机电设备控制系统

机电设备控制系统（共8篇）

篇1：机电设备控制系统

随着电子技术、计算机技术、自动控制技术、大功率输出技术的迅速发展,交流电机变频调速技术取得了突破性的进步,成为当今节电和改善环境、推动技术进步的一种主要手段,已成为一种必然的发展趋势，众所周知,煤炭企业是耗电大户,其电耗成本占其生产成本相当大的比例,其中通风、提升、压气、排水等设备的电能消耗占总能耗2/3以上,但是有很大一部分电能是白白浪费掉的。明显的节能效果和优越的调节性能,使变频节能技术在我国矿山中的应用越来越广泛,技术也越来越成熟。

1变频技术原理及发展

交流变频调速技术是微机技术、电力电子技术和电机传动技术的综合应用,是强弱电混合、机电一体的综合性技术。其实质是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置,其基本原理是通过整流桥将工频交流电压变为直流电压, 再由逆变器转换为频率、电压可调的交流电压作为交流电机的驱动电源,使电动机获得无级调速所需的电压和电流,是一种无附加转差损耗的高效调速方式之一。变频调速技术之所以在能源危机中应运而生,就是因为它能根据电机负载的变化实现自动、平滑的增速、减速, 从而大幅度提高工作效率。

变频技术在理论和应用方面都取得了较快的发展。在功率器件方面,经过了GTR、IGBT的更替,并进一步发展为智能功率模块(IPM);在控制理论方面,压频比(U1/f)控制方式得到很大改进,矢量控制和转矩直接控制方式在实际变频器中广泛应用,模糊自优化控制、人工神经网络等控制方法成为新的研发方向;调速系统的集成度越来越高,从单片机开始,先后产生了数字信号处理器(DPS)、精简指令集计算机(RISC)和高级专用集成电路(ASIC);在功能方面,变频器的综合化程度越来越高,除了能完成基本的调速功能外,还具有内置的可编程序、参数辨识及通信等功能。

2变频技术在煤矿机电设备中应用

2.1在矿井提升机的应用

矿井的提升机担负着输送物料和人员的重要任务,是矿井生产四大运转部件中特别重要的设备。其传统的调速控制方法是采用在电动机转子电路内接入金属电阻,用鼓形控制器或接触器切除电阻来达到调速的目的。这些控制装置的缺点是:电阻能耗大、散热难以解决;电阻调速属于有级调速,开环控制,调速范围小、精度低、安全性能差;在减速段和下放时需投切动力制动直流电源或低频电源,易造成设备损坏,且浪费了大量的电能。另外,原有的控制系统保护不够齐全,安全可靠性差,原系统已严重地制约了矿山的安全生产和经济运行,对矿井提升机驱动系统进行变频技术改造旨在从根本上解决原有电阻调速控制系统存在的各种弊病,达到如下主要目的:实现无级平稳加减速, 提高提升系统的安全水平;节约电能;用PLC编程软件替代继电器实现提升速度控制, 减少设备维修工作量。

2.2在皮带机中的应用

与提升机的用途基本同理,皮带机也是从井下运送煤到地面。区别在于皮带机的功率更大,它的启动和运行方式为绕线电机经转子绕组降压启动后工频运行,经液力耦合器切换至皮带机。

皮带机的工作原理是皮带机通过驱动轮毂,靠摩擦力牵引皮带运动,皮带通过张力变形和摩擦力带动物体在支撑辊轮上运动。皮带是弹性储能材料,在皮带机停止和运行时都储存有大量势能,这就决定了皮带机启动时应该采用软启动的方式。国内大多数煤矿采用液力耦合器来实现皮带机的软启动,在启动时调整液力耦合器的机械效率为零,使电机空载启动。虽然采用了转子串接电阻改善启动转矩和降压空载启动等方法,但电机的启动电流仍然很大,不仅会引起电网电压的剧烈波动, 还会造成电机内部机械冲击和发热等现象，

同时采用液力耦合器软起皮带时,由于启动时间短、加载力大容易引起皮带断裂和老化,要求皮带的强度高。加之液力耦合器长时间工作会引起其内部油温升高、金属部件磨损、泄漏及效率波动等情况发生,不仅会加大维护难度和成本、污染了环境,还会使多机驱动同一皮带时难以解决功率平均和同步问题。

经过变频技术改造后皮带机彻底实现了皮带输送机的软起、软停运行方式,使皮带机在工作中更加性能稳定。系统的功率因数在整个过程中达0.9以上,大大节省了无功功率。采用变频器驱动后,使系统总的传递效率要比液力偶合器驱动的效率高5%～10%系统效率。改造后系统可以根据负载变化情况自动调整输出频率和输出力矩,改变了以前电机工频恒速运行的模式,在很大程度上节约了电力能源消耗。而且四象限中高压变频器的使用实现了皮带机能量回馈功能,进一步使得皮带机的能耗降低,液力耦合器的退出更大地节约了设备的维护和维修费用。在节能环保方面更加的完善。

2.3在煤矿主通风机的应用

煤矿主通风机是煤矿的四大主要设备之一,主扇风机在煤矿生产中有着重要的地位,作为矿井主通风,它每天24h不停地运转,是整个矿井的“呼吸”系统。随着开采和掘进的不断延伸,巷道延长,尽管风量基本不变,但井下所需的风压要求却不断增加,风机需用功率也随之增加。矿井一般按开采各阶段中通风最困难时期选择风机型号。

矿用通风机采用变频调速后,节约了电能,而且可根据巷道的风量需求方便的进行调速,避免浪费,应用效果是十分理想的。而且变频节能运行,节约了大量能源。由于变频改造后不再使风机一直处于满负荷工作状态。

由于变频器改造后风机可以实现变频软起动,避免了起动电流的冲击,不仅对电网没有任何冲击,而且还可以随时起动或停止。进行变频改造后,风机的大部分工作时间都在较低的速度下运行,因而大大降低了风机工作的机械强度和电气冲击,将会大大延长风机的使用寿命,降低维修强度。

需要注意的是煤矿对旋风机变频调速后,一般情况下要求两台电机的运行频率尽量一致,从而保证电机转速一致。避免一台转速高,一台转速低,形成风阻,影响风机的正常运行。

2.4在井下绞车电控系统中应用

电控系统和保护系统采用变频调速技术,输入电源660V、50Hz,电压允许波动范围-15%～ 10%,允许频率波动范围±2.5%,输出功率200kW,输出频率0～50Hz连续可调。过载能力强,在负载变化为-120%～ 120%额定负载时能满足四象限运行要求;低频运转时,有自动转矩提升功能,能保证100%额定转矩;有过压、欠压、过流、断相和功率元件过热等保护。

