自動(dòng)控制論文

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自動(dòng)控制論文:淺談自動(dòng)控制理論實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究

論文關(guān)鍵詞： 自動(dòng)控制理論；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；創(chuàng)新能力

論文摘要： 對(duì)當(dāng)前自動(dòng)控制理論實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法與實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行分析，提出教學(xué)方法和教學(xué)儀器的改革措施。通過開設(shè)新的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和研制新的教學(xué)儀器，使學(xué)生更好地完成自動(dòng)控制理論實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)任務(wù)，提高學(xué)生的綜合能力和創(chuàng)新能力。

“自動(dòng)控制理論”課程是研究自動(dòng)控制系統(tǒng)的共同規(guī)律，為自動(dòng)控制系統(tǒng)的分析和綜合提供基本理論和基本方法的一門專業(yè)基礎(chǔ)課[1]。該課程是一門重要的測(cè)控類專業(yè)的基礎(chǔ)課，具有較強(qiáng)的理論性，與前續(xù)課程聯(lián)系緊密，知識(shí)面廣，學(xué)生不易理解掌握[2-3]。學(xué)好這門課程不僅可以為后續(xù)專業(yè)課的掌握打下良好的理論基礎(chǔ)，而且能在今后從事專業(yè)工作時(shí)，直接運(yùn)用它去分析和解決實(shí)際技術(shù)問題。對(duì)于工程實(shí)踐具有重要的指導(dǎo)作用，受到人們的廣泛重視。在本課程的教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)理論知識(shí)的理解、掌握、鞏固具有重要的作用。

1 當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足

長(zhǎng)期以來，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)被一種固定的模式所束縛，教學(xué)內(nèi)容陳舊，教學(xué)方法呆板，在一定程度上限制了學(xué)生的主動(dòng)性和積極性，難以激發(fā)他們獨(dú)立分析問題、解決問題的興趣和激情，沒有體驗(yàn)過從失敗中自己尋找成功之路的經(jīng)歷，抑制了學(xué)生個(gè)性的發(fā)展，這樣不利于對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[4]。

1.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容固定

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)主要是按章節(jié)進(jìn)行驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)儀器功能固定，實(shí)驗(yàn)只能按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書設(shè)計(jì)好的步驟進(jìn)行, 學(xué)生被束縛在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)中，對(duì)出現(xiàn)的相關(guān)問題缺少系統(tǒng)、多角度的分析，不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

1.2 實(shí)驗(yàn)時(shí)間限制

一般的實(shí)驗(yàn)都要求在實(shí)驗(yàn)室2個(gè)學(xué)時(shí)內(nèi)完成，學(xué)生很難全面深入地把握實(shí)驗(yàn)主要內(nèi)容和方法，對(duì)實(shí)驗(yàn)的目的、實(shí)驗(yàn)原理無法理性地理解，更別提實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)故障的排解分析，限制了學(xué)生的設(shè)計(jì)和創(chuàng)新，不利于鍛煉學(xué)生的綜合能力。

1.3 實(shí)驗(yàn)儀器制約

實(shí)驗(yàn)儀器過于固化，儀器設(shè)置上未給學(xué)生留下設(shè)計(jì)性和探究問題的空間。儀器組成以理論驗(yàn)證為主，缺少實(shí)際控制系統(tǒng)各環(huán)節(jié)，特別是反饋部分的傳感部分，更不具備跟隨學(xué)科發(fā)展而開拓新實(shí)驗(yàn)的延伸性。

1.4 實(shí)驗(yàn)方法落后

實(shí)驗(yàn)技術(shù)水平和內(nèi)容更多地滿足于基礎(chǔ)性實(shí)踐環(huán)節(jié)，缺乏系統(tǒng)的綜合性、設(shè)計(jì)性和研究性實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，以及缺少在利用多種現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)手段、方法和工具對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中的結(jié)果和現(xiàn)象進(jìn)行深入分析研究方面對(duì)學(xué)生的引導(dǎo)。實(shí)驗(yàn)過程主要完成連線操作、數(shù)據(jù)記錄等簡(jiǎn)單的工作。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)改進(jìn)

針對(duì)目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀，摒棄以往按部就班完成指定實(shí)驗(yàn)步驟操作驗(yàn)證形式，按照學(xué)生對(duì)科學(xué)的自然認(rèn)知進(jìn)度設(shè)置靈活變換的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)置按多層次，從簡(jiǎn)到難，逐步引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)、研究性學(xué)習(xí)，逐步走向從問題出發(fā)的探究、創(chuàng)新。同時(shí)，研究新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器，開發(fā)配套軟件，保證實(shí)驗(yàn)硬件滿足新環(huán)境下的要求。結(jié)合靈活的教學(xué)儀器改變教學(xué)方法，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生動(dòng)手的積極性，引導(dǎo)其創(chuàng)新。

2.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置

開設(shè)不同層次的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，既要滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)的驗(yàn)證、演示等基本功能，又要激發(fā)學(xué)生的興趣。

基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)：根據(jù)給定實(shí)驗(yàn)任務(wù)、方案和步驟，選擇并完成一定數(shù)量基本實(shí)驗(yàn)；同時(shí)，通過調(diào)整實(shí)驗(yàn)參數(shù)得到不同結(jié)果，增加思考空間。

綜合實(shí)驗(yàn)：將各個(gè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)有機(jī)結(jié)合在一起，各課程之間關(guān)聯(lián)內(nèi)容綜合。

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：以任務(wù)的形式，給定實(shí)驗(yàn)題目，允許學(xué)生按照自己思路選擇設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)和研究的方法。

創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)：自行命題實(shí)驗(yàn)，將學(xué)生的構(gòu)想通過儀器現(xiàn)有功能模塊來實(shí)現(xiàn)，在探究式學(xué)習(xí)中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。

2.2 實(shí)驗(yàn)儀器的改進(jìn)

根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的要求，開發(fā)適合本專業(yè)的教學(xué)儀器。儀器具有控制系統(tǒng)需要驗(yàn)證的各種典型環(huán)節(jié)模塊、信號(hào)發(fā)生器模塊等基本功能，還結(jié)合工程實(shí)際將傳感器引入反饋環(huán)節(jié)，增加執(zhí)行器件，構(gòu)成完整的閉環(huán)系統(tǒng)。避免教學(xué)儀器箱只能完成信號(hào)源作為激勵(lì)，控制環(huán)節(jié)構(gòu)成系統(tǒng)的不足。同時(shí)，儀器上的控制效果通過便于觀看的形式展示出來，讓控制過程可視化。儀器要預(yù)留出擴(kuò)展接口，便于在實(shí)驗(yàn)中添加新的模塊。儀器在結(jié)合計(jì)算機(jī)完成實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，又能獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)配套軟件要能對(duì)硬件平臺(tái)對(duì)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行仿真和虛擬實(shí)驗(yàn)。學(xué)生可以根據(jù)測(cè)試參量的不同選擇相應(yīng)的傳感器，完成非電量到電量的轉(zhuǎn)換，對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，結(jié)合控制理論完成創(chuàng)新性、設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)。

2.3 實(shí)驗(yàn)方法的轉(zhuǎn)變

1）以學(xué)生為主體，開辟新知識(shí)領(lǐng)域，重視實(shí)踐能力的鍛煉；2）培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力；3）科學(xué)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ε囵B(yǎng)上，建立系統(tǒng)、科學(xué)且開放的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，注重課程之間縱向和橫向的聯(lián)系。

結(jié)合開發(fā)的教學(xué)儀器，在實(shí)驗(yàn)方法上除了基本的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，其他實(shí)驗(yàn)按任務(wù)的形式給出，不對(duì)學(xué)生做過多的限制，留出學(xué)生思考、動(dòng)手、創(chuàng)新的空間。充分利用計(jì)算機(jī)的計(jì)算、分析功能以及儀器配套軟件（采用數(shù)學(xué)工具matlab編寫的程序）在實(shí)驗(yàn)前完成必要的仿真分析，讓實(shí)驗(yàn)有的放矢，理論指導(dǎo)實(shí)踐。實(shí)驗(yàn)既做到軟硬精密結(jié)合，又能相互獨(dú)立，兩者相輔相成?？朔?dāng)前實(shí)驗(yàn)中儀器平臺(tái)不能脫離計(jì)算機(jī)，配套軟件不能獨(dú)立工作，學(xué)生只能在實(shí)驗(yàn)課中有限的時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)的不足，讓實(shí)驗(yàn)內(nèi)容通過軟件可以在任意計(jì)算機(jī)上完成。

3 總結(jié)

對(duì)當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中存在的問題進(jìn)行分析和總結(jié)，從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)方法3個(gè)方面提出改進(jìn)方法。自動(dòng)控制理論來源于實(shí)踐，反過來指導(dǎo)實(shí)踐[5]。結(jié)合當(dāng)前人才培養(yǎng)的趨勢(shì)，理論聯(lián)系實(shí)際，提高學(xué)生實(shí)踐能力，在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題進(jìn)而培養(yǎng)創(chuàng)新能力。

自動(dòng)控制論文:細(xì)論鋼廠行車自動(dòng)控制系統(tǒng)的改造

摘 要：行車作為物料搬運(yùn)機(jī)械，應(yīng)用十分廣泛，鋼廠物料搬運(yùn)尤其依賴行車。對(duì)鋼廠中行車的應(yīng)用及控制系統(tǒng)進(jìn)行研究分析后，利用 plc 在行車的運(yùn)行控制系統(tǒng)中對(duì)繼電接觸器的代替，以及變頻器對(duì)調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行改造，提高工作效率，取得預(yù)期效果。

關(guān)鍵詞：可編程邏輯控制器（plc） 變頻器 行車

1 前言

行車作為物料搬運(yùn)機(jī)械在整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中有著十分重要的地位。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我國(guó)行車制造廠和使用部門在設(shè)計(jì)、制造工藝、設(shè)備使用維修、管理方面，不斷積累經(jīng)驗(yàn)，不斷改造，推動(dòng)了行車的技術(shù)進(jìn)步，但在實(shí)際使用中，結(jié)構(gòu)開裂仍然時(shí)有發(fā)生，究其原因是頻繁的超負(fù)荷作業(yè)及過大的機(jī)械振動(dòng)沖擊所引起的機(jī)械疲勞。因此，除了機(jī)械上改進(jìn)設(shè)計(jì)外，改善交流電氣傳動(dòng)，減少起制動(dòng)沖擊，也是一個(gè)很重要的方面。由于傳統(tǒng)行車的電控系統(tǒng)采用交流繞線式轉(zhuǎn)子回路串接電阻進(jìn)行有級(jí)調(diào)速，致使機(jī)械沖擊頻繁，振動(dòng)劇烈，因此電氣控制上應(yīng)采用plc及平滑的無級(jí)調(diào)速是解決問題的有效手段。

2 改造前設(shè)備現(xiàn)狀

一煉鋼行車主鉤起重15t、副鉤3t，現(xiàn)因該設(shè)備使故障率較高對(duì)其進(jìn)行電氣改造，行車機(jī)械配置：

主鉤：起重量：15t；電機(jī)型號(hào)：yzr315m-10，63 kw；

副鉤：起重量：3t；電機(jī)型號(hào)：yzr250m-10，30 kw；

大車：電機(jī)型號(hào)：yzr180m-8，7.5kw兩臺(tái)；

小車：電機(jī)型號(hào)：yzr160m2-6，3.7kw。

3 存在的問題

傳統(tǒng)橋式起重機(jī)的控制系統(tǒng)主要采用交流繞線式電機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻的方法進(jìn)行啟動(dòng)和調(diào)速，繼電-接觸器控制，這種控制系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)有：

（1）由于起重設(shè)備工作環(huán)境相對(duì)差，工作任務(wù)繁重，電動(dòng)機(jī)及所串電阻燒損和斷裂故障時(shí)有發(fā)生。

（2）繼電-接觸器控制系統(tǒng)可靠性差，操作復(fù)雜，故障率高。

（3）轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速，機(jī)械特性軟，負(fù)載變化時(shí)轉(zhuǎn)速也變化，調(diào)速不理想。所串電阻長(zhǎng)期發(fā)熱，電能浪費(fèi)大，效率低。

4 改造需求

采用行車控制上使用成熟且先進(jìn)、穩(wěn)定、可靠的變頻調(diào)速控制系統(tǒng)，能延長(zhǎng)電機(jī)使用壽命，對(duì)電網(wǎng)波動(dòng)小，啟動(dòng)調(diào)速平穩(wěn)且啟動(dòng)力矩大。

采用plc集中控制，可根據(jù)工藝及時(shí)調(diào)整控制方式，布線精簡(jiǎn)，維護(hù)方便。

采用文本顯示器，能實(shí)時(shí)監(jiān)控行車運(yùn)行狀態(tài)及故障指示，便于迅速檢修及排除故障。

該系統(tǒng)備件通用性強(qiáng)， 不需儲(chǔ)存特殊備件。

5 改造方案

根據(jù)上述現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)際情況及改造需求，本方案采用技術(shù)先進(jìn)可靠的西門子plc作為主控制器，abb變頻器作為主提升、大小車的無擾節(jié)能調(diào)試控制單元，同時(shí)在操作室配備西門子文本顯示單元實(shí)時(shí)顯示行車運(yùn)行狀態(tài)和故障信息。圖1為行車改造示意圖。

圖1 行車改造示意圖

說明：圖中控制柜布置西門子plc控制器和主提升、大小車變頻控制器；電阻柜放置應(yīng)急旁路時(shí)主提升、大小車的電阻；操作室操縱臺(tái)為對(duì)主提升、大小車、電磁鐵控制；監(jiān)視屏箱為操作室操作員對(duì)行車狀態(tài)及故障檢測(cè)的信息指示屏。

圖2 行車的plc控制系統(tǒng)

說明：行車的plc控制系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)主提升、大小車的控制，限速保護(hù)，行走限位開關(guān)等。

主提升電機(jī)的采用變頻控制及應(yīng)急旁路控制，正常情況下由變頻器控制主提升電機(jī)的升降功能，應(yīng)急情況下由旁路接觸器控制主提升電機(jī)的升降。

大車行走采用變頻控制及應(yīng)急旁路控制，正常情況下由變頻器控制大車電機(jī)的行走功能，應(yīng)急情況下由旁路接觸器控制大車電機(jī)的行走。

小車行走采用變頻控制及應(yīng)急旁路控制，正常情況下由變頻器控制小車電機(jī)的行走功能，應(yīng)急情況下由旁路接觸器控制小車電機(jī)的行走。

6 改造措施說明

本方案以系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠、器件配置經(jīng)濟(jì)、操作簡(jiǎn)單實(shí)用為原則，對(duì)原有行車進(jìn)行改造，具體的安全保障及設(shè)備器件改造方案如下：

增加主鉤、大車、小車行走進(jìn)行變頻器。帶應(yīng)急旁路，電阻器配套不銹鋼電阻，平衡切除。使用操縱桿（操縱桿四個(gè)方向都為三檔），操縱桿每移動(dòng)到一個(gè)檔位，都送出一個(gè)開關(guān)信號(hào)（干接點(diǎn)）到s7-200的plc系統(tǒng)，plc根據(jù)不同的輸入檔位來控制大車或小車的運(yùn)行速度或方向。操縱桿分左操縱桿和右操縱桿；左操縱桿有前后三檔控制主提升的升降，按照操作手柄的前進(jìn)

或后退控制提升機(jī)逐級(jí)提速下降或上升，左右檔控制電磁鐵，手柄的中間位置為停止檔。右操縱桿分左右三檔和前后三檔，左右三檔分別為大車左右行走三檔速度，前后三檔為小車前進(jìn)后退三檔速度，中間位置為大車和小車的停止位。

為了提高該行車系統(tǒng)的人機(jī)交互性，在駕駛室內(nèi)便于駕駛?cè)藛T觀察的地方安裝一臺(tái)西門子的文本顯示器，可以更直觀的了解行車運(yùn)行情況及故障情況。當(dāng)行車運(yùn)行異?；虺霈F(xiàn)故障時(shí)，文本顯示器通過文字的方式來提醒操作人員和維護(hù)人員進(jìn)行故障判斷，減少了維護(hù)人員查找故障時(shí)間或系統(tǒng)帶故障運(yùn)行。

