自動控制范文

導(dǎo)語：如何才能寫好一篇自動控制，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

1、自動控制理論是研究自動控制共同規(guī)律的技術(shù)科學(xué)。它的發(fā)展初期，是以反饋理論為基礎(chǔ)的自動調(diào)節(jié)原理，主要用于工業(yè)控制。二戰(zhàn)期間為了設(shè)計和制造飛機及船用自動駕駛儀、火炮定位系統(tǒng)、雷達(dá)跟蹤系統(tǒng)以及其他基于反饋原理的軍用設(shè)備，進(jìn)一步促進(jìn)并完善了自動控制理論的發(fā)展。

2、二戰(zhàn)后，已形成完整的自動控制理論體系，這就是以傳遞函數(shù)為基礎(chǔ)的經(jīng)典控制理論，它主要研究單輸入單輸出的線形定常數(shù)系統(tǒng)的分析和設(shè)計問題。

（來源：文章屋網(wǎng) ）

篇2

核電站反應(yīng)堆控制棒位置傳感器檢測裝置是反應(yīng)堆安全運行的重要保障，一旦出現(xiàn)故障將嚴(yán)重危及反應(yīng)堆安全運行。國內(nèi)一核電站控制棒位置傳感器檢測裝置在反應(yīng)堆運行時出現(xiàn)熱態(tài)斷路故障，為了準(zhǔn)確找出位置傳感器檢測裝置故障原因，以便制定有效的預(yù)防措施，經(jīng)過安全性、可行性、合理性多方面分析論證，決定設(shè)計一套工況模擬加熱裝置，進(jìn)行溫度自動控制試驗研究，以滿足系統(tǒng)的溫升要求，并按要求進(jìn)行熱容試驗、溫度自動控制、模擬壓力跟隨控制試驗，以修正實際溫升與理論計算的偏差，使其溫控特征達(dá)到設(shè)計指標(biāo)要求。研究過程包括參數(shù)計算、設(shè)備選型、試驗實施三個階段，下面將對具體過程進(jìn)行詳細(xì)敘述。

1 計算工藝過程所需的熱量

1.1 工況模擬容器熱容計算

1.2 加熱介質(zhì)熱水計算

工況模擬容器內(nèi)介質(zhì)為水，水的熱容計算公式：

Q2熱容=C2M2T

Q2熱容為工況模擬容器內(nèi)的水加熱至設(shè)定溫度所需的熱容；C2為介質(zhì)（水）的比熱，水的比熱：kcal/（kg?℃）；M2為介質(zhì)（水）質(zhì)量，介質(zhì)（水）質(zhì)量：150 kg；T為溫升，溫升：260℃。

將以上參數(shù)代入公式計算工況模擬容器內(nèi)水的熱容為：39000kcal。

1.3 保溫層的熱耗損計算

保溫層熱耗損計算公式：

Q熱耗損=δ×S×h×1/2×864/1000

Q熱耗損系統(tǒng)加熱過程中保溫層的熱損失；δ為保溫層散熱量，硅酸鹽散熱量：32W/m2S1為保溫層面積，保溫層面積：3.95m2。

將以上參數(shù)代入公式計算保溫層的熱耗損為：54.6kcal。

1.4 系統(tǒng)總熱容

系統(tǒng)總熱容為工況模擬容器熱容、工況模擬容器內(nèi)水的熱容、保溫層熱耗損之和。

Q總熱容= Q1熱容+Q2熱容+Q熱耗損

將以上各計算值代入公式計算系統(tǒng)總熱容為：60270.6kcal。

2 電加熱元件功率計算

電加熱元件功率計算公式：

P= Q總熱容/864×1

將以上系統(tǒng)總熱容計算值代入公式計算電加熱元件功率為：69.8kW。

考慮1.2的安全系數(shù)，最終選取電加熱元件的總功率為：90kW。

3 電加熱元件的形式、尺寸及數(shù)量

3.1 電加熱元件的形式

考慮工況模擬容器的尺寸及安裝位置，電加熱元件選取單端管式元件，元件外套管選用耐高溫高壓的不銹鋼材料。

3.2 電加熱元件的尺寸

根據(jù)工況模擬容器的尺寸及安裝位置，電加熱元件的外徑為：Φ25mm，長度為4500mm。

3.3 電加熱元件的數(shù)量

根據(jù)工況模擬容器的尺寸及安裝位置，電加熱元件總計3根，每根功率為30 kW。

4 加熱裝置的主回路及控制回路

4.1 加熱裝置的主回路

電加熱元件采用電力調(diào)整器進(jìn)行功率調(diào)節(jié)，電力調(diào)整器輸出電壓0-380V范圍可調(diào)。為有效保護(hù)電力調(diào)整器，在電力調(diào)整器主回路輸入端介入快速熔斷器，進(jìn)行短路及過載保護(hù)。3根電加熱元件Y形接法，加熱裝置主回路原理圖如圖1所示。

4.2 加熱裝置的控制回路

加熱裝置控制回路原理圖如圖1所示。電加熱元件控制回路分為自動控制方式、手動控制方式。

圖1 加熱裝置主回路及控制回路原理圖

自動控制方式：利用外部啟停開關(guān)啟動系統(tǒng)，加熱過程中的溫度信號經(jīng)PID調(diào)節(jié)后送至電力調(diào)整器控制輸出電壓，從而控制電加熱元件功率。自動控制方式中R1、R2之間必須用短接片連接。

手動控制方式：利用外部啟停開關(guān)啟動系統(tǒng)，加熱過程中手動調(diào)節(jié)可調(diào)電位器控制電力調(diào)整器輸出電壓，從而控制電加熱元件功率。手動控制方式中R1、R2之間必須取掉短接片。

5 試驗實施情況

5.1 熱容試驗

熱容試驗系統(tǒng)示意圖如圖1所示。其系統(tǒng)主要由1臺電控柜、1個水箱、9根管式電加熱元件、4支熱電偶和保溫層等組成。電控柜用于處理熱電偶采集的溫度信號，并輸出可調(diào)電壓調(diào)節(jié)電加熱元件功率；水箱為加熱介質(zhì)（水）的容器；保溫層覆蓋于水箱外表面，用于減少水箱的熱損失；電加熱元件安裝于水箱底部，用于加熱介質(zhì)（水）至設(shè)定溫度；熱電偶安裝于水箱內(nèi)部，用于采集介質(zhì)（水）的溫度信號。

5.1.1 自動定速升溫

（1）將管式電加熱元件以3根為一組連接成星形接法，并分別編號為：1#、2#、3#，將這三組電加熱元件連接至電力調(diào)整器輸出端；

（2）將4支熱電偶探頭按500mm間隔安裝于水箱上，分別編號1#、2#、3#、4#，并將熱電偶輸出線連接至控制系統(tǒng)接線端子；

（3）將容器充入約700kg的自來水；

（4）將控制程序升溫上限設(shè)置為99℃，選擇開關(guān)置于“自動”位置；

（5）啟動1#電加熱元件組進(jìn)行進(jìn)行了三次自動定速升溫試驗；

（6）記錄將水加熱至99℃的時間；

（7）分別測量電力調(diào)整器信號輸入端觸發(fā)電流、主回路輸出端電壓、電流值，測量數(shù)據(jù)記錄于附錄A中；

（8）啟動1#、2#電加熱元件組進(jìn)行了三次自動定速升溫試驗；

（9）記錄將水加熱至99℃的時間；

（10）分別測量電力調(diào)整器信號輸入端觸發(fā)電流、主回路輸出端電壓、電流值，測量數(shù)據(jù)記錄于附錄A中；

（11）啟動1#、2#、3#電加熱元件組進(jìn)行了三次自動定速升溫試驗；

（12）記錄將水加熱至99℃的時間；

（13）分別測量電力調(diào)整器信號輸入端觸發(fā)電流、主回路輸出端電壓、電流值，測量數(shù)據(jù)記錄于附錄A中；

（14）將測量的電壓、電流、時間取平均值后計算功率、溫升速度，計算結(jié)果記錄附錄A中；

（15）從試驗情況來看，當(dāng)采用一組電加熱元件（功率約27kW）時，溫升速度約為112℃/h，低于設(shè)計要求350℃/h；當(dāng)采用兩組電加熱元件（功率約52kW）時，溫升速度約為252℃/h，低于設(shè)計要求350℃/h；當(dāng)采用三組電加熱元件（功率約79kW）時，溫升速度約為370℃/h，高于設(shè)計要求350℃/h；

（16）依據(jù)試驗數(shù)據(jù)，功率為80kW的電加熱元件即可滿足設(shè)計的溫升速度要求，考慮一定的的安全系數(shù)，最終確定電加熱元件的功率為90kW。

5.1.2 手動可調(diào)速升溫

（1）將控制系統(tǒng)選擇開關(guān)置于“手動”位置；

（2）啟動1#、2#、3#電加熱元件組進(jìn)行了三次手動可調(diào)速度升溫試驗；

（3）升溫過程中調(diào)節(jié)電力調(diào)整器可調(diào)電位器R，測量的電加熱元件組電壓、電流、加熱時間等數(shù)據(jù)記錄于附錄A中；

（4）根據(jù)測量的數(shù)據(jù)計算功率、溫升速度，計算結(jié)果記錄于附錄A中；

（5）從試驗情況來看，可調(diào)電位器R的電壓與電力調(diào)整器輸出電壓成線性關(guān)系，即可調(diào)電位器R的電壓與電加熱元件的功率成線性關(guān)系；

（6）當(dāng)可調(diào)電位器R的電壓為4V時，此時系統(tǒng)的溫升速度為304℃/h，低于設(shè)計溫升要求350℃/h；當(dāng)可調(diào)電位器R的電壓為4.8V時，此時系統(tǒng)的溫升速度為351℃/h，基本符合設(shè)計溫升要求350℃/h；當(dāng)可調(diào)電位器R的電壓為5V時，此時系統(tǒng)的溫升速度為381℃/h，高于計溫升要求350℃/h；

（7）依據(jù)設(shè)計溫升要求350℃/h，將PLC控制程序手動模式修改為功率可調(diào)節(jié)方式，以實現(xiàn)不同環(huán)境下的溫升速度要求。

5.2 溫度自動控制試驗

溫度自動控制試驗系統(tǒng)示意圖如圖2所示。其系統(tǒng)主要由1臺電控柜、1個容器、3組繩式電加熱元件、6支熱電偶、保溫層等組成。電控柜用于處理熱電偶采集的溫度信號，并輸出可調(diào)電壓調(diào)節(jié)電加熱元件功率；容器用于安裝繩式電加熱元件及支撐保溫層；繩式電加熱元件安裝于容器外表面，用于加熱介質(zhì)（空氣）至設(shè)定溫度；熱電偶安裝于容器內(nèi)部，用于采集介質(zhì)（空氣）的溫度信號。

5.2.1 自動溫度控制

（1）將3組繩式電加熱元件敷設(shè)于容器外壁，并敷設(shè)保溫層；

（2）將三組電加熱元件以星形接法連接于電力調(diào)整器輸出端；

（3）將6枝溫度傳感器探頭按1米間隔布置于容器中，分別編號：#1、#2、#3、#4、#5、#6，并將溫度傳感器輸出線連接至控制系統(tǒng)接線端子；

（4）將控制程序升溫上限設(shè)置為280℃；

（5）將控制系統(tǒng)選擇開關(guān)置于“自動”位置；

（6）將控制系統(tǒng)PID參數(shù)整定設(shè)置為“自動”；

（7）啟動系統(tǒng)進(jìn)行了三次自動溫度控制試驗；

（8）控制系統(tǒng)停止加熱時，6個溫度傳感器測量的溫度數(shù)據(jù)記錄于附錄B中；

（9）6個溫度傳感器測量的開始下降前的最高溫度數(shù)據(jù)記錄于附表B中；

（10）將最高溫度取平均值計算280℃時的溫度控制精度，計算數(shù)據(jù)記錄于附錄B中；

（11）自動溫度控制時（即自動PID參數(shù)整定），平均溫度控制精度最小為7.75%，最大為8.19%；

（12）從實驗情況來看，依據(jù)系統(tǒng)自動整定的PID參數(shù)進(jìn)行溫度控制都不滿足設(shè)計要求的平均溫度控制精度：280℃±5%。

