自动化控制系统篇（1）

中图分类号：TM763 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）12-0362-01

1.工业自动控制系统的定义

自动控制，指的是在没有人直接参与的情况下，利用控制器自动调节和控制机器设备或生产过程的工作状态，使之保持不变或按预定的规律变化这样一种现象。自动控制系统是由一些机电元件或装置以实现自动控制为目标而按照一定的为一式和内容连续组合而成的一个整体。

而工业自动控制系统控制对象是工业机械，现代工业机械系统与自动控制系统常常融合在起，构成“机电一体化系统”。按控制系统有无反馈划分，如果检测系统检测输出量，并将检测结果反馈到前面，参加控制运算，这样的系统称为闭环控制系统。按控制系统中的信号类型划分，如果控制系统各部分的信号均为时间的连续函数，称为连续控制系统。如果控制系统中有离散信号，称为离散控制系统。按控制变量额多少划分，如果系统的输入、输出变量都是单个的，称为单变量控制系统。

2.工业自动化控制系统的特征

工业自动化控制系统自身有着较为鲜明的特征，主要体现在安全可靠性，首先是自动化设备或者是在控制系统当中，都有着专门自动报警以及自动停止诊断功能，这样就有效降低工业自动化当中的事故发生可能性，加强了生产的安全性。而且由于自动化控制系统中采用的电子器件自身不会发生磨损，故此在稳定性方面就得到了有效保证。另外工业自动化控制系统的应用上有着广泛性特征，不单能够在机械制造业得到应用，同时也能够在农业以及建筑领域得到实际的应用。

工业自动化控制系统的特征还体现在工作质量高以及生产能力高方面，工业自动化控制系统在控制程序基础上使用高精度及高灵敏度的工业自动化设备，有效避免人为失误造成的事故。从而将生产管理人员的工作效率得到有效提升，并减轻了自身的负担，通过自动化的控制系统能够对工作状况进行实时的监控，从而保障了工作质量。除此之外还对能源消耗得到了有效节约，对行业的劳动形式得到了改变，形成了更高层次的技术性工作方式，在工业自动化控制系统作业下的有关产品也在向着技术集约型的方向进行发展迈进。

3.工业自动化控制系统的构建

工业自动化系统的构建主要是建立在数字模型的基础上，对其理论进行分析和研究，因此通过数字表达式对工业自动化控制系统输入输出变量以及对变量间的关系进行详细的分析和描述，能够设计出合理科学的系统。工业自动化控制系统通过微积分的方程式进行构建。机械自动化控制系统变量间的关系以及输入输出变量通过数字表达式能够进行详细描述，且能够实现系统的科学设计。另外，利用微积分方程式能够对自动化控制系统进行构建，如下式：

Mx（t）+Bx（t）+kx（t）=f（t）

对上述公式的理解可以通过图1来实现，图1为铅垂方向机械平移系统示意图，该系统示意图主要由质块以及阻尼器和物种弹簧所构成。

4.工业自动化控制系统的应用

工业自动化控制系统在生活中得到了广泛的应用，并且有了诸多领域的应用，其中在汽车制造领域中的应用上，汽车的制造过程中有焊装以及冲压和总装等几个重要的工艺。尤其是冲压车间是危险性最高的一个环节，故此，通过工业自踊控制系统在其中的应用能够有效加强其工作的效率提升。具体的应用上主要是在压机间采取机械自动化装置的连接，然后进行加工件的传递，这样在首台压机完成了冲压成形后通过机械手再传递给下一台。这一系统的应用过程中有着紧急停止装置，为能对直接出现的危险进行有效消除，压机的生产线当中的操作台和现场电箱都要进行装设紧急停止的功能。这是为在机器设备控制中能对无意间的重新启动进行避免的重要装置。另外在安全门的防护设备上，是对人员在压机内遇到危险进行防止的有效措施，也是工业自动化控制系统的重要部分。压机部分比较多的是采取安全电磁开关锁，这一安全电磁开关锁有着安全锁定及延时解锁的释放功能，在安全性能上较高。另外在钢铁制造产业当中也有着重要的应用，不管是冷轧生产线还是整卷钢板开卷再卷都有可能对人员造成伤害，所以将工业自动化控制系统在这一生产中进行应用就能够保证人员的安全。钢铁工业的发展工作中，管理人员需要常常进入机械工作区域进行维修的调试工作的实施，由于机器的控制功能比较复杂，为能保证人员的安全就要将自动化控制系统进行应用，在独立安全控制系统的应用下能够起到保护作用。

5.结束语

工业自动化是我国目前工业发展的大方向和主流趋势，可以大大的推进我国经济社会的发展，但是我们不可以盲目的进行工业自动化生产，要充分结合我国具体的经济和技术等方面的国情，对工业自动化控制系统进行探究，使我国工业自动化朝着稳定安全的方向发展。

参考文献

自动化控制系统篇（2）

中图分类号：X70 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）06（a）-0002-02

随着计算机技术和工业自动化技术的不断发展，PLC的产生为工业技术领域带来了一次革新，使工业生产中由原来笨重复杂的继电器-接触器控制系统，变为了轻巧智能的PLC控制系统，提高了控制系统的可靠性、抗干扰性，降低了生产成本，减少了设备故障率，提高了工业生产效率，目前已广泛应用于开关逻辑控制、模拟量控制、运动控制等领域，具有广阔的发展前景。

1 PLC自动化控制系统简介

可编程序控制器，简称PLC，是专为工业环境设计的数字运算操作电子系统。可编程序控制器（PLC）是以微处理器为基础，结合了计算机技术、自动控制技术、网络技术和通讯技术发展而来的一种新型工业控制自动化装置，它具有抗干扰能力强、可靠性高、体积小、编程简单等优点，已发展成为工业控制的基础设备之一。

基于上述PLC的优点，可以看出，PLC自动化控制系统能够大大降低人力和时间的输出，同时改善了工业环境中控制系统线路复杂、修改繁琐等问题。

2 PLC自动化控制系统工作原理

PLC的程序分为系统程序和用户程序，系统程序是不能更改的。PLC对用户程序进行逐行扫描，扫面结束再重新开始，周而复始，即采用的是循环扫描的工作方式。PLC的一个扫描周期可以分为五个阶段，分别是内部处理、通信服务、输入采样、程序执行和输出刷新。内部处理阶段，PLC检查CPU模块中的硬件是否正常，并将监控定时器等元件复位。通信服务阶段，PLC与计算机、触摸屏、变频器等带CPU的智能装置进行通信。输入采样阶段，PLC一次性读取外部信号，并存入到输入映象寄存器中，在某个扫描周期中，即使外部信号改变，输入映象寄存器中的数据在当前周期也不会改变，只有当进入下一周期后才会发生改变。程序执行阶段，PLC按照从上到下、从左到右的顺序依次扫描程序，调取输入映象寄存器和输出映象寄存器中的数据进行计算，并将运算结果存入到输入映象寄存器中。输出刷新阶段，即PLC将元素映像寄存器中的元件状态全部输出到外部电路，来驱动负载，每个扫描周期输出一次元件状态，新的数据会将原有的数据全部覆盖。

