自动化测控（精选9篇）
自动化测控 篇1
1 概述
在常规变电站设计中, 220k V及以上电压等级在一个间隔一般配置一个测控装置和两个保护装置。在110k V及以下间隔中, 一般配置一个测控装置和一个保护装置或者一个测控保护一体化装置。在以上配置中, 针对一次设备的测量和控制都是由单个测控装置来完成的。因此, 现有的变电站自动化系统对设备的监视和控制都是基于单数据源的。随着220k V及以上电压等级测控、保护一体化装置的出现, 按照保护装置双重化配置原则, 导致了测控也双重化配置。在目前系统不作改进的情况下, 一般实现方法是双测控装置的数据都被接入到系统, 实际的一次设备在系统中被实例为两个, 分别对应两个测控装置。这样导致系统中所有的数据都是双份的, 操作人员需要一定的时间才能找到自己关心的数据。在实际运行中, 变电站的操作人员关注对象是一次设备, 他看见一次设备的同时就应该能得到一次设备的信息, 但是由于双测控的存在, 一次设备的信息并不唯一, 特别是当其中一个测控装置检修时, 同一设备对应的装置信息还可能会出现不一致, 操作人员还需要对信息的真实性进行甄别。所以, 必须在现有变电站自动化系统中增加处理双测控装置的功能, 来保证操作人员关注的一次设备信息是唯一的。
2 具体方案
提供一种变电站自动化系统支持双测控的实现方法, 该方法在不改变现有变电站自动化系统结构的前提下, 采用虚点映射双测控实际数据的策略, 实现了双测控数据的接入, 即提供一层中间数据 (虚点) , 将一次设备与双测控装置隔离, 保证操作人员关注的一次设备信息是唯一的。一次设备的实际物理信息被双测控装置采集并传送到系统, 这些信息在系统中就是实点数据。所谓的虚点数据, 就是与实际数据信息比较, 它没有实际对应测控装置数据, 针对变电站一次设备在自动化系统中具体应用, 主要有三类数据:虚遥测、虚遥信、虚遥控。一次设备的模拟量信号对应虚遥测、位置信号对应虚遥信、控制信息对应虚遥控。当一次设备所需要的虚点数据在系统中完全建立以后, 需要建立虚点数据和双测控实际数据的映射关系。所谓的映射关系, 就是记录一个虚点数据对应一个测控装置的实点数据以及另一对应测控装置的实点数据。映射关系记录中两个装置的实点数据必须是一次设备的同一个测量或者控制信息, 也必须符合虚点数据的物理含义。如为一次设备开关甲建立一个A相电流的虚遥测数据, 那么记录中的两个实点数据就应该为开关甲的A相电流。在实际运行过程中, 通过装置切换, 在双测控装置中明确其中一个测控装置作为当前的主数据源。同时虚点选择映射关系记录中的主数据源装置的实点数据来对应。主数据源装置的遥测、遥信的实点数据值赋给对应的虚点数据。而在监控系统下发遥控时, 首先选择的是虚点遥控对象, 然后根据对应关系, 找到主数据源装置的对应实点遥控对象。
3 在CSC2000 (V2) 中的实施
3.1 映射关系的建立
图1为实现双测控数据接入的变电站自动化系统的系统结构示意图。测控装置A和B代表一对测控装置, 即所谓的测控装置双重化配置。测控装置采集的物理数据都传送到实时库。只有双测控装置的实点数据接入到系统的实时库以后, 才能针对一次设备, 建立虚点与实点数据的映射关系。在实时库中分别建立遥测映射关系表、遥信映射关系表、遥控映射关系表。根据实际需要往表中添加记录, 每添加一条记录, 则相应添加一个虚点。以某开关为例, 假设运行人员关注的对象有A相电流、位置信号、开关遥控, 这些信息在此开关匹配的双测控装置都对应着具体的实点数据, 所以在遥测映射关系表添加一条记录 (“开关A相电流, 装置1A相电流, 装置2A相电流”) , 添加成功, 则自动在实时库中增加一个“开关A相电流”的遥测虚点。按照同样方法, 增加了开关位置信号的遥信虚点、开关遥控虚点, 以及在遥信映射关系表、遥控映射关系表中的映射记录。所有的映射记录都可以概括为“虚点数据、实点数据1、实点数据2”。在一次设备的虚点数据完全建立后, 后台监控系统不用做改变, 仍用常规方法, 比如用报警和历史存储、图形显示来监视或记录实时库中的虚点数据。
3.2 装置切换
在系统实时运行前, 必须首先选定每个间隔双测控装置中的主数据源装置。或者当主数据源装置故障检修时, 也需要把另一个装置选定为主数据源装置。选定主数据源装置就意味着改变了映射关系表中的映射关系, 即在实际运行过程中, 虚点数据只能对应一个实点数据, 这个实点数据必须来自于主数据源装置。假设双测控装置分别为装置1、装置2, 现在要把装置1切换为主数据源装置, 具体过程如下:a.检查遥测映射关系表中的第一条记录, 判断记录中的实点数据1是否来自于装置1且实点数据2来自于装置2, 如果是, 则此记录中的虚点数据要对应实点数据1, 改变对应关系完成后或者判断不成立, 都继续用同样的判断方法检查下一条记录, 直到遥测映射关系表中的最后一条记录。b.按照上述的方法, 对遥信映射关系表中的记录作相同检查。c.按照上述的方法, 对遥控映射关系表中的记录作相同检查。
3.3 虚点数据与实点数据的数据交换
在主数据源装置确定以后, 根据映射关系, 把主数据源装置的遥测、遥信数据赋值给虚点数据。具体过程为:a.找到遥测映射关系表中的第一条记录, 记录中虚遥测数据, 如果对应遥测实点数据1, 则把实点数据1的遥测值赋值给虚遥测数据;如果对应遥测实点数据2, 则把实点数据2的遥测值赋值给虚遥测数据。赋值完成后, 继续下一条记录的处理, 直到最后一条记录。b.找到遥信映射关系表中的第一条记录, 记录中虚遥信数据, 如果对应遥信实点数据1, 则把实点数据1的遥信值赋值给虚遥信数据;如果对应遥信实点数据2, 则把实点数据2的遥信值赋值给虚遥信数据。赋值完成后, 继续下一条记录的处理, 直到最后一条记录。这个过程在系统生命周期内, 以很短的时间周期循环完成, 以保证虚遥测、虚遥信的实时变化。
3.4 遥控
遥控过程是一个下行过程, 在操作人员选定一个虚点遥控对象下发遥控命令时, 必须先找到此虚点所对应的主数据源装置的实点遥控对象, 然后才能把遥控命令下发到装置。具体过程为:a.操作人员选定待遥控的一次设备“开关甲”, 也就是选定了一个虚点遥控对象, 比如为“开关甲虚遥控”。b.检查遥控关系映射表中第一条记录, 判断映射记录中虚遥控数据是否为“开关甲虚遥控”如果是, 则该映射记录符合要求, 终止检查。如果不是则继续检查下一条记录, 直到最后一条记录。c.如果在步骤b中没有找到符合要求的映射记录, 则不能继续遥控。如果找到符合要求的映射记录, 则可以在记录中找到虚遥控数据对应的实点遥控数据, 进一步可以确定此实点遥控数据所在的装置, 那么此装置就是主数据源装置。至此, 遥控命令就下发给主数据源装置中的实点遥控对象。
摘要：220kV及以上电压等级的保护、测控一体化装置的双重化配置, 会导致变电站自动化系统中一次设备信息冗余。为解决此问题, 提出了在不改变现有变电站自动化系统结构的基础上, 采用中间数据映射双测控实际数据的策略, 实现冗余信息的过滤。此方法已在CSC2000 (V2) 变电站自动化系统上实现, 并在220kV数字化变电站实施。
关键词：变电站自动化系统,测控装置,中间数据,映射
参考文献
[1]严亚勤等.对电力调度数据整合的研究与实践[J], 2007.
