自动化控制设计精品(七篇)

序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇自动化控制设计范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。

篇(1)

关键词：自动化控制，医药企业，方案设计，应用效果

中图分类号：R文献标识码： A

Abstract: With the development of new technics and the application of new equipment, pharmaceutical companies in China have gained an impressive success in product qualities and quantities. Nevertheless we have to accept the fact that we still have a long way to go to catch up with our foreign competitors. It has been proved that automation system could be helpful to ensure the stability of products and make the management system more effective. In this article, we elaborated the specific parts which require the use of automation system in pharmaceutical companies and introduced the design principles of the system. What is more, we also pointed out some details need to pay attention to during operation. What we discussed here is how to design the automation system in an appropriate way in pharmaceutical projects, which could be meaningful to pharmaceutical companies.

Key words: automatic control, pharmaceutical industry, design scheme, application effect

引言

药品安全事关人民群众的身体健康和生命安全，关系到经济健康发展和社会稳定，有些医药生产企业由于缺乏严格有效的自动化控制和管理手段与机制，而发生重大的药品生产质量事件，在社会上反响强烈。这就要求医药生产企业采取更加有效的措施，提升药品质量监控力度，在这个过程中，提高自动化水平发挥着不可忽视的关键作用，自动化系统能提高企业的生产和管理水平，有效的控制和约束人的行为，在规范化管理的同时可以大幅降低企业生产成本，提升企业核心竞争力，同时自动化系统的应用对于企业逐渐向国外领先企业靠拢，提升整个行业的竞争能力具有重要意义，是行业发展的关键因素之一。

自动化系统在药品生产中的作用

自动化系统在医药企业的产品生产过程中具有重要的价值：

（1）建立自动化系统可以按GMP规范要求对企业整体进行数据采样、分析、记录、存档、列表、实时控制、运行状态动态模拟、运行成本核算等多专业单元集中管理、统一调度，提高企业的整体素质，使之与国际先进水平靠拢。通过信息的网状化和立体化管理，实现企业信息的全面共享，同时使文档的电子化和结构化存储，便于企业实现集中式和规范化的管理，为科学决策提供信息保证。

（2）建立全天候自动化实时监控系统，可以有效的遏制由于操作不当和人为的渎职或系统设备本身而造成事故的发生，使管理更加规范。

（3）新型控制技术的应用，缩短生产周期从而提高设备的使用率，减少维修和染菌风险，为企业提供了稳定的生产控制手段和优化工艺的平台。

（4）在能源计量管理项目中，为企业的生产成本核算和工作的绩效考核提供了有效的数据。

（5）自动化系统的声光报警信号能及时通报专业人员进行维修，预防事故的扩大，有效的保护生命、环境、设备、财产的安全。

自动化系统方案设计

随着城市规模的快速扩展，处于城市中心区域的大量五六十年代建设的工业企业面临着外迁，在开发区新建制药园区的新制剂建设中我们在生产线的自动化控制方案上做了几方面的提升：

3.1 空调系统

在整个制剂生产线通过自动化技术对设备自身及空气的纯净度、湿度、温度、流速等进行参数监控和控制以满足制药工艺的要求，具体内容有：风机的启停控制、风机变频调节、运行状态、故障报警、手自动状态、初效中效过滤网阻塞报警、回风温湿度、送风温湿度、加湿器启停，温湿度调节、新风风阀控制、部分洁净房间的温度 湿度及微压差参数监测控制等。

网络方式采用智能分布式, 实现各控制节点之间，以及它们与专用控制、接口设备之间的数据通信。

3.2 规范管理与智能设备

制剂生产中，虽然制剂设备本身的自动化内容比较丰富，但他们的自动化问题大多数是由设备制造商来完成的，是自我封闭的，形成了一个个孤岛，还有一些中间过程如原辅料 中间品 半成品等缺乏合适的监控手段，整个生产过程存在着大量的人工操作和质量不可控的环节。

根据上述状况在项目设计中一方面根据生产和管理的实际需求，进行模块化和层次化的考虑，详细梳理并合理设计生产全过程的批生产和批管理流程方案，确定药品生产全过程中的关键质量控制点，把包括最底层的操作工人在内的所有生产和管理人员的所有工作，全部统一在同一个信息化的网络操作平台上，由计算机系统有效地规范、约束或取代人的操作行为，从而降低生产环节中由于人为因素导致的质量偏差和事故；另一方面对智能设备的定购提出尽可能统一的通讯接口，通过485接口接入串口服务器，然后转为以太网直接接入工序的控制网络。

3.3 能源成本核算

制剂生产中除了原材料成本外能源的消耗也占有较大比例。 生产中常用的能源一般有一次水、循环水、冷冻水、热水、蒸汽、压缩空气（高压 低压）、用电量等，因此能源自动计量系统就是对这些能源的使用情况进行采集、瞬时计量，自动记录各种能源的使用量，并对能源异常消耗进行报警，利用能源计量数据的采集、诊断、分析进行成本核算及生成各种报表，由此达到有效管理节能降耗的目的。

3.4 系统集成

在管理层，网络将自身的管理设备和建筑物中其他相关系统和独立的智能化系统连接起来，实现各系统之间的数据通信、信息共享以及其他厂商设备和系统的通讯，网络采用以太网，以标准TCP/IP协议互相通信，中央操作站及分站，数据管理服务器，网络控制引擎等设备分布其上，通过浏览器，即可以通过用户名和密码轻松访问权限范围内的被控设备，同时通过内联网把数据上传至总部管理层作为决策依据。

