時間：2022-08-04 08:53:53
序論：在您撰寫控制系統論文時，參考他人的優秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發您的創作熱情，引導您走向新的創作高度。
1并行通信與串行通信工程應用中
為實現分散控制和集中管理，控制系統的各個部分必定要相互進行數據通信。按照傳輸方式，可分為并行通信與串行通信。并行數據通信是以字節或字尾單位的數據傳輸方式，其特點是傳輸速度快，但傳輸線的根數多。適用于近距離數據傳輸。串行數據通信是以二進制的位（bit）為單位的數據傳輸方式，每次只傳送1位，適用于舉例較遠的場合。工業控制一般使用串行通信。PC機和PLC都有通用的串行通信接口，例如RS-232C和RS-485接口。
2異步通信與同步通信在實際通信中
操作時很難保證數據接收方和發送方有相同的傳輸速率，為了保證發送過程和接受過程同步，不發生累計誤差造成的錯位。可以根據實際通信要求選用同步或異步通信方式。異步通信發送字符的信息格式有1個起始位，7、8個數據位，1個奇偶校驗位（可省略），1、2個停止位組成。在通信開始之前，通信雙方需要對所采取的信息格式和數據傳輸速率作相同的約定。由于1個字符中包含的位數不多，及時發送方和接受方的收發頻率略有不同，也不會因兩臺設備之間的時鐘脈沖周幾的積累誤差而導致收發錯位。其特點就是傳送附加的非有效信息較多，傳輸效率稍低。同步通信方式以字節為單位（8bit），每次傳送1、2個同步字符，若干個數據字節和校驗字節。在同步通信中，發送方和接收方要保持完全同步，因此要用調制解調的方式從數據流中提取出同步信號，使接收方得到與發送方完全相同的接收時鐘信號。其傳輸速率較高，一般用于高速通信。
3單工通信方式與雙工通信方式
單工通信方式只能延單一方向發送或接收數據。雙工方式的數據可以沿兩個方向傳送，每一個站既可以發送數據也可以接收數據。雙工方式又分為全雙工和半雙工兩種方式。
二PLC通訊功能介紹
PLC其它PLC，變頻器，PC機，遠程設備，工業以太網等按照不同的通信協議進行通信，文章主要介紹PLC與PC機之間的通信。PLC與使用自由端口模式的PC機的通信：自由端口模式為PC機與PLC之間的通信提供了一種方便和靈活的方法。在自由端口模式，PLC的串行通信有用戶程序控制，可以用接收完成中斷、字符接收中斷、發送完成中斷、發送指令和接受指令來控制通信過程。發送指令（XMT）啟動自由端口模式下數據緩沖區的數據發送。通過指定的通信端口，發送存儲在TBL中的信息（最多255個字符）。發送結束時可以產生中斷事件。接收指令（RCV）初始化或終止接收信息的服務（最多255個字符）。通過指定端口，接收的信息存儲在TEL中。在接收完最后一個字符時，或每接收一個字符均可產生一個中斷。
三VB通信功能的介紹
1Windows環境下上位機通信軟件介紹
在Windows環境下，上位機與PLC實現串行通信，需要有軟件提供人機交互平臺，實現通信控制。常用的可實現串行通信的軟件有WinCCflexible組態軟件和VB程序設計軟件。由于實際工程需要的多變性及復雜性，多選用VB搭建人機交互平臺。VB不僅能實現串行通信，還能滿足各種工程實際的不同要求，設計不同的面向對象的工作窗口界面。它本身提供的各種控件，可以方便簡易的實現各種設計要求。
2MSComm控件的屬性
VB提供了一個串行通信控件MiscrosoftCommControl，即MSComm控件。編程人員只需要設置和監視MSComm控件的屬性和事件，就可以輕而易舉的實現串行通信。MSComm控件提供了兩種處理方式，即可產生兩種事件進行通信，事件驅動方式和查詢方式。事件驅動方式：Rthreshold屬性非0時，收到的字符或傳輸線發生變化時就會產生串口事件OnCome。通過查詢CommEvernt屬性可以捕獲并處理這些通信事件。查詢方式：通過查詢接收緩沖區的字節數（InputBufferCount）屬性值，處理接收到的信息。
四應用實例
城市交通路口信號控制充分應用了這一通訊功能的應用?，F代社會多變的交通狀況。傳統的交通控制方法已經不能解決目前的城市交通問題，因此基于PLC可通信的控制系統可時效性的解決這一問題。
