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PC控制系统设计的要点
摘要：该文指出 PC控制系统设计，硬件要确定PC单机还是PC网络，80点以内的系统选用不须扩展模块的PC单机，PC输入输出点数要留有10%余量，存储容量和指令执行速度是重要指标，手持编程器易于现场调试，选用大公司的 PC产品;输入回路中电源为 AC85—240V、DC24V时，应加装电源净化元件，PC内、外接DC24V“一”端和“COM”端不共接;输出回路中输出方式：继电器输出适用于不同公共点间带不同交、直流负载，电流达2A/点;晶体管输出适宜高频动作，响应时间 0.2ms。每个“COM”点加一熔丝。用手持编程器编程先画梯形图再编程。
关键词：自动控制 可编程序控制器 系统 设计 应用
在现代化的工业生产设备中，有大量的数字量及模拟量的控制装置，例如电机的起停，电磁阀的开闭，产品的计数，温度、压力、流量的设定与控制等，工业现场中的这些自动控制问题，若采用可编程序控制器(PC)来解决自动控制问题已成为最有效的工具之一，本文叙述PC控制系统设计时应该注意的问题。
硬件选购目前市场上的PC产品众多，除国产品牌外，国外有：日本的 OMRON、MITSUBISHI、FUJJ、anasonic,德国的SIEMENS，韩国的LG等。近几年，PC产品的价格有较大的下降，其性价比越来越高，这是众多技术人员选用PC的重要原因。那么，如何选购PC产品呢?
1.系统规模首先应确定系统用 PC单机控制，还是用PC形成网络，由此计算PC输入、输出点。数，并且在选购PC时要在实际需要点数的基础上留有一定余量(10%)。
2.确定负载类型根据PC输出端所带的负载是直流型还是交流型，是大电流还是小电流，以及PC输出点动作的频率等，从而确定输出端采用继电器输出，还是晶体管输出，或品闸管输出。不同的负载选用不同的输出方式，对系统的稳定运行是很重要的。
3.存储容量与速度尽管国外各厂家的PC产品大体相同，但也有一定的区别。目前还未发现各公司之间完全兼容的产品。各个公司的开发软件都不相同，而用户程序的存储容量和指令的执行速度是两个重要指标。一般存储容量越大、速度越快的PC价格就越高，但应该根据系统的大小合理选用PC产品。
4.编程器的选购 PC编程可采用三种方式：
一是用一般的手持编程器编程，它只能用商家规定语句表中的语句编程。这种方式效率低，但对于系统容量小，用量小的产品比较适宜，并且体积小，易于现场调试，造价也较低。
二是用图形编程器编程，该编程器采用梯形图编程，方便直观，一般的电气人员短期内就可应用自如，但该编程器价格较高。
三是用 IBM个人计算机加PC软件包编程，这种方式是效率最高的一种方式，但大部分公司的PC开发软件包价格昂贵，并且该方式不易于现场调试。
因此，应根据系统的大小与难易，开发周期的长短以及资金的情况合理选购PC产品。
5.尽量选用大公司的产品其质量有保障，且技术支持好，一般售后服务也较好，还有利于你的产品扩展与软件升级。
输入回路的设计
1.电源回路 PC供电电源一般为 AC85—240V(也有DC24V)，适应电源范围较宽，但为了抗干扰，应加装电源净化元件(如电源滤波器、1：1隔离变压器等)。
2.Pc上DC24V电源的使用各公司 PC产品上一般都有DC24V电源，但该电源容量小，为几十毫安至几百毫安，用其带负载时要注意容量，同时作好防短路措施(因为该电源的过载或短路都将影响PC的运行)。
3. 外部DC24V电源 若输入回路有 DC24V供电的接近开关、光电开关等，而PC上DC24V电源容量不够时，要从外部提供DC24V电源;但该电源的“—”端不要与 PC的 DC24V的“—”端以及“COM”端相连，否则会影响PC的运行。
