自動化控制設計精品(七篇)

序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇自動化控制設計范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創作。

篇(1)

關鍵詞：自動化控制，醫藥企業，方案設計，應用效果

中圖分類號：R文獻標識碼： 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

藥品安全事關人民群眾的身體健康和生命安全，關系到經濟健康發展和社會穩定，有些醫藥生產企業由于缺乏嚴格有效的自動化控制和管理手段與機制，而發生重大的藥品生產質量事件，在社會上反響強烈。這就要求醫藥生產企業采取更加有效的措施，提升藥品質量監控力度，在這個過程中，提高自動化水平發揮著不可忽視的關鍵作用，自動化系統能提高企業的生產和管理水平，有效的控制和約束人的行為，在規范化管理的同時可以大幅降低企業生產成本，提升企業核心競爭力，同時自動化系統的應用對于企業逐漸向國外領先企業靠攏，提升整個行業的競爭能力具有重要意義，是行業發展的關鍵因素之一。

自動化系統在藥品生產中的作用

自動化系統在醫藥企業的產品生產過程中具有重要的價值：

（1）建立自動化系統可以按GMP規范要求對企業整體進行數據采樣、分析、記錄、存檔、列表、實時控制、運行狀態動態模擬、運行成本核算等多專業單元集中管理、統一調度，提高企業的整體素質，使之與國際先進水平靠攏。通過信息的網狀化和立體化管理，實現企業信息的全面共享，同時使文檔的電子化和結構化存儲，便于企業實現集中式和規范化的管理，為科學決策提供信息保證。

（2）建立全天候自動化實時監控系統，可以有效的遏制由于操作不當和人為的瀆職或系統設備本身而造成事故的發生，使管理更加規范。

（3）新型控制技術的應用，縮短生產周期從而提高設備的使用率，減少維修和染菌風險，為企業提供了穩定的生產控制手段和優化工藝的平臺。

（4）在能源計量管理項目中，為企業的生產成本核算和工作的績效考核提供了有效的數據。

（5）自動化系統的聲光報警信號能及時通報專業人員進行維修，預防事故的擴大，有效的保護生命、環境、設備、財產的安全。

自動化系統方案設計

隨著城市規模的快速擴展，處于城市中心區域的大量五六十年代建設的工業企業面臨著外遷，在開發區新建制藥園區的新制劑建設中我們在生產線的自動化控制方案上做了幾方面的提升：

3.1 空調系統

在整個制劑生產線通過自動化技術對設備自身及空氣的純凈度、濕度、溫度、流速等進行參數監控和控制以滿足制藥工藝的要求，具體內容有：風機的啟?？刂?、風機變頻調節、運行狀態、故障報警、手自動狀態、初效中效過濾網阻塞報警、回風溫濕度、送風溫濕度、加濕器啟停，溫濕度調節、新風風閥控制、部分潔凈房間的溫度 濕度及微壓差參數監測控制等。

網絡方式采用智能分布式, 實現各控制節點之間，以及它們與專用控制、接口設備之間的數據通信。

3.2 規范管理與智能設備

制劑生產中，雖然制劑設備本身的自動化內容比較豐富，但他們的自動化問題大多數是由設備制造商來完成的，是自我封閉的，形成了一個個孤島，還有一些中間過程如原輔料 中間品 半成品等缺乏合適的監控手段，整個生產過程存在著大量的人工操作和質量不可控的環節。

根據上述狀況在項目設計中一方面根據生產和管理的實際需求，進行模塊化和層次化的考慮，詳細梳理并合理設計生產全過程的批生產和批管理流程方案，確定藥品生產全過程中的關鍵質量控制點，把包括最底層的操作工人在內的所有生產和管理人員的所有工作，全部統一在同一個信息化的網絡操作平臺上，由計算機系統有效地規范、約束或取代人的操作行為，從而降低生產環節中由于人為因素導致的質量偏差和事故；另一方面對智能設備的定購提出盡可能統一的通訊接口，通過485接口接入串口服務器，然后轉為以太網直接接入工序的控制網絡。

3.3 能源成本核算

制劑生產中除了原材料成本外能源的消耗也占有較大比例。 生產中常用的能源一般有一次水、循環水、冷凍水、熱水、蒸汽、壓縮空氣（高壓 低壓）、用電量等，因此能源自動計量系統就是對這些能源的使用情況進行采集、瞬時計量，自動記錄各種能源的使用量，并對能源異常消耗進行報警，利用能源計量數據的采集、診斷、分析進行成本核算及生成各種報表，由此達到有效管理節能降耗的目的。

3.4 系統集成

在管理層，網絡將自身的管理設備和建筑物中其他相關系統和獨立的智能化系統連接起來，實現各系統之間的數據通信、信息共享以及其他廠商設備和系統的通訊，網絡采用以太網，以標準TCP/IP協議互相通信，中央操作站及分站，數據管理服務器，網絡控制引擎等設備分布其上，通過瀏覽器，即可以通過用戶名和密碼輕松訪問權限范圍內的被控設備，同時通過內聯網把數據上傳至總部管理層作為決策依據。

安裝注意事項

在項目建設施工過程中要注意以下幾個方面：

（1）現場的電纜、管線、橋架施工安裝須遵守有關規范，測量管線及氣動信號管線的敷設應本著避開高溫、機械損傷、工藝介質排放口、易泄漏、腐蝕、振動、妨礙檢修等場所，不影響交通及整齊美觀的原則進行施工。