安装注意事项

在项目建设施工过程中要注意以下几个方面：

（1）现场的电缆、管线、桥架施工安装须遵守有关规范，测量管线及气动信号管线的敷设应本着避开高温、机械损伤、工艺介质排放口、易泄漏、腐蚀、振动、妨碍检修等场所，不影响交通及整齐美观的原则进行施工。

（2）仪表设备及控制执行机构，如调节阀等设备的安装位置都要便于维护和维修，高空处要制作相应的安装维修工作台。

（3）仪表线路与工艺设备、管道绝缘层表面之间的距离应符合规范要求；仪表信号电缆与电力电缆平行铺设时，应保证规定的最小间距，与电力电缆交叉铺设时，宜成直角。

（4）从电缆桥架至设备的电缆须穿钢管敷设，注意洁净区的管线敷设须满足卫生要求，现场桥架、电缆护管、仪表及箱体应按规定可靠接地，电缆桥架中信号电缆与电力电缆之间需加装隔离板。

（5） 一次仪表的安装位置以相关专业的设备、管道位置为准；流量测量信号点的安装位置保证有足够的前、后直管段。

（6）土建施工时，凡是自动化专业管线需穿墙，穿楼板或电缆桥架安装需要预埋钢板时，请及时与土建专业配合。

（7）组网时要注意RS-485 的接地问题，对整个网络，必须有一条低阻的信号地将两个接口的工作地连接起来，使共模干扰电压被短路。这条信号地可以是额外的一条线（非屏蔽双绞线），或者是屏蔽双绞线的屏蔽层。

自控系统的实际应用效果分析

（1）方案的实施合理可靠地解决了生产线中各智能设备自动化检测与控制的孤岛问题，数据更加统一，管理集中便利，使得整个生产线的生产与设备调度自动化过程连贯起来，为成功实现生产全过程的控制和管理提供了技术上的保证。

（2）采用自动化和信息化相结合的手段，能在最大范围内控制和约束人的行为，排除一切人为的失误和环境条件的干扰，使药品在整个生产周期都能够自动和极其严格地按照既定的最优化工艺条件和GMP质量管理规范进行生产，使得药品质量的可控、可追溯、可验证变为可能。

（3）项目的实施提升了对药品生产过程的控制力度，同时自动形成的生产和质量检验、控制和验证所需要的生产文档、质量文档和验证文档，为项目顺利通过国家GMP、美国FDA及欧盟的相关认证提供了大量电子文档认证。

（4）能源自动计量系统的监控使得企业随时掌握能源消耗情况，通过能源定量化管理，做到能耗有数据，制定生产工序和产品能耗定额有依据，考核用能状况有标准，为制订节能的操作制度创造条件，同时为合理开展节能技术改造提供可靠依据。

结论

自动化系统的建立和完善是提升我国医药行业相关企业整体水平的重要途径之一，有助于企业建立先进规范化的生产管理体系。在药品生产过程中，可以在多个方面运用自动化系统，将自动化系统与已有的其它相关系统联系在一起，共同实现对生产流程的监控管理和统一调度，从而实现缩短生产周期，提高运营效率，控制生产成本，进行绩效考核以及及时对设备等进行维修以确保生产安全等目的。

参考文献：

【1】黄超群 唐军  孙航. 工业生产过程中的SCADA应用分析. 自动化与仪器仪表. 2012，（5）

【2】邹芳云 杨瑞锋.智能仪表管理系统的设计与应用. 自动化与仪表. 2013，（10）

篇(2)

关键词：大型电气设备；自动化控制；任务合理调度模型；并行分布

引言

随着国际自动化水平的不断提升，大型电气设备在我国各领域的应用也越来越广。在大型电气设备的自动化控制中，任务合理调度的有序进行，是增强大型电气设备应用性能、提高企业经济效益的关键[1⁃3]。任务合理调度问题也一直是各国科研人员研究的难点课题之一，科研人员曾设计出一些大型电气设备的自动化控制中任务合理调度模型，但这些模型均存在一定的问题，无法给予大型电气设备精准、高效的自动化控制[4⁃6]。任务合理调度问题一直是各国科研人员研究的难点课题之一，本文设计一种调度稳定性好、通信性能强的大型电气设备的自动化控制中任务合理调度模型。

1大型电气设备自动化控制中的任务调度性质分析

大型电气设备由一个母设备与多个子设备组成，其实质是一种异构的星型网络。在大型电气设备的自动化控制中，使用P={P0,P1,⋯,Pi,⋯,PN}表示含有N个子设备的大型电气设备总集合（i是一个自然数，表示随机提取的子设备序列号，1iN），其中，P0表示大型电气设备中的母设备，余下的均为子设备。用l表示大型电气设备中母设备对子设备的自动化控制通道长度，那么，大型电气设备自动化控制网络示意图如图1所示。由图1可知，大型电气设备的自动化控制任务全部存储于母设备P0中，由于每条子设备控制通道的长度l均不相同，因此母设备P0的自动化控制效率处于不断变化当中，这使得任务合理调度形成了一种“大面积、分散式”的工作性质，这种工作性质要求所设计的任务合理调度模型需要通过“并行分布”原则给予大型电气设备精准、高效的自动化控制。同时，由于自动化控制效率的不同将导致大型电气设备中的N个子设备，无法同时接收到母设备分配出的自动化控制任务。因此，大型电气设备自动化控制中任务调度的工作量是随时间而不断增长，这一性质要求所设计的任务合理调度模型也应该拥有较强的可扩展性，以维持大型电气设备的应用性能。