[2]王继业等.电力信息资源整合方法综述[J].电网技术, 2006.
自动化测控 篇2
摘要：温室大棚是北方寒地地区农业生产的重要组成部分，温室大棚测控系统是实现温室生产管理自动化、科学化的基本保证。通过对监测数据的分析，结合作物生长规律，控制环境条件，使作物在不适宜生长的反季节中，可获得比室外生长更优的环境条件，从而使作物达到优质、高产、高效的栽培目的。本文主要针对温室二氧化碳浓度，设计了以PLC为核心的温室大棚二氧化碳浓度监控系统，在软硬件上进行了详细的设计，实现了二氧化碳浓度的精确测量与准确控制。
关键字：温室PLC二氧化碳组态
1温室大棚内二氧化碳参数的调节与控制
大气中二氧化碳浓度一般为0.03%，在春冬温室大棚种植蔬菜时，为了保温，大棚常常处于封闭状态，缺少内外气态交换，二氧化碳浓度变幅较大。温室大棚中二氧化碳浓度的日变化一般规律是：在夜间，由于作物的呼吸作用、土壤微生物活动和有机质分解，生成的二氧化碳使大棚内二氧化碳浓度很快增加，可比棚外空气中二氧化碳浓度高近一倍，但早晨日出后，作物光合作用加强，又大量消耗棚内夜间积存的二氧化碳，使其浓度急剧下降，日出后1小时，二氧化碳浓度下降至300ppm左右，日出后2-3小时后，如不通风换气，其浓度将继续下降，甚至降到作物的二氧化碳补偿点80-150ppm，这时由于二氧化碳的.浓度过低，叶片的光合作用基本停止，因此从日出后半小时到通风换气这段时间内，二氧化碳最为缺乏，已成为作物生长的重要障碍，在这段时间内，必须用人工增施二氧化碳来补充棚内该气体的不足，合理应用这一方法才能促使温室和大棚作物增产，这也是温室和大棚必须增施二氧化碳气体的基本原理。
2总体方案设计
本文在设计上采用西门子S7-200PLC为控制核心的温室大棚二氧化碳浓度测控系统。系统可以独立完成对温室大棚内二氧化碳浓度信息的采集、处理和显示，根据设定的需求控制二氧化碳浓度，在当浓度超限时发出声光报警，同时发出执行动作。输入通道为二氧化碳浓度检测模块，检测模块使用二氧化碳传感器模块，得到的模拟信号通过模拟接口传入PLC变为数字信号。输出通道为二氧化碳浓度控制执行机构，二氧化碳浓度信号进入PLC，经过软件处理，PLC输出给执行机构来控制二氧化碳浓度。执行机构是由一个带有电磁阀的二氧化碳容器，当PLC发出执行信号，电磁阀就会打开放出二氧化碳气体，PLC发出关断信号，电磁阀就会关闭。报警系统采用声光报警模式，系统在二氧化碳浓度超出系统所设定的上限或者下限时，将会触发报警电路，提醒工作人员注意。系统本身除有自动控制二氧化碳浓度功能外，也可手工利用电脑来发出指令，命令执行机构发出二氧化碳，实现了双向控制。系统还可以集成其他温室环境因子的模块，如温度、湿度和光照的控制等，都可以以该系统为基础进行整合，从而实现温室大棚的多环境因子共同监控。
检测系统的框架图
3硬件设计
温室大棚内二氧化碳浓度自动监控系统的硬件电路由西门子S7-200系列的224型PLC加上EM231模拟量输入模块、二氧化碳浓度检测电路、光强检测电路、二氧化碳执行机构电路、报警电路、显示电路和电脑构成。二氧化碳浓度传感器采用TGS4160，这种二氧化碳传感器除了具有体积小、寿命长、选择性和稳定性好的特点外，还具有耐高湿低温的特性。其检测模块使用费加罗(FIGARO)公司提供的AM-4二氧化碳传感器模块，得到的模拟信号通过模拟接口传入PLC变为数字信号。电脑的作用是使用MCGS组态软件来对系统进行监控，使得用户在电脑旁就可以对大棚的整个状况实行监控和控制。
4软件设计
智能温室监控系统软件包括上位机监控软件和下位机系统软件。上位机监控软件的搭建采用组态软件MCGS6.2,下位机系统软件则采用西门子公司的STEP7Micro/WIN32编程软件来实现,通过上位机和下位机之间的通信连接,可以满足用户对温室环境数据的实时查询和监测。在系统设计中,选用昆仑通态组态软件MCGS6.2实现系统上位机软件的搭建,根据控制系统的要求,该系统主要包括温室控制工程主界面、温室参数实时曲线、温室参数历史曲线、数据浏览等主要用户界面。温室控制工程界面给出控制系统的总体设备布置图,并实时显示一些重要参数,可以对现场参数根据控制要求进行调节,以满足作物生长的需要。温室参数实时曲线和温室参数历史曲线分别以曲线的形式显示温室环境参数和执行机构运行情况,操作人员可以在曲线上获取所要查询的参数信息。数据浏览是以数字的形式给出温室环境参数和执行机构的运行情况。在设计过程中首先在组态环境下建立工程,然后在用户窗口中制作工程画面,在设备工具箱中选择所用硬件设备,按照温室内设备的相应位置进行放置并进行连接。在搭建完成工程画面后还要进行数据对象的定义和动画连接,把相应的静态图片和实时数据库中的数据对象建立连接,实现动画效果。曲线的显示由实时曲线控件和历史曲线构件来实现,最后进行设备的连接和通讯,经调试后投入运行。
5结论
温室大棚环境自动监控系统是我国现代化设施农业的推广产品，二氧化碳浓度是作为温室大棚环境中最重要的的因素之一。所以，温室大棚二氧化碳浓度自动监控系统的研发，有着举足轻重的作用。而且，本设计可以作为其他环境因素监控的基础，可以在本设计的基础上做进一步的改进，形成功能更加完善的产品，可以推进我国设施农业的步伐。
参考文献：
[1]陈志文.《组态控制使用技术》[M]北京：机械工业出版社，.
[2]陈广庆、孙爱芹、徐克宝.《基于PLC和组态软件的温室控制系统设计》[J]安徽农业科学，,38(34)：19827-19828.
[3]王延才.《变频器原理及应用》[M]北京：机械工业出版社，2009.
[4]北京昆仑通态自动化软件科技有限公司《MCGS参考手册》[M]北京:北京昆仑通态自动化软件科技有限公，.
[5]王芹.《可编程控制器技术及应用》[M](西门子S7-200系列)天津：天津大学出版社，.