（2）儀表設備及控制執行機構，如調節閥等設備的安裝位置都要便于維護和維修，高空處要制作相應的安裝維修工作臺。

（3）儀表線路與工藝設備、管道絕緣層表面之間的距離應符合規范要求；儀表信號電纜與電力電纜平行鋪設時，應保證規定的最小間距，與電力電纜交叉鋪設時，宜成直角。

（4）從電纜橋架至設備的電纜須穿鋼管敷設，注意潔凈區的管線敷設須滿足衛生要求，現場橋架、電纜護管、儀表及箱體應按規定可靠接地，電纜橋架中信號電纜與電力電纜之間需加裝隔離板。

（5） 一次儀表的安裝位置以相關專業的設備、管道位置為準；流量測量信號點的安裝位置保證有足夠的前、后直管段。

（6）土建施工時，凡是自動化專業管線需穿墻，穿樓板或電纜橋架安裝需要預埋鋼板時，請及時與土建專業配合。

（7）組網時要注意RS-485 的接地問題，對整個網絡，必須有一條低阻的信號地將兩個接口的工作地連接起來，使共模干擾電壓被短路。這條信號地可以是額外的一條線（非屏蔽雙絞線），或者是屏蔽雙絞線的屏蔽層。

自控系統的實際應用效果分析

（1）方案的實施合理可靠地解決了生產線中各智能設備自動化檢測與控制的孤島問題，數據更加統一，管理集中便利，使得整個生產線的生產與設備調度自動化過程連貫起來，為成功實現生產全過程的控制和管理提供了技術上的保證。

（2）采用自動化和信息化相結合的手段，能在最大范圍內控制和約束人的行為，排除一切人為的失誤和環境條件的干擾，使藥品在整個生產周期都能夠自動和極其嚴格地按照既定的最優化工藝條件和GMP質量管理規范進行生產，使得藥品質量的可控、可追溯、可驗證變為可能。

（3）項目的實施提升了對藥品生產過程的控制力度，同時自動形成的生產和質量檢驗、控制和驗證所需要的生產文檔、質量文檔和驗證文檔，為項目順利通過國家GMP、美國FDA及歐盟的相關認證提供了大量電子文檔認證。

（4）能源自動計量系統的監控使得企業隨時掌握能源消耗情況，通過能源定量化管理，做到能耗有數據，制定生產工序和產品能耗定額有依據，考核用能狀況有標準，為制訂節能的操作制度創造條件，同時為合理開展節能技術改造提供可靠依據。

結論

自動化系統的建立和完善是提升我國醫藥行業相關企業整體水平的重要途徑之一，有助于企業建立先進規范化的生產管理體系。在藥品生產過程中，可以在多個方面運用自動化系統，將自動化系統與已有的其它相關系統聯系在一起，共同實現對生產流程的監控管理和統一調度，從而實現縮短生產周期，提高運營效率，控制生產成本，進行績效考核以及及時對設備等進行維修以確保生產安全等目的。

參考文獻：

【1】黃超群 唐軍  孫航. 工業生產過程中的SCADA應用分析. 自動化與儀器儀表. 2012，（5）

【2】鄒芳云 楊瑞鋒.智能儀表管理系統的設計與應用. 自動化與儀表. 2013，（10）

篇(2)

關鍵詞：大型電氣設備；自動化控制；任務合理調度模型；并行分布

引言

隨著國際自動化水平的不斷提升，大型電氣設備在我國各領域的應用也越來越廣。在大型電氣設備的自動化控制中，任務合理調度的有序進行，是增強大型電氣設備應用性能、提高企業經濟效益的關鍵[1⁃3]。任務合理調度問題也一直是各國科研人員研究的難點課題之一，科研人員曾設計出一些大型電氣設備的自動化控制中任務合理調度模型，但這些模型均存在一定的問題，無法給予大型電氣設備精準、高效的自動化控制[4⁃6]。任務合理調度問題一直是各國科研人員研究的難點課題之一，本文設計一種調度穩定性好、通信性能強的大型電氣設備的自動化控制中任務合理調度模型。

1大型電氣設備自動化控制中的任務調度性質分析

大型電氣設備由一個母設備與多個子設備組成，其實質是一種異構的星型網絡。在大型電氣設備的自動化控制中，使用P={P0,P1,⋯,Pi,⋯,PN}表示含有N個子設備的大型電氣設備總集合（i是一個自然數，表示隨機提取的子設備序列號，1iN），其中，P0表示大型電氣設備中的母設備，余下的均為子設備。用l表示大型電氣設備中母設備對子設備的自動化控制通道長度，那么，大型電氣設備自動化控制網絡示意圖如圖1所示。由圖1可知，大型電氣設備的自動化控制任務全部存儲于母設備P0中，由于每條子設備控制通道的長度l均不相同，因此母設備P0的自動化控制效率處于不斷變化當中，這使得任務合理調度形成了一種“大面積、分散式”的工作性質，這種工作性質要求所設計的任務合理調度模型需要通過“并行分布”原則給予大型電氣設備精準、高效的自動化控制。同時，由于自動化控制效率的不同將導致大型電氣設備中的N個子設備，無法同時接收到母設備分配出的自動化控制任務。因此，大型電氣設備自動化控制中任務調度的工作量是隨時間而不斷增長，這一性質要求所設計的任務合理調度模型也應該擁有較強的可擴展性，以維持大型電氣設備的應用性能。

