控制器范例(3篇)
时间：2024-03-20
时间：2024-03-20
【关键词】增压器；噪声；控制
1简述
废气涡轮增压发动机是利用发动机本身排出的压力废气驱动涡轮旋转，涡轮轴带动叶轮式压气机来提高进气的压力，增加气缸的充气量。采用涡轮增压技术能使发动机功率提高30%～100%，并降低发动机的比油耗和比质量，减轻发动机的排气污染，与此同时增压器会发出高频的噪声，造成噪声污染，对此我们不能小视，下面我们对噪声的控制过程加以简单说明。
2噪声来源
某车型在项目开发过程中，对该款车进行NVH试验与评审，试验结果为整车加速时增压器哨声明显，并且该噪声在整个进气系统表现突出，进气口可以清晰检测，该噪声频率主要在1K赫兹左右。
图1图2
我们分析噪声主要来源于增压器压气机端，产生的根本原因为：（1）压气机叶片周期性冲击空气；（2）高速气流在扩压腔内产生湍流和涡流噪声。
3解决过程
经过NVH测试与评估，此噪声无法满足整车NVH要求，更无法满足客户的使用要求，需要对此噪声进行控制与解决。我们根据实际噪声测试结果，做出了解决问题的3个方案，具体方案如下所示：
方案1：针对压气机叶片周期性冲击空气设计改变进入增压器的气流走向。
方法：做不同角度（5°、10°、15°）的气流导向板改变增压器进气气流走向。
图3
方案2：优化整套进气系统管路。
方法：去除进气系统各管路的尖边、毛刺，使进气系统管路更加光顺。
图4
方案3：针对产生的涡流与湍流噪声设计安装降噪腔在增压器前后控制噪声。
方法：通过GT-POWER设计降噪腔。
4试验结果
通过整车试验验证，我们对以上三种方案得出以下试验结果：
方案1：通过对方案1的3种角度导流板的试验验证，证明方案1对噪声无改善作用；
方案2：通过对整套进气管路系统的优化，噪声有明显改善，但通过NVH评审仍无法满足整车对噪声的要求；
方案3：通过GT-POWER设计6种状态降噪腔安装在增压器压前端与压后端，最终经过试验验证，证明其中一种状态降噪腔安装在增压器压前端可以很好的控制增压器噪声，能够满足整车对噪声的要求。
5总结
由于增压器高速旋转，增压器产生噪声是不可避免的，对于如何解决此问题，需要耐心的做大量工作，其中周全的分析问题产生原因对做好方案对解决问题是非常必要的。
对于增压发动机，需经常对进气系统进行清洁及保养，这样不仅可以有效的避免增压器漏油、漏气、噪声等问题，而且还可以有效提高增压器及发动机的使用寿命。
参考文献：
关键词：变压器；冷却控制系统；硬件
1变压器冷却控制系统控制模块的设计总体思想
本文所进行的就是对变压器冷却控制系统控制器模块进行设计，其中包括了可以对主变压器风扇投入与切除的温度范围进行自行设定，也可以按照用户的要求而变化。在传统控制方式中，风扇投切的温度限制值是不能改变的，此外，风扇电机的启动和停止温度有一余量，不像传统的控制方式中是一个定值，避免了频繁启动的缺陷，此外还有运行、故障保护及报警等信号的显示及其与控制中心或调度中心的通讯，上传这些信息，如变压器油温、风扇运行状态有无故障等。至于风扇的分组投切设置是为了节约电能，具有一定的经济意义，但这个分组数不宜过多，以免控制复杂，且散热效果不佳。
控制器主要由AT89CS1单片机、A/D转换器、键盘控制芯片，输出模块、通讯模块以及自动复位电路等组成，其中单片机是控制器的核心，AID转换器是把输入信号转换为数字信号。
2变压器风扇控制系统的硬件接线
基于以上的要求，我们设计的风扇控制器的硬件线路图如下页图1所示。变压器风扇控制中对控制模块进行改进是本文研究的重点，其中包括主要芯片的选用以及一些抗干扰元件的使用。所以在本章节中，我们重点将要介绍变压器风扇冷却控制模块中的主要硬件芯片的作用、选用以及它们之间的连接力一法。
