自动控制原理与系统

自动控制原理与系统（共11篇）

自动控制原理与系统 篇1

0 引言

城市供水、污水处理、食品生产等各种水处理企业、化工企业都需要大量的水泵,其控制系统技术先进、结构复杂、价格昂贵,在生产上往往起着关键作用。水泵自动控制系统故障的几率所占比例不大,但对生产的影响却十分显著,有时故障现象不明显,那些时好时坏、偶尔异常的元器件,检修时往往不被注意,给生产留下了很多隐患。这类企业的生产一般是连续运行的,因此,设备发生异常后,维修人员能够及时、熟练、准确、迅速、安全地查出故障并加以排除,恢复生产的正常运行,是非常重要的一项操作技能[1]。如何抛弃传统的检修模式、不断探索出一些成功的经验,作为一名设备维护工作者,是无法回避的责任和义务。以下是笔者检修实践过程的经验和体会。

1 系统介绍

某公司新扩建一个冷冻水回收水池,将生产机台用过的冷冻水回收后,用水泵抽出送回冷冻机循环使用。输送水泵使用37 kW三相交流电动机,额定电流为68 A,电动机采用Y—△减压起动,控制电路上以安全可靠的手动/自动方式灵活运行。水泵自动控制系统原理如图1所示。

根据电动机的容量,元器件选择如下:(1)空气开关QF:日本富士SA203B(150 A);(2)接触器KM1、KM2:日本富士SC-2SN(48 A);(3)接触器KM3:日本富士SC-1N(30 A);(4)热继电器FR:日本富士TR-N3(34～50 A),整定在40 A。

系统运行的工作过程:手动状态下,用按钮SB2起动、SB1停止水泵。自动方式下,用液位开关实现水泵运行的自动控制,并设有可靠的保护和异常报警。水池水位分为4档,从上往下依次为上上限、上限、下限、下下限。液位开关采用浮球式的,有水时触点动作,常开的触点闭合,常闭的触点断开。回收入水池的水增加到上限液位时,上限液位开关常开触点闭合,自动起动水泵,水泵运行后水池水位下降,当水位下降到下限液位时,下限液位开关常闭触点断开,自动停止水泵。因此,上、下限液位开关正常、系统正常工作时,水位应处于上、下限2个液位之间。即使上限液位开关故障,当水位到达上限时,该开关没有闭合,没能起动水泵,水位会继续上升,当上升到上上限时,上上限液位开关闭合,仍可起动水泵;即使下限液位开关故障,水位降到下限时,下限液位开关常闭触点不断开、水泵运转不停止,水位继续下降到达下下限时,下下限液位开关常闭触点断开,仍可停止水泵。上上限、下下限液位开关一方面分别作为起、停水泵的双重保护;另一方面同时起到报警的作用,提示上、下限液位开关故障。

2 故障现象

手动起停水泵正常后,转换开关切到自动模式,系统投入自动运转后基本正常,但一段时间后,偶尔出现水池溢水警报。现场检查,发现热继电器跳脱,导致水泵停转,蓄水池溢水。将热继电器复位,水泵随即起动。

3 检修原理分析

只要热继电器一复位,水泵就能起动,似乎表明电路上其他方面均正常。难道是电动机电流过大,导致热继电器动作吗?用钳形表测电动机电流,发现起动时各相电流不超过109 A,运转时不超过28 A。热继电器的整定电流是40 A,在28 A的情况下热继电器是不应该动作的。

会不会是热继电器本身的品质问题呢?换上一只同样规格的热继电器,但几天后,同样的状况又发生了。不得已,将热继电器的整定电流调大些,但不起作用,热继电器依然会动作。乃至将整定电流调到最大50 A(再大的话,对电机过载就起不到保护作用),溢水的事仍然发生了,但这次不是热继电器动作了,而是Y型起动用的接触器KM3烧熔了,致使空气开关跳脱,全系统失电,水泵无法运转。

这又是什么原因呢?有人认为,KM3的规格不应选得比KM1、KM2小,因为虽然理论计算Y型接法时电流比△形接法时要小,但因异步电动机起动时的电流本就是额定电流的4～7倍,所以KM3不能小。并且KM3的接线按照下图连接,可以减小起动电流对接触器KM3的冲击。

将KM3换上与KM1同样规格的接触器,并依图2接线。运转一段时间后,系统又发生故障了,接触器KM2烧熔,空气开关再次动作。

几次三番下来,终于怀疑到系统内一定存在什么缺陷。我们不能总是这样被动地头痛医头,脚痛医脚,哪个器件坏了就替换掉,下一回另一个器件又会故障了。利用全厂公休,我们仔细检查了整个系统。终于发现,始作俑者竟是上限液位开关!因每次水池溢水发生时,表现出来的现象不是热继电器动作就是接触器故障,将这些表面现象处理后,系统好像又正常了,上限液位开关故障这个症结就被隐藏在最后。原理是这样的:上限液位开关正常时,水位达到上限或上限以上时闭合,水位低于上限时该开关断开,但故障后,这只开关却在水位低于上限后一直保持闭合,乃至水位降到下限后,它仍然是闭合的。这就使得:水位到下限后下限开关断开使水泵停止,水位刚有上升,使下限开关闭合,(水位不需到达上限)水泵即起动(因上限开关是一直闭合着的),可水泵一运转,水位又会下降至下限使下限开关断开,水泵又停止。本应该是水池水位到上限后才会起动水泵,水泵是间歇式运行的,现在变成下限一个开关在控制起停,即进水→水泵起动→水位下降→水泵停止→进水→水泵起动……连续生产中不停地有回收水进入水池,这就使得水泵一直处于起动状态。众所周知,起动电流比额定电流要大很多,不断地、重复起动N次后,必然会导致热继电器跳脱,依照我们以上的处理,换上新的热继电器,新器件暂时不会坏,但接触器又接二连三地烧坏了。而不停地替换主电路上的这些器件,不但价格较贵,而且重要的是治标不治本,换上的新器件用不了多久,又会发生异常。

最后更换上限液位开关后,运转一年多以来,再未发生任何异常。可见,找到真正的故障原因所在,对症下药,才能彻底解决水池溢水的故障,避免冷冻水回收系统对生产的不利影响,这不但提高了系统运行的可靠性和安全性,同时也节约了不断更换相关元器件的费用。

4 结语

通过对水泵自动控制系统这几次故障处理的分析,可知虽然故障现象(水池溢水)相同,但引起故障的因素却多种多样,且它们大多相互作用、相互影响。我们应通盘考虑,透过表面的故障现象分析其本质原因,不断积累经验,才能处理得又快又好,将故障的影响程度降至最低。作为一名维修人员,要想提高故障排除能力,首先要加强理论知识的学习[2]。要想彻底排除故障,解决实际当中所面临的问题,就必须迅速查明故障原因,不断地在工作中积累经验,更重要的是能从理论上进行分析,了解设备的运动形式、工作过程和各电气元件在设备中的具体位置、作用,搞清楚设备的工作原理,用理论指导自己,灵活地运用所掌握的原理、知识,然后结合实际工作,只有这样才能在处理故障时游刃有余[3]。

参考文献

[1]孙延秋.浅析电气设备的维修与实践[J].职业.2007(33)

[2]刘玉文.谈维修电工专业学生故障排除能力的培养[J].职业教育研究,2006(11)

[3]李鹏辉.维修电工的战障排除技能[J].科技资讯.2008(30)

自动控制原理与系统 篇2

关键词： 高职院校    《自动控制原理与系统》    理实一体化    教学改革

一、引言

《自动控制原理与系统》是电类、自动化类专业的一门核心的技术平台课程，在专业课程体系中占有重要地位。然而，该课程在高职院校传统教学过程中表现出知识面广、理论深、课本与实际应用脱节、学生难学、教师难教等突出特点。根据教育部关于加强高职高专教育人才培养工作的意见，课程和教学内容体系改革是高职高专教学改革的重点和难点，要按照突出应用性、实践性的原则重组课程结构，更新教学内容，改进教学手段，改革考核方法，建设适用教材，完善实践教学体系。因此，《自动控制原理与系统》课程的理实一体化教学改革势在必行。

二、原有教学现状分析

1.教学对象。

高职院校学生数学基础较差，在教学过程中表现为接受能力弱，学习较吃力，主动学习积极性差，但是他们头脑灵活，注重实效，对动手学习的实践环节相对较感兴趣，对新鲜事物的接受能力强，网络接触频繁。

2.教学内容。

传统教学中《自动控制原理与系统》是一门纯理论课，教学内容包含大量的公式推导、精准数学分析论证，内容枯燥、复杂、技术深，原有教学大纲和课程标准并不适用于高职高专教学，会阻碍培养应用型人才和发展现代职业教育。

3.教学方法。

在传统教学过程中，老师侧重把复杂的理论知识点讲细、讲透，认为这样就是讲好，其实不然，学生对枯燥的理论不感兴趣，多数时间成了老师自己讲给自己听的课堂模式。再者，传统的实验课多数为验证试验，没有注重学生分析实际问题、解决问题的应用能力的培养。

三、理实一体化教学的建设

1.依据人才培养目标需要，课程内容相应调整。

根据教育部对高职高专人才培养目标的要求，要使学生毕业后掌握《自动控制原理及系统》的理论知识和应用技能，具备从事各电类及自动化类生产设备技术管理、运行维护的基本能力、对电子产品进行组装、维护和制造的能力，并具有一定的综合素质，课程内容设置就应该侧重讲述自动控制系统的组成、设计、安装、调试及维护等内容，通过任务驱动法，完成简单到复杂的工作任务，使学生掌握自动控制系统的组成及原理，常规自动控制系统的基本控制方法与设计，掌握自动控制系统的调试方法和改善系统性能的途径，并利用计算机辅助分析方法分析系统性能。课程内容由“学科模式”向“工程模式”过渡，不仅注重课程自身的知识体系及其在整个知识链条中的作用，更重要的是促进“工程形成”，即将实践教学作为课程教学的有机组成部分，并贯穿理论教学的始终，实现“全程”理实一体化教学。增加习题课的学时比例，实现教学过程的讲、演、练相结合。

