導語：如何才能寫好一篇自動控制系統(tǒng)，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關(guān)鍵詞:自動控制系統(tǒng)控制方式組成

1、自控系統(tǒng)的基本概念

1.1 自動控制的重要性

(1)自動控制技術(shù)水平的高低,標志著一個國家工業(yè)和科技先進與否。

(2)高水平的自動控制技術(shù)對一個國家的工業(yè)、國防和科學起著至關(guān)重要的作用。

(3)自動控制原的基本思想和基本方法可以用于各個領(lǐng)域。

(4)每個工程技術(shù)人員和高級管理人員必須具備自動控制原理的知識。

控制主要是指給一個運動過程施加約束,使運動過程按指定的路徑,向期望的方向發(fā)展。自動控制的定義:是指在沒有人直接參與的情況下,利用外加的設(shè)備或裝置,使機器、設(shè)備或生產(chǎn)過程的某個工作狀態(tài)或參數(shù)自動地按照預定的規(guī)律運行。

2、自動控制系統(tǒng)基本控制方式

自動控制系統(tǒng)是指為自動達到某一目的,由相互制約的各個部分按一定規(guī)律組織成的、具有一定功能的整體。自動控制系統(tǒng)的組成主要包括控制器、被控對象、反饋環(huán)節(jié)、給定裝置等。而自動控制系統(tǒng)基本控制方式主要有開環(huán)控制、閉環(huán)控制和復合控制三種。

2.1 開環(huán)控制如圖1所示

其特點是在控制器和被控對象之間只有正向控制作用而沒有反饋作用,簡單、控制精度低。

2.2 閉環(huán)控制如圖2所示

閉環(huán)系統(tǒng)自動把輸出量反送到輸入端并與輸入量進行比較,得到偏差信號,偏差越大,控制力度也越大。迫使輸出量向輸入量靠近。 故控制精度高。反饋是指將檢測出來的輸出量送回到系統(tǒng)的輸入端,并與輸入量進行比較的過程。負反饋主要是指偏差量=輸入量-反饋量。負反饋的自動調(diào)節(jié)原理可簡單總結(jié)為輸出量↓→反饋量↓→偏差量↑控制量↑→輸出量↑反之,也一樣?？傊?能自動減小偏差,恒定輸出。

2.3 閉環(huán)控制的特點包括以下兩個方面

(1)自動檢測偏差,不斷調(diào)整控制量,克服前向通道上的各種干擾,控制精度高,穩(wěn)定性好。

(2)對反饋通道上的干擾不能克服,對反饋設(shè)備要求高,價格貴,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜。

2.4 復合控制如圖3所示

該圖為干擾補償?shù)拈_環(huán)控制和按偏差的閉環(huán)控制相結(jié)合,復合控制的效果也比單一的反饋控制或者單一的開環(huán)控制的效果都好。

3、自動控制系統(tǒng)的組成

圖4為一個簡單控制系統(tǒng)實例,主要包括:

給定環(huán)節(jié)——用于產(chǎn)生輸入到控制系統(tǒng)的指令信號。指令信號通常稱為輸入量或給定量,常用r來表示。

比較環(huán)節(jié)——用于將給定量與反饋量進行比較,比較環(huán)節(jié)的輸出量等于兩輸入量的代數(shù)和。箭頭上的符號表示輸入在此相加或相減。給定量與反饋量的差值,稱為偏差,常用e來表示。

控制器——接受偏差信號,通過轉(zhuǎn)換與運算,產(chǎn)生控制量u,以改善系統(tǒng)的性能?？刂屏砍Ｓ胾來表示。

中間環(huán)節(jié)—— 它的作用是將控制信號進行變換、功率放大等,以便對被控對象進行控制。達到糾正偏差的目的。

被控對象G——它是要求實現(xiàn)自動控制的設(shè)備。它接受控制量并輸出被控制量。系統(tǒng)輸出量常用c來表示。不希望的、影響系統(tǒng)輸出的信號,稱為擾動,常用n來表示。

反饋環(huán)節(jié)——將輸出量轉(zhuǎn)換為主反饋信號的裝置,主反饋是與輸出成正比或成某種函數(shù)關(guān)系,但量綱與參考輸入相同的信號,用b來表示。

隨著的自動控制系統(tǒng)在各行業(yè)應(yīng)用的不斷加深,自動控制系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用企業(yè)也面臨著更高挑戰(zhàn)。這就要求自動控制開發(fā)企業(yè)必須加大對相關(guān)人才培養(yǎng)與引進,通過人才戰(zhàn)略提高自身的市場競爭力,提高對應(yīng)用自動控制系統(tǒng)客戶的售后服務(wù),保障自動控制系統(tǒng)的精準性,為該技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ)。

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DCS系統(tǒng)在很長時間就已經(jīng)得到了相關(guān)方面的普及工作，而且其在實際中的應(yīng)用效果也是非常好的，可以說在各個領(lǐng)域的自動化控制技術(shù)領(lǐng)域都有其不可取代的地位。DCS系統(tǒng)就是集散的控制系統(tǒng)，系統(tǒng)的核心思想是通過分散控制，進而進行集中操作的指導方針。DCS系統(tǒng)主要是由上位系統(tǒng)還有下位系統(tǒng)構(gòu)成，上位系統(tǒng)應(yīng)用的是工業(yè)控制計算機，現(xiàn)場的數(shù)據(jù)，存儲，還有報警處理，打印以及控制參數(shù)的設(shè)定等，都是運用組態(tài)軟件來完成實時的顯示工作。在實際的作業(yè)工作中，通過借助于工業(yè)控制計算機，然后對上位系統(tǒng)進行全方式的控制，這方面的內(nèi)容主要包括應(yīng)用WinCC組態(tài)軟件，實現(xiàn)對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行的實時的顯示，處理，還有對各種參數(shù)進行的設(shè)定，以及對所有數(shù)據(jù)進行存儲的工作，對一些可能出現(xiàn)問題的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)自動報警，還有最終數(shù)據(jù)的輸出功能等。而下位系統(tǒng)是由PLC構(gòu)成的，同時還要連接現(xiàn)場的一些設(shè)備。在上下位系統(tǒng)之間，通過應(yīng)用Ethernet來實現(xiàn)通訊，其根本目的就是要滿足對數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控。就目前而言，基礎(chǔ)的自動化控制系統(tǒng)組件主要有S7－300系列的PLC硬件，而系統(tǒng)平臺的主要界面是Windows2010，其監(jiān)控軟件是WINCCV6.0，相應(yīng)的編程軟件是STEP7V5.3。

2針對于DCS系統(tǒng)的鍋爐系統(tǒng)自動化控制系統(tǒng)的整體方案

2.1控制任務(wù)的運行方法。

（1）自動調(diào)節(jié).通過對鍋爐運行參數(shù)進行自動的調(diào)整，這樣來適應(yīng)外界的負荷，還有工質(zhì)參數(shù)的要求，同時還能讓鍋爐保持在比較經(jīng)濟的工作狀況下運行。（2）程序控制。在程序控制方面而言，比如引風機，鼓風機，還有爐排的啟動順序等，它們控制開關(guān)的啟、停以及運行等動作，通過先進的技術(shù)進行自動化的控制。（3）保護聯(lián)鎖。如果是從保護聯(lián)鎖方面而言，比如鍋爐在運行的過程中，這個系統(tǒng)配置對水位是否正常，以及壓力是否正常等情況能夠進行報警的系統(tǒng)功能，同時還包括那么針對保護作用的，對壓力以及水位異常情況下的連鎖保護功能。建立電氣聯(lián)鎖保護系統(tǒng)，可以有效的預防和杜絕在設(shè)備關(guān)閉過程中的操作性失誤。

