SIMATIC 过程控制系统 PCS 7 SP1中时间标签功能新特性

PCS 7 V7.1 SP1中时间标签功能新特性New features for Time Stamping function in PCS 7 V7.1 SP1

摘要本文基于具体的组态步骤详细介绍PCS 7 V7.1 Sp1下新的时间标签功能实现的方式以及注意事项。

关键词时间标签、Pcs7DiIT、EventTs、MSG_TS

Key Words Time Stamping, Pcs7DiIT, EventTs, MSG_TS

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目录

PCS 7 V7.1 Sp1中时间标签功能新特性 (1)

0．前言 (4)

1．PCS 7 V7.1 Sp1中新的时间标签功能块 (4)

2．新时间标签功能块的使用 (5)

2.1 基于APL库的基本应用 (5)

2.2 基于APL库的扩展应用 (6)

2.3 基于PCS 7 Library库的基本应用 (7)

3．总结 (9)

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0．前言

西门子PCS 7系统下的时间标签（Time stamping）功能主要为了满足过程控制行业中SoE事件记录的要求，从PCS 7 V7.0版本后，其分辨率可达到1ms的精度。PCS 7 V7.1 Sp1版本发布后，其在时间标签功能方面做了相应的改进，有如下新的特性：9可基于通道的方式单独组态各SoE消息

9各SoE消息可绑定到过程设备的上位机控制面板Faceplate中

9支持冗余DI卡件的SoE功能

本文将主要介绍PCS 7 V7.1 Sp1中时间标签功能的新特性，时间标签功能基本的组态过程同以前版本，请参考PCS 7手册”PCS 7 – Function Manual High-Precision Time Stamping” 及如下链接内容：

https://www.wendangku.net/doc/2e1807406.html,/download/searchResult.aspx?searchText=A0130

1．PCS 7 V7.1 Sp1中新的时间标签功能块

打开PCS 7 V7.1 Sp1系统的CFC，在左侧库目录中的PCS 7 AP Library V71和PCS 7 Library V71中有如下功能块用于实现时间标签功能。

图 1 APL库下用于实现时间标签功能的功能块

注释：Pcs7DiIT功能块用于读取带时间标签的数字量的信息，EventTs功能块用于将数字信号的状态、时间标签信息上传到OS中生成相应的SoE消息；

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图 2 PCS 7标准库中用于实现时间标签功能的功能块

注释：MSG_TS为PCS 7 V7.1 Sp1版本中PCS 7标准库下用于实现时间标签功能的新功能块，该功能块将读取数字量信号的状态、时间标签信息，并上传到OS中生成相应的SoE消息。在V7.0以前版本中使用的IM_DRV功能块在PCS 7 V7.1 Sp1下将不再使用。

2．新时间标签功能块的使用

请参考前言部分链接地址文档和PCS 7手册内容，进行相应的硬件组态设置。

2.1 基于APL库的基本应用

打开CFC，参考图1所示，加入通道功能块Pcs7DiIT和EventTs功能块，链接

Pcs7DiIT功能块的输入管脚PV_In到DI地址，链接Pv_Out和TS_Out到EventTs的输入Inx和InTSx管脚，并将EventTs功能块的输入管脚TimeStampOn管脚设置为1，如下图所示。

图 3 加入Pcs7DiIT功能块和EventTs功能块

注意：一个Pcs7DiIT功能块对应一个DI通道，一个EventTs功能块则可以同时上传8个通道的SoE事件。EventTs的TimeStampOn管脚必须设置为1，管脚默认为隐藏状态，请将其显示出来后，修改值为1。

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相应通道对应的SoE消息需要通过EventTs功能块来组态，右键点击功能块选择属性，打开属性对话框，点击message按钮进行消息的组态，如下图所示。

图 4 组态相应通道的SoE消息

注意：V7.1 Sp1版本下基于APL库的时间标签功能应用各SoE消息文本的组态在相应的EventTS上完成，和V7.0以前版本在@的CFC中的IM_DRV功能块组态有区别，请务必注意。

按照上述步骤即完成了相应通道的SoE功能的组态，分别编译程序和OS即可。

2.2 基于APL库的扩展应用

在APL库下，EventTs功能块还有一个扩展的功能，可以将其生成的消息绑定到相应的关联过程设备的上位机操作面板中。例如，通过上述步骤组态了一个马达的跳闸报警，当该报警触发后，可以将其显示在关联马达功能块的操作面板中，方便快速进行SoE报警的定位和归类。如需该功能，只需将EventTs功能块的输出管脚EventTsOut和马达功能块的EventTsIn相连即可，如下图所示。

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图 5 将EventTs的输出管脚EventTsOut和控制功能块的EventTsIn相连

注意：该功能只有在使用PCS 7 V7.1 Sp1下的APL功能库中某些功能块时才支持，这些功能块包括MotL、MotSpdL、MotSpdCL、MotRevL、DoseL、MonAnL、MonDi08、MonDiL、Vlv2WayL、VlvL、VlvAnL和VlvMotL。

最终效果如下图所示，当相应的SoE事件触发后，该SoE消息由EventTs读取，并上传OS中，最终显示在相关联的控制功能块的面板中。

图 6 SoE消息绑定到关联功能块的OS面板

2.3 基于PCS 7 Library库的基本应用

PCS 7 V7.1 Sp1中还可以使用PCS 7 Library V71下的功能块来完成时间标签功能的组态，其相对较简单一些。打开CFC后，参考图2所示，加入MSG_TS功能块，并连接相应的输入管脚Value_xx到对应的DI输入地址，如下图所示。