2.教学方法灵活，板书与多媒体相结合。

日常教学在理实一体化教室边讲边练，采用“问题化”和“任务驱动法”相结合的教学方法。将课程结构“任务化”，针对每一个工作任务都有任务目标、知识储备、实训操作、维护操作等要求。学生从接收任务到完成任务实际上同时完成知识点学习、技能加强、经验积累这样一套基本的工作流程。与此同时，采用课前布置题目（可以分组布置）、学生准备答案、课上回答问题（各组代表回答，同组同学补充）、相互挑错、课后统一打分、期末记入总评成绩的“问题教学法”，最大限度地发挥学生的参与作用。

在理论教学方面，注重知识点的深入浅出，避免复杂的公式推导，加强其理论实质和结果的实际应用;实践教学方面，逐步打破“教师本位”、“验证试验”的教学模式，构建“学生本位”、“理解应用”教学，即以学生为中心、教师站在真正指导实践位置上的新型实践教学过程，如开课前安排一周的工矿企业认识实习，先组织学生看录像、模型，让学生了解自动控制系统的部件、作用、结构等，同时让学生认识到专业基础课对后续专业课学习的重要性，然后去现场，针对现场实际设备由学生提出问题，相互启发作答，再由指导教师或现场师傅补充、总结等，强调启发式教学。

教学手段上，将多媒体教学与板书教学相结合。利用板书讲解可以展现重点内容推导的来龙去脉，利用多媒体课件、动画、视频可以直观、生动演示自动控制系统的动态过程，且信息含量大，直击现代科技发展现状，营造轻松、丰富的学习环境。因此，我们可以先用课件讲解，再用板书补充，强调重点。这样丰富了教学，活跃了气氛，使学生能愉快地学习。

3.细化平时考评规则，改革传统考核方式。

在考核方式上，针对高职院校的“学风”现状进行必要的细化改革，加大对本课程“过程考核”的力度，如增加平时“小考”的次数、增加提问次数、提高平时成绩的权重等，具体来说，就是将考核总成绩分为平时成绩、考试成绩和实践成绩三部分。平时成绩占30%，主要包括学习态度、课前预习情况、课堂参与情况、出勤情况、学习主动性、配合老师情况、完成作业及运用所学专业知识解决问题的能力等;实践成绩占30%，主要通过学生参加课程过程中的实验实训和工学结合的能力表现进行评价，即“小考”;期末考试成绩占40%，采用ABC卷统一命题，在命题中，分为基本要求部分和提高部分，前者占三分之二，主要考核学生掌握基本知识的情况，后者占三分之一，重在考查学生的综合分析能力。根据教学情况和学生实际等，灵活采用闭卷、开卷与闭卷结合等方式。试题内容上，过于强调对本课程理论本身的认识和把握，现在则强调理论本质和结果的实际应用。阅卷及试卷评价上，将教师组织在一起，实行阅卷的流水作业，保证评分的公正性;每次考试后都进行较详细的“试卷分析”，并听取其他教师及部分学生的意见，以便改进教学。

4.改善实验教学条件，加强学生动手能力培养。

在原有实训室基础上进行改造和完善，增加虚拟Multisim仿真系统，该仿真系统是现代控制系统计算机辅助设计实用工具，具有完备的图形处理功能，用户界面提供丰富、便捷的应用工具箱，可以实现自动控制系统的数学模型建立、模型之间的转换、波形实时观测、控制系统的特性分析与校正，学生可以利用Multisim仿真软件完成控制系统模型的绘制、演示、分析和简单控制系统的设计。

实验室同时增设可折叠学习桌椅、多媒体教学设备、板书设施等，建设成为“一边听、一边练”的理实一体化教学。例如：当理论讲授到控制系统时域特性分析时，首先利用Multisim仿真环境进行建模，然后通过仿真软件中示波器的演示窗口实时、实地观察各控制环节输出的特性曲线，从而直观地进行各环节时域特性分析，这样学生在听取相关理论知识点后便可以及时地在理实一体化教室自主思考并动手练习操作，使学生更深刻、更牢固地掌握重点知识。

5.合理开发、利用网络课程资源。

建立和完善《自动控制原理及系统》校内精品课程网站，将教学大纲、课程标准、教案课件、习题练习、教学录像、动画展示等内容纳入网络资源，实现学生自主学习，并成为本课程持续开发建设的辅助平台，逐步实现网络授课、网上答疑、网上考核。

6.根据教学现实情况，自主开发建设任务驱动型适用教材。

原有教材基本为纯理论内容，且难度较深，某些理论无实用性，教材没有体现高职教育的特点，需重新选取适用于我校高职学生的教材，在此基础上，我参编并于2012年9月出版了《自动控制系统原理与仿真》任务驱动教材一部，并在教学过程中以自主编写的《实验指导书》作为辅助教材。近几年，该教材在我院电力系电气自动化技术专业、发电厂及电力系统专业的学生中使用效果反映良好，旨在解决学生动脑与动手相结合且符合实际应用的问题。

四、结语

事实证明，在《自动控制原理及系统》课程教学改革中，通过上述方式方法的实施，有效提高高职院校学生的学习兴趣，增强学生的动手能力和解决实际问题的应用能力，开阔学生的视野，提高他们的想象力和创新能力。

参考文献：

[1]刘慧霞，等.“自动控制原理”课程的立体化教材建设[J].电气电子教学学报，2014，36（4）：119-120.

[2]胡寿松.自动控制原理[M].5版.北京：科学出版社，2007.

自动控制原理与系统 篇3

一、系统结构

l-油箱2-蒸气分离阀3-接缓冲器4-控制电磁阀5-节气门6-进气歧管7-真空控制阀8-定量排放孔9-蒸气回收罐10-油箱盖附真空泄放阀

EVAP控制系统是为防止汽油箱内的汽油蒸气排入大气产生污染而设的, 在装有EVAP控制系统的汽车上, 油箱盖上只有空气阀, 而不设蒸气放出阀。EVAP控制系统的结构如图1所示。它由蒸气回收罐 (活性炭罐) 、控制电磁阀、蒸气分离阀 (单向阀) 及相应的蒸气管道和真空软管等组成。蒸气分离阀安装在油箱的顶部, 油箱内的汽油蒸气超过一定压力时, 顶开蒸气分离阀经管道进入蒸气回收罐。该阀的作用是防止汽车倾翻时油箱内的燃油从蒸气管道中漏出。蒸气回收罐内充满了活性炭颗粒, 故又称为活性炭罐, 活性炭可以吸附汽油蒸气中的汽油分子。

二、工作原理

蒸气回收罐上方的另一个出口经真空软管与发动机进气歧管相通。软管中部有一个电磁阀控制管路的通断。当发动机运转时, 如果电磁阀开启, 则在进气歧管真空吸力的作用下, 新鲜空气将从蒸气回收罐下方进入, 通过活性炭后从蒸气回收罐的出口经软管进入发动机进气歧管, 把吸附在活性炭上的汽油分子送入发动机燃烧, 使之得到充分利用;蒸气回收罐内的活性炭则随之恢复吸附能力, 不会因使用太久而失效。

蒸气回收罐的上端设有一个真空控制阀, 真空控制阀为一膜片阀, 膜片上方为真空室, 控制阀用来控制定量排放孔的开或闭。真空控制阀与进气管之间的真空管路中设有受ECU控制的电磁阀, 用以调节真空控制阀上方真空室的真空度, 改变真空控制阀的开度, 从而控制吸入进气管的汽油蒸气量。

进入进气歧管的回收燃油蒸气量必须加以控制, 以防破坏正常的混合气成分。这一控制过程由ECU根据发动机的水温、转速、节气门开度等运行参数, 通过操纵控制电磁阀的开、闭来实现。在发动机停机或怠速运转时, ECU使电磁阀关闭, 从油箱中逸出的燃油蒸气被蒸气回收罐中的活性炭吸收。当发动机以中、高速运转时, ECU使电磁阀开启, 储存在蒸气回收罐内的汽油蒸气经过真空软管后被吸入发动机。此时, 因为发动机的进气量较大, 少量的燃油蒸气不会影响混合气的成分。

在部分电控EVAP控制系统中, 蒸气回收罐上不设真空控制阀, 而是将受ECU控制的电磁阀直接装在蒸气回收罐与进气管之间的软管中。图2所示为韩国现代轿车装用的电控EVAP系统, ECU根据节气门位置传感器、冷却液温度传感器和进气温度传感器信号控制电磁阀通电或断电, 发动机怠速 (进气量较少) 或水温较低时, ECU使电磁阀断电, 关闭吸气通道, 使蒸气回收罐内的汽油蒸气不能被吸入进气管。

三、系统检修

1.就车检测

(1) 发动机起动

起动发动机, 待发动机水温升高到正常工作温度时, 使其怠速运转。

(2) 怠速检查

拔下蒸气回收罐上的真空软管, 并用手指按住管口, 检查软管内有无真空吸力。若燃油蒸发控制系统工作正常, 在发动机怠速运转中电磁阀应关闭, 真空软管内无真空吸力, 如图3所示。如果此时真空软管内有真空吸力, 表明EVAP控制系统工作不良, 则用万用表电压挡检查电磁阀线束连接器端子上是否有电压。若有电压, 则表明电控单元有故障;若无电压, 则说明电磁阀有故障 (卡死在开启位置) 。

(3) 高速检查

踩下加速踏板, 当发动机转速大于2000 r/min时, 检查上述真空软管内有无真空吸力。若真空软管内有真空吸力, 则说明该系统工作正常;若真空软管内无真空吸力, 则用万用表电压挡检查电磁阀线束连接器端子上是否有电压。若电压正常, 说明电磁阀有故障;若电压异常, 则说明电控单元或控制线路有故障。

2.单件检测

(1) 电磁阀电磁线圈电阻值检测

拔下电磁阀线束连接器, 用万用表欧姆挡测量控制电磁阀电磁线圈的电阻值应为36～44Ω。若电阻值不符合上述要求, 应更换控制电磁阀。

(2) 电磁阀工作情况检测

拆下电磁阀, 首先向电磁阀内吹气, 电磁阀应不通气;然后将蓄电池电压加到电磁阀连接器的两端子上, 如图4所示。同时向电磁阀内吹气, 此时电磁阀应通气。如电磁阀的状态与上述情况不符, 则电磁阀有故障, 应予以更换

