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自动化控制设计范文1
1 前言
日常工业生产中，多数生产设备都设有数字模拟控制系统，如，电动机、电磁阀、温度开关、产品计量、流量控制等，都是通过PLC自动化控制系统技术实现。可见，PLC自动化控制系统在工业领域中有着广泛的应用。
2 PLC自动化控制系统的设备选型
PLC主要是对工业设备的外部系统实现自动化控制，系统控制设备规模依具体情况而定，可能是单个设备、多个设备组合或者对工业设备的生产过程实现有效控制。市场上PLC自动化控制系统产品型号众多，不同类型PLC自动化控制系统适用不同范围。选购时，应结合生产实际情况，分析、统计出被控设备的数字量、模拟量并估算出内存，确保余量适度，同时，应综合考虑生产厂家的品牌形象、售后服务、技术保障、网络通信等因素，最终，选择性价比较高的PLC自动化控制系统机型。当前，国外知名的品牌有：德国西门子、日本的三菱、松下、欧姆龙，美国的通用，韩国的LG。国内自主品牌有：研华、研祥、合力时等。选购PLC自动化控制系统时，主要从以下几个方面考虑：.
2.1 结合实际，确定控制系统规模
选购前，应结合被控制设备的生产工艺流程、控制程度来确定所采购的PLC系统规模。通常PLC自动化控制系统按规模分为大、中、小三种。初等PLC控制系统主要适用于小规模生产，控制过程开关量为主，I/O点数不大于128 点的单个设备；中等规模PLC控制系统主要适用于生产过程较复杂，闭环控制且I/O点数在128—512 点范围之间的被控制设备；大规模PLC控制系统主要适用于生产过程规模大、自动化网络控制，I/O点数在512点以上被控制设备。
2.2 结合生产工艺要求，确定I/O 点类型
PLC系统的I/O点数和类型选择应根据被控制设备的生产工艺、复杂程度要求来决定。对PLC系统的适度估计，可节省成本。因PLC自动化控制系统的电流输出端所承载负载不同，设备电流输出选用材料也不同，恰当的电流输出对系统稳定运用有至关重要的作用。
2.3 选择适当的系统编程工具
PLC自动化控制系统编程工具主要分为三种：普通手持编程器，只对普通语句进行编程， “成本低、体积小、易调试”；图形编程器，采用梯形图编程方式， “易操作、成本高、图像直观”，适用于中小型PLC自动化控制系统；计算机编程，此种编程采用计算机同系统软件包相结合的编程方式，“成本高、不易调试”，但此方式效率最高，多用于中等和高等PLC自动化控制系统系统。
3 PLC自动化控制系统的设计
PLC自动化控制系统设计主要包括硬件设计和软件设计。
3.1 硬件设计
PLC自动化控制系统硬件设计主要包括电路的输入和输出两个部分。首先，输入电路设计。PLC输入电源通常在AC85—240V，适用面广泛，但为抵御外界干扰，通常都配装电源净化装置。此外，系统中的隔离变压器也可采用双隔离技术，以减小干扰。PLC自动化控制系统的输入电路电源所带负载应严格注意容量大小，同时作好短路保护准备，这对PLC的系统安全意义重大。其次，输出电路设计应结合生产实际需求，各种指示灯、变频装置采用晶体管输出，此种材质较适用于高频工作，如果PLC系统的输出频率为每分钟6次左右，则选用继电器方式输出，它具有“抗干扰、带负载能力强”的特点。如，PLC输出电路的电磁线圈为感性负载，如果断电时就会对系统电路产生电流冲击，所以，针对直流感性负载时并接结续二极管，能够有效吸收交流负载，保护PLC系统。三是抗干扰设计。近年来，晶闸管可控整流和变频调速装置的广泛应用为交流电网的带来了污染，同时也给PLC控制系统带来了一定的干扰，通常情况下，主要是采用隔离和屏蔽两种抗干扰措施。
3.2 软件设计
在PLC自动化控制系统软件设计中，好的设计思想是最为主要的。软件设计的主要根据系统控制要求将工艺流程图转换为梯形图，具体表现形式为程序编写。
