發(fā)布時(shí)間：2023-03-28 15:00:36
序言：寫作是分享個(gè)人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的自動(dòng)控制論文樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請(qǐng)盡情閱讀。
早在上個(gè)世紀(jì)80年代，傳統(tǒng)的DCS控制系統(tǒng)就在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。而到了90年代中期，PLC型的DCS控制系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用，在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制領(lǐng)域內(nèi)處于主導(dǎo)地位。本文以水泥生產(chǎn)自動(dòng)化生產(chǎn)線作為研究對(duì)象，其中，該生產(chǎn)線以西門子S7-400系列控制單元作為主控系統(tǒng)的核心，現(xiàn)場(chǎng)通訊總線為PROFIBUSDP，并選取ET200M型號(hào)的分布式IO接口模塊和S7-300型號(hào)的信號(hào)模塊來(lái)組成控制系統(tǒng)的收集部分。在此基礎(chǔ)上，本文重點(diǎn)論述了面向自動(dòng)化生產(chǎn)線的電子控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案，并分析了程序邏輯控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，以期為相關(guān)電子控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)提供一定的建議。
2面向自動(dòng)化生產(chǎn)線的電子控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案
本次設(shè)計(jì)以水泥工藝生產(chǎn)中的自動(dòng)化控制系統(tǒng)作為研究對(duì)象，該現(xiàn)場(chǎng)單元使用了相對(duì)領(lǐng)先的DCS控制系統(tǒng)，以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和數(shù)據(jù)實(shí)行監(jiān)視管理作為主要功能。具體而言：在該控制系統(tǒng)的中控室部分，由工程師站、操作員站硬件以及相關(guān)軟件組成。電子控制控制柜內(nèi)部包括模擬量隔離器、各種卡件、起始量的輸出、輸入繼電器、各種信號(hào)處理設(shè)備等。集散型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)（DCS）是由通訊總線、控制單元、隔離設(shè)備以及通訊模塊等組成。該廠設(shè)備中存在一個(gè)中央控制室（CCS），收集石灰石破碎、熟料燒結(jié)、水泥包裝、生料調(diào)配及運(yùn)輸?shù)壬a(chǎn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)，對(duì)參數(shù)的設(shè)定進(jìn)行控制，并對(duì)物理設(shè)備的運(yùn)行和系統(tǒng)回路進(jìn)行自動(dòng)控制。在中央控制室內(nèi)，相關(guān)人員都能夠車間工藝參數(shù)實(shí)施操作和管理。中央控制室內(nèi)部還包括工程師站、操作員站、報(bào)警打印機(jī)以及報(bào)告打印機(jī)等部分。其中，工程師站主要任務(wù)是對(duì)邏輯程序進(jìn)行修改，完成系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)視控制以及維護(hù)的需要。通訊網(wǎng)絡(luò)是為了保證系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)安全，尤其是信號(hào)傳輸?shù)目煽?，通訊介質(zhì)一般以光纖為主。在現(xiàn)場(chǎng)控制站（FCS）方面：依據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐的情況，該控制區(qū)域可以劃分為六個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制站，分別是原料粉磨站、石灰石破碎遠(yuǎn)程站、燒成窯頭控制站，窯尾控制站，水泥粉磨站、水泥包裝控制站等。在現(xiàn)場(chǎng)控制站中，一般在低壓配電室內(nèi)安裝各個(gè)自動(dòng)控制模塊，這樣有助于DCS控制系統(tǒng)的統(tǒng)一性和完整性。
3程序邏輯控制的實(shí)現(xiàn)
3.1功能說(shuō)明（1）在對(duì)機(jī)組電機(jī)的開啟順序設(shè)定上主要根據(jù)機(jī)組的步狀態(tài)字，保證電機(jī)在啟動(dòng)功能上符合設(shè)定的時(shí)間間隔。依據(jù)機(jī)組狀態(tài)字上的命名規(guī)定，能夠比較容易的借助機(jī)組號(hào)來(lái)匹配到對(duì)應(yīng)的步狀態(tài)字，還能夠運(yùn)用步狀態(tài)字來(lái)對(duì)應(yīng)的機(jī)組號(hào)進(jìn)行查詢。（2）在電機(jī)控制功能模塊對(duì)內(nèi)部邏輯完成相應(yīng)的執(zhí)行后，可以在DR管腳上輸出相應(yīng)的運(yùn)算結(jié)果，而且能夠直接停止控制電機(jī)。（3）依據(jù)經(jīng)驗(yàn)，電機(jī)開啟時(shí)間通常不會(huì)超過(guò)1秒，這個(gè)啟動(dòng)時(shí)間比較符合于大部分電機(jī)。對(duì)于部分對(duì)啟動(dòng)時(shí)間延遲具有較長(zhǎng)要求的電機(jī)，在啟動(dòng)時(shí)可以借助于延遲程序。（4）在電機(jī)聯(lián)鎖上，該電子控制系統(tǒng)存在三種聯(lián)鎖信號(hào)：分別是設(shè)備聯(lián)鎖、啟動(dòng)聯(lián)鎖以及運(yùn)行聯(lián)鎖。用“1”來(lái)表示連鎖滿足的含義，也就設(shè)計(jì)可以啟動(dòng)；“0”則意味著不滿足，也即不可以啟動(dòng)。對(duì)于啟動(dòng)聯(lián)鎖，通常大型設(shè)備都只會(huì)輸出一個(gè)允許啟動(dòng)的指令，把信號(hào)接入到功能模塊。在運(yùn)行連鎖上，依據(jù)工藝程序，該設(shè)備前的全部主要設(shè)備都可以常規(guī)啟動(dòng)，那么該設(shè)備才可以獲得啟動(dòng)指令。（5）電機(jī)控制字?？梢园衙恳粋€(gè)控制位共同組合為一個(gè)字節(jié)，直接傳輸給功能模塊，從而更加高效、快捷。電機(jī)狀態(tài)字在編號(hào)上依據(jù)同一個(gè)規(guī)則進(jìn)行統(tǒng)一編排。（6）電機(jī)的下位調(diào)試。通常該電子控制系統(tǒng)內(nèi)，下位調(diào)試就是對(duì)STEP7編程進(jìn)行直接調(diào)試。
3.2計(jì)算機(jī)監(jiān)控組件實(shí)現(xiàn)在整個(gè)電子控制系統(tǒng)內(nèi)，邏輯程序控制系統(tǒng)獨(dú)立于計(jì)算機(jī)監(jiān)控組件，二者作為各自自主運(yùn)行的控制單元。不過(guò)，由于二者都應(yīng)用SIMATIC的通訊協(xié)議與總線網(wǎng)絡(luò)后，這兩個(gè)控制單元了一定的整體性。工業(yè)以太網(wǎng)為主的通訊中介不僅可以服務(wù)于控制站與控制站間的通信，還可以作為操作站與控制站之間的穩(wěn)定介質(zhì)，有助于以上不但站點(diǎn)之間數(shù)據(jù)的及時(shí)傳輸。在控制站點(diǎn)和現(xiàn)場(chǎng)模塊間，該系統(tǒng)主要借助于分布式IO來(lái)完成通訊需要，借助于穩(wěn)定安全的通訊總線能夠把現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)及時(shí)發(fā)送給相應(yīng)的控制單元。對(duì)于該DCS的控制核大腦，主要包括了計(jì)算機(jī)監(jiān)控組件、網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)以及邏輯程序控制系統(tǒng)等三個(gè)構(gòu)成部分。這意味著現(xiàn)場(chǎng)必須配備有必有的計(jì)算機(jī)監(jiān)控設(shè)備，在此基礎(chǔ)上DCS控制系統(tǒng)可以高效、及時(shí)、精確地完成自動(dòng)化生產(chǎn)線的控制任務(wù)。
4結(jié)語(yǔ)
