自动控制应用范文

导语：如何才能写好一篇自动控制应用，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

主题词：流量自动控制装置 应用

1某油田集油系统概况

某油田井口地面工艺采用双管掺水和环状掺水流程。随着开采时间的延长，油田含水升高，吨油耗气、耗电较高。而抽油机井回油温度偏高是影响能耗指标的重要因素之一。尤其是环状掺水流程井，在集油阀组间采用常规机械阀门控制，为保证环状流程油井安全平稳生产，一般回油温度要求冬季不超45℃，夏季不超43℃。

长期以来，回油温度的控制均凭工人经验，致使在集油过程中无功能耗较大。而从2009年对环井温度界限的摸索情况看，环井回油温度可以控制在39～41℃之间，个别环井回油温度可降低到38℃，温度可降低3～5℃，存在较大的降温空间。

2 流量自动控制装置和单井温度界限智能分析仪的原理

2.1单井温度界限智能分析仪的原理

温度界限分析仪的主机安装在计量间值班室，回油温度信号取自计量间单井，信号有线传输至主机，回压信号取自井口，信号采用无线传输方式至主机接收方式为传输。试验过程中采用逐步控制掺水量的方法，给定一个掺水量，对应一个井口回压和回油温度，综合分析回油温度与井口回压的关系曲线，随回油温度的降低，井口回压升高，当回油温度降低到某一值时，井口回压不再升高，再之后随回油温度降低压力又缓慢升高，到后急剧升高，我们把当井口回压出现平缓段时的压力所对应的回油温度，确定为油井工作状态下的临界温度。

2.2 流量自动控制装置的原理

流量控制阀通过将流量计、控制阀门、调节器整合为一体，外接220V电源，实现闭环控制。当介质流过设备时，冲击叶轮旋转，叶轮的转速与流量成正比，叶轮的转动使叶片接近处于壳体上的传感器，使通过线圈的磁通量发生变化而产生与流量成正比的脉冲信号，此信号经过数据处理后分别显示出累计流量和瞬时流量值。在使用过程中，用户通过按键设定流量值，控制器把瞬时流量值和设定值进行比较。若该差值大于瞬时流量稳定度，控制器就会发出指令，驱动电机正转或反转来调节阀门，使瞬时流量接近或等于设定值。

3流量自动控制装置的现场应用

2009年6月，在某集油阀组间5＃集油环安装了掺水流量自动控制装置，掺水量由人工控制改为自动定量控制。此集油环所辖油井8口，日产液量16.7m3,安装前回油温度44℃，阀组间掺水压力1.6Mpa，掺水温度60℃。经过7天调整，在掺水量和集油环回压平稳的情况下，确定了此环回油温度界限值为41.6℃，此时的瞬时掺水量为1.91m3/h，于是我们把流量自动控制阀流量定为1.91m3/h。掺水量由2.14m3/h降到1.91m3/h，回油温度由安装前的44℃调整为41.6℃。

2009年9月在此环上安装了温度界限智能分析仪，经过5天的摸索，确定回油温度界限值为38.6℃，对应的掺水量为1.65 m3/h。经过自控阀和温度界限分析仪的摸索和调整，回油温度由安装前的44℃调整为38.6℃，降低了5.4℃，掺水量由2.14m3/h降到1.65m3/h，减少了0.49m3/h。

为了观察流量自动控制阀运行状况，抽样拆开5个流量自动控制阀叶轮部分，叶轮完好。之后调节计量间掺水压力，由1.6 Mpa调整到1.7 Mpa，再由1.7 Mpa调整到1.4 Mpa，观察集油环掺水流量变化情况，发现集油环掺水量没有因为掺水压力变化而改变，仍保持在设定流量。说明该装置灵敏度较高，运行稳定、可靠。

我们又在25个环上安装了流量自动控制装置，通过3个月对25个环（141口井）的温度摸索，前后相比，平均单井回油温度降低3.7℃。单井掺水量由2.15m3/h下降到1.85m3/h，掺水量减少了0.3m3/h。

4经济效益

通过3个月对25个环（141口井）的温度摸索，前后相比，平均单井回油温度降低3.7℃。单井掺水量减少了0.3m3/h。

按1t水升高1℃（热转换效率按80%计算）,需要天然气为0.131m3, 单井掺水量1.85m3/h计算, 1口井降低3.7℃, 掺水量减少了0.3m3/h。 则

年节气为1.85×24×3.7×0.131×180=3873.72(m3)；

年节水0.3×24×180＝1296(m3)；

年节电14×350=4900（kw.h）。

如每方天然气按0.99元计算，电费按0.55元/度计算，水费按1.0元/ m3 (经过处理)计算，则

单井年节约0.99×3873.72+0.55×4900+1×1296

=3834.98+2695+1296=7825.98=0.78(万元)。

25个环（141口井），年节约25×0.78=19.5（万元）。

使用流量自动控制阀25台，费用为30万元，投资回收期为1.54年。

5结论及认识

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【关键词】自动控制技术；农业自动化

由于历史、观念和技术等方面的原因， 我国传统农业机械与发达国家相比有很大差距，已远远不能适应农业的科技进步。近些年来， 自动化的研究逐渐被人们所认识， 自动控制在农业上的应用越来越受到重视。例如，把计算机技术、微处理技术、传感与检测技术、信息处理技术结合起来， 应用于传统农业机械， 极大地促进了产品性能的提高。我国农业部门总结了一些地区的农业自动化先进经验（如台湾地区的农业生产自动化、渔业生产自动化、畜牧业生产自动化及农产品贸易自动化）的开发与应用情况， 同时也汲取了国外一些国家的先进经验、技术，如日本的四行半喂人联合收割机是计算机控制的自动化装置在半喂人联合收割机中的应用，英国通过对施肥机散播肥料的动力测量来控制肥料的精确使用量。这些技术和方法是我国农业机械的自动化装置得到了补充和新的发展，从而形成了一系列适合我国农业特点的自动化控制技术。

1.已有的农业机械及装置的部分自动化控制

自动化技术提高了已有农业机械及装置的作业性能和操作性能。浙江省把自动化技术应用于茶叶机械上，成功研制出6CRK-55型可编程控制加压茶叶揉捻机，它利用计算机控制电功加压机构，能根据茶叶的具体情况编制最佳揉捻程序实现揉捻过程的自动控制，是机电一体化技术在茶叶机械上的首次成功应用。

1.1应用于拖拉机

在农用拖拉机上已广泛使用了机械油压式三点联结的位调节和力调节系统装置， 现又在开发和采用性能更完善的电子油压式三点联结装置。

1.2应用于施肥播种机

根据行驶速度和检测种子粒数来确定播种量是否符合要求的装置， 以及将马铃薯种子割成瓣后播种的装置等。

1.3应用于谷物干燥机

不受外界条件干扰， 能自动维持热风温度的装置停电或干燥机过热引起火灾时，自动掐断燃料供给的装置。

2.微灌自动控制技术

我国从20世纪年50代就开始进行节水灌溉的研究与推广据统计。到1992年，全国共有节水灌溉工程面积0.133亿m2，其中喷灌面积80万m2， 农业节水工程取得了巨大的进展。灌溉管理自动化是发展高效农业的重要手段，高效农业和精细农业要求必须实现水资源的高效利用。采用遥感遥测等新技术监测土壤墒性和作物生长情况，对灌溉用水进行动态监测预报，实现灌溉用水管理的自动化和动态管理。在微灌技术领域，我国先后研制和改进了等流量滴灌设备、微喷灌设备、微灌带、孔口滴头、压力补偿式滴头、折射式和旋转式微喷头、过滤器和进排气阀等设备，总结出了一套基本适合我国国情的微灌设计参数和计算方法，建立了一批新的试验示范基地。在一些地区实现了自动化灌溉系统，可以长时间地自动启闭水泵和自动按一定的轮灌顺序进行灌溉。这种系统中应用了灌水器、土壤水分传感器、温度传感器、压力传感器、水位传感器和雨量传感器、电线等。

