体育馆吊杆升旗控制系统开发与研究文献综述

 2022-11-01 14:10:55

文献综述(或调研报告):

据2008年前的一份关于北京、天津体育馆升旗设施调查显示,絶大多数体育馆依然采用手动升旗。近几年来,自动升、降旗系统适应领域广泛,在许多政府部门、学校、广场和大型企业随处可见到国旗的飘扬,随着信息时代飞速发展,人们物质生活逐步提高,特别是伴随自动控制和单机测控技术发展 [1] [3] 。

目前国内外升降旗控制系统的发展状况是传统的人工机械方式以及单一的自动机方法控制升降旗已经退出了市场,因为这种控制方式无法保证稳定性和精确性,而且不便于现代体育场馆的集中控制管理,无法与其他控制系统进行集成管理,例如主计时时钟系统、场地灯光控制系统等。从以上情况来看,研究一种智能的升旗控制系统具有很大的实际应用价值和意义[2]。

在国内升旗制系统主要基于MODBUS现场总线和以太网接口设计,系统主要由智能升旗控制系统和机械升降机系统组成,采用进口控制器和精良的机械系统,系统具有很高的运行精度;同时系统还可选择搭配PC,笔记本,触摸屏等人机界面,控制方式及界面非常人性化。总体而言控制系统具有结构先进合理、运行平稳、控制灵活、操作简便等特点[3]。

另一种智能升旗控制系统基于CAN总线设计,系统在远程控制伸缩式悬挂旗杆升降、双电机冗余设计、自学习系统模式与停电自供系统方面,具有创新设计。特点是计算器和应用软件共同控制旗杆的升降,实现远程控制、信息存储。系统可采用远程、本地和手动控制三种方式。远程控制应在中央控制室集中操作。中央控制室设置齐全、视野便于观察升降旗且方便联系的位置[3]。

升降旗控制系统的设计方法多种多样,有以单片机作为微处理器或以PLC作为主控制器。各自被采用的原因:单片机一般都会采用高性能、低成本、低功耗的,这样能够保证系统能够长期处于待机状态;PLC具有较强的抗干扰能力,适用于噪音较大的体育场。设计者会根据用户所提供的需求,而选择合适的方案。

在升降旗控制系统当中,电机及其驱动方式的选择为其重要,也就是说电机会影响到整个系统的构成。电机选择的内容,首先的是在各种工作方式下电机功率的选择。其次是电机的型式、电流种类、额定电压及额定转速等的确定。一般常用电机的类型有:同步电动机、异步电动机、直流电动机和微电机。选择合适的电机,可根据满足生产工艺或机械负载需要的,确定一种经济效益相对良好的电机。[5]

步进电机一种将数字信息直接转换成相应角位移或线性位移的控制驱动装置,具有快速启停、精确步进及直接接收数字量等特点,是自动控制系统中主要控制器件之一。随着计算器技术的发展,步进电机必将发挥它的优势,在工业控制领域取得更为广泛的应用[6]。

步进电机常见的分类方法有三种,其一是按产生的力矩原理分类,其二是按输出力矩的大小分类,其三是按定子和转子的数量分类。目前,最常用的分类方法是按产生的力矩原理分类。根据让分类方法步进电机有三种类型。一是反应式步进电机,步距角小,运行频率高,价格较低,但功耗较大;二是永磁式步进电机,功耗较小,断电后仍有制动力距,但步距角较大,启动和运行频率较低;三是混合式步进电机,它具备上述两种电机的优点,但价格较高[11]。

步进电机系由控制器、驱动器及步进电机构成,三者缺一不可。目前的驱动器一般都为集成产品,价格昴贵,结构复杂,主要应用于各种工业场合。而对于些要求较低的场合,使用专用驱动器来控制步进电机有一定的局限性,其价格也是必须考虑的重要因素[6]。

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