综合自动化控制技术（精选11篇）
综合自动化控制技术 篇1
摘要：文中从系统结构、模型以及框架角度对电力综合自动化系统中的访问控制技术进行了探析, 这一研究对于智能电网的发展具有一定的参考价值。
关键词：电力综合自动化,访问控制技术,系统结构,框架
电网调度自动化、变电站自动化以及中低压配电自动化是我国电力信息化的重要组成部分。然而, 这些信息系统往往是根据某个企业甚至是某个部门自身需求而设计的, 信息的采集、加工和存储大多着眼于本企业或本部门的信息, 忽视了相互之间信息沟通和共享的要求。本文基于这一背景, 对电力综合自动化系统中的访问控制技术完成了叙述, 这一研究对于智能电网的发展具有一定的参考价值。
1 电力综合自动化系统中的访问控制技术
1.1 电力综合自动化系统
电力综合自动化系统的开发所采用的方法是以组件为基础, 设计了十二个子系统以满足功能需求, 从而实现系统的可扩展性以及复用性。这十二个子系统分别为:组态系统、用户管理系统、数据采集系统、系统管理器、实时数据服务、数据发布系统、历史数据服务、报警系统、监控系统、WEB发布系统、报表系统、SOE/PDR系统以及其他辅助系统。它们是由多个组件所组成的。可根据应用场合的各种需求, 通过一定的方式将子系统组装成相应的服务器。要根据工IEC61850与IEC61970标准来建立系统数据模型。
1.2 访问控制模型
为了保护系统资源不被非法用户访问或破坏, 需要对电力综合自动化系统的所有子系统中的某些操作权限进行判断。包括:对监控系统的调控、数据转存以及报警系统输出方式设置等, 除此之外, 用户登录或退出每个子系统均需对其身份进行验证。要确保电力综合自动化系统的安全稳定运行, 对控制系统进行定期或不定期的访问是十分关键的。
相比于自主访问和强制访问这两种控制模型, 传统RBAC模型的优势显而易见, 但应用于电力综合自动化系统中却表现出了一些缺点。如:传统RBAC模型中权限的赋予对象是一个客体, 如果客体时常改变且数量种类较多, 那么权限分配以及维护就有一定的难度了;该模型下授权只有一种方式, 那就是角色, 从而使其应用具有一定的局限性;在角色继承过程中, 角色与被继承角色的用户是同一个人, 一旦角色权限改变了, 将不便于对用户权限进行管理。根据电力综合自动化系统的访问特点以及基于RBAC模型, 出现了一种新的模型, 即ERBAC (Expanded RBAC) , 以下为其结构及规则示意图1。
1.3 电力综合自动化系统中访问控制的框架结构
图2为电力综合自动化系统的访问控制系统结构示意图, 可以看到该系统由以下几个部分组成, 即角色管理、用户管理、安全服务、安全服务代理以及用户管理日志等五个组件。其中, 角色和用户的管理分别由角色管理与用户管理这两个组件来完成, 对用户身份进行认证以及权限审查则由安全服务与安全服务代理这两个组件来完成, 审计功能由用户管理日志组件来实现。没有历史与实时数据服务的支持, 任何一项功能都无法实现。历史数据服务为权限管理提供了必不可少的工程资源数据;角色、用户管理组件主要是对组态进行管理, 对工程角色与用户进行监控, 组态结果的保存位置为历史数据库;管理员需要通过身份认证和权限审查才可监控子系统和进行权限管理操作及日志记录管理, 为了方便查找与分析, 日志记录存储位置为实时数据库。
2 数据安全访问
该系统主要通过多机冗余、集中鉴权与本地鉴权相结合这两种手段来加强安全服务的可靠性。多机冗余指的是系统包含一些安全服务组件, 当子系统要进行权限鉴别时, 将与其中的一个安全服务组件绑定, 从而使某个安全服务负担得以减轻, 另外, 还可在很大程度上提高系统权限鉴别的效率。
集中鉴权与本地鉴权相结合的措施指的是用户登录到对应的子系统中后, 安全服务会通过历史数据库得到用户的权限列表, 同时向安全服务客户端代理发送, 从而使权限得以激活, 权限有效期时钟也随之启动。对于本地用户操作的鉴权, 第一步是在本地进行鉴权, 若本地权限有效, 只需本地鉴权即可;若本地权限无效, 客户端代理将再次发送在本地保存权限的请求给安全服务, 权限激活的同时将权限有效期时钟启动, 接着在本地鉴权。对于安全服务代理端的用户而言, 权限是有时间限制的, 一旦过了这个期限, 权限就无效了;若鉴权不在有效期限内, 则要在安全服务对本地权限列表进行更新, 随后权限恢复有效, 期限与之前一样。用户权限的改变如果是发生在服务端, 用户会被安全服务强制注销, 以对代理端用户的权限进行更新。
参考文献
[1]刘向军, 赵莲清.电力综合自动化系统中实时数据共享的研究和实现[J].煤炭工程, 2006.
[2]彭云建, 邓飞其.电力综合信息管理系统面向对象数据库的建模[J].电力系统及其自动化学报, 2007.
综合自动化控制技术 篇2
1、变电站综合自动化：是将变电站的二次设备经过功能的组合和优化设计，利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术，实现对全变电站的主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、自动控制和微机保护，以及与调度通信等综合性的自动化功能。
2、传统变电站的缺点：
（1）安全性、可靠性不能满足现代电力系统高可靠性的要求。（2）供电质量缺乏科学的保证。（3）占地面积大，增加了征地投资。
（4）不适应电力系统快速计算和实时控制的要求。
（5）维护工作量大，设备可靠性差，不利于提高运行管理水平和自动化水平。
3、变电站自动化技术的发展过程。[P5内详] 第二章
4、二次设备的组成部分：继电保护、自动装置、测量仪表、操作控制屏和中央信号屏以及远动装置。
5、变电站综合自动化的优越性：
（1）变电站综合自动化系统利用当代计算机的技术和通信技术，提供了先进技术的设备，改变了传统的二次设备模式，信息共享，简化了系统，减少了连接电缆，减少占地面积，降低造价，改变了变电站的面貌。（2）提高了自动化水平，减轻了值班员的操作量，减少了维修工作量。（3）随着电网复杂程度的增加，各级调度中心要求各变电站能提供更多的信息，以便及时掌握电网及变电站的运行情况。（4）提高变电站的可控性，要求更多地采用远方集中控制、操作、反事故措施等。（5）采用无人值班管理模式，提高劳动生产率，减少人为误报操作的可能。（6）全面提高运行的可靠性和经济性。
6、变电站的数据包括：模拟量、开关量和电能量。
7、直流采样：即将交流电压、电流等信号经变送器转换为适合于A/D转换器输入电平的直流信号。交流采样：指输入给A/D转换器的是与变电站的电压、电流成比例关系的交流电压信号。
8、并联、串联有源电力滤波器的不同点及示意图。[P17内详]
9、电力系统的电压、无功综合控制的方式：集中控制、分散控制和关联分散控制。[P27内详]
10、电力系统频率偏移的原因：电力系统的频率与发电机的转速有着严格的对应关系，而发电机的转速是由作用在机组转轴上的转矩决定的，原动机输入的功率如果在扣除了励磁损耗和各种机械损耗后能与发电机输出的电磁功率保持平衡，则发电机的转速将保持不变，电力系统所有发电机输出的有功功率的总和，在任何时刻都将等于此系统包括各种用电设备所需的有功功率和网络的有功损耗的总和。但由于有功负荷经常变化，其任何变动都将立刻引起发电机输出电磁功率的变化，而原动机输入功率由于调节系统的滞后，不能立即随负荷波动而作相应的变化，此时发电机转轴上的转矩平衡被打破，发电机的转速将发生变化，系统的频率随之发生偏移。
11、电力系统频率降低的危害：
（1）系统的频率下降，使发电厂的厂用机械出力大为下降，结果必然影响发电设备的正常工作，使发电机的有功出力减少，导致系统频率的进一步降低。
（2）系统频率降低，励磁机的转速也相应降低，当励磁电流一定时，励磁机发出的无功功率就会减少。（3）系统频率长期处于49.5Hz或49Hz以下时，会降低各用户的生产率。
12、明备用和暗备用的原理和图。[P33内详] 系统正常运行时，备用电源不工作的称明备用。系统正常运行时，备用电源也投入运行的，称为暗备用。
备用电源自投（BZT）的作用：备用电源自投装置是因为电力系统故障或其他原因使工作电源被断开后，能迅速将备用电源或备用设备或其他正常工作的电源自动投入工作，使原来工作电源被断开的用户能迅速恢复供电的一种自动控制装置。
13、变电站综合自动化系统的特点：（1）功能综合化
（2）分级分布式、微机化的系统结构（3）测量显示数字化（4）操作监视屏幕化（5）运行管理智能化 第三章
14、光电传感器的优越性：
（1）优良的绝缘性能，造价低、体积小、质量轻。（2）不含铁心，消除了磁饱和、铁磁谐振等问题。（3）动态范围大，测量精度高。（4）频率范围宽。（5）抗干扰能力强。第四章
15、输入/输出的传送方式：并行和串行传送方式。
16、CPU对输入/输出的控制方式：同步传送方式、查询传送方式、中断控制输入/输出方式和直接存储器访问方式（DMA）[P50内详]
17、DMA控制器必须具备的功能：
（1）能接受外设的请求，向CPU发出总线请求信号HOLD；
（2）当CPU发出总线请求认可信号HLDA后，接管对地址线、数据线和控制线的控制，进入DMA方式；（3）发出地址信息，能对存储器寻址及能修改地址指针；（4）能向存储器和外设发出读或写等控制信号；
（5）能控制传送的字节数及判断DMA传送是否结束；