2.2控制系統(tǒng)本身的功能

（1）控制燃燒系統(tǒng).燃燒系統(tǒng)的控制的目的就是確保蒸汽管內(nèi)的壓力穩(wěn)定，與此同時還要保證有足夠的燃燒效率。所以為了平衡這二者的關(guān)系，操作人員在調(diào)節(jié)鍋爐負荷以及燃料的時候，就需要及時的對送風，還有引風量進行有效的調(diào)節(jié)和改變。如果負荷增減的度量比較大，還可以選取調(diào)節(jié)措施為停開數(shù)層或某一層。（2）鍋爐送風自動控制系統(tǒng)。鍋爐送風的主要目的是讓投入的燃料，在爐膛燃燒的時候，能夠自動的投入合適的風量，進而保證鍋爐的原料的有效燃燒，從而來提高鍋爐的工作效率。這里需要涉及到控制參數(shù)，而對送風的控制參數(shù)而言，主要是送風參數(shù)，還有煤氣的壓力參數(shù)，這兩個參數(shù)可以讓鍋爐的熱效率得到保證，通過借助不斷的對送風機擋板開度的大小進行調(diào)整，進而來實現(xiàn)送風壓力的自動調(diào)節(jié)的目的。如果有兩臺送風機同時的在運行，就應(yīng)該并列其中的一個，而對另一個的送風機的擋板進行調(diào)節(jié)。（3）對爐膛內(nèi)負壓力的調(diào)節(jié)。平衡量和引風量的目標，是當鍋爐的運行處于穩(wěn)定的狀態(tài)時，要保持它的為微負壓，做到這一點，系統(tǒng)就可以有效的并且安全的運行。爐膛中的負壓自動控制機制，是通過調(diào)節(jié)引風機入口的風門開度來實現(xiàn)的，這個過程中，一定要保持爐膛內(nèi)的負壓在－20到10Pa的微負壓狀態(tài)之間，進而就可以保證鍋爐安全的燃燒。（4）對蒸汽溫度的調(diào)節(jié).在蒸汽溫度的調(diào)節(jié)方面，現(xiàn)在基本上都是選用自制的冷凝水噴減溫裝置。它的工作原理是按照蒸汽的出口處，對溫度測量的結(jié)果來判斷的，通過自動打開調(diào)節(jié)閥，然后對溫度進行有效的調(diào)整，以此來保證溫度處于正常合理的范圍之內(nèi)，也就是在430到450℃之間。這些就是DCS系統(tǒng)的鍋爐系統(tǒng)自動化控制系統(tǒng)的整體方案，這個方案的有效落實，在實際的生產(chǎn)中，不僅能夠給相關(guān)的操作人員以很大的方便性，而且還能有效的保障各個行業(yè)的生產(chǎn)加工工作，尤其是在對燃燒的鍋爐的保護方面，只要按部就班的執(zhí)行每一項的工作內(nèi)容，而不是偷工減料的落實工作，鍋爐在工作方面是不會出現(xiàn)比較嚴重的事故的，所以相關(guān)的領(lǐng)導和技術(shù)人員對一線的操作人員，一定要做好相關(guān)的培訓工作，進而保證DCS控制系統(tǒng)在實際的生產(chǎn)中發(fā)揮其最大的作用，給企業(yè)創(chuàng)造出更大的價值。

3針對于DCS控制系統(tǒng)的控制聯(lián)鎖保護技術(shù)

3.1鍋爐的保護設(shè)計和技術(shù)應(yīng)用

為了安全的監(jiān)控爐膛，更好的保證穩(wěn)定的鍋爐燃燒情況，所以就需要控制好DCS的軟硬件。在運行的時候，被輸送到燃燒爐跟前的高爐煤氣，還有焦爐煤氣分別從鍋爐的燃燒器，送入到爐膛內(nèi)部而進行燃燒過程，煤氣燃燒所需要的空氣是由鼓風機提供給，而鼓風機在工作的過程中，先要把冷空氣送到空氣的預熱器內(nèi)，然后通過加熱后，再讓熱風道把熱空氣送進爐膛內(nèi)。如果煤氣的壓力過低，或者鼓風的引風因為其他的故障而停止了工作，鍋爐的內(nèi)部就會發(fā)生回火而造成爆炸的事故，對鍋爐中的所有氣動閥來說，在切斷層面上都必須要進行連鎖控制，這樣才能保證在出現(xiàn)異常的時候，所有的安全氣閥都可以被自動的連鎖系統(tǒng)給切斷，也就是說，點火煤氣壓力控制點火小的氣動閥，而噴氣自動閥，還有高爐煤氣壓力控制高爐的大噴氣動閥，在它們之間實現(xiàn)連鎖和切斷，這對于所有的氣動閥來講，如果讓引風機以及鼓風機進行全部的控制，那么一旦出現(xiàn)鼓風，引風機停止作業(yè)的情況，就會造成所有的氣動閥都會被快速的連鎖切斷。

3.2水位連鎖保護技術(shù)的應(yīng)用

針對于DCS控制系統(tǒng)方面，其在處理水位變化方面能夠?qū)崿F(xiàn)非常好的自動化控制。這個系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置了因壓力的大小而導致水位偏高或偏低的聲光報警裝置，還有因水位偏低而停爐熱工連鎖保護保護功能。尤其是氣泡水位的控制設(shè)計方案，其可以根據(jù)給水的流量，還有氣泡液位和蒸汽的流量對給水閥進行合理化的調(diào)節(jié)，進而保護了鍋爐水位的穩(wěn)定性。

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1水箱水位自動控制系統(tǒng)的組成

針對偏遠農(nóng)村分散居住，取水不方便（包括從水井取水）的特點，考慮到農(nóng)民生活消費水平不高，設(shè)計的供水系統(tǒng)必須是既方便農(nóng)民的生活，又經(jīng)濟實惠等特點的水箱水位自動控制系統(tǒng)。水箱水位自動控制系統(tǒng)的組成。

由圖中可知，水位自動控制系統(tǒng)電路主要由主電路和控制電路兩大部分組成。主電路是一臺抽水水泵，由220V交流電源電壓供電?？刂齐娐酚砂ㄕ鳌V波、穩(wěn)壓電路、感應(yīng)電路及限流限壓電路組成。

2水箱水位自動控制系統(tǒng)的設(shè)備

水位自動控制系統(tǒng)的設(shè)備只需選用價格低廉、安全可靠的設(shè)備。

由設(shè)備表可知，所有的設(shè)備都是簡單而常用的小型設(shè)備，價格低廉，控制和維護簡單易于掌握，對遠離城市的偏遠地區(qū)非常適用。傳統(tǒng)的水位控制系統(tǒng)通常使用傳感器進行上、下限控制，以保證水位在上、下限之間。此設(shè)計中只用三根導線來代替?zhèn)鞲衅鞣胖迷谏稀⑾孪匏恢g，利用水的導電特性完成上、下限水位的自動控制，節(jié)省了購買傳感器的費用，也不必考慮傳感器的故障，進一步降低成本，提高系統(tǒng)的可靠性。

常見的生活用水供應(yīng)系統(tǒng)工作形式是由外來補充水源（一次水源）向一個高位水塔和一個低位水池補水，再由高位水塔和低位水池（二次水源）向各用戶供水。此設(shè)計主要考慮針對家庭供水系統(tǒng)（或者某些單獨取用水之處），因此只需用（儲）水箱而非水塔供水。系統(tǒng)供水是由水箱直接供應(yīng)，不用考慮由位置高度所形成的壓力來進行供水，不用氣壓供水，不必在屋頂上設(shè)置水箱，也不用單獨建筑水塔，僅在廚房或需用水的地方放置一足夠大的（儲）水箱即可滿足供水要求。

3水箱水位自動控制系統(tǒng)的控制原理

該水箱水位自動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，控制原理如下：系統(tǒng)上電后，交流電源經(jīng)整流、濾波、穩(wěn)壓后，由電位器調(diào)節(jié)獲得12V直流工作電壓。當水箱水位低于下限時，接觸器線圈失電，其常閉觸頭使水泵接通工作，抽水到水箱中；當水位上升到上限時，接觸器線圈得電，常閉觸頭斷開，常開觸頭閉合，水泵停止抽水。

V1、V2用來保護LM317輸出端電壓為安全電壓，使其免受短路電流的影響；V3用來保護三極管，同時避免觸電事故的發(fā)生。水位的上、下限可通過調(diào)整三根導線的位置設(shè)定。

4測試應(yīng)用

該設(shè)計經(jīng)安裝調(diào)試，結(jié)合實驗室給排水系統(tǒng)進行測試，效果良好。正式應(yīng)用于某鄉(xiāng)鎮(zhèn)幾個家庭的日常用水裝置中已將近兩年，至今未發(fā)生故障。該系統(tǒng)在運行期間穩(wěn)定性高，完全符合預先規(guī)定的標準，只需將控制電路穩(wěn)壓輸出調(diào)整在10V-12V之間，可投入使用?？捎媒涣髯儔浩鞴╇?，也可以用直流供電。

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【關(guān)鍵詞】PLC自動控制系統(tǒng)；可靠性；分析

PLC自動控制系統(tǒng)是以服務(wù)企業(yè)為宗旨，將可編邏輯控器與企業(yè)以及企業(yè)以外的相關(guān)環(huán)境主體聯(lián)動起來形成的一個自動的可控制系統(tǒng)。工業(yè)控制單元作為中央控制單元，配有組態(tài)軟件，選用大屏幕實時監(jiān)控，實現(xiàn)各個控制點的數(shù)據(jù)修改以及故障診斷，還可以顯示各裝置的結(jié)構(gòu)圖，各個裝置的工藝圖等等。工業(yè)控制機與下位機PLC之間采用串行通訊方式進行數(shù)據(jù)的交換，通常情況下，范圍在一千米以內(nèi)選用的通訊方式是485雙絞線進行通訊的，如果距離比較遠的就采用光纖進行通訊，甚至更長的距離就采用無線通訊的方式。PLC自動控制系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和交換主要是通過利用內(nèi)部的鏈接寄存器。由于PLC自動控制系統(tǒng)自身的優(yōu)越性，因此在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛。

一、影響PLC自制控制系統(tǒng)可靠性的因素

盡管PLC自動控制系統(tǒng)本身就具有很高的可靠性，但是在操作過程中，如果PLC輸出口控制的執(zhí)行機構(gòu)沒有按要求來操作，輸入給PLC的開關(guān)量的信號以及模擬信號都出現(xiàn)錯誤，這些情況都會影響PLC自動控制系統(tǒng)的可靠性。

