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自動控制系統論文:主排水泵自動控制系統論文
1系統組成
1.1系統采集的監控信號。
（1）開關量輸入信號
這一信號主要是對水泵的開關進行控制，如果出現任何故障狀態可以實現遠程監控。而且每一個閥門的開關狀態都可以通過相關的指令來完成，相關的檢修指令是相對比較重要的構成部分，還可以實現控制指令，檢修指令，對液位的報警情況進行控制。
（2）開關量出輸出信號
輸出信號主要是對水泵電機的啟動和停止來進行控制，不僅可以對電動閘的開關進行控制，還可以對真空信號進行監控。可見，輸出信號也是不可缺少的信號類型之一。
（3）模擬量輸入信號
從這一類型的信號可以看出，水倉水位、水泵抽水真空度負壓等。另外，對于電機的軸承、溫度以及排水的流量等都可以進行監控。
1.3系統的基本特點。
從這一系統來看，其基本的特點主要表現為以下幾個方面的內容：及時，要選擇性能較高的可編程邏輯控制器來進行控制，然后借助以太網的通訊模塊來對數據進行高效地處理。這種方式的實時性比較突出，而且數據處理工作也比較快。第二，可以檢測到水倉中其他工況的設置情況，還可以促進水泵管路的分布更加均勻。減少故障的出現頻率。第三，在整個系統中具有各種不同的性措施，為了應急預案，采取的維護量比較少，達到無人值守的目的。第四，可擴展性比較強，可以隨著根據系統運行的需要在增加節點數量。
2系統功能
2.1自動控制功能。
（1）通過對水位進行自動檢測來實現各項參數的標準性和性，進而達到自動控制的標準
實現科學合理地調度和輪換工作，最終達到報警的目的。自動控制功能的實現效果比較明顯。
（2）在系統運行的過程中，自動控制功能還表現在對超聲波水位儀以及傳感器結構來實現設備的配套工作
同時還可以應用PLC來對程序進行編制，減少水位傳感器故障現象的出現，通過實時報警來對水文進行監測，提升自動控制的作用和價值。
（3）可以對水泵的運行程度進行自動控制
水泵投入使用之前需要檢查相關的水位，同時還需要對供電參數進行明確。另外，水泵循環使用的相關記錄還包括管網的壓力檢測以及負壓檢測等工作，只有這些參數全部符合標準才能夠進行運行。
（4）可以對水倉中水位的變化情況進行控制
在高水位開啟的情況下，水位如果達到了上限，對多臺水泵可以進行及時地排水，進行低性停泵，可以實現水泵設備的自動開停。
（5）控制程序的運行就是對水泵的開啟和停止的次數以及相關的運行時間來進行記錄
并且根據運行的相關參數來實現自動啟停。這樣不僅可以提升水泵使用率，還可以直接找到故障泵，實現水泵的輪換，對故障進行發現和處理。提升礦井工作環境的安全性。
（6）如果系統出現了故障問題，可以通過查看監控畫面的形式來提升系統的報警功能
以便施工人員能夠及時地采取措施來進行解決。
2.2半自動控制功能
根據礦井工作的需要可以對運行方式進行切換，達到半自動控制的方式，在這種情況下，操作人員可以地操控水泵和其他設備的啟停。
2.3就地控制功能
就地控制功能也是不容小覷的，當設備工作方式切換到就地位置時，就可以實現人工方式來對控制設備的啟停進行控制，同時還可以隨時對設備進行檢修和維護。可見，就地控制功能是自動控制系統的重要功能之一。
2.4保護功能
從保護功能上看，主要包括超溫保護、電機保護以及電動閥門保護等等。及時，超溫保護主要是就是當水泵或者是電機軸承達到較高溫度時，超過了警戒線就會自動進行報警。相關的工作人員就可以通過這一報警信號來采取解決對策。第二，電機保護就是對通過電機的電流和電壓等進行監測，還包括對水倉水位的相關參數進行控制，對電機的系統運行功能進行保護。第三，電動閥門保護就是對閥門的故障信號以及水泵的連鎖控制系統進行保護，同時對電動閥門的相關信息進行檢測。
3經濟效益與社會效益
針對本次所研究的系統來說，在安裝該系統后，每天每班可減少水泵房司機2人，每工按100元計算，每年可節約用工資金365×2×3×100=21.9萬元。系統保護齊全，運行安全，減少了事故的發生，同時降低了水泵工的勞動強度，改善了工作條件，使水泵工的工作由重體力勞動向輕體力、腦力勞動轉變。
4結語
如今，我國在煤礦井下排水的優化、排水系統的控制、改造設備及管道的合理布局方面得到了較好的效果，還有一些研究人員在排水系統的控制方面使用了智能控制，將模糊控制及一些先進算法應用到排水方案中，優化了煤礦排水系統的控制策略，使得礦井排水系統實現了實時監控、故障診斷、報警記錄、信息顯示和水泵輪換工作等。
作者：劉冰濤 單位：冀中能源股份有限公司東龐礦
自動控制系統論文:鍋爐自動控制系統論文
1DCS系統的基本構成
DCS系統在很長時間就已經得到了相關方面的普及工作，而且其在實際中的應用效果也是非常好的，可以說在各個領域的自動化控制技術領域都有其不可取代的地位。DCS系統就是集散的控制系統，系統的核心思想是通過分散控制，進而進行集中操作的指導方針。DCS系統主要是由上位系統還有下位系統構成，上位系統應用的是工業控制計算機，現場的數據，存儲，還有報警處理，打印以及控制參數的設定等，都是運用組態軟件來完成實時的顯示工作。在實際的作業工作中，通過借助于工業控制計算機，然后對上位系統進行全方式的控制，這方面的內容主要包括應用WinCC組態軟件，實現對現場數據進行的實時的顯示，處理，還有對各種參數進行的設定，以及對所有數據進行存儲的工作，對一些可能出現問題的數據，實現自動報警，還有最終數據的輸出功能等。而下位系統是由PLC構成的，同時還要連接現場的一些設備。在上下位系統之間，通過應用Ethernet來實現通訊，其根本目的就是要滿足對數據的實時監控。就目前而言，基礎的自動化控制系統組件主要有S7－300系列的PLC硬件，而系統平臺的主要界面是Windows2010，其監控軟件是WINCCV6.0，相應的編程軟件是STEP7V5.3。
2針對于DCS系統的鍋爐系統自動化控制系統的整體方案
2.1控制任務的運行方法。
（1）自動調節
通過對鍋爐運行參數進行自動的調整，這樣來適應外界的負荷，還有工質參數的要求，同時還能讓鍋爐保持在比較經濟的工作狀況下運行。
（2）程序控制
在程序控制方面而言，比如引風機，鼓風機，還有爐排的啟動順序等，它們控制開關的啟、停以及運行等動作，通過先進的技術進行自動化的控制。
（3）保護聯鎖
如果是從保護聯鎖方面而言，比如鍋爐在運行的過程中，這個系統配置對水位是否正常，以及壓力是否正常等情況能夠進行報警的系統功能，同時還包括那么針對保護作用的，對壓力以及水位異常情況下的連鎖保護功能。建立電氣聯鎖保護系統，可以有效的預防和杜絕在設備關閉過程中的操作性失誤。
2.2控制系統本身的功能
（1）控制燃燒系統
燃燒系統的控制的目的就是確保蒸汽管內的壓力穩定，與此同時還要保障有足夠的燃燒效率。所以為了平衡這二者的關系，操作人員在調節鍋爐負荷以及燃料的時候，就需要及時的對送風，還有引風量進行有效的調節和改變。如果負荷增減的度量比較大，還可以選取調節措施為停開數層或某一層。
（2）鍋爐送風自動控制系統
鍋爐送風的主要目的是讓投入的燃料，在爐膛燃燒的時候，能夠自動的投入合適的風量，進而保障鍋爐的原料的有效燃燒，從而來提高鍋爐的工作效率。這里需要涉及到控制參數，而對送風的控制參數而言，主要是送風參數，還有煤氣的壓力參數，這兩個參數可以讓鍋爐的熱效率得到保障，通過借助不斷的對送風機擋板開度的大小進行調整，進而來實現送風壓力的自動調節的目的。如果有兩臺送風機同時的在運行，就應該并列其中的一個，而對另一個的送風機的擋板進行調節。
（3）對爐膛內負壓力的調節
平衡量和引風量的目標，是當鍋爐的運行處于穩定的狀態時，要保持它的為微負壓，做到這一點，系統就可以有效的并且安全的運行。爐膛中的負壓自動控制機制，是通過調節引風機入口的風門開度來實現的，這個過程中，一定要保持爐膛內的負壓在－20到10Pa的微負壓狀態之間，進而就可以保障鍋爐安全的燃燒。
（4）對蒸汽溫度的調節
在蒸汽溫度的調節方面，現在基本上都是選用自制的冷凝水噴減溫裝置。它的工作原理是按照蒸汽的出口處，對溫度測量的結果來判斷的，通過自動打開調節閥，然后對溫度進行有效的調整，以此來保障溫度處于正常合理的范圍之內，也就是在430到450℃之間。這些就是DCS系統的鍋爐系統自動化控制系統的整體方案，這個方案的有效落實，在實際的生產中，不僅能夠給相關的操作人員以很大的方便性，而且還能有效的保障各個行業的生產加工工作，尤其是在對燃燒的鍋爐的保護方面，只要按部就班的執行每一項的工作內容，而不是偷工減料的落實工作，鍋爐在工作方面是不會出現比較嚴重的事故的，所以相關的領導和技術人員對一線的操作人員，一定要做好相關的培訓工作，進而保障DCS控制系統在實際的生產中發揮其較大的作用，給企業創造出更大的價值。
3針對于DCS控制系統的控制聯鎖保護技術
3.1鍋爐的保護設計和技術應用
為了安全的監控爐膛，更好的保障穩定的鍋爐燃燒情況，所以就需要控制好DCS的軟硬件。在運行的時候，被輸送到燃燒爐跟前的高爐煤氣，還有焦爐煤氣分別從鍋爐的燃燒器，送入到爐膛內部而進行燃燒過程，煤氣燃燒所需要的空氣是由鼓風機提供給，而鼓風機在工作的過程中，先要把冷空氣送到空氣的預熱器內，然后通過加熱后，再讓熱風道把熱空氣送進爐膛內。如果煤氣的壓力過低，或者鼓風的引風因為其他的故障而停止了工作，鍋爐的內部就會發生回火而造成爆炸的事故，對鍋爐中的所有氣動閥來說，在切斷層面上都必須要進行連鎖控制，這樣才能保障在出現異常的時候，所有的安全氣閥都可以被自動的連鎖系統給切斷，也就是說，點火煤氣壓力控制點火小的氣動閥，而噴氣自動閥，還有高爐煤氣壓力控制高爐的大噴氣動閥，在它們之間實現連鎖和切斷，這對于所有的氣動閥來講，如果讓引風機以及鼓風機進行全部的控制，那么一旦出現鼓風，引風機停止作業的情況，就會造成所有的氣動閥都會被快速的連鎖切斷。
3.2水位連鎖保護技術的應用
針對于DCS控制系統方面，其在處理水位變化方面能夠實現非常好的自動化控制。這個系統內設置了因壓力的大小而導致水位偏高或偏低的聲光報警裝置，還有因水位偏低而停爐熱工連鎖保護保護功能。尤其是氣泡水位的控制設計方案，其可以根據給水的流量，還有氣泡液位和蒸汽的流量對給水閥進行合理化的調節，進而保護了鍋爐水位的穩定性。
4總結
這種DCS系統的鍋爐系統自動化控制系統，不僅能夠達到上面的效果，而且還能很好地實現節能，環保以及降耗，并且最終能夠達到良好的經濟效益以及社會效益目的，以上通過對自動化控制系統設計經驗的分析，尤其是在DCS系統反面下的鍋爐系統自動化控制系統應用的闡述，希望能給業界人士提供一些借鑒。
作者：王瑋琳 單位：西安磐石電力科技有限公司
自動控制系統論文:PLC自動控制系統論文
一、PLC和智能模塊的發展現狀及趨勢
PLC是一種在繼電邏輯控制之后迅速發展起來的計算機工業自動控制裝置，其強大的抗干擾能力和度被廣泛運用于多種工業自動化設備中。隨著對PLC研究的深入和技術的發展成熟，越來越多的復雜自動控制系統紛紛將PLC作為了技術。與多年前的PLC功能相比，如今的PLC廠商已開發出各種各樣的配套功能模塊，智能化的處理能力也在不斷增強，能夠適應各類工藝生產流程，如輸入輸出模塊，便是現今應用范圍最廣的PLC自動控制系統智能模塊，其實現了采集外部模擬量和控制內部數字量的兩種功能，甚至有一些品牌的輸入輸出模塊已嵌入了A/D和D/A的功能，滿足了市場的需要。然而，隨著舊工藝舊設備的改造和工業控制系統的復雜程度提高，原廠配套的智能模塊出現了功能性瓶頸，具有一定的滯后性，且因定制造價過高的原因，國內外開始對自動控制系統智能模塊展開了更深層次的研究。
二、基于PLC自動控制系統的設計
1、PLC自動控制系統的結構構成PLC自動控制系統是通過PLC對工業生產中的儲位、壓力、流量和溫度等生產要素進行控制的一種智能化系統，在此過程中，需進行PID的運算，通常在PLC廠家可以采購到配套的PID控制程序和過程控制模塊，對于生產要素的采集和輸出都有較為方便的控制方法，但基于價格和操作性的原因，不少PLC自動控制系統還是采取自己編程的方式，這對于復雜的PLC自動控制系統實現更多需求和工藝調整的控制策略，具有成本更低和操控性更強的特點。PLC自動控制系統的工作流程主要是：通過測量感應元件對信號進行反饋輸入，進入A/D模塊轉變為系統能夠識別的數字信號，再與控制參數進行比對，接著進入PID運算單元，得到偏差結果的計算，由D/A模塊轉變信號輸出至執行元件，開始動作的執行。
2、PLC自動控制系統的智能化實現本文以儲料儲存和輸送控制為例子，采用三菱公司生產的FX2N-48MR-001PLC對PLC自動控制系統的智能化實現過程進行具體介紹。
（1）儲位的采集：寄存器M21閉合檢測儲位并選擇輸入通道讀取儲位值信號，A/D模塊開始工作，再經緩沖存儲器讀取進入輔助繼電器中，將數字信號儲存入寄存器，等待PID的運算。
