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ZY38001C1 I2C总线控制彩电原理与技能实训台

ZY38001C1 I2C总线控制彩电原理与技能实训台
ZY38001C1 I2C总线控制彩电原理与技能实训台

ZY38001C1 I2C总线控制彩电原理与技能实训台

1 产品概述

1.1 概述

本实训台采用三洋单片机电路(LA76810)和三洋遥控芯片(LC863528C)电路,具有集成度高、电路简单、功能强大(存台255个;A V输入/输出;多制式等)且免硬件调试等特点。

电路设计在双面电路板上,显像管采用21英寸直角平面,结构紧凑、布局合理。

为配合家用电子产品维修教材(初级、中级、高级)的教学调试实训要求,电路设计充分展示了IC各管脚,各测试点,总线控制项目和故障点的性质及功能,同时提供详尽的实训手册,使用户能达到熟悉彩电原理,掌握同类彩电的基本调试技能和维修技能的目的。1.2 特点

(1)本I2C总线控制彩电原理与技能实训台,具有线路简洁、功能强大、性能优良等特点。(2)主要基于I2C总线控制原理实训和电视机原理实训相结合和技能实训台。

(3)采用敞开式实训板,板上有完整的安装线路图、测试点、调整点,布局合理,插接方便。(4)具有漏电、短路、过载保护装置,彩电电源采用冷底板并备隔离变压器双重保护,内置式行输出变压器避免高压触电危险,在单元板上配有行电压、行电流输出表头显示。(5)用仪表实时监测调整数据,清晰度、灵敏度、稳定度高于常规家电调试实训台。

(6)为满足各学校需求,在彩电实训电路板增设了智能考核装置。故障点由教师计算机根据考核要求设置,通过考核系统传送到学生的敞开式彩电实训单元,学生使用计算机或者单片机答题器进行答题。

2 性能参数

(1)电视技术参数:21英寸直角平面、对比度600:1、分辨率1366×768

(2)输入电源:单相三线220V±10% 50HZ

(3)外形尺寸:1400mm×700mm×880mm

(4)重量:<80Kg

(5)装置容量:<300V A

(6)工作环境

●环境温度-10℃~+40℃

●相对湿度<85%(25℃)

3 产品组成

3.1 实训台

实训桌为铁质双层亚光密纹喷塑结构,桌面为防火耐磨高密度板,结构坚固,形状似长方体封闭式结构,造型美观大方,设有抽屉、存放柜,用于放置模块、工具、导线等。桌面用于安装电源控制屏并提供一个宽敞舒适的工作台面。实训桌还设有四个万向移动轮子,其中两个带脚刹,便于移动或固定。

3.2 电源控制屏

电源控制屏采用单相三线220V交流电源供电,经由漏电保护器,漏电电流35mA,主电源由钥匙开关控制。

可调交流电源:电压范围0~250V,额定电流为1A

交流电源:二插式隔离电源插座一组,二插式常规电源插座一组

实训台提供交流电压表,量程0~250V,精度0.5级;交流电流表,量程0~10A,精度0.5级。直流电源输出:0~30V,0~2A(连续可调)

3.3 液晶电视模块

(1)I2C总线控制部分

(2)电子调谐器部分

(3)遥控电路装置及本机键盘输入

(4)视频信号处理

(5)音频信号处理

(6)A D模数转换控制

(7)开关稳压电路

(8)逆变器背光驱动电路

4 实训内容

(1)I2C总线控制电路原理

(2)液晶电视中各主要元器件的基本结构及基本工作原理

(3)认识液晶电视机各主要单元电路的组成,理解其基本的工作原理(4)电子调谐器的测量与分析

(5)遥控及本机键盘控制测量与分析

(6)视频信号处理流程测量与分析

(7)音频信号处理流程测量与分析

(8)A D模数转换控制测量与分析

(9)开关稳压电路测量与分析

(10)逆变器背光驱动电路测量与分析

CAN总线原理2009

CAN总线原理2009-09-22 08:54一、概述 对于一般控制,设备间连锁可以通过串行网络完成。因此,BOSCH公司开发了CAN总线(Controller Area Network),并已取得国际标准化组织认证(ISO11898),其总线结构可参照I SO/OSI参考模型。同时,国际上一些大的半导体厂商也积极开发出支持CAN总线的专用芯片。通过CAN总线,传感器、控制器和执行器由串行数据线连接起来。它不仅仅是将电缆按树形结构连接起来,其通信协议相当于ISO/OSI参考模型中的数据链路层,网络可根据协议探测和纠正数据传输过程中因电磁干扰而产生的数据错误。CAN网络的配制比较容易,允许任何站之间直接进行通信,而无需将所有数据全部汇总到主计算机后再行处理。 二、CAN在国外的发展 对机动车辆总线和对现场总线的需求有许多相似之处,即较低的成本、较高的实时处理能力和在恶劣的强电磁干扰环境下可靠的工作。奔驰S型轿车上采用的就是CAN总线系统;美国商用车辆制造商们也将注意力转向CAN总线;美国一些企业已将CAN作为内部总线应用在生产线和机床上。同时,由于CAN总线可以提供较高的安全性,因此在医疗领域、纺织机械和电梯控制中也得到广泛应用。 三、CAN的工作原理 当CAN总线上的一个节点(站)发送数据时,它以报文形式广播给网络中所有节点。对每个节点来说,无论数据是否是发给自己的,都对其进行接收。每组报文开头的11位字符为标识符,定义了报文的优先级,这种报文格式称为面向内容的编址方案。在同一系统中标识符是唯一的,不可能有两个站发送具有相同标识符的报文。当几个站同时竞争总线读取时,这种配置十分重要。 CAN总线的报文发送和接收参见图1。当一个站要向其它站发送数据时,该站的CPU将要发送的数据和自己的标识符传送给本站的CAN芯片,并处于准备状态;当它收到总线分配时, 转为发送报文状态。CAN芯片将数据根据协议组织成一定的报文格式发出,这时网上的其它站处于接收状态。每个处于接收状态的站对接收到的报文进行检测,判断这些报文是否是发给自己的,以确定是否接收它。 由于CAN总线是一种面向内容的编址方案,因此很容易建立高水准的控制系统并灵活地进行配置。我们可以很容易地在CAN总线中加进一些新站而无需在硬件或软件上进行修改。当所提供的新站是纯数据接收设备时,数据传输协议不要求独立的部分有物理目的地址。它允许分布过程同步化,即总线上控制器需要测量数据时,可由网上获得,而无须每个控制器都有自己独立的传感器。 四、位仲裁 要对数据进行实时处理,就必须将数据快速传送,这就要求数据的物理传输通路有较高的速度。在几个站同时需要发送数据时,要求快速地进行总线分配。实时处理通过网络交换的紧急数据有较大的不同。一个快速变化的物理量,如汽车引擎负载,将比类似汽车引擎温度这样相对变化较慢的物理量更频繁地传送数据并要求更短的延时。 CAN总线以报文为单位进行数据传送,报文的优先级结合在11位标识符中,具有最低二进制数的标识符有最高的优先级。这种优先级一旦在系统设计时被确立后就不能再被更改。总线

