自动控制应用十篇

自动控制应用篇1

【关键词】电力系统远动控制自动化

中图分类号：F407.61 文献标识码：A 文章编号：

随着我国电力系统的城网和农网大规模改造以及大型工矿企业的升级，变电站对自动化程度的要求越来越高，要求能够综合监控整个电网的运行状况，监控一次设备的状态，实现“四遥”以及历史记录、报表、事故分析等等。然而电力系统要想实现调度真正自动化，就必须结合计算机技术和通信技术，通过远动控制技术来实现。因此，远动控制技术在加快电力系统自动化的进程中起着至关重要的作用。

一、远动控制技术及工作原理

远动控制技术主要由调度和控制端以及执行终端（发电厂、变电站等）组成，完成电力系统的遥控、遥信、遥测和遥调等技术，以确保电力系统运行的稳定可靠和经济性。首先调度需要从终端（发电厂、变电站等）采集系统运行数据和相关参数，如设备位置信号等。对获取的系统运行状况进行分析判断后，下达命令给执行端（发电厂、变电站等）进行设备的操作和参数的调整，实时完成测控任务。由此可见，远动控制设备是变电站与调度、执行端之间信息传递的桥梁。其主要模块有集中监视模块和集中控制模块。前者是实现在正常的情况下监视系统运行是否合理。当系统出现故障时，及时处理所发生的故障，以确保电力系统的安全稳定运行；后者是工作人员利用远动设备采用人机交互的方式实现电力系统的遥控和遥调，在提高系统运行效率和质量的同时，大大减少所需的人力物力，并减少电力系统的运行维护费用。随着我国电力系统自动化远动控制技术应用的不断深入，其获取的经济效益将更加明显。

遥测、遥信、遥控和遥调是远动系统的基本功能。应用通信技术传送被测变量的测量值，称为远程测量，简称遥测。应用通信技术完成对设备状态信息的监视，称为远程信号，简称遥信。

应用通信技术，完成改变运行设备状态的命令称为远程命令，又称遥控。调度控制中心送给终端（发电厂或变电所等）的远程命令有控制命令和调节命令等。当调度控制中心需要直接抑制发电厂、变电所中的某些设备，如断路器的合闸、分闸，发电机的开机、停机，无功补偿设备的投入、切除等，就发出相应的控制命令。这种应用通信技术，完成对有两个确定状态的运行设备的控制称为远程切换。在我国通常把远程切换也称为遥控。远动系统的功能根据电力系统的实际需要还在不断地扩展，为了有助于分析电力系统的事故、保证远方设备的正常运行和便于维护，将来的远动控制系统还将具有自检查、自诊断等功能。

电力系统远动控制技术实现的功能主要是四遥功能，分别是遥测（YC）和遥信（YX）、遥控（YK）和遥调（YT）四方面的功能，遥测与遥信是远动设置RTU将采集的厂站运行参数和状态按规约上传送给调度中心，遥控和遥调则是调度中心发给远动设置RTU的改变运行状态和调整设备运行参数的命令。远动控制在电力系统中主要运用的是数据采集术、信道编码技术和通信传输技术3部分，其原理如图1所示。

图1 远动控制原理

二、电力系统自动化中远动控制技术的应用

1、数据采集技术应用

电力系统自动化中远动控制数据采集技术主要涉及变送器和A/D转换等技术。该系统的信号处理，多采用的是TTL电平信号，一般是0～5 V。由于在电力系统中运行的设备都属于高电压、大功率设备，因此，必须要利用变送器来转换这些高电压、大功率设备的运行参数，才能使这些数据能够在远动控制装置中得到处理，也就是将电力系统中的电压、电流等转换成合适的TTL电平信号，同时模拟信号则利用A/D技术转化成数字信号，实现YX信息的编码和YC信息的采集。其中，YX量的传送要利用光电隔离设备进行采集，并将对象状态中的二进制码编写到遥信数据帧中，再利用数字多路开关输出到接口电路。通过CT、PT以及传感器获取电压电流信号后，由滤波放大环节将高次谐波去除，并送入取样保持环节同步采集，获得与信号源同步信号，然后由A/D转换信号后，送入STD空机等高级环节中，实现数据的采集。

2、信道编码技术应用

在电力系统自动化中远动控制信道编码技术主要涉及信道的编、译码以及信息传输协议等。远动控制装置所采集到的信息要想被使用，就要通过信道传输到调度控制中心。由于信道存在扰的缺陷，因此，为了能够使信息具有较强的抗干扰性，就必须对信道进行编、译码。如图2所示。

图2 数字传输系统

在通信系统中，针对信道编、译码的方式有许多，电力系统自动化中所采用的编、译码主要是线性分组码。其中，还采用了循环码进行编、译。

3、远动系统中的循环式数据传送规约

在电力系统远动控制中，为了实现变电站、电厂和调度中心的数据通信，在信道编译码前，必须建立一种预先约定的通信方式和数据格式，这就是通信规约或协议。目前电力系统中主要采用循环式数据传送（CDT）规约进行数据传送。在数据传送过程中，一般是以帧结构进行传送的，在远动系统中，重要遥测安排在A帧，次要遥测安排在B帧，一般遥测安排在C帧传送，遥信状态信息、电能脉冲计数值分别安排在D1和D2帧，而事件顺序记录安排在E帧进行传送。对于帧结构，一般以同步字开头，并有控制字和信息字，其长度可变，结构如下。

通过帧格式的包装之后，数据就可以按照规约进行传送，完成信道的全部编译码工作。

4、通信传输技术应用

在电力系统自动化中远动控制通信传输技术主要涉及调制与解调2种技术。电力系统自动化系统通过自身所具有的电力通信网络资源与方式（例如卫星和微波、光缆和载波等通信方式）来构建电力通信专用网。由于目前电力系统自动化系统主要是采用电力线载波和光纤通讯形式来完成信号的传输，其中电力线载波数据通信的实现是通过在信号发射端中进行编码后产生的基带信号，以及电力线中的高频谐波信号为载波信号，并利用多种调制技术将其转换模拟信号后，以电流和电压的方式顺从电力线进行通信传输；同时在接收端中，利用解调技术将转换的模拟信号还原成为数字信号。电力系统自动化是由调制解调器调制解调技术，实现数据通信。目前，随着光纤传输技术可靠性的不断提高，光通道设备造价的不断降低，全国范围内电力系统自动化控制光纤传输网络正迅速形成，这种新型的通信传输网络必将很快取代微波传输技术，成为电力系统自动化控制通信传输的主要方式。

三、电力系统自动化提高途径

1、神经网络控制技术的应用

由于神经网络具有本质的非线性特性、并行处理能力、强鲁棒性以及自组织自学习的能力，所以受到人们的普遍关注。神经网络是由大量简单的神经元以一定的方式连接而成的。神经网络将大量的信息隐含在其连接权值上，根据一定的学习算法调节权值，使神经网络实现从m维空间到n维空间复杂的非线性映射。目前神经网络理论研究主要集中在神经网络模型及结构的研究、神经网络学习算法的研究、神经网络的硬件实现问题等。

2、模糊逻辑控制技术的应用

模糊方法使控制十分简单而易于掌握，在家用电器中也显示出优越性建立模型来实现控制是现代比较先进的方法，实践证明它有巨大的优越性。模糊控制理论的应用非常广泛。例如我们日常所用的电热炉、电风扇等电器。这里介绍用模糊逻辑控制器改进常规恒温器的例子。电热炉一般用恒温器来保持几档温度，以供烹饪者选用，模糊控制的方法很简单，输入量为温度及温度变化两个语言变量，每个语言的论域用5组语言变量互相跨接来描述。

3、专家系统控制技术的应用

专家系统在电力系统中的应用范围很广，包括对电力系统处于警告状态或紧急状态的辨识，提供紧急处理，系统恢复控制，非常慢的状态转换分析，切负荷，系统规划，电压无功控制，故障点的隔离，配电系统自动化，调度员培训，电力系统的短期负荷预报，静态与动态安全分析，以及先进的人机接口等方面。虽然专家系统在电力系统中得到了广泛的应用，但仍存在一定的局限性，如难以模仿电力专家的创造性。

4、线性最优控制技术的应用

最优控制是现代控制理论的一个重要组成部分，也是将最优化理论用于控制问题的一种体现。线性最优控制是目前诸多现代控制理论中应用最多，最成熟的一个分支。卢强等人提出了利用最优励磁控制手段提高远距离输电线路输电能力和改善动态品质的问题，取得了一系列重要的研究成果。该研究指出了在大型机组方面应直接利用最优励磁控制方式代替古典励磁方式。另外，最优控制理论在水轮发电机制动电阻的最优时间控制方面也获得了成功的应用。

结束语

随着计算机技术和网络通信技术的高速发展，远动控制技术也在不断的变革和改进，在加快电力系统综合自动化的发展进程中将会发挥更加重要的作用。

参考文献

[1] 张凯. 电力系统调度自动化中远动控制技术的应用[J]. 科技风. 2010(24)

