自動化控制設計精選(九篇)
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第1篇：自動化控制設計范文
（馬鞍山職業技術學院 電氣工程系，安徽 馬鞍山 243000）
摘 要：科學技術的不斷發展，使得各種新的技術系統層出不窮，并在各個領域都發揮了重要的作用，其中目前人們熱議的一個話題就是電氣自動化控制系統，它對于提高生產效率，促進生產力的發展具有重要性意義，但是就一些傳統的電氣自動化控制系統來說，其連接和處理需要采用很多的連接線才能夠實現，這不僅使得系統的建立需要消耗很多的人力、物力、財力，而且不利于統一管理，高效維護，各種故障短路等問題一直阻礙著系統的正常工作運行，給生產效率帶來了影響.近年來，基于電氣自動化控制化技術以及先進的計算機控制技術基礎之上發展而來的PLC自動化控制系統也得到了迅速的發展，并積極運用于很多的領域，并在其中充當著重要的角色.在這種背景下，對于PLC自動化控制系統優化設計進行研究和分析具有重要的現實意義.
關鍵詞 ：PLC；自動化控制系統；優化設計；探究
中圖分類號：TP273文獻標識碼：A文章編號：1673-260X（2015）01-0058-02
工業自動化的水水平是衡量一個國家生產發展、生產力發展水平的一個重要指標，它對于國民經濟的發展具有重要的促進作用，電氣自動化作為工業自動化的一個重要組成部分，因此電氣自動化技術也是我們必須予以重視的關鍵技術之一.而基于可編程控制器基礎上的PLC技術的產生與發展不僅大大提高了當然的電氣自動化控制水平，更是克服了以往控制系統的很多缺點，解決了很多技術上的難題，帶來了很大的便利，具有非常好的應用前景，值得推廣和應用.為了更好的加強對于PLC自動化控制系統的了解，更好的發揮PLC自動化控制系統的積極作用，本文也從PLC技術和PLC自動化控制系統優化設計的基本論述出發，對于PLC自動化控制系統優化設計的主要內容進行了分析，希望給讀者一定的啟示.
1 PLC技術和PLC自動化控制系統優化設計的基本論述
1.1 PLC技術
我們常說的PLC技術，其實是可編程控制器的一種簡稱，它是在計算機技術基礎上發展而來的一種新技術，本身其實也是計算機技術的一種表現，但是這種技術卻為當前的電子自動化生產創造出了一種專業性很強的自動化的控制器，并且日趨成熟，在電氣自動化控制中得到了不斷地應用.盡管當前的PLC技術在原來的基礎上得到了很大程度的發展和改變，但是我們仍將其定義為PLC.在一定的運行程序下，根據用戶的不同需求，并通過相關的軟件進行控制，按照既定的命令和順序進行處理，進而實現對于電氣自動化的控制.一般情況下，處理器在執行了一條又一條命令程序中徘徊.相比傳統的電氣自動化控制系統，PLC控制系統具有非常少的接線量，除了系統的輸入、輸出端需要進行接線以外，其他的線路一般都是不需要實際的線路進行連接的，而是僅僅通過相關的軟件進行連接.另外這種系統所涉及到的信息獲取、處理和存儲都是按照既定的程序進行的，一般情況下是不需要進行調整和變化的.
和普通的計算機相比，PLC自動化控制系統的內部結構也包括電源、處理器、存儲器以及相應的功能處理模塊，每一個組成部分都是系統得以運行的基礎，都對PLC的作用發揮十分關鍵.其中的電源組件更是控制系統的基礎，它更是關鍵中的關鍵，一旦電源不能夠正常工作，其他的一切功能都難以實現.另外處理器是系統的核心，主要負責數據的處理和相應信息的轉化，它對于系統的作用主要體現在其強大的處理功能上.在復雜的電氣自動化的控制環境下，個功能模塊以及系統組件的相互作用、相互配合是進行自動化控制的重要保證.
1.2 PLC自動化控制系統優化設計的基本論述
對于PLC控制系統來說，每一種控制系統的優化設計都是為了滿足被控制對象的基本工藝要求，都是為了更好的提高自動化控制水平和生產的質量和效率.但是在PLC自動化控制系統優化設計過程中，除了要按照一定的生產工藝要求以外，還應遵循一定的優化設計原則，以下將作簡單的分析.
（1）要最大限度的滿足被控制對象的基本工藝要求，這是優化設計的最基本原則.在對于PLC自動化控制系統優化設計之前，應該對于控制系統的基本用途和重要應用環境等進行必要的調查研究，并且搜集和整理相關的數據資料，通過這些準備工作與專業的設計人員形成一份詳細的優化設計方案，同時還要協同各方面關系，積極解決設計過程中出現的問題.
（2）在不影響PLC自動化控制系統基本使用功能的前提下，要盡可能的對于優化設計方案進行優化，力求以更簡單的設計達到最佳的控制效果，從而實現既經濟合理又簡單方便的優化設計方案.
（3）在控制系統優化設計的過程中，還應該始終保證安全、可靠這一條設計主線，保證PLC自動化控制系統效率和質量不斷提升的過程中，還應該努力保證系統的使用安全和可靠.
（4）PLC自動化控制系統優化設計的主要目的就是提高生產效率，這個過程需要伴隨著很多工藝和生產路線的的改進，其中在PLC容量的選擇過程中，應該堅持和實際緊密聯系在一起，合理確定容量，應該留有適當的余地已被日狗優化改造使用.
2 PLC自動化控制系統的優化設計
2.1 PLC自動化控制系統的硬件設計
硬件設計是自動化控制系統優化設計的一個重要環節，同時也是保證PLC自動化控制系統安全可靠運行的重要組成部分，硬件設計主要包括輸入電路設計和輸出電路設計以及抗干擾設計三個部分，以下也將作簡單的論述和分析.
2.1.1 PLC控制系統的輸入電路設計分析
對于PLC自動化控制系統的輸入電源來說，供電電源的電壓一般是AC85-240V，這種供電電源的適應范圍比較廣，因此應用也比較多.而為了更好的減少外界環境對于電源的干擾，我們應該在電源上面安裝必要的電源凈化原件，其中最主要的則是電源濾波器以及隔離變壓器.而在隔離變壓器的使用過程中，我們可以引入雙層隔離技術，這樣可以通過屏蔽層的減少高低頻脈沖干擾.對于輸入電路的設計，一般采用DC 24V的輸入電源，但是如果電源帶有負載時，一定要注重電源的容量，同時要做好電源的短路防護的準備工作，這對于保障系統的正常安全運行是非常重要的.另外，一般情況下輸入電源的容量是輸入功率的兩倍以上，在設計時還應該在電源之路或是適當位置安裝專門的熔絲來保證電路的安全.
