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電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想
電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
目 錄
第一章 緒 論 ............................................ 3
1.1 電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì) ................................. 3
1.2電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀 ...................................... 3
1.3電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的目的和意義 ................................ 3
第二章 電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想 ....................... 4
2.1 控制系統(tǒng)的監(jiān)控方式 ........................................... 4
2.1.1 集中監(jiān)控方式 ............................................... 4
2.1.2 遠(yuǎn)程監(jiān)控方式 .............................................. 4
2.1.3 現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控方式 ........................................... 4
2.2 傳感器與傳感器的分類 ......................................... 5
2.2.1 傳感器 ..................................................... 5
2.2.2、傳感器的組成 .............................................. 5
2.2.3、傳感器的測(cè)量 .............................................. 5
2.2.4 傳感器的基本特性 ........................................... 6
2.2.5 傳感器的靜態(tài)輸出-輸出特性 .................................. 7
第三章 電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的主要內(nèi)容 ....................... 8
3.1電氣自動(dòng)化是高等院校開設(shè)的一門工科專業(yè)。 ...................... 8
3.2自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類方法較多，常見的有以下幾種。 ................ 8
3.3.對(duì)控制系統(tǒng)性能的要求 ......................................... 9
第四章 電氣綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的功能 ......................... 11
結(jié)論 .................................................... 12
參考文獻(xiàn) ................................................ 13
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電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)
摘 要
文章通過介紹電氣綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的功能，討論了目前電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想（以發(fā)電廠為例子），展望了將來電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。設(shè)各智能化水平的提高使得對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀況的精確掌握成為可能，通訊技術(shù)的發(fā)展則為大容量的數(shù)據(jù)傳輸提供了平臺(tái)。在自動(dòng)化領(lǐng)域，基于Pc的控制系統(tǒng)以其靈活性和易于集成的特點(diǎn)正在被更多的采納。
【論文關(guān)鍵詞】：電氣自動(dòng)化；控制系統(tǒng)；設(shè)計(jì)思想；系統(tǒng)功能
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電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想
第一章 緒 論