2自動化控制中任務合理調度模型設計

根據第1節給出的“并行分布”和“高度可擴展性”的設計原則，對大型電氣設備的自動化控制中任務合理調度模型進行設計。假設大型電氣設備中的母設備獲取到的自動化控制任務調度順序為α1,α2,⋯,αn，（n為自動化控制任務的數量），將按照上述調度順序進行調度工作的子設備設為Pα1,Pα2,⋯,Pαn，用rα1,rα2,⋯,rαn表示這些子設備的開啟時間。為了增強所設計大型電氣設備的自動化控制中任務合理調度模型的通信性能，并同時獲取優異的調度穩定性，規定子設備的開啟時間rα1,rα2,⋯,rαn必須早于母設備調度工作開始時間wα1,wα2,⋯,wαn，由此設計出的任務合理調度模型和模型工作流程如圖2、圖3所示。

3實驗驗證

3.1實驗準備仿真實驗使用3臺相同規格、型號的虛擬實驗設備，分別寫入本文模型、星型網絡任務合理調度模型和總線型網絡任務合理調度模型，并對同一大型電器設備依次進行任務調度。每臺虛擬實驗設備都擁有兩個通信接口，實驗前，將兩個通信接口的帶寬范圍分別設為[0Mb/s，1.5Mb/s]和[1.5Mb/s，3.0Mb/s]。現進行三個任務合理調度模型調度穩定性和通信性能的驗證實驗，實驗共計進行6h。3.2模型調度穩定性驗證實驗中，每隔1h對三個系統在兩個通信接口中的任務吞吐量數據進行采集，并制成曲線圖，如圖4、圖5所示。由圖4、圖5可得，在帶寬范圍為[0Mb/s，1.5Mb/s]的通信接口1中，三個模型的任務吞吐量曲線波動均不明顯，本文模型的任務吞吐量曲線幾乎為直線狀態。而在帶寬范圍為[1.5Mb/s，3.0Mb/s]的通信接口2中，星型網絡任務合理調度模型和總線型網絡任務合理調度模型的任務吞吐量曲線波動情況明顯變大，并且下降情況嚴重。而本文模型的任務吞吐量曲線僅僅存在細微波動，并無明顯下降，表明本文模型的調度穩定性較好。3.3模型通信性能驗證在大型電氣設備的自動化控制中，通信性能較強的任務合理調度模型不容易受到網絡入侵的影響，并且傳輸速率更快，是增強大型電氣設備應用性能的基礎保障。因此，模型通信性能的驗證實驗每隔1h變換一次網絡入侵類型，每隔10min記錄下三個模型在兩個通信接口中的傳輸速率。將實驗數據繪制成曲線圖，如圖6、圖7所示。由圖6、圖7可得，在兩個通信接口中，本文模型在網絡入侵下的傳輸速率均高于星型網絡任務合理調度模型和總線型網絡任務合理調度模型，即網絡入侵對本文模型的傳輸速率幾乎無影響，表明本文模型具有通信性能強的優點。

4結論

篇(3)

電氣自動化控制系統主要由以下幾個部分組成：第一，電源供電回路，為控制系統的運行提供電源。第二，保護回路，一般由熔斷器、穩壓組件、繼電器等組件組成，對電氣設備和線路的運行實現保護作用。第三，信號回路，通過一定的轉換規則，將電信號轉換為直觀的形式，以此來快速的判斷設備和線路的運行是否處于正常工作狀態。第四，自動與手動回路。在自動化控制系統中仍然需要手動環節的控制作用，通過轉換開關的作用快速實現自動與手動的切換，能夠促進控制功能的有效發揮。第五，控制停車回路。在自動化控制系統中，包括啟動設備和制動設備，才能實現能耗制動、倒拉翻轉制動等，根據不同的設備制動需求選擇不同的制動設備。第六，自鎖及閉鎖回路。自鎖是在控制系統啟動以后，電氣設備維持正常工作環境的狀態，而閉鎖則是用來保證電氣設備和線路正常運行的穩定性和安全性。一般在控制系統中，如果包括兩臺或者兩臺以上的設備，只能實現對一臺設備的自鎖功能。

2電氣自動化控制系統的設計思路

2.1集中監控方式

這種控制方式最大的有點就是操作起來簡便，而且進行防護設計方面也相對比較簡單。不過這種控制方法必須把所有設備的所有功能都集中到一個處理器中，這就容易造成處理器任務過重，而且一旦處理器發生故障，那么將會直接影響整個控制系統的正常運行，進而影響生產效率。而且設備中隔離道閘的操作特別容易受到輔助接點的影響，導致無法正常操作，這樣就會增加維修費用，給企業帶來更多的生產成本。所以我們應該加強對這種控制技術的了解，在使用的時候也需要進行科學衡量才能夠保證生產順利。

2.2遠程監控方式

這種控制技術具有很多優點，例如，節約生產成本、可靠性能高、操作比較靈活等等，所以在系統控制方面能夠被廣泛使用。但是這種技術受到通訊速度的影響，所以在使用這種技術時，應該確定操作設備能否滿足該技術通訊速度的要求，而且這種監控方式只適合在小型設備中使用，不能夠用在大型電氣設備中，這也是我們應該注意的問題。

2.3現場總線監控方式

這種方式是當前電氣自動化控制系統中最為常用的控制技術，在實踐中的應用效果十分好，取得了很多成功的經驗，為智能電氣設備的發展提供了重要借鑒。相比其他控制技術來說，這種方式的適用性更強，能夠根據不同的需要選擇最合適的控制系統設計，給生產帶來更多的便利。由于這種技術本身就存在監控功能，所以不需要很多的使用設備，只要根據需要直接安裝相關的智能設備，實現與監控系統的連接，就能夠實現遠程監控，極大地減少電纜的使用數量，提高了生產效率。此外，這種控制方法中的設備都是獨立才做的，通過計算機把各個設備之間相互諒解，不僅能夠很靈活的進行組合，還能夠提高系統運行的可靠性，而且其中任何一個設備發生故障都不會對整個系統產生影響，保證生產的正常運行。這種技術也是未來電氣技術發展的主要方向，我們應該對此深入研究。