4.输入的灵敏度各厂家对PC的输人端电压和电流都有规定，如日本三菱公司F7n系列Pc的输入值为：DC24V、7mA，启动电流为4.5mA，关断电流小于1.5mA，因此，当输入回路串有二极管或电阻(不能完全启动)，或者有并联电阻或有漏电流时(不能完全切断)，就会有误动作，灵敏度下降，对此应采取措施。另一方面，当输入器件的输入电流大于PC的最大输入电流时，也会引起误动作，应采用弱电流的输入器件，并且选用输人为共漏型输入的 PC，Bp输入元件的公共点电位相对为负，电流是流出 PC的输入端。
输出回路的设计
1.各种输出方式之间的比较
(1)继电器输出：优点是不同公共点之间可带不同的交、直流负载，且电压也可不同，带负载电流可达2A/点;但继电器输出方式不适用于高频动作的负载，这是由继电器的寿命决定的。其寿命随带负载电流的增加而减少，一般在几十万次至Jl百万次之间，有的公司产品可达1000万次以上，响应时间为10ms
(2)晶闸管输出：带负载能力为0.2A/点，只能带交流负载，可适应高频动作，响应时间为1ms.
(3)晶体管输出：最大优点是适应于高频动作，响应时间短，一般为0.2ms左右，但它只能带 DC 5—30V的负载，最大输出负载电流为0.5A/点，但每4点不得大于0.8A。
当你的系统输出频率为每分钟6次以下时，应首选继电器输出，因其电路设计简单，抗干扰和带负载能力强。当频率为10次/min以下时，既可采用继电器输出方式;也可采用PC输出驱动达林顿三极管(5—10A)，再驱动负载，可大大减小电流。
2.抗干扰与外部互锁当 PC输出带感性负载，负载断电时会对PC的输出造成浪涌电流的冲击，为此，对直流感性负载应在其旁边并接续流二极管，对交流感性负载应并接浪涌吸收电路，可有效保护PC。
当两个物理量的输出在PC内部已进行软件互锁后，在PC的外部也应进行互锁，以加强系统的可靠性。
3.“GOM“点的选择不同的 PC产品，其“COM”点的数量是不一样的，有的一个“COM”点带8个输出点，有的带4个输出点，也有带2个或1个输出点的。当负载的种类多，且电流大时，采用一个“COM”点带1—2个输出点的 PC产品;当负载数量多而种类少时，采用一个“COM”点带4—8个输出点的PC产品。这样会对电路设计带来很多方便，每个“COM”点处加一熔丝，1—2个输出时加2A的熔丝，4—8点输出的加5—10A的熔丝，因 PC内部一般没有熔丝。
4.PC外部驱动电路对于 PC输出不能直接带动负载的情况下，必须在外部采用驱动电路：可以用三极管驱，也可以用固态继电器或晶闸管电路驱动，同时应采用保护电路和浪涌吸收电路，且每路有显示二极管(LED)指示。印制板应做成插拔式，易于维修。
PC的输入输出布线也有一定的要求，请看各公司的使用说明书。
现代小区智能技术应用分析
摘要：随着国内智能大厦建设风潮的渐趋平静及各种相关系统和技术的不断发展和延伸，智能小区的概念已经逐渐成型，有关技术标准也在不断完善，目前在很多地区已成为开发商开发新项目的重要卖点。但在许多项目的规划设计与实施中仍然存在着诸多技术问题和认识误区，影响着智能小区建设技术的健康发展和实际应用。归根到底，使用者的有效使用是推动小区智能化技术得以实用化和持续发展的决定因素。
关键词：小区 智能 现代信息 总线技术 规范管理
一、前 言