自动控制应用篇2

【关键词】自来水厂；工艺单元；自控系统；PLC；检测参数；控制功能

【中图分类号】C931.9 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2012）09-0270-02

我国自来水厂的自动化工作起步较晚，但发展很快。从六十年代简单的水位自动控制发展到七十年代采用热工仪表和集中巡检装置，八十年代以后随着国家工业水平的整体提高，使水厂进入了大规模的发展年代，特别是随着外资的引入，大量国外先进的自动化控制技术与设备进入我国，建成了一批全引进的水厂，使我国水厂自动化进程大大加快，自动化水平也快速提高。

自来水厂的工艺特点是各工艺单元既相对独立，同时各单元之间又存在一定的联系。正因为各工艺单元相对独立，因此通常将整个工艺按控制单元划分，主要包括：取水泵房自动控制系统、送水泵房自动控制系统、加药加氯自动控制系统、公共冲洗控制系统、反应沉淀池控制系统等、根据这些特点，采用多主站加多从站结构，能够较好的满足国内水厂自动化的监控、保护要求。

1.系统网络结构

该方案采用光纤以太网组成，控制中心两台监控计算机通过以太网交换机与各PLC工作站相连接，两台监控计算机互为冗余，按无人值班（少人值守）运行方式设计。网络上的各部分设备中任一部分不工作或故障，不影响系统其它部分的运行。

该方案由主控级（控制中心）和PLC1、PLC2、PLC3、PLC4、PLC5、PLC6现地控制单元组成，主控级设有二台冗余工作的主机操作员工作站，作为控制中枢，非运行期间作为培训等。主控级除完成对被控对象的监视控制外，还具有与Internet通信及其他外部系统通信并留有与办公自动化联机接口，是整个监控系统的控制核心。现地单元级设6套现地测控单元LCU，直接面向生产过程，负责对现场数据的采集和处理，能够独立或按主控级的命令完成对所有被控对象的监视和控制。每台PLC柜上均配有触摸屏。主控级监控计算机之间以及与现地单元级各控制单元均可采用TCP/IP以太网联接，采用以太网直接联接，传输速率高，安全稳定性好。

2.各分站描述

2.1 取水泵站PLC1

2.1.1 主要检测参数

原水PH值、流量、温度、浊度；原水进水阀开度、原水进水阀超限位报警、原水进水阀限位开关、原水进水阀故障报警。

2.1.2 主要控制功能

原水泵控制；接受并执行来自监控计算机的正确指令和参数设置；将原水泵及吸水井的运行状态及参数传送至监控计算机。

2.2 加药加氯PLC2

2.2.1 主要检测参数

溶解池、溶液池液位连续检测、高低位、超高位报警；计量泵开停、计量泵手/自动、计量泵故障、计量泵冲程检测、计量泵变频装置频率检测、计量泵变频装置故障检测、计量泵变频装置手/自动；搅拌器开停、故障；稀释水阀开关状态；进/出液阀开关状态。氯瓶称重、氯气投加量、漏氯报警、加氯机开/停状态；氯路切换及电动球阀工作状态；空瓶信号检测。

2.2.2 主要控制功能

加药泵的控制；溶药池相关设备的监控；加氯系统的监控；将加药泵、加氯设备、药池等的运行状态及相关的参数传送至监控计算机；接受并执行来自监控计算机的正确指令和参数。

2.3 公共冲洗PLC3

滤池PLC站考虑用1台公共冲洗PLC主站，外加12台滤池的PLC子站组成1个二级控制系统，主站与子站之间用MODBUS网络连接，主站与子站之间采用集中管理、分散控制方式，主站与子站从系统上互为后备，滤池的运行与反冲程序编写在子站内，使系统更安全，同时分散的I/O又使滤池的控制系统电缆连线更为减少，使维护更加方便。

2.3.1 公共冲洗PLC站

2.3.1.1 主要检测参数

反冲洗水泵开停、故障、手/自动；反冲洗水泵电流；出口阀开关状态、故障状态、手/自动；反冲洗鼓风机开停、故障、手/自动；出口阀开关、故障、手/自动；出口旁路阀开关、故障、手/自动；反冲洗水流量。

2.3.1.2 主要控制功能

旁路阀控制，冲洗控制，保护设备停车控制，反冲洗水泵备用切换，鼓风机备用切换。

鼓风机开/停、相关阀开/关当滤池PLC子站接到发出的反冲洗请求，鼓风机开始工作，相关的阀门打开，反冲洗完成后，鼓风机停止工作，相关的阀门关闭。

水泵的开/停、相关阀的开/关当滤池PLC子站接到发出的反冲洗请求，水泵开始工作，相关的阀门打开，反冲洗完成后，水泵停止工作，相关的阀门关闭。

2.3.2 各滤池PLC站

2.3.2.1 主要检测参数

每个滤池的水位连续检测及显示、水头损失检测、浑水阀、清水阀、反冲洗阀、排污阀、反冲气阀、排气阀等设备工作状态，故障状态的检测，手/自动状态；清水阀阀门开度、开关限位、超开/超关状态报警。

2.3.2.2 主要控制功能：

滤池的恒水位过滤控制PLC根据每个滤池的液位计（可设定高低限报警）给出的信号，控制滤池出水阀门的开度，以保证滤池的水位恒定。滤池PLC装有恒水位控制软件，恒水位控制软件是根据每格滤池中的液位信号控制出水调节阀的开度，保证滤池中水位的恒定，其控制精度≤210cm，而且调节阀的动作稳定。

滤池的反冲洗控制对于反冲洗的控制采用三种反冲洗控制方式：过滤周期：根据工艺要求，设定滤池的最大过滤时间，在滤池开始过滤时，滤池PLC子站开始计时，并与设定值比较，当两者相等时，滤池PLC向PLC子站发出反冲洗请求。

2.4 送水泵站PLC4

2.4.1 主要检测参数

变电所总电流、有功功率、电压、分路电流、有功功率、总电路开关、分路开关运行状态、时间记录；PH值、液位、浊度、流量、余氯；出厂水阀开度、超开/超关限位、报警、出厂水阀开关限位。

2.4.2 主要控制功能

送水泵的控制；接受并执行来自监控计算机的正确指令和参数。

2.5 1#～2#沉淀池现场PLC站PLC5和PLC6

2.5.1 主要检测参数

沉淀池水位、SCD、沉淀后浊度、沉淀池分管进水阀开关位置限位、沉淀池分管进水阀开关状态、沉淀池分管进水阀手/自动状态、沉淀池分管进水阀故障状态；排泥机运行/停止状态、排泥机前进/后退、排泥机手/自动、排泥机故障、排泥阀开关状态、真空泵开/停、排泥机行程头尾极限限位、排泥机行程分段限位。

2.5.2 主要控制功能

根据生产需要启用/停用沉淀池；根据污泥浓度开关或时间周期进行排泥控制。

该自动控制方案控制点分布在水厂内不同的位置，采用就近控制原则，在设备集中区分别设置不同的PLC站对该区域设备进行监控，再通过通讯网络，各PLC站之间进行数据通讯，实现整个水厂的自动化控制。该方案优点是使控制系统更加可靠，当某一控制单元发生故障时不会严重影响其它单元的自动运行，同时由于单元内控制设备、检测仪表就近相连，减少了布线成本。

参考文献

[1]敖波，黄锦绣.西门子S7—300PLC在自来水厂自动控制中的应用[J].沈阳大学学报.2004.06

自动控制应用篇3

关键词：DCS控制系统；化工生产；自动化控制；应用

现代社会科学技术的进步，推进了化工行业的发展，化工生产控制上，也逐渐由简单的手动控制转变为复杂的自动化控制。DCS控制系统是一种高新的技术产品，实现了计算机技术、控制技术以及CRT显示技术的有机融合，在化工自动化控制中操作便捷，性价比优良，且控制功能良好，具有一定可靠性和独特性。

1 DCS控制系统

DCS控制系统属于分散式的控制系统，以网络通信技术为纽带，通过多项计算机系统技术的有机结合，形成了新型的控制系统。DCS控制系统具有优良的控制功能，人机操作界面友好，系统可靠性高，在化工自动化控制中发挥着重要的应用价值。在未来发展中，DCS控制系统的应用范围将逐渐扩展到制药、建材等领域的自动化生产活动中，进一步推进社会的稳定持续发展。

DCS控制系统可以实现连续、顺序控制，可实现串级、前馈、解耦、自适应以及预测控制，其系统组成方式十分灵活，可以由管理站、操作员站、工程师站、现场控制站等组成，也可以服务器、可编程控制器等组成。在具备管理级的系统中，DCS还可以根据企业整体管理需求实现与更高级别管理系统的连接，实现企业其它管理功能的集中管理与操作。

2 DCS自动化控制系统的功能分析

DCS自动化控制系统的主要功能特点为实时性、参数调整、报警功能和监督功能四部分。实时性是指系统可通过控制站建立生产系统的输入/输出服务，并在生产过程中对现场的数据进行采集，使操作人员能对化工生产中的整体运行情况进行及时、准确的了解。参数调整功能是指DCS系统可对化工生产系统的参数进行及时、准确的调整，确保生产系统中压力、温度、液体流量等参数达到最佳状态。

