導(dǎo)言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇自動化控制論文，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。

篇1

2人工智能技術(shù)在電氣自動化控制中的應(yīng)用

2.1人工智能控制實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的采集及處理功能

在電氣設(shè)備的運行過程中，數(shù)據(jù)的采集和處理是了解電氣設(shè)備自動化控制情況，發(fā)現(xiàn)運行過程中的問題和提出解決辦法的重要依據(jù)。在傳統(tǒng)的自動化控制中，由于技術(shù)水平和實際運行中的動態(tài)變化，數(shù)據(jù)的采集和傳輸無法做到準(zhǔn)確和穩(wěn)定，保存數(shù)據(jù)容易出現(xiàn)丟失的情況。人工智能技術(shù)的使用，可以保障電氣自動化運行過程中對動態(tài)信息的及時收集和穩(wěn)定傳輸，對相關(guān)數(shù)據(jù)的保存工作也更安全，這就提高了電氣自動化的控制水平，充分保障了電氣運行中的安全性和穩(wěn)定性。

2.2人工智能控制實現(xiàn)了系統(tǒng)運行監(jiān)視機報警功能

電氣自動化控制是用電氣的可編程控制器，控制繼電器，帶動執(zhí)行機構(gòu)，完成預(yù)期設(shè)計動作的過程。在此過程中，系統(tǒng)內(nèi)部各部分之間的運行都要嚴(yán)格按照設(shè)計模型和函數(shù)計算的基礎(chǔ)上進(jìn)行，如果系統(tǒng)中的一點出現(xiàn)問題，就會造成整個自動控制系統(tǒng)的故障。在以往的自動化控制系統(tǒng)運行中，對系統(tǒng)內(nèi)部各部分之間的運行數(shù)據(jù)和運行狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)測，對運行中的特殊情況進(jìn)行及時的報警處理，幫助自動化系統(tǒng)及時處理可能出現(xiàn)的故障，提醒電氣管理人員加強對電氣系統(tǒng)的管理。

2.3人工智能控制實現(xiàn)了操作控制功能

電氣自動化控制的主要特征之一就是通過計算機的一鍵操作，就可以實現(xiàn)對電氣系統(tǒng)的整體控制，保障電氣自動化運行符合現(xiàn)實的需要。傳統(tǒng)的自動化系統(tǒng)的操作，需要靠人工對系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)進(jìn)行人工操作，從而促進(jìn)自動化系統(tǒng)內(nèi)部的協(xié)調(diào)和配合，這種方式既降低了自動化運行的效率，也增加了自動化系統(tǒng)的故障發(fā)生頻率。人工智能技術(shù)對電氣自動化系統(tǒng)的控制，是通過各種先進(jìn)的算法，按照電氣自動化的需求，對自動化系統(tǒng)進(jìn)行自動化和智能化設(shè)計，從而實現(xiàn)對電氣自動化控制系統(tǒng)的同時操作，大大提高了自動化控制的效率，減少了單獨指令操作中容易出現(xiàn)的不協(xié)調(diào)情況的發(fā)生。

3人工智能技術(shù)在電氣自動化控制中的控制方式

3.1模糊控制

模糊控制以模糊推理和模糊語言變量等為理論基礎(chǔ)，并以專家經(jīng)驗作為模糊控制的規(guī)則。模糊控制就是在被控制的對象的模糊模型的基礎(chǔ)之上，運用模糊控制器，實現(xiàn)對電氣控制系統(tǒng)的控制。在實際控制設(shè)計過程中，通過對計算機控制系統(tǒng)的使用，使電氣自動化系統(tǒng)形成具有反饋通道的閉環(huán)結(jié)構(gòu)的數(shù)字控制系統(tǒng)，從而達(dá)到對電氣自動化系統(tǒng)的科學(xué)控制。

3.2專家控制

專家控制是指在進(jìn)行電氣自動化控制過程中，利用相關(guān)的系統(tǒng)控制理論和控制技術(shù)的結(jié)合，通過對以往控制經(jīng)驗的模擬和學(xué)習(xí)，實現(xiàn)電氣自動化控制中智能控制技術(shù)的實施。這種控制方式具有很強的靈活性，在實際運行中，面對控制要求和系統(tǒng)運行情況，專家控制可以自覺選取控制率，并通過自我調(diào)整，強化對工作環(huán)境的適應(yīng)。

3.3網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)控制

網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)控制的原理就是基于對人腦神經(jīng)元的活動模擬，以逼近原理為依據(jù)的網(wǎng)絡(luò)建模。神經(jīng)控制是有學(xué)習(xí)能力的，屬于學(xué)習(xí)控制，對電氣自動化控制中出現(xiàn)的新問題可以及時提出有效的解決辦法，并通過對相關(guān)技術(shù)問題的分析解決，提高自身的人工智能水平。

篇2

2自動化控制設(shè)備和系統(tǒng)

石油化工企業(yè)把化工過程的控制作為企業(yè)日常生產(chǎn)管理控制的目標(biāo)對象，自動化控制技術(shù)、算法和方案幫助石油化工企業(yè)可以有機調(diào)和控制理論，把整個生產(chǎn)過程納入到自動化控制體系，實現(xiàn)化工過程中各種模擬量的自動化控制。為了使得自動化控制的全過程得以有效實現(xiàn)，自動化控制設(shè)備、控制系統(tǒng)是必不可少的，除此以外，還要制定出科學(xué)合理的實施方案，為自動化控制打造控制平臺。高素質(zhì)的操作人員也十分重要，可以實現(xiàn)對科學(xué)管理、操作自動化控制系統(tǒng)。在將設(shè)備和體系、方案和人員進(jìn)行科學(xué)的結(jié)合的前提下，才能使得石油化工企業(yè)的自動化控制過程得以順理成章地完成。從中我們可以發(fā)現(xiàn)，在化工行業(yè)中，其不僅對自動化控制的技術(shù)水平有所要求，還對自動化控制過程的匹配性有所要求。最優(yōu)化化工過程的自動化控制，可以降低企業(yè)的投入成本、提高企業(yè)的生產(chǎn)效益，還可以降低企業(yè)所需能耗和生產(chǎn)成本，提高成品質(zhì)量，從而保障化工企業(yè)的安全科學(xué)生產(chǎn)。因而，對化工過程的自動化控制進(jìn)行研究，然后使用先進(jìn)的系統(tǒng)設(shè)備和技術(shù)，為化工企業(yè)提供服務(wù)，是化工企業(yè)前進(jìn)和發(fā)展的驅(qū)動力。

3微電子技術(shù)和信息技術(shù)的應(yīng)用

自動化控制系統(tǒng)和自動化設(shè)備中應(yīng)用較為廣泛的有微電子技術(shù)和信息技術(shù)，化工自動化控制網(wǎng)絡(luò)和信息控制網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)出一體化趨勢。在數(shù)據(jù)采集、自動化控制、技術(shù)調(diào)節(jié)等各個環(huán)節(jié)，都有化工過程的控制體現(xiàn)，通過化工過程控制一體信息平臺集中到自動化控制系統(tǒng)中。這要求自動化控制硬件需要更加具有可供挑戰(zhàn)的性能。過程控制的各個環(huán)節(jié)所采用的技術(shù)設(shè)備擁有各異的硬件設(shè)備，分別由不同的生產(chǎn)經(jīng)營商家供給，而開發(fā)商對硬件設(shè)施進(jìn)行自主經(jīng)營。之所以，在多種資源進(jìn)行整合的過程之中，很多時候會出現(xiàn)不兼容，接口不統(tǒng)一也時常出現(xiàn)，因而，技術(shù)產(chǎn)品的更新升級也會受到影響。綜上所述，化工自動化控制硬件需擁有多種優(yōu)點，如較好的兼容性、便于升級換代、速度快等?；み^程控制技術(shù)設(shè)備只有具備上述特點，才可以在控制領(lǐng)域中被廣泛使用，從而實現(xiàn)化工控制全過程和各個系統(tǒng)之間的完美聯(lián)合，保證任何的化工過程控制設(shè)備在升級換代的時候不會對化工企業(yè)的正常生產(chǎn)有所影響。控制硬件只有具備靈活性、精確度、抗干擾等各個方面的優(yōu)點，才能夠在化工過程自動化控制中發(fā)揮出顯著的作用。化工自動化控制的核心是信息集成，信息集成的重要組成部分是數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。大多數(shù)化工企業(yè)使用流程管理模式，需要通過軟件平臺處理和管理化工過程中的大量數(shù)據(jù)。，使用哪一種軟件決定著化工控制過程自動化控制的信息有效集成性和共享性。

4專業(yè)技術(shù)人才作用愈加重要

我國化工自動化控制操作技術(shù)人員素質(zhì)普遍不高，原因在于我國自動化控制理論研究較為落后，存有的化工自動化控制研究成果不多。很多化工自動化控制操作技術(shù)人員不夠了解化工過程自動化控制原理，對化工行業(yè)有關(guān)的專業(yè)技術(shù)知識掌握甚少，化工自動化控制復(fù)合型人才欠缺。在化工自動化控制發(fā)展的過程中，人才起著決定性的作用。要想實現(xiàn)對整個化工過程的最優(yōu)化自動化控制，需要從以下幾個方面著手。首先，需要引導(dǎo)廣大的職工及時更新觀念，化工企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)層需要對化工自動化控制給予充分的重視，以切實行動引導(dǎo)更新全體職工的化工自動化控制觀念，從而開放思維，培育出強烈的責(zé)任心來對待化工工作，制定出科學(xué)合理的化工自動化發(fā)展規(guī)劃和信息化發(fā)展職工培育方法，把先進(jìn)的技術(shù)手段和激勵措施相結(jié)合，促進(jìn)化工信息化建設(shè)的發(fā)展。其次，還需要對化工自動化設(shè)備的整體利用水平給予更多關(guān)注。其充分體現(xiàn)了化工企業(yè)技術(shù)人員的操作能力。在自動化控制技術(shù)的發(fā)展過程中，因為電子技術(shù)發(fā)展速度較快，電子產(chǎn)品更新?lián)Q代頻繁，在化工企業(yè)自動化設(shè)備的采購、安裝及使用過程中，需要注意設(shè)備的這個特點，之后結(jié)合企業(yè)自動化控制現(xiàn)狀，加大對相關(guān)技術(shù)人才的培養(yǎng)力度。在化工過程自動化控制的過程中，需要并重經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，注重投入產(chǎn)出比的分析，在信息資源建設(shè)和化工自動化控制應(yīng)用技術(shù)上投入更多的研究精力，從而不斷地提高化工自動化控制設(shè)備的整體使用水平。

