全自动控制方案

2024-09-23

全自动控制方案（精选12篇）

全自动控制方案篇1

一、系统设计目的

当前国内大多矿井的排水系统多采用继电器控制方式, 用员工进行监测 (如人工监测水仓水位、淤泥厚度、管道、阀门及配电设备状况等) , 这种检测的方式效率低, 工人劳动强度增大, 并且由于井下环境恶劣, 故障率较高。所以靠人工检测的方法已不适应煤炭发展的需要, 因此研究自动化排水系统具有重要的实用价值, 实现矿井自动化排水成为现在一个很紧要的课题。自动排水的关键问题在于煤矿中主要做到减少启、停泵的次数、相应延长设备的使用时间、节能降耗、降低吨煤成本、增强产品市场竞争力, 减少操作和维护员工的劳动强度和提高现有控制系统的自动化程度。增强系统的可靠性、安全性确保矿井的安全生产。

二、系统方案的整体要求

对于涌水量大的矿井, 矿用排水泵属要害设备, 为确保排水泵工作可靠、运行安全, 对集中排水的控制要求是:

一是水泵自动控制系统应能自动检测水仓水位能, 能根据水仓中水位的高低, 自动按水仓中不同水位开停水泵。根据水位不断变化, 自动进行管路、母线是否应该起动的逻辑判断, 自动选择起动的水泵, 实现水泵自动起动和停止。

二是为了避免频繁的起停泵, 泵每次的运行时间不能少于20分钟。并且水泵能够保证连续性工作。即当一台水泵发生故障, 相应另一台水泵能迅速启动。如果当水仓中水位运行到警戒水位时, 能及时启动多台泵一起投入工作。

三是水泵的启动方式能实现软起动, 如果多台水泵同时起动时, 能实现延时顺序起动。

四是每台水泵的起动要按照合理的起动程序, 按照起动信号发出 (据水位、限电等信号综合) 选择起动的水泵, 起动射流泵注水, 接收真空表的信号, 电动阀门预打开, 起动水泵 (同时接通时间继电器) , 接收压力表信号 (同时接收电动机电流信号) 电动阀门全打开, 起动结束。时间继电器用于, 起动时间过长, 则视为故障, 进入停泵程序;还用于实现延时顺序起动和每次的运转时间控制。

五是每台水泵的停止也要遵循合理的停止程序, 依据停止信号发出, 起动电动阀门电动机, 开始关闭阀门, 接收允许停止水泵电动机的电流信号, 相应停泵阀门断电, 停泵结束。

六是如果水仓水位正常时, 每台水泵能自动轮换着工作, 用以保证各台水泵都能够得到正常的维修。

七是能实现“躲峰填谷”, 即在每天的8:00～11:00和18:00～23:00停泵, 躲开用电高峰期, 节能降耗。

八是躲峰之后先起动4台水泵, 然后根据水量减少, 逐渐减少运行水泵台数, 到下次躲峰时间到来时, 必须能使水仓水位达到最低 (350 mm) 。

三、排水系统设计思路

(一) 控制元件选择。曾经有人探讨设计过使用继电器——接触器控制系统的设计方案, 但是得到的结论是:在井下泵房中, 若指定2台水泵为工作泵并指定某趟管路为工作管路的情况下, 由控制系统自动完成管路和母线是否允许占用的逻辑判断、完成起停水泵的控制程序, 将需要成百甚至上千个中间继电器和时间继电器。这是一个庞大的控制系统, 耗电量大、设备投资大, 这些继电器所需的空间就需要开拓新的硐室, 将大大提高工程造价和施工工期, 而且这成百上千个中间继电器和时间继电器如果有一个出现故障那将影响到整个系统不能正常运行, 那么这些继电器的维修量和故障检查的难度更是不可想象的, 所以是不能实现的。

在充分掌握以往人工控制方法的基础上进行设计, 决定使用可编程控制器PLC来控制井下自动排水系统, PLC是即计算机技术、自动化控制技术和通信技术的结合, 系统简单, 成本下降, 使用和维修方便, 故障也容易处理, 系统的安全性得到提高, 使系统的反应加快, 减少了损耗。可以为煤矿节能降耗, 提高矿山的安全生产能力。主要功能和特点如下:

(1) PLC控制程序采用模块化结构, 系统可按程序模块分段调试, 分段运行。

(2) 系统根据水位可自动实现水泵的轮换工作, 延长了水泵的使用寿命。

(3) PLC通过电极式水位检测装置自动检测水位信号, 从而判断矿井的涌水量, 自动投入和退出水泵运行的数量, 合理地调度水泵运行。

(二) 系统设计思路。从系统设计的角度出发, 本系统应具有自动方式和人工方式等两种控制方式。其中自动方式由液位传感器连续检测水仓水位, 根据水仓的水位变化, 自动开、停水泵及其阀门。正常情况下, 按双位逻辑控制和“轮班工作制”各台水泵能自动轮换工作;水位变化过大时, 自动投入相应数量的水泵运行, 此方式下可实现无人值守;人工方式是操作工人根据水仓显示水位, 人工手动开、停水泵和确定开泵台数, 电机及其阀门的开、停由PLC自动执行, 另外在系统检修时, 维修工人可操作任一水泵电机、自动闸阀、电磁阀的开关, 解除相互闭锁关系。

首先启泵程序。首先由PLC对水位监测单元、保护单元、管路逻辑单元和母线逻辑单元发送过来的限电信号、水位信号、管路和母线允许占用信号等进行综合, 如果满足启泵条件, 则起动第一台水泵的射流泵进行抽真空, 真空度达到时可由真空表所带的电触点向PLC发出“真空度达到”的电信号;然后起动该水泵的出水阀门电动机, 进行阀门预打开;当阀门预打开到合适位置时位置传感器发出相应信号起动主电机, 水泵电机起动电流的变化趋势是先有一个较大的冲击电流 (电机转速上升过程) , 然后回落 (电机相当于空载起动) , 再逐渐上升到额定值 (水泵出水口建压过程) , 如图1所示。

当电机电流接近额定电流且水泵出水口的压力达到工作压力信号时 (认为水泵工作正常) 电流检测装置和带电触点的压力表将分别发出信号, 再次起动阀门电机直至阀门全打开, 水泵起动结束。在水泵起动期间, 电流检测装置在冲击电流作用下也将有“电流接近额定值”的信号输出, 为避免提前起动阀门电机, 应在程序中设置适当的延时, 延时时间可在调试中根据水泵的实际起动情况确定。水泵起动失败的判断可用时间原则, 如对抽真空、阀门预打开、电流回落、电流上升、水口的压力和阀门全打开等都可根据实际设置相应的时间, 哪个环节没有在设定时间内完成其动作就说明哪个环节存在问题, 系统还可据此显示故障类型。

其次停泵程序。PLC根据停泵水位信号、限电信号或故障信号要求, 先发出起动水泵出水阀门电机的指令, 实施阀门关闭动作, 当电机电流降到一定数值时电流检测装置发出信号切断主电机电路, 电动机断电自由停车, 当水泵转速为零的使阀门完全关闭, 停泵结束。在这一过程中, 切断主电机所需的电流整定值必须符合现场实际, 整定值偏大时电动机将提前停转, 排水管中的强大水压会对水泵产生反冲击, 整定值偏小时阀门将提前关闭, 造成停泵前出水口压力的突然升高, 对电机产生不应有的伤害。为了实现其工作的要求, 对于设计包括管路逻辑判断、母线允许的逻辑判断、自动起泵、报警电路的程序设计, 以保证其功能完善。

四、总结

本文介绍了当前煤矿排水的状况, 具体的设计要求, 相应的设计思路, 相应的各类信号的接收, 起停泵的顺序。

参考文献

[1]赵世春.如何实现矿井排水系统的节能[J].应用技术, 2006, 7:71～73

[2]周凤鸣.我国煤矿自动化的现状与发展.[D].山东省威海:第六届全国采矿学术会议论文集, 1999:723～725

[3]胡学林, 宋宏.电气控制与PLC应用[J].北京:冶金工业出版社, 1997:12～14

全自动控制方案篇2

3应用效果

（1）节能效果显著。单台给煤机功率为3kW，本次合计改造15台，总功率45kW。按每年12个月，每月30d，电费价格0.5元/(kW.h)计算，每年节电45×12×30×12=194400度，可节约电费194400×0.5=97200元，经济效益显著。（2）给煤量通过控制室人员调节变频器频率来进行实时调节，多台给煤机实现集中统一控制，一旦出现故障可实现联锁停车，可将对设备的损坏降到最低。同时，变频器调速范围较广，操作简便，故障率低，可有效降低设备额外的机械磨损。（3）实现给煤机远程自动化控制。由控制室根据皮带秤的显示量大小，结合配煤比例，通过调节变频器频率进而实现对给煤机转速的调节，减少了现场操作人员的劳动强度，提高作业人员的安全系数。

4结论

通过本次系统的优化改造，施耐德ModiconM340实现了给煤机的集中控制，给煤机的控制系统化繁为简，设备运行更加稳定可靠。根据现场煤仓库存情况自动调控给煤机的给煤量，提高了原煤配洗效率，进而改善该厂的运营效益。自系统投入使用以来，经过现场运行，整个系统运行良好，而且控制程序简单，利于日常维护。

全自动控制方案篇3

[关键词]剧院；舞台机械；无线；车台；定位；制动器控制

文章编号：10.3969/j.issn.1674-8239.2016.04.009

现代的大剧场通常是城市的标志性建筑，且“品”字形舞台的大剧院在大剧院中有较高的占比，可以承接歌剧、话剧、舞剧、音乐剧、戏剧、音乐会和综艺节目等文艺形式的演出。舞台机械是演出场所用于在演出中实现布景、道具、灯光设备和演出人员的更迭变换和上场、下场的专业设备，可以实现升、降、平移、旋转、翻转等运动形式以及以上运动形式的组合。