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图 7 组态MSG_TS功能块

注意：该功能块可以同时连接并上传16个通道的SoE消息。

右键点击功能块点击功能块属性，打开属性对话框，点击Message按钮进行消息的组态，如下图所示。

图 8 组态MSG_TS功能块的消息

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3．总结

综上所述可以看出，PCS 7 V7.1 Sp1下的时间标签功能实现方式和V7.0及以前版本的实现方式有了很大的变化。最大的特点就是，SoE消息的组态不再需要在@的CFC中进行，可以单独针对具体通道来独立组态。此外在冗余DI卡件配置的情况下，时间标签功能也可以识别冗余配置，在上位机不再会显示分别来自于两块卡件的相同的SoE消息。即，当两块互为冗余的DI卡件组态了时间标签功能后，如果俩卡件均工作正常，则在上位OS上将只会显示低地址模块的SoE消息，当该卡件故障后，备用的卡件的SoE将会显示到OS中。在同一时刻，上位机OS不会显示来自冗余通道的重复的现场SoE消息。

PCS 7 V7.1 Sp1下实现时间标签功能更加灵活，使用起来更加方便。

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提升液压系统设计方案

提升液压系统设计方案 1 系统设计方案的确定 1.1 设计要求 1.11 液压系统控制的机械动作 钢坯提升机称重液压系统的运动轨迹，如图1.1所示。 快升慢升 称重慢降 快降 图1.1 钢坯提升机称重液压系统的运动轨迹 （1）采用双缸同步工作方式； （2）平稳性：等高位附近对钢坯平稳托放；大质量控制对象的平稳启动和缓冲停止； （3）准确性：连续的每步进周期启停点的准确性和良好的重复性； （4）可靠性：满足冶金企业连续工作状况对系统可靠性的要求； （5）对于在称重时期对系统要求要有较高的锁紧精度。 1.2 主要技术参数 (1) 液压缸行程300mm ，其中快上150mm ，时间小于等于2s ，慢上150mm ，时间 小 于等于8s ；慢下150mm ，时间小于等于8s ，快下150mm ，时间小于等于3s ； (2) 动作周期T 小于等于25s ，称重时间3s ； (3) 系统最高工作压力12MPa 。 1.3 系统驱动方案的选择 通常传动机构有机械传动和液压传动两种。钢坯提升机称重液压系统的传动机构选用液压传动。与机械传动相比，液压传动具有功率—质量比大、便于无极调速和过载保护、布局灵活方便等多种技术优势；同时，在现代工业生产中，自动化程度越来越高，而液压系统也因为其易于实现自动化，工作平稳等优点而被广泛应用。

随着技术的发展，采用液压传动是可靠、合理的，用电磁阀来控制液压执行元件同步和无级调速，可以更好的满足工艺，实现其高产、优质、低消耗的要求。钢坯提升机称重液压系统需要比较大的驱动功率，驱动装置一般选用液压缸和液压马， 这是因为液压元件工作可靠、费用较低。此外，利用液压系统的储能作用，还可以使工作台的能耗较低。 1.4 控制方式 根据钢坯提升机称重液压系统的工艺要求，在生产过程中液压系统要完成以下动作，液压缸快升、慢上、停留、慢下，速降，其中停留动作要求锁紧精度要高。 在举升液压缸的控制回路中，采用液控单向阀锁定回路和进油口节流调速回路。液控单向阀回路容易控制并且锁紧时间较长，利于保障设备安全；同时，根据工况分析，液压缸在运行过程中负载的变化不大，可以采用进油口调速回路控制液压缸的运动速度。 供油回路采用液压泵直接提供动力的结构，在吸油管道中采用截止阀和减震喉管串联，用于减震。为了实现系统的自动化，执行元件之间的协调可以通过PLC来完成，也可以通过继电器来实现。 1.5草拟液压系统原理图 在对钢坯称重的流程进行认真分析，草拟了钢坯提升机称重液压系统原理图，钢坯提升机称重液压系统如1.2所示： 图1.2 钢坯提升机称重液压系统

液压控制系统复习资料(王春 行版)

一、简略设计应用电液比例阀控制的速度控制回路。画出原理图并加以说明。 该液压控制系统由控制计算机、比例放大器、电液比例方向阀、液压泵、液压缸、基座、负载、位移传感器和，数据采集卡组成，如图1所示。 图1 电液比例阀控制的速度控制回路 液压系统采用定量泵和溢流阀组成的定压供油单元，用电液比例方向阀在液压缸的进油回路上组成进油节流调速回路，控制活赛的运行速度。位移传感器检测出液压缸活塞杆当前的位移值，经A/D 转换器转换为电压信号，将该电压信号与给定的预期位移电压信号比较得出偏差量，计算机控制系统根据偏差量计算得出控制电压值，再通过比例放大器转换成相应的电流信号，由其控制电液比例方向阀阀芯的运动，调节回路流量，从而通过离散的精确位移实现对负载速度的精确调节。 二、说明使用电液闭环控制系统的主要原因。 液压伺服系统体积小、重量轻，控制精度高、响应速度快，输出功率大，信号灵活处理，易于实现各种参量的反馈。另外，伺服系统液压元件的润滑性好、寿命长；调速范围宽、低速稳定性好。闭环误差信号控制则定位更加准确，精度更高。

