影響供電系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定。特別是近年來，社會科技越來越發(fā)達，智能化樓宇的出現(xiàn)在給我們帶來方便的同時也產(chǎn)生了新的問題。本工程采用TN-S系統(tǒng)。在設置該系統(tǒng)過程中，根據(jù)其工作零線與專用保護線以及它們連接的位置，設置智能化樓宇系統(tǒng)的安全保護、交流工作、電子設備直流接地系統(tǒng)、防雷保護系統(tǒng)，以保障智能化樓宇的安全。

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閘門調(diào)節(jié)是灌區(qū)工程中經(jīng)常采用的手段，閘門控制的探究對于節(jié)約能源、確保水利工程的正常運行、提高水資源的利用效率和節(jié)約用水具有重要的意義。目前國內(nèi)大部分灌區(qū)已基本實現(xiàn)流量數(shù)據(jù)的自動采集和監(jiān)測，并把數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦芾聿块T，但是在根據(jù)有關數(shù)據(jù)進行遠程自動監(jiān)測和控制方面成熟的經(jīng)驗非常少。國外非凡是歐美等先進國家在這方面已經(jīng)達到較高的水平，如美國的SRP灌區(qū)自動化澆灌系統(tǒng)，可以同時采集100多點的水位、閘門開度和其他信息，通過計算機處理后，控制幾百座閘門、150多處泵站的運行。本文以國內(nèi)某大型灌區(qū)為例，對閘門的自動監(jiān)控進行了探究。

1、系統(tǒng)的總體設計

本系統(tǒng)采用無線數(shù)據(jù)傳輸技術，分一個主站和若干個子站，通過無線調(diào)制解調(diào)器構成一個無線通訊網(wǎng)絡，對多個斷面的數(shù)據(jù)信息進行采集、傳輸、處理和控制。系統(tǒng)的總體結(jié)構圖如圖1所示。下位機中的傳感器把引水渠中的水位值和各閘門的開度值經(jīng)轉(zhuǎn)換后送給編碼器，編碼器對水位及閘門開度信號進行編碼，在通過避雷器將編碼信號傳給數(shù)采儀，數(shù)采儀將數(shù)據(jù)進行初步加工和處理后由無線調(diào)制解調(diào)器傳給上位機，上位機即系統(tǒng)主站，可分別和不同的子站建立聯(lián)系，查詢各測點的數(shù)據(jù)，并按照用戶的要求對各閘門進行控制，下位機中的控制箱接收到此信息，經(jīng)過計算，發(fā)出控制信號自動控制閘門到一定的開度，達到自動控制的目的。

圖1閘門遠程自動監(jiān)測和控制結(jié)構圖

2、下位機系統(tǒng)設計

設計下位機重點在于閘門自動控制箱的設計，本文提出閘門的運行控制模式，并進行可靠性處理，然后利用無線傳輸設備和上位機進行通訊，傳輸數(shù)據(jù)。

2.1下位機硬件電路設計

本系統(tǒng)采用AT89系列單片機，采用矩陣式鍵盤進行輸入數(shù)據(jù)，鍵盤提供切換鍵、時間設置鍵、控制鍵三個按鍵，通過三個按鍵顯示水位、流量、閘門開度、日期和時間。切換鍵實現(xiàn)上述四個功能的轉(zhuǎn)換，時間設置鍵用于修改日期和時間，控制鍵用于對電機啟停進行控制。

2.2閘門控制系統(tǒng)設計

本系統(tǒng)下位機接收到上位機傳來的要求流量值（或水位值），當要求的流量值（或水位值）和系統(tǒng)所測的流量值（或水位值）不一致時，單片機啟鍵閉合，閘門電動裝置控制箱自動啟動電機，提升或下降閘門，當所要求的流量值（或水位值）和當前所測流量值（或水位值）相等時，單片機閉鍵閉合，電機自動停止，達到自動控制的目的。

閘門的運行控制模式有實時型控制模式和定時型控制模式兩種，在實時型控制模式中，上位機根據(jù)用戶要求的流量，利用流量—水位關系曲線把要求的流量換算成要求的水位，然后和下位機聯(lián)系，下位機接到信號后，由電動裝置控制箱控制電機的正反轉(zhuǎn)，達到要求時停止轉(zhuǎn)動。定時控制模式要求用戶輸入所期望的流量值和要求閘門動作的時間，下位機的控制箱在規(guī)定的時間里自動開啟和關閉閘門，進行控制。

