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控制系統(tǒng)設(shè)計論文范文第1篇

系統(tǒng)構(gòu)成，以夏季空調(diào)制冷為例：通常中央空調(diào)的循環(huán)水系統(tǒng)關(guān)鍵是包括著兩個水循環(huán)系統(tǒng)，也就是使用敞開式系統(tǒng)冷卻水循環(huán)系統(tǒng)以及使用封閉式系統(tǒng)冷凍水循環(huán)系統(tǒng)，以及制冷機(jī)組和風(fēng)機(jī)盤管與冷卻塔。需要進(jìn)行降溫的房間之內(nèi)會裝設(shè)風(fēng)機(jī)，這里的風(fēng)機(jī)關(guān)鍵是進(jìn)行冷空氣吹入至房間，進(jìn)而能夠促使房間內(nèi)熱交換程度加快便于實現(xiàn)降溫。工作原理，為了能夠促使室內(nèi)溫度保持在一個非常舒適的范圍之內(nèi)，冬季的室內(nèi)溫度過低時中央空調(diào)體系會把循環(huán)熱水送進(jìn)風(fēng)機(jī)盤管中，再將室外的低溫空氣進(jìn)行循環(huán)經(jīng)過風(fēng)機(jī)盤管時，對應(yīng)低溫空氣同樣是和風(fēng)機(jī)盤管鋁片實行熱交換來把風(fēng)機(jī)盤管鋁片熱量傳送于低溫空氣中，促使低溫空氣在進(jìn)行加熱之后送進(jìn)房間之內(nèi)，促使其室內(nèi)溫度得以有效升高；在夏季的室溫過高時，中央空調(diào)系統(tǒng)就會運(yùn)用水泵把經(jīng)過制冷器主機(jī)所提供的冷凍水循環(huán)式送進(jìn)風(fēng)機(jī)盤管內(nèi)，以便于在溫度降低時風(fēng)機(jī)盤管之內(nèi)鋁片及循環(huán)進(jìn)的室外高溫空氣進(jìn)行接觸時能夠展開熱交換，最終將所得到的冷空氣送進(jìn)室內(nèi)進(jìn)行降溫。

2基于LonWorks的中央空調(diào)智能控制系統(tǒng)

該空調(diào)機(jī)組所控制的相關(guān)現(xiàn)場總線系統(tǒng)工作原理是溫濕度控制器測出溫度以及濕度之后，再經(jīng)過運(yùn)算得到對應(yīng)閥門調(diào)節(jié)輸出，此時的輸出是經(jīng)過Lon網(wǎng)絡(luò)送至對應(yīng)智能閥處以產(chǎn)生閥門開度。智能閥數(shù)量以及空調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有著極大的關(guān)聯(lián)。開關(guān)量控制器是用在啟停機(jī)組上的，以便于有效監(jiān)測空調(diào)實時狀態(tài)以及進(jìn)行警報。

2.1系統(tǒng)硬件設(shè)計

關(guān)于智能閥門設(shè)計，相關(guān)智能閥門應(yīng)該是直接連接于Lon網(wǎng)絡(luò)之上的，并經(jīng)過Lon總線接收其閥門的開度指令，此指令是以網(wǎng)絡(luò)對應(yīng)變量形式出現(xiàn)的。智能閥門關(guān)鍵硬件設(shè)計，從某種程度上來講智能閥門是要求對應(yīng)運(yùn)算量和儲存容量較少的，所以運(yùn)用了神經(jīng)元NeuronMC143120芯片和FTT-10A式的雙絞線變壓器耦合收發(fā)器，還有其電源是運(yùn)用了LM2575式的降階電壓調(diào)節(jié)器芯片，其在進(jìn)行濾波之后可以獲得非常穩(wěn)定的+5V電壓，串行A/D轉(zhuǎn)換器是使用TCL1549芯片，這樣可以充分的滿足于對應(yīng)閥門開度有效控制精確度，繼電器是使用了JGX-1F型式的固態(tài)繼電器，該型號的繼電器驅(qū)動能力較大且生命周期較長。

2.2溫濕度控制程序軟件有效實現(xiàn)

溫濕度控制器是最關(guān)鍵的主控制器，其是要求具備較大儲存空間以及處理能力，所以是使用了3150CPU模塊。關(guān)于溫濕度控制程序軟件的實現(xiàn)應(yīng)該分為兩大部分，節(jié)點(diǎn)內(nèi)部功能，這包括著相關(guān)模擬量采集以及處理和顯示，并且具有四個PID回路，可以充分的達(dá)到參數(shù)修改以及運(yùn)算和網(wǎng)絡(luò)變量形式輸出結(jié)果至其余控制器或者是智能閥處；還有就是主控制器，也就是溫濕度控制器務(wù)必要具有及上位機(jī)可以通信的功能。依據(jù)其工藝技術(shù)的要求，溫濕度控制器之內(nèi)具有專門開辟的儲存區(qū)域，這是存放上位機(jī)組態(tài)之后所形成的相關(guān)程序鏈，并且控制器經(jīng)過詳細(xì)分析程序能夠?qū)Υ鎱^(qū)域之內(nèi)各類數(shù)據(jù)展開分析，再合理的調(diào)用子程序來充分實現(xiàn)各類功能及完成控制。