5.2.2 手動PID參數(shù)整定

（1）將控制系統(tǒng)PID參數(shù)整定設(shè)置為“手動”；

（2）輸入比例、積分、微分控制參數(shù)，并將數(shù)據(jù)記錄于附錄B中；

（3）啟動控制系統(tǒng)進(jìn)行了多次溫度控制試驗；

（4）控制系統(tǒng)停止加熱時，6個溫度傳感器測量的溫度數(shù)據(jù)記錄于附錄B中；

（5）6個溫度傳感器測量的開始下降前的最高溫度數(shù)據(jù)記錄于附表B中；

（6）將最高溫度取其平均值依據(jù)設(shè)計要求（280℃±5%）計算280℃時的溫度控制精度，系統(tǒng)積分、微分控制參數(shù)等數(shù)據(jù)記錄于附錄B中；

（7）從試驗情況來看，用手動PID參數(shù)進(jìn)行溫度控制，其平均溫度控制精度均滿足設(shè)計要求；

（8）試驗數(shù)據(jù)也表明，要對滯后量較大的溫度進(jìn)行控制，需設(shè)置較大的微分參數(shù)對系統(tǒng)進(jìn)行提前控制，并且足夠大的積分參數(shù)（接近最大設(shè)置上限）對滯后量較大的溫度控制效果尤為明顯。

5.3 模擬壓力跟隨控制試驗

模擬壓力跟隨控制試驗系統(tǒng)示意圖如圖3所示。其系統(tǒng)主要由1臺電控柜、1個容器、3組繩式電加熱元件、6支熱電偶、1臺信號發(fā)生器和保溫層等組成。電控柜用于處理熱電偶采集的溫度信號，并輸出可調(diào)電壓調(diào)節(jié)電加熱元件功率；容器用于安裝繩式電加熱元件及支撐保溫層；繩式電加熱元件安裝于容器外表面，用于加熱介質(zhì)（空氣）至設(shè)定溫度；熱電偶安裝于容器內(nèi)部，用于采集介質(zhì)（空氣）的溫度信號；信號發(fā)生器用于模擬升溫過程中的壓力信號。

5.3.1 信號發(fā)生器模擬系統(tǒng)壓力信號

（1）將信號發(fā)生器連接于控制系統(tǒng)壓力信號輸入端子；

（2）將PLC模擬量控制模塊依據(jù)系統(tǒng)設(shè)計最大壓力范圍（0 MPa-25 MPa）進(jìn)行零位及滿量程刻度；

（3）將信號發(fā)生器輸出信號選擇為“4 mA -20mA”，輸出旋鈕旋至最低位；

（4）啟動控制系統(tǒng)自動升壓，逐步加大信號發(fā)生器輸出信號，控制系統(tǒng)顯示的對應(yīng)壓力值記錄于附錄C中。

5.3.2 升溫過程中模擬壓力跟隨控制

（1）將控制系統(tǒng)程序溫度上限值設(shè)定為300℃，壓力值按表1設(shè)置；

（2）調(diào)節(jié)信號發(fā)生器輸出旋鈕，控制系統(tǒng)顯示壓力值為0.5 MPa；

（3）啟動控制系統(tǒng)進(jìn)行自動升溫、模擬壓力跟隨控制試驗；

（4）升溫過程中按表1系統(tǒng)程序壓力設(shè)定依次調(diào)節(jié)信號發(fā)生器輸出旋鈕，使控制統(tǒng)顯示的壓力值與相應(yīng)的溫度對應(yīng)，加熱單元、加壓單元運行情況記錄于附錄D中；

（5）系統(tǒng)溫度為100℃時，切除加熱單元，檢查系統(tǒng)安全狀態(tài)及加熱單元、加壓單元運行情況并記錄于附錄D中；

（6）在確認(rèn)系統(tǒng)安全狀態(tài)正常后啟動電控制系統(tǒng)繼續(xù)升溫；

（7）系統(tǒng)溫度為200℃時，切除加熱單元。檢查系統(tǒng)安全狀態(tài)及加熱單元、加壓單元運行情況并記錄于附錄D中；

（8）調(diào)節(jié)信號發(fā)生器輸出旋鈕，控制系統(tǒng)顯示壓力值為0.5 MPa；

（9）啟動控制系統(tǒng)進(jìn)行自動升溫、模擬壓力跟隨控制試驗；

（10）升溫過程中按表1系統(tǒng)程序壓力設(shè)定依次調(diào)節(jié)信號發(fā)生器輸出旋鈕，使控制系統(tǒng)顯示的壓力值與相應(yīng)的溫度對應(yīng)，加熱單元、加壓單元運行情況記錄于附錄D中；

（11）系統(tǒng)溫度為100℃時，切除加熱單元，檢查系統(tǒng)安全狀態(tài)及加熱單元、加壓單元運行情況并記錄于附錄D中；

（12）在確認(rèn)系統(tǒng)安全狀態(tài)正常后啟動電控制系統(tǒng)繼續(xù)升溫；

（13）系統(tǒng)溫度為200℃時，切除加熱單元。檢查系統(tǒng)安全狀態(tài)及加熱單元、加壓單元運行情況并記錄于附錄D中；

（14）在確認(rèn)系統(tǒng)安全狀態(tài)正常后啟動控制系統(tǒng)繼續(xù)升溫；

（15）系統(tǒng)溫度為300℃時，切除加熱單元。檢查系統(tǒng)安全狀態(tài)及加熱單元、加壓單元運行情況并記錄于附錄D中；

（16）從試驗情況來看，升溫過程中的壓力設(shè)置參數(shù)均大于對應(yīng)溫度下的飽和蒸汽壓，保證了各個單元功能的正常以及整個系統(tǒng)的安全。

5.3.3 保溫過程中模擬壓力跟隨控制

（1）當(dāng)系統(tǒng)顯示溫度300℃時，調(diào)節(jié)信號發(fā)生器輸出旋鈕，當(dāng)系統(tǒng)顯示壓力值分別為10MPa、10.1MPa、10.2MPa時，變頻器為運行狀況，KM8、KM9（KM8、KM9分別為下限和上限壓力設(shè)定的動作元件）接觸器斷開（無動作），符合設(shè)計要求，試驗情況記錄于附錄E中；

（2）變頻器啟動運行后，調(diào)節(jié)信號發(fā)生器輸出旋鈕，當(dāng)系統(tǒng)顯示壓力值分別為10.3、10 .4MPa時，變頻器停止，KM8、KM9接觸器斷開（無動作），符合設(shè)計要求，試驗情況記錄于附錄E中；

（3）調(diào)節(jié)信號發(fā)生器輸出旋鈕，當(dāng)系統(tǒng)顯示壓力值分別為13.6MPa、13.7MPa、13.8 MPa時變頻器停止，KM8、KM9接觸器斷開（無動作），符合設(shè)計要求，試驗情況記錄于附錄E中；

（4）調(diào)節(jié)信號發(fā)生器輸出旋鈕，當(dāng)系統(tǒng)顯示壓力值分別為13.9MPa、14.0MPa時，變頻器停止，KM9接觸器閉合（開啟泄壓閥進(jìn)行泄壓），符合設(shè)計要求，試驗情況記錄于附錄E中。

6 結(jié)論

溫度自動控制試驗依據(jù)制定的方案實施，完成了熱容試驗、溫度自動控制實驗、模擬壓力跟隨控制試驗等內(nèi)容，達(dá)到了試驗?zāi)康模?/p>

（1）通過試驗，驗證了控制系統(tǒng)具有較高可靠性，以及對溫度控制的有效性；

（2）通過試驗，確定了理論計算電加熱功率、溫升速度完全滿足設(shè)計要求；

（3）通過試驗，最終確定了PID整定參數(shù)、溫度控制程序；

（4）通過模擬試驗確定了跟隨控制整定參數(shù)，修正壓力控制程序。

這次試驗研究，驗證了工況模擬裝置完全能夠提供位置傳感器檢測裝置實際工況。在隨后的工作中，通過這套工況模擬裝置提供給位置傳感器檢測裝置實際工況條件，對其進(jìn)行故障分析，準(zhǔn)確地查出了位置傳感器檢測裝置故障原因，杜絕了故障的再次發(fā)生，保證了反應(yīng)堆的安全運行，圓滿地完成了任務(wù)。

執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

GB/T 10067.1-2005 電熱裝置基本技術(shù)條件

GB/T 13869-2008 用電安全導(dǎo)則

篇3

關(guān)鍵詞：列車自動控制系統(tǒng)；車地?zé)o線通信；GSM-R

1 ATC整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

為了安全可靠的指揮行車，軌道交通主要通過先進(jìn)的計算機控制系統(tǒng)實現(xiàn)速度控制、追蹤間隔調(diào)整和定位停車等。實現(xiàn)這一功能的系統(tǒng)就是列車運行自動控制系統(tǒng)ATC。它包括三個子系統(tǒng)：列車自動監(jiān)控系統(tǒng)ATS、列車自動保護(hù)系統(tǒng)ATP、列車自動運行系統(tǒng)ATO。三個子系統(tǒng)既相互獨立又相互聯(lián)系。ATC系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)如圖1所示。

在控制中心內(nèi)，計算機系統(tǒng)、中心數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、控制臺及顯示等的控制及表示信息通過數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)與車站及軌旁的信號設(shè)備相連接；軌旁設(shè)備通過車站數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)與車站ATC系統(tǒng)相連，車站的ATC系統(tǒng)通過ATP子系統(tǒng)發(fā)出列車檢測命令檢查有無列車，并向車上傳送ATP限速命令、門控命令及定位停車的位置命令；車上ATC系統(tǒng)根據(jù)ATP命令的數(shù)據(jù)和譯碼，控制列車的運行和制動，完成定位停車。

2 ATC子系統(tǒng)

2.1 ATP系統(tǒng)功能

ATP子系統(tǒng)是“故障安全”系統(tǒng)，保證列車運行安全，是ATC系統(tǒng)中關(guān)鍵的一環(huán)。作為保證列車運行安全的系統(tǒng)，ATP系統(tǒng)必須符合故障--安全原則。為確保系統(tǒng)的安全可靠，除采用高可靠性、高安全性硬件結(jié)構(gòu)和軟件設(shè)計外，還應(yīng)采取必要的軟、硬件冗余措施，以確保在故障情況下不中斷列車的正常運行。

2.2 ATS子系統(tǒng)

ATS子系統(tǒng)負(fù)責(zé)全線列車運行監(jiān)控，是計算機輔助調(diào)度系統(tǒng)。ATS子系統(tǒng)編輯列車運行圖，按照運行圖自動指揮列車運行，具有自動確定列車進(jìn)路，調(diào)整列車站停時間等多項功能。它主要采用軟件方法實施聯(lián)網(wǎng)、通訊及指揮行車，在ATP、ATO子系統(tǒng)的支持下完成對全線列車運行的自動管理和監(jiān)控。

2.3 ATO子系統(tǒng)

ATO子系統(tǒng)負(fù)責(zé)列車的牽引/制動控制、定點停車、車門控制，并與旅客信息系統(tǒng)相聯(lián)系。在“ATO”模式下，ATO在ATP監(jiān)控下自動控制列車運行，按規(guī)定的站間運行時間運行。

