時間：2023-03-30 10:38:50
導(dǎo)語：在自動控制技術(shù)論文的撰寫旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
關(guān)鍵詞：樓宇自動化控制網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)以太網(wǎng)樓宇自動化系統(tǒng)
目前日益流行的智能建筑(inteuigentbuidings)是建筑技術(shù)與計算機(jī)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(jī)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(jī)可靠性提高，價格大幅下降，出現(xiàn)了由多個計算機(jī)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(jī)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(fèi)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(fèi)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(jī)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(yù)為自動化領(lǐng)域的計算機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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。可接人的節(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(qiáng)：
②具有多種錯誤校驗方式，形成強(qiáng)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(fèi)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(fèi)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(jī)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(jī)、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(jī)(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(jī)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?，F(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(fèi)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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關(guān)鍵詞：GPS技術(shù) 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 電力負(fù)荷控制 自動發(fā)電控制
0 引言
目前中國電力系統(tǒng)正經(jīng)歷著一場以市場經(jīng)濟(jì)為主導(dǎo)向的據(jù)大變革。以數(shù)字電力系統(tǒng)（DPS）為代表的計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、控制理論及信息處理技術(shù)、新材料、新技術(shù)的高速發(fā)展，使得電力系統(tǒng)的技術(shù)更新速度大大加快，不同技術(shù)之間的相互滲透、相互融合也越來越普遍。電力系統(tǒng)高速發(fā)展，發(fā)電廠和變電站相應(yīng)的實現(xiàn)了自動化，應(yīng)用遠(yuǎn)動通訊技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)，對電力系統(tǒng)進(jìn)行自動監(jiān)視、控制和調(diào)度。為了更好的保證安全、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行并保證電能質(zhì)量，對電力系統(tǒng)自動化提出了更高的要求，從而促成了電力系統(tǒng)自動控制技術(shù)的不斷發(fā)展。
1 GPS技術(shù)在電力系統(tǒng)自動控制中的應(yīng)用
GPS（Global Positioning System）又稱為全球定位系統(tǒng)，隨著電力系統(tǒng)往大容量大網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，以及自動化水平的不斷提高，GPS由于其高精度的定時功能，必將在電力系統(tǒng)發(fā)揮更加廣泛的應(yīng)用。利用GPS同步測量可以快速精確的獲得電力系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)和實時狀態(tài)，GPS技術(shù)的應(yīng)用必將對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定控制帶來革命性的變革，因此必然成為今后發(fā)展的重點，必將為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定控制和保護(hù)開辟一個新的領(lǐng)域。
2 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在電力系統(tǒng)自動控制中的應(yīng)用
經(jīng)過近十幾年的高速發(fā)展， 電力系統(tǒng)的規(guī)模已迅速地擴(kuò)大， 對于這樣一個存在著大量非線性的動態(tài)大系統(tǒng)來說， 傳統(tǒng)的控制、診斷、保護(hù)、預(yù)測等方式已不再能完全適應(yīng)這種發(fā)展的需要。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN Artificial Neural Networks） 理論， 作為人工智能的一個最活躍的分支， 其模擬人腦的工作方式， 為解決復(fù)雜的非線性、不確定性、不確知性系統(tǒng)的問題開創(chuàng)了一個嶄新的途徑。因而在電力系統(tǒng)應(yīng)用研究中受到了廣泛的關(guān)注。目前已在電力系統(tǒng)故障診斷、智能控制、繼電保護(hù)和暫穩(wěn)態(tài)計算、短期負(fù)荷預(yù)報等系統(tǒng)計算優(yōu)化中獲得了大量的研究成果。
作為一個新的信息處理理論，ANN 的應(yīng)用在理論與實踐中還有一些問題有待于進(jìn)一步的研究和探討。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，ANN 與專家系統(tǒng)和模糊控制的綜合對電力系統(tǒng)這樣一個復(fù)雜的動態(tài)大系統(tǒng)來說， 應(yīng)用潛力更大。
3 自動發(fā)電控制新技術(shù)應(yīng)用研究
AGC是一種控制性能比較完善和作用較好的發(fā)電機(jī)輸出功率的自動控制。它利用電子計算機(jī)來實現(xiàn)控制功能，是一個小型的計算機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)，有時也稱為AGC系統(tǒng)。
早期的AGC系統(tǒng)多采用模擬式的控制設(shè)備，近幾年來由于數(shù)字系統(tǒng)的靈活性和可靠性是模擬式的AGC系統(tǒng)，逐漸被數(shù)字系統(tǒng)所取代。 在現(xiàn)代數(shù)字電力系統(tǒng)（DPS）中，AGC的執(zhí)行，要求每隔2-4s測量一次聯(lián)絡(luò)線功率、系統(tǒng)頻率和發(fā)電功率等數(shù)據(jù)，并通過遙測裝置送到AGC的發(fā)電機(jī)控制回路和負(fù)荷分配回路，是這兩個回路的程序計算開始工作。然后計算出需要增加或減少發(fā)電量的信息，再由遙控裝置將此信息發(fā)送到發(fā)電機(jī)組已完成對發(fā)電機(jī)功率的控制和調(diào)整。由于AGC 資源需在更大范圍內(nèi)被調(diào)用，以及分級控制引起的時間延遲，還需對這種方式下電力系統(tǒng)的安全和控制的動態(tài)特性進(jìn)行研究。
4 電力系統(tǒng)自動控制其它新技術(shù)的應(yīng)用
4.1 電力負(fù)荷控制技術(shù)作用
電力負(fù)荷控制技術(shù)是指在高峰用電時，斷開一部分可間斷供電的負(fù)荷，以減少對電網(wǎng)的壓力，可以將各用戶的負(fù)荷按照改善負(fù)荷曲線的總要求，通過某種與用戶聯(lián)系的信道和裝在用戶處的終端裝置，對用戶的可間斷負(fù)荷進(jìn)行集中控制。在高峰之后，又可將這些負(fù)荷投入，增加系統(tǒng)的低谷用電，達(dá)到削峰填谷的目的，使電力系統(tǒng)負(fù)荷曲線更加平坦，以保證電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
我國電力供應(yīng)長期短缺，負(fù)荷的監(jiān)督和控制尤其顯得重要。目前不少地方采用的在高峰時強(qiáng)行拉路的分片輪流停電的辦法，給用戶帶來了極大的不便，對有些重要用戶造成經(jīng)濟(jì)損失。在用戶方面，由于電力使用不合理，浪費(fèi)能源的現(xiàn)象也十分嚴(yán)重。因而有關(guān)方面對電力負(fù)荷控制十分重視，原國務(wù)院曾出資支持了四個試點，取得了可喜的效果。如今，以配電線載波、有線通信和無線電為通道的系統(tǒng)均有運(yùn)行。在分散控制方面，我國自行研制的電力定量器都是適合我國國情的產(chǎn)品。但總的說來，我國的負(fù)荷控制水平和工業(yè)化國家的差距還是比較大的。
4.2 靈活交流輸電系統(tǒng)控制技術(shù)
靈活交流輸電系統(tǒng)控制技術(shù)（Flexible AC Transmission System）是現(xiàn)代電力電子技術(shù)與電力系統(tǒng)相結(jié)合的產(chǎn)物，其主要內(nèi)容是在輸電系統(tǒng)的主要部位，采用具有單獨或綜合功能的電力電子裝置，對輸電系統(tǒng)的主要參數(shù)（如電壓、相位差、電抗等）進(jìn)行靈活快速的適時控制，以期實現(xiàn)輸送功率合理分配，降低功率損耗和發(fā)電成本，大幅度提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性。隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，靈活交流輸電技術(shù)的發(fā)展前景不可估量，必將改變電力系統(tǒng)的傳統(tǒng)面貌，并促使電力系統(tǒng)發(fā)生重大變革。
電力系統(tǒng)的高速發(fā)展和不斷擴(kuò)大，使其結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式變得越來越復(fù)雜多變，對電力系統(tǒng)的自動控制技術(shù)水平的要求也越來越高。因此，研究電力系統(tǒng)自動控制技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展具有重要的意義。
參考文獻(xiàn)
[1] 汪德星. 電力系統(tǒng)運(yùn)行中AGC 需求的分析[J ] . 電力系統(tǒng)自動化，2004 .
[2] 吳捷.現(xiàn)代控制技術(shù)在電力系統(tǒng)控制中的應(yīng)用[J].全國高校電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)年會，廣州，1997
[3]張曉繢 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與神經(jīng)計算機(jī)導(dǎo)論[M].北工業(yè)大學(xué)出版社， 1995.
