自動控制系統范文

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

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關鍵詞:自動控制系統控制方式組成

1、自控系統的基本概念

1.1 自動控制的重要性

(1)自動控制技術水平的高低,標志著一個國家工業和科技先進與否。

(2)高水平的自動控制技術對一個國家的工業、國防和科學起著至關重要的作用。

(3)自動控制原的基本思想和基本方法可以用于各個領域。

(4)每個工程技術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,利用外加的設備或裝置,使機器、設備或生產過程的某個工作狀態或參數自動地按照預定的規律運行。

2、自動控制系統基本控制方式

自動控制系統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律組織成的、具有一定功能的整體。自動控制系統的組成主要包括控制器、被控對象、反饋環節、給定裝置等。而自動控制系統基本控制方式主要有開環控制、閉環控制和復合控制三種。

2.1 開環控制如圖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 閉環控制如圖2所示

閉環系統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。負反饋的自動調節原理可簡單總結為輸出量↓→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 閉環控制的特點包括以下兩個方面

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

(2)對反饋通道上的干擾不能克服,對反饋設備要求高,價格貴,系統結構復雜。

2.4 復合控制如圖3所示

該圖為干擾補償的開環控制和按偏差的閉環控制相結合,復合控制的效果也比單一的反饋控制或者單一的開環控制的效果都好。

3、自動控制系統的組成

圖4為一個簡單控制系統實例,主要包括:

給定環節——用于產生輸入到控制系統的指令信號。指令信號通常稱為輸入量或給定量,常用r來表示。

比較環節——用于將給定量與反饋量進行比較,比較環節的輸出量等于兩輸入量的代數和。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,通過轉換與運算,產生控制量u,以改善系統的性能?？刂屏砍Ｓ胾來表示。

中間環節—— 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——它是要求實現自動控制的設備。它接受控制量并輸出被控制量。系統輸出量常用c來表示。不希望的、影響系統輸出的信號,稱為擾動,常用n來表示。

反饋環節——將輸出量轉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關系,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在各行業應用的不斷加深,自動控制系統開發與應用企業也面臨著更高挑戰。這就要求自動控制開發企業必須加大對相關人才培養與引進,通過人才戰略提高自身的市場競爭力,提高對應用自動控制系統客戶的售后服務,保障自動控制系統的精準性,為該技術的應用發展打下堅實的基礎。

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DCS系統在很長時間就已經得到了相關方面的普及工作，而且其在實際中的應用效果也是非常好的，可以說在各個領域的自動化控制技術領域都有其不可取代的地位。DCS系統就是集散的控制系統，系統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系統主要是由上位系統還有下位系統構成，上位系統應用的是工業控制計算機，現場的數據，存儲，還有報警處理，打印以及控制參數的設定等，都是運用組態軟件來完成實時的顯示工作。在實際的作業工作中，通過借助于工業控制計算機，然后對上位系統進行全方式的控制，這方面的內容主要包括應用WinCC組態軟件，實現對現場數據進行的實時的顯示，處理，還有對各種參數進行的設定，以及對所有數據進行存儲的工作，對一些可能出現問題的數據，實現自動報警，還有最終數據的輸出功能等。而下位系統是由PLC構成的，同時還要連接現場的一些設備。在上下位系統之間，通過應用Ethernet來實現通訊，其根本目的就是要滿足對數據的實時監控。就目前而言，基礎的自動化控制系統組件主要有S7－300系列的PLC硬件，而系統平臺的主要界面是Windows2010，其監控軟件是WINCCV6.0，相應的編程軟件是STEP7V5.3。

2針對于DCS系統的鍋爐系統自動化控制系統的整體方案

2.1控制任務的運行方法。

（1）自動調節.通過對鍋爐運行參數進行自動的調整，這樣來適應外界的負荷，還有工質參數的要求，同時還能讓鍋爐保持在比較經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，它們控制開關的啟、停以及運行等動作，通過先進的技術進行自動化的控制。（3）保護聯鎖。如果是從保護聯鎖方面而言，比如鍋爐在運行的過程中，這個系統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。建立電氣聯鎖保護系統，可以有效的預防和杜絕在設備關閉過程中的操作性失誤。