一是系统的程序设计思想。通常情况下，软件程序设计结构形式分为基本程序和模块化程序。基本程序即可单独进行简单的生产程序控制又可以同其它和程序组合成模块进行复杂控制。基本程序主要有顺序结构、条件分支结构和循环结构等三种方式。模块化程序设计是将一个总体控制目标程序划分成多个进行不同任务的程序模块，然后逐一编写、调试，最终将不同程序模块组成完整的程序来执行总体任务。在PLC自动化控制系统中，多数设备都采用此种程序设计思想，因为系统中每个模块都是独立单元，单元之间又相互具有连接关系，容易修改，适用复杂控制要求的生产过程，极大地缩短了扫描时间。
二是系统的程序设计要点。系统控制的I/O点数分配应依据生产流水线从前至后的原则，将系统内的I/O信号数据汇总、集中编写地址，以便集中维护。系统的定时器、计数器不能够重复使用一个编号。此外，程序中大量使用的内部继电器或者中间标志位（不是I/O位），也须集中编址、分配，同时，列出I/O分配表、内部继电器的中间标志位分配表。
4 做好系统程序的调试工作
4.1 I/O端子测试
一是用手工方式对PLC系统输入端子逐一进行验证，端子指示灯点亮，表示正常；否则，应检查接线和I/O点。二是编写程序，系统输出电源正常的情况下，运用程序来检查系统中所有输出端子指示灯是否正常，端子指示灯点亮，表示正常，否则，应检查接线和I/O点。
4.2 系统调试
系统调试主要指按控制要求将系统的电源、外部电路与输入、输出端子连接好，并将PLC自动化控制系统同现场的外部设备连接好，然后在PLC系统中加载程序，并运行和调试。通常情况下，应将PLC控制单元的工作方式设置为正常运行，并保持充足的时间来发现问题、解决问题。在正式调试前，工作人员应将PLC系统控制系统的各项设备全面、彻底地检查，经确认无误后，方可加载外部电源。
5 小结
综上所述，在PLC自动化控制系统设计中，硬件设计最为主要，它直接影响着系统的安全和稳定，此外，对软件进行有效管理能够更好发挥硬件的功能，可见，PLC自动化控制系统是一项系统工程，只有反复设计和实践，才能够应用自如，在实际工作应用中起到良好效果。
参考文献：
[1]李琦，于永涛.浅谈PLC自动化控制系统抗干扰的措施[J].黑龙江冶金，2011（31）.
[2]李军，张春龙.谈PLC自动化控制系统的优化设计吲[J].工业技术，2010（2）.
自动化控制设计范文2
[关键词]水源井群 自动化控制系统 设计
中图分类号：TM725 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）46-0030-01
水源井全自动化控制系统的设计主要是在水厂控制室和水源井群之间建立无线遥测和无线遥控系统，从而能够自动采集和控制水源井群水泵机组的各项运行参数，并对其进行显示、存储、处理和传输。
1.水源井群自动化控制系统的主要功能
1.1显示界面功能
水源井群的自动化控制系统具有显示界面功能，包括系统维护、报表浏览、报警查询、水源井群检测、主控平台等等。整个水源井群的设备信息都可以在显示界面中显示出来，并且在显示界面中可以对每个设备的详细信息进行查看。系统连接的网络图可以在水源井群的检测界面进行显示，通过报表浏览界面和报警查询界面可以对历史数据和实时数据的流量曲线图以及报警情况进行查询[1]。
1.2报警处理功能和故障诊断功能
任何系统都可能会出现故障，这就需要系统具备设备的故障检测和处理功能。否则就会影响系统的正常运行，甚至导致经济损失和安全事故。使用WINCC 6.0 开发的应用程序能够实现报警处理和故障诊断的功能，并在上位机监控系统中进行集成。操作人员会收到相关提示，并进行操作，从而对设备状态进行了解，对故障原因进行判断。系统还会向操作人员提供相应的维修建议。
1.3报表和查询功能
报表和查询功能包括年报、季报、月报、日报功能，还可以按照时间进行自由报表。WINCC 6.0本身自带历史数据的查询控件，可以在上位计算机上进行使用，从而实现系统的报表和查询功能。
1.4开放
当前使用的水源井群自动化控制系统已经实现了集团自动化和系统自动化，是一种开放式、标准化的结构。将以太网技术引入上位机监控系统，通过以太接口来集成相应的产品，使上位机监控系统具有开放性的特点。当前业界已经便接受了工业以太网这个通讯标准。
1.5可扩展
在当前的水源井全自动化控制系统中，其硬件设备使用的是统一标准的通讯协议。这是为控制系统今后的扩展留出相应的空间，从而实现控制系统的可扩展功能。
