時(shí)間：2023-03-24 15:28:21
開(kāi)篇：寫(xiě)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篇信號(hào)自動(dòng)化論文，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過(guò)程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)技術(shù)，電壓無(wú)功，自動(dòng)化，應(yīng)用
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，居民和各類(lèi)企業(yè)對(duì)供電質(zhì)量和可靠性的要求日益提高，從改善電能質(zhì)量和節(jié)約人力方面比較電壓無(wú)功優(yōu)化自動(dòng)控制裝置具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)，已逐步取代原來(lái)通過(guò)值班員手動(dòng)調(diào)節(jié)檔位和投切電容器來(lái)調(diào)整電壓的方式，在維系電力系統(tǒng)穩(wěn)定中的作用已充分展示出來(lái)。論文參考，自動(dòng)化。電壓無(wú)功優(yōu)化自動(dòng)控制裝置由大量的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)計(jì)算、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)控制、程序執(zhí)行元件組成，通過(guò)一系列自動(dòng)化技術(shù)將其功能整合在一起，因此，了解電壓無(wú)功優(yōu)化自動(dòng)控制中的自動(dòng)化原理對(duì)于研究電壓無(wú)功優(yōu)化自動(dòng)控制有著十分重要的作用。為此本文著重分析了電壓無(wú)功優(yōu)化控制中的自動(dòng)化技術(shù)。
一、自動(dòng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
（一）調(diào)壓方式
無(wú)功優(yōu)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)在設(shè)置母線電壓限定范圍后，自動(dòng)對(duì)高峰負(fù)荷時(shí)段、低谷負(fù)荷時(shí)段的電壓值進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以保證在合格范圍內(nèi)的電壓滿足逆調(diào)壓方式。論文參考，自動(dòng)化。當(dāng)電壓超出額定范圍時(shí)，則與同級(jí)和上級(jí)變電所的電壓進(jìn)行比較，然后判斷出應(yīng)該調(diào)節(jié)同級(jí)還是上級(jí)變電所的主變檔位。
（二）調(diào)整策略
電壓無(wú)功優(yōu)化自動(dòng)控制包含兩個(gè)方面，分別是電壓優(yōu)化和無(wú)功優(yōu)化：
1、電壓優(yōu)化
當(dāng)母線電壓超上限時(shí)，首先下調(diào)主變的檔位，當(dāng)不能滿足要求時(shí)才切除電容器；當(dāng)母線電壓超下限時(shí)，首先投入電容器，當(dāng)不能滿足要求時(shí)再上調(diào)主變檔位，總之要確保電容器最合理的投入。
2、無(wú)功優(yōu)化
當(dāng)系統(tǒng)電壓保持在限定范圍內(nèi)后，通過(guò)系統(tǒng)的自動(dòng)控制，決定各級(jí)變電所電容器的先后投入，使得無(wú)功功率的流向最平衡，最能提高功率因數(shù)。
二、自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集、計(jì)算和傳輸
作為一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，全面的數(shù)據(jù)采集是整個(gè)控制過(guò)程最關(guān)鍵的一部，其采集數(shù)據(jù)的精度和安全直接影響整個(gè)系統(tǒng)的精度和安全。論文參考，自動(dòng)化。一個(gè)完善的無(wú)功優(yōu)化自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)該能實(shí)時(shí)自動(dòng)的從調(diào)度中心、各監(jiān)控站采集電網(wǎng)電壓、功率、主變檔位、電容器運(yùn)行狀態(tài)等數(shù)據(jù)并能確保當(dāng)遙測(cè)遙信值不變時(shí)不與SCADA系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，減少系統(tǒng)資源占用。
在采集到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)后，過(guò)往的自動(dòng)控制系統(tǒng)都是通過(guò)“專(zhuān)家系統(tǒng)”對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行簡(jiǎn)化和分解，然后利用潮流計(jì)算和專(zhuān)家系統(tǒng)等方法進(jìn)行求解。隨著自動(dòng)化技術(shù)的高速發(fā)展，自動(dòng)控制系統(tǒng)能夠突破優(yōu)化計(jì)算難于尋找工程解的難題，采用模糊控制的算法，充分考慮諧波，功率因數(shù)擺動(dòng)，電壓波動(dòng)和事故閉鎖等因素，通過(guò)一系列精密芯片的配合計(jì)算出使電網(wǎng)電能損耗最小的變壓器檔位、電容器投入量和電網(wǎng)最優(yōu)運(yùn)行電壓以供控制部件執(zhí)行。
系統(tǒng)在數(shù)據(jù)傳輸上使用只與內(nèi)存交互數(shù)據(jù)而不存取硬盤(pán)的內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，既提高了數(shù)據(jù)的存取速度，又節(jié)省了硬盤(pán)使用。為了提高傳輸效率，系統(tǒng)還會(huì)根據(jù)傳輸數(shù)據(jù)的類(lèi)型和要求的不同，自動(dòng)采用不同的傳輸協(xié)議：使用TCP/IP協(xié)議傳輸大量的重要數(shù)據(jù)，使用UDP協(xié)議傳輸少量的廣播數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)確度方面，子站在接受到數(shù)據(jù)后會(huì)自動(dòng)向主站發(fā)送反校信號(hào)，以驗(yàn)證所受數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
三、系統(tǒng)的自動(dòng)控制
電壓無(wú)功優(yōu)化控制的基本過(guò)程如下：首先是主站控制系統(tǒng)進(jìn)行電壓無(wú)功計(jì)算，然后把計(jì)算得到的各級(jí)變電所的功率因數(shù)、電壓的區(qū)域無(wú)功定值結(jié)果通過(guò)光纖通道傳達(dá)至各級(jí)變電所的電壓無(wú)功控制系統(tǒng)。各級(jí)變電所的控制系統(tǒng)周期性的把本站的功率因數(shù)、電壓和接收到的定值結(jié)果比較，以判斷是否越限。
為了保證電網(wǎng)損耗最低，主站的控制系統(tǒng)要不斷跟緊電網(wǎng)運(yùn)行方式的變化，隨時(shí)計(jì)算出最新的區(qū)域無(wú)功定值結(jié)果并傳達(dá)至各級(jí)變電所的電壓無(wú)功控制系統(tǒng)。由于主站的控制系統(tǒng)計(jì)算最初的區(qū)域無(wú)功定值時(shí)需要一定的時(shí)間，這就會(huì)造成各級(jí)變電所從啟動(dòng)控制系統(tǒng)至接收到第一個(gè)信號(hào)間有一個(gè)時(shí)間段，系統(tǒng)定義這段時(shí)間內(nèi)的定值是按照本地系統(tǒng)運(yùn)行的。論文參考，自動(dòng)化。
當(dāng)主站系統(tǒng)遇到特殊情況（如有影響電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的遙信變位發(fā)生）時(shí)，能夠即時(shí)撤銷(xiāo)子站控制系統(tǒng)當(dāng)前正在執(zhí)行的區(qū)域無(wú)功定值。子站控制系統(tǒng)即以本地?zé)o功定值運(yùn)行，待再次受到主站重新計(jì)算的定值時(shí)才轉(zhuǎn)以新定值運(yùn)行。論文參考，自動(dòng)化。子站控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)視主站的定值下傳通道是否正常，通信異常時(shí)，立即改為執(zhí)行本地定值，直至通道恢復(fù)正常。論文參考，自動(dòng)化。
四、系統(tǒng)自動(dòng)化的安全保證
目前國(guó)內(nèi)的一些系統(tǒng)僅僅只做到了一層閉環(huán)控制，安全可靠性根本無(wú)法保證。而隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，最新的系統(tǒng)則是采用主站和子站同時(shí)的雙層實(shí)時(shí)閉環(huán)反饋控制結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)證明由于采用了雙層實(shí)時(shí)閉環(huán)反饋控制結(jié)構(gòu)，當(dāng)運(yùn)行中發(fā)生用戶定義的需要閉鎖的異常事件時(shí)，控制系統(tǒng)能夠立即執(zhí)行閉鎖，符合電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和調(diào)度運(yùn)行特點(diǎn)，適合各種大小電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行，能更有利地保證提高電網(wǎng)的電能質(zhì)量，其具體的安全策略如下：
自動(dòng)估算電網(wǎng)電壓，使電容器平穩(wěn)投切，避免出現(xiàn)振蕩；自動(dòng)估算電壓調(diào)節(jié)后的無(wú)功變化量，使主變檔位平穩(wěn)調(diào)整，避免出現(xiàn)振蕩。
當(dāng)需要調(diào)節(jié)的變電所的主變并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，為了避免出現(xiàn)其中一臺(tái)主變頻繁調(diào)節(jié)的情況，首先調(diào)節(jié)據(jù)動(dòng)率較高的那臺(tái)主變的檔位。應(yīng)對(duì)于主變和電容器出現(xiàn)的異常情況，系統(tǒng)能夠自動(dòng)減少主變檔位調(diào)整次數(shù)，使設(shè)備壽命增加，電網(wǎng)安全得到保證。當(dāng)遭遇設(shè)備異常時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)閉鎖，而且必須人工手動(dòng)來(lái)解除封鎖。具體的異常情況有：電容器或主變檔位異常變位；系統(tǒng)需要采集的數(shù)據(jù)異常；系統(tǒng)數(shù)據(jù)不刷新。特別的當(dāng)發(fā)生10kV單相接地時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)閉鎖電容器的投切。為避免采集到的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，系統(tǒng)采用同時(shí)判斷遙測(cè)數(shù)據(jù)和遙信數(shù)據(jù)的方式，提高了采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)度。
五、結(jié)論
本文通過(guò)對(duì)電壓無(wú)功優(yōu)化控制系統(tǒng)的淺要介紹，分析了其包含的自動(dòng)化技術(shù)，從一個(gè)側(cè)面反映了我國(guó)電力系統(tǒng)自動(dòng)化科技的發(fā)展，也展現(xiàn)了電力行業(yè)專(zhuān)業(yè)人才的卓越才能。本文對(duì)電壓無(wú)功優(yōu)化控制系統(tǒng)從設(shè)計(jì)思想，系統(tǒng)構(gòu)成方面進(jìn)行的論述，可作電力專(zhuān)業(yè)的教輔材料，也可供電壓無(wú)功優(yōu)化控制裝置設(shè)計(jì)和運(yùn)行參考。
參考文獻(xiàn)
[1]鄭愛(ài)霞，張建華，李銘，李來(lái)福，吳強(qiáng).地區(qū)電網(wǎng)電壓無(wú)功優(yōu)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及
【關(guān)鍵詞】無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 配網(wǎng)自動(dòng)化 應(yīng)用
1、引言
隨著我國(guó)電力行業(yè)改革的不斷深入，我國(guó)電力行業(yè)在不斷的進(jìn)步和發(fā)展。我國(guó)相關(guān)部門(mén)已經(jīng)加大了對(duì)電力行業(yè)的重視程度，而且我國(guó)已經(jīng)加大了對(duì)配電自動(dòng)化的投入。通過(guò)對(duì)當(dāng)前我國(guó)電力行業(yè)的發(fā)展情況進(jìn)行調(diào)查和研究，發(fā)現(xiàn)我國(guó)電力行業(yè)的發(fā)展存在著很多方面的問(wèn)題，通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)運(yùn)用無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，能夠解決配電自動(dòng)化運(yùn)行中存在的問(wèn)題。在配電自動(dòng)化的實(shí)際運(yùn)行中，無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具有較高的應(yīng)用價(jià)值，能夠滿足當(dāng)前電力發(fā)展的需求。無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用是配網(wǎng)自動(dòng)化運(yùn)行的重要趨勢(shì)，符合時(shí)展的潮流。
2、配電自動(dòng)化概述
在配網(wǎng)自動(dòng)化的運(yùn)行中，主要運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)、通信技術(shù)集成的，配網(wǎng)管理、監(jiān)控的中心層是配網(wǎng)主站，在整個(gè)配網(wǎng)自動(dòng)化管理系統(tǒng)中，配網(wǎng)主站是主要管理和監(jiān)控部分，對(duì)于管轄區(qū)配電終端監(jiān)控設(shè)備，主要由配網(wǎng)子站負(fù)責(zé)，配網(wǎng)子站能夠?qū)ο嚓P(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中的整理，其能把所有信息傳輸?shù)脚渚W(wǎng)主站。配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)底層是配網(wǎng)終端，其可以對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行監(jiān)控、采集和處理。
在配電通信系統(tǒng)中，配網(wǎng)通信系統(tǒng)是重要的組成部分，配電通信系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動(dòng)化功能的重要基礎(chǔ)。一般配網(wǎng)通信系統(tǒng)分為上行數(shù)據(jù)和下行數(shù)據(jù)。配電通信系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)配網(wǎng)子站、配網(wǎng)終端與配網(wǎng)主站之間信息的傳輸，從而對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。在配網(wǎng)自動(dòng)化的實(shí)際運(yùn)行中，通過(guò)運(yùn)用先進(jìn)的信息交換技術(shù)，有利于提高配網(wǎng)自動(dòng)化運(yùn)行的效率。在配網(wǎng)自動(dòng)化運(yùn)行中無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具有重要的作用。
通過(guò)對(duì)當(dāng)前配網(wǎng)通信系統(tǒng)的通信方式進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)具有多種多樣的通信方式，通常包括：電力線載波通信、郵電本地網(wǎng)、無(wú)線擴(kuò)頻專(zhuān)線通信等等。但從本質(zhì)來(lái)講，配網(wǎng)通信系統(tǒng)的通信方式包括三種，即串口通信、無(wú)線通信、光纖通信，其中在配電網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化的運(yùn)行中，串口通信已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，但其也具有一定的缺陷，例如其只能局限于寬帶小的現(xiàn)狀，其已經(jīng)不能滿足電力行業(yè)發(fā)展的需求。無(wú)線通信能夠降低配電網(wǎng)中的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，但價(jià)格昂貴。光纖通信具有較好的發(fā)展前景，可靠性較高，在配網(wǎng)通信中，得到了越來(lái)越多的應(yīng)用。
3、無(wú)源性網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的概念及特點(diǎn)
3.1無(wú)源性網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的概念
無(wú)源光網(wǎng)技術(shù)主要是一點(diǎn)到多點(diǎn)的光纖通信技術(shù)。對(duì)于無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)而言，其最重要的組成部分包括：光線路終端、光網(wǎng)絡(luò)單元、光配線網(wǎng)絡(luò)。
其中提供無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)光纖接口的是光線路終端，其能夠?yàn)槠渌掠蔚膶拵нM(jìn)行分配，對(duì)網(wǎng)絡(luò)管理的安全具有重要的作用。具有中間節(jié)點(diǎn)功能的是光網(wǎng)絡(luò)單元，并能對(duì)上行數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，最后將匯總的數(shù)據(jù)送至光線路終端，光網(wǎng)絡(luò)單元還可以將下行數(shù)據(jù)送至各個(gè)光配線網(wǎng)絡(luò)。無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)和用戶之間的接口是光配線網(wǎng)絡(luò)，，光配線網(wǎng)絡(luò)有利于促進(jìn)光電信號(hào)的轉(zhuǎn)換，從而達(dá)到兩個(gè)系統(tǒng)之間信息傳遞的目的。
在無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，具有不同的信號(hào)傳播方式，其中上行信號(hào)主要采用的廣播方式是 T D M A ，其中下行信號(hào)主要采用的廣播方式是T D M 。在T D M傳播下行信號(hào)的過(guò)程中，通過(guò)運(yùn)用光配線網(wǎng)絡(luò)，可以將信號(hào)分配到各個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元，當(dāng)每個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元接收到信號(hào)時(shí)，其只能對(duì)自己需要的信號(hào)進(jìn)行接收。
在上行信號(hào)T D M A 傳過(guò)程中，對(duì)于所有的光網(wǎng)絡(luò)單元而言，其使用的時(shí)鐘標(biāo)準(zhǔn)是相同的，針對(duì)每個(gè)光網(wǎng)絡(luò)單元，將其分派特定的時(shí)隙，而且只有在該時(shí)隙才可以接受和發(fā)送信號(hào)。所有的網(wǎng)絡(luò)單元匯成光配線網(wǎng)絡(luò)，并根據(jù)相關(guān)協(xié)議合成，最終轉(zhuǎn)送至光線路終端。
3.2無(wú)源性網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的特點(diǎn)
通過(guò)對(duì)無(wú)源性網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行全面的研究和了解，發(fā)現(xiàn)其具有較強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)安全保護(hù)機(jī)制。具有單節(jié)點(diǎn)保護(hù)作用，其能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)某一個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行保護(hù)，如果網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)某一節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)問(wèn)題，則無(wú)源性網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠確保其他節(jié)點(diǎn)的正常運(yùn)作，同時(shí)有利于避免出現(xiàn)多個(gè)節(jié)點(diǎn)失效的現(xiàn)象。