2.1.2 PLC控制系統的輸出電路設計
在輸出電路設計時，首先應該根據基本的生產工藝要求，做好相關的電路設計準備工作，其中的輸出電路所需要的各種指示燈以及變頻器的控制和調速應該使用晶體管進行輸出，特別是頻率過高的PLC控制系統更是需要晶體管作為支撐.而當頻率過低時，我們則首選繼電器作為輸出，不僅設計簡單，而且也可以提升系統的負載能力.另外對于一些帶有輸出帶電磁線圈的輸出電路來說，為了防止浪涌電流的沖擊，在設計時應該在直流感性負載的旁邊接上續流二極管，它可以吸收浪涌電流，達到有效保護PLC的目的.
2.1.3 PLC控制系統的抗干擾設計
科學技術的不斷發展和工業自動化程度的不斷加深，如何更好的降低外界因素對于PLC的干擾，已經成為了優化設計PLC自動化控制系統的重要內容.目前晶閘管以及變頻調速設置的廣泛應用在帶來系統功能不斷強化同時，也帶來了更多的污染以及相關干擾問題，而控制系統的防干擾設計也是我們優化設計時必須解決的問題.對于PLC控制系統的抗干擾設計，一般主要采用以下三種抗干擾方式.
一是隔離，隔離是解決干擾的最直接方式.由于PLC自動化控制系統中的高頻干擾都是由于原副邊繞組之間的分布電容耦合而成的，因此我們可以直接采用1:1的超隔離變壓器對于高頻干擾進行隔離，以此來達到抗干擾的目的；二是屏蔽，屏蔽是阻斷干擾源傳播的抗干擾方式.對于PLC控制系統來說，可以將其直接置于金屬柜之中，金屬柜可以對靜電和磁場起到很好的屏蔽作用；三是布線，這是分散干擾的重要方式，比如將原來的強電動力線路以及弱電信號線進行分開走線，這也可以起到良好的抗干擾效果.
2.2 PLC控制系統的軟件設計
在進行硬件設計的同時可以著手軟件的設計工作.軟件設計的主要任務是根據控制要求將工藝流程圖轉換為梯形圖，這是PLC應用的最關鍵的問題，程序的編寫是軟件設計的具體表現.在控制工程的應用中，良好的軟件設計思想是關鍵，優秀的軟件設計便于工程技術人員理解掌握、調試系統與日常系統維護.PLC控制系統的程序設計思想.由于生產過程控制要求的復雜程度不同，可將程序按結構形式分為基本程序和模塊化程序.基本程序既可以作為獨立程序控制簡單的生產工藝過程，也可以作為組合模塊結構中的單元程序.把一個總的控制目標程序分成多個具有明確子任務的程序模塊，分別編寫和調試，最后組合成一個完成總任務的完整程序，這種方法叫做模塊化程序設計，這種設計思想和方法對于系統的軟件設計作用極大.
3 結束語
PLC是一種專門在工業環境下的電子操作系統，能夠在無任何保護措施的工作情況下使用.但是當其工作環境過分惡劣或者充滿了電磁干擾的時候，程序便會出現運行錯誤，這將導致設備失靈乃至殃及整個系統.這將要求廠家提高PLC控制系統的穩定性和可靠，提高控制系統的抗干擾能力另一方面設計、安裝和使用維護也要多加重視，多方合作消除干擾.由此對于PLC自動化控制系統進行進一步優化設計也顯得尤為重要.PLC控制系統的優化設計作為一項系統性非常強的系統化工程，其影響因素也是多方面，而要想實現最優化的設計和改進還需要在反復的實踐和設計的過程中不斷地進行總結和優化.本文主要是從系統硬件設計和軟件設計兩個方面對于控制系統的優化進行分析的，其中很多都是在工作中總結出來的經驗，僅供大家參考.
參考文獻：
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〔2〕王玉鐸.PLC自動化控制系統優化設計探究[J].中國科技投資,2013（Z4）:111.
〔3〕汪陽.淺析對PLC的自動化控制系統的優化設計[J].科技風,2008（11）:83.
第2篇：自動化控制設計范文
關鍵詞：渠道；自動控制；運行模式；控制算法
自動化下結構下的控制路徑需要滿足真實需水，將綜合態勢下的調度水準進行提高。自動化下的運行擬定可以改善平日的輸水效果，隨時保持最適宜的供水量。這樣才能夠避免多余的能源耗費量，或者出現供水不足的情況發生。針對自動化控制流程的特點進行了詳細的分析，對渠道控制范圍內的時效運行進行建構。
1渠道運行的控制方式
渠道控制指的是對整個渠系的水量和水深變化進行控制，控制的作用和渠道的水力學響應之間密切相關，也就是在滿足流量變化的需求上保持渠內水位的穩定，對力量的變化率進行控制。渠系自動化控制是在節制閘控制上實現的，節制閘是渠道輸水過程中的調節設備。為滿足用戶的需求需要對閘門開度的靈活調度來實現，保證在最短的時間內恢復渠道的穩定狀態。渠道對閘群的控制可以分為兩種：a.當地控制；b.中央集成控制[2]。渠道輸水可以采用不同的運行方式，渠道在不同運行方式下呈現不同的水里響應特點，基于渠道水位控制點位置的選擇，運行方式可以被分為：閘后常水位、閘前常水位、等容積控制和控制容量法。
2渠道控制器的基礎設計內容