1.6可靠性和安全
使用高质量软件和大规模集成电路来组成系统的硬件电子设备，通过提高硬件电子设备的质量，能够延长硬件部分的平均故障间隔时间，从而提高整个水源井自动化控制系统的可靠性。通过冗余化后备能够使系统的安全性得到保障[2]。
1.7远程监控功能
要实现水源井群自动化控制系统的远程监控功能，主要是通过工业以太网技术和无线GPRS。在水厂控制室，水厂工作人员可以通过远程监控水源井群的工作情况进行监测。通过远程控制系统，还能够对水源井群设备的工作参数和运行数据进行监测，并控制水源井群水泵的起停。而水厂操作人员和水源井群的工作情况也会通过远程监控在供水公司的调度室反映出来，企业的主管领导也可以对其进行监控。
1.8维护便利
模块和系统的维护可以使用标准的通讯协议来实现，通过定时的维护和升级，能够使系统部件得到更新，延长系统的使用寿命。
2.水源井群自动化控制系统的组成部分
以水源井群的平面分布图和工艺为基础，在水源井群自动化控制系统的设计中使用了远程测控终端供水调度控制系统，该系统包括通讯网络、水源井现场控制站、中央监控系统等几个主要部分。
2.1通讯网络
该系统主要使用GPRS作为通讯网络。GPRS是一种分组数据承载业务，其基础是GSM系统。在偶尔的大数据量传输，以及少量和频繁的数据传输或者突发性和间断的数据传输中都可以使用GPRS。其具有以下几个方面的主要优势。
①传输速度快。40Kbps左右的传输速率都可以使用GPRS，从理论上其传输速度能够达到171.2 kbps。
②登录速度快。使用GPRS省略了长时间拨号的连接过程，可以使用全新的分组服务。
③费用节约。只有在产生通信量时，GPRS才会计费。
④永久在线。有无线专线网络相似的是，将GPRS激活之后，就可以永久在线。
2.2水源井现场控制站
在各水源井的控制柜内设置水源井现场控制站，主控制器为RTU远程测控终端控制器。其可以对潜水泵的压力、出口流量、水井液位、工况等参数进行检测，并向中央系统上传，接收相应的指令，遥测和遥控水源井。其具有以下几个方面的功能。
①安全保护功能。如果出现了机组缺相、电压过高、机组电流量过大的问题，现场控制站能够进行报警处理和预处理。
②过程控制。水源井有两种工作方式：远程控制、就地控制。就地控制柜中的自动和手动转换开关能够完成方式转换。如果水源井群自动化控制系统处于就地控制，则由现场控制站来对设备的运行工况进行实时监测。如果水源井群自动化控制系统处于远程控制，则现场控制站可以对其进行自动控制。对单台设备的控制也可以通过工作站的计算机来实现[3]。
③设备控制。能够对水泵机组的停止和启动过程进行控制，并对设备的故障状态、运行状态和手自动状态进行控制。
④参数检测。对电气和压力设备的运行参数、水井的出口流量和液位进行监控。
2.3中央监控系统
中央程控系统包括闭路监视系统、UPS 电源、CTRLINK100 M交换机一台、Epson 彩色打印机两台、SIMATIC工作站两台。通过可视化监控软件能够实现远程操作和控制所有的系统设备，并对设备的工作状态、实时动态参数、工艺布置图、历史报警信号、实时报警信号、设备运行时间等参数进行显示。并且能够同时修改设定参数、在线和离线编程，将生产管理报表编制和打印出来。将DELL 商用机设置在水厂厂长的办公室，就可以使厂长对水源井群运行情况进行实时监测，在制定生产计划时，也可以参照相应的历史数据。使用WINCC 6.0作为监控软件能够实现直观检测，并提供动画链接。
3.结语
本文简要介绍了水源井群自动化控制系统的，要功能和组成部分。水源井群自动化控制系统能够实现水源井群的无人值守，保障了供水的安全性、低耗性和优质性，实现了水源井群的工艺自动化，起到了优化管理、节能降耗、提高供水质量的作用。
参考文献
[1] 刘立强，王亚平，齐冉冉，等. 水源井智能控制系统[J]. 电子质量. 2014（02）
自动化控制设计范文3
一、电气自动化的现状
