控制系统分析

控制系统分析（共12篇）

控制系统分析 篇1

机电控制系统通过特制的机电传感装置对各机电设施的运行过程实施监督和控制操作, 该系统之中的控制装置负责分析与比较的工作, 并且由专门的执行装置来完成系统中的执行环节。机电控制系统的控制方法并不是单一的, 可以是两种方式的结合, 各种方式都具有自己的特点与优势, 文章就此进行了探讨。

1 机电控制的含义与基本要求

机电控制技术是控制机电整体化运作与产品制造程序的一项重要技术, 有机结合有关机电技术的操作就是机电一体化的概念。机电控制系统最主要的特征就是精准、高速和稳定, 系统的稳定性是保证其稳定运行的基础, 系统长时间稳定运行还能够逐渐减少产生的偏差。

2 机电控制系统的控制方式

2.1 按偏差调节的闭环控制方式

目前的机电控制系统中得到最广泛应用的就是按偏差调节的闭环控制方式, 被控量是需要在反馈控制系统中被控制的量, 给定值和被控量之间的差值是需要测量的。系统在控制时以偏差为依据, 被控量与给定值相偏离时, 系统会对产生的偏差不断修正, 所以这种闭环控制方式是按偏差调节的, 应用反馈控制原理来控制被控对象, 调节被控对象和控制装置间的关联。因为返回的被控量会和给定值相互对比, 所以在反馈通道与前向通道间控制信号需要不断的循环完成闭路传送, 这个闭合回路就是我们所说的反馈控制或闭环控制。反馈得到的信号减去给定值, 也就是以偏差为依据实施控制, 就是负反馈, 相反则是正反馈。利用偏差并采用负反馈实施的控制操作就称为反馈控制, 当被控量与期望值相偏离而产生偏差时, 无论原因是什么, 都一定会出现相对应的控制作用使该偏差被消除或减小, 被控制量也会逐渐趋向期望值。

按偏差调节的机电控制方式在传递信号与结构联系方面的重要标志就是负反馈闭合回路, 该控制方式有较高精度, 当被控量与给定值相偏离时, 无论是由于系统结构的参数改变, 还是受到干扰作用, 系统都会自动纠正偏差。反馈控制方式若是由反馈方式组成的, 那么其被控量有能力对任何内、外扰动的影响起到抑制作用, 控制精度较高。然而这种系统需要使用很多元器件, 其复杂的线路导致在分析与设计系统性能时有一定难度, 若没有良好匹配参数, 被控量就会发生大幅度摆动, 严重时会影响系统的正常运行。但是在机电控制系统中闭环控制作为基本控制方式之一, 其地位仍然十分重要, 广泛应用于工程项目中。

2.2 开环控制方式

开环控制方式包括两种, 第一种是按给定值操纵的, 对被控量、被控制对象和控制装置间的关联进行控制, 对给定值加以测量。系统的输入量直接产生控制作用, 当输入量被给定时, 与其相对应的输出量就会产生, 校准的精度与所用元件决定了控制精度。按给定值操纵的开环控制方式具有抗扰动性差、难以保证控制精度、不具有纠偏能力、控制较简单等特点, 被控量在系统工作过程中特性参数改变或受到外部干扰时都会被直接影响, 从而与给定值发生偏差, 同时系统也不能对偏差进行自动修正。但该方式具有成本低、方便调整、结构简单等优点, 所以当扰动影响不大或者对精度无过高要求时也是具有实用价值的。尤其当外部干扰不强, 而且系统具有稳定的结构参数时, 此类控制方式应用十分广泛。该系统的驱动元件是步进电动机, 使数字脉冲变换呈角度位移是其工作原理的实质, 它是用驱动装置来完成定位的, 而不是检测元件位置。步进电动机接收外部给出的指令脉冲后, 其频率决定了运动的角速度, 外部输入的定值是由其=外部给定指令代表的, 这个定值决定了步进电动机转动的速度与角度, 所以该开环控制系统是按给定值操纵的, 但精度较低。

另一种开环控制方式是按干扰控制的, 对扰动量进行测量, 形成的补偿作用使输出量受到扰动的影响得以抵消或减小, 对被控量进行控制, 对使系统正常运行被破坏的干扰量加以测量, 该控制方式也被叫作前馈控制或顺馈控制, 依次测量、计算干扰量, 并执行至被控对象, 在被控对象与控制装置之间信号进行单向传递, 由于这种策略方式需要对干扰进行测量, 所以仅补偿可测量的干扰, 系统不能控制由于内部参数改变而影响的控制量或不可测量的干扰, 而且在原理上仍然限制控制精度。这种开环控制方式是按干扰补偿控制的, 其信息直接来自于扰动, 被控量也因此被改变, 该方式具有良好的抗扰动性与较高的控制精度, 然而适用范围较窄, 只在可测量扰动的场合适用。

2.3 复合控制方式

复合控制顾名思义就是有机结合闭环控制与开环控制两种方式, 其基础是闭环控制回路, 将一个顺馈通路附加其中, 用于扰动或输入信号, 使系统的控制精度提高。出现外部扰动的影响后反馈控制才可以开始修正, 没有出现外部扰动影响时是无法修正的。与按偏差控制的方式相比按扰动控制涉及到的技术水平较简单, 但只在可测量扰动的场合适用。每个扰动因素的补偿都需要一个补偿装置完成, 而且无法补偿其余扰动。所以有机结合按扰动控制与按偏差控制的控制方式的比较合理的, 能够通过合适的补偿装置对主要扰动实施按扰动控制, 并形成按偏差控制的反馈控制系统, 使其他扰动导致的偏差得以消。上述控制方式结合了按扰动控制与按偏差控制, 就是复合控制方式。该方式在补偿系统主要扰动的基础上就能更容易的设计反馈控制系统, 得到更好的控制效果。顺馈通路在复合控制系统中类似于开环控制, 所以需要具有较高稳定性的补偿装置参数。

3 结语

总而言之, 有关人员需要掌握机电控制的含义、基本要求与机电控制系统的控制方式等, 从而深入了解设计该系统的原因、要求和过程。在时代进步的大背景下, 我国的各项技术都取得了很大的发展, 各企业必须不断更新技术种类, 提高技术水平, 科学、合理的选择控制方式, 使机电控制系统有效监督机电运行, 获得更多的企业效益与经济效益。

参考文献

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[2]张延波.光机电一体化技术的现状和发展趋势[J].化学工程与装备, 2013 (01) :12-13.

[3]刘福禄.机电一体化技术的内涵与发展[J].重庆工贸职业技术学院学报, 2011 (03) :48-49.

控制系统分析 篇2

第一节 系统分析的任务p91

 系统分析阶段的基本任务是：系统分析员与用户在一起，充分了解用户的要求，并把

双方的理解用系统说明书表达出来。

 分析本质上就是一个发现过程，分析期间推动活动的关键词就是理解和发现。 系统分析是研制信息系统最重要的阶段，也是最困难的阶段。

 系统分析要回答新系统“做什么”这个关键性的问题。



1.2.3.4.5.6. 需求分析： 需求分析的目标与客户和其他涉众在系统的工作内容方面达成一致定义系统的用户界面，重点是用户的需要和目标 使系统开发人员能够更清楚地了解系统需求 定义系统边界（限定）为计划迭代的技术内容提供基础 为估算开发系统所需成本和时间提供基础 需求分析的任务

1.确定待开发的系统的用户类，并获取他们的需求信息。

2.分析用户的需求信息，并按需求的类型分类这些需求信息，同时也区别出不是需求的信息。

3.根据需求信息建立系统的逻辑模型或需求模型，并确认非功能需求和约束条件及限

制。

4.根据收集的需求信息和逻辑模型编写需求规格说明及其文档。

5.评审需求规格说明。

6.当需求发生变更时，对需求规格说明及需求变更实施进行管理。

系统需求一般分为两类：

1.业务性需求/功能性需求

2.技术性需求

需求分析法概述：

需求获取

进行用户需求调查，获取需求、识别问题。

分析建模

软件系统本质上是信息处理系统，应通过分析系统信息流的构成和相互之间的关系，确定：数据，数据处理。

编写需求文档

主要工作是需求描述。结果为以文档形式表述的可交流、可复审的系统逻辑模型。需求评审

专家、分析人员、开发人员、用户共同对需求分析的正确性、合理性、有效性进行检查，确保需求分析的全面、准确和一致性。

系统分析的困难主要来自三个方面：

1.对问题空间的理解

2.人与人之间的沟通

3.环境的不断变化

  1.2.3.4.











 最使系统分析员困惑的是环境的变化。系统分析员的知识水平和工作能力决定了系统的成败。一个称职的系统分析员不但应具备坚实的信息系统知识，了解计算机技术的发展，而且还必须具备管理科学的知识。直观的图表可以帮助系统分析员理顺思路，也便于与用户交流。20世纪70年代以来，出现了多种这样的工具，如现场工作流程图、作业流程图、实体生命周期和数据流图等。数据流图是结构化系统分析的主要工具。结构化系统分析采用介于形式语言和自然语言之间的描述方式，通过一套分层次的数据流图，辅以数据字典、小说名等工具来描述系统。图：p93 结构化系统分析方法就是通过自顶向下、逐层分解的方法，利用分解和抽象这两个基本手段控制系统的复杂性，把大问题分成小问题，然后分别解决，这就是分解。分而治之，正是系统工程的思路。系统开发的风险 项目失败或严重超支的8个最重要原因中有5个都与需求相关： 1.不完整的需求； 4.需求和需求规格说明的变更； 2.缺乏用户的参与； 5.提供许多不必要的功能。3.不实际的客户期望； 获取需求的常用方法

1.访谈法 4.实地考察

2.问卷调查 5.构造原型

3.情景分析

系统模型:

 信息系统模型的作用：

1.建立模型的过程可以使得分析员更深入地了解和定义信息系统的需求，并发现问题

2.对复杂问题进行简化

3.为设计人员的工作提供依据

4.有助于同开发小组的其他成员和客户交流

5.为以后的维护升级提供了文档

 基于不同的开发技术，有三类最核心的图示化模型：

1.功能模型：利用数据流图和数据字典描述系统的功能和数据的处理流程

2.数据模型：利用实体关系图ERD描述系统中的数据实体及其关系

3.对象模型：利用类图描述对象、对象之间的联系。和数据实体不同，对象在数据之

外增加了行为特性

 从而衍生出三种建模方法：

1.面向功能的建模——用例图与业务流程图

2.面向数据的建模——ERD

3.面向对象的建模——类图与对象图

第七节 新系统逻辑模型的提出p120

 系统分析阶段的任务是明确系统功能。通过对现行系统的调查分析，抽象出现行系统的逻辑模型，分析其存在的问题。

 新系统来自原系统，比原系统更合理，效率更高。

 从形式上讲，新系统的逻辑模型与旧系统的逻辑模型相比变化不大，可能只是在一个或

几个处理中引进新技术，改变几处数据的流程，或者改变某些数据存储的组织方式。 应该考虑以下因素，提出新的系统模型

1.新技术的使用

2.流程的改进

3.数据存储的组织方式的改变等

第八节 系统说明书p121

 系统说明书是系统分析阶段的成果

1.是系统所应满足的全部需求（功能性需求和非功能性需求），并可以文档的方式完整

和精确陈述这些需求。

2.是项目相关人员对将要开发的系统所达成的共识，是进行系统设计、实现、测试和

验收的基本依据，也是整个系统开发过程中最重要的文档。

 该文档描述了系统的需求，也称《需求规格说明书》

 系统说明书的内容

１、引言

２、项目概述 ３、实施计划

(1)项目的主要工作内容(1)工作任务的分解

(2)现行系统的调查情况(2)进度

(3)新系统的逻辑模型(3)预算

 系统说明书的品质要求

1.正确性 5.可修改性

2.完整性 6.可跟踪性

3.一致性 7.可验证性

4.无二义性

 评审

• 评审分为用户评审和同行评审两类。

• 目的：是否满足用户需求；

发现那些潜在的缺陷或错误，避免这些错误和缺陷遗漏到项目的后续阶段。

• 评审遵从用户意见第一的原则

第七章 结构化系统设计

第一节 系统设计的任务要求

 系统设计要回答的中心问题是系统“怎么做”。即如何实现系统说明书规定的系统功能。

在这一阶段，要根据实际的技术条件、经济条件和社会条件，确定系统的实施方案，即系统的物理模型。

 设计保准：

设计系统之前，先看看评价信息系统的标准，这些标准对任何设计方法都适用：

1.信息系统的功能：是否满足用户的需求

2.系统的效率：响应时间、操作的方便性

3.系统的可靠性：抗干扰能力、故障恢复

4.系统的工作质量：准确性、使用效果

5.系统的可变更性：修改和维护的难易程度

6.系统的经济性：系统收益与支出比

 如何提高系统变更性

1.结构简单

a)系统各组成元素分工明确，易于理解

b)元素之间的关系清晰简洁

2.变动灵活

a)谨防软件维护中的“水波效应”

b)使系统各组成元素内部的改变容易实现，改动对其它部分的影响尽量减少

c)提前考虑将来最易出现的扩展和变更

 系统设计的内容：

1.总体设计

– 也称概要设计。

– 明确软件的体系结构（也称架构architecture）、组成元素及其关系（也称structure）。

– 架构表示抽象的框架模式，结构则是指具体元素及其关系。

2.详细设计

– 各项具体细节，设计硬件软件的各个方面

 系统设计的内容

系统设计阶段的任务是提出实施方案。该方案是这个阶段工作成果的体现，这个方案以书面的正式文件———系统设计说明书提出，批准后将成为系统实施阶段的工作依据。

1.把总任务分解成许多基本的、具体的任务

这些具体任务合理地组织起来构成总任务。这称为总体设计（architectural design），又称为概要设计（preliminary design），其基本任务是：

1)将系统划分成模块

2)决定每个模块的功能

3)决定模块的调用关系

4)决定模块界面，即模块间信息的传递

系统越大，总体设计的影响越大。

2.为各个具体任务选择适当的技术手段和处理方法

这便是详细设计，包括代码设计、数据库设计、输入设计、输出设计、人机对话设计、处理过程设计。

第六节 输出设计

信息系统只有通过输出才能为用户服务。输出决定输入，即输入信息只有根据输出要求才能确定。

 输出设计包括以下几方面的内容：

1)确定输出内容

2)选择输出设备与介质

3)确定输出格式

 报表时最常见的输出形式。组成：表头、表体、表尾。输出形式：打印输出、磁盘文件

输出。

第七节 输入设计

 输入设计的原则：

1)最小量原则 3)早检验原则

2)简单性原则 4)少转换原则

 输入设计的内容包括

1)确定输入数据的内容

2)确定数据的输入方式

3)确定输入数据的记录格式

4)输入数据的正确性校验

5)确定输入设备

设备的选用应考虑一下一些因素：

a)输入的数据量与频度

b)数据的来源、形式、收集环境

c)输入类型、格式的灵活程度

d)输入速度和准确性要求

e)输入数据的校验方法、纠正错误的难易程度

f)可用的设备与费用

 数据记录格式本质上分为两部分：预先印刷部分和插入数据的空格

 数据出错有三种情况

1)数据内容错

2)数据多余或不足

3)数据的延误

 数据校验方法

1)重复校验 7)逻辑校验

2)视觉校验 8)界限校验

3)分批汇总校验 9)记录计数校验

4)控制总数校验 10)平衡校验

5)数据类型校验 11)匹配校验

6)格式校验 12)代码自身校验

第八节 人机对话设计

 人与计算机进行信息交流就是人机对话

 人机对话设计的原则

1)对话要清楚、简单，用词要符合用户观点和习惯

2)对话要适应不同操作水平的用户，便于维护和修改

3)错误信息设计要有建议性

4)关键操作要有强调和警告

 人机对话的方法

a)选单式 c)回答法

b)填表法 d)提问法

 图形用户界面已成为一种流行的界面设计技术，并将成为信息系统用户界面的主流。

 图形用户界面优点：

1.容易学习使用，使用选单而不必记忆指令名称，大大减少键盘输入的数量与错误

2.具有高度的图形功能，直观生动，如采用直线图、趋势图、动画等。

3.多个视窗并用，同时显示多样信息，并可对同样信息提出多种不同角度的表达。 图形用户界面的缺点：

与文字指令相比，图形形式的指令不能表达复杂的符合指令。指令数目太大时，不容易在屏幕上安排选单。对于熟练的使用者而言，键盘输入的速度要快于鼠标选项的输入。 图形界面设计的原则：

1.用户界面的各个画面设计在整体上应保持相同或相似的外观。

2.用户界面使用的词汇、图示、颜色、选取方式、交流顺序，其意义与效果应前后一

致。

3.要正确使用图形的表达能力。

4.由于图形对象占用系统资源较多，处理速度慢，因此在时间影响要求高，而硬件资

源档次较低环境中，不宜采用图形界面。

第九节 计算机处理过程的设计

模块的外部特征：功能和界面

计算机处理过程的设计则要确定每个模块的内部特征，即内部的执行过程，包括局部的数据组织、控制流、每一步的具体加工要求及种种实施细节。

处理过程设计的关键是用一种合适的表达方法来描述每个模块的执行过程。

1.流程图

基本成分：

1)加工步骤，用方框表示 3)控制流，用箭头表示

2)逻辑条件，用菱形表示优点是直观、形象。

2.盒图(NS图)

与流程图相比,NS图的优点在于：

1)它强制设计人员按结构化程序设计方法进行思考并描述其方案。

2)图像直观，容易理解设计意图，为编程、复查、测试、维护带来方便。

3)简单易学

3.程序设计语言PDL

第十节 计算机系统的选择

 选择计算机系统的依据是：

1)功能要求 5)通信和网络要求

2)容量要求 6)市场和国情要求

3)性能要求 7)经济、技术条件等方面的限制

4)外部设备配置要求

第十一节 系统设计说明书

设计完成，提交系统设计书，两种形式：

单册报告，分章节介绍总体模块设计、代码设计、输入/输出、人机交互、数据库等各部分内容

控制系统分析 篇3

关键词：飞机航电系统；故障；分析方法；诊断系统

在飞机航线维护以及飞机检修过程中，几乎每天都要面对各种各样的故障，由于飞机类型较多，且航电系统复杂，外加故障原因与环境、设备、人员等多种因素相关，因此对飞机航电系统故障进行准确诊断并及时排除故障对飞机安全航行有重要意义。以下将从飞机航电系统概述分析入手，逐步探讨了航电系统故障的分析和诊断方法。

一、飞机航电系统概述

目前通常采用的飞机航电系统为G1000航空电子系统，该系统具有高度集成的特征，内部包括高频通信收发机、GPS收发机、等航空通讯电子设备，同时在机舱内配备了两台高分辨率的高精度液晶显示屏。该航电系统充分应用了飞机的操控特征、大气数据和以太网连接通信领域内的数据成果，具备功能性与实用性。系统将航空电子设备和仪表操作显示集成到一个单独的显示系统内，用液晶电子显示替代传统的机械仪表，从而让航行信息具备高灵活度，但航电系统在带给航空人员便捷的同时也给设备维护人员带来了一定的困难。

G1000子系统则包括飞行仪表显示系统和导航与通信系统。飞行仪表显示系统主要负责为主系统提供飞行参数，例如航向、高度、外界大气参数、飞行姿态等，信息均可在PFD显示屏中显示。导航与通信系统则主要起到导航与通信功能，音频信号通过数字传输通道送入音频板，GPS信息则传送到MFD和PFD显示屏中进行处理。

二、飞机航电系统故障分析方法和诊断系统

1.航电系统故障

航电系统中最容易出现的是数据链路故障，由于数据链路状况主要以不同颜色的框框来进行区分，红色表示确定链路失效，黑色表示链路不明，系统无法准确识别，绿色则表示链路正常，例如PFD显示屏ARINC 429中1号通道状态框显示为红色，则提示航电系统故障与LRU GRS77相关，即PFD与航向基准系统间的链路失效。

2.通讯导航系统故障

在通讯导航系统中最常见的的故障表现形式如下：（1）COM信号接收发送故障；（2）GPS信号不正常，无法获取到卫星数据；（3）NAV信号收发异常以及G/S信号接收不到等等。其中，COM信号故障又可分为COM信号干扰、弱信号、无通信音等等。在正常情况下，航电系统均能对各类故障提供预警信息，实际操作中按下ALERT键即可看到显示屏中显示的故障预警信息，相关警告包括COM、NAV以及G/S等，在进行故障分析和排除过程中可借助相关信息对故障发生缘由进行查找，或进一步确认故障是否发生。