（2）PID的運算：首先，我們要初始化設定PID的固定指令參數表，即設定檢測時間、增益濾波、微積分增益等參數。其次，設置獨立的PID指令寄存器，當PID出現運算錯誤時，及時調整寄存器的ON和OFF狀態，中斷指令，而實際采集儲位值信號時，也是通過中斷和跳轉指令和子程序調用指令來運算的。
（3）電動閥的輸出：電動閥主要作為進出料控制的手段，是通過PID的控制和D/A模塊的轉換，將PID運算的模擬量結果進行輸出工作，其輸出值會儲存在輔助繼電器和緩沖儲存器中，觸發輸出通道進行D/A轉換的過程。
三、基于PLC自動控制系統的上位監控設計
1、上位監控介紹基于PLC自動控制系統的上位監控是由組態軟件對上下位的通信進行銜接，且實時監控并記錄PLC自動控制系統運行情況的管理方法。其采用組態軟件對PLC、智能模塊以及設備儀表等進行采集現場信號的工作，當系統運行到報警參數設置范圍內的狀態時，組態軟件會以監控界面和移動終端設備等途徑提醒工作人員。同時，該上位監控軟件對歷史數據能夠進行統計和儲存，便于對數據變量配置進行優化和完善。
2、上位監控界面設計上位監控界面設計分為兩個步驟，一是畫面的開發，通過組態軟件對工業流程圖的圖形圖表繪制，根據各設備的位置、規格和連接方式，通過縮小比例的顯示方式表示在計算機屏幕中；二是工程變量的設置，監控界面中的工程變量往往用于集中進行生產監控和預警控制，因畫面的直觀效果，自動控制系統能夠在監控界面中隨時發現工業生產各個環節的運行狀態，簡而言之，設置工程變量即是在畫面開發之后對各生產要素和連接方式的屬性定義。
3、遠程監控設計隨著互聯網的高速發展，遠程監控與PLC自動控制系統結合起來，成為了PLC自動控制系統的一個很重要的智能模塊。組態軟件中內嵌有B/S結構，可以讓自動控制系統的監控手段脫離現場的監控，隨時隨地對工業生產進行監控和管理，亦可設置純瀏覽權限，只能訪問監控界面，進行實時數據觀察，該方式已成為了上位監控的重要發展方向。
四、基于PLC自動控制系統的智能模塊設計
為滿足PLC應用于各種自動控制系統的要求，配套輸入口的模塊購買成本十分高昂，而且相對固定的性能和無法擴展的弊端對于小型自動控制系統和老工藝改造項目具有較差的靈活性。針對于此，本節將闡述智能輸入輸出口模塊在PLC應用中的二次設計過程。
1、智能輸入輸出口模塊的設計方案智能輸入輸出口的設計主要通過編程來自定義種類各異的邏輯功能，實現與PLC聯通信息，輸入輸出模擬量，并于上位監控界面中顯示的功能。其中，智能輸入輸出口模塊核心控制器采用單片機作為主機來完成通信的傳輸和數據的控制，PLC作為輔機來對兩者進行聯通。而單片機邏輯電路設計交由CPLD來完成，所有模塊和輸入輸出外設都經過CPLD與單片機利用總線連接，實現抑制容易、兼容性強等特點。
2、硬件模塊設計
（1）單片機模塊單片機是智能輸入輸出口模塊的核心部分，本文對單片機的選擇為兼容8051指令代碼的單片機，該類型單片機的功耗、速度和抗擾性能都得到了市場的良好反響。其次，該類型的單片機采取外部晶振模式并內置2個30pF電容對波特率的把握較為穩定和快速。由于STC12LE5A60S2和CPLD的供電電源為3.3V，所以可以直接進行總線連接。同時，本文將單片機的ALE引腳、中斷、P2和WR/RD接口與CPLD連接，易于控制矩陣式鍵盤的操作。
（2）CPLD模塊CPLD是自定義邏輯編程開發的專用集成電路，其利用配套的輸入軟件、開發軟件和仿真軟件對內部邏輯燒寫實現電路設計、仿真和優化的制作過程。在CPLD的選擇上，電源電壓為3.3V的CMOSEPLD，滿足管腳數量大于144個、I/O口大于116個的高性能和高密度要求。
（3）D/AC和A/DC模塊D/AC模塊的主要作用是輸出0~5V的模擬量，為滿足不同電路的設計要求，其輸入方式應滿足市面常見的直接數字和單、雙緩沖并存的輸入方式，至于模擬信號是否在轉換后通過電流形式輸出還是電壓輸出，本文對此不作要求；A/DC模塊的主要作用是轉換數字量信號，并經單片機發送至PLC進行PID運算。按照常見的自動化控制系統的要求，A/DC模塊必須具備8路采集通道，且采集精度應符合8位分辨率的要求。
3、軟件模塊設計
（1）CPLD程序的編寫CPLD程序的編寫主要是對總線地址譯碼、讀寫時序、數碼管掃描、鍵盤自動掃描的操作，通常采用AHDL語言來完成工作。其編程流程為：首先，進行總線地址譯碼，獲取單片機對A/DC和D/AC模塊的讀寫時序，通過讀寫時序判斷A/DC和D/AC模塊的轉換狀態；其次，傳輸采集數據給單片機，通過對數碼管的1KHz信號掃描模式，將數據顯示與LED上；，根據鍵盤自動掃描200Hz信號的結果，判斷單片機中斷的按鍵動作，輸出至總線。
（2）單片機程序的編寫單片機程序的編寫主要是對主程序、功能菜單程序、顯示程序和模塊通信和控制進行設計。此過程是對智能輸入輸出口模塊人機交互界面的設計，應以簡單便捷的操控設計為原則，滿足通信和控制模塊的功能性需求。
4、PLC和智能輸入輸出口模塊的串行通信實現PLC和智能輸入輸出口模塊的串行通信實質上是模擬量和數字信號的傳輸通信，其通訊數據以每幀10個字符為單位進行傳輸工作，并采用STX作為起始標志，ETX作為結束標志，中間部分為命令碼和校驗碼，通訊模式通常使用9600bps串口波特率和相同的傳輸數位，此過程中數據的讀寫工作均交由單片機完成，即將單片機作為編制通信程序的主機，以實現數據通信的需求。
作者：馬婷單位：江蘇省連云港財經高等職業技術學校
自動控制系統論文:電力拖動自動控制系統課程教學改革與方法探討
摘 要：《電力拖動自動控制系統》是一門理論性與實踐性很強的課程，知識體系覆蓋面廣，是電氣工程及其自動化專業的核心課程。該文對電力拖動自動控制系統課程的教學現狀以及教學中存在的問題進行分析，結合課程特點及筆者幾年具體的教學實踐，從多方面探討課程教學改革路徑，注重理論與工程實踐教學相結合，培養學生學習興趣，增強學生的適應能力。
關鍵詞：電力拖動自動控制系統 教學改革 工程實踐教學
中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）10（a）-0100-02
電力拖動自動控制系統是一門電氣工程及其自動化專業的專業核心課程，開課時間一般為大三的第二個學期。課程內容以控制系統的原理、分析與設計為主線，應用自動控制理論解決電力拖動控制系統的分析和設計問題，論述電力拖動控制系統的靜、動態性能[1]。筆者通過幾年的實踐教學發現該課程面臨很多的問題，如：課程內容較多，學時較少，理論與實踐結合不夠等問題。通過認真地思考總結，提出一些教學改革思路，希望能夠使學生更好地學習這門課程，為今后工作奠定基礎。
1 電力拖動自動控制系統教學中存在的主要問題
1.1 課程現狀及特點
電力拖動自動控制系統課程是自筆者所在學校2009年申辦電氣工程及其自動化專業以來就一直開設的課程，選用的課程教材是由上海大學陳伯時主編、機械工業出版社出版的《電力拖動自動控制系統-運動控制系統》（第3版），理論學時56學時，同時設置6學時實驗及兩周的課程設計。電力拖動自動控制系統主要介紹電機的控制，以轉速控制作為主要控制對象，調速系統是最基本電力拖動控制系統，在總體內容上，分為直流拖動控制系統和交流拖動控制系統兩部分[2]。通過該課程的學習，使學生能夠充分了解和認識該課程及其相關課程的發展現狀、專業知識體系特點，培養學生應用基本理論方法進行工程設計的能力，使學生建立起系統觀念、工程觀念、創新觀念等觀念，提高學生的專業素養和實際應用能力[3-4]，為今后的學習及畢業設計做鋪墊，在社會飛速發展的大環境下，使學生能夠更好地實現就業，適應社會。
該課程的教學目標是：結合皖西學院建設應用型本科高校的背景及電氣工程及其自動化專業的培養方案，在課程設置過程中，通過理論教學，使學生掌握理論知識，強化學生對基本分析方法、設計方法的理解和應用，結合實驗教學、課程設計等實踐教學環節，重點培養學生應用基本理論知識解決實際問題的能力，不斷提高學生的工程能力。
1.2 目前教學面臨的主要問題
圍繞該課程的教學，通過幾年的教學實踐，目前該課程在具體的教學過程中主要存在的問題可以總結為四點。
（1）課程學時少，理論內容較多，難點多，公式多，計算多。
該課程是多門專業基礎課和專業課的綜合應用，知識面很廣，系統性強，因此，在有限的學時內難以理解消化課程內容，學起來困難較多。知識和課程內容更新速度快，在課堂教學中，直流拖動控制系統部分和交流拖動控制系統部分的學時分配沒有進行及時的調整。另外，傳統的教學方法是以枯燥的理論分析為主，講述各種直流、交流調速系統，按照介紹系統組成，分析各組成單元的作用，講解系統工作原理，進行系統設計和參數計算等順序進行教學，提升不了學生的學習興趣，不能促進學生在課后主動鞏固課堂教學內容。
（2）理論結合實踐，應用于實踐的力度不夠。
該課程是一門實踐性很強的工程實用性課程，實踐教學在課程體系中占據重要的地位，目前主要的實踐環節是實驗環節和課程設計環節。
在實驗環節，存在如下三個問題：首先該校電氣及其自動化專業學生人數較多，而實驗設備有些不足；其次實驗學時有限，設置6個學時，完成3個實驗；主要以綜合性實驗項目為主，缺乏設計性實驗項目，學生不能夠根據所學理論知識按照要求去自己設計實驗。這些問題導致學生不能夠做到很好地將理論應用于實踐，無法取得在有限學時下的實驗效率和效果，也使得很多學生對實驗失去興趣和熱情。
課程設計能夠提高學生的綜合應用能力，理清系統設計的基本思路和方法。在課程設計環節，安排課程設計的時間為兩周，布置基本貼合工程應用的課題，每2個學生組成一組，進行自由選題，每組課題不同。要求每組學生在兩周時間內完成所選課題的具體分析、設計和實現，具體課程設計工作內容包括：根據所選課題及相應任務書，進行相關的文獻資料的查閱；給出相應的設計方案，并進行設計方案的比較、論證；系統硬件設計；系統軟件設計；仿真并對結果進行分析。由于條件的限制以及學生對課程內容的掌握程度等各種因素的影響，目前的課程設計還是以理論設計為主，難以驗證設計成果。
（3）教學方法比較單一。
傳統的教學模式以“教師”為中心，目前采用的仍然是這樣的教學模式。在課程教學中，教師一味地對課程內容進行抽象的理論分析以及推導，學生不易理解，難以熟練掌握，導致很多學生對這門課程失去學習信心，不能提高學生的學習積極性以及主動性。
（4）考核模式陳舊。
該課程目前采用的考核模式仍是以期末純粹的理論課考試為主，考核辦法為作業和平時成績占總成績的30%，期末考試成績占總成績的70%。這種考核模式只注重理論知識的考核，沒有強調對實踐能力的考核。由于學生沒有實際的工作經驗，對課程理論知識的認識比較模糊，因此很難清楚地認識到該課程的真目的，僅以應付考試的心態去對待這門課程，不能發自內心地喜歡這門課程，也就難以實現真正掌握這門課程內容，將其很好地應用于以后的學習、工作或生活中。
2 電力拖動自動控制系統課程改革方案探討
為了使教學質量能夠得到進一步提高，同時為了適應學校努力培養面向基層，服務一線，德智體美發展，地方用得上、留得住，具有創新精神和實踐能力的應用型高級專門人才的需要，滿足社會發展的需求，結合課程現狀、特點以及實際的教學實踐，從前面所分析的教學過程中面臨的主要問題入手，探討這門課程的教學改革方案。
2.1 改革課程理論教學
為了適應技術的進步，對于教學內容，要求教師在備課過程中注意及時將近期的信息內容引進課堂，另外現階段該課程理論學時不斷減少，而社會和技術不斷發展進步，導致實際教學過程中需要講的內容是越來越多，這就要求教師在理論教學過程中不僅要注意新內容的引進，更要注意整合原來的教學內容。這樣才能比較合理地完成規定學時內的理論內容教學。
在理論教學過程中要避免單純的理論分析，淡化具體的理論推導過程，注重結果的運用。要結合電力拖動自動控制系統實際應用的相關背景，適當地加入一些形象的動畫演示進行講解，從而讓學生對所學內容有一個直觀的認識，提高學生的學習興趣。
為了更好地實現在有限的學時內完成較多的理論內容教學，提高教學效果，適時引入新的輔助教學手段，在原有的多媒體教學基礎上，引入仿真技術教學。仿真技術可以設計不同條件的運行狀況，采用仿真軟件Matlab可以為教學內容提供形象直觀的分析工具，不僅能夠為所講的典型電力拖動自動控制系統內容提供驗證，也能夠對系統運行過程和參數變化對系統的影響進行分析，加深學生對教學內容的理解，實現課堂教學互動，轉變教學模式，實現了先理論分析，其次構建仿真模型，進行仿真結果分析總結這樣的教學體系。通過原有的和新引入的輔助教學手段的應用，增強了課堂教學的感染力以及學生的自我學習的認知過程。
2.2 改革課程實踐教學
理論教學可以培養學生的系統觀念，培養學生利用基本理論知識進行工程設計的能力，實踐教學可以加深學生對理論知識的理解和掌握，提高學生的工程實踐和創新能力。
實驗環節，利用現有的實驗環境，增加設計性實驗項目，讓學生主動思考，激發學生知識探索的積極性。利用Matlab軟件開發該課程的虛擬實驗平臺，學生可以依托實驗平臺完成驗證性、綜合性、設計性以及開放性實驗，通過對實驗項目的驗證、設計、調試、分析，在鞏固所學的理論知識的同時也培養了學生分析以及工程實際能力。