3 車地?zé)o線通信技術(shù)

3.1 軌道電路

以分區(qū)為單位定位，實現(xiàn)地面向車載設(shè)備傳輸信息。

軌道電路將信息轉(zhuǎn)換為調(diào)制信號進(jìn)行發(fā)送；車載設(shè)備利用電磁感應(yīng)原理，通過感應(yīng)線圈，接收與地面信號一致的感應(yīng)信號。

3.2 應(yīng)答器

實現(xiàn)列車定位和車地信息傳輸。

下行鏈路（車地傳輸）的功率載頻為27.095MHz±5kHz，用于激活地面應(yīng)答器；上行鏈路（地車傳輸）的信號中心頻率為4.234MHz±200kHz；采用FSK調(diào)制方式，調(diào)制頻偏為282.24 kHz（±5%），調(diào)制速率為564.48 kb/s（±2.5%）；信號傳輸是通過無線方式、經(jīng)由車載天線與地面應(yīng)答器的空氣間隙傳輸?shù)摹?/p>

3.3 GSM-R通信網(wǎng)絡(luò)

通過在鐵路沿線設(shè)置基站，列車上安裝車載設(shè)備GSM-R無線通信單元及天線，用于實現(xiàn)車載設(shè)備與地面設(shè)備之間連續(xù)、雙向、大容量信息雙向傳輸；通過GSM-R無線通信系統(tǒng)將行車許可、線路參數(shù)、臨時限速傳輸給ATC車載設(shè)備；通過GSM-R無線通信系統(tǒng)接受車載設(shè)備發(fā)送的位置和列車數(shù)據(jù)等信息。

在我國鐵路應(yīng)用中，GSM-R占用的頻段為930MHz-934MHz（下行）和885MHz-889MHz（上行）。GSM-R采用單網(wǎng)交織的冗余覆蓋方案，只要不是相鄰的基站同時故障，就不會影響GSM-R網(wǎng)絡(luò)場強覆蓋。可以提供最遠(yuǎn)32km的目標(biāo)距離、線路允許速度等信息。

4 結(jié)語

列車自動控制系統(tǒng)是軌道交通系統(tǒng)的神經(jīng)中樞，為列車安全、有序、高效運行提供了可靠保障。

GSM-R無線通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，將車地信息交互的大容量、可靠性、實時性進(jìn)一步提升，使得列控系統(tǒng)成為了一個基于無線通信的閉環(huán)控制系統(tǒng)，不僅保證了列控在更高速度下的安全，更提高了運行效率。

[參考文獻(xiàn)]

[1]汪希時.基于通信技術(shù)的列車控制技術(shù).中國鐵路.2001（8）.

[2]吳漢麒.城市軌道交通信號與通信系統(tǒng).北京.中國鐵道出版社.1999.

篇4

《自動控制原理》復(fù)習(xí)題

一、填空題（每小題分，共分）

、線性定常系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是閉環(huán)系統(tǒng)的所有特征根必須。

、

c

越大

ts。

、用時域法分析控制系統(tǒng)時，最常用的典型輸入信號是。

、極坐標(biāo)圖上以坐標(biāo)原點為圓心的單位圓和圖上的對應(yīng)。

、如果根軌跡位于實軸上兩個相鄰的開環(huán)零點之間

(

其中一個零點可以位于無窮遠(yuǎn)處

)

，則在

這兩個零點之間必定存在。

、要改善

essr

通常可采用兩種方式：）增加前向通路的增益；

）。

、經(jīng)典控制理論的三大問題是穩(wěn)定性、和動態(tài)性能。

、根據(jù)控制信號的不同，可以將控制系統(tǒng)分為和隨動控制系統(tǒng)。

、如果要求系統(tǒng)的快速性好，則閉環(huán)極點應(yīng)距離越遠(yuǎn)越好。

、開環(huán)控制和是控制系統(tǒng)的兩種基本形式。

、一般來說，滿足的系統(tǒng)稱為線性系統(tǒng)，我們又常稱為線性可加性。

、組成系統(tǒng)的控制裝置與被控對象之間，只有順向作用而沒有反向聯(lián)系的控制稱之為。

、用標(biāo)明傳遞函數(shù)的方塊和連接線表示系統(tǒng)功能的圖形叫。

、在勞斯表中，第一列的所有元素均大于零，那么系統(tǒng)。

、在二階系統(tǒng)中，

n

稱為。

、在自動控制系統(tǒng)中，使用速度反饋與微分順饋可以改善系統(tǒng)的。

、開環(huán)幅相頻率特性曲線越靠近（－）點，系統(tǒng)的穩(wěn)定程度。

、一個控制系統(tǒng)的控制作用能否對系統(tǒng)的所有狀態(tài)產(chǎn)生影響，

從而能對系統(tǒng)的狀態(tài)實現(xiàn)控制，

稱為。

、控制系統(tǒng)的反饋分為狀態(tài)反饋和兩種。

、相位裕量和是相對穩(wěn)定性的兩個重要指標(biāo)。

二、選擇題（每小題分，共分）

、設(shè)線性定常系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程的根為

si

，

,?

，則該系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件為（

）。

．

[]

．[]

．

[]

>

．

[]

、在二階系統(tǒng)的欠阻尼（＜

ξ

＜）階躍響應(yīng)曲線中，阻尼比越小，那么（

）。

1

/

13

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．超調(diào)量越大

上升時間越小．超調(diào)量越小

上升時間越大

．超調(diào)量越小

上升時間越小．超調(diào)量越大

上升時間越大

、對于開環(huán)增益為的Ⅰ型系統(tǒng)，在階躍信號

()作用下的穩(wěn)態(tài)誤差為（

）。

．

A

(1

K

)

．．

A

K

．

1

AK

、下面種關(guān)于系統(tǒng)開環(huán)頻率特性的描述中，錯誤的是（

）。

．開環(huán)頻率特性的低頻段決定了系統(tǒng)的無差度和開環(huán)增益。

．幅頻對數(shù)特性的中頻穿越頻率是－，并且中頻段寬度

h

5

時，系統(tǒng)一定是穩(wěn)定的，并

且動態(tài)性能比較好。

．系統(tǒng)的開環(huán)截止頻率

c

與調(diào)節(jié)時間

ts

成正比；相位裕度

c

和阻尼比

成正比。

．高階系統(tǒng)為了保證抗干擾性能，高頻衰減率應(yīng)為

vh

2

~

5。

、開環(huán)系統(tǒng)的極坐標(biāo)圖如下，不穩(wěn)定的是圖（

）。

、設(shè)某系統(tǒng)的相位裕度是

co

，開環(huán)截止頻率是

co

，要求校正后相位裕度為

c

，開環(huán)截止頻

率為

c

，適合用滯后校正的條件是（

）。

．

．



co

c

,

co

c

．

co

c

,

co

c

co

c

,

co

c

．

co

c

,

co

c

、二階振蕩環(huán)節(jié)，產(chǎn)生諧振峰值的條件是（

）。

．

0.707

．

1．

1

．

0.707

、常用的比例、積分與微分控制規(guī)律的另一種表示方法是（

）。

（

）

．．．．

、對于欠阻尼的二階系統(tǒng)，當(dāng)無阻尼自然振蕩頻率

n

保持不變時，

(

)

.

阻尼比

ξ越大，系統(tǒng)的調(diào)整時間越大

2

/

13

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.

阻尼比

ξ越大，系統(tǒng)的調(diào)整時間越小

.

阻尼比

ξ越大，系統(tǒng)的調(diào)整時間不變

.

阻尼比

ξ越大，系統(tǒng)的調(diào)整時間不定

、在系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)中增加零點，將使系統(tǒng)的動態(tài)性能

(

)

.

變好

.

變差

.

不變

.

不定

三、名詞解釋（每題分，共分）

.

自動控制

.

線性定常系統(tǒng)

.

穩(wěn)態(tài)誤差

.

相對穩(wěn)定性

.

根軌跡法

四、簡答題（每題分，共分）

、簡述采用傳遞函數(shù)描述系統(tǒng)的特點。

、請寫出梅遜公式的表達(dá)式，并說明公式中每個參數(shù)的含意。

、試述擾動信號對系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的影響，并寫出減小或消除擾動引起的穩(wěn)態(tài)誤差的措施。

、根軌跡如果穿過虛軸，如何計算根軌跡與虛軸交點的坐標(biāo)。

、簡述最小相位系統(tǒng)，并說明其主要特點。

、簡述奈氏穩(wěn)定判據(jù)。

五、計算題（每題分，共分）

3

/

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、已知系統(tǒng)特征方程為

s4

3s3

6s2

3s

6

0，試用代數(shù)穩(wěn)定性判據(jù)判別系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

、已知反饋控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如右圖所示。

試

確

定

結(jié)

構(gòu)

參

數(shù)

和

τ

，

使

M

p

20%,t

p

1s，并計算調(diào)節(jié)時間

ts。

一、填空題（每小題分，共分）

、線性定常系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是閉環(huán)系統(tǒng)的所有特征根必須。

、

c

越大

tr。

、用時域法分析控制系統(tǒng)時，最常用的典型輸入信號是。

、極坐標(biāo)圖上以坐標(biāo)原點為圓心的單位圓和圖上的對應(yīng)。

、如果根軌跡位于實軸上兩個相鄰的開環(huán)極點之間則在這兩個極點之間必定存在。

、要改善

essn

通常可采用兩種方式：）增加前向通路的增益；

）。

、自動控制系統(tǒng)的基本要求是穩(wěn)、準(zhǔn)和。

、根據(jù)時間信號的不同，可以將控制系統(tǒng)分為和離散時間系統(tǒng)。

、如果要求系統(tǒng)的快速性好，則閉環(huán)極點應(yīng)距離越遠(yuǎn)越好。

、開環(huán)控制和是控制系統(tǒng)的兩種基本形式。

、一般來說，滿足的系統(tǒng)稱為線性系統(tǒng)，我們又常稱為線性可加性。

、組成系統(tǒng)的控制裝置與被控對象之間，有順向作用還有反向聯(lián)系的控制稱之為。

、用標(biāo)明傳遞函數(shù)的方塊和連接線表示系統(tǒng)功能的圖形叫。

、在勞斯表中，第一列元素的符號變化次數(shù)代表。

、在二階系統(tǒng)中，

d

稱為。

、在自動控制系統(tǒng)中，為了改善系統(tǒng)的動態(tài)性常采用與微分順饋的方法。

4

/

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個人整理精品文檔，僅供個人學(xué)習(xí)使用

、開環(huán)幅相頻率特性曲線越遠(yuǎn)離（－）點，系統(tǒng)的穩(wěn)定程度。

、一個控制系統(tǒng)能否通過輸出量把系統(tǒng)的初始狀態(tài)識別出來，稱為。

、控制系統(tǒng)的反饋分為狀態(tài)反饋和兩種。

、相位裕量和是相對穩(wěn)定性的兩個重要指標(biāo)。

二、選擇題（每小題分，共分）

、設(shè)線性定常系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程的根為

si

，

,?