DCS系统的自动调整功能不仅能为企业的安全生产提供技术保障，还能减少原料和能源的消耗，降低生产成本，提升企业的经济效益。报警功能是对生产系统中的开关量、硬件设备和系统运行状态进行报警监视，然后利用系统中的自动控制系统对异常情况进行报警提醒，工作人员可通过对报警时间、报警地点、报警信息的分析，对故障进行排除，减少恶性事故的发生。监督功能是系统以正常状态下运行参数的积累数据为基准，将当前运行参数与之对比，根据对比结果对当前运行状态进行判断，若出现异常情况则可根据生成的工作日志寻找故障源，减少化工生产中的损失。

3 DCS自动化控制系统在化工生产中的实际应用

3.1 紧急停车系统

就化工生产的实际情况来看，紧急停车系统是化工生产中的重要组成部分，该系统运行的稳定性直接关系着整个化工生产系统的安全，在企业化工生产的过程中，为保证生产的安全性和有效性，应当确保系统各项设备组建保持高度稳定且安全运行的状态，一旦出现异常情况，应当及时停止生产操作，以降低安全事故发生几率。而DCS控制系统在紧急停车系统中具有良好的应用价值，能够有效的避免紧急时刻判断或操作实物，完善紧急停车系统，全面提高化工自动化生产控制的有效性，为化工生产效率的提升奠定可靠的基础。

3.2 联锁控制

联锁控制是化工生产中的一项重要技术，能够通过计算机的自动运算功能，明确化工生产中的液位范围，设定化工生产相关的标准参数值，密切监控化工生产液位高度，一旦实际液位值超出设定值的上限，自动化控制系统能够自动切断开关连接指令，此种情况下，化工生产电动机能够实现自动控制，设备停止运作，通过此种方式对设备运行提供可靠的保护。与此同时，若实际液位值低于设定值的下限，自动化控制系统也能够自动发出控制指令，电动机重新进入到正常运行状态，在化工生产管理和控制上更具便捷性和可靠性。为全面提高化工自动化控制的有效性，确保自动执行各项动作得以实现，应当对现代计算机技术进行合理利用，强化各项技术之间的关联性和准确性，强化自动化控制系统的智能性、事故记忆性以及操作的规范性，确保电动机打开或关闭操纵、电磁阀以及调节阀动作等均能够实现联锁控制，全面提高化工自动化控制的有效性，改善化工生产效率。

3.3 反映釜反映温度的自动化控制

就现代化工行业生产操作的实际情况来看，具体的反应温度往往在一定程度上影响着化学反应速率，直接关系着化工产品质量和性能。因此在化工生产自动化控制中，应当对化工生产反应温度进行科学化控制，保证化工生产控制系统的安全有序运行，保证产品质量。而DCS控制系统在化工生产中的合理应用，能够对反应器内的化工生产反映温度进行实时采集和分析，并依据相关分析结果和参数值优化化工生产活动，妥善处理化工生产过程中反应热问题，准确把握并控制反应器内的各类型化工原料之间的反映状态，对化工生产温度进行有效控制，降低反应热对化工产品质量的潜在影响，全面提高化工自动化生产控制的有效性和可靠性。

3.4 液位自动化控制

化工生产中，塔液位是影响化学反应的一项重要因素，直接关系着化工产品的质量和性能。就化工自动化生产的实际情况来看，在串级均匀控制系统的作用下，前塔液位平稳和后塔进料量得以实现，从而保证化工生产自动化控制系统的安全运行，在这一环节中，液位控制系统的输出量与控制器的给定值保持高度一致，以提高自动化控制的可靠性。

而DCS控制系统中的副回路对排出端压力和塔内压力产生的流量变化具有很好的抵御作用，在一定程度上为系统的稳定运行提供了保障。液位自动化控制的实施不仅降低了因系统内液位波动过大对反应产生的不利影响，还减少了大量的人力操作，对于企业成本支出的控制十分有利。

3.5 DCS自动化控制系统应用注意事项

DCS自动化控制系统的应用解决了化工生产中的众多难题，但该系统的智能化程度较低，在使用中仍存在一些问题，需要采取有效措施避免这些问题的发生。首先，环境控制。DCS系统受温度、湿度、粉尘等环境的影响较大，因此在使用时应对外部环境进行有效控制，防止温度、湿度、粉尘、腐蚀性物质对DCS系统的损害，避免系统非正常停机或死机，给企业生产造成恶劣影响。其次，降低干扰。DCS系统除受外界环境影响外，碰撞、振动、电磁同样会对系统的稳定性和可靠性造成干扰，应对以上不良因素进行有效控制。如维修时可佩戴静电手套，防止静电对设备的影响。

结束语

随着化工行业的发展，化工产品种类和功能不断完善，社会群体的生产生活也发生了一定程度的转变。化工生产行业具有一定危险性，为保证生产活动的安全顺利进行，应当对DCS控制系统进行合理应用，真正实现化工自动化控制，提高化工生产效率，提高化工企业的综合效益。

参考文献

[1]冯晓明.基于化工生产操作控制中应用DCS的研究[J].科技创新与应用，2015（18）.

自动控制应用篇4

关键词：控制理论；自动控制元件；反馈控制教学

作者简介：周鑫（1979-），男，湖南益阳人，第二炮兵工程大学控制工程系，讲师；刘志国（1977-），男，湖南益阳人，第二炮兵工程大学控制工程系，讲师。（陕西　西安　710025）

基金项目：本文系第二炮兵工程大学“自动控制元件”课程建设的研究成果。

中图分类号：G642.0?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）31-0052-03

所谓控制，就是根据系统内外部变化，进行有目的的调整，一次又一次地克服不确定性，纠正偏差，使系统始终处于某种特定状态的一种活动。[1]控制理论认为，任何系统、过程与运动都可以看作一个复杂的控制系统，控制理论思想的应用并不仅仅局限于工业生产或军事设备控制方面，也可以扩展到其他领域。

教学是一种有计划、有目的的活动。教学的目的在于使学生形成一定的心理过程及特性。学生的心理过程是有规律的，因而是可以控制的，问题在于掌握借以控制这种过程的规律。由此认为，控制理论对于教学来说，在原则上也是适用的。因此可以将控制理论的基本原理和方法推广至教学领域，建立教学控制系统，结合教学过程的特点及规律，改革传统教学过程，研究和解决教学过程中的一系列问题，以实现对教学过程的有效控制和全面优化，从而更好地控制教学质量，提升学员的学习积极性，提高教员的教学水平，达到教学相长的目的。

一、反馈控制教学的基本原理

控制系统由被控对象和控制装置组成，控制方式分为开环控制、闭环控制和复合控制，传统的知识注入型教学过程通常为开环控制方式。以学员作为控制对象，以课程教学目标为期望值，以教学效果为控制量，可建立课程教学开环控制系统，如图1所示。

在图1所示的系统中，教员进行课堂授课时，学员扮演的是被动接收知识的角色。从控制理论观点来看，传统的知识注入型教学存在着控制作用的断续性与反馈联系的偶然性问题，因而不是最佳的教学方式。由于缺少有效且连续的反馈信息，教员无法及时掌控教学情况，学员学习主动性差，教员教学水平提高缓慢，往往难以达到预期教学效果。

若在系统中增加前馈补偿和反馈通道，则可建立闭环（反馈）教学控制系统，如图2所示。

由图2可知，由于建立了良好的反馈联系，教员在教学过程中能够及时发现实际教学效果与教学目标的偏差，从而根据反馈控制原理适时改变控制方式（调节教学内容、教学进度、教学方法和教学手段等），以保证：教学过程始终沿着教学目标的固有轨道前进；教学内容、方法和手段适合教学对象，且不断趋于完美；教学研究与教学本身得以同步发展。

在课程教学实践中，应该依据课程、学员和教员等各方面的实际情况，深入分析课程教学控制系统的各个组成部分，细化前馈和反馈环节，建立课程教学控制系统模型，图3为针对“自动控制元件”课程建立的教学反馈控制系统结构图。

由图3可知，在“自动控制元件”教学反馈控制系统中，以自主预习的前馈补偿方式以及自主复习的局部反馈方式促使学员在自控（学员自学）和他控（学员之间的相互学习、交流、激励）方式作用下，初步消化和掌握教员在课堂授课过程中讲授的理论知识。教员在课堂授课过程中，采用有效的课堂提问等方法，及时掌握学员学习动态，实时调整教学过程，以保证教学效果；课后，通过每周答疑、课后作业、课程实验、课中考核、课外实践以及学员针对课程提供意见建议等多种反馈方式，获取学员对课程知识的掌握和应用情况以及学习态度、精神状态等，并根据反馈信息适时调整教学过程，从而缩小教学效果与教学目标的偏差。在传授知识和能力的同时，教员的授课能力也可通过自身的总结交流、教学督导组的评价以及学员的意见建议等三个反馈渠道得到及时反映，以促进教学水平的提高。