五結束語
1改造方案
①把控制系統移入DCS系統，神華某電廠#1機組主機DCS系統是艾默生公司的OVATION控制系統，從備品備件到技術支持始終提供很好的服務，把旁路系統兼容到DCS中會節省很大一筆開支。由于旁路系統實際不存在自動控制和保護功能，可以再保留基本功能的前提下簡化控制回路，OVATION控制系統的編輯功能強大，以后如需要恢復其他功能仍然可以很方便的增加。
②將旁路上的人機操作界面完全做到DCS中，操作人員已經很熟悉這套系統，不再進行培訓學習，節省了大部分時間。同時也不會再出現類似改造前系統的通訊故障的缺陷，便于機組的穩定運行。
③就地旁路控制系統取消PLC卡件，可以補充到其他系統應用中，以后的檢修和維護方便。同時旁路控制系統和其他系統的聯系取消，只作為單純的閥門控制，不容易誤發誤動旁路控制，便于機組的安全穩定。
2旁路系統控制
回路改造方案的實施利用1號機組停機檢修的機會，專業技術人員對上述方案進行了相應的實施，首先為了降低改造成本和改造工作量，將原有的閥門定位器保留，原閥門到旁路控制柜電纜保留。拆除設備與DCS之間的信號線接口在旁路控制柜內。同時為了降低造價，節省時間，在就地核實元件安裝位置后用DCS中測點代替旁路系統的監視點。旁路改造后，主控制立盤旁路觸摸屏不再使用，旁路系統所有閥門在DCS中做畫面及操作端，高旁、低旁蒸汽閥，高低旁噴水閥由運行人員根據需要手動控制開度。壓力、溫度在畫面上顯示供運行人員參考。油站油壓低報警信號送至畫面顯示，并在DCS中組態邏輯。
二改造效果分析
1技術效果分析
通過此次#1機組旁路控制系統技術改造，解決了如下問題：
①用戶自主設計并優化的旁路控制系統邏輯，較之原有邏輯，結構簡單，功能強大，歷史數據分析方便，為國內引進的同類型旁路改造提供成功的方案，具有重要的推廣價值。
②旁路控制系統的操作畫面設計界面友好，顯示信息量較原有系統大大提高，方便運行操作，降低了運行員誤操作的可能性。
③將旁路控制系統的功能全部由新增的冗余OVATION控制實現，與DCS系統在同一網絡框架下，具備了歷史數據收集、SOE功能、操作員時間記錄功能等分析功能，解決了原控制系統集成度不高，技術相對落后、設計復雜、控制器無法實現冗余控制、無歷史數據收集及SOE功能、安全系數不高、控制邏輯不透明等問題，增強了控制系統的安全穩定性、增加了系統的透明度和易用性、降低了維護成本。OVATION控制系統采用標準化的模塊和軌道方式搭建系統，系統集成程度高，解決了原旁路控制柜內接線過于密集、柜內大量使用繼電器、隔離開關等設備、繼電器控制回路大量使用導致系統故障點曾都等問題。
2安全效果分析
OVATION系統與旁路優化整合后，系統故障率明顯降低，機組安全性大大提高，改造前，控制系統每年發生故障次數十幾次，從改造完后運行至今，尚未發生旁路系統問題導致的機組安全事故。
3經濟效果分析
①改造后原控制系統各部件給其它組提供了大量的備件。原控制系統使用的部分卡件、元件采購價格昂貴，且采購周期長，改造至DCS系統后，可以使用DCS系統的備品備件，這樣就大大降低了機組備件的庫存量，節省資金，系統改造后更換下來的控制卡件為其他機組控制系統提供了備品備件。
該控制系統主要由刀臺控制器、刀臺電機、內置編碼器、電磁閥和接近開關等組成。刀臺控制器采用的是意大利DUPLOMATIC公司生產的DDC4控制器，該控制器能驅動刀臺電機旋轉和定位，在車絲機上使用具有安裝簡易、功能強大的特點，還能通過RS232與電腦連接實現遠程控制和診斷，其特性主要有：