2.2控制系統本身的功能

（1）控制燃燒系統.燃燒系統的控制的目的就是確保蒸汽管內的壓力穩定，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系，操作人員在調節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節和改變。如果負荷增減的度量比較大，還可以選取調節措施為停開數層或某一層。（2）鍋爐送風自動控制系統。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，而對送風的控制參數而言，主要是送風參數，還有煤氣的壓力參數，這兩個參數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整，進而來實現送風壓力的自動調節的目的。如果有兩臺送風機同時的在運行，就應該并列其中的一個，而對另一個的送風機的擋板進行調節。（3）對爐膛內負壓力的調節。平衡量和引風量的目標，是當鍋爐的運行處于穩定的狀態時，要保持它的為微負壓，做到這一點，系統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，是通過調節引風機入口的風門開度來實現的，這個過程中，一定要保持爐膛內的負壓在－20到10Pa的微負壓狀態之間，進而就可以保證鍋爐安全的燃燒。（4）對蒸汽溫度的調節.在蒸汽溫度的調節方面，現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，對溫度測量的結果來判斷的，通過自動打開調節閥，然后對溫度進行有效的調整，以此來保證溫度處于正常合理的范圍之內，也就是在430到450℃之間。這些就是DCS系統的鍋爐系統自動化控制系統的整體方案，這個方案的有效落實，在實際的生產中，不僅能夠給相關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的生產加工工作，尤其是在對燃燒的鍋爐的保護方面，只要按部就班的執行每一項的工作內容，而不是偷工減料的落實工作，鍋爐在工作方面是不會出現比較嚴重的事故的，所以相關的領導和技術人員對一線的操作人員，一定要做好相關的培訓工作，進而保證DCS控制系統在實際的生產中發揮其最大的作用，給企業創造出更大的價值。

3針對于DCS控制系統的控制聯鎖保護技術

3.1鍋爐的保護設計和技術應用

為了安全的監控爐膛，更好的保證穩定的鍋爐燃燒情況，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，然后通過加熱后，再讓熱風道把熱空氣送進爐膛內。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，鍋爐的內部就會發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異常的時候，所有的安全氣閥都可以被自動的連鎖系統給切斷，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，那么一旦出現鼓風，引風機停止作業的情況，就會造成所有的氣動閥都會被快速的連鎖切斷。

3.2水位連鎖保護技術的應用

針對于DCS控制系統方面，其在處理水位變化方面能夠實現非常好的自動化控制。這個系統內設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計方案，其可以根據給水的流量，還有氣泡液位和蒸汽的流量對給水閥進行合理化的調節，進而保護了鍋爐水位的穩定性。

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1水箱水位自動控制系統的組成

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

由圖中可知，水位自動控制系統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?、濾波、穩壓電路、感應電路及限流限壓電路組成。

2水箱水位自動控制系統的設備

水位自動控制系統的設備只需選用價格低廉、安全可靠的設備。

由設備表可知，所有的設備都是簡單而常用的小型設備，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非常適用。傳統的水位控制系統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。此設計中只用三根導線來代替傳感器放置在上、下限水位之間，利用水的導電特性完成上、下限水位的自動控制，節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，提高系統的可靠性。

常見的生活用水供應系統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。此設計主要考慮針對家庭供水系統（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。系統供水是由水箱直接供應，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的控制原理

該水箱水位自動控制系統結構簡單，控制原理如下：系統上電后，交流電源經整流、濾波、穩壓后，由電位器調節獲得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生。水位的上、下限可通過調整三根導線的位置設定。

4測試應用

該設計經安裝調試，結合實驗室給排水系統進行測試，效果良好。正式應用于某鄉鎮幾個家庭的日常用水裝置中已將近兩年，至今未發生故障。該系統在運行期間穩定性高，完全符合預先規定的標準，只需將控制電路穩壓輸出調整在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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【關鍵詞】PLC自動控制系統；可靠性；分析

PLC自動控制系統是以服務企業為宗旨，將可編邏輯控器與企業以及企業以外的相關環境主體聯動起來形成的一個自動的可控制系統。工業控制單元作為中央控制單元，配有組態軟件，選用大屏幕實時監控，實現各個控制點的數據修改以及故障診斷，還可以顯示各裝置的結構圖，各個裝置的工藝圖等等。工業控制機與下位機PLC之間采用串行通訊方式進行數據的交換，通常情況下，范圍在一千米以內選用的通訊方式是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自動控制系統實現數據的共享和交換主要是通過利用內部的鏈接寄存器。由于PLC自動控制系統自身的優越性，因此在工業領域應用越來越廣泛。