1.舞台工艺要求

本文要介绍的舞台车台位于“品”字形舞台的左右两侧，每侧各配置5台，共10台。在侧车台下面有10台对应的侧补偿台。

某“品”字形舞台大剧院的台下舞台机械工艺设备布置平面图如图1所示。侧车台可以经过本侧相邻的侧辅助升降台（预先降低侧车台厚度）驶到中间的主舞台升降台上，还可以经过对面的侧辅助升降台和侧补偿台（预先降低侧车台厚度）驶到另一边的侧车台或侧补偿台上。经过侧补偿台、侧辅助升降台的抬升和降低，侧车台以保持整个舞台平面高度不变的形式左右穿越整个舞台，也可以只由侧补偿台抬升其上面的侧车台。如此，侧车台可以在舞台平面以上由一边驶到另一边，从而实现左右穿越整个舞台。侧车台还可以驶到主舞台升降台上锁定后随同主舞台升降台一起升降，实现特殊的演出效果。侧车台运行速度为O～0.5m/s，可调速。2控制设备的选型及系统构成

从以上工艺要求可以看出，项目要求侧车台必须是无拖缆的、且最好是无线遥控的舞台车台。车台还要进行精确定位的运行，并要求与其他相关工艺设备进行运动协调与安全连锁控制。由于车台设备厚度尺寸所限，要求在只有大约17cm高的空间内安装全部的电气检测、电气控制、电气传动（如控制系统、驱动装置、电动锁定装置、安全边、限位开关以及电源单元等）和机械传动系统（电动机、减速机、换向器、万向轴等），因此，设备的正确选型非常重要。

2.1无线控制方案的确定

对于无线网络，经过比较，在传输速率、传输距离和客户端数量等方面，无线局域网均可满足工艺要求，并且随着当前以太网在工业控制领域的发展，无线局域网WLAN是无线工业控制的潮流和方向之一，因此，最终选定IEEES02.11标准的无线局域网方案，并根据工艺布局特点采用星形网络拓扑结构。

西门子SIMATIC NETXI业无线以太网IWLAN设备支持3种IEEES02.11标准，并具有以下的优点：

（1）坚固：金属机架、高防护等级IP65、防震、防-颤、宽的温度范围20℃～+60℃；这样可以直接安装在控制柜外，方便安装天线。

（2）可靠：循环的数据通信（确定性）、支持冗余、无线连接监控、稳定的无线连接。

（3）针对工业应用开发的工业特性。

本项目的无线工业以太网通讯采用1个W788-1PRO接入点和10个W744-1PRO客户端（分别位于每一个侧车台中）构成，结合系统运行的空间，采用缺省的全向天线传输，整个系统构成如图2所示。

2.2控制系统方案的确定

由于本项目的工艺功能及其控制要求的特点，并结合上述无线工业以太网系统的要求，最终确定采用基于PROFINET的控制网络。PROFINET作为一个基于工业以太网的实时网络，兼容国际以太网标准IEEE802.3，可以基于无线工业以太网进行安全、可靠、实时的数据通讯。西门子的最新产品全面支持PROFINET。PROFINET具有如下特性：

（1）PROFINET是开放的国际标准，使用现行的IT标准，全面支持TCP/IP协议，从管理层至现场层均可实现直接的访问操作，能同时保障纵向及横向集成。

（2）用于控制器、分布式外围设备以及运动控制的实时通讯，具有可伸缩性，因此可提供极短的响应时间，能满足与自动化相关的所有包括时钟同步实时要求。用PROFINET在实时状态下实现分散式和分布式自动化系统的同步运行，可用于高性能运动控制。

（3）通过PROFINET可将分布式现场设备PROFINETIO直接连接到工业以太网上，这样就能在外围设备与控制器之间进行快速数据交换，且能提供较好的诊断方法。

如上所述，由于在侧车台中的控制系统的安装空间被限制在了17cm的高度范围内，笔者也考虑过常规的交一直一交传动方案和不同品牌厂商的产品，如CT公司的UNIDRIVE sP系列产品、sEW公司的MOVIDRIVE MDX60/61B系列产品，以及西门子的紧凑型SIMOVERT MASTERDRIVES产品和SINAMICS系列的s120产品等等。由于既要保证本项目的功能、性能指标、安全性和可靠性，又要控制项目的成本，还要满足安装尺寸方面的苛刻要求，进行了多轮多种控制方案的比较、筛选。

由于掌握sINAMIcs系列s120产品的情况，其控制单元、端子模块、传感器模块箱、功率单元、制动单元的厚度均为50mm，以上厚度的模块化产品正好满足侧车台空间的要求，最终确定采用西门子的书本型SINAMICS s120的DC/ac产品。这一方案也是其在国内舞台机械行业中最早得到应用的首个案例。

本项目用蓄电池组直接提供常规交一直一交形式驱动器中的直流链路电压，这样就省去了交一直一交形式驱动器中需要的逆变电源及其整流单元，同时也解决了大部分安装空间的难题。驱动装置用10套SINAMICSs120驱动交流异步电动机，通过加装通讯模板CBE20，s120作为PN IO设备连接SCALANCE W744-1PRO客户端，同时s120配置增量编码器和绝对值编码器，实现速度和位置双闭环控制。对于PLC，采用1套带PN接口的SIMATIC S7-300的CPU315—2PN/DP，并配置相应的I/o模块。SIMATIC s7—300作为PN IO的控制器连接SCALANCE W788-1PRO接入点，通过无线工业以太网实现与s120的PROFINET IO实时通讯。对于HMl人机接口，选用SIMATIC HMI MobilePanel 277。这是因为该西门子便携移动操作盘有以下特点：

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（1）重量轻，约为1.8kg，方便手持就近操作；

（2）防护等级IP54，并抗1.2m跌落；

（3）带钥匙开关、启动键、急停按钮、手轮、安全开关等，可以直接进行操作；

（4）人机界面Mobile Panel 277通过PROFIBUS与S7-300PLC连接通讯；

本项目侧车台的控制系统部件安装如图3所示。

3.控制系统完成的功能

本控制系统实现以下主要功能：

（1）通过车载蓄电池组实现无拖缆供电；

（2）通过SCALANCE无线工业以太网实现无线控制和监视；

（3）通过Mobile Panel 277的人机界面以及应用程序，可以在排练和演出前预先编好演出剧目中用到侧车台的演出程序。数据流示意图如图4所示。

（4）通过Mobile Panel 277的人机界面来选中要运行的几个侧车台编组成一个组，例如1号、3号和5号为一组，2号和4号为另一组，也可以是其他形式的组合，即侧车台应用程序编程实现编组运行；

（5）通过Mobile Panel 277的人机界面选定需要使用的侧车台，并输入相同的运行参数和运行命令实现几个侧车台的同步运行；也可以输入不同的运行参数进行侧车台异步运行；

（6）Mobile Panel 277到2个连接盒间有10m长的专用电缆，实现在舞台面左右2个半径10m范围内的就地就近控制，实现画面监控和人工目视监控，保证侧车台安全运行；

（7）通过Mobile Panel 277的旋转手轮对侧车台进行调速控制；

（8）通过Mobile Panel 277的人机界面实现运行监控，可监控运行位置、运行速度、故障信息等。

另外，在侧车台上还配备了手动控制盘，当PLC和无线局域网故障并无法短时恢复时，可用手动控制盘直接操作S120驱动器就地调速运行侧车台；如果S120驱动器发生故障而无法短时恢复时，或者电动机故障时（这种情况发生的慨率较小，因为设计了电动机内置热敏开关电路进行热保护），可以通过手动控制盘将制动器打开，人工推动侧车台。

该项目通过以上功能，实现了侧车台的高安全性、高可靠性和高可用性的无拖缆的无线任意单台或多台编组同步定位运行、控制和监视。

4.应用体会

通过主持该项目和全程进行方案设计、试验、加工成套、安装、调试以及验收，对西门子的SIMATICSCALANCE无线工业以太网产品、PROFINET网络、SINAMICS s120驱动产品、SIMATIC HMl人机界面产品等有了进一步深入的了解和掌握，实现操作界面如无线工业以太网组网、PROFINET通讯、编码器的速度和位置反馈及定位、制动器的控制、软限位等，拓展了项目思路和产品的应用。该项目也体现出西门子自动化与驱动产品的全集成自动化（TIA）平台慨念及其解决方案。该车台系统的解决方案在技术和工艺上处于国内舞台机械行业的领先水平。经过几年的剧院运营，该系统运行正常。总结以上使用经验，以供业内同行借鉴。

凝泵变频自动控制方案优化篇4

1 凝结水系统运行情况

运行时排汽装置内凝结水经凝泵入口滤网进入凝结水泵, 凝结水泵升压后通过精处理、轴封加热器进入冷渣器, 京玉电厂冷渣器冷却水系统同7号低加水侧采用串联方式, 即正常运行时凝结水100%通过冷渣器后进入7号低加, 这样的设计方式避免了机组启、停、低负荷工况冷渣器冷却水量对除氧器水位调节的干扰, 缺点为凝结水100%通过锅炉冷渣器造成凝结水系统流动阻力过大, 系统节流损失增加。京玉电厂除氧器的设计压力为1.2MPa, 由实测凝结水管道阻力损失在1.1MPa左右, 凝汽器热井至除氧器凝结水喷头位置高度为20米左右, 计算凝泵扬程为1.1x (1+15%) +1.2x (1+15%) +0.2+0.072=2.92MPa, 即292米, 实际凝泵扬程296米, 扬程选择符合要求。

2 凝结水系统存在主要问题

京玉电厂凝结水变频改造前凝结水母管处于定压运行方式, 长期维持在2.04MPa下运行, 经实测凝结水系统总压降低为1.1MPa, 且随着凝泵出口压力的升高而升高, 京玉电厂168h期间额定负荷下凝结水泵出口母管压力2.04MPa, 5号低加出口压力0.93MPa, 压降为1.1MPa左右, 虽然凝结水系统能满足整个系统用水需求, 但是凝结水系统存在比较大的节流损失, 原因为自调试以来除氧器水位调节一直采用阀门自动调节, 凝泵虽处于变频方式, 但长期处于给定频率下的运行方式, 这违背了凝结水变频调节设计的初衷。同时冷渣器同其他加热器串接在凝结水系统中, 且不设冷渣水调整门, 正常运行中冷渣器的水侧压力等于凝结水系统压力, 调试期间我厂1、2机多次出现因凝结水母管压力偏高造成冷渣器旋转接头处漏水甚至崩开事件, 对机组的安全稳定运行存在极大的安全隐患。

