自动化控制论文范文1
关键词：供热；自动化控制；节能
0前言
天津市河北区金泰供热中心建于2001年，是一所当年立项，当年设计，当年施工，当年竣工并投入运行的大型集中供热中心，该供热中心设计供热面积490万平方米，承载天津市供热总体规划中的最大一片集中供热区域。该项目的建设取代了小锅炉房12个，为规划新建的200万平方米的居住区和现有的300万平方米住宅区供暖，采用了较为先进锅炉集散控制系统和变频调速，拥有先进的技术设备和巨大的扩展功能。
1完善供热中心DCS控制系统
1.1中心控制系统介绍
金泰供热中心根据目前锅炉配置情况，中心DCS控制采用2个操作员站、1个工程师站，锅炉房公共部分及每台锅炉均设置了少量重要检测点的后备仪表（公共部分的循环泵入口压力、出口压力、室外温度、总管出水温度、总管回水温度、总管出口流量、各台炉出口温度、出口水压、出口流量、炉膛温度、炉膛负压、声光报警）和手操器（包括鼓、引风手操、炉排手操、分层手操、循环泵手操），以保证投运行试车和设备检修期间，仍能够保证锅炉的基本运行。
计算机集散控制系统采取了多可靠性措施，操作员站采用性能稳定的工业PC机，且为冗余设计，在运行中任何一个操作员站或任何一条网络线出现故障，都不会影响锅炉的正常运行和操作。而DCS系统用于完成现场信号采集、回路调节、逻辑联锁、顺序控制等基本操作功能的现场控制。
1.2中心DCS控制示意图
图1、图2具体描绘了集散控制的基本组成结构及金泰供热中心的现况:
图1集散控制系统基本结构
1.3采用DCS控制的优点
（1）人机界面好，便于操作管理
(2)系统高度的安全可靠；
(3)能达到最优化管理；
(4)远距离控制与管理；
(5)利用充分的数据信息，科学节能运行；
(6)系统构成方便灵活，不仅易于扩展，而且维修简单；
(7)能与计算机和常规模拟仪表兼容，继承它们的优点。
1.4发展潜力及完善措施
1.4.1全面完善中心DCS软硬件系统以发挥出最大效力
DCS系统以直观的人机界面著称，通过CRT图形动画显示，可以直观的了解锅炉及各设备的运行情况，便于正常启动、合理操作和故障的排除，具体做法如下：
(1)完善、接入锅炉的基本数据采集元件，如：炉膛压力（压力传感器）、温度（热电偶）、出入水温度（温度传感器或热电阻），烟氧含量、出水流量（超声波流量计）等，并且利用SUPCONJX-300X集散控制系统的组态软件开发出相应的监视画面，以达到实时监控功能。
图2金泰供热集散控制示意
(2)增加远红外设备成像系统和室外温度记录装置，使新增设备与DCS共用平台对接，这样可以充分在设备运行期间24小时对所有电气设备进行监控记录，并且，通过室外温度记录装置，在DCS中记录全年室外温度T0，以便正确调节及总结规律。确保正常运行和人员合理配置。
(3)全面优化SUPCONJX-300X集散控制系统软件平台，利用其系统组态（SCKey组态软件）、图形化组态（SCControl工具）、报表制作（SCForm软件）、实时监控（AdvanTrol软件）等多功能综合开发人机界面，增大DCS控制的直观性，以便于使操作更合理。并且实现运行记录报表化打印，避免人工虚假填写。
(4)在DCS控制系统中，完善目前运行的投自动功能。根据室外温度的变化和每天时段的不同，计算机自动改变锅炉出口水温的给定值，自动调整炉排转速、调整风煤比，调整引风机保持炉膛负压始终维持在给定值附近，使锅炉维持在最佳或次最佳的燃烧状态。然而此状况目前不太稳定，原因在于锅炉燃烧水温反馈之间根据室外温度的不同有一段不定的滞后时间，故造成风煤比处于动态调节，导致费煤，热效率不高，为解决此问题，必须采用模糊控制及人工智能，排除中间干扰环节，以达到平稳、有效的燃烧控制。
(5)完善控制与连锁功能。目前引风机、鼓风机及炉排、热水循环泵为集中控制室与机旁两地控制。锅炉除渣机、灰渣水泵、软水加压泵及换热循环泵为机旁就地控制。上煤系统为集中控制室与机旁两地控制。另外，在联锁方面采取先引风后鼓风，再炉排的顺序开机联锁，停机则反之。循环泵至少一台启动后，锅炉才能投入运行；当所有循环泵停机时，锅炉停炉。当运行锅炉出口压力极低或锅炉水温极高时，自动停炉联锁。循环泵及炉排事故停机时，声光报警。引风机、鼓风机、炉排采用变频调速，由计算机自动调节。此类控制并无疑义，只是在集中显示方面尚未体现，维修人员巡视量大，所以采用中央调度集中监控设备起停及正常运转是必要的，这就需要在控制室DCS系统中完善上位机系统，从而节约人力。
1.4.2完善人工智能控制
锅炉供热控制系统比较复杂，影响因素比较多，各因素之间相互影响、相互制约。而且锅炉系统热容性大、惰性强、安全性能要求高。因而就目前而言锅炉控制完全依赖于自动化控制难度非常大，也是不现实的。为此要求我们采取在自控的基础上增加人工智能部分。在自动控制状态下，利用人的智能解决自控系统不能很好判断的和处理的问题。用人工的知识经验与自控系统相互配合共同搞好锅炉控制。例如：煤在锅炉中的燃烧在本自控系统中占有非常重要的地位。但不同的煤种、不同发热量的煤、不同挥发分含量的煤、不同颗粒大小的煤可直接导致不同的锅炉燃烧状况。但煤样经过人工分析后，操作人员就可以在自动控制燃烧的状况下，通过微机人工适当地调整炉排和鼓引风转数，而且还可以随着锅炉内的负压值和含氧量的不断变化，必要时修正鼓引风机转数。