另外無(wú)源性網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)全網(wǎng)也具有重要的保護(hù)作用，其可以運(yùn)用同樣的雙光平面保護(hù)機(jī)制，其光平面能夠自動(dòng)的進(jìn)行切換，在一定程度上有利于提高網(wǎng)絡(luò)的安全性。無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)具有多點(diǎn)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，在無(wú)源光纖傳輸?shù)倪^(guò)程中，其傳輸?shù)乃俣缺容^快，其具有成熟的技術(shù)，在運(yùn)用過(guò)程中具有較強(qiáng)的可靠性。
在實(shí)際的配網(wǎng)自動(dòng)化運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)運(yùn)用無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，能夠在接網(wǎng)的同時(shí)不使用有源設(shè)備。另外無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)設(shè)備造價(jià)較低，如果出現(xiàn)技術(shù)問(wèn)題，對(duì)其維護(hù)比較方便。從整體來(lái)說(shuō)，無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠滿足當(dāng)前配網(wǎng)自動(dòng)化終端接入的需求，其具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
4、無(wú)源性王闊技術(shù)在配電網(wǎng)自動(dòng)化中的應(yīng)用
在配電自動(dòng)化的運(yùn)行中，配網(wǎng)通信系統(tǒng)主要建立在通信網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上，通常配網(wǎng)通信系統(tǒng)分為主站層、變電所層、饋線層。其中主站層的安裝比較簡(jiǎn)單，其具有較高的可靠性。主站層和變電所層主要運(yùn)用華為同步數(shù)字體系傳輸設(shè)備并進(jìn)行通信。變電所層和饋線層則主要運(yùn)用無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行通信。
通過(guò)對(duì)主站層的通信情況進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果顯示其具有較高的成功率，在變電所層自動(dòng)化的組成中，配變終端檢測(cè)單元TTU是重要的組成部分，通過(guò)運(yùn)用配變終端檢測(cè)單元TTU，能夠?qū)ε潆娮儔浩鬟M(jìn)行自動(dòng)的監(jiān)控，TTU能夠采集電流、電壓，并可以分時(shí)電量，在實(shí)際的經(jīng)濟(jì)運(yùn)算中，TTU能夠提供有效的參考，并能夠有效的監(jiān)控系統(tǒng)安全。
在變電層中，將配網(wǎng)自動(dòng)化數(shù)據(jù)接入終端服務(wù)器，通過(guò)終端服務(wù)器，使變電所站內(nèi)局域網(wǎng)得到連通，最后通過(guò)主站的數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行交換，并實(shí)現(xiàn)信息的調(diào)度。其中饋線層通信主要是鏈型網(wǎng)絡(luò)，饋線層主要以變電所為起點(diǎn)，并對(duì)光線路終端進(jìn)行安裝。
5、結(jié)束語(yǔ)
近年來(lái)我國(guó)的電力設(shè)備在不斷增加，針對(duì)當(dāng)前我國(guó)的電力網(wǎng)絡(luò)管理，其存在著很多的弊端。為了解決電網(wǎng)管理中的各種問(wèn)題，需要采取新的技術(shù)推動(dòng)配電自動(dòng)化的運(yùn)行。無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具有強(qiáng)抗干擾、高帶寬、等優(yōu)勢(shì)。在實(shí)際的電網(wǎng)配網(wǎng)的自動(dòng)化運(yùn)行中，通過(guò)運(yùn)用無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在很大程度上將提高電力網(wǎng)絡(luò)的可靠性和穩(wěn)定性，無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將得到迅速的發(fā)展，并得到廣泛的應(yīng)用。
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關(guān)鍵詞：脫溴加氫 溫度 壓力 流量
一、自動(dòng)化控制現(xiàn)狀
自動(dòng)化控制是整個(gè)化工行業(yè)發(fā)展中在技術(shù)應(yīng)用方面的非常重要的組成部分，加強(qiáng)化工自動(dòng)化建設(shè)，不斷提高化工行業(yè)的自動(dòng)化控制水平是我國(guó)化工行業(yè)適應(yīng)世界化工自動(dòng)化控制的發(fā)展趨勢(shì)，同世界化工行業(yè)技術(shù)與市場(chǎng)接軌的重要措施。實(shí)現(xiàn)化工自動(dòng)化控制，不但有利于提高我國(guó)化工企業(yè)的技術(shù)水平和經(jīng)營(yíng)管理水平，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，而且有利于化工企業(yè)降低能耗及生產(chǎn)成本，提高化工產(chǎn)品的品質(zhì)，為化工企業(yè)創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益。近幾年來(lái)，化學(xué)工業(yè)企業(yè)的發(fā)展規(guī)模越來(lái)越大，技術(shù)水平也越來(lái)越高，新材料、新工藝、新技術(shù)的采用范圍越來(lái)越廣，再加上自動(dòng)化控制技術(shù)的實(shí)踐及業(yè)界對(duì)自動(dòng)化控制技術(shù)重視程度的提高，化工行業(yè)的自動(dòng)化控制顯得越來(lái)越重要。化工自動(dòng)化控制的發(fā)展趨勢(shì)一是自動(dòng)化技術(shù)水平越來(lái)越高，二是化工企業(yè)規(guī)模越來(lái)越大，因此，化工自動(dòng)化控制的發(fā)展必須服從和服務(wù)于化工企業(yè)發(fā)展的大局，不斷適應(yīng)化工企業(yè)發(fā)展的需要，不斷提高化工自動(dòng)化控制水平。
二、脫溴加氫工藝
1.工藝原料
本脫溴加氫工藝主要原料是以緩沖液（緩沖液由吡啶、醋酸銨、乙醇和水配制）、乙醇、上溴物等為原料，在催化劑活性鎳的作用下，通入氫氣進(jìn)行反應(yīng)，得到產(chǎn)品。
2.工藝控制流程
2.1將乙醇導(dǎo)入脫溴反應(yīng)罐，開(kāi)攪拌投入上溴物，加熱升溫至30℃，加冰醋酸5升，停攪拌。
2.2抽真空至反應(yīng)液有氣泡產(chǎn)生，沖入氮?dú)庵脸海绱巳魏蠹踊钚枣嚕ɑ钚枣嚺c空氣接觸會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)，甚至自然，在反應(yīng)中杜絕與空氣接觸）， 投完活性鎳用乙醇沖淋后關(guān)上投料口。
2.3開(kāi)真空，在真空度≥-0.08MPa抽氣5分鐘，關(guān)真空通氫氣使罐內(nèi)壓力≥0MPa后，關(guān)氫氣開(kāi)真空在真空度≥-0.08MPa抽氣5分鐘，如此重復(fù)三次后，繼續(xù)通氫氣，當(dāng)罐壓為0.12MPa后調(diào)小氫氣流量，調(diào)小氫氣流量。
2.4開(kāi)攪拌，開(kāi)始滴加緩沖液（緩沖液由吡啶、醋酸銨、乙醇和水配制），罐內(nèi)溫度控制在40-46℃，罐內(nèi)壓力≤0.10MPa、2-2.5小時(shí)滴加完畢，繼續(xù)通氫氣保溫，反應(yīng)溫度控制在40-46℃，時(shí)間2-2.5小時(shí)，結(jié)束后停通氫氣。
2.5按氫氣置換方法進(jìn)行三次氮?dú)庵脫Q，放空至罐內(nèi)壓力為0 MPa，水浴升溫至70℃，停攪拌靜置30分鐘，通入氮?dú)猓瑢⑸锨逡簤喝霛饪s罐中，放空至罐內(nèi)壓力為0 MPa開(kāi)罐蓋，用甲醇淋洗脫溴罐罐頂、罐壁、攪拌及其它罐內(nèi)附屬物，然后開(kāi)抽濾器底閥抽濾洗液，并繼續(xù)用甲醇沖洗罐頂、罐壁、罐底、攪拌及其它罐內(nèi)附屬物，將活性鎳完全洗入壓濾器中。再用少量（5～10L）水重復(fù)上述沖洗，關(guān)抽濾器底閥和脫溴罐底閥，打開(kāi)壓濾器蓋，收住濾袋口提出活性鎳放入水槽。
三、工藝中的危險(xiǎn)性
本工藝中，存在危險(xiǎn)性較大的危險(xiǎn)化學(xué)品：氫氣、乙醇、鎳
1.氫氣（加氫工藝2009年6月12日公布首批重點(diǎn)監(jiān)管的危險(xiǎn)化工工藝目錄，必須安裝自動(dòng)化）：
a.反應(yīng)物料具有燃爆危險(xiǎn)性，氫氣的爆炸極限為4%—75%，具有高燃爆危險(xiǎn)特性；
b.加氫為強(qiáng)烈的放熱反應(yīng)，氫氣在高溫高壓下與鋼材接觸，鋼材內(nèi)的碳分子易與氫氣發(fā)生反應(yīng)生成碳?xì)浠衔铮逛撝圃O(shè)備強(qiáng)度降低，發(fā)生氫脆；
c.催化劑再生和活化過(guò)程中易引發(fā)爆炸；
d.加氫反應(yīng)尾氣中有未完全反應(yīng)的氫氣和其他雜質(zhì)在排放時(shí)易引發(fā)著火或爆炸。
2.乙醇
易燃，其蒸氣與空氣可形成爆炸性混合物，遇明火、高熱能引起燃燒爆炸。與氧化劑接觸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或引起燃燒。在火場(chǎng)中，受熱的容器有爆炸危險(xiǎn)。其蒸氣比空氣重，能在較低處擴(kuò)散到相當(dāng)遠(yuǎn)的地方，遇火源會(huì)著火回燃。
3.鎳
危險(xiǎn)特性：其粉體化學(xué)活性較高，暴露在空氣中會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)，甚至自燃。遇強(qiáng)酸反應(yīng)，放出氫氣。粉塵可燃，能與空氣形成爆炸性混合物。
四、自動(dòng)化安裝
本工藝中主要考慮控制氫氣的濃度（氫氣爆炸極限比較寬，容易發(fā)生爆炸），反應(yīng)溫度（本反應(yīng)是放熱反應(yīng)，熱量控制不好，容易引起反應(yīng)釜發(fā)生爆炸），將脫溴加氫反應(yīng)釜內(nèi)溫度、壓力與釜內(nèi)攪拌電流、氫氣流量、加氫反應(yīng)釜夾套冷卻水進(jìn)水閥形成聯(lián)鎖關(guān)系，設(shè)立緊急停車(chē)系統(tǒng)。當(dāng)加氫反應(yīng)釜內(nèi)溫度或壓力超標(biāo)或攪拌系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)自動(dòng)停止加氫，泄壓，并進(jìn)入緊急狀態(tài)、安全泄放系統(tǒng)。
1.溫度的報(bào)警和聯(lián)鎖
在加氫反應(yīng)釜內(nèi)的PT100（0～100℃）鉑電阻，檢測(cè)、顯示反應(yīng)溫度。當(dāng)反應(yīng)溫度達(dá)到或超過(guò)設(shè)定限時(shí)，即給出一個(gè)信號(hào)自動(dòng)報(bào)警（現(xiàn)場(chǎng)以及控制室），當(dāng)反應(yīng)溫度達(dá)到或者超過(guò)設(shè)定上限時(shí)，給出一個(gè)通、斷信號(hào)到夾套控制閥以及冷卻水控制閥，關(guān)蒸汽開(kāi)冷卻水；當(dāng)反應(yīng)溫度降到設(shè)定上限值以下，再關(guān)閉控制閥切斷冷卻水，從而正確控制反應(yīng)溫度。當(dāng)反應(yīng)溫度達(dá)到或超過(guò)設(shè)定上限時(shí)，給出一個(gè)通、斷信號(hào)給氫氣管道上的氫氣控制閥，關(guān)閉氫氣。
2.壓力的報(bào)警和聯(lián)鎖
通過(guò)安裝在加氫反應(yīng)釜上的壓力變送器，檢測(cè)、顯示釜內(nèi)壓力。當(dāng)壓力達(dá)到或超過(guò)設(shè)定值時(shí)，給出一個(gè)信號(hào)自動(dòng)報(bào)警（現(xiàn)場(chǎng)以及控制室），當(dāng)壓力達(dá)到或者超過(guò)設(shè)定上限值時(shí)，給出一個(gè)通、斷信號(hào)到氫氣管道上的氫氣切斷閥，關(guān)閉閥門(mén)，切斷氫氣。脫溴加氫釜壓力達(dá)到或超過(guò)設(shè)定上限值時(shí)，給出一個(gè)通、斷信號(hào)到脫溴加氫釡主動(dòng)放空切斷閥，打開(kāi)閥門(mén)，脫溴加氫釡高空泄放。
3.緊急冷卻系統(tǒng)
當(dāng)反應(yīng)溫度達(dá)到或者超過(guò)設(shè)定上限時(shí)，給出一個(gè)通、斷信號(hào)到夾套控制閥以及冷卻水控制閥，關(guān)蒸汽開(kāi)冷卻水；當(dāng)反應(yīng)溫度降到設(shè)定上限值以下，再關(guān)閉控制閥切斷冷卻水，從而正確控制反應(yīng)溫度。
4.攪拌的穩(wěn)定控制系統(tǒng)
通過(guò)檢測(cè)攪拌電機(jī)上的電流，檢驗(yàn)脫溴加氫釡的攪拌穩(wěn)定性，若攪拌出現(xiàn)異常則產(chǎn)生相應(yīng)的聯(lián)鎖動(dòng)作，并且產(chǎn)生報(bào)警，讓操作人員去檢查現(xiàn)場(chǎng)。
5.氫氣緊急切斷系統(tǒng)
當(dāng)反應(yīng)溫度達(dá)到或超過(guò)設(shè)定上限時(shí)，給出一個(gè)通、斷信號(hào)給氫氣管道上的氫氣控制閥，關(guān)閉氫氣；當(dāng)壓力達(dá)到或者超過(guò)設(shè)定上限值時(shí)，給出一個(gè)通、斷信號(hào)到氫氣管道上的氫氣切斷閥，關(guān)閉閥門(mén)，切斷氫氣。
五、論文小結(jié)
脫溴加氫工藝通過(guò)安裝自動(dòng)化控制系統(tǒng)，將反應(yīng)釜內(nèi)溫度、壓力與釜內(nèi)攪拌電流、氫氣流量、加氫反應(yīng)釜夾套冷卻水進(jìn)水閥形成聯(lián)鎖，可以提高工藝的安全性，迅速減少事故發(fā)生，避免工人操作失誤。工藝中對(duì)反應(yīng)釜內(nèi)空氣的濃度，并未精確的數(shù)據(jù)，雖然通過(guò)向反應(yīng)釜內(nèi)通入氮?dú)猓刂品磻?yīng)釜內(nèi)的空氣濃度，但仍然有安全隱患，值得繼續(xù)研究，尋找解決辦法。
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關(guān)鍵詞：自動(dòng)控制系統(tǒng)功能，改進(jìn)
1 前言
萊鋼三座120噸轉(zhuǎn)爐煙氣凈化及煤氣回收采用干法除塵技術(shù)，干法除塵系統(tǒng)的設(shè)備在布置上基本分兩部分：蒸發(fā)冷卻器在轉(zhuǎn)爐跨內(nèi)，靜電除塵器、風(fēng)機(jī)、液壓站、放散煙囪和煤氣冷卻器分布在廠房外。其中的每個(gè)設(shè)備都非常重要，哪個(gè)設(shè)備出現(xiàn)了問(wèn)題都將影響整個(gè)系統(tǒng)的進(jìn)行，而這些設(shè)備的維修需要一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程，因此原有的控制系統(tǒng)已不能適應(yīng)轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)的快速節(jié)奏和環(huán)保要求，為此我們通過(guò)研究，對(duì)其自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，對(duì)于三座轉(zhuǎn)爐公用的斗式提升機(jī)和刮板輸送機(jī)，增加一套備用細(xì)灰運(yùn)輸系統(tǒng)，蒸發(fā)冷卻器部分增加一旁通管路，當(dāng)主管上的水調(diào)節(jié)閥和切斷閥出現(xiàn)故障時(shí)切換到主管，從而不影響煙氣的冷卻，新上一套4#靜電除塵器系統(tǒng)，哪個(gè)爐子的靜電除塵器出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)可以切換到4#靜電除塵器，新上一套備用風(fēng)機(jī)系統(tǒng)和4#風(fēng)機(jī)切換站系統(tǒng)，哪個(gè)爐子的風(fēng)機(jī)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)可以切換到備用風(fēng)機(jī)系統(tǒng)或4#風(fēng)機(jī)切換站系統(tǒng)，從而不會(huì)影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行。
2 工藝流程簡(jiǎn)述
轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程中，氧氣與碳反應(yīng)生成具有高含量一氧化碳的尾氣。由于與工藝相關(guān)的原因，加熱期間的煙道氣流量、煙道氣成分和溫度是不同的。在高熱的轉(zhuǎn)爐煙道氣可被有效使用之前，必須對(duì)它進(jìn)行冷卻和除塵。離開(kāi)轉(zhuǎn)爐的主煙道氣在余熱鍋爐中得到降溫，出口可得到約為850℃的煙道氣平均出口溫度。水被直接噴入要被冷卻的煙道氣流中。應(yīng)將噴水速率選擇為能確保被轉(zhuǎn)爐熱煙道氣完全汽化，同時(shí)借助于雙介質(zhì)噴嘴實(shí)現(xiàn)水的霧化。除了冷卻轉(zhuǎn)爐煙道氣之外，由于煙道氣速度減速和用水滴濕潤(rùn)粉塵的緣故，出現(xiàn)集塵。被收集的粉塵量取決于轉(zhuǎn)爐工藝及在吹氧階段添加石灰的速率和時(shí)間。從蒸發(fā)冷卻器出來(lái)的200℃左右的煙道氣進(jìn)入靜電除塵器。靜電除塵器包括并排布置的集電電極和呈缺口的條狀電極狀的放電電極。在靜電場(chǎng)的作用下，氣體離子向地遷移，導(dǎo)致電流流動(dòng)。這些負(fù)氣體離子的一些依附在粉塵上，從而使它們依附在集電電極上。然后通過(guò)規(guī)定的間隔時(shí)間通過(guò)振打使粉塵沉積下來(lái)。為了防止粉塵沉積或濕度引起電飛弧，對(duì)靜電場(chǎng)的絕緣子要進(jìn)行加熱。利用可調(diào)速的軸流風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)煙道氣的吸入控制，并根據(jù)氣體分析儀檢測(cè)的CO濃度來(lái)控制切換站將煤氣送至煙囪或煤氣柜，實(shí)現(xiàn)放散或回收的快速切換。論文參考，改進(jìn)。圖1簡(jiǎn)單的表示了干法除塵的工藝流程圖
圖1 干法除塵工藝流程圖
3自動(dòng)控制系統(tǒng)功能
3.1系統(tǒng)的控制功能和特點(diǎn)
整個(gè)干法除塵自動(dòng)控制系統(tǒng)的一級(jí)自動(dòng)化（基礎(chǔ)自動(dòng)化）采用SIMATIC S7－400PLC系統(tǒng)作為系統(tǒng)的中心，系統(tǒng)軟件選擇SIMATIC WINCC6.2和STEP7 5.4作為監(jiān)控軟件和編程軟件，與轉(zhuǎn)爐本體、余熱鍋爐等自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)通訊，組成以太網(wǎng)光纖環(huán)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)PLC與上位機(jī)之間的信號(hào)的傳輸、報(bào)警和數(shù)據(jù)采集等。根據(jù)干法除塵設(shè)備分散的特點(diǎn)，PLC按設(shè)備分布區(qū)域劃分為主站和從站，從站為主PLC的遠(yuǎn)程擴(kuò)展單元，主站放置在干法除塵電磁站內(nèi)，控制蒸發(fā)冷卻器及相應(yīng)的排灰等的蒸發(fā)冷卻器從站放置在主控樓的PLC室內(nèi)，采用SIMATIC S7－300PLC系統(tǒng)，通過(guò)光纜與主站進(jìn)行通訊，其它分站通過(guò)IM460-0和IM461-0接口模塊與主站進(jìn)行通訊。論文參考，改進(jìn)。其中蒸發(fā)冷卻器的旁通在PLC室的從站上，備用細(xì)灰運(yùn)輸系統(tǒng)、備用風(fēng)機(jī)、4#靜電除塵器、4#風(fēng)機(jī)切換站系統(tǒng)在干法除塵公用PLC上，公用PLC亦分為主站和從站，均放置在干法除塵電磁站內(nèi)，其中煤氣冷卻器部分的從站采用SIMATIC S7－300PLC系統(tǒng)，通過(guò)PROFIBUS電纜與主站通訊，其余兩個(gè)從站通過(guò)IM460-0和IM461-0接口模塊與主站進(jìn)行通訊。另外三座轉(zhuǎn)爐公用的斗式提升機(jī)和刮板輸送機(jī)的控制在1#爐干法除塵PLC上，因此在進(jìn)行1#爐干法除塵PLC維護(hù)時(shí)注意，只有在確認(rèn)另外兩個(gè)爐子都沒(méi)有使用的情況下，才能對(duì)其PLC進(jìn)行斷電等操作。
3.2蒸發(fā)冷卻器的噴水控制
