自动控制方案（精选12篇）
自动控制方案 篇1
山西京玉发电厂2X330MW机组凝结水泵为NLT350-400x7型凝结水泵, 每台汽机凝结水系统设置2台100%容量上海凯士比立式、筒型凝结水泵, 设计为一拖二的变频运行方式, 其中运行泵为变频运行方式, 备用泵为工频运行方式。
1 凝结水系统运行情况
运行时排汽装置内凝结水经凝泵入口滤网进入凝结水泵, 凝结水泵升压后通过精处理、轴封加热器进入冷渣器, 京玉电厂冷渣器冷却水系统同7号低加水侧采用串联方式, 即正常运行时凝结水100%通过冷渣器后进入7号低加, 这样的设计方式避免了机组启、停、低负荷工况冷渣器冷却水量对除氧器水位调节的干扰, 缺点为凝结水100%通过锅炉冷渣器造成凝结水系统流动阻力过大, 系统节流损失增加。京玉电厂除氧器的设计压力为1.2MPa, 由实测凝结水管道阻力损失在1.1MPa左右, 凝汽器热井至除氧器凝结水喷头位置高度为20米左右, 计算凝泵扬程为1.1x (1+15%) +1.2x (1+15%) +0.2+0.072=2.92MPa, 即292米, 实际凝泵扬程296米, 扬程选择符合要求。
2 凝结水系统存在主要问题
京玉电厂凝结水变频改造前凝结水母管处于定压运行方式, 长期维持在2.04MPa下运行, 经实测凝结水系统总压降低为1.1MPa, 且随着凝泵出口压力的升高而升高, 京玉电厂168h期间额定负荷下凝结水泵出口母管压力2.04MPa, 5号低加出口压力0.93MPa, 压降为1.1MPa左右, 虽然凝结水系统能满足整个系统用水需求, 但是凝结水系统存在比较大的节流损失, 原因为自调试以来除氧器水位调节一直采用阀门自动调节, 凝泵虽处于变频方式, 但长期处于给定频率下的运行方式, 这违背了凝结水变频调节设计的初衷。同时冷渣器同其他加热器串接在凝结水系统中, 且不设冷渣水调整门, 正常运行中冷渣器的水侧压力等于凝结水系统压力, 调试期间我厂1、2机多次出现因凝结水母管压力偏高造成冷渣器旋转接头处漏水甚至崩开事件, 对机组的安全稳定运行存在极大的安全隐患。
3 凝泵变频运行自动控制优化
为了达到变频调节节能的目的, 同时解决冷渣器压力过高存在安全隐患的问题, 经过热控专业与发电部汽机专业讨论, 通过试验确定, 将凝结水调节方式由阀门调节改为变频调节水位, 变频调节时阀门全开, 这使得凝泵电耗在同负荷下远小于阀门调节方式, 且随着负荷降低这种差距越发明显, 整个凝结水系统的压降随着凝结水泵出口压力的升高而增大。
3.1 自动控制逻辑的优化
原设计除氧器调门和凝泵变频同时控制水位与凝结水压力, 二者控制参数不能同时满足要求, 互相耦合性较强, 凝泵虽处于变频方式, 但长期处于给定频率下运行, 能耗较大, 运行操作量繁多, 通过对除氧器水位和凝结水压力的解耦优化控制。保证且提高了除氧器水位和凝结水压力的控制特性。
3.2 除氧器调门自动控制与凝泵变频自动控制的切换以及保证系统压力稳定注意事项
凝泵在锅炉上水、启动初期、低负荷运行期间, 凝泵变频手动控制, 除氧器调门投自动控制, 来维持除氧器的水位控制, 运行人员不同阶段根据手动给定频率来调整凝结水系统的压力, 保证系统的稳定。
当负荷达到150MW以上, 凝结水流量达到一定值时, 此时除氧器调门已经开到比较大的开度, 但仍存在节流的状态, 此时把调门全开, 凝泵变频投自动, 通过变频器转速控制来调整除氧器的水位, 而运行中凝结水压力随负荷降低而下降, 原来的凝结水压力低联启备用泵的逻辑有可能将备用泵联启, 反而增加了系统的不稳定性, 为避免以上情况发生, 通过与发电部多次试验, 对联启备用泵的压力定值改为0.75MPa。当凝泵变频控制水位投入自动控制时, 低于0.75MPa联启工频泵, 保证系统的稳定性。
在凝结水压力低闭锁低压旁路门的保护中, 在机组启动初期使用, 可将调门关到一定位置或使用提高变频频率使凝结水有足够的压力来保证低旁的运行。在汽机低压缸喷水减温等用水时, 通过试验确定凝结水最低工作压力, 以保证除氧器的上水和其他辅助系统能够正常工作。
同时热控专业在变频自动控制中, 通过凝结水系统压力低于0.8MPa或频率低于10HZ时, 对凝泵变频控制进行闭锁减控制, 保证在高负荷运行时系统凝结水的最低压力。
3.3 凝泵变频故障后切为工频运行时压力过高问题的解决
由于变频转速调节除氧器水位使得凝结水压力低, 一旦变频方式故障跳闸联启备用工频泵后, 凝结水压力、流量突然大幅度的增加, 对除氧器水位控制甚至除氧器的设备安全以及冷渣器冷却水系统造成很大的安全隐患, 在无法改变系统凝泵出力的情况下, 我们通过节流、泄压、疏导的手段来解决以上问题。在联启工频泵瞬间具体为:
1) 除氧器调门自动联锁关小到30%, 延时5秒后, 运行可以手动干预调门的开度, 通过调门的开度起到节流的作用;
2) 把凝泵出口电动门修改为带中停模式, 在工频泵投备后, 出口门不全开, 开度保持在30%左右, 工频泵联启后, 通过小开度起节流作用;
3) 在负荷相对小的时候, 通过稍微调整冷渣器旁路门, 调整三级减温水、排汽装置减温水、再循环门来疏导系统的流量;
4 凝泵变频自动运行节能统计
凝泵变频自动投运后, 电耗在同负荷下远小于阀门调节方式, 且随着负荷降低这种差距越发明显, 整个凝结水系统的压降随着凝结水泵出口压力的升高而增大 (变频调节改造后) 具体见下表:
改造后不同负荷下凝泵 (2号机为例) 功率变化为
凝泵改造后凝泵单耗 (2号机为例) 前后对比
由上表看出凝泵变频改造后凝泵单耗下降了一半, 起到了很好的节能效果。
以每天平均负荷250MW计算, 单台凝泵改造前功耗平均为497KW, 改造后平均为347k W, 所以两台机组凝泵节约成本为:
以每天平均负荷200MW计算, 单台凝泵改造前功耗平均为497KW, 改造后平均为347k W, 所以两台机组凝泵节约成本为:
通过京玉电厂专业人员对凝泵变频运行自动控制优化, 不仅解决了凝结水母管处于定压运行方式时系统存在节流损失的问题, 而且也解决了因凝结水母管压力偏高造成冷渣器旋转接头处漏水甚至崩开事件达到了节能降耗及安全稳定运行目的。
自动控制方案 篇2
为满足精细、短时天气预报的需求, 我国地面自动站(AWS)观测系统的建设日趋完善.AWS资料在数值预报系统中没得到充分使用的原因之一是AWS观测资料的特殊性及数值预报系统缺少有效针对AWS观测资料的质量控制(QC)方案.本文AWS QC方案在参考国际先进的AWS QC方案基础上, 根据我国地面自动站的`特点和数值天气预报模式对地面资料应用的要求设计.其目的是解决AWS观测资料在数值预报中应用的质量问题.本方案采用多种质量控制技术, 其中包括台站气候极值检查、要素间一致性检查、时间一致性检查、持续性检查、背景场一致性检查、空间一致性检查、综合决策算法、自动统计评估反馈技术.本文从检查方法对错误资料的敏感度和确定性进行理论分析表明, 该方案具有更强的敏感度和确定性.将该方案应用于北京地区8月AWS实际观测资料检验, 结果表明, 该方案能有效地识别观测资料中存在明显错误的资料, 有效地为地面自动站资料在数值模式中的应用提供客观质量依据.
作 者：陶士伟 仲跻芹 徐枝芳 郝民 TAO Shi-wei ZHONG Qi-qin XU Zhi-fang HAO Min 作者单位：陶士伟,TAO Shi-wei(中国气象局,北京城市气象研究所,北京,100089;中国气象局,国家气象中心,北京,100081)
仲跻芹,ZHONG Qi-qin(中国气象局,北京城市气象研究所,北京,100089)
徐枝芳,郝民,XU Zhi-fang,HAO Min(中国气象局,国家气象中心,北京,100081)
自动控制方案 篇3
关键词：节制闸；自动控制；监控系统
中图分类号：TV663+.8 文献标识码：A文章编号：1007-9599(2012)01-0000-02
Flood Control and Drainage Works Qiaozha Station Sluice Automatic Control Design and Operation
Yang Jinglin
(Suzhou Balance Construction Supervision Co., Ltd.,Suzhou215021,China)
Abstract:This paper describes the Wuzhong Area urban flood control and drainage works Qiaozha station engineering design water control project design and operation of the automatic control program designed to provide an important reference for similar programs.