3電氣自動化控制系統的發展趨勢

隨著科學技術的快速發展，計算機應用技術的普及，電氣自動化控制技術在各行各業中被廣泛應用，特別是隨著OPC技術的誕生，進一步促進了電氣自動化控制技術和計算機的結合。未來電氣技術和計算機技術的融合將更加緊密，這也是當前以及未來電子商務的目標。不論從電氣技術發展角度來說，還是從計算機技術發展角度來看，電氣自動化控制系統必然會隨著時代的進步而進步，同時能夠在不同領域發揮重要的作用，使生產率得到很大提升，進一步促進我國經濟的發展，提高我國電氣技術在國際上的地位。

4結束語

篇(4)

關鍵詞：選礦工藝 ；自動化控制；PLC

中圖分類號： TU2 文獻標識碼： A

1、概述

FCS（Fieldbus Control System現場總線控制系統）是用現場總線網絡將現場各個控制器和儀表設備互聯，構成現場總線控制系統，同時控制功能可降低安裝成本和維修費用。FCS是一種開放的、具有互操作性的、分散的分布式控制系統，現在廣泛應用于選礦自動化控制系統中，并取得了較好的效果。

2、某選礦廠自動控制系統設計

2.1 選礦廠自動控制系統架構

根據某選礦廠的工藝流程要求，初步擬定該選礦廠的控制系統由5個控制站，與一個中央控制室組成環網?？刂茖犹峁┝松a工藝數據和設備信息采集、過程數據控制處理與實時控制等功能，主要由PAC站與HMI組成。

各站內部采用PROFIBUS-DP現場工業總線的方式進行數據通訊；各站與中央控制室之間，采用以太網的方式進行數據傳輸及存儲[3]。5個控制站分別是：（1）粗碎、中碎及干選控制站；（2）高壓輥磨機流程控制站；（3）1#系列篩分預選及磨選控制站；（4）2#系列篩分預選及磨選控制站；（5）濃縮、環水及尾礦控制站。

選礦廠控制系統的信息層主要提供了現場生產過程的模擬顯示、操作指令下達、報警顯示、數據存儲、歷史記錄、報表分析及WEB等功能。信息層主要由操作員分站、操作員總站、工程師站、歷史服務器、WEB服務器、WEB客戶端、以太網交換機和網絡打印機，以及相關的軟件等組成。

2.2 選礦廠自動控制系統軟件設計

該系統所用的軟件主要有：操作系統軟件WindowsXP SP2、PLC控制應用軟件Machine Edition、組態監控軟件iFix、歷史數據庫軟件iHistorian、WEB軟件Portal。

信息層的計算機操作系統主要配備Windows XP Service Pack 2。它對個人用戶來說：具有可靠的附件安全檢查，提供更多的網絡安全保護，確保了網頁瀏覽更安全。系統組態采用iFix軟件，由于iFix系列軟件的C/S架構，系統選用2套iFix增強型的無限點開發版軟件作為工程師冗余站。此軟件通過專業驅動和下位的PLC連接，實現和PLC的數據的交互。同時，選用6套iClient軟件作為此系統的操作員站，用來實現對系統的監控，其中5套是分別對應于各控制站，另外1套是整個系統的總監控[4]。

系統中的數據管理選用GE公司的iHistorian軟件來實現歷史數據的壓縮歸檔存儲。iHistorian數據庫通過iFix采集器和下位的iFix軟件連接，從iFix軟件的數據庫中獲取數據。同時，它可以通過其它采集器以及接口和別的系統連接。系統中的WEB功能由GE公司的Portal軟件來實現，Portal是一個專業的可視化的數據分析報表生成和web的軟件。系統中涉及到的三個GE Fanuc軟件直接可以實現無縫連接。

2.3 選礦過程主要控制方法

選礦過程控制主要有前饋控制、反饋控制和以反饋控制為主，輔以前饋控制的綜合控制三種。前饋控制是干涉因素未進入過程以前，先檢測出其有關參數，利用事先研究的關系式，判明其對生產過程的影響，按要求予以校正。反饋控制是先測出被控變量參數，反饋到控制器與給定值進行比較，然后根據比較結果，調節被控變量直至與給定值接近。因此，設計通常采用以反饋控制為主，并輔以前饋控制的綜合控制方式，如磨礦回路中的給礦量、濃度和粒度控制；浮選回路中的給藥量、品位和液位控制等[5]。

該選礦廠工藝流程主要包括：碎礦工藝流程控制、高壓輥磨流程控制、篩分預選及磨選控制、一段磨礦的工藝控制、二段磨礦的工藝控制、尾礦濃縮及尾礦輸送控制。

控制系統通過對濃縮機底流濃度的檢測，分析現時的排礦濃度與工藝設定的濃度是否有偏差，如分析結果有偏差，控制系統將會根據偏差決策：進行調整或者不調、進行調大或者調小底流的放礦閥，用以改變濃密機底流的排礦量，從而控制調整濃密機內的積礦量，達到控制底流排礦濃度的目的。

3、系統設計特點

系統采用基于現場總線控制的配電模式，使控制系統通過PLC對軟啟動器、變頻器、電機保護器等智能設備進行檢測和控制。從而實現對流程設備進行多變量的監控，提高數據的采集精度和控制精度，并實現完全意義上的遠程監控。