3中央空調(diào)節(jié)能理論分析

中央空調(diào)系統(tǒng)是經(jīng)由制冷主機(jī)以及冷卻泵和冷凍泵，還有冷卻塔風(fēng)機(jī)和風(fēng)機(jī)盤管所組成的。應(yīng)該說其制冷主機(jī)是經(jīng)過壓縮機(jī)來促使制冷劑快速冷凍循環(huán)水溫度降低，通常通過制冷主機(jī)進(jìn)行制冷之后的水溫度大約是7攝氏度，這也是中央空調(diào)的冷源提供場所。冷凍水泵主要是將冷凍水進(jìn)行加壓至空調(diào)系統(tǒng)的對應(yīng)末端系統(tǒng)，冷卻水是經(jīng)過冷卻水泵將對應(yīng)制冷主機(jī)中熱量充分帶走，通過冷卻塔將這些熱量有效的釋放至空氣中，之后就會回到冷水機(jī)組中。冷卻風(fēng)機(jī)能夠合理的帶動空氣進(jìn)行快速運(yùn)動，經(jīng)過空氣帶走冷卻水熱量，同時能夠有效促使蒸發(fā)以致水溫迅速降低。溫度降低之后相關(guān)冷卻水會進(jìn)行再次循環(huán)，并進(jìn)入制冷主機(jī)中，再次帶走制冷機(jī)所存在的多余熱量。中央空調(diào)系統(tǒng)可以說是多變量復(fù)雜且時變的系統(tǒng)，相關(guān)過程要素主要是非線性以及大滯后、強(qiáng)耦合的關(guān)系。模糊控制是基于模糊集合論以及模糊語言變量、模糊邏輯推理的計算機(jī)智能化控制理論，能夠充分的適應(yīng)于中央空調(diào)各個方面控制要求及需求。模糊控制下的變頻調(diào)速技術(shù)能夠充分達(dá)到中央空調(diào)水系統(tǒng)極好的溫差變以及壓差變和流量變的運(yùn)行模式，可以促使控制系統(tǒng)具備極高跟隨性以及應(yīng)變能力，還能夠依據(jù)相對被控制的動態(tài)過程特性識別來自主調(diào)節(jié)其運(yùn)行參數(shù)，以便于得到最優(yōu)化控制效果。模糊控制能夠充分地適應(yīng)于多變性特征，不過也正是因為該類復(fù)雜非線性才促使模糊控制極好地控制并克服了對應(yīng)被控中央空調(diào)各個方面的要求及需求，進(jìn)而實現(xiàn)極高的控制能力以及最佳運(yùn)行狀態(tài)。停機(jī)控制也就是確?？照{(diào)區(qū)域完成運(yùn)作后還能夠具備較為舒適的環(huán)境，并有效計算出能夠提前停止空調(diào)的最長時間。并且，在停止運(yùn)用空調(diào)區(qū)域之前就有效控制區(qū)域空調(diào)關(guān)閉。

4結(jié)束語

控制系統(tǒng)設(shè)計論文范文第2篇

系統(tǒng)以MSP430F2616微控制器為核心，這款單片機(jī)有良好的低功耗性能，適宜開發(fā)家用電子產(chǎn)品。當(dāng)系統(tǒng)上電運(yùn)行后，WSN節(jié)點(diǎn)會通過濕度測量模塊對當(dāng)前濕度進(jìn)行采集，濕度測量模塊選用HS1101濕敏電容與NE555構(gòu)成多諧振蕩器，以此將空氣濕度變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娙葜档淖兓?，單片機(jī)通過采集多諧振蕩脈沖頻率，可得到濕度值。STC12C5A50S2單片機(jī)獲得濕度值后，通過NRF24L01傳遞給主控單片機(jī)并顯示于TFT液晶，用戶可通過按鍵（“加濕開”、“加濕關(guān)”、“干燥開”、“干燥關(guān)”“、復(fù)位”）進(jìn)行人機(jī)交互。濕度數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)濕度范圍相比較，若超出范圍，MCU可通過控制繼電器來驅(qū)動加濕與抽濕執(zhí)行機(jī)構(gòu)。此外，主控系統(tǒng)擁有華為GTM900-CGSM通信模塊，支持短信查詢功能，用戶可借由手機(jī)軟件平臺對濕度進(jìn)行查詢與控制現(xiàn)信息的遠(yuǎn)距離傳輸與閉環(huán)控制。為滿足系統(tǒng)供電需要，選用220V-12V電源適配器進(jìn)行供電輸入，作為加濕器，抽濕器電源；開關(guān)集成穩(wěn)壓芯片LM2596輸出5V為單片機(jī)、NRF24L01模塊、TFT液晶邏輯供電；線性穩(wěn)壓元件LM1117穩(wěn)壓輸出3.3V為無線主接收模塊、TFT液晶背光供電。

2系統(tǒng)軟件設(shè)計

主程序開始，先初始化各個模塊，然后等待命令，若有命令則判斷是控制命令還是查詢命令，若為查詢命令，則向客戶端發(fā)送信息，若為控制命令，執(zhí)行控制動作；若無控制命令，判斷無線接收數(shù)據(jù)，若有則做數(shù)據(jù)處理，若無則數(shù)據(jù)更新顯示，并返回等待命令。

3實驗測試及分析

3.1測試方案

系統(tǒng)測試采用先模塊單獨(dú)調(diào)試再系統(tǒng)聯(lián)調(diào)的方法。①測試電源模塊的輸出，得到功率，電壓電流信息。②硬件仿真測試單片機(jī)，測試液晶顯示是否正常。③濕度傳感器測試濕度是否采集值成正比，同時測試加濕干燥機(jī)構(gòu)在供電正常情況下能否正常工作。④用PC機(jī)的串口調(diào)試和GSM模塊之間串行通信。⑤整機(jī)系統(tǒng)連接好，重復(fù)以上步驟，測試數(shù)據(jù)接收。通過以上測試，可判斷整機(jī)運(yùn)行是否正常。