首先，电气自动化系统信息化。信息技术在纵向和横向上向电气自动化进行渗透，纵向上，信息技术从管理层面对业务数据处理进行渗透，利用信息技术可以有效存取财务等管理数据，对生产过程动态监控，实时掌握生产信息并确保信息的全面、完整和准确；横向上，信息技术对设备、系统等进行渗透，微电子等技术的应用使控制系统、PLC等设备界线从定义明确逐渐变得模糊，而软件结构、组态环境、通讯能力等的作用日益凸显，网络、多媒体等技术得到了广泛应用。
其次，电气自动化系统使用、维护与检修简易化。WindowsNT等已经成为实施电气自动化控制平台、规范以及语言的标准，基于Windows的人机界面成为了电气自动化的主流， 并且基于Windows的控制系统有着灵活、易于集成等优势，也得到了广泛的应用。采用Windows操作平台使得电气自动化系统的使用、维护和检修更加简单、方便。
最后，实现分布式控制应用。电气自动化系统通过串行电缆连接中央控制室、PLC、现场，将工业计算机、PLC的CPU、远程I/O站、智能仪表、低压断路器、变频器、马达启动器等连接，将现场设备的信息收集到中央控制器。分布式控制应用通过数字式分支结构的串行连接自动化系统与相关智能设备的双向传输通讯总线，将PLC、现场设备与相应的I/O设备连接起来，使输入输出模块发挥现场检查和执行的作用。
二、电气控制对象的特点和要求
电气控制量与热工控制量相比在控制要求及运行过程中有着很多不同点，电气的主要特点表现为：
电气控制系统相对热机设备而言控制信息采集量小、对象少，操作频率低，但强调快速性、准确性；电气设备保护自动装置要求可靠性高，动作速度快；同时对抗干扰要求较高；电气控制系统(ECS)主要以数据采集系统和顺序控制为主，联锁保护较多。因此，机组的电气系统纳入DCS控制，要求控制系统具有很高的可靠性。除了能实现正常起停和运行操作外，尤其要求能够实现实时显示异常运行和事故状态下的各种数据和状态，并提供相应的操作指导和应急处理措施，保证电气系统自动控制在最安全合理的工况下工作。
三、电气自动化控制系统的设计
1.集中监控方式
这种监控方式优点是运行维护方便，控制站的防护要求不高，系统设计容易。但由于集中式的主要特点是将系统的各个功能集中到一个处理器进行处理，处理器的任务相当繁重，处理速度受到影响。由于电气设备全部进入监控，伴随着监控对象的大量增加随之而来的是主机冗余的下降、电缆数量增加，投资加大，长距离电缆引入的干扰也可能影响系统的可靠性。同时，隔离刀闸的操作闭锁和断路器的联锁采用硬接线，由于隔离刀闸的辅助接点经常不到位，造成设备无法操作。这种接线的二次接线复杂，查线不方便，大大增加了维护量，还存在由于查线或传动过程中由于接线复杂而造成误操作的可能性。
2.远程监控方式
远程监控方式具有节约大量电缆、节省安装费用，节约材料、可靠性高、组态灵活等优点。由于各种现场总线(如Lonworks总线，CAN总线等)的通讯速度不是很高，所以这种方式适合于小系统监控，而不适应于大型电气自动化系统的构建。
3.现场总线监控方式
目前，现场总线、以太网等技术的普遍应用和相应运行经验的积累，智能化电气设备得到了较快的发展，网络控制系统逐渐应用到电气系统中,现场总线监控方式使系统设计更加有针对性，对于不同的间隔可以有不同的功能，这样可以根据间隔的情况进行设计。采用这种监控方式除了具有远程监控方式的全部优点外，还可以减少大量的隔离设备、端子柜、I/O卡件、模拟量变送器等，而且智能设备就地安装，与监控系统通过通信线连接，可以节省大量控制电缆，节约很多投资和安装维护工作量，从而降低成本。另外，各装置的功能相对独立，装置之间仅通过网络连接，网络组态灵活，使整个系统的可靠性大大提高，任一装置故障仅影响相应的元件，不会导致系统瘫痪。因此现场总线监控方式是今后发电厂计算机监控系统的发展方向。
综上所述，随着智能化、信息化技术的快速发展，电气自动化技术将不断向科技化、信息化、开放化的趋势发展，电气自动化涉及的领域将不断增多，技术更新将不断加快，电气自动化控制技术也将得到快速发展并不断完善。
参考文献
[1]刘海龙.浅谈电气自动化的现状与发展方向[J]．黑龙江科技信息，2010(6).
[2]李修伟，陈广文.浅析电气自动化控制系统的应用及发展趋势[J].民营科技，2011(1).
[3]王术贺，李广东.浅析电气自动化控制系统的应用及发展趋势[J].黑龙江科技信息，2011(20).