1.PLC自動控制系統(tǒng)的輸出后控制執(zhí)行機構(gòu)沒有按要求操作的原因：①由于變頻器自身的故障，導致變頻器所帶的電機就不會按照工作要求來進行工作了。②執(zhí)行機構(gòu)沒有按照操作要求對各種電動閥以及電磁閥的開關(guān)進行及時的打開或者是關(guān)閉，或者是該開的沒有開到位，該關(guān)的也沒有關(guān)到位，就會使系統(tǒng)出現(xiàn)不能夠正常的工作，影響PLC自動控制系統(tǒng)的可靠性。③控制負載的接觸器并沒有可靠的工作，盡管PLC發(fā)出了動作的指令，但是執(zhí)行機構(gòu)并沒有按照要求進行操作。

2.輸入給PLC的開關(guān)量的信號以及模擬信號都出現(xiàn)錯誤的原因：①盡管現(xiàn)場觸點只是閉合了以此，但是PLC卻認為已經(jīng)閉合了很多次，另一方面，PLC的掃描周期也比較短，就在計算以及移位、累加上出現(xiàn)錯誤，就影響了控制信號的錯誤。②自動控制系統(tǒng)的觸點接觸不良，以及變送器反映現(xiàn)場的非電量偏差比較大，這些都屬于變送器和機械開關(guān)自身的故障，同樣影響PLC自動控制系統(tǒng)的可靠性。③最后，可能出現(xiàn)線路老化，以及機械之間的拉扯都有可能造成傳輸信號線的短路或者短路，都造成了現(xiàn)場信號無法輸送出去，及時的傳遞給PLC，就造成了PLC自動控制系統(tǒng)的控制出錯。

二、如何提高PLC自動控制系統(tǒng)的可靠性

要想提高PLC自動控制系統(tǒng)可靠想，必須要及時的發(fā)現(xiàn)以上的問題，用聲光報警系統(tǒng)來提示操作人員，及早的排除故障，讓PLC自動控制系統(tǒng)安全可靠的正常運行。

1.建立可靠性的執(zhí)行機構(gòu)。針對現(xiàn)場的信號準確的輸送給PLC之后，PLC的執(zhí)行結(jié)果將要通過執(zhí)行機構(gòu)對現(xiàn)場的調(diào)節(jié)以及控制來完成的。因此怎樣進行執(zhí)行機構(gòu)的可靠性操作時當務(wù)之急。主要采取以下措施：①當關(guān)閉或者開啟電動閥以及電磁閥的時候，應(yīng)該根據(jù)閥門的開啟以及關(guān)閉時間不同，分別設(shè)置延時時間，通過檢測延時的時間來觀察電動閥以及電磁閥是否開關(guān)到位的信號，當這些信號不能夠按時以及準確的返回給PLC時，就表明電動閥有可能出現(xiàn)故障了，應(yīng)及時的進行檢查處理。②當負載由接觸器控制時，通過停止或者啟動接觸器轉(zhuǎn)為對接觸器圈的控制，通過觀察啟動時，接觸器是否可靠吸合；停止時，接觸器是否可靠釋放。這些措施來提高執(zhí)行機構(gòu)的可靠性。

2.建立完善的故障報警系統(tǒng)。在設(shè)計自動控制系統(tǒng)上采用分層的形式，實現(xiàn)系統(tǒng)的三層故障顯示報警制。

（1）一級報警系統(tǒng)：它主要是生產(chǎn)現(xiàn)場的故障顯示報警控制，通過在控制現(xiàn)場各控制面板上，采用指示燈指示設(shè)備是否正常工作的情況，當指示燈一直亮時就說明自動控制系統(tǒng)正常工作；當指示燈出現(xiàn)閃爍時，就說明自動控制系統(tǒng)出現(xiàn)運行的故障了，就需要及時的檢查處理故障。為了防止指示燈泡損壞而不能正常反映控制系統(tǒng)的工作情況，報警系統(tǒng)專門設(shè)置了故障復位/燈測試按鈕，這個按鈕專門檢查指示燈是否損壞。在系統(tǒng)工作的任何一段時間可以持續(xù)按下燈測試三秒鐘，正常情況下，所有的指示燈應(yīng)該全部亮，如果發(fā)現(xiàn)有指示燈不亮，就說明這個指示燈泡已經(jīng)損壞了，需要及時的更換燈泡。更換完燈泡后，按下故障復位鍵，所有的指示燈就恢復正常工作了。

（2）二級報警系統(tǒng)：主要是針對中心控制監(jiān)視屏幕的顯示器上，當自動控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，監(jiān)視屏幕上就會有文字顯示故障的類型，在工藝流程圖上對應(yīng)相關(guān)設(shè)備就會閃爍，在歷史記錄表中就會記錄這一故障。

（3）三級報警系統(tǒng)：出現(xiàn)設(shè)備故障會顯示在中心控制室信號箱內(nèi)，一旦設(shè)備出現(xiàn)故障，中心控制室信號箱內(nèi)就會通過聲以及光的報警方式。來提醒操作人員及時處理事故。

在進行故障的處理時，可以將故障進行分類，有些故障的排除對自動控制系統(tǒng)正常運行的影響小，就可以在運行的過程中進行排除，這樣一來，就可以大大的減少了整個系統(tǒng)的停止工作時間，提高PLC自動控制的系統(tǒng)的可靠性；有些故障的排除需要在控制系統(tǒng)停止運行后，才能進行排除的。

3.提高執(zhí)行機構(gòu)人員的操作技能。對于處理設(shè)備故障，必須要求操作人員有較高的專業(yè)技能，懂得PLC的操作原理以及充分了解可編程邏輯控制器運行，這樣一來，就能更好的為提高PLC自動控制系統(tǒng)的可靠。加強執(zhí)行機構(gòu)人員的操作能力的培訓，有利于減少在操作過程中出現(xiàn)人為的原因，影響設(shè)備的正常運行。最后，必須加強操作人員對自動控制系統(tǒng)的可靠性的重視。

4.提高輸入信號的可靠性。要想提高輸入信號的可靠性，就必須從以下兩方面著手：

（1）在進行程序設(shè)計時，通過增加數(shù)字濾波程序，從而增加信號的可靠性。模擬信號濾波可以對現(xiàn)場的模擬信號連續(xù)采樣三次，三次的信號采樣分別存放在數(shù)據(jù)器寄存器中，當進行最后一次采樣時，等到結(jié)束后，通過利用數(shù)據(jù)比較，數(shù)據(jù)的比較指令以及數(shù)據(jù)的交換指令去除一個最小值一個最大值，得到的中間值就作為本次采樣的結(jié)果存取到數(shù)據(jù)寄存器中。這樣一來就可以提高PLC自動控制系統(tǒng)的可靠性。

（2）通過強化信號線，因為信號線的準確主要是由于收到電壓以及電流的影響，所以，在設(shè)計信號線的時候，應(yīng)該加強信號線的抗壓以及抗干擾能力。通過科學的方法，對現(xiàn)場進行設(shè)置，減少由于電輻射所帶來的干擾，必須嚴格要求PLC設(shè)備以及信號線的選擇上，應(yīng)該選擇正規(guī)廠商生產(chǎn)的信號線以及設(shè)備，這樣一來，可以提高設(shè)備的使用壽命；選擇一些抗老化能力比較好的信號線，避免長時間的使用出現(xiàn)損壞。根據(jù)周邊的實際環(huán)境來進行信號線的布置，當周圍會出現(xiàn)很多老鼠時，應(yīng)該在信號線周圍進行防鼠措施；當周圍環(huán)境比較潮濕或者腐蝕性比較強，應(yīng)該采用防腐效果好的信號線。

（3）對PLC的設(shè)備以及信號線進行不定期或者定期的檢查。一旦發(fā)現(xiàn)信號線老化，設(shè)備接觸不良，出現(xiàn)短路或者開關(guān)不到位的現(xiàn)象時，應(yīng)及時處理或者是做好預防措施。

5.提高現(xiàn)場失效調(diào)查。對PLC自動控制系統(tǒng)的可靠性提高，一種罪根本打方法就是通過提高現(xiàn)場失效性調(diào)查。可靠性設(shè)計與一般產(chǎn)品設(shè)計以及計算工作不一樣，它不能僅僅通過理論和數(shù)據(jù)就能得到想要的結(jié)果，它主要是取決于現(xiàn)場的實際發(fā)生的失效情況，通過對它的了解，來制定提高可靠性的對策。通過實驗室的實驗也是取得失效數(shù)據(jù)的一種方法，但是由于實驗室實驗受到內(nèi)容以及方法的限制，并不能完全代替現(xiàn)場失效調(diào)查的分析，因此，要提高現(xiàn)場失效性的調(diào)查。

三、結(jié)束語

總而言之，提高PLC自動控制系統(tǒng)的可靠性研究是隨著實踐的工作不斷推進的，它是一個動態(tài)的過程，需要操作人員不斷的完善自身的操作技能以及更高層此的提高系統(tǒng)的可靠性。PLC的自動控制系統(tǒng)的可靠性并不等同于PLC的可靠性，它要比PLC的可靠性更為復雜。因此，提高自動控制系統(tǒng)的可靠性需要在實踐中不斷的摸索。

參考文獻

[1]唐爽.論PLC自動控制系統(tǒng)的可靠性[J].考試周刊， 2011（15）.

