時(shí)間：2022-02-22 17:19:15
開(kāi)篇：寫(xiě)作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇自動(dòng)控制應(yīng)用，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過(guò)程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
關(guān)鍵詞：MATLAB；自動(dòng)控制系統(tǒng)；系統(tǒng)響應(yīng)；系統(tǒng)設(shè)計(jì)
0 引言
高職院校的學(xué)生重在強(qiáng)化職業(yè)技能的培養(yǎng)，而《自動(dòng)控制原理》這門(mén)課程中除了講解控制系統(tǒng)的工作原理外，控制系統(tǒng)的模型是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，對(duì)控制系統(tǒng)性能進(jìn)行定量的計(jì)算和分析，離不開(kāi)控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，涉及到對(duì)微分方程數(shù)學(xué)模型的求解，用到Laplace變換及反變換，對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)超調(diào)量、上升時(shí)間、調(diào)節(jié)時(shí)間、峰值的求取，都要用到繁瑣的數(shù)學(xué)計(jì)算，對(duì)系統(tǒng)時(shí)域或者頻域穩(wěn)定性的分析，繪制Naquist曲線和Bode圖以及系統(tǒng)的校正與設(shè)計(jì)，如果全靠手工計(jì)算數(shù)據(jù)，手工繪圖的話，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，有時(shí)還得不到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)和圖像。
MATLAB是Mathworks公司開(kāi)發(fā)的一種集數(shù)值計(jì)算、符號(hào)計(jì)算和圖形可視化三大基本功能于一體的功能強(qiáng)大、操作簡(jiǎn)單的優(yōu)秀工程計(jì)算應(yīng)用軟件。MATLAB不僅可以處理代數(shù)問(wèn)題和數(shù)值分析問(wèn)題，而且還具有強(qiáng)大的圖形處理及仿真模擬等功能。
1 MATLAB在控制系統(tǒng)建模中的應(yīng)用
MATLAB是國(guó)際控制界目前使用最廣的工具軟件，幾乎所有的控制理論與應(yīng)用分支中都有MATLAB工具箱。這里結(jié)合自動(dòng)控制理論的基本內(nèi)容，采用控制系統(tǒng)工具箱（Control Systems Toolbox）和仿真環(huán)境（Simulink），體會(huì)MATLAB的應(yīng)用。
1.1 用MATLAB建立傳遞函數(shù)模型
1.1.1 反饋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖模型
圖1 反饋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
設(shè)反饋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。控制系統(tǒng)工具箱中提供了feedback（）函數(shù)，用來(lái)求取反饋連接下總的系統(tǒng)模型，該函數(shù)調(diào)用格式為：G=feedback（G1，G2，sign）。
1.1.2 Simulink建模方法
在一些實(shí)際應(yīng)用中，如果系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜，不適合用前面介紹的方法建模。在這種情況下，功能完善的Simulink程序可以用來(lái)建立新的數(shù)學(xué)模型。
典型二階系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。用SIMULINK對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析。
圖2 典型的二階系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
將畫(huà)出的所有模塊按圖2用鼠標(biāo)連接起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)原系統(tǒng)的框圖描述如圖3所示。
圖3 二階系統(tǒng)的simulink實(shí)現(xiàn)
利用MATLAB命令plot（tout，yout），可將結(jié)果繪制出來(lái)，如圖4所示。比較圖4和圖5，可以發(fā)現(xiàn)這兩種輸出結(jié)果是完全一致的。
圖4 仿真結(jié)果示波器 圖5 MATLAB命令得出
顯示圖 的系統(tǒng)響應(yīng)曲線
2 利用MATLAB進(jìn)行時(shí)域分析
2.1 線性系統(tǒng)穩(wěn)定性分析
系統(tǒng)的零極點(diǎn)模型可以直接被用來(lái)判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。另外，MATLAB語(yǔ)言中提供了有關(guān)多項(xiàng)式的操作函數(shù)，也可以用于系統(tǒng)的分析和計(jì)算。
2.1.1 直接求特征多項(xiàng)式的根
設(shè)p為特征多項(xiàng)式的系數(shù)向量，則MATLAB函數(shù)roots（）可以直接求出方程p=0在復(fù)數(shù)范圍內(nèi)的解v，該函數(shù)的調(diào)用格式為：v=roots（p）
利用多項(xiàng)式求根函數(shù)roots（），可以很方便的求出系統(tǒng)的零點(diǎn)和極點(diǎn)，然后根據(jù)零極點(diǎn)分析系統(tǒng)穩(wěn)定性和其它性能。
2.1.2 系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性分析
已知傳遞函數(shù)為：
利用以下MATLAB命令可得階躍響應(yīng)曲線如圖6所示。
圖6 MATLAB繪制的響應(yīng)曲線
>>num=[0，0，25]；den=[1，4，25]；step（num，den） grid
title（1Unit-Step Response of G（s）=25/（s^2+4s+25
）1）
2.1.3 求階躍響應(yīng)的性能指標(biāo)
已知二階系統(tǒng)傳遞函數(shù)為：
利用下面的stepanalysis.m程序可得到階躍響應(yīng)如圖 7及性能指標(biāo)數(shù)據(jù)。
>> G=zpk（[ ]，[-1+3*i，-1-3*i ]，3）；
% 計(jì)算最大峰值時(shí)間和它對(duì)應(yīng)的超調(diào)量。
C=dcgain（G） [y，t]=step（G）；plot（t，y） grid；[Y，k]=max（y）；timetopeak=t（k）
percentovershoot=100*（Y-C）/C% 計(jì)算上升時(shí)間。
n=1；
while y（n）
n=n+1；
end
risetime=t（n） % 計(jì)算穩(wěn)態(tài)響應(yīng)時(shí)間。
i=length（t）；
while（y（i）>0.98*C）&（y（i）
i=i-1；
end
setllingtime=t（i）
運(yùn)行后的響應(yīng)圖如圖6，命令窗口中顯示的結(jié)果為
C=0.3000 timetopeak=1.0491
percentovershoot=35.0914 risetime=0.6626
setllingtime=3.5337
圖7 二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)
2.1.4 利用MATLAB繪制系統(tǒng)根軌跡
控制系統(tǒng)工具箱中提供了rlocus（）函數(shù)，可以用來(lái)繪制給定系統(tǒng)的根軌跡。
已知系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)模型為：
利用MATLAB命令可容易地驗(yàn)證出系統(tǒng)的根軌跡如圖8所示。
3 利用MATLAB進(jìn)行頻域分析
3.1 用MATLAB作奈魁斯特圖
慮二階典型環(huán)節(jié)：
圖8 系統(tǒng)的根軌跡
利用下面的命令，可以得出系統(tǒng)的奈氏圖，如圖9所示。
>> num=[0，0，1]；den=[1，0.8，1]；nyquist（num，den）% 設(shè)置坐標(biāo)顯示范圍
v=[-2，2，-2，2]；
axis（v）
grid
title（′N(xiāo)yquist Plot of G（s）=1/（s^2+0.8s+1）′）
圖9 二階環(huán)節(jié)奈氏圖
3.2 用MATLAB作伯德圖圖
給定單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為：
利用以下MATLAB程序，可以直接在屏幕上繪出伯德圖如圖10。
>> num=10*[1，1]；den=[1，7，0]；bode（num，den）grid
title（′Bode Diagram of G（s）=10*（s+1）/[s（s+7）] ′）
該程序繪圖時(shí)的頻率范圍是自動(dòng)確定的，從0.01弧度/秒到30弧度/秒，且幅值取分貝值，ω軸取對(duì)數(shù)，圖形分成2個(gè)子圖，均是自動(dòng)完成的。
圖10 自動(dòng)產(chǎn)生頻率點(diǎn)畫(huà)出的伯德圖
4 利用MATLAB進(jìn)行頻域法串聯(lián)校正
利用MATLAB可以方便的畫(huà)出Bode圖并求出幅值裕量和相角裕量。通過(guò)反復(fù)試探不同校正參數(shù)對(duì)應(yīng)的不同性能指標(biāo)，能夠設(shè)計(jì)出最佳的校正裝置。
給定系統(tǒng)如圖11 所示，試設(shè)計(jì)一個(gè)串聯(lián)校正裝置，使系統(tǒng)滿足幅值裕量大于10分貝，相位裕量≥45o。
為了滿足上述要求，我們?cè)囂降夭捎贸靶Ｕb置Gc（s），使系統(tǒng)變?yōu)閳D12的結(jié)構(gòu)。
圖11 校正前系統(tǒng)
圖12 校正后系統(tǒng)
引入一個(gè)串聯(lián)超前校正裝置：
我們可以通過(guò)下面的MATLAB語(yǔ)句得出校正前后系統(tǒng)的Bode圖如圖13，校正前后系統(tǒng)的階躍響應(yīng)圖如圖14。其中ω1、γ1、ts1分別為校正前系統(tǒng)的幅值穿越頻率、相角裕量、調(diào)節(jié)時(shí)間，ω2、γ2、ts2分別為校正后系統(tǒng)的幅值穿越頻率、相角裕量、調(diào)節(jié)時(shí)間。
>> G1=tf（100，[0.04，1，0]）； % 校正前模型
G2=tf（100*[0.025，1]，conv（[0.04，1，0]，[0.01，1]）） % 校正后模型
% 畫(huà)伯德圖，校正前用實(shí)線，校正后用短劃線。
bode（G1） hold bode（G2， ′――′）%畫(huà)時(shí)域響應(yīng)圖，校正前用實(shí)線，校正后用短劃線。
Figure G1_c=feedback（G1，1） G2_c=feedback（G2，1） step（G1_c） hold step（G2_c， ′――′）
圖13 校正前后系統(tǒng)的Bode圖
圖14 校正前后系統(tǒng)的階躍響應(yīng)圖
可以看出，在這樣的控制器下，校正后系統(tǒng)的相位裕量由28o增加到48o，調(diào)節(jié)時(shí)間由0.28s減少到0.08s。系統(tǒng)的性能有了明顯的提高，滿足了設(shè)計(jì)要求。
5 結(jié)論
通過(guò)MATLAB在建模、時(shí)域分析、頻域分析、系統(tǒng)校正中的應(yīng)用可以看到，MATLAB工具箱在自動(dòng)控制原理課中的應(yīng)用無(wú)處不在，MATLAB不僅可以處理代數(shù)問(wèn)題和數(shù)值分析問(wèn)題，而且還具有強(qiáng)大的圖形處理及仿真模擬等功能，從而很好地幫助老師和學(xué)生解決《自動(dòng)控制原理》這門(mén)課中實(shí)際的數(shù)據(jù)計(jì)算、圖形繪制、性能指標(biāo)求取以及系統(tǒng)校正與設(shè)計(jì)等技術(shù)問(wèn)題。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞：智能、自動(dòng)控制、DDC-direct digital control（微機(jī)直接數(shù)字控制）、溫度傳感器、二通調(diào)節(jié)閥、能源、風(fēng)閥執(zhí)行器。現(xiàn)場(chǎng)總線、BACnet標(biāo)準(zhǔn)
目 錄
第一部分：引言……………………………………………2
第二部分：空調(diào)機(jī)控制原理及特點(diǎn)………………………3
第三部分：總線系統(tǒng)在控制中的運(yùn)用……………………9
第四部分：自動(dòng)控制的發(fā)展………………………………11
第五部分：結(jié)束語(yǔ)…………………………………………12
第六部分：工程實(shí)例：（XXXX空調(diào)系統(tǒng)）…………… 13
：10000多字的專科畢業(yè)論文
有參考文獻(xiàn)
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轉(zhuǎn)貼于
1污水處理系統(tǒng)中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀
所謂自動(dòng)控制系統(tǒng)就是把控制設(shè)備、執(zhí)行器件、檢測(cè)元件和主計(jì)算機(jī)之間利用通信網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)，這樣主計(jì)算機(jī)可以對(duì)它們進(jìn)行集中控制，進(jìn)而達(dá)到集中監(jiān)控、集中調(diào)度、集中分析和集中數(shù)據(jù)處理的目的。經(jīng)過(guò)對(duì)國(guó)外引進(jìn)技術(shù)和設(shè)備的消化和吸收，我國(guó)的污水控制系統(tǒng)也有所進(jìn)展。工業(yè)Ethernet配合著FCS，再與PLC控制站結(jié)合起來(lái)，這種自動(dòng)控制系統(tǒng)是我國(guó)最新一代的控制系統(tǒng)。現(xiàn)在自動(dòng)控制系統(tǒng)在污水處理中的應(yīng)用有了新的進(jìn)展，如FCS、PLC、DCS等。其中FCS是現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（FieldbusControlSystem），近年來(lái)它發(fā)展迅速，可以算得上是最新型的自動(dòng)控制技術(shù)，它旨在用網(wǎng)絡(luò)傳輸代替比較傳統(tǒng)的硬件傳輸，這是FCS通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)控制網(wǎng)絡(luò)將眾多控制器、傳感器和執(zhí)行器連接起來(lái)實(shí)現(xiàn)的。PLC是可編程控制系統(tǒng)（ProgrammableLogicControlSystem），它使用計(jì)算機(jī)技術(shù)以實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)量的邏輯控制，其最大的優(yōu)勢(shì)就是具有超高的可靠性和抗干擾能力，這種優(yōu)勢(shì)使它在污水處理中占有很重要的地位。DCS是集散控制系統(tǒng)（DistributedControlSystem），它是一種新型的4C控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)物理量的監(jiān)視與調(diào)節(jié)，與PCL相結(jié)合的DCS控制系統(tǒng)在污水處理廠中的應(yīng)用可以說(shuō)已經(jīng)相當(dāng)成熟了。
2自動(dòng)控制系統(tǒng)在污水處理過(guò)程中的特點(diǎn)以及主要表現(xiàn)
2.1自動(dòng)控制系統(tǒng)的主要特征
相比于其他的自動(dòng)控制系統(tǒng)，在污水處理中應(yīng)用到的自動(dòng)化控制系統(tǒng)比較繁瑣復(fù)雜。因?yàn)槠渲猩婕暗降奈锢砹糠浅６啵移渲胁粌H有模擬量，還有數(shù)字量。與此同時(shí)，控制方式也有開(kāi)環(huán)控制和閉環(huán)控制、順序控制和時(shí)間控制等多種控制方式。而要使處理后的水質(zhì)達(dá)標(biāo)，就要使處理過(guò)程中的各項(xiàng)參數(shù)都要合格。這就需要對(duì)處理設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、進(jìn)排泥量和排水量等進(jìn)行綜合控制，這無(wú)疑會(huì)加大自動(dòng)控制系統(tǒng)的復(fù)雜性。現(xiàn)在的自動(dòng)控制系統(tǒng)已經(jīng)具有良好的開(kāi)放性、適應(yīng)性和經(jīng)濟(jì)性等，這和自動(dòng)控制系統(tǒng)有簡(jiǎn)單的邏輯控制階段發(fā)展成為分散控制階段是密切相關(guān)的。