自动控制原理课程设计

审定成绩: 自动控制原理课程设计报告 题目:单位负反馈系统设计校正 学生姓名姚海军班级0902 院别物理与电子学院专业电子科学与技术学号14092500070 指导老师杜健嵘 设计时间2011-12-10

目录一设计任务 二设计要求 三设计原理 四设计方法步骤及设计校正构图五课程设计总结 六参考文献

一、 设计任务 设单位负反馈系统的开环传递函数为 ) 12.0)(11.0()(0 ++= s s s K s G 用相应的频率域校正方法对系统进行校正设计,使系统满足如下动态和静态性能: (1) 相角裕度0 45 ≥γ ; (2) 在单位斜坡输入下的稳态误差05.0<ss e ; (3) 系统的剪切频率s /rad 3<c ω。 二、设计要求 (1) 分析设计要求,说明校正的设计思路(超前校正,滞后校正或滞后-超前 校正); (2) 详细设计(包括的图形有:校正结构图,校正前系统的Bode 图,校正装 置的Bode 图,校正后系统的Bode 图); (3) 用MATLAB 编程代码及运行结果(包括图形、运算结果); (4) 校正前后系统的单位阶跃响应图。 三、设计原理 校正方式的选择。按照校正装置在系统中的链接方式,控制系统校正方式分为串联校正、反馈校正、前馈校正和复合校正4种。串联校正是最常用的一种校正方式,这种方式经济,且设计简单,易于实现,在实际应用中多采用这种校正方式。串联校正方式是校正器与受控对象进行串联连接的。本设计按照要求将采用串联校正方式进行校。校正方法的选择。根据控制系统的性能指标表达方式可以进行校正方法的确定。本设计要求以频域指标的形式给出,因此采用基于Bode 图的频域法进行校正。 几种串联校正简述。串联校正可分为串联超前校正、串联滞后校正和滞后-超前校正等。 超前校正的目的是改善系统的动态性能,实现在系统静态性能不受损的前提下,提高系统的动态性能。通过加入超前校正环节,利用其相位超前特性来增大系统的相位裕度,改变系统的开环频率特性。一般使校正环节的最大相位超前角出现在系统新的穿越频率点。

现场总线控制系统的现状和发展前景

现场总线控制系统的现状和发展前景 序言 随着计算机技术、通信技术和控制技术的发展,传统的控制领域正经历着一场前所未有的变革,开始向网络化方向发展。计算机控制系统的发展在经历了基地式气动仪表控制系统、电动单元组合式模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统以及集散控制系统(DCS)后,今后将朝着现场总线控制系统的方向发展。 现场总线(Fieldbus)是指开放式、国际标准化、数字化、相互交换操作的双向传送、连接智能仪表和控制系统的通信网络。它作为工厂数字通信网络的基础,沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系。它不仅是一个基层网络,而且还是一种开放式、新型全分布控制系统。这是一项以智能传感、控制、计算机、数字通讯等技术为主要内容的综合技术,是信息化带动工业化和工业化推动信息化的适用技术,是能应用于各种计算机控制领域的工业总线,因现场总线潜在着巨大的商机,世界范围内的各大公司都投入相当大的人力、物力、财力来进行开发研究[1]。当今现场总线技术一直是国际上各大公司激烈竞争的领域,由于现场总线技术的不断创新,过程控制系统由第四代的DCS 发展至今的FCS(Fieldbus Control System)系统,已被称为第五代过程控制系统。而FCS和DCS的真正区别在于其现场总线技术。现场总线技术以数字信号取代模拟信号,在3C(Computer计算机、Control控制、Commcenication通信)技术的基础上,大量现场检测与控制信息就地采集、就地处理、就地使用,许多控制功能从控制室移至现场设备。由于国际上各大公司在现场总线技术这一领域的竞争,仍未形成一个统一的标准,目前现场总线网络互联都是遵守OSI参考模型。由于现场总线以计算机、微电子、网络通讯技术为基础,这一技术正在从根本上改变控制系统的理念和方法,将极大地推动整个工业领域的技术进步,对工业自动化系统的影响将是积极和深远的。 现场总线技术是当代工业数字通信的前沿技术,是计算机技术、通信技术和自动化控制技术的集成,也是信息技术、测量技术在信息时代的体现。现场总线技术经过10年的研发、试验和局部应用阶段,现已开始大量地在中小系统中应用,并开始在超大规模的自动化系统工程中应用。现场总线技术是工业数字通信时代的先驱,它的出现正在引起工业控领域的一次前所未有的技术革命。现场总线不仅仅是分散于最底层的控制系统,而且是建立于整个工业体系的通信系统,它的通信协议建立在控制策略之上,标准的编程语言(DDL)和强大的通信功能,使现场总线控制系统成为贯彻操作者意志的最得力的工具,由于其巨大的技术优势,被认为是工业控制发展的必然趋势,将逐步取代传统的控制方法。 进入二十一世纪以来,随着我国国民经济的高速发展,我国现场总线控制系统行业保持了多年高速增长,并随着我国加入WTO, 近年来,现场总线控制系统行业的出口也形势喜人,2008年,全球金融危机爆发,我国现场总线控制系统行业发展也遇到了一些困难,如国内需求下降,出口减少等,现场总线控制系统行业普遍出现了经营不景气和利润下降的局面,2009年,随着我国经济刺激计划出台和全球经济走出低谷,我国现场总线控制系统行业也逐渐从金融危机的打击中恢复,重新进入良性发展轨道。

