发布时间：2023-03-28 15:00:36
序言：写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁，我们为您精选了8篇的自动控制论文样本，期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发，请尽情阅读。
早在上个世纪80年代，传统的DCS控制系统就在工业现场应用。而到了90年代中期，PLC型的DCS控制系统得到广泛应用，在工业现场控制领域内处于主导地位。本文以水泥生产自动化生产线作为研究对象，其中，该生产线以西门子S7-400系列控制单元作为主控系统的核心，现场通讯总线为PROFIBUSDP，并选取ET200M型号的分布式IO接口模块和S7-300型号的信号模块来组成控制系统的收集部分。在此基础上，本文重点论述了面向自动化生产线的电子控制系统的总体设计方案，并分析了程序逻辑控制系统的实现过程，以期为相关电子控制系统的设计与实现提供一定的建议。
2面向自动化生产线的电子控制系统的总体设计方案
本次设计以水泥工艺生产中的自动化控制系统作为研究对象，该现场单元使用了相对领先的DCS控制系统，以对现场设备和数据实行监视管理作为主要功能。具体而言：在该控制系统的中控室部分，由工程师站、操作员站硬件以及相关软件组成。电子控制控制柜内部包括模拟量隔离器、各种卡件、起始量的输出、输入继电器、各种信号处理设备等。集散型计算机控制系统（DCS）是由通讯总线、控制单元、隔离设备以及通讯模块等组成。该厂设备中存在一个中央控制室（CCS），收集石灰石破碎、熟料烧结、水泥包装、生料调配及运输等生产过程中的数据，对参数的设定进行控制，并对物理设备的运行和系统回路进行自动控制。在中央控制室内，相关人员都能够车间工艺参数实施操作和管理。中央控制室内部还包括工程师站、操作员站、报警打印机以及报告打印机等部分。其中，工程师站主要任务是对逻辑程序进行修改，完成系统实时监视控制以及维护的需要。通讯网络是为了保证系统运转安全，尤其是信号传输的可靠，通讯介质一般以光纤为主。在现场控制站（FCS）方面：依据生产实践的情况，该控制区域可以划分为六个现场控制站，分别是原料粉磨站、石灰石破碎远程站、烧成窑头控制站，窑尾控制站，水泥粉磨站、水泥包装控制站等。在现场控制站中，一般在低压配电室内安装各个自动控制模块，这样有助于DCS控制系统的统一性和完整性。
3程序逻辑控制的实现
3.1功能说明（1）在对机组电机的开启顺序设定上主要根据机组的步状态字，保证电机在启动功能上符合设定的时间间隔。依据机组状态字上的命名规定，能够比较容易的借助机组号来匹配到对应的步状态字，还能够运用步状态字来对应的机组号进行查询。（2）在电机控制功能模块对内部逻辑完成相应的执行后，可以在DR管脚上输出相应的运算结果，而且能够直接停止控制电机。（3）依据经验，电机开启时间通常不会超过1秒，这个启动时间比较符合于大部分电机。对于部分对启动时间延迟具有较长要求的电机，在启动时可以借助于延迟程序。（4）在电机联锁上，该电子控制系统存在三种联锁信号：分别是设备联锁、启动联锁以及运行联锁。用“1”来表示连锁满足的含义，也就设计可以启动；“0”则意味着不满足，也即不可以启动。对于启动联锁，通常大型设备都只会输出一个允许启动的指令，把信号接入到功能模块。在运行连锁上，依据工艺程序，该设备前的全部主要设备都可以常规启动，那么该设备才可以获得启动指令。（5）电机控制字。可以把每一个控制位共同组合为一个字节，直接传输给功能模块，从而更加高效、快捷。电机状态字在编号上依据同一个规则进行统一编排。（6）电机的下位调试。通常该电子控制系统内，下位调试就是对STEP7编程进行直接调试。
3.2计算机监控组件实现在整个电子控制系统内，逻辑程序控制系统独立于计算机监控组件，二者作为各自自主运行的控制单元。不过，由于二者都应用SIMATIC的通讯协议与总线网络后，这两个控制单元了一定的整体性。工业以太网为主的通讯中介不仅可以服务于控制站与控制站间的通信，还可以作为操作站与控制站之间的稳定介质，有助于以上不但站点之间数据的及时传输。在控制站点和现场模块间，该系统主要借助于分布式IO来完成通讯需要，借助于稳定安全的通讯总线能够把现场信号及时发送给相应的控制单元。对于该DCS的控制核大脑，主要包括了计算机监控组件、网络通讯系统以及逻辑程序控制系统等三个构成部分。这意味着现场必须配备有必有的计算机监控设备，在此基础上DCS控制系统可以高效、及时、精确地完成自动化生产线的控制任务。
4结语
