時(shí)間：2023-02-10 01:00:56
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)控制分析，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】燒結(jié)配料系統(tǒng);儀表;稱量;自動(dòng)控制;調(diào)試;電氣聯(lián)鎖;應(yīng)用;分析
1.燒結(jié)配料系統(tǒng)儀表控制稱量系統(tǒng)基本情況分析
在當(dāng)前技術(shù)條件支持下，整個(gè)配料系統(tǒng)在有關(guān)稱量裝置的選取過(guò)程當(dāng)中以皮帶秤為主，料倉(cāng)共設(shè)置有14個(gè)，為確保整個(gè)燒結(jié)配料系統(tǒng)在實(shí)踐運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中對(duì)于各種運(yùn)行工況的可靠性滿足，各料倉(cāng)所對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)存料會(huì)存在一定的差異性。以1#料倉(cāng)為例，該料倉(cāng)下部位置設(shè)定有寬帶給料機(jī)裝置（該給料機(jī)裝置的控制方式以變頻控制為主）。從實(shí)踐應(yīng)用的角度上來(lái)說(shuō)，燒結(jié)配料通過(guò)寬帶運(yùn)行方式傳遞至皮帶秤裝置當(dāng)中，進(jìn)而傳遞至混合機(jī)皮帶裝置當(dāng)中。在整個(gè)燒結(jié)配料系統(tǒng)儀表的正常運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中，每個(gè)皮帶秤裝置均配備有兩個(gè)承重傳感器設(shè)備，在此基礎(chǔ)之上與連接盒裝置進(jìn)行可靠性連接。與此同時(shí)，在稱重積算儀設(shè)備接收到由接線盒裝置所傳遞信號(hào)的基礎(chǔ)之上，稱重積算儀設(shè)備能夠在有效劃分脈沖信號(hào)以及模擬信號(hào)的基礎(chǔ)之上，將其傳遞至PLC控制系統(tǒng)當(dāng)中。在現(xiàn)階段技術(shù)條件支持下，PLC系統(tǒng)在針對(duì)脈沖信號(hào)以及模擬信號(hào)進(jìn)行綜合處理的基礎(chǔ)之上，將處理后期所產(chǎn)生的DO信號(hào)傳遞至計(jì)算機(jī)裝置當(dāng)中，確保計(jì)算機(jī)相對(duì)于整個(gè)燒結(jié)配料系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的可靠性監(jiān)控。與此同時(shí)，PLC控制裝置能夠?qū)⒂?jì)算機(jī)控制系統(tǒng)所下發(fā)信號(hào)指令傳遞至稱重積算儀設(shè)備當(dāng)中并進(jìn)行有效處理。整個(gè)燒結(jié)配料稱量系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示（見(jiàn)圖1）。
2.燒結(jié)配料系統(tǒng)儀表自動(dòng)控制調(diào)試處理作業(yè)分析
在整個(gè)燒結(jié)配料系統(tǒng)的正常運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中，儀表秤所需要涉及到的調(diào)節(jié)參數(shù)較多（包括校準(zhǔn)常數(shù)、測(cè)試周期常數(shù)、零點(diǎn)調(diào)零常數(shù)、實(shí)物校準(zhǔn)參數(shù)、自動(dòng)間隔校準(zhǔn)參數(shù)以及PID設(shè)置參數(shù)這個(gè)幾個(gè)方面）。在燒結(jié)配料系統(tǒng)儀表的自動(dòng)控制作業(yè)過(guò)程當(dāng)中，結(jié)合控制系統(tǒng)的菜單操作順序，需要針對(duì)以上各個(gè)方面參數(shù)的進(jìn)行可靠性調(diào)整。在此過(guò)程當(dāng)中，需要重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題基本包括如下幾個(gè)方面。
（1）燒結(jié)配料系統(tǒng)儀表自動(dòng)控制的實(shí)踐應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中需要將累計(jì)單位指標(biāo)單位設(shè)定為t，將流量指標(biāo)單位設(shè)定為t/h。皮帶秤流量max數(shù)值設(shè)定為150t/h單位，與之相對(duì)應(yīng)的分度系數(shù)表現(xiàn)為0.1。在此基礎(chǔ)之上，從信號(hào)輸入方式參數(shù)的選取角度上來(lái)說(shuō)，在未與速度傳感器裝置進(jìn)行可靠性連接的情況下，信號(hào)輸入方式選取模擬信號(hào)，而在其與速度傳感器裝置可靠性連接的情況下，信號(hào)輸入方式選取外部輸入，與之相對(duì)應(yīng)的輸入結(jié)構(gòu)能夠自動(dòng)轉(zhuǎn)入積算儀設(shè)備當(dāng)中。
（2）燒結(jié)配料系統(tǒng)儀表自動(dòng)控制的實(shí)踐應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中對(duì)于校準(zhǔn)常數(shù)指標(biāo)的控制可以按照如下方式進(jìn)行計(jì)算：即校準(zhǔn)常數(shù)=杠桿系數(shù)×皮帶長(zhǎng)度/皮帶秤總體長(zhǎng)度。為確保整個(gè)燒結(jié)配料系統(tǒng)儀表自動(dòng)控制應(yīng)用功能的可靠性發(fā)揮，需要結(jié)合該公式，針對(duì)儀表自動(dòng)控制相關(guān)參數(shù)設(shè)定進(jìn)行合理調(diào)試。一般情況下，校準(zhǔn)常數(shù)在計(jì)算過(guò)程中所對(duì)應(yīng)的杠桿系數(shù)應(yīng)當(dāng)設(shè)定為1.5狀態(tài)，而基于燒結(jié)配料系統(tǒng)儀表安裝過(guò)程中傳感器裝置安裝位置的調(diào)整情況，因此將杠桿系數(shù)取值為1狀態(tài)。
（3）燒結(jié)配料系統(tǒng)儀表自動(dòng)控制的實(shí)踐應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中對(duì)于間隔校準(zhǔn)參數(shù)的控制同樣可以按照一定的計(jì)算方式予以控制：即間隔校準(zhǔn)參數(shù)=砝碼重量參數(shù)×皮帶轉(zhuǎn)動(dòng)長(zhǎng)度/比例系數(shù)（特別需要注意的是：比例系數(shù)的調(diào)整需要結(jié)合對(duì)皮帶長(zhǎng)度的測(cè)定以及兩側(cè)所掛砝碼重量的測(cè)定所獲取，并結(jié)合PID進(jìn)行調(diào)校處理）。
3.燒結(jié)配料系統(tǒng)儀表自動(dòng)控制中的電氣連鎖分析
在整個(gè)燒結(jié)配料系統(tǒng)儀表自動(dòng)控制的應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中，皮帶秤裝置與電氣設(shè)備的聯(lián)鎖功能建立在計(jì)算機(jī)監(jiān)控畫(huà)面的顯示基礎(chǔ)之上予以實(shí)現(xiàn)。在有關(guān)皮帶秤裝置下料量的控制過(guò)程當(dāng)中，為確保下料控制性能的有效發(fā)揮，需要從下料頻率的設(shè)定方面以及下料流量的設(shè)定方面入手，對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格控制。在整個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)的操作過(guò)程當(dāng)中，可以通過(guò)對(duì)“切換”按鈕的操作方式完成對(duì)以上內(nèi)容的可靠性控制。與此同時(shí)，燒結(jié)配料系統(tǒng)儀表自動(dòng)控制過(guò)程當(dāng)中所對(duì)應(yīng)的下料頻率是計(jì)算機(jī)裝置支持下PLC裝置相對(duì)于變頻控制系統(tǒng)的通訊功能輸出，其目的在于針對(duì)寬帶給料機(jī)設(shè)備在整個(gè)燒結(jié)配料系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)動(dòng)速度進(jìn)行合理調(diào)節(jié)與控制，借助于此種方式也就能夠結(jié)合實(shí)際工況下的所需料量完成對(duì)皮帶秤裝置的下料處理。在此基礎(chǔ)之上，燒結(jié)配料系統(tǒng)儀表控制系統(tǒng)中的下料流量設(shè)定是借助于計(jì)算設(shè)定所需數(shù)值輸出PLC的方式。配合積算儀設(shè)備以及PID處理來(lái)進(jìn)行輸出，其目的在于結(jié)合實(shí)際所需的下料量，實(shí)現(xiàn)對(duì)寬帶給料機(jī)運(yùn)行頻率的控制。
4.結(jié)束語(yǔ)
在應(yīng)用稱重系統(tǒng)、調(diào)式處理以及電氣聯(lián)鎖功能的基礎(chǔ)之上，整個(gè)燒結(jié)配料系統(tǒng)儀表自動(dòng)化控制功能能夠得到極為顯著的發(fā)揮，這對(duì)于提高整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量以及運(yùn)行穩(wěn)定性而言無(wú)疑有著重要意義，本文針對(duì)以上問(wèn)題做出了簡(jiǎn)要分析與說(shuō)明，旨在于引起各方工作人員的特別關(guān)注與重視?！科]
【參考文獻(xiàn)】
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關(guān)鍵詞：自動(dòng)控制；污水處理；應(yīng)用探究
引言
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，社會(huì)各領(lǐng)域也呈現(xiàn)出一片繁忙景象，各地的工廠拔地而起居民生活水平也穩(wěn)步提升。同時(shí)，這樣給生態(tài)環(huán)境帶來(lái)了各種污染問(wèn)題，尤其是工廠廢水的排放對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的破壞。要知道，我國(guó)的生態(tài)環(huán)境情況本來(lái)就不樂(lè)觀，再加上各種因素引起的生態(tài)污染，這更加加劇了生態(tài)環(huán)境的惡化。所以，生活生產(chǎn)專用產(chǎn)生的污水就必須采取有效的處理措施，減少水資源的污染，確保人們的用水健康。
1自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本內(nèi)容
（1）自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成。自動(dòng)控制系統(tǒng)是由多個(gè)部分組建而成，主要有自動(dòng)控制、數(shù)據(jù)采集、信息處理等方面。各構(gòu)成部分相互之間協(xié)調(diào)工作，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的有效處理[1]。自動(dòng)控制在對(duì)污水處理的過(guò)程中，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，不需要人工力量的控制，同時(shí)檢測(cè)污水處理的情況，如數(shù)據(jù)是否達(dá)標(biāo)、處理是否合格等。如果在污水處理過(guò)程中自動(dòng)控制系統(tǒng)出現(xiàn)了問(wèn)題或者狀況，其實(shí)也不必?fù)?dān)心，自動(dòng)控制系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)發(fā)出警報(bào)以示提醒，從而實(shí)現(xiàn)更好的處理效果。（2）自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本特點(diǎn)。自動(dòng)控制系統(tǒng)主要有硬件和軟件兩部分，這兩個(gè)部分都有著自身各自的特點(diǎn)。就硬件部分而言，就是所選擇的計(jì)算機(jī)以及網(wǎng)絡(luò)等，所選擇的計(jì)算機(jī)以及網(wǎng)絡(luò)必須能夠保證在污水處理過(guò)程中信息的快速處理，并且標(biāo)準(zhǔn)、開(kāi)放[2]。軟件方面，其特點(diǎn)主要是能夠結(jié)合功能快圖功能為工作人員提供更加簡(jiǎn)便的操作，還可以利用高級(jí)語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)負(fù)復(fù)雜化的計(jì)算。
2污水處理中自動(dòng)控制應(yīng)用的現(xiàn)狀分析
（1）自動(dòng)化設(shè)備檢測(cè)不精。雖然我國(guó)的自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)用在污水處理中取得了一定的成績(jī)，但是我國(guó)的自動(dòng)控制系統(tǒng)在污水處理中的應(yīng)用仍然處于起始階段，應(yīng)用過(guò)程中存在的問(wèn)題依然嚴(yán)重。在實(shí)際處理過(guò)程中，檢測(cè)所應(yīng)用到的自動(dòng)化設(shè)備往往由于各種缺陷的存在導(dǎo)致檢測(cè)出的結(jié)果不夠精確，達(dá)不到檢測(cè)前預(yù)想的效果，甚至某些時(shí)候存在的誤差過(guò)大，檢測(cè)的結(jié)果沒(méi)有實(shí)質(zhì)性意義，如果利用這樣的設(shè)備進(jìn)行污水處理的話，根本達(dá)不到污水處理排放標(biāo)準(zhǔn)。（2）水質(zhì)控制標(biāo)準(zhǔn)不夠嚴(yán)格。目前，很多污水處理廠使用PH值、DO、ORP等進(jìn)行水質(zhì)的控制，雖然能夠達(dá)到一定的效果，但是存在的最呆問(wèn)題是，如果控制器滿足不了ORP的標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)按照時(shí)間來(lái)進(jìn)行控制[3]。這樣一來(lái)，非但實(shí)現(xiàn)不了污水有效處理的目的，還會(huì)導(dǎo)致諸多不達(dá)標(biāo)的物質(zhì)排放到污水中，造成二次污染，影響了后續(xù)污水的處理效果。（3）人才缺口較嚴(yán)重。自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用離不開(kāi)專業(yè)人才操作，但是在專業(yè)人才這一方面，當(dāng)前的各大污水處理廠卻嚴(yán)重缺失。實(shí)際上，絕大部分的污水處理廠在開(kāi)展污水處理工作的時(shí)候并沒(méi)有專業(yè)人員的參與。多數(shù)污水處理廠幾乎都是自動(dòng)控制設(shè)備安裝以后，慢慢對(duì)機(jī)器設(shè)備進(jìn)行摸索掌握，匆忙的培訓(xùn)之后直接上崗，在這之前根本沒(méi)有實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)。如設(shè)備出現(xiàn)了故障，要進(jìn)行維修的時(shí)候，將會(huì)出現(xiàn)很多麻煩。此外，因?yàn)閷I(yè)才的缺乏，自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行污水處理之后的數(shù)據(jù)分析也無(wú)法有效進(jìn)行。
3自動(dòng)控制系統(tǒng)如何在污水處理中更高效的應(yīng)用