課程設計環節結合課程設計大綱的要求，首先在選題時一方面要考慮題目與課程理論內容的貼合性，另一方面要考慮與實際工程的聯系緊密性，實現選題的合理性；其次結合仿真技術，通過合理的仿真驗證平臺對設計結果進行驗證分析。培養學生獨立思考、工程應用和研究能力，也為后面的畢業設計做準備。
鼓勵學生積極參加各種課外競賽，注重理論和實踐創新結合，也在一定程度上提高了學生的團隊協作能力。
2.3 改革考核模式
課程考核增加實踐考核模塊，采用理論考試和項目考核的形式進行，兩部分成績各占總成績的50%。通過這樣的考核模式評定不同學生的課程成績，激發學生的自主學習精神。在項目考核模塊，給出1個綜合性較強的項目課題，依據前面所學的專業基礎知識和專業知識進行專題劃分，學生自由選擇課題中自己感興趣的專題，然后自主分組，在整個的項目設計過程中，各個專題組相互合作共同去完成這個項目課題。項目考核以項目報告、項目調試、答辯的方式評定成績。
3 結語
該文從電力拖動自動控制系統課程的特點和當前的課程教學現狀出發，總結目前教W面臨的主要問題，從課程理論教學、課程實踐教學、考核模式三大模塊對該課程教學改革進行探討，希望能夠對這門課程的改革有所推動，能夠改善教學效果，提高學生理論分析和工程實踐的能力，為學生從事工程應用和科學研究工作打下基礎。
自動控制系統論文:乳化液泵站自動控制系統的應用研究
摘 要：通過對綜采工作面乳化液泵站自動控制系統的組成、功能等進行分析，闡述了應用泵站自動控制系統的優點。應用泵站自動控制系統可以提高泵站的使用效率，增加泵站運行的安全性，實現了自動控制、自動配液、綜合保護、遠程監控等功能，為實現無人綜采工作面的工作打下了基礎。
關鍵詞：綜采工作面；乳化液泵站；自動控制系統
1 概述
乳化液泵站是綜合機械化采煤工作面的一種重要設備，它是液壓支架和外注式單體液壓支柱的動力源。通過供給壓力液，使各種千斤頂動作，實現液壓支架支撐頂板、推移移動架、調架護壁、側護防倒以及防滑等動作。乳化液泵站由乳化液泵、乳化液箱和其他附屬設備組成，具有控制、過濾及安全保護功能。隨著高產高效綜采工作面的發展，乳化液泵站也隨之不斷改進。增大乳化液泵站的主要性能參數成為其發展的總體趨勢，如提高乳化液泵站的壓力和流量、改進機械結構、增強性、應用智能控制技術等。乳化液泵站作為液壓支架的動力源，對其工況的控制檢測尤為重要，原有乳化液泵站的控制系統已不適應要求。
2 泵站電控系統組成
整個泵站電控系統主要由主控制箱、主泵分控制箱、備用泵分控制箱、組合開關箱、變頻器、各種泵電機、各種傳感器、多種電磁閥等組成。水氯離子、電導率、PH值傳感器，乳化液PH值、電導率、濃度傳感器，水流量傳感器，乳化液流量傳感器，回液負壓傳感器，供液壓差傳感器，乳化液液位傳感器，乳化油油位傳感器等傳感器連于主控制箱；潤滑油油位、油壓、油溫傳感器連于乳化液泵分控制箱。兩個高壓反沖洗過濾閥以及電磁供水閥由主控制箱控制，電磁供油閥手動控制，兩個電磁卸載閥由泵分控制箱控制。主控制箱與泵分控制箱、組合開關箱、變頻器通過CAN總線相聯并與主控制臺通訊。如圖1所示。
泵站控制系統的工作原理：
（1）智能型乳化液保障系統中的乳化液泵站可提供兩種控制模式，即：自動操作方式和手動操作方式。在自動操作方式下，系統首先檢測乳化液箱的液位，乳化液濃度和壓力，當檢測到的值符合系統要求事，啟動循環泵。按全自動停止則所有設備停止運行。可在單臺泵的獨立控制裝置上選擇手動模式啟動泵。這種模式各分控制箱不受主控制箱的控制，由人手動控制，泵將連續作業（假設沒有跳閘因素），同時主控制箱將顯示那臺泵是手動作業。（2）整個控制系統由主控制箱和分站控制箱組成，為集散式控制。一臺主控制箱負責完成對整套泵站的監控和參數設定，并向地面遠程通訊；兩臺乳化液泵分別有一臺分站控制箱負責監控本臺設備并將本地參數傳送到主控制箱，主控制箱與分站控制箱之間通過CAN總線通訊。（3）可以實現對乳化液溫度、液位、濃度、電導率（污染度）、PH值的實時監測。當檢測的數據不在系統允許范圍內則報警并作相應的處理。在水處理環節針對水氯離子的含量、電導率、PH值都進行了監測，當O測的這些量超出設定范圍時，在主控制臺上報警并顯示故障記錄。在過濾站供液管道安裝負壓傳感器實時監測供液壓差，當壓差超出設定范圍時，進行自動反沖洗。負壓傳感器實時監測回液管道供液壓差，當壓差超出設定圍時，在主控制臺上報警并顯示故障記錄。（4）主控制箱作為供液系統的指令輸入單元，實現各個電機啟動停止以及供液自動工作流程的運行；模擬量采集板采集乳化液泵站、水處理、過濾站中各個傳感器的狀態，通過CAN總線與控制器相連，并將所有數據顯示在液晶顯示器上，對整個供液系統的電氣設備進行在線實時監測和仿真，實現控制參數設置和故障報警。（5）分站控制箱上裝有啟、停控制鍵和功能選擇鍵， 以及故障和狀態顯示器。在與主控制箱發生通訊故障或主控制箱發生故障不能工作時，分站控制箱能獨立的對泵站相應設備的運行進行監控。（6）乳化液泵站控制器、傳感器、變頻器、組合開關箱等都是智能節點，它們與主控制箱通過CAN總線進行通訊，各分控制箱、變頻器和傳感器實時采集各智能終端的信息，由主控制箱對各個設備運轉情況進行監控，并作必要的信息統計和存儲。通過主控制箱上鍵盤按鍵，由CAN總線傳輸給相應的智能終端，從而執行相應的動作指令，即每個控制單元都將本單元的信息數據發送到CAN 總線上，同時接收其它單元的信息數據。當系統出現一般故障時（例如水位低） ，系統報警并采取相應操作（例如補水）；當系統出現停機故障（例如潤滑油溫度過高）時，系統報警并停機。
3 實行自動控制系統的優點
乳化液泵站應用自動控制系統具有如下優點：（1）各種傳感器
檢測各個設備狀態，實時顯示在顯示器上，方便查看。（2）應用自動控制技術，便于工作面設備的集中控制與管理，提升了技術水平。（3）各種設備信息通過CAN總線傳至地面控制室，通過網絡，各級管理人員能夠隨時查看井下泵站設備狀態，方便維修與管理。
4 結束語
使用具有自動控制系統的乳化液泵站，大大提高了泵站的使用效率，并使泵站運行更加安全，為高產高效工作面液壓支架提供了更加的動力保障。
自動控制系統論文:煉油廠自動控制系統概念設計
摘要:儀表及控制系統的水平和質量直接關系到生產運行的質量,地位越來越重要。控制系統的設計一直是煉油廠和裝置設計關注的焦點之一,功能和范圍也隨自動化技術和信息科學技術的發展不斷擴大。設計觀念應根據工廠的生產需要和技術發展,實事求是地不斷更新。本文對現代化煉油廠控制系統的概念設計進行一些討論。
關鍵詞:煉油;自動化;油表
0引言
工廠控制已經不是單純的生產過程控制,而是包括了各類管理的廣義的控制。從控制介質,可分為:物料控制、能量控制、產品控制、物流控制、信息控制、資金控制、行為控制等。從控制目標,可分為:過程控制、生產控制、產值控制、質量控制、利潤控制、維修控制、物資控制、銷售控制、財務控制、商務管理、決策控制、信息處理等。實現工廠控制系統的主要設備是多級工廠網絡中的各類計算機群和微處理機化的儀器儀表和輔助設備。工廠控制系統中的各類通用和專用軟件是系統運行的必要條件。
1工廠控制系統在新型煉油廠中的作用和特點
1.1 世紀末,世界經濟形成了全球化的潮流。經濟利益的驅動、生態環境的約束、國際商貿的發展、區域經濟的聯盟,都促進了越來越激烈的競爭。先進的工廠控制系統和管理系統的作用,是現代化企業的重要行為和標志。根據國際市場的行情和國內外原料和產品的供求關系,企業及時地按需要進行生產、銷售控制,提高產值和利潤,降低消耗,使企業提高競爭能力,獲取經濟利益,提供市場需要的商品。采用先進的工廠控制系統和管理系統,是現代化石油化工企業充分發揮生產能力,實現上述行為和目的的重要方式和手段。
1.2 新型煉油廠的工廠控制系統和管理系統的特點是從裝置現場到企業生產決策,自下而上、無所不在、地控制著工廠的各個部位、各個部門和各個運行環節。控制系統高效率地、“不知疲倦地”做著以往由訓練有素的人所做的工作。同時,石油化工企業的管理模式和結構也應當適應新的經濟形勢和企業運行需要,進行相應的改革和調整。
工廠控制系統必須是高和高可用的,在不允許失效的部分,必須是冗余或容錯的;是分層次、結構化的,所有的數據和信息資源都根據需要進行處理和加工,分成不同的集合,提供使用和服務;是充分發揮工藝和設備效能、安全生產的保障;在現代石油化工企業的地位越來越重要,投資也越來越高,其直接和間接的經濟效益是遠高于投資的。
1.3 工廠控制系統的基本結構。工廠控制系統是分層次的,最基礎的一層為過程控制層,中間為數據處理及工廠管理層,較高一層為企業決策層。關于控制系統的層次,根據不同的需要和用途,有各種各樣的分法,并不成為原則。
過程控制層的任務是按生產計劃,用盡可能低的消耗,穩定地生產出品質產品。其設備有檢測、控制儀表,分散型控制系統,安全控制系統。裝置的高級控制(先進控制)和優化控制也在這一層。
數據處理及工廠管理層是由工廠管理網及網上的服務設備組成的。將過程控制層送上來的數據進行必要處理,成為工廠管理人員需要的信息。將市場上原料和產品的信息及各類相關信息處理成工廠生產調度和各種物流調動、分配信息,以供生產控制管理,處理成決策參考信息上傳公司決策人員。工廠管理層對生產調度和流程進行優化。
2工廠控制系統設計
2.1 現場儀表設計。先進的大型石油化工企業不同于其他工業企業,也不同于目前國內的多數石油化工企業,為保障最基本的檢測控制設備的和可用,應當借鑒國外石油化工企業的做法,主要的和重要的生產裝置選用高質量、高的、先進的儀表,選用“智能化”儀表,選用技術完善的新型儀表。這是安全、平穩、高效、生產的基礎,也是延長儀表使用壽命和維護周期的基本保障。一定要改變不恰當地壓低儀表一次投資的短期行為。
謹慎使用技術發展中的新型儀表,如關注現場總線的發展,在其應用技術成熟時順利采用。
2.2 控制系統設計。現代化的大型石油化工企業采用集中操作的方式,全廠的所有裝置和儲運系統的分散型控制系統(DCS)的操作臺全部都在中心控制室。控制系統的控制站,應當根據工廠各裝置的布置情況(如:裝置距控制室的距離等因素),集中或分散設置,遠程控制站和分散設置的遠程輸入、輸出設備采用冗余的通訊電纜或光纖連接,并經由不同的路徑。不應簡單化地把全廠的所有操作和控制系統不分具體情況地集中到中心控制室。避免國外某些工廠從分散到集中,又從集中到分散的教訓。如果地理等條件允許,中心控制室應遠離裝置,建在安全區域,而不采用抗爆結構。遠程控制站的設置為此提供了重要條件。國外的煉油廠根據具體情況,歷來就有采用這種方式的,并且近年來更加趨向這種方式。
控制系統中還包括儀表及控制設備維護系統,自動地為檢測和控制儀表建立應用及維護檔案,進行預測維護管理,以保障地運行、最少的維護、高效率的進行設備管理。
2.3 管理系統設計管理系統設在企業級管理網上,過程控制級的數據經過處理后存放在企業級管理網的數據庫中,供有權限的用戶和工作終端使用。企業級管理網的數據是有限對外的,企業和工廠的經理和各級管理人員無權直接對過程控制層進行操作,只能觀察裝置運行情況和調用為各類人員專門處理的數據。企業級管理網的數據并不是全部對外開放的,企業內部數據和商業數據是機密的,只有允許面對公眾的數據才可在公共網上見到。企業級管理網不是公共的因特網,絕不是越開放越好。為公司和企業的數據安全,各級網絡的設計和配置都必須高度重視數據和網絡的安全。企業的信息系統是為企業服務的,而不是企業圍著“信息中心”轉。
2.4 安全系統設計。現代化的大型石油化工企業的人員配置和運行需要,使安全系統的作用和地位顯著提高。安全系統包括裝置運行安全、關鍵設備運行安全、爆炸環境安全、火災環境安全、有毒環境安全、環境保護監測等。安全系統與過程控制系統互相獨立,但又互相聯系。由于安全系統是事故狀態起作用,防患于未然,處理的是偶然事件和突發事件,因此,對性和可用性有特殊的要求。在集中控制的工廠中,安全系統的監視設備應安裝在中心控制室,或在中心控制建筑內設置的安全系統控制室。
2.5 控制室建筑設計現代化的大型石油化工企業的控制室建筑是為工廠控制系統和操作及管理人員設計的,建筑物內的環境應當以人為中心。中心控制室應盡可能建在安全區域,避免采用封閉式的抗爆結構。在保障人員及工廠安全和使用功能的前提下,不但要使操作環境成為辦公環境,還要成為優美的公共環境,并有一定的企業文化氣氛,使操作及管理人員能高效率地工作,有效地減少疲勞,處于良好的工作狀態和精神狀態,并在一定程度上滿足人員的精神文明的需求。控制室建筑成為全廠辦公建筑,設置工廠操作、安全系統、生產管理、信息處理、仿真培訓、會議室、休息室等功能區和房間。
2.6 儲運系統控制設計市場是變化的,原油和產品的供求關系也經常變化,儲運系統控制可以使生產裝置更好地適應和處理這些變化。產品的合理調和與添加,可以使組合后的產品提高附加值,降低成本,從而提高商業利潤。建立全球原油物性數據庫,是原油調和的基礎。實現原油調和,可以提高對不同性質原油的加工適應性,減少換油的過渡過程和加工成本。
