自动控制类论文范文

自动控制类论文范文第1篇

[关键词]计算机技术，电压无功，自动化，应用

中图分类号：G623.58 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）45-0277-01

随着社会经济的飞速发展，居民和各类企业对供电质量和可靠性的要求日益提高，从改善电能质量和节约人力方面比较电压无功优化自动控制装置具有不可比拟的优势，已逐步取代原来通过值班员手动调节档位和投切电容器来调整电压的方式，在维系电力系统稳定中的作用已充分展示出来。论文参考，自动化。电压无功优化自动控制装置由大量的数据采集、数据计算、数据传输、数据控制、程序执行元件组成，通过一系列自动化技术将其功能整合在一起，因此，了解电压无功优化自动控制中的自动化原理对于研究电压无功优化自动控制有着十分重要的作用。为此本文着重分析了电压无功优化控制中的自动化技术。

一、自动控制系统的结构

（一）调压方式

无功优化控制系统设计在设置母线电压限定范围后，自动对高峰负荷时段、低谷负荷时段的电压值进行适当调整，以保证在合格范围内的电压满足逆调压方式。论文参考，自动化。当电压超出额定范围时，则与同级和上级变电所的电压进行比较，然后判断出应该调节同级还是上级变电所的主变档位。

（二）调整策略

电压无功优化自动控制包含两个方面，分别是电压优化和无功优化：

1、电压优化

当母线电压超上限时，首先下调主变的档位，当不能满足要求时才切除电容器；当母线电压超下限时，首先投入电容器，当不能满足要求时再上调主变档位，总之要确保电容器最合理的投入。

2、无功优化

当系统电压保持在限定范围内后，通过系统的自动控制，决定各级变电所电容器的先后投入，使得无功功率的流向最平衡，最能提高功率因数。

二、自动化数据采集、计算和传输

作为一个自动控制系统，全面的数据采集是整个控制过程最关键的一部，其采集数据的精度和安全直接影响整个系统的精度和安全。论文参考，自动化。一个完善的无功优化自动控制系统应该能实时自动的从调度中心、各监控站采集电网电压、功率、主变档位、电容器运行状态等数据并能确保当遥测遥信值不变时不与SCADA系统进行数据传输，减少系统资源占用。

在采集到实时数据后，过往的自动控制系统都是通过“专家系统”对数学模型进行简化和分解，然后利用潮流计算和专家系统等方法进行求解。随着自动化技术的高速发展，自动控制系统能够突破优化计算难于寻找工程解的难题，采用模糊控制的算法，充分考虑谐波，功率因数摆动，电压波动和事故闭锁等因素，通过一系列精密芯片的配合计算出使电网电能损耗最小的变压器档位、电容器投入量和电网最优运行电压以供控制部件执行。

系统在数据传输上使用只与内存交互数据而不存取硬盘的内存数据库技术，既提高了数据的存取速度，又节省了硬盘使用。为了提高传输效率，系统还会根据传输数据的类型和要求的不同，自动采用不同的传输协议：使用TCP/IP协议传输大量的重要数据，使用UDP协议传输少量的广播数据。在数据传输准确度方面，子站在接受到数据后会自动向主站发送反校信号，以验证所受数据的准确性。

三、系统的自动控制

电压无功优化控制的基本过程如下：首先是主站控制系统进行电压无功计算，然后把计算得到的各级变电所的功率因数、电压的区域无功定值结果通过光纤通道传达至各级变电所的电压无功控制系统。各级变电所的控制系统周期性的把本站的功率因数、电压和接收到的定值结果比较，以判断是否越限。

为了保证电网损耗最低，主站的控制系统要不断跟紧电网运行方式的变化，随时计算出最新的区域无功定值结果并传达至各级变电所的电压无功控制系统。由于主站的控制系统计算最初的区域无功定值时需要一定的时间，这就会造成各级变电所从启动控制系统至接收到第一个信号间有一个时间段，系统定义这段时间内的定值是按照本地系统运行的。论文参考，自动化。

当主站系统遇到特殊情况（如有影响电网拓扑结构的遥信变位发生）时，能够即时撤销子站控制系统当前正在执行的区域无功定值。子站控制系统即以本地无功定值运行，待再次受到主站重新计算的定值时才转以新定值运行。论文参考，自动化。子站控制系统实时监视主站的定值下传通道是否正常，通信异常时，立即改为执行本地定值，直至通道恢复正常。论文参考，自动化。

四、系统自动化的安全保证

目前国内的一些系统仅仅只做到了一层闭环控制，安全可靠性根本无法保证。而随着自动化技术的发展，最新的系统则是采用主站和子站同时的双层实时闭环反馈控制结构。实验证明由于采用了双层实时闭环反馈控制结构，当运行中发生用户定义的需要闭锁的异常事件时，控制系统能够立即执行闭锁，符合电网结构和调度运行特点，适合各种大小电网的安全可靠运行，能更有利地保证提高电网的电能质量，其具体的安全策略如下：

自动估算电网电压，使电容器平稳投切，避免出现振荡；自动估算电压调节后的无功变化量，使主变档位平稳调整，避免出现振荡。

当需要调节的变电所的主变并联运行时，为了避免出现其中一台主变频繁调节的情况，首先调节据动率较高的那台主变的档位。应对于主变和电容器出现的异常情况，系统能够自动减少主变档位调整次数，使设备寿命增加，电网安全得到保证。当遭遇设备异常时，系统自动闭锁，而且必须人工手动来解除封锁。具体的异常情况有：电容器或主变档位异常变位；系统需要采集的数据异常；系统数据不刷新。特别的当发生10kV单相接地时，系统自动闭锁电容器的投切。为避免采集到的数据不准确，系统采用同时判断遥测数据和遥信数据的方式，提高了采集数据的准度。

五、结论

本文通过对电压无功优化控制系统的浅要介绍，分析了其包含的自动化技术，从一个侧面反映了我国电力系统自动化科技的发展，也展现了电力行业专业人才的卓越才能。本文对电压无功优化控制系统从设计思想，系统构成方面进行的论述，可作电力专业的教辅材料，也可供电压无功优化控制装置设计和运行参考。

参考文献

自动控制类论文范文第2篇

关键词：自动控制；污水处理；各单元

中图分类号：[TU992.3] 文献标识码：A 文章编号：

1、前言

污水处理是一门涉及化学、物理、生物等多门科学的综合性技术，其工艺机理复杂，操作要求十分严格，实现起来难度较高。如果只凭现场人员手动操作，往往操作繁琐，劳动强度大，处理效果差。加之我国水污染控制水平较低，尤其是工业废水的污染控制，投入不足，给环境带来了严重的威胁。因此为了改变我国污水处理控制技术的这种落后现状，进行污水处理自动控制系统的研究，具有非常现实的意义。当前，污水处理控制领域将计算机技术、智能技术、网络技术等运用到过程中，实现优化控制，已成为研究热点。

2、自动控制理论的发展

在工业和现代科学技术的飞速发展的同时，控制理论的发展至今已有100多年的历史。各个领域中的自动控制系统对控制精度、响应速度、系统稳定性与适应能力的要求越来越高，应用范围也更加广泛。特别是自20世纪80年代以来，计算机技术的高速发展，推动了控制理论研究的深入发展。

3.各单元的自动控制系统

3.1 格栅自动控制系统

根据水位差测量仪检测的格栅前后水位差阈值自动控制机械格栅的运行。当机械格栅停止运行的时间超过设定值时，系统转由时间控制，自动启动机械格栅。PLC系统还将按软件程序自动控制栅渣输送机、机械格栅的顺序启动、运行、停车以及安全联锁保护。水位差设定值，格栅的运行时间及格栅运行周期可调。3.2 水泵自动控制

在泵池设超声波液位仪表，根据水位测量仪测得的泵房水位值自动控制多台水泵的启停运行。当泵房水位高至某一设定的水位值时，PLC系统将按软件程序自动增加水泵的运行台数；相反，当泵房水位降至某一设定的水位值时，PLC系统将按软件程序自动减少水泵的运行台数。同时，系统累积各个水泵的运行时间，自动轮换水泵，保证各水泵累积运行时间基本相等，使其保持最佳运行状态。当水位降至干运转水位时，自动控制全部水泵停止运行。在监控管理系统和就地控制系统的操作面板上可以设定水位值。

3.3 沉砂池自动控制

沉砂池的设备自成系统，随设备所带的就地控制箱将带有启动时序和停止时序，以及安全保护程序，自动控制整套沉砂池设备的运行。PLC系统将采集沉砂池全部设备的运行状态，上位监控管理计算机也可远控整套沉砂池设备的启动/停止。