3 PLC自动化控制系统应用领域

PLC自动化控制系统广泛应用于工业生产中，目前使用的PLC品种繁多，现场安装有的集中在控制室，也有的被分散在生产车间的设备上。PLC具有较好的抗干扰能力，可以直接安装在恶劣的工业环境中，并能够实现稳定、可靠的运行。其主要应用于以下几种应用领域。

3.1 开关量逻辑控制

PLC是专门应用于工业环境中的计算机。PLC取代了传统的继电器接触器控制系统，实现开关量逻辑控制，顺序控制，这是PLC最基本的控制领域，PLC自动化控制系统能够进行逻辑控制活动，可以控制单台设备，也可以同时控制多台设备，比如注塑机，印刷机，各种机床，自动化生产线等。

3.2 模拟量控制

在工业生产中，需要处理很多连续变化的数据，如温度、压力、速度和流量等。PLC中使用模拟量控制模块，即A/D和D/A转换模块和比例积分微分算法（即PID算法），来处理模拟量，从而实现闭环控制功能。在工业生产过程中，不但实现了全程控制，更有效提高了控制数据的精准度。这种过程控制广泛应用于冶金，石油，化工，锅炉等领域。

3.3 运动控制

圆周运动和直线运动的定位控制都可以用PLC来实现。目前通常使用可驱动步进电机或伺服电机等专用运动控制模块来实现运动控制。根据机械运动特性，PLC还可以通过对脉冲量的控制来实现机械的运动控制，其原理是用PLC向步进电机的绕组发出脉冲。由于脉冲量控制时，其位移量非常小，便有效提高了PLC运动控制的精确度。

3.4 数据处理

PLC可以实现数学运算，数据传送，数据转换，排序，查表、位操作等，也可以对信息进行收集、处理、比较等，还可以把数据传送到其他智能装置，或打印制表。数据多用于柔性制造、造纸、食品加工等大型控制系统中。

3.5 通信及联网

PLC与PLC之间可以通信，也可以和变频器、触摸屏、打印机等智能设备通信。PLC可以通过网口组成工业以太网络，也可以通过串口组成现场总线，这使PLC远程控制的能力增强，体现了PLC在大型控制系统中的重要性。

4 PLC自动化控制系统发展前景

4.1 软硬件标准化

由于PLC种类繁多，各个厂商软硬件并不开放，致使PLC的各种模块不能通用，编程语言差异较大，兼容性差，严重限制了PLC的发展。至此国际电工委员会组成工作组展开了对PLC国际标准的制定工作，为PLC的发展提供了标准化的框架与方向。在此背景下，很多厂商都使用了与IEC61131系列标准相符的指令系统。

4.2 人机界面更优化

PLC的软件性能得到大幅提高，大部分的品牌都有自己的平台和软件，降低开发成本，明显提升了PLC自动化控制系统的能力，目前，应用最广泛的模式就是PLC+网络+IPC+CRT的模式。

4.3 编程工具与编程语言多样化

随着PLC控制技术的不断发展，其编程工具和编程语言也向着多样化发展。除了具有基本的语句表、功能图、梯形图等标称语言，也可以利用组态软件，使编程简单化，大大降低了PLC系统的开发和使用难度。

4.4 网络通信功能增强

PLC的通信能力和网络化是重要的发展方向。PLC可以通过模块与以太网、计算机等组成自动化控制系统。目前应用较为广泛的现场总线有CAN、WorldFI、Profibus 等。通过网络通信技术、图形显示技术和计算机信息处理技术与PLC控制系统的组合应用，很好地满足了现代化工业生产中的复杂控制要求。很多厂商在原有RS232/422/485接口的基础上，新增了其他通讯接口，有利于架构一体化网络系统。

4.5 模块功能性更强

PLC的模块功能向着多样化发展，如远程I/O模块、语言处理模块、模糊控制模块、计算模块、数控模块、高速计数模块、模拟量I/O模块、闭环控制模块、快速响应模块、位置控制模块、通信模块等，使PLC在人机对话、分辨率、实时性精度等方面的功能得到提高。

5 结语

在自动化技术和计算机技术不断改进和革新的大背景下，PLC自动化控制系统具有编程简单、可靠性高、配置灵活、面向用户和生产过程的优势，广泛应用于现代工业中，并成为了现代工业生产控制的重要支柱。

参考文献

自动化控制系统篇（3）

中图分类号：TG315 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）04（b）-0037-01

计算机系统与自动化系统的结合，可实现对生产线的数据采集、跟踪、管理、存储、打印，通过现场总线互联与控制室内人机界面组成一个全分散、全数字化、全开放和可互操作的新一代生产过程自动控制系统。

1 系统概述

生产线自动化现场总线控制系统主要由工业控制计算机、主控PLC、安全PLC组成。总线控制系统采用两层总线结构，上层采用以太网，下层采用PROFIBUS-DP总线。工业控制计算机、主控PLC通过工业以太网总线连接到交换机上，保证实现数据高速实时通讯。现场设备层采用PROFIBUS-DP为通讯总线，进行实时数据传输。安全PLC通过PROFIBUS-DP总线与主控PLC进行通讯。

PROFIBUS-DP总线与各分设备通过DP耦合器进行通讯，为避免单根总线电缆故障导致整个控制系统瘫痪，DP耦合器统一放到总控室控制柜中。

安全总线采用PILZ公司的安全PLC，现场安全门开关、各分设备的急停开关通过硬线接到总控室安全PLC的IO模块上，传输急停、安全门等安全信号，保证人身、设备安全。

2 控制方式

生产线运行控制功能主要是协调、控制、保障整条锻造生产线安全、可靠、高效的运行，根据工艺要求把生产线分成四个区域。

中频炉、去氧化皮及传送装置区域；

辊锻机、辊锻机械手区域；

16000T压力机、主机工位转移、主机出料机器人、喷雾机械手区域；

切边机、扭拐机、精整压力机、扭拐用机器人、精整用机器人、切边出料及传送车区域。

采用分区域启动、分区域控制的方式来完成整个生产线的控制。总线通过检测各个单机设备的运行状态，在某一区域或某一设备故障时，指挥其它设备动作，根据不同的状态对各单机设备发出不同的指令（等待，再恢复，或是全线停车）。

