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自动控制系统论文:主排水泵自动控制系统论文
1系统组成
1.1系统采集的监控信号。
（1）开关量输入信号
这一信号主要是对水泵的开关进行控制，如果出现任何故障状态可以实现远程监控。而且每一个阀门的开关状态都可以通过相关的指令来完成，相关的检修指令是相对比较重要的构成部分，还可以实现控制指令，检修指令，对液位的报警情况进行控制。
（2）开关量出输出信号
输出信号主要是对水泵电机的启动和停止来进行控制，不仅可以对电动闸的开关进行控制，还可以对真空信号进行监控。可见，输出信号也是不可缺少的信号类型之一。
（3）模拟量输入信号
从这一类型的信号可以看出，水仓水位、水泵抽水真空度负压等。另外，对于电机的轴承、温度以及排水的流量等都可以进行监控。
1.3系统的基本特点。
从这一系统来看，其基本的特点主要表现为以下几个方面的内容：及时，要选择性能较高的可编程逻辑控制器来进行控制，然后借助以太网的通讯模块来对数据进行高效地处理。这种方式的实时性比较突出，而且数据处理工作也比较快。第二，可以检测到水仓中其他工况的设置情况，还可以促进水泵管路的分布更加均匀。减少故障的出现频率。第三，在整个系统中具有各种不同的性措施，为了应急预案，采取的维护量比较少，达到无人值守的目的。第四，可扩展性比较强，可以随着根据系统运行的需要在增加节点数量。
2系统功能
2.1自动控制功能。
（1）通过对水位进行自动检测来实现各项参数的标准性和性，进而达到自动控制的标准
实现科学合理地调度和轮换工作，最终达到报警的目的。自动控制功能的实现效果比较明显。
（2）在系统运行的过程中，自动控制功能还表现在对超声波水位仪以及传感器结构来实现设备的配套工作
同时还可以应用PLC来对程序进行编制，减少水位传感器故障现象的出现，通过实时报警来对水文进行监测，提升自动控制的作用和价值。
（3）可以对水泵的运行程度进行自动控制
水泵投入使用之前需要检查相关的水位，同时还需要对供电参数进行明确。另外，水泵循环使用的相关记录还包括管网的压力检测以及负压检测等工作，只有这些参数全部符合标准才能够进行运行。
（4）可以对水仓中水位的变化情况进行控制
在高水位开启的情况下，水位如果达到了上限，对多台水泵可以进行及时地排水，进行低性停泵，可以实现水泵设备的自动开停。
（5）控制程序的运行就是对水泵的开启和停止的次数以及相关的运行时间来进行记录
并且根据运行的相关参数来实现自动启停。这样不仅可以提升水泵使用率，还可以直接找到故障泵，实现水泵的轮换，对故障进行发现和处理。提升矿井工作环境的安全性。
（6）如果系统出现了故障问题，可以通过查看监控画面的形式来提升系统的报警功能
以便施工人员能够及时地采取措施来进行解决。
2.2半自动控制功能
根据矿井工作的需要可以对运行方式进行切换，达到半自动控制的方式，在这种情况下，操作人员可以地操控水泵和其他设备的启停。
2.3就地控制功能
就地控制功能也是不容小觑的，当设备工作方式切换到就地位置时，就可以实现人工方式来对控制设备的启停进行控制，同时还可以随时对设备进行检修和维护。可见，就地控制功能是自动控制系统的重要功能之一。
2.4保护功能
从保护功能上看，主要包括超温保护、电机保护以及电动阀门保护等等。及时，超温保护主要是就是当水泵或者是电机轴承达到较高温度时，超过了警戒线就会自动进行报警。相关的工作人员就可以通过这一报警信号来采取解决对策。第二，电机保护就是对通过电机的电流和电压等进行监测，还包括对水仓水位的相关参数进行控制，对电机的系统运行功能进行保护。第三，电动阀门保护就是对阀门的故障信号以及水泵的连锁控制系统进行保护，同时对电动阀门的相关信息进行检测。
3经济效益与社会效益
针对本次所研究的系统来说，在安装该系统后，每天每班可减少水泵房司机2人，每工按100元计算，每年可节约用工资金365×2×3×100=21.9万元。系统保护齐全，运行安全，减少了事故的发生，同时降低了水泵工的劳动强度，改善了工作条件，使水泵工的工作由重体力劳动向轻体力、脑力劳动转变。
4结语
如今，我国在煤矿井下排水的优化、排水系统的控制、改造设备及管道的合理布局方面得到了较好的效果，还有一些研究人员在排水系统的控制方面使用了智能控制，将模糊控制及一些先进算法应用到排水方案中，优化了煤矿排水系统的控制策略，使得矿井排水系统实现了实时监控、故障诊断、报警记录、信息显示和水泵轮换工作等。
作者：刘冰涛 单位：冀中能源股份有限公司东庞矿
自动控制系统论文:锅炉自动控制系统论文
1DCS系统的基本构成
DCS系统在很长时间就已经得到了相关方面的普及工作，而且其在实际中的应用效果也是非常好的，可以说在各个领域的自动化控制技术领域都有其不可取代的地位。DCS系统就是集散的控制系统，系统的核心思想是通过分散控制，进而进行集中操作的指导方针。DCS系统主要是由上位系统还有下位系统构成，上位系统应用的是工业控制计算机，现场的数据，存储，还有报警处理，打印以及控制参数的设定等，都是运用组态软件来完成实时的显示工作。在实际的作业工作中，通过借助于工业控制计算机，然后对上位系统进行全方式的控制，这方面的内容主要包括应用WinCC组态软件，实现对现场数据进行的实时的显示，处理，还有对各种参数进行的设定，以及对所有数据进行存储的工作，对一些可能出现问题的数据，实现自动报警，还有最终数据的输出功能等。而下位系统是由PLC构成的，同时还要连接现场的一些设备。在上下位系统之间，通过应用Ethernet来实现通讯，其根本目的就是要满足对数据的实时监控。就目前而言，基础的自动化控制系统组件主要有S7－300系列的PLC硬件，而系统平台的主要界面是Windows2010，其监控软件是WINCCV6.0，相应的编程软件是STEP7V5.3。
2针对于DCS系统的锅炉系统自动化控制系统的整体方案
2.1控制任务的运行方法。
（1）自动调节
通过对锅炉运行参数进行自动的调整，这样来适应外界的负荷，还有工质参数的要求，同时还能让锅炉保持在比较经济的工作状况下运行。
（2）程序控制
在程序控制方面而言，比如引风机，鼓风机，还有炉排的启动顺序等，它们控制开关的启、停以及运行等动作，通过先进的技术进行自动化的控制。
（3）保护联锁
如果是从保护联锁方面而言，比如锅炉在运行的过程中，这个系统配置对水位是否正常，以及压力是否正常等情况能够进行报警的系统功能，同时还包括那么针对保护作用的，对压力以及水位异常情况下的连锁保护功能。建立电气联锁保护系统，可以有效的预防和杜绝在设备关闭过程中的操作性失误。
2.2控制系统本身的功能
（1）控制燃烧系统
燃烧系统的控制的目的就是确保蒸汽管内的压力稳定，与此同时还要保障有足够的燃烧效率。所以为了平衡这二者的关系，操作人员在调节锅炉负荷以及燃料的时候，就需要及时的对送风，还有引风量进行有效的调节和改变。如果负荷增减的度量比较大，还可以选取调节措施为停开数层或某一层。
（2）锅炉送风自动控制系统
锅炉送风的主要目的是让投入的燃料，在炉膛燃烧的时候，能够自动的投入合适的风量，进而保障锅炉的原料的有效燃烧，从而来提高锅炉的工作效率。这里需要涉及到控制参数，而对送风的控制参数而言，主要是送风参数，还有煤气的压力参数，这两个参数可以让锅炉的热效率得到保障，通过借助不断的对送风机挡板开度的大小进行调整，进而来实现送风压力的自动调节的目的。如果有两台送风机同时的在运行，就应该并列其中的一个，而对另一个的送风机的挡板进行调节。
（3）对炉膛内负压力的调节
平衡量和引风量的目标，是当锅炉的运行处于稳定的状态时，要保持它的为微负压，做到这一点，系统就可以有效的并且安全的运行。炉膛中的负压自动控制机制，是通过调节引风机入口的风门开度来实现的，这个过程中，一定要保持炉膛内的负压在－20到10Pa的微负压状态之间，进而就可以保障锅炉安全的燃烧。
（4）对蒸汽温度的调节
在蒸汽温度的调节方面，现在基本上都是选用自制的冷凝水喷减温装置。它的工作原理是按照蒸汽的出口处，对温度测量的结果来判断的，通过自动打开调节阀，然后对温度进行有效的调整，以此来保障温度处于正常合理的范围之内，也就是在430到450℃之间。这些就是DCS系统的锅炉系统自动化控制系统的整体方案，这个方案的有效落实，在实际的生产中，不仅能够给相关的操作人员以很大的方便性，而且还能有效的保障各个行业的生产加工工作，尤其是在对燃烧的锅炉的保护方面，只要按部就班的执行每一项的工作内容，而不是偷工减料的落实工作，锅炉在工作方面是不会出现比较严重的事故的，所以相关的领导和技术人员对一线的操作人员，一定要做好相关的培训工作，进而保障DCS控制系统在实际的生产中发挥其较大的作用，给企业创造出更大的价值。
3针对于DCS控制系统的控制联锁保护技术
3.1锅炉的保护设计和技术应用
为了安全的监控炉膛，更好的保障稳定的锅炉燃烧情况，所以就需要控制好DCS的软硬件。在运行的时候，被输送到燃烧炉跟前的高炉煤气，还有焦炉煤气分别从锅炉的燃烧器，送入到炉膛内部而进行燃烧过程，煤气燃烧所需要的空气是由鼓风机提供给，而鼓风机在工作的过程中，先要把冷空气送到空气的预热器内，然后通过加热后，再让热风道把热空气送进炉膛内。如果煤气的压力过低，或者鼓风的引风因为其他的故障而停止了工作，锅炉的内部就会发生回火而造成爆炸的事故，对锅炉中的所有气动阀来说，在切断层面上都必须要进行连锁控制，这样才能保障在出现异常的时候，所有的安全气阀都可以被自动的连锁系统给切断，也就是说，点火煤气压力控制点火小的气动阀，而喷气自动阀，还有高炉煤气压力控制高炉的大喷气动阀，在它们之间实现连锁和切断，这对于所有的气动阀来讲，如果让引风机以及鼓风机进行全部的控制，那么一旦出现鼓风，引风机停止作业的情况，就会造成所有的气动阀都会被快速的连锁切断。
3.2水位连锁保护技术的应用
针对于DCS控制系统方面，其在处理水位变化方面能够实现非常好的自动化控制。这个系统内设置了因压力的大小而导致水位偏高或偏低的声光报警装置，还有因水位偏低而停炉热工连锁保护保护功能。尤其是气泡水位的控制设计方案，其可以根据给水的流量，还有气泡液位和蒸汽的流量对给水阀进行合理化的调节，进而保护了锅炉水位的稳定性。
4总结
这种DCS系统的锅炉系统自动化控制系统，不仅能够达到上面的效果，而且还能很好地实现节能，环保以及降耗，并且最终能够达到良好的经济效益以及社会效益目的，以上通过对自动化控制系统设计经验的分析，尤其是在DCS系统反面下的锅炉系统自动化控制系统应用的阐述，希望能给业界人士提供一些借鉴。
作者：王玮琳 单位：西安磐石电力科技有限公司
自动控制系统论文:PLC自动控制系统论文
一、PLC和智能模块的发展现状及趋势
PLC是一种在继电逻辑控制之后迅速发展起来的计算机工业自动控制装置，其强大的抗干扰能力和度被广泛运用于多种工业自动化设备中。随着对PLC研究的深入和技术的发展成熟，越来越多的复杂自动控制系统纷纷将PLC作为了技术。与多年前的PLC功能相比，如今的PLC厂商已开发出各种各样的配套功能模块，智能化的处理能力也在不断增强，能够适应各类工艺生产流程，如输入输出模块，便是现今应用范围最广的PLC自动控制系统智能模块，其实现了采集外部模拟量和控制内部数字量的两种功能，甚至有一些品牌的输入输出模块已嵌入了A/D和D/A的功能，满足了市场的需要。然而，随着旧工艺旧设备的改造和工业控制系统的复杂程度提高，原厂配套的智能模块出现了功能性瓶颈，具有一定的滞后性，且因定制造价过高的原因，国内外开始对自动控制系统智能模块展开了更深层次的研究。
二、基于PLC自动控制系统的设计
1、PLC自动控制系统的结构构成PLC自动控制系统是通过PLC对工业生产中的储位、压力、流量和温度等生产要素进行控制的一种智能化系统，在此过程中，需进行PID的运算，通常在PLC厂家可以采购到配套的PID控制程序和过程控制模块，对于生产要素的采集和输出都有较为方便的控制方法，但基于价格和操作性的原因，不少PLC自动控制系统还是采取自己编程的方式，这对于复杂的PLC自动控制系统实现更多需求和工艺调整的控制策略，具有成本更低和操控性更强的特点。PLC自动控制系统的工作流程主要是：通过测量感应元件对信号进行反馈输入，进入A/D模块转变为系统能够识别的数字信号，再与控制参数进行比对，接着进入PID运算单元，得到偏差结果的计算，由D/A模块转变信号输出至执行元件，开始动作的执行。
2、PLC自动控制系统的智能化实现本文以储料储存和输送控制为例子，采用三菱公司生产的FX2N-48MR-001PLC对PLC自动控制系统的智能化实现过程进行具体介绍。
（1）储位的采集：寄存器M21闭合检测储位并选择输入通道读取储位值信号，A/D模块开始工作，再经缓冲存储器读取进入辅助继电器中，将数字信号储存入寄存器，等待PID的运算。
（2）PID的运算：首先，我们要初始化设定PID的固定指令参数表，即设定检测时间、增益滤波、微积分增益等参数。其次，设置独立的PID指令寄存器，当PID出现运算错误时，及时调整寄存器的ON和OFF状态，中断指令，而实际采集储位值信号时，也是通过中断和跳转指令和子程序调用指令来运算的。
