自动化控制建设（精选十篇）
自动化控制建设 篇1
一课程背景及设计思路
1. 课程背景
农业信息技术专业是上海农林职业技术学院的一个特色专业, 服务上海“三农”, 为上海现代都市农业发展培养农业信息化复合型人才。农业自动化控制是农业信息技术专业的专业必修课, 也是面向农业自动化管理能力模块的一门核心课程, 对构建“农非贯通” (农类学科与非农类学科的融合贯通) 的专业形态起到了重要作用, 也体现了教学过程与生产过程一体化、理论传授与实践操作一体化的办学形态。课程设置为学生多元化发展、多层次培养、职前职后连接、涉农和非涉农行业贯通就业提供了一定的途径和保障。
2. 设计思路
农业自动化控制课程是一门新兴的多领域多学科交叉课程。一般来说, 一门新课程的开发必须解决两个问题, 一个是职业教育应该选择什么样的内容, 一个是这些内容如何结构化。一方面, 高职课程建设中, 课程内容选择的基本标准是适度够用, 即理论知识够用为度;另一方面, 课程内容的组织, 即课程内容的结构化更为重要, 因为知识只有在结构化的情况下才能传递。
农业自动化控制课程的开发思路是, 根据企业调研, 从职业技能需求出发, 从“农非贯通”的专业形态角度整合优化课程内容, 采用项目化的方式组织教学内容;学生前期已经完成农业生产及农业相关知识学习, 在此基础上, 学生需要了解必要的电子技术、自动控制原理、传感器技术、单片机微处理器等专业基础知识, 熟悉及掌握目前普遍应用的农业自动化控制技术、控制系统及控制设备。
二教学内容的设计
农业自动化控制课程是基于知识运用的课程, 其内容选择依据农业自动化技术广泛应用的领域而采用项目化组织方式, 在课程内容的排序或结构化中, 主要关注的是工作过程系统, 即关注工作过程的构成要素;经过企业调研和需求分析, 整合出3个知识模块和5个技能模块的教学项目。农业自动化控制学习任务的设计见表1。
三教学组织模式的设计
本课程重视学生在校学习与实际工作的一致性, 有针对性地采取工学交替、项目导向、任务驱动的教学设计思想, 把多领域、多学科知识交叉融合, 农类与非农类学科内容融会贯通, 形成了理论传授与实践操作、教学案例与实际项目、课堂教学与实际生产过程一体化的教学组织模式。通过项目学习强化学生项目实践能力的培养, 在仿真或真实生产情景中实现学生的职业能力和职业素养的培养目标。
1. 教学方法的设计
本课程具有应用性与实践性强的特点, 根据农业生产环节将课程内容划分为农业设施、农机装备、农业智能化精准技术、畜牧业以及农产品加工贮藏技术等项目, 每个项目选取典型的应用任务来组织课程内容, 所以教学方法上采用项目导向教学法。具体做法是:
以农业自动化典型应用项目为主线, 按工作流程环节划分项目 (项目的划分与职业岗位能力相对应为原则) , 用几个项目囊括整个课程内容, 然后将与项目相关的知识与技能融汇在项目中。每个项目按照项目分析、项目所需知识、项目所需技能、项目小结、知识与技能评价、思考题几个方面进行编排。在所需知识、技能讲解时, 根据教学目标、教学内容, 将问题法、案例法、示范法等多种教学方法灵活运用。 (1) 问题教学法。通过提出问题引起学生的学习兴趣或好奇心, 增强了学生独立解决问题的能力, 调动了学生学习的主动性和积极性。 (2) 案例教学法。通过举例子、例子对比, 即运用丰富生动的农业自动化控制系统案例讲解理论知识, 通过对案例的分析提高学生分析解决问题的能力。 (3) 示范法。通过教师或学生的动作示范, 分解步骤和操作要领, 给学生提供观察学习、模仿的机会, 也可发现不规范之处, 这种方法可以用于农业自动化控制课程的实践操作。
2. 一体化教学的实现
课程的教学内容是通过学习情境来反映的, 因此, 既要重视教学环境的建设, 也要注重教学内容和过程的安排。教学环境的建设要充分利用校内外的实训场地和设备推进标准化实验室的建设, 可以将课堂设在工作环境中, 或者课堂按工作环境的要求来布局设计。这样就可以将教师、实验室、实训室融合成为一体, 达到教、学、做在同一场地进行, 实现了教学课堂与工作环境的对接, 营造出良好的教学氛围和环境。
农业自动化控制课程每个项目按照项目分析、项目所需知识、项目所需技能、项目小结、知识与技能评价、思考题几个方面进行编排。将理论知识、实践技能与实际应用环境结合在一起, 通过教师引导学生主动学习的教学安排, 培养学生面向工程的思维方式。通过明确学生任务、教师讲授示范引导、组织实施、检测评价的过程, 使学生在“做中学、学中做”, 实现理论与实践的一体化教学。
四课程建设的思考
目前, 控制技术理论与实际工程脱节, 控制学科和各农业学科的交叉融合不成熟, 控制技术不能全面地应用于农业领域。在农业自动化控制课程的建设和实施过程中, 重视农业领域交叉融合的自动化控制应用型人才培养课程目标的实现, 以“重应用”为实践原则, 建设了农业自动化控制综合实验实训平台, 充分利用各种现代化农业示范基地, 通过实践教学环节, 让学生参与现代农业生产的各个过程, 使他们在实践中更好地掌握现代化的农业生产和经营方式, 从而为将来投身农业信息技术建设奠定基础。
经过3年的课程开发, 农业自动化控制课程已经基本完善, 在课程建设中有了一些思考。 (1) 课程建设应与时俱进, 不断关注和引进世界最新农业高科技, 与本课程内容融合, 凸现时代发展的特征。 (2) 加强课程师资队伍的建设, 开展课程相关教科研, 以教科研促教学, “学研产”一体化, 促进课程建设高品位。 (3) 课程建设中应加强与现代农业示范基地的合作, 搭建开放和多元的校外实习、实践平台, 使得课程的实践项目与外部实际应用、工程、科技紧密联系。
四结束语
课程的开发与实施是一项系统工程, 农业自动化控制“农非贯通”一体化课程开发是对传统学科课程的颠覆性改革, 其中课程内容和结构是核心, 一体化教学组织实施是关键, 教学和实验实训平台是支撑。通过农业自动化控制课程的建设和实施, 培养从事农业自动化生产和管理的技术技能型人才, 为上海现代都市农业的持续发展提供源源不断的人才保障。
参考文献
[1]刘文敏.上海现代农业发展现状与措施建议[J].上海农业科技, 2009 (6)
[2]姜大源.世界职教课程改革的基本走势及启示[J].职业技术, 2008 (11)
[3]李晓红、赵新业.高职“多学期、分段式”教学组织模式的研究与实践[J].中国电力教育, 2013 (13)
自动化控制建设 篇2
摘要
煤炭作为基本能源对国家经济有着极其重要的作用。国内煤矿生产普遍效率低下、安全系数不高，顾桥矿井综合自动化控制系统井上系统控制方案采用信息网络技术，建立1000M光纤网络连接，实现远程监控，提高生产效率，减少安全隐患。顾桥矿井综合自动化控制系统井上系统控制方案采用1000M光纤单环以太网进行通讯，使数据快速可靠传输，生产效率大大提高，安全性能大大改善。
关键词：矿井，综合自动化控制系统，网络技术，光纤，远程监控，生产效率，安全性能
Gu Qiao Mine Integrated Automation Control Systems Plan for Ground of Mine System Control
Han Lei Electronic Sciencen & Technical College Measurement & Control 2002
Tutor:Professor of Ma Xiushui
Anhui Hefei 230039
ABSTRACT Coal as the basic energy sources is important with the economics.The domestic coal mine production universal efficiency is low, and the safety coefficient is not high，Gu qiao pit integrated automation control systems ground of mine system control programe uses the information network technology, establishes 1000M optical fibers networks connection ,implements the long-distance monitoring，it can enhance the production efficiency, and reduce security hidden danger.Gu qiao pit integrated automation control systems ground of mine system control programe use 1000M optical fibers internet to communicate, making the transmission quick and reliable, enhancing the production efficiency, greatly Improving the safety reliability. 作者简介：
导师介绍：马修水（1963—），安徽庐江人，安徽大学测量与控制工程系教授，硕士生导师。课题来源：顾桥煤矿矿井综合自动化控制系统预研项目。Keywords: Mine pit，Synthesis automation control system，Network technology，optical fibers
long-distance monitoring，production efficiency，safety reliability
第一章
引言
第一节
煤矿综合自动化意义及发展现状
能源是国民经济的基础,我国一次性能源70%以上来自于煤炭,95%以上的煤炭产量来自于矿工开采矿井。用信息化改造包括煤炭在内的18个传统行业是国家经贸委提出的我国信息化的重点。
煤炭行业是最具传统色彩的行业之一。煤炭行业的信息化改造就是用信息技术改造煤炭行业的生产、经营模式，实现从矿山勘探、矿山规划设计、矿山开拓建设、煤矿生产过程、矿山经营决策的数字化、信息化。矿产资源信息和矿山设计、矿井建设及开采过程的数字化、可视化。支撑技术为GIS、AutoCAD、虚拟现实及数据库等。
建设高产高效现代化矿井是当今世界煤炭生产发展的主流。建设高产高效矿井必须走集约化生产道路，在效率、单产、技术水平、科学管理、安全生产、经营调度等方面我国的煤炭产业正在赶上世界先进水平。
煤矿生产是一个系统工程。工作面开采的煤炭需通过一定的运输系统将煤从井下运输到地面，许多煤矿的运输距离在10公里以上，运输系统的监测监控对煤矿生产也起着至关重要的作用。煤矿井下正常生产还需要有供电、供水、排水、通风、供压等系统。为保证煤矿安全生产，还要对矿山压力、瓦斯、一氧化碳及煤尘浓度等进行监测。
煤矿生产战线长，范围广，各生产与保障环节之间既相互独立，又紧密联系。此外，煤矿生产环境比较恶劣，存在冒顶、瓦斯和煤尘爆炸、腐蚀性气体、水患等灾害的可能，而且灾害发生的随机性强，对安全生产威胁很大。煤矿生产中各种大小事故随时可能发生，有些是局部的，有些则会影响全局。因此，对煤矿生产中的各个生产与保障环节的主要参数进行各种各样的监测和控制是煤矿正常、安全生产的重要保障。只有实现全矿井乃至在全矿区实现综合自动化，才能确保煤矿安全、高效地生产。以先进的网络技术、多媒体技术、数字视频技术、通讯技术、软件技术等采集、处理生产、安全、经营等信息，改造传统单一功能的生产、安全调度指挥势在必行。其中包括：
（1）煤矿生产过程监控、全矿井生产安全环境监测、生产过程信息综合利用等方面的网络化、自动化和智能化。支撑技术为统一的传输网络、各种监测与控制技术、信息处理技 术、数据库、专家系统等。
（2）检测仪器仪表、自动化设备在恶劣生产环境中的创新应用与网络化监测与控制。支撑技术为各种传感与测量技术、通信与网络技术、集成电路等。
（3）企业办公自动化及电子政务系统。支撑技术为网络技术、数据库、现代企业管理等。