，則該系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件為（

）。

．[]

．[]

．

[]

>

．

[]

、在二階系統(tǒng)的欠阻尼（＜

ξ

＜）階躍響應(yīng)曲線中，阻尼比越大，那么（

）。

．超調(diào)量越

大

調(diào)整時間越小．超調(diào)量越小

調(diào)整時間越大．超調(diào)量越小

調(diào)整時間越小．超調(diào)量越大調(diào)整時間越大

、

對

于

開

環(huán)

增

益

為

的

Ⅰ

型

系

統(tǒng)

，

在

階

躍

信

號

()

作

用

下

的

穩(wěn)

態(tài)

誤

差

為

（

）。．

A

(1

K

)

．．

A

K

．

1

AK

、下面種關(guān)于系統(tǒng)開環(huán)頻率特性的描述中，錯誤的是（

）。

．開環(huán)頻率特性的低頻段決定了系統(tǒng)的無差度和開環(huán)增益。

．幅頻對數(shù)特性的中頻穿越頻率是－，并且中頻段寬度

h

5

時，系統(tǒng)一定是穩(wěn)定的，并

且動態(tài)性能比較好。

．系統(tǒng)的開環(huán)截止頻率

c

與調(diào)節(jié)時間

ts

成正比；相位裕度

c

和阻尼比

成正比。

．高階系統(tǒng)為了保證抗干擾性能，高頻衰減率應(yīng)為

vh

2

~

5。

、開環(huán)系統(tǒng)的極坐標(biāo)圖如下，不穩(wěn)定的是圖（

）。

、設(shè)某系統(tǒng)的相位裕度是

co

，開環(huán)截止頻率是

co

，要求校正后相位裕度為

c

，開環(huán)截止頻

率為

c

，適合用超前校正的條件是（

）。

．

coc

,

coc

．

co

c

,

coc

5

/

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個人整理精品文檔，僅供個人學(xué)習(xí)使用

．

co

c

,

co

c

．

co

c

,

co

c

、二階振蕩環(huán)節(jié)，產(chǎn)生諧振峰值的條件是（

）。

．

0.707

．

1．

1

．

0.707

、常用的比例、積分控制規(guī)律的另一種表示方法是（

）。

．．．．

、對于欠阻尼的二階系統(tǒng)，當(dāng)無阻尼自然振蕩頻率

保持不變時，

(

)

.

阻尼比

n

越大，系統(tǒng)的峰值時間越大

.

阻尼比

n

越大，系統(tǒng)的峰值時間越小

.

阻尼比

n

越大，系統(tǒng)的峰值時間不變

.

阻尼比

n

越大，系統(tǒng)的峰值時間不定

、在系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)中增加極點，將使系統(tǒng)的穩(wěn)定性

(

)。

.

變好

.

變差

.

不變

.

不定

三、名詞解釋（每題分，共分）

.

傳遞函數(shù)

.

線性定常系統(tǒng)

.

穩(wěn)定性

.

閉環(huán)主導(dǎo)極點

.

穩(wěn)定裕量

四、簡答題（每題分，共分）

、簡述結(jié)構(gòu)圖化簡的原則。

6

/

13

個人整理精品文檔，僅供個人學(xué)習(xí)使用

、簡述信號流圖中前向通路是怎么定義的。

、簡述控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的三要素。

、簡述根軌跡的分離點和會合點，并寫出分離點和會合點的計算方法。

、簡述最小相位系統(tǒng)，并說明其主要特點。

、簡述波德圖上的奈氏穩(wěn)定判據(jù)。

五、計算題（每題分，共分）

、已知系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程為

s6

2s5

8s4

12s3

20s2

16s

16

，試用代數(shù)穩(wěn)定判

據(jù)判斷該系統(tǒng)是否穩(wěn)定，如不穩(wěn)定請說明引起系統(tǒng)不穩(wěn)定的根的個數(shù)；如臨界穩(wěn)定，請求取使系統(tǒng)臨界穩(wěn)定的共軛虛根。

7

/

13

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、有擾系統(tǒng)如下圖所示，已知輸入信號

R(

s)

1/

s

，擾動信號

N

(s)

1/

s

，試求該系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。

N(s)

R(s)

K

1

K

2

C(s)

s

一、填空題（每小題分，共分）

、線性定常系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是閉環(huán)系統(tǒng)的所有特征根必須。

、

c

越大

tr。

、用時域法分析控制系統(tǒng)時，最常用的典型輸入信號是。

、極坐標(biāo)圖上以坐標(biāo)原點為圓心的單位圓和圖上的對應(yīng)。

、如果根軌跡位于實軸上兩個相鄰的開環(huán)極點之間則在這兩個極點之間必定存在。

、要改善

essn

通常可采用兩種方式：）增加前向通路的增益；

）。

8

/

13

個人整理精品文檔，僅供個人學(xué)習(xí)使用

、自動控制系統(tǒng)的基本要求是穩(wěn)、準(zhǔn)和。

、根據(jù)時間信號的不同，可以將控制系統(tǒng)分為和離散時間系統(tǒng)。

、如果要求系統(tǒng)的快速性好，則閉環(huán)極點應(yīng)距離越遠(yuǎn)越好。

、開環(huán)控制和是控制系統(tǒng)的兩種基本形式。

、一般來說，滿足的系統(tǒng)稱為線性系統(tǒng)，我們又常稱為線性可加性。

、組成系統(tǒng)的控制裝置與被控對象之間，有順向作用還有反向聯(lián)系的控制稱之為。

、用標(biāo)明傳遞函數(shù)的方塊和連接線表示系統(tǒng)功能的圖形叫。

、在勞斯表中，第一列元素的符號變化次數(shù)代表。

、在二階系統(tǒng)中，

d

稱為。

、在自動控制系統(tǒng)中，為了改善系統(tǒng)的動態(tài)性常采用與微分順饋的方法。

、開環(huán)幅相頻率特性曲線越遠(yuǎn)離（－）點，系統(tǒng)的穩(wěn)定程度。

、一個控制系統(tǒng)能否通過輸出量把系統(tǒng)的初始狀態(tài)識別出來，稱為。

、控制系統(tǒng)的反饋分為狀態(tài)反饋和兩種。

、相位裕量和是相對穩(wěn)定性的兩個重要指標(biāo)。

二、選擇題（每小題分，共分）

、設(shè)線性定常系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程的根為

si

，

,?

，則該系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件為（

）。

．[]

．[]

．

[]

>

．

[]

、在二階系統(tǒng)的欠阻尼（＜

ξ

＜）階躍響應(yīng)曲線中，阻尼比越大，那么（

）。

．超調(diào)量越

大

調(diào)整時間越小．超調(diào)量越小

調(diào)整時間越大．超調(diào)量越小

調(diào)整時間越小．超調(diào)量越大調(diào)整時間越大

、

對

于

開

環(huán)

增

益

為

的

Ⅰ

型

系

統(tǒng)

，

在

階

躍

信

號

()

作

用

下

的

穩(wěn)

態(tài)

誤

差

為

（

）。．

A

(1

K

)

．．

A

K

．

1

AK

、下面種關(guān)于系統(tǒng)開環(huán)頻率特性的描述中，錯誤的是（

）。

．開環(huán)頻率特性的低頻段決定了系統(tǒng)的無差度和開環(huán)增益。

．幅頻對數(shù)特性的中頻穿越頻率是－，并且中頻段寬度

h

5

時，系統(tǒng)一定是穩(wěn)定的，并

且動態(tài)性能比較好。

．系統(tǒng)的開環(huán)截止頻率

c

與調(diào)節(jié)時間

ts

成正比；相位裕度

c

和阻尼比

成正比。

．高階系統(tǒng)為了保證抗干擾性能，高頻衰減率應(yīng)為

vh

2

~

5。

9

/

13

個人整理精品文檔，僅供個人學(xué)習(xí)使用

、開環(huán)系統(tǒng)的極坐標(biāo)圖如下，不穩(wěn)定的是圖（

）。

、設(shè)某系統(tǒng)的相位裕度是

co

，開環(huán)截止頻率是

co

，要求校正后相位裕度為

c

，開環(huán)截止頻

率為

c

，適合用超前校正的條件是（

）。

．

．



co

c

,

co

c

co

c

,

co

c



．

．



co

c

,

co

c

co

c

,

co

c

、二階振蕩環(huán)節(jié)，產(chǎn)生諧振峰值的條件是（

）。

．

0.707

．

1．

1

．

0.707

、常用的比例、積分控制規(guī)律的另一種表示方法是（

）。

．．．．

、對于欠阻尼的二階系統(tǒng)，當(dāng)無阻尼自然振蕩頻率

保持不變時，

(

)

.

阻尼比

n

越大，系統(tǒng)的峰值時間越大

.

阻尼比

n

越大，系統(tǒng)的峰值時間越小

.

阻尼比

n

越大，系統(tǒng)的峰值時間不變

.

阻尼比

n

越大，系統(tǒng)的峰值時間不定

、在系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)中增加極點，將使系統(tǒng)的穩(wěn)定性

(

)。

.

變好

.

變差

.

不變

.

不定

三、名詞解釋（每題分，共分）

.

自動控制

.

線性定常系統(tǒng)

10

/

13

個人整理精品文檔，僅供個人學(xué)習(xí)使用

.

穩(wěn)態(tài)誤差

.

相對穩(wěn)定性

.

根軌跡法

四、簡答題（每題分，共分）

、簡述采用傳遞函數(shù)描述系統(tǒng)的特點。

、請寫出梅遜公式的表達(dá)式，并說明公式中每個參數(shù)的含意。

、試述擾動信號對系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差的影響，并寫出減小或消除擾動引起的穩(wěn)態(tài)誤差的措施。

、根軌跡如果穿過虛軸，如何計算根軌跡與虛軸交點的坐標(biāo)。

、簡述最小相位系統(tǒng)，并說明其主要特點。

11

/

13

個人整理精品文檔，僅供個人學(xué)習(xí)使用

、簡述奈氏穩(wěn)定判據(jù)。

五、計算題（每題分，共分）

、已知單位負(fù)反饋系統(tǒng)如下圖所示，

R(s)

1

K

C(s)

s

(s+1)(s+5)

()

求使閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定的的取值范圍。

（本小題分）

()

如果要求閉環(huán)特征方程的所有根的實部都小于－，求的取值范圍。

（本小題分）

12

/

13

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K

g

、已知單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為

Go

(s)

，試?yán)L制其根軌跡。

s(s

1)(s

5)

13

篇5

關(guān)鍵詞：鋸片 定尺切割 軋制 PLC控制

由于鋸切軋件產(chǎn)品隨著市場需求的增加、鋼材斷面質(zhì)量要求的提高，同時老式的鋸切設(shè)備鋸切速度低，工作環(huán)境差，工人勞動強度大，由于設(shè)備及鋸片等方面的原因，經(jīng)常出現(xiàn)型材斷口切斜、毛刺飛邊超標(biāo)等質(zhì)量問題，鋸片單次鋸切壽命較低(平均300t以下)，造成停機換片頻繁，嚴(yán)重地影響了軋制生產(chǎn)的連續(xù)性。另外，鋸片在使用過程中還經(jīng)常出現(xiàn)糊齒、裂紋等現(xiàn)象，既影響生產(chǎn)效率，也給生產(chǎn)現(xiàn)場的安全帶來了一定隱患。本文介紹的鋸切機是用以取代生產(chǎn)效率較低的老式控制系統(tǒng)鋸切型材設(shè)備，使鋸片鋸切壽命和鋸切質(zhì)量都有了很大提高。

一、工藝流程

鋸切是在軋鋼過程中的一個收尾環(huán)節(jié)。首先鋼坯由入爐輥道經(jīng)過上料臺送入步進(jìn)式加熱爐。加熱爐采用煤氣作為燃料。根據(jù)坯料的性能、種類要求的不同，調(diào)節(jié)爐內(nèi)煤氣的流量使坯料由進(jìn)爐到出爐這一過程達(dá)到所要求的軋制溫度。

紅色的坯料經(jīng)過出爐輥道到達(dá)軋機，軋機在這里屬于第一道軋制工序。調(diào)換不同孔型的軋輥及調(diào)節(jié)軋輥之間的距離，使得坯料達(dá)到預(yù)先的形狀、大小完成開坯的工作。