1.1 電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)
作為現(xiàn)代先進(jìn)科學(xué)技術(shù)方面的核心領(lǐng)域，依靠最先進(jìn)的科學(xué)建立起來的電氣自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)在社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展中起著不可替代的作用，它引領(lǐng)著現(xiàn)代化工業(yè)的前進(jìn)方向，在工業(yè)生產(chǎn)中，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)能夠在減少勞動(dòng)力成本和強(qiáng)度上起到很好的效果，并且能夠增強(qiáng)傳輸信息的有效性和實(shí)時(shí)性、提高檢測(cè)精確度，同時(shí)，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)能夠降低安全事故發(fā)生的概率，保證生產(chǎn)的安全。
OPC(OIJEforProcess Control)技術(shù)的出現(xiàn)，IEC61131的頒布，以及Microsoft的Windows平臺(tái)的廣泛應(yīng)用，使得未來的電氣技術(shù)的結(jié)合，計(jì)算機(jī)日益發(fā)揮著不可替代的作用。IEC61131已成為了一個(gè)國(guó)際化的標(biāo)準(zhǔn)，正被各大控制系統(tǒng)廠商廣泛采納。
Pc 客戶機(jī)／服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)、以太網(wǎng)和Internet技術(shù)引發(fā)了電氣自動(dòng)化的一次又一次革命。正是市場(chǎng)的需求驅(qū)動(dòng)著自動(dòng)化和IT平臺(tái)的融和，電子商務(wù)的普及將加速著這一過程。Internet／Intranet技術(shù)和多媒體技術(shù)在自動(dòng)化領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。企業(yè)的管理層利用標(biāo)準(zhǔn)的瀏覽器可以存取企業(yè)的財(cái)務(wù)、人事等管理數(shù)據(jù)，也可以對(duì)當(dāng)前生產(chǎn)過程的動(dòng)態(tài)畫面進(jìn)行監(jiān)控，在第一時(shí)間了解最全面和準(zhǔn)確的生產(chǎn)信息。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和視頻處理技術(shù)的應(yīng)用，將對(duì)未來的自動(dòng)化產(chǎn)品，如人機(jī)界面和設(shè)備維護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)產(chǎn)生直接的影響。相對(duì)應(yīng)的軟件結(jié)構(gòu)、通訊能力及易于使用和統(tǒng)一的組態(tài)環(huán)境變得重要了。軟件的重要性在不斷提高。這種趨勢(shì)正從單一的設(shè)備轉(zhuǎn)向集成的系統(tǒng)。
1.2電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，許多行業(yè)實(shí)行的自動(dòng)化技術(shù)都離不開電氣化自動(dòng)化的配合。在經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展之后，我國(guó)的電氣自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)取得了很好的成績(jī)。但同國(guó)際水平相比我國(guó)的電氣自動(dòng)化技術(shù)仍然有著不小的差距。
1.3電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的目的和意義
伴隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展，通過計(jì)算機(jī)軟硬件控制，實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化已成為現(xiàn)實(shí)，計(jì)算機(jī)的模擬操作，更為現(xiàn)實(shí)電力系統(tǒng)運(yùn)行狀況提供了方便快捷的監(jiān)視和判斷功能，PC和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)在工商管理中得到普及，在電氣自動(dòng)化領(lǐng)域，基于PC的人機(jī)界面普遍被采用，并以其直觀性、靈活性和易于集成等特點(diǎn)備受用戶的青睞。
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電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)
第二章 電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想
2.1 控制系統(tǒng)的監(jiān)控方式
2.1.1 集中監(jiān)控方式