（1）購(gòu)進(jìn)先進(jìn)的檢測(cè)設(shè)備，提高檢測(cè)的精確度。污水處理的最終目的就是要保證無(wú)處在經(jīng)過(guò)一定的處理措施之后能夠達(dá)到污水排放的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并不再對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生任何污染[4]。所以，檢測(cè)設(shè)備在進(jìn)行污水處理過(guò)程中必須做到高精度、高準(zhǔn)度，從而確保污水處理之后的各項(xiàng)指標(biāo)能夠達(dá)到污水排放的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。鑒于我國(guó)目前在自動(dòng)化控制設(shè)備發(fā)展的現(xiàn)實(shí)情況，污水處理廠可以嘗試從國(guó)外購(gòu)進(jìn)先進(jìn)的自動(dòng)化控制設(shè)備，以此提高檢測(cè)設(shè)備的精度，進(jìn)而提高檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)度。同時(shí)，國(guó)家有關(guān)部門(mén)也應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)這方面的研究，使得自動(dòng)化控制檢測(cè)設(shè)備越來(lái)越完善。（2）注重人才的培養(yǎng)和引進(jìn)。自動(dòng)控制系統(tǒng)科技含量高，該系統(tǒng)應(yīng)用在污水處理過(guò)程中應(yīng)當(dāng)算是相當(dāng)進(jìn)步的舉措。所以，污水處理廠在應(yīng)用自動(dòng)控制系統(tǒng)處理污水過(guò)程中一定要保證人才的充足。可以加強(qiáng)內(nèi)部人員的培養(yǎng)，不斷提高內(nèi)部員工的業(yè)務(wù)能力，使得內(nèi)部員工能夠更好地操作自動(dòng)化控制設(shè)備[5]。如果需要的話，也可以適當(dāng)引進(jìn)自動(dòng)控制系統(tǒng)方面的專業(yè)人才，利用豐厚的待遇來(lái)吸引人才。同時(shí)，要定期對(duì)自動(dòng)控制設(shè)備的操作人員進(jìn)行培訓(xùn)，介紹相關(guān)方面最新的技術(shù)和創(chuàng)新，使得工作人員能夠不斷更新自己的知識(shí)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)化控制設(shè)備的完美操作。（3）改善水質(zhì)控制標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)閭鹘y(tǒng)的水質(zhì)控制存在很多不足之處，達(dá)不到控制系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候?qū)?huì)按照時(shí)間進(jìn)行控制，間接會(huì)導(dǎo)致其他問(wèn)題的出現(xiàn)。因此，在水質(zhì)控制標(biāo)準(zhǔn)這方面，一定要加以改進(jìn)，使其能夠更好地控制水質(zhì)。（4）注重對(duì)設(shè)備的維護(hù)。自動(dòng)控制系統(tǒng)處理污水過(guò)程中，只有保證設(shè)備的正常運(yùn)行，才能夠使得處理之后的污水達(dá)標(biāo)排放。自動(dòng)控制設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中，往往會(huì)因?yàn)楦鞣N問(wèn)題的存在導(dǎo)致設(shè)備無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)。所以，對(duì)于設(shè)備的維修和保養(yǎng)方面，工作人員一定要加以重視。維護(hù)人員要定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查，確保設(shè)備處于正常狀態(tài)，同時(shí)污水處理廠也應(yīng)當(dāng)投入適當(dāng)?shù)馁M(fèi)用在設(shè)備的保養(yǎng)上，保證自動(dòng)控制系統(tǒng)可以更好的工作。
4結(jié)語(yǔ)
總而言之，自動(dòng)控制系統(tǒng)是當(dāng)前污水處理中最先進(jìn)的一個(gè)系統(tǒng)，能夠有效地對(duì)污水進(jìn)行處理。但是在應(yīng)用自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行污水處理過(guò)程中也需要注意跟種問(wèn)題的出現(xiàn)，并采取相應(yīng)措施及時(shí)處理，從而保證污水的處理效果，降低因污水不達(dá)標(biāo)排放對(duì)環(huán)境帶來(lái)的危害。
參考文獻(xiàn)：
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【關(guān)鍵詞】水電廠；自動(dòng)控制；系統(tǒng)
中圖分類號(hào)：TB486+.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：
1.前言
伴隨電力體制的不斷深化改革，為促進(jìn)電力工業(yè)的發(fā)展，水電廠自動(dòng)控制系統(tǒng)順勢(shì)而生。根據(jù)水電廠生產(chǎn)設(shè)備分散布置的特點(diǎn)，該自動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)采用全分布開(kāi)放式，配合部分獨(dú)立的自動(dòng)化控制裝置組成，這些系統(tǒng)包括監(jiān)控、閘門(mén)控制、工業(yè)電視、輔機(jī)控制等。計(jì)算機(jī)是水電廠自動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)行的必備工具，整個(gè)系統(tǒng)均由計(jì)算機(jī)集中監(jiān)控。
2.無(wú)人值班時(shí)水電廠對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)要求
水電廠自動(dòng)控制系統(tǒng)在一定程度上節(jié)約了不少人工成本，通常在“無(wú)人值班”或“少人值班”的情況下可運(yùn)行，因而在技術(shù)上有較高的要求。
1.1 加裝24V電源絕緣的檢測(cè)裝置
電源在整個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用，它負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)PLC 的輸入和輸出, 如果電源發(fā)生故障，將會(huì)影響機(jī)組的正常運(yùn)行，因此在電源的選擇上有嚴(yán)格的規(guī)范。監(jiān)控系統(tǒng)的工作電源通常選用24V，考慮到水電廠環(huán)境過(guò)于潮濕的因素，為確保24V電源接地檢測(cè)，需安裝電源絕緣的檢測(cè)裝置，如TOPWHIP-565直流在線智能檢測(cè)裝置。
1.2 實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)與勵(lì)磁、調(diào)速器、保護(hù)系統(tǒng)的連接
監(jiān)控系統(tǒng)要與勵(lì)磁、調(diào)速器、保護(hù)等自動(dòng)裝置進(jìn)行連接，通常采用開(kāi)關(guān)量（I/O）接口和通信兩種方式。前一種接線方式較為直觀，對(duì)查找故障有較大幫助，且方便調(diào)試，它適用于重要的信號(hào)和調(diào)節(jié)控制令。后一種方式則適用于導(dǎo)水葉開(kāi)度、機(jī)組頻率、轉(zhuǎn)子電流，這些系統(tǒng)通常反映裝置的工作狀態(tài)、意外故障等。
1.3 兼具實(shí)用的硬件設(shè)備和智能化的應(yīng)用軟件
監(jiān)控系統(tǒng)配備的硬件和軟件都必須可靠實(shí)用。在硬件設(shè)施上，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展為水電廠自動(dòng)控制系統(tǒng)提供了十分有效的幫助，運(yùn)用計(jì)算機(jī)在水電廠的機(jī)組、輔機(jī)、油水風(fēng)系統(tǒng)等多個(gè)裝置上輸入電氣量、開(kāi)關(guān)量、流量等信號(hào)，就可逐步完成生產(chǎn)流程，例如控制開(kāi)停機(jī)、分合開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)機(jī)組功率，以及實(shí)現(xiàn)AGC、AVC等的自動(dòng)控制。此外，監(jiān)控系統(tǒng)日常的防誤措施和反事故處理能力也尤為重要，必須予以重視，將硬件設(shè)備和軟件功能巧妙結(jié)合。
為了更好地運(yùn)用水電廠自動(dòng)控制系統(tǒng)，在具體操作時(shí)應(yīng)注意PLC、上位機(jī)、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等網(wǎng)絡(luò)配置應(yīng)采用完全雙網(wǎng)的形式；同時(shí)完善信號(hào)篩選和智能查找功能。
1.4兼具遠(yuǎn)程控制功能和ON-CALL功能
為適應(yīng)整個(gè)電網(wǎng)的發(fā)展需要，水電廠的監(jiān)控系統(tǒng)不僅要求覆蓋現(xiàn)地，還要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)數(shù)據(jù)透?jìng)鲿r(shí)隙復(fù)用設(shè)備和省調(diào)可以完成遠(yuǎn)方AGC功能和上送有關(guān)信息，但必須注意在此過(guò)程中做好水輪機(jī)的避震措施。
ON-CALL功能是為及時(shí)解決故障而特設(shè)的一項(xiàng)功能，在無(wú)人值班的情況下，如果水電廠的自動(dòng)控制系統(tǒng)發(fā)生意外事故，便可通過(guò)手機(jī)等通訊工具傳送信息。ON-CALL功能從根本上保證了時(shí)效性，它方便維護(hù)人員及時(shí)、準(zhǔn)確、詳細(xì)地了解意外事故，并且有更多的時(shí)間分析事故發(fā)生的原因和解決對(duì)策。
1.5具有完善的電度量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
智能電度量表具有靈活的通信接口，其功能突出，能夠保留完整的電度量數(shù)據(jù)，并且能夠根據(jù)需要隨時(shí)隨時(shí)獲取數(shù)據(jù)。使用智能型的電度量表是為了方便采集電能量，將其與能夠存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)結(jié)合使用形成一個(gè)完整的電度量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。如采用ERTU裝置和智能電度表通訊，同時(shí)ERTU 裝置和監(jiān)控系統(tǒng)通訊，完成電能量的采集和電量報(bào)表生成，該系統(tǒng)的特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)資源共享，既可以與監(jiān)控系統(tǒng)通信，但相互之間是獨(dú)立的[1]。
1.6保證自動(dòng)恢復(fù)用電
水電廠一旦停電則容易發(fā)生意外事故，因此水電廠的自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)具備自動(dòng)恢復(fù)用電的功能，俗稱“黑啟動(dòng)”功能。水電廠內(nèi)至少要配備一臺(tái)特殊機(jī)組，即在用電消失的情況下仍可正常工作，要達(dá)到“黑啟動(dòng)”的目的需注意以下兩點(diǎn)：在用電消失時(shí)，將監(jiān)控系統(tǒng)的電源保持逆變狀態(tài)，同時(shí)給機(jī)組電壓、電流等工作電源配備 UPS 電源；壓油裝置的油壓不能超出規(guī)定的范圍。
2.無(wú)人值班時(shí)水電廠對(duì)其他自動(dòng)裝置的技術(shù)要求
2.1 調(diào)速器系統(tǒng)和勵(lì)磁系統(tǒng)
電氣輸出的形式較為多樣化，不僅包括步進(jìn)電機(jī)、比例伺服閥，還包括數(shù)字閥等。快速性與可靠性是衡量水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器的兩個(gè)重要指標(biāo)，國(guó)內(nèi)的大部分調(diào)速器的核心部件是可編程控制器，其可靠性和快速性一般能夠確保。電氣輸出環(huán)節(jié)建議采用冗余輸出結(jié)構(gòu)。水輪發(fā)電機(jī)組調(diào)速器是否安全還取決于測(cè)頻環(huán)節(jié)，對(duì)此可采用雙路測(cè)頻，包含齒盤(pán)測(cè)頻和殘壓測(cè)頻兩種形式。此外，導(dǎo)水葉漏水極易造成機(jī)組移動(dòng)，在此還要注意一個(gè)細(xì)節(jié)，即停機(jī)后投入緊停電磁閥（開(kāi)機(jī)即自動(dòng)退出）[2]。
勵(lì)磁系統(tǒng)裝置的技術(shù)要求需重視兩點(diǎn)，一是在起勵(lì)回路中增加閉鎖，用以調(diào)節(jié)勵(lì)磁器故障；同時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制投勵(lì)磁的時(shí)間，一旦超過(guò)設(shè)定時(shí)間要及時(shí)切斷投勵(lì)磁回路；二是完善通訊功能，對(duì)此可采用SAVR-2000型雙微機(jī)數(shù)字式勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)，以便用最快的速度上送信息，反映系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行狀況。
2.2 工業(yè)電視系統(tǒng)和狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
通過(guò)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采集信息來(lái)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控目的實(shí)際上存在著不足，它不能很好地觀察現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，對(duì)此需要工業(yè)電視系統(tǒng)作為補(bǔ)充，該系統(tǒng)實(shí)時(shí)性、可記錄性的特點(diǎn)突出，便于掌握人員、設(shè)備，線路等的實(shí)際情況，從而保障電廠的安全運(yùn)行。工業(yè)電視系統(tǒng)需要合理配置攝像機(jī)，如果是分布在室外的要考慮天氣、過(guò)電壓等因素。一般采用光纖介質(zhì)來(lái)傳輸信號(hào)，且采取相應(yīng)的保護(hù)措施，如加裝防雷器；其次要在信息傳輸方面搭建網(wǎng)絡(luò)的平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)資源共享。
狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是為了方便監(jiān)測(cè)設(shè)備是否在正常運(yùn)行。當(dāng)機(jī)組的振動(dòng)和擺度超標(biāo)時(shí)，狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)就能發(fā)揮作用，及時(shí)發(fā)出警報(bào)。如果標(biāo)識(shí)的是二級(jí)報(bào)警值，就要格外重視，一般以此來(lái)判斷機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)。
2.3 火災(zāi)自動(dòng)檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)和管理信息系統(tǒng)
由于勵(lì)磁柜功率柜、電纜道、發(fā)電機(jī)風(fēng)洞等都是容易發(fā)生火災(zāi)的部位，因此水電廠的火災(zāi)自動(dòng)檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)十分必要。該系統(tǒng)要求具備遠(yuǎn)方監(jiān)視和自動(dòng)滅火的功能，消防的監(jiān)測(cè)點(diǎn)要科學(xué)合理，在所有的火災(zāi)敏感部位安裝遙感設(shè)備，時(shí)刻監(jiān)視火災(zāi)煙霧的狀況，并及時(shí)發(fā)出警報(bào)。
管理信息系統(tǒng)是水電廠不可或缺的組成部分，它通過(guò)計(jì)算機(jī)運(yùn)用實(shí)現(xiàn)辦公環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)化，安全性能較高，涵蓋層面廣，包括管理信息化、生產(chǎn)控制自動(dòng)化、綜合決策信息化等。企業(yè)的發(fā)展方向需按市場(chǎng)要求和企業(yè)現(xiàn)狀作出規(guī)劃，每一位企業(yè)成員都應(yīng)參與其中。對(duì)于管理層而言，完善的信息系統(tǒng)有利于更好地傳達(dá)企業(yè)內(nèi)部信息和傳播企業(yè)文化，同時(shí)也方便對(duì)下層開(kāi)展監(jiān)督管理工作。對(duì)于普通職員而言，借助管理信息系統(tǒng)能夠快速了解企業(yè)內(nèi)部通知和工作進(jìn)度，能夠及時(shí)了解生產(chǎn)規(guī)劃，在工作之余還可加強(qiáng)內(nèi)部的信息交流，相互學(xué)習(xí)。
2.4科學(xué)選用自動(dòng)化元器件
自動(dòng)化元器件在水電廠自動(dòng)控制系統(tǒng)的運(yùn)行中扮演著重要角色，應(yīng)選擇準(zhǔn)確的自動(dòng)化元器件并科學(xué)使用。其中作為開(kāi)機(jī)條件、機(jī)組保護(hù)等的元器件，其選型要確保高起點(diǎn)、高可靠性，目的是為了實(shí)現(xiàn)監(jiān)視和控制回路處理。在使用上要注意區(qū)分不同的情況，自動(dòng)化元器件作為開(kāi)機(jī)條件的有示流器、測(cè)速裝置、同期裝置等，作為機(jī)組保護(hù)用的有剪斷銷信號(hào)器、緊停電磁閥等。
3.結(jié)束語(yǔ)
發(fā)電廠的運(yùn)營(yíng)與管理越來(lái)越趨向于商業(yè)化，得益于計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)步，水電廠自動(dòng)控制系統(tǒng)有了廣闊的發(fā)展空間，探討水電廠自動(dòng)控制系統(tǒng)的技術(shù)要求具有重要的指導(dǎo)意義，它有利于提高水電廠的管理水平，促進(jìn)電力工業(yè)的發(fā)展[3]。
【參考文獻(xiàn)】
[1]梅青,岳華.水電廠自動(dòng)控制系統(tǒng)探討[J].水電站機(jī)電技術(shù),2009.32(03）：73-75.
【關(guān)鍵詞】集中供熱；電氣自動(dòng)控制；安全問(wèn)題；研究
電氣自動(dòng)控制中集中供熱的目的是大幅度提高集中供熱系統(tǒng)的自動(dòng)化程度，確保整個(gè)供熱系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行和管理模式，并且從根本上解決供熱效果不理想、不能及時(shí)調(diào)整系統(tǒng)運(yùn)行等問(wèn)題，最終使集中供熱系統(tǒng)達(dá)到工作可靠、節(jié)能環(huán)保的目的.