3.仪表系统故障

在航电系统姿态信息传递到各子系统的过程中，需要与多种类型的传感器共同作用，如倾斜传感器、加速度传感器等，仪表系统组间则主要负责对姿态参数信息进行采集，并将其传入姿态航向系统中，在该系统中，信息传递或者显示任何环节有误或者收到外界干扰均会导致姿态信息显示异常，从以往的故障数据调查以及飞行手册中可总结出仪表系统故障的主要原因，具体如下：（1）发动机振动导致仪表断线。（2）显示屏或者GRS构型文件和软件失效。（3）各模块间数据通道失效。（4）仪表插头脱落或接触不良。

从故障类型来看，主要包括人为因素故障、系统自身元件故障、组间配置故障、参数错误等。

4.飞机电源故障诊断系统结构

机载电源主要有飞机发电机供电，若发电机故障则由机载蓄电池续电，通常情况下，飞机电源需维持三种状态，（1）有地面电源供电时，即使发电机运行正常，也不能向飞机上的设备供电；（2）断开地面电源后，飞机发电机恢复正常供电，同时蓄电池自动充电；（3）发电机故障无法供电时，蓄电池自动供电保证安全运行。

当电源供电关系不符合上述三种逻辑时，则提示飞机电源系统出现故障，需进行及时处理。电源故障诊断系统结构按电源类型可分为地面电源、发电机以及蓄电池三种，具体可通过发电机故障灯来对电源故障进行诊断。（1）地面电源电压超过28.5V，机内大功率用电设备正常工作，发电机故障灯燃亮。（2）发电机电压超过28.5V，机内大功率用电设备正常工作，发电机故障灯不亮。（3）蓄电池电压低于24V，机内大功率用电设备不工作，发电机故障灯燃亮。检修人员可根据正确逻辑和故障分析系统结构予以判定。

5.专家系统知识库构成和诊断分析方法

在飞机航电系统故障诊断领域专家系统应用极为广泛常见的有三种结构——基于规则、框架以及模型的专家系统结构。本文主要对基于规则的专家故障诊断系统结构进行探讨。在该系统中分别包括长期存储模型和短期存储模型，主要存储由规则激发而推断出的新的故障事实，存储器与推理机相互作用，并以规则知识库为主要数据支持，通过对故障模式进行匹配从而得出准确的故障诊断信息。知识库主要通过规则进行表示，例如常见的CLIPS是常见方法，每条规则代表一组因果关系，此外框架也是知识表示的一种形式，与高级语种对象类似，可提供一种更为方便的结构来准确表示常识性知识。创建知识库时，需对现有知识按照特定逻辑进行编程，利用规则和框架表示将故障知识加入到知识库体系当中，从而为故障推理提供依据。

三、结语

综上，排除飞机航电系统故障是保证飞机安全航行的首要前提，在具体诊断过程中，需对航电系统以及子系统进行严格的故障检定，例如通讯导航、电源、仪表系统等，可采用专家系统进行故障诊断，提高诊断的准确率，方便工作人员进行排故处理，为飞机安全航行提供保障。

参考文献：

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分析机电控制系统的应用 篇4

关键词：煤矿生产,机电控制系统,应用

目前, 随着计算机、微电子、光纤、网络、生物工程及人工智能等高新技术的不断发展, 机电一体化这一融合技术也得到了快速的发展, 因此, 机电控制系统在各行各业的应用也越来越广泛。机电控制系统主要是将一些高新技术与设备融于一体的新兴综合技术, 其主要技术有微电子、计算机、自动控制、人工智能、智能传感器等。机电控制系统的使用大幅度的提高了施工水平以及产品的质量, 同时也减少了劳动力节约了生产成本, 并减少了能源和材料的消耗量。在煤矿行业的生产中, 由于需要大量的机电设备配合运行才能完成生产, 因此, 机电控制系统在煤矿行业也得到了广泛的运用。下面我们就将对机电控制系统及其在煤矿行业中的应用进行分析, 并提出一些常见的故障。

1 机电控制系统的分类

机电控制系统分类的原则性非常强, 根据不同的原则可以划分出不同的机电控制系统。下面我们将主要从输出量、控制信号的变量形式、系统输入信号三个方面进行分类。

1.1 输出量

机电控制系统根据输出量的反馈可以分为开环式和闭环式两种。开环式机电控制系统是利用电机的转角和脉冲的连续保证精准度, 所以精度比较低;闭环式机电控制系统相对于开环式而言, 构造更为复杂, 精度也较高。对于系统的控制被外界造成的误差而言, 闭环式机电控制系统具有修正能力, 而开环式机电控制系统却不具备。

1.2 控制信号的变量形式

机电控制系统按照控制信号变量形式的不同可以分成模拟式和数字式两种机电控制系统。模拟式机电控制系统构造简单, 实时性能好, 但不能实现较复杂的控制监督工作;数字式机电控制系统的精度也比较高, 而且其相对于模拟式的机电控制系统而言灵活性更强, 监督系统异常状态的处理功能也更强。

1.3 系统输入信号

机电控制系统根据系统输入信号的变化规律可以分为自动调节系统、随动系统和程序控制系统三种。自动调节系统即为定值控制系统, 它主要控制系统内的基本任务;随动控制系统主要特点就是可以精确地复现系统的输入信号;程序控制系统主要是在有两个或两个以上同时执行任务的系统机构工作时, 它可以执行指挥每一个环节的控制信号, 从而使其依次有序的工作。

2 机电控制系统在煤矿行业生产中的应用

近年来, 机电控制系统已经被广泛的应用于煤矿行业的生产中, 它具有信息化、自动化、智能化等特点, 使用方便、快捷, 并保证了煤矿生产的高度安全性, 而且减少了劳动力, 节约了生产成本, 提高了生产效率。机电控制系统在保证矿井安全生产的监测中起着非常重要的作用, 也是机电一体化在煤矿生产中应用的典型代表, 由此可见, 而机电控制系统在煤矿生产中的应用是不可或缺的。随着各项高新技术的发展以及煤矿生产安全的加强, 机电控制系统在煤矿中的应用也得到了快速的发展。我国在紧跟国际机电一体化发展的整体趋势上进行了大量的研究, 国内很多厂家都越来越广泛的生产机电控制系统的监控系统等。监测监控系统在煤矿中的安装必须根据我国制定的煤矿安全的相关规定和各种不同煤矿井的相关方针指导等来进行。

机电控制系统在进行安装的时候, 首先要对其所有硬件进行检查, 确保性能完好;然后进行硬件的安装, 安装完成后必须检验硬件功能是否能实现;其次, 进行软件的安装, 软件安装完毕后同样要进行功能的检验;在确保软硬件各自的功能都能实现之后, 将软硬件系统结合, 并检验其功能是否能实现;最后, 在投入使用之后, 对出现的部分控制程序级参数与现场要求不符的情况进行优化处理。

机电控制系统在煤矿生产中主要是对煤矿中挖掘、开采、通风、照明、排水及各个区域煤矿的生产情况等进行监控。确保各个部分能够井然有序的进行生产, 同时在发现某个部分出现异常时能第一时间作出反应, 从而提高了煤矿生产的安全性。

3 机电控制系统常见故障分析

机电控制系统故障的产生和表现形式因为其结构和应用的不同也会有很大的差异, 其主要的故障类型有硬件逻辑故障、软件故障以及干扰故障三种。

3.1 硬件逻辑故障

硬件逻辑故障可以分为永久性故障、间发性故障和边缘性故障三种。永久性故障就是指不可恢复的故障, 其表现的形式是给定输入, 就会出现重复性的错误响应。间发性故障是指带有一定随机性和偶发性的故障, 最后也有可能转变成永久性故障。边缘性故障也会逐步变化成为硬故障, 它是由于元件老化而影响边界值的一种故障, 没有固定的逻辑值。

3.2 软件故障

软件故障可以分为系统故障和应用软件故障两种。引起系统故障的主要原因是设计阶段设计者对设计目标的构思和系统功能了解不够, 然后在投入使用之后就会出现系统故障。应用软件的故障主要是由于输入错误造成的, 其也具有一定的随机性和偶然性。

3.3 干扰故障

干扰故障又可以细分为内部干扰和外部干扰两种。内部干扰主要是由系统工艺、结构、线路设计、电源和底线处理不当造成的故障, 器件性能的变化也可能引起内部干扰, 它也具有一定的随机性和偶发性。外部干扰主要是指信号的串扰和反射噪声以及馈电系统造成的干扰等。例如闪电或雷击等自然现象造成的干扰, 以及一些工业或用电造成的认为干扰等。

4 结语

随着各项高新技术的不断发展以及煤矿生产的加快, 机电控制系统具有程序化、高智能化、信息化等特点, 同时还具有体积小、操作维护方便、保护齐全、性能可靠等优点, 因此, 其在煤矿生产中的应用也会越来越广泛。机电控制系统是机电一体化最为主要的体现, 也是煤矿综合自动化发展的基础, 以及煤矿企业现代化建设的重要基石。由此可见, 机电控制系统今后不仅在煤矿生产中会得到更为广泛的发展, 在煤矿综合自动化的发展中也将被广泛的运用。

参考文献

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[2]谭国俊, 熊树.矿井直流提升机全数字新型电控系统[J].煤矿机电, 2006 (1) :4～6.

[3]吴勇.机电一体化技术在煤矿行业的应用研究[J].机电信息, 2011 (36) :129～129, 131.