[2]刁乃新.淺談對PLC自動控制系統(tǒng)可靠性的認識[J].黑龍江科技信息，2007（6）.

[3]王建國.淺談對PLC自動控制系統(tǒng)可靠性的認識[J].今日科苑，2009（24）.

[4]趙東偉.對PLC自動控制系統(tǒng)可靠性的探討[J].化工質(zhì)量，2005（15）.

[5]許昊.動控制系統(tǒng)可靠性分析探討[J].科技信息（科學教研），2007（12）.

[6]張鳳璐.淺談PLC可靠性研究[J].黑龍江科技信息，2008（8）.

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［關(guān)鍵詞］空壓機；變頻控制；自動控制

引言

近年來，隨著變頻和自動控制技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多的礦山企業(yè)應(yīng)用空氣壓縮機（以下簡稱空壓機）變頻自動控制技術(shù)［1］。本設(shè)計以空壓機站整體為控制對象，以“恒壓”和“按輸供氣”為控制目標，應(yīng)用現(xiàn)代變頻調(diào)速和自動控制技術(shù)，研制出螺桿空壓機站變頻自動控制系統(tǒng)［2］，從而實現(xiàn)了空壓機站整體全自動變頻控制，極大地改善了空壓機的運行環(huán)境，消除了空壓機的空載運行，節(jié)能效果十分理想。

1自動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及功能

1.1系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

螺桿空壓機站變頻自動控制系統(tǒng)主要由變頻控制單元、自動控制單元和監(jiān)控單元等組成，如圖1所示。

1.2主要部分功能

（1）上位機（工控機）。上位機安裝于礦山集中控制中心，是集中監(jiān)控系統(tǒng)的核心部件［3］。同時，上位機具有聯(lián)網(wǎng)功能，可以將監(jiān)控信息上傳至企業(yè)以太網(wǎng)，進而與互聯(lián)網(wǎng)相聯(lián)，企業(yè)管理人員可以通過瀏覽網(wǎng)頁的方式了解各空壓機的運行狀況。（2）可編程控制器（PLC）。PLC安裝于空壓機站機房內(nèi)，作為空壓機站的現(xiàn)場控制核心。本設(shè)計中PLC選用三菱FX3U系列PLC［4］，通過安裝在其內(nèi)部具有通信功能的擴展板及配置在通信網(wǎng)絡(luò)中具有FX-485PC-IF功能的擴展模塊［5］，實現(xiàn)上位機與PLC的通信，從而實現(xiàn)上位機對空壓機的遠程控制。（3）觸摸屏。觸摸屏安裝于現(xiàn)場自動控制柜上，作為現(xiàn)場人機對話界面。它通過與PLC通信，實現(xiàn)對PLC參數(shù)設(shè)定和對設(shè)備運行參數(shù)的現(xiàn)場監(jiān)控。（4）變頻器。變頻器為空壓機的調(diào)速裝置，在PLC的控制下，實現(xiàn)對空壓機轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。為實現(xiàn)空壓機站所有運行空壓機全變頻覆蓋運行模式，變頻器的配置臺數(shù)按與空壓機一對一控制方式確定。

2系統(tǒng)主要功能實現(xiàn)

2.1實現(xiàn)對空壓機站設(shè)備的整體自動控制

本設(shè)計將空壓機站所有空壓機納入同一個控制系統(tǒng)進行整體控制，利用安裝在空壓機站內(nèi)的PLC對多臺設(shè)備進行綜合控制，從而實現(xiàn)對站內(nèi)各空壓機的啟停、供氣壓力的調(diào)節(jié)等各方面的統(tǒng)一控制。

2.2實現(xiàn)對空壓機站各設(shè)備的遠程集中監(jiān)控

設(shè)置在礦井控制中心的上位機通過通信網(wǎng)絡(luò)與空壓機站的PLC連接，實現(xiàn)上位機與PLC的數(shù)據(jù)交換。一方面，PLC將設(shè)備的運行參數(shù)傳輸至上位機，通過上位機進行存儲或在顯示屏上顯示，實現(xiàn)遠程監(jiān)視功能；另一方面，上位機將操作人員的操作指令（或參數(shù)修改指令）通過通信網(wǎng)絡(luò)傳送至PLC，通過PLC處理后，形成對空壓機站各設(shè)備的控制信號，使設(shè)備按上位機指令運行，實現(xiàn)了遠程集中控制功能［6-9］。

2.3實現(xiàn)空壓機高效運行

本系統(tǒng)采用運行空壓機全變頻覆蓋控制方式，即站內(nèi)所有運行的空壓機均為變頻控制方式?？諌簷C在變頻控制狀態(tài)下運行時，其運行的每一轉(zhuǎn)均為有效做功狀態(tài)，消除了空載無效運轉(zhuǎn)，大幅提高了運行效率。

2.4實現(xiàn)恒壓和按需供氣功能

控制系統(tǒng)以空壓機站的供氣壓力為控制目標，利用PLC的PID調(diào)節(jié)功能，根據(jù)供氣系統(tǒng)中用氣設(shè)備用氣量的多少對空壓機的轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)。當用氣設(shè)備的用氣量增加時，供氣管網(wǎng)中的壓力呈降低趨勢，則控制系統(tǒng)控制空壓機的轉(zhuǎn)速增高，使空壓機的供氣量增加；反之，則控制系統(tǒng)控制空壓機的轉(zhuǎn)速降低，使空壓機的供氣量減少。這種調(diào)節(jié)過程保證了供氣管網(wǎng)中的供氣壓力基本不變，實現(xiàn)了恒壓和按需供氣功能。

3系統(tǒng)軟件設(shè)計

整個控制系統(tǒng)采用PLC控制，系統(tǒng)控制流程如圖2所示。

4結(jié)論

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關(guān)鍵詞： 控制系統(tǒng) 性能分析 性能指標 控制方法

隨著新材料、新技術(shù)、新工藝及數(shù)學的應(yīng)用，自動化和它的控制理論越來越廣泛地應(yīng)用到不同領(lǐng)域，不僅涉及高科技航天領(lǐng)域，像飛船上天，太空艙對接及對火星的探索，以及海洋深處5千米的下潛，更廣泛地應(yīng)用在工業(yè)自動化、醫(yī)學、金融等方面，也滲透在我們的生活中。我們身邊更是無處不存在自動化電氣設(shè)備，例如：空調(diào)、電視、手機等，我們越來越離不開這些省時、省力、快捷、方便的電氣自動化設(shè)備。

一個自動控制系統(tǒng)它調(diào)節(jié)的過渡過程好壞如何評判？如何買一臺冰箱？很多人可能更重視冰箱的性能價格比、售后服務(wù)、耐用及功能等。對于自動控制系統(tǒng)的研究，我們更重視的是冰箱制冷的過渡過程。

一、系統(tǒng)性能分析方法

1.系統(tǒng)的穩(wěn)定性、準確性和快速性

如果有五臺同樣品牌同型號的冰箱，但它們的制冷過程不同你會如何選擇購買呢？這個制冷過程如下圖所示：

分析如下：①號冰箱相對于其他是最穩(wěn)的，⑤號冰箱是制冷最快的，但明顯看出它是不穩(wěn)定的，而①②③④號冰箱只要給它們足夠的時間，從理論上分析都能達到要求的精度，因為它們的過渡曲線是隨著時間不斷接近目標值的，用數(shù)學方法分析當時間足夠長時它是收斂的。

所以如何評價一個系統(tǒng)就是衡量一個自動控制系統(tǒng)的性能指標，就是這個自動控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、準確性和快速性。綜合以上的分析可以得出我們希望系統(tǒng)比較穩(wěn)、比較準和比較快，但它們是相互制約的。對不同控制系統(tǒng)的性能要求應(yīng)有適當?shù)恼{(diào)整，例如有些系統(tǒng)比較強調(diào)準確性，有些系統(tǒng)會對快速性要求更高，但無論哪種穩(wěn)定性都是最重要的。

2.超調(diào)量、上升時間、調(diào)節(jié)時間和振蕩次數(shù)

要比較每個自動控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、準確性和快速性可以用下面的參數(shù)說明。

（1）大超調(diào)量δ%：超過目標值的最大偏差量與目標值之比，用百分比表示。

超調(diào)量越大說明穩(wěn)定性越差，而快速性越好，它們是相互制約的、矛盾的。

（2）上升時間tr：從開始上升時間到第一次到達目標值的時間。理想狀態(tài)下希望越短越好，在實際的自動控制系統(tǒng)中是不可能的。

（3）調(diào)節(jié)時間Ts：從開始上升到不斷調(diào)整后進入到穩(wěn)定的誤差范圍內(nèi)的時間。正是這段時間也可以稱作動態(tài)過程，之后的時間稱為穩(wěn)態(tài)。通常所指的動態(tài)性能指標包括穩(wěn)定性和快速性，穩(wěn)態(tài)性能指標就是準確性。穩(wěn)定性和穩(wěn)態(tài)是不能混為一談的，一定要分清。