一、集中供熱系統(tǒng)的概述
集中供熱系統(tǒng)具有設(shè)備多、熱參數(shù)多、信息傳遞滯后和系統(tǒng)呈現(xiàn)非線性等特點(diǎn)，供熱企業(yè)要達(dá)到節(jié)能降耗的目標(biāo)，集中控制供熱設(shè)備，就必須提高供熱系統(tǒng)電氣控制的自動(dòng)化程度。所以，加強(qiáng)集中供熱系統(tǒng)的電氣自動(dòng)控制，對(duì)提高集中供熱系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，有重大意義。集中供熱是指熱量通過(guò)多個(gè)管道將被集中所產(chǎn)生的熱采用傳輸模式傳送到一個(gè)城市或區(qū)域，滿足各個(gè)地區(qū)的熱量要求，是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，應(yīng)該由一個(gè)整體來(lái)統(tǒng)一規(guī)劃。作為一個(gè)整體的集中供暖系統(tǒng)，它是由一個(gè)熱的生產(chǎn)設(shè)備，熱傳輸渠道和熱的物體三個(gè)部分共同組成的。很明顯，集中供熱系統(tǒng)的能耗需要燃料熱源產(chǎn)生的熱量，但是由于各種原因，水滲漏比較嚴(yán)重，水分補(bǔ)給量很大，所以還要包括能源消耗，水耗。能源消費(fèi)的比例高于熱電水能源消費(fèi)總量的百分之九十左右，在這個(gè)熱量消耗里面熱能和電能的比例已達(dá)到98%以上。熱網(wǎng)是供熱采暖系統(tǒng)的熱傳輸信道，負(fù)責(zé)將熱能傳到各個(gè)用戶的家里，它們需要以最快的速度和最高的效率輸送到熱用戶家中，保障用戶的熱舒適性。網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)由復(fù)雜的液壓系統(tǒng)構(gòu)成的。如果任何管道的流量發(fā)生變化，將影響所有的管道流動(dòng)的整體情況，即所有管道的流量按每一行的阻力系數(shù)需要進(jìn)行了重新分布。在一個(gè)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，主要由管道熱介質(zhì)和循環(huán)水泵的熱介質(zhì)的組合物提供動(dòng)力，為用戶提供熱量。這樣集中供熱，給居民提供了很大的方便，還能提供資源的利用效率，促進(jìn)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。
二、電氣自動(dòng)化在集中供熱中的安全問(wèn)題
2.1電氣絕緣
想要保證電氣設(shè)備能夠正常的運(yùn)行以及生命財(cái)產(chǎn)的安全，就必須先保證配電的線路與電氣設(shè)備的絕緣性良好。評(píng)判電氣設(shè)備絕緣性的標(biāo)準(zhǔn)有很多，其中包括測(cè)量耐壓、泄露的電流和絕緣電阻等等。保證了設(shè)備絕緣性的標(biāo)準(zhǔn)就能夠讓設(shè)備持續(xù)保持穩(wěn)定安全的狀態(tài)。
2.2安全的距離
在供熱系統(tǒng)的用電問(wèn)題中，安全的距離也是關(guān)乎到人身安全的一大重要因素。安全距離是指物體或者人等在和帶電的物體之間接觸時(shí)不會(huì)有危險(xiǎn)發(fā)生的距離。一般帶電體與帶電體、人體以及地面之間應(yīng)該保持相應(yīng)的距離，這樣可以避免一些危險(xiǎn)情況的發(fā)生。
2.3安全的載流量
安全載流量就是指能夠允許持續(xù)穩(wěn)定通過(guò)導(dǎo)體的電流量。如果通過(guò)導(dǎo)體的電流量超出了安全的標(biāo)準(zhǔn)，那么導(dǎo)體將會(huì)因?yàn)樘珶岫屍浣^緣性遭到破壞。嚴(yán)重時(shí)還很可能會(huì)導(dǎo)致漏電的情況，從而引發(fā)出火災(zāi)。
三、集中供熱在電氣自動(dòng)控制中的研究分析
本文研究的電氣自動(dòng)控制集中供熱，其調(diào)節(jié)供熱系統(tǒng)的思路參照的是均勻性調(diào)節(jié)策略，就是使各個(gè)熱力站二次網(wǎng)循環(huán)水的平均溫度一致。對(duì)于具體操作設(shè)備來(lái)講，就是均勻調(diào)節(jié)各個(gè)熱力站的調(diào)節(jié)閥及加壓泵，使得各個(gè)熱力站間是均勻地進(jìn)行供熱，避免冷熱不均。這樣一來(lái)，滿足偏冷用戶供熱要求時(shí)，不會(huì)使其他用戶過(guò)熱，減少熱量浪費(fèi)。因此，均勻性調(diào)節(jié)方式既節(jié)能又可以保證供熱要求。
均勻性調(diào)節(jié)策略的控制流程是，首先對(duì)各個(gè)熱力站的二次網(wǎng)循環(huán)水溫進(jìn)行采樣，再將各個(gè)熱力站面積除以供熱總面積，得到若干個(gè)商值，接著將這些商值分別與采集到的循環(huán)水溫相乘，得到若干個(gè)乘積，然后把這些乘積相加，其結(jié)果就是熱力站的加權(quán)平均溫度，最后，將熱力站的加權(quán)平均溫度與各個(gè)熱力站的循環(huán)水溫比較，如果某個(gè)熱力站的循環(huán)水溫大于加權(quán)平均溫度，開(kāi)大調(diào)節(jié)閥的閥門(mén)或者降低變頻泵的頻率，如果熱力站的循環(huán)水溫小于加權(quán)平均溫度，則要關(guān)小調(diào)節(jié)閥的閥門(mén)或者提高變頻泵的頻率。
3.1主要控制設(shè)備
集中供熱系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，需要調(diào)節(jié)的熱力參數(shù)主要是溫度、一次網(wǎng)的流量、二次網(wǎng)的循環(huán)流量和管道內(nèi)壓等，控制這些熱力參數(shù)的電氣自動(dòng)控制設(shè)備主要有：（1）中央數(shù)據(jù)處理器（上位機(jī)）。中央數(shù)據(jù)處理器的操作系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)處理信息，應(yīng)具有Internet接口，也可進(jìn)行無(wú)線通信，也應(yīng)具有USB接口，數(shù)據(jù)信號(hào)可以通過(guò)多通道輸入及輸出。（2）電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。電動(dòng)調(diào)節(jié)閥遵循標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，供熱系統(tǒng)壓力波動(dòng)對(duì)它的影響很小，調(diào)節(jié)過(guò)程更穩(wěn)定、更節(jié)能。（3）變頻器。變頻器用來(lái)改變泵類的轉(zhuǎn)矩，具有可以自由連接的輸入輸出端口，能切換電機(jī)數(shù)據(jù)和命令數(shù)據(jù)，變頻器具有過(guò)壓/欠壓保護(hù)、接地故障保護(hù)、短路保護(hù)及電動(dòng)機(jī)保護(hù)等功能。（4）傳感器。這里傳感器主要有溫度傳感器、壓力變送器、差壓變送器、流量計(jì)等。（5）現(xiàn)場(chǎng)控制器。在有些情況下，為減輕中央數(shù)據(jù)處理器的工作量，每個(gè)換熱站應(yīng)設(shè)有現(xiàn)場(chǎng)控制器，實(shí)時(shí)采集和分析運(yùn)行參數(shù)，如電流、泵的工作狀態(tài)、回水/出水溫度、水位/水壓等?，F(xiàn)場(chǎng)控制器接收和記錄換熱站傳來(lái)的運(yùn)行參數(shù)，包括溫度、壓力等?，F(xiàn)場(chǎng)控制器分析采集參數(shù)后，記錄參數(shù)并根據(jù)上位機(jī)下發(fā)的程序發(fā)出一些控制指令。需要強(qiáng)調(diào)的是，在一次網(wǎng)和二次網(wǎng)的管道上都要裝有溫度傳感器、壓力傳感器、流量計(jì)、電動(dòng)閥等控制設(shè)備。
3.2智能控制系統(tǒng)的模式
在供熱系統(tǒng)的智能化控制過(guò)程中，可以采用智能化的綜合模式，通過(guò)自動(dòng)化的控制標(biāo)準(zhǔn)，形成系統(tǒng)化結(jié)構(gòu)形式的多樣化，尤其是在控制效果的影響分析中，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，更多的添設(shè)智能化的操作控制環(huán)境，并在NDS-1系統(tǒng)的運(yùn)用結(jié)合中，采用智能化的故障系統(tǒng)處理，形成智能化作用的供熱系統(tǒng)。
3.3換熱控制的整體模式
換熱控制是一項(xiàng)綜合技術(shù)的運(yùn)用，也是整個(gè)自動(dòng)化控制的關(guān)鍵點(diǎn)，因此，在自動(dòng)化控制之后的系統(tǒng)完善上，形成更多的換熱調(diào)控模式，在熱力站需要配合的形勢(shì)下，對(duì)整個(gè)供熱模式系統(tǒng)中的負(fù)荷大小、溫度高低等形成及時(shí)的調(diào)整狀況，加快網(wǎng)絡(luò)化水電閥門(mén)的調(diào)節(jié)與自動(dòng)減壓泵的調(diào)控，并將這些自動(dòng)化控制后的數(shù)據(jù)來(lái)源形成綜合化的分析處理，確保整個(gè)供給水、溫度、熱量等多方面的綜合功能。
3.4集中控制的系統(tǒng)模式
采用集中控制的有效方式，主要是在中央控制室的作用發(fā)揮中，形成控制結(jié)構(gòu)相對(duì)集中的裝置模式，保證供熱系統(tǒng)自動(dòng)化的控制基礎(chǔ)，并形成自動(dòng)化控制需要的系統(tǒng)改進(jìn)，在此基礎(chǔ)上，對(duì)上位控制管理系統(tǒng)實(shí)行有效的系統(tǒng)調(diào)整，更好的完成自動(dòng)化控制的運(yùn)用，從而全面提升系統(tǒng)的控制承載能力，確保整個(gè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的整體運(yùn)行良好。
四、結(jié)束語(yǔ)
集中供熱系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜而有統(tǒng)一的整體系統(tǒng)，通過(guò)利用電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行調(diào)節(jié)、控制，能夠提高效率，節(jié)省成本?，F(xiàn)階段的電氣自動(dòng)控制在集中供熱方面的應(yīng)用還有所欠缺，研究該問(wèn)題能夠很好地對(duì)實(shí)踐起到指導(dǎo)作用。
參考文獻(xiàn)：
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Abstract: Automatic control circuit of windscreen wiper control mode is the development direction of windscreen wiper, this paper discusses the automatic control circuit, working principle and the main characteristics of the circuit in modern car windscreen control and gives the design method of the stability of the system.
關(guān)鍵詞:濕敏傳感器;自動(dòng)控制;雨刮
Key words: wet sensors;automatic control;wiper
中圖分類號(hào):TD42文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1006-4311(2010)17-0129-02
0引言
為了提高汽車在雨天和雪天行使時(shí)駕駛員的能見(jiàn)度,專門(mén)設(shè)置了風(fēng)窗玻璃刮水器。但是一般普通汽車使用的都是手動(dòng)擋的,使用起來(lái)很不方便,并且它一旦動(dòng)起來(lái),就不管雨量的大小,總是按一定頻率往返掃過(guò)車窗。這樣不僅雨量小時(shí)沒(méi)有必要,還會(huì)干擾司機(jī)的視線,亦會(huì)降低雨刮的使用壽命。這里我要介紹一種使用方便、信號(hào)穩(wěn)定的新型自動(dòng)控制雨刮器。降雨時(shí)利用濕敏傳感器將檢測(cè)到的降雨量轉(zhuǎn)化為電量自動(dòng)控制電機(jī)的工作。
該雨刮自動(dòng)控制電路設(shè)置有自動(dòng)和手動(dòng)兩檔,這樣使.用起來(lái)非常方便。
1電路的基本組成
汽車自動(dòng)雨刮器由濕敏傳感器、電動(dòng)機(jī)、一套傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。自動(dòng)控制電路原理如圖1示,它主要有濕度檢測(cè)電路、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)電路、電子開(kāi)關(guān)、多諧振蕩器、顯示電路、執(zhí)行電路組成。
L1為新型大功率驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)集成電路TWH8778。L2為μA555時(shí)基集成電路,亦可用5G1555、NE555等。KT選用放大系數(shù)大于80的硅PNP型晶體管,如3CG14A、3CG21等。LED1和LED2為一般的紅色發(fā)光二極管,發(fā)光二極管LED1主要用來(lái)監(jiān)視雨刮電機(jī)M的通、斷時(shí)間。發(fā)光二極管LED2作電源顯示。
D1―D4為1N4001整流二極管。R1=4.3KΩ,R2=4100KΩ,R3= R4= R8=10KΩ,R5=18KΩ,R6= R9= R10= R11=1KΩ,R7=5.1KΩ,C1=100μF/25V,C2=0.01μF,C3=220μF/25V,C1和C3要求漏電越小越好。W1=W2=4.7MΩ.工作電源使用12V的汽車蓄電池。
2工作過(guò)程及原理分析
本文的汽車自動(dòng)雨刮器的設(shè)計(jì)原理是在普通手動(dòng)雨刮的基礎(chǔ)上加設(shè)一個(gè)高分子電阻式濕敏傳感器,利用傳感器接收到擋風(fēng)玻璃雨水濕度的變化轉(zhuǎn)化為電阻值的變化,使得電子開(kāi)關(guān)導(dǎo)通同時(shí)雨刮電動(dòng)機(jī)得電工作;當(dāng)雨水停止電機(jī)失電停止轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)然,為了更加周全的考慮,同時(shí)也設(shè)置了自動(dòng)擋和手動(dòng)擋,轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)K置于“a”的位置是為自動(dòng)控制。轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)K置于“b”的位置時(shí)為手動(dòng)控制。
具體的工作過(guò)程如下:
濕度傳感器主要是用來(lái)檢測(cè)車窗上面的積水狀況,為該控制電路提供濕度檢測(cè)信號(hào)。L1是一種功率開(kāi)關(guān)集成電路,其控制端腳5的點(diǎn)位高低,決定L1的通與斷。當(dāng)L1的控制端腳5電位大于1.6V時(shí),L1便處于導(dǎo)通狀態(tài),反之處于截止。在實(shí)際應(yīng)用時(shí),應(yīng)使L1的控制端腳5電位不能大于6V,以免被損壞。L2等元件組成一個(gè)占空間比可調(diào)的多諧振蕩器,其電位W1和W2的阻值大小直接關(guān)系到振蕩器的頻率。
當(dāng)需要自動(dòng)時(shí),將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)K置于“a”的位置。未降雨的時(shí)候,其濕度傳感器兩端c和d之間的電阻R阻值很大,使得晶體管KT截止,且使L1的控制端腳5為低電平而截止,則L1的端腳1與端腳2和端腳3之間電路布導(dǎo)通,故雨刮電機(jī)M斷電不工作。一旦降雨時(shí)濕度傳感器兩端c和d之間電阻R的阻值變得很小,使得晶體管KT導(dǎo)通。此時(shí)L1的控制端腳5獲得4V左右的高電平,致使L1導(dǎo)通,其端腳2和端腳3輸出約12V電源,使得雨刮電機(jī)M通電工作。從而,雨刮按一定頻率不斷地往返掃過(guò)車窗,知道雨停后雨刮電機(jī)M才斷電停止。
