自动化控制研究篇（1）

中图分类号： TN830 文献标识码： A

引言

化工自动化控制指的是：在化工生产这方面，把自动化的设备引用到化工的生产当中，从而提高化工的生产效率，同时自动化设备的应用减少了人工资源的浪费，使化工生产能够自动化的进行和应用。在生产的过程中应用到了自动化的设备进行企业管理的相关的生产方法就叫做化工自动化。目前，这种化工自动化控制正在影响许多的领域范围，但是主要还是应用在化工生产的方面，除此之外，这种化工自动化控制在自动化控制方面的应用也比较多。化工自动化控制的发展可以大大提高化工方面的生产效率，同时这种自动化的应用在某种程度上还可以改善工厂的工作环境氛围。

一 、化工自动化控制的发展现状分析

从目前我国的发展现状来看，智能化控制是自动化控制的发展方向，同时，自动化控制在向智能化控制发展的过程中取得了很好的成果。进入二十一世纪之后，我国经济飞速的发展的同时我国的科学技术也取得了飞快的进步，化工自动化控制在传统的应用实施中是由检测部分和控制部分组成的，但是由于科学技术的发展应用，现在的实施过程中可以做到检测和控制作为两个独立的环节存在。现在发展后的化工生产过程主要是由化工分析，化工方面的自动化系统和化工的自动化实施组成的。

化工方面的自动化系统中应用的现场技术，同时这种自动化系统应用到了很多的领域的技术比如：仪表技术领域，理论的控制系统领域和计算机技术领域等等，这些领域的技术在化工的自动生产过程中，是通过自动化控制，自动化检测和自动化管理的作用进行的。随着我国经济的发展，化工自动化控制已经成为我国非常重要的一项科学研究技术，这项技术可以有效地解决我国发展中出现的很多难题。我国不断的对自动化控制进行研究和探讨，目前这种自动化控制不仅仅应用到了计算机领域，更多的应用在了化工生产领域方面，提高了化工生产的效率同时也提高了化工产品的质量，对我国化工生产起到了积极地促进作用。

二 化工自动化控制的特点分析

（一）具有信息反馈的特点

在化工自动化控制当中自动化控制是由信息之间的反馈完成的，具体的过程是：由化工自动化控制器采集信号，如果采集到控制系统想要的信号的话就把这种信号传递给控制器，再由控制器对这种信号进行比较处理，并对数据信息进行校正，以上这种信息的传递过程就称为信息的反馈过程。这种信息反馈过程可以提高化工控制系统的质量，在控制系统中，信息反馈的作用原理是通过对其信息规律和大小的改变来完成的，通过这种方式控制系统便能产生相应的控制效果。同时，控制系统可以改变信息规律和大小的同时，还可以在控制系统相对不是很稳定的情况下把这种不稳定的系统转变成最佳的信息控制系统，因而，信息反馈是自动化控制最重要的一个特点。

（二）受到干扰时的动态过程

一般情况下，在化工自动化控制生产中，把不是一个类别的平衡状态看成是一个相对稳定的状态也是允许的，在化工自动化生产的过程中如果系统在将要接近稳定状态的时候，出现了干扰信息，那么自动化系统所控制的变量就会发生偏离的现象，出现偏离现象时利用控制系统中的自动化设备可以使已经偏离的变量重新回到稳定的状态。我们把受到干扰的变量在自动化控制系统下由偏离到稳定的过程称为动态过程。在控制系统的调整作用下，可以把偏离的变量调整到原来的初始状态同时也可以调整到稳定的状态。在现在的自动化控制的研究中，一般情况下控制系统都可以通过预测的作用把那些将要发生的偏离的动态进转变到稳定状态，但是控制系统并不能对所有的稳态进行这种设计。

三 、化工自动化控制应用中的问题分析

当前，生产化工产品中存在的问题主要有以下几点：其一：在进行生产模型的研究和科学技术的改良时，应该做到资源充沛同时资金充足，还有很重要的一点是要用雄厚的科研实力，具有这些优势的同时往往也缺少了在产品改良优化方面的措施和要求；其二：在进行工作安排的时候并没有根据每个人的实际实力进行安排和分配，而只是简单的认为学历高的人就应该安排在产品的开发中，这样做大大的降低了产品的生产效率同时也造成了大量人力资源的浪费。

在化工产品的生产过程中，我们应该做到花更多的时间和精力去研究开发新技术，使化工企业的生产效率提高，从而提高企业的经济效益。但同时，在生产过程当中，也应该多研究应用一些信息方面的技术，从而做到，使产品生产率提高的同时，产品也得到优化。

在化工企业生产模型的问题上，我国都是在一些相对比较大型的生产企业中进行模型的开发和研究，但是在化工产品的生产过程中，由于生产每个化工产品的生产流程都具有自身的特点，因而，生产出来的化工产品模型的通用性能就相对比较差，这样的话，这种模型就不能特别广发的运用到化工企业中。

在化工自动化产品的生产实施中，控制系统在科学技术方面仍然达不到相应的标准，因而，在化工自动化控制系统的研究和实施中我们要注重与现实情况的结合，不能出现两者脱节的现象。同时要知道理论是从实践中总结出来的，在现实中的实践要以理论为基础，不能出现实践与理论不相符的情况。

四 、应对化工自动化控制应用中问题的方法分析

一般情况下，控制系统的主显示器能够接收到需要控制的信息，同时主显示器还可以把这种数据信息绘制成图形，这样当控制系统发生故障的时候就可以及时的把问题反映给相关的工作人员进行处理和维修。这是控制系统中比较常见的一种管理模式，这种模式可以有效的管理控制系统的质量。在化工自动化控制系统中，所做的一切努力都是要提高化工产品的质量，只有产品的质量提高了，所生产出来的产品才是合格的产品，因此，在生产过程中要提高化工自动控制系统的质量，控制质量提高了产品的质量才有保证，提高控制质量会相应的使产品的生产成本提高，但是在提高控制质量基础上的产品质量的提高，同时又会使生产效益提高，这样的话，在某种意义上，实际上是降低了化工产品的生产成本。

在现在的化工自动化控制系统中一般采用的是自动化控制与自动化管理融为一体的系统模式，这种系统模式能使企业取得一定的经济效益，因此，这种模式得到广泛的实施和应用。但同时也应该对自动化系统的研究更加的深入和具体，把运筹方面的知识和一些智能方面的控制理论结合在一起，使我国的自动化控制更加的先进。

结语

进入二十一世纪之后我国经济飞速的发展，因而，化工自动化控制也得到了不断的进步。化工自动化系统的应用可以有效的提高企业的生产效率，从而使企业的经济效益提高，同时化工自动化系统的应用还可以使企业的工作环境得到改善，对企业的发展起到积极的促进作用。

参考文献

[1]王峰. 试论化工自动化控制的发展趋势[J]. 化学工程与装备,2011,08:138-139.

[2]庞浩军. 化工自动化控制及其应用[J]. 科技传播,2012,06:121.

[3]刘燕,杨光华,闫昭. 化工自动化控制及其应用[J]. 化学工程与装备,2010,10:137-138+136.

[4]罗小青. 浅谈化工企业危险工艺自动化控制及安全联锁改造[J]. 化工设计通讯,2010,04:49-51+64.

