第一篇：伺服系統(tǒng)設(shè)計 數(shù)字伺服控制系統(tǒng)的建模-3概要

幅 值(dB 10 2 AMPLITUDE PLOT, input # 1 output # 1 10 0----測量曲線 — 模型曲線 10-2 10 0 10 1 10 2 10 3 相 0 位(度-500-1000-1500 0 10 PHASE PLOT, input # 1 output # 1----測量曲線 — 模型曲線（a）18 階模型 幅 值(d B 10 2 10 1 頻率 10 2 10 3 frequency(rad/sec A M P L IT U D E P L O T, in p u t # 1 o u tp u t # 1 10 0----測 量 曲 線 — 模型曲線 10-2 10 0 10 1 10 2 10 3 P H A S E P L O T, in p u t # 1 o u tp u t # 1 相 位(度 0-5 0 0----測 量 曲 線 — 模型曲線-1 0 0 0(b 9 階模型 幅 值(d B 10 2-1 5 0 0 0 10 10 1 10 2 10 3 頻率 fre q u e n c y(ra d /s e c A M P L IT U D E P L O T, in p u t # 1 o u tp u t # 1 10 0----測 量 曲 線 — 模型曲線 10-2 10 0 10 1 10 2 10 3 P H A S E P L O T, in p u t # 1 o u tp u t # 1 相 位(度 0-5 0 0----測 量 曲 線 — 模型曲線-1 0 0 0-1 5 0 0 0 10 10 1 10 2 10 3(c）5 階模型 頻率 f r e q u e n c y(r a d /s e c 幅 值(d B 10 2 A M P L I T U D E P L O T, in p u t # 1 o u tp u t # 1 10 0----測 量 曲 線 — 模型曲線 10-2 10 0 10 1 10 2 10 3 P H A S E P L O T, in p u t # 1 o u tp u t # 1 相 位(度 500 0-5 0 0-1 0 0 0-1 5 0 0 0 10----測 量 曲 線 — 模型曲線 1 2 3(d 2 階模型 10 10 10 fre q u e n c y(ra d /s e c 圖 34 Y 軸伺服驅(qū)動單元―測速電機(jī)間不同階數(shù)模型的 Bode 圖 Fig.34 Bode Curves in different Order Models between Driver and Techometer on Y Axis 7.3 Y 軸伺服驅(qū)動單元至測速電機(jī)間參數(shù)化模型 伺服驅(qū)動單元至測速電機(jī)間差分方程傳遞函數(shù) 7.3.1 Y 軸伺服驅(qū)動單元至測速電機(jī)間差分方程傳遞函數(shù) 與 X 軸類似，計算結(jié)果表明 Y 軸伺服驅(qū)動單元 VCS 輸入端至測速電機(jī)輸 出端環(huán)節(jié)的時延系數(shù)也為零。對于不同階次模型的脈沖傳遞函數(shù)，式（2）中 的系數(shù)計算值為：（1）9 階模型）b1~b19 = [-0.4072-0.8970-0.7076 0.5195-0.0828 0.7071 0.3449 0.1278 0.0711 ] a1~a9 = [-1.9046 1.5353-0.8965 0.6737-0.5886 0.3837-0.2228 0.1727-0.0814 ]（2）5 階模型）b1~b5 = [-0.3807-0.9073-0.4954 0.7097 0.4308 ] a1~a5 = [-2.0038 1.5062-0.5395 0.1605-0.0417 ]（3）2 階模型）b1~b2 = [-0.0521-1.0953 ] a1~a2 = [-1.6297 0.8000 ] 伺服驅(qū)動單元―測速電機(jī)間零7.3.2 Y 軸伺服驅(qū)動單元―測速電機(jī)間零-極點(diǎn)模型 不同階次的零-極點(diǎn)模型中，式（3）中的系數(shù)計算值為：(1 9 階模型 z1~z8 = [-1.4366 + 1.0817i-1.43660.7458i-0.4565-0.0124 + 0.4677i-0.01240.4642i 0.4560+0.6549i-0.1443 + 0.6569i-0.1443

-0.6569i 0.4560-0.6549i 0.7486+0.3037i 0.7486-0.3037i 0.8586 ] K=-0.4072(2 5 階模型 z1~z4 = [-1.3230 + 0.8407i-1.3230 – 0.8407i 0.8226-0.5599 ] p1~p5 = [0.7534+0.3015i 0.75 340.3439i] K =-0.3807（3）2 階模型）z1 = [-21.0109 ] p1~p2 = [ 0.8148+0.3688i 0.8148 – 0.3688i ] K =(a 5 階 模 型 OUTPUT # 1 INPUT # 1 2 1.5 1 0.5 0-0.5-1-1 0 1 2-1.5-2-2-1 0 1 2 OUTPUT # 1 INPUT # 1 10 8 6 4 2 0-2-4-6-8-10-10-5 0 5 10(c 2 階模型 圖 38 不同階數(shù)模型的零極點(diǎn)分布 Fig.38 Zero-Pole Position in Different Order Models 圖 38 中給出了取不同階數(shù)時零極點(diǎn)的變化狀態(tài)。此環(huán)節(jié)是非最小相位系 統(tǒng)，當(dāng)取 2 階時，一個零點(diǎn)遠(yuǎn)離單位圓。8.2.2 8.2.2 速度測量信號與模型仿真數(shù)據(jù)曲線擬合對比 從圖 39 中看到，取 5 階模型時，曲

線已能很好地擬合測量數(shù)據(jù)。取 2 階 模型時的擬合誤差較大。Output # 1 Fit: 0.17134 電 測 壓 速(V 1.5 1---測量曲線 —模型曲線 電 壓(v 0.5 0-0.5-1-1.5-2 0 50 100 150 200 Blue: Model output, Black: Measured output 250 300 350 400(a 5 階模型 電 測 壓 速(V 電 壓(v Simulated(yellow/solid and measured(magenta/dashed output 1.5 1 0.5 0-0.5-1-1.5-2-2.5 采樣時間（×7.81ms）----測量曲線 — 模型曲線 0 50 100 150 200 250 300 350(b 2 階模型 采樣時間（×7.81ms）圖 39 Y 軸測量數(shù)據(jù)與仿真數(shù)據(jù)曲線擬合 Fig.39 Comparing Speed Signal Measured with Simulated on Techometer of Y Axis 至測速電機(jī)輸入／ 8.2.3 Y 軸 NC 至測速電機(jī)輸入／輸出信號殘差相關(guān)函數(shù) Correlation function of residuals.Output # 1 0.5 0 輸出值殘差自相關(guān)函數(shù) 1 Correlation function of residuals.Output # 1 輸出值殘差自相關(guān)函數(shù) 0.5 0 相 關(guān) 系 數(shù)-0.5 0 0.1 0.05 0-0.05 5 10 15 20 25 相-0.5 Cross corr.function between input 1 and residuals from 輸出值殘差自相關(guān)函數(shù) 關(guān) 系 數(shù) 0 5 10 15 20 25 Cross corr.function between input 1 and residuals from output 1 0.15 0.1 0.05 0-0.05 輸出值殘差自相關(guān)函數(shù)-0.1-30-20-10 0 10 20 30 延遲（lag）-0.1-30-20-10 0 10 20 30(s 延遲（lag）(s(a 5 階模型(b 2 階模型 圖 40 Y 軸 NC 單元至測速電機(jī)間不同階數(shù)模型的殘差相關(guān)函數(shù) Fig.40 Correlation Function of Residuals in different Order Models between NC Unit and Techometer 8.2.4 不同階數(shù)模型的階躍響應(yīng)特性 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0-0.1 0 0.7----CRA —ARX 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0-0.1 0----CRA —ARX(a5 階模型 5 10 15 20(b2 階模型 5 10 15 20 圖 41 不 同階數(shù)模型 的階躍響應(yīng) Fig.41 Step Response Using CRA and ARX Models 時間（×7.81ms）時間（×7.81ms）8.2.5 Bode 圖 幅 值(dB 10 2 AMPLITUDE PLOT, input # 1 output # 1 10 0-2----測 量 曲 線 — 模型曲線 10 10-4 10 0 101 102 103 相 位(度 PHASE PLO T, input # 1 output

# 1 0-500-1000-1500----測 量 曲 線 — 模型曲線(a 5 階模型-2000 0 10 10 1 頻率 10 2 frequency(rad/sec 10 3 幅 值(dB 10 0 AMPLITUDE PLOT, input # 1 output # 1----測量曲線 — 模型曲線 10-2 10-4 10 相 位(度 0 0 10 1 10 2 10 3 PHASE PLOT, input # 1 output # 1----測量曲線 — 模型曲線-500-1000-1500 0 10 10 1 頻率 10 2 10 frequency(rad/sec 3(b 2 階模型 圖 42 不同階數(shù)模型的 Bode 圖 Fig.42 Bode Curves in Different Order Models 8.3 8.3 Y 軸 NC 單元至測速電機(jī)參數(shù)化模型 8.3.1 8.3.1 差分方程傳遞函數(shù) 式（2）中的系數(shù)為：（1）5 階差分方程傳遞函數(shù)）b1~b10 = [ 0 0 0 0 0 0.0039 0.0025 0.0027 0.0041 0.0091 ] a1~a5 = [-1.8504 0.8120 0.0786 0.1823-0.2040 ] b 系數(shù)各項(xiàng)對應(yīng)的

方差值為：0 0 0 0 0.0011 0.0015 0.0015 0.0015 0.0013； a 系數(shù)各項(xiàng)對應(yīng)的方差值為： 0.0304 0.0668 0.0722 0.0639 0.0261。（2）2 階差分方程傳遞函數(shù)）b1~b6 = [ 0 0 0 0 0 0.0014 0.0143 ] a1~a2 = [-1.8403 0.8617 ] b 系數(shù)各項(xiàng)對應(yīng)的方差值為：0 0 0 0 0 0.0014 0.0015 a 系數(shù)各項(xiàng)對應(yīng)的方差值為：0.0104 0.0104 8.3.2 8.3.2 零-極點(diǎn)模型 階零（1）5 階零-極點(diǎn)模型 式（3）中的系數(shù)為：K= 0.0039, 零極點(diǎn)參數(shù)見表 8 Table 8 Zero-Pole Parameters of Five Orders Model 表 8 5 階模型的零極點(diǎn)參數(shù) 序號 零點(diǎn)（z）極點(diǎn)（p）1 0.6249 + 1.0771i 0 2 0.62490.7817i 0 5 0.7953 + 0.3312i 6 0.79530.4218i 9 0.9381 極點(diǎn)模型（2）2 階零-極點(diǎn)模型）z1=-10.2143 p1~p6 = [ 0 0 0 0 0.9202 + 0.1226i 0.9202-0.1226i ] K = 0.0014 3.8.3.3 3.8.3.3 狀態(tài)方程（1）2 階模型）