（4）基于信息融合技术渗透到生产与经营各个层面的决策支持系统。支撑技术为现代信息处理与融合技术、智能专家系统、现代企业管理等。
（5）矿区信息网络系统建设等。
矿山综合自动化又是煤炭行业信息化的重中之重。利用光纤通信技术和工业以太网技术，建立井上/下的符合防爆条件1Gbps高速网络平台(千兆网)。利用该高速网络平台同时传输井下的图像、语音、监测监控信息，同时利用该高速网络平台传输协议的开放性，可以为现有各种监测监控系统提供友好的接入接口。矿井综合自动化网络平台将为煤矿综合自动化提供信息化高速公路。为矿业集团公司实现管控一体化打下良好的基础。
第二节 煤矿自动化的发展现状
随着技术进步，采、掘、运、提等设备实现了单机自动化。计算机监测监控系统得以迅速推广，但技术水平不高，还存在着许多问题。
（1）国内外煤矿安全生产监测监控网络传输系统的研究现状: 第一代产品：60年代初空分制，如法国CTT63/40煤矿环境监测系统。
第二代产品：70年代初的频分制，如西门子公司的TST系统和F+H公司的TF200。第三代产品：76年时分制系统，如英国的MINOS,美国的SCADA煤矿监控系统。第四代产品：80年代以分布式微机系统为基础的煤矿监控系统。如美国MSA公司的DA6400系统。
第五代产品：2000年引进的HIMASS系统。
前我国煤矿使用的计算机监控系统有数十种，各种监控系统都不具有开放性，更不能实现相互操作。缺乏统一的通信及信息交换标准，网络结构不规范。
（2）国内生产的安全生产监测监控系统多为封闭系统，系统中使用的通信协议和信息交换标准都是由厂商自己制定的，严格保密，互不兼容，与其它系统联网很困难，难以做到数据共享。网络结构和通信模式多样，极不规范。每种系统都需要建立自己的通信网络，造成重复投资，通信资源利用低下。现场设备（传感器、执行设备等）多采用200-1000Hz、1-5mA等模拟信号进行传输，个别设备（如提升机）内采用了现场总线。
在工业过程监控及其它自动化领域中，除了4-20mA模拟传输外，已广泛使用现场总线和工业以太网技术。我国煤矿中，除了4~20mA模拟传输外，已广泛使用现场总线和工业以太网技术。我国煤矿中，已开始采用进口的基于现场总线和工业以太网的自动化系统陕西大柳塔矿、宁夏羊场湾煤矿的综合自动化系统采用了罗克韦尔公司的产品，它的信息传输网络为现场总线国际标准IEC 61158的第2类现场总线-Control Net和Ethernet/IP现场总线。
（3）现有网络数据传输交换速度慢
井下干线采用计算机异步传输方式：多数为基带或FSK、PSK调制方式，一般监测系统网络传输速率都在4800bps以下，不仅不能用于传输多路信息，甚至原有系统的扩容也很难实现。
（a）视频监视：采用独立的工业电视系统。语音通信基本上都是独立系统。（b）用软件设计理念陈旧，开放性差。（c）以纵向集成代替横向集成。
（d）系统智能化程度不高，所采集的信息量少，利用率低。
第三节 煤矿自动化的发展方向
（1）系统的集成度高度化，控制、决策、故障诊断功能的集成化，系统的管控一体化； 结构集散化，网络结构的分布分散化；
（2）系统的开放化和网络化：接口/协议开放化、通用化；传输方式网络化，采用工业以太网＋工业现场总线相结合的模式。将现场总线和工业以太网用于煤矿井下，可以改变目前煤矿监控系统传输技术相对落后的局面，促进系统的开放性、互操作性。嵌入式计算机技术的发展给工业以太网、多媒体技术在井下的应用创造了充分的条件；
（3）系统的智能化，设备信息处理控制智能化；（4）应用软件组态化、向Web浏览发展；
系统向综合自动化方向发展。利用真三维GIS和VR技术，为矿产资源评估、矿井规划、开拓设计、生产安全和决策管理进行模拟、仿真和过程分析提供新的技术平台和强大工具。煤矿开采的主要场所是在地下，矿层、围岩、井巷工程的关系纵横交错，设备、风流、水流、电流、物流、人流的状况都与矿井地下真三维空间位置有关，有的甚至还随时间变化。由于施工条件复杂、工程造价高，任何工程设计与施工不当都会对矿山企业造成巨大的经济损失或人员伤亡。矿山信息化需要表现地下的岩层、矿层、断层的空间分布状况，以及设备、物 流、风流、人员、工程等随时间变化的空间运动轨迹。真三维GIS能够很好的表达矿山这些复杂的地下三维关系。真三维GIS平台是构建数字矿山和提高矿山信息化水平的核心技术。根据VR技术硬件和系统软件的最新发展，结合矿井开采的具体需求，构建煤矿巷道和地层实体的虚拟环境，以实现对决策管理的可视化、科学化。以地形图和煤层底板等高线图为基础，构建它们的几何模型；构建与几何模型、基础分析结果、决策模型相关的可视化、虚拟现实化的模拟模型和算法，如对地层的操作和削面的任意切割。
第二章
本课题来源及主要内容
第一节 信息管理层技术要求
2．1．1 网络功能概述
顾桥矿井综合自动化控制系统信息管理网（以下简称信息网）由淮南矿业集团信息公司按照集团公司统一的构架进行配置，由顾桥矿井通信站与集团公司通信中心建立1000M光纤联接。信息网主要覆盖矿行政办公楼共计十层，此外，矿副总以上领导办公室及业务科室设置信息系统显示终端，初定为30台，实现1000M到桌面。主要实现财务、销售、采购、人力等终端与集团公司总部相应系统的通信，以及对整个煤炭生产的实时情况调度监视和查询。
从网络架构上信息网必须是一套相对独立的网络，与综合自动化控制网、工业电视网是物理隔离的，但同时设计时也必须考虑在一定的安全架够下允许信息网对综合自动化控制网的访问。用户无授权时任何从外部对矿井网络的访问不可以进入设备层。信息网采用独立的网络交换机组成局域网，配置相应的防火墙、防毒墙及防病毒产品实现与外界的安全通讯。为保证公司矿井有关财务、销售、采购等重要应用信息系统的安全，同时应考虑部署一定的安全措施以防止外部人员的非法入侵。2．1．2．网络设计原则
（1）统一性：投标方应首先考虑信息网必须按照淮南矿业集团信息中心的统一的构架进行配置，遵循矿业集团的统一标准和要求。
（2）开放性：投标方所选用的网络设备及协议必须遵照国际标准的规范，具有良好的操作性、可移植性及升级性：以适应网络技术和矿井发展的需要。
（3）可靠性：1）自动化系统三层网络(信息管理层、综合自动化层、设备控制层)均 要求达到局部出现故障点不影响整个网络及其它子系统的正常运行，且便于故障的查找、排除及日常维护工作的进行。2）投标方所选用的网络产品（硬、软件）必须是在实际中得到成功应用的国内外知名产品；3）网络设备必须具备在线切换功能，避免设备停机造成网络长时间中断；4）在网络拓扑设计时，应考虑核心交换机采用双机热备式； 5）采用UPS供电方式并对UPS系统具有监视功能，对雷击采取有效的防护措施。6）网管软件具备网络分析功能（如交换机掉电、断线远程自动报警功能等）。7）投标方对网络的设计必须结合矿井的实际情况（矿井自动化整体功能、行政功能划分、各车间、采场的实际位置、布局以及设备控制层的结构等），在网络拓扑结构、设备设置、软件包选型等方面充分考虑上述因素。在交换机、服务器的选型上应考虑所有设备具备冗余的光口/电口及双电源，便于调试及今后网络正常运行时的故障查询及排除。
（4）安全性：必须设置防火墙、防毒墙；必须安装网络版防病毒软件（建议使用网络安全管理系统，具有IP地址管理、客户端管理及远程监控、网络设备管理等功能）；必须设立完备的身份认证及操作权限机制；必须设置系统快速恢复机制；必须具备远程维护能力；必须保证信息网与自动化控制网的物理隔离，但同时也保证两网间信息通信的安全。2．1．3．网络配置及性能要求
网络拓扑结构如图2-1
附:顾桥矿工业自动化网络信息层拓扑结构图防病毒服务器OA服务器报表服务器Web服务器数据库服务器InterNet接入工业控制层Data GeneralData GeneralCISCOYSTEMS核心交换机CISCOYSTEMS核心交换机Data General防火墙防毒墙二楼楼层交换机防火墙集团公司二楼楼层交换机二楼楼层交换机二楼楼层交换机终端用户群六楼楼层交换机六楼楼层交换机六楼楼层交换机六楼楼层交换机图2-1 网络拓扑结构
2．1．4．综合信息管理系统功能要求 基于矿业集团目前的管理模式，规划建立集团级统一的供应、工程、销售、计划、安全、资产、人力、工程、财务、行政组织管理系统。矿级信息平台重点在现场、生产技术管理，建立矿井三维可视化信息平台，集成采、掘、机、运、通专业系统的生产调度管理系统。
客户机与服务器的联接采用B/S方式，初定30台终端可以通过WEB方式浏览矿井各类信息，同时系统应能根据矿井安全、生产的实际需要，主要完成以下功能：
（1）实现实时数据库与应用数据库的无缝连接，实现现场模拟状态、状况实时显示。（2）具备OA的基本功能。
（3）根据需要自动生成矿井各类报表。（4）根据需要生成、输出各类数据。（5）形成矿井电子档案室并具备查询功能。（6）形成矿井电子设备管理库并具有设备管理功能。（7）实现生产调度管理功能。
第二节 综合自动化系统技术要求
2．2．1综合自动化系统拓扑结构图如图2-2所示。
顾桥矿井调度指挥中心各种监控功能LCD屏操作站30台顾桥煤矿综合屏工业电视子系统X1辅助子系统X4人员跟踪子系统X2原煤外运子系统X2辅助运输子系统X5通风子系统X4原煤子系统X8电力调度子系统X4工程师维护站X1Ethernet信息设备间视频服务器大屏控制器网络打印机X2网络打印机X21#服务器I/O主/备服务器2#服务器I/O主/备服务器3#服务器I/O主/备服务器应用/数据库服务器主备硬盘录像机彩色喷墨打印机激光打印机磁盘阵列信息管理层防火墙核心交换机核心交换机MACH 3005MACH 3005井上主井MS4128-5副井MS4128-5井下中央变电所井下-665变电所洗煤厂MS4128-5MS4128-5锅炉房单环双接点网北一(11-2)采区变电所北一(13-1)采区变电所抽风机MS4128-5110k变电所MS4128-5矿井水处理系统日用消防水泵房MS4128-5MS4128-5备用图2-2
2．2．2 软件功能概述
综合自动化系统要求具有高效、可靠，高度集成化、智能化的一体化监控软件系统特点，该一体化监控软件平台是集数据通信、处理、采集、控制、协调、综合智能判断、图文显示为一体的综合数据应用软件系统，能在各种情况下准确、可靠、迅速地做出反应，及时处理、协调各系统工作，达到实时、合理监控的目的。一体化监控软件系统是在一体化监控管理上真正实现了系统的高度集成，它应包括授权管理系统、GIS（地理信息系统）、视频监控系统、大屏幕显示系统、紧急电话处理系统、设备监控系统、UPS监测系统以及预案报警联动系统的支持，使用RFID（Radio Frequency Identification射频识别）技术的矿用人员安全检测系统。
第三节 工业电视系统技术要求
2．3．1 系统技术要求
8（1）摄像仪采用低照度（﹤0．02lux）长寿命固定的CCD摄像器件。（2）为确保图像质量，采用抗干扰能力强、传输距离远的光纤传输图象信号。（3）根据实际情况采用数字信号和模拟信号混合方式。2．3．2 矿井光纤工业电视系统概述
根据矿井实际情况，井下、地面40套（暂定）摄像仪，采用数字传输图像信号及模拟传输图象信号混合方式，井下通过100兆环网进行传输，井下100兆环网设置三台Hirschmann的交换机，在地面设置工业电视操作站，对整个系统进行管理和控制。
井下、地面共计安装40套摄像仪。其中24套井下摄像仪为矿用本安型摄像仪，地面安装16套摄像仪，其中8套全方位彩色摄像仪，可以完成上、下、左、右、推远、拉近、焦距+、焦距-、光圈大、光圈小、雨刷、加热、风扇的控制，镜头采用15倍镜头。余下的地面8套固定彩色摄像仪采用自动光圈镜头。2．3．3 矿井工业电视应满足下列要求
（1）《煤矿安全规程》（2）《煤矿设计规范》（3）《智能调度室装备规范》
（4）《爆炸性环境用防爆电气设备本质安全型电路和电气设备要求》GB 3836.4-83（5）《爆炸性环境用防爆电气设备通用要求》GB 3836.1-83（6）《矿用一般型电气设备》GB 12173-90（7）《煤矿通信、检测、控制用电工电子产品通用技术要求》MT 209-90（8）《工业电视系统工程设计规范》GBJ 115-87