使用FCS技術將現場智能設備通過總線的方式連接起來，即是實現了更高意義的配電自動化和過程自動化，其特點如下：

（1）由于控制系統與現場設備是通過總線進行數字化的傳輸，因而減少了以往模擬信號的轉換環節，提高了數據的采集精度和控制精度。

（2）利用FCS現場總線控制系統和總線通訊，來控制和檢測加有智能功能的流程設備。

（3）總線方式具有結構性好，FCS可以把智能技術分散現場各點，依靠現場智能設備實現基本控制功能。

（4）通過現場總線可以連接所有智能設備，大大減少了控制電纜的數量和施工調試的費用，也減少了日常維護量，有利于實現該選礦廠的減人增效的目標要求。

4、結語

基于FCS的選礦自動化控制系統設計能實現以下功能：

（1）對選礦廠實行集中操作控制即：通過自動化控制系統對生產流程實現全流程的自動啟/停控制；對生產流程及設備運行狀態進行實時自動監控，從而保證流程在線運行設備安全。

（2）對生產流程中重要的工藝參數如：礦倉料位、礦漿池液位、蓄水及環水池液位、破碎機、高壓輥磨機、球磨機給礦量、各給水環節的給水量等進行實時檢測和顯示。

（3）通過控制系統網絡，將選廠生產信息向上級相關部門實時傳送和，在提高礦業公司選礦廠生產自動化水平的同時、提高礦業公司現代化企業的管理水平。

（4）對該選礦廠的工業電視監控系統將采用先進的、基于C/S結構的數字視頻監控系統。

通過對該選礦廠生產過程的自動化控制設計，使該選礦廠的自動化裝備水平達到國際先進和國內領先水平，生產效率和指標達到國內選礦廠生的先進水平。

參考文獻

[1] 袁秀英.組態控制技術[M].電子工業出版社，2003.67～88.

[2] 黃雨虹，陳慶玲.選礦車間生產過程控制方案的優化[J].輕金屬，2003（10）：9-12

篇(5)

關鍵詞：燃燒系統 自動化控制 邏輯 分析

中圖分類號：TP273.5 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2013）04-0008-02

筆者曾經于2010年參與SPV電站的燃燒系統自動化控制設計，該項目按照奧地利著名的上市公司蘭精公司BRUNO先生提供的先進邏輯，對燃燒系統進行自動控制，經過SPV電站現場三個多月的運行，在現場收到良好的效果，一方面減少了運行人員的工作量，保證了系統的穩定運行，增加了系統的可靠性，同時也為SPV創造了極大的經濟利益。

1 項目背景分析

SPV電站燃燒系統自動化控制設計項目（鍋爐島）主要是由無錫華光鍋爐廠提供的130T循環流化床鍋爐系統、飛灰添加系統、石灰石添加系統、纖維泥添加系統、稻殼添加系統、布袋除塵系統、柴油、天然氣點火系統、DCS自動控制系統等系統組成。由于系統比較多，控制比較復雜。

2 投燃燒自動化的條件分析

（1）所有的壓力變送器必須滿足一定的精度——SPV采用的是ROSEMENT的3051系列壓力變送器，精度都在千分之5以下；

（2）所有的溫度采用溫度變送器進行隔離，提高系統的精確性、穩定性、可靠性；

（3）所有的風量測量采用高精度的德國產DeltaBar流量計，安裝中確保流量計的安裝距離滿足要求，從而使儀表的精度控制在1%左右（國產的流量計誤差在5-10%）；

（4）執行裝置使用AUMA的執行機構，性能穩定，頻繁動作而電機不會過熱損壞；

（5）三臺給煤機采用國內第一品牌的賽摩密封式給料機，轉速控制采用ABB變頻器，現場對給煤機稱重系統進行了標定，誤差在千分之五以內；

（6）所有的引風機、一次風機、二次風機采用ABB變頻器控制，一方面提高了節能效果，另一方面響應速度快，便于自動控制；

（7）將天然氣、一次風流量、二次風流量、蒸汽流量進行壓力溫度補償，補償公式為：F1=K*（ΔΡ*ρ1）1/2，ρ1密度是由壓力溫度工況所決定的，并將工況流量轉換到標準狀態下的標準流量：F0=P1*F1*273/{P0*（T1+273）}。

3 燃燒系統控制的邏輯分析

3.1 鍋爐燃料熱量的計算

鍋爐中能產生能量的物料有：天然氣、柴油、纖維泥、飛灰、稻殼、煤等，鍋爐燃料熱量的詳細計算得到所有的鍋爐燃料產生的熱量，單位為MW。

3.2 燃燒風量分析

圖1是計算補償后的一次風機、二次風機、返料風機的總風量G，REST風量K是指用于密封助吹用的播煤風量（取壓點在一次風流量計之前）及返料風的總和。

通過根據預設的燃料和空氣流量的計算控制，可以使燃燒爐內的燃料完全燃燒，避免造成污染和浪費，同時還可避免因空氣不足造成的燃燒不充分現象發生或因空氣流量過大增加風機的耗電量或熄火現象。

3.3 PID調節

經計算可知當鍋爐在額定狀態下，130T蒸汽對應的能量為114MW，DCS可以根據鍋爐的負荷自動輸出一個能量值，同時操作員可以根據實際情況進行手動控制、可以很方便的輸入鍋爐需要的能量（手動微調）。

3.4 輸出能量與現有能量（Energy）的比較分析

PID調節輸出的負荷，與目前Energy的負荷作為比較，取最小值送至RAMP模塊。RAMP模塊是一個保證負荷不能突變的模塊，每分鐘的變化為8MW/min。

Energy模塊取值范圍為鍋爐所需要的總能量MW的85%-115%，當鍋爐增加負荷時，取115%MW，當鍋爐降負荷時取85%，這樣做的優點時可以防止鍋爐負荷突變，引起負荷大起大落，造成燃燒不穩定。鍋爐所需要燃料的能量MW等于主蒸汽的能量加上尾部煙氣所帶走的能量并加上鍋爐能量損耗，減去給水流量所帶的能量再減去一次風、二次風、返料風所帶的熱量。