自动化测控 篇3
关键词：测控装置;自动定检;计算机通信;规约
1、前言
随着电力系统的迅速发展，变电站以及发电厂的综合自动化系统已经大量投入使用。其中交流采样测量装置（以下简称测控装置）在综自系统中占有非常重要的地位。测控装置是将工频交流电量（电流、电压、有功功率、无功功率、频率、相位角和功率因数等）经数据采集、转换、计算、转变为数字信号传送到本地或远端显示器的测量装置。变电站综合自动化测控单元的遥测精度是为变电站的监视和控制功能服务，为能量管理系统EMS、自动发电控制系统AGC、变电站无功自动控制系统提供数据来源，遥测精度否合格关系到变电站的安全、可靠运行水平。电力规程规定重要遥测量每一年校验一次，一般遥测量每三年校验一次。
2、现阶段问题及方案提出
现对变电站测控装置进行预试定检时，工作人员需对照作业指导书，手动操作测试仪器进行每一项遥测等测试项目，手工记录测试数据并进行数据误差的计算，工作效率较低，测试时间长，同时由于手工填写作业指导书相关数据容易出现差错，班组作业指导书规范性较差，易造成跳项或手动加量数据错误。
本项目研究基于测控装置定检作业指导书的变电站测控装置自动定检技术，通过自动定检模板的方式，灵活的配置测控装置定检的检验项目和检验方法，涵盖外观检验、通电初步检查、数据封锁、执行安措、检查测控装置数采系统精度、遥测通道检查、同期功能试验、检查各测控装置的开入开出回路、恢复安措、数据解封等测控装置定检的各个检验环节。
通过计算机通信技术，实现计算机与现场检测装置的自动通信和控制，控制测试设备的模拟电压、电流的输出和开关量的控制;通过加载相应规约，并根据现场实际装置编制相应模板，实现测控装置的遥测、遥信、遥控，以实现变电站测控装置自动定检目标。
3、自动校验系统构成原理
1）在校验软件上设置相关参数后，由软件下发控制命令来驱动程控三相标准源。2）程控三相标准源根据收到的控制命令输出三相I、U 等模拟量。3）程控三相标准源输出稳定后将输出量数值返回给校验软件。4）被测测控单元数据显示稳定后将数据通过某种规约输出给校验软件。5）校验软件进行误差计算，形成报表并存档。
4、方案实施
4.1总体设计
系统大体上可分为：数据管理、方案管理、装置检测、和报告管理四大主要功能。数据管理模块可以设置被校验装置的基本参数，如生产厂家、规格型号、接线方式、精度等级等。方案管理中配置基本误差、频率改变参数。装置检测模块涵盖外观检查、零漂测试、绝缘检测。最后生成校验报告并存档。
4.2数据流
系统中的参数主要来自于用户的输入。当用户进行相关的操作时，系统将根据用户设定参数驱动硬件，以向交流采样装置提供电压、电流等信号，装置得到信号后将会反馈自身的数据到本系统，系统采集到反馈回来的数据后将其与标准数据相比较，以计算其误差。
4.3系统基本流程
用户操作进行自动定检前需设定本次测试的间隔详细信息，根据间隔参数，关联相应的测试方案，测试方案应该涵盖外观检验、通电初步检查、数据封锁、执行安措、检查测控装置数采系统精度、遥测通道检查、同期功能试验、检查各测控装置的开入开出回路、恢复安措、数据解封等测控装置定检的各个检验环节。
通过计算机通信技术，实现计算机与现场检测装置的自动通信和控制，控制测试设备的模拟电压、电流的输出和开关量的控制。可以进行半自动校验，也可以通过加载相应规约，根据现场实际装置关联相应模板，实现测控装置的与校验仪的连接，以实现变电站测控装置全自动定检目标。个人PC与校验仪联机校验操作过程中若出现异常，能通过人工干预进行打断，退出自动校验。
5、系统调试
首先打开交流采样检定装置（深圳凯弦KS908），并进入联机模块。将上位机【凯弦交流采样系统】打开，在文件菜单中设置通讯IP，进行联机。若联机不成功，则上一界面继续保持，不弹出联机成功提示，此时需检查IP设置是否正确，网线连接是否正常等。若设置正确，弹出联机成功提示。联机成功后，即可新增装置，同时设置装置参数，并关联测试方案（测试方案可按照实际要求进行修改）。点击开始，按照关联的测试方案，从头检测直至结束，确认无误后，保存测试数据。其中，数据超差的部分会用红色字体标红。如图所示。
6、结语
交流采样自动校验系统是根据《交流采样测量装置校验规范》和《交流采样测量装置校验作业指导书》要求设计，依据交流采样的原理、通讯网络与传输规约、误差理论、交流采样测量装置的管理要求等多方面内容设计而成。
通过测试，变电站测控装置自动定检技术具有良好的可操作性与实用性，能实际应用于现场工作，提高现场工作的效率与规范性。自动计算测试参数，自动完成试验项目的测试，提高工作效率。提高了作业的标准性与流程性，降低了对现场工作人员的技术要求，减少了因工作人员技能不足或责任心不强造成的工作失误。同时，通过脚本语言或编程等方式实现作业指导书的程序化、电子化，固化现场作业流程，规范了标准作业指导书的执行。
参考文献：
[1]银晖;面向被测装置的自动校验系统的研究与应用;《湖南电力》 2013年04期
[2]开圣武;变电站测控装置遥信量定时自动测试系统;《电工技术》2014年08期
[3]秦军;变电站综合自动化测控单元遥测精度自动校验的研究与应用;《中国城市经济》2011年08期
自动化测控 篇4
随着科学技术的不断进步, 计算机已经应用到了各行各业当中, 尤其是在石油化工方面, 计算机发挥着越来越重要的作用。然而, 国内的很多油库仍然停留在人工操作的阶段, 很多油库都是由员工手动收发油、人为判断收发油过程的终始、人工进行汇总生成报表。整个过程不但增加了劳动量, 而且还使得工作的效率非常低。另外, 有的发油设备只在收发油现场实现了自动化, 但是缺少收发油控制, 不能自动记录生产情况。因此, 应该设计一套全自动化的设备, 实现油库的全自动化。
1 油库自动化系统的组成
1.1 自动化的监控系统
为了实现监控系统的全自动化, 首先应该对监控的各个环节进行数据采集, 并且实行监测。另外, 要想能够为其它系统提供可靠的数据, 还应该建立一套数据接口, 从而组成一个完整的监控平台。监控系统主要包括油气泄漏监控报警系统、自动付钱出油系统以及电视安全监控系统等。油库自动化系统除了应具有安全、实用、可靠的性能外, 还应该具有一定的原则, 如遵守环保的原则、具有操作简单的实用性以及方便维护的原则等。
1.2 自动化的信息管理系统
在油品进、出库, 以及油品储存、损耗等方面, 都应实现计算机信息管理, 主要工作包括跟踪作业的流程、记录业务的数据以及生成报表等。
2 数据的采集
使用传统的流量计进行数据的采集, 得到的数据往往只是体积的信号, 而在发油的过程中, 需要知道油品的质量, 这样就会使得流量计不能达到要求。然而, 在体积转换为质量的过程中, 往往会涉及到密度。在不同的温度下, 密度也会发生改变, 因此, 首先要解决的问题就是油品的温度。
2.1 DS18B20温度传感器的特点
利用单片机以及模拟式传感器、A/D转换电路组成的温控系统具有很高的可靠性能, 并且自动化程度高。然而, 在测量的过程中, 模拟式传感器输出为模拟信号, 需要经过A/D转换电路才能与单片机连接, 使得硬件电路变得复杂, 从而增加了测量的成本。新型的数字式传感器可以直接与单片机连接, 不需要其他的元件, 从而简化了电路。因此, 设计中应用DS18B20温度传感器实现数据的采集, 其具有以下特点:
(1) 可以根据实际的需要, 采用多种不同的封装形式, 建立实用性的测温系统。
(2) 在与单片机连接时只需要一根口线就能实现双向的通信, 不需要添加其他元器件, 工作原理与计数器相同, 可以直接读出结果, 工作性能可靠, 精度高。
(3) 测量范围大, 一般为-55~130℃, 并且分辨率高。
(4) 可以由外部电源供电, 也可以由数据线直接供电, 电压范围3~5.5V。
(5) 可以设定报警的上下限, 温度超过设定值, 就会出现报警标志, 从而实现报警。
2.2 DS18B20温度传感器在该设计中的应用
DS18B20温度传感器可以直接与外部电源连接, 进行远距离测温时, 也可以用寄生电源供电, 不管是哪种供电都需要接5k V左右的上拉电阻。
