第一篇：AB PLC PID控制器總結

針對AB PLC里的PID控制器的研究

首自信熱軋作業區

張余海

借鑒熱軋1580的稀油泵站的出口壓力控制，期望壓力為4.0bar，電機為異步變頻電機，變頻器為AB變頻器，PLC和變頻器的通訊通過Device Net進行數據交換。

一、控制器里的變量介紹--------

各變量名解釋：（各變量只是顯示用，他們的值時根據里面的參數設定而來）PID ：PID控制器的名字（自己命名）

Process Variable ：過程變量的輸入源設定也就是反饋值（直接連到壓力反饋的輸入點）Tieback：手動控制時的牽引信號，因為在手動控制中，輸出（OUTPUT=SETOUTPUT是人為設定的，這個Tieback有個對應的值，也就是手動設定為0，Tieback為0，如果手動設定為100%，那么Tieback輸出就是4095）具體見后面的參數設定。

Control Variable：控制變量（最關鍵的一個參數）的輸出源設定，自己命令的一個中間變量作為轉換或者直接接到給到執行器的輸出信號上（例如閥的開口度、電機的轉速給定）。PID控制器計算得到的是一個百分數，但是百分數無法輸出給執行機構，必須轉換成為數字量，這個控制變量（CV）就是依照對應關系轉換得到的數字量（例如OUTPUT=0，CV=0，OUTPUT=100%，CV=16384，具體見后面參數設定）

PID Master Loop：PID的主循環，就是PID控制使用串級控制，如果是就會顯示為1，如果為從就為0，但是有一個前提就是選用了串級控制（看后面的參數設定）

Ihhold Bit ：初始化保持位，來自1756模擬量輸出通道的數據讀出值，用于支持無沖擊在啟動，如果用戶不想用此參數，可以設置為0。

Inhold Value：初始化保持值，來自1756模擬量輸出通道的數據讀出值，用于支持無沖擊在啟動，如果用戶不想用此參數，可以設置為0。

這兩個值是為了防止系統已運行，過程變量和設定偏差太大，PID控制器輸出肯定是100%，帶來很大的沖擊，如果設置此參數，系統先不讓PID控制器工作，輸出一直用Inhold Value（初始化保持值），這個值可以人為的設定慢慢的變大，等到系統壓力差不多達到設定壓力后，然后將Ihhold Bit（初始化保持位）置0，這樣系統輸出就會采用PID控制器的輸出了。

SetPoint：設定值，Process Variable ：過程變量的實際值顯示

OUTPUT：PID控制器經過計算得到的輸出，百分數形式。

二、參數設置：

1、調節方式參數設置

2、PID功能塊的配置參數設置

注：（1）如果控制動作選用的是E=SP-PV那么PID的輸出就可以直接給到執行器進行動作，如果選用的是E=PV-SP那么輸出就需要變方向，（2）控制變量上下限為了防止輸出過大，導致沖擊，下限是為了防止停轉等。

（3）設置死區時間是為了防止實際值在設定值附近的時候，PID進行微調，導致系統來回的振蕩。

3、PID控制器的報警參數設置

注：（1）PV上限值報警和下限值報警時為了報出實際值的過大變化，這里的40.0實際上是4.0bar，因為在AB PLC里有一個工程量的變換，一般是10倍關系（見相關的比例定標配置）

4、相關的比例定標配置

注：（1）PV未定標（unscaled）的最大值就是現場實際的壓力反饋值，這里設定是16bar，而工程量單元（Engineering）是實際值的10倍關系，所以是160，而在PID功能塊里用的都是工程量，所以不管是設定值和反饋值都是放大十倍關系的。

（2）控制變量的定標就是將PID控制器的輸出0—100%和數字量0—16384（一個整形數）進行對應，所以在PID控制器里，OUTPUT是百分數，而Control Variable 是整形數，就是在這里進行了轉換。

（3）Tieback牽引值是為了在手動模式下，手動輸入Setoutput的大小之后，那個百分數就不按照0—16384進行轉換，而是按照0—4095進行轉換。

5、標簽參數設置

設置此PID控制器的名字和相關描述。

二、PID的公式計算

我們就拿上面的工程進行計算PID計算。

參數設置的是PI控制，P=2.5，Ti=0.08，Td=0，BIAS=0，對PV進行微分，采樣周期為0.4s，實際值數據是0.01S，那么如果現在PV=2.0BAR，那么輸出應該是多少，E=SP-PV=4-2=2