现场总线技术及控制系

现场总线技术及控制系统 摘要:文章介绍了现场总线的概念,回顾了其产生及发展历程,分析了现场总线控制系统相对于集散控制系统的特点和优点。针对当前流行的几种现场总线,简要介绍了各自的技术特色,指出控制系统的开放互连是发展的必然。 关键词:现场总线,集散控制系统,分布式控制,FCS,DCS,开放式互连系统 一、前言 七十年代以前,控制系统中采用模拟量对传输及控制信号进行转换、传递,其精度差、受干扰信号影响大,因而整个控制系统的控制效果及系统稳定性都很差。七十年代末,随着大规模集成电路的出现,微处理器技术得到很大发展。微处理器功能强、体积小、可靠性高、通过适当的接口电路用于控制系统,控制效果得到提高;但是尽管如此,还是属于集中式控制系统。随着过程控制技术、自动化仪表技术和计算机网络技术的成熟和发展,控制领域又发生了一次技术变革。这次变革使传统的控制系统(如集散控制系统)无论在结构上还是在性能上都发生了巨大的飞跃,这次变革的基础就是现场总线技术的产生。 现场总线是连接现场智能设备和自动化控制设备的双向串行、数字式、多节点通信网络,它也被称为现场底层设备控制网络(INFRANET)。80年代以来,各种现场总线技术开始出现,人们要求对传统的模拟仪表和控制系统变革的呼声也越来越高,从而使现场总线成为一次世界性的技术变革浪潮。美国仪表协会(ISA)于1984年开始制订现场总线规范,在欧洲有德国的PROFIBUS和法国的FIP等,各种现场总线规范陆续形成。其中主要的有:基金会现场总线FF(Foundation Fieldbus)、控制局域网络CAN(Controller Area Network)、局部操作网络LonWorks(Local Operating Network)、过程现场总线PROFIBUS(Process Field Bus)和HART协议(Highway Addressable Remote Transducer)等。但是,总线规范的制定工作并非一帆风顺,由于行业与地域发展等历史原因,加上各公司和企业集团受自身利益的驱使,致使现场总线的国际化规范工作进展缓慢。但是不论如何,制定单一的开放国际现场总线规范是发展的必然。 二、当前流行的几类现场总线 1、基金会现场总线FF 基金会现场总线FF是在过程自动化领域得到广泛支持和具有良好发展前景的一种 技术。其前身是以美国Fisher-Rosemount公司为首,联合Foxboro、横河、ABB、西门子等80家公司制定的ISP协议和以Honeywell公司为首,联合欧洲等地150家公司制定的World

现场总线控制技术实验报告.

课程名称:现场总线实验任课教师:廉迎战 学院:自动化 专业班级: 学号: 学生姓名:

2015 年6月16日 实验一频移键控法仿真实验 一.实验目的 初步掌握通信原理基础知识中频移键控法的基本原理。 能用MATLAB仿真软件,编写并调试简单的仿真程序。 二.实验主要仪器设备和材料 1. 实验用计算机 2. MATLAB仿真软件 三.实验内容 四.实验步骤及结果测试 1.安装部署MATLAB仿真环境,同时根据频移键控法要求,设置仿真环境。 2.在MATLAB环境下,输入频移键控法原理图。 原理图如下:

方法一 方法二 Repeating sequence stair:F3数字信号sine wave :100Hz信号 Sine wave1 :50Hz信号 Scope1:示波器

方法一:Switch1:选通开关//方法二:用乘法器product代替 3.在MATLAB中产生F1=50Hz和F2=100Hz的交流信号,以及需要 发送的数字信号,数字信号为:F3=01101001方波波形。 4.加载输入信号,观察仿真原理图输出信号波形,同时记录并分析。 如下图: 五.思考题 1.数字信号01101001的频移键控法输出波形表示形式如下: 输出的数字信号为10110101时,其频移键控波形如下的OUT:

1~6行输出信号分别为:1.数字信号10110101的输入信号;2. 50Hz 频率sine;3.100Hz频率sine;4. Product输出;5.product1输出; 6.add输出 2.如何实现幅移键控法的信号通讯技术? 通过信号幅值的高低映射到数字信号的1和0从而达到载波传输信号,可利用 现成的电信网,电话网等设施构成信道。

自动控制原理课程设计速度伺服控制系统设计样本

自动控制原理课程设计题目速度伺服控制系统设计 专业电气工程及其自动化 姓名 班级 学号 指引教师 机电工程学院 12月

目录一课程设计设计目 二设计任务 三设计思想 四设计过程 五应用simulink进行动态仿真六设计总结 七参照文献

一、课程设计目: 通过课程设计,在掌握自动控制理论基本原理、普通电学系统自动控制办法基本上,用MATLAB实现系统仿真与调试。 二、设计任务: 速度伺服控制系统设计。 控制系统如图所示,规定运用根轨迹法拟定测速反馈系数' k,以 t 使系统阻尼比等于0.5,并估算校正后系统性能指标。 三、设计思想: 反馈校正: 在控制工程实践中,为改进控制系统性能,除可选用串联校正方式外,经常采用反馈校正方式。常用有被控量速度,加速度反馈,执行机构输出及其速度反馈,以及复杂系统中间变量反馈等。反馈校正采用局部反馈包围系统前向通道中一某些环节以实现校正,。从控制观点来看,采用反馈校正不但可以得到与串联校正同样校正效果,并且尚有许多串联校正不具备突出长处:第一,反馈校正能有效地变化