（6）在DMA传送结束以后，能发出DMA结束信号，释放总线使CPU恢复正常工作状态。
18、光电耦合器工作原理及原理图。[P62内详] 第五章
19、D/A转换器的工作原理、关系式、权电阻输入网络。[P67内详] 20、绝对精度和相对精度。[P74内详] 第六章
21、交流采样法：是直接对经过装置内部小TA，小TV转换后形成的交流电压信号进行采样，保持和A/D转换，然后在软件中通过各种算法计算出所需电量。第七章
22、小波分析在变电站综合自动化中的应用前景。[P103内详] 第八章
23、变电站内的信息传输：
（1）设备层与间隔层（单元层）间信息交换（2）单元层内部的信息交换（3）单元层之间的通信
（4）单元层和变电站层的通信（5）变电站层的内部通信
24、变电站通信网络的要求：快速的实时响应能力，很高的可靠性，优良的电磁兼容性能，分层式结构。
25、数据通信的传输的方式：并行数据通信和串行数据传输。
26、数据通信系统的工作方式：单工通信，半双工通信和全双工通信。原理及图示[P119内详]
27、网络的拓扑结构：点对点结构、星型结构、总线结构和环形结构。
28、移频键控原理。[P131内详]
29、差错检测技术：就是采用有效编码方法对咬传输信息进行编码，并按约定的规则附上若干码元（称监督码），作为信息编码的一部分，传输到接收端，接收端则按约定的规则对所收到的码进行检验。30、几种常用的监督码构成方法：奇偶校验、纵向冗余校验和循环冗余校验CRC。第九章
31、电磁兼容意义：电气或电子设备或系统能够在规定的电磁环境下不因电磁干扰而降低工作性能，它们本身发射电磁量不影响其他的设备或系统正常工作，从而达到互不干扰，在共同的电磁环境下一起执行各自功能的共存状态。
32、电磁干扰的三要素：干扰源、传播途径和电磁敏感设备。
33、解决电磁干扰问题的方法：
（1）抑制干扰源产生的电磁干扰（滤波、屏蔽和接地）；（2）切断干扰的传播途径；
（3）提高敏感设备抗电磁干扰的能力（降低对干扰的敏感度）。
34、干扰分类：
（1）差模干扰：是串联于信号源回路中的干扰，主要由长线路传输的互感耦合所致。（2）共模干扰：是由网络对地电位变化所引起的干扰，即对地干扰。
35、抑制干扰源影响的屏蔽措施：
综合自动化控制技术 篇3
关键词:热电厂 自动控制 锅炉 汽轮机
中图分类号:TK229文献标识码:A文章编号:1674-098X(2011)02(b)-0070-02
为了更好地根据用电负荷的需求变化,及时准确地对某热电厂的锅炉、汽轮机、发电机进行监控调节和控制,同时也为了节约用煤,降低成本,经过可行性研究,将一台燃煤锅炉改造成纯烧高炉煤气锅炉,回收在生产过程中大量放散的高炉煤气。另外,为了保证安全生产,降低劳动强度,在一台锅炉主体改造的同时,对控制系统也进行改造。热电厂综合自动化控制系统是一个复杂、多变量、滞后的系统,锅炉、汽轮机、发电机控制对象的动态特性对负荷控制系统的设计十分重要,根据锅炉、汽轮机、发电机的动态特性,比较各种控制方案的优缺点,对锅炉汽水系统和燃烧系统控制回路进行设计,研究了热电厂综合自动化控制系统的设计思想。
1 热电厂主要设备
热电厂主要设备包括:发电机、汽轮机、鼓风机、锅炉及制粉设备、除盐水设备等。
其中锅炉设备所使用的燃料种类、燃烧设备、炉体形式、锅炉功能和运行要求的不同,锅炉有各种各样的流程。
工业锅炉效率较低,主要是因为燃烧损失大、漏风多、排烟温度高。为了提高锅炉的热效率,首先要组织好燃料,使送风量适度,维持适当的炉膛空气过剩系数a,并使空气和燃料有良好的混合条件,确保充分燃烧;其次炉膛的受热面要适当再次炉膛要有一定的容积和高度。本章主要叙述了4#锅炉与控制系统关系密切装置的改造情况。
2 锅炉自动控制的任务
锅炉控制主要是满足锅炉的经济型燃烧、保证设备的安全运行、快速适应负荷的变化等要求。锅炉自动控制的具体任务有:
2.1 锅炉汽包水位的监视、控制、报警与保护
汽包水位是锅炉运行的主要指标,维持水位在一定范围内是保证锅炉安全运行的首要条件,这是因为水位过高会影响汽包内汽水分离效果,使汽包出口的饱和蒸汽带水过多,蒸汽带水会使汽轮机产生水冲击,引起轴封破损,叶片断裂等事故。同时会使饱和蒸汽中含盐量增高,降低过热蒸汽品质,增加在过热器管壁的结垢,影响运行的安全性与经济性。相反,水位过低容易会使汽包内的水全部汽化,导致水冷壁烧坏,甚至引起爆炸。
2.2 汽包压力的监测、控制、报警与保护
维持蒸汽母管压力不变,这是燃烧过程自动控制的第一项任务。如果蒸汽压力变了,就表示锅炉的蒸汽生产量与负荷设备的蒸汽消耗量不相适应,因此,必须改变燃料量,以改变锅炉的燃烧发热量,从而改变锅炉的蒸发量,恢复蒸汽母管压力为额定值。
2.3 送风量的监测、控制
维护锅炉燃烧过程的最佳状态和经济性是锅炉燃烧过程自动控制的第二项任务。而燃烧的经济性指标难于直接测量,常用锅炉烟气中的含氧量,或者燃料量与送风量的比值来表示。
2.4 炉膛负压的监测、控制
炉膛负压的变化,反映了引风量与送风量的不相适应。如果炉膛负压太小,炉膛容易向外喷火,既影响环境卫生,又可能危及操作人员与设备的安全。负压太大,炉膛漏风量增大,增加烟气带走的热量损失和引风机的电耗。
3 控制系统的功能
3.1 监测显示系统
监测显示系统的功能是对锅炉主要运行参数的实时监测,对重要参数进行超限报警。
3.2 回路控制系统
自动控制系统包括汽包水位控制、燃烧控制、过热蒸汽温度控制等。
(1)汽包水位控制:控制采用三冲量控制,即以汽包水位、蒸汽流量和给水流量作为控制系统的输入信号,系统的输出为给水阀控制信号,从而控制汽包水位高度。2)燃烧控制:燃烧控制实现对燃料量、送风量、炉膛负压的控制。送风量和炉膛负压的控制分别以送风量和炉膛负压反馈作为控制系统的输入信号,并根据输入信号的偏差控制送风流量和引风流量。
3.3 报警及保护系统
(1)报警系统。报警系统对重要参数进行超限报警。锅炉的报警参数有:汽包水位、汽包压力、炉膛负压、排烟温度等。(2)保护系统。保护系统主要是在被控参数超高(低)限时,使自动控制系统保证锅炉设备的安全。保护系统的功能由计算机系统和保护装置共同实现,当参数超高(低)限时,计算机系统显示引起保护动作的参数,产生保护切换指令和声响指令。
4 自动系统设计的原则和思想
设计电厂自动控制系统是一件复杂的工作,涉及到自动控制理论、计算机技术、检测技术及仪表、通信技术、电气等。其中理论设计工作包括建立被控对象的数学模型;确定控制系统的性能指标,寻求满足该性能指标函数的控制策略;选择适的软件平台及语言;进行硬件设计,并对硬件提出具体要求等。还包括提出整个计算机控制系统的技术经济指标;进行系统的体系结构、相应的计算机网络和数据通信设计;建立相关数据库等。
4.1 系统设计的原则
(1)安全可靠:工业控制计算机与一般的科学计算或管理的计算机虽然本质上没有什么不同,但由于生产现场的恶劣环境、周围的各种干扰和不能间断进行的控制任务,对工业控制计算机在可靠性与安全性上的要求大大高于一般的计算机。首先,选用高性能的工业控制计算机。其次是设计可靠的控制方案,及各种安全保护措施。
(2)操作维护方便:操作方便表现在操作简单、直观形象、便于掌握。尽量采用图示与中文操作提示，对重要参数要设置一些保护性措施。维修方便体现在易于查找故障，易于排除故障。采用标准的功能模板式结构，便于更换故障模板。并在功能模板上安装工作状态指示灯和监测点，便于维修人员检查。另外配置诊断程序，查找故障。
(3)实时性强:工业控制机的实时性,表现在对内部和外部事件能及时地响应,并在规定的时限内做出相应的处理。
(4)通用性好:系统设计时应考虑能适应各种不同控制对象,并采用积木式结构,按照控制要求灵活构成系统。工业控制机的通用灵活性体现在两方面,一是硬件模块设计采用标准总线结构,配置各种通用的功能模板,以便在扩充功能时,只需增加功能模板就能实现;二是軟件模块或控制算法采用标准模块结构,用户使用时不需要二次开发,只需按要求选择各种功能模块,灵活地进行控制系统组态。
(5)经济效率高:计算机控制应该带来高的经济效益,系统设计时要考虑性能价格比。下面以燃烧系统的自动控制为例说明。
4.2 燃烧过程自动控制的任务
燃烧过程自动控制的基本任务,是使燃料燃烧所产生的热量,适应蒸汽负荷的需要,同时还要保证燃烧的经济性和锅炉的安全运行。具体控制任务可概括为三个方面。
(1)维持汽压恒定:汽压的恒定标志着燃料燃烧释放的热量与蒸汽带走的热量相适应,当外界负荷改变时,必须相应地改变送入炉膛的燃料量,才能维持汽压恒定。
(2)保证燃烧过程的经济性:燃料量改变时,必须相应地控制送风量,使进入炉膛的空气量与燃料量相适合,维持最佳的过剩空气系数,保证燃烧过程有较高的经济性。
3)维持炉膛负压不变:一般锅炉都是维持负压燃烧。如果炉膛负压稳定,可保证安全和经济运行。
为了完成这三项,有三个可供调节的手段:燃料量,送风量和引风量。
4.3 燃料过程的自动控制
锅炉根据采用的燃料不同,通常分为燃煤、燃油和燃气三种。下面分别介绍其控制方案和过程。
4.3.1 采用“燃料-空气”比值的燃烧过程自动控制
“燃料-空气”控制系统较为简单,可用标准的液压式或电气机械式调节装置来实现调节任务,对于内扰少,燃料品种变化不大的锅炉来说,具有较好的调节效果。但存在较大缺点,即燃料调节器以给燃料调节机构的位置作为反馈信号,虽然能够对燃料调节过程有效的稳定作用,但不能消除燃料内部的扰动,只有等到这个扰动影响到汽包蒸汽出口压力时,才能使燃料调节器动作。另外,燃料与空气的比例关系也不好保证。