篇3

2自動化控制及安全聯(lián)鎖在化工安全生產(chǎn)中的應(yīng)用

（一）自動化控制在化工安全生產(chǎn)中的應(yīng)用

自動控制實際上就是依據(jù)規(guī)定指令或者程序自動進(jìn)行化工生產(chǎn)的一種新技術(shù)，依據(jù)運行過程中的自動化程度可以合理的分為全自動化控制和半自動化控制兩大類。這種新的控制技術(shù)可以合理的運用到機械制造、生產(chǎn)控制過程以及管理過程控制等多方面。我國運用這種自動控制技術(shù)，在化工生產(chǎn)過程中已經(jīng)發(fā)展了幾十年，主要包括創(chuàng)新和引進(jìn)兩種開發(fā)方式。在發(fā)展的過程主要經(jīng)歷了三個階段，主要有手工操作、機械控制以及自動控制。自動控制技術(shù)從簡單的生產(chǎn)系統(tǒng)逐漸發(fā)展成為復(fù)雜的生產(chǎn)系統(tǒng)[2]。目前，在國內(nèi)大部分化工企業(yè)中，分散控制系統(tǒng)（DCS）、邏輯控制器（PLC）以及現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）應(yīng)用的相對比較廣泛。其中邏輯控制器和分散控制系統(tǒng)是比較常見的。邏輯控制器是一種可以進(jìn)行存儲的設(shè)備，一般來說是一類編程，可以適當(dāng)作為內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯、執(zhí)行定時、執(zhí)行順序控制以及執(zhí)行計算和算數(shù)的過程是基本主要功能。主要控制形式為模擬輸入、輸出方式或者數(shù)字輸出、輸入方式。邏輯控制器的主要特點有：一是具有很大性價比，功能比較強；二是維修過程比較方便和簡單；三是具有一定的抗干擾性和可靠性。主要適用于中小規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)控制過程中以及間歇性生產(chǎn)的控制過程。一般來說，具有比較大規(guī)模的化工生產(chǎn)控制過程主要使用的是分散控制系統(tǒng)。主要特點就是可以適當(dāng)?shù)娜诤贤ㄓ崱⒂嬎銠C、自動控制，從而很好的實現(xiàn)自動監(jiān)控、自動生產(chǎn)、自動管理、自動操作以及分散控制，相比較于邏輯控制器來說，具有更加強大的功能，但是也具有很大的設(shè)備成本。分散控制系統(tǒng)的主要形式結(jié)構(gòu)特點為多層分散、分散、自治合作以及危險分散，比較適合使用在化肥、石油以及大型空分制氧的生產(chǎn)過程中[3]。以上的運行系統(tǒng)應(yīng)該保持與生產(chǎn)過程一致，從而全面實現(xiàn)自動控制，以便于可以科學(xué)、有效地進(jìn)行設(shè)備的智能化、微型化、開放化、數(shù)字化的自動管理，這種現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)逐漸成為未來化工企業(yè)生產(chǎn)與管理的主要發(fā)展方向[4]。

（二）安全聯(lián)鎖在化工安全生產(chǎn)中的應(yīng)用

安全聯(lián)鎖實際上是屬于一種安全技術(shù)，可以阻止排除安全隱患之前接觸存在危險區(qū)域的行為，或者在出現(xiàn)接觸危險區(qū)域的時候可以自動排除安全隱患?，F(xiàn)階段，在化工安全生產(chǎn)過程中比較常用的就是緊急停車系統(tǒng)，可以讓設(shè)備在瞬間就能夠停止運行，從而保證不會發(fā)生一定的安全事故，為了有效地增加系統(tǒng)的安全性，一般把緊急停車系統(tǒng)有機結(jié)合PLC系統(tǒng)、FCS系統(tǒng)、DCS系統(tǒng)，可以在系統(tǒng)出現(xiàn)壓力、溫度或者液位超過規(guī)定范圍或者毒害氣體超過標(biāo)準(zhǔn)的時候進(jìn)行及時的報警，適當(dāng)啟動安全聯(lián)鎖作用。

篇4

2給排水系統(tǒng)

使建筑物內(nèi)部的中水系統(tǒng)得到正常的運行是智能建筑中給排水系統(tǒng)的運行目標(biāo)與任務(wù)，給排水系統(tǒng)的主要功能是將建筑物內(nèi)水泵與排水泵、污水泵等運行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測與管理，使建筑內(nèi)各水箱的水位保持在安全可靠的限制值當(dāng)中。另外，給排水系統(tǒng)還會對給水系統(tǒng)的壓力進(jìn)行測量，使水位與壓力保持在安全范圍內(nèi)，根據(jù)水位與壓力的變化及時進(jìn)行水泵的關(guān)閉與開啟。

3照明系統(tǒng)

智能建筑中的照明系統(tǒng)是建筑物內(nèi)主要的節(jié)能系統(tǒng)，節(jié)能減排主要體現(xiàn)在照明系統(tǒng)的運行之中。照明系統(tǒng)的協(xié)調(diào)程度與運行力度是建筑物自動化與智能化的重要體現(xiàn)。在智能建筑中，電能是不可缺少的，照明系統(tǒng)是除了空調(diào)系統(tǒng)之外最大的電能消耗系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的建筑管理方法相比，智能建筑中的自動化系統(tǒng)可以實現(xiàn)40%左右電能的節(jié)省。照明系統(tǒng)的節(jié)能，主要利用于自動化系統(tǒng)對于停車場、走廊與對門廳等照明進(jìn)行開啟與關(guān)閉控制，對建筑物內(nèi)的照明回路進(jìn)行分組控制，使用電量過大、電路負(fù)荷過多時進(jìn)行自動切斷，對辦公室與廳堂這些地方的照明系統(tǒng)進(jìn)行無人熄燈的自動控制。這些控制的實現(xiàn)可以利用計算機中設(shè)定的開關(guān)開啟與關(guān)閉時間進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，門鎖與紅外線也是比較好的照明系統(tǒng)控制手段。

4電梯系統(tǒng)

電梯系統(tǒng)屬于智能建筑中的交通系統(tǒng)，對電梯系統(tǒng)的自動化管理也是樓宇交通管理的重要內(nèi)容。對于電梯而言，其本身具有全套的自動控制裝置，但是，要使其成為智能建筑中樓宇自動化系統(tǒng)的一部分，要將電梯本身的控制裝置與樓宇的自動化系統(tǒng)相聯(lián)系，使其實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享，使建筑物的管理者可以對電梯的運行狀況進(jìn)行及時的掌握與分析，在有意外事故發(fā)生的時候，可以利用自動化系統(tǒng)對電梯進(jìn)行有效的控制。

5保安監(jiān)控系統(tǒng)

保安監(jiān)控系統(tǒng)主要由三部分組成。第一，閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)。閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)主要是利用攝像機完成的，管理人員將攝像機安放在需要進(jìn)行監(jiān)控的各個區(qū)域之間，利用電纜這一中介將圖像傳達(dá)到建筑控制中心，使建筑物的管理人員可以對大樓內(nèi)部的實時情況進(jìn)行觀察與管理。還可以利用現(xiàn)代化的計算機技術(shù)對這些上傳的圖像進(jìn)行分析，使影視中的物體與煙霧等不安全因素得到確認(rèn)，為事故的處理提供證據(jù)。第二，出入口控制系統(tǒng)。對建筑物的出入口進(jìn)行控制，就是利用電子鎖或者是門磁開關(guān)這些設(shè)備對建筑物的人群進(jìn)行控制。將讀卡機等設(shè)備安裝在建筑物當(dāng)中，使建筑物的進(jìn)入具有一定的權(quán)限性，對進(jìn)入到建筑物的對象與建筑物的開放時間進(jìn)行控制，隨時掌握人員的出入情況。第三，防盜報警系統(tǒng)。防盜功能的實現(xiàn)，是利用各種敏感軟件的安裝實現(xiàn)對建筑物內(nèi)部空間的控制，比如說紅外線與震動傳感器等等，將其安裝在重要的防盜部位，如果監(jiān)測區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)異常，報警系統(tǒng)可以做出相應(yīng)的反應(yīng)，通過建筑物管理人員對異常情況進(jìn)行及時的處理。

篇5

現(xiàn)在我國運行的電氣工程自動化工程采取的控制系統(tǒng)一般有集中監(jiān)控、DCS（分布式控制）兩種。首先集中控制系統(tǒng)的優(yōu)勢在于，它將全部功能都安置在一個處理器中，在系統(tǒng)設(shè)計、維護(hù)以及運行等方面都比較簡單。其劣勢在于處理器承擔(dān)的任務(wù)量較大；在此控制體系中，隔離器件閉鎖和斷路器聯(lián)鎖是運用硬接線進(jìn)行連接，在設(shè)備擴(kuò)容等方面比較困難，其操作難度也比較大。其次DCS系統(tǒng)是在集中控制系統(tǒng)的前提下設(shè)計并發(fā)展起來的，在現(xiàn)代電氣工程自動化工程控制系統(tǒng)中獲得較為廣泛的應(yīng)用。其劣勢在于使用和傳統(tǒng)儀表相似的模擬儀表，減少系統(tǒng)安全可靠性，在維修環(huán)節(jié)也比較困難，各個設(shè)計廠家沒有規(guī)范而統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，加重維修的成本，并且其價格比較高。

1.2電氣工程自動化工程控制系統(tǒng)還不具備標(biāo)準(zhǔn)化端口

電氣工程自動化工程控制系統(tǒng)接口到目前為止還沒有統(tǒng)一、完善的標(biāo)準(zhǔn)，這種情況提升工程造價，阻礙數(shù)據(jù)資源共享的實現(xiàn)。自動化體系設(shè)計方案很重要，然而很多企業(yè)沒有規(guī)范的方案，各個廠家和企業(yè)間硬件和軟件交換數(shù)據(jù)有差異，導(dǎo)致企業(yè)間難以深入的交流和信息交換。同時電氣工程自動化工程控制沒有實現(xiàn)統(tǒng)一化，難以根據(jù)客戶要求設(shè)計、建立規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的電氣工程自動化工程控制體系。

1.3電氣工程自動化工程控制沒有實現(xiàn)專業(yè)化

在電氣工程自動化工程控制設(shè)計、安裝以及操作等環(huán)節(jié)，相關(guān)工作人員的專業(yè)技術(shù)比較薄弱，需要進(jìn)一步提高。此外我國電氣工程自動化工程控制習(xí)題創(chuàng)新能力不足，一般產(chǎn)品屬于中低檔，需要提高其創(chuàng)新能力。

2構(gòu)建電氣工程自動化工程控制系統(tǒng)的發(fā)展對策

2.1建立一體化的電氣工程自動化工程控制體系

要從各個環(huán)節(jié)建立起具有一體化的電氣工程自動化工程控制體系。首先國家要按照電氣工程自動化工程控制體系具有技術(shù)水平和技術(shù)特點，制定統(tǒng)一的產(chǎn)品規(guī)范。其次廠家和企業(yè)要加強交流，從設(shè)備精簡、調(diào)試與維修以及技術(shù)合理性等多方面向規(guī)范化的方向進(jìn)行制造和生產(chǎn)，讓控制體系更科學(xué)。最后要研發(fā)出新型、操控更方便的一體化控制系統(tǒng)，可以運用社會性質(zhì)和分工外包間的協(xié)作，讓零部件的生產(chǎn)走商業(yè)化生產(chǎn)的路線，促進(jìn)電子工程自動化工程控制體系的一體化。

2.2運用國際化生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)