1.4.3完善DCS控制系统上位数据处理，发挥控制室的中央控制功能
中央控制室是一个集中控制的地方，在此处，可以实现控制系统的集中管理，为此在目前现状的基础上必须完善上位控制管理系统，以便实现控制的更加直观有效。从而扩大控制承载功能，为实现从锅炉本体燃烧控制到无人职守热力站换热的整体控制作扩展。整体控制上位系统方案如图3所示：
1.4.4完善DCS控制系统对各换热站的分布式控制
各热力站分散控制、中控室集中监控、总体协调。即各热力站根据本小区供热的负荷变化和室外温度变化，独立的进行本站一次网供水电动调节阀门（近端）或增压泵（远端）的调节控制，在本站进行监控的同时，将本站的一次网供给水、压力、温度、热量，二次网供回水温度、压力以及室外温度等参数送往中央控制室；中央控制室根据各热力站送来的工况信息和环境信息，对全网的水力平衡和热力平衡状况进行分析，根据负荷要求以具体的方式向热源发出热源质、量调节的申请，同时对各热力站发出协调命令，以维持大网的水力平衡。
对热力站控制对象进行分析，目前各换热站的控制主要是一次网侧供水流量的调节控制，其次是二次网侧的循环泵转速控制和起停控制。
目前金泰供热中心下属26个热力站，将来根据设计承载能力，还有更多的热力站并入该中心。
完善目前中心对下属站的分布式控制结构；
金泰热中心目前采用的是西门子监控系统软件，但只做了部分试点工程，根据试点分站，我们对中心控制系统进行了设想完善，其结构图4：
图4系统总图
整个系统结构采用两台冗余的服务器，两个操作员站，一个管理工作站，一个工程师站及网络设备、UPS、大屏幕投影仪等。系统运行后，两台服务器一主一备同时运行，实时连接所有的RTU站，并时时存储所有数据，操作员站上可以看到所有RTU站的数据，并能够进行远程操控，通过工程师站可以对RTU程序进行远程下载、调试、修改。自带的OPC通讯协议与第三方监控系统提供了方便的数据交换功能，先进的远程通讯，可以通过调制解调器和通讯网络方便的进行系统远端访问。详细介绍见软件说明。
DesigoInsight的系统结构是以模块化计算机网络为基础，并使用工业级标准的操作系统、通讯网络和协议。
该系统的网络全面支持系统的数据交集、控制及图形用户面等系统功能。应用标准的软件和硬件，该网络能够支持多种广域网，可以将所有的节点连接成为一个整体的系统。网络协议为TCP/IP，通过系统应用程序可直接生成界面。同时该系统支持用全功能的图形操作界面通过标准的拨号方式进行远程组态和操作。
增设仿真模拟系统；
为了进一步搞好大网的全网质量双调，我们在本项目中引入了RISE仿真系统，在物理上热网仿真系统处于中央控制室计算机网络的上位机工作站中，处于我们系统控制方案的最上层，它可以不仅提供热网控制的仿真指导、故障诊断，也可以通过中控SCADA的控制系统，直接参与热网的质量双调、全网控制。
仿真系统的功能作用如下：
根据热网的设计参数而建立的原始热网模型，在安装、调试时，计算负荷及相应的二次网侧流量、一次网流量、阀门开度，以减少调试的时间。
提供热网的水压趋势图，向操作员提供在室外温度变化、负荷变化时，进行各种质、量调节后热网的水压趋势，以使操作员提前了解调节方案的结果。避免热网水力、热力失衡、系统振荡。
在热网负荷变化时，向操作员提供操作控制指导，以供操作员选择。
通过中控监控系统的控制程序直接参与控制，提供优化的控制方案。
根据热网的物理模型，对现有工况进行分析，以诊断非正常的工况、故障等，如堵、漏、热力站水力失衡等。
离线对操作员进行热网运行操作培训，在不干扰热网运行的前提下，高效率对操作员进行仿真培训。
2完善中心及各分站的变频控制
2.1采用变频控制节能分析
风机，是传送气体装置。水泵，是传送水或其它液体的装置。就结构和工作原理而言，两者基本相同。现先以风机为例加以说明。
2.1.1对风机进行控制，属于减少空气动力的节电方法
它和一般常用的调节风门控制风量的方法比较，具有明显的节电效果。由图5可以说明其节电原理：
图中，曲线（1）为风机在恒定转速n1下的风压一风量（H―Q）特性，曲线（2）为管网风阻特性（风门全开）。假设风机工作在A点效率最高，此时风压为H2，风量为Q1，轴功率N1与Q1、H2的乘积成正比，在图中可用面积AH2OQ1表示。如果生产工艺要求，风量需要从Q1减至Q2，这时用调节风门的方法相当于增加管网阻力，使管网阻力特性变到曲线（3），系统由原来的工况点A变到新的工况点B运行。从图中看出，风压反而增加，轴功率与与面积BH1OQ2成正比。显然，轴功率下降不大。如果采用变频器调速控制方式，风机转速由n1降到n2，根据风机参数的比例定律，画出在转速n2风量（Q-H）特性，如曲线（4）所示。可见在满足同样风量Q2的情况下，风压H3大幅度降低，功率N3随着显著减少，用面积CH3OQ2表示。节省的功率N=（H1-H3）×Q2，用面积BH1H3C表示。显然，节能的经济效果是十分明显的。