第四节 顾桥煤矿调度中心和信息中心机房构成
顾桥煤矿调度中心和信息中心机房构成如图2-3所示。
图2-3
第三章 井上的1000M光纤单环以太网方案
根据《顾桥矿综合自动化系统集成系统设计方案技术规格书》的要求，综合自动化控制网按区域、节点数量、规模划分为2个子环网，即井下子环网、井上子环网，随着矿井的发展，将增设南区井下子环网（将来规划）。矿井综合自动化系统的设备控制层将采用工业级别光纤单环环网方案，网络传输速率为1000Mbps。本系统通过相应的软件，硬件设置能够往上向信息管理层提供无缝的数据连接，同时更主要的是能够往下把矿井的设备控制层的各子系统连接到此平台上，通过该系统能够对各个子系统发布控制命令，监视设备运行状态以及参数。
顾桥煤矿井上1000M光纤单环以太网的网络拓扑结构如图2-4所示：
图2-4井上以太网的网络拓扑结构图
以上是根据物理位置和功能区域初步规划的顾桥煤矿井上1000M光纤单环以太网的光缆初步方向，按数字0-20顺序，顺时针分配，构成一个环。环上所有节点均采用HIRSCHMANN的MS4218工业以太网交换机上的2个1000M的以太网端口，首尾相接连接成环。MS4218工业以太网交换机上共有4个1000M的以太网端口，因此，可以支持下面的拓扑结构：
⑴ 连接成环只用去MS4218工业以太网交换机上的2个1000M的以太网端口，可以多余2个1000M的以太网端口。
⑵利用其中一个节点上多余的1000M的以太网端口，分别连接到信息中心的2台MACH3005以太网交换机上，使井上的1000M光纤双环冗余以太网和综合自动化层连接。
⑶连接到现场生产设备的端口，均为10/100M自适应端口。
⑷基于网络交换机柜安装和维护上的原因，把网络交换机柜的初步位置安排在各个变配电站内。
⑸要求同一节点上的2台网络交换机的电源应该是独立的分别的两路，追求高可靠性的场合，要求有不间断电源系统UPS。
第四章 现场总线选择
我国的煤矿监控系统互不兼容的现状制约了煤矿自动化程度的提高，现场总线技术、工业以太网技术和嵌入式计算机技术的迅猛发展使得研制新一代煤矿监控系统的条件已经成熟。
综上所述，随着控制技术、计算机技术、和通讯网络技术的不断发展和完善，现场总线控制系统逐渐成熟起来，并打有取代DCS之势。目前，现场总线的种类很多，有LONWORKS总线、CAN 总线、HARRT 总线、PROFIBUS总线、FF总线，这些总线各具特色，通过国内市场占有情况及技术经济比较，在各矿区现场根据具体设备选择LONWORKS总线、PROFIBUS总 线技术通讯。无论采取什么形式通讯，都必须保证现场数据与以太网可靠传输数据。
LONWORKS采用LONTALK通讯协议，它完全符合ISO定义的开放系统互联（OSI）七层协议模型，可以很方便地与其它OSI标准网络相互连接。LONWORKS在组网时支持各种各样的网络拓扑结构（如总线型、环型、树型等）以及通讯介质（如双绞线、同轴电缆等），在设计和安装网络时非常方便。
PROFIBUS总线通讯协议，也完全符合ISO定义的开放系统互联（OSI）七层协议模型，可以很方便地与其它OSI标准网络相互连接。此外，对于数据采集传感器要求较灵活，既可以是数字传感器，也可以是模拟式传感器，对目前的技术经济情况下，有较大的灵活性。
第五章 DLP大屏幕显示系统方案
根据《顾桥矿综合自动化系统集成系统设计方案技术规格书》的要求以及通过同用户的多次技术交流的情况，就调度大屏幕系统项目，本着先进、可靠、实用、性价比最优的原则，大屏幕系统主要由投影子系统、控制子系统、视频服务器、监视器显示墙、LED显示屏等部分组成。
（1）影子系统选用12台67英寸三菱一体化投影机 拼接规模：3（行）×4（列）型 号：MD-67MX 单屏尺寸：1361mm(宽)×1021mm(高)显示面积：5444mm×3063mm 显示分辨率：4069×2304（2）控制子系统选用智能拼接控制器XWALL for NT（以下简称XWALL）
通过以上系统，用户的主站系统、MIS网系统、图像监控系统的种种应用通过网络方式、RGB直通方式、视频方式友好的显示在大屏幕上，实现调度指挥的现代化。
和同类系统相比，本投标方案具有以下显著优势： A硬件优势：
三菱投影机1300：1的对比度，大大提高了图像的色彩清晰度。三菱投影机采用脉冲整流电路大大改善了灯泡闪烁。三菱投影机采用的超短焦镜头大大降低了箱体厚度，使得整个箱体厚度为820mm。一体化箱体的无包边屏幕设计使得超细拼缝成为可能，物理拼缝达到1mm以下。三菱投影机独有的数字CSC(Color Space Control)色域补正电路，保证了多屏拼接 色彩的一致性。三菱投影机12bit调频脉冲/伽玛校正电路使投影机具有更加精细的色彩再现能力。三菱投影机采用全密闭的防尘光学机芯，彻底改变灰尘附着带来的画面缺陷。投影机采用专利技术的非球面镜光学镜头结构，提高了光的投射率，提高了亮度，彻底解决了太阳效应。
B软件优势：
控制软件Xwall完全汉化，界面友好，操作简单，功能强大，保证了系统的最大开放性，能够更好的为用户服务。Windows 2003/NT平台下独有的多鼠标功能：支持同时连接多个调度操作终端，在大屏幕上可同时显示多达8个不同颜色的鼠标，以区别不同的调度员（用户），实现远程操作。Windows 2003平台下独有的远程显示功能，能够将用户的主站系统、MIS网系统、图像监控系统的各种应用通过网络方式、RGB直通方式、视频方式友好的显示在大屏幕上。
图2-5是以2×2规模的DLP系统为例，说明系统的结构。
图2-5 C系统功能：
由大屏幕系统图可以看出，4台MD-67MX一体化投影单元组成一个大面积、高分辨率的显示平台，可以将主产系统、MIS网系统、图像监控系统的各种应用通过网络方式、RGB直通方式、视频方式友好的显示在大屏幕上。具体实现方式如下：
⑴从系统结构总图看到，2路RGB信号、多路网络信号、4路视频信号直接接入XWALL智能软件拼接控制器，实现了视频窗口、多路网络信号窗口、4路视频信号在大屏幕上的同 时显示，任意一个窗口可以在大屏幕上的任意位置进行任意的缩放、移动、漫游、全屏显示。
⑵通过RS232连接的控制终端，可以对大屏幕及外围设备的各种参数进行调整、设置。如开、关机，亮度、颜色等。
⑶通过Xwallmouse软件模块实现了在大屏幕上可以同时显示8个不同颜色的鼠标，真正实现了多个用户同时操作控制大屏幕的任何应用窗口，这一功能对本生产管理控制调度中心的调度操作人员非常有用。这是其他厂家目前无法实现的功能。
⑷通过字幕叠加软件模块实现了在大屏幕上的任意位置滚动、静止显示任意字体、任意大小的欢迎标语、通知，这也是其他厂家目前无法实现的功能。
视频服务器采用2台HP Proliant DL580G2机架式服务器。监视器显示墙采用飞利浦29’VGA接口显示器40台组成，以DLP大屏幕两边各20台的方式分布。LED显示屏规格为0.3m×14.52m（含边框），用于走马灯方式滚动文字显示。
第六章 通用技术描述
千兆以太网交换机是井上系统的关键设备之一，本文以POWER MICE千兆以太网交换机为例对此系统作简要介绍。
属于MICE系列交换机，具备上述MICE交换机的所有特性。世界上第一台卡规式千兆以太网交换机。符合IEEE 802.3的ETHERNET/快速ETHERNET/千兆ETHERNET标准。5个集成于备板的插槽，2个可以扩展的插槽，通过介质模块可以应用28个端口，其中包括4个千兆端口。（光缆接口或电缆接口）本次方案的井上井下超级冗余环双环网主体部分由POWER MICE组成。
第一节 交换机 MS4128-5 描述
MICE，模块化，带网管功能的以太网交换机，支持 10Mbps/100Mbps/1000Mbps以太网接口。端口类型和数量通过配置介质模块最多可以达到28个端口，4个10/100/1000BASE光口（SFP模块选择）或4个10/100/1000BASE-TX电口，以及24个快速以太网端口。网络拓扑支持总线，星形拓扑，环形结构（Hiper-Ring超级冗余环，RSTP快速生成树）。网络管理。串口管理，基于WEB的网管，SNMP V1/V2/V3,HiVision网络管理。诊断功能
LED显示（电源，连接状态，数据，100Mbps，自动协商，全双工，故障，冗余管理器，组环端口，LED测试）线路检测，2个继电器报警信号输出，RMON监测（统计、历史、报警、事件），端口镜像。
配置方法
CLI（命令行设计），TELNET,BootP,DHCP,DHCP Option 82,HiDiscovery,自动配置器（ACA21-USB接口）。
安全性
SNMP V3（SSH,SSL），安全性设计，ACL，认证（802.1x）。其他服务
Qos 4个队列，端口优先级（IEEE802.1D/p），VLAN（802.1Q），组播控制（IGMP Snooping/Querier，GMRP），广播限制，控制流（802.3x），SNTP（简单网络时间协议）。
冗余功能
HIPER-Ring（超级冗余环），RSTP（快速生成树），冗余环间耦合，Dual Homing，冗余DC24V电源，冗余报警信号输出，动态/静态链路聚合（多达7个trunk，每个trunk允许8个端口，LACP）。
电源：24V DC/15W 工作温度：0-60摄氏度
IEC 60068-2-27冲击：15g，11ms duration,18 shocks IEC 60068-2-6 振动：1mm，2-13.2Hz，90min；0.7g,13.2Hz-100Hz，90min；3.5mm，3Hz-9Hz，10cycles，1 octave/min.；1g，9Hz-150Hz,10 cycles，1 octave/min 认证：cUL 508(E175531),cUL 1604 Class1 Div2(E203960),cUL 60950(E168643)Germanischer Lloyd(43 109-02 HH)
第二节 千兆以太网模块MM4-4TX/SFP 描述
MICE4128-5上使用的千兆以太网模块 端口类型和数量
4个10/100/1000BASE光口（需要配置SFP模块）或4个 15 10/100/1000BASE-TX电口，自动交叉，自动协商，自动极性转换，TX和SFP任意组合，1SFP屏蔽1TX，最多4个端口。
诊断功能
LED显示（电源，连接状态，数据，100Mbps，自动协商，全双工，组环端口）。电源：通过MICE底板供电。工作温度：0-60℃
IEC 60068-2-27冲击：15g,11 ms duration,18 shocks IEC 60068-2-6 振动：1mm，2-13.2Hz，90min.；0.7g,13.2Hz-100Hz，90min.；3.5mm，3Hz-9Hz，10cycles，1 octave/min.；1g，9Hz-150Hz，10 cycles,1 octave/min 认证：cUL 508(E175531),cUL 1604 Class1 Div2(E203960),cUL 60950(E168643)Germanischer Lloyd(43 109-02 HH)
第三节 光纤介质模块 M-SFP-LX/LC 描述
通过千兆以太网模块 MM4-4TX/SFP使用的SFP光纤模块 端口类型和数量
1个千兆LC光纤连接器 工作温度：0-60摄氏度 光纤技术参数：
单模光纤，SM，9/125um，20Km。
IEC 60068-2-27冲击：15g,11 ms duration,18 shocks IEC 60068-2-6 振动：1mm，2-13.2Hz,90min.；0.7g，13.2Hz-100Hz，90min.；3.5mm，3Hz-9Hz，10cycles,1 octave/min.；1g，9Hz-150Hz，10 cycles,1 octave/min 认证：cUL 508(E175531),cUL 1604 Class1 Div2(E203960),cUL 60950(E168643)
参考文献