被包围环节动态构造和参数;第二,在一定条件下,反馈校正装置特性可以完全取代被包围环节特性,反馈校正系数方框图从而可大大削弱这某些环节由于特性参数变化及各种干扰带给系统不利影响。 该设计应用是微分负反馈校正: 如下图所示,微分负反馈校正包围振荡环节。其闭环传递函数为 B G s ()=00t G s 1G (s)K s +()=22t 1T s T K s ζ+(2+)+1 =22'1T s 21Ts ζ++ 试中,'ζ=ζ+t K 2T ,表白微分负反馈不变化被包围环节性质,但由于阻尼比增大,使得系统动态响应超调量减小,振荡次数减小,改进了系统平稳性。 微分负反馈校正系统方框图

现场总线控制系统学习心得

现场总线控制系统学习心得 班级:电技131 姓名:杨秋 学号:20XX301030103 六个星期的现场总线控制系统课程已经结束,通过这段时间的学习和老师的耐心讲解,我初步了解到了这门课程的基本内容。 目前,在连续型流程生产工业过程控制中,有三大控制系统,即PLC、DCS和FCS。我们已经在以往的学习中了解到了PLC和DCS这两大系统的基本知识,而FCS就是我们这段时间学习的现场总线控制系统。老师分别从以下几个方面详细地向我们讲解了这门课程。 1现场总线和现场总线控制系统的概念 根据国际电工委员会IEC61158标准的定义,现场总线是指应用在制造过程区域现场装置和控制室内自动控制装置之间的包括数字式、多点、串行通信的数据总线,即工业数据总线。是开放式、数字化、多点通信的底层通信网络。以现场总线为技术核心的工业控制系统,称为现场总线控制系统FCS,它是自20世纪80年代末发展起来的新型网络集成式全分布控制系统。 其中,现场总线系统一般被称为第五代控制系统。第一代控制系统为50年代前的气动信号控制系统PCS,第二代为

4~20mA等电动模拟信号控制系统,第三代为数字计算机集中式控制系统,第四代为70年代中期以来的集散式分布控制系统DCS。 2 现场总线技术现场总线技术将专用的微处理器置入了传统的测量控制仪表,使其各自都具有了多多少少的数字计算和数字通信能力,成为能独立承担某些控制、通信任务的网络节点。它们通过普通双绞线、光纤、同轴电缆等多种途径进行信息传输,这样就能够形成以多个测量控制仪表、计算机等作为节点连接成的网络系统。该网络系统按照规范和公开的通信协议,在位于生产现场的多个微机化自控设备之间,以及现场仪表与用作管理、监控的远程计算机之间,实现数据传输与信息共享,进一步构成了各种适应实际需要的自动控制系统 3 现场总线的分类 老师重点讲述了现场总线的几种类别,典型的现场总线技术包括了基金会现场总线FF,LonWork现场总线,Profibu 现场总线,CAN现场总线以及HART现场总线。其中FF总线尤为重要,按照基金会总线组织的定义,FF总线是一种全数字、串行、双向传输的通信系统,是一种能连接现场各种现场仪表的信号传输系统,其最根本的特点是专门针对工业过程自动化而开发的,在满足要求苛刻的使用环境、本质安全、总线供电等方面都有完善的措施。为此,有人称FF总线为

什么是现场总线

什么是现场总线? 随着计算机、控制、通信、网络等技术的发展,作为工业控制数字化、智能化与网络化典型代表的现场总线(FieldBus)技术也得到了发展迅速、影响巨大,引起了工程技术界的普遍兴趣与重视,使计算机控制系统逐步从集散控制系统 (DistributedControlSystem DCS)走向以现场总线位基础的分布式现场总线控制系统(FieldbusControlSystem,FC S),被誉为工业自动化领域具有革命性的新技术。 现场总线技术是20世纪80年代中期在国际上发展起来的一种工业控制技术。通俗地讲,现场总线就是用在现场的总线技术,和计算机内部的总线概念一样,但是由于现场的特殊环境(如温度,安装条件,干扰等等),不同于计算机通常用于室内,为了区别,所以我们把这种总线称为现场总线。 现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一。 现场总线被誉为自动化领域的计算机局域网1.1、现场总线的特点 根据国际电工委员会(IEC)和美国仪表协会(ISA)对现场总线的定义:现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字、双向传输、多分支结构的通信网络,它的关键标志是能支持双向多节点、总线式的全数字通讯,具有可靠性高、稳定性好、抗干扰能力强、通信速率快、系统安全、造价低廉、维护成本低等特点。

国际电工协会(IEC)的SP50委员会对现场总线有以下三点要求:(1)同一数据链上过程控制单元(PCU)、PLC等与数字1/0设备互连; (2)现场总线控制器可对总线上的多个操作站、传感器及执行机构等进行数据存取; (3)通信媒体安装费用较低。 SP50委员会提出的两种现场总线结构模型是: ●星型总线用短距离、廉价、低速率电缆取代模拟信号传输线 ●总线型总线数据传输距离长、速率高,采用点对点、点对多点和广播式通信方式 2.2、现场总线技术特征 现场总线完整地实现了控制技术、计算机技术与通信技术的集成,具有以下几项技术特征。 (1)现场设备已成为以微处理器为核心的数字化设备,彼此通过传输媒体(双绘线、同轴电缆或光纤)以总线拓扑相连; (2)网络数据通信采用基带传输(即数字数据数字传输),数据传输速率高(为Mbit/s或10Mbit/s级),实时性好,抗干扰能力强; (3)废气了集散控制系统(DCS)中的I/O控制站,将这一级功能分配给通信网络完成;