（1）单片机AT89C51（如图1）。
AT89C51是Atmel公司生产的一种低功耗，高性能的8位单片机，具有8k的flash可编程只读存储器，它采用Atmel公司的高密度不易丢失的存储器技术，并且和工业标准的80c51和80c52的指令集合插脚引线兼容，其集成的flash允许可编程存储器可以在系统或者通用的非易失性的存储器编程中进行重新编程。AT89C51集成了一个8位的CPU，8K的flash。256字节的EDAM，32位的I/0总线。三个16字节的定时器/计数器，两级六中段结构，一个全双工的串行口，振荡器及时钟电路。AT89C51是完成系统的数据处理和系统控制的核心，所有其它器件都受其控制或为其服务。
在本文中，经过TLC1543A/D转换器后输出的数字量输入到AT89C51单片机中，同时在进行了温度参数的设置以后，进行它的输出控制，其中包括了变压器的温度显示、状态显示、以及声音报警设备等等，也就是我们所研究的变压器冷却控制系统的核心部分。
（2）变压器的温度采集及温度处理模块。在变压器的风扇冷却自动控制系统中，第一步进行的就是对变压器上层油温进行的温度采集工作。变压器的温度采集是由变压器的温度控制器来实现的，其中包括铂电极、传感器以及变送器。经过温度控制器输出的信号进入变送器，变送器送出一个4一20毫安的电流信号，然后将此电流信号通过控制芯片上的电阻元件实现电流电压信号的转换，转换后的电压是在0.4一2（伏特）之间，然后将此电压信号输入到TLC1543数模转换器，进行信号处理。变送器输出信号有电流和电压信号两种，考虑到变压器安装的位置（室外）距本控制装置（室内）有一定的距离，电流信号不易损失，故选择了4一20毫安的电流信号。
（3）11通道10位串行A/D转换器丁LC1543。
TLC1543A/D转换器是美国TI公司生产的众多串行A/D转换器中的一种，它具有输入通道多、转换精度高、传输速度快、使用灵活和价格低廉等优点，是一种高性价的模数转换器。TLC1543是CMOS，10位开关电容逐次逼近模数转换器。它有三个输入端和一个3态输出端：片选（CS），输入/输出时钟（I/0CLOCK），地址输入和数据输出（DATAOUT）。这样通过一个直接的四线接口与卞处理器或的串行口通讯。片内还有14通道多路选择器可以选择11个输入中的任何一个三个内部自测试（self-test）电压中的一个。
（4）BC7281128段LED显示及64键键盘控制芯片。
BC7281是16位LED数码管显示器键盘接口专用控制芯片，通过外接移位寄存器（典型芯片如74HC164，74LS595等），最多可以控制16位数码管显示或128支独立的LED。BC7281的驱动输出极性及输出时序均为软件可控，从而可以和各种外部电路配合，适用于任何尺寸的数码管。
BC7281各位可独立按不同的译码方式译码或不译码显示，译码方式显示时小数点不受译码影响，使用方便；BC7281内部还有一闪烁速度控制寄存器，使用者可随时改变闪烁速度。
BC7281芯片可以连接最多64键C8*8）的键盘矩阵，内部具有去抖动功能。它的键盘具有两种工作模式，BC7281内部共有26个寄存器，包括16个显示寄存器和10个特殊（控制）寄存器，所有的操作均通过对这26个寄存器的访问完成。
BC7281采用高速二线接口与MCU进行通讯，只占用很少的I/O资源和主机时间。
BC7281在本系统中主要用于驱动变压器温度显示的LED以及显示风扇运行状态的指示灯。
前已提及，BC7281芯片内部共有26个寄存器，包括16个显示寄存器和10个特殊功能寄存器，共用一段连续的地址，其地址范围是OOH-19H，其中OOH-OFH为显示寄存器，其余为特殊寄存器。