3 凝泵变频运行自动控制优化

为了达到变频调节节能的目的, 同时解决冷渣器压力过高存在安全隐患的问题, 经过热控专业与发电部汽机专业讨论, 通过试验确定, 将凝结水调节方式由阀门调节改为变频调节水位, 变频调节时阀门全开, 这使得凝泵电耗在同负荷下远小于阀门调节方式, 且随着负荷降低这种差距越发明显, 整个凝结水系统的压降随着凝结水泵出口压力的升高而增大。

3.1 自动控制逻辑的优化

原设计除氧器调门和凝泵变频同时控制水位与凝结水压力, 二者控制参数不能同时满足要求, 互相耦合性较强, 凝泵虽处于变频方式, 但长期处于给定频率下运行, 能耗较大, 运行操作量繁多, 通过对除氧器水位和凝结水压力的解耦优化控制。保证且提高了除氧器水位和凝结水压力的控制特性。

3.2 除氧器调门自动控制与凝泵变频自动控制的切换以及保证系统压力稳定注意事项

凝泵在锅炉上水、启动初期、低负荷运行期间, 凝泵变频手动控制, 除氧器调门投自动控制, 来维持除氧器的水位控制, 运行人员不同阶段根据手动给定频率来调整凝结水系统的压力, 保证系统的稳定。

当负荷达到150MW以上, 凝结水流量达到一定值时, 此时除氧器调门已经开到比较大的开度, 但仍存在节流的状态, 此时把调门全开, 凝泵变频投自动, 通过变频器转速控制来调整除氧器的水位, 而运行中凝结水压力随负荷降低而下降, 原来的凝结水压力低联启备用泵的逻辑有可能将备用泵联启, 反而增加了系统的不稳定性, 为避免以上情况发生, 通过与发电部多次试验, 对联启备用泵的压力定值改为0.75MPa。当凝泵变频控制水位投入自动控制时, 低于0.75MPa联启工频泵, 保证系统的稳定性。

在凝结水压力低闭锁低压旁路门的保护中, 在机组启动初期使用, 可将调门关到一定位置或使用提高变频频率使凝结水有足够的压力来保证低旁的运行。在汽机低压缸喷水减温等用水时, 通过试验确定凝结水最低工作压力, 以保证除氧器的上水和其他辅助系统能够正常工作。

同时热控专业在变频自动控制中, 通过凝结水系统压力低于0.8MPa或频率低于10HZ时, 对凝泵变频控制进行闭锁减控制, 保证在高负荷运行时系统凝结水的最低压力。

3.3 凝泵变频故障后切为工频运行时压力过高问题的解决

由于变频转速调节除氧器水位使得凝结水压力低, 一旦变频方式故障跳闸联启备用工频泵后, 凝结水压力、流量突然大幅度的增加, 对除氧器水位控制甚至除氧器的设备安全以及冷渣器冷却水系统造成很大的安全隐患, 在无法改变系统凝泵出力的情况下, 我们通过节流、泄压、疏导的手段来解决以上问题。在联启工频泵瞬间具体为:

1) 除氧器调门自动联锁关小到30%, 延时5秒后, 运行可以手动干预调门的开度, 通过调门的开度起到节流的作用;

2) 把凝泵出口电动门修改为带中停模式, 在工频泵投备后, 出口门不全开, 开度保持在30%左右, 工频泵联启后, 通过小开度起节流作用;

3) 在负荷相对小的时候, 通过稍微调整冷渣器旁路门, 调整三级减温水、排汽装置减温水、再循环门来疏导系统的流量;

4 凝泵变频自动运行节能统计

凝泵变频自动投运后, 电耗在同负荷下远小于阀门调节方式, 且随着负荷降低这种差距越发明显, 整个凝结水系统的压降随着凝结水泵出口压力的升高而增大 (变频调节改造后) 具体见下表:

改造后不同负荷下凝泵 (2号机为例) 功率变化为

凝泵改造后凝泵单耗 (2号机为例) 前后对比

由上表看出凝泵变频改造后凝泵单耗下降了一半, 起到了很好的节能效果。

以每天平均负荷250MW计算, 单台凝泵改造前功耗平均为497KW, 改造后平均为347k W, 所以两台机组凝泵节约成本为:

以每天平均负荷200MW计算, 单台凝泵改造前功耗平均为497KW, 改造后平均为347k W, 所以两台机组凝泵节约成本为:

电气自动化控制系统设计方案篇5

3）精确度

它是精密度和准确度两者的总和，精确度高表示精密度和准确度都比较高。在最简单的情况下，可取两者的代数和。精确度常以测量误差的相对值表示。

2.2.4.2、稳定性

传感器的稳定性有两个指标。一是传感器测量输出值在一段时间中变化。以稳定度表示；二是传感器外部环境和工作条件变化引起输出值的不稳定，用影响量表示。

1）稳定度

指在规定时间内，测量条件不变的情况下，由传感器中随机性变动，周期性变动，漂移等引起输出值的变化。一般用精密度和观测时间长短表示。

2）影响量

测量传感器由外界环境变化引起输出值变化的量。称为影响量。它是由温度、湿度、气压、震动、电源电压及电源频率等一些外加环境影响所引起的。说明影响量时，必须将影响因素与输出值同时表示。

2.2.5 传感器的静态输出-输出特性

静态特性是指输入的被测参数不随时间而变化，或随时间变化很缓慢时，传感器的输出量与输入量的关系。

1）线性度

2）灵敏度

3）灵敏度和分辨力

4）迟滞

5）重复性

全自动控制方案篇6

关键词：PLC自动控制

0引言

ZJB型自动加药系统主要用于水处理中的湿法投加药剂，该系统能使絮凝剂迅速、均匀溶解并配制成一定浓度的溶液。可连续自动的进行分散、稀释以及对干粉药剂的计量操作，并且具有长期可靠性和经济性。

本设备适用于污水处理工程、选煤、印染、制药、石油化工等行业。采用本系统可以精确制备所需的聚合物浓度、同时可避免浪费粉末和在线稀释系统的昂贵花费。

根据设备的运行特点和用户的实际需要，ZJB全自动加药系统主要有两种控制方式：传统的继电器控制和PLC控制。众所周知，传统的继电器控制具有技术落后，线路故障率高，操作相对复杂，维护工作量大等问题，而且，ZJB全自动加药系统本身要求控制的连续性要好，否则会影响最后的出药效果，所以，在本次设计中采用了PLC控制，利用PLC的内部软继电器实现控制过程，使系统控制简便，提高了系统的稳定性和可靠性，同时也保证了产品质量，提高了生产效率。

1ZJB的工作过程及控制要求

1.1工作过程zJB的整个系统共包括.搅拌机1台、螺旋输送机(给料机)1台、鼓风机(气泵)1台、进水电磁阀1个、进药电动阀1个、计量泵(加药泵)1台、液位计1个、液位开关2个、物位开关1个。

在系统自动运行之前，首先检查料仓中物料的物位，如果料仓中的料位低于或等于给定的最低物位，则料仓中的物位开关闭合，同时，蜂鸣报警器发出声音进行报警，提醒工作人员加药，否则会引起物料反吹现象，影响系统的正工作。然后，进入如流程图所示的工作循环中，首先是搅拌机启动，进水电磁阀打开，开始进水，鼓风机启动。开始供气，当鼓风机启动一定的时间后，螺旋输送机启动，开始进料，进料时间一到，停止进料，当溶药罐中的液位到最高位时，进水电磁阀关闭，鼓风机延时停车，搅拌机运行时间到后，停车(搅拌机的运行时间大于进水时间)，此时，一个完整的溶药过程结束。当储药罐中的液位不是最高液位时，进药电磁阀打开开始进药，当溶药罐中的液位到最低液位时，进药电磁阀关闭停止进药，如果储药罐中的液位不是最低液位，计量泵可以工作，向外部设备供药，若储药罐中的液位为最低液位，则计量泵不能工作。至此，整个系统的溶药、进药、供药循环结束。

1.2控制要求系统正常运行时，要求能够达到以下的控制要求：①该控制系统应具有手动调节和自动运行功能。②为了确保药液的均匀程度，搅拌机的运行时间应设置合理。③为了防止进水口出现粘堵及返潮现象，必须保证鼓风机与进水电磁阀同步启动，再停车的时候，鼓风机滞后于进水电磁阀。④进水电磁阀的打开受溶药罐的最低液位控制，关闭受溶药罐的最高位控制。⑤进药电磁阀的打开受储药罐的最高液位控制，关闭受溶药罐的最低液位控制。⑥当各个电机出现故障时，能够发出报警信号，并且能够自动停机，防止出现更大的事故。⑦确保运行过程连续、可靠。

2设计方案

本电气控制系统由主电路和PLC控制系统两部分组成。

2.1系统硬件设计各电机的电机基本参数如下：

搅拌电机：P=I 5KW，n=1500r／mln'In=3.8A

漩涡式气泵(鼓风机)：P=0.75KW，In=1.7A

螺旋输送机：P=0.18Kw，输送量：0.2kg／min，In=0.82A

计量泵：P=I.1 KW。In=3.4A

药液配制浓度：5‰

2.2系统PLC的选择电气控制系统如图2、3所示，经过现场考察、市场调研及用户的要求，根据控制系统的输入，输出信号种类、输入／输出的点数，选取了SIEMENS系列的PLC，控制电路主要由CPU214，EM221扩展、Profibus-DP通讯模块组成，其具体的型号及参数参见表1