一、影響PLC自制控制系統可靠性的因素

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

1.PLC自動控制系統的輸出后控制執行機構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執行機構沒有按照操作要求對各種電動閥以及電磁閥的開關進行及時的打開或者是關閉，或者是該開的沒有開到位，該關的也沒有關到位，就會使系統出現不能夠正常的工作，影響PLC自動控制系統的可靠性。③控制負載的接觸器并沒有可靠的工作，盡管PLC發出了動作的指令，但是執行機構并沒有按照要求進行操作。

2.輸入給PLC的開關量的信號以及模擬信號都出現錯誤的原因：①盡管現場觸點只是閉合了以此，但是PLC卻認為已經閉合了很多次，另一方面，PLC的掃描周期也比較短，就在計算以及移位、累加上出現錯誤，就影響了控制信號的錯誤。②自動控制系統的觸點接觸不良，以及變送器反映現場的非電量偏差比較大，這些都屬于變送器和機械開關自身的故障，同樣影響PLC自動控制系統的可靠性。③最后，可能出現線路老化，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自動控制系統的控制出錯。

二、如何提高PLC自動控制系統的可靠性

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

1.建立可靠性的執行機構。針對現場的信號準確的輸送給PLC之后，PLC的執行結果將要通過執行機構對現場的調節以及控制來完成的。因此怎樣進行執行機構的可靠性操作時當務之急。主要采取以下措施：①當關閉或者開啟電動閥以及電磁閥的時候，應該根據閥門的開啟以及關閉時間不同，分別設置延時時間，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故障了，應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。這些措施來提高執行機構的可靠性。

2.建立完善的故障報警系統。在設計自動控制系統上采用分層的形式，實現系統的三層故障顯示報警制。

（1）一級報警系統：它主要是生產現場的故障顯示報警控制，通過在控制現場各控制面板上，采用指示燈指示設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正常工作；當指示燈出現閃爍時，就說明自動控制系統出現運行的故障了，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的工作情況，報警系統專門設置了故障復位/燈測試按鈕，這個按鈕專門檢查指示燈是否損壞。在系統工作的任何一段時間可以持續按下燈測試三秒鐘，正常情況下，所有的指示燈應該全部亮，如果發現有指示燈不亮，就說明這個指示燈泡已經損壞了，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：主要是針對中心控制監視屏幕的顯示器上，當自動控制系統出現故障時，監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相關設備就會閃爍，在歷史記錄表中就會記錄這一故障。

（3）三級報警系統：出現設備故障會顯示在中心控制室信號箱內，一旦設備出現故障，中心控制室信號箱內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的停止工作時間，提高PLC自動控制的系統的可靠性；有些故障的排除需要在控制系統停止運行后，才能進行排除的。

3.提高執行機構人員的操作技能。對于處理設備故障，必須要求操作人員有較高的專業技能，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自動控制系統的可靠。加強執行機構人員的操作能力的培訓，有利于減少在操作過程中出現人為的原因，影響設備的正常運行。最后，必須加強操作人員對自動控制系統的可靠性的重視。

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）在進行程序設計時，通過增加數字濾波程序，從而增加信號的可靠性。模擬信號濾波可以對現場的模擬信號連續采樣三次，三次的信號采樣分別存放在數據器寄存器中，當進行最后一次采樣時，等到結束后，通過利用數據比較，數據的比較指令以及數據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果存取到數據寄存器中。這樣一來就可以提高PLC自動控制系統的可靠性。

（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，在設計信號線的時候，應該加強信號線的抗壓以及抗干擾能力。通過科學的方法，對現場進行設置，減少由于電輻射所帶來的干擾，必須嚴格要求PLC設備以及信號線的選擇上，應該選擇正規廠商生產的信號線以及設備，這樣一來，可以提高設備的使用壽命；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損壞。根據周邊的實際環境來進行信號線的布置，當周圍會出現很多老鼠時，應該在信號線周圍進行防鼠措施；當周圍環境比較潮濕或者腐蝕性比較強，應該采用防腐效果好的信號線。