三、在什么情况下电液伺服阀可以看成震荡环节、惯性环节、比例环节？ 在大多数的电液私服系统中，伺服阀的动态响应往往高于动力元件的动态响应。为了简化系统的动态特性分析与设计，伺服阀的传递函数可以进一步简化，一般可以用二阶震荡环节表示。如果伺服阀二阶震荡环节的固有频率高于动力元件的固有频率，伺服阀传递函数还可以用一阶惯性环节表示，当伺服阀的固有频率远远大于动力元件的固有频率，伺服阀可以看成比例环节。 四、在电液私服系统中为什么要增大电气部分的增益，减少液压部分的增益？ 在电液伺服控制系统中，开环增益选得越大，则调整误差越小，系统抗干扰能力就越强。但系统增益超过临街回路增益，系统就会失稳。在保持系统稳定性的条件下，得到最大增益。从提高伺服系统位置精度和抗干扰刚度考虑，要求有较高的电气增益K P，因此，液压增益不必太高，只要达到所需要的数值就够了。同时，电气系统增益较液压增益也易于调节，同时成本低。 五、结合实际应用设计应用电液私服控制的位置控制系统。画原理图并加以说明。 设计送料机械手移送机构液压伺服系统工作原理图如图2所示。 图2 送料机械手移送机构液压伺服系统工作原理图 1—液压缸；2、3—液控单向阀；4、13、18—电磁换向阀；5—电液伺服 阀； 6、15—压力继电器； 该回路设计具有以下几个特点： （1）伺服泵站由交流电机、轴向柱塞泵、溢流阀、单向阀、过滤器、蓄能器，压力继电器、压力表、加热器以及冷却回路等组成。泵站同时具备温度、液位等信号的监测、报警功能，自动化程度较高。液压系统的启动、停止、溢流阀的动作、报警、紧急情况处理等由计算机及

5.2 闭环电子控制系统的设计与应用(1)

如图所示是JN6201集成电路鸡蛋孵化温度控制器电路图，根据该原理图完成1~3题。 1.该电路图作为控制系统的控制（处理）部分是IC JN6201，当JN6201集成输出9脚长时间处于高电平，三极管V2处于截止状态，继电器释放，电热丝通电加热。 2.安装好调试时，先将温度传感器Rt1放入37℃水中，调整电位器Rp1，使继电器触点J-2吸合，再将温度传感器Rt2放入39℃水中，调整Rp2，使继电器触点J-2释放。 3.调试时发现，不管电位器Rp1和Rp2怎么调，继电器J 始终吸合，检查电路元器件安装和接线都正确，用万用表测三极管V2集电极电位，在不同的调试状态分别为2.8V 和0V ，可知电路发生故障的原因是（ B ） A.二极管V6内部断路 B.三极管V3内部击穿（短路） C.电阻R4与三极管V3基极虚焊 D.继电器线圈内部短路 如图所示是运算放大器鸡蛋孵化温度控制器电路图，根据该原理完成4~6题。 4.该电路作为控制系统的输出部分是继电器J 、电热丝等，当电路中集成运放2脚的电位低于3脚的电位，三极管V3处于饱和状态，继电器J 吸合，电热丝通电加热。 上限 V2饱和导通时候Uce 电压降0.2V ，所以留下来给集电极2.8V ，截止时候0V

5.安装好后调试时，将温度传感器Rt 放入39℃水中，调R4，使电压U2=U3，集成运放输出端6脚的电压为0V ，电路实现39℃单点温度控制。 6.调试时发现，将温度传感器Rt 放入高于39℃水中，继电器吸合；将温度传感器Rt 放入低于39℃水中，继电器释放，出现该故障现象的原因可能是（ A ） A.集成运放2脚与3脚接反 B.二极管V4接反 C.电阻R2断路 D.三极管V3损坏 如图所示是晶体管组成的水箱闭环电子控制系统电路，根据该原理图完成7~9题。 7.该电路作为控制系统被控对象的是水箱内的水，水箱的水位从a 点降到b 点的过程中，三极管V1处于饱和状态，三极管V2处于截止状态，继电器触点J-1处于吸合状态。 8.安装调试时，将三个水位探头按图中的高低放入空玻璃杯中，如果电路正常，电路通电后，继电器J 吸合；向玻璃杯中加水，到达a 点时，继电器J 释放；接着将玻璃杯中的水排出，水位降到b 点以上时，继电器J 释放；水位降到b 点以下时，继电器J 吸合。 9.调试时发现，玻璃杯中的水位在b 点以下时，继电器J 就吸合；水位加到b 点，继电器J 就释放。出现该故障现象的原因是（ D ） A.继电器J 没用 B.三极管V1损坏 C.二极管V3接反 D.电路没接J-1触点，b 点直接接到了电阻R1 如图所示是555集成电路组成的水箱水位闭环电子控制系统电路图， (第4~6题) (第7~9题) R4 10k ?R5 4.7k R3 4.7k

液压控制系统设计

1 液压缸选型 四足机器人大腿上的液压缸所受的推力较大，而小腿上的液压缸所受的推力较小，而且，4个大腿上的液压缸所受的最大推力接近，4个小腿上的液压缸所受的最大推力也接近。因而，在设计液压缸时，大腿上的液压缸设计成相同尺寸，小腿上的液压缸设计成相同尺寸。 而四足机器人髋上的液压缸仅在四足机器人受到横向冲击的情况下工作。根据仿真结果可知，髋上的4个液压缸所受到的最大推力为 1.8kN，最大速度为130mm/s。由于髋上的液压缸推力和速度比大腿与小腿上的液压缸推力和速度小很多，在设计时，总流量主要考虑大腿和小腿上液压缸的叠加，髋上的液压缸流量由蓄能器供给。 根据仿真计算结果图，大腿上的液压缸所受最大推力取8kN，小腿上的液压缸所受的最大推力取4kN，即液压系统的最大载荷为8kN。查阅《液压工程师技术手册》如下表所示， 当载荷为5~10kN时，工作压力宜取1.5~2MPa，为了使液压控制系统的动态性能更好，同时使机械结构更紧凑，取液压缸的负载压力为6MPa。 液压缸暂定交由常州恒力液压有限公司生产。 1.1 大腿上的液压缸 大腿上的液压缸设计成相同尺寸，该液压缸的最大负载压力为P Lm=6MPa，所受最大负载推力为F m=8kN。 P1A1?P2A2=F 其中，P1——液压缸无杆腔压力； P2——液压缸有杆腔压力； D2； A1——液压缸无杆腔有效面积，A1=π 4 （D2?d2）； A1——液压缸无杆腔有效面积，A2=π 4 F——负载推力； 液压缸负载压力F满足：