2.1閘門設計。PID特有的控制算法和參數整定有著密切的聯系。擬定出的參數關系到渠道運行的真實品質。一般情況下，PID預設的參數整定要遵循相關的數學模型建構。采用試算法將該類參數進行明晰。BP網絡具有比較高級的自適應性，和自學習相互對應。它對PID結構下的在線調整進行了創設。在自適應的神經元中加入了某種控制器，將渠道內的水位進行限縮，保證了反應時間的及時的性。
2.2擾動閘門設計。閘門控制器有著較為細化的模型，它是建構在渠道擾動的基礎上的。渠道中的水流具有非恒定的特征。節制閘設定的開度和渠道固有的水面線相關。這樣的變動顯示了渠道閘門控制的動態化。因此設定出來的渠道體系要對多重輸入實現整合，要包含多重變量。將被控制對象設定好后帶有多種不確定的傾向。其中的擾動因素是很難避免的。建構水利模型，對PID進行設定，渠道擾動特有模型中包括了閘門預設的控制配件，該種擾動閘門的設計考慮了渠道相應的真實速率，渠道調蓄特有容積是偏小的。對于該特性，擬定出的運行方式要整合渠道以內的段落容量。
2.3人工智能設計。經典性的PID原理、相對應的魯棒控制都離不開預設的對象描述。這樣的描述要具有精準的特性。渠道內的流水顯示了非線性和帶著偏多的擾動。在人工協同作用下控制路徑的設定避免課很多繁雜的數學建模。在很大的范疇中實現了對非線性特有的隨機擾動的化解。
3渠道優化設計方式
渠道特有的優化調度和相對應建構的控制系統均有著不同的特性。控制器關系著各種參數、整合情況下的性能優化，不能對篩選的調度方式進行替換。已經你定好的調度方式要建構在控制體系的基礎上。[3]渠道自動化預設的完整框架可以實現對建構起的整體渠道進行優化管理。它對初始時段的優化調度及自動性管控進行了整合。例如在加州調水工程中，遵循了動態規劃的根本原理，建構具有輸水管控制特點的新型模型。在我國著名學者的研究中也對線性規劃進行了擬定，預設的二步法。第一步是對渠道水位進行調和；第二步是對某一段落的水位進行穩定。輸水成本的特定限制也能創設出最優的模型。
4渠道自動化控制系統和運行設計中需要考慮的問題
跨流域調水的目的是為了實現水資源的優化配置，解決區域性缺水。跨流域調水工程具有的特點是水量輸送距離長，運輸量較大，渠道內水流形態較為復雜，并且渠系沿線缺少在線調水的水庫，分水口開啟時間具有不確定性[4]。以上均是造成渠道自動化控制困難的因素。造成控制困難的物理機制有：a.模型非線性。水利控制非線性直接導致了非線性生產。在描述渠道水流過渡過程中使用的方程是雙曲型偏微分方程組，它的解析解目前還沒有辦法求得。此外渠道的各個渠段水流相互關聯，通過研究得知渠道水流變化之間的關聯是非線性的，很難轉化為線性方程，非線性是水流、節制閘動態的調節以及渠道水力運行的關鍵紐帶，是控制系統的內外協同以及水力運輸研究的關鍵。b.動態多維性。它是非恒定水流的特征，分析渠段非恒定流中各個參數的關系，可以得知在波涉及的區域中，水斷面的水位和流量不是單一對應的，非恒定過渡過程的附加水力坡度是產生對應關系的主要原因。c.擾動的不確定性。控制算法的選擇關鍵在于消除擾動的非確定性，由于描述渠道的抽象模型和實際情況存在誤差，因此擾動是無法避免的，也就是說被控制的對象是不確定的。
5渠道自動化控制系統的運行和計算發展方向
目前對于控制器設計和渠道運行的研究成果比價豐富，但是對于渠道調度方面的研究還不多。控制器的設計中比較成熟的就是單輸入和輸出的PID控制部分，該設計中存在固有缺點嚴重制約了控制器的普及。多輸入多輸出系統是研究的關鍵嗲，然而對于多輸入和多輸出的中央控制器在渠道水力特性和渠道擾動抑制的考慮還不充足，仍然停留在研究階段，在研究方法上，采用控制激勵對控制機制進行改進的方法很多，渠道運行機理對控制方法的該進研究還比較少。鑒于此，以下就對以上問題提出看法和設想。首先針對渠道的運行方式，渠段在控制容量方式下運行，水位、力量的監測能否轉化為對流量和流量速率的控制進一步減小線性控制水位在渠段非恒定流量描述中的誤差是關鍵。其次在控制器的設計方面，水力模型和控制器性能的掌握在控制器設計中是核心問題。最后是渠道的運行模式，例如在南水北調這種較長距離的輸水渠道中一定要保持水量的統一調配，系統控制要采用中央監控模式。[5]
6結論
渠道控制依靠的自動化設定，必須對區段中的水力屬性進行考慮，在調研中得出水利屬性，選出最適宜的閘門調控。從當下的狀況來看，長距離、大規模的供水體系有著十分復雜的架構。對于此類渠道，在自動化的管控中創設新穎性，通過整合智能網絡、容量管控的途徑和模糊情形下的PID設定出最優控制。
參考文獻
[1]羅清麗.渠道自動化控制系統及其運行設計研究[J].吉林水利，2015,6:14-15.
[2]陸梅.渠道運行系統自動化控制研究及數值仿真[D].天津：天津大學，2009.
[3]張志權.探析PLC自動化控制系統的設計改良[J].現代經濟信息,2015,15:374.
[4]郭華.渠系運行的預測控制及其仿真研究[D].武漢：武漢大學,2005.