自动控制课程设计~~~

指导教师评定成绩: 审定成绩: 重庆邮电大学 移通学院 自动控制原理课程设计报告 系部: 学生姓名: 专业: 班级: 学号: 指导教师: 设计时间:2013年12 月 重庆邮电大学移通学院制

目录 一、设计题目 二、设计报告正文 摘要 关键词 设计内容 三、设计总结 四、参考文献

一、设计题目 《自动控制原理》课程设计(简明)任务书——供2011级机械设计制造及其自动化专业(4-6班)本科学生用 引言:《自动控制原理》课程设计是该课程的一个重要教学环节,既有别于毕业设计,更不同于课堂教学。它主要是培养学生统筹运用自动控制原理课程中所学的理论知识,掌握反馈控制系统的基本理论和基本方法,对工程实际系统进行完整的全面分析和综合。 一设计题目:I型二阶系统的典型分析与综合设计 二系统说明: 该I型系统物理模拟结构如图所示。 系统物理模拟结构图 其中:R=1MΩ;C =1uF;R0=41R 三系统参量:系统输入信号:x(t); 系统输出信号:y(t);

四设计指标: 设定:输入为x(t)=a×1(t)(其中:a=5) 要求动态期望指标:M p﹪≤20﹪;t s≤4sec; 五基本要求: a)建立系统数学模型——传递函数; b)利用根轨迹方法分析和综合系统(学号为单数同学做); c)利用频率特性法分析和综合系统(学号为双数同学做); d)完成系统综合前后的有源物理模拟(验证)实验; 六课程设计报告: 1.按照移通学院课程设计报告格式写课程设计报告; 2.报告内容包括:课程设计的主要内容、基本原理; 3.课程设计过程中的参数计算过程、分析过程,包括: (1)课程设计计算说明书一份; (2)原系统组成结构原理图一张(自绘); (3)系统分析,综合用精确Bode图一张; (4)系统综合前后的模拟图各一张(附实验结果图); 4.提供参考资料及文献 5.排版格式完整、报告语句通顺; 6.封面装帧成册。

控制网络与现场总线

控制网络与现场总线 第一章绪论 现场总线是应用在生产现场与微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点通信的系统,也称为开放式、全数字化、多点通信的底层控制网络CAN 总线是一种现场总线,它在工业控制领域中占有重要的地位,并已经广泛应用于汽车制造、自动化监控、三表系统及楼宇自控系统等领域。而以太网具有结构简单,工作可靠,传输速率高等特点,目前以它作企业的为上层管理网络能够很好的发挥信息交换及共享的需求。这样就形成了以CAN 为低层控制网络,由以太网组成上层管理网络的局面。然而企业生产需要下层与上层的信息交换,而异构网络是不能直接进行信息交换的,如何有效的实现这种信息交换,成为目前的一个热点问题。 1.1 研究背景及意义 1.1.1 现场总线控制系统 现场总线是安装在生产过程区域的现场设备/仪表与控制室内的自动控制装置/系统之间的一种串行、数字式、多点和双向通信的数据总线。现场总线技术将专用微处理器置入传统的测量控制仪表,使它们各自具有了数字计算和数字通讯能力,采用可进行简单连接的双绞线等作为总线,把多个测量控制仪表连接成网络系统,并按公开、规范的通信协议,在位于现场的多个微机化测量控制设备之间及现场仪表与远程监控计算机之间,实现数据传输与信息交换,形成各种适应实际需要的自动控制系统。现场总线的出现正符合了现代工业生产领域中的测控系统的需求,即通过测控仪器或系统从生产现场获得各种参数,通过自控手段,使生产各环节得到优化。 1.1.2 以太网技术 近年来,以太网在工业控制领域的应用逐渐的广泛起来,它具有通信速率高、软硬件产品丰富和应用支持技术成熟等优点,目前它已经在工业企业综合自动化系统中的资源管理层、执行制造层得到了一定程度的应用,并呈现向下延伸直接应用于工业控制现场的趋势。但是由于普通以太网所用的接插件、集线器、交换机和电缆等均是为商用领域设计的,而未针对较恶劣的工业现场环境来设计(如

现场总线控制系统

现场总线控制系统Newly compiled on November 23, 2020

南阳理工学院自动控制仪表课程报告 学院(系):机械与汽车工程学院 专业:测控技术与仪器(升)学生: *** 指导教师: * * 完成日期2015年 12 月

自动控制仪表课程报告 现场总线控制系统 Fieldbus control system 总计:自动控制仪表课程报告 20 页 插图: 14 幅

自动控制仪表课程报告 现场总线控制系统 Fieldbus control system 学院(系):机械与汽车工程学院 专业:测控技术与仪器(升) 学生姓名: *** 学号:1%%%%%%% 指导教师(职称):(高级工程师) 评阅教师: 完成日期: 2015年12月 南阳理工学院 Nan yang Institute of Technology