Keywords:Sluice;Automatic control;Monitoring system
随着计算机与信息技术的快速发展，应用新技术、新设备对水利工程运行管理的基础设施进行改造，提高工程运行效率及管理水平，促进水利服务及水利经济的良性循环，已成为我们工作的重要内容。为落实苏州市委、市政府关于“十一五”期间加快城市化建设、提高城市化标准的规划任务，加强和提高防洪排涝能力等工程将全面启动。苏州市吴中区某城区防洪排涝工程桥闸站工程设计的水利枢纽工程自动控制方案设计就是在此背景下开展的。
一、概述
该工程是坐落在流向太湖的河道上，主河道通航，当长江洪水流向太湖，太湖水位升高，向内河倒灌时，关闭船闸防止洪水侵入内河；太湖水位升高，内河侧排涝受阻时，关闭船闸，启动排涝水泵，河水排到太湖。船闸上面有公路交通。此工程是城市小型水利枢纽工程。该工程有：三孔三套节制闸，卷扬式启闭机，排涝水泵3台，一座500KVA变电所。
二、设计原则
系统设备在保证性能稳定、可靠、技术先进、自动化程度高的同时，应充分考虑因发展需要的扩容，并兼顾系统的经济性，力求节省投资。
三、实现目标
通过采用计算机、网络通信、信号处理、测量控制、系统分析以及人机接口等技术综合运用， 实现3孔节制闸及供用电部分的自动控制，满足无人值班、少人值守定期巡视，并且可以向上级管理机关传输远传数据，使上级管理机关能够实时接收节制闸的监控和视频图像，实现远程监视的要求。提高设备运行效率和水资源的有效利用率，降低运行成本，提高经济效益。
四、系统设计
（一）系统基本组成
该系统采用二级控制方式，由现场手动、触摸屏现场控制级和监控级组成，是一个以通讯网络为纽带的集中管理二级控制系统， 详见图一(监控系统拓扑图)。
第一级为现场手动、触摸屏现场控制级，在现场控制柜安装手动控制按钮，直接可以对开关或启闭机下达控制命令，状态由指示灯指示。在现场控制柜安装触摸屏，既可以就地显示现场状态，也可以下达控制命令， PLC接受到触摸屏的控制命令或监控级命令，执行相应的控制操作。
第二级为监控级，由二台工控机一用一备（热备）、数据服务器、打印机等组成，监控级负责对PLC提供的信息进行综合处理、显示、存档、打印、设备保护报警等。同时根据水情工况直接对PLC下达有关控制命令。工控机与PLC之间利用以太网进行数据通讯。在监控级主机上可以发送控制命令。
图一监控系统拓扑图
（二）系统设计功能
1.对工程中的水位、闸门开度、启闭设备运行参数（电流、电压等）等运行状态进行实时采集、数据处理、显示、打印。
2.工程设备的运行状态及参量进行不正常状态报警，并自动停止相应控制设备。报警内容由监控主机显示并打印，同时登录在事件清单内，可以按要求查看或打印。
3.设备的运行控制可分为：
①自动控制：系统根据工况要求设定水位高度打开、关闭闸门。将闸门开到设定高度，当系统监测到设定水位流量变化时闸门关。水位、流量控制精度5%，闸门控制精度1CM。根据水位高低控制水泵组启动运行，根据流量控制水泵组运行方式，变频或是工频。
②特殊控制：系统根据特殊需要可以对任意孔闸门进行某一高度控制，可在监控主机，也可在触摸屏现场控制级上设定。任意启动水泵或选择运行方式。
③急停控制：运行过程中一旦遇到意外情况需要紧急停机时，能进行急停手动操作。当发生故障等情况时，系统自动切断电源，紧急停机，阻止故障的扩大。
④手动控制：系统具备自动控制和现场手动控制二种工作方式。在手动控制方式下，控制均由现场手动按钮完成不通过PLC。监控主机负责测量、显示、报警、打印等。
⑤远程控制：系统建成后通过授权可以进行远程控制，完全可以实现“少人值班，无人值守”的现代化运行模式。
⑥触摸屏控制：系统可以通过安装在PLC柜上的触摸屏进行控制，触摸屏直接和PLC相联，当监控主机不运行时，完全可以通过触摸屏进行数据采集、显示，发出控制命令。当监控主机运行时，PLC采集的实时数据送触摸屏的同时，也送给监控主机。触摸屏显示的数据和监控主机一致。
4.数据检测和数据处理功能
①自动检测手动或自动方式下的各设备的运行状况。
②自动测量上下游水位、流量和各孔闸门的开启高度。
③自动进行启闭机电流测量。用电量瞬时计量、累计统计等。
④闸门运行中自动计算瞬时流量，日平均流量和引排水量。月、年统计量及相关上下游水位、流量的极值。
5.报警及保护功能
①系统对启闭设备状况及参量进行不正常报警，如限位失常，电流过载等。
②系统跟踪测试运行过程中的情况，测试各开关状态，各运行数据，发现异常情况分别作出处理，保证设备安全，防止事故扩大，并及时显示报警窗口画面和报警声音，提示报警原因。
6.打印功能：
监控级工控机配置一台打印机，可定时或召唤打印各类报表、图形、记录等。
7.建立数据库对历史数据记录的存档和管理
可分为两大类：事件类和数据类。事件类是指运行事件和重要的系统操作，如全部的报警记录、各闸门启闭记录手动命令等。数据类是实时采集的水位，闸门开高、流量和各特征值等，为生成各种报表、曲线和图形所用。
8.显示功能
触摸屏现场控制级能显示每一孔闸门的开启高度，上下游水位、启闭机状态、启闭机电流、各相电压等各类信息、而监控级工控机除了显示所有的实时数据和运行状况外，还可以对历史事件和数据按不同的要求以不同的形式予以显示，主要形式有：平面图、剖面图、模拟图、曲线图，各类表格、事件和控记录等。
9.远程访问和网络接口
该系统与水利网连接，支持基于IE方式的远程访问功能。经过严格的身份验证的前提下，远程具备访问该系统的任何一个监控主机的能力，可以查看任何一张现场的监控画面、远程控制、查看趋势曲线、查看警报列表、确认警报、视频同步、冗余主备机自动切换等闸站现场全部监控功能。
（三）系统软件
计算机系统软件是为监控系统其它软件运行的环境。组态软件是指实现监控系统基本监控功能所必须的软件，如数据采集，数据处理，数据库管理，图形显示，报表生成，语音报警等软件。数据库软件是建立数据库完成对数据的存储、查询等管理。应用软件是指实现生产过程操作或控制功能的软件，如闸门升降停控制软件等。工具软件是指提高系统开发效率的软件，它可以减轻软件开发与维护强度，提高系统的可维护性，使开放系统真正地向用户开放。
（四）主要设备选型说明
1.监控主机。美国产（Nematron）瑞强。CPU 2.8G，显卡128M，内存1G，硬盘320G，标准机箱(AE-4U)防震防磁抗干绕能力强，三星19吋液晶显示器1280×1024分辨率，其它配备满足要求；2台互为备用（热备）。
2.数据库服务器。美国产（Nematron）瑞强。C硬盘500G。其它配置与上述相同。
3.交换机。高性能光纤环网工业以太网交换机。美国卓越品牌（TSC Carat50），符合工业标准及IEEE802.3标准，自适应全双工/半双工，自适应10/100Base-TX端口、自适应MDI/MDIX，MTBF(平均无故障时间)大于100万小时
4.下位机（PLC）施奈德品牌。DI/DO1024点，AI/AO128点，时钟脉冲0.15ms，内嵌10/100MBPS以太网卡，及现场总线MODBUS通讯。满足组态需要。
5.光纤等其它设备及附件满足功能要求。
五、结语
系统经过二年长期运行，各项技术指标均达到设计要求，系统运行可靠、稳定。充分体现了现代计算机技术在传统水利自动化应用方面的优越性。使工作人员全面地掌握和控制桥闸站运行状况，并应用该系统进行水资源调度管理。有效地降低了工作人员的劳动强度、提高了自动控制的精度和稳定性，增强了人性化操作，使工作人员的操作简单方便，直观可靠，真正为桥闸站的管理带来巨大的便利和效益。
[作者简介］
杨景林(1956-)，男，辽宁阜新人，苏州天平建设监理有限公司监理工程师，负责电气自动化监理、设计工作。
煤矿自动排水系统控制方案 篇4
当前国内大多矿井的排水系统多采用继电器控制方式, 用员工进行监测 (如人工监测水仓水位、淤泥厚度、管道、阀门及配电设备状况等) , 这种检测的方式效率低, 工人劳动强度增大, 并且由于井下环境恶劣, 故障率较高。所以靠人工检测的方法已不适应煤炭发展的需要, 因此研究自动化排水系统具有重要的实用价值, 实现矿井自动化排水成为现在一个很紧要的课题。自动排水的关键问题在于煤矿中主要做到减少启、停泵的次数、相应延长设备的使用时间、节能降耗、降低吨煤成本、增强产品市场竞争力, 减少操作和维护员工的劳动强度和提高现有控制系统的自动化程度。增强系统的可靠性、安全性确保矿井的安全生产。
二、系统方案的整体要求
对于涌水量大的矿井, 矿用排水泵属要害设备, 为确保排水泵工作可靠、运行安全, 对集中排水的控制要求是:
一是水泵自动控制系统应能自动检测水仓水位能, 能根据水仓中水位的高低, 自动按水仓中不同水位开停水泵。根据水位不断变化, 自动进行管路、母线是否应该起动的逻辑判断, 自动选择起动的水泵, 实现水泵自动起动和停止。
二是为了避免频繁的起停泵, 泵每次的运行时间不能少于20分钟。并且水泵能够保证连续性工作。即当一台水泵发生故障, 相应另一台水泵能迅速启动。如果当水仓中水位运行到警戒水位时, 能及时启动多台泵一起投入工作。
三是水泵的启动方式能实现软起动, 如果多台水泵同时起动时, 能实现延时顺序起动。