當(dāng)需要手動(dòng)時(shí),將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)K置于“2”的位置。L1的導(dǎo)通和截止直接受到L2的控制。假如L2的端腳3輸出高電平時(shí),則L1導(dǎo)通,反之截止。在接通電源的瞬間,電容C3的正極端呈低電平,并且L2的端腳2和端腳6為低電平,其端腳3輸出高電平,則使L1導(dǎo)通,古雨刮電機(jī)M通電工作。與此同時(shí),正電源經(jīng)R11、D3、W2、R10向電容C3充電,當(dāng)電容C3兩端充電電壓為8V時(shí),導(dǎo)致L2復(fù)位,其端腳3輸出低電平,則L1截止,故雨刮電機(jī)M斷電不工作。同時(shí)L2內(nèi)部的放電晶體管導(dǎo)通,使得端腳7為低電平,然后經(jīng)D2、W1、R9向電容C3放電,當(dāng)C3兩端的電壓降到4V時(shí),則又使L2處于導(dǎo)通狀態(tài),其端腳3輸出高電平,故雨刮電機(jī)M又通電工作。這樣不斷周而復(fù)始的重復(fù)以上充電、放電的過(guò)程,從而使雨刮電機(jī)M間隙通電工作。
3注意事項(xiàng)及補(bǔ)充說(shuō)明
3.1 值得注意的是,本文的關(guān)鍵問(wèn)題是濕度傳感器的檢測(cè)信號(hào)是否準(zhǔn)確可靠,直接影響到本控制電路的使用效果,故濕度傳感器兩探頭c和d的安裝位置,必須是在雨刮所掃過(guò)車窗面的地方。并且當(dāng)濕度傳感器受到雨水作用時(shí),其探頭c和d之間的電阻R阻值應(yīng)很小,反之則阻值很大。
濕度檢測(cè)電路調(diào)整,首先將電阻R2調(diào)到最小阻值,用噴霧器向車窗噴水,其噴水量透過(guò)車窗剛剛不能看清楚車輛前面的道路為止,然后由小到大改變電阻R2的阻值,使其雨刮電機(jī)M剛好通電工作。然后,車窗上的水被刮去后,其雨刮電機(jī)M應(yīng)停止工作。濕度檢測(cè)電路調(diào)整好后,放可投入使用。
3.2 如果不開(kāi)車時(shí),應(yīng)把電源開(kāi)關(guān)K1斷開(kāi),一則可節(jié)約電源,二則可避免由于雨水或露水降落在車窗上致使本雨刮長(zhǎng)時(shí)間地工作,而減小了雨刮的使用壽命。
3.3 電容C1的容值大小需要在調(diào)整時(shí)決定。將轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)K置于“a”的位置,仔細(xì)調(diào)整電容C1的容量,是其雨刮不工作時(shí),每次都能準(zhǔn)確停靠在車窗的兩邊,以免影響司機(jī)的視線。
多諧振蕩器的充、放電時(shí)間,可由電位器W1和W2進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)電位器W2的中心端下移時(shí),其雨刮電機(jī)M的通電時(shí)間將延長(zhǎng),反之則縮短。當(dāng)電位器W1的中心上移時(shí),雨刮電機(jī)M的斷電時(shí)間將縮短,反之亦然。到底選用多大的充電、放電時(shí)間,這需要根據(jù)實(shí)際雨量的大小而定。
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【關(guān)鍵詞】節(jié)水灌溉；控制系統(tǒng)；自動(dòng)化
【中圖分類號(hào)】S275 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1672-5158（2012）11-0350-02
目前，怎樣節(jié)約用水是全球關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題，各個(gè)國(guó)家都根據(jù)自己國(guó)家的實(shí)際情況，推出了不同高度節(jié)水技術(shù)。在國(guó)外，節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)發(fā)展較早，其自動(dòng)化程度相對(duì)較高，節(jié)水灌溉控制體系較為完備。隨著相關(guān)的研究不算的深入，將蒸騰量、土壤含水率、氣象等因素相結(jié)合，開(kāi)展綜合灌溉控制。由于我國(guó)對(duì)這方面的研究起步相對(duì)較晚，自動(dòng)化的程度還不高，設(shè)備落后，與國(guó)外有一定的差距。在我國(guó)，如何來(lái)發(fā)展適合中國(guó)國(guó)情的灌溉方法成為業(yè)內(nèi)人士關(guān)注的重點(diǎn)。本文主要針對(duì)一套節(jié)水灌溉自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行分析，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了土壤含水率的在線監(jiān)測(cè)與控制，實(shí)現(xiàn)了精灌溉，對(duì)水資源利用率的提高有重要的意義。
1、系統(tǒng)理論的形成
受缺水、干旱等對(duì)植物正常生長(zhǎng)功能產(chǎn)生影響的因素的脅迫。李文華在研究中表明：不同土壤水分處理對(duì)樹(shù)種的根重、莖重、生物量及樹(shù)種有顯著的影響，植物的單株耗水量及葉片的含水量都睡隨著土壤水分的降低和降低，只有在含水量高于某一值時(shí)，植物才能很好的生存。所以，對(duì)植物需要的水量變化進(jìn)行掌握，對(duì)植物的生長(zhǎng)有重要的作用，對(duì)于灌溉而言，不但可以達(dá)到節(jié)水的目的，還能保證植物的正常生長(zhǎng)。所以，該自動(dòng)灌溉系統(tǒng)基于對(duì)植物土壤含水率的閾值與最大生物量閾值進(jìn)行研究。
2、系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1 系統(tǒng)組成部分
如圖1所示為系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，分別包括中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)、灌溉檢測(cè)控制器、閥門(mén)控制器及土壤水分傳感器等部分。土壤水分傳感器主要是檢測(cè)土壤的含水率，灌溉監(jiān)測(cè)控制器主要完成中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)與底層RS 485網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的通訊；閥門(mén)控制器主要目的是用于控制噴灌，閥門(mén)打開(kāi)時(shí)間長(zhǎng)短對(duì)應(yīng)噴灌量的多少。中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)主要針對(duì)土壤含水率進(jìn)行分析，然后做出灌溉的決策。
2.2 系統(tǒng)工作流程
首先，中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)定時(shí)通過(guò)無(wú)線通訊模塊向灌溉監(jiān)測(cè)控制器發(fā)出數(shù)據(jù)采集信息，灌溉監(jiān)測(cè)控制器對(duì)信息進(jìn)行分析，并通過(guò)Rs_485網(wǎng)絡(luò)向土壤水分傳感器發(fā)出采集指令，土壤水分傳感器開(kāi)始對(duì)土壤含水率進(jìn)行采集，通過(guò)原路徑返回給灌溉監(jiān)測(cè)控制器，灌溉監(jiān)測(cè)控制器再回傳給中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)。經(jīng)過(guò)中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，將處理結(jié)果通過(guò)Rs-485網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給灌溉監(jiān)測(cè)控制器，由該控制器向閥門(mén)發(fā)出控制命令。閥門(mén)根據(jù)命令決定閥門(mén)的開(kāi)與關(guān)，并將信息原路徑返回給中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)。往復(fù)循環(huán)，形成一個(gè)閉環(huán)控制自動(dòng)灌溉系統(tǒng)。
2.3 土壤水分傳感器設(shè)計(jì)
在該自動(dòng)灌溉系統(tǒng)中，最為關(guān)鍵的是土壤水分傳感器，其關(guān)系到精準(zhǔn)灌溉的目的，其設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)性成為首先要解決的問(wèn)題。本系統(tǒng)主要采用自主研發(fā)的BD-1型土壤水分傳感器。由100MHz信號(hào)源、不銹鋼探頭及同軸傳輸線組成。信號(hào)源產(chǎn)生電磁波沿著傳輸線傳輸?shù)教筋^，探頭與傳輸線的阻抗是不同的，一部分信號(hào)反射會(huì)信號(hào)源，在傳輸線上，入射波和反射波疊加，形成駐波，傳輸線上各點(diǎn)電壓幅值存在變化。土壤介電特性對(duì)探頭的阻抗有一定的影響，土壤的含水率又影響土壤的介電特性。含水率不同時(shí)，土壤的節(jié)點(diǎn)性質(zhì)是不同的。BD-1型傳感器的測(cè)量性能較好，其測(cè)量精度可以達(dá)到正負(fù)2%，可以滿足該系統(tǒng)的需求，其內(nèi)置處理器對(duì)于Rs-485接口進(jìn)行擴(kuò)展，便于組建大范圍的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。
2.4 灌溉檢測(cè)控制器設(shè)計(jì)
在整個(gè)節(jié)水灌溉系統(tǒng)中，灌溉監(jiān)測(cè)控制器處于監(jiān)控基站的地位，其基本構(gòu)架如圖2所示：
該控制器采用凌陽(yáng)16位單片機(jī)SPCE061A組成最小系統(tǒng)。通過(guò)SRWF無(wú)線模塊，控制器與中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，通過(guò)Rs-485網(wǎng)絡(luò)和土壤水分傳感器及閥門(mén)控制器進(jìn)行通信。通過(guò)擴(kuò)展，系統(tǒng)的兼容性更強(qiáng)，不但可以單獨(dú)有中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，還能脫離計(jì)算機(jī)獨(dú)立進(jìn)行運(yùn)行。
2.5 中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)
在整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行中，中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)監(jiān)控軟件起著核心的作用，中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)監(jiān)控模塊的結(jié)構(gòu)如圖3所示：
土壤含水率數(shù)據(jù)的采集方式有三種。最短的采集步長(zhǎng)可以設(shè)置為兩分鐘，也而已設(shè)置為二十四小時(shí)內(nèi)的某一點(diǎn)整點(diǎn)采集，手動(dòng)采集用于測(cè)試系統(tǒng)的通訊是否正常。在數(shù)據(jù)的采集過(guò)程中，按照含水率的變化，對(duì)含水率低于10%，高于15%的土壤進(jìn)行過(guò)濾。如果要查看歷史數(shù)據(jù)及閥門(mén)的動(dòng)作記錄，可以通過(guò)管理功能模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。傳感器的矯正功能主要用于對(duì)傳感器的標(biāo)定參數(shù)進(jìn)行修改，這樣可以使傳感器使用各種土壤類型。
3、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
該系統(tǒng)在某精準(zhǔn)灌溉示范區(qū)進(jìn)行試驗(yàn)，已經(jīng)無(wú)障礙運(yùn)行長(zhǎng)達(dá)200多天，實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)灌溉的要求。該示范區(qū)的面積約500平方米，種植有喬木、草坪、灌木及花卉等植物，主要植被以彩屏草為主，并認(rèn)為的修建平原、土丘景觀。根據(jù)植物類型及地勢(shì)的差異，本研究將示范區(qū)分為五個(gè)灌溉區(qū)，每個(gè)區(qū)域至少布置一臺(tái)土壤水分傳感器，埋置的深度根據(jù)植物根系的深度設(shè)置。在地勢(shì)平坦的草坪區(qū)，距離地表8厘米、12厘米及20厘米深度各埋置一臺(tái)BD-1土壤水分傳感器。草坪草的根系都比較短，約10厘米左右，所以在深度為8厘米和12厘米處安置的土壤水分傳感器可以檢測(cè)到根系附近土壤水分的變化情況，而20厘米深的傳感器作用主要是對(duì)灌溉水下滲及地下水補(bǔ)給情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
該系統(tǒng)控制的主要目的是，使中層土壤的含水率趨于穩(wěn)定，下層土壤含水率在灌溉之前保持穩(wěn)定，不至于灌溉水過(guò)分的下滲造成水資源的浪費(fèi)，達(dá)到節(jié)水的目的。為了對(duì)系統(tǒng)的控制性能進(jìn)行檢測(cè)，將土壤含水率灌溉閾值設(shè)置在8%-26%之間，本文選定在20.7%，對(duì)土壤的含水率進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)。
4、結(jié)果與分析
圖4為2010年9月1日至2010月9日4日草坪土壤含水率的變化情況，自上而下三條曲線分別表示土壤上層、中層、下層的含水率變化曲線。在1日和2日，土壤中層含水率兩次出現(xiàn)灌溉閾值，系統(tǒng)自動(dòng)開(kāi)啟電磁閥進(jìn)行灌溉，在檢測(cè)到下層土壤含水率上升一個(gè)百分點(diǎn)之后，灌溉停止，防止出現(xiàn)過(guò)量灌溉。在灌溉前后，下層土壤的含水率最小值17.1%，最大值18.7，基本處于穩(wěn)定狀態(tài)；中層土壤最小值20.5%，最大值22.5，也基本穩(wěn)定。這就說(shuō)明灌溉水沒(méi)有滲透到根系以下層的土壤中，沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)量灌溉，達(dá)到了節(jié)水的目的。也就說(shuō)說(shuō)，該系統(tǒng)可以對(duì)土壤中的含水率通過(guò)灌溉進(jìn)行控制，既保證植物需要的水分，又不至于出現(xiàn)過(guò)量灌溉現(xiàn)象，節(jié)約了灌溉用水。
【關(guān)鍵詞】機(jī)械專業(yè);自動(dòng)控制原理;教學(xué)改革
自動(dòng)控制原理是機(jī)械類專業(yè)一門(mén)重要的專業(yè)方向基礎(chǔ)課程，是控制類課程的核心，該課程與機(jī)械工程實(shí)際密切相關(guān)，課程教學(xué)中必須與機(jī)械類專業(yè)其他課程聯(lián)系起來(lái)，要讓學(xué)生對(duì)該課程引起足夠重視，使該課程成為機(jī)械類專業(yè)后續(xù)課程的重要基礎(chǔ)。為了掌握塔里木大學(xué)機(jī)械類專業(yè)學(xué)生在學(xué)習(xí)自動(dòng)控制原理課程中的各種問(wèn)題，也為了獲得學(xué)生對(duì)該課程的意見(jiàn)和建議，幫助教師選取更實(shí)用的教學(xué)內(nèi)容、采用合適的教學(xué)方法等，提高該課程的教學(xué)質(zhì)量，幫助機(jī)械類專業(yè)學(xué)生學(xué)好這門(mén)重要的控制類基礎(chǔ)課程。為此，對(duì)塔里木大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化、機(jī)械電子工程、農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化三個(gè)機(jī)械類本科專業(yè)學(xué)生進(jìn)行了自動(dòng)控制原理課程的問(wèn)卷調(diào)查，通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)學(xué)生在該課程中的各種問(wèn)題，教師以此為重要依據(jù)，來(lái)進(jìn)行課程教學(xué)改革，努力提高課程教學(xué)效果。
一、問(wèn)卷調(diào)查的實(shí)施
(一)問(wèn)卷調(diào)查內(nèi)容的擬定。