由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境比較惡劣，為了提高電氣設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性和延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，控制柜體采用全密封方式設(shè)計(jì)，電纜進(jìn)出線采用下進(jìn)線，進(jìn)線采用電纜鎖頭對(duì)進(jìn)出向電纜進(jìn)行密封，使柜體防護(hù)等級(jí)達(dá)到ip43以上?？紤]到行車設(shè)備需要維護(hù)時(shí)，維護(hù)人員需頻繁對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行電源分合閘操作，在配電柜門上安裝總電源斷路器的操作手柄，維護(hù)人員不必打開柜門便可對(duì)系統(tǒng)送電或斷電，可減少由于頻繁打開柜門而導(dǎo)致太多灰塵進(jìn)入配電柜內(nèi)；在檢修柜內(nèi)器件時(shí)，只有在斷路器斷開的情況下才能打開柜門，防止柜內(nèi)帶電檢修或檢修完成后，檢修人員忘記關(guān)上柜門而離開了現(xiàn)場(chǎng)，因?yàn)橹挥嘘P(guān)上柜門后才能合上斷路器為行車送電運(yùn)行。為了提高行車操作的合理性，在駕駛室的操縱臺(tái)上配有類似于機(jī)車啟動(dòng)的電源啟動(dòng)鑰匙開關(guān)，當(dāng)鑰匙拔出取走后，非專業(yè)人員將不能啟動(dòng)行車電源，保證了行車操作的專業(yè)性。

在行車橋架兩端焊接大車左右限位的行程開關(guān)，開關(guān)采用機(jī)械動(dòng)作開關(guān)的常閉點(diǎn)，然后在行車軌道兩端極限位置處各焊接一個(gè)斜面檔板，當(dāng)行車導(dǎo)軌方向行走到左端或右端的極限位置時(shí)，行程開關(guān)觸碰到限位擋板后動(dòng)作使大車停止，防止大車左右行走超出限位后造成機(jī)械碰撞。

在行車小車橋架兩端焊接小車前后限位的行程開關(guān)，開關(guān)采用機(jī)械動(dòng)作開關(guān)的常閉點(diǎn)，然后在行車小車橋架軌道兩端極限位置處各焊接一個(gè)斜面檔板，當(dāng)行車小車橋架導(dǎo)軌方向行走到前左端或后端的極限位置時(shí)，行程開關(guān)觸碰到限位擋板后動(dòng)作使小車停止，防止小車前后行走超出限位后造成機(jī)械碰撞。

為了保證提升機(jī)安全運(yùn)行，防止由于電氣控制上的失控而造成提升物體超速下落，在提升機(jī)的電機(jī)上安裝限速開關(guān)，當(dāng)提升電機(jī)失控或受外界重物牽引導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)速超過1000轉(zhuǎn)/分時(shí)，提升機(jī)限速開關(guān)動(dòng)作并發(fā)出報(bào)警信號(hào)，plc停止提升電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)提升電機(jī)制動(dòng)器抱閘，防止電機(jī)超速或物體掉落帶來的危險(xiǎn)。

在提升機(jī)提升重物時(shí)，提升高度是不能超出鋼繩的提升上限，如果由于操作人員操作失誤或上升控制失控，到達(dá)上限后未能及時(shí)停止提升，提升卷?yè)P(yáng)機(jī)將繼續(xù)對(duì)鋼繩收卷，而鋼繩下端的抓斗受機(jī)械卡住停止上升，在這種情況下很有可能將鋼繩拉斷造成抓斗及提升重物下落。為提高生產(chǎn)安全保障，在卷?yè)P(yáng)機(jī)末端安裝鋼繩收繩限位開關(guān)，限位開關(guān)是根據(jù)鋼繩卷筒的變比一般為80：1，當(dāng)抓斗和重物提升到上限位時(shí)，設(shè)定好的收繩限位開關(guān)動(dòng)作，提升機(jī)停止提升，提升電機(jī)制動(dòng)器抱閘，防止提升機(jī)繼續(xù)提升造成的安全事故。

在行車橋架上兩端的檢修門上各安裝一個(gè)限位開關(guān)，防止行車有相關(guān)人員在行車橋架上對(duì)行車檢修或維護(hù)時(shí)，駕駛?cè)藛T在不知情的情況下對(duì)行車進(jìn)行操作。如果行車橋架上有人在工作，橋架兩端的門打開，此時(shí)大車電機(jī)、小車電機(jī)和提升機(jī)將不能運(yùn)行，同時(shí)制動(dòng)器處于抱死狀態(tài)。

在駕駛室的門上安裝限位開關(guān)作為行車可駕駛操作的前提條件，用于防止由于操作員不遵守操作規(guī)程或粗心大意造成安全事故。例如防止駕駛員進(jìn)行工作交接時(shí)，一個(gè)駕駛員準(zhǔn)備上下駕駛室而另一個(gè)駕駛員在操作大車，容易對(duì)正在上下駕駛室的人員造成傷害，或者駕駛室的門沒有關(guān)好也可能造成安全事故。如果駕駛室門限位開關(guān)動(dòng)作，行車將停止運(yùn)行，大車電機(jī)的制動(dòng)器將自動(dòng)抱閘，為駕駛?cè)藛T提供安全保障。

為保證系統(tǒng)操作的有序性和可靠性，所有主回路的接觸器繼電器都通過plc的do點(diǎn)輸出控制，這樣可完全杜絕操作人員違章操作或誤操作。主回路中采用正反轉(zhuǎn)接觸器實(shí)現(xiàn)電機(jī)換向，實(shí)際操作中操作者為了對(duì)吊件準(zhǔn)確定位，頻繁采用反接制動(dòng)（俗稱打反車），切換電流大，接觸器和電機(jī)工作狀態(tài)惡劣，設(shè)備檢修維護(hù)費(fèi)用非常高。

7 效益分析

變頻改造后因變頻節(jié)約電費(fèi)計(jì)算：每天行車運(yùn)行于變頻實(shí)際約15小時(shí)

變頻器節(jié)電為40%即：節(jié)約電費(fèi)=0.5元/kw·h

自動(dòng)控制論文:燃?xì)忮仩t自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用

摘 要：武漢鋼鐵集團(tuán)鄂鋼公司富裕煤氣發(fā)電項(xiàng)目新建兩臺(tái)150t/h燃?xì)忮仩t控制系統(tǒng)采用浙大中控dcs控制軟件實(shí)現(xiàn)了設(shè)備維護(hù)及生產(chǎn)操作人員的遠(yuǎn)距離訪問和監(jiān)視。本文介紹了燃?xì)忮仩t燃燒控制系統(tǒng)、汽包水位控制系統(tǒng)、鍋爐送風(fēng)自動(dòng)控制系統(tǒng)及鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)等的主要特點(diǎn)和控制流程。實(shí)踐證明，該系統(tǒng)達(dá)到了鍋爐燃燒工況良好、節(jié)能降耗的工藝要求，且運(yùn)行穩(wěn)定可靠。

關(guān)鍵詞：鍋爐自動(dòng)控制；燃燒雙交叉控制；fsss控制系統(tǒng)

1 概述

鍋爐是一種產(chǎn)生蒸汽的熱交換設(shè)備。它通過煤、油或氣等燃料的燃燒過程釋放出熱能，并通過傳熱設(shè)備把熱量傳遞給水，將水轉(zhuǎn)變?yōu)檫^熱蒸汽，過熱蒸汽直接供給工業(yè)、生活等生產(chǎn)中所需要的熱能。武漢鋼鐵集團(tuán)鄂鋼公司富裕煤氣發(fā)電項(xiàng)目新建2臺(tái)150t/h燃?xì)忮仩t，鍋爐燃燒產(chǎn)生的過熱蒸汽部分送至汽輪機(jī)用于發(fā)電，部分送至外網(wǎng)滿足其它用戶生產(chǎn)、生活需要。

鍋爐控制系統(tǒng)分為燃燒系統(tǒng)、汽水系統(tǒng)、煙風(fēng)系統(tǒng)及減溫減壓系統(tǒng)，控制系統(tǒng)主要完成設(shè)備操作、設(shè)備狀態(tài)及生產(chǎn)參數(shù)的監(jiān)控功能，汽包水位自動(dòng)控制調(diào)節(jié)功能，爐膛負(fù)壓控制調(diào)節(jié)功能，鍋爐送風(fēng)風(fēng)量控制調(diào)節(jié)功能及熱風(fēng)燒嘴和煤氣燒嘴控制調(diào)節(jié)功能，鍋爐上位系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了畫面顯示、設(shè)備操作、報(bào)警、歷史趨勢(shì)記錄及報(bào)表打印等功能。

2 系統(tǒng)介紹

2.1 燃燒系統(tǒng)

鍋爐燃燒介質(zhì)由高爐煤氣及焦?fàn)t煤氣組成，分三層，每層四路進(jìn)入鍋爐本體混合一定量的熱風(fēng)參與燃燒過程。每個(gè)燒嘴處設(shè)計(jì)有火焰監(jiān)視器，共12個(gè)，用于監(jiān)視爐膛火焰的持續(xù)性及大小，在上層及下層各燒嘴處設(shè)計(jì)有點(diǎn)火器共8個(gè)，每條高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣及熱風(fēng)管道上均設(shè)計(jì)有氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，通過調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)閥閥門開度來控制爐膛溫度，并在鍋爐本體設(shè)計(jì)有熱電偶用于監(jiān)測(cè)爐溫。

2.2 汽水系統(tǒng)

鍋爐汽水系統(tǒng)流程如下：除氧器高壓給水泵省煤器預(yù)熱鍋爐汽包生成不飽和蒸汽i級(jí)過熱器i級(jí)過熱器集箱噴水減溫器ii級(jí)過熱器ii級(jí)過熱器集箱生成飽和的過熱蒸汽用戶。

2.3 煙風(fēng)系統(tǒng)

空氣由送風(fēng)機(jī)送至空氣預(yù)熱器進(jìn)行預(yù)熱成為熱風(fēng)，熱風(fēng)送至燒嘴與煤氣混合燃燒，生成高溫?zé)煔?，煙氣由引風(fēng)機(jī)牽引經(jīng)過過熱器、省煤器、預(yù)熱器至煙囪排放，并將鍋爐燃燒產(chǎn)生的不飽和蒸汽加熱成高溫高壓飽和蒸汽。

3 系統(tǒng)配置

鍋爐控制系統(tǒng)分為上位和下位兩類系統(tǒng)組成，下位控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了l0級(jí)（現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備級(jí)）與l1級(jí)（基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)級(jí)）間的網(wǎng)絡(luò)連接，并預(yù)留l2級(jí)（過程控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)級(jí)），上位控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)顯示、儲(chǔ)存、報(bào)警、打印等功能。

4 控制功能

4.1 燃燒控制系統(tǒng)

鍋爐燃燒自動(dòng)調(diào)節(jié)的基本任務(wù)，是使燃料燃燒產(chǎn)生的熱量，適應(yīng)蒸汽負(fù)荷的要求，且要保證燃燒經(jīng)濟(jì)和鍋爐運(yùn)行安全，為此合理的風(fēng)煤比才能維持汽包內(nèi)或出口蒸汽壓力在需要的范圍內(nèi)。

4.1.1 對(duì)空氣和燃料的控制

鍋爐用水經(jīng)省煤器預(yù)熱后，注入鍋爐內(nèi)，在進(jìn)水管道內(nèi)，進(jìn)行流量、溫度、壓力測(cè)量，送至調(diào)節(jié)器。在這一調(diào)節(jié)器中，通過減法器計(jì)算出溫度差，將前面所測(cè)得的流量乘以溫差，即可求得進(jìn)水管道中所注入的水所需的熱量。而出口測(cè)的熱水溫度信號(hào)送給溫度調(diào)節(jié)電路，溫度調(diào)節(jié)電路將它在與人工設(shè)定值水平sp之間進(jìn)行控制計(jì)算，將輸出信號(hào)作為結(jié)果輸出，將前面原料加熱所需要的熱量加到該輸出信號(hào)中，作為燃料流量的設(shè)定值，與燃料流量這一小閉環(huán)所檢測(cè)出此時(shí)燃料的流量值，做一差值計(jì)算，從而調(diào)節(jié)燃料控制閥的大小，進(jìn)而進(jìn)行熱量控制。

4.1.2 燃燒雙交叉控制

雙交叉燃燒控制是以維持合適的空氣、燃燒比值為手段，達(dá)到燃燒時(shí)始終維持低過?？諝庀禂?shù)，從而保證了較高的燃燒效率，同時(shí)也減少了排煙對(duì)環(huán)境的污染。

雙交叉燃燒控制實(shí)際上是以爐溫調(diào)節(jié)為主回路，以燃燒流量和空氣流量調(diào)節(jié)并列為副回路的串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，加上高、低信號(hào)選擇器組成的帶有邏輯功能的比值調(diào)節(jié)系統(tǒng)。它的主要作用是當(dāng)爐子負(fù)荷變化，以維持爐溫在給定值上，而且使燃燒工況始終處于低過剩空氣系數(shù)的經(jīng)濟(jì)合理狀況。

4.2 汽包水位控制

鍋爐汽包水位控制常用的有位式調(diào)節(jié)和連續(xù)調(diào)節(jié)兩種方式。位式調(diào)節(jié)是根據(jù)汽包水位高、低兩個(gè)位置進(jìn)行控制的，適用于蒸汽量小于4t/h的燃?xì)?

鍋爐。本鍋爐采用三沖量水位自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。汽包水位三沖量給水調(diào)節(jié)系統(tǒng)由汽包水位測(cè)量變送器、蒸汽流量測(cè)量裝置及變送器、給水流量測(cè)量裝置及變送器、調(diào)節(jié)器、執(zhí)行器等組成。汽包水位信號(hào)是主信號(hào)，任何擾動(dòng)引起的水位變化，都會(huì)使調(diào)節(jié)器輸信號(hào)發(fā)生變化，改變給水流量，使水位恢復(fù)到給定值；蒸汽流量信號(hào)是前饋信號(hào)，其作用是防止由于“虛假水位”而使調(diào)節(jié)器產(chǎn)生錯(cuò)誤的動(dòng)作，改善蒸汽流量擾動(dòng)時(shí)的調(diào)節(jié)質(zhì)量；蒸汽流量和給水流量?jī)蓚€(gè)信號(hào)配合，可消除系統(tǒng)的靜態(tài)偏差。當(dāng)給水流量變化時(shí)，測(cè)量孔板前后的差壓變化很快并及時(shí)反應(yīng)給水流量的變化，所以給水流量信號(hào)作為介質(zhì)反饋信號(hào)，使調(diào)節(jié)器在水位還未變化時(shí)就可根據(jù)前饋信號(hào)消除內(nèi)擾，使調(diào)節(jié)過程穩(wěn)定，起到穩(wěn)定給水流量的作用。

4.3 爐膛負(fù)壓調(diào)節(jié)

爐膛負(fù)壓自動(dòng)控制是通過調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)入口風(fēng)門開度，保持爐膛負(fù)壓在-20～-10pa的微負(fù)壓狀態(tài)，保證鍋爐安全燃燒。引風(fēng)機(jī)停止后，其風(fēng)門執(zhí)行機(jī)構(gòu)需自動(dòng)關(guān)閉。

4.4 鍋爐送風(fēng)自動(dòng)控制

送風(fēng)自動(dòng)控制的目的是：使鍋爐所投入的燃料在爐膛中燃燒時(shí)，自動(dòng)投入合適的風(fēng)量，以保證鍋爐的經(jīng)濟(jì)燃燒。通過煤氣壓力調(diào)節(jié)送風(fēng)壓力，進(jìn)而達(dá)到最高的鍋爐熱效率，煙氣含氧量作為總風(fēng)量的修正值，通過調(diào)節(jié)送風(fēng)機(jī)變頻器頻率來調(diào)節(jié)送風(fēng)壓力。

4.5 鍋爐過熱蒸汽溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)

過熱蒸汽溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)的任務(wù)是維持過熱器出口蒸汽溫度在允許范圍之內(nèi)，并保護(hù)過熱器使其管壁溫度不超過允許的工作溫度。鍋爐過熱蒸汽溫度調(diào)節(jié)采用自制冷凝水噴水減溫裝置，通過調(diào)節(jié)減溫水調(diào)節(jié)閥門開度來控制集汽集箱和減溫器出口蒸汽溫度，保證集汽集箱中蒸汽溫度在430～450℃范圍內(nèi)。

4.6 鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)

鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（fsss）是鍋爐安全運(yùn)行必不可少的設(shè)備，負(fù)責(zé)燃燒器管理和燃料安全。它能在鍋爐啟動(dòng)、停止和正常工作等運(yùn)行方式下，對(duì)鍋爐燃燒器的主要參數(shù)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)和管理，通過聯(lián)鎖程序使燃燒設(shè)備按照既定的合理程序完成必要的動(dòng)作以保護(hù)鍋爐爐膛及燃燒系統(tǒng)的安全。

4.6.1 爐膛吹掃

在任何燃料點(diǎn)火發(fā)生以前（冷啟動(dòng)或鍋爐燃料跳閘指令發(fā)出之后），鍋爐吹掃是必須完成的。要開始爐膛吹掃，必須滿足和維持下列許可條件：a.風(fēng)量>30%額定負(fù)荷風(fēng)量；b.系統(tǒng)電源正常；c.汽包水位正常；d.任一送風(fēng)機(jī)運(yùn)行；e.任一引風(fēng)機(jī)運(yùn)行；f.火檢無火；g.所有燃?xì)忾y關(guān)閉；h.無鍋爐跳閘指令。

當(dāng)所有的爐膛吹掃許可條件滿足后，吹掃允許指示燈亮，按下爐膛吹掃按鈕，將開始5分鐘吹掃。如果在吹掃過程中有任一個(gè)吹掃條件不滿足，吹掃自動(dòng)停止，吹掃中斷指示燈亮。如所有吹掃許可條件一直滿足，則5分鐘后爐膛吹掃完成。一旦吹掃完成后， mft信號(hào)復(fù)位。

①主燃料跳閘（mft）及首次主燃料跳閘原因指示

當(dāng)下列任何一個(gè)主燃料跳閘條件（嚴(yán)重且緊急的情況）出現(xiàn)，發(fā)出的鍋爐主燃料跳閘指令， 將所有鍋爐燃料切斷。在crt監(jiān)控畫上將有首次燃料跳閘原因顯示。a.引風(fēng)機(jī)全停；b.送風(fēng)機(jī)全停；c.手動(dòng)緊急停爐；d.爐膛壓力高-高（三取二）；e.爐膛壓力低-低（三取二）；f.汽包水位高（三取二）；g.汽包水位低（三取二）；h.全爐膛火焰喪失；i.燃料喪失。

②全爐膛滅火

全爐膛滅火是指給燃?xì)馔Ｖ构?yīng)5s后，且下列條件均滿足：a.底層：火檢沒有火焰（4取3）；b.中層：火檢沒有火焰（4取3）；c.頂層天然氣層：火檢沒有火焰（3取2）。

③燃?xì)饽腹芸礻P(guān)閥開關(guān)控制

在正常點(diǎn)火前，或當(dāng)mft跳閘繼電器復(fù)位后，在程控方式、燃?xì)鈮毫φ！⑺腥細(xì)饨强礻P(guān)閥以及角點(diǎn)火快關(guān)閥全關(guān)閉的前提下，可以開啟燃?xì)饽腹芸礻P(guān)閥。在下列條件下，將取消“開燃?xì)饽腹芸礻P(guān)閥”指令，并且自動(dòng)關(guān)閉燃?xì)饽腹芸礻P(guān)閥：a.mft跳閘；b.按下“關(guān)”按鈕；c.燃?xì)鈮毫Φ统^5秒且有燃?xì)饨强礻P(guān)閥開。

④燃?xì)恻c(diǎn)火允許條件：a.燃?xì)饽腹芸礻P(guān)閥開到位；b.無mft；c.燃?xì)鈮毫φ＃籨.燃?xì)饨强礻P(guān)閥關(guān)位；e.點(diǎn)火快關(guān)閥關(guān)位；f.火檢冷卻風(fēng)壓正常。

5 監(jiān)控功能

該工程上位控制系統(tǒng)通過浙大中控dcs控制軟件實(shí)現(xiàn)，在畫面上可顯示鍋爐生產(chǎn)設(shè)備的溫度、壓力、流量，歷史趨勢(shì)，報(bào)警、完成各閥門、設(shè)備的操作，完成煤氣、助燃空氣的調(diào)節(jié)閥的操作，各系統(tǒng)的手自動(dòng)切換、操作。

6 應(yīng)用效果

通過本系統(tǒng)的成功投運(yùn)，有效的提高了能源的利用率，保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行，出水溫度穩(wěn)定，升溫速度快，調(diào)節(jié)及時(shí)，超調(diào)小，波動(dòng)小。

自動(dòng)控制論文:試析PLC在天然氣調(diào)壓站自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

[摘 要]作為城市供氣系統(tǒng)的樞紐，天然氣調(diào)壓站控制系統(tǒng)的工作效率將會(huì)直接決定調(diào)壓站的供氣水平。為了有效應(yīng)對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)天然氣的巨大需求量，做好天然氣調(diào)壓站的用氣量管控工作，采用自動(dòng)控制系統(tǒng)成為了天然氣調(diào)壓站發(fā)展的必然選擇。本文簡(jiǎn)要介紹了天然氣調(diào)壓站的運(yùn)行原理，而后重點(diǎn)探討了plc在天然氣調(diào)壓站自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用情況。

[關(guān)鍵詞]天然氣調(diào)壓站；自動(dòng)控系統(tǒng)；plc；系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.前言

城市規(guī)模的擴(kuò)大和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及出于環(huán)境保護(hù)的考慮，大范圍推廣天然氣已經(jīng)成為了推動(dòng)城市發(fā)展的最佳選擇。但是日益復(fù)雜的供氣方式和用氣方式使得天然氣調(diào)壓站如果繼續(xù)采用傳統(tǒng)的管控系統(tǒng)則很難滿足現(xiàn)實(shí)情況的需要。在天然氣調(diào)壓站中積極應(yīng)用自動(dòng)控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)現(xiàn)天然氣調(diào)壓站控制和調(diào)度的自動(dòng)化、值守的無人化以及供氣的安全化，不僅能夠縮短應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的反映事件，而且能夠有效減少能源和資金的浪費(fèi)，最終實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和管理效益的提升。

2.天然氣調(diào)壓站功能與調(diào)壓回路自動(dòng)切換原理分析

2.1 天然氣調(diào)壓站功能簡(jiǎn)介

天然氣調(diào)壓站是天然氣管網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的重要構(gòu)成部分，除了調(diào)壓站之外，天然氣管網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)還包括調(diào)度中心計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)以及區(qū)域調(diào)壓站等。天然氣管網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)具有高度的集中性和統(tǒng)一性，它能夠?qū)μ幱诟鱾€(gè)位置的下屬功能單元進(jìn)行分散控制。中高壓調(diào)壓站的功能主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：監(jiān)控并管理站內(nèi)的各種智能儀表、工藝設(shè)備，向調(diào)度控制中心傳遞各種信息，執(zhí)行調(diào)度控制中心的各種指令。在具體實(shí)踐中，中高壓調(diào)壓站的工作內(nèi)容主要包括平衡控制管網(wǎng)負(fù)載、依照用戶用氣情況調(diào)節(jié)供氣量、調(diào)節(jié)管網(wǎng)遠(yuǎn)程壓力、數(shù)據(jù)上傳、指令執(zhí)行以及限流等。

2.2 天然氣調(diào)壓站調(diào)壓回路自動(dòng)切換原理分析

調(diào)壓回路自動(dòng)切換原理，簡(jiǎn)單而言，就是利用了各個(gè)調(diào)壓器的壓力設(shè)定差異。具體來講，如果主回路的工作調(diào)壓器的壓力設(shè)定為3.33 mpa，那么，監(jiān)控調(diào)壓器的壓力設(shè)定應(yīng)該比主回路的工作調(diào)壓器的壓力設(shè)定稍微高出一些，一般設(shè)定為3.46 mpa，相應(yīng)地，備用調(diào)壓回路的工作調(diào)壓器的壓力設(shè)定應(yīng)該比主回路的工作調(diào)壓器的壓力設(shè)定稍微低出一些，一般設(shè)定為3.25 mpa，即，監(jiān)控調(diào)壓器壓力設(shè)定（3.46 mpa）>主回路工作調(diào)壓器壓力設(shè)定（3.33 mpa）>備用調(diào)壓回路的工作調(diào)壓器壓力設(shè)定（3.25 mpa）。

天然氣調(diào)壓站在常規(guī)工況之下，壓力調(diào)節(jié)的職責(zé)由主回路工作調(diào)壓器完成，其出口壓力被設(shè)定為3.33 mpa，主回路的監(jiān)控調(diào)壓器則保持著全力開放狀態(tài)；假設(shè)因?yàn)槟撤N原因?qū)е轮骰芈饭ぷ髡{(diào)壓器出現(xiàn)故障，無法正常工作，那么工作調(diào)壓器會(huì)處于全力開放狀態(tài)，其出口壓力被設(shè)定將會(huì)在短時(shí)間內(nèi)提升至3.46 mpa，壓力傳感器會(huì)感知該壓力設(shè)定變化并將壓力信號(hào)傳輸給監(jiān)控調(diào)壓器，此時(shí)監(jiān)控調(diào)壓器開始對(duì)壓力調(diào)節(jié)負(fù)責(zé)；假設(shè)同樣因?yàn)槟撤N原因?qū)е卤O(jiān)控調(diào)壓器出現(xiàn)故障，也無法正常工作，下游壓力將會(huì)繼續(xù)升高，一旦壓力提升值超過了主回路切斷閥門的壓力設(shè)定（一般為3.83 mpa），則主回路切斷閥門會(huì)對(duì)供氣進(jìn)行切斷處理，而此時(shí)的下游用氣仍在繼續(xù)，會(huì)逐漸降低主回路的壓力設(shè)定值，并降至備用調(diào)壓回路的工作調(diào)壓器壓力設(shè)定（3.25 mpa），壓力傳感器會(huì)感知該壓力設(shè)定變化并將壓力信號(hào)傳輸給備用調(diào)壓回路工作調(diào)壓器，此時(shí)備用調(diào)壓回路工作調(diào)壓器開始對(duì)壓力調(diào)節(jié)負(fù)責(zé)。為了確保天然氣安全管控的萬無一失，備用調(diào)壓回路工作調(diào)壓器也配套有監(jiān)控調(diào)壓器，如果備用調(diào)壓回路工作調(diào)壓器因?yàn)楣收系仍驘o法正常工作，則監(jiān)控調(diào)壓器也會(huì)依照預(yù)設(shè)程序接手壓力調(diào)節(jié)工作。由此可見，各個(gè)調(diào)壓器的壓力設(shè)定差異能夠使得調(diào)壓器在故障情況進(jìn)行自動(dòng)切換，當(dāng)然，這需要可靠的控制系統(tǒng)。

3.plc在天然氣調(diào)壓站自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.1 硬件方面

為了確保天然氣調(diào)壓站能夠在經(jīng)濟(jì)、可靠、安全的最優(yōu)條件運(yùn)行，天然氣調(diào)壓站自動(dòng)控制系統(tǒng)必須要能夠有效擔(dān)負(fù)起實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控、采集、處理調(diào)壓站各個(gè)關(guān)鍵部位參數(shù)，并能夠及時(shí)作出正確決策的使命。我們知道，天然氣調(diào)壓站所涉及的各種控制參數(shù)非常之多，例如，電動(dòng)球閥、切斷閥、回訊器、氣體泄漏警告、進(jìn)出口壓力差和閥門位置、進(jìn)出口溫度、進(jìn)

出口壓力等等。以上這些數(shù)據(jù)都需要中心控制系統(tǒng)進(jìn)行認(rèn)真地分析和對(duì)比，確保數(shù)據(jù)精準(zhǔn)可靠。為此，在plc控制器的選擇方面必須要堅(jiān)持參數(shù)修改靈活、使用維護(hù)簡(jiǎn)便、具有較強(qiáng)抗干擾性和執(zhí)行功能的原則；此外，為了確保系統(tǒng)功能的完善有效，在功能模塊的配置方面應(yīng)該科學(xué)合理。總而言之，天然氣調(diào)壓站自動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件構(gòu)成應(yīng)該包括如下幾個(gè)部分：cpu、plc、i/o處理功能模塊、電源、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、信號(hào)變送設(shè)備、液晶觸摸屏。

3.2 軟件方面

本系統(tǒng)通過對(duì)調(diào)壓站參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣，經(jīng)plc 進(jìn)行運(yùn)算處理，來判斷系統(tǒng)的狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，上傳并實(shí)時(shí)顯示調(diào)壓站參數(shù)，通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)閥門的自動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)對(duì)天然氣出口壓力的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，保證了天然氣的穩(wěn)定供應(yīng)；當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)異常時(shí)，經(jīng)聲光報(bào)警和顯示屏字幕閃爍兩種方式發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并作用于相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)天然氣調(diào)壓站的自動(dòng)運(yùn)行。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要是模擬量的采集處理和與智能總線儀表的通信兩大部分。模擬量的采集處理部分包括壓力、溫度和壓差經(jīng)過變換器輸出的電流信號(hào)。雖然模擬量輸入模塊內(nèi)部自帶有模擬量濾波功能和采樣數(shù)值設(shè)置，但是為了使顯示值更加穩(wěn)定，程序設(shè)計(jì)時(shí)使用了算術(shù)平均濾波法，以實(shí)現(xiàn)對(duì)一般隨機(jī)干擾信號(hào)進(jìn)行濾除。

智能儀表采用 modbus 協(xié)議通過雙絞線與 plc通信，modbus 是應(yīng)用于電子控制器上的一種常用協(xié)議?？刂破髂茉O(shè)置為兩種傳輸模式（ascii 或rtu）中的任何一種在標(biāo)準(zhǔn)的 modbus 網(wǎng)絡(luò)通信。本系統(tǒng)根據(jù)儀表的要求，選擇了 rtu 方式。通信接口為半雙工接口程序的關(guān)鍵是避免在通信端口上同時(shí)發(fā)送和接收。按照本系統(tǒng)中通信采用的這種編程模式編寫自由口通信程序可以有效避免因同時(shí)發(fā)送和接收造成的通信沖突，從而保證程序的正常運(yùn)行。

4.結(jié)束語(yǔ)

總體而言，先進(jìn)的天然氣調(diào)壓站自控系統(tǒng)應(yīng)能實(shí)現(xiàn)調(diào)壓站的合理調(diào)度，無人職守，保證安全供氣，節(jié)約能源與資金，加快緊急事件反應(yīng)時(shí)間，減少不應(yīng)有的損失，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代科技與科學(xué)調(diào)壓的有機(jī)結(jié)合。實(shí)際應(yīng)用實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證實(shí)，本文所設(shè)計(jì)的天然氣調(diào)壓站自控系統(tǒng)不僅具有較高的安全型、穩(wěn)定性、可靠性、抗干擾性，還具有較高的性價(jià)比，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和管理水平。

作者簡(jiǎn)介

劉垂祥，男，江西萍鄉(xiāng)，江西省投資燃?xì)庥邢薰荆砉こ處熝芯糠较?從事城市燃?xì)膺\(yùn)營(yíng)與管理

自動(dòng)控制論文:發(fā)電廠自動(dòng)控制系統(tǒng)(裝置)Y2K問題測(cè)試探討

【摘要】　針對(duì)發(fā)電廠 計(jì)算 機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)(裝置)2000年 問題 (y2k問題)，闡述相應(yīng)的測(cè)試 方法 、步驟及分類，認(rèn)為應(yīng)根據(jù)不同的測(cè)試對(duì)象，采取不同的測(cè)試方法和步驟；無論測(cè)試對(duì)象如何，一些測(cè)試方法是基本的，具有一定的共性。

【關(guān)鍵詞】　發(fā)電廠　自動(dòng)控制系統(tǒng)　2000年問題測(cè)試

發(fā)電廠y2k測(cè)試所涉及的對(duì)象一般有：(1)計(jì)算機(jī)自動(dòng)檢測(cè)裝置或檢測(cè)系統(tǒng)，包括測(cè)量?jī)x器儀表和有關(guān)的檢定系統(tǒng)等；(2)計(jì)算機(jī)控制裝置或系統(tǒng)，包括plc、單回路/多回路調(diào)節(jié)器和監(jiān)控系統(tǒng)；(3)其它計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)(設(shè)備)，如分散控制系統(tǒng)(dcs)。對(duì)于不同的測(cè)試對(duì)象，應(yīng)根據(jù)其具體運(yùn)行情況及相應(yīng)功能，采取不同的測(cè)試方法和步驟，才能最有效地測(cè)試不同對(duì)象的y2k問題。但無論對(duì)象如何，有些測(cè)試方法是基本的和共性的。本文從發(fā)電廠y2k問題測(cè)試方法、步驟、需選時(shí)間點(diǎn)段及發(fā)電廠y2k問題分類等幾方面進(jìn)行討論。