控制箱采用快开门方式,电气控制采用双PLC全数字控制系统,两套PLC与硬件电路互相冗余完成绞车提升控制与数字监控,同时在PLC故障时能分别完成临时应急提升。控制系统配备正常操作而设置的各种保护,其中的防止过卷装置、过速装置、限速装置和减速功能保护设置为相互独立的双线形式。系统还具有各种保护试验功能。声光信号与控制回路具有闭锁功能,未发信号不能开车,发出信号的时间次数记忆不少于30天。深度指示采用数字显示,能准确清楚显示出矿车在巷道中运行位置。深度指示一旦失效能迅速断电停车。绞车控制具有手动、自动、检修运行及远程控制等操作方式。检修时能手动操作,运行速度 0.3～0.5m/s,操作方便可靠。变频器采用模块式结构,出现故障时能方便查找故障点并及时进行更换,维修简单。操作台除有正常的各种操作开关与按钮外,还有深度、速度、电压、电流、油压和温度等指示,比较直观。

参考文献

[1]胡崇岳 现代交流调速系统[M] 北京 机械工业出版社,

[2]王占奎 变频调速应用百例[M] 北京 科学出版社,

[3]陈国呈 PMW变频调速及软开关电力变换技术[M] 北京机械工业出版社,

篇2：机电设备控制系统

摘要：机电传动控制系统是由相互制约的五大要素组成的具有一定功能的整体，不但要求每个要素具有高性能和高功能，更强调它们之间的协调与配合，以便更好地实现预期的功能。

特别是在机电一体化传动系统设计中，存在着机电有机结合如何实现，机、电、液传动如何匹配，机电一体化系统如何进行整体优化等问题，以达到系统整体最佳的目标。

关键词：机电;传动;控制系统;设计;方法

在机电传动与控制中，将与控制设备的运动、动作等参数有关的部分组成的具有控制功能的整体称为系统。

用控制信号(输入量)通过系统诸环节来控制被控变量(输出量)，使其按规定的方式和要求变化，这样的系统称为控制系统。

1、控制系统的分类

控制系统的分类方式很多，但机械设备的控制系统常按系统的组成原理分为开环控制系统、半闭环控制系统和闭环控制系统。

输出量只受输入量控制的系统称为开环控制系统。

在任何开环控制系统中，系统的输出量都不与参考输人量进行比较。

对应于每个参考输人量，都有一个相应的固定工作状态与之相对应，系统中没有反馈回路(反馈是把一个系统的输出量不断直接或间接变换后，全部或部分地返回到输入量，再将输入量输入到系统中去的过程)。

用步进电动机作为执行元件的经济简易型数控机床，其控制系统就是一个开环系统。

这种机床的控制装置和驱动装置根据机床的坐标进给控制信号推动工作台运动到指定位置，该位置的坐标信号不再反馈;当控制系统出现扰动时，输出量便会出现偏差。

因此，开环控制系统缺乏精确性和适应性。

但它是最简单、最经济的一类控制系统，一般使用在对精度要求不高的机械设备中。

在有些控制系统中，输出量同时受输人量和输出量的控制，即输出量通过反馈回路再对系统产生控制作用。

这种存在反馈回路的系统称为闭纾控制系统。

全功能型CNC机器人属闭环控制系统。

在CNC机床的坐标驱动系统中，以坐标位置量为直接输出量，并在工作台上安装长光栅等位移测量元件作为反馈元件的系统才称为闭环系统。

那些以交、直流伺服电动机的角位移作为输出量，用圆光栅作为反馈元件的系统则称为半闭环系统。

目前的CNC机床大多为半闭环控制系统。

采用半闭环控制系统的优点在于没有将伺服电动机与工作台之间的传动机构和工作台本身包括在控制系统内，系统易调整、稳定性好且整体造价低。

2、机电传动控制系统的设计方法

2.1模块化设计法

机电传动控制系统由相互制约的五大要素的功能部件组成，也可以设计成由若干功能子系统组成，而每个功能部件或功能子系统又包含若干组成要素。

这些功能部件或功能子系统经过标准化、通用化和系列化，就成为功能模块。

每一个功能模块可视为一个独立体， 在设计时只需了解其性能、规格，按其功能来选用，而无需了解其结构细节。

作为机电一体化产品或设备要素的电动机、传感器和微型计算机等，都是功能模块的实例。

再如，交流伺服驱动模块(ANOR)就是一种以交流电动机(AM)或交流伺服电动机(ASM)为核心的执行模块。

它以交流电源为其主工作电源，使交流电动机的机械输出(转矩、转速)按照控制指令的要求而变化。

在新产品设计时，可以把各种功能模块组合起来，形成所需的产品。

采用这种方法可以缩短设计与研制周期，节约工装设备费用，降低生产成本，也便于生产管理、使用和维护。

2.2柔性化设计法

将机电一体化产品或系统中完成某一功能的检测传感元件、执行元件和控制器做成机电一体化的功能模块，如果控制器具有可编程的特点，则该模块就成为柔性模块。

例如，采用继电器可以实现位置控制，但这种控制是刚性的，一旦运动改变时难以调节。

若采用伺服电动机驱动，则可以使机械装置简化，且利用电子控制装置可以进行复杂的运动控制，以满足不同的运动和定位要求。

采用计算机编程还可进一步提高该驱动模块的柔性。

2.3取代设计法

取代设计又称为机电互补设计方法。

该方法的主要特点是利用通用或专用电子器件取代传统机械产品中的复杂机械部件，以便简化结构，获得更好的功能和特性。

用电力电子器件或部件与电子计算机及其软件取代机械式变速机构。

如用变频调速器或直流调速装置代替减速器、变速箱。

用PLC取代传统的继电器控制柜，可以大大减小控制模块的质量和体积，并具有柔性化，且可编程控制器便于嵌入机械结构内部。

用电子计算机及其控制程序取代凸轮机构、插销板、拨码盘、步进开关、时间继电器等，以弥补机械技术的不足。

用数字式、集成式或智能式传感器取代传统的传感器，以提高检测精度和可靠性。

智能传感器是把敏感元件、信号处理电路与微处理器集成在一起的传感器。

集成式传感器有集成式磁传感器、集成式光传感器、集成式压力传感器和集成式温度传感器等。

取代设计法既适合于旧产品的改造，也适合于新产品的开发。

例如，可用单片机应用系统、可编程控制器和驱动器取代机械式变换机构、凸轮机构、离合器，代替插销板、拨码盘、步进开关、时间继电器等。

又如采用多机驱动的传动机构代替单纯的机械传动机构，可省去许多机械传动件，如齿轮、皮带轮、轴等。

其优点是可以在较远的距离实现动力传动，大幅度提高设计自由度，增加柔性，有利于提高传动精度和性能。

这就需要开发相应的同步控制、定速比控制、定函数关系控制及其他协调控制软件。

2.4融合设计法

融合设计法是把机电一体化产品的某些功能部件或子系统设计成该产品所专用的。

用这种方法可以使该产品各要素和参数之间的匹配问题考虑得更充分、更合理、更经济，更能体现机电一体化的优越性。

融合法还可以简化接口，使彼此融为一体。

例如，在激光打印机中，就把激光扫描镜的转轴与电动机轴制作成一体，使结构更加简单、紧凑;在金属切削机床中，把电动机轴与主轴部件作成一体，是驱动器与执行机构相结合的又一实例。