（5）使用MAX232实现与PC机的通讯。
①MAX232芯片简介
MAX232芯片是1VIAX工M公司生产的低功耗、单电源双RS232发送/接收器，适用于各种E工A-232E和V.28；V.24的通信接口，1VIAX232芯片内部有一个电源电压变换器，可以把输入的+5V电源变换成RS-2320输出电平所需±10V电压，所以采用此芯片接口的串行通信系统只要单一的+5V电源就可以。
我们的设计电路中选用其中一路发送/接收，RlOUT接MCS一51的RXD，T1工N接MCS一51的TXD，TlOUT接PC机的RD，Rl工N接PC机的TD1。因为MAX232具有驱动能力，所以不需要外加驱动电路。
系统中使用了此技术之后就实现了变压器风扇冷却系统的远程控制，工作人员可以在控制室对冷却系统进行控制，可以达到方便、准确、快捷的日的，这也是我们对传统的风扇冷却控制系统而做的一个重要的改进。
②串行通讯
在此实现中，我们必须要对MCS-51串行接日和PC机串行接日的串行通讯要有一定的了解，串行通信是指通信的发送方和接收方之间数据信息的传输是在单根数据线上，以每次一个二进制位移动的，它的优点是只需一对传输线进行传送信息，囚此其成本低，适用于远即离通信；它的缺点是传送速度低；串行通信有异步通信和同步通信两种基本通信方一式，同步通信适用于传送速度高的情况，其硬件复杂；而异步通信应用于传送速度在50到19200波特之间，是比较常用的传送方式，本文中使用的就是异步通讯方式。
（6）“看门狗”电路DS1232
在系统运行的过程中，为了避免因干扰或其他意外出现的运行中的死机的情况，“看门狗电路”DS1232会自动进行复位，并且能够重读EEPROM中的设置，以保证系统可以安全正常的运行。
美国Dallas公司生产的“看门狗”（WATCHDOG）集成电路DS1232具有性能可靠、使用简单、价格低廉的特点，应用在单片机产品中能够很好的提高硬件的抗干扰能力。
DS1232具有以下特点：
①具有8脚DIP封装和16脚SOIC贴片封装两种形式，可以满足不同设计要求；
②在微处理器失控状态卜可以停止和重新启动微处理器；
③微处理器掉电或电源电压瞬变时可自动复位微处理器；
④精确的5%或10%电源供电监视；
在本变压器冷却控制系统中，DS1232作为一定时器来起到自动复位的作用，在DS1232内部集成有看门狗定时器，当DS1232的ST端在设置的周期时间内没有有效信号到来时，DS1232的RSR端将产生复位信号以强迫微处理器复位。这一功能对于防止由于干扰等原因造成的微处理器死机是非常有效的，因为看门狗定时器的定时时间由DS1232的TD引脚确定，在本设计中，我们将其TD引脚与地相接，所以定时时间一般取为150ms。
3结论
本装置实现了通过单片机自动控制冷却器的各种运行状态并能精确监测变压器的油温和冷却器的各种运行、故障状态，显示了比传统的控制模式的优越性。（1）能够对变压器油温进行监测与控制；（2）实现了变压器冷却器依据不同油温的分组投切，延长了冷却器的使用寿命，有较好的经济意义；（3）实现了冷却系统的各种状况，如油温、风扇投切和故障等信息的上传，便于值班员、调度员随时掌握情况。
由于固态继电器实现了变压器的无触点控制，解决了传统的控制回路的弊端，同时此控制装置具有电机回路断相与过载的保护功能。由于使用了单片机，因而具有一定的智能特征，实现了油温、风扇的投入、退出和故障等信号的显示以及上传等。通过实际运行表明，该装置的研制是比较成功的。但今后，我们还应该对固态继电器本身的保护进行一些研究，以免主回路因电流过大而造成固态继电器的损坏，以使变压器风扇冷却控制回路更加完善。
参考文献
关键词：可编程控制器；电气控制；应用意义
