第一篇：CPAC控制系統設計論文

1系統架構

ＣＰＡＣ和其中一個客戶端構成的銀行自動化存取控制系統總體結構。控制系統由上位機和下位機兩部分組成。上位機是計算機系統，包含控制中心計算機、客服端計算機及打印機、磁卡閱讀器與密碼鍵盤等配套設備；下位機是ＣＰＡＣ、端子板及存取機械手與取箱口所用的６個伺服電機及驅動器。由于ＣＰＡＣ只能控制８個伺服電機，控制存取機械手與取箱口１已經占用了６個接口，而一個取箱口遠遠不能滿足客戶的需求。當取箱口數量超過一個后，用ＰＬＣ控制其余出箱口，ＰＬＣ與ＣＰＡＣ之間通過ＲＳ４８５總線通訊，由ＣＰＡＣ作為主控制器協調ＰＬＣ實現存取保管箱操作。整個系統工作在由交換機組建的星形局域網中，各部分之間基于ＴＣＰ／ＩＰ協議進行通訊。

2控制系統設計

2.1控制過程安全機制

2.1.1限位

為避免因軟件錯誤或硬件故障導致的執行機構上的運行失控，保護硬件設備與操作人員的安全，在存取機械手與取箱口的每個控制軸上除了在導軌的兩端安裝有硬件限位塊外，還必須使用限位開關來限制各軸的運動范圍。軟限位與硬限位配合使用，可以有效地防止運動部件跑出導軌。

2.1.2報警

當檢測到驅動器報警信號以后，ＣＰＡＣ將關閉該軸的伺服使能，急停該軸的伺服電機，同時該軸報警觸發標志位置。程序中檢測到報警觸發標志位以后，將故障狀態報告控制中心，同時點亮報警燈并開啟蜂鳴器，等待人工處理。

2.2運行速度的規劃

在本控制系統中，ＣＰＡＣ工作采用點位運動模式。在運動控制中，梯形速度曲線以耗能低、速度快、容易實現等優點成為常用的速度控制曲線。其速度與加速度的變化曲線如圖３所示。然而由于梯形速度曲線采用線性加速方式，其對應的加速度曲線不連續，因此存在柔性沖擊，導致執行機構在運動過程中的平穩性能差。為了既獲得平滑的加速度，又不失去梯形速度曲線的優勢，將梯形速度曲線加以改進得到Ｓ型速度曲線。Ｓ型速度曲線的運動過程由加加速段、勻加速段、減加速段、勻速段、加減速段、勻減速段、減減速段組成。本控制系統采用該速度曲線作為存取機械手各軸的速度控制曲線，避免了柔性沖擊因素。Ｓ型速度曲線由ＣＰＡＣ通過設置各軸運動參數中的平滑時間來實現。

2.3控制系統作業方式

在銀行保管箱自動存取系統中，存取機械手執行任務時可以選擇單一作業方式或復合作業方式。單一作業方式是：存取機械手從原點位置出發運行到任務指定的保管箱位置，將保管箱取出并送到取箱口，客戶操作完成后從取箱口處把保管箱送回箱架，然后返回原點位置。復合作業方式是：存取機械手接收到一批存／取保管箱任務后，從原點位置出發運行到第一個任務指定的保管箱位置，將保管箱取出并送到取箱口，客戶操作完成后從取箱口處把保管箱送回箱架，之后存取機械手不返回原點，而是直接執行下一個任務，不斷循環直到完成所有任務。

2.4ＣＰＡＣ運動控制

ＣＰＡＣ的運動控制部分是整個軟件系統設計的核心部分。ＣＰＡＣ運動控制軟件主要由系統初始化模塊、用戶界面模塊、運動控制模塊、數據讀寫模塊和網絡通信模塊組成。運動控制程序首先調用系統初始化模塊，然后檢查有無故障，如果系統運行正常，則通過網絡連接控制中心，查詢ＣＰＡＣ的控制方式，如果為手動模式，則進入手動模式運動控制子程序，否則進入自動模式運動控制子程序。用戶界面模塊為客戶提供登錄界面、圖形化的存／取保管箱命令，并顯示系統執行結果。運動控制模塊通過在ＯｔｏＳｔｕｄｉｏ軟件中調用ＣＰＡＣ運動控制庫ＧＵＣ－Ｘ００－ＴＰＸ．ｌｉｂ中的運動控制函數執行以下功能：設置伺服電機的速度、加速度、移動距離（脈沖數）；讀取光電開關對應的數字輸入口獲取光電開關的觸發狀態；往數字輸出口寫“１”、“０”來打開、關閉電磁開關。通過控制存取機械手、取箱口的執行機構、拉板以及拉勾的動作，實現保管箱的自動存取操作。數據讀寫模塊通過ＲＳ４８５總線控制激光條形碼閱讀器，讀取條形碼掃描結果。網絡通信模塊使ＣＰＡＣ通過以太連接控制中心，接收控制中心的命令與保管箱在箱架中的位置數據，并返回運行結果與報警信息。