（3）對PLC的設備以及信號線進行不定期或者定期的檢查。一旦發現信號線老化，設備接觸不良，出現短路或者開關不到位的現象時，應及時處理或者是做好預防措施。

5.提高現場失效調查。對PLC自動控制系統的可靠性提高，一種罪根本打方法就是通過提高現場失效性調查?？煽啃栽O計與一般產品設計以及計算工作不一樣，它不能僅僅通過理論和數據就能得到想要的結果，它主要是取決于現場的實際發生的失效情況，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據的一種方法，但是由于實驗室實驗受到內容以及方法的限制，并不能完全代替現場失效調查的分析，因此，要提高現場失效性的調查。

三、結束語

總而言之，提高PLC自動控制系統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的可靠性。PLC的自動控制系統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，提高自動控制系統的可靠性需要在實踐中不斷的摸索。

參考文獻

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［關鍵詞］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的不斷發展，越來越多的礦山企業應用空氣壓縮機（以下簡稱空壓機）變頻自動控制技術［1］。本設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，應用現代變頻調速和自動控制技術，研制出螺桿空壓機站變頻自動控制系統［2］，從而實現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境，消除了空壓機的空載運行，節能效果十分理想。

1自動控制系統的結構及功能

1.1系統整體結構

螺桿空壓機站變頻自動控制系統主要由變頻控制單元、自動控制單元和監控單元等組成，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，是集中監控系統的核心部件［3］。同時，上位機具有聯網功能，可以將監控信息上傳至企業以太網，進而與互聯網相聯，企業管理人員可以通過瀏覽網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，作為空壓機站的現場控制核心。本設計中PLC選用三菱FX3U系列PLC［4］，通過安裝在其內部具有通信功能的擴展板及配置在通信網絡中具有FX-485PC-IF功能的擴展模塊［5］，實現上位機與PLC的通信，從而實現上位機對空壓機的遠程控制。（3）觸摸屏。觸摸屏安裝于現場自動控制柜上，作為現場人機對話界面。它通過與PLC通信，實現對PLC參數設定和對設備運行參數的現場監控。（4）變頻器。變頻器為空壓機的調速裝置，在PLC的控制下，實現對空壓機轉速的調節。為實現空壓機站所有運行空壓機全變頻覆蓋運行模式，變頻器的配置臺數按與空壓機一對一控制方式確定。

2系統主要功能實現

2.1實現對空壓機站設備的整體自動控制

本設計將空壓機站所有空壓機納入同一個控制系統進行整體控制，利用安裝在空壓機站內的PLC對多臺設備進行綜合控制，從而實現對站內各空壓機的啟停、供氣壓力的調節等各方面的統一控制。

2.2實現對空壓機站各設備的遠程集中監控

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

2.3實現空壓機高效運行

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

2.4實現恒壓和按需供氣功能

控制系統以空壓機站的供氣壓力為控制目標，利用PLC的PID調節功能，根據供氣系統中用氣設備用氣量的多少對空壓機的轉速進行調節。當用氣設備的用氣量增加時，供氣管網中的壓力呈降低趨勢，則控制系統控制空壓機的轉速增高，使空壓機的供氣量增加；反之，則控制系統控制空壓機的轉速降低，使空壓機的供氣量減少。這種調節過程保證了供氣管網中的供氣壓力基本不變，實現了恒壓和按需供氣功能。

3系統軟件設計

整個控制系統采用PLC控制，系統控制流程如圖2所示。

4結論

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關鍵詞： 控制系統 性能分析 性能指標 控制方法

隨著新材料、新技術、新工藝及數學的應用，自動化和它的控制理論越來越廣泛地應用到不同領域，不僅涉及高科技航天領域，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，更廣泛地應用在工業自動化、醫學、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備，例如：空調、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備。

一個自動控制系統它調節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、耐用及功能等。對于自動控制系統的研究，我們更重視的是冰箱制冷的過渡過程。