由流体力学可知，风量与转速的一次方成正比，风压H与转速的平方成正比，轴功率N与转速的三次方成正比。采用变频器进行调速，当风量下降到80%时，转速也下降到80%，而轴功率N将下降到额定功率的51.2%,如果风量下降到60%,轴功率N可下降到额定功率的21.6%,当然还需要考虑由于转速降低会引起的效率降低及附加控制装置的效率影响等.即使这样,这个节能数字也是很可观的,因此在装有风机水泵的机械中,采用转速控制方式来调节风量或流量,在节能上是个有效的方法。
2.1.2水泵的节能原理
许多补水泵都维持恒压的情况下改变给水量（流量Q）从图6可知：当流量Q1降至Q2若不改变水泵转速,扬程将升至B工作点，其功率可用H2*Q2来计算，对应面积BH20Q2。原A工作点功率Q1*HT图上面积AHTOQ1，两者所耗功率变化不大，如果我们降低转速至（2）即可节能Q2*H2－Q2*HT=Q2（H2－HT），图DBH2HT的面积即是节能值。再如流量变至Q3若仍以额定转速运行，所需功率Q3*H1，浪费能量为FCH1HT。
图6
与风机节能原理相同水泵电机输出功率正比于转速三次方关系，用变频器进行调速，流量下降，可保持恒压HT。若转速下降至额定转速的80%，轴功率下降至额定功率的51.2%,流量下降至Q3,若使扬程恒定,可使转速下降到额定转速的70%,此时，轴功率是额定值的34.3%,节能达65.7%,经济效益十分明显。
2.2变频器节能数据示例
下面举例说变频器应用在锅炉采暖系统上的节能效果。80T热水锅炉所用电机容量如下：
引风机：380KW鼓风机：90KW循环泵：315KW
炉排：1.5KW给水泵：15KW(一用一备)
本变频控制柜可保证在供热锅炉正常工作的基础上,同时达到节电、节煤以及环保的目的。
电机总容量=380+90+315+1.5+15=801.5KW
本锅炉视为供热水的条件下每天工作24小时、每月30天，本变频控制柜在起炉高额区和恒温运行区的综合节电率约在35%左右，由此：
（1）每月节电总量=801.5KW×35%×24×30=201974.4度，按每度电以0.6元计算，则：80T炉的节电资金：0.6×201974.4度?=121184.64元/每月。
（2）每月用煤量约为2400吨，按5%节能率计算：每月节煤量：2400T×5%=120吨，现按每吨煤400元计算，每月节煤资金：400元×120吨=48000元，每月节电节煤总额：121184.64?+48000=169184.64元。
2.3采用变频控制优点
（1）采用变频调速，消除了大电动机启动时对电网电压的波动影响。
（2）采用变频调速，消除了大电动机大电流启动时的冲击力矩对电机损坏。
（3）采用变频调速，延长了电机、管网和阀门的使用寿命，减轻了维修人员的工作量，降低了维修费用。
（4）提高了系统自动装置的稳定性，为系统的经济优化运行提供了可靠保证；系统的运行参数得到改善，提高系统效率。
综上所述，供热中心及各分站采用和恢复变频控制是必要的，同时要求操作人员熟练掌握工作原理，以便正确操作合理维护设备。
3增加供热系统管理信息化网络平台
3.1按需构建VPN网络
VPN有三种解决方案，分别是：远程访问虚拟网（AccessVPN）、企业内部虚拟网（IntranetVPN）和企业扩展虚拟网（ExtranetVPN）。针对金泰中心要进行企业内部各分支机构的互联，认为使用IntranetVPN是很好的方式。
VPN(VirtualPrivateNetwork)通称为虚拟专用网。虚拟专用网指的是依靠ISP（Internet服务提供商）和其它NSP（网络服务提供商），在公用网络中建立专用的数据通信网络的技术。VPN兼备了公众网和专用网的许多特点，将公众网可靠的性能、丰富的功能与专用网的灵活、高效结合在一起，是介于公众网与专用网之间的一种网。
3.2VPN网络的整体方案
3.2.1网络设计结构
供热总公司与各中心及其下属分片区采用星型结构通过光纤介质接入网通公司的IP城域网,组成VPN专用网实现互访。出于对数据传输安全性的考虑，利用专用的路由器且要求网通公司利用IP城域网的交换设备划分虚拟局域网（VLAN），使公司各点组成一个独立的VLAN，成为真正意义上的VPN。各中心通过交换机组成以太网，通过路由器和总公司连接构成VPN网络平台。
3.2.2网络拓扑结构网
根据应用软件的使用要求，整个系统设立三台服务器。一台Web服务器，一台物流管理系统专用服务器，一台收费管理系统专用服务器。总公司内部工作站通过四台万兆WS－4024交换机连接，为避免局域网内部业务科室的工作站通过互联网感染病毒，把需要连接互联网的工作站划分一个VLAN都统一接到TP－LinkSF3124P交换机上，考虑到在局域网内部不同VLAN之间的通信量比较大，如果每一个数据包的传输都通过路由器，则随着网络上信息量的不断增大路由器将不堪重负，并会成为整个网络的瓶颈。所以把TP－LinkSF3124P交换机接到具有三层交换技术的Cisco3550交换机再和Cisco3700路由器相连，从而减轻路由器的工作压力。总公司路由器通过CiscoPIX515E防火墙和主干光纤连接，以防止病毒的侵入。各分公司的局域网由Cisco2600路由器和主干光纤连接，这样构成了热力公司的VPN网络平台。