（3）电动阀的输出：电动阀主要作为进出料控制的手段，是通过PID的控制和D/A模块的转换，将PID运算的模拟量结果进行输出工作，其输出值会储存在辅助继电器和缓冲储存器中，触发输出通道进行D/A转换的过程。
三、基于PLC自动控制系统的上位监控设计
1、上位监控介绍基于PLC自动控制系统的上位监控是由组态软件对上下位的通信进行衔接，且实时监控并记录PLC自动控制系统运行情况的管理方法。其采用组态软件对PLC、智能模块以及设备仪表等进行采集现场信号的工作，当系统运行到报警参数设置范围内的状态时，组态软件会以监控界面和移动终端设备等途径提醒工作人员。同时，该上位监控软件对历史数据能够进行统计和储存，便于对数据变量配置进行优化和完善。
2、上位监控界面设计上位监控界面设计分为两个步骤，一是画面的开发，通过组态软件对工业流程图的图形图表绘制，根据各设备的位置、规格和连接方式，通过缩小比例的显示方式表示在计算机屏幕中；二是工程变量的设置，监控界面中的工程变量往往用于集中进行生产监控和预警控制，因画面的直观效果，自动控制系统能够在监控界面中随时发现工业生产各个环节的运行状态，简而言之，设置工程变量即是在画面开发之后对各生产要素和连接方式的属性定义。
3、远程监控设计随着互联网的高速发展，远程监控与PLC自动控制系统结合起来，成为了PLC自动控制系统的一个很重要的智能模块。组态软件中内嵌有B/S结构，可以让自动控制系统的监控手段脱离现场的监控，随时随地对工业生产进行监控和管理，亦可设置纯浏览权限，只能访问监控界面，进行实时数据观察，该方式已成为了上位监控的重要发展方向。
四、基于PLC自动控制系统的智能模块设计
为满足PLC应用于各种自动控制系统的要求，配套输入口的模块购买成本十分高昂，而且相对固定的性能和无法扩展的弊端对于小型自动控制系统和老工艺改造项目具有较差的灵活性。针对于此，本节将阐述智能输入输出口模块在PLC应用中的二次设计过程。
1、智能输入输出口模块的设计方案智能输入输出口的设计主要通过编程来自定义种类各异的逻辑功能，实现与PLC联通信息，输入输出模拟量，并于上位监控界面中显示的功能。其中，智能输入输出口模块核心控制器采用单片机作为主机来完成通信的传输和数据的控制，PLC作为辅机来对两者进行联通。而单片机逻辑电路设计交由CPLD来完成，所有模块和输入输出外设都经过CPLD与单片机利用总线连接，实现抑制容易、兼容性强等特点。
2、硬件模块设计
（1）单片机模块单片机是智能输入输出口模块的核心部分，本文对单片机的选择为兼容8051指令代码的单片机，该类型单片机的功耗、速度和抗扰性能都得到了市场的良好反响。其次，该类型的单片机采取外部晶振模式并内置2个30pF电容对波特率的把握较为稳定和快速。由于STC12LE5A60S2和CPLD的供电电源为3.3V，所以可以直接进行总线连接。同时，本文将单片机的ALE引脚、中断、P2和WR/RD接口与CPLD连接，易于控制矩阵式键盘的操作。
（2）CPLD模块CPLD是自定义逻辑编程开发的专用集成电路，其利用配套的输入软件、开发软件和仿真软件对内部逻辑烧写实现电路设计、仿真和优化的制作过程。在CPLD的选择上，电源电压为3.3V的CMOSEPLD，满足管脚数量大于144个、I/O口大于116个的高性能和高密度要求。
（3）D/AC和A/DC模块D/AC模块的主要作用是输出0~5V的模拟量，为满足不同电路的设计要求，其输入方式应满足市面常见的直接数字和单、双缓冲并存的输入方式，至于模拟信号是否在转换后通过电流形式输出还是电压输出，本文对此不作要求；A/DC模块的主要作用是转换数字量信号，并经单片机发送至PLC进行PID运算。按照常见的自动化控制系统的要求，A/DC模块必须具备8路采集通道，且采集精度应符合8位分辨率的要求。
3、软件模块设计
（1）CPLD程序的编写CPLD程序的编写主要是对总线地址译码、读写时序、数码管扫描、键盘自动扫描的操作，通常采用AHDL语言来完成工作。其编程流程为：首先，进行总线地址译码，获取单片机对A/DC和D/AC模块的读写时序，通过读写时序判断A/DC和D/AC模块的转换状态；其次，传输采集数据给单片机，通过对数码管的1KHz信号扫描模式，将数据显示与LED上；，根据键盘自动扫描200Hz信号的结果，判断单片机中断的按键动作，输出至总线。
（2）单片机程序的编写单片机程序的编写主要是对主程序、功能菜单程序、显示程序和模块通信和控制进行设计。此过程是对智能输入输出口模块人机交互界面的设计，应以简单便捷的操控设计为原则，满足通信和控制模块的功能性需求。
4、PLC和智能输入输出口模块的串行通信实现PLC和智能输入输出口模块的串行通信实质上是模拟量和数字信号的传输通信，其通讯数据以每帧10个字符为单位进行传输工作，并采用STX作为起始标志，ETX作为结束标志，中间部分为命令码和校验码，通讯模式通常使用9600bps串口波特率和相同的传输数位，此过程中数据的读写工作均交由单片机完成，即将单片机作为编制通信程序的主机，以实现数据通信的需求。
作者：马婷单位：江苏省连云港财经高等职业技术学校
自动控制系统论文:电力拖动自动控制系统课程教学改革与方法探讨
摘 要：《电力拖动自动控制系统》是一门理论性与实践性很强的课程，知识体系覆盖面广，是电气工程及其自动化专业的核心课程。该文对电力拖动自动控制系统课程的教学现状以及教学中存在的问题进行分析，结合课程特点及笔者几年具体的教学实践，从多方面探讨课程教学改革路径，注重理论与工程实践教学相结合，培养学生学习兴趣，增强学生的适应能力。
关键词：电力拖动自动控制系统 教学改革 工程实践教学
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）10（a）-0100-02
电力拖动自动控制系统是一门电气工程及其自动化专业的专业核心课程，开课时间一般为大三的第二个学期。课程内容以控制系统的原理、分析与设计为主线，应用自动控制理论解决电力拖动控制系统的分析和设计问题，论述电力拖动控制系统的静、动态性能[1]。笔者通过几年的实践教学发现该课程面临很多的问题，如：课程内容较多，学时较少，理论与实践结合不够等问题。通过认真地思考总结，提出一些教学改革思路，希望能够使学生更好地学习这门课程，为今后工作奠定基础。
1 电力拖动自动控制系统教学中存在的主要问题
1.1 课程现状及特点
电力拖动自动控制系统课程是自笔者所在学校2009年申办电气工程及其自动化专业以来就一直开设的课程，选用的课程教材是由上海大学陈伯时主编、机械工业出版社出版的《电力拖动自动控制系统-运动控制系统》（第3版），理论学时56学时，同时设置6学时实验及两周的课程设计。电力拖动自动控制系统主要介绍电机的控制，以转速控制作为主要控制对象，调速系统是最基本电力拖动控制系统，在总体内容上，分为直流拖动控制系统和交流拖动控制系统两部分[2]。通过该课程的学习，使学生能够充分了解和认识该课程及其相关课程的发展现状、专业知识体系特点，培养学生应用基本理论方法进行工程设计的能力，使学生建立起系统观念、工程观念、创新观念等观念，提高学生的专业素养和实际应用能力[3-4]，为今后的学习及毕业设计做铺垫，在社会飞速发展的大环境下，使学生能够更好地实现就业，适应社会。
该课程的教学目标是：结合皖西学院建设应用型本科高校的背景及电气工程及其自动化专业的培养方案，在课程设置过程中，通过理论教学，使学生掌握理论知识，强化学生对基本分析方法、设计方法的理解和应用，结合实验教学、课程设计等实践教学环节，重点培养学生应用基本理论知识解决实际问题的能力，不断提高学生的工程能力。
1.2 目前教学面临的主要问题
围绕该课程的教学，通过几年的教学实践，目前该课程在具体的教学过程中主要存在的问题可以总结为四点。
（1）课程学时少，理论内容较多，难点多，公式多，计算多。
该课程是多门专业基础课和专业课的综合应用，知识面很广，系统性强，因此，在有限的学时内难以理解消化课程内容，学起来困难较多。知识和课程内容更新速度快，在课堂教学中，直流拖动控制系统部分和交流拖动控制系统部分的学时分配没有进行及时的调整。另外，传统的教学方法是以枯燥的理论分析为主，讲述各种直流、交流调速系统，按照介绍系统组成，分析各组成单元的作用，讲解系统工作原理，进行系统设计和参数计算等顺序进行教学，提升不了学生的学习兴趣，不能促进学生在课后主动巩固课堂教学内容。
（2）理论结合实践，应用于实践的力度不够。
该课程是一门实践性很强的工程实用性课程，实践教学在课程体系中占据重要的地位，目前主要的实践环节是实验环节和课程设计环节。
在实验环节，存在如下三个问题：首先该校电气及其自动化专业学生人数较多，而实验设备有些不足；其次实验学时有限，设置6个学时，完成3个实验；主要以综合性实验项目为主，缺乏设计性实验项目，学生不能够根据所学理论知识按照要求去自己设计实验。这些问题导致学生不能够做到很好地将理论应用于实践，无法取得在有限学时下的实验效率和效果，也使得很多学生对实验失去兴趣和热情。
课程设计能够提高学生的综合应用能力，理清系统设计的基本思路和方法。在课程设计环节，安排课程设计的时间为两周，布置基本贴合工程应用的课题，每2个学生组成一组，进行自由选题，每组课题不同。要求每组学生在两周时间内完成所选课题的具体分析、设计和实现，具体课程设计工作内容包括：根据所选课题及相应任务书，进行相关的文献资料的查阅；给出相应的设计方案，并进行设计方案的比较、论证；系统硬件设计；系统软件设计；仿真并对结果进行分析。由于条件的限制以及学生对课程内容的掌握程度等各种因素的影响，目前的课程设计还是以理论设计为主，难以验证设计成果。
（3）教学方法比较单一。
传统的教学模式以“教师”为中心，目前采用的仍然是这样的教学模式。在课程教学中，教师一味地对课程内容进行抽象的理论分析以及推导，学生不易理解，难以熟练掌握，导致很多学生对这门课程失去学习信心，不能提高学生的学习积极性以及主动性。
（4）考核模式陈旧。
该课程目前采用的考核模式仍是以期末纯粹的理论课考试为主，考核办法为作业和平时成绩占总成绩的30%，期末考试成绩占总成绩的70%。这种考核模式只注重理论知识的考核，没有强调对实践能力的考核。由于学生没有实际的工作经验，对课程理论知识的认识比较模糊，因此很难清楚地认识到该课程的真目的，仅以应付考试的心态去对待这门课程，不能发自内心地喜欢这门课程，也就难以实现真正掌握这门课程内容，将其很好地应用于以后的学习、工作或生活中。
2 电力拖动自动控制系统课程改革方案探讨
为了使教学质量能够得到进一步提高，同时为了适应学校努力培养面向基层，服务一线，德智体美发展，地方用得上、留得住，具有创新精神和实践能力的应用型高级专门人才的需要，满足社会发展的需求，结合课程现状、特点以及实际的教学实践，从前面所分析的教学过程中面临的主要问题入手，探讨这门课程的教学改革方案。
2.1 改革课程理论教学
为了适应技术的进步，对于教学内容，要求教师在备课过程中注意及时将近期的信息内容引进课堂，另外现阶段该课程理论学时不断减少，而社会和技术不断发展进步，导致实际教学过程中需要讲的内容是越来越多，这就要求教师在理论教学过程中不仅要注意新内容的引进，更要注意整合原来的教学内容。这样才能比较合理地完成规定学时内的理论内容教学。
在理论教学过程中要避免单纯的理论分析，淡化具体的理论推导过程，注重结果的运用。要结合电力拖动自动控制系统实际应用的相关背景，适当地加入一些形象的动画演示进行讲解，从而让学生对所学内容有一个直观的认识，提高学生的学习兴趣。
为了更好地实现在有限的学时内完成较多的理论内容教学，提高教学效果，适时引入新的辅助教学手段，在原有的多媒体教学基础上，引入仿真技术教学。仿真技术可以设计不同条件的运行状况，采用仿真软件Matlab可以为教学内容提供形象直观的分析工具，不仅能够为所讲的典型电力拖动自动控制系统内容提供验证，也能够对系统运行过程和参数变化对系统的影响进行分析，加深学生对教学内容的理解，实现课堂教学互动，转变教学模式，实现了先理论分析，其次构建仿真模型，进行仿真结果分析总结这样的教学体系。通过原有的和新引入的辅助教学手段的应用，增强了课堂教学的感染力以及学生的自我学习的认知过程。
2.2 改革课程实践教学
理论教学可以培养学生的系统观念，培养学生利用基本理论知识进行工程设计的能力，实践教学可以加深学生对理论知识的理解和掌握，提高学生的工程实践和创新能力。
实验环节，利用现有的实验环境，增加设计性实验项目，让学生主动思考，激发学生知识探索的积极性。利用Matlab软件开发该课程的虚拟实验平台，学生可以依托实验平台完成验证性、综合性、设计性以及开放性实验，通过对实验项目的验证、设计、调试、分析，在巩固所学的理论知识的同时也培养了学生分析以及工程实际能力。