一、系統性能分析方法

1.系統的穩定性、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的，⑤號冰箱是制冷最快的，但明顯看出它是不穩定的，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就是衡量一個自動控制系統的性能指標，就是這個自動控制系統的穩定性、準確性和快速性。綜合以上的分析可以得出我們希望系統比較穩、比較準和比較快，但它們是相互制約的。對不同控制系統的性能要求應有適當的調整，例如有些系統比較強調準確性，有些系統會對快速性要求更高，但無論哪種穩定性都是最重要的。

2.超調量、上升時間、調節時間和振蕩次數

要比較每個自動控制系統的穩定性、準確性和快速性可以用下面的參數說明。

（1）大超調量δ%：超過目標值的最大偏差量與目標值之比，用百分比表示。

超調量越大說明穩定性越差，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。理想狀態下希望越短越好，在實際的自動控制系統中是不可能的。

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

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

二、控制系統的控制方法分類

1.在閉環控制系統的結構中學習和研究的環節

每個自動控制系統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的性能指標。

2.控制方法

（1）不連續調節器：例如前面提到的開關控制，也稱為斷續控制，因為它隨時間的變化是跳躍的，表現為兩個狀態，開或關狀態時就稱為二位調節，俗稱開關調節器。它的執行器件有些設備中選用的是繼電器，因為繼電器不適合頻繁的開關作用，所以一般用在精度要求不高的系統中。

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關鍵詞 電氣 自動控制系統 功能

中圖分類號：TM921.5 文獻標識碼：A

1 電氣自動控制系統的概述

1.1 電氣自動控制系統的概念

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備和儀表；控制對象則是指被控制的機器設備或過程。在控制過程中需要各種相關的數據參數作為控制用的參考數據，或者叫做被控參數?？刂破骱涂刂茖ο笾g具有對應的變化規律，可稱為系統的輸入和系統的輸出。

1.2 電氣自動控制系統的性能要求

對于電氣自動控制系統的性能，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的輸出參量應該跟隨著系統的輸入參量而變化，比如弧焊機器人末端跟蹤焊縫軌跡的控制系統，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，比如有些控制系統中的輸入參量是不跟隨時間變化的，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，導致控制系統的輸出參量產生一些偏差。所以為了保證控制系統能夠正確無誤地輸出數據，就要保證其具有一定的抗干擾能力。

1.3 電氣自動控制系統的分類

按照控制系統的結構分類，電氣自動控制系統可分為開環控制系統、閉環控制系統和復合式控制系統；若是按照電氣自動控制系統的任務分類，則可以分成調節系統、隨動控制系統和程序控制系統；按照電氣自動控制系統的數學模型分類，則可以分為線性控制系統和非線性控制系統，其中又包含時變和非時變的系統；按照電氣自動控制系統的信號進行分類，則可以分為連續控制系統和離散控制系統。除此之外，還可以根據系統的變量、規模、系統智能化程度等進行分類。

2 電氣自動控制系統的功能

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

隨著自動化生產水平的提升，企業中自動控制系統的作用顯得更加重要，并且正在逐步成為電氣系統良好運行的重要支持因素。從大的方面來說，對于電氣設備，自動控制系統的功能就是實現機械設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備的運行效率。這種設備主要有以下功能：

2.1 自動控制功能

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

2.2 保護功能

電氣設備在運行過程中會時常發生不可預知的故障，電壓或電流以及功率等會超過設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備和線路進行自動處理的保護設備。

2.3 監控功能 （下轉第55頁）（上接第39頁）

當前的電氣自動控制系統都配備了相應的監控功能。這是由于控制系統中的自變量是電，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，設置各種視聽信號，利用傳感器進行轉化，從而監控整個系統的變化。在自動控制系統檢測到異常狀況時，會自動發出報警信號，對工作人員進行提醒，實現系統的人機一體化。其中監控方式又可以分為集中監控方式、現場總線監控方式和遠程監控方式。首先，集中監控方式方便運行維護，并且對控制站的防護要求較低，系統設計也相對簡單，但集中式的處理器的任務較為繁重，處理速度也因此較慢。而且電纜數量的增加、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維護的工作量。對于遠程監控方式說來，它適合于小型系統的監控，不適合全廠的系統構建，因為它的通訊速度較低。但它也具有一定的優點：節省材料和安裝費用、可靠性高，并且組態靈活?，F場總線監控方式加強了系統的針對性，它不僅具有遠程監控方式的所有優點，還可以減少大量的隔離設備。它通過通信線進行連接，節省大量電纜，從而大大降低了建設和維護成本。