具體的計算要進行分時間進行計算，因為PID控制器的周期是0.4S，但是PV數據采集周期可能是0.1S，那就是E的計算會很快，例如0.1S時為2，0.2S時為1，0.3S時為0.5，0.4S時為0.2，但是輸出計算只能是0.4S輸出一次，那樣的話，系統只會要0.4S的那個時候的誤差，在0-0.4S之間變化的誤差時不考慮的，也就是輸出應該為。

CV=2.5[2+1/0.08*0.2(0.4-0)]=7.5%（控制器的掃描周期是0.1s,IO的刷新周期是0.01s，那么中間掃描進來的 IO都不會被使用到）并不是下面的公式：

CV=2.5[2+1/0.08*2(0.1-0)]+2.5[1+1/0.08*1(0.2-0.1)]+2.5[0.5+1/0.08*0.5(0.3-0.2)]+2.5[0.2+1/0.08*0.2(0.4-0.3)]=2.5*4.5+2.5*2.25+2.5*1.125+2.5*0.45=20%

第二篇：嵌入式網絡控制器總結

嵌入式以太網控制芯片

一、網絡控制芯片的參數

1.外圍特性

? 與核心控制芯片（MCU/DSP）的連接方式 ? LED的配置 ? 接收發送緩沖區 ? 接收發送中斷 2.電氣特性

網絡控制芯片的電氣特性主要關注以下指標：

? 輸入電壓 ? I/O端口電壓 ? 工作溫度范圍 ? 封裝形式 3.通信性能

? 與核心控制芯片的通信速率 ? 網絡傳輸介質

? 單工半雙工全雙工工作模式 ? MAC層的特性

二、各種序列的以太網控制芯片

1.亞信公司的AX序列 1)AX88783芯片 ? 外圍特性

? 配置的8/16/32位SRAM-like主機接口，它很容易與最常用的嵌入式微控制器連接（AX88782： 16位，AX88783：8/16/32位）? 電氣特性

? 片內所需供電電壓為3.3V ? 片內所需輸入時鐘為25MHz ? 128引腳（AX88782為80引腳）LQFP兼容RoHS封裝 ? 正常工作溫度范圍為：0°C 到+70°C ? 網絡通信能力

? 兼容IEEE 802.3標準10BASE-T/100BASE-TX的快速以太網 ? 10/100M自適應接口支持雙絞線交叉檢測和自動校正

? 支持完全符合IEEE 802.3x標準的全雙工操作流量控制和半雙工的背壓 ? 支持隊列和端口的可編程速率控制（4K~100M bps）2)AX88780芯片 ? 外圍特性

? 16/32位SRAM-like主機接口 ? 支持大/小端類型的數據總線 ? 支持EEPROM接口 ? 支持16位PCMCIA模式 ? 電氣特性

? 集成了2.5V~3.3V的電壓調節器

? 核心電壓2.5V，I/O口電壓3.3V可承受5V電壓 ? 128引腳CMOS工藝LQFP兼容RoHS封裝 ? 網絡通信能力

? 兼容802.3/802.3u標準

? 集成快速以太網MAC PHY收發器 ? 10Mbps和100Mbps的數據傳輸速率

? 支持全雙工/半雙工工作模式。對于全雙工工作模式，支持IEEE 802.3x標準的流量控制。對于半雙工，支持背壓流量控制。

圖一

AX88780框圖 3)AX88796芯片 ? 外圍特性

? 同時支持8位和16位本地CPU接口包括MCS51系列和80186系列的CPU以及ISA 總線。? 支持SRAM-like主機接口

? 支持DMA從模式的，以盡量減少CPU開銷 ? 帶可編程延時計時器的中斷引腳 ? 支持EEPROM接口存儲MAC地址 ? 電氣特性

? 集成穩壓器和25MHz晶體振蕩器

? 0.18CMOS工藝，3.3V供電電壓，I/O端口可承受5V電壓 ? 64引腳LQFP，RoHS封裝

? 正常工作溫度范圍為：0°C 到+70°C ? 網絡通信能力

? 兼容802.3/802.3u標準

? 集成快速以太網MAC PHY收發器 ? 10Mbps和100Mbps的數據傳輸速率 ? 支持10/100Mbps N-way自動協商功能操作 ? 支持雙絞線交叉檢測和自動校正（HP Auto-MDIX）? 兼容NE2000寄存器指令

