控制系統論文范文

導語：如何才能寫好一篇控制系統論文，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。

篇1

拖拉機動力輸出軸連接藥液泵，開始噴霧前打開與藥箱連接的吸水閥門，關閉快速管接頭閥門;控制系統經過上電初始化設定好電動調節閥的初始開度，通過觸摸屏設定工作模式和畝噴量，并打開與噴頭連接的電動閥;拖拉機動力輸出軸運轉后，藥液從藥箱通過吸水閥門、過濾器進入藥液泵，控制系統通過速度傳感器實時采集作業速度，結合設定的畝噴量和采集的噴藥壓力，計算出理論的流量值，與采集到的實際流量值進行比較;經過PID算法調節電動調節閥的開度，使得實際流量值盡可能與理論流量值一致，從而實現變量噴霧。藥箱上安裝的超聲波液位傳感器檢測藥箱液位高度，通過觸摸屏顯示實際液位，當液位低于設定的安全值時，觸摸屏顯示“液位過低”，進行報警。當行駛到地頭轉彎作業時，控制器根據轉向控制傳感器的信號，關閉轉彎半徑內側的閥門，防止重復噴藥。作業過程中，可以點擊觸摸屏的攝像頭按鈕切換到攝像頭界面來觀察噴霧效果。

2硬件電路設計

控制系統硬件結構，包括DSP核心算法單元、電源電路、RS485、RS232、A/D轉換電路、開關量輸入電路、繼電器輸出電路，以及傳感器、電動閥、電動調節閥電路、觸摸屏顯示電路。

2．1核心芯片系統設計采用TI公司的TMS320F28335DSP作為核心控制芯片。該芯片內置了浮點運算內核，能夠執行復雜的浮點運算，可以節省代碼執行時間和存儲空間，具有精度高、成本低、功耗小、外設集成度高和數據及程序存儲量大等優點。

2．2電源電路TMS320F28335工作時所要求的電壓分為兩部分:3．3V的Flash電壓和1．8V的內核電壓。TMS320F28335對電源很敏感，所以選擇TI公司的雙路低壓差電源調整器TPS767D301。TPS767D301帶有可單獨供電的雙路輸出:一路固定為3．3V，另一路輸出可調。設計中選取R49為20k，R50為12k，而且TPS767D301芯片自身能夠產生復位信號，不需要為DSP設置專門的復位芯片。要保證系統可靠的工作還需要有電源管理芯片，選用TI公司的TPS3305－33D來監控系統的3．3V和5V電壓。當系統電壓降到允許范圍以下時，產生復位信號使系統復位，保護系統免受低電壓影響。TPS3305－33D同時還具有看門狗功能，看門狗輸入信號WDI接DSP的XCLKOUT引腳。

2．3A/D轉換電路控制系統需要采集作業過程中的藥液溫度、壓力、流量、液位高度等模擬量，其中的流量、壓力轉換為數字量后要進行PID運算。為了保證采集到的模擬量的準確性，選用AD公司的AD7606－4芯片完成A/D轉換。它是16位、4通道同步采樣模數數據采集系統，內置模擬輸入箝位保護，采用單電源工作方式，具有片內濾波和高輸入阻抗，無需驅動運算放大器和外部雙極性電源，電路設計比較簡單、方便。

2．4開關量輸入電路開關量輸入電路。速度傳感器輸出的脈沖信號經過一階RC濾波后，進入光電耦合器，經過74HC14取反后輸出幅值為5V的脈沖信號。由于TMS320F28335的I/O電壓為3．3V，所以輸出的脈沖信號經過74LVC4245進行電平轉換，轉換為3．3V脈沖信號送入DSP的CAP引腳。轉向控制傳感器輸出高低電平信號，經過開關量輸入電路轉換為3．3V信號后送入DSP的普通I/O口，通過判斷I/O口的高低狀態來判斷轉向。

2．5繼電器輸出電路本文選用8路NPN達林頓管ULN2803來驅動繼電器。ULN2803內部具有集電極開路輸出和用于瞬變抑制的續流箝位二極管，輸入電壓值為TTL或5V的CMOS值，每路輸出電流可達500mA，輸出擊穿電壓高達50V，繼電器輸出電路。DSP輸出的控制信號經過74LVC4245轉換后進入ULN2803，驅動3路繼電器來控制3路電動閥。繼電器選用OM-RON公司的G6B－1114P，控制電壓為5V，輸出電流為5A。

2．6RS485電路電動調節閥是實現變量噴霧的主要執行機構，本系統選用IEV2B智能電動閥門。該閥門采用伺服控制、絕對值定位、增量式調節等技術，能有效消除電動及機械部分由于慣性、機械間隙、材料應力彈性等原因造成的誤差;采用RS485總線控制，設計中選用美國MAXIM公司生產的MAX1480B作為RS485數據通訊接口芯片。該芯片將光電耦合器、變壓器、DC－DC轉換器和二極管等器件組裝于單一28引腳封裝內，構成一個完整的RS485收發器，可通過擺率限制來降低電磁干擾和反射，允許數據傳輸速率最大可達250kbps

2．7RS232電路本系統選用MAX3232CSE作為RS232數據通訊接口芯片。該芯片配備專有的低漏失電壓發射器輸出狀態，通過雙電荷泵，在3．0～5．5V供壓下，表現出真正的RS232協議器件性能。

3觸摸屏設計

本文設計的變量噴霧控制系統所有的工作參數都通過觸摸屏進行設置和顯示。觸摸屏(主界面如圖8所示)顯示作業過程中的流量、行駛速度、藥液液位、噴藥壓力、藥液溫度、作業面積等參數。點擊齒輪狀的設置按鈕進入設置頁面來選定工作模式和設置作業參數，點擊閥右側對應的開關可打開各個電動閥，點擊1號和2號攝像頭可以切換到攝像頭界面來觀察實際的噴霧效果。觸摸屏與控制器之間通過RS232串口進行通訊?？刂破鹘涍^串口初始化后，首先判斷接收是否超時，未超時則讀取接收緩沖區中第1個數據，并判斷該數據的低8位是否是通訊協議首字節0x5A，是則繼續讀取剩下的有效數據;當所有數據讀取完后，計算有效數據的CRC校驗和，判斷校驗和是否相符，相符則說明接收到的數據準確無誤;然后解析出數據幀中的心跳位并進行處理，通過心跳位來判斷系統是否存在通訊故障，心跳位處理完后，數據寫入各自對應的寄存器。

4控制系統軟件設計

控制系統采用閉環控制，采集的流量作為反饋，與根據畝噴量和作業速度計算出的理論流量進行比較，經過PID運算后調整電動調節閥的開度，保證實際流量與理論流量盡可能一致。

5試驗結果

本文設計的控制系統在山東衛士植保機械有限公司研制的3WP－650噴桿噴霧機上進行了應用，并在山東省德州市齊河縣延剛家庭農場做了大量田間試驗，控制系統全程工作正常。3WP－650噴桿噴霧機的作業幅寬為12m，以實際流量與理論流量的誤差率為例，噴霧機行駛在不同作業速度下，取作業幅寬L=12m，噴量設定N=20L/畝，記錄觸摸屏顯示的作業數據進行統計，所測數值和理論值之間的對照及計算出來的相對誤差本文設計的變量噴霧控制系統實際流量與理論流量的誤差在3%以內，并且在不同的作業速度下流量值能隨著速度的變化而變化，實現了變量噴霧的目的。