近年來,隨著原油及油品市場的變化和競爭,油品加工的利潤越來越少;國內外煉油廠的自動化也進一步朝精細控制的方向發展,企業的經濟目標就是控制目標。控制方法和控制手段以信息技術為主導,控制層次從過程控制層向生產管理層和企業管理層發展,控制條件直接與市場相關,每一控制活動都是在一定的生產條件下以獲取較大經濟利益為目標。工廠控制系統的設計應適應新形勢,建立科學先進、實事求是的新觀念,為現代化的石油化工企業服務。
自動控制系統論文:淺談自動控制系統在污水處理中的應用
摘 要：如今，自動控制系統在污水處理中的應用越來越廣，發揮的作用也越來越明顯，不僅能夠提升凈水質量，還能夠提高水資源的利用率，減少能源消耗。隨著自動控制系統在污水處理應用中的不斷改進，自動控制系統在污水處理中的作用得到了更加充分的開發。但是，自動控制系統在處理污水過程中仍不可避免地存在一些不足之處，需要在今后的發展過程中進一步改善。基于此，本文將對自動控制系統在污水中的有關應用進行討論，希望能夠對今后的有關研究提供一定的借鑒意義。
關鍵詞：自動控制；污水處理；應用探究
0 引言
隨著社會經濟的不斷發展，社會各領域也呈現出一片繁忙景象，各地的工廠拔地而起居民生活水平也穩步提升。同時，這樣給生態環境帶來了各種污染問題，尤其是工廠廢水的排放對生態環境造成了嚴重的破壞。要知道，我國的生態環境情況本來就不樂觀，再加上各種因素引起的生態污染，這更加加劇了生態環境的惡化。所以，生活生產專用產生的污水就必須采取有效的處理措施，減少水資源的污染，確保人們的用水健康。
1 自動控制系統的基本內容
（1）自動控制系統的基本構成。自動控制系統是由多個部分組建而成，主要有自動控制、數據采集、信息處理等方面。各構成部分相互之間協調工作，從而實現對污水的有效處理[1]。自動控制在對污水處理的過程中，系統可以實現自動控制，不需要人工力量的控制，同時檢測污水處理的情況，如數據是否達標、處理是否合格等。如果在污水處理過程中自動控制系統出現了問題或者狀況，其實也不必擔心，自動控制系統將會自動發出警報以示提醒，從而實現更好的處理效果。
（2）自動控制系統的基本特點。自動控制系統主要有硬件和軟件兩部分，這兩個部分都有著自身各自的特點。就硬件部分而言，就是所選擇的計算機以及網絡等，所選擇的計算機以及網絡必須能夠保障在污水處理過程中信息的快速處理，并且標準、開放[2]。軟件方面，其特點主要是能夠結合功能快圖功能為工作人員提供更加簡便的操作，還可以利用高級語言實現負復雜化的計算。
2 污水處理中自動控制應用的現狀分析
（1）自動化設備檢測不精。雖然我國的自動控制系統應用在污水處理中取得了一定的成績，但是我國的自動控制系統在污水處理中的應用仍然處于起始階段，應用過程中存在的問題依然嚴重。在實際處理過程中，檢測所應用到的自動化設備往往由于各種缺陷的存在導致檢測出的結果不夠，達不到檢測前預想的效果，甚至某些時候存在的誤差過大，檢測的結果沒有實質性意義，如果利用這樣的設備進行污水處理的話，根本達不到污水處理排放標準。（2）水質控制標準不夠嚴格。目前，很多污水處理廠使用PH值、DO、ORP等進行水質的控制，雖然能夠達到一定的效果，但是存在的最呆問題是，如果控制器滿足不了ORP的標準要求時，系統就會按照時間來進行控制[3]。這樣一來，非但實現不了污水有效處理的目的，還會導致諸多不達標的物質排放到污水中，造成二次污染，影響了后續污水的處理效果。（3）人才缺口較嚴重。自動控制系統的應用離不開專業人才操作，但是在專業人才這一方面，當前的各大污水處理廠卻嚴重缺失。實際上，絕大部分的污水處理廠在開展污水處理工作的時候并沒有專業人員的參與。多數污水處理廠幾乎都是自動控制設備安裝以后，慢慢對機器設備進行摸索掌握，匆忙的培訓之后直接上崗，在這之前根本沒有實際操作經驗。如設備出現了故障，要進行維修的時候，將會出現很多麻煩。此外，因為專業才的缺乏，自動控制系統進行污水處理之后的數據分析也無法有效進行。
3 自動控制系統如何在污水處理中更高效的應用
（1）購進先進的檢測設備，提高檢測的度。污水處理的最終目的就是要保障無處在經過一定的處理措施之后能夠達到污水排放的有關標準，并不再對生態環境產生任何污染[4]。所以，檢測設備在進行污水處理過程中必須做到高精度、高準度，從而確保污水處理之后的各項指標能夠達到污水排放的有關標準。鑒于我國目前在自動化控制設備發展的現實情況，污水處理廠可以嘗試從國外購進先進的自動化控制設備，以此提高檢測設備的精度，進而提高檢測結果的準度。同時，國家有關部門也應當加強這方面的研究，使得自動化控制檢測設備越來越完善。
（2）注重人才的培養和引進。自動控制系統科技含量高，該系統應用在污水處理過程中應當算是相當進步的舉措。所以，污水處理廠在應用自動控制系統處理污水過程中一定要保障人才的充足。可以加強內部人員的培養，不斷提高內部員工的業務能力，使得內部員工能夠更好地操作自動化控制設備[5]。如果需要的話，也可以適當引進自動控制系統方面的專業人才，利用豐厚的待遇來吸引人才。同時，要定期對自動控制設備的操作人員進行培訓，介紹相關方面近期的技術和創新，使得工作人員能夠不斷更新自己的知識庫，實現對自動化控制設備的操作。
（3）改善水質控制標準。因為傳統的水質控制存在很多不足之處，達不到控制系統標準的時候將會按照時間進行控制，間接會導致其他問題的出現。因此，在水質控制標準這方面，一定要加以改進，使其能夠更好地控制水質。
（4）注重對設備的維護。自動控制系統處理污水過程中，只有保障設備的正常運行，才能夠使得處理之后的污水達標排放。自動控制設備在運行過程中，往往會因為各種問題的存在導致設備無法正常運轉。所以，對于設備的維修和保養方面，工作人員一定要加以重視。維護人員要定期對設備進行檢查，確保設備處于正常狀態，同時污水處理廠也應當投入適當的費用在設備的保養上，保障自動控制系統可以更好的工作。
4 結語
總而言之，自動控制系統是當前污水處理中的一個系統，能夠有效地對污水進行處理。但是在應用自動控制系統進行污水處理過程中也需要注意跟種問題的出現，并采取相應措施及時處理，從而保障污水的處理效果，降低因污水不達標排放對環境帶來的危害。
自動控制系統論文:自動控制系統的優劣評價分析
摘 要： 本文介紹了判斷我們日常生活中必不可缺的自動控制系統優劣的分析方法，將控制系統是否同時兼顧穩定、快速、三個方面的要求作為評判標準，通過檢測自動控制系統的超調量、上升時間、調節時間和振蕩次數等參數作為具體衡量標準，并對不同的控制系統進行控制方法的分類。
關鍵詞： 控制系統 性能分析 性能指標 控制方法
隨著新材料、新技術、新工藝及數學的應用，自動化和它的控制理論越來越廣泛地應用到不同領域，不僅涉及高科技航天領域，像飛船上天，太空艙對接及對火星的探索，以及海洋深處5千米的下潛，更廣泛地應用在工業自動化、醫學、金融等方面，也滲透在我們的生活中。我們身邊更是無處不存在自動化電氣設備，例如：空調、電視、手機等，我們越來越離不開這些省時、省力、快捷、方便的電氣自動化設備。
一個自動控制系統它調節的過渡過程好壞如何評判？如何買一臺冰箱？很多人可能更重視冰箱的性能價格比、售后服務、耐用及功能等。對于自動控制系統的研究，我們更重視的是冰箱制冷的過渡過程。
一、系統性能分析方法
1.系統的穩定性、性和快速性
如果有五臺同樣品牌同型號的冰箱，但它們的制冷過程不同你會如何選擇購買呢？這個制冷過程如下圖所示：
分析如下：①號冰箱相對于其他是最穩的，⑤號冰箱是制冷最快的，但明顯看出它是不穩定的，而①②③④號冰箱只要給它們足夠的時間，從理論上分析都能達到要求的精度，因為它們的過渡曲線是隨著時間不斷接近目標值的，用數學方法分析當時間足夠長時它是收斂的。
所以如何評價一個系統就是衡量一個自動控制系統的性能指標，就是這個自動控制系統的穩定性、性和快速性。綜合以上的分析可以得出我們希望系統比較穩、比較準和比較快，但它們是相互制約的。對不同控制系統的性能要求應有適當的調整，例如有些系統比較強調性，有些系統會對快速性要求更高，但無論哪種穩定性都是最重要的。
2.超調量、上升時間、調節時間和振蕩次數
要比較每個自動控制系統的穩定性、性和快速性可以用下面的參數說明。
（1）大超調量δ%：超過目標值的較大偏差量與目標值之比，用百分比表示。
超調量越大說明穩定性越差，而快速性越好，它們是相互制約的、矛盾的。
（2）上升時間tr：從開始上升時間到及時次到達目標值的時間。理想狀態下希望越短越好，在實際的自動控制系統中是不可能的。
（3）調節時間Ts：從開始上升到不斷調整后進入到穩定的誤差范圍內的時間。正是這段時間也可以稱作動態過程，之后的時間稱為穩態。通常所指的動態性能指標包括穩定性和快速性，穩態性能指標就是性。穩定性和穩態是不能混為一談的，一定要分清。
（4）振蕩次數N：從開始上升到反復穿越目標值的次數。理想狀態下希望N=0.5次。這是考慮到三項指標的綜合性。
二、控制系統的控制方法分類
1.在閉環控制系統的結構中學習和研究的環節
每個自動控制系統中被控裝置千差萬別，例如：加熱器、電機、水泵、閥門等等，被控量各不相同，例如：溫度、電機轉速、流量、壓力和燈光等。采集這些被控量的傳感器當然也不同，例如測溫的熱敏電阻或熱電偶、測速直流電機、壓敏電阻，光敏電阻等，它們涉及的知識非常廣泛，但都離不開的是控制器，也就是控制方法。我們選擇不同的控制方法就決定了這個系統的性能指標。
2.控制方法
（1）不連續調節器：例如前面提到的開關控制，也稱為斷續控制，因為它隨時間的變化是跳躍的，表現為兩個狀態，開或關狀態時就稱為二位調節，俗稱開關調節器。它的執行器件有些設備中選用的是繼電器，因為繼電器不適合頻繁的開關作用，所以一般用在精度要求不高的系統中。
（2）連續調節器：工業中的控制量和控制環境比較復雜，單純僅使用開關控制是不夠的，用比例積分微分控制是一種比較經典的控制方法。因為這種控制器是隨時間變化而連續的，它能夠更好地跟蹤輸入量的變化，從而達到比較理想的控制效果，最重要的是它能夠用數學方式表達輸入與輸出的作用關系。
在做自動控制系統設計時通常我們需要選擇控制儀表，也就是我們說的控制方法，所以對閉環控制系統講最重要的是控制器。針對不同的控制量和不同的控制裝置選擇與之配套的控制儀表，當然還要關注控制儀表的調節參數范圍和儀表控制量的輸出特征。例如：它的比例調整范圍、積分時間常數和微分時間常數的調整范圍及輸出驅動方式。
自動控制系統論文:基于PLC的精準變量施肥自動控制系統研究
摘要：針對國內施肥的精準度低、均勻性差、有效利用率低、環境污染等問題，文章設計了一套滴灌農田精準變量施肥自動控制系統。該系統采用變量施肥方式，通過PLC控制器來采集壓力、流量、電機轉速等信息，通過控制配肥電機、活塞和電磁閥改變系統實際施肥量，實現自動配比調節和變量施肥。試驗分析表明，該系統具有良好的控制精度，性能穩定，可滿足農田精準施肥的需求，實用性好。
關鍵詞：自動控制；變量施肥；施肥裝置
精準變量施肥技術是一個重要的領域。對于農業生產來說，水肥科學控制關系到農業產品的品質和產量，一直以來都是國內外農業經營者、種植者和研究機構關注的焦點。國外對水肥控制技術研究的起步較早。以色列、美國、荷蘭、法國等國家在這方面都有很多成果。以色列是個水資源短缺的國家，研發了很多先進的節水技術。其中，先進的微灌技術應用帶動了以色列水肥灌溉的興起，該技術在溫室的優勢更為明顯，其基于精準變量控制的溫室水肥灌溉系統對水的較高利用率可以達到95%。AMIAD公司、NETAFIM公司等是以色列知名的水肥精準變量控制技術設備供應商。
我國在滴灌施肥研究與開發方面，多集中在設施農業的溫室大棚的自動化滴灌系統研制，開發了基于智能化管理和控制的灌溉施肥系統，并且得到了應用。徐飛鵬提出了適用于溫室大棚的分層分布式計算機控制灌溉施肥系統，實現了自動控制、定時控制、周期控制、手動控制4種不同灌溉控制方式為一體的自動控制灌溉與施肥系統；郭克B研制開發了2YTF6型灌溉液體施肥施藥自動控制系統，可用于林業工廠化育苗、花卉、蔬菜和食用菌等設施灌溉施肥生產管理；楊萬龍研制開發了溫室滴灌施肥智能化控制系統，實現了自動與人工干預選擇型滴灌與施肥控制系統。國內學者利用單片機技術開發了自動灌溉施肥控制系統，通過硬件和軟件的優化組合，實現了滴灌系統中灌溉與施肥的控制和同步運行，并且適合我國農業溫室自動灌溉及施肥管理，但國內目前對于滴灌施肥裝置的深入研究都集中于設施農業，注肥流量小的滴灌施肥裝置控制系統的研究，研究成果雖然較多，但是大田實體應用較少，系統自動化程度也不是很高。因此，本文開發了一種基于PLC的滴灌農田精準變量控制施肥自動控制系統，并通過GSM無線通訊實現遠程數據傳輸，實現了施肥的現場精準控制與遠程GSM網絡連接，為大田基于PLC的精準施肥與遠程監控提供了一種新的技術手段。
1精準施肥裝置結構與控制功能設計
施肥裝置采用自主研發的發明專利，專利號：ZL201210151681.2，如圖1所示。
針對精準施肥裝置，開發出一套以PLC為核心的精準施肥自動控制系統，主要實現以下功能：