計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)控制系統(tǒng)主要由工業(yè)生產(chǎn)對(duì)象和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)兩個(gè)大部分構(gòu)成，通過(guò)計(jì)算機(jī)將被控端的相關(guān)數(shù)據(jù)和參數(shù)進(jìn)行采樣分析，通過(guò)輸入通道將模擬量轉(zhuǎn)化成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行數(shù)字化的控制，并通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行監(jiān)控，通過(guò)計(jì)算機(jī)完成控制、運(yùn)算、判斷、比較等各項(xiàng)功能，計(jì)算機(jī)通過(guò)實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集進(jìn)行實(shí)時(shí)決策和控制，適時(shí)的向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出控制指令。通過(guò)上述過(guò)程的不斷重復(fù)執(zhí)行，使整個(gè)系統(tǒng)按照靜態(tài)和動(dòng)態(tài)指令進(jìn)行控制和執(zhí)行。通過(guò)計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)控制系統(tǒng)包括被控對(duì)象和計(jì)算機(jī)兩大部分構(gòu)成，其中硬件包括控制主計(jì)算機(jī)、設(shè)備和接口電路等構(gòu)成，通過(guò)各傳感器將信號(hào)采集，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)將數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行反饋控制，軟件系統(tǒng)包括通用軟件和開發(fā)軟件，開發(fā)軟件具有各種數(shù)字語(yǔ)言處理程序、編輯程序、仿真程序等。自動(dòng)控制的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)根據(jù)控制對(duì)象的不同，所采用的控制系統(tǒng)也不同。應(yīng)用最多的是操作指導(dǎo)控制，它的特點(diǎn)是可以將生產(chǎn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和加工處理，操作者根據(jù)這些參數(shù)進(jìn)行必要的操作和控制，這個(gè)系統(tǒng)最大的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單、穩(wěn)定可靠，常用于數(shù)據(jù)檢測(cè)和數(shù)字模型的處理和新程序的調(diào)試等。另一類分級(jí)控制系統(tǒng)的應(yīng)用也是比較多的，它是由幾臺(tái)大中小型的計(jì)算機(jī)組成，分別執(zhí)行各種功能，分為指揮計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和控制級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，可以根據(jù)管理的范圍和企業(yè)規(guī)模的大小分為公司級(jí)、工廠級(jí)和車間級(jí)等。在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，單片機(jī)的應(yīng)用也是非常廣泛的，單片機(jī)具有可靠性高、功能強(qiáng)、體積小的優(yōu)勢(shì)，具有擴(kuò)展性強(qiáng)的功能，可以實(shí)現(xiàn)多級(jí)和分布式控制。
二、職校教學(xué)中單片機(jī)控制的開發(fā)及應(yīng)用分析
在職校教學(xué)中，單片機(jī)應(yīng)用的開發(fā)過(guò)程有別于一般的電子產(chǎn)品的開發(fā)，除了硬件設(shè)計(jì)的合理和接線準(zhǔn)確外，還要進(jìn)行軟件的編輯，要考慮軟件和硬件的兼容性。對(duì)于單片機(jī)控制系統(tǒng)的開發(fā)一般是要根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)的功能確定總體的設(shè)計(jì)方案、進(jìn)行硬件和軟件開發(fā)、在設(shè)備上開展仿真測(cè)試和實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行設(shè)備的安裝和調(diào)試、最后是產(chǎn)品化的生產(chǎn)和推廣應(yīng)用。硬件的開發(fā)要在系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的框架下完成，軟件的開發(fā)具有實(shí)時(shí)性、可靠性和靈活性的特點(diǎn)，采用模塊化開發(fā)的方法，進(jìn)行主程序開發(fā)、子程序開發(fā)、中斷服務(wù)程序的開發(fā)等，在各個(gè)模塊內(nèi)還可以細(xì)化順序結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)、分支結(jié)構(gòu)等。在安裝調(diào)試時(shí)要確認(rèn)軟件和硬件的設(shè)計(jì)合理和準(zhǔn)確，符合要求后再進(jìn)行正式的安裝和調(diào)試，根據(jù)控制的效果和要求對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)行測(cè)試和驗(yàn)證，滿足設(shè)計(jì)方案的目標(biāo)和要求。
三、結(jié)語(yǔ)
1.1電氣工程自動(dòng)化工程體系優(yōu)缺點(diǎn)同時(shí)存在
現(xiàn)在我國(guó)運(yùn)行的電氣工程自動(dòng)化工程采取的控制系統(tǒng)一般有集中監(jiān)控、DCS（分布式控制）兩種。首先集中控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于，它將全部功能都安置在一個(gè)處理器中，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、維護(hù)以及運(yùn)行等方面都比較簡(jiǎn)單。其劣勢(shì)在于處理器承擔(dān)的任務(wù)量較大；在此控制體系中，隔離器件閉鎖和斷路器聯(lián)鎖是運(yùn)用硬接線進(jìn)行連接，在設(shè)備擴(kuò)容等方面比較困難，其操作難度也比較大。其次DCS系統(tǒng)是在集中控制系統(tǒng)的前提下設(shè)計(jì)并發(fā)展起來(lái)的，在現(xiàn)代電氣工程自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)中獲得較為廣泛的應(yīng)用。其劣勢(shì)在于使用和傳統(tǒng)儀表相似的模擬儀表，減少系統(tǒng)安全可靠性，在維修環(huán)節(jié)也比較困難，各個(gè)設(shè)計(jì)廠家沒有規(guī)范而統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，加重維修的成本，并且其價(jià)格比較高。
1.2電氣工程自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)還不具備標(biāo)準(zhǔn)化端口
電氣工程自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)接口到目前為止還沒有統(tǒng)一、完善的標(biāo)準(zhǔn)，這種情況提升工程造價(jià)，阻礙數(shù)據(jù)資源共享的實(shí)現(xiàn)。自動(dòng)化體系設(shè)計(jì)方案很重要，然而很多企業(yè)沒有規(guī)范的方案，各個(gè)廠家和企業(yè)間硬件和軟件交換數(shù)據(jù)有差異，導(dǎo)致企業(yè)間難以深入的交流和信息交換。同時(shí)電氣工程自動(dòng)化工程控制沒有實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一化，難以根據(jù)客戶要求設(shè)計(jì)、建立規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的電氣工程自動(dòng)化工程控制體系。
1.3電氣工程自動(dòng)化工程控制沒有實(shí)現(xiàn)專業(yè)化
在電氣工程自動(dòng)化工程控制設(shè)計(jì)、安裝以及操作等環(huán)節(jié)，相關(guān)工作人員的專業(yè)技術(shù)比較薄弱，需要進(jìn)一步提高。此外我國(guó)電氣工程自動(dòng)化工程控制習(xí)題創(chuàng)新能力不足，一般產(chǎn)品屬于中低檔，需要提高其創(chuàng)新能力。
2構(gòu)建電氣工程自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)的發(fā)展對(duì)策
2.1建立一體化的電氣工程自動(dòng)化工程控制體系
要從各個(gè)環(huán)節(jié)建立起具有一體化的電氣工程自動(dòng)化工程控制體系。首先國(guó)家要按照電氣工程自動(dòng)化工程控制體系具有技術(shù)水平和技術(shù)特點(diǎn)，制定統(tǒng)一的產(chǎn)品規(guī)范。其次廠家和企業(yè)要加強(qiáng)交流，從設(shè)備精簡(jiǎn)、調(diào)試與維修以及技術(shù)合理性等多方面向規(guī)范化的方向進(jìn)行制造和生產(chǎn)，讓控制體系更科學(xué)。最后要研發(fā)出新型、操控更方便的一體化控制系統(tǒng)，可以運(yùn)用社會(huì)性質(zhì)和分工外包間的協(xié)作，讓零部件的生產(chǎn)走商業(yè)化生產(chǎn)的路線，促進(jìn)電子工程自動(dòng)化工程控制體系的一體化。
2.2運(yùn)用國(guó)際化生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)