二、反馈控制教学中需要注意的问题

在教学控制系统中，教学是一种有目的、有计划的实施控制活动的过程。要实现有效控制，首先必须建立较为准确的系统模型，然后根据课程、学员和教员的实际情况制定行之有效的控制方式。既要因“材”施教，也要因“才”施教，“材”指的是课程的教学目标和教学内容，“才”指的是学员和教员。实现因“材”施教和因“才”施教的关键在于构建有效的信息反馈通道。

1.教学控制系统模型的建立

系统模型越准确，控制效果越好。因此在系统建模时，必须深入分析教学反馈控制系统的各部分结构，了解“材”和“才”的实际情况，确定系统期望和反馈信息及其之间的关系。教学控制系统中需要明确的主要信息和组成部分包括：

（1）系统期望，即教学目标。严格依照专业人才培养方案和课程标准制定课程的总体教学目标和各章节、每次授课的教学目标。

（2）被控对象，即学员。通过课前召开座谈会、课中答疑以及与学员代表交流沟通等方式全方位了解授课对象。

（3）控制方式，即教学实施方案。制定具体且具有针对性的课程教学改革方案、课程教学设计方案和课堂教学方案。而在课堂教学实施计划开展之前，教员应该进行精心的教学准备，具体工作包括深入理解教学内容、设计具有一定特色的多媒体课件和教案、熟练掌握几种教学方法、开发交互式课程学习网站和建设试题库等。

（4）评价方式，即根据学员的学习情况，把实际值与期望值进行比较，对教学工作做出客观评价。按照教学目标衡量实际成效，最理想的情况是在偏差较小时就有所察觉，并采取措施加以改善。但是，仅凭经验是远远不够的，必须制定客观公正、切实可行的评价方案对学员进行综合评定，才能客观地评价教学效果。

自动控制应用篇5

    [关键词]DCS 系统 日常维护 热工控制

    一、硬件维护

    1.过程通道。I /O 模块故障的一般判断与处理是通过系统诊断, 用更换模块的方法处理。至于其内部元件老化等内部因素造成的模块不正常, 一般热控人员不好判断。原则上I /O模块的检修应由厂家处理,目前我厂的热工检修人员的技术水平还达不到这种水平, 不能象检修常规仪表那样得心应手。并且现在的仪表厂家的技术保密也不容许客户知道他们的核心技术, I /O 模块基本趋于一体化设计, 因此I /O 模块的备件一定要充足。具了解这种I /O模块的故障大多出现在调试和运行初期, 其原因有设备本身质量不过关, 也有维护人员素质差等。一般经过一个大修周期后会稳定下来。

    2.就地设备。就地设备故障的诊断与处理同常规的故障没有区别, 只是一次元件或控制设备出现故障时不能被操作员及时发现, 这并不一定是运行人员不认真, 主要是因为画面较多不能全部显示。只有异常或报警后才能发现。这样对检修人员和运行人员的素质要求就相应提高, 因此运行人员要详细介绍故障前后的状态便于热工人员快速、准确地处理缺陷。热工人员应了解热力设备的原理, 结合运行人员提供的情况分析处理故障点。DCS 系统的模块大多都支持热插拔, 但这并不意味着可以随便插拔, 在操作时必须做好安全防护措施。

    3.操作员站死机。无论是哪种DCS 系统, 操作员站死机都是会出现的, 其原因比较多也比较复杂。硬盘或卡件故障, 冷却风扇工作异常等都可能引起操作员站死机。有时也会发生人为操作员站死机现象, 一般在修改控制逻辑、下装软件、重启设备时, 最易发生操作故障, 轻则设备异常, 重则造成设备停运。因此热控人员在工程师站、操作员站操作中要引起高度重视, 防止人为操作故障的发生。

    4.鼠标及键盘操作不正常。多数操作都是由鼠标操作完成的, 鼠标的消耗是很大的, 因此备用鼠标必须是专门备用的, 不能随便替换。当发现鼠标操作不正常时应进行一次重新起动计算机, 如仍不正常, 要立刻停止操作该鼠标, 及时通知维护人员检修, 以防止出现误操作。键盘操作不正常大多是数据线出现问题, 可相应处理。

    5.电源。现在的DCS 系统电源故障不多, 但在运行初期较多, 比如保险配置不合理等。在运行中也可能出现备用电源不能自动投入, 电源插座接触不良等现象。因此不能保证插座非常可靠的情况下, 最好采用端子排。长期运行后有可能会出现空气开关整定值变化, 因此应定期校验空气开关。

    三炉两机的DCS 系统, 其操作员站, 电源配电柜通过专用的电源冗余切换装置供电; 对于服务器, 由于它在系统运行中的重要地位, 所以互为冗余运行的两台服务器分别由UPS 和厂用电供电;对I /O控制站, 是将UPS 电源和厂用电分别送给互为冗余的两个电源模块, 经过冗余电源输出的24VDC/48VDC供给主控单元或I /O模块使用。实际应用中, 如果现场系统没有配备电源柜或不能提供双路电源, 为了保证DCS 系统的安全稳定运行, 应至少提供一路UPS 电源。另外,DCS系统电源应当单独由供电电源段引来, 不应再为其它高负载设备供电, 尤其不能为大的感性负载供电。

    6.干扰问题。对于干扰主要是接地问题, 备用电源的切换和大功率的无线电设备如手机, 对讲机等, 还有来自DCS 系统自身的干扰信号。对于DCS 系统的接地,DCS 系统厂家要求非常严格, 也相应的引起了重视。DCS 系统接地是为了保证当进入DCS 系统的信号、供电电源或DCS系统设备本身出现问题时, 有效的接地系统能承受过载电流并可以迅速将过载电流导入大地。还能够为I /O信号提供屏蔽, 消除电子噪声干扰, 防止设备外壳带电或静电积累, 以免对人的触电伤害和设备的损坏。据了解,DCS 系统的“死机”, 大多是因为系统接地不良存在问题所引起的。因此完善、可靠、正确的接地, 是DCS 系统能够安全、稳定运行的关键。

    7.人为因素。人为因素引起的保护误动大多是由于热工人员走错间隔、看错端子排接线、错强制或漏强制信号、万用表使用不当等误操作等引起。

    二、维护管理

    DCS 的维护管理包括系统的巡检, 保护的投退, 软、硬件的监督管理。

    1.应用软件应及时备份, 极小的改动可做记录; 如修改数据库除应同时保存在工程师站, 还要有其他备份盘。

    2.软件检查与功能试验, 要试验全部软件的功能并检查各级权限。规范DCS 系统软件和应用软件的管理, 软件的修改、更新、升级必须履行审批授权及责任人制度。在修改、更新、升级软件前,应对软件进行备份。未经测试确认的各种软件严禁下载到已运行的DCS 系统中使用, 必须建立有针对性的DCS 系统防病毒措施。

    3.热工保护的投退应严格执行工作票制度。检修某一运行设备时, 要采取正确隔离措施, 以防发生相关设备的联锁反应。这就要求热工人员了解DCS 的控制逻辑。

    4.当部分操作员站出现故障时, 由可用操作员站继续承担机组监控任务( 此时应停止重大操作),同时迅速排除故障, 若故障无法排除,则应根据当时运行状况酌情处理。当全部操作员站出现故障时,应立即停炉。

自动控制应用篇6

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摘 要：人类社会的发展离不开自动控制的发展，二者有着密切的联系。迄今为止，自动控制科学不仅对整个科学技术作出了非常重要的贡献，也为人类社会带来很多效益。本文简要介绍了自动控制的原理，并对自动控制在人们生活中的几点应用做了分析。

关键词 ：自动控制；原理；应用

1 概述

人类社会的发展离不开自动控制的发展，二者有着密切的联系。研究自动控制技术对于人类来说从危险、复杂与烦琐的劳动环境中解放出来十分有利，而且还可以大大的提高劳动效率。迄今为止，自动控制科学不仅对整个科学技术作出了非常重要的贡献，也为人类社会带来很多效益。但是随着现代科学技术的不断发展，人们又对自动控制与系统工程提出了更多更新更高的要求。自动控制理论与系统工程正面临新的发展机遇与严峻挑战。[1]

2 自动控制的原理

在现代科学技术的领域中，自动控制技术已经起到越来越重要的作用。所谓的自动控制，就是指在没有人直接参与的情况下，利用控制装置或控制器，使设备、机器或生产过程（统称被控对象）的某个参数或工作状态（即被控制量）自动地按照预定的规律运行。

自动控制理论是一门研究自动控制共同规律的科学技术。自动控制发展初级阶段，主要用于工业控制，采用自动调节原理，以反馈理论为基础，“二战”期间为了设计和制造火炮定位系统、雷达跟踪系统、飞机及船用自动驾驶仪以及其他军用设备，也更加促进了自动控制理论的完善与发展。到战后，逐渐形成了完整的自动控制理论体系，则是以传递函数为基础的经典控制理论，主要的研究对象是线形定常数系统，单输入-单输出的分析和设计。[2]