课程设计环节结合课程设计大纲的要求，首先在选题时一方面要考虑题目与课程理论内容的贴合性，另一方面要考虑与实际工程的联系紧密性，实现选题的合理性；其次结合仿真技术，通过合理的仿真验证平台对设计结果进行验证分析。培养学生独立思考、工程应用和研究能力，也为后面的毕业设计做准备。
鼓励学生积极参加各种课外竞赛，注重理论和实践创新结合，也在一定程度上提高了学生的团队协作能力。
2.3 改革考核模式
课程考核增加实践考核模块，采用理论考试和项目考核的形式进行，两部分成绩各占总成绩的50%。通过这样的考核模式评定不同学生的课程成绩，激发学生的自主学习精神。在项目考核模块，给出1个综合性较强的项目课题，依据前面所学的专业基础知识和专业知识进行专题划分，学生自由选择课题中自己感兴趣的专题，然后自主分组，在整个的项目设计过程中，各个专题组相互合作共同去完成这个项目课题。项目考核以项目报告、项目调试、答辩的方式评定成绩。
3 结语
该文从电力拖动自动控制系统课程的特点和当前的课程教学现状出发，总结目前教W面临的主要问题，从课程理论教学、课程实践教学、考核模式三大模块对该课程教学改革进行探讨，希望能够对这门课程的改革有所推动，能够改善教学效果，提高学生理论分析和工程实践的能力，为学生从事工程应用和科学研究工作打下基础。
自动控制系统论文:乳化液泵站自动控制系统的应用研究
摘 要：通过对综采工作面乳化液泵站自动控制系统的组成、功能等进行分析，阐述了应用泵站自动控制系统的优点。应用泵站自动控制系统可以提高泵站的使用效率，增加泵站运行的安全性，实现了自动控制、自动配液、综合保护、远程监控等功能，为实现无人综采工作面的工作打下了基础。
关键词：综采工作面；乳化液泵站；自动控制系统
1 概述
乳化液泵站是综合机械化采煤工作面的一种重要设备，它是液压支架和外注式单体液压支柱的动力源。通过供给压力液，使各种千斤顶动作，实现液压支架支撑顶板、推移移动架、调架护壁、侧护防倒以及防滑等动作。乳化液泵站由乳化液泵、乳化液箱和其他附属设备组成，具有控制、过滤及安全保护功能。随着高产高效综采工作面的发展，乳化液泵站也随之不断改进。增大乳化液泵站的主要性能参数成为其发展的总体趋势，如提高乳化液泵站的压力和流量、改进机械结构、增强性、应用智能控制技术等。乳化液泵站作为液压支架的动力源，对其工况的控制检测尤为重要，原有乳化液泵站的控制系统已不适应要求。
2 泵站电控系统组成
整个泵站电控系统主要由主控制箱、主泵分控制箱、备用泵分控制箱、组合开关箱、变频器、各种泵电机、各种传感器、多种电磁阀等组成。水氯离子、电导率、PH值传感器，乳化液PH值、电导率、浓度传感器，水流量传感器，乳化液流量传感器，回液负压传感器，供液压差传感器，乳化液液位传感器，乳化油油位传感器等传感器连于主控制箱；润滑油油位、油压、油温传感器连于乳化液泵分控制箱。两个高压反冲洗过滤阀以及电磁供水阀由主控制箱控制，电磁供油阀手动控制，两个电磁卸载阀由泵分控制箱控制。主控制箱与泵分控制箱、组合开关箱、变频器通过CAN总线相联并与主控制台通讯。如图1所示。
泵站控制系统的工作原理：
（1）智能型乳化液保障系统中的乳化液泵站可提供两种控制模式，即：自动操作方式和手动操作方式。在自动操作方式下，系统首先检测乳化液箱的液位，乳化液浓度和压力，当检测到的值符合系统要求事，启动循环泵。按全自动停止则所有设备停止运行。可在单台泵的独立控制装置上选择手动模式启动泵。这种模式各分控制箱不受主控制箱的控制，由人手动控制，泵将连续作业（假设没有跳闸因素），同时主控制箱将显示那台泵是手动作业。（2）整个控制系统由主控制箱和分站控制箱组成，为集散式控制。一台主控制箱负责完成对整套泵站的监控和参数设定，并向地面远程通讯；两台乳化液泵分别有一台分站控制箱负责监控本台设备并将本地参数传送到主控制箱，主控制箱与分站控制箱之间通过CAN总线通讯。（3）可以实现对乳化液温度、液位、浓度、电导率（污染度）、PH值的实时监测。当检测的数据不在系统允许范围内则报警并作相应的处理。在水处理环节针对水氯离子的含量、电导率、PH值都进行了监测，当O测的这些量超出设定范围时，在主控制台上报警并显示故障记录。在过滤站供液管道安装负压传感器实时监测供液压差，当压差超出设定范围时，进行自动反冲洗。负压传感器实时监测回液管道供液压差，当压差超出设定围时，在主控制台上报警并显示故障记录。（4）主控制箱作为供液系统的指令输入单元，实现各个电机启动停止以及供液自动工作流程的运行；模拟量采集板采集乳化液泵站、水处理、过滤站中各个传感器的状态，通过CAN总线与控制器相连，并将所有数据显示在液晶显示器上，对整个供液系统的电气设备进行在线实时监测和仿真，实现控制参数设置和故障报警。（5）分站控制箱上装有启、停控制键和功能选择键， 以及故障和状态显示器。在与主控制箱发生通讯故障或主控制箱发生故障不能工作时，分站控制箱能独立的对泵站相应设备的运行进行监控。（6）乳化液泵站控制器、传感器、变频器、组合开关箱等都是智能节点，它们与主控制箱通过CAN总线进行通讯，各分控制箱、变频器和传感器实时采集各智能终端的信息，由主控制箱对各个设备运转情况进行监控，并作必要的信息统计和存储。通过主控制箱上键盘按键，由CAN总线传输给相应的智能终端，从而执行相应的动作指令，即每个控制单元都将本单元的信息数据发送到CAN 总线上，同时接收其它单元的信息数据。当系统出现一般故障时（例如水位低） ，系统报警并采取相应操作（例如补水）；当系统出现停机故障（例如润滑油温度过高）时，系统报警并停机。
3 实行自动控制系统的优点
乳化液泵站应用自动控制系统具有如下优点：（1）各种传感器
检测各个设备状态，实时显示在显示器上，方便查看。（2）应用自动控制技术，便于工作面设备的集中控制与管理，提升了技术水平。（3）各种设备信息通过CAN总线传至地面控制室，通过网络，各级管理人员能够随时查看井下泵站设备状态，方便维修与管理。
4 结束语
使用具有自动控制系统的乳化液泵站，大大提高了泵站的使用效率，并使泵站运行更加安全，为高产高效工作面液压支架提供了更加的动力保障。
自动控制系统论文:炼油厂自动控制系统概念设计
摘要:仪表及控制系统的水平和质量直接关系到生产运行的质量,地位越来越重要。控制系统的设计一直是炼油厂和装置设计关注的焦点之一,功能和范围也随自动化技术和信息科学技术的发展不断扩大。设计观念应根据工厂的生产需要和技术发展,实事求是地不断更新。本文对现代化炼油厂控制系统的概念设计进行一些讨论。
关键词:炼油;自动化;油表
0引言
工厂控制已经不是单纯的生产过程控制,而是包括了各类管理的广义的控制。从控制介质,可分为:物料控制、能量控制、产品控制、物流控制、信息控制、资金控制、行为控制等。从控制目标,可分为:过程控制、生产控制、产值控制、质量控制、利润控制、维修控制、物资控制、销售控制、财务控制、商务管理、决策控制、信息处理等。实现工厂控制系统的主要设备是多级工厂网络中的各类计算机群和微处理机化的仪器仪表和辅助设备。工厂控制系统中的各类通用和专用软件是系统运行的必要条件。
1工厂控制系统在新型炼油厂中的作用和特点
1.1 世纪末,世界经济形成了全球化的潮流。经济利益的驱动、生态环境的约束、国际商贸的发展、区域经济的联盟,都促进了越来越激烈的竞争。先进的工厂控制系统和管理系统的作用,是现代化企业的重要行为和标志。根据国际市场的行情和国内外原料和产品的供求关系,企业及时地按需要进行生产、销售控制,提高产值和利润,降低消耗,使企业提高竞争能力,获取经济利益,提供市场需要的商品。采用先进的工厂控制系统和管理系统,是现代化石油化工企业充分发挥生产能力,实现上述行为和目的的重要方式和手段。
1.2 新型炼油厂的工厂控制系统和管理系统的特点是从装置现场到企业生产决策,自下而上、无所不在、地控制着工厂的各个部位、各个部门和各个运行环节。控制系统高效率地、“不知疲倦地”做着以往由训练有素的人所做的工作。同时,石油化工企业的管理模式和结构也应当适应新的经济形势和企业运行需要,进行相应的改革和调整。
工厂控制系统必须是高和高可用的,在不允许失效的部分,必须是冗余或容错的;是分层次、结构化的,所有的数据和信息资源都根据需要进行处理和加工,分成不同的集合,提供使用和服务;是充分发挥工艺和设备效能、安全生产的保障;在现代石油化工企业的地位越来越重要,投资也越来越高,其直接和间接的经济效益是远高于投资的。
1.3 工厂控制系统的基本结构。工厂控制系统是分层次的,最基础的一层为过程控制层,中间为数据处理及工厂管理层,较高一层为企业决策层。关于控制系统的层次,根据不同的需要和用途,有各种各样的分法,并不成为原则。
过程控制层的任务是按生产计划,用尽可能低的消耗,稳定地生产出品质产品。其设备有检测、控制仪表,分散型控制系统,安全控制系统。装置的高级控制(先进控制)和优化控制也在这一层。
数据处理及工厂管理层是由工厂管理网及网上的服务设备组成的。将过程控制层送上来的数据进行必要处理,成为工厂管理人员需要的信息。将市场上原料和产品的信息及各类相关信息处理成工厂生产调度和各种物流调动、分配信息,以供生产控制管理,处理成决策参考信息上传公司决策人员。工厂管理层对生产调度和流程进行优化。
2工厂控制系统设计
2.1 现场仪表设计。先进的大型石油化工企业不同于其他工业企业,也不同于目前国内的多数石油化工企业,为保障最基本的检测控制设备的和可用,应当借鉴国外石油化工企业的做法,主要的和重要的生产装置选用高质量、高的、先进的仪表,选用“智能化”仪表,选用技术完善的新型仪表。这是安全、平稳、高效、生产的基础,也是延长仪表使用寿命和维护周期的基本保障。一定要改变不恰当地压低仪表一次投资的短期行为。
谨慎使用技术发展中的新型仪表,如关注现场总线的发展,在其应用技术成熟时顺利采用。
2.2 控制系统设计。现代化的大型石油化工企业采用集中操作的方式,全厂的所有装置和储运系统的分散型控制系统(DCS)的操作台全部都在中心控制室。控制系统的控制站,应当根据工厂各装置的布置情况(如:装置距控制室的距离等因素),集中或分散设置,远程控制站和分散设置的远程输入、输出设备采用冗余的通讯电缆或光纤连接,并经由不同的路径。不应简单化地把全厂的所有操作和控制系统不分具体情况地集中到中心控制室。避免国外某些工厂从分散到集中,又从集中到分散的教训。如果地理等条件允许,中心控制室应远离装置,建在安全区域,而不采用抗爆结构。远程控制站的设置为此提供了重要条件。国外的炼油厂根据具体情况,历来就有采用这种方式的,并且近年来更加趋向这种方式。
控制系统中还包括仪表及控制设备维护系统,自动地为检测和控制仪表建立应用及维护档案,进行预测维护管理,以保障地运行、最少的维护、高效率的进行设备管理。
2.3 管理系统设计管理系统设在企业级管理网上,过程控制级的数据经过处理后存放在企业级管理网的数据库中,供有权限的用户和工作终端使用。企业级管理网的数据是有限对外的,企业和工厂的经理和各级管理人员无权直接对过程控制层进行操作,只能观察装置运行情况和调用为各类人员专门处理的数据。企业级管理网的数据并不是全部对外开放的,企业内部数据和商业数据是机密的,只有允许面对公众的数据才可在公共网上见到。企业级管理网不是公共的因特网,绝不是越开放越好。为公司和企业的数据安全,各级网络的设计和配置都必须高度重视数据和网络的安全。企业的信息系统是为企业服务的,而不是企业围着“信息中心”转。
2.4 安全系统设计。现代化的大型石油化工企业的人员配置和运行需要,使安全系统的作用和地位显著提高。安全系统包括装置运行安全、关键设备运行安全、爆炸环境安全、火灾环境安全、有毒环境安全、环境保护监测等。安全系统与过程控制系统互相独立,但又互相联系。由于安全系统是事故状态起作用,防患于未然,处理的是偶然事件和突发事件,因此,对性和可用性有特殊的要求。在集中控制的工厂中,安全系统的监视设备应安装在中心控制室,或在中心控制建筑内设置的安全系统控制室。
2.5 控制室建筑设计现代化的大型石油化工企业的控制室建筑是为工厂控制系统和操作及管理人员设计的,建筑物内的环境应当以人为中心。中心控制室应尽可能建在安全区域,避免采用封闭式的抗爆结构。在保障人员及工厂安全和使用功能的前提下,不但要使操作环境成为办公环境,还要成为优美的公共环境,并有一定的企业文化气氛,使操作及管理人员能高效率地工作,有效地减少疲劳,处于良好的工作状态和精神状态,并在一定程度上满足人员的精神文明的需求。控制室建筑成为全厂办公建筑,设置工厂操作、安全系统、生产管理、信息处理、仿真培训、会议室、休息室等功能区和房间。
2.6 储运系统控制设计市场是变化的,原油和产品的供求关系也经常变化,储运系统控制可以使生产装置更好地适应和处理这些变化。产品的合理调和与添加,可以使组合后的产品提高附加值,降低成本,从而提高商业利润。建立全球原油物性数据库,是原油调和的基础。实现原油调和,可以提高对不同性质原油的加工适应性,减少换油的过渡过程和加工成本。