1　測(cè)試方法

對(duì)于發(fā)電廠計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)(裝置)y2k問題，一方面要測(cè)試系統(tǒng)能否順利跨越2000年，能否識(shí)別非法和無效日期，所有日期顯示是否正確；另一方面，更要測(cè)試系統(tǒng)在2000年前后能否穩(wěn)定運(yùn)行，功能是否正常，會(huì)不會(huì)引起誤報(bào)警乃至保護(hù)誤動(dòng)作等。對(duì)于不同測(cè)試對(duì)象，應(yīng)有不同的測(cè)試方法。

1.1　自動(dòng)檢測(cè)儀表

對(duì)自動(dòng)檢測(cè)儀表進(jìn)行y2k問題測(cè)試，一般最好用離線測(cè)試法，即用備品備件外接信號(hào)源來對(duì)其進(jìn)行測(cè)試，以免在測(cè)試過程中產(chǎn)生干擾信號(hào)， 影響 整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行。

1.2　plc和控制器

首先應(yīng)根據(jù)該plc或控制器對(duì)系統(tǒng)的影響程度，決定進(jìn)行離線還是在線測(cè)試。但有相當(dāng)一部分plc和控制器可能沒有日期和時(shí)間設(shè)置功能，無法進(jìn)行直接測(cè)試。在這種情況下，應(yīng)分2 步進(jìn)行：第一，若該設(shè)備有源代碼，應(yīng)對(duì)源代碼進(jìn)行 分析 ，確定 應(yīng)用 軟件何處用了時(shí)間功能，如定時(shí)器等；判斷這些時(shí)間功能是由實(shí)時(shí)時(shí)鐘或系統(tǒng)時(shí)鐘產(chǎn)生的，還是由計(jì)數(shù)器或脈沖產(chǎn)生的。若是由實(shí)時(shí)時(shí)鐘產(chǎn)生的定時(shí)，可能有y2k問題；若是由計(jì)數(shù)器產(chǎn)生的定時(shí)，軟件本身應(yīng)不會(huì)有y2k問題。第二，應(yīng)對(duì)該控制器的硬件電路進(jìn)行分析，確定硬件電路是否有備用電池和實(shí)時(shí)時(shí)鐘rtc芯片等。若沒有這些芯片，硬件本身應(yīng)沒有y2k問題。如果以上2 步都有明確結(jié)論，就可確定該設(shè)備是否有y2k問題。

對(duì)于類似單回路/多回路調(diào)節(jié)器的控制器，可直接測(cè)試其控制功能是否正常，也即對(duì)控制器硬件和應(yīng)用軟件同時(shí)進(jìn)行y2k問題測(cè)試。對(duì)于由 工業(yè) 控制計(jì)算機(jī)構(gòu)成的控制器，應(yīng)首先對(duì)工控機(jī)本身進(jìn)行測(cè)試，再對(duì)應(yīng)軟件(如控制軟件等)進(jìn)行測(cè)試。對(duì)于plc，先用編程器對(duì)plc本身進(jìn)行測(cè)試，再對(duì)應(yīng)用軟件進(jìn)行測(cè)試。需注意的是，用編程器修改的是plc本機(jī)的日期及其時(shí)鐘，而非編程器日期。

1.3　監(jiān)控系統(tǒng)

監(jiān)控系統(tǒng)由上位機(jī)和下位機(jī)構(gòu)成，或由人機(jī)接口mmi加plc構(gòu)成。首先應(yīng)根據(jù)該監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響程度決定是進(jìn)行離線測(cè)試，還是進(jìn)行在線測(cè)試。監(jiān)控系統(tǒng)的y2k問題測(cè)試分2 大部分，即下位機(jī)測(cè)試和上位機(jī)測(cè)試。先對(duì)下位機(jī)進(jìn)行測(cè)試，方法與1.2節(jié)所述類似；再對(duì)上位機(jī)測(cè)試，包括上位機(jī)本身和應(yīng)用軟件測(cè)試；最后，對(duì)上位機(jī)和下位機(jī)同時(shí)進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試系統(tǒng)運(yùn)行有無異常、功能是否正常。

1.4　dcs系統(tǒng)

dcs是整個(gè)發(fā)電機(jī)組監(jiān)控的神經(jīng)中樞。為保證安全，在進(jìn)行dcs測(cè)試前，應(yīng)確保機(jī)組已停運(yùn)。對(duì)于dcs，應(yīng)首先進(jìn)行單項(xiàng)測(cè)試，再進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試，確保整個(gè)dcs不受y2k問題影響。(1)dcs單項(xiàng)測(cè)試。先進(jìn)行單個(gè)控制站、工程師站操作站的硬件和操作系統(tǒng)是否存在y2k問題及其嚴(yán)重性，再對(duì)工程師站、soe、控制站的各種應(yīng)用軟件及其功能進(jìn)行測(cè)試，如工程師站組態(tài)功能是否正常、soe事件記錄功能是否正常、控制站的數(shù)據(jù)采集和控制功能是否正常。(2)dcs系統(tǒng)測(cè)試。單項(xiàng)測(cè)試后，為確認(rèn)dcs控制站、操作員站和工程師站等單元間的接口、dcs數(shù)據(jù)庫(kù)(包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和 歷史 數(shù)據(jù)庫(kù))、dcs監(jiān)控和保護(hù)系統(tǒng)等的y2k問題，應(yīng)進(jìn)行dcs系統(tǒng)測(cè)試。測(cè)試前，先找到dcs主時(shí)鐘，通過修改主時(shí)鐘時(shí)間對(duì)dcs進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試，在各個(gè)關(guān)鍵時(shí)間段上考察dcs功能是否正常。必須進(jìn)行測(cè)試的功能模塊有：保護(hù)、控制、操作、顯示、事件記錄、報(bào)警、打印、趨勢(shì)、組態(tài)、報(bào)表和上載/下載等。

2　測(cè)試步驟

為盡可能減少對(duì)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的 影響 ，保證設(shè)備安全，測(cè)試前應(yīng)認(rèn)真、仔細(xì)地做好安全措施，包括現(xiàn)場(chǎng)安全措施、測(cè)試設(shè)備軟件備份和系統(tǒng)設(shè)置備份等。(1)測(cè)試前，準(zhǔn)備好系統(tǒng)啟動(dòng)盤和軟件安裝盤等；(2)測(cè)試　過程中，記錄所有測(cè)試數(shù)據(jù)和過程；(3)測(cè)試完成后，恢復(fù)系統(tǒng)及其設(shè)置，包括恢復(fù)系統(tǒng)日期和其它設(shè)置到測(cè)試前狀態(tài)，如電氣、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等。

2.1　測(cè)試前

在實(shí)施測(cè)試前應(yīng)做好以下工作：(1)確認(rèn)被測(cè)試系統(tǒng)的相關(guān)資料和臺(tái)帳的正確和完整性；(2)驗(yàn)明所有的日期輸入、輸出、顯示和內(nèi)部時(shí)鐘；(3)做好被測(cè)系統(tǒng)軟件和數(shù)據(jù)備份；(4)記錄被測(cè)系統(tǒng)的設(shè)定參數(shù)；(5)測(cè)試前排除或記錄異常現(xiàn)象；(6)找出被測(cè)系統(tǒng)與外部系統(tǒng)的接口參數(shù)；(7)編寫測(cè)試作業(yè)指導(dǎo)書或測(cè)試規(guī)程；(8)開會(huì)審核測(cè)試作業(yè)指導(dǎo)書或測(cè)試規(guī)程；(9)做好被測(cè)系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)安全措施。

2.2　測(cè)試中

在實(shí)施測(cè)試時(shí)應(yīng)做好下面工作：(1)嚴(yán)格按測(cè)試作業(yè)指導(dǎo)書實(shí)施測(cè)試；(2)遵守測(cè)試程序的順序；(3)準(zhǔn)備應(yīng)急人員以應(yīng)付意外事故；(4)輸入測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試；(5)記錄所有測(cè)試情況和數(shù)據(jù)。

2.3　測(cè)試后

完成測(cè)試后應(yīng)繼續(xù)做好如下工作：(1)將系統(tǒng)時(shí)鐘回調(diào)到正確的正常時(shí)間；(2)在測(cè)試前，如被測(cè)系統(tǒng)與外部系統(tǒng)斷開，則恢復(fù)系統(tǒng)連接；(3)刪除所有測(cè)試文件，并將系統(tǒng)恢復(fù)至測(cè)試前狀態(tài)；(4)重新啟動(dòng)被測(cè)系統(tǒng)，觀察系統(tǒng)運(yùn)行是否正常；(5)準(zhǔn)備支持任何測(cè)試后的生產(chǎn)啟動(dòng)；(6)保證可用于審核和復(fù)閱的詳細(xì)測(cè)試結(jié)果。

3　需要選擇的日期

無論發(fā)電廠y2k 問題 的測(cè)試對(duì)象如何，以下日期是必須測(cè)試的：(1)特殊日期測(cè)試。以往軟件設(shè)計(jì)時(shí)，常把99/9/9作為特殊日期標(biāo)志。在這種系統(tǒng)中，若輸入99/9/9，系統(tǒng)功能可能會(huì)發(fā)生異常，甚至不能執(zhí)行系統(tǒng)功能。因此，必須測(cè)試1999/9/9。(2)世紀(jì)跨越測(cè)試。對(duì)于世紀(jì)跨越1999-12-312000-1-1，這是必須測(cè)試的日期。這時(shí)，要判斷系統(tǒng)能否正確跨越世紀(jì)、系統(tǒng)正常運(yùn)行且現(xiàn)有功能是否不變和系統(tǒng)在21世紀(jì)時(shí)能否正常處理日期數(shù)據(jù)。(3)閏年測(cè)試。在設(shè)計(jì)軟件時(shí)因未考慮到2000年是閏年，因此若需處理與日期相關(guān)的功能時(shí)，系統(tǒng)可能會(huì)出現(xiàn)異常，導(dǎo)致不能正常處理日期數(shù)據(jù)。所以2000-2-282000-2-29，2000-2-292000-3-1是必須測(cè)試的日期。(4)人為設(shè)置日期測(cè)試。系統(tǒng)應(yīng)承認(rèn)有效的日期測(cè)試，包括：1999-9-9，1999-12-31，2000-1-1，2000-2-28，2000-2-29，2000-3-1，2000-12-31，2001-1-1，2001-2-28，2001-3-1，2004-2-28，2004-2-29，2004-3-1；系統(tǒng)應(yīng)拒絕(無效)的日期測(cè)試，包括：2000-2-30，2001-2-29，2004-2-30，0000-00-00。(5)其它日期測(cè)試。如2000-12-312001-1-1，2010-1-1，2038-1-1等。以上日期，對(duì)于任何對(duì)象都應(yīng)測(cè)試，且為更全面地測(cè)試對(duì)象的y2k問題，還應(yīng)根據(jù)具體情況考慮其它日期測(cè)試。

4　問題分類

根據(jù)北侖發(fā)電廠(1999/1/25～2/3)和嘉興發(fā)電廠(1999/2/16～2/26)的 計(jì)算 機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)(裝置)y2k問題測(cè)試情況，y2k問題對(duì)發(fā)電廠計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)(裝置)的影響可歸結(jié)為以下4個(gè)方面。

4.1　沒有實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片或時(shí)鐘功能的控制系統(tǒng)(裝置)

這部分設(shè)備雖然屬于計(jì)算機(jī)或單片機(jī)控制器，但因沒有實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片或時(shí)鐘功能，設(shè)備中沒有日期和實(shí)時(shí)時(shí)鐘，因此不存在y2k問題。如小汽輪機(jī)控制器505、rotork電動(dòng)頭、pmc軸封控制器和dfs火檢等。

4.2　“y2k ready”的自動(dòng)控制系統(tǒng)(裝置)

“y2k ready”是指在通電或斷電狀態(tài)下，系統(tǒng)(裝置)的時(shí)鐘存在y2k問題，但系統(tǒng)功能不受影響，能照常運(yùn)行。如：(1)不能順利跨越2000年，需要通過人工設(shè)置到2000年，但系統(tǒng)功能不受影響，可正常運(yùn)行。如在世紀(jì)跨越時(shí)，年份變?yōu)?900，因有些操作系統(tǒng)最早年份為1980年，因此系統(tǒng)顯示1980年，需人工設(shè)置為2000年，如新華deh使用的工控機(jī)、西門子dcs編程器pg750、soe等。(2)無法識(shí)別或拒絕非法日期的設(shè)備，但不影響其功能，如某電廠的質(zhì)量流量計(jì)，接受了2001年2月29日。(3)閏年問題。某電廠的廢水系統(tǒng)plc，2000年2月28～29日測(cè)試，實(shí)測(cè)現(xiàn)象為3月1日，但系統(tǒng)運(yùn)行正常。(4)日期顯示問題。某電廠2號(hào)灰控plc，2000年2月28～29日測(cè)試，實(shí)測(cè)現(xiàn)象為2月28日，即時(shí)間變化，日期不變，但系統(tǒng)功能正常，運(yùn)行穩(wěn)定且無異常。

4.3　“y2k ok”的自動(dòng)控制系統(tǒng)(設(shè)備)

“y2k ok”是指在通電或斷電狀態(tài)下，系統(tǒng)(設(shè)備)時(shí)鐘不存在y2k問題，且系統(tǒng)功能正常，運(yùn)行無異常。這類設(shè)備有：某電廠的網(wǎng)控閉鎖裝置、電除塵中央管理機(jī)及爐內(nèi)加藥系統(tǒng)等。

4.4　“y2k not ok”的自動(dòng)控制系統(tǒng)(設(shè)備)

“y2k not ok”是指在通電或斷電狀態(tài)下，系統(tǒng)(設(shè)備)時(shí)鐘存在y2k問題，且系統(tǒng)功能不正常，運(yùn)行異常，如某電廠的硅表。

5　結(jié)束語(yǔ)

通過y2k問題的測(cè)試，一方面可掌握發(fā)電廠自動(dòng)控制系統(tǒng)(裝置)y2k問題的嚴(yán)重程度；另一方面可借此制定y2k問題的解決方案及各種應(yīng)急措施，具有重要意義。所提出的測(cè)試 方法 、步驟、選擇的時(shí)間段和分類等幾方面問題，可供發(fā)電廠同行 參考 ，希望共同對(duì)此問題進(jìn)行深入、細(xì)致地探討，為保障機(jī)組安全、 經(jīng)濟(jì) 運(yùn)行，順利跨入21世紀(jì)打下良好基礎(chǔ)。

自動(dòng)控制論文:井下排水PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)的研究

[摘要]井下自動(dòng)控制排水系統(tǒng)在開采的過程和水資源的利用方面具有重要的意義，plc可編程控制系統(tǒng)技術(shù)在自動(dòng)控制中具有廣泛的應(yīng)用，本文以煤礦井下作業(yè)為例，從影響井下排水自動(dòng)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定的主要因素出發(fā)，提出了抗干擾的措施，闡述plc技術(shù)在井下排水自動(dòng)控制的設(shè)計(jì)原理。

[關(guān)鍵詞]自動(dòng)控制 排水 plc

在煤礦生產(chǎn)過程中，地下水流入巷道或工作面，形成礦井水。礦井水的形成一般是由于巷道揭露和采空區(qū)塌陷波及到水源所致，水源主要是大氣降水、地表水、斷層水、含水層水和采空區(qū)水。采礦活動(dòng)造成采動(dòng)區(qū)域及其周邊區(qū)域水文地質(zhì)系統(tǒng)和單元隔水構(gòu)造的破壞，改變了水徑流方向和途徑，最終在采空區(qū)或采動(dòng)場(chǎng)所匯集，并在匯集過程中因物化作用與時(shí)間效應(yīng)遭受污染的，交替性差的水體。