有的鋼體原材料由于硬度高，在軋制過程中又損失一部分熱量，易造成鋼頭的裂紋，影響到鋼的軋制質(zhì)量。為了消除這種影響，在軋機后安置了切頭剪。

以上的開坯準(zhǔn)備工作完成后，軋件達(dá)到了往復(fù)式WF軋機。這種軋機采用了水平安裝平、立、平、立、平，五個軋輥。控制系統(tǒng)全由計算機程序操作，根據(jù)不同的軋制程序調(diào)節(jié)軋輥之間的距離及導(dǎo)衛(wèi)系統(tǒng)，充分的了解模具鋼的棱角問題，較好的達(dá)到了高精度的90度棱角。

根據(jù)廠家對鋼料長短尺寸的需求，以及鋸切的表面要保證光滑、平整，采用了帶有定尺機的熱摩擦鋸。當(dāng)坯料達(dá)到鋸前由水平垂直夾緊裝置夾緊坯料，然后自動鋸切完成快速進(jìn)鋸負(fù)載進(jìn)鋸鋸切終了快速返回，四個切割過程。而這些控制過程都是由直流控制器進(jìn)行控制。而直流電機的轉(zhuǎn)速控制是由PLC為直流控制器輸出一個給定的速度模擬信號，由直流控制器對直流他勵電機進(jìn)行速度閉環(huán)調(diào)節(jié)控制，從而保證了切割線速度。而熱鋸的擺臂及垂直夾緊由PLC進(jìn)行矢量位移式閉環(huán)控制，這樣就較穩(wěn)定地實現(xiàn)了系統(tǒng)的自動控制。

經(jīng)過熱鋸的切割軋件成品達(dá)到冷床，等待下一部的深加工，完成了整個的生產(chǎn)過程。

二、控制系統(tǒng)硬件設(shè)計

系統(tǒng)主要有自動轉(zhuǎn)換開關(guān)、限位開關(guān)等開關(guān)量輸入量和輸出量。根據(jù)統(tǒng)計該系統(tǒng)需要72個輸入量和34個輸出量。再考慮留有15%的輸入、輸出點余量，實際選用6塊16點數(shù)字輸量輸入模塊SM321，4塊16點數(shù)字輸出模塊SM322，共計96個輸入點和64個輸出點。S7-300PLC是本控制系統(tǒng)的核心，它完成所有開關(guān)量輸入、輸出型號的處理。在控制系統(tǒng)中為了完成對型材鋸切長度的控制和主鋸切機前進(jìn)或者后退的控制，選用CPU314。本控制系統(tǒng)中為了實現(xiàn)對鋸切長度的控制和主鋸切機前進(jìn)或者后退的控制選用了一塊計數(shù)模板，F(xiàn)M350―2，該模塊帶8個通道，用于和24V增量編碼器配合使用。

三、鋸切識別動作的執(zhí)行

現(xiàn)場軋件的位置檢測由熱金屬檢測器進(jìn)行檢測并輸入PLC，由PLC完成邏輯判斷，而后PLC輸出控制信號給各個控制器，控制器控制各個執(zhí)行元件動作，達(dá)到控制要求。

1.軋件從鋸切的前一工序區(qū)域橫向移入鋸切區(qū)域后，經(jīng)RJ0測得后，鋸前BP輥道高速轉(zhuǎn)動。

2.軋件在到達(dá)RJ1后，要求鋸前BP輥道低速轉(zhuǎn)動， RJ1只是在軋件的頭部或尾部達(dá)到時起作用。

3.軋件的頭部到達(dá)RJ2時，鋸前BP輥道停止。

4.軋件頭部到達(dá)RJ3時，鋸前BP輥道低速運行，且定尺擋板落下，定尺擋板上的常開點被軋件撞擊閉合后，鋸前BP輥道停止運行。

5.軋件的尾部到達(dá)RJ4時，鋸前后輥道停止運行。

6.若RJ4有信號，而且RJ5已有信號，則可切尾，否則因不足4米作放棄不要處理。

7.確認(rèn)鋸切的類型后，設(shè)計了夾緊機構(gòu)將軋件夾緊，以免鋸切過程中軋件振動，損壞鋸片。鋸切動作執(zhí)行完畢后，軋件夾緊機構(gòu)要松開。

8.鋸切完成后，軋件要高速離開鋸切區(qū)域。切尾或放棄完成后，前一工序的軋件才可以進(jìn)入鋸切區(qū)域。

四、控制系統(tǒng)軟件

編程軟件使用的是西門子的STEP 7，是用于對西門子PLC進(jìn)行組態(tài)和編程的專用集成軟件包。

鋸切控制程序從循環(huán)執(zhí)行主程序――組織塊開始依次調(diào)用各個子程序和功能塊，各個子程序和功能塊用于完成鋸切控制系統(tǒng)某一部分的邏輯控制（如各參數(shù)計程序流程圖、定尺程序流程圖）或?qū)崿F(xiàn)某一 特定的功能（通過總線讀寫控制字、狀態(tài)字）。鋸切過程程序流程圖如圖3所示。

結(jié)論

該鋸切機已經(jīng)在國內(nèi)大型軋鋼生產(chǎn)企業(yè)得到應(yīng)用，實際的運行效果表明該控制系統(tǒng)運行穩(wěn)定、可靠，大大地提高了鋸切軋件的生產(chǎn)自動化水平和產(chǎn)品的質(zhì)量。

程序流程框圖

參考文獻(xiàn)

[1]胡建,西門子S7-300 PLC應(yīng)用教程.北京：機械工業(yè)出版社,2010

篇6

關(guān)鍵詞：自動控制；原理及設(shè)計；分析研究

前言：社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和建設(shè)，對于自動化的需求越來越甚。對于教學(xué)工作的開展來說，同樣需要做好相應(yīng)教學(xué)工作的改革和創(chuàng)新，通過自動控制原理的切入，做好相應(yīng)課程的設(shè)計，最終達(dá)到讓學(xué)生掌握實踐與理論知識，并對理論知識予以靈活應(yīng)用的程度。因此，相關(guān)教師要注重理論教學(xué)與實踐教學(xué)兩個方面進(jìn)行深入研究，做好相應(yīng)課程教學(xué)設(shè)計。

一、課堂教學(xué)的改革

1.精選授課內(nèi)容，強化“ 三基”教學(xué)

由于“自動控制原理”課程包涵內(nèi)容復(fù)雜且知識信息量非常大，而教學(xué)學(xué)時又非常有限，這就要求教育者在實際教學(xué)時突出重點和難點，對基本知識點、基本原理和基本實驗方法要講透徹，對局部重點內(nèi)容要精選授課，做到重點答疑解惑，同時，做好相關(guān)的后期有針對性的習(xí)題或者課題演練，達(dá)到強化學(xué)習(xí)的目的，教師應(yīng)該盡可能引導(dǎo)學(xué)生去自主的實踐，從實踐總結(jié)，結(jié)合理論，強化自我知識體系，完善自我能力，

2.合理運用現(xiàn)代化教學(xué)手段，提高教學(xué)效率

現(xiàn)代教學(xué)手段已經(jīng)有了很大的突破，包括多媒體在內(nèi)的各種教學(xué)手段早已走進(jìn)課堂。粉筆加黑板是傳統(tǒng)的教學(xué)基本特點，教師是課堂的主宰，老師的灌輸式教育讓學(xué)生的抽象思維能力沒有發(fā)揮余地，而教師的教學(xué)實驗效果也往往收不到很好的效果。今天，課堂上的計算機輔助教學(xué)（CAI）已司空見慣，它已經(jīng)是現(xiàn)代教育科學(xué)與教育技術(shù)的重要拼圖，教學(xué)軟件和CAI 課件的介入，讓課堂活躍了起來，學(xué)生們的思維也開發(fā)出來，用更多的除了語言以外的內(nèi)容去增加學(xué)生對知識點的理解，尤其是課程中涉及的圖標(biāo)、曲線等內(nèi)容，采用課件之后，內(nèi)容一目了然，直觀的同時也提高了教學(xué)效率。

3.利用MATLAB語言，培養(yǎng)綜合分析能力

由美國Mathworks公司的第四代計算機語言MATLAB語言，該語言主要面向科學(xué)計算、數(shù)據(jù)可視化以及交互式程序設(shè)計。控制系統(tǒng)分析與仿真設(shè)計是該軟件的主要強項功能體現(xiàn)，同時MATLAB語言繪圖功能特別強勁。目前，MATLAB語言已經(jīng)是我國“自動控制原理”課程的主要輔助教學(xué)工具之一。通過該軟件，可以讓學(xué)生通過軟件自我的建模、仿真過程，了解控制系統(tǒng)的工作原理和工作過程，讓學(xué)生對系統(tǒng)模型方面概念的理解不停留在紙面上，串聯(lián)自身的知識點，消化和吸收了書本內(nèi)容。教W實踐來看，“自動控制原理”課程教學(xué)中引入MATLAB語言，加深了學(xué)生對自動控制原理廣義上抽象性的理解，知識涵蓋點更加直觀性。同時課堂上的學(xué)生也學(xué)會了使用先進(jìn)的軟件，理論和實踐有機結(jié)合，提高了動手能力和理論能力的綜合素質(zhì)。

二、實驗教學(xué)的改革

1.自動控制原理實驗教學(xué)的基本內(nèi)容

實踐出真知，所以，教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、基本科研能力和創(chuàng)新能力是檢驗教學(xué)效果的考核之一，因此教師教學(xué)中，應(yīng)有的放矢的增加實驗教學(xué)內(nèi)容和知識涵蓋點，實驗教學(xué)模塊的設(shè)立能強化學(xué)生對抽象的理論概念的理解和消化，進(jìn)而將知識應(yīng)用到實驗和實踐中，學(xué)會用科學(xué)的方法，有效的數(shù)據(jù)和涵蓋的技術(shù)來分析和整理問題，解決實際中存在的問題， 進(jìn)而將諸如控制元件、傳感器、自動控制原理、仿真方法等分散的知識點進(jìn)行綜合串聯(lián)，既學(xué)習(xí)了書本知識，又強化了動手能力，理論和實踐結(jié)合的方式來完成綜合性的實驗，進(jìn)而達(dá)到育人的真正教學(xué)目的。

2.自動控制原理實驗教學(xué)的模式

合理安排、增加實物綜合性實驗這是目前普遍采用的一種教學(xué)方法，既能加深理論理解，又能對原理性的知識進(jìn)行系統(tǒng)化的學(xué)習(xí)，從而達(dá)到良好的教學(xué)目的。MATLAB/SIMULINK 數(shù)字仿真環(huán)境的虛擬實驗?zāi)Ｊ揭彩且环N被廣為傳播的一種教學(xué)方法，該方法擁有先進(jìn)的計算機語言和一定的仿真能力，讓學(xué)生能切實感受控制系統(tǒng)和仿真設(shè)計。

這兩種實驗教學(xué)模式的相互結(jié)合， 使學(xué)生感受到物理實驗和虛擬實驗的各自優(yōu)缺點，尤其是后者，成功的解決了在虛擬環(huán)境中難以建立真實系統(tǒng)的問題。此外， 得益于計算機的推廣，“自動控制原理”實驗教學(xué)的場地、時間不再受到限制，甚至部分教學(xué)內(nèi)容得到拓展性的延伸， 越來越多的學(xué)生選擇用課外時間完成有關(guān)的實驗教學(xué)項目。

結(jié)語：

隨著國家對自動化控制要求的加劇，做好相應(yīng)教學(xué)工作開展就顯得非常重要。教師要注重從自動控制原理出發(fā)開展相應(yīng)的教學(xué)工作，做好相應(yīng)的教學(xué)改革，真正讓學(xué)生掌握自動控制技術(shù)，并做好相應(yīng)的實操教學(xué)，讓學(xué)生的應(yīng)用技能不端提升。

參考文獻(xiàn)：

[1]牛劍峰. 綜采液壓支架跟機自動化智能化控制系統(tǒng)研究[J]. 煤炭科學(xué)技術(shù)，2015，12：85-91.