IEC61850是現(xiàn)在控制系統(tǒng)廠家所認(rèn)可的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，可以參照這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)控制體系進(jìn)行研究和開發(fā)。另外可以運(yùn)用微軟公司所制定的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，由于企業(yè)策劃電氣工程自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)時(shí)，PC系統(tǒng)是連接管理系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的中間系統(tǒng)，其接口具有標(biāo)注化，能夠保證廠家和企業(yè)間實(shí)施軟件和硬件的數(shù)據(jù)交換，妥善的解決由于通訊而產(chǎn)生的問題。
2.3引進(jìn)和培養(yǎng)電氣工程自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)的專業(yè)人才
隨著電氣工程自動(dòng)化工程控制逐漸集成化和高智能化，對(duì)其制造人員、維修人員和安裝人員都具有很高的要求，所以要引進(jìn)和培養(yǎng)專業(yè)技術(shù)較強(qiáng)的人員。首先企業(yè)要培養(yǎng)具有實(shí)際操作能力的人才，他們要了解和掌握軟件和硬件系統(tǒng)的操作。其次對(duì)安裝人員記性專業(yè)技術(shù)進(jìn)行培訓(xùn)，使之懂得安裝的流程和技術(shù)。最后要更新技術(shù)人員的知識(shí)結(jié)構(gòu)，可以引進(jìn)人才，通過(guò)引進(jìn)人才的“傳幫帶”，培養(yǎng)新人，促進(jìn)他們?cè)诰S修和系統(tǒng)保養(yǎng)等方面的學(xué)習(xí)，提高工程系統(tǒng)安全可靠性。
3結(jié)語(yǔ)
1.1電氣工程自動(dòng)化模型得到了簡(jiǎn)化。
通常而言，在電氣工程自動(dòng)化控制達(dá)到智能化目的之前往往需要建立相應(yīng)的模型，除此之外，在模型建立的時(shí)候還需要綜合考慮到很多會(huì)直接或者間接影響模型的參數(shù)。鑒于此，通過(guò)模型來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制歸納的說(shuō)就是通過(guò)相關(guān)的動(dòng)態(tài)方程來(lái)控制和反饋數(shù)據(jù)的，但是通過(guò)這種方式是無(wú)法保證在數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠陂g不出現(xiàn)意外狀況來(lái)影響數(shù)據(jù)的傳輸以及反饋，這樣一來(lái)數(shù)據(jù)的及時(shí)性和準(zhǔn)確性就無(wú)法得到保證了，使得理論結(jié)果與現(xiàn)實(shí)實(shí)踐之間出現(xiàn)偏差也就不足為奇了，這會(huì)導(dǎo)致電氣工程自動(dòng)化控制的工作效率大大的降低。然而我們通過(guò)實(shí)踐得出，引入智能化技術(shù)能夠非常有效的跳過(guò)設(shè)計(jì)與建立模型這一環(huán)節(jié)，可以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)的自動(dòng)化，從根本上降低了出現(xiàn)上述情況的可能性和風(fēng)險(xiǎn)，在很大程度上避免了那些不可控制的客觀因素發(fā)生，提高了控制器的精確度和自動(dòng)化的控制效率。
1.2確保電氣工程自動(dòng)化控制的統(tǒng)一。
傳統(tǒng)的自動(dòng)化控制器一般地說(shuō)都是就某個(gè)模型對(duì)象來(lái)加以控制的，事實(shí)證明，這種方式對(duì)于單個(gè)的模型控制效果良好，但是無(wú)法統(tǒng)一而全面的控制電氣工程自動(dòng)化控制系統(tǒng)，這樣一來(lái)就極易造成不同的模型之間各不相同。然而智能化電氣工程的自動(dòng)化控制就可以有效避免模型設(shè)計(jì)的這一環(huán)節(jié)，因此無(wú)法控制模型的復(fù)雜性這一問題就不復(fù)存在了，這不管是對(duì)于指定的對(duì)象或者非指定對(duì)象都能夠保證控制上的一致性，從根本上確保了電氣工程自動(dòng)化控制的統(tǒng)一，這樣一來(lái)不僅大大提高了自動(dòng)化控制器的工作效率，工作質(zhì)量也得到了質(zhì)的提高。
1.3有效控制了電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)。
前面已經(jīng)講到，智能化技術(shù)能夠控制和反饋對(duì)電氣工程中所有設(shè)備的數(shù)據(jù)，與此同時(shí)還能夠有效根據(jù)響應(yīng)時(shí)間、下降時(shí)間和魯棒性變化等參數(shù)來(lái)對(duì)電氣工程自動(dòng)化的控制程度實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)，這樣一來(lái)就可以節(jié)省了重新建立模型的時(shí)間，另外還可以在第一時(shí)間來(lái)處理因客觀因素以及預(yù)警自動(dòng)化控制過(guò)程中所造成的錯(cuò)誤。這樣及時(shí)的處理和高效的警惕大大降低了風(fēng)險(xiǎn)，節(jié)省了很多的人力物力財(cái)力的消耗，從而更好的實(shí)現(xiàn)了對(duì)電氣工程自動(dòng)化系統(tǒng)的有效控制。
2、智能化技術(shù)的有效應(yīng)用
就目前而言，智能化技術(shù)在電氣工程中主要應(yīng)用表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面。
2.1模糊邏輯與控制。
一般地說(shuō)，電氣工程的自動(dòng)化控制系統(tǒng)中都會(huì)含有一定數(shù)量的模糊控制器，它能很好的代替PID控制器。就目前而言，模糊邏輯的控制主要有M型與S型兩種應(yīng)用類型，但是有一點(diǎn)需要強(qiáng)調(diào)的是，這兩種控制器都有各自的規(guī)則庫(kù)，又可以叫做ifthem的模糊規(guī)則集。其中S型控制器的規(guī)則為if。X是G，y是H，則W=f(X,Y)，這里所說(shuō)的G與H指的都是模糊集，下面分別對(duì)這兩種應(yīng)用類型進(jìn)行介紹。M型控制器主要由模糊化、知識(shí)庫(kù)、推理機(jī)與反模糊化這四大部分所共同構(gòu)成，主要用于實(shí)現(xiàn)變量的測(cè)量、量化、模糊化的目的，其隸屬函數(shù)的形式也是多種多樣的；知識(shí)庫(kù)主要是由語(yǔ)言控制的數(shù)據(jù)庫(kù)與規(guī)則庫(kù)兩個(gè)部分，其開發(fā)方式是將專家知識(shí)與經(jīng)歷置于控制及應(yīng)用目標(biāo)上。值得注意的是，在建模的過(guò)程中，一定要使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的推理機(jī)與模糊控制器對(duì)其加以操作；推理機(jī)同樣也是模糊控制器中不可或缺的重要組成部分，它能夠很好地模仿人類決策與推理模糊控制行為；反模糊化主要用來(lái)量化與反模糊化，它包括的技術(shù)種類也比較多，其中應(yīng)用得最為廣泛的當(dāng)屬中間平均技術(shù)與最大化的反模糊化這兩種了。
2.2優(yōu)化設(shè)計(jì)與診斷故障。
在過(guò)去的很長(zhǎng)一段時(shí)間里，設(shè)計(jì)產(chǎn)品通常都是依靠實(shí)驗(yàn)或者傳統(tǒng)手工檢驗(yàn)來(lái)完成，通過(guò)這種方式所得方案往往不是最優(yōu)方案。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的蓬勃發(fā)展以及在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，越來(lái)越多的電氣工程產(chǎn)品開始更多的選擇使用CAD來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。這樣大大減短了產(chǎn)品的開發(fā)周期，如果在這個(gè)過(guò)程中很好地滲透智能化技術(shù)，可謂是如虎添翼，使其設(shè)計(jì)質(zhì)量與效率得到大大的提升，專家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就是一個(gè)典型案例。不僅如此，智能化技術(shù)在優(yōu)化設(shè)計(jì)還體現(xiàn)在遺傳算法方面。眾所周知，遺傳算法是當(dāng)前全世界范圍內(nèi)比較先進(jìn)的計(jì)算法，其最大的優(yōu)勢(shì)之處在于計(jì)算精度高，因此在電氣工程中得到了親睞，而且在其中也起到了極其重要的作用。除此之外，故障和它的預(yù)兆在電氣工程中的關(guān)系是錯(cuò)綜復(fù)雜的，具有不確定與非線性的特點(diǎn)，這給我們的判斷帶來(lái)很大的困擾。
3、總結(jié)語(yǔ)
自動(dòng)化控制技術(shù)對(duì)化工生產(chǎn)的控制主要表現(xiàn)在模型的檢測(cè)分析和儀表的實(shí)時(shí)控制兩方面。模型的監(jiān)測(cè)分析要求對(duì)整個(gè)生產(chǎn)工藝的全過(guò)程進(jìn)行有效地監(jiān)督和控制，這個(gè)過(guò)程要求監(jiān)督科控制人員在明確模型系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的前提下，了解模型分析困難的主要影響因素，通過(guò)系統(tǒng)轉(zhuǎn)接知識(shí)庫(kù)提供的材料在第一時(shí)間內(nèi)找尋到合適的事故處理辦法。自動(dòng)化控制技術(shù)對(duì)化工生產(chǎn)的控制是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)監(jiān)控和有效處理生產(chǎn)故障的依據(jù)。儀表的實(shí)時(shí)監(jiān)控主要針對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中隨處可見的儀表設(shè)備，儀表借助相關(guān)信息可以及時(shí)反映出化工生產(chǎn)的實(shí)際狀況，有實(shí)際生產(chǎn)工作經(jīng)驗(yàn)的員工可以根據(jù)儀表上的數(shù)據(jù)信息及時(shí)處理生產(chǎn)過(guò)程中的各種安全隱患。
