货物自动识别控制系统设计

目录

摘要............................................................ I ABSTRACT ....................................................... II 引言 (1)

1系统设计 (2)

1.1货物识别系统简介 (2)

1.1.1 系统简介 (2)

1.1.2 系统技术要求 (2)

1.2系统的组成与要求 (2)

1.3系统运行的选择 (4)

1.3.1 运行方式 (4)

1.3.2故障报警 (4)

2 识别技术的选择与设计 (5)

2.1识别技术的选择 (5)

2.1.1条形码识别技术概述 (5)

2.2识别系统的设计 (5)

2.2.1条形码的选择及应用 (5)

2.2.2条形码阅读器的选择及应用 (8)

2.3通信设计 (8)

3 PLC的选型与设计 (11)

3.1PLC系统设计 (11)

3.1.1 PLC系统设计原则 (11)

3.1.2 PLC控制系统的硬件设计 (12)

3.1.2.1 PLC的选型 (12)

3.1.2.2 输入/输出模块的选择 (12)

3.1.2.3 开关量I/O点的节省和模拟量I/O模块的代用 (13)

3.1.2.4抗干扰措施 (13)

3.2本项目的选型设计 (14)

3.2.1 PLC本项目的选型 (14)

3.2.2 本项目的硬件连接 (15)

3.3软件设计 (16)

3.3.1 整体设计 (16)

3.3.2 其他处理子程序 (17)

4 上位机软件实现 (20)

4.1监控系统的整体规划 (20)

4.1.1 监控系统开发的目的 (20)

4.1.2 监控系统开发手段 (20)

4.1.3 组态王介绍 (21)

4.2监控系统的功能模块 (22)

4.2.1 参数设置模块 (22)

4.2.2 数据词典设置模块 (23)

4.2.3 页面设置模块 (24)

4.2.3.1 首页 (24)

4.2.3.2 数据页面 (25)

4.2.3.3 数据页面实时曲线图 (26)

4.2.3.4 报警页面 (26)

4.2.4 权限设置模块 (27)

5 结论 (29)

参考文献 (31)

致谢 (32)

附录 (33)

附录1系统硬件连接图 (33)

附录2PLC控制程序 (34)

附录3组态王脚本程序 (40)

Contents

Abstract (Ⅰ)

Abstract (Ⅱ)

Introduction (1)

1 S ystem design (2)

1.1 Goods identification s ystem introduction (2)

1.1.1 System Introduction (2)

1.1.2 S ystem technical requirements (2)

1.2The composition and the requirement of system (2)

1.3The choose of system operating modes (4)

1.3.1 O operation mode (4)

1.3.2F ault alarm (4)

2 S election and design of recognition technology (5)

2.1T he recognition technology (5)

2.1.1 O verview of barcode identification technology (5)

2.2 The design of recognition system (5)

2.2.1The selection and application of ammeters code (5)

2.2.2 The selection and application of Bar code reader (8)

2.3 C ommunication design (9)

3 T he selection and design of PLC (12)

3.1 PLC system design (12)

3.1.1 PLC system design principles (12)

3.1.2The hardware ‘s design of PLC control system (13)

3.1.2.1 PLC selection (13)

3.1.2.2 I nput/output module choice (14)

3.1.2.3 S witch I/O point ‘s save and analog I/O modules’ alternative (14)

3.1.2.4 Anti-interference measures (15)

3.2 O nstrate type design (15)

3.2.1 PLC onstrate selection (15)

3.2.2 O nstrate the hardware connection (17)

3.3 Softwar e design (18)

3.3.1 O verall design of (18)

3.3.2 O ther processing procedure (19)

4 PC software realization (22)

4.1The overall planning of monitoring system (22)

4.1.1 M onitoring system development purposes (22)

4.1.2 M onitoring systems development methods (22)

4.1.3 C onfiguration WangJieShao (23)

4.2 M onitoring system function module (24)

4.2.1T he parameters set module (24)

4.2.2 D ata dictionary Settings module (25)

4.2.3Page Settings module (26)

4.2.3.1 P age (26)

4.2.3.2 D ata page (27)

4.2.3.3The real-time graph of data page (28)

4.2.3.4 A larm pages (28)

4.2.4 P ermission. Module (30)

5 C onclusion (31)

References (33)

A cknowledgement (34)

A ppendix (35)

Appendix 1 system hardware connection diagram (35)

Appendix 2 attach recorded PLC control program (36)

Appendix 3 Attach recorded three kingview scripts (38)

基于PLC与组态王货物自动识别控制系统设计

【摘要】货物识别技术经过多年的发展已经日趋成熟，现已渗透到了商业、仓储、邮电通信、交通运输、工业生产过程控制以及军事装备、工程项目等国民经济各行各业和人民日常生活之中。目前，条码技术是最成熟、应用领域最广泛的一种自动识别技术。组态软件是伴随着计算机技术的突飞猛进发展起来的。组态软件在自动化系统的“水平”和“垂直”集成中起着桥梁和纽带的作用，已成为自动化系统中的重要组成部分。

本系统采用了基于组态王软件与PLC结合一般条码阅读器的货物自动识别系统，给出了系统的结构、软件设计和组态过程。采用PLC作为下位机提高了采集信号及控制信号的精度，并且可以现场修改程序，维修方便。使用组态软件，用户可以方便的构造适应自己需要的“数据采集系统”，实现实时数据监控管理，保证信息在全范围内的畅通，以适应现代化生产的需要。

关键词：可编程控制器，条形码阅读器，组态软件

Based On PLC Control System Designing Automatic

Identification Of Goods

Author：Song Wenjing，Supervisor: Li Tianhua (Shandong Agricultural University Mechanical institute lecturer) Abstract Goods identification technology after years of development have become more

mature, has been infiltrated into the commercial, storage, post and telecommunications, transportation, industrial production process control and military equipment, the project, such as the national economy and people of all walks of life day-to-day life. At present, the bar-code technology is the most mature, most applications of a wide range of automatic identification technology.Configuration software is accompanied by the rapid advances in computer technology developed. Configuration software in the automation system of "horizontal" and "vertical" integration plays a role of bridge and tie, has become an important automation system components.

The system-based software and PLC Kingview general combination of bar code reader system of automatic identification of goods, given the structure of the system, software design and configuration process. The use of PLC as the next-bit machine to improve the signal and control signal acquisition accuracy, and can modify the program site, to facilitate maintenance. The use of configuration software, users can easily adapt to their needs the structure of the "Data Acquisition System", to achieve real-time data monitoring and management to ensure that information flow within the scope of the whole in order to adapt

to the needs of modern production.

Keywords: PLC, Bar-Code Reader, Configuration Software

引言

随着计算机、信息及通信技术的发展，信息的处理能力、储存能力、传输通信能力日益强大。全面、有效的信息采集和输入几乎成为所有信息系统的关键。条码自动识别技术就是在这样的环境下应运而生。它是在计算机、光电技术和通信技术的基础上发展起来的一门综合性科学技术，是信息采集、输入的重要方法和手段。自动识别技术是20世纪70年代发展起来的集光、机、电、计算机等技术为一体的高新技术，是数据自动采集、自动输入的基础，是计算机“实时”处理的重要技术保障。

条码是由一组按特定规则排列的条、空及对应字符组成的表示一定信息的符号。不同的码制，条码符号的组成规则不同。条码技术是集编码、符号表示、印刷、识别、数据采集和处理于一身的新兴技术。其核心内容是利用光电扫描设备识读条码符号，从而实现机器的自动识别，并快速准确地将信息录入到计算机进行数据处理，以达到自动化管理的目的。目前，较常使用的码制有：EAN/UPC条码、EAN/UCC系统128条码、ITF-14条码、交叉二五条码、三九条码、库德巴条码等。

硬件选型：PLC硬件的选型，各控制模块的选择，条形码阅读器的选择。本系统采用PLC为中心控制器，通过扩展的数据采集模块采集现场条形码数据信息，并通过PLC对信息的处理控制系统的其他操作，完成系统功能的整体实现。系统的操作控制、数据采集和动作过程监视、各种参数的显示设定，由挂接在PLC的上位组态软件来实现。程序设计主要分两部分：PLC程序的设计以及上位机监控程序的设计。其中核心是PLC程序设计。PLC程序设计部分主要包括实现对条形码数据的阅读、识别、解释及处理等任务。货物识别流程进程的实时监测、数据处理通过可编程控制器软件和组态软件来实现。

1系统设计

1.1 货物识别系统简介

1.1.1 系统简介

建立一个可靠的货物识别系统，首先要对货物管理改进的重要性充分理解,即手段的改进会在提高效率的同时给企业的经济发展带来很好的辅助作用。此外，作为对货物的管理，系统必须能够稳定可靠地运行。为了应用上的方便,必须使系统能够实用、便捷，能够适用于高速度的信息流通网络。

近几年条形码技术在生活中的普遍应用给了我们很好的提示，条形码在商品消费、图书管理方面的应用等已经走入我们的生活，种种应用的成功给我们带来了鼓舞，当然我们也可以以条形码为媒介来对仓储货物管理进行一次转变，取代传统的现场手工登记，将其转入后台进行处理，这样就大大节省了货物出库入库时间，对货物的流通速度的加快起到很好的促进作用。1.1.2 系统技术要求

本系统设计的关键在于读取货物条形码这个步骤。本设计选用了当前比较流行的一维码来实现对信息的存储，因此给货物读取标签就转化成如何对一维码进行读取的问题，故系统设计主要解决的问题是如何用特定的机具对一维条形码进行读取。

由于PLC的功能强大、容易使用、高可靠性，常常被用来作为现场数据的采集和设备的控制。组态软件作为用户可订制功能的软件平台工具，在PC 机上可开发出友好的人机界面，通过PLC对自动化设备进行“智能”控制。所以拟采用PLC技术，组态软件技术，条形码识别技术来实现本设计。1.2 系统的组成与要求