人工智能技术是人类科学技术不断发展进步的必然结果，也是工业发展过程中，促进工业自动化科学化发展的重要推动力量。在人工智能技术的发展中，科技的发展和工业技术的进步会促进人工智能技术的发展；反之，人工智能技术的进步，可以完成那些人类自身无法办到、技术条件效果不好的生产技术操作。当前的人工智能主要是计算机技术的发展结果，随着计算机技术的飞速发展，通过对计算机信息特点和操作性能的了解和设计，使计算机操作系统具有更多更先进的人工化反应，并在实际的信息技术处理过程中，通过其系统内部的人工化、智能化识别和处理系统，对电气自动化控制和其他工业技术领域在运行中的问题进行自主解决。如今，人工智能技术已经取得了较大的进步，其研究发展项目也越来越多，越来越先进，实用性越来越强。人工智能技术已经广泛运用与工业自动化、过程控制和电子信息处理等先进的技术领域。人工智能技术通过模糊理论算法、遗传算法和模糊神经算法等方式，可以在电气自动化控制中，采取更灵活多变的控制方式，对电气自动化设备运行中的不稳定因素和动态变化进行自主的调整，从而保障其运行的准确和高效，减少出错率。人工智能技术的运用，可以大大减少在电气自动化控制等领域的人力成本，并且能够解决一些工作人员无法有效监控和解决的问题，做到及时有效。
2人工智能技术在电气自动化控制中的应用
2.1人工智能控制实现了数据的采集及处理功能
在电气设备的运行过程中，数据的采集和处理是了解电气设备自动化控制情况，发现运行过程中的问题和提出解决办法的重要依据。在传统的自动化控制中，由于技术水平和实际运行中的动态变化，数据的采集和传输无法做到准确和稳定，保存数据容易出现丢失的情况。人工智能技术的使用，可以保障电气自动化运行过程中对动态信息的及时收集和稳定传输，对相关数据的保存工作也更安全，这就提高了电气自动化的控制水平，充分保障了电气运行中的安全性和稳定性。
2.2人工智能控制实现了系统运行监视机报警功能
电气自动化控制是用电气的可编程控制器，控制继电器，带动执行机构，完成预期设计动作的过程。在此过程中，系统内部各部分之间的运行都要严格按照设计模型和函数计算的基础上进行，如果系统中的一点出现问题，就会造成整个自动控制系统的故障。在以往的自动化控制系统运行中，对系统内部各部分之间的运行数据和运行状态进行实时监测，对运行中的特殊情况进行及时的报警处理，帮助自动化系统及时处理可能出现的故障，提醒电气管理人员加强对电气系统的管理。
2.3人工智能控制实现了操作控制功能
电气自动化控制的主要特征之一就是通过计算机的一键操作，就可以实现对电气系统的整体控制，保障电气自动化运行符合现实的需要。传统的自动化系统的操作，需要靠人工对系统各个环节进行人工操作，从而促进自动化系统内部的协调和配合，这种方式既降低了自动化运行的效率，也增加了自动化系统的故障发生频率。人工智能技术对电气自动化系统的控制，是通过各种先进的算法，按照电气自动化的需求，对自动化系统进行自动化和智能化设计，从而实现对电气自动化控制系统的同时操作，大大提高了自动化控制的效率，减少了单独指令操作中容易出现的不协调情况的发生。
3人工智能技术在电气自动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语言变量等为理论基础，并以专家经验作为模糊控制的规则。模糊控制就是在被控制的对象的模糊模型的基础之上，运用模糊控制器，实现对电气控制系统的控制。在实际控制设计过程中，通过对计算机控制系统的使用，使电气自动化系统形成具有反馈通道的闭环结构的数字控制系统，从而达到对电气自动化系统的科学控制。
3.2专家控制
专家控制是指在进行电气自动化控制过程中，利用相关的系统控制理论和控制技术的结合，通过对以往控制经验的模拟和学习，实现电气自动化控制中智能控制技术的实施。这种控制方式具有很强的灵活性，在实际运行中，面对控制要求和系统运行情况，专家控制可以自觉选取控制率，并通过自我调整，强化对工作环境的适应。
3.3网络神经控制
网络神经控制的原理就是基于对人脑神经元的活动模拟，以逼近原理为依据的网络建模。神经控制是有学习能力的，属于学习控制，对电气自动化控制中出现的新问题可以及时提出有效的解决办法，并通过对相关技术问题的分析解决，提高自身的人工智能水平。
4结语
1.1电气工程自动化工程体系优缺点同时存在
现在我国运行的电气工程自动化工程采取的控制系统一般有集中监控、DCS（分布式控制）两种。首先集中控制系统的优势在于，它将全部功能都安置在一个处理器中，在系统设计、维护以及运行等方面都比较简单。其劣势在于处理器承担的任务量较大；在此控制体系中，隔离器件闭锁和断路器联锁是运用硬接线进行连接，在设备扩容等方面比较困难，其操作难度也比较大。其次DCS系统是在集中控制系统的前提下设计并发展起来的，在现代电气工程自动化工程控制系统中获得较为广泛的应用。其劣势在于使用和传统仪表相似的模拟仪表，减少系统安全可靠性，在维修环节也比较困难，各个设计厂家没有规范而统一的标准，加重维修的成本，并且其价格比较高。