自动化控制研究篇（2）

引言

若人不能摄取足够地水分就会口干舌燥身体不适，各项机能出现异常，严重缺水甚至会出现生命危险，因脱水而死。人对水的摄取量将直接影响身体的新陈代谢、呼吸系统、分泌系统、消化系统、血液循环等多个方面身体机能。水是人类身体中化验反应的媒介，是体内各种营养素和物质运输的平台，是保障身体正常运作的基础。自来水厂为人们用水提供着服务，满足着人们用水需求。但随着城市化进程的加快，传统供水控制系统已无法满足现代化快节奏的生活与企业运作用水需求，引进自动化控制系统，提高供水质量势在必行。

1现代自来水厂自动化控制系统特点与功能

现代自来水厂指具有一定水生产设备，能按照相关工艺标准完成自来水生产过程，并且其水质符合一般生产用水和生活用水要求的企业，主要从事水生产、水销售，为人们提供供水服务，满足人们用水需求[1]。毫无疑问自来水厂担负着重要社会职能，影响着城市供水，影响着供水质量，若自来水厂控制系统出现问题，不仅会影响供水质量，甚至会影响水质，给居民生活造成不便。当前传统自来水厂控制系统已无法满足供水需求与行业发展需求，很多自来水厂开始引进自动化控制系统，以此提高生产效率，降低生产成本，全面提升水质[2]。自来水厂自动化控制系统融入了智能控制技术、传感技术、自动化控制技术、计算机技术，PLC技术、网络技术，整个控制系统由：中央控制站、现场控制总线、电气设备、PLC可编程逻辑控制器组成，通过该系统能实现信息化智能生产控制。而且该系统具有故障检测功能与系统状态检测功能，能实时对设备和系统状态进行检测，及时反馈故障问题，降低故障率，提高生产水平，节约运维成本，避免故障点扩大[3]。而且自动化控制系统，控制精度高，逻辑判断能力强能根据实时生产情况，自动做出控制决策。因此，现代自来水厂生产经营中应积极运用自动化控制系统，进行生产技术改革创新。

2现代自来水厂自动化控制系统设计与实现

通过前文分析可知道，自动化控制系统在自来水厂生产控制中应用的重要意义。从现代自来水厂自动化控制系统设计与实现思路来看，系统控制基本单元应能实时对运行工况进行控制，对设备进行保护，对设备故障进行检测，并自动生成监控数据信息，且所生成信息具有直观性、可视性，能进行显示输出，能为生产操作控制提供依据。系统结构设计方面，要保证结构灵活性与兼容性，应采取模块化设计思路，从而降低设计难度和系统实现成本，主要模块应包括：中央控制模块、数据库模块、控制命令执行模块、工作站模块、数据采集模块、数据处理模块、通信模块、故障诊断与报警模块等等，涉及到的子系统包括：仪表系统、加药控制系统、配电系统、总线系统、PLC系统、流量调节系统等等。各模块与各子系统间应有良好兼容性，以保证系统良好运行，通过各子系统的协调来实现现场数据的采集、处理、传输，发送控制指令，对生产工艺和流程进行自动化控制。从流量调节子系统设计来看，该系统应能根据控制指令及PLC控制编程条件，设置流量定值目标，自动对流量进行调节控制，同时要满足准确性要求，能准确控制流量。而加药控制子系统，应能根据系统指令，自动对药液浓度、配药参数进行自动控制和调节，保证加药符合预期目标，使水质符合标准，避免资源浪费。配电子系统应能够根据生产需要，自动选择适合功率，主动进行无功补偿，调节电压、电流，保证各类仪表与设备保持良好的运行状态，降低故障率。具体系统设计与实现中，不仅要考虑到系统的经济性与功能性，还要保证系统先进性、可靠性、可拓性。保证系统先进性，能提高生产水平，保证系统控制性能，避免自动化系统过早更新换代，导致资源和投资浪费，增加运维成本。而可靠性是自动化控制系统应用的前提，若系统无法保证可靠性，时常发生系统崩溃或误动现象，必然对自来水厂正常生产造成影响，影响正常供水。可拓性是指系统应预留升级空间，能进行系统结构升级。在原有基础上进行系统升级，能降低升级成本。因此，自来水厂在进行自动化系统设计中，应合理选择设计方案，做好系统结构设计，保证可行性和合理性。

3结束语

人类离不开水，水是人类生存的重要物质资源，加强自来水厂建设，保障供水质量和水平具有重要意义。传统自来水厂控制技术已难以适应用户需求和市场要求。因此，自来水厂应积极进行技术改革创新，在控制系统中融入自动化控制技术，进行自动化生产控制，以提高水厂效率和水平，降低自来水厂运维成本，提高供水质量。

参考文献

[1]丁小丽.基于模糊控制的自来水厂控制系统的研究与实现[D].昆明理工大学，2014，11：30-33.

自动化控制研究篇（3）

一、水厂制水工艺流程介绍

各个水厂根据实际情况，其工艺流程千差万别，设备有增有减，但基本的流程相似，如图所示。图中主要分为以下几个工艺过程：（1）取水：通过多台大型离心泵将江、河、地表等处的水抽入净水厂。（2）药剂的制备与投加：按工艺要求制备合适的混凝剂，并投入混凝剂及氯气，达到混凝和消毒的目的。（3）混凝：包括混合与絮凝，即源水投入混凝剂后进行反应，并排出反应后沉淀的污泥。（4）平流沉淀：与混凝剂反应后的水低速流过平流沉淀池，以便悬浮颗粒沉淀，并排出沉淀的污泥。（5）过滤沉淀：水通过颗粒介质（石英砂）以去除其中悬浮杂质使水澄清，并定时反冲洗石英砂。（6）送水：多台大型离心泵将自来水以一定的压力和流量送入供水管网。

二、自来水厂自动化控制系统的设计

1、总体结构

水厂的控制系统可以分为三个层次：管理层、主控层和现场控制层。管理层主要完成水厂调度运行的远程监视、自动化数据查询、频信息查询等功能，一般不直接参与到系统的运行控制。主控层对水厂的生产及各站点进行实时监控，它是系统的信息采集和控制的核心。主要包括数据库服务器、水源监测工作站、水厂检测站、交换机、设备、多串口服务器、UPS、GPS 等。通过采集到各站点的数据信息，进行数据分析，负责水厂运行的监视、视频监控、远方控制、调度指挥以及完成必要的管理功能，并向管理层发送必要的数据和信息。现场控制层主要包括四个部分：水源监控系统:位于水源地深井泵配电间，对深井泵的启停进行实时监控，利用监控装置监控深井水位、水泵流量、水泵电动机、电流、电压等；消毒监控系统：位于水厂的消毒间，对发生器的启停进行实时监控，利用监控 PLC 装置监控药剂投加量、阀门启闭、电流、电压等；供水监控系统：位于水厂控制室，对变频调速器、送水泵进行实时监控，利用监控 PLC装置监控水质参数、水泵流量、管网压力、电气参数等；视频终端：主要包括安装在水源地井群、水厂中控室、水厂泵房及水厂厂区的各种摄像机、配件等。

2、水质检测技术

水处理中的自动检测技术，即水质检测技术是保证供水和排水水质的重要手段，也是指导水处理工艺运行过程的重要依据，随着自动化技术、机械制造技术等方面的发展，出现了越来越多的新型自动化检测仪表。目前使用的水处理自动化仪表包括流量、水位、温度、压力仪表以及水质测量分析仪表，如pH测量仪、流动电流检测仪、漏氯报警仪、余氯分析仪、高低浊度在线检测仪等。在流量测量方面，除了传统的电磁流量计外，还出现了大量非接触式仪表。水位测量仪表是水处理中另一类使用广泛的检测仪表，滤池、清水池、格栅配水井、配矾等处都要用到，主要有差压式、静压式、吹气式、浮子式、静电电容式、以及超声波等类型。检测仪表是实现水厂自动化的基础，在日本等发达国家不仅大面积使用现有成熟仪表外，还不断开发出新的检测仪表并发展相关的检测技术，不断扩大检测范围，提高检测精度。