一、招生人數(shù)
學(xué)院2016年計劃招收博士研究生46名，實際招生人數(shù)以總部下達(dá)計劃為準(zhǔn)。
二、報考條件
我院博士研究生只面向現(xiàn)役軍人招生，報考2016年博士研究生應(yīng)當(dāng)具備以下條件：
1、品德優(yōu)良，遵紀(jì)守法，立志獻(xiàn)身國防事業(yè)；未受過紀(jì)律處分。
2、軍隊在職干部按師（旅）級單位推薦、軍級單位政治部審批、軍區(qū)級單位政治部干部部門核準(zhǔn)、總政治部干部部備案的程序進(jìn)行審批，由師（旅）級單位干部部門開具介紹信。軍隊院校應(yīng)屆碩士畢業(yè)生經(jīng)所在院校政治機(jī)關(guān)審批同意。
3、身體健康，體能達(dá)標(biāo)，年齡不超過40周歲（1976年9月1日以后出生）。
4、在職干部須獲得碩士學(xué)位，其中本院在職干部報考工學(xué)博士須有被SCI或EI收錄的以第一作者發(fā)表的學(xué)術(shù)論文；應(yīng)屆碩士畢業(yè)生須完成學(xué)位論文初稿，在中文核心期刊（含錄用通知）或國際會議發(fā)表2篇以上學(xué)術(shù)論文。
5、有兩名與報考學(xué)科相關(guān)的高職人員推薦。
三、報名手續(xù)
考生持公民身份證和軍官證（學(xué)員證）于2015年9月20日至30日到學(xué)院教學(xué)實驗綜合樓研究生招生辦公室（1127室）報名，外地考生可函報。報名時應(yīng)提交：
1、填制完畢的《2016年報考攻讀博士學(xué)位研究生登記表》和《報考軍隊院校研究生政治審查表》（9月1日后，院內(nèi)考生可從學(xué)院研究生處網(wǎng)站下載；院外考生可來電索要）。
2、已獲碩士學(xué)位者，提交碩士課程成績單、碩士學(xué)位論文及評閱意見書復(fù)印件；應(yīng)屆碩士畢業(yè)生提交碩士課程成績單、碩士學(xué)位論文初稿、已發(fā)表學(xué)術(shù)論文版權(quán)頁或錄用通知。
3、碩士學(xué)歷、學(xué)位證書原件及復(fù)印件(應(yīng)屆生于獲得證書后補(bǔ)交)。
4、檔案所在師（旅）級單位干部部門同意報考的證明信。
5、一寸正面半身免冠照片3張，報名費(fèi)300元。
上述手續(xù)齊備，審查合格者發(fā)放準(zhǔn)考通知，考生可于10月9日到研招辦領(lǐng)取《準(zhǔn)考證》。
四、考試安排
博士研究生入學(xué)考試總分值為600分，包括六項內(nèi)容：英語筆試、數(shù)學(xué)筆試、科研學(xué)術(shù)成果計分、碩士學(xué)位論文評分、專業(yè)綜合面試、綜合素質(zhì)面試，每項內(nèi)容滿分100分。
考試時間擬定于2015年10月11至12日，考試地點和具體安排詳見《準(zhǔn)考證》。
五、其他
1、考生可于2015年11月初查詢錄取情況，入學(xué)時間為2016年3月份（詳見通知書）。
2、我院提供部分往年考試試題，考生可登錄學(xué)院研究生處網(wǎng)站下載。
六、聯(lián)系方式
聯(lián)系人：譚繼帥（參謀） 手機(jī)：13831189507座機(jī)：0311-87992123（地）；0221-92123（軍）
E-mail：tanjishuai@126.com 通信地址：河北省石家莊市和平西路97號研究生招生辦公室（050003）
招生專業(yè)目錄
專業(yè)代碼、名稱及研究方向
導(dǎo)師
專業(yè)綜合（面試）
數(shù)學(xué)（筆試）
080200機(jī)械工程
01機(jī)械性能檢測與診斷
張英堂
測試技術(shù)與信號處理
矩陣?yán)碚?/p>
02地面運(yùn)載平臺維修理論與技術(shù)
張培林
狀態(tài)監(jiān)測與智能診斷技術(shù)
03機(jī)械振動與沖擊防護(hù)
白鴻柏
振動理論
04機(jī)電液集成系統(tǒng)控制技術(shù)
何忠波
車輛工程
05機(jī)械制造及其自動化
倪新華
斷裂力學(xué)
080300光學(xué)工程
01軍用光電系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用
劉秉琦
陳志斌
應(yīng)用光學(xué)、物理光學(xué)、光電測試技術(shù)
矩陣?yán)碚?/p>
02激光技術(shù)
沈?qū)W舉
激光原理及應(yīng)用
03光學(xué)信息安全
光學(xué)信息技術(shù)原理與應(yīng)用、光學(xué)信息安全
04微納光學(xué)
汪岳峰
光電子技術(shù)
080402測試計量技術(shù)及儀器
01測試性設(shè)計與分析
黃考利
測試技術(shù)
矩陣?yán)碚?/p>
02精密儀器與微系統(tǒng)
王廣龍
03裝備狀態(tài)監(jiān)測與故障預(yù)測
李洪儒
測試與診斷技術(shù)
矩陣?yán)碚摶驊?yīng)用數(shù)理統(tǒng)計
04網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)
王 韜
計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)
081100控制科學(xué)與工程
01裝備測試與故障診斷
尚朝軒
測試與診斷
矩陣?yán)碚摶驊?yīng)用數(shù)理統(tǒng)計
02火力與指揮控制理論及應(yīng)用
全厚德
孫世宇
數(shù)字信號處理
矩陣?yán)碚?/p>
03武器系統(tǒng)建模與仿真
朱元昌
系統(tǒng)仿真
04電子裝備自動測試、故障診斷及可靠性
蔡金燕
測試與診斷
05目標(biāo)識別與信息處理技術(shù)
王春平
圖像工程
06精確制導(dǎo)理論與技術(shù)
楊鎖昌
精確制導(dǎo)、控制與仿真技術(shù)
07無人機(jī)數(shù)據(jù)鏈抗干擾技術(shù)
陳自力
線性系統(tǒng)理論、數(shù)字信號處理
08目標(biāo)探測與識別
馬彥恒
數(shù)字信號處理、現(xiàn)代控制理論
09飛行器控制
齊曉慧
線性系統(tǒng)理論
10無人機(jī)協(xié)同控制
李小民
現(xiàn)代飛行控制理論、導(dǎo)航控制技術(shù)
11無人機(jī)信息處理與傳輸技術(shù)
王長龍
數(shù)字信號處理
12非線性系統(tǒng)的穩(wěn)定性與控制
徐 瑞
動力系統(tǒng)的穩(wěn)定性理論
082600兵器科學(xué)與技術(shù)
01裝備輕量化技術(shù)
鄭 堅
火炮與自動武器原理、材料學(xué)
應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計
02兵器試驗理論與技術(shù)
秦俊奇
火炮專業(yè)相關(guān)理論
矩陣?yán)碚?/p>
03裝備維修理論與技術(shù)
陶鳳和
火炮與自動武器原理、現(xiàn)代機(jī)械測試技術(shù)
04兵器性能檢測與診斷技術(shù)
房立清
機(jī)械裝備故障診斷與預(yù)測、武器系統(tǒng)裝備知識
應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計
馮廣斌
火炮與自動武器原理、工程信號處理、現(xiàn)代機(jī)械測試技術(shù)
矩陣?yán)碚?/p>
05兵器結(jié)構(gòu)動力學(xué)理論與應(yīng)用
王瑞林
槍炮設(shè)計原理、振動理論、電磁場理論
06武器系統(tǒng)仿真與虛擬樣機(jī)技術(shù)
馬吉勝
振動理論、動力學(xué)仿真
07彈道學(xué)理論及應(yīng)用
宋衛(wèi)東
彈道學(xué)理論、制導(dǎo)理論與技術(shù)
08彈道修正理論與技術(shù)
彈道學(xué)、自動控制與導(dǎo)彈設(shè)計理論
矩陣?yán)碚摶驊?yīng)用數(shù)理統(tǒng)計
09兵器性能檢測與故障診斷
唐力偉
振動理論
10兵器新材料技術(shù)
王建江
材料學(xué)
應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計
11彈藥系統(tǒng)設(shè)計與試驗評估
高欣寶
系統(tǒng)仿真技術(shù)及其在信息化彈藥工程中的應(yīng)用
矩陣?yán)碚?/p>
羅興柏
爆炸及其防護(hù)技術(shù)在彈藥保障中的應(yīng)用
12彈藥保障與安全技術(shù)
安振濤
炸藥理論、彈藥保障及安全風(fēng)險評估
穆希輝
彈藥保障
矩陣?yán)碚摶驊?yīng)用數(shù)理統(tǒng)計
13信息感知與控制技術(shù)
齊杏林
彈藥引信論證、設(shè)計、試驗及評估理論與技術(shù)
14防護(hù)材料與特種能源技術(shù)
杜仕國
防護(hù)材料與特種能源技術(shù)及其在彈藥工程中的應(yīng)用
矩陣?yán)碚?/p>
15電磁發(fā)射理論與技術(shù)
雷 彬
電磁場理論、測試技術(shù)
16武器系統(tǒng)建模與仿真
蘇群星
武器系統(tǒng)仿真與模擬器設(shè)計
17紅外圖像末制導(dǎo)技術(shù)
