控制系统范文

导语：如何才能写好一篇控制系统，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。

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这就是家庭照明控制系统强大功能与舒适的实景。你可以呆在一间屋内却关掉其他房间的灯，包括通向浴室走廊的灯；也可以启用家庭安全系统；甚至还可以和爱人在温存的时候来些浪漫的音乐。你可以选择集成了键盘、红外遥控、触摸屏等多种方式于一体的综合控制平台来控制所有的灯光、音响、空调和安全设备。

类似这样的家庭控制系统简单的可以执行一些如控制灯的开、关的命令，复杂的可以集控制灯光、音响、空调和安全设备等更多的功能于一体，所有的问题只不过是你想做什么、愿意花多少钱而已。当然功能越复杂、越全面的家庭整体控制系统的造价是很昂贵的。

任何家庭控制系统的功能都可以做的很复杂，但请记住：一个系统不管其内部有多复杂，能实现多少功能，都必须能很容易的被每个人所使用。

家庭控制系统的类型

现有的家庭控制系统有多种类型。电力线传输系统和无线系统一般经常使用在房间里无法重新布线的场合。如果你的房子正在建设当中，综合布线控制系统仍是必选的一个方案。在某些情况下，你可能会使用一个集成电线、无线、智能布线控制的综合体。

电力线传输系统是最便宜的家庭照明控制系统，它使用家庭中已有的电力线进行控制信号传输。设备包含从可直接插在电源插座上的照明定时器这样的小零件到价值几千美元的需要专业安装的复杂设备应有尽有。新的技术已极大的改进了电力线传输系统的功能和易用性。

无线控制系统使用是无线射频技术，通常用于辅助或补充其它控制系统。它可用在房间里不方便新增灯光控制线路的家庭照明控制系统中。一些无线控制系统采用的是将无线电信号发回到中央处理器进行处理，也有一些无线控制系统是依靠“点到点”的通信方式，利用节点间的转发将信号从一点发送到另一点。

智能布线控制系统是最可靠也是最昂贵的，这种系统可以选用5类和5E类双绞线缆或者专用线缆进行高速传输。这就是为什么该系统是你打造家庭控制系统时的首选的原因。根据你的需求和房子的大小，这些系统的造价可以控制在5位数以内。

智能布线控制系统一次可以完成更多的功能，并且更加快速、稳定，使其能理想的用于大型住宅。它可以将户内和户外照明、音响、电视甚至是加热和通风系统的控制集于一体。从小范围来讲，一些照明系统可以和家庭音响系统协同工作，并可以通过灯光控制开关实现对音响系统的控制。一个可以和其它系统协同工作的系统是个不错的选择。

和过去相比，IP协议是能使你家里所有设备更易于运行的家庭控制协议。该协议利用现代计算机技术将你的房子纳入到其自身的小局域网中，并给每个设备都分配一个IP地址。我们应注意到这些系统可以将有线和无线两种技术都整合起来，并且价格下降了。

控制方法

家庭控制系统主要是由触摸屏或键盘控制的，触摸式ICD屏可以安放在桌面或墙上，简易一些的按键就安装在房间人口处的墙壁上，键盘上的每一个按钮都事先预置好用来控制房中某一台设备。

功能最强大的家庭控制系统通常都是用触摸屏控制的，它允许用户使用页面滚动式控制，每个控制页面都对应一个像照明、视／音频这样的子系统。有的触摸屏还可以放映DVD、卫星电视、安防系统中的录象。另一些则提供单向或双向无线射频控制，功能更强大射频控制可确保信号已被控制器所接受。

应关注的地方

可靠性

当信号在通过你的房间里的配线耐如果出现信号冲突或丢失的现象，可以寻求一种能调节信号强度以克服此现象的电力线系统，消除同一间房信号之间的相互影响。

不同房间之间

如果你计划在不同房间里安装控制系统的话，那就得找一个多区域控制系统，它可以允许在不同的区域里使用不同的控制。

预编译模块

从电力线系统到昂贵的智能布线系统，有一种被称为“模块”的可再扩展系统也能因地制宜的适用于各种房间区域里。它允许多个事件按顺序发生，比如在睡觉前将灯都关掉并启动安全系统，或者是在聚会时将灯和音响打开以招待宾客。