? 支持全雙工/半雙工工作模式。對于全雙工工作模式，支持IEEE 802.3x標準的流量控制。對于半雙工，支持背壓流量控制。

圖二

AX88796框圖 4)AX88196芯片 ? 外圍特性

? 同時支持8位和16位本地CPU接口包括MCS51系列、80186系列和MC68K系列的CPU。

? 提供一個10/100Mbps MII操作的端口 ? 支持標準打印口，也可以用作通用I / O端口 ? 電氣特性

? 5V和3.3V雙電壓，CMOS工藝，I / O端口可承受5V電壓?；蛘呒?.3V 操作電壓

? 128引腳LQFP低態封裝 ? 網絡通信能力

? 兼容IEEE 802.3u標準，支持100BASE-T, TX, and T4 ? 支持單芯片本地10/100Mbps自適應CPU總線 ? 兼容NE2000寄存器指令

? 10Mbps和100Mbps的數據傳輸速率 ? 支持全雙工/半雙工工作模式 ? 外部和內部的環回功能

圖三

AX88196框圖 2.Microchip公司的ENC序列 1)ENC28J60芯片 ? 外圍特性 ? 最高速度可達 10Mb/s的 SPI接口

? 兩個用來表示連接、發送、接收、沖突和全/半雙工狀態的可編程LED 輸出 ? 使用兩個中斷引腳的七個中斷源 ? 帶可編程預分頻器的時鐘輸出引腳 ? 電氣特性

? 接收器和沖突抑制電路

? TTL電平輸入，工作電壓范圍是3.14V 到3.45V ? 溫度范圍：-40°C 到+85°C（工業級），0°C 到+70°C（商業級）SSOP封裝）

? 28 引腳SPDIP、SSOP、SOIC和QFN 封裝 ? 網絡通信能力

? IEEE 802.3 兼容的以太網控制器 ? 集成 MAC和 10 BASE-T PHY ? 支持一個帶自動極性檢測和校正的 10BASE-T端口 ? 支持全雙工和半雙工模式 ? 可編程在發生沖突時自動重發 2)ENC624/424J600芯片 ? 外圍特性

? 帶有增強操作碼集的14 Mbit/s SPI接口（44引腳和64引腳封裝）? 8 位復用并行接口（44 引腳和 64 引腳封裝）? 8 位/16 位復用或解復用并行接口（僅 64 引腳封裝）? 兩個用于支持單 /雙LED 配置的 LED指示輸出 ? 發送和接收中斷 ? 電氣特性

? 可承受 5V輸入電壓

? 可編程頻率范圍為 50kHz至 33.3MHz的時鐘輸出引腳 ? 工作電壓范圍為 3.0V至 3.6V ? 溫度范圍：

-40°C至+85°C（工業級）

? 提供 44引腳TQFP和 QFN封裝以及 64 引腳TQF封裝

（僅? 網絡通信能力

? 符合IEEE 802.3?的快速以太網控制器

? 支持一個帶自動極性檢測和校正的10/100Base-T端口

? 集成MAC和10/100Base-T PHY ? 24 KB的發送 /接收數據包緩沖 SRAM ? 支持自動協商

? 支持暫停控制幀，包括自動發送和接收流控制 ? 支持半雙工和全雙工工作模式 ? 可編程為在發生沖突時自動重發 ? 工廠預編程的唯一MAC 地址 3.臺灣聯杰公司的DM序列 1)DM9000芯片 ? 外圍特性

? 支持一般處理器接口

? 支持8位，16位和32 位uP接口以便訪問不同的處理器。? 電氣特性

? 工作電壓為3.3V，可承受5V電壓 ? 100引腳LQFP封裝 ? 網絡通信能力

? 附帶1個10/100M PHY和4K的 雙字節的SRAM ? 提供了MII接口用以連接HPNA設備或其他支持MII接口的收發

? 控制器的PHY支持10Base – T和100BASE – TX，完全符合IEEE 802.3u標準。

? 支持IEEE 802.3x全雙工流量控制 4.Cirrus Logic公司的CS8900A芯片

? 外圍特性

? 符合IEEE802.3以太網標準，并帶有ISA接口。? 片內4K字節RAM。

? 適用于I/O操作模式，存儲器操作模式和DMA操作模式 ? 支持外部EEPROM ? 電氣特性

? 最大消耗電流55mA（5V供電）? 3/5V工作電壓 ? 工業級可承受溫度范圍 ? LQFP-100 ? 網絡通信能力

? 適用于I/O操作模式，存儲器操作模式和DMA操作模式。? 全雙工工作模式

? 帶有傳送、接收低通濾波的10Base-T連接站口。? 支持10Base2,10Base5和10Base-F的AUI自動重發。

CS8900A基本工作原理是：在收到由主機發來的數據報（從目的地址域到數據域）后，偵聽網絡線路。如果線路忙，它就等到線路空閑為止，否則，立即發送該數據幀。發送過程中，首先，它添加以太網幀頭（包括先導字段和幀開始標志），然后，生成CRC校驗碼，最后，將此數據幀發送到以太網上。接收時，它將從以太網收到的數據幀在經過解碼、去掉幀頭和地址檢驗等步驟后緩存在片內。在CRC校驗通過后，它會根據初始化配置情況，通知主機 CS8900A收到了數據幀，最后，用上面介紹的某種傳輸模式傳到主機的存儲區中。

5.Smart Mixed-Signal Connectivity(SMSC)公司的LAN序列 1)LAN91C96芯片 ? 外圍特性

? 16位數據、控制傳輸，數據管道傳輸

? 支持總線、PCMCA和摩托羅拉68000總線訪問方式 ? 集成AUI接口 ? 電氣特性

?