3.自动控制技术在精准农业中的应用

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【关键词】PLC技术；电气自动控制；应用

随着社会的不断发展，人们对电气的要求更加严格，传统的电气自动控制系统已经无法适应社会的发展趋势，为了达到当今社会对电气自动控制系统的要求，相关部门引进了PLC技术。PLC技术的有效应用，提高了系统的工作效率，并降低了系统安装、调试、保养以及维护等工作的资金投入，从而帮助企业获取了更多的经济效益。可以这样说，PLC技术应用于电气自动控制系统中具有重大的意义，值得大力推广。

一.对PLC技术的现状以及未来发展趋势进行分析

近些年来，我国电气自动控制技术有了明显的提高，此技术的提高推动了PLC技术的进一步发展，逐渐完善的PLC技术在电气自动控制中有效应用，并取得了显著的成果，因此两者之间具有不可分割的联系。PLC技术在发展的过程中，融入了计算机技术，两种技术的结合，提高了系统的反应速度，扩大了存储空间并且智能化功能愈发成熟。PLC技术的广泛应用，为电气设备生产出更多新产品提供了机会，与此同时，设计出的产品规格也越来越符合当前社会的实际需求，从而制造出了更加优质的通讯设备。PLC技术未来发展趋势是制造并使用大型的PLC电气设备控制系统[1]。

二.PLC技术所具备的特点

（一）具有较高的可靠性

在传统的电气自动控制系统中，一般使用的是继电器，因此电气自动控制系统常常会出现故障，比较常见的问题是接线接触不良。在电气自动控制系统中应用PLC技术，可以有效的解决传统电气自动控制系统中存在的问题。PLC技术是依靠软件来进行模块连接的，这样就可以解决接线接触不良的问题，而且还可以提高系统所具备的抗干扰能力，具有较高的可靠性。

（二）灵活性较强

PLC技术的主要组成部分是模块，这种模块极其符合标准，将不同的模块组合在一起并与系统进行配置，进而组成不同规模而且功能有所差异的系统，这种模块可以很快的适应电气自动控制系统，其灵活性比较强[2]。

（三）使用非常的方便

PLC系统的使用是非常方便的，可以通过使用计算机来开展模拟实验，这样就在很大程度上减少了工作量，而且设计、安装以及调试等工作都不需要大量的人工，从而节约了人力资源。另外，PLC系统还具备自诊断功能，可以随时进行检测，通过检测工作发现出现故障的模块，然后及时对其进行维修，从而确保电气自动控制系统的运行安全。

三.PLC技术在电气自动控制中的应用分析

（一）交通领域

电气自动控制在交通领域中的应用非常广泛，主要是通过控制交通信号灯来体现其作用的。针对交通领域内的电气自动控制系统来说，应用PLC技术具有积极的作用。融入了PLC技术的电气自动控制系统，可以对交通信号灯的线路进行更加精准的控制，在PLC技术的支持下，电气控制系统可以实现对交通总线进行控制的目标[3]。PLC技术可以对交通信号灯进行控制主要依据的是编程和逻辑控制方式。比如说：当交通出现堵塞情况的时候，电气自动控制系统就会通过路面监控设备自动收集相关的路面信息，然后将这些信息汇总整理之后反馈给相关部门，让相关部门根据这些信息解决交通堵塞问题。在信息收集和传输的过程中，PLC技术发挥了重要的作用。PLC技术具有连接监控系统并且传输整理好数据的功能，而且以上操作并不需要工作人员直接开展，工作人员只需发出指令即可，余下的工作PLC技术可以自动完成[4]。因此，PLC技术在电气自动控制系统中的有效应用，不仅可以降低交通事故发生的几率，还可以对路面进行全面的监控，从而确保道路通畅。

（二）数控领域

当前电气自动控制系统在我国数控领域中的应用越来越广泛，对数控领域更好地发展有着重要的影响。融合了PLC技术的电气自动控制系统，可以通过利用PLC技术所具有的编程优势来提高数控的精准度。比如说：PLC的编程方式可以应用到数控领域的电气自动控制系统中，这样系统就可以严格的控制数控工艺参数，进而保障数控机床可以按照规范的流程完成各项工作。因此，在数控电气自动控制系统中应用PLC技术是非常有必要的，可以有效的降低系统的运行误差，避免因误差影响产品质量的情况出现，与此同时，还可以进一步提高系统的准确性，从而使其更好地开展工作。当前PLC自动控制技术已经在数控领域中发挥一定的作用，通过发挥其优势，不仅为整体的数控领域提供了系统控制程序，还提供了有效的编辑方式，进而推动了数控领域电气自动控制系统的发展[5]。因此，当前很多企业已经开始应用具有PLC技术的电气自动控制系统，通过此系统的有效应用，为数控领域提高生产产品的质量起到了积极的作用。

（三）空调领域

电气自动控制系统想要在空调领域发挥控制作用具有一定的难度。而PLC技术在电气自动控制系统的有效应用，降低了这一工作难度，充分地发挥了控制作用，进而提高了控制效率。有很多的办法可以对空调系统进行有效控制，但应用PLC自动控制系统开展工作可以取得更好的效果。PLC技术可以在一定程度上杜绝外界因素对系统产生的不利影响，可以在合理的程序下开展控制工作，从而确保空调电气自动控制系统的正常运行。比如说：在中央空调的调控系统中应用PLC技术可以实现对整体空调的控制，并且还可以提高空调整体的运行效率[6]。中央空调系统在开展控制工作时，是按照用户具体需求来进行操作的。应用PLC技术的空调自动调控系统可以延长其维护周期，进而提高系统整体的运行效率，满足用户的基本需求。

结束语：

综上所述，PLC技术在电气自动控制系统中的有效应用，不仅可以提高系统的运行效率，还可以促使其更好地发展，因此，PLC技术的应用具有积极的意义。PLC技术的应用，可以实现对系统结构的优化，为保养和维护工作提供便利，还可以减轻工作人员的负担。与此同时，可以提高系统的安全性以及可靠性，从而满足社会对电气自动控制系统的需求。因此，在电气自动系统不断发展的过程中，应该广泛的应用PLC技术，及时对系统进行优化，并在应用PLC电气自动系统的过程中，对其进行完善，从而进一步提高其稳定性，使其可以更加灵活、简便，最终为电气自动控制系统的发展奠定良好的基础。

参考文献：

[1]陈贻棉.PLC技术在电气自动控制中的应用研究[J].中国新技术新产品，2015（8）：1-1.

[2]刘铁中.PLC技术在电气设备自动化控制中的应用[J].科技视界，2013（34）：106-106.

[3]况金宏.PLC在电气自动控制中的应用初探[J].科技视界，2014（15）：323-323.

[4]王成.PLC技术在电气自动化系统中的应用研究探讨[J].科技致富向导，2013（21）：61.

