時間：2022-02-22 17:19:15
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇自動控制應(yīng)用，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
關(guān)鍵詞：MATLAB；自動控制系統(tǒng)；系統(tǒng)響應(yīng)；系統(tǒng)設(shè)計
0 引言
高職院校的學(xué)生重在強化職業(yè)技能的培養(yǎng)，而《自動控制原理》這門課程中除了講解控制系統(tǒng)的工作原理外，控制系統(tǒng)的模型是一個非常重要的環(huán)節(jié)，對控制系統(tǒng)性能進(jìn)行定量的計算和分析，離不開控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，涉及到對微分方程數(shù)學(xué)模型的求解，用到Laplace變換及反變換，對系統(tǒng)響應(yīng)超調(diào)量、上升時間、調(diào)節(jié)時間、峰值的求取，都要用到繁瑣的數(shù)學(xué)計算，對系統(tǒng)時域或者頻域穩(wěn)定性的分析，繪制Naquist曲線和Bode圖以及系統(tǒng)的校正與設(shè)計，如果全靠手工計算數(shù)據(jù)，手工繪圖的話，費時費力，有時還得不到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)和圖像。
MATLAB是Mathworks公司開發(fā)的一種集數(shù)值計算、符號計算和圖形可視化三大基本功能于一體的功能強大、操作簡單的優(yōu)秀工程計算應(yīng)用軟件。MATLAB不僅可以處理代數(shù)問題和數(shù)值分析問題，而且還具有強大的圖形處理及仿真模擬等功能。
1 MATLAB在控制系統(tǒng)建模中的應(yīng)用
MATLAB是國際控制界目前使用最廣的工具軟件，幾乎所有的控制理論與應(yīng)用分支中都有MATLAB工具箱。這里結(jié)合自動控制理論的基本內(nèi)容，采用控制系統(tǒng)工具箱（Control Systems Toolbox）和仿真環(huán)境（Simulink），體會MATLAB的應(yīng)用。
1.1 用MATLAB建立傳遞函數(shù)模型
1.1.1 反饋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖模型
圖1 反饋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
設(shè)反饋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。控制系統(tǒng)工具箱中提供了feedback（）函數(shù)，用來求取反饋連接下總的系統(tǒng)模型，該函數(shù)調(diào)用格式為：G=feedback（G1，G2，sign）。
1.1.2 Simulink建模方法
在一些實際應(yīng)用中，如果系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，不適合用前面介紹的方法建模。在這種情況下，功能完善的Simulink程序可以用來建立新的數(shù)學(xué)模型。
典型二階系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。用SIMULINK對系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析。
圖2 典型的二階系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
將畫出的所有模塊按圖2用鼠標(biāo)連接起來，構(gòu)成一個原系統(tǒng)的框圖描述如圖3所示。
圖3 二階系統(tǒng)的simulink實現(xiàn)
利用MATLAB命令plot（tout，yout），可將結(jié)果繪制出來，如圖4所示。比較圖4和圖5，可以發(fā)現(xiàn)這兩種輸出結(jié)果是完全一致的。
圖4 仿真結(jié)果示波器 圖5 MATLAB命令得出
顯示圖 的系統(tǒng)響應(yīng)曲線
2 利用MATLAB進(jìn)行時域分析
2.1 線性系統(tǒng)穩(wěn)定性分析
系統(tǒng)的零極點模型可以直接被用來判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。另外，MATLAB語言中提供了有關(guān)多項式的操作函數(shù)，也可以用于系統(tǒng)的分析和計算。
2.1.1 直接求特征多項式的根
設(shè)p為特征多項式的系數(shù)向量，則MATLAB函數(shù)roots（）可以直接求出方程p=0在復(fù)數(shù)范圍內(nèi)的解v，該函數(shù)的調(diào)用格式為：v=roots（p）
利用多項式求根函數(shù)roots（），可以很方便的求出系統(tǒng)的零點和極點，然后根據(jù)零極點分析系統(tǒng)穩(wěn)定性和其它性能。
2.1.2 系統(tǒng)動態(tài)特性分析
已知傳遞函數(shù)為：
利用以下MATLAB命令可得階躍響應(yīng)曲線如圖6所示。
圖6 MATLAB繪制的響應(yīng)曲線
>>num=[0，0，25]；den=[1，4，25]；step（num，den） grid
title（1Unit-Step Response of G（s）=25/（s^2+4s+25
）1）
2.1.3 求階躍響應(yīng)的性能指標(biāo)
已知二階系統(tǒng)傳遞函數(shù)為：
利用下面的stepanalysis.m程序可得到階躍響應(yīng)如圖 7及性能指標(biāo)數(shù)據(jù)。
>> G=zpk（[ ]，[-1+3*i，-1-3*i ]，3）；
% 計算最大峰值時間和它對應(yīng)的超調(diào)量。
C=dcgain（G） [y，t]=step（G）；plot（t，y） grid；[Y，k]=max（y）；timetopeak=t（k）
percentovershoot=100*（Y-C）/C% 計算上升時間。
n=1；
while y（n）
n=n+1；
end
risetime=t（n） % 計算穩(wěn)態(tài)響應(yīng)時間。
i=length（t）；
while（y（i）>0.98*C）&（y（i）
i=i-1；
end
setllingtime=t（i）
運行后的響應(yīng)圖如圖6，命令窗口中顯示的結(jié)果為
C=0.3000 timetopeak=1.0491
percentovershoot=35.0914 risetime=0.6626
setllingtime=3.5337
圖7 二階系統(tǒng)階躍響應(yīng)
2.1.4 利用MATLAB繪制系統(tǒng)根軌跡
控制系統(tǒng)工具箱中提供了rlocus（）函數(shù)，可以用來繪制給定系統(tǒng)的根軌跡。
已知系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)模型為：
利用MATLAB命令可容易地驗證出系統(tǒng)的根軌跡如圖8所示。
3 利用MATLAB進(jìn)行頻域分析
3.1 用MATLAB作奈魁斯特圖
慮二階典型環(huán)節(jié)：
圖8 系統(tǒng)的根軌跡
利用下面的命令，可以得出系統(tǒng)的奈氏圖，如圖9所示。
>> num=[0，0，1]；den=[1，0.8，1]；nyquist（num，den）% 設(shè)置坐標(biāo)顯示范圍
v=[-2，2，-2，2]；
axis（v）
grid
title（′Nyquist Plot of G（s）=1/（s^2+0.8s+1）′）
圖9 二階環(huán)節(jié)奈氏圖
3.2 用MATLAB作伯德圖圖
給定單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：
利用以下MATLAB程序，可以直接在屏幕上繪出伯德圖如圖10。
>> num=10*[1，1]；den=[1，7，0]；bode（num，den）grid
title（′Bode Diagram of G（s）=10*（s+1）/[s（s+7）] ′）
該程序繪圖時的頻率范圍是自動確定的，從0.01弧度/秒到30弧度/秒，且幅值取分貝值，ω軸取對數(shù)，圖形分成2個子圖，均是自動完成的。
圖10 自動產(chǎn)生頻率點畫出的伯德圖
4 利用MATLAB進(jìn)行頻域法串聯(lián)校正
利用MATLAB可以方便的畫出Bode圖并求出幅值裕量和相角裕量。通過反復(fù)試探不同校正參數(shù)對應(yīng)的不同性能指標(biāo)，能夠設(shè)計出最佳的校正裝置。
給定系統(tǒng)如圖11 所示，試設(shè)計一個串聯(lián)校正裝置，使系統(tǒng)滿足幅值裕量大于10分貝，相位裕量≥45o。
為了滿足上述要求，我們試探地采用超前校正裝置Gc（s），使系統(tǒng)變?yōu)閳D12的結(jié)構(gòu)。
圖11 校正前系統(tǒng)
圖12 校正后系統(tǒng)
引入一個串聯(lián)超前校正裝置：
我們可以通過下面的MATLAB語句得出校正前后系統(tǒng)的Bode圖如圖13，校正前后系統(tǒng)的階躍響應(yīng)圖如圖14。其中ω1、γ1、ts1分別為校正前系統(tǒng)的幅值穿越頻率、相角裕量、調(diào)節(jié)時間，ω2、γ2、ts2分別為校正后系統(tǒng)的幅值穿越頻率、相角裕量、調(diào)節(jié)時間。
>> G1=tf（100，[0.04，1，0]）； % 校正前模型
G2=tf（100*[0.025，1]，conv（[0.04，1，0]，[0.01，1]）） % 校正后模型
% 畫伯德圖，校正前用實線，校正后用短劃線。
bode（G1） hold bode（G2， ′――′）%畫時域響應(yīng)圖，校正前用實線，校正后用短劃線。
Figure G1_c=feedback（G1，1） G2_c=feedback（G2，1） step（G1_c） hold step（G2_c， ′――′）
圖13 校正前后系統(tǒng)的Bode圖
圖14 校正前后系統(tǒng)的階躍響應(yīng)圖
可以看出，在這樣的控制器下，校正后系統(tǒng)的相位裕量由28o增加到48o，調(diào)節(jié)時間由0.28s減少到0.08s。系統(tǒng)的性能有了明顯的提高，滿足了設(shè)計要求。
5 結(jié)論
通過MATLAB在建模、時域分析、頻域分析、系統(tǒng)校正中的應(yīng)用可以看到，MATLAB工具箱在自動控制原理課中的應(yīng)用無處不在，MATLAB不僅可以處理代數(shù)問題和數(shù)值分析問題，而且還具有強大的圖形處理及仿真模擬等功能，從而很好地幫助老師和學(xué)生解決《自動控制原理》這門課中實際的數(shù)據(jù)計算、圖形繪制、性能指標(biāo)求取以及系統(tǒng)校正與設(shè)計等技術(shù)問題。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞：智能、自動控制、DDC-direct digital control（微機直接數(shù)字控制）、溫度傳感器、二通調(diào)節(jié)閥、能源、風(fēng)閥執(zhí)行器。現(xiàn)場總線、BACnet標(biāo)準(zhǔn)
目 錄
第一部分：引言……………………………………………2
第二部分：空調(diào)機控制原理及特點………………………3
第三部分：總線系統(tǒng)在控制中的運用……………………9
第四部分：自動控制的發(fā)展………………………………11
第五部分：結(jié)束語…………………………………………12
第六部分：工程實例：（XXXX空調(diào)系統(tǒng)）…………… 13
：10000多字的專科畢業(yè)論文
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1污水處理系統(tǒng)中自動化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀
所謂自動控制系統(tǒng)就是把控制設(shè)備、執(zhí)行器件、檢測元件和主計算機之間利用通信網(wǎng)絡(luò)連接起來，這樣主計算機可以對它們進(jìn)行集中控制，進(jìn)而達(dá)到集中監(jiān)控、集中調(diào)度、集中分析和集中數(shù)據(jù)處理的目的。經(jīng)過對國外引進(jìn)技術(shù)和設(shè)備的消化和吸收，我國的污水控制系統(tǒng)也有所進(jìn)展。工業(yè)Ethernet配合著FCS，再與PLC控制站結(jié)合起來，這種自動控制系統(tǒng)是我國最新一代的控制系統(tǒng)。現(xiàn)在自動控制系統(tǒng)在污水處理中的應(yīng)用有了新的進(jìn)展，如FCS、PLC、DCS等。其中FCS是現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FieldbusControlSystem），近年來它發(fā)展迅速，可以算得上是最新型的自動控制技術(shù)，它旨在用網(wǎng)絡(luò)傳輸代替比較傳統(tǒng)的硬件傳輸，這是FCS通過現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)將眾多控制器、傳感器和執(zhí)行器連接起來實現(xiàn)的。PLC是可編程控制系統(tǒng)（ProgrammableLogicControlSystem），它使用計算機技術(shù)以實現(xiàn)開關(guān)量的邏輯控制，其最大的優(yōu)勢就是具有超高的可靠性和抗干擾能力，這種優(yōu)勢使它在污水處理中占有很重要的地位。DCS是集散控制系統(tǒng)（DistributedControlSystem），它是一種新型的4C控制技術(shù)，實現(xiàn)了連續(xù)物理量的監(jiān)視與調(diào)節(jié)，與PCL相結(jié)合的DCS控制系統(tǒng)在污水處理廠中的應(yīng)用可以說已經(jīng)相當(dāng)成熟了。
2自動控制系統(tǒng)在污水處理過程中的特點以及主要表現(xiàn)
2.1自動控制系統(tǒng)的主要特征
相比于其他的自動控制系統(tǒng)，在污水處理中應(yīng)用到的自動化控制系統(tǒng)比較繁瑣復(fù)雜。因為其中涉及到的物理量非常多，而且其中不僅有模擬量，還有數(shù)字量。與此同時，控制方式也有開環(huán)控制和閉環(huán)控制、順序控制和時間控制等多種控制方式。而要使處理后的水質(zhì)達(dá)標(biāo)，就要使處理過程中的各項參數(shù)都要合格。這就需要對處理設(shè)備的運行狀態(tài)、進(jìn)排泥量和排水量等進(jìn)行綜合控制，這無疑會加大自動控制系統(tǒng)的復(fù)雜性。現(xiàn)在的自動控制系統(tǒng)已經(jīng)具有良好的開放性、適應(yīng)性和經(jīng)濟(jì)性等，這和自動控制系統(tǒng)有簡單的邏輯控制階段發(fā)展成為分散控制階段是密切相關(guān)的。
2.2自動控制系統(tǒng)在污水處理過程中的主要表現(xiàn)
2.2.1過程控制。自動控制系統(tǒng)對污水處理整個過程中的工藝參數(shù)以及流程進(jìn)行實時監(jiān)控和采集分析數(shù)據(jù)，然后根據(jù)分析結(jié)果對現(xiàn)場的設(shè)備的運行進(jìn)行控制，這就是我們所說的自動控制系統(tǒng)的過程控制。其中可以實現(xiàn)運行數(shù)據(jù)的采集和存儲、調(diào)度和管理。整個運行過程的系統(tǒng)是中央控制系統(tǒng)，中央控制系統(tǒng)可以對整個工藝的運行和停止以及一些緊急事件進(jìn)行直接控制。2.2.2在線監(jiān)視功能。在線監(jiān)視功能使動態(tài)的工藝流程圖顯示在中央控制室的計算機屏幕上，同時可以顯示在子站界面上的是現(xiàn)場設(shè)備的運行狀態(tài)和一些非常重要的工藝參數(shù)的變化情況。必要的情況下，我們可以利用鼠標(biāo)和鍵盤對系統(tǒng)的運行狀態(tài)進(jìn)行干預(yù)。2.2.3故障診斷及報警處理。當(dāng)設(shè)備在運行過程中產(chǎn)生一些可以或者不可以避免的故障的情況時，故障診斷功能可以將其監(jiān)測出來，并隨后進(jìn)行查找和報警。此外，故障診斷系統(tǒng)還可以分析和調(diào)整一些簡單的事故，從而使系統(tǒng)運行更加穩(wěn)定。報警時系統(tǒng)可以顯示報警的畫面，這樣可以讓操作人員在對故障進(jìn)行處理時得到提示。
3自動控制系統(tǒng)在應(yīng)用時存在的問題及今后的改進(jìn)方向
3.1自動控制系統(tǒng)在應(yīng)用時存在的問題
雖然上述過程中我們的確展示了自動控制系統(tǒng)的眾多優(yōu)勢，但是自動控制系統(tǒng)的發(fā)展畢竟還是不夠完善，從各個污水處理廠的調(diào)研中我們總結(jié)了自動控制系統(tǒng)現(xiàn)今存在的一些問題：3.1.1自動控制系統(tǒng)的在線穩(wěn)定性不夠。隨著PLC、DCS以及FCS技術(shù)的發(fā)展，自動控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性已經(jīng)得到了一定的提高。但是由于污水處理實在是一個很復(fù)雜的過程，系統(tǒng)中的設(shè)備在運行過程中會涉及很多參數(shù)，而且每個參數(shù)還在不斷的變化中，這就給自動控制系統(tǒng)對整個污水處理過程進(jìn)行有力的監(jiān)督控制造成了障礙。所以，一般污水處理廠除了自動控制系統(tǒng)外，還需要現(xiàn)場的工作人員來操控運行過程，并對有些分析結(jié)果進(jìn)行調(diào)整，以期保持整個處理系統(tǒng)的穩(wěn)定性。3.1.2已建的污水廠存在儀器、工作人員方面的限制性因素。目前大部分已建的污水處理廠的自控技術(shù)水平落后，污水處理效能與自控關(guān)系不明確，與之配套的自控設(shè)備和儀器匱乏，同時現(xiàn)今的排放標(biāo)準(zhǔn)也普遍提高，再加上污水處理過程中與自動控制設(shè)備相關(guān)的自動化方面的知識比較復(fù)雜，引進(jìn)的大部分設(shè)備都是外文說明書，廠區(qū)的工作人員缺乏必要的自動控制方面的知識，這些劣勢只靠對廠內(nèi)工作人員的培訓(xùn)是無法輕易轉(zhuǎn)化的。3.1.3目前我國眾多的污水處理廠雖然監(jiān)視良好、但是控制能力卻明顯不足。對于監(jiān)視過程中得到的數(shù)據(jù)，工作人員并不能很好地進(jìn)行分析和利用，這樣就使自動控制系統(tǒng)失去了一開始我們想要它能提供給的便捷。并且自動控制系統(tǒng)在污水處理廠的運行過程中帶來的由于節(jié)能降耗引起的直接經(jīng)濟(jì)效益并沒有被充分認(rèn)識到，這從另一個方面阻礙了風(fēng)險投資者在投資污水處理廠時對自動控制系統(tǒng)的投資欲望。與此同時，自動控制系統(tǒng)引入污水處理廠后可以保障污水的排放達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，提高環(huán)境效益和社會效益，在這點上污水處理廠監(jiān)管部門的認(rèn)識也不到位，他們?nèi)鄙倥c風(fēng)險投資者的協(xié)調(diào)，以上種種都是限制自動控制系統(tǒng)在污水處理廠推廣的重要原因。3.1.4自動控制系統(tǒng)本身還有待完善。例如與自控技術(shù)相關(guān)的軟件、儀器行業(yè)并不規(guī)范，先進(jìn)的自動控制技術(shù)大都從國外引進(jìn)等。更詳細(xì)一點舉例，像污水處理過程中使用的探頭很多，它們用于數(shù)據(jù)的采集，且都是被淹沒在污水中的。但是如我們所知污水中的成分相當(dāng)雜亂，這些探頭很容易被纏結(jié)進(jìn)而影響采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，更有甚者會損害探頭。
3.2自動控制系統(tǒng)今后的改進(jìn)方向
一是在自動化控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性還沒有得到確保時，污水處理系統(tǒng)中應(yīng)該配備必要的工作人員，以彌補自動控制系統(tǒng)穩(wěn)定性不夠帶來的分析結(jié)果的誤差。二是接下來一段時間內(nèi)應(yīng)該在污水處理廠中配備相應(yīng)自動控制方面的專業(yè)人員，這樣既可以對其他廠區(qū)的工作人員有一定的培訓(xùn)和指導(dǎo)，也可以避免因工作人員專業(yè)素養(yǎng)不夠引起的操作失誤甚至事故。這對廠區(qū)的正常運行有很大的影響。三是依然要不斷開發(fā)智能控制在污水領(lǐng)域的應(yīng)用深度，如模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專家控制等技術(shù)，這些技術(shù)仍然需要理論上的進(jìn)一步發(fā)展。通過數(shù)學(xué)建模和仿真，結(jié)合污水處理新技術(shù)的市場需求，將這些智能控制方法相結(jié)合，爭取提出更加行之有效的新控制策略。四是爭取將污水處理廠的自動控制系統(tǒng)與高速數(shù)字技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合，通過遙感遙測遙控技術(shù)實現(xiàn)污水處理廠的自動控制，以解放所有的現(xiàn)場操作人員。
4結(jié)語
中圖分類號：TB486+.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）33-0148-01
自動控制技術(shù)是20世紀(jì)發(fā)展最快、影響最大的技術(shù)之一，也是21世紀(jì)最引人矚目的高技術(shù)之一。同時自動控制技術(shù)是當(dāng)展迅速，應(yīng)用廣泛，是推動新的技術(shù)革命和新的產(chǎn)業(yè)革命的核心技術(shù)。自動控制理論自創(chuàng)立至今已經(jīng)過了三代的發(fā)展：第一代為20世紀(jì)初開始形成并于50年代趨于成熟的經(jīng)典反饋控制理論；第二代為50、60年代在線性代數(shù)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的現(xiàn)代控制理論；第三代為60年代中期即已萌芽，在發(fā)展過程中綜合了人工智能、自動控制、運籌學(xué)、信息論等多學(xué)科的最新成果并在此基礎(chǔ)上形成的智能控制理論。自動控制技術(shù)的研究有利于將人類從復(fù)雜、危險、繁瑣的勞動環(huán)境中解放出來并大大提高控制效率。
一、自動控制的應(yīng)用領(lǐng)域分析
自動化控制系統(tǒng)的研究，幾乎涵蓋所有應(yīng)用科學(xué)知識與技術(shù)的結(jié)合，領(lǐng)域范圍及牽涉的科學(xué)知識與應(yīng)用工具相當(dāng)廣泛，作為交叉學(xué)科，自動控制與其他很多學(xué)科有關(guān)聯(lián)，尤其是數(shù)學(xué)和信息學(xué)，在制造，醫(yī)藥，交通，機器人，以及經(jīng)濟(jì)學(xué)，社會學(xué)中的應(yīng)用也都非常廣泛。自動化控制的應(yīng)用領(lǐng)域一般可分為下列幾類：
1、工廠自動化控制，又稱為生產(chǎn)自動化控制，即利用自動化的生產(chǎn)設(shè)備，一貫作業(yè)的生產(chǎn)方式，從事有效率的產(chǎn)品生產(chǎn)。2、設(shè)計自動化控制，即利用電腦軟件技術(shù)及應(yīng)用，將所需設(shè)計的資料，轉(zhuǎn)成控制程序或生產(chǎn)流程，而且以簡單的圖或語言，來表示或執(zhí)行制造過程的自動化控制的運作。3、實驗室自動化控制，即利用自動化設(shè)備與電腦軟件技術(shù)及應(yīng)用，或可編程控制器等設(shè)備，結(jié)合溫度、濕度、壓力、流量等傳感器，將實驗室的控制程序或生產(chǎn)流程，及所需實驗結(jié)果的資料，轉(zhuǎn)成簡單的圖或語言，來表示或執(zhí)行實驗室的自動化控制作。4、檢測自動化控制，即利用自動化的檢測設(shè)備與電腦軟件技術(shù)及程式應(yīng)用，結(jié)合溫度、濕度、壓力、流量等傳感器設(shè)備，能自動地檢測樣品，并將檢測的物理量的資料，轉(zhuǎn)成簡單的圖或語言，來表示檢測結(jié)果。5、辦公室自動化控制，即利用軟件程式技術(shù)及應(yīng)用，將辦公室的文書資料或文書檔案，做有效率的管理。6、家庭自動化控制，即利用自動化的設(shè)備與電腦軟件技術(shù)及程式應(yīng)用，結(jié)合家庭用設(shè)備，提高家庭舒適度與居家安全。7、服務(wù)自動化控制，即利用自動化的設(shè)備與電腦軟件技術(shù)及程式應(yīng)用，結(jié)合各式各樣的自動化設(shè)備或傳感器，監(jiān)測、紀(jì)錄、轉(zhuǎn)接、通知、執(zhí)行運作等，以供顧客或使用者，能快速處理相關(guān)作業(yè)或快速處理所遭遇的問題。
上述七大類自動化控制的范疇及其相關(guān)產(chǎn)品與設(shè)備，占社會經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值相當(dāng)比重，對國家社會經(jīng)濟(jì)影響很大，非常值得深思研究與發(fā)展應(yīng)用隨著自動化技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。
二、現(xiàn)代控制理論的發(fā)展及基本內(nèi)容