3結束語

基于ＣＰＡＣ設計的銀行全自動保管箱控制系統，實現了保管箱的自動存取與信息化管理，降低了銀行的管理與維護成本，為客戶提供了使用方便的保管箱業務，具有廣闊的應用前景。

第二篇：過程控制系統論文

過程控制系統的發展史

“過程控制”是現代工業自動化的一個重要領域.隨著各類生產工藝技術的不斷改進提高,生產過程的連續化、大型化不斷強化，隨著對過程內在規律的進一步了解，以及儀表、計算機技術的迅猛發展，生產過程控制技術獲得了更大的進展。《過程控制系統》是過程控制自動化及相關專業的一門主要專業課程。過程控制系統可分為常規儀表過程控制系統與計算機過程控制系統兩大類。前者在生產過程自動化中應用最早，已有六十余年的發展歷史，后者是自20世紀70年代發展起來的以計算機為核心的控制系統。從系統結構來看，過程控制已經經歷了四個階段。

1.基地式控制階段(初級階段)

20世紀50年代,生產過程自動化主要是憑生產實踐經驗，局限于一般的控制元件及機電式控制儀器,采用比較笨重的基地式儀表(如自力式溫度控制器,就地式液位控制器等),實現生產設備就地分散的局部自動控制。在設備與設備之間或同一設備中的不同控制 系統之間，沒有或很少有聯系，其功能往往局限于單回路控制。過程控制的目的主要是幾種熱工參數(如溫度，壓力，流量及液位)的定值控制，以保證產品的質量和產量的穩定。時至今日,這類控制系統仍沒有被淘汰，而且還有了新的發展，但所占的比重大為減小。

2.單元組合儀表自動化階段

20世紀60年代出現了單元組合儀表組成的控制系統,單元組合儀表有電動和氣動兩大類。所謂單元組合,就是把自動控制系統儀表按功能分成若干單元，依據實際控制系統結構的需要進行適當的組合，因此單元組合儀表使用方便，靈活。單元組合儀表之間用標準統一的信號聯系，氣動儀表(QDZ系列)為20~100kPa氣壓信號，電動儀表為0~10mA直流電流信號(DDZ—Ⅱ系列）和4～20mA直流電流信號（DDZ—Ⅲ系列）。由于電流信號便于遠距離傳送，因而實現了集中監控與集中操縱控制系統,對提高設備效率和強化生產過程有所促進，使用那個了工業生產設備日益大型化與連續化發展的需要。隨著儀表工業的迅速發展,對過程控制對象特性的認識，對儀表及控制系統的設計計算方法等都有了較大的進步。但從設計構思來看，過程控制仍處于各控制系統互不關聯或關聯甚少的定值控制范疇,只是控制的品質有了較大的提高。單元組合儀表已延續了幾十年,目前國內還廣泛應用。由單元組合儀表組成的控制系統,其控制策略主要是PID控制和常用的復雜控制系統(如串級、均勻、比值、前饋、分程和選擇性控制等）。

3.計算機控制的初級階段

20世紀70年代出現了計算機控制系統，最初是直接數字控制(DDC)實現集中控制，代替常規的控制儀表。但由于集中控制的固有缺陷,未能普及與推廣就被集散控制系統(DCS)所替代。DCS在硬件上將控制回路分散化，數據顯示，實時監督等功能集中化，有利于安全平穩的生產。就控制策略而言，DCS仍以簡單的PID控制為主,再加上一些復雜的控制算法,并沒有充分發揮計算機的功能。

4.綜合自動化階段

20世紀 80年代以后出現了二級優化控制 ,在DCS的基礎上實現先進控制和優化控制。在硬件上采用上位機和DCS(或電動單元組合儀表)相結合，構成二級計算機優化控制。隨著計算機及網絡技術的發展，DCS出現了開放式系統,實現多層次計算機網絡構成的管控一體化系統(CIPS)。同時，以現場總線為標準，實現以微處理器為基礎的現場儀表與控制系統之間進行全數字化,雙向和多站通信的現場總線網絡控制系統(FCS)。FCS將對控制系統結構帶來革命性變革 ,開辟控制系統的新紀元。

當前自動控制系統發展的主要特點是:生產裝置實施先進控制成為發展主流;過程優化受到普遍關注;傳統的DCS正在走向國際統一標準的開放式系統;綜合自動化系統(CIPS)是發展方向。