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关键词 MATLAB；自动控制；时域分析；频域分析

中图分类号 TP13 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2012）092-0116-02

MATLAB是美国Math Works公司的软件产品，最初的MATLAB主要用于数学分析——数字分析、处理与计算。随着研究的日益成熟，它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。

本文主要讲述MATLAB在自动控制领域的运用。MATLAB使工程技术人员在系统分析和设计时感到更加直观、清晰、系统，减少了复杂的计算过程，且能在缺乏实验设备的情况下，能仿真出与如实际一致的系统，获得更加准确的结果。下面分别从MATLAB在自动控制系统的时域分析、频域分析和系统校正方面进行阐述。

1 MATLAB在时域分析中的应用

分析控制系统的第一步是建立系统的数学模型，然后即可采用各种方法对系统进行分析或设计。在控制系统的分析设计中，人们关心的是系统变量及输出对时间的响应。这样，对系统施加 一给定输入信号，通过研究系统的时间响应来评价系统的性能，这就是控制系统的时域分析。

时域分析是指控制系统在一定的输入下，根据输出量的时域表达式，分析系统的稳定性、暂态性能和稳态性能。

以下分析是以不同的输入信号利用MATLAB软件分析系统的性能。

1）系统的单位阶跃响应。

利用MATLAB软件能够很快绘制相关图形，减少繁杂的计算并能够清晰显示图形。使分析者准确判断系统性能。

2 MATLAB在频域分析中的应用

频域分析提供了在频域进行控制系统分析与设计的方便性以及可充分利用的分析工具。频域分析能够简明地表示出系统各参数对动态特性的影响，很方便地分析系统对噪声和参数变化的敏感程度，加入某些环节对系统的动态特性又有怎样的改进，以及便捷地判断动态过程的品质和稳态误差。对于线性系统，其时域和频域性能指标是有关联的，可以通过线性系统的频域特性来预测时域特性。

应用频域特性研究线性系统的经典方法称为频域分析法。频域特性是研究控制系统的一种常用工程方法，根据系统的频域特性能间接地揭示系统的瞬态特性和稳态特性，可以简单而迅速了解某些环节或者参数对系统的瞬态特性的影响，并可指明改进系统的方向。

以下实例是利用MATLAB软件绘制系统的奈氏图和伯德图，并能够直接计算出系统的福值裕度和相角裕度。

例：已知系统的开环传递函数为：

试绘制系统的奈氏图和伯德图，计算系统的福值裕度和相角裕度。

自动控制系统中，判断系统稳定性最简便的方法是求出系统的所有极点，如果含有实部大于零的极点，说明系统不稳定，反之系统稳定。

4 结束语

MATLAB涉及自动控制的各领域，利用MATLAB能够轻松分析系统的时域、频域等特性。能够让自动控制设计者、学习者更加直观的认识系统的功能和特性，减少自动控制研究的难度。

参考文献

[1]李玉惠，晋帆.自动控制原理[M].清华大学出版社，2008，2.

[2]翁贻方，赵长德.现代控制技术基础[M].机械工业出版社，2003，1.

[3]魏克新，赵钢.自动控制综合应用技术[M].机械工业出版社，2007，6.

[4]黄忠霖，自动控制原理的MATLAB实现[M].国防工业出版社，2007，2.

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关键词：单机片；自动控制模式；O计程序；微控制器

1 单片机应用原理及发展

（1）单片机属于微型计算机的一个部分，它是一种有效的微控制器，具备良好的硬件性能，单片机设备实现了不同功能部件的统一性结合，在自动控制领域中单片机扮演着重要的角色地位，随着我国经济体系的不断健全，单片机自动控制体系不断健全，实现了我国经济领域、生活领域、军事领域等各个环节的普及，无论是社会民生、军用航天等都可以看到单片机自动控制系统的缩影，通过对单片机系统的使用，可以有效增强产品的性能，实现产品的性能更新。

（2）单片机系统诞生于上世纪70年代，在其发展过程中，经历了三个重要阶段，最早期的单片机具备较低的工作性能，这种单片机普遍是4位或者8位的，最高的单片机是8051型号的，在此基础上，发展出了MCU型号，该型号的单片机自动控制系统在今天依旧比较常见。随着经济体系的不断进步，16位的单片机系统出现，这种单片机并不具备良好的工作性能，因此并未得到大规模的使用。21世纪是信息化的时代，各种信息化电子产品不断出现，这极大健全了单片机技术系统，随着ARM系统的不断普及，32位单片机不断得到应用，迅速占据了主流市场。

（3）单片机嵌入式系统的发展，标志着单片机系统实现了芯片方面的改革，实现其向MCU阶段的发展，嵌入式单片机系统的不断发展，标志着现代化单片机自动控制技术的优化，随着信息电子技术方案的不断更新，EDA工具的不断发展，单片机SOC控制系统不断健全，单片微型计算机结构不断得到优化，单片自动控制系统实现了不同领域的普及，满足了社会发展及人民生活的要求。

2 控制系统的设计要求

（1）下文将以感应式自动平开门为分析范例，进行单片机自动控制体系的深入性分析，通过对单片机自动控制系统的优化，可以有效解决感应式自动平开门工作的诸多要求。为了达到这个目的，需要优化自动平开门芯片机控制系统，做好平开门输出信号、输入信号的分析工作，这个环节需要进行平开门红外探测器的应用，进行人员进出的感应，将所得到的信息进行控制系统的传输，再由控制系统做好门的开关控制，从而满足实际工作的要求。

为了解决工程的实际要求，需要做好设计阶段门安全性控制工作，在人通过时，系统需要做好及时的探测，从而避免相关人员出现夹伤状况。要保证门具备良好的运动速度，要方面人们的通行，要确保室内空调作用的维持。

（2）在自动平开门感应过程中，红外线探测器需要保证实时性控制工作，做好人们的进出情况检测工作，这需要自动平开门单片机自动控制系统具备良好的实时性、及时性。感应式自动平开门需要具备良好的经济性、美观性、感应式自动平开门一般是玻璃制品，要尽量减缓平开门的闭合及打开环节，避免门体受到剧烈性的冲击。

3 单片机自动控制应用方案

（1）为了提升平开门的工作效益，需要深入分析I/0设备系统，在单片机应用模块中，平开门设备与单片机紧密相连，在I/0设备运作过程中，需要保证其接受、输入信号时与单片机输入输出信号的一致性，这就需要进行I/0设备的优化选择，在该系统设计过程中，红外线探测器是其主要输入设备，在平开门工作模块中，需要确保输出信号线连接方案的优化，满足迅速开关门的要求，避免门体受到猛烈撞击状况。在该系统应用过程中，需要做好步进电机转速工作的控制，提升步进电机的控制效益，满足现阶段工作的要求。

在步进电机的应用过程中，需要做好控制信号的输入控制工作，确保其与四位口线的有效性连接，在这个过程中，步进电机保持逆时针运动，从而满足平开门机械转动工作的要求，实现对门开关的有效性控制。

（2）感应式平开门的良好运转离不开其内部硬件资源的有效性分配，这需要做好平开门整体方案设计工作，通过对单片机自动控制方案的应用，可以有效进行平开门硬件设备的有效性控制，在该系统设计过程中，需要实现其软件环节及硬件环节的协调，在系统软件设计环节，需要进行开门程序、关门程序、延时保持程序等的协调，有效解决平开门设计问题及工作问题。

（3）单片机自动控制系统是平开门体系的核心组成部分，这种单片机系统的硬件资源一般存在单片机系统核心处，必要时可以进行硬件资源的外部扩展，在感应式平开门工作系统控制模块中，其内部程序比较简单，不需要进行硬件的扩展，只需要进行单片机内硬件资源的利用。

在平开门设计过程中，需要进行信号输入通道的有效性扩展，做好不同类型信号的接收工作，通过对单片机自动控制系统的应用，可以满足多样化的信息数据采集要求，为了增强工作效益，需要进行输入电路的添加，为了有效适应复杂性工作环境，必须提升信号的接收效益，为了避免信号受到干扰，需要进行信号光电隔离模式的开展。为了满足实际工作要求，在模拟信号采集过程中，需要做好信号的放大及滤波处理，然后再进行信号的输出。

（4）信号输出通道是单片机系统的重要输出电路，通过对单片机相关设备的应用，做好信号的放大、滤波、变换等工作，有效处理信号复杂问题。为了提升开门状态程序的设计效益，需要做好开门状态的及时性、实时性计时，做好探测器信号的跟踪检查工作。当人进入时要保持开门状态，当人离开时，要转变为关门状态。在开门状态程序模块中，通过对专业软件计时系统的应用，可以实现开门状态的及时性计时。