0 T B = [1 0 0 0 0 0] C = [ 0 0 0 0 0 0.0014 ] D=0(2 5 階模型的狀態(tài)方程 階模型的狀態(tài)方程

0 0.5413 0 0

小結(jié) 對所建立的智能加工平臺進(jìn)行各個組成環(huán)節(jié)動態(tài)特性參數(shù)的辨識，這些組 成環(huán)節(jié)包括：NC 單元速度

控制信號輸入端至速度指令輸出端組成的環(huán)節(jié)、X 軸伺服驅(qū)動單元（MAX400）的 VCS（Velocity Command Signal）端至測速電 機(jī)信號輸出端組成的環(huán)節(jié)、Y 軸伺服驅(qū)動單元的 VCS 端至測速電機(jī)信號輸出 端組成的環(huán)節(jié)、數(shù)字控制單元速度控制信號輸入端至 X 軸測速電機(jī)信號輸出 端組成的環(huán)節(jié)、數(shù)字控制單元速度控制信號輸入端至 Y 軸測速電機(jī)信號輸出 端組成的環(huán)節(jié)。辨識中，計算出了不同階次的脈沖傳遞函數(shù)、零-極點(diǎn)模型及狀態(tài)方程模 型。給出了輸入的 M 序列信號及在 M 信號激勵下的輸出信號波形圖、脈沖響 應(yīng)估計圖、不同階次下的損失函數(shù)（圖及數(shù)據(jù)）、不同階次的單位圓零極點(diǎn)分 布圖、不同階次模型與實(shí)測數(shù)據(jù)的擬合曲線、不同階次模型的輸出信號殘差自 相關(guān)函數(shù)及輸入輸出數(shù)據(jù)殘差互相關(guān)函數(shù)圖、不同階次模型的幅頻及相頻（Bode）圖、模型的階躍響應(yīng)圖等。由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、計算結(jié)果及圖表，可以得到以下幾點(diǎn)結(jié)論：（1）智能控制平臺的時延主要是由于 NC 單元的計算時間所導(dǎo)致，其時 延系數(shù)計算值為 3，即延時量為 3×7.81ms。而在伺服驅(qū)動器及工 作臺之間的時延很小，時延系數(shù)計算值為 0（實(shí)際延時量小于 7.81ms）。對應(yīng)于 X 及 Y 坐標(biāo)，NC 單元至測速電機(jī)之間的時延系 數(shù)計算值分別為 4 和 5。（2）數(shù)控裝置中，縮短采樣周期至一定數(shù)值時，會出現(xiàn)非最小相位現(xiàn)象。（3）高階模型的精度優(yōu)于低階模型精度，5 階或 7 階模型能很好的再 用 現(xiàn)平臺 X 軸及 Y 軸的特性； 階模型也能大致反映平臺的特性，2 但 存在較大的誤差。（4）Bode 圖表明低階模型的相位誤差在高頻段（大于 200 弧度/秒）更 為顯著，這反映了在高速伺服控制中，宜采用精度較高的高階模型，但高階模型所需的運(yùn)算時間又會增加，使得時延系數(shù)加大。因此要 在精度與時延二者之間進(jìn)行權(quán)衡。改進(jìn)伺服控制算法及提高硬件的 運(yùn)算速度是解決此問題的途徑之一。（5）數(shù)字控制單元用 2 階模型已能基本反映特性。在頻率大于 100 弧度 /秒后，無論是高階或低階模型，相頻特性都擬合不理想，這是由 于數(shù)字控制單元的時延特性所導(dǎo)致。

第二篇：基于WSN的智能交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計概要

收稿日期:2009-06-16 作者簡介:田豐(1958—,男,遼寧沈陽人,工學(xué)博士,教授,碩士生導(dǎo)師,主要研究方向?yàn)橛嬎銠C(jī)測控技術(shù)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)等;杜富瑞(1981—,男,山東濱州人,碩士研究生,主要研究方向?yàn)闊o線傳感器網(wǎng)絡(luò)和嵌入式系統(tǒng)。

基于W S N 的智能交通燈控制系統(tǒng)設(shè)計 田 豐,杜富瑞

(沈陽航空工業(yè)學(xué)院計算機(jī)檢測與控制研究室,遼寧沈陽 110136 摘要:針對多路口的交通信號燈控制問題,提出了基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的兩級組織結(jié)構(gòu),搭建了交通信

號燈控制平臺。利用傳感器節(jié)點(diǎn)收集的交通信息,結(jié)合模糊控制方法,實(shí)現(xiàn)了交通信號燈的無線智能控制。仿真結(jié)果表明,該控制器是有效的,其控制效果優(yōu)于傳統(tǒng)的控制方法。關(guān)鍵詞:無線傳感器網(wǎng)絡(luò);交通信號燈控制;模糊方法;魯棒性

中圖分類號:TP273+.5;TP18

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

文章編號:1000-8829(200912-0056-04 D esi gn of I n telli gen t Traff i c L i ght Con trol System Ba sed on W SN TI A N Feng,DU Fu 2rui(Computer Detecti on and Contr ol Laborat ory,Shenyang I nstitute of Aer onautical Engineering,Shenyang 110136,China Abstract:For multi 2juncti on traffic signal contr ol syste m ,t w o 2tier organizati onal structure based on wireless sens or net w orks(W S N is p r oposed,and a p latfor m f or traffic signal contr ol syste m with W S N is built.By using the collected inf or mati on about traffic and fuzzy contr ol method,the goal of intelligent contr ol for the traffic

lights is realized.The si m ulati on shows that the contr oller is realizable and better than the traditi onal contr ol methods.Key words:wireless sens or net w orks;traffic signal light contr ol;fuzzy method;r obustness

交通燈控制系統(tǒng)是一個典型的復(fù)雜大系統(tǒng),具有時變、非線性、不易確定數(shù)學(xué)模型的特點(diǎn)?，F(xiàn)有交通燈控制系統(tǒng)主要分為兩類:定時控制和感應(yīng)式控制。定時控制不能適應(yīng)車流的動態(tài)變化,只適用于路面車流量較少的情況;感應(yīng)式控制易受外界干擾,且在安裝過程中,容易造成對道路的損壞。此外,這兩種控制方式都只能單獨(dú)地控制某一點(diǎn),并不能實(shí)時、多點(diǎn)、聯(lián)測、聯(lián)動的控制。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(W S N,wireless sens or net w orks 作為一種新興的測控網(wǎng)絡(luò)技術(shù),融合了短程無線通信技術(shù)、微電子技術(shù)、嵌入式技術(shù)等。基于W S N 的交通燈控制系統(tǒng)具有控制精度高、響應(yīng)速度快的優(yōu)點(diǎn)。

模糊控制不需要建立精確的數(shù)學(xué)模型,它把人的感官認(rèn)識和好的控制策略聯(lián)系起來,具有很強(qiáng)的魯棒性。

將模糊控制與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合,以W S N 傳 感器節(jié)點(diǎn)收集的路面信息為輸入,經(jīng)模糊控制器處理, 得到作為輸出的控制策略,對交通燈系統(tǒng)實(shí)施控制,可以實(shí)現(xiàn)交通燈控制系統(tǒng)的智能化、網(wǎng)絡(luò)化。以下首先針對多路口交通燈控制系統(tǒng),提出了兩級W S N 組織結(jié)構(gòu),搭建了基于W S N 的交通信息收集和控制平臺;然后介紹了多路口交通燈智能控制算法的設(shè)計,以及模糊控制器的設(shè)計;最后,進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)。W S N 交通燈控制平臺

在多路口交通信號燈控制系統(tǒng)中,信號燈的周期、綠信比和相位差是控制向量;到達(dá)交叉路口的車輛數(shù)和各交叉路口停車線前面排隊(duì)的車輛數(shù)是狀態(tài)向量。詳細(xì)分

析表明,同時考慮信號燈的周期、綠信比和相位差的優(yōu)化,將增大計算量,使問題的求解過程變得十分

復(fù)雜[1]。針對多路口交通燈控制系統(tǒng),采用兩級W S N 組織結(jié)構(gòu)(見圖1,第1級為控制級,負(fù)責(zé)調(diào)整各交叉路口的綠信比;第2級為協(xié)調(diào)級,負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)干線各路口周期的確定和各路口之間的相位差。

圖2為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)交通燈控制系統(tǒng)模型圖。路口的交通燈控制節(jié)點(diǎn)A1及其相鄰路段內(nèi)的路面檢測節(jié)點(diǎn)B i(i =1,2,3,4,5和車載節(jié)點(diǎn)C j(j =1,2,3,4

圖1 兩級交通燈控制模型組成控制級。這些傳感器器節(jié)點(diǎn)自組織成簇:交通燈控制節(jié)點(diǎn)作為簇首,路面檢測節(jié)點(diǎn)和車載節(jié)點(diǎn)作為簇成員。簇首A1負(fù)責(zé)收集簇內(nèi)路面檢測節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù),進(jìn)行數(shù)據(jù)融合,并與相鄰簇首節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信;簇成員節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)路

面信息的收集。從簇首節(jié)點(diǎn)中,選取一個節(jié)點(diǎn)作為協(xié)調(diào)級,稱此節(jié)點(diǎn)為匯聚節(jié)點(diǎn)。匯聚節(jié)點(diǎn)以多跳的方式與各簇首節(jié)點(diǎn)通信,收集各路口車流量信息 , 圖2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)交通燈控制系統(tǒng)模型 進(jìn)行智能處理,協(xié)調(diào)各路口工作。

針對交通控制系統(tǒng)中信息采集、策略制定、輸出執(zhí) 行的實(shí)際需求,引入3類W S N節(jié)點(diǎn):信息收集節(jié)點(diǎn)、匯 聚節(jié)點(diǎn)和交通燈控制節(jié)點(diǎn)。傳感器節(jié)點(diǎn)是構(gòu)成W S N 的基本要素,具有采集環(huán)境信息、信息處理和無線通信 功能,它們既是數(shù)據(jù)包傳輸?shù)陌l(fā)起者,也是數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)

發(fā)者[1]。信息收集節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)路面車輛信息的收集,如 車速、交通流量比等,將此數(shù)據(jù)信息傳遞給交通燈控制 節(jié)點(diǎn),經(jīng)數(shù)據(jù)融合后傳遞給匯聚節(jié)點(diǎn);匯聚節(jié)點(diǎn)根據(jù)設(shè) 定的目標(biāo)(如通行量最大、平均候車時間最短等運(yùn)用 智能控制方法計算出最佳方案,并輸出給各路口交通 燈控制節(jié)點(diǎn),控制車輛的通行與禁止,實(shí)現(xiàn)多路口的協(xié) 調(diào)控制。