3故障分析

系统在运行过程中，难免会出现故障，现在将可能出现的比较典型的问题做如下分析：

3.1在运行过程中，任一电机出现过载时，其对应的信号灯亮，发出报警信号，提醒现场巡视人员要检修，同时，系统也会自动停机，避免出现更大的问题。

3.2若在自动运行中，系统运行3min后，溶药罐的液位仍位于最低液位，则系统故障灯亮，给出报警信号，出现这种情况有二种可能：①原水的供应水压不足，不能满足正常供水水压的要求。②进水电磁阀本身出现故障，不能打开，阻碍正常进水。

3.3若储药罐的最低液位显示灯亮，则可能的原因除了上述的第②外，还有二种可能：①进药电磁阀本身出现故障，不能打开，阻碍正常进药。②计量泵选型出现错误，超过了系统本身的供药能力。

4结束语

全自动控制方案篇7

现代海上石油开采往往是以作业区为单位进行组织构架, 即一个母平台周围会有多个子平台或无人平台。无人平台与母平台之间通过海底管线进行原油传输, 通过海底电缆、光纤进行电力及控制信息的传送。其简单结构图如图1所示。

母平台和无人平台上各有一套独立的控制系统, 分别对母平台和无人平台生产设施进行监控, 同时母平台和无人平台的控制系统之间又有相互的联系。第一, 母平台控制系统接收无人平台的I、IIB和因火气原因产生的IIA级关断信号并引起对应工艺流程的生产关断;第二, 母平台控制系统监视无人平台的生产、ESD和火气系统状态;第三, 当母平台发生I、IIB和IIA级关断时, 将发出信号至无人平台触发IIW级关断信号来关断无人平台工艺流程。

2 控制系统概述

中控系统的功能由ABB公司的产品来实现。该系统的组成主要包括过程控制系统、设备保护系统和操作站。过程控制系统采用AC800M PM861A冗余控制器;设备保护系统采用AC800M PM865冗余控制器;操作站采用研祥公司操作站。包括液晶显示器, Windows操作软件, Intel Pentium处理器。整个系统采用10M/100M以太网, 实现统一通讯和管理。

平台的中控室内配置了两套独立的控制系统。第一套为过程控制系统 (PCS) , 第二套为设备保护系统 (FPS) , 包括紧急关断系统 (ESD) 、火气探测和消防系统 (F&G) 。过程控制系统用于对工艺过程的数据采集和控制;ESD和F&G系统用于平台的紧急关断以及对火气的探测和自动/手动消防。这两套系统使用相同的操作员站来进行PCS的监控, ESD系统的强制和旁路以及F&G系统的火区监控。这两套系统使用相同的打印机打印报警记录。通讯采用“以太网/TCP/IP上层通讯协议”的方式来实现, 使用SDH设备进行无人平台与母平台之间的通讯。

为了保证过程控制系统 (PCS) 连续可靠的运行, 过程控制系统的CPU模块、通讯模块、电源模块、数据通讯总线等均采用1:1冗余。ESD和F&G系统的CPU模块、电源模块、通讯模块、数据通讯总线和I/O也采用1:1冗余。所有探头采用点对点形式接入ESD和F&G系统。整个控制系统框图如图2所示。

3 过程控制系统

3.1 过程控制系统的功能

(1) 对生产过程进行监控, 动态显示生产流程, 在线修改控制参数, 主要工艺流程和主要设备参数运行状态, 以声光形式显示平台生产和安全的异常状态。 (2) 台风情况下的自动海水置换。 (3) 油井的自动倒井计量。 (4) 电潜泵的数据监视。 (5) 对异常情况进行声光报警, 保护人员和设备的安全。 (6) 可在线设定、修改工艺参数。 (7) 无人平台与母平台之间的双向通讯。 (8) 可以即时记录、存储和打印相关设备运行状态和工艺参数。 (9) 具有手动和自动操作功能并可实现手动和自动操作的无拢动切换。 (10) 定期打印生产报表。 (11) 系统自诊断功能。

3.2 系统配置

过程控制系统采用AC800M+S800I/O, 其主要包括处理器模块、I/O模块和电源模块。AC800M的处理器模块为两个PM861A和TP830的组合。PM861A包括1个48MHz的MPC860处理器和16Mbytes RAM。它包括2个以太网口和2个RS232通讯口。AC800M具有自动和手动过程控制功能, 包括确认、位置检定、工艺计量、逻辑和连续控制、系统监测功能。

S800 I/O系列, 每块I/O板的故障状态均在I/O板上和操作站上有显示, 另外, 会产生1个系统故障状态的报警信号。在系统正常工作期间可更换板, 新的I/O板在过程数据库里预定义, 也可进行在线插拔, 新插入的I/O板可在10S钟内正常工作。S800 I/O板的几种类型如表所示。

4 紧急关断系统

紧急关断系统的设计原则是:某一级别的关断均不能引起较高级别的关断, 只能启动本级别和所有较低级别的关断。紧急关断一旦产生, 操作人员在确认故障排除后才能手动复位。平台紧急关断系统分为LEVEL I、LEVEL IIB、LEVEL IIA和LEVEL III, 其具体涵义如下:

LEVEL I:这级关断叫弃平台关断, 关断级别最高。在遇到无法抗拒的情况系统才会强迫关断。这级关断只能通过紧急手动站来实现。本关断一旦触发除应急发电机、消防系统、吊机系统、通讯系统、导航系统、应急照明系统外的所有系统都将被强行关断, 而消防系统和应急发电机在延时10 min后也将被关断, 同时启动PA系统。

LEVEL IIB:这个关断由平台单个火焰探测器动作, 易熔塞回路低低压或手动报警站动作产生, 该级关断除执行本级关断的特殊功能外, 还将引起LEVEL IIA和LEVEL III级关断, 同时平台状态灯黄灯和绿灯闪烁。

LEVEL IIA:该级关断由主电源、闭排罐液位异常、仪表风等公用系统故障、海管入口压力异常、生产区可燃气体严重泄漏、中控室、配电间、应急发电机房、主变压器间和ESP控制房CO2释放该级关断除触发本级关断的特殊功能外, 将引起本平台LEVEL III级关断。

LEVEL III:本关断为单元关断, 由单台设备或单井故障引起。本关断只关断故障设备和单井, 而不影响其它设备的正常工作。

5 火气探测报警系统

5.1 系统配置

火气探测系统采用两个PM865和TP830组合的AC800M, PM860包括1个96 MHz的PM860处理器和32Mbytes RAM。用于设备保护系统的I/O板有以下几种类型:

5.2 平台上火气探测的主要元件

(1) 感烟探头。烟感探头主要布置在控制间、配电间、生活楼房间和走廊。可选择美国APOLLO公司制造的SERIES 60烟探头。 (2) 感温探头。感温探头主要布置在控制间、配电间、生活楼房间和走廊、电瓶间, 可选择英国ALOLLO公司制造的55000-100感温探头。 (3) 三频红外火焰探头。主要安装在井口区域、生产区域、发电机房、钻台等重要区域, 可选择美国DET-TRONICS公司的X3301型IR3式火焰探头。 (4) 可燃气体探测器。可燃气体探测器主要布置在井口区和生产区以及风道入口, 可选择德国DRAGER公司产品。 (5) 氢气探测器。氢气探测器主要布置在有可能产生氢气的地方, 如电池间, 可选择德国DRAGER公司制造的Polytron FX催化燃烧传感器。 (6) 易熔塞。井口区布置有易熔塞回路。当易熔塞周围环境温度超过设定值时, 易熔塞破裂, 气环路漏气, 压力开关动作, 引起ESD LEVEL IIB级判断。

6 结束语

综上所述, 要实现无人平台的自动控制, 其控制系统至少应由两部分组成, 即过程控制系统 (PCS) 和设备保护系统 (FPS) 。过程控制系统的主要作用是:对生产过程进行监控, 动态显示生产流程, 在线修改控制参数, 主要工艺流程和主要设备参数运行状态, 以声光形式显示平台生产和安全的异常状态;设备保护系统的主要作用是:当生产出现异常, 如压力高高、温度过高、液位过高、流量过大、发生火灾等, 自动采取措施进行调整, 或关断设备用以保护设备不受破坏和人员不受伤害。

当然, 对于现在自动控制还应该包括自动画面摄像系统 (CCTV) 。它使得用户能够实时观测到主要区域的生产动态, 这些主要区域包括井口区、中控室、配电房、海面、和直升机甲板。其原理是, 安装于无人平台现场的摄像机拍摄现场画面, 经过编码器压缩编码后, 通过SDH传送至母平台, 再通过解码器解码, 最后送至硬盘录像机。其原理如图3所示。

参考文献

[1]王建辉.自动控制原理[M].北京:清华大学出版社, 2007.

[2]韩一石.现代光纤通信技术[M].北京:科学出版社, 2010.

[3]冯博琴, 吴宁.微型计算机原理与接口技术[M].北京:清华大学出版社, 2011.