2.2自動(dòng)控制系統(tǒng)在污水處理過(guò)程中的主要表現(xiàn)
2.2.1過(guò)程控制。自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)污水處理整個(gè)過(guò)程中的工藝參數(shù)以及流程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和采集分析數(shù)據(jù)，然后根據(jù)分析結(jié)果對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行控制，這就是我們所說(shuō)的自動(dòng)控制系統(tǒng)的過(guò)程控制。其中可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集和存儲(chǔ)、調(diào)度和管理。整個(gè)運(yùn)行過(guò)程的系統(tǒng)是中央控制系統(tǒng)，中央控制系統(tǒng)可以對(duì)整個(gè)工藝的運(yùn)行和停止以及一些緊急事件進(jìn)行直接控制。2.2.2在線監(jiān)視功能。在線監(jiān)視功能使動(dòng)態(tài)的工藝流程圖顯示在中央控制室的計(jì)算機(jī)屏幕上，同時(shí)可以顯示在子站界面上的是現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和一些非常重要的工藝參數(shù)的變化情況。必要的情況下，我們可以利用鼠標(biāo)和鍵盤(pán)對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行干預(yù)。2.2.3故障診斷及報(bào)警處理。當(dāng)設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生一些可以或者不可以避免的故障的情況時(shí)，故障診斷功能可以將其監(jiān)測(cè)出來(lái)，并隨后進(jìn)行查找和報(bào)警。此外，故障診斷系統(tǒng)還可以分析和調(diào)整一些簡(jiǎn)單的事故，從而使系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定。報(bào)警時(shí)系統(tǒng)可以顯示報(bào)警的畫(huà)面，這樣可以讓操作人員在對(duì)故障進(jìn)行處理時(shí)得到提示。
3自動(dòng)控制系統(tǒng)在應(yīng)用時(shí)存在的問(wèn)題及今后的改進(jìn)方向
3.1自動(dòng)控制系統(tǒng)在應(yīng)用時(shí)存在的問(wèn)題
雖然上述過(guò)程中我們的確展示了自動(dòng)控制系統(tǒng)的眾多優(yōu)勢(shì)，但是自動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展畢竟還是不夠完善，從各個(gè)污水處理廠的調(diào)研中我們總結(jié)了自動(dòng)控制系統(tǒng)現(xiàn)今存在的一些問(wèn)題：3.1.1自動(dòng)控制系統(tǒng)的在線穩(wěn)定性不夠。隨著PLC、DCS以及FCS技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性已經(jīng)得到了一定的提高。但是由于污水處理實(shí)在是一個(gè)很復(fù)雜的過(guò)程，系統(tǒng)中的設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)涉及很多參數(shù)，而且每個(gè)參數(shù)還在不斷的變化中，這就給自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)整個(gè)污水處理過(guò)程進(jìn)行有力的監(jiān)督控制造成了障礙。所以，一般污水處理廠除了自動(dòng)控制系統(tǒng)外，還需要現(xiàn)場(chǎng)的工作人員來(lái)操控運(yùn)行過(guò)程，并對(duì)有些分析結(jié)果進(jìn)行調(diào)整，以期保持整個(gè)處理系統(tǒng)的穩(wěn)定性。3.1.2已建的污水廠存在儀器、工作人員方面的限制性因素。目前大部分已建的污水處理廠的自控技術(shù)水平落后，污水處理效能與自控關(guān)系不明確，與之配套的自控設(shè)備和儀器匱乏，同時(shí)現(xiàn)今的排放標(biāo)準(zhǔn)也普遍提高，再加上污水處理過(guò)程中與自動(dòng)控制設(shè)備相關(guān)的自動(dòng)化方面的知識(shí)比較復(fù)雜，引進(jìn)的大部分設(shè)備都是外文說(shuō)明書(shū)，廠區(qū)的工作人員缺乏必要的自動(dòng)控制方面的知識(shí)，這些劣勢(shì)只靠對(duì)廠內(nèi)工作人員的培訓(xùn)是無(wú)法輕易轉(zhuǎn)化的。3.1.3目前我國(guó)眾多的污水處理廠雖然監(jiān)視良好、但是控制能力卻明顯不足。對(duì)于監(jiān)視過(guò)程中得到的數(shù)據(jù)，工作人員并不能很好地進(jìn)行分析和利用，這樣就使自動(dòng)控制系統(tǒng)失去了一開(kāi)始我們想要它能提供給的便捷。并且自動(dòng)控制系統(tǒng)在污水處理廠的運(yùn)行過(guò)程中帶來(lái)的由于節(jié)能降耗引起的直接經(jīng)濟(jì)效益并沒(méi)有被充分認(rèn)識(shí)到，這從另一個(gè)方面阻礙了風(fēng)險(xiǎn)投資者在投資污水處理廠時(shí)對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的投資欲望。與此同時(shí)，自動(dòng)控制系統(tǒng)引入污水處理廠后可以保障污水的排放達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，提高環(huán)境效益和社會(huì)效益，在這點(diǎn)上污水處理廠監(jiān)管部門(mén)的認(rèn)識(shí)也不到位，他們?nèi)鄙倥c風(fēng)險(xiǎn)投資者的協(xié)調(diào)，以上種種都是限制自動(dòng)控制系統(tǒng)在污水處理廠推廣的重要原因。3.1.4自動(dòng)控制系統(tǒng)本身還有待完善。例如與自控技術(shù)相關(guān)的軟件、儀器行業(yè)并不規(guī)范，先進(jìn)的自動(dòng)控制技術(shù)大都從國(guó)外引進(jìn)等。更詳細(xì)一點(diǎn)舉例，像污水處理過(guò)程中使用的探頭很多，它們用于數(shù)據(jù)的采集，且都是被淹沒(méi)在污水中的。但是如我們所知污水中的成分相當(dāng)雜亂，這些探頭很容易被纏結(jié)進(jìn)而影響采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，更有甚者會(huì)損害探頭。
3.2自動(dòng)控制系統(tǒng)今后的改進(jìn)方向
一是在自動(dòng)化控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性還沒(méi)有得到確保時(shí)，污水處理系統(tǒng)中應(yīng)該配備必要的工作人員，以彌補(bǔ)自動(dòng)控制系統(tǒng)穩(wěn)定性不夠帶來(lái)的分析結(jié)果的誤差。二是接下來(lái)一段時(shí)間內(nèi)應(yīng)該在污水處理廠中配備相應(yīng)自動(dòng)控制方面的專業(yè)人員，這樣既可以對(duì)其他廠區(qū)的工作人員有一定的培訓(xùn)和指導(dǎo)，也可以避免因工作人員專業(yè)素養(yǎng)不夠引起的操作失誤甚至事故。這對(duì)廠區(qū)的正常運(yùn)行有很大的影響。三是依然要不斷開(kāi)發(fā)智能控制在污水領(lǐng)域的應(yīng)用深度，如模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專家控制等技術(shù)，這些技術(shù)仍然需要理論上的進(jìn)一步發(fā)展。通過(guò)數(shù)學(xué)建模和仿真，結(jié)合污水處理新技術(shù)的市場(chǎng)需求，將這些智能控制方法相結(jié)合，爭(zhēng)取提出更加行之有效的新控制策略。四是爭(zhēng)取將污水處理廠的自動(dòng)控制系統(tǒng)與高速數(shù)字技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合，通過(guò)遙感遙測(cè)遙控技術(shù)實(shí)現(xiàn)污水處理廠的自動(dòng)控制，以解放所有的現(xiàn)場(chǎng)操作人員。
4結(jié)語(yǔ)
中圖分類號(hào)：TB486+.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2014）33-0148-01
自動(dòng)控制技術(shù)是20世紀(jì)發(fā)展最快、影響最大的技術(shù)之一，也是21世紀(jì)最引人矚目的高技術(shù)之一。同時(shí)自動(dòng)控制技術(shù)是當(dāng)展迅速，應(yīng)用廣泛，是推動(dòng)新的技術(shù)革命和新的產(chǎn)業(yè)革命的核心技術(shù)。自動(dòng)控制理論自創(chuàng)立至今已經(jīng)過(guò)了三代的發(fā)展：第一代為20世紀(jì)初開(kāi)始形成并于50年代趨于成熟的經(jīng)典反饋控制理論；第二代為50、60年代在線性代數(shù)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的現(xiàn)代控制理論；第三代為60年代中期即已萌芽，在發(fā)展過(guò)程中綜合了人工智能、自動(dòng)控制、運(yùn)籌學(xué)、信息論等多學(xué)科的最新成果并在此基礎(chǔ)上形成的智能控制理論。自動(dòng)控制技術(shù)的研究有利于將人類從復(fù)雜、危險(xiǎn)、繁瑣的勞動(dòng)環(huán)境中解放出來(lái)并大大提高控制效率。
一、自動(dòng)控制的應(yīng)用領(lǐng)域分析
自動(dòng)化控制系統(tǒng)的研究，幾乎涵蓋所有應(yīng)用科學(xué)知識(shí)與技術(shù)的結(jié)合，領(lǐng)域范圍及牽涉的科學(xué)知識(shí)與應(yīng)用工具相當(dāng)廣泛，作為交叉學(xué)科，自動(dòng)控制與其他很多學(xué)科有關(guān)聯(lián)，尤其是數(shù)學(xué)和信息學(xué)，在制造，醫(yī)藥，交通，機(jī)器人，以及經(jīng)濟(jì)學(xué)，社會(huì)學(xué)中的應(yīng)用也都非常廣泛。自動(dòng)化控制的應(yīng)用領(lǐng)域一般可分為下列幾類：
1、工廠自動(dòng)化控制，又稱為生產(chǎn)自動(dòng)化控制，即利用自動(dòng)化的生產(chǎn)設(shè)備，一貫作業(yè)的生產(chǎn)方式，從事有效率的產(chǎn)品生產(chǎn)。2、設(shè)計(jì)自動(dòng)化控制，即利用電腦軟件技術(shù)及應(yīng)用，將所需設(shè)計(jì)的資料，轉(zhuǎn)成控制程序或生產(chǎn)流程，而且以簡(jiǎn)單的圖或語(yǔ)言，來(lái)表示或執(zhí)行制造過(guò)程的自動(dòng)化控制的運(yùn)作。3、實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化控制，即利用自動(dòng)化設(shè)備與電腦軟件技術(shù)及應(yīng)用，或可編程控制器等設(shè)備，結(jié)合溫度、濕度、壓力、流量等傳感器，將實(shí)驗(yàn)室的控制程序或生產(chǎn)流程，及所需實(shí)驗(yàn)結(jié)果的資料，轉(zhuǎn)成簡(jiǎn)單的圖或語(yǔ)言，來(lái)表示或執(zhí)行實(shí)驗(yàn)室的自動(dòng)化控制作。4、檢測(cè)自動(dòng)化控制，即利用自動(dòng)化的檢測(cè)設(shè)備與電腦軟件技術(shù)及程式應(yīng)用，結(jié)合溫度、濕度、壓力、流量等傳感器設(shè)備，能自動(dòng)地檢測(cè)樣品，并將檢測(cè)的物理量的資料，轉(zhuǎn)成簡(jiǎn)單的圖或語(yǔ)言，來(lái)表示檢測(cè)結(jié)果。5、辦公室自動(dòng)化控制，即利用軟件程式技術(shù)及應(yīng)用，將辦公室的文書(shū)資料或文書(shū)檔案，做有效率的管理。6、家庭自動(dòng)化控制，即利用自動(dòng)化的設(shè)備與電腦軟件技術(shù)及程式應(yīng)用，結(jié)合家庭用設(shè)備，提高家庭舒適度與居家安全。7、服務(wù)自動(dòng)化控制，即利用自動(dòng)化的設(shè)備與電腦軟件技術(shù)及程式應(yīng)用，結(jié)合各式各樣的自動(dòng)化設(shè)備或傳感器，監(jiān)測(cè)、紀(jì)錄、轉(zhuǎn)接、通知、執(zhí)行運(yùn)作等，以供顧客或使用者，能快速處理相關(guān)作業(yè)或快速處理所遭遇的問(wèn)題。
上述七大類自動(dòng)化控制的范疇及其相關(guān)產(chǎn)品與設(shè)備，占社會(huì)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值相當(dāng)比重，對(duì)國(guó)家社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響很大，非常值得深思研究與發(fā)展應(yīng)用隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。
二、現(xiàn)代控制理論的發(fā)展及基本內(nèi)容
經(jīng)典控制理論雖然具有很大的實(shí)用價(jià)值，但也有著明顯的局限性。其局限性表現(xiàn)在下面二個(gè)方面：第一，經(jīng)典控制理論建立在傳遞函數(shù)和頻率特性的基礎(chǔ)上，而傳遞函數(shù)和頻率特性均屬于系統(tǒng)的外部描述（只描述輸入量和輸出量之間的關(guān)系），不能充分反映系統(tǒng)內(nèi)部的狀態(tài)；第二，無(wú)論是根軌跡法還是頻率法，本質(zhì)上是頻域法（或稱復(fù)域法），都要通過(guò)積分變換（包括拉普拉斯變換、傅立葉變換、Z變換），因此原則上只適宜于解決“單輸入――單輸出” 線性定常系統(tǒng)的問(wèn)題，對(duì)“多輸入――多輸出”系統(tǒng)不宜用經(jīng)典控制理論解決，特別是對(duì)非線性、時(shí)變系統(tǒng)更是無(wú)能為力。
現(xiàn)代控制理論正是為了克服經(jīng)典控制理論的局限性而在20世紀(jì)50、60年代逐步發(fā)展起來(lái)的。現(xiàn)代控制理論本質(zhì)上是一種“時(shí)域法”。它引入了“狀態(tài)”的概念，用“狀態(tài)變量”（系統(tǒng)內(nèi)部變量）及“狀態(tài)方程”描述系統(tǒng)，因而更能反映出系統(tǒng)的內(nèi)在本質(zhì)與特性。從數(shù)學(xué)的觀點(diǎn)看，現(xiàn)代控制理論中的狀態(tài)變量法，簡(jiǎn)單地說(shuō)就是將描述系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的高階微分方程，改寫(xiě)成一階聯(lián)立微分方程組的形式，或者將系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)直接用一階微分方程組表示。這個(gè)一階微分方程組就叫做狀態(tài)方程。采用狀態(tài)方程后，最主要的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程采用向量、矩陣形式表示，因此形式簡(jiǎn)單、概念清晰、運(yùn)算方便，尤其是對(duì)于多變量、時(shí)變系統(tǒng)更是明顯。特別是在Kalman提出的可控性和可觀測(cè)性概念和極大值理論的基礎(chǔ)上，現(xiàn)代控制理論被引向更為深入的研究。現(xiàn)代控制理論研究的主要內(nèi)容包括三部分：多變量線性系統(tǒng)理論、最優(yōu)控制理論以及最優(yōu)估計(jì)與系統(tǒng)辨識(shí)理論。由于篇幅所限，有關(guān)現(xiàn)代控制理論研究的具體內(nèi)容請(qǐng)參見(jiàn)有關(guān)文獻(xiàn)，這里從略。
三、自動(dòng)控制技術(shù)發(fā)展歷程分析