結(jié)合機(jī)械類專業(yè)自動(dòng)控制原理課程實(shí)際，設(shè)定如下的調(diào)查題目:大家認(rèn)為學(xué)習(xí)自動(dòng)控制原理課程的重要性如何?大家在學(xué)習(xí)自動(dòng)控制原理課程時(shí)，遇到的最大問(wèn)題是什么?大家認(rèn)為自動(dòng)控制原理課程中最難理解的是哪些知識(shí)點(diǎn)?大家的自動(dòng)控制原理作業(yè)是如何完成的?大家在學(xué)習(xí)自動(dòng)控制原理課程時(shí)，最感興趣的是哪些內(nèi)容?大家希望在自動(dòng)控制原理教學(xué)中教師采用哪種教學(xué)方法?大家學(xué)完自動(dòng)控制原理課程后最大的感受是什么?大家自己是采用哪些學(xué)習(xí)方法來(lái)學(xué)習(xí)自動(dòng)控制原理課程的?請(qǐng)大家列出學(xué)習(xí)自動(dòng)控制原理的收獲?請(qǐng)大家列出對(duì)自動(dòng)控制原理課程的意見(jiàn)和建議?以上這些調(diào)查題目，針對(duì)不同內(nèi)容，有的給出了選項(xiàng)供學(xué)生選擇，有的是讓學(xué)生自行根據(jù)實(shí)際填寫(xiě)，通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查，充分挖掘?qū)W生在自動(dòng)控制原理課程學(xué)習(xí)中的各種問(wèn)題。
(二)問(wèn)卷調(diào)查的發(fā)放和回收。
通過(guò)對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化、機(jī)械電子工程、農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化三個(gè)機(jī)械類專業(yè)已經(jīng)學(xué)過(guò)自動(dòng)控制原理課程的班級(jí)發(fā)放問(wèn)卷調(diào)查，問(wèn)卷采用不記名的形式，由學(xué)生自行根據(jù)自己實(shí)際情況如實(shí)填寫(xiě)。三個(gè)機(jī)械類專業(yè)各發(fā)放30份調(diào)查問(wèn)卷，一共90份調(diào)查問(wèn)卷，教師督促學(xué)生全部交回調(diào)查問(wèn)卷。
(三)問(wèn)卷調(diào)查的分析。
1．課程重要性認(rèn)識(shí)方面。
大部分學(xué)生都明白自動(dòng)控制原理課程的重要性，都懂得該課程是機(jī)械類專業(yè)控制類課程的基礎(chǔ)，都能從心底里引起足夠重視，只有很少一部分學(xué)生感覺(jué)該課程理論性太強(qiáng)，感覺(jué)好像在學(xué)數(shù)學(xué)，對(duì)于數(shù)學(xué)基礎(chǔ)薄弱的這些學(xué)生來(lái)說(shuō)，對(duì)該課程重視不夠，甚至對(duì)該課程有抵觸情緒，總的來(lái)說(shuō)，大多數(shù)學(xué)生能重視這門(mén)課程，有學(xué)好該課程的強(qiáng)烈愿望。
2．課程學(xué)習(xí)中遇到的最大問(wèn)題。
大部分學(xué)生表示，該課程學(xué)習(xí)中遇到的最大問(wèn)題是課程對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)要求很高，學(xué)生在學(xué)習(xí)該課程時(shí)，必須先要翻閱數(shù)學(xué)課本，重新溫習(xí)微分方程、函數(shù)、向量、拉普拉斯變換、拉普拉斯反變換、傅里葉變換、復(fù)數(shù)、矩陣等數(shù)學(xué)知識(shí)，所以數(shù)學(xué)基礎(chǔ)薄弱的學(xué)生在學(xué)習(xí)該課程中，往往由于數(shù)學(xué)的問(wèn)題，導(dǎo)致該課程上課時(shí)聽(tīng)不懂，跟不上老師的節(jié)奏，久而久之，就放棄了該課程。還要相當(dāng)一部分學(xué)生反映，在該課程學(xué)習(xí)中遇到的問(wèn)題還有結(jié)合圖形分析，該課程的教學(xué)中，很多知識(shí)要通過(guò)圖形講解，分析問(wèn)題也要涉及到畫(huà)圖，很多學(xué)生厭煩畫(huà)圖，所以學(xué)生感覺(jué)圖形分析也是本課程的難點(diǎn)之一。
3．課程最難的知識(shí)點(diǎn)。
大部分學(xué)生表示，自動(dòng)控制原理課程中根軌跡分析是課程最難的地方，因?yàn)楦壽E分析法比較抽象，概念不好理解，首先要畫(huà)出根軌跡圖才能進(jìn)行分析，畫(huà)根軌跡圖必須要熟悉大量的繪制根軌跡的規(guī)則，學(xué)生對(duì)這些繪制法則比較模糊，理解不透徹，導(dǎo)致很難畫(huà)出準(zhǔn)確的根軌跡圖，會(huì)影響對(duì)系統(tǒng)的分析。還有一些學(xué)生認(rèn)為該課程另外一個(gè)比較難的知識(shí)點(diǎn)是系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校正，設(shè)計(jì)的步驟學(xué)生好理解，關(guān)鍵是系統(tǒng)設(shè)計(jì)中用到校正，學(xué)生不易理解校正的具體應(yīng)用。
4．課程最感興趣的內(nèi)容。
學(xué)生普遍對(duì)該課程中自動(dòng)控制的應(yīng)用最感興趣，學(xué)生普遍關(guān)注的是自動(dòng)控制系統(tǒng)如何運(yùn)行的，如何發(fā)揮出自身優(yōu)勢(shì)，如何能減輕人的勞動(dòng)力。學(xué)生對(duì)自動(dòng)控制的應(yīng)用充滿無(wú)限遐想，心里想著，生活中哪些方面可以想辦法引入自動(dòng)控制，以提高效率，減輕人的勞動(dòng)。
5．期望采用的教學(xué)方法。
考慮到自動(dòng)控制原理的圖形多、公式多、分析方法多等特點(diǎn)，學(xué)生們普遍表示，該課程的教學(xué)中不能教師在課堂上滿堂灌地講概念、推導(dǎo)公式、介紹各種系統(tǒng)分析方法等，必須要采取新穎的教學(xué)方法，才能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生普遍表示，教學(xué)中要多舉實(shí)例，每章結(jié)束后要及時(shí)總結(jié)，希望教師把每章的知識(shí)點(diǎn)能進(jìn)行梳理，可以采用微課的形式對(duì)每章知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行視頻表述，方便學(xué)生業(yè)余時(shí)間觀看學(xué)習(xí)，在該課程的實(shí)驗(yàn)中，要改變單一的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，可以在?shí)驗(yàn)中引入仿真，這些新穎的教學(xué)方法，可以為學(xué)生營(yíng)造輕松的學(xué)習(xí)環(huán)境，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。
6．課程學(xué)習(xí)方法。
大部分學(xué)生表示，學(xué)習(xí)該課程主要靠課堂上聽(tīng)老師講解，大部分學(xué)生課后只是完成教師布置的作業(yè)，作業(yè)完成以后就不再看書(shū)，對(duì)該課程的學(xué)習(xí)投入不夠。將近一半的學(xué)生能進(jìn)行課前的簡(jiǎn)單預(yù)習(xí)，極個(gè)別學(xué)生課前根本不預(yù)習(xí)。課程作業(yè)基本都是按照教師講的解題方法或者參閱教材上的例題，按部就班完成任務(wù)，很少深入思考，極個(gè)別學(xué)生作業(yè)不會(huì)做，也不認(rèn)真思考解決，為了完成任務(wù)而抄同學(xué)作業(yè)。
7．學(xué)完課程的收獲。
學(xué)生普遍表示，學(xué)完自動(dòng)控制原理課程，懂得了自動(dòng)控制的概念、組成、類型、應(yīng)用、要求等，明白了自動(dòng)控制的重要性，特別是對(duì)于機(jī)械類專業(yè)的學(xué)生，非常有必要學(xué)好自動(dòng)控制原理課程，因?yàn)楹芏嗟臋C(jī)械設(shè)備在工作中離不開(kāi)自動(dòng)控制，所以必須了解自動(dòng)控制的最基本內(nèi)容。學(xué)完該課程，了解了自動(dòng)控制系統(tǒng)的分析方法和設(shè)計(jì)步驟，也學(xué)會(huì)了基本的判斷自動(dòng)控制系統(tǒng)能否穩(wěn)定的方法等。學(xué)生在腦海里能把機(jī)械工程實(shí)際和自動(dòng)控制聯(lián)系起來(lái)，樹(shù)立了機(jī)械工程背景。
8．對(duì)課程的意見(jiàn)和建議。
大部分學(xué)生建議該課程教學(xué)中，教師不能只講課本理論知識(shí)，要多介紹自動(dòng)控制在機(jī)械工程中的具體應(yīng)用，要把該課程與機(jī)械工程實(shí)際結(jié)合起來(lái)，要多講解自動(dòng)控制案例，在課程教學(xué)中要利用好板書(shū)和多媒體，兩者要良好結(jié)合，在課程實(shí)驗(yàn)中增加最新的仿真軟件，來(lái)學(xué)會(huì)用計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)，在教學(xué)中，教師要多把自動(dòng)控制系統(tǒng)的前言知識(shí)和科研成果與課程內(nèi)容聯(lián)系起來(lái)，擴(kuò)展視野。
二、自動(dòng)控制原理課程教學(xué)改革的實(shí)踐
針對(duì)在問(wèn)卷調(diào)查中分析總結(jié)的問(wèn)題，結(jié)合教師從事自動(dòng)控制原理課程的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)機(jī)械類專業(yè)自動(dòng)控制原理進(jìn)行教學(xué)改革，以此提高該課程的教學(xué)質(zhì)量，幫助學(xué)生學(xué)好該課程，為學(xué)生后續(xù)的專業(yè)課學(xué)習(xí)打下好的基礎(chǔ)。
(一)課堂教學(xué)采用案例講解和微課教學(xué)模式。
在該課程教學(xué)中，教師多查找機(jī)械工程實(shí)例，把課程知識(shí)與案例聯(lián)系起來(lái)，為學(xué)生的學(xué)習(xí)樹(shù)立機(jī)械工程背景，引起學(xué)生對(duì)課程的重視和學(xué)習(xí)熱情。針對(duì)學(xué)生對(duì)每章知識(shí)點(diǎn)把握不準(zhǔn)，在課堂教學(xué)中引入微課輔助，把每章重要的知識(shí)點(diǎn)制作成微課，學(xué)生對(duì)微課很感興趣，除了在課堂上每章結(jié)束給學(xué)生通過(guò)微課總結(jié)，學(xué)生也可以利用課余時(shí)間觀看微課視頻，方便學(xué)生隨時(shí)學(xué)習(xí)。在課堂教學(xué)內(nèi)容方面，要針對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)該課程中遇到的困難，對(duì)難的內(nèi)容要反復(fù)講解，教學(xué)中要及時(shí)給學(xué)生補(bǔ)充復(fù)習(xí)數(shù)學(xué)知識(shí)，在學(xué)習(xí)方法上，要給學(xué)生正確引導(dǎo)，要讓學(xué)生每次必提前預(yù)習(xí)，特別是涉及到數(shù)學(xué)知識(shí)時(shí)，要求學(xué)生課前必須先預(yù)習(xí)回顧數(shù)學(xué)知識(shí)，做到課堂聽(tīng)課時(shí)心中有數(shù)，能跟上教師的講解節(jié)奏。要重視課程的作業(yè)，及時(shí)布置典型作業(yè)題，及時(shí)批閱，及時(shí)講解作業(yè)題中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，使作業(yè)成為檢驗(yàn)學(xué)生所學(xué)的重要依據(jù)。
(二)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中增加系統(tǒng)仿真。
要改變傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)接線驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)原理的簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，在自?dòng)控制實(shí)驗(yàn)中增加計(jì)算機(jī)仿真，給學(xué)生提供新穎的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)興趣，讓學(xué)生學(xué)會(huì)用計(jì)算機(jī)仿真來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)仿真分析和設(shè)計(jì)。
三、結(jié)語(yǔ)
通過(guò)在機(jī)械類三個(gè)專業(yè)學(xué)生中進(jìn)行自動(dòng)控制原理課程問(wèn)卷調(diào)查，能更好地發(fā)現(xiàn)學(xué)生在該課程學(xué)習(xí)中遇到的問(wèn)題，及時(shí)聽(tīng)取學(xué)生對(duì)課程的意見(jiàn)和建議，以此來(lái)進(jìn)行課程的教學(xué)改革，一切為了學(xué)生，不斷提高教學(xué)質(zhì)量，幫助學(xué)生學(xué)好該課程，為學(xué)生后續(xù)的機(jī)械專業(yè)課學(xué)習(xí)打下好的基礎(chǔ)。
【參考文獻(xiàn)】
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【關(guān)鍵詞】高強(qiáng)鋼筋熱處理生產(chǎn)線;自動(dòng)控制系統(tǒng);功能簡(jiǎn)介
一、引言
一般情況下，通過(guò)添加合金元素的方法來(lái)有效對(duì)鋼筋的強(qiáng)度加以提高的方式，不僅一定程度上需要大量的Nb、V、Ti甚至是Cr、Mo合金等資源的投入，而且其成本投入相對(duì)較高，因此，該方式的選用并不是十分的普遍。相反，熱處理方式則只需要投入較少量的低合金鋼，通過(guò)對(duì)相變的控制力有效激發(fā)材料的潛能。此外，在高強(qiáng)鋼筋熱處理生產(chǎn)的過(guò)程之中，不僅沒(méi)有諸多廢棄物的存在，而且還可以間接的保護(hù)環(huán)境，高強(qiáng)鋼筋熱處理生產(chǎn)線無(wú)疑具有十分廣闊的發(fā)展前景，因此有效深入對(duì)其自動(dòng)控制系統(tǒng)的研究對(duì)于有效、科學(xué)、合理的指導(dǎo)高強(qiáng)鋼筋熱處理生產(chǎn)線顯然具有十分重要的意義和作用。
二、高強(qiáng)鋼筋熱處理生產(chǎn)線自動(dòng)控制系統(tǒng)工藝流程分析
高強(qiáng)鋼筋熱處理生產(chǎn)線自動(dòng)控制系統(tǒng)的生產(chǎn)線一般包括放線機(jī)、矯直機(jī)、淬火感應(yīng)加熱爐、牽引機(jī)等裝置，詳細(xì)見(jiàn)下圖1所示。熱軋盤(pán)條在放線之后進(jìn)行矯直工作，然后通過(guò)感應(yīng)加熱爐以及噴淋冷卻器等儀器進(jìn)而進(jìn)行連續(xù)調(diào)質(zhì)熱處理，淬火介質(zhì)一般采用水淬，當(dāng)按照成品的具體尺寸進(jìn)行剪切之后，最后放入到冷床中進(jìn)行冷卻工作。在整個(gè)的高強(qiáng)鋼筋熱處理生產(chǎn)線中，均采用PLC控制，溫度閉環(huán)調(diào)節(jié)，牽引機(jī)和張緊機(jī)之間形成了微張力，有效保證了生產(chǎn)流程中的高速以及穩(wěn)定化生產(chǎn)。
圖1 工藝流程
Fig.1 Proeess flow
三、高強(qiáng)鋼筋熱處理生產(chǎn)線自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成分析
（一）基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)
在PLC的選用中，一般情況下選用Siemens S7-400系列產(chǎn)品，這類產(chǎn)品的性能較為穩(wěn)定，可操作性強(qiáng)，此外還配有WinCC監(jiān)控軟件，設(shè)立了ET200遠(yuǎn)程I/O站，最大程度的有效降低了現(xiàn)場(chǎng)電纜的用量，并且其設(shè)備的投資費(fèi)用得到了進(jìn)一步的降低，日常工作，便于各項(xiàng)設(shè)備的維修和維護(hù)。
（二）通訊網(wǎng)絡(luò)