3.4 分段进水多级AO生物池控制

现有AO或AAO生物池改造采用分段进水多级AO工艺。主要测控内容有：

――各段进水流量检测、配水阀门/堰门监控，自动控制各段流量，保证多级AO工艺进水流量分配比，实现合理利用各段硝化容量,充分利用原水中碳源进行反硝化, 达到有效降低出水TN, 并降低运行费用。

――厌氧池氧化还原电位监测，各级缺氧池入口溶解氧监测，各级缺氧池混合液浓度监测，搅拌器运行控制。

――各级好氧池溶解氧监测、空气流量检测、曝气量自动控制。由于污水处理厂的实际运行中, 进水负荷实时变化，DO串级控制策略可根据进水负荷实时调整DO的设定值, 有效地消除进水扰动。

――生物池出水硝氮在线检测，作为甲醇投加的过程控制参数，及时调整外碳源的投加量，保证出水水质并节省碳源。

――生物池出水氨氮在线检测，根据出水氨氮值及时调整曝气量满足和保证出水水质的要求。

――分段进水多级AO工艺对C/N比的敏感性，具体水质、水量的实时变化，使得分段进水工艺的运行和优化有很大的空间。利用在线监测及智能控制技术，根据进水水质、水量对系统进行实时控制, 提高污染物的去除效率, 降低运行成本，并可提高分段进水生物脱氮工艺的可操作性。

3.5 鼓风机房出口压力控制

通过压力变送器检测空气总管的压力，根据设定的压力值控制鼓风机的运转台数、调节鼓风机的导叶片角度，从而保证生物池对空气的需求量。在保证空气需求量的前提下，尽可能地节省能耗，压力控制系统和曝气量调节系统相互关联，相互影响，最终使生物池的生物处理过程处在最佳状态。通过监控管理系统和现场控制系统的操作屏，可以设定鼓风机出口的压力控制值。

3.6 污泥回流量自动调节

回流污泥量的控制采用比例控制以保证污泥混合液浓度在一定的范围内。根据生物池的进水量、回流污泥浓度控制回流污泥泵（工频泵）的运转台数或变频泵的转速，保证生物池微生物的需要量。通过监控管理系统和现场控制系统的操作屏，可以设定回流污泥比例。

3.7 沉淀池排泥控制

沉淀池的排泥可以根据装在沉淀池内的泥位计来控制刮泥车的运行，指导排泥。排泥有二种控制方式：按泥位计设定值进行自动排泥，按定时实现自动排泥。

3.8 污泥浓缩自动控制

污泥浓缩机系统控制采用时间控制和手动控制。该系统中设备的启动顺序依次为输送机、浓缩机、加药泵、进泥泵、污泥切割机，停止顺序与之相反。当药液制备段的溶液罐的液位低，进泥泵的进泥流量低、系统中任何一台设备发生故障时，系统停止运行。采用污泥流量比例投加絮凝剂，通过监控管理系统和现场控制系统的操作屏，可以设定每天允许的运行次数及每次运行的时间。

3.9 污泥脱水自动控制

污泥脱水过程按污泥脱水系统自身PLC预先编制的程序控制运行。污泥脱水的程序控制采用时间控制和手动控制。系统设计带有启动时序和停止时序，以及安全保护程序。在药液已制备完成的前提下，设备的启动次序依次为倾斜式输送机、水平式输送机、浓缩脱水一体机、加药泵、进泥泵，停止顺序与之相反。上位监控管理计算机可远程监测污泥脱水系统全部设备的运行状态和故障报警，但不可远程控制污泥脱水系统的开停。

3.10 加氯的自动控制

根据进水流量和浊度控制加氯机按比例自动加氯，并根据出水余氯值进一步修正加氯量，使加氯量始终处于最佳值。

3.11 电动闸门的控制

重要的电动闸门，旁边设置的现场手动操作箱面板上设手动/远动转换开关。手动状态下，由操作箱面板上的按钮控制闸门的开闭；远动状态下，由中控室遥控闸门的开闭。闸门的状态和工况在中控室的模拟屏上显示。

4.结束语

污水处理运行过程任务要求重，特性复杂，运行管理难度大，目前水处理行业尚缺乏可靠的实时监测仪器，用传统的控制方式往往达不到精确的控制要求。先进控制理论实现了过程工艺参数的优化，可以改变污水处理厂人工调节操作处理不及时、效率低的现状。污水处理的社会意义巨大应用计算机控制技术实现污水处理工艺的半自动全自动控制提高污水处理的技术管理水平合理使用和配置处理设施设备具有非常现实的意义。

参考文献：

【1】汪吉鹏 工业控制技术的应用现状和发展方向[期刊论文]-潍坊学院学报 2002(02)

【2】王力骞;高乐;王嘉骏 自动控制在污水处理系统中的应用及优化[期刊论文]-工业安全与环保 2011(07)

自动控制类论文范文第3篇

【关键词】立体仓库 管理 控制 系统

自动化立体仓库中出入库传输设备自动控制系统中的重点是货品运动控制系统。动态对货品运动进行路由分配，自动化立体仓库调度系统能够实现对仓库出入库任务进行管理和调度以及避免系统中并发任务时发生路由冲突等相应的功能，这样就简化了仓库中货品运动控制系统。

自动化立体仓库中自动化设备的主流控制系统有两种解决方案：（1）PLC集中控制系统；（2）FieldBus控制系统。目前自动化立体仓库中堆垛机自动控制系统使用最为广泛的是PLC集中控制系统。PLC集中控制系统的核心是PLC，上位机通过通信借口和PLC进行信息传递，收集来自设备传感器系统的各类信息，PLC控制软件做出相应的控制输出，对需要进行出入库操作的自动化设备进行控制，从而实现仓库中货品的流通和存取。将仓库运行的实时信息通过通信借口回馈给上位机，使得仓库实时监控系统对仓库中自动化设备的实时监控。

1 仓库管理与控制系统基本组成结构

物流管理信息系统主要是对货品在仓库中各种信息的管理。有货品出入库管理，以及货品数量的盘点等信息。

仓库自动化设备监控系统主要是对自动化立体仓库中自动化设备的运行状态，运行位置等相关信息进行实时管理的子系统。

设备自动化控制系统主要是对自动化设备的运行状态进行控制。

根据客户以及货品的具体情况对仓库储区和货位进行分配；根据仓库中自动化设备的分布和运行状态对出入库任务进行合理的调度；对仓库中自动化设备的运行状态进行实时监控；对物流中各设备进行实时控制；通过通信网络对仓库进行实时通信。根据信息流动和处理过程的不同，自动化立体仓库管理与控制系统又可以分为货品管理模块、出入库管理模块、仓库通信模块以、仓库实时监控模块以及自动化设备控制模块。

（1）仓库货品管理系统。仓库货品管理系统主要包括仓库基本信息系统和出入库操作两个子系统。仓库中货品的出入库是根据仓库中储位中货品的实时状态信息进行操作的，并且提供了ERP借口。这部分的主要功能有货品以及供应商等仓库基本信息数量的统计和报警；仓库出入库信息和货品等信息查询和报表生成；仓库中储区和储位信息查询；仓库中各种信息的备份和恢复；货品出入库操作；数据库基本信息的维护；自动化设备接口模块；仓库手持终端系统；以及系统的维护。

（2）仓库调度系统。仓库路由系统的主要功能是对仓库货品管理信息系统所下达的出入库任务根据仓库中的自动化设备（巷道式堆垛机和出入库传输设备等）的运行轨迹和设备当前位置以及设备运行状态，对出入库任务动态的进行调度和实时跟踪管理，从而使得仓库中自动化设备之间协同运作的效率达到最大化，并且避免并发任务的路由冲突。

2 仓库自动化设备监控系统

仓库自动化设备监控系统主要是实时监控整个立体仓库中各部分中的自动化立体设备的运行状态，实时现实堆垛机以及仓库出入库传输设备的运行位置，以及出入库任务的当前运行状态，也可以独立控制仓库中自动化设备的运行。这部分的基本功能有统计目前正在运行和接收到的任务；各任务中设备的运行参数；整个仓库的通信状态；自动化设备位置以及运行状态显示；储位中货品数量的显示；储位上物流箱号的显示等。

（1）设备自动控制系统。堆垛机和传输设备是自动化立体仓库中的基本设备。它们又有各自自动控制的子系统。

堆垛机自动控制系统有控制器、通信设备、传感器系统、速度、寻址控制、以及PLC控制软件等组成。

传输设备自动控制系统主要有单片机控制器、通信设备、传感器系统、设备运动轨迹控制、以及传输设备控制软件等组成。

堆垛机自动控制系统寻址控制、速度以及控制器是关键部分，使用先进的高精度坚持设备构建系统传感器系统，如激光测距和RFID射频数量校对等。使用先进的变频控制技术控制速度和位置。各模块使用闭环控制系统，使得堆垛机能够准确高速的运作。