特别是在大规模集成电路和微型计算机不断普及的今天，完全能够设计出传感器、控制器、驱动器、执行机构与机械本体融为一体的机电一体化产品。

融合法主要用于机电一体化新产品的设计与开发。

2.5系统整体设计法

系统整体设计法是以优化的工艺为主线，以控制理论为指导，以计算机应用为手段， 以系统整体最佳为目标的一种综合设计方法。

系统整体设计法涉及多种技术和理论。

技术方面主要包括微电子技术、电力电子技术、计算机技术、信息处理技术、通信与网络技术、传感器与检测技术、过程控制技术、伺服传动技术及精密机械技术;理论方面包括经典控制理论、现代控制理论、智能控制理论、信息论及运筹学等。

3、结语

篇3：酒店客房机电设备控制系统的应用

HMIMS系统(Hotel Mechatronic and Intelligent Con-trol Management System酒店客房机电智能控制管理系统)主要用来控制客房内的风机盘管单元、房间照明和电源、请勿打扰显示和门铃等。此系统也与前台和酒店物业管理系统连接。

HMIMS系统实现了居住、办公等场所(酒店,公寓,办公室等)的多元化设备控制管理。系统将灯光、窗帘、客房服务及空调控制功能集成到一个控制器ASCA上,实现从最基本的设备管理到客户特殊要求的功能管理,为客户提供了一个全方位的设备管理解决方案。

系统主要功能:

(1)满足宾客的最高需求;

(2)空调控制(风机、盘管控制);

(3)达到最少量的开关控制板;

(4)在最需要的地方安装;

(5)请勿打扰/呼叫服务;

(6)灯光控制;

(7)门铃声音选择;

(8)其它服务需求及医疗警报等。

2 HMIMS系统特点

HMIMS系统具有以下特点:

(1)系统采用分布式控制结构,可以灵活地完成房内各种设备集中分散控制,方便客人操作;

(2)控制系统能够同时完成多种不同设备的控制,减少墙装设备的数量,使墙面装修整洁;

(3)软件系统采用SQL数据库,以满足酒店管理要求,可灵活地进行控制设备和控制内容的更改、扩展,为客人提供个性化、方便的操作环境;

(4)控制系统可以方便地和其他系统共用综合布线网络,容易扩展,节省投资;

(5)控制系统为开放成熟的TCP/IP通讯协议,具有可靠的技术支持;

(6)高度艺术化、人性化的操作界面。

系统是基于总线型的网络系统,整个系统由计算机网络通信管理软件系统和智能客房控制硬件设备系统两部分组成,采用成熟的TCP/IP通信协议和大型SQL Server(客户/服务器模式)数据库,保证了整个系统的稳定性和可靠性。

HMIMS系统集智能灯光控制、空调控制、服务控制与管理功能于一体,具有智能化、网络化、规范化的特点,将科学的管理思想与先进的管理手段相结合,帮助酒店各级管理人员和服务人员对酒店运行过程中产生的大量动态的、复杂的数据和信息进行及时准确的分析处理,从而使酒店管理由经验管理进入到科学管理。

3 HMIMS应用

HMIMS系统是一个包含了所有管理人员需求功能的完整系统,并提供给宾客简单易懂的操作界面,如:控制墙装开关及其他控制房间的设备。通过控制这些设备提供给宾客开关灯、窗帘、灯光控制、服务需求等,最大限度地提高房间的舒适度。

3.1 空调设备控制

3.1.1 空调控制特点

空调控制特点如下:(1)HMIMS系统直接控制空调的风机及电磁阀;

(2)系统预设房间内的空调温度(分别预设风机的速度及电磁阀的开启角度);

(3)系统可以采用24V直流或者0V至10V的控制信号给空调制动装置(空调阀门等设备);

(4)系统提供给风机速度控制器至少3个速度选择;

(5)风机速度和温度调节容易由宾客操作,只需简单操作墙壁上开关;

(6)空调控制采用多种模式控制;

(7)宾客在房间时的正常控制;

(8)宾客入住后但不在房间时的保温控制;

(9)房间为空房状态下的节能控制;

(10)空调多种节能控制;

(11)系统可根据酒店的要求进行各种功能的空调参数预设;

(12)空调系统报表输出。

3.1.2 空调控制方式

空调控制方式如下:

(1)客房温控系统分三种房态运行,即:无租态、出租态、入住态;

(2)无租态时,冬季运行不低于8℃,夏季运行不高于38℃,三速风机低速运行;

(3)出租态时,冬季运行不低于18℃,夏季运行不高于28℃,三速风机低速运行;

(4)入住态时,默认设定温度为22℃,默认三速风机中速运行,可以手动修改温控器的设定温度及三速风机的风速。

(5)初始房态,即无租态、出租态,由前台通过电脑设定;

(6)入住客人插卡后,温控系统进入入住状态按默认设定运行,如果客人进行了手动设定,则按客人设定运行;

(7)入住客人拔卡后,温控系统进入出租态运行;

(8)同一客人再次插卡后,温控系统自动恢复客人拔卡前的手动设定状态运行;

(9)服务员、管理人员插卡时,温控系统维持插卡前房态运行,且不接受该人员的手动设定指令;

(10)温控系统出现故障时,则电磁阀开,风机低速运行。

3.1.3 网络结构

考虑到成本造价问题,楼层水平干线采用RS485网络结构,垂直干线采用TCP/IP网络结构。

3.2 灯光控制

采用目前比较流行的灯光场景控制模式,对于房间的不调光灯及调光灯,根据房间不同区域的不同功能进行场景划分,使之更能体现高级酒店的特色。

3.2.1 总电源控制

房间采用两个电源控制方案,即床头一个总电源开关、门口一个总电源开关。

(1)床头总电源开关:只控制灯光回路,但不控制其它用电回路。当客人在床头按下总电源开关时,系统只关闭受控灯光,其它用电设备客人可以继续使用。如电视机、阅读灯、插座等。

(2)门口总电源开关:控制房间内的所有受控回路。当客人在房间门口按下总电源开关时,系统将关系所有用电设备的回路,24小时供电回路除外。

3.2.2 灯光控制(可调除日光灯外各种阻性白织灯或电子低压灯)

灯光控制设计要求为:

(1)灯光开关控制;

(2)同一路灯光多点控制;

(3)灯光控制开关面板采用低电压控制;

(4)对灯光回路进行有效的保护,延长灯泡的使用寿命。

3.2.3 迎接灯

当客房门打开时,HIMS系统会自动打开预先设置好的迎接宾客的灯光。

3.2.4 夜灯

HMIMS系统将根据床头划分夜灯,即:当客人在床头的左侧按夜灯按键时,只开启床头左侧的夜灯及卫生间的夜灯;同理,当客人在床头的右侧按夜灯按键时,只开启床头右侧的夜灯及卫生间的夜灯。

3.3 插卡取电

客人开启房门后,系统自动点亮所需灯光(门磁控制),在一定时间内正确插入取电卡后,控制器开始工作,响应各个开关面板的操作来控制房间各用电设备的开闭。衣柜灯、卫生间吹风剃须插座、台灯插座、落地灯插座、电视插座、热水器插座等通电,此后客房内灯光可以通过相应开关进行操作。