定时、调时

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关键词：选择性控制；自动控制；调节器

中图分类号：TP278 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 24-0000-01

一、引言

随着现代工业的生产的迅速发展，对于一些生产过程复杂，控制要求高，控制任务特殊等情况，一些控制方案已不能满足这种生产工艺过程要求，比如比值控制，均匀控制等都只能在正常生产情况下工作。在现代的工业生产中，不但要求设计的过程控制系统能够在正常情况下克服外来扰动，实现平稳操作，而且还必须考虑事故状态下安全生产，保证产品质量等问题。

在工业生产中，由于生产限制条件多而且复杂，其逻辑关系往往又比较复杂，尤其在开车停车过程中更容易发生误操作。同时由于生产的速度太快，操作人员的生理反应跟不上生产的变化速度，所以无法进行控制。当遇到这类问题时，以往采用手动遥控，或者用联锁停车保护的方法，但停车后少则数小时，多则数十小时才能重新生产运作。这对工业生产影响太大，会造成经济上的重大损失。为了有效地防止生产事故的发生，为了减少开车停车的次数，设计和应用和一种适应短期内生产异常改善控制品质的控制方案――选择性控制。

选择性控制是把工业生产过程中的限制条件所构成的逻辑关系，叠加到正常的自动控制系统上去的一种组合控制方法。即在一个过程控制系统中，设有两个调节器，通过高低值选择控制器选出能适应生产安全状况的控制信号，实现对生产过程的自动控制。当生产过程趋近于危险极限区，但还未进入危险区时，一个用于控制不安全情况的控制方案通过高低值选择器将取代正常生产情况下工作控制方案，直至使生产过程重新恢复正常，然后，又通过选择器使原来的控制方案重新恢复工作。这种选择性控制系统又称为自动保护系统，或称为软保护系统。

选择性性控制系统的特点是采用了选择器。选择器可接在两个或多个调节器的输出端，对控制信号进行选择；也可以接在几个变送器的输出端，对测量信号进行选择以适应不同的生产过程的需要。

二、选择性控制器的系统设计

选择性控制系统设计包括调节阀气开、气关形式的选择，调节器控制规律及其正反作用方式的确定，选择器的选型以及系统整定等内容。

（一）调节阀气开、气关形式的选择

在设计选择性控制系统时，调节阀气开、气关形式的选用原则跟据生产工艺安全原则来选择。

（二）调节器控制规律及其正反作用方式的确定

在选择性控制系统中，有两个调节器材即正常调节器和取代调节器。对于正常调节器，由于有较高的控制精度要求，同时要保证产品的质量，所以应选用PI控制规律，如果过程的容量时延较大，可以选用PID控制规律；对于取代调节器，由于在正常生产中开环备用，仅要求安全生产将出问题时，能速迅及时采取措施，以防事故发生，故一般选用P控制规律即可。对于上述两个调节器的正反作用方式，可完全按照单回路控制系统设计原则来确定。

（三）选择器的选型

选择器是选择性控制系统中一个重要的组成环节，正常与取代调节器的输出信号同时在选择器中进行比较，其被选取的信号作用于调节阀，以实现生产过程的自动控制。选择器有高值选择器和低值选择器两种。前者选择高值信号通过，后者选择低值信号通过。在选择器选型时，先根据调节阀的选择用原则，确定调节阀的气开、气关形式；然后确定调节器的正反作用方式；最后确定选择器的类型。在具体选型时，是根据生产处在不正常状态下，取代调节器的输出信号为高值或为低值来确定选择器的类型。如果取代调节器输出信号为高值时，则选用高值选择器；如果取代调节器输出信号为低值时，则选择用低值选择器。

（四）调节器参数整定

在选择性控制系统调节器参数整定时，由于系统中两个调节器是轮换进行工作的，因此，可按单回路控制系统的整定方法进行整定。但是，取代控制方案投入工作时，取代调节器必须发出较强的控制信号，产生及时的自动保护作用，所以其比例度应整定的小一些。如果有积分作用时，积分作用也应整定的小一些。

（五）系统设计原则应用举例

在锅炉的运行中，蒸汽负荷随用户需要而经常波动，在正常情况下，用控制燃料量的方法来维持蒸汽压力的稳定。当蒸汽用量增加时，蒸汽总管压力将下降，此时正常调节器输出信号去开大调节阀，以增加燃料量。同时，燃料气压力也随燃料量的增加而升高。当燃料气压超过某一安全极限时，会产生脱火现象，可能会造成生产事故。

根据上述简单位的工艺过程介绍，运用系统设计原则来设计压力选择性控制系统。

（1）选择调节阀。从生产安全考虑，当气源发生故障或调节器损坏时，调阀应当切断天燃气，故应选择气开式调节阀。

（2）调节器正反作用方式的确定。对于正常的调节器来说，蒸汽压力升高，天燃气流量应减少，调节阀就应关小。由调节阀为气开式，因此调节器输出信号应减小，故应其选择反作用式。对于取代调节器，当天燃气压力升高到一定程度时，应使其压力减小，以便被选其取去关小调节阀，故应选择反作用式。

（3）选择器选型。当生产处于不正常生产时，取代调节器的输出信号应减小，故选用低值选择器。

至此，选择性控制方案已完成设计任务，为使系统能运行在最佳状态，还必须按照上述整定要求进行系统调节器参数整定。

参考文献：

[1]蒋尉孙.过程与控制[M].北京：化学工业出版社，1996.