3 自动控制的应用

3.1自动控制在污水处理中的应用

现在，自动控制理论与技术有两个发展方向，一是将不同的方法结合在一起，各自发挥优势，进而相互取长补短，形成新的控制系统，得到单一方法不能达到的效果；二是对理论或方法本身进行深入研究。控制理论在污水处理领域的应用主要以第一个方向为主。因为经典控制以及现代控制的理论研究都非常成熟，现在用在污水处理领域中的多是各种智能控制的混合算法。[3]

3.2 自动控制理论在光伏逆变电源中的应用

自动控制理论在光伏逆变电源中应用，主要包含对控制方法以及模糊控制理论的研究等。首先是模糊控制理论在光伏逆变电源中的应用，把模糊控制理论应用到光伏逆变电源并网中，可以将误差电流与参考电流作为系统的参考控制量，可以采用尽可能少的模糊控制的参数，能够在一定程度上降低模糊判断的时间，从而达到了一个比较好的控制效果。其次是模数控制理论的运用。所谓模数控制理论就是提高将模拟电路和数字电路混合起来，进而实现对逆变电压的同步与跟踪进行控制。再次是控制方式的探究。在现代的控制方式里，大规模的集成技术得到了快速的发展，使得小规模的元器件逐渐被专用芯片以及智能芯片代替。最后是复合控制理论在光伏逆变电源中的应用。复合控制的理论是基于内模原理的控制策略，其所采用的方法就是将动力学的模型放到逆变电源的控制器当中，从而形成一种反馈精度非常高的逆变电源。[4]

3.3 在煤炭发电中自动控制技术的应用

3.3.1 对于发电设备与装置的控制与保护

以往的煤炭发电企业采用的发电的保护设备与装置具有比较单一的功能，同时采用了比较过时的监控方法，难以很好的保护生产过程中发生的超限报警以及连锁跳机等故障，而自动控制技术的应用，对于煤炭发电的装置与设备进行了非常好的保护。

3.3.2 对于单元炉机组进行合理的整合与统一

随着科技的不断发展，煤炭发电站也开始采用先进的自动控制新技术，使得煤炭发电达到了由机-电控制一体化向机-炉-电一体化的合理统一以及整合，高新的单元炉机组运转方式的采用，完全呈现出发电机组的整体实力，同时很好地体现出其优势，有效地简化整个监控系统，并发挥出其独特功能，使日常检测监控的程序变得更为简便，节省相关的资金投入。[5]

3.4 粮油加工中单路闭环反馈系统的运用

为了使粮油的生产加工中实现准确性以及连续性，在其比较关键的地方采用以PID 智能控制器为关键内容的自动控制系统，而且应用越来越广泛。其工作原理是PID 智能控制器与电子变频设备、温度、物位等变送器、电气定位阀门等组成闭环负反馈来控制压力、物位、液面、温度等工艺。[6]

3.5 自动控制系统在小农户滴灌中的应用

本系统是在棉花滴灌管理建设的基础上，所研发的适用于小农户使用的滴灌自动控制系统。此系统的适用面积为12～50hm2，并且不用通过培训就能了解并应用。此系统主要是对施肥设备、水泵以及滴灌系统电磁阀的开关进行控制来实现自动灌溉。[7]

4 总结

自动控制在社会生活中的应用无处不在，本文只就其中的几方面做了介绍。虽然自动控制面临的问题和挑战非常严峻，但是其发展机遇还是很良好的。首先，要加快结合控制硬件、软件以及智能，逐步实现智能化；其次，要逐步达到自动控制与计算机科学、信息科学、人工智能与系统科学的结合，为自动控制提供新思想、新技术与新方法，推动智能控制的不断发展。

参考文献：

[1]吴晓帆,蔡自兴.自动控制的发展与未来[J].石油化工自动化,1999(5):6-7.

[2]胡寿松.自动控制原理（第四版）[M].科技出版社,2001.

[3]汪家权,陈立爱,侯红勋,等.自动控制在污水处理中的应用[J].工业用水与废水,2012(6):1-6.

[4]周多多.自动控制技术在光伏逆变电源中的应用[J].科技资讯,2012(29).

[5]连晗,史增芳.煤炭发电中自动控制技术的应用与探讨[J].煤炭技术,2014（33）：172-174.

[6]马继征,王雨,张志强,等.自动控制在粮油加工领域中的应用简介[J].粮油加工,2007(1):71-73.

[7]崔春亮,阿不都沙拉木,雷建花等.适合小农户的滴灌自动控制系统在裕民县的推广应用[J].节水灌溉,2011(4):51-54.

自动控制应用篇7

关键词：工业自动化系统；计算机技术；应用

工业自动化控制系统在现代工业生产中属于应用十分广泛的一种现代化控制系统，可使工业生产效率及生产质量得以有效提升。在自动化控制系统实际运行过程中，越来越多的现代化技术得到广泛应用，使自动化控制系统具有更多功能，而计算机技术就是其中一种。因此，在工业自动化控制系统中应当对计算机技术进行合理应用，从而使自动化控制系统运行效率得以提升，促进工业生产进一步发展。

1工业自动化控制系统中应用计算机技术的优势

首先，计算机技术的应用可使自动化控制系统具有交互性及可操作性特点。在工业自动化控制系统中，通过对计算机技术进行运用，可使系统中各个设备之间实现相互连接，从而可使数据传递系统得以构成。所以，在整个系统中不同设备之间可实现相互代替以及替换。其次，计算机技术的应用可使自动化控制系统具备开放性特点。在工业自动化系统中，通过对计算机技术进行运用，可使其具备开放性及公开性特点，其中对于开放性特点而言，其表现主要为能够使全部设备与系统连接，从而使各个相关设备均能够保证运转正常。在实际操作过程中，相关工作人员可依据实际工作需求，对接入设备及系统进行合理选择，具有较强灵活性及便捷性。第三，应用计算机技术可使自动化控制系统具有智能化特点。在工业自动化控制系统中，通过对计算机技术进行应用，可使系统总线具备智能化特点，在实际工作过程中，在利用传感设备的基础上，对于现场各个相关设备，现场总线可进行分析及监控，同时在此基础上可实现自动化控制设备，从而可对设备运行状态实行实时监测，对于系统运行过程中所出现故障可及时进行处理。第四，应用计算机技术可使自动化控制系统具有较高精确性。相比于普通调节器而言，在工业自动化控制系统中，通过对计算机技术进行运用，由于计算机具有较强数值运算能力，可对偏差最大程度地进行缩小及控制，从而保证在元件老化及噪音等因素不会对控制精度产生影响，可使系统精确性得到较好保证[1]。

2在工业自动化控制系统中计算机技术的应用

2.1可编程逻辑控制器应用

对于可编程逻辑控制器而言，其属于通过数字运算进行操作的一种电子系统，其基础为可编程存储器，其主要在系统内部存储程序中进行运用，从而可实现控制及运算，同时还能够以数字以及模拟模式对不同机械以及各种生产过程中实行控制。在工业自动化控制系统中，可编程逻辑控制器能够得到广泛应用与其特点以及功能之间具有十分密切的关系，其所具备优势主要就是具备较高可靠性，并且具有较强的抗干扰能力，同时相关配套设施也比较齐全，具有比较完善的功能，具有较强适用性，另外系统设计及构建相对均比较方便，工作量相对较小，在后期维护方面相对也比较方便，比较容易对其进行改造。除此之外，可编程逻辑控制器重量比较轻，体积比较小，在实际运行过程中所产生能耗比较低，比较容易使用，因而在自动化系统中具有十分广泛的应用。

2.2数字控制技术的应用

数字控制技术属于比较常见的一种自动化技术，其所指的就是通过对数字及符号进行利用，从而在工业生产中对实际生产过程过程实行编程控制。工业自动化控制系统中，为能够使数字控制技术得以较好应用，需要对专门计算机设备进行利用，以数字状态向相关设备发送操作命令，从而使设备能够依据预先设计程度执行工作。在数字控制技术实际应用过程中，软件技术属于核心内容，同时也是关键部分，会在很大程度上影响自动化控制，在自动化控制系统中通过对数字控制技术进行合理应用，可使系统运行能力得以有效提升。另外，在对设备故障进行诊断以及对设备进行维修过程中，利用数字控制技术可将AI故障诊断出来，通过对计算机网络技术进行运用，可使远程诊断以及远程监控得以实现。另外，利用所建立数据库，还能够检修以及维护系统，对相关故障进行修复，并且能够在漏洞进一步扩大之前将零件更换，使系统可靠性、安全性及稳定性得以最大程度保证。

2.3分散控制系统的应用

分散控制系统属于多级的一个计算机系统，其在自动化控制系统中的应用途径就是通过通信网络。分散控制系统的组成主要包括两个部分内容，即过程监控级与过程控制级，对控制、通讯以及计算机与显示等四种技术进行综合应用。在分散控制系统中，通信网络属于核心内容，系统中网络节点为工程师站，其功能主要为对分散控制系统实行组态，从而保证分散控制系统始终均能以最佳状态进行工作。另外，对于分散控制系统而言，其具备比较全面的控制功能，可依据实际需求利用网络与性能较高计算机实现连接，在此基础上使高级控制能够得以较好实现，保证自动化控制系统能够对较好运行[2-3]。

3结语

随着现代社会不断发展，计算机技术也得到越来越快发展，在社会上很多领域内均得到十分广泛的应用。在工业自动化控制系统中，为能够保证系统得以更好运行，使系统功能得以更好实现，应当对计算机技术进行合理应用，从而保证自动化控制系统能够在实际生产中发挥更大作用，促进其得以更好发展。

参考文献：

[1]卢庆芳.论计算机控制在工业自动化控制中的应用[J].现代工业经济和信息化,2016(05).