氢化反应的控制系统设计分析论文 篇5

2.1硬件结构设计

氢化反应控制系统的硬件设计，以计算机为控制中心，计算机控制属于控制系统的软件结构，保障硬件结构设计的合理性。按照DNT的氢化反应，分析控制系统硬件结构的设计。该反应硬件结构的设计如图1。根据氢化反应控制系统的硬件实况，分析主要硬件的功能，如：(1)反应器设计，选用板式换热器，设计成圆形结构，换热器连接了控制系统的内部管路，能够将DNT、氢气以及催化剂，导入到换热器的底部，规范自下向上的反应顺序，保障氢化反应的有序性，避免引起安全问题;(2)温度传感器(TT+TC)，将其设置在控制系统的内部，用于监测氢化反应的实际温度，TT检测温度，同时利用温度传感器，将温度数据传输到控制其TC段，TC可以控制板式换热器的水流量，通过水流量控制DNT反应的温度，实现温度控制的目的，体现温度传感器与控制器硬件的结构设计与作用;(3)压力控制器，其可表示为PC控制，规划DNT中的氢气流量，根据反应的实况，及时补充反应中的氢气，而且还能掌握DNT控制系统内的压力，维持安全、稳定的内部反应，体现压力控制器硬件的支持功能;(4)变频调速器硬件，专门用于控制计量泵内的流量数据，因为DNT反应中使用的是FT1、FT2催化剂，两者需控制在特定的比例，所以变频调速器可以准确的控制计量泵，保证催化剂的混合比例，按照比例实现混合、催化;(5)液位控制器(LT)，是控制出料量的硬件结构，关系到DNT氢化反应中的温度与质量控制，硬件结构内，液位控制器会根据温度指标判断是否出料，当温度达到规定的工艺指标时，才能进行出料设置，如果液位低于规定指标，就要停止出料操作。

2.2控制系统设计

集散控制系统故障分析及维护管理 篇6

关键词：DCS集散控制系统；故障；维护；解决

中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 (2012) 09-0000-02

通常来说，集散控制系统（DCS)是以微处理器为基础的集中分散控制系统，它对生产工艺过程进行集中的监控、操作、管理和分散控制，简称DCS系统。DCS的核心部分元件是微型处理器，在DCS系统中主要使用的技术类型包括：电脑技术、网络通信技术、阴极射线管技术、控制监视测量技术、微信号处理技术、人机接口等技术。这种新型的控制系统与传统的半自动化或自动化控制系统相比，DCS在控制、操作指导、安全操作、数据的处理等各个方面的所体现出来的性能均较为优越，特别适合于大中型工矿企事业单位的自动化生产体系的构建或者重新改造。集散控制系统在生产中的广泛应用，大大有效地提高了生产以及管理的效率，并且从根本上推动了国内生产自动化水平的发展，所以在DCS系统的日常运行以及管理中，管理人员或者使用人员一定要加强DCS系统的故障分析和维护管理能力，进而才能保证其安全、平稳运行。

一、集散控制系统(DCS)的常见故障

目前，在国内使用的DCS系统中，系统管理人员或者系统的维护人员必须对该系统各种类型的故障特点进行深入的了解，才能在实际应用中对DCS系统故障分析方法的合理选择，从而控制DCS系统故障的发生率到最低范围。常见的故障表现主要包括软件使用故障、网络传输故障、操作性能故障、电源使用故障以及外界对系统的干扰故障等，笔者就这几方面的故障分述如下。

（一）软件方面的使用故障

DCS系统所应用到的软件复杂而繁多，这些软件共同构成了DCS集散控制系统的软件操作系统，其中应用到的软件主要包括有服务器软件、操作员站软件、工程师使用软件、组态软件等，在实际建构中由于系统中各部分软件的供应商等级不一，使得系统各结构单元的质量不一，同时其兼容性也不一，这可能导致DCS系统的整体运行中会出现不同的软件发生冲突的现象，进而导致整个DCS系统的整体运行会受到严重的影响。

（二）网络数据传输故障

DCS控制系统自己本身就是一个微型的局域网络系统，所以在系统实际操作以及運行中可能出现网络数据传输故障的概率也相对比较大。目前为止，在国内应用的大多数DCS系统都是使用工业以太网，系统运行在实际引发网络故障的原因表现为网络关卡故障、网络线路的接触不良、协议的地址标识错误、软件的故障以及通信设备技术故障等。

（三）操作性能故障

DCS集散控制系统的主要的操作性能故障大多数原因是由于人为的因素造成的，具体表现为系统过程通道硬件自身故障、操作员站软件存在缺陷或设备负荷过重，导致不响应以及系统的负荷率过高，从而导致整个DCS系统不能正常工作。

（四）电源使用故障

DCS集散控制系统的电源使用故障主要表现为以下几个方面，安全保险装置的配置不合理或者没有电压的输出，备用的DCS系统电源不能无扰切换。电源性能使用故障的诊断情况主要是根据系统状态灯的亮灭情况以及输出的电压的稳定性能。

（五）外界对系统的干扰故障

外界信息对系统的干扰是导致DCS集散控制系统出现故障的最主要因素，特别是针对大型电力设备以及其他的电子设备的信号干扰过于严重。另外，大功率的手机以及其它通信设备对DCS系统造成的干扰也不容小视。

二、DCS系统的故障判别分析方法及处理方法

随着现代企业生产的自动化水平的逐步提高，DCS集散控制系统在很多企业都慢慢代替了常规的仪器以及检测装置，这些优越性能已经被广大的操作人员或者管理人员所广泛接受。但是在DCS系统发生故障时必须要及时地发现。如果当DCS系统出现不能够正常运行的现象时，系统管理人员以及维护人员就应该及时用科学适当的方法对故障进行分析，以便于及时的通知专业技术人员对系统的故障进行维修。目前，在我国国内的集散控制系统的运行管理经验中，比较常见的故障分析方法主要包括以下几种：

（一）离线系统法

离线法就是指通过分离出DCS集散控制系统的某个被怀疑有故障的元件查找分析故障原因的方法，这种离线的分析方法操作比较简单明了，主要适合用于拥有总线结构的DCS系统。当DCS集散控制系统报警出现诸如“钳死”等异常现象时，系统的管理或操作人员可以依次从总线上拔出各个元件板，并且在每拔出一块元件板时认真的观察并记录DCS集散控制系统的运行状态是否正常，当某个元件系统的报警信息或异常现象被消除的时候，就可以判断出故障的具体位置在哪里了。

（二）系统的在线测试法

在系统静止停运的状态时，DCS集散控制系统各个元件板上的性能故障并不会集中表现出来，除非是使用专业的检测仪器设备进行相关参数的测量，系统在静止状态下的故障类型或者具体位置才能被检查出来。DCS控制系统故障的在线测试法正是基于各分部元件的动态性能，通过动态的在线分析方法来找寻故障的发生原因，不过在进行故障分析之前，操作人员必须能够保证DCS系统各元件在静态状态下面能够正常工作。

（三）操作人员的直接观察法

对DCS系统的各个表征进行观察以确定系统故障分析是最为简洁的一种方法，操作管理人员可以利用眼、耳、手、鼻等感官的器官来直接观察所检修的元件器具模块。可以查看监控画面的数据变化情况，如果经常变化的数据长时间不变，控制分组画面中手动无法自动切换转变或无法手动修改原来的数据等。查看操作站的工作情况，如果及时的发现某个操作工作站出现死机、监控画面数据更新不及时等情况时要及时检查是什么原因，确定是某一个工作站还是相关局域网的几个工作站。然后维修。系统管理或者维护人可以利用眼睛直接观察元件有无发烫而发生变色或者烧坏的现象；用耳朵听系统运行时是否有异常的声响，用鼻子闻是否有无元件烧焦糊的异常气味；同时用手触摸元件表面的温度，判断是否有过热或者松动等不正常的现象。但是观察法的缺点是它只适用于比较简单的DCS集散控制系统故障分析，并且其所判定的故障结果不能作为最终的分析判断结果。

（四）参数相同元件的系统代入法

在诸多DCS集散控制系统的故障分析方法中，参数的代入法的应用比较多，它最主要的操作程序是在寻找到故障的原因以后但是一时之间又没有原装同型号的组件时，就可以采用参数满足使用要求的其余型号的组件暂时代替使用。但是在代替使用前要由专业技术人员做风险评估，以确定在该元件带入系统中不会出现任何安全事故或者信息的错误传递等。同时要注意参数相同元件的系统代入法的应用只能保证DCS集散控制系统的短期内的正常运行，在能够找到原来相同型号组件后要及时更换掉代用的元件，以免出现严重的系统故障或者安全事件。

三、DCS控制系统的维护管理制度措施

DCS集散控制系统的成本造价普遍较为昂贵，并且其精密度、灵敏度的要求也相对的比较高。所以在DCS系统运行中，加强系统日常的维护管理是十分重要的并必要的，而且有利于及时排除故障，有效地降低DCS系统的故障发生率，从而更好地发挥系统的实用性和安全性。

1.DCS集散控制系统的软件的备份是整個系统日常使用过程中不可忽视的维护管理手段之一，应用软件的程序必须要随时及时的备份，对数据库进行的修改同时也有必要保存到工程师站，还必须应该保存到软盘或其它的存储介质上。但千万要注意备份用的磁盘不应当超期使用，以防止数据的丢失。并且要加强软件的检查和软件功能的试验，按照电脑设备的通用方法进行检查。

2.应随时保持DCS集散控制系统运行的外界环境的可靠性，定期对相关的仪器设备，元件进行除尘清洁处理，否则可能会由于元器件的散热不良问题而导致设备出现故障，引发仪表的信号接触不良，从而影响企事业单位的正常安全生产。同时要控制好系统工作时环境的温度变化，一般要控制在±5℃以内，避免温度过高而引起设备发生故障，而最终导致系统的不可逆损坏。

四、结论

DCS系统在发生故障时，操作管理人员有必要掌握一定的判断方法，并要及早的发现问题，进行适当的处理，以避免或者减少故障对工艺控制的影响。总而言之，在DCS集散控制系统的故障分析与维护管理中，系统管理和维护人员需要加强自身技术学习和研究，并必须全面了解DCS集散控制系统运行的原理和软件管理规范，才能够较好地开展工作，从而保障DCS集散控制系统的安全高效有序运行。

参考文献：

[1]王常力.分布式控制系统设计与应用实例[M].北京:电子工业出版社,2004

[2]刘晓彤.集散系统故障处理经验谈[J].化工自动化及仪表,2005,7

医院内部控制系统建设分析 篇7

目前,医院在保持快速发展的同时,在内部控制方面也出现了诸多问题,严重阻碍了医院内部管理水平的提高。 本文从卫生事业发展面临的形势和医院的内部实际出发,分析了在医改背景下,医院内部控制方面出现的问题和漏洞,并提出了相应的解决措施,期望我国医疗卫生事业能有更好的发展,为社会提供更好的医疗服务。

1当前卫生事业发展面临的形势

当前,卫生事业在国民经济和社会发展中的作用进一步显现,面临重要发展机遇。 卫生事业在扩大内需、增加就业、促进经济社会发展等方面的作用越来越突出。 国家把保障和改善民生作为加快转变经济发展方式的根本出发点和落脚点,持续增长的综合国力为卫生事业发展提供了坚实基础。 各地更加重视加快卫生事业发展,社会各界、国际社会对卫生工作给予了高度关注和支持,人民群众对卫生服务提出了更高的要求,卫生事业面临难得的发展机遇。