首先應(yīng)進(jìn)入吹煉的準(zhǔn)備階段（加鐵水或二次吹煉信號(hào)），在畫(huà)面上反映為第三階段（PHASE3）在第三階段的基礎(chǔ)上氧閥打開(kāi)，開(kāi)始吹煉，進(jìn)入第四階段（PHASE4）。氧閥打開(kāi)后，蒸汽閥立即打開(kāi)。論文參考，改進(jìn)。同時(shí)因?yàn)闋t內(nèi)的碳氧反應(yīng)，煙道氣溫度開(kāi)始上升，當(dāng)EC入口高于300度時(shí)，水閥打開(kāi)，開(kāi)始對(duì)煙道氣噴水進(jìn)行降溫，此時(shí)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度保持在默認(rèn)值（開(kāi)度50％，可調(diào)）。15秒后，水量調(diào)節(jié)控制器打開(kāi)，再過(guò)5秒后，溫度控制器（PID調(diào)節(jié)塊）被激活為自動(dòng)模式。吹氧結(jié)束后，一旦EC的入口溫度低于預(yù)設(shè)值（默認(rèn)為250度，可調(diào)），水閥關(guān)閉，溫度控制器回到手動(dòng)模式，水量調(diào)節(jié)控制器關(guān)閉。水閥關(guān)閉20秒并且停止吹氧120秒后，蒸汽閥關(guān)閉（為了保證系統(tǒng)中剩余的水被完全霧化）。進(jìn)入第四階段后（PHASE4），過(guò)90秒，自動(dòng)進(jìn)入第五階段（PHASE5）：吹氧。在氧氣閥關(guān)閉以后，系統(tǒng)認(rèn)為一個(gè)冶煉周期結(jié)束，自動(dòng)進(jìn)入第六階段（PHASE6）：吹氧結(jié)束。該階段自我保持100秒后回到第一階段（PHASE1）：停止冶煉。等待加鐵水信號(hào)或二次吹煉信號(hào)來(lái)到時(shí)，再次進(jìn)入第三階段，重新開(kāi)始一個(gè)循環(huán)。
3.3轉(zhuǎn)爐的煙氣流量控制
為了適應(yīng)煉鋼工藝，將煉鋼過(guò)程分為不吹氧、預(yù)熱、開(kāi)始吹氧、吹氧、吹氧結(jié)束、爐口清理等六個(gè)階段，分別設(shè)定各階段由軸流風(fēng)機(jī)的變頻器控制的煙氣流量，根據(jù)該設(shè)定值和爐口壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐煙氣流量的控制。
將吹氧量與爐口壓力控制器的輸出信號(hào)相乘所得到的值，加到各階段煙氣流量設(shè)定的串級(jí)比例控制器上。論文參考，改進(jìn)。如果吹氧速度發(fā)生變化，這種比例控制能夠通過(guò)爐口壓力控制器的輸出信號(hào)，確保煙氣的流速在相同的比例上立即得到適應(yīng)。
爐況的變化以及爐氣溫度等所導(dǎo)致的余熱鍋爐中的壓力變化通過(guò)壓力控制器對(duì)吹氧速度和煙氣流量之間的比例關(guān)系加以修正來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償。測(cè)量的煙氣流量根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的條件進(jìn)行壓力和溫度校正。此外，將噴入蒸發(fā)冷卻器的水蒸汽含量從校正后的煙氣流量中扣除，使得受控變量能夠代表標(biāo)準(zhǔn)條件下干態(tài)的煙氣流量。
煙氣流量控制器的輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)變頻器控制軸流風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。
3.4 切換站的壓差控制和鐘形閥的位置控制
在煉鋼過(guò)程中，煙氣放散或回收是由CO的濃度條件來(lái)觸發(fā)切換的，通過(guò)切換站的兩個(gè)分別通往煤氣柜和煙囪的鐘形閥的開(kāi)啟來(lái)實(shí)現(xiàn)控制。論文參考，改進(jìn)。
在放散轉(zhuǎn)回收之前，首先通過(guò)煙囪鐘形閥對(duì)風(fēng)機(jī)下游的壓力進(jìn)行憋壓，直到高于煤氣柜一定的壓力才能進(jìn)行回收操作;當(dāng)回收切換至放散時(shí)，也必須保持一個(gè)小的正壓，以防止煤氣從煤氣柜倒流，因此針對(duì)這兩種不同的切換方式，在程序中也必須由具有兩個(gè)不同設(shè)定值的差壓控制回路來(lái)控制切換過(guò)程，該控制器的輸出信號(hào)控制煙囪鐘形閥的開(kāi)度調(diào)節(jié)，使煤氣柜鐘形閥前后的壓差達(dá)到相應(yīng)的設(shè)定值，從而保證煤氣在正常切換或緊急快速切換過(guò)程中均能實(shí)現(xiàn)無(wú)壓力擾動(dòng)切換。LT系統(tǒng)的煙氣切換所需時(shí)間僅為8秒，如在作業(yè)過(guò)程中發(fā)生事故，煙氣流可在3秒內(nèi)被迅速地從通往煤氣柜切換到通往火炬的通道里。論文參考，改進(jìn)。
3.5 原控制系統(tǒng)與備用系統(tǒng)的切換
蒸發(fā)冷卻器系統(tǒng)當(dāng)水切斷閥或切斷閥出現(xiàn)故障時(shí)，可以切換到旁通，通過(guò)點(diǎn)擊蒸發(fā)冷卻器畫(huà)面上的主管/旁通按鈕來(lái)實(shí)現(xiàn)，旁通管路上有水流量計(jì)，切換以后則旁通的水流量參與噴水流量調(diào)節(jié)。
當(dāng)三座轉(zhuǎn)爐公用的斗式提升機(jī)和刮板輸送機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，可以切換到備用細(xì)灰運(yùn)輸，通過(guò)切換到備用細(xì)灰運(yùn)輸畫(huà)面啟動(dòng)設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。
靜電除塵器系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，可以切換到4#靜電除塵器，通過(guò)在每個(gè)爐子的4#靜電除塵器畫(huà)面上點(diǎn)擊選擇/放棄4#靜電除塵器按鈕來(lái)實(shí)現(xiàn)。只能有一個(gè)爐子選擇，某一個(gè)爐子選擇時(shí)，其它兩個(gè)爐子必須放棄選擇才能正常使用。
風(fēng)機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，可以切換到備用風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，通過(guò)在每個(gè)爐子的備用風(fēng)機(jī)畫(huà)面上點(diǎn)擊使用/不使用備用風(fēng)機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。也可以切換到4#風(fēng)機(jī)切換站系統(tǒng)，通過(guò)在每個(gè)爐子的4#風(fēng)機(jī)畫(huà)面上點(diǎn)擊選擇/放棄4#風(fēng)機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，同樣只能有一個(gè)爐子選擇，某一個(gè)爐子選擇時(shí)，其它兩個(gè)爐子必須放棄選擇才能正常使用。切換到4#風(fēng)機(jī)切換站系統(tǒng)后，則煤氣回收通過(guò)4#切換站來(lái)實(shí)現(xiàn)。
4 抗干擾功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
由于供電系統(tǒng)中有大量高次諧波存在，嚴(yán)重威脅控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行和通訊網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)、安全、穩(wěn)定、暢通.為此設(shè)計(jì)中根據(jù)各種干擾源的情況，采取了以下抗干擾功能.
4．1 接地措施
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)單獨(dú)接地，接地電阻小于1.0歐姆，與電氣接地分開(kāi)，以防形成接地環(huán)在接地線上產(chǎn)生接地電流引起PLC誤動(dòng)作。
4．2 模擬量輸入信號(hào)濾波
對(duì)系統(tǒng)模擬量輸入信號(hào)在進(jìn)入PLC模擬量通道以前，先經(jīng)過(guò)信號(hào)隔離器消除通道中的串模干擾，提高了通道的信躁比。
4．3 模擬量通道屏蔽
模擬量信號(hào)的輸入導(dǎo)線采用有內(nèi)外屏蔽線的多芯雙絞線電纜，在橋架中分開(kāi)敷設(shè)，單端接地,有效地衰減了高頻干擾,降低了輻射干擾和電磁偶合干擾，保證了有用信號(hào)正常傳輸.
4．4 通訊電纜設(shè)置
采用光纜通訊，防止對(duì)設(shè)備進(jìn)行干擾，保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
4．5設(shè)備安裝部置
PLC柜與動(dòng)力柜分別安裝在不同的地點(diǎn),PLC柜安裝在操作室,動(dòng)力柜安裝在電氣室,這樣有效地減少了強(qiáng)電磁干擾.
5結(jié)束語(yǔ)
系統(tǒng)投運(yùn)至今運(yùn)行可靠，抗干擾技術(shù)的合理應(yīng)用，保證了PLC設(shè)備和通訊網(wǎng)絡(luò)在惡劣環(huán)境下的安全運(yùn)行，特別是控制系統(tǒng)改進(jìn)后，提高了系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，為煉鋼贏得了寶貴的時(shí)間，同時(shí)也為設(shè)計(jì)和維護(hù)人員積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。
參考文獻(xiàn)：
（1）潘新民、王燕芳微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)人民郵電出版社1999年
（2）皮壯行等可編程控制器系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用實(shí)例機(jī)械工業(yè)出版社2003年
關(guān)鍵詞：自動(dòng)化生產(chǎn)線；教學(xué)方法；電機(jī)與電氣控制；PLC；課程設(shè)計(jì)
中圖分類(lèi)號(hào)：G712文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：1006-5962（2013）02-0027-02
高職機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)課程設(shè)置的培養(yǎng)目標(biāo)是：面向工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，電氣控制系統(tǒng)制造公司、機(jī)電設(shè)備制造公司、機(jī)電設(shè)備、電氣設(shè)備、工控設(shè)備制造公司或公司、科技開(kāi)發(fā)公司，培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)需要，全面發(fā)展，適應(yīng)本專(zhuān)業(yè)相對(duì)應(yīng)職業(yè)崗位的高等技術(shù)應(yīng)用性專(zhuān)門(mén)人才，主要崗位群定位是自動(dòng)化設(shè)備安裝員、自動(dòng)化設(shè)備調(diào)試員、中高級(jí)維修電工等，本專(zhuān)業(yè)有五個(gè)主干學(xué)科：電氣工程、電子工程、機(jī)械工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、控制科學(xué)與工程，都是為了崗位需要設(shè)置的專(zhuān)業(yè)知識(shí)。其中《自動(dòng)化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試》作為一門(mén)核心專(zhuān)業(yè)課在第四學(xué)期進(jìn)行了貫穿和綜合。
1自動(dòng)化生產(chǎn)線的課程設(shè)置
機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)能力有：識(shí)圖繪圖能力、機(jī)電安裝調(diào)試維修能力、電控系統(tǒng)調(diào)試檢修能力、自動(dòng)線調(diào)試維護(hù)能力、機(jī)電設(shè)備管理能力及機(jī)電產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)能力等。《自動(dòng)化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試》前序課程有PLC技術(shù)、傳感器技術(shù)、電機(jī)與控制，后序課程有機(jī)床維修等。在我們所要實(shí)現(xiàn)的教學(xué)目標(biāo)中知識(shí)目標(biāo)涉及到：機(jī)械手工作原理、握機(jī)械手控制原理、機(jī)械手氣動(dòng)原理、熟悉安全操作規(guī)程；能力目標(biāo)有：對(duì)已安裝的機(jī)械手機(jī)械部件進(jìn)行測(cè)量；對(duì)機(jī)械手的氣路進(jìn)行基本調(diào)試；根據(jù)故障現(xiàn)象判斷故障部位；檢查分析、找到故障點(diǎn)并分析解決故障；遵守安全操作規(guī)程；素質(zhì)目標(biāo)有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)穆殬I(yè)態(tài)度、規(guī)范的操作習(xí)慣、創(chuàng)新精神、團(tuán)結(jié)協(xié)作精神、自主學(xué)習(xí)精神及溝通能力。
此核心課程以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)開(kāi)展課程教學(xué)，提升學(xué)生的職業(yè)能力，以具體自動(dòng)化生產(chǎn)線為載體，融合認(rèn)知、安裝、調(diào)試和檢測(cè)等內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)教、學(xué)、做、評(píng)一體化教學(xué)，突出課程的職業(yè)性、實(shí)踐性和開(kāi)放性。以學(xué)生為主體，采取多樣化教學(xué)方法。以自動(dòng)化設(shè)備改造為工作過(guò)程，涉及電路圖分析、電氣圖設(shè)計(jì)、程序設(shè)計(jì)、設(shè)備組裝、設(shè)備運(yùn)行調(diào)試、設(shè)備檢測(cè)、設(shè)備維護(hù)等行動(dòng)領(lǐng)域，設(shè)置六個(gè)學(xué)習(xí)情境：零配件拆裝、傳感器檢測(cè)、氣路檢測(cè)、異步電機(jī)檢測(cè)、步進(jìn)電機(jī)檢測(cè)、整體檢測(cè)調(diào)試，分成20個(gè)任務(wù)。
項(xiàng)目一：供料站的安裝，有機(jī)械拆裝、氣路拆裝、電器拆裝三個(gè)任務(wù)；項(xiàng)目二：加工站的安裝，設(shè)計(jì)任務(wù)有加工站組裝、光電傳感器檢測(cè)、限位傳感器檢測(cè)三個(gè)任務(wù)；項(xiàng)目三：裝配站的安裝，設(shè)計(jì)任務(wù)有裝配站組裝、電磁閥檢測(cè)、氣缸檢測(cè)三個(gè)任務(wù)；項(xiàng)目四 ：分揀站的安裝，設(shè)計(jì)任務(wù)有分揀站組裝、傳送帶的檢測(cè)、異步電機(jī)的檢測(cè)、變頻器的檢測(cè)四個(gè)任務(wù)；項(xiàng)目五：輸送站的安裝，設(shè)計(jì)任務(wù)有輸送站組裝、光纖傳感器檢測(cè)、機(jī)械手檢測(cè)、步進(jìn)電機(jī)的檢測(cè)、溜板檢測(cè)四個(gè)任務(wù)；項(xiàng)目六：整體運(yùn)行調(diào)試，有PLC控制網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建、程序編寫(xiě)、綜合調(diào)試三個(gè)任務(wù)。
2自動(dòng)化生產(chǎn)線的教學(xué)方法與評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)
2.1教學(xué)方法。
（1）講授法：講解項(xiàng)目任務(wù)，傳授項(xiàng)目任務(wù)相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)，針對(duì)學(xué)生實(shí)施過(guò)程中出現(xiàn)的不足進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)的說(shuō)明。
（2）現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)法：在符合生產(chǎn)要求的工作環(huán)境中進(jìn)行操作技能和維修應(yīng)用能力實(shí)踐，提高職業(yè)氛圍，在工作過(guò)程中提升學(xué)生的職業(yè)道德、職業(yè)素養(yǎng)和崗位適應(yīng)能力。
（3）任務(wù)驅(qū)動(dòng)法：將教學(xué)過(guò)程融入項(xiàng)目任務(wù)中，讓學(xué)生自主討論分析實(shí)施，學(xué)生在工作過(guò)程中得到知識(shí)。
（4）小組討論法：學(xué)生每六～八人為一個(gè)小組，小組討論分析，討論解決，分工協(xié)作完成項(xiàng)目任務(wù)。
六步教學(xué)實(shí)施：明確任務(wù)、討論分析、制定方案、檢測(cè)故障、檢驗(yàn)效果、總結(jié)分析。老師交代目標(biāo)，注意觀察和記錄小組對(duì)現(xiàn)象分析情況，解答學(xué)生提出的問(wèn)題，對(duì)跟主題分析偏離太遠(yuǎn)的小組予以引導(dǎo)，讓學(xué)生自行摸索，在后期對(duì)學(xué)生可能會(huì)引起事故或損壞設(shè)備和工具的異常操作給予糾正，最后老師組織小組進(jìn)行故障排除工作匯報(bào)，互評(píng)，并對(duì)每組進(jìn)行考核評(píng)價(jià)，再引導(dǎo)學(xué)生自行總結(jié)。
2.2評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)。
課程采用過(guò)程考核與期終考核相結(jié)合、企業(yè)考核與校內(nèi)項(xiàng)目考核相結(jié)合、教師考核與學(xué)生考核相結(jié)合的多元化考核方式，利于理論聯(lián)系實(shí)際，有利于學(xué)生的學(xué)習(xí)創(chuàng)新和思考，更督促他們到實(shí)際中去發(fā)現(xiàn)和改進(jìn)，去尋找合適自己的項(xiàng)目和課題。
課程考核為：校內(nèi)項(xiàng)目，企業(yè)，綜合實(shí)訓(xùn)三大類(lèi)。當(dāng)堂課的考核有：教師考核、小組互評(píng)、小組自評(píng)；教師考核內(nèi)容為五項(xiàng)：任務(wù)分析情況，實(shí)施方案制定，任務(wù)完成質(zhì)量、分工協(xié)作精神、故障檢測(cè)手段、安全操作規(guī)范、小組總結(jié)。
和很多專(zhuān)業(yè)課一樣，多種教學(xué)方法和全面的評(píng)價(jià)方案，有效保證了教學(xué)效果。
3相關(guān)課教學(xué)
3.1電機(jī)與電氣控制的教學(xué)。
本課程以發(fā)電機(jī)為主題，以工作任務(wù)為導(dǎo)向，以工廠實(shí)用型電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試與維護(hù)情景教學(xué)為主線貫穿全課程，用實(shí)物進(jìn)行直觀性教學(xué)，使學(xué)生感性認(rèn)識(shí)強(qiáng)，理性認(rèn)識(shí)夠。
典型的教學(xué)任務(wù)有三相異步電動(dòng)機(jī)全壓?jiǎn)?dòng)、三相異步電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)動(dòng)控制、三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制、三相異步電動(dòng)機(jī)延時(shí)啟動(dòng)控制（或三相異步電動(dòng)機(jī)Y-降壓?jiǎn)?dòng)）、機(jī)械手控制等。
課程特色是學(xué)生充分利用所學(xué)知識(shí)、網(wǎng)絡(luò)資源、閑瑕時(shí)間作為期三個(gè)月的“繼電控制課程設(shè)計(jì)”。任務(wù)書(shū)要求能夠根據(jù)功能要求選擇個(gè)元器件的類(lèi)型及其型號(hào)；了解個(gè)元器件的工作原理和使用方法；把各元器件連接起來(lái)實(shí)現(xiàn)本課程設(shè)計(jì)的要求。設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求：兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)都存在重載啟動(dòng)的可能，任何一級(jí)傳送帶停止工作時(shí)，其他傳送帶都必須停止工作，控制線路有必要的保護(hù)環(huán)節(jié)，有故障報(bào)警裝置。課程設(shè)計(jì)書(shū)要有課題介紹、題目、摘要、總體方案設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)目的、控制要求、設(shè)計(jì)要求、 硬件選型、主電路原理圖的設(shè)計(jì)、 控制電路原理圖的設(shè)計(jì)、重載保護(hù)電路設(shè)計(jì)、欠壓保護(hù)電路設(shè)計(jì)、總結(jié)。
3.2PLC教學(xué)。