自动化立体仓库设备控制系统的解决方案中目前最为先进的是FieldBus控制系统。FieldBus控制系统使用的是分布式控制系统，其关键技术是目前先进的现场总线技术。它是使用FieldBus组网技术将仓库中总线控制器、传感器系统、输入输出系统以及与上位机进行通信借口等组合在一起。这个系统的特点是仓库中布线简单；维护方便；系统集成度高；抗干扰能力强，仓库运作的可靠性以及准确性得到了很大的提升；以及设备信息获取的更加便捷等。

与上位机的通信主要是通过通信模块实现的。上位机和操作器输入的信息传递给自动化设备，并实时将设备的运行信息返回。

设备控制模块主要是准确可靠控制自动化设备完成接收到的任务，它同时也可以进行相应的智能化控制和处理。

当仓库中设备或者某个模块和系统出现了错误，故障检查与处理模块负责查找出错误的原因并有一定的保护和自我恢复的功能，确保自动化立体仓库正常的运作。

（2）设备自动控制系统。根据仓库的实际的不同仓库的计算机系统结构的配置也会不同。仓库的计算机系统结构要综合仓库的容量、仓库的自动化设备的类型和数量、仓库的工作模式、仓库的物流流程、技术水平以及投入的资金等多方面的因素。目前，主流的自动化立体仓库有两种。

第一种是三级管理与控制结构，上位管理级、中位管理级和下位管理级是三级管理与控制结构的三级。当仓库容量大而且自动化设备比较多的时候适合使用三级管理与控制结构，例如一些大型的第三方物流仓库。另外一种就是二级管理与控制结构，与三级管理与控制结构不同的是，它管理机中可以兼容监控功能，就不用再设置监控级了。

3 总结

自动化立体仓库中能够大幅提高自动化立体仓库运作效率的自动化立体仓库设备控制软件，同时它也是仓库中自动控制系统的核心。对仓库进行管理与控制都是通过管理机把相关地址循环扫描，然后进行信息的交换实现的。二级管理与控制结构综合使用了先进的通信技术和计算机技术，有较高的软件水平，并且硬件的配置相对简单，节省了投入资金，已经广泛应到在计算机集成制造系统和柔性制造系统的自动化立体仓库中。

参考文献

[1]朱文真.自动化立体仓库试验平台设计与开发.南京航空航天大学硕士论文，2010（09）.

[2]唐吉成.自动化立体仓库监控与管理系统开发.南京航空航天大学硕士论文，2010（09）.

[3]张晓川.现代仓储物流技术与装备.北京：化学工业出版社，2003.

作者单位

1.同济大学软件学院 上海市 200092

自动控制类论文范文第4篇

关键词：化工仪表 控制系统 化工企业 应用

中图分类号：F407文献标识码： A

引言：近几年来，计算机科学技术在飞速的发展，同时国内外的化工企业也朝着高技术高水的方向不断靠拢，化工的仪表设备逐步趋向自动控制的网络化、智能化、数字化的方向飞速发展。为了使生产变得更加安全可靠，在企业原有基础信息系统上，不断加强发展综合性的自动化系统，深化安全系统控制的应用，将部分落伍的化工企业改造成技术型企业，应用自动控制系统装置推进企业的快速发展。

一、 可编程控制系统的应用

可编程控制系统简称PLC，采取可以编制的程序存贮器，通过对模拟式和数字式的输入输出模块来控制各类机械的运作和生产，对于其内部计算包括存贮器的逻辑运算、计时运算、顺序运算、算术运算和计数运算等都有着很高的指令要求。

PLC的通用性相对较强，并且具有维护管理方便快捷、可靠性高、适应面广、编程简单、耗能低、抗干扰性强等特点。可编程控制系统分为分散型控制器和可编程控制器等多种方式式的控制仪器。其中分散型的控制系统通常是利用软硬件和控制语言来对系统的各个方面进行操控的一类微处理器网络体系；另外可编程控制器实际上就是一个小型的计算器，通过对各个单元的简单编程来达到对控制系统内部的设备进行控制，可以随时更改编程来适应所需的工艺需求，这样一来大大改善了原始工艺流程更改需要重新布线的缺点，同时也很大程度上地降低了安装维修费用和提高了工作的整体效率。

二、 DCS技术（集散管理系统）的应用

随着DCS的快速发展，这项技术在各种领域都得到了广泛的应用，从工厂到企业的信息通道、从设备到各大车间、从锅炉设备到工厂系统等都大量运用了DCS系统。新一代的DCS系统主要分为了四个部分：控制装置单片层、车间（工厂）层、现场仪表层及企业管理层。从操作功能角度DCS可以手动自动切换、报警装置、进行人工参数设定、历史趋势记录和打印报表等。这些技术充分展现了新一代DCS的实时性、准确性、系统性和全面性。

由于DCS有着较为可靠的系统和较为亲民的价格优势，因此在锅炉供热领域取得了非常广泛的应用，改变了传统大型热电厂家才应用DCS集散控制系统的情况，现在在各大中小型锅炉供热中也应用了DCS这一系统，同以往的仪表控制及手工操作等手段组合而成的老式控制系统比DCS有着自控的优势，且DCS不断提高在中小型锅炉供热系统中操作的可靠性、可行性及节能性，运用DCS技术在锅炉供热系统的节能改造中取得了重大的突破，同时DCS也为企业效益取得了极大的提升空间增加了各个方面的成效。所以很多企业通过对DCS的节能改造后投入使用，根据各个企业的项目规划不同，DCS设定的记录参数也不尽相同，通常包括了温度、液压、流量、压力等等，通过集中控制和显示的方式进行自动调节和控制，DCS自动化仪表设备主要通过对这些参数的控制来进行打印报表、集中显示，采取自动控制方式让仪表来进行自动调节控制。对于DCS的手动预先设定可以保证人员和生产设备的安全，将运作过程的风险度降到最低。

三、 温度检测仪的应用

所有化工企业的自动控制设备都是通过控制温度的变化来操作的。温度的检测元件主要分为热电阻及热电偶两个部分，一般在检测过程里都会涉及到安全栅机柜、控制器、现场热电偶原件及端子柜等等。采集数据一般是由变送器或者传感器来获得，通过数据的采集将现场的信号传输到模板中去，然后通过控制柜中的I/O卡件等转换渠道把数据传送到中央处理器去，然后进行统一的计算和调整。现场信号一般是先传送到控制器CPU，然后在处理器中进行计算后调整显示。

四、 安全装置检测技术

化工企业在整个工业流程中非常重要的就是对安全监测中安全等级的评估工作。保证安全可靠是对企业的运作的基本要求，为了保证安全的生产，在危险的场所、化学品存储区域、可能发生爆炸的气体泵房和装有预警装置的区域都要特别注意，都需要安装装置警报系统和设置现代化的安全监测系统，比如安全联锁装置及防爆的要求、火灾警报、安全阀等，采用多元化的安全监测系统对于整体监测来说有着扬长补短的作用，对整个监测结果也更具有权威性，采用管理维护方式对于强腐蚀、高压、高旋转的设备多方进行在线的分析和检测，有利于对于设备进行安全监测。

五、 电磁阀

电磁阀作为执行器中的首要大类产品，发扬了人类智慧的结晶，它利用了线圈通电而产生了电磁力，最后驱动了阀芯来对开关进行控制。电磁阀主要是对于整个流程中的管路进行自动控制，也可以对流量、温度、液位等参数的变化进行控制来进行调节，同样也可以通过运算程序对远程监测进行控制。电磁阀内部在不同的位置上有通孔，里面有密闭腔，当中的各个孔都通向着不同的管道，腔中间为阀体，两块磁铁中的阀体是通过线圈带电后对阀体进行吸引来控制介质向哪个孔径来排出的，而介质的输入孔是常通的，所以介质就会不断地从不同的介质孔进入，然后通过压力的推动进入管道内。化工行业中最忌讳的就是将有毒易爆、有害气体置于易接触的环境中，所以使用电磁阀装置就可以保证这些气体的密闭性，具有更高的可靠性、安全性和操作性，但必须选用符合防爆要求的电磁阀，从而来完成自动控制介质的出入的目的。快速的切断管道的阀门可以禁止介质的流出或者流入。

结语：自动化控制系统的出现不仅提高了化工企业的整体工作效率，同时促进了企业的快速发展、并且改善了整体工作环境。当然自动化控制系统终究不能取代员工，现代化设备在使用过程中需要人工操作保证整体装置设备的稳定运行，要想控制仪表设备长期稳定的运行需要对仪表仪器的合理操作、选择合理的型号。仪表的自动化、安全型信息化管理将是化工行业未来的发展方向，智能化的安全仪表设备将会得到广泛的应用。

参考文献：

[1] 王建卫.ADU沉淀工序流量和酸度的自动控制[A]. 第七届中国核学会“三核”论坛中国放射医学教育五十年暨中国毒理学会放射毒理委员会第八次全国会议论文集[C]. 2010

[2] 寇丽.DCS系统在离心工程中的应用[A]. 第十届全国“三核”论坛暨江西省核学术年会论文汇编（一）[C]. 2013

[3] 林斌.采用液压夹具在多件加工中实现全自动化控制[A]. 中国职协2013年度优秀科研成果获奖论文集（上册）[C]. 2013

自动控制类论文范文第5篇

关键词：压榨 自动化 控制 应用 系统

Abstract: along with the development of social development and progress, and pay attention to the press automation control system has important significance. This paper mainly introduces the squeezing automation control system in sugar refinery, the application of related content.