控制方式可分为自动控制、区域联动和手动控制。进行自动控制时，由主控PLC按预先编辑的程序对生产线进行控制。生产线正常启动时，系统默认进行自动控制方式运行。区域联动方式用于实现区域内部的设备联动控制，以实现区域的单独控制或区域内设备联调。

3 上位机监控系统

监控系统主要由以太网交换机、工业控制计算机、主控PLC和安全PLC组成，工业控制计算机负责生产的管理和生产线的控制，是监控系统的核心，主要实现以下几个功能。

（1）生产线的监视功能

生产线的监视功能通过监控组态软件实现对现场设备的运行状态的显示，以及控制系统中相关参数的显示，以图形化的形式显示生产线的状态，帮助操作人员及时了解生产的信息。监视功能又分为系统总体监视功能、分类设备监视功能和趋势显示功能。

（2）生产线的数据采集和记录功能

工业控制计算机将现场生产相关数据进行采集，并将数据存储到数据库，供操作人员进行数据分析时使用。

（3）生产线的控制功能

生产线控制功能实现设备控制功能、前桥或曲轴模式选择功能和设备管理与维护功能。

（4）生产线的报警处理功能

监控系统提供丰富的报警功能，用于显示、处理生产线的报警信息，具体内容包括：报警显示功能、报警处理功能、报警等级功能和报警归档功能。

报警显示功能：监控系统提供报警页面、硬件报警、报警汇总等页面，实现了报警信息的实时文字显示。

报警处理功能：当产生报警后，操作员需要对报警信息进行处理，操作包括：确认、屏蔽、使能。打开页面，右击某条报警信息，弹出报警处理菜单，操作员通过点击相关菜单项完成处理操作。报警处理操作包括确认、屏蔽和使能三种方式。

报警等级功能：报警等级分为2级，分别是紧急报警、警告信息。每条报警信息都有一个报警等级，在报警信息列表中等级高的报警被优先响应。另外，不同等级的报警使用不同颜色的文字区分。

报警归档功能：生产线所有报警信息都会被归档到本地硬盘文件中。另外，针对不同的报警信息产生相应的动作，如确认、使能等处理操作都会被归档。操作员可以通过“报警汇总”页面查看近期的报警历史记录；另外还可以通过监控系统的报表功能来对报警历史记录进行查看、生成报表和打印。

（5）显示和打印功能

监控系统提供丰富的统计报表功能，“报表系统”可以按日、周、月或时间范围生成数据报表、操作记录报表、报警信息报表等。操作员可以进行报表的查看和打印操作。

（6）权限功能

监控系统提供2种操作权限来保证系统安全，分别为运营操作级和系统管理级。系统管理级是指在对监控系统进行软件维护、故障维修等管理时的权限分级，该级别的用户及权限设置通过组态软件来实现。

运营操作级是指监控系统在运营状态下的用户操作权限分级，可根据用户需求设置不同的操作级别，当系统运行时，用户需输入合法的用户信息，才能被允许进入监控系统，并能提供相应的权限操作。

4 结语

控制系统在体系结构、网络构成、软硬件配置和功能实现上采用综合自动化监控技术进行方案细化设计和系统配置，充分考虑系统的扩充性、扩展性、统一性、资源共享性和技术先进性，满足万吨锻造生产线的生产需求和未来扩充的需要；在保证系统技术先进性的基础上对可靠性、稳定性、安全性、可维护性和人机交互友好性的实现，满足了锻造生产线在温度、湿度、灰尘、防水、抗震、抗干扰和电磁兼容性的要求。

参考文献

自动化控制系统篇（4）

中图分类号：TL503.6文献标识码： A 文章编号：

目前大部分钢厂企业为响应国家节能要求，都取消了开坯机的粗轧工艺进而改造成全连轧。一般连轧机组数量根据工艺要求大概10-18台，电机功率一般在600-1500kw，飞剪1-2台，倍尺剪1台。

下面我一某钢厂16连轧为例说明。

工程概况：

本生产线为新建棒材生产线。实际成品速度 17m/s年产棒材 60 万吨。

产品规格：Ф12～Ф32mm

代表钢种：20MnSi；

代表原料材质：20MnSi HPB235

钢坯规格：150x150x9000

控温轧制达到 HRB400

全线轧机型式：平立交替共 16 架次 POMINI 型短应力线轧机

设计单根最高速度：17m/s；

机械设备概况：

1、粗轧机组共 6 架轧机，采用平―立辊交替串列布置，直流电机单独驱动。1#、3#、5#轧机为水平辊轧机，2#、4#、6#轧机为立辊轧机，前四架为Φ550 轧机，后二架为Φ450 轧机。

粗轧机主电机：6 台

电机型号：Z560-3B；电机功率：650KW ；转数：400/1000r/min；电压：660V DC 空水冷却器：

风机电机型号：Y160M2-2 15KW，换热功率：75KW

2、1#飞剪

1）位置：6V 机架后，数量：1 台2）作用：

正常轧制时剪切头尾部。

若中轧机发生故障，碎断由 6 号机架送来的轧件。

3）特点：

启停工作制度曲柄剪。

上下两根曲轴各装 1 把刀，实现轧件的切头、切尾、事故碎断。

下曲柄轴由电机轴驱动的小齿轮驱动，上下曲柄轴由大小相等的两齿轮啮合，实现同步剪切。

4）技术数据：

轧件面积 4543（φ75）mm2

剪切温度 ≥850℃

碎断长度 ≤800mm

剪切速度 0.72―1.9m/s

工作制度切头尾、启停工作制，事故碎断，连续工作制

曲柄半径 120mm

速比 4.266

剪刃重叠量 2mm

剪刃侧隙 0.2―0.4mm

机械部分转动惯量:

剪子（联轴器等）18.9kg.m2

电机型号: ZFQZ-315-32（电压: DC440V）额定功率: 320KW

额定转速: 900rpm

实际应用转速：288―900rpm 转动惯量: 7kg.m2

剪切角圆钢 46.3°

安全角剪切角 5°

电机尾部要求带光电编码器

3、中轧机组共 4 架轧机，采用平―立辊交替串列布置，直流电机单独驱动。7#、9#轧机为水平辊轧机，8#、10#轧机为立辊轧机。

中轧机主电机：4 台

电机型号：Z560-4B；电机功率：850KW ；转数：400/1000r/min；电压：660V DC

空水冷却器：风机电机型号：Y160M2-2 15KW，换热功率：85KW

4、 2#飞剪1台

1）位置：位于10#机架后，数量：1台

2）作用：

剪切轧件头尾部；

若中轧机发生故障时,碎断由10号轧机来的轧件。

3）特点：

启/停工作制回转剪。

上下两刀杆各装两把刀,但两把刀的宽度不同。宽刀（传动侧）用来切头、切尾及事故碎断，窄刀（操作侧）只用来事故碎断。

电机驱动小齿轮,小齿轮再带大齿轮,两大齿轮刚性啮合,实现同步剪切。

4）技术数据

轧件断面 2000mm（φ50）

剪切温度≥850℃

轧件速度 3.6―8.0m/s

工作制度切头切尾时,启停工作制，事故碎断时,连续工作制

回转半径 350mm

速比 2.52

碎断长度≤1100mm

机械部分转动惯量 16.3kg.m

电机型号: ZFQZ-355-32（DC440V）

功率: 315KW

额定转速: 600rpm

实际应用转速：220―600 rpm

转动惯量: 15kg.m

剪切角: 20.2°

安全剪切角 5°

电机尾部要求带光电编码器

5、精轧机组共6架轧机，采用平―立辊交替串列布置，直流电机单独驱动。11#、13#、15#轧机为水平辊轧机，12#轧机为立辊轧机，14#、16#轧机为平立可转换辊轧机。采用高刚度短应力线轧机。

精轧机主电机：6台

11H、12V、13H轧机

电机型号：Z560-4B；电机功率：850KW ；转数：400/1000r/min；电压：660VDC

空水冷却器：风机电机型号：Y160M2-215KW，换热功率：85KW

14H/V、15H、16H/V轧机

电机型号：Z710-3U；电机功率：1100KW；转数：500/1200r/min；电压：660VDC

空水冷却器：风机22KW，换热功率：120KW

6、3#飞剪

1）位置：位于末尾机架后，数量：1台

2）作用：

正常轧制切头和倍尺。

3）特点：

启停工作制度的回转和曲柄组合式飞剪。

上下两根曲轴各装两把刀，传动侧实现轧件的切头、切断，操作侧实现轧件的切尾。

4）技术数据：

轧件面积不穿水φ50mm，穿水φ40mm

剪切温度≥600℃

剪切速度回转式应用速度6―18m/s，曲柄剪式应用速度3―7m/s

工作制度启停工作制

回转半径曲柄剪式215 mm;回转式455 mm

速比1.26087

剪刃重叠量2mm

剪刃侧隙0.2―0.3mm

机械部分转动惯量:

剪子（联轴器等）15kg.m2

飞轮机构：54 kg.m2

电机型号: ZFQZ-355-42（电压:DC440V）

功率: 355KW

额定转速: 500rpm

转动惯量: 15kg.m2

实际应用转速：应用速度151―500rpm

飞轮应用范围：剪切速度在4.5―6m/s（折算到电机的转速300―400rpm）

电机尾部要求带光电编码器

曲柄剪式剪切角：回转最大15.7°

安全角剪切角5°

7、立活套

功能：活套安装在两架中轧及精轧之间，用于控制每两个机架轧机之间的轧件张力。

控制方法：在每个活套上设有光学位置传感器，用于监测活套位置，并反馈给PLC,使得相邻机架间的活套在整个轧件长度上实现无张力轧制。

活套高度：300±200mm

数量：7台。

自动化控制系统篇（5）

关键字：楼宇自动化系统；系统集成模式；集散控制系统

Abstract:

This article illustrates the building automation system integration of the part, and analyses the distributed control system, it also presents the structure model, and the more OPC technology in the fieldbus building automation system integration paper discusses the application.

Key word: building automation system; System integration mode; Distributed control system

中图分类号： TU855 文献标识码：A 文章编号：

楼宇自控系统是一种将建筑物内有关电力、照明、空调通风、给排水、防灾等电气设备进行控制和管理的综合系统,简称BAS,(BuidingAutomationSystem）。其职责是为人们提供一个既安全可靠，又节约能源，而且舒适宜人的工作或居住环境。

一、楼宇自动化控制系统集成

1、 系统集成的组成部分

（1）通讯网络

操作站及网络控制单元之间最常用的连接方式是N1通讯网络。这构造采用以太网(ETHERNET)技术,通过一张ETHERNET卡(网络介面卡),在N1线上通讯。METASYS N1总线执行各种通讯,包括分享监控点讯息、数据库的上传和下载、对现场设备之指令、摘要、状态改变讯息。N1支持METASYS系统之分布特性,每一个枢纽都有特定功能,其互相联系以分享讯息。如一个在地连负责冷冻机的枢纽。N1 ETHERNET采用由传送控制协议/协议(TCP/IP)符合工业标准的用户数据协议(UDP)。

(2) 操作站

对操作站的介面,特性,功能进行改进,增加许多更直观的视觉显示效果,并且通过OPC(OLE for Process Control)软件技术使所有的设备管理系统均可在简单明了的图形显示下集中完成。

(3)网络控制器(NCU)

网络控制器(NCU)是一种模块式.智能化的控制盘,为METASYS网络的心脏。在单一网络控制器中即可将办公大楼管理情况的每一个侧面进行全面综合的管理。通过相互共享整个网络中的所有信息,每个NCU能用高级控制算法提供全建筑物范围的最优控制。网络控制器可配置手提终端检测器,该检测器完全可以代替操作站的功能,存取整个系统中所有信息和发出控制指令。

(4) 直接数字控制器(DX-9100)

METASYS 数字式控制器对于冷冻机组、空调系统HVAC处理过程、工作分布照明及有关电气设备的控制来说,都是一种理想的控制器。DX-9100控制器可以在扩展总线上连接I/O扩展模块,来增加它的输入点、输出点的容量。DX可通过内置的LED来监控这些点。当这条网连入完整的METASYS网络时,DX控制器可将所有监控点情况和各种控制信息准确地提供给整个METASYS网络或控制站。