对其软件部分, 首先要进行初始化。当主机发出一个复位脉冲时, 从机就会应答, 从而发出另一个脉冲。这个脉冲传入到主机, 主机就会知道电路中有从机的设备, 并且已经准备好工作。其次, 要控制ROM, 使其发出命令。当脉冲传入到主机之后, ROM就会发出命令, 这些命令就会让主机知道总线上拥有从机设备的总数, 并且检查设备是否处于报警的状态。ROM发出命令之后, 就会访问某个DS18B20温度传感器, 接着DS18B20也会发出某个功能命令。
使用DS18B20温度传感器的过程中需要注意的问题:
(1) 在DS18B20测温的过程中, 向DS18B20发出了温度转换命令, 需要等待DS18B20的返回信号, 但是如果这个过程中发生了断线或接触不良, 就没有返回信号, 会使得程序变为死循环, 所以在程序的设计中注意。
(2) DS18B20与单片机之间采用的是串行数据传输方式, 因此, 编程时需要保持读写的顺序, 否则无法读取正确的测温结果。
(3) DS18B20的总线长度有一定的限制。使用普通的传输电缆, 总线长度能超过50m, 否则读取数据会发生错误, 原因在于总线分布电容使得信号波形发生了畸变。长距离通信需要使用双绞线电缆, 传输距离可以达到150m。使用DS18B20进行长距离测温时, 需要考虑电缆的材质, 以免出现故障。
3 发油控制器
发油控制器除了可以与上位机相互协调以控制发油外, 还可以在脱机的状态下进行发油, 单独控制货位发油, 在这个过程中, 所有的电气信号都是相互连接的。另外, 控制器应该具有独立的操作键盘以及显示器, 可以独立发油, 所有的设备都应该符合国家标准。其使用过程的注意事项:
(1) 输出装备拥有报警信号, 最好为开关量信号。
(2) 合理设置现场保护信号的输入通道, 输入的信号应该为电平信号, 为其提供12V电源。
(3) 合理设置流量信号的输入通道, 使流量的频率为1~500Hz, 脉冲宽度大于200ns, 输出信号振幅为1~12V, 为其提供12V的电源。
(4) 具有独立的两组阀门信号输出, 使用A、B二次阀门, 阀门的输出信号应该为12V。
(5) 每一次发货结束之后, 都应该提供报警信号, 报警信号的长短由用户自己决定。
(6) 装货的形式分为桶装或车装, 可以由用户自己决定。如果用桶装, 换桶的时间间隔也可以由用户决定。
4 CPU的选择及功能
设计采用的CPU型号主要为P89C51RD2FA。其具有64K的并行可编程存储器, 不但可以实现串行在系统编程, 还可以实现在应用中编程。
CPU主要负责数据的处理及控制, 主要包括:温度的采集、LCD的显示、流量的采集、CAN的总线通信以及电磁阀的控制等。CAN的总线通信主要是实现发油的控制及CPU与上位机的PC通信, 上位机保存发油的相关数据, 并且进行记录显示。LCD显示模块作为人机界面, 主要功能是显示发油的参数。温度采集模块主要用于温度的采集, 然后通知CPU进行处理, 预防发生危险。
因为设计中的流量脉冲频率都为500Hz, 并且所需要的设备较多, 因此对单片机的要求较高。该处理器可以实现40MHz的频率, 能够满足要求, 另外它还具有ISP的功能, 方便对系统的维护和修改。
5 PLC的应用
上位机在发油时, 向PLC输入ON信号, PLC产生响应, 发出ON信号开启变频器, 然后PLC再输入一个不同的0N信号打开电液阀。如果这时现场的静电接地传感器向PLC输入一个ON信号, 表示油车接地电阻过大, 那么PLC会产生响应, 发出信号停止变频器、关闭电液阀。
整个发油系统的联锁控制非常复杂, 要考虑多方面的时序问题, 主要是如何在适当的时间获取来自输入设备的控制信号。
摘要：从硬件、软件两方面介绍油库自动化系统测控节点的设计。
关键词：油库,自动化系统,设计
参考文献
[1]付石, 谢海林.油库自动化系统应用现状[J].油气储运, 2013, 23 (3) :252-256
[2]康凯, 曹征军, 赵畅.油库自动化计量软件系统应用分析与改进实现[J].南京信息工程大学学报, 2010, 2 (1) :92-96
水文缆道自动测控系统设计研究 篇5
当前, 水文缆道自动测控系统的总体设计是以计算机技术为主体, 配合自动化技术、信息技术以及智能传感技术等来完成整个系统的构建, 并使其实现对河道水文进行测验。在利用水文缆道自动测控系统对河道水文进行测验的过程中, 系统会对系统设备以及测验仪器进行控制, 实现整个测验过程的自动、智能运行, 并顺利完成整个测验操作。测验过程中, 测验仪器会对水文环境进行测验, 并将测验结果化为信息数据通过传感装置传递给计算机, 然后计算机会对所有数据进行采集、整理、计算、分析以及储存, 测验过后, 测验人员就可以直接通过计算机查看结果。
当前, 水文缆道自动测控系统主要分为三个组成部分, 分别是动力子系统、主控子系统以及测量子系统。其中, 主控子系统是系统的核心, 用以对另外两个子系统进行控制和协调。在系统运行的过程中, 主控子系统会控制动力子系统完成铅鱼测点定位, 并控制测量子系统对河道深度以及水流速度等水文环境进行测验[1]。在动力子系统和测量子系统完成各自任务之后, 主控子系统会继续对相关数据进行收集和整理, 由计算机计算和分析出最终结果。
二、水文缆道测控系统硬件设计
在测控系统中, 硬件主要包括系统核心的主控计算机、输入输出接口、流速直读仪、水下装置以及设备主机等相关硬件。
在系统的设计中, 主控计算机主要是通过输入、输出接口对系统其它硬件进行控制, 并对系统数据信息进行采集、整理、计算以及分析, 是整个测控系统的核心部分。设备主机, 是整个系统的载体, 包括流速、水面、水底以及数据信息通信和处理单元, 能够对整个系统的各种信号和数据进行接受和处理, 并将其转化成数据信息传递给主控计算机。水下装置是动力子系统的核心, 其不仅包括能够对铅鱼的运行进行控制的变频调速动力装置, 还包括能够对铅鱼进行定位, 对水位和水深进行计数的计数装置以及能够对水样进行采集, 对水样进行测验的测沙采样器。流速直读仪既属于一个测验装置, 也属于系统的接口承载器, 承载着系统的大部分接口, 以实现系统的输入、输出连接。流速直读仪能够直接对水流速度进行精准测量, 并及时将测验结果传递主控计算机, 以方便主控计算机有针对性的对其他系统设备进行控制。
三、水文缆道测控系统软件设计
系统软件主要包括三个部分, 分别为系统控制、数据采集存储以及成果计算与数据分析。而在对系统软件进行设计的过程中, 为了确保整个系统运行的稳定性和互不干扰性, 通常采用功能模块独立、信息局部化以及编程独立的方法将整个系统中的系统控制、数据采集存储以及成果计算与数据分析等细分为若干个功能模块, 然后以低耦合高内聚为基准对所有功能模块进行独立编程、测试和修改, 降低系统各功能模块之间的关联性, 确保即使系统某一功能模块出现故障也能够正常运行[2]。
在对系统控制模块以及系统数据信息采集和整理模块进行设计的过程中, 要确保系统主控计算机是通过控制接口向系统各功能模块发送命令, 并使对应功能模块能够顺利执行命令, 完成任务。同时, 在对系统通信模块进行设计的过程中, 要确保系统接受数据的方式为中断方式, 使系统即使出现异常停止运行也不会造成数据丢失。
在对系统软件进行设计的过程中, 由于每个测验站所处的测验环境何所拥有的测验仪器都不相同, 所以为了避免出现信号或者是命令相同等情况, 在对软件进行设计的过程中应该设置参数预置功能, 使测验人员在进行测验之前能够对包括垂线设置、测速方法、仪器参数以及气象条件等在内的参数进行设置。当系统进行测量作业时, 主控计算机可以提前对这些参数值进行读取操作, 并根据不同的参数执行的不同的测验操作, 使软件能够具有通用性和灵活性。
结束语
利用自动测控系统替代人工操作对河道水文环境进行测验, 其不仅能够缩短测验的时间, 降低测验人员的工作力度, 还能够提升测验结果的准确性, 提高测验效率。因此, 在对水文进行测验的过程中, 一定要加强对自动测控系统的应用, 并通过优化系统设计等方式, 不断提高测验效率。
摘要：优化水位缆道自动测控系统的设计, 加强自动测控系统的应用对提升水文测验结果准确性具有比较重要的推动作用。本文中, 以实现自动测控系统设计的优化为目的, 对系统总体结构、硬件以及软件设计进行了研究。
关键词：水文缆道,自动测控,测控系统,系统设计
参考文献
[1]宋伯生.PLC系统配置及软件编程[M].中国电力出版社, 2011.