Keywords: squeezing automation control application system

中图分类号： TS754 文献标识码：A 文章编号：

引言

在国内，制糖企业的信息化管理则是一个陌生的名词，不用说与欧美国家相比，就是与国内其它行业比较也已经远远落后。一般来说，糖厂的自动化水平与技术装备是成正相关的，但凡设备精良的糖厂其自动化程度也高，欧洲和东南亚一些新建糖厂正是如此。而美国的情况却不太一样，很多美国的原糖厂设备并不比我国先进，但自动化程度却相当高，也就是说，自动化可以使糖厂的陈旧设备焕发出新的活力。技术装备的更新换资巨大，是一个缓慢过程，如果学习美国经验，对中国的糖厂进行自动化方面的改造，挖掘旧装备的潜能，减少人为因素，就会在降低生产成本、减少过程损失、提高劳动生产率等方面发挥重要作用，而且自动化方面的投入相对于设备投入来说，投资少，见效快。

1、控制原理和优点

1#榨机的控制原理：入榨的蔗料进入高位槽，设定料位的高度在40％左右，1#榨机衡速运转，当来料不均衡时SRI的高位槽感测元件发出电信号给和利时的DCS系统，DCS将电信号数字化处理再向ABB调速装置发出指令，ABB调整三级输送带的电机转速，从而达到均匀进榨的目的(优点之一)。一旦发生1#榨机扭矩超出负荷的限点，SRI的扭矩监测装置发出信号给DCS，DCS向高位槽挡板的电控执行器系统发出指令，减小挡板的开度，控制入料量，从而对齿轮箱和榨机起到保护作用(优点之二)。

2#一6#榨机的控制原理：蔗料由齿耙机分别送入2#--6#高位槽，设定料位的高度在40％左右，与1#榨机不同的是2#--6#榨机的转速可调，当来料不均衡时SRI的高位槽感测元件发出电信号给DCS，DCS将电信号数字化处理再向ABB调速装置发出指令，ABB调整本座榨机的转速，保证固定的料位高度和通过榨机的蔗层厚度，使渗透过程均匀，其结果是负荷平稳并提高抽出率和减少蔗渣的水分含量(优点之三)。

均匀渗透和蔗汁泵送原理：DCS系统根据入榨量向ABB调速系统发出指令，调节渗透水比例、水温和混合汁液位流量等，其结果是各榨机蔗层均匀渗透并能稳定混合汁锤度和泵送量(优点之四)。

纤维进榨原理：均匀进榨有两种理念，一是像国内普遍采用的基于核子称信号自动或手动控制入蔗带速度，以保证进入第一座榨机的甘蔗重量。由于甘蔗纤维分的瞬时变化导致榨机持蔗能力的变化，在手控的情况下需要榨机经常保持“开快车”状态，在自控的情况下需要调节第一座榨机的转数，两种情况均带来榨机负荷的波动。另一种是国外普遍采用的以高位槽料位调节入蔗带速度，维持第一座榨机转数恒定。此时通过榨机的纤维量不变，入榨的甘蔗量随纤维分的变化略有波动。我们采用国外这种用纤维量恒定代替甘蔗量恒定的均匀入榨模式，在维持榨机负荷稳定的前提下，提高了榨量(优点之五)。另有其它优点不再赘述。

2.压榨控制系统结构

为实现压榨全自动化控制，该系统博采国内外顶尖技术和装置，由四个公司合作完成。

2．1高位槽设计

像国内大多数糖厂一样，贵糖的榨机列原来只有在第1座压榨机上方装有垂直高位槽，其它5座榨机仅装有敞口斜溜槽。为实现压榨间全自动控制，在澳大利亚SRI公司的技术指导下，贵糖的工程技术人员自行设计加工了其它五座呈10度倾斜角的密闭式垂直高位槽，高度2．3米，厚度0．6米。在高位槽的旁板上安装两条有机玻璃视窗，顺高度方向固定了lO个检测料位高度的电子元件。第l和第6座高位槽的后槽板设计成能够自由顶入150mm的活页档板，由电动执行器根据榨机扭矩的保护需要，瞬时减小挡板开度。此时的高位槽有几个作用：

1)作为流动物料的缓冲容器，便于自控系统检测元件的工作，以实时料位高度作为榨机自动调速的给定信号；2)一定高度的料位对压榨机的入蔗产生压力，提高了榨机的持蔗能力；3)料位的缓冲作用可避免蔗层厚薄不匀或两端不匀，减少了压榨机的负荷和扭矩的波动；4)在同等负荷甚至较低负荷下，由于蔗层均匀导致了高榨量和高抽出；5)活动挡板在扭矩瞬时增大到限点时被立即顶入，减少入蔗，当扭矩恢复后，立即释放挡板。

2．2检测单元

压榨自控系统的主要检测元件和装置都是由澳大利亚SRI(Sugar Research International)公司提供，包括高位槽传感器和扭矩监控系统。

2．2．1高位槽传感器

高位槽传感器通过测量槽壁10个电极的导电性进行工作，当蔗渣自上而下流过这些电极时，就开始测其导电性。该传感器测试每一个电极中的微小电流，并检测此电流是否超过表明电极已被覆盖的临界值。由于电极镶在玻璃板上与槽壁绝缘，当蔗渣中的水分引起电极与槽壁之间通电并超过临界值，说明蔗渣已覆盖在某一电极所处的高度上。将最低到最高电极的覆盖率转换成10―100％的料位高度，再用4―20毫安电流输出模拟信号。

2．2．2扭矩监控系统

扭矩监控系统是一种短程遥感系统，它采用变形仪监测转动的榨机轴扭矩，该系统可直接安装在现存系统榨机轴上。它主要由四部分组成，主控系统、电磁感应环、发射装置、一对350欧姆变形仪。主控系统由几个插入式模块组成，包括提供24伏AC电源的供电模块，给电磁感应环提供动力的驱动模块，破译来自电磁感应环的信号并产生与榨机扭矩大小成正比例电流信号的接收器模块，以及将接收器模块的输出信号转换成4―20毫安输出信号的调节器模块。电磁感应环由内外两个环组成，内环装在榨机轴上随轴转动，外环固定并由主控系统通过屏蔽电缆驱动。发射装置模块装在内环上，该单元上包括一个变形仪放大器、一个校准桥和遥感元件，从外环接受电磁感应驱动并返回遥感信号。

变形仪焊在榨机轴上，并用导线与发射器相连，两套变形仪分别装在榨机轴相对两面。扭矩监控系统功能的描述为：在主控系统中，驱动模块提供给电磁感应外环一个交流电源，在内外环之间引发一交流电压，该电压经调节用于驱动变形仪和发射装置。在发射装置内部，变形仪校准桥的输出经变形仪放大器放大，转换成变频遥感信号，该信号穿过电磁感应外环和现场电缆到达主控系统。主控系统里的接收装置将遥感信号转换成交流信号，再经信号调节模块转换成4―20毫安输出信号。

2．3 DCS系统

压榨自动化的核心DCS控制系统由北京和利时系统工程股份有限公司开发并提供。

2．3．1 自动控制系统

自动控制系统将采用以微处理器为基础的分散控制系统，主要有下列特点：

(1)系统设置3台以PC机为基础的操作员站，所有系统运行的参数、设备状态及工艺流程图，将在操作员站的CRT上以不同的画面形式显示。所有设备的启动／停止或开／关操作，也在操作员站上利用键盘完成。只有极少量重要参数或设备控制设有后备仪表与操作开关。各台操作员站可以独立完成各项监控功能，也可起到互为备用的作用。

(2)系统内设有冗余的通讯速率为100Mbps的高速以太网。操作员站与各控制器，以及控制器之间的信息交换，全由该通讯网络以数据通讯的方式完成。控制系统还可以通过该网络与其他生产车间的控制系统以及公司生产管理部门与领导进行数据通讯，随时收集并提供所需的各项信息。