全自动控制方案篇8

1 全自动包装线工作流程简介

全自动包装线分多段工序, 采用多套PLC进行控制, 各套PLC在控制方案上相互关联, 才能确保包装线平稳运行。其工作流程如下图1所示。

2 自动称重系统的构成

自动称重控制系统是由称重控制仪和PLC联合控制的系统, 它是决定包装精度的关键部位, 其包装精度主要起决于称重传感器、称重控制器的测量精度以及PLC的控制方案。

化工行业自动称重控制系统的硬件配置:

称重系统要实现自动控制方案, 需配置以下硬件:

称重传感器:直接感受物料和称斗的重量, 把称重过程中检测的重量信号送给称重控制器.。

称重控制器:重量控制的关键系统, 接收传感器送来的重量信号, 并和组态设置的参数进行比较, 根据比较结果向PLC发送指令执行条件, 同时也会接收PLC相关指令。

PLC:自动控制方案动作步骤执行部分, 接受称重控制器及外部开关、按键信号作为条件信号, 组态逻辑根据各条件信号发出相应的执行指令。

电磁阀:一般选用二位五通型电磁阀, 根据PLC的指令进行气路切换, 驱动相应气缸进行伸缩动作:

气缸:连接各机械部件、带动各机械部件执行PLC的各项机械运行指令。

操作面板:人机操作平台, 分布各项操作按钮或指示灯、操作面板可以是硬件面板, 也可以是和PLC相连的软键屏幕面板。

3 自动称重主要控制方案

化工行业自动控制系统很多情况下采用单称斗称重运行方式即可满足生产负荷要求, 单称斗控制方案执行步骤为流水线式, 控制方案相对较简单。但在很多场所在保证称重精度的情况下为了提高称重及包装速度, 往往需实行双称斗控制方案, , 即两台称斗交替工作以此提高称重速度, 当一台称斗出现故障时另一台称斗仍可继续正常工作。双称斗控制系统必须分别由两套称重控制器进行控制, 但PLC只需一台即可满足控制要求。

3.1 控制方案具体执行步骤

控制方案按以下相互关联的步骤进行

(1) 系统初始化检测:在称重系统中, 当按下启动按钮后, 称重控制器和PLC首先初始化检测, 初始化检测主要是检测称重系统各控制器及PLC工作是否正常, 皮重值是否正常, 如果检测到异常则停机报警。

(2) 自动状态检测:初始化检测正常则会检测A/B称是否处于自动状态, 对处于手动状态的称重线停止执行自动步骤, 但此时PLC只要接受到相应的任何手动按钮信号, 如手动进料、手动缷料等信号都会执行相应的操作指令。对于此时处于自动位置的包装线, PLC则发出粗进料信号, 打开粗进料门开始进料。

(3) 粗进料检测:粗进料步骤执行后, 称重控制器检测进料重量的变化并和内部组态设定的粗进料值进行比较, 当粗进料值达到后, 称重控制器会给PLC发出粗进料达到指令, PLC把此指令作为执行条件, 根据控制方案组态逻辑, 此时会发出关闭粗进料门指令, 并打开精进料门。

(4) 目标值检测:精进料步骤执行后, 进料速度大大减慢。这样下料冲击减小即可提高称重精度。精进料一段时间后, 称重控制器把重量的变化值和内部设定的目标值进行比较, 如果目标值达到, 即会向PLC发出精进料门关闭指令。

(5) 超差检测:称重控制器检测称重达到目标设定值之后, 则会进一步把这个重量值和设定的充许超差值进行比较, 如果超差则向PLC发出超差信号, PLC接受到此信号后发出报警提示信号, 并停止运行, 此时说明为非标重量, 只有人为按下操作面板上的手动超差缷料健后才能缷去非标重量的物料。再次按下复位确认健后方可让PLC和称重控制器重新复位, 程序从头开始运行。

(6) 缷料条件检测:如果未检测到超差信号, PLC则要进一步检测另一条重称线的缷料门是否处于关闭位置和自动包装系统的PLC送来的允许缷料信号是否正常, 如果另一料线处于缷料状态, 则会停止执行下一步骤, 一直等到另一条线缷料完成并已包装后才进行缷料, 此信号由相应缷料门驱动气缸上的磁感应开关进行检测, 开关信号闭合为门关闭状态信号。自动包装系统的PLC送来的允许缷料信号 (开关量) 是自动称重系统缷料的条件之一, 称重系统的PLC接收到充许缷料信号的同时也会发送缷料指令 (开关量) 给自动包装系统的PLC, 这两个信号使称重和包装两套运行系统相互关联, 使相应机械动作协调。缷料指令执行后, 经过设定的投料时间, PLC则会发送缷料门关闭指令, 并同时向相应称重控制器发送清零指令, 程序步聚返回自动状态检测段重新开循环执行。

双称斗自动称重控制方框图如下:

3.2 自动除尘方案

全自动包装线根据物料性质和包装要求控制方案也有所不同, 其中对于粉尘物料在自动称重系统运行的同时可能还需同时启动自动除尘系统, 除尘系统可以是一个独立的系统, 由人员自行控制, 也可以在控制方案中和自动称重系统关联, 因为一般只有当自动重称系统运行时才可能产生粉尘。只要称重PLC输出一组开关量信号作为条件信号串接在粉尘真空泵控制回路中, 即可实现自动除尘控制方案。

4 自动称重系统控制方案探讨

4.1 料位检测控制方案探讨

对于一此特殊的场所, 在程序运行到初始化检测之后可能还需检测料位是否正常作为程序进一步执行的条件, 如果料位异常, PLC则会停上运行, 并发出相应的报警提示信号, 只有当故障排除后, PLC和称重控制器才能重新复位启动, 执行步骤从头开始。在控制方案上有没有料位检测方案, 主要起决于物料的性质, 如果物料粘性较大或易吸潮造成贴壁起拱堵塞料仓, 则需增设料位检测控制方案, 但增加料位检测后往往使故障率大大增加, 其主要原因是料位开关易粘料产生误报信号, 所以料位开关应按一定原则进行选择。

4.1.1 料位开关的选择原则

对于粘性物料或易结块、易吸潮造成堵塞的物料则应选用非接触式料位开关 (如超声波、雷达等测量原理的开关) 。对于粘性小不易吸潮的物料则应选用灵敏度更高的接触式料位开关 (如振旋式、音叉式、电容式、射电式的料位开头) 。为了降低故障, 在不易堵料的下料环境下尽量不采用料位检测控制方案。

4.2 料门检测方案探讨

在部分自动称重系统中, 为了确保各机械部件工作正常, 进一步保证测量精度, 往往还需增加粗进料门位置、精加料门位置检测信号, 一旦位置检测信号异常, 则说明相应的机械部件工作异常, 需进行检查维修, 此时PLC根据检测信号发出相应的指示报警信号, 此类故障信号需消除并复位确认后, PLC和称重控制器才能重新开始运行。此类检测由于此部位的机械振动较大和机械运行幅度较大, 一般不采用机械微动开关, 而应采用气缸磁感应开头进行检测, 增加此部分的检测保证机械运行可靠的同时也往往大大增加了故障率和建造使用成本, 所以不是非常必要的情况下, 控制方案不需要考虑此类信号联锁检测, 因为机械故障往往造成重量异常, PLC同样会发出报警信号, 但在双称斗运行系统采用缷料门磁感应开关进行检测是必要的, 此项硬件检测方式能确保两条称重线运行步骤协调统一。

4.3 实现控制方案的主要硬件选择原则

自动称重系统为了保证控制方案的可靠运行, 提高称重精度, 同时应选用合适的关键部件称重传感器和称重控制器及PLC。

4.3.1 称重传感器的选择原则

称重包装系统在称重过程中首先由称重传感器检测重量的变化, 重量由多个传感器同时检测, 多个传感器的信号在叠加电路中进行叠加处理后输出一组信号给称重显示仪, 选择称重传感器主要是根据电子衡器类型、称重范围、称重准确度要求、使用环境、安装空间来定, 在工业自动包装系统中一般采用的是悬挂式料斗, 所以还需从数量上进行选择, 称重料斗在下料冲击不大的情况下一般采用二个或三个悬挂式传感器即可满足要求, 如果冲击过大为了尽量保证称斗稳定应采用四角悬挂。称重传感觉器的的量程选择时在考虑了称斗自重、振动、冲击、偏载的情况下称量值越接近传感器的额定容量, 则其称重准确度越高, 在同一系统中不应采用额定容量不同的传感器。

4.3.2 称重控制器的选择原则

选择称重控制器首先应考虑接收传感器的信号类型应和传感器匹配, 传统的传感器一般信号类型为模拟量, 所以控制器也只能配模拟量类型的, 信号类型相同的情况下, 还应考虑到信号取值范围也应相同。另外控制器选择还需考虑功能要求、显示精度要求及配线安装方式要求, 另由于称重包装系统一般使用环境较恶劣, 所以防护等级不应低于IP65级。

4.3.3 PLC的选择原则

应选用高稳定性、组态功能相对较强, 使用维护方便的机型, 此系统的I/O点数相对较少一般使用整体式结构的PLC即可满足要求, 同样由于称重包装系统一般使用环境较恶劣, 所以PLC的各硬件防护等级不应低于IP65级。

选择了合适的传感器和控制器及PLC后, 可按以下图3、图4组成控制回路:

5 总结

自动称重系统已广泛应用各个领域, 控制方案虽有所不同, 但只要掌握控制方案实行的方式和流程, 把握关键部分设计要点, 然后根据物料和其它生产要求即可设计合理的机械运动部件, 在保证各机械运动部件动作协调的情况下最终可确定控制方案。熟悉了控制方案之后, 即可熟练掌握故障排查和控制方案优化方法。控制部分的称重控制器及各种PLC现虽已具备一定的智能和自诊功能, 但同一条包装线在不同的生产工况下控制方案中的参数设置也会有所不同, 需根据实际工况进行部分修订, 才能进一步保证称重精度。

摘要：对化工行业自动称重系统运行流程进行了说明, 同时对控制方案、系统结构、软硬件构成、故障诊断进行了阐述和探讨。

关键词：化工行业,控制方案,自动称重,传感器,称重控制器

参考文献

[1]自动控制原理与设计 (第5版) : (美) Gene Franklin;JSIEMENS PLC编程手册siemens

[2]张虎, 主编.计算机控制系统[J].化学工业出版社

[3]王森, 主编.仪表常用数据手册[J].化学工业出版社

空调系统自动控制方案比较与分析篇9

随着经济的迅速发展,人们的生活水平不断提高,对生活质量的要求也在不断提高,空调在人们生活中的应用也越来越广泛。为了解决用电紧张,满足人们生活需求,对空调系统的改进引起人们极大的关注[1]。同时,要使空调应用步入迅速发展的良性轨道,就必须实现空调向低成本、高效率、全自动化方向发展。本文主要介绍2种自动控制系统,介绍它们的控制原理并对其优点进行比较,希望为以后冰蓄冷系统的发展打下基础。

1 DDC系统

1.1 DDC系统工作原理

直接数字化控制(DDC)是一种简易的微电脑设备,它需要和其他软硬件(如变频器、温度湿度传感器、电子传感器等)配合才能发挥作用。这些组件的输入和输出主要以模拟信号或低电流作信号传送至DDC控制器[2]。DDC主控系统接收信号,按照一定的控制规律进行运算,最后输出指令再反馈给控制阀部件或其他传送组件来达到调节控制空调的目的。DDC系统也能将实际环境中的温度、压力等控制变数,与系统设置的标准数据进行比较分析,如果实际数值比系统设定标准数值小,系统将会以数字脉冲的形式发出指令,通过电动对气动的转换器转变成控制器的调整信号,在电脑调整数值后输出信号,再操作其转换器,控制气动或电动的组件最终调节空调工作。