這種監(jiān)控方式優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行維護(hù)方便，控制站的防護(hù)要求不高，系統(tǒng)設(shè)計(jì)容易。但由于集中式的主要特點(diǎn)是將系統(tǒng)的各個(gè)功能集中到一個(gè)處理器進(jìn)行處理，處理器的任務(wù)相當(dāng)繁重，處理速度受到影響。由于電氣設(shè)備全部進(jìn)入監(jiān)控，伴隨著監(jiān)控對(duì)象的大量增加隨之而來的是主機(jī)冗余的下降、電纜數(shù)量增加，投資加大，長(zhǎng)距離電纜引入的干擾也可能影響系統(tǒng)的可靠性。同時(shí)， 隔離刀閘的操作閉鎖和斷路器的聯(lián)鎖采用硬接線，由于隔離刀閘的輔助接點(diǎn)經(jīng)常不到位，造成設(shè)備無法操作。這種接線的二次接線復(fù)雜，查線不方便，大大增加了維護(hù)量，還存在由于查線或傳動(dòng)過程中由于接線復(fù)雜而造成誤操作的可能性。
2.1.2 遠(yuǎn)程監(jiān)控方式
遠(yuǎn)程監(jiān)控方式具有節(jié)約大量電纜、節(jié)省安裝費(fèi)用、，節(jié)約材料、可靠性高、組態(tài)靈活等優(yōu)點(diǎn)。由于各種現(xiàn)場(chǎng)總線(如Lonworks總線，CAN總線等)的通訊速度不是很高，而電廠電氣部分通訊量相對(duì)又比較大，所有這種方式適合于小系統(tǒng)監(jiān)控，而不適應(yīng)于全廠的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的構(gòu)建
2.1.3 現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控方式
目前，對(duì)于以太網(wǎng)(Ethernet)、現(xiàn)場(chǎng)總線等計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)普遍應(yīng)用于變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中，且已經(jīng)積累了豐富的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，智能化電氣設(shè)備也有了較快的發(fā)展， 這些都為網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)應(yīng)用于發(fā)電廠電氣系統(tǒng)奠定了良好的基礎(chǔ)�，F(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控方式使系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加有針對(duì)性，對(duì)于不同的間隔可以有不同的功能，這樣可以根據(jù)間隔的情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。采用這種監(jiān)控方式除了具有遠(yuǎn)程監(jiān)控方式的全部?jī)?yōu)點(diǎn)外，還可以減少大量的隔離設(shè)備、端子柜、I/0卡件、模擬量變送器等，而 回答人的補(bǔ)充 2009-06-22 17:09 且智能設(shè)備就地安裝，與監(jiān)控系統(tǒng)通過通信線連接，可以節(jié)省大量控制電纜，節(jié)約很多投資和安裝維護(hù)工作量，從而降低成本。另外，各裝置的功能相對(duì)獨(dú)立，裝置之間僅通過網(wǎng)絡(luò)連接，網(wǎng)絡(luò)組態(tài)靈活，使整個(gè)系統(tǒng)的可靠性大大提高，任一裝置故障僅影響相應(yīng)的元件，不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓。因此現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控方式是今后發(fā)電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展方向。 4
電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想
2.2 傳感器與傳感器的分類
2.2.1 傳感器
傳感器是一種以一定的精確度把被測(cè)量轉(zhuǎn)換為與之有確定對(duì)應(yīng)關(guān)系的、便于應(yīng)用的某種物理量的測(cè)量裝置。
這一概念包含下面四個(gè)方面的含義：
1）傳感器是測(cè)量裝置，能完成信號(hào)獲取任務(wù)。
2）它的輸入量是某一被測(cè)量，可能是物理量，也可能是化學(xué)量、生物量。
3）它的輸出量是某種物理量，這種量要便于傳輸、轉(zhuǎn)換、吃力、顯示等等，這種量可以是氣、光、電量，但主要是電量。
4）輸出輸入有對(duì)應(yīng)關(guān)系，且應(yīng)有一定的精確程度
2.2.2、傳感器的組成
傳感器的功用是一感二傳，即感受被測(cè)信息，并傳送出去。傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、轉(zhuǎn)換電路三部分組成。
2.2.2.1. 敏感元件
2.2.2.2. 轉(zhuǎn)換元件
敏感元件的輸出就是它的輸入，它把輸入轉(zhuǎn)換成電路參數(shù)量。
2.2.2.3. 轉(zhuǎn)換電路
上述電路參數(shù)接入轉(zhuǎn)換電路，便可轉(zhuǎn)換成電路參數(shù)量。