自动化控制论文范文2
现阶段国内已建成的污水处理厂自动化主要是通过PC+PLC系统、FMS系统、SCADA系统和DCS系统实现的。PC+PLC系统是PC端和PLC端通过局域网络所连接的，形成分布式控制系统方式。此种方式所具备的优势:较高的性价比、操作灵活。很多大量数字量逻辑控制企业都是用此种方式，但是对于软件以及硬件方面需要继续开发配置。污水处理厂中心控制室主要工作内容是对于污水厂进行整体性管理、对于重点项目进行监视、实现系统调试、参数运行登记、故障报警等多功能。在中央控制中能够观察到整个污水处理厂各个环节运行情况，厂内技术人员对于全厂运行情况能够及时掌握。污水处理中最困难的就是排水处理。排水有多种污染源，既有酸性、碱性排水，又有油、泥渣、有机物排水。排水处理的目的是将排放水中的污染物质降低到最低限度，即最大限度地去除排放水中的污染物质和考虑可回收的再利用水，以减少污水排放量并节约用水。但是，采取集中处理或分散处理，哪些水处理后回收利用，哪些水处理后排放，根据具体情况而拟定可行方案。排水处理自动化工艺流程可据排放标准。经常性排水根据水质分类，一般分为两类，即除盐设备的再生排水，正常时悬浮物含量较低，可中和后直接排放，另一部分予处理澄清池排水，因含污泥必须经各级处理后才能排放;而非经常性排水一般需经各级处理后才能排放。
2污水处理的管理措施
2．1建立有效的资金保障机制对于污水处理有着很大的公益性，这样的情况下就需要一定的资金投入。根据研究数据表明，就现在的污水处理相关资金有着一定的承受能力，但是确都不愿意承担，多数地区内污水处理费用有一定的不明之路。各个地区内政府可以结合地区的建设，可以使用国家扶持以及地方补助、或者居民支持以及企业参与等相关方式，将资金很好地筹集起来，这样就能形成多元化的投入。相关的地区也可以参考西方先进的运营模式，对于污水处理建设以及运行资金提供保障，推行污水治理的优惠政策，例如增加优惠政策、税收优惠等等，对于社会各种力量以及资金投入农村污水治理要积极的鼓励以及指导，这样污水处理才能顺利的实施以及运行。
2．2建立完善的水务基础设施管理机制由地方联合当地的水务行政部门以及乡镇机关部门进行一定的指导以及监督下，成立一定的水务基础设施管理部门，对于污水处理的基础建设积极的配合。水务处理部门可以根据地区的实际情况制定适合地区的水务基础设施方式，明确居民的权利以及义务，同时可以建立专门的账号，对于日常污水排放的日常维护费用以及相关管理费用等资金进行统一的管理。
2．3员工意识转变在污水自动化处理系统设计过程中，工程技术人员也要积极参与进来。在项目开发、安装、调试过程中，对于系统所具备的自动化性能要完全掌握，这样在系统后期运行过程中对于设备维护才能做到得心应手。需要定期对员工进行培训，员工的计算机、网络技术等方面都需要不断的提升。员工参与到系统设计过程中能够及时发现所存在的问题，对于系统进行完善。员工对于自动化控制的观念也要有所转变，工作不能全部依赖系统控制，在保证系统安全运行情况下，就地控制柜作用以及继电信号回路问题才能降低，保证随时随地的掌握污水处理厂运行状况。
3结语
自动化控制论文范文3
福建省农业科学院中以示范农场位于福州市晋安区新店镇埔档村，于2013年10月引进以色列设备及技术，建成3500耐以上的玻璃温室大棚，建成投人使用1年来运行良好。现将该玻璃温室大棚的自动化控制系统设计，及其应用于无土基质设施栽培的管理经验总结如下。
1自动化控制玻璃温室大棚系统设计
1.1玻璃温室大棚自动化控制系统设计系统材料和结构
玻璃温室是以透明玻璃为覆盖材料的温室，透光率一般为60%一70%。温室的骨架为镀锌钢管，门窗框架、屋脊为铝合金轻型钢材，肩高约8ma大棚管理系统采用JPK-013型自动化控制系统。开启电脑，输入用户名及密码，在桌面点击海峡农业示范园控制系统图标，点击特殊菜单，点击登录“开”，弹出对话框，再次输人另外一个用户名及密码，就可进行参数操作设计。设计结束后，下拉特殊菜单，点击退出“关”。把目标温度设计为300C，降温需求百分比为10%。
1.2系统功能及操作设计方案
1.2.1夏、秋季的操作设计方案根据南方夏、秋季需要降温的要求设计操作方案。
1.2.2冬、春季的操作设计方案根据南方冬、春季的气候特点设计保温操作方案。
2玻璃温室大棚自动化控制系统设计管理要点
2.1水肥机一体化系统管理
水肥机由以色列Galcon公司提供。操作步骤:电脑开机一桌面一点击Client系统一点击Mixero
2.2分区设计管理
2.2.1水肥机一体化分区管理将整个温室分成6个水肥灌溉区域，即与电脑连接的6个水阀所控制的灌溉区域为一个独立的单元。区域布置见图to水肥机装肥料母液的肥料桶共7个桶，A,B液各3个桶，另外1个酸液桶，分为3个组别，酸液桶共用。针对不同作物，每组的肥料母液可以有所区别。A桶(Fert.1)和B桶(Fert.2)吸量都设为5.0L/m3，酸液(Fert.3)吸量设为3.5I}/m3。1区、2区种植瑞丰番茄，2014年5月31日移植;3区种植金玉满堂番茄，4区种植串串红铃番茄，3区、4区均为5月22日移植。从移植到7月2日每天灌溉1次，清晨5:00开始滴灌，时间为10mino7月2日开始增加为4次，每次3min。因为3区、4区结果多，植株细弱，7月6日再增加1次，即3区、4区结果期每天灌溉5次，每次3mino5区、6区分别种植金石王1号和金玉满堂番茄，2013年11月9日移植，前期灌溉同3区、4区，因结果盛期需肥水较多，增至每天7次(表3)。