工作電壓3.3V，可承受5V電壓 ? 100引腳QFP/TQFP兼容RoHS封裝 ? 網絡通信能力

? 支持增強型發送隊列管理 ? 支持IEEE802.3以太網標準

? 10Mb/s曼切斯特編碼/解碼和時鐘恢復 ? 支持TXRX極性自動檢測 2)LAN91C110芯片 ? 外圍特性 ? 16位數據寬度

? 通用的系統級接口，可以很方便的適用ISA，PCMCIA以及各種CPU系統接口

? 支持8/16位CPU存取 ? 支持異步總線接口 ? 電氣特性

? 144引腳TQFP無鉛RoHS封裝 ? 網絡通信能力

? 兼容IEEE802.3 10BASE-T、100BASE-TX以及100BASE-T4標準 ? 支持IEEE802.3全雙工工作模式 ? MII管理串行接口

3)LAN9118芯片（89218、9218、9117、9117、9115）? 外圍特性

? 16/32位數據總線 ? 支持DMA從模式 ? 中斷引腳延時可編程控制

? SRAM-like接口可以很容易的接入大多數嵌入式CUP和SoC ? 電氣特性

? 100引腳無鉛RoHS封裝 ? 集成1.8V穩壓器

? 3.3V供電，I/O端口可承受5V電壓 ? 工作溫度范圍：0°C 到+70°C ? 網絡通信能力

? 完全兼容IEEE802.3/802.3u標準，支持10BASE-T、100BASE-TX ? 支持全雙工/半雙工工作模式。對于全雙工工作模式，支持流量控制。對于半雙工，支持背壓流量控制。? 自動極性檢測和校正 ? 靈活的地址過濾模式 6.Silabs公司CP2200芯片

? 外圍特性

? Inter或Motorola總線方式

? 8位復用或非復用方式，復用下僅需11個I/O引腳 ? 接收數據包中斷和網絡喚醒中斷 ? 電氣特性

? 電源電壓3.1V~3.6V ? I/O可承受5V電壓

? 無鉛28腳QFN封裝（5×5mm），無鉛48腳TQFP封裝（9×9mm）? 溫度范圍：

-40°C至+85°C（工業級）? 網絡通信能力

? 集成的IEEE802.3MAC和10BASE-T PHY ? 完全兼容100/1000 BASE-T網絡

? 全/半雙工工作模式，自適應，自動極性檢測和校正 ? 支持廣播和多播MAC尋址 ? 工廠預編程的唯一48位MAC地址

第三篇：可編程序控制器總結

《可編程序控制器PLC》總結

時間過的真快，轉眼間，一學期的課程結束了。這學期主要學習了《可編程序控制器應用技術及項目訓練》，以三菱FX2s為樣機，通過4個由易到難的實際工程項目，讓我學會合理運用PLC及相關工控產品，掌握小型控制系統設計、安裝與調試的工作方法。

通過本課程的學習，使我更加熟悉了相關國家標準和行業規范；熟練進行PLC控制柜裝配；掌握小型PLC控制系統設計、安裝、調試的工作方法；掌握收集、查閱PLC及相關產品資料的渠道和方法；熟悉位置、溫度等工業傳感器的選型與用法，會規范繪制電路圖、接線圖、位置圖等電氣圖紙；會規范編寫設備設計說明書和設備使用說明書等文檔，也讓我了解了有關PLC的很多知識。其中包括一下這些方面：

PLC的基礎知識 PLC的定義

PLC是可編程序控制器的簡稱?？删幊绦蚩刂破鳎≒rogrammableController）本應簡稱PC，但是由于個人計算機（PersonalComputer）也簡稱為PC，為了區別，同時由于早期的可編程序控制器只是具有邏輯控制功能，因此人們仍習慣稱可編程序控制器為PLC（ProgrammableLogicalController）。PLC的發展概況