[2]李岷,孙凤来.工业自动化控制系统中计算机技术的使用分析[J].计算机光盘软件与应用,2014(11).

自动控制应用篇8

关键词：电气自动化设备；PLC控制系统；顺序控制；自动化生产线

自动化生产线是基于计算机驱动技术等综合技术的现代化生产系统，随着现代工业技术的发展，使用自动化生产线是企业生产的必然趋势。PLC是可编程逻辑控制器，具有数据传输等功能，在电气控制领域得到广泛应用。基于PLC控制系统的电气自动化生产线由送料加工输送与分拣等单元组成，信号经PLC处理后发出执行元件动作指令，设计基于PLC控制的软硬件自动化生产线对于提高生产效率有重要帮助。

1PLC控制系统技术研究

传统电气自动化设备通过电气连接线连接，存在电气连接性较差等缺陷，电气连接采用的基础线路复杂，电子自动化设备调试需要大量时间，随着工业社会的发展，PLC控制系统逐渐引入电气自动化设备系统中。PLC控制器设计是为工业生产研发数字运算电子操作系统，PLC控制系统注重使用可编程存储器，可执行定时等命令，PLC控制系统通过数字量等数据信息输入实现控制命令下达[1]。1.1PLC自动化控制技术原理随着自动化水平的提高，现代科技更新推动PLC技术的发展。1969年美国首次研发用于汽车自动化加工生产线的PLC，最初PLC仅能在生产线部分系统代替继电器。如今PLC的CPU多采用32位微型计算机处理器，PLC编程语言包括语句高级语言[2]。PLC发展方向是充分发挥质优价廉等优点，为后期维护工作提供方便。PLC工作过程分为输入采样与输出刷新阶段，PLC通过传感器方式获取输入信号，可通过温感器得到现场温度，通过电感器检测电流。目前传感器可采用现场集成元件，可根据经验公式自行搭建采样电路。PLC将输出影像存储器中的结果写入输出锁存器中，更新原先工作状态，按照正确指令方向运行。大型PLC可完成复杂的控制系统控制要求。PLC控制系统设计需要分析生产机械工艺流程，对各工位动作进行分析。如今PLC技术已发展得非常成熟，根据不同型号可搭配不同扩展模块实现功能。PLC将通过输入端子信号扫描将输入状态存放至寄存器，存储器存储类型分为存放用户编写程序与存放系统程序[3]。为实现掉电保护功能，需配备电池，防止用户程序丢失。I/O模块用于接收伺服电机编码器等信号。1.2电气设备PLC控制技术的发展PLC在软硬件领域应用要适应电气设备未来的发展，电气设备未来发展趋势是硬件降低成本，软件注重程序容错性，通信结合常见工业标准，避免协议解析浪费时间，与物联网技术结合使通信更加便捷。高端PLC系统应提供离散控制、运动控制等多种类型控制，具有多类型开放通信网络，系统应为模块化结构，有效节省培训与工程费用。远程通信是PLC的发展趋势，以往工业电气设备安装后需定期安排维护人员到现场观察使用情况，远程通信技术可以利用GPRS模块经将数据传递到云服务器上，云服务器发出报警信息，通知现场维护者定期修复故障。PLC与GUI的结合使PLC技术备受青睐，开发者多关注风格页面开发，节省了大量编写底层驱动时间。随着USB技术的进步，未来将有更多小型PLC在通信技术中得到应用。最初PLC语言复杂，需要后期人员理解设计意图，随着梯形图语言的不断完善，其逐渐取代继电器逻辑，梯形图语言不断完善快速占据了较大市场份额。目前行业供应商采购内置梯形语言逻辑的PLC，由于存在时间长久，行业中大量工程师及维护人员习惯使用梯形语言。梯形图用接点连接组合表示条件，被誉为PLC第一编程语言。

2PLC控制系统在电气设备自动化中的应用

PLC系统技术应用促进电气自动化控制的发展。PLC系统可以对相应设备进行控制，目前PLC控制系统在电气设备自动化中得到广泛应用，常见的PLC系统分为箱体型与模块型，PLC控制系统主要包括逻辑运算等方面[4]。主要采取逻辑设计方法实现对PLC控制系统的应用，设计前需进行技术经济性分析。开关量控制中应用PIC智能控制以实现系统优化，应用PLC控制开关量可确保发挥继电器保护作用[5]。电气工程自动化控制系统涉及很多环节，PLC在电气设备自动化控制中应用广泛，包括数据控制等方面。数控是电气工程自动化控制中的关键环节，通过PLC技术应用可提高数控质量。在电气设备自动化中应用PLC控制系统需要对输入数据信息进行精准化估量。电气设备自动化分散控制中应用PLC控制系统可实现集中控制，总控系统可结合实际对各环节进行调控。工作系统出现问题后通过PLC技术进行自动化检修，根据生产流程进行有效设计。PLC技术开发要坚持创新原则、简洁性原则，应注重PLC技术的经济效益，充分发挥PLC控制系统在电气设备自动化中的优势。PLC在空调系统调节中的应用见图1。

3基于PLC控制系统的电气自动化设备设计

3.1PLC自动化控制系统总体设计

自动化生产线要求机械加工装置完成预定工艺过程，自动工作机械电气一体化系统为自动生产线，将供料单元料仓工件送往加工单元物料台，设计控制系统设计以西门子S7-200PLC为核心，模块化组态灵活。自动线控制系统以输送单元PLC为控制核心，各单元检查机构将检测信号传送给单元PLC，自动化生产线系统模拟企业工件加工生产线流程，供料单元机械部分包括工件装料管等[6]。供料单元控制系统采用的PLC型号为三菱FX2N-32MR型，PLC上电后确认系统准备完成。供料不断循环进行，缺料报警退出运行状态后需加入足够的工件重新启动系统。设计保证扫描周期调用子程序，实现系统工作状态显示。输送单元机械结构包括拖链装置等部分，输送单元所需I/O点包括指示灯模块信号等，输送单元控制过程包括机械手到工作单元物流台取件定位控制。复位子程序检查机械手是否在原点位置。急停复位后机械手未运行，输送继续，通过光电传感器检测，加工刀具工作完成后电机停止。单元工作是分拣控制，工件属性可根据传感器动作判断。

3.2基于PLC控制系统的自动化设备硬件设计

自动生产线控制系统硬件传感器是生产线中的检测原件，生产线中执行部件包括伺服驱动等，通信系统将工件各单元连接形成整体，实现分散控制工作要求。自动生产线控制系统硬件设计输送单元是自动线重要的工作单元，输送单元选用西门子S7-200-226DC/DC型PLC。供料单元输出信号包括2个电磁铁，供料单元PLC选用S7-200-224AC/DC/RLY。分拣单元输入信号包括传感器6点主令信号急停，分拣单元PLC选用S7-200-224XP。自动生产线控制系统软件采用模块化设计方法，触摸屏组态模块可方便开发各种现场采集数据处理，触摸屏组态模块各单元控制模块对单元状态采样，实现触摸屏与各单元控制模块数据传输。单元控制模块包括供料加工与分拣单元控制程序。输送单元实现工作站工艺任务，系统中途停车复位到原点操作。供料单元控制程序完成供料控制功能；数据通信模块程序处理触摸屏主令信号。PLC自动化生产线制作后需要进行机械设备安装，此时需检查设备零部件后对零部件分类，保证机构安装安全。按照合理工序将分开部分组装，电气控制系统中的电气部分包括开关电源等安装在固定导轨。PLC系统主电路采用380V工业交流电源，接线系统远离易产生噪声电气部分；布线注意时不能将电流直接连接到直流输入端子。PLC运行模拟器将程序输入生产设备，发现程序问题及时修改。电气接线中包装机部配线表见表1。