PLC是可編程序邏輯控制器（Programmable Logic Controller）的簡(jiǎn)稱(chēng)，早期是一種開(kāi)關(guān)邏輯控制裝置，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，其控制核心采用微處理器，功能有了極大擴(kuò)展，除了最廣泛的取代傳統(tǒng)的繼電器-接觸器控制的開(kāi)關(guān)量邏輯控制外，還有過(guò)程控制，數(shù)據(jù)處理，通信聯(lián)網(wǎng)與顯示打印，PLC接口采用光電隔離，實(shí)現(xiàn)了PLC的內(nèi)部電路與外部電路的電氣隔離，減小了電磁干擾。
PLC有5種編程語(yǔ)言：
（1）順序功能圖（SFC）。
順序功能圖常用來(lái)編制順序控制類(lèi)程序，包含步、動(dòng)作、轉(zhuǎn)換三個(gè)要素。順序功能編程法是將一個(gè)復(fù)雜的控制過(guò)程分解為小的工作狀態(tài)，這些狀態(tài)按順序連接組合成整體的控制程序。
（2）梯形圖（LD）。
梯形圖沿襲了繼電器控制電路的形式，是在常用的繼電器、接觸器邏輯控制基礎(chǔ)上簡(jiǎn)化了符號(hào)演變而來(lái)的，形象、直觀、實(shí)用，電氣技術(shù)人員容易接受，要求用帶CRT屏幕顯示的圖形編程器才能輸入圖形符號(hào)，是目前用得最多的一種PLC編程語(yǔ)言。
（3）功能塊圖（FBD）。
功能圖編程語(yǔ)言是用邏輯功能符號(hào)組成的功能塊來(lái)表達(dá)命令的圖形語(yǔ)言，與數(shù)字電路中的邏輯圖一樣，極易表現(xiàn)條件與結(jié)果之間的邏輯功能。
（4）指令表（IL）。
采用經(jīng)濟(jì)便攜的編程器將程序輸入到可編程控制器就用指令表，使用的指令語(yǔ)句類(lèi)似微機(jī)中的匯編語(yǔ)言。指令表程序較難閱讀，其中的邏輯關(guān)系很難一眼看出，所以在設(shè)計(jì)時(shí)一般使用梯形圖語(yǔ)言。如果使用手持式編程器，必須將梯形圖轉(zhuǎn)換成指令表后再寫(xiě)入PLC，在用戶程序存儲(chǔ)器中，指令按步序號(hào)順序排列。
（5）結(jié)構(gòu)文本（ST）是文字語(yǔ)言。
編程語(yǔ)言的學(xué)習(xí)是PLC教學(xué)的一項(xiàng)重要內(nèi)容，中間加以不同的應(yīng)用實(shí)例：順序控制電路、常閉觸點(diǎn)輸入信號(hào)的處理，使用多個(gè)定時(shí)器接力定時(shí)的時(shí)序控制電路、三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路、鉆床刀架運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，LED數(shù)碼管顯示設(shè)計(jì)，還經(jīng)常根據(jù)繼電器電路圖設(shè)計(jì)梯形圖。
增加的學(xué)習(xí)情境還常有如下任務(wù)：洗手間的沖水清洗控制、進(jìn)庫(kù)物品的統(tǒng)計(jì)、競(jìng)賽搶答器裝置設(shè)計(jì)、彩燈或噴泉PLC控制；尋找數(shù)組最大值并求和運(yùn)算、電熱水爐溫度控制等。
3.3單片機(jī)。
單片微型計(jì)算機(jī)就是將CPU、RAM、ROM、定時(shí)/計(jì)數(shù)器和多種接口都集成到一塊集成電路芯片上的微型計(jì)算機(jī)。用于示波器、報(bào)警系統(tǒng)、移動(dòng)電話、彩電等日常方面，在智能儀器儀表、工業(yè)控制、家用電器、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域、醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域、工商，金融，科研、教育，國(guó)防航空航天等領(lǐng)域也都有廣泛應(yīng)用。
數(shù)據(jù)大都在單片機(jī)內(nèi)部傳送，運(yùn)行速度快，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高，微型單片化集成了如看門(mén)狗、AD/DA等更多的其它資源。教學(xué)內(nèi)容以80C51為核心講授單片機(jī)的的引腳、存儲(chǔ)器組織結(jié)構(gòu)、典型語(yǔ)句，以實(shí)例應(yīng)用為線索：?jiǎn)螣羰芸亻W爍、P1口外接8只LED發(fā)光二極管模擬彩燈、單片機(jī)做加、減、乘、除運(yùn)算等項(xiàng)目。各子任務(wù)都作硬件電路及工作原理分析、主程序流程圖設(shè)計(jì)、源程序的編輯、編譯、下載、單片機(jī)的I/O接口分配及連接。
教學(xué)采用ISP-4單片機(jī)實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)板，可以完成大量的單片機(jī)學(xué)習(xí)、開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)，對(duì)學(xué)習(xí)單片機(jī)有極大的幫助。該板采用在線可編程的AT89S51單片機(jī)，有程序下載功能，可將編輯、編譯、調(diào)試好的單片機(jī)代碼下載到AT89S51單片機(jī)中。
3.4變頻器技術(shù)及應(yīng)用。
變頻技術(shù)讓學(xué)生熟練掌握各種電力電子器件的工作原理、主要參數(shù)、驅(qū)動(dòng)電路與保護(hù)技術(shù)；掌握交-直-交變頻器、交-交變頻器、諧振型變頻的工作原理和應(yīng)用范圍；掌握脈寬調(diào)制控制、矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制等先進(jìn)技術(shù)；了解變頻器與感應(yīng)電動(dòng)機(jī)組成變頻調(diào)速系統(tǒng)、變頻器與雙饋電機(jī)組成調(diào)速系統(tǒng)、變頻器與同步電動(dòng)機(jī)組成變頻調(diào)速系統(tǒng)，掌握電力電子電機(jī)系統(tǒng)的組成、工作原理、控制方法、運(yùn)行特性等，是強(qiáng)電應(yīng)用和現(xiàn)代技術(shù)推廣的有力體現(xiàn)。
3.5傳感器與自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)。
傳感器技術(shù)代替人的感觀，在各種環(huán)境下應(yīng)用，檢測(cè)技術(shù)是一套有效的反應(yīng)體系，包括信息的獲得、測(cè)量方法、信號(hào)的變換、處理和顯示、誤差的分析以及干擾的抑制、可靠性問(wèn)題等。因此掌握常用傳感器的工作原理、結(jié)構(gòu)、性能，并能正確選用，了解傳感器的基本概念和自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的組成，對(duì)常用檢測(cè)系統(tǒng)有相應(yīng)的分析與維護(hù)能力。對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中主要工藝參數(shù)的測(cè)量能提出合理的檢測(cè)方案，能正確選用傳感器及測(cè)量轉(zhuǎn)換電路組成實(shí)用檢測(cè)系統(tǒng)的初步能力。
教學(xué)過(guò)程進(jìn)行小論文制作，讓學(xué)生提高計(jì)算機(jī)應(yīng)用水平，使學(xué)生從文字處理水平提高到辦公處理水平。對(duì)分節(jié)、目錄、文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)作嚴(yán)格要求。題目如數(shù)字顯示電子稱(chēng)、基于霍爾傳感器的轉(zhuǎn)速表、單片機(jī)電子秤研究、光纖測(cè)溫儀、煙霧報(bào)警器、小車(chē)尋跡設(shè)計(jì)、電熨斗自動(dòng)恒溫系統(tǒng)、電渦流探傷、電感測(cè)厚儀等。
4畢業(yè)論文指導(dǎo)分析
畢業(yè)論文專(zhuān)業(yè)聯(lián)系實(shí)際，通常小型自動(dòng)化系統(tǒng)以單片機(jī)為主，大型自動(dòng)化生產(chǎn)線以PLC為主，系統(tǒng)運(yùn)行動(dòng)力離不開(kāi)電機(jī)，觀察離不開(kāi)傳感器，調(diào)速可用變頻器，綜合所學(xué)，學(xué)生的論文涉及廣泛，有效教學(xué)可對(duì)應(yīng)從如下方面?zhèn)戎刂笇?dǎo)。
4.1立意選題。
根據(jù)實(shí)際和研究方向做好側(cè)重和體現(xiàn)，如“觸摸屏控制的堿液配置系統(tǒng)”和“兩種液體混合裝置的PLC控制系統(tǒng)”的系統(tǒng)性和方向性，“車(chē)庫(kù)自動(dòng)門(mén)的PLC自動(dòng)控制”和“測(cè)速雷達(dá)信號(hào)處理系統(tǒng)”的檢測(cè)指標(biāo)要求等。
4.2材料整合。
在任務(wù)要求明確的基礎(chǔ)上，首先確定相關(guān)技術(shù)指標(biāo)，對(duì)應(yīng)查找并列出論文結(jié)構(gòu)，一份畢業(yè)論文至少含有三到五門(mén)課的內(nèi)容，對(duì)應(yīng)于研究方向進(jìn)行相應(yīng)編排和取舍。
4.3技術(shù)處理。
所搜集圖片的背景往往有水印，要去掉，圖片按要求進(jìn)行不同方向的剪切。圖表里的文字應(yīng)是五號(hào)或小五，注意表格標(biāo)題要單獨(dú)標(biāo)出等等格式要求。流程圖、梯形圖的設(shè)計(jì)與表現(xiàn)。
多種教學(xué)方法和理論聯(lián)系實(shí)際教出具有學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力的學(xué)生，系統(tǒng)的學(xué)習(xí)與應(yīng)用創(chuàng)造練就出具有競(jìng)爭(zhēng)力的學(xué)生，專(zhuān)業(yè)課的有效教學(xué)和畢業(yè)論文的順利設(shè)計(jì)將顯示本專(zhuān)業(yè)沉甸甸的含金量。
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關(guān)鍵詞：電氣自動(dòng)化技術(shù) 應(yīng)用電力系統(tǒng) 發(fā)展前景
中圖分類(lèi)號(hào)： TM712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：
一．引言
我國(guó)對(duì)電氣自動(dòng)化技術(shù)的研究與發(fā)展始于上世紀(jì)50年代，它是一門(mén)綜合性較強(qiáng)的技術(shù)學(xué)科，也是生產(chǎn)現(xiàn)代化的一種標(biāo)志，近些年，計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、電子技術(shù)及嵌入式技術(shù)迅猛發(fā)展，也促進(jìn)了電氣自動(dòng)化技術(shù)在各行各業(yè)的應(yīng)用取得了很大的進(jìn)展。也引發(fā)了工程領(lǐng)域的一場(chǎng)技術(shù)革命。電氣自動(dòng)化讓各個(gè)行業(yè)都走進(jìn)了現(xiàn)代的、先進(jìn)的生產(chǎn)方式與管理領(lǐng)域，走入了自動(dòng)化發(fā)展階段。電力系統(tǒng)的發(fā)展使對(duì)電力的生產(chǎn)、傳輸及計(jì)量等提出了更高的要求，因此，將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)是行業(yè)發(fā)展的必要，自動(dòng)化技術(shù)也是電力行業(yè)的發(fā)展中發(fā)揮出越來(lái)越重要的作用。
二．自動(dòng)化發(fā)展趨勢(shì)。
自動(dòng)控制技術(shù)正趨向于智能化、最優(yōu)化、協(xié)調(diào)化、適應(yīng)化、區(qū)域化發(fā)展。在設(shè)計(jì)分析上日益要求面對(duì)多機(jī)系統(tǒng)模型來(lái)處理問(wèn)題。在理論工具上越來(lái)越多地借助于現(xiàn)代控制理論。在控制手段上日益增多了微機(jī)、電力電子器件和遠(yuǎn)程通信的應(yīng)用，保證了控制操作的高可靠性。在研究人員的構(gòu)成上益需要多“兵種”的聯(lián)合作戰(zhàn)。
自動(dòng)化的發(fā)展則趨向于：
（1）. 由開(kāi)環(huán)監(jiān)測(cè)向閉環(huán)控制發(fā)展，例如從系統(tǒng)功率總加到AGC(自動(dòng)發(fā)電控制)；
（2）. 由高電壓等級(jí)向低電壓擴(kuò)展，例如從EMS(能量管理系統(tǒng))到DMS(配電管理系統(tǒng))；
（3）. 由單個(gè)元件向部分區(qū)域及全系統(tǒng)發(fā)展，例如SCADA(監(jiān)測(cè)控制與數(shù)據(jù)采集)的發(fā)展和區(qū)域穩(wěn)定控制的發(fā)展；
（4）. 由單一功能向多功能、一體化發(fā)展，例如變電站綜合自動(dòng)化的發(fā)展；
（5）. 裝置性能向數(shù)字化、快速化、靈活化發(fā)展，例如繼電保護(hù)技術(shù)的演變；
（6）. 追求的目標(biāo)向最優(yōu)化、協(xié)調(diào)化、智能化發(fā)展，例如勵(lì)磁控制、潮流控制；
（7）. 由以提高運(yùn)行的安全、經(jīng)濟(jì)、效率為完成向管理、服務(wù)的自動(dòng)化擴(kuò)展，例如管理信息系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用。
三．機(jī)電自動(dòng)化中電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用方向。
1. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)的應(yīng)用。
該仿真系統(tǒng)在可提供大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的前提下，還可多種電力系統(tǒng)的暫態(tài)及穩(wěn)態(tài)實(shí)驗(yàn)同步進(jìn)行，還能用以協(xié)助科研人員測(cè)試新裝置，且多種控制裝置都能與其構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，從而為靈活輸電系統(tǒng)及研究智能保護(hù)的控制策略提供了一流的實(shí)驗(yàn)條件。電力系統(tǒng)數(shù)字模擬實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)的引進(jìn)，方便了對(duì)電力系統(tǒng)負(fù)荷動(dòng)態(tài)特性監(jiān)測(cè)、電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)仿真建模等方面進(jìn)行深入研究，從而建成具備混合實(shí)時(shí)仿真環(huán)境的實(shí)驗(yàn)室。
2. 綜合自動(dòng)化技術(shù)與智能保護(hù)的應(yīng)用。
目前，國(guó)內(nèi)的綜合自動(dòng)化領(lǐng)域的研究已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，智能自動(dòng)化保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域的研究相對(duì)處于國(guó)際領(lǐng)先水平，研制的分層式綜合自動(dòng)化裝置能夠適用于各種電壓等級(jí)電站。將國(guó)內(nèi)外最新的人工智能、網(wǎng)絡(luò)通信、微機(jī)新技術(shù)、自適應(yīng)理論、綜合自動(dòng)控制理論等應(yīng)用于電氣自動(dòng)化保護(hù)裝置中，對(duì)電力系統(tǒng)自動(dòng)化保護(hù)的新原理進(jìn)行了研究，可以大大提高電力系統(tǒng)的安全水平，使得新型保護(hù)裝置具有智能控制的特點(diǎn)。
3. 電力系統(tǒng)中人工智能的應(yīng)用。
電力系統(tǒng)及其元件的故障診斷、運(yùn)行分析、規(guī)劃設(shè)計(jì)等方面將模糊邏輯、專(zhuān)家系統(tǒng)以及進(jìn)化理論應(yīng)用到實(shí)際研究，并且結(jié)合電力工業(yè)發(fā)展的需要，開(kāi)展了電力系統(tǒng)智能控制理論與應(yīng)用的研究，同時(shí)也開(kāi)展了在上述實(shí)用軟件研究的基礎(chǔ)上以提高電力系統(tǒng)運(yùn)行與控制的智能化水平。
4. 電力系統(tǒng)配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)。
該技術(shù)采用的模型為最新國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)公共信息模型，輸電網(wǎng)的理論算法采用與配網(wǎng)實(shí)際與高級(jí)應(yīng)用軟件相結(jié)合，負(fù)荷預(yù)測(cè)時(shí)配合應(yīng)用人工智能灰色神經(jīng)元算法進(jìn)行，最后進(jìn)行潮流計(jì)算時(shí)采用配網(wǎng)遞歸虛擬流算法。電力系統(tǒng)配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)取得了重大技術(shù)突破，主要表現(xiàn)在信息配網(wǎng)一體化、高級(jí)應(yīng)用軟件、配網(wǎng)模型、中低壓網(wǎng)絡(luò)數(shù)字方面，最終，解決了載波正在配電網(wǎng)上應(yīng)用的路由、衰耗等技術(shù)難題，正是因?yàn)椴捎脭?shù)字信號(hào)處理技術(shù)，才得以提高了載波接收靈敏度。
四．電氣自動(dòng)化在辦公自動(dòng)化中的應(yīng)用。
1. 辦公系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。
辦公系統(tǒng)主要應(yīng)用于企事業(yè)單位的管理系統(tǒng)等方面，構(gòu)建企業(yè)自動(dòng)化管理系統(tǒng)需要很多技術(shù)的支持，例如計(jì)算機(jī)技術(shù)，通信技術(shù)及自動(dòng)化技術(shù)。自動(dòng)化辦公系統(tǒng)是提高工作效率與管理效率的有效方法，因此，實(shí)施辦公自動(dòng)化信息戰(zhàn)略是企事業(yè)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化辦公的需求與趨勢(shì)。企業(yè)的辦公系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化可以基于軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可基于硬件與軟件相結(jié)合的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是要注意到系統(tǒng)的開(kāi)放性，可擴(kuò)充性及升級(jí)的簡(jiǎn)易性。現(xiàn)行的辦公系統(tǒng)還要具有良好的兼容性，這樣可以有效的節(jié)約系統(tǒng)的資源，還可以節(jié)約成本，在實(shí)際的辦公自動(dòng)系統(tǒng)中已經(jīng)有了很多成功的案例。
2. 辦公自動(dòng)化的技術(shù)平臺(tái)。
當(dāng)前，有代表性的三種主流的辦公自動(dòng)化技術(shù)主要有三種，既LotusDomino/Notes平臺(tái)上辦公自動(dòng)化系統(tǒng)，它也是最早的辦公自動(dòng)化應(yīng)用系統(tǒng)；基于Microsoft平臺(tái)的辦公自動(dòng)化系統(tǒng)模式，主要采用WinNT/2000操作系統(tǒng)，以ASP為開(kāi)發(fā)語(yǔ)言提供內(nèi)容存儲(chǔ)；還有就是基于基于Jsp/Java平臺(tái)的辦公系統(tǒng)，其實(shí)現(xiàn)原理與上一種技術(shù)基本是一樣的，只在是使用的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言上略有不同，且其在系統(tǒng)的維護(hù)上費(fèi)用較高。這三種技術(shù)平臺(tái)在設(shè)計(jì)與實(shí)施辦公自動(dòng)化系統(tǒng)上有不同的應(yīng)用領(lǐng)域，也是推動(dòng)辦公系統(tǒng)自動(dòng)化進(jìn)程的主要技術(shù)。現(xiàn)在已經(jīng)演變出更多的技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)辦公自動(dòng)化。
3. 辦公自動(dòng)化系統(tǒng)的核心功能的實(shí)現(xiàn)。
辦公自動(dòng)化系統(tǒng)的核心功能主要是公文的收文、批閱、流轉(zhuǎn)與存檔等。但在對(duì)公文處理一岙會(huì)涉及到公文的流轉(zhuǎn)，其過(guò)程實(shí)現(xiàn)是較為復(fù)雜的，在開(kāi)發(fā)的過(guò)程中也會(huì)受到很多方面的制約。其中有公文的查閱權(quán)限調(diào)協(xié)，公文的、修改、刪除等操作，都要在辦公自動(dòng)化系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，其中的關(guān)鍵技術(shù)主要有數(shù)字簽名技術(shù)、傳輸加密技術(shù)以及審批身份驗(yàn)證技術(shù)等。辦公自動(dòng)化系統(tǒng)核心功能的劃分與實(shí)現(xiàn)要與客戶的需求分析為依據(jù)，其主要原則則是要達(dá)到理念優(yōu)先、技術(shù)先進(jìn)、功能齊全、性能優(yōu)良、價(jià)格合理。這些也是辦公自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)前的前景與方向。
五．電氣自動(dòng)化在汽車(chē)性能設(shè)計(jì)上的應(yīng)用。