(3) 蒸气回收罐的检修

蒸气回收罐位于发动机室内或车的下面, 蒸气回收罐的使用寿命一般为40000～60000km, 但在使用中应经常检查和维护。主要检查蒸气回收罐外壳有无裂纹、变形或损坏, 底部进气滤芯是否脏污。

按图5所示的方法由A口吹入压缩空气 (98kPa) 后, 压缩空气应能从图中箭头所示方向B口流出, 否则应更换相同规格的蒸气回收罐。

蒸气回收罐中进气滤芯的清洁:用手指堵住管口, 将294kPa压缩空气从管口A吹入即可, 如图5所示, 切不可用水清洗蒸气回收罐。

(4) 真空控制阀的检查

如图6所示, 从蒸气回收罐上拆下真空控制阀, 用手动真空泵由真空管接头给真空控制阀施加约5kPa真空度时, 从蒸气回收罐侧孔吹入空气应畅通;不施加真空度时, 吹入空气则不通。若不符合上述要求, 应更换真空控制阀。

5) 软管的检修

检查EVAP控制系统各管路是否松动、破损或变形, 可用鼻子闻有无燃油泄漏。若软管损坏应立即更换。更换前应做标记, 以防因装错而引发严重故障和损坏内部机件, 且更换的软管应与原管的规格、型号相同。

(6) 油箱盖检修

自动控制原理与系统 篇4

微机原理设计报告

题

目 交通信号灯的控制 系

别 电子信息与电气工程系

班 级 11级电子信息工程（2）班 姓

名 钟文俊

学 号 1105012012 指导 老师 丁健

完成 时间 2013年5月28日

交通信号灯控制系统

摘要：本文介绍了以8086微处理器为核心.利用可编程并行接口芯片8255A的软硬件功能，实现对交通灯控制，主要是模拟十字路口的红绿灯，介绍了交通灯控制器的原理以及电路接线。在设计中所用到的编程语言是汇编语言，延时采用的是软件延时（即通过汇编指令）。关键词：8086微处理器;交通灯;8255A

一、课程设计任务

1.1 设计目标

利用ZY15MicInt12BB微机原理及接口实验箱上的8086微处理器模块、并行接口8255A模块，地址译码单元以及0—1LED灯显示等模块，根据所学的微机原理知识，按照实际交通情况设定一种交通灯规则，设计一个简单的交通信号灯控制系统。

1.2 设计要求

在一个十字路口，东西方向和南北方向各有两组交通指示灯，每组有红、黄绿三个灯。东西方向同色灯连在一起，南北方向同色灯连在一起。对各组的交通灯进行控制，以保证车辆在各道上通畅运行。

两组组的交通灯工作过程为：

1.南北方向亮绿灯允许通行，东西方向亮红灯禁止通行 2.当延时25秒后，南北方向的黄灯同时变亮，且延时5秒。3.延时后，东西方向转为绿灯，南北方向转为红灯，且延时25秒。

4.25秒后，转为东西方向黄灯亮，延时5秒后，回到第一步，以次重复进行，不断循环。5.当遇到道路障通，或紧急情况时，A、B道全为红灯。

二、原理说明与硬件设计

2.1原理说明 在本次课程设计当中，采用的是以8086微处理器为核心，以8255A芯片作为接口芯片，运用软件定时（即通过汇编指令）控制LDE灯（即交通灯）按照设定的交通规则显示。

2.2 8086简介

8086微处理器是Intel系列的第三代微处理器，拥有四个16位的通用寄存器，也能够当作八个8位寄存器来存取，以及四个16位索引寄存器，其主频为5MHz/10MHz，地址总线宽度为20位，可寻址的内存空间打1MB。

8086微处理器的内部功能结构由两个独立的工作部件——执行部件EU（Execution Unit）和总线接口部件BIU（Bus Interface Unit）构成。其中，（1）BIU和EU可以并行工作，提高CPU效率。BIU监视着指令队列。当指令队列中有2个空字节时，就自动把指令取到队列中。(2)EU执行指令时，从指令队列头部取指令，然后执行。如需访问存储器，则EU向BIU发出请求，由BIU访问存储器。(3)在执行转移、调用、返回指令时，需改变队列中的指令，要等新指令装入

队列中后，EU才继续执行指令。8086CPU的内部功能结构框图如图2-1所示。

图2-18086CPU的内部功能结构框图

8086微处理器采用40引脚的DIP封装，其引脚图如图2-2所示。8086 CPU到底可以工作在最大模式或最小模式两种工作模式下，这完全由硬件决定。处于不同工作模式时，其部分引脚的功能是不同的。

图2-2 8086的引脚

（1）两种工作方式下功能相同的引脚

MM/MX：最小/最大模式输入控制信号。引脚用来设置8086 CPU的工作模式。当为高电平（接+5V）时，CPU工作在最小模式;当为低电平（接地）时，CPU工作在最大模式。AD15 ～AD0：地址/数据总线，双向，三态。这是一组采用分时的方法传送地址或数据的复用引脚。根据不同时钟周期的要求，决定当前是传送要访问的存储单元或I/O端口的低16位地址，还是传送16位数据，或是处于高阻状态。

A19/S6～A16/S3：地址/状态信号，输出，三态。这是采用分时的方法传送地址或状态的复用引脚。

BHE(低)/S7：允许总线高8位数据传送/状态信号，输出，三态。为总线高8位数据允许信号，当低电平有效时，表明在高8位数据总线D15 ～D8上传送1个字节的数据。S7为设备的状态信号。

RD，WR：读信号和写信号，输出，三态，低电平有效。

READY：准备就绪信号，输入，高电平有效。READY信号用来实现CPU与存储器或I/O端口之间的时序匹配。

TEST：等待测试控制信号，输入，低电平有效。信号用来支持构成多处理器系统，实现8086 CPU与协处理器之间同步协调的功能，只有当CPU执行WAIT指令时才使用。NMI：非屏蔽中断请求信号，输入，高电平有效。

当NMI引脚上有一个上升沿有效的触发信号时，表明CPU内部或I/O设备提出了非屏蔽的中断请求，CPU会在结束当前所执行的指令后，立即响应中断请求。

RESET：复位信号，输入，高电平有效。

CLK：时钟信号，输入。

VCC，GND：电源输入引脚和接地引脚。8086 CPU采用单一+5V电源供电。（2）CPU工作于最小模式时使用的引脚信号

当MM/MX引脚接高电平时，CPU工作于最小模式。此时，引脚信号24～31的含义及其功能如下。

M/IO：存储器、I/O端口选择控制信号。信号指明当前CPU是选择访问存储器还是访问I/O端口。为高电平时，访问存储器，表示当前要进行CPU与存储器之间的数据传送。为低电平时，访问I/O端口，表示当前要进行CPU与I/O端口之间的数据传送。

INTR：可屏蔽中断响应信号，输出，低电平有效。CPU通过信号对外设提出的可屏蔽中断请求做出响应。为低电平时，表示CPU已经响应外设的中断请求，即将执行中断服务程序。

ALE：地址锁存允许信号，输出，高电平有效。CPU利用ALE信号可以把AD15 ～AD0地址/数据、A19/S6～A16/S3地址/状态线上的地址信息锁存在地址锁存器中。DT/R：数据发送/接收信号，输出，三态。DT/信号用来控制数据传送的方向。DT/为高电平时，CPU发送数据到存储器或I/O端口;DT/为低电平时，CPU接收来自存储器或I/O端口的数据。

DEN：数据允许控制信号，输出，三态，低电平有效。信号用作总线收发器的选通控制信号。当为低电平时，表明CPU进行数据的读/写操作。

HOLD：总线保持请求信号，输入，高电平有效。

HLDA：总线保持响应信号，输出，高电平有效。

2.3 8255简介

本次设计灯的亮与灭以及闪烁是用8255的A口和B口控制的，工作在方式0，A口和B口均为输出。并行接口是以数据的字节为单位与I/O设备或被控制对象之间传递信息。CPU和接口之间的数据传送总是并行的，即可以同时传递8位、16位、32位等。8255可编程外围接口芯片是Intel公司生产的通用并行I/O接口芯片，它具有A、B、C三个并行接口，用+5V单电源供电，能在以下三种方式下工作：方式0--基本输入/出方式、方式1--选通输入/出方式、方式2--双向选通工作方式。8255的内部结构及引脚如图2-3所示，8255工作方式控制字和C口按位置位/复位控制字格式如图2-4所示。

图2-3 8255的内部结构及引脚

图2-4 8255工作方式控制字和C口按位置位/复位控制字格式

三、流程图及电路接线图

1、软件流程图如下：

图3-1软件流程图

2系统汇编源程序

系统采用汇编程序，利用延时子程序实现定时,具体程序如下：

PORT_A EQU

2A0H

;声明8255A口地址 PORT_B EQU

2A1H

;声明8255B口地址 PORT_C EQU

2A2H

;声明8255C口地址

CMD_PORT EQU

2A3H

;声明8255A控制字寄存器端口地址 PORT_CS EQU

2A3H CODE SEGMENT

ASSUME CS:CODE START:

MOV AL,10000001B

;方式控制字：B口为输出

MOV DX,2A3H

OUT DX,AL

;写方式控制字到8255A控制字寄存器端口 SHOW:

NLDH: MOV DX,PORT_B

MOV AL,00101000B

;状态1：南北方向亮绿灯东西方向亮红灯

OUT DX,AL

MOV BL,0

;BL清0 YS1:

CALL DELAY

INC BL

CMP BL,500

JNG YS1

NHDH : MOV DX,PORT_B

MOV AL,00011000B

OUT DX,AL;

MOV BL,0 YS2:

CALL DELAY

INC

BL

CMP BL,100

JNG YS2

NHDL:

MOV DX,PORT_B

MOV AL,01000100B

OUT DX,AL

MOV BL,0 YS3:

CALL DELAY

INC BL

CMP BL,500

JNG YS3

NHDH:

MOV DX,PORT_B

MOV AL,01000010B

OUT DX,AL

MOV BL,0 YS4:

CALL DELAY

INC BL

CMP BL,100

;延时25秒;（BL）++;比较

;（BL）<=500,转移到l1;状态2：南北方向亮黄灯东西方向亮红灯;延时5秒;状态3：南北方向亮红灯东西方向绿灯;延时25秒

;状态4：南北方向亮红灯东西方向黄灯;延时5秒

JNG YS4

JMP SHOW DELAY PROC

;50ms延时子程序

PUSH BX

;保护现场

PUSH CX

MOV BL,5

NEXT: MOV CX,2801

;内循环次数（实现延时10 ms）W10MS: LOOP W10MS

;

DEC BL

;修改外循环计数值

JNZ NEXT

;BX不等于0则进行外循环

POP CX

;恢复现场

POP BX

RET

;退出子程序，返回主程序 DELAY ENDP

;结束过程 CODE ENDS END START

四、总结

通过此次课程设计,结合所学的《微机原理与接口技术》这门课程的知识，对其应用之一——交通灯控制器进行设计与实现。总体感觉收获比较多，因为可以将书本上的知识应用到实践当中。刚开始的时候，翻阅了一些资料，还是没有什么头绪，后来在几个同学的帮助下，经过多次的上机练习和调试终于找到了入口点，接下来的事情就相对的容易一些了。首先，把握整个的设计的大概的流程，然后再对每一个分快进行设计，最后进行调试。在设计的过程中，很重要的一点是要熟悉可编程并行通信接口芯片8255A的初始化及其端口的使用。此次课程设计感觉收获很多，比如，翻阅资料提高了自学能力，和同学一起讨论汲取别人的长处。希望老师能够引导学生应该如何去把握、分析课程设计的主题，找出突破点，让学生积极主动进行课程设计，以使学生更好地提高自学的能力。

参考文献：

自动控制原理与系统 篇5

关键词：建筑；火灾自动报警系统；工作原理；设置要点；消防联动

中图分类号：TP273文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2012）09－0038－02

随着经济建设的快速发展，越来越多的高层建筑、智能性和综合性的建筑拔地而起，同时建筑消防的建设也不容忽视。火灾自动报警系统是建筑工程消防设施的重要组成部分，其主要作用是对火灾进行早期报警，同时具有对消防设备进行控制、引导人员疏散、传递灭火活动信息等功能。为使火灾自动报警系统在火灾发生时的正常运行，必须在设计、施工和维护全过程中满足规范、标准的要求。本文就火灾自动报警系统的设置进行探讨。

1火灾自动报警系统概述

火灾自动报警系统是将燃烧产生的烟雾、热量和光等物理量通过感温、感烟等火灾探测器变成电信号，传输到火灾报警控制器，并同时在报警控制器上显示火灾发生的部位，记录火灾发生的时间，发出声光报警。火灾自动报警系统发展至今，大致可分为4个阶段：①多线制开关量式火灾探测报警系统；②总线制可寻址开关量式火灾探测报警系统；③模拟量传输式智能火灾报警系统；④数字式分布智能探测系统。目前在我国使用率最高的是模拟量传输式智能火灾报警系统，该系统的误报率低、报警准确度高、可靠性高。而数字式分布式智能报警系统是火灾报警技术发展的主导方向。

2火灾自动报警系统工作原理

火灾报警系统一般由火灾探测报警系统、消防联动控制系统等构成。目前，区域报警系统、集中报警系统和控制中心报

警系统得到较为广泛的应用。工作过程中，火灾报警控制器不断地向探测区域的火灾探测器发出巡检信号，火灾探测器实时检测探测区域的烟雾浓度、温度等物理量，并不断将巡检信息反馈给火灾报警控制器，由报警控制器对巡检信息进行比较、判断是否发生火灾。当发生火灾时，控制器发出声光报警，显示失火位置、打印报警时间、地址，并启动相应的控制模块，启动相应消防联动设备（排烟风机、消防泵、防火卷帘等）；同时向火灾现场发出警铃报警，以显示火灾区域。火灾自动报警系统工作原理，见图1。

3火灾自动报警系统的设置要点

3.1报警区域和探测区域的划分

火灾自动报警系统应划分报警区域和探测区域。报警区域应根据防火分区或楼层划分，一个报警区域宜由一个或同层相邻的几个防火分区组成。探测区域的划分应符合下列规定：探测区域应按独立房间划分，一个探测区域的面积不宜超过500 m2；从主要入口能看清内部，其面积不超过1 000 m2的房间也可划分一个探测区域。另外，敞开或封闭的楼梯间、防烟楼梯间前室、消防电梯前室、消防电梯与防烟楼梯合用的前室、建筑物的闷顶、建筑物的夹层应分别单独划分探测区域。

3.2火灾探测器的设置

探测区域的每个房间内至少应设置一只火灾探测器。点型火灾探测器的保护面积和保护半径与房间高度、屋顶坡度有关。感烟探测器、动作温度小于85 ℃的感温探测器的保护面积和保护半径见表1，当建筑高度不超过14 m的封闭探测空间，且火灾初期会产生大量的烟时，可选择感烟探测器。感烟探测器、感温探测器的安装间距，应根据探测器的保护面积和保护半径确定，但不应超过《火灾自动报警系统设计规范》有关探测器安装间距的极限曲线所规定的范围；对探测区域所需的探测器数量，不应小于下式的计算值：

N＝S/KA

式中，N：探测器的数量；

S：该探测区域的面积；

A：探测器的保护面积；

K：修正系数，特级保护对象宜取0.7～0.8，一级保护对象宜取0.8～0.9，二级保护对象宜取0.9～1.0。

表1点型感烟、感温探测器的保护面积和保护半径

火灾探测器的种类地面面积 / m2房间高度 / m一只探测器的保护面积A和保护半径R

屋顶坡度θ

θ≤15°15°＜θ≤30°θ＞30°

A / m2R / mA / m2R / mA / m2R / m

感烟探测器S≤80h≤12806.7807.2808.0

S＞806＜h≤12806.71008.01209.9

h≤6605.8807.21009.0

感温探测器S≤30h≤8304.4304.9305.5

S＞30h≤8203.6304.9406.3

在有梁的顶棚上方设置感烟、感温探测器时应考虑梁突出顶棚所带来的影响。梁突出顶棚高度小于200 mm时，可不考虑梁对探测器保护面积的影响；介于200～600 mm时，应符合《火灾自动报警系统设计规范》相关要求；超过600 mm时，被梁隔断的每个梁间区域至少应设置一只探测器。另外，设置火灾探测器时，还要考虑建筑内部走廊的宽度、至端墙的距离、至墙壁梁边距离、至空调通风口的距离以及室内分隔情况等影响。

3.3消防控制室的设置

消防控制室至少由火灾报警控制器、消防联动控制器、消防控制室图形显示装置或其组合设备组成，应能够监控系统及相关设施设备，显示相应设施设备的动态信息和消防管理信息，向远程控制中心传输火灾报警及其他相应信息；接到火警信息后应能自动或手动启动相应的消防联动设备，并对各设备运行状态进行监控。

3.4消防联动控制设备的设置

消防联动控制设备是火灾自动报警系统的执行部件，应具备火灾报警控制器、火灾警报装置与应急广播的控制装置、非消防电源控制装置、电梯回降控制装置、室内消火栓系统控制装置、自动灭火系统控制装置、防火门和防火卷帘控制装置、防排烟系统和空调通风系统控制装置的部分或全部控制装置，能够使这些消防设施在火灾发生时最大限度地发挥效能，使消防设施设备在火灾发生的各个阶段准确动作。

消防联动控制分为手动控制和自动控制两种方式。手动控制方式是消防控制室操作人员通过火灾控制器或设备联动柜对消防联动设备进行人工调控，从而确定设备的启动；自动控制方式是把消防联动控制器接收的火灾探测器报警信号、湿式报警阀压力开关动作信号、消火栓按钮动作信号以及防火卷帘到底信号等作为联动触发信号，从而启动相应消防联动设备，无需人员操作启动消防联动设备。

发生火灾时，消防联动必须在“自动”和“手动”两种状态下均能实现。应用手动控制方式时，控制中心确认报警信息后，操作人员根据火灾信息，发出联动控制指令，启动相关消防联动设施设备实施防火、防烟、灭火。应用自动控制方式时，系统确认火灾报警信息后，消防联动控制器按照预先编制的联动逻辑关系，自动发出联动控制指令，启动相关消防联动设施设备实施排烟、防火、灭火。

4火灾自动报警系统常见问题分析

建设火灾自动报警系统的目的是火灾发生时系统能够迅速有效地反应，正常可靠地运行，发挥其防火、灭火功能。目前，人们对火灾自动报警系统投入使用后的工作往往缺乏足够的重视，导致故障频发、误报频繁以及火警发生时消防联动设备不能正常启动。究其原因，一方面是缺乏对该系统的科学维护管理，如未能对火灾探测器定期测试、清洗除尘、校验调整电气参数等；另一方面是对涉及施工、厂商、设计等诸多方面的消防联动设备的调试与维护经常被搁置，甚至许多联动设备根本未能投入使用，造成联动功能缺失，火灾自动报警系统形同虚设。

5结束语

随着经济的发展，建筑物逾来逾庞大复杂，同时火灾的危险也随之升级，因此科学、合理的消防系统的设置是必要的。因此，火灾自动报警系统在进行设置时，应统筹考虑火灾自动报警系统与其他系统的联动功能，还要考虑到技术的可靠性、实际的可操作性和经济的合理性，确保火灾自动报警系统的可靠运行，以保护人身和财产安全。

参考文献：

［1］胡屏，柏军.新型火灾报警装置的研究［J］.长春大学学报，2003（02）.

［2］曹玉美.浅析民用建筑火灾自动报警系统存在的问题［J］.消防科学与技术，2001（01）.