2自动化控制中任务合理调度模型设计

根据第1节给出的“并行分布”和“高度可扩展性”的设计原则，对大型电气设备的自动化控制中任务合理调度模型进行设计。假设大型电气设备中的母设备获取到的自动化控制任务调度顺序为α1,α2,⋯,αn，（n为自动化控制任务的数量），将按照上述调度顺序进行调度工作的子设备设为Pα1,Pα2,⋯,Pαn，用rα1,rα2,⋯,rαn表示这些子设备的开启时间。为了增强所设计大型电气设备的自动化控制中任务合理调度模型的通信性能，并同时获取优异的调度稳定性，规定子设备的开启时间rα1,rα2,⋯,rαn必须早于母设备调度工作开始时间wα1,wα2,⋯,wαn，由此设计出的任务合理调度模型和模型工作流程如图2、图3所示。

3实验验证

3.1实验准备仿真实验使用3台相同规格、型号的虚拟实验设备，分别写入本文模型、星型网络任务合理调度模型和总线型网络任务合理调度模型，并对同一大型电器设备依次进行任务调度。每台虚拟实验设备都拥有两个通信接口，实验前，将两个通信接口的带宽范围分别设为[0Mb/s，1.5Mb/s]和[1.5Mb/s，3.0Mb/s]。现进行三个任务合理调度模型调度稳定性和通信性能的验证实验，实验共计进行6h。3.2模型调度稳定性验证实验中，每隔1h对三个系统在两个通信接口中的任务吞吐量数据进行采集，并制成曲线图，如图4、图5所示。由图4、图5可得，在带宽范围为[0Mb/s，1.5Mb/s]的通信接口1中，三个模型的任务吞吐量曲线波动均不明显，本文模型的任务吞吐量曲线几乎为直线状态。而在带宽范围为[1.5Mb/s，3.0Mb/s]的通信接口2中，星型网络任务合理调度模型和总线型网络任务合理调度模型的任务吞吐量曲线波动情况明显变大，并且下降情况严重。而本文模型的任务吞吐量曲线仅仅存在细微波动，并无明显下降，表明本文模型的调度稳定性较好。3.3模型通信性能验证在大型电气设备的自动化控制中，通信性能较强的任务合理调度模型不容易受到网络入侵的影响，并且传输速率更快，是增强大型电气设备应用性能的基础保障。因此，模型通信性能的验证实验每隔1h变换一次网络入侵类型，每隔10min记录下三个模型在两个通信接口中的传输速率。将实验数据绘制成曲线图，如图6、图7所示。由图6、图7可得，在两个通信接口中，本文模型在网络入侵下的传输速率均高于星型网络任务合理调度模型和总线型网络任务合理调度模型，即网络入侵对本文模型的传输速率几乎无影响，表明本文模型具有通信性能强的优点。

4结论

篇(3)

电气自动化控制系统主要由以下几个部分组成：第一，电源供电回路，为控制系统的运行提供电源。第二，保护回路，一般由熔断器、稳压组件、继电器等组件组成，对电气设备和线路的运行实现保护作用。第三，信号回路，通过一定的转换规则，将电信号转换为直观的形式，以此来快速的判断设备和线路的运行是否处于正常工作状态。第四，自动与手动回路。在自动化控制系统中仍然需要手动环节的控制作用，通过转换开关的作用快速实现自动与手动的切换，能够促进控制功能的有效发挥。第五，控制停车回路。在自动化控制系统中，包括启动设备和制动设备，才能实现能耗制动、倒拉翻转制动等，根据不同的设备制动需求选择不同的制动设备。第六，自锁及闭锁回路。自锁是在控制系统启动以后，电气设备维持正常工作环境的状态，而闭锁则是用来保证电气设备和线路正常运行的稳定性和安全性。一般在控制系统中，如果包括两台或者两台以上的设备，只能实现对一台设备的自锁功能。

2电气自动化控制系统的设计思路

2.1集中监控方式

这种控制方式最大的有点就是操作起来简便，而且进行防护设计方面也相对比较简单。不过这种控制方法必须把所有设备的所有功能都集中到一个处理器中，这就容易造成处理器任务过重，而且一旦处理器发生故障，那么将会直接影响整个控制系统的正常运行，进而影响生产效率。而且设备中隔离道闸的操作特别容易受到辅助接点的影响，导致无法正常操作，这样就会增加维修费用，给企业带来更多的生产成本。所以我们应该加强对这种控制技术的了解，在使用的时候也需要进行科学衡量才能够保证生产顺利。

2.2远程监控方式

这种控制技术具有很多优点，例如，节约生产成本、可靠性能高、操作比较灵活等等，所以在系统控制方面能够被广泛使用。但是这种技术受到通讯速度的影响，所以在使用这种技术时，应该确定操作设备能否满足该技术通讯速度的要求，而且这种监控方式只适合在小型设备中使用，不能够用在大型电气设备中，这也是我们应该注意的问题。