近年来,随着原油及油品市场的变化和竞争,油品加工的利润越来越少;国内外炼油厂的自动化也进一步朝精细控制的方向发展,企业的经济目标就是控制目标。控制方法和控制手段以信息技术为主导,控制层次从过程控制层向生产管理层和企业管理层发展,控制条件直接与市场相关,每一控制活动都是在一定的生产条件下以获取较大经济利益为目标。工厂控制系统的设计应适应新形势,建立科学先进、实事求是的新观念,为现代化的石油化工企业服务。
自动控制系统论文:浅谈自动控制系统在污水处理中的应用
摘 要：如今，自动控制系统在污水处理中的应用越来越广，发挥的作用也越来越明显，不仅能够提升净水质量，还能够提高水资源的利用率，减少能源消耗。随着自动控制系统在污水处理应用中的不断改进，自动控制系统在污水处理中的作用得到了更加充分的开发。但是，自动控制系统在处理污水过程中仍不可避免地存在一些不足之处，需要在今后的发展过程中进一步改善。基于此，本文将对自动控制系统在污水中的有关应用进行讨论，希望能够对今后的有关研究提供一定的借鉴意义。
关键词：自动控制；污水处理；应用探究
0 引言
随着社会经济的不断发展，社会各领域也呈现出一片繁忙景象，各地的工厂拔地而起居民生活水平也稳步提升。同时，这样给生态环境带来了各种污染问题，尤其是工厂废水的排放对生态环境造成了严重的破坏。要知道，我国的生态环境情况本来就不乐观，再加上各种因素引起的生态污染，这更加加剧了生态环境的恶化。所以，生活生产专用产生的污水就必须采取有效的处理措施，减少水资源的污染，确保人们的用水健康。
1 自动控制系统的基本内容
（1）自动控制系统的基本构成。自动控制系统是由多个部分组建而成，主要有自动控制、数据采集、信息处理等方面。各构成部分相互之间协调工作，从而实现对污水的有效处理[1]。自动控制在对污水处理的过程中，系统可以实现自动控制，不需要人工力量的控制，同时检测污水处理的情况，如数据是否达标、处理是否合格等。如果在污水处理过程中自动控制系统出现了问题或者状况，其实也不必担心，自动控制系统将会自动发出警报以示提醒，从而实现更好的处理效果。
（2）自动控制系统的基本特点。自动控制系统主要有硬件和软件两部分，这两个部分都有着自身各自的特点。就硬件部分而言，就是所选择的计算机以及网络等，所选择的计算机以及网络必须能够保障在污水处理过程中信息的快速处理，并且标准、开放[2]。软件方面，其特点主要是能够结合功能快图功能为工作人员提供更加简便的操作，还可以利用高级语言实现负复杂化的计算。
2 污水处理中自动控制应用的现状分析
（1）自动化设备检测不精。虽然我国的自动控制系统应用在污水处理中取得了一定的成绩，但是我国的自动控制系统在污水处理中的应用仍然处于起始阶段，应用过程中存在的问题依然严重。在实际处理过程中，检测所应用到的自动化设备往往由于各种缺陷的存在导致检测出的结果不够，达不到检测前预想的效果，甚至某些时候存在的误差过大，检测的结果没有实质性意义，如果利用这样的设备进行污水处理的话，根本达不到污水处理排放标准。（2）水质控制标准不够严格。目前，很多污水处理厂使用PH值、DO、ORP等进行水质的控制，虽然能够达到一定的效果，但是存在的最呆问题是，如果控制器满足不了ORP的标准要求时，系统就会按照时间来进行控制[3]。这样一来，非但实现不了污水有效处理的目的，还会导致诸多不达标的物质排放到污水中，造成二次污染，影响了后续污水的处理效果。（3）人才缺口较严重。自动控制系统的应用离不开专业人才操作，但是在专业人才这一方面，当前的各大污水处理厂却严重缺失。实际上，绝大部分的污水处理厂在开展污水处理工作的时候并没有专业人员的参与。多数污水处理厂几乎都是自动控制设备安装以后，慢慢对机器设备进行摸索掌握，匆忙的培训之后直接上岗，在这之前根本没有实际操作经验。如设备出现了故障，要进行维修的时候，将会出现很多麻烦。此外，因为专业才的缺乏，自动控制系统进行污水处理之后的数据分析也无法有效进行。
3 自动控制系统如何在污水处理中更高效的应用
（1）购进先进的检测设备，提高检测的度。污水处理的最终目的就是要保障无处在经过一定的处理措施之后能够达到污水排放的有关标准，并不再对生态环境产生任何污染[4]。所以，检测设备在进行污水处理过程中必须做到高精度、高准度，从而确保污水处理之后的各项指标能够达到污水排放的有关标准。鉴于我国目前在自动化控制设备发展的现实情况，污水处理厂可以尝试从国外购进先进的自动化控制设备，以此提高检测设备的精度，进而提高检测结果的准度。同时，国家有关部门也应当加强这方面的研究，使得自动化控制检测设备越来越完善。
（2）注重人才的培养和引进。自动控制系统科技含量高，该系统应用在污水处理过程中应当算是相当进步的举措。所以，污水处理厂在应用自动控制系统处理污水过程中一定要保障人才的充足。可以加强内部人员的培养，不断提高内部员工的业务能力，使得内部员工能够更好地操作自动化控制设备[5]。如果需要的话，也可以适当引进自动控制系统方面的专业人才，利用丰厚的待遇来吸引人才。同时，要定期对自动控制设备的操作人员进行培训，介绍相关方面近期的技术和创新，使得工作人员能够不断更新自己的知识库，实现对自动化控制设备的操作。
（3）改善水质控制标准。因为传统的水质控制存在很多不足之处，达不到控制系统标准的时候将会按照时间进行控制，间接会导致其他问题的出现。因此，在水质控制标准这方面，一定要加以改进，使其能够更好地控制水质。
（4）注重对设备的维护。自动控制系统处理污水过程中，只有保障设备的正常运行，才能够使得处理之后的污水达标排放。自动控制设备在运行过程中，往往会因为各种问题的存在导致设备无法正常运转。所以，对于设备的维修和保养方面，工作人员一定要加以重视。维护人员要定期对设备进行检查，确保设备处于正常状态，同时污水处理厂也应当投入适当的费用在设备的保养上，保障自动控制系统可以更好的工作。
4 结语
总而言之，自动控制系统是当前污水处理中的一个系统，能够有效地对污水进行处理。但是在应用自动控制系统进行污水处理过程中也需要注意跟种问题的出现，并采取相应措施及时处理，从而保障污水的处理效果，降低因污水不达标排放对环境带来的危害。
自动控制系统论文:自动控制系统的优劣评价分析
摘 要： 本文介绍了判断我们日常生活中必不可缺的自动控制系统优劣的分析方法，将控制系统是否同时兼顾稳定、快速、三个方面的要求作为评判标准，通过检测自动控制系统的超调量、上升时间、调节时间和振荡次数等参数作为具体衡量标准，并对不同的控制系统进行控制方法的分类。
关键词： 控制系统 性能分析 性能指标 控制方法
随着新材料、新技术、新工艺及数学的应用，自动化和它的控制理论越来越广泛地应用到不同领域，不仅涉及高科技航天领域，像飞船上天，太空舱对接及对火星的探索，以及海洋深处5千米的下潜，更广泛地应用在工业自动化、医学、金融等方面，也渗透在我们的生活中。我们身边更是无处不存在自动化电气设备，例如：空调、电视、手机等，我们越来越离不开这些省时、省力、快捷、方便的电气自动化设备。
一个自动控制系统它调节的过渡过程好坏如何评判？如何买一台冰箱？很多人可能更重视冰箱的性能价格比、售后服务、耐用及功能等。对于自动控制系统的研究，我们更重视的是冰箱制冷的过渡过程。
一、系统性能分析方法
1.系统的稳定性、性和快速性
如果有五台同样品牌同型号的冰箱，但它们的制冷过程不同你会如何选择购买呢？这个制冷过程如下图所示：
分析如下：①号冰箱相对于其他是最稳的，⑤号冰箱是制冷最快的，但明显看出它是不稳定的，而①②③④号冰箱只要给它们足够的时间，从理论上分析都能达到要求的精度，因为它们的过渡曲线是随着时间不断接近目标值的，用数学方法分析当时间足够长时它是收敛的。
所以如何评价一个系统就是衡量一个自动控制系统的性能指标，就是这个自动控制系统的稳定性、性和快速性。综合以上的分析可以得出我们希望系统比较稳、比较准和比较快，但它们是相互制约的。对不同控制系统的性能要求应有适当的调整，例如有些系统比较强调性，有些系统会对快速性要求更高，但无论哪种稳定性都是最重要的。
2.超调量、上升时间、调节时间和振荡次数
要比较每个自动控制系统的稳定性、性和快速性可以用下面的参数说明。
（1）大超调量δ%：超过目标值的较大偏差量与目标值之比，用百分比表示。
超调量越大说明稳定性越差，而快速性越好，它们是相互制约的、矛盾的。
（2）上升时间tr：从开始上升时间到及时次到达目标值的时间。理想状态下希望越短越好，在实际的自动控制系统中是不可能的。
（3）调节时间Ts：从开始上升到不断调整后进入到稳定的误差范围内的时间。正是这段时间也可以称作动态过程，之后的时间称为稳态。通常所指的动态性能指标包括稳定性和快速性，稳态性能指标就是性。稳定性和稳态是不能混为一谈的，一定要分清。
（4）振荡次数N：从开始上升到反复穿越目标值的次数。理想状态下希望N=0.5次。这是考虑到三项指标的综合性。
二、控制系统的控制方法分类
1.在闭环控制系统的结构中学习和研究的环节
每个自动控制系统中被控装置千差万别，例如：加热器、电机、水泵、阀门等等，被控量各不相同，例如：温度、电机转速、流量、压力和灯光等。采集这些被控量的传感器当然也不同，例如测温的热敏电阻或热电偶、测速直流电机、压敏电阻，光敏电阻等，它们涉及的知识非常广泛，但都离不开的是控制器，也就是控制方法。我们选择不同的控制方法就决定了这个系统的性能指标。
2.控制方法
（1）不连续调节器：例如前面提到的开关控制，也称为断续控制，因为它随时间的变化是跳跃的，表现为两个状态，开或关状态时就称为二位调节，俗称开关调节器。它的执行器件有些设备中选用的是继电器，因为继电器不适合频繁的开关作用，所以一般用在精度要求不高的系统中。
（2）连续调节器：工业中的控制量和控制环境比较复杂，单纯仅使用开关控制是不够的，用比例积分微分控制是一种比较经典的控制方法。因为这种控制器是随时间变化而连续的，它能够更好地跟踪输入量的变化，从而达到比较理想的控制效果，最重要的是它能够用数学方式表达输入与输出的作用关系。
在做自动控制系统设计时通常我们需要选择控制仪表，也就是我们说的控制方法，所以对闭环控制系统讲最重要的是控制器。针对不同的控制量和不同的控制装置选择与之配套的控制仪表，当然还要关注控制仪表的调节参数范围和仪表控制量的输出特征。例如：它的比例调整范围、积分时间常数和微分时间常数的调整范围及输出驱动方式。
自动控制系统论文:基于PLC的精准变量施肥自动控制系统研究
摘要：针对国内施肥的精准度低、均匀性差、有效利用率低、环境污染等问题，文章设计了一套滴灌农田精准变量施肥自动控制系统。该系统采用变量施肥方式，通过PLC控制器来采集压力、流量、电机转速等信息，通过控制配肥电机、活塞和电磁阀改变系统实际施肥量，实现自动配比调节和变量施肥。试验分析表明，该系统具有良好的控制精度，性能稳定，可满足农田精准施肥的需求，实用性好。
关键词：自动控制；变量施肥；施肥装置
精准变量施肥技术是一个重要的领域。对于农业生产来说，水肥科学控制关系到农业产品的品质和产量，一直以来都是国内外农业经营者、种植者和研究机构关注的焦点。国外对水肥控制技术研究的起步较早。以色列、美国、荷兰、法国等国家在这方面都有很多成果。以色列是个水资源短缺的国家，研发了很多先进的节水技术。其中，先进的微灌技术应用带动了以色列水肥灌溉的兴起，该技术在温室的优势更为明显，其基于精准变量控制的温室水肥灌溉系统对水的较高利用率可以达到95%。AMIAD公司、NETAFIM公司等是以色列知名的水肥精准变量控制技术设备供应商。
我国在滴灌施肥研究与开发方面，多集中在设施农业的温室大棚的自动化滴灌系统研制，开发了基于智能化管理和控制的灌溉施肥系统，并且得到了应用。徐飞鹏提出了适用于温室大棚的分层分布式计算机控制灌溉施肥系统，实现了自动控制、定时控制、周期控制、手动控制4种不同灌溉控制方式为一体的自动控制灌溉与施肥系统；郭克B研制开发了2YTF6型灌溉液体施肥施药自动控制系统，可用于林业工厂化育苗、花卉、蔬菜和食用菌等设施灌溉施肥生产管理；杨万龙研制开发了温室滴灌施肥智能化控制系统，实现了自动与人工干预选择型滴灌与施肥控制系统。国内学者利用单片机技术开发了自动灌溉施肥控制系统，通过硬件和软件的优化组合，实现了滴灌系统中灌溉与施肥的控制和同步运行，并且适合我国农业温室自动灌溉及施肥管理，但国内目前对于滴灌施肥装置的深入研究都集中于设施农业，注肥流量小的滴灌施肥装置控制系统的研究，研究成果虽然较多，但是大田实体应用较少，系统自动化程度也不是很高。因此，本文开发了一种基于PLC的滴灌农田精准变量控制施肥自动控制系统，并通过GSM无线通讯实现远程数据传输，实现了施肥的现场精准控制与远程GSM网络连接，为大田基于PLC的精准施肥与远程监控提供了一种新的技术手段。
1精准施肥装置结构与控制功能设计
施肥装置采用自主研发的发明专利，专利号：ZL201210151681.2，如图1所示。
针对精准施肥装置，开发出一套以PLC为核心的精准施肥自动控制系统，主要实现以下功能：