6結語

篇2

本設計是以AT89S52單片機為核心，包括數字式溫濕度傳感器的一套控制系統。系統包括單片機、復位電路、空氣溫度檢測、空氣濕度檢測、土壤溫度檢測、土壤水分檢測、鍵盤及顯示及控制電路等，對空氣中的溫濕度、土壤溫度以及土壤水分等的采集是通過數字式傳感器實現的。數字傳感器監測到的數值通過JM12864F顯示。同時，設置了4個按鍵控制卷簾電機，當監測到的數值超出了系統所設定數值的上下限范圍時，單片機開始對電路進行控制。該系統支持節電模式設置。節電模式包括空閑模式和斷電保護模式:空閑模式啟動時，單片機停止工作，而RAM、定時器/計數器、串口、中斷工作繼續;掉電保護模式啟動時，RAM內容被保存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位方可恢復正常。在掉電模式下，單片機的片內程序存儲器允許重復在線編程，允許通過SPI串行口改寫數據，并將8位CPU與可在線下載的Flash集成在一個芯片上。此時，單片機AT89S52便成為一個高效的微型計算機，優點是成本低、應用范圍廣，并可以解決復雜的控制問題。

2系統硬件設計

1個大棚內布置了3個采集節點，采集節點對大棚內的空氣溫濕度、土壤溫度、土壤濕度、光照強度以及CO2濃度進行采集。大棚的數據采集節點是通過單片機實現的。每一個節點對應一組采集模塊，共有3組采集模塊，每組采集模塊由若干個傳感器組成。數據采集模塊的作用和功能是利用單片機對各個傳感器進行不間斷的巡回監測，并將模擬信號通過A/D轉換模塊轉換為數字信號，將轉換的數字信號傳輸到單片機上進行數據采集;單片機會將大棚內每個數據采集模塊采集到的數據全都傳輸到無線網絡的子節點上;子節點再將接收到的信息傳給主節點。主節點再根據接收到的數據建立基于ZigBee的星型網絡結構?？梢?，在這個傳輸的過程中子節點起到了對大棚內的環境參數進行采集以及轉換的作用，主節點起到了一個調節器的作用。主節點把子節點傳輸給它的數據負責傳輸到該系統的控制核心部分單片機上，單片機對接收到的數據進行處理和分析進而來控制卷簾電機、噴灌系統的開啟與閉合，合理地調控大棚內作物生長的最適環境。系統流程圖。

2．1信息采集模塊信息采集模塊由單片機、數字溫濕度傳感器、土壤溫度傳感器、SM2802M土壤水分傳感器和A/D轉換5個模塊組成，可實現對大棚內的空氣溫濕度、土壤溫度、土壤水份、光照度及CO2濃度等數據進行實時的監測和控制。

1)單片機:AT89S52單片機的特點是功耗低，具有高性能的8位微控制器，采用其作為系統的核心部分。由于該單片機的芯片上具有8位的CPU和可編程Flash的性能，為系統提供了靈活有效的解決方案。此外，AT89S52單片機可降到0Hz靜態邏輯操作，并支持兩種可選擇的節電模式軟件，即空閑模式和掉電保護模式。單片機還具有重復寫程序和記憶的功能，是一個高效的微型計算機，可解決一些復雜的控制問題。與其他單片機相比，需要的成本很低。

2)數字溫濕度傳感器:該傳感器采用的是DB420型智能傳感元件設計開發的，具有其他類似的傳感器不具備的特點，如測量準確、工作穩定、使用壽命長等優點。傳感器的探頭采用銅燒結開孔護管，這種結構透氣功能和防塵功能比較好。傳感器內置的數字溫濕度傳感器可以將數字信號通過變送器內部的中央處理器和數模轉化器轉換成4～20mA電流信號輸出出來3)土壤溫度傳感器:數字傳感器采用的是DS18B20型數字傳感器，是由美國的DALLAS半導體公司推出的。這種傳感器與熱敏電阻相比具有直接讀出被測溫度和可以根據實際要求實現9～12位的數字值讀數方式的簡單編程方法的優點，9位和12位的數字量分別是在93．75ms和750ms內實現的，且通過DS18B20讀出和寫入的信息只需一根單線接口完成。數據總線為溫度的變換提供一個功率，無需外接電源，總線也可以為DS18B20供電。因此，使用DS18B20型數字傳感器在簡潔系統結構的同時，提高了系統的可靠性。4)SM2802M土壤水分傳感器:SM2802M土壤水分傳感器采用世界上最新的FDR原理制作，如圖4所示。與TDR型和FD型土壤水分傳感器相比，SM2802M土壤水分傳感器不僅在性能和精度上具有可比性，可靠性與測量速度要比TDR型和FD型更具優勢。光照度傳感器的探頭采用的型號是GZD－015)A/D轉換模塊:A/D轉換模塊采用的是8路的ADC0809，具有逐次漸近的特性。其供電方式是采用單一的+5V電壓，同時片內具有8選1的鎖存功能模擬開關。單片機采用中斷方式的接口電路來控制ADC。信號的傳輸是通過光照傳感器和CO2傳感器把非電的物理量轉換成電信號，然后把轉換成的電信號送到模擬轉換模塊ADC0809中，再經過A/D轉換后轉換成數字信號，最后將轉換成的數字信號送到單片機中進行相應的處理。單片機通過I/O口由經MAX232電平轉換芯片把TTL電平轉換成RS232電平，將轉換的數據傳送給上位機進行存儲，并通過液晶顯示器將存儲的數據實時的顯示出來，實現了人機交互的功能。為了提高單片機應用系統的可靠性和抗干擾能力，在單片機系統中加入了微處理器監控器芯片，集成了看門狗電路和掉電保護電路。

2．2ZigBee無線傳輸模塊設計ZigBee網絡具有以下9個優點:低功耗、低成本低速率、支持大量節點、支持多種網絡拓撲、低復雜度、快速、可靠和安全。ZigBee是一種低速短距離傳輸的無線網絡協議。該網絡協議自上而下分為很多個層，具有代表性的是:物理層、媒體訪問控制層、傳輸層、網絡層以及應用層。ZigBee網絡3種角色的設備分別為:協調器、匯聚節點和傳感器節點。Zig-Bee網絡與單片機是通過星型網絡連接的，向指定節點發送數據的時間是由單片機控制的;同時，單片機根據設置的溫度上下限值來給控制器發送消息，當控制器接收到的消息之后立即傳給星型網絡，星型網絡再傳給單片機，然后由單片機做出相應的處理。

3系統軟件設計

首先，將各種傳感器以及外部設備進行設置，對溫濕度的傳感器和光照傳感器進行上下限數值的設置，將其他外部的設備初始化。初始化之后溫濕度傳感器和光照傳感器開始進行數據采集，由于采集到的數據是數字信號，可直接用單片機來監測環境值的變化;單片機將監測到的數值進行分析，將分析的溫度和濕度以及光照強度的最終值傳給液晶顯示器進行顯示;顯示的分屏可以通過按鍵進行改變，也可以通過按鍵對溫度和濕度以及光照的上下限值進行調整。當溫濕度以及關照強度值超過了上下限值的時候，單片機會送出一個控制繼電器動作的標志信號，進而達到控制效果。軟件主程序流程圖。

4結語

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論文摘要：隨著高新技術的不斷開發，數字通信及控制技術也在飛速發展，計算機通信及控制技術得到了廣泛應用，針對各種情況探討了保證計算機通信與控制系統可靠運行的措施。

1在設計計算機通信與控制系統時要注意以下事項

（1）在對計算機通信與控制系統設計和配置時，要注意到系統的結構要緊湊，布局要合理，信號傳輸要簡單直接。

在計算機通訊與控制系統的器件安裝布局上，要充分注意到分散參數的影響和采用必要的屏蔽措施：對大功率器件散熱的處理方法；消除由跳線、跨接線、獨立器件平行安裝產生的離散電容、離散電感的影響，合理利用輔助電源和去耦電路。

（2）計算機通信與控制系統本身要有很高的穩定性。

計算機通信與控制系統的穩定性，一方面取決于系統本身各級電路工作點的選擇和各級間的耦合效果。特別是在小信號電路和功率推動級電路的級間耦合方面，更要重視匹配關系。另一方面取決于系統防止外界影響的能力，除系統本身要具有一定的防止外界電磁影響的能力外，還應采取防止外界電磁影響的措施。