第3篇：自動化控制設計范文
PLC技術一般情況下都被認為是可編程控制器，實際上也是計算機技術中的一種，此技術主要是通過計算機技術為基礎轉變而成的新型技術，從深層次角度來看，PLC技術極大的促進了電子自動化生產，因為此技術是一項相對專業的自動化控制器，并在電氣自動化控制過程中被大力采用，還獲取了相應的成績。即使目前PLC技術在先前的基礎上不斷的創新和發展，可是我們還是將其稱之為PLC。在程序不斷運行的狀態下，根據用戶提出的不同要求，對有關軟件進行控制，在依據設定的程序給予相應的處理，從而達到了電氣自動化控制的目的。通常情況下處理器都是運行在對命令的執行中。PLC控制系統所包含的接線數量非常少，只有系統的輸出和輸入口需要接線，其它的線路基本上不需要真實的線路連接，就通過有關軟件進行連接便可，和傳統的電氣自動化控制系統相比較，具有一定的優勢。此外，PLC系統包含的信息花去、處理和存儲等都是按照事前安排好的程序進行的，通常是不用進行調整和變動。
二、完善PLC自動化控制系統的優化設計
1.完善PLC自動化控制系統的硬件設計
(1)完善PLC控制系統的輸入電路設計
通常情況下，PLC自動化控制系統的輸入電源供電電壓要保持在AC85-240V之間，這種供電電源適用于各種范圍，所以一般都會采用這種電源。可是，外界環境會給電源帶來一定的干擾，所以我們要在電源上裝置電源凈化原件是非常有必要的，在電源凈化原件中最重要的是段元濾波器和隔離變壓器兩種，在對隔離變壓器使用時可以將雙層隔離技術運用其中，能夠通過屏蔽層將高低頻脈沖干擾有效降低。在設計輸入電源時，一般都會應用DC24V的輸入電源，可是電源中入關有負載，就要重點關注電源的容量，還要做好一定的電源短路預防工作，在遇到緊急短路事件時能夠保證系統的正常運作。此外，輸入電源的容量一般情況下都會超出輸入功率兩倍，所以在電源設計時要在合適的位置裝置熔絲，以此保證電源線路的安全性和可靠性。
(2)完善PLC控制系統的輸出電路設計
在對輸出電路進行設計時，必須根據對基本生產工藝要求的了解保證有關電路設計工作的合理性，在這之中輸出電路需要的指示燈和變頻器的控制和調節必須通過晶體管才能夠輸出，尤其是超高頻率的PLC控制系統，更是離不開晶體管作為支柱。如果出現頻率過低的現象，我們首要選擇是對繼電器進行輸出，繼電器不但有簡單的設計，而且還能夠有效提高系統的負載能力。針對存在輸出帶電磁線圈的輸出電路，為了避免出現電流之間出現沖擊，在進行設計時要在直流感性負載周邊安裝續流二極管，只有這樣才能將浪涌電流吸收，有效的保護PLC不受損壞。
(3)完善PLC控制系統的抗干擾設計
對于PLC控制系統的抗干擾進行設計時，通常會使用三種抗干擾方式：即隔離、屏蔽和布線。首先是隔離方式。將干擾解決的最直接方法就是隔離，因為在PLC自動化控制系統中存在的高頻干擾都是經過原副邊繞組間存在的電容耦合形成的，所以對高頻干擾進行隔離時要采用1:1超隔離變壓器，這樣更好的實現抗干擾目的；其次是屏蔽，屏蔽主要是將干擾源轉播途徑有效掐斷的一種抗干擾方法，在PLC系統中可以將屏蔽安裝在金屬柜中，因為金屬柜有很好的對靜電和磁場屏蔽的功能；最后是布線。在抗干擾方法中是非常重要的分散干擾方式，如，對原有的強電動力線路和弱點信號線實行分離布線，能夠更好的抵御干擾。
2.PLC控制系統的軟件設計改良
PLC的設計工作一定要軟件、硬件兩手抓，雙管齊下。其中在對軟件進行設計時，要參照有關規定完成工藝流程圖轉變為梯形圖的工作，在這過程中關系到PLC的應用。在對控制工程進行應用時，完善的軟件設計思想具有至關重要的影響力，良好的軟件設計能夠為工程技術人員提供很大的便捷，讓工程技術人員更好的掌握了解設計，在日常系統維護和調節上也更加方面。再生產過程中控制要求的復雜程度大不相同，所以可根據結構形式將其分為基礎程序和模塊化程序。其中可以將基礎程序視為獨立個體，監管空竹生產工藝過程，還可以當作組合模塊結構中的單元程序。所謂模塊化程序設計，就是將一個整體的控制目標程序劃分為多個具備明確子任務的程序模塊，并分別進行編寫和調節，最終結合成一個完整的任務程序。模塊化程序設計的思想和方法在對系統軟件設計時能夠發揮極重要的作用。
三、結束語
第4篇：自動化控制設計范文
[關鍵詞]滴灌技術；自動化控制；監測
中圖分類號：S275.6 文獻標識號：A 文章編號：2306-1499（2014）13-0095-01
中國作為世界上缺水比較嚴重的一個國家，水資源的人均程度不及世界平均水平的四分之一。在總用水量中，所使用的農業用水占接近70%，且絕大多數的農業用水使用在農田灌溉中。因此，研究節約用水的灌溉新技術、提升灌溉水使用率，才可以解決用水短缺的問題，是現如今發展世界農業基本要求。
目前，在新疆自治區、甘肅省、等省份及自治區，對膜下滴灌技術進行了較大面積的應用和宣傳，將水資源、化肥以及農藥等先通過滴灌系統依照農作物在各自不同的成長周期所需要的用量混合，再使用滴灌管路通過滴狀混合均勻并且按時、按量的將其作用于農作物根部，極好地改良土壤用水、氣以及化肥等，同時農業的節水灌溉技術得到了發展。
本文設計了一種在膜下滴灌工程中應用傳輸技術對其進行自動控制，該系統主要使用傳感器實現對土壤中的水分以及用水量的收集，再使用網絡將數據傳至軟件平臺。由該平臺統一分析數據，再與各種農作物自身的需水規律相結合，對農田自動、按時、定量地進行澆水與施肥。使用該系統有效改善了過去在灌溉中的人工使用水泵等比較復雜的程序，有效地節約勞動力，大大提高工作效率。同時，通過該系統能夠對水資源使用水量進行信息采集，在節約用水的基礎之上，進行農作物用水量的定量管理，提供使用階梯水價管理的根據。
1. 系統結構
設計膜下滴灌自動控制系統的主要原理為離散型控制。該控制系統需要在滴灌系統主要部位裝設監控箱，再將電磁閥以及土壤水分傳感器等設備加裝在田間管路中控制灌溉。
該系統在主要結構上分為三個部分：第一個部分是組成控制中心，主要組成部分是所使用的軟件平臺和以太網。第二個部分是通過網絡組成的主要的通訊面。第三個部分是組成采集及控制層，該部分主要執行系統的數據采集和控制命令，主要由監控箱以及傳感器組成。監控箱中的傳輸數據通過軟件平臺進行分析，在設置的閾值小于監測值時，軟件平臺會及時發送控制指令進行報警控制。
2. 硬件設計
膜下滴灌自動控制系統基本組成單元是監控箱，該組成部分主要分為主處理系統、數據采集使用接口、顯示監控輸出系統接口、傳輸主要數據模塊及其它各個使用功能模塊。主處理系統主要構成部分分為微控制器以及可讀寫的存儲器，主要的功能模塊有采集數據以及電量采集，還包括卡讀寫接口以及顯示接口模塊，最終將無線通訊終端與GPRS 通道連接在一起。
該系統的主處理系統模塊使用的是極低功耗處理器MSP430F149，該處理器有著極其強大功能。使用此類單片機可以使系統有非常低的功能消耗，加之比較強大的處理能力、非常豐富的模塊以及高效的開發等使用特點。該處理器中包括12 位的A/D 轉換器，2 個16位定時器具有捕獲/比較功能的寄存器的，還包括2個可將異步與同步轉換的串行接口。MSP430F149處理器主要是中斷矢量，其具有2個中斷能力8位端口，可以對十個以上的中斷源進行支持，且能夠隨意嵌套。