自動(dòng)控制（automatic control）是指在沒(méi)有人直接參與的情況下，利用外加的設(shè)備或裝置，使機(jī)器、設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程的某個(gè)工作狀態(tài)或參數(shù)自動(dòng)地按照預(yù)定的規(guī)律運(yùn)行。隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)和其他高技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)控制技術(shù)的水平越來(lái)越高，應(yīng)用越來(lái)越廣泛，作用越來(lái)越重要。自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展大致可分為以下幾個(gè)發(fā)展階段：40年代到60年代初，該階段以市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)、資源利用、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度提高產(chǎn)品質(zhì)量、適應(yīng)批量生產(chǎn)需要等因素為需求動(dòng)力。主要技術(shù)特點(diǎn)為各種單機(jī)自動(dòng)化加工設(shè)備出現(xiàn)，并不斷擴(kuò)大應(yīng)用和向縱深方向發(fā)展。60年代中到70年代初期，該階段以市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇，要求產(chǎn)品更新快，產(chǎn)品質(zhì)量高，并適應(yīng)大中批量生產(chǎn)需要和減輕勞動(dòng)強(qiáng)度為需求動(dòng)力。主要特點(diǎn)為主要以自動(dòng)生產(chǎn)線為標(biāo)志，在單機(jī)自動(dòng)化的基礎(chǔ)上，各種組合機(jī)床、組合生產(chǎn)線出現(xiàn)，同時(shí)軟件數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)并用于機(jī)床。70年代中期至今，該階段以市場(chǎng)環(huán)境的變化，使多品種、中小批量生產(chǎn)中普遍性問(wèn)題愈發(fā)嚴(yán)重，要求自動(dòng)化技術(shù)向其廣度和深度發(fā)展，使其各相關(guān)技術(shù)高度綜合，發(fā)揮整體最佳效能為需求動(dòng)力。主要特點(diǎn)技術(shù)特點(diǎn)是把分散獨(dú)立的單元自動(dòng)化技術(shù)集成為一個(gè)優(yōu)化的整體。
關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī) 自動(dòng)控制系統(tǒng) 概念 應(yīng)用
中圖分類號(hào)：TP29 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）10（b）-0045-01
1 計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)
計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)是將計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)上，將兩者有效的結(jié)合在一起，并在多個(gè)領(lǐng)域內(nèi)進(jìn)行有效的運(yùn)用，而且其發(fā)展越發(fā)的成熟，所取得的成果也更為顯著。由于在傳統(tǒng)控制理論中，其計(jì)算步驟和控制系統(tǒng)較為復(fù)雜，其理論知識(shí)在實(shí)際落實(shí)中具有較大的難度，對(duì)控制系統(tǒng)潛在的運(yùn)行需求不能更好的滿足。近年來(lái)，控制理論的不斷發(fā)展，通過(guò)對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)和綜合等方面提供了充足的理論基礎(chǔ)，再加之計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，為現(xiàn)代控制系統(tǒng)的發(fā)展提供了一個(gè)良好的平臺(tái)，這對(duì)于現(xiàn)代自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展起到了極為重要的作用。
在典型連續(xù)控制系統(tǒng)中，通常其結(jié)構(gòu)因素有給定值、控制器、執(zhí)行器、被控對(duì)象、被控參靈敏、檢測(cè)裝置及反饋值等，其系統(tǒng)內(nèi)的信號(hào)都以連續(xù)信號(hào)為主，而且對(duì)于反饋值和定值的比較也是通過(guò)比較器來(lái)進(jìn)行的，對(duì)于計(jì)算中可能出現(xiàn)的偏差則由控制器為進(jìn)行調(diào)節(jié)。這樣利用控制信號(hào)來(lái)對(duì)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制，從而將被控參數(shù)數(shù)值有效的控制在預(yù)期范圍內(nèi)。而當(dāng)控制器和比較器利用計(jì)算機(jī)來(lái)代替時(shí)，即不會(huì)對(duì)其作用進(jìn)行改變，而且功能也照常發(fā)揮，但這樣一來(lái)就形成了一個(gè)典型的計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，信號(hào)是以數(shù)字信號(hào)的形式存在的，被控參數(shù)以模擬量為主，而執(zhí)行器的輸入信號(hào)也是模擬信號(hào)，基于此中原因就需要一個(gè)轉(zhuǎn)換器A/D，可以進(jìn)行數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)之間的相互轉(zhuǎn)換。
2 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的控制過(guò)程
計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的控制過(guò)程分為兩個(gè)部分，即：數(shù)據(jù)采集處理和實(shí)時(shí)控制，所謂數(shù)據(jù)采集處理是指通過(guò)被控對(duì)象的被控參數(shù)及時(shí)進(jìn)行檢測(cè)，并將其輸入到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行處理的過(guò)程。而實(shí)時(shí)控制是通過(guò)已經(jīng)設(shè)計(jì)好的控制規(guī)律來(lái)對(duì)控制量進(jìn)行，并能夠及時(shí)對(duì)控制信號(hào)發(fā)送至控制器。所以對(duì)于計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)來(lái)講，其控制過(guò)程需要確保其實(shí)效性和實(shí)時(shí)性，在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)對(duì)信號(hào)輸入、計(jì)算和輸出時(shí)間進(jìn)行控制，而且在計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制下對(duì)使其控制程序不斷的重復(fù)，使系統(tǒng)能夠達(dá)到預(yù)先設(shè)計(jì)的品質(zhì)要求，通過(guò)在工作中對(duì)異常狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，從而能夠及時(shí)對(duì)其進(jìn)行正常處理，確保被控參數(shù)和設(shè)備的正常運(yùn)行。
3 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成及特點(diǎn)
硬件和軟件兩部分共同組成了計(jì)算機(jī)的控制系統(tǒng)，它包括過(guò)程輸入/輸出通道、計(jì)算機(jī)、操作臺(tái)、外部設(shè)備、系統(tǒng)軟件及應(yīng)用軟件等。通過(guò)計(jì)算機(jī)接口來(lái)進(jìn)行命令的發(fā)部，同時(shí)實(shí)時(shí)檢測(cè)和處理被控對(duì)象參數(shù)，在計(jì)算機(jī)和被控對(duì)象之間設(shè)置的信息傳送和轉(zhuǎn)換的連接通道作為過(guò)程輸入/輸出通道。通過(guò)過(guò)程輸入通道可以將被控對(duì)象的被控參數(shù)轉(zhuǎn)換為可以利用計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行控制的數(shù)字代碼。而通過(guò)過(guò)程輸出通道，則將輸出的控制命令和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成控制信號(hào)。過(guò)程輸入/輸出通道一般分為：模擬量輸入通道、模擬量輸出通道、開(kāi)關(guān)量輸入通道、開(kāi)關(guān)量輸出通道；外部設(shè)備是用來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)和外界交換信息的設(shè)備。軟件是指能夠完成各種功能的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的程序系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和連續(xù)控制系統(tǒng)雖然都是作為控制系統(tǒng)，但卻具有各自的特點(diǎn)，在連續(xù)控制系統(tǒng)中其信號(hào)都是以模擬信號(hào)為主，其控制規(guī)律是由模擬電路實(shí)現(xiàn)的，而且模擬電路隨著控制規(guī)律的復(fù)雜性而變得越多，如果需要對(duì)控制規(guī)律進(jìn)行修改，則需要將原有的電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行改變。而在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)則以模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)為主，對(duì)于需要進(jìn)行控制規(guī)律修改時(shí)，則只需要對(duì)其相應(yīng)的程序進(jìn)行修改即可。
4 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)類型及應(yīng)用要點(diǎn)把握
4.1 操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)
操作指導(dǎo)控制其在結(jié)構(gòu)上屬于開(kāi)環(huán)控制，由于其結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，而且能夠?qū)崿F(xiàn)靈活控制，具有較好的安全性和可靠性，但該系統(tǒng)的運(yùn)行需要由人工進(jìn)行操作，這樣的話，速度將會(huì)受到必然的限制，所以將會(huì)不適應(yīng)快速過(guò)程控制及過(guò)個(gè)對(duì)象控制的情況。在該系統(tǒng)中，被控對(duì)象并不由計(jì)算機(jī)的輸出進(jìn)行直接控制，只是計(jì)算機(jī)在每隔一段時(shí)間內(nèi)則會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行一次采集，而且經(jīng)由轉(zhuǎn)換器后由計(jì)算機(jī)對(duì)基進(jìn)行計(jì)算和處理，然后進(jìn)行報(bào)警、打印和顯示。由其所顯現(xiàn)出來(lái)的結(jié)果為依據(jù)，操作人員對(duì)調(diào)節(jié)器的給定值進(jìn)行改變或是對(duì)操作執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行直接操作。
4.2 直接數(shù)字控制系統(tǒng)
近年來(lái)，由于計(jì)算機(jī)廣泛應(yīng)用于工業(yè)過(guò)程控制中，而直接數(shù)字控制系統(tǒng)也可稱DDC系統(tǒng)，這是最為普遍的一種模式。計(jì)算機(jī)通過(guò)巡回檢測(cè)一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)參數(shù)，隨之將檢測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)輸入通道送入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)再根據(jù)設(shè)定的控制規(guī)律進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，最后發(fā)出控制信號(hào)對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行直接控制，使系統(tǒng)的被控參數(shù)達(dá)到預(yù)定的要求。在DDC系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)參與閉環(huán)控制過(guò)程，它不僅能取代模擬調(diào)節(jié)器，實(shí)現(xiàn)多回路的PID（比例、積分、微分）調(diào)節(jié)，而且只通過(guò)改變程序就能有效地實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的控制。
4.3 監(jiān)督計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)
該系統(tǒng)又叫SCC系統(tǒng)。在SCC系統(tǒng)中， 計(jì)算機(jī)按著描述工作過(guò)程的數(shù)學(xué)模型，計(jì)算出最佳給定值送入模擬調(diào)節(jié)器或者DDC 計(jì)算機(jī)，最后由模擬調(diào)節(jié)器或者DDC計(jì)算機(jī)控制工作過(guò)程，從而使工作過(guò)程始終處于最佳工作狀態(tài)。
4.4 分級(jí)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)
其主要是由微處理器和實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算機(jī)各部分任務(wù)進(jìn)行控制的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)所組成，利用該系統(tǒng)，可以將任務(wù)進(jìn)行分散，不同的任務(wù)利用不同的計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行分別執(zhí)行，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)控制，而且可以更好的實(shí)現(xiàn)管理任務(wù)。而且分級(jí)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)屬于四級(jí)系統(tǒng)，每一級(jí)的計(jì)算機(jī)都承擔(dān)著各自不同的任務(wù)。裝置控制級(jí)通過(guò)對(duì)工作過(guò)程中和單機(jī)進(jìn)行控制，部門(mén)都督級(jí)對(duì)所獲得的工作數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化控制，管理集中控制級(jí)通過(guò)對(duì)人員及部門(mén)的協(xié)調(diào)和協(xié)配，向上級(jí)及時(shí)反映裝置控制級(jí)及部門(mén)都督級(jí)的情況；而長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃及各種計(jì)劃的制定則由經(jīng)營(yíng)管理級(jí)來(lái)完成，同時(shí)其通過(guò)接收的各部數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)對(duì)全局的總調(diào)度。
5 結(jié)語(yǔ)
隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)得以更好的普及，而且控制器無(wú)論是類型、性能還是價(jià)格都呈多樣化發(fā)展，這就為自動(dòng)控制系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)的應(yīng)用提供了一個(gè)良好的平臺(tái)，這就需要加強(qiáng)計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)知識(shí)的學(xué)習(xí)，確保相關(guān)技術(shù)人員能夠在實(shí)踐工作中實(shí)現(xiàn)更好的控制效果。
參考文獻(xiàn)
[1] 張曉元.現(xiàn)代計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)及其應(yīng)用探討[J].廣東科技，2007（15）：191-192.