自改革开放以来，我国一直高度重视在现代工业各领域广泛应用的工程技术，如电子计算机工程技术、电气工程技术、电子信息工程技术等的科学研究与推广应用。在这些先进技术中，机械与工业电气系统自动化控制技术是对推动我国现代工业生产和国民经济建设发展起到重大战略影响的一项核心工程科学基础技术，关于工业电气控制自动化过程控制的先进技术研究始终没有停止，为了不断加强工业电气控制，出现了以现代计算机控制技术应用为重要主导的先进控制技术手段，如可编程电气控制器。可编程电子控制器件具有体积小、重量轻、抗干扰能力强的特点，器件维护和质量管理方便，并且具有很强的经济实用性，这些主要优势都是使可编程控制器在电气控制中被广泛应用的重要原因[1]。
1可编程控制器概念及其发展趋势
1.1可编程控制器概念
可编程控制器是一种新型的通用自动化控制装置，其设计时的一个基础部件是通用计算机本身，且具有控制微处理器的能力。可编程控制器可通过直接利用其微计算器的多种处理技术，对各个设备的实际运行情况进行自动计算、定时和自动控制，使可编程控制器能够按照使用人的实际需求自动完成各种设备的运行。可编程控制器最初的基本控制能力仅包括逻辑运算、计数以及顺序控制等几个基本功能，而目前的各种可编程控制器均随着科学信息技术的不断发展、升级和逐步完善，拥有了更多的实用功能，能有效满足包括现代家庭企业自动化管理应用、公共事业管理应用以及现代商业和民用工业等在内的多个不同应用领域的巨大应用需求，为人们日常生活和工作提供更多样的便利，也在社会经济自动化和工业智能化发展中发挥着极大的技术推动作用。
1.2可编程控制器发展趋势
可编程控制器在未正式出现之前，各大工业领域的自动控制管理系统大多由自动继电器和接触器设备进行自动控制，虽然该自动控制管理系统在设备的日常控制活动方面发挥着一定的自动控制主导作用，但是由于该控制系统需要用户通过直接固定互相连接的软硬件设备来正确完成固定控制目标，其工作体积还非常庞大，在实际使用控制过程中还普遍存在设备耗电大、寿命短以及设备故障发生率高等诸多缺点，而可编程控制器具有产品体积小、使用寿命长、故障机的发生率相对较低、比较灵活以及安装操作简单方便等特点。因此，可编程控制器在推出后很短的一段时间内，就直接通过取代传统继电器和接触器进一步控制电子系统，成为多个电子控制应用领域的主要电子控制系统设备[2]。
2电气控制系统概念及其功能
2.1电气控制系统概念
电气控制系统，广泛指由若干个大型电气控制单元及其元件组合而成，可对一个或数个电气对象设备进行各种指令式的控制，从而确保一个被控制的设备统能够安全、可靠、正常地运行的系统。电气控制系统的基本功能结构包括系统自动化故障控制、设备安全保护、监视与故障测量。
2.2电气控制系统功能
电气控制系统功能的主要内容如下：在自动控制系统功能方面，其可对本身线路含有高工作电压、大工作电流的大型民用电气设备的相关操作系统线路进行自动控制开闸、自动控制切断相关电路等各种自动控制保护操作；在安全保护管理功能方面，电气设备与相关线路的正常运行管理过程中，一旦设备发生线路故障，就会使得线路电压表的电压等效值超过电气设备与相关线路的正常工作电压阈下限值，则系统电气控制管理系统很可能会根据线路故障报警信号对电气设备和相关线路操作进行自动调整、断开、切换等保护操作，从而达到实现安全保护电气设备的主要目标；在监测处理功能方面，若相关工作人员无法准确判断1台电气设备的状态是否处于电路控制通路的工作状态，电气控制处理系统就会通过各种新的视听消息信号，如传统灯光和其他音像等，对该设备状态进行各种电气状态监测；在声音测量处理功能方面，其以比传统灯光和其他音像视听信号更有效、准确的测量方式，明确地反映1台电气设备的实际工作运行情况[3]。