[1] 赖寿洪.微型计算机控制技术.北京：机械工业出版社，1996 [2] 黄步全.分散控制系统在工业过程中的应用.北京：北京石化出版社，1994 16 [3] 杨廷善，周莉.计算机和测控系统总线手册.北京：人民邮电出版社，1993 [4] 胡寿松，王执全，胡维礼等.最优控制理论与系统.南京：东南大学出版社，1995 [5] 李增智.计算机网络原理.西安：西安交通大学出版社，1999.2 [6] 汤子瀛.计算机操作系统.西安：西安电子科大出版社，1999 [7] 邵裕森.过程控制及仪表（修订版）.上海：上海交通大学出版社，1995 [8] 沈兰荪.数据采集技术.合肥：中国科技大学出版社，1990 [9] 王建仁.计算机软件知识与开发技术.西安：西安交通大学出版社，1996.10 [10] David M.kroenke,施伯乐译.数据库处理.北京：电子工业出版社，1998.7
致谢
本论文是在我的导师马修水教授的悉心指导下完成的，从课题的选择，资料的收集，进度的安排以及论文的写作整个过程中都得到了马老师不厌其烦的帮助和指导。感谢马老师对我的关心和教诲，感谢马老师提供丰富的实践机会和良好的实践条件。马老师严谨求实的作风，谦虚待人的风格，给我深刻的印象，是我今后生活和学习的榜样。
自动化控制建设 篇3
关键词：仪表自动化 执行仪表 控制
现代自动化仪表的智能化技术不但改善了仪表本身的性能，还影响到了控制网络的体系结构，它不再是功能单一的固定结构，其适应性越来越强，功能也越来越丰富。笔者根据自己的实践工作经验，针对化工装置中的检测执行仪表及相关控制策进行了阐述。
1、检测执行仪表
1.1温度仪表
石化现场设备或管道内介质温度一般都需要指示控制，温度范围为-200℃到l800℃。大多数采用接触式测量。在现场指示的水银玻璃温度计多被双金属温度计取代，最常用的是热电阻、热电偶。特殊热电阻有油罐平均温度计等特殊热电偶和耐磨热电偶、表面热电偶、多点式热电偶、防爆热电偶等。热电阻、热电偶信号多直接进入DCS或其它温度采集仪表，一体化的温度变送器（两线制）等因现场总线技术兴起而逐渐普及。
1.2压力仪表
因为与安全密切相关，所以压力仪表受到工程重视。压力传感器、变送器和特种压力仪表采用多种原理，而且可用于高温介质、脉动介质、枯稠状、粉状、易结晶介质的压力测量，精度可达0.l级。压力表分液柱式、弹性式、活塞式（ 压力校验仪）三类。
1.3物位仪表
石化行业一般以液位测量为主，由于测量过程与被测物料特性关系密切，所以除浮力式仪表外，物料仪表没有通用产品。按测量方式分为直读式、浮力式、静电式（差压、压力）、电接触式、电容式、超声波式、雷达式、重锤式、辐射式、激光式、磁致伸缩式、矩阵涡流式等，其中雷达式、磁致伸缩式以及矩阵涡流式液位计精度高，在石化行业正在逐步普及。
1.4流量仪表
流量仪表是石化行业温、压、液（位）、流四大参数中内容最丰富的一个门类。从控制的角度看稳定和优化是两大永恒的主题，都要用流量来考核。而流量本身与流体及管道的关系又很大。
1.5分析仪器和在线过程分析仪
从工艺上看，生产过程中对温度、压力、流量、液位等工艺参数的保证，只是间接保证最终产品或中间产品的质量合格，所以对过程中物料成分的直接分析和对最终产品的成份分析是非常重要的。从环境保护的角度看，排放的物质的成分也是要分析和在线监测的。总之，对于分析仪器和在线过程分析仪的需求是迫切的。除去需求旺盛外，分析仪器的高科技含量，特别是对多学科配合要求高等，使得近年来分析仪器的科研和应用投入力量大，主要有液相色谱、气相色谱、质谱、紫外及红外光谱、核磁、电镜、原子吸收及等离子发射光谱、电化学等分析仪器。
1.6执行器
执行器由执行机构和调节机构构成。石化行业经常使用的是气动执行器、少数液动执行器，其中气动薄膜调节阀又是最常使用的，还有少数气动活塞、气动长行程执行机构。气动薄膜调节阀与电气阀门定位器配合使用，所以新一代智能式电气阀的定位器的使用，可以帮助改善调节阀性能。调节阀在系统中的重要性自不待言。调节阀的特性计算、标准制定、测试验证及设计选用，一直是关键技术。
2、控制策略分析
2.1常规控制
从气动元组合学仪表、电动单元组合仪表、常规DCS、新一代DCS的变化来看，石化工业自动化的连续控制、批量控制、顺序控制的基本控制策略未变。其中主要为连续控制、回路控制，主要有单回路调节，串级调节、比率调节、均匀调节、前馈调节、自动选择调节、分程调节、非线性调节等，仍然以PID调节为基础，也就是说功能块或控制算法变化不大，变化较大的是组态能力和控制方案，功能块之间连接可以是多重串接、并联连接、选择性连接、自动补偿、自动跟踪、无扰切换，多配方自动改变参数或功能块连接方式。
2.2先进控制和优化
在现代控制论的推动下，各种智能化算法应适而生，其中除智能PID控制器外，多变量控制已在炼油、石化行业开始进入生产实践阶段，它以DCS为基础，可以是独立的，也可以是一个软件包，它与多变量动态过程模型辨识技术、软测量技术有关，多采用测控与PID串级控制相结合方式等。目前在炼油厂中应用较多单一油源更易成功。其中卡边控制等在平稳操作基础实现增效效果比较明显。
2.3人机界面
目前石化企业正在由一个装置一个控制室逐步过渡成数个装置一个控制室或全厂一个中央控制室，而且最终是以CRT或LCD屏幕显示为主，辅以少数显示仪表和指示灯，从鼠标、键盘操作为主，辅以触摸屏及少数旋钮和按钮，工业电视摄像头摄取的画面也由专用屏幕逐步纳入以DCS操作站的屏幕。
DCS在组态时，与控制策略相伴的是人机界面的操作策略的确定，工位号操作可相伴有典型的。仪表棒图及细目画面、分组画面、趋势画面等，这可以比较快的“组态”完成，而模拟图（工艺流程图）的制作则要按工艺要求来完成，这是关系到信息处理能力、优化操作、报警和事故判断处理等人机界面友好问题，另一方面就是在系统集成时除要注意控制方案等硬指标实现外，对人机界面这些软指标也要精益求精的完成，更要自控人员牢固的树立为工艺操作人员服务的思想，與工艺操作人员密切配合，最好是让相关工艺人员掌握流程画的制作的能力，把DCS、HMI的能力充分在对应工艺装置中发挥出来，让工艺操作人员能轻松操作。2
2.4安全仪表系统
石化装置由于大型化、连续化及工艺过程复杂、易燃、易爆，对环境保护要求高等原因，安全性要求日益提高，一般由DCS等设备完成安全连锁保护的方法，在某些企业已经不能满足要求，所以紧急停车系统（ESD）等在DCS之外单独设置。现在自动化仪表行业兴起的基于IEC6l508和EC6l5l1的安全仪表系统（SIS），正是为了进一步满足石化企业的需求。SIS是专门的工程解决方案，它连续在线运行，当侦测任何不安全过程事件时，能够立即采取行动以减轻可能造成的损失。功能安全还应结合风险度、安全指标、安全完整等级（SIL）等。
3、结语
虽然我国自动化仪表的不断发展进步，但是我们不能满足于现状，需要不断借鉴国外在这个方面的先进经验，不断加以改进和完善，使自动化仪表得到进一步的发展。
参考文献：
[1]陆德民.石油化工自动控制设计手册（第三版）[M].化学工业出版社，2000，
自动化控制建设 篇4
关键词：电压自动控制,无功控制,建设
电网运行过程中, 电力系统的电压水平与无功状况紧密相关。如果系统中的无功电源出力不能满足系统所有负荷和网络损耗的需求, 就会导致电压偏离额定值范围, 而一旦电压偏低, 系统中的能量损耗和功率损耗就会增加, 电压低于一定程度, 就可能危及系统运行的稳定性, 甚至引起电压崩溃;而电压过高, 各类电气设备的绝缘就可能受到破坏, 不利于电网运行的优质经济, 因此, 配置适当的无功补偿设备不仅可以提高电压水平, 还能保证电网的稳定、经济运行。
1 系统建设情况
宁东电网目前共接入变电站56座, 通过OPEN 3000系统实现对变电站设备的远程监控, 在电网运行过程中, 对电压的调节主要采用手动调节方式, 存在明显的缺陷, 具体如下:
(1) 监控人员每日监控的信息量较大, 同时还要配合进行电气设备检修停送电等工作, 每日电压变化情况较多, 逐条检查不仅增加了监控人员的劳动强度, 而且容易发生人为失误;
(2) 宁东OPEN 3000系统投入运行后, 由于每日上送主站信息较多, 电压越正常上下限仅发异常告警, 因此, 存在监控人员不能及时对电压进行调节的情况, 造成安全隐患;
(3) 监控人员对电压的调节很多属于凭经验决定, 无法科学合理的进行分析、判断;
(4) 无法从全网优化的角度考虑对电压进行调节, 只是对局部电压的控制。
因此, 建设一套AVC无功电压自动控制系统, 可以使系统电压的调节控制能力得到很大的提高, 同时也能减轻监控人员的劳动强度, 进一步提高宁东电网的电能质量水平。
该系统建设完成后, 不仅可以确保整个系统的电压合格率满足同业对标要求, 还能防止电压崩溃, 保证电气设备的安全稳定运行, 延长电气设备的使用寿命, 同时也进一步提高了宁东自动化水平。通过省地一体化联调工作的开展, 可以更好的保证整个宁夏电网运行的安全、优质、经济。
2 系统主要功能及控制模式
地区电网自动电压控制 (AVC) 系统的主要功能, 是在确保电网安全稳定运行的前提下, 保证母线电压和变电站关口功率因数在合格范围内, 最大限度的减少线路的无功传输, 降低电网的有功损耗。
宁东AVC控制模式主要包括两种:一种是区域就地控制模式, 另一种是省地A V C协调控制模式。
针对地调AVC区域就地控制模式, 主要针对区域内母线电压越限进行调整, 同时兼顾无功和220 k V母线电压, 由于宁东电网没有220 k V电压等级变电站, 因此只需要兼顾无功。在判断变电站电压越限后, 将根据电压越限情况和站内无功值决定投、切电容器和升、降变压器档位, 该调节过程在变电站通道正常且具备遥控、遥调功能的条件下完全实现自动化, 不需要人工干预。在调节完成后, 变电站上送遥控 (遥调) 成功信号, AVC发相应的信息到告警窗。
而省地调协调控制模式, 是由省调电网A V C系统控制发电厂发电机组无功功率, 结合与地调电网A V C控制系统, 实现220 k V及以上变电站的母线电压在正常上下限范围内, 合理的协调发电厂大机组进行无功出力分配, 并且尽可能减少各地区和各不同电压等级之间的无功传输, 减少网损。
3 系统建设的优点
宁东地调A V C系统采用和S C A D A系统统一的支撑软件平台, 从PAS网络建模获取电网模型, 从SCADA获取实时数据并进行在线分析、计算, 对宁东电网内各个变电站的无功补偿装置 (包括电容器、电抗器) 和有载调压装置 (变压器) 进行集中监控、统一管理和在线控制, 最终实现了全网无功电压优化控制的闭环运行。
自AVC系统运行至今, 对电网监控起到很重要的作用, 系统建设的优点显而易见, 具体如下:
(1) 与PAS高级应用共用一套电气设备参数和电网模型, 并且与SCADA共用一张变电站接线图, 极大地减少了自动化人员的维护工作量;
(2) 除了与PAS高级应用软件模块共用一台服务器外, 又单独配置两台AVC服务器, 使系统运行更稳定、可靠;
(3) 直接从SCADA获取实时遥测、遥信数据, 并且对数据进行分析、处理, 避免错误遥测或错误遥信对A V C命令执行的干扰;
(4) 数据库配置灵活, 充分考虑电气设备的运行状况和使用寿命, 对间隔时间内设备的动作次数进行限制, 确保设备不因频繁动作而损坏;
(5) 对部分保护信号和遥测数据进行AVC闭锁关联和自动判断, 实现了A V C操作的准确判断和可靠闭锁;
(6) 采用开环和闭环两种运行方式, 在系统正式投入运行前, 首先进行人工干预, 确认变电站无功补偿装置和有载调压装置能根据要求正确动作, 且系统运行稳定、可靠后, 再投入闭环正式运行。
4 结语
自动电压控制系统在宁东电网的应用达到了预期的目标, 减少了监控人员的工作内容, 实现了对变电站电压和无功的自动分析、控制, 保证了全网的电压合格率, 合理的对变电站设备进行控制, 对提高电网运行的稳定性、安全性和经济性, 均起到了积极的作用。
参考文献
[1]杜春玲, 刘斌.无功电压自动控制 (AVC) 系统建设[J].华北电力技术, 2009 (12) :25-27.