2.緊急停車系統(tǒng)的應(yīng)用
緊急停車系統(tǒng)依據(jù)自動(dòng)化控制和安全聯(lián)鎖在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用十分廣泛。假如某設(shè)備出現(xiàn)故障需要檢驗(yàn)和維修，系統(tǒng)會(huì)在第一時(shí)間內(nèi)啟動(dòng)緊急停車系統(tǒng)，設(shè)備停止作業(yè)后，維修人員既可以開始維修工作。在實(shí)際生產(chǎn)必然存在突然停止動(dòng)力供應(yīng)的情況，化工生產(chǎn)過(guò)程中這種突發(fā)事故很多，緊急停車系統(tǒng)可以有效地解決因突然停止動(dòng)力供應(yīng)產(chǎn)生的意外損失，在保障生產(chǎn)安全的同時(shí)，還能為化工生產(chǎn)的順利進(jìn)行提供保障?；どa(chǎn)中的緊急剎車系統(tǒng)不能與其他設(shè)備同時(shí)存在，在保持獨(dú)立設(shè)置的同時(shí)，既不影響其他設(shè)備的正常工作，也不會(huì)因?yàn)橄到y(tǒng)突然啟動(dòng)引發(fā)的系統(tǒng)問題。最后，化工生產(chǎn)技術(shù)人員還應(yīng)該減少緊急剎車系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的冗余設(shè)備，為系統(tǒng)的安全運(yùn)行提供動(dòng)力保障。因此緊急剎車系統(tǒng)的使用必須堅(jiān)持故障安全的原則，只有保障系統(tǒng)設(shè)備的安全運(yùn)行才能從根本上發(fā)揮緊急剎車系統(tǒng)的作用。
3.安全自動(dòng)化裝置的應(yīng)用
安全自動(dòng)化裝置是自動(dòng)化控制及安全聯(lián)鎖在化工安全生產(chǎn)中的應(yīng)用形式之一。安全自動(dòng)化裝置在化工安全生產(chǎn)中的主要目的有：第一，在實(shí)際施工過(guò)程中，如果施工人員很難發(fā)現(xiàn)安全隱患，安全裝置在接受到安全隱患信號(hào)后將會(huì)自動(dòng)發(fā)出報(bào)警動(dòng)作，實(shí)際施工中安全自動(dòng)化裝置發(fā)出相應(yīng)動(dòng)作的事例有：對(duì)有毒氣體進(jìn)行密封隔離、發(fā)生火災(zāi)時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)滅火裝置等。第二，安全裝置的自動(dòng)化還能有效處理施工現(xiàn)場(chǎng)工作人員難以解決的困難，減少因施工人員親自解決施工危害產(chǎn)生的傷亡和經(jīng)濟(jì)損失，減少施工過(guò)程中各種不必要的意外事故。
4.自動(dòng)連鎖報(bào)警裝置的應(yīng)用
關(guān)鍵詞：本機(jī)振蕩器直接數(shù)字頻率合成自動(dòng)頻率控制脈內(nèi)測(cè)頻
雷達(dá)系統(tǒng)根據(jù)其工作頻率一般分為米波雷達(dá)、分米波雷達(dá)和厘米波雷達(dá)，其接收機(jī)通常是超外差形式的。分米波雷達(dá)和厘米波雷達(dá)由于其工作頻率較高，一般都有自動(dòng)頻率控制（AFC）系統(tǒng)，控制本振頻率自動(dòng)跟蹤發(fā)射頻率的變化，或者控制發(fā)射頻率自動(dòng)穩(wěn)定在本振頻率對(duì)應(yīng)的頻率點(diǎn)上，保證雷達(dá)接收機(jī)的中頻頻率穩(wěn)定。但是傳統(tǒng)的模擬式單環(huán)路或雙環(huán)路AFC系統(tǒng)由于受模擬電路本身的局限，使得AFC的跟蹤速度慢、跟蹤頻率范圍窄、精度低，甚至有可能出現(xiàn)錯(cuò)誤跟蹤的情況；此外，控制本振的自頻控雷達(dá)由于在本機(jī)振蕩器上加裝了頻率調(diào)整裝置，影響了本振的頻率穩(wěn)定度，這對(duì)動(dòng)目標(biāo)雷達(dá)而言是難以接受的。米波雷達(dá)由于其工作頻率較低，基本上沒有自動(dòng)頻率控制系統(tǒng)，但是米波雷達(dá)的發(fā)射機(jī)工作頻率和接收機(jī)本機(jī)振蕩頻率由于環(huán)境溫度、電源電壓和負(fù)載變化而發(fā)生一定的變化，其變化范圍從幾十千赫茲到數(shù)百千赫茲，通常在500～600kHz之間。雖然由此造成的中頻頻率變化量的絕對(duì)值不會(huì)超出中頻放大器的通頻帶范圍（中頻放大器的通頻帶通常≤1MHz），但是數(shù)百千赫茲的變化量使回波信號(hào)不能得到最有效的放大，造成雷達(dá)接收機(jī)技術(shù)、戰(zhàn)術(shù)性能降低，此時(shí)即使加裝DSU（DigitalStableUnit）設(shè)備，也由于中頻頻率漂移的影響，使DSU的性能無(wú)法得到最有效的發(fā)揮。
應(yīng)用鎖相環(huán)頻率合成技術(shù)實(shí)現(xiàn)雷達(dá)自動(dòng)頻率控制系統(tǒng)已經(jīng)是比較成熟的技術(shù)方案，這種方案的應(yīng)用解決了非相參雷達(dá)的自動(dòng)頻率跟蹤與本振頻率穩(wěn)定度之間的矛盾，但是鎖相環(huán)固有的大慣性、大步進(jìn)間隔和非線性誤差卻嚴(yán)重地限制著鎖相環(huán)自動(dòng)頻率控制系統(tǒng)的性能，使其無(wú)法滿足高速、高頻率分辨率、大帶寬的要求。
DDS技術(shù)是近幾年來(lái)迅速發(fā)展的頻率合成技術(shù)，它采用全數(shù)字化的技術(shù)，具有集成度高、體積小、相對(duì)帶寬寬、頻率分辨率高、跳頻時(shí)間短、相位連續(xù)性好、可以寬帶正交輸出、可以外加調(diào)制的優(yōu)點(diǎn)，并能直接與單片機(jī)接口構(gòu)成智能化的頻率源?；贒DS技術(shù)的自適應(yīng)米波雷達(dá)自動(dòng)頻率控制系統(tǒng)是新一代的自動(dòng)頻率控制（AFC）系統(tǒng)，它以直接數(shù)字頻率合成技術(shù)（DDS）為基礎(chǔ)，以單片機(jī)為控制核心，通過(guò)高速高精度脈內(nèi)頻率測(cè)量模塊對(duì)雷達(dá)發(fā)射頻率進(jìn)行精確測(cè)量，然后由單片機(jī)控制DDS，對(duì)發(fā)射頻率進(jìn)行搜索和跟蹤。因此它是一種易于實(shí)現(xiàn)的數(shù)字式智能化自適應(yīng)頻率控制系統(tǒng)。
圖2DDS頻率合成模塊結(jié)構(gòu)圖
1系統(tǒng)組成及工作原理
基于DDS技術(shù)的自適應(yīng)米波雷達(dá)自動(dòng)頻率控制系統(tǒng)主要由高速脈內(nèi)頻率測(cè)量模塊、DDS頻率合成模塊、單片機(jī)和包括頻率顯示、控制鍵盤的人機(jī)接口模塊組成，如圖1所示。
系統(tǒng)采用高速高精度實(shí)時(shí)脈內(nèi)頻率測(cè)量技術(shù)，利用頻率穩(wěn)定度高達(dá)10－9的高穩(wěn)恒溫時(shí)標(biāo)對(duì)頻率進(jìn)行倒計(jì)數(shù)法測(cè)量，由單片機(jī)對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行分析處理，并控制DDS頻率合成模塊，完成對(duì)發(fā)射頻率的搜索和跟蹤。系統(tǒng)中除了DDS輸出后的濾波、放大電路采用模擬電路外，其它全部采用高速數(shù)字電路，并結(jié)合了單片機(jī)具有的可編程能力，使系統(tǒng)避免了傳統(tǒng)模擬式AFC的缺陷，能夠?qū)崿F(xiàn)更加靈活的控制。
雷達(dá)開機(jī)后，系統(tǒng)首先工作于搜索模式：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制DDS頻率合成模塊輸出本振頻率的最低值，與從發(fā)射機(jī)耦合過(guò)來(lái)并經(jīng)過(guò)衰減后的發(fā)射脈沖頻率混頻，取出下變頻后的中頻信號(hào)，經(jīng)過(guò)頻率測(cè)量模塊測(cè)量后將結(jié)果送入單片機(jī)，單片機(jī)若判斷頻率測(cè)量結(jié)果不是規(guī)定的中頻頻率值，則控制DDS頻率合成模塊將輸出的本振頻率按規(guī)定的步長(zhǎng)（通常是頻率測(cè)量系統(tǒng)的頻率分辨率）調(diào)高，重復(fù)此過(guò)程，直到頻率測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量得到的頻率值為規(guī)定的中頻頻率值為止。若搜索過(guò)程中本振頻率達(dá)到上限時(shí)仍未搜索到規(guī)定的中頻頻率值，則返回到本振頻率最低值，重新開始新一輪的搜索。系統(tǒng)一旦搜索到規(guī)定的中頻頻率值就進(jìn)入跟蹤狀態(tài)。
在跟蹤狀態(tài)，頻率測(cè)量模塊對(duì)每一個(gè)發(fā)射脈沖頻率與本振頻率下變頻得到的中頻脈沖頻率進(jìn)行實(shí)時(shí)精確測(cè)量，在發(fā)射脈沖結(jié)束時(shí)將測(cè)量結(jié)果送入單片機(jī)。單片機(jī)立即根據(jù)測(cè)量結(jié)果計(jì)算出響應(yīng)的本振頻率調(diào)整量，并控制DDS頻率合成模塊調(diào)整輸出頻率，保證在目標(biāo)回波信號(hào)到達(dá)接收機(jī)時(shí)，本振信號(hào)已經(jīng)調(diào)整到與該發(fā)射脈沖頻率對(duì)應(yīng)的頻率點(diǎn)上，使目標(biāo)回波信號(hào)下變頻后的頻率值為準(zhǔn)確的中頻頻率值，從而保證目標(biāo)回波信號(hào)能夠得到最有效的放大。