近些年，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)取得了很大的發(fā)展，但是伴隨著汽車(chē)數(shù)量的增加與路況復(fù)雜程度的不斷提高，駕駛的難度也越來(lái)越高，并且開(kāi)始逐漸融入人類(lèi)的能力范疇。當(dāng)前，汽車(chē)駕駛自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)主要借助于計(jì)算機(jī)技術(shù)及控制技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。現(xiàn)在，汽車(chē)的競(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)進(jìn)入了白熱化的狀態(tài)，汽車(chē)生產(chǎn)廠家都下大力氣在汽車(chē)性能的提升上，其中自動(dòng)化就是它發(fā)展的一個(gè)重要方向。駕駛者可以在計(jì)算機(jī)的協(xié)助下將駕駛工作逐漸轉(zhuǎn)移到用自動(dòng)化技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)廠商的大力發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)在提升道路利用率，降低車(chē)輛的制造成本及燃油消耗方面都取得了進(jìn)展與突破，收獲了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
六．發(fā)展前景。
1. 電氣自動(dòng)化工程系統(tǒng)的統(tǒng)一化。統(tǒng)一電氣自動(dòng)化工程系統(tǒng)對(duì)電氣自動(dòng)化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、測(cè)試、開(kāi)機(jī)、維護(hù)都有重要意義。能夠把開(kāi)發(fā)系統(tǒng)從運(yùn)行系統(tǒng)中獨(dú)立出來(lái)，這對(duì)電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，是跨越性的一步，能夠?qū)⑾到y(tǒng)通用化。系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該保證現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)施、監(jiān)管體系、企業(yè)工程的管理數(shù)據(jù)保持共通。
2. 電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)的市場(chǎng)化。產(chǎn)品想長(zhǎng)久的發(fā)展，就要深化制造部門(mén)的體制改革，還要關(guān)注市場(chǎng)化的影響，以便保證產(chǎn)品能夠滿足市場(chǎng)的需要。同時(shí)，企業(yè)不僅要在技術(shù)的開(kāi)發(fā)上投入，還要使零件的配套生產(chǎn)市場(chǎng)化、專(zhuān)業(yè)化。產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)化是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，這對(duì)提升資源配置效率有著顯著的促進(jìn)作用。
3. 電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化接口。采用微軟公司的標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)后，工程的成本大大降低了，成功地實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)資源的共享。考慮到自動(dòng)化系統(tǒng)策劃方案的重要，當(dāng)企業(yè)進(jìn)行系統(tǒng)連接時(shí)，必須采用微軟操作系統(tǒng)，那么這種情況下辦公室使用的就是 IP 系統(tǒng)，管理系統(tǒng)和自動(dòng)化控制之間聯(lián)系的建立就是通過(guò) PC 系統(tǒng)。程序標(biāo)準(zhǔn)化接口使廠家之間的數(shù)據(jù)交換有了保證，解決了通訊產(chǎn)生的難題。
4. 電氣自動(dòng)化工程的生產(chǎn)將更加的安全。安全防范技術(shù)的集成化是電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)的一個(gè)發(fā)展方向，重點(diǎn)就是保證系統(tǒng)的安全。在非安全狀態(tài)下，用戶要如何選擇才能實(shí)現(xiàn)安全。在分析我國(guó)市場(chǎng)的發(fā)展特性后，我們應(yīng)該從最高安全級(jí)別開(kāi)始，逐漸延伸到安全級(jí)別低的領(lǐng)域，硬件設(shè)備與軟件設(shè)備，公共設(shè)施層與網(wǎng)絡(luò)層，實(shí)現(xiàn)對(duì)此系統(tǒng)的安全設(shè)計(jì)的全面研究。
5. 電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)的創(chuàng)新技術(shù)。在我國(guó)電氣自動(dòng)化發(fā)展計(jì)劃的指導(dǎo)之下，隨著市場(chǎng)化的環(huán)境，不斷提升電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)的創(chuàng)新能力。并且企業(yè)不斷吸收創(chuàng)新技術(shù)以提升自身的創(chuàng)新能力，而科研的投入，為電氣自動(dòng)化的創(chuàng)新提供了更加廣闊的空間，加強(qiáng)政策上的扶持，健全、完善機(jī)制對(duì)創(chuàng)新都是非常有利的。目前我國(guó)企業(yè)主要生產(chǎn)一些中低檔次的產(chǎn)品，產(chǎn)品主要服務(wù)于中小型的項(xiàng)目，企業(yè)應(yīng)該打開(kāi)自主創(chuàng)新的新局面，轉(zhuǎn)換經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)模式，逐漸提升創(chuàng)新能力。
電氣自動(dòng)化可以與地球數(shù)字化互相結(jié)合。此設(shè)想包含了自動(dòng)化的創(chuàng)新經(jīng)驗(yàn)，可以把大量的相關(guān)數(shù)據(jù)整體為坐標(biāo)，最終成為一個(gè)電氣自動(dòng)化數(shù)字地球。將信息全部放入計(jì)算機(jī)中，與網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，不管人們?cè)谑裁吹胤剑鶕?jù)地球地理坐標(biāo)，便能知道任何地方的數(shù)據(jù)信息。還可以加強(qiáng)企業(yè)與相關(guān)院校之間的合作。鼓勵(lì)企業(yè)到此專(zhuān)業(yè)的學(xué)校中建立車(chē)間，進(jìn)行技術(shù)生產(chǎn)等，建立學(xué)習(xí)形生產(chǎn)培訓(xùn)基地。還可以走入企業(yè)進(jìn)行教學(xué)。將實(shí)踐能力和理論學(xué)習(xí)結(jié)合在一起。此外，還要與現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系起來(lái)，積極利用已有的科學(xué)技術(shù)。加強(qiáng)專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)，提供研究人員水平等。
七．結(jié)束語(yǔ)
電氣自動(dòng)化技術(shù)我國(guó)有幾十年的發(fā)展歷程，其中經(jīng)過(guò)了多次變革與專(zhuān)業(yè)的調(diào)整，但是由于其應(yīng)用范圍廣泛，在社會(huì)的各種生產(chǎn)層面都會(huì)有所應(yīng)用，與其他科學(xué)技術(shù)相結(jié)合，也對(duì)推動(dòng)了社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展，促進(jìn)了各個(gè)行業(yè)的發(fā)展。電氣自動(dòng)化技術(shù)與其他科學(xué)技術(shù)的結(jié)合與滲透革新了傳統(tǒng)的方法與理念，必將為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到了重要的作用。
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論文摘要：發(fā)電側(cè)AVC子站通過(guò)遠(yuǎn)動(dòng)專(zhuān)線接收內(nèi)蒙省調(diào)AVC主站下發(fā)的電廠側(cè)220KV母線指令。中控單元在充分考慮各種約束條件后，計(jì)算出對(duì)應(yīng)的控制脈沖寬度，以通訊方式下發(fā)至AVC執(zhí)行終端，由執(zhí)行終端輸出增減磁信號(hào)給勵(lì)磁系統(tǒng)（或輸出至DCS），調(diào)節(jié)機(jī)組無(wú)功功率，發(fā)電機(jī)無(wú)功出力與機(jī)端電壓受其勵(lì)磁電流的影響，當(dāng)勵(lì)磁電流發(fā)生改變時(shí)，發(fā)電機(jī)的無(wú)功出力與機(jī)端電壓也隨之增減，并通過(guò)機(jī)端變壓器進(jìn)一步影響到母線電壓的高低，勵(lì)磁電流的增減可通過(guò)改變勵(lì)磁調(diào)節(jié)器(AVR)給定值實(shí)現(xiàn)。
一、
選題背景及其意義
近年來(lái)，隨著我國(guó)電力工業(yè)的迅速發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，電力系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行已成為電力生產(chǎn)的重大課題。必須不斷采用新技術(shù)在保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的前提下，提高電能質(zhì)量、降低網(wǎng)絡(luò)元件中的電能損耗，從而獲得滿足安全運(yùn)行條件下的最大經(jīng)濟(jì)性和最好的電能質(zhì)量。其中電網(wǎng)的自動(dòng)電壓控制及無(wú)功優(yōu)化(簡(jiǎn)稱(chēng)AVC)就是電力生產(chǎn)中提高電能質(zhì)量，降低網(wǎng)損的重要手段。國(guó)家電力調(diào)度中心已經(jīng)把這一項(xiàng)目列入了“十一五規(guī)劃”。
自動(dòng)電壓無(wú)功調(diào)控系統(tǒng)AVC系統(tǒng)將發(fā)電廠母線電壓的調(diào)整由人工監(jiān)控改為自動(dòng)調(diào)控，具有以下意義：
1.提高穩(wěn)定水平：網(wǎng)內(nèi)電廠全部投入裝置后，通過(guò)合理分配無(wú)功，可將系統(tǒng)電壓和無(wú)功儲(chǔ)備保持在較高的水平，從而大大提高電網(wǎng)安全穩(wěn)定水平和機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定水平。
2.改善電壓質(zhì)量：電壓監(jiān)督電壓合格率得到大幅度提高。
3.消除了人為因素引起誤調(diào)節(jié)的情況，有效降低了運(yùn)行人員的工作強(qiáng)度。
二、國(guó)內(nèi)無(wú)功電壓控制現(xiàn)狀
國(guó)內(nèi)目前對(duì)發(fā)電廠無(wú)功電壓的管理考核方式，主要是由調(diào)度中心按照高峰、平谷和低谷等不同時(shí)段劃分母線電壓控制范圍，按季度向各發(fā)電廠下達(dá)曲線指標(biāo)，發(fā)電廠則根據(jù)曲線要求，實(shí)行人工24小時(shí)連續(xù)監(jiān)視盤(pán)表，及時(shí)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)無(wú)功出力，以維持母線電壓在合格范圍內(nèi)。這種沿用了多年的就地分散控制管理模式，在當(dāng)前電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜的形勢(shì)下逐漸暴露出了一些弊端，存在的主要問(wèn)題是：
1.事先給定的電壓曲線和無(wú)功設(shè)備運(yùn)行計(jì)劃是離線確定的，并不能反映電網(wǎng)的實(shí)際情況，按照這種方式進(jìn)行調(diào)節(jié)往往帶來(lái)安全隱患。
2.電網(wǎng)運(yùn)行人員需要時(shí)刻監(jiān)視系統(tǒng)電壓無(wú)功情況，并進(jìn)行人工調(diào)整，工作強(qiáng)度大，而且往往會(huì)造成電網(wǎng)電壓波動(dòng)大;
3.電廠之間，無(wú)功調(diào)節(jié)對(duì)相互母線電壓影響大，無(wú)功調(diào)節(jié)矛盾突出。由于各電廠只關(guān)注自身母線電壓，沒(méi)有從全局角度協(xié)調(diào)無(wú)功分配，電網(wǎng)無(wú)功功率無(wú)謂搬運(yùn)現(xiàn)象突出，經(jīng)常出現(xiàn)無(wú)功環(huán)流現(xiàn)象，造成不必要的有功損耗。各廠、站無(wú)功電壓控制沒(méi)有進(jìn)行協(xié)調(diào)，造成電網(wǎng)運(yùn)行不經(jīng)濟(jì)。
上述問(wèn)題的存在，既增加機(jī)組進(jìn)相深度，影響機(jī)組和電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，也使網(wǎng)損增加，影響經(jīng)濟(jì)性。因此，有必要發(fā)展AVC(自動(dòng)電壓控制)系統(tǒng)，從全局對(duì)電網(wǎng)無(wú)功潮流和發(fā)電機(jī)組無(wú)功功率進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，實(shí)現(xiàn)電廠母線電壓和無(wú)功功率的自動(dòng)調(diào)控，合理協(xié)調(diào)電網(wǎng)無(wú)功分布，以保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，提高電壓質(zhì)量和減少網(wǎng)損，降低運(yùn)行人員勞動(dòng)強(qiáng)度。近幾年來(lái)國(guó)際上幾次重大的電網(wǎng)事故如美加大停電，都有無(wú)功電壓的問(wèn)題造成電壓崩潰，致使電網(wǎng)癱瘓。無(wú)功電壓自動(dòng)控制技術(shù)越來(lái)越引起重視，在華北電網(wǎng)，基于分層分區(qū)控制技術(shù)的二/三次電壓控制技術(shù)在某些電廠逐步進(jìn)入應(yīng)用，而本論文依據(jù)包頭第二熱電廠現(xiàn)場(chǎng)改造的實(shí)際情況，將重點(diǎn)講述電廠側(cè)無(wú)功電壓控制方案在包頭第二熱電廠的應(yīng)用。
三、課題研究的主要內(nèi)容：
發(fā)電廠側(cè)AVC實(shí)施方案
信息來(lái)源:http:/1. 自動(dòng)電壓無(wú)功調(diào)控系統(tǒng)控制方案
在發(fā)電側(cè)增設(shè)一套電壓無(wú)功自動(dòng)調(diào)控系統(tǒng)，與調(diào)度中心共同組成AVC系統(tǒng)，以主站-子站星型網(wǎng)絡(luò)方式運(yùn)行，主站和子站系統(tǒng)之間通過(guò)現(xiàn)有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及數(shù)據(jù)通信網(wǎng)互連并完成信息交換。 發(fā)電側(cè)AVC子站通過(guò)遠(yuǎn)動(dòng)專(zhuān)線接收內(nèi)蒙省調(diào)AVC主站下發(fā)的電廠側(cè)220KV母線指令。中控單元在充分考慮各種約束條件后，計(jì)算出對(duì)應(yīng)的控制脈沖寬度，以通訊方式下發(fā)至AVC執(zhí)行終端，由執(zhí)行終端輸出增減磁信號(hào)給勵(lì)磁系統(tǒng)（或輸出至DCS），調(diào)節(jié)機(jī)組無(wú)功功率，發(fā)電機(jī)無(wú)功出力與機(jī)端電壓受其勵(lì)磁電流的影響，當(dāng)勵(lì)磁電流發(fā)生改變時(shí)，發(fā)電機(jī)的無(wú)功出力與機(jī)端電壓也隨之增減，并通過(guò)機(jī)端變壓器進(jìn)一步影響到母線電壓的高低，勵(lì)磁電流的增減可通過(guò)改變勵(lì)磁調(diào)節(jié)器(AVR)給定值實(shí)現(xiàn)。所以系統(tǒng)的無(wú)功電壓控制通過(guò)勵(lì)磁系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。自動(dòng)電壓調(diào)控系統(tǒng)AVC是通過(guò)改變發(fā)電機(jī)AVR的給定值來(lái)改變機(jī)端電壓和發(fā)電機(jī)輸出無(wú)功的。信息來(lái)自:輸配電設(shè)備網(wǎng)
包頭第二熱電廠300MW機(jī)組自動(dòng)電壓控制(AVC)系統(tǒng)框圖
2.合理的設(shè)備配置方案
2.1.安全可靠的硬件配置
本工程采用中控單元/執(zhí)行終端配置方式，共安裝兩套獨(dú)立的系統(tǒng)，每套設(shè)備配置臺(tái)中控單元（主/備）和2臺(tái)AVC執(zhí)行終端，終端與機(jī)組一對(duì)一配置。AVC子站中控單元接收內(nèi)蒙省調(diào)AVC主站下達(dá)的電廠側(cè)高壓母線電壓指令，在充分考慮各種約束條件后，計(jì)算出對(duì)應(yīng)的控制脈沖寬度，下發(fā)至AVC執(zhí)行終端，執(zhí)行終端輸出增減磁信號(hào)給勵(lì)磁系統(tǒng)，由勵(lì)磁系統(tǒng)調(diào)節(jié)機(jī)組無(wú)功功率。
中控單元有主備功能，主中控單元故障時(shí)，可切換至備用中控單元，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。主中控單元恢復(fù)后，自動(dòng)切回主中控單元控制。
本工程共有中控單元2臺(tái)，執(zhí)行終端2臺(tái)。
2.2.人性化的發(fā)電廠AVC子站軟件配置方案
2.2.1.包括完整的數(shù)據(jù)采集、處理、通信和診斷等各種軟件，應(yīng)具有告警、具體故障內(nèi)容的中文提示及事故記錄功能。軟件配置滿足功能規(guī)范的要求，具有良好的實(shí)時(shí)性和可維護(hù)性。
2.2.2軟件遵循國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，滿足開(kāi)放的要求。
2.1.3.便于用戶的二次開(kāi)發(fā)和在線安裝、生成、修改新的應(yīng)用功能。
2.1.4.配備一套完整的、可運(yùn)行的軟件備份。
2.2.5.系統(tǒng)有較強(qiáng)的防計(jì)算機(jī)病毒、反入侵能力，提供硬件防火墻或其它安全設(shè)施的接入能力。
2.2.6.具備較強(qiáng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，能夠長(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ)運(yùn)行數(shù)據(jù)、運(yùn)行事件、系統(tǒng)參數(shù)和離線電壓設(shè)定曲線等數(shù)據(jù)。
3.對(duì)功能模塊的要求
3.1計(jì)算模塊應(yīng)具有下列功能：
ü
根據(jù)高壓母線電壓調(diào)整量目標(biāo)值計(jì)算電廠對(duì)應(yīng)機(jī)組發(fā)出無(wú)功功率目標(biāo)值。
ü
按照給定的無(wú)功分配策略，將總的無(wú)功目標(biāo)值分配給各臺(tái)機(jī)組。
ü
選擇需要調(diào)整的機(jī)組，給出合適的調(diào)整指令。
ü
自動(dòng)識(shí)別母線檢修，雙母線結(jié)構(gòu)一條母線檢修，控制母線自動(dòng)切換至另一條母線。
3.2.運(yùn)行約束條件：
ü
AVC主站下發(fā)的調(diào)節(jié)信號(hào)突變限值；
ü
AVC主站控制無(wú)效時(shí)間限值；
ü
發(fā)電機(jī)參與調(diào)節(jié)的有功功率限值。
ü
發(fā)電機(jī)在不同的有功出力下對(duì)應(yīng)的無(wú)功功率上下限；
ü
發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓上下限；
ü
發(fā)電機(jī)的機(jī)端電流上下限；
ü
高壓側(cè)母線電壓上下限；
ü
AVR自動(dòng)信號(hào)消失；
ü
實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)波動(dòng)過(guò)于劇烈，超過(guò)設(shè)定值；
ü
實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)不刷新；
ü
省調(diào)通信中斷；
ü
RTU通信故障；
ü
機(jī)組有功越閉鎖值；
ü
機(jī)組無(wú)功越閉鎖值；
ü
機(jī)組機(jī)端電壓越閉鎖值；
ü
機(jī)組機(jī)端電流越閉鎖值；
ü
母線電壓越閉鎖值。
ü
機(jī)端電流耦合校驗(yàn)
AVC子站在滿足以上運(yùn)行約束條件時(shí)，裝置閉鎖輸出并發(fā)出增減閉鎖信號(hào)，一旦運(yùn)行條件正常，增減閉鎖信號(hào)消失，裝置自動(dòng)恢復(fù)正常運(yùn)行。
3.3AVC子站的控制模式
ü
退出：只能工作在研究方式下。
ü