该系统的设计主要包含两大部分：硬件部分选型，软件部分设计。其中软件部分包括PLC软件部分设计，组态软件设计两部分。而PLC部分的设计是核心内容。

一般来说，PLC控制系统有以下三种类型：

1.PLC构成的单机系统

这种系统的被控对象是单一的机器生产或生产流水线，其控制器是由单台PLC构成，一般不需要与其他PLC或计算机进行通信。但是，设计者还要

考虑将来是否有联网的需要，如果有的话，应当选用具有通信功能的PLC。

2.PLC构成的集中控制系统

这种系统的被控对象通常是由数台机器或数台流水线构成，该系统的控制单元由单台PLC构成，每个被控对象与PLC指定的I/O相连。由于采用一台PLC控制，因此，各被控对象之间的数据、状态不需要另外的通信线路。

3.PLC构成的分布式控制系统

这类系统的被控对象通常比较多，分布在一个较大的区域内，相互之间比较远，而且，被控对象之间经常的交换数据和信息。这种系统的控制器采用若干个相互之间具有通信能力的PLC构成。

图1-1 系统控制结构图

由于本系统现场有1台被控条形码阅读器以及数量不是很多的其他被控对象，可以使用单台PLC进行多个对象的控制，只要选用高性能的PLC，完全能够胜任，另外，为了用户直观方便的使用，需要给予人机界面，采用如图1-1所示的控制结构。在整个控制系统中，总共有四大部分组成，分别是：PLC控制器、上位机、条形码阅读器、电机控制模块。下面分别介绍各个组件的功能。

1.PLC控制器：系统的控制核心。采集电机、条形码阅读器、货物位置等有关的各类对象信息。PLC经过对输入信号的处理，综合所获得的信息，反馈控制监控对象，将信息送入上一级监控器。同时接受上位机的控制指令，输出控制信号，完成对监控对象的实际控制。

2.上位机：在整个系统中，监控主要完成三个作用，一是通过串口下载参数进PLC，这些参数作为PLC控制的依据，二是从串口读出PLC中相应的参数，并在显示器上显示，三是将PLC传上来的参数作一定的处理，并将最

终得到的信息存入数据库中，以备以后可以查询。

3.信息采集模块：该部件主要是利用条形码阅读器采集货物上的条形码信息，并通过串口将数据发往PLC，由PLC后续操作。

4.其他控制模块：实现对载货电机的运动控制。

1.3 系统运行的选择

1.3.1 运行方式

该系统有手动和自动两种运行方式。手动为步进运行，即操作一按钮，一部分动作执行，操作另外一个按钮，另外一个动作执行。主要用于分步控制流水线。自动为全部一次性执行，即在自动模式下，自动的完成整个货物识别的所有动作，用于长时间生产。

1.3.2故障报警

系统设有安全保护，在自动运行模式下，当上次运行没有到位的情况下，第二轮循环不进行，并且报警。在手动模式下，当操作人员没有按照操作规程违规操作时，系统会拒绝执行，同时报警。

2 识别技术的选择与设计

2.1 识别技术的选择

2.1.1条形码识别技术概述

要将按照一定规则编译出来的条形码转换成有意义的信息，需要经历扫描和译码两个过程。物体的颜色是由其反射光的类型决定的，白色物体能反射各种波长的可见光，黑色物体则吸收各种波长的可见光，所以当条形码扫描器光源发出的光在条形码上反射后，反射光照射到条码扫描器内部的光电转换器上，光电转换器根据强弱不同的反射光信号，转换成相应的电信号。根据原理的差异，扫描器可以分为光笔、CCD、激光三种。电信号输出到条码扫描器的放大电路增强信号之后，再送到整形电路将模拟信号转换成数字信号。白条、黑条的宽度不同，相应的电信号持续时间长短也不同。然后译码器通过测量脉冲数字电信号0或1的数目来判别条和空的数目。通过测量0或1信号持续的时间来判别条和空的宽度。此时所得到的数据仍然是杂乱无章的，要知道条形码所包含的信息，则需根据对应的编码规则，将条形符号换成相应的数字、字符信息。最后，由计算机系统进行数据处理与管理，物品的详细信息便被识别了。

2.2 识别系统的设计

2.2.1条形码的选择及应用

条码分为一维条码和二维条码。一维条码只是在一个方向（一般是水平方向）表达信息，而在垂直方向上则不表达任何信息。一个完整的一维条码是由两侧空白区、起始字符、数据字符、校验字符(可选)和终止字符及供人识读字符组成，如图2-1所示。一维条码包括EAU码，UPC码、EAN138码、ITF码、39码、库德巴条码、交叉25码等。交叉25码是一种“条”和“空”都表示信息的条码，有两种单元宽度，每一个条码字符由五个单元组成，其中2个宽单元，3个窄单元。在1个交叉25码符号中，组成条码符号的字符个数为偶数，当字符是奇数个时，应在左侧补0变为偶数。条码字符从左到右，奇数位置字符用条表示，偶数位字符用空表示。交插25码的字符集包括数字0

9。

~

图2-1 一维码

一维条码的优点是信息录人速度快、差错率低，但是也存在一些如信息容量小、条码尺寸相对较大(空间利用率低)、条码遭到损坏后不能阅读等不足之处。不同类型的条码，有不同的码制和编码方法。条码编码方法有以下两种：

1.宽度调节法，条码的条(空)宽的宽窄设置不同，宽单元表示二进制“1”，窄单元表示二进制“0”。 39码、库德巴条码和交叉25码属于宽度调节法编码。

2.模块组配法，条码符号中每个条码字符的条与空分别由若干模块组配而成，一个模块宽的条表示二进制“1”，一个模块宽的空表示二进制的“0”。通用商品条码(EAU码和UPC码)、93码、EAN128码属于模块组配法编码。

不同类型的条码有不同的编码容量和字符集。有些条码仅能表示10个字符：0

~

9，如交叉25码、EAU码和UPC码；有些条码可表示特殊字符，如

库德巴条码。39条码可表示数字字符0

~9，26个英文字母(A

~

Z)以及一些特殊

字符。

在条形码阅读器设置前，应先要确定条形码的形式、位数等，如码型是选用39码，还是128码或其他形式，同时根据产品的各种型号、规格、参数设计定义条形码的位数及每位数值的代表意义。本设计中选用的条形码为128码，条形码由17位数字组成，每位数字0

~

9分别代表了不同含义。

128码开始于1981年推出，是一种长度可变、连续性的字母数字条码。与其他一维条码比较起来，128码是较为复杂的条码系统，而其所能支持的字符也相对地比其他一维条码来得多，又有不同的编码方式可供交互运用，因此其使用弹性也较大。128码的內容大致也分为起始码、数据码、终止码、校验码等四部分，其中校验码是可有可无的。Code 128 码可表示从 ASCII 0 到ASCII 127 共128个字符，故称128码。图2-2是128码的范例与结果。128码具有下列特性：

图 2-2 128码

1.具有A、B、C三种不同的编码类型，可提供标准ASCII中128个字符的编码使用。

2.允许双向的扫描处理。

3.可自行决定是否要加上检查码。

4.条码长度可自由调整，但包括起码和终止码在內，不可超过232个字元。

5.同一个128码，可以采用不同的方式进行编码。即由A、B、C三种不同编码规则的互换可扩大字符选择的范围，也可缩短编码的长度。

128码的编码方式：128码有三种不同类型的编码方式（见表2-1），对于选择何种编码方式，则决定于起始码的內容。

表2-1 128码编码类型

起始码编码类别逻辑型态相对值

CODE A 11010000100 103

CODE B 11010010000 104

CODE C 11010011100 105

终止码无论是采用A、B、C何种编码方式，128码的终止码均为固定的一种性能，其逻辑型态皆为1100011101011。

目前所推行的128码是EAN-128码，EAN-128码是根据EAN/UCC-128码作为标准将资料转变成条码符号，并采用128码逻辑，具有完整性、紧密性、连接性和高可靠度的特性。信息包括如生产日期、批号、计量等。可运用于货运标签、携带式资料库、连续性资料段、流通配送标签等。EAN-128的编码说明如表2-2所示。

表2-2 EAN-128的编码说明

代号码別长度说明

A 应用识別码18 00代表其后资料內容为运送容器序号，为固定18位数字

B 包装性能指示码 1 3代表无定义的包装指示码

C 前置码与公司码7 9代表EAN前置码与公司码

D 自行编定序号 1 由公司指定序号

E 检查码 4 检查码

F 应用识別码20代表其后资料內容为配送邮政码应用于仅有一邮政当局

G 配送邮政码代表配送邮政码

2.2.2条形码阅读器的选择及应用

现在使用的一般条形码阅读器大多是为与电脑连接而设计的，其通讯方式与接口形式多种多样。由于串行通讯已在PLC中成为一种最常用、最经济的通讯方式，因此在条形码阅读器与PLC构成的数据采集系统中多选用串行通讯为接口的条形码阅读器。

本文选用了一种普通手持式条形码阅读器和OMRON C200Hα系列PLC为例进行设计研究。比较OMRON为其配备的专用条形码阅读器，虽然采用专用条形码阅读器具有配备简单的优点，但缺乏系统灵活性和通用性，性价比较差。本文介绍的方法提高了PLC在进行条形码数据采集与识别方面的配置灵活性，而不必局限于专用条形码阅读器，适用于所有支持串口通讯的PLC。

条形码阅读器与PLC构成的数据采集系统中条形码阅读器用来读取条形码信息，并通过通讯接口将数据上传至PLC，PLC负责条形码数据的接收、校验、识别、解释，构成了系统中基础信息采集的一个单元。

