電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計方案

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電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計思想

電氣自動化控制系統(tǒng)設(shè)計方案

第一章緒論 ............................................ 3

1.1 電氣自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 ................................. 3

1.2電氣自動化控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀 ...................................... 3

1.3電氣自動化控制系統(tǒng)的目的和意義 ................................ 3

第二章電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計思想 ....................... 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

第三章電氣自動化控制系統(tǒng)的主要內(nèi)容 ....................... 8

3.1電氣自動化是高等院校開設(shè)的一門工科專業(yè)。 ...................... 8

3.2自動控制系統(tǒng)的分類方法較多，常見的有以下幾種。 ................ 8

3.3.對控制系統(tǒng)性能的要求 ......................................... 9

第四章電氣綜合自動化系統(tǒng)的功能 ......................... 11

結(jié)論 .................................................... 12

參考文獻(xiàn) ................................................ 13

電氣自動控制系統(tǒng)

摘要

文章通過介紹電氣綜合自動化系統(tǒng)的功能，討論了目前電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計思想（以發(fā)電廠為例子），展望了將來電氣自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。設(shè)各智能化水平的提高使得對現(xiàn)場設(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。在自動化領(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】：電氣自動化；控制系統(tǒng)；設(shè)計思想；系統(tǒng)功能

電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計思想

第一章緒論

1.1 電氣自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

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化工程控制系統(tǒng)在社會經(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，電氣自動化控制系統(tǒng)能夠在減少勞動力成本和強(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時性、提高檢測精確度，同時，電氣自動化控制系統(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平臺的廣泛應(yīng)用，使得未來的電氣技術(shù)的結(jié)合，計算機(jī)日益發(fā)揮著不可替代的作用。IEC61131已成為了一個國際化的標(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)了電氣自動化的一次又一次革命。正是市場的需求驅(qū)動著自動化和IT平臺的融和，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)的財務(wù)、人事等管理數(shù)據(jù)，也可以對當(dāng)前生產(chǎn)過程的動態(tài)畫面進(jìn)行監(jiān)控，在第一時間了解最全面和準(zhǔn)確的生產(chǎn)信息。虛擬現(xiàn)實技術(shù)和視頻處理技術(shù)的應(yīng)用，將對未來的自動化產(chǎn)品，如人機(jī)界面和設(shè)備維護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計產(chǎn)生直接的影響。相對應(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。這種趨勢正從單一的設(shè)備轉(zhuǎn)向集成的系統(tǒng)。

1.2電氣自動化控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，許多行業(yè)實行的自動化技術(shù)都離不開電氣化自動化的配合。在經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展之后，我國的電氣自動化技術(shù)已經(jīng)取得了很好的成績。但同國際水平相比我國的電氣自動化技術(shù)仍然有著不小的差距。

1.3電氣自動化控制系統(tǒng)的目的和意義

伴隨著計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展，通過計算機(jī)軟硬件控制，實現(xiàn)電氣自動化已成為現(xiàn)實，計算機(jī)的模擬操作，更為現(xiàn)實電力系統(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。

電氣自動控制系統(tǒng)

第二章電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計思想

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)計容易。但由于集中式的主要特點(diǎn)是將系統(tǒng)的各個功能集中到一個處理器進(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，長距離電纜引入的干擾也可能影響系統(tǒng)的可靠性。同時，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)于全廠的電氣自動化系統(tǒng)的構(gòu)建

2.1.3 現(xiàn)場總線監(jiān)控方式

目前，對于以太網(wǎng)(Ethernet)、現(xiàn)場總線等計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)普遍應(yīng)用于變電站綜合自動化系統(tǒng)中，且已經(jīng)積累了豐富的運(yùn)行經(jīng)驗，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)。現(xiàn)場總線監(jiān)控方式使系統(tǒng)設(shè)計更加有針對性，對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。采用這種監(jiān)控方式除了具有遠(yuǎn)程監(jiān)控方式的全部優(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，不會導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓。因此現(xiàn)場總線監(jiān)控方式是今后發(fā)電廠計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展方向。 4

電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計思想

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量轉(zhuǎn)換為與之有確定對應(yīng)關(guān)系的、便于應(yīng)用的某種物理量的測量裝置。

這一概念包含下面四個方面的含義：

1）傳感器是測量裝置，能完成信號獲取任務(wù)。

2）它的輸入量是某一被測量，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。

實際上，有些傳感器很簡單，有些則較復(fù)雜，也有些是帶反饋的閉環(huán)系統(tǒng)。最簡單的傳感器由一個敏感元件組成，它感受被測量時直接輸出電量，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，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，因為不少傳感器要在通過轉(zhuǎn)換電路之后才能輸出電量信號，從而決定了轉(zhuǎn)換電路是傳感器的組成部分之一。