該系統的通訊模塊主要使用Motorola G24-L WirelessModule。該通訊模塊是一種比較高速的GPRS模塊，可以使四頻傳輸得到支持，也可以適應工作中比較惡劣的環境，而寬溫版模塊可以在-30℃～+85℃的工作溫度中自由工作，同時可以滿足在數量比較多的通道中進行穩定傳輸的使用要求。使用FDS-100型傳感器作為該系統的土壤水分傳感器，該傳感器的量程為0～100%，精度為±3%，主要工作溫度處于-20℃～50℃之間，輸出信號是在0～20mA 范圍內的電流。
采集電量主要為RemoDAQ-8073A模塊，該模塊為三相電流全參數的電量變送模塊，電壓的主要測量量程范圍在10～500V之間，且測量的精度為0.2級；電流主要測量量程范圍0～5A之間，同時使用互感器能夠加大電流的測量，且測量的精度也為0.2 級。在該模塊的內部，主要可以集成微型控制器以及通過數字信號處理的芯片，還包括常規RS232通訊接口，可以非常便捷地實現與單片機進行通訊的功能。
3.軟件設計
設計該系統的軟件平臺，必須比較充分地對系統的是否容易維護性進行考慮，該軟件的開發平臺主要使用易控組態軟件，通過二次開發組態軟件，可以對監控箱實現實時接送、傳輸以及顯示主要的數據傳輸。再在該軟件平臺中動態分析其數據庫中的主要數據，通過對灌水時間與灌水量的計算，并使用圖表與曲線顯示的方式，輸出計算所得出的結果以及監測數據，最終提供出決策或依據給灌溉系統。
3.1采集與傳輸程序
系統中的各個監控箱需要根據灌溉面積的大小來配置與之相應的土壤水分傳感器，使之可以自行按時對土壤所使用的水分進行測量，且監控箱主要通過測量所得出的需求量及時把土壤水分數據上傳至軟件平臺。
3.2用水量控制程序
監控箱主要依據水泵采集出的用電量的數據，折算成灌溉所需要的用水量，進行用水量的計量與控制主要通過IC卡實現對灌溉所需要的用水量進行管理。
第5篇：自動化控制設計范文
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，1iN），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
第6篇：自動化控制設計范文
關鍵詞：機械設計；自動化控制；問題和方法
0引言
在機械設計與自動化控制中，經常會遇到各種各樣的問題，科學技術的進步讓機械設計與自動化控制變得更加智能和復雜，這對生產具有很好的促進作用，但與此同時，在機械設計與自動化控制中的管理和運用就顯得更為重要。生產效率的提高依賴于機械設計與自動化控制的穩定運行，機械設計是機械設備的關鍵，自動化控制則保證了設備的穩定性，兩者缺一不可。
1機械設計與自動化控制的問題
1.1機械設計領域問題分析
機械設備的生產首先需要滿足生產要求，所以機械設備從研發開始，就要清楚機械設計是為哪方面服務的，在具體開發過程中，使機械設備符合現實生產要求。但是從目前來看，很多時候機械設備研發設計依然存在問題，設計人員目的不明確，導致工作重復性嚴重，對細節把握不到位。機械設備對精確度相對較高，差之毫厘都有可能達不到生產工藝標準，使得產品效果不理想。
機械設計在設計之初應該充分考慮產品的使用情況，部件結構老化和失靈問題，也是機械設計過程中的重點，在機械設計時，機械結構要嚴格按照一定的原則，將誤差控制在一定范圍內，盡量減小零部件的磨損。其次，機械設計對售后和安裝問題也需要提高注意，專業的安裝人員能確保機械設備運行更精確，減少機械的損害和故障率，對自動化控制的應用也具有保障性，以免造成自動化系統不穩定。
1.2自動化控制領域問題分析
自動化控制是機械設備的輔助系統，但是在實際操作上自動化控制卻具有更加重要的作用，在自動化控制中，問題往往來源于機械設備自身的質量，以及機械設備的損耗率和淘汰率。
機械設備自身質量問題首先是機械設備在工作運行時，機械零部件產生的熱量，機械設備一旦開啟經常是連續不斷的工作，長時間運行會導致設備發熱，這就要求自動化控制具備檢測功能，如果在發熱開始，自動化控制系統不能提示操作人員，就有可能導數持續發熱，影響到機械設備的其他零部件，最后導致整個機械設備大面積癱瘓。另一方面，由于自動化控制系統過于靈敏，只要機械設備出現問題倪端，就終止整個機械設備的工作，即空開跳閘，空開跳閘雖然一定程度上確保了機械設備故障率的發生，但是系統長期空開跳閘會縮短機械設備的使用壽命，對工業生產帶來影響。
2機械設計與自動化控制中問題解決方案
機械設計和自動化控制在工業生產中發揮著重要的作用，兩者相輔相成，不可分割，有著密切的聯系，機械設計和自動化控制實現了人類運用機械設備加工、生產等工作，在機械設計和自動化控制中，單純的機械生產仍然需要大量的勞動力來完成，在機械設備中引入自動化控制系統，能夠實現機械設備自動化運行，工作效率更加高效，也更加穩定。
2.1加強人員素質的提高和管理
在機械設備的操作過程中，首先要解決技術人員的操作理念和方法，在操作機械設備之前，首先要對操作人員進行崗前培訓，了解機械設計的原理和性能，才能在機械設計與自動化控制中合理施行，避免操作失誤給機械設備帶來不必要的事故。操作人員在工作之余，應該多學習機械設備相關的理論知識，并在工作中，積極有效地將理論知識運用到實際操作上來，不斷提升自身的能力。
機械設計人員在設計時，要對設備的具體用處做好調查工作，最有效的方法就是到操作一線上去，對機械設備在使用中容易產生的某些問題做好記錄，然后逐一解決。其次，機械設計人員在選擇機械設備零部件的時候，需要結合設備生產運行規律，進行鉆研和分析，匹配設計合適的零部件。
安裝人員要詳細了解現場情況，對機械設備進行合理安裝，安裝人員要善于利用場地環境，因地制宜，在一些大型機械設備的安裝過程中，要注重每個細節的合理性和設備之間的連貫性，對自動化控制做到精準把控，讓設備運行符合生產流程。
維修人員在專業領域技術相對較高，但是要加強相應的責任心，培養及時發現問題的能力，在機械設計與自動化控制中，維修人員要清楚兩者之間的關系，在機械設備出現故障時，能做到對問題盡快排查，了解是線路問題還是機械設備本身原因，是由于操作不當還是設備超負荷導致的，這對以后機械設計具有很好的借鑒作用。
2.2引入更加智能的自動化技術
如今，機械設備朝著更智能的方向發展，機械設備與自動化控制的應用，減少了企業生產中大量人力資源的使用，為了實現更高效、更人性化的生產，在機械設計領域需要加大對科技的投入，在機械設備智能化進程發展到一定階段后，引入遠程操控模式，能進一步減少企業對人力的依賴和使用。
另外，遠程操控的引進，對提高機械設計和自動化控制能起到良好的促進作用，在遠程操控的實際運用中，機械設計需要通過不斷優化和改良，才能滿足遠程操控技術的要求，在自動化控制領域同樣需要提升自動化系統的感應、分析和統計方面的性能，全面確保生產過程中的安全性和穩定性。
3結語
綜上所述，機械設計是機械設備的基礎，對設備結構和整體性能起著關鍵的作用，機械設計是一個從實驗到實踐，從檢測到使用的過程，結合自動化控制的優勢，將機械設備的質量放在機械設計與自動化控制的首位，為國家整個工業提供保障。
參考文獻：
[1]夏海生.淺談機械工程及自動化技術的發展[J].化工管理,2016(33).