20世紀60年代中期，美國通用汽車公司（GM）為適應生產工藝不斷更新的需要，提出了一種設想：把計算機的功能完善、通用靈活等優點與繼電器控制系統的簡單易懂、操作方便、價格便宜等優點結合起來，并提出了新型電氣控制的十點招標要求。其中包括：編程方便，可在現場修改程序；維護方便，最好采用插件式結構；可靠性高于繼電器控制裝置；數據可直接進入管理計算機；體積小于繼電器控制裝置；成本可與繼電器控制裝置競爭；輸入電源可為交流115V；輸出為交流115V，負載電流應在2A以上，能直接驅動電磁閥接觸器等；擴展時，原系統要求變更最少；用戶程序存儲器大于4KB等。

PLC的基本構成

電源：PLC的電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源，在整個系統中起著十分重要的作用。電源輸入類型有：交流電源（220VAC或110VAC），直流電源（常用的為24VDC）。

中央處理單元(CPU)：中央處理單元(CPU)是PLC的控制中樞，是PLC的核心起神經中樞的作用，每套PLC至少有一個CPU。它按照PLC系統程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數據；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當PLC投入運行時，首先它以掃描的方式接收現場各輸入裝置的狀態和數據，并分別存入I/O映象區，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經過命令解釋后按指令的規定執行邏輯或算數運算的結果送入I/O映象區或數據寄存器內。等所有的用戶程序執行完畢之后，最后將I/O映象區的各輸出狀態或輸出寄存器內的數據傳送到相應的輸出裝置，如此循環運行，直到停止運行。

存儲器：存放系統軟件的存儲器稱為系統程序存儲器。存放應用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。

輸入輸出接口電路（I/O模塊）：PLC與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態，輸出點反映輸出鎖存器狀態。輸入模塊將電信號變換成數字信號進入PLC系統，輸出模塊相反。I/O分為開關量輸入（DI），開關量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊。

PLC的特點:可靠性高，抗干擾能力強。

PLC作為通用工業控制計算機，是面向工礦企業的工控設備。它接口容易，編程語言易于為工程技術人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近，只用PLC的少量開關量邏輯控制指令就可以方便地實現繼電器電路的功能。

PLC的梯形圖程序一般采用順序控制設計法。這種編程方法很有規律，很容易掌握。對于復雜的控制系統，梯形圖的設計時間比設計繼電器系統電路圖的時間要少得多。

PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設備外部的接線，使控制系統設計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設備經過改變程序改變生產過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產場合。

可編程控制器編程語言

可編程控制器PLC中有多種程序設計語言，它們是：梯形圖語言、布爾助記符語言、功能表圖語言、功能模塊圖語言及結構化語句描述語言等。

梯形圖語言和布爾助記符語言是基本程序設計語言，它通常由一系列指令組成，用這些指令可以完成大多數簡單的控制功能，例如，代替繼電器、計數器、計時器完成順序控制和邏輯控制等，通過擴展或增強指令集，它們也能執行其它的基本操作。

功能表圖語言和語句描述語言是高級的程序設計語言，它可根據需要去執行更有效的操作，例如，模擬量的控制，數據的操縱，報表的報印和其他基本程序設計語言無法完成的功能。

PLC的應用領域

開關量的邏輯控制

這是PLC最基本、最廣泛的應用領域，它取代傳統的繼電器電路，實現邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產線、電鍍流水線等。

數據處理

現代PLC具有數學運算（含矩陣運算、函數運算、邏輯運算）、數據傳送、數據轉換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數據的采集、分析及處理。這些數據可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或將它們打印制表。數據處理一般用于大型控制系統，如無人控制的柔性制造系統；也可用于過程控制系統，如造紙、冶金、食品工業中的一些大型控制系統。

通信及聯網

PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設備間的通信。隨著計算機控制的發展，工廠自動化網絡發展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網絡系統。新近生產的PLC都具有通信接口，通信非常方便。

PLC具有通用性強、使用方便、適應面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點。PLC在工業自動化控制特別是順序控制中的地位，在可預見的將來，是無法取代的。

PLC的類型

PLC按結構分為整體型和模塊型兩類，按應用環境分為現場安裝和控制室安裝兩類；按CPU字長分為1位、4位、8位、16位、32位、64位等。從應用角度出發，通?？砂纯刂乒δ芑蜉斎胼敵鳇c數選型。整體型PLC的I/O點數固定，因此用戶選擇的余地較小，用于小型控制系統；模塊型PLC提供多種I/O卡件或插卡，因此用戶可較合理地選擇和配置控制系統的I/O點數，功能擴展方便靈活，一般用于大中型控制系統。