控制器具有独立运作的功能,当中央操作站及网络控制器发生问题时,控制器不受影响,继续进行运作,完成原有的全部监控功能。

(5) 楼宇自控系统DDC配置

如何合理的配置DDC就成为方案设计中最重要的问题。JOHNSON CONTROLS根据实际特点,结合多年的工程经验,设计中不仅保证系统功能全面实现,又减少施工中的不必要浪费,并且DDC的配置为以后的扩展留有足够的余量。考虑到办公大楼机电设备的分布每一层都布置了相应的直接数字控制器,一般情况下,空调主机设备增加的可能性不大,因此对于其他设备监控点数的增加只需采用增加扩展模块的方式即可解决。

2 、系统集成的应用

(1)视频应用,采用SYV-75-5同轴电缆,支持卫星电视、有线电视、天线、闭路电视和电缆调解器。

(2)通讯应用,采用五类水平电缆至每一个需要话音或数据服务的用户插座。通过ISDN、VDSL或ADSL连上互联网和网络电视。在无边的信息海洋中漫游。

(3)利用安保系统确保室内防火、防盗的要求。在紧急情况时自动向管理处发送报警信号。通过连接到局域网的闭路电视系统观察室外环境,及时了解住宅附近的情况。甚至还可以连接传真的办公设备,配合正在逐渐兴起的家庭办公的需求。

3 、多总线楼宇自动化系统集成

在当今楼宇自动化系统建设中,由于资金和建设周期等诸多因素,不同厂商开发的各种控制系统、子系统往往不可避免地混杂在整个大楼的系统中,而这些子系统和设备又有着不同的网络结构,遵循着不同的网络协议。在实现智能建筑的集成时,如何实现各种协议或总线技术的子系统的集成已经成为无法回避的问题。OPC/DA规范实现了应用程序对不同现场总线协议设备之间的数据访问,为不同总线协议之间的互连和互操作提供了一个重要的手段。基于OPC技术的多总线系统集成是通过软件实现的,这种方法灵活通用,同时还提供了与管理层软件通信的接口。

二、集散控制系统

集散型计算机控制系统的结构是一个分布式系统。从整体逻辑结构上讲，是一个分支树结构，这与工业生产过程的行政管理结构相一致。按系统结构进行垂直分解，它分为过程控制级、控制管理级和生产管理级。各级既相互独立又相互联系，每一级有可按水平分解成若干子集。从功能分散看，纵向分散意味着不同级的设备有不同的功能，如实时控制、实时监视、生产过程管理等。横向分散则意味在相同级上的设备有类似功能。按照这种思想设计集散控制系统的硬件和软件，就是要贯彻既集中又分散的原则。

1、集散控制系统的组成部分

（1）分散过程控制装置

分散过程控制装置是集散控制系统与生产过程间的界面，生产过程中的各种过程变量通过分散过程控制装置转化为操作监视的数据，而操作的各种信息也通过分散过程控制装置传送到执行机构。在分散过程控制装置内，进行模拟量和数字量的相互转换，完成控制算法的各种运算，对输入与输出量进行有关的软件滤波及其他运算。

（2）操作管理装置

操作管理装置是操作人员与集散控制系统间的界面，操作人员通过操作管理装置了解生产过程的运行状况，并通过它发出操作指令给生产过程。

（3）通信系统

分散过程控制装置与操作管理装置之间需要一个桥梁来完成数据之间的传递和交换，这就是通信系统。

2、集散控制系统结构特征

自动化控制系统篇（6）

关键词:电器自动化;球杆系统;导轨;自动控制

Key words: electric automazitation;ball and beam system;guide;automatic control

1球杆系统的控制理论简介

球杆系统是一个不稳定的系统,要使其稳定,必须给它施加控制作用。运用于球杆系统常见的控制理论有:

①PID控制。PID是一种简单易懂的通用控制器,适用于控制简单的过程。在对球杆系统进行运动学和动力学分析后,得到系统的非线性物理模型,线性化后得到球杆系统的状态方程。根据状态方程设计PID控制器,以满足球杆系统的瞬态和稳态性能指标。PID控制也可以不用得到系统的状态方程,直接借助实验的方法设计PID控制器。

②根轨迹及其频率响应法。根轨迹法是利用开环零点、极点在s平面的分布,通过图解的方法求得闭环极点的位置。根轨迹法可以比较快的获得近视结果。在球杆系统中,通过建模分析得到球杆系统的开环传递函数,做出其根轨迹图,可以得到其闭环传递函数存在位于s平面虚轴的极点,说明系统临界稳定。可以采用增加零极点方法校正系统,把临界稳定的系统转化为稳定的系统[2]。

③状态空间法。极点配置法通过设计状态反馈控制器将多变量系统的闭环系统的极点配置到期望的位置上,从而使系统满足工程师提出的瞬态和稳态性能指标。

④模糊控制。经典的模糊控制器利用模糊集合理论将专家知识或操作人员经验形成的语言规则直接转化为自动控制决策(通常是专家模糊规则查询表),其设计不依靠对象的精确模型,而是利用其语言知识模型进行设计和修正控制算法。在许多情况下,将模糊控制和PID控制两者结合起来,扬长避短,既具有模糊控制灵活、适应性强、快速性好的优点,又具有PID控制精度高的特点。

2球杆系统的构成

球杆实验装置由球杆执行系统,控制器和直流电源等部分组成。该系统对控制系统设计来说是一种理想的实验模型。正是由于系统的结构相对简单,因此比较容易理解该模型的控制过程。

球杆执行系统由一根V型轨道和一个不锈钢球组成。V型槽轨道一侧为不锈钢杆,另一侧为直线位移电阻器。当球在轨道上滚动时,通过测量不锈钢杆上输出电压可测得球在轨道上的位置。V型槽轨道的一端固定,而另一端则由直流电机(DC motor)的经过两级齿轮减速,再通过固定在大齿轮上的连杆带动进行上下往复运动。V型槽轨道与水平线的夹角可通过测量大齿轮转动角度和简单的几何计算获得。这样,通过设计一个反馈控制系统调节直流电机的转动,就可以控制小球在轨道上的位置。

此系统为一个单输入(电机转角)、单输出(小球位置x)系统,输入量利用伺服电机自带角度编码器来测量,输出量x由轨道上电位器的电压信号来获得。

系统包括计算机、IPM100智能伺服驱动器、球杆本体和光电码盘、线性传感器几大部分,组成了一个闭环系统。光电码盘将杠杆臂与水平方向的夹角、角速度信号反馈给伺服驱动器和运动控制卡,小球的位移、速度信号由直线位移传感器反馈回控制卡。计算机从运动控制卡中读取实时数据,当鼠标或键盘输入小球的控制位置时,由计算机确定控制决策(应向哪个方向转动、转动速度、加速度等),并由运动控制卡来实现该控制决策,产生相应的控制量使电机转动,带动杠杆臂运动,使小球的位置得到控制[3]。