在关门程序模块中，需要遵循系统设计的具体标准，进行已经关门步数的及时性记录，实现关门程序及开门程序的及时性转换，在关门程序中，需要进行探测器信号的及时性接收，为了提升系统的整体运行稳定性，需要进行探测器信号循环查询方法的应用，通过对专业软件的应用，满足开门、闭门程序步数参数的计时工作，从而满足关门程序设计工作的要求，在该环节中，并非进行单片机定时器及中断系统的使用，这样可以降低单片机的工作量，优化单片机系统的工作程序，满足实际工作的要求。

平开门程序的延时时间受到诸多因素的影响，通过对机械传动装置的传动比分析，进行步进电机转动的延时确定状况，开门等待延时时间的设计需要满足人们的实际生活需求，实现步进电机最大工作效益的提升。

上文主要就单片机控制系统展开分析，旨在解决单片机系统运作开发过程中的问题，在实际工作模块，单片机具备广泛的使用领域，单片机系统具备不同的种类，不同种类的单片机其开发设计程序也是不同的。该文单片机自动控制的软件、硬件配置，实现了实验仪的有效性调试，并且取得了不过的调试效益，在调试模块中，通过对逻辑电平开关的应用，实现对探测器信号的有效性模拟，通过对步进电机实验盒的应用，有效提升步进电机的转动过程。

4 结束语

该文实现了对单片机自动控制应用方案的有效性分析，以感应式自动平开门为案例，进行了该系统设计及工作模块的深入阐述，通过对单片机自动控制系统的应用，可以有效提升平开门系统的工作效益，这需要不断进行单片机功能的优化，发挥该系统的内在潜力，实现平开门工作步骤的简化，实现软件环节及硬件环节的协调，满足实际工作的要求。

参考文献

[1]祝孔儒.关于计算机应用系统性能测试技术分析及应用探讨[J].山东工业技术，2017（3）.

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关键词：下游常水位自动控制工作原理运行管理

中图分类号：TV663 文献标识码：A 文章编号：

1、概述

闸门是水工建筑物的重要组成部分之一,用来控制水位,调节流量,是蓄水及引水建筑物中必不可少的组成部分。自动控制闸门是现代化水利建设的重要内容，也是是水利工程实现自动化运行的一项重要设备。下游常水位自动控制闸门是一种借助水浮力和重力作用，自动启闭的自动化闸门，具有运行可靠、结构简单等特点，越来越被广泛地应用于供水、灌溉、防洪、发电、水运等工程中。

下游常水位自动控制闸门的特点是，在闸后设定某一水位条件下，当下游需水量改变时，闸门能利用水力作用自动地进行启闭调节，以满足闸后需水量要求，无论闸上游水位如何变化，闸门的开度大小只根据下游水位而变。这种闸门是专门为输水和灌溉渠道设计的，用作渠道进水闸、节制闸及分水闸等，可实现渠道自动调节输水。

我公司在北苏丹凯纳纳和赖哈德灌溉项目中，甲方要求下游灌溉渠道水位稳定，并且实现水闸自动控制，所以该项目采用下游常水位自动控制闸门。该闸门是我公司委托多家闸门生产厂家经过多次室内水工模型试验和中间试验，获得了有关布置、结构主要参数等一系列技术数据后，进行了施工详图设计和制造的。经安装运行后证实：下游常水位自动控制闸门启闭灵敏、运行可靠、节约人力，达到了预想的效果。

本文结合工作实践谈谈对该类型闸门的设计体会和认识，同大家交流，以有益于推广和应用。

2、闸门在渠道中的布置

下游常水位自动控制闸门布置主要由上游进水段、闸室段、下游出水段组成。其中包括拦污栅、上游叠梁检修闸门、工作桥、下游叠梁检修闸门(见图1)。

图1 下游常水位水力自动控制闸门布置图

3、 闸门的结构

下游常水位自动控制闸门主要由面板、止水边框、臂杆、配重箱、轴承以及浮箱、浮箱套等部位组成(见图2)。

图2 下游常水位水力自动控制闸门结构图

面板和浮箱的前后侧板均做成圆弧形，其圆心都和转动轴轴心重合。浮箱底部的切线方向也通过轴心，门轴高程设置在下游设计水位上，如图3所示。

图3 面板、浮箱工作原理示意图

从图3可以看出，要使闸门处于稳定平衡状态，作用在闸门上的开门力矩应等于关门力矩，由此可见，闸门的平衡与角度无关，即当闸后水位为设计水位时，只要在进行闸门设计和安装调整时，适当调整配重，使闸门重量和重心位置满足要求，则在该下游水位条件下，闸门开启到任何位置，也均能保持平衡。当下游水位降落时，闸门浮箱浮力减小失去平衡，开度加大，下泄流量增加，下游水位回复到与转轴中心相同时，闸门才停止转动；当下游水位超过转轴中心时，闸门浮箱浮力加大转动开度减小，至水位回落到转轴中心相同时，闸门停止转动。这样，能一直保持下游为常水位。

4、 闸门的结构特点

（1）闸门是一个有两个上支臂的弧形门，其左右支铰轴由一个空心圆筒联接起来，两个上支臂支撑固定在空心圆筒上，支铰轴与弧形面板同心，浮箱则固定在空心圆筒的下游，浮箱外缘和内缘均为圆弧形且同心，并且圆心为支铰轴心。

（2）为防止过水时水流冲击浮箱下部，在浮箱的下部装设一个护套，让水只从箱套下游下部的孔隙中缓缓进入，以保持较平稳的运行。

（3）下游常水位自动控制闸门可以是露顶式也可以为潜没式，当上游取水的河道水位升降变化幅度大，而又能满足取水要求时，可选择为潜没式孔口，即上游设混凝土胸墙。由于弧形面板的圆心与闸门转动的支铰轴为同心，所以上游作用于弧形面板上的水压力合力作用线通过支铰轴心，不产生启、闭门力，所以闸门的动作只受下游水作用于浮箱底侧力的控制。

（4）为保证启闭灵活，门叶的两侧及顶部不与闸室两侧的闸墩以及胸墙接触，其间留一些小的缝隙，同时门叶面板为上部大底部小的梯形弧面，以确保在启闭过程中不与两侧闸墩触碰摩擦。在支铰轴上装有滚动轴承，使闸门开启转动时轴的摩阻力减小到最低限度。

（5）由于渠道内是经常有水的，所以闸门一般也均为开启状态，只是开启程度不同。当下游渠道需要检修而要求无水时，将闸门上游的叠梁检修闸门关闭，即可完全断流。

（6）闸门（包括浮箱）的整体重心应使其位于支铰轴心的偏下游侧，以使闸门自重为一个开度力矩，而下游浮箱（后浮箱）的浮力为一个关门力矩。调整闸门重心位置，可采用在浮箱内的适当位置加设铸铁配重块来实现。配重块是可以移动的，用来调整制造中产生的误差。

5、闸门的选型

下游常水位自动控制闸门的不同门型是按照浮箱半径R和孔口面积A来划分的。例如：56／25门型，即表示该门浮箱半径为56 cm孔口面积为25 dm2 。另外，按照作用水头的大小，闸门又分为高水头（AVIS）和低水头(AVIO)两种型号，两者不同之处在于两种门型具有相同的浮箱半径和孔口高度，而低水头型门的孔口宽度为高水头门的两倍。因此，当过闸水头损失相同时，低水头型门的过流能力为高水头型门的两倍，或者对于同一过闸流量，低水头型门的过闸水头损失比高水头型门的减少四倍，而最大允许水头则减少一半。

由于下游常水位自动控制闸门的动力来源于水的浮力，所以只能应用于常年没有冰冻气候的地区。

6、闸门的运行维护

闸门常年于水中作业，防腐是保障下游常水位自动控制闸门正常运行的必要措施。本项目采用的防腐方式为喷锌加封闭覆盖涂料的方法。

日常检查：定期对金属件（轴承、浮箱、门面、边框）逐个检查；如遇漂浮物卡阻，闸门不能自动调节，应用手动葫芦拉启，人工清除杂物后再解除手动葫芦；及时检测下游水位，水位的控制靠调节闸门自身配重块来完成。