關(guān)鍵詞：自動(dòng)化控制；化工企業(yè)；安全生產(chǎn)；應(yīng)用
計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，使自動(dòng)控制理論/技術(shù)，在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用愈發(fā)廣泛，如何合理、安全地對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)加以應(yīng)用，現(xiàn)已成為技術(shù)人員關(guān)注的主要問(wèn)題。圍繞其展開(kāi)探究，不僅可以降低勞動(dòng)強(qiáng)度、提高生產(chǎn)效率，還能促進(jìn)自控系統(tǒng)的發(fā)展與完善。
1自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用意義
當(dāng)今社會(huì)正處于轉(zhuǎn)型關(guān)鍵期，如何在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)愈發(fā)激烈的大環(huán)境下及時(shí)搶占高地，自然成為化工企業(yè)思考的主要問(wèn)題。一般來(lái)說(shuō)，化工自動(dòng)化所包含內(nèi)容，分為硬件和軟件，實(shí)際應(yīng)用方向，以緊急停車(chē)、溫度記錄等為主。化工企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中，可以通過(guò)升級(jí)機(jī)械設(shè)備硬件的方式，達(dá)到自動(dòng)化操作的目的，盡量減少需要人工參與的環(huán)節(jié)。另外，還可以通過(guò)設(shè)置自動(dòng)化軟件的方式，將化工生產(chǎn)所具有自動(dòng)化水平提升。對(duì)化工企業(yè)而言，要想凸顯自動(dòng)化、現(xiàn)代化的優(yōu)勢(shì)，關(guān)鍵是做到化工自動(dòng)化，只有這樣才能減少支出、增加收益。
2自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用策略
實(shí)踐證明，應(yīng)用自動(dòng)控制系統(tǒng)，既能夠提高生產(chǎn)的穩(wěn)定性、安全性，還能夠提高生產(chǎn)的質(zhì)量、產(chǎn)量，這和預(yù)期目標(biāo)十分契合。自控系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在三個(gè)方面，首先，免維護(hù)；其次，良好的穩(wěn)定性；最后，可以適應(yīng)企業(yè)拓展需求，控制現(xiàn)場(chǎng)工藝。
2.1故障診斷
化工安全生產(chǎn)主要具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：其一，生產(chǎn)規(guī)模大，需要多個(gè)環(huán)節(jié)的配合，才能順利完成生產(chǎn)；其二，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，極度需要可靠、穩(wěn)定的工藝；其三，生產(chǎn)環(huán)境復(fù)雜，具有易燃易爆、高腐蝕等特點(diǎn)，發(fā)生安全事故的概率較高；其四，工藝要求高，例如環(huán)境、溫度和濕度，一旦有錯(cuò)誤出現(xiàn)，整個(gè)過(guò)程都會(huì)受到影響。由此可見(jiàn)，化工企業(yè)安全生產(chǎn)涉及諸多環(huán)節(jié)并應(yīng)用大量設(shè)備，一旦有故障發(fā)生，往往會(huì)給后續(xù)環(huán)節(jié)帶來(lái)極大的影響。應(yīng)用自動(dòng)控制系統(tǒng)可以通過(guò)對(duì)故障進(jìn)行診斷的方式，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決設(shè)備問(wèn)題，避免所帶來(lái)影響的進(jìn)一步擴(kuò)大。作為高危行業(yè)的代表，化工企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中，較易面臨機(jī)械出現(xiàn)故障的情況，由此而引發(fā)的問(wèn)題，不僅僅局限于損害產(chǎn)品質(zhì)量，還包括增加安全事故發(fā)生概率。合理應(yīng)用自動(dòng)控制系統(tǒng)所具有故障診斷功能，可以第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)故障并報(bào)送給技術(shù)人員，再由技術(shù)人員根據(jù)導(dǎo)致問(wèn)題出現(xiàn)的原因，制定相應(yīng)的解決措施。通過(guò)上文的分析可以看出，自動(dòng)控制系統(tǒng)所具有主要特征為故障診斷，這對(duì)化工企業(yè)所獲利益的增加，具有積極作用。
2.2系統(tǒng)監(jiān)測(cè)
化工生產(chǎn)所不可或缺的環(huán)節(jié)為儀表監(jiān)測(cè)，該環(huán)節(jié)的作用，主要是幫助技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)并處理安全隱患，防止事故擴(kuò)大，導(dǎo)致企業(yè)蒙受不必要的損失。一般來(lái)說(shuō)，儀表監(jiān)測(cè)的內(nèi)容，主要是壓強(qiáng)和濕度，這是因?yàn)閷?shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并掌握相關(guān)數(shù)據(jù)，有助于技術(shù)人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常。另外，儀表監(jiān)測(cè)的作用，還包括通過(guò)發(fā)生故障時(shí)轉(zhuǎn)換生產(chǎn)模式的方式，減少故障所帶來(lái)影響，以及分析并糾正人員不當(dāng)操作。某化工企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中，應(yīng)用自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)可燃?xì)怏w和有毒氣體進(jìn)行了探測(cè)。可燃?xì)怏w的探測(cè)要求如下：水平覆蓋面積不超過(guò)5m，有效覆蓋面積以20m2為最佳。有毒氣體的探測(cè)要求如下；室內(nèi)，釋放源和探測(cè)器的距離不超過(guò)1m；室外，釋放源和探測(cè)器的距離不超過(guò)2m。
2.3安全裝置
人工被自動(dòng)化取代是大勢(shì)所趨，這樣做好處不僅體現(xiàn)在降低支出、提升經(jīng)濟(jì)效益的方面，還包括使安全生產(chǎn)的目標(biāo)成為現(xiàn)實(shí)。由此可見(jiàn)，自動(dòng)化控制既是社會(huì)進(jìn)步的要求，也是企業(yè)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵。現(xiàn)階段，化工企業(yè)普遍將安全生產(chǎn)作為工作重心，出于提高生產(chǎn)安全性的考慮，越來(lái)越多企業(yè)選擇將自動(dòng)控制系統(tǒng)引入生產(chǎn)過(guò)程，所取得效果十分顯著。研究表明，安全自動(dòng)裝置的作用，主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：其一，盡量避免技術(shù)人員在事故現(xiàn)場(chǎng)工作，減少人員傷亡，提高生產(chǎn)所具有安全性；其二，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決安全隱患，充分發(fā)揮預(yù)設(shè)程序的作用。在危險(xiǎn)性較高的生產(chǎn)環(huán)境和環(huán)節(jié)中，安全自動(dòng)裝置的作用是不可替代的，對(duì)其加以應(yīng)用，可以有效替代人工操作，在保證操作質(zhì)量的同時(shí)提高操作效率。
2.4緊急停車(chē)
只有高效掌握并控制運(yùn)行全過(guò)程，才能實(shí)時(shí)跟蹤并了解設(shè)備狀態(tài)。作為自動(dòng)控制系統(tǒng)之一的緊急停車(chē)系統(tǒng)，在實(shí)時(shí)監(jiān)控、跟蹤設(shè)備狀態(tài)方面，具有其他系統(tǒng)所無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。如果在生產(chǎn)過(guò)程中，技術(shù)人員借緊急停車(chē)系統(tǒng)之“手”，發(fā)現(xiàn)了設(shè)備的潛在問(wèn)題，可以視情況決定是否緊急停車(chē)，盡量將安全問(wèn)題帶來(lái)的影響降到最低。以集散控制系統(tǒng)為參考，對(duì)緊急停車(chē)系統(tǒng)進(jìn)行分析，可發(fā)現(xiàn)以下特點(diǎn)：其一，由檢測(cè)和執(zhí)行單元構(gòu)成；其二，具有超限安全停車(chē)的功能；其三，呈現(xiàn)出間斷、靜態(tài)的工作狀態(tài)；其四，安全級(jí)別高，需要進(jìn)行認(rèn)證。
2.5控制計(jì)算功能
近幾年，計(jì)算機(jī)被大量應(yīng)用到各行各業(yè)，對(duì)自動(dòng)控制能力的提升起決定作用。應(yīng)用自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行安全生產(chǎn)，對(duì)化工企業(yè)控制計(jì)算機(jī)的能力具有較高要求，這是因?yàn)楹侠響?yīng)用計(jì)算機(jī)可以使自動(dòng)控制系統(tǒng)可靠性、安全性得到優(yōu)化。以化工儀表為例，對(duì)計(jì)算機(jī)加以應(yīng)用，不僅能夠保證儀表正常運(yùn)行，還可以提高數(shù)據(jù)計(jì)算的準(zhǔn)確性，使儀表運(yùn)行獲得有力保障。另外，化工儀表在計(jì)算方面所具有的優(yōu)勢(shì)，可以使人員計(jì)算強(qiáng)度得到大幅降低，化工生產(chǎn)安全性，通常會(huì)隨著計(jì)算精準(zhǔn)度的提升而提升。
2.6安全自動(dòng)化裝置
化工企業(yè)為實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)，對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用較為廣泛，在自動(dòng)化裝置中安全裝置是其重要組成部分，在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)揮著良好的作用。安全自動(dòng)化裝置在實(shí)際應(yīng)用中主要有2個(gè)方面的作用：①能及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在安全隱患，并通過(guò)預(yù)設(shè)程序采取對(duì)應(yīng)的解決措施；②可以減少員工在事故現(xiàn)場(chǎng)的操作，這樣能在事故發(fā)生時(shí)減少人員的傷亡，確保生產(chǎn)的安全性。自動(dòng)化裝置在生產(chǎn)較為危險(xiǎn)的環(huán)節(jié)與環(huán)境中發(fā)揮著不可替代的作用，能夠?qū)θ斯みM(jìn)行有效的代替，完成人工所不能完成的操作。
2.7裝置自動(dòng)連鎖報(bào)警系統(tǒng)
化工企業(yè)的設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中，速度往往都比較快，如果在高溫或者高壓的環(huán)境下，很有可能引發(fā)安全事故。所以需要對(duì)化工生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)化控制，對(duì)生產(chǎn)環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)，確保生產(chǎn)環(huán)境滿足生產(chǎn)要求。如果化工生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生安全事故，在裝置自動(dòng)連鎖報(bào)警系統(tǒng)的作用下，能通過(guò)報(bào)警及時(shí)了解故障的位置以及產(chǎn)生的原因，并通過(guò)有效的應(yīng)對(duì)措施，對(duì)故障問(wèn)題進(jìn)行處理，確保設(shè)備能保持良好的運(yùn)行狀態(tài)。
2.8計(jì)算功能的控制
計(jì)算機(jī)在各行各業(yè)中的應(yīng)用十分廣泛，對(duì)提升企業(yè)自動(dòng)化控制能力等方面發(fā)揮著重要作用。在化工生產(chǎn)中應(yīng)用自動(dòng)控制系統(tǒng)，需要對(duì)計(jì)算機(jī)的控制能力進(jìn)行提升。化工生產(chǎn)過(guò)程中，自動(dòng)控制系統(tǒng)的安全性與可靠性需要高效的自動(dòng)控制系統(tǒng)，需要計(jì)算機(jī)發(fā)揮其重要作用。在化工儀表中應(yīng)用微型計(jì)算機(jī)，能確保儀表正常運(yùn)行的同時(shí)，對(duì)相關(guān)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行精準(zhǔn)的計(jì)算，為儀表的運(yùn)行提供保障。同時(shí)化工儀表強(qiáng)大的計(jì)算能力，能降低工作人員的計(jì)算強(qiáng)度，確保計(jì)算的精準(zhǔn)性。在微型計(jì)算機(jī)高效的計(jì)算能力下，儀表的精準(zhǔn)度大幅提升，為化工安全生產(chǎn)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞 電氣自動(dòng)；控制系統(tǒng)；應(yīng)用
中圖分類號(hào)TM92 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708（2013）97-0053-02
0 引言
工程技術(shù)通過(guò)理解并控制自然而造福于人類，控制系統(tǒng)工程師通過(guò)理解和控制我們環(huán)境的一部分，即所謂的系統(tǒng)，為社會(huì)提供經(jīng)濟(jì)實(shí)用的產(chǎn)品。為了達(dá)到對(duì)系統(tǒng)的控制目的就要理解系統(tǒng)，但是，控制工程也常常對(duì)尚未充分理解的系統(tǒng)實(shí)施控制，例如對(duì)化工過(guò)程的控制。控制工程最顯著的特點(diǎn)就是對(duì)各類機(jī)器、工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程及經(jīng)濟(jì)活動(dòng)過(guò)程實(shí)施控制，以造福于社會(huì)。除了在航空航天、導(dǎo)彈制導(dǎo)、機(jī)器人技術(shù)等領(lǐng)域中，自動(dòng)控制系統(tǒng)具有特別重要的作用之外，在現(xiàn)代機(jī)器制造業(yè)、化工過(guò)程、交通管制系統(tǒng)等實(shí)用工業(yè)自動(dòng)化和復(fù)雜的現(xiàn)代系統(tǒng)中都是不可缺少的組成部分。
1自動(dòng)控制簡(jiǎn)述
在科學(xué)技術(shù)發(fā)展過(guò)程中，自動(dòng)控制技術(shù)扮演了十分重要的角色。在飛行器制導(dǎo)、機(jī)器人控制、現(xiàn)代機(jī)器制造業(yè)生產(chǎn)流水線和工業(yè)過(guò)程控制方面，到處能看到自動(dòng)控制的影子。沒(méi)有自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用就沒(méi)有現(xiàn)代工業(yè)的成果。日常生活中也有許多自動(dòng)控制的應(yīng)用實(shí)例，如市場(chǎng)上常見(jiàn)的高壓鍋上的安全閥就是一個(gè)簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)，當(dāng)鍋內(nèi)因過(guò)熱導(dǎo)致壓力過(guò)高時(shí)，安全閥會(huì)自動(dòng)打開(kāi)從而減壓。即使是一個(gè)生物體，我們也能看到自動(dòng)控制的實(shí)例，當(dāng)我們感到熱的時(shí)候，我們就會(huì)出汗，當(dāng)體溫下降后，汗腺又會(huì)自動(dòng)收縮，這是身體的控制器官、感知器官、執(zhí)行器官協(xié)調(diào)工作的結(jié)果，它們形成了一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)有多種多樣的結(jié)構(gòu)，閉環(huán)控制系統(tǒng)是其中重要的一種。
2 閉環(huán)控制系統(tǒng)和開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)
2.1 閉環(huán)控制系統(tǒng)
凡是系統(tǒng)輸出信號(hào)對(duì)控制作用能有直接影響的系統(tǒng)，都叫做閉環(huán)系統(tǒng)。閉環(huán)系統(tǒng)也就是反饋控制系統(tǒng)。輸入信號(hào)和反饋信號(hào)(反饋信號(hào)可以是輸出信號(hào)本身，也可以是輸出信號(hào)的函數(shù)或?qū)?shù))之差，稱為誤差信號(hào)。誤差信號(hào)加到控制器上，以減小系統(tǒng)的誤差，并使系統(tǒng)的輸出量趨于所希望的值。換句話說(shuō)，“閉環(huán)”的涵義就是應(yīng)用反饋?zhàn)饔脕?lái)減小系統(tǒng)的誤差。