3、水处理控制技术

随着电子技术、计算机技术以及光电技术等相关学科的发展，近十年来工业自动化在各个方面都发生了深刻的变化，包括自动化感应部件、各种检测传感器、变送器、各种间接测量设备、各种执行机构等底层设备，以及自动回路调节器、自动控制单元、各种大小型装置控制系统乃至综合优化调度系统等。随着水处理技术的不断发展，对于水质指标的控制与水处理效率的要求也在不断提高。新工艺、新设备的广泛应用一方面提高了水处理能力，另一方面也对整个系统的控制、协调提出了更加严格复杂的要求。常规控制手段已经成为水处理行业中的薄弱环节之一，需要在现有工业自动化已经取得的成果基础上研究、设计、投用适合于水处理行业的先进控制系统。由于水处理系统（特别是混凝投药和加氯控制过程）是一个大迟滞、非线性、时变的复杂系统，系统建模困难，很难控制好。因此各种先进的控制算法不断提了出来。虽然各种先进的控制理论和算法不断被提了出来，但是在实际的应用过程中，尤其是中小型水厂自动化控制系统中，经典的控制理论仍有着广泛的应用空间。因此本文在研究水厂自动控制理论方面，侧重于经典控制理论及其应用。

4、变频节能系统

在水处理行业中，普遍存在着用水量变化较大的问题，在不同的季节、不同的时段，用户用水的需求量有很大的差别，存在着明显的用水高峰特征，因此水处理厂供水系统的给水压力需要随用户的用水需求量变化而变化。在低峰时，如果水泵机组按高峰期的用水量运行，虽可通过调节阀门来满足用水需求，但供水能量损耗大，而且还会影响机组的正常运行。因此，根据用水需求自动控制水泵机组运行，且实现节能，是水厂自动化技术的一项重要内容。变频调速是一项有效的节能降耗技术，其节电效率很高，几乎能将因设计冗余和用水量变化而浪费的电能全部节省下来。变频调速控制技术，是指以变频调整原理为基础，在保证供水可靠性的前提下，根据供水系统用水量的变化情况，自动调整水泵工况，使之始终尽可能地在高效区间内运行，以达到降低能耗、提高效率的目的。这一技术是比较科学，可靠性较高的一种调节水泵工况的方式。变频器是一种以变频调速技术为基础通过改变频率来调整电机转速的工业装置。作为一种先进的调速装置，变频器不但调速范围广、可靠性高、操作与维护方便，而且节电效果明显。应用变频器来实现变频节能供水，可以采用恒压变量或变压变量两种方式来实现。恒压变量供水系统通过调整变频器转速（即供水流量）来保证供水压力不变，该系统技术比较成熟，应用广泛。变压变量供水系统则根据用户用水量的变化同时调整变频器转速（即供水流量）和供水压力，很明显该方案节能效果更好。但是由于水头损失等受各种因素影响，难以准确确定，实际应用的很少

三、水厂自动化控制系统的发展趋势

随着计算机网络技术的不断进步，建立一个供水系统的综合自动化系统成为可能。在现代化的大型水厂中，除了采用先进的设备和控制技术对厂区内部进行有效控制和管理外，还要求实现对一个城市或地区整个供水系统的综合自动化管理。网络化、智能化、信息化、管控一体化等概念向自动化领域的渗透，使得自动化系统的体系结构面临一场深刻的变革，这种变革也必将对水工业自动化产生重大影响。随着智能传感器、变送器、测量仪表、调节器、执行器等智能设备，以及如专家系统、模糊控制、自适应控制及神经网络等智能控制技术和现场总线技术在水厂中的应用，水厂自动化将会向智能化方向发展。智能设备、智能控制技术很明显是具有“智能”的。现场总线技术则由于将专用的CPU 置入传统的测控仪表，使它们各自都具有了数字计算和通信能力，亦即“智能化”。控制系统的分散化和网络化则主要表现在现场总线的应用上。借助其计算和通信能力，使Internet延伸到现场设备，利用Web技术实现水厂远程监控、调试、维护和故障诊断等功能，从而建成基于Internet的水厂自动化系统。总之，应用Web技术实现综合自动化功能，是信息时代的要求，也是当前水厂自动化网络发展的主要方向。

参考文献：

自动化控制研究篇（4）

作者简介：张伟（1981—），男，陕西咸阳人，大学本科，工程师，现供职于内蒙古能源发电投资集团有限公司电力工程技术研究院，研究方向：火电厂的自动化应用

电能从生产到应用的过程较为复杂，并成为人们生产生活中不可缺少的重要力量，电的应用对国民经济增长有极大的促进作用。在科技发展的带动下，火电厂发电设备也实现了高科技，控制系统也得以改进，以往的人工模式中存在较大缺陷，难以调度电力，为解决这种情况，自动化控制系统被应用到火电厂中，因此，有必要分析与研究火电厂自动化控制系统。

1火电厂自动化控制系统分类研究

1.1火电厂传统电气控制系统

上世纪八十年代我国火电厂所应用的控制系统主要为以I/O为基础的微机分散系统，其利用危机分散系统设置了单独控制器，并通过I/O接口传递控制命令。该时期的电气自动化控制中微积分散系统并不具有直接控制电气的能力，对其控制则是由独立电气自动装置来完成的，这种控制方式较为成熟，现场运行期间也可以快速反映，且可以边控制边观察控制结。但随着计算机通讯技术的发展，电力系统接入用户也在增多，现有设备条件受到很大限制，难以满足自动化处理，极大的影响到系统管理效率，因此，就要做好控制系统改进与完善工作，将控制装置整合在一起[1]。上世纪九十年代末期，火电厂所应用的自动化系统为现场总线技术，联系现有火电厂工艺形成控制网络，在该模式中也含有数据采集系统的硬接线内容，其中的信心采集与系统控制都需要利用现场总线完成。而输煤系统等要获得电气信息也要依赖于ECS通信网，也是ECS成为了火电厂自动化控制与监管的系统之一,并被广泛应用于各处，但该控制系统传输效率却很低，网络拓扑结构也出现设计部合理情况，导致通讯节点过少，很容易发生故障，给系统运行带来较大影响[2]。

1.2以工业以太网技术为基础的火电厂电气自动化控制系统

随着微电子技术发展，电气综合保护测控能力得以显著提升，基本实现了以交流采样为基础的保护、滤波以及通信，但这些测控能力却较为重视于工业以太网技术，该技术所需成本较少、容量较大，传输效率也很高，整体拓扑结构相对较好，同时有具有开放性，有效弥补来了原有控制系统的不足，可见，以太网技术应用到火电厂自动化控制中有很大益处。将微积分散系统应用到火电厂自动化控制中，可以不仅减少了通信管理机的应用，还使得控制系统传输效率得以显著提升。微积分散系统与其他系统之间的联系是通过站控层通信子站来实现的，其中有多台子站，同时，还有以太网通信等，很多火电厂都是利用以太网实现了自动化，并经过多年发展，以太网自动控制技术也趋于成熟，不仅减少了投资成本，还优化了微积分散系统与ECS之间的联系，使得系统不断融合，整个系统都实现了自动化[3]。