跟蹤模式實(shí)質(zhì)上是一個(gè)自適應(yīng)的控制過(guò)程：某一發(fā)射脈沖的頻率比前一發(fā)射脈沖的頻率升高（降低）在本振頻率不變的條件下，中頻頻率升高（降低）頻率測(cè)量模塊的測(cè)量結(jié)果升高（降低）單片機(jī)得到測(cè)量結(jié)果后控制DDS頻率合成模塊，使之輸出的本振頻率相應(yīng)升高（降低）中頻頻率降低（升高）到規(guī)定值。
2硬件結(jié)構(gòu)
2．1DDS頻率合成模塊
DDS頻率合成模塊以DDS芯片AD9854為核心，包括濾波電路、放大電路和與單片機(jī)的接口電路，圖2是其組成框圖。
AD公司推出的AD9854是DDS芯片中的典型代表之一，它具有300MHz的內(nèi)部時(shí)鐘，4～20倍的內(nèi)部可編程倍頻器使外部輸入的時(shí)鐘信號(hào)頻率可以從15MHz到75MHz，另外具有100MHz的并行接口總線，內(nèi)置正交雙通道DAC輸出，具有多種編程工作方式，能產(chǎn)生線性調(diào)頻信號(hào)和非線性調(diào)頻信號(hào)等復(fù)雜信號(hào)。
AD9854采用CMOS結(jié)構(gòu)，工作電壓為3．3V，而單片機(jī)AT89C51工作在5V電壓下，其總線電平是5V的TTL電平，為保證AD9854的正常工作，必須經(jīng)電平轉(zhuǎn)換后再與AD9854接口，AD9854的時(shí)鐘信號(hào)也必須經(jīng)過(guò)電平轉(zhuǎn)換后送到AD9854的時(shí)鐘引腳。AD9854有正交雙通道DAC輸出，每一個(gè)通道都是反相的互補(bǔ)輸出，經(jīng)MAX436放大后濾波，然后再經(jīng)MAX436放大到雷達(dá)要求的本振電平。兩路輸出中的一路用于和發(fā)射脈沖混頻，將下變頻后的中頻信號(hào)送到頻率測(cè)量模塊進(jìn)行頻率測(cè)量，系統(tǒng)已經(jīng)知道DDS頻率合成模塊輸出的本振頻率，測(cè)量出發(fā)射脈沖的中頻頻率就能計(jì)算出發(fā)射頻率；另一路作為接收機(jī)的本振信號(hào)。
根據(jù)奈奎斯特采樣定律，當(dāng)DDS系統(tǒng)的時(shí)鐘為300MHz時(shí)，其輸出頻率的上限是150MHz，在工程應(yīng)用中通常只使用到時(shí)鐘頻率的40％，即120MHz。某型米波雷達(dá)的本振頻率上限略高于120MHz，經(jīng)查閱AD9854的數(shù)據(jù)手冊(cè)，其輸出頻率能夠達(dá)到理論的150MHz；同時(shí)經(jīng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，AD9854能夠在雷達(dá)本振頻率上限值處穩(wěn)定工作，且輸出信號(hào)質(zhì)量完全可以滿足雷達(dá)系統(tǒng)對(duì)本振的要求。
2．2高速高精度脈內(nèi)頻率測(cè)量模塊
高速高精度脈內(nèi)頻率測(cè)量模塊采用倒計(jì)數(shù)法進(jìn)行頻率測(cè)量，主要由下變頻混頻器、濾波整形電路、計(jì)數(shù)器T0、計(jì)數(shù)器T1和時(shí)序控制電路組成。圖3是其結(jié)構(gòu)的組成框圖，圖4是倒計(jì)數(shù)法頻率測(cè)量的時(shí)序圖。
倒計(jì)數(shù)法測(cè)頻是用被測(cè)信號(hào)的N個(gè)周期形成一個(gè)計(jì)數(shù)門時(shí)間T＝N·Tx，在T時(shí)間內(nèi)由時(shí)標(biāo)F0計(jì)數(shù)，這樣一來(lái)測(cè)頻就相當(dāng)于測(cè)量門寬T，T的最大量化誤差是T0，Tx的最大量化誤差是T0/N。
某型雷達(dá)的發(fā)射脈沖的寬度是13μs，考慮到其發(fā)射機(jī)是單級(jí)振蕩式發(fā)射機(jī)，每個(gè)脈沖在起振和停振的過(guò)程中振蕩不穩(wěn)定，因此取中間的10μs作為測(cè)頻區(qū)間。該型雷達(dá)的第一中頻頻率為30MHz，在正常工作時(shí)，發(fā)射脈沖與本振信號(hào)下變頻的輸出頻率應(yīng)該是準(zhǔn)確的30MHz，在10μs的測(cè)頻時(shí)間內(nèi)應(yīng)有300個(gè)脈沖，即可取N＝300；高穩(wěn)定的時(shí)標(biāo)的頻率是100MHz，T0＝10ns，相應(yīng)的Tx的最大誤差是T0／300＝1／30ns，據(jù)此可計(jì)算出測(cè)頻的分辨率是30kHz，相對(duì)于雷達(dá)中頻放大器接近1MHz的帶寬而言，此指標(biāo)完全能夠滿足雷達(dá)系統(tǒng)的要求。用頻譜分析儀實(shí)際測(cè)得的系統(tǒng)跟蹤誤差如表1所示。
表1實(shí)際測(cè)得的系統(tǒng)跟蹤誤差表
發(fā)射頻率/MHz147.000147.500148.000148.500149.000149.500
本振輸出頻率/MHz116.999117.495118.008118.492118.990119.493
跟蹤誤差/kHz-1-5+8-8-10-7
發(fā)射頻率/MHz150.000150.500151.000151.500152.000152.500
本振輸出頻率/MHz119.995120.490120.990121.510122.005122.500
跟蹤誤差/kHz-5-10-10+10+50
模塊的工作過(guò)程是：當(dāng)雷達(dá)觸發(fā)脈沖到來(lái)時(shí)，時(shí)序控制電路打開計(jì)數(shù)器T，發(fā)射脈沖隨后到來(lái)，經(jīng)下變頻、濾波、整形后轉(zhuǎn)換成TTL方波作為計(jì)數(shù)器T的時(shí)鐘。當(dāng)計(jì)數(shù)器T計(jì)到第32個(gè)脈沖時(shí)，時(shí)序控制電路打開計(jì)數(shù)器T0，T0開始對(duì)高穩(wěn)定時(shí)標(biāo)計(jì)數(shù)；當(dāng)計(jì)數(shù)器T計(jì)到第332個(gè)脈沖時(shí)，時(shí)序控制電路關(guān)閉計(jì)數(shù)器T和T0，并通知單片機(jī)已經(jīng)完成一次頻率測(cè)量，單片機(jī)取走測(cè)量結(jié)果，并對(duì)硬件電路復(fù)位，準(zhǔn)備下一個(gè)周期的測(cè)量。
2．3高穩(wěn)定度恒溫時(shí)鐘模塊
本機(jī)振蕩器的頻率穩(wěn)定度是影響雷達(dá)接收機(jī)性能的關(guān)鍵性指標(biāo)。由于DDS頻率合成方法的輸出頻率穩(wěn)定度僅僅取決于其時(shí)鐘的頻率穩(wěn)定度，因此選用頻率穩(wěn)定度高達(dá)10－9的恒溫晶體振蕩器作為整個(gè)系統(tǒng)的時(shí)鐘。恒溫晶體振蕩器輸出的100MHz高穩(wěn)正弦波經(jīng)放大后整形為標(biāo)準(zhǔn)的TTL方波，一路作為頻率測(cè)量模塊的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，另一路經(jīng)F161分頻為25MHz的TTL方波，經(jīng)電平轉(zhuǎn)換后作為AD9854的外部時(shí)鐘信號(hào)，利用AD9854內(nèi)部的可編程倍頻器倍頻12倍使AD9854工作在300MHz的內(nèi)部時(shí)鐘頻率下。高穩(wěn)定度恒溫時(shí)鐘模塊組成框圖如圖5所示。
3軟件結(jié)構(gòu)
單片機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的控制核心，可以充分利用軟件可編程控制的優(yōu)勢(shì)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行靈活有效的控制。圖6是單片機(jī)的軟件框圖。
通電以后單片機(jī)首先進(jìn)行初始化，然后設(shè)置DDS模塊的工作模式等參數(shù)，再進(jìn)行時(shí)序控制電路的復(fù)位并對(duì)所有計(jì)數(shù)器進(jìn)行清零操作。隨后單片機(jī)不斷查詢測(cè)量完成信號(hào)。當(dāng)時(shí)序控制電路在雷達(dá)觸發(fā)脈沖的作用下完成一次測(cè)量時(shí)?熏就通過(guò)該信號(hào)通知單片機(jī)，單片機(jī)一旦查詢到測(cè)量完成便立即讀入測(cè)量結(jié)果。然后進(jìn)行分析，是標(biāo)準(zhǔn)中頻頻率時(shí)不進(jìn)行本振頻率的調(diào)整，直接準(zhǔn)備下一脈沖周期的測(cè)量，若不是則計(jì)算所需的頻率調(diào)整量，控制DDS頻率合成模塊進(jìn)行頻率調(diào)整，然后再準(zhǔn)備下一脈沖周期的測(cè)量。
搜索和跟蹤過(guò)程的區(qū)別主要在于計(jì)算頻率調(diào)整量的方法不同，其它流程基本一致。
關(guān)鍵詞：污水處理廠自動(dòng)化控制設(shè)備改造
1.污水處理可能對(duì)三峽庫(kù)來(lái)說(shuō)還算是一個(gè)新星的行業(yè)，在三峽庫(kù)區(qū)新建的污水處理廠中，大部分設(shè)置了自動(dòng)化控制系統(tǒng)，力求對(duì)整個(gè)污水處理過(guò)程實(shí)行全面監(jiān)控。但由于這項(xiàng)工作尚處在實(shí)踐摸索階段，與國(guó)外水平相比存在較大差距，主要問題是：
（l）主要控制設(shè)備功能不穩(wěn)定，特別是在線儀表的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性來(lái)看，不能完全達(dá)到由計(jì)算機(jī)控制的要求。
(2)自控水平低，距智能化自動(dòng)控制還有很大差距。