在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，廣泛應(yīng)用著閉環(huán)控制系統(tǒng)。例如：位移跟蹤系統(tǒng)(又稱隨動(dòng)系統(tǒng))、大多數(shù)的機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)、冷藏設(shè)備、熱水器、空調(diào)器等，都是閉環(huán)系統(tǒng)。
2.2 開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)
如果系統(tǒng)的輸出量對(duì)系統(tǒng)的控制作用沒(méi)有影響，則叫做開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。在開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)中，既不需要對(duì)輸出量進(jìn)行測(cè)量，也不需要將輸出量反饋到輸入端與輸入量進(jìn)行比較。圖1表示開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)輸入量與輸出量之間的關(guān)系。目前的洗衣機(jī)就是開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的例子。洗滌、漂洗、脫水過(guò)程，依次進(jìn)行，無(wú)需對(duì)其輸出信號(hào)，即衣服的清潔程度進(jìn)行測(cè)量。類似的開(kāi)環(huán)系統(tǒng)例子還有采用時(shí)基信號(hào)控制的交通管制系統(tǒng)，這種系統(tǒng)并不測(cè)量車(chē)的實(shí)際流量，完全由時(shí)間來(lái)控制。
圖l開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)
在任何開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)的輸出量都不被用來(lái)與參考輸入進(jìn)行比較。因此，對(duì)應(yīng)于每一個(gè)參考輸入量，都有一個(gè)相應(yīng)的固定工作狀態(tài)與之對(duì)應(yīng)。這樣，系統(tǒng)的精度便決定于校準(zhǔn)的精度。為了滿足實(shí)際應(yīng)用的需要，開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)必須事先精確校準(zhǔn)，并且在工作過(guò)程中保持這種校準(zhǔn)值不發(fā)生變化。
當(dāng)出現(xiàn)擾動(dòng)時(shí)，開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)就不能完成既定的任務(wù)了。因此，只有輸入量與輸出量之間的關(guān)系已知，并且不存在內(nèi)擾與外擾的情況下，才可以采用開(kāi)環(huán)控制。應(yīng)當(dāng)指出，沿時(shí)間坐標(biāo)軸單向運(yùn)行的任何系統(tǒng)，都是開(kāi)環(huán)系統(tǒng)。
3 自動(dòng)控制系統(tǒng)舉例
3.1 汽車(chē)駕駛控制系統(tǒng)
如圖2所示，汽車(chē)的行駛路線由方向盤(pán)控制，駕車(chē)人控制方向盤(pán)。駕車(chē)人通過(guò)眼睛觀查汽車(chē)是否偏離預(yù)計(jì)的路線，當(dāng)汽車(chē)偏離路線，即產(chǎn)生誤差信號(hào)時(shí)，駕車(chē)人調(diào)整方向盤(pán)，減小誤差，直到回歸正確路線，這是人工閉環(huán)系統(tǒng)。當(dāng)用自動(dòng)駕駛儀替代駕車(chē)人，由導(dǎo)航儀根據(jù)事先確定的路線驅(qū)動(dòng)汽車(chē)行駛，則這樣的控制系統(tǒng)就是自動(dòng)駕駛控制系統(tǒng)了，當(dāng)然，對(duì)于汽車(chē)來(lái)說(shuō)，除了方向控制之外還有其他控制系統(tǒng)。
3.2 汽輪發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)
圖3是汽輪發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)圖，為了對(duì)能耗進(jìn)行有效的自動(dòng)化管理，發(fā)電廠采用計(jì)算機(jī)對(duì)發(fā)電過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)化管理，使耗能負(fù)荷平穩(wěn)均勻，以便節(jié)省燃料消耗。在這個(gè)系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)是控制器，它將預(yù)期的氧氣含量、溫度、壓力、發(fā)電量與實(shí)際測(cè)定的值進(jìn)行比較，產(chǎn)生控制信號(hào)，以控制鍋爐的給水、燃料、空氣閥門(mén)的開(kāi)度，使之達(dá)到預(yù)期的性能指標(biāo)。
3.3機(jī)器人
機(jī)器人是一種與自動(dòng)化技術(shù)密切相關(guān)、由計(jì)算機(jī)控制的機(jī)器。工業(yè)機(jī)器人是自動(dòng)化的一個(gè)特定分支，它是指專門(mén)用于替代人工勞動(dòng)的自動(dòng)化機(jī)器，因而具有某些擬人化特征。機(jī)械手是常見(jiàn)的機(jī)器人，它能在一定程度上模擬人的手臂和手腕，協(xié)助人類完成一些特定的工作。
3.4 控制工程實(shí)踐
工業(yè)過(guò)程(加工、制造等)中若采用自動(dòng)控制而非人工控制，常稱之為自動(dòng)化。在化工、造紙、電力、汽車(chē)、鋼鐵等工業(yè)行業(yè)中，自動(dòng)化已經(jīng)非常普遍。自動(dòng)化成了工業(yè)社會(huì)的主旋律，工廠普遍應(yīng)用自動(dòng)化機(jī)器設(shè)備來(lái)提高生產(chǎn)產(chǎn)量，以便彌補(bǔ)由于工人加薪和通貨膨脹所帶來(lái)的成本增加。
此外，現(xiàn)代工業(yè)還致力于提供越來(lái)越精密、可靠和性能好的產(chǎn)品。例如，精密可靠的控制在過(guò)去的幾十年中顯著地提高了汽車(chē)性能。自動(dòng)化最早在汽車(chē)工業(yè)中得到普及。傳送帶與自動(dòng)化機(jī)床相結(jié)合，形成了很長(zhǎng)的自動(dòng)化生產(chǎn)線，可以在幾乎沒(méi)有操作人員干預(yù)的情況下，生產(chǎn)汽缸之類的引擎零部件。在車(chē)身生產(chǎn)中，使用自動(dòng)給料機(jī)和高速?zèng)_壓機(jī)，可提高板材成型的效率。在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)都相對(duì)成熟的其他領(lǐng)域，如汽車(chē)水箱生產(chǎn)中，自動(dòng)化生產(chǎn)線已經(jīng)完全取代了人工操作。
在現(xiàn)代應(yīng)用中，自動(dòng)化可以定義為利用程控指令對(duì)指定對(duì)象進(jìn)行操縱，并通過(guò)信息反饋確認(rèn)指令是否被正確執(zhí)行的一項(xiàng)工程技術(shù)。自動(dòng)化通常應(yīng)用于過(guò)去由人工操作的場(chǎng)合，一旦實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，系統(tǒng)就可以不要人工干預(yù)或協(xié)助，而且還能比人工操作運(yùn)行得更準(zhǔn)確、更快捷。一個(gè)半自動(dòng)化的系統(tǒng)則同時(shí)需要人工操作和機(jī)器操作。例如，許多汽車(chē)自動(dòng)裝配線需要操作人員與機(jī)器人的密切配合。
冶金工業(yè)是另一個(gè)在自動(dòng)控制方面取得相當(dāng)成就的行業(yè)。事實(shí)上，在很多場(chǎng)合，控制應(yīng)用甚至超前于控制理論，如熱軋廠對(duì)溫度、板材的寬度、厚度和產(chǎn)品質(zhì)量等都實(shí)施了控制。
飛速增長(zhǎng)的能源消耗和所面臨的能源枯竭的威脅促使人們努力采取新的節(jié)能措施，對(duì)能源進(jìn)行有效的自動(dòng)化管理。工業(yè)部門(mén)采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行能源管理，統(tǒng)籌安排生產(chǎn)，以減少能源消耗。近來(lái)，在自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)和庫(kù)存管理中，也采用了反饋控制的概念，而且農(nóng)業(yè)對(duì)自動(dòng)控制的需求也日益高漲，人們開(kāi)發(fā)了自動(dòng)控制的保鮮飼料室和自動(dòng)拖拉機(jī)，此外，對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)、太陽(yáng)能取暖和制冷裝置、汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的自動(dòng)控制也都是重要的現(xiàn)代控制系統(tǒng)實(shí)例。
控制系統(tǒng)理論還在生物醫(yī)學(xué)試驗(yàn)、病理診斷、康復(fù)醫(yī)學(xué)和生物控制系統(tǒng)中有了眾多應(yīng)用，所研究的控制系統(tǒng)從細(xì)胞層次直到中樞神經(jīng)系統(tǒng)，涉及溫度調(diào)節(jié)和神經(jīng)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)等。大多數(shù)生物控制系統(tǒng)都是閉環(huán)系統(tǒng)，但控制回路中并不只有單個(gè)控制器，而是包含著另外的控制回路，從而形成了一種多層次的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
反饋控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用極為廣泛。一些實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)生產(chǎn)線上還使用機(jī)器人，這些機(jī)器人能提起重達(dá)幾百磅的重物，并能以極高的精度將重物放置在指定的位置，在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著巨大的作用。
4 控制系統(tǒng)展望
控制系統(tǒng)不懈努力的目標(biāo)是使系統(tǒng)具有更好的柔性和更高的自主性。柔性和自主性這兩個(gè)系統(tǒng)概念和特性從不同的途徑要求系統(tǒng)趨向同一個(gè)目標(biāo)。現(xiàn)在的工業(yè)機(jī)器人已具備了相當(dāng)大的自主性，一旦確定了控制程序，機(jī)器人通常不需要人的進(jìn)一步干預(yù)。但由于傳感技術(shù)的局限，機(jī)器人適應(yīng)工作環(huán)境變化的柔性卻十分有限，這也是開(kāi)展計(jì)算機(jī)視覺(jué)研究的原因之一。一般意義下的控制系統(tǒng)具有很強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性，但它依賴于人的及時(shí)指導(dǎo)。展望未來(lái)，先進(jìn)的機(jī)器人系統(tǒng)將通過(guò)改進(jìn)傳感反饋機(jī)制，變得具有更強(qiáng)的任務(wù)自適應(yīng)能力；有關(guān)人工智能、傳感器集成、計(jì)算機(jī)視覺(jué)和離線CAD／CAM編程等技術(shù)的研究，將使機(jī)器人系統(tǒng)變得更加通用和更加經(jīng)濟(jì)；一般意義下的控制系統(tǒng)將朝著增強(qiáng)自主運(yùn)行能力的方向發(fā)展，成為人工控制的延伸；在監(jiān)督控制、人機(jī)交互等方面的研究將減輕操作手的負(fù)擔(dān)；計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)管理也將提高操作手的工作效率。此外，還有許多研究工作，如通信方法的改進(jìn)和高級(jí)編程語(yǔ)言的開(kāi)發(fā)等，對(duì)機(jī)器人和控制系統(tǒng)的發(fā)展同樣起著推動(dòng)作用，并且有利于降低工程實(shí)現(xiàn)的費(fèi)用和擴(kuò)展控制工程的應(yīng)用領(lǐng)域。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:化工 自動(dòng)控制系統(tǒng) 應(yīng)用 發(fā)展
中圖分類號(hào):TU276.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2012)07(b)-0006-01
1 自動(dòng)控制系統(tǒng)在化工領(lǐng)域的應(yīng)用
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展進(jìn)步,化工行業(yè)也相應(yīng)的得到了進(jìn)一步的發(fā)展進(jìn)步,逐漸實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)和管理的自動(dòng)化,越來(lái)越多的利用自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)化工行業(yè)的控制和管理生產(chǎn)。自動(dòng)控制系統(tǒng)的具體工作原理是根據(jù)一定的比例將反應(yīng)物加入化學(xué)反應(yīng)爐內(nèi),然后通入蒸汽,在化學(xué)反應(yīng)爐內(nèi)的溫度達(dá)到一定值后就停止對(duì)其加熱,此時(shí)的反應(yīng)物會(huì)在高溫狀態(tài)下發(fā)生聚合反應(yīng),并釋放大量的熱量。要實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)填料的完全發(fā)生聚合反應(yīng),就一定要保證工作環(huán)境下?tīng)t內(nèi)的溫度。現(xiàn)代自動(dòng)控制系統(tǒng)在化工行業(yè)中改變了其化學(xué)反應(yīng)爐內(nèi)的溫度必須通過(guò)手工進(jìn)行操作的局面,在很大程度上改善了操控人員的工作環(huán)境,還可以適應(yīng)爐內(nèi)的惡劣環(huán)境,對(duì)整個(gè)工藝的進(jìn)行檢測(cè)控制。現(xiàn)下的溫控系統(tǒng)使用的是PID控制算法來(lái)進(jìn)行計(jì)算的,并采用了“變速積分”和“抗積分飽和”的處理方法加之多次的實(shí)踐,現(xiàn)在的溫度控制系統(tǒng)能夠?qū)⒒瘜W(xué)反應(yīng)爐內(nèi)的溫度控制在0.5左右的范圍之內(nèi),與此同時(shí)還具有良好的動(dòng)態(tài)性能。
2 化工自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用問(wèn)題
2.1 熱電偶溫度檢測(cè)布線環(huán)節(jié)
在化工行業(yè)中,熱電偶和熱電阻是較為經(jīng)常使用的溫度檢測(cè)元件,在進(jìn)行溫度檢測(cè)的過(guò)程中,使用的也是控制器機(jī)柜、安全柵機(jī)柜、端子柜和現(xiàn)場(chǎng)熱電偶原件。化工行業(yè)中的自動(dòng)化控制系統(tǒng)應(yīng)用的都要仔細(xì)把握每一個(gè)環(huán)節(jié),避免忽視和防止使用的重要元件和配線出現(xiàn)問(wèn)題,也會(huì)影響的所測(cè)數(shù)值的精確度。例如DCS系統(tǒng)在熱電偶溫度測(cè)量中,DCS系統(tǒng)中的溫度問(wèn)題非常重要,如果直接接受熱電偶元件傳送的毫伏信號(hào),經(jīng)由數(shù)據(jù)采集器和冷端補(bǔ)償之后,數(shù)據(jù)會(huì)進(jìn)入端子柜。但是如果在數(shù)據(jù)采集器與端子柜之間使用的是普通信號(hào)線,那么數(shù)據(jù)采集器和端子柜之間必須具有相同的溫度,不能出現(xiàn)溫差,以便于更好的得到較為精確的數(shù)值。
2.2 差壓計(jì)量?jī)x表的溫壓補(bǔ)償問(wèn)題
在化工裝置中,特別是原料的進(jìn)、出廠階段無(wú)法離開(kāi)計(jì)量?jī)x表直接關(guān)系到工廠的效益問(wèn)題。用于工藝介質(zhì)計(jì)量的測(cè)量?jī)x表,根據(jù)工藝介質(zhì)特點(diǎn),有的采用差壓流量計(jì)做為計(jì)量?jī)x表,差壓計(jì)量?jī)x表在絕對(duì)平穩(wěn)的工藝狀態(tài)下的計(jì)量值是較為精確可靠的。由于工藝過(guò)程的特點(diǎn),控制過(guò)程不可能會(huì)是一成不變的,被檢測(cè)的介質(zhì)總是會(huì)產(chǎn)生不同程度的溫度、壓力等變化,而介質(zhì)溫度、壓力變化對(duì)被測(cè)介質(zhì)的密度產(chǎn)生較大的影響,特別是對(duì)于氣體介質(zhì)的影響更加的明顯,從而嚴(yán)重的影響到差壓流量計(jì)的測(cè)量準(zhǔn)確度。因此,必須考慮化工行業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)中的增加溫壓補(bǔ)償環(huán)節(jié),以便于克服因介質(zhì)溫度、壓力變化所造成的測(cè)量偏差。