綜合自動化系統，就是包括生產計劃和調度,操作優化,先進控制和基層控制等內容的遞階控制系統，亦稱管理控制一體化系統(簡稱管控一體化系統)。這類自動化系統是靠計算機和及其網絡來實現的,因此也稱為計算機集成過程系統(CIPS)。這里,“計算機集成”指出了它的組成特征，“過程系統”指明了它的工作對象,正好與計算機集成制造系統(CIMS)相對應,有人也稱之為過程工業的CIMS。

可以認為，綜合自動化是當代工業自動化的主要潮流。它以整體優化為目標,以計算機為主要技術工具，以生產過程的管理和控制的自動化為主要內容,將各個自動化 “孤島”綜合集成為一個整體的系統。近二十幾年來，工業生產規模的迅猛發展，加劇了對人類生存環境的污染，因此,減小工業生產對環境的影響也已納入了過程控制的目標范圍,綜上所述,過程控制的主要目標有保障生產過程的安全和平穩,達到預期的產量和質量，盡可能減少原材料和能源消耗,把生產對環境的危害降低到最小程度。由此可見，生產過程自動化是保持生產穩定、降低消耗、降低成本、改善勞動條件、促進文明生產、保證生產安全和提高勞動生產率的重要手段，是20世紀科學與技術進步的特征，是工業現代化的標志之一。

以上為過程控制系統的歷史，現狀以及未來的發展方向。

電專111班

孟陽

120114303113

第三篇：計算機控制系統論文

計算機控制技術的應用

xx（沈陽工業大學 研究生學院，遼寧省 沈陽市110000）

摘要：隨著科學技術的發展，人們越來越多的用計算機來實現控制。近年來，計算機技術、自動控制技術、檢測與傳感器技術、CRT顯示技術、通信與網絡技術和微電子技術的高速發展，給計算機控制技術帶來了巨大的發展，因此，設計一個性能良好的計算機控制系統是非常重要的。計算機控制系統包括硬件、軟件和控制算法3個方面，一個完整的設計還需要考慮系統的抗干擾性能，使系統能長期有效地運行。本文的主要目的就是在淺析計算機控制技術原理的同時，對計算機控制系統的發展趨勢進行描述。關鍵詞：計算機控制技術；原理；應用

中圖分類號：TP29

文獻標識碼：A

文章編號：

The application of computer control technology

xxxxx(Shenyang University of Technology Shenyang 110000)

Abstract: with the development of science and technology, more and more people use computer to realize control.In recent years, computer technology, automatic control technology, measurement and sensor technology, the CRT display technology, communication and network technology and the rapid development of modern microelectronics technology, computer control technology on the development, therefore, to design a good performance of the computer control system is very important.Computer control system includes three aspects: hardware, software and control algorithm, a complete design also need to consider the anti-jamming performance of the system, the system can run effectively for a long time.The main purpose of this article is on the principle of computer control technology of shallow at the same time, the development trend of computer control system is described.Key words: computer control technology;The principle;application

1.計算機控制系統組成

計算機控制系統的組成計算機控制系統由硬件和軟件兩大部分組成。而一個完整的計算機控制系統應由下列幾部分組成：被控對象、主機、外部設備、外圍設備、自動化儀表和軟件系統。1.1硬件部分

計算機控制系統的硬件構成將自動控制系統中的控制器的功能用計算機來實現，就組成了典型的計算機控制系統。計算機控制系統由計算機(工業控制機)和生產過程兩大部分組成。工業控制機是指按生產過程控制的特點和要求而設計的計算機，它包括硬件和軟件兩部分。生產過程包括被控對象、測量變送、執行機構、電氣開關等裝置。1.2 軟件部分

軟件系統是控制機不可缺少的重要組成部分。只有在適當的軟件系統支持下，控制視才能按設計的要求正常地工作。控制機的軟件系統包括系統軟件和應

用軟件兩大類。系統軟件是用于計算機系統內部的各種資源管理、信息處理相對 外進行聯系及提供服務的軟件。例如操作系統、監控程序、語言加工系統和診斷 程序等。應用軟件是用來使被控對象正常運行的控制程序、控制策略及其相應的 服務程序。例如過程監視程序、過程控制程序和公用服務程序等。應用軟件是在 系統軟件的支持下編制完成的，它隨被控對象的特性和控制要求不同而異。通常 應用軟件由用戶根據需要自行開發。隨著計算機過程控制技術的日趨成熟，應用 軟件正向標準化、模塊化的方向發展。標準的基本控制模塊由制造廠家提供給用 戶，用戶只需根據控制的要求，經過簡單的組態過程即可生成滿足具體要求的專 用應用軟件，大大方便了用戶，縮短了應用軟件的開發周期。提高了應用軟件的 可靠性。