2微机分散自动化控制系统

2.1微机分散控制子系统

微积分散控制系统在不受软硬件制约的条件下，各功能模块也在发生变化，能够满足不同火电厂的不同需求。常用微积分散子系统主要有以下几种：首先，数据采集子系统，它能够利用在线传输技术可以将各部分的信号连接在一起，同时也可以独立出来，成为上下机位于一体的结构。它也可以构成小型集散系统，真正实现网络实时控制。该系统还可以为热力系统提供流程图，并检测运行数据，如果发现有异常情况便会发出警报，此外，还可以将其中的系统参数变化趋势记录下来，预测出系统运行情况，并记录系统参数，以供日后查阅；其次，模拟量控制系统，它所体现的是机组自动化水平，通过对锅炉等设定的调控与运行，可以使系统工艺水平得以提升，在减少投入成本时，也使系统运行效率得以提升；最后，顺序控制系统。顺序控制系统的应用极大的减少了人工操作，相关工作人员只要按照指示按动按钮即可完成工作，不需要人工切换，工作人员也可以在自动运行期间根据自身需求选择想要的信息，并通过自检程序了解系统运行情况，防范以外事件的发生，真正实现保护系统的目的。

2.2微机分散控制系统优点

通过调查研究得知，微机分散控制系统主要有以下三大特点：

第一，微积分散系统可靠性较高，该系统主要结构为拓扑结构，可以将系统控制能力分散到合适的操作点中，既实现了相互独立，又保证了它们之间的联系，确保一处发生故障以后，其他站点也可以正常运行，而不会出现性能丧失的情况。

第二，微积分散控制系统具有开放性，其开放性体现在该系统的设计上，在设计该系统时十分注重标准化与模块化，同时，其兼容性与可扩展性较好，便于微积分散控制系统接入，还不会出现兼容问题，即便卸载原有系统也不会有不良影响出现[4]。

第三，微积分散系统功能多样化，微积分散控制系统所具有的功能较为多样，既有顺序控制，还有连续控制与处理控制，同时也可以满足各种特殊要求。此外，该系统的灵活性与协调性也很好。在经济与科技发展的带动下，微积分散控制系统无论是在功能上还是在结构上都得以完善，尽管在实际运行中依然会有部分问题存在，但整体影响并不大，为减少问题出现，还需要采取有效措施加以改进，以便适应工程需要。只要不断研究与探索，微积分散系统将在火电厂自动化控制系统应用中发挥更大作用。

参考文献

[1]石一.火电厂自动化控制系统应用与研究[J].电子技术与软件工程,2014,11:267-268.

[2]朱朝柱.热工自动化控制系统在火电厂的应用[J].电子技术与软件工程,2014,23:237.

自动化控制研究篇（5）

0 引言

在电气自动化控制系统方面，我国的研究水平相对较低，在该系统中普遍运用着电气连接线，这种连接存在诸多的不足，在安全、质量与维护等方面均不能满足系统的要求，极易影响系统的有序运作，为了解决上述问题，本文将研究基于PLC的电气自动化控制，旨在保证系统的正常运行，促进相关企业的稳步发展。

1 PLC的概况

1.1 PLC的涵义

PLC即可编程逻辑控制器，它主要是运用了可编程的存储器，并根据用户程序的命令，通过数字或者模拟式输入、输出等来控制不同类型的机械或者生产过程等。

1.2 PLC的特点

PLC有一系列的特点，主要表现在以下几方面：其一，PLC的系统结构，该系统可以大型化，也可以小型化，在此基础上，系统将根据生产应用的实际需求进行调整。大型的PLC系统具有容量大、运算快速的特征，因此，可以将其用于特定的场合；小型的PLC系统具有体积小、耗能低与安装方便等特征。其二，PLC的应用，由于PLC的接口较为简单、直观，因此，相关的技术人员可以很快掌握系统的应用方法，并且在运用过程中，其操作指令技能也较为基础。PLC的应用简单、适用，因此在不同的电气控制场合与其他领域均可以进行应用与推广。其三，PLC的抗干扰能力，PLC在设计之际便运用了较强的抗干扰技术，同时还装置了配套的预警系统，进而可以实现对PLC设备和电路的保护，PLC的该特点使其更加符合复杂工业制造环境的需求。其四，PLC的维护，PLC的设计方法为存储逻辑，致使设备的外在接线与设计控制系统等方面的时间有较大幅度的缩减，因此，系统的维护也更加方便。

1.3 PLC的应用意义

基于PLC的电气自动化控制系统是由三个服务器构成的，分别为数据库、Web GIS和Web，该电气自动化控制系统的应用有着积极的意义，开创了电气工程的新时代，同时PLC技术的应用，提高了电气工作的质量，保证了电气安全的管理，进而推动了电气事业的进一步发展。

2 电气自动化控制的概况

电气自动化主要是对电气工程相关的试验、自动控制等电子领域进行研究，其发展的方向为融合计算机技术与电器工业自动化。在计算机技术与互联网技术的作用下，促进了电气自动化的发展。

现阶段，电气自动化控制技术在众多领域均有所应用，该项技术的应用，促进了企业的发展，推动了企业的现代化进程，主要是由于自动化控制系统不仅控制了企业的成本，还提高了企业的效率，进而满足了企业发展的需求[1]。

电气自动化控制技术有着诸多的优点，主要表现在显著的准确性与快速性，良好的兼容性与可操作性，较高的工作效率与较短的控制时间，并且能够实现远程控制与数据采集等。

3 基于PLC的电气自动化控制的应用

3.1 应用于中央空调

冷却系统是中央空调最为重要的组成部分，其控制方法主要有三种，分别为继电器、直接数字与可编程控制器。前两种均有一定程度的不足，第一种方法具有复杂的结构与较高的能耗；第二种方法具有较弱的抗干扰能力，并且在实际运用过程中还存在较多的限制。但第三种方法具有良好的可靠性与较强的抗干扰能力，同时还具有诸多的优点，致使其在中央空调中得到了普遍的应用。

3.2 应用于交通系统

在交通系统中的应用主要是由于PLC具有良好的适应性与稳定性等功能，因此，可以用于控制交通信号灯。同时，PLC的智能化特点使其适用于繁忙的交通路段，它的应用有效缓解了交通管理人员不足的问题，同时也保证了交通信号等的准确性。在实际应用过程中，受通讯功能的制约，路网信号在设计之际要将同一线路上的信号灯进行联合，PLC系统才能实现全面的控制，才能保证整个路网的调度。

3.3 应用于数控系统

数控系统在加工之际对位置的要求较高，其中点位加工与孔加工等领域均要保证较高的精准度，PLC的应用主要体现了其控制精准的优点，通过编设的程序，保证了刀具迅速、准确的移动与加工，同时该程序具有简单的指令与操作。

3.4 应用于顺序控制

顺序控制被广泛应用于不同的企业之中，例如：火电厂的除灰系统，输煤系统等。在不同系统中应用顺序控制，有效提高了生产的效率，同时通过电脑实现了对设备的有效监控。基于PLC的顺序控制，促进了生产的稳定性与可靠性，实现了人力资源的合理配置，保证了企业经济效益的增长[2]。

3.5 应用于开关量控制

在开关量控制中应用PLC，不用考虑控制时间的限制，能够有效的、及时的进行断路控制，同时，基于PLC的快速反应优点，将其应用到自动切换系统中，减少了对器材的影响，并且提高了系统的便捷性与可靠性。