（1）控制功能。系统设有手动、自动控制方式。手动控制通过本地控制箱实现，即：首先电磁阀关闭，配肥箱电机打开，肥箱电机旋转180度，施肥箱内的配肥装置开始配肥，送料至配肥盒，直到料漏完为止，启动电机使肥箱电机再旋转180度，活塞电机向下，关闭配肥盒；电磁阀打开，水流通过，再关闭重复施肥。该方式主要用于初期调试和检修时的控制。自动控制方式以PLC设定程序自动执行一系列操作，完成排水工作，不需要人为干涉，为正常投入使用后的常用模式。
（2）保护功能。系统具有故障自诊断功能，对供电电压、电机等各项参数均设有状态监测。当某项参数异常或超出设定值时，PLC判断故障并报警，同时停止装置运行，有效保护电机，以便于及时排除故障。
（3）实时显示参数信息。采用西门子人机界面TD200实时显示施肥时间、施肥量、施肥状态等参数，同时为避免故障还可显示报警信息。
（4）远程通讯及监控功能。通过GSM与远程监控中心相连，监控中心采用组态网自动化监控软件建立综合自动化网络平台，可实现远程自动控制，实时显示、记录施肥装置运行情况和相关参数，支持历史数据查询。
2自动控制系统
精准施肥自动控制系统主要由系统硬件和软件2个部分组成，控制系统原理如图2所示。
2.1硬件的选型与控制面板的设计
PLC选用西门子S7-200-224XP晶体管型，数字量共14点输入，10点输出，2路模拟量输入，1路模拟量输出。数字量输入扩展模块为EM 223型，4点输入，4点输出；开关电源为输入120/230VAC，输出24V/5ADC；显示屏选择SIEMENS TD200型，与PLC之间的通讯采用RS485口；配肥电机选择110三相步进电机，较大力矩20N*M；电磁阀选用通径32的二位二通膜片电磁阀，16公斤压力；活塞电机选择24V H200型直线推杆电机，功率20W，行程200mm；流量计选择电磁流量计EMF5000，流速范围：0.2～8m/s，输出信号4～20mA.DC；显示控制屏为西门子TD200。控制面板如图3所示。
2.2软件的设计
控制软件的设计主要分为PLC控制程序和组态网络监控软件2个部分。
2.2.1 PLC控制程序设计
PLC程序设计采用STEP 7软件中的梯形逻辑图、功能块图和语句表进行编程。用梯形图在STEP 7中进行顺序控制程序编程。PLC上电起动后首先执行内部初始化，然后根据手动、自动控制的方式选择，进入相应的程序流程。整个程序主要包括施肥装置初始状态检测、正常启停电机、电磁阀和故障报警故障停止等模块，程序流程如图4所示。
STEP 7软件通过建立在线连接下载程序到PLC，以对编制好的程序进行调试，可实现程序的运行状态监视、强制性数据变更和输入输出信号的强制开/关等，其中装料梯形图如图5所示。
2.2.2组态系统网络监控软件
本系统网络监控系统采用组态王开发。组态王是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统，具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。通常可以把这样的系统划分为控制层、监控层、管理层3个层次结构。其中监控层对下连接控制层，对上连接管理层，它不但实现对现场的实时监测与控制，且在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要作用。尤其考虑3个方面的问题：画面、数据、动画。通过对监控系统要求及实现功能的分析，采用组态王对监控系统进行设计。组态软件也为试验者提供了可视化监控画面，有利于试验者实时监控。
系统功能模块如图6所示。
根据系统功能要求，本系统主要有主操作、用户配置、报警记录、参数修改、历史曲线、历史数据等画面，如图7所示。
3结语
系统的测试表明施肥控制精度误差范围不超过5%，稳定，实现了棉田定点、定时、定量施肥，增强了施肥的均匀性和精准性，极大地提高了施肥的科学性，提高了肥料的利用效率。总之，该系统的使用必将提高精准施肥自动化水平，对农业生产具有重要意义，满足了棉田精准施肥的技术要求，节肥，增产，省工，减轻过量施肥造成面源污染的危害。
自动控制系统论文:电力拖动自动控制系统和安全防护
[摘 要]随着社会的高速发展，更多电器的出现导致电力的需求不断攀升，因而人们对电力拖动控制系统自动化 程度提出了更高更新的要求。鉴于此，拟通过对电力拖动控制系统的设计原理、设计方案的确定、设计应遵循的 规章以及安全防护等内容进行分析，为使用者与企业提供借鉴与参考。
[关键词]电力拖动 自动控制 运行
l 引言
随着科技日新月异的发展，机械自动化程度与生产水平达到了前所未有的高度，在当前的工业生产领域中，电力拖动自动控制系统得到了广泛的应用。电力拖动自动控制系统的优势在于：一方面可以保障自身系统安全稳定运行；另一方面可以满足企业机械生产要求。研究电力拖动自动控制系统，增强其安全性，对于企业而言是至关重要的。
2 电力拖动系统自动控制原理及其设计
2.1 电力拖动系统自动控制原理
操作人员在电力拖动控制系统运行过程中可以得到电动机各信息的反馈，例如电流反馈等。在电力拖动控制系统中，电气设备是实现机械自动控制的核心器件。计算机系统在此过程中的主要作用是显示信息显示、运行连锁、安全保护等信息 ，同时其也是电力拖动系统 自动控制实现的途径。电力拖动系统的本质来讲，系统构成的基本原理还是殊途同归的，即以计算机为系统的集中控制中心，信号输入给计算机下达指令，信号输出执行指令。电力拖动自动控制系统计算机接收信号与输出信号的系统反应如图 l所示。
2.2 电力拖动自动控制系统方案的确定
在电力拖动自动控制设计方面，是否确定好方案与控制 方式将会决定整个设计能否成功。如果宏观方案是正确切实可行的，那么生产设各各项指标达到要求的可能性才能得到保障。在设计时，即便出现某个控制环节设计的错误，也可以 通过不断改进与测试达到要求，但如果宏观方案一开始就制定有问题，那么设计工作必须等到方案明确后重新开始。学术领域认为，所谓电力拖动自动控制方案，其主要是依据不同的生产工艺要求，例如根据运动要求、加工效率、零部件加工精度等条件来决定电动机运行、类型、数量、传动方式等控制要求。将这些调研好的工艺要求与控制要求相结合，作为电气控制原理图设计电器原件选择的重要参考凭证。
2.3 电力拖动系统自动控制电动机的选择
在确定好电力拖动系统设计方案后，需要根据实际需求对电动机的数量、规格及各项参数如额定转速、功率等进行选择与确定。笔者通过总结，归纳出电动机在选择方面应当遵 循 以下几点：
（1） 电动机功率的选择应当与生产机械标准要求直接挂钩，要选择与其相匹配，能够拥有一定负载的电动机，这样，才能保障生产机械的正常运行。此外，在明确电动机功率时，还需对以下三大要素进行综合考虑：1）允许过载能力；2）启动能力；3）电动机发热。确决定电动机功率选择的核心条件是电动机容量，通常，电动机容量容易受外界环境影响，所以电动机额定功率的确定要进行多次校验确认。
（2） 电动机采用直流还是交流电需要结合企业经济、技术等方面综合考量，笔者认为，通常情况，企业只需要选择操作简单，稳定性强、维护遍历、价格低廉的交流异步电动机即可。但如果所在企业生产机械功率大、调速范围广，则可以采用调速性能品质的直流电动机。
（3） 电动机额定转速需要结合以下方面来选择，主要是看所在企业机械匹配的技术经济程度，如企业所需电动机需拥有较高的使用寿命，并较少使用，那么就需要结合企业经济、技术等多方面因素来选择；如果企业使用电动机频繁，那么电动机额定转速就需要以电动机的动能储存量来选择。
（4） 必须在供电电网电压基础上选择电动机额定电压各参数 ，必须保障两者一致 。电动机机构形式要根据企业的作业环境进行选择 。总而言之，电动机数量、规格以及各项参数的选择应当根据企业的经济、技术、作业环境、使用需求等多方面综合考虑来选择，要保障所选择的电动机既能满足企业生产机械的实际需求，又能够保障其运行的性与实惠。
2.4 电力拖动设计中电器控制线路的设计
拖动方案与电动机的选择之后，其次是电器控制线路的设计。在选择设计元件时，应当采用性能良好、使用期限长、抗干扰能力强、安全、稳定的继电器 ，同时在 规划具体线路时，笔者认为，设计人员还需要注意以下几点内容 ： （1）触头的设计，要保障所有电器触 头必须全部正确对接。 （2）设计电器线圈联接时，要保障所有电器线圈正确联接。 （3）设计后的控制机构，其后期维护与操作必须简单明了，在操作人员采用某种控制方式控制时，可以根据实际需求迅速、快捷的切换到其他控制方式。
2.5 电力拖动自动控制系统设计应遵循的原则
当前电力拖动自动控制系统在设计时应当遵循的原则：
（1）经济简单化原则 。企业在选择电力拖动自动控制系统时，都想要低廉的价格换来的电力拖动控制系统。因此在设计过程中，设计人员应当尽较大努力将系统不必要的电器与触头数量进行减少，线路设计应当化。（2）稳定、安全、性原则。在经济简单化原则基础上选择稳定性、性、安全性较强的元件。
3 电力拖动自动控制系统的安全防护
任何系统的出现都需要制定想匹配的安全防护措施，电力拖动 自动控制系统亦是如此，一般情况下，电力拖动自动控制系统的安全防护分为两种：一种是计算机系统保护；另一种是电器保护。下文将从以下几点对电力拖动 自动控制系统的安全防护进行分析：
（1）短路保护：短路故障一般是因为电流短路而造成局部电气设各绝缘体过热损害，电流过大，容易造成强大的 磁脉冲进而产生电动应力，进而损害电力拖动自动控制系统或各种电器设备。 （2）过流保护：如果使用电动机不当，很容易使得电动机超负荷运作，这样会引起 电动机局部过电流 ，一般的过电流能量是正常启动电动机电流的数倍，因此容易损害电动机及系统元器件。 （3）欠压保护：系统运行过程中，如果电源电压不能满足电动机正常运作的需求，容易造成系统因欠压而减缓电动机速率甚至同志运作，当负载矩不变时，可以适当的增加电源来提压。另外，欠压还会造成电气释放问题，进而影响系统所有器件的正常工作，情况严重时还会出现系统故障。所以，笔者认为，当电压达到电动机电压临界值时，可以采取切断电源措施来进行保护 。 （4）热保护：任何元器件在经过长时间工作时都会出现过热现象，如果电动机绕组或长时间超载运行，那么势必会造成自身温度高于允许值，进而导致电动机出现故障，为避免过热损害，可 以采用多个 电动机相替换 的方法进行热保护。（5）安全链：安全链的保护主要涉及五个方面。1）欠压保护的控制；2）过流保护的控制：3）水压保护；4）油压保护；5）轴瓦温度保护。安全链是将上述五种保护串联在一起的保护，无论其中哪个环节出现问题，计算机都会直接将自动控制系统关闭。 （6）运行连锁和启动连锁的保护：当计算机接收到信号后，电力拖动 自动控制的实现主要是通过计算机所配置的程序完成，该过程主要是预防系统运行时信号条件的消失或电动机缺乏条件启动的保护。
4 结论
本文通过对电力拖动自动控制系统各方面的研究，提出了加强、完善系统设计与安全防护的意见，以期为设计者与使用者提供帮助 。
自动控制系统论文:PLC自动控制系统性分析
摘要：随着科学技术的不断发展，在工业化的进程中PLC控制系统逐渐被使用，实现了工业生产的自动化，PLC控制系统的性直接影响企业的生产、安全、发展，随着PLC控制系统的应用，影响PLC控制系统性的因素逐渐增多，PLC控制系统性设计要遵循必要的原则。文中将对影响PLC控制系统性的因素进行简单的介绍，并阐述PLC控制系统性设计的原则，提出提高PLC控制系统性设计的具体对策。
关键词：PLC控制；性；对策
引言
随着经济的不断发展，工业化、信息化、现代化的进程不断加快，企业为了不断促进生产、提高自身的竞争力，在生产过程中采用PLC控制系统已经成为了其必然的选择，但PLC控制系统的性仍存在问题，影响PLC控制系统性的因素较多，在设计PLC控制系统时要遵循一系列的原则，才能实现PLC控制系统的性设计。本文将对影响PLC控制系统性的因素进行介绍，并阐述PLC控制系统性设计的原则，同时将提出提高PLC控制系统性的对策
一、常见控制系统性降低的原因
1、影响现场信号错误的原因
1.1 常见的影响
现场信号中较为常见的影响是由传输信号或短路现象引起的，这主要是由于受到机械拉力或是本身线路老化的影响，而且在外界因素影响下也极易导致现场信号出现中断的情况，一旦这些因素存在，则会导致现场信号传输出现故障，使信号无法正常的进行传输，P L C 控制系统由于接收不到的信号，从而导致其在运行过程中出现错误变动。
1.2 点抖动
在现场接触的过程中，虽然仅仅是一闭一合的过程，但是其在P L C 管理之中确认为已经闭合了多次，因此虽然在线路中添加了滤波电路器，但是其软件的微分指令仍然会发出，进而造成了严重的错误控制现象。
1.3 现场变送器
在机械开关产生故障的过程中，由于开关自身存在着质量隐患和接触不良，使得变送器在运行的过程中其中从在的非电量偏差较大，进而引起在工作中控制系统无法正常的进行工作。
2、影响执行机构出错的主要原因
控制负载的接触不能动作，虽然PLC 发出了动作指令，但执行机构并没按要求动作。