高 敏
彈道學(xué)、自動控制與導(dǎo)彈設(shè)計理論
矩陣?yán)碚摶驊?yīng)用數(shù)理統(tǒng)計
18裝備維修保障理論與技術(shù)
賈希勝
石 全
康建設(shè)
趙建民
可靠性、維修性、維修工程
應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計
朱小冬
可靠性、維修性、維修工程、建模與仿真
矩陣?yán)碚摶驊?yīng)用數(shù)理統(tǒng)計
19裝備維修性理論與應(yīng)用
郝建平
可靠性、維修性、維修工程、虛擬仿真
20電磁防護(hù)理論與技術(shù)
劉尚合
魏光輝
電磁場理論、微波與天線
矩陣?yán)碚?/p>
王慶國
大學(xué)物理、有機(jī)化學(xué)、固體物理、電磁場理論
譚志良
電子技術(shù)基礎(chǔ)、通信原理、微波與天線
21脈沖電磁場測試技術(shù)
朱長青
電路分析、電磁場理論和微波技術(shù)、數(shù)電模電
110900軍事裝備學(xué)
01裝備保障信息化
盧 昱
網(wǎng)絡(luò)信息安全保障
軍事運(yùn)籌學(xué)
02裝備保障理論與應(yīng)用
石 全
軍事裝備學(xué)、戰(zhàn)役基本理論
應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計或軍事運(yùn)籌學(xué)
于永利
可靠性、維修性、維修工程、建模與仿真
軍事運(yùn)籌學(xué)
柏彥奇
高 崎
英文名稱：Electronics Optics & Control
主管單位：中國航空工業(yè)集團(tuán)公司
主辦單位：中國航空工業(yè)一集團(tuán)公司洛陽電光設(shè)備研究所
出版周期：月刊
出版地址：河南省洛陽市
語
種：中文
開
本：大16開
國際刊號：1671-637X
國內(nèi)刊號：41-1227/TN
郵發(fā)代號：
發(fā)行范圍：國內(nèi)外統(tǒng)一發(fā)行
創(chuàng)刊時間：1970
期刊收錄：
SA 科學(xué)文摘(英)(2009)
核心期刊：
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(1996)
期刊榮譽(yù)：
Caj-cd規(guī)范獲獎期刊
聯(lián)系方式
期刊簡介
【關(guān)鍵詞】L型前裝機(jī)；轉(zhuǎn)向系統(tǒng)；閉環(huán)控制系統(tǒng)
0 引言
自20世紀(jì)90年代以來，采礦設(shè)備的發(fā)展日新月異，世界上采礦設(shè)備生產(chǎn)巨頭們像卡特彼勒、小松、久益環(huán)球、利勃海爾等公司紛紛推出自己的各種新產(chǎn)品，這些新的產(chǎn)品共同的特點是不斷涌現(xiàn)出新結(jié)構(gòu)和新元件時還廣泛應(yīng)用新的控制技術(shù)，技術(shù)發(fā)展的重點在于增加產(chǎn)品的電、液技術(shù)含量，應(yīng)運(yùn)更先進(jìn)的電氣、液壓控制系統(tǒng)和更先進(jìn)、靈敏的原件來實現(xiàn)對操作的優(yōu)化?，F(xiàn)在越來越多的控制技術(shù)和控制理論開始應(yīng)運(yùn)到前裝機(jī)上，如變頻調(diào)速控制系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)、單片機(jī)控制系統(tǒng)、傳感器控制技術(shù)等，這些技術(shù)的應(yīng)用在控制精確度和效率上使前裝機(jī)達(dá)到了一個前所未有的高度。
節(jié)能減排技術(shù)將是未來裝載機(jī)行業(yè)的發(fā)展方向[1]，更是采礦設(shè)備行業(yè)的發(fā)展方向。節(jié)能減排是個世界性的大課題，對于以柴油發(fā)動機(jī)作為主要動力源的前裝機(jī)來說，這不僅因為節(jié)能和減排本身就是一對兒矛盾，而且還要考慮產(chǎn)品的性價比與可靠性。節(jié)能減排不僅僅關(guān)乎發(fā)動機(jī)、傳動、液壓和電控等系統(tǒng)，這是一個綜合性的課題。對于裝載機(jī)來說，合理的工作裝置設(shè)計可以提高作業(yè)效率，減小作業(yè)阻力，降低油耗，但是控制系統(tǒng)的合理、先進(jìn)設(shè)計同樣對節(jié)能減排起巨大的作用。
本次選題準(zhǔn)備以轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的控制設(shè)計為例來說明裝載機(jī)目前的自動化控制水平和將來的發(fā)展方向。為了保證轉(zhuǎn)向系統(tǒng)平穩(wěn)、快速的運(yùn)轉(zhuǎn)，我們設(shè)計了本選題的電氣控制系統(tǒng)和液壓控制系統(tǒng)，在對各種電氣和液壓元件控制方法的工作原理進(jìn)行了詳細(xì)的分析的基礎(chǔ)上，提出了L1150型前裝機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制設(shè)計的選題。希望通過我們的研究能把前裝機(jī)目前的自動控制技術(shù)提高到一個新的高度。
1 L型前裝機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)總體模型設(shè)計
轉(zhuǎn)向是電液控制的自動控制系統(tǒng)。則轉(zhuǎn)向系統(tǒng)總體設(shè)計結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。
由上述結(jié)構(gòu)圖可以得出系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為以下三部分組成，其中G1（S）是電氣系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，G2（S）是電液比例控制閥占空比對換向閥流量的傳遞函數(shù)，G3（S）是液壓系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，如圖2所示：
所以本論文的設(shè)計分為倆部分，一部分為電氣控制結(jié)構(gòu)的設(shè)計，另一部分為液壓控制結(jié)構(gòu)的設(shè)計。
2 L型前裝機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)控制設(shè)計
2.1 電氣控制結(jié)構(gòu)設(shè)計
電氣控制是當(dāng)操作手柄給左轉(zhuǎn)向命令時，操作手柄移動被轉(zhuǎn)換成CAN信息。CAN全稱為Controller Area Network即控制器局域網(wǎng)[2]，CAN總線是國際上應(yīng)用最為廣泛的現(xiàn)場總線之一。由操作手柄輸出轉(zhuǎn)向命令值輸入到控制器，控制器接收到輸入信號后輸出PWM脈沖信號給控制閥，控制執(zhí)行元件動作。轉(zhuǎn)向位置傳感器隨時監(jiān)控轉(zhuǎn)向的位置角度并轉(zhuǎn)化為電信號反饋給VCU，和操作手柄的給定值比較以便進(jìn)一步的控制。該系統(tǒng)設(shè)計為負(fù)反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)，所謂反饋控制系統(tǒng)，就是指根據(jù)系統(tǒng)輸出變化的信息來進(jìn)行控制，即通過比較系y行為（輸出）與期望行為之間的偏差，并消除偏差以獲得預(yù)期的系統(tǒng)性能。L型前裝機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的電氣控制控制結(jié)構(gòu)圖設(shè)計如圖3所示。
2.2 液壓控制結(jié)構(gòu)設(shè)計
液壓技術(shù)的發(fā)展[3]，可追溯到 17 世紀(jì)帕斯卡提出了著名的帕斯卡定律，開始奠定了流體靜壓傳動的理論基礎(chǔ)。液壓系統(tǒng)：液壓油從油箱流入轉(zhuǎn)向泵的入口。轉(zhuǎn)向泵輸出液壓壓力油經(jīng)控制閥和流量放大器后流入轉(zhuǎn)向油缸，轉(zhuǎn)向油缸動作從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)向運(yùn)動。通過負(fù)載感知把負(fù)載的壓力分別反饋回控制閥和轉(zhuǎn)向泵，反饋回控制閥的壓力油與給定值比較后進(jìn)一步控制方向閥芯的開口大小從而進(jìn)一步的控制壓力油流向轉(zhuǎn)向油缸的流量。由于液壓系統(tǒng)運(yùn)行時容易發(fā)熱，為了節(jié)省功率和減少發(fā)熱量負(fù)載反饋的壓力油同時反饋給轉(zhuǎn)向泵，從而可以控制轉(zhuǎn)向泵斜盤角度，進(jìn)一步控制轉(zhuǎn)向泵的輸出功率。該系統(tǒng)設(shè)計為負(fù)反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)，所謂反饋控制系統(tǒng)，就是指根據(jù)系統(tǒng)輸出變化的信息來進(jìn)行控制，即通過比較系統(tǒng)行為（輸出）與期望行為之間的偏差，并消除偏差以獲得預(yù)期的系統(tǒng)性能。在反饋控制系統(tǒng)中，既存在由輸入到輸出的信號前向通路，也包含從輸出端到輸入端的信號反饋通路，兩者組成一個閉合的回路。因此，反饋控制系統(tǒng)又稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。反饋控制是自動控制的主要形式。在工程上常把在運(yùn)行中使輸出量和期望值保持一致的反饋控制系統(tǒng)稱為自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，而把用來精確地跟隨或復(fù)現(xiàn)某種過程的反饋控制系統(tǒng)稱為伺服系統(tǒng)或隨動系統(tǒng)。L型前裝機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的液壓控制控制結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖4所示。