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关键词：煤气锅炉；控制系统；燃料

1 锅炉的工作原理及过程

锅炉通过燃料的燃烧而释放化学能，是一种具有能量转换功能的设备。所采用的燃料有多种，如高炉煤气等。锅炉内的水，通过能量的传递进而转变为蒸汽，而蒸汽所具有的动能则可以通过汽轮发电机转变为电能，或者转变为汽轮拖动的机械能。由此可见，将燃料中的化学能转化为蒸汽的热能则是锅炉的主要作用。目前，国家对发电上网进行了严格的控制，而且结合钢铁企业的具体情况，锅炉行业的大的发展趋势是利用锅炉产生的蒸汽，进而拖动汽轮机，并完成风机或水泵的动能的转化，这也是行业内人士面临的一个严峻的课题。

2 锅炉的控制系统

2.1 蒸汽温度控制系统

锅炉是较为复杂的设备，且运行的工作环境较差。蒸汽温度是锅炉设备的主要参数之一，因此应严格控制蒸汽的温度，减少各种干扰因素的影响，获得在一定范围内温度相对恒定的蒸汽。空燃比和燃气供应量是影响蒸汽温度的关键因素，因此需要对给风量和燃气量进行有效的控制，所采用的系统是串级比值控制系统。除此之外，引风量、蒸发量和给水量也会对蒸汽温度造成一定的影响。同时，基于控制系统响应速度的考虑，采用了前馈比值串级控制系统来控制蒸汽的温度。蒸汽温度控制的前馈量由蒸发量和给水量构成，从而形成前馈控制系统。

2.2 蒸汽压力控制系统

出口蒸汽的品质会受到锅炉压力的影响，因此锅炉压力不能过低。然而锅炉压力也不能太高，否则会带来很大的安全隐患，甚至发生安全事故，如锅炉爆炸等。因此锅炉出口的蒸汽压力同样是锅炉设备十分重要的参数，必须进行严格的调节和控制，使锅炉的压力在合理的范围内，才能确保锅炉运行的安全。蒸汽压力和蒸汽温度是相互影响的两个参数，对于蒸汽温度进行控制，同时也会对蒸汽压力造成影响。压力控制系统是锅炉设备的重要系统，能够对压力进行调节和控制，使压力在安全的基础上保持在合理的范围，从而确保蒸汽的品质，获得所需压力的蒸汽。当锅炉压力过高时，为了让蒸汽压力迅速降低，应立刻打开安全放散阀，使蒸汽压力降到压力极限值之下，再迅速将安全阀关闭。

2.3 燃料控制系统

煤气压力和煤气流量参与锅炉控制系统的输出指令，是燃料控制系统的主要参数，并调节燃料量。利用调节进气阀门挡板，可以实现对于燃料的调节。确保汽包压力和母管压力为给定值，而进气阀门的控制既可以采取自动控制也可以采取手动控制，进而向送风控制回路发出相应指令。高炉煤气的流率相对来说较为稳定，在对燃料量进行控制时，应尽量减轻其他两种煤气的流量扰动，主要采取调节高炉煤气进气量的方式来加以调节。

2.4 汽包水位控制系统

蒸汽的质量在一定程度上还会受到汽包液位的影响。汽包液位过低会导致锅炉被烧坏，造成巨大的安全隐患，甚至发生爆炸，危害人们的生命安全。同样，汽包液位过高也会对蒸汽质量造成影响，或者水满而溢出，进而造成事故。主给水流量和蒸汽流量是影响汽包液位的两个关键的变量。在其他条件不变的前提下，液位随着给水量的增加而升高，随着蒸发量的增加而降低。实际的需要决定了蒸汽流量的大小，而给水则具有维持汽包液位的作用，因此在对汽包液位进行控制时，选择给水量作为操纵量。此外，基于系统的快速性和稳定性的考虑，采用前/后馈的控制机制，在使用串级控制的基础上，将蒸汽流量作为补偿。