P Lm=F m A1 =P1?P2 A2 A1 =6MPa 由上式可以得到 A1=F m P Lm = 8000 6 mm2=1333.3mm2 所以， D=4A1 π = 4×1333.3 π =41.2mm 圆整后取D=40mm。 查阅《液压工程师技术手册》如下表所示， 取d=25mm。根据仿真结果，液压缸行程大于70mm即可。液压缸和伺服阀组合成的液压包外形图按照之前设计的电动缸伺服电机外形图设计。 1.2 小腿上的液压缸 小腿上的液压缸设计成相同尺寸，该液压缸的最大负载压力也为P Lm=6MPa，所受最大负载推力为F m=4kN。 P1A1?P2A2=F 其中，P1——液压缸无杆腔压力； P2——液压缸有杆腔压力； A1——液压缸无杆腔有效面积，A1=π 4 D2； A1——液压缸无杆腔有效面积，A2=π 4 （D2?d2）； F——负载推力； 液压缸负载压力F满足： P Lm=F m 1 =P1?P2 A2 1 =6MPa 由上式可以得到 A1=F m Lm = 4000 mm2=666.6mm2 所以，

自动控制系统案例分析

北京联合大学 实验报告 课程（项目）名称：过程控制 学院：自动化学院专业：自动化 班级：0910030201 学号：2009100302119 姓名：张松成绩：

2012年11月14日 实验一交通灯控制 一、实验目的 熟练使用基本指令，根据控制要求，掌握PLC的编程方法和程序调试方法，掌握交通灯控制的多种编程方法，掌握顺序控制设计技巧。 二、实验说明 信号灯受一个启动开关控制，当启动开关接通时，信号灯系统开始工作，按以下规律显示：按先南北红灯亮，东西绿灯亮的顺序。南北红灯亮维持25秒，在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持20秒；到20秒时，东西绿灯闪亮，闪亮3秒后熄灭。在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮，并维持2秒。到2秒时，东西黄灯熄灭，东西红灯亮，同时，南北红灯熄灭，绿灯亮。东西红灯亮维持25秒，南北绿灯亮维持20秒，然后闪亮3秒后熄灭。同时南北黄灯亮，维持2秒后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮……如此循环，周而复始。如图1、图2所示。 图 1

图 2 三、实验步骤 1．输入输出接线 输入SD 输出R Y G 输出R Y G I0.4 东西Q0.1 Q0.3 Q0.2 南北Q0.0 Q0.5 Q0.4 2.编制程序，打开主机电源编辑程序并将程序下载到主机中。 3.启动并运行程序观察实验现象。 四、参考程序 方法1：顺序功能图法 设计思路：采用中间继电器的方法设计程序。这个设计是典型的起保停电路。

方法2：移位寄存器指令实现顺序控制 移位寄存器位（SHRB）指令将DATA数值移入移位寄存器。S_BIT指定移位寄存器的最低位。N指定移位寄存器的长度和移位方向（移位加=N，移位减=-N）。SHRB指令移出的每个位被放置在溢出内存位（SM1.1）中。该指令由最低位（S_BIT）和由长度（N）指定的位数定义。

液压PLC控制系统设计

机电一体化专业综合实验液压PLC控制系统设计

目录 一、实验总体规划............................................................................... 错误！未定义书签。 1.1实验目的 ......................................................................................................... 错误！未定义书签。 1.2实验器材 ......................................................................................................... 错误！未定义书签。 1.3实验要求 ......................................................................................................... 错误！未定义书签。 1.4实验内容 ......................................................................................................... 错误！未定义书签。 二、系统设计........................................................................................................... 错误！未定义书签。 2.1 总体方案设计 ................................................................................................ 错误！未定义书签。 2.2 零件图 ............................................................................................................ 错误！未定义书签。 2.3 加工示意图、动作循环图 ............................................................................ 错误！未定义书签。 2.3.1加工工艺流程设计 ............................................................................... 错误！未定义书签。 2.3.2工件加工工艺过程设计 ....................................................................... 错误！未定义书签。 2.3.3动作循环图 ........................................................................................... 错误！未定义书签。 2.4液压回路设计 ................................................................................................. 错误！未定义书签。 2.4.1 设计思路 .............................................................................................. 错误！未定义书签。 2.4.2 液压回路得电顺序表 (6) 2.5 PLC控制系统设计 (6) 2.5.1系统功能设计 (6) 2.5.2 I/O口的点数及地址分配、PLC选型 (7) 2.6 电气原理回路设计（见附录） (8) 2.8 PLC程序设计 (10) 2.8.1流程图 (10) 2.8.2 全局变量表 (11) 2.8.3程序设计 (12) 三、PLC程序设计、调试遇到的问题 (19) 四、结论 (19) 五、自我总结 (20)