客人拔卡离开房间后,延时若干秒,系统自动关闭所有受控设备(即受控电源插座等),但不影响计算机插座、传真插座、冰箱插座的设备电源,另外门外“服务”指示的状态保留不变;墙壁开关除“服务”或“勿扰”开关可操作并有对应的指示外,其它开关的操作无效。

3.4 宾客服务

通过开关面板上的功能文字提示,给客人提供一个简洁的操作界面,客人对每个按键的功能一目了然。

4 节能设计

酒店作为能源消耗大户,节约使用能源、降低基本耗损,意味着降低酒店经营成本,提高利润。节能是HMIMS系统非常重要的部分。

4.1 最大限度的节能

通过总开关控制、精密感应器和智能控制系统来达到最大限度的节能。HMIMS系统主要通过以下方法来实现:

(1)当房间在无人入住时,空调自动回到预设值;

(2)恰当的空调控制方式;

(3)恰当的调光回路;

(4)当房间在无人入住时,关掉所有的灯;

(5)调节房间的温度和空气回流,延长房间家具和设备的寿命。

4.2 区域控制

HMIMS通过PIR(Passive InfraRed被动红外探测器)控制系统对房间的各个区域进行控制,从而起到节能的作用。

1)浴室PIR控制

在房间被入住时,浴室是一直被监测的。当传感器检测到有人在浴室时会自动打开灯,同时也可以通过传统的墙壁上的控制开关控制。当传感器检测到浴室没有人时,二十分钟后自动关闭浴室的灯光。每隔20min(可在系统内设定所需的时间),系统检测回路会自动检测是否有人还在浴室,以防止误操作。

2)其它区域PIR控制

当客房门开启和关闭时,系统检测回路会自动检测房间内是否有人,被检测到有人时,房间会显示有人入住。直到检测到没有人在房间,此时系统检测回路才会停止,同时房间会自动设置于节能模式。

3)其他节能设计

HMIMS将会自动检测窗户和阳台的门,并且当检测到门被打开时,会自动关掉空调设备。

4)插卡取电

当客人进入房间插卡后房间才会有电,当客人离开房间取卡后房间将关闭所有电源,空调设备进入预设状态(节能状态)。

5 HMIMS系统设备及功能

5.1 控制箱

控制箱主要作为电路板及其他设备的安装载体,每个房间有一个控制箱,包括:接线端子、电源、导轨、保护开关、保险管保护端子和漏电保护开关。

5.2 LCU主板

每个客房需安装一个LCU主板,有了它就可以有效地控制整个房间。通过网络接口与总控制系统互送信息,它将实时记录所有的房间运作情况,并实时传送给中央计算机。中央计算机将对数据进行处理及储存,作为修改预定设置时的依据。

LCU主板上的微处理机中储存了一些房间的相关信息,因此当电源切断时不要重新设置。LCU还提供了多种输入和输出信号,以连接温度检测器、传动装置、排风启动器、窗帘启动器以及灯等。

LCU有两种对外连接端口:一种是中央计算机连接接口;一种是房间设备接口,例如开关控制板、LCD控制台、无线遥控控制器。

5.3 空调开关控制器

空调开关控制器特点:

(1)空调开关控制器的材料全部为定制的金属材料面板;

(2)温度伴有灯光显示,灯光可随温度的变化而变化;

(3)低电压设计安全可靠;

(4)温度与风速分别控制,宾客很快就会调节适合自己的温度和风速。

6 HMIMS管理软件

6.1 HMIMS管理软件简介

HMIMS自形成一个网络系统,每一个控制器都将与计算机房的服务器相连接,通过HMIMS的管理软件,操作员能够进入每个房间及每个区域,它能够显示和设置整个房间的设备,同时还可以提供各种管理信息报告,如:宾客服务、能源利用的有效性及当宾客进出时维护和清扫的日常安排等报表。

HMIMS管理软件由各级通行密码保护,整个系统的运行事件都会保存记录,包括具体进入者的身份和事件的时间、地点等,以便事后的追踪。软件采用简单易懂的文字和图表操作界面。

每个楼层房间的状态都采用图表显示,简单易懂,不同区域的运行状况一目了然。如:用不同的颜色代表不同的事件显示,请勿打扰、房间无人入住、警报状态等。当再进一步点击房间时,可以得到以下的信息:

(1)空调冷热制动器的状态;

(2)宾客设置的排风扇的速度;

(3)宾客设置的温度;

(4)由温度感应器所感应到的具体温度;

(5)灯的开与关的状态;

(6)客房无人入住;

(7)宾客在房间;

(8)宾客外出。

HMIMS管理软件可以实时显示以上的所有信息,可以允许被授权的操作员更改空调风扇和温度的参数,HIMS将会记录所有的警报,以便工程师查询。所有的事件记录都包括日期、时间、发生地点及事件类形,当警报被处理后,系统会自动由“警报”到“正常”,并且自动改变事件的颜色,显示目前正常的状态,且用户可根据本身的要求进行二次开发。

6.2 系统服务器需求

系统服务器最低需求如下。

CPU:2.66 GHz;内存:1G;硬盘:两个18.3G的320 SCSI SCA硬盘;显示器。

7 HMIMS与第三方系统的接口

HMIMS系统根据不同客户的经营管理情况设计并预留了与酒店其他管理系统的接口,包括:

(1)酒店管理系统PMS接口;

(2)传呼系统接口;

(3)安防系统接口;

(4)第三方机电设备管理BMS系统接口;

(5)电话PABX系统接口;

(6)楼宇BMS自控系统接口;

(7)其他动力机电设备管理系统接口。

8 系统布线方案

系统底层直接采用标准TCP/IP通信传输协议,每个客房控制器都有自己独立的网络地址,客房控制器之间采用五类网线串行连接,通过楼层服务器就可以实现将所有客房联网,从而节约单独布线所耗费的大量人工和材料费用。各个楼层的数据通过楼层服务器进行数据的集中和转发,从而保证系统数据的完整和稳定。

9 结束语

篇4：机电设备控制系统

关键词：消防;电气设备;控制;联动

社会在不断的发展，人们的经济水平也在不断提高，为了满足人们对住房的要求，建筑施工单位也在不断地改进技术，在保证建筑质量的前提下，努力提高建筑的安全性以及美观性。我国在引进先进技术与设备后，建筑施工效率有所提高，但是引发的建筑火灾安全事故也明显增多，这说明我国建筑行业在发展中存在不均衡问题，而且施工人员缺乏安全意识，没有做好消防电气控制设备以及联动控制设备的优化工作，使得这些设备无法发挥实用价值，没有发挥灭火的作用。

一、消防电气控制设备的分类

消防电气控制设备有着不同的种类，这些设备有着不同的应用范围，在选用的过程中，一定要考虑设备的特性以及适用范围，否则会影响其效用的发挥，也会影响灭火的效果。近年来，随着建筑火灾事故的增多，人们对建筑的安全性越来越重视，相关工作人员一定要结合实际优化设备，做好设备运行状态的监视工作，使工作人员可以掌握设备的运行情况，并对出现故障的消防设备进行及时的维修，保证其功能的正常发挥。