（1）自動尋找最佳路徑；（2）外部選擇運轉方向；（3）自動尋找參考點；（4）對位置代碼進行奇偶檢驗；（5）高級診斷功能；（6）可選2種位置范圍；（7）可選不同轉動慣量；（8）維修時可降速運行；（9）可通過CNC或PC進行“安全”設定。DDC4控制器有多組不同的輸入/輸出信號，對應著不同的功能，主要包括有：a.輸出到CNC的信號：LOCKED:刀臺鎖緊INDEXD:刀臺到位（用于啟動軸運行）ALBIT1，ALBIT2，ALBIT4：報警代碼ALPOS1，ALPOS2，ALPOS4，ALPOS8，ALPOS16：次報警代碼b.輸出到電磁閥的信號：EVLOCK:鎖緊閥EVULCK:解鎖閥c.從CNC來的輸入信號：PBIT01，PBIT02，PBIT04，PBIT08，(PBIT16):位置代碼PARITY:對位置代碼進行奇偶檢驗PSTART:啟動刀臺循環MODE01，MODE02，MODE03：選擇運行模式SPDSEL:選擇標準/維修速度d.從刀臺來的輸入信號：LOCKSW:刀臺鎖緊接近開關ULCKSW:刀臺解鎖接近開關（刀臺允許運轉）ZEROSW:刀臺參考點接近開關（HOME點）MOTOVL:電機溫度檢測開關（常閉點）INPUT1：備用INPUT2：備用e.設定組態的輸入信號：PTAB01，PTAB02：設定8/12個位置PTAB03：設定低/高轉動慣量
2控制系統的運行模式
該系統通過CNC輸出給控制器上MODE01，MODE02和MODE03的信號不同來選擇不同的運行模式，這三個信號由CNC的輸出點Y3.5，Y3.6和Y3.7相對應來控制，該系統可選的模式有多種，具體如下所示。
2.1運行模式：急停/復位模式MODE01，MODE02和MODE03的信號為000時選擇該模式，這種運行模式有兩個作用，一是停止刀臺的所有動作（急停），另一個是消除掉現有的所有報警（復位）。選定時間超過30ms后，該模式才能被控制器讀取。選定或退出運行模式時不需要進行復位，但是，從一個運行模式轉到另一個運行模式時可能會檢測到一個短暫的急停信號。當從0#運行模式轉換到其它運行模式時，報警將會清除，而且必須等待800ms后才能啟動PSTART信號。
2.2運行模式：自動模式MODE01，MODE02和MODE03的信號為100、010、110時分別對應選擇1、2、3#運行模式，這三種運行模式一般用于驅動刀臺旋轉，只有在選定好所需的位置代碼并且給出啟動信號后，刀臺才會自動旋轉到位，具體過程如下：（1）清除所有的報警；（2）通過MODE01，MODE02和MODE03選定自動模式；（3）選定位置代碼，可通過手冊選定查找；（4）在5s內啟動PSTART信號（該信號保持ON狀態不少于30ms），使刀臺旋轉。
2.3運行模式：點動模式MODE01，MODE02和MODE03的信號為001時選擇該模式，在該模式下，刀臺將按照選定的方向旋轉一個位置，具體過程如下：
（1）清除所有的報警；（2）通過MODE01，MODE02和MODE03選定點動模式；（3）選定旋轉方向（當PBIT01，PBIT02信號為10時，選擇順時針方向旋轉；當PBIT01，PBIT02信號為01時，選擇逆時針方向旋轉）；（4）在5s內啟動PSTART信號（該信號保持ON狀態不少于30ms），使刀臺旋轉。
2.4運行模式：服務模式MODE01，MODE02和MODE03的信號為101時選擇該模式，在該模式下，刀臺可以執行單個的指令，比如解鎖指令、旋轉指令、鎖緊指令等，具體過程如下：（1）清除所有的報警；（2）通過MODE01，MODE02和MODE03選定服務模式；（3）選定需要執行的指令（當PBIT01，PBIT02，PBIT04，PBIT08，PARITY信號為00100時，執行刀臺鎖緊命令；當該組信號為00010時，執行刀臺解鎖命令；當該組信號為10001時，執行刀臺順時針旋轉一位命令；當該組信號為01001時，執行刀臺逆時針旋轉一位命令；當該組信號為10000時，執行刀臺順時針持續旋轉命令；當該組信號為01000時，執行刀臺逆時針持續旋轉命令）；（4）在5s內啟動PSTART信號（該信號保持ON狀態不少于30ms），使刀臺執行相應的指令。