2.4 測量功能

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

2.5 智能化功能

電氣自動控制設備智能化模式成為了企業發展的新方向。目前，對于以太網在自動化系統中的應用，已經積累了豐富的經驗，智能化的電氣設備也有了很快的發展。由于智能化技術具有良好的安全性、穩定性和可靠性，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 電氣自動控制系統的發展趨勢

在當前情況下，軟件的重要性得到了很大程度的提高，電氣自動控制系統正從單一的設備轉向集成的系統。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，尤其是電子商務的普及更將加速這一過程。在自動化領域中，IT技術和多媒體技術擁有相當廣泛的應用前景：管理層不僅可以利用瀏覽器存取財務、人事等數據，也可以實時地對當前生產過程的動態畫面進行監控，這樣就能夠實時、全面、準確地了解詳細的生產信息?？梢哉f虛擬現實技術和視頻處理技術，將直接對未來的自動化產品產生深遠的影響。與此同時，軟件結構、通訊能力、組態環境變得更加重要了。隨著當前計算機技術、以太網和技術的飛速發展，在未來的電氣自動控制系統中，電氣技術的與計算機和Internet結合將會變得越來越緊密，計算機將會在電氣自動控制系統中發揮不可替代的作用。

參考文獻

[1] 陳曉桃.電氣自動控制系統的功能與監控[J].硅谷，2011.10（23）：103-104.

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DCS系統在很長時間就已經得到了相關方面的普及工作，而且其在實際中的應用效果也是非常好的，可以說在各個領域的自動化控制技術領域都有其不可取代的地位。DCS系統就是集散的控制系統，系統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系統主要是由上位系統還有下位系統構成，上位系統應用的是工業控制計算機，現場的數據，存儲，還有報警處理，打印以及控制參數的設定等，都是運用組態軟件來完成實時的顯示工作。在實際的作業工作中，通過借助于工業控制計算機，然后對上位系統進行全方式的控制，這方面的內容主要包括應用WinCC組態軟件，實現對現場數據進行的實時的顯示，處理，還有對各種參數進行的設定，以及對所有數據進行存儲的工作，對一些可能出現問題的數據，實現自動報警，還有最終數據的輸出功能等。而下位系統是由PLC構成的，同時還要連接現場的一些設備。在上下位系統之間，通過應用Ethernet來實現通訊，其根本目的就是要滿足對數據的實時監控。就目前而言，基礎的自動化控制系統組件主要有S7－300系列的PLC硬件，而系統平臺的主要界面是Windows2010，其監控軟件是WINCCV6.0，相應的編程軟件是STEP7V5.3。

2針對于DCS系統的鍋爐系統自動化控制系統的整體方案

2.1控制任務的運行方法。

（1）自動調節

通過對鍋爐運行參數進行自動的調整，這樣來適應外界的負荷，還有工質參數的要求，同時還能讓鍋爐保持在比較經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，它們控制開關的啟、停以及運行等動作，通過先進的技術進行自動化的控制。

（3）保護聯鎖

如果是從保護聯鎖方面而言，比如鍋爐在運行的過程中，這個系統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。建立電氣聯鎖保護系統，可以有效的預防和杜絕在設備關閉過程中的操作性失誤。

2.2控制系統本身的功能

（1）控制燃燒系統

燃燒系統的控制的目的就是確保蒸汽管內的壓力穩定，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系，操作人員在調節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節和改變。如果負荷增減的度量比較大，還可以選取調節措施為停開數層或某一層。

（2）鍋爐送風自動控制系統

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，而對送風的控制參數而言，主要是送風參數，還有煤氣的壓力參數，這兩個參數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整，進而來實現送風壓力的自動調節的目的。如果有兩臺送風機同時的在運行，就應該并列其中的一個，而對另一個的送風機的擋板進行調節。

（3）對爐膛內負壓力的調節

平衡量和引風量的目標，是當鍋爐的運行處于穩定的狀態時，要保持它的為微負壓，做到這一點，系統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，是通過調節引風機入口的風門開度來實現的，這個過程中，一定要保持爐膛內的負壓在－20到10Pa的微負壓狀態之間，進而就可以保證鍋爐安全的燃燒。