信息收集節(jié)點(diǎn)由路面檢測節(jié)點(diǎn)和車載節(jié)點(diǎn)兩部分 構(gòu)成。路面檢測節(jié)點(diǎn)用于收集其檢測范圍內(nèi)的車輛信 息,它按照一定的距離(一般為50~200m安裝在道 路兩側(cè)的路燈上;車載節(jié)點(diǎn)被安裝在每一輛汽車上,用 于收集車輛本身的數(shù)據(jù)信息(速度和坐標(biāo),并將該信 息發(fā)送給路面檢測節(jié)點(diǎn)。路面檢測節(jié)點(diǎn)按照一定周期 不斷地廣播消息,消息里面包含本身的I D和自己的坐 標(biāo)信息。處于監(jiān)聽狀態(tài)的車載節(jié)點(diǎn)接收檢測節(jié)點(diǎn)發(fā)送 的消息。根據(jù)無線定位知識[2],車載節(jié)點(diǎn)只需收到3 個以上節(jié)點(diǎn)發(fā)送的消息,就可以計算出自己的坐標(biāo)與 車速,并將坐標(biāo)與速度消息傳遞給附近的路面檢測節(jié) 點(diǎn)。路面檢測節(jié)點(diǎn)在收到該消息后,計算出路面行駛 的車輛數(shù)、車輛所在車道和車輛與路口的距離,以多跳 通信的方式傳遞給路口的交通燈控制節(jié)點(diǎn)。由車速和 距離,交通燈控制節(jié)點(diǎn)就可以判斷出車輛狀態(tài):①它 已經(jīng)到達(dá)路口;②在路口信號燈換相之前到達(dá)路口;③ 不能按時到達(dá)路口。這樣,可以方便地統(tǒng)計出干線路 口間行駛的車輛數(shù)QN以及各路口紅燈方向排隊(duì)車輛 數(shù)QR。多路口交通燈控制算法設(shè)計

文獻(xiàn)[3,4]中指出,在交通控制系統(tǒng)中,各路口協(xié) 調(diào)周期,不能變換太頻繁,否則,方案變換引起的交通 延誤所帶來的損失會大于新方案所帶來的效益。設(shè)定 循環(huán)變量n=6,以6個周期為一個時間段,在此時間 段內(nèi),保持控制參數(shù)不變。2.1 算法設(shè)計

步驟1:匯聚節(jié)點(diǎn)根據(jù)以往的交通流量數(shù)據(jù)統(tǒng)計 出干線上各交叉口間的相位差ω i(i=1,2,3,…,n、統(tǒng)一使用的周期T、各個交叉口的綠信比,將此信息發(fā)

送給各路口簇首節(jié)點(diǎn),并初始化循環(huán)變量n=0。步驟2:各交叉口簇首節(jié)點(diǎn)在給定的周期T下,依 據(jù)相位差ω i 依次開啟干線各路口綠燈信號。在周期

時間末,簇首節(jié)點(diǎn)將周期內(nèi)由W S N檢測得到的路口間 行駛的車輛數(shù)QN和路口紅燈方向排隊(duì)車輛數(shù)QR送 給匯聚節(jié)點(diǎn)。匯聚節(jié)點(diǎn)用模糊控制規(guī)則以周期時間長 度為單位,調(diào)整路口之間相位差。

步驟3:令m=m+T,檢驗(yàn)m>6T是否成立。若 成立,則到下一步;反之,則回到步驟2。步驟4:匯聚節(jié)點(diǎn)根據(jù)各路口簇首節(jié)點(diǎn)傳遞過來 的各路口間的交通流量和各交叉口的綠信比,預(yù)估下 一階段的干線道路上各個交通流量比,計算下一階段 的周期值?；氐讲襟E2。2.2 各控制參數(shù)的具體實(shí)現(xiàn) 2.2.1 周期的確定

在交通信號控制系統(tǒng)中,為使各交叉口的交通信 號取得協(xié)調(diào),各個交叉口的周期需要統(tǒng)一。方法是先

根據(jù)單個交叉口的配時方式,計算出各交叉口的周期, 然后從中選取最大周期,作為系統(tǒng)協(xié)調(diào)周期。周期確 定步驟如下: ①在給定時間段內(nèi),根據(jù)公式計算出路口j的第 m周期的交通流量比R j m;其計算公式為 R j m=∑n j=1 q j m i s j m i(1 式中,q j m i 為第j路口第m周期的第i相位車道的交通 量;s j m i 為飽和流量;n為相位個數(shù)。

②求出所有路口的交通流量比的最大值R j m MAX

R j m MAX =MAX{R j m ,j=1,2,3,…}(2

根據(jù)韋伯斯特最佳周期公式 C0= 1.5L+5 1-R j m MAX(3 計算出第m周期的最佳周期。式中,L為相位損失時間(車輛起制動、行人、自行車干擾,可由協(xié)調(diào)級模糊控制器的輸出得到。

③在本段時間結(jié)束時刻,計算所有周期時間內(nèi)周期的最大值為 C MAX=MAX{C m,m=1,2,3}(4 將此周期值作為下一個階段信號控制的統(tǒng)一值送入?yún)f(xié)調(diào)單元保存起來,作為下一階段內(nèi)的周期。

2.2.2 相位差的確定

相位差是控制交叉路口間交通流的重要參數(shù),設(shè)定一個好的相位差可以顯著地降低車流的等待時間,實(shí)現(xiàn)車輛通行的“綠波帶”效應(yīng)。相位差計算公式為

ω=T

+L(5 式中,T 為本路口到下游路口的行駛時間,由無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)時檢測得到;而損失時間L由協(xié)調(diào)級模糊控制器輸出得到。模糊控制器的設(shè)計

相位損失時間L與路口間車輛數(shù)目QN和路口的紅燈方向停車線前面車輛排隊(duì)長度QR有很大關(guān)系。路口間車輛數(shù)目多,紅燈方向排隊(duì)長度QR長,則車輛啟制動所耗費(fèi)時間就越多,相應(yīng)的相位損失時間L越大;反之,則越少。

設(shè)計步驟如下:(1輸入輸出變量的確定及量化。

輸入變量:本路口到下一路口的車輛數(shù)QN,路口紅燈方向在停車線前排隊(duì)車輛數(shù)QR。QN的論域?yàn)閧0,1,2,3,4,5,6,7,8},變化范圍為0~85,量化因子k1=8÷85=0.09,語言變量為{Z B,Z M,ZS,Z,PS};QR 的論域?yàn)閧0,1,2,3,4,5,6,7,8},變化范圍為0~48, 量化因子k 2 =8÷48=0.17,語言變量為{NB,Z}。

輸出變量:路口相位損失時間為L。L的論域?yàn)閧0,1,2,3,4,5,6,7,8},變化范圍為0~60,比例因子k3=60÷8=7.5,語言變量為{NB,NS,Z,PS,P B}。

(2確定輸入輸出變量的隸屬函數(shù)(見圖3。

(3確定模糊控制規(guī)則。

根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn),建立模糊控制規(guī)則表。表1中建立了10條控制規(guī)則。表1 模糊控制規(guī)則表 QR QN NB NM NS Z PS NB NB NS Z PS PS Z NB NS Z PS P B

(4解模糊。

解模糊的常用方法有以下幾種:最大隸屬度法、中位數(shù)法、加權(quán)平均法。由于加權(quán)平均法比中位數(shù)法的計算量要小,比最大隸屬度法控制性能優(yōu)越,因此,在本設(shè)計中選用加權(quán)平均法進(jìn)行解模糊運(yùn)算,得到精確控制量。其計算公式為

L = ∑n j =1 u j(e j e j ∑n j =1 u j(6 式中,e j(j =1,2,...,9為論域值;u j(e j(j =1,2,(9 為對應(yīng)于e j 的隸屬度。

根據(jù)公式(5,計算出路口間的相位差ω,對路口間的交通車流進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。4 仿真實(shí)驗(yàn)

設(shè)一條道路有3個路口組成,三路口間距離均為600m。其中，南北為次干道。每個路口的有4個交通流相位:東西直行,東西左轉(zhuǎn),南北直行,南北左轉(zhuǎn),如圖4所示。路口車輛的到達(dá)服從泊松分布,車輛的離開服從負(fù)指數(shù)分布。干線飽和流量為3000輛/h,支線飽和交通流量為2000輛/h,左轉(zhuǎn)、直行、右轉(zhuǎn)車流比例為1∶2∶1。

圖4 主干道三交叉路口示意圖利用MAT LAB 6.5編寫仿真程序,將基于W S N 的兩級模糊控制算法,分別在400、600、1200、1400、2000、2300輛/h 6種不同的車流量情況下進(jìn)行仿真,統(tǒng)計相應(yīng)的車輛平均延誤時間。為了作比較,在完全相同的條件下,對定時控制也進(jìn)行了仿真,結(jié)果如表2所示。

表2 模糊控制與定時控制比較 車流量/輛?h-1 兩級模糊控制 定時控制

提高程度/% 40025.126.5 5.260026.428.67.7120029.138.223.8140031.540.622.4200034.751.232.22300 36.7 56.6 35.2

由仿真結(jié)果可以看出,在車流量不大時,兩種控制

方式的效果差異不大。但隨著車流量的增大,模糊控制的優(yōu)勢是十分明顯的。5 結(jié)束語

以上將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)引入到交通信號燈的控制

中來,搭建了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)交通信號燈控制平臺,提出了針對多路口交通燈控制的兩級無線傳感器網(wǎng)絡(luò)組織結(jié)構(gòu)。利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的低功耗、自組織、分布式計算的特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)快速精確的車輛信息收集,提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度和控制效果,具有較強(qiáng)的實(shí)時性和魯棒性。同時,結(jié)合模糊控制理論,設(shè)計了干線信號燈控制算法,實(shí)現(xiàn)了交通信號燈的無線智能控制。參考文獻(xiàn): [1] 徐建閩.交通管理與控制[M ].北京:人民交通出版社, 2007211.[2] Akyildiz I F,Su W ,Sankarasubra mania m Y,et al.A survey on sens or net w orks[J ].Communicati ons Magazine,2002,40(8:102-114.[3] W ann C D,L in M H.Data fusi on methods f or accuracy i m 2

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N I 推出LabV I E W 圖形化軟件教育版, 全力支持動手學(xué)習(xí)課程

2009年11月,美國國家儀器有限公司(簡稱N I 推出 LabV I E W 軟件教育版,它是LabV I E W 圖形化編程軟件面向

高校的新產(chǎn)品。該版本軟件的初衷是為了幫助教師實(shí)現(xiàn)基于科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)(STE M 學(xué)科項(xiàng)目的動手學(xué)習(xí)。

N I 與美國塔夫茨大學(xué)工程教育與外展服務(wù)中心(CEEO 一 起合作開發(fā)該產(chǎn)品,它是將工程集成到K 212教育的領(lǐng)導(dǎo)者。