4基于PLC的造纸机自动控制系统设计

造纸生产系统包括PCS、QCS、MCS等。造纸机类型存在差异，普通造纸机配置标准包括MCS、DRIVES等系统。造纸流程复杂，为降低生产成本，各国造纸工业都向智能化方向发展，不断提高自动化水平。近年来造纸工业控制系统自动化水平不断提高，采用PLC结合现场总线技术实现变频调速同步控制系统成为研究造纸机自动控制系统的推荐方案。随着社会生活水平的提高，对纸张消耗需求不断增加。造纸业对造纸机自动控制系统提出更高的要求，需要传动控制系统具有更高的稳定性，而不同造纸机生产的纸品种不同，因此电气传动控制系统不同。湿法造纸机有很多类型，自动控制系统要求包括可以在较大范围内调节工作车速，造纸机速度稳定，各分部速度可按比例调控实现同步升降，形成动态性能良好的速度链同步控制系统。各部分速度要具有微调功能，具有负荷分配与爬行速度功能。纸的抄造包含很多工艺流程，电动机控制成为造纸机控制的关键点，造纸机向高速方向发展，系统不确定性因素有很多，现代造纸机控制系统中多使用交流调速系统，如何控制好交流电动机成为系统设计的重点。需要根据造纸机控制系统要求总结设计关键点，分析速度链控制和负荷分配控制等关键问题。针对某造纸厂长网多缸造纸机自动控制系统设计，由于造纸机工业现场环境较差，系统采用稳定性较高的PLC作为主控制器。系统主要由主控制器PLC、电动机等组成，监控级与现场级网络系统结构简单。造纸机自动控制系统软硬件设计包括PLC及组态软件设计。设计造纸机自动控制系统由变频器拖动三相交流异步电动机实现传动点速度同步，西门子S7系列PLC硬件设置等可通过STEP7软件实现，硬件组态工具使用方便，实现功能包括系统组态，模块参数设置。设计基于PLC的造纸机自动控制系统，PLC向下通过PROFIBUS总线网络与变频器连接，向上通过MPI网络与工控机连接。系统配置灵活稳定性强。

5结束语

PLC具有易于编程等优势，在电气自动化控制领域发挥重要作用。随着现代科技的高速发展，各种机械加工装置要自动完成预定工序，包装计数等方面根据设计程序自动完成，PLC具有精度高等特点，自动化设备应用PLC具有稳定性高等优点，通过更换软件可调整工作步骤，实现生产线联机工作。PLC控制系统应用于电气设备自动化设备设计是顺应行业发展趋势的必然要求。目前电气设备自动化设计中存在一些问题，需要运用PLC控制系统进行优化设计，充分发挥PLC控制系统优势，合理选择PLC技术流程。

参考文献

[1]陶丹丹.探究PLC技术在机械电气自动化控制中的应用[J].机械设计,2021,38(10):160-161.

[2]宣峰,石新龙.基于PLC的采摘机械手电气自动化技术研究[J].农机化研究,2021,43(9):145-148,163.

[3]梁国美.铜冶炼设备圆盘浇铸机组电气自动化控制设计[D].南昌:南昌大学,2019.

[4]申九菊.PLC控制系统在电气自动化设备中的应用[J].造纸装备及材料,2021,50(5):13-15.

[5]刘蕊,张若含.PLC技术在电气自动化系统及其控制中的应用[J].光源与照明,2021(10):128-130.

自动控制应用篇9

【关键词】电气自动化;应用

1.电气自动化控制技术简介

电气自动化控制技术是与电子和信息技术紧密结合在一起的一门电气工程应用技术学科，随着电子技术、信息网络、智能控制的飞速发展，使得电气自动化经历了从无到有、从发展到成熟的过程。它主要体现在传感器技术、自动控制技术、电机控制技术以及通信网络等控制技术上，并且通过发展研究，已经成为了现代工业自动化的一个重要的技术手段。过去的电气控制主要是以低电压器件为主，不断形成新的继电为主的新型电气控制系统。近些年来，随着电子行业的不断发展，我国电气控制系统从根本上发生了很大的变化，从最先的继电器的控制系统发展到微处理的自动化控制系统，同时我们也开始利用网络技术把它们结合起来，在一个控制网络系统上体现出来，最终形成一个开放性的网络化的控制系统。

2.电气自动化控制技术的具体应用

2.1在当代建筑行业中的应用

随着我国国民经济的飞速发展，建筑系统势必要引入电气自动化的成分以及智能化建筑，特别是数字电子化科技发展智能化已经成为了当今建筑界的主流方向。为了资源的人力的节省并能达到设备的合理利用于是就有了建筑设备的自动化控制系统。智能化建筑内有大量的通信自动化系统楼宇自动化系统、办公自动化系统、电子设备与布线系统、闭路电视系统、火灾报警及消防联动控制系统以及保安监控系统等及其相应的布线系统。

楼宇自动化控制一般采用的是计算机集散控制。直接数字控制器往往被大部分用作分散控制器，然后运用上位计算机来管理和监控主机屏幕；曲线、动画、数据库、各种专用的控件以及文本和脚本等等都可以作为手段来进行使用；楼宇自动化是一个非常复杂的系统，包括很多的方面，比如通风与空调监控系统、照明监控系统、电力供应监控系统、消防监控系统、供水与排水监控系统以及电梯运行监控系统以及综合保安系统和结构化布线系统等等。设计楼宇自动化系统主要是分析、分类和处理判断建筑内各项机电设备的信息，从而有效的集中管理和监控各项系统设备的运行，保证各个子系统设备运行状态是有序和高效的，让工作的环境变得更加的舒适和安全；从而有效的保证各系统造价是最少的，并且在能源和日常管理费方面也可以大大的节省，保证系统能够将其作用充分的发挥出来，这样就可以将现代化智能楼宇的管理和服务层次有效的提升。

2.2可编程逻辑控制器

可编程逻辑控制器即PLC，其独有体积小和重量轻的的优点，容易安装，电气控制容易组装易于一体化。PLC应用于各种的电气控制场所，其数据应用能力可应用于数字控制领域中。电气控制中的PLC技术在内部结构和生产工艺方面都采用了抗干扰技术，提高系统的可靠性。由于PLC外部设置外部检测系统，因此在电气控制系统中，采用PLC技术除了能检测自身的故障和错误外，还可以检测电气系统中除PLC之外部分的故障和错误。

PLC技术之所以在电气控制系统中广泛应用，进行其融合性研究，其中一个原因就是PLC的安装简单和方便，工作人员不需要太繁杂的培训和学习，其安装简单方便和指令显示简单明了。通过PLC的少量开关量逻辑控制指令就能控制并操作PLC技术在电气控制中的应用。PLC技术在电气控制中应用时，由于PLC通过存储逻辑替代了接线逻辑，减少了其外在接线的繁杂性。为可编程逻辑控制器的维修和后期改造等提供了方便，减少了工作时间，提高了工作效率。 主要应用在电子计算机和自动控制等方面，现在也广泛应用于许多电气控制等机械加工领域。由于可编程控制器PLC具有较强的抗干扰能力、极高的可靠性和相对较小的体积等各种优点，是一个理想的可以实现机电一体化的控制装置。我们通过PLC控制电机来实现数控系统点位之间的控制功能，从而通过PLC技术较好的指导了在数控机床的改造。

2.3在环保工程中的应用状况

环保工程是国家不可缺少的一项重要工程，各个国家都在快速的发展，快速的发展背后注定要发生污染，为了防止污染给人类带来严重的危害，国家开始通过科学的知识和方法，利用环保工程减轻环境污染的严重性。现以环保工程经常用到的脱硫工程作为例子，来说明电气控制系统的应用。中国拥有丰富的煤炭资源，随着我国生活水平的提高，煤炭的需求量也越来越大，如果不采用脱硫设备，直接把煤炭燃烧的气体排放到空气中，就会造成二氧化硫的大量排放，二氧化硫在大气中就会被氧化成三氧化硫，三氧化硫和云层或者是空气中的水汽结合就会生成硫酸，到时候污染严重的地方就会下起酸雨，酸雨具有严重的破坏能力。为了保护环境，减少污染，在烟气排放前就要进行脱硫工作，但是要是想通过单纯的人力来控制这些风机水泵的运行，就会既产生不了效率又降低了工艺水平，同时在作业过程中也会对工作人员身体造成危害。如果使用电气控制系统进行脱硫工程的话，就可以避免这些问题的发生，电气控制系统使一个全自动的系统，工作人员只需要通过计算机等工具，在室内的操控就可以完成脱硫过程，操作过程简单、省时，提高了工作效率。

2.4自动化仪表控制系统

自动化仪表控制系统是一个设备的神经中枢，发挥对设备是否正常运转进行监测的作用，也可以为调整设备的基本技术参数提供参考。自动化仪表主要是由一些自动化元器件组成的，具备十分完善的自动化功能的一种技术工具。它通常同时具备好几种功能，比如测量或者记录、显示、控制以及自动报警等。自动化仪表通常包括：流量、压力、温度等各种仪表、校验仪表的压力、热工、标准等各种校验仪表、还有就是数控、流量等仪表普遍用于石化、冶金、电力、科学研究以及国防等领域的自动化控制。自动化仪表控制系统是工业自动化系统的组成部分之一，自动化仪表发挥了对信息进行转换的作用，可以将输入信号转变为输出信号。信号能够根据时间域或者频率域进行表达，传输的信号能够调制成连续性的模拟量或者是断断续续的数字量模式。