(3)系统内设有3台现场控制站(柜)。每台现场控制站内设有冗余配置的主控单元或PLC，各项输入／输出参数将通过各类智能的I／0模块与主控单元连接，实现各项监控功能。现场控制站是用来完成现场信号采集、工程单位变换、控制和联锁控制算法、控制输出、通过系统网络将数据和诊断结果传送到操作员站等功能。

(4)系统设有工程师站，供系统组态、检查或修改之用，并完成所有的数据下装和增量下装等。

(5)系统软件平台采用WINDOWS NT。配备各种符合国际标准的组态软件。系统具有很好的开放性，可以与其他控制系统或设备方便地连接。系统在运行过程中，可以在授权范围内在线修改各项组态，不会引起系统扰动。

2．3．2 自动调节系统

为了实现蔗料的平衡输送和均衡压榨，需要自动调节的项目包括：

(1)输蔗带速度调节

根据第l座高位槽的料位高度，自动调节三级输蔗带速度，杜绝空槽或涨槽的现象。各台输蔗带的速度将按随动的原理协调调节，保持进蔗量的均衡。

(2)压榨机转数自动调节

压榨机列的自动调节是靠保持各高位槽稳定料位来实现，第1座压榨机根据榨量要求保持某一固定转速，由三级带的调速维持高位槽的料位稳定，保证均衡进榨。2―6座压榨机是靠自身的瞬时调速来稳定各自高位槽的料位，从而保证通过各榨机的蔗层厚度均匀，达到高榨、高抽出、低负荷的目的。

(3)渗透水与入榨甘蔗量比例调节

根据核子秤检测到的甘蔗入榨量，按生产需要合理地整定渗透水与蔗比配比值，由计算机自动控制变频器调节泵转速，实现渗透水加入量自动控制，使渗透水与蔗比保持在最佳值。

(4)渗透水水箱液位及渗透水温度调节

渗透水水箱液位调节，用液位变送器连续检测渗透水箱的液位，控制冷水加入量保持渗透水箱液位基本恒定，同时，水位超限，系统自动报警；

渗透水温度调节，用温度变送器连续检测渗透水的温度，并考虑冷水加入量，自动控制热水阀，保持渗透水温度基本恒定，控制精度优于给定值的±5℃。水温超限，系统自动报警。

(6)设置完善的连锁保护系统

各级输蔗带、齿耙机、榨机列连锁关停，保证任何一台设备在任何情况下停机时，前面的齿耙机和输蔗带立即随停。

2．3．3 集中监视

压榨系统要实现集中控制，其前提必须是在集中控制室内值班人员能对系统的运转情况进行集中监视。监视的内容主要分为两类：一类是系统运行的参数，包括：各输蔗带速度(或马达转速)及迸蔗量，各压榨机的转速及马达的电流，渗透水、混合汁和送出蔗的流量，渗透水温度，压榨机油压，马达轴承温度，压榨机面辊的升降距离等等。另一类是机械设备运转情况，如压榨机高位槽料位、各水箱和物料箱液位等。集控室除了工业电视的监视器与操作员站的CRT以外，基本上不装设常规的模拟仪表。对于核子秤这类特殊仪表则将其测量信号输入统一的监控系统，作为显示、累计、自动调节的原始信号。在集中监视系统中，可以对各项参数如电流等设置报警限值，一旦越限，自动报警。自动控制系统的记录功能有：报警记录、操作记录、定时制表、事故顺序记录(SOE)。各项测量参数可以根据要求作为历史数据保存下来，以备事故追忆查询及榨季后检修设备的依据。

结束语

压榨自动控制系统在糖厂中的成功应用，系统集计量控制管理为一体，采用核子称自动计量，采用电脑自动控制压榨机转速、料位、输蔗机、压榨机中间输送带、压榨机轴承温度、渗透水添加、物料均匀输送等的技术，将现代自动控制理论和计算机控制技术相结合，通过系统建模和模糊控制技术等先进控制算法，使甘蔗压榨过程按下达的指令均匀、恒定入榨，自动控制，机械设备平稳运行，减少尖锋负荷对设备的冲击，减少了能源消耗，减少设备损耗，甘蔗糖分抽出率稳定提高，为工厂创造更大的经济效益，真正体现了信息化对工业生产融合带来的好处。

参考文献

1.Yangsheng Lu.Jens Thomsen 甘蔗糖料压榨系统的现况及新技术方案[期刊论文]-广西蔗糖 2009(4)

2.麦志光甘蔗糖厂压榨高位槽自动控制[论文]-广西轻工业 2008(11)

3.闵亚光.李政实施管控一体化成功打造生命工厂[论文]-甘蔗糖业 2004(5)

自动控制类论文范文第6篇

【关键字】西门子，STEP7，编程软件，使用方法

中图分类号： TP311.5 文献标识码： A 文章编号：

一．前言

西门子STEP7编程软件是一种通用型的现代PLC软件系统。西门子STEP7编程软件在现代社会中的使用十分的普遍，我们随处都可以看到人们熟练的使用该项编程软件，在工作中，学习中，生活中都得到了巨大的应用和推广。西门子STEP7编程软件是一种新的编程软件系统，它本质上是对编程语言的一种修改和创新，该项软件较多的将现代型的自动化的项目和方式应用到该款编程软件之中。根据目前的使用和推广情况，它的应用还是比较的广泛的，但是从大多数用户的反映中，我们发现，较多的用户还是对这款编程软件比较大哦陌生，对它的使用方法还不够熟练，用户在使用中也表现出烦恼和忧虑。为了使广大用户和学者能够轻松的掌握这款软件的操作方法，本文采取实例的方法来帮助大家掌握如何使用这款软件。

二．西门子STEP7编程软件的示例项目

笔者下面就会通过一个具体的实例，来帮助初学者了解如何使用西门子STEP7编程软件的使用方法，希望初学者能够尽快掌握该种方法，这样才打到了本文作者的目的。

1.西门子STEP7编程软件的控制要求

西门子STEP7编程软件安装的是自动控制系统，改变了过去手动控制的模式。在自动控制模式下，电动机进行正反的转点运动，同时该电动机还可以进行手动和自动的相互转换。手动模式下的电动机可以自主进行，自自动控制下，用户就可以点一下按钮就可以实现机器的自动运转，要想使其停止运转，用户可以按一下停止按钮，机器就自动停止了，操作起来比较的方便。

2．在西门子STEP7编程软件上创建一个项目项目

首先开始为该电动机的良好运转在西门子STEP7编程软件上创建一个项目，我们可以把这个项目叫做My-project。

紧接着就要在工具栏中选择菜单，或者可以点击工具条中的图标，然后可以打开准备建立项目的对话框，然后就在已经打开的对话框中，输入我们刚刚取的项目的名称。当我们输入完毕后，系统会自动弹出一个对话框，从而来帮助我们建立一个项目。然后我们就单击执行菜单的命令，再单击页面选项卡，选择保存我们项目的一个存储路径，这样就基本完成了项目的建立工作，可以开始下一步的进行了。

3.启动西门子STEP7编程软件，在其上插入一个站

建立了项目以后，我们就在系统上插入一个站，单击执行菜单命令，在系统上插入一个站，当将这个站插入后，系统就会自动为这个站取一个名字，我们可以随时修改这个站名。

接下来就要执行菜单命令，启动硬件组态编辑器，或者是直接点击图标启动硬件组态编辑器。打开以后就会显示出硬件组态并且将其存盘，存盘的过程中，应当注意电源以及插槽的注意要点，尽量按照系统弹出的对话框的步骤进行，这样就可以进行下一步的程序。

5.后续程序的跟进方式和方法

紧接着，我们就要在新建项目中插入西门子STEP7编程软件，插入该软件，我们可以单击菜单，执行菜单命令进行，也可以直接点击图标进行插入，插入后，我们可以对其名称作出修改。接下来我们就要测试接线了，测试接线，我们可以使用工具Monitor，来检测是否将数字量和输出模块连接起来，这一环节十分重要。

我们需要在系统上建立符号表，建立符号表的好处就是可以使系统程序更轻松的理解每个符号的意思，这样就会使程序的运行比较快捷。建立符号表，可以直接单击图标，就会弹出一个对话框，然后就可以在上面建立符号表了。如图一所示，编辑符号表后，就可以通过菜单命令，将符号表所列的进行排序，排序可以使升序，也可以使降序的。

图一 1电动机的正反转控制

接着我们就要打开变量表，通过变量表来测试系统接线，这样就可以保证程序的继续运行。可以单击执行菜单命令在程序上打开变量表，如图二所示，就可以通过变量表进行接线测试了。