N I 和塔夫茨大學(xué)CEEO 總裁和控制與機(jī)械電子教授Chris Rogers 博士共同合作,開發(fā)了該教育版軟件,它可以有效幫

助高校教師使用工業(yè)、學(xué)術(shù)界工程師和科學(xué)家使用圖形化系統(tǒng)設(shè)計技術(shù),進(jìn)而為工科學(xué)生提供動手實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

LabV I E W 教育版軟件可以幫助教師實(shí)現(xiàn)基于項(xiàng)目的動

手學(xué)習(xí),并且將理論與實(shí)際世界的實(shí)例聯(lián)系在一起。這一新版本軟件能夠與核心教育硬件平臺無縫集成,例如LEG O M I N DST ORMS Educati on NXT、Vernier Sens or DAQ 以及TET 2R I X(Pitsco 開發(fā)的金屬機(jī)器人構(gòu)建系統(tǒng),讓教師能夠輕松

地將機(jī)器人、測量和數(shù)據(jù)采集整合到課程中。軟件的圖形化拖放模式幫助學(xué)生學(xué)習(xí)主要的編程概念,并在獲取專業(yè)世界中所使用的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的同時,提高分析能力。新版本還包含可以在教室中使用的工具,包括數(shù)據(jù)查看器,能夠圖形化地顯示傳感器數(shù)據(jù),虛擬示波器,以及其他讓學(xué)生能夠獲得多種電子和機(jī)器工程技巧動手經(jīng)驗(yàn)的虛擬儀器。此外,LabV IE W 教育版包括支持課程和教師活動,能夠直接在

National Instruments、Vernier 軟件與技術(shù)和LEG O 教學(xué)中使 用?！?/p>

第三篇：開題報告-開關(guān)磁阻電機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)設(shè)計

開題報告

電氣工程及自動化

開關(guān)磁阻電機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)設(shè)計

一、前言

開關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、成本低、容錯性高、功率密度高能夠高速運(yùn)行，并且它能方便地實(shí)現(xiàn)起動和發(fā)電雙功能，因此，目前越來越廣泛的應(yīng)用于航空和汽車上的起動／發(fā)電系統(tǒng)。開關(guān)磁阻電機(jī)具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

二、主題

（一）、開關(guān)磁阻電機(jī)的發(fā)展概述

“開關(guān)磁阻電機(jī)”一詞源于美國學(xué)者S.A.Nasar

1969年所撰論文，它描述了這種電機(jī)的兩個基本特征：開關(guān)性和磁阻性。20世紀(jì)80年代以來，越來越多的學(xué)者開始關(guān)注開關(guān)磁阻電機(jī)，并對此進(jìn)行了大量的研究。美國空軍和GE公司聯(lián)合開發(fā)了航空發(fā)動機(jī)用SRD電機(jī)系統(tǒng)，有30KW、270V、最大轉(zhuǎn)速為52000r/min和250KW、270V最大轉(zhuǎn)速為23000r/min兩種規(guī)格。加拿大、前南斯拉夫在SR電機(jī)的運(yùn)行理論電磁場分析上做了大量研究工作。一些學(xué)者還研究了盤式SRM/外轉(zhuǎn)子式SRM、直線式SRM和無位置傳感器SRM等新型結(jié)構(gòu)的電機(jī)。

1984年開始，我國許多單位先后開展了SR

電機(jī)的研究工作且SRM被列入中小型電機(jī)“七五”科研規(guī)劃項(xiàng)目。在借鑒國外經(jīng)驗(yàn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，我國的SR電機(jī)研究技術(shù)進(jìn)展很快。近年來，中國在開關(guān)磁阻電機(jī)的研發(fā)方面取得了很大的進(jìn)步例如南京航空航天大學(xué)開發(fā)了

3KW、6KW

及

7.5KW

三套原理樣機(jī)，電機(jī)采用的是風(fēng)冷形式。但在大功率方面的研究還很少，僅有原理樣機(jī)方面的仿真。

（二）、開關(guān)磁阻電機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)

開關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，性能優(yōu)越，可靠性高，覆蓋功率范圍10W~5MW的各種高低速驅(qū)動調(diào)速系統(tǒng)。使得開關(guān)磁阻電機(jī)在各種需要調(diào)速和高效率的場合均能得到廣泛使用（電動車驅(qū)動、通用工業(yè)、家用電器、紡織機(jī)械、電力傳動系統(tǒng)等各個領(lǐng)域）。

其結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，電機(jī)的轉(zhuǎn)子沒有繞阻和磁鐵。

（1）轉(zhuǎn)矩方向與電流方向無關(guān)，只需單方相繞阻電流，每相一個功率開關(guān)，功率電路簡單可靠，可降低系統(tǒng)成本。

（2）易于實(shí)現(xiàn)各種再生制動能力。

（3）定子線圈嵌裝容易，熱耗大部分在定子，易于冷卻，效率高，損耗小，允許有較大的溫升。

（4）轉(zhuǎn)子上沒有電刷，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，適用于危險環(huán)境，控制靈活。

（5）調(diào)速范圍寬，控制靈活并且輸出效率很高。

（6）電機(jī)的繞組電流方向?yàn)閱畏较颍刂齐娐泛唵?，具有較高的經(jīng)濟(jì)性和可靠性，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量小，有較高轉(zhuǎn)矩慣量比。

其主要缺點(diǎn)為轉(zhuǎn)矩脈動大、需要根據(jù)轉(zhuǎn)子與定子相對位置投勵、必須與控制器一同使用才能穩(wěn)速運(yùn)行、主接線數(shù)隨著相數(shù)的增多而大量增多。

（三）、基本內(nèi)容

功率變化器在SRD中占的比重非常的大，因此合理的設(shè)計功率變換器是提高SRD性能跟價格的關(guān)鍵之一。從功率變換器與電動機(jī)結(jié)構(gòu)匹配、效率高，控制方便，結(jié)構(gòu)簡單、成本低的要求出發(fā)，一個理想的功率變換器應(yīng)該具備如下條件：

（1）最少數(shù)量的主開關(guān)器件；

（2）基數(shù)相和偶數(shù)相的SR電機(jī)都適合用；

（3）所有的電源電壓都可以加到相繞阻上；

（4）主開關(guān)器件的額定電壓接近電動機(jī)額定電壓；

（5）相繞阻電流變化速度快；

（6）通過主開關(guān)器件調(diào)制，能夠有效的控制相電流；

（7）繞阻磁鏈減少的同時能夠?qū)⒛芰炕仞伣o電源。

具備以上條件的電路有很多。主要有每相只有一個主開關(guān)管的電路，據(jù)有最少數(shù)量主開關(guān)器件的功率變換電路。

3.1每相只有一個主開關(guān)管的電路

每相只有一個主開關(guān)管的電路包括雙繞阻功率變換器、采用分裂式直流電源的功率變換器、帶儲存電容的功率變換器和再生式SR電動機(jī)功率變換器。

雙繞阻功率變換器要求SR電動機(jī)每相有一個二次繞阻與一次繞阻完全耦合器主開關(guān)器件裝置的額定電壓至少是電機(jī)繞阻額定值的兩倍，因此未能用足主開關(guān)器件的額定電壓，另一缺點(diǎn)是銅線的利用率低。但是就逆變電路而言它是經(jīng)濟(jì)的。

采用分裂式直流電源的功率變換器這種功率變換器中電容量和電源電壓的定額將顯著增加。為了保證三線電源兩側(cè)的負(fù)載相等，使上下臂各相工作電壓相等，采用這種功率變換器方案只適用于偶數(shù)相的SR電機(jī)，這種方案對蓄電池供電系統(tǒng)是十分合適的。

帶儲存電容的功率變換器根據(jù)能量回饋電源的方法不同可以有如下幾種方案：1、利用諧振回收能量2、利用阻尼回收能量3、利用斬波器回收能量。其各有優(yōu)缺點(diǎn)。

3.2具有最少數(shù)量主開關(guān)器件的功率變換器

它是在不對稱半橋電路的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新的少主開關(guān)器件的功率變換電路它保留了橋式電路的所有優(yōu)點(diǎn)但所用的每相主開關(guān)可以少于兩個。但是主開關(guān)的工作狀態(tài)必須根據(jù)與其連接的所有相繞阻的電流來決定，所以必須提出對所有相電流獨(dú)立控制的主開關(guān)器件策略，同時SR電機(jī)相繞阻接至功率變換器的方式必須加以限定。

電流檢測電路用來檢測定子繞組的電流大小，將其反饋到控制器中。四相電機(jī)可以采取A/C、B/D共用一套電流傳感器，SRM功率變化器輸出的相電流是單向的，可以用電阻采樣，直流電流互感器，霍爾元件采樣，磁敏電阻采樣。

位置檢測的目的是確定轉(zhuǎn)子定子的的相對位置，即要用絕對位置傳感器檢測定子的相對位置，然后將信號反饋到邏輯控制電路，以確定對應(yīng)相繞阻。通過電機(jī)四相繞阻的不同位置可以判斷出轉(zhuǎn)子的相對位子，從而達(dá)到檢測轉(zhuǎn)子相對位置的目的。

數(shù)字控制電路完成象限控制軟起動等其他控制功能。通過單片機(jī)能實(shí)現(xiàn)非常多的控制功能，靈活性好、智能性好，但它也是有缺點(diǎn)的，就是系統(tǒng)響應(yīng)速度受到單片機(jī)速度的影響。

（四）、開關(guān)磁阻電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型

開關(guān)磁阻電動機(jī)控制參數(shù)多，數(shù)學(xué)模型十分復(fù)雜。為了降低難度，對開關(guān)磁阻電動機(jī)采用簡化、線性化或準(zhǔn)線性化的分析方法，以便建立比較準(zhǔn)確的開關(guān)磁阻電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型。考慮了電動機(jī)的磁路飽和、渦流、磁滯效應(yīng)等非線性的所有因素，可以列出一個很精確的數(shù)學(xué)模型，但是計算復(fù)雜很難用于仿真分析。因此，在建立開關(guān)磁阻電動機(jī)數(shù)學(xué)模型的時候，要在理論性和實(shí)用性上加以折中考慮。為了簡化分析，做出如下的假設(shè):

(1)主電路電源的直流電壓Us恒定不變；

(2)主開關(guān)器件為理想開關(guān)，即導(dǎo)通壓降為零，關(guān)斷時流過的電流為零；

(3)忽略所有的功率消耗；

(4)電動機(jī)各相參數(shù)對稱，忽略相間互感；

(5)在一個電流脈動周期內(nèi)，認(rèn)為轉(zhuǎn)速恒定。

（五）、開關(guān)磁阻電機(jī)的應(yīng)用

作為一種新型調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)，開關(guān)磁阻電機(jī)愈來愈得到人們的認(rèn)可和應(yīng)用。目前已成功應(yīng)用于在電動車用驅(qū)動系統(tǒng)、家用電器、工業(yè)應(yīng)用、伺服系統(tǒng)、高速驅(qū)動、航空航天等眾多領(lǐng)域中。下面介紹開關(guān)磁阻電機(jī)的一些應(yīng)用實(shí)例。