基于Arduino的一种电子显示屏控制系统设计剖析

《学术论文写作》课程论文 基于Arduino的一种电子显示屏控制 系统设计 姓名： 学院(系)： 专业：自动化 班级： 学号：

基于arduino的一种简易电子显示屏设计 摘要：LED显示屏因其工作稳定可靠、寿命长、亮度高等优点，在许多场合中应用广泛。加强显示屏控制系统的可靠性研究意义重大。基于Arduino单片机，研究设计了一种新的电子显示屏控制系统。以PC机为上位机，向单片机发送显示代码和控制命令，单片机控制显示驱动模块驱动LED点阵显示屏进行扫描显示。PC机与单片机之间的通信采用ISP下载编程器来实现。利用按键模块通过单片机对显示屏的显示内容进行翻页和更新控制。 关键词：显示屏；可靠性；Arduino；控制 The Design of Electronic Display Control System based on Arduino Abstract: LED displays is widely used in many occasions because of its a dvantages such as stable, reliable and long life. It is of great significance to strengthen the research of the reliability of electronic display control system. Here introduces a new kind of el ectronic display control system based on Arduino microcontroller. System uses PC as uppe r computer.PC send control commands and display code it has stored to the Arduino microcontr oller. And arduino microcontroller receives and deals with control command and display cod e which are from PC. Then drives scan display o f the display screen. Communication betwee n PC and the microcomputer can be implemented by using ISP download programmer. At last, page and update the content which is displayed of the billboard by using the key module an d all is based on th e single chip microcomputer. Keywords: electronic display; reliability; Arduino microcontroller 1.系统整体设计 本系统硬件的设计采用模块化设计，既能满足模块本身功能又要能够和整个系统兼容，如图1.1所示。系统硬件由Arduino控制系统，显示扫描电路，显示屏，键盘扫描电路及数据传输部分以及上位机六部分组成。上位机通过数据传输部分向MCU系统发送显示代码和控制命令，MCU系统执行显示命令并将显示代码处理后控制显示部分的显示内容和显示方式。

(整理)几个开环与闭环自动控制系统的例子

2-1 试求出图P2-1中各电路的传递函数。 图P2-1 2-2 试求出图P2-2中各有源网络的传递函数。 图P2-2 2-3 求图P2-3所示各机械运动系统的传递函数。 （1）求图（a ）的 ()()?=s X s X r c （2）求图（b ）的() () ?=s X s X r c （3）求图（c ）的 ()()?12=s X s X （4）求图（d ）的 ()() ?1=s F s X 图P2-3 2-4 图P2-4所示为一齿轮传动机构。设此机构无间隙、无变形，求折算到传动轴上的等效转动惯量、等效粘性摩擦系数和()()() s M s s W 2θ= 。

图P2-4 图P2-5 2-5 图P2-5所示为一磁场控制的直流电动机。设工作时电枢电流不变，控制电压加在励磁绕组上，输出为电机角位移，求传递函数()() () s u s s W r θ=。 2-6 图P2-6所示为一用作放大器的直流发电机，原电机以恒定转速运行。试确定传递函数() () ()s W s U s U r c =，设不计发电机的电枢电感和电阻。 图P2-6 2-7 已知一系统由如下方程组组成，试绘制系统方框图，并求出闭环传递函数。 ()()()()()()[]()s X s W s W s W s W s X s X c r 87111--= ()()()()()[]s X s W s X s W s X 36122-= ()()()()[]()s W s W s X s X s X c 3523-= ()()()s X s W s X c 34= 2-8 试分别化简图P2-7和图P2-8所示的结构图，并求出相应的传递函数。 图P2-7 图P2-8

自动控制系统的数学模型

第二章自动控制系统的数学模型 教学目的： （1）建立动态模拟的概念，能编写系统的微分方程。 （2）掌握传递函数的概念及求法。 （3）通过本课学习掌握电路或系统动态结构图的求法，并能应用各环节的传递函数，求系统的动态结构图。 （4）通过本课学习掌握电路或自动控制系统动态结构图的求法，并对系统结构图进行变换。 （5）掌握信号流图的概念，会用梅逊公式求系统闭环传递函数。 （6）通过本次课学习，使学生加深对以前所学的知识的理解，培养学生分析问题的能力 教学要求： （1）正确理解数学模型的特点； （2）了解动态微分方程建立的一般步骤和方法； （3）牢固掌握传递函数的定义和性质，掌握典型环节及传递函数； （4）掌握系统结构图的建立、等效变换及其系统开环、闭环传递函数的求取，并对重要的传递函数如：控制输入下的闭环传递函数、扰动输入 下的闭环传递函数、误差传递函数，能够熟练的掌握； （5）掌握运用梅逊公式求闭环传递函数的方法； （6）掌握结构图和信号流图的定义和组成方法，熟练掌握等效变换代数法则，简化图形结构，掌握从其它不同形式的数学模型求取系统传递函 数的方法。 教学重点： 有源网络和无源网络微分方程的编写；有源网络和无源网络求传递函数；传递函数的概念及求法；由各环节的传递函数，求系统的动态结构图；由各环节的传递函数对系统的动态结构图进行变换；梅逊增益公式的应用。 教学难点：举典型例题说明微分方程建立的方法；求高阶系统响应；求复杂系统的动态结构图；对复杂系统的动态结构图进行变换；求第K条前向通道特记式 的余子式 。 k 教学方法：讲授 本章学时：10学时 主要内容： 2.0 引言 2.1 动态微分方程的建立 2.2 线性系统的传递函数 2.3 典型环节及其传递函数 2.4系统的结构图 2.5 信号流图及梅逊公式