（4）振蕩次數(shù)N：從開始上升到反復穿越目標值的次數(shù)。理想狀態(tài)下希望N=0.5次。這是考慮到三項指標的綜合性。

二、控制系統(tǒng)的控制方法分類

1.在閉環(huán)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)中學習和研究的環(huán)節(jié)

每個自動控制系統(tǒng)中被控裝置千差萬別，例如：加熱器、電機、水泵、閥門等等，被控量各不相同，例如：溫度、電機轉(zhuǎn)速、流量、壓力和燈光等。采集這些被控量的傳感器當然也不同，例如測溫的熱敏電阻或熱電偶、測速直流電機、壓敏電阻，光敏電阻等，它們涉及的知識非常廣泛，但都離不開的是控制器，也就是控制方法。我們選擇不同的控制方法就決定了這個系統(tǒng)的性能指標。

2.控制方法

（1）不連續(xù)調(diào)節(jié)器：例如前面提到的開關(guān)控制，也稱為斷續(xù)控制，因為它隨時間的變化是跳躍的，表現(xiàn)為兩個狀態(tài)，開或關(guān)狀態(tài)時就稱為二位調(diào)節(jié)，俗稱開關(guān)調(diào)節(jié)器。它的執(zhí)行器件有些設(shè)備中選用的是繼電器，因為繼電器不適合頻繁的開關(guān)作用，所以一般用在精度要求不高的系統(tǒng)中。

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關(guān)鍵詞 電氣 自動控制系統(tǒng) 功能

中圖分類號：TM921.5 文獻標識碼：A

1 電氣自動控制系統(tǒng)的概述

1.1 電氣自動控制系統(tǒng)的概念

電氣自動控制就是為了達到特定的控制目的，在沒有人直接參與的情況下，使用檢測儀表和其他的控制設(shè)備裝置對機器或者某一過程進行控制。一個電氣自動控制系統(tǒng)可以分為控制器和控制對象這兩部分，其中控制器是指控制機器或者過程的整套自動化的設(shè)備和儀表；控制對象則是指被控制的機器設(shè)備或過程。在控制過程中需要各種相關(guān)的數(shù)據(jù)參數(shù)作為控制用的參考數(shù)據(jù)，或者叫做被控參數(shù)?？刂破骱涂刂茖ο笾g具有對應(yīng)的變化規(guī)律，可稱為系統(tǒng)的輸入和系統(tǒng)的輸出。

1.2 電氣自動控制系統(tǒng)的性能要求

對于電氣自動控制系統(tǒng)的性能，大致可以概括為以下兩個方面：一是跟隨輸入，即電氣自動控制系統(tǒng)的輸出參量應(yīng)該跟隨著系統(tǒng)的輸入?yún)⒘慷兓?，比如弧焊機器人末端跟蹤焊縫軌跡的控制系統(tǒng)，就要求控制器的輸出可以做到跟蹤輸入軌跡來變化。但這其中也有一些例外的情況，比如有些控制系統(tǒng)中的輸入?yún)⒘渴遣桓S時間變化的，這就要求輸出參量也不跟隨時間變化。不管輸出參量是否隨這時間變化與否，但它都是符合跟隨輸入的原則的。另一個性能要求就是抗干擾，在進行電氣自動控制過程中，難免會受到外界因素的影響，導致控制系統(tǒng)的輸出參量產(chǎn)生一些偏差。所以為了保證控制系統(tǒng)能夠正確無誤地輸出數(shù)據(jù)，就要保證其具有一定的抗干擾能力。

1.3 電氣自動控制系統(tǒng)的分類

按照控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分類，電氣自動控制系統(tǒng)可分為開環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)和復合式控制系統(tǒng)；若是按照電氣自動控制系統(tǒng)的任務(wù)分類，則可以分成調(diào)節(jié)系統(tǒng)、隨動控制系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)；按照電氣自動控制系統(tǒng)的數(shù)學模型分類，則可以分為線性控制系統(tǒng)和非線性控制系統(tǒng)，其中又包含時變和非時變的系統(tǒng)；按照電氣自動控制系統(tǒng)的信號進行分類，則可以分為連續(xù)控制系統(tǒng)和離散控制系統(tǒng)。除此之外，還可以根據(jù)系統(tǒng)的變量、規(guī)模、系統(tǒng)智能化程度等進行分類。

2 電氣自動控制系統(tǒng)的功能

電氣自動控制系統(tǒng)的標準語言規(guī)范是 Windows NT和IE。在電氣自動控制系統(tǒng)的發(fā)展領(lǐng)域，由于人機界面能夠靈活地控制并且容易集成，目前為止已經(jīng)成為了一種主流的發(fā)展方向，受到越來越多的用戶青睞。并且，電氣自動控制系統(tǒng)使用的Windows NT和IE語言使其更加容易維護。

隨著自動化生產(chǎn)水平的提升，企業(yè)中自動控制系統(tǒng)的作用顯得更加重要，并且正在逐步成為電氣系統(tǒng)良好運行的重要支持因素。從大的方面來說，對于電氣設(shè)備，自動控制系統(tǒng)的功能就是實現(xiàn)機械設(shè)備和過程的自動化操作，從而降低人工操作的難度，并且大幅度地提高電氣設(shè)備的運行效率。這種設(shè)備主要有以下功能：

2.1 自動控制功能

當設(shè)備出現(xiàn)故障時，需要電氣自動化控制系統(tǒng)自動切斷電路，來保證整個系統(tǒng)的安全。這也是自動控制系統(tǒng)成為電氣操作設(shè)備中必要設(shè)備的重要原因。電氣自動化控制系統(tǒng)中的控制回路能夠保證線路安全穩(wěn)定的運行，實現(xiàn)控制功能。

2.2 保護功能

電氣設(shè)備在運行過程中會時常發(fā)生不可預知的故障，電壓或電流以及功率等會超過設(shè)備與線路允許工作的范圍與限度，這就需要一套能夠檢測這些故障信號并對設(shè)備和線路進行自動處理的保護設(shè)備。

2.3 監(jiān)控功能 （下轉(zhuǎn)第55頁）（上接第39頁）

當前的電氣自動控制系統(tǒng)都配備了相應(yīng)的監(jiān)控功能。這是由于控制系統(tǒng)中的自變量是電，而電是不能被肉眼所看見的，從外表看一臺機器設(shè)備，是不能夠判斷它是否帶電。所以這就需要借助各種功能的傳感器的，設(shè)置各種視聽信號，利用傳感器進行轉(zhuǎn)化，從而監(jiān)控整個系統(tǒng)的變化。在自動控制系統(tǒng)檢測到異常狀況時，會自動發(fā)出報警信號，對工作人員進行提醒，實現(xiàn)系統(tǒng)的人機一體化。其中監(jiān)控方式又可以分為集中監(jiān)控方式、現(xiàn)場總線監(jiān)控方式和遠程監(jiān)控方式。首先，集中監(jiān)控方式方便運行維護，并且對控制站的防護要求較低，系統(tǒng)設(shè)計也相對簡單，但集中式的處理器的任務(wù)較為繁重，處理速度也因此較慢。而且電纜數(shù)量的增加、長距離的電纜也會引入的較多的干擾，也會影響系統(tǒng)的可靠性。需要二次接線，但是二次接線復雜，查線不方便，很大程度上增加了系統(tǒng)維護的工作量。對于遠程監(jiān)控方式說來，它適合于小型系統(tǒng)的監(jiān)控，不適合全廠的系統(tǒng)構(gòu)建，因為它的通訊速度較低。但它也具有一定的優(yōu)點：節(jié)省材料和安裝費用、可靠性高，并且組態(tài)靈活?，F(xiàn)場總線監(jiān)控方式加強了系統(tǒng)的針對性，它不僅具有遠程監(jiān)控方式的所有優(yōu)點，還可以減少大量的隔離設(shè)備。它通過通信線進行連接，節(jié)省大量電纜，從而大大降低了建設(shè)和維護成本。

2.4 測量功能

電氣自動控制系統(tǒng)能夠測定線路的各種參數(shù)，在人類自身能夠接收到的視聽信號只能定性地表征設(shè)備的工作狀態(tài)，要進行對設(shè)備的電壓、電流、功率等詳細參數(shù)的測定，還是需要使用具體的電氣設(shè)備。電氣自動控制系統(tǒng)本身具有自動測量這些數(shù)據(jù)的功能，這就給設(shè)備的控制帶來了很大的便利。

2.5 智能化功能

電氣自動控制設(shè)備智能化模式成為了企業(yè)發(fā)展的新方向。目前，對于以太網(wǎng)在自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用，已經(jīng)積累了豐富的經(jīng)驗，智能化的電氣設(shè)備也有了很快的發(fā)展。由于智能化技術(shù)具有良好的安全性、穩(wěn)定性和可靠性，就使其能完全擺脫人工操作，只通過計算機即可達到良好的控制效果。