3.2測試數(shù)據(jù)

測試數(shù)據(jù)包括以下四部分：①通過萬用表測試電源模塊的輸出：+5V和+3．3V的誤差在±0．1Y以內(nèi)，接上所有負(fù)載后輸出的電流達(dá)1A；②通過設(shè)置不同的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)值：測試到系統(tǒng)的超標(biāo)自動發(fā)送短信至終端功能正常；③終端發(fā)送查詢指令至系統(tǒng)：測試到手持機(jī)終端接收到的數(shù)據(jù)和TFT液晶顯示屏顯示的數(shù)據(jù)完全吻合；④終端發(fā)送控制信息至系統(tǒng)：得到動作與指令相同。

3.3結(jié)果分析

經(jīng)過各項性能的測試，系統(tǒng)指標(biāo)和參數(shù)基本達(dá)到預(yù)期的效果，如果能考慮到實際的能效，系統(tǒng)將更加完善。

4結(jié)束語

控制系統(tǒng)設(shè)計論文范文第3篇

隨著我國信息事業(yè)的持續(xù)、快速發(fā)展,通信基礎(chǔ)設(shè)施日臻完善,固定電話、移動電話用戶總數(shù)接近兩億.利用現(xiàn)有的個人通信終端,實現(xiàn)基于PLMN(陸基移動通信網(wǎng))和PSTN(公用電話交換網(wǎng))的電話遠(yuǎn)程控制系統(tǒng),既可以節(jié)約投資,又便于推廣.電話遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)(ITRCS),以CCITT及我國標(biāo)準(zhǔn)共同規(guī)定的部分標(biāo)準(zhǔn)程控交換信令(DTMF雙音多頻信號,振鈴信號,回鈴音信號等)作為系統(tǒng)控制命令,以PLMN與PSTN通信網(wǎng)作為傳輸介質(zhì),使用戶可以在遠(yuǎn)端利用固定電話或移動電話發(fā)送DTMF雙音多頻信號,實現(xiàn)對近端電器設(shè)備的遠(yuǎn)程控制.信令傳輸示意圖如圖1所示.

2電話遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)

電話遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)接收遠(yuǎn)端發(fā)送來的DTMF信號,并對其進(jìn)行解碼,解碼后的信號再由中央處理單元采集處理;為了方便用戶使用,系統(tǒng)設(shè)計了語音提示界面;電話遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)一般工作在元人值守環(huán)境,所以應(yīng)具有自動離線、上線、復(fù)位功能;為了符合智能化要求,系統(tǒng)采用80日作為中央處理器.同時,電話遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)正常工作還需電源供電電路、驅(qū)動電路等輔助電路.智能電話遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)如圖2所示.

可以看出,系統(tǒng)主要由DTMF音頻解碼電路、語音提示電路、離線/上線/復(fù)位電路、中央處理單元、驅(qū)動電路、電源電路等組成.

3各部分電路及工作原理

3.1中央控制電路

中央控制電路的主要功能是接收鈴流檢測電路和DTMF解碼電路的中斷信號,發(fā)送對上線/離線/復(fù)位電路和受控設(shè)備的控制信號,對語音錄放電路進(jìn)行尋址操作,接收DTMF解碼電路的四位二進(jìn)制數(shù)據(jù)(見圖2).

3.2DTMF音頻解碼電路

DTMF(DualToneMultiFrequency)雙音多頻信號解碼電路是目前在按鍵電話(固定電話、移動電話)、程控交換機(jī)及無線通信設(shè)備中廣泛應(yīng)用的集成電路.它包括DTMF發(fā)送器與DTMF接受器,前者主要應(yīng)用于按鍵電話作雙音頻信號發(fā)送器,發(fā)送一組雙音多頻信號,從而實現(xiàn)音頻撥號.雙音多頻信號是一組由高頻信號與低頻信號疊加而成的組合信號,CCITT和我國國家標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定了電話鍵盤按鍵與雙音多頻信號的對應(yīng)關(guān)系如表所示.

表電話撥號數(shù)字對應(yīng)的高低頻率組合關(guān)系

電話遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)采用MITEL公司生產(chǎn)的MT8870DTMF接受器作為DTMF信號的解碼核心器件.MT8870主要用于程控交換機(jī)、遙控、無線通信及通播系統(tǒng),實現(xiàn)DTMF信號的分離濾波和譯碼功能,輸出相應(yīng)16種頻率組合的四位并行二進(jìn)制碼.MT8870具有撥號音抑制和模擬信號輸入可調(diào)功能,所以在設(shè)計MT8870DTMF解碼電路時,只需外加一些阻容元件即可.DTMF解碼電路如圖3所示.

遠(yuǎn)端用戶發(fā)送的DTMF信號,經(jīng)搞合電容的隔直流作用后,由MT8870接收并進(jìn)行譯碼,輸出的四位并行二進(jìn)制數(shù)據(jù)直接與8051單片機(jī)的P0.0～P0.3連接,MT8870在DTMF信號碼變換完成后,由CID端發(fā)送中斷信號INT1,通知8051數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好.

3.3語音提示電路

電話遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)利用語音提示電路實現(xiàn)用戶和系統(tǒng)的交流.語音提示電路預(yù)先存儲若干段系統(tǒng)提示音,8051中央處理單元電路判斷用戶發(fā)送的DTMF信號后,對語音提示電路進(jìn)行尋址,播放相應(yīng)的提示音,從而向用戶反饋信息提示下一步該如何操作.