閉環(huán)：AVC主站與子站閉環(huán)運(yùn)行。
ü
開(kāi)環(huán)：AVC子站系統(tǒng)根據(jù)本地設(shè)定電壓運(yùn)行
3.4防誤措施
ü
中控單元計(jì)算錯(cuò)誤時(shí)有保護(hù)措施，能可靠保證不誤輸出。
ü
執(zhí)行終端掉電時(shí)不會(huì)誤輸出。
ü
任一硬件模塊或連線損壞，均不會(huì)造成設(shè)備誤輸出。
ü
防止輸出控制節(jié)點(diǎn)粘死措施，當(dāng)輸出節(jié)點(diǎn)粘死導(dǎo)致輸出控制脈沖過(guò)長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)自動(dòng)切斷控制輸出信號(hào)保證機(jī)組安全。
4.GPS對(duì)時(shí)接口
子站系統(tǒng)提供RS485串口（RS232口備用），可與廠內(nèi)衛(wèi)星定時(shí)系統(tǒng)GPS實(shí)現(xiàn)精確對(duì)時(shí)（對(duì)時(shí)誤差不大于1ms）。
5.自動(dòng)電壓無(wú)功調(diào)控系統(tǒng)調(diào)試中注意問(wèn)題。
自動(dòng)電壓調(diào)控系統(tǒng)的各種限制功能必須與發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)AVR的各種限制以及和發(fā)變組保護(hù)很好的配合。根據(jù)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系各種限制數(shù)據(jù)以及發(fā)電機(jī)P-Q曲線、發(fā)變組保護(hù)定值對(duì)自動(dòng)電壓調(diào)控系統(tǒng)定值進(jìn)合理整定，杜絕配合不好帶來(lái)的不良后果。
試驗(yàn)時(shí)，調(diào)度及電廠運(yùn)行加強(qiáng)監(jiān)視控制點(diǎn)參數(shù)，必要時(shí)，無(wú)條件退出AVC運(yùn)行，并恢復(fù)參數(shù)。 調(diào)試中注意和發(fā)電廠側(cè)進(jìn)相數(shù)據(jù)的配合，調(diào)整中要保證6KV廠用電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，如果調(diào)整中6KV電壓過(guò)低，有必要調(diào)整發(fā)電機(jī)電壓定值。
在無(wú)功調(diào)控設(shè)備中采取措施防止增磁和減磁出口繼電器接點(diǎn)粘連。
四、
研究的難點(diǎn)和重點(diǎn)
（1）
本文著重闡述該系統(tǒng)如何通過(guò)合理的硬件配置實(shí)現(xiàn)安全可靠運(yùn)行、如何實(shí)現(xiàn)人性化、可視化、智能化的軟件系統(tǒng)配置。
（2）
在參數(shù)設(shè)定中，既要保證電網(wǎng)電壓及無(wú)功優(yōu)化問(wèn)題、又要考慮到本廠汽輪發(fā)電機(jī)組在調(diào)節(jié)過(guò)程中的安全穩(wěn)定問(wèn)題，因此AVR執(zhí)行終端的無(wú)功功率調(diào)節(jié)死區(qū)、脈沖計(jì)算斜率、最大脈沖寬度的定值是AVR成功運(yùn)行的關(guān)鍵因素，也是本文的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
（3）自動(dòng)電壓調(diào)控系統(tǒng)的各種限制功能必須與發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)AVR的各種限制以及和發(fā)變組保護(hù)很好的配合。根據(jù)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系各種限制數(shù)據(jù)以及發(fā)電機(jī)P-Q曲線、發(fā)變組保護(hù)定值對(duì)自動(dòng)電壓調(diào)控系統(tǒng)定值進(jìn)合理整定，杜絕配合不好帶來(lái)的不良后果。
五、預(yù)期成果
本課題研究成功投入使用后，將發(fā)電廠母線電壓的調(diào)整由人工監(jiān)控改為自動(dòng)調(diào)控，消除了人為因素引起誤調(diào)節(jié)的情況，有效降低了運(yùn)行人員的工作強(qiáng)度，保證系統(tǒng)電壓低于規(guī)定的最大數(shù)值，以適應(yīng)電力設(shè)備的絕緣水平和避免變壓器過(guò)飽和，并向用戶提供合理的最高水平電壓; 信息來(lái)自:tede.cn 大機(jī)組無(wú)功出力分配必須滿足系統(tǒng)穩(wěn)定的要求，單機(jī)無(wú)功必須滿足P-Q曲線，保證了機(jī)組安全運(yùn)行，盡可能地降低了電網(wǎng)的有功功率損耗，取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。
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中圖分類(lèi)號(hào)：TD989文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-2738（2012）03-0327-01
摘要：煤礦企業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)復(fù)雜，占用人員多，安全性低，推廣自動(dòng)化尤為必要。翟鎮(zhèn)煤礦近年來(lái)生產(chǎn)系統(tǒng)裝備大幅度提高，調(diào)度、通訊、信息、生產(chǎn)系統(tǒng)逐步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)控，減少了下井人員。
關(guān)鍵詞：自動(dòng)化；改造；煤礦；生產(chǎn)
一、生產(chǎn)調(diào)度、通訊綜合信息平臺(tái)建設(shè)
翟鎮(zhèn)煤礦生產(chǎn)調(diào)度、工業(yè)電視、通訊綜合信息平臺(tái)包括生產(chǎn)檢測(cè)、工業(yè)電視系統(tǒng)、程控交換機(jī)和井下無(wú)線通訊、井下人員定位系統(tǒng)。
1.生產(chǎn)檢測(cè)及工業(yè)電視系統(tǒng)。
礦調(diào)度指揮中心設(shè)有KJ70生產(chǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主機(jī)，調(diào)度臺(tái)正前方設(shè)有監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的大屏顯示器，井下各地點(diǎn)設(shè)有監(jiān)控分站和開(kāi)停傳感器，通過(guò)大屏顯示器隨時(shí)顯示實(shí)時(shí)生產(chǎn)情況。工業(yè)電視由井上指揮中心16部監(jiān)視器和井下16部攝像儀組成，通過(guò)光纜傳輸視頻信號(hào)，在重要崗位安裝生產(chǎn)檢測(cè)傳感器和攝像儀24小時(shí)監(jiān)測(cè)監(jiān)控，利用程控電話或無(wú)線通訊進(jìn)行調(diào)度安排。
2.程控交換機(jī)及井下無(wú)線通訊系統(tǒng)。
礦調(diào)度指揮中心設(shè)有第六代新型數(shù)字交換機(jī)，觸摸屏顯示，具有會(huì)議、急呼、錄音查詢等功能。調(diào)度指揮中心四部直通電話與井下電話聯(lián)系，各要害生產(chǎn)場(chǎng)所及崗位均設(shè)防爆電話，確保井下各地點(diǎn)能夠及時(shí)將出現(xiàn)的事故反映到調(diào)度指揮中心，調(diào)度指揮中心將指令下達(dá)到各采區(qū)、地點(diǎn)，將事故控制在最小范圍。
井下無(wú)線通訊系統(tǒng)在井下設(shè)有一個(gè)基站控制器和26個(gè)基站發(fā)射器，通過(guò)光纜與井上無(wú)線通訊主機(jī)連接，無(wú)線通訊主機(jī)與地面程控交換機(jī)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)井上下直接通話，無(wú)需轉(zhuǎn)接。全礦無(wú)線通訊信號(hào)覆蓋井下90%范圍，滿足井下通訊要求。
3.人員定位系統(tǒng)。
人員定位系統(tǒng)主機(jī)設(shè)在調(diào)度指揮中心。井下在各采區(qū)大巷和各工作崗位、采掘工作面安設(shè)分站天線，下井人員隨身攜帶人員定位收發(fā)機(jī)，人員通過(guò)時(shí)分站天線自動(dòng)記錄收發(fā)機(jī)的信號(hào)，傳送到主機(jī)和終端實(shí)現(xiàn)人員定位的目的，隨時(shí)查看人員在井下的位置。當(dāng)井下發(fā)生緊急情況時(shí)，指揮中心值班調(diào)度員下達(dá)撤離命令，向井下收發(fā)機(jī)發(fā)出報(bào)警命令，收發(fā)機(jī)收到報(bào)警命令后，提示人員沿避災(zāi)路線撤離。井下出現(xiàn)緊急情況時(shí)人員按求助按鈕向調(diào)度指揮中心發(fā)出求救信號(hào)，值班調(diào)度員及時(shí)調(diào)度人員前往救援。
通過(guò)生產(chǎn)調(diào)度、工業(yè)電視、通訊綜合信息平臺(tái)可有效掌握井下生產(chǎn)情況，實(shí)現(xiàn)高效調(diào)度，礦井一旦發(fā)生事故，及時(shí)掌握事故時(shí)間、地點(diǎn)、類(lèi)型、人員傷亡等情況，便于值班調(diào)度員在第一時(shí)間發(fā)出撤離人員或救助等指令，將事故損失降到最低程度。
二、安全生產(chǎn)綜合管理三維可視化信息系統(tǒng)
電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展推動(dòng)了礦井生產(chǎn)信息化進(jìn)程，但其礦井生產(chǎn)信息主要以表格與平面圖形信息，在三維可視化方面并沒(méi)有完全實(shí)現(xiàn)，建立安全生產(chǎn)綜合管理三維可視化信息系統(tǒng)，建成三維數(shù)字化礦山，把安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)與井巷工程平面圖結(jié)合起來(lái)，可直觀了解安全監(jiān)測(cè)地點(diǎn)及其監(jiān)測(cè)結(jié)果。主要功能是在常規(guī)CAD軟件功能基礎(chǔ)上增加圖例庫(kù)、線型庫(kù)及元件庫(kù)，具有智能制圖功能，該系統(tǒng)通過(guò)三維立體圖將工程、生產(chǎn)、安全、地質(zhì)等多方面信息直觀綜合地反映出來(lái)，在一個(gè)視圖上較全面地了解礦井安全與生產(chǎn)狀態(tài)，為安全生產(chǎn)管理、調(diào)度指揮、搶險(xiǎn)救災(zāi)提供綜合信息支持。
三、井下運(yùn)輸大巷控制網(wǎng)絡(luò)綜合信息平臺(tái)建設(shè)
針對(duì)原信集閉dos系統(tǒng)易出現(xiàn)調(diào)度錯(cuò)誤的實(shí)際情況，對(duì)信集閉系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，通過(guò)大巷運(yùn)輸測(cè)速傳感器，監(jiān)測(cè)大巷電機(jī)車(chē)運(yùn)輸速度，實(shí)現(xiàn)與信集閉控制相結(jié)合，保證大巷運(yùn)輸不超速；把大巷架線停送電裝置與信集閉結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制。針對(duì)信集閉、泄漏通訊系統(tǒng)調(diào)度指揮機(jī)車(chē)運(yùn)行不直觀情況，安裝視頻監(jiān)控系統(tǒng)，井下運(yùn)輸現(xiàn)狀直觀的傳輸?shù)降孛妗?/p>
大巷運(yùn)輸監(jiān)控實(shí)現(xiàn)了信集閉、視頻監(jiān)控、泄漏通迅相結(jié)合的控制方式，通過(guò)視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、感覺(jué)相結(jié)合，提高了大巷運(yùn)輸控制監(jiān)控效果及大巷運(yùn)輸效率。
四、生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備自動(dòng)化控制改造
翟鎮(zhèn)煤礦建成了井上下設(shè)備視頻監(jiān)視、集中控制于一體的生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)光纜的反饋信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的遠(yuǎn)程控制，把原煤生產(chǎn)系統(tǒng)、壓風(fēng)系統(tǒng)、高壓供電系統(tǒng)、井下排水系統(tǒng)、采區(qū)運(yùn)輸系統(tǒng)等系統(tǒng)的運(yùn)行狀況顯現(xiàn)出來(lái)，在地面通過(guò)工控主機(jī)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)距離集中控制。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)異常情況時(shí)，集控室人員通過(guò)語(yǔ)音報(bào)警或顯示器判斷故障，迅速采取措施，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人值守、減員提效。
1.原煤運(yùn)輸自動(dòng)化控制系統(tǒng)。
實(shí)施原煤運(yùn)輸系統(tǒng)自動(dòng)化改造，在地面可直觀監(jiān)視地面膠帶運(yùn)輸機(jī)、井下采區(qū)膠帶運(yùn)輸機(jī)和給煤機(jī)運(yùn)行情況，通過(guò)監(jiān)控電腦指令進(jìn)行單臺(tái)啟停或連鎖啟停。連鎖啟車(chē)時(shí)設(shè)備按逆煤流順序自動(dòng)啟動(dòng)，連鎖停車(chē)時(shí)膠帶按順煤流順序停車(chē)，降低崗位人員操作不安全因素，減少人員投入，充分發(fā)揮了機(jī)控的功能。
2.高壓供電自動(dòng)化控制系統(tǒng)。
翟鎮(zhèn)煤礦原配電系統(tǒng)采用電磁式繼電保護(hù)，手動(dòng)分合閘送電，準(zhǔn)確率低，無(wú)功補(bǔ)償采用電容補(bǔ)償，功率因數(shù)低。對(duì)其進(jìn)行自動(dòng)化控制改造，將高低壓配電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行總體監(jiān)控，采用永磁式真空斷路器，二次系統(tǒng)采用以CSR系列微機(jī)保護(hù)測(cè)控裝置為主的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，改造后實(shí)現(xiàn)井下供配電系統(tǒng)電氣監(jiān)測(cè)、信號(hào)監(jiān)視、開(kāi)關(guān)分合控制操作、定值設(shè)定等，實(shí)現(xiàn)變電所無(wú)人值守。
3.排水自動(dòng)化控制系統(tǒng)。
排水系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化改造，地面值班人員可直觀監(jiān)視井下泵房?jī)?nèi)排水泵運(yùn)行情況，通過(guò)監(jiān)控電腦指令進(jìn)行單臺(tái)啟停或按程序啟停各臺(tái)排水泵。當(dāng)設(shè)置為自動(dòng)開(kāi)泵時(shí)，根據(jù)水位控制原則，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)水泵的輪換運(yùn)行，延長(zhǎng)了水泵壽命，監(jiān)控裝置根據(jù)水倉(cāng)水位及電網(wǎng)負(fù)荷信息，以“移峰填谷”原則確定開(kāi)停水泵時(shí)間，泵房實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守。
4.壓風(fēng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)。
壓風(fēng)機(jī)房使用的單螺桿壓風(fēng)機(jī)，在集控室上位機(jī)可顯示壓風(fēng)機(jī)壓風(fēng)量、出口壓力、溫度，電機(jī)電流及電壓等參數(shù)，根據(jù)需要隨時(shí)修改參數(shù)，可設(shè)定使用氣壓情況自動(dòng)開(kāi)停，高效節(jié)能，可靠性高，實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守。
5.采區(qū)運(yùn)輸自動(dòng)化控制系統(tǒng)。
采區(qū)運(yùn)輸系統(tǒng)由膠帶機(jī)和給煤機(jī)組成，均采用就地控制，安設(shè)崗位多，控制難度大，電費(fèi)浪費(fèi)，設(shè)備損耗大。按照“井上集中監(jiān)控為主，井下多點(diǎn)監(jiān)測(cè)為輔”原則，在采區(qū)皮帶機(jī)頭安裝可編程控制器，采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)上傳到調(diào)度控制中心，地面工作人員遠(yuǎn)程控制，可實(shí)時(shí)掌握各皮帶和給煤機(jī)的運(yùn)行狀況，實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，避免了由于人為操作造成的失誤，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。
五、應(yīng)用效果
1.可在地面實(shí)時(shí)獲取系統(tǒng)各種運(yùn)行參數(shù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備動(dòng)態(tài)管理，為安全生產(chǎn)、調(diào)度指揮、搶險(xiǎn)救災(zāi)提供綜合信息支持。
2.礦井自動(dòng)化改造后，固定崗位實(shí)現(xiàn)了無(wú)人值守，運(yùn)輸系統(tǒng)取消了崗位工，減少下井人員68人，達(dá)到了減人提效的目的。
參考文獻(xiàn)：
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【摘要】
本文以一個(gè)信息化改造項(xiàng)目為例討論了實(shí)時(shí)系統(tǒng)與信息系統(tǒng)的集成。我曾參加了一個(gè)中等規(guī)模的現(xiàn)代化生產(chǎn)企業(yè)的數(shù)字化改造項(xiàng)目，該企業(yè)擁有4座自動(dòng)化連續(xù)式工作的窯爐，以及8座自動(dòng)化間隙式工作的窯爐以及多臺(tái)半自動(dòng)的中大型輔助機(jī)器。該企業(yè)希望能將這些設(shè)備實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，并且重點(diǎn)要建立起一個(gè)中央監(jiān)控室，能實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)的監(jiān)督和記錄兩大任務(wù)，前者用于防止意外事故，后者可用于向該企業(yè)的決策人員和技術(shù)開(kāi)發(fā)部門(mén)提供信息。
通過(guò)我們的開(kāi)發(fā)組與該企業(yè)相關(guān)人員一起努力，分四個(gè)步驟共同完成了這一工作。第一步是實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)參數(shù)的數(shù)字化輸出；第二步是建立中央監(jiān)控室的監(jiān)督和記錄功能；第三步健全監(jiān)控室的控制功能及相應(yīng)信號(hào)的輸出；第四步則是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備自動(dòng)化控制的數(shù)字信號(hào)接入功能。
我在其中的主要工作有三個(gè)方面：
（1）作為公司開(kāi)發(fā)組和企業(yè)間聯(lián)絡(luò)的橋梁；
（2）負(fù)責(zé)確定該項(xiàng)目中各部分之間的分工，在發(fā)生沖突或出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)提出相應(yīng)的具體解決辦法；
（3）幫助解決與協(xié)調(diào)在工作過(guò)程中出現(xiàn)的各種困難。
【正文】
現(xiàn)代化企業(yè)發(fā)展生產(chǎn)與提高效率的根本途徑之一是加速信息化的進(jìn)程。在所從事的專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中，我參與開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的這家企業(yè)可以認(rèn)為已經(jīng)具有相當(dāng)程度的現(xiàn)代化的基礎(chǔ)了，比如它已擁有4條自動(dòng)化連續(xù)式工作的窯爐、8座自動(dòng)化間隙式工作的窯爐和多臺(tái)半自動(dòng)的中大型輔助機(jī)器。但是這些設(shè)備的自動(dòng)化控制在改造前還主要依靠模擬量控制，也不具備信息與數(shù)據(jù)的記錄、匯總與分析功能。該企業(yè)一方面出于對(duì)今后發(fā)展的需要，希望記錄下這些設(shè)備在工作過(guò)程中連續(xù)的狀態(tài)參數(shù)的變化情況，有運(yùn)行的日志與歷史記錄，以提供給其技術(shù)開(kāi)發(fā)部門(mén)，作為產(chǎn)品質(zhì)量改進(jìn)研究中的參考；進(jìn)一步還可提供給企業(yè)管理部門(mén)決策分析時(shí)的參考。另一方面，企業(yè)希望能夠?qū)υO(shè)備生產(chǎn)狀態(tài)有全面的監(jiān)督和一定的緊急控制與應(yīng)變的能力，能對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的操作意外和設(shè)定不當(dāng)，或者發(fā)生突然的未預(yù)料到的事件，防止造成事故與損失。