2.計算機控制系統的特點

（1）結構上：計算機控制系統中除測量裝置、執行機構等常用的模擬部件之外，其執行控制功能的核心部件是數字計算機，所以計算機控制系統是模擬和數字部 件的混合系統。

（2）計算機控制系統中除仍有連續模擬信號之外，還有離散模擬、離散數字等 多種信號形式。

（3）由于計算機控制系統中除了包含連續信號外，還包含有數字信號，從而使 計算機控制系統與連續控制系統在本質上有許多不同，需采用專門的理論來分析 和設計。

（4）計算機控制系統中，修改一個控制規律，只需修改軟件，便于實現復雜的 控制規律和對控制方案進行在線修改，使系統具有很大靈活性和適應性。

（5）計算機控制系統中，由于計算機具有高速的運算能力，一個控制器（控制 計算機）經常可以采用分時控制的方式而同時控制多個回路。

（6）采用計算機控制，如分級計算機控制、離散控制系統、微機網絡等，便于 實現控制與管理一體化，使工業企業的自動化程度進一步提高。

3.計算機控制系統的控制過程

（1）實時數據采集：對來自測量變送裝置的被控量的瞬時值進行檢測和輸入。

（2）實時控制決策：對采集到的被控量進行數據分析和處理，并按已定的控制 規律決定進一步的的控制過程。

（3）實時控制：根據控制決策，適時地對執行機構發出控制信號，完成控制任 務。

4.計算機控制系統的設計過程

計算機控制系統的設計過程計算機控制體系的軟件和硬件的組織構造是根 據它聯系的設備不一樣，有所改變的，他們的組織結構大致是一樣地，可以涉及 到系統設計，控制任務，軟件設計等。4.1系統方案設計

我們依據體系設計任務書進行總體方案設計，對體系的軟件，硬件它們的構 造再考察它的要求，推算出合適它的的系統，組成一個新的系統。再時間很緊張 的時候可以拿現場的配件組合，再設計費用不到位的時候工作人員可以組織自己 設計的模式，但是要注意化風好軟件和硬件的價格及時間，控制體系結構它的概括微型的處理器、存儲器、選擇好接線口、傳感器、硬件的設計與調試的基本內容。4.2控制任務

我們要對超控設備進行調研，研究，了解工作程序是再體系設計1前應該做好的事，只有理解了它的要求，理解了它要接收的任務，涵蓋體系的終極目標，數據流量還有準確度，現場的要求，時間的控制，我們要嚴格按照計劃說明操控，實現整個系統操作。4.3軟件設計 計算機軟件的設計要依據體系規劃的總意見，確定體系下所要完成的各種功能及完成這些系統性能的推理和時差序關系，并用合理組成部件表格畫出來。他們是根據體系組成表格不同的功能，分別規劃出相應的控制體系所需要的軟件。例如仿真的量輸入和仿真量輸出及數據處理還有互聯和打字版處理格式等。每一種表格都可以單獨進行實驗調試，各種表格分別實驗調試好以后，再按工作路線圖推理和時間順序關系將他們正確組合、互相連接、實驗和調試。

4.4現場安裝調試

首先要按設計計劃合理組裝裝，對體系結構進行大體的演練和比較準確的演練，結合演練的結構數據重置體系的置和儲存數據進行軟硬件的調試，他們的構件組成都可以在演練數據下用對演練數據進行試研的辦法同時進行，同時他們要進行統一的實驗及推理，仿真物體是這個體系驗證的最基本要求，而好的體系的數據調整實試要在現場進行。