2.3 沖程泵出口流量表的選用
通常需要在一些化工裝置中對(duì)某種原料進(jìn)行微量配比,但是一般情況下都是使用小流量的單頭沖程泵或者是小流量的雙頭沖程泵,此時(shí)就需要在沖程泵1∶1處設(shè)置一個(gè)流量監(jiān)測(cè)儀來(lái)進(jìn)行對(duì)全過(guò)程的瞬時(shí)流量監(jiān)控。管線內(nèi)的流量具有不穩(wěn)定性,很有可能會(huì)造成浮子一直的在最高處和最低處不斷的進(jìn)行跳動(dòng)。因此,一定要選擇適當(dāng)?shù)摹⑾鄬?duì)應(yīng)的安裝流量監(jiān)測(cè)儀表,以便于更好的進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量,達(dá)到最好的測(cè)量準(zhǔn)確度。
2.4 攪拌設(shè)備內(nèi)部溫度檢測(cè)套管的安裝
在化工行業(yè)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)中,在攪拌設(shè)備的內(nèi)部,攪拌設(shè)備內(nèi)部溫度檢測(cè)套管是不可缺少的。但是經(jīng)常會(huì)由于安裝的問(wèn)題而出現(xiàn)溫度檢測(cè)套管的使用壽命較短,嚴(yán)重的甚至?xí)?dǎo)致發(fā)生事故危險(xiǎn)。作為溫度檢測(cè)的元件,為了更加準(zhǔn)確的測(cè)量到設(shè)備內(nèi)部的溫度情況,一般的溫度檢測(cè)套管都是熱電偶或熱電阻,而且插入的深度較長(zhǎng)。但是在攪拌機(jī)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中,在攪拌設(shè)備中由于介質(zhì)不停的隨液輪而轉(zhuǎn)動(dòng)必然會(huì)形成渦流,而形成的渦流可以產(chǎn)生一定的動(dòng)力,動(dòng)力在長(zhǎng)時(shí)間地作用到溫度檢測(cè)套管上之后,會(huì)很容易出現(xiàn)套管斷裂的現(xiàn)象,甚至還會(huì)有可能發(fā)生嚴(yán)重的生產(chǎn)事故,造成一定的安全和財(cái)產(chǎn)威脅,因而一定要對(duì)攪拌設(shè)備內(nèi)部溫度檢測(cè)套管的安裝問(wèn)題進(jìn)行更多的關(guān)注和重視。
要改善不良狀況就要采取有效的方法措施,在溫度檢測(cè)套管上加裝保護(hù)套筒是效果較為良好的方法。在溫度檢測(cè)套管上加裝保護(hù)套筒可以在套筒頂部形成一定的反作用力,而反作用力可以作用于渦流形成的動(dòng)力,使其雙方互相抵消掉,從而從根本上解決了攪拌設(shè)備內(nèi)的溫度檢測(cè)套管的安全隱患,進(jìn)一步保證化工生產(chǎn)的順利進(jìn)行。攪拌設(shè)備內(nèi)部溫度是化工行業(yè)需要控制的重要參數(shù),一定要對(duì)攪拌設(shè)備內(nèi)的溫度檢測(cè)套管進(jìn)行定期的檢查。
3 化工自動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展
由于科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展進(jìn)步,我國(guó)的自動(dòng)控制系統(tǒng)也隨之實(shí)現(xiàn)了更新、更好的突破。智能化的自動(dòng)控制儀表與以前的常用儀表相比,具有更加完善的性能,具有數(shù)字化、精準(zhǔn)化和小型化等許多占優(yōu)勢(shì)的特點(diǎn),在未來(lái)的化工行業(yè)社會(huì)市場(chǎng)中,智能化儀表將會(huì)占有更多的市場(chǎng)份額,在化工行業(yè)的應(yīng)用中將會(huì)越來(lái)越廣泛。我國(guó)的化工行業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)的新突破還將表現(xiàn)在分散型控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)方面,就實(shí)際而言,分散型控制系統(tǒng)是一個(gè)微處理器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),分散型控制系統(tǒng)通過(guò)運(yùn)用系統(tǒng)內(nèi)部的軟件、硬件以及控制語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部各部分的控制。化工行業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用與快速發(fā)展進(jìn)步是將現(xiàn)代化人工智能與控制理論相完結(jié)合的較為適宜的結(jié)果。
隨著現(xiàn)代社會(huì)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、感溫材料技術(shù)等科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步,化工行業(yè)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)在未來(lái)的化工行業(yè)中的應(yīng)用一定會(huì)得到越來(lái)越大的重視,相應(yīng)的得到更快、更好的發(fā)展進(jìn)步。在未來(lái)的化工行業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用過(guò)程中,化工企業(yè)必須不斷的對(duì)一些較為陳舊、無(wú)法適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)市場(chǎng)發(fā)展步伐的設(shè)備進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶蕴Ｒ皶r(shí)、積極的跟上化工行業(yè)的生產(chǎn)發(fā)展需要,及時(shí)的對(duì)一些具有高技術(shù)的設(shè)備進(jìn)行更新完善,以滿足化工行業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)行的具體需求。化工行業(yè)一定要不斷的加強(qiáng)對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)軟件操作人才的培養(yǎng)和訓(xùn)練,不斷的對(duì)工作人員進(jìn)行定期的有效培訓(xùn),以確保其技術(shù)達(dá)到準(zhǔn)確操作自動(dòng)控制系統(tǒng)的目標(biāo)。化工行業(yè)還應(yīng)跟隨互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展而不斷的加強(qiáng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全的重視和保護(hù),建立起相對(duì)完善的安全系統(tǒng),以便于更好的保證自動(dòng)控制系統(tǒng)不受到侵害。
4 結(jié)語(yǔ)
自動(dòng)控制系統(tǒng)在化工行業(yè)的應(yīng)用過(guò)程中,一定要使裝置設(shè)備控制系統(tǒng)保持穩(wěn)定,保證自動(dòng)控制系統(tǒng)和操作儀表的合理與穩(wěn)定,以便于化工行業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)的正常、穩(wěn)定及高效運(yùn)行,進(jìn)一步提高化工行業(yè)的生產(chǎn)效率和質(zhì)量,得到更加長(zhǎng)遠(yuǎn)、完善的發(fā)展進(jìn)步。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：自動(dòng)控制；污水處理；應(yīng)用
中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2017）04-0021-01
1 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀
隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的加快，污水排放等造成的環(huán)境污染越來(lái)越嚴(yán)重，逐漸成為世界各國(guó)關(guān)注的重點(diǎn)。水資源是人類生存的重要資源，是資源可持續(xù)利用的基礎(chǔ)。中國(guó)的發(fā)展經(jīng)歷了高速發(fā)展的工業(yè)化進(jìn)程，而對(duì)環(huán)境的保護(hù)卻處于滯后階段，之前的工業(yè)廢水、生活污水都是未加處理直接排放到大自然中，對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重污染，使人來(lái)的生活生產(chǎn)受到威脅。科技革命的發(fā)展，為自動(dòng)控制技術(shù)在污水處理方面的應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，由于污水處理工程具有復(fù)雜性等特點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)非常困難，為自動(dòng)技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用提供了契機(jī)。
2 自動(dòng)控制技術(shù)在污水處理中的主要表現(xiàn)
2.1 過(guò)程控制
在自動(dòng)控制系統(tǒng)中采用現(xiàn)場(chǎng)控制器對(duì)污水處理過(guò)程中的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并采集污水處理的過(guò)程工藝參數(shù)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂茖樱O(jiān)控層對(duì)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，根據(jù)分析的結(jié)果向現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備傳輸控制指令，控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行，這就是污水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)中的過(guò)程控制。過(guò)程控制通過(guò)對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集、傳輸、分析處理、存儲(chǔ)達(dá)到對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的調(diào)度和管理的目的。
2.2 在線監(jiān)視
通過(guò)在線監(jiān)視將污水處理的工藝流程畫(huà)面實(shí)時(shí)顯示在控制層的計(jì)算機(jī)屏幕上，同時(shí)還可以實(shí)時(shí)監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和重要參數(shù)的變化情況，通過(guò)控制層的計(jì)算機(jī)對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)干預(yù)。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程產(chǎn)生運(yùn)行故障時(shí)，中央控制室的計(jì)算機(jī)可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生的故障并報(bào)警，另外還可以對(duì)一些簡(jiǎn)單的故障進(jìn)行分析處理，提高污水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。
2.3 故障診斷及報(bào)警
自動(dòng)控制技術(shù)中的故障診斷技術(shù)，可以有效監(jiān)測(cè)污水處理中出現(xiàn)的故障，及時(shí)監(jiān)測(cè)分析，并發(fā)出報(bào)警，使得管理者能夠及時(shí)處理。同時(shí)，系統(tǒng)還能處理一些常見(jiàn)的簡(jiǎn)單故障，對(duì)復(fù)雜故障進(jìn)行提示，使管理者第一時(shí)間準(zhǔn)確的解決問(wèn)題，保證污水處理工作的正常運(yùn)行。
3 智能控制系統(tǒng)在污水處理中的應(yīng)用分析
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，自動(dòng)控制技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入智能控制階段，是集人工智能、機(jī)械、信息技術(shù)等為一體的系統(tǒng)工程，智能控制論實(shí)現(xiàn)了指標(biāo)的動(dòng)態(tài)監(jiān)y，使得污水處理工程能保持穩(wěn)定、精確運(yùn)行。主要包括以下幾種應(yīng)用：
3.1 模糊控制
1965年，美國(guó)著名學(xué)者Zadeh 教授首次提出了模糊控制理論，該理論以模糊數(shù)學(xué)理論為基礎(chǔ)，集合信息技術(shù)等先進(jìn)的方法技術(shù)，按照既定的程序進(jìn)行決策。隨后，研究人員將模糊控制理論應(yīng)用到污水處理中，通過(guò)輸入污水BOD、SS濃度等數(shù)值，系統(tǒng)在進(jìn)行相關(guān)“模糊化”計(jì)算后與“規(guī)則集”匹配，而后轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的信號(hào)實(shí)施對(duì)工程的控制。各國(guó)學(xué)者圍繞此技術(shù)進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn)，以厭氧消化污水處理技術(shù)為例，由于厭氧消化對(duì)操作條件要求嚴(yán)格，工程中產(chǎn)生的生物氣量、底物消耗量等需要長(zhǎng)時(shí)間觀測(cè)的離線量不易觀測(cè)，研究人員則利用設(shè)計(jì)好的模糊觀測(cè)器，通過(guò)輸入易測(cè)量（底物濃度等）來(lái)估計(jì)難測(cè)量（單位生物量的微生物日負(fù)荷），并借助主成分分析法來(lái)分析、激活系統(tǒng)中的某些程序，從而保持污水處理系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
3.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制是在模糊控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，加入自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)能力，對(duì)樣本進(jìn)行控制的技術(shù)。由于SBR（序批式活性污泥法）技術(shù)的相關(guān)處理指標(biāo)測(cè)量花費(fèi)昂貴，研究人員則根據(jù)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)軟測(cè)量辦法，建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)污水指標(biāo)測(cè)量模型，對(duì)污水的相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。經(jīng)驗(yàn)證，該系統(tǒng)能很好地完成對(duì)COD、BOD等指標(biāo)的檢測(cè)，是對(duì)污水處理技術(shù)的重大改善。同時(shí)，還有學(xué)者通過(guò)采用兩級(jí)控制，實(shí)現(xiàn)了上層監(jiān)測(cè)最佳DO和Xb的濃度設(shè)置，下層跟蹤計(jì)算上層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)置點(diǎn)雙層控制。經(jīng)驗(yàn)證，曝氣池中的DO和Xb能根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)變化實(shí)時(shí)改變，保證污水處理效果的達(dá)標(biāo)。
3.3 專家控制
專家控制系統(tǒng)在原有的技術(shù)控制理論基礎(chǔ)上，融合專家系統(tǒng)相關(guān)理論，使得系統(tǒng)在遇到復(fù)雜情況時(shí)，能模仿專家思維進(jìn)行判斷預(yù)測(cè)，完成對(duì)系統(tǒng)的合理控制。在造紙廢水處理過(guò)程中，由于廢水中堿性過(guò)氧化氫機(jī)械漿污水污泥量濃度高、總量大，因此，在具體的操作過(guò)程中，學(xué)者在模糊控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)了專家控制系統(tǒng)，以此來(lái)監(jiān)測(cè)pH值和預(yù)防酸化，實(shí)現(xiàn)了對(duì)復(fù)雜過(guò)程的系統(tǒng)判斷。
參考文獻(xiàn)
[1]李英.淺析自動(dòng)控制在污水處理中的應(yīng)用[J].工程技術(shù)：全文版， 2016（12）：00280-00280.