了解PLC的這些知識之后，要想完成一個項目，最關鍵的是軟件部分，也就是程序。創建程序，用梯形圖編程語言創建一個與模板相連結或與模板無關的程序并存儲。創建程序是我們控制工程的重要工作之一，一般可以采用線形編程（基于一個塊內，OB1）、分布編程（編寫功能塊FB,OB1組織調用）、結構化編程（編寫通用塊）。

下載程序到可編程控制器，完成所有的組態、參數賦值和編程任務之后，可以下載整個用戶程序到可編程控制器。在下載程序時可編程控制器必須在允許下載的工作模式下（STOP或RUN-P），RUN-P模式表示，這個程序將一次下載一個塊，如果重寫一個舊的CPU程序就可能出現沖突，所以一般在下載前將CPU切換到STOP模式。

為了我們能順利的完成一個項目，PLC系統設計時，首先應確定控制方案，接下來就是PLC工程設計選型。工藝流程的特點和應用要求是設計選型的主要依據。PLC及有關設備應是集成的、標準的，按照易于與工業控制系統形成一個整體，易于擴充其功能的原則選型所選用PLC應是在相關工業領域有投運業績、成熟可靠的系統，PLC的系統硬件、軟件配置及功能應與裝置規模和控制要求相適應等等。

通過這學期的學習，我熟悉可編程序控制器、功能表圖及有關的編程語言，這讓我在以后的實踐中有了很多的幫助。最后，感謝王老師的教導，讓我學會了PLC的相關知識。

第四篇：控制器市場分析

控制器市場分析

控制器作為電動車的主要的關鍵零部件，他們之間是完全互補品的關系，電動車控制器的需求不僅僅來自于新增產能的零配件市場，同時也有來自與維修市場，根據慣例，電動車控制器在維修市場的需求大概為存量的5%-10%。因此總的市場需求量考慮到電動車的使用壽命，進入維修市場的電動車的存量應該為前五年市場銷量之和5%-10%?；谝韵聨c我國的自動控制器的裝配自行車年均增長10%。

1、根據我國2010年的產業政策規劃，本將出臺相關的行業政策和行業標準，政策逐步明朗。

2、我國在2010年將電動自行車列為了家電鄉下的補貼電器之一。因此此舉將大幅促進我國電動自行車在農村市場的消費。

3、國內電動車控制器呈兩極分化發展趨勢，以高標科技為首的品牌化發展之路，面向中高端市場，推出高質量、高科技、高水準的產品，在市場經濟中性價比極高；以一些雜牌為主，價格低廉，產品質量沒有固定標準，生產成本極低，以低價格的優勢在市場上占據一定份額。

3、我國2010年上半年的數據顯示我國在上半年電動自行車產量同比增長

8.9%。

4、今后三年內電動車由于產品升級也逐步進入更新換代期，同時產業升級主要關鍵部件的升級如控制器、動力電源、電機的升級，解決產業困局，控制器等關鍵技術的升級至關重要。

第五篇：電動車控制器設計方案

電動自行車控制器設計

電動自行車控制器方案

2012/11/5

電動自行車控制器設計

目錄

第一章 概述-------------3

第二章 系統需求分析-------4

第三章 控制器分析---------6

一、電動車控制器框圖------6

二、控制器關鍵功能分析-----7

第四章 控制器設計----------9

一、硬件設計---------9

二、軟件設計----------12

電動自行車控制器設計

第一章 概述

近年來，隨著改革開放和經濟發展日益深刻，人民生活水平日漸提高，出行交通工具也發生前所未有的變化。老百姓出行不僅考慮快捷、方便，還追求時尚環保，因此近年來電動自動自行車日益受老百姓喜愛。作為電動自行車，其核心控制器則是電動自行車的關鍵，控制的好壞決定車子的平穩、安全、舒適，因此一個功能全面、可靠性強、符合要求的控制器決定了電動自行車的質量。為了使得電動自行車有良好的體驗和可靠的質量保證，因此本文介紹一種控制器的設計方案。

電動自行車控制器設計

第二章 系統需求分析

1、具有安全檢測功能，檢測電池電壓，電流

需要檢測電池中電流，電池電流不能過大，防止損傷電池；

需要檢查電機中的電流，并且識別是否是電機堵轉還是車子上坡或者負載過大，并且限制電機電流17A以下，在15～17A間切換，防止大電流長時間燒壞電機；

檢測電池電壓，電池電壓大于電機額定電壓120%時，發出報警鈴聲，提醒電壓過大，不能驅動電機；

2、顯示速度和里程數

利用三位數碼管顯示里程數，范圍0～999Km，保證每分鐘更新一次；

用5個發光二極管顯示速度，表示5個檔位，每個檔位間隔速度為10Km/h，即表示的速度為10Km/h、20Km/h、30Km/h、40Km/h、50Km/h，速度在哪個檔位，對應發光二極管閃亮。