2.3 通信设计

串行通讯也称为点对点(point to point)通讯，串行通讯的接口形式通常有三种。

1.RS232C(V .24)接口，最大通信距离15m，只能连接单个设备。

2.RS422/485(V.27)接口，最大通信距离1200m， RS422串行口只能接一个设备，RS485串行口可连接多个设备。

3.20mA TTY接口。TTY接口在目前已很少应用。

基于实际应用系统中RS232C接口最常用，本系统中选用RS232C作为串行通讯接口。系统的硬件结构示意图，如图2-3所示。

图2-3 系统硬件连接示意图

PLC串行通讯处理模块支持的串行通讯协议有多种，常见的有支持ASCII 驱动、3964(R), RK512协议，特殊的还支持第三方串行通讯协议，如MODBUS RTU, Date Highway DFl协议。在绝大多数的应用中使用ASCII驱动，而3964(R), RK512协议在较早的一些PLC系统中有使用，现在则较少使用。

ASCII驱动包含物理层(ISO参考模型第一层)。条形码阅读器都支持ASCII码驱动方式，通常PLC要连接的串行口设备需要知道该设备的报文格式，数据请求报文和数据报文，串行口设备在接收到数据请求报文后返回数据报文，但这样的设计应用在PLC条形码数据采集系统中不能做到灵活的条形码数据采集，因为需要等待PLC的数据请求报文。

在PLC的串行通讯中通讯处理单元支持一种称为“无协议通信模式”或“自由端口模式”的通讯方式。所谓“无协议通信模式”或“自由端口模式”是指CPU串行通讯口可由用户程序控制。用户可利用发送/接收中断，发送/接收指令来控制通讯的操作，实现与打印机、条形码阅读器等设备的通讯。该方式下PLC数据接收缓存区处于激活状态，随时接收条形码阅读器产生的数据报文，并在接收到新数据时寄存器接收标记位产生一个PLC扫描周期长度的接收完成脉冲信号，利用该脉冲调用编写的数据采集与识别程序即可实现条形码数据的采集与识别。

按照“无协议通信模式”将两者RS232C接口相连，并分别进行通讯协议的设置。

PLC的串行通讯口通常分为CPU模块自带串行通讯端口和专用串行通讯模块，其功能上没有区别，使用CPU自带的串行通讯模块最经济。各种系列PLC在串行通讯接口的定义上有一些区别，因此设计通讯接线时要首先了解

选用PLC串行通讯接口的定义。条形码阅读器的RS232C接口形式为标准的DB25或DB9定义。本系统中根据OMRON PLC对其S232C端口9芯的定义，其与条形码阅读器的接线形式如图2-4所示。图中PLC串行通讯接口为D9.Female型，条形码阅读器的串行通讯接口为D25. Male型。

条形码阅读器C200Ha

图2-4 条形码阅读器与PLC串行通信口接线示意图条形码阅读器中的通讯设置和帧结构与PLC的设置相一致才能保证正常通讯。条形码阅读器的通讯设置通常是使用用户手册中的参数设置条形码来完成，即通过阅读其中的参数设置条形码来设定各种通讯协议。常用的参数设置条形码有条形码类型、前置符(Preamble)、后置符((Postamble)、RS232C 通讯（包括：数据位、停止位、校验方式、波特率、终端符）。

其中的前置符((Preamble)对应PLC通讯协议中定义的起始代码，后置符(Postamble)对应结束代码。比照上述PLC中定义的通讯协议，可设置条形码阅读器中通讯协议为：

条形码类型128码，前置符“S”，后置符“EN” , 8位数据位，1个停止位，偶校验，波特率9600b/s，无终端符。

3 PLC的选型与设计

3.1 PLC系统设计

3.1.1 PLC系统设计原则

任何一种电器控制系统都是为了实现被控对象的工艺要求，以提高生产效率和产品质量。因此，在设计PLC控制系统时，应遵循以下基本原则：

1. 最大限度地满足被控对象的控制要求。设计前，应深入现场进行调查研究，搜集资料，并与机械部分的设计人员和实际操作人员密切配合，共同拟定电器控制方案，协同解决设计中出现的各种问题。

2. 在满足控制要求的前提下，力求使控制系统简单、经济、使用及维修方便。

3. 保证控制系统的安全、可靠。

4. 考虑到生产的发展和工艺的改进，在选择PLC容量时，应适当留有余量。

PLC控制系统设计的基本内容：

PLC控制系统是由PLC与用户输入、输出设备连接而成的。因此，PLC 控制系统设计的基本内容应包括：

1. 选择用户输入设备(按钮、操作开关、限位开关、传感器等)、输出设备(继电器、接触器、信号灯等执行元件)以及由输出设备驱动的控制对象(电动机、电磁阀等)。这些设备属于一般的电器元件，其选择的方法在其他有关书籍中已有介绍。

2. PLC的选择。PLC是PLC控制系统的核心部件，正确选择PLC对于保证整个控制系统的技术经济性能指标起着重要的作用。选择PLC应包括机型的选择、容量的选择、I/O模块的选择、电源模块的选择等。

3. 分配I/O点，绘制I/O连接图。

4. 设计控制程序。包括设计梯形图、语句表(即程序清单)或控制系统流程图。控制程序是控制整个系统工作的条件，是保证系统工作正常、安全、可靠的关键。控制系统的设计必须经过反复调试、修改，直到满足要求为止。

5. 编制控制系统技术文件。包括说明书、电气图及电器元件明细表等。传统的电气图，一般包括电气原理图、电气布置图及电气安装图。在PLC控

制系统中，这一部分图可以统称为“硬件图”。它在传统电器图的基础上增加了PLC部分，因此在电气原理图中应增加PLC的I/O连接图。

此外，在PLC控制系统的电气图中还应包括程序图(梯形图)。向用户提供梯形图，可便于用户生产发展或工艺改进时修改程序，并有利于用户在维修时分折和排除故障。

3.1.2 PLC控制系统的硬件设计

PLC控制系统的硬件设计是至关重要的一个环节，这关系着PLC控制系统运行的可靠性、安全性、稳定性。

3.1.2.1 PLC的选型

在工程中主要根据工艺要求、控制对象、用户需要等方面选择合适的PLC，以获得最佳的性能价格比。就一个控制系统而言，PLC的选型原则和考虑因素如下：

1. PLC一般用于开关量控制为主兼有模拟量控制的系统，尤其适合于动作频繁、逻辑关系复杂、程序多变的系统。应用于这样的系统，将会最大限度发挥技术经济效果。

2. 是否与计算机连接，是否要求构成网络信息系统，以及对远程站的设置要求。是否需要中断输入、双机设备、位置控制、高速计数器等特殊模块和智能模块。

3. 开关量I/O点数、模拟量I/O路数、电压等级及输出功率、内存容量。I/O点数直接关系到PLC输入/输出模块的选择，I/O点数一般要考虑余量，特别是开关量输入更应考虑多些余量；合适的电压等级可提高PLC的抗干扰能力。

4. 其他考虑因素选择PLC还要对其外型、结构、系统组成、设置条件、价格、技术服务、应用业绩等多项指标综合分析比较，然后才能确定理想的PLC产品。

3.1.2.2 输入/输出模块的选择

模块电源：

在选择交流I/O模块时，宜采用隔离变压器为其供电，这样可防止外部电路故障冲击模块。电源线采用双绞线，绞距1~2CM。隔离变压器的容量按PLC电源组件容量的1.5-2倍选择。直流模块的外接电源，其波纹值应满足

模块要求；若是模拟量直流模块，尚需用稳压电源。

电压等级：

在选择电源模块时，电压等级是一个比较重要的参数，它要根据现场设备与模块之间的距离来选。当外部线路较长时，可选用AC220V模块；当外线短且控制相对集中时可选择DC24V模块。

输出电路：

PLC的模块输出方式一般有3种：晶体管输出、继电器输出、双向可控硅输出。确定负载类型根据PLC输出端所带的负载是直流型还是交流型，是大电流还是小电流，以及PLC输出点动作的频率等，从而确定输出端采用继电器输出，还是晶体管输出，或晶闸管输出。不同的负载选用不同的输出方式，对系统的稳定运行很重要。

输入电路：

PLC输入电路电源一般应采用DC24V，这对系统供电安全和PLC安全至关重要，同时其带负载(接近开关等)时要注意容量，同时作好防短路措施(因为该电源的过载或短路都将影响PLC的运行)，建议该电源的容量为输入电路功率的两倍，PLC输入电路电源支路加装适当熔丝，防止短路。

3.1.2.3 开关量I/O点的节省

相同控制作用且每个接点在编程中仅使用一次的若干个输入接点，可在外部电路进行串、并联后作为一个输入点处理，编程时用常开编程接点。如某个设备的多个故障信号接点可在外部电路串联后接在一个输入点上，而不必占用多个输入点。相同控制逻辑的输出，如集中联锁控制系统发往各现场的启动预告信号，可只用一个输出点，再用接线端子扩展至各现场设备。

3.1.2.4抗干扰措施

由于产生干扰的因素是复杂而多样的，因此采取的抗干扰措施要根据情况而定。PLC供电电源一般为AC85-240V，适应电源范围较宽，但为了抗干扰，应加装电源净化元件(如电源滤波器、1：l隔离变压器等)；隔离变压器也可以采用双隔离技术，即变压器的初、次级线圈屏蔽层与初级电气中性点接大地，次级线圈屏蔽层接PLC输入电路的地，以减小高低频脉冲干扰。设置一个PLC信号专用接地装置。该装置不能和防雷接地装置、电器设备接地装置有金属连接。接地电阻可参见使用说明书，一般小于100Ω即可。接地