5.計算機控制技術在自動化生產線上的應用

工業機器手臂的自動化的沖壓生產線運行循環路線可以簡單概括為：上下料機構板材沖壓。鋼板物料的傳送、線頭板料清洗涂油、鋼板板物料料位置校正、第一臺壓床沖壓、下料機器手臂提取物料、壓床再次沖壓、依設計流程傳到下一個工序、機器人收取物料并裁剪、把它輸送到下一臺壓床、下一臺機器人接著提取物料、把物料放到輸送裝置上，工人開始按規定型號堆積板材。用工業機器人的自動化的生產線，會更加符合現再經濟發展的需求及技術方面的創新。機器人手自動的化生產線適用于現在大規模的生產的各個行業，也適合已有生產線實現全自動的業再次更新，工程機器人自動的生產線通過改變不同的軟件，它可應用于很多車型生產，它的可控制性能很好，工業機器人體系組成包括上下料結構、清洗涂油機體系對各種型號的沖床兼上下料體系、物料輸送體系。各個分體系連接間的電氣化操控是按照統一操做控制和刪減控制的原則，他們再不同附件的操控系統中，他們是應用了機械與構建操控的很有代表性的一個組成，他們每個級別都應用不一樣的互聯網工程和軟硬件控制，以達到不同的設計效果實現自動化。各部分操控體系采用具有現場總線形式的PtC操控方法，他有獨立操控和智能操控的特點。為確保控制體系正常運轉，我們在車間總的線路全部采用西門子Proflbus總線及di數字化的局域計算機網絡的分布式包交換技術體系。每個監督控制結構的PiC之間及PiC與上～個機械間的聯系全部采用了現代化的集成板的局域電腦互聯網的分布式包交換技術，供監控體系相互聯系時應用。沖床機的運動中樞應連接Ethetnet csrd與機器人的操控體系聯網，操控體系與工業機器人的聯系方式是通過Proflbus．DP的總路線連接的他們實現了信息的互換和連接。連接體系采用了HMI SIEMENS的觸摸技術，在每一個可操控的部件上都放置一個顯示屏，它應用了Proflbus的數據連接。各個部件都安裝了信息指示燈和緊急開關，屏幕可看到系統信息及顯示錯誤出現在那里，與這個設備有聯系的的i＼O 信號在HMi上顯示，他們以紅燈和黃燈區分。系統如果發現哪里有情況，將會鳴笛警報，顯示屏上將會出現問題出現在那里，以便維修人員查找。這個體系還有演練數字場景的能力，在磨擬演練中，它的壓力和轉動速度可能會影響到生產還有可能會發生操作控制與機械運轉不同步的可能，體系是通機器人的離線程序控制的機器人的運行路線，來減少生產現場的實驗休整周期。機器人沖壓設備再生產中使用面很廣，他改變了傳統的勞動模式，改善了勞動條件及強度，確保了生產的安全，提高生產的進度及產品的合格率，它不但材料的生產流程還減少了浪費，節約了時間，縮小了生產成本，隨著生產線的制作、調試設備的周期設計時間不斷提前，機器人自動化生產線越來越為汽車主機廠所接受，成為沖壓自動化生產線的主流。

6.豎爐球團計算機控制系統

結合球團生產的特點，將豎爐球團T藝分解為四組，即配料烘干組、潤磨旁路組、造球組、豎爐組根據現場的實際情況。系統的控制設備主要分布在總控室和現場設備控制站，其中豎爐組控制箱全部放在總控室。按照豎爐自動系統的控制要求和各設備的功能，系統可分為四層，各層設備和功能如下。

第一層為處于系統底層—— 檢測元器件與執行機構。該層主要有電動蝶閥、放散閥、各種儀器儀表、變頻器以及快切閥等。主要完成生產設備的操作和工藝參數的監測，執行來自PLC的程序指令，并做出相應的操作或顯示實時監測數據參數。

第二層為PLC控制層，包括CPU模塊，PS模塊，DI、DO、AI、AO模塊，ET200M模塊和各種網絡通信接口適配器等 主要完成整個系統PLC站的控制網絡集成，負責接收從設備層傳送的信息、數據和上位機控制的命令，并將這些命令再反饋到設備層，完成中央信息層與設備層之間的信息、數據、命令傳輸及交換

第三層為中央信息層，即上位機控制層。監控上位機是j臺研華IPC一610H工控機(配有Windowsxp操作系統，并安裝STEP75．4西門子編程軟件和組態軟件)，一臺為操作員站，一臺為T程師站，另外一臺作為操作員站和工程師站的熱備；兩臺彩色噴墨打印機和相關網絡通信設備等組成。通過上位機，操作人員可以遠程控制現場各設備的運行，完成實時監測參數和現場設備運行狀態的控制，歷史數據的記錄、查看，報警與故障的提示和處理等功能

第四層為網絡和其他外部保護設備 工業以太網交換機、不間斷電源(UPS)、信號避雷器和隔離器，用于發生斷電、雷擊或電磁干擾等情況，各種設備仍能安全穩定地運行且信號正確無誤傳送。

7.總結

計算機控制就是用計算機對一個動態對象或過程進行控制。在計算機控制系統中，用計算機代替自動控制系統中的常規控制設備，對動態系統進行調節和控制，這是對自動控制系統所使用的技術裝備的一種革新。通過大量的閱讀關于計算機控制的文章，了解到了計算機控制與我們密切相關，無處不在。也隨著社會的發展，人們也越來使用計算機來控制，對與一些企業來說使用計算機控制，雖然技術或者一些儀器需要大量的資金，但是從長遠方面來看，它節省了人力物力。從算機控制的技術應用的方面的考慮，我認為計算機控制的技術發展潛力還是很大的，值得我們去學習去研究。總之，隨著計算機軟件技術的逐漸發展，計算機的操作控制正逐步的進入到生產的各個領域。所以我們要不斷創新改革，創作出一個更好的控制體系是非常有意義的。