2.5運行模式：安全模式MODE01，MODE02和MODE03的信號為111時選擇該模式，在該模式下，刀臺的標準動作將會改變，即使刀臺存在某些故障，刀臺也能運轉，具體過程如下：（1）清除所有的報警；（2）通過MODE01，MODE02和MODE03選定安全模式；（3）選定需要執行的指令（當PBIT01，PBIT02，PBIT04，PBIT08，PARITY信號為10001時，回參考點；當該組信號為01001時，解鎖接近開關無效；當該組信號為11000時，鎖緊接近開關無效；當該組信號為00101時，設定當前位置為1號刀位，并且使參考點接近開關無效；當該組信號為10100時，刀臺速度降低30%；當該組信號為01100時，電機內溫度檢測開關無效；當該組信號為11101時，強制最近一次報警的次報警代碼輸出為ON或OFF；當該組信號為00011時，強制為串行輸出模式；當該組信號為10010時，強制狀態輸出點為ON或OFF；當該組信號為01010時，進行自動測試功能；當該組信號為11110時，復位到標準功能）；（4）啟動PSTART兩次（間隔大約50ms）來激活所需的指令。
3系統的故障診斷
該控制系統能持續不斷地進行自我診斷并且顯示報警狀態，報警信息由兩位代碼組成。主代碼通過ALBIT1，ALBIT2，ALBIT4輸出確定，可通過CNC的輸入點X9.0，X9.1，X9.2查看，次代碼通過AL－POSXX輸出確定，可通過CNC的輸入點X9.3～X9.7查看，通過這兩位代碼組成的報警號查找手冊就可確定具體的故障點。
4結束語
拖拉機動力輸出軸連接藥液泵，開始噴霧前打開與藥箱連接的吸水閥門，關閉快速管接頭閥門;控制系統經過上電初始化設定好電動調節閥的初始開度，通過觸摸屏設定工作模式和畝噴量，并打開與噴頭連接的電動閥;拖拉機動力輸出軸運轉后，藥液從藥箱通過吸水閥門、過濾器進入藥液泵，控制系統通過速度傳感器實時采集作業速度，結合設定的畝噴量和采集的噴藥壓力，計算出理論的流量值，與采集到的實際流量值進行比較;經過PID算法調節電動調節閥的開度，使得實際流量值盡可能與理論流量值一致，從而實現變量噴霧。藥箱上安裝的超聲波液位傳感器檢測藥箱液位高度，通過觸摸屏顯示實際液位，當液位低于設定的安全值時，觸摸屏顯示“液位過低”，進行報警。當行駛到地頭轉彎作業時，控制器根據轉向控制傳感器的信號，關閉轉彎半徑內側的閥門，防止重復噴藥。作業過程中，可以點擊觸摸屏的攝像頭按鈕切換到攝像頭界面來觀察噴霧效果。
2硬件電路設計
控制系統硬件結構，包括DSP核心算法單元、電源電路、RS485、RS232、A/D轉換電路、開關量輸入電路、繼電器輸出電路，以及傳感器、電動閥、電動調節閥電路、觸摸屏顯示電路。
2．1核心芯片系統設計采用TI公司的TMS320F28335DSP作為核心控制芯片。該芯片內置了浮點運算內核，能夠執行復雜的浮點運算，可以節省代碼執行時間和存儲空間，具有精度高、成本低、功耗小、外設集成度高和數據及程序存儲量大等優點。
2．2電源電路TMS320F28335工作時所要求的電壓分為兩部分:3．3V的Flash電壓和1．8V的內核電壓。TMS320F28335對電源很敏感，所以選擇TI公司的雙路低壓差電源調整器TPS767D301。TPS767D301帶有可單獨供電的雙路輸出:一路固定為3．3V，另一路輸出可調。設計中選取R49為20k，R50為12k，而且TPS767D301芯片自身能夠產生復位信號，不需要為DSP設置專門的復位芯片。要保證系統可靠的工作還需要有電源管理芯片，選用TI公司的TPS3305－33D來監控系統的3．3V和5V電壓。當系統電壓降到允許范圍以下時，產生復位信號使系統復位，保護系統免受低電壓影響。TPS3305－33D同時還具有看門狗功能，看門狗輸入信號WDI接DSP的XCLKOUT引腳。
2．3A/D轉換電路控制系統需要采集作業過程中的藥液溫度、壓力、流量、液位高度等模擬量，其中的流量、壓力轉換為數字量后要進行PID運算。為了保證采集到的模擬量的準確性，選用AD公司的AD7606－4芯片完成A/D轉換。它是16位、4通道同步采樣模數數據采集系統，內置模擬輸入箝位保護，采用單電源工作方式，具有片內濾波和高輸入阻抗，無需驅動運算放大器和外部雙極性電源，電路設計比較簡單、方便。
2．4開關量輸入電路開關量輸入電路。速度傳感器輸出的脈沖信號經過一階RC濾波后，進入光電耦合器，經過74HC14取反后輸出幅值為5V的脈沖信號。由于TMS320F28335的I/O電壓為3．3V，所以輸出的脈沖信號經過74LVC4245進行電平轉換，轉換為3．3V脈沖信號送入DSP的CAP引腳。轉向控制傳感器輸出高低電平信號，經過開關量輸入電路轉換為3．3V信號后送入DSP的普通I/O口，通過判斷I/O口的高低狀態來判斷轉向。