1、风机控制设备

风机控制设备是用作空气转换的重要设备，保证风机控制设备的正常使用，可以有效的保证排风效果以及排烟效果的发挥。在发生火灾事故后，可以利用风机控制设备进行控制转换，可以将火灾造成的烟雾及时排出去，将新鲜的空气排入室内，防止人由于窒息而死亡。

2、电动防火门窗控制设备

发生火灾后，为了快速逃生，一定要保证逃生通道的畅通性，电动防火门窗控制设备有助于及时疏散人群，将人群送出火灾现场，这类设备还可以有效的排除烟雾，防止烟雾对人体器官造成损害。

3、自动灭火控制设备

自动灭火控制设备在火灾中发挥着重要的灭火功能，这种控制设备有着不同的种类，常见的有水喷雾灭火设备、泡沫灭火设备、消防栓等等。自动灭火控制设备收到信号后，会自动开启，所以，这类设备比较具有敏感性，接收器一定要正常工作，这样才能把握最佳的灭火时间，防止火势太大而无法控制。

4、电动消防给水控制设备

在发生火灾后，必须保证充足的水源进行灭火，电动消防给水装置，可以为消防系统的稳定运行提供基础水源支持，可以为消防设备中注入更多的水源，这类设备可以根据火势大小，自动打开或者闭合阀门，在检测到火情比较严重后，会发出给水信号，是保证消防灭火设备稳定运行的重要保证。

二、消防电气控制设备的功能和工作原理

消防电气控制设备的主要功能包括控制功能、指示功能和信号传递功能。控制功能是指控制受控设备执行预定动作;信号传递功能是指消防联动控制器之间进行信号传递;指示功能是指指示电源、控制装置、受控设备的工作状态，以及指示消防电气控制装置和受控设备的故障状态。

消防电气控制设备的工作原理可以理解为是消防电气控制装置接收到现场手动控制信号或消防联动控制器的联动控制信号后，将此信号进行处理、转换，形成下一级控制信号并将该信号向受控设备发送;同时控制主电路接通或断开受控设备的电源，从而完成控制受控设备启动/停止的功能。此外，消防电气控制装置还能将受控设备的工作状态信息向上一级消防联动控制设备传送，发出显示控制装置和受控设备状态的指示信号，从而完成信息传送和指示功能。

三、消防联动控制设备的设置

所谓消防联动控制设备是指当火灾发生后火灾自动报警系统开始启动，同时给联动控制设备下达相关的消防命令，消防联动就根据命令启动相应的消防设施开始运行，以达到及时控制火势的目的。也就是说，消防联动控制设备是消防系统中的主要执行系统。为此，在现代建筑中，尤其是在智能建筑中，必须要具备一些必要的消防联动设备，主要包括以下几类：

1、消防水泵和喷淋水泵。这类设备主要是为了在火灾事故发生后，当控制设备给其下达联动命令后，就可以启动开始工作，通过水泵的作用抽取水源进行灭火。

2、防火阀、送风阀、排烟阀、空调机、防排烟风机等，这类设备是为了控制在火灾发生时产生的大量烟雾和巨大的火焰，避免烟雾扩散，防止火焰伤及人群。

3、防火门、防火卷帘。这类联动设备是为了达到隔离人群与火灾现场的目的而设计的，当火灾发生时，消防联动控制设备会对防火门和防火卷帘发出指令，使其帮助人群撤离并隔绝火势的蔓延。

4、消防电梯。消防电梯最重要的作用是在火灾发生时迅速转移建筑内的群众，与普通电梯相比，消防电梯要具备良好的防火性能，并且其电源控制要与普通电梯的电源分开，以确保当建筑发生火灾引起供电中断后仍能正常使用消防电梯进行人群疏散。

5、火灾警报装置、应急广播、消防专用电话。这类联动设备是为了在火灾发生后尽快通知到建筑各层，使所有人员都进行相关应急措施，为人员撤离争取宝贵的时间。另外，应急广播或消防专用电话可以方便消防人员对于现场灭火状况进行全面指挥，以更快更有效的控制火情。消防联动设备要实现无论手动控制或自动控制，都能够启动以及运行，这样才能使消防联动控制设备更加合理有效。

四、提高联动控制设备的可靠性

由上述分析我们可以了解到联动控制设备对于建筑消防工作的开展实施所具有的重要性，为了进一步提高联动控制设备的可靠性，可以采取以下几种措施方法来实现：

1、对于重要的灭火和防排烟设施如消火栓泵、喷淋泵、正压送风系统、排烟系统等，为了确保动作的可靠性，应考虑多种、多地联动和手动控制方式，既有自动，又有手动，既有就地控制，又有远地控制，以增加被控制设备的可靠、及时、正确动作。

2、合理设计各类管线的走向、敷设方式、敷设场所，采取必要的防火措施，避开可能对线路造成损坏的热源，与强电管线及其他专业管道保持必要的安全间距，确保消防电气线路处3、与建筑专业协调，合理确定消防控制中心的位置，以使其尽量靠近弱电管道井，使消防电气管线以最短距离汇入弱电管道井。

4、尽量采用多线制的手动控制柜，采用进口设备时，要注意其是否提供这种多线制的手动控制柜，若不提供，设计人员还需选用其他厂家的手动控制柜，并处理好接口问题。

五、结语

在建筑行业不断发展的前提下，除了需要提高建筑的施工质量，还要做好建筑的消防设计工作，这样才能保证建筑使用的安全性，才能避免建筑安全事故的发生。在建筑设计的过程中，要加强电气控制系统的管理工作，还要定期对电气控制设备以及联动控制设备进行安全检查，保证其可以发挥实效。在消防控制设备设计与安装的过程中，一定要按照规范的流程进行操作，如果消防设施的安装存在漏洞，则可能引发较大的火灾事故，而且会造成较大的经济损失以及人员伤亡损失。

参考文献：

[1]何勇.现代化建筑中消防设备设施的设置及特点[J].中国新技术新产品，2009（16）.

[2]张国海.高层建筑消防联动系统设计应注意的几个问题[J].建筑电气，1999（03）.