(3)運(yùn)行條件變化范圍大，某些工藝環(huán)節(jié)尚在不斷調(diào)整。
(4)運(yùn)行操作人員尚不能對(duì)工藝進(jìn)行全方位控制操作。
由于以上條件限制，大多數(shù)污水處理廠的自控系統(tǒng)只能發(fā)揮監(jiān)視和對(duì)部分設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制的功能。長(zhǎng)壽污水處理廠針對(duì)以上問題，自2003年5月試運(yùn)行到現(xiàn)在來(lái)看，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行,并通過(guò)對(duì)部分設(shè)備的改造和完善，加之對(duì)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行操作人員的技術(shù)培訓(xùn)，使中控室具有集中控制、監(jiān)視、現(xiàn)場(chǎng)故障報(bào)警等功能。操作人員可在中控室進(jìn)行操作，為安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障。
2.長(zhǎng)壽排水公司自控概況
長(zhǎng)壽污水處理廠處理長(zhǎng)壽區(qū)20萬(wàn)人生活污水及工業(yè)廢水，我廠監(jiān)控系統(tǒng)采用工業(yè)以太網(wǎng)集中控制系統(tǒng)。此系統(tǒng)包括1個(gè)監(jiān)控中心（中控室）、6個(gè)現(xiàn)場(chǎng)PLC站（模擬屏PLC0、配電間站PLC1加藥間站PLC2、脫水間PLC3、PLC4站和紫外光PLC5站）。配電間站主要控制提升泵站、格柵井、沉砂池、氧化溝、二沉池、回流泵站、剩余泵站、貯泥池的自動(dòng)運(yùn)行；模擬屏站主要對(duì)模擬屏的數(shù)據(jù)處理控制；加藥間站主要是對(duì)加藥間的自動(dòng)控制；脫水間2個(gè)站分別對(duì)1號(hào)和2號(hào)脫水機(jī)進(jìn)行自動(dòng)控制，紫外光站是對(duì)紫外光消毒系統(tǒng)進(jìn)行控制。中控室則對(duì)全廠設(shè)備的控制操作及監(jiān)視?，F(xiàn)場(chǎng)分站采用的PLC可編程控制系統(tǒng)是美國(guó)AB公司以太網(wǎng)系統(tǒng)。
3.對(duì)設(shè)備的改造與完善
長(zhǎng)壽污水處理廠從試運(yùn)行以來(lái)，由于現(xiàn)場(chǎng)電氣及機(jī)械設(shè)備存在一些問題，直接影響了自控系統(tǒng)的正常運(yùn)行。根據(jù)存在的問題，結(jié)合實(shí)際運(yùn)行情況及工藝要求，對(duì)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備進(jìn)行了部分技術(shù)改造。
3.1對(duì)現(xiàn)場(chǎng)一些設(shè)備進(jìn)行改造
由于我廠增加了一臺(tái)脫水機(jī)和PLC柜，為了把新增的這臺(tái)脫水機(jī)PLC柜的運(yùn)行信號(hào)聯(lián)到中控室，避免重新進(jìn)行布線。使用交換機(jī)聯(lián)接兩臺(tái)脫水間PLC柜，通過(guò)一根信號(hào)線接到中控室交換機(jī)。改造現(xiàn)場(chǎng)和配電機(jī)曝氣機(jī)的二次控制回路，解決了中控室不能控制曝氣機(jī)啟停的問題。
1號(hào)2號(hào)氧化溝的變頻曝氣機(jī)由于控制轉(zhuǎn)換開關(guān)處在開關(guān)柜
控制和機(jī)旁控制方式時(shí)，變頻器模擬量4～20mA電流輸入電路斷開，使得不能輸入變頻器運(yùn)行頻率，變頻器控制失效，不能運(yùn)行。經(jīng)考慮，短接模擬量電流輸入的轉(zhuǎn)換開關(guān)控制回路。
變頻器頻率信號(hào)（模擬量）、運(yùn)行信號(hào)（開關(guān)量）沒有輸出給
PLC，使得上位機(jī)無(wú)法判斷曝氣機(jī)是否運(yùn)行。過(guò)后經(jīng)自動(dòng)化人員改進(jìn)后，只給出變頻器頻率信號(hào)（模擬量），運(yùn)行信號(hào)可有可無(wú)（開關(guān)量）。
3.2對(duì)PLC源程序的修改、優(yōu)化
試運(yùn)行中，我廠由于采用的是巡檢制度，將各分散值班點(diǎn)集中到中心控制室值班操作。所以必須對(duì)比較重要的報(bào)警參數(shù)根據(jù)實(shí)際情況做進(jìn)一步的修改。通過(guò)對(duì)PLC可編程控制器的源程序進(jìn)行修改、編譯，主要是啟停液位、報(bào)警液位、邏輯控制、出水流量、加藥間液位、提升泵站液位差等。不僅實(shí)現(xiàn)了設(shè)備按工藝流程運(yùn)行的要求，而且機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的準(zhǔn)確性、安全性有了很大提高，電氣故障大為減少。故障點(diǎn)檢查也很方便，大大降低了電氣設(shè)備的故障率，使現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)運(yùn)行更加穩(wěn)定。更主要的是為自動(dòng)化控制的順利實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造了條件。
另外對(duì)高壓配電系統(tǒng)和一套獨(dú)立的監(jiān)控系統(tǒng)，如出現(xiàn)任何故障不僅有指示燈光報(bào)警，而且還配有語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)，使值班人員一目了然，可清楚地判斷故障發(fā)生的部位并做及時(shí)處理，避免事故的發(fā)生。
3．4安裝視頻監(jiān)視系統(tǒng)的
為了讓操作人員真正在中控室控制全廠、監(jiān)視全廠、管理全廠，長(zhǎng)壽污水處理廠于2002安裝了BAXALL系列攝像機(jī)視頻監(jiān)視系統(tǒng)。它配合原有的自控儀表，對(duì)進(jìn)水粗格柵、細(xì)格柵、提升泵、排砂泵、攪拌機(jī)、砂水分離機(jī)、氧化溝曝氣機(jī)、二沉池、回流泵站、剩余污泥泵站、脫水間、辦公室等10多個(gè)場(chǎng)所的現(xiàn)場(chǎng)情況，進(jìn)行24小時(shí)全天候監(jiān)視。
這套視頻監(jiān)視系統(tǒng)運(yùn)行可靠。在中控室里，通過(guò)對(duì)攝像機(jī)的遙控?？梢员O(jiān)視全廠20多個(gè)部位工藝設(shè)備的運(yùn)行情況。如果按工藝流程在現(xiàn)場(chǎng)巡查一遍，需要30分鐘左右，而通過(guò)視頻監(jiān)視系統(tǒng)，幾分鐘就可以對(duì)全廠工況瀏覽一遍，大大提高了工作效率。
3.5提升泵站和格柵井的控制
污水提升泵站安裝兩臺(tái)潛水泵一用一備，在上位機(jī)設(shè)定常用/備用，按如下原理進(jìn)行控制：
當(dāng)泵站內(nèi)水位達(dá)到1.70m時(shí)，一臺(tái)泵啟動(dòng)；
當(dāng)水位降至0.80m時(shí)，水泵停機(jī)，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。
粗、細(xì)格柵分別有時(shí)間控制/液位差控制，2種控制方法，我廠現(xiàn)在用的是時(shí)間控制。
格柵井安裝粗、細(xì)格柵機(jī)兩臺(tái)，運(yùn)行依據(jù)其前、后超聲波液位差計(jì)測(cè)得的水位差進(jìn)行控制。
當(dāng)粗格柵機(jī)前，后超聲波液位差計(jì)測(cè)得的水位差超過(guò)20cm，粗格柵機(jī)、皮帶輪輸送機(jī)自動(dòng)開機(jī)。
當(dāng)粗格柵機(jī)前，后超聲波液位差計(jì)測(cè)得的水位差降至10cm，粗格柵機(jī)、皮帶輪輸送機(jī)自動(dòng)停機(jī)。
當(dāng)細(xì)格柵機(jī)前，后超聲波液位差計(jì)測(cè)得的水位差超過(guò)30cm，細(xì)格柵機(jī)、螺旋輸送機(jī)，壓榨機(jī)自動(dòng)開機(jī)。
當(dāng)細(xì)格柵機(jī)前，后超聲波液位差計(jì)測(cè)得的水位差降至20cm，細(xì)格柵機(jī)、螺旋輸送機(jī)，壓榨機(jī)自動(dòng)停機(jī)。
粗格柵、細(xì)格柵還可以通過(guò)在上位機(jī)設(shè)定運(yùn)行、停止間隔時(shí)間的方式定時(shí)開啟停止。當(dāng)格柵每運(yùn)行15分鐘后停15分鐘。皮帶輸送機(jī)、螺旋輸送機(jī)與格柵聯(lián)動(dòng)，及格柵運(yùn)行時(shí)，同時(shí)運(yùn)行。
兩組渦流沉砂池，每組渦流沉砂池內(nèi)安裝一臺(tái)攪拌機(jī)和排砂泵，攪拌機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行。排砂泵把池底的污物抽送至砂水分離器。排砂泵每運(yùn)行10分鐘后停20分鐘，時(shí)用，砂水分離器與排砂泵同時(shí)工作，以上設(shè)備均可在中心控制室監(jiān)控。
3.6氧化溝的自動(dòng)控制
本工程氧化溝設(shè)兩組，日處理污水能力40000m3/d，每組氧化溝設(shè)計(jì)日處理能力2萬(wàn)m3/d。每組氧化溝PDSL-325（C）型倒傘型表面曝氣機(jī)三臺(tái)，其中1#，3#機(jī)組為恒速，逆時(shí)鐘方向運(yùn)轉(zhuǎn)，單臺(tái)機(jī)組充氧量為119kgO2/h；2#機(jī)組為變頻調(diào)速，順時(shí)針方向運(yùn)轉(zhuǎn)，單臺(tái)機(jī)組充氧量為23～119kgO2/h，電機(jī)功率均為55KW；每組氧化溝安裝兩臺(tái)溶解氧檢測(cè)儀（DO儀）和一臺(tái)污泥濃度檢測(cè)儀（MLSS儀），一臺(tái)DO儀和MLSS儀安裝在接近出水口處，另一臺(tái)DO儀安裝在缺氧區(qū)。另一組氧化溝設(shè)備與該組氧化溝對(duì)稱，倒傘型表面曝氣機(jī)的運(yùn)行按照氧化溝內(nèi)溶解氧值（DO值）進(jìn)行自動(dòng)控制，其DO值以接近出水口處的DO儀的測(cè)定值為準(zhǔn)。