IEC61850是現(xiàn)在控制系統(tǒng)廠家所認(rèn)可的國際標(biāo)準(zhǔn)，可以參照這個標(biāo)準(zhǔn)對控制體系進(jìn)行研究和開發(fā)。另外可以運用微軟公司所制定的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，由于企業(yè)策劃電氣工程自動化工程控制系統(tǒng)時，PC系統(tǒng)是連接管理系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的中間系統(tǒng)，其接口具有標(biāo)注化，能夠保證廠家和企業(yè)間實施軟件和硬件的數(shù)據(jù)交換，妥善的解決由于通訊而產(chǎn)生的問題。

2.3引進(jìn)和培養(yǎng)電氣工程自動化工程控制系統(tǒng)的專業(yè)人才

隨著電氣工程自動化工程控制逐漸集成化和高智能化，對其制造人員、維修人員和安裝人員都具有很高的要求，所以要引進(jìn)和培養(yǎng)專業(yè)技術(shù)較強的人員。首先企業(yè)要培養(yǎng)具有實際操作能力的人才，他們要了解和掌握軟件和硬件系統(tǒng)的操作。其次對安裝人員記性專業(yè)技術(shù)進(jìn)行培訓(xùn)，使之懂得安裝的流程和技術(shù)。最后要更新技術(shù)人員的知識結(jié)構(gòu)，可以引進(jìn)人才，通過引進(jìn)人才的“傳幫帶”，培養(yǎng)新人，促進(jìn)他們在維修和系統(tǒng)保養(yǎng)等方面的學(xué)習(xí)，提高工程系統(tǒng)安全可靠性。

篇6

PROFIBUS-DP組態(tài)非常的靈活，在一條總線中，既可以有一個主站，也可以有多個主站，根據(jù)在總線中的功能不同，總線中的設(shè)備可以分為三類。一類總線主站（DPM1），DPM1是整個總線通信的控制器，在本案例中，PLC-300作為一類總線主站；除了一類主站，還有二類主站（DPM2），二類主站一般運行組態(tài)軟件，屬于操作設(shè)備，在PROFIBUS-DP中，一般采用工控機作為DPM2，通過工控機提供的人機界面，用戶可以設(shè)置、監(jiān)測整個系統(tǒng)的運行；在PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線中，數(shù)量眾多的是DP從站，這些設(shè)備一方面可以將自身采集的數(shù)據(jù)發(fā)送到主站，另一方面也可以從主站接收信息以完成相應(yīng)的控制，在本案例的無縫鋼管生產(chǎn)線種類和數(shù)量都很多，主要有直流驅(qū)動器、S7-200PLC以及遠(yuǎn)程I/O設(shè)備等。

二、某公司無縫熱軋鋼管自動控制系統(tǒng)的構(gòu)成

2.1無縫鋼管自動化生產(chǎn)控制系統(tǒng)組成整個無縫鋼管自動化生產(chǎn)線上的設(shè)備由一條PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線相連，所有連接該總線的設(shè)備都需要有PROFIBUS-DP總線電氣相兼容的通信接口，具有這樣通信接口的設(shè)備分散在整個生產(chǎn)車間，在無縫鋼管自動化生產(chǎn)線上的傳感器、控制儀表以及電動機控制設(shè)備所需接收和發(fā)送的信息量較少，但為了達(dá)到對整個現(xiàn)場設(shè)備的精準(zhǔn)控制，在生產(chǎn)時，對通信的實時性要求較高。

從無縫鋼管自動化生產(chǎn)控制系統(tǒng)圖可以看出，整條總線的控制由一臺S7-300PLC完成，S7-300PLC作為整條PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線控制中心，是總線中的DPM1，在運行中，S7-300PLC以一定格式的報文形式與總線中的眾多從設(shè)備交換信息。工控機是PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線中的二類主站（DPM1），通過配備專門的PROFIBUS-DP總線適配卡與總線相連，工控機上運行WINCC過程監(jiān)視軟件，該軟件具有良好的開放性和靈活性，完全能夠勝任整個無縫鋼管生產(chǎn)線上各設(shè)備的監(jiān)控和參數(shù)設(shè)置。無縫鋼管生產(chǎn)線上的設(shè)備種類很多，根據(jù)不同種類設(shè)備的特點，采取了不同的方式接入到總線，其中一些簡單的I/O設(shè)備，通過接入西門子ET200與總線相連，這類設(shè)備數(shù)量眾多，主要分布在矯直機組區(qū)、軋輥機區(qū)、穿孔機組區(qū)以及加熱爐區(qū)；各種主傳動電機通過西門子的全數(shù)字直流調(diào)速裝置6RA70與總線相連；軋輥的位置控制則由S7-200PLC完成，S7-200PLC通過擴(kuò)展模塊EM277與PROFIBUS-DP總線相連。

2.2上位機軟件功能借助工控機上的WINCC過程監(jiān)視軟件實現(xiàn)整個系統(tǒng)的組態(tài)以及對整個系統(tǒng)的監(jiān)控，上位機軟件主要實現(xiàn)如下功能：

（1）對生產(chǎn)線的監(jiān)控：在組態(tài)成功后，工控機能夠?qū)崟r獲取到整個系統(tǒng)的運行參數(shù)，借助這些從系統(tǒng)中獲取的數(shù)據(jù)就可以很容易完成各種可視化的實時模擬界面，通過這些可視化的模擬界面，管理人員就可以很容易知道整個系統(tǒng)的運行情況。由于需要監(jiān)控的設(shè)備眾多，為了能夠更清晰了解各區(qū)生產(chǎn)的細(xì)節(jié)，制作了多個實時界面，例如為了監(jiān)控穿孔輥的位置以及設(shè)置相關(guān)的參數(shù)，制作一個專門操作界面，借助該界面，用戶可以看到無縫鋼管生產(chǎn)線穿孔的生產(chǎn)過程，在出現(xiàn)問題時，用戶也可以借助界面上的按鈕操作完成急停等操作。

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通常而言，在電氣工程自動化控制達(dá)到智能化目的之前往往需要建立相應(yīng)的模型，除此之外，在模型建立的時候還需要綜合考慮到很多會直接或者間接影響模型的參數(shù)。鑒于此，通過模型來實現(xiàn)自動化控制歸納的說就是通過相關(guān)的動態(tài)方程來控制和反饋數(shù)據(jù)的，但是通過這種方式是無法保證在數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠陂g不出現(xiàn)意外狀況來影響數(shù)據(jù)的傳輸以及反饋，這樣一來數(shù)據(jù)的及時性和準(zhǔn)確性就無法得到保證了，使得理論結(jié)果與現(xiàn)實實踐之間出現(xiàn)偏差也就不足為奇了，這會導(dǎo)致電氣工程自動化控制的工作效率大大的降低。然而我們通過實踐得出，引入智能化技術(shù)能夠非常有效的跳過設(shè)計與建立模型這一環(huán)節(jié)，可以實現(xiàn)調(diào)節(jié)的自動化，從根本上降低了出現(xiàn)上述情況的可能性和風(fēng)險，在很大程度上避免了那些不可控制的客觀因素發(fā)生，提高了控制器的精確度和自動化的控制效率。

1.2確保電氣工程自動化控制的統(tǒng)一。

傳統(tǒng)的自動化控制器一般地說都是就某個模型對象來加以控制的，事實證明，這種方式對于單個的模型控制效果良好，但是無法統(tǒng)一而全面的控制電氣工程自動化控制系統(tǒng)，這樣一來就極易造成不同的模型之間各不相同。然而智能化電氣工程的自動化控制就可以有效避免模型設(shè)計的這一環(huán)節(jié)，因此無法控制模型的復(fù)雜性這一問題就不復(fù)存在了，這不管是對于指定的對象或者非指定對象都能夠保證控制上的一致性，從根本上確保了電氣工程自動化控制的統(tǒng)一，這樣一來不僅大大提高了自動化控制器的工作效率，工作質(zhì)量也得到了質(zhì)的提高。

1.3有效控制了電氣工程自動化系統(tǒng)。

前面已經(jīng)講到，智能化技術(shù)能夠控制和反饋對電氣工程中所有設(shè)備的數(shù)據(jù)，與此同時還能夠有效根據(jù)響應(yīng)時間、下降時間和魯棒性變化等參數(shù)來對電氣工程自動化的控制程度實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)，這樣一來就可以節(jié)省了重新建立模型的時間，另外還可以在第一時間來處理因客觀因素以及預(yù)警自動化控制過程中所造成的錯誤。這樣及時的處理和高效的警惕大大降低了風(fēng)險，節(jié)省了很多的人力物力財力的消耗，從而更好的實現(xiàn)了對電氣工程自動化系統(tǒng)的有效控制。

2、智能化技術(shù)的有效應(yīng)用

就目前而言，智能化技術(shù)在電氣工程中主要應(yīng)用表現(xiàn)為以下幾個方面。

2.1模糊邏輯與控制。

一般地說，電氣工程的自動化控制系統(tǒng)中都會含有一定數(shù)量的模糊控制器，它能很好的代替PID控制器。就目前而言，模糊邏輯的控制主要有M型與S型兩種應(yīng)用類型，但是有一點需要強調(diào)的是，這兩種控制器都有各自的規(guī)則庫，又可以叫做ifthem的模糊規(guī)則集。其中S型控制器的規(guī)則為if。X是G，y是H，則W=f(X,Y)，這里所說的G與H指的都是模糊集，下面分別對這兩種應(yīng)用類型進(jìn)行介紹。M型控制器主要由模糊化、知識庫、推理機與反模糊化這四大部分所共同構(gòu)成，主要用于實現(xiàn)變量的測量、量化、模糊化的目的，其隸屬函數(shù)的形式也是多種多樣的；知識庫主要是由語言控制的數(shù)據(jù)庫與規(guī)則庫兩個部分，其開發(fā)方式是將專家知識與經(jīng)歷置于控制及應(yīng)用目標(biāo)上。值得注意的是，在建模的過程中，一定要使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的推理機與模糊控制器對其加以操作；推理機同樣也是模糊控制器中不可或缺的重要組成部分，它能夠很好地模仿人類決策與推理模糊控制行為；反模糊化主要用來量化與反模糊化，它包括的技術(shù)種類也比較多，其中應(yīng)用得最為廣泛的當(dāng)屬中間平均技術(shù)與最大化的反模糊化這兩種了。

2.2優(yōu)化設(shè)計與診斷故障。

在過去的很長一段時間里，設(shè)計產(chǎn)品通常都是依靠實驗或者傳統(tǒng)手工檢驗來完成，通過這種方式所得方案往往不是最優(yōu)方案。隨著計算機技術(shù)的蓬勃發(fā)展以及在各個領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，越來越多的電氣工程產(chǎn)品開始更多的選擇使用CAD來進(jìn)行設(shè)計。這樣大大減短了產(chǎn)品的開發(fā)周期，如果在這個過程中很好地滲透智能化技術(shù)，可謂是如虎添翼，使其設(shè)計質(zhì)量與效率得到大大的提升，專家系統(tǒng)的設(shè)計就是一個典型案例。不僅如此，智能化技術(shù)在優(yōu)化設(shè)計還體現(xiàn)在遺傳算法方面。眾所周知，遺傳算法是當(dāng)前全世界范圍內(nèi)比較先進(jìn)的計算法，其最大的優(yōu)勢之處在于計算精度高，因此在電氣工程中得到了親睞，而且在其中也起到了極其重要的作用。除此之外，故障和它的預(yù)兆在電氣工程中的關(guān)系是錯綜復(fù)雜的，具有不確定與非線性的特點，這給我們的判斷帶來很大的困擾。