（1）控制功能。系統設有手動、自動控制方式。手動控制通過本地控制箱實現，即：首先電磁閥關閉，配肥箱電機打開，肥箱電機旋轉180度，施肥箱內的配肥裝置開始配肥，送料至配肥盒，直到料漏完為止，啟動電機使肥箱電機再旋轉180度，活塞電機向下，關閉配肥盒；電磁閥打開，水流通過，再關閉重復施肥。該方式主要用于初期調試和檢修時的控制。自動控制方式以PLC設定程序自動執行一系列操作，完成排水工作，不需要人為干涉，為正常投入使用后的常用模式。
（2）保護功能。系統具有故障自診斷功能，對供電電壓、電機等各項參數均設有狀態監測。當某項參數異常或超出設定值時，PLC判斷故障并報警，同時停止裝置運行，有效保護電機，以便于及時排除故障。
（3）實時顯示參數信息。采用西門子人機界面TD200實時顯示施肥時間、施肥量、施肥狀態等參數，同時為避免故障還可顯示報警信息。
（4）遠程通訊及監控功能。通過GSM與遠程監控中心相連，監控中心采用組態網自動化監控軟件建立綜合自動化網絡平臺，可實現遠程自動控制，實時顯示、記錄施肥裝置運行情況和相關參數，支持歷史數據查詢。
2自動控制系統
精準施肥自動控制系統主要由系統硬件和軟件2個部分組成，控制系統原理如圖2所示。
2.1硬件的選型與控制面板的設計
PLC選用西門子S7-200-224XP晶體管型，數字量共14點輸入，10點輸出，2路模擬量輸入，1路模擬量輸出。數字量輸入擴展模塊為EM 223型，4點輸入，4點輸出；開關電源為輸入120/230VAC，輸出24V/5ADC；顯示屏選擇SIEMENS TD200型，與PLC之間的通訊采用RS485口；配肥電機選擇110三相步進電機，較大力矩20N*M；電磁閥選用通徑32的二位二通膜片電磁閥，16公斤壓力；活塞電機選擇24V H200型直線推桿電機，功率20W，行程200mm；流量計選擇電磁流量計EMF5000，流速范圍：0.2～8m/s，輸出信號4～20mA.DC；顯示控制屏為西門子TD200。控制面板如圖3所示。
2.2軟件的設計
控制軟件的設計主要分為PLC控制程序和組態網絡監控軟件2個部分。
2.2.1 PLC控制程序設計
PLC程序設計采用STEP 7軟件中的梯形邏輯圖、功能塊圖和語句表進行編程。用梯形圖在STEP 7中進行順序控制程序編程。PLC上電起動后首先執行內部初始化，然后根據手動、自動控制的方式選擇，進入相應的程序流程。整個程序主要包括施肥裝置初始狀態檢測、正常啟停電機、電磁閥和故障報警故障停止等模塊，程序流程如圖4所示。
STEP 7軟件通過建立在線連接下載程序到PLC，以對編制好的程序進行調試，可實現程序的運行狀態監視、強制性數據變更和輸入輸出信號的強制開/關等，其中裝料梯形圖如圖5所示。
2.2.2組態系統網絡監控軟件
本系統網絡監控系統采用組態王開發。組態王是新型的工業自動控制系統，它以標準的工業計算機軟、硬件平臺構成的集成系統取代傳統的封閉式系統，具有適應性強、開放性好、易于擴展、經濟、開發周期短等優點。通常可以把這樣的系統劃分為控制層、監控層、管理層3個層次結構。其中監控層對下連接控制層，對上連接管理層，它不但實現對現場的實時監測與控制，且在自動控制系統中完成上傳下達、組態開發的重要作用。尤其考慮3個方面的問題：畫面、數據、動畫。通過對監控系統要求及實現功能的分析，采用組態王對監控系統進行設計。組態軟件也為試驗者提供了可視化監控畫面，有利于試驗者實時監控。
系統功能模塊如圖6所示。
根據系統功能要求，本系統主要有主操作、用戶配置、報警記錄、參數修改、歷史曲線、歷史數據等畫面，如圖7所示。
3結語
系統的測試表明施肥控制精度誤差范圍不超過5%，穩定，實現了棉田定點、定時、定量施肥，增強了施肥的均勻性和精準性，極大地提高了施肥的科學性，提高了肥料的利用效率。總之，該系統的使用必將提高精準施肥自動化水平，對農業生產具有重要意義，滿足了棉田精準施肥的技術要求，節肥，增產，省工，減輕過量施肥造成面源污染的危害。
自動控制系統論文:電力拖動自動控制系統和安全防護
[摘 要]隨著社會的高速發展，更多電器的出現導致電力的需求不斷攀升，因而人們對電力拖動控制系統自動化 程度提出了更高更新的要求。鑒于此，擬通過對電力拖動控制系統的設計原理、設計方案的確定、設計應遵循的 規章以及安全防護等內容進行分析，為使用者與企業提供借鑒與參考。
[關鍵詞]電力拖動 自動控制 運行
l 引言
隨著科技日新月異的發展，機械自動化程度與生產水平達到了前所未有的高度，在當前的工業生產領域中，電力拖動自動控制系統得到了廣泛的應用。電力拖動自動控制系統的優勢在于：一方面可以保障自身系統安全穩定運行；另一方面可以滿足企業機械生產要求。研究電力拖動自動控制系統，增強其安全性，對于企業而言是至關重要的。
2 電力拖動系統自動控制原理及其設計
2.1 電力拖動系統自動控制原理
操作人員在電力拖動控制系統運行過程中可以得到電動機各信息的反饋，例如電流反饋等。在電力拖動控制系統中，電氣設備是實現機械自動控制的核心器件。計算機系統在此過程中的主要作用是顯示信息顯示、運行連鎖、安全保護等信息 ，同時其也是電力拖動系統 自動控制實現的途徑。電力拖動系統的本質來講，系統構成的基本原理還是殊途同歸的，即以計算機為系統的集中控制中心，信號輸入給計算機下達指令，信號輸出執行指令。電力拖動自動控制系統計算機接收信號與輸出信號的系統反應如圖 l所示。
2.2 電力拖動自動控制系統方案的確定
在電力拖動自動控制設計方面，是否確定好方案與控制 方式將會決定整個設計能否成功。如果宏觀方案是正確切實可行的，那么生產設各各項指標達到要求的可能性才能得到保障。在設計時，即便出現某個控制環節設計的錯誤，也可以 通過不斷改進與測試達到要求，但如果宏觀方案一開始就制定有問題，那么設計工作必須等到方案明確后重新開始。學術領域認為，所謂電力拖動自動控制方案，其主要是依據不同的生產工藝要求，例如根據運動要求、加工效率、零部件加工精度等條件來決定電動機運行、類型、數量、傳動方式等控制要求。將這些調研好的工藝要求與控制要求相結合，作為電氣控制原理圖設計電器原件選擇的重要參考憑證。
2.3 電力拖動系統自動控制電動機的選擇
在確定好電力拖動系統設計方案后，需要根據實際需求對電動機的數量、規格及各項參數如額定轉速、功率等進行選擇與確定。筆者通過總結，歸納出電動機在選擇方面應當遵 循 以下幾點：
（1） 電動機功率的選擇應當與生產機械標準要求直接掛鉤，要選擇與其相匹配，能夠擁有一定負載的電動機，這樣，才能保障生產機械的正常運行。此外，在明確電動機功率時，還需對以下三大要素進行綜合考慮：1）允許過載能力；2）啟動能力；3）電動機發熱。確決定電動機功率選擇的核心條件是電動機容量，通常，電動機容量容易受外界環境影響，所以電動機額定功率的確定要進行多次校驗確認。
（2） 電動機采用直流還是交流電需要結合企業經濟、技術等方面綜合考量，筆者認為，通常情況，企業只需要選擇操作簡單，穩定性強、維護遍歷、價格低廉的交流異步電動機即可。但如果所在企業生產機械功率大、調速范圍廣，則可以采用調速性能品質的直流電動機。
（3） 電動機額定轉速需要結合以下方面來選擇，主要是看所在企業機械匹配的技術經濟程度，如企業所需電動機需擁有較高的使用壽命，并較少使用，那么就需要結合企業經濟、技術等多方面因素來選擇；如果企業使用電動機頻繁，那么電動機額定轉速就需要以電動機的動能儲存量來選擇。
（4） 必須在供電電網電壓基礎上選擇電動機額定電壓各參數 ，必須保障兩者一致 。電動機機構形式要根據企業的作業環境進行選擇 。總而言之，電動機數量、規格以及各項參數的選擇應當根據企業的經濟、技術、作業環境、使用需求等多方面綜合考慮來選擇，要保障所選擇的電動機既能滿足企業生產機械的實際需求，又能夠保障其運行的性與實惠。
2.4 電力拖動設計中電器控制線路的設計
拖動方案與電動機的選擇之后，其次是電器控制線路的設計。在選擇設計元件時，應當采用性能良好、使用期限長、抗干擾能力強、安全、穩定的繼電器 ，同時在 規劃具體線路時，筆者認為，設計人員還需要注意以下幾點內容 ： （1）觸頭的設計，要保障所有電器觸 頭必須全部正確對接。 （2）設計電器線圈聯接時，要保障所有電器線圈正確聯接。 （3）設計后的控制機構，其后期維護與操作必須簡單明了，在操作人員采用某種控制方式控制時，可以根據實際需求迅速、快捷的切換到其他控制方式。
2.5 電力拖動自動控制系統設計應遵循的原則
當前電力拖動自動控制系統在設計時應當遵循的原則：
（1）經濟簡單化原則 。企業在選擇電力拖動自動控制系統時，都想要低廉的價格換來的電力拖動控制系統。因此在設計過程中，設計人員應當盡較大努力將系統不必要的電器與觸頭數量進行減少，線路設計應當化。（2）穩定、安全、性原則。在經濟簡單化原則基礎上選擇穩定性、性、安全性較強的元件。
3 電力拖動自動控制系統的安全防護
任何系統的出現都需要制定想匹配的安全防護措施，電力拖動 自動控制系統亦是如此，一般情況下，電力拖動自動控制系統的安全防護分為兩種：一種是計算機系統保護；另一種是電器保護。下文將從以下幾點對電力拖動 自動控制系統的安全防護進行分析：
（1）短路保護：短路故障一般是因為電流短路而造成局部電氣設各絕緣體過熱損害，電流過大，容易造成強大的 磁脈沖進而產生電動應力，進而損害電力拖動自動控制系統或各種電器設備。 （2）過流保護：如果使用電動機不當，很容易使得電動機超負荷運作，這樣會引起 電動機局部過電流 ，一般的過電流能量是正常啟動電動機電流的數倍，因此容易損害電動機及系統元器件。 （3）欠壓保護：系統運行過程中，如果電源電壓不能滿足電動機正常運作的需求，容易造成系統因欠壓而減緩電動機速率甚至同志運作，當負載矩不變時，可以適當的增加電源來提壓。另外，欠壓還會造成電氣釋放問題，進而影響系統所有器件的正常工作，情況嚴重時還會出現系統故障。所以，筆者認為，當電壓達到電動機電壓臨界值時，可以采取切斷電源措施來進行保護 。 （4）熱保護：任何元器件在經過長時間工作時都會出現過熱現象，如果電動機繞組或長時間超載運行，那么勢必會造成自身溫度高于允許值，進而導致電動機出現故障，為避免過熱損害，可 以采用多個 電動機相替換 的方法進行熱保護。（5）安全鏈：安全鏈的保護主要涉及五個方面。1）欠壓保護的控制；2）過流保護的控制：3）水壓保護；4）油壓保護；5）軸瓦溫度保護。安全鏈是將上述五種保護串聯在一起的保護，無論其中哪個環節出現問題，計算機都會直接將自動控制系統關閉。 （6）運行連鎖和啟動連鎖的保護：當計算機接收到信號后，電力拖動 自動控制的實現主要是通過計算機所配置的程序完成，該過程主要是預防系統運行時信號條件的消失或電動機缺乏條件啟動的保護。
4 結論
本文通過對電力拖動自動控制系統各方面的研究，提出了加強、完善系統設計與安全防護的意見，以期為設計者與使用者提供幫助 。
自動控制系統論文:PLC自動控制系統性分析
摘要：隨著科學技術的不斷發展，在工業化的進程中PLC控制系統逐漸被使用，實現了工業生產的自動化，PLC控制系統的性直接影響企業的生產、安全、發展，隨著PLC控制系統的應用，影響PLC控制系統性的因素逐漸增多，PLC控制系統性設計要遵循必要的原則。文中將對影響PLC控制系統性的因素進行簡單的介紹，并闡述PLC控制系統性設計的原則，提出提高PLC控制系統性設計的具體對策。
關鍵詞：PLC控制；性；對策
引言
隨著經濟的不斷發展，工業化、信息化、現代化的進程不斷加快，企業為了不斷促進生產、提高自身的競爭力，在生產過程中采用PLC控制系統已經成為了其必然的選擇，但PLC控制系統的性仍存在問題，影響PLC控制系統性的因素較多，在設計PLC控制系統時要遵循一系列的原則，才能實現PLC控制系統的性設計。本文將對影響PLC控制系統性的因素進行介紹，并闡述PLC控制系統性設計的原則，同時將提出提高PLC控制系統性的對策
一、常見控制系統性降低的原因
1、影響現場信號錯誤的原因
1.1 常見的影響
現場信號中較為常見的影響是由傳輸信號或短路現象引起的，這主要是由于受到機械拉力或是本身線路老化的影響，而且在外界因素影響下也極易導致現場信號出現中斷的情況，一旦這些因素存在，則會導致現場信號傳輸出現故障，使信號無法正常的進行傳輸，P L C 控制系統由于接收不到的信號，從而導致其在運行過程中出現錯誤變動。
1.2 點抖動
在現場接觸的過程中，雖然僅僅是一閉一合的過程，但是其在P L C 管理之中確認為已經閉合了多次，因此雖然在線路中添加了濾波電路器，但是其軟件的微分指令仍然會發出，進而造成了嚴重的錯誤控制現象。
1.3 現場變送器
在機械開關產生故障的過程中，由于開關自身存在著質量隱患和接觸不良，使得變送器在運行的過程中其中從在的非電量偏差較大，進而引起在工作中控制系統無法正常的進行工作。
2、影響執行機構出錯的主要原因
控制負載的接觸不能動作，雖然PLC 發出了動作指令，但執行機構并沒按要求動作。