本系統(tǒng)選用美國ISD公司的ISD2590單片語音錄放集成電路作為語音提示電路的核心部分.ISD2590采用E2PROM存儲器,信息可永久保存,零功能存儲;它還采用了DA盯直接模擬量存儲技術(shù),因而能較好地保留語音信息中的有效成分,提高錄放音的清晰度.ISD2590可以存儲長達(dá)90s的語音,能夠?qū)崿F(xiàn)1～600段語音分段,每段錄放音均有一個起始端,該起始端地址選擇由A0～A9確定.ISD2590的電路也非常簡單,只需少許阻容元件即可,并且它易與單片機(jī)接口,實現(xiàn)分段尋址功能.ISD2590的內(nèi)部功能如圖4所示.

系統(tǒng)在接收遠(yuǎn)端用戶發(fā)送的DTMF信號以后,根據(jù)軟件設(shè)定,對語音電路進(jìn)行尋址放音.例如系統(tǒng)收到用戶發(fā)出的"1234'''',用戶密碼信號時,若密碼正確,則尋址播放語音提示"密碼正確",否則,尋址播放語音提示"密碼錯誤".需要提出的是,ISD2590".只有A0～A910根地址線,顯然不能對480K模擬存儲陣列直接尋址,從圖4可以知道,ISD2590的地址線是先經(jīng)過解碼器解碼后再對480K模擬存儲陣列進(jìn)行尋址的.

3.4系統(tǒng)上線／離線/復(fù)位電路

當(dāng)DTMF信號解碼電路及語音提示電路與用戶電話線連通時,我們稱系統(tǒng)處于上線(Odine)狀態(tài);反之,當(dāng)DTMF信號解碼電路及語音提示電路與用戶電話線斷開時,我們稱系統(tǒng)處于離線(Offline)狀態(tài).只有在電話遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)工作時,系統(tǒng)才應(yīng)處于上線狀態(tài).這樣做的目的是避免用戶呼叫系統(tǒng)時的高壓振鈴信號(可達(dá)120VMS)及線路上其他高壓噪聲對DTMF信號解碼電路及語音提示電路產(chǎn)生危害.上線/離線/復(fù)位功能的實現(xiàn),也是由系統(tǒng)硬件電路和軟件共同實現(xiàn)的.

3.4.1系統(tǒng)上線電路

系統(tǒng)上線電路的功能是檢測程控交換機(jī)發(fā)送的振鈴鈴流信號,然后通過中斷方式通知8051單片機(jī),根據(jù)軟件設(shè)定,閉合系統(tǒng)上線/離線/復(fù)位開關(guān)電路,開啟UrMF信號解碼電路和語音提示電路與電話用戶線的連接.上線電路的主要部分是鈴流檢測電路.鈴流信號是當(dāng)遠(yuǎn)端用戶呼叫電話遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)時,由程控交換機(jī)向電話遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)發(fā)送的控制信令.系統(tǒng)采用TCA3385芯片作為鈴流檢測電路的核心部件.TCA3385是一種性能穩(wěn)定的振鈴信號轉(zhuǎn)換、檢測器件,常用于電話機(jī)、應(yīng)答器等儀器儀表.它的PDO端(如圖5)是振鈴檢測輸出端,在振鈴信號穩(wěn)定后,此端會變?yōu)楦唠娖捷敵?RDO端可直接與8051單片機(jī)相連,作為8051的中斷信號INT0.TCA3385的內(nèi)部功能及外部電路如圖5所示.

當(dāng)電話遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)處于離線狀態(tài)時,只有鈴流檢測電路與用戶電話線相連,而TCA3385能承受較高電壓的沖擊,保證了系統(tǒng)的完全穩(wěn)定性.

3.4.2離線/復(fù)位電路

用戶對電話遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)操作完成后,發(fā)出結(jié)束命令,8051單片機(jī)斷開系統(tǒng)上線/離線/復(fù)位開關(guān)電路,系統(tǒng)離線.如果用戶出現(xiàn)誤操作或忘記發(fā)送結(jié)束命令時,系統(tǒng)根據(jù)軟件設(shè)定,斷開系統(tǒng)上線/離線/復(fù)位開關(guān)電路,使系統(tǒng)離線,并初始化軟件設(shè)定.

3.5驅(qū)動電路

電話遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)對受控設(shè)備的控制,要通過8051單片機(jī)對繼電器的閉合才能實現(xiàn),因此,在8051單片機(jī)與繼電器之間必須設(shè)置一個繼電器驅(qū)動電路.本系統(tǒng)采用摩托羅拉公司的MC1413,來關(guān)閉與開啟繼電器開關(guān)(圖6).

4系統(tǒng)軟件

如何利用有限的16種DTMF信號實現(xiàn)多樣的系統(tǒng)控制功能,是系統(tǒng)成功與否的關(guān)鍵,借助于軟件編程,系統(tǒng)可以對16種DTMF信號的任意組合進(jìn)行解釋,從而大大豐富了系統(tǒng)功能.系統(tǒng)軟件的流程結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜,這里只介紹系統(tǒng)軟件主要功能要求:

(1)系統(tǒng)身份認(rèn)證功能為了保證只有合法用戶才能操作系統(tǒng),電話遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)上線以后,用戶必須輸入密碼,待系統(tǒng)確認(rèn)后才具有對系統(tǒng)的操作權(quán)限.