通訊網(wǎng)絡(luò)一般情況下主要分為兩層，第一層是工業(yè)以太網(wǎng)組成，進(jìn)而保證人機(jī)接口與PLC之間進(jìn)行信息的交互傳遞。通過(guò)以太網(wǎng)將熱處理的工藝參數(shù)的預(yù)定值以及對(duì)電氣設(shè)備的操作命令等從HMI傳輸?shù)絇LC，將各個(gè)設(shè)備的狀態(tài)、工藝以及一些相應(yīng)的電氣參數(shù)均由PLC進(jìn)行收集，等到收集好之后，最終送到HMI顯示。工業(yè)以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸速率大多在10Mbit/s左右，可以更好的適應(yīng)大量數(shù)據(jù)以及長(zhǎng)運(yùn)輸距離的信息的傳送，其傳輸?shù)慕橘|(zhì)可以選擇同軸電纜、雙絞線、光纖和無(wú)線通訊等多種方式，而且其成本相對(duì)較低、時(shí)效性相對(duì)較好，安全性以及擴(kuò)展性都相對(duì)較好。工業(yè)以太網(wǎng)現(xiàn)已作為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，被廣泛應(yīng)用于控制網(wǎng)絡(luò)的最高層。
第二層網(wǎng)絡(luò)一般由PROFIBUS-DP構(gòu)成，有效保證PLC與遠(yuǎn)程站I/O站ET-200和各傳動(dòng)裝置之間進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互傳遞工作。PLC將設(shè)定的參數(shù)以及操作的控制命令傳送到ET-200和各傳動(dòng)裝置中，并將各傳動(dòng)裝置的狀態(tài)以及相應(yīng)的電氣參數(shù)加以收集和整理。PROFIBUS-DP是一種國(guó)際性的開(kāi)放式的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)，也是當(dāng)前世界中相對(duì)最為成功的現(xiàn)場(chǎng)主線之一，現(xiàn)主要用于過(guò)程控制和制造業(yè)的分布式控制中，其數(shù)據(jù)傳輸率和網(wǎng)絡(luò)規(guī)模可以按照施工的具體場(chǎng)合進(jìn)行合理的調(diào)整，以下，筆者簡(jiǎn)要將控制系統(tǒng)配置以及網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成圖加以簡(jiǎn)單的介紹，詳細(xì)見(jiàn)圖2所示。
圖2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)
Fig.2 Systems network
（三）傳動(dòng)控制系統(tǒng)
變頻調(diào)速控制方式在實(shí)際運(yùn)用中一般情況下分為U/f控制、伺服控制以及矢量控制等方式，在實(shí)際的運(yùn)用過(guò)程中，控制方式的選定需要立足于實(shí)際情況，根據(jù)傳動(dòng)對(duì)象的負(fù)載特點(diǎn)以及工藝要求等因素進(jìn)行最終的確定，對(duì)于牽引機(jī)和張緊機(jī)，其最基本的工藝要求是保證啟動(dòng)、停止的迅速，運(yùn)行過(guò)程中的平穩(wěn)性，而且其調(diào)速精度與轉(zhuǎn)矩控制等都有著相對(duì)較為嚴(yán)格的要求和標(biāo)準(zhǔn)。綜合來(lái)看矢量控制是一種較為理想的選擇方式，其在使用過(guò)程中有諸多優(yōu)點(diǎn)，第一，其調(diào)速范圍相對(duì)較大，可以實(shí)現(xiàn)零轉(zhuǎn)速到速度控制的轉(zhuǎn)換;第二，對(duì)于轉(zhuǎn)矩可以進(jìn)行十分精準(zhǔn)的控制;第三，其系統(tǒng)的反應(yīng)速度較快，可以及時(shí)響應(yīng)命令。因此一般情況下均采用矢量控制方式進(jìn)行速度的調(diào)換，其速度的調(diào)換為閉環(huán)調(diào)節(jié)。
四、控制系統(tǒng)主要功能分析
（一）溫度閉環(huán)
在熱處理過(guò)程中，淬火溫度以及回火溫度是該過(guò)程中最為重要的兩個(gè)參數(shù)，溫度控制的精準(zhǔn)性以及相對(duì)穩(wěn)定性對(duì)于產(chǎn)品的質(zhì)量問(wèn)題有著直接的意義個(gè)關(guān)聯(lián)，起著決定性的作用。感應(yīng)加熱技術(shù)的采用，有效保證了加熱能量的實(shí)時(shí)可控性以及能量控制的精確性，而這些特點(diǎn)也為溫度的有效控制提供了極為有利的條件和保障。紅外測(cè)溫儀所測(cè)得的溫度信號(hào)將被送入到自動(dòng)的控制系統(tǒng)之中，PLC可以根據(jù)紅外測(cè)溫儀所反饋得到的實(shí)際溫度同工藝所既定的溫度進(jìn)行綜合的比較和分析，并對(duì)偏差按照PID算法進(jìn)行及時(shí)的修正和調(diào)整，合理的對(duì)感應(yīng)加熱爐的輸出功率進(jìn)行科學(xué)的調(diào)整工作，進(jìn)而有效保證對(duì)鋼棒溫度的閉環(huán)控制。
（二）微張力
張緊機(jī)控制中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)就是對(duì)張力的控制，張力的控制效果與成品的質(zhì)量有著直接的意義和關(guān)聯(lián)。張力控制的主要目的就是有效保證熱處理鋼筋張力穩(wěn)定了在設(shè)定值的范圍之內(nèi)，進(jìn)而有效對(duì)產(chǎn)品的平直度與力學(xué)性能加以有效的保證。
五、結(jié)語(yǔ)
高強(qiáng)鋼筋熱處理生產(chǎn)線自動(dòng)控制系統(tǒng)的優(yōu)越性不言而喻，筆者衷心希望，以上關(guān)于對(duì)我國(guó)高強(qiáng)鋼筋熱處理生產(chǎn)線自動(dòng)控制系統(tǒng)的探究能夠被相關(guān)負(fù)責(zé)人合理的吸收和采納。
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關(guān)鍵詞：水電站閘門(mén)；控制系統(tǒng)；功能實(shí)現(xiàn)；改造措施
中圖分類號(hào)：TV 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)步伐的加快，政府加大了對(duì)城鄉(xiāng)水利基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)力度，水利基礎(chǔ)設(shè)施得到進(jìn)一步的發(fā)展。抽水蓄能電站作為水利基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，擔(dān)負(fù)著調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相以及事故備用等任務(wù)，是城鄉(xiāng)電力的重要來(lái)源。目前，國(guó)內(nèi)一些水電站閘門(mén)自動(dòng)控制系統(tǒng)自投運(yùn)以來(lái)，由于受到當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)思路、工藝技術(shù)差、環(huán)境溫度變化和設(shè)備使用年限較長(zhǎng)等因素的影響，容易出現(xiàn)各種類型的故障，并且維修量較大，給水電站的自動(dòng)化程度以及安全運(yùn)行帶來(lái)了一定的壓力，并嚴(yán)重威脅到人員的安全。因此，電站建設(shè)單位有必要對(duì)閘門(mén)自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行必要的改造，采取科學(xué)合理的措施，以提高設(shè)備運(yùn)行的安全可靠性，從而確保水電站綜合效益的發(fā)揮。
1 工程概況
某電站的輸水系統(tǒng)采用一洞二機(jī)布置，分別配置一臺(tái)固定式高揚(yáng)程卷?yè)P(yáng)機(jī)。啟閉機(jī)安裝在高程156.00m的啟閉機(jī)房?jī)?nèi)，持住力3200kN，啟門(mén)力1600kN，揚(yáng)程50m，工作級(jí)別Q2－輕。卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)滑輪組倍率為8，卷筒采用折線式繩槽，四層纏繞。電動(dòng)機(jī)采用QABP型變頻電機(jī)，減速箱采用QJRS型中硬齒面減速箱，鋼絲繩為金屬繩芯鍍鋅鋼絲繩。啟閉機(jī)設(shè)置一套工作制動(dòng)器和一套安全制動(dòng)器，結(jié)構(gòu)均采用盤(pán)式制動(dòng)器，可由中控室遠(yuǎn)程或現(xiàn)地操作開(kāi)關(guān)閘門(mén)。
2 閘門(mén)自動(dòng)控制系統(tǒng)存在問(wèn)題分析
由于整套設(shè)備安裝投運(yùn)至今已有多年，有些柜內(nèi)元器件已顯陳舊老化，且功能結(jié)構(gòu)單一，應(yīng)用簡(jiǎn)單，無(wú)法適應(yīng)現(xiàn)代水電廠運(yùn)行生產(chǎn)的需要。加之設(shè)備運(yùn)行環(huán)境濕度大，現(xiàn)地控制柜表面、內(nèi)部接線端子有銹蝕現(xiàn)象；控制柜中，總電源一級(jí)開(kāi)關(guān)安裝了一只沒(méi)有外殼保護(hù)的三相閘刀開(kāi)關(guān)，部位距離總電源斷路器較近，操作時(shí)容易發(fā)生觸電事故；部分電纜外部絕緣已經(jīng)發(fā)生老化現(xiàn)象，控制柜中接線凌亂，電纜芯線標(biāo)牌不清，部分多股線沒(méi)有采用線鼻子壓緊，時(shí)間久端子松動(dòng)后，容易造成相近端子間發(fā)生短路隱患；控制柜中，采用了一些老式的繼電器，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，質(zhì)量較差等等，給運(yùn)行操作人員帶來(lái)了很大的安全隱患。
為了消除設(shè)備的安全隱患，確保運(yùn)行檢修人員的人身安全，決定對(duì)下庫(kù)尾水閘門(mén)自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造。
3 改造后閘門(mén)自動(dòng)控制系統(tǒng)的配置
根據(jù)設(shè)備廠家的設(shè)計(jì)方案，除原閘門(mén)啟閉機(jī)設(shè)備、現(xiàn)地自動(dòng)化元件保留外，針對(duì)尾水閘門(mén)自動(dòng)控制系統(tǒng)作了以下技改:
3.1 更換了原來(lái)體積較大的老式變頻器柜，采用AB型高性能專用交流變頻器。與先前的變頻器相比，它內(nèi)置了動(dòng)態(tài)制動(dòng)電阻器，不需要額外的盤(pán)柜空間，并且能提供很大的短時(shí)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩；面板上配置有通用的人機(jī)界面(便于熟悉和方便使用)，包含LCD人機(jī)界面模式和基于PC的組態(tài)軟件，配有“像計(jì)算器一樣”的數(shù)字鍵盤(pán)，用于快速簡(jiǎn)易地輸入數(shù)據(jù)項(xiàng)。
3.2 一次回路進(jìn)線開(kāi)關(guān)帶有失壓跳閘線圈，在閘門(mén)二次操作回路電源開(kāi)關(guān)未合閘的情況下，該開(kāi)關(guān)無(wú)法進(jìn)行合閘。
3.3 更換了原來(lái)的現(xiàn)地控制柜，PLC由原來(lái)的西門(mén)子S7－200更換為S7－300，不僅增加了CPU的運(yùn)行速度，而且為以后能夠通過(guò)總線增加開(kāi)入、開(kāi)出量留夠了空間；配置有一個(gè)電源模塊(供電采用220V交流輸入，轉(zhuǎn)變?yōu)?4V輸出)、CPU模塊、接口模塊、模擬量輸入模塊、32點(diǎn)數(shù)字量輸入模塊以及32點(diǎn)數(shù)字量輸出模塊；對(duì)DO出口均采用新型的中間繼電器；與監(jiān)控上位機(jī)之間采用西門(mén)子S7－200通訊模塊進(jìn)行通訊。
3.4 在現(xiàn)地控制柜中加裝了觸摸屏。通過(guò)觸摸屏可以實(shí)時(shí)監(jiān)視閘門(mén)的狀態(tài)，進(jìn)行閘門(mén)的控制操作，監(jiān)視電流、電壓、功率、頻率，閘門(mén)位置、水位、系統(tǒng)報(bào)警狀況等等。
3.5 采用型號(hào)為MCS－06開(kāi)度儀替代原來(lái)高度、起重量綜合顯示儀。
3.6 更換了現(xiàn)地控制柜到現(xiàn)地自動(dòng)化元件的全部電纜。
4 尾水閘門(mén)自動(dòng)控制系統(tǒng)的改造過(guò)程
4.1 盤(pán)柜設(shè)備的安裝
根據(jù)改造設(shè)計(jì)方案，拆除了原有的閘門(mén)控制柜和電阻箱，重新安裝一套閘門(mén)現(xiàn)地控制柜和一套變頻器柜外加一個(gè)制動(dòng)電阻器柜，柜內(nèi)配有由濕度控制的加熱器。設(shè)備的安裝符合GB50171－92《電氣裝置安裝工程盤(pán)、柜及二次回路結(jié)線施工及驗(yàn)收規(guī)范》和設(shè)計(jì)圖紙要求。
4.2 尾水閘門(mén)控制系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)
4.2.1 閘門(mén)靜態(tài)調(diào)試
調(diào)試過(guò)程由廠家人員現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)。閘門(mén)靜態(tài)試驗(yàn)，包括硬布線回路檢查和DI輸入點(diǎn)、DO輸出點(diǎn)驗(yàn)證，從而驗(yàn)證原理及硬布線回路接線。首先，拉開(kāi)閘門(mén)主回路的電源QF1，保持控制回路開(kāi)關(guān)在合，只帶外部輔助設(shè)備進(jìn)行，檢查控制邏輯的動(dòng)作輸出、動(dòng)作信號(hào)等等，從而驗(yàn)證閘門(mén)邏輯關(guān)系圖的完整性。
4.2.1.1 開(kāi)關(guān)門(mén)條件邏輯圖的驗(yàn)證。在閘門(mén)控制邏輯中，開(kāi)關(guān)門(mén)條件中包含了閘門(mén)控制系統(tǒng)的故障狀態(tài)，即變頻器故障、電機(jī)過(guò)載熱繼電器動(dòng)作、超載保護(hù)、總PLC復(fù)歸信號(hào)、電流大于205A5秒、工作制動(dòng)閘故障(見(jiàn)圖1)。在硬布線回路中，變頻器故障由變頻器本體常開(kāi)接點(diǎn)輸出；電機(jī)過(guò)載信號(hào)采用熱過(guò)載繼電器KH1的常開(kāi)接點(diǎn)；超載保護(hù)來(lái)源閘門(mén)超載限位；工作制動(dòng)器故障信號(hào)這里采用了邏輯的中間變量，該信號(hào)反饋給DI模塊中的采集點(diǎn)，采用限位開(kāi)關(guān)的常閉點(diǎn)。即工作制動(dòng)閘油泵啟動(dòng)后建壓，盤(pán)式制動(dòng)器動(dòng)作松閘，限位開(kāi)關(guān)常閉點(diǎn)斷開(kāi)。在圖1中，15s內(nèi)沒(méi)有收到工作制動(dòng)閘投入信號(hào)，將報(bào)其故障。
圖1 開(kāi)關(guān)門(mén)條件邏輯圖
4.2.1.2 開(kāi)關(guān)門(mén)中間量邏輯驗(yàn)證。安全制動(dòng)器打開(kāi)的條件為開(kāi)關(guān)門(mén)中間量要滿足，采用兩只限位開(kāi)關(guān)同時(shí)動(dòng)作作為信號(hào)反饋。在開(kāi)門(mén)中間量邏輯中，閘門(mén)開(kāi)門(mén)命令觸發(fā)后，DB5.DBX0.0為“1”。在閘門(mén)從全關(guān)到全開(kāi)的過(guò)程中，首先要打開(kāi)充水閥，在邏輯中設(shè)定的閘門(mén)充水高度為258mm，由開(kāi)度儀輸出位置接點(diǎn)，送入DI模塊，把它的中間變量取反，用到開(kāi)門(mén)中間量中，DB5.DBX1.6為“0”時(shí)，開(kāi)關(guān)門(mén)中間量為“1”(見(jiàn)圖2)。當(dāng)DI中收到送來(lái)的平壓信號(hào)后，開(kāi)門(mén)中間量才能再次滿足。在關(guān)門(mén)中間量邏輯圖中，把導(dǎo)葉球閥全關(guān)作為滿足關(guān)門(mén)條件，此信號(hào)來(lái)至地下廠房導(dǎo)葉球閥全關(guān)信號(hào)的反饋。
圖2 開(kāi)門(mén)中間量邏輯圖
4.2.1.3 閘門(mén)全開(kāi)、全關(guān)位的調(diào)試。在閘門(mén)邏輯中，全開(kāi)、全關(guān)位有兩個(gè)條件:一個(gè)是開(kāi)度儀輸出；另一個(gè)是機(jī)械限位動(dòng)作。根據(jù)設(shè)計(jì)理念，機(jī)械限位全開(kāi)、全關(guān)動(dòng)作晚于開(kāi)度儀輸出，機(jī)械限位動(dòng)作后會(huì)報(bào)“閘門(mén)超行程”信號(hào)，上、下極限動(dòng)作信號(hào)，在閘門(mén)動(dòng)作過(guò)程中，起后備保護(hù)作用。