线进入PLC控制柜中的信号接地端子排。当出现干扰时将PLC的接线端子与信号接地端子排相连。

3.2 系统的选型设计

3.2.1 系统的设计要求

系统的要求有以下几点：

1. 经济实用，能够适应现场，提高设备的可靠性。

2. 方便现场数据的修改，具有一定的柔性。

3. 保证数据采集的准确，提高生产率。

4. 提高设备自动化率。

根据设计提出的要求，我们优先考虑安全稳定性好、有质量保证的PLC 品牌，综合以上的考虑，决定采用OMRON C200Hα系列。

C200Hα是中型机C200H/C200HS的后续机型。α的模块有电源单元、CPU单元、基本I/O单元、特殊功能单元和通信单元，所有模块通过其底部的总线插头安装在CPU底板或I/O扩展底板上。

CPU单元上有内存卡(存储器盒)的插槽，可插接多种存储器盒。外设端口接外围设备如编程器等。有些α机的CPU单元有RS232C口。在CPU上有一个通信板的插槽，插上通信板后，极大地增强了α机的通信联网功能。CPU上的DIP开关设定PC的工作方式。

α机有存储介质为EPROM(电可编程只读存储器)和EEPROM(电可擦可编程只读存储器)两种形式的内存卡(存储器盒)。CPU可以直接读写EEPROM内存卡，CPU改写EEPROM的次数几乎不受限制，但对于EPROM内存卡，CPU只能读出，不能写入。

内存卡能长期保存数据，不需要任何后备电源。内存卡安装在CPU的专用插槽上。用户程序、PC设置、I/O注释、DM区域和其它数据区域的数据可以作为一个整体保存到内存卡中，以防误操作而修改。当CPU的DIP开关位于ON时，内存卡中的内容会在上电时自动地传送至CPU中。在改变控制功能时，可方使的用替换内存卡来改变设定的程序。

C200Hα的CPU机架可连接2或3个I/O扩展机架，这取决于CPU的型号。CPU机架由CPU底板、CPU单元、电源单元和I/O单元组成，I/O扩展机架由I/O扩展底扳、电源单元和I/O单元组成。

自动控制原理课程设计速度伺服控制系统设计样本

自动控制原理课程设计题目速度伺服控制系统设计 专业电气工程及其自动化 姓名 班级 学号 指引教师 机电工程学院 12月

目录一课程设计设计目 二设计任务 三设计思想 四设计过程 五应用simulink进行动态仿真六设计总结 七参照文献

一、课程设计目： 通过课程设计，在掌握自动控制理论基本原理、普通电学系统自动控制办法基本上，用MATLAB实现系统仿真与调试。 二、设计任务： 速度伺服控制系统设计。 控制系统如图所示，规定运用根轨迹法拟定测速反馈系数' k，以 t 使系统阻尼比等于0.5，并估算校正后系统性能指标。 三、设计思想： 反馈校正： 在控制工程实践中，为改进控制系统性能，除可选用串联校正方式外，经常采用反馈校正方式。常用有被控量速度，加速度反馈，执行机构输出及其速度反馈，以及复杂系统中间变量反馈等。反馈校正采用局部反馈包围系统前向通道中一某些环节以实现校正，。从控制观点来看，采用反馈校正不但可以得到与串联校正同样校正效果，并且尚有许多串联校正不具备突出长处：第一，反馈校正能有效地变化

被包围环节动态构造和参数；第二，在一定条件下，反馈校正装置特性可以完全取代被包围环节特性，反馈校正系数方框图从而可大大削弱这某些环节由于特性参数变化及各种干扰带给系统不利影响。 该设计应用是微分负反馈校正： 如下图所示，微分负反馈校正包围振荡环节。其闭环传递函数为 B G s （）=00t G s 1G (s)K s +（）=22t 1T s T K s ζ+（2+）+1 =22'1T s 21Ts ζ++ 试中，'ζ=ζ+t K 2T ，表白微分负反馈不变化被包围环节性质，但由于阻尼比增大，使得系统动态响应超调量减小，振荡次数减小，改进了系统平稳性。 微分负反馈校正系统方框图

立体车库的自动控制系统工程设计

立体车库的自动控制系统工程设计 车辆无处停放的问题是城市的社会、经济、交通发展到一定程度产生的结果，立体停车设备的发展在国外，尤其在日本已有近30-40年的历史，无论在技术上还是在经验上均已获得了成功。我国也于90年代初开始研究开发机械立体停车设备，距今已有十年的历程。由于很多新建小区内住户与车位的配比为1：1，为了解决停车位占地面积与住户商用面积的矛盾，立体机械停车设备以其平均单车占地面积小的独特特性，已被广大用户接受。 机械车库与传统的自然地下车库相比，在许多方面都显示出优越性。首先，机械车库具有突出的节地优势。以往的地下车库由于要留出足够的行车通道，平均一辆车就要占据40平方米的面积，而如果采用双层机械车库，可使地面的使用率提高80％-90％，如果采用地上多层（21层）立体式车库的话，50平方米的土地面积上便可存放40辆车，这可以大大地节省有限的土地资源，并节省土建开发成本。 机械车库与地下车库相比可更加有效地保证人身和车辆的安全，人在车库内或车不停准位置，由电子控制的整个设备便不会运转。应该说，机械车库从管理上可以做到彻底的人车分流。 在地下车库中采用机械存车，还可以免除采暖通风设施，因此，运行中的耗电量比工人管理的地下车库低得多。机械车库一般不做成套系统，而是以单台集装而成。这样可以充分发挥其用地少、可化整为零的优势，在住宅区的每个组团中或每栋楼下都可以随机设立机械停车楼。

这对眼下车库短缺的小区解决停车难的问题提供了方便条件。 目前，立体车库主要有以下几种形式：升降横移式、巷道堆垛式、垂直提升式、垂直循环式、箱型水平循环式、圆形水平循环式。 （一）升降横移式 升降横移式立体车库采用模块化设计，每单元可设计成两层、三层、四层、五层、半地下等多种形式，车位数从几个到上百个。此立体车库适用于地面及地下停车场，配置灵活，造价较低。 1. 产品特点： 1）节省占地，配置灵活，建设周期短。 2）价格低，消防、外装修、土建地基等投资少。 3）可采用自动控制，构造简单，安全可靠。 4）存取车迅速，等候时间短。 5）运行平稳，工作噪声低。 6）适用于商业、机关、住宅小区配套停车场的使用。 2. 安全装置：防坠装置，光电传感器、限位保护器、急停开关等。 （二）巷道堆垛式 巷道堆垛式立体车库采用堆垛机作为存取车辆的工具，所有车辆均由堆垛机进行存取，因此对堆垛机的技术要求较高，单台堆垛机成本较高，所以巷道堆垛式立体车库适用于车位数需要较多的客户使用。 （三）垂直提升式立体车库 垂直提升式立体车库类似于电梯的工作原理，在提升机的两侧布置车位，一般地面需一个汽车旋转台，可省去司机调头。垂直提升式立体

自动控制系统课程设计报告说明书

H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 课程设计说明书（论文） 课程名称：自动控制理论课程设计 设计题目：直线一级倒立摆控制器设计 院系：电气学院电气工程系 班级： 设计者： 学号： 指导教师： 设计时间：2016.6.6-2016.6.19 手机： 工业大学教务处

*注：此任务书由课程设计指导教师填写。

直线一级倒立摆控制器设计 摘要：采用牛顿—欧拉方法建立了直线一级倒立摆系统的数学模型。采用MATLAB 分析了系统开环时倒立摆的不稳定性，运用根轨迹法设计了控制器，增加了系统的零极点以保证系统稳定。采用固高科技所提供的控制器程序在MATLAB中进行仿真分析，将电脑与倒立摆连接进行实时控制。在MATLAB中分析了系统的动态响应与稳态指标，检验了自动控制理论的正确性和实用性。 0.引言 摆是进行控制理论研究的典型实验平台，可以分为倒立摆和顺摆。许多抽象的控制理论概念如系统稳定性、可控性和系统抗干扰能力等，都可以通过倒立摆系统实验直观的表现出来，通过倒立摆系统实验来验证我们所学的控制理论和算法，非常的直观、简便，在轻松的实验中对所学课程加深了理解。由于倒立摆系统本身所具有的高阶次、不稳定、多变量、非线性和强耦合特性，许多现代控制理论的研究人员一直将它视为典型的研究对象，不断从中发掘出新的控制策略和控制方法。 本次课程设计中以一阶倒立摆为被控对象，了解了用古典控制理论设计控制器(如PID控制器)的设计方法和用现代控制理论设计控制器(极点配置)的设计方法，掌握MATLAB仿真软件的使用方法及控制系统的调试方法。 1.系统建模 一级倒立摆系统结构示意图和系统框图如下。其基本的工作过程是光电码盘1采集伺服小车的速度、位移信号并反馈给伺服和运动控制卡，光电码盘2采集摆杆的角度、角速度信号并反馈给运动控制卡，计算机从运动控制卡中读取实时数据，确定控制决策(小车运动方向、移动速度、加速度等)，并由运动控制卡来实现该控制决策，产生相应的控制量，使电机转动，通过皮带带动小车运动从而保持摆杆平衡。 图1 一级倒立摆结构示意图

(整理)自动控制综合设计_无人驾驶汽车计算机控制系统方案

自动控制综合设计 ——无人驾驶汽车计算机控制系统 指导老师： 学校： ：

目录 一设计的目的及意义 二智能无人驾驶汽车计算机控制系统背景知识三系统的控制对象 四系统总体方案及思路 1系统总体结构 2控制机构与执行机构 3控制规律 4系统各模块的主要功能 5系统的开发平台 6系统的主要特色 五具体设计 1系统的硬件设计 2系统的软件设计 六系统设计总结及心得体会