1.2 DDC系统的组成

DDC系统主要是借助计算机控制技术将空调系统中各种信号通过传送设备反馈回计算机,这些信号包括温度、压力、流量、状态等。经控制程序处理后,将信号再传回执行部件,进行相应的操作。

在这个控制过程中所需的主要组件包括:时钟、程序存储器、工作存储器、多路输入输出控制器和系统所需的其他相关软件[3]。其中,时钟主要用来计算一系列输入输出数据的运算时间,适时通过控制时钟来调整这个时间过程;程序存储器主要用来存储用户为不同空调系统而设计的不同应用程序,以备选择所需;工作存储器主要对随机存取和临时存取数据进行读写;多路输入输出控制器先将输入信号传至A/D转换器中,在转换器中将模拟量转换成数字量,再将数字信号输入微处理器,微处理器运算后再将结果输入D/A转换器,转换器再将指令下达至控制器和变送器。此外,DDC系统还包括其他相关软件,如操作软件和应用软件,主要组成如图1所示。

1.3 DDC系统的主要功能

DDC系统首先要实现的是能量控制及管理功能。按照实际环境对温度的需求控制空调系统中的风系统和水系统。按照设计,这项功能是系统自动完成,DDC自动控制冷热设备运行状态及运行参数,使整个空调系统达到最佳节能状态[4]。其次是对冷热源的控制,DDC自动监控调节空调系统冷热源的相关参数,实时监测空调设备运行状况是否正常,并适时调节空调设备的工作强度甚至启停,避免浪费。另外,DDC系统的功能还包括自动累积空调设备的运行时间,对于达到使用年限的设备,系统将根据设定的使用寿命,作出判断,提醒用户及时维修或更换。

1.4 DDC系统的控制过程

该系统对空调水系统的控制体现在对变流量系统的控制上。水系统依靠水泵有目的、有计划地控制水量,以供空调调节温度所需,这样也可节约水泵工作所需电量。此系统冷水机组与冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔是相互对应、一脉相承的。为保证整个系统的顺利运行,必须设置冷冻水泵和冷却水泵的备用设施[5],以便在出现意外时冷水机组及冷却塔能正常切换。启动时,系统先开启冷却塔风扇再启动冷却塔,然后启动冷却水泵,冷却水泵开启30 s后再开冷水阀启动冷冻水泵,至此冷水机组便可正常运转了。系统关闭时反向运行即可。根据水流开关信号启动冷水机组,以冷水流量及供回水温度之差的乘积计算冷负荷,对冷水机组的变频控制应在单台机器运行时进行。系统对所有设备,包括冷水机组、冷却水泵、冷冻水泵、电动阀等都控制启停,并将执行情况随时传至主控室。

DDC系统控制过程的优点主要有以下几点:

首先,计算机控制系统采用集散型体系结构,控制起来灵活方便,操作简单。主要是由主计算机控制就地计算机,由就地计算机控制DI、DO、AI和AO模块,最后由模块分别控制现场的各种传感器及执行器。在这个系统中,设计了多种联动控制以保证系统和设备的安全可靠运行。冷却水泵和初级水泵联动,要启动冷却水泵后才能启动初级水泵,这样就能保证冷水机组不会被冻结。初级水泵和冷水机组也是联动的,同冷却水泵和初级水泵关系一样,必须先启动初级水泵才能启动冷水机组。

其次,计算机控制系统采用PID调节,维持空调水温的恒定。PID的计算公式为:

用离算法计算得出:

最后,冷蓄冰空调系统在不同的工作情况下的操作都非常简单,只需要操作鼠标,控制系统就可自动完成。该系统性能优越并能保证冰蓄冷空调系统处在最好的工作状态。目前,DDC系统在控制方式上作了改善,在保证效果的前提下,可最大限度达到节能的目的。

2 网络组态控制技术

随着微型计算机性价比的提升[6],智能仪表和现场总线技术的引入,以计算机为中心的控制系统越来越受到设计者的青睐。网络组态未来的冰蓄冷空调控制系统很有可能是网络组态技术的集成,控制系统可通过监控网络连接到信息网,网络组态是比DDC系统更加先进的控制方法。

网络组态软件首次将自动化软件与Web浏览器相结合,所有的配置都能通过一个标准的网络浏览器执行。它的基本组成部分有客户端、监控节点、工程节点。具体技术图如图2所示。

组态控制系统以浏览器为基础,把TCP/IP协议安装在软件中,这样开放的互联网就成为组态控制系统的一部分[7],客户端不需要另外的费用就能对系统进行访问,了解系统的情况,系统还有相应的动态栏,根据自己的需要,编写问题来了解系统的动态。这比以往的系统更为先进,客户端访问数量不受限制,而且其保护性能也比以往的系统强。

组态控制系统的控制界面由手动调节界面、参数设置画面、报警显示等界面组成。各个画面之间的切换通过按钮实现,通过鼠标就能完成,操作起来十分方便。例如手动调节画面,工作人员可以对负载泵进行强制开关,对比例阀的开度进行设置。在参数画面中,对系统供水温度进行调节,以保证系统正常运行。报警画面可以对报警日期、报警类型等进行记录,以便以后的检查和维护。

组态控制系统具有以下优点:(1)在网络环境下对空调系统进行远程诊断维护、远程操作、控制风量等。(2)庞大的数据库构架,用户可以对空调预先设定执行任务,高效灵活。(3)非同步建构功能,允许多用户同时建构数据库,完全具备网络多用户功能口。(4)多叠式网络安全结构(防火墙和内建安全系统),保护用户数据的安全。(5)矢量绘图方式,图形大小不易失真,在不同分辨率、不同大小的显示器上无需调整界面大小,并可直接导入AutoCAD的DXF文件,进行全功能的编辑。(6)简易的TCL脚本,在不同的操作平台、不同的浏览器上都能发挥功能。网络组态技术的这些特点,特别是远程诊断维护、远程操作、控制功能和多用户功能,在冰蓄冷空调的控制系统中的应用是非常先进的。

3 结语

我国是人口大国,随着经济的迅猛发展[8],能源的节约与合理利用越来越重要,而电力资源紧缺现象在我国仍然十分严重,怎样解决用电高峰时的电力不足,是一个令人头疼的难题。随着空调用户的增多,这种现状也会越来越严重,而空调自动控制系统利用其独特的特点,极大地缓解了这种情况,提高了系统运行的可靠性,还降低了费用消耗。本文较为详细地介绍了常用的2种空调自动控制系统的基本原理及控制过程,希望对相关人士有所帮助。

参考文献

[1]陈付林.冰蓄冷空调系统运行优化控制研究[J].机电信息,2011(21)

[2]曹红芬.冰蓄冷空调的应用与技术经济分析[D].上海:上海海运学院,2001

[3]杨宁,史维秀,谢朝国.冰蓄冷系统运行及控制策略探讨[J].制冷,2011(1)

[4]廖勇.冰蓄冷空调系统的优化控制方案设计[J].工业控制计算机,2008(2)

[5]王晓宁.利用网际组态软件WebAccess实现过程控制系统远程控制[J].仪器仪表用户,2003(5)

[6]苏奎峰.TMS320F2812原理与开发[M].北京:电子工业出版社,2005

[7]汪晓光,王艳丹.可编程控制器原理及应用[M].北京:机械工业出版社,2002

发电厂电气自动化控制方案研究篇10

1 电气自动化控制技术的重要性

电气自动化控制技术是当前发电厂进行电力生产的重要技术, 其发展的前景很好, 电气自动化控制技术是现代企业进行电力生产的核心技术。很多的发电站均在不断进行自动化控制研究, 希望通过电力自动化控制整个电力工厂电能。随着科学技术的不断革新, 自动化技术在电厂中广泛的应用, 且获得了很好的成效。因为电气自动化控制属于一门新兴的信息领域学科, 其发展与人们的日常生活非常相关, 而且也成为了当前高新技术发展的重要组成部分, 同时电气自动化控制技术可以有效的提升城市居民的生活质量以及城市的品味。

2 电气自动化控制概述

2.1 传统控制模式

传统的电厂电气自动化控制主要是由DCS系统进行控制, 通过I/O接口来对电器进行部分采集控制和远方控制。电气系统中还存在着一些特殊的装置 (继电保护器装置、电源切换、故障录波器) 与DCS系统无关, 其对电力自动化控制不产生冲突。传统的电厂电气化自动控制是通过DCS的I/O接口与电气回路组成, 控制的时候通过变电器转换成为符合标准的电流, DCS系统可以完成对电气控制中最关键的信号进行监控, 此时控制的信号信息量很小, 而且信息的类型也单一, 但是如果不采用自动化控制, 那么则需要花费大量的电缆来对其关键的信号进行监控, 这样就得不偿失。

2.2 现代先进的控制模式

随着电子保护装置的不断发展, 电气保护的检测装置可以实现对交流电进行采样保护、录波、测量、控制以及通信等。通过这些电气保护装置的检测控制, 可非常方便的对电气监控实现采样和数字通信, 在此过程中他们的信息交流是通过工业以太网和现场总线组成的网络实现。目前采用的电气自动化控制主要是采取ECS进行控制, 该系统是一种分层式分布的系统, 主要由间隔层、信号控制层、基站层、设备层以及通信层等构成。基站的控制层主要是整个系统的控制中心, 主要对整个系统的数据进行显示、处理、收集、监视以及控制等。通信层则是对系统中的数据进行交换, 主要是对间隔层和主站系统数据进行交换, 同时还实现了DCS和DPU之间的数据交换。