由以往的经验可知，汽包液位的调节，可以通过给水流量来实现，使得汽包内的物料达到科学而合理的平衡点，汽包水位在可以控制的范围内进行波动。通常来讲，对于蒸汽流量和给水流量的变化，锅炉汽包水位会对此作出积极的响应。然而，也有可能出现“虚假水位”的现象，即在主蒸汽量快速增加时，表现出来的特性却是逆向响应，从而使得蒸汽压力下降，汽包水位升高，而实际水量却减少了。对于该现象进行分析可知，其原因在于：汽包外送的蒸汽量随着用户需求量的增加而增加，从而导致汽包内的蒸汽压力也随之迅速下降。压力下降导致水的沸点降低，汽包内的水“开锅”得更加剧烈，更加频繁、速度更快。因此形成大量的气泡，而这些气泡将水位抬高，从而导致操作人员误认为汽包水位升高。

通过分析汽包水位控制系统的原理可知，汽包水位控制系统，以水位作为主控量，将蒸汽流量和主给水量作为辅助量。该系统的作用是将汽包水位维持在一定的范围内，需要对进入汽包的主给水流量进行调节，其目的则是使主给水流量与锅炉输出的蒸汽量相适应。为了使汽包水位维持在汽水分界线，平衡汽包内的两相介质，可以采用提高主给水流量的方式来实现，通过这种方式，不仅能够保证锅炉运行的安全，还可以在一定程度上提高锅炉的出力。对于汽包水位控制系统中可能出现的虚假水位现象，这是由于控制系统采用汽包水位作为主控量。因此在实际应用的过程中，结合具体的情况，可以将被控量选为汽包水位，实行单冲量水位控制。或者采用双冲量水位控制，被控量选为汽包水位和蒸汽流量，又或者采用三冲量水位控制，即被控量选为汽包水位、主给水量和蒸汽流量。目前，汽包水位三冲量调节系统获得了较为广泛的应用，并且具有较好的调节效果。

2.5 炉膛负压控制系统

如果炉膛负压太小，甚至为正，则炉膛内烟气过多，甚至烟气向外冒，影响设备和操作人员的安全；反之，炉膛负压过大，会使冷空气漏进炉膛内，从而使热量损失增加，降低燃烧效率。所以必须对炉膛的压力进行控制。影响炉膛压力的主要变量有燃气量、给风量以及抽风量等，而其中燃气量和给风量是由蒸汽温度、压力以及蒸发量等因素决定的，所以要想使炉膛压力在一定范围内保持不变就只有改变抽风量，亦即通过调节抽风量以达到控制炉膛压力的目的。另外，考虑到系统响应的快速性，同时，又因为给风量和给煤量成一定的比例关系，为了提高控制品质以及简化控制系统的结构，将给煤量引入前馈通道参与了炉膛压力的控制。

3 结束语

锅炉控制系统是计算机软件、硬件、自动控制、锅炉节能等几项技术紧密结合的产物。对于提高操作管理水平，减轻劳动强度，保证锅炉稳定运行，提高运行效率，以及防止环境污染等发挥着非常重要的作用。

参考文献

[1]周永恒，谭华.工业锅炉的自动化控制研究[J].广西轻工业，2007，1.

[2]冯卫.中小型锅炉的计算机控制[J].科技资讯，2007，8.

[3]刘忠，陈丽华.基于工控机的锅炉控制系统的设计与应用[J].化工自动化及仪表，2012（4）.

[4]李忠虎，王俊伟，李银琪.220t/h煤气锅炉控制方案的优化[J].化工自动化及仪表，2012（3）.

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【关键词】温室；数据采集系统；无线收发模块

1.绪论

1.1 引言

随着社会的进步和工农业生产技术的发展，许多产品对生产和使用环境的要求越来越严，人们对温度、湿度、光强、二氧化碳浓度等环境因素的影响越来越重视了。为此，本文以农业技术发展为目的开发了一种智能控制系统。

众所周知温度、湿度、二氧化碳浓度是农业生产不可缺少的因素，所以本设计将其作为重点数据来处理。在现代检测技术中，传感器技术和计算机技术是必不可少的两个方面。计算机对数据有很强的处理能力，但对非电量和模拟信号是无能为力的。如果没有各种精确可靠的传感器去检测非电量和模拟信号并提供真实的信息，那么微型计算机就无法发挥其应有的作用。传感器把非电量转换为电量，经过放大处理后，转换为数字量输入微型计算机，由微型计算机对信号进行分析处理。从而传感器处理技术与微型计算机技术结合起来，对自动化、信息化和智能化起到重要作用。