[3]吉光辉，葛良玉.消防控制设备设计与施工中应注意的问题[J].科技咨询导报.2007（09）

篇5：机电系统控制总结

为期两周的机电控制系统设计环节到今天就结束了，这两个周得实习，有收获也有遗憾，同时也对以后的工作有很大的帮助。

两周前，我收到了课题，这次的课题是我最不擅长的电气控制设计，所以比较担心。先说一下我的课题大概的内容：这次是的课题是齿圈淬火机床设计，初次拿到课题，确实懵了，根本就看不懂题目，好像每次课程设计都是这样的感觉，这都是些什么啊？从哪下手?一点思路都没有，应该怎么做啊.幸好孙老师在第二天给我们讲解了课题的主要内容。孙老师先跟我们说了一下机床的主要工艺流程，我们才有点想法了。

机床的主要工作流程是：立柱沿X轴的左右移动，提供动力的是普通交流电机，用的是交流接触器控制的电机正反装，这是在学校学习机床电气控制技术这门课程是的重要知识点，所以运用起来比较熟练，这个电机的控制比较简单。然后是淬火感应线圈的上下移动，这个动作运用的是伺服电机，还有就是齿圈的回转运动，也是运用的伺服电机，这就是问题的关键，我们没有详细的接触过伺服电机，所以运用起来就比较吃力。

在伺服电机的运用上，这是这次设计的重点难点，也是以前没接触过的东西，所以也是这次的主要收获。伺服电机要求我们用的是松下A4系列，刚开始时候，我们定性思维，想当然的以为是跟普通电机那样，靠的是交流接触器控制的正反转，结果当孙老师第二次讲解的时候才知道，靠的是伺服驱动器，、而且还是配套使用的，交流接触器的工作原理是：通过PLC给伺服阀驱动器发信号，然后伺服驱动器再给伺服电机发脉冲，PLC给伺服电机通过脉冲、方向、使能三个主要引脚控制伺服电机动作。所以接下来的工作就是学习伺服电机的主要知识。

伺服驱动器有许多个引脚，每个引脚的作用也不一样，所以学习伺服电机主要研究几个重要引脚的意义。在我们这个设计中，主要用到的有正反转CWL、CCWL这两个引脚，还有就是输入端口的PULS、SIGN这两个脉冲输入、方向控制端口，在刚开始，我们在考虑要不要画上引脚，结果在孙老师那得到的信息是，画电器原理图的关键就是画好各个引脚。在PLC控制过程中，我们一开始犯了一个错误，就是没有分析透题目，误认为我们是三个伺服电机，所以在伺服驱动器与PLC联机的时候，如果连接三个伺服驱动器，PLC的引脚就不够用了，在PLC中，只有Q0.0和Q0.1可以输出脉冲，所以就是脉冲输出口不够用了，需要用到的是EM253模块，所以我们又用了将近两天的时间在学习EM253模块，结果后来发现，我们的立柱移动不用很高的精度，所以运用普通交流三相电机就能实现功能，这就造成了我们的设计的重大变动。同时，也体现了一个问题就是，审题不仔细不深入，设计不正确，多走了好多的弯路，也浪费了很多的时间，所以这就提醒我们，以后做设计时，一定要先申请题目，明白工艺过程，机床的主要功能及实现方式以后，在开始设计，这给我们以后的设计提了个醒。但是，我们也顺便学习了EM253模块的使用，也有额为的收获。

当硬件设计好了以后，接下来的工作就是编程，这是设计最难得一部分，我们安装了西门子step7这个软件，给我们提供了很大的帮组，但是我们对于PLC的控制，如PTO/PWM控制还是不是很理解，看着例子，模仿的完成了编程，感觉做的很粗糙，所以两周时间已经过去了，但是以后有时间还得好好研究一下PLC的编程，对于这种PLC的控制，我觉得以后肯定会用上的，所以还是得深入的学习才可以。

篇6：机电设备控制系统

1机电设备安装工程具有的特性

机电设备安装工程比较特殊，它涉及范围比较广，通用性较强，主要运用于民用建筑以及工业建筑等。施工技术的不断进步，社会也趋于科技化发展，以及建筑群的不断增加，机电设备安装工程也越来越多，对工程的标准也监督的越来越严格。所以施工单位要不断研究施工技术，增加新的施工设备。另外，与建筑构筑物的质量验收相比较，机电设备工程施工质量的验收主要在质量评价方法、验收过程等存在差异。

2建筑机电设备安装工程存在的问题

2.1机电设备安装工程的流程不规范

建筑机电设备安装中会有很多问题会出现，其中关键性的因素就是流程不规范，流程的不规范很容易造成不安全的结果，最终导致不安全事故发生。建筑机电设备安装过程中，安装施工人员可能觉得自己对安装工作非常的熟练，对安装工程中的安装顺序完全忽视，这种定性思维在安装过程中被循环利用，导致安装工程的流程不规范。

2.2机电设备安装工程的电工工具不规范

科学技术的不断进步导致我国的电工产业发展迅猛，为此电工工具的生产也达到了巅峰阶段，让人眼花缭乱的的电工工具，使商场上的形式很混乱，在打价格战的同时，型号混乱成为目前最重要的问题。建筑机电设备安装工程中，电工工具是必备的，但是目前我国市场上的电工工具型号混乱的现象是存在的，没有统一的标准要求，准确性也得不到满足，如果机电设备安装工程的电工工具使用不规范，会使工程的质量控制受到很大的影响。

2.3机电设备安装图与具体施工脱节

篇7：机电设备控制系统

一、专业简介

高职教育在我国方兴未艾，任重而道远。要实现高职教育对人才的培养目标，不仅要转变教育思想观念，深化教育体制改革，还要深入开展教学内容和课程体系以及教学方法与手段的改革，这是人才培养模式改革的主要落脚点，也是教学改革的重点和难点。

机电高职专业培养目标：

随着社会生产力的科技含量越来越高，发展速度越来越快，经济生活与社会、政治的关系也越来越密。岗位技能的科技含量不断增高，变化速度不断加快，岗位转移不可避免等成了现代职业范畴的客观属性。高职教育是培养“在生产与服务第一线从事管理和直接运作的高级实用专门人才”，应该到岗后马上能符合岗位技术要求和工作环境的要求。而目前学生难就业根本问题，是毕业后不能很快达到职业、岗位要求。这就要求我们培养的高职学生，必须具备合格的职业综合素质和适应岗位、技术变化的能力，才能够满足社会发展的需求。

（一）将培养职业综合素质合格的高职学生，作为我们培养学生的重点

“职业综合素质合格”是指能胜任岗位工作。这一点有两方面的内涵：一是岗位技能合格；二是职业品质合格。岗位技能合格就是要求毕业生能掌握完成岗位任务所要求的纯技术性指标。例如，学会计的学生，要熟练从事会计实物、审计、财务管理等；学模具的学生，要能熟练从事模具设计、制造、使用、维护等。职业品质就是要求毕业生具有责任心、良好的职业意识(包括遵守劳动纪律、吃苦耐劳、团结协作等意识)和行为习惯(包括听从指挥、办事有计划等习惯)。职业品质的深层内涵包含一个人的理想信念、思想境界和道德品质等。显然，以上两方面要求是一个毕业生胜任岗位工作的必要条件。

（二）将提高高职学生适应职业岗位变化，作为提高学生就业能力的突破口

所谓“适应职业岗位变化”是指毕业生能够在不同的社会和经济部门从事所学会的职业；能从事在性质上与该职业有亲缘关系的其他职业活动(有时需要补充所缺知识和技能)；应当能够灵活地适应新的劳动结构、生产方式和工艺；善于学习，能够接受各种继续教育。

学生学情分析（与本科生比较）：

1、学习目标取向不同。本科学生对未来的要求比较高，更多是追求在今后的工作中从事较高层次的管理技术工作和考研、考公务员等目标；高职学生对未来的选择多为从事较低层次的管理工作和实际操作工作，只有部分学生追求专升本或参加社会自学考试，以达到提高自身知识层次的目的。