4.3.2 采用热量信号的燃烧过程自动控制
这种方法就是采用一种间接测量炉膛燃烧发热量的方法来表示固体燃料的消耗量。蒸汽流量D与汽包压力变化速度通过加法器组合起来成为热量信号,送入燃料调节器。当发生燃料内扰时,汽包压力立即随之变化,其变化速度是一个导前的和加强作用的信号,使燃料调节器及时调整转速,改变给燃料量,迅速克服燃料内扰,使汽包蒸汽压力稳定,同时送风量调节器随之动作,使燃料量与送风量相匹配。当负荷蒸汽量变化时,主调节器接受蒸汽压力信号P,输入燃料调节器,及时调节燃料量以适应负荷的变化。同时燃料调节器将负荷变化的信号输入风量调节器,保持适当的比值。
4.3.3 燃烧过程的烟气氧含量控制
锅炉的热效率(经济燃烧)主要反映在烟气成分(特别是氧含量)和烟气温度两个方面。烟气中各种成分如02、CO2、CO和未燃烧烃的含量基本上可以反映燃烧的情况,最简便的方法是用烟气中氧含量AO来表示。根据燃烧反映方程式,可计算出使燃料完全燃烧时所需的氧量,从而可得出所需的空气量,称为理论空气量QT。
但是,实际上完全燃烧所需的空气量QP,要超过理论计算的量,即要有一定的过剩空气量,由于烟气的热损失占锅炉热损失的绝大部分,当过剩空气量增多时,一方面使炉膛温度降低,另一方面也是最重要的是使烟气热损失增加。因此,过剩空气量对不同的燃料都有一个最优值,即所谓最经济燃烧。对于燃气锅炉,在燃气中保持2%的氧或10%的过剩空气是最合适的。
4)送引风控制系统 送引风控制系统的被控参数是炉膛负压,调节机构是送风机和引风机,调节量是送风量和引风量。送风量的控制是根据燃料决定送风机送风量的给定值。
5 结论
根据上述煤质成分和热值,以及原锅炉改造之前的热效率(89%)和发生100t/h蒸汽式锅炉的吸热量(3.35×108kJ/h)计算,该锅炉改造后,每年可节约用煤(B)为:176450吨。
按原锅炉原有的文丘里水膜除尘的除尘效率(96.8%)和脱硫效率(15%～20%),锅炉改造后,每年可避免向大气排放烟尘和二氧化硫总量为别为:1667.5吨和1806吨。
由于是由于纯烧高炉煤气,避免了燃煤所需要的除尘和冲渣等工序,从而节约了这些工序所用水量,该锅炉的改造,既提高了高炉煤气的回收利用率,又进一步减排污染物,降低了污染物的排放总量。同时,避免了由于燃煤而产生的大量CO2、NOx等污染物的排放,也避免了由于制粉系统的磨煤机等设备产生的噪音,废水、废渣排放对环境的污染。
参考文献
[1]李之光,范柏樟.工业锅炉手册.天津科学技术出版社.1988.
[2]张亮明,夏桂娟.工业锅炉热工检测与过程控制.天津大学出版社.1992.
变电站综合自动控制技术的应用 篇4
随着当下社会科学技术的迅速发展, 促使我国社会现代化生产脚步也越来越快, 人们不管是在对电力能源数量需求上, 还是在对其质量需求上, 所提要求也愈来愈高。而越来越普及的计算机和通信技术, 也促使变电站中也开始广泛的运用起综合自动化系统。当下我国电力系统相关部门已逐渐将变电站综合自动控制技术当成一项全新技术应用到电力电网中, 诸多专业厂家也开始将重点研究项目定位到开发变电站自动控制系统上, 并对其进行不断地完善, 并将一系列不同特色的变电站综合自动控制系统给一一推行出来, 从而使得我国电力系统发展要求得到有效满足。
1 变电站综合自动控制技术的价值
谐波、三相不平衡、闪变、电压偏差、频率以及波动这六项指标是我国电能质量的标准指标。而这六项指标在很大程度上严格要求了电力系统中变电站的运行水平。电力系统在运行过程中所具有的可靠性和经济性都会直接受到变电站运行状况的影响。而想要对变电站运行过程中的可靠性和经济性进行提升, 最为基本且简单的方法就是对变电站运行管理的自动化水平进行有效提升, 让变电站综合自动化目标得以实现[1]。
2 目前我国变电站综合自动控制应用所存在的问题和现状
2.1 我国变电站综合自动控制应用的现状
在我国, 由于工业以太网的组网成本非常的低廉, 网络通信协议也比较的通用, 致使其受到了非常广泛地运用, 逐渐被运用到电网自动控制领略中自动化控制网络的构建上。而随着不断发展和进步的科学技术, 在工业自动化系统中工业以太网以及无缝连接技术都得到了很好地使用。在综合变电站发展上我国企业也是非常的迅速, 在我国占据主流的都是从原来电力系统综合自动化而逐渐转化过来的企业综合自动化系统, 这些企业在市场份额上已经多达百分之八十[2]。传统的网络结构是这些企业变电站综合自动化系统采用最为广泛的, 传统四合一微机测控保护单元运用于间隔层, 在通讯管理器或者管理机上进行间隔层设备的数据传输, 在对这些数据进行处理, 然后在对多串口通信方式进行运用, 通过各自通讯接口将原先已经被处理过的数据分别传输到远端生产调度系统和后台管理机上, 而在通讯违约上, 所采用的依旧是电力系统的部颁CDT违约。此外, 传统现场总线, 如Can Bus、Profi Bus、Mod Bus以及LonWorks现场总线, 也仍然是这种结构模式间隔层设备所采用的。
2.2 我国变电站综合自动控制应用的问题
人们在对这种由网络结构所组成的企业变电站综合自动化系统进行实际应用的过程中发现, 虽然它所采用的现场总线技术较为的先进, 具有非常快的传输速度、数据也具有非常高的安全性以及非常稳定和可靠的网络等一系列特点, 但是对于具有一定特殊性的企业变电站来说, 对企业变电站综合自动化的需求还无法做到很好的满足[3]。特别是在工业自动化系统中对工业以太网地广泛运用, 以及无缝连接这种和其相适应的技术, 促使我国企业变电站综合自动化系统网络在发展和创新上还需要进行不断的完善和改进。
当下我国很多转化成为企业变电站综合自动化系统网络结构, 除了对企业实际需求很难做到满足, 一些缺陷和问题也依然存在于实际应用中。出现故障的网络设备或者出现问题的间隔层设备, 都是让系统和系统之间所存在的通信故障诱导出来的, 从而使整个系统出现不稳定, 严重时, 甚至还会让整个系统遭受瘫痪, 这个致命缺陷在所有的系统网络结构中都存在着。而很多厂家为了将这个问题解决掉, 都开始采用一系列的措施来防范, 如双机切换、双机冗余等, 但是所取得的效果却并不是很理想。很多处理方式都只能做到将前置机和通讯管理器故障出现频率进行降低, 而不能让这类问题在根本上被解决掉。
3 变电站综合自动控制系统的设计和研究
3.1 变电站综合自动控制系统网络体系设计
通过站内、占中以及电站所构成的一种异构系统, 并通过对前置机进行传输各种不同规约数据, 在有前置机解析和打包这些传输过来的数据, 在以太网中运用XML格式进行传输的整个过程就是变电站综合自动化系统。
在对综合自动化控制系统组网进行实际设计的过程中, 工业以太网这种在当下被广泛运用的技术是最为普遍的选择, 在一些大型枢纽变电站中更是如此, 在节点数目上由于220k V以上电压等级的变电站具有很多, 成千上万个CPU分布在站内, 拥有很大的数据信息流, 且在速率上也具有非常高的要求, 在实时性、时间以及宽带等指标同步上Lon Works网络已逐渐显得力不从心, 而能够满足上述要求的只有工业以太网。因此, 在大型枢纽变电站内部中工业以太网作为数据通讯网络, 是最好的选择。
在设计的具体过程中, 可以依据电气设备中变电站进行监测控制的接口类型来设计:首先, 将嵌入式以太网接口配送到每个需要检测控制的电气设备上, 将以太网节点直接设置在该设备上, 从而使其可以直接的连接到工业以太网上[4]。其次, 通过RS232/485 或现场总线等方式将不具备以太网接口的几个测控装置连接在一起, 然后利用通信控制器上的嵌入式以太网接口, 将以太网节点直接设置在这些测控装置上, 从而使其可以有效地连接到以太网。这两种应用模式都需要对嵌入式以太网接口进行设计, 两者本质上几乎相同, 但是如果考虑到变电站自动化系统的电压等级、成本以及配置, 这两种模式的适用范围就存在很大差异;而如果考虑到可靠性, 作为数据流在站内的核心, 变电站内通信系统使用双以太网冗余配置是最好的选择。
3.2 实现综合自动控制系统
在进行实际的实施过程中, 在变电站综合自动控制系统上, 应该对面向对象方法设计进行采用, 对配置进行分层分布, 将全站综合自动控制设备分成两种, 一种为站控层设备, 一种为间隔层设备。首先, 监视、控制、测量以及管理全站设备的中心所在设置成站控层, 并对各间隔层设备所接收到的数字量、电度量以及模拟量等信息进行收集, 同时对现场的控制命令进行发布, 在远方数据上运用远动工作站中专用的远动通道和调度端来进行通信。其次, 间隔层主要是对实时信息进行收集, 并对间隔层中一切设备的运行进行监测和控制, 在于站控层的操作要求上进行自主协调的就地进行操作, 从而使设备地安全运行得到保障[5]。而且在设备开关上具有就地和远方切换的功能, 在站控层出现问题没有效果的时候, 间隔层的监控和保护功能依旧可以独立完成。
4 结束语
综上所述, 随着我国科学水平的迅速发展, 变电站综合自动控制技术的应用也愈加显得重要起来, 只有对其进行不断的完善, 才能使我国电网系统的安全性能得到加强, 从而使我国电网经济运行水平的提升得到有效促进。
参考文献
[1]翁安生.变电站综合自动控制系统设计与应用[J].通信电源技术, 2010, 5:79-80.