4.2.1.4 機(jī)械限位的動(dòng)作驗(yàn)證。手動(dòng)開(kāi)關(guān)閘門(mén)的停止回路，主要靠閘門(mén)的機(jī)械限位動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中有一副常閉接點(diǎn)，分別代表閘門(mén)全開(kāi)、全關(guān)，串在開(kāi)關(guān)門(mén)硬布線回路中。另有一副常閉接點(diǎn)，串在緊停回路中，閘門(mén)提升到一定高度后，會(huì)動(dòng)作，直接切斷總電源。自動(dòng)開(kāi)關(guān)閘門(mén)的停止回路，主要靠閘門(mén)開(kāi)度儀的開(kāi)關(guān)量輸出，送到DI模塊中，寫(xiě)在邏輯中完成開(kāi)關(guān)門(mén)的自動(dòng)停止。
4.2.1.5變頻器參數(shù)的設(shè)定。根據(jù)閘門(mén)電機(jī)的電壓、額定電流、頻率、額定轉(zhuǎn)速、額定功率等等，逐步設(shè)定變頻器的參數(shù)。
4.2.2 閘門(mén)通訊測(cè)試
電站1～4號(hào)尾閘之間的通訊電纜并聯(lián)起來(lái)，由其中的一個(gè)閘門(mén)引到下庫(kù)閘門(mén)遠(yuǎn)程I/O。通信數(shù)據(jù)先從S7－300通過(guò)MPI同時(shí)傳送給S7－200和現(xiàn)地觸摸屏，然后通過(guò)modbusRTU將數(shù)據(jù)傳送到閘門(mén)現(xiàn)地遠(yuǎn)程I/O現(xiàn)地控制柜中的CP4000，通過(guò)光纖傳送到下庫(kù)現(xiàn)地控制單元LCU6，最后通過(guò)系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)送上位機(jī)。在現(xiàn)場(chǎng)，把閘門(mén)通訊上送的信號(hào)量，在現(xiàn)地或者PLC中模擬，與上位機(jī)進(jìn)行對(duì)點(diǎn)，同時(shí)檢查觸摸屏和閘門(mén)PLC通信是否正常。
4.2.3 閘門(mén)動(dòng)態(tài)調(diào)試
通過(guò)面板按鈕點(diǎn)動(dòng)或者強(qiáng)制回路接觸器吸合，驗(yàn)證工作制動(dòng)閘和安全制動(dòng)閘電機(jī)、啟閉機(jī)啟升電機(jī)的轉(zhuǎn)向。
4.2.3.1 現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)開(kāi)、關(guān)閘門(mén)操作試驗(yàn)。根據(jù)設(shè)計(jì)，在現(xiàn)地純手動(dòng)控制時(shí)，完全脫離PLC控制程序。但是在手動(dòng)操作時(shí)，把“控制方式選擇”選擇開(kāi)關(guān)切換至“手動(dòng)”位置后，首先要手動(dòng)開(kāi)啟安全制動(dòng)閘，開(kāi)門(mén)或關(guān)門(mén)操作前，必須檢查安全制動(dòng)閘松閘信號(hào)有沒(méi)有收到。松閘信號(hào)可以看面板上面的紅色的“松閘信號(hào)”燈是否點(diǎn)亮，或者看觸摸屏中的信號(hào)是否收到，這很重要。在安全制動(dòng)閘松閘后才可以開(kāi)門(mén)或關(guān)門(mén)操作，通過(guò)實(shí)際動(dòng)作校驗(yàn)整個(gè)硬布線回路接線的正確性。
4.2.3.2 自動(dòng)控制試驗(yàn)。自動(dòng)控制時(shí)，可以通過(guò)現(xiàn)地觸摸屏操作或者遠(yuǎn)方中控室操作進(jìn)行開(kāi)、關(guān)閘門(mén)。進(jìn)行現(xiàn)地觸摸屏操作時(shí)，要把“控制方式選擇開(kāi)關(guān)”SA1切換至“現(xiàn)控”位置。在整個(gè)觸摸屏系統(tǒng)中，可以對(duì)閘門(mén)進(jìn)行上升、下降、停止和緊急停止操作，點(diǎn)擊開(kāi)啟的按鈕按下后，會(huì)進(jìn)行條件判斷，條件滿足后，會(huì)出現(xiàn)操作“確認(rèn)”界面，方可進(jìn)行開(kāi)關(guān)閘門(mén)操作；在中控室遠(yuǎn)方操作時(shí)，S7－200與監(jiān)控系統(tǒng)的通訊必須正常，要把“控制方式選擇開(kāi)關(guān)”SA1切換至“遠(yuǎn)控”位置，上位機(jī)收到的判斷條件都滿足后，方可操作。
4.2.4 MCS－06開(kāi)度儀的整定在對(duì)開(kāi)度儀進(jìn)行整定時(shí)，首先要設(shè)定好閘門(mén)的全開(kāi)和全關(guān)位置，根據(jù)水工圖紙的高程位置和實(shí)際動(dòng)作情況，閘門(mén)的全開(kāi)高程整定為43.25m。尾水閘門(mén)落到全關(guān)后，為了讓閘門(mén)充水閥能夠充分關(guān)閉，可利用控制柜上面的手動(dòng)按鈕，讓閘門(mén)再下降約250mm左右。
5 結(jié)語(yǔ)
綜上所述，國(guó)內(nèi)許多閘門(mén)自動(dòng)控制系統(tǒng)容易受到環(huán)境溫度變化、施工工藝等因素的影響，嚴(yán)重危害到設(shè)備的運(yùn)行的安全性。因此，對(duì)閘門(mén)控制系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造就顯得十分有必要了。本工程從多方面對(duì)原有的自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行全方位的改造，有效克服了溫度、施工工藝等方面的影響，且進(jìn)一步提高了設(shè)備運(yùn)行的安全可靠性，確保了水電站的日常運(yùn)作。
參考文獻(xiàn)
全性。
關(guān)鍵詞：AP1000；OVATION；穩(wěn)壓器；壓力控制；壓水堆
中圖分類號(hào)：TM44 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）33-0046-03
1 概述
與其他壓水堆一樣，穩(wěn)壓器壓力控制系統(tǒng)（PPCS）的功能主要是維持穩(wěn)壓器壓力在其設(shè)定值范圍內(nèi)，使機(jī)組在正常運(yùn)行過(guò)程中以及部分瞬態(tài)條件下不致引起緊急停堆，也不會(huì)使穩(wěn)壓器安全閥動(dòng)作。功率運(yùn)行模式下AP1000的穩(wěn)壓器壓力控制采用自動(dòng)控制方式，通過(guò)將冷段的冷卻劑噴淋注入穩(wěn)壓器來(lái)降低系統(tǒng)壓力，用比例電加熱器的功率變化以及備用（通斷式）電加熱器的通斷來(lái)提升或降低穩(wěn)壓器的壓力。其他電廠工況下，穩(wěn)壓器壓力控制采用手動(dòng)調(diào)節(jié)，本文只針對(duì)自動(dòng)控制方式進(jìn)行論述。
OVATION平臺(tái)已在中國(guó)的火電機(jī)組中廣泛使用，其網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)先進(jìn)、操作方便，對(duì)數(shù)字量邏輯運(yùn)算以及模擬量的調(diào)節(jié)功能已經(jīng)完全得到實(shí)踐驗(yàn)證，作為數(shù)字化儀控平臺(tái)，其具有冗余性特征，能夠滿足核電儀控系統(tǒng)需求。
本文首先對(duì)AP1000穩(wěn)壓器壓力控制邏輯進(jìn)行解析，之后給出用OVATION平臺(tái)將其實(shí)現(xiàn)的工程解決方案，第三部分結(jié)合與同領(lǐng)域其他核電廠穩(wěn)壓器控制方式的比較，總結(jié)出實(shí)現(xiàn)AP1000穩(wěn)壓器壓力控制的技術(shù)特點(diǎn)，并進(jìn)行分析論證，說(shuō)明基于OVATION平臺(tái)的AP1000穩(wěn)壓器壓力控制方案的可行性和安全性。
2 AP1000穩(wěn)壓器壓力控制邏輯
AP1000穩(wěn)壓器控制系統(tǒng)采用四通道信號(hào)，用4個(gè)壓力信號(hào)的中值Pm表征穩(wěn)壓器當(dāng)前壓力，與壓力設(shè)定值Pref進(jìn)行比較，求得偏差量E0作為控制信號(hào)，壓力設(shè)定值在AP1000設(shè)計(jì)中為預(yù)設(shè)值，不同工況下可由操縱員手動(dòng)改變。
D、F分別代表噴淋閥0%開(kāi)度和100%開(kāi)度時(shí)對(duì)應(yīng)的Ec臨界值。當(dāng)壓力偏差Ec達(dá)到D，系統(tǒng)開(kāi)始執(zhí)行噴淋，噴淋閥開(kāi)度隨Ec線性變化，當(dāng)壓力偏差Ec等于F時(shí)，噴淋閥開(kāi)度達(dá)到100%，此后盡管壓力偏差繼續(xù)增大，噴淋閥開(kāi)度也只能保持在100%開(kāi)度不變。
在負(fù)荷調(diào)節(jié)模式下，為了應(yīng)對(duì)更劇烈的擾動(dòng)，D、F的值會(huì)隨著電廠的功率變化而改變，D、F兩點(diǎn)平行移動(dòng)，兩點(diǎn)間噴淋閥開(kāi)度的響應(yīng)曲線斜率保持不變。
A、B分別代表比例電加熱器0%功率和100%功率時(shí)對(duì)應(yīng)的Ec臨界值。當(dāng)壓力偏差下降到A時(shí)，電加熱器啟動(dòng)，壓力偏差Ec達(dá)到負(fù)偏差范圍中的B值時(shí)，電加熱器功率達(dá)到100%，壓力偏差Ec繼續(xù)下降，比例電加熱器保持100%功率不變。
H、I分別表示備用（通斷式）電加熱器響應(yīng)滯回特性的兩個(gè)臨界點(diǎn)。壓力偏差E0下降到H值時(shí)備用（通斷式）電加熱器開(kāi)啟；當(dāng)壓力偏差E0上升到I值時(shí)備用（通斷式）電加熱器關(guān)閉。
3 穩(wěn)壓器壓力控制在OVATION平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)方式
在AP1000設(shè)計(jì)中，使用OVATION平臺(tái)的PLS系統(tǒng)是非安全級(jí)儀控系統(tǒng)，穩(wěn)壓器壓力信號(hào)由安全級(jí)系統(tǒng)PMS負(fù)責(zé)采集，通過(guò)隔離傳輸給OVATION系統(tǒng)的1#機(jī)柜（PLS系統(tǒng)中1-4#機(jī)柜用于同PMS接口），AI卡件負(fù)責(zé)接收4個(gè)信號(hào)通道的壓力值，再由Drop1的AO卡件輸出給Drop10，存入穩(wěn)壓器壓力的點(diǎn)信息，參與穩(wěn)壓器壓力控制。
點(diǎn)信息可以通過(guò)以太網(wǎng)絡(luò)廣播給全部Drop，包括工程師站、操縱員站和歷史站。用于實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓器壓力控制的邏輯下裝在核島機(jī)柜間的Drop X中，組態(tài)邏輯以CB圖（SAMA圖）的形式存儲(chǔ)于Drop X的控制器中，并且在線運(yùn)行。經(jīng)過(guò)邏輯運(yùn)算后分別產(chǎn)生數(shù)字量輸出信號(hào)和模擬量輸出信號(hào)。通過(guò)AI卡件向噴淋閥和比例加熱器傳輸控制指令，通過(guò)繼電器輸出卡件向備用（通斷式）加熱器傳輸控制
指令。
組態(tài)邏輯的實(shí)現(xiàn)由OVATION平臺(tái)提供的Control Builder實(shí)現(xiàn)，主要的實(shí)現(xiàn)方法如下：
3.1 四取中邏輯
3.2 P-I算法
OVATION3.3系統(tǒng)提供的PID算法模塊可以方便地實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓器壓力控制PI調(diào)節(jié)器的功能，PID算法塊能夠軟件實(shí)現(xiàn)比例、積分、微分算法，同時(shí)可以對(duì)工程量和設(shè)定值進(jìn)行增益、偏差調(diào)節(jié)。
需要用戶輸入的整定量為：Kp—比例系數(shù)，ti—積分時(shí)間常量，τd—微分時(shí)間常量，Kd—微分增益，作為P-I控制，微分時(shí)間常量td和微分增益Kd設(shè)為0。
除此之外，PID模塊還具有自動(dòng)跟蹤和抗積分飽和等
功能。
跟蹤是確?？刂苹芈吩谑?、自動(dòng)狀態(tài)切換時(shí)整個(gè)控制回路沒(méi)有擾動(dòng)的重要手段，在熱控回路中跟蹤的應(yīng)用主要可以分為設(shè)定值跟蹤過(guò)程值、控制器輸出跟蹤MA站輸出、兩路輸出在切換時(shí)的跟蹤等等。
OVATION系統(tǒng)的跟蹤功能不同于其他DCS系統(tǒng)，其模塊并沒(méi)有單獨(dú)的引腳以供跟蹤數(shù)值和跟蹤條件連接，所有的跟蹤條件和跟蹤數(shù)值全部通過(guò)模塊參數(shù)予以設(shè)置，使用起來(lái)非常方便，并且大大降低人為失誤率。
抗積分飽和功能能夠有效抑制P-I控制的超調(diào)，提高自動(dòng)控制的效率，同時(shí)保證設(shè)備的正常使用壽命。熱控回路的積分飽和是指：如果執(zhí)行機(jī)構(gòu)已經(jīng)到極限位置，仍然不能消除靜差時(shí)，由于積分作用，盡管PID差分方程式所得的運(yùn)算結(jié)果繼續(xù)增大或減小，但執(zhí)行機(jī)構(gòu)已無(wú)相應(yīng)的動(dòng)作。當(dāng)積分飽和發(fā)生后，若偏差量向相反方向變化，調(diào)節(jié)器的輸出不會(huì)馬上反應(yīng)，而是需要足夠時(shí)間的反向調(diào)節(jié)輸出，才能達(dá)到執(zhí)行機(jī)構(gòu)接受指令的有效響應(yīng)范圍，從而影響了自動(dòng)調(diào)節(jié)品質(zhì)和生產(chǎn)過(guò)程的安全。
4 AP1000穩(wěn)壓器壓力控制特點(diǎn)分析
4.1 P-I控制
在其他壓水堆穩(wěn)壓器壓力控制方式選擇上，PI和PID控制器都有所使用，AP1000機(jī)組穩(wěn)壓器壓力控制使用PI控制器。PID控制器適用于有較大慣性組件的系統(tǒng)，在AP1000中，使用的OVATION系統(tǒng)為全數(shù)字控制系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸采用以太網(wǎng)，控制器運(yùn)算周期為10ms到30s可調(diào)，一般設(shè)定為100ms，因此，系統(tǒng)本身運(yùn)算速率非常快，壓力信號(hào)采集來(lái)自4個(gè)通道的羅斯蒙特變送器（響應(yīng)速度較快），在PMS系統(tǒng)中通過(guò)AF100網(wǎng)絡(luò)及ICP組件傳輸給PLS系統(tǒng)，中間也不存在大滯后環(huán)節(jié)，因此不需要PID控制。
選用PI控制在能夠有效消除凈差、保證控制性能的同時(shí)，減少了整定參數(shù)數(shù)量，降低了調(diào)整復(fù)雜度，同時(shí)避免了微分環(huán)節(jié)帶來(lái)的放大干擾、增加震蕩等副作用，符合AP1000核電廠安全、簡(jiǎn)化的設(shè)計(jì)原則。
4.2 取消極化噴淋
很多核電廠的穩(wěn)壓器控制都采用了極化噴淋的設(shè)計(jì)，而AP1000中取消了極化噴淋。極化噴淋是為了防止當(dāng)一回路硼濃度發(fā)生較大變化時(shí)，用于調(diào)節(jié)穩(wěn)壓器內(nèi)部冷卻劑的硼濃度，使之接近一回路中的硼濃度。而在AP1000的設(shè)計(jì)中，反應(yīng)性控制主要由功率控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)控制棒作用來(lái)完成，一回路不采取調(diào)硼手段，因而不會(huì)產(chǎn)生穩(wěn)壓器中冷卻劑的硼濃度和一回路中冷卻劑硼濃度差異較大的情況。取消極化噴淋增加了穩(wěn)壓器的穩(wěn)壓性能，同時(shí)減少了噴淋閥的磨損，有效延長(zhǎng)了噴淋閥的使用壽命。
4.3 噴淋閥動(dòng)作設(shè)定值可調(diào)
在以往的壓水堆設(shè)計(jì)中，穩(wěn)壓器噴淋閥的動(dòng)作設(shè)定值曲線是固定不變的，而AP1000設(shè)計(jì)中，在負(fù)荷調(diào)節(jié)模式下，噴淋閥控制曲線整體向右移動(dòng)，擴(kuò)大了壓力正偏差允許范圍。因?yàn)樵贏P1000設(shè)計(jì)中包含100%甩負(fù)荷（不觸發(fā)停堆和大氣釋放閥）、50%快速降功率等控制動(dòng)作，因此在負(fù)荷調(diào)節(jié)狀態(tài)下，應(yīng)適當(dāng)放寬穩(wěn)壓器壓力的限制范圍，可以避免噴淋閥的頻繁動(dòng)作帶來(lái)的壓力震蕩和設(shè)備磨損，在超過(guò)設(shè)定值后憑借兩個(gè)噴淋閥顯著的降壓效果，也可以迅速地將壓力控制在允許范圍。因此，這種設(shè)計(jì)符合AP1000安全、簡(jiǎn)化的設(shè)計(jì)理念。