2.3现场总线监控方式

这种方式是当前电气自动化控制系统中最为常用的控制技术，在实践中的应用效果十分好，取得了很多成功的经验，为智能电气设备的发展提供了重要借鉴。相比其他控制技术来说，这种方式的适用性更强，能够根据不同的需要选择最合适的控制系统设计，给生产带来更多的便利。由于这种技术本身就存在监控功能，所以不需要很多的使用设备，只要根据需要直接安装相关的智能设备，实现与监控系统的连接，就能够实现远程监控，极大地减少电缆的使用数量，提高了生产效率。此外，这种控制方法中的设备都是独立才做的，通过计算机把各个设备之间相互谅解，不仅能够很灵活的进行组合，还能够提高系统运行的可靠性，而且其中任何一个设备发生故障都不会对整个系统产生影响，保证生产的正常运行。这种技术也是未来电气技术发展的主要方向，我们应该对此深入研究。

3电气自动化控制系统的发展趋势

随着科学技术的快速发展，计算机应用技术的普及，电气自动化控制技术在各行各业中被广泛应用，特别是随着OPC技术的诞生，进一步促进了电气自动化控制技术和计算机的结合。未来电气技术和计算机技术的融合将更加紧密，这也是当前以及未来电子商务的目标。不论从电气技术发展角度来说，还是从计算机技术发展角度来看，电气自动化控制系统必然会随着时代的进步而进步，同时能够在不同领域发挥重要的作用，使生产率得到很大提升，进一步促进我国经济的发展，提高我国电气技术在国际上的地位。

4结束语

篇(4)

关键词：选矿工艺 ；自动化控制；PLC

中图分类号： TU2 文献标识码： A

1、概述

FCS（Fieldbus Control System现场总线控制系统）是用现场总线网络将现场各个控制器和仪表设备互联，构成现场总线控制系统，同时控制功能可降低安装成本和维修费用。FCS是一种开放的、具有互操作性的、分散的分布式控制系统，现在广泛应用于选矿自动化控制系统中，并取得了较好的效果。

2、某选矿厂自动控制系统设计

2.1 选矿厂自动控制系统架构

根据某选矿厂的工艺流程要求，初步拟定该选矿厂的控制系统由5个控制站，与一个中央控制室组成环网。控制层提供了生产工艺数据和设备信息采集、过程数据控制处理与实时控制等功能，主要由PAC站与HMI组成。

各站内部采用PROFIBUS-DP现场工业总线的方式进行数据通讯；各站与中央控制室之间，采用以太网的方式进行数据传输及存储[3]。5个控制站分别是：（1）粗碎、中碎及干选控制站；（2）高压辊磨机流程控制站；（3）1#系列筛分预选及磨选控制站；（4）2#系列筛分预选及磨选控制站；（5）浓缩、环水及尾矿控制站。

选矿厂控制系统的信息层主要提供了现场生产过程的模拟显示、操作指令下达、报警显示、数据存储、历史记录、报表分析及WEB等功能。信息层主要由操作员分站、操作员总站、工程师站、历史服务器、WEB服务器、WEB客户端、以太网交换机和网络打印机，以及相关的软件等组成。

2.2 选矿厂自动控制系统软件设计

该系统所用的软件主要有：操作系统软件WindowsXP SP2、PLC控制应用软件Machine Edition、组态监控软件iFix、历史数据库软件iHistorian、WEB软件Portal。

信息层的计算机操作系统主要配备Windows XP Service Pack 2。它对个人用户来说：具有可靠的附件安全检查，提供更多的网络安全保护，确保了网页浏览更安全。系统组态采用iFix软件，由于iFix系列软件的C/S架构，系统选用2套iFix增强型的无限点开发版软件作为工程师冗余站。此软件通过专业驱动和下位的PLC连接，实现和PLC的数据的交互。同时，选用6套iClient软件作为此系统的操作员站，用来实现对系统的监控，其中5套是分别对应于各控制站，另外1套是整个系统的总监控[4]。

系统中的数据管理选用GE公司的iHistorian软件来实现历史数据的压缩归档存储。iHistorian数据库通过iFix采集器和下位的iFix软件连接，从iFix软件的数据库中获取数据。同时，它可以通过其它采集器以及接口和别的系统连接。系统中的WEB功能由GE公司的Portal软件来实现，Portal是一个专业的可视化的数据分析报表生成和web的软件。系统中涉及到的三个GE Fanuc软件直接可以实现无缝连接。

2.3 选矿过程主要控制方法

选矿过程控制主要有前馈控制、反馈控制和以反馈控制为主，辅以前馈控制的综合控制三种。前馈控制是干涉因素未进入过程以前，先检测出其有关参数，利用事先研究的关系式，判明其对生产过程的影响，按要求予以校正。反馈控制是先测出被控变量参数，反馈到控制器与给定值进行比较，然后根据比较结果，调节被控变量直至与给定值接近。因此，设计通常采用以反馈控制为主，并辅以前馈控制的综合控制方式，如磨矿回路中的给矿量、浓度和粒度控制；浮选回路中的给药量、品位和液位控制等[5]。

该选矿厂工艺流程主要包括：碎矿工艺流程控制、高压辊磨流程控制、筛分预选及磨选控制、一段磨矿的工艺控制、二段磨矿的工艺控制、尾矿浓缩及尾矿输送控制。

控制系统通过对浓缩机底流浓度的检测，分析现时的排矿浓度与工艺设定的浓度是否有偏差，如分析结果有偏差，控制系统将会根据偏差决策：进行调整或者不调、进行调大或者调小底流的放矿阀，用以改变浓密机底流的排矿量，从而控制调整浓密机内的积矿量，达到控制底流排矿浓度的目的。

3、系统设计特点

系统采用基于现场总线控制的配电模式，使控制系统通过PLC对软启动器、变频器、电机保护器等智能设备进行检测和控制。从而实现对流程设备进行多变量的监控，提高数据的采集精度和控制精度，并实现完全意义上的远程监控。