本设计以C8051F020单片机为核心来对多点温度、湿度、二氧化碳浓度进行实时检测。各检测单元能独立完成各自功能，同时能根据主控机的指令对温度、湿度、二氧化碳浓度进行采集。测量结果不仅能在本地显示，而且可以由C8051F020单片机将采集的数据传送到主控机，以进行进一步的处理。主控机负责控制指令的发送，以控制各个从机的温度、湿度、二氧化碳浓度采集，收集测量数据。主控机与各从机之间也能够通过无线收发模块进行相互联系、相互协调，从而达到系统整体统一、和谐的效果。

1.2 课题研究背景

近20年来，农业设施在我国得到了突飞猛进的发展，设施类型也由季节性的简易拱棚逐步在向常年性的温室方向发展。但是与欧洲发达国家相比，我国温室的智能化水平还比较低，现有温室大都以有线接入为主。现代温室的数据采集系统是实现其生产自动化、高效化的最关键、最为重要的环节，传统的传感器数据采集系统采用导线连接，在传感器至信号处理器之间需要大量电缆。温室环境不同于其他环境，在温室中大量布线是十分困难的。为此，在温室中应用基于无线技术的传感器，将有助于解决原有有线系统的局限性。

1.3 设计主要内容

本设计针对温室无线监控系统若干关键技术展开研究工作，主要集中在以下几个方面：

（1）分析题目要求。介绍温室无线控制系统的总体方案设计，系统的组成和工作原理。

（2）系统的硬件设计。介绍主要硬件的型号及其主要特点，模块功能和硬件电路设计。详细介绍在温度监控系统中应用到的各个硬件连接电路。硬件电路的设计主要包括：C8051F020通信接口电路的设计、无线收发模块电路的设计、温度采集电路的设计、湿度采集电路的设计、二氧化碳浓度采集电路的设计、控制电路的设计、显示电路的设计、键盘扫描电路的设计、报警电路的设计以及掉电保护电路的设计。

（3）系统的软件设计。主要介绍程序的主循环框架及主要程序模块，程序设计采用汇编语言模式。介绍的程序模块主要包括：主机C8051F020主程序、主机C8051F020中断服务子程序。其中主机C8051F020主程序包括初始化子程序、键盘扫描子程序、主机通信子程序、温度控制子程序、湿度控制子程序、二氧化碳浓度控制子程序以及温度报警子程序、湿度报警子程序、二氧化碳浓度报警子程序。主机中断服务子程序主要由温度采集子程序、湿度采集子程序、二氧化碳浓度采集子程序、通信子程序、显示子程序、数据打印子程序组成。

1.4 温室的概述

温室（greenhouse）又称暖房。能透光、保温（或加温），用来栽培植物的设施。在不适宜植物生长的季节，能提供生育期和增加产量，多用于低温季节喜温蔬菜、花卉、林木等植物栽培或育苗等。温室的种类多，依不同的屋架材料、采光材料、外形及加温条件等又可分为很多种类，如玻璃温室、塑料温室；单栋温室、连栋温室；单屋面温室、双屋面温室；加温温室、不加温温室等。温室结构应密封保温，但又应便于通风降温。现代化温室中具有控制温湿度、光照等条件的设备，用电脑自动控制创造植物所需的最佳环境条件。

温室是以采光覆盖材料作为全部或部分围护结构材料，可在冬季或其它不适宜陆地植物生长的季节供栽培植物的建筑。

温室功能分类根据温室的最终使用功能，可分为生产性温室、试验（教育）性温室和允许公众进入的商业性温室。蔬菜栽培温室、花卉栽培温室、养殖温室等均属于生产性温室；人工气候室、温室实验室等属于试验（教育）性温室；各种观赏温室、零售温室、商品批发温室等则属于商业性温室。

2.温室环境控制系统的总体设计

2.1 系统的总体设计

此温室控制系统的总体设计是通过数字温度传感器、湿度传感器、二氧化碳传感器对温室大棚内的温度、温度和二氧化碳浓度进行实时检测，由于应用的都是数字传感器，直接把检测到的数字信号送入单片机，单片机在通过无线收发模块送入PC机并发出控制信号，分别控制排风机、电热丝、空气加湿器、二氧化碳生成器，从而控制温室内的温度、湿度、二氧化碳浓度。同时发出报警信号示警，并且有显示器件对温室内的温度、湿度和二氧化碳浓度进行实时显示。