（4）對蒸汽溫度的調節

在蒸汽溫度的調節方面，現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，對溫度測量的結果來判斷的，通過自動打開調節閥，然后對溫度進行有效的調整，以此來保證溫度處于正常合理的范圍之內，也就是在430到450℃之間。這些就是DCS系統的鍋爐系統自動化控制系統的整體方案，這個方案的有效落實，在實際的生產中，不僅能夠給相關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的生產加工工作，尤其是在對燃燒的鍋爐的保護方面，只要按部就班的執行每一項的工作內容，而不是偷工減料的落實工作，鍋爐在工作方面是不會出現比較嚴重的事故的，所以相關的領導和技術人員對一線的操作人員，一定要做好相關的培訓工作，進而保證DCS控制系統在實際的生產中發揮其最大的作用，給企業創造出更大的價值。

3針對于DCS控制系統的控制聯鎖保護技術

3.1鍋爐的保護設計和技術應用

為了安全的監控爐膛，更好的保證穩定的鍋爐燃燒情況，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，然后通過加熱后，再讓熱風道把熱空氣送進爐膛內。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，鍋爐的內部就會發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異常的時候，所有的安全氣閥都可以被自動的連鎖系統給切斷，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，那么一旦出現鼓風，引風機停止作業的情況，就會造成所有的氣動閥都會被快速的連鎖切斷。

3.2水位連鎖保護技術的應用

針對于DCS控制系統方面，其在處理水位變化方面能夠實現非常好的自動化控制。這個系統內設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計方案，其可以根據給水的流量，還有氣泡液位和蒸汽的流量對給水閥進行合理化的調節，進而保護了鍋爐水位的穩定性。

4總結

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關鍵詞：PLC 自動控制 可靠性

一、前言

PLC自動控制系統正越來越多地運用到工業現場控制當中。PLC，即可編程控制器，它是以微處理器為核心的通用工業自動控制設備，它面向控制生產過程、面向用戶，對工業環境適應能力強，具有控制功能強、系統可靠性高、操作靈活方便、易于擴展、通用性強等一系列優點，在工業自動化、機電一體化、傳統產業技術改造等諸多領域得到了相當廣泛的應用[1]。但是在惡劣的工作環境下、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，甚至損壞設備，導致生產和安全遭到影響，造成非必要的經濟損失和人身安全事故的發生。因此，分析PLC自動控制系統的可靠性，進而提高其可靠性，對工業生產及技術創新都有非常重要的意義。

二、PLC自動控制系統可靠性降低的主要因素

一個典型的PLC自動控制系統如下圖所示。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軟件，用大屏幕實時監視界面，實現各控制點的動態顯示、數據修改、故障診斷、自動報警等[2]。

雖然工業控制機和PLC自動控制系統本身都具有很高的可靠性，但如果輸入給PLC的開關信號出現錯誤，模擬信號出現較大誤差，PLC輸出口控制的執行機構沒有按要求動作，這些都可能導致控制過程出錯，造成重大的經濟損失，甚至人身安全也受到威脅。影響PLC自動控制系統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，傳輸線纜出現故障，現場信號無法傳送給PLC，造成控制出現錯誤；機械觸點抖動，現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、累加、移位等指令中出錯，導致控制出錯；機械開關自身出現故障，如觸電接觸不良，造成控制系統不能正常運行。

2、執行機構出錯

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

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

三、提高PLC自動控制系統可靠性的措施

1、設計并安裝完善的故障報警系統

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

2、確保輸入信號的正確性

要提高現場輸入給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、各種開關和變送器等自身出現故障，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自動控制系統自身的特點，利用信號之間的關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出現故障，通過故障報警系統提示工作人員檢查該限位開關。又如各儲液槽有上下液位限位保護，當限位開關動作時傳輸信號給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，若該液位計讀數不在限位位置，判斷可能是液位限位開關出現故障或傳輸信號線出現故障，同樣通過報警系統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自動控制系統的可靠性的目的。

3、提高執行機構的可靠性

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

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

當開啟或關閉電動閥時，根據閥門開啟、關閉的時間不同，設置延時時間，經過延時檢測開到位或關到位信號。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，由故障報警系統來顯示，提示工作人員對其進行維修處理。

四、結論

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

參考文獻：

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

[2]程周，電氣控制與PLC原理及應用[M].北京：電子工業出版社，2008.