2.2.3、傳感器的測量

2.2.3.1、直接測量

在使用測量儀表進(jìn)行測量時，對儀表讀數(shù)不需要經(jīng)過任何運(yùn)算，就能直接表示測量的結(jié)果，稱為直接測量。這種測量方法。這種測量方法是工程上廣泛采用

電氣自動控制系統(tǒng)

的方法。

2.2.3.2、間接測量

在使用儀表進(jìn)行測量時，首先對與被測物理量有確定函數(shù)關(guān)系的幾個量進(jìn)行測量，將測量值代入函數(shù)關(guān)系式，經(jīng)過計算得到所需結(jié)果，這種測量稱為間接測量。間接側(cè)來那個多用于科學(xué)實驗中的實驗室測量，工程測量中亦有應(yīng)用。

2.2.3.3、聯(lián)立測量

在應(yīng)用儀表進(jìn)行測量時，若被測物理量必須經(jīng)過求解聯(lián)立方程才能得到最后的結(jié)果，則稱這樣的測量為聯(lián)立測量。在進(jìn)行聯(lián)立測量時，一般需要改變測試條件，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)實驗或特殊場合。2.2.3.4、偏差式側(cè)量

在測量過程中，用儀表指針位移決定被測量的測量方法，稱為偏差式測量法。應(yīng)用這種方法進(jìn)行測量時，標(biāo)準(zhǔn)量具不裝在儀表內(nèi)，而是事先用標(biāo)準(zhǔn)量具對儀表刻度進(jìn)行校準(zhǔn)；在測量時，輸入被測量，按照儀表指針在標(biāo)尺上的示值，決定被測量的數(shù)值。采用這種方法進(jìn)行測量，測量過程比較

http://http://www.lotusphilosophies.com/news/5570DE09EB0B4AFC.html 簡單、迅速。但是，測量結(jié)果的精度低。這種測量方法廣泛適用于工程測量。

2.2.3.5、零位式測量

在側(cè)來那個過程中，用指零位儀表的零位指示檢測測量系統(tǒng)的平衡狀態(tài)；在測量系統(tǒng)達(dá)到平衡時，用已知的基準(zhǔn)量決定被測未知量的測量方法，稱為零位式測量法。

2.2.3.6、微差式測量

微差式測量法是綜合了偏差式測量法與零位式測量法的優(yōu)點(diǎn)而提出的測量方法。微差式測量法的優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)快，而且測量精度高，特別適用于在線控制參數(shù)的檢測。

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：精密度、準(zhǔn)確度和精確度。

1）精密度

它說明測量傳感器輸出值的分散性，即對某一穩(wěn)定的被測量，由同一個測量者，用同一個傳感器，在相當(dāng)短的時間內(nèi)連續(xù)重復(fù)測量多次，其測量結(jié)果的分散程度。例如，某測溫傳感器的精密度為0.5°C，即表示多次測量結(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)確度是兩個概念，精密度高不一定準(zhǔn)確度高。

2）準(zhǔn)確度

電氣自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計思想

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。在最簡單的情況下，可取兩者的代數(shù)和。精確度常以測量誤差的相對值表示。

2.2.4.2、穩(wěn)定性

傳感器的穩(wěn)定性有兩個指標(biāo)。一是傳感器測量輸出值在一段時間中變化。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)定時間內(nèi)，測量條件不變的情況下，由傳感器中隨機(jī)性變動，周期性變動，漂移等引起輸出值的變化。一般用精密度和觀測時間長短表示。

2）影響量

測量傳感器由外界環(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、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，必須將影響因素與輸出值同時表示。

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參數(shù)不隨時間而變化，或隨時間變化很緩慢時，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

電氣自動控制系統(tǒng)

第三章電氣自動化控制系統(tǒng)的主要內(nèi)容

3.1電氣自動化是高等院校開設(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、自動控制、電力電子技術(shù)、信息處理、試驗分析、研制開發(fā)以及電子與計算機(jī)應(yīng)用等領(lǐng)域工作的寬口徑復(fù)合型高級工程技術(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、電氣測量、計算機(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。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。電氣工程及其自動化專業(yè)培養(yǎng)出的畢業(yè)生，以理論基礎(chǔ)扎實、專業(yè)知識面寬廣、實踐動手能力強(qiáng)、適應(yīng)性強(qiáng)在國內(nèi)有較好的聲譽(yù)

主干課程電路原理、電子技術(shù)基礎(chǔ)、計算機(jī)技術(shù)（語言、軟件基礎(chǔ)、硬件基礎(chǔ)、單片機(jī)）、信號與系統(tǒng)、電磁場理論與應(yīng)用、自動控制原理、電機(jī)學(xué)、電力電子技術(shù)、電氣測量、電力拖動與控制等。

就業(yè)方向適合到國民經(jīng)濟(jì)各部門從事與電氣工程有關(guān)的系統(tǒng)運(yùn)行、自動控制、電力電子技術(shù)、信息處理、試驗分析、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。

自動控制系統(tǒng)的分類

3.2自動控制系統(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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