经济社会发展新阶段带来多重健康问题挑战,卫生工作任务更加艰巨。 我国正处于工业化、城市化快速发展时期,人口老龄化进程加快,面临的健康问题日趋复杂。 一方面,重大传染病流行形势依然严峻,慢性非传染性疾病和精神疾病对人民群众的健康威胁日益加大,新发传染病以及传统烈性传染病的潜在威胁不容忽视。 另一方面,生态环境、生产生活方式的变化以及食品药品安全、职业伤害、饮用水安全和环境问题等对人民群众健康的影响更加突出。 不断发生的自然灾害、事故灾害及社会安全事件也对医疗卫生保障提出了更高的要求。 医疗卫生服务供给与需求之间的矛盾日趋突出,服务理念、服务模式等亟需作出相应调整。

制约卫生事业发展的体制机制问题日益凸显,医改进入攻坚阶段。 卫生事业发展中不平衡、不协调、不可持续的问题依然存在。 卫生资源配置、卫生服务利用、居民健康水平在城乡、地区和人群方面存在显著差异,群众大病医疗费用负担仍然较重。 随着医改的推进,深层次的体制矛盾、复杂的利益调整等难点问题进一步显现,改革已进入“深水区”。 医疗保障制度建设有待进一步加强,基本药物制度还需巩固完善,公立医院改革需要深化拓展, 推进社会力量办医仍需加大力度,人才队伍总量和结构性矛盾依然突出。 解决这些问题必须持续不断地推进改革。

2内部控制的定义

内部控制是在一定的环境下,单位为了提高经营效率、充分有效地获得和使用各种资源,达到既定管理目标而在单位内部采取的自我调整、约束、规划、评价和控制的一系列方法、手段与措施的总称。

医院内部控制制度是医院现代化管理的重要环节,是医院为了保证资产安全、完整,提高管理效率,避免医疗风险,实现经济效益和社会效益而形成的一种内部自我检查、调整、制约、评价的控制系统。 内部控制具有全员性、全方位性、全过程性,涉及经营活动的全过程和全体人员,包括医院的组织架构、人力资源、医院文化、业务活动。

3医院内部控制的作用

医院内部控制作为现代医院经营管理理论的重要组成部分, 是医院管理人员进行有效管理的重要举措。 良好的内部控制有以下作用:

(1)可以保证医院的财产安全 ,保证医院经营合法合规 ,单单依靠工作人员的自觉性来维护单位财产的安全性和完整性是远远不够的,必须依靠内部管理系统,对单位的资产进行定期盘点核算,使医院财产处于全方位的监控中。

(2)可以确保医院各种信息的真实性 ,内部管理机制相互配合、互相制约,及时将信息反馈到控制系统,系统自动进行检查和纠正,确保信息的准确性和完整性,使领导层能及时了解医院的运营过程,根据正确的信息做出准确的决策。

(3)可以提高医务人员的工作效率 ,内部控制系统明确各科室之间的职责,对每位工作人员都划分具体的工作内容和岗位职责,设立明确的审核考察标准和奖惩制度,这就使各部门紧密联系、协调运作,有效地提高了医院的整体管理水平,保证了各种医疗业务活动的有效进行,提高各项经营工作的质量和效率,减少了各类事务性工作的劳动强度,节约了大量劳动力成本,提高了医务人员的积极性,促进了服务水平与工作效率的提高。

总之,建立完善的医院内部控制系统对医院的生存和健康发展具有极其重要的作用。高质量的管理可以使医院的各职能部门及工作人员在日常工作中主动承担相应职责,保质保量地完成本职工作,为医院的后续发展提供良好的保障。

4在建设医院内部控制系统过程中存在的问题

4.1 内部控制系统的工作人员专业素质不高

由于人是内部控制系统的设计者、维护者、运行者,所以医院内部控制能否发挥作用主要取决于工作人员的专业知识水平、职业道德素养、风险识别能力。但是,在实际工作中这部分人员并没有达到要求,主要表现在以下两个方面:一方面是想做但不知道怎么做,另一方面是不该做的却做了。 前者是由于医院没有落实完整的人才培养计划, 多数员工没有受到专业培训和后续教育, 人才队伍建设不能满足内部控制发展的要求,专业技能低下的员工完成这份工作,工作效率自然会降低。 后者是由于员工自身素质低下,违纪违法的现象时有发生,例如在人员招聘、职称评比、 具体业务开展的时候经常会发生通关系、收红包、行贿受贿等情况。

4.2 管理者对医院内部控制系统的建设不重视

一方面,医院的管理者多是来自临床和教学岗位,他们拥有高超的医学技能水平,但是缺乏管理方面的知识。 他们的工作重心多是医疗技术和医疗服务,认为医院的发展壮大主要依靠的是医疗水平,做出的决策多是直接服务于此,对内部控制的重视程度不高。另一方面,内部控制给医院正常运转提供的是后勤保障, 其产生的经济效益比较隐形化、长期化,不具有直接性,短时间内不能看到成效, 管理者不能充分意识到内部控制的重要意义,表面上强调要建设与完善内部控制系统, 但是缺乏有效的执行力, 未对内部控制进行完善与监督,使内部控制的相关工作无法落到实处。

管理者的观念意识可以左右医院发展的方向,如若他们对内部控制系统的建设和完善不能高度重视,那么最直接的影响是医院内部管理混乱,间接影响的就是医院的长期健康发展。 如一些医院注重对硬件的改善和投入,但是缺少有效的内部控制,导致大型医疗设备的投资回报率比较低,潜藏着经济风险。

4.3 医院缺乏内部控制的环境基础

医院内部实施内部控制制度的氛围不够,由于实施内部控制程序繁琐,会对现有的工作流程形成制约,影响其他日常工作的进展效果和速度,因此上至医院管理层下至普通员工主动实施内部控制的积极性不高,多数还处于被动状态。此外,某些工作人员没有形成正确的价值观,认为以权谋私是正常现象,反之才是不正常。

多数医院在内部控制的职权方面普遍存在职权交叉,各个科室之间的权利与职责模糊不清,岗位责任安排不明确,权利责任制度缺失,相关工作人员不清楚自己的责任和义务。 在日常工作中,多数人觉得领导安排的就是自己应该做的,领导没有传达的就不在自己的职责范围内,对工作内容没有明确概念。 这种工作意识和工作方式只能导致工作没有效率, 出现问题就相互推卸责任。

4.4 缺乏系统完善的内部控制制度和监督检查机制

随着社会经济的发展,医院经济形式多种多样,虽然建立了内部控制系统,但是普遍不完善,主要表现在以下几方面:1没有建立起针对各个环节、 各个部门之间相互控制的全面的内部控制制度;2已建立的内部控制制度在设计上不够科学、严谨, 权责划分不严格、不是特别明确;3内部控制系统的应用范围过于简单化,仅仅是职责划分和奖惩措施的标准,控制活动设计不全面;4缺乏风险评估体系,造成内部控制失控;5相应的监督检查机制也存在一定问题,如缺乏独立性和自主性、很多医院都流于形式、监督范围较小、工作重点不明确等,这就导致对医院内部控制的执行过程和效果缺乏有效监控, 内部控制不力的现象经常出现。

5加强医院内部控制的措施

一方面要加强医院管理者和工作人员对内部控制的认识, 提高从业者的专业素养。 医院要组织专门的培训,针对不同的问题采用不同的教育形式、设置不同的教育内容,主要是让所有员工对内部控制有正确的认识、改变“重医疗、轻管理”的理念、增强领导的管理能力、更新内部管理知识、提高工作人员的职业道德、改进工作人员的专业技能、加强对内部控制理论的学习等。 总之,要让医院形成实施内部控制的良好氛围,使医院的管理提升到一个新的高度。

另一方面是内部控制系统和监督检查机制的建设。 医院根据自身特点建立合适的内部控制系统,重点是要对出现的问题进行整改和完善、科学设计,在实际工作中做到以制度来管理人、管理事,提高工作效率。 监督检查机制是对内部控制制度实施情况的评价和反馈,设置独立的监督部门和专业的监督人员,做好日常监督和专项监督,对重大项目、投资决策进行跟踪监督,并且监督范围要将管理层包括在内。 总之要实现控制、管理、监督、评价相结合的内控体系,使单位内部控制管理得到显著的提高。

摘要：随着社会主义市场经济的不断发展,医疗市场的竞争也日益激烈。目前,医院在保持快速发展的同时,在内部控制方面也出现了诸多问题。本文探讨了内部控制对医院发展的作用以及当前医院内部控制系统建设出现的问题,最后提出了解决措施。

电厂集散控制系统应用分析 篇8

关键词：电厂,集散控制系统,应用

0 引言

近年来, DCS在电力生产中得到了广泛的应用, 尤其300MW及以上容量机组的热工控制已全面采用DCS控制系统, 逐步形成了数据采集DAS、模拟量控制MCS、顺序控制SCS、燃烧器管理BMS四大系统, 在汽机、锅炉等热力设备的顺序控制、数据采集以及炉膛安全监控等方面取得了成功的经验, 提高了电厂自动化水平和机组运行的安全性、经济性。

1 电厂自动控制及其系统

汽包水位自动调节系统一般采用典型的三冲量系统或串级系统, 在大型单元机组中一般设计有全程调节, 因此有单冲量, 三冲量之间的切换逻辑, 一般依据负荷来切换。采用启动电泵和汽泵的系统之间的切换, 也依据负荷来切换。大型机组的水位控制一般直接控制电泵或汽泵的转速, 给水调门全开以节约能源。

燃烧调节系统中的送风系统通常采用风煤比加氧量校正, 炉膛负压系统与送风系统之间采用动态联系, 通常设计有加负荷时先加风再加煤减负荷时先减煤后减风逻辑以及过燃烧逻辑。主汽压力调节系统通常为串级调节系统。

另外, 由于机组的自动化水平的不断提高, 对机组的运行参数的测量也提出了更高的要求, 控制用的参数测量与监视用的参数测量一般都要求有各自的测量元件, 控制用的测量参数还需要经过数据保险的有关逻辑以提高控制系统的可靠性。

开环控制包括了联锁保护、顺序控制、选线控制等控制内容。火电厂单元机组中主辅机设备都有联锁保护, 如停机停炉的大联锁, 一些重要辅机的保护跳闸, 备用泵的自启动, 成组设备的顺序启停等。这些联锁保护现在一般都能投入运行而且必须投入运行。顺控方面一般的泵或风机的子组启停控制也都能投入运行, 但锅炉风烟系统大顺控这样的成组控制因为牵涉的设备比较多而很少有经常投运的。

2 电厂DCS功能分析

目前大机组的仪控系统大多选用DCS系统。

DCS系统在火电厂发电机组控制中的应用已有多年的历史了, 而且正在越来越多地得到应用。DCS系统是相对于计算机集中控制系统而言的计算机控制系统, 它是在对计算机局域网的研究基础上发展起来的, 是过程控制专家们借用计算机局域网研究成果, 把局域网变成一个实时性, 可靠性要求很高的网络型控制系统, 运用于过程控制领域。这样的控制系统给我们带来以下一些好处:

(1) 故障分散是推出DCS系统的最大理由, DCS系统就是要解决集中控制系统致命的弱点—故障集中。故障分散的理由是DCS系统采用了大量的微处理器, 各个微处理器承担一个范围较小的控制任务, 某个微处理器故障不会影响整个系统的正常工作。

(2) 缩小控制室尺寸或控制表盘的长度。

(3) 大量缩减控制系统所需的电缆。

(4) 大量减少控制系统所需的备品备件种类及数量。

(5) 减少工艺生产的运行对仪表控制设备厂商的依赖, 减少仪控人员培训所需的费用。

(6) 提供了控制系统构成的灵活性, 具有组态便利和可扩展性。

(7) 实现过程实时参数和历史数据的管理, 提供性能计算, 设备寿命计算等功能。这是传统的仪表控制系统所望尘莫及的。

DCS系统是否确实给我们带来了这些好处呢?