四是每台水泵的起动要按照合理的起动程序, 按照起动信号发出 (据水位、限电等信号综合) 选择起动的水泵, 起动射流泵注水, 接收真空表的信号, 电动阀门预打开, 起动水泵 (同时接通时间继电器) , 接收压力表信号 (同时接收电动机电流信号) 电动阀门全打开, 起动结束。时间继电器用于, 起动时间过长, 则视为故障, 进入停泵程序;还用于实现延时顺序起动和每次的运转时间控制。
五是每台水泵的停止也要遵循合理的停止程序, 依据停止信号发出, 起动电动阀门电动机, 开始关闭阀门, 接收允许停止水泵电动机的电流信号, 相应停泵阀门断电, 停泵结束。
六是如果水仓水位正常时, 每台水泵能自动轮换着工作, 用以保证各台水泵都能够得到正常的维修。
七是能实现“躲峰填谷”, 即在每天的8:00～11:00和18:00～23:00停泵, 躲开用电高峰期, 节能降耗。
八是躲峰之后先起动4台水泵, 然后根据水量减少, 逐渐减少运行水泵台数, 到下次躲峰时间到来时, 必须能使水仓水位达到最低 (350 mm) 。
三、排水系统设计思路
(一) 控制元件选择。曾经有人探讨设计过使用继电器——接触器控制系统的设计方案, 但是得到的结论是:在井下泵房中, 若指定2台水泵为工作泵并指定某趟管路为工作管路的情况下, 由控制系统自动完成管路和母线是否允许占用的逻辑判断、完成起停水泵的控制程序, 将需要成百甚至上千个中间继电器和时间继电器。这是一个庞大的控制系统, 耗电量大、设备投资大, 这些继电器所需的空间就需要开拓新的硐室, 将大大提高工程造价和施工工期, 而且这成百上千个中间继电器和时间继电器如果有一个出现故障那将影响到整个系统不能正常运行, 那么这些继电器的维修量和故障检查的难度更是不可想象的, 所以是不能实现的。
在充分掌握以往人工控制方法的基础上进行设计, 决定使用可编程控制器PLC来控制井下自动排水系统, PLC是即计算机技术、自动化控制技术和通信技术的结合, 系统简单, 成本下降, 使用和维修方便, 故障也容易处理, 系统的安全性得到提高, 使系统的反应加快, 减少了损耗。可以为煤矿节能降耗, 提高矿山的安全生产能力。主要功能和特点如下:
(1) PLC控制程序采用模块化结构, 系统可按程序模块分段调试, 分段运行。
(2) 系统根据水位可自动实现水泵的轮换工作, 延长了水泵的使用寿命。
(3) PLC通过电极式水位检测装置自动检测水位信号, 从而判断矿井的涌水量, 自动投入和退出水泵运行的数量, 合理地调度水泵运行。
(二) 系统设计思路。从系统设计的角度出发, 本系统应具有自动方式和人工方式等两种控制方式。其中自动方式由液位传感器连续检测水仓水位, 根据水仓的水位变化, 自动开、停水泵及其阀门。正常情况下, 按双位逻辑控制和“轮班工作制”各台水泵能自动轮换工作;水位变化过大时, 自动投入相应数量的水泵运行, 此方式下可实现无人值守;人工方式是操作工人根据水仓显示水位, 人工手动开、停水泵和确定开泵台数, 电机及其阀门的开、停由PLC自动执行, 另外在系统检修时, 维修工人可操作任一水泵电机、自动闸阀、电磁阀的开关, 解除相互闭锁关系。
首先启泵程序。首先由PLC对水位监测单元、保护单元、管路逻辑单元和母线逻辑单元发送过来的限电信号、水位信号、管路和母线允许占用信号等进行综合, 如果满足启泵条件, 则起动第一台水泵的射流泵进行抽真空, 真空度达到时可由真空表所带的电触点向PLC发出“真空度达到”的电信号;然后起动该水泵的出水阀门电动机, 进行阀门预打开;当阀门预打开到合适位置时位置传感器发出相应信号起动主电机, 水泵电机起动电流的变化趋势是先有一个较大的冲击电流 (电机转速上升过程) , 然后回落 (电机相当于空载起动) , 再逐渐上升到额定值 (水泵出水口建压过程) , 如图1所示。
当电机电流接近额定电流且水泵出水口的压力达到工作压力信号时 (认为水泵工作正常) 电流检测装置和带电触点的压力表将分别发出信号, 再次起动阀门电机直至阀门全打开, 水泵起动结束。在水泵起动期间, 电流检测装置在冲击电流作用下也将有“电流接近额定值”的信号输出, 为避免提前起动阀门电机, 应在程序中设置适当的延时, 延时时间可在调试中根据水泵的实际起动情况确定。水泵起动失败的判断可用时间原则, 如对抽真空、阀门预打开、电流回落、电流上升、水口的压力和阀门全打开等都可根据实际设置相应的时间, 哪个环节没有在设定时间内完成其动作就说明哪个环节存在问题, 系统还可据此显示故障类型。
其次停泵程序。PLC根据停泵水位信号、限电信号或故障信号要求, 先发出起动水泵出水阀门电机的指令, 实施阀门关闭动作, 当电机电流降到一定数值时电流检测装置发出信号切断主电机电路, 电动机断电自由停车, 当水泵转速为零的使阀门完全关闭, 停泵结束。在这一过程中, 切断主电机所需的电流整定值必须符合现场实际, 整定值偏大时电动机将提前停转, 排水管中的强大水压会对水泵产生反冲击, 整定值偏小时阀门将提前关闭, 造成停泵前出水口压力的突然升高, 对电机产生不应有的伤害。为了实现其工作的要求, 对于设计包括管路逻辑判断、母线允许的逻辑判断、自动起泵、报警电路的程序设计, 以保证其功能完善。
四、总结
本文介绍了当前煤矿排水的状况, 具体的设计要求, 相应的设计思路, 相应的各类信号的接收, 起停泵的顺序。
参考文献
[1]赵世春.如何实现矿井排水系统的节能[J].应用技术, 2006, 7:71～73
[2]周凤鸣.我国煤矿自动化的现状与发展.[D].山东省威海:第六届全国采矿学术会议论文集, 1999:723～725
电气自动化控制系统设计方案 篇5
2.2.3.2、间接测量
在使用仪表进行测量时，首先对与被测物理量有确定函数关系的几个量进行测量，将测量值代入函数关系式，经过计算得到所需结果，这种测量称为间接测量。间接侧来那个多用于科学实验中的实验室测量，工程测量中亦有应用。
2.2.3.3、联立测量
在应用仪表进行测量时，若被测物理量必须经过求解联立方程才能得到最后的结果，则称这样的测量为联立测量。在进行联立测量时，一般需要改变测试条件，才能获得一组联立方程所需要的数据。它只是用于科学实验或特殊场合。2.2.3.4、偏差式侧量
在测量过程中，用仪表指针位移决定被测量的测量方法，称为偏差式测量法。应用这种方法进行测量时，标准量具不装在仪表内，而是事先用标准量具对仪表刻度进行校准；在测量时，输入被测量，按照仪表指针在标尺上的示值，决定被测量的数值。采用这种方法进行测量，测量过程比较
Www.5570DE09EB0B4AFC.html简单、迅速。但是，测量结果的精度低。这种测量方法广泛适用于工程测量。2.2.3.5、零位式测量
在侧来那个过程中，用指零位仪表的零位指示检测测量系统的平衡状态；在测量系统达到平衡时，用已知的基准量决定被测未知量的测量方法，称为零位式测量法。
2.2.3.6、微差式测量
微差式测量法是综合了偏差式测量法与零位式测量法的优点而提出的测量方法。微差式测量法的优点是反应快，而且测量精度高，特别适用于在线控制参数的检测。
2.2.4 传感器的基本特性
2.2.4.1、精确度
与精确度有关的指标有三个：精密度、准确度和精确度。
1）精密度
它说明测量传感器输出值的分散性，即对某一稳定的.被测量，由同一个测量者，用同一个传感器，在相当短的时间内连续重复测量多次，其测量结果的分散程度。例如，某测温传感器的精密度为0.5°C，即表示多次测量结果的分散程度不大于0.5°C。精密度是随机误差大小的标志，精密度越高，意味着随机误差小。但必须注意，精密度与准确度是两个概念，精密度高不一定准确度高。
2）准确度
自动控制方案 篇6
关键词：PLC自动控制系统；可靠性问题；设计方案
中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 06-0000-01
由于企业管理难度日益增强，越来越多企业使用自动控制系统，实现经营活动的有效管理与监测。由于PLC适用性与优越性功能较强，应用较为广泛，尤其是在工业生产与经营中。但是其运转中避免不了会出现应用效果与企业经营管理问题，其与PLC自动控制系统概念有一定联系。本文主要对PLC自动控制系统可靠性进行分析，探究其科学、合理的设计方案。
一、降低PLC自动控制系统的可靠性原因
PLC中文直译是可编程的逻辑控制器，其以“服务企业”作为宗旨，主动联系企业外部与企业环境之间的自动可控制系统。其主要工作任务是综合处理、传输通信、控制管理企业内外部信息，其基本工作原理是收集外部网络信息，借助于PLC主机接受信号并输入处理，将其转化成信息后，传递给用户，最终用户信息会转化成为标准信号输出到外界网络。而PLC自动控制系统的可靠性是其正常连续工作一种能力表现，是判断PLC工作质量标准之一。虽然控制主机与可编程的控制器自身可靠性较高，但是输入到PLC开关信号发生错误知识，会导致后期系统信号出现偏差，最终控制出错，甚至造成无法挽回的经济损失。