使用FCS技术将现场智能设备通过总线的方式连接起来，即是实现了更高意义的配电自动化和过程自动化，其特点如下：

（1）由于控制系统与现场设备是通过总线进行数字化的传输，因而减少了以往模拟信号的转换环节，提高了数据的采集精度和控制精度。

（2）利用FCS现场总线控制系统和总线通讯，来控制和检测加有智能功能的流程设备。

（3）总线方式具有结构性好，FCS可以把智能技术分散现场各点，依靠现场智能设备实现基本控制功能。

（4）通过现场总线可以连接所有智能设备，大大减少了控制电缆的数量和施工调试的费用，也减少了日常维护量，有利于实现该选矿厂的减人增效的目标要求。

4、结语

基于FCS的选矿自动化控制系统设计能实现以下功能：

（1）对选矿厂实行集中操作控制即：通过自动化控制系统对生产流程实现全流程的自动启/停控制；对生产流程及设备运行状态进行实时自动监控，从而保证流程在线运行设备安全。

（2）对生产流程中重要的工艺参数如：矿仓料位、矿浆池液位、蓄水及环水池液位、破碎机、高压辊磨机、球磨机给矿量、各给水环节的给水量等进行实时检测和显示。

（3）通过控制系统网络，将选厂生产信息向上级相关部门实时传送和，在提高矿业公司选矿厂生产自动化水平的同时、提高矿业公司现代化企业的管理水平。

（4）对该选矿厂的工业电视监控系统将采用先进的、基于C/S结构的数字视频监控系统。

通过对该选矿厂生产过程的自动化控制设计，使该选矿厂的自动化装备水平达到国际先进和国内领先水平，生产效率和指标达到国内选矿厂生的先进水平。

参考文献

[1] 袁秀英.组态控制技术[M].电子工业出版社，2003.67～88.

[2] 黄雨虹，陈庆玲.选矿车间生产过程控制方案的优化[J].轻金属，2003（10）：9-12

篇(5)

关键词：燃烧系统 自动化控制 逻辑 分析

中图分类号：TP273.5 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）04-0008-02

笔者曾经于2010年参与SPV电站的燃烧系统自动化控制设计，该项目按照奥地利著名的上市公司兰精公司BRUNO先生提供的先进逻辑，对燃烧系统进行自动控制，经过SPV电站现场三个多月的运行，在现场收到良好的效果，一方面减少了运行人员的工作量，保证了系统的稳定运行，增加了系统的可靠性，同时也为SPV创造了极大的经济利益。

1 项目背景分析

SPV电站燃烧系统自动化控制设计项目（锅炉岛）主要是由无锡华光锅炉厂提供的130T循环流化床锅炉系统、飞灰添加系统、石灰石添加系统、纤维泥添加系统、稻壳添加系统、布袋除尘系统、柴油、天然气点火系统、DCS自动控制系统等系统组成。由于系统比较多，控制比较复杂。

2 投燃烧自动化的条件分析

（1）所有的压力变送器必须满足一定的精度——SPV采用的是ROSEMENT的3051系列压力变送器，精度都在千分之5以下；

（2）所有的温度采用温度变送器进行隔离，提高系统的精确性、稳定性、可靠性；

（3）所有的风量测量采用高精度的德国产DeltaBar流量计，安装中确保流量计的安装距离满足要求，从而使仪表的精度控制在1%左右（国产的流量计误差在5-10%）；

（4）执行装置使用AUMA的执行机构，性能稳定，频繁动作而电机不会过热损坏；

（5）三台给煤机采用国内第一品牌的赛摩密封式给料机，转速控制采用ABB变频器，现场对给煤机称重系统进行了标定，误差在千分之五以内；

（6）所有的引风机、一次风机、二次风机采用ABB变频器控制，一方面提高了节能效果，另一方面响应速度快，便于自动控制；

（7）将天然气、一次风流量、二次风流量、蒸汽流量进行压力温度补偿，补偿公式为：F1=K*（ΔΡ*ρ1）1/2，ρ1密度是由压力温度工况所决定的，并将工况流量转换到标准状态下的标准流量：F0=P1*F1*273/{P0*（T1+273）}。

3 燃烧系统控制的逻辑分析

3.1 锅炉燃料热量的计算

锅炉中能产生能量的物料有：天然气、柴油、纤维泥、飞灰、稻壳、煤等，锅炉燃料热量的详细计算得到所有的锅炉燃料产生的热量，单位为MW。

3.2 燃烧风量分析

图1是计算补偿后的一次风机、二次风机、返料风机的总风量G，REST风量K是指用于密封助吹用的播煤风量（取压点在一次风流量计之前）及返料风的总和。

通过根据预设的燃料和空气流量的计算控制，可以使燃烧炉内的燃料完全燃烧，避免造成污染和浪费，同时还可避免因空气不足造成的燃烧不充分现象发生或因空气流量过大增加风机的耗电量或熄火现象。

3.3 PID调节

经计算可知当锅炉在额定状态下，130T蒸汽对应的能量为114MW，DCS可以根据锅炉的负荷自动输出一个能量值，同时操作员可以根据实际情况进行手动控制、可以很方便的输入锅炉需要的能量（手动微调）。