2.2.2各区域的项目编号绑定及灌溉时间表(Irri-gationProgramNo.)设计各区域的电脑识别代码及灌溉时间表设计见表30
2.3灌溉时间等数据的设计及修改
在Mixer的图案里，点击IrrigationProgramNo.，在左上角白色框格里输入所要修改或设定的项目编号(ProgramNo.)，回车，再在左上角白色框格的左边，点击锁匙(解锁)，选择要修改的数据，输人要修改的数据，全部修改完毕，再次点击解锁，点击确定(sure)完成修改。其他项目的修改过程同样。
2.4所需EC,pH值的修改及其感应器校准
点击FertilizationPrograms，在肥料项目号7,8,9栏目内修改各种植区所需的灌溉水肥的EC,pH值。2014年种植番茄，1,2,3,4区的EC值设置为1.5ms/cm,爪6区盛果期设置为2.0ms/cm;pH值都设置为5.7。当发现水肥机上的EC,pH值有偏差时，要用标准液来进行校准。
2.5洗盐
点击右上角IrrigationPrograms进人操作界面，点击ProgramSettings进入灌水数据界面。程序号(Prog.No)要选择灌溉肥料没用过的空白号。优先权(PrioritySetup)选择low。灌溉间隔天数(Irri.Cycledays)选择1d，时间单位(Irri.Unit)为min;灌水量(Quantity)为持续灌水60min，肥料(Fert.Prog)填写0。开始(StartTime)写0:O1，结束写23;59;各区的间隔灌溉时间(Duratior)写250min(洗盐1轮60x4为240min，其间休息10min。这就是洗盐1d的循环模式。
2.6过滤器清洗
每个肥料母液桶下面都有1个过滤器，选择在没有灌溉的时间段里，关闭水肥母液桶的开关，把过滤器小心拧开，用清水冲洗过滤片，干净为止。然后在灌溉之前装回，打开水肥开关。水肥机后面也有1个过滤器。
2.7混合桶溢水问题的解决
灌溉是边混合水肥边进行灌溉，如果遇到突然停电，等来电时，电脑不知道混合桶的水肥该往哪个区走。因此，当看到混合桶溢水时，应立即手工把混合桶里的水肥舀出1/2。
3小结
自动化控制论文范文4
（1）电气自动化的系统的排布有着属于自己的独有的一些特点，电气的设备并不是统一的安排在同一个地方，而是根据需求的不同被分别安装在各自的配电室和电机的控制中心，由于，系统的排布中有着大量的配件，在处理所执行的信息时，工作量很大，从而导致机器的维修难度加大，但是，由于它的操作频率相对于较低，电气设备有着高要求，动作的速度也相对较快，在40ms以内就可以完成一个保护的动作。
（2）显示控制屏按钮齐全，显示直观，指示灯寿命长，光效好，可靠性强。控制计算机不仅具有动态协调能力，还可以存储记录，分析相关报告。其启动控制方式大小不一，如小功率采用直接启动的控制方式，大功率采用星形或三角形启动控制的方式，还有的采用变频调速控制的方式。这些不同的控制方式很好的确保了生产设备的运行稳定。
（3）确保运行时各种数据处理和信息收集的准确性，同时提出相应的应急措施，确保电气系统可以在最好的状态下运行。设备一旦出现故障，人可以马上进行连锁控制，非常人性化。
2电气自动化控制系统的设计原则
（1）优化供配电的设计，促进电能的合理利用。设计时首先考虑的是设计的适应性，满足工程的动力、供应、控制和安全等要求制定，以满足建筑运行的要求，同时可以使它的运行处于一种安全的环境中。
（2）提高设备运行效率，力求简单、经济、使用以及维修方便。在整个的设计过程中，安全和满足工程的运行时整个设计的基本前提，在该前提下，一方面要注意不断的扩大工程的效益，另一方面也要注意不断的降低工程的成本，这就要求工作人员不仅仅应该使控制系统简单经济，而且还要使得系统的使用、维护方便、成本低，不宜盲目的追求自动化和高指标。
（3）合理调整负荷，提高设备利用率。在设计的过程中，要尽可能的提高系统的质量，使它的的负荷量在一个合理的范围内，当在一个特殊的用电环境中，可以合理的选取节能方法，提高店的利用率。
3电气自动化控制系统发展的现状
我国的电气自动化技术和国外发达国家相比差距仍然很大。到现在为止DCS系统的应用在自动化控制系统中仍然有着重要的不可取代的地位。
（1）电气自动化工程的分散控制系统，它是由过程控制和过程监控来组成的计算机系统，该系统的基本思想是集中操作、分级管理、配置灵活和组态方便四大方面，在生产、生活中的应用非常的广泛。但是该系统缺点明显，如可靠性能低，维修困难；生产厂家之间缺乏统一的标准，维修互换性低；价格昂贵等。
（2）WindowsNT和IE是电气自动化控制系统的标准语言规范。第一点是，在电气自动化领域，具有灵活性和易集成化等优点的人机界面操作，已成为一种主流的发展方向。第二点是，对于电气自动化控制系统的维护难度减小。