2、思维方式和对待学业的态度不同。本科学生在学习过程中以提高学习成绩、掌握更多专业理论知识为学习动力，并且在中学时期已初步养成了自主学习、主动学习的良好习惯。高职学生对待学业仅仅满足于取得毕业证，热衷于考取社会认可的各类专业技术认证书，如会计资格证、计算机二级证、秘书资格证等等。

3、具体学习表现不同。本科学生注重课堂学习，追求掌握更多的专业理论知识和学习层次的突破，如通过英语四、六级考试是大多数本科学生在校时的学业追求；高职学生在学习中不太注重课堂学习，偏科现象比较严重，期末考试突击复习的情况比较明显。

4、行为方式不同。本科学生在执行各项规章制度时，表现出较好的纪律性，愿意接受并服从管理，处理问题时较为冷静，尽可能避免矛盾激化。但是，以自我为中心的意识较强，和高职学生比较，其社会交往能力和展现自我风采的意识较弱；高职学生善于张扬自己的个性，热衷于了解社会和参加各类实践活动。但是，在遵守纪律的行为方面较本科学生散漫。

就业前景：

机电专业是社会需求较大的专业，各类企业均需要，就业前景很广阔，历年平均就业率达97%左右。机电专业近几年就业率：2008年 97%，2009年 96.5%，2010年97.8%。

随着我国制造业的不断发展，掌握机电的高级技术应用性人才需求增加，所以对这方面人才的需求将继续看好，并有继续升温的可能。

机电类职位是人才市场需求榜上不落的冠军，从有关统计数据推测，机电类仍是2011年需求量最大的职位之一。拥有良好职业技能和职业素质的机电类专业的毕业生总体就业形势不错。

二、任教课程教材分析

本课程选用教材是葛金印老师组编，范次猛主编高等教育出版社出版的《机电设备电气控制技术—基础知识》一书，此教材分配于两学期完成，共计110节课。

此教材优点是：《机电设备电气控制技术:基础知识》立足于职业院校人才培养目标，充分考虑高职高专学生的特点，对教学内容进行了精选，对书中的章节做了适当整合。

全书以培养学生的实践能力为主线，强调内容的应用性和实用性，降低理论分析的难度和深度，以“必需”和“够用”为尺度；体现以技能训练为主线、相关知识为支撑的编写思路，较好地处理了理论教学与技能训练的关系；尽量采用以图代文的编写形式，降低学习难度；较多地编入新技术、新设备、新材料、新工艺的内容，以期缩短学校教育与企业需要的距离，更好地满足企业用人的需求。

三、任教课程教材教学过程设计 《机电设备电气控制技术:基础知识》是高等职业院校“以就业为导向、以能力为本位”课程改革成果系列教材之一，是根据教育部新一轮职业教育教学改革精神研发的机电技术专业、数控技术专业人才培养方案中“机电设备电气控制技术——基础知识（含电拖）核心课程标准”，并参照相关国家职业标准及有关行业的职业技能鉴定规范编写的。

《机电设备电气控制技术:基础知识》主要内容包括：直流电机的应用，变压器的应用，交流电机的应用，特种电机的应用，三相异步电动机的基本控制线路，直流电动机的基本控制线路，常用生产机械的电气控制线路共七个项目。这七个项目分别分配在两个学期完成。

《机电设备电气控制技术:基础知识》可作为高等职业院校机电技术专业和数控技术专业学生的教学用书，也可作为相关行业岗位培训教材及有关人员自学用书。

本课程选用期中、期末考试的考核方式，兼带平时成绩。期中、期末考试采用笔试方法，平时成绩则是包括两个方面：课堂提问及随堂实践评分、作业完成情况及正确率。

四、任教课程学生成绩构成

本课程选用期中、期末考试的考核方式，兼带平时成绩。期中、期末考试采用笔试方法，平时成绩则是包括两个方面：课堂提问及随堂实践评分、作业完成情况及正确率。期中成绩占总评成绩的30%，平时成绩占30%，期末考试占总评40%。

五、感想

篇8：机电设备控制系统

关键词：机电设备,控制系统,电磁干扰

0 引言

随着微机控制系统在各个领域越来越广泛的应用, 对其可靠性的要求也越来越高。单片机所处的电磁和温度等环境往往非常恶劣, 有些在实验室运行正常的程序到 了工业现场却不能运行或出现不稳定、死机等现象。笔者在研制管件自动切割机控制系统时, 就遇到这样的问题:当主电源开启时, 控制系统发出错误的进刀信号, 这对安全生产构成很大的威胁;当设备周围其他大功率设备如车床, 冲击钻等突然开启工作时, 控制系统信号混乱无法正常工作。经过反复实验和实践, 总结了微机控制系统抗干扰问题一些经验。

1 硬件抗干扰措施

硬件系统的抗干扰性设计是微机系统可靠性的根本。因此在硬件设计时对干扰产生的基本要素要尽量采取措施, 最大限度抑制干扰的产生。

1.1 控制系统的可靠安全复位

1.1.1应用RC振荡电路来保证系统通电后可靠复位

微机系统的复位须使RESET复位引脚保持2个机器周期的高电平即可, 设计适当的RC振荡电路即可保证系统的可靠复位。为了使RC振荡电路的冲放电时间至少大于2个机器周期, 必须选择适当的电阻R和电容C的参数。

1.1.2增加Watchdog为系统进入死循环或飞车后能及时发现并使系统复位

安装本身不依赖CPU能独立工作的程序监视系统Watchdog。CPU在一定时间间隔中发出正常信号, 当程序进入死循环或飞车后, 能及时发现并使系统复位, 现在已经将该监控系统做入芯片中, 使用起来很方便。

1.2 电源的抗干扰设计

电源噪声主要是从馈电部份引入系统的, 是控制系统经常出现的干扰因素[1]。以下是一些电源抗干扰设计的方法:

a) 电源变压器的屏蔽:对电源变压器设备合理的屏蔽 (静电屏蔽和电磁屏蔽) 是一种十分有效而简单的抗干扰措施。在微机和数据采集系统中, 常将电源变压器的原、副边分别加以屏蔽, 原边屏蔽层通常与铁芯同时接地。

b) 采用性能优良的直流稳压电路, 增大I/O滤波电容, 减少电源纹波系数。

c) 交流稳压器主要用于消除电网电压波动对系统的影响, 同时, 由于交流稳压器中有电磁线圈, 对干扰也有一定的抑制作用。

d) 利用低通滤波器能抑制电网侵入的外部高频干扰, 低通滤波器可以让50Hz的工频信号无衰减地通过, 而滤去高于50Hz的高次谐波。

e) 在每个系统功能模块上用三端稳压集成块组成稳压电源。每个功能模块单独对电压过载进行保护, 不会因为某个稳压电源故障而使整个系统破坏, 而且也减少了公共阻抗的相互耦合, 大大提高供电的可靠性, 也有利于电源散热。