（3）算機通信與控制系統防止外界電磁影響的措施，應在方案論證與設計時就給予充分考慮。

例如數字信號的采集傳輸，是采用脈沖調制器還是采用交流調制器，信號在放大時采用幾級放大器，推動司服系統工作時采取何種功放，反饋信號的技術處理及接入環節，電路級間隔離的方法，器件安裝時連接和接地要牢固可靠，避免接觸不良造成影響，機房環境選擇和布局避免強電磁場的影響等。

2排除電源電壓波動給計算機通信與控制系統帶來的影響

計算機通信與控制系統的核心就是計算機，計算機往往與強電系統共用一個電源。在強電系統中，大型設備的起、停等都將引起電源負載的急劇變化，也都將會對計算機通信與控制系統產生很大的影響；電源線或其它電子器件引線過長，在輸變電過程中將會產生感應電動勢。防止電源對計算機通信與控制系統的影響應采取如下措施：

（1）提高對計算機通信與控制系統供電電源的質量。

供電電源的功率因數低，對計算機通信與控制系統將產生很大的影響，為保證計算機通信與控制系統穩定可靠的工作，供電系統的功率因數不能低于0.9。

（2）采用獨立的電源給計算機通信與控制系統供電。

應對計算機通信與控制系統的主要設備配備獨立的供電電源。要求獨立供電電源電壓要穩定，無大的波動；系統負載不能過大，感性負載和容性負載要盡可能的少。

（3）對用電環境惡劣場所采取穩壓方法。

對計算機等重要設備采用UPS電源。在穩壓過程中要采用在線式調壓器，不要使用變壓器方式用繼電器接頭來控制的穩壓器。

3防止由于外界因素對供電電源產生的傳導影響

由于外界因素對電源產生的傳導影響要采取以下措施。

3.1采用磁環方法

(1)用磁環防止傳導電流的原理。

磁環是抑制電磁感應電流的元件，其抑制電磁感應電流的原理是：當電源線穿過磁環時，磁環可等效為一個串接在電回路中的可變電阻，其阻抗是角頻率的函數。

即：Z二f／(ω)

從上式可以看出：隨著角頻率的增加其阻抗值再增大。

假設Zs是電源阻抗，ZL是負載阻抗，ZC是磁環的阻抗，其抑制效果為：

DB=20Lg[(Zs+ZL+ZC／(ZS+ZL)]

從上述公式中可以看出，磁環抑制高頻感生電流作用取決于兩個因素：一是磁環的阻抗；另一個是電源阻抗和負載的大小。

(2)用磁環抑制傳導電流的原則。

磁環的選用必須遵循兩個原則：一是選用阻抗值較大的磁環：另一個是設法降低電源阻抗和負載阻抗的阻值。

3.2采用金屬外殼電源濾波器消除高頻感生電流，特別是在高頻段具有良好的濾波作用

電源濾波器的選取原則

對于民用產品，應在100KHZ一30MHZ這一頻率范圍內考慮濾波器的濾波性能。軍用電源濾波器的選取依據GJBl51／152CE03，在GJBl51／152CE03中規定了傳導高頻電流的頻率范圍為15KHZ-50MHZ。

4抑制直流電源電磁輻射的方法

4.1利用跟隨電壓抑制器件抑制脈沖電壓

跟隨電壓抑制器中的介質能夠吸收高達數千伏安的脈沖功率，它的主要作用是，在反向應用條件下，當承受一個高能量的大脈沖時，其阻抗立即降至很低，允許大電流通過，同時把電壓箝位在預定的電壓值上。利用跟隨電壓抑制器的這一特性，脈沖電壓被吸收，使計算機通信與控制系統也減少了脈沖電壓帶來的負面影響。

4.2使用無感電容器抑制高頻感生電流

俗稱“隔直通交”是電容器的基本特性，通常在每一個集成電路芯片的電源和地之間連接一個無感電容，將感生電流短路到地，用來消除感生電流帶來的影響，使各集成電路芯片之間互不影響。

4.3利用陶瓷濾波器抑制由電磁輻射帶來的影響

陶瓷濾波器是由陶瓷電容器和磁珠組成的T型濾波器，在一些比較重要集成電路的電源和地之間連接一個陶瓷濾波器，會很好起到抑制電磁輻射的作用。

5防止信號在傳輸線上受到電磁幅射的方法

(1)在計算機通信與控制系統中使用磁珠抑制電磁射。

磁珠主要適用于電源阻抗和負載阻抗都比較小的系統，主要用于抑制1MHZ以上的感生電流所產生的電磁幅射。選擇磁珠也應注意信號的頻率，也就是所選的磁珠不能影響信號的傳輸，磁珠的大小應與電流相適宜，以避免磁珠飽和。

(2)在計算機通信與控制系統中使用雙芯互絞屏蔽電纜做為信號傳輸線，屏蔽外界的電磁輻射。

(3)在計算機通信與控制系統中采用光電隔離技術，減少前后級之間的互相影響。

(4)在計算機通信與控制系統中要使信號線遠離動力線；電源線與信號線分開走線。輸入信號與輸出信號線分開走線；模擬信號線與數字信號線分開走線。

6防止司服系統中執行機構動作回饋的方法

6.1RC組成熄燼電路的方法

用電容器和電阻器串聯起來接入繼電器的接點上，電容器C把觸點斷開的電弧電壓到達最大值的時間推遲到觸點完全斷開，用來抑制觸點間放電。電阻R用來抑制觸點閉合時的短路電流。

對于直流繼電器，可選?。邯?/p>

R=Vdc／IL

C=IL*K

式中，Vdc：直流繼電器工作電壓。

I：感性負載工作電流。

K二0.5-lЧF／A

對于交流繼電器，可選?。邯?/p>

R>0．5*UrmS

C二0.002-0.005(Pc／10)ЧF

式中，Urms：為交流繼電器額定電壓有效值。

Pc：為交流繼電器線圈負載功率。

篇4

（1）電氣自動化的系統的排布有著屬于自己的獨有的一些特點，電氣的設備并不是統一的安排在同一個地方，而是根據需求的不同被分別安裝在各自的配電室和電機的控制中心，由于，系統的排布中有著大量的配件，在處理所執行的信息時，工作量很大，從而導致機器的維修難度加大，但是，由于它的操作頻率相對于較低，電氣設備有著高要求，動作的速度也相對較快，在40ms以內就可以完成一個保護的動作。

（2）顯示控制屏按鈕齊全，顯示直觀，指示燈壽命長，光效好，可靠性強?？刂朴嬎銠C不僅具有動態協調能力，還可以存儲記錄，分析相關報告。其啟動控制方式大小不一，如小功率采用直接啟動的控制方式，大功率采用星形或三角形啟動控制的方式，還有的采用變頻調速控制的方式。這些不同的控制方式很好的確保了生產設備的運行穩定。

（3）確保運行時各種數據處理和信息收集的準確性，同時提出相應的應急措施，確保電氣系統可以在最好的狀態下運行。設備一旦出現故障，人可以馬上進行連鎖控制，非常人性化。

2電氣自動化控制系統的設計原則

（1）優化供配電的設計，促進電能的合理利用。設計時首先考慮的是設計的適應性，滿足工程的動力、供應、控制和安全等要求制定，以滿足建筑運行的要求，同時可以使它的運行處于一種安全的環境中。

（2）提高設備運行效率，力求簡單、經濟、使用以及維修方便。在整個的設計過程中，安全和滿足工程的運行時整個設計的基本前提，在該前提下，一方面要注意不斷的擴大工程的效益，另一方面也要注意不斷的降低工程的成本，這就要求工作人員不僅僅應該使控制系統簡單經濟，而且還要使得系統的使用、維護方便、成本低，不宜盲目的追求自動化和高指標。