由于执行机构没有按P L C 的控制要求动作，各种电动阀、电磁阀该开的没能打开，该关的没能关到位，导致系统无法正常工作，系统性被降低了。要使得整个控制系统的性得到提高，必须做到提高执行机构动作的性和输入信号的性。只有这样，当P L C 发现问题时，才能够做到及时并的用声光等报警方式向工作人员报警，再由相关工作人员去排除故障，使得系统恢复正常工作。
二、加强 PLC 自动控制系统性的措施探讨
1、加强输入信号的性
加强输入信号的性是保障 PLC 自动控制系统性的重要手段。 ①在进行变送器和开关的选择时，要尽量选择性较高的产品， 从而有效的避免在使用的过程中出现信号线短路及接触不良的现象；②进行程序设计的过程中，要增加数字滤波程序，以更好的增加输入信号的性。 同时，要保障输入接口电路的抗干扰能力， 以避免因为触点抖动或者干扰脉冲而引起的信号输入错误。 对于输入接口电路抗干扰能力提高的方法主要有以下几点：a. 加强对光耦接合器的应用，以提高抗干扰能力；b.利用电阻电容滤波等滤波电路，提高抗干扰能力；c.利用信号之间的关系判断信号的可信程度，以提高读入 PLC 现场信号的性；d.在输入触点之后加定时器，保障触点在稳定闭合之后才有进行响应。
2、加强执行机构的性
加强执行机构的性也是保障 PLC 自动控制系统性的重要措施。 其关键是要保障执行系统能够按控制的要求来工作，当执行系统出现故障时，要及时的予以纠正。 要对由负载控制的控制器进行检查， 保障在启动时接触器可以闭合，而在停止时，能够很好的释放。 在阀门开启或关闭的过程中，根据时间的不同，来设定延时时间，通过延时对开到位或者关到位的信号进行检测，如果是信号不能够的反馈，则说明存在故障，要对故障进行报警处理。 前提是要设计好完善的故障报警系统， 后面会对故障报警系统的完善进行详细的分析。 确定故障以后，进行故障修复，在故障排除以后保障接触器的闭合性能， 最终达到保障执行系统能够顺利的按控制的要求进行工作的目的。 从而有效的保障执行机构的工作性。
3、完善故障报警系统
完善故障报警系统是促进 PLC 自动控制系统性的重要措施。 一般在自动控制系统的设计当中，故障报警系统可以分为三级。 一级故障报警系统设置主要控制现场的控制面板，指示灯的指示来表明是否有故障存在， 设备是否能够正常运行。 当指示灯亮时，说明设备在正常运行当中，当指示灯闪烁时则提示设备运行故障。 通常状况下，还设置了指示灯监测按钮，一般按下按钮 3s 以上，指示灯全部都会变亮，如果是指示灯不亮，则说明指示灯已经损坏，应该立即进行更换，以免影响故障报警系统的正常工作。 二级故障报警系统显示一般设置在中心控制室，安装在人机接口监视器上面，如果设备出现故障，则会有相应的文字显示出现故障的类型，同时，在工艺流程图上面会有对应的设备闪烁，在历史时间表上面，也会有对故障的记录。 三级故障报警系统的显示一般设置在中心控制室的信号箱之内，如果设备出现故障，则信号箱会利用声、光等报警方式进行报警，以提示工作人员故障发生，及时进行故障的处理。 在对故障进行处理的过程中，也要注意根据故障的类型进行分类的处理， 有些故障可以在系统运行的过程中进行处理，以提高系统的运行水平。
4、强化安装管理及维护
强化安装管理及维护是加强 PLC 自动控制系统性的重要措施。 ①在进行安装的过程中，要严把质量关，以减少故障的发生几率；②在系统安装完成以后，在使用的过程中要加强对设备的维护及检修，同时要保障检修的质量，对技术线路的改动和系统改造要做好相关的记录，也便于后期的维护；③加强维护管理能够有效的保障 PLC 控制系统的性， 主要的设备维护部位主要有以下几个：信号模板及寿命元件输入、输出中间继电器、中央处理单元、电源、安装状态等等；④要加强对安装和维护过程中人员的管理， 保障施工及维护人员的能力能够达到相关的技术要求，能够熟悉相关的流程，而且要具备一定的计算机水平。 因此，要选择合适的人员，并且加强对相关人员的培训，确保其能够达到相关的技术水平及能力。
结束语
P L C控制系统的高效、运行，则需要在其运行过程中采取切实有效的措施来对影响系统性的因素进行防范，针对于不同因素所产生的原因，从而在设计和编程中采取科学合理的技术措施，并在实践工作中进行不断完善和改进，有效的提高PLC自动控制系统的性，使其性能更好的发挥出来，加快社会和经济的发展和进步。
自动控制系统论文:电气设备自动控制系统中PLC控制系统的运用分析
（西安有色冶金设计研究院，西安 710001）
摘 要：电气装置多方面的工作均可以由性能逐渐健全的可编程控制器也就是PLC控制器来实现系统的控制。大多数情况下，PLC控制器可以实现电气装置主动操控的简单化，并可以提高电气设备的性及稳定性。本文着重分析在自动控制系统和电气调各系统中使用PLC系统。
关键词：PLC;电气;控制系统;运用;设计
1 将PLC控制系统设计到电气设备自动化控制系统中
（1）设计科学合理的流程。明确电气自动控制的任务，并加以评估，将PLC控制范围确定下来。技术人员根据PLC的功能和性价比来确定程序控制器的主机。在此基础上确定各模块及相应的各单元，如显示设定单元、模拟量单元及位置控制单元等。
（2）确定输入/输出地址。PLC接线端上的I/O信号的地址是PLC控制系统设计的基础。只有确定了输入/输出地址，才能进行下一步的软件编程工作;I/O地址的确定是控制柜及PLC接线绘制装配图、电气接线图、安装人员装配的基础。以表格的形式列出I/O的名称、代码和地址是很有必要的。
（3）设计控制系统。控制系统分为硬件部分和软件部分。PLC控制程序的编写是系统设计中软件部分的组成。除了程序编写之外的控制系统设计基本都是属于硬件设计，如电气线路的设计、PLC控制器的设计、抗干扰的设计及PLC控制器线路的设计等。
1）设计系统的硬件。硬件设计的主 要包括确定电气控制元件;设计抗干扰措施;设计电气控制系统。
2）设计系统的软件。主、子程序及中断程序是软件设计的三大主要部分。设计PLC控制程序时编程是主要的方法但更重要的依靠设计者自身累积并总结经验。应用较多的编程方法有流程图法、状态表法、逻辑代数法及功能图法等。设计程序常见步骤为：①查找输出对象，确定出其启动及关断条件;②输出对象的启动条件及关断条件有制约条件的，要找出来;③大多情况下，输出对象以FK=（X开+K）・X关关公式加以编程，有制约条件的，以FK=（X开・X关约+K）・（X关+X关约）公式加以编程;④代入相应数据入公式中，结合PLC编程的要求，建立梯形图;⑤检查并修改程序。
梯形图编程设计系统程序与语句表编程相比，更直观，更加一目了然，但具有需要修改时比较麻烦工程量大的缺点。一般对于比较清晰的并发、单及选择顺序的控制任务，应用功能图进行设计程序较有优势。
（4）调试系统。系统硬件的模拟调试工作必须在主电路断开的环境下实行，并且只能够调试手动控制部分的功能正确与否;只有模拟出各种开关信号输入的情况才能够对系统软件部分进行调试，通过综合应用电位器、万用表及开关模拟多种现场信号，观察此时PLC输出的逻辑关系是否与控制要求相符;与此同时，也可应用电脑直接模拟加以调试。通过反复修改与调试来确定程序的正确。
（5）系统联机调试，下载已经编制并且调试好的程序到现场PLC控制系统中实行运用。首先断开主电气然后才开始调试，只能对控制电路实行联调。联调过程中，发现问题，要反复检查系统接线与软件设计里程序的编写与调试，只有系统控制功能正常，并满足控制要求才能交付使用。整个体系完成后，系统完成后，必须整理相关技术资料以存档，为以后系统的维护、检修及改进等提供依据。
2 电气设备自动控制中PLC控制系统的操作过程
（1）选择合适的电源。选择电源时，最基本的要求时其额定输出电流各模块消耗的电流总和。
（2）相匹配功能模块的选择。选择的基础是要选择性高的机型，并且在系统运行的过程具有很好的稳定性。
（3）设计控制元器件。设计辅助程序、故障应用措施，分配存储空间、编制功能子程序是设计系统控制元器件的主要内容。
（4）正确的输入/输出模块的选择。1、输入/输出模块点数的确定;2、运用离散系统来实现输入与输出的模拟;3、编入具有特殊功能的输入与输出。
（5）控制系统连接与安装的实现。PLC 控制系统多个部件在配线板上的实现，按照相应的系统接线图对其进行安装工作。
（6）调试实现PLC的运行。1、调试PLC控制系统硬件与软件，以保障试运行的稳定性;2、试运行过程中，设计人员必须注重PLC控制系统各个部分运行情况详细观察运行的细节，对出现的各种情况必须立即做出停机处理，找出出现问题的原因与源头，并及时的选择正确、有效的方式处理掉出现的情况;3、确定PLC控制系统试运行无误后，要整理好技术文件，并且交付使用。
3 PLC控制系统应用领域
（1） PLC控制系统在数控系统中的应用。传统的控制系统具有多种控制方法，随着PLC 控制系统的出现，在业内引起了非常广泛的关注。在数控系统中实现了PLC 控制系统的应用，大大促进其控制定位变的与方便。
（2）PLC控制在交通控制系统中的使用。交通控制系统中PLC 控制系统的应用关键体现在控制交通系统总线方面。采用PLC控制系统使得交通系统工作效率得到极大程度改善，在一定程度上进一步完善和高效化了监控。
（3）中央空调系统中的PLC控制系统运用。当下，控制中内空调系统的方法有如下三种模式：
（1）继电器的传统控制模式。
（2）数字化的直接控制模式。
在此三种控制模式中，继电器的传统控制模式与直接数字控制模式由于其自身缺点原因，在实际中其应用广泛度逐渐减少。而PLC控制系统因抗干扰性能高、较稳定、便于维护等优势，在中央空调系统中的应用越发广泛。
4 结语
电气设备中应用PLC控制系统后，使得传统复杂电器逻辑得到简化，在具备简单易操作特点同时，又大大降低了故障率，还提高了运行过程中稳定性。极大促进了电气PLC控制系统的运用。
自动控制系统论文:稀土氧化物闪烁晶体提拉法自动控制系统设计
摘 要：高温晶体提拉炉具有非线性和大滞后的特点，采用常规PID控制难以实现有效控制。针对提拉法生长稀土氧化物闪烁晶体的生长过程，引入集散自动控制原理，设计由专家控制和自适应PID控制器相结合的自动控制系统。实验结果表明：该自动控制系统具有很高的控制精度和响应速度，成功生长出了直径80mm、长度200mm的Ce：YSO稀土氧化物闪烁晶体，晶体整体透明，内部无明显缺陷，闪烁特性良好，有望作为辐射探测材料使用。
关键词：离散型；提拉法；自适应PID控制；专家控制；晶体生长
0 引言
稀土闪烁晶体能够将高能射线或粒子转换为紫外或可见荧光脉冲， 是核辐射探测的关键材料。在医学领域，闪烁晶体作为辐射探测材料主要应用于X射线计算机断层扫描成像（X-CT）、正电子发射断层成像（PET）等设备中，这类闪烁晶体具有高密度、高光输出、大的有效原子序数等优点。PET是目前核医学成像领域最为热门的研究方向， 在PET 应用中还要求闪烁晶体具有较短的衰减时间等特性，其主要使用的稀土氧化物闪烁晶体有Lu2SiO5：Ce（LSO：Ce）， LYSO：Ce等[1]。
人工生长晶体的方法很多，其中提拉法（Czochralski）最适合生长大直径、高质量的晶体，是目前最为常用的一种方法[2，3]。整个生长过程时间较长，使用手动生长不仅耗时低效，而且依赖经验，不能保障控制；整个过程处于高温环境中（～2000℃），温度波动影响较大。因此实现全自动晶体生长，并在每一阶段都进行的控制是生长出高质量晶体的关键。
晶体生长过程具有非线性、大滞后的特点，应用常规PID控制器难以实现有效控制。目前国内已采用模糊PID控制，仿真结果表明提高了传统PID的鲁棒性和适应性[4]，而工业生产中只是采用常规传统PID控制。本文采用自主研发的集散型晶体生长提拉炉以及专家自适应PID控制系统，且严格控制整个生长过程，成功生长出了80×200mm尺寸的YSO晶体，多项光学测试结果均表明晶体的闪烁性能良好，能够适用于探测器系统中。
1 晶体提拉炉
自主研制的高温晶体提拉炉（见图1）创新性地采用了集散型控制系统（Distributed Control System简称DCS），工作原理如图2所示，使控制模块和上位机电脑在功能上相互独立，从而让晶体生长控制可以脱离上位机电脑软件正常进行，避免了上位机电脑故障带来的隐患，并且可通过一台上位机控制多个晶体炉，大大降低了人工管理和生产成本。生长过程进行自动化控制，整个控制系统由上位机、PLC（Programmable Logic Controller，可编程控制器）、中频加热系统以及电机运动系统等组成。检测系统将中频系统的功率、晶体的实际重量等传送给PLC，PLC再将数据传送给上位机。在上位机中，将采集到的实际重量值与理论值生成器生成的晶体理论值进行比对分析，然后通过智能控制器输出量对中频功率进行控制，实现晶体自动生长。同时，上位机将采集到的重量、中频功率等信息显示在操作界面中，便于实验人员实时监测。上位机软件部分包括实时显示、手动控制、自动控制、系统设置、数据监控等，操作界面如图3所示。
2 控制系统工作原理与设计