（3）监控的集中化。其缺点是处理速度缓慢，成本费用大，可靠性能低、设备很难扩容操作、故障查找难度大等。
（4）信息的集成化。在存储和读取信息时，需要使用规定的浏览器才可以访问到信息，并且信息技术会在电气自动化设施、系统和机器中进行横向扩展比较。
4电气自动化控制系统的发展趋势
随着我国经济的不断发展，科技的不断进步，伴随而来的是电气自动化控制系统技术方面的竞争，不但竞争愈演愈烈。同时，此系统对节约有效资源，降低成本费用，甚至改变我国工业的发展都有着积极意义。所以，我们必须根据自身的发展情况，来对自动化控制系统进行相应的规划，积极的发挥自己的有力的条件，实现我国的自主研发，只有这样才有可能在有限的时间内抢占先机。
（1）软件地位大大提升。随着信息技术的发展，网络技术以及计算机发展与应用的广阔前景，尤其是OPC技术、IEC61131标准和Win-dows平台的发展与广泛应用，计算机在电气自动化控制系统融合方面的作用，已无可替代。
（2）电气自动化控制系统统一化、信息化。为了独立开发系统，更为了方便达到客户要求，使得电气设备、计算机监管体系和企业工程管理体系之间数据信息能够及时的传递和畅通的交流，那么需要对电气自动化控制系统进行统一化的管理。此外，信息化是电气自动化控制系统的另一发展趋势，即实现设备与网络技术结合，实现网络自动化和管控一体化。也就是说信息技术不仅渗透在管理层面上，同时在应用信息技术的基础上迅猛发展。
（3）科技的不断发展是电气自动化行业的关键，由于电气自动化是结合了多门学科的一项技术工程，在它的组成原件方面科技的含量比较高，由于在自动化的关键技术是大部分的企业都没有属于自己的知识产权，造成同行业的企业以较低的价格和各种的渠道来加大自己的竞争力，所以，技术的不断发展的选择是整个自动化行业的突破点，也是关于电气行业长远发展的关键所在。只有在不断的科技发展中，电气自动化制系统不断突破，才能在全球化市场竞争中，立于不败之地。
（4）电气自动化工程生产安全化。技术的安全集成化是电气自动化工程在控制系统方面的的一个发展方向，保证系统的安全性，即人、机、环境三者的安全实现是该部分的重要点。在非安全状态时，用户要如何选择利用最低费用实现安全方案制定问题。
自动化控制论文范文5
【关键词】自动化技术；自动化控制理论；发展；趋势
引言
本文主要介绍了自动化技术的产生、发展及发展趋势，所谓的自动化控制技术是指通过一定的控制功能对工业生产的全过程进行自动控制的系统，实现所要达到的控制目标，保证工业生产的有序化。自动化控制技术通过一定的控制功能对生产中的温度、压力和湿度等进行自动化控制，已成了工业生产中的重要控制手段。传统的人工控制与现代的自动化控制，无论是工作原理或者效果等有很大的区别，现代的工业生产中想要实现自动化控制，操作人员必须具备熟练的自动化技能技巧，还要制定合理的自动化控制方案。
1 自动化技术的产生和发展
在早期的控制理论中，用传递函数来描述系统的输入-输出关系，主要研究单输入-单输出的系统。控制论诞生初期，普通的科技人员没有计算机作为计算工具，控制系统的分析和设计主要依靠手工计算和一些图表的帮助。因而，在早期的控制理论中，人们设计了各种各样的图表和曲线，如伯德（Bode）图、奈奎斯特（Nyquist）图、尼柯尔斯（Nichols）图以及M圆等，用频域法作为控制系统的辅助分析方法。把这一时期的控制论称为经典控制理论。
20世纪60～70年代，由于计算机的飞速发展，推动了空间技术的发展，控制系统变得越来越复杂，单输入-单输出的传递函数已不能描述现在的复杂系统，这时出现了状态空间法。它采用状态空间描述取代了先前的传递函数那种外部输入输出描述，对系统的分析直接在时间域内进行，集中表现为用系统的内部研究代替了外部研究，从而大大地扩充了所能处理问题的范围。在状态空间法的基础上，提出了能控性、能观性的概念，从而形成了现代控制理论。
随着计算机的诞生和发展，涌现出一批新型的控制策略，这些控制策略结构复杂，不借助于计算机根本无法实现。这些控制策略有些已经成为自动控制理论的重要分支。例如，自适应控制、预测控制、智能控制、鲁棒控制、最优控制等。当使用这些控制策略对系统进行控制时，所面临的设计和校正的任务就是根据希望的系统性能指标，研究、设计这些控制策略的结构和参数了。把这一时期的控制理论称为超现代控制理论。
2 自动化控制的基本原理
自动化控制基本原理可通过前馈控制和反馈控制两个词来表现。前馈控制是建立在干扰量得基础之上的，控制量会由于干扰量得变化而发生变动，预先施加一个作用用以对干扰量加以抵消，使被控量保持恒定，不受干扰量的影响。反馈控制是建立在被控量偏差的基础之上的，当被控量发生改变时，控制器机构会接收到的反馈信号进行输出控制反应，对变化进行调整，也就是说只有控制量变化，才会有反馈控制的输出。但是无论是前馈控制还是反馈控制，目的都是一致的，都是为了被控量按照任务要求稳定输出。
3 自动化控制的发展趋势
科学技术的发展日新月异，自动化控制技术在已有的技术成果的基础上，也呈现出以下良好的发展趋势。