2．5繼電器輸出電路本文選用8路NPN達林頓管ULN2803來驅動繼電器。ULN2803內部具有集電極開路輸出和用于瞬變抑制的續流箝位二極管，輸入電壓值為TTL或5V的CMOS值，每路輸出電流可達500mA，輸出擊穿電壓高達50V，繼電器輸出電路。DSP輸出的控制信號經過74LVC4245轉換后進入ULN2803，驅動3路繼電器來控制3路電動閥。繼電器選用OM-RON公司的G6B－1114P，控制電壓為5V，輸出電流為5A。
2．6RS485電路電動調節閥是實現變量噴霧的主要執行機構，本系統選用IEV2B智能電動閥門。該閥門采用伺服控制、絕對值定位、增量式調節等技術，能有效消除電動及機械部分由于慣性、機械間隙、材料應力彈性等原因造成的誤差;采用RS485總線控制，設計中選用美國MAXIM公司生產的MAX1480B作為RS485數據通訊接口芯片。該芯片將光電耦合器、變壓器、DC－DC轉換器和二極管等器件組裝于單一28引腳封裝內，構成一個完整的RS485收發器，可通過擺率限制來降低電磁干擾和反射，允許數據傳輸速率最大可達250kbps
2．7RS232電路本系統選用MAX3232CSE作為RS232數據通訊接口芯片。該芯片配備專有的低漏失電壓發射器輸出狀態，通過雙電荷泵，在3．0～5．5V供壓下，表現出真正的RS232協議器件性能。
3觸摸屏設計
本文設計的變量噴霧控制系統所有的工作參數都通過觸摸屏進行設置和顯示。觸摸屏(主界面如圖8所示)顯示作業過程中的流量、行駛速度、藥液液位、噴藥壓力、藥液溫度、作業面積等參數。點擊齒輪狀的設置按鈕進入設置頁面來選定工作模式和設置作業參數，點擊閥右側對應的開關可打開各個電動閥，點擊1號和2號攝像頭可以切換到攝像頭界面來觀察實際的噴霧效果。觸摸屏與控制器之間通過RS232串口進行通訊。控制器經過串口初始化后，首先判斷接收是否超時，未超時則讀取接收緩沖區中第1個數據，并判斷該數據的低8位是否是通訊協議首字節0x5A，是則繼續讀取剩下的有效數據;當所有數據讀取完后，計算有效數據的CRC校驗和，判斷校驗和是否相符，相符則說明接收到的數據準確無誤;然后解析出數據幀中的心跳位并進行處理，通過心跳位來判斷系統是否存在通訊故障，心跳位處理完后，數據寫入各自對應的寄存器。
4控制系統軟件設計
控制系統采用閉環控制，采集的流量作為反饋，與根據畝噴量和作業速度計算出的理論流量進行比較，經過PID運算后調整電動調節閥的開度，保證實際流量與理論流量盡可能一致。
5試驗結果
本文設計的控制系統在山東衛士植保機械有限公司研制的3WP－650噴桿噴霧機上進行了應用，并在山東省德州市齊河縣延剛家庭農場做了大量田間試驗，控制系統全程工作正常。3WP－650噴桿噴霧機的作業幅寬為12m，以實際流量與理論流量的誤差率為例，噴霧機行駛在不同作業速度下，取作業幅寬L=12m，噴量設定N=20L/畝，記錄觸摸屏顯示的作業數據進行統計，所測數值和理論值之間的對照及計算出來的相對誤差本文設計的變量噴霧控制系統實際流量與理論流量的誤差在3%以內，并且在不同的作業速度下流量值能隨著速度的變化而變化，實現了變量噴霧的目的。
6結語
每條生產線由立式上料機、高速除磷機、多道被動軋機、主動軋機、輥縫調整、在線質量檢測、中頻退火、廢鋼剪切裝置、夾送裝置、吐絲機、輸送輥道、集卷站組成。三條生產線配合地輥運輸機、上料機液壓站、軋機稀油站、集卷站液壓站、卸卷站液壓站以及打包機組成系統。熱軋光圓盤條通過立式上料機進入高速除磷機去除表面氧化皮，然后進入被動軋機，由主動軋機帶動將鋼筋壓扁，主動軋機將鋼筋軋出花紋，通過輥縫調整調節壓軋量。軋出花紋的鋼筋進中頻退火裝置對鋼筋加熱退火，通過廢鋼剪切裝置將不合格的廢鋼碎斷處理，成品鋼筋經夾送裝置送入吐絲機。吐出的盤圓鋼筋經輸送輥道冷卻后送入集卷站收集，成卷后的鋼筋經地輥運輸機送至打包機打包，最后經卸卷站送出系統運至倉庫。
二控制系統
1系統組網考慮到生產系統的穩定性