[2]李光林.电网无功电压优化控制[J].科技风, 2010 (22) .
[3]马永芳.电网自动电压控制 (AVC) 系统设计及实现[D].华北电力大学, 2009.
[4]仲从杰.自动电压控制系统在富阳电网的应用研究[D].华北电力大学, 2012.
工业电气自动化控制 篇5
工业电气自动化自引进我国的半个多世纪，不断在规范和更正，同时，伴随着相关的政策和体制，工业电气自动化得到了很好的发展和完善，在工业生产和发展中，不断提高企业生产力，促进了社会的稳定发展。
文章通过对工业电气自动化的应用和设计原则以及在当今社会的重要性的介绍，分析了工业电气自动化仪器仪表的控制。
关键词：工业自动化;自动化系统;仪器仪表
工业电气自动化发展是工业现代化的一项重要标志， 也是工业现代化的基石。
当今世界科技强国的背景下，集电子电力技术、微电子技术、信息网络技术和自动化控制技术于一体的电子自动化技术，在全世界下，有着最好的开发前景，是现在社会工业发展中，最有活力、最活跃的高新技术产业，为工业发展与社会经济的高速发展提供了条件。
一、工业电气自动化的应用
近年来，随着科学技术的不断发展，工业电气自动化技术发展迅速应用广泛，在工业各个领域都有发展，尤其是随着IEC61131的颁布和OPC技术的出现和应用，电气自动化技术得到迅速发展，不少工厂和企业开始尝试并不断应用开来， 并开始重视工业电气自动化技术在企业发展中应用。
经济效益和社会效益是一个企业经营和发展所必须讲求的， 是企业其他活动的根本出发点，工业电气自动化的发展和应用，在有效的节约资源的同时，降低了企业生产的成本，赢得更大的经济效益，促进了现代工业的发展。
在以前，工业发展技术不成熟，工业发展大多以人工劳动力为主，生产条件恶劣，生产率低，导致社会生产力低下，随着工业电气自动化技术的应用，在技术上的发展和成熟，在工业领域的发展添加了新的活力， 例如， 现场总线控制系统在生产的各个层面被广泛应用，其连接自动化系统和智能设备解决了系统之间的传递问题，这些问题的解决对工业的生产发展具有重要意义。
现场总线控制系统的建立为工厂底层生产过程和设备之间的信息交流之间的通信提供了方便，加强了他们之间的信息交流。
现场总线控制系统可以根据具体的工作内容设定不同的工作需要， 建立不同的通信平台，这体现了电气自动化系统设计的目的性&现场总线控制系统应用具有确定性和实时性， 保证了执行层面和管理层面的自动化数据和通信透明的存取。
采用的现场总线控制系统监控减低了生产成本，节约了材料和维修费用，对企业发展经济效益具有重要意义。
二、工业电气自动化的特点和设计原则
1.工业电气自动化的特点
工业电气自动化专业在我国自出现发展到现在， 有半个世纪的时间，现在发展依然兴盛，电气自动化发展以其独特性自立于我国工业发展的大潮中。
工业电气自动化在系统安排方面，配件数量多，处理信息量庞大，维修工作庞大&在配置方面，电气自动化设备配置要求高，其本身也具有操作结构复杂的特点。
工业电气自动化发展属于高科技的发展，在人员操作上要求高，失之毫厘，谬以千里。
一点点小小的错误，就能导致大的灾难，给企业带来难以估计的损失，也会给社会带来损失，所以作为操作人员要具备相关的专业知识，熟悉操作流程，并持有电气自动化工程师证，专业的保证才是安全的保证。
工业电气自动化设计图纸复杂难设计要求高，是计算机程序的高级应用，设计难度高，技术要求高。
2.工业电气自动化的设计原则
在工业电气自动化设计中，将减少电能的直接或间接损耗，提高设备的运行效率作为设计的一个原则之一， 这就要求在电气系统的生产过程中，优先选用各种节能设备，减少线路损耗，降低运行和维护费用，在不断满足建筑对运行系统要求和安全运行的前提下， 减少生产所用的成本，提高电力设备的利用率，最大程度地减少和降低各种资源和能源的消耗。
进一步提高设备利用率，就要使电气工程设计合理地调正负荷，这是工业电气自动化另一设计原则， 在确保安全条件下和满足建筑物对设备使用性的前提下，进行电气工程设计时，要优先选取较合理的设计原则，合理调整负荷电力，提高电能质量。
在运行时期，要提高设备利用效率和设备负荷能力，就要选择最合理的节能措施与最好的节能设备。
优化供配电设计，促进电能合理利用。
发展一项技术就要满足该技术反战所需要的条件， 工业电气自动化的发展缺少不了电力的供应和发展，在满足各项建设的基本要求的同时，最大化地发挥电气化设备的作用。
另外，设备的安全运行也是设计过程中考虑的关键。
要保证电气线路设计的安全性与稳定性，保证供电设备运行的安全强度。
三、我国电气自动化的重要性
现代社会是个信息传递快速的社会， 互联网的发展使信息传递更加快速便捷，企业发展缺不了社会信息，企业会根据社会需求来生产，这就需要信息传递的快速，工业电气自动化属于信息化产业，所以工业电气自动化的发展是顺应了社会发展大趋势的技术发展。
它的发展促进了社会生产力的发展。
电气自动化综合了电子、电力、计算机等多种学科，运用高科技手段保证了生产的可靠性，大大提高生产效率，受到很多行业的喜爱和欢迎， 在促进社会发展以及社会稳定方面起到很大作用。
随着时代的不断发展， 世界已进入新科技不断发展和更新的革命时代。
在现代化的工业生产过程中，电气自动化已成为现代化生产的根基，所以要生产出最好的产品，就需要各种设备的监视和控制，在最好的状态下生产出最好的商品，当今社会信息和工业化生产密不可分，在我国伴随着工业化的到来，信息化时代已经先一步到达，如果工业化不能实现，那信息化也将不可能完成，如果先发展工业化再发展信息化，则只会降低我们的发展速度。
只有两者一起的发展，才能使我国的工业得到更好的发展。
相对于传统工业的发展，要不断注入新技术的营养，才能让不断走下坡路的传统工业有新的活力，重新焕发光彩，最终实现我国电气的全面工业化。
参考文献
[1]马华. 数字技术在工业电气自动化中的应用与创新[J]. 制造业自动化，，06：142-144.
[2]武芳军. 工业电气自动化的重要性和发展趋势[J]. 中小企业管理与科技(上旬刊)，，04：296.
[3]曹殿春，厚金库. 我国工业电气自动化的发展现状与趋势[J]. 中国新技术新产品，，02：91.
浅析计算机控制与工业自动化控制 篇6
关键词：计算机控制；工业自动化；计算机技术
过去的三十年中国经济能够实现高速的增长，在很大的程度上也是得益于我们的人口红利，借此机会在国际化的浪潮中承接了制造业这一产业，并且渐渐的在国际贸易中也开始占据了越来越大的份额。但是这一切在近几年都在很大的程度上有所改变，其主要的原因是人口红利的消失，人工变得越来越贵，机器人技术也发展到了一定的程度，这都使得机器人取代普通人口来参与到工业生产中变成现实。要想在常规的工业生产中大规模的使用机器人，计算机技术的使用也就变得非常的有必要，计算机技术在这整个的工业领域中获得了极大地发展，本文对于相关技术进行介绍。
一、相关的定义
（一）工业自动化生产技术。在现代的工业生产领域，工业的自动化技术主要是指综合集成了工业控制技术、计算机技术和相关工艺等的无缝对接，从而在技术上实现了对于整个生产过程的实时监测与调整，在最大的程度上做到整个系统的性能优化，合理调度各种的生产资源，使得其最优化的符合工业的管理与决策，通过这些方式与手段来提高最后的工业产量，最大的降低对于环境的伤害。工业自动化技术主要由硬件、软件以及背后的支持系统等几个部分组成：硬件技术主要由机器控制设备、命令执行器以及产品的传送器等几个部分组成；软件部分则是主要通过各种的控制软件和管理软件来进行功能上的实现；支持系统部分则是由各种的支持技术、软件的集成技术来保障。在工业的生产领域，使用工业自动化的技术来整体提高员工素质，提升企业的生产效率，而且还可以有效地降低对于环境的污染，这一切的原因与结果之间都是相辅相成的。
（二）工业自动化控制管理系统。在整个的工业控制中，其控制管理系统在其中发挥着重要的作用，自动化控制管理系统主要是企业为了实现预定的目标和既定的控制目标，使用一定的物理部件来对于硬件和软件进行连接，通过对于各个分散的部件进行有效地整合来实现最终对于各种不同的机器设备和需要被控制的对象来进行有效控制，以便可以达到需要达到的目标。
二、分布式的控制系统结构
在目前的工业化自动控制系统中，随着分布式的控制系统出现，当然这也是在很大的程度上依赖于计算机技术的发展，分布式的控制系统本质上是一个计算机控制枢纽，通过这个枢纽来对于整个的工业生产过程中的数据进行详细的采集，然后进行相应的分析，最后实现必要的处理，通过这种方式来对于整个的生产过程进行实时的监测与控制。在系统中需要精确地操作就需要可以依赖于多级控制系统，而且对于集散型的控制系统来说，由于其具备了对于各种数据的实时的分析处理能力，通过这些工具来把数据传递到前端的计算机上面去，通过使用分散控制和集中管理的手段来最大的提高系统的稳定性和设备的可靠性。
三、计算机控制系统在自动化生产过程中的运用
在计算机控制中，计算机的技术以及计算机自动控制这些都是计算机控制的基础，而且在整个的工业生产中，需要传感设备、总线传输和系统软件等的配合。自动化的生产线是综合的集中了各个环节，比如原材料的输入，产品的筛选，成品的运输以及各种小的原件进行相互的组装，最后有一个对于产品的检验的环节，由这些整个的过程来进行分工与合作。
计算机控制器的可编程性，这种技术的发展在根本上有力的推动了现代工业自动化技术的发展，而且对比于上一代产品来说其主要的进步在于对控制器实现了必要的控制。硬件设备的通用性，这些硬件设备由于已经具备了一定的标准化生产能力，所以该种类型的产品类型也就非常的丰富，在很大的程度上适合于各种不同的生产类型，构建了不一样的控制系统来实现各种的功能。
在很大的程度上自动化系统需要在很大的程度上具备开放的特点和公开性等特点，用户可以依据自身的需求来个性化的对于不同的设备和系统进行组装来用于实际的生产环境；而且系统的设备彼此之间也都可以通过实时的数据收集和传输系统来使得不同的设备之间可以进行广泛的连接与合作；通过各种的传感设备，现场总线可以有效地实现对于分散式设备的控制与监管，对各种的现场设备来进行自动化的控制，以便在任何的时候都可以对于设备的运行状态进行诊断。
结语：伴随着当今社会向着人类新纪元的发展趋势来看，工业生产的自动化趋势越来越明显，在整个的工业生产中，计算机技术有了深层次的运用也在很大的层度上实现了工业生产的效率提升和最终的效益提升。所以在严格意义上来说，关注计算机控制以及工业自动化控制对于整个工业的发展都有着非常积极地意义。