由于執行機構沒有按P L C 的控制要求動作，各種電動閥、電磁閥該開的沒能打開，該關的沒能關到位，導致系統無法正常工作，系統性被降低了。要使得整個控制系統的性得到提高，必須做到提高執行機構動作的性和輸入信號的性。只有這樣，當P L C 發現問題時，才能夠做到及時并的用聲光等報警方式向工作人員報警，再由相關工作人員去排除故障，使得系統恢復正常工作。
二、加強 PLC 自動控制系統性的措施探討
1、加強輸入信號的性
加強輸入信號的性是保障 PLC 自動控制系統性的重要手段。 ①在進行變送器和開關的選擇時，要盡量選擇性較高的產品， 從而有效的避免在使用的過程中出現信號線短路及接觸不良的現象；②進行程序設計的過程中，要增加數字濾波程序，以更好的增加輸入信號的性。 同時，要保障輸入接口電路的抗干擾能力， 以避免因為觸點抖動或者干擾脈沖而引起的信號輸入錯誤。 對于輸入接口電路抗干擾能力提高的方法主要有以下幾點：a. 加強對光耦接合器的應用，以提高抗干擾能力；b.利用電阻電容濾波等濾波電路，提高抗干擾能力；c.利用信號之間的關系判斷信號的可信程度，以提高讀入 PLC 現場信號的性；d.在輸入觸點之后加定時器，保障觸點在穩定閉合之后才有進行響應。
2、加強執行機構的性
加強執行機構的性也是保障 PLC 自動控制系統性的重要措施。 其關鍵是要保障執行系統能夠按控制的要求來工作，當執行系統出現故障時，要及時的予以糾正。 要對由負載控制的控制器進行檢查， 保障在啟動時接觸器可以閉合，而在停止時，能夠很好的釋放。 在閥門開啟或關閉的過程中，根據時間的不同，來設定延時時間，通過延時對開到位或者關到位的信號進行檢測，如果是信號不能夠的反饋，則說明存在故障，要對故障進行報警處理。 前提是要設計好完善的故障報警系統， 后面會對故障報警系統的完善進行詳細的分析。 確定故障以后，進行故障修復，在故障排除以后保障接觸器的閉合性能， 最終達到保障執行系統能夠順利的按控制的要求進行工作的目的。 從而有效的保障執行機構的工作性。
3、完善故障報警系統
完善故障報警系統是促進 PLC 自動控制系統性的重要措施。 一般在自動控制系統的設計當中，故障報警系統可以分為三級。 一級故障報警系統設置主要控制現場的控制面板，指示燈的指示來表明是否有故障存在， 設備是否能夠正常運行。 當指示燈亮時，說明設備在正常運行當中，當指示燈閃爍時則提示設備運行故障。 通常狀況下，還設置了指示燈監測按鈕，一般按下按鈕 3s 以上，指示燈全部都會變亮，如果是指示燈不亮，則說明指示燈已經損壞，應該立即進行更換，以免影響故障報警系統的正常工作。 二級故障報警系統顯示一般設置在中心控制室，安裝在人機接口監視器上面，如果設備出現故障，則會有相應的文字顯示出現故障的類型，同時，在工藝流程圖上面會有對應的設備閃爍，在歷史時間表上面，也會有對故障的記錄。 三級故障報警系統的顯示一般設置在中心控制室的信號箱之內，如果設備出現故障，則信號箱會利用聲、光等報警方式進行報警，以提示工作人員故障發生，及時進行故障的處理。 在對故障進行處理的過程中，也要注意根據故障的類型進行分類的處理， 有些故障可以在系統運行的過程中進行處理，以提高系統的運行水平。
4、強化安裝管理及維護
強化安裝管理及維護是加強 PLC 自動控制系統性的重要措施。 ①在進行安裝的過程中，要嚴把質量關，以減少故障的發生幾率；②在系統安裝完成以后，在使用的過程中要加強對設備的維護及檢修，同時要保障檢修的質量，對技術線路的改動和系統改造要做好相關的記錄，也便于后期的維護；③加強維護管理能夠有效的保障 PLC 控制系統的性， 主要的設備維護部位主要有以下幾個：信號模板及壽命元件輸入、輸出中間繼電器、中央處理單元、電源、安裝狀態等等；④要加強對安裝和維護過程中人員的管理， 保障施工及維護人員的能力能夠達到相關的技術要求，能夠熟悉相關的流程，而且要具備一定的計算機水平。 因此，要選擇合適的人員，并且加強對相關人員的培訓，確保其能夠達到相關的技術水平及能力。
結束語
P L C控制系統的高效、運行，則需要在其運行過程中采取切實有效的措施來對影響系統性的因素進行防范，針對于不同因素所產生的原因，從而在設計和編程中采取科學合理的技術措施，并在實踐工作中進行不斷完善和改進，有效的提高PLC自動控制系統的性，使其性能更好的發揮出來，加快社會和經濟的發展和進步。
自動控制系統論文:電氣設備自動控制系統中PLC控制系統的運用分析
（西安有色冶金設計研究院，西安 710001）
摘 要：電氣裝置多方面的工作均可以由性能逐漸健全的可編程控制器也就是PLC控制器來實現系統的控制。大多數情況下，PLC控制器可以實現電氣裝置主動操控的簡單化，并可以提高電氣設備的性及穩定性。本文著重分析在自動控制系統和電氣調各系統中使用PLC系統。
關鍵詞：PLC;電氣;控制系統;運用;設計
1 將PLC控制系統設計到電氣設備自動化控制系統中
（1）設計科學合理的流程。明確電氣自動控制的任務，并加以評估，將PLC控制范圍確定下來。技術人員根據PLC的功能和性價比來確定程序控制器的主機。在此基礎上確定各模塊及相應的各單元，如顯示設定單元、模擬量單元及位置控制單元等。
（2）確定輸入/輸出地址。PLC接線端上的I/O信號的地址是PLC控制系統設計的基礎。只有確定了輸入/輸出地址，才能進行下一步的軟件編程工作;I/O地址的確定是控制柜及PLC外圍接線繪制裝配圖、電氣接線圖、安裝人員裝配的基礎。以表格的形式列出I/O的名稱、代碼和地址是很有必要的。
（3）設計控制系統。控制系統分為硬件部分和軟件部分。PLC控制程序的編寫是系統設計中軟件部分的組成。除了程序編寫之外的控制系統設計基本都是屬于硬件設計，如電氣線路的設計、PLC控制器的設計、抗干擾的設計及PLC控制器外圍線路的設計等。
1）設計系統的硬件。硬件設計的主 要包括確定電氣控制元件;設計抗干擾措施;設計電氣控制系統。
2）設計系統的軟件。主、子程序及中斷程序是軟件設計的三大主要部分。設計PLC控制程序時編程是主要的方法但更重要的依靠設計者自身累積并總結經驗。應用較多的編程方法有流程圖法、狀態表法、邏輯代數法及功能圖法等。設計程序常見步驟為：①查找輸出對象，確定出其啟動及關斷條件;②輸出對象的啟動條件及關斷條件有制約條件的，要找出來;③大多情況下，輸出對象以FK=（X開+K）?X關關公式加以編程，有制約條件的，以FK=（X開?X關約+K）?（X關+X關約）公式加以編程;④代入相應數據入公式中，結合PLC編程的要求，建立梯形圖;⑤檢查并修改程序。
梯形圖編程設計系統程序與語句表編程相比，更直觀，更加一目了然，但具有需要修改時比較麻煩工程量大的缺點。一般對于比較清晰的并發、單及選擇順序的控制任務，應用功能圖進行設計程序較有優勢。
（4）調試系統。系統硬件的模擬調試工作必須在主電路斷開的環境下實行，并且只能夠調試手動控制部分的功能正確與否;只有模擬出各種開關信號輸入的情況才能夠對系統軟件部分進行調試，通過綜合應用電位器、萬用表及開關模擬多種現場信號，觀察此時PLC輸出的邏輯關系是否與控制要求相符;與此同時，也可應用電腦直接模擬加以調試。通過反復修改與調試來確定程序的正確。
（5）系統聯機調試，下載已經編制并且調試好的程序到現場PLC控制系統中實行運用。首先斷開主電氣然后才開始調試，只能對控制電路實行聯調。聯調過程中，發現問題，要反復檢查系統接線與軟件設計里程序的編寫與調試，只有系統控制功能正常，并滿足控制要求才能交付使用。整個體系完成后，系統完成后，必須整理相關技術資料以存檔，為以后系統的維護、檢修及改進等提供依據。
2 電氣設備自動控制中PLC控制系統的操作過程
（1）選擇合適的電源。選擇電源時，最基本的要求時其額定輸出電流各模塊消耗的電流總和。
（2）相匹配功能模塊的選擇。選擇的基礎是要選擇性高的機型，并且在系統運行的過程具有很好的穩定性。
（3）設計控制元器件。設計輔助程序、故障應用措施，分配存儲空間、編制功能子程序是設計系統控制元器件的主要內容。
（4）正確的輸入/輸出模塊的選擇。1、輸入/輸出模塊點數的確定;2、運用離散系統來實現輸入與輸出的模擬;3、編入具有特殊功能的輸入與輸出。
（5）控制系統連接與安裝的實現。PLC 控制系統多個部件在配線板上的實現，按照相應的系統接線圖對其進行安裝工作。
（6）調試實現PLC的運行。1、調試PLC控制系統硬件與軟件，以保障試運行的穩定性;2、試運行過程中，設計人員必須注重PLC控制系統各個部分運行情況詳細觀察運行的細節，對出現的各種情況必須立即做出停機處理，找出出現問題的原因與源頭，并及時的選擇正確、有效的方式處理掉出現的情況;3、確定PLC控制系統試運行無誤后，要整理好技術文件，并且交付使用。
3 PLC控制系統應用領域
（1） PLC控制系統在數控系統中的應用。傳統的控制系統具有多種控制方法，隨著PLC 控制系統的出現，在業內引起了非常廣泛的關注。在數控系統中實現了PLC 控制系統的應用，大大促進其控制定位變的與方便。
（2）PLC控制在交通控制系統中的使用。交通控制系統中PLC 控制系統的應用關鍵體現在控制交通系統總線方面。采用PLC控制系統使得交通系統工作效率得到極大程度改善，在一定程度上進一步完善和高效化了監控。
（3）中央空調系統中的PLC控制系統運用。當下，控制中內空調系統的方法有如下三種模式：
（1）繼電器的傳統控制模式。
（2）數字化的直接控制模式。
在此三種控制模式中，繼電器的傳統控制模式與直接數字控制模式由于其自身缺點原因，在實際中其應用廣泛度逐漸減少。而PLC控制系統因抗干擾性能高、較穩定、便于維護等優勢，在中央空調系統中的應用越發廣泛。
4 結語
電氣設備中應用PLC控制系統后，使得傳統復雜電器邏輯得到簡化，在具備簡單易操作特點同時，又大大降低了故障率，還提高了運行過程中穩定性。極大促進了電氣PLC控制系統的運用。
自動控制系統論文:稀土氧化物閃爍晶體提拉法自動控制系統設計
摘 要：高溫晶體提拉爐具有非線性和大滯后的特點，采用常規PID控制難以實現有效控制。針對提拉法生長稀土氧化物閃爍晶體的生長過程，引入集散自動控制原理，設計由專家控制和自適應PID控制器相結合的自動控制系統。實驗結果表明：該自動控制系統具有很高的控制精度和響應速度，成功生長出了直徑80mm、長度200mm的Ce：YSO稀土氧化物閃爍晶體，晶體整體透明，內部無明顯缺陷，閃爍特性良好，有望作為輻射探測材料使用。
關鍵詞：離散型；提拉法；自適應PID控制；專家控制；晶體生長
0 引言
稀土閃爍晶體能夠將高能射線或粒子轉換為紫外或可見熒光脈沖， 是核輻射探測的關鍵材料。在醫學領域，閃爍晶體作為輻射探測材料主要應用于X射線計算機斷層掃描成像（X-CT）、正電子發射斷層成像（PET）等設備中，這類閃爍晶體具有高密度、高光輸出、大的有效原子序數等優點。PET是目前核醫學成像領域最為熱門的研究方向， 在PET 應用中還要求閃爍晶體具有較短的衰減時間等特性，其主要使用的稀土氧化物閃爍晶體有Lu2SiO5：Ce（LSO：Ce）， LYSO：Ce等[1]。
人工生長晶體的方法很多，其中提拉法（Czochralski）最適合生長大直徑、高質量的晶體，是目前最為常用的一種方法[2，3]。整個生長過程時間較長，使用手動生長不僅耗時低效，而且依賴經驗，不能保障控制；整個過程處于高溫環境中（～2000℃），溫度波動影響較大。因此實現全自動晶體生長，并在每一階段都進行的控制是生長出高質量晶體的關鍵。
晶體生長過程具有非線性、大滯后的特點，應用常規PID控制器難以實現有效控制。目前國內已采用模糊PID控制，仿真結果表明提高了傳統PID的魯棒性和適應性[4]，而工業生產中只是采用常規傳統PID控制。本文采用自主研發的集散型晶體生長提拉爐以及專家自適應PID控制系統，且嚴格控制整個生長過程，成功生長出了80×200mm尺寸的YSO晶體，多項光學測試結果均表明晶體的閃爍性能良好，能夠適用于探測器系統中。
1 晶體提拉爐
自主研制的高溫晶體提拉爐（見圖1）創新性地采用了集散型控制系統（Distributed Control System簡稱DCS），工作原理如圖2所示，使控制模塊和上位機電腦在功能上相互獨立，從而讓晶體生長控制可以脫離上位機電腦軟件正常進行，避免了上位機電腦故障帶來的隱患，并且可通過一臺上位機控制多個晶體爐，大大降低了人工管理和生產成本。生長過程進行自動化控制，整個控制系統由上位機、PLC（Programmable Logic Controller，可編程控制器）、中頻加熱系統以及電機運動系統等組成。檢測系統將中頻系統的功率、晶體的實際重量等傳送給PLC，PLC再將數據傳送給上位機。在上位機中，將采集到的實際重量值與理論值生成器生成的晶體理論值進行比對分析，然后通過智能控制器輸出量對中頻功率進行控制，實現晶體自動生長。同時，上位機將采集到的重量、中頻功率等信息顯示在操作界面中，便于實驗人員實時監測。上位機軟件部分包括實時顯示、手動控制、自動控制、系統設置、數據監控等，操作界面如圖3所示。
2 控制系統工作原理與設計
2.1 晶體生長數學建模