篇7

關(guān)鍵詞：連續(xù)排污；自動控制；電導(dǎo)率檢測儀

中圖分類號：TK22 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1 前言

石化總廠煅燒焦車間余熱鍋爐的控制系統(tǒng)經(jīng)過檢修改造之后，汽包給水液位調(diào)節(jié)系統(tǒng)已經(jīng)改為PID自動控制，而鍋爐的表面連續(xù)排污則一直采用手動控制。在實際運行過程中，由于采用手動控制表面連續(xù)排污，經(jīng)常出現(xiàn)兩種情況：第一種，排污過量。第二種，排污量不夠。

2 鍋爐連續(xù)排污自動控制

2.1 蒸汽鍋爐內(nèi)的水質(zhì)控制與連續(xù)排污分析

鍋爐內(nèi)的水經(jīng)過高溫不斷的蒸發(fā)，能夠產(chǎn)生很多的水蒸氣。水蒸氣的產(chǎn)生能夠是鍋爐中水分不斷的減少，鍋水中的鹽類等物質(zhì)就會在蒸發(fā)的過程中不斷地滲出，在高溫的作用下也不會被蒸發(fā)走，這就會導(dǎo)致鍋中鹽的濃度越來越大。當(dāng)含鹽量超過一定程度后，鍋水中就會產(chǎn)生化學(xué)變化，鍋水就會產(chǎn)生泡沫，汽水共同沸騰，能夠很大的增加空氣中的蒸汽的濕度，嚴(yán)重的時候還會導(dǎo)致蒸汽中帶有大量的水分，使蒸汽的品質(zhì)不合格，就會造成資源的浪費和環(huán)境的污染。同時也會對于鍋爐的正常使用造成影響，導(dǎo)致鍋爐被破壞。這種現(xiàn)象的出現(xiàn)是在鍋爐進(jìn)行高負(fù)荷的生產(chǎn)以及蒸汽符合的波動過于大，使鍋爐產(chǎn)生的變化，這是在鍋爐工作是非常容易產(chǎn)生的問題，需要技術(shù)人員不斷的進(jìn)行技術(shù)的研究，通過高科技的手段把鍋爐會遇到的問題都一直在萌芽之中，對于鍋爐的正常的發(fā)展運行都有著非常重要的作用。所以，對于上述產(chǎn)生的原因，我們就要把鍋水含鹽量控制在允許的范圍之內(nèi)，這樣才能夠保障鍋爐的安全的運轉(zhuǎn)。這樣也有利于鍋爐連續(xù)排污自動系統(tǒng)能夠不斷地發(fā)展，不斷的進(jìn)行研究，進(jìn)而不斷的改善，已達(dá)到生產(chǎn)的需求，不斷的滿足生產(chǎn)。

2.2 鍋爐連續(xù)排污的手動控制

當(dāng)鍋爐的連續(xù)排污采用人工手動控制時，在鍋爐的連續(xù)排污口安裝手動截止閥。根據(jù)鍋水化驗員定期抽取鍋水水樣檢測結(jié)果來開大或關(guān)小排污閥。實際我們鍋爐排污閥為微開狀態(tài)來保持鍋水濃度。當(dāng)負(fù)荷大時，鍋水濃度很快上升，手動控制不適合鍋爐安全穩(wěn)定運行的要求。負(fù)荷小時，會造成超量排放鍋水，增加鍋爐運行成本，造成能源浪費。

結(jié)語

鍋爐在生產(chǎn)工作過程中，會排出很多的污染物。現(xiàn)在鍋爐連續(xù)排污的技術(shù)已經(jīng)不斷的進(jìn)行研究，并且不斷的進(jìn)行完善鍋爐連續(xù)排污的自動系統(tǒng)，這種控制方法能夠在鍋爐運行時不斷的連續(xù)的進(jìn)行檢測過爐內(nèi)的溶解固形物的濃度，一旦發(fā)現(xiàn)濃度超標(biāo)就會進(jìn)行調(diào)控，是鍋爐能夠正常的運行。同時，自動系統(tǒng)還能夠自動的進(jìn)行溫度的調(diào)控，自動的對不足電導(dǎo)率的溫度進(jìn)行補償，讓電導(dǎo)率能夠達(dá)到一個合適的溫度，能夠正常的運轉(zhuǎn)。這樣也能夠保障鍋水的溶解固形物的含量被控制在水質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)之下，能夠保證鍋水的質(zhì)量是合格的，這樣能夠比較有利于保障鍋爐的安全生產(chǎn)，減少安全隱患，同時，也能夠減少鍋爐的排污量的減少，能夠?qū)τ诃h(huán)境的保護(hù)起到一個很好的作用，能夠減少環(huán)境中的熱污染，同時也能夠減少熱量的損失，使熱量能夠有一個比較合理科學(xué)的再利用，能夠節(jié)約資源，節(jié)約燃料，不斷地提高鍋爐的效率，還能夠?qū)τ诃h(huán)境起到一個比較好的作用

參考文獻(xiàn)

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【關(guān)鍵詞】升降旗；控制；步進(jìn)電機

當(dāng)代社會，自動升降旗系統(tǒng)在許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。例如：在許多政府部門、一些學(xué)校廣場和很多大型企業(yè)里，常常可見到飄揚的國旗。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展， 尤其是伴隨著單片機測控、自動控制技術(shù)的發(fā)展，用自動控制系統(tǒng)來實現(xiàn)國旗的升與降控制，使升降旗的速度與國歌演奏的時間得到準(zhǔn)確無誤的配合，這樣一來，就不會再有人為升降國旗與國歌演奏時間不協(xié)調(diào)的尷尬場面發(fā)生，從而保證了國旗升降儀式的嚴(yán)肅性、莊重性。

一、系統(tǒng)所能實現(xiàn)的功能簡介

本自動升降旗系統(tǒng)主要有AT89C52單片機、步進(jìn)電機、CPLD國歌演奏電路、處理鍵盤電路和LED顯示屏構(gòu)成。系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)的主要功能如下：

（一）當(dāng)按下上升鍵后，國旗就會勻速上升，同時演奏國歌，國旗上升到旗桿最高端后會自動停止，國歌停奏。當(dāng)按下降鍵后，國旗同樣會勻速下降，下降到旗桿最低端后自動停止。這個升降旗過程所用的的時間均為43S。

（二）本系統(tǒng)可以避免失誤動作的發(fā)生。國旗在最高端時，按上升鍵不起作用，即不上升；在最低端時，按下降鍵也不起作用，即不下降。

（三）能夠在指定的位置停止，并且停止后能繼續(xù)通過按鍵來控制國旗是否繼續(xù)升或降。

（四）國旗的高度及升降到某一位置所用的時間可即時顯示，當(dāng)國旗停止在中間某一位置，時間顯示同樣停止在當(dāng)前時刻。

（五）可通過開關(guān)控制系統(tǒng)的半旗狀態(tài)，并通過一個發(fā)光二極管顯示出來。升旗時按下上升鍵， 國旗由最低端上升到最高端之后，國歌同時停奏，繼而國旗自動下降到2/3處停止。降旗時，按下下降鍵，首先國旗由2/3高度處上升到最高端，然后自動從最高端下降到最低端，自動停止。

（六）升降旗的速度總是保持在30S-120S內(nèi)，并且這個速度是可以人為調(diào)整的。

（七）本系統(tǒng)還具有無線遙控升降旗及停止升降

二、硬件系統(tǒng)的設(shè)計

本系統(tǒng)以單片機作為主要控制處理芯片，利用步進(jìn)電機控制裝置實現(xiàn)一個自動控制升降旗系統(tǒng)。同時，使用處理鍵盤響應(yīng)、控制鍵盤驅(qū)動芯片、LED顯示升降高度和CPLD國歌播放。下面是一個系統(tǒng)框圖：

為了實現(xiàn)升降高度自由控制的目的，本系統(tǒng)采用了步進(jìn)電機。步進(jìn)電機是機電控制中經(jīng)常使用的一種執(zhí)行部件，它能夠?qū)㈦娒}沖轉(zhuǎn)換為角位移，換句話說也就是：當(dāng)步進(jìn)電機驅(qū)動器接接收到一個脈沖信號時，驅(qū)動步進(jìn)電機就會按設(shè)定的方向，轉(zhuǎn)動一個相對固定的角度，也就是步進(jìn)角。

我們通過控制脈沖個數(shù)，就可以控制步進(jìn)角，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；另外，通過控制脈沖的頻率，可以控制步進(jìn)電機轉(zhuǎn)動的速度、加速度，從而達(dá)到調(diào)節(jié)速度的目的，如果使用軟件控制，也很方便，控制方式也是多種多樣的。電機控制模塊電路如下圖所示：

顯示模塊需要顯示旗幟所在高度和升降速度，我們可以選用最普通、價格也較為便宜的LED顯示器。本系統(tǒng)采用了專用驅(qū)動芯片CD4511，來驅(qū)動數(shù)碼管，實現(xiàn)靜態(tài)顯示。由于該驅(qū)動芯片具有鎖存功能，所以單片機控制系統(tǒng)只需送出需要顯示的數(shù)字的BCD碼就可以實現(xiàn)顯示，這樣就極大地節(jié)省了系統(tǒng)資源，使系統(tǒng)能夠最大限度的實時、準(zhǔn)確地響應(yīng)中斷，同時精確控制電機轉(zhuǎn)速。

考慮系統(tǒng)設(shè)計所需要的成本和國歌演奏發(fā)生器所需要的資源情況，本系統(tǒng)選用了Altera公司的MAX Ⅱ系列CPLD EMP127T144C5芯片來實現(xiàn)播放國歌。芯片設(shè)計的關(guān)鍵，是要準(zhǔn)確地產(chǎn)生各個音符所對應(yīng)的頻率信號，并能夠根據(jù)樂曲的要求按節(jié)拍輸出。為了降低系統(tǒng)的復(fù)雜性，該設(shè)計根據(jù)“可變模值計算器”的原理，按照樂曲的要求，定時改變計時器的預(yù)置數(shù)，便可以產(chǎn)生樂曲所需要的頻率信號。

三、軟件系統(tǒng)的設(shè)計

軟件系統(tǒng)的設(shè)計主要是通過完成對單片機的編程，控制它的中斷功能，完成對電機的控制與鍵盤的響應(yīng)，從而實現(xiàn)升降旗的設(shè)置與控制。其中，主程序用來完成初始化各種中斷，然后讀出旗幟的上升狀態(tài)并顯示，繼而進(jìn)入循環(huán)等待中斷響應(yīng)，中斷程序完成鍵盤和電機控制。其中，鍵盤中斷程序用于實現(xiàn)鍵盤查詢和各種鍵盤值的處理，利用定時中斷程序?qū)崿F(xiàn)電機轉(zhuǎn)動的控制，程序流程圖如下圖4所示：主程序還有一項任務(wù)，就是計時。如果5分鐘沒有人操作鍵盤時，主程序就會讓處理器處于休眠狀態(tài)，這樣可以減小功耗，節(jié)約很多電資源，而只有當(dāng)鍵盤有中斷時，主程序又會將處理器喚醒。

圖4

近年來，升旗儀式已成為各種運動會以及大型會議必不可少的一個環(huán)節(jié)，本文設(shè)計的升降旗系統(tǒng)功能強大，適應(yīng)能力強，應(yīng)用前景廣泛。

參考文獻(xiàn)：

[1]李朝青. 單片機原理及接口技術(shù)[M] . 北京：北京航空航天大學(xué)出版社.