参考文献：
[1] 赵春.浅析工业自动化计算机控制系统的应用[J].科技咨询，2013
自动化控制建设 篇7
水是人类赖以生存和发展不可替代的资源,是农业生产可持续发展的重要物质条件。联合国一项研究报告指出:全球现有12亿人面临中度到高度缺水的压力,80个国家水源不足,20亿人的饮水得不到保证。我国是世界上13个贫水国之一,人均占有水资源仅为世界人均占有量的1/4,全国600多个城市中有一半以上城市不同程度缺水,浙江省人均水资源量1 077 m3,仅为全国人均占有量的1/2,亩均水资源量404 m3,是全国平均水平的1/4。近年来,随着人口增加、经济发展和城市化水平的提高,水资源供需矛盾更加尖锐,2008年底到2009年初全国12个省份严重旱情给我国节水建设又一次敲响了警钟。而我国农业灌溉用水量大,而且农田用水灌溉效率低下和用水浪费的问题普遍存在。据统计资料显示,2007年,我国农业用水仍占全国总用水量的61.9%,灌溉水利用率约为47.5%(大大低于发达国家灌溉水利用率70%~80%),每年约有0.067亿hm2有效灌溉面积主要由于缺水而未能灌溉,农业缺水约每年300亿m3。同时,农业生产出现化肥使用不合理、利用率低,造成了土壤养分比例失衡,磷钾肥不足,土壤结构和土壤微生物系恶化。目前,化肥的利用率一般仅在30%~40%,由于化肥在施用中不能被充分利用,每年都有大量的化肥流失,对水体和大气造成污染和危害。在水体中表现为藻类大量繁殖,进而造成水体溶解氧减少,致使鱼类窒息死亡的现象已屡见不鲜。因此,加强农业用水、用肥管理,发展节水灌溉,积极推行农业灌溉计量工程,研究自动控制精准滴灌技术,真正实现按作物生长需要供水、施肥是建设节约型社会,科学应对水资源短缺和科学施肥问题的重要方向,实现农业可持续发展、保护生态环境具有重要的现实意义和深远的历史意义。
1 节水灌溉技术的涵义与国内外发展现状
节水灌溉是通过采用各种工程节水技术措施、农业节水技术措施和行政管理节水措施等来节约或减少水利用,是比传统的灌溉技术明显节约用水和高效用水的灌水方法、措施和制度等的总称。现在主要的节水灌溉技术有渠道防渗技术、低压管道输水灌溉技术、喷灌技术、微灌技术(包括滴灌、微喷灌、涌泉灌和地下渗灌)、膜上灌技术、雨水汇集利用技术、综合农业节水技术灌溉、节水灌溉管理技术等。其中喷、滴灌技术应用较为普遍,而滴灌是当今世界上最先进的节水灌溉技术之一,它是利用滴灌系统设备,通过低压管道系统与安装在末级管道上的滴头,将作物生长所需的水分和养分以较小的流量均匀、准确地直接输送到作物根部附近的土壤表面或土层中。
目前,世界上已有100多个国家使用节水灌溉技术,节水灌溉一般以人工控制为主,利用一些单一的监测手段,如湿度计、土壤温度计等作一些简单的观测,并没有准确全面了解作物需水肥状况、生长状态和周围的环境情况。随着电子、信息技术的发展,自动控制技术才得到越来越多的应用。在以色列全国已全部实施节水灌溉技术,其中25%为喷灌,75%为微滴灌,所有的灌溉都由计算机控制,实现了因时、因作物、因地用水和用肥自动控制。
而我国截止2007年底,全国农田节水灌溉工程面积约0.21亿hm2左右,占全国农田有效灌溉面积的36.9%,喷灌、微灌面积385.33万hm2,占16.4%,并且全国发展极不平衡。这与国民经济及社会发展的要求相比,节水灌溉的发展速度、规模和技术水平还处于低水平发展阶段。灌溉用水管理技术落后,信息技术、计算机、自动控制技术等高新技术在灌溉用水管理的应用还很少,与发达国家相比,差距很大。即使安装了滴灌设备,田间管理尚处于粗放阶段,农作物的灌水施肥基本是根据管理者的经验人为控制,一次灌水量过大或灌水时间过长较为普遍;另外,目前大多数农民还习惯于手工追肥紧接灌水的传统,即使设计安装了施肥装置,也很少使用或不用,形同虚设;没有真正实现作物用水、用肥按需分配,未能全面体现现代微滴灌技术的节水、省肥的优势。
2 自动控制精准滴灌技术的应用研究
自动控制精准滴灌技术是由土壤和环境信息无线传感网络检测系统和滴灌自动控制系统组成,通过应用微滴灌工程技术、信息技术、自动控制技术、全球卫星定位技术、计算机技术和传感技术等,科学选配微滴灌设施、电磁感应阀、变频恒压控制设备、中央控制器、传感器和土壤养分快速测试分析仪器等硬件设备,将多项现代技术和装备有机地结合起来,形成技术集成创新,实现快速地检测土壤的主要水分、温度及养分信息和环境的温度、湿度、光照强度等,并通过开发基于专家系统和Web GIS技术的信息获取和动态分析处理平台,由计算机对传感器、GPS接收机的信号进行处理,通过预先编制好的控制程序计算出相应的灌溉数据,自动启闭水泵和电磁感应阀,实现按作物生长需求进行按需定量定点精准灌水、施肥,达到节水节肥、增产增效和保护农业生态环境等作用。具有良好的社会、经济和生态效益,主要体现在:
(1)精准滴灌技术将水按作物的需要供应到作物根系分布范围的土壤,加上配备管网输水,使水分的渗漏和损失降到最低限度,水资源利用率可达97%以上,比传统灌溉方法提高水利用率40%以上。
(2)可将液态肥运用水肥同步灌溉施肥技术,直接均匀地施到作物根系层,按照作物生长需求定量施肥,为作物及时补充价格昂贵的微量元素提供了方便,并可避免浪费,大大提高了肥料的有效利用率,减轻污染。
(3)由于传统灌溉一次灌水量大,地表长时间保持湿润,环境温度和湿度相对较高,易导致病虫害发生,特别是大棚种植更为明显。而滴灌属于局部微灌,大部分土壤表面保持干燥,且滴头均匀缓慢地向根系土壤层供水,对地温的保持、回升,减少水分蒸发,降低环境湿度等均具有明显的效果,采用滴灌技术明显减少病虫害的发生,进而又可减少农药的用量。
(4)按农作物所缺的养分、水分定量定点精确施肥、灌溉,使土壤养分、水分得以协调,对土壤结构能起到保持作用,并形成适宜的土壤水、肥、热环境,减少作物病虫害的发生,化肥使用减少,提高农产品的内在品质和产量。
(5)由于有针对性的施肥,作物用多少施多少,加上病虫害的减少,大大减少了化肥和农药的淋洗、挥发、径流对水体、大气、土壤的污染,可减轻面源污染压力,有效地保护农业生态环境。
(6)由于灌溉过程都是通过系统自动控制,可以大大节约人工。
3 美人紫葡萄园滴灌自动控制系统设计方案
杭州市美人紫葡萄园自动控制精准滴灌技术试验基地由3个地块组成,面积分别为0.107、0.113、0.133 hm2,采用土壤和环境信息无线传感网络检测和滴灌自动控制相结合的系统设计方案,每块地安排2个环境信息采集点,利用土壤和环境信息无线传感网络监测系统,实现了对土壤主要水分、养分信息的快速实时检测和信息传输,通过滴灌自动控制系统自动启闭水泵、电磁感应阀,实现对农作物的按需精准灌水和施肥,并通过计算机实现远程网络查询和控制管理。
3.1 滴灌系统规划布置
3.1.1 泵站位置的选择
泵站位置设在水资源相对丰富的地方。泵站越趋于项目区中间,输水管道的长度相对越短,分水越快,输水管内径小,工程造价相对较低。另外,泵站要靠近路边,进出方便,便于管理。
3.1.2 滴灌工程设备选择
经比较先进性、适用性和合理性,设计选用以色列滴丰100滴灌管。该滴灌管普遍适用于平地或坡度较小的地块。主要性能特点有:内镶式滴灌管,滴头内置,不会丢失和破坏;侧壁式滴头过滤器,有效防止累积污物堵塞滴头;工作压力低,节省水泵能耗;铺设距离长;防回吸舌片结构,停水时不会吸入土壤颗粒。性能参数:工作压力0.14 MPa;流量1.1L/h;滴头间距0.3 m。
3.1.3 毛管布置
滴灌管及毛管布置采用单行直线布设,一行葡萄树布设一条滴灌管。
3.1.4 干支管道布置
干支管道布置根据土地走向、分区、水源及泵房位置等,考虑各轮灌组的流量相对均匀,并经对方案比较布置干支管道系统。
3.2控制调节和保护设备
3.2.1 逆止阀的安装
为了防止水泵停止运行后,水流逆转导致水泵损坏,在首部水泵前安装逆止阀。
3.2.2 电磁阀的设置
干管进口处设置一个总阀,控制流量,在轮灌控制区进口处设置电磁阀一个,考虑到灌区分散的特点,为便于集中管理,不再在单条支管或毛管处设置阀门。
3.2.3 排气阀的安排
为了防止供水时造成气堵,放水时造成真空,在干管始端安装排气阀。
3.2.4 压力检测设备
为了方便首部系统维修和检修,在首部设置前后两套压力检测设备,如压力表。
3.2.5 排水阀的设置
为了避免因冬季寒冷而使管道受冻损坏,于灌溉季节结束时将管中的水排空,在支管末端设置排水阀。
3.2.6 阀门箱的设置
在阀门集中设置处安装阀门箱。
3.3 滴灌系统电路设计
采用24 V交流电磁阀控制,6个电磁阀;基站内设电缆配电箱1个,内置220/24变压器1个,6个滴灌电磁阀24 V交流电配送继电器;1个水泵开停继电器;电缆配电箱内置单片机控制器1个,与主机RS232接口,接收主机开停泵指令,控制6路滴灌电磁阀24 V交流电配送和1路水泵开停继电输出。
4 结论及展望
自动控制精准滴灌作为一种先进的滴灌方式,要充分发挥这套无线传感检测和灌溉自动控制系统的作用,必须配以先进的灌水技术。在应用时要通过土壤和环境信息无线传感网络检测系统快速实时检测到土壤主要水分、养分、环境及光照等多种信息,联合农艺专家、作物种植专家和计算机专家,应尽快通过灌溉实验,根据不同地区土壤条件、气候条件、作物种类,按照滴灌的要求特性及作物的生长状况,制定出滴灌条件下合理的、便于实施的灌溉制度,包括不同作物、不同生育期的灌水起始点、灌水上限、灌水定额的确定、灌水时间、灌水次数等方面,通过设计建立计算机自动控制管理灌溉,发挥出滴灌应有的效益,促进节水灌溉事业的发展。
摘要：从水资源短缺、生态环境恶化与农业灌溉用水和化肥使用的浪费的矛盾,提出了发展自动控制精准滴灌技术的现实意义,介绍了节水灌溉技术的含义和在国内外的应用,并以杭州美人紫葡萄栽培基地自动控制精准滴灌技术试验区为例,较系统地阐述了自动控制精准滴灌技术在水果设施栽培中的应用研究和设计方案。
关键词：节水灌溉,自动控制,节约型农业
参考文献
[1]何龙,何勇.微灌工程技术与装备[M].中国农业科学技术出版社,2006.
[2]何勇,杨青,洪添胜,王福林.精细农业[M].杭州:浙江大学出版社,2003.
[3]杨万龙,刘春来,李娟.设施农业滴灌施肥智能化控制系统[J].农业科技通迅,2009(4).