5.1在電動車中的應(yīng)用

電動車是解決世界能源危機(jī)，環(huán)境污染等重大難題的理想交通工具，是21世紀(jì)的高科技產(chǎn)品之一。目前電動摩托車和電動自行車的驅(qū)動電機(jī)主要有永磁有刷及永磁無刷兩種，然而采用開關(guān)磁阻電機(jī)驅(qū)動有其獨(dú)特的優(yōu)勢。矩脈動大，噪聲大，相對永磁電機(jī)而言，功率密度和效率偏低；要使用位置傳感器，增加了結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，降低了可靠性這些是MRD的缺點(diǎn)。

5.2在食品加工機(jī)械中的應(yīng)用

在食品加工機(jī)械中，開關(guān)磁阻電機(jī)顯現(xiàn)出其獨(dú)特的優(yōu)勢：體積小、不燒電機(jī)、沒有或只有小的齒輪減速比、電機(jī)外形設(shè)計靈活，適應(yīng)性好、能夠安全停機(jī)、速度離散可選或者連續(xù)可調(diào)、易實(shí)現(xiàn)特殊要求的機(jī)械特性。開關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)、體積、特性上的優(yōu)勢非常明顯，降低了電機(jī)成本，提高了產(chǎn)品的可靠性。

5.3在龍門刨床中的應(yīng)用

龍門刨床是機(jī)械行業(yè)的一種重要加工機(jī)械，其主傳動系統(tǒng)的作用是帶動工作臺實(shí)現(xiàn)往返運(yùn)行。

實(shí)踐證明，開關(guān)磁阻電機(jī)的特性特別適合于頻繁起制動和換相運(yùn)行，換相過程起動電流小，只有額定電流的0.5倍，起、制動轉(zhuǎn)矩可調(diào)，因而工藝符合要求。輕型龍門刨床以往之所以取較低的速度是由于傳動形式所限。當(dāng)開關(guān)磁阻電機(jī)能滿足提升速度的條件下，再加上主機(jī)也允許，提升速度和切削能力是絕對合理的。實(shí)驗(yàn)證明，將機(jī)床速度提高到40m/min以上，機(jī)床系統(tǒng)剛性滿足，這樣可以使刨床的生產(chǎn)效率提高一倍。

（六）、開關(guān)磁阻電機(jī)的發(fā)展趨勢展望

1、數(shù)學(xué)模型的研究

數(shù)學(xué)模型是控制理論應(yīng)用的基礎(chǔ)。在以往的研過程中，人們已經(jīng)提出了各種各樣的開關(guān)磁阻電機(jī)的數(shù)學(xué)模。近年來，多維系統(tǒng)辨識、小波模型、神經(jīng)網(wǎng)建模等各種建模理論發(fā)展迅速。SRM數(shù)學(xué)模型的研究也必定會得到快速發(fā)展。我們相信在不久的將來結(jié)合各種現(xiàn)代建模理論的SRM非線性數(shù)學(xué)模型將被提出。

2、非線性控制理論、智能控制理論的應(yīng)用。近年來雖然些學(xué)者已將非線性控制理論和智能控制理論應(yīng)用在SRM制系統(tǒng)中，由于控制理論所結(jié)合的控制策略還不完善，控制效果并不理想?？梢灶A(yù)見，未來一段時間各非線性控制理論、智能控制理論，將與控制策略的究同步進(jìn)行，它們將以更加有效的途徑應(yīng)用于SRM系統(tǒng)中。

3、高性能SRM驅(qū)動系統(tǒng)的研究

SRM具有體積小、重量輕、轉(zhuǎn)矩/慣量比小等優(yōu)點(diǎn)。但是，SRM的線性特性和轉(zhuǎn)矩脈動難以抑制，使得以往SRM伺服驅(qū)動系統(tǒng)的研究進(jìn)展較為緩慢。隨著轉(zhuǎn)矩脈動抑制研究的進(jìn)一步發(fā)展以及人們對SRM非線性本質(zhì)認(rèn)識的加深SRM在伺服驅(qū)動系統(tǒng)中應(yīng)用的研究必定會得到空前的發(fā)展。

三、小結(jié)

目前，人們已經(jīng)提出線性、準(zhǔn)線性、非線性等多SRM數(shù)學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上結(jié)合各種各樣的消轉(zhuǎn)矩脈動的控制策略，將線性控制理論、非線性控理論和智能控制理論應(yīng)用于SRM的控制器設(shè)計，已經(jīng)取得了豐碩的成果。但是，在SRM控制領(lǐng)域研究還遠(yuǎn)未到完善的程度，未來一段時間，SRM制技術(shù)將在數(shù)學(xué)模型、控制策略、控制理論應(yīng)用以高性能驅(qū)動系統(tǒng)開發(fā)等方面，繼續(xù)得到發(fā)展。

四、參考文獻(xiàn)：

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第四篇：噴霧干燥塔控制系統(tǒng)設(shè)計_PLC總課程設(shè)計報告 概要

PLC討論課報告

組號： 第十九組 小組成員：陳永秀、張丁文、劉紅申、曹嘉元

貢獻(xiàn)度排名

第一名：曹嘉元 第二名：陳永秀 第三名：張丁文 第四名：劉紅申

目錄

第一章、控制對象噴霧干燥塔的分析...........................................................................................4

1.1噴霧干燥塔背景描述........................................................................................................4 1.2 噴霧干燥塔工藝流程簡介...............................................................................................4 1.3 燃燒系統(tǒng)..........................................................................................................................4 1.4干燥系統(tǒng)...........................................................................................................................6 1.5 投料系統(tǒng)..........................................................................................................................7 1.6除塵系統(tǒng)...........................................................................................................................7 第二章、控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計.....................................................................................................9

2.1 噴霧干燥塔控制功能描述..........................................................................................9 2.2 如何使用好噴霧干燥塔.................................................................................................10 第三章 噴霧干燥塔組態(tài)王實(shí)現(xiàn)圖...............................................................................................14 第四章、控制系統(tǒng)流程圖.............................................................................................................15 4.1 燃燒系統(tǒng)流程圖.............................................................................................................15 4.2 投料系統(tǒng)流程圖.............................................................................................................17 4.3 燃燒系統(tǒng)流程圖.............................................................................................................18 4.4 除塵系統(tǒng)流程圖.............................................................................................................19 第五章 控制plc梯形圖..............................................................................................................21 第六章、控制系統(tǒng)調(diào)試報告.........................................................................................................22 6.1系統(tǒng)準(zhǔn)備階段..................................................................................................................22 6.2點(diǎn)火啟動過程..................................................................................................................22 6.3投料系統(tǒng)進(jìn)入工作過程..................................................................................................22 6.4除塵系統(tǒng)進(jìn)入工作..........................................................................................................22 6.5手自切換系統(tǒng)..................................................................................................................22 6.6安全保護(hù)系統(tǒng)..................................................................................................................22 6.7報警系統(tǒng)..........................................................................................................................22 6.8真實(shí)調(diào)試結(jié)果..................................................................................................................22 第七章 心得體會..........................................................................................................................23

第一章、控制對象噴霧干燥塔的分析

1.1噴霧干燥塔背景描述

噴霧干燥塔將液態(tài)的料漿經(jīng)噴槍霧化后噴入干燥塔內(nèi)，干燥塔利用燃料燃燒的能量將鼓風(fēng)機(jī)送入的空氣進(jìn)行加熱;熱空氣在干燥塔內(nèi)將霧化的料漿干燥為超細(xì)顆粒粉態(tài)成品。粉狀成品在塔內(nèi)利用旋風(fēng)分離原理從熱空氣中分離出來，有塔的底部翻版閥定期排入收集袋中的合格原料。熱空氣則通過布袋除塵器除塵后排除。噴霧干燥塔控制系統(tǒng)主要由燃燒、干燥、投料、除塵等幾個主要部分組成。主要用于把液態(tài)原料制備成固體粉末原料的設(shè)備。它被廣泛得使用于化工、食品、陶瓷等諸多行業(yè)，作為原料或成品加工的設(shè)備，該設(shè)備一般都作為一套相對獨(dú)立的系統(tǒng)進(jìn)行成套供應(yīng)。1.2 噴霧干燥塔工藝流程簡介

噴霧干燥塔P&ID圖如圖1-1所示。按工藝流程，噴霧干燥塔控制系統(tǒng)可以分為燃燒系統(tǒng)、干燥系統(tǒng)、投料系統(tǒng)、布袋系統(tǒng)等。

圖 例：溢流閥排風(fēng)機(jī)除塵器T干燥塔PT手動閥電磁閥電動調(diào)節(jié)閥鼓風(fēng)機(jī)T料漿罐助燃風(fēng)機(jī)料漿泵火檢探頭加熱器增壓泵供油泵燃料油箱油包點(diǎn)火變壓器聯(lián)動調(diào)節(jié)

1-1 噴霧干燥塔P&ID圖

1.3 燃燒系統(tǒng)

燃燒系統(tǒng)的主要設(shè)備有供油泵、增壓泵、溢油閥、油包、截止閥、調(diào)節(jié)閥、點(diǎn)火變壓器、火檢探頭、助燃風(fēng)機(jī)等。

當(dāng)系統(tǒng)啟動后，供油泵運(yùn)轉(zhuǎn)，燃油通過溢油閥在回路中運(yùn)行，這樣第一可以加快點(diǎn)火時候的系統(tǒng)響應(yīng)速度，第二可以檢測回路的工作是否正常。按下點(diǎn)火按鈕后，助燃風(fēng)機(jī)啟動，進(jìn)行五分鐘的吹掃過程在吹掃的同時點(diǎn)火，可以把殘留的可燃物燃燒掉，防止在點(diǎn)火的時候由于可燃物過多，導(dǎo)致爆炸事故。吹掃結(jié)束后開增壓泵開始投油，投油負(fù)荷定為額定負(fù)荷的45%，投油30s后斷點(diǎn)火變壓器，此時火檢，若火檢輸入信號為1則說明點(diǎn)火成功，繼續(xù)投油保持燃燒，然后再升負(fù)荷。若火檢信號為0，則說明點(diǎn)火不成功，立即停止投油，助燃風(fēng)機(jī)進(jìn)行吹掃五分鐘，為下一次的點(diǎn)火做好準(zhǔn)備。主油回路采用雙電磁閥串聯(lián)的目的為保持截止的可靠性，燃料調(diào)節(jié)閥和助燃風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)閥聯(lián)動，使風(fēng)和燃料的按比例變化。

燃燒系統(tǒng)的I/O表如下表所示。

1.4干燥系統(tǒng)