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

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關鍵詞：糖廠 煙氣脫硫 自動控制系統

1、 引言

隨著國家集約型經濟理念的日漸深入和環保要求的提升，不少耗煤企業開始重視生產過程中三廢治理裝置的配備與使用。為實現制糖企業循環經濟的發展和綜合效益的提升，一些規模大的糖廠已經在立項技改項目，投資技改環保工程建設及配套工程，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，煤炭占據主要地位，達四分之三以上。由于能源結構的不合理，對煤資源使用過于偏重，導致我國環境污染問題日益嚴重。煤炭通過燃燒轉換為能量，其間排出二氧化硫等氣體，嚴重影響了環境空氣質量，所以糖廠的燃煤鍋爐煙氣脫硫除塵改造工程就顯得至關重要。當前，我國有不少企業均引入了脫硫系統，但其缺陷在于自動化水平不夠高，難以達到預期的調節品質。所以如何設計一套自動化程度高的煙氣脫硫控制系統，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設計

2.1 自動控制系統框架設計

下圖所示即為本研究所設計構建的基于工控機和PLC的煙氣脫硫自動控制系統。

圖：基于工控機和PLC的煙氣脫硫自動控制系統

圖中，系統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；數據處理功能需要通過上位機和下位機的密切配合來實現，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。為了增強系統自身的安全可靠性，配置美國艾默生的不間斷電源。此外，系統配置的設備包括戴爾公司的彩色顯示器、惠普打印機。脫硫系統通過傳感器采集信號數據，由PLC初步處理后傳輸至工控機進行顯示和分析，相關的操作則通過控制電路與執行機構傳輸至脫硫系統，實現自動控制。

2.2 脫硫系統模塊的功能設計

2.2.1 煙氣脫硫系統的入口壓力控制設計

為了彌補煙氣脫硫系統的壓力流失，配置了增壓風機模塊。增壓風機模塊可以結合具體的壓力值進行自動或者人工調節，從而把煙氣脫硫系統入口壓力值控制在限定范圍之內。結合設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壓力調節性能的目的，本設計也把來自糖廠鍋爐的負荷實時數據作為調節的前饋參數。一旦檢測到糖廠鍋爐的實時負荷變化值達到了臨界點，則通過回饋數據啟動增壓風機的負荷調節程序，從而能夠降低從引風機裝置到煙氣脫硫系統入口處的壓力變化值，實現優化煙氣壓力控制回路調節能力的目的，還能降低煙氣壓力回路對糖廠鍋爐的負面效應?？紤]到增壓風機模塊能夠對鍋爐主機組產生一定的擾動，所以以上的設置也對主機風起到保護作用。

2.2.2 煙氣脫硫系統脫除二氧化硫的設計

煙氣脫硫系統對于二氧化硫的脫除率大小取決于在系統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]到調節碳酸鈣流量的時候會對系統吸收塔漿液的酸堿度產生影響，所以要把漿液的酸堿度控制于合理的區間之中。當漿液的酸堿度過于偏酸，則結合事先擬定的算法與系數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擬定的數值進行對比，結合對比結果，由事先的比例積分算法生成具體的酸堿度調節系數，來通過調整調節閥的開度實現此時所需的碳酸鈣流量。

2.2.3 煙氣脫硫系統石膏脫水控制方案的設計

系統實時測量石膏體的高度，并依此為依據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趨近所擬定的排放值的時候，激活石膏排出泵，將其從系統吸收塔里排走，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，繼續來調整石膏體的高度。

2.2.4 煙氣脫硫系統碳酸鈣液密度控制方案的設計

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

2.2.5 煙氣脫硫系統吸收塔液位控制方案的設計

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控制除霧器的沖洗操作，系統預先設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，實現煙氣脫硫系統吸收塔液位控制。

3、結束語

實踐證明，在糖廠引入煙氣脫硫在點控制系統之后，能夠達到預期的控制效果，控制系統運行可靠性高，系統管理人員可以準確對工況進行調整，使之適合生產過程的實際需求，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探討與改進[D].重慶：重慶大學，2006.