3 電氣自動控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

在當前情況下，軟件的重要性得到了很大程度的提高，電氣自動控制系統(tǒng)正從單一的設(shè)備轉(zhuǎn)向集成的系統(tǒng)。這可以反映在如下方面：市場的需求促使自動化與IT平臺進行融合，尤其是電子商務(wù)的普及更將加速這一過程。在自動化領(lǐng)域中，IT技術(shù)和多媒體技術(shù)擁有相當廣泛的應(yīng)用前景：管理層不僅可以利用瀏覽器存取財務(wù)、人事等數(shù)據(jù)，也可以實時地對當前生產(chǎn)過程的動態(tài)畫面進行監(jiān)控，這樣就能夠?qū)崟r、全面、準確地了解詳細的生產(chǎn)信息?？梢哉f虛擬現(xiàn)實技術(shù)和視頻處理技術(shù)，將直接對未來的自動化產(chǎn)品產(chǎn)生深遠的影響。與此同時，軟件結(jié)構(gòu)、通訊能力、組態(tài)環(huán)境變得更加重要了。隨著當前計算機技術(shù)、以太網(wǎng)和技術(shù)的飛速發(fā)展，在未來的電氣自動控制系統(tǒng)中，電氣技術(shù)的與計算機和Internet結(jié)合將會變得越來越緊密，計算機將會在電氣自動控制系統(tǒng)中發(fā)揮不可替代的作用。

參考文獻

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篇8

DCS系統(tǒng)在很長時間就已經(jīng)得到了相關(guān)方面的普及工作，而且其在實際中的應(yīng)用效果也是非常好的，可以說在各個領(lǐng)域的自動化控制技術(shù)領(lǐng)域都有其不可取代的地位。DCS系統(tǒng)就是集散的控制系統(tǒng)，系統(tǒng)的核心思想是通過分散控制，進而進行集中操作的指導方針。DCS系統(tǒng)主要是由上位系統(tǒng)還有下位系統(tǒng)構(gòu)成，上位系統(tǒng)應(yīng)用的是工業(yè)控制計算機，現(xiàn)場的數(shù)據(jù)，存儲，還有報警處理，打印以及控制參數(shù)的設(shè)定等，都是運用組態(tài)軟件來完成實時的顯示工作。在實際的作業(yè)工作中，通過借助于工業(yè)控制計算機，然后對上位系統(tǒng)進行全方式的控制，這方面的內(nèi)容主要包括應(yīng)用WinCC組態(tài)軟件，實現(xiàn)對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行的實時的顯示，處理，還有對各種參數(shù)進行的設(shè)定，以及對所有數(shù)據(jù)進行存儲的工作，對一些可能出現(xiàn)問題的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)自動報警，還有最終數(shù)據(jù)的輸出功能等。而下位系統(tǒng)是由PLC構(gòu)成的，同時還要連接現(xiàn)場的一些設(shè)備。在上下位系統(tǒng)之間，通過應(yīng)用Ethernet來實現(xiàn)通訊，其根本目的就是要滿足對數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控。就目前而言，基礎(chǔ)的自動化控制系統(tǒng)組件主要有S7－300系列的PLC硬件，而系統(tǒng)平臺的主要界面是Windows2010，其監(jiān)控軟件是WINCCV6.0，相應(yīng)的編程軟件是STEP7V5.3。

2針對于DCS系統(tǒng)的鍋爐系統(tǒng)自動化控制系統(tǒng)的整體方案

2.1控制任務(wù)的運行方法。

（1）自動調(diào)節(jié)

通過對鍋爐運行參數(shù)進行自動的調(diào)整，這樣來適應(yīng)外界的負荷，還有工質(zhì)參數(shù)的要求，同時還能讓鍋爐保持在比較經(jīng)濟的工作狀況下運行。

（2）程序控制

在程序控制方面而言，比如引風機，鼓風機，還有爐排的啟動順序等，它們控制開關(guān)的啟、停以及運行等動作，通過先進的技術(shù)進行自動化的控制。

（3）保護聯(lián)鎖

如果是從保護聯(lián)鎖方面而言，比如鍋爐在運行的過程中，這個系統(tǒng)配置對水位是否正常，以及壓力是否正常等情況能夠進行報警的系統(tǒng)功能，同時還包括那么針對保護作用的，對壓力以及水位異常情況下的連鎖保護功能。建立電氣聯(lián)鎖保護系統(tǒng)，可以有效的預防和杜絕在設(shè)備關(guān)閉過程中的操作性失誤。

2.2控制系統(tǒng)本身的功能

（1）控制燃燒系統(tǒng)

燃燒系統(tǒng)的控制的目的就是確保蒸汽管內(nèi)的壓力穩(wěn)定，與此同時還要保證有足夠的燃燒效率。所以為了平衡這二者的關(guān)系，操作人員在調(diào)節(jié)鍋爐負荷以及燃料的時候，就需要及時的對送風，還有引風量進行有效的調(diào)節(jié)和改變。如果負荷增減的度量比較大，還可以選取調(diào)節(jié)措施為停開數(shù)層或某一層。

（2）鍋爐送風自動控制系統(tǒng)

鍋爐送風的主要目的是讓投入的燃料，在爐膛燃燒的時候，能夠自動的投入合適的風量，進而保證鍋爐的原料的有效燃燒，從而來提高鍋爐的工作效率。這里需要涉及到控制參數(shù)，而對送風的控制參數(shù)而言，主要是送風參數(shù)，還有煤氣的壓力參數(shù)，這兩個參數(shù)可以讓鍋爐的熱效率得到保證，通過借助不斷的對送風機擋板開度的大小進行調(diào)整，進而來實現(xiàn)送風壓力的自動調(diào)節(jié)的目的。如果有兩臺送風機同時的在運行，就應(yīng)該并列其中的一個，而對另一個的送風機的擋板進行調(diào)節(jié)。

（3）對爐膛內(nèi)負壓力的調(diào)節(jié)

平衡量和引風量的目標，是當鍋爐的運行處于穩(wěn)定的狀態(tài)時，要保持它的為微負壓，做到這一點，系統(tǒng)就可以有效的并且安全的運行。爐膛中的負壓自動控制機制，是通過調(diào)節(jié)引風機入口的風門開度來實現(xiàn)的，這個過程中，一定要保持爐膛內(nèi)的負壓在－20到10Pa的微負壓狀態(tài)之間，進而就可以保證鍋爐安全的燃燒。

（4）對蒸汽溫度的調(diào)節(jié)

在蒸汽溫度的調(diào)節(jié)方面，現(xiàn)在基本上都是選用自制的冷凝水噴減溫裝置。它的工作原理是按照蒸汽的出口處，對溫度測量的結(jié)果來判斷的，通過自動打開調(diào)節(jié)閥，然后對溫度進行有效的調(diào)整，以此來保證溫度處于正常合理的范圍之內(nèi)，也就是在430到450℃之間。這些就是DCS系統(tǒng)的鍋爐系統(tǒng)自動化控制系統(tǒng)的整體方案，這個方案的有效落實，在實際的生產(chǎn)中，不僅能夠給相關(guān)的操作人員以很大的方便性，而且還能有效的保障各個行業(yè)的生產(chǎn)加工工作，尤其是在對燃燒的鍋爐的保護方面，只要按部就班的執(zhí)行每一項的工作內(nèi)容，而不是偷工減料的落實工作，鍋爐在工作方面是不會出現(xiàn)比較嚴重的事故的，所以相關(guān)的領(lǐng)導和技術(shù)人員對一線的操作人員，一定要做好相關(guān)的培訓工作，進而保證DCS控制系統(tǒng)在實際的生產(chǎn)中發(fā)揮其最大的作用，給企業(yè)創(chuàng)造出更大的價值。

3針對于DCS控制系統(tǒng)的控制聯(lián)鎖保護技術(shù)

3.1鍋爐的保護設(shè)計和技術(shù)應(yīng)用

為了安全的監(jiān)控爐膛，更好的保證穩(wěn)定的鍋爐燃燒情況，所以就需要控制好DCS的軟硬件。在運行的時候，被輸送到燃燒爐跟前的高爐煤氣，還有焦爐煤氣分別從鍋爐的燃燒器，送入到爐膛內(nèi)部而進行燃燒過程，煤氣燃燒所需要的空氣是由鼓風機提供給，而鼓風機在工作的過程中，先要把冷空氣送到空氣的預熱器內(nèi)，然后通過加熱后，再讓熱風道把熱空氣送進爐膛內(nèi)。如果煤氣的壓力過低，或者鼓風的引風因為其他的故障而停止了工作，鍋爐的內(nèi)部就會發(fā)生回火而造成爆炸的事故，對鍋爐中的所有氣動閥來說，在切斷層面上都必須要進行連鎖控制，這樣才能保證在出現(xiàn)異常的時候，所有的安全氣閥都可以被自動的連鎖系統(tǒng)給切斷，也就是說，點火煤氣壓力控制點火小的氣動閥，而噴氣自動閥，還有高爐煤氣壓力控制高爐的大噴氣動閥，在它們之間實現(xiàn)連鎖和切斷，這對于所有的氣動閥來講，如果讓引風機以及鼓風機進行全部的控制，那么一旦出現(xiàn)鼓風，引風機停止作業(yè)的情況，就會造成所有的氣動閥都會被快速的連鎖切斷。