一、井下排水的重要性

在煤礦的原煤開采中，我國(guó)平均每年將有20～40億立方米的地下水被抽排到地面且絕大部分被排放掉。但是，煤礦生產(chǎn)抽排的地下水是在煤炭開采過程中才被污染的，而并非本身就是污染嚴(yán)重的水。所以，在我國(guó)水資源不足的環(huán)境中，這些水被浪費(fèi)掉實(shí)在是有點(diǎn)可惜，如果在水質(zhì)較好的地方，對(duì)井下水進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，就完全可以達(dá)到 工業(yè) 和生活用水標(biāo)準(zhǔn)。另外，井下水對(duì)礦井的危害很大，在發(fā)生的煤礦安全事故中，以瓦斯爆炸和水災(zāi)害最為頻繁和嚴(yán)重。如果礦井水排放不暢，水在井下放任自流，將勢(shì)必造成水災(zāi)，更嚴(yán)重的造成設(shè)備財(cái)產(chǎn)損失，人員傷亡，礦井坍塌等災(zāi)難性的后果。

我國(guó)在優(yōu)化排水方案、改造排水設(shè)備及巷道合理布置方面也做了大量的研究，但是，監(jiān)測(cè)技術(shù)和手段還處在摸索階段。隨著煤礦安全問題的要求的提高，井下水的檢控要求也隨之提高。目前井下水的排放主要的人工管理的方式，具有低效率、高勞動(dòng)量，且容易造成高勞動(dòng)量的弊端。因此，采用自動(dòng)控制系統(tǒng)具有重要的意義。

二、plc井下排水自動(dòng)控制系統(tǒng)

1. plc井下排水自動(dòng)控制系統(tǒng)的技術(shù)

可編程控制器(plc)，是一種數(shù)字運(yùn)算操作的 電子 系統(tǒng)，向用戶的“ 自然 語(yǔ)言”編程，使不熟悉 計(jì)算 機(jī)的人也能方便地使用。plc是通過在存儲(chǔ)器中的程序?qū)崿F(xiàn)控制功能，且同一臺(tái)plc還可用于不同控制對(duì)象，通過改變軟件則可實(shí)現(xiàn)不同控制的控制要求，具有很大的靈活性和通用性。plc的輸入、輸出電路一般用光電禍合器來傳遞信號(hào)，有效地抑制了外部干擾源對(duì)plc的影響，具有可靠性高、抗干擾性強(qiáng)的特點(diǎn)。此外，plc的i/o接口可直接與控制現(xiàn)場(chǎng)的用戶設(shè)備聯(lián)接。

2.影響plc控制系統(tǒng)穩(wěn)定的干擾因素

plc作為一種自動(dòng)化程度高、配置靈活的工業(yè)生產(chǎn)過程控制裝置。因?yàn)槠浔旧淼母呖煽啃裕膽?yīng)用場(chǎng)合越來越廣，環(huán)境越來越復(fù)雜，所受到的干擾也越來越多。在plc控制系統(tǒng)中，就plc本身來說，其薄弱環(huán)節(jié)在i/o端口。來自電源波形的畸變、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備所產(chǎn)生的電磁干擾、接地電阻的禍合、輸入元件觸點(diǎn)的抖動(dòng)等各種形式的干擾，都可能使系統(tǒng)不能正常工作。研究影響plc控制系統(tǒng)的干擾因素，對(duì)于提高plc控制系統(tǒng)的抗干擾能力和可靠性具有重要作用。

對(duì)plc的干擾的產(chǎn)生過程主要有三個(gè)因素組成：(1)電源引入的干擾。雷電沖擊、開關(guān)操作、大型電力設(shè)備啟停等，都有可能會(huì)影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行，造成plc系統(tǒng)故障。(2)i/o信號(hào)線引入的干擾。在使用plc組成控制系統(tǒng)時(shí)，要連接大小設(shè)備和各種通信線路，這樣就有可能會(huì)發(fā)生各種個(gè)樣的電磁干擾環(huán)境，影響plc系統(tǒng)的運(yùn)行。(3)接地線引入的干擾。若接地線處理混亂或是電線上的電位分布不等，則會(huì)電路的正常運(yùn)行，有可能在成數(shù)據(jù)換亂，信號(hào)失真。

3.plc控制系統(tǒng)的抗干擾措施

對(duì)plc的干擾的產(chǎn)生過程主要有三個(gè)因素組成，相應(yīng)地對(duì)抑制所有電磁干擾的方法也從這三個(gè)要素著手解決。(1)最大限度地抑制干擾源。電源系統(tǒng)的抗干擾措施是為了抑制電網(wǎng)電壓的波動(dòng)及畸變對(duì)系統(tǒng)電源產(chǎn)生的干擾，可采用使用隔離變壓器或者使用低通濾波器的措施來解決。另外，也可以使用交流穩(wěn)壓電源來增大抗干擾能力或使用在線式不間斷供電源(ups)來作為plc控制系統(tǒng)的理想電源。(2)阻隔禍合通道或衰減干擾信號(hào)。輸入端有感性負(fù)載時(shí)，在交流信號(hào)輸入負(fù)載兩端并聯(lián)rc浪涌吸收器或壓敏電阻rv；在直流信號(hào)負(fù)載兩端并聯(lián)續(xù)流二極管vd或壓敏電阻rv或穩(wěn)壓二極管vx或rc浪涌吸收器等。在使用多芯信號(hào)電纜時(shí)，要避免i/o線和其它控制線共用同一電纜。(3)降低系統(tǒng)本身對(duì)電磁噪聲的靈敏度，提高自身抗干擾能力。

三、plc井下排水自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理分析

在plc井下排水自動(dòng)控制系統(tǒng)的開發(fā)中，為了更好地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，應(yīng)該注重以下幾點(diǎn)：

(1)需要開發(fā)電器控制系統(tǒng)，用plc(可編程邏輯控制器)控制系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)。

(2)在開發(fā)plc控制系統(tǒng)的同時(shí)，還要選擇可靠的控制器及附屬電氣元件，以更好地適應(yīng)井下環(huán)境。在符合礦用設(shè)備的安全標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，還要在設(shè)計(jì)和開發(fā)時(shí)能充分考慮和利用井下的條件，使控制簡(jiǎn)便可行。

(3)在設(shè)計(jì)的同時(shí)要從實(shí)際出發(fā)，根據(jù)排水控制的要求，進(jìn)行plc硬件和軟件的設(shè)計(jì)，以達(dá)到自動(dòng)輪換工作，使水泵房工作更加高效節(jié)能的目標(biāo)。

(4)還可以把感應(yīng)式數(shù)字水位傳感器用于煤泥水水位的測(cè)量，在開發(fā)中使用新型的電量監(jiān)測(cè)模塊對(duì)水泵電機(jī)的電源輸入進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并建立plc與該模塊之間的通信，可以使plc根據(jù)各個(gè)水泵電機(jī)的電量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)判斷它們的運(yùn)行狀態(tài)，做到有故障及時(shí)發(fā)現(xiàn)及時(shí)處理。

可編程控制器本身就有很完善的可靠性設(shè)計(jì)，具有很強(qiáng)的抗干擾性能。但是， 工業(yè) 控制是一個(gè)很特殊的領(lǐng)域，稍有不慎，就有可能造成極大的 經(jīng)濟(jì) 損失，甚至人員傷亡。所以還應(yīng)該從整個(gè)系統(tǒng)的角度進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)，以更加有效的保障工業(yè)控制的安全。

四、結(jié)論

井下排水技術(shù)在煤礦的開采中的重要性和井下水資源的缺乏利用以及人工控制井下排水系統(tǒng)的種種弊端決定了井下排水自動(dòng)控制系統(tǒng)研究的重要性?；诳删幊炭刂萍夹g(shù)的煤礦井下排水自動(dòng)控制系統(tǒng)是利用當(dāng)前優(yōu)秀的工業(yè)控制技術(shù)精心研究與開發(fā)而成的，它具有許多傳統(tǒng)控制系統(tǒng)無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，plc控制系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用和具有廣大的 發(fā)展 前景，但是plc系統(tǒng)在井下排水自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用還存在著一些問題需要，這需要我們做進(jìn)一步的研究和實(shí)踐，并最終解決問題。

自動(dòng)控制論文:淺析分散控制系統(tǒng)在熱電廠自動(dòng)控制上的應(yīng)用

摘要：分散控制系統(tǒng)(dcs) 是計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)相結(jié)合發(fā)展的結(jié)果。本文結(jié)合新滬熱電廠新建三爐兩機(jī)采用分散控制系統(tǒng)(dcs) 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的工程實(shí)踐, 介紹dcs 系統(tǒng)特點(diǎn)和功能, 并根據(jù)dcs 系統(tǒng)的運(yùn)行情況,結(jié)合實(shí)際維護(hù)進(jìn)行簡(jiǎn)單闡述。

關(guān)鍵詞：dcs 系統(tǒng) 日常維護(hù) 熱工控制

一、硬件維護(hù)

1.過程通道。i /o 模塊故障的一般判斷與處理是通過系統(tǒng)診斷, 用更換模塊的方法處理。至于其內(nèi)部元件老化等內(nèi)部因素造成的模塊不正常, 一般熱控人員不好判斷。原則上i /o模塊的檢修應(yīng)由廠家處理,目前我廠的熱工檢修人員的技術(shù)水平還達(dá)不到這種水平, 不能象檢修常規(guī)儀表那樣得心應(yīng)手。并且現(xiàn)在的儀表廠家的技術(shù)保密也不容許客戶知道他們的核心技術(shù), i /o 模塊基本趨于一體化設(shè)計(jì), 因此i /o 模塊的備件一定要充足。具了解這種i /o模塊的故障大多出現(xiàn)在調(diào)試和運(yùn)行初期, 其原因有設(shè)備本身質(zhì)量不過關(guān), 也有維護(hù)人員素質(zhì)差等。一般經(jīng)過一個(gè)大修周期后會(huì)穩(wěn)定下來。

2.就地設(shè)備。就地設(shè)備故障的診斷與處理同常規(guī)的故障沒有區(qū)別, 只是一次元件或控制設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)不能被操作員及時(shí)發(fā)現(xiàn), 這并不一定是運(yùn)行人員不認(rèn)真, 主要是因?yàn)楫嬅孑^多不能全部顯示。只有異?；驁?bào)警后才能發(fā)現(xiàn)。這樣對(duì)檢修人員和運(yùn)行人員的素質(zhì)要求就相應(yīng)提高, 因此運(yùn)行人員要詳細(xì)介紹故障前后的狀態(tài)便于熱工人員快速、準(zhǔn)確地處理缺陷。熱工人員應(yīng)了解熱力設(shè)備的原理, 結(jié)合運(yùn)行人員提供的情況分析處理故障點(diǎn)。dcs 系統(tǒng)的模塊大多都支持熱插拔, 但這并不意味著可以隨便插拔, 在操作時(shí)必須做好安全防護(hù)措施。

3.操作員站死機(jī)。無論是哪種dcs 系統(tǒng), 操作員站死機(jī)都是會(huì)出現(xiàn)的, 其原因比較多也比較復(fù)雜。硬盤或卡件故障, 冷卻風(fēng)扇工作異常等都可能引起操作員站死機(jī)。有時(shí)也會(huì)發(fā)生人為操作員站死機(jī)現(xiàn)象, 一般在修改控制邏輯、下裝軟件、重啟設(shè)備時(shí), 最易發(fā)生操作故障, 輕則設(shè)備異常, 重則造成設(shè)備停運(yùn)。因此熱控人員在工程師站、操作員站操作中要引起高度重視, 防止人為操作故障的發(fā)生。

4.鼠標(biāo)及鍵盤操作不正常。多數(shù)操作都是由鼠標(biāo)操作完成的, 鼠標(biāo)的消耗是很大的, 因此備用鼠標(biāo)必須是專門備用的, 不能隨便替換。當(dāng)發(fā)現(xiàn)鼠標(biāo)操作不正常時(shí)應(yīng)進(jìn)行一次重新起動(dòng)計(jì)算機(jī), 如仍不正常, 要立刻停止操作該鼠標(biāo), 及時(shí)通知維護(hù)人員檢修, 以防止出現(xiàn)誤操作。鍵盤操作不正常大多是數(shù)據(jù)線出現(xiàn)問題, 可相應(yīng)處理。

5.電源?，F(xiàn)在的dcs 系統(tǒng)電源故障不多, 但在運(yùn)行初期較多, 比如保險(xiǎn)配置不合理等。在運(yùn)行中也可能出現(xiàn)備用電源不能自動(dòng)投入, 電源插座接觸不良等現(xiàn)象。因此不能保證插座非?？煽康那闆r下, 最好采用端子排。長(zhǎng)期運(yùn)行后有可能會(huì)出現(xiàn)空氣開關(guān)整定值變化, 因此應(yīng)定期校驗(yàn)空氣開關(guān)。

三爐兩機(jī)的dcs 系統(tǒng), 其操作員站, 電源配電柜通過專用的電源冗余切換裝置供電; 對(duì)于服務(wù)器, 由于它在系統(tǒng)運(yùn)行中的重要地位, 所以互為冗余運(yùn)行的兩臺(tái)服務(wù)器分別由ups 和廠用電供電;對(duì)i /o控制站, 是將ups 電源和廠用電分別送給互為冗余的兩個(gè)電源模塊, 經(jīng)過冗余電源輸出的24vdc/48vdc供給主控單元或i /o模塊使用。實(shí)際應(yīng)用中, 如果現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)沒有配備電源柜或不能提供雙路電源, 為了保證dcs 系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行, 應(yīng)至少提供一路ups 電源。另外,dcs系統(tǒng)電源應(yīng)當(dāng)單獨(dú)由供電電源段引來, 不應(yīng)再為其它高負(fù)載設(shè)備供電, 尤其不能為大的感性負(fù)載供電。

6.干擾問題。對(duì)于干擾主要是接地問題, 備用電源的切換和大功率的無線電設(shè)備如手機(jī), 對(duì)講機(jī)等, 還有來自dcs 系統(tǒng)自身的干擾信號(hào)。對(duì)于dcs 系統(tǒng)的接地,dcs 系統(tǒng)廠家要求非常嚴(yán)格, 也相應(yīng)的引起了重視。dcs 系統(tǒng)接地是為了保證當(dāng)進(jìn)入dcs 系統(tǒng)的信號(hào)、供電電源或dcs系統(tǒng)設(shè)備本身出現(xiàn)問題時(shí), 有效的接地系統(tǒng)能承受過載電流并可以迅速將過載電流導(dǎo)入大地。還能夠?yàn)閕 /o信號(hào)提供屏蔽, 消除電子噪聲干擾, 防止設(shè)備外殼帶電或靜電積累, 以免對(duì)人的觸電傷害和設(shè)備的損壞。據(jù)了解,dcs 系統(tǒng)的“死機(jī)”, 大多是因?yàn)橄到y(tǒng)接地不良存在問題所引起的。因此完善、可靠、正確的接地, 是dcs 系統(tǒng)能夠安全、穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。

7.人為因素。人為因素引起的保護(hù)誤動(dòng)大多是由于熱工人員走錯(cuò)間隔、看錯(cuò)端子排接線、錯(cuò)強(qiáng)制或漏強(qiáng)制信號(hào)、萬用表使用不當(dāng)?shù)日`操作等引起。

二、維護(hù)管理

dcs 的維護(hù)管理包括系統(tǒng)的巡檢, 保護(hù)的投退, 軟、硬件的監(jiān)督管理。

1.應(yīng)用軟件應(yīng)及時(shí)備份, 極小的改動(dòng)可做記錄; 如修改數(shù)據(jù)庫(kù)除應(yīng)同時(shí)保存在工程師站, 還要有其他備份盤。

2.軟件檢查與功能試驗(yàn), 要試驗(yàn)全部軟件的功能并檢查各級(jí)權(quán)限。規(guī)范dcs 系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的管理, 軟件的修改、更新、升級(jí)必須履行審批授權(quán)及責(zé)任人制度。在修改、更新、升級(jí)軟件前,應(yīng)對(duì)軟件進(jìn)行備份。未經(jīng)測(cè)試確認(rèn)的各種軟件嚴(yán)禁下載到已運(yùn)行的dcs 系統(tǒng)中使用, 必須建立有針對(duì)性的dcs 系統(tǒng)防病毒措施。

3.熱工保護(hù)的投退應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行工作票制度。檢修某一運(yùn)行設(shè)備時(shí), 要采取正確隔離措施, 以防發(fā)生相關(guān)設(shè)備的聯(lián)鎖反應(yīng)。這就要求熱工人員了解dcs 的控制邏輯。

4.當(dāng)部分操作員站出現(xiàn)故障時(shí), 由可用操作員站繼續(xù)承擔(dān)機(jī)組監(jiān)控任務(wù)( 此時(shí)應(yīng)停止重大操作),同時(shí)迅速排除故障, 若故障無法排除,則應(yīng)根據(jù)當(dāng)時(shí)運(yùn)行狀況酌情處理。當(dāng)全部操作員站出現(xiàn)故障時(shí),應(yīng)立即停爐。