4 基于PLC的电气自动化控制的发展前景

随着PLC的广泛应用，其中存在的不足也逐渐显现，PLC的抗干扰能力仍需进一步加强，主要是由于PLC处于较为恶劣的生产环境之际，受电磁干扰，其系统将会出现各种问题，进而影响生产。只有通过不断的研究，提高PLC系统的稳定性与抗干扰能力，才能减少对生产的影响。与此同时，PLC的其他优点也需要不断完善，进而形成新的PLC控制系统，为工业自动化、数字化与先进化等奠定坚持的基础[3]。

5 总结

综上所述，基于PLC的电气自动化控制技术具有一定的先进性，不仅解决了传统电气自动化控制系统中存在的问题，还提高了工作效率，保证了资源的高效利用，进而为企业经济效益增长提供了可靠的保障。相信，通过研究的日益深入，PLC控制系统将得到更加广泛的应用，同时，该系统将更加完善，其发展空间将更加广阔。

【参考文献】

自动化控制研究篇（6）

1DCS系统简介以及在焦化生产中的应用优势

DCS系统即分布式计算机控制系统，它具备非常强大的控制功能，既能够进行集中控制，也可以进行分散控制和分级管理，在具体应用中通过网络就可以实现对生产中过程控制级、监控级的有效串联，从实现了对整个工业生产系统的有效管控。将其应用于焦化生产中具备非常好的应用效果，其具体优势可以体现在以下几方面：（1）稳定性和可靠性强。DCS系统工业以太网进行了冗余配置，所以即便在操作站或者工程师存在异常或者故障时，过程站如果不存在问题，整个系统就能够保持稳定安全运行，同时过程站进行了双机热备份配置，所以如果主控卡存在异常或故障，系统就会自动进行备份的切换，有效保证了系统运行的可靠性和稳定性。（2）维修简单。在带电状态下，系统卡带也可以进行插拔，这样即便卡件存在故障，也可以直接更换故障卡件，不需要关闭设备，这样就可以避免影响具体的生产控制。（3）在系统内部设置有自我诊断功能，在具体运行中维护人员可以利用操作站来实现对系统中各相关硬软件的实时检测，从而就可以及时完成对故障的排查和处理，避免因为故障问题而影响系统运行。（4）系统运行中所产生的各项相关参数都会被主动保存并记录在系统中，这样就能够为相关工作人员在后续工作中了解分析和研究数据提供便利。

2DCS系统在焦化自动化控制中的应用探究

在某焦化企业中，整个焦化生产工艺极其复杂，在生产中需要对多个环节和设备进行控制，保证相关温度、气体压力、流量等都能够按照既定标准和要求来进行管控，并且由于生产所需，有许多设备设施都需要在高温高压、腐蚀等恶劣环境下进行作业操作，所以在整个焦化控制中，必须保证各个环节控制的准确性和稳定性。一旦出现流量、压力等方面的参数异常，不仅会影响产品质量的合格率，并且还会导致相关安全事故和环境污染。所以需要通过DCS系统来提升整个焦化自动控制系统的功能性，保证整个生产过程集中控制、分散控制以及分级管理目标的有效实现。

2.1系统构成

在整个焦化自动化控制DCS系统中，为了满足生产需要进行三方面的通信网络配置，办公网络、内部操作网络和过程控制网络，同时还需要结合生产工艺来进行相应数量控制站和操作站的建设配置。在当下的DCS系统基本都是选择JX-300X的Sckey组态软件，在具体生产中需要通过工程师站来进行组态，就完成对相关生产过程信息的采集分析和管控，同时还可以利用信息网络实现对相关数据的传输，保证焦化生产中集中监控和分散管控目的实现。比如在具体的脱硫工艺中，通过组态软件就可以编制相应的程序完成对管式炉煤气压力的实施调节管控，如果经检测煤气压力在1kPa以内，系统就会调控阀门，将其关闭，避免煤气的进一步输入，如果在上述数值以上，则会打开阀门，进而实现对煤气压力的稳定控制，为焦化生产提供一个安全稳定的保障。而在粗苯生产环节，需要通过DCS系统来调节生产中的出口富油温度，因为煤气压力波动相对较大，所以这就会引起仪表调节阀出现反复动作，进而影响调节效果，所以此时就需要通过软件组态，来实现对出口物流温度和煤气流量参数的连锁反馈，并且还需要与串机控制回路共同作用，这样才可以实时监测煤气进量，以此为基础来自动调节炉内温度，确保其的稳定。与以往所用的控制系统进行对比，DCS系统软件组态在控制性能和协调性能方面有着更加突出的优势，能够通过全方位的连锁管控实现对各个回路主态的有效控制，保证整个焦化生产的稳定高效。

2.2实时监控

在DCS系统中设置有相应的监控模块和监控系统，在焦化生产过程中，管控人员可以通过监控系统随时监测脱酸、风机、脱硫、焦炉等各个环节工艺的运行情况和实时参数，并且还可以根据生产要求来完成对控制点的调节、历史记录查询等相关工作。在组态环节需要根据岗位和工作责任来合理划分系统操作权限，观察员具备实时监测工艺测点的权限，操作人员则具备结合生产实际调控回路的权限，工程师具备调节参数的权限，系统管理员权限最大，具备自由调整参数的权利。同时在具体焦化生产中，所有操作小组都可以利用软件组态来查阅浏览其他相关的流程图，但是不具备操作权限，只具备浏览查阅权限。这样在具体计划生产中就可以明确规范和规定相关环节的人员责任和工作要求，进而提高整个生产过程的规范性和系统性，保证焦化生产的有序开展。

3基于DCS的焦化自动化控制系统设计分析

3.1自动化控制系统的设计

在设计焦化自动控制系统时，需要全面结合焦化生产的具体情况和具体要求，对控制系统进行简化优化，提高系统的功能性以及操作难度。整个系统围绕DCS系统来展开研发和设计的，并通过计算机通讯技术来完成对整个生产过程中实时参数和实时信息的采集处理，大大提高了焦化控制系统的稳定性。在设计系统时，需要全面搜集温度、压力、流量等各方面的实施信息，对其统一调控管理。在具体的系统设计中，除了要保证整个系统的经济实用外，还需要尽可能促进系统可靠性、稳定性以及功能性的提高，这样才既能够满足当下焦化生产的需求，同时还可以结合在今后的发展需求和发展特点，不断对其进行升级优化和改造，为焦化生产的可持续发展做出有效贡献。

3.2焦化自动化控制系统平台设计

基于DCS的焦化自动化控制系统主要是从硬件和组态软件两方面入手，来进行具体的平台设计。硬件系统主要指的是控制站、主控制卡、集线器等，控制站在整个焦化控制中起着极其重要的作用。主控制卡的作用是对焦化生产中各项相关信息数据进行采集分析和传输，从帮助管控人员实现对整个焦化生产的准确控制。在控制站内有着各种各样的卡件组合，这些卡件组合能够在焦化生产中有效采集、分析、控制所对应的工艺环节以及设备的信息参数。在自动控制软件系统中，包括监控和组态软件两部分。监控软件部分能够在DCS监控中人机界面，使管控人员能够根据具体工作需求随时切换各生产环节的画面，调控各生产环节的具体参数，同时在整个显示界面中能够将各生产环节的参数信息都显示出来，并且进行各自部分操作时不会对其他部分产生影响，这就给管理控制提供了有效帮助。