[2]刘敏.综合自动化控制技术在智能变电站电力调度中的应用研究[J].中国科技信息, 2014, 17:93-94.
[3]程时杰, 李兴源, 张之哲.智能电网统一信息系统的电网信息全域共享和综合应用[J].中国电机工程学报, 2011, 1:8-14.
[4]鲁东海, 孙纯军, 秦华.基于物联网技术的智能变电站辅助控制与监测系统设计与应用[J].华东电力, 2011, 4:567-571.
电厂电气综合自动化技术应用探讨 篇5
【关键字】电厂；电气；自动化技术；发展趋势
1.引言
随着我国国民经济的快速发展，各行各业对于电力的需求量日益增加。在电厂中，电气综合自动化技术的重要性越来越显现出来。电气综合自动化技术作为当今最富有生机、最充满活力、最富有开发前景的技术，在国民经济中的各个相关领域都深入地渗透进去，应用非常广泛。电气综合自动化技术是保障供电质量和电力系统安全经济运行的重要保证，能够对电力系统进行就地或远程的自动管理、监视、调节、控制。
2.电厂电气自动化系统概述
电厂电气综合自动化系统是指采用监控系统、通信接口、测控、保护等电气设备来信息管理、保护、控制、检测电厂全部电气设备。电气系统在过去往往都是自动化水平相对落后，采用“一对一”的仪表监视和硬件连接。而随着科学技术的快速进步，绝大多数发电厂的热工系统自動化运行都是采用集散控制系统，集散控制系统是一种相对较为独立的电气控制系统，包括厂用子系统、机组子系统和升压站子系统等电气子系统计。电厂电气自动化系统主要由站控层、网络通讯层、间隔层三层系统组成。
第一，网络通讯层。主要包括网络交换机、网络中继器、规约转换装置、通讯管理装置。
第二，间隔层。主要是通过间隔分布式的方法来将间隔层设备布置在电气自动化系统中，直接将厂用电保护测控装置下放至开关场中，减少大量的二次接线，各设备相对独立，将原本引入到主控室的保护电缆、控制电缆、测量电缆、信号电缆统统取消，与网络通讯层的设备通讯只是依靠现场总线来进行，这样一来，既大幅度降低了维护工作量和安装调试工作量，又节省了投资，一举两得。
间隔层的主要设备有：①安全自动装置。励磁调节系统、直流系统、故障录波、安全稳定装置、升压站子系统、自动准同期装置、厂用电快速切换装置、备用电源自投装置。②厂用电子系统。400V厂用电保护与测控装置、10/6kV厂用电保护与测控装置。③机组子系统。综合测控装置、母线保护装置、线路保护装置、升压变压器保护、发电机（发变组）保护。
第三，站控层。站控层的主要设备有：卫星对时装置（GPS）、不间断电源（UPS）、通信服务器、工程师站、操作员站、服务器。采用开放式设计、分布式设计来完成站控层内监控功能，配置模式选为多种，这样既能够使得电厂内所有电气设备的管理、监控变得更加地合理、灵活，又能够确保整个系统可靠。
3.自动化综合技术在电厂电气系统中的应用
3.1开关站自动化。自动化技术应用于开关站的主要目的是确保开关站的运营安全，提高开关站工作效率，加强对开关站的监控，逐步取代掉人工监视和人工操作，它是建立在开关站自动控制技术和开关站应用信息处理、传输技术基础之上的。它能够对于开关站内运行的各种电气设备进行全方位、24小时实时监视。特点有：实现记录统计与运行管理的自动化，将电力信号电缆尽量以光纤或者计算机电缆来进行替代，实现操作监视的计算机屏幕化，将常规的电磁式装置用全微机化设备进行代替。开关站的自动化技术是电网调度自动化的重要组成部分，不单单可以满足变电站的运行，而且还是电力现代化生产的不可或缺的部分。
3.2发电厂分散测控系统（简称DCS）。发电厂分散测控系统绝大多数都是采用分层分布结构，由高速数据通讯网（以太网）、运行人员工作站（OS）、过程控制单元（PCU）、工程师工作站（ES）等部分组成，过程控制单元（PCU）是其中最为重要的部分，可接受现场变送器、脉冲量、开关量、电气量、热电偶、热电阻等信号，可直接应用于生产过程，它是由能可冗余配置的主控模件（MCU）和智能I/O模件构成，在运算处理之后可实现生产过程的联锁监测、联锁控制、联锁保护等。运行人员工作站（OS）和工程师工作站（ES）能够提供了人机接口，同时为电气设备维修工程师提供系统诊断、系统维护、系统组态设置等手段。数据的采集、处理、监控都采用微型计算机来完成，机组的监控水平得到了大幅度的提升，也提高了人机交互界面；无论是进口的机组，还是国产的大型机组，基本都安装了协调控制系统；在很多电厂的自动装置设备都是采用数字化仪表来进行显示控制，而不再是过去那种传统的机械式仪表，这些措施都将我国的电厂热工自动化技术推向到了一个新的高度。
3.3电网调度的自动化。电网调度的自动化一般是由电网调度中心的计算机网络、大屏幕显示器、打印设备、工作站、服务器等组成。它由处于调度区域内的测量控制设备等变电站终端、下级电网调度中心、发电厂等构成，由电力系统专属局域网进行连接。电网调度的自动化的主要功能有： 适应电力市场的运营需求、对电网运行安全情况进行分析、监控、实时采集电力生产的过程中数据、自动发电控制、对电力系统状态进行评估、自动经济调度、对电力负荷进行预测等。
3.4配电自动化。配电自动化与调度自动化相比，规模要小的多。配电自动化目标在于实现电力系统经济运行、减轻运行人员的劳动强度、为用户提供优质服务、提高供电的可靠性、改进电能质量等，是一项综合信息管理系统，集合了设备管理技术、数据传输技术、计算机技术、现代控制技术等为一体。配电自动化在美国、英国、加拿大等一些发达国家已有了多年的运行经验，并且有向纵深性发展的趋势，如人工智能、光纤通信、大规模地形显示等。目前我国的配电自动化技术主要使用了配电管理+集中监控模式的配电自动化、集中监控模式的配电自动化、就地控制的馈线自动化模式，且使用了分布式总体结构，通过网络将子站和主站联在一起，形成统一的配电自动化系统。
4.电厂电气综合自动化技术的发展趋势
4.1嵌入式工业以太网技术的应用为主。电厂电气自动化系统的未来发展趋势之一就是以嵌入式工业以太网技术的应用为主，这是因为以太网具有低成本、网络拓扑结构灵活、容量大、传输速度快等特点，能够满足现场总线通信协议技术标准的多样性要求，目前已经大规模地在工业领域和商业领域中得到了大规模的应用。
4.2综合化智能技术的运用。ECS系统控制发展，使计算机控制取代了传统操作盘控制，目前又向综合智能控制和管理发展，主要表现在间隔层和站控层两方面。间隔层的保护和测控单元由向着集保护、测量、控制、远动于一体的综合化及网络化智能保护测控单元发展，站控层监控系统向全面提高运行和管理自动化水平发展。
5.结语
综合自动化控制技术 篇6
第一、电压等级低, 变 (配) 电所结构单一。
从电力系统的角度看, 铁路负荷属于终端负荷, 直接面对最终用户, 所以铁路供电系统中绝大多数为10KV配电所和35KV变电所, 这取决于地方供电系统电源的情况和铁路就地负荷的要求, 只有在极个别的地方, 存在有110KV的变电所, 但数量很少。由于功能要求, 应用范围基本相同, 所以铁路供电系统中的变配电所构成基本相同, 功能配置也变化不大。根据铁路变配电所结构与功能标准化的特点, 在进行铁路供电系统配网自动化设计时, 可以将变配电所的功能作为一个标准实现方式统一考虑。
第二、系统接线形式简单。
铁路供电系统的接线就像铁路一样, 是一个沿铁路敷设的单一辐射网, 各变配电所沿线基本均匀分布, 并且互相连接, 构成手拉手供电方式。连接线有两种:自闭线和贯通线。实际系统中, 可能二种连接线都有, 也可能只有二者之一。连接线除了实现相邻所之间的电气连接外, 还为铁路供电最重要的负荷 (自动闭塞信号) 提供电源。
第三、供电可靠性要求高。
铁路供电系统虽然电压等级低, 接线方式简单, 但对供电可靠性的要求却很高, 从理论而言, 其负荷 (自动闭塞信号) 的供电中断时间不能超过150ms, 否则, 将会导致所有供电区间的自动闭塞信号灯变为红灯, 影响铁路的正常运输。
因此, 在应用配电自动化技术之前, 铁路供电系统已经采取了多种方法来保证供电的可靠性。铁路供电系统的特点决定了其远离城市、检修时费力, 没有准确的故障定位也给检修工作带来很大困难。配电自动化技术为上述问题带来了根本的解决方案。
二、配电自动化的实现方式
第一, 分布控制方式。