现场总线控制系统 测控技术与仪器(升) *** [摘要]技术自推广以来,已经在世界范围内应用于工业控制的各个领域。现场总线的技术推广有了三、四年的时间,已经或正在应用于冶金、汽车制造、烟草机械、环境保护、石油化工、电力能源、纺织机械等各个行业。应用的总线协议主要包括、、Foundation、、Interbus_S 等。在汽车行业,现场总线控制技术应用的非常普遍,近两年国内新的和旧的生产线的改造,大部分都采用了现场总线的控制技术。国外设计的现场总线控制系统已应用很广泛,从单机设备到整个生产线的输送系统,全部采用现场总线的控制方法。而国内的应用仍大多集中中生产线的输送系统、随着技术的不断发展和观念的更新必然会逐步扩展其应用领域。 [关键词] 现场总线;工业控制;应用广泛 Fieldbus control system Measurement & Control Technology and Instruments Major(l) *** Abstract:Field bus technology, since the promotion has been all over the world should be used in industrial control fields. Fieldbus technology popularization has three or four years, has been or are being used in metallurgy, automobile manufacturing, tobacco machinery, environmental protection, petrochemical, electric power, textile machinery and other industries. Application of bus protocol mainly includes the PROFIBUS, DeviceNet, Foundation, Fieldbus, Interbus_S, etc. In the automotive industry, the field bus control technology application is very common, in the past two years the domestic new and the old production line of auto production line transformation, mostly using the field bus control technology. Design of field bus control system has been applied abroad is very broad, from the single device to the transmission system of the whole production line, adopts the control method of the field bus. And domestic applications are mostly concentrated in the production line of

PROFIBUS现场总线的通信原理

PROFIBUS 现场总线的通信原理 1. 引言 PROFIBUS 是一种国际性的开放式现场总线标准,是唯一的全集成H1(过程)和H2(工厂自动化)现场总线解决方案[1],它不依赖于产品制造商,不同厂商生产的设备无须对其接口进行特别调整就可通信,因此它广泛应用于制造加工、楼宇和过程自动化等自动控制领域。它包括3个兼容版本,Profibus-DP(H2)、Profibus-PA(H1)、Profibus-FMS 。DP 是经过优化的高速、廉价的通信接口,专为自动控制系统和设备级分散I/O 之间通信设计,可取代24V 或0~20mA 并行信号线。也可用于分布式控制系统的高速数据传输。FMS 用于车间级通用性中等传输速度的循环和非循环通信,适用于传感器、执行器、PLC 等一般自动控制系统。PA 是专为过程自动化设计的标准本质安全传输技术,满足IEC1158-2中规定的通信规程,适用于安全性要求高以及由总线供电的场合。PROFIBUS 可使分散式数字化控制器从现场底层到车间级网络化,总线系统分为主站和从站,主站决定总线的数据通信,从站仅对接收到的信息给予确认或当主站发出请求时向它发送信息[2]。 2. PROFIBUS 的协议结构 PROFIBUS 的协议结构是根据ISO7498国际标准化开发式互联网络(OSI )作为参考模型,具体结构如图1所示。 图1 PROFIBUS 协议结构图 PROFIBUS-DP 使用了第1、2层和用户接口,这样确保了数据传输快速和有效地进行,直接数据链路映像(DDLM )使用户接口易于进入第2层。PROFIBUS-FMS 对第1、2、7层均加以定义。应用层包括现场总线信息规范(FMS )和底层接口(LLI )。FMS 包括了应用协议并 物理(1数据链路(2(3)~(6(7.. .

自动控制设计(自动控制原理课程设计)

自动控制原理课程设计 本课程设计的目的着重于自动控制基本原理与设计方法的综合实际应用。主要内容包括:古典自动控制理论(PID)设计、现代控制理论状态观测器的设计、自动控制MATLAB 仿真。通过本课程设计的实践,掌握自动控制理论工程设计的基本方法与工具。 1 内容 某生产过程设备如图1所示,由液容为C1与C2的两个液箱组成,图中Q 为稳态液体流量)/(3s m ,i Q ?为液箱A 输入水流量对稳态值的微小变化)/(3s m ,1Q ?为液箱A 到液箱B 流量对稳态值的微小变化)/(3s m ,2Q ?为液箱B 输出水流量对稳态值的微小变化)/(3s m ,1h 为液箱A 的液位稳态值)(m ,1h ?为液箱A 液面高度对其稳态值的微小变化)(m ,2h 为液箱B 的液位稳态值)(m ,2h ?为液箱B 液面高度对其稳态值的微小变化)(m ,21,R R 分别为A,B 两液槽的出水管液阻))//((3s m m 。设u 为调节阀开度)(2m 。 已知液箱A 液位不可直接测量但可观,液箱B 液位可直接测量。 图1 某生产过程示意图

要求 1. 建立上述系统的数学模型; 2. 对模型特性进行分析,时域指标计算,绘出bode,乃示图,阶跃反应曲线 3. 对B 容器的液位分别设计:P,PI,PD,PID 控制器进行控制; 4. 对原系统进行极点配置,将极点配置在-1+j 与-1-j;(极点可以不一样) 5. 设计一观测器,对液箱A 的液位进行观测(此处可以不带极点配置); 6. 如果要实现液位h2的控制,可采用什么方法,怎么更加有效?试之。 用MATLAB 对上述设计分别进行仿真。 (提示:流量Q=液位h/液阻R,液箱的液容为液箱的横断面积,液阻R=液面差变化h ?/流量变化Q ?。) 2 双容液位对象的数学模型的建立及MATLAB 仿真过程 一、对系统数学建模 如图一所示,被控参数2h ?的动态方程可由下面几个关系式导出: 液箱A:dt h d C Q Q i 111?=?-? 液箱B:dt h d C Q Q 22 21?=?-? 111/Q h R ??= 222/Q h R ??= u K Q u i ?=? 消去中间变量,可得: u K h dt h d T T dt h d T T ?=?+?++?222122221)( 式中,21,C C ——两液槽的容量系数 21,R R ——两液槽的出水端阻力 111C R T =——第一个容积的时间常数 222C R T =——第二个容积的时间常数 2R K K u =_双容对象的放大系数