3 电厂电气自动化控制的具体方案介绍

3.1 分段组网单机组ECS控制方案

此种控制方案, 基站控制层主要包含了双冗余系统服务器、操作员站、维护站、转发站、系统服务站等。系统服务器实现了通信数据之间的交换, 主要对储存数据进行处理, 而维护站则是对整个系统完成维护工作, 保持整个系统的稳态。操作员站则是人机交互平台, 在此工作站实现人机交互。转发工作站则是ECS系统与其他系统的数据交流场所, 实现各个系统之间的数据交换。整个分段组网单机组ECS控制系统分配主控单元, 通过双LON现场的总线网络和主控单元连接, 而其他的智能设备通过单双的RS接口与主控单元连接。电气分段组网方案其主要的优势是简单实用、现场总线分布容易、便于维护以及间隔分明等, 但是它也具有其缺点, 主要是不能够完成与DCS和DPR的自由通信, 因此他们之间的数据交换受到的限制。

3.2 按照工艺流程组网单台机组ECS系统方案

该ECS系统的基站控制层与上述的一样, 通信层的控制单元分配也相同。但是该ECS系统按照工艺流程进行分配, 将热控生产流程的电动机符合的保护测控装置接入到一个主控单元。此主控单元与DPU一样, 与生产工艺流程关联不强的保护测控设备的单独联网主要有进线、低压变压器等接在一起。另外主控单元还接入了发变组、快切屏、励磁调节控制屏、以及保护测控设备。在主控单元中实现了数据处理, 同时还在某一个工艺流程下对DCS和DPU进行逻辑控制, 从而实现了自动化控制。按照工艺流程组网单台机组ECS系统方案数据交换是双向交换, 不重要的信息和要求较低的信息则通过基站与转发站进行数据交换。按照工艺流程组网单台机组ECS系统方案其具有主控单元与DCS和DPU之间进行一对一通信, 因此该方法具有很高的稳定性和保障性, DCS的工艺流程通信可以通过通信层来实现, 从而取消其他系统所用的硬接线。但是该系统也具有其软肋, 在进行现场总布线在电气间隔之间存在着交叉。

4 发电厂自动化系统功能设计探究

对于发电厂自动化系统功能设计, 首先要从建立厂用保护监控, 其次还要建立深压站网络监控系统, 还需要建立发电机组的综合保护监控系统, 最后需要建立起发电厂电气设备状态监测和核心电气设备的自动监测系统。那么在建设厂用电保护监控系统时, 采用分层分布式结构组成厂用保护监控系统。此分层结构主要有三个层次架构, 分别是通讯层、站控层以及间隔层等。升压站网络监控系统则主要是电气自动化系统的一个分支系统, 其主要功能是对电厂的生产管理与发电进行控制。发电机组综合保护监控系统主要负责对单台或者机组进行监测、保护控制以及联网功能。发电厂自动化控制系统中的核心电气设备自动监测主要是利用一个或者多个的温度检测仪器, 加上本地主机和网络远程主机构成。对整个发电厂的电气自动化安全状态进行实时检测, 可以实现对故障的预测, 为后期的安全维修提供保障。

5 总结

发电厂电气自动化控制中由于现在对其研究很多, 于是出现了很多的控制手段, 每个自动化控制手段在线路控制上有着不相同、在控制原理上有着很大的不一样, 所以自动化控制的效果也不一样, 既存在着优点又存在着缺点。本文仅仅针对两组方案进行了介绍, 由于篇幅有限未对其他的方案进行详尽介绍, 因此希望通过两组方案的比较来学习电气自动化控制的原理, 为广大电力工作者提供参考。

摘要：目前, 社会主义市场经济正在快速的发展之中, 尤其是电气自动化的发展速度越来越快, 对于自动化的控制研究也变得非常广泛。电气自动化控制技术主要为了提升经济运行效率, 从而提高劳动生产率。本文主要结合发电厂的电气自动化控制方案进行研究, 对其控制的技术特点、功能以及设计理念等进行深入研究, 为发电厂电气化自动控制研究者提供借鉴。

关键词：发电厂,电气自动化,控制方案,研究

参考文献

[1]吴治平, 智军, 石景彪.发电厂电气自动化控制方案[J].自动化应用, 2012, 02:50-52.

[2]郭松梅.发电厂电气自动化控制系统软件模块技术研究[J].科技传播, 2010, 22:180+182.

[3]郑鸿志.发电厂电气自动化技术的应用方案[D].华北电力大学 (北京) , 2011.

全自动控制方案篇11

关键词：工业；自动化仪表；自动化控制技术；应用

中图分类号： TB472 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）35-194-2

0 引言

近年来，自动化技术在工业各个领域得到了广泛应用，推动了工业生产由传统人工操作和控制向机械化、智能化方向的转变，促进了我国经济的快速、高效发展。工业自动化仪表充分融合了电力电子技术、信息网络技术、微电子技术、自动控制技术等，被广泛应用于工业生产的各个环节，有效提升了生产效率和质量。在自动化仪表应用的过程中，自动化控制技术发挥着十分重要的作用，利用现代化的计算机技术和信息技术可以形成一套高效的控制系统，改变传统的生产模式，减少繁重的人工操作压力，从而降低企业的生产成本，提高企业的生产效益。

1 工业自动化仪表简介

1.1 工业自动化仪表基本概念

工业自动化仪表指的是在工业生产活动中，按照设定的程序和流程，通过自动化技术，控制生产工艺、监测生产流程、显示生产进度，从而保障生产加工任务顺利完成的一系列仪表设备。工业自动化仪表可以对各项生产数据和信息进行监测和控制，从而保障工业产品的生产质量，同时将相关的数据传输到工业生产的控制终端，为管理者制定相关的管理决策和生产规划提供可靠的参考。

1.2 工业自动化仪表分类

工业自动化仪表种类较多，按照不同的划分方式可以分成不同的种类，从生产过程中测量参数类型角度进行分类，主要包括温度测量仪表、流量测量仪表、压力测量仪表、物理位置测量仪表等；从实现的基本功能角度进行划分，主要有执行类仪表、调节类仪表、计算类仪表、显示类仪表。以显示类仪表为例，主要通过显示数据、图像以及模拟显示，对工业生产中涉及的各种信息数据进行跟踪记录和动态显示，当生产过程中出现磁场干扰，还会通过亮灯或鸣笛进行自动报警，提示相关检修人员进行及时调试和维修，减少生产事故，降低企业经济损失[1]。

1.3 工业自动化仪表性能特点

工业自动化仪表的基本性能特点是通过微电脑技术，不断精简结构，避免笨重的外观，提高工作的可靠性和抗干扰性能，其具体特点体现在以下几点：一是可编程，通过软件编程代替传统的顺序控制，在仪表中植入软件设计，就可通过定时和控制电路实现工业控制，从而简化了硬件设备；二是记忆功能，自动化仪表通常采用组合逻辑电路和时序电路完成控制操作，可以对一些简单的运行状态和操作进行记录；三是计算功能，自动化仪表可以实现较复杂的计算，并且计算精度较高，例如在仪表中设定相关数据的范围，测量数据需要与相关系数进行乘除计算，然后与设定范围进行比较分析；四是数据处理功能，传统工业生产中，需要人为的对相关数据进行检测、校正、线性化处理等，难以保证数据准确性，而自动化仪表可以通过微处理器和相关软件形成数据综合处理系统，极大提高了数据处理效率[2]。

2 工业自动化控制技术简介

2.1 常见的自动化控制技术

工业中应用到的自动化控制技术较多，本文简单分析了其中常见的几种技术：①系统集成技术，该技术的重点在于通信模块的设计、系统综合分析功能的完善、物理设备的配置，全面监控生产活动的各项环节，主要应用于规模较大的工业生产设计，能够有效控制生产成本，提高生产效率；②传感技术，该技术在系统监控方面具有广泛的应用价值，可以为工业电气控制子系统收集和整理各方面的数据信息，为自动化仪表的运行提供操作指令；③智能技术，工业的智能化控制需要根据工业生产的实际要求，科学、合理地选择和配置相关的设备和仪器，将现代化的信息技术和计算机技术融合到测控系统的实践应用中，从而有效提升机械设备的工作效率；④人机界面技术，可以对整个工业生产控制系统进行有效调控，操作人员只需要上传工作指令就可以实现对仪器仪表设备的操作和控制，进而实现自动化生产[3]。

2.2 自动化控制技术的发展趋势

随着科技的不断进步，工业自动化技术需要不断进行改革和完善，朝着智能化、创新化的方向不断发展。目前，对于以太网在工业自动化控制系统中的应用，已经积累了丰富的经验，智能化的电气设备得到开发和应用，提高了自动控制技术的安全性、稳定性和可靠性。现阶段的工业自动化控制技术在通信设计方面，还主要依靠有线技术实现电气设备的连接。随着无线技术的发展和应用，在电气自动化控制技术中可以实现有线技术和无线技术的有机结合，突破线缆的局限性。实现电气自动化控制技术在这方面的创新，需要解决无线数据通信和有线数据通信存在协议上的隔阂以及无线通信的信号不够稳定的问题，提高无线技术的通信质量，使自动化控制信号得到准确传输。

3 工业自动化仪表与自动控制技术的应用

3.1 工业自动化仪表与自动控制技术的应用价值

随着科技的进步和工业的发展，工业自动化生产水平得到提高，自动化仪表和自动化控制技术的应用价值具体体现在以下几点：一是自动控制功能，在工业生产中的应用，只需要输入相关的控制参数就可以实现对生产机械设备的自动控制，缓解了劳动压力，还可以实现运行线路电源的自动切断，可以根据生产和制造需要设置运行时间，实现开关的自动控制，避免了人工操作出现的各种失误，极大提高了生产效率和质量；二是保护作用，工业生产的实际操作中，受到各种复杂因素影响，例如生产环境复杂、设备多样化、供电线路连接不规范等，极易造成设备和电路故障，传统的人工监测和检修难以全面掌控设备的运行状态，导致各种安全隐患问题，通过自动化控制技术，在设备出现运行故障或者线路不稳定时，可以实现安全切断，终止运行程序，避免了安全事故和经济损失，保障电气设备的安全运行；三是监控功能，在计算机控制技术和信息技术的支持下，技术人员可以实现报警系统和信号系统的应用，对系统的运行电压、电流、功率进行限定设置，但超出规定参数时，通过报警装置和信号指示对整个系统进行实时监控，还可以实现远程监控，将各系统的控制计算机进行有效连接，通过识别电磁波信号，在远程电子显示器中监控相关设备的运行状态，从而实现数据的实时监测和控制[3]。