以一些在火电厂单元机组控制系统中应用的DCS系统来考察, 综合分析如下:

(1) 关于故障分散。大多数DCS生产厂商现阶段所提供的系统在实际应用中并非象我们想象的那么故障分散。由DCS系统控制的火电厂单元发电机组, 因为DCS系统的某些故障而被迫停运的事情时有发生。这与传统的仪表控制系统相比后者似乎要优于前者。所以DCS系统的构成越接近传统的仪表控制系统, 即微处理器或多功能控制器所承担的控制任务从地域上越分散, 越能做到故障分散。

(2) 关于控制室的尺寸和表盘长度。这一点所有的DCS系统都能做到大大缩小。不过与传统的仪表控制系统相比, 电子室的尺寸和设备相对增加了。

(3) 关于节约电缆。由于DCS系统所采用的设备器件在现阶段来说仍然是比较娇贵, 需要防尘和空调, REMOTEI/O还不能大量使用, 因此, DCS系统的主要设备都需要安置在条件比较好的电子室, 大量的现场信号仍然需用电缆接到电子室。与传统的仪表控制系统相比, 电缆有所缩减, 但效益有限。

(4) 关于减少备品备件的种类和数量。备品备件的种类和数量有所减少, 并且需要与之打交道的仪表控制设备制造厂商也有所减少。

(5) 关于减少机组运行对仪表控制设备制造厂商的依赖。由于DCS系统在应用技术方面还不能尽如人意, 因此, 在机组运行时, 尤其在机组试行期间, DCS生产厂家的专家服务似乎成了必不可少。使得培训所需花费也有所增加。

(6) 关于控制系统构成的灵活性, 组态的便捷性和系统的可扩展性。大多数DCS系统的组态也是比较方便的。不过多数系统在在线组态功能方面尚有许多工作可做, 好多系统为离线组态, 在工程师站编程, 然后编译, 再下载。有些系统这一过程比较费时, 在调试期间这一问题尤其突出。

(7) 关于DCS系统提供的一些独特的控制功能。由于DCS系统可提供历史数据和实时数据的管理, 性能计算等功能, 把过程控制推向一个新的更高层次的领域。

3 小结

电压无功控制系统应用分析 篇9

电压是电能质量的重要指标。电压质量对电力系统的安全与经济运行, 对保证用户安全生产和产品质量以及电器设备的安全与寿命, 有重要影响。电力系统的无功补偿与无功平衡, 是保证电压质量的基本条件。有效的电压控制和合理的无功补偿, 不仅能保证电压质量, 而且提高了电力系统的稳定性和安全性, 充分发挥经济效益。

随着电力系统规模的不断扩大, 电网互联的加强, 使得电压无功优化控制问题的规模也越来越大, 原来仅在变电站侧装设电压无功自动控制装置 (VQC) 已不能满足需要, 因为这种控制方式只是局部的、分散的控制, 无法达到整个电网的全局最优。近年来出现了一种基于调度主站或集控中心的电压无功集中控制系统 (AVC) , 它结合专家系统与数值分析, 借助于调度自动化系统四遥功能, 对区域电压无功进行调节, 实践证明, 该系统较好地解决了区域电网电压无功控制问题, 取得了明显的效果。

1 电压无功分散控制系统 (VQC)

电压无功分散控制系统是我国电网早期进行电压无功调节控制的主要方式, 也称就地控制。分散控制是指在各个变电站或发电厂中, 自动调节站内有载调压变压器的分接头位置或其他电压调节器、控制无功功率补偿设备 (包括电容器、电抗器、调相机、静止无功功率补偿设备等) 的工作状态, 使得当负荷变化时, 该变电站或发电厂的母线电压和无功功率保持在规定的范围内。

1.1 系统构成及控制方法

余杭电网自2001年开始运用电压无功分散控制系统 (VQC) , 该系统由变电站端的子站和调度端的主站构成, 二者由光通道相连。子站主要完成当地变电站的电压无功优化控制, 主站则主要是总体调节方案与调节参数的确定与下达, 以及人机对话联系。变电站端的子站采用了基于“九分区”原理的T D S—7 0 1型电压无功控制装置, 该装置控制方法如图1所示。

由整定的电压上、下限的两条边界线与变电站低压母线无功功率上、下限的两条边界线垂直相交, 将运行状态分为井字形的9个区域。“九分区”的控制目标是使变电站低压母线的电压和经变压器由系统输入的无功功率在整定的范围之内。

显然, 除中间1个区域 (第9区) 能同时满足电压和无功条件外, 其余8个区域均不能同时满足电压、无功两个条件。

“九分区”控制装置在线判断变电站的运行状态所处区域, 做出操作决策:

(1) 1区:U越上限, Q越下限, 退出电容器, 然后分接头下调。

(2) 2区:U越上限, Q正常, 分接头下调, 然后退出电容器。

(3) 3区:U越上限, Q越上限, 分接头下调, 然后退出电容器。

(4) 4区:U正常, Q越上限, 投入电容器。

(5) 5区:U越下限, Q越上限, 投入电容器, 然后分接头上调。

1.2 应用分析

经过几年应用表明, V Q C装置采用九分区控制策略, 方法简单、易行, 通过电压上下限值和无功上下限值进行综合调整, 见效快, 同时分散控制是在各厂、站独立进行的, 它基本实现了局部厂、站的优化, 对提高变电站供电范围内的电压质量和降低局部网络和变压器的电能损耗, 减少值班员的操作起到了一定的作用。但在使用过程中发现VQC的运行存在不足, 如控制策略是静态的, 不够灵活, 没有预测性等等。不过最主要的问题是它只采集本站内的运行参数, 控制目标仅为本地的电压质量, 不能顾及整个系统的运行情况, 很可能发生这样的情况:从本站来看, 电压偏低, 应当调节分接头升高电压, 但如果从全网的运行情况可能有更合适的方法, 不必进行分接头调节, 所以VQC的控制始终只能做到就地的最优。当电源点的枢纽变电站电源供出的电压不合格时, 该变电站涉及的负荷点变电站势必频繁动作, 以期达到合格的目标, 既增加了设备的动作次数, 又可能引起调节过程中的震荡, 在电网中出现不合理的无功潮流, 即使达到了局部控制的目标, 也还是无法实现整个电网的全局最优。

2 电压无功集中控制系统 (AVC)

针对电压无功分散控制系统 (V Q C) 存在的问题, 余杭电网于2005年开始采用电压无功集中控制系统 (A V C) , 该系统是一种配置于调度主站的电压无功集中控制系统, 基于OPEN-2000调度自动化平台, 其主要功能是在保证电网安全稳定运行前提下, 确保电压和功率因数合格, 并尽可能降低系统因不必要的无功潮流引起的有功损耗。AVC与OPEN-2000平台一体化设计, 从P A S网络建模获取控制模型、从S C A D A获取实时采集数据并进行在线分析和计算, 对电网内各变电所的有载调压装置和无功补偿设备进行集中监视、统一管理和在线控制, 实现区域电网无功电压优化控制闭环运行。

2.1 系统构成及控制方法

系统主要有三个模块构成:自动电压调整程序 (A V C_M A I N) 、遥控程序 (D O_C T L S) 和报警程序 (A V C_A L M) 。AVC_MAIN通常只运行在PAS节点上, 它从S C A D A获得电网的实时运行状态, 根据分区调压原则, 对电网电压进行监视, 发现电压异常时提出相应的调节措施。当系统处于自动控制状态时, 将调节措施交给S C A D A的遥控程序, 执行变压器的升降和电容器的投切, 遥控环节是电压无功自动控制系统的关键环节, 电压无功自动控制系统运行是否成功将在很大程度上取决于电网基础自动化状况。报警程序负责显示自动调压程序提出的调压建议和遥控程序所做的自动调压措施。

AVC主要基于如下三种控制模式, 不同控制模式采用相应控制策略:

区域电压控制:数十秒, 控制区域枢纽厂站电压无功设备, 校正或优化区域内母线群体电压水平;

电压校正控制:数十秒, 主要由各厂站就地控制无功设备快速响应就地电压变化;

区域无功控制:5分钟~15分钟, 全面协调控制发电机无功出力、容抗器投切、变压器分接头升降, 使全网电压水平尽可能高、线路无功潮流最小、降低网损。

2.1.1 区域电压控制

区域群体电压水平受区域枢纽厂站无功设备控制影响, 是区域整体无功平衡的结果。结合实时灵敏度分析和自适应区域嵌套划分确定区域枢纽厂站。当区域内无功分布合理, 但区域内电压普遍偏高 (低) 时, 调节枢纽厂站无功设备, 能以尽可能少的控制设备调节次数, 使最大范围内电压合格或提高群体电压水平, 同时避免了区域内多主变同时调节引起振荡, 实现区域电压控制的优化。

2.1.2 电压校正控制

由实时灵敏度分析可知, 就地无功设备控制能够最快、最有效校正当地电压, 消除电压越限。当某厂站电压越限时, 启动该厂站内无功设备调节。该厂站内变压器和电容器分时段协调配合, 实现电压无功综合优化:电压偏低时, 优先投入电容器然后上调有载主变分头;电压偏高时, 首先降低有载主变分头, 如达不到要求, 再切除电容器。电压限值根据逆调压规则确定, 高峰时段电压下限偏高, 低谷时段电压上限偏低, 实现逆调压。