液压系统回路设计

1、液压系统回路设计 1.1、 主干回路设计 对于任何液压传动系统来说，调速回路都是它的核心部分。这种回路可以通过事先的调整或在工作过程中通过自动调整来改变元件的运行速度，但它的主要功能却是在传递动力（功率）。 根据伯努力方程： 2d v p q C x ρ?= （1-1） 式中 q ——主滑阀流量 d C ——阀流量系数 v x ——阀芯流通面积 p ?——阀进出口压差 ρ——流体密度 其中d C 和ρ为常数，只有v x 和p ?为变量。 液压缸活塞杆的速度： q v A = （1-2） 式中A 为活塞杆无杆腔或有杆腔的有效面积 一般情况下，两调平液压缸是完全一样的，即可确定1121A A =和1222A A =所以要保证两缸同步，只需使12q q =，由式（1-2）可知，只要主滑阀流量一定，则活塞杆的速度就能稳定。又由式（1-1）分析可知，如果p ?为一定值，则主滑阀流量q 与阀芯流通面积成正比即：v q x ∞,所以要保证两缸同步，则只需满足以下条件： 11p c ?=，22p c ?=且12v v x x = 此处主滑阀选择三位四通的电液比例方向流量控制阀，如图1-1所示。 图1-1 三位四通的电液比例方向流量控制阀 它是一种按输入的电信号连续地、按比例地对油液的流量或方向进行远距离控制的阀。比例阀一般都具有压力补偿性能，所以它输出的流量可以不受负载变化的

影响。与手动调节的普通液压阀相比，它能提高系统的控制水平。它和电液伺服阀的区别见表1-1。 所以它被广泛应用于要求对液压参数进行连续远距离控制或程序控制，但对控制精度和动态特性要求不太高的液压系统中。 又因为在整个举身或收回过程中，单缸负载变化范围变化比较大（0~50T），而且举身和收回时是匀速运动，所以调平缸的功率为P Fv =，为变功率调平，为达到节能效果，选择变量泵。 综上所可得，主干调速回路选用容积节流调速回路。容积节流调速回路没有溢流损失，效率高，速度稳定性也比单纯容积调速回路好。 为保证p?值一定，可采用负荷传感液压控制，其控制原理图如图1-2所示。它主要利用负荷传感和压力补偿技术，可用单泵（或一组泵）驱动多个执行元件，各执行元件运动速度仅依赖于各节流阀开启度，而与各执行元件的负载压力和其它执行元件的工作状态无关。即使当泵的输出流量达不到实际需要时，各执行元件运动速度的比例关系仍然可以得到保持。此系统的这一特有的独立调速功能大大减少了作业中操纵者协调各执行元件动作所花费的时间，不但显著提高了作业效率，而且有效减轻了操作者的劳动强度。另外，能够以最节省能量的方式实现调速，系统无溢流损失，并以推动执行元件动作所需的最低压力供油。在工作间隙(发动机不停机，各执行元件处于无载状态，不动作)，系统自动调节泵的排量到最小值。可以有效降低功率损耗、减小液压系统的温升，所以它是一种性能较好的新型液压系统。

液压控制系统分析论文

目录 第一章绪论 ..................................................................................... 错误！未定义书签。 1.1研究的目的及意义 ................................................................ 错误！未定义书签。 1.2国内外发展及状况 ................................................................ 错误！未定义书签。 1.3被测零件分析 ........................................................................ 错误！未定义书签。 1.4量仪技术要求 ........................................................................ 错误！未定义书签。 1.5机械结构总体设计方案 ........................................................ 错误！未定义书签。 1.6方案原理论证 ........................................................................ 错误！未定义书签。 1.7测控系统概述 ........................................................................ 错误！未定义书签。 1.7.1测控系统功能组成 ...................................................... 错误！未定义书签。 1.7.2测控系统硬件组成 ...................................................... 错误！未定义书签。 1.8软件系统概述 ........................................................................ 错误！未定义书签。 1.8.1测量的基本程序模块 .................................................. 错误！未定义书签。 1.8.2功能模块分析 .............................................................. 错误！未定义书签。 1.9测量方式论证 ........................................................................ 错误！未定义书签。 1.10本章小结 .............................................................................. 错误！未定义书签。第二章机械部分结构设计 ............................................................. 错误！未定义书签。 2.1传动系统结构设计 ................................................................ 错误！未定义书签。 2.1.1主轴的设计 .................................................................. 错误！未定义书签。 2.1.1滚珠丝杠副 .................................................................. 错误！未定义书签。 2.2直行滑架方案制定 ................................................................ 错误！未定义书签。 2.3直行滑架传动部分设计和计算 ............................................ 错误！未定义书签。 2.3.1传动链的选择 .............................................................. 错误！未定义书签。 2.3.2计算滑台重量 .............................................................. 错误！未定义书签。 2.3.3滚珠丝杠螺旋副的初步计算 ...................................... 错误！未定义书签。 2.3.4作用在滚珠丝杠上的最大动负荷 .............................. 错误！未定义书签。 2.3.5计算最大静载荷 C..................................................... 错误！未定义书签。 2.3.6滚珠丝杠螺旋副的选型 .............................................. 错误！未定义书签。 2.3.7滚珠丝杠副传动效率计算 .......................................... 错误！未定义书签。 2.3.8丝杠轴向刚度验算 ...................................................... 错误！未定义书签。 2.3.9压杆稳定性验算 .......................................................... 错误！未定义书签。 2.4反应式步进电机选用 ............................................................ 错误！未定义书签。 2.4.1初选电机型号 .............................................................. 错误！未定义书签。 2.4.2力矩计算 ...................................................................... 错误！未定义书签。