图二 利用变量表测试接线

三．编制自动控制程序

现在我们就要进行自动程序的编制了，首先我们要在程序中创建FC1和FC2，双击FC1或者是FC2，我们就可以进行自动程序的编制了。我们选择在FC1上编写自动控制程序，如图三所示，上升时就会启动系统，当闭合式就会关闭系统，这些动作通过开关9K34 就可以了，我们可以选择手动模式，当然也可以选择自动模式，我们在选择操作模式的时候，我们就需要通过

按钮9K36 来完成。如果我们要改变模式或者是要停止时，以前所选择的模式将会自动取消。

图三 FC1电动机的模式选择程序

然后再来编写自动控制程序， 自动控制需要在自动模式下进行操作，操作时，通过启动电动机使其正转右行，然后闭合，它就自动停止了，接着再按按钮使其自动左行，然后闭合，使其停止，只有这样反复的测试才能确认程序运转正常。

接着要在OB1中调用FC1和FC2，同时还要下载程序，我们可以双击打开OB1的编程窗口，也可以在图标中直接打开，根据弹出对话的指示，选择逻辑指令、程序控制指令、定时器、计数器、数据处理和运算指令、功能和功能块等，接着我们就可以来调试FC1了，将FC1调试好以后，我们可以用同样的方法来调试FC2。

前面的步骤完成后，我们就要开始测试制作的程序了。程序中的一些逻辑错误或者是其他指令性错误只有通过对程序的不断调试，才能够试验出来，这样才能保证所制作的程序是可以使用的。西门子STEP7编程软件提供了对程序进行跟踪调查的功能。打开程序检测窗口后，单击按钮，我们就进入了程序的检测环节，这种检测不同于其他的检测，检测窗口中会显示出检测的质量和信号，以及检测的状态都可以在检测窗口中实时表现出来。检测完成后，我们基本上就完成了程序的制作，也基本上对西门子STEP7编程软件的使用方法有了全面的了解和掌握。

四．结束语

西门子STEP7编程软件是目前最新的一款程序编制软件，它的使用方法并不是那么深不可测，只要基本掌握其使用的每一个步骤，基本上就可以很熟练的使用西门子STEP7编程软件了。

参考文献：

[1]罗庚兴 西门子STEP7编程软件的使用方法 (被引用 2 次) [期刊论文] 《南方金属》 -2006年5期

[2]李佳 通向机器安全之路——西门子安全系统的实现(下) [期刊论文] 《仪器仪表标准化与计量》 -2011年6期

[3]刘金保 王智琳 李政 基于PLC的一维正态云模型实现研究 [期刊论文] 《电子设计工程》 -2012年1期

[4]于洋来 燕菁 基于西门子840D的信号模拟装置的设计与应用 [期刊论文] 《制造技术与机床》 ISTIC PKU -2011年3期

[5]樊留群 俞士磊 基于SINAMICS的珩磨机运动控制系统实现 (被引用 1 次) [期刊论文] 《机电一体化》 ISTIC -2009年6期

自动控制类论文范文第7篇

论文摘要： 对当前自动控制理论实验教学方法与实验仪器进行分析，提出教学方法和教学仪器的改革措施。通过开设新的实验内容和研制新的教学仪器，使学生更好地完成自动控制理论实验的学习任务，提高学生的综合能力和创新能力。

“自动控制理论”课程是研究自动控制系统的共同规律，为自动控制系统的分析和综合提供基本理论和基本方法的一门专业基础课[1]。该课程是一门重要的测控类专业的基础课，具有较强的理论性，与前续课程联系紧密，知识面广，学生不易理解掌握[2-3]。学好这门课程不仅可以为后续专业课的掌握打下良好的理论基础，而且能在今后从事专业工作时，直接运用它去分析和解决实际技术问题。对于工程实践具有重要的指导作用，受到人们的广泛重视。在本课程的教学中，实验教学对理论知识的理解、掌握、巩固具有重要的作用。

1 当前实验教学的不足

长期以来，传统的实验教学被一种固定的模式所束缚，教学内容陈旧，教学方法呆板，在一定程度上限制了学生的主动性和积极性，难以激发他们独立分析问题、解决问题的兴趣和激情，没有体验过从失败中自己寻找成功之路的经历，抑制了学生个性的发展，这样不利于对学生创新能力的培养[4]。

1.1 实验内容固定

传统的实验主要是按章节进行验证性实验，实验仪器功能固定，实验只能按照实验指导书设计好的步骤进行, 学生被束缚在验证性实验中，对出现的相关问题缺少系统、多角度的分析，不利于学生创新能力的培养。

1.2 实验时间限制

一般的实验都要求在实验室2个学时内完成，学生很难全面深入地把握实验主要内容和方法，对实验的目的、实验原理无法理性地理解，更别提实验中出现故障的排解分析，限制了学生的设计和创新，不利于锻炼学生的综合能力。

1.3 实验仪器制约

实验仪器过于固化，仪器设置上未给学生留下设计性和探究问题的空间。仪器组成以理论验证为主，缺少实际控制系统各环节，特别是反馈部分的传感部分，更不具备跟随学科发展而开拓新实验的延伸性。

1.4 实验方法落后

实验技术水平和内容更多地满足于基础性实践环节，缺乏系统的综合性、设计性和研究性实验环节，以及缺少在利用多种现代实验手段、方法和工具对实验过程中的结果和现象进行深入分析研究方面对学生的引导。实验过程主要完成连线操作、数据记录等简单的工作。

2 实验教学改进

针对目前实验教学的现状，摒弃以往按部就班完成指定实验步骤操作验证形式，按照学生对科学的自然认知进度设置灵活变换的实验内容。对实验设置按多层次，从简到难，逐步引导学生自主学习、合作学习、研究性学习，逐步走向从问题出发的探究、创新。同时，研究新的实验教学仪器，开发配套软件，保证实验硬件满足新环境下的要求。结合灵活的教学仪器改变教学方法，充分调动学生动手的积极性，引导其创新。

2.1 实验内容设置

开设不同层次的实验内容，既要满足实验教学的验证、演示等基本功能，又要激发学生的兴趣。

基础实验：根据给定实验任务、方案和步骤，选择并完成一定数量基本实验；同时，通过调整实验参数得到不同结果，增加思考空间。

综合实验：将各个基础实验环节有机结合在一起，各课程之间关联内容综合。

设计实验：以任务的形式，给定实验题目，允许学生按照自己思路选择设计性实验内容，引导学生学会设计和研究的方法。

创新实验：自行命题实验，将学生的构想通过仪器现有功能模块来实现，在探究式学习中培养学生创新能力。

2.2 实验仪器的改进

根据实验内容的要求，开发适合本专业的教学仪器。仪器具有控制系统需要验证的各种典型环节模块、信号发生器模块等基本功能，还结合工程实际将传感器引入反馈环节，增加执行器件，构成完整的闭环系统。避免教学仪器箱只能完成信号源作为激励，控制环节构成系统的不足。同时，仪器上的控制效果通过便于观看的形式展示出来，让控制过程可视化。仪器要预留出扩展接口，便于在实验中添加新的模块。仪器在结合计算机完成实验的同时，又能独立完成实验内容，实验配套软件要能对硬件平台对的实验内容进行仿真和虚拟实验。学生可以根据测试参量的不同选择相应的传感器，完成非电量到电量的转换，对信号进行处理，结合控制理论完成创新性、设计性的实验。

2.3 实验方法的转变

1）以学生为主体，开辟新知识领域，重视实践能力的锻炼；2）培养学生的综合能力；3）科学知识和实验能力培养上，建立系统、科学且开放的实验教学体系，注重课程之间纵向和横向的联系。

结合开发的教学仪器，在实验方法上除了基本的验证性实验，其他实验按任务的形式给出，不对学生做过多的限制，留出学生思考、动手、创新的空间。充分利用计算机的计算、分析功能以及仪器配套软件（采用数学工具matlab编写的程序）在实验前完成必要的仿真分析，让实验有的放矢，理论指导实践。实验既做到软硬精密结合，又能相互独立，两者相辅相成。克服当前实验中仪器平台不能脱离计算机，配套软件不能独立工作，学生只能在实验课中有限的时间内完成实验的不足，让实验内容通过软件可以在任意计算机上完成。

3 总结

对当前实验教学过程中存在的问题进行分析和总结，从实验内容设置、实验仪器、实验方法3个方面提出改进方法。自动控制理论来源于实践，反过来指导实践[5]。结合当前人才培养的趋势，理论联系实际，提高学生实践能力，在实践中发现问题、解决问题进而培养创新能力。