一设计目的及意义 随着社会的快速发展，汽车已经进入千家万户。汽车的普及造成了交通供需矛盾的日益严重，道路交通安全形势日趋恶化，造成交通事故频发，但专家往往在分析交通事故的时候，会更加侧重于人与道路的因素，而对车辆性能的提高并不十分关注。如果存在一种高性能的汽车，它可以自动发现前方障碍物，自动导航引路，甚至自动驾驶，那将会使道路安全性能得到极大提高与改善。本系统即为实现这样一种高性能汽车而设计。 二智能无人驾驶汽车计算机控制系统背景知识 智能无人驾驶汽车是一个集环境感知、规划决策、多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统，它集中运用了计算机、现代传感、信息融合、通讯、人工智能及自动控制等技术，是典型的高新技术综合体。目前对智能汽车的研究主要致力于提高汽车的安全性、舒适性，以及提供优良的人车交互界面。近年来，智能车辆已经成为世界车辆工程领域研究的热点和汽车工业增长的新动力，很多发达国家都将其纳入到各自重点发展的智能交通系统当中。 通过对车辆智能化技术的研究与开发，可以提高车辆的控制与驾驶水平，保障车辆行驶的安全通畅、高效。对智能化的车辆控制系统的不断研究完善，相当于延伸扩展了驾驶员的控制、视觉和感官功能，能极促进道路交通的安全性。智能车辆的主要特点是以技术弥补人为因素的缺陷，使得即便在很复杂的道路情况下，也能自动地操纵和驾驶车辆绕开障碍物，沿着预定的道路轨迹行驶。 三系统的控制对象 （1）系统中心控制部件（单片机）可靠性高，抗干扰能力强，工作频率最高可达到25MHz，能保障系统的实时性。 （2）系统在软硬件方面均应采用抗干扰技术，包括光电隔离技术、电磁兼容性分析、数字滤波技术等。 （3）系统具有电源实时监控、欠压状态自动断电功能。 （4）系统具有故障自诊断功能。

自动控制原理课程设计报告

成绩： 自动控制原理 课程设计报告 学生姓名：黄国盛 班级：工化144 学号：201421714406 指导老师：刘芹 设计时间：2016.11.28-2016.12.2

目录 1.设计任务与要求 (1) 2.设计方法及步骤 (1) 2.1系统的开环增益 (1) 2.2校正前的系统 (1) 2.2.1校正前系统的Bode图和阶跃响应曲线 (1) 2.2.2MATLAB程序 (2) 3.3校正方案选择和设计 (3) 3.3.1校正方案选择及结构图 (3) 3.3.2校正装置参数计算 (3) 3.3.3MATLAB程序 (4) 3.4校正后的系统 (4) 3.4.1校正后系统的Bode图和阶跃响应曲线 (4) 3.4.2MATLAB程序 (6) 3.5系统模拟电路图 (6) 3.5.1未校正系统模拟电路图 (6) 3.5.2校正后系统模拟电路图 (7) 3.5.3校正前、后系统阶跃响应曲线 (8) 4.课程设计小结和心得 (9) 5.参考文献 (10)

1.设计任务与要求 题目2：已知单位负反馈系统被控制对象的开环传递函数 ()() 00.51K G s s s =+用串联校正的频率域方法对系统进行串联校正设计。 任务：用串联校正的频率域方法对系统进行串联校正设计，使系统满足如下动态及静态性能 指标： （1）在单位斜坡信号作用下，系统的稳态误差0.05ss e rad <； （2）系统校正后，相位裕量45γ> 。 （3）截止频率6/c rad s ω>。 2.设计方法及步骤 2.1系统的开环增益 由稳态误差要求得：20≥K ，取20=K ；得s G 1s 5.0201)s(0.5s 20)s (20+=+=2.2校正前的系统 2.2.1校正前系统的Bode 图和阶跃响应曲线 图2.2.1-1校正前系统的Bode 图

自动控制系统概要设计

目录 1引言 (3) 1.1编写目的 (3) 1.2背景 (3) 1.3技术简介 (4) https://www.wendangku.net/doc/0b19219278.html,简介 (4) 1.3.2SQL Server2008简介 (5) 1.3.3Visual Studio2010简介 (5) 1.4参考资料 (6) 2总体设计 (8) 2.1需求规定 (8) 2.2运行环境 (8) 2.3数据库设计 (8) 2.3.1数据库的需求分析 (9) 2.3.2数据流图的设计 (9) 2.3.3数据库连接机制 (10) 2.4结构 (11) 2.5功能需求与程序的关系 (11) 3接口设计 (12) 3.1用户接口 (12) 3.2外部接口............................................................................................错误！未定义书签。 3.3内部接口............................................................................................错误！未定义书签。4运行设计.....................................错误！未定义书签。 4.1运行模块组合....................................................................................错误！未定义书签。 4.2运行控制............................................................................................错误！未定义书签。 4.3运行时间............................................................................................错误！未定义书签。5测试 (13)

温度自动控制系统的设计毕业设计论文

北方民族大学学士学位论文论文题目:温度自动控制系统的设计 北方民族大学教务处制

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：

学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日

工业自动化仪表及控制装置设备的分类标准及基础知识

工业自动化仪表及控制装置设备的分类标准及基础知识！ 随着生产规模的不断扩大和生产技术的发展，对生产过程自动化水平提出了越来越高的要求。因此，工业仪表也经历了一个从无到有、由简单到复杂，由单一功能向多功能的发展过程。从最初的只能在现场测量并显示温度（如玻璃温度计）、压力（如U形管压力计）、流量（如玻璃转子流量计）、液位（如玻璃管液位计）的就地检测仪表和只能进行简单控制的就地调节器，逐步向远传集中显示、远程控制的方向发展。除检测各种参数的检测元件和检测仪表愈加齐全外，过程控制仪表的发展更是日新月异，经历了由气动单元组合仪表、电动单元组合仪表、电子式综合控制装置到工业计算机控制系统的飞跃。 工业自动化仪表品种繁多，从信息的获得、传递、反映和处理的过程把工业自动化仪表分为五大类；（1）检测仪表；（2）显示仪表；(3)控制仪表；（4）执行器；（5）集中监测与控制装置。检测仪表生产过程中，介质在设备、管道不同部位的温度、压力、流量、物位以及其他物理量瞬息万变，始终处于变化之中。检测仪表就是用以检测上述物理量在每个瞬间的量值。按照所测量工艺参数的不同，检测仪表可分为如下几种：1．温度仪表：常用的温度测量仪表有玻璃温度计、双金属温度计、压力式（温包）温度计、

温度开关、热电偶、热电阻，还有辐射高温计及光学高温计、光电比色高温计等辐射式温度计。 2．压力仪表：压力测量仪表用于检测压力、真空和压差。根据其工作原理可分为：弹性式压力计（按其弹性元件又分为弹簧管压力计、膜片压力计、膜盒压力计、压力开关等）；传感式压力计（如电阻式、电容式、电感式、霍尔式 压力计等）；液柱式压力计（如U形管、直管、倾斜管压力计)；还有精度较高通常用于校验标准压力表的活塞式压力计。 3．流量仪表：流量测量仪表品种繁多，目前应用最为 广泛的是由节流装置和与其配套的差压流量变送器。常用的节流装置有孔板、喷嘴和文丘里管。其他常用的流量仪表还有水表、转子流量计、椭圆齿轮流量计、靶式流量计、电磁流量计、旋涡流量计、阿钮巴流量计、质量流量计等。 4．物位仪表：物位仪表主要测量塔器和槽、罐类容器 内某种介质的液位或两种不同比重液体的界面及固体物料 的料位。液位计中最为常见的是玻璃管液位计、玻璃板液位计，其他还有差压式液位计和浮力式液位计（如浮球液位计、液位开关、浮筒液位计、浮标液位计、钢带液位计、储罐液位称重仪等）。用于固体物料料位检测的有电阻式料位计、 电容式料位计、物位开关、重锤探测物位计、音叉料位计、超声波物位计、放射性料位计等。 5．成分分析仪表：成分分析仪表用于检定工艺介质的

液位自动控制系统设计与调试

液位自动控制系统设计 与调试 Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】

课程设计 2016年6月17日

电气信息学院 课程设计任务书 课题名称液位自动控制系统设计与调试 姓名专业班级学号 指导老师沈细群 课程设计时间2016年6月6日～2016年6月17日（第15～16周） 教研室意见同意开题。审核人：汪超林国汉 一.课程设计的性质与目的 本课程设计是自动化专业教学计划中不可缺少的一个综合性教学环节，是实现理论与实践相结合的重要手段。它的主要目的是培养学生综合运用本课程所学知识和技能去分析和解决本课程范围内的一般工程技术问题，建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序和方法。通过课程设计使学生得到工程知识和工程技能的综合训练，获得应用本课程的知识和技术去解决工程实际问题的能力。 二. 课程设计的内容 1.根据控制对象的用途、基本结构、运动形式、工艺过程、工作环境和控制要求，确定控制方案。 2.绘制水箱液位系统的PLC I/O接线图和梯形图，写出指令程序清单。 3.选择电器元件，列出电器元件明细表。 4.上机调试程序。 5.编写设计说明书。 三. 课程设计的要求 1.所选控制方案应合理，所设计的控制系统应能够满足控制对象的工艺要求，并且技术先进，安全可靠，操作方便。

2.所绘制的设计图纸符合国家标准局颁布的GB4728－84《电气图用图形符号》、GB6988－87《电气制图》和GB7159－87《电气技术中的文字符号制定通则》的有关规定。 3.所编写的设计说明书应语句通顺，用词准确，层次清楚，条理分明，重点突出，篇幅不少于7000字。

自控系统工程施工设计方案

四平管廊管网安装工程 施工方案 编制： 审核： 批准： 质量： 安全： 河南蒲新防腐建设工程有限公司 四平项目经理部 2016年3月18日

目录 1.自控系统概述 2.设计依据 3.施工准备 4.自控工程施工方法 5.电缆桥架和支架的安装 6.质量保证措施 7.安全保证措施

1.自控系统概述 接融大街地下管廊监控与报警系统包括：环境与设备监控系统、安全防范系统、通信系统、预警与报警系统、地理信息系统和统一管理平台。 管廊使用过程中需检测的主要工艺参数有：含氧量、温度、液位等，检测仪表相应有：液位传感器、氧气检测器、硫化氢检测器、一氧化碳检测器、温湿度检测器等。 2.设计依据 设计、施工及验收应遵守的国家规范： 城市综合管廊工程技术规范（GB50838-2015） 自动化仪表工程施工及质量验收规范（GB50093-2013） 火灾自动报警系统设计规范（GB50116-2013） 视频安防监控系统工程设计规范（GB 50395-2007） 出入口控制系统工程设计规范（GB50396-2007） 入侵报警系统工程设计规范（GB50394-2007） 3.施工准备