电子智能门锁控制系统设计

电子智能门锁控制系统设计 发表时间：2019-08-26T16:01:50.360Z 来源：《城镇建设》2019年12期作者：叶健聪[导读] 随着电子智能化的日益发展，市场上出现了各种电子门锁，加强其控制系统的设计， 广东力维智能锁业有限公司广东佛山 528000 摘要：随着电子智能化的日益发展，市场上出现了各种电子门锁，加强其控制系统的设计，不仅能够为业主和用户带来便利，也能够进一步完善安防系统。本文通过对门锁控制系统的研究，希望能够为这方面的技术改进提供借鉴。关键词：电子门锁；门锁控制系统；控制系统设计1电子智能门锁控制系统的设计1.1硬件设计 1.1.1总体设计 1.1.1.1电子验证部分设计 在电子锁中，指纹锁占了这个家用类别的大概有70%以上，所以说到电子锁人们就会不约而同地想到指纹锁。对于指纹识别一般会分有光学式指纹识别与半导体指纹识别。光学指纹识别在生活中最常见的就是我们上班的考勤机，那种会发光的就是光学指纹识别，它的识别原理是通过CMOS采集头拍照的方式去识别指纹，价格稍微比较便宜，但被复制的机率稍大，安全性相对来说没有那么高，现在一般用在旧款色与低价的门锁上。半导体指纹识别主要是通过半导体指纹传感器利用电容、电场（也即我们所说的电感式）、温度、压力的原理实现指纹图像的采集。无论是电容式或是电感式，其原理类似，在一块集成有成千上万半导体器件的“平板”上，手指贴在其上与其构成了电容（电感）的另一面，由于手指平面凸凹不平，凸点处和凹点处接触平板的实际距离大小就不一样，形成的电容/电感数值也就不一样，设备根据这个原理将采集到不同的数值汇总，就完成了指纹的采集。半导体指纹识别指纹被复制的机率大大降低，可以防止假指纹，安全性对不光学指纹识别来说有了很大的提升，所以目前主流与高端的指纹锁都采用半导体指纹识别。当然指纹复制也不是那么容易的，正常情况下不是我们刻意用手指去倒模做一个指纹模板出来去识别的话，其他场合都是很难捕捉的，指纹算法会做对假指纹进行过滤，所以指纹识别验证方面目前来说还是比较安全可靠的。密码键盘有分传统的机械实体按键与电容式按键，为了锁看上去比较美观大气，目前市场上基本上都采用电容式触摸按键为主。门锁都设置了错误输入密码达到一定次数会报警并锁定键盘一定的时间，防止小偷通过试探密码开门。非接触式RF卡采用全球唯一的UID，门锁与卡片之间采用无线射频的同时方式，通信过程采用三重防碰撞加密认证，安全性高。 1.1.1.2电路控制部分设计 电路控制系统部分主要由单片机控制系统为主要核心。单片机控制系统类似于一台微信电脑，负责掌控于控制整个电子门锁的工作。由于电子门锁绝大部分都是使用电池供电的方式工作的，所以低功耗设计对于门锁来说是非常关键的。单片机负责控制各部分在不工作的时候进入低功耗休眠或者断电状态，以保持电池的续航能力。电子验证部分通过验证后发信号到单片机部分，单片机部分负责控制语音与灯光提示部分告诉用户验证结果，然后通过电机驱动电路控制电机转动以达到通过电子电路打开机械的方式实现开门。开门后单片机还要检测这个门锁是否已经打开，打开成功后，要重新把门锁上，以保证其他人不能尾随进去。同时单片机部分还包含显示单元，系统实时时钟单元，存储芯片单元等。显示单元采用OLED显示屏,负责人机交换界面的显示，验证开门时可以显示LOGO与ID号，同时在系统设置注册与登记的时候，显示菜单方便用户操作。实时时钟主要用于开门记录的时间，记录什么时间有人使用何种方式操作门锁，以便需要时进行查询。系统存储单元负责记录系统各种参数，系统登记的用户数量、密码、卡片ID、开门记录等都一一记录下来，存储器一般采用可读写，断电后仍能保留数据的储存芯片，实现在发生断电时，数据不丢失。门锁的单片机而且自带开门狗复位功能，在受到干扰时死机时可以实现自动重启，保证系统的正常工作。 1.1.1.3锁体控制部分设计。 锁体控制设计部分要保留原来机械钥匙与门内依然可以开启的方式，同时加入电子控制的方式也可以实现对门锁机械部分的开启。电子门锁保留了原来机械锁的传统部分，机械开启部分在任何时候都是可以实现开门的，以防电子部分出现故障时作为一个后备的开启方式。电子控制部分在收到信号后，驱动控制锁体的电机，联动锁体里面的机械部分，实现对门锁的开启。一些智能的锁体控制部分还包含检测锁体是否开启成功，电机转动是否到位，门是否有被卡住等。现在市场上锁体控制部分主流分2种，一种是半自动的，一种是全自动的。半自动的锁体主要是通过离合器的方式实现对锁体的控制，一般半自动的锁体都必须要带一个把手，在验证通过后，开门时需要转动把手开门。全自动锁体是模拟了拧钥匙的方式，通过电机的方式实现类似于钥匙转动的机械方式，直接把门锁打开，不需要拧动把手。半自动锁体是比较传统的电子锁体，经过已经市场多年的验证，全自动锁体属于比较新的技术，所以稳定性想对半自动锁体来说稍低，需要经过一段时间的磨合与调整。全自动去掉了转动把手的部分，对于门锁的设计外观上比较时尚，所以颇受用户的青睐，可能是成为以后市场的一种发展趋势。 1.2电子智能门锁身份识别系统硬件设计与开发1. 2.1系统硬件总体结构 智能锁设备的构造主要包括门锁控制芯片、身份识别模块（身份证识别模块、ＩＣ卡识别模块、密码按键识别模块）、电压适配模块、门锁电机驱动模块等。门锁控制芯片为STM32L051单片机系列低功耗处理器，休眠状态下电流为1微安，大大的提高电池的续航能力。身份识别模块包括身份证识别模块、ＩＣ卡识别模块和按键识别模块，身份识别模块把识别到的信息传送给门锁控制芯片，门锁控制芯片判断身份信息是否正确，然后向声音、灯光提醒模块和电机驱动模块发出相应控制信息。管理员通过密码按键模块管理用户身份信息，包括注册和注销用户来管理用户开门进入的权利。 1.2.2主控芯片系统电路 智能锁设备中，STM32L051单片机是门锁主控芯片，芯片所开发的程序控制着智能锁的工作，通过ＩＩＣ和ＵＡＲＴ接口与外围部分通信，芯片接收、处理并识别身份识别模块传来的身份信息，然后控制声、光提示模块与用户互动，控制电机驱动模块开启门锁。 1.2.3电压适配模块