2.1.3 区域无功控制

当电网电压合格并处于较高运行水平后, 按无功分层分区甚至就地平衡的优化原则检查线路无功传输是否合理, 通过实时潮流灵敏度分析计算决定投切无功补偿装置以尽量减少线路上无功流动、降低线损并调节有关电压目标值。

1) 区域无功欠补 (不足) , 流进区域无功偏大时, 根据实时潮流灵敏度分析, 从该区域补偿降损效益最佳厂站开始寻找可投入无功设备, 使得无功潮流在尽可能小的区域内满足分区平衡, 线路上无功流动最小;

2) 区域无功过补 (富余) , 使区域无功倒流时, 如果该区域不允许无功倒流, 根据实时潮流灵敏度分析, 从该区域切除电容器校正无功越限最灵敏厂站开始寻找可切除无功设备, 消除无功越限。

电容器等无功补偿装置的无功出力是非连续变化的, 由于无功负荷变化及电容器容量配置等原因, 实际运行中无功不可能完全满足就地或分层分区平衡, 在保证区域关口无功不倒流的前提下, 区域内电网各厂站之间无功可以倒送。

投入或切除无功设备可能使电压越限时, 考虑控制组合动作, 如投入电容器时预先调整主变分头, 使控制后电压仍然在合格范围内, 但减少了线路无功传输。

2.2 应用分析

系统自2005年年初在余杭电网全面投入使用, 截止2010年10月, 共有35座110kV及35kV变电站实现了全网电压无功优化集中控制, 完成变电站有载调压变压器及电容器的集中自动控制。运行实践表明, 电压无功优化系统运行稳定可靠, 取得了较好的效果, 具体体现以下几个方面:

1) 减少有载调压变压器分接头开关、电容器动作次数, 提高了设备的使用寿命, 减轻了检修劳动强度。

2) 提高了电网的l0kV母线电压及地区受电功率因数合格率, 增加了输电设备出力, 同时由于网损的降低, 减少了电能损耗, 取得了明显的降损节能效益。以下为电压无功集中控制系统使用前后, 电网相关考核指标的对比情况:

2005年余杭电网A类电压合格率为99.29%, 与2004年99.11%同比提高了0.18个百分点, 达到了考核的要求;受电功率因数高峰期合格率为99.2%, 与2004年99.1%同比提高了0.1个百分点, 低谷期合格率为94.0%, 与2004年87.02%同比提高了6.98个百分点。2005年余杭电网完成线损率5.88%, 与2004年6.90%同比下降1.02个百分点。

3) 该系统能准确地统计主变分接开关、电容器开关动作次数, 为最大限度地发挥设备潜力和设备检修提供了依据, 同时促进了电容器的配制、电容器投切开关的更新及其有载分接开关的性能的提高。

4) 代替调度人员对电压进行实时监视和控制, 大大减轻了调度员的工作强度, 避免了人为误差, 实现了全网电压实时的自动控制, 完善和提高调度自动化水平。

在肯定该系统使用效果的同时, 我们也发现了一些问题:没有及时完善网络建模;刀闸维护、误发遥信处理不及时;状态估计的结果有时不可信;没有充分考虑无功可控设备的闭锁条件;这些均有可能导致AVC动作的不正确, 从而影响系统电压、无功调整的效果, 应引起足够重视。

由此同时, 我们也应看到, 目前电网使用的全网电压无功优化集中控制系统, 还不是真正意义上的全网优化, 只是做到了局部的、区域的电网优化控制。要想真正实现全网的电压无功优化, 只有当前大力建设的坚强智能电网才有可能实现, 因为智能电网具有思维、分析、判断、决策、控制的能力, 无论在什么情况下, 都能自动、快速、正确地进行控制, 保持电网的安全、稳定、高质、高效和人性化的运行, 所以未来的智能化电压无功控制系统应该具有自动实现全网无功优化运行能力、柔性控制能力、电网事故后自动恢复电压等能力。

3 结论

本文通过对两种电压无功控制系统应用情况进行了比较分析, 说明了电压无功集中控制系统是目前电网使用最广、较为适用的无功电压自动控制系统, 同时指出未来的无功电压自动控制系统只有向智能化发展, 才能真正实现全网的电压无功优化。

参考文献

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[2]程浩忠, 吴浩.电力系统无功与电压稳定性.北京:中国电力出版社.2004

基于Matlab的控制系统分析 篇10

随着科学技术的发展, 控制理论和系统的研究分析仅靠人工计算已不能满足要求, 控制系统的计算机辅助设计 (Computer–Aided Control System Design, CACSD) 。主要利用Matlab高级语言对控制系统进行计算机分析[1]。Matlab是高性能的数值计算和可视化软件, 它集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体, 构成了一个方便、界面友好的用户环境。Matlab的出现给控制系统的分析提供了极大的方便[2]。

1系统分析的步骤

一般控制系统的分析包含以下几个步骤[3,4]:

(1) 画出系统的功能方框图;

(2) 建立系统的数学模型;

(3) 对系统进行稳定性分析, 确定相关的比例参数;

(4) 利用Matlab中Simulink所提供的功能对系统进行了仿真[5,6,7]。下面以某一功能下系统数学模型为例, 给出了如何运用Matlab语言简便地解决系统的稳定性分析, 并对系统进行仿真。

2运用Matlab软件进行系统分析

假设某一功能下系统的数学模型的闭环传递函数为[8]:

$\phi (s)=\frac{3}{(s+1)(s+2)(s+3)}=\frac{3}{s{}^3+6s{}^2+11s+6}$

一般的功能控制系统是一个负反馈系统, 那么其模型如图1所示。

由于$\phi (s)=\frac{G(s)}{1+G(s)}$, 其开环传递函数:

$G(s)=\frac{3}{s{}^3+6s{}^2+11s+3}$

(1) 系统的单位阶跃响应和脉冲响应

Matlab程序为:

clear;

close all;

num=[3];

den=[1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11];

subplot (2, 1, 1) , step (num, den) ;

subplot (2, 1, 2) , impulse (num, den) ;

系统的单位阶跃响应和脉冲响应如图2所示。

(2) 系统的稳定性分析

调用的Matlab程序为:

clear;

close all;

num=[3];

den=[1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11];

figure (1) , bode (num, den) ;

margin (num, den) ;

figure (2) , nyquist (num, den) ;

系统的Bode图和Nyquist图分别如图3和图4所示。

由系统的Bode图和Nyquist图可以判断, 该系统是稳定的。

(3) 运用Simulink进行系统仿真

键入Simulink命令后, 打开系统模型库, 在建立M-file文件中直接加入所需要的模块[9,10], 该系统的仿真模型如图5所示, 图中:den (s) =s3+6s2+11s+3。

仿真阶跃响应如图6所示。

3结语

以上结合系统实例总结了Matlab在控制系统中的应用, 可以看到Matlab为系统分析提供了极大的方便, 是研究控制系统的强有力的工具。

摘要：通过Matlab软件处理和仿真, 分析所建立的控制系统模型的可行性。利用Matlab平台分析对系统传递函数的稳定性, 利用Matlab软件得出系统的单位阶跃响应和脉冲响应, 并利用Simulink对其仿真验证。通过分析发现, 系统的稳定性是可以实现的。利用Matlab分析控制系统既简单、快捷、高效, 而且Matlab平台为分析控制系统提供了极大的方便。

关键词：Matlab,控制系统,Simulink,仿真

参考文献

[1]何衍庆, 姜捷, 江艳君, 等.控制系统分析、设计和应用[M].北京:化学工业出版社, 2003.

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[3]程鹏.自动控制原理[M].北京:高等教育出版社, 2003.

[4]张兰江.基于Matlab/Simulink汽车驾驶员电动座椅控制系统的仿真设计[J].湖北汽车工业学院学报, 2008, 22 (3) :9-13.

[5]王艳芳, 于洪珍, 王刚.通信电子电路Matlab/Simulink仿真[J].电气电子教学学报, 2007, 29 (1) :77-81.

[6]耿道霞, 刘家彬.基于Matlab的Simulink仿真环境在控制系统设计中的应用[J].电脑知识与技术, 2007 (14) :519-520.

[7]韩芝侠.基于Matlab/Simulink仿真的电力电子实验系统设计与实现[J].陕西理工学院学报:自然科学版, 2008, 24 (2) :26-30.

[8]Dean K, Frederick, Joe H Chow.Feedback Control Prob-lems, Usins Matlab and the Control System Toolbox[M].US:Brooks/Cole Publishing Company, 2001.

[9]李国勇, 谢克明.控制系统数字仿真与CAD[M].北京:电子工业出版社, 2003.

[10]薛定宇, 陈阳泉.基于Matlab/Simulink的系统仿真技术与应用[M].北京:清华大学出版社, 2002.

无溶剂复合机控制系统分析 篇11

控制系统是保障无溶剂复合机平稳运行的关键部分。国产无溶剂复合机的控制系统一般由可编程控制器、交流伺服电机及矢量变频器组成，通过人机界面显示及相关参数设定，由交流伺服电机驱动，由此形成了一套完善的多电机张力控制系统。本文将以我公司自主研发的SL-ONE FHW1250型无溶剂复合机为例，对其控制系统进行具体分析。

卷径控制

第一、二放卷单元及收卷单元一般都采用超声波传感器进行实时卷径检测，将超声波传感器安装在合适位置并指向目标，确保超声波传感器与目标的距离在超声波传感器的感应范围之内，且对准料卷的卷轴中心，然后在卷轴上安装不同卷径的料卷，通过计算机或人机界面监视不同卷径下超声波传感器对应输出的数值，并形成与卷径一一对应的列表，最后通过线性比例计算出当前的卷径大小。超声波传感器的安装检测简图见图1。

张力控制

由于无溶剂复合机大多采用双组分（主剂和固化剂，或A胶和B胶）胶黏剂，初黏度低，涂胶量小，因此整机张力控制要求必须精确、稳定。张力控制一般包括第一放卷张力、涂胶后薄膜张力、第二放卷张力、收卷张力、收卷锥度等方面。

不仅如此，各段张力的匹配也非常重要。一般来说，薄膜涂胶后的张力应略大于第一放卷张力，收卷张力略大于第二放卷张力，收卷锥度一般控制在20%以内。此外，高精度的张力控制还需要考虑很多因素，如力矩的补偿、转动惯量的补偿、收卷锥度的控制、升降速张力的补偿等。在张力控制过程中，需要特别注意以下几个方面：