我們根據(jù)該企業(yè)的要求，結(jié)合項(xiàng)目的資金、時(shí)間、人員等現(xiàn)實(shí)狀況，再三考慮了該企業(yè)的經(jīng)營(yíng)情況、產(chǎn)品的市場(chǎng)和前景、項(xiàng)目開(kāi)發(fā)所面臨的風(fēng)險(xiǎn)等諸多因素，經(jīng)過(guò)仔細(xì)分析，得出了如下的4條意見(jiàn)：
（l）由于資金的限制，切實(shí)地在相應(yīng)各個(gè)環(huán)節(jié)上節(jié)約成本是相當(dāng)重要的，因此要盡可能地在原有設(shè)施與條件的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，而不是進(jìn)行根本性的替換；
（2）此企業(yè)需要的是“實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)和企業(yè)信息系統(tǒng)的初步集成”，而不是一個(gè)功能相當(dāng)豐富和完善的系統(tǒng)，該企業(yè)現(xiàn)階段既不具備開(kāi)發(fā)這樣一個(gè)系統(tǒng)的能力和條件，也不具備管理維護(hù)和應(yīng)用高級(jí)集成系統(tǒng)的相關(guān)人員，所以，項(xiàng)目的目標(biāo)應(yīng)當(dāng)切合于目前條件下企業(yè)的總體要求。這樣既有利于控制成本，也有利于減少項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)；
（3）由于該企業(yè)的生產(chǎn)情況和資金、人員的限制，項(xiàng)目必須分階段地進(jìn)行。大體上可劃分為如下四個(gè)階段：①實(shí)現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)參數(shù)的數(shù)字化輸出；②建立中央監(jiān)控室的監(jiān)督和記錄功能；③健全中央監(jiān)控的控制功能和相應(yīng)信號(hào)的輸出；④實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備自動(dòng)化控制的數(shù)字信號(hào)接入功能；
（4）參與本項(xiàng)目涉及到的雙方的大多數(shù)人員都不精通對(duì)方的專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域，因此必須在加強(qiáng)互相溝通的同時(shí)，確定明確的分工關(guān)系。
上述四條意見(jiàn)在經(jīng)過(guò)雙方的磋商與研究后，獲得了雙方全體項(xiàng)目參與人員的一致認(rèn)同，成為這個(gè)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)過(guò)程中雙方必須理解與遵循的準(zhǔn)則。
在第一階段，我們開(kāi)展了對(duì)半自動(dòng)的中大型輔助機(jī)器的自動(dòng)化改造。事實(shí)上，該企業(yè)早有這類(lèi)打算，并且已做了相應(yīng)的技術(shù)儲(chǔ)備，因而這一部分的工作由該企業(yè)自身的技術(shù)人員全權(quán)負(fù)責(zé)并加以實(shí)施。項(xiàng)目中所涉及到的所有自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備都已具有依據(jù)狀態(tài)參數(shù)模擬信號(hào)量進(jìn)行控制的能力，對(duì)于所采集到的狀態(tài)參數(shù)模擬量，企業(yè)曾計(jì)劃采用一類(lèi)以模擬信號(hào)遠(yuǎn)程地傳至中央監(jiān)控室，再進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的方案。此方案對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單，但存在著成本較高、遠(yuǎn)傳過(guò)程易受到干擾等不利因素。隨著模數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)備成本的顯著下降和可靠性提高，經(jīng)我們建議和雙方討論，企業(yè)有決心在生產(chǎn)設(shè)備的控制設(shè)備上就地實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)模數(shù)轉(zhuǎn)換，再遠(yuǎn)傳數(shù)字信號(hào)至監(jiān)控室，這一工作同樣地由熟悉這項(xiàng)技術(shù)的企業(yè)技術(shù)人員實(shí)行。
第二階段的工作主要由我方開(kāi)發(fā)組成員負(fù)責(zé)。我們將人員大體上分為3組，第一組主要是根據(jù)企業(yè)長(zhǎng)期累積的資料以及公開(kāi)發(fā)表的相關(guān)技術(shù)，建立起一個(gè)合理有效的模型，其中包括諸如數(shù)據(jù)采樣記錄的間隔時(shí)間，不同生產(chǎn)階段的數(shù)據(jù)處理時(shí)所采用的數(shù)學(xué)模型等數(shù)據(jù)處理的相關(guān)內(nèi)容；第二組負(fù)責(zé)監(jiān)控記錄軟件的輸入輸出接口，用戶圖形界面的選定和設(shè)計(jì)等軟件外圍功能的實(shí)現(xiàn)；第三組則集中力量編寫(xiě)一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)用的、針對(duì)性強(qiáng)和小巧的相關(guān)數(shù)據(jù)記錄的專(zhuān)用數(shù)據(jù)庫(kù)。這一階段是控制質(zhì)量和成本的關(guān)鍵性階段。出于對(duì)成本的考慮，以及根據(jù)數(shù)據(jù)的流量不很大，對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性處理要求不是很高（通常情況下，設(shè)備的實(shí)時(shí)控制仍由原來(lái)的自動(dòng)化系統(tǒng)所承擔(dān)）的實(shí)際情況，中央監(jiān)控室采用了一套有雙機(jī)備份的服務(wù)器作為數(shù)據(jù)處理用的服務(wù)器，另一套同樣有雙機(jī)備份的服務(wù)器作為數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，并且沒(méi)有使用價(jià)格昂貴的商用數(shù)據(jù)庫(kù)，而采用了由自己開(kāi)發(fā)的一個(gè)經(jīng)濟(jì)實(shí)用的專(zhuān)用數(shù)據(jù)庫(kù)。
第三階段可以看成是第二階段的自然延伸，在第二階段成功的基礎(chǔ)上，利用第二階段模塊處理后所獲得的數(shù)據(jù)，依據(jù)設(shè)備的多種臨界指標(biāo)，進(jìn)行相應(yīng)的判斷，允許在緊急情況下，發(fā)出相應(yīng)的警報(bào)，并同時(shí)依據(jù)設(shè)備本身的相應(yīng)緊急情況處理辦法，發(fā)出控制信號(hào)加以處理實(shí)現(xiàn)。這一階段的關(guān)鍵有兩方面內(nèi)容：一個(gè)問(wèn)題是要求數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換設(shè)備擁有相對(duì)較高的可靠性與可用性，另一個(gè)問(wèn)題是要注意做好與自動(dòng)化設(shè)備原有控制系統(tǒng)的自我保護(hù)功能的配合協(xié)調(diào)工作。
第四階段則仍然由該企業(yè)的技術(shù)人員為主實(shí)施，在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中主要是解決好第三階段所遇到的上述兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。對(duì)于第一個(gè)問(wèn)題，使用了更好的設(shè)備和部件來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)模轉(zhuǎn)換和動(dòng)態(tài)控制；對(duì)于第二個(gè)問(wèn)題，則在控制設(shè)備中設(shè)立了優(yōu)先級(jí)判斷，使自我保護(hù)裝置的啟動(dòng)優(yōu)先級(jí)離開(kāi)中央監(jiān)控室（由于自我保護(hù)啟動(dòng)速度更快，但是功能較弱）而加以解決。
從總的項(xiàng)目實(shí)施進(jìn)程上來(lái)看，一、四兩個(gè)階段相連貫，二、三兩個(gè)階段相連貫，而它們之間則可并行地進(jìn)行，從而滿足了時(shí)間進(jìn)度上的要求。
【關(guān)鍵詞】S7-200PLC；PID；溫度控制
一、引言
自動(dòng)過(guò)程控制系統(tǒng)是指將被控量為溫度、壓力、流量、成份等類(lèi)型的過(guò)程變量保持在理想的運(yùn)行值的系統(tǒng)。過(guò)程實(shí)際上是動(dòng)態(tài)的。變化總是會(huì)出現(xiàn)，此時(shí)如果不采取相應(yīng)的措施，那些與安全、產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)率有關(guān)的重要變量就不能滿足設(shè)計(jì)要求[1]。PID控制是過(guò)程控制領(lǐng)域中應(yīng)用最普遍的控制規(guī)律。在一個(gè)實(shí)際的PID控制系統(tǒng)中， PID控制的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)改變調(diào)節(jié)器參數(shù)來(lái)完成的。參數(shù)設(shè)置的合理，溫度控制就能達(dá)到既快又穩(wěn)的效果；反之，就達(dá)不到所需溫控精度[2]。因此，對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)合，如何選擇PID 參數(shù)深受人們重視。
二、PID溫度控制系統(tǒng)
本溫度控制系統(tǒng)的給定值（目標(biāo)值）可以預(yù)先設(shè)定后直接輸入到回路中；過(guò)程變量由在受熱體中的Pt100測(cè)量并經(jīng)溫度變送器給出，為單極性電壓模擬量；輸出值是送至加熱器的電壓，其允許變化范圍為最大值的0% 至100%。
欲使受熱體維持一定的溫度，則需一風(fēng)扇不斷給其降溫。這就需要同時(shí)有一加熱器以不同加熱量給受熱體加熱，這樣才能保證受熱體溫度恒定。
面板中的Pt100為熱電偶，用來(lái)監(jiān)測(cè)受熱體的溫度，并將采集到的溫度信號(hào)送入變送器，再由變送器輸出單極性模擬電壓信號(hào)，到模擬量模塊，經(jīng)內(nèi)部運(yùn)算處理后，輸出模擬量電流信號(hào)到調(diào)壓模塊輸入端，調(diào)壓模塊根據(jù)輸入電流的大小，改變輸出電壓的大小，并送至加熱器。為了使溫度變送器正常工作，還要對(duì)其參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。在基本狀態(tài)下按鍵并保持約2秒鐘，即進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置狀態(tài)。在參數(shù)設(shè)置狀態(tài)下按鍵，儀表將依次顯示各參數(shù)，例如上限報(bào)警值HIAL、參數(shù)鎖Loc等等，對(duì)于配置好并鎖上參數(shù)鎖的儀表，只出現(xiàn)操作工需要用到的參數(shù)。用、、等鍵可修改參數(shù)值，按鍵并保持不放，可返回顯示上一參數(shù)。先按鍵不放接著再按鍵可退出設(shè)置參數(shù)狀態(tài)。如果沒(méi)有按鍵操作，約30秒鐘后會(huì)自動(dòng)退出設(shè)置參數(shù)狀態(tài)。需要設(shè)定的參數(shù)有 CTRL=0 ，SN=21，DIL=000.0 ，DIH=100.0 ，DIP=1。
圖1 溫度控制系統(tǒng)
三、基于S7-200?PLC的PID控制
S7-200?PLC是西門(mén)子公司的可編程控制器，這一系列產(chǎn)品可以滿足多種多樣的自動(dòng)化控制要求，由于具有緊湊的設(shè)計(jì)、良好的擴(kuò)展性、低廉的價(jià)格以及強(qiáng)大的指令，使得S7-200?PLC可以滿足小規(guī)模的控制要求。此外，豐富的CPU類(lèi)型和電壓等級(jí)使其在解決用戶的工業(yè)自動(dòng)化問(wèn)題時(shí)，具有很強(qiáng)的是適用性[3]。
S7-200?PLC包括一個(gè)單獨(dú)的CPU，或者帶有各種各樣的可選擴(kuò)展模塊。S7-200?CPU模塊包括一個(gè)中央處理單元（CPU）、電源以及數(shù)字量I/O點(diǎn)，這些都被集成在一個(gè)緊湊、獨(dú)立的設(shè)備中。CPU負(fù)責(zé)執(zhí)行程序和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，以便對(duì)工業(yè)自動(dòng)化控制任務(wù)或過(guò)程進(jìn)行控制；輸入和輸出是系統(tǒng)的控制點(diǎn)；輸入部分從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中采集信號(hào)，輸出部分則控制泵、電機(jī)、以及控也過(guò)程中的其他設(shè)備；電源向CPU?及其所連接的任何設(shè)備提供電力[4]。溫度控制系統(tǒng)I/O分配如表1所示。
四、結(jié)束語(yǔ)
本文介紹了西門(mén)子S7-200 PLC在溫度PID控制中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試表明，本系統(tǒng)具有可靠性高， 監(jiān)控方便等優(yōu)點(diǎn)。由于PLC在工業(yè)領(lǐng)域使用的普遍性，該系統(tǒng)有很大的使用范圍。
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作者簡(jiǎn)介：
論文摘要：本文說(shuō)明了各種變電站綜合自動(dòng)化裝置的硬件具有相同的典型結(jié)構(gòu)，討論了模擬量的輸入／輸出回路，開(kāi)關(guān)量輸入及輸出電路，微型機(jī)系統(tǒng)和變電站綜合自動(dòng)化算法，人機(jī)對(duì)話、、通信和電源插件，操作回路等各部分培訓(xùn)的內(nèi)容、作用和培訓(xùn)方法，并具體介紹了測(cè)控裝置。
在變電站綜合自動(dòng)化培訓(xùn)教學(xué)中，學(xué)員要熟悉變壓器、線路、電容器等設(shè)備的保護(hù)裝置、測(cè)控裝置、保護(hù)測(cè)控裝置及各種自動(dòng)控制裝置。若在每個(gè)具體裝置中都全面介紹裝置的結(jié)構(gòu)和工作原理，不但重復(fù)太多，浪費(fèi)時(shí)間，而且也不容易全面深人地介紹清楚，且不利于學(xué)員理解掌握。因此在培訓(xùn)中，都要對(duì)各種裝置的共性部分進(jìn)行統(tǒng)一介紹，即介紹裝置的基本結(jié)構(gòu)、原理與接線。下面就裝置部分教學(xué)培訓(xùn)工作進(jìn)行IV"結(jié)，與大家分享。
一、裝置的典型硬件結(jié)構(gòu)
裝置部分教學(xué)培訓(xùn)中，首先要把裝置的典型硬件結(jié)構(gòu)弄清楚。成套的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)等裝置都是由若干模塊組成的，它們的硬件結(jié)構(gòu)都是大同小異，所不同的是軟件及硬件模塊化的組合與數(shù)量不同。一個(gè)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中各種子系統(tǒng)的典型硬件結(jié)構(gòu)主要包括模擬量輸人/輸出回路、開(kāi)關(guān)量輸人/輸出回路、微機(jī)系統(tǒng)、人機(jī)對(duì)話接口回路、通信回路和電源，如圖1所示。
裝置采用統(tǒng)一硬件平臺(tái)，變電站綜合自動(dòng)化裝置硬件采用整體面板、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱。裝置強(qiáng)弱電徹底分離，CPU板采用印刷板、表面裝貼技術(shù)，提高了裝置的可靠性。可自檢和互檢，同時(shí)減少各部分的關(guān)聯(lián)性。通信接口方式選擇靈活，與變電站自動(dòng)化系統(tǒng)配合，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方定值修改和切換、事件記錄及錄波數(shù)據(jù)上傳、壓板遙控投退和遙測(cè)、遙信、遙控跳合閘。可通過(guò)變電站監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)保護(hù)裝置所具有的功能實(shí)施全遙控操作。裝置采用統(tǒng)一軟件平臺(tái)，縮短了產(chǎn)品的研發(fā)周期，延長(zhǎng)了產(chǎn)品的市場(chǎng)生命周期，從“作坊生產(chǎn)階段”進(jìn)人到“大規(guī)模生產(chǎn)階段”。裝置采用統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫(kù)處理，在設(shè)計(jì)裝置功能模塊時(shí)提煉不同功能應(yīng)用信息的共性，建立一個(gè)統(tǒng)一的應(yīng)用功能數(shù)據(jù)機(jī)構(gòu)模塊，包含每種功能所需的一切信息，形成功能程序的統(tǒng)一的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，降低了功能模塊程序開(kāi)發(fā)的難度，提高了功能模塊程序的可靠性。
二、模擬量的輸入/輸出回路
1.模擬量的輸入電路
變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)采集的一次設(shè)備的電流、電壓、有功功率、無(wú)功功率、溫度等都是屬于模擬量，由于微機(jī)只能識(shí)別數(shù)字量，故模擬信號(hào)必須轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)才能輸人到微機(jī)中進(jìn)行處理。典型的模擬量輸人電路的結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示，主要包括電壓形成電路、低通濾波電路、采樣電路、多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)及A/D變換芯片五部執(zhí)電壓形成電路除了起電量變換作用外，另一個(gè)重要作用是將一次設(shè)備的電流互感器TA、電壓互感器TV的二次回路與微機(jī)A/D轉(zhuǎn)換系統(tǒng)完全隔離，提高抗干擾能力。通過(guò)低通濾波器與采樣定理、采樣保持器、模擬量多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、模/數(shù)變換(A/D)的詳細(xì)講解，使學(xué)員熟悉模擬量輸人電路如何隔離、規(guī)范輸入電壓及完成模/數(shù)變換、與CPU接口，完成數(shù)據(jù)采集任務(wù)。
為了使學(xué)員更好地理解和掌握培訓(xùn)內(nèi)容，講變換器時(shí)向?qū)W員展示變換器插件實(shí)物，講清楚變換器的輸人信號(hào)和輸出信號(hào)。講解低通濾波時(shí)也將實(shí)物插件展示給學(xué)員，理論聯(lián)系實(shí)際，可取得很好的培訓(xùn)效果。
2模擬量輸出電路
培訓(xùn)中簡(jiǎn)要說(shuō)明模擬量輸出電路的組成、數(shù)/模(D/A)轉(zhuǎn)換器工作原理。模擬量輸出電路的作用是把微型機(jī)系統(tǒng)輸出的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量輸出，該任務(wù)主要由數(shù)/模(D/A)變換器來(lái)完成。由于D/A轉(zhuǎn)換器需要一定的轉(zhuǎn)換時(shí)間，在轉(zhuǎn)換期間，輸人待轉(zhuǎn)換的數(shù)字量應(yīng)該保持不變，而微型機(jī)系統(tǒng)輸出
的數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)總線上穩(wěn)定的時(shí)間很短，因此在微機(jī)系統(tǒng)與D/A換器間必須用鎖存器來(lái)保持?jǐn)?shù)字量的穩(wěn)定，經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換器得到的模擬信號(hào)一般要經(jīng)過(guò)低通濾波器，使其輸出波形平滑，同時(shí)為了能驅(qū)動(dòng)受控設(shè)備，可以采用功率放大器作為模擬量輸出的驅(qū)動(dòng)電踐 D/A轉(zhuǎn)換器的作用是將二進(jìn)制的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的模擬量，其主要部件是電阻開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)和集成運(yùn)算放大器。
三、開(kāi)關(guān)量輸入及輸出電路
開(kāi)關(guān)量輸人、輸出電路是非常重要的教學(xué)內(nèi)容。學(xué)員只有明白了斷路器、變壓器分接頭的位置狀態(tài)是如何被采集和輸出后才能更好地工作。