以及中頻退火干擾等因素，我們選擇了市場上技術比較成熟應用較廣的西門子系統。生產線CPU采用S7-317-2PN，地輥運輸機和各個液壓站采用S7-315-2PN，稀油站采用S7-312C+以太網模塊，這樣所有的設備均能通過以太網連接至中控室交換機，通過中控室工程師站調試設備更改程序，通過操作員站遠程操作設備，查詢各個設備的工作狀態、故障內容等信息。在線測徑儀采用天津兆瑞公司的最新產品，通過以太網通信，能夠實時顯示鋼筋的基圓尺寸、縱肋高度等信息，為在線質量檢測提供了可靠保證，也為在線質量自動調整提供了前提。所有設備通過工業以太網連接至主操作室交換機，實現實時監控與數據交換。
2生產線主站與遠程
IO組態生產線CPU采用S7-317-2PN，按照距離遠近將設備分成7個從站，采用ET200S和ET200M的遠程IO，所有站通過工業以太網與主站CPU連接，7個從站分別是上料機站、軋機站、飛剪吐絲輥道站、集卷站、中頻1站、中頻2站和中頻3站。在需要操作和監控的地方設置了觸摸屏，采用西門子的MP277觸摸屏，通過以太網與主站PLC通信。
3主站PLC與變頻器
DP通信現場變頻器均采用偉肯NXP系列，通過調取偉肯提供的GSD文件，對各個變頻器組態。根據工藝及機械要求，包括上料機的送料小車、旋轉小車和升降臺共3臺變頻器；軋機部分1臺變頻器；廢鋼剪切裝置1臺變頻器；夾送裝置1臺變頻器；吐絲機1臺變頻器；輸送輥道8臺變頻器；集卷站的升降臺、托盤、小車3臺變頻器。共計18臺變頻器，通過DP總線實時傳遞啟停信號和速度指令。
4控制要點
4.1生產線自動化控制
生產線的自動化主要體現在全自動上料機、全自動集卷站、全自動地輥運輸線上。全自動上料機從上料到送料再到換料，基本實現一鍵式操作，每次只需在原料接頭后按按鈕確認即可，整機包括二十余個接近開關和五個光電開關，為自動化提供條件。全自動集卷站與全自動地輥運輸線互相配合，實現自動落料，自動剪切，自動換料架，整機也有十余個接近開關和數個光電開關。全自動地輥運輸線由百余節軌道組成，料架在運輸線上自動運行，完成卸料。
4.2生產線速度匹配
由于整條生產線從上料到集卷為一整條長絲，因此對生產線的速度匹配提出了較高要求，特別是軋機與夾送電機之間，夾送電機太快容易將鋼筋拉細，太慢又容易堆鋼，在電機的控制模式上選擇了速度控制與轉矩控制相結合的方式，滿足了控制要求。吐絲機的速度決定了產品的圈形大小，而且速度的快慢與圈形的大小并不是線性的關系。最終，通過生產實踐，吐絲機的速度采用自動調整加手動微調的方式進行控制，滿足了產品質量要求。
4.3軋機閉環控制與中頻退火
無論是生產線速度匹配還是中頻退火都要求軋機速度穩定，對軋機變頻器采取帶編碼器的閉環矢量控制方式，基本滿足要求。中頻退火作為整條生產線的工藝核心，基本滿足了輸出穩定、響應迅速、高效節能的要求，為生產高性能產品提供了依據。而軋機與中頻的工藝配方也為全線的自動化與高速生產提供了保證。該工藝配方是合力公司幾年來生產實踐的結晶，具有很高的實用性和適應性，能夠保證產品質量。
4.4飛剪碎斷生產線啟動時
中頻退火的啟動過程中產生質量不能達標的廢鋼，為滿足生產質量要求，需要將之從成品中去除，于是便有了飛剪碎斷裝置。該裝置是在原來的定尺剪切的基礎上改裝得來，用變頻器替換了伺服控制器，這就對變頻器的啟動加速和制動減速性能提出了很高要求。如果加速時間過長，在切到半圈內不能達到生產線速度，就會產生堆鋼。如果中頻退火達到規定溫度，在停切時不能及時停車，就會造成飛車，影響生產線連續運行。最終采用凸輪控制模式，滿足了生產工藝要求，既不會使變頻器加速報警，又保證了及時制動。
三結語
繼電器控制，PLC控制，單片機控制，其中PLC檢測控制系統應用最為廣泛。其具有以下特點：
1.1可靠性PLC不需要大量的活動元件和連線電子元件。它將控制邏輯由傳統的繼電器硬件運算變為軟件運算，使得它的連線大大減少。PLC經過多年的不斷發展，具有工業針對性，有很高的抗干擾能力。在各大PLC廠家的不斷更新發展下，PLC各模塊可靠性已經有很大提高。與此同時，系統的維修簡單，維修時間短。PLC進行了一系列可靠性設計，例如：冗余的設計（包括硬件冗余技術和軟件冗余技術），斷電保護功能（電容電源和UPS的應用使得斷電時有充分的處理時間），故障診斷和信息保護及恢復。PLC具有編程簡單，操作方便，維修容易等特點，一般不容易發生操作的錯誤。PLC是為工業生產過程控制而專門設計的控制裝置，它具有比PC控制更可靠的硬件和更簡單的編程語言。采用了精簡的編程語言加上強大的編譯診斷功能，編程出錯率大大降低。