7、 结语

下游常水位自动控制闸门适用于下游水量一定的输水渠道上，具有结构简单、设计方便、运行可靠和管理费用少等优点，若与远程自动监测系统结合其效果会更加显著。我公司建议将该类型闸门应用于中国南方各大灌区配套工程中的供水渠系，依靠自动控制原理，做到节约人力物力，为实现渠道管理自动化做出贡献。

参考文献：

1、刘细龙,黄峻,肖段龙,陈福荣;昌山水电站枢纽工程闸坝工作门方案设计[J];广西水利水电;2002年01期

2、李涟;弧形闸门液压启闭机电气同步控制[J];人民长江;1995年05期

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【关键词】污水处理；自动控制；现场控制；集中监控；污水处理应用

近年来，各个地区都相继的引进了先进的设备、工艺，改变了人工、简单的电器控制的污水处理局面，城市的污水处理采用了先进的计算机技术、先进的控制技术。采用污水处理的自动控制技术，能够使设备的状态不断的优化，随时调整工艺、设备的参数，节约能耗；可以节约人力、物力、财力，减少事故的发生，改善劳动的条件；进而提高处理厂的技术管理水平。

1.污水生物处理的基本理论

目前来说，在污水生物处理方法主要有：生物膜法、厌氧生物处理法、生物塘法、活性污泥法等。在众多处理方法中，使用频率最高的就是活性污泥法。活性污泥法被广泛用于城市污水处理中。

近年来，用于污水处理的处理方法中，活性污泥处理法，已经由最普通的活性污泥法，向CAST法、AB法、SBR法、渐减曝气法、延时曝气法、阶段曝气法、完全活性污泥法、吸附再生活性污泥法延伸。这些方法各具独特的特点，能够稳定的运行，保证出水的水质，还能够有效的抵制污泥的膨胀。这些方法在城市的污水处理中受到欢迎，在处理过程中，又因自身的缺点，受到限制。在众多方法的应用中，同时也需要实现自动化控制管理。

2.自动控制在污水处理行业的应用

2.1自动控制理论的发展

自20世纪末以来，随着现代科技的快速发展，计算机技术的飞速发展，自动控制系统，在各个领域中，对其响应的速度、控制的精度、系统的稳定性、适应能力等都有严格的要求，其范围也广泛了。计算机技术的飞速发展，推动了自动控制的发展。控制理论可分为：现代控制理论、经典控制理论、智能控制理论三个阶段。

2.2自动控制在污水处理中应用的必然性

在目前来说，污水处理的运行、设计，只是用经验来做实验，这样处理的效果有着一定的误差。如果污水处理系统，不采用自动控制，这样就无法展现出污水处理系统的优点。所以，在污水处理中，实现自动控制是必然的。

2.3自动控制系统基本构成及工作原理

在成熟的自动控制系统中，可分为服务器及管理平台、现场控制站、操作员站、工程师站四个单元构成。在控制系统中，主要采用标准的通讯协议、开放的系统，不仅使监测、管理相互集中在一起，也使危险、功能相分散，加强了自动控制系统的通用性。

（1）服务器及管理平台，主要为整个系统提供网络、应用软件、全局共享、后备数据等服务。

（2）控制系统的核心——现场控制站。它主要是为了保障信号的控制、采集策略的实现。

（3）完成系统和操作员之间的人机界面功能——操作员站。这一单元主要包括现场状态的报警功能、显示功能、报表及操作命令的执行功能。

（4）工程师站，主要是控制回路组态、完成系统的配置、下装目标运行的系统。

2.4自动化仪表在污水处理中的应用

自控系统中，最关键的部分就是自动化检测系统。在工业生产中，自动化检测系统得到了广泛的应用。它在污水处理中被称为眼睛。流量计、PH计、液位计、悬浮物浓度计、溶解氧测试仪、压力计、温度计等，在污水处理厂中被看作最主要的测量的仪表。

在城市的污水处理中，曝气池作为污水处理工艺的核心，其测量仪表直接关系到污水处理的质量，作用非常重要。在城市的污水处理中，所有的测量仪表上的测量值，都能够及时的传送到显示器上。

2.4.1流量控制系统

水量在污水处理厂的运行管理中，是一个重要的控制参数。如何及时、准确的掌握进水量，对提高污水处理厂抵抗水力负荷的冲击，有着重要的作用。流量计的安装，能够实时的显示积累处理量、实时的瞬时流量，还能够为污水处理系统的运行，提供准确的瞬时流量参数。

2.4.2格栅控制系统

格栅控制系统可以是手动模式，也可以采用自动模式。格栅有粗细之分，可在格栅的前后分别安装上液位差计。通过液位差来显示堵塞程度，将信息传输到PLC控制器上，将其分析计算。若超过预设数量，即提示清除垃圾，在格栅的自动模式下，自动控制系统可自动将污物排除。从而保障水的正常流动，减少设备的损耗。

2.4.3水泵控制系统

水泵的控制系统中，根据水泵的运行时间，来设定成自动将水泵换为备用泵、启动泵。在此系统中，可预设水泵的开泵顺序，如果一台不够，另一台会及时启动。这样能够根据污水处理厂外的水量，及时、准确的对水泵的运行状态进行调整，从而差轻设备的运转，同时也能减少工作者的劳动量。

2.4.4沉砂池控制系统

沉砂池控制系统，包括闸门、吸砂泵、浆叶分离机、砂水分离器等设备。在各个设备之间，存在着一定的连锁关系，当接到启动的命令后，浆叶分离机先进行运转，在其运转的过程中，吸砂泵将按设定的程序，自动定时启停，在此同时砂泵、砂水分离器同时启动，进而延迟停机的时间。

2.4.5鼓风机控制系统

在曝气池中，安装悬浮物浓度计、溶解氧测试仪。鼓风机控制系统的安装，能够节约损耗，保证细菌的分解能力，使设备得到保护。其主要的任务是为反应池曝气，提供稳定的、充足的气量。在鼓风机控制系统中，悬浮物浓度计，能够准确的测量出污泥的浓度，可根据其浓度对曝气池的工艺进行调整。

2.4.6污泥控制系统

可以在回流的污泥管道、剩余污泥管道中，安装上流量计（能够测量到回流污泥、剩余污泥）。这样在工作者值班时，就可以轻易的判断出回流、剩余污泥泵是否正常的运转，从而解决监控潜水泵难的问题。

3.自动控制在污水处理中的发展方向

所谓的自动控制，其发展的方向就是智能控制。智能控制是把人的思维过程，进行模型化，使用的是除了数学式以外的方法，其利用的是智能的计算机模仿人的科学。智能控制解决的问题，都是难以用传统方法去解决的，复杂的系统控制问题。其主要分为模糊、精神、专家控制几个分支。

污水厂自动化控制的很多难题，都被智能控制有效地解决了。在汗水处理的过程中，智能控制中的模糊控制，能够起到很好的控制目的；智能控制能够减少或避免，因不确定因素或是外界干扰而引起的故障，避免不必要的经济损失。

总之，自动化控制，在污水处理的过程中，可以避免或减少人为因素带来的隐患或事故，能够安全、可靠的完成复杂的工艺、流程，能够保证污水处理的效果；自动化控制，可以减轻工作者的劳动强度，从而提高劳动的效益、劳动的效率；能够有效的节约资源。但在自动化控制的应用中，还存在一些问题，还需对其进一步的研究。　[科]