3.2水位連鎖保護技術(shù)的應(yīng)用

針對于DCS控制系統(tǒng)方面，其在處理水位變化方面能夠?qū)崿F(xiàn)非常好的自動化控制。這個系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置了因壓力的大小而導致水位偏高或偏低的聲光報警裝置，還有因水位偏低而停爐熱工連鎖保護保護功能。尤其是氣泡水位的控制設(shè)計方案，其可以根據(jù)給水的流量，還有氣泡液位和蒸汽的流量對給水閥進行合理化的調(diào)節(jié)，進而保護了鍋爐水位的穩(wěn)定性。

4總結(jié)

篇9

關(guān)鍵詞：PLC 自動控制 可靠性

一、前言

PLC自動控制系統(tǒng)正越來越多地運用到工業(yè)現(xiàn)場控制當中。PLC，即可編程控制器，它是以微處理器為核心的通用工業(yè)自動控制設(shè)備，它面向控制生產(chǎn)過程、面向用戶，對工業(yè)環(huán)境適應(yīng)能力強，具有控制功能強、系統(tǒng)可靠性高、操作靈活方便、易于擴展、通用性強等一系列優(yōu)點，在工業(yè)自動化、機電一體化、傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)改造等諸多領(lǐng)域得到了相當廣泛的應(yīng)用[1]。但是在惡劣的工作環(huán)境下、保護程序使用不當、意外危急情況下，都有可能影響PLC的正常運行，甚至損壞設(shè)備，導致生產(chǎn)和安全遭到影響，造成非必要的經(jīng)濟損失和人身安全事故的發(fā)生。因此，分析PLC自動控制系統(tǒng)的可靠性，進而提高其可靠性，對工業(yè)生產(chǎn)及技術(shù)創(chuàng)新都有非常重要的意義。

二、PLC自動控制系統(tǒng)可靠性降低的主要因素

一個典型的PLC自動控制系統(tǒng)如下圖所示。中央控制單元與下位機PLC之間用雙絞線或光纖通訊方式，其取決于二者之間的距離。中央控制單元配有組態(tài)軟件，用大屏幕實時監(jiān)視界面，實現(xiàn)各控制點的動態(tài)顯示、數(shù)據(jù)修改、故障診斷、自動報警等[2]。

雖然工業(yè)控制機和PLC自動控制系統(tǒng)本身都具有很高的可靠性，但如果輸入給PLC的開關(guān)信號出現(xiàn)錯誤，模擬信號出現(xiàn)較大誤差，PLC輸出口控制的執(zhí)行機構(gòu)沒有按要求動作，這些都可能導致控制過程出錯，造成重大的經(jīng)濟損失，甚至人身安全也受到威脅。影響PLC自動控制系統(tǒng)可靠性的主要原因有以下幾點：

1、輸入給PLC的信號出錯

由于機械振動、線路自身老化等因素造成傳輸信號線短路或斷路，傳輸線纜出現(xiàn)故障，現(xiàn)場信號無法傳送給PLC，造成控制出現(xiàn)錯誤；機械觸點抖動，現(xiàn)場機械觸點雖然只閉合一次，PLC卻認為閉合了多次，雖然有其他防護措施，但由于PLC掃描周期太短，仍可能在計數(shù)、累加、移位等指令中出錯，導致控制出錯；機械開關(guān)自身出現(xiàn)故障，如觸電接觸不良，造成控制系統(tǒng)不能正常運行。

2、執(zhí)行機構(gòu)出錯

PLC發(fā)出正確的動作指令，但控制負載的接觸器不能完成可靠的動作，致使執(zhí)行機構(gòu)并沒有按要求動作；控制變頻器中變頻器自身出現(xiàn)故障時，變頻器所帶點擊電機并沒有按照要求執(zhí)行動作；執(zhí)行機構(gòu)中各種電動閥、電磁閥開關(guān)功能出現(xiàn)故障，該開的沒能打開，該關(guān)的沒能關(guān)，導致執(zhí)行機構(gòu)沒能按照PLC的控制指令來動作，使系統(tǒng)無法正常工作，降低自動控制系統(tǒng)的可靠性[3]。

3、PLC未能良好接地

由于PLC接地效果差，未能采用專用接地或共通接地，或接地點離PLC距離較遠，都有可能導致PLC控制過程受到影響，導致PLC自動控制系統(tǒng)可靠性的降低。

要提高整個PLC自動控制系統(tǒng)的可靠性，必須從多方面出發(fā)，諸如設(shè)計完善的故障警報系統(tǒng)，系統(tǒng)良好的接地，提高輸入信號的可靠性和執(zhí)行機構(gòu)動作的準確性等，使PLC系統(tǒng)本身能排除故障或者提示工作人員排除故障，讓系統(tǒng)安全、可靠、準確地工作。

三、提高PLC自動控制系統(tǒng)可靠性的措施

1、設(shè)計并安裝完善的故障報警系統(tǒng)

為了提高PLC自動控制系統(tǒng)的可靠性，我們在系統(tǒng)的設(shè)計中采用了3級故障顯示與報警系統(tǒng)。1級故障顯示系統(tǒng)設(shè)置在控制現(xiàn)場的各控制柜面板內(nèi)，用指示燈指示設(shè)備正常運行和顯示故障情況，當設(shè)備正常運行時應(yīng)指示燈亮，當設(shè)備運行有故障時，指示燈以1Hz的頻率閃爍。為保證指示燈泡意外損壞而不能正確反映設(shè)備工作情況，專門設(shè)置了故障復位/燈測試按鈕，在系統(tǒng)運行任何時間持續(xù)按該按鈕3s，所有指示燈應(yīng)全部點亮，如果有不亮的，即說明該指示燈已損壞，應(yīng)立即更換，該按鈕復位后指示燈回復到原工作狀態(tài)。2級故障顯示系統(tǒng)設(shè)置在中心控制室大屏幕監(jiān)測顯示器上，當設(shè)備出現(xiàn)運行故障時，可以文字方式顯示故障類型，工藝流程圖上對應(yīng)的設(shè)備閃爍，該故障亦被記錄在歷史事件表中。3級故障顯示系統(tǒng)設(shè)置在中心控制室信號箱內(nèi)，當設(shè)備出現(xiàn)故障時，信號箱將以聲、光報警方式提示工作人員，及時排除故障[4]。在處理系統(tǒng)故障時，需將故障進行分類，有些故障比較嚴重，需停止系統(tǒng)運行；但有些故障對系統(tǒng)工作影響不大，系統(tǒng)可帶故障運行，可在系統(tǒng)運行中進行故障排除，這樣可大大減少整個PLC自動控制系統(tǒng)停止運行的時間，提高系統(tǒng)可靠性的同時，還可減少不必要的生產(chǎn)損失。

2、確保輸入信號的正確性

要提高現(xiàn)場輸入給PLC信號的正確性，可采取以下措施：

（1）選用可靠性較高的電氣元器件，減少由于傳輸信號線纜、各種開關(guān)和變送器等自身出現(xiàn)故障，造成傳送信號線短路、斷路或觸電接觸不良，變送器反映現(xiàn)場非電量偏差較大或不能正常工作等的概率。

（2）鑒于PLC自動控制系統(tǒng)自身的特點，利用信號之間的關(guān)系來判斷信號的可信度。例如，進行位移控制，兩點之間的距離以及被控物體的運動速度均是已知的，如果這時限位開關(guān)送給PLC的信號和估算位移相差較大，則判斷可能是限位開關(guān)出現(xiàn)故障，通過故障報警系統(tǒng)提示工作人員檢查該限位開關(guān)。又如各儲液槽有上下液位限位保護，當限位開關(guān)動作時傳輸信號給PLC，判斷這個信號是否真實可靠，可以在梯形圖中將此信號與槽液位計信號進行對比，如果液位計讀數(shù)也在限位位置，說明該信號是真實可靠的；相反，若該液位計讀數(shù)不在限位位置，判斷可能是液位限位開關(guān)出現(xiàn)故障或傳輸信號線出現(xiàn)故障，同樣通過報警系統(tǒng)提示工作人員進行維修，排除故障[5]。

采用了上述措施之后，可大大提高現(xiàn)場輸入給PLC的信號的可靠性，從而達到提高整個PLC自動控制系統(tǒng)的可靠性的目的。

3、提高執(zhí)行機構(gòu)的可靠性

當現(xiàn)場的信號準確地輸入給PLC之后，PLC執(zhí)行程序，將結(jié)果通過執(zhí)行機構(gòu)對現(xiàn)場裝置進行控制。如果執(zhí)行機構(gòu)出現(xiàn)故障時，負載將不能按要求動作，造成損失。最常見的執(zhí)行機構(gòu)是接觸器和電動閥。

當負載由接觸器控制時，啟動或停止這類負載轉(zhuǎn)為對接觸器線圈控制，啟動時接觸器應(yīng)可靠吸合，停止時接觸器應(yīng)可靠釋放，以保障接觸器控制的執(zhí)行機構(gòu)準確運行。

當開啟或關(guān)閉電動閥時，根據(jù)閥門開啟、關(guān)閉的時間不同，設(shè)置延時時間，經(jīng)過延時檢測開到位或關(guān)到位信號。如果這些信號不能按時準確返回給PLC，說明電動閥可能有故障，由故障報警系統(tǒng)來顯示，提示工作人員對其進行維修處理。

四、結(jié)論

PLC自動控制系統(tǒng)的可靠性設(shè)計是一個復雜的問題，在設(shè)計和應(yīng)用中應(yīng)從多方面出發(fā)，具體問題具體分析，將系統(tǒng)的各個部分緊密聯(lián)系起來，綜合設(shè)計，采取科學合理的措施以提高系統(tǒng)的可靠性。

參考文獻：

[1]周志敏，紀愛華.可編程控制器實用技術(shù)問答[M].北京：電子工業(yè)出版社，2006.