圖4 轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的液壓控制結(jié)構(gòu)圖
3 轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的測試和分析
把設(shè)備所有的電氣系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)以及其他的結(jié)構(gòu)件等安裝調(diào)試完成后，啟動設(shè)備做了左轉(zhuǎn)向、無轉(zhuǎn)向、右轉(zhuǎn)向等的一系列空載、有載測試，空載測試是指設(shè)備沒有裝載并處于平整的地面上，有載是指設(shè)備處于裝載的工作狀態(tài)，并處于工況不是很好的環(huán)境下，測試結(jié)果見表1所示。（下轉(zhuǎn)第287頁）
從表1中的測試結(jié)果可以看到當(dāng)有禁止?fàn)顟B(tài)時，轉(zhuǎn)向接口卡無輸出。當(dāng)發(fā)出左轉(zhuǎn)向命令的時候，轉(zhuǎn)向接口卡輸出的電壓為12V-18V；當(dāng)操作手柄處于中位時轉(zhuǎn)向接口卡的輸出為12V；當(dāng)發(fā)出右轉(zhuǎn)向命令時轉(zhuǎn)向接口卡的輸出為6V-12V；這完全符合當(dāng)初設(shè)計的期望值，在進(jìn)一步的測試中該電路輸出穩(wěn)定、可靠符合要求。
4 結(jié)論
本論文的設(shè)計以L型前裝機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計為主題，主要包括電氣系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)倆部分。電氣系統(tǒng)采用LINCS II控制系統(tǒng)，由操作手柄通過CAN控制系統(tǒng)發(fā)出轉(zhuǎn)向命令通過數(shù)字接口卡轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號后輸入到VCU（VECHICLE CONTROL UNIT） VCU接受到信號后發(fā)出PWM輸出信號給數(shù)字接口卡的轉(zhuǎn)向接口卡通道，然后再傳輸?shù)絇VG32先導(dǎo)控制閥控制液壓系統(tǒng)。轉(zhuǎn)向位置傳感器隨時監(jiān)控轉(zhuǎn)向的位置角度并反饋給VCU和給定值比較以便進(jìn)一步的控制。液壓系統(tǒng)采用電液比例先導(dǎo)控制，液壓油從油箱流入轉(zhuǎn)向泵的入口，液壓壓力油從泵流過高壓過濾器后到達(dá)流量放大器閥（Danfoss） 的HP口。當(dāng)有轉(zhuǎn)向命令時PVG32先導(dǎo)控制閥控制先導(dǎo)油推動流量放大器的方向閥芯后從泵出來的油經(jīng)流量放大閥芯被導(dǎo)向轉(zhuǎn)向油缸從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)向運(yùn)動。
【參考文獻(xiàn)】
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Abstract: PID regulating law is very effective for establishing a precise mathematical model control system. However, for those control objects with non-linearity, time-varying uncertainty, applying the traditional PID regulator would be difficult to achieve effective control. This paper proposed tocontrol the water level by using indistinct PID control technology, so that the PLC has better control performance on the system of different model parameters, to achieve optimal control of static and dynamic parameters of the system.
關(guān)鍵詞： PLC；模糊PID；模糊控制
Key words: PLC；Indistinct PID；Indistinct control
中圖分類號：TP39 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2012）25-0185-02
0 引言
對于PID控制技術(shù)，其工作穩(wěn)定、可靠性高、魯棒性強(qiáng)，且易于接受。但是，工業(yè)生產(chǎn)過程中經(jīng)常遇到大時滯、強(qiáng)擾動、被控對象參數(shù)未知或是時變的系統(tǒng)，對這一類系統(tǒng)實施常規(guī)PID控制往往效果欠佳。本文采用模糊自適應(yīng)PID設(shè)計方法，根據(jù)人們要求的水位曲線，由計算機(jī)對系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，依據(jù)模糊推理判據(jù)，實現(xiàn)對任何一種模型參數(shù)的系統(tǒng)都能自動調(diào)整其PID參數(shù)，使輸出與水位曲線趨于一致，實現(xiàn)快速響應(yīng)特性與超調(diào)量最優(yōu)的統(tǒng)一。
1 模糊控制原理
模糊控制器是一種近年來發(fā)展起來的新型控制器，其優(yōu)點是不要求掌握被控對象的精確數(shù)學(xué)模型，而根據(jù)人工規(guī)則組織決策表，且由該表決定控制量的大小。模糊控制或模糊自動控制系統(tǒng)是以模糊數(shù)學(xué)，即模糊集合論、模糊語言知識及模糊邏輯規(guī)則等作為理論基礎(chǔ)；以計算機(jī)控制技術(shù)、自動控制理論作為技術(shù)基礎(chǔ)的自動控制系統(tǒng)。模糊控制模仿人的思維方式，計算控制量時并不需要參數(shù)的精確量，而是以參數(shù)的模糊信息為基礎(chǔ)，通過模糊推理得到控制量的模糊形式，然后再經(jīng)過反模糊化處理輸出具體的控制量。其控制方框圖如下圖1所示。
2 控制系統(tǒng)
本文的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示：液灌Ⅰ中的水通過水泵注入到液灌Ⅱ中，電腦通過PLC和固態(tài)繼電器使水泵工作，液灌Ⅱ中的水位隨之持續(xù)上升。當(dāng)液灌Ⅱ中的水達(dá)到某一百分比時，水位變送器發(fā)出的信號通過PLC在電腦中與設(shè)定值進(jìn)行比較，若大于設(shè)定值，電腦通過PLC和手操器使電動調(diào)節(jié)閥開大；若小于給定值，電腦通過PLC和手操器使電動調(diào)節(jié)閥開??；若相等，說明電動調(diào)節(jié)閥出水量和進(jìn)水量應(yīng)相等，保持動態(tài)平衡。對溫度的控制：若要使液灌Ⅱ中的溫度達(dá)到某一設(shè)定值，就要在電腦上進(jìn)行設(shè)定，通過測量溫度變送器發(fā)出4～20mA模擬信號，該值反映了實際值的大小。若實際值小于設(shè)定值，電腦通過PLC和固態(tài)繼電器使加熱器工作，從而使水溫上升，當(dāng)實際值達(dá)到設(shè)定值時加熱器停止工作。
其工作流程圖如圖3所示。
在“組態(tài)王6.5”軟件中，工作人員只需在電腦前操作即可。用鼠標(biāo)點擊電腦上的按鈕即可控制水泵的啟動、停止，從而控制水位和溫度值。在本控制系統(tǒng)中，共應(yīng)用了溫度的升降溫判斷程序、水位的模糊PID運(yùn)算程序、濾波后水位運(yùn)算程序、加熱器通、斷程序四個程序。下面重點介紹水位的模糊PID運(yùn)算程序。