[2]朱文強.機械工程中自動化技術的運用[J].化工管理,2016(32).
第7篇：自動化控制設計范文
關鍵詞：煤礦 電氣自動化 控制系統 創新設計
在現代化煤礦生產過程中，安全、高效的生產離不開數字化、自動化的控制裝置。在計算機相關技術的發展與進步下，基于PLC技術的電氣自動化控制系統能適應各種惡劣的工作環境，是實現煤礦高效率、高安全性生產的關鍵手段。在煤礦電氣自動化控制系統設計中，如何對設計進行創新與優化，以最低構建成本，提升系統運行的安全性和可靠性，增強系統使用性能是目前煤礦企業和社會共同關注的問題。本文就煤礦電氣自動化控制系統設計的創新與優化進行了研究分析，促使煤礦生產、運輸、存放等過程向智能化、自動化、現代化方向發展。
1 單片機電氣自動化控制系統在煤礦生產中的應用
隨著社會經濟不斷增長，人們在生產生活中消耗的能源也越來越多，對煤炭資源的依賴程度就越來越高，使得煤礦開采力度逐漸增大，加上工作環境較為惡劣，給煤礦安全生產帶來了一定的難度。在煤礦生產中引入電氣自動化控制系統，不僅能確保煤礦開采工作順利進行，還可以節省經濟支出，實現煤礦企業最大化經濟效益。電氣自動化控制系統的核心是單片機，不同生產環境下，單片機的選擇原則和方式都應該有所不同。相關技術人員應該根據煤礦開采和生產的實際環境，對其進行全面、深入的勘察與分析，這是確保單片機在煤礦生產設備中正常工作的關鍵環節。其次應該做好單片機使用過程中防水、防漏電工作。目前在我國大多數煤礦生產中，往往采用PLC單片機，不僅做到很好的防水保護，還可以在出現漏電現象時，自動采取很好的應對措施，確保系統運行的穩定性。同時PLC單片機還具有工作效率高、耗能少、抗干擾強等優點，所以在煤礦生產中得到了廣泛的應用。單片機在煤礦生產中主要是對系統設備進行實時保護，通過檢測電信號，將其轉換為電壓信號，并經過內部系統對所檢測出的信號進行一定程度的放大，以此轉換為可供使用的電壓信號，然后傳送至CPU，通過計算機將信息顯示出來。
2 煤礦電氣自動化控制系統設計的創新與優化
2.1 創新設備選型
目前市場上有較多品牌的PLC產品，其品牌不同所使用到的方案也存在明顯的差別，對應煤礦電氣自動化控制系統的工作性能也不盡相同。詳細分析如下：
2.1.1 分析系統規模。在PLC設備選型前，需要對自身系統的規模進行深入分析，盡可能縮小設備選擇的范圍。若僅僅要求PLC設備實現對瓦斯濃度的檢測，可以選擇一般微型設備。如果要求水泵機房可以根據變化的水位進行工作方式和狀態的更改，這就給PLC設備在邏輯和閉環上控制提出了更高的要求，因此必須選擇中等的PLC設備。若想對礦井中生產人員進行實時監測。首先要對井下通信和控制進行監測，中等和微型設備是不能滿足其監控要求的，只能選擇大型的PLC設備。
2.1.2 I/O點類型的確定。在電氣自動化控制系統設計中，應該根據預期監控對象的系統規模確定I/O點的數量，并將其進行類別上的劃分，制定出相應的統計清單，以確保軟硬件資源余量的充足，最大程度避免資源浪費的現象。對礦井自身供電情況進行分析，以確定輸出端輸出方式和頻率，往往其輸出方式是采用晶體管和繼電器進行輸出的。
2.1.3 選擇編程工具。在選擇編程工具時，應該根據系統規模確定適合自身的編程工具，確保系統編程能快速高效的完成。針對小規模PLC設備編程，往往選擇梯形編程方式，該方式較為簡潔，在中型PLC編程中非常實用。對大型PLC設備編程而言，一般使用計算機和PLC軟件包進行編程，但是該方式不僅會消耗大量的資金，現場調試也十分不便，一般只針對大型煤礦自動化控制系統編程。
2.2 創新硬件設計
2.2.1 輸入電路的創新。由于煤礦生產環境比較惡劣，加上我國供電存在一定的不穩定性，為確保系統運行的安全性和穩定性，需要在輸入電路部分加裝電源凈化元件，采用1：1隔離變壓器可以較好的通過雙隔離技術，將變壓器初級線圈和次級線圈屏蔽層通過初級電氣中性點接大地，減小脈沖干擾作用。對PLC輸入電源控制在24V直流電源，根據容量對負載進行調節，完善周邊電路的防短路操作。如果由于短路或者負載，都會造成PLC芯片受損，造成系統無法正常運行。因此必須對輸入電路進行創新，確保系統安全運行。
2.2.2 輸出電路的創新。系統輸出電路設計創新，需要根據煤礦生產的實際需求，對各種指示標志、調速裝置等采用晶體管進行輸出，促進其響應速度的提升。在煤礦水泵機房的電氣自動化控制系統中，PLC輸出頻率為6次/min，可以采用繼電器輸出，其抗干擾能力與帶負載能力相對較強。如果PLC輸出帶電磁線圈或者其他感性負載，為避免產生浪涌電流對PLC芯片造成損壞，可以在電路盤上接續二極管，使其充分吸收浪涌電流，保證PLC芯片。
2.2.3 抗干擾設計創新。煤礦工作環境比較惡劣，給電氣自動化控制系統也提出了更高的要求，電磁脈沖對系統芯片的干擾十分容易導致系統失靈，因此必須做好系統抗干擾創新。一是可以采用隔離變壓器抗干擾，將中性點經電容接地。二是采用金屬殼屏蔽系統產生的電磁，將PLC控制系統置于金屬質地的工作柜，將外殼接地，以避免靜電、電磁脈沖和空間輻射對系統的干擾。第三將強電動力線路、弱電信號分開走線，并保證一定的間隔，通過雙絞線傳輸模擬信號，能起到較好的抗干擾作用。
2.3 創新軟件設計