【参考文献】

［1］李日清．PLC在生活污水处理系统中的应用，2010（18）．

［2］邓忠惠．城市生活污水强化一级处理中絮凝剂的选择研究，2011．08．

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关键词：变电站；综合自动控制系统；无人值守

引言

随着当下社会科学技术的迅速发展，促使我国社会现代化生产脚步也越来越快，人们不管是在对电力能源数量需求上，还是在对其质量需求上，所提要求也愈来愈高。而越来越普及的计算机和通信技术，也促使变电站中也开始广泛的运用起综合自动化系统。当下我国电力系统相关部门已逐渐将变电站综合自动控制技术当成一项全新技术应用到电力电网中，诸多专业厂家也开始将重点研究项目定位到开发变电站自动控制系统上，并对其进行不断地完善，并将一系列不同特色的变电站综合自动控制系统给一一推行出来，从而使得我国电力系统发展要求得到有效满足。

1 变电站综合自动控制技术的价值

谐波、三相不平衡、闪变、电压偏差、频率以及波动这六项指标是我国电能质量的标准指标。而这六项指标在很大程度上严格要求了电力系统中变电站的运行水平。电力系统在运行过程中所具有的可靠性和经济性都会直接受到变电站运行状况的影响。而想要对变电站运行过程中的可靠性和经济性进行提升，最为基本且简单的方法就是对变电站运行管理的自动化水平进行有效提升，让变电站综合自动化目标得以实现[1]。

2 目前我国变电站综合自动控制应用所存在的问题和现状

2.1 我国变电站综合自动控制应用的现状

在我国，由于工业以太网的组网成本非常的低廉，网络通信协议也比较的通用，致使其受到了非常广泛地运用，逐渐被运用到电网自动控制领略中自动化控制网络的构建上。而随着不断发展和进步的科学技术，在工业自动化系统中工业以太网以及无缝连接技术都得到了很好地使用。在综合变电站发展上我国企业也是非常的迅速，在我国占据主流的都是从原来电力系统综合自动化而逐渐转化过来的企业综合自动化系统，这些企业在市场份额上已经多达百分之八十[2]。传统的网络结构是这些企业变电站综合自动化系统采用最为广泛的，传统四合一微机测控保护单元运用于间隔层，在通讯管理器或者管理机上进行间隔层设备的数据传输，在对这些数据进行处理，然后在对多串口通信方式进行运用，通过各自通讯接口将原先已经被处理过的数据分别传输到远端生产调度系统和后台管理机上，而在通讯违约上，所采用的依旧是电力系统的部颁CDT违约。此外，传统现场总线，如CanBus、ProfiBus、ModBus以及Lon-Works现场总线，也仍然是这种结构模式间隔层设备所采用的。

2.2 我国变电站综合自动控制应用的问题

人们在对这种由网络结构所组成的企业变电站综合自动化系统进行实际应用的过程中发现，虽然它所采用的现场总线技术较为的先进，具有非常快的传输速度、数据也具有非常高的安全性以及非常稳定和可靠的网络等一系列特点，但是对于具有一定特殊性的企业变电站来说，对企业变电站综合自动化的需求还无法做到很好的满足[3]。特别是在工业自动化系统中对工业以太网地广泛运用，以及无缝连接这种和其相适应的技术，促使我国企业变电站综合自动化系统网络在发展和创新上还需要进行不断的完善和改进。

当下我国很多转化成为企业变电站综合自动化系统网络结构，除了对企业实际需求很难做到满足，一些缺陷和问题也依然存在于实际应用中。出现故障的网络设备或者出现问题的间隔层设备，都是让系统和系统之间所存在的通信故障诱导出来的，从而使整个系统出现不稳定，严重时，甚至还会让整个系统遭受瘫痪，这个致命缺陷在所有的系统网络结构中都存在着。而很多厂家为了将这个问题解决掉，都开始采用一系列的措施来防范，如双机切换、双机冗余等，但是所取得的效果却并不是很理想。很多处理方式都只能做到将前置机和通讯管理器故障出现频率进行降低，而不能让这类问题在根本上被解决掉。

3 变电站综合自动控制系统的设计和研究

3.1 变电站综合自动控制系统网络体系设计

通过站内、占中以及电站所构成的一种异构系统，并通过对前置机进行传输各种不同规约数据，在有前置机解析和打包这些传输过来的数据，在以太网中运用XML格式进行传输的整个过程就是变电站综合自动化系统。

在对综合自动化控制系统组网进行实际设计的过程中，工业以太网这种在当下被广泛运用的技术是最为普遍的选择，在一些大型枢纽变电站中更是如此，在节点数目上由于220kV以上电压等级的变电站具有很多，成千上万个CPU分布在站内，拥有很大的数据信息流，且在速率上也具有非常高的要求，在实时性、时间以及宽带等指标同步上LonWorks网络已逐渐显得力不从心，而能够满足上述要求的只有工业以太网。因此，在大型枢纽变电站内部中工业以太网作为数据通讯网络，是最好的选择。

在设计的具体过程中，可以依据电气设备中变电站进行监测控制的接口类型来设计：首先，将嵌入式以太网接口配送到每个需要检测控制的电气设备上，将以太网节点直接设置在该设备上，从而使其可以直接的连接到工业以太网上[4]。其次，通过RS232/485或现场总线等方式将不具备以太网接口的几个测控装置连接在一起，然后利用通信控制器上的嵌入式以太网接口，将以太网节点直接设置在这些测控装置上，从而使其可以有效地连接到以太网。这两种应用模式都需要对嵌入式以太网接口进行设计，两者本质上几乎相同，但是如果考虑到变电站自动化系统的电压等级、成本以及配置，这两种模式的适用范围就存在很大差异；而如果考虑到可靠性，作为数据流在站内的核心，变电站内通信系统使用双以太网冗余配置是最好的选择。

3.2 实现综合自动控制系统

在进行实际的实施过程中，在变电站综合自动控制系统上，应该对面向对象方法设计进行采用，对配置进行分层分布，将全站综合自动控制设备分成两种，一种为站控层设备，一种为间隔层设备。首先，监视、控制、测量以及管理全站设备的中心所在设置成站控层，并对各间隔层设备所接收到的数字量、电度量以及模拟量等信息进行收集，同时对现场的控制命令进行，在远方数据上运用远动工作站中专用的远动通道和调度端来进行通信。其次，间隔层主要是对实时信息进行收集，并对间隔层中一切设备的运行进行监测和控制，在于站控层的操作要求上进行自主协调的就地进行操作，从而使设备地安全运行得到保障[5]。而且在设备开关上具有就地和远方切换的功能，在站控层出现问题没有效果的时候，间隔层的监控和保护功能依旧可以独立完成。

4 结束语

综上所述，随着我国科学水平的迅速发展，变电站综合自动控制技术的应用也愈加显得重要起来，只有对其进行不断的完善，才能使我国电网系统的安全性能得到加强，从而使我国电网经济运行水平的提升得到有效促进。

参考文献

[1]翁安生.变电站综合自动控制系统设计与应用[J].通信电源技术，2010，5：79-80.

[2]刘敏.综合自动化控制技术在智能变电站电力调度中的应用研究[J].中国科技信息，2014，17：93-94.

[3]程时杰，李兴源，张之哲.智能电网统一信息系统的电网信息全域共享和综合应用[J].中国电机工程学报，2011，1：8-14.

[4]鲁东海，孙纯军，秦华.基于物联网技术的智能变电站辅助控制与监测系统设计与应用[J].华东电力，2011，4：567-571.