随着经济的发展、人民生活质量的不断提高，同时借助于相关技术和规范标准的日益丰富完善，智能化小区的规划设计与建设在很多地区已渐成热点，开发商们纷纷把它作为开发新项目的重要卖点之一。智能住宅和智能小区通过开发商和众多媒体的宣传，描绘了梦幻般的未来生活：通过住户家中的内部网络和外部通讯网络，人们足不出户就可以实现购物、教育、娱乐、医疗、沟通交流等等一切生活需求，并且保证住宅环境舒适、安全、最大限度节能等等。然而，1999年中国首次网络生存测试的结果，表明了当今中国的现实：我们憧憬的、国内外媒体宣传的，并不一定是我们真正需要的，也不是靠简单搭建几个所谓智能系统就能轻易实现的;即使技术上能做到，外部大环境的制约和种种客观条件的不具备也是无法绕开和回避的现实。目前的购房者对住宅的“智能”并未给与足够的热情和关注，他们首先还是考虑价格和住宅最基本的硬件条件，如：户型、环境、交通等等。有些智能小区的先行者花了很大力气开发了网上信息服务，结果少人问津。不过国内也有很多智能小区的建设者从实际应用出发，通过扎实的努力，从完善相关的配套服务入手，不断提高自身的管理水平和从业人员素质，让使用者真正感受到了“智能化”给生活带来的方便、舒适和安全。这些现象都说明智能技术应用到家庭是不可能一蹴而就的，更不应该追求不切实际的“大而全”。但新技术的不断发展应用，并最终更好地服务于人们的生活是历史发展的大趋势。本人希望将自己在从事小区智能化技术研究和规划设计过程中的一些想法陈述如下，供同业者参考，更希望得到业内专家的指正。
二、现代住宅小区功能需求分析
住宅是人类最基本的生存空间，是人们逗留时间最多的地方。随着社会的发展，住宅的功能范围亦在发展变化，其中信息的快速传递与获取是一个重要方面。但现代人对住宅小区的功能要求是综合性的，并不仅限于信息技术方面，更何况人们对新技术的接受和应用还需要一个过程，这不仅受认识局限，还受到经济发展以及外部环境条件的限制。我们在实践中感到：在从事住宅小区智能化系统的规划设计和建设时，一定要首先了解居住者对住宅、小区的功能需求，才能更加适当地选择智能化系统的功能和服务标准。一个现代化的住宅小区必然是以居住的舒适、安全、便利为首要标准，一般应满足如下要求：
1、舒适性：它包括平面空间尺度、视野、登高(高层楼的交通)、采光、通风、日照、噪音、内部装修、温湿度等等。
2、可持续发展性：从小区来讲，小区应与环境共生，保护资源，获得能源效益。对住宅而言，除核心部位外，其余空间作为卧室、餐厅等可以灵活再分隔。其他还包括：生活污水和生活垃圾的再处理、再应用，以不破坏自然生态为目标;住宅内环境质量：厨卫设备布置紧凑，管线隐蔽，废油、气、烟排除畅通，建材的有害物质的防护等等。
3、节能、降耗：实质上是可持续性发展的社会性的一面，多层住宅合理的体量与围护结构，能源及设备的合理有效使用，可再生能源(风力、太阳能)和新型材料的应用等。
4、安全性：必须是人与技术措施相结合。
防盗要求：多层次防范，从边界防范、区内电视监控到住宅内的防盗。
紧急事件的防护措施。
灾变(火灾、风灾、地震)的应急措施。
5、方便性
交通：住宅或小区所处位置，小区内部道路布局和区域标识。
各种配套设施。
小区内部商店、文娱等服务设施。周边的商店、医院、餐厅、学校等等。
通信：电话、电视、计算机通信。
由此看来，智能化系统是满足现代住宅小区功能需求不可缺少的。它是现代住宅小区提高居住质量的手段之一，并将成为现代住宅小区的基本配套设施。在信息技术飞速发展、不断完善的今天，它的重要作用不可低估。因此，我们认为高档次的住宅小区应尽可能选择功能全面、技术水平高的智能化系统，并可适度超前;而低档次的住宅小区也应根据自身实际和投资情况选择造价低廉、功能适用的智能化系统。
三、智能住宅小区技术的形成和发展状况