干燥系統(tǒng)的主要設(shè)備有鼓風(fēng)機(jī)、干燥塔、除塵器、排風(fēng)機(jī)。

在干燥系統(tǒng)中，鼓風(fēng)機(jī)將空氣送入換熱器中加熱，熱空氣進(jìn)入干燥塔干燥所需物質(zhì)，接著干燥塔出口的熱空氣進(jìn)入除塵器進(jìn)行除塵，最終通過排風(fēng)機(jī)排入大氣。系統(tǒng)啟動的時候運(yùn)行鼓風(fēng)機(jī)和排風(fēng)機(jī)，因?yàn)樘崆伴_不影響系統(tǒng)的安全性，同使在點(diǎn)火的初期還有保護(hù)加熱器的作用。同樣在停止系統(tǒng)的時候最后停風(fēng)機(jī)，同樣使保護(hù)作用。

在干燥系統(tǒng)中，涉及到空氣溫度和干燥塔內(nèi)負(fù)壓控制。溫度的控制包括熱空氣進(jìn)口溫度、煙氣出口溫度、干燥塔出口溫度，其中熱空氣進(jìn)口溫度是調(diào)節(jié)燃油量（即燃油調(diào)節(jié)閥的開度）的主要依據(jù)。干燥塔的負(fù)壓是改變排風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速（主要通過變頻器實(shí)現(xiàn)）的主要依據(jù)，干燥塔的出口溫度是給料多少的主要依據(jù)，當(dāng)排煙溫度超過一定溫度的時候聲光報警，等待運(yùn)行人員確認(rèn)。

干燥系統(tǒng)的I/O下表所示。

1.5 投料系統(tǒng)

投料系統(tǒng)的主要設(shè)備有料漿灌、溢流閥、電磁閥、料漿泵、噴霧裝置。投料系統(tǒng)在點(diǎn)火成功后，溫度滿足一定數(shù)值的時候，啟動料漿泵，經(jīng)過霧化，噴入干燥塔，物料經(jīng)干燥后從下面的排出合格產(chǎn)品。同時，根據(jù)控制目標(biāo)自動增/減料槍，保證干燥效果。

投料系統(tǒng)的主要控制信號為料漿出口壓力，根據(jù)干燥內(nèi)負(fù)壓和溫度控制料漿出口壓力在一定范圍內(nèi)，以確保料漿的霧化效果。

投料系統(tǒng)的I/O表如下表所示。

1.6除塵系統(tǒng)

除塵器屬于噴霧干燥塔的外圍設(shè)備，除塵器外壁布置了三只氣錘，內(nèi)部設(shè)置八個除塵布袋實(shí)現(xiàn)對出塔空氣的過濾除塵。

除塵系統(tǒng)為達(dá)到除塵效果要求氣錘按固定的時間間隔對塔外壁進(jìn)行振打，同時8只布袋按固定的時間間隔進(jìn)行反吹。除塵器布置在干燥塔旁，在負(fù)壓控制中可以考慮到除塵器的反吹會造成干燥塔塔內(nèi)負(fù)壓的明顯波動。此時應(yīng)該禁止負(fù)壓檢測信號的信號輸出，在反吹過后回復(fù)正常以后，再解除信號的輸出指令。

除塵系統(tǒng)I/O表如下表所示。

其他功能、另外還有一些I/O點(diǎn)起報警、就地指令等一些重要功能具體表如下表 所示。

第二章、控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計

2.1 噴霧干燥塔控制功能描述

良好的控制系統(tǒng)的主要指標(biāo)是安全和經(jīng)濟(jì)，本次課程設(shè)計控制對象噴霧干燥塔的控制目標(biāo)是在安全的前提下確保對象的工藝參數(shù)穩(wěn)定，并以安全作為優(yōu)化目標(biāo)。針對該噴霧干燥塔所提出的控制要求主要有以下方面的考慮：順序啟動功能、安全停機(jī)功能、自動點(diǎn)火功能、熄火保護(hù)功能、系統(tǒng)安全保護(hù)功能、狀態(tài)監(jiān)測和自動報警功能、自動投入油槍和撤除油槍功能、自動溫控功能、設(shè)備離線強(qiáng)制啟停功能、指示燈測試功能、模擬量控制功能等。噴霧干燥塔控制系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)的主要功能如下：

（1）、自動順序啟動功能

系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)順序啟動。程序能夠?qū)崿F(xiàn)排風(fēng)機(jī)，鼓風(fēng)機(jī)，助燃風(fēng)機(jī)，供油泵，增壓泵的順序啟動。（2）、安全停機(jī)功能

可以自動按供油泵，電磁閥，助燃風(fēng)機(jī)的順序停止系統(tǒng)。停機(jī)過程中提供自動吹掃和系統(tǒng)自動復(fù)位功能。（3）、自動點(diǎn)火功能

實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)安全點(diǎn)火。點(diǎn)火條件成立時有燈指示，此時按下“點(diǎn)火”按鈕并保持2秒鐘以上，可自動實(shí)現(xiàn)安全點(diǎn)火；不具備點(diǎn)火條件時，沒有燈指示，操作“點(diǎn)火”按鈕，系統(tǒng)不予響應(yīng)。（4）、熄火自動保護(hù)功能

點(diǎn)火過程和正常運(yùn)行中因出現(xiàn)熄火信號，系統(tǒng)能自動保護(hù)設(shè)備安全，并恢復(fù)到點(diǎn)火準(zhǔn)備狀態(tài)。（5）、系統(tǒng)安全保護(hù)功能

系統(tǒng)出口超溫保護(hù)。出口溫度超過規(guī)定的故障限值5秒，打開“緊急排放閥”；出口溫度超過故障限值1分鐘，執(zhí)行“自動停機(jī)”以保證系統(tǒng)安全。（6）、狀態(tài)檢測和自動警報功能

系統(tǒng)進(jìn)口溫度，出口溫度，排煙溫度，塔內(nèi)塔內(nèi)負(fù)壓，料漿壓力異常時提供光字牌提示和聲音報警，并具有報警保持，等待確認(rèn)功能（7）、自動投入噴槍和撤除噴槍功能。

在“自動模式”下，當(dāng)投料溫度升高時增加燃燒量，溫度升高到一定值，自動增加一根噴槍；當(dāng)投料溫度降低時減少燃燒量，溫度降低到一定值時自動減少一根噴槍。

（8）、指示燈測試功能

在任何情況下，系統(tǒng)都可以檢測指示燈是否能夠正常使用，按下“燈測試”按鈕，所有指示燈點(diǎn)亮，取消“燈測試”按鈕，所有指示燈回復(fù)原狀態(tài)。（9）、點(diǎn)火之后系統(tǒng)進(jìn)入手動控制，當(dāng)滿足一定條件后系統(tǒng)自動切換到自動控制。

2.2 如何使用好噴霧干燥塔 技術(shù)指標(biāo)

水分蒸發(fā)速率最大為: 10 kg 氣體干燥速率最大為: 150 kg/h 注入空氣速率 350 °C。

主要功能

可將溶液狀態(tài)的物料噴入噴霧干燥塔中，物料干燥后呈固體粉末狀態(tài)出料。

應(yīng)用范圍

用于生物農(nóng)藥，醫(yī)藥，食品微生物的干燥。特點(diǎn)：

1、干燥速度快，完成只需數(shù)秒鐘；

2、適宜于熱敏性物料干燥；

3、使用范圍廣：根據(jù)物料的特性，可以用于熱風(fēng)干燥、離心造粒和冷風(fēng)造粒，大多特性差異很大的產(chǎn)品都能用此機(jī)生產(chǎn)；

4、由于干燥過程是在瞬間完成的，產(chǎn)成品的顆?；旧夏鼙３忠旱谓频那驙?，產(chǎn)品具有良好的分散性，流動性和溶解性；

5、生產(chǎn)過程簡化，操作控制方便。噴霧干燥通常用于固含量60%以下的溶液，干燥后，不需要再進(jìn)行粉碎和篩選，減少了生產(chǎn)工序，簡化了生產(chǎn)工藝。對于產(chǎn)品的粒徑、松密度、水份，在一定范圍內(nèi)，可改變操作條件進(jìn)行調(diào)整，控制、管理都很方便；

6、為了使物料不受污染和延長設(shè)備壽命，凡是與物料接觸部分，均可以采用不銹鋼材料制造。作用原理

空氣經(jīng)過濾和加熱，進(jìn)入干燥器頂部空氣分配器，熱空氣呈螺旋狀均勻地進(jìn)入干燥室。料液經(jīng)塔體頂部的高速離心霧化器或高壓霧化器，噴霧成極細(xì)微的霧狀液珠，與空氣并流接觸在極短的時間內(nèi)可干燥為成品。成品連續(xù)地由干燥塔底部和旋風(fēng)分離器中輸出，微塵物料由脈沖布袋收集器收集，廢氣由風(fēng)機(jī)排空。

噴霧干燥塔常見毛病與修復(fù) 粘壁現(xiàn)象

主要原因：

（1）進(jìn)料量太大, 不能充分蒸發(fā)；（2）噴霧開始前干燥室加熱不足；（3）開始噴霧時, 下料流量調(diào)節(jié)過大；（4）加入的料液不穩(wěn)定。

補(bǔ)救措施：

適當(dāng)減少進(jìn)料量;適當(dāng)提高熱風(fēng)的進(jìn)口和出口溫度;在開始噴霧時, 流量要小, 逐步加大, 調(diào)節(jié)到適當(dāng)時為止;檢查管道是否堵塞, 調(diào)整物料固形物含量, 保證料液的流動性。

水分含量高

主要原因：一般是排風(fēng)溫度太低。

補(bǔ)救措施：適當(dāng)減小進(jìn)料量, 以提高排風(fēng)溫度。純度低 主要原因：

（1）空氣過濾效果不佳；（2）積粉混入成品；（3）原料純度不高；（4）設(shè)備清洗不徹底。

補(bǔ)救措施：

檢查空氣過濾器中過濾材質(zhì)敷設(shè)是否均勻, 過濾器使用時間是否太長, 若是應(yīng)立即更換;檢查熱風(fēng)入口處焦粉情況, 克服渦流;噴物前應(yīng)將料液過濾;重新清洗設(shè)備。

粉粒太細(xì) 主要原因：含固量太低或進(jìn)料量太小。

補(bǔ)救措施：提高料液的含固量, 加大進(jìn)料量, 提高進(jìn)風(fēng)溫度。

跑粉現(xiàn)象

主要原因：旋風(fēng)分離器的分離效果差。補(bǔ)救措施：

（1）檢查旋風(fēng)分離器是否由于敲擊、碰撞而變形；（2）提高旋風(fēng)分離器進(jìn)出口的氣密性；

（3）檢查其內(nèi)壁及出料口是否有積料堵塞現(xiàn)象。

噴頭轉(zhuǎn)速低

主要原因：離心噴頭部件出了故障。補(bǔ)救措施：檢查噴頭內(nèi)部件。

蒸發(fā)量低

主要原因：

(1)整個系統(tǒng)的空氣量減少；(2)熱風(fēng)的進(jìn)口溫度偏低；

(3)設(shè)備有漏風(fēng)現(xiàn)象, 有冷風(fēng)進(jìn)入干燥室。補(bǔ)救措施:(1)檢查離心機(jī)的轉(zhuǎn)速是否正常；(2)檢查離心機(jī)調(diào)節(jié)閥位置是否正確；