2.3.1 軟件結構創新設計。軟件設計主要包括基本程序設計和模塊化設計。在煤礦生產中，應該根據煤礦開采的不同程序，對程序進行適時調整，采用模塊化設計對后續功能拓展有較好的作用。將煤礦電氣自動化控制系統的目標分為多個子任務模塊，分別對其進行編寫和調試，最終將其組合成為一個完整的程序。模塊化程序創新設計，提高了電氣自動化控制水平，使其更符合實際的生產狀況。
2.3.2 程序設計過程的創新。若想實現程序優化設計，應該根據煤礦電氣自動化控制系統的實際需求，按需分配I/O，將整個系統的I/O信號進行集中編制，以提升系統的維護效率。程序中定時器、計數器、繼電器需要統一編號，切不可重復同一個編號，進而促進系統運行可靠性的提升。在地址分配完成后，應該詳細列出I/O分配情況和內部繼電器標志位分配表。
3 總結
在國民經濟不斷發展下，我國現代煤礦技術加快了發展腳步，在生產過程中使用電氣自動化控制技術，大大提升了煤礦生產效率，確保了生產安全。本文主要基于PLC電氣自動化控制，對目前電氣自動化控制系統存在的問題進行分析，并對系統設計進行創新和優化，這對提升系統的工作效率、實現安全生產、促進煤礦企業健康發展具有深遠的意義。在創新過程中，應該根據煤礦生產的實際需求，結合整個電路自身特點和工作環境，確保系統各方面指標符合相關標準與要求，實現現代化、智能化、標準化的煤礦電氣自動化控制。
參考文獻：
[1]王玉英，王文魁.單片機在煤礦電氣自動化控制技術中的應用研究[J].電腦知識與技術，2011，32：8055-8057.
[2]劉久平.如何創新電氣自動化控制系統[J].硅谷，2012，03：194+143.
[3]蔡俊毅.淺析電氣自動化控制系統的應用和發展[J].科技致富向導，2014，12：128.
第8篇：自動化控制設計范文
關鍵詞：電氣自動化；控制系統；設計思想；系統功能
1 電氣綜合自動化系統的功能
根據單元機組的運行和電氣控制的特點，應將發電機一變壓器組和廠用電源等電氣系統的控制都納入ECS監控。其基本功能為：
1.1 發變組出口220kV/500kV斷路器、隔離開關的控制及操作。
1.2 發變組保護、廠高變保護、勵磁變壓器保護控制。
1.3 發電機勵磁系統。包括啟勵、滅磁操作，控制方式切換，增磁、減磁操作，PSS(電力系統穩定器)的投退。
1.4 220kV/500kV開關自動同期并網及手動同期并網。
1.5 6kV高壓廠用電源監視、操作、廠用電壓快切裝置的狀態監視、投退、手動啟動等。
1.6 380V低壓廠用電源監視、操作、低壓備自投裝置控制。
1.7 高壓啟/備變壓器控制和操作(2臺機共用)。
1.8 柴油發電機組和保安電源控制和操作。
1.9 直流系統和LPS系統的監視。
對于發變組保護等主保護和安全自動裝置，因其設備已經很成熟而且要求全部在DCS中實現其功能尚有一定難度，可能增加相當大的費用，故可以保留。但是它們與DCS間要口求接，控制采用硬接線，利用通訊方式傳輸自動裝置信息，并可以通過DCS進行事故追憶。
2 電氣自動化控制系統的設計思想
2.1 集中監控方式。這種監控方式優點是運行維護方便，控制站的防護要求不高，系統設計容易。但由于集中式的主要特點是將系統的各個功能集中到一個處理器進行處理，處理器的任務相當繁重，處理速度受到影響。由于電氣設備全部進入監控，伴隨著監控對象的大量增加隨之而來的是主機冗余的下降、電纜數量增加，投資加大，長距離電纜引入的干擾也可能影響系統的可靠性。同時，隔離刀閘的操作閉鎖和斷路器的聯鎖采用硬接線，由于隔離刀閘的輔助接點經常不到位，造成設備無法操作。這種接線的二次接線復雜，查線不方便，大大增加了維護量，還存在由于查線或傳動過程中由于接線復雜而造成誤操作的可能性。
2.2 遠程監控方式。遠程監控方式具有節約大量電纜、節省安裝費用、，節約材料、可靠性高、組態靈活等優點。由于各種現場總線(如Lonworks總線，CAN總線等)的通訊速度不是很高，而電廠電氣部分通訊量相對又比較大，所有這種方式適合于小系統監控，而不適應于全廠的電氣自動化系統的構建。
3 探討電氣自動化控制系統的發展趨勢
OPC(OIJEforProcess Control)技術的出現，IEC61131的頒布，以及Microsoft的Windows平臺的廣泛應用，使得未來的電氣技術的結合，計算機日益發揮著不可替代的作用。IEC61131已成為了一個國際化的標準，正被各大控制系統廠商廣泛采納。
Pc 客戶機／服務器體系結構、以太網和Internet技術引發了電氣自動化的一次又一次革命。正是市場的需求驅動著自動化和IT平臺的融和，電子商務的普及將加速著這一過程。Internet／Intranet技術和多媒體技術在自動化領域有著廣泛的應用前景。企業的管理層利用標準的瀏覽器可以存取企業的財務、人事等管理數據，也可以對當前生產過程的動態畫面進行監控，在第一時間了解最全面和準確的生產信息。虛擬現實技術和視頻處理技術的應用，將對未來的自動化產品，如人機界面和設備維護系統的設計產生直接的影響。相對應的軟件結構、通訊能力及易于使用和統一的組態環境變得重要了。軟件的重要性在不斷提高。這種趨勢正從單一的設備轉向集成的系統。
參考文獻
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［5］ 林躍、秦嶺，納雍發電總廠ECS方案解決方法的探討,貴州電力技術，2003,6(7):3-5.