在自動控制過程中為了對晶體的半徑進行控制，必須通過建模得到晶體的理論重量和理論半徑[5-8]。如圖4所示，vp為提拉速度，α為晶體生長角，θ為彎月面切面和晶體切面的夾角，h為彎月面高度，vd為液面下降速度，ρ1為熔液密度，ρ2為晶體密度，r0為籽晶半徑，r為生長端晶體半徑，R為坩堝半徑。
2.2 自動控制算法
在數字PID控制器各環節的作用下：Kp為比例環節，反映重量偏差信號，一旦出現偏差控制機能夠立刻作出反應，產生控制作用從而消除偏差。對于滯后性不是很大的控制對象使用比例控制方式就可滿足控制要求，但由于晶體生長需要一段時間，因此有滯后性。Ki為積分環節，主要用于消除靜態誤差，積分主要針對比例控制、差值、振蕩的特點提出改進，它常與比例一進行控制，也就是PI控制。使用PI控制后，如果存在靜態誤差，輸出始終達不到設定值，這時積分項的誤差累積值會越來越大，這個累積值乘上Ki后會增大其在輸出中的比重，使輸出u（t）越來越大，最終達到消除靜態誤差的目的。Kd為微分環節，反映誤差信號的變化趨勢，并能在其過大之前，引入一個有效的早期修正信號，從而加快系統的動作速度，減少調節時間。
根據反饋的重量差，調整中頻加熱系統需要的功率增量（見圖5），所以采用數字增量式PID：
其中，u（k）為輸出增量、T為采樣周期、e（k）為實際與理論的誤差。
通過實驗積累以及現有的參數整定方法，整定出一套適合于自動控制過程中不同階段的PID控制器參數，此參數僅作為控制器參數整定的起點。為了進一步提高系統的動態性能，根據各環節作用特點，本文引入專家自適應PID控制[9]，主要功能包括系統保護、異常處理以及自適應PID參數等（見圖6）。產生規則如下：
在整個生長過程中引入專家控制：當誤差過大時啟動系統保護，直接將控制器的輸出調制較大（或最小），迅速的調整誤差，使誤差以較大速度減小；在誤差值很小時，加入積分環節，減少穩態誤差；而當誤差值減小方向變化或增大方向變化時，分別采用保持等待和實施控制作用，并根據誤差大小進一步采取較強或一般的控制作用。規則如下：
放肩階段，根據時間的推移重量和直徑的增大，事先整定出比例系數K與重量差和直徑的對應關系，并編寫函數，存儲在專家知識庫中，實現放肩過程的自適應。
等徑生長階段，重量差以及直徑均處于較為穩定的狀態，采用預先設定的PID參數進行等徑生長。如重量誤差出現較大的波動，認定系統出現異常，進行濾波處理后再由推理機制進行判斷。整個生長過程中根據現場的設定值以及直徑大小和重量波動的大小由專家系統對PID調節器的參數進行自整定，以達到自適應系統的目標。
3 晶體生長與閃爍性能
3.1 稀土氧化物閃爍晶體生長
YSO（Y2SiO5） 為稀土正硅酸鹽類晶體，屬于單斜晶系，具有低對稱性格位，這種特殊的結構能夠提供強的晶體場和配位場，Ce：YSO晶體中Ce3+的熒光由5d4f能級躍遷產生，有利于吸收峰和發射峰的展寬。本文采用提拉法對YSO：Ce閃爍晶體生長進行研究，原料采用高純度（4N）的Y2O3，SiO2，CeO2，事先經過低溫烘干（200℃，10h），除去CO2和水蒸氣，根據Y2SiO5的化學計量比配料，將配好的原料放入混料機中混合36～48小時后，用冷等靜壓機壓成塊狀，再進行一次高溫燒結，使原料充分反應成純向多晶，放入自制的銥金坩堝中[2，10]。在晶體生長升溫之前，進行爐內清潔，將籽晶固定在籽晶桿上，然后將坩堝、保溫材料放置于爐內。擺好溫場后通過提拉控制系統將籽晶調整至坩堝正上方。關閉爐蓋將爐內空氣抽空，通入氮氣，反復幾次確定爐內沒有空氣后，打開冷卻水系統并開始升溫，通過上部觀察窗以及CCD觀察原料熔化情況。等待原料融化后，恒溫一段時間再進行接種，接種完成后，設定理想晶體尺寸等，執行自動生長過程。依次經過放肩、等徑、收尾、降溫后，晶體生長完畢。整個晶體生長過程中，提拉速度為0.5～2mm/h。最終得到直徑80mm、長度200mm的摻鈰YSO單晶（如圖7），晶體外形完好，無斷裂和肉眼可見氣泡。
3.2 光學性能測試
將晶體放置于管式高溫爐中，設定溫度1 300℃時間12～24h，在不同條件下進行退火處理[11，12]。經過退火處理后，部分偏黃晶體變透明，沿垂直于生長方向切割加工成7×7×21mm尺寸，并將各個面拋光，在紫外可見光光度計上測定其透過曲線。以空氣作為本底，得到Ce：YSO晶體的透過率曲線如圖8所示。曲線在420nm處存在光吸收，這是因為Ce3+發生4f5d躍遷引起的。
采用熒光光譜儀FP-6500，在常溫下使用波長354nm的激光束照射尺寸相同的三根晶體，通過固定支架固定樣品，保障每次試驗測試點相同。熒光光譜如圖9所示。
在常溫環境下，沒有看到晶體熒光光譜的”雙峰“效應，兩處熒光峰可能重疊，任選其中一條的熒光曲線，通過高斯擬合后如圖10所示。兩處熒光峰的波峰分別在396nm和423nm處，與理論符合[13-16]，證明整個晶體閃爍性能良好，能夠適用于PET探測器系統中。
4 結語
本文采用集散型工作原理，自主設計專家自適應型數字PID控制器，實現了系統的自適應控制，生長出閃爍性能良好的晶體。實驗結果表明這種控制方法簡單、易操作，對控制整個生長過程效果明顯。
自動控制系統論文:廣播發射臺自動控制系統抗干擾技術研究
摘 要：發射機與天饋線系統是廣播發射臺最為重要的組成，不但能產生高頻能量，且還能形成強電磁波輻射源，而這都會廣播發射臺自控系統帶來很大干擾，對發射臺設備的穩定運行帶來極大影響。為保障廣播發射臺設備和及自控系統的穩定、安全、正常運行，必須則應用針對、有效抗干擾技術。本文從廣播發射臺自控系統干擾源出發，對現階段抗干擾技術進行分析和總結。
關鍵詞：廣播發射臺；自控系統；抗干擾
廣播發射臺中的發射機自動化需要依靠微控系統達成，所以不但確保自控系統元件質量，還需要周邊環境產生的干擾進行有效控制，以保障自控系統能安全、穩定運行。這就需要設計自控系統時，要對有關干擾源有了解，并采取針對性抗干擾技術及方法，較大限度減少干擾源帶來的不利影響，進而確保發射臺自控系統運行的性和穩定性，充分保障廣播信號質量。
1 廣播發射臺自控系統干擾源
1.1 電磁波干擾
發射機在實際運行中會持續產生高頻電能，同時天饋線是強電磁波的一個發生體，這類高頻干擾勢必然會對發射臺自控系統運行產生較大影響。且某些功率的發射機周邊的強電磁場內，不管是設備外殼，還是導線均會產生較大的感應電動勢，進而對自控系統產生干擾。同時，繼電器動作、電子管過流及大電流觸合或者斷等能夠產生瞬間脈沖干擾，且其信號為較寬頻譜，對發射臺自控系統運行帶來直接影響，不利于設備的穩定運行。
1.2 信號通道接口引入干擾
發射臺內部的自動化裝置、控制對象及有關設備間均依靠信號通道完成連接，所以在模擬量、開關量取樣輸入和控制開關、模擬控制輸出等過程中均存在干擾串入，特別是長距離線路、電路阻抗未能合理匹配均會造成干擾信號串入，進而對發射臺自控系統帶來干擾。
1.3 電源引入干擾
廣播發射臺的電氣裝置中，共用電源是相對常見的，如自控系統和其它設備同用一個電源時，對自控系統會帶來較大干擾，而出現誤動作，直接影響到整個發射臺運行。原因在于電氣設備內的元件大部分是存在電感效應，在大電流切換中，在瞬間形成的過電壓會帶來脈沖干擾，而脈沖電壓會對自控系統產生干擾。
2 抗干擾技術分析
2.1 硬件方面
在應用硬件抗干擾技術前，必須對干擾源有一個分析，要明確受干擾部位，然后才能采取針對、有效技術，主要這幾種技術：
（1）屏蔽技術，應用金屬盒把自控設備屏蔽是抗電磁波干擾最為常用，也是最有效的一個技術。一般有兩種屏蔽方式，一是電屏蔽。比如：銅、鋁等導電材料；二是磁屏蔽。比如：鐵、鐵鎳合金等導磁材料。前種主要用于高頻電磁場，后種主要用于低頻電磁場。對要求較高、低頻電磁場要實現良好屏蔽場地，可用多種金屬材料形成多層屏蔽。比如：在發射機房，因具有很強的電磁場，在內、外層應應用銅網，同時要妥善接地，要不然不能發揮屏蔽效用，還反而成為電磁波經過載體。
（2）濾波技術，就這是抗高低頻干擾一種重要技術。可在微型計算機電源接口處加裝較大容量電解電容，如此和高頻電容形成串聯，充當電源去耦濾波，還可加裝一個濾波網絡。發射臺內部自控系統及設備一般是由多個電路板構成，因而可在每個電路板裝配穩壓塊，以構成獨立供電系統，可有效防御板間干擾。自控系統及相關設備的電源進線需外設接口，所有控制繼電器需要接上高頻旁路電容。在模擬量入口處加裝退耦電路能有效降低干擾。濾波電容引線盡量要短，且要裝于需濾波之處。
（3）接地技術，正確接地能達到良好的抗干擾效用。對于地線，必須科學布置，避免成環路。自控系統的模擬、屏蔽等地線必須分開，均直接接到系統地線。如此可有效避免應用公共地線帶來的干擾。對于多芯通信電纜，需要選定一芯作為專門的通信地線，不需要在屏蔽層建立回路，如此可降低發射機的電磁干擾。對于自控系統地線要選用寬銅帶并要獨立埋設，不得借用其他地線。
（4）隔離技術，這是一種把干擾源和受干擾區域隔開達到抗干擾的技術。主要用這幾種方式：一是變壓器隔離，一般是用來隔離電源與模擬量。比如：電源輸入處應用1：1隔離變壓器，讓自控系統和外電網不能共地，以抗電網帶來的干擾。此外，應用模擬量隔離放大器能夠讓模擬量的輸入和輸出處和電源隔離。二是繼電器隔離，常用于數字量傳輸、電源隔離等方面。繼電器觸點可承受較大電流，能實現功率驅動。三是光電隔離，這是一種效果更高的方式。基于其開關特性可實現數字量傳輸，也可應用光電耦合器線性區，對模擬信號實現進項傳送。原因在于光電耦合器體小，成本較低，易實現；且發光二極管動態內阻較小，但干擾源內阻通常較大，因此可送至光耦輸入端干擾信號極弱，進而達到抗御干擾的目的。
2.2 軟件方面
在單一應用硬件技術很難達到理想的抗干擾效果時，或一些硬件抗干擾技術操作復雜、運作成本高，難易實現的，可應用專業軟件技術來達成抗干擾目的。所以，為提高發射臺自控系統的抗干擾效用，可采取軟、硬件技術結合方式。當前，常用的軟件抗干擾技術有這幾種：
（1）軟件的自診斷。在進行程序編制時，將自控系統操作空余時間充分應用好，對計算機CPU運行狀態開展自檢，同時對各接口的狀態開展檢查，如此在運行參數發生錯誤或異常時，能夠及時時間發出報警，便于人工及時查檢。
（2）采樣數字濾波。即通過既定程序來算出降低干擾在整體信號中的占比。比如：提高模擬量采樣次數，然后對采樣值科學排序，再將較大和最小兩個值去掉，算出平均數，如此可有效減少隨機脈沖產生的干擾，獲取到相對穩定取樣值。
（3）設中斷程序。自控系統程序在執行中會受干擾而無法正常運行，原因在于干擾對CPU的程序計數器運行造成破壞。基于此，可在用戶程序多處設恢復程序段，即中斷程序。一旦進入該程序，可讓系統恢復到正常狀態。
3 結語
總之，在對干擾源進行系統分析基礎上，采取針對性軟、硬件結合方法能夠有效減少或消除高頻能量的干擾，使廣播發射臺自控系統能穩定、正常運行，進而確保廣播信號穩定性，提高廣播質量。
自動控制系統論文:淺談電氣與自動控制系統的防雷問題
摘 要：自動控制系統的防雷問題近年受到越來越多的重視。隨著防雷意識的逐步提高，需要對目前行業中存在的各種不規范甚至錯誤的防雷方式、方法作出正確引導，才能真正起到防患于未然的有效作用。現就防雷體系中的幾項關鍵措施作出分析和說明。
關鍵詞：接地；等電位連接；電磁封鎖；浪涌保護器
隨著國民經濟的持續發展，電氣自動化控制系統不斷向多功能、復雜化、大型化的方向演變，各種電子設備及微電子設備得到廣泛應用，各種現場儀器儀表的精密度在不斷提高，此類設備一般工作電壓低、耐壓水平低、敏感性高、抗干擾能力低，因而極易受到雷電電流脈沖的危害，每年都會直接或間接地造成巨大的經濟損失。對企業而言，輕則導致儀表的損壞，重則使生產流程受到嚴重影響甚至癱瘓，直接影響整個企業的經濟利益。近年來，人們對于雷害的認識在不斷上升，在注意防范直擊雷的同時，更多的關注已經投入到如何有效防止感應雷造成的損害這一課題上。
1 雷電的成因及主要形式
根據大量科學測試可知，地球上存在一個帶正電的電離層，與大地之間形成一個已充電的電容器，場強為上正下負。當地面含水蒸汽的空氣受到地面烘烤受熱上升，或者溫暖潮濕的空氣與冷空氣相遇而被墊高都會產生向上的氣流。上升氣流溫度逐漸下降形成水成物（雨滴、冰雹），并由于地球靜電場的作用而被極化，負電荷在上，正電荷在下，它們受重力作用落下與云粒子發生碰撞，其結果是云粒子帶走了水成物前端的部分正電荷，從而使水成物帶上負電。持續碰撞的結果使帶正電的云粒子在云的上部，而帶負電荷的水成物在云的下部。
當電場強度達到足夠高（25～30kV/cm）時將引起雷云間的強烈放電，或是雷云中的內部放電，或是雷云對地放電，即所謂的雷電。雷電按其作用形式主要分為直擊雷和感應雷。直擊雷所造成的危害很直觀，一般會引起火災、燃燒等。主要靠加裝避雷針、避雷線、避雷帶、避雷網等來防護。感應雷沒有直擊雷那么猛烈，但它發生的幾率比直擊雷高得多。不論是雷云間閃擊或雷云對地閃擊，都有可能發生感應雷而形成電磁場，當磁場強度到達一定水平將會對電氣設備的集成電路造成暫時的、甚至長期性的損壞，影響電子設備的穩定性，令通訊設備的傳輸信號失真等。因此對于自動控制系統而言，更應該關注如何有效防止感應雷，避免（減少）感應雷引起的損害。