自动化控制设计范文4
关键词:环形;以太网;矿井;泵房;自动化
矿井井下泵房作为矿产企业的重要构成部分，会直接影响该企业的安全生产和企业效益。目前我国煤矿开采深度逐年增加，漏水、涌水事故数量也在明显增加，给矿区的安全生产带来了极大的风险。而现有的煤矿大多采用就地水泵来人为控制排水，效率低下且安全性不足。目前矿井井下泵房的自动化升级改造成为矿山企业技改的重要方向之一，同时我国安全生产监督管理总局在《煤矿防治水规定》中也提出:受水位威胁严重的矿井，应当实现井下泵房无人值守和地面远程监控。本文基于上述现状，介绍了一种基于环形工业以太网的矿井泵房自动化控制系统。由PLC控制整个井下水系统，同时通过工业以太网与整个矿井的控制系统进行组网，实现矿井的信息化管理和自动化控制，以减少故障，提高效率。
1系统介绍
系统的设计目的是实现排水系统自动控制与水位高低实时监测，以减少水害，同时根据水量实时掌握矿井水文地质的变化，为后续开采打好基础。本系统采用三级排水自动化控制系统及泵房水文动态控制、报警系统［1］。
1．1环形网络介绍
环形网络是工业行业中应用最广泛的一种网络结构，其特点是将中心节点和各下层节点串接成环形，因而在节约投资的基础上，使网络系统具有了最基本的链路冗余功能［2］。本系统网络拓扑如图1所示。
1．2系统水路介绍
系统基于矿山正在使用的四台手动控制的主排水泵及附属的抽真空系统(射流管路和真空泵管路)、两条排水管路来进行升级改造，泵房布置如图2所示。
2系统硬件及功能
2．1系统硬件组成
控制系统主要由上位控制计算机、主控制柜与分布式防爆控制台组成。主控制柜选用某公司的Logix5000系列PLC作为总控制CPU［3］，同时安装了EtherNetIP工业以太网通信模块和DeviceNet设备层扫描模块。EtherNetIP通信模块实现与矿山总控制系统的通信，DeviceNet扫描模块用于监控每台水泵的子系统。每台水泵使用单独的防爆控制柜子系统，控制柜内装有Rockwell的FlexIO来实现信号的采集与控制，控制柜柜面安装旋钮、按钮、指示灯等，用于就地控制以及运行状态的显示。同时主控制柜内安装有工业交换机及光电转换器等［4］，通过上述硬件实现环形网络拓扑。系统配备各种传感器与智能数字仪表，例如使用超声波液位计来监测储水仓的水位，使用真空计来监测射流泵排真空的真空值，使用压力传感器来监测水泵出口的流体压力等，上述传感器均采用4～20mA直流模拟量信号，接入防爆控制台的模拟量输入模块。同时为了防止传感器故障等，储水仓另增加了液位开关，用于紧急情况下的控制，其信号接入控制台的数字量输入模块。另外系统还配备温度传感器、流量传感器、电压电流及功率监测等。
2．2系统功能
系统使用时主要有手动及自动两种模式［5］。手动模式与原有的控制差别不大，自动模式的主要控制功能如下所述。1)水泵启停控制。系统根据液位的高低、运行温度等来合理控制所有的水泵，并根据生产需要合理调配，实现控制的自动化。2)水位控制。储水仓水位分为低水位、正常水位和高水位3个控制值，超过高水位时需要发出报警信号。另外液位开关设为高水位，此时可能需要人为干预。3)运行监控。系统实时监控水泵的运行状态，比如运行时的正负压、电机及轴承的温度、系统电流电压等。上述数据可以设定阈值，超过阈值时系统会发出报警。系统也实时模拟显示流体的运动及流量，阀门的动作等。4)报警及数据记录。系统能够实时显示当前发生的故障，同时与所有历史运行数据一起进行存储，方便查询。
3系统控制逻辑
3．1总控制逻辑
系统总控制逻辑如图3所示。在发出开始指令后，设备首先判断水位高低，如果目前在低点则无需启动水泵，如果超过低点即需排水，并按照先使用真空泵和射流阀给水泵充水，之后再启动水泵。启动完成后，关闭真空泵和射流阀并打开出水阀;运行中等待停泵信号。如需停泵时，关闭出水阀之后再关闭水泵正常停机。
3．2水位控制逻辑
水位的控制逻辑如图4所示，1#泵正常启动后会根据水位情况来判断是否投入2#泵，同时2#泵启动后系统也会根据水位情况判断是否需要停止2#泵或者是否需要投入3#泵。以此类推，4#泵的处理与3#泵相同。
3．3系统操作界面介绍