3.4 输出能量与现有能量（Energy）的比较分析

PID调节输出的负荷，与目前Energy的负荷作为比较，取最小值送至RAMP模块。RAMP模块是一个保证负荷不能突变的模块，每分钟的变化为8MW/min。

Energy模块取值范围为锅炉所需要的总能量MW的85%-115%，当锅炉增加负荷时，取115%MW，当锅炉降负荷时取85%，这样做的优点时可以防止锅炉负荷突变，引起负荷大起大落，造成燃烧不稳定。锅炉所需要燃料的能量MW等于主蒸汽的能量加上尾部烟气所带走的能量并加上锅炉能量损耗，减去给水流量所带的能量再减去一次风、二次风、返料风所带的热量。

3.5 氧量控制I

氧量控制输入由三部分组成，1过氧量系数，它可以根据锅炉负荷，氧量控制器自动输出一个系数（范围0.8-1.5）；2锅炉每MW所需要的标准风量，由工程师输入，是个理论值，取值范围在700-1300NM3，可根据燃烧条件自由输入；3氧量平衡系数，当操作员操作锅炉时，通过观察锅炉的燃烧情况，从而可以通过该系数对风量进行微调。氧量控制器输出值为F、I。

3.6 控制逻辑的相关计算

RAMP输出值与锅炉现有燃料能量做比较，取最大值后与I（NM3/MW）相乘便可以得到锅炉所需要的最大风量。

锅炉现有的风量G与理论值F相除，便得到了锅炉所允许的最大能量值，与现有的锅炉能量MW做比较后，取最小值减去飞灰、纤维泥、柴油、天然气等热量后，分配给给煤机系统。这正体现了锅炉先加风，后加煤；先减煤，后减风的燃烧原则。

图2的作用是将计算出来的锅炉所需要的风量J减去返料风与播煤风K后，按不同的系数（一般一次风60%，二次风40%），分配给两台一次风机与二次风机，通过控制风机左右侧执行机构来调节风量。当执行机构全开时，通过调节变频器来提高电机的转速，从而保证执行机构有一定的调节裕度。

再将计算出来的锅炉所需要的能量减去飞灰、纤维泥、燃油、天然气、稻壳等燃烧所产生的能量后，分配给三给煤机。对于不同品质的煤，操作员可以根据化验结果输入不同的煤的大卡值，每台给煤机便可计算出所需要的煤量。从而实现了燃烧的自动控制。

4 结语

综上所述，在热工人员的精心调试下，在DCS厂家软件精心组态下，在运行人员的全力配合下，在BRUNO等专家的指导下，我们实现了在SPV电厂的燃烧控制的自动运行，我们在燃烧自动控制上取得了成功。通过这个项目，我们打破了国内很多专家对燃烧自动化能否实现的怀疑，为国内流化床锅炉电厂自动化控制提供了成功的范例。

参考文献

篇(6)

【关键词】船闸；PLC；自控

随着航运业的发展，船闸的数量也在不断增加，如何提高船闸的管理水平和便于操作管理人员的使用，同时使船舶迅速便利安全的通过船闸，是摆在船闸设计人员和管理人员面前具有挑战性的工作。新时期对运行效率也有着不同的要求，因此，开发新技术、应用新技术也是我们技术人员义不容辞的职责，我们应不断地总结经验，提高PLC自动控制系统的安全、可靠性，进一步提高船闸的使用效率。

1 船闸自控系统的设计和有关说明

1.1 自控系统设备

宿迁三号船闸自控系统由上、下游四台PLC控制柜、三个操作台、五只端子箱、4台备用动力箱组成。集控室安装一个操作台，四闸首机房各安装一端子箱和备用动力箱。

1.2 系统控制方式

自动控制系统有计算机操作和按钮操作两种控制方式。以计算机操作控制为主，按钮操作为辅。计算机控制由WEBAccess组态软件经编程组态后实现。计算机操作具有程控和单项两种方式。程控即一个上行或下行程序只需按一次关闸按钮，开阀、开闸、关阀几步连续顺序自动进行，自动开闸门完全依靠水位计发水平信号，当水位计因故不能发水位信号时，则需要人为发水平信号后在按开闸门按钮才能打开闸门；按钮操作主要是在计算机暂时故障的情况下，在闸首机房操作台上进行的一种简单临时的基本操作。

1.3 新技术和新设备

船闸自动控制系统中使用了多项新技术和新设备。系统使用了多种新型进口传感器，以提高整个系统的稳定性。闸门使用进口光电开关和触点式门头开关双重保险确保信号的采集正确，防止浪涌采集到的错误信号。液压设备上安装了高精度（精度可达0.05%）、可靠性强、稳定性好的磁质位移传感器，使系统时刻精确的采集到闸门的开关量，并显示于组态操作界面中。水位装置具有综合比较功能，确保水位齐平信号准确，避免受水浪波动影响发出假信号。PARKER派克PQ-F00系列比例放大器的应用，使PLC可以通过指令信号完成对柱塞泵的流量进行连续的调节控制。

1.4 在PLC自控系统中引入了自动语音播报

由于船闸广播用语绝大多数是固定用语。广播语音主要包括固定调度用语，船舶信息语音，用多媒体技术和语音合成技术，建立了船闸调度常用语言语音库，组态程序根据船闸的运行状态来动触发语音播报，使主控室电脑可以自动播报安全提示等等。除了自动播报之外，值班人员还可以随时进行人工播报。有了这个自动语音播报系统，很大程度的降低了工作人员的播报工作量，更有利于树立船闸的文明服务形象，安全提示信息更加完备、准确、规范化，更好的为过往船舶服务。