3.1组织施工技术人员认真阅读图纸和图纸说明，做好阅读记录，特别是要弄清楚下列问题： ?管、线、槽的走向、标高和有无预埋等是否确切明了。 ?管、线、槽的过墙连接方式是否交待清楚。 ?电缆槽（桥架）的支架是现场制作还是随桥架一起供货。 ?管、线、槽的支架制作要求和安装要求是否明确。 ?仪表加工件是否详细清楚。 ?控制电缆、屏蔽电位、通讯电缆、补偿电缆、专用电缆的敷设方式有无特殊规定和明确要求。 ?控制系统的盘、台、箱、柜有无防尘、防潮、防震等的特殊要求。 ?接地种类和方式是否明确。 ?穿线管、导压管、各种现场制作支架的油漆颜色是否有明确要求等等。 3.2参加图纸会审 通过会审把专业之间的交叉、衔接问题，设备、材料、加工件不明确的问题，控制系统安装调试界面划分问题，核心设备、贵重仪器的交接、保管、防护问题要落实清楚。 3.3编制施工图预算、加工件预算和材料预算 依据图纸、会审记录、经审批的施工方案、施工安全技术措施和文明施工措施，编制施工图预算、加工件预算和材料预算。 加工件预算包括绘制加工件图纸、编制加工件材料明细和加工要求等内容，为委托加工和编制材料预算提供必要的准备。 3.4制订资源配置计划 依据施工图预算和经审批的施工方案制订详细劳动力配置计划和施工机具、标准仪器配置计划。

自动控制课程设计报告终结版

自动控制原理课程设计 专业： 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 兰州交通大学自动化与电气工程学院2013 年01月11日

目录 控制系统超前校正 (2) 1.问题描述 (2) 1.1设计目的 (2) 1.2设计内容 (2) 1.3超前校正及其特性 (2) 1.4系统参数设计步骤 (4) 2.校正系统设计 (5) 2.1 控制系统的任务要求 (5) 2.2校正前系统分析 (5) 2.3 校正系统的设计与分析 (7) 2.4 校正前后系统比较 (10) 2.5 软件仿真 (11) 2.6 硬件实验模拟电路 (13) 2.7 部分分析题解答 (14)

3. 课程设计总结 (15) 参考文献 (16) 控制系统超前校正 1．问题描述 1.1设计目的 （1） 了解串联超前校正环节对系统稳定性及过渡过程的影响； （2） 掌握用频率特性法分析自动控制系统动态特性的方法； （3） 掌握串联超前校正装置的设计方法和参数调试技术； （4） 掌握设计给定系统超前校正环节的方法，并用仿真技术验证校正环节理论设计的正确性。 （5） 掌握设计给定系统超前校正环节的方法，并模拟实验验证校正环节理论设计的正确性。 1.2设计内容 已知单位反馈控制系统的开环传递函数为： ()() ()11o K G s s as bs = ++ 设计超前校正装置，使校正后系统满足： 11,,%%v c K cs ds e ωσ--=≥≤ 1.3超前校正及其特性 超前校正就是在前向通道中串联传递函数为: ()11 ()()1 c C s aTs G s R s a Ts += =?+ （1-1） 通常 a 为分度系数,T 叫时间常数,由式(1-1)可知,采用无源超前网络进行串联校正 时,整个系统的开环增益要下降 a 倍,因此需要提高放大器增益交易补偿. 如果对无源超

2014年工业自动控制系统装置制造业简析

2014年工业自动控制系统装置制造业简析 一、行业监管体制、主要法律法规及政策 (2) 1、行业主管部门及监管体制 (2) 2、主要法律法规及产业政策 (2) 二、行业概况 (3) 三、上下游产业链结构 (4) 四、行业竞争格局 (5) 五、影响行业发展的因素 (6) 1、有利因素 (6) （1）国家产业政策支持 (6) （2）通用机械行业的巨大需求 (7) 2、不利因素 (8) （1）行业标准欠缺、多为非标准化产品影响产业发展 (8) （2）通用机械行业转型升级的挑战 (8) 六、市场需求及变动趋势 (8) 1、市场需求情况 (8) （1）各行业技术改造带来的需求 (9) （2）国家政策及技术进步支持带来的需求 (9) （3）供需不对称带来的需求 (9) （4）传统产业的竞争带来的新需求比如汽车行业的带动 (10) 2、行业市场容量及其变动情况 (10) 七、行业风险 (12) 1、宏观经济风险 (12) 2、下游行业需求变化风险 (12)

一、行业监管体制、主要法律法规及政策 1、行业主管部门及监管体制 专用设备制造业的监管单位是工信部及其下属分支机构，该部门侧重于行业宏观管理，目前该行业尚未设立行业协会。公司产品不涉及须取得主管政府部门专门许可的项目。 2、主要法律法规及产业政策 （1）产业结构调整指导目录（2011年本）（2013年修正） 鼓励类：“十四、机械”之“4、数字化、智能化、网络化工业自动检测仪表与传感器，原位在线成份分析仪器，具有无线通信功能的低功耗智能传感器，电磁兼容检测设备，智能电网用智能电表（具有发送和接收信号、自诊断、数据处理功能），光纤传感器” （2）《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》之“三、重点发展方向和主要任务”之“（四）高端装备制造产业”：“5.智能制造装备产业。重点发展具有感知、决策、执行等功能的智能专用装备，突破新型传感器与智能仪器仪表、自动控制系统、工业机器人等感知、控制装置及其伺服、执行、传动零部件等核心关键技术，提高成套系统集成能力，推进制造、使用过程的自动化、智能化和绿色化，支撑先进制造、国防、交通、能源、农业、环保与资源综合利用等国民经济重点领域发展和升级。” （3）《高端装备制造业“十二五”发展规划》之“四、重大工程与

第六章 自动控制系统的综合与校正 答案

第六章习题答案 1．答：需要校正的控制系统可分为被控对象、控制器和检测环节三个部分。各装置除其中放大器的增益可调外，其余的结构和参数是固定的。在系统中引进一些附加装置来改变整个系统的特性，以满足给定的性能指标，这种为改善系统的静、动态性能而引入系统的装置，称为校正装置。而校正装置的选择及其参数整定的过程，就称为自动控制系统的校正问题。根据校正装置在系统中的安装位置，及其和系统不可变部分的连接方式的不同，通常可分成三种基本的校正方式：串联校正、反馈校正、复合校正。 2．答：串联校正是设计中最常使用的，通常需要安置在前向通道的前端，主要适用于参数变化敏感性较强的场合。设计较简单，容易对信号进行各种必要的变换，但需注意负载效应的影响。 3．答：反馈校正的设计相对较为复杂。显著的优点是可以抑制系统的参数波动及非线性因素对系统性能的影响。另外，元件也往往较少。 4．答：通过增加一对相互靠得很近并且靠近坐标原点的开环零、极点，使系统的开环放大倍数提高，以改善系统稳态性能。 5．答：通过加入一个相位引前的校正装置，使之在穿越频率处相位引前，以增加系统的相位裕量，这样既能使开环增益足够大，又能提高系统的稳定性，以改善系统的动态特性。 6．解： （1）根据误差等稳态指标的要求，确定系统的开环增益K （2）画出伯德图，计算未校正系统GO （j ω )的相位裕量 （3）由要求的相角裕度γ，计算所需的超前相角 （4）计算校正网络系数 （5）确定校正后系统的剪切频率 202) 2(4lim )(lim 00==+?==→→K s s K s s sG K s o s v )15.0(20)2(40)(++=ωωωωωj j j j j G o ＝? =+?=?=17)(1807.6c o c ω?γω?=?+?-?=+-=385175000 εγγ?2.438sin 138sin 1sin 1sin 1=?-?+-+=＝m m ??α2.62.4lg 10lg 10-=-=-=?αm L 9 ===T m c αωω

自动控制原理课程设计-倒立摆系统控制器设计

1 引言 支点在下，重心在上，恒不稳定的系统或装置的叫倒立摆。倒立摆控制系统是一个复杂的、不稳定的、非线性系统，是进行控制理论教学及开展各种控制实验的理想实验平台。 1.1 问题的提出 倒立摆系统按摆杆数量的不同，可分为一级，二级，三级倒立摆等，多级摆的摆杆之间属于自有连接（即无电动机或其他驱动设备）。对倒立摆系统的研究能有效的反映控制中的许多典型问题：如非线性问题、鲁棒性问题、镇定问题、随动问题以及跟踪问题等。通过对倒立摆的控制，用来检验新的控制方法是否有较强的处理非线性和不稳定性问题的能力。 倒立摆的控制问题就是使摆杆尽快地达到一个平衡位置，并且使之没有大的振荡和过大的角度和速度。当摆杆到达期望的位置后，系统能克服随机扰动而保持稳定的位置。 1.2 倒立摆的控制方法 倒立摆系统的输入来自传感器的小车与摆杆的实际位置信号，与期望值进行比较后，通过控制算法得到控制量，再经数模转换驱动直流电机实现倒立摆的实时控制。直流电机通过皮带带动小车在固定的轨道上运动，摆杆的一端安装在小车上，能以此点为轴心使摆杆能在垂直的平面上自由地摆动。作用力u平行于铁轨的方向作用于小车，使杆绕小车上的轴在竖直平面内旋转，小车沿着水平铁轨运动。当没有作用力时，摆杆处于垂直的稳定的平衡位置（竖直向下）。为了使杆子摆动或者达到竖直向上的稳定，