应用FactoryTalkSE软件绘制控制系统界面，可以实现实时在线对系统进行监测与控制。如前文所述，系统有手动和自动两种操作模式，在自动模式时，所有的设备启停都需要受到连锁条件的限制，设备的启停及运行控制基本实现无人值守。系统控制界面如图5所示。
4系统应用效果
对原有矿山泵房采用环行以太网自动化控制系统升级改造后，基本实现了矿井泵房排水系统自动控制，水位高、低实时监测、泵房无人值守等。同时由于工作工时的减少，原泵房三班值班制改为了定期巡检制，节省下的员工可投入到了生产一线。系统改造投资费用约600万元，改造前后费用对比如表1所示。从表1可以看出，系统升级改造后，折旧及维保费用会增加，但工时费、电费等得到了降低。按此计算两年左右即可收回投资。同时采用本系统后具备报表功能，并能够掌握矿井的水文规律，有效地支撑了井下排水系统的安全运作，减少故障的发生概率，更有利于管理者实现人员统一的调度、优化和协调［6］。
5结语
自动化控制设计范文5
【关键词】综采；液压支架；自动化
液压支架是煤矿综合机械化采煤工作面的支护设备，是综采的关键设备。随着近年来电子计算机和自动控制技术的发展，采煤技术设备的自动化也日趋成熟，液压支架的电液控制也随之发展起来。液压支架电液控制系统是目前液压支架最先进的控制方式，是集机械、液压、电子、计算机和通信网络等技术于一身，技术含量高、难度大，应用于煤矿井下的一项高新技术产品。液压支架电液控制系统不但可以自动控制液压支架的动作，而且可以实现邻架或远程控制液压支架，此外还可以对工作面液压支架进行监控，使液压支架与其他采煤设备相配合，实现高效采煤。
1 系统原理
计算机分布式控制系统的通信结构大多数为主从结构。如果系统中的子控机没有相互控制和相互通信的要求，采用主从通信结构是合理的。但是如果有要求，采用主从通信结构来设计系统虽然也能实现子控机之间相互控制和相互通信，但并不是子控机之间直接通信的，而是通过与主控机之间间接通信实现的，主控机起到通信“二传手”的作用。显然，与子控机之间能直接通信的控制系统相比，其响应速度至少慢了一半，势必影响到整个系统的性能。从这一观点出发，采用主从通信结构来设计要求子控机之间能够相互控制和相互通信的计算机分布式控制系统是不合理的。根据液压支架在综采工作面中的实际工况以及液压支架之间相互控制的要求，采用CAN总线结构设计了多节点互控型的液压支架计算机分布式控制系统，综采工作面液压支架电液控制系统原理见图1，每架液压支架由一台子控机进行检测和控制，构成一个电液控制子系统，主控机和所有子控机的串行通信接口均挂接在单根通信总线CAN总线上，构成刨煤机综采工作面液压支架计算机分布式控制系统。
图1 刨煤机综采工作面液压支架电液控制系统原理图
2 硬件设计
图2 子控机的硬件组成图
如图2所示，系统中所有的子控机的硬件组成都一致，由单片机扩展控制通道，信号检测通道，通讯接口，显示器，键盘以及声光报警装置构成。系统中，支架油缸的压力和位移通过传感器转换为电信号，单片机接收这些信号数据，进行编译，在通过控制通道将控制命令发送给油缸。通过操作外接的输入系统（键盘）可以向本支路的液压支架发送控制命令，也可以通过通讯接口向其他的液压支架发送控制命令。同时，在对支架控制后，若支架油缸运动不到位，声光报警装置将会发送故障警报，显示器显示故障详细信息，工作人员可以通过故障信息进行维护处理。
3 系统通信
本系统采用CAN总线通信，CAN总线技术属于现场总线的范畴，原由德国博世公司设计的一种串行通信网络，它能在强电磁干扰等环境下可靠工作。它有以下特点：
（1）多主站总线。总线上任何节点支路都可以在任何时刻向网络上其他的节点支路发送控制信号。
（2）采用了独特的非破坏性总线仲裁技术，能自动优先分配资源给优先级别高的节点，优先高的节点能先传送数据，满足了实时性的要求。
（3）在线上任何点都能点对点、一点对多点或者全局广播传送数据。
（4）总线上的每帧有效字数最多为8个，具有校检措施，使错误率降的很低。若某一节点出现严重错误，能自动的从总线上脱离，保证总线上其他支线的正常工作。
（5）CAN总线构造简单，只存在两根导线，在系统需要扩充时，只需要将新的节点挂接总线即可，具有优良的可扩充性。