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一、引言

信息時代的高新技術(shù)流向傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，引起后者的深刻變革。作為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)之一的機械工業(yè)，在這場新技術(shù)革命沖擊下，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)都發(fā)生了質(zhì)的躍變，微電子技術(shù)、微計算機技術(shù)的高速發(fā)展使信息、智能與機械裝置和動力設(shè)備相結(jié)合，促使機械工業(yè)開始了一場大規(guī)模的機電一體化技術(shù)革命。

隨著計算機技術(shù)、電子電力技術(shù)和傳感器技術(shù)的發(fā)展，各先進(jìn)國家的機電一體化產(chǎn)品層出不窮。機床、汽車、儀表、家用電器、輕工機械、紡織機械、包裝機械、印刷機械、冶金機械、化工機械以及工業(yè)機器人、智能機器人等許多門類產(chǎn)品每年都有新的進(jìn)展。機電一體化技術(shù)已越來越受到各方面的關(guān)注，它在改善人民生活、提高工作效率、節(jié)約能源、降低材料消耗、增強企業(yè)競爭力等方面起著極大的作用。

在機電一體化技術(shù)迅速發(fā)展的同時，運動控制技術(shù)作為其關(guān)鍵組成部分，也得到前所未有的大發(fā)展，國內(nèi)外各個廠家相繼推出運動控制的新技術(shù)、新產(chǎn)品。本文主要介紹了全閉環(huán)交流伺服驅(qū)動技術(shù)（FullClosedACServo）、直線電機驅(qū)動技術(shù)（LinearMotorDriving）、可編程序計算機控制器（ProgrammableComputerController，PCC）和運動控制卡（MotionControllingBoard）等幾項具有代表性的新技術(shù)。

二、全閉環(huán)交流伺服驅(qū)動技術(shù)

在一些定位精度或動態(tài)響應(yīng)要求比較高的機電一體化產(chǎn)品中，交流伺服系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛，其中數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)更符合數(shù)字化控制模式的潮流，而且調(diào)試、使用十分簡單，因而被受青睞。這種伺服系統(tǒng)的驅(qū)動器采用了先進(jìn)的數(shù)字信號處理器（DigitalSignalProcessor,DSP），可以對電機軸后端部的光電編碼器進(jìn)行位置采樣，在驅(qū)動器和電機之間構(gòu)成位置和速度的閉環(huán)控制系統(tǒng)，并充分發(fā)揮DSP的高速運算能力，自動完成整個伺服系統(tǒng)的增益調(diào)節(jié)，甚至可以跟蹤負(fù)載變化，實時調(diào)節(jié)系統(tǒng)增益；有的驅(qū)動器還具有快速傅立葉變換（FFT）的功能，測算出設(shè)備的機械共振點，并通過陷波濾波方式消除機械共振。

一般情況下，這種數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)大多工作在半閉環(huán)的控制方式，即伺服電機上的編碼器反饋既作速度環(huán)，也作位置環(huán)。這種控制方式對于傳動鏈上的間隙及誤差不能克服或補償。為了獲得更高的控制精度，應(yīng)在最終的運動部分安裝高精度的檢測元件（如：光柵尺、光電編碼器等），即實現(xiàn)全閉環(huán)控制。比較傳統(tǒng)的全閉環(huán)控制方法是：伺服系統(tǒng)只接受速度指令，完成速度環(huán)的控制，位置環(huán)的控制由上位控制器來完成（大多數(shù)全閉環(huán)的機床數(shù)控系統(tǒng)就是這樣）。這樣大大增加了上位控制器的難度，也限制了伺服系統(tǒng)的推廣。目前，國外已出現(xiàn)了一種更完善、可以實現(xiàn)更高精度的全閉環(huán)數(shù)字式伺服系統(tǒng)，使得高精度自動化設(shè)備的實現(xiàn)更為容易。

該系統(tǒng)克服了上述半閉環(huán)控制系統(tǒng)的缺陷，伺服驅(qū)動器可以直接采樣裝在最后一級機械運動部件上的位置反饋元件(如光柵尺、磁柵尺、旋轉(zhuǎn)編碼器等)，作為位置環(huán)，而電機上的編碼器反饋此時僅作為速度環(huán)。這樣伺服系統(tǒng)就可以消除機械傳動上存在的間隙（如齒輪間隙、絲杠間隙等），補償機械傳動件的制造誤差（如絲杠螺距誤差等），實現(xiàn)真正的全閉環(huán)位置控制功能，獲得較高的定位精度。而且這種全閉環(huán)控制均由伺服驅(qū)動器來完成，無需增加上位控制器的負(fù)擔(dān)，因而越來越多的行業(yè)在其自動化設(shè)備的改造和研制中，開始采用這種伺服系統(tǒng)。

三、直線電機驅(qū)動技術(shù)

直線電機在機床進(jìn)給伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用，近幾年來已在世界機床行業(yè)得到重視，并在西歐工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)掀起"直線電機熱"。

在機床進(jìn)給系統(tǒng)中，采用直線電動機直接驅(qū)動與原旋轉(zhuǎn)電機傳動的最大區(qū)別是取消了從電機到工作臺（拖板）之間的機械傳動環(huán)節(jié)，把機床進(jìn)給傳動鏈的長度縮短為零，因而這種傳動方式又被稱為"零傳動"。正是由于這種"零傳動"方式，帶來了原旋轉(zhuǎn)電機驅(qū)動方式無法達(dá)到的性能指標(biāo)和優(yōu)點。

1.高速響應(yīng)由于系統(tǒng)中直接取消了一些響應(yīng)時間常數(shù)較大的機械傳動件（如絲杠等），使整個閉環(huán)控制系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)性能大大提高，反應(yīng)異常靈敏快捷。

2.精度直線驅(qū)動系統(tǒng)取消了由于絲杠等機械機構(gòu)產(chǎn)生的傳動間隙和誤差，減少了插補運動時因傳動系統(tǒng)滯后帶來的跟蹤誤差。通過直線位置檢測反饋控制，即可大大提高機床的定位精度。

3.動剛度高由于"直接驅(qū)動"，避免了啟動、變速和換向時因中間傳動環(huán)節(jié)的彈性變形、摩擦磨損和反向間隙造成的運動滯后現(xiàn)象，同時也提高了其傳動剛度。

4.速度快、加減速過程短由于直線電動機最早主要用于磁懸浮列車（時速可達(dá)500Km/h），所以用在機床進(jìn)給驅(qū)動中，要滿足其超高速切削的最大進(jìn)個速度（要求達(dá)60～100M/min或更高）當(dāng)然是沒有問題的。也由于上述"零傳動"的高速響應(yīng)性，使其加減速過程大大縮短。以實現(xiàn)起動時瞬間達(dá)到高速，高速運行時又能瞬間準(zhǔn)停?？色@得較高的加速度，一般可達(dá)2～10g（g=9.8m/s2），而滾珠絲杠傳動的最大加速度一般只有0.1～0.5g。

5.行程長度不受限制在導(dǎo)軌上通過串聯(lián)直線電機，就可以無限延長其行程長度。

6.運動動安靜、噪音低由于取消了傳動絲杠等部件的機械摩擦，且導(dǎo)軌又可采用滾動導(dǎo)軌或磁墊懸浮導(dǎo)軌（無機械接觸），其運動時噪音將大大降低。

7.效率高由于無中間傳動環(huán)節(jié)，消除了機械摩擦?xí)r的能量損耗，傳動效率大大提高。

直線傳動電機的發(fā)展也越來越快，在運動控制行業(yè)中倍受重視。在國外工業(yè)運動控制相對發(fā)達(dá)的國家已開始推廣使用相應(yīng)的產(chǎn)品，其中美國科爾摩根公司（Kollmorgen）的PLATINNMDDL系列直線電機和SERVOSTARCD系列數(shù)字伺服放大器構(gòu)成一種典型的直線永磁伺服系統(tǒng)，它能提供很高的動態(tài)響應(yīng)速度和加速度、極高的剛度、較高的定位精度和平滑的無差運動；德國西門子公司、日本三井精機公司、臺灣上銀科技公司等也開始在其產(chǎn)品中應(yīng)用直線電機。

四、可編程計算機控制器技術(shù)

自20世紀(jì)60年代末美國第一臺可編程序控制器（ProgrammingLogical Controller，PLC）問世以來，PLC控制技術(shù)已走過了30年的發(fā)展歷程，尤其是隨著近代計算機技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展，它已在軟硬件技術(shù)方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)走出了當(dāng)初的"順序控制"的雛形階段?？删幊逃嬎銠C控制器（PCC）就是代表這一發(fā)展趨勢的新一代可編程控制器。

與傳統(tǒng)的PLC相比較，PCC最大的特點在于它類似于大型計算機的分時多任務(wù)操作系統(tǒng)和多樣化的應(yīng)用軟件的設(shè)計。傳統(tǒng)的PLC大多采用單任務(wù)的時鐘掃描或監(jiān)控程序來處理程序本身的邏輯運算指令和外部的I/O通道的狀態(tài)采集與刷新。這樣處理方式直接導(dǎo)致了PLC的"控制速度"依賴于應(yīng)用程序的大小，這一結(jié)果無疑是同I/O通道中高實時性的控制要求相違背的。PCC的系統(tǒng)軟件完美地解決了這一問題，它采用分時多任務(wù)機制構(gòu)筑其應(yīng)用軟件的運行平臺，這樣應(yīng)用程序的運行周期則與程序長短無關(guān)，而是由操作系統(tǒng)的循環(huán)周期決定。由此，它將應(yīng)用程序的掃描周期同外部的控制周期區(qū)別開來，滿足了實時控制的要求。當(dāng)然，這種控制周期可以在CPU運算能力允許的前提下，按照用戶的實際要求，任意修改。

基于這樣的操作系統(tǒng)，PCC的應(yīng)用程序由多任務(wù)模塊構(gòu)成，給工程項目應(yīng)用軟件的開發(fā)帶來很大的便利。因為這樣可以方便地按照控制項目中各部分不同的功能要求，如運動控制、數(shù)據(jù)采集、報警、PID調(diào)節(jié)運算、通信控制等，分別編制出控制程序模塊（任務(wù)），這些模塊既獨立運行，數(shù)據(jù)間又保持一定的相互關(guān)聯(lián)，這些模塊經(jīng)過分步驟的獨立編制和調(diào)試之后，可一同下載至PCC的CPU中，在多任務(wù)操作系統(tǒng)的調(diào)度管理下并行運行，共同實現(xiàn)項目的控制要求。

PCC在工業(yè)控制中強大的功能優(yōu)勢，體現(xiàn)了可編程控制器與工業(yè)控制計算機及DCS（分布式工業(yè)控制系統(tǒng)）技術(shù)互相融合的發(fā)展潮流，雖然這還是一項較為年輕的技術(shù)，但在其越來越多的應(yīng)用領(lǐng)域中，它正日益顯示出不可低估的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