參考文獻

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第四篇：教室日光燈控制系統設計

傳感器應用課題

題 目

教室日光燈控制系統設計

專 業 電氣控制與自動化

班 級 電氣工程與自動化2010級2班

姓名/學號

2012年 11月 24日

教室日光燈控制系統

教室日光燈控制系統設計

摘 要：常言道“眼睛是心靈的窗戶”,而燈則是指引心靈的方向標。在生活中，我們無時無刻不在地使用著燈,當我們在校園的時候我們需要來到教室里學習,然而當大家離開教室時有許多教室的燈依然亮著,這樣就會造成大量資源浪費,因此我們設計一種既不浪費國家電力又很方便實用的照明燈系統是很有實用價值意義的一件事。

關鍵詞：傳感器；PLC;延時電路

教室日光燈控制系統

1課題研究的目

（1）鍛煉學生自學能力和靈活運用所學知識的能力,寫作能力和口頭表達能力（2）鍛煉學生團隊協作精神

2課題設計的原理

當教室里有人時，日光燈就亮，當無人的時候，經過幾分鐘，燈熄滅。在白天光線很亮的情況下，即使教室中有人，日光燈也不亮。

3設計思路

(1).該設計需要兩種傳感器，熱感應傳感器與光線傳感器。(2).“當無人的時候，經過幾分鐘，燈熄滅。”由此可知在電路中熱感應傳感器應該串聯一個時間繼電器。

(3).“在白天光線很亮的情況下，即使教室中有人，日光燈也不亮。”由此可知光線傳感器應該實現電路的關斷功能。

(4).要使該電路正常工作，那么光線傳感器不應放置在教室內部，因為該電路控制的日光燈本身便會影響光感應傳感器，使電路失效。

(5).電路有多種控制方法，我們選擇PLC作為電路的控制部分，因為PLC.編程簡單而且可以用PLC內部的定時器來代替時間繼電器，節省成本、簡化電路。

4資料查找（1）熱釋電傳感器

熱釋電傳感器又稱人體紅外傳感器，被廣泛應用于防盜報警、來客告知及非接觸開關等紅外領域。

壓電陶瓷類電介質在電極化后能保持極化狀態，稱為自發極化。自發極化隨溫度升高而減小，在居里點溫度降為零。因此，當這種材料受到紅外輻射而溫度升高時，表面電荷將減少，相當于釋放了一部分電荷，故稱為熱釋電。將釋放的電荷經放大器可轉換為電壓輸出。這就是熱釋電傳感器的工作原理。

當輻射繼續作用于熱釋電元件，使其表面電荷達到平衡時，便不再釋放電荷。因此，熱釋電傳感器不能探測恒定的紅外輻射。（2）光線傳感器

教室日光燈控制系統

2002年的 諾基亞7650(7650還帶有揚聲器感應)開始，便有了光線傳感器，它的好處就是可以根據手機所處環境的光線來調節手機屏幕的亮度和鍵盤燈。比

如在光線充足的地方，屏幕很亮，鍵盤燈就會關閉；相反，在暗處，鍵盤燈就會亮，屏幕較暗(與屏幕亮度的設置也有關系)，這樣既保護了眼睛又節省了能量，一舉兩得。而且光線傳感器在進入睡眠模式的時候，會發出藍色周期性閃動的光，甚是好看。

光線傳感器位于前攝像頭旁邊的一個小點，如果在光線充足的情況下（室外或者是燈光充足的室內），大概在2-3秒之后，鍵盤燈會自動熄滅，即使你再操作機子，鍵盤燈也不會亮, 除非到了光線比較暗的地方，又一個鍵盤燈才會自動的亮起來； 如果在光線充足的情況下，你試著用手將光線感應器遮上，2-3秒之后，鍵盤燈會自動亮起來，這個就是光線感應器的作用，是起到一個節電的功能，畢竟這個機子很費電。