篇9

關(guān)鍵詞：選煤廠；密度控制

Abstract: Coal production process, coal is a high-tech investment in a natural way, is to reduce human and efficiency, reduce processing costs, maximize economic benefits of effective measures. Heavy medium density automatic control system as one of the most important aspects, which links the level and stability of the production process for coal quality and yield of the product plays a decisive role. Coal in the conventional control method, the density control system is mainly the relationship between the devices is a latch control circuit implemented by hardware, the implementation of more complex, the reliability is poor, if the change in locking relationship is even more difficult the plus difficult.

Keywords: Coal; density control

中圖分類號：TD94文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

· 概述

重介密度控制系統(tǒng)基于PLC (可編程控制器) 的應(yīng)用將重介質(zhì)選煤過程工藝參數(shù)的檢測、自動控制及生產(chǎn)管理等功能集于一體, 構(gòu)成一個獨立的子系統(tǒng)。使得密度控制系統(tǒng)中主要設(shè)備的閉鎖關(guān)系通過軟件編程得以實現(xiàn), 完成對重介質(zhì)密度進(jìn)行準(zhǔn)確的適時控制和調(diào)節(jié), 從而達(dá)到提高產(chǎn)品質(zhì)量, 減少噸煤介質(zhì)損耗的目的。

· 原理

重介密度控制系統(tǒng)按密度的不同將煤和矸石進(jìn)行分類，煤和矸石的密度均大于1，也就是說需要分類的兩種物品密度均大于水，所以不能在水中將煤與矸石進(jìn)行有效的分類，這就需要配置大于水的液體，重介懸浮液應(yīng)運而生。重介懸浮液由固體和液體兩部分組成，固體小顆粒均勻分散在液體中。一般情況下重介懸浮液由磁鐵礦粉配制而成。在實際生產(chǎn)中，固相和液相包括磁鐵礦粉、煤泥和水。當(dāng)原煤放入液體中后根據(jù)阿基米德原理，大于液體密度的下沉，小于液體密度的則上升，由此可以將煤和矸石很好的分離。

重介質(zhì)選煤是一種高效率的重力選煤方法.在重介質(zhì)選煤過程中,重介質(zhì)懸浮液工藝參數(shù)(密度、流量、粘度和煤泥含量)的變化對分選效果有顯著的影響.如密度的波動直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量,煤泥含量的增加會導(dǎo)致粘度的增加,使分選效果變壞.因而,實現(xiàn)對重介質(zhì)懸浮液參數(shù)變化進(jìn)行快速準(zhǔn)確地檢測和穩(wěn)定控制是十分重要的,對改善產(chǎn)品質(zhì)量、提高分選效率和選煤廠的經(jīng)濟(jì)效益具有顯著的作用。

在重介分析生產(chǎn)自控方面采用可編程控制器進(jìn)行PID控制來提高控制精度。

密度控制系統(tǒng)分為密控柜手動控制、計算機自動控制和計算機手動控制三部分。密度控制系統(tǒng)可通過上位機控制，即能夠在電腦上對系統(tǒng)密度進(jìn)行自動控制,也能夠在密控柜上手動控制系統(tǒng)密度。所有的參數(shù)既能在電腦上顯示,也能夠在密控柜上用儀表顯示。

選廠自動化監(jiān)控系統(tǒng)要求運用可編程序控制器、計算機網(wǎng)絡(luò)、光纖通信等技術(shù)對選廠指定設(shè)備進(jìn)行自動控制。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)實時信息自動采集、傳輸、處理入庫、動態(tài)監(jiān)測監(jiān)控、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ埽瑢嵭羞x礦系統(tǒng)的密度自動和手動控制。

系統(tǒng)上位機組態(tài)畫面通過組態(tài)王完成，系統(tǒng)界面應(yīng)該包括以下畫面：

重介質(zhì)密度控制流程圖畫面；實時數(shù)據(jù)報表畫面；歷史數(shù)據(jù)報表畫面；實時趨勢曲線畫面；歷史趨勢曲線畫面；重介密控參數(shù)設(shè)置及顯示畫面；重介密控棒圖畫面；重介密控PID參數(shù)設(shè)置畫面；系統(tǒng)登陸畫面；系統(tǒng)使用幫助畫面，每個畫面的功能要求全部實現(xiàn)，從而保證系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)性和穩(wěn)定性。

· 重介工藝參數(shù)自動控制功能及技術(shù)指標(biāo)

實現(xiàn)重介質(zhì)懸浮液密度的在線檢測及自動控制，在正常生產(chǎn)時，要求懸浮液密度控制精度小于±0.005g/cm3。

實現(xiàn)合格介質(zhì)桶液位在線檢測及控制，及上下限報警功能。

實現(xiàn)合格介質(zhì)桶磁性物含量的在線檢測及煤泥含量的控制。

實現(xiàn)重介旋流器入口壓力遠(yuǎn)傳顯示。

生產(chǎn)管理系統(tǒng)：以工控機為核心的控制系統(tǒng)實現(xiàn)工藝流程以及各種工藝參數(shù)數(shù)據(jù)采集、顯示；具有工藝參數(shù)實時與歷史數(shù)據(jù)的記錄與查詢，具有工藝參數(shù)趨勢曲線顯示、打印報表等；并予留與上位機的通訊接口。

控制系統(tǒng)具有自動/手動轉(zhuǎn)換功能。

· 控制系統(tǒng)的配置

該控制系統(tǒng)由差壓密度計、液位計、磁性物含量計、工業(yè)控制計算機、智能控制器、電動加水控制裝置、分流控制裝置、控制柜、儀表柜等組成。

· PLC選擇和控制系統(tǒng)工作原理

PLC 選擇著重要看如下幾個方面: PLC 性能(品牌)、容量和外設(shè)。好的品牌的PLC 具有系統(tǒng)運行可靠, 故障率低, 以及豐富的I/O 接口, 可對各種設(shè)備進(jìn)行很好的控制; 通過以太網(wǎng)模塊可在上位機上做出直觀的設(shè)備開、停或流程顯示; 先進(jìn)的模塊化結(jié)構(gòu), 便于用戶自行設(shè)計、組合和較強的可維護(hù)性; 編程采用梯形圖結(jié)構(gòu), 易學(xué)易操作。可編程控制器PLC 已經(jīng)成為工業(yè)自動化領(lǐng)域中最重要、應(yīng)用最多的控制設(shè)備, 采用以PLC 為核心并配以旋轉(zhuǎn)光電編碼器等傳感器為檢測元件, 既簡化了硬件設(shè)計, 又提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性, 勢必將得到用戶的肯定。本系統(tǒng)采用西門子S7300系列PLC作為控制器，利用S7300/400編程軟件STEP7進(jìn)行梯形圖編程開發(fā)。

按照密度控制系統(tǒng)的設(shè)計要求對PLC所需要的輸入點和輸出點進(jìn)行完整的統(tǒng)計。例如：旋流器壓力、磁性物含量、測量密度、合格介質(zhì)桶液位等等。

密度控制系統(tǒng)工作原理是利用PLC 內(nèi)部P ID 功能塊, 分析采集密度計、液位計等現(xiàn)場檢測設(shè)備的輸入信號(4mA～ 20mA ) , 將檢測到的過程變量與設(shè)定值進(jìn)行比較, 通過模擬量輸出模塊, 輸出4mA～ 20mA 信號來驅(qū)動加水調(diào)節(jié)閥、分流閥等電動執(zhí)行機構(gòu), 達(dá)到對壓力、密度、液位自動控制的目的。P ID 控制器的參數(shù)整定是控制系統(tǒng)設(shè)計的核心內(nèi)容, 根據(jù)被控過程的特性確定P ID 控制器的比例系數(shù)、積分時間和微分時間的大小, PID參數(shù)的確定主要依賴工程經(jīng)驗。PID控制是最早發(fā)展起來的控制策略之一，由于其算法、結(jié)構(gòu)、調(diào)整都比較簡單,且容易為工程技術(shù)人員所掌握,而被廣泛應(yīng)用于工業(yè)過程控制。

下面詳細(xì)列出比較重要的三個控制方面：

a.重介質(zhì)懸浮液密度控制

根據(jù)工藝流程的特點，重介質(zhì)懸浮液密度在正常生產(chǎn)過程中，合格介桶中懸浮液密度一般為增加的趨勢，液位則是降低的趨勢。因此，在懸浮液密度控制回路中，通過自動調(diào)節(jié)加水量來穩(wěn)定懸浮液密度。

b.煤泥含量自動控制

在重介質(zhì)選煤過程中，懸浮液中煤泥含量對分選效果的影響可分為直接影響和間接影響，直接影響主要表現(xiàn)在給產(chǎn)品脫介帶來很大困難，污染精煤產(chǎn)品。間接影響主要體現(xiàn)在影響懸浮液的流變性（懸浮液粘度）和穩(wěn)定性，從而影響分選效果。為此，一般重介選煤工藝中，常采用調(diào)節(jié)精煤弧形篩下分流量中的穩(wěn)定懸浮液中煤泥含量，本方案采用在線檢測合格介質(zhì)懸浮液中磁性物含量信號，以及密度信號通過數(shù)學(xué)模型公式，由計算機計算出煤泥含量并加以控制。

c.合格介質(zhì)桶液位超限控制

為了保證正常生產(chǎn)的要求, 合格介質(zhì)桶的液位既不能低也不能過高，以防止出現(xiàn)打空泵或溢流現(xiàn)象，同時確保生產(chǎn)過程中的水量平衡。因而，在設(shè)計監(jiān)控系統(tǒng)時，設(shè)計了液位超限控制功能。控制回路采用開關(guān)量控制方法，當(dāng)合格介質(zhì)桶的液位出現(xiàn)高位報警時，循環(huán)懸浮液以最大分流量至煤泥桶，直至解除液位的較高報警；當(dāng)合格介質(zhì)桶的液位發(fā)生下限報警時，控制系統(tǒng)自動打開補加水閥門，同時自動關(guān)閉分流量，合格介質(zhì)桶的液位增加到較高報警解除。

· 密度控制系統(tǒng)工作過程和控制算法

密度控制系統(tǒng)原理框圖如下：

圖1密度控制系統(tǒng)原理框圖

密度控制系統(tǒng)工作過程: 通過人工添加介質(zhì), 在介質(zhì)泵出口管道上加一臺密度計, 桶上方管處加電動門, 人工加介質(zhì)時可通過泵打循環(huán)來測定介質(zhì)密度, 由密度計進(jìn)行測定, 待介質(zhì)密度達(dá)到要求時停止加介; 分選時,由高密度介質(zhì)桶通過相應(yīng)泵將介質(zhì)打到分選機, 此時介質(zhì)密度由另一密度計進(jìn)行測定。如介質(zhì)密度大于分選密度, 通過控制系統(tǒng)控制調(diào)節(jié)閥加水, 以降低密度,保證密度的穩(wěn)定與符合要求; 如介質(zhì)密度低于分選密度, 可通過調(diào)節(jié)分流以加大進(jìn)入稀介桶的量, 通過磁選機選后進(jìn)入高密度介質(zhì)桶, 保證密度符合分選要求。系統(tǒng)運行過程中, 高密度介質(zhì)加定量的循環(huán)水, 以補充水位及保持密度穩(wěn)定。密度控制系統(tǒng)以密度設(shè)定作為系統(tǒng)輸入, 以密度計反饋信號作為反饋輸入, PLC 對系統(tǒng)輸入及反饋輸入計數(shù)、量化, 并由算法計算比例閥的開度信號, 通過模擬量輸出模塊, 輸出4mA～ 20mA 模擬信號驅(qū)動各種電動執(zhí)行器。