（3）合理調整負荷，提高設備利用率。在設計的過程中，要盡可能的提高系統的質量，使它的的負荷量在一個合理的范圍內，當在一個特殊的用電環境中，可以合理的選取節能方法，提高店的利用率。

3電氣自動化控制系統發展的現狀

我國的電氣自動化技術和國外發達國家相比差距仍然很大。到現在為止DCS系統的應用在自動化控制系統中仍然有著重要的不可取代的地位。

（1）電氣自動化工程的分散控制系統，它是由過程控制和過程監控來組成的計算機系統，該系統的基本思想是集中操作、分級管理、配置靈活和組態方便四大方面，在生產、生活中的應用非常的廣泛。但是該系統缺點明顯，如可靠性能低，維修困難；生產廠家之間缺乏統一的標準，維修互換性低；價格昂貴等。

（2）WindowsNT和IE是電氣自動化控制系統的標準語言規范。第一點是，在電氣自動化領域，具有靈活性和易集成化等優點的人機界面操作，已成為一種主流的發展方向。第二點是，對于電氣自動化控制系統的維護難度減小。

（3）監控的集中化。其缺點是處理速度緩慢，成本費用大，可靠性能低、設備很難擴容操作、故障查找難度大等。

（4）信息的集成化。在存儲和讀取信息時，需要使用規定的瀏覽器才可以訪問到信息，并且信息技術會在電氣自動化設施、系統和機器中進行橫向擴展比較。

4電氣自動化控制系統的發展趨勢

隨著我國經濟的不斷發展，科技的不斷進步，伴隨而來的是電氣自動化控制系統技術方面的競爭，不但競爭愈演愈烈。同時，此系統對節約有效資源，降低成本費用，甚至改變我國工業的發展都有著積極意義。所以，我們必須根據自身的發展情況，來對自動化控制系統進行相應的規劃，積極的發揮自己的有力的條件，實現我國的自主研發，只有這樣才有可能在有限的時間內搶占先機。

（1）軟件地位大大提升。隨著信息技術的發展，網絡技術以及計算機發展與應用的廣闊前景，尤其是OPC技術、IEC61131標準和Win-dows平臺的發展與廣泛應用，計算機在電氣自動化控制系統融合方面的作用，已無可替代。

（2）電氣自動化控制系統統一化、信息化。為了獨立開發系統，更為了方便達到客戶要求，使得電氣設備、計算機監管體系和企業工程管理體系之間數據信息能夠及時的傳遞和暢通的交流，那么需要對電氣自動化控制系統進行統一化的管理。此外，信息化是電氣自動化控制系統的另一發展趨勢，即實現設備與網絡技術結合，實現網絡自動化和管控一體化。也就是說信息技術不僅滲透在管理層面上，同時在應用信息技術的基礎上迅猛發展。

（3）科技的不斷發展是電氣自動化行業的關鍵，由于電氣自動化是結合了多門學科的一項技術工程，在它的組成原件方面科技的含量比較高，由于在自動化的關鍵技術是大部分的企業都沒有屬于自己的知識產權，造成同行業的企業以較低的價格和各種的渠道來加大自己的競爭力，所以，技術的不斷發展的選擇是整個自動化行業的突破點，也是關于電氣行業長遠發展的關鍵所在。只有在不斷的科技發展中，電氣自動化制系統不斷突破，才能在全球化市場競爭中，立于不敗之地。

（4）電氣自動化工程生產安全化。技術的安全集成化是電氣自動化工程在控制系統方面的的一個發展方向，保證系統的安全性，即人、機、環境三者的安全實現是該部分的重要點。在非安全狀態時，用戶要如何選擇利用最低費用實現安全方案制定問題。

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培養箱溫度、濕度的調節是通過控制系統實現的。培養箱溫度調節是由箱體內置的溫度傳感器，采集數據，傳至溫度控制器調節，通過調節通過半導體制冷器電流量或者接通空氣加熱單元即半導體制冷器的熱端面來實現增加箱體內溫度或降低溫度，來達到所需要的控制溫度；濕度的調節是由箱體內置的濕度傳感器，采集數據，傳至濕度控制器調節，從而通過調節半導體制冷器的電流量，使其與空氣接觸面的溫度降低，即半導體制冷表面（冷端面）的溫度低于空氣露點溫度的來實現對箱體內空氣的去濕作用，或者接通超聲波加濕器來實現加濕作用，以達到控制所需要的濕度。

2培養箱的控制系統設計與分析

要保證培養箱功能的實現，及設備的節能運行，必須精確協調熱濕處理系統、空氣循環系統的運行工作，需要設計完善的自動控制系統和準確的控制策略。

2.1控制方案

2.1.1熱濕處理設備控制要求制冷系統：采用半導體制冷裝置，可以制冷降溫，且改變箱內的的相對濕度。如果冷端表面溫度過低，低于露點溫度時會除濕，不需要除濕時可通過調整循環風量和啟停周期等措施避免。加熱系統：采用半導體制熱裝置，可以加熱升溫，可以使箱內的相對濕度降低，但不改變空氣的絕對濕度d。除濕系統：采用半導體制冷裝置，與制冷系統聯合工作使冷端表面溫度低于露點溫度進行除濕。加濕系統：采用超聲波加濕器，增加絕對濕度d，使箱內的含濕量d和相對濕度φ都增加。

2.1.2控制策略溫濕度控制即將空氣的狀態控制在一定的范圍之t±t、φ±φ或d±d，控制精度即范圍的大小，根據測得的干球溫度和濕球溫度，確定初始狀態。換算出空氣的含濕量d，含濕量d能反映空氣濕空氣的絕對濕度。將啟動時箱內的溫度、絕對濕度與要求的設定狀態進行計算比較，確定進行制冷，加熱、加濕、除濕等設備的運行，將空氣的狀態參數調控到所需的范圍之內。

（1）溫度控制根據加熱、制冷系統工作特性，并充分發揮計算機處理數字量的優勢，采用占空比的信號輸出，根據當前實測值tc與設定值ts之差tc-ts進行如下方案調節：a.當tc-ts＞2、全負荷制冷運行-2≤tc-ts≤2時：PI調節運行，并根據進入該區間前的運行方式進行制冷運行或加熱運行：如是在tc-ts＞1區間進入的，則保持制冷運行，采取PI調節制冷負荷大小。如是在-1≤tc-ts區間進入的，則保持加熱運行，采取PI調節制加熱荷大小。b.當tc-ts<-2時、全負荷加熱運行由于恒溫恒濕箱的外擾較小，且被控參數不會突變，為保證參數的穩定性采用PI調節算法，控制器采用時間比例的占空比信號輸出，控制固態繼電器的通斷，精確控制加熱制冷系統運行，實現溫度的準確控制。

（2）濕度控制度量空氣中含水蒸汽量的參數有含濕量d、相對濕度準、濕球溫度ts、露點溫度tL，幾個參數中只有含濕量d表示水蒸汽含量的絕對值，其余都是相對量。因此將含濕量d作為濕度的控制參數，更為合理。在濕空氣的諸多參數中，壓力和溫度是易測的，而含濕量不易直接測量，只能通過相對濕度或濕球溫度的測量間接得到含濕量。由于測量相對濕度的傳感器不確定性較大，穩定性差，不適合用于對溫、濕度要求很高的恒溫恒濕箱，且價格高。而干、濕球溫度測量相對濕度，是傳統的的方法，簡單可靠。因此，我們采用濕球溫度作為測量參數，即濕度的控制參數。