（一）现场输出到PLC信号错误原因：（1）传输信号断路或短路（一般是由于机械性拉扯、鼠害或线路老化），如果传输信号发生错误，无法将正确信号传输到现场，因此PLC接受信号不能收取正常的现场信号，控制出现错误。（2）现场变送器或者是机械开关出现故障，例如：接触不良等，变送器如果反映出的现场非电量不能正常使用或偏差比较大等故障，会影响控制系统工作。（3）点抖动，造成现场接触点闭合一次，反映在PLC上却闭合很多次，硬件虽然已安装滤波电路，同时软件相应增加了微分指令。但PLC扫描周期短，使得雷击、计数和移位指令中产生错误，使得整个控制结果不正确。
（二）执行结构错误原因。如果控制负载接触不可以完成可靠性动作，即使PLC发出信号指令或动作指令，执行指令也没有按照其信号进行动作。启动控制变频器，其如果出现故障，变频器自身配置的电机没有执行规定工作。不能正常打开电磁阀和电动阀，开关关闭不到位，执行结构没有按照PLC控制指令执行动作，导致系统非正常运行，可靠性大大降低。想要整体提高PLC自动控制系统可行性，首先要确定输入信号可靠性与执行机构运行工作准确性，PLC能及时发现错误，采取报警或声光等信号提示操作人员，排除故障，是PLC自动控制系统正确、可靠和安全的运行。
二、探究PLC自动控制系统可靠性
PLC是一种在工业现场前端使用的自动化技术装备，被广泛应用于工业化环境中，其中PLC自动化控制系统可编程控制器自身就具有高可靠性。但是，生产环境相对恶劣、电磁干扰极为强烈、安装使用不当都会造成运算或程序错误，产生错误输入或输出，最终导致PLC自动控制系统出现错误动作指示，设备失控，不能正常维持PLC运行，需要从多方面综合提高PLC系统可靠性，以及系统抗干扰性。
除此之外，外界干扰造成PLC自动控制系统无法正确执行动作要求，控制负载接触是不依靠可靠性动作执行的，即使PLC发出动作执行指令，执行结构本身没有按照要求进行动作；其次，控制变频器出现故障，其配置电机没有按照工作要求执行；PLC自动控制系统不能通过信号处理技术解决自动控制系统负载下产生的技术难题。想要让PLC自动化系统按照标准执行，需要及时排除故障。
对于要求PLC自动控制系统高可靠性，电磁干扰比较强的使用场合，PLC供电应将控制电路与动力供电分开进行；根据条件适当选择屏蔽隔离变压器进行供电，或串联LC滤波电路等。因此，进行设计时，使用稳定的外界直流电源，确保供电功率余量充足。
PLC自动控制系统对负载进行控制，没有按照标准要求进行、系统可靠性低，其根本原因是传输信号线出现断路或者是短路，发生故障造成机械触电抖动，说明PLC自动控制系统不能用在自动化装置上。综合分析PLC自动控制系统可靠性与安全性检测技术，其真实反映出网络安全状况，对安全状况发生趋势提前预警与预测，为系统可靠性提供了参考依据。
三、分析PLC自动化系统可靠性设计方案
我国信息化发展步伐非常快，PLC自动控制系统得到很大发展空间，在逐步改进中发展完善，PLC主要借助于存储实现顺序运算和逻辑运算，将输入信号转化成为操作执行，并控制机械生产。与此同时，开关量处理基础上需要增加运动控制与模拟量处理功能，其发挥着重要职能。
（一）完善PLC自动控制系统中的报警系统。首先要设计完善的故障显示报警系统，一旦设备发生故障，采取声音或文字故障显示，在工艺流程图上显示出所对应的设备闪烁，并且，为了避免信号指示灯因损坏而不能反映出设备运行情况，需要加装故障复位测试按钮，在系统运行的任何时间段连按按钮3秒，指示灯全部都亮，即为正常。为了防止过去遗留问题，需要大量人力物力，在有限时间内全面审核线路，以及现场执行工作。
（二）加强PLC自动控制系统输入信号可靠性。应该以开关可靠性和变送器的改良为基础，避免短路、接触不良和断路问题。PLC通过梯形图进行编程，具有快速结算逻辑特点，工作原理是将输入量当成是开关量进行处理，将PLC自动控制系统输入信号当做模拟量，对其进行计算，并将结果传输到最终控制器上。首先分析PLC信号数据库时长与数额数据，通过功能模块选择、分析主题，包括时段分析、流向分析与功能模块分析。进而对口令统一管理，例如：PLC管理系统账号，按照管理步骤进行认证、审计与授权，并采取安全性建议，建立健全安全管理体系。
四、结束语
从实际工作对PLC自动控制系统可靠性认识进行分析，是一个动态持续过程。还需要技术人员不断提高技能与知识，更深层次的挖掘出PLC自动控制系统可靠性提高方法，从而真正意义上使企业高效、连续生产，营造更多经济利益。
参考文献：
[1]冯马才.对PLC自动控制系统的可靠性问题与其设计方案的探究[J].科协论坛（下半月），2011.
[2]牛笃太.浅谈对PLC自动控制系统可靠性的认识[J].科技创业家，2012.
自动控制方案 篇7
自动控制原理作为自动化及相关专业的一门重要的专业基础课,是一门理论性很强的课程。同时,该门课所研究的领域也是学生从未接触过的知识。为了使得学生能够在学好理论的同时将其运用到实际中,激发兴趣,强调过程考核,并且提高考试成绩和及格率,突出教学重点,对这门课实施考试改革以配合教学改革[1]。通过考试改革可以带动教学改革进程,构建融会贯通、紧密配合、有机联系的课程体系。
2 自动控制原理课程考试改革的内容
2.1 课程内容的整合与优化。
为了培养学生的学习能力和实践能力,同时检查教学效果,在一些章节后组织编排综合型的题目,让学生以小论文的形式提交,将其成绩记录到期末总成绩的平时成绩中。这门课的教学内容可以分成两大部分内容的研究:前三章为控制系统的时域分析,偏重经典理论的研究;后两章为控制系统的频域分析,偏重工程实际应用。针对这样的内容特点,安排两次大作业,让学生对一个生产生活中的实例从时域分析和频域分析方法入手分析系统的稳态过程和暂态过程。针对这样的能力考核,在平时教学中,从基本概念、基本分析方法入手,结合生产和生活中的实例,以时域分析方法为主线,时域分析和频域分析并进,利用直观的物理概念,使学生充分理解系统参数与系统指标之间的内在联系,由浅入深地引导学生理解和掌握古典控制理论的精髓。把知识能力的考核放在首位。
2.2 由考试改革决定的教学方法和手段的改进措施。
实践环节中改变以往由教师命题的一贯做法,在学期末,安排一次综合性实验,题目学生可自选,也可从教师提供的试题库中抽题,所选题目需具有一定的综合性,采取自愿参加考试的方式。该部分的成绩由五个等级构成,即不及格不加分,及格、中、良好、优秀会分别在在期末总成绩中加相应的分数,建立一个具体的评价指标体系。这样的考核方式可以给一部分在及格线边缘的学生一次到达及格线的机会,给一部分要提高成绩绩点的学生一次提高总成绩的机会,给一部分争取奖学金的学生一次到达优秀成绩的机会,给分布在每一个分数段的学生一次积极改进的机会,激发他们的学习热情,同时能够有效的提高及格率。
2.3 知识点的考核。
笔试考试由全闭卷改为半开卷:改变原有的纯粹的理论考试,把笔试试卷分成两部分:试卷一,基本理论知识的考核,闭卷,占试卷成绩的50%;试卷二,综合能力运用的考核,开卷,可以带查阅过的相关资料占试卷成绩的50%。基本理论知识的考核包括:(1)基本知识模块;(2)数学模型的建立与求解模块;(3)线性连续系统的时域分析模块;(4)线性连续系统的频域分析与设计。
3 考试改革的进程安排
3.1 进行自动控制原理课程考试改革的调研。
3.2 制定出自动控制原理课程综合应用能力考核的评价指标体系。
3.3 编制自动控制原理课程综合性实验试题库。
3.4 在2007级自动控制原理期末考试中进行考试改革方案的试验。
3.5 进行课程考试改革方案实施的初步总结,写出课程考试改革方案实施的初步总结报告。
3.6 修改课程综合应用能力考核的评价标准。
3.7 修改自动控制原理课程综合性实验试题库。
3.8 撰写自动控制原理课程考试改革的探索的论文。
3.9 在2008级自动控制原理教学中实施课程考试改革方案。
3.1 0 进行自动控制原理课程考试改革方案实施的总结,写出课程考试改革方案实施的总结报告。
3.1 1 写出自动控制原理课程考试改革方案的结题报告。
4 自动控制原理课程考试改革的预期成果
4.1 学生学习的主动性得到增强,通过设置选做实验,学生学习
会更加主动,鼓励学生提高综合知识运用能力,不再像以前期末考试前几天死记硬背,造成学的好不如背的好的怪现象。
4.2 学生的创造性思维能力得到了培养,通过完成大作业网上
查阅资料的能力明显提高,大量查阅资料后会超出教师布置的题目范围,大部分学生会对教师的题目给出多种分析结果,甚至会超出所学的范围,突破了思维定势,即教师告诉什么就知道什么的现象。
4.3 学生撰写科技论文的能力得到提高,为以后做毕业设计撰写毕业论文打好基础。
4.4 学生独立分析问题的能力将得到提高。
通过采取半开卷的模式,学生不但需要掌握基本理论,还要学会更好的利用基本理论解决实际问题,强调提高学生的分析,设计能力,及寻求一题多解的发散性思维,强调工程应用背景,立意考查灵活运用所学知识解决实际问题和创新思维的能力,改善了以往学生认为“学了也没有用”的想法。
4.5 制定出课程考核能力与技能的评价指标体系。
4.6 撰写课程考试改革实施效果的调研报告。
4.7 撰写教改论文:自动控制原理课程考试改革的探索。
4.8 提交自动控制原理课程考试改革的结题报告。
参考文献
[1]王艳.自动控制原理教学方式考试形式与实验的改革[J].电气电子教学学报.