【關(guān)鍵詞】注水井；遠(yuǎn)程控制；光伏供電；zigbee
1、概述
在油田開(kāi)發(fā)建設(shè)中，注水系統(tǒng)作為油田生產(chǎn)的重要組成部分，如何“注夠水、注好水、精細(xì)注水”已成為油田增產(chǎn)上產(chǎn)的重中之重，為了減少了地面系統(tǒng)管線的投入，降低了管線壓損，提高注水井的注水壓力，采油廠對(duì)地面注水系統(tǒng)進(jìn)行了簡(jiǎn)化優(yōu)化調(diào)整，由之前注水泵站——配水間——注水井的三級(jí)布站模式調(diào)整為注水泵站——注水井的兩級(jí)布站模式。
注水井布站模式的改變，使配注量的調(diào)整由集中的配水間調(diào)配改為單井調(diào)配，對(duì)于注水井管線采取井口串接方式的水井，一口注水井流量的調(diào)整也使其他串接水井發(fā)生了變化，造成的員工頻繁進(jìn)行注水量的調(diào)整，注水系統(tǒng)一旦出現(xiàn)壓力的波動(dòng)，注水井井口流量也會(huì)隨之變動(dòng)，這樣在提高管線壓力的同時(shí)也增加了員工的勞動(dòng)強(qiáng)度。而注水井在線遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的應(yīng)用，徹底解決了注水井配注頻繁調(diào)整和系統(tǒng)壓力波動(dòng)造成的水量調(diào)配問(wèn)題，大大減少了員工的勞動(dòng)強(qiáng)度。
2、系統(tǒng)的組成、原理及功能
注水井在線遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)是由流量自動(dòng)調(diào)節(jié)閥（流量計(jì)）、供電裝置、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集傳輸終端（RTU）、油壓傳感器、套壓傳感器和服務(wù)器組成的，是以自動(dòng)控制技術(shù)為核心，光伏供電技術(shù)和zigbee數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)為輔助的，集信息采集、自動(dòng)控制、遠(yuǎn)程傳輸、數(shù)據(jù)展示于一體的信息化管理系統(tǒng)。
該系統(tǒng)克服了以往傳統(tǒng)模式下注水井計(jì)量、水量調(diào)控和生產(chǎn)管理的各種弊端，實(shí)現(xiàn)了對(duì)注水井運(yùn)行狀態(tài)的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)、生產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的自動(dòng)化采集和無(wú)線遠(yuǎn)程控制，提高了注水井的自動(dòng)化管理水平，為后期地面注水優(yōu)化全自動(dòng)配置奠定了基礎(chǔ)。
（1）自動(dòng)控制技術(shù)
自動(dòng)控制，采用的是閉環(huán)控制也就是負(fù)反饋控制，它包括傳感器、控制裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，通過(guò)控制的不斷進(jìn)行，使被控變量克服干擾的影響，以維持被控變量在給定值上（圖1）。
（2）光伏供電技術(shù)
光線照射在太陽(yáng)能電池上并且光在界面層被吸收，具有足夠能量的光子能夠在P型硅和N型硅中將電子從共價(jià)鍵中激發(fā)，以致產(chǎn)生電子-空穴對(duì)。界面層附近的電子和空穴在復(fù)合之前，將通過(guò)空間電荷的電場(chǎng)作用被相互分離。電子向帶正電的N區(qū)和空穴向帶負(fù)電的P區(qū)運(yùn)動(dòng)，接通電路后就形成電流，光照在界面層產(chǎn)生的電子-空穴對(duì)越多，電流越大。界面層吸收的光能越多，界面層即電池面積越大，在太陽(yáng)能電池中形成的電流也越大。
（3）zigbee數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)
Zigbee技術(shù)是基于IEEE 802.15.4協(xié)議的一種短距離、低功耗、低速率的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，可在數(shù)千個(gè)微小傳感器之間相互協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)通信（圖2）。
3、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用
（1）流量自動(dòng)調(diào)節(jié)閥
流量自動(dòng)控制閥由流量計(jì)和自控閥兩部分組成，自控閥根據(jù)用戶設(shè)定的流量值按PID控制算法，計(jì)算開(kāi)閥和關(guān)閥的控制量，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作來(lái)調(diào)節(jié)閥門(mén)開(kāi)啟角度，自動(dòng)將瞬時(shí)流量調(diào)節(jié)到接近或等于用戶設(shè)定值，以達(dá)到自動(dòng)控制流量的目的。
流量自動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)了注水井在線遠(yuǎn)程控制，解決了員工現(xiàn)場(chǎng)錄取參數(shù)和調(diào)節(jié)水量的問(wèn)題。如注水系統(tǒng)出現(xiàn)泵壓的波動(dòng)后，通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)可維持在設(shè)定的流量范圍內(nèi)。
（2）供電系統(tǒng)
太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)是由太陽(yáng)能電池組件、充電控制器、蓄電池組成。太陽(yáng)能電池組件是將太陽(yáng)的輻射能量轉(zhuǎn)換為直流電源，充電控制器負(fù)責(zé)將太陽(yáng)能發(fā)出的直流電給蓄電池充電和向負(fù)載供電，并具有各種充電、放電保護(hù)功能，蓄電池是將太陽(yáng)能所發(fā)出的電能存儲(chǔ)起來(lái)，供夜晚、陰雨天或發(fā)電功率不足時(shí)使用。
正常注水井，蓄電池在完全放電的情況下可維持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸和調(diào)控3天以上，完全滿足油田需要。
（3）zigbee數(shù)據(jù)傳輸
zigbee數(shù)據(jù)傳輸解決了GPRS通訊依靠公網(wǎng)傳輸?shù)娜秉c(diǎn)， 同時(shí)使數(shù)據(jù)傳輸更安全、更穩(wěn)定，數(shù)據(jù)采集過(guò)程采取正向信息傳輸過(guò)程，而遠(yuǎn)程控制實(shí)行反向的信息傳輸過(guò)程（圖3）。
4、結(jié)論與認(rèn)識(shí)
光伏供電裝置的應(yīng)用有效解決了注水井無(wú)市電可用的現(xiàn)狀，而zigbee數(shù)據(jù)傳輸緩解了GPRS每年大量通信費(fèi)用的缺陷，通過(guò)這兩項(xiàng)輔助技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了注水井在線遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)壓力、流量等參數(shù)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和調(diào)節(jié)，降低了員工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了系統(tǒng)發(fā)生突變處理的及時(shí)性，同時(shí)也為油田奪油上產(chǎn)步伐提供了資料錄取的基礎(chǔ)，為油田精細(xì)注水、執(zhí)配率提升提供了保障，促進(jìn)了注水井管理水平的提高。
參考文獻(xiàn)
[1]余金澤，任貴山等.注水井遠(yuǎn)程智能調(diào)控系統(tǒng).中國(guó)石油和化工，2008，18：40-44.
[2]馮瀟，劉秋麗.zigbee在油田遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用.石油儀器，2006.10，68-70.
關(guān)鍵詞：DCS；化工生產(chǎn)；自動(dòng)控制
中圖分類號(hào)：TQ063 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2014）3-0082-02
在工業(yè)生產(chǎn)中，DCS和PLC都占據(jù)了舉足輕重的地位。PLC控制系統(tǒng)是采用了可編程序控制器組成的控制系統(tǒng)，它結(jié)合了繼電器控制、計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)的特點(diǎn)，可以快捷、簡(jiǎn)便的編程來(lái)實(shí)現(xiàn)定時(shí)、邏輯、PID調(diào)節(jié)等過(guò)程，現(xiàn)在很多國(guó)內(nèi)外的化工企業(yè)采用了PLC控制系統(tǒng)來(lái)嚴(yán)格控制化工生產(chǎn)中要求的連貫性、極高的安全等級(jí)等嚴(yán)格的生產(chǎn)條件，但是繼電器控制具有局限性，PLC只可以進(jìn)行開(kāi)關(guān)量的控制，無(wú)法對(duì)模擬量進(jìn)行處理，常見(jiàn)的PLC控制系統(tǒng)較于DCS有較少的模擬量的控制和連鎖，因此大多數(shù)是用在小型自動(dòng)控制場(chǎng)所，并且控制生產(chǎn)過(guò)程就相對(duì)簡(jiǎn)單，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)較少。
同樣，DCS在我國(guó)的自動(dòng)控制行業(yè)內(nèi)被稱為集散控制系統(tǒng)，是相對(duì)于集中式控制系統(tǒng)而言的一種新型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，它是在集中式控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展、演變而來(lái)的。這是一個(gè)由過(guò)程控制級(jí)和過(guò)程監(jiān)控級(jí)組成的以通信網(wǎng)絡(luò)為紐帶的多級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，綜合了計(jì)算機(jī)，通信、顯示和控制等4C技術(shù)，其基本思想是分散控制、集中操作、分級(jí)管理、配置靈活以及組態(tài)方便。DCS在1975年面世，為我國(guó)的大型工業(yè)生產(chǎn)裝置的自動(dòng)化水平的提高做出了巨大貢獻(xiàn)，極大地提高了化工生產(chǎn)的質(zhì)量和安全性。
1 DCS自動(dòng)控制概述
因?yàn)镈CS系統(tǒng)集成了計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和顯示技術(shù)，所以DCS擁有極強(qiáng)的控制功能、極強(qiáng)的系統(tǒng)可靠性，并且擁有良好的人機(jī)交互界面可以更直觀的應(yīng)用于化工生產(chǎn)、電力、冶金等自動(dòng)化的領(lǐng)域。并且隨著軟硬件的不斷升級(jí)發(fā)展，DCS系統(tǒng)也更為廣泛的應(yīng)用在了石油、制藥、建材等各行各業(yè)中去。
DCS經(jīng)面世以來(lái)就不斷的進(jìn)步，隨著自動(dòng)化程度的提高也同時(shí)提高了生產(chǎn)效率，最大限度的節(jié)能減耗。比如我公司也采用了DCS自動(dòng)控制系統(tǒng)，公司生產(chǎn)裝置中采用了國(guó)產(chǎn)組態(tài)王、世紀(jì)星、昆侖通態(tài)以及國(guó)外GE公司的IFIX、西門(mén)子公司的WINCC等多種上位機(jī)軟件與PLC組成的DCS系統(tǒng)。就實(shí)現(xiàn)了化工裝置的工藝生產(chǎn)操作、監(jiān)視、自動(dòng)控制、程序控制、聯(lián)鎖控制、數(shù)據(jù)采集和生產(chǎn)管理等功能。現(xiàn)如今，通過(guò)對(duì)DCS技術(shù)的不斷研究，采用SmartPro DCS控制系統(tǒng)可以更好的實(shí)現(xiàn)DCS在生產(chǎn)控制中的應(yīng)用。DCS工作流程圖如圖1所示：
DCS系統(tǒng)的主要功能和特點(diǎn)包括實(shí)時(shí)性、參數(shù)調(diào)整、報(bào)警功能以及監(jiān)督功能。DCS系統(tǒng)有很好的實(shí)時(shí)性，可以通過(guò)控制站建立系統(tǒng)的輸入輸出服務(wù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)化工生產(chǎn)中的自動(dòng)控制功能，這樣可以及時(shí)的對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并對(duì)化工生產(chǎn)中的整體運(yùn)行狀況的參數(shù)進(jìn)行直觀性的體現(xiàn)；DCS系統(tǒng)可以對(duì)參數(shù)調(diào)整進(jìn)行及時(shí)、準(zhǔn)確的調(diào)整，壓力、溫度、流量等參數(shù)都能及時(shí)的調(diào)整到最佳狀態(tài)；DCS系統(tǒng)還能通過(guò)創(chuàng)建報(bào)警服務(wù)，對(duì)開(kāi)關(guān)量、硬件設(shè)備和系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行報(bào)警監(jiān)視，通過(guò)它的自動(dòng)控制對(duì)報(bào)警的地點(diǎn)、時(shí)間以及報(bào)警信息進(jìn)行顯示，從而可以提醒工作人員何時(shí)何地出現(xiàn)故障，及時(shí)進(jìn)行修理，避免不必要的損失；其監(jiān)督功能可以通過(guò)對(duì)歷史參數(shù)進(jìn)行瀏覽，查閱操作記錄和分析故障信息，生成相應(yīng)的工作日志，這樣，故障發(fā)生時(shí)，可以憑著對(duì)過(guò)去數(shù)據(jù)的分析，以最快的速度查找故障的產(chǎn)生原因，來(lái)減少化工生產(chǎn)中的損失。
2 DCS在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用
DCS系統(tǒng)在化工生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，其中一個(gè)重要應(yīng)用就是在化工生產(chǎn)中緊急停車(chē)系統(tǒng)，緊急停車(chē)系統(tǒng)必須要時(shí)刻保證穩(wěn)定的安全性，也是化工企業(yè)中最為關(guān)鍵的安全保證基礎(chǔ)，因此化工生產(chǎn)中通常把DCS系統(tǒng)的緊急停車(chē)系統(tǒng)進(jìn)行單獨(dú)設(shè)置，兩者相輔相成，極大地減小了緊急情況下的操作和判斷的失誤，提高了整體的可靠安全性。
但是在DCS系統(tǒng)廣泛應(yīng)用的過(guò)程中，它雖然解決了一些傳統(tǒng)過(guò)程中控制的難題，但是DCS系統(tǒng)也不是智能的，在化工生產(chǎn)過(guò)程中仍然存在著一些問(wèn)題。比如說(shuō)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)不好，DCS硬件故障問(wèn)題等等，所以在生產(chǎn)應(yīng)用中應(yīng)該采取必要的措施來(lái)避免這些問(wèn)題。保證DCS系統(tǒng)運(yùn)行在溫度、濕度都合適，并且粉塵較少的環(huán)境下，嚴(yán)格避免放置在有腐蝕性的氣體環(huán)境中，這可以有效的避免DCS系統(tǒng)死機(jī)情況；盡量減少對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的碰撞、振動(dòng)和電磁干擾來(lái)保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，對(duì)一些需要更換或者維修的器件，在佩戴防靜電手套的情況下進(jìn)行操作，防止靜電效應(yīng)對(duì)系統(tǒng)造成的影響；設(shè)計(jì)DCS系統(tǒng)時(shí)同時(shí)要考慮化工生產(chǎn)后期可能做到的擴(kuò)展升級(jí)，要預(yù)留空間，這樣才能及時(shí)全面的掌握系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)同時(shí)保證系統(tǒng)可以更加長(zhǎng)久的運(yùn)行。下圖2所示為DCS系統(tǒng)工作原理圖：