自动化控制建设 篇8
关键词：型煤厂,特种型煤,生产线,工艺流程,自动控制系统,单元
0 引言
天津市炭金能源技术有限公司于2001年由中国矿业大学 (北京) 、中国煤炭开发有限责任公司共同出资在天津注册成立, 是一家集科研开发、生产、销售出口各种洁净型煤产品的企业。笔者结合2007年本公司新建项目的设计实践, 探讨适合多种产品特点的型煤厂设计思路和模式, 希望对型煤厂的设计和建设提供借鉴。
1 新生产线建设的背景
目前, 煤炭这种不可再生能源在日益减少, 国内外各界对煤炭进一步加工处理较以前有了更为强烈的要求, 这就不可避免地影响到具体煤炭产品的生产过程。
随着国际市场的变化尤其是美国市场消费结构的变化, 速燃型煤 (instant charcoal briquette) 的使用量呈增长的趋势, 速燃型煤是美国发明的产品, 目前占美国烧烤炭的市场份额约为30%, 其余占市场份额70%的为普通煤球。由于国际市场油价较高, 天津市炭金能源技术有限公司生产的速燃型煤相对美国产品来讲具有一定的优势, 因此, 该产品也具有一定的发展潜力。本公司原有生产线已经不再具备生产特种型煤的能力, 也为重建一条先进的能够生产多种产品的生产线提供了必要性。
在具体的生产过程中, 原有生产线的干燥系统采用的是没有经过多级净化的加热系统提供热源, 烘干温度采用人工控制, 烟气排放浓度高;配料系统则是简单的带式配料系统, 配料误差范围在5%左右, 无法满足对精度有较高要求的高质量特种产品的生产, 只能生产低端产品。而原有的包装系统设备过于简陋, 采用的是人工称重的方式, 读数有时会存在人为的误差, 无法满足客户对质量的严格要求, 装备一套能自动称量的包装系统也是必要的。
由于一些无法抗拒的因素影响, 对原有生产线改造也不能达到满意的效果。
综上所述, 只有建设一条新生产线, 借以提高产品档次, 加强市场竞争能力, 以求获得更好的效益。
2 新生产线工艺流程设计
2.1 型煤生产工艺种类的选择
型煤生产工艺种类主要靠成型的方法分类, 目前在国内外普遍使用的粉煤成型方法大体上分为3类:第一类是采用热压成型方法, 该类方法并不需要外加其它粘结剂, 只靠煤本身的粘结性在一定的温度下而成型, 可省去添加粘结剂带来的许多麻烦, 但该方法对煤种有一定的要求;第二类是采用无粘结剂高压成型方法, 即粉煤不加粘结剂, 只靠外力的作用而成型, 该类成型设备价格昂贵;第三类是采用有粘结剂冷压成型方法, 即在物料中加入粘结剂再经压制成型。在烟煤、无烟煤等无粘结剂成型较为困难的情况下, 工业上普遍采用粘结剂冷压成型方法[1]。根据当前国内外型煤工艺的发展趋势, 结合本公司的自身特点, 拟采用第三类生产工艺来建设新生产线。
2.2 型煤生产工艺流程
型煤成型生产工艺流程如图1所示。
(1) 原料准备:生产型煤用的主要原料由汽车运到厂内, 然后按预先安排的位置, 分类堆放在料场, 辅助原料如各种添加剂和粘结剂则放入仓库。
(2) 破碎、粉碎:根据特种型煤工艺对粒度要求, 该工艺设计2种破碎方式联合使用, 粉碎后的原料输送到配料仓。
(3) 根据工艺要求的各种添加剂和粘结剂经过预处理后, 经单斗提升机送入配料仓。
(4) 配料:该工艺1次可以配8种物料, PLC配料系统的启停由计算机控制, 配方数据由计算机写入, 计算机将数据传送给PLC配料系统进行启动配料胶带、自动开和停, 显示器实时监控配料过程并处理有关数据。
(5) 混合、调和:待混合的物料经胶带输送机送入到混合机中, 混合后的物料送入调和机。作用有2个:将各种物料及粘结剂混合均匀;将物料调整至最佳的“成型特性”, 以利于提高成型率和成型后的强度。
(6) 成型:混合、调和后的待成型料, 通过胶带输送机送入到成型机中, 成型机设有料位计, 可以通过手动和自动进行控制, 根据物料成型特性调节成型机至最佳工艺条件, 保证型煤成型率大于98%, 且具有较高的冷强度。
(7) 固结:“湿型煤”由胶带输送机送入型煤固结工段, 经固结后的型煤抗压强度由“湿型煤”的每个为50～100 N提高到每个为600 N以上。本固结系统为连续隧道式干燥系统, 连续进出料, 干燥时间为2～5 h (根据物料的性质和型煤的体积确定) 。
新生产线的干燥炉采用链排式干燥炉, 它是一种隧道式干燥设备。干燥炉的热源热风炉采用3级净化加2级混合的直热式燃煤热风炉, 具有以下特点: (1) 净化程度高, 烟尘排放低, 实现无烟燃烧; (2) 采用直接加热方式, 比间接加热方式节能30%以上。
3 生产线各分段自动控制单元设计
3.1 PLC配料系统
配料系统采用带在线水分测定仪的PLC自动配料系统, 该系统采用国际标准总线RS485, 实现完全无模拟远距离传输功能, 配料精度可达到0.3%。配料系统共有8条电子配料胶带, 其中配有在线水分测定仪的为4条。在线水分测定仪的工作原理:基于高频衰减的水分探测技术, 对水分有较好的敏感度, 该技术通过测试高频电场的相位和幅度的变化, 并经过智能变送器进行数摸转换和相关的数据处理, 从而达到精确测试水分含量的目的。PLC配料系统工作流程如图2所示。
3.2 成型水自动加入控制系统
成型物料需要最佳的“成型特性”才能保证良好的成型率, 而成型水是成型特性的重要影响因素, 成型水的加入采用成型水自动加入控制系统。该系统只要预先将所要加入水的配比量输入到工控机中, 工控机就会根据由称重传感器传回的物料重量信号与由在线水分测定仪传回的实时水分含量信号计算出需要加水量, 将所需的水加入到混合机中即可。成型水自动加入控制系统工作流程如图3所示。
3.3 干燥热风控制系统
干燥热风控制系统采用PID控制系统自动调节进入混合室的冷风量, 保证进入系统的热风温度始终能处在一个稳定的范围内, 这样可以有效地防止人为因素的干扰。
3.4 自动称量包装系统
新生产线的包装系统采用的是能够自动称量的包装系统, 有效地避免了因人工称重所带来的读数误差。如图4所示, 首先将所要包装的物料重量输入到现场控制机中, 需包装的物料先进入料仓, 由振动给料斗有规律地给料至秤体上, 待秤体称量达到所需物料重量时, 振动给料斗经现场控制柜控制停止给料, 同时物料会经溜槽滑到封包输送机上已准备好的纸袋中, 进而由封口缝纫机封口, 完成包装, 进行装柜。该系统所需人力较少, 一般情况下每条包装线只需配备1～2个工人即可完成包装任务。
4 新生产线的建设情况
(1) 2007年7月新生产线开始建设, 到2007年9月土建完工, 建设厂房面积为1 879 m2。
(2) 2008年2月经过7个月的建设, 新生产线设备和电气系统安装基本结束。
(3) 2008年3月生产线进入调试。
(4) 2008年4月进入试生产, 各系统运转基本正常, 生产出合格产品。
5 结语
天津市炭金能源技术有限公司在现代化型煤厂设计及建设模式方面的探索和实践证明:
(1) 从自身产品的特性出发确定合理的市场定位和高效可靠的粉煤成型工艺, 是型煤厂实现产品高质量适应不同市场要求的基础。
(2) 突破常规思路、优化工艺设计和布置、增加系统多功能性, 是型煤厂设计中应对市场变化、产品改变需着重考虑的因素。
(3) 合理增加自动控制系统的投入, 提高自动化和综合保护水平, 是型煤厂减人提效和技术升级的有力保障。
参考文献
[1]徐振刚, 刘随芹.型煤技术[M].北京:煤炭工业出版社, 2001:68-69.
[2]梁秀春.连续型煤生产线的设计与开发[J].机械工程与自动化, 2005 (10) :92-93.
[3]王小明.工业型煤厂工艺设计优化的探讨[J].煤炭加工与综合利用, 2005 (6) :44-46.
[4]黄光许, 谌伦建, 王建军, 等.生物质型煤的制备及成型原理研究[J].煤炭转化, 2008 (1) :74-76.
[5]许德平, 曹凤雅.型煤干燥固结系统的组成与设计[J].煤炭科学技术, 1998 (10) :41.
[6]马刚平, 廖洪强, 李惠忠.型煤生产线自动化监控系统设计[J].机电产品开发与创新, 2005 (6) .
[7]严瑞山.如何优化配置型煤生产线[J].中国煤炭, 2001 (4) .
[8]曹文龙.我公司型煤生产线改造小结[J].中氮肥, 2008 (6) .
[9]徐先旭, 刘德强.3万t/a型煤生产线存在的问题及改进措施[J].小氮肥, 2004 (8) .