五、運動控制卡

運動控制卡是一種基于工業(yè)PC機、用于各種運動控制場合（包括位移、速度、加速度等）的上位控制單元。它的出現(xiàn)主要是因為：（1）為了滿足新型數(shù)控系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化、柔性、開放性等要求；（2）在各種工業(yè)設(shè)備（如包裝機械、印刷機械等）、國防裝備（如跟蹤定位系統(tǒng)等）、智能醫(yī)療裝置等設(shè)備的自動化控制系統(tǒng)研制和改造中，急需一個運動控制模塊的硬件平臺；（3）PC機在各種工業(yè)現(xiàn)場的廣泛應(yīng)用，也促使配備相應(yīng)的控制卡以充分發(fā)揮PC機的強大功能。

運動控制卡通常采用專業(yè)運動控制芯片或高速DSP作為運動控制核心，大多用于控制步進(jìn)電機或伺服電機。一般地，運動控制卡與PC機構(gòu)成主從式控制結(jié)構(gòu)：PC機負(fù)責(zé)人機交互界面的管理和控制系統(tǒng)的實時監(jiān)控等方面的工作（例如鍵盤和鼠標(biāo)的管理、系統(tǒng)狀態(tài)的顯示、運動軌跡規(guī)劃、控制指令的發(fā)送、外部信號的監(jiān)控等等）；控制卡完成運動控制的所有細(xì)節(jié)（包括脈沖和方向信號的輸出、自動升降速的處理、原點和限位等信號的檢測等等）。運動控制卡都配有開放的函數(shù)庫供用戶在DOS或Windows系統(tǒng)平臺下自行開發(fā)、構(gòu)造所需的控制系統(tǒng)。因而這種結(jié)構(gòu)開放的運動控制卡能夠廣泛地應(yīng)用于制造業(yè)中設(shè)備自動化的各個領(lǐng)域。

篇9

目前日益流行的智能建筑(inteuigentbuidings)是建筑技術(shù)與計算機信息技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是信息社會的需要，也是未來建筑發(fā)展的方向。智能建筑主要由樓宇自動化系統(tǒng)(buidingautomationsystem，縮寫為bas)、通信自動化系統(tǒng)(cas)和辦公自動化系統(tǒng)(oas)三大系統(tǒng)組成。其中，樓宇自動化系統(tǒng)是智能建筑中最基本和最重要的組成部分。樓宇自動化系統(tǒng)是利用計算機及其網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)構(gòu)建的高度自動化的綜合管理和控制系統(tǒng)，將大樓內(nèi)部各種設(shè)備連接到一個控制網(wǎng)絡(luò)上，通過網(wǎng)絡(luò)對其進(jìn)行綜合的控制，這些設(shè)備包括空調(diào)、照明設(shè)備、電梯、消防設(shè)備、安防設(shè)備等等。它確保建筑物內(nèi)的舒適和安全的辦公環(huán)境，同時實現(xiàn)高效節(jié)能的要求。

2現(xiàn)場控制系統(tǒng)fcs的出現(xiàn)以及在樓宇自控中的應(yīng)用

上個世紀(jì)七八十年代，伴隨著計算機可靠性提高，價格大幅下降，出現(xiàn)了由多個計算機遞階構(gòu)成的集中、分散相結(jié)合的分布式控制系統(tǒng)(distributedcontrolsystem，簡稱dcs)。dcs是利用計算機技術(shù)對生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制的一種綜合控制系統(tǒng)。它的測量變送儀表一般是模擬儀表，因此它屬于一種模擬數(shù)字混合控制系統(tǒng)，這種系統(tǒng)較以前的各種控制系統(tǒng)有了較大的進(jìn)步。dcs在工業(yè)自動化控制領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，也開始應(yīng)用到樓宇自動化控制領(lǐng)域。但是dcs存在如下一些缺點：

(1)安裝費用高。采用一臺儀表、一對傳輸線的接線方式，導(dǎo)致接線龐雜、工程周期長、安裝費用高、維護(hù)困難；

(2)可靠性差。模擬信號傳輸精度低，而且抗干擾性差；

(3)系統(tǒng)封閉。各廠家的產(chǎn)品自成系統(tǒng)，系統(tǒng)封閉、不開放，難以實現(xiàn)產(chǎn)品的互換與互操作以及組成更大范圍的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

上個世紀(jì)90年代以來，隨著控制技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了基于現(xiàn)場總線的控制系統(tǒng)(fcs)，fcs克服了dcs的缺點，它是一種全數(shù)字化的、全分散的、全開放、可互操作和開放式互連的新一代控制系統(tǒng)。目前，現(xiàn)場總線技術(shù)已經(jīng)成為自動化技術(shù)中的一個熱點，備受國內(nèi)外自動化設(shè)備制造商與用戶的關(guān)注。fcs極大地簡化了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)繁瑣且技術(shù)含量較低的布線工作量，使其系統(tǒng)檢測和控制單元的分布更趨合理。與傳統(tǒng)的dcs(分布式控制系統(tǒng))相比，fcs具有可靠性高、可維護(hù)性好、成本低、實時性好、實現(xiàn)了控制管理一體化的結(jié)構(gòu)體系等優(yōu)點?，F(xiàn)場總線的出現(xiàn)，為工業(yè)自動化帶來了一場深層次的革命，從而開創(chuàng)了工業(yè)自動控制的新紀(jì)元，被譽為自動化領(lǐng)域的計算機局域網(wǎng)。鑒于fcs的許多優(yōu)點，控制專家們紛紛預(yù)言“fcs將取代dcs成為2l世紀(jì)控制系統(tǒng)的主流?！爆F(xiàn)在，fcs已經(jīng)被應(yīng)用到樓宇自動化控制領(lǐng)域。

2．1應(yīng)用于樓字自動化領(lǐng)域的幾種現(xiàn)場總線

由于誘人的市場商機和不同的應(yīng)用領(lǐng)域的存在，世界一些大公司或公司聯(lián)盟紛紛提出自己的現(xiàn)場總線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前國際上有40種宣稱為開放型的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)。這些協(xié)議根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(iso)的計算機網(wǎng)絡(luò)開放式互連系統(tǒng)的osi參考模型來制定的。大多數(shù)現(xiàn)場總線只是用其中的一、二和七層協(xié)議。于是現(xiàn)場總線呈現(xiàn)雜亂紛呈的局面。在這些現(xiàn)場總線中不乏優(yōu)異的現(xiàn)場總線，如can、modbus、profibus、lonworks、bacnet、devicenet等等。其中l(wèi)onworks、bacnet、can、eib等現(xiàn)場總線在樓宇自動化領(lǐng)域獲得了、較廣泛的應(yīng)用。盡管基于現(xiàn)場總線的fcs克服了dcs的許多缺點，但還是有一些不如人意的地方，最明顯的缺點：多種現(xiàn)場總線并存而互不兼容，導(dǎo)致fcs的可互操作性只能在同一種現(xiàn)場總線系統(tǒng)中實現(xiàn)。后面將對fcs的缺點做進(jìn)一步說明。

(1)lonworks

美國echelon公司1991年推出了lon(local0penationnetworks)技術(shù)，又稱lonworks技術(shù)。它得到了眾多計算機廠家、系統(tǒng)集成商、儀器儀表以及軟件公司的大力支持，已經(jīng)在樓宇自動化、工業(yè)自動化、電力系統(tǒng)供配、消防監(jiān)控、停車場管理等領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。具體地說lonworks具有以下優(yōu)點：

①網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)靈活、組網(wǎng)方便。它支持多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫问?，包括總線型、星型、樹型、自由拓?fù)湫偷?，這樣可適應(yīng)復(fù)雜的現(xiàn)場環(huán)境，方便現(xiàn)場布線；

②支持多種傳輸介質(zhì)。包括雙絞線、同軸電纜、電力線、光纖、無線射頻等；兩種傳輸速率：78bps和1．25mbps，最大傳輸距離由網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫问胶蛡鬏斀橘|(zhì)決定，一般可從500m到2700m?？山尤说墓?jié)點最多為32385個；

③完善的玨發(fā)工具。提供完善的系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境，采用開放的neuronc語言，它是ansic語言的擴(kuò)展；

④無主的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。lonworks網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點的地位相同，網(wǎng)絡(luò)管理可設(shè)在任一節(jié)點處，并可安裝多個網(wǎng)絡(luò)管理器；

⑤開發(fā)lonworks網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的時間較短，也易于維護(hù)。lonworks采用的lontalk協(xié)議固化在echelon公司的neuron芯片中，這樣可以節(jié)省開發(fā)lonworks網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的時間，也方便維護(hù)。

同其它現(xiàn)場總線一樣，lonworks也有自身的缺點。首先，lonworks的實時性、處理大量數(shù)據(jù)的能力有些欠缺；其次，由于lonworks依賴于echelon公司的neuron芯片，所以它的完全開放性也受到一些質(zhì)疑。盡管lonworks存在一些不足，但是lonworks的fcs還在樓宇自動化領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。世界上有2萬多家oem廠商生產(chǎn)lonworks相關(guān)產(chǎn)品，其中種類已達(dá)3500多種。目前世界上已安裝有500多萬個lonworks節(jié)點，lont~k協(xié)議也被接納為歐洲centc247、centc205的一部分。自1996年以來，lonworks也開始在國內(nèi)獲得大量的應(yīng)用。在建設(shè)部的支持下，國內(nèi)一些研究所和企業(yè)開始陸續(xù)開發(fā)出基于lonworks的樓宇自動化控制系統(tǒng)，并在一些新建智能大廈和建設(shè)部智能化小區(qū)試點工程中得到應(yīng)用。

(2)bacnet

bacnet是作為世界上第一個樓宇自動控制網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信協(xié)議。它代表了智能建筑發(fā)展的主流趨勢。bacnet不是軟件或硬件，也不是固件，嚴(yán)格地說，bacnet并不是現(xiàn)場總線，而是一種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，即通信規(guī)則。為不同商家產(chǎn)品的系統(tǒng)之間進(jìn)行信息交流提供平臺和支持。bacnet詳細(xì)闡述了系統(tǒng)組成單元相互分享數(shù)據(jù)實現(xiàn)的途徑、使用的通信介質(zhì)、可以使用的功能以及信息如何翻譯的全部規(guī)則。bacnet采用了etherent、arcnet、ms／tp、ptp、lontalk五種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行通信?？筛鶕?jù)系統(tǒng)通信是和通信速度選擇不同的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。相對其它現(xiàn)場總線，bacnet標(biāo)準(zhǔn)最大的優(yōu)點是可以與etherent、lonworks等網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無縫集成。不過bacnet主要為解決不同廠家的樓宇自控系統(tǒng)相互間的通訊問題設(shè)計，并不太適用于智能傳感器、執(zhí)行器等末端設(shè)備。bacnet標(biāo)準(zhǔn)已在全球得到了廣泛的應(yīng)用，全球生產(chǎn)和經(jīng)營樓宇設(shè)備和樓宇自控設(shè)備的主要廠商均支持bacnet標(biāo)準(zhǔn)。bacnet在不到10年的時間內(nèi)就從一個行業(yè)學(xué)會標(biāo)準(zhǔn)迅速成為樓宇自控領(lǐng)域中唯一的iso標(biāo)準(zhǔn)。雖然我國是wto和iso成員國，但是bacnet在我國建筑領(lǐng)域中的應(yīng)用范圍還是相對較小，而且在工程中采用的bacnet產(chǎn)品和技術(shù)也基本上全部是從國外引進(jìn)的，還沒有真正意義上的國產(chǎn)化bacnet相關(guān)產(chǎn)品。