除此之外，DCS系統(tǒng)在其優(yōu)越的系統(tǒng)性能之下，還需要進(jìn)一步改進(jìn)其在工程中的不足：DCS系統(tǒng)的繪圖工具功能不足，不能獨(dú)立完成一個(gè)組態(tài)畫(huà)面，需要借助其他的輔助畫(huà)圖工具，同時(shí)由于繪圖中缺少相關(guān)組件，繪制出的圖像不夠形象生動(dòng)；其次，對(duì)于報(bào)表功能的設(shè)置過(guò)于復(fù)雜，這樣就對(duì)初學(xué)者造成了一定的困難；現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)交換的不方便性，現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)先通過(guò)智能前端轉(zhuǎn)換和保存，在它把數(shù)據(jù)傳送給FIX數(shù)據(jù)庫(kù)的時(shí)候它必須經(jīng)過(guò)一個(gè)中間環(huán)節(jié)，它的實(shí)現(xiàn)過(guò)程是通過(guò)VISUAL BASIC語(yǔ)言編程來(lái)完成的。如果在現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行過(guò)程中，有某一個(gè)站點(diǎn)需要改動(dòng)或者是需要去增加一個(gè)站點(diǎn)，就必須有編程的人員在旁邊去重新修改這個(gè)程序，這就對(duì)工作人員的技術(shù)要求比較高；另外有一些DCS系統(tǒng)沒(méi)有輔助的命令語(yǔ)言功能，全部是通過(guò)數(shù)據(jù)塊實(shí)現(xiàn)的，但是工程中很可能出現(xiàn)不屬于這個(gè)功能塊或者無(wú)法解決的問(wèn)題，表現(xiàn)了其局限性，同時(shí)，它不能給使用者或者是操作者提供足夠的使用空間。但DCS系統(tǒng)帶給化工生產(chǎn)的便利和高效是遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其不足的。
3 結(jié) 語(yǔ)
綜上所述，DCS系統(tǒng)在化工生產(chǎn)中的廣泛使用，極大的促進(jìn)了新世紀(jì)工業(yè)生產(chǎn)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)量，保證了安全生產(chǎn)，是促進(jìn)工業(yè)強(qiáng)有力的系統(tǒng)。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞：汽輪機(jī) 自動(dòng)控制 技術(shù)分析
中圖分類號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）04（b）-0044-01
汽輪機(jī)是一種將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械功的外燃回轉(zhuǎn)式原動(dòng)機(jī)。它的任務(wù)是把蒸汽的熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，再利用傳動(dòng)機(jī)構(gòu)拖動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)出電能。由于汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)換效率較高，且能設(shè)計(jì)和制造出較大的功率，所以在火電廠里得到了普遍的應(yīng)用。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展及計(jì)算機(jī)在生產(chǎn)領(lǐng)域的普遍應(yīng)用，當(dāng)前新投運(yùn)的汽輪機(jī)越來(lái)越多的采用了以數(shù)字式電子計(jì)算機(jī)為控制器核心的數(shù)字電液控制系統(tǒng)（DEH）。它由計(jì)算機(jī)控制部分和液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩大部分組成，是發(fā)電汽輪機(jī)組的專用控制設(shè)備，它包括了對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)監(jiān)測(cè)、自動(dòng)控制、順序控制及自動(dòng)保護(hù)四大功能，可實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)啟動(dòng)、停機(jī)、功率頻率調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方自動(dòng)調(diào)度等功能。實(shí)現(xiàn)對(duì)汽輪機(jī)組的自動(dòng)保護(hù)，使汽輪機(jī)自動(dòng)控制水平由前一階段的單獨(dú)控制提高到機(jī)、爐、電協(xié)調(diào)控制及電網(wǎng)中心統(tǒng)一控制的高級(jí)綜合水平。汽輪機(jī)電液控制系統(tǒng)的出現(xiàn)，要求汽輪機(jī)運(yùn)行人員和設(shè)備維護(hù)人員不僅要具有汽輪機(jī)原理和液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)方面的知識(shí)，而且還要具有控制原理、電子、計(jì)算機(jī)等方面的知識(shí)。
1 汽輪機(jī)自動(dòng)控制機(jī)構(gòu)的基本特性
1.1 控制系統(tǒng)的配備關(guān)系
汽輪機(jī)必須在配備了控制系統(tǒng)后才能保證工作安全和所發(fā)電能的質(zhì)與量。在保持轉(zhuǎn)速基本穩(wěn)定的前提下，汽輪發(fā)電機(jī)組的主力矩與汽輪機(jī)的進(jìn)汽參數(shù)和排汽參數(shù)相關(guān)。如果汽輪機(jī)進(jìn)汽的溫度、壓力和排汽的溫度壓力均保持不變，那么汽輪機(jī)組的主力矩，也就是發(fā)電功率基本上就只與汽輪機(jī)的進(jìn)汽量成正比。當(dāng)電力用戶的用電量增大時(shí)，汽輪機(jī)的進(jìn)汽量就應(yīng)增大，反之亦然。因此必須在汽輪機(jī)上安裝自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，利用汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)對(duì)汽輪機(jī)自動(dòng)進(jìn)行進(jìn)汽量的調(diào)節(jié)，使其滿足實(shí)際運(yùn)行的要求。
1.2 汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速與所發(fā)電能頻率的關(guān)系
因?yàn)殡娔芎茈y大量?jī)?chǔ)存，所以電力生產(chǎn)中對(duì)發(fā)電設(shè)備必須進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，以隨時(shí)滿足用戶對(duì)所發(fā)出的電能的量和質(zhì)的要求。在此處量指的是電能功率的大小，質(zhì)指的是電能的頻率與電壓（我國(guó)規(guī)定頻率變化在±1%以內(nèi)，電壓變化在±6%以內(nèi)）。電能的頻率與電壓這兩者都和汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速有關(guān)，電壓除取決于轉(zhuǎn)速外，還可以通過(guò)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流來(lái)控制，而頻率就直接取決于汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速。因?yàn)榘l(fā)電機(jī)是直接由汽輪機(jī)拖動(dòng)的，所以汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速升高，電能的頻率就增高，汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速降低，電能的頻率也減小。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速與發(fā)電頻率有直接關(guān)系。
2 汽輪機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)系統(tǒng)的現(xiàn)狀
2.1 安全保護(hù)系統(tǒng)
汽輪機(jī)對(duì)于轉(zhuǎn)速、震動(dòng)和油溫等參數(shù)都有嚴(yán)格的要求，要保證這種復(fù)雜的機(jī)械裝置的正常運(yùn)行，必須有一套安全保護(hù)系統(tǒng)。還保護(hù)系統(tǒng)可以針對(duì)上述幾組參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。其實(shí)，作為一個(gè)有機(jī)整體，汽輪機(jī)本身具備一系列的安全保護(hù)措施，比如常見(jiàn)的危及遮斷裝置，該裝置能以機(jī)械的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)汽輪機(jī)的超速保護(hù)。但僅有此類裝置是不夠的。為確保生產(chǎn)的安全可靠運(yùn)行，該研究采用了一種新的汽輪機(jī)檢測(cè)保護(hù)控制系統(tǒng)，即：將DCS與DEH-NK結(jié)合起來(lái)，當(dāng)DEH-NK數(shù)據(jù)不太重要的時(shí)，以通訊的方式將其傳輸至DCS系統(tǒng)；當(dāng)數(shù)據(jù)很重要時(shí)，則采用硬接線的方式將其送入DCS，通過(guò)兩者使該控制系統(tǒng)形成一個(gè)有機(jī)整體。
2.2 自動(dòng)發(fā)電控制系統(tǒng)
因?yàn)檎{(diào)速器通常為有差調(diào)節(jié)，所以對(duì)變化幅度較大、周期較長(zhǎng)的變動(dòng)負(fù)荷分量進(jìn)行二次調(diào)整。其原理在于改變汽輪發(fā)電機(jī)組的出力以達(dá)到調(diào)頻目的。具體通過(guò)改變機(jī)組的同步器即通過(guò)平移調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)節(jié)靜態(tài)特性來(lái)完成。
遙控自動(dòng)控制，也可以由電網(wǎng)調(diào)度中心的能量管理系統(tǒng)來(lái)完成。人們通常將這種二次調(diào)整方式稱為自動(dòng)發(fā)電控制（automatic generation control System，AGC）。
2.3 順序控制系統(tǒng)
順序控制系統(tǒng)指生產(chǎn)過(guò)程中的一系列操作，這一系列操作要符合生產(chǎn)工藝要求，要有計(jì)劃有步驟地進(jìn)行。這種控制方式也稱程序控制。它主要在兩種情況下使用：主機(jī)或輔機(jī)的自動(dòng)啟停程序控制，如汽輪機(jī)的自動(dòng)啟停程序控制、磨煤機(jī)自動(dòng)啟停程序控制；輔助系統(tǒng)的程序控制，如定期排污和定期吹灰的程序控制等。
2.4 數(shù)字電液控制系統(tǒng)
作為汽輪發(fā)電機(jī)組的重要組成部分，該系統(tǒng)既可以在機(jī)組啟停和故障時(shí)發(fā)揮控制和保護(hù)作用，也可以控制汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速、功率及機(jī)前壓力。
2.5 監(jiān)視儀表（TSI）和緊急跳閘系統(tǒng)（ETS）
汽輪發(fā)電機(jī)是一種大型機(jī)械設(shè)備，它通常在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下工作，因而有嚴(yán)格的運(yùn)行參數(shù)要求。必須對(duì)大軸的振動(dòng)、位移、熱膨脹等參數(shù)進(jìn)行精確測(cè)量和監(jiān)視，因?yàn)樗鼈儠?huì)對(duì)直汽機(jī)的安全運(yùn)行產(chǎn)生直接影響。要解決參數(shù)監(jiān)測(cè)與處理相關(guān)的問(wèn)題，可采取以微處理器為核心的汽輪機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。
3 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的開(kāi)放
FCS指現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)。與采用DCS代表模擬儀表相比，采用該系統(tǒng)取代DCS具有更大的經(jīng)濟(jì)效益。具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）通過(guò)該系統(tǒng)，可以將控制功能下放到現(xiàn)場(chǎng)，使信號(hào)傳輸變得更加準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)和可靠；（2）該系統(tǒng)只需一兩根電纜即可，節(jié)省了大量電纜；（3）無(wú)需I/O端子柜和控制柜，系統(tǒng)得到大大簡(jiǎn)化，占地面積大大減少，設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試和維護(hù)工作量和費(fèi)用都大大降低；（4）只有2根同軸電纜或光纜和幾根緊急停機(jī)開(kāi)關(guān)的電纜進(jìn)入控制室，這對(duì)防火和火電廠的安全運(yùn)行十分有利；（5）現(xiàn)場(chǎng)總線通信協(xié)議國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化后，不同廠家的產(chǎn)品相互銜接變得十分容易。在現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的推進(jìn)時(shí)間上，現(xiàn)在是用DCS取代模擬儀表時(shí)期，也是HART儀表的上升時(shí)期。工業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵在于產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)量和可靠性上，該研究者相信，F(xiàn)CS這種新型的自動(dòng)控制裝置，能夠?yàn)楣I(yè)生產(chǎn)帶來(lái)巨大效益，一旦現(xiàn)場(chǎng)總線國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)，它必然能得到廣泛應(yīng)用。
4 結(jié)語(yǔ)
近年來(lái)，我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展非常迅猛，火力發(fā)電廠不斷得到完善。要確保機(jī)組的自動(dòng)發(fā)電控制發(fā)揮正常功能，一個(gè)有效的控制系統(tǒng)是必不可少的。由于非線性、參數(shù)慢時(shí)變、遲滯并存大慣性等情況會(huì)對(duì)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)造成許多不利影響，所以單元機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)將這些作為主要控制目標(biāo)。某電廠300MW亞臨界參數(shù)燃煤機(jī)組并不能滿足電網(wǎng)的使用需要，其原因正在于鍋爐側(cè)汽壓對(duì)象存在很大的慣性，而原機(jī)組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)功能較差導(dǎo)致自動(dòng)發(fā)電變負(fù)荷速率僅為有1%/min。所以，該文結(jié)合了狀態(tài)變量控制技術(shù)和相位補(bǔ)償技術(shù)對(duì)問(wèn)題進(jìn)行了分析，以緩解鍋爐的快速性及穩(wěn)定性存在的沖突。
參考文獻(xiàn)
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