2.1 晶体生长数学建模
在自动控制过程中为了对晶体的半径进行控制，必须通过建模得到晶体的理论重量和理论半径[5-8]。如图4所示，vp为提拉速度，α为晶体生长角，θ为弯月面切面和晶体切面的夹角，h为弯月面高度，vd为液面下降速度，ρ1为熔液密度，ρ2为晶体密度，r0为籽晶半径，r为生长端晶体半径，R为坩埚半径。
2.2 自动控制算法
在数字PID控制器各环节的作用下：Kp为比例环节，反映重量偏差信号，一旦出现偏差控制机能够立刻作出反应，产生控制作用从而消除偏差。对于滞后性不是很大的控制对象使用比例控制方式就可满足控制要求，但由于晶体生长需要一段时间，因此有滞后性。Ki为积分环节，主要用于消除静态误差，积分主要针对比例控制、差值、振荡的特点提出改进，它常与比例一进行控制，也就是PI控制。使用PI控制后，如果存在静态误差，输出始终达不到设定值，这时积分项的误差累积值会越来越大，这个累积值乘上Ki后会增大其在输出中的比重，使输出u（t）越来越大，最终达到消除静态误差的目的。Kd为微分环节，反映误差信号的变化趋势，并能在其过大之前，引入一个有效的早期修正信号，从而加快系统的动作速度，减少调节时间。
根据反馈的重量差，调整中频加热系统需要的功率增量（见图5），所以采用数字增量式PID：
其中，u（k）为输出增量、T为采样周期、e（k）为实际与理论的误差。
通过实验积累以及现有的参数整定方法，整定出一套适合于自动控制过程中不同阶段的PID控制器参数，此参数仅作为控制器参数整定的起点。为了进一步提高系统的动态性能，根据各环节作用特点，本文引入专家自适应PID控制[9]，主要功能包括系统保护、异常处理以及自适应PID参数等（见图6）。产生规则如下：
在整个生长过程中引入专家控制：当误差过大时启动系统保护，直接将控制器的输出调制较大（或最小），迅速的调整误差，使误差以较大速度减小；在误差值很小时，加入积分环节，减少稳态误差；而当误差值减小方向变化或增大方向变化时，分别采用保持等待和实施控制作用，并根据误差大小进一步采取较强或一般的控制作用。规则如下：
放肩阶段，根据时间的推移重量和直径的增大，事先整定出比例系数K与重量差和直径的对应关系，并编写函数，存储在专家知识库中，实现放肩过程的自适应。
等径生长阶段，重量差以及直径均处于较为稳定的状态，采用预先设定的PID参数进行等径生长。如重量误差出现较大的波动，认定系统出现异常，进行滤波处理后再由推理机制进行判断。整个生长过程中根据现场的设定值以及直径大小和重量波动的大小由专家系统对PID调节器的参数进行自整定，以达到自适应系统的目标。
3 晶体生长与闪烁性能
3.1 稀土氧化物闪烁晶体生长
YSO（Y2SiO5） 为稀土正硅酸盐类晶体，属于单斜晶系，具有低对称性格位，这种特殊的结构能够提供强的晶体场和配位场，Ce：YSO晶体中Ce3+的荧光由5d4f能级跃迁产生，有利于吸收峰和发射峰的展宽。本文采用提拉法对YSO：Ce闪烁晶体生长进行研究，原料采用高纯度（4N）的Y2O3，SiO2，CeO2，事先经过低温烘干（200℃，10h），除去CO2和水蒸气，根据Y2SiO5的化学计量比配料，将配好的原料放入混料机中混合36～48小时后，用冷等静压机压成块状，再进行一次高温烧结，使原料充分反应成纯向多晶，放入自制的铱金坩埚中[2，10]。在晶体生长升温之前，进行炉内清洁，将籽晶固定在籽晶杆上，然后将坩埚、保温材料放置于炉内。摆好温场后通过提拉控制系统将籽晶调整至坩埚正上方。关闭炉盖将炉内空气抽空，通入氮气，反复几次确定炉内没有空气后，打开冷却水系统并开始升温，通过上部观察窗以及CCD观察原料熔化情况。等待原料融化后，恒温一段时间再进行接种，接种完成后，设定理想晶体尺寸等，执行自动生长过程。依次经过放肩、等径、收尾、降温后，晶体生长完毕。整个晶体生长过程中，提拉速度为0.5～2mm/h。最终得到直径80mm、长度200mm的掺铈YSO单晶（如图7），晶体外形完好，无断裂和肉眼可见气泡。
3.2 光学性能测试
将晶体放置于管式高温炉中，设定温度1 300℃时间12～24h，在不同条件下进行退火处理[11，12]。经过退火处理后，部分偏黄晶体变透明，沿垂直于生长方向切割加工成7×7×21mm尺寸，并将各个面抛光，在紫外可见光光度计上测定其透过曲线。以空气作为本底，得到Ce：YSO晶体的透过率曲线如图8所示。曲线在420nm处存在光吸收，这是因为Ce3+发生4f5d跃迁引起的。
采用荧光光谱仪FP-6500，在常温下使用波长354nm的激光束照射尺寸相同的三根晶体，通过固定支架固定样品，保障每次试验测试点相同。荧光光谱如图9所示。
在常温环境下，没有看到晶体荧光光谱的”双峰“效应，两处荧光峰可能重叠，任选其中一条的荧光曲线，通过高斯拟合后如图10所示。两处荧光峰的波峰分别在396nm和423nm处，与理论符合[13-16]，证明整个晶体闪烁性能良好，能够适用于PET探测器系统中。
4 结语
本文采用集散型工作原理，自主设计专家自适应型数字PID控制器，实现了系统的自适应控制，生长出闪烁性能良好的晶体。实验结果表明这种控制方法简单、易操作，对控制整个生长过程效果明显。
自动控制系统论文:广播发射台自动控制系统抗干扰技术研究
摘 要：发射机与天馈线系统是广播发射台最为重要的组成，不但能产生高频能量，且还能形成强电磁波辐射源，而这都会广播发射台自控系统带来很大干扰，对发射台设备的稳定运行带来极大影响。为保障广播发射台设备和及自控系统的稳定、安全、正常运行，必须则应用针对、有效抗干扰技术。本文从广播发射台自控系统干扰源出发，对现阶段抗干扰技术进行分析和总结。
关键词：广播发射台；自控系统；抗干扰
广播发射台中的发射机自动化需要依靠微控系统达成，所以不但确保自控系统元件质量，还需要周边环境产生的干扰进行有效控制，以保障自控系统能安全、稳定运行。这就需要设计自控系统时，要对有关干扰源有了解，并采取针对性抗干扰技术及方法，较大限度减少干扰源带来的不利影响，进而确保发射台自控系统运行的性和稳定性，充分保障广播信号质量。
1 广播发射台自控系统干扰源
1.1 电磁波干扰
发射机在实际运行中会持续产生高频电能，同时天馈线是强电磁波的一个发生体，这类高频干扰势必然会对发射台自控系统运行产生较大影响。且某些功率的发射机周边的强电磁场内，不管是设备外壳，还是导线均会产生较大的感应电动势，进而对自控系统产生干扰。同时，继电器动作、电子管过流及大电流触合或者断等能够产生瞬间脉冲干扰，且其信号为较宽频谱，对发射台自控系统运行带来直接影响，不利于设备的稳定运行。
1.2 信号通道接口引入干扰
发射台内部的自动化装置、控制对象及有关设备间均依靠信号通道完成连接，所以在模拟量、开关量取样输入和控制开关、模拟控制输出等过程中均存在干扰串入，特别是长距离线路、电路阻抗未能合理匹配均会造成干扰信号串入，进而对发射台自控系统带来干扰。
1.3 电源引入干扰
广播发射台的电气装置中，共用电源是相对常见的，如自控系统和其它设备同用一个电源时，对自控系统会带来较大干扰，而出现误动作，直接影响到整个发射台运行。原因在于电气设备内的元件大部分是存在电感效应，在大电流切换中，在瞬间形成的过电压会带来脉冲干扰，而脉冲电压会对自控系统产生干扰。
2 抗干扰技术分析
2.1 硬件方面
在应用硬件抗干扰技术前，必须对干扰源有一个分析，要明确受干扰部位，然后才能采取针对、有效技术，主要这几种技术：
（1）屏蔽技术，应用金属盒把自控设备屏蔽是抗电磁波干扰最为常用，也是最有效的一个技术。一般有两种屏蔽方式，一是电屏蔽。比如：铜、铝等导电材料；二是磁屏蔽。比如：铁、铁镍合金等导磁材料。前种主要用于高频电磁场，后种主要用于低频电磁场。对要求较高、低频电磁场要实现良好屏蔽场地，可用多种金属材料形成多层屏蔽。比如：在发射机房，因具有很强的电磁场，在内、外层应应用铜网，同时要妥善接地，要不然不能发挥屏蔽效用，还反而成为电磁波经过载体。
（2）滤波技术，就这是抗高低频干扰一种重要技术。可在微型计算机电源接口处加装较大容量电解电容，如此和高频电容形成串联，充当电源去耦滤波，还可加装一个滤波网络。发射台内部自控系统及设备一般是由多个电路板构成，因而可在每个电路板装配稳压块，以构成独立供电系统，可有效防御板间干扰。自控系统及相关设备的电源进线需外设接口，所有控制继电器需要接上高频旁路电容。在模拟量入口处加装退耦电路能有效降低干扰。滤波电容引线尽量要短，且要装于需滤波之处。
（3）接地技术，正确接地能达到良好的抗干扰效用。对于地线，必须科学布置，避免成环路。自控系统的模拟、屏蔽等地线必须分开，均直接接到系统地线。如此可有效避免应用公共地线带来的干扰。对于多芯通信电缆，需要选定一芯作为专门的通信地线，不需要在屏蔽层建立回路，如此可降低发射机的电磁干扰。对于自控系统地线要选用宽铜带并要独立埋设，不得借用其他地线。
（4）隔离技术，这是一种把干扰源和受干扰区域隔开达到抗干扰的技术。主要用这几种方式：一是变压器隔离，一般是用来隔离电源与模拟量。比如：电源输入处应用1：1隔离变压器，让自控系统和外电网不能共地，以抗电网带来的干扰。此外，应用模拟量隔离放大器能够让模拟量的输入和输出处和电源隔离。二是继电器隔离，常用于数字量传输、电源隔离等方面。继电器触点可承受较大电流，能实现功率驱动。三是光电隔离，这是一种效果更高的方式。基于其开关特性可实现数字量传输，也可应用光电耦合器线性区，对模拟信号实现进项传送。原因在于光电耦合器体小，成本较低，易实现；且发光二极管动态内阻较小，但干扰源内阻通常较大，因此可送至光耦输入端干扰信号极弱，进而达到抗御干扰的目的。
2.2 软件方面
在单一应用硬件技术很难达到理想的抗干扰效果时，或一些硬件抗干扰技术操作复杂、运作成本高，难易实现的，可应用专业软件技术来达成抗干扰目的。所以，为提高发射台自控系统的抗干扰效用，可采取软、硬件技术结合方式。当前，常用的软件抗干扰技术有这几种：
（1）软件的自诊断。在进行程序编制时，将自控系统操作空余时间充分应用好，对计算机CPU运行状态开展自检，同时对各接口的状态开展检查，如此在运行参数发生错误或异常时，能够及时时间发出报警，便于人工及时查检。
（2）采样数字滤波。即通过既定程序来算出降低干扰在整体信号中的占比。比如：提高模拟量采样次数，然后对采样值科学排序，再将较大和最小两个值去掉，算出平均数，如此可有效减少随机脉冲产生的干扰，获取到相对稳定取样值。
（3）设中断程序。自控系统程序在执行中会受干扰而无法正常运行，原因在于干扰对CPU的程序计数器运行造成破坏。基于此，可在用户程序多处设恢复程序段，即中断程序。一旦进入该程序，可让系统恢复到正常状态。
3 结语
总之，在对干扰源进行系统分析基础上，采取针对性软、硬件结合方法能够有效减少或消除高频能量的干扰，使广播发射台自控系统能稳定、正常运行，进而确保广播信号稳定性，提高广播质量。
自动控制系统论文:浅谈电气与自动控制系统的防雷问题
摘 要：自动控制系统的防雷问题近年受到越来越多的重视。随着防雷意识的逐步提高，需要对目前行业中存在的各种不规范甚至错误的防雷方式、方法作出正确引导，才能真正起到防患于未然的有效作用。现就防雷体系中的几项关键措施作出分析和说明。
关键词：接地；等电位连接；电磁封锁；浪涌保护器
随着国民经济的持续发展，电气自动化控制系统不断向多功能、复杂化、大型化的方向演变，各种电子设备及微电子设备得到广泛应用，各种现场仪器仪表的精密度在不断提高，此类设备一般工作电压低、耐压水平低、敏感性高、抗干扰能力低，因而极易受到雷电电流脉冲的危害，每年都会直接或间接地造成巨大的经济损失。对企业而言，轻则导致仪表的损坏，重则使生产流程受到严重影响甚至瘫痪，直接影响整个企业的经济利益。近年来，人们对于雷害的认识在不断上升，在注意防范直击雷的同时，更多的关注已经投入到如何有效防止感应雷造成的损害这一课题上。
1 雷电的成因及主要形式
根据大量科学测试可知，地球上存在一个带正电的电离层，与大地之间形成一个已充电的电容器，场强为上正下负。当地面含水蒸汽的空气受到地面烘烤受热上升，或者温暖潮湿的空气与冷空气相遇而被垫高都会产生向上的气流。上升气流温度逐渐下降形成水成物（雨滴、冰雹），并由于地球静电场的作用而被极化，负电荷在上，正电荷在下，它们受重力作用落下与云粒子发生碰撞，其结果是云粒子带走了水成物前端的部分正电荷，从而使水成物带上负电。持续碰撞的结果使带正电的云粒子在云的上部，而带负电荷的水成物在云的下部。
当电场强度达到足够高（25～30kV/cm）时将引起雷云间的强烈放电，或是雷云中的内部放电，或是雷云对地放电，即所谓的雷电。雷电按其作用形式主要分为直击雷和感应雷。直击雷所造成的危害很直观，一般会引起火灾、燃烧等。主要靠加装避雷针、避雷线、避雷带、避雷网等来防护。感应雷没有直击雷那么猛烈，但它发生的几率比直击雷高得多。不论是雷云间闪击或雷云对地闪击，都有可能发生感应雷而形成电磁场，当磁场强度到达一定水平将会对电气设备的集成电路造成暂时的、甚至长期性的损坏，影响电子设备的稳定性，令通讯设备的传输信号失真等。因此对于自动控制系统而言，更应该关注如何有效防止感应雷，避免（减少）感应雷引起的损害。
