敏捷卫星姿态控制系统容错控制探究查重版2015-4-22.doc

敏捷卫星姿态控制系统容错控制研究查重版2015-4-22 1、相关定义 1.1、PLC 基本概念 早期的可编程控制器称为可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller),简称 PLC,主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着计算机 技术的发展,可编程逻辑控制器功能不断扩展和完善,其功能远远超出了 逻辑控制的范围,具有了 PID、A/D、D/A、算术运算、数字智能控制、监 控及通信联网等多方面的功能,且已变成了实际意义上的一种工业控制计 算机。于是,美国电器制造商协会(NEMA)将其正式命名为可编程序控制 器(Programmable Controller),简称 PC。由于它与个人计算机(Personal Computer)的简称 PC 相同,所以人们习惯仍将其称为 PLC。1987 年 2 月, 国际电工委员会(IEC)对可编程序控制器的定义是:可编程序控制器是一种 数字运算操作的电子系统,是专为在工业环境下的应用而设计的。如今PLC 已经广泛地应用在各种机械设备和生产过程自动控制系统中[44]。 3.1.2 22MN 快锻液压机 PLC 控制系统组成 22MN 快锻液压机 PLC 控制系统结构图如图 3-1 所示。 23 电源模块 接口模块 输 入 模 块 CPU模块 通信接口 输 出 模 块 扩展机架 其他设备 其他PLC 计算机 通信网络 接触器 电磁阀 指示灯 电源 按钮 选择开关 限位开关 电源 图 3-1 PLC控制系统结构图 Fig. 3-1 Structure diagram of PLC control system 22MN 快锻液压机采用西门子公司 S7-400 系列 PLC 控制器作为下位 机。S7-400 系列 PLC 由机架、电源模块、CPU、数字量输入/输出模块、 模拟量输入/输出模块、通讯处理器、功能模块和接口模块组成[43]。数字量 输入/输出模块和模拟量输入/输出模块统称为信号模块。S7-400 的模块是 用机架上的总线连接起来的。S7-400 系列 PLC 控制器的硬件组成图如图 3-2 所示。 1.电源模块 2.CPU 3.信号模块 4.接口模块 5.机架 图 3-2 S7-400 系列 PLC 控制器组成图 Fig. 3-2 Composition diagram of S7-400 series PLC controller 24 3.1.3 22MN 快锻液压机 PLC 控制系统编程软件概述 STEP7 是一种用于对西门子可编程逻辑控制器进行组态和编程的标准 软件包。STEP7 标准软件包有下列版本: (1)STEP7 Micro/DOS 和 STEP7 Micro/Win,用于 S7-200 上的简化单机 应用程序。 (2)STEP7 是应用在西门子 S7-300/S7-400、西门子 M7-300/M7-400 以 及西门子 C7 上的[45,46]。 编程语言可使用梯形图、功能块或语句表。 SIMATIC 管理器是 STEP7 的中央窗口,在 STEP7 启动时激活(见图 3-3)。 图 3-3 STEP7 项目管理器示意图 Fig. 3-3 Schematic diagram of STEP7 project supervisor 使用 STEP7 创建一个自动化解决方案时,基本步骤为:创建项目结构 ——组态一个站——组态硬件——组态网络和通讯连接——定义变量—— 创建程序——组态操作员监控变量——将程序下载给 PLC——测试程序。 以上这些步骤中编辑数据所需的工具均从 STEP7 项目管理器中启动和编 写。 25 3.2 22MN 快锻液压机 PLC 控制系统实现的功能 22MN 快锻液压机 PLC 控制系统控制对象多且复杂,其功能可概括为 : (1)实现液压系统在高压大流量的工况下工作平稳,无较大的冲击振 动; (2)实现手动、半自动、自动、主机和操作机联动四种不同的操作方式, 以及各种动作的联锁控制; (3)实现液压机在不同工况下锻造速度和锻造尺寸的控制; (4)实现液压机在不同工况下的柔度控制; (5)实现与上位机快速准确的通信。 3.3 22MN 快锻液压机 PLC 控制的关键问题 1.2、22MnB在概念车身轻量化设计中的应用 大连理工大学汽车工程学院胡平教授团队历时五年自主研发了车身结构概念阶段 的设计工具 VCD-ICAE (Vehicle Concept Design-Intelligent CAE)系统,该系统是基 于UGNX5的UGOPENAPI语言开发的。它采用参数化技术、模板技术、数据库技术和 知识工程技术等先进的设计技术。该系统可快速建立参数化概念车身的几何模型;生成 有限元网格模型和边界约束载荷;无缝集成了NX