5.調(diào)節(jié)回路控制器或相應(yīng)電源故障時(shí), 應(yīng)將自動(dòng)切至手動(dòng)維持運(yùn)行, 同時(shí)迅速處理系統(tǒng)故障,并根據(jù)處理情況采取相應(yīng)措施。加強(qiáng)對(duì)dcs 系統(tǒng)的監(jiān)視檢查, 特別是發(fā)現(xiàn)cpu、網(wǎng)絡(luò)、電源等故障時(shí), 應(yīng)及時(shí)通知運(yùn)行人員并迅速做好相應(yīng)對(duì)策。

6.溫度、濕度、灰塵及振動(dòng)對(duì)熱控電子設(shè)備有很大影響, 所以控制電子間的環(huán)境條件, 可以延長(zhǎng)熱控設(shè)備的使用壽命, 提高系統(tǒng)工作的可靠性。就地設(shè)備工作環(huán)境普遍十分惡劣, 提高和改善就地設(shè)備的工作環(huán)境條件, 對(duì)提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性有著十分重要的作用。做好設(shè)備檢修管理, 及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患, 使設(shè)備處于良好的工作狀態(tài)。做好日常維護(hù)和試驗(yàn)。停機(jī)時(shí), 對(duì)保護(hù)系統(tǒng)檢修徹底檢修、檢查, 并進(jìn)行嚴(yán)格的保護(hù)試驗(yàn)。盡量采用技術(shù)成熟、可靠的熱控元件。隨著熱控自動(dòng)化程度的提高, 對(duì)熱控元件的可靠性要求也越來越高, 所以,采用技術(shù)成熟、可靠的熱控元件對(duì)提高dcs 系統(tǒng)整體的可靠性有著十分重要的作用, 根據(jù)熱控自動(dòng)化的要求, 熱控設(shè)備的投資也在不斷地增加, 切不可為了節(jié)省投資而“因小失大”。在合理投資的情況下, 一定要選用品質(zhì)、運(yùn)行業(yè)績(jī)較好的就地?zé)峥卦O(shè)備。以提高dcs 系統(tǒng)的整體可靠性和保護(hù)系統(tǒng)的可靠性、安全性。

自動(dòng)控制論文:一種簡(jiǎn)單實(shí)用的水位自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：本文介紹一種簡(jiǎn)單實(shí)用的水箱水位自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及工作原理，通過對(duì)該系統(tǒng)組裝測(cè)試，達(dá)到預(yù)期效果，正式應(yīng)用于鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水系統(tǒng)中。實(shí)踐證明，該水位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案合理，運(yùn)行效果好，具有低成本、高使用價(jià)值的優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：水位 自動(dòng)控制系統(tǒng)

0 引言

近年來對(duì)城市供水提出了更高的要求，水塔水位控制自動(dòng)化系統(tǒng)被不斷地改造，以適應(yīng)社會(huì)的 發(fā)展 和人民生活水平的提高，滿足及時(shí)、準(zhǔn)確、安全和保證充足供水。目前水位自動(dòng)控制系統(tǒng)有很多成熟的產(chǎn)品，控制手段主要有單片機(jī)監(jiān)控、比較電路監(jiān)控、利用plc和傳感器構(gòu)成水塔水位恒定的控制系統(tǒng)等，運(yùn)行可靠，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和無人值守。在許多偏遠(yuǎn)地區(qū)，特別是居住相對(duì)分散的 農(nóng)村 地區(qū)，供水問題也待解決。如果仍然沿用人工方式，勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作效率低，安全性難以保障。本文針對(duì)鄉(xiāng)鎮(zhèn)和偏遠(yuǎn)農(nóng)村家庭供水的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)一款簡(jiǎn)單實(shí)用、符合要求的水位自動(dòng)控制系統(tǒng)。

1 水箱水位自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成

針對(duì)偏遠(yuǎn)農(nóng)村分散居住，取水不方便（包括從水井取水）的特點(diǎn)，考慮到農(nóng)民生活消費(fèi)水平不高，設(shè)計(jì)的供水系統(tǒng)必須是既方便農(nóng)民的生活，又 經(jīng)濟(jì) 實(shí)惠等特點(diǎn)的水箱水位自動(dòng)控制系統(tǒng)。水箱水位自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成。

由圖中可知，水位自動(dòng)控制系統(tǒng)電路主要由主電路和控制電路兩大部分組成。主電路是一臺(tái)抽水水泵，由220v交流電源電壓供電。控制電路由包括整流、濾波、穩(wěn)壓電路、感應(yīng)電路及限流限壓電路組成。

2 水箱水位自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)備

水位自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)備只需選用價(jià)格低廉、安全可靠的設(shè)備。

由設(shè)備表可知，所有的設(shè)備都是簡(jiǎn)單而常用的小型設(shè)備，價(jià)格低廉，控制和維護(hù)簡(jiǎn)單易于掌握，對(duì)遠(yuǎn)離城市的偏遠(yuǎn)地區(qū)非常適用。傳統(tǒng)的水位控制系統(tǒng)通常使用傳感器進(jìn)行上、下限控制，以保證水位在上、下限之間。此設(shè)計(jì)中只用三根導(dǎo)線來代替?zhèn)鞲衅鞣胖迷谏稀⑾孪匏恢g，利用水的導(dǎo)電特性完成上、下限水位的自動(dòng)控制，節(jié)省了購(gòu)買傳感器的費(fèi)用，也不必考慮傳感器的故障，進(jìn)一步降低成本，提高系統(tǒng)的可靠性。

常見的生活用水供應(yīng)系統(tǒng)工作形式是由外來補(bǔ)充水源（一次水源）向一個(gè)高位水塔和一個(gè)低位水池補(bǔ)水，再由高位水塔和低位水池（二次水源）向各用戶供水。此設(shè)計(jì)主要考慮針對(duì)家庭供水系統(tǒng)（或者某些單獨(dú)取用水之處），因此只需用（儲(chǔ)）水箱而非水塔供水。系統(tǒng)供水是由水箱直接供應(yīng)，不用考慮由位置高度所形成的壓力來進(jìn)行供水，不用氣壓供水，不必在屋頂上設(shè)置水箱，也不用單獨(dú)建筑水塔，僅在廚房或需用水的地方放置一足夠大的（儲(chǔ)）水箱即可滿足供水要求。

3 水箱水位自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制原理

該水箱水位自動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制原理如下：系統(tǒng)上電后，交流電源經(jīng)整流、濾波、穩(wěn)壓后，由電位器調(diào)節(jié)獲得12v直流工作電壓。當(dāng)水箱水位低于下限時(shí)，接觸器線圈失電，其常閉觸頭使水泵接通工作，抽水到水箱中；當(dāng)水位上升到上限時(shí)，接觸器線圈得電，常閉觸頭斷開，常開觸頭閉合，水泵停止抽水。

v1、v2用來保護(hù)lm317輸出端電壓為安全電壓，使其免受短路電流的影響；v3用來保護(hù)三極管，同時(shí)避免觸電事故的發(fā)生。水位的上、下限可通過調(diào)整三根導(dǎo)線的位置設(shè)定。

4 測(cè)試應(yīng)用

該設(shè)計(jì)經(jīng)安裝調(diào)試，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室給排水系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，效果良好。正式應(yīng)用于某鄉(xiāng)鎮(zhèn)幾個(gè)家庭的日常用水裝置中已將近兩年，至今未發(fā)生故障。該系統(tǒng)在運(yùn)行期間穩(wěn)定性高，完全符合預(yù)先規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，只需將控制電路穩(wěn)壓輸出調(diào)整在10v-12v之間，可投入使用?？捎媒涣髯儔浩鞴╇?，也可以用直流供電。

5 結(jié)束語(yǔ)

設(shè)計(jì)的水箱水位控制系統(tǒng)因價(jià)格便宜，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，不易發(fā)生故障，可用于要求不高的給排水系統(tǒng)中，特別適用于城鎮(zhèn)及偏遠(yuǎn)山區(qū)取水裝置。

自動(dòng)控制論文:智能型住宅自動(dòng)控制與管理系統(tǒng)應(yīng)用研究

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)的迅速發(fā)展，智能化建筑在世界應(yīng)運(yùn)而生。智能小區(qū)在智能化大樓基礎(chǔ)上擴(kuò)展和延伸出來的，人們通過對(duì)小區(qū)建筑群的四個(gè)基本要素（結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)、管理）進(jìn)行優(yōu)化考慮，提供一個(gè)投資合理，又擁有高效率、舒適、溫馨、便利以及安全的人居環(huán)境。為適應(yīng)我國(guó)加快住宅建設(shè)發(fā)展，增強(qiáng)住宅建設(shè)的科技含量的要求，我國(guó) 在繼“解困”、“安居”工程后，又加大了小康工程的力度?！爸悄苄妥≌彝ピO(shè)施自動(dòng)控制與管理系統(tǒng)應(yīng)用研究”作為國(guó)家重大科技產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目??“2000年小康城鄉(xiāng)科技產(chǎn)業(yè)工程”的專題，就是這一背景下提出的。

“智能型住宅家庭設(shè)施自動(dòng)控制與管理系統(tǒng)應(yīng)用研究”是哈爾濱工業(yè)大學(xué)（原哈爾濱建筑大學(xué)）承接的項(xiàng)目，由哈爾濱工業(yè)大學(xué)和北京德達(dá)數(shù)據(jù)系統(tǒng)有限責(zé)任公司合作開發(fā)。該項(xiàng)目采用lonworks技術(shù)開發(fā)研究并在住宅示范小區(qū)工程中試運(yùn)行。1、對(duì)住宅居住環(huán)境（濕度、濕度）及設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控；2、住戶三表（水表、電表、煤氣表）遠(yuǎn)傳；3、住戶三防（防火、防災(zāi)、防盜）；4、廚房設(shè)備監(jiān)控；5、衛(wèi)生間排風(fēng)控制。這些功能用lon總線一節(jié)點(diǎn)實(shí)施，即每一住戶為一lon節(jié)點(diǎn)，然后再用??服務(wù)器管理各個(gè)用戶的節(jié)點(diǎn)構(gòu)成lon總線系統(tǒng)。該項(xiàng)研究已在北京翌景嘉園示范小區(qū)通過試運(yùn)行，下面對(duì)其自評(píng)估如下：

一、攻關(guān)的任務(wù)、考核目標(biāo)及主要技術(shù)指標(biāo)：

經(jīng)過論證，我們?cè)趯ｎ}合同中將各種指標(biāo)定位在：

本專題的攻關(guān)任務(wù)：研究智能型住宅家庭設(shè)施自動(dòng)控制與管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括兩項(xiàng)任務(wù)，其一是開發(fā)家用管理軟件，其二是開發(fā)家庭智能控制裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)居室溫度、濕度進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)；對(duì)廚房用具進(jìn)行時(shí)序控制；對(duì)衛(wèi)生間的排風(fēng)進(jìn)行控制。而家用電腦管理軟件要對(duì)家庭設(shè)施進(jìn)行管理并提供若干家政服務(wù)程序。

本專題的考核目標(biāo)：提供具有居室空調(diào)、廚房監(jiān)控、衛(wèi)生間自動(dòng)排風(fēng)功能的微機(jī)控管裝置一套；提供家用電腦管理軟件一套；住宅溫、濕度等參數(shù)應(yīng)滿足智能住宅規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)；在示范工程中應(yīng)用該項(xiàng)成果。

本專題的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：溫度、濕度等主要被控參數(shù)應(yīng)滿足智能小康住宅標(biāo)準(zhǔn)（溫度18℃～28℃，濕度30％～70％）；系統(tǒng)運(yùn)行可靠。

在進(jìn)行該項(xiàng)專題的進(jìn)一步研究的過程中，結(jié)合當(dāng)前先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展以及我國(guó)智能住宅發(fā)展?fàn)顩r，在原有的合同的基礎(chǔ)上，我們對(duì)家庭智能控制器又增加了三表遠(yuǎn)傳、安防等功能。

二、專題執(zhí)行情況評(píng)價(jià)

本專題按兩個(gè)部分實(shí)施，即家庭智能控制器和家用電腦管理軟件的研究：

1、家庭智能控制器

（1）功能

本專題所開發(fā)的家庭智能控制器即智能節(jié)點(diǎn)具有4路模擬輸入，12路數(shù)字輸入，12路數(shù)字輸出，其所實(shí)現(xiàn)的功能如下：

通過對(duì)室內(nèi)溫度監(jiān)測(cè)，得到實(shí)際溫度與設(shè)定溫度比較：當(dāng)實(shí)際溫度低于設(shè)定溫度一定值時(shí)，在夏季關(guān)空調(diào)，在冬季開暖氣；當(dāng)實(shí)際溫度高于設(shè)定溫度一定值時(shí)，在夏季開空調(diào)，在冬季關(guān)暖氣。溫度控制達(dá)到智能小康住宅規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)：18～28℃。

通過對(duì)室內(nèi)濕度監(jiān)測(cè)，得到實(shí)際濕度與設(shè)定濕度比較：當(dāng)實(shí)際溫度高于設(shè)定溫度一定值時(shí)，關(guān)加濕器；當(dāng)實(shí)際濕度低于設(shè)定濕度一定值時(shí)，開加濕器。濕度控制達(dá)到智能小康住宅規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)：30～70 ％。

對(duì)三表實(shí)行脈沖計(jì)數(shù)，并發(fā)送到上位機(jī)。

當(dāng)門磁或紅外報(bào)警時(shí)，在設(shè)防狀態(tài)下，聲光報(bào)警和自動(dòng)撥號(hào)器啟動(dòng)，并有報(bào)警信號(hào)傳到上位機(jī)。

玻璃破碎報(bào)警時(shí)，聲光報(bào)警啟動(dòng)；在設(shè)防狀態(tài)下，自動(dòng)撥號(hào)器啟動(dòng)：有報(bào)警信號(hào)傳到上位機(jī)。

緊急按鈕報(bào)警時(shí)，自動(dòng)撥號(hào)器啟動(dòng)，并有報(bào)警信號(hào)傳到上位機(jī)。

排風(fēng)扇按鈕控制排風(fēng)扇，排風(fēng)扇運(yùn)行一段時(shí)間自動(dòng)關(guān)閉。

煙感探頭報(bào)警時(shí)，煤氣閉閥器關(guān)閉，聲光報(bào)警和自動(dòng)撥號(hào)器啟動(dòng)，并有報(bào)警信號(hào)傳到上位，此外，通過判斷煙感探頭輸入信號(hào)可識(shí)別探頭是否有故障。

煤氣泄漏報(bào)警時(shí)，排風(fēng)扇啟動(dòng)，煤氣閉閥器關(guān)閉，聲光報(bào)警和自動(dòng)撥號(hào)器啟動(dòng)，并有報(bào)警信號(hào)傳到上位機(jī)。

探頭復(fù)位輸入控制火災(zāi)探頭掉電復(fù)位及開啟煤氣閉閥器。

通過上位機(jī)運(yùn)作，可以控制廚房設(shè)備按一定時(shí)序啟動(dòng)。

溫度的設(shè)置可以通過上位機(jī)或者設(shè)定按鈕實(shí)現(xiàn)。

濕度的設(shè)置可以通過上位機(jī)或者設(shè)定按鈕實(shí)現(xiàn)。

與本專題預(yù)期目標(biāo)相比，我們?cè)谠O(shè)備監(jiān)控的基礎(chǔ)上，增加了安防功能，三表遠(yuǎn)傳功能；我們經(jīng)過認(rèn)真研究，考慮研發(fā)產(chǎn)品的應(yīng)用和推廣，我們單片機(jī)來完成這些功能，而是采用了先進(jìn)的現(xiàn)場(chǎng)總線??lon總線。

（2）應(yīng)用的lonworks技術(shù)特點(diǎn)

本專題采用了lonworks技術(shù)進(jìn)行開發(fā)，該技術(shù)有如下特點(diǎn)：

開放性：網(wǎng)絡(luò)協(xié)議開放，對(duì)用戶平等；

通信媒介的多樣性：可采用任何媒介進(jìn)行通信，如雙絞線、電力線、光纖、同軸電纜、無線電波、紅外等，并且同一網(wǎng)絡(luò)可以有多種通信媒介；

互操作性：其通信協(xié)議lontalk是符合iso定義的osi 模型，任何制造商的產(chǎn)品都可以實(shí)現(xiàn)互操作性；

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌河行切?、總線型、環(huán)型以及自由型；

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：主從式、對(duì)等式或客戶/服務(wù)式結(jié)構(gòu)；