自动化测控 篇6
1.1 以计算机作为处理各类变电设备信号的基础平台, 取代了常规变电站大量的中央控制屏柜, 使主控制室的面积大大减少。
1.2 以微机监控系统为主、人工为辅的方式, 对变电站内的日常、操作、事故及异常信息进行监视、控制, 信息处理的正确性和可靠性提高。
1.3 通过光缆及站内局域网将一、二次变电设备信息以数字信号的
形式传送并共享至主控制室各功能计算机上, 提高资源利用, 使信息处理的准确性得到提高。
1.4 将变电站实时数据 (电流、电压、功率等) 存储于计算机数据库内, 方便查找及管理站内变电信息。
1.5 使用如综合信息管理系统、仿真培训系统及运行、操作、事故处理指导系统等一系列应用程序, 增强变电站的综合运行水平。
2 监控系统网络结构
监控系统按站控级与间隔级两个控制层构成。站级控制层布置在变电所主控制楼, 站级控制层的各设备之间通过100MBPS光纤以太网进行通讯。间隔级控制层采取相对集中方式, 500k V配电装置和220k V配电装置分别设置小室。间隔级控制层之间通过冗余的100MBPS光纤网进行通讯。
3 计算机监控系统的配置
3.1 按安装地点和其功能, 计算机监控系统包括两个部分:
主控制楼内的站级控制层和继电器小室的间隔控制层, 网络结构按分布式开放系统工程配置。
3.2 站级控制层
站级控制层包括2台主计算机和2台操作员工作站、1台工程师工作站、2台远动工作站、2台前置机、1台公共接口装置、1台五防工作站及1套卫星时钟接收和时钟同步系统、UPS电源等。
3.3 间隔控制层
在继电器小室的间隔控制层主站包括若干套I/O测控单元、LCD模拟图显示及手动操作控制开关和按钮, 相应的输入和输出继电器等。每一小室一台继电器保护管理机并具有与保护及自动装置的接口。
3.4 切换
在正常情况下, 2台主计算机、2台操作员工作站、2台前置机及两台远动工作站同时工作, 互为备用, 软故障的冗余结构将确保数据可靠、程序安全、且不影响系统工作的实时性。
4 各工作站功能
4.1 主计算机及操作员工作站
4.1.1 由两套完全相同的计算机构成, 每一套包括一台计算机、一台CRT、一个键盘、一个鼠标器、高分辨率图象卡等, 其中操作员站配双屏。
4.1.2 主要功能
主机具有主处理器及服务器功能, 为站控层数据收集、处理、存储及发送的中心。
操作员站是站内计算机监控系统的主要人机界面, 用于图形及报表显示、事件记录及报警状态显示和查询, 设备状态和参数的查询、操作指导, 操作控制命令的解释和下达, 时钟校正等。
4.2 远动工作站
4.2.1 双机切换装置, 互为热备用。
4.2.2 主要功能
a) 对各继电器室中的I/O单元进行管理, 并能对I/O单元的工作状态进行实时监测, 发现I/O单元故障及时发送报警信息。b) 负责各I/O单元故障信息的集中, 并对部分信息进行处理、归类。c) 提供网络接口与系统管理层进行信息交换d) 负责其所控对象的电气防误操作闭锁。e) 负责站控及远控命令的下达
4.3 工程师工作站
主要供计算机系统管理员进行系统维护用, 可完成数据库的定义, 修改、系统参数的定义、修改、以及网络维护、系统诊断、保护定值管理等方面的工作。
4.4 继电保护管理机
应具有保护信息传送功能, 以实现对保护的信息查询, 采用卫星全球定位系统作为同步时钟。
4.5 前置机
主要用作实现当地单元控制设备的数据采集, 控制信息的处理调节功能, 减轻了站控层服务器的负担。
4.6 电源
系统站级控制层由在线式UPS供电, 各继电器室的现场控制单元和I/O由变电所提供的110V直流电源供电。
5 运行中的规定
5.1 操作员工作站的操作
5.1.1 操作内容:一次设备的倒闸操作;投退保护及自动装置的功能压板;五防系统操作及其他特殊操作。
5.1.2 操作员工作站上的倒闸操作
(1) 根据调度员命令在五防机上进行倒闸操作模拟预演, 并手动开出倒闸操作票, 操作时根据操作票的顺序进行操作。 (2) 接地刀闸的操作应在现场进行验电后才能进行就地操作, 其他的操作应在操作员工作站上进行远方控制。 (3) 操作断路器或隔离开关, 应在相应间隔的保护屏将操作选择开关打在“远方”位置;就地操作断路器或隔离开关, 应将操作选择开关打在“就地”位置。 (4) 遥控操作开关、刀闸:在主接线图或间隔分图上点击所要遥控的开关输入操作员姓名、密码和监护人姓名、密码, 点击确认按钮, 弹出操作对话框, 输入开关编号, 选择要进行的操作, 点击确认按钮, 此时需通过五防校验。如校验不成功, 在操作员工作站上将报出五防校验不成功及遥控失败告警消息;如校验成功, 会弹出返校对话框, 值班人员确认是否为所要遥控的开关, 点击确认按钮后, 遥控开关过程结束。当开关、刀闸发生变位后, 操作员工作站上将报出遥控成功消息。 (5) 压板投退:投、退压板, 到保护小室现场进行。
5.2 事故及异常处理
5.2.1 事故监控, 指在变电站发生事故跳闸或其他异常情况时, 运行
人员通过操作员工作站对事故或异常情况前后某一特定时间段内的信息进行监视、分析及控制, 以达到迅速、正确地判断、处理各类突发情况, 尽快恢复事故或异常情况前的运行状态, 保证本站设备 (特别是主变电设备) 的安全可靠运行, 确保整个系统的稳定。
5.2.2 事故及异常监控的内容:
对线路断路器保护动作跳闸后的事故监控;对主变压器过负荷的异常情况的监视;对主变压器保护动作跳闸后的监控及处理;对各曲线图中超出上、下限限值线的曲线的监视及处理;音响试验失灵后的监控;系统发生冲击后的监控;光字牌信号与事故、异常监控的关系。
5.2.3 音响试验失灵的处理:
点击“事故音响试验”按钮, 若电笛不能发出声响, 或点击“预告音响试验”按钮, 若电铃不能发出声响, 则说明音响回路有异常, 此时只可查找是否音箱故障。
若故障尚未排除, 汇报上级。 (处理音响失灵, 应保证微机监控系统及本站网络的正常运行。)
5.2.4 监控机黑屏无显示如何处理
a) 一台监控机黑屏。检查故障的监控机电源是否正常, 如有电源, 可能是监控机硬件损坏, 汇报工区立即处理, 此时, 运行人员可在另一台监控机上对设备进行监控。b) 两台监控机黑屏。检查故障的监控机电源是否正常, 如有电源, 可能是监控机硬件损坏, 汇报工区立即处理, 此时, 运行人员可在“计算机小室”的主机上对设备进行监控。c) 如果是由于电源消失引起, 应检查UPS上的电源小开关是否跳开, 如跳开, 可试送一次, 再跳开, 不可再送, 等待专业人员处理。
5.2.5 站控层故障的处理 (包括微机无电源或网络中断)
加强对设备的巡视。如有操作, 可在间隔层的各保护小室进行。操作方法如下:a) 将单元测控装置上的“远控”打至“近控”位置。b) 按“主菜单”键进入菜单画面。c) 进入“自定义画面”。d) 通过数字键盘输入设备编号, 对相应设备进行操作。
参考文献
自动喂毛机测控系统的设计 篇7