1.2电气工程自动化工程控制系统还不具备标准化端口
电气工程自动化工程控制系统接口到目前为止还没有统一、完善的标准，这种情况提升工程造价，阻碍数据资源共享的实现。自动化体系设计方案很重要，然而很多企业没有规范的方案，各个厂家和企业间硬件和软件交换数据有差异，导致企业间难以深入的交流和信息交换。同时电气工程自动化工程控制没有实现统一化，难以根据客户要求设计、建立规范、标准的电气工程自动化工程控制体系。
1.3电气工程自动化工程控制没有实现专业化
在电气工程自动化工程控制设计、安装以及操作等环节，相关工作人员的专业技术比较薄弱，需要进一步提高。此外我国电气工程自动化工程控制习题创新能力不足，一般产品属于中低档，需要提高其创新能力。
2构建电气工程自动化工程控制系统的发展对策
2.1建立一体化的电气工程自动化工程控制体系
要从各个环节建立起具有一体化的电气工程自动化工程控制体系。首先国家要按照电气工程自动化工程控制体系具有技术水平和技术特点，制定统一的产品规范。其次厂家和企业要加强交流，从设备精简、调试与维修以及技术合理性等多方面向规范化的方向进行制造和生产，让控制体系更科学。最后要研发出新型、操控更方便的一体化控制系统，可以运用社会性质和分工外包间的协作，让零部件的生产走商业化生产的路线，促进电子工程自动化工程控制体系的一体化。
2.2运用国际化生产标准
IEC61850是现在控制系统厂家所认可的国际标准，可以参照这个标准对控制体系进行研究和开发。另外可以运用微软公司所制定的标准技术，由于企业策划电气工程自动化工程控制系统时，PC系统是连接管理系统和控制系统的中间系统，其接口具有标注化，能够保证厂家和企业间实施软件和硬件的数据交换，妥善的解决由于通讯而产生的问题。
2.3引进和培养电气工程自动化工程控制系统的专业人才
随着电气工程自动化工程控制逐渐集成化和高智能化，对其制造人员、维修人员和安装人员都具有很高的要求，所以要引进和培养专业技术较强的人员。首先企业要培养具有实际操作能力的人才，他们要了解和掌握软件和硬件系统的操作。其次对安装人员记性专业技术进行培训，使之懂得安装的流程和技术。最后要更新技术人员的知识结构，可以引进人才，通过引进人才的“传帮带”，培养新人，促进他们在维修和系统保养等方面的学习，提高工程系统安全可靠性。
3结语
1.1电气工程自动化模型得到了简化。
通常而言，在电气工程自动化控制达到智能化目的之前往往需要建立相应的模型，除此之外，在模型建立的时候还需要综合考虑到很多会直接或者间接影响模型的参数。鉴于此，通过模型来实现自动化控制归纳的说就是通过相关的动态方程来控制和反馈数据的，但是通过这种方式是无法保证在数据传输的期间不出现意外状况来影响数据的传输以及反馈，这样一来数据的及时性和准确性就无法得到保证了，使得理论结果与现实实践之间出现偏差也就不足为奇了，这会导致电气工程自动化控制的工作效率大大的降低。然而我们通过实践得出，引入智能化技术能够非常有效的跳过设计与建立模型这一环节，可以实现调节的自动化，从根本上降低了出现上述情况的可能性和风险，在很大程度上避免了那些不可控制的客观因素发生，提高了控制器的精确度和自动化的控制效率。
1.2确保电气工程自动化控制的统一。
传统的自动化控制器一般地说都是就某个模型对象来加以控制的，事实证明，这种方式对于单个的模型控制效果良好，但是无法统一而全面的控制电气工程自动化控制系统，这样一来就极易造成不同的模型之间各不相同。然而智能化电气工程的自动化控制就可以有效避免模型设计的这一环节，因此无法控制模型的复杂性这一问题就不复存在了，这不管是对于指定的对象或者非指定对象都能够保证控制上的一致性，从根本上确保了电气工程自动化控制的统一，这样一来不仅大大提高了自动化控制器的工作效率，工作质量也得到了质的提高。
1.3有效控制了电气工程自动化系统。
前面已经讲到，智能化技术能够控制和反馈对电气工程中所有设备的数据，与此同时还能够有效根据响应时间、下降时间和鲁棒性变化等参数来对电气工程自动化的控制程度实现自动调节，这样一来就可以节省了重新建立模型的时间，另外还可以在第一时间来处理因客观因素以及预警自动化控制过程中所造成的错误。这样及时的处理和高效的警惕大大降低了风险，节省了很多的人力物力财力的消耗，从而更好的实现了对电气工程自动化系统的有效控制。
2、智能化技术的有效应用
就目前而言，智能化技术在电气工程中主要应用表现为以下几个方面。
2.1模糊逻辑与控制。