①电气部分。a.小球滚动时位移的测量:直线位移传感器线性轨道传感器接+5V电压,轨道两边测得的电压作为IPM100控制卡A/D输入口的信号。当小球在轨道上滚动时,通过不锈钢杆上输出的电压信号的测量可得到小球在轨道上的位置。b.伺服电机输出角度的测量:采用IPM100控制器,电机驱动齿轮转动时角度编码器用于测量。

②机械部分。整个机构运行如下:电机转动带动与杠杆臂相连的齿轮带动,此时连接点与水平方向会有一角度(角度应被限定在±80°以内),轨道会绕左侧与固定座铰链处转动,轨道与水平方向的角度为。此处角度编码器用于测量角度。

3球杆系统数学模型

①球杆系统的建模分析。球杆系统的精确数学模型难以建立且相当复杂,需要做一些简化,建立其简化的数学模型。一般说来,对于反馈控制,近似的数学模型己经足够了。为便于建模,这里将球杆系统模型分解成四部分:即球杆控制部分模型、球杆机械部分模型、角度模型和伺服电机系统模型。球杆控制部分模型就是使球杆速度控制环能够满足小球位置控制环的需要,球杆机械部分模型将小球在导轨上的位置x(t)和导轨的仰角(t)联系起来,而角度模型则将导轨的仰角(t)与电机的转动角度(t)联系起来。球杆系统由IPM100运动控制卡进行控制,其伺服电机系统使直流电机的输出转角能够跟随系统控制器输出的电机给定转角信号。下面分别讨论球杆系统上述四部分数学模型的建立。

②球杆系统的控制模型。在球杆系统中,系统控制模型的建立就是要建立导轨仰角和电机输出位置之间的关系,使之能够满足小球位置控制环的要求。导轨仰角控制环实际上是一个速度控制环,这个闭环的控制目的就是使电机能够根据小球位置控制环的参考输出快速而准确的将导轨定位在指定角度。这样一来,小球的位置控制环就形成了一个外闭环,我们称之为主动环C2,而把控制导轨仰角的速度环称之为从动环C1。因为主动环决定了从动环的参考输入。在实际控制的过程中,小球在导轨上的位置是通过一个直线电位器反馈回来的电压测得的。将这个实际位置同目标位置相比较得出来的位置误差通过小球位置控制器的运算将得到一个数值。这个数值就是位置控制环输出给速度环的指定转角,速度环的控制器用这个转角和导轨当前的实际仰角之间的差值作为误差输入,运算后将得到最终驱动器输出给电机的控制电压,从而完成系统的一次控制。

③球杆系统机械部分的数学模型。对小球在导轨上滚动的动态过程的完整描述是非常复杂的,设计的目的是对于该控制系统给出一个相对简单的数学模型。

实际上使小球在导轨上加速滚动的力是小球的重力在同导轨平行方向上的分力同小球受到的摩擦力的合力。将小球在导轨上滚动的过程近似成一个质点,考虑小球滚动的动力学方程,小球在V型轨道上滚动的加速度为:

=gcos(t)-gsin(t)(1)

进行拉普拉斯变换即得到小球在轨道上的位置x(t)到V型导轨与水平面之间的夹角(t)的传递函数:

=(2)

④球杆系统角度模型。在实际控制过程中,导轨与水平面之间的夹角(t)是由直流伺服电机的转角输出来实现的。导轨仰角(t)与电机转角(t)之间的关系是非线性的但是静态的,同时大小齿轮的减速比也影响两者之间的关系。可近似得到:

==(3)

其中R是电机盘的半径,L是导轨的长度[1]。

⑤直流伺服电机系统的数学模型。在整个系统中,电机是唯一的动力来源。电机位置的输出将直接控制导轨的仰角,也将直接影响小球在导轨上的位置。因此,直流伺服电机模型的建立也是球杆控制系统中不可忽视的一个重要组成部分。采用直流伺服系统的任务是控制直流电机的转角,使其与给定转角协调。

整个球杆系统可以近似为由三个部分串级而成:球杆机械部分、角度转换部分以及直流电机部分。

自动化控制系统篇（7）

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：

自动化控制系统篇（8）

电力系统自动化运行主要是通过融合通信技术以及远动控制技术等进行，其中，远动控制技术的应用，并不仅仅是对故障位置进行准确的判断，并且还可以进行有效的分析电能的消耗与质量以及负荷等，所以，可以说远动控制技术是实现电力系统自动化运行的重要部分。

一、远动控制技术

远动控制技术主要是由调度、控制端和执行终端组成的，以完成遥控、遥测等技术，以保证电力系统运行的稳定性和可靠性。首先，从终端根据调度需求采集系统的相关数据和参数，通过对所获取系统的运行状况进行分析判断之后，反馈命令给执行终端，从而操作设备以及进行相关参数的调整，实时的完成测控任务。由此可见，变电站与调度、执行终端直接信息的传递都是由远动控制设备来实现的。其主要模块有两部分，一是集中监视模块，是用于正常情况下监视系统运行的合理性，如果系统出现故障，则会及时处理；另一个模块是集中控制模块，是工作人员利用远动设备实现电力系统的遥控和遥调，这样不仅可以提高了系统运行的效率，还减少了人力成本。

远动系统的基本功能有遥测、遥信、遥控和遥调。遥测是远程测量的简称，是指应用通信技术传送被测变量的测量值。遥信，又称为远程信号，应用通信技术完成对设备状态信息的监视。遥控是应用通信技术完成改变运行设备状态的命令，又称为远程命令。遥调是指对远程的设备进行远程调试。远动系统的功能根据电力系统的实际需要仍在不断地发展扩大，在保证远方设备正常运行的同时要便于维护。

二、远动控制技术的原理

一般的远动控制过程主要是由远动信息的产生、传送以及接受三个方面的命令组成，由发送端设备通过远动控制信道进行信息的传送从而产生远动信息命令，接收端设备执行命令。远动控制系统与自动化系统之间在结构上的主要差别是信道，所以，信道中传输的命令必须要通过特殊的设备进行转换。由于这方面结构的因素，远动控制系统易收到外界的干扰，其运行的可靠性会收到影响。为了保证电力系统的正常运行，就必须建立一套自身运行可靠的远动控制系统，主要实现“四遥”功能，通过遥测和遥信来采集运行参数和状态量信息，并根据特定的通讯协议传给调度中心，调度中心通过遥控和遥调把更改运行状态和调整运行参数的命令下发给远动执行的终端。