(2)用戶信令解釋功能對收到的用戶信號,系統(tǒng)按照軟件設(shè)定加以解釋,并決定對語音提示電路尋址,播放相應(yīng)的系統(tǒng)提示音,實現(xiàn)用戶和電話遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)間的交互操作,或者對外部受控設(shè)備發(fā)出相應(yīng)的驅(qū)動信號.

(3)軟件定時功能系統(tǒng)軟件設(shè)定系統(tǒng)自動復(fù)位的軟件定時器,定時器的設(shè)置值規(guī)定了系統(tǒng)一次上線工作的最大時間.若一次工作超時,系統(tǒng)自動離線,進(jìn)入待機(jī)狀態(tài).

5結(jié)束語

控制系統(tǒng)設(shè)計論文范文第4篇

系統(tǒng)由上位機(jī)和下位機(jī)組成。其中，上位機(jī)安裝了組態(tài)軟件服務(wù)器，負(fù)責(zé)接收發(fā)回來的數(shù)據(jù)和發(fā)送相應(yīng)的命令;下位機(jī)由網(wǎng)關(guān)和節(jié)點(diǎn)組成。其中，節(jié)點(diǎn)是由電源模塊、ZigBee模塊、傳感器、太陽能板、電磁閥等部分組成。在稻田池塊處放置節(jié)點(diǎn)，根據(jù)水稻生長時期和土壤狀況確定傳感器埋設(shè)深度，實時監(jiān)測池塊變化。設(shè)計時，在池塊中布置8個節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)關(guān)與節(jié)點(diǎn)中采用ZigBee樹狀網(wǎng)絡(luò)通訊，網(wǎng)關(guān)與上位機(jī)采用GPRS通訊，系統(tǒng)網(wǎng)關(guān)和節(jié)點(diǎn)都通過太陽能板供電。節(jié)點(diǎn)實時采集傳感器的數(shù)值，經(jīng)ZigBee傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān)，數(shù)據(jù)實時顯示在組態(tài)屏上，網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)融合后由GPRS傳送到上位機(jī)。上位機(jī)軟件接收并處理數(shù)據(jù)，根據(jù)相應(yīng)的預(yù)設(shè)參數(shù)和采集回來的參數(shù)，會自動控制電磁閥啟停功能。同時，網(wǎng)關(guān)還可以監(jiān)測電池電量的參數(shù)，并傳送至上位機(jī)。

2系統(tǒng)設(shè)計

2．1網(wǎng)關(guān)控制芯片的設(shè)計

STC12C5A60S2/AD/PWM系列單片機(jī)是宏晶科技生產(chǎn)的單時鐘/機(jī)器周期(1T)的單片機(jī)，是高速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的新一代8051單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，但速度快8～12倍;內(nèi)部集成了MAX810專用復(fù)位電路、2路PWM、8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換(250K/s)，針對電機(jī)控制，適用于強(qiáng)干擾場合。

2．2節(jié)點(diǎn)驅(qū)動電路的設(shè)計

采用驅(qū)動繼電器控制電磁閥的方式。為了提高系統(tǒng)的可靠性，采用5V繼電器。繼電器使用ULN2803驅(qū)動，ULN2803使用5V供電，STV12C5A60S2的輸出信號經(jīng)74HC14傳輸?shù)経LN2803。

2．3傳感器的選擇

傳感器測量部分包括土壤水分、池塊溫度和池塊水位。各部分的選型如下:1)測量池塊溫度。選用DSl8B20溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻不同，其可直接將被測溫度轉(zhuǎn)換為串行數(shù)字信號，供單片機(jī)處理。測量溫度范圍為－55～+125°C，在－10～+85°C范圍內(nèi)精度為±0．5°C，適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量。2)測量池塊水位。選用GB2100A液位傳感器，供電范圍5～12V，具有信號隔離放大、截頻干擾設(shè)計及抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。根據(jù)寒地水稻控制灌溉技術(shù)規(guī)范，水稻生育轉(zhuǎn)換期要提前曬田，并在生育期轉(zhuǎn)換問題上提出“時到不等苗苗到不等時”的調(diào)控方法。“時到不等苗”，即不管水稻處于哪個生育期(分蘗末期除外)，土壤水分到了土壤控制下限則灌水至上限，土壤水分未達(dá)到控制下限，不需要灌水;“苗到不等時”即水稻生長發(fā)育到分蘗末期，不管土壤水分是否控制到下限，都要及時排水曬田。過了分蘗末期，到了拔節(jié)孕穗期，(需水敏感期)則必須灌水至土壤水分上限。因此，采用HS－102STR土壤水分傳感器，它是一款基于頻域反射原理，利用高頻電子技術(shù)制造的高精度、高靈敏度的測量土壤水分的傳感器，通過測量土壤的介電常數(shù)，能直接穩(wěn)定地反映各種土壤的真實水分含量。

2．4ZigBee網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計

ZigBee網(wǎng)絡(luò)采用TI公司最新一代ZigBeeSOC芯片，芯片供電電壓為3．3V，內(nèi)部已集成了一個8051微處理器與高性能的RF收發(fā)器。該芯片在無外加功放情況下通信距離可以達(dá)到1600m。采用TI公司的ZigBee2007/PRO協(xié)議棧作為開發(fā)背景，在IAREmbeddedWorkbench環(huán)境下開發(fā)。啟動網(wǎng)關(guān)后允許采集節(jié)點(diǎn)與其連接，接收節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息;然后，數(shù)據(jù)通過ZigBee傳送至網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)將其打包成規(guī)定的數(shù)據(jù)幀格式，經(jīng)由GPRS傳送至上位機(jī)。