2 瞬间过电压对电子设备的危害
瞬间过电压使电子设备讯号或数据的传输与存储都受到干扰甚至丢失，致使电子设备产生误动作或暂时瘫痪重复影响会降低电子设备寿命甚至立即烧毁元器件及设备。这一切都会给生产和工作带来较大损失。
3 自动控制系统的防雷及防电涌保护
3.1 合理接地
防雷工程的关键在于接地，长久以来的观点认为接地关键在于接地电阻的大小，接地电阻值越小，对雷电流的泄放能力就越强，被雷击物高电位保持时间越短，因此危险性也就越小。防雷的最终措施是“泄放”，因而对“接地”切不可轻心。接地主要有建筑物接地、配电系统及强电设备接地、计算机自控系统接地。如这三种接地配置不合理，极易在雷击时通过接地网对自控系统造成雷击。
计算机自控系统是一个特殊用电系统，其接地电阻应达到的标准系统工作地（小于4Ω），直流工作地（信号屏蔽地、逻辑地等小于2Ω），安全保护地（小于4Ω）。地网分开设置时应注意避免地网之间的闪络。雷击时，会在地网及附近导体中产生很高电位。所以，地网之间的距离当涉及自控系统接地时应大于10m。在接地线引入室内时，若与其他地网距离太近，可局部采取既绝缘又屏蔽的措施。
3.2 电磁封锁
中国一直以来对仪表线缆的敷设有过不少的行业标准，但较少顾及防雷的问题。原则上要求单端接地，另一端悬空。这是为了防止因地电位差产生的静电感应（电容性耦合）会对仪表传输信号产生噪声和干扰，以致传输信号失真。但是对于防雷工程来说，单端接地是不能预防电感性耦合产生的电磁干扰，更阻挡不了雷电波的侵入。这就提出一个问题，如何在保障检测信号不受损害的情况下有效地防雷？应采用有绝缘隔开的双层屏蔽，外屏蔽层应至少在两端做等电位连接。这一条规定很好地诠释了两者之间看似矛盾的概念。
雷击时，由于电磁感应在导体附近产生一干扰磁场；外屏蔽层与地之间，或与其他同样做了等电位连接的导体之间构成环路，感应出一电流。根据右手螺旋定则，该感应电流产生的磁场将抵消（或部分抵消）掉源干扰磁场的磁通，从而抑制（或部分抑制）无外屏蔽层时由于电感耦合而产生的电压，防止雷电波的入侵。
实现双层屏蔽，应采用铠装电缆或带金属屏蔽层的电缆，穿金属保护管埋地（或架空）敷设，并保障两端接地。在进出建筑物、管道交叉、分支处均应接地，对于长直管道，应每隔25～30m接地一次，防止因距离过长引起的地电位差变化幅度过大。
3.3 合理安装SPD
SPD的作用是把因雷电感应而窜入电力线、信号传输线的瞬态过电压限制在一定的范围内，保障用电设备不被击穿。加装SPD可把电器设备实际承受的电压限制在允许范围内，以起到保护设备的作用。
根据被保护的设备供电系统类型和电源电压，选择不同防护结构的SPD。检验其限流能力的标准是使用10/350μs与8/20μs的雷电流波形。前者是指闪电直接击在建筑物附近，以及闪电直接击在引入建筑物的电源线路上或该段电源线路附近时使用的波形；后者是检验雷电电磁脉冲使用的波形。
根据被保护的设备、SPD安装处雷击情况及所在的防雷区域，应该在各防雷分区处分级安装SPD，逐步减少瞬态浪涌电流/电压值，1级将浪涌电压限制在设备能安全承受的范围内。第1级SPD应尽量靠近建筑物电源进线处，Imax（较大放电电流）应大于100kA（8/20μs），残压限制在1.5～1.8kV；第2级SPD应尽量靠近被保护设备，Imax应大于40kA（8/20μs），残压限制在0.9～1.2kV；第3级SPD尽量靠近被保护设备，Imax应大于15kA（8/20μs），残压限制在0.1～0.4kV。一般电子元件都可以承受2倍其额定电压以上的瞬时过电压，通过这三级对浪涌电流的泄放以及限压，加载在设备上的过电压一般都不会对设备造成影响。
对于自动控制系统的防雷，主要是指第2，3级的防雷。控制室一般都会作等电位连接，为防强磁场干扰，部分控制室更会以金属格栅或钢筋围绕，形成一个法拉第笼。在进出控制室处（即雷电防护区LPZ分区处）的线路上安装SPD，以防止浪涌电流进入控制室。DCS，PLC等设备与现场仪表之间，仪表设备配电盘之前，均应安装SPD，所有仪表供电应引自同一个受到SPD保护的配电盘。相比之下，室外仪表更易受到雷击时的电磁干扰，尤其对于建在无遮挡的野外的大型库区、水处理场等工业设施，仪表重要性较高，需连续生产，不易更换，因此应加装SPD。
4 结束语
近年来关于防雷工程的各种书藉、杂志纷纷涌现，相应的行业规范、标准也在不断更新。对于防雷工程的方式方法要在实践中继续摸索前进，结合现有理论使防雷工作不断完善！踏前人之基石，创后世之丰碑！
自动控制系统论文:自动控制系统在连铸机二冷水改造系统上的应用
【关键词】连铸机 自动控制 二冷水
1 前言
莱钢5#方坯连铸机是普钢机，由于生产的需要，进行对此改造升级，从而实现普优双拉，由于普钢和优钢在二段时要求的水流量不同，阀门的控制精度也不同，普钢时要求水量控制在35～120升之间，优钢时水量控制在4.5～35之间，要求调节阀控制水量在4.5升～120升之间，而调节阀精度不够，当水量低于10升时，调节阀无法稳定调节，造成拉优钢时二冷水调节始终不稳定。从而达不到的冷却效果，严重影响了钢坯的质量。
2 二冷水系统的该造方案
连铸机在生产过程中，钢水从中间包到结晶器（一冷），二冷环节的冷却，到拉矫机，切割机出钢，从1600度的钢水变成900度方钢坯，中间环节的冷却，二冷环节的冷却最重要，二冷水的配置是否合理，是方坯生产最为直接关键的因素，直接关系到铸坯质量的优劣。其中二冷分为0段，一段，二段，三段。一、二、三段为汽水冷却且区分宽窄面分别配水，宽面用于普钢冷却，窄面用于优钢冷却。改造后的控制图见图1。
每一个冷却段的宽窄面由原来的两个流量计现改为一个，每一路各使用一个截至阀和调节阀，在调节阀后合并为一路直至冷却喷嘴。流量计后的两个调节段上，一段安装一个DN40截至阀和一个DN25气动调节阀，用于优钢生产时使用。另一段安装一个DN65截至阀和一个DN40启动调节阀，用于普钢生产时使用，由于普钢冷却需要的冷却水流量比优钢大，所以在生产普钢中，如果宽面的水量不够，可以强制窄面阀门来弥补宽面水流量的不足。
3 二冷水的自动控制系统
3.1 自动控制系统简介
整个工艺的自动控制都是用西门子s7-400来实现对二冷水配水系统的PID控制，通过变频器给出钢速度，并同时采集到反馈的实际速度，并通过换算在不同的速度中，程序输出给阀门定位器的电流大小不同，电流大小直接控制阀门的开度。从而实现对水量的控制。每流的每段流量都在WINCC上同步显示。
在每流的PLC程序中，采用二次配水曲线数学模型的闭环PID调节方式来控制二冷水，并可通过编程直接进行自动化配水，在画面上分别设有自动、手动2种配水控制方式。在自动调节方式下，铸流水量设定值由PLC通过所选的水表参数计算给定。
通过变频器反馈到出钢的实际速度，并通过公式计算出每段的喷水量SP，然后输出给执行机构控制阀门开度，并通过阀门的阀位反馈输入到PID控制程序，与此同时，实际流量PV输入到PID程序中通过对比工程量和喷水量，计算出偏差，再输出给执行器来控制阀门，进行反复的PID调节，从而实现理论喷水量与实际流量一致。整个配水过程是调节阀利用PID控制回路进行模糊控制。根据工艺要求，设定目标参数，由PID回路的调试曲线，不断调整P、I、D控制参数，使被控参数稳定在设定值的正常波动范围内。
在回路调节画面中，PID回路的PV值、SP值、频率值同时用棒图形式和数字形式显示，操作人员可以直观的看到回路的调节情况，也可以的对回路调节参数进行设定。在回路调节画面中设有手/自动切换、模型/回路控制状态切换等开关。
3.2 二冷水自动控制系统的程序实现
在整个冷却水配水过程中，每个速度段的配水公式的系数是不同的。速度段分别为：0.5，0.9，1.5，2.0和4.5。在选定不同的钢种生产后，当0.9>拉钢速度≥0.5时，调用相应数据块，通过设定好的配水公式，把计算后的配水量通过数据处理，输出给执行器。从而实现控制阀门的开度，达到对流量控制。要调节二冷段的喷水流量实现方坯的冷却效果，并最终保障钢坯的成品质量。
4 结束语
该改造项目的成功实施，不仅提高了劳动生产率，而且节省了成本，增大了效益。系统的成功改造，解决了长期冷却效果差的难题，实现了普通连铸机生产优钢的功能，具有显著的社会效益。
自动控制系统论文:一种基于楼宇建筑的自动控制系统设计方法
摘要：近年来，楼宇自控系统在智能建筑中扮演着极其重要的角色。针对具体的楼宇建筑，如何对其该系统进行合理的设计以达到预期节能等目标已变得非常重要。为此，本文提出了一种基于楼宇建筑的自动控制系统设计方法，从需求分析、系统设计等方面详细阐述了如何对建筑物中的自控系统进行合理的设计。这对从事楼宇自控系统设计的人员具有一定的参考价值。
关键词：楼宇自控系统 智能建筑 DDC
随着社会的发展，智能建筑如雨后春笋般崛起，楼宇自控系统作为智能建筑的重要组成部分，已引起了人们广泛的关注。
在建筑物中建设楼宇自控系统是为了对其中的电气设备进行自动监控与管理，以达到节省人力、物力、财力及能源等目标[1]。在一栋大楼内，电气的消耗率占整个能源消耗的70%～90%，因此，从电气设备着手，即建设楼宇自控系统，可极大的提高能源的利用率，一般可节约25%的能源[2]。
既然建设楼宇自控系统功效如此之大，如何对其进行合理的建设已变得尤为重要。针对该系统的建设，需经历设计、施工、验收等步骤，而设计又是其建设的重中之重，若设计不合理，系统建成后不但达不到节约能源的效果，反而会增加更多的能源消耗[3]。因此，提出一种合理的基于楼宇建筑的自动控制系统设计方法已变得非常有意义。
1概述
对于楼宇自控系统的设计，首先应进行需求分析，只有在明晰其需求之后，才能提出适合其的系统架构，并同时规范系统功能，以作为后期施工验收的依据。因节能是该系统最为突出的作用，为此，本文还提出了建设该系统的节能措施。
2需求分析
2.1监控范围
冷热源系统：包括对离心式冷水机组、冷冻水循环泵、热水循环泵、冷却水循环泵及冷却塔的监控。
暖通通风系统：包括对组合式空调机系统、全回风空调机组、新风机系统、送排风系统、平时或消防合用风机的监控。
给排水系统：包括对排水系统、生活水箱的监控。
电梯系统：包括对垂直电梯和扶梯系统的监控。
环境参数检测：包括对温湿度、CO及CO2浓度等环境参数的监控。
此外，还需对建筑物内变配电智能仪表及柴油发电机组进行监控。
2.2系统需求
建筑物内建设楼宇自控系统，需达到降低设备使用能耗、降低建筑运营费用、提高物业管理水平、创造舒适环境、保障建筑及人身的安全等需求。
3系统设计
3.1系统架构
根据需求分析，设计基于楼宇建筑的自动控制系统架构如图1：
如上图1所示，楼控系统采用分布式智能系统，其网络结构分为两层：管理层和控制层。管理层为IP控制器，采用TCP/IP通讯协议，服务器、操作站、网络通信设备等通过管理层网络相连；控制层采用现场控制器DDC，现场终端的各种传感器、执行器接入DDC中，实现信号采集与实时控制，所有控制器通过控制层网络以现场总线方式通信，允许在线增减设备，其灵活的结构为系统实施和维护带来了极大的便利。
3.2系统功能
（1）可集中监控和管理机电设备的工作状态，及时诊断、显示设备的故障，并进行报警、存储、统计和打印。（2）能根据管理计划及资源分配信息，进行预设，自动启停机电设备。（3）每个监控点的报警具有告警和极限报警两种方式，能设置自动处理和设备安全保护功能。（4）系统能为中央控制管理人员提供系统编程工具，设计控制顺序，编制符合现场要求的应用程序。（5）系统能实现与集成系统接口，可根据日常工作要求及资源分配信息，自动生成各设备的时间控制程序，转发各分站及DDC控制器，控制设备的运行。（6）系统能自动接收各级分站及DDC控制器上传的统计信息及设备状态信息，并记录、打印、分析和管理，且能将能耗、维修记录、统计资料等定时传入中央数据库。
3.3节能措施
在不影响舒适性的前提下，设计节能措施如下：（1）冷冻水温度设定：系统节能程序根据不同季节及每天室外温度的变化情况，自动调节冷冻水的出水温度，对系统进行动态控制。（2）空调场所温度设定：对于办公建筑，在大厅、走道等公共区域，适当提高设定温度可减少能耗。如办公区温度设定25℃、走道27℃～28℃。（3）克服设备容量冗余：根据末端实际所需冷负荷，动态调整设备运行时间和投入台数，保障冷量供求平衡，有效克服因设备容量冗余而造成的能源浪费。（4）提高室内温湿度控制精度：据计算，若在夏季将温度设定值下调10℃，将增加9%的能耗，因此需将大厦内温湿度控制在设定值精度范围内。
4结语
通过建设楼宇自控系统，可提高建筑设备的管理效率，节省人力物力。在创造高效、便捷、舒适的建筑空间环境的同时，极大的节约了能源，为我国建设绿色环保的社会做出了一定的贡献。本文基于建筑楼宇，结合工程实际，从需求分析、系统设计及节能措施等方面提出了一种合理的楼宇自控系统设计方法，为构建节能环保的智慧楼宇提供借鉴和参考。