3整機自動控制系統實驗

將制冷、加熱、除濕、加濕系統都接到自動控制系統中，自動控制制冷、加熱、加濕、除濕系統的運行，進行溫度和濕度參數的控制實驗。

4結束語

篇6

在風力發電機組中，其控制系統關系著機組是否能夠安全穩定的運行?？刂葡到y可以分為本體系統與電控系統，也叫做總體控制。其中，本體系統又可以分成空氣動力學系統、發電機系統以及變流系統和其附屬結構；電控系統是由各種不同類型的模塊組成的，分為變槳控制、偏航控制以及變流控制等等。與此同時，本體系統和電控系統之間已經實現信號的轉換，比如空氣動力系統里，槳距主要受變槳控制系統控制，這樣做能夠發揮風能轉化的效率，同時也能使得功率平穩。由于風電機組的標準不同，其控制系統也是不一樣的。根據功率可以將發電機組分定槳距和變槳距發電機組以及變速型機組三種。其控制技術也是由原來的定槳距恒速恒頻控制向變槳距恒速恒頻發展，而后再發展到變槳距變速恒頻技術。

2對定槳距風力發電機組的控制分析

在定槳距風力發電機組里，主要運用的是定槳距風力機與雙速異步發電機，所采用的控制系統是恒速恒頻技術。運用這種技術，確保了機組運行的安全和穩定。定槳距恒速恒頻技術主要應用了軟并網技術、偏航技術以及空氣動力剎車技術等等。發電機與電網之間有晶閘管，晶閘管的開度對于沖擊電流有很大的影響。使用恒速恒頻技術對晶閘管的開度進行調控，進而來對并網瞬間產生的電流進行限制。風力發電機組控制系統的相關分析文/江康貴蒲上哲在風力發電中，發電機組的控制技術是確保機組正常運轉的關鍵。風力發電機組的控制系統是一個綜合性較強的系統，因此，加強對控制系統的研究分析，對于確保機組安全穩定運行至關重要。本文擬對機組中的幾種控制系統進行分析。摘要此外，利用這種技術，經過傳感、檢測等能夠實現自動偏航以及自動解纜的功效。在定槳距風力發電機組中，槳葉的節角距是固定不變的，如果風速比額定的風速要大很多時，那么槳葉本身的自動失速就會失去效能，不能讓輸出的功率更加的平穩。

3對變槳距風力發電機組的控制系統分析

變槳距風力發電機組所使用的電機是可以調節滑差的繞線式異步發電機，風力機使用的是變槳距風力機。和定槳距風力發電機組相比較，變槳距風力發電機組有更大的優勢，主要表現在輸出功率更加的平穩，此外，還有在額定點上有著非常高的風能利用系數，同時還有非常好啟動性能以及非常好的制動性。變槳距風力發電機組的控制系統主要使用了轉速控制器1和2,以及功率控制器。為了能夠最大限度的將由風速引發的功率波動降低，機組還應用了轉子電流控制技術。這種技術可以對轉子的電阻進行調節，從而確保轉子電流對恒定電流的給定值進行有效的跟蹤，進而保證輸出功率的穩定。在發電機并入電網以前，發電機的轉速信號控制著系統的節距值大小，發電機的轉速有控制器1控制，變槳距系統會依據給定的速度參考值，對節距角進行調整，從而讓風輪擁有比較大的啟動轉矩。在并網以后，發電機組主要由控制器2和功率控制進行管控。與此同時，要把發電機組的轉差調整到1%，節距的大小應根據實際的風速進行調整。在風速比額定值高的時候，伴隨著風力的不斷加大，風力機逐漸的吸收更多的風能，發電機的轉速也將變快。對于轉速的調節，主要通過改變節距來進行。隨著槳距角的改變，發電機輸出的功率就會維持在一個穩定的值上，不會出現大的波動。某個時段的風速不穩定，一會上升一會下降。上升的時候，輸出功率也隨之上升，轉子電流給定值相應的改變，從而使得轉子電流控制器工作，將轉子回路的電阻改變，提升發電機轉差率，那么發電機的轉速會逐漸上升。此時，風力又開始降低，在功率控制的作用下，發電機的轉速也隨著下降。這樣，在風速上升和下降的過程中，發電機的輸出功率基本上沒有出現變化，這樣就維持了功率的穩定，確保了發電機安全穩定的運行。

4對變速風力發電機組的分析

與恒速恒頻技術相比，使用變速恒頻技術，能夠在風速較低的情況下，葉尖速比能夠一直處于最佳的狀態，從而獲得最大的風能。如果風速比較大，使用風輪轉速的變化，對部分能量進行調節，進而增加傳動系統的韌性，確保輸出功率的穩定性。變速風力發電機組的總體控制可以分為三個區：恒定、轉速恒定以及功率恒定。在恒定區，隨著風速的變化，發電機的轉速也出現了變化。受功率—轉速曲線的影響，發電機的轉速達到一定的值后就保持不變，然后進入轉速恒定區。在這個區里，轉速控制對發電機的轉速進行控制，確保轉速不變。當風力進一步增大，功率也增大，達到極限后，功率進入恒定區。變速風力發電機組的控制系統主要就是變速恒頻技術。雙饋異步發電機在繞線轉子異步發電機的轉子上裝有三相對稱的繞組，同時，三相對稱交流電又與這三線繞組接通，從而產生了一個旋轉磁場，這個磁場的轉速和交流電的頻率以及電機的極對數的關系非常密切，我們可以通過下面的公式來看：在這個公式中，n2代表的是繞組被接入頻率是f2的交流電之后所產生的旋轉磁場相對于轉子本身的旋轉速度，p代表的是極對數。從上面的公式中，我們可以得知，只要頻率發生改變，既可以使得轉速發生變化；如果通入轉子的交流電的相序發生變化，那么磁場的旋轉方向就會發生變化。我們可以假設n1是電網頻率為50Hz的時候發電機的轉速，n是發電機的轉速，因此，只要是n±n2=n1，那么異步電機的定子繞組感應電動勢的頻率就不會發生改變，始終維持在50Hz。

5結語

篇7

電力系統安全穩定控制是保障系統可靠運行的重要手段，一直受到廣泛重視?，F代電力系統規模迅速發展的同時也帶來了更多更復雜的安全隱患和穩定問題。研究和應用計算機、通信、電子以及現代控制理論等最新技術和方法，開發和生產各種穩定控制系統及安全自動裝置，是電力系統安全運行的迫切要求。

本文立足于系統的穩定控制問題，結合新一代智能型低頻低壓減載裝置的科研項目，研究了相關領域并提出了新的思想，為更深入的研究奠定了基礎。

本文首先綜述了電力系統安全穩定控制的研究現狀，從控制理論及控制措施(裝置)兩方面概述了國內外的主要研究成果。最后簡要介紹了安全穩定控制技術的發展趨勢。

電力系統暫態能量函數直接法經過多年的研究，近來已取得重大進展，成為時域分析的重要輔助方法。本文第二章對暫態能量函數的基本理論和方法作了介紹，重點探討了EEAC法及其在穩定切機控制中的應用。進一步的實用化還需要大量的工作。

多機系統頻率動態過程是低頻減載方案設計的重要依據，本文在原有線性化擾動模型基礎之上，增加了發電機和負荷頻率調節效應的影響，并進行了系統仿真研究。同時根據多機模型特點及仿真結果提出了一種基于多機系統的低頻減載設計和整定新方案，與傳統方案相比，該方案提高了低頻減載性能及系統運行方式的適應性。

作為方案的一種實現，本文作者作為主要研制者之一研制開發了新一代微機智能型低頻低壓減載裝置。第四章詳細介紹了裝置改進的軟件測頻算法，按功率定值減載的實現方法，軟、硬件結構等關鍵技術措施。最后給出了裝置的動模實驗結果。

關鍵詞：安全穩定控制低頻低壓減載暫態能量函數切機控制

EEAC頻率動態過程頻率仿真按功率減載測頻算法

Abstract

Powersystemstabilitycontrol,onwhichextensiveattentionhasbeenpaid,isanimportantmeasuretosafeguardareliablepowersystem.Withthequickdevelopmentofpowersystem,lotsofmorecomplicatedsecurityandstabilityproblemsareemerged.Thesaferunningofpowersystemrequireseagerlytheresearchanduseofthelatesttechnologyofcomputer,communication,electronicsandmoderncontroltheorytodevelopandmanufacturestabilitycontrolsystemandautomaticallysafetycontrolequipment.