2．5通訊協(xié)議

在網(wǎng)關(guān)與上位機(jī)之間通過GPRS通訊，設(shè)計的數(shù)據(jù)格式參考了常見的Modbus－RTU協(xié)議的格式，由設(shè)備地址、功能碼、數(shù)據(jù)、結(jié)束符組成。采用求和校驗方式，即將功能碼和數(shù)據(jù)位的5個字節(jié)數(shù)據(jù)(BIT2－BIT6)相加求和，取低16位寫入校驗位。設(shè)備地址為設(shè)定的網(wǎng)關(guān)地址，在本設(shè)計中定義為4A01，功能碼用于區(qū)分實現(xiàn)不同的功能，包括繼電器控制、讀取采集節(jié)點(diǎn)數(shù)值、讀取電池電量等。其中，功能碼4B1x用于實現(xiàn)繼電器控制，數(shù)據(jù)位000000表示繼電器閉合，F(xiàn)FFFFF表示繼電器斷開;讀取電池電量檢測功能碼531x，即數(shù)據(jù)位000000表示電量低，F(xiàn)FFFFF表示電量高;采集傳感器數(shù)據(jù)功能碼73xx，即功能碼7311代表1號節(jié)點(diǎn)的1號溫度傳感器。例如，上位機(jī)發(fā)送:4A014B110000005C0D0A，即表示發(fā)送繼電器1閉合命令。

2．6節(jié)點(diǎn)供電電路的設(shè)計

對于分散在池塊的采集節(jié)點(diǎn)，由于距離控制室較遠(yuǎn)，因此供電采用太陽能電池板與鉛蓄電池相結(jié)合的方式。在陽光良好、太陽能電池板輸出充足的時候，采用太陽能電池板供電，同時對鉛蓄電池進(jìn)行浮充;當(dāng)太陽能電池板輸出不足或者出現(xiàn)故障時，切換到鉛蓄電池端，利用電池進(jìn)行供電。在系統(tǒng)的設(shè)計上，采用一只1N5819二極管作為太陽能電池板與鉛蓄電池的切換開關(guān):當(dāng)太陽能電池板輸出充足時，則太陽能電池板具有優(yōu)先權(quán);當(dāng)太陽能電池板輸出不足不能為系統(tǒng)正常供電時，則二極管導(dǎo)通，采用鉛蓄電池供電，以保證系統(tǒng)能夠連續(xù)工作。

2．7系統(tǒng)軟件設(shè)計

系統(tǒng)軟件主要是靠對單片機(jī)編程實現(xiàn)。其中，對上位機(jī)無線通信時，響應(yīng)幀在上位機(jī)鏈接單元中自動生成，在單片機(jī)中無需用戶再編寫通信程序。因此，單片機(jī)編程主要解決的是現(xiàn)場電磁閥的開啟和關(guān)閉控制、模擬量的數(shù)據(jù)的采集和處理，同時也可接收上位機(jī)發(fā)送的控制指令完成相應(yīng)的控制操作。系統(tǒng)軟件的實現(xiàn)可以讓操作員位于監(jiān)控中心的計算機(jī)終端，進(jìn)行遠(yuǎn)程手動、半自動和全自動控制，各項操作無需人進(jìn)行，節(jié)省了人力資源，操作的準(zhǔn)確性、連貫性比以往得到顯著提高，從而大幅度提高了生產(chǎn)效率。

2．8上位機(jī)組態(tài)程序設(shè)計

MCGS是北京昆侖通態(tài)自動化軟件科技有限公司研發(fā)的一套基于Windows平臺的、用于快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)。該產(chǎn)品以搭建戰(zhàn)略性工業(yè)應(yīng)用服務(wù)平臺為目標(biāo)，可以為企業(yè)提供一個對整個生產(chǎn)流程進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總、分析及管理的有效平臺，使企業(yè)能夠及時有效地獲取信息，及時地做出反應(yīng)，以獲得最優(yōu)化的結(jié)果。MCGS軟件具有網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集和處理、趨勢曲線、報表輸出、動畫顯示等功能，同時支持多種GPRS模塊，能夠在灌溉遠(yuǎn)程控制中發(fā)揮其優(yōu)越性。

3安裝調(diào)試

本研究選用方正研究院的試驗地塊，地勢較平坦，選取8個下位機(jī)基站對水稻內(nèi)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測，檢驗系統(tǒng)的各項性能指標(biāo)。節(jié)點(diǎn)無線通訊模塊的天線高度為1．5m，與上位機(jī)間距分別為45～55m，每個工作節(jié)點(diǎn)下設(shè)1個溫度傳感器、1個液位傳感器和1個土壤水分傳感器，分別監(jiān)測池塊的溫度、水位和土壤水分。