1）自动化控制系统的复杂化。随着社会经济的发展和科学技术的不断创新，为了跟随高新技术发展的步伐，满足各行业领域的需要，自动化控制系统必将朝着大规模化、复杂化得方向发展。自动化控制系统规模的不断扩大，其建模和仿真的工作任务也将面临越来越多的困难。系统的建模涉及范围广泛，模型的转换、分辨率、模型之间的融合集成都是亟待解决的问题。
2）控制系统结构和算法的优化。自动化控制系统在应用和发展中，控制系统的结构的优化方向朝着分布式分层递阶控制发展前进，随着系统结构的发展，控制算法也随之发展进化。
3）混杂控制系统的发展应用。最近几年，混杂控制系统迅速发展，很快受到行业的关注和重视，很多专家学者致力于该理论的研究。混杂控制系统的主要特点是通过一个框架结构的建立，将离散系统和连续系统加以综合，在框架内部进行集成分析，形成一个综合优化的系统。混杂控制系统综合数学、人工智能等多种学科技术，是自动化控制学科发展的里程碑。
4）非线性控制系统的发展应用。在控制领域总，非线性控制系统理论一直备受关注，发展迅速。在未来的技术发展中，非线性控制系统以清晰的模型为基础，朝着更简单化、更实用化、高性能化得方向发展。
5）智能化控制系统。现今智能化控制系统已经逐渐兴起，并且表现出其独特的优势。在未来自动化控制的发展中，智能化系统能够对复杂化得大规模的工业过程进行自动化、智能化的全程控制和决策。未来计算机技术、网络技术、智能技术等先进技术的发展，为智能化控制系统提供技术支持和保障。
参考文献：
[1]秦世引.展示面向21世纪自动化新技术的IFAC[J].自动化信息，2012（6）：30-40.
自动化控制论文范文6
论文关键词：网络控制网络化系统网络的控制
论文摘要：网络与控制的学科交叉研究与产品的研发是我们面临的一个机遇与挑战。在网络控制系统和网络的控制中都有不少问题可研讨。
二十年前,面对计算机与控制交叉发展的机遇与挑战,中国计算机学会工控机专委会(其前身:中国电子学会电子计算机专业委员会工业计算机学组)诞生。二十年后的今天,我们又面临新的机遇与挑战,其特征之一就是,信息科学技术快速发展所引发的计算网络与控制科学技术的交叉发展,本文简称为“网络控制”对此#已有不少论述。本文只是简要讨论一些看法。
1网络控制的机遇
近年来信息科学技术与信息产业的发展十分迅猛，新思想、新技术相继问世，网络方面的新技术和产品迅速进入市场。而在经历一个大发展后，自动化及控制理论在其发展中也出现一此“困惑”，各国均十分关注自动化科学与技术面临的机遇与挑战。1986年IEEE与美国国家基金委专家高峰会发表“对控制的挑战”一文;1990-1993年IFAC组织了“控制在工业中的应用而临计算机的挑战”调研……我国也十分重视这个问题:1999年宋健在IFAC大会报告:21世纪的控制;2002年中国国家自然科学基金委召开“中国自动化领域发展战略高层学术讨论会”在这此讨论中，信息的控制、网络技术对控制的冲击等都是一个议题。维纳《控制论》一书的副标题是:“关于在动物和机器中控制和通信的科学”;而在《控制论》第一版序言中他又指出“如果一门新的科学学科是真正有生命力的，它的引人兴趣的中心就必须而且应该随着岁月而转移……因此，控制论学家应该继续走向新的领域，应该把大部分注意力转移到近十年发展的新的思想上去……”。从历史上看，控制与通信确实是相互依存交叉发展的，而当今在“网络的连通性无所不在”的形势下，我们确有必要讨论网络对控制的挑战是什么，信息的控制或网络控制是否应该列为一个“引人兴趣的中心”。
“网络控制”的提法早已有过，而对其内涵与外延井不十分统一，我们觉得网络控制泛指通信网络与控制科学技术的交叉以及相应的产品。主要包括两个方面的内容，网络化系统的控制与管理，网络主要是做为技术手段或环境#而控制对象是传统的对象（如电机、化工过程、航天……）也包括交通服务等系统。本文简称为”网络化控制”"网络系统本身的控制与管理。信息与网络成为控制的对象，而采用控制的手段来满足用户的要求。本文简称为“网络的控制”。这也可以说是从两个视角来研究网络控制。我们在网络控制的这两个视角上都面临机遇与挑战，前者延伸了诸如数字控制。计算机控制等的概念，而后者则延伸了电机控制，机床控制等的概念。
2网络化系统与网络化控制
网络化系统及网络化控制有多种提法，如TelematicSys-terns，NetworkedSystems，NetworkedControlSystems(NCS)，IntegratedCommunicationandControlSystems(ICCS通信与控制系统)等，其内涵各有所侧重，但有共同点:是依靠网络(主要是计算机网络)组成的分布式系统;具有资源共享、集成自动化、协调下作等特点，从应用角度可包括:网络化控制、网络化制造、电子政务、电子商务、数字家庭、大型电网、城市交通、军事上的41SR指挥、控制、通信、计算机以及情报、监视、侦察)等。可以是下业对象也可以是服务业或其他对象。