液压挖掘机自动控制系统的设计和实现

第23卷第6期2007年6月农业工程学报 T ransacti ons of the CSA E V o l .23　N o.6June 2007 液压挖掘机自动控制系统的设计和实现 常　绿1,2,王国强1,韩云武1 (1.吉林大学机械科学与工程学院,长春130025;　2.淮阴工学院交通工程系,淮安223001) 摘　要:为了提高液压挖掘机操纵系统自动化程度,对W Y 1.5型液压挖掘机的液压系统进行电液比例控制改造,在不改变原手动操纵系统功能的基础上,增设一套自动操纵系统,基于移动车辆控制器编程实现对挖掘机的自动控制。对改造后的液压挖掘机自动控制操纵系统进行试验,结果表明改造后自动操纵系统能够完成手动操纵系统的全部控制功能,运行稳定。 关键词:液压挖掘机;移动车辆控制器;自动控制 中图分类号:TU 621 文献标识码:A 文章编号:100226819(2007)620140205 常　绿,王国强,韩云武.液压挖掘机自动控制系统的设计和实现[J ].农业工程学报,2007,23(6):140-144. Chang L ü ,W ang Guoqiang ,H an Yunw u .D esign and realizati on of computer contro lled w o rk ing device system fo r hydraulic excavato r [J ].T ransacti ons of the CSA E ,2007,23(6):140-144.(in Ch inese w ith English abstract ) 收稿日期:2006205213　修订日期:2006211206 基金项目:江苏省高校自然科学研究基金(06KJD 440026) 作者简介:常　绿(1971-),男,安徽安庆人,博士生,主要从事工程车辆故障诊断和测试,机械优化设计等。江苏淮安市枚乘路　淮阴工学院交通工程系,223001。Em ail :m abingchn @sohu .com 0　引　言 液压挖掘机的控制大多为逻辑控制,比如挖掘机的 前进、后退、转弯、动臂升降、斗杆的伸缩等运动的控制。操作人员在某一时间段内重复操作一系列动作,劳动强度大,且易感到枯燥乏味。20世纪80年代电液比例控制开始应用于工程机械,用电信号传递液压参数,不但能加快系统响应,而且使整个挖掘机动力系统控制更方便、灵活,现在已经在液压挖掘机上得到了广泛应用。进入90年代后,随着计算机技术的发展,电液比例控制更进一步“智能化”,电液比例泵和比例阀的应用日益增多,并出现了“智能化液压挖掘机”,主要体现两方面功能,一是计算机能够自动监测液压系统和柴油机的运行参数,如液压系统压力、柴油机转速等,并根据这些参数自动控制整个挖掘机动力系统运行在高效节能状态,操作人员还可以根据监测到的运行参数进行故障诊断及挖掘机的维护。二是能够完成一些半自动操作,如平地、斜坡的修整等,不仅提高了工作质量,而且减轻了司机的劳动强度,使得液压挖掘机的操纵性能得以大幅度提高。液压挖掘机操纵自动化、智能化是液压挖掘机未来的发展趋势。 目前,国内外针对智能挖掘机在多个领域进行了研究,取得一定的进展,但由于液压挖掘机工作环境恶劣、多变,工作任务的不确定性大,研究成果很少能真正投 入实际生产。为此吉林大学将遥控挖掘机试验台列为“211”工程建设项目“工程装备学科群”主要建设内容之一。为建设遥控挖掘机试验台项目,对W Y 1.5型液压挖掘机的液压系统进行了电液比例控制改造,在移动车辆控制器的基础上,采用计算机编程和人机对话自动控制来替代人的简单重复操作,进行了挖掘机计算机自动控制的设计和试验。试验结果显示挖掘机的操纵系统能实现自动控制,减轻了操作人员的劳动强度。 1　液压挖掘机自动控制液压系统的设计 W Y 1.5型液压挖掘机原液压系统图参见文献[1],液压系统由油箱、三联齿轮油泵(流量为一个3L m in 、两个8L m in )、 多路换向阀、溢流阀、节流阀、动臂油缸、斗杆油缸、铲斗油缸、工作装置偏转油缸、推土铲油缸、左右行走马达、整机回转马达、散热器和滤清器等组成。推土铲供油由1个流量为3L m in 的齿轮泵单独完成,当推土铲不工作时,其高压油直接返回油箱。在整机回转马达控制阀后加装一换向阀,实现整机回转马达和工作装置偏转油缸之间的油路切换控制。1.1　液压系统的改造 在不改变原有手动杠杆操纵系统功能的基础上并联一套电液比例电控操纵系统。在电液比例液压系统中,实现对动臂油缸、斗杆油缸、铲斗油缸、左行走马达、右行走马达、回转马达动作的控制。为安全起见,两套系统设计成不能同时工作,优先级为电控系统工作时杠杆操纵系统无法使用,而电控系统停止工作时杠杆操纵系统自动恢复正常工作。为实现此功能,选取两位两通的电磁换向阀1、2实现高压油在电控系统和杠杆操纵系统中的切换。电磁换向阀3实现整个系统不工作时的卸 41