三、电力系统自动化中远动控制技术的应用

1、数据采集技术的应用

在电力系统中运行的设备都是属于高电压和大功率的设备，所以，要利用变送器来对这些高电压、大功率的设备的运行参数进行转换，从而远动控制装置才能对这些数据进行处理，将其转化成TTL电平信号，模拟信号利用A/D技术转化成数字信号，从而实现遥信信息的编码以及遥测信息的采集。要利用光电隔离设备对遥信量的传送进行采集，并且在遥信数据帧中将对象状态中的二进制编码写进去，利用数字多路开关输出到接口电路。将电压电流信号用CT、CP和传感器获取后，由滤波放大环节将高次谐波去除，送入取样保持环节同步采集，用A/D转换所获得的与信号源同步的信号，送入高级环节中，从而实现数据的采集。

2、信道编码技术的应用

电力系统自动化中，远动控制信道编码技术主要涉及信道的编码和译码，以及信息传输协议等内容。必须要通过信道传输到调度控制中心，才能使所采集到的信息被使用，受信道易受干扰的局限，为了保证信息的抗干扰性，必须对信道进行编码和译码。在电力系统自动化中，所采用的编码和译码主要是线性分组码，线性分组码中多采用循环码。

3、通信传输技术的应用

调制和解调是电力系统自动化中远动控制通信传输技术主要涉及的两种技术，电力系统利用自身电力通讯的网络资源，可以通过卫星、微波、光缆以及载波等多种通信方式来构建电力通讯的专用网。目前电力系统自动化系统中，主要是利用电力线的载波和光纤通讯形式来进行通信传输，电力线载波的数据通信的实现主要是在信号发射端中进行编码后形成基带信号，利用电力线上的高频谐波信号作为载波信号，通过多种调制技术把基带信号转换为模拟信号，之后以电流和电压的形式，随着电力线进行通信传输；同时，在接收端上，利用解调技术把转换后的模拟信号还原成数字信号。电力系统自动化正是利用调制解调器的调制-解调技术来实现远动系统的数据通信。

随着光纤传输技术的不断升级，其可靠性也随之提高，光通道设备造价也随着降低，在全国范围内形成电力系统自动化控制光纤传输网络，这种新型的通信传输网络会很快取代传统技术，成为主流。电力系统将计算机技术、通信技术以及控制技术相结合，利用了电力系统自身的设备，通过远动控制技术成功的实现了调度自动化，完善了电力系统的建设，从而实现了电力系统调度的自动化。

结语：随着我国科学技术水平的不断发展和提高，电力系统的规模不断的扩大，自动化系统的应用更加广泛，在融合了计算机和通信以及控制等技术之后，电力系统自动化通过远动控制技术在完成电力系统调度自动化的同时也提升了系统的智能化以及交互性。并且，由于计算机、通信以及控制等技术的不断发展，电力系统自动化除了包含运行和管理方面以为，还涉及到了系统先进性和经济性等方面。因此，我们可以看到，远动控制技术在不断发展和完善之后必会成为电力系统自动化发展的坚实基础。

参考文献：

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

[2]祁宏. 110kV综合自动化系统调试中存在的问题及其对策[J]. 农村电气化. 2009（06）

自动化控制系统篇（9）

在我国上世纪30年代，自动化技术在电子通讯工程中有了良好的发展。之后随着科技的不断深入，达到本世纪60年代，特别是近年来的工业领域，自动控制理论已被广泛应用，并且取得了良好的经济效益[1]。尽管如此，随着市场竞争的不断加剧，自动化系统的发展依旧滞后于生产关系之间的发展，严重影响了化工行业的发展。

一、PLC控制系统在化工自动化系统中的应用情况

当前，关于我国的自动化控制应用中，研究者使用的模型多为自己独立开发。而且关于自动化系统不同模型之间的数据交换也存在不规范的混乱局面。一直以来，实现化工过程控制能够有效的提高化工工艺水平，促进化工产量、产能以及质量的提升，同时也能够提升和改善企业劳动效率，对于企业的发展具有十分重要的作用。当前，在化工自动化系统中，PLC控制系统的使用范围越来越广，例如控制硫酸生产温度，自动仪表控制等方面有着关键作用[2]。而且随着市场竞争的日益剧烈，开发和推广更高的化工自动化控制系统，是当前化工自动化控制工作的重中之重。

二、PLC控制系统在化工自动化系统中的应用研究

1.PLC控制系统概述

在化工自动化系统中，PLC控制系统的应用比较常见，有单机控制、多机群控制以及自动化生产线控制等，现阶段还有对温度以及流量等模拟量的闭环控制。通常情况下，PLC控制系统主要是由五大部分组成：中央处理器、编程器、输入输出模块以及存储器和工作方式等。在设计时，PLC控制系统利用开关逻辑控制方式实现了顺序控制。另外，利用PLC控制系统可以编制各种控制算法程序，最终实现闭环控制，完成化工生产过程的自动化生产。同时，实现生产过程的自动化可以有效的控制生产过程，降低原料和动力的消耗，进而节省了不必要的生产成本消耗，实现优质高产。而且化工生产过程的自动化实现，可以有效的节省人力资源，降低人为差错的出现，增强了生产安全率，有效的避免了事故的发生，且延长了设备的使用寿命，提升了生产过程中设备的利用率。

2.PLC控制系统的功能分析

分析PLC 控制系统发现，其主要有两大功能，分别为数据采集功能以及顺序控制功能。在当前我国各项工作之中，PLC 控制系统在进行数据采集时，需要首先制定数据采样速度、扫描周期以及控制系统的模/数转换精度等，然后按照具体的采样流程对生产过程的各种信息量进行采集、整理以及储存等，最终通过上位机的液晶显示屏以文字、图表等形式组成的不同画面显示出来，然后系统操作员从这些图片上观察机组的运行状态。而且顺序控制SCS系统，帮助其实现不同的控制方式。系统运行人员能够利用CRT 键盘进行程序控制的选择操作[3]。当系统自动执行程序时，如果存在故障，系统能够及时向运行人员发出中断信号，然后系统中断程序并返回安全状态，同时在系统的控制显示屏幕上出现程序中断的原因。然而，如果系统式采用手动操作方式，顺序控制SCS系统利用提前设置的许可文件防止工作人员误操作行为的发生，而且在系统运行中，系统利用设备的联锁、保护指令等，实现了被控制设备向安全方向动作。