(3)檢查空氣過濾器及空氣加熱器管道是否堵塞；(4)檢查電網(wǎng)電壓是否正常；(5)檢查電加熱器是否正常工作；(6)檢查設(shè)備各組件連接是否密封。

噴頭振動

主要原因：

（1）噴頭的清洗和保養(yǎng)不當(dāng)引起的噴盤內(nèi)附有殘留物質(zhì)或主軸產(chǎn)生彎曲和變形；

（2）離心盤動平衡不好。補(bǔ)救措施：

（1）檢查噴霧盤內(nèi)是否有殘存物質(zhì), 若有應(yīng)及時清洗；（2）發(fā)現(xiàn)主軸有異常, 要進(jìn)行更換；（3）對離心盤的動平衡重新調(diào)整或更換。

操作注意事項(xiàng)：

1、首先開啟離心風(fēng)機(jī)，然后開啟加熱器，并檢查是否漏氣、如正常即可進(jìn)行預(yù)熱，因熱風(fēng)預(yù)熱決定著干燥設(shè)備的蒸發(fā)能力，在不影響被干燥物料質(zhì)量的前提下，應(yīng)盡可能提高進(jìn)風(fēng)溫度。

2、預(yù)熱時干燥室頂部安放霧化器處，干燥室部和旋風(fēng)分離器下料口處必須密封，以免冷風(fēng)進(jìn)入干燥室，降低預(yù)熱效率。

3、當(dāng)干燥室進(jìn)口溫度達(dá)到設(shè)定溫度時，開啟離心噴頭，當(dāng)噴霧頭達(dá)到最高轉(zhuǎn)速時，開啟進(jìn)料泵，加入清水噴霧10分鐘后更換成 料液，進(jìn)料量應(yīng)由小到大，否則將產(chǎn)生粘壁現(xiàn)象，直到調(diào)節(jié)到適當(dāng)?shù)囊?。料液的濃度?yīng)根據(jù)物料干燥的性質(zhì)來配制，以保證干燥后成品有良好的流動性。

4、干燥成品的溫度和濕度，取決于排風(fēng)溫度，在運(yùn)行過程中，保持排風(fēng)溫度為一個常數(shù)是極其重要的，這取決于進(jìn)料量的大小，下料量穩(wěn)定，出口溫度是比較穩(wěn)定的。若料液的含固量和流量發(fā)生變化時出口溫度也會出現(xiàn)變動。

5、產(chǎn)品溫度太高，可減少加料量，以提高出口溫度，產(chǎn)品的溫度太低，則反之。對于產(chǎn)品溫度較低的熱敏性物料可增加加料量，以降低排風(fēng)溫度，但產(chǎn)品的溫度將相應(yīng)提高。

第三章 噴霧干燥塔組態(tài)王實(shí)現(xiàn)圖

第四章、控制系統(tǒng)流程圖

4.1 燃燒系統(tǒng)流程圖

啟動以上均滿足的情況下，點(diǎn)火許可。否長按點(diǎn)火指令2秒排風(fēng)機(jī)是延時5s投鼓風(fēng)機(jī)否否在吹掃條件滿足條件下，連續(xù)吹掃5分鐘10s后火焰正常是點(diǎn)火成功，系統(tǒng)準(zhǔn)備好。吹掃成功是緊急停爐或停止指令是否投料系統(tǒng)投助燃風(fēng)機(jī)停止供油泵供油泵不泄露的情況下，投燃料供油泵。停止燃料電磁閥投燃料增壓泵停止助燃風(fēng)機(jī)停止增壓泵、調(diào)節(jié)閥、點(diǎn)火變壓器投燃料電磁閥否停止指令投燃料調(diào)節(jié)閥是停止鼓風(fēng)機(jī)、延時5s后停排風(fēng)機(jī)投點(diǎn)火變壓器結(jié)束 圖4.1燃燒系統(tǒng)流程圖 當(dāng)按下開始按鈕2s后，啟動排風(fēng)機(jī)，延時5s后，啟動鼓風(fēng)機(jī)，使干燥塔內(nèi)保持負(fù)壓。

1.啟動排風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)后對系統(tǒng)進(jìn)行連續(xù)吹掃5分鐘，若在吹到過程中某個開啟的排、鼓風(fēng)機(jī)停止，則重新吹掃。吹掃過程中，吹掃進(jìn)行中指示燈亮，吹掃結(jié)束后，指示燈滅。

2.吹掃成功后在燃料供油泵不漏油的情況下，依次開啟助燃風(fēng)機(jī)、供油泵、燃料電磁閥、燃料調(diào)節(jié)閥、點(diǎn)火變壓器。以上均正常投入時，點(diǎn)火許可，同時點(diǎn)火許可燈亮。

3.長按點(diǎn)火指令兩秒，若十秒后火焰正常，則點(diǎn)火成功，在無急停指令和停止指令的情況下，系統(tǒng)準(zhǔn)備完畢，系統(tǒng)準(zhǔn)備完畢指示燈亮，等待投料，同時自動轉(zhuǎn)為手動。否則依次停止供油泵、燃料電磁閥、助燃風(fēng)機(jī)、增壓泵、調(diào)節(jié)閥、點(diǎn)火變壓器，若有停止指令，則依次停止鼓風(fēng)機(jī)、排風(fēng)機(jī)。否則，依次開啟助燃風(fēng)機(jī)、供油泵、燃料電磁閥、燃料調(diào)節(jié)閥、點(diǎn)火變壓器?；謴?fù)到點(diǎn)火準(zhǔn)備狀態(tài)。4.2 投料系統(tǒng)流程圖

點(diǎn)火成功，系統(tǒng)準(zhǔn)備完畢。否投料溫度達(dá)到最低溫度值是手動狀態(tài)自動狀態(tài)料漿泵噴槍A、B、C投料漿泵，延時5秒噴槍A.否則停止料漿泵、噴槍A。當(dāng)投料溫度達(dá)到中等溫度設(shè)定值時，投噴槍B。否則停止噴槍B。當(dāng)投料溫度達(dá)到最高溫度設(shè)定值時，投噴槍C.否則停止噴槍C。結(jié)束 圖4.2投料系統(tǒng)流程圖

系統(tǒng)準(zhǔn)備完畢后，當(dāng)投料溫度未達(dá)到最低值時，為手動狀態(tài)，可以通過手動頭料漿泵、噴槍。

1.當(dāng)投料溫度達(dá)到最低值時，自動由手動轉(zhuǎn)到自動狀態(tài)，先投入料漿泵。延時 5s，投噴槍A，不滿足時則停止，轉(zhuǎn)為手動。

2.當(dāng)投料溫度達(dá)到中溫度值時，投噴槍B。否則停止噴槍B。3.當(dāng)投料溫度達(dá)到高溫度值時，投噴槍C。否則停止噴槍C。

4.3 燃燒系統(tǒng)流程圖

工作時，出現(xiàn)相關(guān)參數(shù)異常。排風(fēng)溫度異常塔內(nèi)負(fù)壓異常進(jìn)口溫度異常出口溫度異常聲音報警同時閃光報警。報警確認(rèn)閃光變?yōu)槠焦?。故障解除報警燈熄滅結(jié)束

圖4.3燃燒系統(tǒng)流程圖 正常干燥過程中，若相關(guān)參數(shù)異常時，則會進(jìn)行相應(yīng)的報警警示。

1.當(dāng)排風(fēng)溫度異常時，會出現(xiàn)聲音報警，同時排風(fēng)溫度異常燈閃爍報警，按下報警確認(rèn)后，閃光變?yōu)槠焦?。故障解除后，報警燈熄滅?/p>

2.當(dāng)塔內(nèi)負(fù)壓異常時，會出現(xiàn)聲音報警，同時塔內(nèi)負(fù)壓異常燈閃爍報警，按下報警確認(rèn)后，閃光變?yōu)槠焦狻９收辖獬?，報警燈熄滅?/p>

3.當(dāng)進(jìn)口溫度異常時，會出現(xiàn)聲音報警，同時進(jìn)口溫度異常燈閃爍報警，按下報警確認(rèn)后，閃光變?yōu)槠焦?。故障解除后，報警燈熄滅?/p>

4.當(dāng)出口溫度異常時，會出現(xiàn)聲音報警，同時出口溫度異常燈閃爍報警，按下報警確認(rèn)后，閃光變?yōu)槠焦狻９收辖獬?，報警燈熄滅?/p>

4.4 除塵系統(tǒng)流程圖

系統(tǒng)準(zhǔn)備完畢，正常運(yùn)行時。已投入氣錘B已投入氣錘B已投入氣錘A小火位置大火位置手動狀態(tài)自動狀態(tài)自動狀態(tài)自動狀態(tài)自動狀態(tài)自動狀態(tài)每20秒氣錘A自動擊打5秒每20秒氣錘A自動擊打5秒每20秒氣錘A自動擊打5秒投入正吹布袋1、2、3、4，延時55秒投入正吹布袋1、2、3、4、5、6、7、8，延時55秒投入反吹布袋1、2、3、4，延時5秒投入反吹布袋1、2、3、4、5、6、7、8，延時5秒氣錘A、B、C正吹布袋1、2、3、4、5、6、7、8反吹布袋1、2、3、4、5、6、7、8否急停指令，熄火信號或停止是手動狀態(tài)自動狀態(tài)延時一分鐘，停止各設(shè)備。結(jié)束 圖4.4除塵系統(tǒng)流程圖

1.點(diǎn)火成功系統(tǒng)準(zhǔn)備完畢后，在系統(tǒng)未達(dá)到相關(guān)要求時，設(shè)備啟動為自動狀態(tài)，可以手動投入氣錘和布袋。

2.當(dāng)小火位置時，自動由手動轉(zhuǎn)為自動，投入正吹布袋1234，延時55s，反吹布袋1234，延時5s。若無急停指令，停止指令或火焰狀態(tài)異常，則循環(huán)進(jìn)行。若有則延時一分鐘，按順序停止布袋和氣錘。

3.當(dāng)大火位置時，自動由手動轉(zhuǎn)為自動，投入正吹布袋12345678，延時55s，反吹布袋12345678，延時5s。若無急停指令，停止指令或火焰狀態(tài)異常，則循環(huán)進(jìn)行。若有則延時一分鐘，按順序停止布袋和氣錘。