4.4 備用（通斷式）加熱器直接對(duì)壓力偏差響應(yīng)
在其他核電廠的設(shè)計(jì)中，穩(wěn)壓器內(nèi)的通斷式加熱器的控制指令也來(lái)自P-I控制器出口，而AP1000中，備用（通斷式）加熱器直接對(duì)壓力偏差量E0進(jìn)行響應(yīng)。其原因是，需要備用（通斷式）加熱器作用時(shí)，說(shuō)明穩(wěn)壓器壓力已經(jīng)處在比較低的狀態(tài)，需要迅速加熱冷卻劑以達(dá)到增壓效果，而加熱器對(duì)壓力的影響作用相對(duì)噴淋閥來(lái)說(shuō)比較慢，因此在這種條件下，不適合用與噴淋閥同樣的控制指令來(lái)開(kāi)啟備用（通斷式）加熱器。壓力偏差不經(jīng)調(diào)節(jié)直接觸發(fā)備用（通斷式）加熱器動(dòng)作能更快速地觸發(fā)反饋動(dòng)作，提高系統(tǒng)在低壓條件下的調(diào)節(jié)性能，減小穩(wěn)壓器壓力過(guò)低觸發(fā)停堆及安全專設(shè)動(dòng)作的風(fēng)險(xiǎn)。
5 結(jié)語(yǔ)
本文對(duì)AP1000穩(wěn)壓器壓力控制邏輯及其在OVATION平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行了介紹，同時(shí)總結(jié)并分析了AP1000穩(wěn)壓器自動(dòng)控制系統(tǒng)采用P-I控制、取消極化噴淋、噴淋閥動(dòng)作設(shè)定值可調(diào)、備用（通斷式）加熱器直接響應(yīng)壓力偏差等若干特點(diǎn)，通過(guò)分析，論證了AP1000穩(wěn)壓器自動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)方式能夠有效提高控制效率，減少控制對(duì)象波動(dòng)，減少設(shè)備損耗，保證系統(tǒng)的使用壽命，在控制邏輯方面朝減少頻繁動(dòng)作、防止人為風(fēng)險(xiǎn)等方面做了改進(jìn)，改進(jìn)后的設(shè)計(jì)能夠更安全有效地實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓器壓力控制。
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關(guān)鍵詞:微波高溫溫度采集自動(dòng)控制
中圖分類號(hào):TP273.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-9416(2011)03-0025-02
微波高溫加熱技術(shù)是通過(guò)使用微波能量將加熱物體加熱到400℃以上并對(duì)加熱物體進(jìn)行燒結(jié)或者熱處理的一類技術(shù),與傳統(tǒng)加熱技術(shù)相比較,其不同之處在于,微波直接對(duì)加熱物體或物體本身整體進(jìn)行加熱,有傳統(tǒng)加熱所不具備的優(yōu)點(diǎn),因此有著很好的應(yīng)用前景。
1、微波高溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)
本文介紹的微波高溫系統(tǒng)由以AT89C52單片機(jī)為核心的主控與運(yùn)算模塊、溫度采集模塊、功率控制模塊、串行通信模塊以及人機(jī)接口模塊組成的。其組成框圖如圖1所示。
其中,AT89C52作為控制的核心部件,是整個(gè)系統(tǒng)指令的執(zhí)行部件。主要負(fù)責(zé)采集溫度傳感器傳送過(guò)來(lái)的溫度數(shù)據(jù),根據(jù)操作用戶的信息來(lái)控制輸出功率.同時(shí)通過(guò)串行通訊方式,把系統(tǒng)參數(shù)傳遞給上位機(jī)。微波功率源是由微波電子管、環(huán)行器和功率監(jiān)視器組成;溫度采集模塊作用是通過(guò)溫度傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)被加熱材料的溫度;人機(jī)接口模塊包括按鍵輸入和LCD顯示,其中按鍵輸入是操作人員輸入控制參數(shù)的接口,LCD用來(lái)顯示被加熱材料的溫度和系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài);功率控制模塊是用來(lái)控制磁控管的輸出功率的大小;通信模塊利用了AT89C52內(nèi)部提供的全雙工異步串行口。
2、硬件電路設(shè)計(jì)
2.1 溫度采集模塊
該系統(tǒng)的溫度采集模塊是以AT89C52為核心,由紅外測(cè)溫儀采集的溫度數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)低通濾波器濾除噪聲后進(jìn)入TLC2543的AIN0通道進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)換后的溫度數(shù)值同時(shí)在液晶上顯示,圖2。
其中TLC2543是TI公司的12位串行模數(shù)轉(zhuǎn)換器,使用開(kāi)關(guān)電容逐次逼近技術(shù)完成A/D轉(zhuǎn)換過(guò)程,是具有11個(gè)模擬輸入通道的串行A/D轉(zhuǎn)換器,具有簡(jiǎn)化比率轉(zhuǎn)換刻度和邏輯電路、模擬電路,以及隔離電源噪聲等特點(diǎn),能滿足大多數(shù)高精度多通道數(shù)據(jù)采集的要求。
2.2 功率控制模塊
功率控制模塊在系統(tǒng)中主要實(shí)現(xiàn)對(duì)加熱材料溫度變化的快速控制,避免熱失控。因?yàn)樵谖⒉訜岬倪^(guò)程中,材料的介電損耗是變化的,當(dāng)溫度到達(dá)某一值時(shí),材料的介電損耗會(huì)急劇升高。本系統(tǒng)中微波功率控制主要采用調(diào)節(jié)相位角的方式,即通過(guò)改變交流電壓正負(fù)半周的導(dǎo)通角來(lái)控制功率大小。
2.3 串行通信模塊
本系統(tǒng)中的通訊模塊主要是利用單片機(jī)的串口通訊功能把溫度傳感器檢測(cè)到的加熱材料的溫度數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的傳給上位機(jī),其中單片機(jī)與上位機(jī)可以通過(guò)串行通訊端口RS-232進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換,圖3。
2.4 人機(jī)接口模塊
人機(jī)接口模塊包括按鍵輸入和液晶顯示兩個(gè)部分。其中鍵盤(pán)主要實(shí)現(xiàn)輸入加熱材料的參數(shù)、系統(tǒng)的啟動(dòng)和停止、系統(tǒng)時(shí)間的設(shè)定等功能。由于系統(tǒng)端口資源緊張,所以通過(guò)P2口擴(kuò)展了74LSl38,以總線驅(qū)動(dòng)器HC244和地址鎖存器HC373組合的方式設(shè)計(jì)鍵盤(pán),可以控制多達(dá)64個(gè)按鍵。液晶顯示部分采用日本SEIKOEPSON公司出品的液晶顯示控制器SEDl330作為控制芯片,可以在微波高溫加熱過(guò)程中顯示輸入的加熱材料的參數(shù)以及系統(tǒng)的工作狀態(tài)。
3、軟件設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)中,數(shù)據(jù)采集程序用匯編語(yǔ)言編寫(xiě),單片機(jī)是測(cè)溫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集端,它主要完成對(duì)測(cè)溫傳感器溫度數(shù)據(jù)的讀取、存儲(chǔ)以及同上位機(jī)的中斷通訊,最后由上位機(jī)對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。其中主程序、串行通訊中斷模塊分別如圖4、圖5所示。
4、結(jié)語(yǔ)
本文運(yùn)用微波加熱理論、計(jì)算機(jī)接口技術(shù)、數(shù)據(jù)采集和處理等理論完成了微波高溫自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在經(jīng)過(guò)硬件接口和軟件程序的調(diào)試后,證明該系統(tǒng)具有較好的實(shí)用性和應(yīng)用前景。
參考文獻(xiàn)
[1] 薛良金.微波技術(shù)基礎(chǔ).北京:國(guó)防工業(yè)出版社,1982.
1 差壓計(jì)量?jī)x表
計(jì)量?jī)x表是化工企業(yè)中的必備儀器，很多工作環(huán)節(jié)都離不開(kāi)計(jì)量?jī)x表。對(duì)于某些工藝介質(zhì)的測(cè)量，有時(shí)會(huì)采用差壓計(jì)量?jī)x表。使用差壓計(jì)量?jī)x表來(lái)測(cè)量有一個(gè)難點(diǎn)問(wèn)題，那就是很難保持監(jiān)測(cè)過(guò)程的穩(wěn)定不變，這就很難獲取精確的測(cè)量值，因?yàn)椴顗河?jì)量?jī)x表只有在平穩(wěn)的工藝狀態(tài)之下才能獲得精確的測(cè)量值。如果使用差壓計(jì)量?jī)x表的過(guò)程中，不能保持介質(zhì)溫度、壓力相對(duì)穩(wěn)定，那么時(shí)間長(zhǎng)久，累計(jì)下來(lái)的差值必定不是個(gè)小的數(shù)目，這無(wú)疑會(huì)給企業(yè)造成重大的損失。要解決差壓計(jì)量?jī)x表使用過(guò)程中的之一難題，筆者認(rèn)為，要具備溫度和壓力的檢測(cè)點(diǎn)，測(cè)算不同介質(zhì)溫度和壓力變化對(duì)被測(cè)物質(zhì)密度的影響，運(yùn)用化工自動(dòng)控制系統(tǒng)，合理設(shè)置流量溫度和壓力補(bǔ)償運(yùn)算，從而盡力做到差壓計(jì)量?jī)x表所得數(shù)值的精確度。
2 布線環(huán)節(jié)
在化工生產(chǎn)中，對(duì)溫度的監(jiān)控是必不可少的，而作為溫度的檢測(cè)元件，熱電偶和熱電阻也是不可或缺的。本部分，所要談到的是熱電偶溫度檢測(cè)布線環(huán)節(jié)。如在筆者所見(jiàn)過(guò)的一個(gè)工程設(shè)計(jì)，在熱電偶元件和端子柜之間采用的是正確的配線方式，即熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線；但在端子柜到控制器機(jī)柜之間，卻忽視了補(bǔ)償?shù)膯?wèn)題，采用的是普通導(dǎo)線的配線方式。化工生產(chǎn)中的各個(gè)環(huán)節(jié)均無(wú)小事，化工自動(dòng)控制系統(tǒng)亦是如此。以上那個(gè)設(shè)計(jì)之所以出現(xiàn)問(wèn)題，是注重了溫度檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成這類的大問(wèn)題，卻忽視了布線這樣的小環(huán)節(jié)。布線環(huán)節(jié)雖然細(xì)小，但為了溫度測(cè)量的精確度，仍要多加關(guān)注。
在熱電偶溫度測(cè)量中，值得關(guān)注的還有DCS中的溫度問(wèn)題。在DCS中，如若數(shù)據(jù)采集器和端子柜之間所使用的是普通信號(hào)線的話，如果兩者之間是相同溫度，那么所測(cè)溫度就是正常的、精確的。但實(shí)際情況是，控制柜內(nèi)的電子元件具有散熱功能，而端子柜中的元件卻沒(méi)有這一功能，所以很難保持?jǐn)?shù)據(jù)采集器和端子柜之間的溫度相同，這也就意味著兩者之間存在著不同的電勢(shì)，得到的數(shù)值也不夠精確。要解決熱電偶溫度測(cè)量數(shù)值不準(zhǔn)的這一難題，就要從所用的導(dǎo)線上入手，在數(shù)據(jù)采集器和端子柜之間采用補(bǔ)償導(dǎo)線連接是一個(gè)有效辦法。
3 溫度檢測(cè)套管
筆者所要論述的是攪拌設(shè)備內(nèi)的溫度檢測(cè)套管，在攪拌設(shè)備內(nèi)部，這種溫度檢測(cè)套管是必不可少的。但往往因?yàn)榘惭b的問(wèn)題，會(huì)出現(xiàn)溫度檢測(cè)套管使用壽命不長(zhǎng)，甚至是發(fā)生事故的現(xiàn)象，這是因?yàn)?，作為溫度檢測(cè)的元件，溫度檢測(cè)套管一般都是熱電偶或熱電阻，且插入的深度較長(zhǎng)，以便更準(zhǔn)確測(cè)量到設(shè)備內(nèi)的溫度。但在攪拌機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，被攪拌的介質(zhì)形成渦流是必然的，這種渦流能產(chǎn)生動(dòng)力，而這種動(dòng)力長(zhǎng)時(shí)間地作用到溫度檢測(cè)套管上，容易導(dǎo)致套管的斷裂，嚴(yán)重時(shí)還可能發(fā)生生產(chǎn)事故，所以要多加關(guān)注攪拌設(shè)備內(nèi)部溫度檢測(cè)套管的安裝問(wèn)題。有效的做法是在溫度檢測(cè)套管上加裝保護(hù)套筒。這樣在套筒頂部形成的反作用力就能夠作用于渦流形成的動(dòng)力，從而相互抵消，這就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，從而能保證生產(chǎn)的順利進(jìn)行。即便如此，定期檢查攪拌設(shè)備內(nèi)的溫度檢測(cè)套管也是必做的工作。
4 流量測(cè)量表
筆者認(rèn)為，沖程泵出口流量測(cè)量表的選用尤為重要，選用不當(dāng)，會(huì)給企業(yè)帶來(lái)不小的損失。在化工生產(chǎn)裝置中，沖程泵用來(lái)實(shí)現(xiàn)微量配料?？偟膩?lái)說(shuō)，沖程泵分為兩種，即單頭沖程泵和雙頭沖程泵。沖程泵的出口處都有流量測(cè)量?jī)x表，這種流量測(cè)量?jī)x表能夠檢測(cè)配料的瞬時(shí)流量。相對(duì)于雙頭沖程泵來(lái)說(shuō)，單頭沖程泵在選擇測(cè)量?jī)x表選型時(shí)必須多加注意。簡(jiǎn)單的以網(wǎng)為沖程泵為例，其運(yùn)動(dòng)原理是往復(fù)運(yùn)動(dòng)，而正是這種往復(fù)運(yùn)動(dòng)，將原料 輸送到管線當(dāng)中去，依靠沖程泵出口管線上的測(cè)量?jī)x表測(cè)量配料的流量，但如若測(cè)量?jī)x表的選型不對(duì)，那么就無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)配料流量的準(zhǔn)確測(cè)量。
最為典型的例子，是橡膠裝置中使用轉(zhuǎn)子流量計(jì)的例子。在分散劑沖程泵的設(shè)計(jì)中，大慶石化公司使用的是量程為25L/H的轉(zhuǎn)子流量計(jì)，測(cè)量的結(jié)果是數(shù)據(jù)不準(zhǔn)，且負(fù)責(zé)機(jī)械傳動(dòng)的部件時(shí)常損壞，影響到企業(yè)生產(chǎn)的穩(wěn)定。究其原因，問(wèn)題出在測(cè)量?jī)x表的選型不符上。在轉(zhuǎn)子流量計(jì)中，浮子的作用至關(guān)重要，被測(cè)介質(zhì)數(shù)值的多少由浮子飄動(dòng)產(chǎn)生的流量信號(hào)所決定，在沖程泵工作的過(guò)程中，得到的數(shù)值只可能是不斷地在最大值和最小值之間滑動(dòng)，難以得出精準(zhǔn)的數(shù)值，這無(wú)疑是無(wú)效的計(jì)量方式。
最好的解決方法是將原有的轉(zhuǎn)子流量計(jì)換掉，取而代之的是相同最程的質(zhì)量流量計(jì)。質(zhì)量流量計(jì)的優(yōu)勢(shì)在于，相對(duì)于工藝管線的20mm左右的內(nèi)徑來(lái)說(shuō)，其出口線徑和入口線徑都是1mm，從而使泵體和表體之間的工藝管線的作用有所改變，不在是單一的管線，而是形成了一個(gè)介質(zhì)緩沖器，無(wú)形之中解決了流量測(cè)量時(shí)的斷流現(xiàn)象，從而使沖程泵能夠連續(xù)工作，繼而能夠得出精度高的數(shù)值。
總而言之，要關(guān)注化工自動(dòng)控制系統(tǒng)在應(yīng)用中的諸多問(wèn)題，并加強(qiáng)對(duì)于此領(lǐng)域的研究開(kāi)發(fā)，只有真正做到合理應(yīng)用化工自動(dòng)控制系統(tǒng)，才能提高設(shè)備的使用壽命，才能保證生產(chǎn)的穩(wěn)定順利進(jìn)行。我國(guó)的化工產(chǎn)業(yè)正處于轉(zhuǎn)型期，新型科技的不斷引進(jìn)，我國(guó)化工自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用前景更加廣泛。
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