自动化控制建设 篇9
关键词：电力系统,控制目标,控制自动化
在与现代的各种工业生产的系统相比较而言, 电力系统的控制与运行, 显得更为集中更为统一也更为复杂一些。各种发电、变电、输电、配电以及用电设备, 他们都按照一定的规律在有条不紊的运行着, 如果各个环节不能紧紧相连, 不能和谐有序的运行, 那么即使出现半点差错, 其造成的损失与危害也是不堪想象的。电能毕竟不像其他工业产品那样可以根据市场来储存来调剂, 它是以销定产的生产运营系统。但是, 无论到工厂设备还是居民用电, 开开停停是随机的, 那么电力系统的负荷就随时变化, 电力系统其他环节也就必须实时调整和控制来满足电力系统的负荷变化。
电力系统的生产设备是不停的运转工作的, 其主要环节部件甚至要几年才能够检修一次, 再加上风雨雷电冰雹等自然灾害的影响, 就使得故障发生的概率大为增加了。一旦电力系统发生事故, 那么一瞬间就会影响甚至危害非常广大, 因此, 必须及时的发现和排除故障。电力系统安全调度指挥中心就是基于此而设立的, 是一个强而有力并且拥有现代化设备能够进行自动化控制的调度中心, 可以使电力系统安全有效的运行。
1 电力运行的安全保证
安全, 是任何工厂企业的重中之重, 尤其是电力系统。众所周知, 一旦电力系统出现事故时, 轻者会使电力设备损坏, 使用户停电, 给生产生活造成一定量的损失;重者会波及到广大领域, 引起整个电路系统的崩坏, 不仅用户失去用电, 电力生产设备会遭受大规模严重的破坏, 更有甚者会出现人员伤亡, 给国家及人民带来巨大损失。电力系统的安全运行, 是电力系统调度中心的头等任务。造成电力系统运行故障既有外部原因又有内部原因。所谓外部原因即是指狂风、暴雨、冰雹、大雪甚至地震等自然灾害;内部原因则是指电力系统本身的薄弱环节、设备的老旧、工作人员的知识技能等方面因素。电力系统一般是由于外部原因引起再加上内部设备存在薄弱环节或调控失当造成危害。虽然完全避免事故是不可能的, 但是在事故发生后能及时正确的处理, 是损失降到最低却是可以办到的。一方面我们可以让电力系统本身更加强大, 比如给发电、输电、变电的设备留出一定的裕度, 电力系统自动装置运行安全可靠, 使其自身具有抵御事故的能力;而另一方面我们可以采用当代最新技术的电网调度自动化系统, 现代电力系统不仅结构庞大、复杂, 对其监视控制需要的信息技术也越来越多, 调度人员在使用自动化系统后便可以做到通观全局, 科学判断与决策, 正确的指挥, 这样可以保证电力系统安全有效的运行。
2 符合质量标准的电能
电能的质量标准不同于其他任何产品, 其质量标准为频率、电压和波形。发电机发出的电压都是正弦波形, 电力系统中的电气电子设备均是考虑正弦波形而设计的, 但正是由于现代的电力系统中加入了很多的电气电子设备, 如逆变、整流等环节, 这些会使波形产生畸变, 会产生很多种高次谐波成分, 不仅对电子设备影响严重, 对通信线路也会造成干扰, 是发电机电动机的功率下降, 影响正常运行。因此要加强对波形的自动化监测, 同时采取有效的措施消除谐波。频率, 大家都熟悉的名词, 它是电能质量中最为严格的一项, 我国允许的频率波动范围为50±0.2Hz, 为使频率稳定, 一定要保证电力系统有功功率的供求数时刻保持平衡。负荷的变动随时可能发生, 因此要时刻跟踪者负荷的有功功率, 跟随它的变动而变动。虽然现在的调频过程自动化装置进行, 但是如果负荷突然发生大幅度变化, 已经不在自动调频范围内的话, 频率也会发生较大变化, 比如负荷突然加大, 系统的所有旋转备用容量还不够时, 频率就会下降。这时调度员课增开新的发电机组。为了避免不必要的损失, 调度中心会总会预测负荷, 安排接下来的开机计划和运行。再来说说电压, 它的变动范围在我国一般是额定电压的15%, 系统中无功功率的供需平衡是电压稳定的关键因素。系统中各个局部的平衡会减少无功功率的传输。调压可以通过发电机励磁调节, 也可以用调相机和静止补偿器的调节, 还可以调压变压器的分接头调节及并联补偿电容器组的投切等。因为现代电力系统已经具备了自动化无功/电压调控系统, 因此各行各业的电压稳定的高要求相应的可以得到满足。
3 电力系统运行经济保证
虽然电力系统的运行控制的头等关注安全和电能质量, 但是电力系统的经济性也是考虑其中的, 如何尽可能的降低发电成本, 减少传输时在途中的损失等是非常重要的。电力系统若是已经投入运行, 那么经济性就取决于系统的调度方案了。但是没有一个方案是可以解决一次性问题的, 或者是一劳永逸的, 它是根据每时每刻负荷的分布计算出来的, 而负荷由处在变化中, 所以每隔一段时间就要重新计算新的方案, 但计算的实时性强, 涉及的因素有比较多, 计算量是相当的大。因此, 必须依靠计算机系统, 其强大的自动化控制系统会是一个非常好的帮助。
4 环境保护的保证
如前所述, 保证安全性、电能质量和经济性的时候, 必然会涉及到燃料消耗的问题。因此, 我们要合理地安排备用容量的组合和分布, 发电组的性能和功率也要进行综合全方面的考虑, 火电厂的燃料或者水力发电厂的水头的情况, 各个电厂与负荷中心的远近等等许多的因素, 综合考虑各种因素后计算并选择出一个经济性较好的方案, 那么, 全系统的燃料或者成本也会是最低的。当然, 没有一个方案是一劳永逸的, 因此, 我们要经常计算并选择最优方案, 这样电力系统就会处于最优的运行状态。
参考文献
[1]彭翠莲.分析变电站自动化系统安全运行管理[J].城市建设理论研究, 2011 (10) .
[2]卢秀浩.试论电气自动化控制设备可靠性的测试[J].才智, 2011 (13) .
[3]陈江.对自动化在生活中的应用及发展的一些看法[J]..科技致富向导, 2 011 (15) .
[4]李小燕, 嵇拓, 李建兴, 钟西炎.电力系统自动化控制中的智能技术应用研究[J].华章, 2011 (16) .
[5]李国栋, 马德新.基于PC的电气自动化技术[J].黑龙江科技信息, 2011 (21) .
梅达焊接控制器的自动化控制分析 篇10
1 电阻焊接的几种焊机形式
在电阻焊接当中, 若想实现最理想的焊接效果, 则需要做到低电压、大电流和功率大等电源供电的模式。而在电阻焊接当中, 电阻焊接焊机根据供电电源的不同, 可以分为以下几种焊机种类:单相工频交流焊机、二级整流焊机、逆变式焊接、三相低频焊机等。
1.1 单相工频交流焊机的性能
单相工频交流焊机的工作原理主要是指, 电流经过变压器时进行一次绕组, 再通过变压器降压实现二次绕组, 输出交流电流。单相工频交流焊机对供电电压的要求是380V的交流电。单相工频交流焊机在实际的应用当中具有广泛性, 其根本原因是对于设备的要求较低, 能够节省资金的耗费, 且对于操作的要求也是比较简单, 方便调整。但自身也具有很大的缺点, 譬如其在焊接回路当中所产生的电抗阻力比较大, 从而会导致功率降低, 因而在使用单项工频交流焊机时, 需要尽量避免焊接回路比较大的焊接, 以免使电抗阻力过大, 导致电流较小。因为单项工频交流焊机的瞬时功率大, 从而会导致对电网产生强大的攻击, 直接影响电网的品质。
1.2 二级整流焊机
二级整流焊机的工作原理主要是指, 电流经过变压器进行二次绕组, 将输出的交流电整流, 通过直流电流的形式输出。与单相工频交流焊机所使用交流电相比, 二级整流焊机所输出的直流电在焊接回路的过程中所产生电抗阻力几乎为零, 从而大大的增加了热效率和输出的电流。因其输入功率的平稳, 所以对于电网的冲击小, 可以使电网得到很好的利用。但因其焊接设备体积大、价格高在实际应用中也会有其局限性。
1.3 逆变式焊机
逆变式焊机的工作原理主要是指, 三相交流电通过整流和滤波之后输出平稳的直流电的原理。与二级整流焊机的工作原理相同, 都能够保证输入功率的平稳, 使焊接回路中所产生的电抗阻力几乎为零, 从而增加了输出的电流。其对设备体积和重量没有一定的要求, 且可以保证稳定直流电流的输出。是作为实际焊接应用中的主流焊接技术。
1.4 三相低频焊机
三相低频焊机的工作原理主要是指, 通过三相电网供电, 使输出的电流的频率低于正常的工频频率。由于是三相供电, 所以电流相对稳定, 输出功率比较高, 在焊接过程中的功率耗损也比较少。但因为其对于变压器设备体积和重量都有很大的要求, 且因为焊机技术是属于低频焊接, 所以焊接的生产率非常低, 所以应用面比较窄, 且逐步被替代。
2 中频直流焊机
中频直流焊机是在逆变式焊机的基础上演变而来的。其工作原理是将三相交流电通过全波整流形成高频交流电, 通过直流斩波技术, 将其转变成中频 (500 V/1000 Hz) 电源, 以确保焊接直流电流的输出。而梅达焊接设备就是应用中频直流焊机来保证焊接电流在焊接过程中的有效进行。其中频直流焊机具有焊接效果好, 直流稳定性高, 节能, 设备体积较小, 且焊接工作高效等特点。可以说, 中频直流焊机将会在焊接领域得到广泛的应用。
3 梅达焊接控制器
本文将针对MF5-CW-DN梅达焊接控制器来做研究, MF5-CW-DN因为专业的技术和合理的价格以及品质的优良而成为市场上焊接控制器应用的主流。
其梅达焊接控制器的主要组件构成是包括:时调器单元、断路器、隔离接触器、充电组、控制变压器和逆变器组成。
3.1 时调器单元
当时调器单元接收到焊接命令以后根据焊接命令对焊接顺序的规定进行顺序执行。当整流直流电电流稳定后, 给逆变器MFD C信号, MFD C做好焊接前的准备MFDC将准备好的信号IRTW激活, 促使时调器单元给MFDC发送焊接信号, 于是MFDC对整流直流电进行逆变处理, 经过变压器形成双频直流电流输出。当焊接的过程完成时, 时调器单元在执行完焊接顺序指令后, 将断开, 然后接触到变压器的隔离接触器上。
在时调器单元工作过程会需要MFDC的配合, 所以如果在这个焊接顺序指令执行过程中出现问题, 则有可能是时调器单元自身存在故障隐患, 或者是MFDC存在故障隐患。
3.2 断路器
针对于整个控制器系统故障问题的保护作用, 断路器会在发生故障时能够及时的将电源与与之连接的各个组件进行安全断开的一种方式。对于焊接回路的尺寸要求, 是基于MFDC的容量和应用的要求。而MFDC的尺寸又直接的影响着断路器的电流容量, 需要MFDC与断路器要相称才可以。
在断路器断电以后的几分钟需要格外注意, 即便电源被断电了, 但在MFDC仍可能会存在着电压。所以需要在断路器断电以后, 也要及时的切断整流直流电的电压以去报在对于控制器的检测和维修。
3.3 隔离接触器
在MFDC之后, 能够实现向变压器提供电源并能够断开变压器电源的设备, 就是隔离接触器。
3.4 充电组
充电组负责将电源提供给MFDC, 所以不同的MFDC有相应不同的充电组, 需要好好进行选择。一旦充电组接收到充电信号后, 将会持续的为MFDC提供充电电容, 直到MFDC被关闭, 或是MFDC发生故障, 而停止充电信号对充电组的作用。
3.5 控制变压器
控制变压器, 顾名思义是在接受到统一的电压后对各个接通组件进行变压处理, 以提供给各个组件所需的电压。其控制变压器的电压是由断路器为其提供的。
3.6 MFDC
在整个梅达焊接控制器中, MFDC的作用是非常重要的。MFDC主要是由调节板、充电组、放电电阻和电容器、热保护开关以及IGBT构成。当时调器单元对MFDC发出焊接信号时, 需要调节板对时调器单元所发出的的信号进行判断从而进行转换。在这个过程中会触发IGBT, IGBT是绝缘门双极晶体管, 也是电子开关。当绝缘们双极晶体管受到触发则根据信号的信息来控制断路器对变压器提供的电源。其不但能控制电源输入输出也能够控制电流经过变压器所需要的时间, 调节板会对于IGBT的这个行为进行检测, 以保证IGBT的工作能够有效的完成。在MFDC中需要针对温度问题设置热保护开关, 以防止因为温度过高的原因而促使MFDC发生故障或是损坏。设置热保护开关可以在温度过高时及时跳闸, 是MFDC停止工作。
4 梅达焊接控制器的特点
梅达焊接控制器可以通过接口与网络进行关联, 促使数据能够进行有效的记录、更新、编辑、备份等的作用。也就说, 形成了计算机与梅达焊接控制器的关联性。通过上 (计算机) 下 (控制器) 进行信息的相互相工作, 在梅达焊接控制器中有离散式I/O接口, 可用来进行串行通讯的配置。而对于控制器来来说, 它是一个多模块设计的控制器, 它有多任务模块设计、数字控制模块设计和检测模块设计、串行通讯模块、模拟量模块和离散式I/O模块等。这种多模块的设计能够方便于日后的维护。而在检测模块当中, C系数监测功能更是为后期维护所设计的, 它主要具备预警的功能, 及时的让用户了解控制器情况以便及时作出反映。对于回路线路的老化问题也能够得到相应的监测结果, 以方便及时的维护, 为下次的使用做提前准备。其次, 梅达焊接控制器还具备独特的网络电压等待功能, 能够对所需电压进行数值设定, 在电压没有达到设定数值的时候会进行网络等待, 直到电压达到设定数值才进行焊接工作, 这不但可以保证焊接的高效稳定性性, 也可以保证电压的安全性。
5 结语
梅达焊机运用先进的双拼直流焊机进行焊接工作, 可以有效的提高焊接工作的质量, 保证焊接电流的稳定性。而梅达焊接控制器则对于整个的焊接过程进行控制通过其独有的网络电压等待功能和多模块化的设计以及C系数监测功能对于整个焊接过程提供的安全保障、技术保障和维护保障, 使焊接工作更加的完善。
参考文献
[1]麦力.超大功率中频逆变电阻焊机的研发[J].电焊机, 2013 (2) .
[2]王淼.浅议中频电阻焊技术的应用性能[J].中国电子商务, 2012 (23) .
[3]魏庆丰, 杜坤, 姜海涛, 等.中频逆变直流电阻焊技术的分析及应用[J].汽车制造业, 2013 (2) .