經(jīng)典控制理論雖然具有很大的實用價值，但也有著明顯的局限性。其局限性表現(xiàn)在下面二個方面：第一，經(jīng)典控制理論建立在傳遞函數(shù)和頻率特性的基礎(chǔ)上，而傳遞函數(shù)和頻率特性均屬于系統(tǒng)的外部描述（只描述輸入量和輸出量之間的關(guān)系），不能充分反映系統(tǒng)內(nèi)部的狀態(tài)；第二，無論是根軌跡法還是頻率法，本質(zhì)上是頻域法（或稱復(fù)域法），都要通過積分變換（包括拉普拉斯變換、傅立葉變換、Z變換），因此原則上只適宜于解決“單輸入――單輸出” 線性定常系統(tǒng)的問題，對“多輸入――多輸出”系統(tǒng)不宜用經(jīng)典控制理論解決，特別是對非線性、時變系統(tǒng)更是無能為力。
現(xiàn)代控制理論正是為了克服經(jīng)典控制理論的局限性而在20世紀(jì)50、60年代逐步發(fā)展起來的。現(xiàn)代控制理論本質(zhì)上是一種“時域法”。它引入了“狀態(tài)”的概念，用“狀態(tài)變量”（系統(tǒng)內(nèi)部變量）及“狀態(tài)方程”描述系統(tǒng)，因而更能反映出系統(tǒng)的內(nèi)在本質(zhì)與特性。從數(shù)學(xué)的觀點看，現(xiàn)代控制理論中的狀態(tài)變量法，簡單地說就是將描述系統(tǒng)運動的高階微分方程，改寫成一階聯(lián)立微分方程組的形式，或者將系統(tǒng)的運動直接用一階微分方程組表示。這個一階微分方程組就叫做狀態(tài)方程。采用狀態(tài)方程后，最主要的優(yōu)點是系統(tǒng)的運動方程采用向量、矩陣形式表示，因此形式簡單、概念清晰、運算方便，尤其是對于多變量、時變系統(tǒng)更是明顯。特別是在Kalman提出的可控性和可觀測性概念和極大值理論的基礎(chǔ)上，現(xiàn)代控制理論被引向更為深入的研究。現(xiàn)代控制理論研究的主要內(nèi)容包括三部分：多變量線性系統(tǒng)理論、最優(yōu)控制理論以及最優(yōu)估計與系統(tǒng)辨識理論。由于篇幅所限，有關(guān)現(xiàn)代控制理論研究的具體內(nèi)容請參見有關(guān)文獻(xiàn)，這里從略。
三、自動控制技術(shù)發(fā)展歷程分析
自動控制（automatic control）是指在沒有人直接參與的情況下，利用外加的設(shè)備或裝置，使機器、設(shè)備或生產(chǎn)過程的某個工作狀態(tài)或參數(shù)自動地按照預(yù)定的規(guī)律運行。隨著電子計算機技術(shù)和其他高技術(shù)的發(fā)展，自動控制技術(shù)的水平越來越高，應(yīng)用越來越廣泛，作用越來越重要。自動控制技術(shù)的發(fā)展大致可分為以下幾個發(fā)展階段：40年代到60年代初，該階段以市場競爭、資源利用、減輕勞動強度提高產(chǎn)品質(zhì)量、適應(yīng)批量生產(chǎn)需要等因素為需求動力。主要技術(shù)特點為各種單機自動化加工設(shè)備出現(xiàn)，并不斷擴大應(yīng)用和向縱深方向發(fā)展。60年代中到70年代初期，該階段以市場競爭加劇，要求產(chǎn)品更新快，產(chǎn)品質(zhì)量高，并適應(yīng)大中批量生產(chǎn)需要和減輕勞動強度為需求動力。主要特點為主要以自動生產(chǎn)線為標(biāo)志，在單機自動化的基礎(chǔ)上，各種組合機床、組合生產(chǎn)線出現(xiàn)，同時軟件數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)并用于機床。70年代中期至今，該階段以市場環(huán)境的變化，使多品種、中小批量生產(chǎn)中普遍性問題愈發(fā)嚴(yán)重，要求自動化技術(shù)向其廣度和深度發(fā)展，使其各相關(guān)技術(shù)高度綜合，發(fā)揮整體最佳效能為需求動力。主要特點技術(shù)特點是把分散獨立的單元自動化技術(shù)集成為一個優(yōu)化的整體。
關(guān)鍵詞：計算機 自動控制系統(tǒng) 概念 應(yīng)用
中圖分類號：TP29 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）10（b）-0045-01
1 計算機自動控制系統(tǒng)
計算機自動控制系統(tǒng)是將計算機技術(shù)和自動控制技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)上，將兩者有效的結(jié)合在一起，并在多個領(lǐng)域內(nèi)進(jìn)行有效的運用，而且其發(fā)展越發(fā)的成熟，所取得的成果也更為顯著。由于在傳統(tǒng)控制理論中，其計算步驟和控制系統(tǒng)較為復(fù)雜，其理論知識在實際落實中具有較大的難度，對控制系統(tǒng)潛在的運行需求不能更好的滿足。近年來，控制理論的不斷發(fā)展，通過對自動控制系統(tǒng)的分析、設(shè)計和綜合等方面提供了充足的理論基礎(chǔ)，再加之計算機技術(shù)的快速發(fā)展，為現(xiàn)代控制系統(tǒng)的發(fā)展提供了一個良好的平臺，這對于現(xiàn)代自動控制技術(shù)的發(fā)展起到了極為重要的作用。
在典型連續(xù)控制系統(tǒng)中，通常其結(jié)構(gòu)因素有給定值、控制器、執(zhí)行器、被控對象、被控參靈敏、檢測裝置及反饋值等，其系統(tǒng)內(nèi)的信號都以連續(xù)信號為主，而且對于反饋值和定值的比較也是通過比較器來進(jìn)行的，對于計算中可能出現(xiàn)的偏差則由控制器為進(jìn)行調(diào)節(jié)。這樣利用控制信號來對驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)進(jìn)行控制，從而將被控參數(shù)數(shù)值有效的控制在預(yù)期范圍內(nèi)。而當(dāng)控制器和比較器利用計算機來代替時，即不會對其作用進(jìn)行改變，而且功能也照常發(fā)揮，但這樣一來就形成了一個典型的計算機自動控制系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，信號是以數(shù)字信號的形式存在的，被控參數(shù)以模擬量為主，而執(zhí)行器的輸入信號也是模擬信號，基于此中原因就需要一個轉(zhuǎn)換器A/D，可以進(jìn)行數(shù)字信號和模擬信號之間的相互轉(zhuǎn)換。
2 計算機控制系統(tǒng)的控制過程
計算機控制系統(tǒng)的控制過程分為兩個部分，即：數(shù)據(jù)采集處理和實時控制，所謂數(shù)據(jù)采集處理是指通過被控對象的被控參數(shù)及時進(jìn)行檢測，并將其輸入到計算機中進(jìn)行處理的過程。而實時控制是通過已經(jīng)設(shè)計好的控制規(guī)律來對控制量進(jìn)行，并能夠及時對控制信號發(fā)送至控制器。所以對于計算機自動控制系統(tǒng)來講，其控制過程需要確保其實效性和實時性，在設(shè)計允許范圍內(nèi)對信號輸入、計算和輸出時間進(jìn)行控制，而且在計算機自動控制下對使其控制程序不斷的重復(fù)，使系統(tǒng)能夠達(dá)到預(yù)先設(shè)計的品質(zhì)要求，通過在工作中對異常狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)測，從而能夠及時對其進(jìn)行正常處理，確保被控參數(shù)和設(shè)備的正常運行。
3 計算機控制系統(tǒng)的組成及特點
硬件和軟件兩部分共同組成了計算機的控制系統(tǒng)，它包括過程輸入/輸出通道、計算機、操作臺、外部設(shè)備、系統(tǒng)軟件及應(yīng)用軟件等。通過計算機接口來進(jìn)行命令的發(fā)部，同時實時檢測和處理被控對象參數(shù)，在計算機和被控對象之間設(shè)置的信息傳送和轉(zhuǎn)換的連接通道作為過程輸入/輸出通道。通過過程輸入通道可以將被控對象的被控參數(shù)轉(zhuǎn)換為可以利用計算機來進(jìn)行控制的數(shù)字代碼。而通過過程輸出通道，則將輸出的控制命令和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成控制信號。過程輸入/輸出通道一般分為：模擬量輸入通道、模擬量輸出通道、開關(guān)量輸入通道、開關(guān)量輸出通道；外部設(shè)備是用來實現(xiàn)計算機和外界交換信息的設(shè)備。軟件是指能夠完成各種功能的計算機控制系統(tǒng)的程序系統(tǒng)。計算機控制系統(tǒng)和連續(xù)控制系統(tǒng)雖然都是作為控制系統(tǒng)，但卻具有各自的特點，在連續(xù)控制系統(tǒng)中其信號都是以模擬信號為主，其控制規(guī)律是由模擬電路實現(xiàn)的，而且模擬電路隨著控制規(guī)律的復(fù)雜性而變得越多，如果需要對控制規(guī)律進(jìn)行修改，則需要將原有的電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行改變。而在計算機控制系統(tǒng)則以模擬信號和數(shù)字信號為主，對于需要進(jìn)行控制規(guī)律修改時，則只需要對其相應(yīng)的程序進(jìn)行修改即可。
4 計算機控制系統(tǒng)類型及應(yīng)用要點把握
4.1 操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)
操作指導(dǎo)控制其在結(jié)構(gòu)上屬于開環(huán)控制，由于其結(jié)構(gòu)較為簡單，而且能夠?qū)崿F(xiàn)靈活控制，具有較好的安全性和可靠性，但該系統(tǒng)的運行需要由人工進(jìn)行操作，這樣的話，速度將會受到必然的限制，所以將會不適應(yīng)快速過程控制及過個對象控制的情況。在該系統(tǒng)中，被控對象并不由計算機的輸出進(jìn)行直接控制，只是計算機在每隔一段時間內(nèi)則會對數(shù)據(jù)進(jìn)行一次采集，而且經(jīng)由轉(zhuǎn)換器后由計算機對基進(jìn)行計算和處理，然后進(jìn)行報警、打印和顯示。由其所顯現(xiàn)出來的結(jié)果為依據(jù)，操作人員對調(diào)節(jié)器的給定值進(jìn)行改變或是對操作執(zhí)行機構(gòu)進(jìn)行直接操作。
4.2 直接數(shù)字控制系統(tǒng)
近年來，由于計算機廣泛應(yīng)用于工業(yè)過程控制中，而直接數(shù)字控制系統(tǒng)也可稱DDC系統(tǒng)，這是最為普遍的一種模式。計算機通過巡回檢測一個或多個系統(tǒng)參數(shù)，隨之將檢測數(shù)據(jù)通過輸入通道送入計算機，計算機再根據(jù)設(shè)定的控制規(guī)律進(jìn)行相關(guān)運算，最后發(fā)出控制信號對執(zhí)行機構(gòu)進(jìn)行直接控制，使系統(tǒng)的被控參數(shù)達(dá)到預(yù)定的要求。在DDC系統(tǒng)中的計算機參與閉環(huán)控制過程，它不僅能取代模擬調(diào)節(jié)器，實現(xiàn)多回路的PID（比例、積分、微分）調(diào)節(jié)，而且只通過改變程序就能有效地實現(xiàn)較復(fù)雜的控制。
4.3 監(jiān)督計算機控制系統(tǒng)
該系統(tǒng)又叫SCC系統(tǒng)。在SCC系統(tǒng)中， 計算機按著描述工作過程的數(shù)學(xué)模型，計算出最佳給定值送入模擬調(diào)節(jié)器或者DDC 計算機，最后由模擬調(diào)節(jié)器或者DDC計算機控制工作過程，從而使工作過程始終處于最佳工作狀態(tài)。
4.4 分級計算機控制系統(tǒng)
其主要是由微處理器和實現(xiàn)對計算機各部分任務(wù)進(jìn)行控制的計算機控制系統(tǒng)所組成，利用該系統(tǒng)，可以將任務(wù)進(jìn)行分散，不同的任務(wù)利用不同的計算機來進(jìn)行分別執(zhí)行，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)控制，而且可以更好的實現(xiàn)管理任務(wù)。而且分級計算機控制系統(tǒng)屬于四級系統(tǒng)，每一級的計算機都承擔(dān)著各自不同的任務(wù)。裝置控制級通過對工作過程中和單機進(jìn)行控制，部門都督級對所獲得的工作數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化控制，管理集中控制級通過對人員及部門的協(xié)調(diào)和協(xié)配，向上級及時反映裝置控制級及部門都督級的情況；而長期發(fā)展規(guī)劃及各種計劃的制定則由經(jīng)營管理級來完成，同時其通過接收的各部數(shù)據(jù)來實現(xiàn)對對全局的總調(diào)度。
5 結(jié)語
隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，計算機技術(shù)得以更好的普及，而且控制器無論是類型、性能還是價格都呈多樣化發(fā)展，這就為自動控制系統(tǒng)中計算機的應(yīng)用提供了一個良好的平臺，這就需要加強計算機自動控制系統(tǒng)知識的學(xué)習(xí)，確保相關(guān)技術(shù)人員能夠在實踐工作中實現(xiàn)更好的控制效果。
參考文獻(xiàn)
[1] 張曉元.現(xiàn)代計算機控制系統(tǒng)及其應(yīng)用探討[J].廣東科技，2007（15）：191-192.