（编辑：王昕敏）

自动控制原理与系统 篇6

一、排气再循环系统的结构

电控排气再循环系统由排气再循环阀、排气真空调节阀、电控真空开关阀等组成, 如图1所示。

二、排气再循环系统的工作原理

1. 排气再循环阀

排气再循环阀用来控制再循环的废气量, 当发动机工作时, 作用于排气再循环阀真空膜片室内的真空度越大, 阀门开启的程度就越大, 再循环的废气量也就越大。膜片室的真空度由电控真空开关阀和排气真空调节阀控制。

2. 排气真空调节阀

排气真空调节阀利用进气管真空度的变化, 按节气门开度的大小, 控制通往排气再循环阀的真空度, 使排气再循环阀的开度随节气门的开度而变化, 这样, 再循环的排气量便能随发动机负荷的增大而相应地增加。

3. 电控真空开关阀

电控真空开关阀直接由电控单元控制, 根据空气流量传感器或进气压力传感器、发动机转速传感器、水温传感器等信号, 通过电控真空开关阀来控制排气再循环装置。当发动机冷却液温度低于55℃或怠速运转、小负荷运转、高速全负荷运转和突然加、减速时, 电控真空开关阀关闭, 空气进入排气真空调节阀, 使排气再循环阀关闭, 停止排气再循环;当发动机处于其它工况时, 电控真空阀均开启, 排气再循环装置起作用。

三、排气再循环系统的检测

1. 排气再循环控制系统的初步检查

对于排气再循环控制系统, 首先应检查其真空软管有无破损, 接头处有无松动、漏气等现象。

2. 排气再循环控制系统的就车检查

排气再循环控制系统的就车检查可按下述步骤进行:

(1) 起动发动机, 使发动机怠速运转。

(2) 如图2所示, 将手指按在排气再循环阀上, 检查排气再循环阀有无动作。在冷车状态下, 踩下加速踏板, 使发动机转速上升至2000r/min左右, 此时手指上应感觉不到排气再循环阀膜片动作 (排气再循环阀不工作) ;在热车状态下 (冷却液温度高于50℃) , 踩下加速踏板, 使发动机转速上升至2000r/min左右, 此时手指应能感觉到排气再循环阀膜片的动作 (排气再循环阀开启) 。若排气再循环阀不能按上述规律动作, 则为排气再循环控制系统工作不正常, 应检查该系统的各零部件。

3. 排气再循环控制电磁阀的检查

(1) 将点火开关置于“OFF”位置, 拔下排气再循环控制电磁阀的线束连接器, 用万用表电阻档测量电磁阀电磁线圈的电阻, 其电阻值应符合规定 (一般为20～500Ω) , 否则应更换排气再循环控制电磁阀。

1-进气室2-排气再循环阀3-节气门4-节气门体5-电控单元6-排气真空调节阀7-电控真空开关阀

(2) 拔下与排气再循环控制电磁阀相连的各真空软管, 从发动机上拆下排气再循环控制电磁阀, 检查各管接口之间的通气情况。在排气再循环控制电磁阀电磁线圈不通电的情况下, 管接口A与B之间、A与C之间应不通气, B与C之间应通气, 如图3 a) 所示, 否则为排气再循环控制电磁阀损坏, 应予以更换;在排气再循环控制电磁阀电磁线圈通电的情况下, 管接口A与B之间应通气, A与C之间、B与C之间应不通气, 如图3 b) 所示, 否则为排气再循环控制电磁阀损坏, 应予以更换。

4. 排气再循环阀的检查

(1) 起动发动机, 使发动机怠速运转。

(2) 拔下连接排气再循环阀与排气真空调节阀的真空软管, 用手动真空泵对排气再循环阀真空室施加19.95kPa的真空度 (如图4所示) , 若此时发动机怠速运转情况变坏甚至熄火, 说明排气再循环阀工作正常;若发动机运转情况无变化, 说明排气再循环阀损坏, 应予以更换。

(3) 对设有位置传感器的排气再循环阀, 可在发动机停机的情况下, 拔下排气再循环阀位置传感器的导线连接器, 用万用表测量连接器端子B与C之间的电阻, 其阻值应符合规定。然后, 拔下连接排气再循环阀与排气真空调节阀的真空软管, 并在用手动真空泵对排气再循环阀真空室施加真空的同时, 用万用表测量排气再循环阀位置传感器连接器端子A与C之间的电阻值, 该电阻值应随真空度的增大而连续增大, 不允许有间断现象, 即电阻值突然变为∞后又回落, 否则为排气再循环阀损坏, 应予以更换。

5. 排气真空调节阀的检查

(1) 起动发动机, 预热至正常工作温度。

(2) 拔下连接排气真空调节阀与排气再循环阀的真空软管, 用手指按住真空管接口 (如图5所示) , 检查管接口内是否有真空吸力。在发动机怠速运转时, 管接口内应无真空吸力;踩下加速踏板, 使发动机转速上升至2000r/min左右, 管接口内应有真空吸力。如果排气真空调节阀的状态与上述情况不符, 则为工作不正常, 应将其拆下作进一步检查。

自动控制原理与系统 篇7

1-释压电磁阀2-空气进口3-增压后的空气4-气动执行器5-废气进口6-旁通阀7-废气出口8-增压器

一、废气涡轮增压系统的结构

涡轮增压系统一直被广泛应用于重载工作的发动机 (如图1所示) , 它根据发动机的负荷来控制排气的流动路线, 通过涡轮增压器对吸入的空气进行压缩, 增大气体密度, 从而增加每个进气行程进入燃烧室的空气量, 增加循环供油量, 提高升功率和升扭矩, 达到提高燃烧效率、提高整机使用经济性的目的。国内常见的奥迪A6、帕萨特B5、等轿车的汽油发动机都采用废气涡轮增压系统。随着排放标准, 特别是降低燃油消耗率、减少CO2排放量标准的提高, 为了使车辆在城市道路运行和在高速公路运行时都能具有较低的燃油消耗率、较好的动力性和排放性, 废气涡轮增压技术必将在汽油机中得到广泛应用。

电控废气涡轮增压控制系统的组成如图2所示, 整个系统由增压器、释压电磁阀、气动执行器及旁通阀等部分组成。通过旁通阀的开闭实现系统的压力控制, 若旁通阀关闭, 废气几乎全部流过增压器, 增压压力提高。若旁通阀开启, 部分废气经旁通通道直接排出, 增压压力降低。旁通阀的开启和关闭由ECU通过释压电磁阀和气动执行器控制来实现, 受工作温度的限制, 系统采用气动式执行器操纵旁通阀, 而不直接用电磁阀控制。在正常情况下, ECU输出高电平信号使释压电磁阀动作, 切断气动执行器气室与空气进口的连通, 使气室与增压器出口连通, 此时气室内的压力与增压压力相等, 气动式执行器推动弹簧使旁通阀关闭, 废气涡轮处于正常工作状况。当增压压力过高时, ECU输出低电平信号, 释压电磁阀释放, 切断气动执行器的气室与增压器出口的连通, 使气室与空气进口连通, 于是气室压力降低, 弹簧恢复力使旁通气阀打开, 增压压力下降。

ECU主要根据进气歧管的压力对增压压力进行控制, 在高速大负荷时旁通阀开启放气, 其目的是提高低速转矩的同时, 避免高速时发功机的机械负荷和热负荷过高。在有些车型中, 还增加了爆震反馈控制功能, 当发动机发生爆震时, ECU立即打开旁通阀放气, 使增压压力降低, 当爆震消失后, 再逐渐关闭旁通阀, 使之恢复到正常的增压压力。

近年来, 可变旁通阀开度的闭环增压控制系统也开始进入应用。在闭环控制系统中, ECU根据发动机的工况, 首先以预置的旁通阀开度数据控制旁通阀的开度, 然后由位置传感器将实际执行结果反馈到ECU, ECU根据偏离情况进行调整。采用增压闭环控制后, 可以更精确地控制发动机的扭矩, 大大改善了急加速时动力输出滞后的现象。

二、废气涡轮增压系统的工作原理

1-压力机蜗壳2-涡轮蜗壳3-中间体4-浮动轴承5-涡轮叶轮6-隔热板7-挡油板8-止推轴承9-密封套10-密封环11-压气机后体12-压气机叶轮

废气涡轮增压系统的工作原理如图3所示。废气涡轮增压是利用发动机排出的高温、高压废气, 驱动涡轮增压器中的动力涡轮 (废气涡轮) , 再带动与动力涡轮同轴的增压涡轮 (进气叶轮) 一起转动。增压涡轮一般位于空气流量传感器 (MAF) 与进气门之间的进气管道中。增压涡轮转动时, 对从空气滤清器进入的新鲜空气进行压缩, 然后再送入气缸。

废气涡轮增压系统的主要部件有涡轮增压器、废气旁通阀和中冷器等。

1. 涡轮增压器

涡轮增压器是一种由废气驱动的装置, 依靠气缸排出的热废气的迅速膨胀, 快速推动涡轮机叶轮旋转来压缩进入发动机燃烧室的空气, 最终提高发动机的功率。因为热废气的膨胀可加快涡轮的旋转, 所以涡轮增压器通常紧挨着排气歧管布置, 以提高工作效率。涡轮增压器由压气机 (包括压气机叶轮和压气机蜗壳) 、涡轮 (包括涡轮叶轮、涡轮蜗壳等) 和中间体3部分组成, 如图4所示。中间体内有轴承, 以支承转子总成 (压气机叶轮、涡轮叶轮和轴等) , 还有密封、润滑油路和冷却腔等。涡轮增压器内的动力涡轮和增压涡轮安装在同一根轴上, 当废气从排气歧管流至动力涡轮机叶轮处, 其压力就使动力涡轮叶轮转动, 同时增压涡轮也转动, 迫使空气进入气缸。

2. 废气旁通阀

废气旁通阀与涡轮增压器相连, 用于增压过高时旁通放气。涡轮增压过程中, 若压力过大会导致过分爆燃, 甚至损坏发动机。废气旁通阀可使废气绕过废气涡轮, 使其动力减少, 降低增压效果。如图5所示为废气旁通阀在涡轮增压过程中的作用, 旁通阀门打开时, 排气绕过动力涡轮, 增压压力下降;当旁通阀门关闭时, 所有排气均穿过动力涡轮, 使增压压力上升。