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[关键词] 自动化控制技术； 煤矿控制系统； 安全应用； 煤矿开采

煤矿行业对安全生产越来越重视。煤矿开采中的自动化控制系统是杜绝煤矿生产安全事故的重要举措，能够对井下的状况进行及时的监控和控制，降低了事故发生率，提高煤矿生产的安全系数。但是在目前我国的煤矿开采过程中，大多数都是人工操作，无法实现动态的监控和控制，所以引入自动控制技术，能够有效的提升煤矿生产的安全性，很大程度上改善了系统的管理水平。

一 自动控制技术对煤矿安全生产的影响

1 煤矿安全生产现状

煤矿事业是我国主要的能源产业，所以在促进煤矿事业的发展的前提下一定要提高安全防护措施，采用强化管理、改善科技等手段进行煤矿安全管理的治理整顿。但是在目前的矿井开发中仍然有很大的事故发生，这就暴露出一些问题。我国大多数的煤矿地质条件都比较复杂，施工难度大，很容易带来安全隐患，管理手段也不是很先进，对于冲击地压、瓦斯防治等都不能及时的处理，加上现在的监控设备很落后，导致安全管理科技停滞不前，不能够提供正确的管理以及安全保障。在矿井事业中的专业人才稀缺，从业人员技能水平不足，随着信息化的到来，对技术人员的要求越来越高，然而大多数企业缺少采矿的专业人才，这是企业面临的很大难题。对于内部的管理也存在明显的缺陷，在安全、技术、资源等管理上有严重的缺乏，这对于矿井的安全管理带来很大的隐患。

2 自动控制技术在煤矿开采中使用存在的问题

目前我国机械自动化技术还处在初始阶段，性能过于单一，局部形式的发展状况。而在发达国家的自动化水平明显比我国略高一筹，在技术方面普遍实现了智能化、自动化的集成方式。这与企业自身的管理模式和工艺水平息息相关，在我国的管理模式比较传统，局限于旧时的传统理念，但是在发达国家已经全部实现了计算机管理，而且对人员的管理与生产模式不断的进行创新。在机械设计方面，我国依旧处于被动状态，不能及时的进行创新研究，设计水平进步缓慢，这也是源于对人才管理的疏忽，缺少综合性复合人才是自动化技术水平发展缓慢的主要因素之一，而且在培养机制也没有创新的发展，总体来说我国机械自动化技术水平的发展空间很大，只有采取创新的管理模式和育人机制，才能最大程度上提升我国自动化技术水平。

二 煤矿开采中自动控制技术的系统构成及工作原理

1 自动化控制系统工作原理

自动化控制系统采用分散检测、整体控制的方式，在煤矿的生产过程中设置若干监控分站，能够动态的检测煤矿的风量、温度以及有毒气体的含量，然后将检测的数据通过通信电缆传输到煤矿通风主站上，各监测分站的信息也汇集到主站进行集中管理，最后通过计算，得出煤矿安全生产中各项指标的状况，并根据煤矿生产的要求制定出相应的控制方案，待系统转化为控制指令时传达给各分站监控中心，在变频装置的作用下，实现自动化控制的目的。其原理图如下：

2 系统组成

自动化控制系统主要包括传感器系统、中央控制系统两大部分组成。

1） 传感器系统

自动化系统中要接收不同的监控数据和指令，传输多路信号有两种方式，一种是时分制，是根据时序的不同传送不同的信号；另一种是频分制，信号的发送根据自身的频率而定，不会出现混淆的情况，由于这种电路的构成比较简单，出现的故障次数少，所以在实际应用中要大力推广。在频分制系统中，采用了载频器对信号进行接收和传送，信号的传输介质为 500V 以下的动力传输线，能够动态的监控巷道中各性能指标。

2） 中央控制系统

对于利用轮斗挖掘机进行开采一般有三种开采工艺作为选择，特大型、普通型以及紧凑型轮斗挖掘机。但因为紧凑型轮斗挖掘机的斗轮比较短，容易进行变幅工作的操作，以及其机器结构紧凑、机器自重轻、造价便宜；再加上操作简便、易于维修等优点，我国煤矿开采工作一般选择紧凑型轮斗挖掘机进行。此外，最为重要的是紧凑型的轮斗挖掘机其半径以及卸载的半径长度较短，调幅方式也采用液压缸式。对于其移动方面也采用最为简便的双履带的走行式，此外，该设备的平衡架位位于机体底部并采用法兰盘相连接，这大大的降低了带机体的作业高度，方便煤炭开采作业的进行。

中央控制系统主要通过微型计算机来实现系统的功能，由于微型计算机的接口多，而且扩散能力强，能够完成系统所分配的任务。在对自动控制技术的作用下，达到了精度高、速度快等特点。中央控制系统的主要任务就是将监控站所采集的数据信息进行处理，并制定出相应的控制方案，根据实际需求对通风量进行调控，同时，中央控制系统还能够实现报警的功能，具体包括以下几个方面：① 发出指令传递给监控站，实现对个分站系统的动态监控。② 对各监控站的反馈信息进行处理并修改。③ 根据系统的需求制定相应的控制方案，并转换为控制指令使执行机构动作。④ 监控设备在运行中出现异常，能够及时的报警并启动相应的处理程序。

三 自动控制技术在煤矿生产系统中的功能和应用

1 实时的监测数据，进行数据表的查询与打印

系统将传感器采集到的数据，主要包括煤矿开采设备的运行状况、风压以及有毒气体排放等参数进行动态的监测，然后根据系统设定的参数值相比较，为操作人员提供准确的数据参考依据。为了方便操作人员的更加直观的看到煤矿开采的工作状况，自动控制的系统设置了数据报表的功能，在数据的传输中，能够将实时的数据与历史数据按照规定的报表的模式打印出来。数据报表中有多种报表的方式可供选择，根据工作人员的需求选择报表的方式，提供了很大的便捷。

顶板管理主要需要考虑有履带行走式液压支架掩护以及无履带行走式液压支架掩护两种情况。其中，在有履带行走式液压支架掩护的情况下，对于位于采空区的连续采煤机切割死角位置的煤柱无法回收，除此之外，对于煤房中的绝大所述的煤柱都是可以回收的，单纯依赖遗留下来的煤柱不足以起到顶板支撑的作用，所以，在实践中顶板直接顶是随着开采的进展而随时冒出的，老顶则将会在滞后一定时间后安全垮落。顶板管理所采取的是全部垮落法；对于无履带行走式液压支架的情况，单翼煤柱回收法与双翼煤柱回收法在采空区的支撑方面并不存在差异，均是依赖于设置规整的煤柱发挥支撑作用。

2 绘制趋势曲线

根据传感器采集到的数据，可以通过图形的方式表示出来，通过图形可以看到各模拟量的变化情况，在图形上可以描绘出实时曲线和历史曲线。实时曲线就是指传感器在一段时间内采集到的数据，整合出来的图形曲线；历史曲线就是指对一段时间内的数据的统计、汇总。通过曲线能够直接展现出煤矿开采的生产状况和其他器件的工作状况，保证了系统的正常运行。

3 安全机制的设置

在系统中设置了不同等级的安全级别，同时对操作人员也设置了不同的权限，比如在安全分析人员只能够在权限的范围之内查看警报信息和报表的情况，其他的数据不能查询。在不同级别的操作人员上设定了不同的密码等级，当操作人员的等级达到相应的权限时，才能够控制相应的区域，对于没有权

限的操作系统直接拒绝，在很大程度上提升了系统的安全可靠性。

总而言之，自动控制系统在煤矿开采中的应用，通过在监控单元和控制单元的作用下，实现了对煤矿设备运行状况以及各项安全指标的动态监控，保证了煤矿的安全、可靠的生产。对突况及时的处理，实现了无人值班，很大程度上提升了煤矿系统的安全性，降低了煤矿开采过程中的资金投入，给企业带来更多的经济效益。

[参考文献]

[1] 李廷泽，周万起，刘建辉. 2311综放工作面煤柱开采过多条旧巷综合防火技术[A]. 煤矿安全高效开采理论技术与实践[C]，2010年.

[2] 王海兵. 阜矿集团在兴阜煤矿大倾角俯斜开采综放工作面氮气与发泡剂联合使用防火技术[A]. 第七次煤炭科学技术大会文集（下册）[C]，2011年.

[3] 葛 轶. 煤矿井工开采排水设备自动控制系统的开发研究[D]. 太原理工大学，2005年.

[4] 郭 鹏. 嵌入式机电控制系统启动过程时间分析及优化实现技术[D]. 重庆大学，2010年.