3.5 氧量控制I

氧量控制輸入由三部分組成，1過氧量系數，它可以根據鍋爐負荷，氧量控制器自動輸出一個系數（范圍0.8-1.5）；2鍋爐每MW所需要的標準風量，由工程師輸入，是個理論值，取值范圍在700-1300NM3，可根據燃燒條件自由輸入；3氧量平衡系數，當操作員操作鍋爐時，通過觀察鍋爐的燃燒情況，從而可以通過該系數對風量進行微調。氧量控制器輸出值為F、I。

3.6 控制邏輯的相關計算

RAMP輸出值與鍋爐現有燃料能量做比較，取最大值后與I（NM3/MW）相乘便可以得到鍋爐所需要的最大風量。

鍋爐現有的風量G與理論值F相除，便得到了鍋爐所允許的最大能量值，與現有的鍋爐能量MW做比較后，取最小值減去飛灰、纖維泥、柴油、天然氣等熱量后，分配給給煤機系統。這正體現了鍋爐先加風，后加煤；先減煤，后減風的燃燒原則。

圖2的作用是將計算出來的鍋爐所需要的風量J減去返料風與播煤風K后，按不同的系數（一般一次風60%，二次風40%），分配給兩臺一次風機與二次風機，通過控制風機左右側執行機構來調節風量。當執行機構全開時，通過調節變頻器來提高電機的轉速，從而保證執行機構有一定的調節裕度。

再將計算出來的鍋爐所需要的能量減去飛灰、纖維泥、燃油、天然氣、稻殼等燃燒所產生的能量后，分配給三給煤機。對于不同品質的煤，操作員可以根據化驗結果輸入不同的煤的大卡值，每臺給煤機便可計算出所需要的煤量。從而實現了燃燒的自動控制。

4 結語

綜上所述，在熱工人員的精心調試下，在DCS廠家軟件精心組態下，在運行人員的全力配合下，在BRUNO等專家的指導下，我們實現了在SPV電廠的燃燒控制的自動運行，我們在燃燒自動控制上取得了成功。通過這個項目，我們打破了國內很多專家對燃燒自動化能否實現的懷疑，為國內流化床鍋爐電廠自動化控制提供了成功的范例。

參考文獻

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【關鍵詞】船閘；PLC；自控

隨著航運業的發展，船閘的數量也在不斷增加，如何提高船閘的管理水平和便于操作管理人員的使用，同時使船舶迅速便利安全的通過船閘，是擺在船閘設計人員和管理人員面前具有挑戰性的工作。新時期對運行效率也有著不同的要求，因此，開發新技術、應用新技術也是我們技術人員義不容辭的職責，我們應不斷地總結經驗，提高PLC自動控制系統的安全、可靠性，進一步提高船閘的使用效率。

1 船閘自控系統的設計和有關說明

1.1 自控系統設備

宿遷三號船閘自控系統由上、下游四臺PLC控制柜、三個操作臺、五只端子箱、4臺備用動力箱組成。集控室安裝一個操作臺，四閘首機房各安裝一端子箱和備用動力箱。

1.2 系統控制方式

自動控制系統有計算機操作和按鈕操作兩種控制方式。以計算機操作控制為主，按鈕操作為輔。計算機控制由WEBAccess組態軟件經編程組態后實現。計算機操作具有程控和單項兩種方式。程控即一個上行或下行程序只需按一次關閘按鈕，開閥、開閘、關閥幾步連續順序自動進行，自動開閘門完全依靠水位計發水平信號，當水位計因故不能發水位信號時，則需要人為發水平信號后在按開閘門按鈕才能打開閘門；按鈕操作主要是在計算機暫時故障的情況下，在閘首機房操作臺上進行的一種簡單臨時的基本操作。

1.3 新技術和新設備

船閘自動控制系統中使用了多項新技術和新設備。系統使用了多種新型進口傳感器，以提高整個系統的穩定性。閘門使用進口光電開關和觸點式門頭開關雙重保險確保信號的采集正確，防止浪涌采集到的錯誤信號。液壓設備上安裝了高精度（精度可達0.05%）、可靠性強、穩定性好的磁質位移傳感器，使系統時刻精確的采集到閘門的開關量，并顯示于組態操作界面中。水位裝置具有綜合比較功能，確保水位齊平信號準確，避免受水浪波動影響發出假信號。PARKER派克PQ-F00系列比例放大器的應用，使PLC可以通過指令信號完成對柱塞泵的流量進行連續的調節控制。

1.4 在PLC自控系統中引入了自動語音播報

由于船閘廣播用語絕大多數是固定用語。廣播語音主要包括固定調度用語，船舶信息語音，用多媒體技術和語音合成技術，建立了船閘調度常用語言語音庫，組態程序根據船閘的運行狀態來動觸發語音播報，使主控室電腦可以自動播報安全提示等等。除了自動播報之外，值班人員還可以隨時進行人工播報。有了這個自動語音播報系統，很大程度的降低了工作人員的播報工作量，更有利于樹立船閘的文明服務形象，安全提示信息更加完備、準確、規范化，更好的為過往船舶服務。

1.5 系統設計了安全測試功能

除了PLC系統自有的自診斷功能外，系統還具有安全測試功能。為保證船閘的安全正常運行，系統設有必要的安全檢測裝置，主要包括：啟閉機油壓檢測；啟閉機油溫檢測；啟閉機油堵檢測；控制系統自檢；受控設備故障檢測；電氣故障檢測（包括電動機熱繼電器和供電回路電源通電等）。