分布控制方式是指配电自动化终端 (FTU) 具有自动故障判断与隔离能力, 通过互相之间的配合, 也具备了网络重构能力, 整个过程不需要主站的参与。主要有电压时间型和电流计数型, 都是由FTU结合开关构成具有重合功能的分段器。
第二, 集中控制方式。
集中控制方式下, 由现场FTU将采集到的故障信息上送主站, 由主站的应用模块经计算后, 得出故障隔离与恢复方案, 再下达给FTU执行。一般分为3个层次:配电终端层完成故障的检测和信息上送;配电子站完成本区域的故障和控制;主站完成全网的管理与优化。集中控制方式是以功能强大的主站系统为中心建立和实施的, 专用的高级应用模块可以处理应对复杂的网络结构和故障情况 (如多重故障) 。从功能完成和节约投资方面考虑, 可以建立简化的集中控制式配电自动化系统, 在简化系统中, 省略配电子站功能, 由主站直接完成全网的配电自动化应用功能。
三、配电自动化在铁路供电系统中的工程实践
铁路供电系统分为提供铁路行车电源的牵引供电系统和承担牵引供电以外所有铁路负荷的供电任务的铁路供电系统。其核心内容主要由两部分构成:
第一, 系统设计与构成。调度配电主站硬件系统由服务器/调度员工作站、前置机、通讯柜组成, 考虑初期系统规模, 服务器和调度员工作站共用一台机器, 但设置为双机冗余系统, 两台机器运行于热备用方式。软件为CSDA2000配电自动化系统, 为开放的可扩充跨操作系统的系统平台, 集成了传统SCADA系统的全部功能, 同时将SCADA/DMS/GIS统一设计, 采用统一的数据模型、实时数据库平台, 真正实现了一体化, 并且贯彻系统结构分层、功能分层的思想。配电自动化的FA功能由CSDA2000系统中的配网高级应用软件 (PAS) 模块完成, PAS由若干模块化应用软件构成, 分别完成网络的运行控制、安全性分析和经济性分析三大块功能。根据铁路供电系统的特点, 在工程中对PAS的功能做了适当的简化, 实际应用了网络拓扑、故障分析、故障检测、隔离与恢复等功能模块。智能化一体开关由开关本体和智能控制器CSF100构成, 智能控制器作为核心, 主要实现的功能是实现传统“三遥”、配电网故障信息采集处理、通信、开关在线检测等功能。作为配电自动化系统的基础设备, 智能化一体开关能够迅速准确的监测故障信息并上报主站, 并接受主站命令, 执行开关分、合操作, 隔离故障和恢复供电。第二、通信系统设计。铁路供电系统本身没有任何通信设施, 必须使用铁路系统的公共通信系统来传输数据, 受现场环境制约比较大, 有时通信条件可能达不到理想状况, 这时就必须采取灵活的措施。这只是在铁路局部供电系统中遇到的部分通信问题, 通信系统中关于供电系统自动化部分的建设也不够完善, 在保证配电自动化系统功能完善的前提下, 应用于铁路供电的配电自动化系统需要具备完善的通信系统设计和灵活的配置才能较好地满足铁路供电系统的应用。
四、结束语
综合自动化控制技术 篇7
第一, 电压等级低, 变 (配) 电所结构单一。从电力系统的角度看, 铁路负荷属于终端负荷, 直接面对最终用户, 所以铁路供电系统中绝大多数为10k V配电所和35k V变电所, 这取决于地方供电系统电源的情况和铁路就地负荷的要求, 只有在极个别的地方, 存在有110k V的变电所, 但数量很少。由于功能要求、应用范围基本相同, 所以铁路供电系统中的变 (配) 电所构成基本相同, 功配置也变化不大。根据铁路变 (配) 电所结构与功能标准化的特点, 在进行铁路供电系统配网自动化设计时, 可以将变 (配) 电所的功能作为一个标准实现方式统一考虑。
第二, 系统接线形式简单。铁路供电系统的接线就像铁路一样, 是一个沿铁路敷设的单一辐射网, 各变 (配) 电所沿线基本均匀分布, 并且互相连接, 构成手拉手供电方式。连接线有两种:自闭线和贯通线。实际系统中, 可能二种连接线都有, 也可能只有二者之一。连接线除了实现相邻所之间的电气连接外, 还为铁路供电最重要的负荷 (自动闭塞信号) 提供电源。
第三, 供电可靠性要求高。铁路供电系统虽然电压等级低, 接线方式简单, 但对供电可靠性的要求却很高, 从理论而言, 其负荷 (自动闭塞信号) 的供电中断时间不能超过150ms, 否则, 将会导致所有供电区间的自动闭塞信号灯变为红灯, 影响铁路的正常运输。
因此, 在应用配电自动化技术之前, 铁路供电系统已经采取了多种方法来保证供电的可靠性。铁路供电系统的特点决定了其远离城市, 检修费时费力, 没有准确的故障定位也给检修工作带来很大困难。配电自动化技术为上述问题带来了根本的解决方案。
二、配电自动化的实现方式
第一, 分布控制方式。分布控制方式是指配电自动化终端 (FTU) 具有自动故障判断与隔离能力, 通过互相之间的配合, 也具备了网络重构能力, 整个过程不需要主站的参与。主要有电压时间型和电流计数型, 都是由FTU结合开关构成具有重合功能的分段器。
第二, 集中控制方式。集中控制方式下, 由现场FTU将采集到的故障信息上送主站, 由主站的应用模块经计算后, 得出故障隔离与恢复方案, 再下达给FTU执行。一般分为3个层次:配电终端层完成故障的检测和信息上送;配电子站完成本区域的故障处理和控制;主站完成全网的管理与优化。集中控制方式是以功能强大的主站系统为中心建立和实施的, 专用的高级应用模块可以处理应对复杂的网络结构和故障情况 (如多重故障) 。铁路供电系统是以水电段为基础单位运行的, 所以配电自动化系统也应以水电段为单位建立和实施。从功能完成和节约投资方面考虑, 可以建立简化的集中控制式配电自动化系统, 在简化系统中, 省略配电子站功能, 由主站直接完成全网的配电自动化应用功能。
三、配电自动化在铁路供电系统中的工程实践
铁路供电系统分为提供铁路行车电源的牵引供电系统和承担牵引供电以外所有铁路负荷的供电任务的铁路供电系统。其核心内容主要由两部分构成:
第一, 系统设计与构成。调度配电主站硬件系统由服务器/调度员工作站、前置机、通讯柜组成, 考虑初期系统规模, 服务器和调度员工作站共用一台机器, 但设置为双机冗余系统, 2台机器运行于热备用方式。软件为CSDA2000配电自动化系统, 为开放的可扩充跨操作系统的系统平台, 集成了传统SCADA系统的全部功能, 同时将SCADA/DMS/GIS统一设计, 采用统一的数据模型、实时数据库平台, 真正实现了一体化, 并且贯彻系统结构分层、功能分层的思想。配电自动化的FA功能由CSDA2000系统中的配网高级应用软件 (PAS) 模块完成, PAS由若干模块化应用软件构成, 分别完成网络的运行控制、安全性分析和经济性分析三大块功能。根据铁路供电系统的特点, 在工程中对PAS的功能做了适当的简化, 实际应用了网络拓扑、故障分析、故障检测、隔离与恢复等功能模块。智能化一体开关由开关本体和智能控制器CSF100构成, 智能控制器作为核心, 主要实现的功能是实现传统“三遥”、配电网故障信息采集处理、通信、开关在线监测等功能。作为配电自动化系统的基础设备, 智能化一体开关能够迅速准确的监测故障信息并上报主站, 并接受主站命令, 执行开关分、合操作, 隔离故障和恢复供电。
第二, 通信系统设计。铁路供电系统本身没有任何通信设施, 必须使用铁路系统的公共通信系统来传输数据, 受现场环境制约比较大, 有时可能通信条件不能达到比较理想的状况, 这时就必须采取灵活的措施。这只是在铁路局部供电系统中遇到的部分通信问题, 通信系统中关于供电系统自动化部分的建设也不够完善, 在保证配电自动化系统功能完善的前提下, 应用于铁路供电的配电自动化系统需要具备完善的通信系统设计和灵活的配置才能较好地满足铁路供电系统的应用。
四、结束语
综合自动化控制技术 篇8
近几年沿海区域新建钢铁厂中, 烧结、球团、高炉生产所需的原料通过码头卸船机、汽车受料槽受卸, 运至一次矿场储存。铁矿粉等单种物料可从一次矿场不经过混匀工序直接送至烧结工序, 精粉从一次矿场送至球团工序, 块矿从一次矿场送至高炉工序。
炼铁工序生产所需的喷吹煤、自备电站所需的动力煤、烧结工序生产所需的无烟煤通过火车翻车机、汽车受料槽受卸, 运至一次料场储存, 取料后送往各用户。
高炉工序用焦炭通过火车运来, 运至焦炭仓库贮存, 再送往高炉工序。
2 现状