在變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集中，除模擬信號(hào)外，還有大量的以二進(jìn)制數(shù)字變化為特點(diǎn)的信號(hào)，如隔離開(kāi)關(guān)、斷路器的狀態(tài)，按鈕、普通的開(kāi)關(guān)、刀閘、斷路器的觸點(diǎn)以及人機(jī)聯(lián)系的功能鍵的狀態(tài)等，稱(chēng)為開(kāi)關(guān)量。
1.開(kāi)關(guān)量輸入電路
開(kāi)關(guān)量輸入電路的基本功能就是將變電站內(nèi)需要的狀態(tài)信號(hào)引人微機(jī)系統(tǒng)，如斷路器狀態(tài)、繼電保護(hù)信號(hào)等。開(kāi)關(guān)量輸人電路由消抖濾波電路、信號(hào)調(diào)節(jié)電路、控制邏輯電路、驅(qū)動(dòng)電路、地址譯碼電路、隔離電路等組成。培訓(xùn)中講清消抖濾波電路與信號(hào)調(diào)節(jié)電路、電隔離技術(shù)的應(yīng)用、驅(qū)動(dòng)控制與端口地址譯碼問(wèn)題，特別是要了解簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)量輸人電路。開(kāi)關(guān)量信號(hào)都是成組并行輸人(出)微機(jī)系統(tǒng)的，每組一般為微機(jī)系統(tǒng)的字節(jié)，即8， 16或32位，對(duì)于斷路器、隔離開(kāi)關(guān)等開(kāi)關(guān)量的狀態(tài)，體現(xiàn)在開(kāi)關(guān)量信號(hào)的每一位上，如斷路器的分、合兩種工作狀態(tài)，可用0， 1表示。簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)量輸人電路包括斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的輔助觸點(diǎn)、跳合閘位置繼電器觸點(diǎn)、有載調(diào)壓變壓器的分接頭位置等輸入、外部裝置閉鎖重合閘觸點(diǎn)輸人、裝置上連接片位置輸入等回路。
2開(kāi)關(guān)量輸出回路
開(kāi)關(guān)量輸出電路主要是將CPU送出的數(shù)字信號(hào)或數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、控制或調(diào)節(jié)，如斷路器跳閘命令和屏幕顯示、報(bào)警信號(hào)等。開(kāi)關(guān)量輸出電路與輸人電路基本一樣。簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)量輸出主要包括保護(hù)的跳閘出口以及本地和中央信號(hào)等，一般都采用并行接口的輸出來(lái)控制有觸點(diǎn)繼電器(干簧或密封小中間繼電器)的方法，但為提高抗干擾能力，最好也經(jīng)過(guò)一級(jí)光電隔離。
四、微型機(jī)系統(tǒng)和變電站綜合自動(dòng)化算法
微型機(jī)系統(tǒng)的CPU是由一片大規(guī)模集成電路芯片制成，不僅能進(jìn)行算法邏輯運(yùn)算，還能執(zhí)行各種控制功能。配備一定容量的存儲(chǔ)器、輸人/輸出設(shè)備的接口電路及系統(tǒng)總線。計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)都應(yīng)具有數(shù)據(jù)采集和輸出控制部分，這兩個(gè)部分構(gòu)成了基本測(cè)控單元的主要內(nèi)容。數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)是一種經(jīng)過(guò)優(yōu)化后用于處理實(shí)時(shí)信號(hào)的微控制器。
在變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)對(duì)采樣值進(jìn)行分析、計(jì)算得到所需的電流、電壓的有效值和相位以及有功功率、無(wú)功功率等量，或者算出它們的序分量，或者線路和元件的視在阻抗，或者某次諧波的大小和相位等，并根據(jù)這些參數(shù)的計(jì)算結(jié)果以及定值，通過(guò)比較判斷決定裝置的動(dòng)作行為，而完成上述分析計(jì)算和比較判斷以實(shí)現(xiàn)各種預(yù)期功能的方法就稱(chēng)為變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)算法。其主要任務(wù)是如何從包含有噪聲分量的輸入信號(hào)中快速、準(zhǔn)確地計(jì)算出所需的各種電氣量參數(shù)。培訓(xùn)中要說(shuō)明研究算法的目的主要是提高運(yùn)算的精確度和提高運(yùn)算的速度。算法的運(yùn)算速度將影響自動(dòng)化裝置檢測(cè)量的檢測(cè)和自動(dòng)化裝置的動(dòng)作速度。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中保護(hù)和監(jiān)控對(duì)算法有不同要求。
轉(zhuǎn)貼于 五、人機(jī)對(duì)話、通信和電源插件
1.人機(jī)時(shí)話
人機(jī)對(duì)話的主要內(nèi)容有顯示畫(huà)面與數(shù)據(jù)(包括時(shí)間、日期);單線圖的狀態(tài)、潮流信息;報(bào)警畫(huà)面與提示信息;事件順序記錄。事故記錄;趨勢(shì)記錄;裝置工況狀態(tài)顯示;保護(hù)整定值;控制系統(tǒng)的配置顯示，包括退出運(yùn)行的裝置的顯示以及信號(hào)流程圖表;值班記錄;控制系統(tǒng)的設(shè)定顯示等。主要介紹人機(jī)對(duì)話微型機(jī)系統(tǒng)的硬件原理、鍵盤(pán)響應(yīng)電路、屏幕(液晶)顯示電路、打印機(jī)的接口電路、多機(jī)通信和巡檢開(kāi)關(guān)、人機(jī)對(duì)話插件等。重點(diǎn)講清人機(jī)界面操作和命令菜單使用說(shuō)明。
2.通信插件
通信插件承擔(dān)著裝置的管理和通信任務(wù)，是承接裝置與夕卜界通信及交換信息的管理插件，如與面板、PC調(diào)試軟件、監(jiān)控后臺(tái)、工程師站、遠(yuǎn)動(dòng)、打印機(jī)等的聯(lián)系，根據(jù)保護(hù)的配置組織上送遙測(cè)、遙信、SOE、事件報(bào)文和錄波信息等。通信插件可根據(jù)需要設(shè)置有Lan網(wǎng)口、以太網(wǎng)口、RS485口和RS232口，滿足不同監(jiān)控和遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的要求。另外，還設(shè)置有GPS對(duì)時(shí)功能，可滿足網(wǎng)絡(luò)對(duì)時(shí)和脈沖對(duì)時(shí)方式的要求。
3.電源插件
每個(gè)裝置均有一個(gè)獨(dú)立的開(kāi)關(guān)電源，向其他插件供電，此開(kāi)關(guān)電源與插件面板構(gòu)成電源插件(又叫電源模件)。培訓(xùn)中要重點(diǎn)說(shuō)明輸出電壓的作用。輸出電壓十SV為CPU及其外圍芯片提供工作電源;15V為模擬輸人回路運(yùn)放提供工作電源;+24V為開(kāi)出、開(kāi)人回路提供電源。
六、操作回路
培訓(xùn)中分兩個(gè)方面介紹操作回路。一是介紹斷路器操作回路的原理框圖，讓學(xué)員明白操作回路的基本原理;二是讓學(xué)員看懂實(shí)際的操作回路。
1斷路器操作回路的原理框圖
首先介紹斷路器操作回路總體上分為合閘回路和跳閘回路兩大部分，介紹合閘回路和跳閘回路的工作過(guò)程。手動(dòng)操作時(shí)可選擇遙控操作或就地操作。當(dāng)就地/遙控選擇開(kāi)關(guān)打至遙控”位置時(shí)在后臺(tái)機(jī)上手動(dòng)遙控操作;當(dāng)就地/遙控選擇開(kāi)關(guān)打至“就地”位置時(shí)工作人員在裝置上就地操作斷路器。然后介紹自動(dòng)操作時(shí)保護(hù)接點(diǎn)通過(guò)連接壓板直接接人控制電源進(jìn)行斷路器操作，并介紹防跳回路的作用和原理。最后介紹位置信號(hào)、控制回路斷線和事故信號(hào)。
2.斷路器操作回路實(shí)例
斷路器操作回路的原理框圖與實(shí)際操作回路還有一些距離，為了學(xué)員更好地工作，還需要講解斷路器實(shí)例操作回路，如南瑞繼保電氣有限公司RSC-941A型裝置操作回路和南自IOKV線路保護(hù)測(cè)控柜斷路器操作回路。
七、測(cè)控裝置
測(cè)控裝置用于各種電壓等級(jí)的變電站中，綜合考慮變電站對(duì)數(shù)據(jù)采集、處理的要求，以微機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、控制、信號(hào)等功能。采用現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控網(wǎng)絡(luò)與安裝于控制室的中心設(shè)備連接，依靠變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的間隔測(cè)控單元實(shí)現(xiàn)全變電站的監(jiān)控。裝置完全按照間隔單元實(shí)現(xiàn)測(cè)量、記錄、監(jiān)視、控制等功能，能夠滿足各種電壓等級(jí)的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的要求。
1.測(cè)控裝置硬件結(jié)構(gòu)與功能
測(cè)控裝置主要由交流變換插件、CPU插件、顯示面板、通訊插件、開(kāi)入開(kāi)出插件、電源插件等模塊構(gòu)成。測(cè)控裝置功能有開(kāi)關(guān)量變位遙信;電壓、電流的模擬量輸入;斷路器遙控分合，空接點(diǎn)輸出，出口動(dòng)作保持時(shí)間可程序設(shè)定;脈沖累加單元，空接點(diǎn)開(kāi)入;遙控事件記錄及事件SOE;支持行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)通訊接口。
2.PSR650系列數(shù)字式綜合測(cè)控裝置
PSR650系列數(shù)字式綜合測(cè)控裝置適用于各電壓等級(jí)變電站等測(cè)量控制領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)四遙及同期合閘等自動(dòng)功能。
PSR650系列數(shù)字式綜合測(cè)控裝置為19英寸機(jī)箱裝置配置，2一3塊交流采集模件(AC)，共采集12路電流、12路電壓、1塊直流溫度采集模件(DC， TDC)可選，共12路采集、2塊數(shù)字量采集模件(DI)，共40路采集(包括脈沖量采集);2塊智能控制模件(OUT)，共20路開(kāi)接點(diǎn)輸出;CPU模件、POWER模件各一塊。該裝置插件圖如圖3所示。
PSR652數(shù)字式綜合測(cè)控單元面板由液晶顯示屏、二級(jí)管指示灶復(fù)歸按鈕和鍵盤(pán)等四部分組成。PSR 650系列數(shù)字式綜合測(cè)控裝置的鍵盤(pán)操作和液晶顯示界面采用對(duì)話框結(jié)合菜單式操作方式。
八、總結(jié)
[關(guān)鍵詞]并倉(cāng)；電纜網(wǎng)絡(luò)；饋線自動(dòng)化；配電自動(dòng)化
中圖分類(lèi)號(hào)：TM713 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）03-0086-02
引言
配電系統(tǒng)連接著廣大用電用戶和供電系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)智能配電是未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)。隨著科技迅猛發(fā)展，以前人工去除故障越來(lái)越不滿足社會(huì)發(fā)展的需要。近年來(lái)政府對(duì)配電系統(tǒng)越來(lái)越重視并投入了大量的研究和實(shí)踐，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。本論文將智能分布式FA結(jié)合配電網(wǎng)中，減少了故障線路之間的連帶反應(yīng)，正確定位故障地點(diǎn)，對(duì)用戶用電有著極大的便利。對(duì)未來(lái)配電自動(dòng)化的全面實(shí)施奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，鋪平了道路。
就目前而言，我國(guó)電力系統(tǒng)的發(fā)展快捷，配電網(wǎng)建設(shè)初步成效。雖然各個(gè)城市實(shí)施了成效斐然的配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)，但電力事故的頻繁發(fā)生，電工的人生安全保障以及配電網(wǎng)絡(luò)的故障切除表明當(dāng)前配電領(lǐng)域的技術(shù)性能還待加強(qiáng)，智能的配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)更適應(yīng)當(dāng)前電力系統(tǒng)的需要。
1 FA系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
FA是個(gè)系統(tǒng)，由若干臺(tái)設(shè)備構(gòu)成，主要用于10kV環(huán)網(wǎng)的故障定位、故障隔離、供電恢復(fù)。當(dāng)饋線網(wǎng)絡(luò)上發(fā)生故障后，智能分布式配電終端采用對(duì)等式的光纖通信網(wǎng)絡(luò)互相通信，緊接著收集相關(guān)配電終端的相關(guān)信息，然后經(jīng)比較定位發(fā)生故障的區(qū)段，接著斷路器或負(fù)荷開(kāi)關(guān)切斷故障區(qū)段， 完成故障隔離動(dòng)作，并且恢復(fù)非故障區(qū)間供電，最后將事故信息處理結(jié)果上報(bào)主站。
智能分布式配電終端由控制單元和常規(guī)配電終端組成，常規(guī)配電終端主要將數(shù)據(jù)量采集和控制命令下發(fā)功能，智能分布式饋線自動(dòng)化控制單元主要實(shí)現(xiàn)通信、信息量轉(zhuǎn)發(fā)、故障判斷、故障隔離、非故障區(qū)恢復(fù)供電功能。
2 實(shí)驗(yàn)儀器
ZD30C故障診斷控制器的主要功能等同于通訊管理機(jī)和FA模塊的集成，故障診斷控制器一般安裝于環(huán)網(wǎng)的K型站 ，同K型站的MU通訊，采集該環(huán)網(wǎng)的信息，并且與故障診斷采集器（ZD30M）配合實(shí)現(xiàn)故障診斷恢復(fù)。
ZD30M故障診斷采集器的主要功能等同于測(cè)控裝置和FA模塊的集成。 同時(shí)ZD30M故障診斷采集安裝于箱式變電站、環(huán)網(wǎng)柜內(nèi)。對(duì)配電線路進(jìn)行監(jiān)測(cè)、故障診斷、記錄、恢復(fù)等。
如果是P型站，還要通過(guò)通訊的方式將DTU的各種信號(hào)采集上來(lái)，然后通過(guò)內(nèi)部規(guī)約的方式轉(zhuǎn)發(fā)給電源站的ZD30C終端。
ZD30C故障診斷控制器和常規(guī)配電終端DTU采用串口通信 ，采用使用部頒IEC101或IEC104規(guī)約等。
結(jié)合市區(qū)公司網(wǎng)架特點(diǎn)，選擇典型的配電網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，應(yīng)用智能分布式配電終端，按照智能分布式FA在電源點(diǎn)并倉(cāng)條件下的動(dòng)作策略，編制典型的動(dòng)作邏輯和動(dòng)作方案，保證在配電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，智能自主的實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)FA。
3最遠(yuǎn)過(guò)流信號(hào)翻轉(zhuǎn)點(diǎn)判定故障串
并倉(cāng)電纜網(wǎng)絡(luò)中的饋線自動(dòng)化中智能分布式FA系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)，通用出口并倉(cāng)模式。由變電站1由母線傳輸單側(cè)并倉(cāng)，接雙串手拉手環(huán)網(wǎng)配電至其他變電站，本實(shí)驗(yàn)滿足常平站和河南站模式，出口單側(cè)并倉(cāng)，共六個(gè)配電站進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分別置分段點(diǎn)與配變站3的左側(cè)與配變站6的左側(cè)，具體如下圖1所示：
正常供電情況下，分段點(diǎn)左側(cè)并倉(cāng)，由變電站1（甲斷路器控制）送電至各配電站用戶，分段點(diǎn)右側(cè)由其他母線供電，在這種情況之下供電系統(tǒng)正常工作。ZD30M裝置集控制器和RTU功能為一體，采用類(lèi)GOOSE式的通信機(jī)制，每臺(tái)控制器都采集信息相同，形成統(tǒng)一的遙信數(shù)據(jù)庫(kù)。當(dāng)收到電源站“事故總信號(hào)”后，每臺(tái)控制器都啟動(dòng)本機(jī)的FA功能，判讀本機(jī)所控制的開(kāi)關(guān)是否是需要隔離的，是則斷開(kāi)本裝置需隔離的開(kāi)關(guān)，電源站控制器確認(rèn)故障隔離后，重新合上電源站開(kāi)關(guān)；分?jǐn)帱c(diǎn)控制器確認(rèn)故障隔離后，且分?jǐn)帱c(diǎn)合上后，未故障側(cè)開(kāi)關(guān)不會(huì)過(guò)負(fù)荷后，合上分?jǐn)帱c(diǎn)負(fù)荷開(kāi)關(guān)。
并倉(cāng)模式下，若線路發(fā)生故障，系統(tǒng)邏輯會(huì)自主判斷每一串線路的故障點(diǎn)與本側(cè)處斷路器的距離，邏輯上認(rèn)為檢測(cè)出的距離比較后，距離斷路器遠(yuǎn)的為故障點(diǎn)，并切除故障點(diǎn)故障，恢復(fù)供電；若兩串線路故障點(diǎn)與斷路器距離相同，則兩串線路同時(shí)動(dòng)作，切除故障。
故障一經(jīng)出現(xiàn)，系統(tǒng)就會(huì)通過(guò)最遠(yuǎn)過(guò)流信號(hào)翻轉(zhuǎn)點(diǎn)判定故障串判斷出故障點(diǎn)并成功切除，下面簡(jiǎn)要分析幾種故障切除過(guò)程。
（1）變電站1出口線故障
當(dāng)變電站1出口線故障時(shí)，系統(tǒng)檢測(cè)到兩串線路故障點(diǎn)與變電站1距離相同時(shí)，會(huì)斷開(kāi)變電站1的斷路器甲，然后切除故障讓配電站1和配電站5環(huán)進(jìn)負(fù)荷開(kāi)關(guān)分閘，各串分段點(diǎn)合閘，使配電系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行。具體簡(jiǎn)化圖2如下：
（2） 下游P型站多出線故障
下游P型站多出線是由K型站供電送至P型站，P型站送電至各個(gè)配電站供電。系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)如K型站直接往配電站供電情況一致。P型站出口并倉(cāng)，正常運(yùn)行時(shí)供電系統(tǒng)縮略圖3如下：
a 當(dāng)K型站出口線故障時(shí)，此時(shí)系統(tǒng)根據(jù)遠(yuǎn)過(guò)流信號(hào)翻轉(zhuǎn)點(diǎn)判定故障串發(fā)現(xiàn)兩串線路故障點(diǎn)與變電站1距離相等，所以變電站1中斷路器甲斷開(kāi)并斷開(kāi)負(fù)荷開(kāi)關(guān)1，然后負(fù)荷開(kāi)關(guān)11與負(fù)荷開(kāi)關(guān)6合閘，系統(tǒng)恢復(fù)正常供電。系統(tǒng)動(dòng)作過(guò)后供電系統(tǒng)縮略圖如圖4所示：
b 當(dāng)具體線路中故障時(shí)動(dòng)作過(guò)程如同K型站并倉(cāng)情況一致。系統(tǒng)通過(guò)最遠(yuǎn)過(guò)流信號(hào)翻轉(zhuǎn)點(diǎn)判定故障串原理，能快速準(zhǔn)確的切除故障線路，實(shí)現(xiàn)線路恢復(fù)供電，縮短了用戶等待時(shí)間，給供電系統(tǒng)維護(hù)人員提供了便利。
4 結(jié)論
能對(duì)饋線運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。正常情況下，供電系統(tǒng)的狀態(tài)檢測(cè)量以及開(kāi)關(guān)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)都可以實(shí)時(shí)監(jiān)控。檢測(cè)設(shè)備就是饋線單元即FTU，這些狀態(tài)量可以經(jīng)過(guò)規(guī)約送入任一級(jí)配電SCADA系統(tǒng)。出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)監(jiān)控立刻會(huì)有信息提示并進(jìn)行處理。在實(shí)際配電自動(dòng)化中，智能分布式FA的應(yīng)用，對(duì)供電系統(tǒng)的供電情況，電路運(yùn)行了解充分，能更好的更快的解決問(wèn)題，并節(jié)省大量的人力財(cái)力物力。
能夠縮短用戶等待時(shí)間和減少電工排除故障時(shí)間。在智能分布式FA投入運(yùn)營(yíng)供電系統(tǒng)中，故障一經(jīng)出現(xiàn)，系統(tǒng)能立刻找出故障點(diǎn)并切除故障，同時(shí)讓其他無(wú)故障部分恢復(fù)供電，大大減少了用電居民等待用電時(shí)間；同時(shí)電工只要直接去故障點(diǎn)解決問(wèn)題而不用多次排查以確定故障點(diǎn)。
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