通信的每幀有效字?jǐn)?shù)可從0至228個(gè)字節(jié)；

通信速率可達(dá)1.25mb/s，此時(shí)有效距離為130m；78kb/s的雙絞線，直線通信距離可達(dá)2700m；

其技術(shù)核心器件??neuron芯片內(nèi)部裝有三個(gè)8位微處理器、34種i/o對(duì)象和定時(shí)器以及l(fā)ontalk通信協(xié)議等。該芯片具有通信和控制功能。

近年來，該技術(shù)在國(guó)內(nèi)外的智能建筑領(lǐng)域都得到了應(yīng)用和發(fā)展，其開發(fā)工具平臺(tái)強(qiáng)大，開發(fā)者在短期內(nèi)就可以完成開發(fā)工作；在韓國(guó)、日本、澳大利亞、加拿大等國(guó)都已經(jīng)利用該技術(shù)完成多項(xiàng)工程；并且，總體來看，該技術(shù)適用于

同時(shí)，也應(yīng)將節(jié)能的概念引入智能住宅中。在本專題中，我們對(duì)衛(wèi)生間排風(fēng)采取實(shí)時(shí)控制，使其在滿足室內(nèi)排風(fēng)要求的同時(shí)做到節(jié)省電能；我們通過對(duì)室內(nèi)溫度的設(shè)定，在不同季節(jié)內(nèi)對(duì)空調(diào)或供暖設(shè)備進(jìn)行控制，使其在一定的條件下工作，當(dāng)達(dá)到預(yù)期要求時(shí)，立刻停止工作，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能的目的。

模數(shù)轉(zhuǎn)換通信匹配問題：在本專題中，我們利用max186芯片對(duì)采樣的溫濕度信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。max186芯片具有12位精度，其與lonworks技術(shù)的neurowire方式進(jìn)行通信需要匹配，本專題解決了這個(gè)問題。

本專題所開發(fā)出來的家庭智能控制器比較成熟，可作為產(chǎn)品投入市場(chǎng)，并且，該家庭智能控制器已經(jīng)在北京翌景嘉園使用。與目前國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品相比，其性能價(jià)格比是最優(yōu)的（具體情況見效益分析）。

2、家用電腦管理軟件

家用電腦管理軟件是在delphi5.2平臺(tái)上開發(fā)而成，其功能、設(shè)計(jì)特點(diǎn)如下：

（1）功能

提供家庭生活服務(wù)信息。主要有：醫(yī)療保健知識(shí)、家庭菜肴、點(diǎn)心制作方法及飲食科學(xué)知識(shí)、女性美容裝飾常識(shí)、花鳥魚種值飼養(yǎng)方法、旅游知識(shí)、保險(xiǎn)知識(shí)及家庭生活中的一些常用信息等。

提供家庭事物管理手段。這部分主要內(nèi)容有：家庭財(cái)務(wù)、親友通訊錄、個(gè)人檔案管理。

該軟件通過網(wǎng)卡直接對(duì)家庭設(shè)施進(jìn)行管理：三表計(jì)費(fèi)、設(shè)備狀態(tài)顯示、廚房設(shè)備時(shí)序控制、溫濕度設(shè)定。

（2）軟件特點(diǎn)：

是軟、硬件技術(shù)成功結(jié)合的典范：考慮到“小康住宅”的特點(diǎn)，將計(jì)算機(jī)硬件、軟件技術(shù)相結(jié)合，通過lon 控制模塊成功地實(shí)現(xiàn)了對(duì)住宅內(nèi)的環(huán)境監(jiān)測(cè)及設(shè)備監(jiān)控。

實(shí)用性強(qiáng)：在本軟件中，我們以科學(xué)實(shí)用為原則，從醫(yī)學(xué)、美食、旅游、保險(xiǎn)、美容裝飾、花鳥魚種植飼養(yǎng)、財(cái)務(wù)管理、通信錄管理等方面為用戶提供了及其豐富的生活服務(wù)信息，以便為用戶的工作、學(xué)習(xí)提供更多的方便。

易學(xué)易用：在軟件開發(fā)過程中，我們?cè)诓挥绊懝δ芗吧鷦?dòng)性的前提下，盡量使界面簡(jiǎn)潔、直觀，并具有邏輯性，從而使得用戶容易掌握軟件的思路及操作方法。

三、成果應(yīng)用前景及效益分析

建筑業(yè)是國(guó)家的支柱產(chǎn)業(yè)，住宅建設(shè)占總房產(chǎn)建設(shè)投資的80％左右，國(guó)家十分關(guān)注住宅建設(shè)，繼“解困”、“安居”工程后，又努力實(shí)施“小康”工程。為了加大“小康”工程力度，國(guó)家把“2000年小康城鄉(xiāng)科技產(chǎn)業(yè)工程”列為國(guó)家重大科技產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目?？梢?，投身于住宅小區(qū)智能化以及相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)，既有利于推動(dòng)建筑業(yè)的發(fā)展，又能帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1、國(guó)內(nèi)智能小區(qū)市場(chǎng)預(yù)測(cè)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)等高新技術(shù)的延伸，智能建筑應(yīng)運(yùn)而生。智能小區(qū)是智能大廈的基本含義中擴(kuò)展出來的。以1999年為例，國(guó)家在99年對(duì)住宅的投資1700～1800億元人民幣，根據(jù)建設(shè)部對(duì)小區(qū)初、中、高三個(gè)等級(jí)的劃分，小區(qū)智能化為住宅小區(qū)總投資的1％～3％。以此比例計(jì)算，則僅99年度對(duì)小區(qū)智能化的需求就達(dá)17～54億元人民幣，而隨著住房體制改革的不斷深入及人們對(duì)住宅環(huán)境要求的不斷提高，該數(shù)值還會(huì)將大幅度提高。由此可見，小區(qū)智能化市場(chǎng)前景廣闊。

2、本專題的實(shí)用性及前瞻性

“智能型住宅家庭設(shè)施自動(dòng)控制與管理系統(tǒng)應(yīng)用研究”作為2000年小康城鄉(xiāng)科技產(chǎn)業(yè)工程“的一個(gè)專題，該項(xiàng)研究應(yīng)用lonworks技術(shù)開發(fā)并在住宅示范小區(qū)工程中試運(yùn)行。該家庭智能控制器具有很強(qiáng)的靈活必一，根據(jù)用戶需要，可以進(jìn)行靈活配置，例如：如果用戶不需要該模塊中的模擬輸入，我們就會(huì)在設(shè)計(jì)硬件電路時(shí)預(yù)留同端口，而不焊接模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，這樣可為用戶省下投資，也為其將來擴(kuò)展做好準(zhǔn)備；12路數(shù)字輸入點(diǎn)被開關(guān)量或脈沖信號(hào)來觸發(fā)，其可以配置成電表水表煤氣氣輸入，可以配置成安防信號(hào)輸入，也可以是二者結(jié)合；12路輸出只是一個(gè)開關(guān)信號(hào)，也可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行靈活配置。總之，該家庭智能控制器即適合現(xiàn)在智能住宅的要求，也會(huì)在一定程度上滿足將來發(fā)展的需要。

我們開發(fā)的家庭智能控制器再加上各種傳感器構(gòu)成的控制系統(tǒng)，其價(jià)格為4000元左右，即每個(gè)住戶用于智能化投資在4000元左右，與當(dāng)前國(guó)家制定普及型智能住宅價(jià)格（5000元）相比，相對(duì)價(jià)位下降20％；而從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，隨著人民生活水平的提高以及家庭智能控制器各類相關(guān)器件價(jià)格的下調(diào)，大多數(shù)用戶對(duì)智能化的投資是可以接受的，并且其所帶來的各種效益是無法估量的。

4、本專題的社會(huì)效益

本專題是以小康住宅智能化宗旨，旨在為人們提供舒適、安全、健康的環(huán)境。這一方面提高了人們生活水平，另一方面也為人們的高效率快節(jié)奏提供了條件。

智能住宅設(shè)施的自動(dòng)控制和管理，既需要相關(guān)行業(yè)的支持，也促進(jìn)相關(guān)行業(yè)的發(fā)展。智能住宅建設(shè)的興起，將使許多相關(guān)企業(yè)投入建筑市場(chǎng)，又為許多人提供了就業(yè)機(jī)會(huì)。

此外，對(duì)于生產(chǎn)智能控制器的廠商來說，他們?cè)谕茝V應(yīng)用這項(xiàng)成果中，將會(huì)獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

四、專題調(diào)協(xié)的科學(xué)性和合理性的后評(píng)估

本專題設(shè)置的科學(xué)性和合理性可從以下幾方面反映出來：

1、專題在智能小區(qū)的地位

智能小區(qū)在智能化大樓的基礎(chǔ)上擴(kuò)展和延伸出來，人們通過對(duì)小區(qū)建筑群的四個(gè)基本要素（結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、服務(wù)、管理）進(jìn)行優(yōu)化考慮，提供一個(gè)投資合理，又擁有高效率、舒適、溫馨、便利以及安全的人居環(huán)境。從以上的定義可以看出，人們通常提出的智能大廈的3a（建筑設(shè)備自動(dòng)化 、辦公自動(dòng)化、通信自動(dòng)化）或5a（在“3a”的基礎(chǔ)上加上安防自動(dòng)化和防火自動(dòng)化）也適合智能小區(qū)，所以智能小區(qū)的“智能”很大一部分都體現(xiàn)在其自動(dòng)化的程度。此次國(guó)家制定的該課題與以往課相比，其對(duì)智能建筑的功能定位更加合理（功能多而必要），并且具有一定的前瞻性（廚房設(shè)備的自動(dòng)化以及模擬量的引入隨著人民生活的提高也將會(huì)被人們接受）?？傊?，本專題對(duì)智能小區(qū)“智能”的研究，在智能小區(qū)的整體研究中起著相當(dāng)重要的作用。

2、未來市場(chǎng)走向

筆者認(rèn)為，建筑業(yè)是國(guó)家的支柱產(chǎn)業(yè)，住宅建設(shè)將占房產(chǎn)建設(shè)投資的80％左右，其中對(duì)智能小區(qū)投資占總房產(chǎn)建設(shè)投資的8～24％，在這種背景下，國(guó)家將會(huì)進(jìn)一步加大對(duì)智能化建筑的投資。由于智能小區(qū)的概念是近幾年才形成的，單個(gè)功能或系統(tǒng)如抄表、報(bào)警功能在一些住宅小區(qū)中已經(jīng)有些應(yīng)用，但是還沒有哪個(gè)廠家能夠推出從總體上設(shè)計(jì)和規(guī)劃成熟的智能小區(qū)網(wǎng)絡(luò)化綜合管理系統(tǒng)，目前的市場(chǎng)還處于群龍無首階段。此時(shí)，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)急需一種性能價(jià)格比較高的智能化產(chǎn)品，這時(shí)研究智能型住宅家庭設(shè)施控制和管理系統(tǒng)將有更重要的意義。

3、用戶需求

隨著生活水平的提高，一方面，人們對(duì)住宅的追求不僅僅局限于外表的裝飾，人們對(duì)住宅的智能已經(jīng)有了初步的認(rèn)識(shí)；另一方面，在一些發(fā)達(dá)的城市中已經(jīng)出現(xiàn)智能小區(qū)并為人們所接受。此時(shí)研究本專題開發(fā)出適合人們要求的智能化產(chǎn)品也具有很重要的意義。

4、科技含量

可以說智能小區(qū)是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、自動(dòng)控制等的發(fā)展而提出和發(fā)展起來的。智能小區(qū)的“智能”也可理解成為其科技含量，其科技含量的高低反映了智能小區(qū)智能化的水平。

本專題所采用的lonworks技術(shù)是最近幾年內(nèi)流行的先進(jìn)的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，運(yùn)用該項(xiàng)技術(shù)研究本專題并開發(fā)出基于該技術(shù)的產(chǎn)品，將更有利于該產(chǎn)品的推廣，并且隨著lonwork技術(shù)本身的改進(jìn)和提高，智能化產(chǎn)品也利于更新?lián)Q代。

總之，“智能型住宅家庭設(shè)施自動(dòng)控制與管理系統(tǒng)應(yīng)用研究”專題的完成，一方面，為家庭設(shè)施智能化的可行性提供了依據(jù)；另一方面，也為制定家庭設(shè)施智能化規(guī)范提供了參考。并且，本專題開發(fā)出來的成果正在轉(zhuǎn)換成產(chǎn)品，這進(jìn)一步證明了專題設(shè)置的科學(xué)性和合理性。

自動(dòng)控制論文:斜井架空乘人裝置的自動(dòng)控制

【摘 要】現(xiàn)有斜井架空乘人裝置大都沒有設(shè)置緊急停車裝置,利用本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)煤礦斜井架空乘人裝置正常停車、自動(dòng)停車、緊急停車功能的全自動(dòng)控制,從而保證煤礦斜井架空乘人裝置的安全運(yùn)行。

【關(guān)鍵詞】斜井架空乘人裝置 自動(dòng)控制 工作原理

一、問題的提出

斜井架空乘人裝置主要由機(jī)頭驅(qū)動(dòng)裝置、機(jī)尾拉緊裝置、牽引鋼絲繩、乘人吊座、托輪裝置組成,俗稱猴車。

為了保證猴車的安全運(yùn)行,2001年版《煤礦安全規(guī)程》中第368條規(guī)定:架空乘人裝置的驅(qū)動(dòng)裝置必須有制動(dòng)器;在其下人地點(diǎn)的前方,必須設(shè)有能自動(dòng)停車的安全裝置。全國(guó)各煤礦的猴車大部分都有制動(dòng)器;對(duì)于自動(dòng)停車裝置,到目前為止,仍有相當(dāng)一部分沒有設(shè)置;而對(duì)于緊急停車裝置,由于《煤礦安全規(guī)程》沒有要求,其在猴車上的應(yīng)用就很少了。因而研制具備正常停車、自動(dòng)停車、緊急停車功能的猴車自動(dòng)控制系統(tǒng)很有必要。

二、硬件選擇

1.制動(dòng)器

制動(dòng)器是實(shí)現(xiàn)正常停車、自動(dòng)停車和緊急停車的前提,制動(dòng)器選擇是否合理是關(guān)系到猴車能否安全運(yùn)行的主要因素。制動(dòng)器有手動(dòng)制動(dòng)器、電氣制動(dòng)器、電磁鐵制動(dòng)器等。

(1)手動(dòng)制動(dòng)器,發(fā)生事故時(shí)不能及時(shí)停車,造成擠傷乘人的事故不止一次發(fā)生。因此,不應(yīng)采用手動(dòng)制動(dòng)器。

(2)電氣制動(dòng)器。當(dāng)猴車斷電停車時(shí),取自礦用防爆照明變壓器的127v交流電,經(jīng)半波整流輸送到電動(dòng)機(jī)兩相繞組中,實(shí)現(xiàn)電氣制動(dòng)。這種做法在正常情況下可采用,但全礦井下突然停電情況下,電氣制動(dòng)就不會(huì)起到制動(dòng)作用,這時(shí)猴車吊座就會(huì)在重力作用下向下加速運(yùn)行,越來越快,從而造成乘坐人員的混亂。在混亂中乘坐人員就會(huì)慌不擇路,匆忙下車,因而就難免受到傷害。這正是電氣制動(dòng)的致命缺陷。

(3)電磁鐵制動(dòng)器。電磁鐵制動(dòng)器具有很高的可靠性。當(dāng)電磁鐵有電時(shí),制動(dòng)閘松開制動(dòng)輪,從而使電動(dòng)機(jī)運(yùn)行;當(dāng)電磁鐵斷電時(shí),制動(dòng)閘抱緊制動(dòng)輪,從而進(jìn)行制動(dòng)。由于猴車運(yùn)行速度很低(《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定:架空乘人裝置的速度不得超過1.2m/s),即使猴車突然停車,也不會(huì)造成事故,因此沒有必要控制制動(dòng)速度與制動(dòng)距離。