［6］ 曲兆衛、劉耀志，等. ECS系統在蒙華海電的應用,內蒙古電力技術，2003,21(5):51，62.
［7］ 陳良根、田蘭、張進，ECS在巴蜀江油電廠的應用,四川電力技術，2003,26(3):9~10.
第9篇：自動化控制設計范文
關鍵詞：電氣自動化；控制系統；設計思路
0引言
隨著我國信息技術發展水平的不斷提高，特別是計算機技術、顯示技術以及網絡技術等各種通信技術突飛猛進，這都推動了電氣技術的快步前進。目前為止，由于國際電氣技術交流范圍的進一步擴大以及交流程度的加深，國際上領先的電氣新產品和電氣新技術大量涌入我國電氣市場，使得我國電氣行業踏上了新的征程。最令世人矚目的是全國智能化系統示范工程的建成，這大大提升了我國電器行業的國際影響力。
1電氣綜合自動化系統的功能
根據單元機組運行和電氣控制的特點，應將發電機一變壓器組和廠用電源等電氣系統的控制都納入ECS監控。其基本功能為：
1．發變組出口220kV/500kV斷路器、隔離開關的控制及操作。
2．發變組保護、廠高變保護、勵磁變壓器保護控制。
3．發電機勵磁系統。包括啟勵、滅磁操作，控制方式切換，增磁、減磁操作，PSS(電力系統穩定器)的投退。
4．220kV/500kV開關自動同期并網及手動同期并網。
5．6kV高壓廠用電源監視、操作、廠用電壓快切裝置的狀態監視、投退、手動啟動等。
6．380V低壓廠用電源監視、操作、低壓備自投裝置控制。
7．高壓啟/備變壓器控制和操作(2臺機共用)。
8．柴油發電機組和保安電源控制和操作。
9．直流系統和LPS系統的監視。
對于發變組保護等主保護和安全自動裝置，因其設備已經很成熟而且要求全部在DCS中實現其功能尚有一定難度，可能增加相當大的費用，故可以保留。但是它們與DCS間要口求接，控制采用硬接線，利用通訊方式傳輸自動裝置信息，并可以通過DCS進行事故追憶。
2電氣自動化控制系統的設計思路
2.1集中監控方式
這種監控方式優點是運行維護方便，控制站的防護要求不高以及系統設計簡單。然而，由于集中式的主要特點是將系統的各個功能集中到一個處理器進行處理，處理器的任務相當繁重，處理速度受到影響。由于電氣設備全部進入監控，伴隨著監控對象的大量增加隨之而來的是主機冗余的下降、電纜數量增加，投資加大，長距離電纜引入的干擾也可能影響系統的可靠性。同時，隔離刀閘的操作閉鎖和斷路器的聯鎖采用硬接線，由于隔離刀閘的輔助接點經常不到位，造成設備無法操作。這種接線的二次接線復雜，查線不方便，大大增加了維護量，還存在由于查線或傳動過程中由于接線復雜而造成誤操作的可能性。
2.2遠程監控方式
遠程監控方式具有節約大量電纜、節省安裝費用、節約材料、可靠性高、組態靈活等優點。由于各種現場總線(如Lonworks總線，CAN總線等)的通訊速度不是很高，而電廠電氣部分通訊量相對又比較大，所有這種方式適合于小系統監控，而不適應于全廠的電氣自動化系統的構建。
2.3現場總線監控方式
目前，對于以太網(Ethernet)、現場總線等計算機網絡技術已經普遍應用于變電站綜合自動化系統中，且已經積累了豐富的運行經驗，智能化電氣設備也有了較快的發展，這些都為網絡控制系統應用于發電廠電氣系統奠定了良好的基礎。現場總線監控方式使系統設計更加有針對性，對于不同的間隔可以有不同的功能，這樣可以根據間隔的情況進行設計。采用這種監控方式除了具有遠程監控方式的全部優點外，還可以減少大量的隔離設備、端子柜、I/0卡件、模擬量變送器等，而且智能設備就地安裝，與監控系統通過通信線連接，可以節省大量控制電纜，節約很多投資和安裝維護工作量，從而降低成本。另外，各裝置的功能相對獨立，裝置之間僅通過網絡連接，網絡組態靈活，使整個系統的可靠性大大提高，任一裝置故障僅影響相應的元件，不會導致系統癱瘓。因此現場總線監控方式是今后發電廠計算機監控系統的發展方向。
3智能化電氣自動化控制系統的發展
當前，經過嚴格的評估，建設部科技發展促進中心通過了一批在工程中已實際采用、具有國內領先水平的電氣智能化技術的科技成果，他們主要采用了電氣系統集成技術。一般來說，智能電氣系統內的每個子系統，均由各自的網絡連接起來，在各自的操作站下完成預期的工作，但尚未達到信息資源共享。為了達到管理的方便快捷以及各子系統之間的信息資源共享，應對智能電氣系統進行系統集成。
在系統集成過程中，集成所選擇的系統平臺不同，網絡結構不同，所集成的子系統范圍不同，有不同的集成模式。隨著計算機技術、網絡技術、控制技術、顯示技術的發展，使電氣設備控制系統通過計算機網絡與其它子系統相連，由此產生以電氣設備控制系統為主的系統集成方式。它們利用開放的協議以達到各相關子系統之間的聯動控制和信息共享，提高了管理效率，也提高了處理突發事件的能力，并達到了節能和節省人力的目的，這就是電氣設備管理系統(BMS)。系統集成不是目的，而是提升電氣使用功能和提高管理效率的技術手段，集成的內容不是多多益善，而應根據使用和管理的需要，在技術成熟、系統可靠、投資合理、管理高效等前提下，按需集成。
4 結束語