實(shí)際上，有些傳感器很簡(jiǎn)單，有些則較復(fù)雜，也有些是帶反饋的閉環(huán)系統(tǒng)。 最簡(jiǎn)單的傳感器由一個(gè)敏感元件組成，它感受被測(cè)量時(shí)直接輸出電量，如熱電偶。有些傳感器由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成，沒有轉(zhuǎn)換電路，如壓電式加速度傳感器，其中質(zhì)量塊是敏感元件，壓電片是轉(zhuǎn)換元件。有些傳感器轉(zhuǎn)換元件不只一個(gè)，要經(jīng)過若干次轉(zhuǎn)換。
由于傳感器空間限制等其他原因，轉(zhuǎn)換電路常裝入電箱中。然而，因?yàn)椴簧賯鞲衅饕谕ㄟ^轉(zhuǎn)換電路之后才能輸出電量信號(hào)，從而決定了轉(zhuǎn)換電路是傳感器的組成部分之一。
2.2.3、傳感器的測(cè)量
2.2.3.1、直接測(cè)量
在使用測(cè)量?jī)x表進(jìn)行測(cè)量時(shí)，對(duì)儀表讀數(shù)不需要經(jīng)過任何運(yùn)算，就能直接表示測(cè)量的結(jié)果，稱為直接測(cè)量。這種測(cè)量方法。這種測(cè)量方法是工程上廣泛采用
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電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)
的方法。
2.2.3.2、間接測(cè)量
在使用儀表進(jìn)行測(cè)量時(shí)，首先對(duì)與被測(cè)物理量有確定函數(shù)關(guān)系的幾個(gè)量進(jìn)行測(cè)量，將測(cè)量值代入函數(shù)關(guān)系式，經(jīng)過計(jì)算得到所需結(jié)果，這種測(cè)量稱為間接測(cè)量。間接側(cè)來那個(gè)多用于科學(xué)實(shí)驗(yàn)中的實(shí)驗(yàn)室測(cè)量，工程測(cè)量中亦有應(yīng)用。
2.2.3.3、聯(lián)立測(cè)量
在應(yīng)用儀表進(jìn)行測(cè)量時(shí)，若被測(cè)物理量必須經(jīng)過求解聯(lián)立方程才能得到最后的結(jié)果，則稱這樣的測(cè)量為聯(lián)立測(cè)量。在進(jìn)行聯(lián)立測(cè)量時(shí)，一般需要改變測(cè)試條件，才能獲得一組聯(lián)立方程所需要的數(shù)據(jù)。它只是用于科學(xué)實(shí)驗(yàn)或特殊場(chǎng)合。2.2.3.4、偏差式側(cè)量
在測(cè)量過程中，用儀表指針位移決定被測(cè)量的測(cè)量方法，稱為偏差式測(cè)量法。應(yīng)用這種方法進(jìn)行測(cè)量時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)量具不裝在儀表內(nèi)，而是事先用標(biāo)準(zhǔn)量具對(duì)儀表刻度進(jìn)行校準(zhǔn)；在測(cè)量時(shí)，輸入被測(cè)量，按照儀表指針在標(biāo)尺上的示值，決定被測(cè)量的數(shù)值。采用這種方法進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量過程比較
http://http://www.msguai.com/news/5570DE09EB0B4AFC.html 簡(jiǎn)單、迅速。但是，測(cè)量結(jié)果的精度低。這種測(cè)量方法廣泛適用于工程測(cè)量。2.2.3.5、零位式測(cè)量
在側(cè)來那個(gè)過程中，用指零位儀表的零位指示檢測(cè)測(cè)量系統(tǒng)的平衡狀態(tài)；在測(cè)量系統(tǒng)達(dá)到平衡時(shí)，用已知的基準(zhǔn)量決定被測(cè)未知量的測(cè)量方法，稱為零位式測(cè)量法。
2.2.3.6、微差式測(cè)量
微差式測(cè)量法是綜合了偏差式測(cè)量法與零位式測(cè)量法的優(yōu)點(diǎn)而提出的測(cè)量方法。微差式測(cè)量法的優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)快，而且測(cè)量精度高，特別適用于在線控制參數(shù)的檢測(cè)。
2.2.4 傳感器的基本特性
2.2.4.1、精確度
與精確度有關(guān)的指標(biāo)有三個(gè)：精密度、準(zhǔn)確度和精確度。
1）精密度
它說明測(cè)量傳感器輸出值的分散性，即對(duì)某一穩(wěn)定的被測(cè)量，由同一個(gè)測(cè)量者，用同一個(gè)傳感器，在相當(dāng)短的時(shí)間內(nèi)連續(xù)重復(fù)測(cè)量多次，其測(cè)量結(jié)果的分散程度。例如，某測(cè)溫傳感器的精密度為0.5°C，即表示多次測(cè)量結(jié)果的分散程度不大于0.5°C。精密度是隨機(jī)誤差大小的標(biāo)志，精密度越高，意味著隨機(jī)誤差小。但必須注意，精密度與準(zhǔn)確度是兩個(gè)概念，精密度高不一定準(zhǔn)確度高。
2）準(zhǔn)確度
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電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想
它說明傳感器輸出值與真值的偏離程度。例如，某流量傳感器的輸出值與真值偏離0.3m3/s。準(zhǔn)確度是系統(tǒng)誤差大小的標(biāo)志，準(zhǔn)確度高意味著系統(tǒng)誤差小。同樣，準(zhǔn)確度高不一定精密度高。
3）精確度
它是精密度和準(zhǔn)確度兩者的總和，精確度高表示精密度和準(zhǔn)確度都比較高。在最簡(jiǎn)單的情況下，可取兩者的代數(shù)和。精確度常以測(cè)量誤差的相對(duì)值表示。
2.2.4.2、穩(wěn)定性