1.提高张力信号检测精度及抗干扰能力

通常，张力控制是依靠摆辊检测装置（如图2所示）来完成的，在该装置中，摆辊用以存储料卷，其就好比是一个蓄力器或缓冲器，用以吸收或隔离张力的扰动。摆辊调节是为了通过调整摆辊位置来间接控制料卷的表面张力，这个过程需要借助于摆辊反馈信号，反馈信号代表的是摆辊的位置偏差，从而反映出张力的波动量。当系统处于平衡状态时，摆辊自然下垂，摆辊气缸上的推力与料卷表面的张力处于平衡状态；当系统张力产生波动时，摆辊就会克服机械摩擦阻力（包括气缸、摆辊机械装置等产生的摩擦力），上述平衡状态就会被打破，致使摆辊位置发生偏移，摆辊自重在水平方向产生分力，并叠加到料卷的表面张力上，从而使系统张力产生更大的波动。可见，张力控制系统工作时是一个不断调整的动态过程，机械摩擦阻力对张力信号检测精度有很大影响。

从以上分析可看出，减轻摆辊装置的自重、减小机械摩擦阻力是提高张力信号检测精度的关键。另外，摆辊反馈信号应调整到最高分辨率，因为过低的分辨率会降低张力调节的总体性能。

对张力检测信号的抗干扰措施：在硬件方面，选择性能优良的器件，通常采用德国电感式接近传感器，配备完善的接地网，单点接地，分隔走线及布线，所有信号线均采用屏蔽线；在软件方面，对张力检测信号进行滤波，消除错误的张力检测信号对系统产生的冲击。

2.驱动部件表面速度与线速度之间的匹配

驱动部件表面速度与线速度之间的匹配对张力调节精度和PLC内部计算精度非常重要，速度匹配可以保证料卷按照整条生产线的同一速度运行，使张力控制器或摆辊控制器对料卷表面张力的修正量更小，精度更高。在实际应用中，习惯上选用美国罗克韦尔高性能矢量变频+超同步伺服电机，采用PG矢量控制，可实现高精度的速度控制、力矩控制。为充分保证速度精度和机械硬度，一般速度控制范围为1：1000，控制精度为±0.02%，启动转矩为150%。

3.PID控制

张力控制一般都采用PID控制方式。PID控制效果的好坏主要在于对采样时间、增益、积分、微分等参数的调节，PID调节器控制原理如图3所示。

PID调节器的控制方程式为：

e=W-X

其中，U为控制量，W为设定值，X为实际值，e为调节偏差，Kp为比例系数，Ti为积分时间，Td为微分时间，Kp为比例系数。Kp应尽可能调高，较高的Kp可使调节回路既快速又精确，但也不宜过高，否则会导致超调甚至振荡（不稳定）。

积分调节的目的是消除比例调节器中残存的静差，只要偏差不为零，就可以通过累积作用影响控制量U，以求减小偏差；当偏差为零时，控制量U不再变化，系统达到稳态。Ti反映了PID调节器积分作用的强弱，Ti大，表示积分作用弱，Ti小，表示积分作用强。

微分调节则在偏差有变化时起作用，其根据偏差的变化率来进行调节。一般，在速度模式下，不采用微分调节，但在升降速过程中需要轴切换时，为了提高系统对张力波动的动态响应，可加入适当的微分调节。

张力控制时，PID控制参数的线性化、分段处理是解决低速与高速、小卷与大卷不同特性的有效方法。值得注意的是，在升降速过程中，多台电机联动，会使整条生产线的线速度发生变化，由于各个执行电机的负载惯量是不同的，因此各电机的升降速曲线不重合，此时的张力控制特性与稳态时会有所区别，这就需要对PID控制参数作相应的调整，如加入升降速PID控制，单独控制升降速时的动态响应，与稳态相比，调整后的张力扰动会变大，且响应更快速，此时比例、积分作用都较强，只要保证系统不产生振荡即可。

涂胶量控制

无溶剂复合涂胶量通常只有干式复合涂胶量的1/3～1/2，由于涂胶量大小可能会影响到复合质量及收卷整齐度等，因此，应精确控制无溶剂复合的涂胶量。开机前，待静计量辊和动计量辊完全预热后，调整静计量辊与动计量辊之间的间隙（一般为0.08～0.12mm），左右两端间隙要求一致，以确保涂胶均匀。待静计量辊与动计量辊之间的间隙调整好后，通过调节动计量辊与涂胶辊之间的速比来微调涂胶量大小。

上述控制过程在SL-ONE FHW1250型无溶剂复合机上得到了实际验证，张力波动可达到±0.2kg，满足了无溶剂复合机的张力控制精度要求，明显提高了整机的张力稳定性，从而保证了复合产品的质量及收卷整齐度。

控制系统分析 篇12

随着MaxDNA集散控制系统在电力生产中的广泛应用,以及自动化水平的日益提高,MaxDNA集散控制系统对机组安全经济运行的影响逐渐增大,因此提高MaxDNA集散控制系统的可靠性至关重要。本文通过分析MaxDNA集散控制系统在应用过程中出现的故障,寻求相应防范措施。

1 MaxDNA集散控制系统构成与功能

某火力发电厂一期建设2×300MW机组,主控制系统采用MaxDNA集散控制系统。

1.1 硬件部分

MaxDNA集散控制系统硬件主要由集散处理单元DPU、I/O模件、通信网络、电源和接地、与外系统接口服务器MaxLINK、电气控制系统接入DCS、SIS系统接入DCS。

1.2 软件部分

MaxDNA集散控制系统软件主要包括MaxVUE、MaxTools、MaxSTORIAN和Software Backplane。MaxVUE完成开始控制动作、对报警做出响应并纠正动作等功能;MaxTools包括功能块图、阶梯图、顺序功能框图、指令表等工具;MaxSTORIAN允许用户采集、管理和重新获得运行历史信息;Software Backplane实现系统内部数据的连接与访问。

1.3 机组网络

机组采用星形网络拓扑结构,多重系统下实现工作站与现场处理单元(RPU)的互通,并允许全局访问实时数据。双重以太网(Network A和Network B)实现通信网络冗余,提供超过100Mb/s的全双工通信带宽,最大带宽可达1Gb/s,可保证最大限度的系统可用性和数据容错功能。

1.4 功能

MaxDNA集散控制系统具有数据采集功能(DAS)、模拟量控制功能(MCS)、旁路控制功能(BPS)、锅炉炉膛安全监控功能(FSSS)、顺序控制功能(SCS)、汽轮机数字电液控制功能(DEH)、汽动给水泵小汽轮机数字电液控制及保护功能(MEH、METS)、汽轮机主保护功能(ETS)、电气监控功能(ECS)、锅炉定期排污程序控制功能。

2 故障案例及其分析

2.1 故障案例

2011年10月21日,该火力发电厂#1机组负荷为300MW,#1～#5磨煤机、ADS方式,#1、#2小汽轮机运行正常。当日18:16,#1机组#1、#2汽动给水泵同时跳闸(首出原因同为汽动给水泵前置泵跳闸发信),电泵联动正常。CRT控制画面及就地检查结果均显示#1、#2前置泵运行正常,于是启动#1冷升泵,并汇报当班值长。经讨论后,手动停止#3、#4、#5磨煤机,并投入BC2、BC4油枪稳燃,随后根据燃烧及压力变化情况进行机组减负荷。当日19:28,锅炉汽包水位低于Ⅲ值,MFT保护动作,锅炉熄火,#1机组与系统解列。汇报当班值长后按熄火处理、恢复;同时,在检查中还发现4TDPU(给水系统)于当日18:16曾出现过故障切换情况。经上述处理后,#1机组于当日21:04恢复并网运行。

2.2 原因分析及暴露问题

查阅DCS系统SOE事故追忆记录,调阅有关历史曲线后,初步确定#1机组跳闸原因。

(1) 4TDPU主DPU存在故障。

(2)通信出错,导致4TDPU切换。通信信号显示2台小汽轮机前置泵状态发生改变,于是小汽轮机ETS判断小汽轮机前置泵跳闸,保护动作造成#1、#2小汽轮机跳闸。因当时#1机组300MW满负荷运行,RB功能未投入,故在锅炉汽包水位无法维持的情况下,MFT保护动作,#1机组解列。

此次事故暴露出以下问题:

(1)#1、#2机组工程师站DPU卡件运行不稳定,故障频发,切换后也无相应的故障类型记录,不利于检查、判断。

(2)工程师站DPU手动冗余切换试验仅在停机状况下进行。

(3)#1、#2机组RB功能未正常投用。

(4)#1、#2机组DCS系统中的辅机状态逻辑不可靠。

2.3 采取措施

(1)更换新的DPU卡件。

(2)更改#1、#2机组DPU切换策略,要求仅在DPU自身故障时才切换。

(3)加强工程师站的日常管理、巡检和维护,认真做好DPU运行、故障、报警、切换等记录,并利用停机机会定期进行DPU手动冗余切换试验。

(4)完善RB功能及相关试验,按规定投用#1、#2机组RB功能。清查、完善#1、#2机组DCS系统中的辅机状态逻辑,以保证其可靠性。

3 防范措施

(1)若DCS采用例外报告方式,则可适当加大例外报告区域,以减少网络的通信量。

(2)利用机组检修机会逐个复位DCS系统的DPU和操作员站;用工程师站读取控制器中的组态,删除无效点,对组态进行优化;清扫DCS系统的模件、机柜、滤网等。

(3)定期检查系统风扇是否正常工作,风道有无阻塞;定期检查各通信线路连接是否牢固,通信接口是否正常;定期测试各通信模件、端子,定期检查通信状态,并做好机组运行中的设备维护和巡视;定期在线测试控制器、数据总线的负荷率,其负荷率应满足集散控制系统在线验收测试规程的要求。

(4)对于DCS系统与MIS、SIS等系统的接口,建议在其它系统侧的网关站加装病毒防火墙,并及时更新病毒库及操作系统补丁。另外,在接入动态数据服务器时,应检查所有接口软件版本是否一致。

(5)在日常工作中应按反措要求,充分做好包括DPU死机、网络通信崩溃在内的各种事故预想,将运行紧急处理措施、安全措施、技术措施、检修步序编定成册,以便加快此类缺陷的处理速度,确保机组的安全运行。

(6)选择合适的时机对DCS系统软硬件进行升级改造,同时定期或不定期联系DCS系统厂家对DCS系统内部程序进行检查和清理。

4 结束语