關(guān)鍵詞：自動化控制；化工企業(yè)；安全生產(chǎn)；應(yīng)用
計算機的出現(xiàn)，使自動控制理論/技術(shù)，在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用愈發(fā)廣泛，如何合理、安全地對自動控制系統(tǒng)加以應(yīng)用，現(xiàn)已成為技術(shù)人員關(guān)注的主要問題。圍繞其展開探究，不僅可以降低勞動強度、提高生產(chǎn)效率，還能促進(jìn)自控系統(tǒng)的發(fā)展與完善。
1自動控制系統(tǒng)的應(yīng)用意義
當(dāng)今社會正處于轉(zhuǎn)型關(guān)鍵期，如何在市場競爭愈發(fā)激烈的大環(huán)境下及時搶占高地，自然成為化工企業(yè)思考的主要問題。一般來說，化工自動化所包含內(nèi)容，分為硬件和軟件，實際應(yīng)用方向，以緊急停車、溫度記錄等為主。化工企業(yè)在生產(chǎn)過程中，可以通過升級機械設(shè)備硬件的方式，達(dá)到自動化操作的目的，盡量減少需要人工參與的環(huán)節(jié)。另外，還可以通過設(shè)置自動化軟件的方式，將化工生產(chǎn)所具有自動化水平提升。對化工企業(yè)而言，要想凸顯自動化、現(xiàn)代化的優(yōu)勢，關(guān)鍵是做到化工自動化，只有這樣才能減少支出、增加收益。
2自動控制系統(tǒng)的應(yīng)用策略
實踐證明，應(yīng)用自動控制系統(tǒng)，既能夠提高生產(chǎn)的穩(wěn)定性、安全性，還能夠提高生產(chǎn)的質(zhì)量、產(chǎn)量，這和預(yù)期目標(biāo)十分契合。自控系統(tǒng)的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在三個方面，首先，免維護(hù)；其次，良好的穩(wěn)定性；最后，可以適應(yīng)企業(yè)拓展需求，控制現(xiàn)場工藝。
2.1故障診斷
化工安全生產(chǎn)主要具有以下幾個特點：其一，生產(chǎn)規(guī)模大，需要多個環(huán)節(jié)的配合，才能順利完成生產(chǎn)；其二，生產(chǎn)周期長，極度需要可靠、穩(wěn)定的工藝；其三，生產(chǎn)環(huán)境復(fù)雜，具有易燃易爆、高腐蝕等特點，發(fā)生安全事故的概率較高；其四，工藝要求高，例如環(huán)境、溫度和濕度，一旦有錯誤出現(xiàn)，整個過程都會受到影響。由此可見，化工企業(yè)安全生產(chǎn)涉及諸多環(huán)節(jié)并應(yīng)用大量設(shè)備，一旦有故障發(fā)生，往往會給后續(xù)環(huán)節(jié)帶來極大的影響。應(yīng)用自動控制系統(tǒng)可以通過對故障進(jìn)行診斷的方式，及時發(fā)現(xiàn)并解決設(shè)備問題，避免所帶來影響的進(jìn)一步擴大。作為高危行業(yè)的代表，化工企業(yè)在生產(chǎn)過程中，較易面臨機械出現(xiàn)故障的情況，由此而引發(fā)的問題，不僅僅局限于損害產(chǎn)品質(zhì)量，還包括增加安全事故發(fā)生概率。合理應(yīng)用自動控制系統(tǒng)所具有故障診斷功能，可以第一時間發(fā)現(xiàn)故障并報送給技術(shù)人員，再由技術(shù)人員根據(jù)導(dǎo)致問題出現(xiàn)的原因，制定相應(yīng)的解決措施。通過上文的分析可以看出，自動控制系統(tǒng)所具有主要特征為故障診斷，這對化工企業(yè)所獲利益的增加，具有積極作用。
2.2系統(tǒng)監(jiān)測
化工生產(chǎn)所不可或缺的環(huán)節(jié)為儀表監(jiān)測，該環(huán)節(jié)的作用，主要是幫助技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)并處理安全隱患，防止事故擴大，導(dǎo)致企業(yè)蒙受不必要的損失。一般來說，儀表監(jiān)測的內(nèi)容，主要是壓強和濕度，這是因為實時監(jiān)測并掌握相關(guān)數(shù)據(jù)，有助于技術(shù)人員及時發(fā)現(xiàn)異常。另外，儀表監(jiān)測的作用，還包括通過發(fā)生故障時轉(zhuǎn)換生產(chǎn)模式的方式，減少故障所帶來影響，以及分析并糾正人員不當(dāng)操作。某化工企業(yè)在生產(chǎn)過程中，應(yīng)用自動控制系統(tǒng)對可燃?xì)怏w和有毒氣體進(jìn)行了探測。可燃?xì)怏w的探測要求如下：水平覆蓋面積不超過5m，有效覆蓋面積以20m2為最佳。有毒氣體的探測要求如下；室內(nèi)，釋放源和探測器的距離不超過1m；室外，釋放源和探測器的距離不超過2m。
2.3安全裝置
人工被自動化取代是大勢所趨，這樣做好處不僅體現(xiàn)在降低支出、提升經(jīng)濟(jì)效益的方面，還包括使安全生產(chǎn)的目標(biāo)成為現(xiàn)實。由此可見，自動化控制既是社會進(jìn)步的要求，也是企業(yè)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵。現(xiàn)階段，化工企業(yè)普遍將安全生產(chǎn)作為工作重心，出于提高生產(chǎn)安全性的考慮，越來越多企業(yè)選擇將自動控制系統(tǒng)引入生產(chǎn)過程，所取得效果十分顯著。研究表明，安全自動裝置的作用，主要體現(xiàn)在兩個方面：其一，盡量避免技術(shù)人員在事故現(xiàn)場工作，減少人員傷亡，提高生產(chǎn)所具有安全性；其二，及時發(fā)現(xiàn)并解決安全隱患，充分發(fā)揮預(yù)設(shè)程序的作用。在危險性較高的生產(chǎn)環(huán)境和環(huán)節(jié)中，安全自動裝置的作用是不可替代的，對其加以應(yīng)用，可以有效替代人工操作，在保證操作質(zhì)量的同時提高操作效率。
2.4緊急停車
只有高效掌握并控制運行全過程，才能實時跟蹤并了解設(shè)備狀態(tài)。作為自動控制系統(tǒng)之一的緊急停車系統(tǒng)，在實時監(jiān)控、跟蹤設(shè)備狀態(tài)方面，具有其他系統(tǒng)所無法比擬的優(yōu)勢。如果在生產(chǎn)過程中，技術(shù)人員借緊急停車系統(tǒng)之“手”，發(fā)現(xiàn)了設(shè)備的潛在問題，可以視情況決定是否緊急停車，盡量將安全問題帶來的影響降到最低。以集散控制系統(tǒng)為參考，對緊急停車系統(tǒng)進(jìn)行分析，可發(fā)現(xiàn)以下特點：其一，由檢測和執(zhí)行單元構(gòu)成；其二，具有超限安全停車的功能；其三，呈現(xiàn)出間斷、靜態(tài)的工作狀態(tài)；其四，安全級別高，需要進(jìn)行認(rèn)證。
2.5控制計算功能
近幾年，計算機被大量應(yīng)用到各行各業(yè)，對自動控制能力的提升起決定作用。應(yīng)用自動控制系統(tǒng)進(jìn)行安全生產(chǎn)，對化工企業(yè)控制計算機的能力具有較高要求，這是因為合理應(yīng)用計算機可以使自動控制系統(tǒng)可靠性、安全性得到優(yōu)化。以化工儀表為例，對計算機加以應(yīng)用，不僅能夠保證儀表正常運行，還可以提高數(shù)據(jù)計算的準(zhǔn)確性，使儀表運行獲得有力保障。另外，化工儀表在計算方面所具有的優(yōu)勢，可以使人員計算強度得到大幅降低，化工生產(chǎn)安全性，通常會隨著計算精準(zhǔn)度的提升而提升。
2.6安全自動化裝置
化工企業(yè)為實現(xiàn)安全生產(chǎn)，對自動控制系統(tǒng)的應(yīng)用較為廣泛，在自動化裝置中安全裝置是其重要組成部分，在實際應(yīng)用中發(fā)揮著良好的作用。安全自動化裝置在實際應(yīng)用中主要有2個方面的作用：①能及時發(fā)現(xiàn)潛在安全隱患，并通過預(yù)設(shè)程序采取對應(yīng)的解決措施；②可以減少員工在事故現(xiàn)場的操作，這樣能在事故發(fā)生時減少人員的傷亡，確保生產(chǎn)的安全性。自動化裝置在生產(chǎn)較為危險的環(huán)節(jié)與環(huán)境中發(fā)揮著不可替代的作用，能夠?qū)θ斯みM(jìn)行有效的代替，完成人工所不能完成的操作。
2.7裝置自動連鎖報警系統(tǒng)
化工企業(yè)的設(shè)備在運行過程中，速度往往都比較快，如果在高溫或者高壓的環(huán)境下，很有可能引發(fā)安全事故。所以需要對化工生產(chǎn)過程進(jìn)行自動化控制，對生產(chǎn)環(huán)境進(jìn)行實時的監(jiān)測，確保生產(chǎn)環(huán)境滿足生產(chǎn)要求。如果化工生產(chǎn)過程中發(fā)生安全事故，在裝置自動連鎖報警系統(tǒng)的作用下，能通過報警及時了解故障的位置以及產(chǎn)生的原因，并通過有效的應(yīng)對措施，對故障問題進(jìn)行處理，確保設(shè)備能保持良好的運行狀態(tài)。
2.8計算功能的控制
計算機在各行各業(yè)中的應(yīng)用十分廣泛，對提升企業(yè)自動化控制能力等方面發(fā)揮著重要作用。在化工生產(chǎn)中應(yīng)用自動控制系統(tǒng)，需要對計算機的控制能力進(jìn)行提升。化工生產(chǎn)過程中，自動控制系統(tǒng)的安全性與可靠性需要高效的自動控制系統(tǒng)，需要計算機發(fā)揮其重要作用。在化工儀表中應(yīng)用微型計算機，能確保儀表正常運行的同時，對相關(guān)的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行精準(zhǔn)的計算，為儀表的運行提供保障。同時化工儀表強大的計算能力，能降低工作人員的計算強度，確保計算的精準(zhǔn)性。在微型計算機高效的計算能力下，儀表的精準(zhǔn)度大幅提升，為化工安全生產(chǎn)打下堅實基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞 電氣自動；控制系統(tǒng)；應(yīng)用
中圖分類號TM92 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708（2013）97-0053-02
0 引言
工程技術(shù)通過理解并控制自然而造福于人類，控制系統(tǒng)工程師通過理解和控制我們環(huán)境的一部分，即所謂的系統(tǒng)，為社會提供經(jīng)濟(jì)實用的產(chǎn)品。為了達(dá)到對系統(tǒng)的控制目的就要理解系統(tǒng)，但是，控制工程也常常對尚未充分理解的系統(tǒng)實施控制，例如對化工過程的控制。控制工程最顯著的特點就是對各類機器、工業(yè)生產(chǎn)過程及經(jīng)濟(jì)活動過程實施控制，以造福于社會。除了在航空航天、導(dǎo)彈制導(dǎo)、機器人技術(shù)等領(lǐng)域中，自動控制系統(tǒng)具有特別重要的作用之外，在現(xiàn)代機器制造業(yè)、化工過程、交通管制系統(tǒng)等實用工業(yè)自動化和復(fù)雜的現(xiàn)代系統(tǒng)中都是不可缺少的組成部分。
1自動控制簡述
在科學(xué)技術(shù)發(fā)展過程中，自動控制技術(shù)扮演了十分重要的角色。在飛行器制導(dǎo)、機器人控制、現(xiàn)代機器制造業(yè)生產(chǎn)流水線和工業(yè)過程控制方面，到處能看到自動控制的影子。沒有自動控制技術(shù)的應(yīng)用就沒有現(xiàn)代工業(yè)的成果。日常生活中也有許多自動控制的應(yīng)用實例，如市場上常見的高壓鍋上的安全閥就是一個簡單的控制系統(tǒng)，當(dāng)鍋內(nèi)因過熱導(dǎo)致壓力過高時，安全閥會自動打開從而減壓。即使是一個生物體，我們也能看到自動控制的實例，當(dāng)我們感到熱的時候，我們就會出汗，當(dāng)體溫下降后，汗腺又會自動收縮，這是身體的控制器官、感知器官、執(zhí)行器官協(xié)調(diào)工作的結(jié)果，它們形成了一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)有多種多樣的結(jié)構(gòu)，閉環(huán)控制系統(tǒng)是其中重要的一種。
2 閉環(huán)控制系統(tǒng)和開環(huán)控制系統(tǒng)
2.1 閉環(huán)控制系統(tǒng)
凡是系統(tǒng)輸出信號對控制作用能有直接影響的系統(tǒng)，都叫做閉環(huán)系統(tǒng)。閉環(huán)系統(tǒng)也就是反饋控制系統(tǒng)。輸入信號和反饋信號(反饋信號可以是輸出信號本身，也可以是輸出信號的函數(shù)或?qū)?shù))之差，稱為誤差信號。誤差信號加到控制器上，以減小系統(tǒng)的誤差，并使系統(tǒng)的輸出量趨于所希望的值。換句話說，“閉環(huán)”的涵義就是應(yīng)用反饋作用來減小系統(tǒng)的誤差。
在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，廣泛應(yīng)用著閉環(huán)控制系統(tǒng)。例如：位移跟蹤系統(tǒng)(又稱隨動系統(tǒng))、大多數(shù)的機床數(shù)控系統(tǒng)、冷藏設(shè)備、熱水器、空調(diào)器等，都是閉環(huán)系統(tǒng)。