空调系统自动控制方案比较与分析 篇8
随着经济的迅速发展,人们的生活水平不断提高,对生活质量的要求也在不断提高,空调在人们生活中的应用也越来越广泛。为了解决用电紧张,满足人们生活需求,对空调系统的改进引起人们极大的关注[1]。同时,要使空调应用步入迅速发展的良性轨道,就必须实现空调向低成本、高效率、全自动化方向发展。本文主要介绍2种自动控制系统,介绍它们的控制原理并对其优点进行比较,希望为以后冰蓄冷系统的发展打下基础。
1 DDC系统
1.1 DDC系统工作原理
直接数字化控制(DDC)是一种简易的微电脑设备,它需要和其他软硬件(如变频器、温度湿度传感器、电子传感器等)配合才能发挥作用。这些组件的输入和输出主要以模拟信号或低电流作信号传送至DDC控制器[2]。DDC主控系统接收信号,按照一定的控制规律进行运算,最后输出指令再反馈给控制阀部件或其他传送组件来达到调节控制空调的目的。DDC系统也能将实际环境中的温度、压力等控制变数,与系统设置的标准数据进行比较分析,如果实际数值比系统设定标准数值小,系统将会以数字脉冲的形式发出指令,通过电动对气动的转换器转变成控制器的调整信号,在电脑调整数值后输出信号,再操作其转换器,控制气动或电动的组件最终调节空调工作。
1.2 DDC系统的组成
DDC系统主要是借助计算机控制技术将空调系统中各种信号通过传送设备反馈回计算机,这些信号包括温度、压力、流量、状态等。经控制程序处理后,将信号再传回执行部件,进行相应的操作。
在这个控制过程中所需的主要组件包括:时钟、程序存储器、工作存储器、多路输入输出控制器和系统所需的其他相关软件[3]。其中,时钟主要用来计算一系列输入输出数据的运算时间,适时通过控制时钟来调整这个时间过程;程序存储器主要用来存储用户为不同空调系统而设计的不同应用程序,以备选择所需;工作存储器主要对随机存取和临时存取数据进行读写;多路输入输出控制器先将输入信号传至A/D转换器中,在转换器中将模拟量转换成数字量,再将数字信号输入微处理器,微处理器运算后再将结果输入D/A转换器,转换器再将指令下达至控制器和变送器。此外,DDC系统还包括其他相关软件,如操作软件和应用软件,主要组成如图1所示。
1.3 DDC系统的主要功能
DDC系统首先要实现的是能量控制及管理功能。按照实际环境对温度的需求控制空调系统中的风系统和水系统。按照设计,这项功能是系统自动完成,DDC自动控制冷热设备运行状态及运行参数,使整个空调系统达到最佳节能状态[4]。其次是对冷热源的控制,DDC自动监控调节空调系统冷热源的相关参数,实时监测空调设备运行状况是否正常,并适时调节空调设备的工作强度甚至启停,避免浪费。另外,DDC系统的功能还包括自动累积空调设备的运行时间,对于达到使用年限的设备,系统将根据设定的使用寿命,作出判断,提醒用户及时维修或更换。
1.4 DDC系统的控制过程
该系统对空调水系统的控制体现在对变流量系统的控制上。水系统依靠水泵有目的、有计划地控制水量,以供空调调节温度所需,这样也可节约水泵工作所需电量。此系统冷水机组与冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔是相互对应、一脉相承的。为保证整个系统的顺利运行,必须设置冷冻水泵和冷却水泵的备用设施[5],以便在出现意外时冷水机组及冷却塔能正常切换。启动时,系统先开启冷却塔风扇再启动冷却塔,然后启动冷却水泵,冷却水泵开启30 s后再开冷水阀启动冷冻水泵,至此冷水机组便可正常运转了。系统关闭时反向运行即可。根据水流开关信号启动冷水机组,以冷水流量及供回水温度之差的乘积计算冷负荷,对冷水机组的变频控制应在单台机器运行时进行。系统对所有设备,包括冷水机组、冷却水泵、冷冻水泵、电动阀等都控制启停,并将执行情况随时传至主控室。
DDC系统控制过程的优点主要有以下几点:
首先,计算机控制系统采用集散型体系结构,控制起来灵活方便,操作简单。主要是由主计算机控制就地计算机,由就地计算机控制DI、DO、AI和AO模块,最后由模块分别控制现场的各种传感器及执行器。在这个系统中,设计了多种联动控制以保证系统和设备的安全可靠运行。冷却水泵和初级水泵联动,要启动冷却水泵后才能启动初级水泵,这样就能保证冷水机组不会被冻结。初级水泵和冷水机组也是联动的,同冷却水泵和初级水泵关系一样,必须先启动初级水泵才能启动冷水机组。
其次,计算机控制系统采用PID调节,维持空调水温的恒定。PID的计算公式为:
用离算法计算得出:
最后,冷蓄冰空调系统在不同的工作情况下的操作都非常简单,只需要操作鼠标,控制系统就可自动完成。该系统性能优越并能保证冰蓄冷空调系统处在最好的工作状态。目前,DDC系统在控制方式上作了改善,在保证效果的前提下,可最大限度达到节能的目的。
2 网络组态控制技术
随着微型计算机性价比的提升[6],智能仪表和现场总线技术的引入,以计算机为中心的控制系统越来越受到设计者的青睐。网络组态未来的冰蓄冷空调控制系统很有可能是网络组态技术的集成,控制系统可通过监控网络连接到信息网,网络组态是比DDC系统更加先进的控制方法。
网络组态软件首次将自动化软件与Web浏览器相结合,所有的配置都能通过一个标准的网络浏览器执行。它的基本组成部分有客户端、监控节点、工程节点。具体技术图如图2所示。
组态控制系统以浏览器为基础,把TCP/IP协议安装在软件中,这样开放的互联网就成为组态控制系统的一部分[7],客户端不需要另外的费用就能对系统进行访问,了解系统的情况,系统还有相应的动态栏,根据自己的需要,编写问题来了解系统的动态。这比以往的系统更为先进,客户端访问数量不受限制,而且其保护性能也比以往的系统强。
组态控制系统的控制界面由手动调节界面、参数设置画面、报警显示等界面组成。各个画面之间的切换通过按钮实现,通过鼠标就能完成,操作起来十分方便。例如手动调节画面,工作人员可以对负载泵进行强制开关,对比例阀的开度进行设置。在参数画面中,对系统供水温度进行调节,以保证系统正常运行。报警画面可以对报警日期、报警类型等进行记录,以便以后的检查和维护。
组态控制系统具有以下优点:(1)在网络环境下对空调系统进行远程诊断维护、远程操作、控制风量等。(2)庞大的数据库构架,用户可以对空调预先设定执行任务,高效灵活。(3)非同步建构功能,允许多用户同时建构数据库,完全具备网络多用户功能口。(4)多叠式网络安全结构(防火墙和内建安全系统),保护用户数据的安全。(5)矢量绘图方式,图形大小不易失真,在不同分辨率、不同大小的显示器上无需调整界面大小,并可直接导入AutoCAD的DXF文件,进行全功能的编辑。(6)简易的TCL脚本,在不同的操作平台、不同的浏览器上都能发挥功能。网络组态技术的这些特点,特别是远程诊断维护、远程操作、控制功能和多用户功能,在冰蓄冷空调的控制系统中的应用是非常先进的。
3 结语
我国是人口大国,随着经济的迅猛发展[8],能源的节约与合理利用越来越重要,而电力资源紧缺现象在我国仍然十分严重,怎样解决用电高峰时的电力不足,是一个令人头疼的难题。随着空调用户的增多,这种现状也会越来越严重,而空调自动控制系统利用其独特的特点,极大地缓解了这种情况,提高了系统运行的可靠性,还降低了费用消耗。本文较为详细地介绍了常用的2种空调自动控制系统的基本原理及控制过程,希望对相关人士有所帮助。
参考文献
[1]陈付林.冰蓄冷空调系统运行优化控制研究[J].机电信息,2011(21)
[2]曹红芬.冰蓄冷空调的应用与技术经济分析[D].上海:上海海运学院,2001
[3]杨宁,史维秀,谢朝国.冰蓄冷系统运行及控制策略探讨[J].制冷,2011(1)
[4]廖勇.冰蓄冷空调系统的优化控制方案设计[J].工业控制计算机,2008(2)
[5]王晓宁.利用网际组态软件WebAccess实现过程控制系统远程控制[J].仪器仪表用户,2003(5)