3. 中冷器

在废气涡轮增压系统中, 一般都带有中冷器 (即中间冷却器) , 他是一个热交换设备, 可降低进气温度, 对消除发动机爆震、提高进气效率等都是十分有利的。中冷器一般安装在涡轮增压器和燃烧室之间。气流从涡轮增压器出来之后, 在进入燃烧室之前, 要经过中冷器冷却降温, 使气体体积减小, 密度增大, 这就允许将更多的空气压缩进入燃烧室, 使得发动机功率增大。与此同时, 冷却的气体还可以降低进入燃烧室的混合气温度, 这有利于抑制发动机爆燃和提高发动机的输出功率。

三、废气涡轮增压系统检修

涡轮增压系统出现故障可能会造成很多问题, 如发动机功率不足, 排气冒蓝烟或黑烟, 机油消耗过大, 涡轮增压器有噪声, 压气机或涡轮密封润滑油泄漏等。引起涡轮增压器故障的主要因素有机油不足, 机油中混入杂质和从进气口中吸入杂质等。为了防止这些故障的出现, 应对废气涡轮增压系统定期进行维护和检查。

(1) 首先检查发动机基本工作条件、压缩和泄漏及点火系和燃油供给系。如果供油量和压力都正常, 则再检查点火系的击穿电压是否足以点燃由涡轮增压产生的高压混合气, 点火时刻是否正确。

(2) 目测软管、垫片和管道装配是否正确, 有无损伤、磨蚀。如破损或变质, 将使涡轮装置不能正常工作, 导致增压压力过高或过低。

(3) 检查进气负压或空气滤清器真空泄漏情况。检查时可向进气系统注入丙烷, 观察发动机转速和真空度, 同时检测HC水平。丙烷通过漏气处, 真空度和发动机转速会增加, HC水平会下降。

(4) 检查涡轮增压器。

(1) 仔细观察增压涡轮和动力涡轮是否存在弯曲、破裂或过度磨损现象。

(2) 检查涡轮壳体内部是否存在由于轴的摆动范围过量、进入脏物或润滑不当而造成的磨损或冲击损伤。用手旋转涡轮, 手感阻力应是均匀的, 不应过大, 转动应无粘滞感, 无擦伤或任何接触。

自动控制原理与系统 篇8

伴随着我国广播电视事业的迅速发展,对安全播出等级的要求也越来越高,相应地广播电视播出机构的监视技术也有了飞速发展,其发展历程大致可分为如下三个阶段:

第一个阶段,使用电视机或监视器对模拟广播电视信号进行单点监看,监看设备数量多、投资大、设备故障率高,维护费用高,主要靠人工发现异态,时效性差。

第二个阶段,将模拟视音频信号送入多画面分割器,并使用一块大屏幕对接入的视音频信号进行监看,因多个画面集中在一个显示器上,节省空间、监看直观,且具备自动报警功能,但资源共享和存储能力差。

第三个阶段,伴随着广播电视数字化进程,监测系统也采用数字化技术,利用TS over IP技术将广播电视信号插入IP组播流使其能够在局域网中传播,并通过软件实现多画面分割显示,可实现网络控制、资源共享,集中报警,远程本地录像回放,配置扩展灵活。

本文所介绍的节目平台即基于TSoverIP技术、软件多画分割技术和网络技术,实现大规模广播电视节目平台系统的播出质量监测。

2 音视频自动监测系统原理

广播电视节目平台具有48套电视,48套广播的播出规模,每套节目都有四个监测点,合计为384个监测点,如此大规模的平台系统,仅仅靠人的眼睛和耳朵,保证24小时实时准确可靠地监测是不可能的。这就需要为节目平台建设一套自动监测系统,对所有节目的播出质量进行自动化监测,当节目播出异态时,以声光报警的方式通知值班人员立即处理,正是基于这种自动化理念,我们为节目平台配置了一套自动音视频监测系统。通过对监测点节目基带信号的监测,实时报告播出异态,如:视频丢失、伴音丢失等,同时对节目信号进行转码存储,对告警进行记录,方便查询。

下面对节目平台所采用的自动音视频监测系统工作原理做一介绍。

图1为关键环节监测框图。由图1我们可以看到,节目平台系统需要监测的环节很多,但从系统的流程来看,首先需要监测的环节必定是信号的输入和输出环节,因此我们选择了主、备节目源、复用器切换出和备用复用器输出四个环节作为节目平台系统的监测点。其中,主、备节目源的监测信号为模拟音视频AV信号,而复用器切换出和备复用器输出的信号为数字码流信号,也就是说,本自动音视频监测系统的输入环节既有模拟音视频信号的监测,又有数字码流信号的监测。数字信号解复用后可直接编码为TS over IP流,模拟信号则需要先经过模数转换,由中间环节转码服务器利用IP组播技术对TS over IP流进行MEPG-2格式多画面集中显示,并将MPEG-2格式节目流转码为H.264格式,实时存储,同时检测软件在节目质量出现劣化时能自动发出告警。系统ALARM告警服务器接收转码服务器发来的告警信息并面向用户进行集中显示;WEB服务器通过MEDIA媒体服务器提供的流媒体服务可调用转码服务器中存储的录像文件,用于用户录像回放;数据库服务器将设备信息、节目信息、设置信息及节目报警信息统一进行管理,供整个网络系统调用。

3 系统架构

图2为系统信号流程图。在图2中,接收子系统将输入信号转换成符合MPEG-2标准的IP组播流输出到IP网络中;音视频监测显示子系统接收IP组播流并集中显示在屏幕上;转码存储子系统将IP组播流由MPEG-2格式转换成H.264格式并实时存储;控制及管理子系统实现系统中所有控制功能,负责整个系统对外信息发布和流媒体发布;网络子系统用来合理配置网络架构和数据交换方式。下面分别对上述五个子系统功能逐一详细介绍。

3.1 信号接收子系统

主备节目源信号为模拟AV信号,复用器切换出和备复用器输出信号则为非加扰TS流信号,信号接收子系统将上述两种格式的信号采集进来并变换成统一的IP格式,送入IP网络。其中模拟AV信号是经模数转换变成MPEG-2-TS传输流并以IP组播流方式输出到网络中;非加扰数字ASI信号则经过解复用器,变成SPTS(单节目传输流),然后再打包成IP组播流输出到IP网络中。

3.2 转码子系统

转码子系统对接收的IP组播MPEG-2流进行实时分析,按照设定阀值进行节目的自动主观评价,并将节目异常状态实时传送给报警服务器进行集中报警显示。

同时,转码子系统将MPEG-2流实时转码为H.264流,转码单机支持20路实时转码,当前使用16路实时转码,转码后的视频文件均存储为WMV格式,音频文件均存储为WMA格式,视频存储码率约为461kb/s,音频存储码率约为48kb/s,数据存储到转码服务器的本地磁盘中,按照存储一周7天的节目录像计算,共需[(461+48)×16×3600×24×7]/8=616GB,考虑到一定余量,我们选用的转码服务器硬盘容量为750GB。对于超过616GB(约7天存储量)的录像文件,系统将自动溢出。

3.3 音视频监测显示子系统

音视频监测显示子系统通过多画面显示服务器和转码存储服务器接收由接收子系统发出的IP组播流,并按预设方式集中显示在屏幕上,供值班人员监测使用。

音视频自动监测系统采用先进多画面集中显示系统,替代传统的电视墙。图3所示为大屏幕监看布局图。

为利于监测,将广播节目和电视节目作为一组画面显示,在图3中的电视视频画面(图像)左右两边分别放置广播的音柱和电视伴音的音柱,每个音柱均包含左右两个声道,每个声道均可独立显示。鼠标点击右侧音柱播放电视伴音,点击左侧音柱播放广播伴音。例如,北京节目,图像为北京卫视画面,右侧音柱为北京卫视伴音,左侧音柱为北京新闻广播。根据节目数量,自动监测系统采用192路音视频自动监视报警及多画面显示系统,每个大屏幕画面监测采用16画面分割形式,未来可扩展至20画面分割,同时支持单套节目全屏监看。

综合考虑节目监测和传输流监测的需要,结合现有大屏幕资源,将每个传输流集中使用三块大屏幕的同一行显示,在图3中,红色、蓝色、黄色和褐色彩条分别表示第1、第2、第3和第4传输流监测,按照主源、备源、复用器切换出和备用复用器四种类型划分,共计使用12块大屏幕。

中间靠下的大屏幕作为多画面集中显示,通过它可以轮巡察看任意一块大屏幕的监看,支持单套节目全屏监看,值班中一般轮巡监测一套节目,当12块大屏幕监看某一块或几块异常时,其也可以用作替代监看。节目平台编码复用系统采用4+1的配置,复用器切换出三块大屏幕监看对应四个主用编码复用系统输出。中间靠上的大屏幕,其下面三行12组小画面用作监看对应备份编码系统复用器切换出,一旦需要启用备份编码复用系统播出时,可预先对其输出节目质量进行实时监听监看,确认正常无误后再启用播出,最上面的一行空间则用作GPS时钟显示,同时也支持标语编辑和播放,可设置为固定、滚动等方式显示。

所有监测系统使用的服务器主机均安装在机房,使用显示器延长器(KVM)将转码多画面显示VGA信号引至屏幕墙监看;同时将包括采集主机、转码服务器等各类服务器的VGA、鼠标和键盘信号先经过一台多通道切换器,再通过鼠标、键盘、显示器共用的延长器把控制和显示信号引至监控台,利用一台显示操作终端实现所有服务器的访问和控制。

3.4 控制及管理子系统

控制及管理子系统的功能主要是音视频主观评价自动报警、设备管理、系统状态监测、内部通讯及调度。本子系统由多台服务器组成,包括:自动报警服务器、数据库服务器、Web服务器、多画面显示服务器、Media服务器等。其中,核心设备是自动报警服务器,它将各转码服务器的音视频监测报警信息实时集中显示,并通过人工合成语音报出节目异常类型,提醒值班人员马上处理,如图4所示。