2.3無線通訊設備SRM6100調(diào)制解調(diào)器

SRM6100無線調(diào)制解調(diào)器原是美國Data-LincGroup公司生產(chǎn)的軍用產(chǎn)品，現(xiàn)應用于民用。它提供最可靠和最高性能的串行無線通訊方法，在2.4GHz-2.483GHz頻段應用智能頻譜跳頻技術，在無阻擋物的情況下，兩調(diào)制解調(diào)器之間的通訊距離可達32.18公里，可實現(xiàn)PLC（可編程控制器）和工作站之間的無線連接。SRM6100應用跳頻，擴頻和32位誤碼矯正技術保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。無需昂貴的射頻點檢測技術。射頻數(shù)據(jù)傳輸速率為188kbps。并且不需要FCC點現(xiàn)場許可證。SRM6100支持多種組態(tài)，包括點對點通訊和多點通訊。多點通訊對子站數(shù)目無限制。并且SRM6100可做為中繼器工作，以達到擴展通訊距離或克服阻擋物通訊的目的。

2.4下位機可靠性處理

為了精確控制電動閘門的關閉，避免電動閘門在工作中出現(xiàn)過載破壞或關閉不嚴的現(xiàn)象，本系統(tǒng)在電動軸上安裝了轉(zhuǎn)矩傳感器，用來監(jiān)測閘門輸出軸的轉(zhuǎn)動力矩，以判定閘門是否關嚴、是否被卡住。閘門電動裝置用于檢測和控制閘門的開度，本系統(tǒng)在轉(zhuǎn)動軸上安裝了光電碼盤，考慮到閘門可能出現(xiàn)頻繁的正反轉(zhuǎn)交替，為了避免錯位和丟碼，采用雙光耦技術，光耦輸出的兩路信號經(jīng)74221雙單穩(wěn)觸發(fā)器進行整形，89C51的INT0和INT1對其進行計數(shù)、計時，并判定轉(zhuǎn)動方向，計算閘門開度。電動閘門在工作中若出現(xiàn)異常現(xiàn)象，系統(tǒng)會自動報警，切斷電機電源并顯示故障情況。

2.5下位機軟件設計

下位機的軟件設計分為閘門自動裝置控制箱程序設計和串行口中斷服務程序設計兩部分。閘門自動裝置控制箱程序設計主要完成數(shù)據(jù)采集、存儲、顯示、按鍵操作等功能，串行口中斷服務的程序完成下位機向上位機數(shù)據(jù)的傳送和用戶設定參數(shù)的接收?？刂葡涑绦虻闹骺驁D如下摘要：

圖2、閘門自動控制程序流程圖

3、上位機設計

上位機的軟件部分采用VB6.0為開發(fā)工具，將各個功能模塊化，分別解決相應新問題，再將各個模塊組裝，構成上位機軟件系統(tǒng)的核心，上位機軟件系統(tǒng)的結(jié)構如圖3所示，通信模塊位于最底層，其余模塊功能的實現(xiàn)都直接或間接建立在此模塊的基礎上，本文利用VB的API函數(shù)編寫串口通訊程序，程序的框圖如圖4所示。數(shù)據(jù)管理模塊的主要功能就是為水位、流量、閘位等建立數(shù)據(jù)庫，并對其進行管理。

圖3、上位機軟件系統(tǒng)結(jié)構圖

圖4、通信模塊程序流程圖

4、結(jié)語

本文以國內(nèi)某灌區(qū)為例，全面分析了灌區(qū)閘門自動化控制系統(tǒng)的整體結(jié)構及其設計，對其軟件開發(fā)和硬件選擇作了全面闡述，并總結(jié)了提高自動化系統(tǒng)可靠性的經(jīng)驗，為提高灌區(qū)現(xiàn)代化管理水平提供了有利的工具，具有較高的使用價值和廣泛的應用前景。

參考文獻摘要：

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論文關鍵詞：勞資關系；改善；思路

處罰意味著主體違反了某種受強制保護的規(guī)則后的社會代價，或者說是報應的成本。我們現(xiàn)在主要討論的是用人單位對勞動者的處罰，即資本對于勞動力的控制的表現(xiàn)形式。