自动控制理论课程设计

一、课程设计的目的与要求 本课程为《自动控制原理》的课程设计,是课堂的深化。 设置《自动控制原理》课程设计的目的是使MATLAB 成为学生的基本技能,熟悉MATLAB 这一解决具体工程问题的标准软件,能熟练地应用MATLAB 软件解决控制理论中的复杂和工程实际问题,并给以后的模糊控制理论、最优控制理论和多变量控制理论等奠定基础。使相关专业的本科学生学会应用这一强大的工具,并掌握利用MATLAB 对控制理论内容进行分析和研究的技能,以达到加深对课堂上所讲内容理解的目的。通过使用这一软件工具把学生从繁琐枯燥的计算负担中解脱出来,而把更多的精力用到思考本质问题和研究解决实际生产问题上去。 通过此次计算机辅助设计,学生应达到以下的基本要求: 1.能用MATLAB 软件分析复杂和实际的控制系统。 2.能用MATLAB 软件设计控制系统以满足具体的性能指标要求。 3.能灵活应用MATLAB 的CONTROL SYSTEM 工具箱和SIMULINK 仿真软件,分析系统的性能。 二、设计正文 1.控制系统的数学建模 相关知识: 研究一个自动控制系统,单是分析系统的作用原理及其大致的运动过程是不够的,必须同时进行定量的分析,才能作到深入地研究并将其有效地应用到实际工程上去。这就需要把输出输入之间的数学表达式找到,然后把它们归类,这样就可以定量地研究和分析控制系统了。 1.有理函数模型 线性系统的传递函数模型可一般地表示为: m n a s a s a s b s b s b s b s G n n n n m m m m ≥++???++++???++= --+- )(11 11 1 21 (1) 将系统的分子和分母多项式的系数按降幂的方式以向量的形式输入给两个变量num 和den ,就可以轻易地将传递函数模型输入到MATLAB 环境中。命令格式为: ],,,,[121+???=m m b b b b num ; (2) ],,,,,1[121n n a a a a den -???=; (3) 在MATLAB 控制系统工具箱中,定义了tf() 函数,它可由传递函数分子分母给

现场总线技术综述

现场总线技术综述
2008-3-3 15:51:00 来源:中国自动化网
现场总线控制系统技术是 20 世纪 80 年代中期在国际上发展起来的一种崭新的 工业控制技术。现场总线控制系统(FCS)的出现引起了传统的 PLC 和 DCS 控制系 统基本结构的革命性变化。 现场总线系统技术极大地简化了传统控制系统繁琐且技术 含量较低的布线工作量,使其系统检测和控制单元的分布更趋合理。更重要的是从原 来的面向设备选择控制和通信设备转变成为基于网络选择设备。 尤其是 20 世纪 90 年 代现场总线控制系统技术逐渐进入中国以来,结合 Internet 和 Intranet 的迅猛发展, 现场总线控制系统技术越来越显示出其传统控制系统无可替代的优越性。 现场总线控 制系统技术已成为工业控制领域中的一个热点。
1 现场总线的发展
计算机控制系统的早期,采用一台小型机控制几十条控制回路,目的是降低每条 回路的成本。但由于计算机的故障将导致所有控制回路失效,所以后来发展成分布式 控制(DCS),即由多台微机进行数据采集和控制,微机间用局域网(LAN)连接起 来成为一个统一系统。DCS 沿用了二十多年,其优点和缺点均充分显露。最主要的 问题仍然是可靠性:一台微机坏了,该微机管辖下的所有功能都失效;一块 AD 板上 的模/数转换器坏了,该板上的所有通道(8 或 16 个)全部失效。曾有过采用双机双 I/O 等冗余设计,但这又增加了成本,增加了系统的复杂性。为了克服系统可靠性、 成本和复杂性之间的矛盾,更为了适应广大用户要求的系统开放性、互操作性要求, 实现控制系统的网络化,一种新型控制技术──现场总线控制系统(FCS)正迅速发 展起来。 1.1 什么是现场总线 从名词定义来讲,现场总线是用于现场电器、现场仪表及现场设备与控制室主机 系统之间的一种开放的、全数字化、双向、多站的通信系统。而现场总线标准规定某 个控制系统中一定数量的现场设备之间如何交换数据。 数据的传输介质可以是电线电 缆、光缆、电话线、无线电等等。 通俗地讲,现场总线是用在现场的总线技术。传统控制系统的接线方式是一种并 联接线方式,从 PLC 控制各个电器元件,对应每一个元件有一个 I/O 口,两者之间需 用两根线进行连接,作为控制和/或电源。当 PLC 所控制的电器元件数量达到数十个 甚至数百个时, 整个系统的接线就显得十分复杂, 容易搞错, 施工和维护都十分不便。 为此,人们考虑怎样把那么多的导线合并到一起,用一根导线来连接所有设备,所有 的数据和信号都在这根线上流通,同时设备之间的控制和通信可任意设置。因而这根 线自然而然地称为了总线,就如计算机内部的总线概念一样。由于控制对象都在工矿 现场, 不同于计算机通常用于室内, 所以这种总线被称为现场的总线, 简称现场总线。

现场总线技术及其应用研究论文设计

现场总线技术及其应用研究 中文摘要: 现场总线技术自70年代诞生至今,由于它在多方面的优越性,得到大围的推广,导致了自动控制领域的一场革命。本文从多个方面介绍了现场总线技术的种类、现状、应用领域及前景。 现场总线FF(Field Bus)的概念起源于70年代,当时主要考虑将操作室的现场信号和到控制仪器的控制信号由一组总线以数字信号形式传送,不必每个信号都用一组信号线。随着仪表智能化和通讯数字化技术的发展,数字通信网络延伸到工业过程现场成为可能,由全数字现场控制系统代替数字与模拟分散型控制系统已成为工业化控制系统发展的必然趋势。 现场总线已经发展成为集计算机网络、通信技术、现场控制、生产管理等容为一体的现场总线控制系统FCS(Field-bus Control System)。它将通信线一直延伸到生产现场生产设备,用于过程和制造自动化的现场设备或现场仪表互连的现场通信网络,将传统的DCS 三层网络结构变成两层网络结构,降低了成本,提高了可靠性,实现了控制管理一体化的结构体系。 关键词:现场总线技术、自动控制、发展趋势