冶金企业的物料成本占企业成本比重往往超过50%, 但企业同时面临着物料供应市场多变、调运流转环节复杂、管理难度大的困难, 基于此种现状, 采用大物料的管理理念, 打通物料采购、调度运输、验收结算、料场管理、设备管理、掺配生产等环节, 从生产现场实时采集一线物料信息, 为物料成本分析、市场分析提供大数据以辅助决策, 可有效提高上游采购目的性及加快资金周转, 提高物料调度、存储、取料配料的精准性及效率。为此, 降低生产成本, 提高工作效率, 提高自动化装备水平, 是企业考虑的重中之重。
3 斗轮堆取料机的功能要求
根据工艺及工况的不同, 斗轮堆取料机可选取不同的操作方式, 包括手动、单动、半自动、全自动等。
而堆取料机的无人驾驶、全自动堆取料作业, 则要求正常堆、取料作业时, 就地、远程都无人操作, 一键启动后, 电气自动化硬件设备及软件程序代替人工控制, 协调堆取料机各部位自动工作, 实现自动、智能堆、取料作业。其主要功能要求:
(1) 根据来料种类、多少, 自动选取货位, 自动设计料堆形状, 控制堆取料机自动堆料作业。
(2) 根据取料清单, 自动选取料线、料堆, 激光自动扫描料堆三维一体成像, 实时控制堆取料机自动取料作业。
(3) 程序控制要求:堆取料机车上大、小皮带自动启、停;堆取料机行走自动启、停、调速、精确定位;堆取料机大臂回转自动启、停、角度精确定位;堆取料机大臂俯仰自动启、停、角度精确定位;自动控制堆、取料流大小。程序控制流程如图1所示。
(4) 堆取料机行走位置须设置精确定位系统 (如采用编码类技术电缆等) , 大车行走系统误差不超过10cm。目前, 行走系统定位系统主要采用编码器与编码类电缆技术定位, 此两种定位技术都可满足整体误差不超过10cm的技术要求。考虑原料场大车行走距离较长, 投资费用较高, 建议采用编码器技术进行定位, 间隔100~200m设置校验装置。
(5) 堆取料机须设置必要的安全监控及保护设施, 随时监控作业状况, 防止作业异常时出现安全事故。
斗轮式堆取料机防碰撞技术:若设置有同轨道的两台大车, 可以通过编码器定位, 使两台大车的行走间隔安全距离至少大于两台大车悬臂长度之和;若设置不同轨道的安全两台大车, 每台大车悬臂末端须安装雷达或射频触发器, 信号一旦检测到障碍物遮挡, PLC立即接收并同时对两台大车发送回转体停止转动指令。
4 系统硬件结构
斗轮堆取料机使用PLC系统和变频器控制。本地PLC实现堆取料作业的逻辑控制, 以及堆取料机各机构状态、故障信息的采集, 与中控PLC通过工业网络连接。系统整体采用星形结构, 如图2所示, 中控设备与各堆取料机采用Profibus、TCP/IP等多种通信方式进行数据交换。
5 控制功能
(1) 根据上级生产任务, 自动生成原料场日生产计划, 按照此生产计划自动选择料线, 经确认合理后, 自动供料。
(2) 原料场各种进场物料经自动取、制样、化验后, 数据准确、及时上传, 根据铁料化验数据, 自动生成几种混匀料配料清单, 经确认合理后, 自动控制配料。
(3) 根据原料场储料状况, 实现自动盘库功能, 且根据进出原料场料种、多少自动生成生产报表, 此生产报表数据可被共享且具备打印功能。
6 实际应用
东南沿海某中转码头原料场, 装备了6台大型堆取料设备, 部分设备实现了现场无人值守的远程自动功能。但是, 由于激光扫描仪安装在堆取料机悬臂末端, 只能扫描前方5~10m的距离, 所以在开始取料时, 需人工协助激光扫描仪将料堆头部扫描一遍, 并且无人操作的效率只有人工操作的90%左右。而国内目前大多数冶金的原料场料工艺较为复杂, 并兼有码头、堆取料、混料、配料以及向各分厂输送原料的功能, 要完全实现现场无人值守, 还需进一步研究。
参考文献
[1]伊栋, 郭树珂.自动化网络控制技术在冶金工业综合控制中的应用[J].信息通信, 2013, (04)
综合自动化控制技术 篇9
虽然我国的水厂自动化的起步比较晚, 但是发展十分的迅速。随着我国工业水平的不断提高, 我国的水厂进入到了一个非常大的规模下, 特别是随着如今外资企业的引入, 大量的先进技术被引入到了国内, 建成了很多较为先进的水厂, 这使得我国的水厂自动化进程在不断的进步, 其自动化水平也在不断的提高。
我国的水厂自动化水平还不是很高, 发展也不是特别均衡, 很多的大城市的水厂的自动化水平比较高, 但是在一些较小的城市, 特别是一些偏远的山区, 其自动化水平不是特别的高, 甚至有的水厂根本就没有开展自动化。在当今实现自动化的水厂中, 虽然自动化水平比其他的行业自动化水平低一些, 这主要是水厂的自动化还没有发挥到应有的效果, 一些水厂的自动化设备和系统有的根本就没有运用过, 都是一直处在一个闲置的状态, 有的设备也只是运行了一段时间, 就不再运用了, 使得设备不能够正常的工作, 严重的影响力水厂自动化带来的经济效益。
我国实现水厂自动化控制基本上是实现新建和扩建的过程。规模比较大的水厂主要是依靠较为先进的技术和设备, 水厂的自动化水平较高, 但是投资却也是相当高的。比如一些中小型的水厂的自动化的设计和服务一般都是依靠国内的技术, 但是综合的控制系统的技术和设备是依靠国外的产品, 在设备和服务上, 一般是采用中西相结合的方式。这样的方式有很大的优点, 不仅仅降低了水厂自动化的控制系统设备的投资, 同时也使得水厂的设备更加的本地化, 有助于本行业的长足进步。
2 总体设计
2.1 起停方式
1) 直接起动。总的来讲, 笼型交流异步电动机在起动的过程中会带来很大的电流, 大约会是其额定电流的7倍, 这种情况只是单纯的限制于功率稍小的电动机。
2) 定子串电抗或电阻降压起动。这样的方式只是单纯的适用于轻载起动, 能够非常好的增加起动平稳性, 并且有效的减小电流, 但是由于起动的过程中损耗比较大, 并且经济型较差, 所以也只是在电机容量较小的时候才运用。
3) 自耦变压器降压起动。这样的起动方式一般来讲有失压和过载保护, 能够有效的减少电动机电流对于电网的影响, 但是它也有自身的缺点, 主要是体积较大、结构比较复杂、价格较为昂贵, 并且检修起来不是十分的方便。
4) 软起动器起动。软启动器的原理是利用可挖硅能够更好的控制整流, 如果改变可挖硅的控制角, 使得电动机的电压按照相应的规律升为全压时, 撤去控制信号, 软动器可退出运行, 把此项技术运用到水泵中, 可以更好的避免水锤效应产生。
5) 变频起动。此种启动方式主要是变频器带动电机从零起动, 直到其能够达到额定转速。一般来说采用电压/频率的控制方法, 不会使得电流过大, 对于机器的冲击也是比较小的, 能够进行调速。但是它也有一个缺点, 就是价格相对来讲比较高, 有电磁兼容的问题, 是重载设备的首选。
2.2 恒压供水
如果需要实现恒压供水, 就需要保持水压力的稳定, 也就是平时所提到的调节供水量。简单来讲, 调节供水量一般是可以通过以下两种形式实现的:需要保持水泵的恒速转动, 可以依靠调节阀门的宽度来调节供水量;如果阀门的开度不变, 那么我们可以调节水泵的转速, 从而有效的调节供水水量。
2.3 系统总体设计
1) 井群系统。我们对水泵的控制大体可以分为三种形式:手动控制、水源地值班室控制、远程控制。一般来说, 手动控制是依靠人工来进行的;水源地值班室控制是依靠相应系统进行控制的;远程控制主要是通过远程中心来控制。
2) 水厂系统。主要设备包括了加氯车间、输水泵房以及清水池。井群水泵起停是依靠水厂的蓄电池进行控制的。一般可以分为如下几个单元:水厂参数需要采集压力和流量等参数;控制系统主要是实现恒压供水;数据系统是负责有效交换数据的。
3) 调度中心。这是整个供水系统操作、处理、统计、维护和监管的中心, 集中管理的整个监控系统。水厂的监控软件主要是负责同现场的通信设备进行协作运行, 要把采集到的数据经过计算后以图表或者数据的形式进行显示, 同时还需要进行故障报警、发出声光信号等。
3 现代水厂自动化综合控制系统的主要设备选择
3.1 可编程控制器PLC
德国西门子公司的PLC是一种微型应用的PLC。它主要是以紧凑的结构、优良的扩展性、低廉的价格、强大的指令功能, 成为当今各种控制工程的理想的控制器。
3.2 RTU
RTU是一种远程的现场测控单元装置, 其主要是对于现场的信号、工业设备的检测进行控制。RTU是一种远程的监控平台, 可以通过单片机开发的设备和通讯设备组成的硬件, 该硬件主要能实现两种功能, 首先是数据的采集, 通过把输入信号转化为数字信号。其次是数据通信, 是把采集到的数据通过通讯网络来传送到检测中心, 从而能够更好的完成数据的通信。