一、勞資關系存在的問題

目前用人單位處分勞動者的合憲性、合法性、人道性、合理性以及科學性都不同程度的存在問題，作為兩個利益并不完全重疊甚至相對對立的利益范疇，實務中的不規(guī)范現(xiàn)象亟待解決，這是我國各種使用勞動力的經(jīng)濟實體所面臨的共同的人力資源的管理難題。

1、處罰的范圍存在的問題。在我國的各類企業(yè)中，企業(yè)對員工實施罰款司空見慣。

2、處罰的依據(jù)存在的問題。《企業(yè)職工獎勵條例》、《國營企業(yè)辭退違紀職工暫行規(guī)定》、《關于〈企業(yè)職工獎懲條例〉若干問題的解答意見》、《全民所有制公司職工管理規(guī)定》、《關于貫徹執(zhí)行〈企業(yè)職工獎懲條例〉的實施辦法》以及勞動部關于《企業(yè)職工獎懲條例》有關條款解釋的復函作為企業(yè)處罰勞動者的依據(jù)，但是由于年代久遠，其不適應性早已成為不爭的事實。

3、處罰合理性存在的問題?！丢剳蜅l例》第十二條規(guī)定，對職工的行政處分分為：警告，記過，記大過，降級，撤職，留用察看，開除。在給予上述行政處分的同時，可以給予一次性罰款。但是沒有嚴格的實施界限，企業(yè)自由裁量的范圍較大，有的企業(yè)只是選擇性的將這些懲罰措施變通使用，甚至有的企業(yè)與行政處罰法中的人身罰，行為罰、申誡罰、經(jīng)濟罰的處罰方式混同，這些模仿國家機關工作人員的內(nèi)部處分條例有著明顯的行政痕跡，且各企業(yè)中普遍存在獎懲不對稱的問題。

4、處罰的程序存在的問題。雖然我國《勞動法》第4條規(guī)定：“用人單位應當依法建立和完善規(guī)章制度，保障勞動者享有勞動權利和履行勞動義務?！钡偟膩砜?，我國勞動法律對用人單位如何“依法”制定內(nèi)部規(guī)章制度規(guī)定的較為簡略，對于內(nèi)部規(guī)章制度的調(diào)整缺乏一整套的法律規(guī)范，如應遵循哪些原則、應包括哪些內(nèi)容、如何保證法定程序得到遵守、違法責任等問題，我國目前的勞動立法都存在著空白。

5、懲罰的救濟存在的問題。對于勞動者而言，勞動仍然是謀生的手段，而不是可有可無的活動。因此勞動者只能通過與生產(chǎn)資料相結(jié)合，以獲得生活的條件。而對于生產(chǎn)資料的所有者，其不存在謀生的問題，而存在獲利與否的問題。

6、處罰的主體存在的問題。勞動者實施處罰的主體，是指法律規(guī)定有權設定處罰規(guī)章以及執(zhí)行處罰的主體或部門。

二、縮小處罰范圍

首先，因為經(jīng)濟懲罰手段一方面會對員工心理造成沖擊，一方面企業(yè)和勞動者對當時情景是很難進行舉證的，在這種勞資糾紛中，事實很難澄清，容易引起勞資矛盾。其次，本文前面已經(jīng)分析了企業(yè)員工管理處罰系統(tǒng)的具有可替代性的。再次，應當立即讓罰款和經(jīng)濟性處罰淡出用人單位對勞動者處罰的范疇，嚴禁侮辱歧視性的處罰手段。我國勞動法應當明確禁止用人單位對勞動者采取罰款和經(jīng)濟性處罰措施。最后，應當吸收行政處罰法的處罰原理禁止用人單位對勞動者的同一個錯誤行為進行兩次處罰，并規(guī)定雇員錯誤免除處罰的期限。

三、再造對勞動者處罰的流程

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1.1智能建筑設備監(jiān)控系統(tǒng)組成與結(jié)構框圖（圖1）

1.2智能建筑設備監(jiān)控系統(tǒng)組成與結(jié)構

簡要介紹上圖為智能建筑設備監(jiān)控系統(tǒng)組成與結(jié)構框圖，在智能建筑監(jiān)控系統(tǒng)中，監(jiān)控系統(tǒng)主要實現(xiàn)對六個子系統(tǒng)（照明、供配電、冷熱源、空調(diào)、給排水、電梯）的監(jiān)控，并可控制其運行。由中央控制器統(tǒng)一全分布式控制運行，但由于每個子系統(tǒng)都由路由器分開，所以也可獨立運行，控制系統(tǒng)涉及智能建筑各個系統(tǒng)設備自動化控制，可實現(xiàn)高檢測功能。