4.手動投入氣錘后，則氣錘變?yōu)樽詣訝顟B(tài)，每20s自動擊打5s。

第五章 控制plc梯形圖 21

第六章、控制系統(tǒng)調(diào)試報告

6.1系統(tǒng)準(zhǔn)備階段

啟動前的指示燈檢測——檢測系統(tǒng)是否滿足點(diǎn)火條件——系統(tǒng)準(zhǔn)備完畢。

6.2點(diǎn)火啟動過程

系統(tǒng)啟動——開機(jī)吹掃（10s）——吹掃指示燈亮，排風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)工作——吹掃結(jié)束后吹掃指示燈滅，風(fēng)壓正?！獑尤剂媳谩?0s后啟動增壓泵——10s后啟動燃料電磁閥和助燃風(fēng)機(jī)——油壓正常——10s后啟動點(diǎn)火變壓器——點(diǎn)火成功——10秒后關(guān)閉點(diǎn)火變壓器。

6.3投料系統(tǒng)進(jìn)入工作過程

進(jìn)口溫度的判定——進(jìn)口溫度正?！?s后啟動料漿泵——料漿壓力的判定——料漿壓力正?！?s后按進(jìn)口溫度范圍選擇開啟噴槍個數(shù)

6.4除塵系統(tǒng)進(jìn)入工作

點(diǎn)火指令長按2秒——啟動排風(fēng)機(jī)——10s后啟動鼓風(fēng)機(jī)——除塵器的3個氣錘按一定頻率工作——除塵器的8個布袋每2個一組按順序以一定的時間間隔工作規(guī)定的時間

6.5手自切換系統(tǒng)

按下手/自切換鍵，PLC脫離對設(shè)備的控制，同時切換到手動控制面板；再按下手/自切換鍵，切換到PLC控制狀態(tài)，PLC恢復(fù)對設(shè)備的控制，同時切斷手動控制面板對設(shè)備的控制。

6.6安全保護(hù)系統(tǒng)

停機(jī)條件——料漿泵，噴槍，燃料泵，助燃風(fēng)機(jī)瞬間停止工作——5s后燃料增壓泵停止工作——5s后燃料電磁閥停止工作——鼓風(fēng)機(jī)和排風(fēng)機(jī)保持工作（吹掃），布袋除塵器停止工作——吹掃停止——系統(tǒng)準(zhǔn)備完畢。

6.7報警系統(tǒng)

報警系統(tǒng)預(yù)計實(shí)現(xiàn)的功能如下：

報警條件達(dá)成（熄火報警除外）——對應(yīng)指示燈閃爍，報警蜂鳴器持續(xù)報警——按下確認(rèn)鍵——指示燈切換成平光，蜂鳴器停止報警。注：該過程可以循環(huán)工作，即按下確認(rèn)鍵后第二個報警信號依然可以出發(fā)同樣的報警。

6.8真實(shí)調(diào)試結(jié)果

上面為預(yù)期要達(dá)到的結(jié)果，在程序完成之后經(jīng)調(diào)試，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)準(zhǔn)備階段的順序啟動與順序停止能成功實(shí)現(xiàn)，投料系統(tǒng)與除塵器系統(tǒng)也能成功實(shí)現(xiàn)，手自動切換、安全保護(hù)系統(tǒng)也能實(shí)現(xiàn)，在報警系統(tǒng)方面我們存在著不足，就是報警聲音必須通過報警確認(rèn)之后才能消除，不能通過其他方法來消除報警聲音，這個與實(shí)際不符 合，另外還有一個變頻器的使用不是很熟悉，所以這個功能也沒有實(shí)現(xiàn)，總體上來說還是實(shí)現(xiàn)了大部分功能。

第七章 心得體會

回顧起此次的PLC課程討論課，至今我仍感慨頗多。從理論到實(shí)踐，從程序完成到程序連線調(diào)試再到最后的完成。在這兩個星期的時間里，可以說是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多有用的東西，不僅鞏固了以前學(xué)到的PLC知識，而且學(xué)到了許多在課本上沒有的知識，同時也懂得了一些程序運(yùn)行的竅門，加深對 PLC控制系統(tǒng)的理解與掌握。

這次的討論課讓我感覺到理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，就像在課程設(shè)計中，好多東西自己明明知道，但是就是不會用或者是設(shè)計出來的程序有錯誤，只有把所學(xué)的理論知識與實(shí)踐相結(jié)合起來，從實(shí)踐中得出結(jié)論，才能真正提高自己的實(shí)際動手能力和獨(dú)立思考能力。在設(shè)計過程中遇到了不少的問題，可以說是困難重重，有程序本身錯誤，模擬量不是很會，程序不完善前后限制，連線失誤等等問題，這畢竟是第二次做的，難免會遇到各種各樣的問題。但是這個不嚴(yán)重，在設(shè)計過程中，發(fā)現(xiàn)自己的不足之處，對以前所學(xué)過的知識理解得不夠深刻掌握得不夠牢靠，通過這次之后，一定把以前多學(xué)過的知識弄熟。

在這次的討論課中，我們分工協(xié)作，優(yōu)化了工作流程，使得效率大大提高。并且他在他的那一部分做完的過程中，發(fā)現(xiàn)我這邊有困難，也積極幫助我解決這些問題，分擔(dān)了一些困難。我認(rèn)為這樣的工作才是一個團(tuán)隊(duì)的工作，團(tuán)隊(duì)需要個人，個人離不開團(tuán)隊(duì)，必須發(fā)揚(yáng)團(tuán)隊(duì)的精神，團(tuán)隊(duì)精神也是這次課程設(shè)計的重要保證。

第五篇：數(shù)字歌(北師教案+說課設(shè)計)3

（一）情感、態(tài)度、價值觀：

1．感受童謠的音韻美；

2．培養(yǎng)學(xué)生喜愛小動物、熱愛大自然的情趣。

（二）知識要點(diǎn)：

1．學(xué)習(xí)并朗讀這首童謠。

2．能正確認(rèn)讀本課11個生字。

（三）學(xué)法和習(xí)慣：

1．學(xué)習(xí)用指讀的方法聽讀識字。

2．能在具體的語言環(huán)境中學(xué)習(xí)漢字。

教學(xué)重點(diǎn)：

認(rèn)讀本課的11個生字；通過朗讀感受童謠的音韻美。

教學(xué)難點(diǎn)：

兩、朋、友這三個字學(xué)生不常見，掌握起來是難點(diǎn)。

教學(xué)過程：

一、導(dǎo)入

小朋友，你們數(shù)學(xué)學(xué)數(shù)字了嗎？（學(xué)了）今天這節(jié)語文課,我們就來學(xué)習(xí)一首和數(shù)字有關(guān)的兒歌數(shù)字歌（老師板書）。

二、講授新課

1．這首小兒歌非常有趣，里面藏著好多小動物呢！打開書第11頁看看你能不能很快找出都有哪些小動物。（訓(xùn)練學(xué)生說完整話。）

2．如果你們能數(shù)出這些動物朋友各有幾只，他們就會從課本中跑出來和你們做游戲。請用數(shù)字標(biāo)在圖旁邊。（老師把阿拉伯?dāng)?shù)字貼在黑板上。）學(xué)生匯報動物的只數(shù)，（要訓(xùn)練學(xué)生說完整話。）學(xué)生每說出一種動物老師就在黑板上貼小動物的圖片，并把它們貼到相對應(yīng)的數(shù)字下面。

3．自己小聲地讀一讀，把不認(rèn)識的字用你喜歡的符號標(biāo)出來。

4．聽文錄音，（整體感知課文）尤其要聽清你不認(rèn)識字的字音。在聽錄音時要用手指著每一個字，聽到哪，指到哪。（培養(yǎng)學(xué)生指讀習(xí)慣，滲透聽讀識字的方法。）

(良好學(xué)習(xí)習(xí)慣的培養(yǎng)，就應(yīng)這樣長抓不懈。如：說完整話；指讀方法的訓(xùn)練

5．誰愿意當(dāng)小老師，帶著大家讀？注意：邊讀邊用手指著。讀后，你有什么收獲？

（引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自評，學(xué)有收獲的意識。）

6．自己再讀兒歌，如果還有不認(rèn)識的字，你可以向同桌請教，也可以問老師。如果認(rèn)識了，就把記號擦掉。

（教給學(xué)生識字的途徑）

7．你們學(xué)得真努力，課文里的字娃娃想看看你們是否真的認(rèn)識它們了。瞧，他們偷偷的溜出了門。（從黑板上的課文中拿出

一、兩、三、四、五、六、七、八、九、十。）他和誰是朋友？（不按順序出示，讓學(xué)生把這些漢字與黑板上的數(shù)字一一對應(yīng)貼。再單獨(dú)拿每個漢字?jǐn)?shù)字卡片讓生讀完返還到課文中。）

8．孩子們，還有幾個字在跟我們捉謎藏，來看一看（出示卡片小朋友數(shù)字）每個詞兩生讀，再齊讀。

9．現(xiàn)在更難了，誰還會讀？（出示小朋友數(shù)兩只個這幾個字讓生單獨(dú)認(rèn)讀。字為紅色，讀完貼在黑板上課文中的空白處）在讀只時，老師把只’字放在課文中：三小羊、四雞、五鴨，（生讀。）誰還能照樣子說說？再讀個時，問生：看看周圍，你還能想到什么？（引導(dǎo)生聯(lián)系生活說出幾個用個做量詞的短語）你們不光字記的好，還能在生活中注意積累，真是很了不起。

（注重引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系生活實(shí)際進(jìn)行學(xué)習(xí)，鞏固了知識，培養(yǎng)了能力。）

10．我們手里都有生字小卡片，請兩個同學(xué)一起互相說說悄悄話，說說你都認(rèn)識哪個字了，怎么認(rèn)識的？不會想想怎么辦？

11．字娃娃都回家了，你們還愿意讀課文嗎？同桌兩個人互相讀：如果都他讀對了，你就用你喜歡的方式，夸夸他。如果他不僅讀對了，而且讀得特別好，你可以獎勵他一顆小星星。如果他還有不認(rèn)識的字，你就幫幫他。

（把評價的權(quán)利還給了學(xué)生，為他們交流情感、分享收獲、體驗(yàn)成功提供了空間。）

三、復(fù)習(xí)鞏固

1．師生對讀。

2．男女生對讀。

3．做數(shù)字拍手歌。（兩人結(jié)成一組，用你拍一，我拍一的方式，填上數(shù)字歌的詞，老師可先和一名同學(xué)做個示范。）

四、小結(jié)

誰說說你這節(jié)課的收獲？

（引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自評，強(qiáng)化學(xué)有收獲的意識。）

你們的收獲課真不小，能用你們的收獲來幫助小貓解決問題嗎？出示第14頁小貓釣魚的圖，全班共同作練習(xí)。

圖中有： ______條船

______兩只貓

______個水桶 ______條小魚。

五、作業(yè)

我們的生活和數(shù)字密切相關(guān)，回家后你可以用數(shù)字畫一幅畫，也可以編一個有關(guān)數(shù)字的故事或兒歌；也可以找一找有關(guān)數(shù)字的兒歌。