2.2 元器件的选择

元器件的选择见表1。

3.温室环境控制系统设计的硬件、软件设计

3.1 硬件电路总框图的设计

一般一个单片机应用系统的硬件电路设计应包括两部分内容：一是系统扩展，即扩展单片机内部的功能单元。如：ROM、RAM、I/O口、定时/计数器、中断系统等。当单片机容量不能满足应用系统的要求时，必须在片外进行扩展，选择适当的芯片，设计相应的电路；二是系统配置，即按照系统的功能要求配置设备，如键盘、显示器、打印机等。

根据以上的硬件设计原则，本系统的硬件电路主要由一片C8051F020单片机构成的通信电路、温度采集电路、湿度采集电路、二氧化碳浓度采集电路、无线传输电路、与PC机连接电路、控制电路、温度、湿度、二氧化碳浓度显示电路、越限报警电路、键盘输入电路、掉电保护电路及打印机接口电路组成。本系统的硬件连接框图如图3-1所示。

3.2 系统软件总体设计

本控制系统软件设计采用模块化结构。由于系统采用一片C8051F020单片机与各个传感器、无线收发模块等进行通信的方式，对单片机C8051F020进行编程。

主机C8051F020的主程序主要由初始化子程序、温度判断子程序、温度控制子程序、湿度判断子程序、湿度控制子程序、二氧化碳浓度判断子程序、二氧化碳浓度控制子程序、无线收发子程序、超限报警子程序、温度、湿度、二氧化碳浓度显示子程序、数据打印子程序、键盘扫描子程序等模块组成，主机C8051F020的中断服务程序主要包含温度采集子程序、湿度采集子程序和二氧化碳浓度采集子程序。主机C8051F020主程序的流程图如图3-2所示。

4.社会经济效益分析

国家为促进农业的快速发展，对温室大棚的各项指标更准确的检测与控制，所以对农业温室大棚的检测与控制更是重中之重。针对传统温室有线数据采集系统存在着成本较高、可靠性和可移动性较差等问题，现代温室无线数据采集系统与传统的温室数据采集系统相比较更具有灵活性。还可以减少成本、提高系统工作可靠性、增强系统移动作业的能力、减少了劳动者的劳动强度。

因此，从社会经济效益的角度来看，设计温室无线数据采集系统已是现代农业发展必然的趋势。

参考文献

[1]张潜，王立人.蓝牙技术在温室数据采集系统中的应用[J].农机化研究，2004.

[2]胡汉才.单片机原理及其接口技术[J].北京：清华大学出版社，1995.

[3]柳桂国，应义斌.蓝牙技术在温室环境检测与控制系统中的应用[J].浙江大学学报（农业与生命科学版），2003

[4]杜尚丰，李迎霞，马承伟.中国温室环境控制硬件系统研究进展[J].农业工程学报，2004.

[5]范立南，李雪飞，尹授远.单片微型计算机控制系统设计[J].北京：人民邮电出版社，2004.

[6]陈杰，黄鸿.传感器与检测技术[J].北京：高等教育出版社，2002.

[7]何希才，薛永毅.传感器及其应用实例[J].北京：机械工业出版社，2004.

[8]秦娟，郝弗非，孙晓薇，郝庭柱，郎培，沈花玉.多路温度检测自动控制系统的设计实现[J].天津理工大学学报，2007，23（2）.

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关键词：调试程序；调试阶段；费用收取

Abstract: this paper points out that the air conditioning debugging are divided into five stages: the design, the run the test, at the beginning of the season, and debugging, personnel training, and for each stage should be the work is also analyzed. Key of the variable flow system commissioning test project to give explanation, and finally introduced in the air conditioning control system commissioning, the collection of the cost.

Keywords: debug program; Commissioning phase; charges

中图分类号：TB657.2文献标识码： A 文章编号：

随着当今科技日新月异的发展，自控技术也迅速得到发展，在空调系统中越来越多的使用着很多先进的控制技术，这样可以节省大量的人力资源，实现节能运行，从而境地运行的费用。目前的自动控制技术不但可以实现设备的开关和监测，而且可以根据具体的干扰因素进行自主调节。但是目前在运行中存在着一些问题，这些问题导致达不到预期想要的运行效果，其原因除了来自设计方面的之外，就是空调控制系统的调试可能除了一定的问题。如果调试者没有准确理解设计者的设计意图，光是凭着自己的经验进行调节的话，就很有可能会对空调控制系统的运行造成一定的影响，尤其是我国空调系统和控制系统通常不是一个公司设计的，就更加麻烦。空调控制系统的选择和调试都很重要，而人们却往往会忽视调试的过程。调试的效果和系统运行有着密切的关系，如果调试问题没有解决好，导致使用者可能会对自动控制系统的可靠性产生怀疑，这样就不利于在空调调试系统中使用新技术。本文针对国内的实际情况，依据国外的经验探讨调试程序，并重点对变流量系统的测试进行说明。