[5] 蹇 浪，付忠广，刘 刚，等. 电站机组数据仓库的建设及其关键技术[J]. 动力工程，2008年04期.

[6] 潘 恒，尹燕春，龙 英. 调水处理厂生产线自动控制技术的研究与应用[J]. 信息技术与信息化，2009年05期.

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[9] 郝吉生. BP算法及其在煤与瓦斯突出预测中的应用[J]. 辽宁工程技术大学学报，2004年01期.

篇10

铝材厚度控制精度是热轧铝板产品质量的关键指标之一，研究厚度自动控制系统技术及其应用具有重要意义。基于此，文章综合分析了厚度误差产生的因素，同时阐述了厚度自动控制的具体应用以及故障诊断。

关键词：

热粗轧机；厚度自动控制系统；弹跳；辊缝

厚度控制系统是轧制自动化系统中不可缺少的一部分，它关系到板带的厚控精度与性能及其成品率。热粗轧轧制的产品质量，不单单影响在粗轧机工序，影响到整个热轧线的生产效率，更能影响到热精轧的轧制产品质量问题。因此厚度控制成为生产中的重中之重，通过自动厚度控制达到消除厚差以及产品质量问题。

1厚度误差产生原因分析

一般而言，厚度误差的产生原因包括三个方面，即轧件材料因素、轧机控制系统干扰因素和机械设备因素。（1）轧件来料干扰因素。其中，轧件来料的宽度、硬度、厚度、平直度和断面等因素都会影响到产品的厚度。（2）轧机控制系统的干扰因素。控制系统中影响铝板厚度精度的主要因素包括轧机的速度、轧制力、弯辊、张力、厚度传感器。（3）机械及液压装置的干扰因素。轧机机械装置本身的缺点及某个参数的变化会影响出口带钢的厚度，表现为轧辊弹跳、轧机刚度、轧辊直径及宽度的变化、轧辊热胀冷缩、轧辊轴承油膜厚度等。

2厚控控制系统组成

（1）检测装置包含位置测量和压力测量，其中压下测量采用增量式编码器，用于检测压下电机的速度，进而计算出压下量。压上测量采用磁尺位移传感器，测量压上缸行走位置，用于位置环控制。压力传感器，用于测量压上油缸压力，用于压力环控制。磁尺位移传感器具有高精度、高可靠性、高频响性，响应频率快，维护方便等优点。压力传感器采用进口元件，保证高可靠性和稳定性。高可靠性的检测装置，保证板带的轧制精度。（2）执行机构包含压上液压油缸，压下电机和螺杆，弯辊缸，伺服阀，伺服阀放大版，西门子S7-400PLC控制器。通过调节压上缸伺服阀的进油和出油来控制油缸的升缩，进而达到精确控制辊缝的目的。通过调节伺服阀的进油和出油来控制弯辊缸的伸出、缩回，从而控制弯辊力的大小。（3）控制部分包含三个部分，分别为油缸模式，AGC控制模式和人机界面（控制软件）。油缸模式包含位置闭环，压力闭环，弯辊控制。AGC控制模式包含GM-AGC，弹跳补偿，倾斜补偿。人机界面包含HMI主界面和轧制表。HMI主界面由轧机刚度测量，系统靠零，控制参数修正，系统诊断，带材设定和输入数据，轧制表和轧制序列，报警状态等组成。

3热粗轧机自动厚度控制具体应用

3.1轧机靠零由于在板带轧制过程当中，轧辊对板带的压力使轧件产生塑性变形，板带从入口厚度H压缩到出口厚度h。与此同时，板带也给轧辊以大小相同、方向相反的反作用力，这个反作用力传到轧机本体各部位的零件，使各零件产生一定的弹性变形。这些弹性变形累积后都反映在轧辊的辊缝上，使辊缝增大，这就被称为弹跳。实践表明，在轧制力P的作用下，工作机座会产生弹性形变量ΔS其形变量ΔS与轧制力P之间的关系曲线，称为弹跳曲线。由于机座各零件之间的非线性接触变形并不是稳定的，并且每次换辊都会有变化，所以在实际生产中轧辊的实际零位是不难确定的，这样摆辊缝时的基准点就不能够确定，因此不能将弹跳方程直接用于控制板带的轧出厚度。在实际生产中，为了消除上述不确定的影响，就需要轧机靠零。靠零过程按照一下步骤执行：（1）电动压下抬起开辊缝50mm；（2）液压压上上升40mm；（3）压下电机动作下压；（4）轧制力大于30吨时，液压压上；（5）轧制力大于90吨，工作辊以靠零转速转动；（6）轧制力大于900吨，支撑辊旋转1-2圈后，存储参考零点，然后开辊缝至指定位置，结束。实践表明轧机靠零可以消除各不确定因素，为轧制精度提供保障。

3.2自动位置控制系统（APC）/自动压力控制系统（AFC）在轧制过程中先将辊缝自动地控制到预先给定的目标值，并且使控制后的实际位置与目标位置误差值保持在允许的偏差范围之内，这种控制系统称为自动位置控制系统，简称为APC系统。为了按要求轧出所给定厚度的轧件，首先必须在轧件进入辊缝之前，应预先设定辊缝；其次，在轧制过程中，为了使轧后的轧件厚度保持均匀一致，还必须跟随轧制条件的变化及时地调整辊缝的大小，而这些都是通过APC的设定和辊缝调节及时完成的。

3.2.1自动位置控制系统（APC）由于粗轧机来料厚度大，并且每个道次压下量较大，在自动摆辊缝的过程中，液压缸的行程有限，故采用电液APC系统。这样电动APC起粗调作用，液压APC配合电动APC起精调作用。电动APC系统，电动压下位置采用双闭环控制模式，外环为目标位置控制方式，内环为速度环控制方式。通过增量型旋转编码器来检测压下电机的位置和速度，通过计算得到停车的提前量，在到达停车点前向压下电机发送停车命令。由于停车后会有位置偏差，但是此位置偏差可以通过压上油缸的位置调整加以补偿，这种控制方式可以避免因位置超调而引起电机反转所产生的压下螺丝与螺母之间的间隙。液压APC系统由伺服阀放大器、伺服阀、压上油缸以及索尼磁尺等环节组成，其工作过程为，当轧辊的实际或辊缝与设定值之间产生偏差，此偏差信号经FM458计算并经伺服阀放大器，驱动伺服阀动作，进而驱动油缸，从而使轧辊的位置向目标设定值移动，直到轧辊的实际位置与设定值相等，使偏差为零，油缸停止移动，辊缝保持不变。

3.2.2自动压力控制系统（AFC）压力控制是AGC控制的第二个基本内环，它需与其它AGC模式一同使用。安装在压上油缸上的压力传感器检测负载操作侧与传动侧油缸的压力，经转换得到轧机轧制力反馈信号，反馈的轧制力信号和压力给定信号相比较，用两者的差值来驱动伺服阀，调整压上油缸使差值趋于零来实现实际轧制负载与操作者给定轧制负载相一致。压力控制主要用于轧机预压靠调零、轧机调试、轧机刚度测量、压力-张力速度AGC控制及故障诊断等。

4故障诊断

在实际生产过程中，难免出现故障。故障可以发生在液压油缸漏油，磁尺位移传感器损坏，压力传感器损坏，压上伺服阀堵塞等，导致厚控受到影响。这些故障可以通过HMI诊断画面，报警表以及labview数据记录曲线综合判断出故障范围和位置。数据的记录和各传感器的在线观察，为故障排除提供了便捷。

5结束语

热粗轧机厚度自动控制系统对于保证铝材厚度的加工精度具有重要意义。文章综合分析了热粗轧机厚度误差的产生原因，分析了自动控制系统在瑞闽热轧机的具体应用。自动厚度控制系统在实际生产中取得了良好的效果，为产品质量提供基础。

参考文献

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