電磁鐵取自猴車的電源。當(dāng)猴車開車時(shí),電磁鐵迅速打開,電動(dòng)機(jī)運(yùn)行;當(dāng)猴車停車時(shí),電動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行,同時(shí)電磁鐵斷電,進(jìn)行制動(dòng)。如遇礦井下突然停電,電磁鐵由于斷電同樣可以安全制動(dòng)。某礦井下采用電磁鐵制動(dòng)器多年,至今運(yùn)行狀態(tài)良好。

2.自動(dòng)停車裝置

自動(dòng)停車裝置,有多種控制形式。根據(jù)所選用的傳感器的不同,所形成的控制電路也不同,相關(guān)的機(jī)械部件也不同。

(1)由永久磁鋼和干簧管組成的傳感器。以永久磁鋼和干簧管組成傳感器,形成控制電路,分別布置于斜井坡頭、坡底的上車、下車地點(diǎn),從而實(shí)現(xiàn)了無人乘坐自動(dòng)停車、在下車地點(diǎn)人未下車自動(dòng)停車的功能。

(2)紅外線傳感器。由于紅外線傳感器沒有電接點(diǎn),因此其具有靈敏、可靠、使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。紅外線傳感器布置于斜井坡頭、坡底的下人地點(diǎn)的前方。利用紅外線傳感器,可以設(shè)計(jì)出符合要求的控制電路,形成獨(dú)特的自動(dòng)停車裝置。

3.緊急停車裝置

猴車在運(yùn)行過程中發(fā)生事故怎么辦?這就需要緊急停車裝置。根據(jù)實(shí)際情況,可在斜井的左側(cè)和右側(cè)各設(shè)置一條控制用鋼絲繩,也可在上行與下行鋼絲繩的中間僅設(shè)置一條控制用鋼絲繩,高度以乘坐人員伸手能抓住為標(biāo)準(zhǔn)。鋼絲繩每100m分成一段,在每段中間可設(shè)置幾處鋼絲繩滑輪。每段與其它部分截開,每段一端用彈簧拉緊,并有一常開電接點(diǎn)。在巷道內(nèi)設(shè)置與控制電路相連的多芯電纜,多芯電纜與這些接點(diǎn)相連。當(dāng)發(fā)生緊急情況時(shí),乘坐人員可及時(shí)拉這些鋼絲繩,使接點(diǎn)閉合,從而實(shí)現(xiàn)緊急停車。

4. 計(jì)算 機(jī)

計(jì)算機(jī)是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的核心。從性能價(jià)格比考慮采用intel公司的mcs-51系列的8031單片機(jī)。該機(jī)有以下特點(diǎn):具有功能很強(qiáng)的8位中央處理單元(cpu);片內(nèi)有時(shí)鐘發(fā)生電路(6mhz或12mhz),每執(zhí)行一條指令時(shí)間為2μs或lμs;片內(nèi)具有128字節(jié)ram;具有21個(gè)特殊寄存器;可擴(kuò)展64k字節(jié)的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和64k字節(jié)的外部程序存儲(chǔ)器;具有4個(gè)i/o口,32根i/o線;具有2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器;具有5個(gè)中斷源,配備2個(gè)中斷優(yōu)選級(jí);具有一個(gè)全雙功串行接口;具有位尋址能力,適用邏輯運(yùn)算。這種芯片集成度高、功能強(qiáng),只需增加少量外圍器件就可以構(gòu)成一個(gè)完整的微機(jī)系統(tǒng)。

由8031單片機(jī)組成的自動(dòng)控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

三、軟件設(shè)計(jì)

軟件采用匯編語(yǔ)言設(shè)計(jì),模塊化結(jié)構(gòu)。軟件主要由初始化模塊、顯示模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、程序監(jiān)控器復(fù)位程序、中斷服務(wù)程序、數(shù)據(jù)處理及數(shù)字濾波等通用子程序組成。系統(tǒng)軟件工作流程如圖2所示。

四、工作原理

系統(tǒng)在工作時(shí), 計(jì)算 機(jī)不斷在檢測(cè)開車信號(hào)、自動(dòng)停車信號(hào)、緊急停車信號(hào)。

本系統(tǒng)在斜井坡頭、坡底的上人地點(diǎn),設(shè)有開車信號(hào)按鈕。在上車地點(diǎn)前10m處設(shè)置一傳感器,當(dāng)乘坐人員通過時(shí),發(fā)出電信號(hào)。此信號(hào)做為開車信號(hào)處理。如此設(shè)置是為了防止在猴車運(yùn)行過程中,有人忘記按開車按鈕,坐至坡中間而停車現(xiàn)象的發(fā)生。人員在乘車地點(diǎn)上車前,按下開車信號(hào)按鈕。此信號(hào)傳到計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理,指令執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作,猴車開動(dòng),同時(shí)計(jì)算機(jī)進(jìn)行延時(shí)處理,當(dāng)延時(shí)完成后,計(jì)算機(jī)發(fā)出指令,猴車停車。延時(shí)時(shí)間的長(zhǎng)短以大于乘人單程運(yùn)行時(shí)間10-20s為宜。

在猴車運(yùn)行時(shí),如果在下人地點(diǎn)有人未下來.設(shè)置于下車地點(diǎn)前方的傳感器發(fā)出信號(hào),經(jīng)計(jì)算機(jī)處理,指令猴車停車。當(dāng)此信號(hào)消失后,如果行車延時(shí)還未完成,則猴車?yán)^續(xù)運(yùn)行。

在猴車運(yùn)行過程中,如果有緊急停車信號(hào),則計(jì)算機(jī)指令猴車停車,并發(fā)出警報(bào)。在此種情況下,開車信號(hào)不再起作用,只有等有關(guān)人員查明原因,進(jìn)行處理,對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行復(fù)位后,系統(tǒng)才能重新開始工作。

五、結(jié)束語(yǔ)

利用本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)煤礦斜井架空乘人裝置全自動(dòng)控制。較人員操縱系統(tǒng)具有以下特點(diǎn):安全系數(shù)高,減少了設(shè)備的無效運(yùn)行時(shí)間,從而減少了設(shè)備機(jī)械磨損,減少了事故發(fā)生的概率,又節(jié)約了人員與電能,降低了生產(chǎn)成本。因而,采用自動(dòng)控制系統(tǒng)是一舉多得的事情。

自動(dòng)控制論文:淺談對(duì)PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)可靠性的認(rèn)識(shí)

摘要：對(duì)plc自動(dòng)控制系統(tǒng)可靠性問題進(jìn)行7較深入研究，提出了提高系統(tǒng)可靠性運(yùn)行的方法。實(shí)踐證明這些方法的采用對(duì)提高系統(tǒng)的可靠性是行之有效的。

關(guān)鍵詞：可靠性；plc自動(dòng)控制系統(tǒng)；研究

引言

可編程控制器由于抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高，編程簡(jiǎn)單，性能價(jià)格比高，在 工業(yè) 控制領(lǐng)域得到越來越廣泛應(yīng)用。

工業(yè)年月機(jī)作為中央控制單元，配有組態(tài)軟件，選用大屏幕實(shí)時(shí)監(jiān)視界面，實(shí)現(xiàn)各控制點(diǎn)的動(dòng)態(tài)顯示、數(shù)據(jù)修改、故障診斷、自動(dòng)報(bào)警，還可顯示查詢 歷史 事件記錄，系統(tǒng)各主要部件累計(jì)運(yùn)行時(shí)間，各裝置工藝流程圖，各裝置結(jié)構(gòu)圖等。中央控制單元和下位機(jī)plc之間采用串行通訊方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，通常距離在1000m以內(nèi)選用485雙絞線通訊方式，較常距離可選用光纖通訊，更長(zhǎng)距離也可選用無線通訊方式。下位機(jī)選用plc控制，根據(jù)控制對(duì)象的多少，控制對(duì)象的范圍，可選用一臺(tái)或多臺(tái)plc進(jìn)行控制，ple之間數(shù)據(jù)交換是利用內(nèi)部鏈接寄存器，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和共享。由于plc對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)實(shí)時(shí)監(jiān)控具有很高的可靠性，且編程簡(jiǎn)單、靈活，因此越來越受到人們重視。

一　控制系統(tǒng)可靠性降低的主要原因

雖然工業(yè)控制機(jī)和可編程控制器本身都具有很高的可靠性，但如果輸入給plc的開關(guān)量信號(hào)出現(xiàn)錯(cuò)誤，模擬量信號(hào)出現(xiàn)較大偏差，plc輸出口控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)沒有按要求動(dòng)作，這些都可能使控制過程出錯(cuò)，造成無法挽同的 經(jīng)濟(jì) 損失。

(一)影響現(xiàn)場(chǎng)輸入給plc信號(hào)出錯(cuò)的主要原因有：

1　造成傳輸信號(hào)線短路或斷路(由于機(jī)械拉扯，線路自身老化，特別是鼠害)，當(dāng)傳輸信號(hào)線出故障時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)無法傳送給plc，造成控制出錯(cuò)。

2　點(diǎn)抖動(dòng)，現(xiàn)場(chǎng)觸點(diǎn)雖然只閉合一次，plc卻認(rèn)為閉合了多次，雖然硬件加了濾波電路，軟件增加微分指令，但由于plc掃描周期太短，仍可能在計(jì)數(shù)、累加、移位等指令中出錯(cuò)，出現(xiàn)錯(cuò)誤控制結(jié)果。

3　現(xiàn)場(chǎng)變送器，機(jī)械開關(guān)自身出故障，如觸點(diǎn)接觸不良，變送器反映現(xiàn)場(chǎng)非電量偏差較大或不能正常工作等，這些故障同樣會(huì)使控制系統(tǒng)不能正常工作。

(二)影響執(zhí)行機(jī)構(gòu)出錯(cuò)的主要原因有：

1　控制負(fù)載的接觸不能可靠動(dòng)作，雖然plc發(fā)出了動(dòng)作指令，但執(zhí)行機(jī)構(gòu)并沒按要求動(dòng)作。

2　控制變頻器起動(dòng)，由于變頻器自身故障，變頻器所帶電機(jī)并沒按要求工作。

3　各種電動(dòng)閥、電磁閥該開的沒能打開，該關(guān)的沒能關(guān)到位，由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)沒能按plc的控制要求動(dòng)作，使系統(tǒng)無法正常工作，降低了系統(tǒng)可靠性。要提高整個(gè)控制系統(tǒng)的可靠性，必須提高輸入信號(hào)的可靠性和執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作的準(zhǔn)確性，否則plc應(yīng)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，用聲光等報(bào)警辦法提示給操作人員，盡快排除故障，讓系統(tǒng)安全、可靠、正確地工作。

二　設(shè)計(jì)完善的故障報(bào)警系統(tǒng)

在自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中應(yīng)設(shè)計(jì)3級(jí)故障顯示報(bào)警系統(tǒng)，1級(jí)設(shè)置在控制現(xiàn)場(chǎng)各控制柜面板，用指示燈指示設(shè)備正常運(yùn)行和故障情況，當(dāng)設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)對(duì)應(yīng)指示燈亮，當(dāng)該設(shè)備運(yùn)行有故障時(shí)指示燈以1hz的頻率閃爍。為防止指示燈燈泡損壞不能正確反映設(shè)備工作情況，專門設(shè)置了故障復(fù)位／燈測(cè)試按鈕，系統(tǒng)運(yùn)行任何時(shí)間持續(xù)按該按鈕3s，所有指示燈應(yīng)全部點(diǎn)亮，如果這時(shí)有指示等不亮說明該指示燈已壞，應(yīng)立即更換，改按鈕復(fù)位后指示燈仍按原工作狀態(tài)顯示設(shè)備工作狀態(tài)。2級(jí)故障顯示設(shè)置在中心控制室大屏幕監(jiān)視器上，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，有文字顯示故障類型，工藝流程圖上對(duì)應(yīng)的設(shè)備閃爍， 歷史 事件表中將記錄該故障。3級(jí)故障顯示設(shè)置在中心控制室信號(hào)箱內(nèi)，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，信號(hào)箱將用聲、光報(bào)警方式提示工作人員，及時(shí)處理故障。在處理故障時(shí)，又將故障進(jìn)行分類，有些故障是要求系統(tǒng)停止運(yùn)行的，但有些故障對(duì)系統(tǒng)工作影響不大，系統(tǒng)可帶故障運(yùn)行，故障可在運(yùn)行中排除，這樣就大大減少整個(gè)系統(tǒng)停止運(yùn)行時(shí)間，提高系統(tǒng)可靠性運(yùn)行水平。

三　輸入信號(hào)可靠性研究

要提高現(xiàn)場(chǎng)輸入給plc信號(hào)的可靠性，首先要選擇可靠性較高的變送器和各種開關(guān)，防止各種原因引起傳送信號(hào)線短路、斷路或接觸不良。其次在程序設(shè)計(jì)時(shí)增加數(shù)字濾波程序，增加輸入信號(hào)的可信性。

在現(xiàn)場(chǎng)輸入觸點(diǎn)后加一定時(shí)器，定時(shí)時(shí)間根據(jù)觸點(diǎn)抖動(dòng)情況和系統(tǒng)要的響應(yīng)速度確定，一般在幾十ms，這樣可保證觸點(diǎn)確實(shí)穩(wěn)定閉合后，才有其它響應(yīng)。模擬信號(hào)濾波可對(duì)現(xiàn)場(chǎng)模擬信號(hào)連續(xù)采樣3次，采樣間隔由a／d轉(zhuǎn)換速度和該模擬信號(hào)變化速率決定。3次采樣數(shù)據(jù)分別存放在數(shù)據(jù)寄存器dtio、dtii、dtl2中，當(dāng)最后1次采樣結(jié)束后利用數(shù)據(jù)比較、數(shù)據(jù)交換指令、數(shù)據(jù)段比較指令去掉最大和最小值，保留中間值作為本次采樣結(jié)果存放在數(shù)據(jù)寄存器dto中。

提高讀入plc現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的可靠性還可利用控制系統(tǒng)自身特點(diǎn)，利用信號(hào)之間關(guān)系來判斷信號(hào)的可信程度。如進(jìn)行液位控制，由于儲(chǔ)罐的尺寸是已知的，進(jìn)液或出液的閥門開度和壓力是已知的，在一定時(shí)間里罐內(nèi)液體變化高度大約在什么范圍是知道的，如果這時(shí)液位計(jì)送給plc的數(shù)據(jù)和估算液位高度相差較大，判斷可能是液位計(jì)故障，通過故障報(bào)警系統(tǒng)通知操作人員檢查該液位計(jì)。又如各儲(chǔ)罐有上下液位極限保護(hù)，當(dāng)開關(guān)動(dòng)作時(shí)發(fā)出信號(hào)給plc，這個(gè)信號(hào)是否真實(shí)可靠，在程序設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將這信號(hào)和該罐液位計(jì)信號(hào)對(duì)比，如果液位計(jì)讀數(shù)也在極限位置，說明該信號(hào)是真實(shí)的：如果液位計(jì)讀數(shù)不在極限位置，判斷可能是液位極限開關(guān)故障或傳送信號(hào)線路故障，同樣通過報(bào)警系統(tǒng)通知操作人員處理該故障。由于在程序設(shè)計(jì)時(shí)采用了上述方法，大大提高了輸入信號(hào)的可靠。

四　執(zhí)行機(jī)構(gòu)可靠性研究

當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)準(zhǔn)確地輸入給plc后，plc執(zhí)行程序，將結(jié)果通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)、控制。怎樣保證執(zhí)行機(jī)構(gòu)按控制要求工作，當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)沒有按要求工作，怎樣發(fā)現(xiàn)故障?可采取以下措施：當(dāng)負(fù)載由接觸器控制時(shí)，啟動(dòng)或停止這類負(fù)載轉(zhuǎn)為對(duì)接觸器線圈控制，啟動(dòng)時(shí)接觸器是否可靠吸臺(tái)，停止時(shí)接觸器是否可靠釋放，這是最讓人關(guān)心的。

當(dāng)開啟或關(guān)閉電動(dòng)閥門時(shí)，根據(jù)閥門開啟、關(guān)閉時(shí)間不同，設(shè)置延時(shí)時(shí)間，經(jīng)過延時(shí)檢測(cè)開到位或關(guān)到位信號(hào)，如果這些信號(hào)不能按時(shí)準(zhǔn)確返回給plc，說明閥可能有故障，做閥故障報(bào)警處理。

結(jié)論

在許多油田的自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用了以上方法，經(jīng)過幾年的運(yùn)行，證明這些方法的采用對(duì)提高系統(tǒng)可靠性運(yùn)行是行之有效的。