[6]苏奎峰.TMS320F2812原理与开发[M].北京:电子工业出版社,2005
[7]汪晓光,王艳丹.可编程控制器原理及应用[M].北京:机械工业出版社,2002
热电厂锅炉自动点火控制方案 篇9
目前随着自动化程度的提高,越来越多的锅炉配置了自动点火装置以及相应的控制系统。这不仅节约了人力,提高了点火的安全可靠性,而且更加经济有效。金陵石化热电厂6台锅炉均采用手工点火,不仅工作强度大,而且安全性低,特别是当设备存在故障隐患或者操作失误时所造成的损失不可估量。而自动点火能有效降低危险性。
但这六台锅炉喷燃器近几年陆续进行过改造,点火燃料呈多样化,有燃油,有干气,现有的自动点火控制策略已不能适用,只有针对其锅炉及点火特点研究控制策略。
1 锅炉简介
金陵热电厂应环保要求,对燃烧器进行了相应的改造,改造成低氮燃烧器,其燃烧过程为缺氧燃烧,这样能有效地减少NOx的产生和排放。改造中将原来四个角的三层二次风减少为两层二次风,同时增加了两层sofa风(燃尽风)。这样就需要对点火中的控制做相应的改变。
点火从锅炉四个角依次进行,每个角各有一个干气枪和油枪以满足不同燃料点火。整个点火过程不但需要进行一系列的操作,还要进行正确的判断,每一步操作都要有相应的依据。
2 设计思路
根据工艺特点和安全性的要求,利用现有设备和控制系统(HONEYWELL TPS)进行改造。方案分为吹扫条件逻辑、吹扫程序及点火程序两部分。设计中强调安全和环保因素:安全方面,吹扫效果通过对可燃气浓度进行监测,点火中对枪温进行监测,枪温低于设定值需切断燃料,对火焰实行实时监测;环保方面,通过对排放参数的检测实时调节sofa风(燃尽风),使点火中保证缺氧燃烧,减少整个过程NOx的产生。整个过程均通过DCS对仪表的检测进行判断、控制,实现完全自动。
当锅炉处于备用状态后,操作员发出吹扫指令,DCS的吹扫程序会进行吹扫条件的判断,条件满足后会发出开启吹扫的相关设备进行吹扫,完成吹扫时间同时可燃气浓度检测合格后进入点火程序。点火程序会依次对四个角进行点火控制,开启二次风门以及SOFA风门,推进油枪或干气枪,推进点火枪,触发高能点火器打火,同时打开油阀或气阀,点火过程中对重要参数进行实时监测,并根据情况作出相应的调整。最后通过检测火焰信号判断点火是否成功,并作下一步的控制。点火成功退出点火枪,不成功退出点火枪的同时关闭油阀气阀,退出油枪或干气枪,再次进行吹扫。
吹扫条件逻辑如图1所示,吹扫及点火流程如图2所示。
3 结语
此方案投资小,安全环保,节约了人力成本。
参考文献
[1]杨波,丁文捷,张小于.钒铁冶炼炉安全自动点火装置研究[J].自动化仪表,2014,35(7):32-35
[2]吴明亮,赵坤,吴明永,等.基于PCS7的沸腾炉节油自动点火控制系统的设计与应用[J].化工自动化及仪表,2014,41(10):1158-1161
自动控制方案 篇10
关键词：矿山,充填材料,制备站,自动控制,方案
1 充填材料制备站自动控制系统的要求
矿山生产工作需要高质量的充填材料作为基础和支撑, 而矿山充填材料的制备工作需要在高效的自动控制技术及控制设备的支持下进行。矿山日常生产与充填料越来越高的品质标准对材料制备自动控制系统提出了越来越高的要求。
生产规模相对较大的矿山企业一般需采用PLC作为系统建设与运行的核心控制器, 控制器的型号及控制系统的结构需根据矿山企业实际生产规模及日常生产流程进行选择和组建。合理建设与运行系统中的控制点, 并切实根据充填材料的需求量、品质要求对整个控制系统的运行工作进行规划和调整, 可有效降低系统建设的初期成本及后期运行成本。
生产规模相对较小的矿山企业一般采用工业标准弱电信号 (4~20 m A) 为核心控制系统, 生产规模不断扩大的矿山企业也可适当引入和应用工控机 (IPC) 作为核心控制器, 但需要采用控制卡扩展技术辅助控制系统建设和运行工作。以工控机 (IPC) 为核心控制器、控制卡扩展技术为辅助的自动控制系统具有构造简单、管理便捷、成本较低的优点。本文针对该控制系统, 探讨了某矿山充填材料制备站的自动控制方案。
2 自动控制系统技术参数方案
2.1 充填材料制备参数方案
本矿山主要采用全尾砂高浓度胶结充填工艺完成充填材料制备工作, 其中的填充原料选自矿山生产过程中残留的全尾砂。本矿山生产过程中每日所需充填材料350 m3, 最高所需充填材料900 m3, 每日水泥需求量51 t。充填料制备控制系统运行中的灰砂比应控制在1∶9~1∶4.5, 系统每小时处理的充填材料应维持在55~87 m3之内, 充填材料浓度为58%~72%, 砂浆浓度为62%~68%。制备的充填材料中尾砂含量为2.5~2.9 t/m3, 所含尾砂浓度为36%~39%, 水泥松散容重为1.1~1.4 t/m3。本矿山日常生产过程中胶结充填材料的消耗状况为:水泥148 kg/m3, 水525 kg/m3, 全尾砂1 210 kg/m3。
2.2 砂仓、水泥仓技术参数
本矿山共设立2座立式砂仓与1座水泥仓, 其中砂仓高17.8 m, 仓体直径10.0 m;水泥仓高17.5 m, 仓体直径5.03 m。供砂管管径为DN400 mm, 出砂管管径为DN125 mm, 充填材料管管径为DN125 mm, 高压水水压为0.52 MPa。另外, 系统砂仓及水泥仓还应达到以下要求: (1) 使用冲板流量计监测水泥仓日常运行过程中的充填料进出量, 并根据监测到的充填料进出量调整电机速度, 从而将水泥仓的给料量控制在合理范围内。 (2) 采用电磁流量计监测砂仓的日常充填料供给量, 并根据监测到的充填料进出量对电机速度做出调整, 以控制砂仓内部充填料的进出量。 (3) 通过浓度计监测砂仓运行过程中的砂料供给浓度, 并根据监测到的充填料进出量对电机速度做出调整, 以控制砂仓内部充填料的浓度。 (4) 采用超声波液位计监测砂仓与水泥仓内部的充填料及溶液供给量, 根据检测到的充填料及溶液供给量调整电动管夹阀开启角, 达到控制砂仓及水泥仓内部充填料及浆液供给量的目的。
3 系统日常运行方案
3.1 系统基本运行项目控制方案
本矿山主要采用IPC工控机作为充填材料制备工作的自动控制系统核心控制器, 系统在充填材料的实际制备控制工作中, 其充填材料供给量、充填料制备精度、砂浆浓度、实际控制方式等控制项目需达到以下要求: (1) 控制系统的充填料实际供给量应保持在55~87 m3/h范围内, 灰砂比应控制在1∶9~1∶4.5。 (2) 充填材料浓度为58%~72%, 砂浆浓度为62%~68%。 (3) 控制系统应通过手动控制与自动控制2种操作方式的灵活切换实现供料、供灰、供水等环节连续、平稳运行。 (4) 应将充填料的配比精度作为制备工作的首要标准, 同时兼顾浆液流量、浓度、液位的监控工作, 将充填材料配比精度及浆液流量、浓度、液位的供给误差控制在3%以下。
3.2 系统流程控制方案
本矿山的充填材料自动控制系统主要通过搅拌系统、传输系统、砂料供给等环节的控制实现矿山生产过程中的充填料制备工作, 其工作重点和难点是砂量及灰量的控制管理环节。
首先, 根据矿山既定的生产量及充填料制备控制系统的充填制备能力、材料浓度、密度及灰砂比计算整个控制过程中所需的灰量、砂量及供水量, 初步确定各控制流程中的管理标准。将砂浆浓度控制在62%~68%, 稳定砂浆流量及给灰量, 通过搅拌等方式调节浆液的浓度、液位, 将浆液的液位及浓度控制在既定生产指标内。重点控制系统的出砂量、给灰量、浆液浓度及液位, 控制调节过程采用弱PID法完成。采用弱PID控制方式时, 事先对操作误差进行设定, 并根据不同的误差级别实行模糊控制调节, 当系统误差过分高于既定误差范围或长时间存在时, 系统会发出警报, 并重新制定各环节初始值。系统运行过程中, 通过砂浆浓度及砂浆流量的检测与控制实现给灰量、给水量的协调控制, 通过出浆量、给水量的监控调节实现浆液浓度及液位的调控, 进而达到弱化系统砂量及灰量控制管理滞后的目的。