3可编程控制器在电气控制中的应用意义
可编程控制器在电气控制中的应用意义如下：首先，可编程控制控制器的中央处理器、存储器等，会在控制电气设备的各个i/o控制电路端口时发挥重要效用，对使用者输入的操作程序要求进行数据录入、映象解析、采样和映象处理，然后按照既定的操作程序要求进行相关程序的录入、输出，并且连接至系统数据库，随后将数据存入由i/o控制的数据映象处理区域并执行具体操作；其次，可编程控制器是一种集工业自动化、机械、通信及电子计算机等高精尖电控技术于一体的新型综合性电控技术，具有诸多技术上的时代超前性与技术优势性；最后，随着我国科学信息技术水平的不断稳步发展、创新，工业产能的逐步增加与芯片技术的广泛普及应用程度显著提高，微处理器与芯片相关技术的实际应用成本、开发成本将会显著降低，能发展成为被广泛应用的一种实用技术。
4可编程控制器在电气控制中的实际应用
可编程控制器可对1个或数个电气对象设备进行多个指令过程控制，从而对该对象设备的性能进行完全自动化过程控制、设备安全保护、监视与性能测量。在原子电气工程与通用电子技术应用领域中，可编程自动控制器单元是一种常用的通用功能电子工程控制设备单元，其主要能通过控制计算机的可编程将控制工作程序直接键入控制设备的中央处理设备单元，使该处理设备在既定的工作程序下开始自动运行，从而实现设备运行时的自动控制。除此之外，电气设备的生产使用过程需要同时考虑多种环境因素，因为其进行设备自动控制与系统操作的技术难度较高。总之，为了能够实现所有电气设备的系统运行自动可控且完全自动化，可应用可编程控制器进行系统自动化操作程序码的编写、键入，从而使所有电气设备在既定的操作程序下实现设备运行的自动控制[4]。
5可编程控制器的未来发展方向
随着可编程控制器的不断改进与发展，其在人们的日常生活和各领域工业中的应用越来越广泛。例如，可编程智能控制器在建筑自动化新型楼宇机电照明控制系统、水循环系统及其输变电控制系统等远程控制方面均得到了有效应用，不仅能够对这些新型楼宇机电系统设备进行有效远程控制，而且能够对该系统的所有功能状态进行严密远程监察和实时检测，除了能有效使楼宇机电设备生产能源利用的消耗成本显著降低，还能够大大提高楼宇机电设备生产投资的经济效益。在现代电子技术不断快速发展的大背景下，电子产品发展呈现出多样化的发展状态，人们日常生活中所使用的电冰箱、洗衣机及中央空调等均可以通过各种可编程电子控制器系统进行自动控制。例如，自动洗衣机在日常运行过程中，可编程自动控制器系统能够对自动洗衣机的启动、进水、清洗、脱水及自动排水等各功能过程进行有效编程控制，以实现自动洗衣机的全过程自动化。在现代科学信息技术和通用电子产品不断快速发展和技术不断更新的时代，可编程控制器的应用领域将更加广阔，自动化质量控制应用程度也将不断稳步提高。
6结束语
综上所述，在现代化的工业背景下，实现现代工业生产的全面自动机械化和完全电控化的自动化，是我国现代工业基础建设在今后相当长一段时间内的主要工业发展规划方向和战略目标。为此，作为工业机械化工程技术和工业自动化工程技术发展中的一个核心组成要素――可编程控制器，将其广泛应用在我国电气设备的工业自动化生产运行安全管理中，可以有效确保我国电气设备在生产运行管理过程中的稳定运行，从而加强我国电气工业生产的安全管理。
参考文献
[1]杨帆.机械电气控制中可编程逻辑控制器技术的应用[J].设备管理与维修，2019(1):125-127.
[2]李思豪.可编程控制器在电气自动化控制中的应用技术分析[J].当代旅游(高尔夫旅行)，2018(2):150.
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