网络化控制系统中的网络一般是大范畴的企业网络，从功能层次上可包括企业网的外联网[xtranet，企业内联网Intranet,控制网、传感网等，从网络类型上也可以说包括因特网、无线移动通信、以太网、现场总线与工业以太网、传感器网络等网络技术在控制领域的’泛且深入的应用，必然引起网络与控制交叉学科的发展，或者引起ThomasKahn在“TheStrutureofScientificRevolutions”中指出的在控制领域的范例转移(ParadigmShift)或出现从连续时间控制理论到离散时间控制理论的发展。
网络化控制与管理系统，可以不同程度地实现各层次自动化系统的集成使企业在企业协作、资源共享、提高效率、增强市场竞争能力等方面得到好处;同时，网络的引入必然带来信息传输时延，延时的抖动信息(数抓包)去失等问题，也必将引发一此研究课题，包括:网络化控制系统体系结构，网络环境下复杂系统的集成优化控制;基于连续时间和基于事件控制理论(在网络化控制系统中的)的应用与发展;各种网络化应用系统的建模与分析;基于网络计算和网络存储的分布控制;网络化系统的信息女全，现场总线，工业以太网，传感器网络等等，从某种意义说工业控制计算机系统的发展必须定位于网络环境下，从网络控制着手。
3网络的控制与答理
网络的控制，基于网络的控制(Network一BasedControl)或网络空间中的控制问题是自接涉及到网络木身的控制问题，这里控制的对象是信息、数抓、网络……。在自动化科学发展的历史中，自动控制的对象是不断发展变化的，这种发展体现了自动化科学理论与实际相结合，学科交叉和与时俱进的特性，从某种意义上说控制论的着眼点是信息与控制或信息的控制而网络的控制是信息的控制中的重要内容。
网络的控制或基于网络的控制系统在资源共享提高网络服务质量，实现集成自动化和整体优化以及和谐人机协调等方而都有优势或潜力;由于网上的传输时延，数抓包去失，以及用户对网络服务质量的不同需求等，引出了网络的控制中一系列研究课题。涉及相关的协议，系统的控制策略，稳定性、鲁棒性、算法的收敛性以及控制系统产品化等问题。
以复杂媒体网络的控制为例，复杂媒体可视为一个广义的系统，其所究内容包括信息结构、复杂媒体的管理.、服务质量(QOS)控制，流量控制等。例如，在流媒体系统中，可以利用自适应等控制策略使用户在不同的网络环境卜享受到尽可能好的QoS保证。1999年，木尼迪克特(Bendidt)提出了“网络空间”（Cyberspace)的概念，称这种“由计算机支持，由计算机进入和由计算机产生的全球网络化，是多维度的，人造或‘虑拟’的真实。它是真实的，每一台计算机都是一个窗口;它是虑拟的，所看到的或所听到的既不是物质也不是物质的表现，相反它们都是纯粹的数抓或信息组成的”。可以说，它是介于虑拟和现实之间的特殊空间，即“网络空间”，由此而可能发展网络科学。网络空间有许多控制和答理问题，有人称之为“虑拟控制”或网络的控制。近年来，关于下一代互联网、智能网、网格等的讨论也较多，网格（Grid)一般认为是继传统因特网、Web之后的第三代因特网其主旨是实现互联网上所有资源的全而连通，在气象、能源、教育以及企业信息化中都有广’泛应用。美国《福布斯特》杂志预期网格技术到2020年将产生年产伯20万亿美元的大下业。在网格中分布资源管理与控制、资源共享、网格监控以及系统女全等方而的研究都是受人关汁的四。有人建议，在网格的体系上要体现服务第一，协议第一的观念。另外，在下一代网关中，可能会将大部分控制功能(呼叫控制、接入控制、资源控制、服务质量控制等)统一交由一个控制层来完成。可见，网络的控制及管理.是日益受到重视，控制的一此基本概念，控制策略和控制理论不能简的一地搬用到网络的控制中，但应可以在网络的控制中得到发展。
以网络为控制对象的网络控制所要解决的主要是用户对网络各种服务质量:需求与网络资源间的矛盾与协调。从信息传送结构上讲，可以在核心网上增强控制功能;也可以在边缘网上引入系统与控制的方法。在这此系统建模与分析中，多会遇到系统规模大、异构件、时变性、人机协调、随机性等问题、在已见的一此研究成果中，排队论、小波分析、自适应、神经网络、混杂系统等理论与方法都有应用。在因特网或非实时局域网的控制系统中，离散控制时间的确定性或定常性已不存在，要发展网络控制理论或改造经典的方法或按离散事件动力学考虑新途径，学科交叉研究势在必行。
4对下控机系统及专委会工作的一此思考
二十年前，在个人计算机(PC)技术成热并大举进入市场之际，我们成立了工业控制计算机专业委员会，在学术交流、产品研发等方面做了许多工作，得到了广泛的认可。当前，信息网络迅速发展，而对网络控制等的机遇，工控机系统的研发人员应多交流讨论。各种工控机系统，现场总线、工业以太网，分布控制系统，传感器仍是工业自动化与下控机的主要课题，而网络控制的机遇与挑战也是专委会需认真思考的:
1)当前，我国在网络化控制(网络化系统，网络化制造……)方面的研究与产品研发已有一此成果，尚待深入与普及;而在网络的控制方而的研究下作刚刚开始。我们可能需要在理论探索、技术研究以及协议（标准)制定、产品研发等层面上挑战网络控制的机遇。
2)需要面对网络控制的挑战，加强计算机、通信网络、自动控制等学术交叉性的研讨，可与兄弟专委会联合组织。计算机、通信网络、自动控制等不同专业背景的人员在从事网络控制这类学科交叉研究中，往往有不同的思路、视角、方法或切入点，其成果也各有特色。多交流互补是大有益处的。