1.3各設備監(jiān)控子系統(tǒng)應該實現(xiàn)的功能

1.3.1供配電系統(tǒng)

主要功能為智能建筑提供電力。樓層配電設備分布在各樓層，電設備一般放置在建筑底層。監(jiān)控系統(tǒng)主要實現(xiàn)對配電設備運行參數(shù)、配電電源、每個電源蓄電池的工作狀態(tài)和數(shù)據(jù)變化進行監(jiān)控，同時對各樓層電設備電源運行狀態(tài)進行監(jiān)控，若發(fā)生故障會產(chǎn)生警報并記錄故障數(shù)據(jù)。

1.3.2照明系統(tǒng)

主要功能是為智能建筑照明。其設備建設于建筑物的各個平面上，方便實現(xiàn)各角度全方位照明。照明監(jiān)控分為室內(nèi)和室外兩部分，室外照明分為公共照明部分，通過監(jiān)控可根據(jù)室外照度值設定開關時間，也可通過更改程序?qū)崿F(xiàn)不同照明燈具的啟動時間。室內(nèi)照明監(jiān)控可通過監(jiān)控數(shù)據(jù)，采用總線控制方式，設定程序?qū)Σ煌瑘鼍伴_啟不同的照度。

1.3.3冷熱源系統(tǒng)

為智能建筑供給冷源和熱源，其噪音較大，設備一般置于建筑底層地下室內(nèi)。通過對冷熱源系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)和冷熱源供給量的監(jiān)控和分析，可通過程序控制實現(xiàn)不同季節(jié)冷熱源供給量和供給時間。

1.3.4空調(diào)系統(tǒng)

保障智能建筑的環(huán)境溫度處于適宜狀態(tài)，空調(diào)設備一般置于各樓層高處位置，地下室也可以配置?？刂谱酉到y(tǒng)主要對空調(diào)機組、風機盤管的工作參數(shù)和運行狀態(tài)進行監(jiān)測，并通過監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析，控制和設定主機房的溫度、濕度和運行時間。同時監(jiān)測子系統(tǒng)還具備空調(diào)漏水監(jiān)視功能，可有效實現(xiàn)對空調(diào)系統(tǒng)的漏水監(jiān)測和控制。

1.3.5給排水系統(tǒng)

既能為智能建筑提供水源，又能排除建筑產(chǎn)生的污水，排水設備一般置于建筑物的地下室或建筑頂層，也可設置在樓宇夾層位置。監(jiān)控系統(tǒng)可監(jiān)控水泵的工作狀態(tài)，并對水池的液位隨時檢測，當設備出現(xiàn)故障或者水池液位異常時，子監(jiān)控系統(tǒng)就會向中央控制器發(fā)出報警信號，并將故障數(shù)據(jù)記錄反饋，自動顯示故障發(fā)生區(qū)域和故障詳細情況。1.3.6電梯系統(tǒng)是為高層建筑提供上下交通的便利系統(tǒng)，設備一般置于建筑的垂直豎井內(nèi)。電梯監(jiān)控子系統(tǒng)主要實現(xiàn)對電梯設備運行狀態(tài)，監(jiān)視電梯啟動、停止、方向等，動態(tài)顯示出電梯實時狀況，一旦發(fā)生故障，監(jiān)控系統(tǒng)會對電梯設備電動機、電磁制動器等進行檢測，自動報警并顯示故障地點、狀態(tài)、時間等信息，并將故障記錄記憶并反饋給中央控制器。

2建筑設備自動化控制系統(tǒng)設計要素

2.1各監(jiān)控子系統(tǒng)控制功能參數(shù)明細

將上文中所述設備監(jiān)控子系統(tǒng)功能要求進行統(tǒng)計和匯總，確認各子系統(tǒng)監(jiān)控點的分布位置和分布數(shù)量，將子系統(tǒng)的監(jiān)控點設置類型、數(shù)量、相關設備、安裝需求、使用地點等詳細列出，并備份保留。依據(jù)各子監(jiān)控系統(tǒng)技術和系統(tǒng)設備實際特點，以系統(tǒng)高效性、可靠性、實用性為前提，以滿足子系統(tǒng)功能需求為標準，以建筑設備自動控制系統(tǒng)設計的節(jié)能環(huán)保為核心，以建筑設備維護保養(yǎng)便捷性和低成本性為主要指標，詳細將設備子系統(tǒng)的各種功能參數(shù)、控制參數(shù)、技術參數(shù)列出并進行歸檔，為日后整體系統(tǒng)搭建安裝提供依據(jù)。