怎樣檢測光線感應器是否有問題, 下面來看看你的光線傳感器是不是正常工作的：

在待機狀態下，將手機的副攝像頭左邊的光線傳感器置于臺燈或強光下，按“掛斷”鍵，手機鍵盤燈應熄滅，LCD背景燈應常亮。

在待機狀態下，將手機的副攝像頭左邊的光線傳感器用手指遮住，按“掛斷”鍵，手機鍵盤燈應開啟，LCD背景燈應稍暗。

如果你的鍵盤燈不能像上述一樣變化，而是在任何情況下都是常亮的話，那你的機器就是有問題的了。

（3）時間繼電器原理

在交流電路中常采用空氣阻尼型時間繼電器,它是利用空氣通過小孔節流的原理來獲得延時動作的。它由電磁系統、延時機構和觸點三部分組成。

時間繼電器可分為通電延時型和斷電延時型兩種類型。

空氣阻尼型時間繼電器的延時范圍大(有0.4～60s和0.4～180s兩種)，它結構簡單,但準確度較低。

當線圈通電（電壓規格有ac380v、ac220v或dc220v、dc24v等）時，銜鐵及托板被鐵心吸引而瞬時下移，使瞬時動作觸點接通或斷開。但是活塞桿和杠桿不能同時跟著銜鐵一起下落，因為活塞桿的上端連著氣室中的橡皮膜，當活塞桿在釋放彈簧的作用下開始向下運動時，橡皮膜隨之向下凹, 上面空氣室的空氣變得稀薄而使活塞桿受到阻尼作用而緩慢下降。經過一定時間，活塞桿下降到一定位置，便通過杠桿推動延時觸點動作，使動斷觸點斷開，動合觸點閉合。從線圈

教室日光燈控制系統

通電到延時觸點完成動作，這段時間就是繼電器的延時時間。延時時間的長短可以用螺釘調節空氣室進氣孔的大小來改變。吸引線圈斷電后，繼電器依靠恢復彈簧的作用而復原。空氣經出氣孔被迅速排出。[2]（4）接觸器

接觸器（Contactor）狹義上是指能頻繁關合、承載和開斷正常電流及規定的過載電流的開斷和關合裝置。它應用于電力、配電與用電。接觸器廣義上是指工業電中利用線圈流過電流產生磁場，使觸頭閉合，以達到控制負載的電器。接觸器由電磁系統（鐵心，靜鐵心，電磁線圈）觸頭系統（常開觸頭和常閉觸頭）和滅弧裝置組成。（5）PLC 可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，），它采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執行邏輯運算、順序控制、定時、計數與算術操作等面向用戶的指令，并通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程。

PLC的優點

1.使用方便，編程簡單

采用簡明的梯形圖、邏輯圖或語句表等編程語言，而無需計算機知識，因此系統開發周期短，現場調試容易。另外，可在線修改程序，改變控制方案而不拆動硬件。

2.功能強，性能價格比高

一臺小型PLC內有成百上千個可供用戶使用的編程元件，有很強的功能，可以實現非常復雜的控制功能。它與相同功能的繼電器系統相比，具有很高的性能價格比。PLC可以通過通信聯網，實現分散控制，集中管理。3.硬件配套齊全，用戶使用方便，適應性強

PLC產品已經標準化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活方便地進行系統配置，組成不同功能、不同規模的系統。PLC的安裝接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線。PLC有較強的帶負載能力，可以直接驅動一般的電磁閥和小型交流接觸器。

硬件配置確定后，可以通過修改用戶程序，方便快速地適應工藝條件的變化。

4.可靠性高，抗干擾能力強

傳統的繼電器控制系統使用了大量的中間繼電器、時間繼電器，由于觸點接觸不良，容易出現故障。PLC用軟件代替大量的中間繼電器和時間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關的少量硬件元件，接線可減少到繼電器控制系統的1/10-1/100，因觸點接觸不良造成的故障大為減少。

教室日光燈控制系統

PLC采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強的抗干擾能力，平均無故障時間達到數萬小時以上，可以直接用于有強烈干擾的工業生產現場，PLC已被廣大用戶公認為最可靠的工業控制設備之一。5.系統的設計、安裝、調試工作量少

PLC用軟件功能取代了繼電器控制系統中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數器等器件，使控制柜的設計、安裝、接線工作量大大減少。

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

PLC的用戶程序可以在實驗室模擬調試，輸入信號用小開關來模擬，通過PLC上的發光二極管可觀察輸出信號的狀態。完成了系統的安裝和接線后，在現場的統調過程中發現的問題一般通過修改程序就可以解決，系統的調試時間比繼電器系統少得多。6.維修工作量小，維修方便

PLC的故障率很低，且有完善的自診斷和顯示功能。PLC或外部的輸入裝置和執行機構發生故障時，可以根據PLC上的發光二極管或編程器提供的信息迅速地查明故障的原因，用更換模塊的方法可以迅速地排除故