傳感器的穩(wěn)定性有兩個(gè)指標(biāo)。一是傳感器測(cè)量輸出值在一段時(shí)間中變化。以穩(wěn)定度表示；二是傳感器外部環(huán)境和工作條件變化引起輸出值的不穩(wěn)定，用影響量表示。
1）穩(wěn)定度
指在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，測(cè)量條件不變的情況下，由傳感器中隨機(jī)性變動(dòng)，周期性變動(dòng)，漂移等引起輸出值的變化。一般用精密度和觀測(cè)時(shí)間長(zhǎng)短表示。
2）影響量
測(cè)量傳感器由外界環(huán)境變化引起輸出值變化的量。稱為影響量。它是由溫度、濕度、氣壓、震動(dòng)、電源電壓及電源頻率等一些外加環(huán)境影響所引起的。說明影響量時(shí)，必須將影響因素與輸出值同時(shí)表示。
2.2.5 傳感器的靜態(tài)輸出-輸出特性
靜態(tài)特性是指輸入的被測(cè)參數(shù)不隨時(shí)間而變化，或隨時(shí)間變化很緩慢時(shí)，傳感器的輸出量與輸入量的關(guān)系。
1）線性度
2）靈敏度
3）靈敏度和分辨力
4）遲滯
5）重復(fù)性
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電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)
第三章 電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的主要內(nèi)容
3.1電氣自動(dòng)化是高等院校開設(shè)的一門工科專業(yè)。
培養(yǎng)德、智、體全面發(fā)展，具有良好的科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新精神，培養(yǎng)能夠從事與電氣工程有關(guān)的系統(tǒng)運(yùn)行、自動(dòng)控制、電力電子技術(shù)、信息處理 、試驗(yàn)分析、研制開發(fā)以及電子與計(jì)算機(jī)應(yīng)用等領(lǐng)域工作的寬口徑復(fù)合型高級(jí)工程技術(shù)人才。
本專業(yè)主要學(xué)習(xí)電子技術(shù)、電工技術(shù)、信息控制、電氣測(cè)量、計(jì)算機(jī)技術(shù)等方面較寬廣的工程技術(shù)基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)。本專業(yè)主要特點(diǎn)是強(qiáng)電弱 電結(jié)合、電工技術(shù)與電子技術(shù)相結(jié)合、軟件與硬件結(jié)合、元件與系統(tǒng)結(jié)合，學(xué)生受到電工電子、信息控制及計(jì)算機(jī)技術(shù)方面的基本訓(xùn)練，具有 解決電氣工程與自動(dòng)化領(lǐng)域技術(shù)問題的基本能力。
該專業(yè)是強(qiáng)電和弱電、計(jì)算機(jī)技術(shù)與電氣控制技術(shù)交叉滲透的綜合型專業(yè)學(xué)科。電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)培養(yǎng)出的畢業(yè)生，以理論基礎(chǔ)扎實(shí)、 專業(yè)知識(shí)面寬廣、實(shí)踐動(dòng)手能力強(qiáng)、適應(yīng)性強(qiáng)在國(guó)內(nèi)有較好的聲譽(yù)
主干課程電路原理、電子技術(shù)基礎(chǔ)、計(jì)算機(jī)技術(shù)（語言、軟件基礎(chǔ)、硬件基礎(chǔ)、單片機(jī)）、信號(hào)與系統(tǒng)、電磁場(chǎng)理論與應(yīng)用、自動(dòng)控制原理、 電機(jī)學(xué)、電力電子技術(shù)、電氣測(cè)量、電力拖動(dòng)與控制等。
就業(yè)方向適合到國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門從事與電氣工程有關(guān)的系統(tǒng)運(yùn)行、自動(dòng)控制、電力電子技術(shù)、信息處理、試驗(yàn)分析、研制開發(fā)等方面的工作， 也能在科研院所、高等學(xué)校從事電氣信息與自動(dòng)化技術(shù)相關(guān)的研究開發(fā)、技術(shù)引進(jìn)與改造及教學(xué)工作。
自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類
3.2自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類方法較多，常見的有以下幾種。
1）線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)
由線性微分方程或線性差分方程所描述的系統(tǒng)為線性系統(tǒng)；由非線性方程所描述的系統(tǒng)稱為非線性系統(tǒng)。
2）定常系統(tǒng)和事變系統(tǒng)
從系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型來看，若微分方程的系數(shù)不是時(shí)間變量的函數(shù)則稱此類系統(tǒng)為定常系統(tǒng)。否則稱為是事變系統(tǒng)。
若系統(tǒng)既是線性的又是定常的，則稱之為線性定常系統(tǒng)。
3）連續(xù)系統(tǒng)、離散系統(tǒng)和采樣系統(tǒng)
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