（6）线路衰减低，传输速度快。CAN具有超过10kM的直接通信距离，速率最高能达到1Mb每秒。由于具有以上种种优异的性能，它是这类分布式控制系统的最佳总线。在系统中，所有分散的子控机与主控机一起连接在CAN上，所有的子控机支路均为网络节点，通过CAN总线这条纽带联系在一起，成为一个可以相互沟通通信的系统，实现了系统内节点间的相互控制。
节点为系统网络上的中间站，它能接受和发送信息，在系统的CAN线上存在2种类型的节点：一为不带微处理器的非智能节点，另一为具备智能微处理器的智能节点。如芯片P82C150能够成一个非智能节点，它只具备数字和模拟信号采集功能。智能节点由微处理器和可编程的CAN控制芯片组成。一般智能节点分为2类：一种是将芯片P8Xc591的这种节点与CAN控制器集成在微处理器中；另一种是通过独立的通信控制芯片和单片机接口组成。第一种芯片的可靠性高，功能也较为强大，可是成本较高，需要使用专门的开发工具进行设计。第二种则能通过通用的单片机仿真器实现设计，具有成本低，实现容易，使用操作灵活的特点。所以，文中所述系统采用的是第二种节点方案。CAN总线的节点硬件原理图如下图3所示。
图3 CAN 总线节点硬件原理图
从图中可以看出，整个系统电路由微控制器单片机、独立CAN通信控制器SJA1000、CAN总线驱动器PCA82C250、高速光电耦合器6N137四部分构成。节点的核心为单片机，它不仅完成节点前段的控制，还负责CAN通信控制器SJA1000的设置和报文的收发。独立CAN通信控制器SJA1000负责完成CAN协议的物理层及数据层的主要功能。考虑到工作环境，系统中SJA1000和PCA82C250并不是直接相连，而是采用高速光耦6N137与PCA82C250相连，这样隔离了SJA1000和PCA82C250，实现了各个节点之间的电器隔离，增强了CAN总线节点的抗干扰能力。
4 系统的主要功能
子控机与液压支架是一一对应的，它的主要工作是：接受支架的压力、动作和开关位置的监测数据，并编译数据，进而向支架发送控制命令。它实现了：①对应支架的升、降、移动动作和推进量的控制；②自动控制左右各5台相邻的支架的动作；③能将支架编组移动和推进；④能紧急停车；⑤能显示立柱压力数据集推移行程数据等；⑥能由人工控制邻架自动排序。
5 结论
本文主要介绍了综采工作面液压支架电液控制系统的设计，设计完成了系统原理结构图、子控机的硬件结构及其子控机和主控机的主要功能，最后对系统通信和功能进行了简单介绍，下一步将进一步完善本系统，为我国的煤炭事业作出贡献。
参考文献：
自动化控制设计范文6
1智能建筑设备监控系统总体构建框架
1.1智能建筑设备监控系统组成与结构框图（图1）
1.2智能建筑设备监控系统组成与结构
简要介绍上图为智能建筑设备监控系统组成与结构框图，在智能建筑监控系统中，监控系统主要实现对六个子系统（照明、供配电、冷热源、空调、给排水、电梯）的监控，并可控制其运行。由中央控制器统一全分布式控制运行，但由于每个子系统都由路由器分开，所以也可独立运行，控制系统涉及智能建筑各个系统设备自动化控制，可实现高检测功能。
1.3各设备监控子系统应该实现的功能
1.3.1供配电系统
主要功能为智能建筑提供电力。楼层配电设备分布在各楼层，电设备一般放置在建筑底层。监控系统主要实现对配电设备运行参数、配电电源、每个电源蓄电池的工作状态和数据变化进行监控，同时对各楼层电设备电源运行状态进行监控，若发生故障会产生警报并记录故障数据。
1.3.2照明系统
主要功能是为智能建筑照明。其设备建设于建筑物的各个平面上，方便实现各角度全方位照明。照明监控分为室内和室外两部分，室外照明分为公共照明部分，通过监控可根据室外照度值设定开关时间，也可通过更改程序实现不同照明灯具的启动时间。室内照明监控可通过监控数据，采用总线控制方式，设定程序对不同场景开启不同的照度。
1.3.3冷热源系统
为智能建筑供给冷源和热源，其噪音较大，设备一般置于建筑底层地下室内。通过对冷热源系统运行数据和冷热源供给量的监控和分析，可通过程序控制实现不同季节冷热源供给量和供给时间。
1.3.4空调系统