需要给小车一个控制力，使其在轨道上被往前或朝后拉动。 本次设计中我们采用其中的牛顿－欧拉方法建立直线型一级倒立摆系统的数学模型，然后通过开环响应分析对该模型进行分析，并利用学习的古典控制理论和Matlab /Simulink仿真软件对系统进行控制器的设计，主要采用根轨迹法，频域法以及PID（比例-积分-微分）控制器进行模拟控制矫正。 2 直线倒立摆数学模型的建立 直线一级倒立摆由直线运动模块和一级摆体组件组成，是最常见的倒立摆之一，直线倒立摆是在直线运动模块上装有摆体组件，直线运动模块有一个自由度，小车可以沿导轨水平运动，在小车上装载不同的摆体组件。 系统建模可以分为两种：机理建模和实验建模。实验建模就是通过在研究对象上加上一系列的研究者事先确定的输入信号，激励研究对象并通过传感器检测其可观测的输出，应用数学手段建立起系统的输入－输出关系。这里面包括输入信号的设计选取，输出信号的精确检测，数学算法的研究等等内容。 鉴于小车倒立摆系统是不稳定系统，实验建模存在一定的困难。因此，本文通过机理建模方法建立小车倒立摆的实际数学模型，可根据微分方程求解传递函数。 2.1 微分方程的推导（牛顿力学方法） 微分方程的推导在忽略了空气阻力和各种摩擦之后，可将直线一级倒立摆系统抽象成小车和匀质杆组成的系统，如图1所示。做以下假设： M小车质量m摆杆质量 b小车摩擦系数I 摆杆惯量

工业自动化控制技术简析

工业自动化控制技术简析 1，前言 工业电气自动化这个专业从50年代开始在我国出现并发展。虽然国家对该专业做了几次大规模的调整，但由于其专业面宽，适用性广，一直到现在仍然焕发着勃勃生机。工业自动化控制主要利用电子电气、机械、软件组合实现。主要是指使用计算机技术，微电子技术，电气手段，使工厂的生产和制造过程更加自动化、效率化、精确化，并具有可控性及可视性。 2.工业电气自动化的发展现状 2.1lE C61 13l标准使得编程接口标准化。目前，世界上有200多家PLC厂商，近400种PL C产品，不同产品的编程语言和表达方式各不相同，IEC*****使得各控制系统厂商的产品的编程接口标准化。*****l同时定义了它们的语法和语义。这就意味着不会有其他的非标准的方言。 2.2Windows正成为事实上的工控标准平台微软的技术如Windows NT、WindOWSCE和IntemetExplore已经正在成为工业控制的标准平台、语言和规范。PC和网络技术已经在商业和企业管理中得到普及。在工业自动化领域，基于PC的人机界面已经成为主流，基于PC的控制系统以其灵活性和易于集成的特点正在被更多的用户所采纳。 3、工业自动化控制系统的特点 用电设备分别安装在各配电室和电动机控制中心，所要执行的信息处理任务庞大，而维修工作也相对复杂。它与热工系统相比，电气设备操作的频率低，一些系统设备在维持正常运行时，可以经过好几个月甚至更长的时间再操作一次；电气设备所需要的保护装置要求高，动作速度快，一个保护动作通常要在40ms以内完成。电气设备的构造机构本身具有联锁逻辑较简单、操作机构复杂的特点，而控制方式

DB11T 722-2010 节水灌溉工程自动控制系统设计规范

ICS 65.060.35 B01 备案号：28407-2010 DB11 北京市地方标准 DB11/T 722—2010 节水灌溉工程自动控制系统设计规范 Design specification of automatic control system for water saving irrigation 2010-06-28发布2010-10- 01实施

目次 前言................................................................................. II 1 范围 (1) 2 规范性引用文件 (1) 3 术语和定义 (1) 4 总体要求 (1) 5 自动控制系统 (2) 6 辅助设计 (3) 7 设计文件组成 (4) 参考文献 (5)

前言 为规范节水灌溉工程自动控制系统的设计，明确节水灌溉工程自动控制系统应达到的功能要求和技术指标，制定本标准。 本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。 本标准由北京市水务局提出并归口。 本标准由北京市水务局负责组织实施。 本标准负责起草单位：北京市水利水电技术中心 本标准参加起草单位：扬州大学，中国水利水电科学研究院 本标准主要起草人：何浩，李彬，李春喜，胡孟，胡明罡，金兆森，孙青松，窦以松，张晓辉，郭强，田金霞，单军，李黔湘，毛德发，税蓬勃，裴永刚，潘琼芝，贺启有，王红雷 II

DB11/T 722—2010 节水灌溉工程自动控制系统设计规范 1 范围 本标准规定了节水灌溉工程自动控制系统的总体要求、软硬件设计、辅助设计以及设计文件组成等。 本标准适用于设施农业等节水灌溉工程自动控制系统的设计。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 2900.56 电工术语自动控制 GB/T 17212 工业过程测量和控制术语和定义 GB 50057 建筑物防雷设计规范 DB11/T 341 村镇供水工程自动控制系统设计规范 DB11/T 557 设施农业节水灌溉工程技术规程 3 术语和定义 GB/T 2900.56、GB/T 17212、GB 50057、DB11/T 341及DB11/T 557界定术语和定义适用于本文件。 4 总体要求 4.1 一般规定 4.1.1 对作物生长环境参数波动范围有一定要求、工程规模较大、分布范围较广、人工控制操作复杂，且经济条件较好，具有特殊要求的节水灌溉工程，宜采用自动控制系统。 4.1.2 节水灌溉工程自动控制系统，应符合下列规定： a)实用可靠、技术设备先进、操作维护简单； b)具有手动控制的功能； c)根据土壤含水率变化能自动调节灌溉时间或停止灌溉； d)系统响应时间不超过1s； e)平均无故障时间不小于8712h/a，系统维修时间不大于48h/a； f)出现管道破裂等故障时能及时停机。 4.2 系统类型 4.2.1 集中式控制系统 4.2.1.1 系统应设置单台灌溉控制器或计算机并配置相应的数据采集与控制接口设备。

自动控制原理课程设计报告

自控课程设计课程设计(论文) 设计（论文）题目单位反馈系统中传递函数的研究 学院名称Z Z Z Z学院 专业名称Z Z Z Z Z 学生姓名Z Z Z 学生学号Z Z Z Z Z Z Z Z Z Z 任课教师Z Z Z Z Z 设计（论文）成绩

单位反馈系统中传递函数的研究 一、设计题目 设单位反馈系统被控对象的传递函数为 ) 2)(1()(0 0++= s s s K s G （ksm7） 1、画出未校正系统的根轨迹图，分析系统是否稳定。 2、对系统进行串联校正，要求校正后的系统满足指标： （1）在单位斜坡信号输入下，系统的速度误差系数=10。 （2）相角稳定裕度γ>45o , 幅值稳定裕度H>12。 （3）系统对阶跃响应的超调量Mp <25%,系统的调节时间Ts<15s 3、分别画出校正前，校正后和校正装置的幅频特性图。 4、给出校正装置的传递函数。计算校正后系统的截止频率Wc 和穿频率Wx 。 5、分别画出系统校正前、后的开环系统的奈奎斯特图，并进行分析。 6、在SIMULINK 中建立系统的仿真模型，在前向通道中分别接入饱和非线性环节和回环非线性环节，观察分析非线性环节对系统性能的影响。 7、应用所学的知识分析校正器对系统性能的影响（自由发挥）。 二、设计方法 1、未校正系统的根轨迹图分析 根轨迹简称根迹，它是开环系统某一参数从0变为无穷时，闭环系统特征方程式的根在s 平面上变化的轨迹。 1）、确定根轨迹起点和终点。 根轨迹起于开环极点，终于开环零点；本题中无零点，极点为：0、-1、-2 。故起于0、-1、-2，终于无穷处。 2）、确定分支数。 根轨迹分支数与开环有限零点数m 和有限极点数n 中大者相等，连续并且对称于实轴；本题中分支数为3条。

PWM温度自动控制系统的设计

《计算机控制技术》 课程设计 学生姓名： 学号： 专业班级：电气工程及其自动化（1）班 指导教师： 二○一二年十月二十九日

目录 1.课程设计目的 (3) 2.课程设计题目和要求 (3) 3.设计内容 (3) 4.设计总结 (10) 4.参考书目 (11) 5.附录

1.课程设计目的 通过本课程设计, 主要训练和培养学生的以下能力: (1).查阅资料：搜集与本设计有关部门的资料(包括从已发表的文献中和从生产现场中搜集)的能力； (2).方案的选择：树立既考虑技术上的先进性与可行性,又考虑经济上的合理性,并注意提高分析和解决实际问题的能力； (3).迅速准确的进行工程计算的能力,计算机应用能力； (4).用简洁的文字,清晰的图表来表达自己设计思想的能力。 2.课程设计题目和要求 题目：PWM温度自动控制系统的设计 要求： 1.要求设计温度控制系统，设定温度为230度，采用电阻丝作为加热器件，要求无余差，超调小，加热速度快。 2.硬件采用51系列单片机，采用固态继电器作为控制元件。 3采用keil c作为编程语言，采用结构化的设计方法。 4.要求用protel设计出硬件电路图。 5画出系统控制框图。 6 画出软件流程图。 3.设计内容 3.1 PID控制原理 将偏差的比例，积分和微分通过线性组合构成控制量，用这一控制对被控对象进行控制，这一样的控制器称PID控制器