Web服务器主要提供节目实时播放、录像文件和历史告警查询、统计分析和报表输出功能。历史查询功能,包括:对电视和广播节目录像文件及各套节目历史告警的查询显示。前者,如图5所示,选定需查询节目后,调整查询时间范围,显示出的节目录像文件时长皆为2小时,未满2小时的可通过文件合成功能处理后进行播放,对于完整的2小时录像文件,可通过文件切割功能进行剪辑处理后从中截取一段音视频进行播放,便于查询;后者,如图6所示,查询历史告警时,在选定需查询节目后,可选定一项或多项告警并调整查询时间范围,确定后,即可按照时间先后列出该节目符合查询条件的历史告警,界面直观,操作简便。

3.5 网络子系统

因为自动音视频监测系统是网络构架,每个系统均由不同的设备组成,用以处理不同的业务数据。为避免各子系统间的数据干扰,提高整个系统的稳定性和安全性,将这些子系统划分为不同的VLAN。

在本系统中,我们使用华为S5648P交换机作为核心交换机,S5648P具有240Gbps的交换容量和102Mbps的二/三层包转发能力,支持所有端口线速转发,满足本系统近400套广播电视节目传输带宽的要求。

4 技术特点

4.1 自动主观评价

主观评价是直接利用观察者对被测系统图像或声音的主观反应来确定系统性能的一种测试方法。对于视频一般有黑屏、马赛克、静帧等;对于音频有静音、无流等。本系统就是通过设定阀值,模拟人眼、人耳的主观感受,而自动判断节目的播出质量。自动主观评价技术是自动音视频系统的核心,只有依靠它,才能完成对所有节目实时监看和报警。

4.2 多画面分割

本系统数字信号多画面报警监控是以IP封装技术为核心,配以码流内容的多画面组合显示以及集中监管。通过内置的多画面软件分割处理技术,在单个液晶大屏幕上实现多画面实时信号监视,在多路信号同时实时解码时,同时还具有码流信息显示、频道信息显示、音频电平动态显示、单画面和多画面显示选择等功能。

4.3 转码存储技术

使用压缩比例更高,压缩质量更好的H.264技术,对电视、广播节目的视音频信号进行压缩存储,大大节省了硬盘空间。

同时,采用分布式存储技术,将音视频文件分别存储在多台转码服务器内,在需要调用录像文件时候,通过统一的Media流媒体发布进行获取,消除了存储瓶颈,提高了系统的可靠性、可用性和存取效率,易于系统的扩展。

4.4 IP组播技术

由于监测系统业务的需要,转码存储服务器、控制台终端和多画面显示服务器需要同时请求来自网络上的某一套节目数据。因此采用组播技术,只需要由模拟采集主机或解复用器发送一份数据,供三个使用终端同时接收即可,提高了网络的带宽利用率,降低了网络设备的负载。

4.5 节目运行图技术

自动音视频监测系统在节目播出异态时能够自动发出声光报警,提醒值班人员立即处理,但在该节目结束停传时间段内,节目的传输状态与播出异态现象重合,检测系统会依然认为其播出异常,故增加了节目运行图功能,该节目停传时间段内,不再对其进行监测,防止频繁误报警。

4.6 音频监测的可视化

由图3可以看出,对电视伴音和广播节目的监测,由声音转变为可视化的音柱显示,音频的有无,声音大小,在电视墙上一目了然。

4.7 音频电平的统一化

由于平台节目源有来自中央的、有来自地方的、有卫星接收的、有光网络传送的。在数字和模拟设备混合使用的广播电视音频系统中,如果数字音频设备的满度电平值选择不恰当或不统一,不同部门之间、台内和台外制作设备的音频电平不统一,会导致每套电视伴音和广播声音的大小是不完全一样的,从而造成实际监听时音频电平有高有低,本系统通过自动调整播放声音的音量,使得节目监听切换的时候,声音的强度基本保持一致,避免了切换不同节目时声音突然增大或减小的现象。

5 系统维护

节目平台音视频自动监测系统运行一年多来,为值班人员第一时间异态处理提供客观依据,有力地保障了节目平台的安全播出。

在使用过程中,本系统也出现过硬盘故障、CPU散热风扇故障等现象,需要更换硬件后,系统方可恢复正常运行。通过实际使用,我们总结出了如下维护经验,对于系统的正常运行起到了保障的作用:

(1)每天交接班巡视各类服务器电源和运行状态指示灯、散热风扇工作是否正常,在日常巡视中,时刻关注系统内各类设备的运行状态,及时发现隐患。

(2)每周定期重启各类计算机,消除计算机长时间运行可能带来的软件和硬件运行隐患。

(3)每月清洗广播电视采集主机滤尘网,检查各类服务器系统运行情况。

(4)每类服务器至少准备一台备机应急使用。

(5)根据机房内系统布局,合理配置机房空调容量,确保服务器散热降温正常。

6 结束语

节目平台音视频自动监测系统实现了对近400路广播电视节目的监看监听,实现了对模拟图像、声音以及数字码流的实时监测报警及全天候的节目录像查询回放,同时,还可进行统计报表等功能。可在第一时间发现问题并告知值班人员,从而为快速解决播出隐患或切断非法信号的传输赢得了宝贵的时间,大大提高了安全播出的保障能力,目前已经成为节目平台安全播出不可替代的支持系统。

摘要：本文介绍了某节目平台音视频自动监测系统的工作原理、系统架构和技术特点,并对系统维护经验进行了归纳总结。

自动控制原理与系统 篇9

1 ABS的组成

ABS主要由传感器、ECU和执行器三部分组成, 其功能见表1。

2 ABS控制原理

汽车在制动过程中, 车轮抱死时危害较大, 但滑移率在20%左右时车轮与路面间的纵向附着系数最大, 可获得最大地面制动力, 能最大程度地缩短制动距离;同时车轮与路面间横向附着系数也较大, 使汽车制动时能较好地保持方向稳定性和转向控制能力。

汽车制动过程中, ABS能自动调节车轮制动力, 将滑移率控制在20%左右, 防止车轮抱死, 从而获得最佳制动性能。ECU接收轮速传感器等输入的信号, 分析判断后输出控制指令, 控制制动压力调节器进行压力调节, 实现增压、保压和减压控制过程。

2.1 常规制动过程, 见图1。

电磁阀不通电, 衔铁在图示位置, 主缸和轮缸管路相通, 主缸可随时控制制动压力的增减。此时液压泵不工作。1-主缸;2、5、11-单向阀;3-液压泵和电动机总成;4-ECU;6-储液器;7-前轮轮速传感器;8-轮缸;9-回位弹簧;10-磁化线圈;12-三位电磁换向阀

2.2 减压过程, 见图2。

当ECU对电磁阀提供较大电流时, 柱塞移至上端, 主缸和轮缸的通路被截断, 轮缸和储液器接通, 其制动液流入储液器, 制动压力降低。与此同时, 电动机带动液压泵工作, 将流回储液器的制动液加压后送回主缸。

2.3 保压过程, 见图3。

当轮缸中的制动管路压力降低 (或在升压过程中压力升高) , 使车速达到预定值时, 车速传感器给ECU传送相应信号, ECU控制磁化线圈通入较小的电流, 磁化线圈产生的磁力将相应减小, 三位电磁换向阀阀芯在回位弹簧的作用下移至中间位置。B孔和C孔都关闭, 同时单向阀也都关闭, 所以轮缸中的制动液被封闭, 压力得以保持。

2.4 增压过程, 见图4。

只有轮缸中的制动液压力升高时, 才能产生更大的制动力, 从而使车速尽快降低。ECU使磁化线圈断电, 三位电磁换向阀被回位弹簧拉下, 此时B孔打开, C孔关闭, 主缸中的制动液经B孔和A孔流至车轮轮缸中, 从而使轮缸中的制动液压力升高, 制动力增大。

当制动力增大到一定程度时, 车轮又会出现即将抱死的状态, 这时又需对轮缸降压, 从而开始下一个降压-保压-升压循环。制动防抱死装置是以脉冲的形式 (脉冲频率为4Hz到10Hz) 对制动压力进行调节, 始终将车轮的滑移率控制在10%~30%的范围内, 防止车轮抱死拖滑, 最大限度地保证了制动时汽车的稳定性, 缩短了制动距离。

结束语

ABS在传统制动系统的基础上, 增加了一套防止车轮制动抱死的控制系统, 能使汽车获得最佳制动性能, 制动时防止车轮抱死, 并将车轮滑移率控制在理想滑移率附近的狭小范围内。ABS在汽车制动时能保持方向稳定性和转向控制能力, 缩短制动距离, 减少轮胎磨损。ABS与ASR (牵引力控制系统) 相结合, 会使汽车性能大大提高。

参考文献

[1]崔世林.轿车防抱死制动系统的维护[J].世界汽车, 2002, (04)

[2]贺吉凡.防抱死制动系统 (ABS) 的使用维护注意事项[J].北京汽车, 2006, (03)

[3]朱杰, 叶兴成, 聂文龙.ABS技术及其发展趋势[J].汽车运用, 2005, (04)

[4]赵双, 孙仁云, 宁凡坤.汽车ABS控制算法的研究[J].机械设计与制造, 2005, (09)

[5]谢莉.防抱死制动系统 (ABS) 应用原理分析与探讨[J].内蒙古科技与经济, 2005, (08)

自动控制原理与系统 篇10

【关键词】自动控制  教学  改革  教学方法

【中图分类号】G71 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）05-0215-01

1.引论

《自动控制原理与应用》是高职高专电气及自动化类专业学生开设的专业基础课，是理论性、实践性和综合性较强的一门课程。学好该课程，有助于培养学生具备系统的观点和思想，提高分析问题和解决问题的能力。

该课程在教学中存在以下问题：涉及的知识面广;专业理论性强;实践性应用性强。针对上述问题，文章就笔者所在的湖北水院的实际情况，对该课程的内容和教学方法进行了改革尝试。

2.改革尝试

《自动控制原理与应用》课程内容包括自动控制系统概述、系统的时域频域分析、系统校正、典型自动控制系统分析等内容，信息量非常大。如何在有限的课时要求下，选择适当的教学内容是课程教学改革的首要问题。笔者选取的内容都是循着基本概念-系统建模-系统分析-系统设计这样一条线来安排的。