4 系统软硬件配置方案
4.1 系统软件配置方案
本矿山充填料制备自动控制系统以IPC工控机作为核心控制器, 系统中软件包的开发与利用主要通过组态软件的引入完成。开发后的软件能够对系统内部给水量、给灰量进行即时显示和累计统计, 对浆液的浓度、液位进行及时统计。
控制系统软件操作的主体界面是充填工艺的操作流程, 操作者通过主界面的控制实况了解系统硬件运转情况及不同流程的运行状况。例如, 工作人员可通过仪表柜及主界面上显示的即时数据明确系统中砂仓的给料状况, 在警报装置启动之后尽快对系统各环节初始值进行重新计算和设置, 及时降低砂仓及灰仓内部的给料量, 并随时预防和处理砂仓及水泥仓内部充填料及浆液满溢和不足问题。通过操作界面监控砂仓中尾砂电动阀及高压水量调节阀等硬件的运行状态。另外, 软件系统控制下的操作界面能够在控制系统实际运行过程中为工作人员提供直观的流程运转及硬件工作状态提示, 并引导操作人员进行正确的管理和调控, 简化实际操作过程。针对矿山控制系统的实际工作量、运行指标设置系统开机与关机时间、运行规格、工艺安排及故障处理方式, 同时建立并填制每日的系统运行监控表单, 通过计算机网络实现即时管理。
4.2 系统硬件配置方案
根据控制系统的软件配置状况及技术要求选取配置相应的硬件, 并建立完善的硬件检测与调控机制, 通过5~20 m A的工业标准信号实现硬件运行信息的处理和传输, 并通过仪表柜与工业控制机实现系统硬件的整体监控。
采用两相制或三相制导波雷达对灰仓的料位进行检测控制, 工作电压为DC15~25 V, 法兰盘安装检测距离为18 m, 检测精度为1 mm, 对仓内灰粉的抗干扰能力很强。水流量选用LED-103型电磁流量计计量, 电磁流量计技术成熟, 精度较高。砂仓尾砂电动阀选用快速关断电动阀ZKZP-1.6-100, 高压水流量调节阀选用ZKZP-1.6-65, 均采用手动与自动控制2种方式实现工作调节。
5 结语
本文在研究矿山充填材料制备站自动控制系统基本要求的基础上, 制定了合理的系统技术参数方案、日常运行管理方案及自动控制系统软硬件配置方案。充填材料制备自动控制方案的实施大大简化了材料制备工作, 能有效提升矿山充填工作效益。
参考文献
[1]祝太平.井下混凝土制备及输送系统工程改造回顾[J].采矿技术, 2012 (3)
[2]徐应军, 张彩红.某矿山充填材料制备站自动控制方案[J].甘肃冶金, 2007 (4)
自动控制方案 篇11
【关键词】TBZK-II；驼峰自动化技术；实验方案
1.系统介绍
TBZK-II型驼峰自动化控制系统是有铁道科学研究院通信信号研究所研制开发，用于编组站驼峰场作业过程自动化控制，将驼峰作业按照功能分为驼峰推峰机车控制、驼峰进路控制和驼峰溜放速度控制三部分，系统包含的信号设备主要为ZK4电空转辙机、非重力式减速器及重力式减速器、T.CL-2B型驼峰雷达、电磁踏板、T.CW1型电脑变频测长轨道区段、驼峰信号机、轨道电路等。
2.模拟试验方案
2.1 ZK4型转辙机模拟试验方案
模拟条件：通过在分线盘X1/X3、X2/X3、间跨接24V灯泡来模拟室外电机启动条件；通过在X4/X6、X5/X6间封联沟通表示。
试验方法：
（1）自动集中道岔。
闭合侧面保险，在SJ（锁闭）落下的时，通过手动应急盘操作手柄进行操作道岔定、反位动作。
反位操作时，在DBJ↑、DCJ（道岔操作）在接通111～112时，扳动反位手柄，DCJ励磁反位打落，接通111～113，在扳动手柄同时观察分线盘X2/X3间跨接24V灯泡会瞬间亮灯后有灭灯，同时会有一个瞬间DC24V的电压，并且为X2+、X3-，此时组合架DBJ↓、FBJ↑。
定位操作时，在FBJ↑、DCJ（道岔操作）在接通111～113时，扳动手柄，DCJ励磁定位吸起，接通111～112，在扳动手柄同时观察分线盘X1/X3间跨接24V灯泡会瞬间亮灯后有灭灯，同时会有一个瞬间DC24V的电压，并且为X1+、X3-，此时组合架DBJ↑、FBJ↓。
试验局部条件：
1）DCJ转极电路中轨道电路的条件接入，在紧急情况下，当车压入防护区段DG1或者同时压入DG区段，此时如果道岔有表示，同样可以接通DCJ励磁转极电路，操纵道岔进行定、反位的转动。
2）手动操作优先微机操作，手柄在手动时SZJ↓（手动操作），微机无权操作，手柄在自动时SZJ↑。
（2）电气集中道岔：闭合侧面保险，在JDJ↓、JFJ↓时，通过应急盘上的定、反位按钮ZDA、ZFA按钮及DA按钮进行操作道岔定、反位转动。反位操作时，在DBJ↑、FBJ↓、DCJ（道岔操作）在接通111～112时，同时按压应急盘上的ZFA和DA按钮，其动作原理和自动集中一致；定位操作时，在FBJ↑、DBJ↓、DCJ（道岔操作）在接通111～113时，同时按压应急盘上的ZDA和DA按钮，其动作原理和自动集中道岔一致。电气集中道岔微机操作优先于手动操作。
2.2非重力式减速器模拟试验方案
模拟条件：通过在新分线盘Z1/ZHH、Z2/ZHH、Z3/ZHH、Z4/ZHH、HJJ/ZHH、间跨接24V-60V灯泡来模拟室外条件
试验方法：闭合侧面保险，按压制动或缓解按钮，对应的分线盘24V-60V灯泡发光。
在JXA（检修按钮）拉出时，按压手动控制台Z1A，Z1J↑同时通过Z2J/Z3J/Z4J第1、2组接点构成自闭。同时接通HJJ的缓放充电电路。此时分线盘Z1/ZHH间跨接24V-60V灯泡亮灯，同时控制台Z1B亮红灯，同时ZAJ↑↓。
按压手动控制台Z2A，切断Z1J的自闭电路Z1J↓，Z2J↑同时通过Z1J/Z3J/Z4J第1、2组接点构成自闭。同时通过自身第3组接点接通HJJ的缓放充电电路。此时分线盘Z2/ZHH间跨接24V-60V灯泡亮灯，同时控制台Z2B亮红灯，同时ZAJ↑↓。同时Z1B灭灯。
按压手动控制台Z3A，切断Z2J的自闭电路Z2J↓，Z3J↑同时通过Z1J/Z2J/Z4J第1、2组接点构成自闭。同时通过自身第3组接点接通HJJ的缓放充电电路。此时分线盘Z3/ZHH间跨接24V-60V灯泡亮灯，同时控制台Z3B亮红灯，同时ZAJ↑↓。同时Z2B灭灯。
按压手动控制台Z4A，切断Z3J的自闭电路Z3J↓，Z4J↑同时通过Z1J/Z2J/Z3J第1组接点构成自闭。同时通过自身第3组接点接通HJJ的缓放充电电路。此时分线盘Z4/ZHH间跨接24V-60V灯泡亮灯，同时控制台Z4B亮红灯，同时ZAJ↑↓。同时Z3B灭灯。
按压手动控制台HJA，切断ZJ的自闭电路ZJ↓，HJJ↑同时通过C从充电变为放电，HJJ缓放。。此时分线盘HJJ/ZHH间跨接24V-60V灯泡亮灯，同时控制台HB亮绿灯，ZB灭灯，同时ZAJ↑↓。待HJJ缓放结束落下时，此时线盘HJJ/ZHH间跨接24V-60V灯泡灭灯，同时HB灭灯。
2.3重力式减速器模拟试验方案
模拟条件：通过在新分线盘ZF1/ZH1H、HF1/ZH1H、ZF2/ZH2H、HF2/ZH2H间跨接25W交流220灯泡模拟室外制动阀和缓解阀动作，在ZB1/ZHBH、HB1/ZHBH、ZB2/ZHBH、HB2/ZHBH间用封连线人工短接，给出表示。
制动时：在HBJ↑时按压ZA，此时ZKJ↓，接通ZJ1-2励磁电路，ZJ1↑，ZJ2↑，同时通过自身第1组接点自闭，同时切断ZKJ的励磁电路。同时通过ZJ自身第2组接点接通HJ励磁电路，HJ↑，RC电路充电，此时新分线盘ZF1/ZH1H、ZF2/ZH2H间跨接灯泡点亮。人工在分线盘封连ZB1/ZHBH、ZB2/ZHBH，此时ZBJ1↑、ZBJ2↑。控制台ZB亮红灯。