4結(jié)果與分析

對系統(tǒng)進(jìn)行連續(xù)7天試驗，運(yùn)行狀況良好，當(dāng)時為水稻分蘗前期。

5結(jié)論

控制系統(tǒng)設(shè)計論文范文第5篇

機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計的過程中需要從管理模型出發(fā)，按照機(jī)械設(shè)計管理成熟度模型的具體要求推進(jìn)各項工作，保證機(jī)械制造企業(yè)能夠符合生產(chǎn)經(jīng)營管理的具體要求，按照機(jī)械模型標(biāo)準(zhǔn)化的要求推進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計，提高對系統(tǒng)的綜合控制和管理能力，為機(jī)械系統(tǒng)優(yōu)化控制創(chuàng)造良好的條件。機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計的過程中需要從現(xiàn)成模型管理出發(fā)，保證模型化管理方案能夠符合機(jī)械控制的總體要求，推進(jìn)機(jī)械設(shè)計管理體系創(chuàng)新，為機(jī)械管理體系優(yōu)化創(chuàng)造良好的平臺。企業(yè)管理模式優(yōu)化控制管理的過程中需要對模型控制的整體思路進(jìn)行優(yōu)化，確保整體思路能夠符合管理效益提升的要求，實現(xiàn)機(jī)械系統(tǒng)的自動化控制，讓機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計更加符合機(jī)械系統(tǒng)管理的要求。機(jī)械設(shè)計過程中需要不斷改變傳統(tǒng)思維模式，讓思維模式符合機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計體系的具體要求，確保機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計符合模型化控制的全面要求。機(jī)械設(shè)計模型化的提出對機(jī)械系統(tǒng)優(yōu)化具有積極的作用，并且能夠形成機(jī)械控制、機(jī)械管理、方案優(yōu)化與一體，實現(xiàn)目標(biāo)測算模型的全面控制和優(yōu)化。

1.1機(jī)械設(shè)計業(yè)務(wù)模型探索

機(jī)械設(shè)計的過程中需要對機(jī)械控制功能進(jìn)行全面的分析，只有把握住機(jī)械控制功能，才能對機(jī)械功能進(jìn)行全面的分析，提高機(jī)械設(shè)計業(yè)務(wù)管理水平，為機(jī)械業(yè)務(wù)模型控制和優(yōu)化創(chuàng)造良好的平臺。在新的機(jī)械業(yè)務(wù)管理鏈條控制下，需要對信息流進(jìn)行優(yōu)化控制，才能提升機(jī)械設(shè)計的綜合管理控制能力，為機(jī)械綜合控制管理創(chuàng)造良好的內(nèi)部條件和外部條件。機(jī)械設(shè)計的過程中業(yè)務(wù)模型優(yōu)化需要從價值鏈角度出發(fā)，對模型化管理工具進(jìn)行全面的分析，實現(xiàn)對管理工具的全面控制，提升對機(jī)械管理工具的綜合管理能力。

1.2通過IT工具實現(xiàn)機(jī)械設(shè)計的模型優(yōu)化

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械設(shè)計所利用的IT工具越來越多，因此要從云計算、互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等角度出發(fā)，充分發(fā)揮機(jī)械工具的控制管理要求，保證新興IT技術(shù)能夠在機(jī)械設(shè)計中得到全面的應(yīng)用。IT工具在業(yè)務(wù)需求控制管理的過程中需要進(jìn)行流程化管理，確保權(quán)責(zé)控制能夠符合機(jī)械化的具體要求，實現(xiàn)機(jī)械的流程化管理和控制，提高對機(jī)械控制管理的總體需求，在具體實施的過程中需要從價值創(chuàng)造和管理效率角度出發(fā)，實現(xiàn)機(jī)械設(shè)計的管理模型優(yōu)化，為管理方案的探索和優(yōu)化創(chuàng)造良好的條件，通過搜集整理和數(shù)據(jù)管理分析，保證機(jī)械設(shè)計能夠符合管理決策控制的要求，實現(xiàn)機(jī)械系統(tǒng)的全面優(yōu)化。機(jī)械設(shè)計中需要通過軟件診斷和經(jīng)驗分析等手段，保證模型能夠按照機(jī)電一體化控制的要求進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計。機(jī)械設(shè)計咨詢與機(jī)械設(shè)計軟件和機(jī)械設(shè)計軟件服務(wù)融合在一起的，需要按照一體化管理和控制的具體要求，積極推進(jìn)機(jī)械系統(tǒng)的綜合控制管理，從機(jī)械模型主脈出發(fā)，積極穩(wěn)妥的推進(jìn)機(jī)械系統(tǒng)優(yōu)化控制。機(jī)械設(shè)計軟件本身就是一種模型，因此管理模式存在固化現(xiàn)象，需要從全面預(yù)算管理的角度出發(fā)，解決機(jī)械設(shè)計中出現(xiàn)的問題，對機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行全面的風(fēng)險控制，保證機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計符合模型化的具體要求。

2機(jī)械設(shè)計管理模型控制和優(yōu)化

機(jī)械設(shè)計管理過程中需要從全面預(yù)算管理的角度出發(fā)，控制和優(yōu)化機(jī)械設(shè)計的方案，提高機(jī)械模型的綜合控制管理水平，對范式有效控制具有積極的作用，通過對機(jī)械業(yè)務(wù)的全面控制，才能對管理模型進(jìn)行優(yōu)化，提高對機(jī)械系統(tǒng)的綜合管理水平。

2.1機(jī)械設(shè)計中多業(yè)務(wù)模型控制

機(jī)械設(shè)計過程中需要對不同的功能進(jìn)行不同的分析，確保功能業(yè)務(wù)能夠被全面的掌控，實現(xiàn)對機(jī)械設(shè)計的管理模型優(yōu)化，讓參數(shù)能夠符合機(jī)械設(shè)計中多業(yè)務(wù)管理的要求，提升對多業(yè)務(wù)模型的綜合控制管理水平。機(jī)械設(shè)計要和參數(shù)及控制點(diǎn)緊密結(jié)合在一起，實現(xiàn)對情景的有效匹配，為機(jī)械控制管理和模型優(yōu)化創(chuàng)造良好的條件。機(jī)械系統(tǒng)多業(yè)務(wù)模型控制管理的過程中需要從風(fēng)險控制角度出發(fā)，按照管理模型的綜合管理要求，提升機(jī)械系統(tǒng)的優(yōu)化管理要求。