3.3 EDA检测模块
EDA模块是一个非常智能的三相电参数综合的采集模块, 通过该模块就能够方便的检测到三相电流、三相电压、无功功率以及电源频率等参数。EDA主要是采用高性能的嵌入式处理器, 其优点是接线比较简单, 并且操作很灵活, 并且输入的为三相电流和电压, 输出为一个比较智能的通讯接口。
3.4 软起动器
软起动器又可以称作是智能马达控制器, 主要的原理是可控硅桥式电路, 电机的每相全部都介入一对背靠背连接的可挖硅元件, 一般是通过微处理器来不断的进行优化, 从而能够更好的降低电动机给电网带来的冲击。我们可以根据供水系统的控制要求, 对井群水泵的知识要求合理就行, 并不是需要进行调试, 因此, 水泵的启停能够运用软启动的方式进行实现。
3.5 压力检测及流量检测
压力的检测使通过利用不锈钢膜片来感知压力, 利用硅油里传输到硅油片的另外的一侧, 参考压力基本上作用到膜片的另一侧。压力差产生一个相当大的压力场, 处在压缩区及其拉伸区的电阻会发生阻值变化。从测量的要求来看, 我们应该从仪表实际进行管理, 全面的考虑测量的经济性, 并需要保证较为准确, 并且需要根据被测量流体性质确定取样装置应该采取什么样的方式。
4 水厂自动化系统工程的验收
一般来讲, 对于水厂自动化系统工程验收的好坏, 对于企业的正常运行具有十分重要的影响。工程的验收能够很好的保证竣工后系统的正常运行, 同时可以使得水厂的技术人员更加的了解系统, 从而有效的确保系统在生产运行的过程中的安全。
4.1 设备的验收
相关人员需要来到现场将自动化设备进行登记, 内容主要是包括设备的型号及其规格, 以及安装地点、运行状况等。这些设备的验收都将直接的为以后更好的管理打下基础。
4.2 工艺验收
4.2.1 施工工艺验收
一般来说, 需要检查接线是否标准, 与外壳设备相连接的接地线是否很好的缠在螺栓上, 还是经过焊接处理后接到外壳上。
要进行详细的检查布线是否标准, 哪种接线需要有标记, 哪种接线头没有标记都要清楚, 要在图纸上进行标号。为了更好的防止干扰发生, 弱电和强电不能够放在一起, 从而防止产生干扰。PLC屏以及控制箱的走线需要摆放合理, 从而使我们一目了然。
4.2.2 生产工艺的验收
需要现场检查信号是否可靠, 并且需要在智能遥控的状态下, 选择几个开关进行人工操作, 并且充分检查其可靠性, 观察由计算机发出的开关信号是否能够正常工作。
需要现场检查检测信号的准确性。通过测量现场仪表的输出电压、电流以及脉冲信号, 从而有效的换算成实际的值, 与计算机显示的值是否相符合, 检查报表系统以及曲线的数据是否符合。
5 水厂自动化的发展趋势
因为信息技术的不断普及, 并且在中国飞速的发展, 使得我国的网络化以及信息化等概念相继的向水厂自动化渗透, 这样就要求水厂自动化结构体系需要作出改革, 从而有效的适应这种变革, 这对于水厂工业泵产生了很大的影响。
5.1 控制系统智能化、分散化、网络化
水厂的智能化主要包括智能设备、智能控制技术以及现场总线技术等方面。
随着智能传感器、变送器、测量仪表、调节器及其执行器等装置, 及其模糊控制、专家系统、自适应控制及其神经网络等智能技术的应用, 水厂的自动化将面临着逐步向智能化进展。
现场主线一般来说是应用生产现场的双向、实时、全数字化及其多节点的数字系统。应用可以进行简单连接的同轴电缆线作为纽带, 把多个现场级的仪表全部依次连接为网络, 并且按照公开的协议, 使得现场的测控仪表之间与计算机之间能够更好的实现信息的传输, 形成适应实际需要的系统。
水厂的自动化控制系统当中, 采用开放式的网络, 如工业以太网、现场总线等, 使因特网延伸到现场的设备当中, 利用Web技术实现水厂的远程监控、维护、调试和故障诊断等功能, 这是信息时代的要求, 同时也是当期水厂自动化网络的发展方向。
6 结束语
在当今的大型水厂中, 我们不仅仅需要采用先进的技术来适应水厂工业的变革, 同时还需要对与厂区内部的管理进行有效的控制, 并且需要对于整个供水系统进行管理。本文主要探讨了现代化水厂的综合控制系统的结构设计的相关问题, 为水厂自动化提供更好的技术支持。
摘要：自动化介入自来水行业是近些年来水厂工艺发展的显著特点。随着水厂自动化技术、系统控制设备和机电仪表的发展, 以及电脑应用的日益普及, 这些标志着自动化水厂在我国已经具备了较好的技术环境, 已经是一个逐渐成熟的技术。虽然这些水厂的自动化都有了长足的进展, 但是因为多种原因, 当前国内还并没有一座能够真正的实现全自动化的水厂, 主要原因是经济、技术因素所致。该文主要对于水厂自动控制的现状, 综合控制系统的总体设计, 主要设备选择, 水厂自动化系统工程的验收, 以及水厂自动化的发展趋势做了分析, 希望对水厂的发展能够起到积极的作用。
关键词：水厂自动化,综合控制,结构设计
参考文献
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工业自动化控制技术简析 篇10
关键词：自动化控制：特点；原则；趋势
1，前言
工业电气自动化这个专业从50年代开始在我国出现并发展。虽然国家对该专业做了几次大规模的调整，但由于其专业面宽，适用性广，一直到现在仍然焕发着勃勃生机。工业自动化控制主要利用电子电气、机械、软件组合实现。主要是指使用计算机技术，微电子技术，电气手段，使工厂的生产和制造过程更加自动化、效率化、精确化，并具有可控性及可视性。
2.工业电气自动化的发展现状
2.1lE C61 13l标准使得编程接口标准化。目前，世界上有200多家PLC厂商，近400种PL C产品，不同产品的编程语言和表达方式各不相同，IEC61131使得各控制系统厂商的产品的编程接口标准化。IEC6113l同时定义了它们的语法和语义。这就意味着不会有其他的非标准的方言。
2.2Windows正成为事实上的工控标准平台微软的技术如Windows NT、WindOWSCE和IntemetExplore已经正在成为工业控制的标准平台、语言和规范。PC和网络技术已经在商业和企业管理中得到普及。在工业自动化领域，基于PC的人机界面已经成为主流，基于PC的控制系统以其灵活性和易于集成的特点正在被更多的用户所采纳。
3、工业自动化控制系统的特点
用电设备分别安装在各配电室和电动机控制中心，所要执行的信息处理任务庞大，而维修工作也相对复杂。它与热工系统相比，电气设备操作的频率低，一些系统设备在维持正常运行时，可以经过好几个月甚至更长的时间再操作一次；电气设备所需要的保护装置要求高，动作速度快，一个保护动作通常要在40ms以内完成。电气设备的构造机构本身具有联锁逻辑较简单、操作机构复杂的特点，而控制方式也主要是厂用电系统，其主要设备监控需要接入DCS系统，如果两台系统一起运行，一台系统的检修不得影响另一台系统的运行，因此，需要考虑两台机组DCs电气控制的模式，保证控制的稳定性。根据电气设备的主要特点我们知道，在构建ECs时，其系统结构、与D Cs的联网方式是确保系统高可靠性的关键。除了要保证系统的正常运行，还要确保运行时各种数据处理和信息收集的准确性，同时提出相应的应急措施，确保电气系统可以在最好的状态下运行。
4，工业自动控制仪器仪表发展
工控仪表重点发展基于现场总线技术的主控系统装置及智能化仪表、特种和专用自动化仪表；全面扩大服务领域，推进仪器仪表系统的数字化、智能化、网络化，完成自动化仪表从模拟技术向数字技术的转变。
4.1电工仪器仪表。电工仪器仪表重点发展长寿命电能表、电子式电度表、特种专用电测仪表和电网计量自动管理系统。
4.2科学测试仪器。科学测试仪器重点发展过程有分析仪器、环保监测仪器仪表、工业炉窑节能分析仪器。
4.3环保仪器仪表。环保仪器仪表重点发展大气环境、水环境的环保监测仪器仪表、取样系统和环境监测自动化控制系统产品。
4.4仪器仪表。通过科技攻关、新品开发，使产品质量水平接近国外同类产品先进水平。
4.5信息技术电测仪器。信息技术电测仪器主要发展电测仪器软件化、智能化技术，总线式自动测试技术，综合自动化测试系统，新型元器件测量技术及测试仪器，在线测试技术，信息产业产品测试技术，多媒体测量技术以及相应测试仪器，用电监控管理技术等。