参考文献

[1]葛锁良.自动控制理论教学内容与教学方法的探讨[c]//2001年中国自动化教育学术年会论文集,2001:72

[2]杜永贵,谢克明,李国勇,谢刚.“自动控制理论”课程教学改革与实践[j].太原理工大学学报:社会科学版,2009, 27(1):77-79

[3]方晓柯,王建辉,郑艳,何大阔,顾树生.《自动控制原理》教学改革的探索与实践[j].教育实践研究,2008(11):101-102

[4]那日.大学物理实验教学改革初探[j].实验室研究与探索,2004,23(12):163-164

自动控制类论文范文第8篇

关键词：电气控制；PLC技术；自动化；无人值守

1 引言

随着可编程逻辑控制器（PLC）技术的逐渐发展，很多工业生产要求实现自动化控制的功能，都采用PLC来构建自动化控制系统，尤其是对于一些电气控制较为复杂的电气设备和大型机电装备，PLC在电气化和自动化控制方面具有独到的优势，如顺序控制，可靠性高，稳定性好，易于构建网络化和远程化控制，以及实现无人值守等众多优点。基于此，PLC技术逐渐成为工业电气自动化控制的主要应用技术。

本论文主要结合数控机床的电气化功能的改造，详细探讨数控机床电气化改造过程中基于PLC技术的应用，以及PLC技术在实现数控机床自动化控制功能上的应用，以此和广大同行分享。

2 数控机床的电气化改造概述

2.1 数控机床的主要功能

数控机床是实现机械加工、制造和生产中应用的最为广泛的一类机电设备。数控机床依托数控化程序，实现对零部件的自动切削和加工。但是目前我国仍然有超过近1000万台的数控机床，主要依靠手动控制完成切削加工，无法实现基本的电气化和自动化控制。为此，本论文的主要的目的是基于PLC控制技术，实现数控机床的电气化改造，主要实现以下功能：

（1） 数控机床的所有电机、接触器等实现基于PLC的自动化控制；

（2）数控机床的进给运动由PLC控制自动完成，无需人工手动干预；

（3） 自动检测零部件切削过程中的相关参数，如加工参数、状态参数等等；

（4） 结合上位机能够实现对数控机床的远程控制，以达到无人值守的目的。

2.2 电气化改造的总体方案

结合上文对于数控车床的电气化、自动化改造的功能要求，确定了采用上位机与下位机结合的自动化改造方案。该方案总体结构分析如下：

（1） 上位机借助于工控机，利用工控机强大的图像处理能力，重点完成数控车床的生产组态画面显示，以及必要的生产数据的传输、保存、输出，同时还要能够实现相关控制指令的下达，确保数控车床能够自动完成所有切削加工生产任务。

（ 2）下位机采用基于PLC技术的电气控制模式，由传感器、数据采集板卡负责采集数控车床的生产数据、环境数据、状态数据等所有参数，由PLC实现对相关数据的计算，并传输给上位机进行相关数据的图形化显示和保存；另一方面，PLC控制系统还接收来自于上位机的控制指令，实现对数控车床的远程控制。

（3） 对于数控车床最为关键的控制――进给运动的控制，利用PLC+运动控制板卡的模式实现电气化和自动化的控制。具体实现方式为：选用合适的运动控制板卡，配合PLC的顺序控制，对进给轴电机实现伺服运动控制，从而实现对数控车床进给运动的自动化控制。

3 数控车床电气化自动控制改造的实现

3.1 系统改造结构设计

数控车床的电气化自动控制改造，其整体结构如下图1所示，其整体结构主要由以下几个部分构成：

3.1.1 底层设备

底层设备主要包括两个方面，首先是实现数控车床自动切削加工运转等基本功能的必要电气、机电设备，如电源模块、电机模块等，这些机电设备能够保证数控车床的基本功能的稳定可靠的实现；其次，底层设备还包括各类传感器，比如监测电机转速、温度的速度传感器和温度传感器，监测进给轴运动进给量的光栅尺等，这些传感类和数据采集类设备为实现数控车床自动化控制提供了基础数据源。

3.1.2 本地PLC站

本地PLC站主要负责接收底层传感设备传送过来的传感参数、状态参数及其他检测参数，通过内部程序的运算，判断整个数控车床的工作状态，并将其中的重点参数上传到远程控制终端进行数据的图形化显示、存储、输出打印等操作；另一方面，本地PLC站同时还接收来自于远程控制终端所下达的控制指令，比如停机、启动等控制指令，PLC站通过对相应执行器（比如电机）的控制，从而实现自动化控制的功能。

3.1.3 远程控制终端

远程控制终端主要是依赖于工控机实现的上位机数据管理和状态监控，需要专门开发一套面向数控车床加工、生产和自动控制的软件程序，以实现对数控车床的远程化、网络化、自动化控制，真正实现无人值守的功能。

基于PLC的数控车床电气自动化改造框图

3.2 PLC电气控制系统的设计实现

本研究论文以CK6140普通数量机床为具体研究对象，详细探讨其电气化、自动化控制的改造。通过上文对机床改造方案和结构功能的分析，可以确定整个机床电气化、自动化改造，一共需要实现14个系统输入，9个系统输出。结合控制要求，这里选用日本三菱公司的FX2N-48MR型PLC，输入回路采用24V直流电源供电方式。根据对数控机床的各模块控制功能的分析，选用合适的接触器、继电器、开关、辅助触点等电气控制元件，与PLC共同实现对电气设备的控制，比如PLC通过接触器控制电机模块，PLC通过继电器控制电磁阀等部件，从而完成基于PLC控制的数控车床电气化改造。

4 结语

随着电气设备的越来越复杂，工业生产对于电气控制的要求也越来越高，基于PLC的自动化控制技术得到了广泛的应用，逐渐成为了当前工业自动化生产控制中的主流技术之一。采用PLC技术最大的优势在于实现自动化控制同时具有较高的可靠性和抗干扰能力，极大的避免了由于采用单片机技术而造成的系统不稳定现象。本论文结合电气控制详细探讨了PLC自动化技术的应用，给出了具体的系统设计实例，对于进一步提高PLC自动化技术的工业化应用具有很好的指导和借鉴意义。

参考文献：

自动控制类论文范文第9篇

关键词：控制系统；控制方式；自动控制；太阳能；热水工程

中图分类号：TP13 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）05-1149-02

太阳能是典型的绿色可再生能源，研究、开发与应用太阳能资源具有全球性的战略意义。在太阳能资源的应用中，太阳能热水项目是目前技术比较成熟、经济效益较高、环保效益与社会效益较好的项目。随着太阳能热水的广泛使用，市场对太阳能热水的系统特别是控制系统提出了越来越高的要求。该文以太阳能热水工程的控制系统作为研究对象，根据北方高寒地区气候特点和多年的工程设计、施工、维护经验，切合市场反应及用户需求研究、设计了太阳能热水工程控制系统。

1 太阳能热水工程概述

太阳能热水工程是利用太阳能集热器收集太阳能量，通过循环系统，将太阳能集热器的热量传递给水，将水加热后根据控制系统的数据设定收集存储于储热单元中，为用户提供所需要的热水。当天气条件影响或其他原因使得系统储存热水不能满足供热指标时，可以通过辅助热源系统加热使水温提高供用户使用。为了减少管路热损失，防止恶劣天气条件管路冻堵，改善热效，北方高寒地区还要有相应的保温防冻系统。太阳能热水工程主要由控制系统、集热系统、储热水箱、循环系统、辅助热源、保温防冻系统等部分组成，见图1。集热系统是太阳能系统的能量积累转换中心，其接收太阳辐射的能量，并将太阳的辐射能量转化为水的热能。储热水箱将太阳能所产热水集中存储，并通过管路供应至用水单元。循环系统是集热器至储热水箱及辅助热源至储热水箱的循环管道以及相关的水泵、电磁阀门等。辅助热源主要是在太阳能产热水能力供不应求时辅助加热。北方高寒地区太阳能还需要有保温防冻系统和，以减少管路热量损失，防止低温冻堵，保证系统在高寒条件下正常运行。

图1 太阳能热水工程系统组成

2 控制系统设计

2.1控制系统功能与组成

控制系统是太阳能热水工程的中枢系统，其通过电气控制的方式，提供智能的人机交互界面、实时采集显示相关水温、水位信号，实时监测相关运行信息，自动控制集热器进行能量交换、自动控制循环系统的泵阀工作、自动控制辅助热源按需加热，确保系统正常运行。控制系统能够根据用户现场设定数据及实时监测到的水压、水位、水温等参数自动控制加水泵阀、伴热防冻、循环泵阀、辅助热源、排空泵阀、供水泵及变频器等设备的启停，满足用户热水需求。因此控制系统需有水位水温监测显示、数据输入、运行信息指示、上水控制、集热控制、供水控制、防冻控制、辅热控制、排空控制等功能，见图2。