1.3 信号I/O通道的干扰及其抑制

过程通道是输入接口、输出接口与主机或主机之间相互之间进行信息传输的路径, 在过程通道中长线传输的干扰是主要因素。

1.3.1在数字量和开关量的I/O处增加光电隔离电路

在强干扰的环境下, 为了保证系统有较高的可靠性, 采用光电耦合器件将微机部分与其他所有的外接通道实行浮地屏蔽的处理方法, 如图2所示。A/D转换后的并行输出口、D/A的并行数据输入口以及地址与控制线均采用光电隔离, 而光电耦合器的输入、输出回路用独立的电源分别供电, 这样就完全切断了系统主机与外界的一切电联系[2]。

1.3.2滤波

采用模拟滤波抑制串模干扰是一种常用的方法。如果干扰信号频率比测量信号频率高, 采用低通滤波器;如果干扰信号比测量信号频率低, 选用高通滤波器;当串模干扰信号落在被测信号频率的两侧, 需采用带通滤波器。一般采用电阻R, 电容C和电感L等无源元件构成无源滤波器, 其缺点是信号有较大的衰减。为了把增益和频率特性综合起来, 可以采用以反馈放大器为基础的有源滤波器, 这对小信号尤其重要, 它不仅可以提高增益, 而且可用频率特性分析, 缺点是线路复杂一些。在控制系统中, 串模干扰比被测信号变化快, 所以采用无源低通滤波器, 如图3所示[3]。

1.3.3信号差动收发

由于长距离信号传输中存在共模干扰, 干扰可以是直流电压, 也可以是交流电压, 其幅值可以达几伏。实际上共模电压会转换成串模干扰加到放大器输入端。为抑制干扰, 一般采用专用电路或芯片把单端传输信号变为双端差动信号传输, 接收端把双端信号变成单端信号, 这种情况对线路阻抗损耗产生的电压迁移非常有效。

1.3.4不等电位干扰的分块隔离措施

为了克服电磁干扰的影响, 可将大系统分为多个小系统, 每部分单独共地, 各个部分之间采用高绝缘隔离, 这样就缩小了每个共地系统的空间范围, 从而消除不等电位干扰。不等电位干扰在I/O中很明显, 因此在I/O设计中必须采用分块隔离技术。

1.4 空间磁干扰的屏蔽

大功率设备工作时的电磁干扰是以电磁辐射的形式影响系统的, 采用电磁屏蔽是抑制这类干扰的最有效方法。采用高导磁率材料的屏蔽罩将控制电路围起来, 于是大部分磁力线沿屏蔽罩形成磁回路, 到达控制电路板的磁力线很少, 很好地抑制了电磁干扰。屏蔽罩不能有空隙, 同时屏蔽罩要接地, 这样在抑制电磁干扰的同时, 也抑制了静电的干扰。

1.5 印制板PCB电路抗干扰设计

PCB布线的好坏对微机控制系统的可靠性影响很大, 在设计PCB时应注意以下几个方面[4]。

a) 电源线设计:根据印刷线路板电流的大小, 尽量加粗电源线宽度, 减少环路电阻, 降低耦合噪声。

b) 地线设计:接地线应尽量加粗, 最好不少于3mm。TTL, CMOS器件的地线要呈辐射网状, 避免环形。而且要构成闭环路, 数字地与模拟地分开。

c) 晶振布线:晶振与单片机引脚尽量靠近, 用地线把时钟区隔离起来, 时钟线要远离I/O线, 晶振外壳接地并固定。

d) 电路板合理分区:分区原则要保各部件之间的引线要尽量短;强弱信号、数模信号之间隔离;干扰源 (如电机、可控硅等) 与敏感元件 (如单片机) 远离。

e) 布线时拐角尽可能大于90°, 尽量减少回路环的面积, 以降低感应噪声。

f) 元件面和焊接面应采用相互垂直、斜交或者弯曲走线, 避免相互平行以减小寄生耦合, 避免相邻导线平行段过长。尽量采用多层印制电路板, 多层板可提供良好的接地网, 可防止产生地电位差和元件之间的耦合。

2 软件抗干扰技术

硬件抗干扰措施往往并不能完全消除干扰, 单片机系统仍会受到侵害, 软件抗干扰技术可进一步减小各种干扰, 提高系统的可靠性。

2.1 出口控制闭锁

开关量输出回路中, 每一个开关量输出都通过一个与非门控制, 要在与非门的两个输入端都满足条件时, 才驱动光耦合电器。而在初始化时, 这些与非门的两个输入端都被置成相反的状态。将驱动跳闸出口的开关量输出回路的与非门的两个输入端子连接至两个不同的端口, 使得这两个输入条件不可能用同一条指令同时改变, 从而减小了误动的可能性。除此以外, 为了防止在程序出轨以后, 非预期的执行一条转移指令, 正好跳转到跳闸程序段的入口, 造成误动作, 可将跳闸程序段分为两部分, 必须在执行这两部分程序后才构成跳闸条件, 并且在这两部分指令之间插入一段校核程序, 检查在RAM区内存放的标志字, 这些标志字只有在正常进入跳闸程序时, 才会被设置。如果这段校核程序检查到标志字并没有设置, 则说明程序为非正常进入, 由软件将装置复位。

2.2 处理过程的校核措施

干扰可能使正在传递的数据地址、指令或程序计数器出错。为避免出现错误的转移而导致最终结果错误, 可以事先安排一个控制标志字, 其中的某几位对应一个子功能模块.每次当一个处理周期开始的时候, 先将所有标志位清零, 然后在程序执行过程中由各个子功能模块将相应的标志置位, 在适当的时候对标志字校核, 只有当标志位被充分置位时, 才认为此次循环的结果是可信的。

2.3 装置恢复技术

为了使程序在出轨之后能尽快恢复正常运行, 除了在硬件上采用“看门狗”之外, 还要设置软件陷阱, 当程序因干扰跑飞时, 会自动转移到一个特定的程序中去处理。

2.4 软件的冗余设计

在软件设计中多处使用冗余设计。例如, 对于未使用的中断向量, 使其指向相同的中断服务程序, 然后在程序中写入如下三条指令:PUSHA, POPA, RET, 防止干扰引起非预期的中断服务而导致死机的情况。

2.5 睡眠抗干扰

CPU很多情况下是处于等待状态, 这时, 它虽没有工作但却清醒, 很易受干扰。若让CPU在无正常工作时休眠, 必要时再由中断系统来唤醒它, 可以使其受到的干扰大大降低, 同时功耗也大大降低[5]。

3 结语

管件自动切割机微机控制系统采取硬件抗干扰为主, 软件抗干扰为辅的措施后, 经过反复实验, 并且在其周围人为增加某些可能的干扰源, 如冲击钻, 钻床等大功率设备, 系统都能够可靠运行, 目前该设备已交付使用。

参考文献

[1]陈琼主编.EMC工程设计手册[M].北京:国防工业出版.

[2]路宏敏.工程电磁兼容[M].西安:西安电子科技大学出版社, 2003.

[3]周旭.电子设备防干扰原理与技术[M].北京:国防工业出版社.

[4]王幸之, 王雷, 翟成, 等.单片机应用系统抗干扰技术[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2000.