3、具有轉向燈控制電路

當打開轉向燈開關時，對應的轉向燈每隔0.5秒閃一次，每次持續0.5秒

電動自行車控制器設計

4、照明燈控制電路

當打開照明燈時，在儀表盤上顯示照明打開，用一個發光二極管。

5、具有報警功能

當鑰匙開關不再車上時，若輪子速度有變化，即發出報警聲音。

電動自行車控制器設計

第三章 系統分析

一、電動車控制器框圖

上圖是整車的控制系統框圖，主要有電源、電機、控制器等，其中控制器位于核心地位，是整個控制系統的關鍵，也是負責組織各個部分協調工作的中心。其具體的控制框圖如下圖所示：

電動自行車控制器設計

電源降壓模塊燈管驅動電路照控速盤電壓信號剎車信號信號轉換電路WM燈P向、轉明燈轉向燈、照明燈信號信號轉換電路PIC芯片信號轉換電路MOS驅動電路電機電源輸出電路電機電路電流、電機電壓蜂鳴器P信號轉換電路WM三極管驅動電路電機霍爾信號電壓、里程顯示輸出數碼管顯示電路電源

從圖中可以看出，控制器由單片機及其外圍電路構成，包括輸入信號處理電路、輸出信號處理電路、電源電路等。

二、控制器關鍵功能分析 控制器功能：

1、改變電機速度

即調速功能，檢測車把電壓，根據車把設定速度來進行速度設定。同時檢測霍爾傳感器計數值，作為當前速度，通過PID調節來計算應該輸出的PWM波。

2、剎車功能

檢測剎車信號，當剎車有效時，將速度設定值強制變為零，輸出PWM也變為零。

電動自行車控制器設計

3、有防過壓、過流檢測電路

檢測電源電壓，低壓報警，防止損傷電池； 檢測電源電流，當電流過大時適當降速，限制電流在合理區間，防止燒壞電機、電源。

4、顯示電池電壓、車速、里程數

將車子的速度用數碼管顯示在儀表盤上，將電池電壓通過發光二極管顯示在儀表盤上。

5、防盜

當車子鎖上時，車輪子有轉動則報警。

6、照明燈控制開關、轉向燈控制開關

可以采用雙刀雙擲開關，一個可控制強電信號，另一個給單片機進行檢測。

電動自行車控制器設計

第四章 控制器設計

控制器是電動自行車的核心，要實現的功能有：

1、可以改變電機速度

2、可以剎車

3、有防過壓、過流檢測電路

4、顯示電池電壓、車速、里程數

5、防盜

控制器不僅要具有所有功能并且引出相關信號線，而且要有合適的外觀尺寸，并且可以對內部電路進行保護。

一、硬件設計

1、電機驅動電路設計

由V1～V6六只功率管構成的驅動全橋可以控制繞組的通電狀態。按照功率管的通電方式，可以分為兩兩導通和三三導通兩種控制方式。由于兩兩導通方式提 供了更大的電磁轉矩而被廣泛采用。在兩兩導通方式下，每一瞬間有兩個功率管導通，每隔1／6周期即60°電角度換相一次，每只功率管持續導通 120°電角度，對應每相繞組持續導通120°，在此期間相電流方向保持不變。

電動自行車控制器設計

為保證產生最大的電磁轉矩，通常需要使繞組合成磁場與轉子 磁場保持垂直。由于采用換相控制方式，其定子繞組產生的是跳變的磁場，使得該磁場與轉子磁場的位置保持在60°～120°相對垂直的范圍 區間。

2、照明燈、轉向燈、速度顯示儀表

單片機檢測到照明燈亮暗，轉向燈亮暗及方向，將其顯示在儀表盤上，燈的亮暗是通過三個發光二極管來顯示的。由于一般的發光二極管20mA的電流就可以驅動，因此可以用單片機I/O引腳直接驅動。

至于速度顯示，可以通過數碼管顯示，數碼管可以用三個，顯示范圍是0.0 ～99.9KM/h，可以用三極管控制選擇端，每次選擇一個數碼管，進行給值，單片機輸出的是四位信號，可以顯示0～9的BCD碼，通過數碼管顯示驅動芯片轉換為數碼管的7段碼，則選中的數碼管顯示對應的數字，通過不斷給數碼管寫值則可以達到看起來連續的效果。