1.2易操作性對PLC的操作包括程序輸入和程序更改的操作。通過專業的編程軟件進行編程并進行下載，更改程序的操作也可以直接根據所需要的接點號或地址編號進行搜索或程序尋找，然后進行更改。PLC有多種程序設計語言可供使用。由于梯形圖與電氣原理圖較為接近，容易掌握和理解。PLC具有強大的自診斷功能降低了維修人員維修技能的要求。當系統發生故障時，通過軟件和硬件的自診斷，維修人員可以很快找到故障部位進行故障維修和故障排除。
1.3靈活性PLC采用的編程語言有梯形圖、功能表圖、功能模塊和語句描述等編程語言。編程方法的多樣性使編程簡單、可以使得不同專業的人員都有自己習慣的編程語言。操作靈活方便，監視和控制變量變得十分容易。以上特點使用PLC控制系統具有可靠性高，程序設計方便靈活，運行穩定，擴展性能好，抗干擾能力強等諸多優點今后PLC控制系統還會得到更廣泛的使用。
二、PLC控制系統組成
該系統包含完整的PLC系統模塊。其中包含電源模塊，CPU-315，PLC與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的，I/O包含開關量輸出（SM321DO），開關量輸入（SM321DI），模擬量輸入（SM331AI），模擬量輸出（SM331AO）等模塊。通訊模塊PS305。I/O組成：數字量輸入模塊（DI）：包含油箱液位高，油箱液位低，循環泵、主泵運行狀態，管路閥門狀態等。開關量輸出（DO）：包含循環泵、主泵啟?？刂疲訜崞鲉⑼？刂?，冷卻器啟停控制。模擬量輸入（AI）：包含液位，流量，油溫，壓力等。
三、PLC邏輯控制
啟動邏輯：液位正常，油溫正常，管路閥門狀態正常等。停止邏輯：液位超低，壓力超低，流量超低，急停信號等。報警邏輯：液位低，壓力低，流量低，油溫低，油溫高等。
四、HMI設計
上位機與PLC通訊模塊通過Profibus總線連接，將各個參數傳給上位機通過人機界面Wincc顯示，并可以通過上位機人機界面控制液壓站的啟停。
五、液壓站群的控制
當多個液壓站需要配合工作時，可以將每一個液壓站設置一個ET-200遠程I/O站，將采集的參數通過通訊模塊傳入一個總的PLC站進行集中控制。且可以通過一個HMI就可以監視各個參數和人工參與控制。這樣就可以更加集中地控制多個液壓站組成的液壓站群，是的多個液壓站有序有計劃的協作運行。
六、液壓站穩定性的提高
1．1樣機單體結構
單體樣機主要由開溝器、種箱、排種器、步進電機、覆土器、仿形機構和地輪、模擬輪(用來模擬拖拉機前輪，測量機具前進速度)，以及機架和手柄(用來代替拖拉機頭，提供前進的動力)等組成。試驗時，將磁鋼均勻地貼在模擬輪上，開關型霍爾傳感器安裝在正對磁鋼的位置，用以測量播種機的前進速度。另外，為了獲得相對準確的機組前進速度，應將盡可能多的磁鋼貼在拖拉機前輪上。
1．2控制原理及系統組成控制系統的作業原理
利用霍爾傳感器采集拖拉機的行進速度，獲得的速度信號經傳感器內部電路處理后輸送給單片機;單片機根據輸入的株距計算處理后得到應輸送給步進電機驅動器的脈沖數，從而使步進電機轉速與拖拉機前進速度保持一致，以達到均勻排種的目的。該控制系統主要由單片機模塊、無線傳輸模塊、人機交流模塊及驅動模塊等組成。由于單片機具有體積小、質量輕、價格便宜、功耗低、控制功能強及安裝方便等優點，故本方案采用了深圳宏晶推出的新一代超強抗干擾、高速、低功耗的STC89C52RC單片機，其片內帶8kB的ROM和512Byte的RAM，與傳統的8051單片機完全兼容?？紤]到拖拉機駕駛室和排種裝置之間存在一定距離，采用有線傳輸會使控制線路變得較為復雜。為簡化線路和增強系統的抗干擾性，本設計決定采用兩個單片機控制單元，一個裝在拖拉機駕駛室里邊，另一個安裝在排種器附近，兩個控制模塊之間采用NRF24L01+芯片進行信息的傳輸。主機模塊主要完成機組前進速度的采集及人機交流等功能，從機模塊主要實現對排種器轉速的調節?？紤]到播種機作業過程可能需要因維修保養、故障排除等原因而臨時停車、地頭提升轉彎及運輸狀態等實際情況(在這些條件下顯然排種器不能繼續轉動，否則會導致種子的無效排種，浪費種子)，在單片機控制步進電機時，必須考慮鎮壓輪是否著地。為了解決此問題，該控制系統在鎮壓輪的底部安裝了一個行程開關接在控制系統電路中，只有當排種裝置落下時，開關閉合，控制系統才開始工作。