第一章绪论 现场总线(Fieldbus)是80年代末、90年代初国际上发展形成的,用于过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络。它作为工厂数字通信网络的基础,沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系。它不仅是一个基层网络,而且还是一种开放式、新型全分布控制系统。这项以智能传感、控制、计算机、数字通讯等技术为主要容的综合技术,已经受到世界围的关注,成为自动化技术发展的热点,并将导致自动化系统结构与设备的深刻变革。 现场总线控制系统(FCS)是顺应智能现场仪表而发展起来的。它的初衷是用数字通讯代替4-20mA模拟传输技术,但随着现场总线技术与智能仪表管控一体化(仪表调校、控制组态、诊断、报警、记录)的发展,在控制领域引起了一场前所未有的革命。控制专家们纷纷预言:FCS将成为21世纪控制系统的主流。 第二章现场总线技术概述 2.1现场总线的定义: 目前,公认的现场总线技术概念描述如下:现场总线是安装在生产过程区域的现场设备/仪表与控制室的自动控制装置/系统之间的一种串行、数字式、多点通信的数据总线。其中,"生产过程"包括断续生产过程和连续生产过程两类。或者,现场总线是以单个分散的、数字化、智能化的测量和控制设备作为网络节点,用总线相连接,实现相互交换信息,共同完成自动控制功能的网络系统与控制系统。 2.2 现场总线技术产生的意义 (1)现场总线(Fieldbus)技术是实现现场级控制设备数字化通信的一种工业现场层网络通信技术;是一次工业现场级设备通信的数字化革命。现场总线技术可使用一条通信电

现场总线及通讯协议

现场总线及通讯协议 现场总线的现状和未来发展 一、引言 计算机控制系统的发展在经历了基地式气动仪表控制系统、电动单元组合式模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统以及集散控制系统(DCS)后,今后将朝着现场总线控制系统的方向发展。现场总线(field bus)是指现场仪表和数字控制系统输入输出之间的全数字化、双向、多站的通讯系统。 二、现场总线的产生 纵观控制系统的发展史,不难发现,每一代新的控制系统推出都是针对老一代控制系统存在的缺陷而给出的解决方案,最终在用户需求和市场竞争两大外因的推动下占领市场的主导地位,现场总线和现场总线控制系统的产生也不例外。 1、模拟仪表控制系统 模拟仪表控制系统于六七十年代占主导地位。其显著缺点是:模拟信号精度低,易受干扰。 2、集中式数字控制系统 集中式数字控制系统于七八十年代占主导地位。采用单片机、PLC、SLC 或微机作为控制器,控制器内部传输的是数字信号,因此克服了模拟仪表控制系统中模拟信号精度低的缺陷,提高了系统的抗干扰能力。集中式数字控制系统的优点是易于根据全局情况进行控制计算和判断,在控制方式、控制机时的选择上可以统一调度和安排;不足的是,对控制器本身要求很高,必须具有足够的处理能力和极高的可靠性,当系统任务增加时,控制器的效率和可靠性将急剧下降。 3、集散控制系统(DCS) 集散控制系统(DCS)于八、九十年代占主导地位。其核心思想是集中管理、分散控制,即管理与控制相分离,上位机用于集中监视管理功能,若干台下位机下放分散到现场实现分布式控制,各上下位机之间用控制网络互连以实现相互之间的信息传递。因此,这种分布式的控制系统体系结构有力地克服了集中式数字控制系统中对控制器处理能力和可靠性要求高的缺陷。在集散控制系统中,分布式控制思想的实现正是得益于网络技

自动控制原理课程设计

扬州大学水利与能源动力工程学院 课程实习报告 课程名称:自动控制原理及专业软件课程实习 题目名称:三阶系统分析与校正 年级专业及班级:建电1402 姓名:王杰 学号: 141504230 指导教师:许慧 评定成绩: 教师评语: 指导老师签名: 2016 年 12月 27日

一、课程实习的目的 (1)培养理论联系实际的设计思想,训练综合运用经典控制理论和相关课程知识的能力; (2)掌握自动控制原理的时域分析法、根轨迹法、频域分析法,以及各种校正装置的作用及用法,能够利用不同的分析法对给定系统进行性能分析,能根据不同的系统性能指标要求进行合理的系统设计,并调试满足系统的指标; (3)学会使用MATLAB语言及Simulink动态仿真工具进行系统仿真与调试; (4)学会使用硬件搭建控制系统; (5)锻炼独立思考和动手解决控制系统实际问题的能力,为今后从事控制相关工作打下较好的基础。 二、课程实习任务 某系统开环传递函数 G(s)=K/s(0.1s+1)(0.2s+1) 分析系统是否满足性能指标: (1)系统响应斜坡信号r(t)=t,稳态误差小于等于0.01; (2)相角裕度y>=40度; 如不满足,试为其设计一个pid校正装置。 三、课程实习内容 (1)未校正系统的分析: 1)利用MATLAB绘画未校正系统的开环和闭环零极点图 2)绘画根轨迹,分析未校正系统随着根轨迹增益变化的性能(稳定性、快速性)。 3)作出单位阶跃输入下的系统响应,分析系统单位阶跃响应的性能指标。 4)绘出系统开环传函的bode图,利用频域分析方法分析系统的频域性能指标(相角裕度和幅值裕度,开环振幅)。 (2)利用频域分析方法,根据题目要求选择校正方案,要求有理论分析和计算。并与Matlab计算值比较。 (3)选定合适的校正方案(串联滞后/串联超前/串联滞后-超前),理论分析并计算校正环节的参数,并确定何种装置实现。

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