Inthispaper,stabilitycontrolofpowersystemisfocused.Newideaswhich

arethebasisofdeeperresearcharedevelopedonthebasisofextensiveresourceonrelatedfieldintheprocessofresearchinganewintelligentstyleunderfrequencyandundervoltageloadsheddingequipment.

Thelatestresearchofpowersystemstabilitycontrolisreviewedfirstlyinthispaper.Then,themainachievementsatcontroltheoryandcontrolequipmentareintroduced.Attheend,thetendencyofsafetyandstabilitycontroltechnologyisintroduced.

Afteryearsofresearch,directmethodusingtransientenergyfunctionofpowersystemhasgottenimportantdevelopment,andhasbecomethemainmethodoftime-fiendanalysis.Inchapter2,basictheoriesofTEFmethodareintroduced,andtheEEACmethodanditsapplicationinstabilitygeneratortrippingcontrolarediscussedcarefully.Alotofworkstillneedtobedoneinordertomakepracticalachievement.

Thefrequencytransientprocessofmulti-generatorsystemistheimportantbasisofunderfrequencyloadsheddingschemedesign.Inthispaper,theeffectsoffrequencyregulationofgeneratorandloadareincludedonthebasisoflineardisturbancemodel,andsystemdigitalsimulationresearchisincludedtoo.Accordingtothecharacteristicsofmulti-generatormodelandresultsofsystemdigitalsimulationresearch,anewdesignandsetschemeofunder獲frequencyloadsheddingequipmentonthebasisofmulti-pared&nbsp;withconventionalscheme,thisschemeadvancedthecharacteristicsofunderfrequencyloadsheddingequipmentanditsadaptivelytopowersystemrunningstyle.

Asawaytoactualizethisscheme,anewintelligentstyleunderfrequencyand

Undervoltageloadsheddingequipmentonthebasisofmicrocomputerisdevelopedinthispaper.Inchapter4,theimprovedalgorithmoffrequencymeasurement,themethodofloadsheddingaccordingtopower,andthekeytechnologyofsoftwareandhardwarestructureareintroducedindetail.Attheend,thephysicalsimulationresultsofthisequipmentarelisted.

KEYWORDS:

powersystemstabilitycontrolunder-frequencyandunder-voltageloadshedding

transientenergyfunctionextendedequalareacriterion

generatortrippingfrequencydynamicalprocess

loadsheddingaccordingtopowerfrequencysimulationAlgorithm

目錄

摘要

ABSTRACT

第一章緒論(1)

§1-1引言(1)

§1-2安全穩定控制研究現狀(2)

§1-3論文的主要工作和章節安排(7)

第二章暫態能量函數與切機穩定控制(8)

§2-1多機系統的經典模型和暫態能量函數(8)

§2-2直接法的假設和擴展等面積定則(9)

§2-3切機模型及其實用判據(12)

第三章多機系統頻率動態特性及低頻減載的整定(15)

§3-1傳統的單機模型及整定(15)

§3-2多機系統頻率動態過程的數學模型(16)

§3-3多機系統頻率動態過程的仿真計算(20)

§3-4低頻減載設計方案新探討(24)

第四章智能式微機低頻低壓減載裝置的研究(26)

§4-1大電網頻率電壓緊急控制的新特點及新要求(26)

§4-2基于富氏濾波測頻算法的改進研究(27)

§4-3智能式低頻低壓減載裝置的設計原理(31)

§4-4裝置動模試驗報告(39)

第五章全文總結

參考文獻(44)

篇8

根據現場實地考察、數據計算分析，煤場調度絞車在80到100秒就將車皮拉過放煤溜槽，而在這段時間內皮帶輸送機最多只能輸送22到28噸煤；即使皮帶輸送機滿負荷運行，輸送60噸煤最少也需要216秒。車皮需要倒回去再裝一次至兩次才能裝到所需煤量；費時，費力，操作煩瑣；或者讓調度絞車運行幾秒，停止幾秒，以裝載所需煤量，這將造成調度絞車的頻繁啟動、停止，對設備沖擊非常嚴重，并且控制不準確，操作煩瑣。

因此，決定在調度絞車上加裝變頻調速控制系統、絞車測速系統，使調度絞車實現無級變頻調速運行，既能實現絞車運行的精確控制，又能將設備的沖擊減到最小，延長設備使用壽命，節能降耗。

在給煤皮帶輸送機上加裝核子秤，用于監測皮帶上的煤的實時流量，以控制調度絞車、皮帶運輸機、給煤機、電動液壓老虎口，放煤溜槽的同步按序運行。

在給煤皮帶驅動電機上加裝變頻控制系統，實現驅動電機的軟啟動，節約能源的目的。

在軌道邊加裝車皮位置探測器，以精確定位車皮位置。

給放溜槽加裝限位開關，以確保溜槽在指定區間運行，以防止放煤溜槽抬得過高或放置過低，造成下煤不暢或影響車皮通過。

在皮帶輸送機機頭位置上方、各煤倉下部加裝視頻攝像頭，在一、二號操作室加裝視頻監視器，以監測皮帶輸送機、煤倉溜煤槽上的實時煤量，以及車皮實際裝煤情況。

系統控制核心程序設計在日本三菱PLC控制器上運行，以實現集中控制邏輯，保證系統高速、可靠、實時運行。節點控制部分通過PLC控制器、中間繼電器，獨立驅動被控節點可靠運行，通過RS485現場總線與上位機（工業PC機）通訊，以簡化系統設計，保證系統簡單、快捷，可靠運行。三、總線結構

現場總線共七個站點（一個主站、六個從站）。主站0#：主控操作臺；從站1#：主控PLC控制柜；從站2#：附屬控制柜；從站3#：核子秤信號；從站4#：絞車變頻控制柜；從站5#：皮帶變頻控制柜；從站6#：皮帶變頻控制柜。各站點均采用RS485總線通訊方式。上位機（工業PC機）采集現場總線數據，通過RS232接口與主站0#PLC編程口相連，實現數據實時采集，便于司控人員實時監控裝車現場。其系統總線結構框圖如下：

系統總線結構框圖

二、概述

隨著自動化和計算機技術的不斷發展，工控機已得到廣泛的應用。工控機是根據工業生產的特點和要求而設計的電子計算機。它應用于工業生產中，實現各種控制目的、生產過程和調度管理自動化，以達到優質、實時、高效、低耗、安全、可靠、減輕勞動強度和改善工作環境之目的?，F場總線是連接智能現場設備和工控機系統的數字式、雙向傳輸、多分支結構的最下層的通信網絡。工控機與現場設備的信息交換是點對點的，現場總線的介入減少了電氣布線的數量，尤其在制造系統中，不僅可以減少控制系統的成本和復雜程度，而且可以減少電氣控制柜底部容納電纜的空間，所以這種網絡結構可以使制造系統的修改變得容易。網絡化系統允許處理功能分布至若干小規模智能單元，網絡結構趨向模塊化。某個設備可以方便地在一個分組中被增減，且不影響其他分組的功能實施?，F場總線將工控機系統與現場設備進行數字通信，這個網絡就稱為現場總線系統。