自动喂毛机是梳毛机的重要组成部分, 它工作的好坏直接影响着梳毛机下机毛条的质量, 特别是在粗梳毛纺系统、羊绒纺纱系统、半精纺系统以及一些工艺流程短、喂入量大且喂入均匀性要求又高的场合, 自动喂毛机的喂入精度就显得尤其重要[1]。因为每次原料输入时的喂毛量误差会直接导致梳毛机下机毛条粗细不匀, 从而使纺织成品质量下降。因此降低喂毛不匀率、提高喂入精度是提高毛条质量和改善毛条纵向均匀度的关键。
自动喂毛机从喂入方式可分为称重式喂入、容积式喂入及称重和容积式相结合的称容式喂入等。容积式喂入主要适用于化纤和无纺布梳理机等高速大产量的连续喂入系统。国内外粗纺梳毛机的喂入机构, 其喂入方式大都采用称重式结构, 提高喂入精度的关键是提高称重测量精度和改进系统的控制方法。本文描述的自动喂毛机测控系统, 就是通过对测量电路的合理设计, 实现高精度测量;通过改变传统的控制方法, 在输出控制程序中把工艺设定值和控制给定值分开, 充分利用现有设备及工艺特点, 通过自动改变控制给定值的办法, 实现对累积误差的在线修正及补偿, 从而提高了系统的控制精度。本测控系统由硬件部分和软件部分构成, 下面就这两部分作进一步的描述。
1 系统的硬件构成
系统的硬件由称重传感器和激励源电路、信号输入电路、主控电路、信号输出电路、通信接口电路、人机接口电路六部分组成。系统硬件的结构框图如图1所示, 下面对各部分进行介绍。
1.1 称重传感器和激励源电路
称重传感器是本系统的重要部件, 它的作用是可靠准确地把喂毛量变化检测出来并转换成相应的电信号输出。本系统选用了一对美国威世特迪亚-亨特利电子有限公司生产的高精度电阻应变式称重传感器Model 1022, 并且经过特殊挑选, 其最大允许误差为0.01%。一对称重传感器安装在喂毛斗的两端, 这既是工艺结构的需要, 又可以很好地消除下毛分布不均匀带来的称重误差。激励源电路的作用是为称重传感器提供高精度的工作电压。激励源电路的核心芯片选用的是MAX6143, MAX6143是一种低噪声高精度的基准电压源, 该芯片专有的温度系数曲率校正电路及光刻薄膜电阻使得它拥有非常低的温度系数和很高的精度, 从而为高精度的称重提供了保证。
1.2 信号输入电路
信号输入电路包括开关量输入电路和模拟信号输入电路。开关量输入电路接受光电开关的开关量信号, 并且对其进行光电隔离处理后送给单片机。光电开关用于检测自动喂毛机的工作状态, 自动喂毛机的喂毛罗拉主控电机的联动轴上有凸轮机构, 由喂毛罗拉主控电机带动其旋转, 同时喂毛罗拉主控电机也带动推毛板作周期性的往复运动, 推动毛料向前移动到下一道工序。当推毛板运动到起始位置时, 凸轮同时也转动了一圈, 凸出部分垂直向上, 正好挡住光电开关, 光电开关输出高电平, 单片机查询到这个高电平信号后立即打开称毛斗底门, 把称重的毛料送下, 随着推毛板向前运动, 联动凸轮也向前转动, 当凸轮的凸出部分转到不挡光的位置时, 光电开关的输出恢复到低电平, 此时单片机控制称毛斗底门关闭, 系统重新清零归位;同时启动喂毛底帘、升毛斜帘等高速运行, 并打开挡毛板重新开始喂毛。
模拟信号输入电路的作用是对称重传感器输出的微小直流信号进行放大滤波等处理, 使有效测量信号放大到A/D转换器输入信号的有效范围, 同时最大程度地抑制噪声, 提高信噪比。模拟信号输入电路包括前级滤波电路、小信号放大电路和后级滤波电路。模拟信号输入电路的构成框图如图2所示。
前级滤波电路如图3所示, 采用二阶RC低通无源滤波网络, 按照从低阻抗到高阻抗的顺序排列, 能够获得良好的截止特性和衰减特性[2]。在图3中, SEN1-和SEN1+是称重传感器1的信号输出端。
小信号放大电路如图4所示, 由高精度低噪声的仪表放大器INA141和运放OPA277UA构成, 实现对微弱信号的放大。
后级滤波电路如图5所示, 选用8阶椭圆滤波器MAX293, 其特点是具有高Q值, 衰减速度快, 从通带到阻带的过渡带很窄, 可提供最陡峭下降边缘的幅频响应。MAX293在1KHz频率的通带范围内, 其频率信号的幅度波动是很小的 (芯片手册给出的为0.15d B) 。当频率范围为0~100Hz时, 频率信号的幅度波动几乎等于零。而且为了抗混叠和克服MAX293的时钟噪声, 在MAX293的前后分别加了负反馈的二阶有源低通滤波器, 并选择其截止频率为100Hz。
1.3 主控电路
主控电路是本系统的核心部分, 它完成与相关电路的连接, 实现系统的各种控制任务, 包括:接受各种输入信号并且进行处理、输出各种控制信号和输出显示信息、协调和PC机的通信、接收下载程序等。本系统的主控芯片为MSC1210单片机。MSC1210提供了高性能的混合信号解决方案, 不仅有很高的模拟性能, 而且也有较强的数据处理能力。它内部集成了一个低噪声的24位无丢失码的高精度Σ-ΔA/D转换器、8通道多路开关、模拟输入通道测试电流源、输入缓冲器、可编程增益放大器、温度传感器、内部高精度基准电压源、8位微单片机、程序/数据Flash存储器和数据SRAM等。
MSC1210具有一个优化的8052内核。其指令集与标准8052的完全兼容。标准8052的一个指令周期是12个时钟周期, 而MSC1210是4个时钟周期, 因此, 在相同的时钟频率下, 它的执行速度可达到标准8052的三倍[3]。
1.4 信号输出电路
信号输出电路的作用是接收单片机输出的开关量信号, 并且经过光电隔离器和驱动器后, 输出给相应的控制继电器, 用以控制自动喂毛机中的喂毛底帘、升毛斜帘等产生相应的动作。
1.5 通信接口电路
通信接口电路的作用是实现MSC1210和PC机之间的通信, 为PC机向MSC1210下载程序提供硬件支持。MSC1210的Flash存储器具有在系统编程的功能。在系统编程实现起来也相对容易, 一般通用做法是内部的存储器可以由专门软件通过串口来进行改写, 该软件是由TI公司提供的用于MSC12XX系列芯片的TI downloader下载软件。
1.6 人机接口电路
人机接口电路包括显示器接口电路和键盘接口电路。显示器接口电路的作用是实现与MSC1210的接口, 完成各种显示功能。本系统的显示器选用的是北京青云创新科技发展有限公司的图形液晶显示模块LCM2401286。它是黄绿模式的240×128点阵式LCD图形显示器, 可显示15×8行16×16点阵的汉字。其主控芯片为T6963C。键盘接口电路的作用是完成与MSC1210的接口, 实现键盘输入功能, 按键包括功能键、增加键、减小键和确认键, 用于设置和修改参数。
2 系统的软件设计
本系统的软件部分包括:主体程序、显示程序、数据采集处理程序、键盘中断处理程序、定时中断处理程序、输出控制程序。
2.1 主体程序设计
系统的主体程序流程图如图6所示。主体程序首先调用初始化程序完成各种初始化的工作, 内容包括各种变量和状态的初始化、中断初始化、定时器初始化、MSC1210单片机初始化、LCM2401286显示器初始化等。然后调用显示程序完成主画面显示;调用数据采集处理程序, 完成数据初值的采集, 目的是为了得到称重平台本身的重量;接下来判断是否有参数要修改, 如果没有参数要修改, 则进入正常循环状态, 即调用数据采集处理程序, 执行数据的采集及处理, 调用显示程序显示称重值, 调用输出控制程序, 执行输出控制功能, 然后返回继续判断是否有参数要修改;如果有参数要修改, 则调用显示程序使要修改的参数闪烁显示, 然后返回到正常循环状态。在要修改的参数闪烁显示后可以通过按键修改相应的参数值;如果距最后一次按键时间超过5秒后, 则系统使相应的一些状态归零后自动恢复到正常循环状态。