3.1.1．模拟PID控制原理 在模拟控制系统中，控制器最常用的控制规律是PID控制。为了说明控制器 (t)与实际输出信号n(t)进行比的原理，以图1.1的例子说明。给定输入信号n (t)-n(t),经过PID控制器调整输出控制信号u(t),u(t)对目较，其差值e(t)=n 标进行作用，使其按照期望运行。 常规的模拟PID控制系统原理框图如同1.2所示。该系统有模拟PID和被控对象组成。图中r(t)是给定的期望值，y(t)是系统的实际输出值，给定值与实际输出值，给定值与实际值构成控制偏差e(t): e(t)作为PID控制的输入，u(t)作为PID控制的输出和被控对象的输入。构成PID和被控对象的输入。构成PID控制的规律为： 其中：Kp为控制器的比例系数 Ti为控制器的积分时间，也称积分系数 Td为控制器的未分时间，也称微分系数

自动控制原理课程设计报告

自动控制原理课程设计 专业：自动化 设计题目：控制系统的综合设计 班级：自动化0943 学生姓名：XXX 学号：XX 指导教师：XX 分院院长：XXX 教研室主任：XX 电气工程学院

目录 目录 第一章课程设计内容与要求分析 (1) 1.1设计内容 (1) 1.2 设计要求 (1) 1.3 Matlab软件 (2) 1.3.1基本功能 (2) 1.3.2应用 (3) 第二章控制系统程序设计 (4) 2.1 校正装置计算方法 (4) 2.2 课程设计要求计算 (4) 第三章利用Matlab仿真软件进行辅助分析 (6) 3.1校正系统的传递函数 (6) 3.2用Matlab仿真 (6) 3.3利用Matlab/Simulink求系统单位阶跃响应 (10) 3.2.1原系统单位阶跃响应 (10) 3.2.2校正后系统单位阶跃响应 (11) 3.2.3校正前、后系统单位阶跃响应比较 (12) 3.4硬件设计 (13) 3.4.1在计算机上运行出硬件仿真波形图 (14) 课程设计心得体会 (16) 参考文献 (18)

第一章 课程设计内容与要求分析 1.1设计内容 针对二阶系统 )1()(+= s s K s W ， 利用有源串联超前校正网络（如图所示）进行系统校正。当开关S 接通时为超前校正装置，其传递函数 11 )(++-=Ts Ts K s W c c α， 其中 1 3 2R R R K c += ， 1 ) (13243 2>++ =αR R R R R ，C R T 4=， “-”号表示反向输入端。若Kc=1，且开关S 断开，该装置相当于一个放大系数为1的放大器（对原系统没有校正作用）。 1.2 设计要求 1）引入该校正装置后，单位斜坡输入信号作用时稳态误差1.0)(≤∞e ，开环截止频率ωc’≥4.4弧度/秒，相位裕量γ’≥45°； 2）根据性能指标要求，确定串联超前校正装置传递函数； 3）利用对数坐标纸手工绘制校正前、后及校正装置对数频率特性曲线； c R 2 3

综合自动化系统的硬件软件及应用

综合自动化系统的硬件软件及应用 发表时间：2010-07-27T15:12:05.560Z 来源：《中小企业管理与科技》2010年4月上旬刊供稿作者：宋玉鹏郭红云 [导读] 变电站综合自动化系统，伴随着运行维护的应用实践及相关技术的不断进步，其自身也在不断的进行技术革新和系统换代升级。 宋玉鹏郭红云（河南省辉县市电业局） 摘要：变电站综合自动化系统是现代微电脑控制技术和继电保护技术完美结合的产物，是国家在电力建设中，大力倡导应用新技术、新设备的成果结晶。是近十几年来变电站继电保护装置的一次技术飞跃。 关键词：综合自动化系统硬件软件应用 0 引言 变电站综合自动化系统，伴随着运行维护的应用实践及相关技术的不断进步，其自身也在不断的进行技术革新和系统换代升级。作为系统密不可分又缺一不可的两个有机组成部分，系统的硬件和软件都在不断进行改进和完善。下面就使用及运行实际，粗浅地谈一谈综合自动化系统的硬件、软件及应用问题。 1 变电站微机综合自动化系统的硬件 变电站综合自动化系统是现代计算机技术、通信技术等高科技在变电站继电保护领域综合应用的成果，是计算机控制技术和继电保护技术结合的产物，他归属于计算机适时控制范畴。 与传统的继电保护相比，保护装置的三个组成部分——测量部分、逻辑部分和执行部分同样是必不可少的，但传统的继电保护装置的三个部分均是由各种各类继电器为主要元件构成的，而综合自动化系统的测量部分和执行部分由集成电路构成，逻辑部分则由微型计算机（单片机）构成。一套完整的继电保护装置，无论是传统的继电保护还是新型的综合自动化系统，除了具备保护功能，都还具备测量、监视和控制功能。和传统的继电保护装置将保护部分和测量、监控部分分屏设计、分屏配置安装不同，综合自动化系统常常将间隔层中的各数据采集、监控单元和保护单元做在一起，设计在同一机箱中，作为一个具备测量、监控和保护功能的独立装置，各装置间通过电缆网络由前置机或站控机对他们进行管理。 变电站综合自动化系统几乎全部采用分层分布单元式结构形式。这种结构形式，采用主从CPU协同工作方式，各功能模块（通常是各个从CPU）之间采用网络技术或串行方式实现数据通信，多CPU系统提高了处理并行多发事件能力，解决了集中式结构中独立CPU数据处理及计算的瓶颈问题，方便系统扩展和维护。 综合自动化系统一般采用“面向对象”即面向电气一次回路或电气间隔（如一条出线、一台变压器、一组电容器等）的方法进行设计。一条出线或一个间隔或一组电容器作为间隔层一个独立单元，其数据采集和测量单元、监控单元、保护单元等都做在一起，设计在同一机箱内，作为一个具备测量、监控和保护功能的独立装置。各装置作为完全独立的功能单元可以单独使用，而且各装置自身故障不影响其他装置正常工作。这种设计使得系统安装及组屏方式十分灵活，既可以分散就地安装在开关柜和户外设备附近，也可以集中组屏安装。 由于微机综合自动化系统的上述硬件构成及结构特点，比之传统的继电保护装置，其运行稳定，可靠行高，事件处理动作快；体积小，屏柜少，节约占地面积，可以减少控制室的建筑面积甚至将之完全取消；功耗低，减少站内电能损耗；安装调试简单、维护方便，模块化设计和插件式结构使元件制造标准化，故障查找和检修快捷、方便，有效地减少停电时间，提高供电可靠性。 2 变电站微机综合自动化系统的软件 微机综合自动化系统与传统的继电保护装置的另一个重要差别在于：传统的继电保护装置的所有功能，从各种工频电量的输入、测量、变换到输入量与设定值的逻辑比较再到信号或执行命令的发出，都是由硬件即继电器或集成电路来实现的，而变电站综合自动化系统由于微电脑这一智能化元件的引入，使得保护的信号、数据处理和逻辑比较计算等功能不再单纯依靠硬件来实现，而是在微电脑这一平台下依靠软件来实现。 由于计算机语言的强大的编程功能，微机综合自动化系统的软件几乎可以实现传统继电保护装置所能完成的各种保护功能。 综合自动化系统的软件和其硬件结构相对应，有底层单元级的自动化控制程序和站控机层的管理程序等。 对于处于最底层的监控、保护单元来说，利用计算机语言编制成各种功能模块的程序，将之固化到计算机的存储器中。有了各种功能模块程序的支持，计算机才真正能够实现智能化，具备强大的计算、分析和逻辑判断能力，因而可以实现任何性能完善且复杂的保护原理。传统的继电保护装置，每一种保护功能，都有各自独立的一组继电器元件来实现，各保护之间基本不存在通用互换的可能，这是因为继电保护最重要的环节——逻辑部分的功能根据不同的保护原理需要不同方法来实现。但对于综合自动化系统来说，由于逻辑部分的功能是靠软件来实现的，所以通过编制不同的程序，就可以用同一硬件来实现不同的保护原理。这使得保护装置的制造大为简化，也容易实现保护装置的标准化。 除了利用计算机软件来实现控制和各种保护功能外，有了软件的支持，计算机的存储、记忆功能可以得到很好的开发和利用。从而能够实现对变电站运行状况的故障录波、故障测距和事件顺序记录等。这对电网运行事故分析和事故后的处理都有重大意义。 底层的监控、保护单元内固化的软件主要是控制和保护软件，而处于中上层的前置机和站控机则主要安装了管理和通讯软件。前置机通过机内安装的软件直接对各监控单元进行管理、监控，并采集各监控单元所控制的一次部分的运行数据。同时，前置机还担负和调度自动化的信息互传：向调度自动化系统提供变电站设备运行状态和电网运行数据；接受来自调度自动化系统的各种命令。站控机也称作后台机，通常是一台微型的台式个人计算机。后台机上安装的软件则为最上层的管理软件。它通过前置机来实现对各底层监控、保护单元的控制、管理和数据采集。后台机上通常还安装有模拟操作软件，通过软件对运行人员进行模拟操作训练。另外后台机还可以利用其CRT屏幕来显示变电站的一次主接线图，从而取代常规庞大的模拟屏。 软件是综合自动化系统的灵魂。有了各种软件的支持，综合自动化系统才有了灵性和能动性，各种测量、监控、保护、故障及事件记录、通讯功能才得以实现。综合自动化系统才真正具备了功能综合化、操作监视屏幕化、测量显示数字化、运行管理智能化。 3 综合自动化系统的推广应用中应着力解决的几个问题 毫无疑问，综合自动化系统是智能化程度高、变电站运行管理自动化水平高、在线运行稳定可靠、处理事故恢复供电快、操作简易、维护方便、功能强大的变电站继电保护装置。随着国家电网建设和改造的进一步深入，随着国家在电网建设中推广新技术、新设备力度的进一步加大，综合自动化系统将作为变电站的“标准配置”在越来越多的新建和改造变电站中得到应用。但是要使这一高新技术产品在变电站