三、裝車流程

車皮到達裝車站后，系統根據光電開關定位信號，自動將車皮放置到裝煤位置，同時放下溜槽，響起開車預告信號，隨后依次集控開啟系統各個皮帶機和給煤機。裝煤過程中，通過裝在皮帶、及煤倉溜煤槽上的核子秤所測量的煤流量，將該煤流量測量值通過串行通訊傳給從站3#PLC（3#PLC把串行數據換算成煤流量噸位）。從站4#PLC（絞車變頻控制柜）通過RS485總線從3#PLC讀取煤流量測量值，經過D/A（數模轉換）轉換成模擬信號后，傳送給變頻器信號參考輸入端，變頻器根據該參考信號輸出頻率控制電機拖動絞車，實現通過皮帶上煤流量的大小調整絞車速度，以保證裝車過程中煤能均勻裝在車皮里。系統根據核子秤所計量的裝煤量自動增減給煤機數量及調節皮帶速度。待一節車皮裝車接近完畢時，通過0#PLC擴展模塊232IF的RS232接口（傳輸距離15米）轉換為RS485接口(傳輸距離600米)接至軌道衡儀表輸出端讀取軌道衡稱重信號，判斷是否已達到預計裝車噸位，當達到所需煤量時，抬起放煤溜槽，同時響起兩聲計量信號給主控臺和磅秤房。待車輛上秤后，系統發出一聲響鈴給主控臺和磅秤房，待計量完畢后系統根據磅秤發出的三聲計量結束信號，自動開始下一節車皮的裝煤過程。

四、結論

本系統通過工控機與現場總線的有機結合，實現了裝車自動控制，具備以下優點：

1.可靠性高。數字信號傳輸抗干擾強，精度高。

2.可控狀態。操作員在控制室既可了解現場設備的工作狀態，也能對其運行參數調整，還可預測或尋找故障。整個系統始終處于操作員的遠程監視與可控狀態，提高了系統的可靠性、可控性和可維護性。

3.統一組態。由于現場設備都引入了功能模塊的概念，所有的制造商都使用相同的功能塊，并統一組態方法。

4.綜合功能?，F場設備既有檢測、變換和補償功能，又有控制和運算功能，不僅方便了用戶，而且降低了成本。

篇9

環境工程設計的項目建議書階段包含若干個子結構，是一個復雜的系統。如果缺乏系統思維，孤立、片面地理解系統控制理論，將定量分析和定性分析、動態特性和穩態特性等相關內容割裂開來，不能相互聯系、相互融合以形成合理認知體系，則不能夠全面、聯系、突出重點地分析和解決問題。而利用思維樹模型可培養系統思維能力，［6］強化系統控制理論在項目建議書階段的應用，將一項工程所涉及的各個領域和角度清晰的表示出來(以城市污水處理廠為例，如下圖1所示)。

2可行性研究階段的系統控制理論

可行性研究是在項目建議書被批準后，對項目在技術上和經濟上是否可行所進行的科學分析和論證。這一階段包括工程概述、工程方案、工程投資估算及資金籌措、工程近遠期結合問題、工程效益分析、工程進度安排、存在問題及建議以及附圖附件等內容。在這一系統中，用最優化分析解決問題，即在本系統的運籌中，控制策略要使工程凈效益最大，而費用盡可能地小(可視為負效益)。為了盡可能地減少這種負效益，必須在一定的工程規律和條件的約束下，按照最優化原則，結合工程分析考慮工程方案必選優化，對整個工程系統進行科學的管理，不求負效益最小，而只要求負效益盡可能減少。這是由于在環境工程設計中，最優解并不一定是最理想的。［7］

3工程設計階段的系統控制理論

在此階段，環境工程設計可分為方案設計、初步設計、施工圖設計三個階段，每個階段都是一個復雜系統，可將系統控制的重點分別集中在組織系統的輸入、轉換過程和輸出3個階段，由此形成3種不同的控制類型:前饋控制、同步控制和反饋控制。［8］

3．1前饋控制

前饋控制也稱預先控制，是指在整個過程中預先集中于系統輸入端的控制，其目的是通過事前考慮各種可能的功能障礙來預測并預防偏差的出現。其在環境工程設計的方案設計階段起著重要作用，主要體現在以下幾方面:

3．1．1環境工程概況分析

環境工程涉及水、氣、聲、渣、輻射等多個方面，涵蓋內容非常豐富，工程特征千差萬別。因此，掌握具體項目的工程概況是搞好設計的必須前提，主要包括:(1)工程一般特征簡介。包括工程名稱、建設性質、建設地點、建設規模、車間組成、產品方案、輔助設施、配套工程、儲運方式、占地面積、職工人數、工程總投資及發展規劃等。(2)工藝路線與生產方法。用流程圖表述說明生產工藝過程，必要時列出主反應式和副反應式，并關注副反應中可能潛在的危害因素。(3)物料及能源消耗定額。包括主要原料、輔助原料、材料、助劑、能源以及用水等的來源、成分和消耗量，特別是要綜合對比單位產品的物耗、能耗指標、新水用量指標以及排污系數。(4)主要技術經濟指標。包括生產率、效率、回收率和放散率等。除了主產品的總回收率之外，還應高度重視資源的綜合利用率和綜合總回收率。

3．1．2污染源及污染源強分析

污染源分布和污染物源強是環境工程設計的基礎資料，必須按建設工程、生產過程和服務期滿后三個時期的工程全過程做認真調查、詳細統計，力求完善。對于污染源分布調查要求按專題繪制污染流程圖，標明污染物排放部位，然后列表逐點統計各種污染因子的排放強度、濃度及數量。另外，鑒于近年來環境風險事故呈頻發、高發態勢，應高度關注環境工程風險排污的源強統計及分析，包括事故排污和異常排污兩種工況。事故排污的源強統計應計算事故狀態下的污染物最大排放量，作為風險預測的源強;異常排污的源強應統計工藝設備或環保設施達不到設計規定指標的超額排污。

3．1．3環保方案分析

分析工程總圖布置方案，根據氣象、水文等自然條件分析工廠和車間布置的合理性，與周圍環境保護目標所定防護距離的安全性。分析工程既定環保方案所選工藝及設備的先進水平和可靠程度，采用資源節約型模式、資源綜合利用、物能良性循環、產業生態、清潔生產、循環經濟等方面的可行性，處理工藝有關技術經濟參數的合理性，并分析環保設施投資構成及其在總投資中占有的比例。

3．2同步控制

同步控制也稱實時控制，是指活動進行過程中所實施的控制。在環境工程設計中，同步控制的關鍵是嚴把設計質量關，實現初步設計的標準化，由僅控制排放標準向全面的設計質量標準過渡。積極引導環境工程設計單位貫徹國家制定的《建筑企業貫徹ISO9000系列標準實施細則》《建設項目環境保護管理條列》《中華人民共和國環境影響評價法》《三廢處理工程技術手冊》等相關標準，使環境工程設計單位質量管理工作進入程序化、標準化、規范化的軌道。各單位的質量保證體系，要在當地設計質量監督機構備案審查，把貫標工作與單位資質、工程招標投標和企業創優工作結合起來，實現質量的單位自控。在推行設計資格審查和管理制度的基礎上，進一步制定重大工程的設計方案圖紙審查、批準制度，發現問題，及時追朔設計存在的問題，系統解決，防止問題的再次發生，并追蹤審查以前的可能事故點。

3．3反饋控制

反饋控制也稱事后控制，控制作用發生在行動之后，目的在于改進，以預防將來發生偏差。在缺乏任何預見手段的情況下，反饋控制是比較實用的控制方式。在施工設計中，反饋控制的關鍵是引入工程環境監理，通過具有相應資質的監理企業，接受建設單位的委托，承擔其建設項目的環境管理工作，并代表建設單位對承建單位的建設行為對環境的影響情況進行檢查，對污染防治和生態保護的情況進行檢查，確保各項環保措施落到實處。對未按有關環境保護要求施工的，應責令建設單位限期改正，造成生態破壞的，應采取補救措施或予以恢復。通過監理這一反饋控制，可提供設計效果的真實信息，并使設計人員獲得評價其績效的信息，從而提高設計水平，對于下一步或日后工作的實踐指導作用非常巨大。