3.PLC控制系统的软件设计

在进行PLC控制系统的软件设计时，一定要满足一下几个原则：第一，最大限度地满足和实现控制对象的控制要求；第二，保证PLC控制系统安全可靠，并提升系统工作效率；第三，科学的扩大工程效益，降低工程成本，实现高指标的自动化追求。

在化工自动化系统之中，PLC 控制系统的软件设计因为化工生产过程的复杂因素，各项控制要求不同，通常情况下，PLC控制系统的程序按照结构形式可以划分为基本程序以及模块化程序[4]。而且，基本程序不仅能够对简单的生产工艺过程进行独立控制，还可以被应用于组合模块结构中的单元程序；但是对于模块化程序来说，从其结构形式上可以看出，它是通过分解总的控制目标程序，然后把得到的具有明确子任务的程序模块重新进行编写和调试，并且组合成一个完整的程序。设计者利用这种程序设计思想设计出来的程序，因为各模块之间都存在相对独立性，他们之间的相互连接关系简单，便于设计者进行程序的调试和修改。

另一方面，程序设计者在进行设计时，首先结合化工生产流水线的实际情况，实施PLC 控制系统I/O 分配，一般保证I/O 点数由小到大进行。同时为了方便系统维护，可以把相同系统的设备以及I/O 信号等进行统一集中编址。另外，关于定时器、计数器等，为了提升系统工作运行的可靠性，在系统软件设计的过程中要统一进行编号，严禁出现重复使用统一编号情况发生。另外，关于系统程序中使用的内部继电器以及各种中间标志位等，都要进行统一编号、分配。

三、小结

综上所述，PLC控制系统在化工自动化系统中的应用十分广泛，对于化工自动化的发展具有十分重要的价值和意义，值得相关研究者继续深入研究。而且，研究者要深入挖掘PLC控制系统的软件设计部分，争取实现更多的自动化控制手段，提升化工自动化系统的工作效率。

参考文献

[1] 石洁芳，刘卓.PLC 在机床电气控制中的应用分析[J].科技资讯，2011（10）：34-38.

自动化控制系统篇（10）

1PLC技术及自动化控制系统概念

1.1PLC技术

工业自动化水平是衡量国家经济生产力水平的关键性标准，在这个过程中，工业自动化模式的发展，有利于促进国民经济的健康、可持续运作。随着科学技术的不断创新及应用，电气自动化系统已经成为工业发展体系的关键构成部分，该系统实现了对计算机技术、网络技术等的应用，自动化控制器是该技术系统的核心部件。在实践工作中，PLC自动化控制系统实现了对处理器、电源、存储器等设备的结合性应用，通过对各个设备应用功能的结合，有利于提升自动化控制系统的运作效率。在这个过程中，电源设备是该系统正常运作的基础，一旦电源设备不能正常发挥其功能，就会导致控制系统停滞的状况。在控制系统运作环节中，处理器是该系统的核心构成要素，在工作场景中，其需要进行相关数据信息的处理及转化，其具备良好的处理功能，为了应对电气自动化的复杂性工作环境，必须实现功能系统、设备运作及管理系统、监督系统等的协调。

1.2自动化控制系统优化概念

为了提升PLC自动化控制系统的运作效率，必须进行相关优化设计原则的遵守，满足被控制对象的工作要求，针对控制系统的基本功能及环境应用状况，展开积极的调查及研究，满足该系统优化设计工作的要求。这需要进行系统相关运作数据资料的整理及分析，进行系统设计及应用方案的优化选择。为了提升系统的整体运作效率，进行系统设计方案的科学性、规范性、简约性设计是必要的，从而降低系统的整体运作成本，实现系统综合运作效益的提升，确保系统整体运作的安全性及可靠性。为了提升系统的生产效率，进行PLC自动化控制目标的制定是必要的，进行工作实际与系统运作状况的结合，实现PLC容量模块的合理配置。

2PLC自动化控制系统设计方案

2.1硬件设计模块

为了实现自动化控制系统的稳定性运作，必须为其创造一个良好的硬件设计环境，这就需要进行硬件设计方案的优化，实现其内部各个工作模块的协调，进行控制系统工作总目标的制定。

2.2输入电路设计模块

输入电源是PLC自动化控制系统正常运作的基础，控制系统的供电电源具备良好的工作适应范围。为了满足现阶段自动化控制系统的工作要求，需要进行电源抗干扰性的增强，降低环境对输入电源的工作影响，这就需要进行电源净化原件的安装，实现隔离变压器、电源滤波器等的使用。在隔离变压器工作模块中，进行双层隔离方案的应用是必要的，实现屏蔽层的构建，降低外部环境高低频脉冲的影响。在输入电路设计过程中，需要进行电源容量的控制，优化电源的短路防护工作，确保电源系统的稳定性、安全性运作，提升输入电源的整体容量，为了提升电路的整体安全性，需要专门安装相应型号的熔丝。

2.3输出电路设计模块

在输出电路设计过程中，需要遵循自动化控制系统的相关生产工作要求，进行电路设计准备体系的健全，在这个过程中，通过对晶体管等的利用，进行变频器调速信息、控制信息等的输出，实践证明，通过对晶体管的利用，可以实现PLC控制系统运作效率的增强。在频率较低的工作环境中，需要进行继电器设备的选择，将其作为输出电路设备，该工程流程比较简单，且具备较高的工程应用效益，有利于增强自动化控制系统的整体负载能力。在这个过程中，为了避免出现浪涌电流的冲击状况，需要在直流感性负载旁进行续流二极管的安装，进行浪涌电流的有效性吸收，实现PLC自动化控制系统的稳定性运作。

2.4抗干扰设计模块

为了降低外部环境对系统运作的干扰，可以进行隔离方法的使用，在这个过程中，通过对超隔离变压器的使用，进行系统高频干扰状况的隔离。这也可以进行屏蔽方法的使用，进行干扰源传播途径的阻断，提升控制系统的整体抗干扰性，在实际工作场景中，可以将PLC工作系统放于金属柜内，金属柜具备良好的磁场屏蔽及静电屏蔽功能。为了减少控制系统运作过程中的干扰状况，进行布线分散干扰模式的应用是必要的，确保弱点信号线、强电动力线路等的分开走线。

3结语

为了实现社会经济的稳定性发展，必须进行PLC自动化控制方案的优化，实现硬件设计模块、软件设计模块、抗干扰模块等的协调，提升控制系统的整体运作效益。

参考文献

[1]李怀智.试析PLC自动化控制系统的优化设计[J].中国新技术新产品，2011（11）.