1.5 系统设计了安全测试功能

除了PLC系统自有的自诊断功能外，系统还具有安全测试功能。为保证船闸的安全正常运行，系统设有必要的安全检测装置，主要包括：启闭机油压检测；启闭机油温检测；启闭机油堵检测；控制系统自检；受控设备故障检测；电气故障检测（包括电动机热继电器和供电回路电源通电等）。

1.6 紧急事件的应急处理设计

预设急事件的自动处理程序。对于紧急情况设有一键处理功能。针对可能发生的情况系统预先设有相应的自动处理的程序，对可能发生的吊船、夹档情况设有吊船处理按钮、夹档理按钮和急停开关按钮。情况发生时，只需按下相应按钮则可以自动执行相应处理。避免紧急情况下，由于操作人员操作处理不当引起更大损失。

2 船闸自控系统操作应用方面的优点与不足

船闸电气自控系统在建设的初期，通过充分调研、现场参观的方式设置了门头光电开关，引入了闸阀门运行同步纠偏系统，使闸门开、关的同步性更为准确。高新技术设备的应用：如磁质位移传感器、比例放大器，使得电气自控系统的操作、闸阀门的液压启闭设备设施的运作更加协调，通过运行情况来看，该系统具有运行稳定、故障率低、操作方式简便易懂、安全可靠性高等技术优势。

2.1 计算机系统配置合理、得当，符合人机操作原理

系统使用WebAccess组态软件编程，将通过网络采集到各种信息，以数据/文本/图形/动画/实时画面等方式呈显于操作员面。使操作人员在操作台电脑前随时可以了解设备运行状况和船闸运行状态。且WebAccess组态软件使用，使船闸的生产操作简化为简单的鼠标操作，所有操作只是用鼠标轻轻一点组态界面中的按钮，就可以实现对船闸设备的控制，完成提阀、开闸、关闸等操作。避免了以往使用触点式按钮操作带来的，按钮脱焊等机械故障，通过操作界面实现人机对话，自动补充了操作员对运行步骤的再确认，船闸运行安全可靠性进一步增强。

2.2 计算机界面模拟屏的应用，使闸阀门运行状态更为直观

船闸的运作，无外乎对闸、阀门的实际动作情况即开度状态进行了解，红绿灯的转换状况及闸室内外的水位情况进行确认。为了更加直观、简便的加以对船闸设备的运行状况进行了解，设计之初、安装过程中，在闸阀门液压油缸体内，安装了磁质位移传感器，了解该设备设施先进程度高，船闸技术应用以来，准确的在界面上显示了闸阀门的开度数值情况，模拟开、关闸阀门过程的位置变动情况也较为清晰。既有数值理性的认识，又兼有闸阀门实物感观方面形的表现，加上状态过程、闪烁提示，操作员更加一目了然设备运作所处的状态。完好的界面显示，也为我们对故障现象的查找、排除提供了方便。

2.3 闸阀门运行同步纠偏系统应用了先进的设备，使闸阀门同步运行的效果更为理想。门头光电开关及反光板分别设置在闸门的顶端近中缝位置处，闸门的运作同步效果控制在偏差30cm范围内有效，闸阀门的同步方面的调节一个是可以从电比例放大泵的油量控制阀进行调节，从而调节压力的大小，一个是从PLC程序图中对磁质位移传感器的初设变量进行调节。两个方面都要兼顾考虑，运行以来，液压系统压力也较稳定，同步效果很好。

2.4 水平信号的完善（采用超声波水位计），确保了船闸系统的运行稳定，在我所二线船闸自控系统设计之初，我们从管理角度出发综合考虑了水位计的使用效能，最终的应用上，鉴于水位计失灵下的措施弥补，为使程序更加协调，保证船闸不问断运作，我们设置了人工手动水平信号，一旦水位计出现故障，仍可以根据实际水位水平情况，手动键入信号，确保闸开程序的进行，不至于因水位计故障而造成船闸断航现象。

2.5 终端信号采集、技术方面的再开发

自动化控制系统，对闸阀门开关动作到位情况的信号收集，仍停留在依靠行程开关的动作信息反馈得来，由于行程开关的应用存在易损、固定装置易松动、检修更换量大等不便之处，在与设计部门的沟通方面仍致力于优先使用磁致位移传感器。原因有二：一是磁致位移传感器能够准确反映出闸阀门动作行程位置变量的准确数值；二是通过截取开度仪的开终、关终的到位数值作为开关到位信号，代替行程开关发出的开关到位信号输入到PLC控制程序中。我们对此一直探索，我相信此项技术方面，会最终有所突破，从而减少行程开关机械运行给检修方面带来的不便，推进自动化水平的提高。

3 结束语

以可编程序控制器（PLC）控制为核心的船闸自动化控制系统，采用工业以太环网和Quantum-PLC设备组成集散型控制系统，其特有的有控制、监控、语音、故障检测等功能相信在船闸的实践应用中会越来越会得到社会同行业界的广泛认可。

参考文献：

篇(7)

关键词：煤矿电气自动化；控制系统；机械设备选型；优化设计

中图分类号：TD614 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2013）-12-0217-01

引言

煤矿企业在实际的生产过程中，高安全性能、高效率的煤矿圣生产需要大量的数据资料和模型量的监控设备来完成，例如：计算瓦斯含量，检测实际通风情况，控制矿井水泵的开合等。而基于PCL嵌入型电气自动化监控系统可以适应复杂的工作环境，也能够实现煤矿电气设备的自动化监控。但是在构建煤矿电气自动化系统的过程中，如何优化设计，如何降低煤矿电气自动化控制系统的构建成本，如何提升监控系统的稳定性是煤矿企业目前面临的主要问题。笔者针对煤矿企业电气自动化控制系统中机械设备的优化选型和结构优化进行研究。