一般地说，电气工程的自动化控制系统中都会含有一定数量的模糊控制器，它能很好的代替PID控制器。就目前而言，模糊逻辑的控制主要有M型与S型两种应用类型，但是有一点需要强调的是，这两种控制器都有各自的规则库，又可以叫做ifthem的模糊规则集。其中S型控制器的规则为if。X是G，y是H，则W=f(X,Y)，这里所说的G与H指的都是模糊集，下面分别对这两种应用类型进行介绍。M型控制器主要由模糊化、知识库、推理机与反模糊化这四大部分所共同构成，主要用于实现变量的测量、量化、模糊化的目的，其隶属函数的形式也是多种多样的；知识库主要是由语言控制的数据库与规则库两个部分，其开发方式是将专家知识与经历置于控制及应用目标上。值得注意的是，在建模的过程中，一定要使用神经网络的推理机与模糊控制器对其加以操作；推理机同样也是模糊控制器中不可或缺的重要组成部分，它能够很好地模仿人类决策与推理模糊控制行为；反模糊化主要用来量化与反模糊化，它包括的技术种类也比较多，其中应用得最为广泛的当属中间平均技术与最大化的反模糊化这两种了。
2.2优化设计与诊断故障。
在过去的很长一段时间里，设计产品通常都是依靠实验或者传统手工检验来完成，通过这种方式所得方案往往不是最优方案。随着计算机技术的蓬勃发展以及在各个领域的广泛应用，越来越多的电气工程产品开始更多的选择使用CAD来进行设计。这样大大减短了产品的开发周期，如果在这个过程中很好地渗透智能化技术，可谓是如虎添翼，使其设计质量与效率得到大大的提升，专家系统的设计就是一个典型案例。不仅如此，智能化技术在优化设计还体现在遗传算法方面。众所周知，遗传算法是当前全世界范围内比较先进的计算法，其最大的优势之处在于计算精度高，因此在电气工程中得到了亲睐，而且在其中也起到了极其重要的作用。除此之外，故障和它的预兆在电气工程中的关系是错综复杂的，具有不确定与非线性的特点，这给我们的判断带来很大的困扰。
3、总结语
自动化控制技术对化工生产的控制主要表现在模型的检测分析和仪表的实时控制两方面。模型的监测分析要求对整个生产工艺的全过程进行有效地监督和控制，这个过程要求监督科控制人员在明确模型系统内部结构的前提下，了解模型分析困难的主要影响因素，通过系统转接知识库提供的材料在第一时间内找寻到合适的事故处理办法。自动化控制技术对化工生产的控制是实现动态监控和有效处理生产故障的依据。仪表的实时监控主要针对生产过程中随处可见的仪表设备，仪表借助相关信息可以及时反映出化工生产的实际状况，有实际生产工作经验的员工可以根据仪表上的数据信息及时处理生产过程中的各种安全隐患。
2.紧急停车系统的应用
紧急停车系统依据自动化控制和安全联锁在化工生产中的应用十分广泛。假如某设备出现故障需要检验和维修，系统会在第一时间内启动紧急停车系统，设备停止作业后，维修人员既可以开始维修工作。在实际生产必然存在突然停止动力供应的情况，化工生产过程中这种突发事故很多，紧急停车系统可以有效地解决因突然停止动力供应产生的意外损失，在保障生产安全的同时，还能为化工生产的顺利进行提供保障。化工生产中的紧急刹车系统不能与其他设备同时存在，在保持独立设置的同时，既不影响其他设备的正常工作，也不会因为系统突然启动引发的系统问题。最后，化工生产技术人员还应该减少紧急刹车系统运行过程中的冗余设备，为系统的安全运行提供动力保障。因此紧急刹车系统的使用必须坚持故障安全的原则，只有保障系统设备的安全运行才能从根本上发挥紧急刹车系统的作用。
3.安全自动化装置的应用
安全自动化装置是自动化控制及安全联锁在化工安全生产中的应用形式之一。安全自动化装置在化工安全生产中的主要目的有：第一，在实际施工过程中，如果施工人员很难发现安全隐患，安全装置在接受到安全隐患信号后将会自动发出报警动作，实际施工中安全自动化装置发出相应动作的事例有：对有毒气体进行密封隔离、发生火灾时自动启动灭火装置等。第二，安全装置的自动化还能有效处理施工现场工作人员难以解决的困难，减少因施工人员亲自解决施工危害产生的伤亡和经济损失，减少施工过程中各种不必要的意外事故。
4.自动连锁报警装置的应用
1电梯控制系统设计的基本情况
国民经济的迅速发展直接催生了房地产开发的热潮，因此电梯行业也从中受益。面临巨大的市场机遇，如何在已趋成熟的电梯行业里独树一帜获得更多的消费者，使公司更好更快的发展。在电梯自动控制系统研究方面应该主抓三个方面：
（1）了解电梯自动系统的控制要求，在研制初期首先要明确该电梯的使用环境、容积、载重等基本情况。
（2）电梯自动控制系统的配置。根据配置的不同在控制系统设计时应该有相应的区别，配置是整个控制系统的核心部件，确保电梯能够正常的工作。
（3）软件的设计。在要求和配置都明确之后就是要对该系统的软件开发以及研制，软件程序的开发主要有三个内容：图纸设计、核心程序的设计、电梯运行灵活性的设计等，该软件所要考虑的问题趋于全面，应能解决在使用过程中遇到的问题。
2电梯运行原理