2.2機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計的質(zhì)量模型控制優(yōu)化

機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計的過程中需要建立完善的質(zhì)量管理和控制體系，通過對質(zhì)量模型的優(yōu)化和管理，實現(xiàn)對算法的全面管理，讓機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計能夠符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，機(jī)械系統(tǒng)的質(zhì)量控制與機(jī)械系統(tǒng)的效率是緊密結(jié)合在一起的，只有把機(jī)械系統(tǒng)的質(zhì)量和系統(tǒng)的模型融合在一起，才能提升機(jī)械系統(tǒng)的綜合控制管理水平，質(zhì)量控制需要從機(jī)械元件出發(fā)，對每個元件進(jìn)行機(jī)械模型優(yōu)化，提高對機(jī)械模型的控制管理水平。機(jī)械系統(tǒng)模型設(shè)計與質(zhì)量控制要從不同的方案出發(fā)，建立完善的質(zhì)量控制管理體系，為模型管理創(chuàng)造良好的內(nèi)部環(huán)境和外部環(huán)境。在機(jī)械設(shè)計平臺中植入質(zhì)量管理方案，可以實時對機(jī)械系統(tǒng)的質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控，確保機(jī)械系統(tǒng)的質(zhì)量管理能夠符合質(zhì)量控制的具體要求，實現(xiàn)對模型的全面分析和優(yōu)化，對模型應(yīng)用具有重要的作用。機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計質(zhì)量控制與機(jī)械系統(tǒng)模型管理是緊密結(jié)合在一起的，需要從不同的方案設(shè)計出發(fā)，提高機(jī)械系統(tǒng)的管理控制能力。

3機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計模型控制和管理機(jī)制

機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計模型控制要從模型管理的角度出發(fā)，加強(qiáng)管理機(jī)制建設(shè)，提高對機(jī)械系統(tǒng)的控制管理水平，為機(jī)械設(shè)計系統(tǒng)的綜合管理創(chuàng)造良好的條件。

3.1機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計模型控制

機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計需要從機(jī)械控制角度出發(fā)，建立完善的機(jī)械模型，保證機(jī)械系統(tǒng)能夠得到全面的運(yùn)行。機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計模式控制需要遵循一定的規(guī)范，全面提升機(jī)械系統(tǒng)的綜合控制、管理功能。機(jī)械系統(tǒng)功能模塊設(shè)計過程中要從技術(shù)創(chuàng)新出發(fā)，確保CAD解決方案能夠符合功能設(shè)計的總體要求，從機(jī)械系統(tǒng)操作角度進(jìn)行模型控制，按照機(jī)械資源管理器的控制理念，提升機(jī)械系統(tǒng)的資源控制和管理能力，為機(jī)械系統(tǒng)更好的管理文件創(chuàng)造良好的條件。機(jī)械系統(tǒng)要實現(xiàn)高質(zhì)量的模型控制，必須要從資源管理角度出發(fā)，促進(jìn)機(jī)械系統(tǒng)模型優(yōu)化管理工作。機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計要和零件設(shè)計、部件設(shè)計緊密結(jié)合在一起，形成工程模式管理，全面優(yōu)化機(jī)械系統(tǒng)的綜合功能，提高機(jī)械系統(tǒng)的優(yōu)化控制和管理功能。機(jī)械系統(tǒng)模型設(shè)計過程中需要建立一套完整的動態(tài)管理界面，減少不必要的操作流程，提高機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計的控制管理能力。機(jī)械模型設(shè)計中要從特征模塊出發(fā)，建立完善的標(biāo)準(zhǔn)控制管理系統(tǒng)，通過特征模型設(shè)計，可以實現(xiàn)對其標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)化和控制，實現(xiàn)零件系統(tǒng)的信息共享。機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計控制模型優(yōu)化要與調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)緊密結(jié)合在一起，形成機(jī)械配置管理的模式，從部件設(shè)計、零件設(shè)計、工程圖角度出發(fā)，確保機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計能夠符合機(jī)械控制管理的具體要求。機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計中需要通過不同的參數(shù)組合和變換，提高機(jī)械系統(tǒng)的綜合控制管理水平。

3.2機(jī)械設(shè)計模型管理機(jī)制設(shè)計

機(jī)械設(shè)計模型管理機(jī)制要從信息資源共享角度出發(fā)，建立完善的信息共享平臺，提高機(jī)械設(shè)計的信息共享能力，為其更好的實現(xiàn)機(jī)械控制創(chuàng)造良好的平臺。機(jī)械設(shè)計模型管理中要利用先進(jìn)的工具，通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行協(xié)同控制和管理，保證機(jī)械系統(tǒng)能夠得到全面的優(yōu)化，為機(jī)械系統(tǒng)的管理模式創(chuàng)新創(chuàng)造良好的條件。機(jī)械設(shè)計中信息管理機(jī)制建設(shè)需要從文件控制管理角度出發(fā)，通過實體模型優(yōu)化控制，確?；ヂ?lián)網(wǎng)信息能夠協(xié)同工作，在機(jī)械部件設(shè)計中進(jìn)行參數(shù)信息管理，使設(shè)計能夠符合機(jī)械控制管理的具體要求。通過智能零件技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的自動重復(fù)設(shè)計，保證智能零件能夠符合創(chuàng)新技術(shù)方案設(shè)計的具體要求。機(jī)械設(shè)計模型與管理模式要緊密結(jié)合在一起，確保管理模式能夠符合機(jī)械設(shè)計平臺設(shè)計的管理要求，從不同平臺實現(xiàn)信息資源的共享。

4結(jié)語