5所需元件

熱釋電傳感器(SEBBA SB0072)光線傳感器(SENBA D57系列)時間繼電器（SXJ48-V）接觸器(ZAJ9)PLC(西門子S7-200 CPU224)6項目電路設計

整個電路分兩部分：控制電路與工作電路

（1）控制電路：以PLC為控制中心，熱釋電傳感器、光線傳感器作為PLC的兩個輸入端，PLC的輸出端接控制日光燈開關的線圈。（2）工作電路：包括接觸器與日光燈（3）系統原理框圖

教室日光燈控制系統

（4）PLC程序設計 PLC梯形圖如下：

如圖所示，熱釋電傳感器與光線傳感器分別接PLC的X0、X1兩輸入端，線圈Y0接接觸器。① 當光線傳感器得到感應時，即白天光線充足時，X1的常閉觸點斷開，線圈不得電，電路無法工作。當光線傳感器X1無信號或弱信號輸出時，即夜晚光線不足時，電路才能正常工作。② 當有人進入教室，熱釋電傳感器得到感應，此時X0的常開觸點閉合、常閉觸點斷開，線圈Y0得電并自鎖，此時日光燈亮。當所有人離開教室，熱釋電傳感器停止感應，電路啟動斷電延時程序，經180秒（3分③ 鐘）后，線圈斷電，日光燈滅。

傳感器位置圖示

教室日光燈控制系統

光線傳感器位置a：此位置位于上方墻角，受到日光燈光照的干擾較小，適用于抗干擾力強，精度高，價格較昂貴的光線傳感器。

光線傳感器位置b：此位置位于窗臺，基本上完全不受室內日光燈光線的干擾，但是傳感器本身卻易受到雨水等因素的影響，適用于抗干擾能力弱，精度較低，價格便宜的光線傳感器。

7總結

本次課程設計選題是由我們小組3人討論決定的，完成設計我們小組用時2個星期。在課題可行性的方面上我們覺得這個課題很適合我們現階段的能力，在我們確定課題后，隨即我們就分工任務。各自負責自己的部分，然后在一起討論確定最佳的設計。

在編寫課題設計時，我們一致認為最先確定設計的主要模塊。開始認為在這個主要模塊設計時不會花費很多的時間，之后才知道原來簡單的事情自己動手也是這么的復雜。在很多細節的地方我們沒有注意到。隨后我們參考了很多的文獻，也在網上收集了資料。不斷修改，不斷完善了我的課程設計。

在元器件的選擇上，雖然沒有要求做出實物，但是我們依然考慮到設計的經濟適用，我們在網上收集了設計需要的元件。

這次課題設計培養了我們運用知識，分析問題，發現問題的能力。鍛煉我們團隊協作精神,通過這次課題設計我們也得到了深刻的感受。

參考文獻：

教室日光燈控制系統

[1] 郁有文 常建 程繼紅.傳感器原理及工程應用 第三版;西安電子科技大學出版社,2008 [2] 宋伯生.PLC編程理論 第二版;機械工業出版社 ,2009 [3] 李建興.可編程序控制器應用技術；機械工業出版社，2004

第五篇：機械手運行控制系統設計

機電系畢業設計任務書

（二）指導教師：張國同

一、設計題目機械手運行控制系統設計

（二）二、設計目標

1）掌握機械手動作流程。

2）以PLC為系統控制核心

3）掌握正確選擇PLC的方法

4）掌握電氣控制元件的選擇與計算方法。

3）掌握液壓元件選擇與應用。

三、設計內容

機械手由液壓元件驅動，左，右運行采用雙伸出桿液壓缸。機械手的基本動作： 機械手原位→下降→抓物→上升→右行→下降→放物→上升→左行→到原位結束。

1）選擇正確的電氣控制器件

2）選擇正確的液壓元件（包括液壓泵和電機型號）。

3）有各步的工作狀態指示。

4）有必要的電、液保護和聯鎖。

5）繪制電氣控制原理圖和液壓原理圖。

6）繪制元件安裝布置圖。

7）繪制接線圖、控制方框圖、控制流程圖。

四、畢業設計說明書格式要求（15000字以上）。以機電系畢業設計要求為準。

1）設計題目

2）控制原理說明設計方案論證

3）主要器件選擇依據與計算

4）元件明細表

5）設計總結及改進意見

6）主要參考資料

五、參考文獻

工廠電氣控制技術機械工業出版社 主編方承遠

工廠電氣控制設備機械工業出版社 主編許廖

機床電氣控制技術機械工業出版社 主編王炳實

可編程序控制器的應用技術機械工業出版社 主編 王兆義

可編程序控制器的原理及程序設計電子工業出版社 主編崔亞軍