電動自行車控制器設計

或者要節省成本，其實速度顯示可以僅顯示檔位，比如0～5km/h、5～10km/h、10～15km/h、15～20km/h、20～25km/h 分為5檔，每檔對應一個發光二極管，當速度在對應的檔位時，對應的發光二極管亮，其他的不亮。

3、電池電壓檢測電路

檢測電池電壓需要對電池電壓進行采樣，采樣電路的作用是強弱分離，對單片機引腳進行保護，同時對電池電壓進行變換，變到適合單片機A/D引腳采樣的范圍。

采樣電路可以先用電容進行濾波，然后接上一個輸入電阻很大的變換電路，可以通過741等放大器實現，然后對比較后的電壓進行電阻分壓轉換，轉換到0～3.3V，適合單片機采樣。

4、電機電流檢測、電池電流檢測、漏電檢測

在待檢測的電路中串入阻值很小的電阻（注意大電流電路中電阻必須要有較大的功率），然后對電阻兩側的電壓取樣，經過后級差值比較電路得出壓差。差值轉換可以采用741，然后在進行放大縮小變化，轉換成0～3.3V的范圍，可以接入單片機A/D引腳進行電壓檢測，然后除以電阻及變比等即可得到對應線路的電流。通過和每個線路設定電流閾值及車狀態檢測，即可得到是否過流、是否漏電等信息。

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5、報警電路

單片機通過I/O引腳輸出報警信號開關，然后通過三極管驅動蜂鳴喇叭來提示是否有緊急情況。通過不同頻率的信號分辨不同的報警信息。

6、防盜電路

防盜檢測其實是檢測輪子是否轉動來實現的，即利用霍爾器件檢測速度，若速度大于某個去掉干擾后的閾值就認為有被盜的可能，就驅動蜂鳴喇叭報警。

二、軟件設計

1、軟件流程圖設計

電動自行車控制器設計

上電檢查進入主循環檢測速度輸入，設定速度輸入，剎車信號輸入，電源電壓檢測輸入速度PID計算，將PWM控制信號輸出儀表盤顯示速度

程序流程圖 1，主要流程圖，包括初始化、主循環。

電動自行車控制器設計

檢測速度設定值，用單片機A/D轉換功能將模擬電壓轉換為數字信號，低通濾波讀出單片機光碼盤計數器值，低通濾波增量式PID計算輸出值，并且進行限速處理PWM輸出設定

程序流程圖 2，速度調整程序流程圖

電動自行車控制器設計

已經檢測到實際速度值，并且進行低通濾波處理將速度信號分成三位，分別是十位，個位，小數位計算三位數字轉換成數碼管設定值，并且進行輸出時序設置調用顯示子函數

程序流程圖 3，顯示子函數程序流程圖

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速度PID計算剎車信號是否有效否進行增量式PID計算，設定是將設定速度設為零，進行PID計算，輸出PWM設定子函數

程序流程圖 4，速度調控流程圖

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安全檢測子函數電源電流是否過大是否否進行正常處理，顯示電壓是電流過大，進行漏電判斷或者速度限制下一程序

程序流程圖 5，安全檢測程序流程圖

2、軟件功能設計

速度PID設計：

1）可以采用增量式PID，在不同電壓、不同速度下比例積分微分系數有所不同；

2）帶剎車檢測，剎車時將設定速度設為0，電機PWM輸出為零；

3）超速限制，當速度超過20Km/h時，進行適當減速，限制在20Km/h以下；

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4）起步限速，開始時速度慢慢上升，防止突然啟動。

安全檢測設計：

1）檢測電壓電流，當電壓較低時報警，以免損壞電池； 2）電流檢測，防止超過限制電流燒壞電機、電源或者電線，當電流大于最大電流時，減速是電流在最大電流值以下附近一個區間內波動；

3）上電檢測，當電機未開動時，若有較大電流則可能漏電進行報警；

4）當車鑰匙拔出來，并且開啟報警功能后，若車輪子光碼盤有讀數說明車子可能被盜，要進行報警。

顯示設計：

1）速度顯示設計，用三段數碼管顯示速度的十位、個位和小數位，采用共陰極數碼管，LM373鎖存數字，三個IO口選通數碼管，一次顯示一位，每個循環周期控制一次； 2）照明燈顯示，主控電路用開關實現，單片機僅檢測開關是否開啟，并用一個IO口來控制三極管電路驅動發光二極管來顯示是否開啟照明燈，左右的轉向燈采用相同的設計； 3）電源電壓顯示，將檢測到的電壓用多個發光二極管顯示，亮的越多電壓越高，當電壓低于報警電壓時，所有二極管熄滅，驅動電路采用三極管驅動，每個循環周期進行一次顯示。