3.2 工业自动化仪表与自动控制技术的应用策略

3.2.1 提高技术应用

工业自动化仪表要提高对嵌入式技术手段和网络技术手段的重视程度，并对技术进行深入的研究和分析，从而进一步提高应用价值。嵌入式技术主要体现在工业电气的响应系统中，对系统功能进行量化处理，结合系统的芯片设计，完善网络连接，通过嵌入式技术做好相应的功能准备和寿命计算。此外，网络技术的应用则主要是对各种信息数据进行接收和传输，涉及通信和网络两方面的内容，通过该技术与嵌入式技术的有效配合，实现对工业生产系统的有效控制。

3.2.2 加强仪表检修

工业生产企业必须加强工作人员的培训教育，使其能够提升技术操控能力和检测维修能力，同时严格规范各项工作规章制度，让工作人员在生产加工前做好自动化仪器的检查工作，确保其状态良好，并且在工作结束之后将仪器仪表的显示数据或运行状态按照型号和种类专门记录在案，定期对企业或工厂内的自动化仪器仪表进行检查，一旦发现存在故障的仪器仪表及时进行维修和更换[4]。此外，工作人员还需要经常参加自动化仪器仪表的新品发布会以及自动化仪器仪表的专业知识讲座，深入学习维修养护知识，保障自动化仪表高效运行。

4 结束语

总而言之，科学技术是第一生产力，现代化的工业生产需要充分借助自动化仪表和自动化控制技术提高生产效益，相关的工业生产企业要加强对自动化仪表及控制技术的应用，通过不断总结和实践应用，完善工业生产自动化控制体系，提高生产效率，为工业生产提供源源不断的动力，提升我国的工业综合实力，推动我国在国际市场中的进步和发展。

参考文献

[1] 高磊.工业自动化仪表与自动化控制技术探讨[J].科技创新与应用，2015，14：111.

[2] 詹光福.石油化工企业自动化仪表控制技术的探索[J].中国石油和化工标准与质量，2013，02：88.

[3] 秦海珊.浅析工业自动化仪表与自动化控制技术[J].轻工科技，2013，05：99-100.

工厂取供水自动控制系统方案设计篇12

1 工厂取供水方案简介

工厂取供水是将河水取出,经过格栅井处理,分离出较大块的垃圾后流入沉沙池,经过沉沙池沉淀后将水送入泵房,通过泵房将水送如用水管道使用。

系统在格栅井设置5台格栅机收集较大块垃圾和1台输渣机运输收集的垃圾。系统设置1个沉沙池,沉沙池内配有6台吸泥泵,吸泥泵安装在一个能来回行走小车上。吸泥泵通过小车带动在沉沙池内吸收沉积的泥沙。泵房内设有3台变频水泵,通过用水管道的压力控制水泵启停及工作转速。

2 工厂取供水控制系统结构

厂外取供水自动化控制系统的网络配置结构如图1所示。

系统配有两个操作员站、一对冗余的PLC、两个现场10站和一个HMI操作终端。

2.1 控制室

集控中心监控系统通过光纤电缆与各泵站的计算机监控系统在广域网内进行通信,对各泵站实行集中控制和监视,通过通信系统将被控泵站的主要信息上送至上级调度[2]。中央控制室配置2套工业计算机安装CIMPLICITY SCADA软件作为OS操作员站,计算机之间处于热备状态,计算机同时采集控制系统的数据,同时存储,计算机之间相互侦测,当一台计算机出现异常时,另一台计算机自动接管实时输出操作任务。

OS操作员站系统中,对过程进行监视、操作、记录、管理的核心实时监控软件是CIMPLICITY SCADA。该软件基于WINDOWS 2000或WINDOWS XP软件平台,具有标签显示、在线曲线、历史曲线、动态流程、报警管理、系统诊断、操作指导、报表及记录和存档等监控功能,通过操作员站还可以进行有关过程控制参数修改,自动控制回路的手/自动切换,手操输出等。

2.2 PLC控制站

PLC控制柜指成套的控制柜可实现电机,开关的控制的电气柜[3]。主要配置:1#主控制站配置1套冗余的RCU 320控制器,CPU控制器有2套独立的控制单元,每个单元需要电源、CPU、通讯模块、冗余组件、机架等主要部件。

(1)电源负责对每个单元机架上的模块供电。

(2) CPU主要负责所有过程数据的采集、控制等任务,同时具备与从CPU之间的相互诊断,CPU之间采用光纤进行数据传输,保证主从之间能无扰切换。

机架上配Profinet主站通讯接口,2个CPU通过Profinet主站通讯接口与远程I/O站的通讯接口单元连接,2个Profinet主站通讯接口互为冗余,同一时间只有1个通讯口读取远程I/O站的数据。

(3)通讯模块主要负责CPU与上位机之间的通讯连接,通讯总线为以太网总线,2个通讯模块连接到1#站交换机,交换机与中控室交换机进行单光纤环网连接通讯,上位机经过以太网总线可以直接读取CPU数据。

(4)冗余组件是2个CPU冗余数据交换的必须组件,具有快速数据传送等特点。

(5)机架是所有模块的承载体,所有模块都必须安装在机架上。

2.3 远程I/O站

远程I/O站通过Profinet总线连接到冗余CPU,总线设计为光纤单环网冗余,I/O机架主要核心部件有电源、Profinet通讯模块、非冗余I/O模块与热插拔底座与导轨。

(1)电源为I/O机架上的模块提供电源保证,每个机架的电源使用率不超过100%。

(2) Profinet通讯模块主要与Profinet主站之间进行通讯,CPU可以通过总线到该模块读取或写入到I/O机架上I/O模块的过程数据及输出点。

(3)非冗余I/O模块与现场设备连接,起到直接采集与控制现场仪表后设备的设备。

2.4 PLC控制柜HMI

1#PLC控制站配置1台HMI人机界面,安装在电器柜柜门上,操作人员可以在这里对现场设备进行控制或监视。

HMI人机界面不存储历史数据,主要用于实时显示与操作。

3 PLC程序设计

3.1 PLC编程软件

PLC软件采用GE Proficy Machine Edition (Proficy ME),编程语言满足IEC-1131,支持梯形图、语句表、功能块、高级语言等编程语言。

3.2 PLC程序

整个控制系统的控制应用软件全部在GE Proficy ME平台上进行二次开发,可以完全实现设备的顺序、条件、计时、计数、PID调节等功能,并可以实现流量累计及清零功能。

应用软件完全实现设备内部连锁控制,大型复杂的工艺控制也能轻松完成。

设备上电时或由手动转为自动时,能够判断所控设备或工艺过程的现有状态,在其运行后不会造成工艺中断或引起震荡,实现真正无扰切换。

当设备故障时,程序可以根据设计提出的某种策略,将故障控制在最小范围内,防止由此而引起相关设备或工艺的连锁反应,判断出故障位置并在人机界面中显示出来。供水电机的控制及阀门开启的控制都是依据所编写的PLC程序进行的[4]。

4 上位机人机界面设计

中控操作员站组态软件采用GE CIMPLICITY,CIM-PLICITY安装在WINDOWS 2000、NET、XP上,开放的数据库支持OPC、DDE等通讯方式读取,具备弹出式公用窗口功能,组态简单,内部自带的库功能强大,支持曲线、报警、在线报表等实用功能,支持语音、图像、视频功能。

CIMPLICITY之间的冗余:2台计算机与CPU之间的通讯、人机交互界面、趋势、报警、报表等所有功能相同。

CIMPLICITY采集数据速率常用采样为1 Hz,通讯方式采用以太网通讯。设计的人机界面如图2所示。

中控操作员计算机作为监控及获取数据的平台,系统有以下主要功能。

4.1 用户登录

用户在进入系统时需要进入登录界面,输入登录用户名及密码,每个用户都可以有不同的操作权限,操作员只能进行设备的操作机数据浏览,管理员可以进行设备操作、数据浏览、参数设置、用户及密码管理等权限。

4.2 实时工艺流程图显示

实时工艺流程界面动态显示全厂的工艺流程图,流程图上包含各种设备的实时运行状态、各种实时运行参数,通过画面切换显示,实时动态画面采用纵断流程和平面流程显示方式进行,流程图所有设备运行状态显示为绿色,停止状态显示为红色,故障状态显示为红色与本色交替,流程图中PLC控制的设备设置有手动/自动转换按钮,当设备处于自动状态时,该按钮才有用,设备出现故障时,这些设备将会被禁止使用。

4.3 报警显示

上位机显示各个设备的报警状态,报警时间可以查询并按不同的颜色区分报警信息的各种状态。

4.4 实时曲线与历史曲线

实时曲线与历史曲线分别在不同的画面,可以通过画面的按钮对曲线进行放大缩小,也可以输入时间段查询。

4.5 参数设置

所有需要进行在线调试的参数都应该在参数设置画面中显示出来,每个参数有一个可以调整范围限制于指示,所有参数对对应到PLC内存中,只有管理员用户具备调整参数的权限。

4.6 事件记录

系统发生较大情况(设备故障、超限报警、大型设备的启动/停止时)或操作人员对设备的操作、参数调整。事件记录的内容包括各种事件信息、事件发生的用户、时间等信息。

4.7 报表处理

系统自动记录各种运行数据,将所有数据归纳汇总并形成报表,报表可定时打印或手动打印,操作人员可以通过报表画面查看历史数据。

5 结语

本系统方案主要是针对工厂取供水进行的方案设计,目的是将传统的人工监测、调度,采用自动控制系统进行控制,结合计算机系统可实现远程控制,提高工程管理效率和运行效率,节省人力资源和经济成本。同时能起到实时控制,设备故障率低,运行效率高,可靠性高,安全性高、维护简便。