4DCS控制系统在具体应用中的问题和改进策略

自动化控制研究篇（7）

一、无模型控制思想的产生背景

随着科学技术的快速发展，自动控制理论必将在民用的工业和军事技术产业当中得到了广泛的应用和发展。大型化的工业生产机器和微型化的民用产品是控制科学技术发展的两大趋势，本论文的主要研究内容是针对大型化、复杂化的滞后非线性系统的智能控制。随着各个产业对节能环保的要求越来越高，在化工、炼油、电力、冶金等大型复杂的生产过程中先进的控制系统的使用显得尤为重要。而诸如此类的生产过程都是典型的非线性滞后系统，这些系统具有控制对象不确定性、多个变量、较大的滞后性和强耦合性等共同特点，所以通过获取系统的精确数学模型而进行控制的方法是困难的，即便被控系统数学模型可以建立起来，而一些未建模的动态特性也是不可避免的。这是现代控制理论的不足之处，即在很大程度上依赖于受控系统数学模型结构，如不能建立数学模型那么也就不能进行控制了。在以后的研究中主要集中于对被控对象的建模、自适应控制、系统辨识、鲁棒控制等方向，试图打破传统控制思想的局限，试着针对工业生产过程的特点，力求寻找对数学模型要求不高、辨识计算方便、控制效果好的控制理论和方法。总的来说如果想要解决这个问题，就需要从另外一个角度思索，寻找不同于以往的研究方向，尽量避免过分依赖被控对象数学模型。无模型自适应控制（Model Free Adaptive Control，MFAC）就是为了解决这个现代控制理论的本质问题而产生和发展起来的一种先进的控制理论和方法。无模型自适应控制（MFAC）的实质就是一种在设计控制器的时候不需建立数学模型的自适应控制方法，即控制器的设计过程只使用被控系统的 I/O 数据，控制器中不含有被控对象数学模型的任何信息的控制理论与方法。

二、无模型控制方法的发展现状

无模型控制理论既包含经典控制理论和现代控制理论的优点，又在很大程度上突破了这些理论局限性，创新性的提出来一个全新的控制方法。自从提出以后就受到国内外许多专家和学者的广泛关注。在我国，早期的研究方向是围绕与无模型控制律基本形式有关的问题，这方面的问题最先由韩志刚教授在 1994 年的文献中正式提出的，随后其在文献中又提出了一系列基于功能组合途径上的一种 MFAC 控制方法和应用实例，此处所说的功能组合的意思是指控制律的推导不建立在被控系统的数学模型上，而是根据被控系统对控制律的控制功能的要求进行组合并且优化系统设计，其重点研究的内容不是被控系统的本身，而是从控制器出发的。经过验证基于功能组合途径之上的 MFAC 虽然控制效果比较理想，但是有一个缺点就是控制律算法欠缺数学解析过程，很多的参数需要现场测定，这个缺点使得 MFAC 的控制方法在实际的使用过程困难重重。文献从被控对象本身出发，详细的阐述了各种非线性系统动态线性化方法的 MFAC 控制方法，推导得出了一般非线性系统的几种线性化的方法，其中有紧格式线性化、偏格式线性化以及全格式线性化等方法，利用这些线性化方法得出的 MFAC 控制器在处理一些复杂的、大延时、快速时变系统的时候更具有优势。

经过国内外专家学者的多年研究实践，无模型控制技术取得了很好的成绩，已经成功使用在炼油、轻工、电力、化工、焦碳、造纸、化肥等行业。美国通控集团公司也开发出了一系列的 MFAC 产品，包括：CyboconMFA 控制软件，Cybocon CE 通用先进控制器以及 Cybocon HS 高速自适应控制软件等等。在国内的一些化工和电力等行业虽然已经部分有使用 MFAC 控制技术的例子，但是在普及性上还远远不及国外的水平，在产业化规模化的道路上还有很大的空间。

三、无模型控制方法的优势分析

无模型自适应控制（Model Free Adaptive Control, MFAC）实质是在设计控制器的时候不使用受控对象数学模型的任何信息，是一种基于受控对象 I/O 信息的一种新型控制理论与方法。

无模型自适应控制器设计途径是一种非经典的途径，其最为主要的特点就是系统建模与在线反馈控制一体进行，突破传统 PID 的概念以及控制器设计的束缚，引进了功能组合设计方法。可以概括为无模型控制器在设计的时候不需要针对某个特定的被控系统进行控制器设计，也无需对控制器的所需参数进行复杂的整定，且还具有一定的系统稳定性分析来保证系统的闭环稳定。

无模型自适应控制器所具备的一些优点是现在正在应用的其他控制器所无法替代的。许多控制中的难点问题，无模型控制器几乎都可以实现稳定的闭环控制。在算法运算过程中加大算法的集成度能够简化泛模型系统，包括无模型控制算法的所有功能，对大时滞、强干扰、强耦合、时变、非线性都可以达到很好的控制性能。

基于无模型的自适应控制算法不但具备传统 PID 和现代控制理论的优点，还有一个明显的优势就是在不需要被控系统的数学模型的情况下，还能够使被控系统达到闭环稳定状态，是一种控制效果非常好、算法实现简单的新型控制方法。在炼油、轻工、化工、焦碳、造纸、化肥、电力等领域的应用收到令人非常满意的控制效果。

参考文献

自动化控制研究篇（8）

近年来，随着科学技术的飞速发展，电气自动化技术也得到了巨大的提升。同时，伴随着社会经济的不断发展，电气自动化控制系统在社会经济发展中的作用越来越明显，新兴电气自动化技术逐步应用于电气自动化控制系统中，成为了其发展的动力和支撑。以往，对于电气自动化控制中的任务基本都是由人工来完成，然而一些较为复杂的任务并不是纯手工能够完成的，因此，本文着重研究一种智能技术来解决电气自动化控制系统中人工无法解决或者非常难解决的任务。

一、电气自动化控制系统概念

电气自动化控制系统主要目的是保证电气自动化设备正常稳定地运行，其主要功能有：

1、设备自动控制

当系统中某个设备出现故障，开关可以自动断开线路。

2、自动保护措施

当系统中的设备在正在运行时出现故障时，有可能导致电流电压瞬间大过允许的电流电压值，为避免这种现象的发生，需要对故障信号进行识别，并在识别到故障时采取相应的保护措施。

3、监控系统变化

对于系统中变量电的监控，应采用传感器实时感知并回馈结果。

4、实时测量

除了以上数据，还需要其他的一些信号、参数值才有助于对系统的监测及科学方案的提出，而对于这些需求值应该采用专业设备进行实时测量。

二、智能技术在电气自动化控制系统中的应用

1 智能技术

智能技术是一门新兴科学，属于计算机科学的分支，试图产生一种与人类智能响应类似的智能机器，其研究对象包括自然语言处理、机器人等。

2、电气自动化

电气自动化是一门特有学科，主要研究自动控制、电子与计算机应用、信息处理等[1]。

3、智能技术在电气自动化控制系统中的应用

这两者的交汇点在于实现机械自动化，使机械设备能够自动得实现电气自动化控制过程，而省去了人工繁杂的工作。随着科技与社会的前进，智能技术的应用越来越广泛，其中主要涉及的领域有：电气系统故障检测、电气系统控制、电气产品优化等。因此，将其应用于电气自动化控制系统中也成为了必然趋势。