2系統控制硬件設計
該控制系統主要由機組作業速度檢測模塊、人機對話模塊、電機驅動電路模塊及無線傳輸模塊等組成。
2．1機組作業速度檢測模塊
目前對機組作業速度的測量常用到的方法有3種:增量式光碼盤脈沖個數測速、電磁式轉速傳感器測速和開關型霍爾傳感器測速。
1)增量式光碼盤脈沖測速，雖測量精確度高，但成本也高;同時，由于播種機的工作路況復雜，對傳感器的磨損較大，導致使用壽命較低，性價比不高。
2)電磁式傳感器相比較增量式光碼盤傳感器，優點是其結構簡單、成本較低;缺點是響應頻率不高、抗電磁波干擾能力差、可靠性不高。
3)開關型霍爾轉速傳感器測速較以上兩種傳感器具有以下優點:一是抗電磁波干擾能力強;二是轉速的快慢不會影響到輸出信號的電壓幅值，即使轉速過慢的情況下也能正常工作;三是可以適應復雜多變的田間作業環境，且結構簡單，方便安裝與維修。因此，經過綜合比較和分析，選用開關型霍爾轉速傳感器實現測速功能。其由穩壓電源及霍爾元件。放大器、施密特觸發器、輸出晶體管組成。信號經芯片內部處理電路后，得到一個單片機可以識別的穩定數字電壓信號。
2．2人機對話模塊設計
為方便駕駛員與精量播種機控制系統之間的雙向信息交換，該控制軟件設計了人機交互對話系統。人機交互對話系統主要是指人與計算機系統之間實現信息的交流。本文所設計的人機交互對話系統是通過DMT80600T080－09W型號的觸摸顯示屏實現的，機手不僅可以直接通過觸摸屏輸入要求的株距，而且也可查看播種狀況。其采用基于K600+內核的DGUS軟件，具有功能強大和連接線路簡單等優點，僅需連接4條數據線即可實現與單片機的信息交流．3電機驅動排種電路設計系統利用步進電機作為播種驅動機構，單片機控制步進電機的電路連接如圖5所示。該控制系統選用的是具有步進頻率高、無低頻共振現象、反應速度快等優點的57BYGH250C混合式兩相步進電機。其扭矩為1．7N•m，步矩角為1．8°。由于單片機不能直接驅動步進電機工作，需與步進電機驅動器配合使用才能控制步進電機的轉動。因此，本文采用2M542細分型高性能步進電機驅動器，其細分數可根據需要進行設定。
2．4無線傳輸模塊設計
該控制系統采用型號為NRF24L01+的芯片來完成信息的無線傳輸，具有低功耗、傳輸速率快及抗干擾能力強等優點。NRF24L01+是一款工作在2．4～2．5GHz的全球開放ISM頻段免許可證使用的單片無線收發器芯片，其輸出功率頻道選擇和協議的設置可以通過SPI接口完成。另外，由于NRF24L01+的工作電壓為3．3V，因此在與單片機連接時需在電路中串聯一個1kΩ的電阻。
3系統控制軟件設計
整個系統采用模塊化編程，主要由初始化模塊、數據采集模塊、控制模塊及顯示模塊等組成。
4試驗與結論
4．1試驗
為了驗證該控制系統的可行性和可靠性，對單體樣機進行了前期的室內試驗和數據采集，并把實際粒距與理想粒距做對比，根據JB/T10293－2001中國家對精密播種機技術條件的相關規定，玉米株距誤差在50%以內都是符合要求的。本文設定的株距為20cm，則只要實測株距分布在［10cm，30cm］之間即可。看出種子的分布情況較為理想，由此可證明本控制系統是可行的。
4．2結論
1)該智能控制系統改變了傳統播種機的排種控制方式，實現了電機驅動下排種速度與拖拉機作業速度的自我匹配，避免了因為地輪滑移帶來的播種株距不穩定問題，實現了排種器轉速的計算機自動控制。且由于該系統由電機直接驅動排種器，減少了中間環節，簡化了傳動系統，提高了傳動精度，有效地保證了播種株距的一致性。