2 瞬間過電壓對電子設備的危害
瞬間過電壓使電子設備訊號或數據的傳輸與存儲都受到干擾甚至丟失，致使電子設備產生誤動作或暫時癱瘓重復影響會降低電子設備壽命甚至立即燒毀元器件及設備。這一切都會給生產和工作帶來較大損失。
3 自動控制系統的防雷及防電涌保護
3.1 合理接地
防雷工程的關鍵在于接地，長久以來的觀點認為接地關鍵在于接地電阻的大小，接地電阻值越小，對雷電流的泄放能力就越強，被雷擊物高電位保持時間越短，因此危險性也就越小。防雷的最終措施是“泄放”，因而對“接地”切不可輕心。接地主要有建筑物接地、配電系統及強電設備接地、計算機自控系統接地。如這三種接地配置不合理，極易在雷擊時通過接地網對自控系統造成雷擊。
計算機自控系統是一個特殊用電系統，其接地電阻應達到的標準系統工作地（小于4Ω），直流工作地（信號屏蔽地、邏輯地等小于2Ω），安全保護地（小于4Ω）。地網分開設置時應注意避免地網之間的閃絡。雷擊時，會在地網及附近導體中產生很高電位。所以，地網之間的距離當涉及自控系統接地時應大于10m。在接地線引入室內時，若與其他地網距離太近，可局部采取既絕緣又屏蔽的措施。
3.2 電磁封鎖
中國一直以來對儀表線纜的敷設有過不少的行業標準，但較少顧及防雷的問題。原則上要求單端接地，另一端懸空。這是為了防止因地電位差產生的靜電感應（電容性耦合）會對儀表傳輸信號產生噪聲和干擾，以致傳輸信號失真。但是對于防雷工程來說，單端接地是不能預防電感性耦合產生的電磁干擾，更阻擋不了雷電波的侵入。這就提出一個問題，如何在保障檢測信號不受損害的情況下有效地防雷？應采用有絕緣隔開的雙層屏蔽，外屏蔽層應至少在兩端做等電位連接。這一條規定很好地詮釋了兩者之間看似矛盾的概念。
雷擊時，由于電磁感應在導體附近產生一干擾磁場；外屏蔽層與地之間，或與其他同樣做了等電位連接的導體之間構成環路，感應出一電流。根據右手螺旋定則，該感應電流產生的磁場將抵消（或部分抵消）掉源干擾磁場的磁通，從而抑制（或部分抑制）無外屏蔽層時由于電感耦合而產生的電壓，防止雷電波的入侵。
實現雙層屏蔽，應采用鎧裝電纜或帶金屬屏蔽層的電纜，穿金屬保護管埋地（或架空）敷設，并保障兩端接地。在進出建筑物、管道交叉、分支處均應接地，對于長直管道，應每隔25～30m接地一次，防止因距離過長引起的地電位差變化幅度過大。
3.3 合理安裝SPD
SPD的作用是把因雷電感應而竄入電力線、信號傳輸線的瞬態過電壓限制在一定的范圍內，保障用電設備不被擊穿。加裝SPD可把電器設備實際承受的電壓限制在允許范圍內，以起到保護設備的作用。
根據被保護的設備供電系統類型和電源電壓，選擇不同防護結構的SPD。檢驗其限流能力的標準是使用10/350μs與8/20μs的雷電流波形。前者是指閃電直接擊在建筑物附近，以及閃電直接擊在引入建筑物的電源線路上或該段電源線路附近時使用的波形；后者是檢驗雷電電磁脈沖使用的波形。
根據被保護的設備、SPD安裝處雷擊情況及所在的防雷區域，應該在各防雷分區處分級安裝SPD，逐步減少瞬態浪涌電流/電壓值，1級將浪涌電壓限制在設備能安全承受的范圍內。第1級SPD應盡量靠近建筑物電源進線處，Imax（較大放電電流）應大于100kA（8/20μs），殘壓限制在1.5～1.8kV；第2級SPD應盡量靠近被保護設備，Imax應大于40kA（8/20μs），殘壓限制在0.9～1.2kV；第3級SPD盡量靠近被保護設備，Imax應大于15kA（8/20μs），殘壓限制在0.1～0.4kV。一般電子元件都可以承受2倍其額定電壓以上的瞬時過電壓，通過這三級對浪涌電流的泄放以及限壓，加載在設備上的過電壓一般都不會對設備造成影響。
對于自動控制系統的防雷，主要是指第2，3級的防雷。控制室一般都會作等電位連接，為防強磁場干擾，部分控制室更會以金屬格柵或鋼筋圍繞，形成一個法拉第籠。在進出控制室處（即雷電防護區LPZ分區處）的線路上安裝SPD，以防止浪涌電流進入控制室。DCS，PLC等設備與現場儀表之間，儀表設備配電盤之前，均應安裝SPD，所有儀表供電應引自同一個受到SPD保護的配電盤。相比之下，室外儀表更易受到雷擊時的電磁干擾，尤其對于建在無遮擋的野外的大型庫區、水處理場等工業設施，儀表重要性較高，需連續生產，不易更換，因此應加裝SPD。
4 結束語
近年來關于防雷工程的各種書藉、雜志紛紛涌現，相應的行業規范、標準也在不斷更新。對于防雷工程的方式方法要在實踐中繼續摸索前進，結合現有理論使防雷工作不斷完善！踏前人之基石，創后世之豐碑！
自動控制系統論文:自動控制系統在連鑄機二冷水改造系統上的應用
【關鍵詞】連鑄機 自動控制 二冷水
1 前言
萊鋼5#方坯連鑄機是普鋼機，由于生產的需要，進行對此改造升級，從而實現普優雙拉，由于普鋼和優鋼在二段時要求的水流量不同，閥門的控制精度也不同，普鋼時要求水量控制在35～120升之間，優鋼時水量控制在4.5～35之間，要求調節閥控制水量在4.5升～120升之間，而調節閥精度不夠，當水量低于10升時，調節閥無法穩定調節，造成拉優鋼時二冷水調節始終不穩定。從而達不到的冷卻效果，嚴重影響了鋼坯的質量。
2 二冷水系統的該造方案
連鑄機在生產過程中，鋼水從中間包到結晶器（一冷），二冷環節的冷卻，到拉矯機，切割機出鋼，從1600度的鋼水變成900度方鋼坯，中間環節的冷卻，二冷環節的冷卻最重要，二冷水的配置是否合理，是方坯生產最為直接關鍵的因素，直接關系到鑄坯質量的優劣。其中二冷分為0段，一段，二段，三段。一、二、三段為汽水冷卻且區分寬窄面分別配水，寬面用于普鋼冷卻，窄面用于優鋼冷卻。改造后的控制圖見圖1。
每一個冷卻段的寬窄面由原來的兩個流量計現改為一個，每一路各使用一個截至閥和調節閥，在調節閥后合并為一路直至冷卻噴嘴。流量計后的兩個調節段上，一段安裝一個DN40截至閥和一個DN25氣動調節閥，用于優鋼生產時使用。另一段安裝一個DN65截至閥和一個DN40啟動調節閥，用于普鋼生產時使用，由于普鋼冷卻需要的冷卻水流量比優鋼大，所以在生產普鋼中，如果寬面的水量不夠，可以強制窄面閥門來彌補寬面水流量的不足。
3 二冷水的自動控制系統
3.1 自動控制系統簡介
整個工藝的自動控制都是用西門子s7-400來實現對二冷水配水系統的PID控制，通過變頻器給出鋼速度，并同時采集到反饋的實際速度，并通過換算在不同的速度中，程序輸出給閥門定位器的電流大小不同，電流大小直接控制閥門的開度。從而實現對水量的控制。每流的每段流量都在WINCC上同步顯示。
在每流的PLC程序中，采用二次配水曲線數學模型的閉環PID調節方式來控制二冷水，并可通過編程直接進行自動化配水，在畫面上分別設有自動、手動2種配水控制方式。在自動調節方式下，鑄流水量設定值由PLC通過所選的水表參數計算給定。
通過變頻器反饋到出鋼的實際速度，并通過公式計算出每段的噴水量SP，然后輸出給執行機構控制閥門開度，并通過閥門的閥位反饋輸入到PID控制程序，與此同時，實際流量PV輸入到PID程序中通過對比工程量和噴水量，計算出偏差，再輸出給執行器來控制閥門，進行反復的PID調節，從而實現理論噴水量與實際流量一致。整個配水過程是調節閥利用PID控制回路進行模糊控制。根據工藝要求，設定目標參數，由PID回路的調試曲線，不斷調整P、I、D控制參數，使被控參數穩定在設定值的正常波動范圍內。
在回路調節畫面中，PID回路的PV值、SP值、頻率值同時用棒圖形式和數字形式顯示，操作人員可以直觀的看到回路的調節情況，也可以的對回路調節參數進行設定。在回路調節畫面中設有手/自動切換、模型/回路控制狀態切換等開關。
3.2 二冷水自動控制系統的程序實現
在整個冷卻水配水過程中，每個速度段的配水公式的系數是不同的。速度段分別為：0.5，0.9，1.5，2.0和4.5。在選定不同的鋼種生產后，當0.9>拉鋼速度≥0.5時，調用相應數據塊，通過設定好的配水公式，把計算后的配水量通過數據處理，輸出給執行器。從而實現控制閥門的開度，達到對流量控制。要調節二冷段的噴水流量實現方坯的冷卻效果，并最終保障鋼坯的成品質量。
4 結束語
該改造項目的成功實施，不僅提高了勞動生產率，而且節省了成本，增大了效益。系統的成功改造，解決了長期冷卻效果差的難題，實現了普通連鑄機生產優鋼的功能，具有顯著的社會效益。
自動控制系統論文:一種基于樓宇建筑的自動控制系統設計方法
摘要：近年來，樓宇自控系統在智能建筑中扮演著極其重要的角色。針對具體的樓宇建筑，如何對其該系統進行合理的設計以達到預期節能等目標已變得非常重要。為此，本文提出了一種基于樓宇建筑的自動控制系統設計方法，從需求分析、系統設計等方面詳細闡述了如何對建筑物中的自控系統進行合理的設計。這對從事樓宇自控系統設計的人員具有一定的參考價值。
關鍵詞：樓宇自控系統 智能建筑 DDC
隨著社會的發展，智能建筑如雨后春筍般崛起，樓宇自控系統作為智能建筑的重要組成部分，已引起了人們廣泛的關注。
在建筑物中建設樓宇自控系統是為了對其中的電氣設備進行自動監控與管理，以達到節省人力、物力、財力及能源等目標[1]。在一棟大樓內，電氣的消耗率占整個能源消耗的70%～90%，因此，從電氣設備著手，即建設樓宇自控系統，可極大的提高能源的利用率，一般可節約25%的能源[2]。
既然建設樓宇自控系統功效如此之大，如何對其進行合理的建設已變得尤為重要。針對該系統的建設，需經歷設計、施工、驗收等步驟，而設計又是其建設的重中之重，若設計不合理，系統建成后不但達不到節約能源的效果，反而會增加更多的能源消耗[3]。因此，提出一種合理的基于樓宇建筑的自動控制系統設計方法已變得非常有意義。
1概述
對于樓宇自控系統的設計，首先應進行需求分析，只有在明晰其需求之后，才能提出適合其的系統架構，并同時規范系統功能，以作為后期施工驗收的依據。因節能是該系統最為突出的作用，為此，本文還提出了建設該系統的節能措施。
2需求分析
2.1監控范圍
冷熱源系統：包括對離心式冷水機組、冷凍水循環泵、熱水循環泵、冷卻水循環泵及冷卻塔的監控。
暖通通風系統：包括對組合式空調機系統、全回風空調機組、新風機系統、送排風系統、平時或消防合用風機的監控。
給排水系統：包括對排水系統、生活水箱的監控。
電梯系統：包括對垂直電梯和扶梯系統的監控。
環境參數檢測：包括對溫濕度、CO及CO2濃度等環境參數的監控。
此外，還需對建筑物內變配電智能儀表及柴油發電機組進行監控。
2.2系統需求
建筑物內建設樓宇自控系統，需達到降低設備使用能耗、降低建筑運營費用、提高物業管理水平、創造舒適環境、保障建筑及人身的安全等需求。
3系統設計
3.1系統架構
根據需求分析，設計基于樓宇建筑的自動控制系統架構如圖1：
如上圖1所示，樓控系統采用分布式智能系統，其網絡結構分為兩層：管理層和控制層。管理層為IP控制器，采用TCP/IP通訊協議，服務器、操作站、網絡通信設備等通過管理層網絡相連；控制層采用現場控制器DDC，現場終端的各種傳感器、執行器接入DDC中，實現信號采集與實時控制，所有控制器通過控制層網絡以現場總線方式通信，允許在線增減設備，其靈活的結構為系統實施和維護帶來了極大的便利。
3.2系統功能
（1）可集中監控和管理機電設備的工作狀態，及時診斷、顯示設備的故障，并進行報警、存儲、統計和打印。（2）能根據管理計劃及資源分配信息，進行預設，自動啟停機電設備。（3）每個監控點的報警具有告警和極限報警兩種方式，能設置自動處理和設備安全保護功能。（4）系統能為中央控制管理人員提供系統編程工具，設計控制順序，編制符合現場要求的應用程序。（5）系統能實現與集成系統接口，可根據日常工作要求及資源分配信息，自動生成各設備的時間控制程序，轉發各分站及DDC控制器，控制設備的運行。（6）系統能自動接收各級分站及DDC控制器上傳的統計信息及設備狀態信息，并記錄、打印、分析和管理，且能將能耗、維修記錄、統計資料等定時傳入中央數據庫。
3.3節能措施
在不影響舒適性的前提下，設計節能措施如下：（1）冷凍水溫度設定：系統節能程序根據不同季節及每天室外溫度的變化情況，自動調節冷凍水的出水溫度，對系統進行動態控制。（2）空調場所溫度設定：對于辦公建筑，在大廳、走道等公共區域，適當提高設定溫度可減少能耗。如辦公區溫度設定25℃、走道27℃～28℃。（3）克服設備容量冗余：根據末端實際所需冷負荷，動態調整設備運行時間和投入臺數，保障冷量供求平衡，有效克服因設備容量冗余而造成的能源浪費。（4）提高室內溫濕度控制精度：據計算，若在夏季將溫度設定值下調10℃，將增加9%的能耗，因此需將大廈內溫濕度控制在設定值精度范圍內。
4結語
通過建設樓宇自控系統，可提高建筑設備的管理效率，節省人力物力。在創造高效、便捷、舒適的建筑空間環境的同時，極大的節約了能源，為我國建設綠色環保的社會做出了一定的貢獻。本文基于建筑樓宇，結合工程實際，從需求分析、系統設計及節能措施等方面提出了一種合理的樓宇自控系統設計方法，為構建節能環保的智慧樓宇提供借鑒和參考。