1.6 緊急事件的應急處理設計

預設急事件的自動處理程序。對于緊急情況設有一鍵處理功能。針對可能發生的情況系統預先設有相應的自動處理的程序，對可能發生的吊船、夾檔情況設有吊船處理按鈕、夾檔理按鈕和急停開關按鈕。情況發生時，只需按下相應按鈕則可以自動執行相應處理。避免緊急情況下，由于操作人員操作處理不當引起更大損失。

2 船閘自控系統操作應用方面的優點與不足

船閘電氣自控系統在建設的初期，通過充分調研、現場參觀的方式設置了門頭光電開關，引入了閘閥門運行同步糾偏系統，使閘門開、關的同步性更為準確。高新技術設備的應用：如磁質位移傳感器、比例放大器，使得電氣自控系統的操作、閘閥門的液壓啟閉設備設施的運作更加協調，通過運行情況來看，該系統具有運行穩定、故障率低、操作方式簡便易懂、安全可靠性高等技術優勢。

2.1 計算機系統配置合理、得當，符合人機操作原理

系統使用WebAccess組態軟件編程，將通過網絡采集到各種信息，以數據/文本/圖形/動畫/實時畫面等方式呈顯于操作員面。使操作人員在操作臺電腦前隨時可以了解設備運行狀況和船閘運行狀態。且WebAccess組態軟件使用，使船閘的生產操作簡化為簡單的鼠標操作，所有操作只是用鼠標輕輕一點組態界面中的按鈕，就可以實現對船閘設備的控制，完成提閥、開閘、關閘等操作。避免了以往使用觸點式按鈕操作帶來的，按鈕脫焊等機械故障，通過操作界面實現人機對話，自動補充了操作員對運行步驟的再確認，船閘運行安全可靠性進一步增強。

2.2 計算機界面模擬屏的應用，使閘閥門運行狀態更為直觀

船閘的運作，無外乎對閘、閥門的實際動作情況即開度狀態進行了解，紅綠燈的轉換狀況及閘室內外的水位情況進行確認。為了更加直觀、簡便的加以對船閘設備的運行狀況進行了解，設計之初、安裝過程中，在閘閥門液壓油缸體內，安裝了磁質位移傳感器，了解該設備設施先進程度高，船閘技術應用以來，準確的在界面上顯示了閘閥門的開度數值情況，模擬開、關閘閥門過程的位置變動情況也較為清晰。既有數值理性的認識，又兼有閘閥門實物感觀方面形的表現，加上狀態過程、閃爍提示，操作員更加一目了然設備運作所處的狀態。完好的界面顯示，也為我們對故障現象的查找、排除提供了方便。

2.3 閘閥門運行同步糾偏系統應用了先進的設備，使閘閥門同步運行的效果更為理想。門頭光電開關及反光板分別設置在閘門的頂端近中縫位置處，閘門的運作同步效果控制在偏差30cm范圍內有效，閘閥門的同步方面的調節一個是可以從電比例放大泵的油量控制閥進行調節，從而調節壓力的大小，一個是從PLC程序圖中對磁質位移傳感器的初設變量進行調節。兩個方面都要兼顧考慮，運行以來，液壓系統壓力也較穩定，同步效果很好。

2.4 水平信號的完善（采用超聲波水位計），確保了船閘系統的運行穩定，在我所二線船閘自控系統設計之初，我們從管理角度出發綜合考慮了水位計的使用效能，最終的應用上，鑒于水位計失靈下的措施彌補，為使程序更加協調，保證船閘不問斷運作，我們設置了人工手動水平信號，一旦水位計出現故障，仍可以根據實際水位水平情況，手動鍵入信號，確保閘開程序的進行，不至于因水位計故障而造成船閘斷航現象。

2.5 終端信號采集、技術方面的再開發

自動化控制系統，對閘閥門開關動作到位情況的信號收集，仍停留在依靠行程開關的動作信息反饋得來，由于行程開關的應用存在易損、固定裝置易松動、檢修更換量大等不便之處，在與設計部門的溝通方面仍致力于優先使用磁致位移傳感器。原因有二：一是磁致位移傳感器能夠準確反映出閘閥門動作行程位置變量的準確數值；二是通過截取開度儀的開終、關終的到位數值作為開關到位信號，代替行程開關發出的開關到位信號輸入到PLC控制程序中。我們對此一直探索，我相信此項技術方面，會最終有所突破，從而減少行程開關機械運行給檢修方面帶來的不便，推進自動化水平的提高。

3 結束語

以可編程序控制器（PLC）控制為核心的船閘自動化控制系統，采用工業以太環網和Quantum-PLC設備組成集散型控制系統，其特有的有控制、監控、語音、故障檢測等功能相信在船閘的實踐應用中會越來越會得到社會同行業界的廣泛認可。

參考文獻：

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關鍵詞：煤礦電氣自動化；控制系統；機械設備選型；優化設計

中圖分類號：TD614 文獻標識碼：A 文章編號：1674-3520（2013）-12-0217-01

引言

煤礦企業在實際的生產過程中，高安全性能、高效率的煤礦圣生產需要大量的數據資料和模型量的監控設備來完成，例如：計算瓦斯含量，檢測實際通風情況，控制礦井水泵的開合等。而基于PCL嵌入型電氣自動化監控系統可以適應復雜的工作環境，也能夠實現煤礦電氣設備的自動化監控。但是在構建煤礦電氣自動化系統的過程中，如何優化設計，如何降低煤礦電氣自動化控制系統的構建成本，如何提升監控系統的穩定性是煤礦企業目前面臨的主要問題。筆者針對煤礦企業電氣自動化控制系統中機械設備的優化選型和結構優化進行研究。