2.2 開環(huán)控制系統(tǒng)
如果系統(tǒng)的輸出量對系統(tǒng)的控制作用沒有影響，則叫做開環(huán)控制系統(tǒng)。在開環(huán)控制系統(tǒng)中，既不需要對輸出量進(jìn)行測量，也不需要將輸出量反饋到輸入端與輸入量進(jìn)行比較。圖1表示開環(huán)控制系統(tǒng)輸入量與輸出量之間的關(guān)系。目前的洗衣機就是開環(huán)系統(tǒng)的例子。洗滌、漂洗、脫水過程，依次進(jìn)行，無需對其輸出信號，即衣服的清潔程度進(jìn)行測量。類似的開環(huán)系統(tǒng)例子還有采用時基信號控制的交通管制系統(tǒng)，這種系統(tǒng)并不測量車的實際流量，完全由時間來控制。
圖l開環(huán)控制系統(tǒng)
在任何開環(huán)控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)的輸出量都不被用來與參考輸入進(jìn)行比較。因此，對應(yīng)于每一個參考輸入量，都有一個相應(yīng)的固定工作狀態(tài)與之對應(yīng)。這樣，系統(tǒng)的精度便決定于校準(zhǔn)的精度。為了滿足實際應(yīng)用的需要，開環(huán)控制系統(tǒng)必須事先精確校準(zhǔn)，并且在工作過程中保持這種校準(zhǔn)值不發(fā)生變化。
當(dāng)出現(xiàn)擾動時，開環(huán)控制系統(tǒng)就不能完成既定的任務(wù)了。因此，只有輸入量與輸出量之間的關(guān)系已知，并且不存在內(nèi)擾與外擾的情況下，才可以采用開環(huán)控制。應(yīng)當(dāng)指出，沿時間坐標(biāo)軸單向運行的任何系統(tǒng)，都是開環(huán)系統(tǒng)。
3 自動控制系統(tǒng)舉例
3.1 汽車駕駛控制系統(tǒng)
如圖2所示，汽車的行駛路線由方向盤控制，駕車人控制方向盤。駕車人通過眼睛觀查汽車是否偏離預(yù)計的路線，當(dāng)汽車偏離路線，即產(chǎn)生誤差信號時，駕車人調(diào)整方向盤，減小誤差，直到回歸正確路線，這是人工閉環(huán)系統(tǒng)。當(dāng)用自動駕駛儀替代駕車人，由導(dǎo)航儀根據(jù)事先確定的路線驅(qū)動汽車行駛，則這樣的控制系統(tǒng)就是自動駕駛控制系統(tǒng)了，當(dāng)然，對于汽車來說，除了方向控制之外還有其他控制系統(tǒng)。
3.2 汽輪發(fā)電機控制系統(tǒng)
圖3是汽輪發(fā)電機控制系統(tǒng)圖，為了對能耗進(jìn)行有效的自動化管理，發(fā)電廠采用計算機對發(fā)電過程進(jìn)行自動化管理，使耗能負(fù)荷平穩(wěn)均勻，以便節(jié)省燃料消耗。在這個系統(tǒng)中，計算機是控制器，它將預(yù)期的氧氣含量、溫度、壓力、發(fā)電量與實際測定的值進(jìn)行比較，產(chǎn)生控制信號，以控制鍋爐的給水、燃料、空氣閥門的開度，使之達(dá)到預(yù)期的性能指標(biāo)。
3.3機器人
機器人是一種與自動化技術(shù)密切相關(guān)、由計算機控制的機器。工業(yè)機器人是自動化的一個特定分支，它是指專門用于替代人工勞動的自動化機器，因而具有某些擬人化特征。機械手是常見的機器人，它能在一定程度上模擬人的手臂和手腕，協(xié)助人類完成一些特定的工作。
3.4 控制工程實踐
工業(yè)過程(加工、制造等)中若采用自動控制而非人工控制，常稱之為自動化。在化工、造紙、電力、汽車、鋼鐵等工業(yè)行業(yè)中，自動化已經(jīng)非常普遍。自動化成了工業(yè)社會的主旋律，工廠普遍應(yīng)用自動化機器設(shè)備來提高生產(chǎn)產(chǎn)量，以便彌補由于工人加薪和通貨膨脹所帶來的成本增加。
此外，現(xiàn)代工業(yè)還致力于提供越來越精密、可靠和性能好的產(chǎn)品。例如，精密可靠的控制在過去的幾十年中顯著地提高了汽車性能。自動化最早在汽車工業(yè)中得到普及。傳送帶與自動化機床相結(jié)合，形成了很長的自動化生產(chǎn)線，可以在幾乎沒有操作人員干預(yù)的情況下，生產(chǎn)汽缸之類的引擎零部件。在車身生產(chǎn)中，使用自動給料機和高速沖壓機，可提高板材成型的效率。在設(shè)計和生產(chǎn)都相對成熟的其他領(lǐng)域，如汽車水箱生產(chǎn)中，自動化生產(chǎn)線已經(jīng)完全取代了人工操作。
在現(xiàn)代應(yīng)用中，自動化可以定義為利用程控指令對指定對象進(jìn)行操縱，并通過信息反饋確認(rèn)指令是否被正確執(zhí)行的一項工程技術(shù)。自動化通常應(yīng)用于過去由人工操作的場合，一旦實現(xiàn)了自動化，系統(tǒng)就可以不要人工干預(yù)或協(xié)助，而且還能比人工操作運行得更準(zhǔn)確、更快捷。一個半自動化的系統(tǒng)則同時需要人工操作和機器操作。例如，許多汽車自動裝配線需要操作人員與機器人的密切配合。
冶金工業(yè)是另一個在自動控制方面取得相當(dāng)成就的行業(yè)。事實上，在很多場合，控制應(yīng)用甚至超前于控制理論，如熱軋廠對溫度、板材的寬度、厚度和產(chǎn)品質(zhì)量等都實施了控制。
飛速增長的能源消耗和所面臨的能源枯竭的威脅促使人們努力采取新的節(jié)能措施，對能源進(jìn)行有效的自動化管理。工業(yè)部門采用計算機進(jìn)行能源管理，統(tǒng)籌安排生產(chǎn)，以減少能源消耗。近來，在自動倉儲和庫存管理中，也采用了反饋控制的概念，而且農(nóng)業(yè)對自動控制的需求也日益高漲，人們開發(fā)了自動控制的保鮮飼料室和自動拖拉機，此外，對風(fēng)力發(fā)電機、太陽能取暖和制冷裝置、汽車發(fā)動機性能的自動控制也都是重要的現(xiàn)代控制系統(tǒng)實例。
控制系統(tǒng)理論還在生物醫(yī)學(xué)試驗、病理診斷、康復(fù)醫(yī)學(xué)和生物控制系統(tǒng)中有了眾多應(yīng)用，所研究的控制系統(tǒng)從細(xì)胞層次直到中樞神經(jīng)系統(tǒng)，涉及溫度調(diào)節(jié)和神經(jīng)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)等。大多數(shù)生物控制系統(tǒng)都是閉環(huán)系統(tǒng)，但控制回路中并不只有單個控制器，而是包含著另外的控制回路，從而形成了一種多層次的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
反饋控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用極為廣泛。一些實驗室和工業(yè)生產(chǎn)線上還使用機器人，這些機器人能提起重達(dá)幾百磅的重物，并能以極高的精度將重物放置在指定的位置，在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著巨大的作用。
4 控制系統(tǒng)展望
控制系統(tǒng)不懈努力的目標(biāo)是使系統(tǒng)具有更好的柔性和更高的自主性。柔性和自主性這兩個系統(tǒng)概念和特性從不同的途徑要求系統(tǒng)趨向同一個目標(biāo)。現(xiàn)在的工業(yè)機器人已具備了相當(dāng)大的自主性，一旦確定了控制程序，機器人通常不需要人的進(jìn)一步干預(yù)。但由于傳感技術(shù)的局限，機器人適應(yīng)工作環(huán)境變化的柔性卻十分有限，這也是開展計算機視覺研究的原因之一。一般意義下的控制系統(tǒng)具有很強的環(huán)境適應(yīng)性，但它依賴于人的及時指導(dǎo)。展望未來，先進(jìn)的機器人系統(tǒng)將通過改進(jìn)傳感反饋機制，變得具有更強的任務(wù)自適應(yīng)能力；有關(guān)人工智能、傳感器集成、計算機視覺和離線CAD／CAM編程等技術(shù)的研究，將使機器人系統(tǒng)變得更加通用和更加經(jīng)濟(jì)；一般意義下的控制系統(tǒng)將朝著增強自主運行能力的方向發(fā)展，成為人工控制的延伸；在監(jiān)督控制、人機交互等方面的研究將減輕操作手的負(fù)擔(dān)；計算機數(shù)據(jù)庫管理也將提高操作手的工作效率。此外，還有許多研究工作，如通信方法的改進(jìn)和高級編程語言的開發(fā)等，對機器人和控制系統(tǒng)的發(fā)展同樣起著推動作用，并且有利于降低工程實現(xiàn)的費用和擴展控制工程的應(yīng)用領(lǐng)域。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:化工 自動控制系統(tǒng) 應(yīng)用 發(fā)展
中圖分類號:TU276.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)07(b)-0006-01
1 自動控制系統(tǒng)在化工領(lǐng)域的應(yīng)用
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展進(jìn)步,化工行業(yè)也相應(yīng)的得到了進(jìn)一步的發(fā)展進(jìn)步,逐漸實現(xiàn)了生產(chǎn)和管理的自動化,越來越多的利用自動控制系統(tǒng)進(jìn)行對化工行業(yè)的控制和管理生產(chǎn)。自動控制系統(tǒng)的具體工作原理是根據(jù)一定的比例將反應(yīng)物加入化學(xué)反應(yīng)爐內(nèi),然后通入蒸汽,在化學(xué)反應(yīng)爐內(nèi)的溫度達(dá)到一定值后就停止對其加熱,此時的反應(yīng)物會在高溫狀態(tài)下發(fā)生聚合反應(yīng),并釋放大量的熱量。要實現(xiàn)爐內(nèi)填料的完全發(fā)生聚合反應(yīng),就一定要保證工作環(huán)境下爐內(nèi)的溫度。現(xiàn)代自動控制系統(tǒng)在化工行業(yè)中改變了其化學(xué)反應(yīng)爐內(nèi)的溫度必須通過手工進(jìn)行操作的局面,在很大程度上改善了操控人員的工作環(huán)境,還可以適應(yīng)爐內(nèi)的惡劣環(huán)境,對整個工藝的進(jìn)行檢測控制。現(xiàn)下的溫控系統(tǒng)使用的是PID控制算法來進(jìn)行計算的,并采用了“變速積分”和“抗積分飽和”的處理方法加之多次的實踐,現(xiàn)在的溫度控制系統(tǒng)能夠?qū)⒒瘜W(xué)反應(yīng)爐內(nèi)的溫度控制在0.5左右的范圍之內(nèi),與此同時還具有良好的動態(tài)性能。
2 化工自動控制系統(tǒng)的應(yīng)用問題
2.1 熱電偶溫度檢測布線環(huán)節(jié)
在化工行業(yè)中,熱電偶和熱電阻是較為經(jīng)常使用的溫度檢測元件,在進(jìn)行溫度檢測的過程中,使用的也是控制器機柜、安全柵機柜、端子柜和現(xiàn)場熱電偶原件。化工行業(yè)中的自動化控制系統(tǒng)應(yīng)用的都要仔細(xì)把握每一個環(huán)節(jié),避免忽視和防止使用的重要元件和配線出現(xiàn)問題,也會影響的所測數(shù)值的精確度。例如DCS系統(tǒng)在熱電偶溫度測量中,DCS系統(tǒng)中的溫度問題非常重要,如果直接接受熱電偶元件傳送的毫伏信號,經(jīng)由數(shù)據(jù)采集器和冷端補償之后,數(shù)據(jù)會進(jìn)入端子柜。但是如果在數(shù)據(jù)采集器與端子柜之間使用的是普通信號線,那么數(shù)據(jù)采集器和端子柜之間必須具有相同的溫度,不能出現(xiàn)溫差,以便于更好的得到較為精確的數(shù)值。
2.2 差壓計量儀表的溫壓補償問題
在化工裝置中,特別是原料的進(jìn)、出廠階段無法離開計量儀表直接關(guān)系到工廠的效益問題。用于工藝介質(zhì)計量的測量儀表,根據(jù)工藝介質(zhì)特點,有的采用差壓流量計做為計量儀表,差壓計量儀表在絕對平穩(wěn)的工藝狀態(tài)下的計量值是較為精確可靠的。由于工藝過程的特點,控制過程不可能會是一成不變的,被檢測的介質(zhì)總是會產(chǎn)生不同程度的溫度、壓力等變化,而介質(zhì)溫度、壓力變化對被測介質(zhì)的密度產(chǎn)生較大的影響,特別是對于氣體介質(zhì)的影響更加的明顯,從而嚴(yán)重的影響到差壓流量計的測量準(zhǔn)確度。因此,必須考慮化工行業(yè)自動控制系統(tǒng)中的增加溫壓補償環(huán)節(jié),以便于克服因介質(zhì)溫度、壓力變化所造成的測量偏差。
2.3 沖程泵出口流量表的選用
通常需要在一些化工裝置中對某種原料進(jìn)行微量配比,但是一般情況下都是使用小流量的單頭沖程泵或者是小流量的雙頭沖程泵,此時就需要在沖程泵1∶1處設(shè)置一個流量監(jiān)測儀來進(jìn)行對全過程的瞬時流量監(jiān)控。管線內(nèi)的流量具有不穩(wěn)定性,很有可能會造成浮子一直的在最高處和最低處不斷的進(jìn)行跳動。因此,一定要選擇適當(dāng)?shù)摹⑾鄬?yīng)的安裝流量監(jiān)測儀表,以便于更好的進(jìn)行準(zhǔn)確測量,達(dá)到最好的測量準(zhǔn)確度。