當(dāng)DO值在0.2mg/L<DO值<1.2mg/L范圍內(nèi)時(shí)三臺(tái)電機(jī)都開啟；當(dāng)DO值在1.2mg/L<DO值<3.0mg/L范圍內(nèi)時(shí)開一臺(tái)恒速機(jī)和一臺(tái)變頻調(diào)速機(jī)；其中變頻調(diào)速機(jī)的調(diào)速頻率分為五段（頻率隨著DO值減小而增大）；當(dāng)DO值在3.0mg/L<DO值<4.0mg/L范圍內(nèi)時(shí)只開一臺(tái)恒速機(jī)。如果DO值不在以上范圍內(nèi)那么開一臺(tái)恒速機(jī)和一臺(tái)變頻調(diào)速機(jī)（頻率固定）。
氧化溝內(nèi)設(shè)一臺(tái)污泥濃度（MLSS）測(cè)定儀，將MLSS測(cè)定儀測(cè)定值傳送至中控室，用于調(diào)節(jié)活性污泥回流泵站及電動(dòng)套筒閥的運(yùn)行。
氧化溝內(nèi)安裝的各檢測(cè)儀器（如DO儀、MLSS儀）的數(shù)據(jù)，由PLC1進(jìn)行采集。然后PLC1將采集的數(shù)據(jù)通過(guò)控制層網(wǎng)絡(luò)送至中控室用于控制相關(guān)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)。
3.7回流泵站的自動(dòng)控制
污泥回流泵站安裝潛水軸流泵兩臺(tái)，按如下原理進(jìn)行控制：
在泵站出水側(cè)及吸水側(cè)（套筒閥井處）各設(shè)一臺(tái)超聲波水位計(jì)，出水側(cè)設(shè)兩個(gè)水位，一個(gè)正常水位7.8m，一個(gè)報(bào)警水位8.4m,吸水側(cè)設(shè)四個(gè)水位，一個(gè)正常水位5.30m，一個(gè)啟動(dòng)水位5.00m，一個(gè)高限報(bào)警水位5.80m，一個(gè)低限報(bào)警水位4.40m；
當(dāng)兩個(gè)氧化溝的污泥濃度同時(shí)高于3000mg/L時(shí)，開啟1臺(tái)污泥回流泵，如果其中任何一個(gè)氧化溝的污泥濃度低于3000mg/L時(shí)只開啟2臺(tái)污泥回流泵。
本控制程序能使兩泵交替工作（統(tǒng)計(jì)工作時(shí)間），負(fù)荷均等，從而延長(zhǎng)二泵工作壽命。
3.8剩余泵站和貯泥池的自動(dòng)控制
本泵站安裝100QW70-7-3型潛水排污泵一臺(tái)，其工作原理如下：
當(dāng)貯泥池液位低于2.0m時(shí),剩余污泥泵自動(dòng)開啟。當(dāng)貯泥池液位高于4.5m時(shí)，剩余污泥泵站剩余污泥泵根據(jù)液位計(jì)信號(hào)自動(dòng)停止運(yùn)行，貯泥池液位在中心控制室顯示及報(bào)警。另外，當(dāng)貯泥池水位計(jì)超過(guò)貯泥池設(shè)定的最高水位或最低0.5m時(shí)，水泵亦由中控室控制自動(dòng)切斷水泵電源，泵站停止工作。
貯泥池安裝超聲波液位計(jì)，當(dāng)液位為1.5m時(shí)，向脫水間PLC發(fā)出污泥泵停泵停止運(yùn)行信號(hào)。
3.9加藥間的自動(dòng)控制
溶解、溶液池為兩組，每組2m；每組內(nèi)安一臺(tái)攪拌機(jī)，和超聲波液位計(jì)一套，工況一用一備；
溶解池加料加水后，攪拌機(jī)工作15分鐘，攪拌機(jī)停車，溶液池的液位預(yù)報(bào)警（液位現(xiàn)場(chǎng)確定）；
當(dāng)一格溶解池最低液位時(shí)（液位現(xiàn)場(chǎng)確定），自動(dòng)關(guān)停藥液輸出電磁閥同時(shí)開啟另一溶液池的電磁閥；
FeCl3液按照出水流量計(jì)信號(hào)自動(dòng)調(diào)節(jié)頻率，手動(dòng)調(diào)節(jié)沖程控制投加量，使其出水水質(zhì)達(dá)到國(guó)家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。
3.10紫外光的自動(dòng)控制
紫外光消毒采用的是德國(guó)威得高系統(tǒng)，控制方式采用的是液位控制，并由液位控制出水的電動(dòng)閥門自動(dòng)行動(dòng)，使液位始終保持在1.7m，紫外光燈啟動(dòng)±5%左右。
3.11脫水間的自動(dòng)控制
脫水間加藥池設(shè)有一液位探頭，當(dāng)液位低于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，脫水機(jī)停止。
脫水機(jī)的控制主要還是以人工控制為主，操作人員在PLC柜在啟停各個(gè)設(shè)備。
3.12現(xiàn)場(chǎng)儀表的控制
我廠的主要儀表有：液位計(jì)、進(jìn)水PH值、溶解氧、污泥濃度、COD在線儀、濁度儀、出水流量計(jì)（其中大部分的在線儀表都自帶得有溫度計(jì)）。顯示的具體形式以具體數(shù)值顯示為主，操作人員可直觀地讀取各種數(shù)據(jù)。
3.13高壓配電系統(tǒng)監(jiān)視功能
此功能主要是對(duì)高壓配電及供電系統(tǒng)的開關(guān)是合是斷，通過(guò)在上住機(jī)（CRT）顯示來(lái)提示有關(guān)人員。具體顯示以示意圖的形式實(shí)現(xiàn)。
3.14時(shí)間累計(jì)、故障次數(shù)和報(bào)警功能
主要功能是對(duì)所有設(shè)備運(yùn)行的時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。報(bào)警功能是對(duì)設(shè)備運(yùn)行出現(xiàn)的故障都有燈光和聲音提示，準(zhǔn)確及時(shí)地提示操作人員哪臺(tái)設(shè)備出現(xiàn)了故障。故障出現(xiàn)時(shí)，運(yùn)行設(shè)備立即停止運(yùn)行。此部分功能的實(shí)現(xiàn)，為有關(guān)人員確定設(shè)備大修時(shí)間及日常保養(yǎng)次數(shù)提供了依據(jù)。
4.自控系統(tǒng)的使用效果
4.1快速準(zhǔn)確地反映運(yùn)行異常情況
當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)出任何的異常情況，可通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)和上位機(jī)系統(tǒng)一目了然的看出問題。有設(shè)備出現(xiàn)故障、上位機(jī)同時(shí)報(bào)警并停止該設(shè)備的運(yùn)行，相應(yīng)地計(jì)算機(jī)作故障情況記錄，方便設(shè)備故障排除、管理、維護(hù)等。
4.2促進(jìn)了職工技求素質(zhì)的提高
實(shí)行自控，運(yùn)行人員合并值班操作，對(duì)職工素質(zhì)的要求也相應(yīng)地變?yōu)閺?fù)合型，這就進(jìn)一步激發(fā)了職工特別是青年職工學(xué)文化、學(xué)技術(shù)的積極性。
4.3為降低運(yùn)行成本創(chuàng)造了條件
關(guān)鍵詞：水輪發(fā)電機(jī)組；調(diào)速自動(dòng)控制系統(tǒng)
水輪發(fā)電機(jī)組調(diào)速自動(dòng)控制系統(tǒng)經(jīng)歷了機(jī)械液壓式調(diào)速器、模擬式電液調(diào)速器和數(shù)字式電液調(diào)速器幾個(gè)發(fā)展階段，取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。但是，隨著大容量機(jī)組和大型互聯(lián)電力系統(tǒng)的出現(xiàn)及其對(duì)電力系統(tǒng)自動(dòng)控制要求的提高，對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組調(diào)速自動(dòng)控制系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱“調(diào)速系統(tǒng)”)提出了更高的要求，出現(xiàn)了許多需要解決的新問題。如自動(dòng)發(fā)電控制(AGC)自動(dòng)控制機(jī)組有功功率時(shí)調(diào)節(jié)品質(zhì)問題，發(fā)電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定的作用問題等[1]。
1、水輪發(fā)電機(jī)組調(diào)速自動(dòng)控制系統(tǒng)存在的問題