缓解时：按压HA，HJJ保持吸起，切断ZJ自闭电路，ZJ1↓，ZJ2↓，此时RC电路放电，，HJ1、HJ2开始缓放，此时新分线盘HF1/ZH1H、HF2/ZH2H间跨接灯泡点亮，待，HJ1↓、HJ2↓。此时人工在分线盘封连断开ZB1/ZHBH、ZB2/ZHBH间封线，接通HB1/ZHBH、HB2/ZHBH，此时HBJ1↑，HBJ2↑，与此同时，分线盘间HF1/ZH1H、HF2/ZH2H间跨接灯泡灭灯；在减速器区段JGJ空闲、SZCJ↑（手动操作）的情况下同时接通ZKJ励磁电路，同时自闭。同时控制台HB亮绿灯。
2.4交流连续式驼峰轨道电路模拟试验
模拟条件：根据站场大小，现已24股道为例，用8—10台BG-50轨道变压器，在控制模拟盘对应的轨道区段利用二极管做一个桥式整流通，过调节变压器II次侧电压，通过导线模拟轨道条件，利用纽子开关来模拟室外轨道区段的占用和空闲。
模拟盘的制作：根据站场形状，在对应轨道区段布置纽子开关，在每一个区段做一个桥式整流，在模拟盘把每个轨道区段的桥式整流的输入Q线和H线环接后接在轨道变压器II次侧端子上，在模拟盘把纽子开关的中节点接到桥式整流输出的一个端子，分线盘每个轨道区段的Q线接到对应桥式整流输出的另一个端子。
轨道电路的试验：上下扳动纽子开关，对应轨道继电器GJ↑↓，同时在轨道测试盘观察表示灯的亮灭，测量电压。在试验分路道岔轨道电路时要注意DG1J、DGJ、FDG1动作的先后次序。
风电机组控制系统控制方案的确定 篇12
1 风力发电控制方案研究的目的与意义
据资料显示, 全球化石燃料的储备量逐年下降, 并且使用化石燃料所带来的环境污染、温室效应也被世界很多国家担心。所以寻找替代化石燃料途径的研究应运而生!而风能储量达, 风电清洁作为替代能源之一越来越受到各个国家的青睐!风电的优点体现在以下方面。
(1) 充分利用风能资源, 减少常规能源的消耗, 符合很多国家能源改革的方向。
(2) 风力发电场对比同规模使用燃煤电厂其向大气排放的污染物为零, 实现固体、气体零排放。对保护大气环境有积极作用。
(3) 风力发电场比燃煤电厂可节省大量淡水资源, 减少水环境污染。特别是对缺少淡水资源的沿海及干旱地区更重要。
(4) 建设风力电场对发展沿海经济有重大意义。如建海产冷库、开展海水淡化、进行电量季节调峰等都起到关键作用。
2 国内外风电行业发展概述
近年, 世界风力发电如雨后春笋, 逐年以二位数速度迅猛增长, 截至1998年, 全球装机9689 MW。装机容量前10名的国家是:德国2874 MW、美国1890 MW、丹麦1400 MW、印度968 MW、西班牙834 MW、荷兰364 MW、英国331 MW、中国223 MW、意大利180 MW和瑞典174 MW。
我国风力发电起步于20世纪80年代末, 集中在沿海和新疆、内蒙风能带。1986年至1994年试点, 1994年新疆达坂城2号风场首次突破装机10 MW (当年全国装机25 MW) , 4年后, 全国装机223 MW, 增长9倍, 占全球风力发电装机的2.3%。
2.1 风电机组结构的确定
2.1.1 风电机组类型的选择
(1) 按风力发电机组类型选择。
根据风电场的风能资源状况, 地区属于Ⅲ级风场, 70 m高度年平均风速7.2 m/s, 适宜选择中低风速区型风电机组;根据推算的风场不同高度实测年历时风速资料, 按不同风电机组功率曲线, 对各类机组的理论发电量和理论利用小时数进行了初步估算, 推荐选择叶轮直径较大的风电机组。
(2) 按风力发电机组单机容量选择。
目前风电机组单机容量最大已可达到3 MW以上, 如东特许权项目要求设备国产化率达到50%, 在与各设备供应商咨询了解后, 初步确定4种可满足国产化率要求的风电机组, 其单机容量分别为85 0 k W、1000 kW、1250 kW和2000 kW。
(3) 按风力发电机组参数对比选择。
查阅相关资料对比可得WT G 1与WTG3、WTG4型机组均采用变桨功率调节方式, 在高风速区段, 叶轮保持较高的效率, 对风能资源的利用效率高, WTG4机组采用全变速运行, 为目前较新发展的技术。
2.1.2 变流系统拓扑结构的选择
风能机组是把风能变成频率和幅值都变化的交流电, 然后经过整流, 把交流电变成直流电, 再经过三相逆变器把直流变成幅值和频率一丁点额交流电输入到电网中去。所以中间电力电子系统变幻的好坏在很大程度上影响风电系统发电的好坏, 当然对控制系统的稳定性也产生很大的影响, 因此对变流器系统拓扑结构的确定是必要的。变流系统拓扑结构的分类及其特点。
(1) 不可控二极管整流器接三相电压型PWM逆变器, 这种类型拓扑结构作用是将风电机组产生的那种幅值、频率都变化的交流电通过整流器整流变成直流电, 然后再经过PWM电压源型逆变器作用变成幅值和频率都恒定的交流电。
优点是:开关频率较高, 从而减少了对电网的谐波。
缺点是:由于前端是不可控整流所以输出为不稳定的直流电, 当风速较低时, 逆变器输入电压也会随着较低, 当要并网时, 就必须提高逆变器调制深度。
(2) 电压型PWM逆变器的拓扑结构。
这种结构因为升压斩波电路相对第一种结构可以解决在低风速时逆变器输入电压低、运行差等问题。同时通过斩波电路可以矫正功率因数, 从而改变开关器件的占空比, 进而达到输出电流与输出的电压同步的目的。这种结构的主要的特点是:控制点额结构简单, 控制方法灵活, 开关的利用效率提高!
(3) 接三相电压型PWM逆变器。
使用这种结构目的主要是采用交叉并联的方法减小流过开关管的电流。其本质两个周期对单个升压斩波电路电流控制一次。采用此方法能够有效地提高放大倍数, 调节占空比。其优点是:保护开关管, 减小流过开关管的电流, 增加输入电流的稳定性, 削弱纹波的影响。缺点:设计的技术瓶颈是并联运行时的均流问题。
2.2 风力发电机组控制系统功能的实现
风力发电机组控制系统应完成的功能。
(1) 启动控制。
(2) 并/脱网控制。
(3) 偏航与解缆。
(4) 限速及刹车。
对在风电场中运行的风力发电机组还应具备远程通信功能。运行过程中, 控制系统需要监测的主要参数包括以下几个方面: (1) 电力参数——电网三相电压、发电机输出的三相电流、电网频率及发电机功率因数等。 (2) 风力参数——风速、风向。 (3) 机组状态参数——转速 (发电机、风轮) 、温度 (发电机、控制器、轴承、增速器油温等) 、电缆扭转、机械刹车状况、机舱振动、油位 (润滑油位、液压系统油位) 。 (4) 反馈信号——回收叶间扰流器、松开机械刹车、松开偏航制动器、发电机脱网及脱网后的转速降落信号。
目前绝大多数风力发电机组的控制系统都选用集散型或分布式 (DCS) 工业控制计算机。有各种功能的专用模块可供选择, 可以方便地实现就地控制, 许多控制模块可直接布置在控制对象的工作点, 就地采集信号进行处理;同时DCS现场适应性强, 便于控制程序现场调试及在机组运行时可随时修改控制参数。
通常发电机组的运行通常由单片机或可编程逻辑控制器件等进行控制。MCS-80C32、8XCl96MC等各种单片机用于控制风力发电机的运行, 实现了自动跟风、并/脱电网控制, 甚至是通信功能等。C60P等各型PLC也作为主控单元被用于风力发电控制系统中, 适应了集群控制和单机无人值守的应用要求。
3 结语
本文主要对风力发电机组控制系统为研究对象, 即从分电机组的选择、变流系统拓扑结构的选择、风电控制系统控制的实现等方面阐述了风力发电机组中存在的问题及其相应的解决方法, 对风电机组控制整个系统的稳定、高效运行都有十分重要的意义!
摘要：风能是一种清洁能源, 但风电机组系统结构的合理性和控制系统的稳定性直接影响风能发电的效率。风电机组结构复杂, 本文着重从风电机组的结构和控制系统选择为主线, 对控制系统多种方案进行比较与选择, 进而达到使风电机组控制系统稳定性与高效工作的目的。
关键词：控制,风电机组,结构选择
参考文献
[1]焦冲, 风电控制与物理实验设计系统[D].北京:华北电力大学, 2011:14-25.