[2]程周，電氣控制與PLC原理及應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2008.

[3]李海寧，李智敏.PLC控制系統(tǒng)的抗干擾分析[J].煤礦機械，2005，11.

篇10

關(guān)鍵詞：糖廠 煙氣脫硫 自動控制系統(tǒng)

1、 引言

隨著國家集約型經(jīng)濟理念的日漸深入和環(huán)保要求的提升，不少耗煤企業(yè)開始重視生產(chǎn)過程中三廢治理裝置的配備與使用。為實現(xiàn)制糖企業(yè)循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展和綜合效益的提升，一些規(guī)模大的糖廠已經(jīng)在立項技改項目，投資技改環(huán)保工程建設(shè)及配套工程，其中最重要的就是煙氣脫硫工程。我國的煤資源儲量非常豐富，我國的一次能源來源中，煤炭占據(jù)主要地位，達四分之三以上。由于能源結(jié)構(gòu)的不合理，對煤資源使用過于偏重，導致我國環(huán)境污染問題日益嚴重。煤炭通過燃燒轉(zhuǎn)換為能量，其間排出二氧化硫等氣體，嚴重影響了環(huán)境空氣質(zhì)量，所以糖廠的燃煤鍋爐煙氣脫硫除塵改造工程就顯得至關(guān)重要。當前，我國有不少企業(yè)均引入了脫硫系統(tǒng)，但其缺陷在于自動化水平不夠高，難以達到預期的調(diào)節(jié)品質(zhì)。所以如何設(shè)計一套自動化程度高的煙氣脫硫控制系統(tǒng)，是一個亟待解決的問題。本文針對煙氣脫硫工藝進行研究，在此基礎(chǔ)上從入口壓力控制、吸收塔SO2脫除率、石膏脫水、石灰石漿液密度、吸收塔液位等方面闡述了自動控制系統(tǒng)的功能與原理。本文對于蔗糠煤粉鍋爐煙氣脫硫裝置技改工程項目具有很好的借鑒意義。

2 、煙氣脫硫自動控制系統(tǒng)設(shè)計

2.1 自動控制系統(tǒng)框架設(shè)計

下圖所示即為本研究所設(shè)計構(gòu)建的基于工控機和PLC的煙氣脫硫自動控制系統(tǒng)。

圖：基于工控機和PLC的煙氣脫硫自動控制系統(tǒng)

圖中，系統(tǒng)上位機選擇的是西門子工控機，選用工控機的目的是增強抗干擾能力；數(shù)據(jù)處理功能需要通過上位機和下位機的密切配合來實現(xiàn)，因而本研究選取的下位機是西門子PLC。上下位機之間的通訊則通過適配器實現(xiàn)。為了增強系統(tǒng)自身的安全可靠性，配置美國艾默生的不間斷電源。此外，系統(tǒng)配置的設(shè)備包括戴爾公司的彩色顯示器、惠普打印機。脫硫系統(tǒng)通過傳感器采集信號數(shù)據(jù)，由PLC初步處理后傳輸至工控機進行顯示和分析，相關(guān)的操作則通過控制電路與執(zhí)行機構(gòu)傳輸至脫硫系統(tǒng)，實現(xiàn)自動控制。

2.2 脫硫系統(tǒng)模塊的功能設(shè)計

2.2.1 煙氣脫硫系統(tǒng)的入口壓力控制設(shè)計

為了彌補煙氣脫硫系統(tǒng)的壓力流失，配置了增壓風機模塊。增壓風機模塊可以結(jié)合具體的壓力值進行自動或者人工調(diào)節(jié)，從而把煙氣脫硫系統(tǒng)入口壓力值控制在限定范圍之內(nèi)。結(jié)合設(shè)備旁路檔板前后壓差的變化來為控制回路的壓力值進行反饋，從而使壓差盡可能趨近于0。出于增強煙氣脫硫系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié)性能的目的，本設(shè)計也把來自糖廠鍋爐的負荷實時數(shù)據(jù)作為調(diào)節(jié)的前饋參數(shù)。一旦檢測到糖廠鍋爐的實時負荷變化值達到了臨界點，則通過回饋數(shù)據(jù)啟動增壓風機的負荷調(diào)節(jié)程序，從而能夠降低從引風機裝置到煙氣脫硫系統(tǒng)入口處的壓力變化值，實現(xiàn)優(yōu)化煙氣壓力控制回路調(diào)節(jié)能力的目的，還能降低煙氣壓力回路對糖廠鍋爐的負面效應(yīng)?？紤]到增壓風機模塊能夠?qū)﹀仩t主機組產(chǎn)生一定的擾動，所以以上的設(shè)置也對主機風起到保護作用。

2.2.2 煙氣脫硫系統(tǒng)脫除二氧化硫的設(shè)計

煙氣脫硫系統(tǒng)對于二氧化硫的脫除率大小取決于在系統(tǒng)吸收塔里添加的石灰液總量。在實際操作中，通過對鍋爐所擬定的二氧化硫預期脫出效果來確定加入吸收塔的石灰液?？紤]到調(diào)節(jié)碳酸鈣流量的時候會對系統(tǒng)吸收塔漿液的酸堿度產(chǎn)生影響，所以要把漿液的酸堿度控制于合理的區(qū)間之中。當漿液的酸堿度過于偏酸，則結(jié)合事先擬定的算法與系數(shù)對碳酸鈣流量進行提升。這就表明必須實時對吸收塔的實際酸堿度進行測量與反饋。此處在石膏排出泵排出管道中布設(shè)2套傳感器裝置，實時測量吸收塔的實際酸堿度，并把酸堿度值和與現(xiàn)擬定的數(shù)值進行對比，結(jié)合對比結(jié)果，由事先的比例積分算法生成具體的酸堿度調(diào)節(jié)系數(shù)，來通過調(diào)整調(diào)節(jié)閥的開度實現(xiàn)此時所需的碳酸鈣流量。

2.2.3 煙氣脫硫系統(tǒng)石膏脫水控制方案的設(shè)計

系統(tǒng)實時測量石膏體的高度，并依此為依據(jù)用變頻器來對帶式過濾器的過濾快慢進行控制。當碳酸鈣液的密度已經(jīng)趨近所擬定的排放值的時候，激活石膏排出泵，將其從系統(tǒng)吸收塔里排走，碳酸鈣液被排出后，流過石膏漩流模塊進行濃縮處理，并將處理完畢的石膏液送至傳輸機，繼續(xù)來調(diào)整石膏體的高度。

2.2.4 煙氣脫硫系統(tǒng)碳酸鈣液密度控制方案的設(shè)計

碳酸鈣液密度控制的啟動信號來源于兩個參量，分別是（1）漿液的進水量數(shù)值；（2）碳酸鈣傳輸模塊的傳輸速度。在具體控制時，同時監(jiān)控和對比碳酸鈣出口處的濃度值以及進口水流量值，來調(diào)節(jié)水閥，從而實現(xiàn)對工藝水流量的控制，并進而調(diào)節(jié)出口密度。

2.2.5 煙氣脫硫系統(tǒng)吸收塔液位控制方案的設(shè)計

吸收塔以水冷卻的方式對熱煙氣溫度進行控制，而氣化后流失的水則以除霧器來補充至合理的量。除霧器通過配置在電動閥門之上的間隔開關(guān)控制除霧器的沖洗操作，系統(tǒng)預先設(shè)定鍋爐吸收塔液位的計算方法，得出除霧器啟動的間隔時間，進而控制除霧器的沖洗周期，實現(xiàn)煙氣脫硫系統(tǒng)吸收塔液位控制。

3、結(jié)束語

實踐證明，在糖廠引入煙氣脫硫在點控制系統(tǒng)之后，能夠達到預期的控制效果，控制系統(tǒng)運行可靠性高，系統(tǒng)管理人員可以準確對工況進行調(diào)整，使之適合生產(chǎn)過程的實際需求，在很大程度上減少了煙氣脫硫的工作量。

參考文獻：

[1]王順祥.火電廠煙氣濕法脫硫自動控制系統(tǒng)探討與改進[D].重慶：重慶大學，2006.