4、智能技术在直流传动中的应用

（1）模糊逻辑控制的应用

目前，最常用的2种模糊逻辑控制器是Mamdani控制器和Sugeno控制器[2]，其中前者主要在调速控制系统中应用，它主要由4部分组成：

a在模糊化的环境下实现了输入变量模糊化和量化。

b通过应用专家知识库对目标进行建模、控制，在此过程中应用到了神经网络推理、自适应模糊控制。

c采用推理机对人的行为决策进行学习。

d采用反模糊化技术来进行量化和反模糊化的实现。具体的反模糊化技术有中间平均技术等。

Sugeno控制器与Mamdani的共同点在其模糊规则库，当Sugeno模型为0阶模型时，Sugeno就是Mamdani控制器。

（2）人工神经网络的应用

人工神经网络的非线性函数估计其具有一致性，这样在电气传动中也可以使用它。人工神经网络采用并行结构，支持多传感器同时输入，有效地增强了决策的可靠度，同时其还具有优点：人工神经网络对噪音不敏感，其不需要被控系统的数学模型，在一致性方面变现得良好。目前，电气传动正在向减少传感器数量方向发展，但是在某些情况下，有的传感器的敏感度较低，这会导致信号的精确度降低，这时采用多传感器就会有效地避免这种情况的发生。

多层前馈神经网络采用了学习技术：误差反向传播技术。在某些情况下，多层前馈神经网络技术只能实现需要的映射，而对于最优隐藏层、激励函数的选择，没有相应的解决方案，这往往是在网络隐藏层及节点多时发生的，对于这样的问题可以考虑用尝试法。通过反向传播训练算法——最快下降法，可以对非线性函数近似值进行获取，学习速率作为参数出现在其中，并地网络特性有影响。该算法的主要用来向网络反馈输出节点，在搜索最优、调整权重等中都能用到。

2、智能技术在交流传动中的应用

（1）模糊逻辑控制应用

模糊逻辑控制运用于交流传动时，模糊控制器主要用于替换传统速度调节器，也可以拓展其用途，例如对电机力矩、磁通的感应等。这些用途在试验中已经得到了证实，同时当电气自动化控制系统中同时用到了CRPWM塑变器、模糊控制器、PI控制器[3]时，还可以补偿扰动，这些扰动通常是由负载转矩、惯性产生的。

（2）神经网络的应用

在神经网络应用在交流传动的系统中，主要有两个组成部分，其一是对定子电流的自适应控制，其二是对转自速度的自适应控制。前者可以采用对电气动态参数进行辨别的方法实现，而后者可以采用对机电系统参数进行辨别来实现。该系统同时应用了反向传播学算法，采用多层前馈型结构，通过学习三位图形映射，以初始速度、负载转矩为依据，结合实验结构，就可以明确最大可观测速度增量。该方法具有很多优势：可控制负载转矩的速度、定位时间短、性能佳等。

以上讲述了智能技术在电气自动化控制系统中的应用，其主要包括了感知、思维和行为能力，能够用于自然语言理解、智能化地解决问题，这对于机械人类意识能力的提高非常有促进作用，同时，也有助于电气自动化控制真正达到全自动化。

三、电气自动化控制系统的发展

随着科学技术的飞速发展，电气自动化控制系统也在逐步完善，如今电气自动化控制系统已经与IT技术紧密得结合，成为电气自动化控制系统发展的趋势，其中表现最为突出的即是智能化技术与电气自动化控制系统的结合，使电气自动化控制系统在智能化理论的驱动下，将机械人类意识完美地应用于电气自动化控制中，使电气自动化系统真正地实现智能化运作。在未来的发展中，智能化技术仍然会是电气自动化控制系统研究的重要方向，且其作用会越来越重要。

四、结束语

智能化技术能够使原本人工无法操作完成的工作或者操作起来非常复杂的工作解决起来智能快捷，在电气自动化控制系统中仍是如此，智能化技术的应用能够有效地减轻工作的繁杂度，使电气自动化控制趋向自动智能，同时还能提升电气自动化系统的效率和准确度。■

参考文献

自动化控制研究篇（9）

0 引言

自动化控制技术是二十世纪发展最快、影响最大的技术之一，在二十一世纪的发展中占有举足轻重的地位，涉及到生产、生活、军事、管理和技术等各个领域。自动化控制技术大幅度提高了工作人员的工作效率，一个工作人员可以利用自动化控制技术控制多个机器进行生产活动，对人们的生产和生活产生了巨大的影响，促进了人们生产生活水平的提高。

1 自动化控制技术应用的领域

1.1 电力系统

自动化控制技术在电力系统中主要应用在电力营销和电力调度两个方面，电力公司利用自动化控制系统改善了电力营销的方法，降低了电力工作人员的工作强度，减少了工作人员发生事故的可能性。自动化控制技术在电力调度中的应用，可以收集处理电力系统运行的实时信息，工作人员可以根据实际情况进行全网指挥，确保电力调度不会出现问题，提高了电力系统的整体安全性。

1.2 化工领域

自动化控制技术重点可编程控制系统在化工领域应用最为广泛，可以将工艺设备和自动化装置进行有机结合，可以降低工作人员的工作难度，改善工作人员的工作环境。可编程系统可以适应化工领域较为恶劣的环境，可以确保化工行业机器设备的稳定性，保证设备工作的正确性，实现机器设备长期稳定地进行生产活动，提高了化工行业的生产效率。

1.3 现代建筑

随着人们生活水平的提高，人们对于自己的生活环境有了更高的要求，对于生活环境的舒适性提出了较高的要求，自动化控制技术在现在建筑中的应用满足了人们这一需求。自动化控制技术在现代建筑中得到了广泛的应用，在建筑消防自动警报系统、建筑安全系统、电力保护系统、暖通空调设备和照明设备等都应用了自动化控制技术。自动化控制技术在现代建筑中的应用降低了事故发生的可能性，实现了节能减排的需要，为人们的生活和工作带来了极大便利性和舒适性。

2 自动化控制技术应用存在的问题

2.1 不规范的业务流程

大部分自动化控制技术应用模型是独立开发，各模型和数据交换流程存在一定的混乱状况，不规范的业务流程阻碍了自动化控制技术的发展。自动化控制技术业务流程不规范，降低了自动化控制技术的竞争能力，控制技术需要其他技术来进行辅助，增加了控制技术的复杂性。不规范的业务流程影响了自动化控制技术的广泛应用，部分行业由于其业务流程而不使用自动化控制技术。

2.2 模型通用性较差

由于我国每个领域的生产工艺有着比较强的多样性，生产工艺流程繁琐复杂，造成自动化控制技术模型通用性较差，不能在各个领域进行推广，造成自动化控制技术应用成本比较高。在已有的生产活动中加入自动化控制技术存在一定的难度，较差的通用性造成企业不能直接引进自动化控制技术，需要投入大量的人力、物力和资金进行研究之后，才能投入生产使用。

2.3 自动化控制系统产品化能力差

我国企业使用的自动化控制系统大量采用了基本的操作系统，没有针对企业的实际情况进行系统设计，不能挖掘出系统的潜力，自动化控制系统产品化能力较差。企业没有对现有的自动化控制系统投入应有的资金和技术人员，没有对系统能力进行深入研究和开发，造成自动化控制系统应有的功能没有得到发挥，自动化控制技术没有得到很好的应用，没有明显提高企业的生产效率。

3 提高自动化控制技术应用的策略

3.1 规范业务流程，提高模型通用性

企业应该对自动化控制技术的业务流程进行规范，增强控制技术的市场竞争能力，提高自动化控制技术的工作效率，促进自动化技术可以在更广阔的领域得到应用。自动化控制技术相关企业可以建立一个技术基本模型，技术模型在大部分领域的应用都可以是在这个模型的基础上进行扩展的，提高技术模型的通用性，促进自动化控制技术进一步发展。