3 模糊PID控制的應(yīng)用
點擊“PID設(shè)置”可以看到一個小界面，如圖4所示。在此界面上可以設(shè)定模糊P、I、D參數(shù)的大小。在“自動”時用此界面。在圖下方有溫度歷史、實時曲線與水位歷史、實時曲線界面的切換按鈕。管理員可通過“用戶登錄”輸入口令，這樣該界面才能運(yùn)行?！白N”可以停止運(yùn)行該界面?！巴顺觥笨梢酝顺鲈撥浖?。
4 實驗結(jié)果
系統(tǒng)運(yùn)行后通過水位實時趨勢曲線顯示水位設(shè)定值和當(dāng)前值（實際值），水平線為水位設(shè)定值曲線，波浪線為水位的測量值曲線，如圖5所示。該圖反映了通過PID算法后系統(tǒng)實際水位值逼近設(shè)定水位值的情況，可以看出實際值與設(shè)定值的誤差較大，實際值波動較大。經(jīng)過對比，采用模糊PID算法后實際值與設(shè)定值的誤差較小，實際值比較穩(wěn)定，如圖6所示，取得了很好的控制效果。
5 結(jié)束語
本文通過控制水位，研究了模糊－PID算法的原理、結(jié)構(gòu)、應(yīng)用等。實踐證明，采用模糊－PID算法控制器不僅具有良好的動態(tài)及穩(wěn)態(tài)特性，而且對系統(tǒng)時延和階次具有魯棒性，可以實現(xiàn)最優(yōu)化控制。
參考文獻(xiàn)：
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[關(guān)鍵詞] 計算機(jī)控制技術(shù) 教學(xué)改革 教學(xué)實踐
隨著高等教育逐步實現(xiàn)由傳統(tǒng)的應(yīng)試教育向現(xiàn)代的綜合素質(zhì)教育轉(zhuǎn)化，傳統(tǒng)的教學(xué)模式正朝著學(xué)習(xí)理論知識、提高綜合素質(zhì)、增強(qiáng)實踐能力、培養(yǎng)創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的目標(biāo)發(fā)展。
計算機(jī)控制技術(shù)課程是高等學(xué)校自動化專業(yè)的一門重要技術(shù)基礎(chǔ)課，課程的特點是實踐性強(qiáng)、與專業(yè)課密切相關(guān)，它涉及的基礎(chǔ)理論和知識面較廣，牽涉電氣、計算機(jī)、自動控制理論等綜合知識，在同類課程中占有十分重要的地位。
一、課程的性質(zhì)與任務(wù)
《計算機(jī)控制技術(shù)》是自動化專業(yè)的專業(yè)課，和畢業(yè)設(shè)計前后銜接，共同完成本專業(yè)培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)知識和實際工作能力的任務(wù)，培養(yǎng)自動化專業(yè)本科生熟悉計算機(jī)的最新發(fā)展動態(tài)，掌握計算機(jī)在自動化領(lǐng)域中的應(yīng)用，通過本課程的學(xué)習(xí)，要使學(xué)生獲得：計算機(jī)控制系統(tǒng)的組成與典型應(yīng)用方式；控制系統(tǒng)信號的輸入/輸出接口與通道；常規(guī)數(shù)字控制器的設(shè)計；常用應(yīng)用程序設(shè)計；計算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計；計算機(jī)控制系統(tǒng)的抗干擾措施等方面的基本概念、基本理論和基本設(shè)計技能，學(xué)生在學(xué)完本課程后，結(jié)合其他課程內(nèi)容和畢業(yè)論文設(shè)計，可具備一定的開發(fā)計算機(jī)控制系統(tǒng)的能力。
二、教學(xué)方法的改革
現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，要求我們培養(yǎng)的學(xué)生不是單純的繼承型、守業(yè)型人才，而是能夠獨立思考、善于進(jìn)取、有創(chuàng)造性思維能力、能適應(yīng)新形勢發(fā)展需要的開拓型人才。為適應(yīng)人才培養(yǎng)的需要，改革課程教學(xué)方法和教學(xué)手段，是擺在我們面前十分重要的任務(wù)。
在課堂教學(xué)中采用知識點講授、課堂討論、演示輔導(dǎo)、工程實例分析相結(jié)合的方法，變單向灌輸為雙向交流；注重處理好難點與重點、概念與應(yīng)用的關(guān)系，做到精講多練、邊講邊練、講練結(jié)合。選擇實用性、趣味性、有典型特色的教學(xué)實例，以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，增強(qiáng)專業(yè)課學(xué)習(xí)的興趣。
1.在本課程的教授過程中應(yīng)特別注意計算機(jī)控制技術(shù)課程的教學(xué)目的和要求，由此決定在本課程的教學(xué)過程中應(yīng)強(qiáng)調(diào)對基本概念、基本規(guī)律的講授，有關(guān)計算方法講授的目的是期望通過計算所得的結(jié)果進(jìn)一步幫助學(xué)生對基本概念或基本規(guī)律的理解和掌握, 而不是培養(yǎng)學(xué)生的計算能力。
2.“學(xué)而必知其用”觀念貫穿整個教學(xué)過程。因為這門課程是前面幾門課程的綜合，它把前面的自動控制理論、單片機(jī)原理及應(yīng)用、微機(jī)原理及應(yīng)用、程序設(shè)計等幾門課程綜合在一起，形成一個自動控制系統(tǒng)。在教學(xué)過程中應(yīng)對課程中各章節(jié)的作用有清楚的認(rèn)識，應(yīng)當(dāng)明確課程各部分內(nèi)容在實現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)中的作用。
3.采用“教、學(xué)、做相結(jié)合”的教學(xué)方法。教學(xué)中從最基本的應(yīng)用實例出發(fā)，由實際問題入手通過技能訓(xùn)練引入相關(guān)知識和理論，并且提出學(xué)習(xí)的內(nèi)容、目的、要求及其他相關(guān)事項，后面由學(xué)生自主學(xué)習(xí)有關(guān)內(nèi)容，再通過自己動手做實驗的方式來加深對所學(xué)知識的理解，同時獲得相關(guān)技能的訓(xùn)練。這種在教師指導(dǎo)下，感性認(rèn)識與理性認(rèn)識交互進(jìn)行，對學(xué)生自主學(xué)習(xí)起到良好的促進(jìn)作用。
4.探究型教學(xué)。在教材的每章結(jié)尾或正文敘述中提出了一些思考題，這些思考題可以幫助學(xué)生對有些概念的深入理解和掌握，在教學(xué)過程中，對某些思考題組織學(xué)生進(jìn)行討論或給予啟發(fā)說明，以培養(yǎng)學(xué)生的獨立思考、自主學(xué)習(xí)的能力。
5.利用小型的課程設(shè)計作業(yè)，進(jìn)行計算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計，使學(xué)生自己動手設(shè)計一個真正意義上的控制系統(tǒng)。激發(fā)學(xué)生自主的創(chuàng)新意識，對學(xué)生綜合利用所學(xué)知識，進(jìn)行有益的嘗試。
三、教學(xué)手段的改革
采用現(xiàn)代教育技術(shù)和傳統(tǒng)教學(xué)手段相結(jié)合，充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)，大力推進(jìn)信息技術(shù)在教學(xué)過程中的普遍應(yīng)用。目前，現(xiàn)代電化教育手段和多媒體技術(shù)等手段已全面引入各專業(yè)的教學(xué)，大大提高了課堂教學(xué)質(zhì)量。本課程中部分章節(jié)采用CAI課件授課，數(shù)字控制器的設(shè)計部分要求的理論性較強(qiáng)，采用傳統(tǒng)的黑板教授的方式，使學(xué)生更好的理解數(shù)字控制器的設(shè)計原理和設(shè)計方法。
在教學(xué)手段上，開發(fā)了相關(guān)計算機(jī)輔助教學(xué)軟件，將傳統(tǒng)教學(xué)方法與多媒體、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、幻燈錄像等現(xiàn)代化的手段相結(jié)合，互相彌補(bǔ)，使教學(xué)內(nèi)容形象直觀，易于理解，使教學(xué)過程更生動鮮明，更符合學(xué)生的年齡特征和思維特點，提高了教學(xué)效率，突出課程了重點和難點，更激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。但是，通過教學(xué)實踐，教師們深刻認(rèn)識到多媒體教學(xué)在增加教學(xué)信息量，提高講課效率的同時，也在某種程度上影響師生互動以及對教材與教學(xué)內(nèi)容的感性掌握，為此，要注重做到傳統(tǒng)與現(xiàn)代結(jié)合，板書與電子課件結(jié)合，實現(xiàn)多種教學(xué)手段的有機(jī)結(jié)合，實現(xiàn)兩者優(yōu)勢互補(bǔ)。