2.2 显示程序设计
本系统的显示程序是以图形显示方式编写的, 显示内容包括汉字和字符。显示形式包括固定显示 (主画面正常显示的所有内容) 和闪烁显示。
2.3 数据采集处理程序的设计
数据采集处理程序的作用是完成数据采集、滤波、计算和标度变换。通过A/D转换器完成数据的采集;然后对采集的数据进行数字滤波, 即采用RC数字低通滤波器和去极值平均值滤波器, 尽可能滤除掉各种高频噪声, 以完成对数据的处理;对两通道数据进行合成处理得到实际称重值数字量, 再经过标度变换转换成实际称重克数。
2.4 键盘中断处理程序的设计
键盘中断处理程序的作用是执行相应的按键功能。键盘设有功能键、确认键、增加键和减小键, 实现对控制给定值、累计斗数和累积误差限的设置和修改。累计斗数应小于过桥机将毛网经过纵向及横向的重新铺层折叠的次数, 以保证由累积误差造成的不匀在毛网被过桥机重新铺层折叠的过程中得到一定的修正。如果按功能键, 首先设置参数要修改标志位为1, 然后, 判断是第几次按下, 如果是第一次按下, 则设置控制给定值要修改标志位为1而其他参数要修改标志位清零, 这些标志位是在主体程序中判断状态用的。当主体程序调用显示程序使控制给定值闪烁显示后, 按增加键或减小键可以修改控制给定值, 按确认键可以保存修改值。
2.5 定时中断处理程序的设计
定时中断处理程序的作用是为按键提供5秒定时, 目的是在按键状态完成后, 系统能自动恢复到正常循环状态。由于功能键只有一个, 为了分别设置和修改三个工艺参数, 以按键顺序来区别, 设置5秒内第一次按功能键实现控制给定值闪烁显示, 第二次按功能键则使累计斗数闪烁显示, 第三次按功能键使累积误差限闪烁显示, 第四次按功能键重复以上顺序。距最后一次按键5秒后, 显示器恢复正常显示, 如果此时再按功能键, 则又为第一次按键, 重新进行5秒计时。
2.6 输出控制程序的设计
输出控制程序是整个系统的核心部分, 它体现着系统的控制方法, 影响着系统的控制精度。因此, 在此重点阐述输出控制程序的设计思想。根据工艺特点, 升毛斜帘上的角钉把开松后的毛料从盛毛箱中“抓取”后升到顶部, 然后由剥毛耙把毛料从各个角钉上剥下到喂毛斗中。由于无法保证各角钉每次抓取的毛量定量均匀, 造成每次剥毛耙剥下到喂毛斗中毛料也就无法定量和均匀, 也就不可避免地产生了误差。本系统输出控制程序流程图见图7。输出控制程序中设置了控制给定值, 根据工艺特点, 控制给定值比工艺设定值略小一些, 比如工艺设定值为200g, 而控制给定值设置为198g。进入输出控制程序后, 当喂毛斗中毛料称重量大于等于控制给定值时, 则停止喂料。由于机械设备响应需要时间, 因此在停止喂料控制信号发出后, 仍有可能有少量毛料落入喂毛斗中, 斗中毛料称重量可能会出现三种情况:
大于工艺设定值、等于工艺设定值和小于工艺设定值, 这样单次误差会减小, 总的累积误差也会因为单次误差有正有负相互抵消而减小。即使每次误差都是单向的, 当累积误差超限时, 也会通过改变控制给定值进一步修正掉, 使误差回归到正常误差限内, 从而保证了控制精度。本系统就是这样充分利用了现有工艺及设备的特点, 即利用过桥机将毛网经过纵向及横向的重新铺层折叠后, 加强了纤维间的混合均匀度, 进而改善了喂入均匀度。
3 结论
本文对自动喂毛机测控系统进行了设计和研究, 探讨和改进了相应的测量和控制方法。本文在测量通道中采用小信号处理技术和多级滤波技术, 提高了系统的抗干扰性能和测量精度;同时还充分利用现有设备及工艺特点, 采用了通过自动改变控制给定值的办法, 实现对一定称重斗数后的累积误差进行在线修正及补偿, 从而提高了粗纺纱条的纵向均匀度, 一定程度上弥补了累积误差对粗纺纱条均匀度造成的影响。这些措施都有效地提高了系统整体的测控精度, 改善了测控质量。本系统经过标定和测试, 达到了万分之二测控精度的设计目标。
参考文献
[1]张星, 张得昆, 梳毛机电子喂毛系统的开发与应用[J].毛纺科技, 2008, 10:61-63.
[2]远坂俊昭.测量电子电路设计—滤波器篇[M].北京:科学出版社, 2007:22-46.
自动化测控 篇8
关键词：自动化,测控系统,应用
1 工程概况
红山河拦河闸工程位于肃州区金佛寺镇小庄村, 距酒泉市城区50km, 建于上世纪60年代。该工程以引水灌溉为主, 兼顾防洪排砂的中型水闸。设计引水流量为8m3/s。该工程为底栏栅式正排双侧引水枢纽工程, 布置型式为“一字形”。工程主要建筑物由泄洪排砂闸、底栏栅溢流坝、上下游连接段等几部分组成。工程担负着灌区金佛寺镇红山片和黄粮墩农场2.46万亩耕地的防汛灌溉任务和0.65万人、1.56万头牲畜的人畜饮水任务, 2012年9月该工程开工建设, 2013年5月竣工。
为了提高枢纽水闸的管理水平, 实现水闸管理单位对闸门、流量进行自动测控, 并对数据加以处理与传输, 实现现代化管理, 在本次除险加固工程增设了自动化测控系统, 将实现“无人值班、少人值守”的管理方式。
2 系统设计原则及应达到的功能
2.1 监测
监测就是采集处理水闸的引水数据以及其它相关数据, 包括闸前水位、闸后水位、启闭状态、开启高度、电流、电压、温湿度、限位保护、荷重保护、相序故障等信息。自动量水系统应能实时采集这些重要信息, 并在现场通过自动量测闸前、闸后水位进行水量计算。
2.2 视频监视
对闸前、闸后及闸室的景象及建筑、设备状态进行视频采集, 通过控制摄像机转动角度和焦距实现对水闸全天候、全方位的实时图象监视。视频监视不受闸门启闭设备电源状况的影响。
2.3 闸门监控
监控就是控制闸门启闭, 实现手动、自动、远程控制功能。闸门控制分为手动控制和自动控制。手动方式下, 只有在闸房, 通过每个启闭机的手动控制箱, 进行闸门控制。自动方式下, 是通过PLC进行闸门控制, 又分为远方控制和现地控制, 现地模式下, 只能通过闸房PLC的触摸屏进行闸门控制;远方模式下, 管理站可进行闸门控制, 上级管理部门监督闸门启闭情况。远方模式是建立在自动化监控平台之上, 利用各级管理部门配置的监控终端进行闸门控制和监督。
2.4 数据存储
监控系统存储两类数据:实时监测和控制数据、时段和特征数据。实时数据供监控系统记录完整的实时过程和分析故障使用, 存储周期为六个月;时段和特征数据存储闸门运行时段和水位数据、流量数据、闸门操作数据, 以及特征变化数据, 供监控系统与调度系统分析闸门运行情况、用水情况使用, 时段数据的时段最小可为10分钟, 存储周期为一年。
3 系统设计方案
3.1 系统总体设计
闸门自动监控系统主要包括采集、闸门控制和通信三部分。
(1) 信息采集。信息采集包括水位、闸门开度, 流量、视频、启闭荷载以及设备电源状态等的采集。