4竣工環境保護驗收階段的系統控制理論

為監督落實環境保護設施與建設項目主體工程同時投產或者使用，以及落實其他需配套采取的環境保護措施，防治環境污染和生態破壞，實施建設項目竣工環境保護驗收。［9］該階段是對整個環境工程設計系統的最后一個核查關卡，涉及驗收范圍、驗收標準、驗收工況、驗收監測(調查)結果、驗收環境管理、現場驗收檢查、風險事故環境保護應急措施檢查及驗收結論等部分。可用如下系統流程圖簡述其驗收工作程序。

5結論

篇10

關鍵詞：控制系統狀態檢測仿真技術優化維護

1前言

水電廠控制系統的優化維護系統的建立，主要是得益目前技術的發展，控制系統本身從原來的常規控制發展到大規模集成電路，一直到現在控制核心都是CPU，包括的數據采集也使用了DSP技術，這樣系統自診斷功能加強了，另一方面與其他系統交換信息的能力也大大提高，使得現場維護人員可以更多更充分了解系統的運行信息，建立一套綜合系統故障信息和狀態檢測，并能夠進行綜合的評價，提出必要的運行維護指導系統，對目前水電廠無人值班發展大方向的前提下，減少維護人員，提高處理設備故障能力，是很有好處的。

2優化維護的基本概念

優化維護是在根據設備運行狀態決定維護策略的狀態維護基礎上，結合企業的管理、控制等其他方面的信息，使企業獲得最佳經濟效益的原則，提出相應的維護決策的維護方法。從其概念中，很容易知道優化維護包含了控制、維護、管理相容的思想，這是在九十年代在歐洲逐步興起的一門技術，稱其為CMMS技術（control_maintenance_managementsystem）。

優化維護系統則是建立在優化維護的概念基礎上設計發展的系統。它應該是以現成的控制設備為基礎和維護對象，在確保不影響原系統控制功能的基礎上，添加適當的采集設備，，實時的檢測控制系統的狀態和輸出，判斷系統是否出現故障，并對異常進行定量的分析，判明異常變化的類型、時間、表現形式和危害程度，同時與系統的控制、管理等其他信息進行交換，提出全局性的優化維護措施。因此，水電廠控制系統的優化維護系統可以作為電廠水輪發電機組故障診斷與狀態檢修的作成部分和補充，但作為控制系統的優化維護，與機組本身的檢測，又有其特殊性。

3優化維護系統基本功能

控制系統的優化維護系統與機組的狀態監測與故障診斷系統相比，有許多相似之處，其主要功能包括狀態監測、分析診斷、故障預測和維護決策等幾方面的內容?？刂葡到y的優化維護決策系統檢測的范圍不僅僅是控制系統本身，還包含其隨動系統，如調速系統的電氣控制部分和液壓隨動系統。

控制系統的特點是實時性、動態連續控制，一般都是閉環系統，具有反饋環節，正是由于這樣的特點，在控制系統出現控制偏差或控制不穩定時，很難區分環節中影響的因素，而不象機組的狀態檢測與故障診斷，對于信號檢測和采集，異常信號分析比較容易分離，因此應用于控制系統的優化維護決策系統，采用仿真技術是非常必要的，以此來區分控制中哪個環節出現偏差，逐步的縮小故障范圍。

優化維護是我們建立該系統的最終目的。因此，該系統應該具備對控制系統進行一些水電廠檢修維護過程中的試驗功能，并對試驗數據進行分析比較，優化控制參數。系統有能力向控制系統安全、可靠的注入擾動量，進行試驗，而在控制系統投入正式運行時，又不干擾控制系統的正常運行。

4建立優化維護系統對控制系統的要求

作為優化維護系統的對象，控制系統應該具備一些基本的條件：

1)以微處理器為控制核心，具備基本的信息相互交換能力，以讀取和輸入數據；

2)具有比較豐富的檢測點，用于優化維護系統采集控制系統不同環節的狀態數據；

3)有良好的隔離措施，可以方便的加裝必要的傳感器；

4)核心單元的自診斷能力；

5)控制系統的隨動機構，能夠檢測其狀態。

5隔河巖電廠優化維護系統的建立

隔河巖電廠的勵磁系統和調速系統，都是從國外進口的設備，以微處理器為控制核心，可靠性較高，具備建立優化維護系統的基本條件，電廠的調速、勵磁優化維護系統作為電廠機組狀態檢測與故障診斷系統的有機組成部分，為機組狀態檢測與故障診斷系統提供足夠的狀態信息和診斷分析信息，形成機組總體故障診斷的依據。隔河巖電廠的勵磁和調速系統的優化維護系統在系統結構和軟件功能設計上有許多共同的思想，下面僅以勵磁系統的優化維護系統作以說明。

5.1優化維護系統總體結構

控制系統優化維護系統的結構設計要考慮以下幾個因素：

1)控制運行時，系統的信息特征值變化規律；

2)故障的發生、發展過程；

3)優化維護系統的各種復雜應用場合；

4)系統本身的擴展性；

5)信息的交換能力。

基于以上因素的考慮，`隔河巖電廠的優化維護系統采用了如下所示的三層結構。

圖1優化維護系統總體框圖

從上圖可以很清楚的看出，第一層次主要完成系統運行狀態信號、參數設置和相應信號的采集，由于我們現場目前運行的大多數運行的控制系統，并沒有特別考慮與其他維護系統的信息交換功能，避免控制系統因與優化維護系統頻繁交換數據而影響控制功能，因此對于控制系統的數據設置，都采用工業控制機觸發請求的方式；第二層次主要完成對現場數據的采集分析，進行控制系統的仿真，并將仿真的結果與控制系統的控制輸出進行比較，差異向維護工作站傳送；第三層次是一個智能的維護決策系統，接受第二層次信息，在出現故障征兆時，發出報警，并與歷史記錄相比較，提出優化控制和維護要求，同時能夠記錄故障綜合情況。

5.2優化維護系統中的仿真技術

機組的控制系統僅僅利用監測其狀態顯然是不夠的，它還需要有比較符合實際測試功能完備的測試系統，而仿真技術提供了比較好的技術支持平臺，優化維護系統把仿真技術應用于控制系統的在線分析和控制優化，是一個很好的創新。``

圖2優化維護系統中的勵磁仿真

利用這樣一套系統，既可以實現系統的在線仿真監視，也可以完成離線仿真和系統試驗，最終達到可以利用優化維護系統根據仿真結果和機組的綜合狀態，改變控制系統的調節參數，實現優化控制的理想效果。

6優化維護系統工作站設計

該系統的工作站屬于第三層次設備，也是最重要的，相當與決策機構，其重點在于軟件結構設計，隔河巖電廠的軟件構成如圖3。

圖3優化維護系統工作站軟件構成

維護工作站適時的采集現場信息，以數據管理為紐帶，以知識庫為核心，以推理機作為系統的靈魂，它根據控制系統的運行信息和歷史狀態，激活知識庫中的有關規則，對控制系統出現的現象和控制情況，得出合理的解釋，提供維護策略。

7結論

隔河巖電廠在控制、維護、管理實現設備一體化管理上進行了有益的嘗試，系統的投入運行，改變了我們常規的維護思維方式。目前，對于優化維護系統與控制系統相連運行，還存在兩系統的相互通訊過程中，是否會造成控制系統通訊服務繁忙，導致控制系統故障，檢測點的隔離是否安全等許多方面有存疑慮，也影響到優化維護系統全面的投入和功能發揮，是水電行業在建立類似系統必須面對的實際問題。

[參考文獻]

[1]智能控制-維護-管理集成系統國際研討會，武漢：華中理工大學，1998。