四、考試內(nèi)容和方法的改革
結(jié)合本課程實踐性較強(qiáng)的特點，本課程考試應(yīng)該由3部分組成：1.平時成績，此部分占最后考試成績的20%。2.一般的閉卷考試，此部分占最后考試成績的60%?？荚噧?nèi)容的重點放在計算機(jī)控制系統(tǒng)的重要組成部分：輸入輸出接口和通道設(shè)計兩個部分，其他部分的知識作為一些小知識點進(jìn)行考試。此部分考試主要是讓學(xué)生掌握計算機(jī)控制系統(tǒng)中常用的一些芯片，控制系統(tǒng)的各個組成部分的設(shè)計方法，計算機(jī)控制系統(tǒng)的各種組成形式等一些常用內(nèi)容。3.課程設(shè)計，設(shè)計題目是設(shè)計一個常用的計算機(jī)控制系統(tǒng)。此部分占最后考試成績的20%。在這個過程中，可以查閱任何資料，包括網(wǎng)絡(luò)上豐富的內(nèi)容。通過課程設(shè)計來不僅可以鍛煉學(xué)生設(shè)計計算機(jī)控制系統(tǒng)的能力，掌握在計算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)該注意的一些問題，還可以使學(xué)生學(xué)習(xí)查閱資料的方法，為將來的工作和繼續(xù)學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞：變頻器，PLC，工藝除塵，風(fēng)力送絲除塵，節(jié)能
1.概述
隨著我廠生產(chǎn)能力的增大，原動力車間的中央除塵系統(tǒng)已不能滿足卷接包裝車間設(shè)備增加后其生產(chǎn)所需的負(fù)壓和除塵要求，為此必須增加除塵設(shè)備，以滿足生產(chǎn)要求，增加的除塵設(shè)備與原中央除塵系統(tǒng)采用本地控制+集中控制模式，其集中模式接入動力車間的中央除塵系統(tǒng)原有的監(jiān)控面。
2.除塵系統(tǒng)的組成及工作原理
集中工藝除塵、風(fēng)力送絲除塵系統(tǒng)由卷接包裝機(jī)組集中工藝風(fēng)力除塵系統(tǒng)FC1，卷接包裝機(jī)組風(fēng)力送絲除塵系統(tǒng)FS1，粉塵收集系統(tǒng)YC三部份組成。論文參考網(wǎng)。卷接包裝機(jī)組集中工藝風(fēng)力除塵系統(tǒng)FC1，由集中風(fēng)力系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)供給機(jī)組卷煙、接嘴生產(chǎn)和除塵所需的工藝風(fēng)力，將工藝風(fēng)力和除塵有機(jī)結(jié)合，實現(xiàn)卷煙工藝風(fēng)力和除塵風(fēng)力集中供給的方式。FC1除塵系統(tǒng)風(fēng)機(jī)采用變頻調(diào)速，主風(fēng)管上設(shè)置壓力傳感器，根據(jù)風(fēng)壓變化，自動調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，控制風(fēng)壓波動，從而達(dá)到穩(wěn)定系統(tǒng)風(fēng)壓的目的。各卷煙機(jī)臺有風(fēng)壓平衡器與氣動風(fēng)力平衡閥，根據(jù)卷接機(jī)組的設(shè)備運(yùn)行狀況自動調(diào)節(jié)風(fēng)力，確保系統(tǒng)在不同工況下風(fēng)力穩(wěn)定并合理分配到每臺卷煙機(jī)和接嘴機(jī)上，完全滿足卷接機(jī)組的生產(chǎn)要求。系統(tǒng)根據(jù)負(fù)荷（開機(jī)臺數(shù)）變化后，主風(fēng)管上風(fēng)壓變化，自動調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速及執(zhí)行閥，實現(xiàn)系統(tǒng)在不同生產(chǎn)負(fù)荷條件下卷接工藝風(fēng)力恒壓供給。
卷接包裝機(jī)組風(fēng)力送絲除塵系統(tǒng)FS1，由物料輸送和除塵兩部份組成，當(dāng)設(shè)置于系統(tǒng)尾部的風(fēng)機(jī)啟動后，系統(tǒng)內(nèi)形成負(fù)壓，煙絲和空氣從送絲機(jī)一端被吸起，煙絲在料管中經(jīng)過風(fēng)力加速后配給卷煙機(jī)，而含塵空氣則沿回風(fēng)管經(jīng)除塵器凈化后排入大氣。FS1除塵風(fēng)機(jī)采用變頻調(diào)速，主風(fēng)管上設(shè)置壓力傳感器，各卷煙機(jī)臺有風(fēng)送控制儀TP170A，可從控制儀上實時監(jiān)控本機(jī)風(fēng)送狀態(tài)并對本機(jī)的送絲風(fēng)速設(shè)定值進(jìn)行設(shè)定。系統(tǒng)采用實時控制手段，自動實現(xiàn)在不同生產(chǎn)負(fù)荷條件下，送絲風(fēng)力速度、壓力的穩(wěn)定，可靠。
粉塵收集系統(tǒng)YC，將集中工藝風(fēng)力除塵系統(tǒng)FC1與風(fēng)力送絲除塵系統(tǒng)FS1三臺除塵器卸灰電機(jī)卸下的粉塵通過管道連接至除塵室。
3、除塵系統(tǒng)的控制方案
除塵系統(tǒng)要為卷包車間增加的4 臺卷接機(jī)組提供集中工藝風(fēng)力除塵以及煙絲風(fēng)力輸送除塵自動監(jiān)控功能，希望該系統(tǒng)具有：
1）動態(tài)顯示四臺卷接機(jī)組工段的工藝風(fēng)力除塵、風(fēng)力送絲及除塵系統(tǒng)的工藝流程；
2）自動調(diào)節(jié)風(fēng)壓風(fēng)量，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，提高機(jī)臺有效作業(yè)率，同時達(dá)到節(jié)能效果；
3）提供系統(tǒng)遠(yuǎn)程操作功能，在中央控制室即可完成系統(tǒng)的啟動、停止、參數(shù)設(shè)定工作及報警信息顯示；
4）在線報警功能，系統(tǒng)實時監(jiān)控工藝設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，以明確的信息，定位指示故障類型和原因，使故障得到及時排除。
對此，針對卷接機(jī)組集中力量工藝除塵、風(fēng)力送絲的特點，采用西門子S7-300 控制系統(tǒng)、Profibus-DP 現(xiàn)場總線控制技術(shù)、人機(jī)界面操作系統(tǒng)，利用變頻調(diào)速技術(shù)對系統(tǒng)進(jìn)行恒壓負(fù)反饋控制，使系統(tǒng)在不同負(fù)荷下運(yùn)行穩(wěn)定，確保卷接機(jī)組正常工作，同時節(jié)約電能。
4.電控系統(tǒng)的組成及各部分的功能
4.1電控系統(tǒng)的硬件組成
系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖2 所示，控制系統(tǒng)主要由西門子S7-300系列的PLC、ET200S分布式I/O、Profibus-DP 現(xiàn)場總線控制技術(shù)和人機(jī)界面MP370和風(fēng)送控制儀TP170A等組成?？刂葡到y(tǒng)實現(xiàn)對整個風(fēng)力系統(tǒng)的設(shè)備啟停，風(fēng)量、風(fēng)壓、風(fēng)速調(diào)節(jié)，系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)檢測，故障信息報警等功能。MP370人機(jī)界面、變頻器及PLC所控制的電機(jī)啟動器、接觸器安裝在電控柜內(nèi)，電控柜內(nèi)還安裝電控系統(tǒng)所需的電源開關(guān)，電壓、電流顯示儀表，各種信號指示燈，各種狀態(tài)的選擇開關(guān)，起、停按鈕，報警裝置、接觸器、繼電器、過載保護(hù)元件，除塵器控制元件等。ET200S分布式I/O、風(fēng)送控制儀TP170A、壓力檢測元件、電動執(zhí)行元件安裝在增加的四臺卷接機(jī)組工段。
4.2電控系統(tǒng)的軟件組成
系統(tǒng)由西門子STEP7 語言和ProTooL CS 組態(tài)軟件開發(fā)而成。作為上位機(jī)的MP370 人機(jī)界面顯示現(xiàn)場控制畫面，可以進(jìn)行系統(tǒng)相關(guān)工藝參數(shù)設(shè)置和啟停控制，并通過Profibus-DP網(wǎng)與除塵系統(tǒng)的變頻器、各現(xiàn)場I/O站（風(fēng)送控制儀TP170A）進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。系統(tǒng)中主要設(shè)備的重要信息均可在MP370 人機(jī)界上顯示，如變頻器參數(shù)、卸料閥狀態(tài)以及除塵系統(tǒng)的壓力等工藝參數(shù)信息等。
4.3主要硬件的功能