图2 控制系统结构与功能

2.2控制信号分析

控制系统根据用户指令和输入信号进行判断、分析，从而输出信号驱动相应的泵阀、热水设备进行工作。据图2所示系统，输入信号有集热器水温[T1]、管道水温[T2] 、储热水箱水温[T3]、供水水温[T4]、水位信号[H1]、水压信号[P]等，输出信号有上水泵阀控制信号、循环泵阀控制信号、辅助热源控制信号、供水泵阀控制信号、防冻伴热控制信号、排空泵阀控制信号、变频供水控制信号等。

2.3控制方式分析

在太阳能热水工程的控制系统中，根据运行原理和适用场合的不同，常用的有手动控制、温差控制、定时控制、定温控制等四种控制模式。

1）手动控制是最为基础的控制方式，也是比较受大家认可的一种由操作人员根据实际需要手动控制上水、集热循环、供水、防冻加热、辅助加热、排空等控制方式。在紧急情况或特殊情况时可以启用手工模式进行控制。

2）温差控制即系统适时监测集热器水温（[T1]）和储热水箱水温（[T3]），并且将二者送到控制系统进行分析，当温差（[ΔT=T1-T3]）大于设定值（[Δt0]）时（5～20℃），控制核心输出信号启动循环供水泵将集热系统的热量传输到储热水箱；当温差（[ΔT=T1-T3]）小于设定值（[Δt0]）时（2～10℃），控制核心不再输出信号循环泵停止工作。同时当温差（[ΔT=T1-T3]）等于设定值（[Δt0]）时（50～60℃），控制核心输出信号停止循环供水泵以保护低温水进入集热器造成集热管炸裂；当温差（[ΔT=T1-T3]）小于设定值（[Δt0]）时（20～30℃），控制核心再次输出信号启动循环泵开始工作。

3）定温控制模式是系统适时监测集热器水温（[T1]），并且将其送到控制系统进行分析比较，当集热器水温（[T1]）大于等于设定值（[t1]）时，控制核心输出信号启动控制电磁阀或循环水泵，冷水进入集热器将热水压入储热水箱；当集热器水温（[T1]）小于设定值（[t1]）时，控制核心不再输出信号，控制电磁阀或循环水泵停止工作。

4）定时控制是效率较低的一种控制模式，操作人员根据实际需要，预先设定系统启停、运行时间或排空时间，系统在设定时间启动泵阀或停止循环泵。

2.4控制系统构建

据以上分析，结合北方地区气候特点及用户需求构建了以凯盈电子有限公司的KING-C型太阳能集热工程控制器为核心，辅以SA136型数码温差控制器进行超温保护、SB252型数码定时器做定时排空控制、SC393电子探极式液位继电器做液位双重保护、水温水位传感器等器件的适合北方地区应用的太阳能热水工程控制系统，见图3所示。该系统综合手动、温差、定温、定时四种控制方式，具有水位监测显示、水温监测显示、数据输入、运行信息显示、自动与手动运行控制、上水控制、集热循环控制、供水控制、防冻控制、辅助燃气锅炉或电加热控制、恒温控制、排空控制、自动保护等功能，适合北方高寒地区使用。

图3 太阳能热水工程控制系统简图

3 结束语

本系统应用于实际工程，经过现场调试、运行及参数测试，系统运行稳定、智能化程度高、保护措施完善，通过对数据的分析计算得到系统产热量稳定、经济效益与环保效益较高，适合在北方高寒地区使用。

参考文献：

[1] 杨永刚.太阳能热水器控制电路的设计[J].产业与科技论坛，2012，11（14）：63-64.

[2] 王怀龙.太阳能热水系统全功能控制仪的开发设计[D].大连理工大学硕士学位论文，2010.

[3] 张世坤，许晓光.我国当前的能源问题及未来能源发展战略[J].能源研究与信息，2004，20 （4）：211-219.

[4] 杨春华.太阳能热水系统在某酒店的应用研究与评价[D].哈尔滨工业大学硕士学位论文，2010.

自动控制类论文范文第10篇

【关键词】电气；自动控制；控制方式

中图分类号：TM92文献标识码A文章编号1006-0278（2013）06-183-01

一、概述

一个理想的控制系统，在其控制过程中应始终使被控量等于给定值。但是，由于系统中储能元件的存在以及能源功率的限制，使得运动部件的加速度受到限制，其速度和位置难以瞬时变化。所以，当给定值变化时，被控量不可能立即等于给定值，而需要经过一个过渡过程，即瞬态过程。所谓瞬态过程就是指系统受到外加信号作用后，被控量随时间变化的全过程。瞬态过程可以反映系统内在性能的好坏，而常见的评价系统优劣的性能指标也是从瞬态过程定义出来的。对系统性能的基本要求有三个方面：稳定性、快速性、准确性。

自动控制理论研究的是如何接受控制对象和环境特征，通过能动地采集和运用信息，施加控制作用，使系统在变化或不确定的条件下正常运行并具有预定功能。它是研究自动控制共同规律的技术科学，其主要内容涉及受控对象、环境特征、控制目标和控制手段以及它们之间的相互作用。具有“自动”功能的装置自古有之，瓦特发明的蒸汽机上离心调速器是比较自觉地运用反馈原理进行设计并取得成功的首例。麦克斯韦对它的稳定性进行分析，于1868年发表的论文当属最早的理论工作。从20世纪20年代到40年代形成了以时域法、频率法和根轨迹法为主要内容的“经典”控制理论。60年代以来，随着计算机技术的发展和航天等高科技的推动，又产生了基于状态空间模型的“现代”控制理论。随着自动化技术的发展，人们力求使设计的控制系统达到最优的性能指标，为了使系统在一定的约束条件喜下，其某项性能指标达到最优而实行的控制称为最优控制。当对象或环境特性变化时，为了使系统能自行调节，以跟踪这种变化并保持良好的品质，又出现了自适应控制。

二、自动控制系统的基本构成及控制方式

（一）开环控制

控制装置与受控对象之间只有顺向作用而无反向联系时，称为开环控制。开环控制的特点是系统结构和控制过程很简单，但抗扰能力差、控制精度不高，故一般只能用于对控制性能要求较低的场合。

（二）闭环控制

控制装置与受控对象之间，不但有顺向作用，而且还有反向联系，既有被控量对控制过程的影响，这种控制称为闭环控制，相应的控制系统称为闭环控制系统。闭环控制系统又被称为反馈控制或按偏差控制。闭环控制系统是通过给定值与反馈量的偏差来实现控制作用的，故这种控制常称为按偏差控制，或称反馈控制。此类系统包括了两种传输信号的通道：由给定值至被控量的通道称为前向通道；由被控量至系统输入端的通道称为反馈通道。闭环系统能减小或消除作用，但若设计调试不当，易产生震荡设置不能正常工作。自动控制原理中所讨论的系统主要是闭环控制系统。

（三）复合控制

反馈控制是在外部的作用下，系统的被控量发生变化后才做出相应调节和控制的，在受控对象具有较大时滞的情况下，其控制作用难以及时影响被控量，进而形成快速有效的反馈控制。前馈补偿控制，则在测量出外部作用的基础上，形成与外部作用相反的控制量，该控制量与相应的外部作用共同作用的结果，使被控量基本不受影响，即在偏差产生之前就进行了防止偏差产生的控制。在这种控制方式中，由于被控量对控制过程不产生影响，故它也属于开环控制。前馈补偿控制与反馈控制相结合，就构成了复合控制。复合控制有两种基本形式：按输入前馈补偿的复合控制和按扰动前馈补偿控制的复合控制。

三、自动控制系统的分类

自动控制系统的分类方法较多，常见的有以下几种：线性系统和非线性系统。由线性微分方程或线性差分方程所描述的系统为线性系统；由非线性方程所描述的系统称为非线性系统；定常系统和事变系统，从系统的数学模型来看，若微分方程的系数不是时间变量的函数则称此类系统为定常系统。否则称为是事变系统。若系统既是线性的又是定常的，则称之为线性定常系统；连续系统、离散系统和采样系统，从系统中的信号来看，若系统各部分的信号都是时间的连续函数即模拟量，则称此系统为连续系统，若系统中有一处或多处信号为时间的离散函数，如脉冲或数码信号，则称之为离散系统。若系统中既有模拟量也有离散信号，则又称为采样系统；恒值系统、随动系统和程序控制系统，若系统的给定值为一定值，而控制任务就是克服骚动，使被控量保持恒值，此类系统称为恒值系统。若系统给定值按照事先不知道的时间函数变化，并要求被控量跟随给定值的变化，则此类系统称为随动系统。若系统的给定值按照一定时间函数变化，并要求被控量随之变化，则此类系统称为程序控制系统。此外，根据组成系统的物理部件的类型，可分为机电控制系统、液压控制系统、气动系统以及生物系统等。根据系统的的被控量，又可分为位置控制系统、速度系统、温度控制系统等。

四、结语