2.4 攪拌設(shè)備內(nèi)部溫度檢測套管的安裝
在化工行業(yè)的自動化控制系統(tǒng)中,在攪拌設(shè)備的內(nèi)部,攪拌設(shè)備內(nèi)部溫度檢測套管是不可缺少的。但是經(jīng)常會由于安裝的問題而出現(xiàn)溫度檢測套管的使用壽命較短,嚴(yán)重的甚至?xí)?dǎo)致發(fā)生事故危險。作為溫度檢測的元件,為了更加準(zhǔn)確的測量到設(shè)備內(nèi)部的溫度情況,一般的溫度檢測套管都是熱電偶或熱電阻,而且插入的深度較長。但是在攪拌機進(jìn)行運轉(zhuǎn)的過程中,在攪拌設(shè)備中由于介質(zhì)不停的隨液輪而轉(zhuǎn)動必然會形成渦流,而形成的渦流可以產(chǎn)生一定的動力,動力在長時間地作用到溫度檢測套管上之后,會很容易出現(xiàn)套管斷裂的現(xiàn)象,甚至還會有可能發(fā)生嚴(yán)重的生產(chǎn)事故,造成一定的安全和財產(chǎn)威脅,因而一定要對攪拌設(shè)備內(nèi)部溫度檢測套管的安裝問題進(jìn)行更多的關(guān)注和重視。
要改善不良狀況就要采取有效的方法措施,在溫度檢測套管上加裝保護(hù)套筒是效果較為良好的方法。在溫度檢測套管上加裝保護(hù)套筒可以在套筒頂部形成一定的反作用力,而反作用力可以作用于渦流形成的動力,使其雙方互相抵消掉,從而從根本上解決了攪拌設(shè)備內(nèi)的溫度檢測套管的安全隱患,進(jìn)一步保證化工生產(chǎn)的順利進(jìn)行。攪拌設(shè)備內(nèi)部溫度是化工行業(yè)需要控制的重要參數(shù),一定要對攪拌設(shè)備內(nèi)的溫度檢測套管進(jìn)行定期的檢查。
3 化工自動控制系統(tǒng)的發(fā)展
由于科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展進(jìn)步,我國的自動控制系統(tǒng)也隨之實現(xiàn)了更新、更好的突破。智能化的自動控制儀表與以前的常用儀表相比,具有更加完善的性能,具有數(shù)字化、精準(zhǔn)化和小型化等許多占優(yōu)勢的特點,在未來的化工行業(yè)社會市場中,智能化儀表將會占有更多的市場份額,在化工行業(yè)的應(yīng)用中將會越來越廣泛。我國的化工行業(yè)自動控制系統(tǒng)的新突破還將表現(xiàn)在分散型控制系統(tǒng)的優(yōu)勢方面,就實際而言,分散型控制系統(tǒng)是一個微處理器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),分散型控制系統(tǒng)通過運用系統(tǒng)內(nèi)部的軟件、硬件以及控制語言來實現(xiàn)對系統(tǒng)內(nèi)部各部分的控制。化工行業(yè)自動控制系統(tǒng)的應(yīng)用與快速發(fā)展進(jìn)步是將現(xiàn)代化人工智能與控制理論相完結(jié)合的較為適宜的結(jié)果。
隨著現(xiàn)代社會的計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、感溫材料技術(shù)等科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步,化工行業(yè)的自動化控制系統(tǒng)在未來的化工行業(yè)中的應(yīng)用一定會得到越來越大的重視,相應(yīng)的得到更快、更好的發(fā)展進(jìn)步。在未來的化工行業(yè)自動控制系統(tǒng)的應(yīng)用過程中,化工企業(yè)必須不斷的對一些較為陳舊、無法適應(yīng)現(xiàn)代社會市場發(fā)展步伐的設(shè)備進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶蕴Ｒ皶r、積極的跟上化工行業(yè)的生產(chǎn)發(fā)展需要,及時的對一些具有高技術(shù)的設(shè)備進(jìn)行更新完善,以滿足化工行業(yè)自動控制系統(tǒng)運行的具體需求。化工行業(yè)一定要不斷的加強對自動控制系統(tǒng)軟件操作人才的培養(yǎng)和訓(xùn)練,不斷的對工作人員進(jìn)行定期的有效培訓(xùn),以確保其技術(shù)達(dá)到準(zhǔn)確操作自動控制系統(tǒng)的目標(biāo)。化工行業(yè)還應(yīng)跟隨互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展而不斷的加強對網(wǎng)絡(luò)安全的重視和保護(hù),建立起相對完善的安全系統(tǒng),以便于更好的保證自動控制系統(tǒng)不受到侵害。
4 結(jié)語
自動控制系統(tǒng)在化工行業(yè)的應(yīng)用過程中,一定要使裝置設(shè)備控制系統(tǒng)保持穩(wěn)定,保證自動控制系統(tǒng)和操作儀表的合理與穩(wěn)定,以便于化工行業(yè)自動控制系統(tǒng)的正常、穩(wěn)定及高效運行,進(jìn)一步提高化工行業(yè)的生產(chǎn)效率和質(zhì)量,得到更加長遠(yuǎn)、完善的發(fā)展進(jìn)步。
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關(guān)鍵詞：自動控制；污水處理；應(yīng)用
中圖分類號：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）04-0021-01
1 國內(nèi)外現(xiàn)狀
隨著我國工業(yè)化進(jìn)程的加快，污水排放等造成的環(huán)境污染越來越嚴(yán)重，逐漸成為世界各國關(guān)注的重點。水資源是人類生存的重要資源，是資源可持續(xù)利用的基礎(chǔ)。中國的發(fā)展經(jīng)歷了高速發(fā)展的工業(yè)化進(jìn)程，而對環(huán)境的保護(hù)卻處于滯后階段，之前的工業(yè)廢水、生活污水都是未加處理直接排放到大自然中，對環(huán)境造成了嚴(yán)重污染，使人來的生活生產(chǎn)受到威脅。科技革命的發(fā)展，為自動控制技術(shù)在污水處理方面的應(yīng)用奠定了堅實的基礎(chǔ)，由于污水處理工程具有復(fù)雜性等特點，現(xiàn)場勘測非常困難，為自動技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用提供了契機。
2 自動控制技術(shù)在污水處理中的主要表現(xiàn)
2.1 過程控制
在自動控制系統(tǒng)中采用現(xiàn)場控制器對污水處理過程中的設(shè)備運行狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)控，并采集污水處理的過程工藝參數(shù)，通過網(wǎng)絡(luò)將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂茖樱O(jiān)控層對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，根據(jù)分析的結(jié)果向現(xiàn)場的設(shè)備傳輸控制指令，控制現(xiàn)場設(shè)備的運行，這就是污水處理自動控制系統(tǒng)中的過程控制。過程控制通過對運行數(shù)據(jù)的采集、傳輸、分析處理、存儲達(dá)到對現(xiàn)場設(shè)備的調(diào)度和管理的目的。
2.2 在線監(jiān)視
通過在線監(jiān)視將污水處理的工藝流程畫面實時顯示在控制層的計算機屏幕上，同時還可以實時監(jiān)視現(xiàn)場設(shè)備的運行狀態(tài)和重要參數(shù)的變化情況，通過控制層的計算機對自動控制系統(tǒng)的運行狀態(tài)進(jìn)行實時干預(yù)。當(dāng)現(xiàn)場設(shè)備在運行過程產(chǎn)生運行故障時，中央控制室的計算機可以及時發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生的故障并報警，另外還可以對一些簡單的故障進(jìn)行分析處理，提高污水處理自動控制系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。
2.3 故障診斷及報警
自動控制技術(shù)中的故障診斷技術(shù)，可以有效監(jiān)測污水處理中出現(xiàn)的故障，及時監(jiān)測分析，并發(fā)出報警，使得管理者能夠及時處理。同時，系統(tǒng)還能處理一些常見的簡單故障，對復(fù)雜故障進(jìn)行提示，使管理者第一時間準(zhǔn)確的解決問題，保證污水處理工作的正常運行。
3 智能控制系統(tǒng)在污水處理中的應(yīng)用分析
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，自動控制技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入智能控制階段，是集人工智能、機械、信息技術(shù)等為一體的系統(tǒng)工程，智能控制論實現(xiàn)了指標(biāo)的動態(tài)監(jiān)y，使得污水處理工程能保持穩(wěn)定、精確運行。主要包括以下幾種應(yīng)用：
3.1 模糊控制
1965年，美國著名學(xué)者Zadeh 教授首次提出了模糊控制理論，該理論以模糊數(shù)學(xué)理論為基礎(chǔ)，集合信息技術(shù)等先進(jìn)的方法技術(shù)，按照既定的程序進(jìn)行決策。隨后，研究人員將模糊控制理論應(yīng)用到污水處理中，通過輸入污水BOD、SS濃度等數(shù)值，系統(tǒng)在進(jìn)行相關(guān)“模糊化”計算后與“規(guī)則集”匹配，而后轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的信號實施對工程的控制。各國學(xué)者圍繞此技術(shù)進(jìn)行了多次實驗，以厭氧消化污水處理技術(shù)為例，由于厭氧消化對操作條件要求嚴(yán)格，工程中產(chǎn)生的生物氣量、底物消耗量等需要長時間觀測的離線量不易觀測，研究人員則利用設(shè)計好的模糊觀測器，通過輸入易測量（底物濃度等）來估計難測量（單位生物量的微生物日負(fù)荷），并借助主成分分析法來分析、激活系統(tǒng)中的某些程序，從而保持污水處理系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。
3.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制是在模糊控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，加入自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)能力，對樣本進(jìn)行控制的技術(shù)。由于SBR（序批式活性污泥法）技術(shù)的相關(guān)處理指標(biāo)測量花費昂貴，研究人員則根據(jù)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)軟測量辦法，建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)污水指標(biāo)測量模型，對污水的相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測。經(jīng)驗證，該系統(tǒng)能很好地完成對COD、BOD等指標(biāo)的檢測，是對污水處理技術(shù)的重大改善。同時，還有學(xué)者通過采用兩級控制，實現(xiàn)了上層監(jiān)測最佳DO和Xb的濃度設(shè)置，下層跟蹤計算上層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)置點雙層控制。經(jīng)驗證，曝氣池中的DO和Xb能根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)變化實時改變，保證污水處理效果的達(dá)標(biāo)。
3.3 專家控制
專家控制系統(tǒng)在原有的技術(shù)控制理論基礎(chǔ)上，融合專家系統(tǒng)相關(guān)理論，使得系統(tǒng)在遇到復(fù)雜情況時，能模仿專家思維進(jìn)行判斷預(yù)測，完成對系統(tǒng)的合理控制。在造紙廢水處理過程中，由于廢水中堿性過氧化氫機械漿污水污泥量濃度高、總量大，因此，在具體的操作過程中，學(xué)者在模糊控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，開發(fā)了專家控制系統(tǒng)，以此來監(jiān)測pH值和預(yù)防酸化，實現(xiàn)了對復(fù)雜過程的系統(tǒng)判斷。
參考文獻(xiàn)
[1]李英.淺析自動控制在污水處理中的應(yīng)用[J].工程技術(shù)：全文版， 2016（12）：00280-00280.