在电梯的设计中最底层和最高层均会有信号传递按钮，在中间楼层内均由两个信号传递按钮，这四个按钮在电梯正常运行时是有明确分工的，最高层的信号传递按钮在接到信号时将信号向下传递，而当电梯在最底层时若高层或者中间层有信号输入时，那么底层的信号按钮把信号向上传递，而当电梯位于中间楼层时，有信号输入后，两个信号传递按钮会一个向下传递信号，一个向上传递信号。当乘客进入轿厢之后通过内选信号来选择楼层，在通过指定或者轿厢内部的关闭按钮将厢门关闭，在即将达到目标楼层时减速装置开始启动，在电梯运行过程中接受到正向的呼叫信心时则会在相应的楼层时开门等待，若接收到反向的呼叫时，电梯仍按照目前的运行方向继续工作直至此项任务完成之后再去响应呼叫指令。
3电梯控制系统的主要结构和内容
可编程控制器（简称PLC），它的特点是运用起来很灵活，同时数字语言也比较清晰，因此广泛应用于电梯自动控制系统。电梯的运行指令主要是由两个控制程序来实现，其一是自身内部运行控制程序，其二是外部呼叫信号，外部呼叫信号具有随机性，因此在控制的过程中不能单纯的依靠顺序或者逻辑控制方法，应该由逻辑和随机相结合的控制系统设计方案。
3.1系统的控制要求
电梯自动控制模拟系统由机械装置和PLC控制系统组成，对于电梯的基本运行采用顺序逻辑控制模式进行，电梯的运行控制是根据电梯目前的运行状态和随机信号状态进行控制的。在电梯的运行控制中，每一个楼层都要设置一个接近开关其目的是检测当前轿厢的准确位置，还有就是能明确知道轿厢的运行方向。电梯运行的状态、承载的情况、所到达的楼层均通过LED显示屏显示出来。另外还要设置电梯运行方向的互锁功能以及电梯的安全保障措施，确保电梯在运行过程中安全稳定可靠。
3.2PLC与系统的配置
在进行硬件配置时我们选用了FXIN型可编程控制器，主要是考虑其具有几个独特的优点：（1）FXIN的控制器非常灵活，除过主机单元还可以进行扩展，比如A/D模块、D/A模块、I/0模块，这些模块的都具有一些特殊功能。在I/0模块中需要设计30个点，分别是14个输入点和16个输出点，主机方面一般采用FX1N-40MR等小型的基本单元即可。（2）FX1N型号的控制器指令方面的功能相对较多，包括有27个基本指令附加有89条功能性指令，在指令的执行速度方面也较快。（3）FX1N型号的控制器内部设有状态继电保护器、辅助继电保护器、寄存器、定时器和计数器，直接能够满足电梯控制系统的需要。（4）该种控制器的编程可以使用第三方编程软件，在编程的过程中可以使用相关指令或者梯形图语言来进行。
3.3软件设计的主要特点
（1）在进行软件的设计时在同方向运行应优先考虑就近原则，这个原则在设计的过程中依据的电梯的运行方向以及具体的位置，若轿厢的运行方向是向上，但是在轿厢目前位置上方有外部呼叫信息，那么呼叫楼层所对应的继电保护器此时的状态显示为开，直到电梯到达所呼叫的楼层，继电保护装置随之关闭，就这样反复操作的过程中，继电器保护装置和呼叫开关相互合作可以完成电梯运行的所有操作。
（2）随机+逻辑控制方式。如果电梯在想某一个楼层运行时，那么所要达到的楼层有检测系统的开关，它的作用就是准确无误的对这一楼层实施判断，判断的主要内容包括该楼层的之前的呼叫信号，如果检测有呼叫信号，那么应该减速运转停止运行，如果没有检测到呼叫信号，那么轿厢将继续沿着原先的目标楼层运行。
（3）软件显示技术。通过软件显示技术可以清楚的判断轿厢的运行楼层载重情况，并将这些情况转化成SCD码然后实行数据输出，再通过硬件设备和软件系统将具体的数字显示在LED显示屏上。如果电梯在运行过程中发生故障，那么可编程控制器能够对电机实施有效的控制，将所有指令瞬时终止。
4结束语
关键词：污水处理厂自动化控制设备改造
1.污水处理可能对三峡库来说还算是一个新星的行业，在三峡库区新建的污水处理厂中，大部分设置了自动化控制系统，力求对整个污水处理过程实行全面监控。但由于这项工作尚处在实践摸索阶段，与国外水平相比存在较大差距，主要问题是：
（l）主要控制设备功能不稳定，特别是在线仪表的准确性和稳定性来看，不能完全达到由计算机控制的要求。
(2)自控水平低，距智能化自动控制还有很大差距。
(3)运行条件变化范围大，某些工艺环节尚在不断调整。
(4)运行操作人员尚不能对工艺进行全方位控制操作。
由于以上条件限制，大多数污水处理厂的自控系统只能发挥监视和对部分设备进行远程控制的功能。长寿污水处理厂针对以上问题，自2003年5月试运行到现在来看，根据实际运行,并通过对部分设备的改造和完善，加之对现场运行操作人员的技术培训，使中控室具有集中控制、监视、现场故障报警等功能。操作人员可在中控室进行操作，为安全稳定运行提供了保障。
2.长寿排水公司自控概况