(3)can

can總線最初是德國bosch公司為汽車監(jiān)控控制系統(tǒng)設(shè)計提出的，現(xiàn)在它已經(jīng)成為一種國際標(biāo)準(zhǔn)，在電力、石化、空調(diào)、建筑等行業(yè)均有應(yīng)用。can具有以下優(yōu)點：

①采用8字節(jié)的短幀傳送，故傳輸時間短、抗干擾性強：

②具有多種錯誤校驗方式，形成強大的差錯控制能力。而且在嚴(yán)重錯誤的情況下，節(jié)點會自動離線，避免影響總線上其它節(jié)點；

③采用無損壞的仲裁技術(shù)；

4can芯片不但價格低而且供應(yīng)商多。

can缺點是：can總線上最多可掛接110個節(jié)點，這不完全能滿足整個智能建筑的需要。不過可以通過利用中繼器進(jìn)行擴(kuò)展，相對其它一些現(xiàn)場總線，can總線技術(shù)比較簡單，can相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)費用也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其它現(xiàn)場總線技術(shù)產(chǎn)品的開發(fā)費用。因此，很早國內(nèi)就有一些企業(yè)推出了基于can總線的樓宇自控的相關(guān)產(chǎn)品。如獅島、索龍集團(tuán)開發(fā)出了$2000樓宇自控系統(tǒng)。

(4)eib

eib是歐洲安裝總線(europeaninstallationbus)的縮寫。它在1990年被提出，經(jīng)過十多年的發(fā)展，成為歐洲最有影響的建筑智能化現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)，在歐洲得到了進(jìn)300家廠商的支持。1999年eib被引進(jìn)中國的智能化建筑領(lǐng)域，并在上海同濟(jì)大學(xué)建立了eib認(rèn)證技術(shù)培訓(xùn)中心。在短短的幾年里，國內(nèi)的會展中心、博物館、辦公大樓、別墅等場所的燈光、窗簾、空調(diào)等控制和安防系統(tǒng)方面獲得了廣泛應(yīng)用，如廈門國際會展中心、大連國貿(mào)中心、浙江人民大會堂等。國內(nèi)的eib項目基本上被abb公司和simens公司所壟斷。

3以太網(wǎng)開始進(jìn)入樓宇自控領(lǐng)域

以太網(wǎng)發(fā)展至今已有20年歷程，作為局域網(wǎng)組網(wǎng)的主要技術(shù)，以其簡單、價廉、高帶寬、維護(hù)方便以及不斷發(fā)展等優(yōu)點一直在局域網(wǎng)領(lǐng)域中牢牢占據(jù)著統(tǒng)治地位。近年來，以太網(wǎng)技術(shù)獲得了快速地發(fā)展。交換型和全雙功以太網(wǎng)的出現(xiàn)，克服了傳統(tǒng)以太網(wǎng)的共享公共傳輸媒體和半雙功傳輸?shù)娜觞c，實現(xiàn)了站點獨占傳輸媒體并同時收發(fā)數(shù)據(jù)，也減少了網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)碰撞。以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)不斷更新和擴(kuò)展，目前的以太網(wǎng)不僅在物理層(包括拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、傳輸速率、傳輸媒體)，并且在數(shù)據(jù)鏈路層與原來的傳統(tǒng)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)有了很大的進(jìn)步，以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)系列已擴(kuò)展成20余個?，F(xiàn)在已太網(wǎng)不但由局域網(wǎng)向著接入網(wǎng)和城域網(wǎng)領(lǐng)域發(fā)展，同時開始進(jìn)入工業(yè)控制和樓宇自控領(lǐng)域。新的ieee802．3af標(biāo)準(zhǔn)開始對以太網(wǎng)供電作出了規(guī)定，它消除了以太網(wǎng)技術(shù)進(jìn)入現(xiàn)場控制領(lǐng)域的一個嚴(yán)重障礙。目前，3com、華為、dlink等公司開始提供符合ieee802．3af標(biāo)準(zhǔn)的交換機產(chǎn)品。另外，一些現(xiàn)場總線的協(xié)會或組織也開始提出基于其現(xiàn)場總線的開放式以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，即工業(yè)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，如odva(開放devicenet供貨商協(xié)會)和ci(contolnet國際組織)的ethernet／ip標(biāo)準(zhǔn)、ff(現(xiàn)場總線基金會)的hse(hig}lspeedethemet，高速以太網(wǎng))、profibus國際組織的profinet。支持這些工業(yè)以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的交換機、網(wǎng)卡等產(chǎn)品也開始出現(xiàn)，如moxa公司的eds-508系列工業(yè)以太網(wǎng)交換機(支持ethernet／ip)、北京航天華輝自動化技術(shù)有限公司的anybus-sio／100m(支持ethemet／ip和modbus／tcp)等。美國vdc(venturedevelopmentcorp．)調(diào)查報告指出，ethemet在工業(yè)控制領(lǐng)域中的應(yīng)用將越來越廣泛，市場占有率將從2000年的ll％增加到2005年的23％。

伴隨著以太網(wǎng)技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域的成功應(yīng)用，以太網(wǎng)技術(shù)也必將越來越多地滲透到樓宇自控領(lǐng)域。目前，以太網(wǎng)多用于基于現(xiàn)場總線的樓宇自控網(wǎng)絡(luò)集成到智能建筑中的信息網(wǎng)(如圖l所示)，在一些新開發(fā)的樓宇自控系統(tǒng)中，以太網(wǎng)直接進(jìn)入了控制層，如北京樓宇自動化中心開發(fā)的基于以太網(wǎng)的enc-2001ip智能建筑測控系統(tǒng)。enc-200lip控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖2所示。一般的空調(diào)、照明等系統(tǒng)通過enc參量控制模塊集成到以太網(wǎng)上；帶有rs232或rs485接口的系統(tǒng)通過網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)換模塊集成到以太網(wǎng)上；ip電話以及ip攝像機直接連接到以太網(wǎng)上。

在樓宇自控網(wǎng)絡(luò)中采用基于現(xiàn)場總線的fcs的優(yōu)點是：

①可靠性、實時性好?，F(xiàn)場總線為工業(yè)控制設(shè)計

圖1樓宇自控網(wǎng)絡(luò)集成到信息網(wǎng)的，有屏蔽、接地與防爆等措施，同時其實時性也比采用csma／cd的以太網(wǎng)的時實性好；

②用戶的投資成本低。現(xiàn)在，開放的現(xiàn)場總線技術(shù)已經(jīng)比較成熟，有很多公司提供的相關(guān)產(chǎn)品可供選擇。其缺點是：實現(xiàn)現(xiàn)場總線無縫接人以太網(wǎng)復(fù)雜，當(dāng)多種現(xiàn)場總線共存在一個系統(tǒng)中時，集成起來更復(fù)雜，系統(tǒng)的擴(kuò)展性差。

在樓宇自控網(wǎng)絡(luò)中采用以太網(wǎng)的優(yōu)點是：實現(xiàn)了從管理層(信息網(wǎng))到現(xiàn)場設(shè)備控制層(控制網(wǎng))的“一網(wǎng)到底”，即實現(xiàn)人們期望的通信協(xié)議的兼容和統(tǒng)一；這樣系統(tǒng)擴(kuò)展起來也比較方便；與智能建筑中其它系統(tǒng)(信息網(wǎng)通信自動化系統(tǒng)和辦公自動化系統(tǒng))集成起來更加容易。其缺點是：首先，目前開發(fā)基于以太網(wǎng)的控制系統(tǒng)產(chǎn)品的難度較大，開發(fā)費用和成本相對還是較高，用戶可以選擇的廠商也很有限，壟斷利潤較高，研發(fā)成本還沒有被消化，這些都導(dǎo)致產(chǎn)品價格過高。其次，以太網(wǎng)的實時性、可靠性等方面還有待進(jìn)一步完善。

4結(jié)束語

就目前而言，不管是應(yīng)用在樓宇自控網(wǎng)絡(luò)中的基于現(xiàn)場總線的fcs還是以太網(wǎng)，都有其優(yōu)點和缺點。隨著時間的推移和技術(shù)的進(jìn)步，它們也必將會被進(jìn)一步完善。據(jù)統(tǒng)計，我國目前有從事樓宇自動化業(yè)務(wù)的企業(yè)3000家以上，產(chǎn)品供應(yīng)商約3000家。另外，隨著我國紹濟(jì)的快速發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，建筑和社區(qū)的數(shù)字化建設(shè)正在興起，fcs和以太網(wǎng)都必將在樓宇自控領(lǐng)域中獲得更廣泛的應(yīng)用，在今后相當(dāng)長的時間內(nèi)，兩者在競爭的同時也將繼續(xù)并存。

參考文獻(xiàn)

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4郝曉弘．馬向華．現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)一新一代控制系統(tǒng)．《工業(yè)控制計算機》2001；14

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6張振昭．許錦標(biāo)．萬頻．《樓宇智能化技術(shù)》北京機械工業(yè)出版社。1999

篇10

0前言

天津市河北區(qū)金泰供熱中心建于2001年，是一所當(dāng)年立項，當(dāng)年設(shè)計，當(dāng)年施工，當(dāng)年竣工并投入運行的大型集中供熱中心，該供熱中心設(shè)計供熱面積490萬平方米，承載天津市供熱總體規(guī)劃中的最大一片集中供熱區(qū)域。該項目的建設(shè)取代了小鍋爐房12個，為規(guī)劃新建的200萬平方米的居住區(qū)和現(xiàn)有的300萬平方米住宅區(qū)供暖，采用了較為先進(jìn)鍋爐集散控制系統(tǒng)和變頻調(diào)速，擁有先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備和巨大的擴(kuò)展功能。

1完善供熱中心DCS控制系統(tǒng)

1.1中心控制系統(tǒng)介紹

金泰供熱中心根據(jù)目前鍋爐配置情況，中心DCS控制采用2個操作員站、1個工程師站，鍋爐房公共部分及每臺鍋爐均設(shè)置了少量重要檢測點的后備儀表（公共部分的循環(huán)泵入口壓力、出口壓力、室外溫度、總管出水溫度、總管回水溫度、總管出口流量、各臺爐出口溫度、出口水壓、出口流量、爐膛溫度、爐膛負(fù)壓、聲光報警）和手操器（包括鼓、引風(fēng)手操、爐排手操、分層手操、循環(huán)泵手操），以保證投運行試車和設(shè)備檢修期間，仍能夠保證鍋爐的基本運行。