3.2 增强技术产品化能力

企业应该增加对自动化控制技术投入的资金和人力，合理配置技术人才，增强自动化控制技术的产品化能力，挖掘技术潜在的功能，更好地发挥自动化控制技术，提高企业的生产效率。企业可以聘请相关专业人才加入到自动化控制技术研究中，增强技术产品化效果，提高自动化控制技术的应用效率，降低自动化控制技术的成本，提高企业的经济效益。

4 结论

自动化控制技术在电力系统、化工领域和现代建筑等多个领域广泛应用，改善了人们生产和生活。但是在自动化控制技术应用中还存在不规范的业务流程、模型通用性较差和自动化控制系统产品化能力差等问题，需要企业改善自动化控制技术存在的问题，规范业务流程，提高模型通用性，增强技术产品化能力。

自动化控制研究篇（10）

我国的煤炭资源属于相对粗放式开采，造成了煤炭安全事故居高不下和煤炭资源大量浪费。在煤炭生产过程中，工作面开采作业是其关键环节，提高工作面自动化控制水平是其重要途径，当前无人开采技术也成了煤炭开采研究的重点领域。某矿属于建国后政府接收煤矿，开采年限长，地质条件复杂，自2008年开始实施综合机械化开采，为了进一步提高矿井智能化水平，降低职工劳动强度，减少安全事故的发生，决定对现开采的21112工作面进行自动化技术改造。

1概况

21112工作面位于东一采区南部，北邻21110工作面采空区，南部为尚未开采的21114工作面风巷，西部为采区下山，东部为村庄保护煤柱。该工作面所采煤层为山西组二1煤层，所采煤层均厚3.5m，倾角平均为9.4°，属于稳定可采厚煤层。工作面底板为均厚6.5m的泥岩-砂质泥岩，顶板为均厚11.2m的泥岩-砂质泥岩，顶底板岩性相对较差，易出现底鼓和顶板冒漏现象。21112工作面采用“一进一回”式通风方式，可采走向长度为960m，倾斜长度为130m，两巷均采用锚网索支护，其中顶板和两帮锚杆间排距为600mm×600mm，顶锚索间排距为1200mm×1200mm，局部采用U型钢拱形棚支护。工作面配备SGZ764/500型运输机、SZZ764/200型转载机和MG300/700-WD型采煤机各一台，采场支护选用ZY4000-17/37型液压支架87台。

2自动化改造实践

2.1自动化改造方案

鉴于工作面实际，决定对工作面运输机、转载机、供液系统、喷雾系统进行远程监测和控制，同时将电液控技术应用到供液系统中。远程监测和控制系统主要包括中央集控系统和各子控制系统，子控制系统可分为运输机子控制系统、转载机子控制系统、乳化泵站子控制系统和喷雾装置子控制系统等。主控制系统启动后，首先对各子控制系统进行检测，检测正常可启动子控制系统，子控制系统出现故障或异常时会发出警报和显示，控制人员可有选择的停止子控制系统和主控制系统，通过运输机、转载机和乳化泵站等设备的自动化控制，可降低职工数量，提高工作面自动化水平，有利于提高矿井综合效益。自动化改造控制系统如图1所示。

2.2供液系统的优化改造

供液系统包括乳化泵站和支架供液两个方面。通过乳化泵站子控制程序可以实现乳化泵压力、流量、油箱油位、乳化液浓度等参数的监测和控制，这些参数由监控系统上传至中央控制系统并可在显示屏上显示实时数据。以往每个生产班需要配备1名乳化泵司机，可实现乳化泵站的无人值守，当因工作面支架使用过程中造成压力和流量降低时，还可通过变频控制来实现自动补液和调压。为了实现液压支架的远程自动控制，将电液控技术应用于工作面支架控制，实践所选用PM32型电液控系统由电控系统、电液控换向阀和监控系统等组成，而电控系统又包含若干个控制单元对支架进行控制，进而可实现支架的动作控制，监控系统可对支架的动作状态进行实时监控，并以图表形式显现在监控主机显示屏上。这样，通过液压支架电液控技术的实施，可实现远程操控支架，包括支架的升降、推溜，伸收侧护等，并通过监控系统所掌握的现场实际情况来确定支架动作程度。为了确保乳化泵站和支架控制的有效性，在设计时将故障诊断系统融入其中，可实现程序丢失、通讯错误和参数错误等故障，对于避免机电事故的发生和降低故障处理时间具有积极作用。

2.3运输机和转载机自动控制改造

通过监控系统和传感器的应用可以实时掌握运输机运行情况，并根据实际来实现运输机的开停，同时根据运输机的负荷情况和采煤机牵引速度来确定运输机合理的运行速度，即确定需高速运行还是低速运行。转载机同样利用监控系统来控制启停，即根据运输机开启情况来确定转载机的启停。通过监控系统、传感器的应用，可以实现运输机、转载机的无人值守，只需通过中央控制系统来实现运输机和转载机的启停。另外，通过监控和传感器来确定机头支架的拉移和推溜情况，进而判断是否需要拉移转载机，当需要拉移转载机时可控制系统来控制转载机千斤顶的伸缩，实现转载机的拉移。

2.4喷雾系统改造方案

以往，某矿综采工作面所用喷雾装置均为架间手动控制，为了提高工作面作业环境，降低职工劳动强度，决定引进ZSCY-127型尘源跟踪喷雾降尘装置进行喷雾系统改造，该装置主要包括集控装置、光控发射和接收装置、电磁球阀、管线等，根据工作面实际情况将发射装置固定在采煤机机身上，将接收装置固定在支架上，喷雾系统各组成安装完毕后，当采煤机行走到安有接收装置的支架位置时，接收装置接收到采煤机机身上发射装置传输的信号后，电磁球阀启动自动喷雾降尘，喷雾持续时间可根据现场情况设定。根据21112工作面实际，共布置接收装置19个，即布置19个喷雾点，每个喷雾点可控制4台支架，喷雾射程为3.5～4.5m，喷雾为扇形喷雾，喷雾区域可覆盖整个滚筒及局部机身，必要时可进行调整。尘源跟踪喷雾装置可以实现中央控制系统直接控制，同时可通过监控来判断喷雾装置的应用情况。结果显示，利用尘源跟踪喷雾系统可实现工作面自动喷雾降尘，无须现场专人操作，总粉尘浓度相比于手动架间喷雾降尘降低了38.3，降尘效果显著。

3结语

液压支架在移架和推溜时会受到煤壁片帮和顶板冒漏的影响，因煤壁片帮和漏顶容易造成支架架脚积有煤岩快，若不处理，不仅造成拉架推溜困难，还容易挤伤管线等，故工作面仍需有专人巡视和问题处理。另外21112工作面自动化改造仅涉及到运输机、转载机、喷雾和供液系统，在理论研究中，采煤机自动化控制也受到了较为广泛关注，但鉴于21112工作面顶板条件较差，采煤机控制难度较大，故采煤机自动化控制可选择顶板条件较好的矿井实践。通过21112工作面自动化改造的实施，减少支架工2名，乳化泵司机、转载机和破碎机司机各一名，依照三八制工作，一天可减少出勤人数15人，可节约工资投入13.5万元/月。同时，也大幅度提高了工作面安全条件，有利于实现本质安全智能化矿井的构建。

参考文献：

[1]田成立.煤矿综采工作面自动化技术探究[J].机电工程技术，2015，44（7）：76-77.

[2]包彦明.砚北煤矿1301综采工作面自动化系统设计与应用[J].内蒙古煤炭经济，2017（12）：44-45.

[3]黄韶杰.数字视频技术在自动化工作面的应用[J].煤炭工程，2014，46（2）：136-138.