2.2監(jiān)控系統(tǒng)控制器、傳感器和執(zhí)行器的確定

按照監(jiān)控系統(tǒng)被控設備的控制標準和監(jiān)控點數(shù)量，結(jié)合安裝現(xiàn)場實際情況，對現(xiàn)場控制點進行設置和篩選，設計出被控設備安裝現(xiàn)場控制器控制區(qū)域內(nèi)部的監(jiān)控點分布圖，并根據(jù)實際要求確定選擇現(xiàn)場控制器。除了現(xiàn)場控制器，還要確定現(xiàn)場傳感器和執(zhí)行器使用標準，傳感器和執(zhí)行器是對被監(jiān)控設備現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集的基本組成部分，傳感器可監(jiān)測設備狀態(tài)和數(shù)據(jù)變化，執(zhí)行器對此進行分析和反饋，可以說兩者在自動監(jiān)控系統(tǒng)中屬于核心構件。根據(jù)系統(tǒng)設備特性，對關鍵設備要采用高精度和高可靠性的智能型傳感器和執(zhí)行器，以提高整個自動化系統(tǒng)的控制質(zhì)量。非關鍵設備上可以采用傳統(tǒng)傳感器和執(zhí)行器，如此可減少成本，降低整個系統(tǒng)造價。

2.3建筑設備監(jiān)控系統(tǒng)

網(wǎng)絡構建智能建筑設備自動化監(jiān)控系統(tǒng)整體網(wǎng)絡構建如上圖2所示，建筑設備LON現(xiàn)場總線設備自動化控制系統(tǒng)是現(xiàn)實意義上實現(xiàn)了分布式監(jiān)控。此系統(tǒng)不同類型的控制器節(jié)點都具備高智能化特性和網(wǎng)絡通訊能力。由于控制器各節(jié)點具備通訊能力，能夠使節(jié)點與節(jié)點之間實現(xiàn)相互通訊功能，構成完整的通訊網(wǎng)絡。系統(tǒng)中的控制機構和管理機構可以通過總線現(xiàn)場連接為一個整體，彼此之間可以相互協(xié)作，共同完成自動化監(jiān)控任務，兩者可實現(xiàn)控制數(shù)據(jù)和信息的共享。

2.4建筑設備監(jiān)控系統(tǒng)硬件支持

智能建筑自動化監(jiān)控系統(tǒng)構建必須有硬件支持，在硬件方面，主要選用以下器件：中央監(jiān)控器（計算機，監(jiān)控系統(tǒng)的核心部分，處理子系統(tǒng)反饋的綜合數(shù)據(jù)下達控制指令）；監(jiān)控顯示屏（將監(jiān)控圖像實時顯示，便于觀察和分析故障狀況）；鍵盤（更改程序或設定程序，典型的輸入設備）；鼠標（輸入設備）；不間斷電源（為監(jiān)控中央系統(tǒng)和子系統(tǒng)供電，保障監(jiān)控系統(tǒng)不間斷運行，保證整體系統(tǒng)的可靠性）；網(wǎng)絡路由器（中繼器、橋接器、配置型路由器等聯(lián)合使用，實現(xiàn)網(wǎng)絡分布）；控制總線（無屏蔽雙絞線、控制總線LON）；控制節(jié)點（視具體情況而定）。

2.5建筑設備自動化監(jiān)控系統(tǒng)軟件支持

建筑設備自動化中央監(jiān)控器軟件功能具備操作級別和身份識別管理功能。軟件系統(tǒng)采用8位通行字進行鑒別和管理，對操作人員實現(xiàn)權限設置，只允許有權限操作人員在一定范圍內(nèi)進行數(shù)據(jù)瀏覽，并對訪問者身份信息、訪問時間、訪問內(nèi)容進行識別和記錄，且具備交互式菜單，為操作人員提供清晰的數(shù)據(jù)目錄，節(jié)省操作時間，便于高效作業(yè)；中央控制系統(tǒng)設計還具備邏輯格式數(shù)據(jù)顯示功能，可描述短語、數(shù)值、單位等數(shù)據(jù)，對不正常數(shù)據(jù)報警顯示；具有高效數(shù)據(jù)分離終端，控制特定數(shù)據(jù)在特定端口運行，只允許一個操作人員或打印機進行處理；具備特殊指令操作功能，響應命令，邏輯顯示并進行標識。