控制系統(tǒng)運行前，合格介質(zhì)桶首先進(jìn)行鼓風(fēng)動作，從而使懸浮液混合均勻。懸浮液混合均勻后開泵動作，系統(tǒng)運行。運行時密度計在測量位置將測量密度信號轉(zhuǎn)換為4mA～ 20mA 電流信號輸出，該信號傳輸通過程序?qū)δM量的采集以及相應(yīng)處理運算最終傳送到PLC的PID調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器進(jìn)行以下控制：

過程值(PV ) 小于設(shè)定值(SP) , 介質(zhì)密度偏低,經(jīng)重介旋流器分選后, 會有部分精煤進(jìn)入中煤系統(tǒng), 部分中煤進(jìn)入矸石系統(tǒng), 選煤效率降低。密度低, 調(diào)節(jié)器輸出4mA 信號, 關(guān)閉加水調(diào)節(jié)閥, 如果密度仍然達(dá)不到生產(chǎn)所需密度值, 則向合格介質(zhì)桶補加介質(zhì), 以達(dá)到所需密度值。

過程值(PV ) 大于設(shè)定值(SP) , 介質(zhì)密度偏高, 經(jīng)重介旋流器分選, 中煤進(jìn)入精煤系統(tǒng), 矸石進(jìn)入中煤系統(tǒng), 產(chǎn)品質(zhì)量降低。密度高, 經(jīng)調(diào)節(jié)器輸出4mA 20mA信號, 傳送到加水調(diào)節(jié)閥, 向合格介質(zhì)管內(nèi)加水, 密度逐步降低, 密度值等于設(shè)定值時, 調(diào)節(jié)器不輸出, 加水閥關(guān)閉。

根據(jù)洗煤工藝和經(jīng)驗值式子，得到相應(yīng)的密度控制公式：

A=7/9B+1/3C+1000

其中：A為循環(huán)介質(zhì)密度；B為磁性物含量；C煤泥含量。

結(jié)合密度控制系統(tǒng)的尋六七的入口壓力、介質(zhì)桶液位和原煤灰分值給出密度控制算法，通常煤泥含量和原煤灰分值由上位機輸入給定。

重介密度控制系統(tǒng)本身具有一套完整的自動檢測、自動調(diào)節(jié)、遠(yuǎn)程控制的功能，可以完成重介選煤生產(chǎn)工藝工程中各項物理參數(shù)的顯示、報警和調(diào)節(jié)功能，從而保證沒多大質(zhì)量、產(chǎn)量和生產(chǎn)過程的可靠性、穩(wěn)定性以及延續(xù)性。

· 結(jié)束語

重介密度控制系統(tǒng)使用可編程控制器PLC將檢測到的過程變量與設(shè)定值進(jìn)行比較，采集到的過程變量如密度值、液位值為4mA～ 20mA 模擬信號，通過模擬量采集模塊采集到PLC經(jīng)程序的邏輯運算和數(shù)據(jù)處理來參與控制。通過模擬量輸出模塊輸出4mA～ 20mA 模擬信號來驅(qū)動各執(zhí)行器，從而達(dá)到控制重介選煤的關(guān)鍵參數(shù)--分選密度、壓力、磁性物含量、給煤量等的目的，響應(yīng)速度很快，按預(yù)先設(shè)定的程序?qū)崿F(xiàn)自動、有序的控制，大幅度提高了運行的安全性和可靠性。

部分截圖如下：

參考文獻(xiàn)

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【關(guān)鍵詞】鍋爐吹灰 自動控制 防止故障 提高熱效率

鍋爐是一種利用燃料等能源的熱能或工業(yè)生產(chǎn)中的余熱，將介質(zhì)加熱到一定溫度和壓力的換熱設(shè)備。但由于水質(zhì)和燃料的缺陷，長期使用后，鍋爐的爐膽容易結(jié)垢，爐腔表面容易結(jié)灰，排管內(nèi)壁容易機構(gòu)和堵塞。導(dǎo)致鍋爐熱效率降低，因此，操作人員要定時、定量的對鍋爐進(jìn)行排灰、排污工作，以保證鍋爐正常運轉(zhuǎn)。

1 鍋爐熱效率低原因分析

鍋爐吹灰就是為了防止?fàn)t膽受熱面積灰采用的有效措施，鍋爐吹灰方式主要有蒸汽吹灰、水吹灰、壓縮空氣吹灰。蒸汽吹灰一般采用低溫過熱器出口的過熱蒸汽，清潔爐膛、煙道的受熱面積灰；水吹灰器一般采用鍋爐連續(xù)排灰水或生水，清潔水冷壁表面及冷灰斗斜面的積灰；壓縮空氣吹灰器則采用空壓機系統(tǒng)的壓縮空氣，清潔爐膛、煙道的受熱面積灰。

鍋爐定時排污是為了減少鍋爐盤管內(nèi)壁雜質(zhì)的沉積，增加盤管的流通面積，減少沿程壓力損失，減小供水壓力的增大。為減小盤管內(nèi)壁的結(jié)垢和堵塞，一般采用水質(zhì)軟化、化學(xué)除氧和定時排污等相關(guān)方法進(jìn)行處理，降低盤管內(nèi)壁結(jié)垢和雜質(zhì)的產(chǎn)生。當(dāng)所產(chǎn)生的雜質(zhì)達(dá)到一定程度時就需要對排管內(nèi)部進(jìn)行手動排污。

一般地，吹灰的頻度由燃料決定，或根據(jù)空氣預(yù)熱器出口煙溫來掌握。排煙溫度升高表明對流受熱面有較多飛灰沉積，需要吹灰。排污的頻度可根據(jù)鍋爐上水壓力進(jìn)行觀察和判斷，上水壓力高則表明鍋爐盤管內(nèi)部雜質(zhì)沉積較多。鍋爐吹灰和定時排污是鍋爐正常運行一個重要手段，直接影響鍋爐安全與經(jīng)濟(jì)運行。合理的吹灰和排污可有效減少鍋爐受熱面的積灰和結(jié)焦以及盤管的堵塞，降低排氣溫度，防止鍋爐結(jié)垢、節(jié)約能源有著重要的作用。

渤海5號目前使用九江萊頓鍋爐有限公司生產(chǎn)的LT3鍋爐，該鍋爐于2007-3-23安裝使用，鍋爐采用蒸汽吹灰，自安裝以后，運行基本正常。但由于長期運行，鍋爐效率明顯下降，盤管容易高溫，鍋爐進(jìn)水壓力也較高。現(xiàn)場分析認(rèn)為盤管有結(jié)垢現(xiàn)象，要求輪機員增加排灰次數(shù)，運行一段時間后，發(fā)現(xiàn)效果有所好轉(zhuǎn)。

2 鍋爐熱效率低解決方案

渤海5號設(shè)備部門綜合考慮鍋爐運行情況，本著提高鍋爐整體性能的目的，從設(shè)備的可靠性，經(jīng)濟(jì)性，及現(xiàn)場布置條件，參考鍋爐使用說明書，汲取當(dāng)前先進(jìn)技術(shù)，討論提出鍋爐排灰系統(tǒng)改造方案。

2.1 解決方案制定

將人工手動排灰改為自動排灰，自動排灰可以定時、定量的自動排灰，并且制定2套改造方案：

方案一：通過軟件實現(xiàn)。由于現(xiàn)用CPU224型號的可編程控制器輸出端口已全部使用，需要升級為S7-300站，增加輸入輸出模塊。鍋爐運轉(zhuǎn)后，PLC內(nèi)部計時器開始計時，達(dá)到預(yù)定時間后，輸出模塊給繼電器一個觸發(fā)信號，繼電器吸合，電磁閥得電，按照預(yù)設(shè)工作時間，鍋爐自動排灰30秒，排灰結(jié)束后，PLC進(jìn)入下一個循環(huán)周期，繼續(xù)計時，循環(huán)排灰，達(dá)到預(yù)定自動排灰目的。

方案二：通過硬件實現(xiàn)，主要采用數(shù)顯循環(huán)定時器，實現(xiàn)定時循環(huán)功能。當(dāng)鍋爐啟動后，投入數(shù)顯循環(huán)定時器，定時器開始計時，達(dá)到預(yù)定時間后，循環(huán)定時器輸出繼電器動作，這時與常開觸電連接的蒸汽電磁閥得電，鍋爐開始自動排灰，當(dāng)排灰30秒后，循環(huán)定時器進(jìn)入“OFF”計時段，循環(huán)定時器輸出繼電器復(fù)位，電磁閥失電，完成一次自動排灰。當(dāng)循環(huán)定時器進(jìn)入下一次“ON”計時段時，鍋爐繼續(xù)排灰，鍋爐實現(xiàn)自動排灰功能。

綜合考慮兩種方案，平臺決定采用第二種方案，通過硬件實現(xiàn)。這樣鍋爐控制系統(tǒng)改動較小，也不需要升級S7-224站為S7-300站，節(jié)約費用，一個數(shù)顯循環(huán)定時器市值僅為500元左右。

2.2 改造所需材料

技改所需材料為：

ECY-R4-S數(shù)顯循環(huán)定時器1個（南京英雷科電子技術(shù)有限公司）；

1-1/2蒸汽電磁閥1個；

1-1/2蒸汽截止閥1個；

XB2BD21C轉(zhuǎn)換開關(guān)1個；

LA126B按鈕開關(guān)1個；

1-1/2鋼管1.5m，1-1/2三通2個，1-1/2彎頭2個；

ECY-R4-S數(shù)顯循環(huán)定時器（圖1）接線端子說明：

1、4接線端子接LA126B按鈕開關(guān)常開觸點，定時器復(fù)位；

2、3接線端子接XB2BD21C轉(zhuǎn)換開關(guān)，實現(xiàn)自動排灰系統(tǒng)啟停功能；

5、6接線端子接1-1/2蒸汽電磁閥；

8、9接線端子接220V交流電源；

2.3 鍋爐自動排灰管線連接

鍋爐自動排灰蒸汽管線連接圖。

采用圖2所示管路連接后，截止閥1為總閥，截止閥2為手動排灰閥，電磁閥3為自動排灰閥。當(dāng)需要手動排灰時，操作者可以打開閥1、2，進(jìn)行手動排灰，當(dāng)需要自動排灰時，打開閥1，啟動自動排灰系統(tǒng)，即可進(jìn)行自動排灰。當(dāng)自動排灰電磁閥需要保養(yǎng)修理時，可以關(guān)閉閥1，完成對電磁閥3的檢修。

3 結(jié)束語

渤海5號鍋爐運行時一般燃燒率較高，在此狀態(tài)下排灰，可以保證鍋爐正常運行。排灰系y改造后，操作者只要在每次啟動鍋爐后，轉(zhuǎn)動自動排灰系統(tǒng)啟動開關(guān)，鍋爐自動排灰系統(tǒng)就投入使用，當(dāng)操作者需要調(diào)整排灰時間和周期時，可以通過設(shè)置循環(huán)定時器“ON”時間段，設(shè)置排灰時間，設(shè)置“OFF”時間段，設(shè)置排灰周期，當(dāng)按下復(fù)位按鈕時，定時器清零，系統(tǒng)重新開始計時。

鍋爐排灰系統(tǒng)改造方法簡單，運行安全，投資小，改造后可提高排灰效果，進(jìn)而減少燃料消耗，降低設(shè)備故障率，提高鍋爐熱效率，效果明顯，可以進(jìn)一步提升設(shè)備性能。