智能住宅、小区在国外历经了80年代初的住宅电子化、80年代中的住宅自动化到90年代美国的“智慧屋”(WISE HOME)、欧洲的“聪明屋”(SMART HOME)的住宅智能化这样三个阶段。这三个发展阶段，表明了智能住宅与智能大楼由于服务对象的不同而形成了不同的发展道路。
住宅电子化使采用大量电子技术的产品进入家庭;住宅自动化使家用电器、通信设备与安保防灾等设备在家庭中的功能综合一体化;而住宅智能化使家庭中的家电、安保防灾和各种通信(语音、数据、图像)设备通过总线技术进行监视、控制和管理。其中，家庭总线技术是住宅智能化技术的核心。目前美国、欧洲和日本都有了各自的家庭总线标准。美国、日本、新加坡都有根据这些标准建立的智能住宅和小区的示范工程。
中国智能住宅小区的发展与国外有所不同，是借助于智能建筑技术的引进和发展并借鉴国外家庭总线技术。趁住宅产业蓬勃发展之机而兴起的。1997年，我国在《小康住宅电气设计(标准)导则》的编制中对小康住宅小区电气设计提出了如下要求：高度的安全性、舒适的生活环境;便利的通讯方式;综合的信息服务;家庭智能化系统。同时也对小康住宅与小区建设在安全防范、家庭设备自动化以及通讯与网络配置等方面提出了理想目标、普及目标和最低目标等三级设计标准，这标志着我国智能小区的规划设计开始朝着标准化、规范化的方向发展。这一期间，全国许多大城市纷纷将房地产业与IT产业结合起来，开发具有一定智能化特征的住宅，成为房地产业的一大热点。1999年底，建设部信息产业中心颁布了《全国智能化住宅小区系统示范工程建设要点与技术导则》(试行稿)，导则规定了智能化住宅小区建设中的目标和原则，并拟从2000年起，用5年左右的时间，组织实施全国智能化住宅小区系统示范工程，以此带动和促进我国智能化住宅小区建设。其总体目标是：通过采用现代信息传输技术、网络技术和信息集成技术，进行精密设计、优化集成、精心建设和工程示范，提高住宅高新技术的含量和居住环境水平，以适应21世纪现代居住生活的需要。这项导则的颁布有力地推进了智能化住宅小区在我国的普及和建设。2000年上半年，国家信息产业部负责编制了《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》(GB/T50311-2000)以及《建筑与建筑群综合布线系统工程验收规范》(GB/T50312-2000)，结束了多年来中国智能建筑设计无章可循、无标准可依的状况，这无疑为我国智能建筑健康有序的发展奠定了基础。同年8月，国家经贸委又组织四川长虹电子集团公司、青岛海尔集团公司、清华同方股份有限公司等全国11家在家用电器和相关产品领域有影响和知名度的企业和单位成立了家庭信息网络的联合体，重点研究家庭网络的技术标准、基本框架和终端产品的开发与研究。这一举措使得我国的家庭网络技术研究得到了空前发展，为智能化小区发展提供了可靠的网络技术保障。2001年底，国家建设部住宅产业中心又着手对《全国智能化住宅小区系统示范工程建设要点与技术导则》进行了修改。一系列法律性文件的制定与修订，为智能化小区的建设和发展提供了充足的法律依据和保障，推动了智能化小区在我国的进一步发展。目前智能化住宅小区示范工程遍布全国;用于住宅、小区的智能化产品的研究和开发也方兴未艾。
纵观目前国内外智能化小区的设计和建设，都具有如下共同的功能特征：
1、住宅内部具备综合安防、防灾措施，与小区和社会之间具有一定的信息交互能力。
2、小区内部具备比较完善的安防措施、公用设施监控管理和信息化社区服务管理。
3、小区内住户可以享受多种信息服务。
一个完整的小区智能化系统如图所示。
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