(1)機(jī)械液壓式調(diào)速器和模擬式電液調(diào)速器，一般都沒有有功功率反饋，機(jī)組有功功率調(diào)節(jié)由運(yùn)行人員手動(dòng)調(diào)節(jié)調(diào)速器的頻率給定的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于運(yùn)行人員的智慧和經(jīng)驗(yàn)，有功功率的手動(dòng)調(diào)節(jié)是穩(wěn)定的。近年來(lái)，隨著電力系統(tǒng)自動(dòng)控制技術(shù)水平的提高，AGC進(jìn)人了實(shí)用化階段，要求機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)能夠根據(jù)AGC給出的有功功率值自動(dòng)控制機(jī)組的有功功率.為了適應(yīng)這種要求，出現(xiàn)了發(fā)電機(jī)組有功功率控制裝置。這種裝置接受AGC給出的應(yīng)發(fā)有功功率指令，作用于機(jī)組調(diào)速器。由于調(diào)速器固有特性和控制策略方面的問題，有功功率控制裝置自動(dòng)控制機(jī)組有功功率時(shí)，或表現(xiàn)為超調(diào)量大、擺動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，或表現(xiàn)為調(diào)節(jié)“遲鈍”。一時(shí)間，機(jī)組有功功率自動(dòng)控制的調(diào)節(jié)品質(zhì)成了水電站自動(dòng)化領(lǐng)域里的一個(gè)突出問題。盡管通過(guò)控制策略的改進(jìn)，使問題得到了一定程度的改善，但仍沒有達(dá)到理想水平。有的研究者將機(jī)組有功功率反饋引人了調(diào)速器，根據(jù)AGC給定的功率和實(shí)發(fā)有功功率的偏差來(lái)調(diào)節(jié)機(jī)組有功功率，但“調(diào)節(jié)信號(hào)繞過(guò)了PID，繞過(guò)了軟反饋”，因此這種控制模式也很難使調(diào)節(jié)達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)。
(2)控制策略較落后，不能實(shí)現(xiàn)功率控制、開度控制、頻率控制的要求和合理切換，不能實(shí)現(xiàn)頻率故障、開度故障等容錯(cuò)控制策略。
(3)不能實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的一次調(diào)頻功能，不能達(dá)到一次調(diào)頻對(duì)頻率死區(qū)、永態(tài)轉(zhuǎn)差率、響應(yīng)滯后時(shí)間等動(dòng)作參數(shù)的要求。
(4)原調(diào)速器在試驗(yàn)時(shí)需外接多個(gè)試驗(yàn)器材，試驗(yàn)程序和方法較繁瑣，數(shù)據(jù)記錄不方便。
2、缺少對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制的作用的考慮
2.1機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)欠完善
目前，電力系統(tǒng)中運(yùn)行的水輪發(fā)電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)，除了前面分析的頻率反饋不完善。沒有有功功率反饋以外，沒有發(fā)電機(jī)功角反饋參與是機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)不能對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定起作用的重要原因之一。因?yàn)榘l(fā)電機(jī)功角變化是反映機(jī)組轉(zhuǎn)速和有功功率變化最敏感的參數(shù)。另外，發(fā)電機(jī)端電壓和無(wú)功功率變化也影響機(jī)組轉(zhuǎn)速和有功功率。因此，應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)具有發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速(而不是發(fā)電機(jī)端電壓的頻率)、有功功率、功角、端電壓和無(wú)功功率參與控制的發(fā)電機(jī)組調(diào)速自動(dòng)控制系統(tǒng)。初步理論分析已經(jīng)證明這種調(diào)速系統(tǒng)對(duì)于抑制機(jī)組頻率和有功功率搖擺、提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性具有明顯作用。
2.2調(diào)速器存在死區(qū)
電液調(diào)速器的機(jī)械液壓隨動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，存在機(jī)械反饋(包括杠桿式反饋和直連式反饋)導(dǎo)致調(diào)速器存在死區(qū)。死區(qū)的存在直接影響了機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)，使其難以對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定發(fā)揮作用。因此，簡(jiǎn)化電液調(diào)速器機(jī)械液壓隨動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，去掉機(jī)械反饋參與調(diào)速控制，根除調(diào)速器的死區(qū)，應(yīng)該成為調(diào)速器研究的主要問題之一。如果做到這一點(diǎn)，就為調(diào)速器在電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制中發(fā)揮更大的作用奠定了基礎(chǔ)。
3、完善水輪發(fā)電機(jī)組調(diào)速自動(dòng)控制系統(tǒng)的對(duì)策
3.1協(xié)聯(lián)關(guān)系運(yùn)行提高了機(jī)組運(yùn)行效率
電站較早時(shí)不能準(zhǔn)確采集機(jī)組水位信號(hào)，且當(dāng)時(shí)的控制器模擬量通道受限制未接入水位信號(hào)。改造后調(diào)速器接入水位信號(hào)并設(shè)置導(dǎo)葉與槳葉的協(xié)聯(lián)關(guān)系數(shù)據(jù)，按協(xié)聯(lián)關(guān)系減少了水輪機(jī)的綜合耗水率，提高了水輪機(jī)的運(yùn)行效率。
3.2協(xié)聯(lián)關(guān)系運(yùn)行減輕了機(jī)組振動(dòng)擺動(dòng)
水輪發(fā)電機(jī)組的振動(dòng)擺度過(guò)大不但會(huì)影響機(jī)組的正常安全穩(wěn)定運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)饳C(jī)組和廠房的損壞，造成嚴(yán)重后果。電站曾采取一些措施來(lái)減輕振動(dòng)，未能取得良好的效果，主要原因是機(jī)組未按協(xié)聯(lián)關(guān)系運(yùn)行，機(jī)組上導(dǎo)、推力、上機(jī)架等多個(gè)部位的振動(dòng)擺動(dòng)值較大。改造后導(dǎo)葉、槳葉在協(xié)聯(lián)關(guān)系下運(yùn)行，在試驗(yàn)和實(shí)際運(yùn)行中通過(guò)手測(cè)與在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)觀察機(jī)組各部的振動(dòng)擺動(dòng)均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，提高了機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行程度，提高了水輪發(fā)電機(jī)組壽命[2]。
3.3改變控制結(jié)構(gòu)，提高了控制調(diào)節(jié)性能
原調(diào)速器位移反饋信號(hào)取自中間接力器，液壓隨動(dòng)由多級(jí)放大組成，機(jī)械液壓部分結(jié)構(gòu)復(fù)雜、元件較多，調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)響應(yīng)性較差，接力器不動(dòng)時(shí)間、甩負(fù)荷動(dòng)作時(shí)間等數(shù)據(jù)不能達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。通過(guò)改變調(diào)速器的反饋結(jié)構(gòu)和方式，在導(dǎo)葉、槳葉的接力器和引導(dǎo)閥處安裝不同類型的位移傳感器，與原中間接力器共同形成多個(gè)閉環(huán)反饋回路，不改變調(diào)速器的機(jī)械液壓部分，利用控制系統(tǒng)的軟、硬件多閉環(huán)反饋提高了調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度、速動(dòng)性和穩(wěn)定性。
3.4監(jiān)控系統(tǒng)和在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能完善
通過(guò)PCC的模擬量輸出模塊和雙路配電器分別將導(dǎo)葉開度、槳葉開度信號(hào)送往機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)和在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在正常運(yùn)行及事故情況下便于對(duì)事件進(jìn)行分析，完善了監(jiān)控系統(tǒng)和在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能。
4、結(jié)論
改善水輪發(fā)電機(jī)組調(diào)速自動(dòng)控制系統(tǒng)中頻率和功率反饋;增加功角、機(jī)端電壓和無(wú)功功率反饋參與機(jī)組調(diào)速自動(dòng)控制;開發(fā)合理控制方式;簡(jiǎn)化電液調(diào)速器機(jī)械液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，根除調(diào)速器死區(qū);應(yīng)該成為水輪發(fā)電機(jī)調(diào)速器研究的主要問題。如果這樣做了，就可以提高機(jī)組調(diào)速自動(dòng)控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)，更充分地發(fā)揮調(diào)速器的作用。這不僅對(duì)提高電力系統(tǒng)頻率的質(zhì)量有益.而且也會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制起更大作用。
參考文獻(xiàn)：