1）S7-300用于采集系統(tǒng)總管風(fēng)壓、監(jiān)控除塵器卸灰閥、除塵器噴吹系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。
2）2個變頻器DP從站完成對除塵系統(tǒng)除塵風(fēng)機(jī)的啟停，風(fēng)壓、風(fēng)量的控制與調(diào)節(jié)。
3）控制系統(tǒng)設(shè)置4個卷接機(jī)組分布式I/O站（風(fēng)送控制儀TP170A）通過Profibus-DP與S7-300PLC通訊。
4）ET200S分布式I/O站（風(fēng)送控制儀TP170A）的功能：a.可設(shè)定和監(jiān)測卷接機(jī)組吸絲風(fēng)速并根據(jù)設(shè)定的吸絲風(fēng)速進(jìn)行自動調(diào)節(jié)實現(xiàn)均速供絲。b.監(jiān)測風(fēng)送系統(tǒng)氣動補(bǔ)風(fēng)閥與卷接機(jī)組吸絲閥狀態(tài)并自動控制風(fēng)送系統(tǒng)氣動補(bǔ)風(fēng)閥補(bǔ)風(fēng)，以實現(xiàn)風(fēng)送系統(tǒng)風(fēng)力平行。c.監(jiān)測卷接機(jī)組的工作狀態(tài)，控制接嘴機(jī)除塵支管氣動調(diào)節(jié)風(fēng)力平衡閥，以保證卷接機(jī)組對風(fēng)力系統(tǒng)的工藝要求。論文參考網(wǎng)。d.監(jiān)測卷煙機(jī)及接嘴機(jī)的負(fù)壓支管壓力；e.監(jiān)控卷煙機(jī)除塵支管風(fēng)壓調(diào)節(jié)電動閥；f.監(jiān)控卷煙機(jī)組除塵總管尾部補(bǔ)風(fēng)調(diào)節(jié)電動閥。
5）人機(jī)界面功能：顯示除塵系統(tǒng)的工作狀態(tài)（包括：除塵器、風(fēng)機(jī)、電機(jī)工作頻率、電流、電機(jī)的輸出功率、變頻器散熱器溫度、系統(tǒng)工作壓力值、除塵器除塵布袋阻力值、卸灰閥和本地開關(guān)的工作狀態(tài)、控制方式選擇：自動/禁控/手動，系統(tǒng)控制模式選擇：頻率設(shè)定、壓力設(shè)定、閥門開度設(shè)定設(shè)置按鈕等）。
5 變頻器的選用和節(jié)能效果
FC1 除塵電機(jī)的具體參數(shù)為功率75kW，頻率50 Hz，電壓380 V，2 極，額定電流139.2 A；FS1風(fēng)送電機(jī)功率為30kW，額定電流為56.9 A。DANFOSS 變頻器功能強(qiáng)大，性能優(yōu)越，調(diào)試和運(yùn)行簡單。論文參考網(wǎng)。VLT5000系列變頻器在VVC控制基礎(chǔ)上發(fā)展為VVCplus控制方式，使得變頻器在低速（0~10 Hz）范圍內(nèi)動態(tài)特性得到了改善，速度精度也得到了提高。變頻器選用型號為VLT5032PT5 C20 ST RO F10，變頻器接受來自安裝在管道上的壓力傳感器、I/O 箱及PLC 的信號，實現(xiàn)對風(fēng)機(jī)的自動調(diào)節(jié)，調(diào)整管道負(fù)壓的大小，來完成送絲和除塵任務(wù)。在變頻器的控制上分壓力控制和頻率控制，壓力控制是PI 閉環(huán)控制，系統(tǒng)以恒定的壓力來控制；頻率控制是開環(huán)控制，風(fēng)機(jī)以固定的轉(zhuǎn)速運(yùn)行。如果卷接集中工藝除塵系統(tǒng)反映風(fēng)力不夠，可以在“設(shè)定參數(shù)”畫面中調(diào)高變頻器的運(yùn)行頻率或者調(diào)高設(shè)定壓力；如果沒有風(fēng)力，則檢查變頻器是否跳閘或防火閥關(guān)閉。如果是變頻器跳閘，則記錄故障代碼，用“停風(fēng)機(jī)”斷電后重新上電在PLC及人機(jī)界面出現(xiàn)故障時，為了不影響卷包車間的生產(chǎn)，可以采用變頻器手動控制風(fēng)機(jī)，將變頻器從“REMOTE”模式切換到“LOCAL”模式，可在面板上控制實施。本系統(tǒng)具備卷接機(jī)組遠(yuǎn)程控制風(fēng)機(jī)啟停功能，即通過判別卷接機(jī)組是否運(yùn)行，決定工藝風(fēng)力系統(tǒng)啟/停，節(jié)省能源。
本系統(tǒng)拆除了卷接機(jī)組本身的風(fēng)力發(fā)生裝置，不再需要購置小風(fēng)機(jī)，電機(jī)等備件，并們免除了與此有關(guān)的維修工作，從而節(jié)約了大量的備件和維修費(fèi)用。系統(tǒng)的總裝機(jī)容量小，運(yùn)行耗能和運(yùn)行費(fèi)用低，以一個系統(tǒng)布置4組PROTOS70卷接機(jī)組為例，集中除塵要一臺30KW的大風(fēng)機(jī)，加上卷接機(jī)組本身的8臺小高壓風(fēng)機(jī)52KW（卷煙機(jī)5.5KW，接嘴機(jī)7.5KW）系統(tǒng)總裝機(jī)容量82KW，而集中工藝風(fēng)力除塵系統(tǒng)僅由一臺75KW的大風(fēng)機(jī)作為動力，系統(tǒng)的裝機(jī)容量減小22KW，另外，采用風(fēng)機(jī)變頻調(diào)速，系統(tǒng)恒壓控制方式，系統(tǒng)實際功率運(yùn)行110KW，節(jié)能效果非常明顯，主一點，在目前我國提昌節(jié)能減排尤為重要。本系統(tǒng)2008年5 月調(diào)試成功通過驗收，經(jīng)過一年的平衡運(yùn)行表明，采用PLC、現(xiàn)場壓力檢測裝置及VLT5000 系列變頻器構(gòu)成的閉環(huán)自動控制系統(tǒng)，是卷煙機(jī)組除塵系統(tǒng)中一次全面的智能升級，具有以下優(yōu)點。與未改造前的手動系統(tǒng)相比，系統(tǒng)節(jié)電效果明顯，F(xiàn)C1電機(jī)額定電流由139.2A降為105A 左右，F(xiàn)S1 電機(jī)額定電流平均由56.9 A降為69 A 左右。通過一年運(yùn)行，從系統(tǒng)的整體運(yùn)行情況來說，每年就能比改造前節(jié)省大約30%的電能，節(jié)能效果顯著。自采用了變頻調(diào)速技術(shù)調(diào)試完畢投入運(yùn)行后，卷接工藝風(fēng)力平衡和恒壓供給，改善了卷接設(shè)備工藝風(fēng)力性能，降低了車間噪聲水平，改善了車間作業(yè)環(huán)境；集中工藝風(fēng)力除塵系統(tǒng)，采用自動控制技術(shù)，實現(xiàn)了系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)的實時監(jiān)控。在目前的煙草行業(yè)中，少人值守，無人值班的要求越來越高，采用PLC、變頻器、風(fēng)壓檢測裝置組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)，做到了在線監(jiān)控，實時了解和掌握變頻器等設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，完全能滿足上述要求。
【關(guān)鍵詞】自動控制 滴灌技術(shù) 農(nóng)業(yè)建設(shè)
1 引言
水是生命的根本，是不可代替的資源，同時也是農(nóng)業(yè)發(fā)展不可或缺的因素。近年來，隨著城市現(xiàn)代化的發(fā)展，經(jīng)濟(jì)水平和人口的不斷提升，水資源的不合理運(yùn)用現(xiàn)象越來越嚴(yán)重，許多地區(qū)缺水大旱，農(nóng)業(yè)得不到水的灌溉，而且農(nóng)業(yè)灌溉效率低下現(xiàn)象也普遍存在。這一系列問題都警示水資源的不合理運(yùn)用將會對人類和社會造成越來越不可估量的危害。因此，國家實施了滴灌技術(shù)，改變了傳統(tǒng)的灌溉方式，發(fā)展節(jié)水灌溉技術(shù)，科學(xué)應(yīng)對水資源短缺問題，使灌溉技術(shù)脫離人工控制，運(yùn)用自動化的技術(shù)進(jìn)行農(nóng)業(yè)灌溉。從而降低了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，是一項利國利民的節(jié)水技術(shù)。
2 自動控制精準(zhǔn)滴灌技術(shù)概述
自動控制滴灌技術(shù)是針對高效利用水資源而實施的一項技術(shù)，對農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和保護(hù)生態(tài)方面有重要的意義和作用。而且脫離了人工的控制，自動控制的滴灌技術(shù)更加提高了農(nóng)業(yè)灌溉的效率，節(jié)約成本。
2.1 自動控制精準(zhǔn)滴灌技術(shù)的含義
節(jié)約水資源是自動控制精準(zhǔn)滴灌技術(shù)的直接目的，這種技術(shù)改變了傳統(tǒng)的灌溉技術(shù)，高效率用水資源，通過現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)來改變水資源浪費(fèi)和農(nóng)業(yè)灌溉不合理的現(xiàn)狀。自動控制精準(zhǔn)滴灌技術(shù)通過滴頭，每次用小量的水準(zhǔn)確直接的對土壤進(jìn)行灌溉，避免不必要的浪費(fèi)。自動控制精準(zhǔn)滴灌技術(shù)不僅完善了灌溉技術(shù)的不足，同時也促使灌溉技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。