1.优化煤矿电气自动化控制系统中机械设备的选型

1.1确定煤矿电气自动化监控系统规模

按照煤矿实际规模和煤矿自动化监控系统规模来决定PLC机械设备的选型。例如：西门子公司生产的PLC产品，假设只需要对瓦斯浓度的检测过程进行控制，可选择SIEMENSS7-200等机械设备。假设需要结合煤矿井的水位变化情况来决定水泵机房的具体工作情况，这主要包括了复杂的逻辑型控制和闭环型控制，这就需要选择SIEMENSS7-300等机械设备；而结合矿井下的瓦斯浓度和其他参数对井下工作人员进行科学化的管理，这会涉及到通信、智能化检测和控制，这需要选择大型的PLC产品。

1.2明确I/O点的种类

按照煤矿电气自动化控制的具体要求和被监控对象的复杂情况，对机械设备的I/O点的种类和数量进行详细的统计，并列出清单；再通过估计系统的监控内容容量来明确需要保留软件和硬件资源的余量，同时需要充分注意不能过度浪费资源。此外，还需要按照煤矿实际供电情况来明确机械设备输出点的具体动作频率，进而判断出输出端口是采用继电器输出或是利用晶体管来完成输出工作。

1.3选择适合的软件编程工具

从目前情况来看，煤矿电气自动化控制系统的软件编程工具包括了手持编程工具、计算机加PLC包、图形编程工具等主要方式。（一）手持编程工具只适用于厂家明文规定的语句表的编程中，这种工具的工作效率较低，只能用在小规模的PLC的编程中。（二）计算机加PLC包属于效率最高的编程方式，但这种编程方式的单价较高，并不适用于操作现场调试。通常情况下在大型或中型煤矿电气自动化控制系统中进行软件编程和硬件组态工作，为进一步提升机械设备的自动化控制效率，要求结合具体情况，选择是适合的软件编程工具。

2.优化煤矿电气自动化控制系统的结构

2.1硬件结构设计的优化

硬件结构作为整个煤矿电子自动化控制系统的核心部件，对整个煤矿电气自动化控制系统的安全、稳定运动起着直接的影响。所以需要对硬件结构设计进行优化。因为使用要求的不同，所使用的硬件也会出现一定的差异，而本文针对所有控制系统需要高度关注的输出电路、输入电路和系统抗干扰部件等进行研究。

（一）针对系统输出电路进行优化。对于系统的输出电路进行优化，需要结合煤矿生产的具体要求，对所有指示标志与调速设备等均需要利用晶体管来完成输出工作，使得它能够负荷高频率的动作，并提升了响应的速度。例如：煤矿水泵机房电气自动化控制系统中的PLC系统输出率假设控制在5次/min以下，能够利用继电器进行输出，这种设计方式可以保证电路的简单化，并能够提高抗干扰能力和带负载能力。但是假设PLC系统输出带电磁线圈在断电时，可能会出现浪涌电流，使得PLC芯片受到损坏。所以为防止这种问题的发生，能够在其他的电路盘并能连接流二极管，使得它能够吸收浪涌电流，并对PLC芯片起到很好的保护。假设PLC系统动作频率控制在6次/min到10次/min之间，也可以利用继电器来完成输出工作，但是通常情况下利用固态型继电器或中间式继电器有效控制水泵房的开合。

（二）针对系统输入电路进行优化。对于系统的输入电路进行优化，重点考虑PLC系统供电电源，通常情况下，是控制在交流90到250V之间，这具备了加强的宽幅适用性能。但是因为矿井下工作环境较为复杂、恶劣，且我国现阶段供电的不稳定，所以为了实现抗干扰目的，保障系统的安全运行，要求在输入电路部件中安装电源净化设备，例如：安装电源滤波器、隔离变压器等。

（三）抗干扰的优化设计。系统的抗干扰设计是所有煤矿电气自动化控制系统需要引起高度关注的问题。而对抗干扰进行优化设计可以从二点出入：其一，利用隔离变压器进行抗干扰优设计。电网中存在高频率干扰主要是由于原副边绕组间的分布式电容耦合形成，因此要求利用超隔离变压器，并把中性点通过电容和地面连接起来。其二，优化布线。利用强点动力线路或是弱电信号线方式分开走线，并保证这之间有一定的间距，从而起到较好的抗干扰效果。

2.2软件结构的优化设计

软件结构的优化设计可以与硬件结构设计一同进行，其关键工作在于按照煤矿电气自动化控制系统送的基本步骤，把软件结构设计转化成梯形图，这也属于PLC系统在电气自动化控制系统的具体应用中出现的主要问题。对软件结构进行优化设计主要从两点出发：其一，对软件程序设计过程进行优化，而这关键在于对I/O点的优化。按照煤矿电气自动化控制喜用的具体要求分配I/O点，最大限度地实现I/O信号的集中编制，进而全面提高系统的维护质量。其二，对软件结构进行优化设计，包括了对基础程序与模块的优化设计。在实际的煤矿生产过程中，把煤矿电气自动化控制系统的控制对象分为数个模块，再对其进行调试与编写，最后把它们组合成一个完成的软件程序。对于模块的优化设计使得煤矿电气自动化控制系统调整起来更加方便。