2.5电力系统中的应用

电力企业为了适应新的社会经济发展要求，提高电力系统的运行水平，在电力系统的运行过程中，应用信息技术，实现了电力系统的自动化。通过对电力系统自动化中智能控制系统的组成和设计，加快了电力系统的智能化发展。电力系统自动化控制系统，主要是在电力系统的运行过程中，对电力系统的集成化理论进行模糊化处理，将模糊逻辑的语言变量和近似推理转化成具有整体性综合智能技术的推理体系。在电力系统的自动化智能控制系统中，应用模糊智能方案，主要是利用人的模糊推理能力和电力企业经营决策中的实用性控制方式，实现对电力系统中模拟对象的模糊控制。

2.6在服务领域的应用

服务行业虽不直接参与生产活动，但是由于人们对于物质生活水平的要求不断提升，自动化控制系统的应用也逐步广泛并且在应用要求方面也越发严格。其中，以电子产品为例，现代社会中，人们越来越习惯于非现金结账即刷卡结账，在POS机的应用中就体现着自动化控制系统的应用，此外，电梯、电玩机、自动麻将机等也都是自动化控制系统在服务领域中的应用成果。

3.发展电气自动化控制技术的意义（下转第328页）

（上接第252页）随着计算机网络技术的不断发展，电气系统自动化已经出现了全新的局面。计算机发展推动了电气自动化控制技术的改革和创新。当前部分电气自动化控制技术发展已经步入了全新的台阶。在今后的电气自动化系统控制研究的过程中，设计人员要对因此电气自动化控制系统的发展趋势进行全面研究，确保根据当前的社会环境、商务技术、信息技术等发展，实现电气自动化系统从单一设备的发展转变成为向集成化多元化系统化的发展。电气自动化控制技术具有提高运行的经济性提高劳动生产率，从开始在我国出现并发展至今其还具有改善劳动条件和提高工作的可靠性巨大作用。目前我国全面地实现高科技化、工业化以及信息化的崭新时代。它将会给我们带来社会发展的稳定与进步和现代化生产效率的极大提高。因此，积极探讨与不断深入研究当前国家工业电气自动化的进一步发展和战略目标的长远规划有着十分深远的现实意义。[科]

【参考文献】

［1］张伟林.电气控制与PLC综合应用技术.人民邮电出版社，2009.

［2］王永胜.智能仪表技术及工业自动化应用发展探讨.自动化博览，2008.

［3］李修伟,陈广文.浅析电气自动化控制系统的应用及发展趋势.民营科技，2011.

自动控制应用篇10

[关键词]PLC；工业自动化控制；应用

中图分类号：TG603 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）17-0192-01

1 引言

工业自动化控制技术可以提高工业生产的效率和质量，降低工业生产过程对人工操作的依赖，是未来工业发展的一个必然趋势。而在工业自动化控制领域中，PLC以其强大的性能和优点，成为了国内外生产企业采用最普遍的控制技术之一，尤其在一些生产环境较为恶劣的领域中，PLC控制技术更是具有突出优势，它对外界的干扰具有较强的抵抗能力，因此备受关注。

PLC是一种专门服务于工业自动化控制的装置，在工业自动化控制中有着尤为广泛的应用，如开关量控制、模拟量控制、数字量控制等，这给工业生产控制带来了极大的便利。虽然当前PLC在工业自动化控制中的应用还存在一些问题，但笔者坚信，随着相关技术及产品的不断完善，PLC作为工业控制领域中的主要控制装置，其未来的应用前景是非常广阔的。

2 PLC的功能及构成

2.1 PLC的基本结构

PLC是采用计算机技术为基础的一种新型的控制装置，其硬件组成部分主要包括中央处理器、储存器、输入单元、输出单元、通信接口、扩展接口和电源等。其中，中央处理器是 PLC的核心硬件；输入单元的作用是将输入设备与处理器相连；输出单元将输出设备与处理器相连；通信接口用于与编程器等外部设施的连接。根据各部件的连接方式不同，PLC 可以分为整体式和模块式两类。前者所有部件都集成在一起；后者的各部件都分别封装成模块，并通过总线连接为一个整体。

下面简单介绍 PLC几种主要硬件的作用：

1.电源

电源主要是由掉电保护系统进行控制，备用系统是电源之中的重要组成部分，帮助 PLC 可以在断电的情况之下稳定的工作。

2.中央处理器

PLC装置中相关工作主要由中央处理器来协调和实现，主要负责将读入数据进行处理和分析，并转化成为相应的控制指令。

3.存储器

存放用户编写的程序和数据。

4.I/O 接口电路

输入接口电路是连接PLC 与现场各种输入设备的接口，其目的是将外部设备的状态或信息读入中央处理器；而输出接口电路则是将处理器的运行结果进行处理和放大，实现电平的转化，从而实现对现场设备的驱动。

5.通信接口

PLC配有各种通信接口。通过这些接口可与不同设备连接，实现不同的功能。

2.2 PLC的功能

总的来讲，PLC的组成与一般的计算机结构非常的相似，但是因为PLC主要是服务于工业生产控制领域，所以它与一般的计算机肯定会有所区别。在PLC之中，微电子技术起着重要的作用，通过运用微电子技术对读入PLC的数据进行处理，可以按照预先编好的程序对数据进行处理，并生成控制指令以完成对现场设备的驱动。PLC的一个非常重要的功能是对开关量进行控制，对工业设备和相关机械设备的运动、操作、按钮的工作方式、限位开关的信号检测和现场的数据处理等进行调控，实现高效的现场操作。另一个重要功能则是依靠PLC自带的计时指令实现高精度的技术控制，其操作过程和程序编译方式也非常简单，一般通过厂家提供的PC端软件就可以很方便地进行设定。

结合上述的分析可知，在对工业生产实施自动控制时，选取PLC控制装置具有简单、易行等方面的优势，它不仅可以满足当前工业生产领域绝大部分的自动控制需要，并且具有编程简单、技术实现成本低等方面的优势，这对于现代化的工业自动化控制和相关技术的发展产生了巨大的推动作用。

3 PLC在工业自动化控制中的应用

3.1 控制开关量

PLC所控制的I/O点数，少则十几点，多则可达成千上万点。因为它能联网，所以任意数量的点数几乎都能控制。此外，PLC所控制的逻辑问题也具有多样性，例如即时和延时问题、随机和固定顺序问题、计数和不计数问题等。

3.2 控制模拟量

PLC能够控制压力、温度、速度及电压等连续变化的模拟量，这使得其在工业连续型生产的控制系统中具有较大的应用优势。在进行 PID（将模拟量转换为数字量） 运算前，需要将模拟量转化为无量纲的标准格式。在进行 PID 运算后，通常会产生在0～1范围内的控制标准值，用于驱动执行机构完成控制动作。应用PLC控制模拟量时，要配置A/D和D/A 转换模块。

3.3 控制数字量

除了开关量和模拟量外，在工业控制系统中，有时还需要对机床主轴的位移等数字量进行控制。数字量控制宜采用PLC数字控制技术（Numerical Control，NC）。

3.4 数据采集

PLC的数据存储区越来越大。早期的PLC产品存储数据有限，其DM区往往仅有几十个字，而现在的PLC产品能够存储大量数据，多则可达6000个字。

3.5 进行监控

PLC自检信号很多，如果对其加以合理利用，则完全可以实现对控制对象的自动监控。当控制对象较复杂时，为了确保控制动作执行无误，对整个系统进行监控乃至于诊断是十分有必要的。这能有效降低控制系统的故障率，即使故障无法避免，也能为故障排除工作提供数据参考。

3.6 联网、通讯

PLC的联网、通讯能力很强，能够与PC或服务器进行通讯。此时，可通过PC编写PLC的控制程序，并通过网络传输给PLC，完成对PLC的控制设定。PLC与计算机的通讯功能灵活多样，既可以通过一台PC实现对多个PLC的管理，也可以将一个PLC的控制信息传输到多台计算机上，从而实现了多地同步监控。

4 PLC的实际应用案例

4.1 用PLC取代传统的工业电气控制系统

以往的工业电气控制系统中用的继电器比较多，这种控制方式虽然原理简单、易于实现，但其工作稳定性和动作准确性都较低。相比较而言，PLC是一种专门为工业控制而开发的装置，它不仅同样具有易于实现的优点，而且抗干扰能力得到了显著提高，无论稳定性还是动作准确性都明显强于传统的电气控制系统，应用潜力巨大。

4.2 远程控制系统

随着技术的发展，当前的工业生产正朝着服务型制造的方向发展，未来的生产模式必然会越来越多地涉及到生产服务型网络、物联网以及云制造等方面的技术，对工业远程控制系统的依赖程度会越来越高。而PLC能够提供更为快捷的远程控制服务，例如在工程师站和远程PLC站之间通过Modem拨号进行连接，就可以在需要时很方便地进行远程访问（如图1所示）。

5 结束语

综上所述，通过分析PLC在工业自动化控制中的应用可以看出，PLC对推动工业自动化的发展具有重要意义。随着PLC技术及其相关产品的日趋完善，笔者坚信，PLC在工业自动化控制领域中的应用范围一定会越来越大，其应用程度也会日渐加深。

参考文献

[1] 刘明.PLC在工业自动化控制中的应用[J].江苏科技信息，2014，（11）：40-41.