計算機集散控制系統(tǒng)采取了多可靠性措施，操作員站采用性能穩(wěn)定的工業(yè)PC機，且為冗余設(shè)計，在運行中任何一個操作員站或任何一條網(wǎng)絡(luò)線出現(xiàn)故障，都不會影響鍋爐的正常運行和操作。而DCS系統(tǒng)用于完成現(xiàn)場信號采集、回路調(diào)節(jié)、邏輯聯(lián)鎖、順序控制等基本操作功能的現(xiàn)場控制。

1.2中心DCS控制示意圖

圖1、圖2具體描繪了集散控制的基本組成結(jié)構(gòu)及金泰供熱中心的現(xiàn)況:

圖1集散控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)

1.3采用DCS控制的優(yōu)點

（1）人機界面好，便于操作管理

(2)系統(tǒng)高度的安全可靠；

(3)能達(dá)到最優(yōu)化管理；

(4)遠(yuǎn)距離控制與管理；

(5)利用充分的數(shù)據(jù)信息，科學(xué)節(jié)能運行；

(6)系統(tǒng)構(gòu)成方便靈活，不僅易于擴(kuò)展，而且維修簡單；

(7)能與計算機和常規(guī)模擬儀表兼容，繼承它們的優(yōu)點。

1.4發(fā)展?jié)摿巴晟拼胧┆?/p>

1.4.1全面完善中心DCS軟硬件系統(tǒng)以發(fā)揮出最大效力

DCS系統(tǒng)以直觀的人機界面著稱，通過CRT圖形動畫顯示，可以直觀的了解鍋爐及各設(shè)備的運行情況，便于正常啟動、合理操作和故障的排除，具體做法如下：

(1)完善、接入鍋爐的基本數(shù)據(jù)采集元件，如：爐膛壓力（壓力傳感器）、溫度（熱電偶）、出入水溫度（溫度傳感器或熱電阻），煙氧含量、出水流量（超聲波流量計）等，并且利用SUPCONJX-300X集散控制系統(tǒng)的組態(tài)軟件開發(fā)出相應(yīng)的監(jiān)視畫面，以達(dá)到實時監(jiān)控功能。

圖2金泰供熱集散控制示意

(2)增加遠(yuǎn)紅外設(shè)備成像系統(tǒng)和室外溫度記錄裝置，使新增設(shè)備與DCS共用平臺對接，這樣可以充分在設(shè)備運行期間24小時對所有電氣設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控記錄，并且，通過室外溫度記錄裝置，在DCS中記錄全年室外溫度T0，以便正確調(diào)節(jié)及總結(jié)規(guī)律。確保正常運行和人員合理配置。

(3)全面優(yōu)化SUPCONJX-300X集散控制系統(tǒng)軟件平臺，利用其系統(tǒng)組態(tài)（SCKey組態(tài)軟件）、圖形化組態(tài)（SCControl工具）、報表制作（SCForm軟件）、實時監(jiān)控（AdvanTrol軟件）等多功能綜合開發(fā)人機界面，增大DCS控制的直觀性，以便于使操作更合理。并且實現(xiàn)運行記錄報表化打印，避免人工虛假填寫。

(4)在DCS控制系統(tǒng)中，完善目前運行的投自動功能。根據(jù)室外溫度的變化和每天時段的不同，計算機自動改變鍋爐出口水溫的給定值，自動調(diào)整爐排轉(zhuǎn)速、調(diào)煤比，調(diào)整引風(fēng)機保持爐膛負(fù)壓始終維持在給定值附近，使鍋爐維持在最佳或次最佳的燃燒狀態(tài)。然而此狀況目前不太穩(wěn)定，原因在于鍋爐燃燒水溫反饋之間根據(jù)室外溫度的不同有一段不定的滯后時間，故造成風(fēng)煤比處于動態(tài)調(diào)節(jié)，導(dǎo)致費煤，熱效率不高，為解決此問題，必須采用模糊控制及人工智能，排除中間干擾環(huán)節(jié)，以達(dá)到平穩(wěn)、有效的燃燒控制。

(5)完善控制與連鎖功能。目前引風(fēng)機、鼓風(fēng)機及爐排、熱水循環(huán)泵為集中控制室與機旁兩地控制。鍋爐除渣機、灰渣水泵、軟水加壓泵及換熱循環(huán)泵為機旁就地控制。上煤系統(tǒng)為集中控制室與機旁兩地控制。另外，在聯(lián)鎖方面采取先引風(fēng)后鼓風(fēng)，再爐排的順序開機聯(lián)鎖，停機則反之。循環(huán)泵至少一臺啟動后，鍋爐才能投入運行；當(dāng)所有循環(huán)泵停機時，鍋爐停爐。當(dāng)運行鍋爐出口壓力極低或鍋爐水溫極高時，自動停爐聯(lián)鎖。循環(huán)泵及爐排事故停機時，聲光報警。引風(fēng)機、鼓風(fēng)機、爐排采用變頻調(diào)速，由計算機自動調(diào)節(jié)。此類控制并無疑義，只是在集中顯示方面尚未體現(xiàn)，維修人員巡視量大，所以采用中央調(diào)度集中監(jiān)控設(shè)備起停及正常運轉(zhuǎn)是必要的，這就需要在控制室DCS系統(tǒng)中完善上位機系統(tǒng)，從而節(jié)約人力。

1.4.2完善人工智能控制

鍋爐供熱控制系統(tǒng)比較復(fù)雜，影響因素比較多，各因素之間相互影響、相互制約。而且鍋爐系統(tǒng)熱容性大、惰性強、安全性能要求高。因而就目前而言鍋爐控制完全依賴于自動化控制難度非常大，也是不現(xiàn)實的。為此要求我們采取在自控的基礎(chǔ)上增加人工智能部分。在自動控制狀態(tài)下，利用人的智能解決自控系統(tǒng)不能很好判斷的和處理的問題。用人工的知識經(jīng)驗與自控系統(tǒng)相互配合共同搞好鍋爐控制。例如：煤在鍋爐中的燃燒在本自控系統(tǒng)中占有非常重要的地位。但不同的煤種、不同發(fā)熱量的煤、不同揮發(fā)分含量的煤、不同顆粒大小的煤可直接導(dǎo)致不同的鍋爐燃燒狀況。但煤樣經(jīng)過人工分析后，操作人員就可以在自動控制燃燒的狀況下，通過微機人工適當(dāng)?shù)卣{(diào)整爐排和鼓引風(fēng)轉(zhuǎn)數(shù)，而且還可以隨著鍋爐內(nèi)的負(fù)壓值和含氧量的不斷變化，必要時修正鼓引風(fēng)機轉(zhuǎn)數(shù)。

1.4.3完善DCS控制系統(tǒng)上位數(shù)據(jù)處理，發(fā)揮控制室的中央控制功能

中央控制室是一個集中控制的地方，在此處，可以實現(xiàn)控制系統(tǒng)的集中管理，為此在目前現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上必須完善上位控制管理系統(tǒng)，以便實現(xiàn)控制的更加直觀有效。從而擴(kuò)大控制承載功能，為實現(xiàn)從鍋爐本體燃燒控制到無人職守?zé)崃φ緭Q熱的整體控制作擴(kuò)展。整體控制上位系統(tǒng)方案如圖3所示：

1.4.4完善DCS控制系統(tǒng)對各換熱站的分布式控制

各熱力站分散控制、中控室集中監(jiān)控、總體協(xié)調(diào)。即各熱力站根據(jù)本小區(qū)供熱的負(fù)荷變化和室外溫度變化，獨立的進(jìn)行本站一次網(wǎng)供水電動調(diào)節(jié)閥門（近端）或增壓泵（遠(yuǎn)端）的調(diào)節(jié)控制，在本站進(jìn)行監(jiān)控的同時，將本站的一次網(wǎng)供給水、壓力、溫度、熱量，二次網(wǎng)供回水溫度、壓力以及室外溫度等參數(shù)送往中央控制室；中央控制室根據(jù)各熱力站送來的工況信息和環(huán)境信息，對全網(wǎng)的水力平衡和熱力平衡狀況進(jìn)行分析，根據(jù)負(fù)荷要求以具體的方式向熱源發(fā)出熱源質(zhì)、量調(diào)節(jié)的申請，同時對各熱力站發(fā)出協(xié)調(diào)命令，以維持大網(wǎng)的水力平衡。

對熱力站控制對象進(jìn)行分析，目前各換熱站的控制主要是一次網(wǎng)側(cè)供水流量的調(diào)節(jié)控制，其次是二次網(wǎng)側(cè)的循環(huán)泵轉(zhuǎn)速控制和起?？刂?。

目前金泰供熱中心下屬26個熱力站，將來根據(jù)設(shè)計承載能力，還有更多的熱力站并入該中心。

完善目前中心對下屬站的分布式控制結(jié)構(gòu)；

金泰熱中心目前采用的是西門子監(jiān)控系統(tǒng)軟件，但只做了部分試點工程，根據(jù)試點分站，我們對中心控制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)想完善，其結(jié)構(gòu)圖4：

圖4系統(tǒng)總圖

整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用兩臺冗余的服務(wù)器，兩個操作員站，一個管理工作站，一個工程師站及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、UPS、大屏幕投影儀等。系統(tǒng)運行后，兩臺服務(wù)器一主一備同時運行，實時連接所有的RTU站，并時時存儲所有數(shù)據(jù)，操作員站上可以看到所有RTU站的數(shù)據(jù)，并能夠進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，通過工程師站可以對RTU程序進(jìn)行遠(yuǎn)程下載、調(diào)試、修改。自帶的OPC通訊協(xié)議與第三方監(jiān)控系統(tǒng)提供了方便的數(shù)據(jù)交換功能，先進(jìn)的遠(yuǎn)程通訊，可以通過調(diào)制解調(diào)器和通訊網(wǎng)絡(luò)方便的進(jìn)行系統(tǒng)遠(yuǎn)端訪問。詳細(xì)介紹見軟件說明。

DesigoInsight的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是以模塊化計算機網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，并使用工業(yè)級標(biāo)準(zhǔn)的操作系統(tǒng)、通訊網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議。

該系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)全面支持系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交集、控制及圖形用戶面等系統(tǒng)功能。應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)的軟件和硬件，該網(wǎng)絡(luò)能夠支持多種廣域網(wǎng)，可以將所有的節(jié)點連接成為一個整體的系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議為TCP/IP，通過系統(tǒng)應(yīng)用程序可直接生成界面。同時該系統(tǒng)支持用全功能的圖形操作界面通過標(biāo)準(zhǔn)的撥號方式進(jìn)行遠(yuǎn)程組態(tài)和操作。

增設(shè)仿真模擬系統(tǒng)；

為了進(jìn)一步搞好大網(wǎng)的全網(wǎng)質(zhì)量雙調(diào)，我們在本項目中引入了RISE仿真系統(tǒng)，在物理上熱網(wǎng)仿真系統(tǒng)處于中央控制室計算機網(wǎng)絡(luò)的上位機工作站中，處于我們系統(tǒng)控制方案的最上層，它可以不僅提供熱網(wǎng)控制的仿真指導(dǎo)、故障診斷，也可以通過中控SCADA的控制系統(tǒng)，直接參與熱網(wǎng)的質(zhì)量雙調(diào)、全網(wǎng)控制。