水位采集通过设置水位计实现, 再通过软件计算转换为流量信息;可动态反应闸门启闭过程中高度变化及闸门的开关状态, 启闭荷载信息采集通过启闭机上设置荷载传感器实现, 可动态反应闸门启闭过程中荷载变化情况, 一旦出现闸门被卡阻造成启闭机过载等意外情况, 监控系统立即报警并发出故障提示信号。荷载传感器在每台双吊点启闭机上设置两套, 以分别显示两个吊点的荷载值, 启闭机荷载保护是目前过内外启闭机或起重机设计规范规定的必设安全保护装置, 特别是对于远程监控的启闭设备更是不可或缺。
(2) 闸门控制。闸门控制采用可编程序逻辑控制器 (PLC) , 安装在现地控制柜上, 既能接受上级管理部门的控制命令和采集的信息, 又能在通信故障的情况下, 在现地实现对闸门的操作控制, 本身故障时也可通过备用的常规设备对闸门进行操作。带以太网接口的PLC及以太网交换机, 安装在水闸现地控制柜上, 通过相关的数据采集与数据处理可完成对闸门的信息采集、控制、操作和显示。现地操作及信号显示均通过液晶触摸屏来实现。
(3) 通信。采用光纤通信具有投资省, 传输频带宽、通信容量大、传输损耗低、电磁干扰小等优点。从枢纽水闸处架设光纤至公用宽带网与上级水务部门通信。
3.2 系统硬件设计
3.2.1 监控中心设计。
监控中心是整个自动化监控系统的核心, 主要由操作台、工控机组成。安装硬盘录像机两台, 选用19寸液晶监示器, 用于视频监控, 通过画面分割分别显示渠首进水闸及冲沙闸设备运行视频图像;通过软件控制上述站点的视频监控设备并记录视频文件。装配工控机一台运行计算机组态软件, 运行3孔弧型闸门开度控制、进水闸控制。进水闸装配2孔平板闸门, 改造后采用电动启闭机。
3.2.2 视频监控系统。
本系统综合运用了多媒体视频技术、计算机网络技术、工业控制等技术, 实现了视频/音频的数字化、系统的网络化、应用的多媒体化以及管理的集成化。系统将传统的视频、音频及控制信号数字化之后在网络上传输, 实现了集中监控、集中管理。从系统规模来看, 本系统共设置3个监控点和1个监控中心。闸前、闸后摄像机采用三可变摄像机, 闸室内采用一体化变焦摄像机。前端摄像部分包括摄像机、镜头、云台、防护罩、控制解码器、视频传输电缆及安装支架。其中室外摄像机为全天候防护罩, 含有自动加热器、.恒温器、雨刮器和清洗装置。视频监控中心采用的设备为光纤、光纤收发器、解码器、硬盘录像机等。系统的工作原理:摄像机采集到的图像信号送入光纤收发器, 由光缆传输出去。光缆将信号通过解码器解调后恢复出原始信号, 并送到硬盘录像机显示出来。硬盘录像机可以对接收到的图像信号进行存储和处理, 并可直接送入局域网供网内浏览。操作人员通过控制键盘控制各监控点的云台和镜头, 实现对现场目标的扫描和近距离观察。
3.2.3 闸位传感器的选取。
闸位编码器按照国家标准GB9359-88《水文仪器总技术条件》及相关技术标准选取。现国内水利行业闸门开度传感器普遍采用光电式绝对值旋转编码器, 绝对值旋转编码器减轻了电子接收设备的计算任务, 省去了复杂和昂贵的输入设备, 而且还有断电记忆功能, 对于电源条件较差的地区尤为适用。
3.2.4 荷载传感器的选取。
对于螺杆式启闭机, 当启门过程中闸门受阻启闭机超载时, 会导致传动设备破坏, 或闸门坠落酿成事故。针对这种情况, 在启闭机的适当部位安装荷载传感器, 通过设定的荷载值来控制启闭电机的开停, 从而保证设备正常工作。
3.2.5 水位计的选取。
由于水闸流量监测系统对水位的精度要求较高, 该水闸水位测量采用压力投入式水位计。
4 系统软件设计
水闸监控系统软件要满足水闸安全操作要求, 能根据上级管理部门的调度指令, 按照指定流量和时间段进行自动控制放水, 同时无论用户使用何种方式控制闸门, 只要闸门被操作, 运行参数均应发送到上级管理部门, 以供查询。
软件系统包括PLC编程软件和测控终端软件, PLC编程软件是监控系统的核心, 对于实现闸门现地、远程监控至关重要, 其他软件均由设备厂家提供专用软件。
5 结束语
自动变速器试验台测控系统开发 篇9
上世纪80年代, 我校的液压教研室和实验室的老师们就设计了液压阀插装试验台, 该试验台属教学和科研教兼用型。是根据典型液压系统常见功能, 设计了同时能进行调速, 压力控制, 减压, 顺序工作, 油缸差动及双泵供油等基本回路, 并可形成一个较复杂的液压系统进行工作。该试验台能完成压力阀, 流量阀, 油泵等性能实验和测定阀的泄流量等功能。
现在我院的师生们做变速器换挡实验时, 只能通过试验台上的仪表判断各个油路是否参与了动作, 而要判断该动作过程中各个仪表上的读数是否准确, 只能手工记录仪表读数再与标准值进行对比, 从而加重了教学任务和实验的复杂程度。随着计算机技术的快速发展, 无论液压系统控制还是液压试验台的测试大多都引入了计算机控制系统。传统的液压实验台已经不能很好的满足正常的实验教学需求, 因此我们设计开发出了一套自动变速器试验台测控系统。
二、研究过程
1、研究内容:
在掌握和理解流体动力学及液压技术, 依靠本学院实验室现有自动变速器试验台的基础上, 对学院原有自动变速器试验台进行改装, 研制出一种非仪表显示的自动变速器试验台的测控系统。该系统可完成实验过程的自动控制, 数据采集, 数据整理, 即时显示, 实验报告生成等功能。
2、基本思路:
启动变速器试验台, 通过观察我们可以发现, 自动变速器试验台在执行换挡动作时, 总共有七条油路在工作, 但每个档位下又有各自相应的油路在动作, 只有在保证每个档位相应油路动作, 同时还要保证油路压力正确的前提下, 自动变速器才能准确顺利的完成换挡。所以这七条油路能否正常工作对变速器能付顺利换挡起着决定性的作用。第一步:我们先利用仪表将变速器正常工作时各个档位相对应的动作油路及压力准确的测出来, 该数据将作为PC机进行数据诊断的依据。如图。
第二步:通过外设油管将自动变速器油路控制的七个接口外接出来, 然后在每条油路上连接一个电磁阀, 再用一个压力传感器将七个电磁阀连接起来, 最后将压力传感器采集的数据送入PC机, PC机可依据自身存储的正确数据进行自动判断。如在P档位时, 正确换挡情况应是, 1号油路和2号油路动作, 其压力值分别为0.24MP和0.33MP, 此时压力传感器会将测得的数据送入数据诊断系统, 如果1号2号油路不动作而其他的油路参与了动作, 或者1号2号油路检测压力不在正常范围之内, 数据诊断系统可进行自动判断, 并在PC机上进行故障显示, 说明P档位时变速器换挡存在故障。
三、结论及建议
通过对学院原有的自动变速器试验台进行改造, 设计开发出一套液压综合试验台及自动测控系统, 该系统能够检测汽车自动变速器各个档位的油压并能进行故障判断。结合PLC控制和PC机数据采集, 串行通讯技术, 能够实现对液压综合实验台的自动控制, 数据采集, 数据处理, 即时显示, 曲线绘制, 实验报告生成等功能, 及能很好地为教学服务又能为科学研究服务。
参考文献
[1]吴勃生、齐英杰:《液压阀插装试验台的设计》, 《东北林业大学学报》, 1990年2期。
[2]邓玉萍、郝云鹏:《用同步阀控制柱塞缸的同步回路的设计与研究》, 《鞍山师范学院报》, 1996年4期。
[3]路书礼、关赫强、林安飞:《丰满大坝溢洪系统液压启闭的同步控制》, 《大坝与安全》, 2003年5月。