5，工业自动化控制工程设计原则
5.1优化供配电设计，促进电能合理利用。应能保证电气设备对于控制方式的要求，保证电气设备能发挥最大的作用，保证运行的稳定性和可靠性。其次设备的安全运行，也是设计过程中考虑的关键，电气线路应有足够的绝缘距离、绝缘强度、负荷能力、热稳定与动稳定的裕度；要保证供电和配电的安全运行，以及要有可靠的防雷装置；在满足电力设备稳定运行的情况下，通过先进的科学技术，完善电气设备管理。
5.2提高设备运行效率，减少电能的直接或间接损耗我们在设计的过程中，应首先满足建筑对运行要求的制定和维护其安全运行的前提下，尽力减少成本，最大程度的降低和减少各种消耗。选用节能设备、均衡负荷、补偿无功、减少线路损耗、降低运行与维护费用，提高电力设备的利用率，减少电能的直接或间接损耗。
5.3合理调整负荷，提高设备利用率在满足建筑物对使用功能的要求和确保安全的前提下，设计时尽可能提高电能质量、合理调整负荷、选取合理的设计系数、在特殊用电的情况下选择合理的节能措施，提高负荷率和设备利用率节约电能。
6，自动化控制系统的发展策略
6.1采用统一的系统开发平台。一个統一的开放平台对系统的设计和使用有着十分重要的作用，至少这个平台可以支持一个自动化项目的设计和使用，在每个运行环节可以起到积极的作用，这样，不仅可以减少设备的消耗和使用成本，还能提高设备的利用率。统一的系统开发平台还应满足用户另一个重要需求即开发平台独立于最终的运行平台。
6.2网络结构的架设。网络构建对促进自动化系统的发展是有积极意义的，而对于一个成功完整的自动化系统来说，网络的构建也是非常重要的，整个企业的网络结构要保证现场控制设备、计算机监督系统、企业管理系统之间的信息交流和数据传递是畅通无阻的。企业上级管理可以利用Internet／Intranet对进行现场设备运行监督。现代社会已经进入了网络化时代，无论选择那种通信主线，所用的网络结构必须可以实现办公自动化环境到控制级直至元件级的整个系统范围内的通讯。而且，网络中还包含了数据编辑、系统安全等各个方面，可以成长为全集成化的自动化系统。
6.3标准化的程序接口。一个合格的电气化系统的另外一个关键因素在于有一个标准化的程序接口。我们根据现代MicrOSOft的标准和技术，如Windows2000、OPC、ActiveX*HWin dows CE的发展和运用，不仅缩短了工作时间和降低了工作费用，还便捷了办公室自动化系统中各个数据和信息的交流共享。在与企业的MEs系统、ERP系统连接时，计算机技术的平台自动化可以帮助问题的解决。使用WindowsNT／2000作为操作系统，还能实现办公环境的标准化，计算机可以在电气化管理和系统平台之间建立接口。标准化的程序接口还保证了不同程序之间的通讯问题，是电气自动化未来发展的主要结构。
7、工业电气自动化的发展趋势
可以利用电气自动化来改变现代工业的发展，节约有效的资源，降低成本费用，以此来获得更好的社会、经济效益。大力发展工业自动化控制技术，可以将我国的工业自动化控制技术使用提高到一定的水平，缩短与世界大国的发展距离，实现自主研发，对国民经济的发展起着十分重要的作用。规范我国自动化控制技术方面的标准，实现规模化、规范化生产。工业电气自动化的发展趋势就是现代分布式、开放式的信息化。
8.结束语
综合自动化控制技术 篇11
1 现代水厂自动化控制现状
从国外水厂的自动化技术应用研究情况来看,我国的相关理论研究开始得较晚,但是发展速度很快。随着我国工业的不断发展以及生产力的不断提高,我国水厂的建设规模也在不断扩大。尤其是在经济全球化的背景下,越来越多先进的科学技术被引入自来水行业,水厂的技术含量和科技含量越来越高,有效推动了我国水厂朝着自动化方向发展。
需要明确的是,我国水厂目前的自动化水平尚且有待提升。同时,水厂自动化综合控制的发展水平较低。在大城市,水厂的自动化水平普遍较高,而在一些中小城市,其自动化水平还不是特别理想,甚至部分城市还没有开始水厂自动化的探索。此外,与我国其他行业的自动化水平相比,水厂自动化水平偏低。究其原因,主要是因为水厂中的自动化技术还没有充分发挥其技术优势和应用价值。很多水厂引进了大量的自动化机械设备,但是都没有进行充分运用,或者是运用一段时间后闲置,使得水厂自动化水平的提升实现难度变大。
针对我国水厂建设的具体情况,自动化技术的应用过程就是水厂新建与扩建的过程。在规模较大的水厂中,自动化技术水平的提升主要依靠引进先进的技术设备以及大量的资金。在一些规模较小的水厂中,自动化的实现主要依靠我国所掌握的技术和科技。但不同的是,综合控制系统的实现需要依靠国外的部分产品。因此,水厂自动化综合控制系统的结构设计通常采用的模式是中西结合。由此一来,就能大大降低水厂建设的总投资额,同时也能提高水厂的技术含量,促进水厂的健康发展和经济利益的增收。
2 现代水厂自动化综合控制总体结构设计
2.1 水泵起停
2.1.1 起动环节
在笼型交流异步电动机起动过程中,直接起动会产生大量的起动电流,电流量达到定额电流的五倍以上。不仅如此,直接起动过程中的转矩也会明显增大。因此,直接起动一般用于功率较小的电动机。
2.1.2 定子串电阻或电抗降压起动方式
这种起动方式大多数情况下适用于轻载起动。相比直接起动,能够有效降低起动电流量,同时还能提高起动的稳定性与安全性。但是,这种起动方式的能耗较大,成本较高,因而一般不在电机容量大的情况下使用。
2.1.3 自藕变压器降压起动方式
在这种起动方式运用过程中,能够对超载和失压的情况进行有效保护,从而降低起动过程中产生的电流对电网的影响,使得起动转矩增大。但是,这种起动方式比较复杂,而且设备的体积较大,容易发生故障。另外,在故障发生时进行维修也是具有较大难度。不仅如此,这种起动的方式成本也较高。
2.1.4 星——三角降压起动方式
这种启动方式一般在定子绕组△接的异步电动机的正常使用情况下使用。另外,在起动的时候,这种起动方式会在转换的同时产生尖峰电流,有可能对电源和电动机产生不利影响。综合这种起动方式的优点与缺点,它通常适用于空载和轻载的情况。
2.1.5 软启动器起动方式
软启动器的主要工作原理是通过对可控硅的运用,借助可控整流的优势来改变可控硅的控制角,从而促使电动机的电压得到更有效的控制。当电压升至全压后,再关掉可控硅,完成软启动器的运行。这种起动方式在现代水厂中能够有效预防水锤效应的发生。
2.1.6 变频起动方式
变频起动方式主要通过对变频器的运用来带动电机的起动。通过电压的逐步上升,使其达到规定的电压值后开始转动。这个过程中不会产生电流,同时可以提供对等的起动力矩。因此,在这种起动方式下,不会对设备产生太大的影响。但是,这种方式的成本也较高,所以通常在重载和满载的情况下使用。
2.2 恒压供水
恒压供水的主要目的在于提高供水压力的稳定性,主要方式是对供水水量的控制和调节。通常情况下,我们会采用以下两种调节水量的方式:一是水泵的恒速转动,对阀门的开度进行控制,从而达到调节水量的目的;二是在固定阀门开度的前提下,调节水泵的转速,从而实现水量控制的目的。
2.3 总体设计
(1)从水泵的控制方式来看,主要有三种类型:一是手动控制方式,即水泵的起动与停止的全过程都通过人工进行;二是水源控制方式,这种方式主要通过水源地值班室进行控制;三是远程控制方式,即对水泵的控制主要通过远程中心控制系统实现。
(2)水厂系统。水厂包括清水池、水泵房等。清水池负责对水源地水的储存,其中主要包含以下几个方面的内容:数据采集系统、泵房控制系统、通讯系统等。
(3)管网测压系统。管网上有很多测压点,负责对当地水压进行测试与记录,并通过数据传输的方式将相关信息传送到调度中心。
(4)调度中心。它的主要功能是对供水系统进行具体操作、日常维护和维修、故障处理与应对、数据的整理分析、系统的监督和控制等。
3 结语
综上所述,在当前的水厂建设与发展过程中,相关人员要积极研发和引进先进的科学技术,提高水厂的技术含量,同时还应加强水厂的管理制度建设,引进先进的设计理念和方法,全面做好水厂自动化综合控制系统结构设计工作,从而推动我国水厂的蓬勃发展。
参考文献
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