仿真系統(tǒng)的功能作用如下：

根據(jù)熱網(wǎng)的設(shè)計參數(shù)而建立的原始熱網(wǎng)模型，在安裝、調(diào)試時，計算負(fù)荷及相應(yīng)的二次網(wǎng)側(cè)流量、一次網(wǎng)流量、閥門開度，以減少調(diào)試的時間。

提供熱網(wǎng)的水壓趨勢圖，向操作員提供在室外溫度變化、負(fù)荷變化時，進(jìn)行各種質(zhì)、量調(diào)節(jié)后熱網(wǎng)的水壓趨勢，以使操作員提前了解調(diào)節(jié)方案的結(jié)果。避免熱網(wǎng)水力、熱力失衡、系統(tǒng)振蕩。

在熱網(wǎng)負(fù)荷變化時，向操作員提供操作控制指導(dǎo)，以供操作員選擇。

通過中控監(jiān)控系統(tǒng)的控制程序直接參與控制，提供優(yōu)化的控制方案。

根據(jù)熱網(wǎng)的物理模型，對現(xiàn)有工況進(jìn)行分析，以診斷非正常的工況、故障等，如堵、漏、熱力站水力失衡等。

離線對操作員進(jìn)行熱網(wǎng)運行操作培訓(xùn)，在不干擾熱網(wǎng)運行的前提下，高效率對操作員進(jìn)行仿真培訓(xùn)。



2完善中心及各分站的變頻控制

2.1采用變頻控制節(jié)能分析

風(fēng)機，是傳送氣體裝置。水泵，是傳送水或其它液體的裝置。就結(jié)構(gòu)和工作原理而言，兩者基本相同?，F(xiàn)先以風(fēng)機為例加以說明。

2.1.1對風(fēng)機進(jìn)行控制，屬于減少空氣動力的節(jié)電方法

它和一般常用的調(diào)節(jié)風(fēng)門控制風(fēng)量的方法比較，具有明顯的節(jié)電效果。由圖5可以說明其節(jié)電原理：

圖中，曲線（1）為風(fēng)機在恒定轉(zhuǎn)速n1下的風(fēng)壓一風(fēng)量（H―Q）特性，曲線（2）為管網(wǎng)風(fēng)阻特性（風(fēng)門全開）。假設(shè)風(fēng)機工作在A點效率最高，此時風(fēng)壓為H2，風(fēng)量為Q1，軸功率N1與Q1、H2的乘積成正比，在圖中可用面積AH2OQ1表示。如果生產(chǎn)工藝要求，風(fēng)量需要從Q1減至Q2，這時用調(diào)節(jié)風(fēng)門的方法相當(dāng)于增加管網(wǎng)阻力，使管網(wǎng)阻力特性變到曲線（3），系統(tǒng)由原來的工況點A變到新的工況點B運行。從圖中看出，風(fēng)壓反而增加，軸功率與與面積BH1OQ2成正比。顯然，軸功率下降不大。如果采用變頻器調(diào)速控制方式，風(fēng)機轉(zhuǎn)速由n1降到n2，根據(jù)風(fēng)機參數(shù)的比例定律，畫出在轉(zhuǎn)速n2風(fēng)量（Q-H）特性，如曲線（4）所示?？梢娫跐M足同樣風(fēng)量Q2的情況下，風(fēng)壓H3大幅度降低，功率N3隨著顯著減少，用面積CH3OQ2表示。節(jié)省的功率N=（H1-H3）×Q2，用面積BH1H3C表示。顯然，節(jié)能的經(jīng)濟(jì)效果是十分明顯的。

由流體力學(xué)可知，風(fēng)量與轉(zhuǎn)速的一次方成正比，風(fēng)壓H與轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率N與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。采用變頻器進(jìn)行調(diào)速，當(dāng)風(fēng)量下降到80%時，轉(zhuǎn)速也下降到80%，而軸功率N將下降到額定功率的51.2%,如果風(fēng)量下降到60%,軸功率N可下降到額定功率的21.6%,當(dāng)然還需要考慮由于轉(zhuǎn)速降低會引起的效率降低及附加控制裝置的效率影響等.即使這樣,這個節(jié)能數(shù)字也是很可觀的,因此在裝有風(fēng)機水泵的機械中,采用轉(zhuǎn)速控制方式來調(diào)節(jié)風(fēng)量或流量,在節(jié)能上是個有效的方法。

2.1.2水泵的節(jié)能原理

許多補水泵都維持恒壓的情況下改變給水量（流量Q）從圖6可知：當(dāng)流量Q1降至Q2若不改變水泵轉(zhuǎn)速,揚程將升至B工作點，其功率可用H2*Q2來計算，對應(yīng)面積BH20Q2。原A工作點功率Q1*HT圖上面積AHTOQ1，兩者所耗功率變化不大，如果我們降低轉(zhuǎn)速至（2）即可節(jié)能Q2*H2－Q2*HT=Q2（H2－HT），圖DBH2HT的面積即是節(jié)能值。再如流量變至Q3若仍以額定轉(zhuǎn)速運行，所需功率Q3*H1，浪費能量為FCH1HT。

圖6

與風(fēng)機節(jié)能原理相同水泵電機輸出功率正比于轉(zhuǎn)速三次方關(guān)系，用變頻器進(jìn)行調(diào)速，流量下降，可保持恒壓HT。若轉(zhuǎn)速下降至額定轉(zhuǎn)速的80%，軸功率下降至額定功率的51.2%,流量下降至Q3,若使揚程恒定,可使轉(zhuǎn)速下降到額定轉(zhuǎn)速的70%,此時，軸功率是額定值的34.3%,節(jié)能達(dá)65.7%,經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。

2.2變頻器節(jié)能數(shù)據(jù)示例

下面舉例說變頻器應(yīng)用在鍋爐采暖系統(tǒng)上的節(jié)能效果。80T熱水鍋爐所用電機容量如下：

引風(fēng)機：380KW鼓風(fēng)機：90KW循環(huán)泵：315KW

爐排：1.5KW給水泵：15KW(一用一備)

本變頻控制柜可保證在供熱鍋爐正常工作的基礎(chǔ)上,同時達(dá)到節(jié)電、節(jié)煤以及環(huán)保的目的。

電機總?cè)萘?380+90+315+1.5+15=801.5KW

本鍋爐視為供熱水的條件下每天工作24小時、每月30天，本變頻控制柜在起爐高額區(qū)和恒溫運行區(qū)的綜合節(jié)電率約在35%左右，由此：

（1）每月節(jié)電總量=801.5KW×35%×24×30=201974.4度，按每度電以0.6元計算，則：80T爐的節(jié)電資金：0.6×201974.4度?=121184.64元/每月。

（2）每月用煤量約為2400噸，按5%節(jié)能率計算：每月節(jié)煤量：2400T×5%=120噸，現(xiàn)按每噸煤400元計算，每月節(jié)煤資金：400元×120噸=48000元，每月節(jié)電節(jié)煤總額：121184.64?+48000=169184.64元。

2.3采用變頻控制優(yōu)點

（1）采用變頻調(diào)速，消除了大電動機啟動時對電網(wǎng)電壓的波動影響。

（2）采用變頻調(diào)速，消除了大電動機大電流啟動時的沖擊力矩對電機損壞。

（3）采用變頻調(diào)速，延長了電機、管網(wǎng)和閥門的使用壽命，減輕了維修人員的工作量，降低了維修費用。

（4）提高了系統(tǒng)自動裝置的穩(wěn)定性，為系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運行提供了可靠保證；系統(tǒng)的運行參數(shù)得到改善，提高系統(tǒng)效率。

綜上所述，供熱中心及各分站采用和恢復(fù)變頻控制是必要的，同時要求操作人員熟練掌握工作原理，以便正確操作合理維護(hù)設(shè)備。

3增加供熱系統(tǒng)管理信息化網(wǎng)絡(luò)平臺

3.1按需構(gòu)建VPN網(wǎng)絡(luò)

VPN有三種解決方案，分別是：遠(yuǎn)程訪問虛擬網(wǎng)（AccessVPN）、企業(yè)內(nèi)部虛擬網(wǎng)（IntranetVPN）和企業(yè)擴(kuò)展虛擬網(wǎng)（ExtranetVPN）。針對金泰中心要進(jìn)行企業(yè)內(nèi)部各分支機構(gòu)的互聯(lián)，認(rèn)為使用IntranetVPN是很好的方式。

VPN(VirtualPrivateNetwork)通稱為虛擬專用網(wǎng)。虛擬專用網(wǎng)指的是依靠ISP（Internet服務(wù)提供商）和其它NSP（網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商），在公用網(wǎng)絡(luò)中建立專用的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)。VPN兼?zhèn)淞斯娋W(wǎng)和專用網(wǎng)的許多特點，將公眾網(wǎng)可靠的性能、豐富的功能與專用網(wǎng)的靈活、高效結(jié)合在一起，是介于公眾網(wǎng)與專用網(wǎng)之間的一種網(wǎng)。

3.2VPN網(wǎng)絡(luò)的整體方案

3.2.1網(wǎng)絡(luò)設(shè)計結(jié)構(gòu)

供熱總公司與各中心及其下屬分片區(qū)采用星型結(jié)構(gòu)通過光纖介質(zhì)接入網(wǎng)通公司的IP城域網(wǎng),組成VPN專用網(wǎng)實現(xiàn)互訪。出于對數(shù)據(jù)傳輸安全性的考慮，利用專用的路由器且要求網(wǎng)通公司利用IP城域網(wǎng)的交換設(shè)備劃分虛擬局域網(wǎng)（VLAN），使公司各點組成一個獨立的VLAN，成為真正意義上的VPN。各中心通過交換機組成以太網(wǎng)，通過路由器和總公司連接構(gòu)成VPN網(wǎng)絡(luò)平臺。

3.2.2網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)

根據(jù)應(yīng)用軟件的使用要求，整個系統(tǒng)設(shè)立三臺服務(wù)器。一臺Web服務(wù)器，一臺物流管理系統(tǒng)專用服務(wù)器，一臺收費管理系統(tǒng)專用服務(wù)器。總公司內(nèi)部工作站通過四臺萬兆WS－4024交換機連接，為避免局域網(wǎng)內(nèi)部業(yè)務(wù)科室的工作站通過互聯(lián)網(wǎng)感染病毒，把需要連接互聯(lián)網(wǎng)的工作站劃分一個VLAN都統(tǒng)一接到TP－LinkSF3124P交換機上，考慮到在局域網(wǎng)內(nèi)部不同VLAN之間的通信量比較大，如果每一個數(shù)據(jù)包的傳輸都通過路由器，則隨著網(wǎng)絡(luò)上信息量的不斷增大路由器將不堪重負(fù)，并會成為整個網(wǎng)絡(luò)的瓶頸。所以把TP－LinkSF3124P交換機接到具有三層交換技術(shù)的Cisco3550交換機再和Cisco3700路由器相連，從而減輕路由器的工作壓力?？偣韭酚善魍ㄟ^CiscoPIX515E防火墻和主干光纖連接，以防止病毒的侵入。各分公司的局域網(wǎng)由Cisco2600路由器和主干光纖連接，這樣構(gòu)成了熱力公司的VPN網(wǎng)絡(luò)平臺。