（1）详细讲解自动控制系统的基本概念，包括开环控制、闭环控制的特点，自动控制系统的基本组成，自动控制系统的分类和性能指标要重点讲，慢慢讲，讲清楚，这部分内容对学生学习兴趣的培养、对课程基本概念的建立、对后续内容的理解都是起着极其重要和关键的作用。

（2）弱化拉普拉斯变换的数学计算。自动控制系统数学模型的建立是进行系统性能分析的基础，在经典控制理论中，自动控制系统的数学模型是建立在传递函数基础之上的，而传递函数的概念又是建立在 拉普拉斯变换的基础上的，拉普拉斯变换需要一定的数学基础，学生学起来难度较大，讲授过程中弱化计算，重点教学生理解拉氏变化的意义，熟记几个常用函数的拉氏变化即可，主要依靠复阻抗的概念来求取传递函数，大大降低了求取传递函数的难度。而框图的变换主要教授串并联规则、反馈连接变化规则，框图的简化则把重点放在梅森公式特例的应用上。以上的处理既抓住了本章的重点，又降低了学生学习掌握的难度，在实际教学中收到了很好的效果。

（3）在建立系统数学模型的基础上，就可以对自动控制系统进行分析和校正。经典控制理论的时域、频域分析法高职学生理解起来非常困难，最后分析校正的结果也不直观，在实际教学过程中另辟蹊径，利用MATLAB的simulink仿真软件学生自己上机建立系统模型进行系统仿真得到仿真输出响应图，从图中得到系统的超调量、调整时间、振荡次数等性能指标，从而判断系统性能的好坏并学会分析各因素如何影响系统的性能，进而初步具备选择不同校正装置并设置合适参数以使系统满足指标要求的能力。这种虚拟仿真信息化教学过程简单直观方便准确，激发学生学习的兴趣，更轻松得理解掌握课程的这部分核心内容。

（4）最后在前面自动控制理论的基础上，通过对典型自动控制系统的分析，包括温度控制系统、水位控制系统、调速系统、位置随动系统以及水电站发电厂液压系统等，教会学生掌握分析实际系统的思路和步骤，培养学生分析解决具体问题的能力。笔者所在湖北水院采用TSCG-Ⅱ型实验台开展了温度源温度PID控制试验和电机转速PID控制试验，通过观察测量显示窗测量值的变化过程来理解控制参数P、I、D对温度、转速的调节作用。为学生以后就业岗位所必须具备的基本能力打下了坚实的基础。

3.结束语

本着教学与职业岗位工作能力要求接轨的原则进行《自动控制原理与应用》课程教学改革，精选和优化理论教学内容，采用虚拟仿真与实际操作相结合的信息化教学模式，达到了良好的教学效果。下一步推进实现“教、学、做”一体化的课程教学模式和开发更多符合相关职业岗位和职业能力的实验实训项目是进一步深化课程改革的方向。

参考文献：

[1]孔凡才.自动控制系统（ 第二版）[M].北京：机械工业出版社，2009.

[2]丁莉芬，郑安平，安小宇，姜素霞.“自动控制原理”课程教学改革与实践[J].中国电力教育，2012（13），68-69.

[3]王彬.自控原理的实践教学研究与改革[J].科技风，2013，224.

作者简介：

自动控制原理与系统 篇11

1 电气综合自动化系统的设计原理

在发电厂中, 电气综合自动化系统的主要作用是结合智能仪器, 相关的计算机设备, 工作人员的热能工程知识, 分析和控制发电厂系统和设备的热力学参数, 通过检测、控制和管理, 增加企业的生产效率, 降低企业生产成本和能耗, 保障企业生产的安全进行。通过对电厂锅炉以及相关的机组设备的自动化控制, 使设备可以自主调整自身运行速度, 适应不断变化的实际情况, 进而降低生产过程中的安全隐患, 确保生产的安全进行。

对于绝大多数电气综合自动化系统而言, 其组成部分主要包括测量系统、执行系统和控制系统, 从结构和工作原理而言, 测量系统和执行系统具有很大的相似性, 主要组成部分都是引入的智能化设备和微处理器, 通过智能计算机, 实现对设备的远程操作和控制, 其核心就是计算机的相应操作系统。对于火力发电厂生产过程的复杂性和热力系统的庞大性而言, 其不同之处在于恶劣生产环境下设备所面对的高温、高压、易燃等种种不利因素的考验。

电气综合自动化系统的组成还包括了自动检测、顺序控制以及系统的自动报警装置等众多内容, 随着新技术的发展和应用, 火力发电厂也顺应了发展潮流, 纷纷向数字化方向转变。

2 发电厂电气综合自动化的现状和问题

2.1 发展现状

电气系统自动化的发展和进步是建立在综合自动化和现场总线或者以太网络工艺学的基础之上的, 以微型计算机为基础, 实现对设备和生产安全的保护和自动化设备在电力电气系统中的广泛应用, 这些过程中的测量、逻辑判断、设备动作的记录等功能都可以通过相应的软件来实现。通过设备自带的通信界面, 还可以实现与主系统或其他系统的信息交换。

现场总线控制技术以其通信速率的快速性、通信距离的优越性、抗干扰能力的强大性, 在工业和电力系统中得到越来越多的重视和应用, 其技术应用的许多标准也得到判定, 如西门子公司的Profibus标准和ABB公司的FF标准及施耐德电气Modicon公司的modbus标准, 都具有很深的影响力。

发展到今天, 以太网络成为新的关注热点。电气综合自动化系统的现状就是以微型计算机为基础, 通过现场总线系统或者以太网络技术, 为发电厂的综合自动化提供应用程序和通信功能的技术支持。

2.2 存在问题

首先, 在电力系统中起保护作用的继电器以及其他的相关安全设备依然处于半自动运行状态, 并没有真正实现电气的综合自动化, 因而使发电厂企业管理和维持生产的高效率无法得到有效实施。

其次, 对设备的整体控制程度相对还比较低, 机组自动化调节的利用率低, 程序的利用少, 投入生产使用的也较少, 这些都是亟待解决的问题, 关系着发电厂电气综合自动化系统的普及和应用, 影响我国发电厂电气综合自动化水平在国际市场的竞争力。

3 电气综合自动化在电力系统上的可行性

电气综合自动化在电力系统方面的应用, 首先要通过构建现场总线, 将具有保护作用的继电器和自动装置进行连接, 然后, 将他们共同连接到集散控制系统, 再利用通信设备, 与可能的电站相连, 通过集散控制系统完成电站的测量或者维护。电气综合自动化系统的建立主要需要解决两个问题:

3.1 电力系统网络的构建

现场总线是建立电力系统网络的核心和重点, 而总线的标准则是构建电力系统网络的主要问题。因为生产厂家的不同, 保护和自动装置可能存在物理构成和通信协议方面的差异, 使得电力网络的构建并不简单, 需要对系统的构成有充分的了解, 抓住重点和关键部分, 进行统一和协调, 从而实现电力系统网络的架设。

3.2 电力系统与集散控制系统的连接

统一现场总线系统是非常困难的, 在现有设备无法自由更换和调整的情况下, 解决这一问题的方法之一, 就是对电力系统进行分割, 成为功能相连又相互独立的子系统, 每一个子系统支持一种相同的现场总线标准, 通过分割与合并, 简单快速实现电力系统和集散控制系统的连接。

4 电气自动化系统的应用方向

4.1 监控方面

我国电力工业发展时间较为短暂, 电力行业单位机组的智能监控系统应用程度低下, 需要不断地去关注和普及, 随着经济发展和技术的进步, 发电厂对于单位机组的智能监控会得到不断完善, 相关技术也会逐渐成熟。举例说明, 可以通过现场智能传感器的远程控制, 对生产过程的精度进行自动标注和调整, 计算误差, 自动跟踪生产数据的实时变化, 从而确保生产的高效性。安装智能化监控报警系统, 通过系统对于警报信号的分析、统计, 以及发展后果的预测, 对于机组在短时间内可能存在的发展趋势和状态进行判断, 从而引导工作人员的工作, 避免事故的发生, 在最大限度发挥机组潜力的同时, 保障生产的安全进行。可以改变以往对于安全隐患被动式、定期式的处理方式, 向着主动式和预测式的维修方式进行转变, 对机组的实际运行状况进行科学合理的安排。

4.2 控制方面

电气综合自动化技术的应用目的是为了提高系统调节的范围和质量指标, 提高企业的工作效率和核心竞争力。目前很多发电厂采用的模糊控制、状态预测控制等技术, 不少都能起到很好的运行效果。由于电力行业竞争激烈, 发电厂采用的控制软件和系统必须有着很强的通用性, 方便企业的安装以及简单调试, 安全性能稳定, 可以为企业带来良好的经济效益。针对现在发电厂机组普遍采用的AGC单机机组模式所造成的锅炉内部压力和温度变化过大, 阀门挡板等设备动作频繁等不足, 需要从生产过程入手, 进行电气自动化改进, 实现技术应用的高效性、安全性, 以及生产工作的环保性。

4.3 管控操作方面

将DCS和MIS管理信息系统进行结合和调整, 使两者相互渗透, 融合成为一个集控制管理、系统网络化以及调度决策一体化的综合自动化控制系统, 从而实现管控一体化。未来的工程建设中, 基于单机机组DCS的厂级管理信息系统将成为主要的建设方向, 通过对监控网络提出信息, 在远程系统的协助下, 对电网调度系统发送信息和接受指令, 从而实现整个电网控制管理的一体化。

5 结束语

通过电气系统的综合自动化, 提高电厂的自动化水平, 既顺应了经济发展的要求, 跟上时代发展的步伐, 也改善了发电厂的经营管理水平, 提高了企业的生产效率和市场竞争力。现代科学技术在自动化工程领域的不断应用, 对化工行业自动化发展的空间起到了极大拓展作用。电气综合自动化系统的合理应用, 提高了发电厂对资源的利用率, 提高了企业的工作效率, 降低了生产过程中的安全隐患, 促进了企业的健康平稳发展, 在市场经济高速发展, 市场竞争日趋激烈的当今社会, 确保发电厂在竞争中的有利地位, 稳定我国能源市场。

参考文献

[1]陈传英.发电厂电气综合自动化系统的设计与应用[J].硅谷, 2012, (9) :38.