变流量系统

该系统是通过在设备末端加设电动二通阀，由室内温度控制器调节其的开启对通过盘管的流量进行自主调节，使得室内温度的波动在所允许的范围之内。通过在水泵上加设变频器进行调速来实现系统流量的变化，但阀门开启度的变化不能完全保证变化的流量再分配时能够按照要求进行，因此必须设计相应如图1所示的控制系统。

图1变流量空调系统示意图

在变流量系统当中，控制系统主要要解决三个平衡问题，即：平衡系统输配侧环路、平衡系统冷源侧环路以及平衡控制回路。

如果合理并完整地进行温度自动控制调试，设计意图中的预期功能可能被破坏，达不到

本能带来的节能效果和舒适程度。如果忽视任何小细节，都有可能使其达不到最佳的运行状况。反之，完整的控制功能调试，能发现空调系统和控制系统中可能存在的一些会对其运行造成影响的问题。可见控制系统和它的调试时空调系统中十分关键的环节，有着相当重要的低位。

控制系统调试程序

控制系统的调试需要测试所用的运行模式，它是很系统的工程。在确定设备、管道及仪器都安装正确的前提下，然后使用相应设备对系统功能及运行进行测试。

2.1设计阶段的系统调试

以前，很多人认为应该从系统设备安装完成之后才进行系统调试。但随着科技的不断发展，系统功能也越来越复杂，将各种技术进行交叉，在设备安装完成后，往往不能解决发现的问题，所以系统的调试阶段应该从设计时开始。使得在设计时的控制系统能满足应用的要求，才能保证控制系统实现各阶段运行的不同功能。

空调控制一般涉及到的环节有：冷热水系统控制、最优启闭控制、变频系统控制、节能控制；水泵控制、空气质量控制及风机控制等。

在变流量控制系统中，除了上述的通常环节之外，控制的顺序非常重要。调试者先要提交设计好的控制系统运行顺序，然后再提交系统测试的步骤和相应措施，其步骤包括调试人和手段，这样就可以调试所用的运行模式。

随着人的见识不断提高，人们对控制系统方面的知识了解的越来越多，这样一来，他们就可能对设计者提出自控系统所需要达到的水平，所以在设计时，就应该让调试人员参与进来，这样就为以后的运行管理奠定了一定的基础。

2.2初步测试阶段的系统调试

当设备就位后，就可以进行初步调试。在设备启用运行之前，必须做以下准备工作，即包括：设备的位置是否符合要求；测量仪器是否按照要求进行了安装；确定排水管道通畅；管道的支架是否安装牢固；正确安装控制设备；确保管道系统完善以及轴承部件的状况两毫米。

2.3系统的功能测试和运行调试

功能测试也就是对设备自身运转进行的调试。对整个系统在各种可能运行的情况下，对设备的转速进行调试。还要对BAS参数体统的参数设置进行检查，其中包括时间延迟和反时间等。

在功能测试之后进行运行调试，它是对所有组成系统的设备所进行的联合调试。保证如果有火警信号时，空气处理机组可以停机，并且随着室外温度的变换其能进行节能运行。在一定的范围之呢内，可以对室内的温度进行随意调节。

应该保证阀门的启闭能顺利进行。应该对所用的执行器进行检查，要保证其在全开或者全闭上时，阀门装置保持紧密，并对其校准，直到在BAS系统上找到它的编码位置为止。对关键设备要进行输出和输入信号校准。

运行测试时难度最高的，也是最耗时间的，但它是测试的关键阶段。

2.4季节调试阶段

我国大部分地方四季分明，由于季节因素，很多时候，部分机械设备得不到充分的调试。在调试计划中，应该考虑到季节的中断，要在室外温度处在最合理的温度下进行调试

2.5测试人员培训阶段

文中将人员的培训也归到调试里面。想要使得设计安装完整的设备能正确地运行，必须要有一批专业有素质的管理人员，但对我国来说，目前还是一个薄弱环节，主要存在的问题就是没有系统充分的培训。