【關(guān)鍵詞】注水井；遠(yuǎn)程控制；光伏供電；zigbee
1、概述
在油田開發(fā)建設(shè)中，注水系統(tǒng)作為油田生產(chǎn)的重要組成部分，如何“注夠水、注好水、精細(xì)注水”已成為油田增產(chǎn)上產(chǎn)的重中之重，為了減少了地面系統(tǒng)管線的投入，降低了管線壓損，提高注水井的注水壓力，采油廠對地面注水系統(tǒng)進(jìn)行了簡化優(yōu)化調(diào)整，由之前注水泵站——配水間——注水井的三級布站模式調(diào)整為注水泵站——注水井的兩級布站模式。
注水井布站模式的改變，使配注量的調(diào)整由集中的配水間調(diào)配改為單井調(diào)配，對于注水井管線采取井口串接方式的水井，一口注水井流量的調(diào)整也使其他串接水井發(fā)生了變化，造成的員工頻繁進(jìn)行注水量的調(diào)整，注水系統(tǒng)一旦出現(xiàn)壓力的波動，注水井井口流量也會隨之變動，這樣在提高管線壓力的同時也增加了員工的勞動強度。而注水井在線遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的應(yīng)用，徹底解決了注水井配注頻繁調(diào)整和系統(tǒng)壓力波動造成的水量調(diào)配問題，大大減少了員工的勞動強度。
2、系統(tǒng)的組成、原理及功能
注水井在線遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)是由流量自動調(diào)節(jié)閥（流量計）、供電裝置、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集傳輸終端（RTU）、油壓傳感器、套壓傳感器和服務(wù)器組成的，是以自動控制技術(shù)為核心，光伏供電技術(shù)和zigbee數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)為輔助的，集信息采集、自動控制、遠(yuǎn)程傳輸、數(shù)據(jù)展示于一體的信息化管理系統(tǒng)。
該系統(tǒng)克服了以往傳統(tǒng)模式下注水井計量、水量調(diào)控和生產(chǎn)管理的各種弊端，實現(xiàn)了對注水井運行狀態(tài)的自動化監(jiān)測、生產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的自動化采集和無線遠(yuǎn)程控制，提高了注水井的自動化管理水平，為后期地面注水優(yōu)化全自動配置奠定了基礎(chǔ)。
（1）自動控制技術(shù)
自動控制，采用的是閉環(huán)控制也就是負(fù)反饋控制，它包括傳感器、控制裝置和執(zhí)行機構(gòu)，通過控制的不斷進(jìn)行，使被控變量克服干擾的影響，以維持被控變量在給定值上（圖1）。
（2）光伏供電技術(shù)
光線照射在太陽能電池上并且光在界面層被吸收，具有足夠能量的光子能夠在P型硅和N型硅中將電子從共價鍵中激發(fā)，以致產(chǎn)生電子-空穴對。界面層附近的電子和空穴在復(fù)合之前，將通過空間電荷的電場作用被相互分離。電子向帶正電的N區(qū)和空穴向帶負(fù)電的P區(qū)運動，接通電路后就形成電流，光照在界面層產(chǎn)生的電子-空穴對越多，電流越大。界面層吸收的光能越多，界面層即電池面積越大，在太陽能電池中形成的電流也越大。
（3）zigbee數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)
Zigbee技術(shù)是基于IEEE 802.15.4協(xié)議的一種短距離、低功耗、低速率的無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，可在數(shù)千個微小傳感器之間相互協(xié)調(diào)實現(xiàn)通信（圖2）。
3、現(xiàn)場應(yīng)用
（1）流量自動調(diào)節(jié)閥
流量自動控制閥由流量計和自控閥兩部分組成，自控閥根據(jù)用戶設(shè)定的流量值按PID控制算法，計算開閥和關(guān)閥的控制量，使執(zhí)行機構(gòu)動作來調(diào)節(jié)閥門開啟角度，自動將瞬時流量調(diào)節(jié)到接近或等于用戶設(shè)定值，以達(dá)到自動控制流量的目的。
流量自動控制實現(xiàn)了注水井在線遠(yuǎn)程控制，解決了員工現(xiàn)場錄取參數(shù)和調(diào)節(jié)水量的問題。如注水系統(tǒng)出現(xiàn)泵壓的波動后，通過自動調(diào)節(jié)可維持在設(shè)定的流量范圍內(nèi)。
（2）供電系統(tǒng)
太陽能發(fā)電系統(tǒng)是由太陽能電池組件、充電控制器、蓄電池組成。太陽能電池組件是將太陽的輻射能量轉(zhuǎn)換為直流電源，充電控制器負(fù)責(zé)將太陽能發(fā)出的直流電給蓄電池充電和向負(fù)載供電，并具有各種充電、放電保護(hù)功能，蓄電池是將太陽能所發(fā)出的電能存儲起來，供夜晚、陰雨天或發(fā)電功率不足時使用。
正常注水井，蓄電池在完全放電的情況下可維持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸和調(diào)控3天以上，完全滿足油田需要。
（3）zigbee數(shù)據(jù)傳輸
zigbee數(shù)據(jù)傳輸解決了GPRS通訊依靠公網(wǎng)傳輸?shù)娜秉c， 同時使數(shù)據(jù)傳輸更安全、更穩(wěn)定，數(shù)據(jù)采集過程采取正向信息傳輸過程，而遠(yuǎn)程控制實行反向的信息傳輸過程（圖3）。
4、結(jié)論與認(rèn)識
光伏供電裝置的應(yīng)用有效解決了注水井無市電可用的現(xiàn)狀，而zigbee數(shù)據(jù)傳輸緩解了GPRS每年大量通信費用的缺陷，通過這兩項輔助技術(shù)的應(yīng)用，實現(xiàn)了注水井在線遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)壓力、流量等參數(shù)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和調(diào)節(jié)，降低了員工勞動強度，提高了系統(tǒng)發(fā)生突變處理的及時性，同時也為油田奪油上產(chǎn)步伐提供了資料錄取的基礎(chǔ)，為油田精細(xì)注水、執(zhí)配率提升提供了保障，促進(jìn)了注水井管理水平的提高。
參考文獻(xiàn)
[1]余金澤，任貴山等.注水井遠(yuǎn)程智能調(diào)控系統(tǒng).中國石油和化工，2008，18：40-44.
[2]馮瀟，劉秋麗.zigbee在油田遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用.石油儀器，2006.10，68-70.
關(guān)鍵詞：DCS；化工生產(chǎn)；自動控制
中圖分類號：TQ063 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）3-0082-02
在工業(yè)生產(chǎn)中，DCS和PLC都占據(jù)了舉足輕重的地位。PLC控制系統(tǒng)是采用了可編程序控制器組成的控制系統(tǒng)，它結(jié)合了繼電器控制、計算機和通信技術(shù)的特點，可以快捷、簡便的編程來實現(xiàn)定時、邏輯、PID調(diào)節(jié)等過程，現(xiàn)在很多國內(nèi)外的化工企業(yè)采用了PLC控制系統(tǒng)來嚴(yán)格控制化工生產(chǎn)中要求的連貫性、極高的安全等級等嚴(yán)格的生產(chǎn)條件，但是繼電器控制具有局限性，PLC只可以進(jìn)行開關(guān)量的控制，無法對模擬量進(jìn)行處理，常見的PLC控制系統(tǒng)較于DCS有較少的模擬量的控制和連鎖，因此大多數(shù)是用在小型自動控制場所，并且控制生產(chǎn)過程就相對簡單，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)較少。
同樣，DCS在我國的自動控制行業(yè)內(nèi)被稱為集散控制系統(tǒng)，是相對于集中式控制系統(tǒng)而言的一種新型計算機控制系統(tǒng)，它是在集中式控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展、演變而來的。這是一個由過程控制級和過程監(jiān)控級組成的以通信網(wǎng)絡(luò)為紐帶的多級計算機系統(tǒng)，綜合了計算機，通信、顯示和控制等4C技術(shù)，其基本思想是分散控制、集中操作、分級管理、配置靈活以及組態(tài)方便。DCS在1975年面世，為我國的大型工業(yè)生產(chǎn)裝置的自動化水平的提高做出了巨大貢獻(xiàn)，極大地提高了化工生產(chǎn)的質(zhì)量和安全性。
1 DCS自動控制概述
因為DCS系統(tǒng)集成了計算機技術(shù)、控制技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和顯示技術(shù)，所以DCS擁有極強的控制功能、極強的系統(tǒng)可靠性，并且擁有良好的人機交互界面可以更直觀的應(yīng)用于化工生產(chǎn)、電力、冶金等自動化的領(lǐng)域。并且隨著軟硬件的不斷升級發(fā)展，DCS系統(tǒng)也更為廣泛的應(yīng)用在了石油、制藥、建材等各行各業(yè)中去。
DCS經(jīng)面世以來就不斷的進(jìn)步，隨著自動化程度的提高也同時提高了生產(chǎn)效率，最大限度的節(jié)能減耗。比如我公司也采用了DCS自動控制系統(tǒng)，公司生產(chǎn)裝置中采用了國產(chǎn)組態(tài)王、世紀(jì)星、昆侖通態(tài)以及國外GE公司的IFIX、西門子公司的WINCC等多種上位機軟件與PLC組成的DCS系統(tǒng)。就實現(xiàn)了化工裝置的工藝生產(chǎn)操作、監(jiān)視、自動控制、程序控制、聯(lián)鎖控制、數(shù)據(jù)采集和生產(chǎn)管理等功能。現(xiàn)如今，通過對DCS技術(shù)的不斷研究，采用SmartPro DCS控制系統(tǒng)可以更好的實現(xiàn)DCS在生產(chǎn)控制中的應(yīng)用。DCS工作流程圖如圖1所示：
DCS系統(tǒng)的主要功能和特點包括實時性、參數(shù)調(diào)整、報警功能以及監(jiān)督功能。DCS系統(tǒng)有很好的實時性，可以通過控制站建立系統(tǒng)的輸入輸出服務(wù)，實現(xiàn)了對化工生產(chǎn)中的自動控制功能，這樣可以及時的對現(xiàn)場的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并對化工生產(chǎn)中的整體運行狀況的參數(shù)進(jìn)行直觀性的體現(xiàn)；DCS系統(tǒng)可以對參數(shù)調(diào)整進(jìn)行及時、準(zhǔn)確的調(diào)整，壓力、溫度、流量等參數(shù)都能及時的調(diào)整到最佳狀態(tài)；DCS系統(tǒng)還能通過創(chuàng)建報警服務(wù)，對開關(guān)量、硬件設(shè)備和系統(tǒng)運行狀態(tài)進(jìn)行報警監(jiān)視，通過它的自動控制對報警的地點、時間以及報警信息進(jìn)行顯示，從而可以提醒工作人員何時何地出現(xiàn)故障，及時進(jìn)行修理，避免不必要的損失；其監(jiān)督功能可以通過對歷史參數(shù)進(jìn)行瀏覽，查閱操作記錄和分析故障信息，生成相應(yīng)的工作日志，這樣，故障發(fā)生時，可以憑著對過去數(shù)據(jù)的分析，以最快的速度查找故障的產(chǎn)生原因，來減少化工生產(chǎn)中的損失。
2 DCS在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用
DCS系統(tǒng)在化工生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，其中一個重要應(yīng)用就是在化工生產(chǎn)中緊急停車系統(tǒng)，緊急停車系統(tǒng)必須要時刻保證穩(wěn)定的安全性，也是化工企業(yè)中最為關(guān)鍵的安全保證基礎(chǔ)，因此化工生產(chǎn)中通常把DCS系統(tǒng)的緊急停車系統(tǒng)進(jìn)行單獨設(shè)置，兩者相輔相成，極大地減小了緊急情況下的操作和判斷的失誤，提高了整體的可靠安全性。