2.2 自動控制精準(zhǔn)滴灌技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)的發(fā)展出現(xiàn)了不同的灌溉技術(shù)，以噴灌和滴灌最為普遍。我國也大力推廣滴灌技術(shù)，自動控制滴灌技術(shù)得到越來越多的應(yīng)用，隨著電子、科技的發(fā)展，自動控制滴灌技術(shù)也將進(jìn)一步得到發(fā)展。滴灌技術(shù)在世界上也得到廣泛應(yīng)用，一百多個國家實行節(jié)水灌溉技術(shù)。自動控制精準(zhǔn)滴灌技術(shù)農(nóng)業(yè)發(fā)展、國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展都有推動作用。這項技術(shù)在國內(nèi)的發(fā)展前景也會越來越好。
3 自動控制精準(zhǔn)滴灌技術(shù)在農(nóng)業(yè)建設(shè)的應(yīng)用研究
自動控制滴灌技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用在農(nóng)業(yè)上，推動了農(nóng)業(yè)的科技化發(fā)展，自動化的灌溉技術(shù)，不僅減少了藥物對農(nóng)作物的傷害、保護(hù)了生態(tài)環(huán)境，同時也節(jié)約了人力物力。廣西農(nóng)田智能化灌溉系統(tǒng)中滴灌自動控制系統(tǒng)設(shè)計方案和南寧市府城鎮(zhèn)百香果滴灌實踐技術(shù)為案例具體介紹自動控制精準(zhǔn)滴灌技術(shù)在農(nóng)業(yè)建設(shè)的應(yīng)用研究。
3.1 以廣西農(nóng)田智能化灌溉系統(tǒng)中滴灌自動控制系統(tǒng)設(shè)計方案為例
廣西農(nóng)田智能化灌溉系統(tǒng)中滴灌自動控制系統(tǒng)采用了自動控制滴灌技術(shù)，運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)和自動控制相結(jié)合的技術(shù)對土壤進(jìn)行控制。實現(xiàn)了水資源的最大化利用。通過計算機(jī)遠(yuǎn)程控制，為實驗基地的每塊土壤進(jìn)行精準(zhǔn)的灌溉和管理。
3.1.1 滴灌系統(tǒng)規(guī)劃布置
滴灌系統(tǒng)規(guī)劃布置的首要因素是泵站位置的選擇，位置不能選擇貧瘠的土壤，相對集中靠近路邊的位置是最佳選擇，其次輸水管道的選擇也應(yīng)該合理，項目資金節(jié)約化，管道的內(nèi)徑和長度要適宜。設(shè)備選擇先進(jìn)、適用、合理的這樣能更大的發(fā)揮滴灌技術(shù)的作用。管道的選擇要考慮土地、水源等，盡量使管道系統(tǒng)相對均衡。
3.1.2 控制調(diào)節(jié)和保護(hù)設(shè)備
自動控制滴灌要控制好設(shè)備的保護(hù)和技術(shù)的控制，電磁閥的設(shè)置要考慮便于管理、控制流量等，在首部水泵前安裝逆止閥。排氣閥要安裝在干管始端。壓力表、閥門箱要安裝在合理的位置，便于維修和使用，同時也避免受凍。
3.1.3 滴灌系統(tǒng)電路設(shè)計
電路的設(shè)計很關(guān)鍵，采用交流電磁閥控制，控制滴灌電磁閥配送和輸出電。
3.2 以南寧市府城鎮(zhèn)百香果種植基地自動化控制滴灌工程為例
南寧市府城鎮(zhèn)百香果種植基地于2013年就開始建設(shè)，經(jīng)過幾年的灌溉項目建設(shè)，積累了豐富的節(jié)水用水經(jīng)驗，使用了自動化控制滴灌技術(shù)，為其他地區(qū)的自動化滴灌技術(shù)的發(fā)展起了帶頭作用。
3.2.1 項目建設(shè)情況
南寧市府城鎮(zhèn)百香果種植基地啟用了自動控制的滴灌技術(shù)，主要農(nóng)作物是百香果。其灌溉采用的是兩種方式結(jié)合灌溉，冬季采用周邊山塘水進(jìn)行大水漫灌，在農(nóng)作物生長期則采用滴灌技術(shù)。
3.2.2 自動化控制系統(tǒng)的組成及功能
自動控制灌溉技術(shù)能夠?qū)⑺Y源和化肥平均的分配到土壤中，讓農(nóng)作物更好的平衡吸收。自動化的控制會對流程中每個步驟進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗，使之保持在合理范圍內(nèi)。系統(tǒng)自動記錄每個灌溉系統(tǒng)的運(yùn)行時間和總水量，還安裝了防盜裝置，對設(shè)備故障自動檢查對系統(tǒng)運(yùn)行中的破壞還可以進(jìn)行警報，準(zhǔn)確的指出故障位置和故障類型，對濕度和降雨量準(zhǔn)確測量。
3.2.3 自動化控制滴灌工程建設(shè)對南寧市府城鎮(zhèn)百香果種植基地的作用
自動控制滴灌技術(shù)由機(jī)器對農(nóng)作物的灌溉進(jìn)行控制，擺脫了認(rèn)為的控制，也就避免了人為因素的誤差，更有利于農(nóng)作物更好的生長。自動控制滴灌是農(nóng)業(yè)灌溉與時代接軌的標(biāo)志，是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的必然結(jié)果，農(nóng)業(yè)要想產(chǎn)量高、效率高必須運(yùn)用現(xiàn)代化技術(shù)帶動發(fā)展。自動控制灌溉更加便于操作，更加有效的控制了灌溉時間，從而節(jié)約了水資源和勞動力。實驗區(qū)自動控制滴灌技術(shù)的實施，同時也為實驗區(qū)積累了經(jīng)驗，為其他地區(qū)提供了借鑒的經(jīng)驗。
4 自動控制精準(zhǔn)滴灌技術(shù)在農(nóng)業(yè)建設(shè)中存在的問題
自動控制滴灌技術(shù)有其優(yōu)勢也必然存在弊端，這項科技化技術(shù)在其他設(shè)備保護(hù)、造價和控制精準(zhǔn)度等等方面都存在著不足。
4.1 田間設(shè)備的保護(hù)問題
自動控制滴灌技術(shù)的實施運(yùn)行需要通過無線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，無線設(shè)備容易被損壞，在設(shè)備運(yùn)用過程中很可能對無線傳輸進(jìn)行不必要的干擾，造成數(shù)據(jù)傳輸不準(zhǔn)確。同時線路也容易受到人為的破壞，導(dǎo)致線路傳輸工作無法正常運(yùn)行。
4.2 系統(tǒng)造價過高
自動控制滴灌技術(shù)需要通過計算機(jī)進(jìn)行控制，是一項現(xiàn)代化技術(shù)，需要人力物力以及資金的支持，而很多地區(qū)無法大面積使用這項技術(shù)也是這個原因。這是自動控制滴灌技術(shù)存在的一個弊端。
4.3 水肥監(jiān)測精度與控制精度的統(tǒng)一性不夠
要進(jìn)行自動控制滴灌技術(shù)就要配合進(jìn)行土壤水分檢測，而檢測由于資金并不能覆蓋大面積，這就造成數(shù)據(jù)是能反映部分土壤情況，不能代表大部分。養(yǎng)分監(jiān)測和作物監(jiān)測同樣不能覆蓋大部分，因此水肥監(jiān)測精度與控制精度無法統(tǒng)一。
5 結(jié)語
自動控制精準(zhǔn)滴灌技術(shù)不僅推動了我國農(nóng)業(yè)的專業(yè)化發(fā)展，同時也推動了現(xiàn)代化、科學(xué)化的進(jìn)步。作為現(xiàn)代的灌溉方式，自動控制精準(zhǔn)滴灌技術(shù)必須發(fā)揮其優(yōu)勢，完善其不足，揚(yáng)長避短，不斷的在實踐中發(fā)展。同時也要根據(jù)農(nóng)業(yè)具體實踐來相應(yīng)的改變技術(shù)的實際應(yīng)用，推動自動控制精準(zhǔn)滴灌技術(shù)的進(jìn)一步推廣和發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
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作者簡介
覃江峰（1983-），男，壯族，廣西壯族自治區(qū)南寧市人。碩士學(xué)位?，F(xiàn)為廣西水利科學(xué)研究院工程師。研究方向為計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及自動控制技術(shù)。
邱林（1983-），女，廣西壯族自治區(qū)河池市人。碩士學(xué)位?，F(xiàn)為廣西農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師。研究方向為計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及電子商務(wù)。
作者單位