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二、基于PLC自動控制系統(tǒng)的設計

1、PLC自動控制系統(tǒng)的結(jié)構構成PLC自動控制系統(tǒng)是通過PLC對工業(yè)生產(chǎn)中的儲位、壓力、流量和溫度等生產(chǎn)要素進行控制的一種智能化系統(tǒng)，在此過程中，需進行PID的運算，通常在PLC廠家可以采購到配套的PID控制程序和過程控制模塊，對于生產(chǎn)要素的采集和輸出都有較為方便的控制方法，但基于價格和操作性的原因，不少PLC自動控制系統(tǒng)還是采取自己編程的方式，這對于復雜的PLC自動控制系統(tǒng)實現(xiàn)更多需求和工藝調(diào)整的控制策略，具有成本更低和操控性更強的特點。PLC自動控制系統(tǒng)的工作流程主要是：通過測量感應元件對信號進行反饋輸入，進入A/D模塊轉(zhuǎn)變?yōu)橄到y(tǒng)能夠識別的數(shù)字信號，再與控制參數(shù)進行比對，接著進入PID運算單元，得到偏差結(jié)果的計算，最后由D/A模塊轉(zhuǎn)變信號輸出至執(zhí)行元件，開始動作的執(zhí)行。

2、PLC自動控制系統(tǒng)的智能化實現(xiàn)本文以儲料儲存和輸送控制為例子，采用三菱公司生產(chǎn)的FX2N-48MR-001PLC對PLC自動控制系統(tǒng)的智能化實現(xiàn)過程進行具體介紹。

（1）儲位的采集：寄存器M21閉合檢測儲位并選擇輸入通道讀取儲位值信號，A/D模塊開始工作，再經(jīng)緩沖存儲器讀取進入輔助繼電器中，最后將數(shù)字信號儲存入寄存器，等待PID的運算。

（2）PID的運算：首先，我們要初始化設定PID的固定指令參數(shù)表，即設定檢測時間、增益濾波、微積分增益等參數(shù)。其次，設置獨立的PID指令寄存器，當PID出現(xiàn)運算錯誤時，及時調(diào)整寄存器的ON和OFF狀態(tài)，中斷指令，而實際采集儲位值信號時，也是通過中斷和跳轉(zhuǎn)指令和子程序調(diào)用指令來運算的。

（3）電動閥的輸出：電動閥主要作為進出料控制的手段，是通過PID的控制和D/A模塊的轉(zhuǎn)換，將PID運算的模擬量結(jié)果進行輸出工作，其輸出值會儲存在輔助繼電器和緩沖儲存器中，觸發(fā)輸出通道進行D/A轉(zhuǎn)換的過程。

三、基于PLC自動控制系統(tǒng)的上位監(jiān)控設計

1、上位監(jiān)控介紹基于PLC自動控制系統(tǒng)的上位監(jiān)控是由組態(tài)軟件對上下位的通信進行銜接，且實時監(jiān)控并記錄PLC自動控制系統(tǒng)運行情況的管理方法。其采用組態(tài)軟件對PLC、智能模塊以及設備儀表等進行采集現(xiàn)場信號的工作，當系統(tǒng)運行到報警參數(shù)設置范圍內(nèi)的狀態(tài)時，組態(tài)軟件會以監(jiān)控界面和移動終端設備等途徑提醒工作人員。同時，該上位監(jiān)控軟件對歷史數(shù)據(jù)能夠進行統(tǒng)計和儲存，便于對數(shù)據(jù)變量配置進行優(yōu)化和完善。

2、上位監(jiān)控界面設計上位監(jiān)控界面設計分為兩個步驟，一是畫面的開發(fā)，通過組態(tài)軟件對工業(yè)流程圖的圖形圖表繪制，根據(jù)各設備的位置、規(guī)格和連接方式，通過縮小比例的顯示方式表示在計算機屏幕中；二是工程變量的設置，監(jiān)控界面中的工程變量往往用于集中進行生產(chǎn)監(jiān)控和預警控制，因畫面的直觀效果，自動控制系統(tǒng)能夠在監(jiān)控界面中隨時發(fā)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)的運行狀態(tài)，簡而言之，設置工程變量即是在畫面開發(fā)之后對各生產(chǎn)要素和連接方式的屬性定義。