长寿污水处理厂处理长寿区20万人生活污水及工业废水，我厂监控系统采用工业以太网集中控制系统。此系统包括1个监控中心（中控室）、6个现场PLC站（模拟屏PLC0、配电间站PLC1加药间站PLC2、脱水间PLC3、PLC4站和紫外光PLC5站）。配电间站主要控制提升泵站、格栅井、沉砂池、氧化沟、二沉池、回流泵站、剩余泵站、贮泥池的自动运行；模拟屏站主要对模拟屏的数据处理控制；加药间站主要是对加药间的自动控制；脱水间2个站分别对1号和2号脱水机进行自动控制，紫外光站是对紫外光消毒系统进行控制。中控室则对全厂设备的控制操作及监视。现场分站采用的PLC可编程控制系统是美国AB公司以太网系统。
3.对设备的改造与完善
长寿污水处理厂从试运行以来，由于现场电气及机械设备存在一些问题，直接影响了自控系统的正常运行。根据存在的问题，结合实际运行情况及工艺要求，对自动化控制系统的现场控制设备进行了部分技术改造。
3.1对现场一些设备进行改造
由于我厂增加了一台脱水机和PLC柜，为了把新增的这台脱水机PLC柜的运行信号联到中控室，避免重新进行布线。使用交换机联接两台脱水间PLC柜，通过一根信号线接到中控室交换机。改造现场和配电机曝气机的二次控制回路，解决了中控室不能控制曝气机启停的问题。
1号2号氧化沟的变频曝气机由于控制转换开关处在开关柜
控制和机旁控制方式时，变频器模拟量4～20mA电流输入电路断开，使得不能输入变频器运行频率，变频器控制失效，不能运行。经考虑，短接模拟量电流输入的转换开关控制回路。
变频器频率信号（模拟量）、运行信号（开关量）没有输出给
PLC，使得上位机无法判断曝气机是否运行。过后经自动化人员改进后，只给出变频器频率信号（模拟量），运行信号可有可无（开关量）。
3.2对PLC源程序的修改、优化
试运行中，我厂由于采用的是巡检制度，将各分散值班点集中到中心控制室值班操作。所以必须对比较重要的报警参数根据实际情况做进一步的修改。通过对PLC可编程控制器的源程序进行修改、编译，主要是启停液位、报警液位、逻辑控制、出水流量、加药间液位、提升泵站液位差等。不仅实现了设备按工艺流程运行的要求，而且机械设备运行的准确性、安全性有了很大提高，电气故障大为减少。故障点检查也很方便，大大降低了电气设备的故障率，使现场自动运行更加稳定。更主要的是为自动化控制的顺利实现创造了条件。
另外对高压配电系统和一套独立的监控系统，如出现任何故障不仅有指示灯光报警，而且还配有语音报警系统，使值班人员一目了然，可清楚地判断故障发生的部位并做及时处理，避免事故的发生。
3．4安装视频监视系统的
为了让操作人员真正在中控室控制全厂、监视全厂、管理全厂，长寿污水处理厂于2002安装了BAXALL系列摄像机视频监视系统。它配合原有的自控仪表，对进水粗格栅、细格栅、提升泵、排砂泵、搅拌机、砂水分离机、氧化沟曝气机、二沉池、回流泵站、剩余污泥泵站、脱水间、办公室等10多个场所的现场情况，进行24小时全天候监视。
这套视频监视系统运行可靠。在中控室里，通过对摄像机的遥控。可以监视全厂20多个部位工艺设备的运行情况。如果按工艺流程在现场巡查一遍，需要30分钟左右，而通过视频监视系统，几分钟就可以对全厂工况浏览一遍，大大提高了工作效率。
3.5提升泵站和格栅井的控制
污水提升泵站安装两台潜水泵一用一备，在上位机设定常用/备用，按如下原理进行控制：
当泵站内水位达到1.70m时，一台泵启动；
当水位降至0.80m时，水泵停机，并发出报警信号。
粗、细格栅分别有时间控制/液位差控制，2种控制方法，我厂现在用的是时间控制。
格栅井安装粗、细格栅机两台，运行依据其前、后超声波液位差计测得的水位差进行控制。
当粗格栅机前，后超声波液位差计测得的水位差超过20cm，粗格栅机、皮带轮输送机自动开机。
当粗格栅机前，后超声波液位差计测得的水位差降至10cm，粗格栅机、皮带轮输送机自动停机。
当细格栅机前，后超声波液位差计测得的水位差超过30cm，细格栅机、螺旋输送机，压榨机自动开机。
当细格栅机前，后超声波液位差计测得的水位差降至20cm，细格栅机、螺旋输送机，压榨机自动停机。
粗格栅、细格栅还可以通过在上位机设定运行、停止间隔时间的方式定时开启停止。当格栅每运行15分钟后停15分钟。皮带输送机、螺旋输送机与格栅联动，及格栅运行时，同时运行。
两组涡流沉砂池，每组涡流沉砂池内安装一台搅拌机和排砂泵，搅拌机长期运行。排砂泵把池底的污物抽送至砂水分离器。排砂泵每运行10分钟后停20分钟，时用，砂水分离器与排砂泵同时工作，以上设备均可在中心控制室监控。
3.6氧化沟的自动控制
本工程氧化沟设两组，日处理污水能力40000m3/d，每组氧化沟设计日处理能力2万m3/d。每组氧化沟PDSL-325（C）型倒伞型表面曝气机三台，其中1#，3#机组为恒速，逆时钟方向运转，单台机组充氧量为119kgO2/h；2#机组为变频调速，顺时针方向运转，单台机组充氧量为23～119kgO2/h，电机功率均为55KW；每组氧化沟安装两台溶解氧检测仪（DO仪）和一台污泥浓度检测仪（MLSS仪），一台DO仪和MLSS仪安装在接近出水口处，另一台DO仪安装在缺氧区。另一组氧化沟设备与该组氧化沟对称，倒伞型表面曝气机的运行按照氧化沟内溶解氧值（DO值）进行自动控制，其DO值以接近出水口处的DO仪的测定值为准。