保障智能建筑的环境温度处于适宜状态，空调设备一般置于各楼层高处位置，地下室也可以配置。控制子系统主要对空调机组、风机盘管的工作参数和运行状态进行监测，并通过监测数据进行分析，控制和设定主机房的温度、湿度和运行时间。同时监测子系统还具备空调漏水监视功能，可有效实现对空调系统的漏水监测和控制。
1.3.5给排水系统
既能为智能建筑提供水源，又能排除建筑产生的污水，排水设备一般置于建筑物的地下室或建筑顶层，也可设置在楼宇夹层位置。监控系统可监控水泵的工作状态，并对水池的液位随时检测，当设备出现故障或者水池液位异常时，子监控系统就会向中央控制器发出报警信号，并将故障数据记录反馈，自动显示故障发生区域和故障详细情况。1.3.6电梯系统是为高层建筑提供上下交通的便利系统，设备一般置于建筑的垂直竖井内。电梯监控子系统主要实现对电梯设备运行状态，监视电梯启动、停止、方向等，动态显示出电梯实时状况，一旦发生故障，监控系统会对电梯设备电动机、电磁制动器等进行检测，自动报警并显示故障地点、状态、时间等信息，并将故障记录记忆并反馈给中央控制器。
2建筑设备自动化控制系统设计要素
2.1各监控子系统控制功能参数明细
将上文中所述设备监控子系统功能要求进行统计和汇总，确认各子系统监控点的分布位置和分布数量，将子系统的监控点设置类型、数量、相关设备、安装需求、使用地点等详细列出，并备份保留。依据各子监控系统技术和系统设备实际特点，以系统高效性、可靠性、实用性为前提，以满足子系统功能需求为标准，以建筑设备自动控制系统设计的节能环保为核心，以建筑设备维护保养便捷性和低成本性为主要指标，详细将设备子系统的各种功能参数、控制参数、技术参数列出并进行归档，为日后整体系统搭建安装提供依据。
2.2监控系统控制器、传感器和执行器的确定
按照监控系统被控设备的控制标准和监控点数量，结合安装现场实际情况，对现场控制点进行设置和筛选，设计出被控设备安装现场控制器控制区域内部的监控点分布图，并根据实际要求确定选择现场控制器。除了现场控制器，还要确定现场传感器和执行器使用标准，传感器和执行器是对被监控设备现场数据进行现场数据采集的基本组成部分，传感器可监测设备状态和数据变化，执行器对此进行分析和反馈，可以说两者在自动监控系统中属于核心构件。根据系统设备特性，对关键设备要采用高精度和高可靠性的智能型传感器和执行器，以提高整个自动化系统的控制质量。非关键设备上可以采用传统传感器和执行器，如此可减少成本，降低整个系统造价。
2.3建筑设备监控系统
网络构建智能建筑设备自动化监控系统整体网络构建如上图2所示，建筑设备LON现场总线设备自动化控制系统是现实意义上实现了分布式监控。此系统不同类型的控制器节点都具备高智能化特性和网络通讯能力。由于控制器各节点具备通讯能力，能够使节点与节点之间实现相互通讯功能，构成完整的通讯网络。系统中的控制机构和管理机构可以通过总线现场连接为一个整体，彼此之间可以相互协作，共同完成自动化监控任务，两者可实现控制数据和信息的共享。
2.4建筑设备监控系统硬件支持
智能建筑自动化监控系统构建必须有硬件支持，在硬件方面，主要选用以下器件：中央监控器（计算机，监控系统的核心部分，处理子系统反馈的综合数据下达控制指令）；监控显示屏（将监控图像实时显示，便于观察和分析故障状况）；键盘（更改程序或设定程序，典型的输入设备）；鼠标（输入设备）；不间断电源（为监控中央系统和子系统供电，保障监控系统不间断运行，保证整体系统的可靠性）；网络路由器（中继器、桥接器、配置型路由器等联合使用，实现网络分布）；控制总线（无屏蔽双绞线、控制总线LON）；控制节点（视具体情况而定）。
2.5建筑设备自动化监控系统软件支持
建筑设备自动化中央监控器软件功能具备操作级别和身份识别管理功能。软件系统采用8位通行字进行鉴别和管理，对操作人员实现权限设置，只允许有权限操作人员在一定范围内进行数据浏览，并对访问者身份信息、访问时间、访问内容进行识别和记录，且具备交互式菜单，为操作人员提供清晰的数据目录，节省操作时间，便于高效作业；中央控制系统设计还具备逻辑格式数据显示功能，可描述短语、数值、单位等数据，对不正常数据报警显示；具有高效数据分离终端，控制特定数据在特定端口运行，只允许一个操作人员或打印机进行处理；具备特殊指令操作功能，响应命令，逻辑显示并进行标识。
3结束语