3、遠程監(jiān)控設計隨著互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，遠程監(jiān)控與PLC自動控制系統(tǒng)結(jié)合起來，成為了PLC自動控制系統(tǒng)的一個很重要的智能模塊。組態(tài)軟件中內(nèi)嵌有B/S結(jié)構，可以讓自動控制系統(tǒng)的監(jiān)控手段脫離現(xiàn)場的監(jiān)控，隨時隨地對工業(yè)生產(chǎn)進行監(jiān)控和管理，亦可設置純?yōu)g覽權限，只能訪問監(jiān)控界面，進行實時數(shù)據(jù)觀察，該方式已成為了上位監(jiān)控的重要發(fā)展方向。

四、基于PLC自動控制系統(tǒng)的智能模塊設計

為滿足PLC應用于各種自動控制系統(tǒng)的要求，配套輸入口的模塊購買成本十分高昂，而且相對固定的性能和無法擴展的弊端對于小型自動控制系統(tǒng)和老工藝改造項目具有較差的靈活性。針對于此，本節(jié)將闡述智能輸入輸出口模塊在PLC應用中的二次設計過程。

1、智能輸入輸出口模塊的設計方案智能輸入輸出口的設計主要通過編程來自定義種類各異的邏輯功能，實現(xiàn)與PLC聯(lián)通信息，輸入輸出模擬量，并于上位監(jiān)控界面中顯示的功能。其中，智能輸入輸出口模塊核心控制器采用單片機作為主機來完成通信的傳輸和數(shù)據(jù)的控制，PLC作為輔機來對兩者進行聯(lián)通。而單片機邏輯電路設計交由CPLD來完成，所有模塊和輸入輸出外設都經(jīng)過CPLD與單片機利用總線連接，實現(xiàn)抑制容易、兼容性強等特點。

2、硬件模塊設計

（1）單片機模塊單片機是智能輸入輸出口模塊的核心部分，本文對單片機的選擇為兼容8051指令代碼的單片機，該類型單片機的功耗、速度和抗擾性能都得到了市場的良好反響。其次，該類型的單片機采取外部晶振模式并內(nèi)置2個30pF電容對波特率的把握較為穩(wěn)定和快速。由于STC12LE5A60S2和CPLD的供電電源為3.3V，所以可以直接進行總線連接。同時，本文將單片機的ALE引腳、中斷、P2和WR/RD接口與CPLD連接，易于控制矩陣式鍵盤的操作。

（2）CPLD模塊CPLD是自定義邏輯編程開發(fā)的專用集成電路，其利用配套的輸入軟件、開發(fā)軟件和仿真軟件對內(nèi)部邏輯燒寫實現(xiàn)電路設計、仿真和優(yōu)化的制作過程。在CPLD的選擇上，首選電源電壓為3.3V的CMOSEPLD，滿足管腳數(shù)量大于144個、I/O口大于116個的高性能和高密度要求。

（3）D/AC和A/DC模塊D/AC模塊的主要作用是輸出0~5V的模擬量，為滿足不同電路的設計要求，其輸入方式應滿足市面常見的直接數(shù)字和單、雙緩沖并存的輸入方式，至于模擬信號是否在轉(zhuǎn)換后通過電流形式輸出還是電壓輸出，本文對此不作要求；A/DC模塊的主要作用是轉(zhuǎn)換數(shù)字量信號，并經(jīng)單片機發(fā)送至PLC進行PID運算。按照常見的自動化控制系統(tǒng)的要求，A/DC模塊必須具備8路采集通道，且采集精度應符合8位分辨率的要求。

3、軟件模塊設計

（1）CPLD程序的編寫CPLD程序的編寫主要是對總線地址譯碼、讀寫時序、數(shù)碼管掃描、鍵盤自動掃描的操作，通常采用AHDL語言來完成工作。其編程流程為：首先，進行總線地址譯碼，獲取單片機對A/DC和D/AC模塊的讀寫時序，通過讀寫時序判斷A/DC和D/AC模塊的轉(zhuǎn)換狀態(tài)；其次，傳輸采集數(shù)據(jù)給單片機，通過對數(shù)碼管的1KHz信號掃描模式，將數(shù)據(jù)顯示與LED上；最后，根據(jù)鍵盤自動掃描200Hz信號的結(jié)果，判斷單片機中斷的按鍵動作，輸出至總線。