当DO值在0.2mg/L<DO值<1.2mg/L范围内时三台电机都开启；当DO值在1.2mg/L<DO值<3.0mg/L范围内时开一台恒速机和一台变频调速机；其中变频调速机的调速频率分为五段（频率随着DO值减小而增大）；当DO值在3.0mg/L<DO值<4.0mg/L范围内时只开一台恒速机。如果DO值不在以上范围内那么开一台恒速机和一台变频调速机（频率固定）。
氧化沟内设一台污泥浓度（MLSS）测定仪，将MLSS测定仪测定值传送至中控室，用于调节活性污泥回流泵站及电动套筒阀的运行。
氧化沟内安装的各检测仪器（如DO仪、MLSS仪）的数据，由PLC1进行采集。然后PLC1将采集的数据通过控制层网络送至中控室用于控制相关设备运转。
3.7回流泵站的自动控制
污泥回流泵站安装潜水轴流泵两台，按如下原理进行控制：
在泵站出水侧及吸水侧（套筒阀井处）各设一台超声波水位计，出水侧设两个水位，一个正常水位7.8m，一个报警水位8.4m,吸水侧设四个水位，一个正常水位5.30m，一个启动水位5.00m，一个高限报警水位5.80m，一个低限报警水位4.40m；
当两个氧化沟的污泥浓度同时高于3000mg/L时，开启1台污泥回流泵，如果其中任何一个氧化沟的污泥浓度低于3000mg/L时只开启2台污泥回流泵。
本控制程序能使两泵交替工作（统计工作时间），负荷均等，从而延长二泵工作寿命。
3.8剩余泵站和贮泥池的自动控制
本泵站安装100QW70-7-3型潜水排污泵一台，其工作原理如下：
当贮泥池液位低于2.0m时,剩余污泥泵自动开启。当贮泥池液位高于4.5m时，剩余污泥泵站剩余污泥泵根据液位计信号自动停止运行，贮泥池液位在中心控制室显示及报警。另外，当贮泥池水位计超过贮泥池设定的最高水位或最低0.5m时，水泵亦由中控室控制自动切断水泵电源，泵站停止工作。
贮泥池安装超声波液位计，当液位为1.5m时，向脱水间PLC发出污泥泵停泵停止运行信号。
3.9加药间的自动控制
溶解、溶液池为两组，每组2m；每组内安一台搅拌机，和超声波液位计一套，工况一用一备；
溶解池加料加水后，搅拌机工作15分钟，搅拌机停车，溶液池的液位预报警（液位现场确定）；
当一格溶解池最低液位时（液位现场确定），自动关停药液输出电磁阀同时开启另一溶液池的电磁阀；
FeCl3液按照出水流量计信号自动调节频率，手动调节冲程控制投加量，使其出水水质达到国家一级排放标准。
3.10紫外光的自动控制
紫外光消毒采用的是德国威得高系统，控制方式采用的是液位控制，并由液位控制出水的电动阀门自动行动，使液位始终保持在1.7m，紫外光灯启动±5%左右。
3.11脱水间的自动控制
脱水间加药池设有一液位探头，当液位低于设计标准时，脱水机停止。
脱水机的控制主要还是以人工控制为主，操作人员在PLC柜在启停各个设备。
3.12现场仪表的控制
我厂的主要仪表有：液位计、进水PH值、溶解氧、污泥浓度、COD在线仪、浊度仪、出水流量计（其中大部分的在线仪表都自带得有温度计）。显示的具体形式以具体数值显示为主，操作人员可直观地读取各种数据。
3.13高压配电系统监视功能
此功能主要是对高压配电及供电系统的开关是合是断，通过在上住机（CRT）显示来提示有关人员。具体显示以示意图的形式实现。
3.14时间累计、故障次数和报警功能
主要功能是对所有设备运行的时间进行统计。报警功能是对设备运行出现的故障都有灯光和声音提示，准确及时地提示操作人员哪台设备出现了故障。故障出现时，运行设备立即停止运行。此部分功能的实现，为有关人员确定设备大修时间及日常保养次数提供了依据。
4.自控系统的使用效果
4.1快速准确地反映运行异常情况
当现场现出任何的异常情况，可通过监控系统和上位机系统一目了然的看出问题。有设备出现故障、上位机同时报警并停止该设备的运行，相应地计算机作故障情况记录，方便设备故障排除、管理、维护等。
4.2促进了职工技求素质的提高
实行自控，运行人员合并值班操作，对职工素质的要求也相应地变为复合型，这就进一步激发了职工特别是青年职工学文化、学技术的积极性。
4.3为降低运行成本创造了条件
关键词：水轮发电机组；调速自动控制系统
水轮发电机组调速自动控制系统经历了机械液压式调速器、模拟式电液调速器和数字式电液调速器几个发展阶段，取得了长足的发展。但是，随着大容量机组和大型互联电力系统的出现及其对电力系统自动控制要求的提高，对水轮发电机组调速自动控制系统(以下简称“调速系统”)提出了更高的要求，出现了许多需要解决的新问题。如自动发电控制(AGC)自动控制机组有功功率时调节品质问题，发电机组调速系统对电力系统稳定的作用问题等[1]。