1.優化煤礦電氣自動化控制系統中機械設備的選型

1.1確定煤礦電氣自動化監控系統規模

按照煤礦實際規模和煤礦自動化監控系統規模來決定PLC機械設備的選型。例如：西門子公司生產的PLC產品，假設只需要對瓦斯濃度的檢測過程進行控制，可選擇SIEMENSS7-200等機械設備。假設需要結合煤礦井的水位變化情況來決定水泵機房的具體工作情況，這主要包括了復雜的邏輯型控制和閉環型控制，這就需要選擇SIEMENSS7-300等機械設備；而結合礦井下的瓦斯濃度和其他參數對井下工作人員進行科學化的管理，這會涉及到通信、智能化檢測和控制，這需要選擇大型的PLC產品。

1.2明確I/O點的種類

按照煤礦電氣自動化控制的具體要求和被監控對象的復雜情況，對機械設備的I/O點的種類和數量進行詳細的統計，并列出清單；再通過估計系統的監控內容容量來明確需要保留軟件和硬件資源的余量，同時需要充分注意不能過度浪費資源。此外，還需要按照煤礦實際供電情況來明確機械設備輸出點的具體動作頻率，進而判斷出輸出端口是采用繼電器輸出或是利用晶體管來完成輸出工作。

1.3選擇適合的軟件編程工具

從目前情況來看，煤礦電氣自動化控制系統的軟件編程工具包括了手持編程工具、計算機加PLC包、圖形編程工具等主要方式。（一）手持編程工具只適用于廠家明文規定的語句表的編程中，這種工具的工作效率較低，只能用在小規模的PLC的編程中。（二）計算機加PLC包屬于效率最高的編程方式，但這種編程方式的單價較高，并不適用于操作現場調試。通常情況下在大型或中型煤礦電氣自動化控制系統中進行軟件編程和硬件組態工作，為進一步提升機械設備的自動化控制效率，要求結合具體情況，選擇是適合的軟件編程工具。

2.優化煤礦電氣自動化控制系統的結構

2.1硬件結構設計的優化

硬件結構作為整個煤礦電子自動化控制系統的核心部件，對整個煤礦電氣自動化控制系統的安全、穩定運動起著直接的影響。所以需要對硬件結構設計進行優化。因為使用要求的不同，所使用的硬件也會出現一定的差異，而本文針對所有控制系統需要高度關注的輸出電路、輸入電路和系統抗干擾部件等進行研究。

（一）針對系統輸出電路進行優化。對于系統的輸出電路進行優化，需要結合煤礦生產的具體要求，對所有指示標志與調速設備等均需要利用晶體管來完成輸出工作，使得它能夠負荷高頻率的動作，并提升了響應的速度。例如：煤礦水泵機房電氣自動化控制系統中的PLC系統輸出率假設控制在5次/min以下，能夠利用繼電器進行輸出，這種設計方式可以保證電路的簡單化，并能夠提高抗干擾能力和帶負載能力。但是假設PLC系統輸出帶電磁線圈在斷電時，可能會出現浪涌電流，使得PLC芯片受到損壞。所以為防止這種問題的發生，能夠在其他的電路盤并能連接流二極管，使得它能夠吸收浪涌電流，并對PLC芯片起到很好的保護。假設PLC系統動作頻率控制在6次/min到10次/min之間，也可以利用繼電器來完成輸出工作，但是通常情況下利用固態型繼電器或中間式繼電器有效控制水泵房的開合。

（二）針對系統輸入電路進行優化。對于系統的輸入電路進行優化，重點考慮PLC系統供電電源，通常情況下，是控制在交流90到250V之間，這具備了加強的寬幅適用性能。但是因為礦井下工作環境較為復雜、惡劣，且我國現階段供電的不穩定，所以為了實現抗干擾目的，保障系統的安全運行，要求在輸入電路部件中安裝電源凈化設備，例如：安裝電源濾波器、隔離變壓器等。

（三）抗干擾的優化設計。系統的抗干擾設計是所有煤礦電氣自動化控制系統需要引起高度關注的問題。而對抗干擾進行優化設計可以從二點出入：其一，利用隔離變壓器進行抗干擾優設計。電網中存在高頻率干擾主要是由于原副邊繞組間的分布式電容耦合形成，因此要求利用超隔離變壓器，并把中性點通過電容和地面連接起來。其二，優化布線。利用強點動力線路或是弱電信號線方式分開走線，并保證這之間有一定的間距，從而起到較好的抗干擾效果。

2.2軟件結構的優化設計

軟件結構的優化設計可以與硬件結構設計一同進行，其關鍵工作在于按照煤礦電氣自動化控制系統送的基本步驟，把軟件結構設計轉化成梯形圖，這也屬于PLC系統在電氣自動化控制系統的具體應用中出現的主要問題。對軟件結構進行優化設計主要從兩點出發：其一，對軟件程序設計過程進行優化，而這關鍵在于對I/O點的優化。按照煤礦電氣自動化控制喜用的具體要求分配I/O點，最大限度地實現I/O信號的集中編制，進而全面提高系統的維護質量。其二，對軟件結構進行優化設計，包括了對基礎程序與模塊的優化設計。在實際的煤礦生產過程中，把煤礦電氣自動化控制系統的控制對象分為數個模塊，再對其進行調試與編寫，最后把它們組合成一個完成的軟件程序。對于模塊的優化設計使得煤礦電氣自動化控制系統調整起來更加方便。