但是在DCS系統(tǒng)廣泛應(yīng)用的過程中，它雖然解決了一些傳統(tǒng)過程中控制的難題，但是DCS系統(tǒng)也不是智能的，在化工生產(chǎn)過程中仍然存在著一些問題。比如說現(xiàn)場信號不好，DCS硬件故障問題等等，所以在生產(chǎn)應(yīng)用中應(yīng)該采取必要的措施來避免這些問題。保證DCS系統(tǒng)運行在溫度、濕度都合適，并且粉塵較少的環(huán)境下，嚴(yán)格避免放置在有腐蝕性的氣體環(huán)境中，這可以有效的避免DCS系統(tǒng)死機情況；盡量減少對系統(tǒng)產(chǎn)生的碰撞、振動和電磁干擾來保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，對一些需要更換或者維修的器件，在佩戴防靜電手套的情況下進(jìn)行操作，防止靜電效應(yīng)對系統(tǒng)造成的影響；設(shè)計DCS系統(tǒng)時同時要考慮化工生產(chǎn)后期可能做到的擴展升級，要預(yù)留空間，這樣才能及時全面的掌握系統(tǒng)的運行狀態(tài)同時保證系統(tǒng)可以更加長久的運行。下圖2所示為DCS系統(tǒng)工作原理圖：
除此之外，DCS系統(tǒng)在其優(yōu)越的系統(tǒng)性能之下，還需要進(jìn)一步改進(jìn)其在工程中的不足：DCS系統(tǒng)的繪圖工具功能不足，不能獨立完成一個組態(tài)畫面，需要借助其他的輔助畫圖工具，同時由于繪圖中缺少相關(guān)組件，繪制出的圖像不夠形象生動；其次，對于報表功能的設(shè)置過于復(fù)雜，這樣就對初學(xué)者造成了一定的困難；現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)交換的不方便性，現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)先通過智能前端轉(zhuǎn)換和保存，在它把數(shù)據(jù)傳送給FIX數(shù)據(jù)庫的時候它必須經(jīng)過一個中間環(huán)節(jié)，它的實現(xiàn)過程是通過VISUAL BASIC語言編程來完成的。如果在現(xiàn)場的運行過程中，有某一個站點需要改動或者是需要去增加一個站點，就必須有編程的人員在旁邊去重新修改這個程序，這就對工作人員的技術(shù)要求比較高；另外有一些DCS系統(tǒng)沒有輔助的命令語言功能，全部是通過數(shù)據(jù)塊實現(xiàn)的，但是工程中很可能出現(xiàn)不屬于這個功能塊或者無法解決的問題，表現(xiàn)了其局限性，同時，它不能給使用者或者是操作者提供足夠的使用空間。但DCS系統(tǒng)帶給化工生產(chǎn)的便利和高效是遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其不足的。
3 結(jié) 語
綜上所述，DCS系統(tǒng)在化工生產(chǎn)中的廣泛使用，極大的促進(jìn)了新世紀(jì)工業(yè)生產(chǎn)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)量，保證了安全生產(chǎn)，是促進(jìn)工業(yè)強有力的系統(tǒng)。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞：汽輪機 自動控制 技術(shù)分析
中圖分類號：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）04（b）-0044-01
汽輪機是一種將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械功的外燃回轉(zhuǎn)式原動機。它的任務(wù)是把蒸汽的熱能轉(zhuǎn)換為機械能，再利用傳動機構(gòu)拖動發(fā)電機發(fā)出電能。由于汽輪機的轉(zhuǎn)換效率較高，且能設(shè)計和制造出較大的功率，所以在火電廠里得到了普遍的應(yīng)用。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展及計算機在生產(chǎn)領(lǐng)域的普遍應(yīng)用，當(dāng)前新投運的汽輪機越來越多的采用了以數(shù)字式電子計算機為控制器核心的數(shù)字電液控制系統(tǒng)（DEH）。它由計算機控制部分和液壓執(zhí)行機構(gòu)兩大部分組成，是發(fā)電汽輪機組的專用控制設(shè)備，它包括了對汽輪發(fā)電機組的自動監(jiān)測、自動控制、順序控制及自動保護(hù)四大功能，可實現(xiàn)發(fā)電機組的自動啟動、停機、功率頻率調(diào)節(jié)，實現(xiàn)遠(yuǎn)方自動調(diào)度等功能。實現(xiàn)對汽輪機組的自動保護(hù)，使汽輪機自動控制水平由前一階段的單獨控制提高到機、爐、電協(xié)調(diào)控制及電網(wǎng)中心統(tǒng)一控制的高級綜合水平。汽輪機電液控制系統(tǒng)的出現(xiàn)，要求汽輪機運行人員和設(shè)備維護(hù)人員不僅要具有汽輪機原理和液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)方面的知識，而且還要具有控制原理、電子、計算機等方面的知識。
1 汽輪機自動控制機構(gòu)的基本特性
1.1 控制系統(tǒng)的配備關(guān)系
汽輪機必須在配備了控制系統(tǒng)后才能保證工作安全和所發(fā)電能的質(zhì)與量。在保持轉(zhuǎn)速基本穩(wěn)定的前提下，汽輪發(fā)電機組的主力矩與汽輪機的進(jìn)汽參數(shù)和排汽參數(shù)相關(guān)。如果汽輪機進(jìn)汽的溫度、壓力和排汽的溫度壓力均保持不變，那么汽輪機組的主力矩，也就是發(fā)電功率基本上就只與汽輪機的進(jìn)汽量成正比。當(dāng)電力用戶的用電量增大時，汽輪機的進(jìn)汽量就應(yīng)增大，反之亦然。因此必須在汽輪機上安裝自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，利用汽輪機的轉(zhuǎn)速信號對汽輪機自動進(jìn)行進(jìn)汽量的調(diào)節(jié)，使其滿足實際運行的要求。
1.2 汽輪機轉(zhuǎn)速與所發(fā)電能頻率的關(guān)系
因為電能很難大量儲存，所以電力生產(chǎn)中對發(fā)電設(shè)備必須進(jìn)行自動調(diào)節(jié)，以隨時滿足用戶對所發(fā)出的電能的量和質(zhì)的要求。在此處量指的是電能功率的大小，質(zhì)指的是電能的頻率與電壓（我國規(guī)定頻率變化在±1%以內(nèi)，電壓變化在±6%以內(nèi)）。電能的頻率與電壓這兩者都和汽輪機的轉(zhuǎn)速有關(guān)，電壓除取決于轉(zhuǎn)速外，還可以通過調(diào)節(jié)勵磁電流來控制，而頻率就直接取決于汽輪機的轉(zhuǎn)速。因為發(fā)電機是直接由汽輪機拖動的，所以汽輪機的轉(zhuǎn)速升高，電能的頻率就增高，汽輪機的轉(zhuǎn)速降低，電能的頻率也減小。發(fā)電機轉(zhuǎn)速與發(fā)電頻率有直接關(guān)系。
2 汽輪機自動控制技術(shù)系統(tǒng)的現(xiàn)狀
2.1 安全保護(hù)系統(tǒng)
汽輪機對于轉(zhuǎn)速、震動和油溫等參數(shù)都有嚴(yán)格的要求，要保證這種復(fù)雜的機械裝置的正常運行，必須有一套安全保護(hù)系統(tǒng)。還保護(hù)系統(tǒng)可以針對上述幾組參數(shù)進(jìn)行設(shè)計。其實，作為一個有機整體，汽輪機本身具備一系列的安全保護(hù)措施，比如常見的危及遮斷裝置，該裝置能以機械的方式實現(xiàn)對汽輪機的超速保護(hù)。但僅有此類裝置是不夠的。為確保生產(chǎn)的安全可靠運行，該研究采用了一種新的汽輪機檢測保護(hù)控制系統(tǒng)，即：將DCS與DEH-NK結(jié)合起來，當(dāng)DEH-NK數(shù)據(jù)不太重要的時，以通訊的方式將其傳輸至DCS系統(tǒng)；當(dāng)數(shù)據(jù)很重要時，則采用硬接線的方式將其送入DCS，通過兩者使該控制系統(tǒng)形成一個有機整體。
2.2 自動發(fā)電控制系統(tǒng)
因為調(diào)速器通常為有差調(diào)節(jié)，所以對變化幅度較大、周期較長的變動負(fù)荷分量進(jìn)行二次調(diào)整。其原理在于改變汽輪發(fā)電機組的出力以達(dá)到調(diào)頻目的。具體通過改變機組的同步器即通過平移調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)節(jié)靜態(tài)特性來完成。
遙控自動控制，也可以由電網(wǎng)調(diào)度中心的能量管理系統(tǒng)來完成。人們通常將這種二次調(diào)整方式稱為自動發(fā)電控制（automatic generation control System，AGC）。
2.3 順序控制系統(tǒng)
順序控制系統(tǒng)指生產(chǎn)過程中的一系列操作，這一系列操作要符合生產(chǎn)工藝要求，要有計劃有步驟地進(jìn)行。這種控制方式也稱程序控制。它主要在兩種情況下使用：主機或輔機的自動啟停程序控制，如汽輪機的自動啟停程序控制、磨煤機自動啟停程序控制；輔助系統(tǒng)的程序控制，如定期排污和定期吹灰的程序控制等。
2.4 數(shù)字電液控制系統(tǒng)
作為汽輪發(fā)電機組的重要組成部分，該系統(tǒng)既可以在機組啟停和故障時發(fā)揮控制和保護(hù)作用，也可以控制汽輪機轉(zhuǎn)速、功率及機前壓力。
2.5 監(jiān)視儀表（TSI）和緊急跳閘系統(tǒng)（ETS）
汽輪發(fā)電機是一種大型機械設(shè)備，它通常在高速運轉(zhuǎn)的情況下工作，因而有嚴(yán)格的運行參數(shù)要求。必須對大軸的振動、位移、熱膨脹等參數(shù)進(jìn)行精確測量和監(jiān)視，因為它們會對直汽機的安全運行產(chǎn)生直接影響。要解決參數(shù)監(jiān)測與處理相關(guān)的問題，可采取以微處理器為核心的汽輪機監(jiān)控系統(tǒng)。
3 實現(xiàn)系統(tǒng)的開放
FCS指現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。與采用DCS代表模擬儀表相比，采用該系統(tǒng)取代DCS具有更大的經(jīng)濟(jì)效益。具體體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）通過該系統(tǒng)，可以將控制功能下放到現(xiàn)場，使信號傳輸變得更加準(zhǔn)確、實時和可靠；（2）該系統(tǒng)只需一兩根電纜即可，節(jié)省了大量電纜；（3）無需I/O端子柜和控制柜，系統(tǒng)得到大大簡化，占地面積大大減少，設(shè)計、安裝、調(diào)試和維護(hù)工作量和費用都大大降低；（4）只有2根同軸電纜或光纜和幾根緊急停機開關(guān)的電纜進(jìn)入控制室，這對防火和火電廠的安全運行十分有利；（5）現(xiàn)場總線通信協(xié)議國際標(biāo)準(zhǔn)化后，不同廠家的產(chǎn)品相互銜接變得十分容易。在現(xiàn)場總線技術(shù)的推進(jìn)時間上，現(xiàn)在是用DCS取代模擬儀表時期，也是HART儀表的上升時期。工業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵在于產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)量和可靠性上，該研究者相信，F(xiàn)CS這種新型的自動控制裝置，能夠為工業(yè)生產(chǎn)帶來巨大效益，一旦現(xiàn)場總線國際標(biāo)準(zhǔn)出臺，它必然能得到廣泛應(yīng)用。
4 結(jié)語
近年來，我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展非常迅猛，火力發(fā)電廠不斷得到完善。要確保機組的自動發(fā)電控制發(fā)揮正常功能，一個有效的控制系統(tǒng)是必不可少的。由于非線性、參數(shù)慢時變、遲滯并存大慣性等情況會對控制系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)造成許多不利影響，所以單元機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)將這些作為主要控制目標(biāo)。某電廠300MW亞臨界參數(shù)燃煤機組并不能滿足電網(wǎng)的使用需要，其原因正在于鍋爐側(cè)汽壓對象存在很大的慣性，而原機組協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)功能較差導(dǎo)致自動發(fā)電變負(fù)荷速率僅為有1%/min。所以，該文結(jié)合了狀態(tài)變量控制技術(shù)和相位補償技術(shù)對問題進(jìn)行了分析，以緩解鍋爐的快速性及穩(wěn)定性存在的沖突。
參考文獻(xiàn)
[1] 張靜.預(yù)測函數(shù)控制在汽輪機控制系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].汽輪機技術(shù)，2014（1）：66-68.