1、水轮发电机组调速自动控制系统存在的问题
(1)机械液压式调速器和模拟式电液调速器，一般都没有有功功率反馈，机组有功功率调节由运行人员手动调节调速器的频率给定的大小来实现。由于运行人员的智慧和经验，有功功率的手动调节是稳定的。近年来，随着电力系统自动控制技术水平的提高，AGC进人了实用化阶段，要求机组调速系统能够根据AGC给出的有功功率值自动控制机组的有功功率.为了适应这种要求，出现了发电机组有功功率控制装置。这种装置接受AGC给出的应发有功功率指令，作用于机组调速器。由于调速器固有特性和控制策略方面的问题，有功功率控制装置自动控制机组有功功率时，或表现为超调量大、摆动时间长，或表现为调节“迟钝”。一时间，机组有功功率自动控制的调节品质成了水电站自动化领域里的一个突出问题。尽管通过控制策略的改进，使问题得到了一定程度的改善，但仍没有达到理想水平。有的研究者将机组有功功率反馈引人了调速器，根据AGC给定的功率和实发有功功率的偏差来调节机组有功功率，但“调节信号绕过了PID，绕过了软反馈”，因此这种控制模式也很难使调节达到最优状态。
(2)控制策略较落后，不能实现功率控制、开度控制、频率控制的要求和合理切换，不能实现频率故障、开度故障等容错控制策略。
(3)不能实现电网的一次调频功能，不能达到一次调频对频率死区、永态转差率、响应滞后时间等动作参数的要求。
(4)原调速器在试验时需外接多个试验器材，试验程序和方法较繁琐，数据记录不方便。
2、缺少对电力系统稳定控制的作用的考虑
2.1机组调速系统结构欠完善
目前，电力系统中运行的水轮发电机组调速系统，除了前面分析的频率反馈不完善。没有有功功率反馈以外，没有发电机功角反馈参与是机组调速系统不能对电力系统稳定起作用的重要原因之一。因为发电机功角变化是反映机组转速和有功功率变化最敏感的参数。另外，发电机端电压和无功功率变化也影响机组转速和有功功率。因此，应当设计具有发电机的转速(而不是发电机端电压的频率)、有功功率、功角、端电压和无功功率参与控制的发电机组调速自动控制系统。初步理论分析已经证明这种调速系统对于抑制机组频率和有功功率摇摆、提高电力系统稳定性具有明显作用。
2.2调速器存在死区
电液调速器的机械液压随动系统结构复杂，存在机械反馈(包括杠杆式反馈和直连式反馈)导致调速器存在死区。死区的存在直接影响了机组调速系统的调节品质，使其难以对电力系统稳定发挥作用。因此，简化电液调速器机械液压随动系统的结构，去掉机械反馈参与调速控制，根除调速器的死区，应该成为调速器研究的主要问题之一。如果做到这一点，就为调速器在电力系统稳定控制中发挥更大的作用奠定了基础。
3、完善水轮发电机组调速自动控制系统的对策
3.1协联关系运行提高了机组运行效率
电站较早时不能准确采集机组水位信号，且当时的控制器模拟量通道受限制未接入水位信号。改造后调速器接入水位信号并设置导叶与桨叶的协联关系数据，按协联关系减少了水轮机的综合耗水率，提高了水轮机的运行效率。
3.2协联关系运行减轻了机组振动摆动
水轮发电机组的振动摆度过大不但会影响机组的正常安全稳定运行，严重时甚至会引起机组和厂房的损坏，造成严重后果。电站曾采取一些措施来减轻振动，未能取得良好的效果，主要原因是机组未按协联关系运行，机组上导、推力、上机架等多个部位的振动摆动值较大。改造后导叶、桨叶在协联关系下运行，在试验和实际运行中通过手测与在线监测系统观察机组各部的振动摆动均符合国家标准要求，提高了机组的安全稳定运行程度，提高了水轮发电机组寿命[2]。
3.3改变控制结构，提高了控制调节性能
原调速器位移反馈信号取自中间接力器，液压随动由多级放大组成，机械液压部分结构复杂、元件较多，调速系统的稳定性和动态响应性较差，接力器不动时间、甩负荷动作时间等数据不能达到国家标准要求。通过改变调速器的反馈结构和方式，在导叶、桨叶的接力器和引导阀处安装不同类型的位移传感器，与原中间接力器共同形成多个闭环反馈回路，不改变调速器的机械液压部分，利用控制系统的软、硬件多闭环反馈提高了调速系统的调节精度、速动性和稳定性。
3.4监控系统和在线监测系统的功能完善
通过PCC的模拟量输出模块和双路配电器分别将导叶开度、桨叶开度信号送往机组监控系统和在线监测系统，在正常运行及事故情况下便于对事件进行分析，完善了监控系统和在线监测系统的功能。
4、结论
改善水轮发电机组调速自动控制系统中频率和功率反馈;增加功角、机端电压和无功功率反馈参与机组调速自动控制;开发合理控制方式;简化电液调速器机械液压系统的结构，根除调速器死区;应该成为水轮发电机调速器研究的主要问题。如果这样做了，就可以提高机组调速自动控制系统的调节品质，更充分地发挥调速器的作用。这不仅对提高电力系统频率的质量有益.而且也会对电力系统稳定控制起更大作用。
参考文献：