目前的培训一般情况下都是在系统完全调试完后才进行，有的只是针对离散的系统，而没有将整个项目进行系统化。针对这些问题，应该在设计阶段就应该景象人员培训，采取一些相应能解决问题的措施。

2.6调试记录阶段

将调试记录存入档案，并长期保存。要对关键参数进行分类整理并写入最终的调试报告之中。

变流量系统的调试

由于变流量系统的节能效果良好，将会成为今后空调系统发展的一种趋势，它的节能效果是通过设定更复杂的控制系统来实现的，下面将对这种系统做特别说明。

首先，和定流量系统一样，要按照设计的流量，对变流量的系统进行管网水力平衡调试。

其次是对动态的控制进行调试。调试所要达到的效果为，保证能提供相应的控制根据系统流量的变化要求，在此过程中，还涉及到一些其它的测试盒检查，都要认真对待。

4、调试的费用

在我国，一般情况下，工程结算费用就包括系统的调试费用，不会单独列出。而伴随着社会经济的不断发展，我国与国际接轨，也逐步将调试费用单独列出，表1为现在国外调试费用的收取情况，可供参考。

表1测试费用估算表

5.结束语

本文通过分析，总结出了空调控制系统调试的基本程序。随着我国经济技术的的不断发展更新，随之也出现不同的新方法，但是空调控制系统调试的基本程序是不会改变的。针对不同的方案，可以变动具体的一些调试程序的部分措施，以便达到最终所希望的效果。空调系统的调试只是其整体测试中的一部分，但却占据着很重要的低位，相当于空调系统的“神经”和“大脑”，不管是设计方，施工方，还是购买使用者，都应该对其形成足够的认识，真正使其能实行良好的运行效果。

参考文献

[1]李震，肖勇全，晓明.空调控制系统调试的探讨[J].暖通空调.2005(4).

[2]王平.综述变风量空调系统调试存在的问题与措施[J].城市建设理论研究.2012(2).

[3]王文涌.中央空调调试浅谈[J].山西建筑.2008(31).

[4]曲凯阳，胡德祥，王连吉，吕凤海.空调冷却水系统最优节能控制策略[J].暖通空调.2010(4).

[5]郑青，李京穗.中国国际贸易中心二期冰蓄冷空调工程[J].暖通空调.2001(2).

篇6

蒸汽式扇贝柱脱壳装置主要由机架、送退料机构、压紧机构及蒸汽喷射机构等组成。蒸汽喷射机构由丝杠滑台及蒸汽喷头等组成。该装置的主要工作原理:待加工的海湾扇贝由入料斗进入输送装置，扇贝经水平输送到压紧机构，压紧机构的作用是使扇贝在经过蒸汽喷射过程中保持双壳紧闭。蒸汽喷射机构垂直布置在压紧机构的正上方，扇贝通过压紧机构时完成蒸汽喷射脱壳。机架上装有接近开关，接近开关与蒸汽喷头在同一水平面上，扇贝输送装置接触到接近开关，信号传送给PLC，使蒸汽喷头跟随扇贝进行喷射，扇贝喷射装置完成一次喷射后，迅速返回进行下一次跟随喷射，如此反复进行完成蒸汽喷射脱壳。

2蒸汽发生器工作原理

电加热蒸汽发生器主要由供水系统、自控系统、炉胆与加热系统及安全保护系统等组成。其基本工作原理:通过一套自动控制装置，确保运行过程中液体控制器或高、中、低电极探棒反馈控制水泵的开启、闭合、供水量长短及炉胆加热时间。现有的蒸汽发生器的调压系统主要是以机械控制为主，与自动化控制衔接不太容易，并且蒸汽锅炉的加热为直接加热方式;蒸汽控制为开关式控制使蒸汽锅炉功耗和工作效率大大降低，不符合整套系统的工作要求［6－7］。现用PID智能控制仪对蒸汽发生器做自动化改造，利用温度、压力传感器采集蒸汽发生器内部的温度、压力值进行处理，并且根据温度/压力值进行相应的加热和压力控制。

3蒸汽发生器自动化设计方案

系统选用了XMT612智能PID温度控制仪为控制器，PT100型热电阻将检测到的实际蒸汽温度送到XMT612智能PID温度控制仪中进行PID调节，控制输出加热的占空比来调节电热丝的加热。在炉内某一水位放置探针来检测炉内的水位，低于限定水位则水泵开始加水，达到限定水位则水泵停止加水。炉内安装有压力传感器，实时监测炉内压力，紧急时刻可以泄压避免事故。整体设计方案如图1所示。图1整体设计方案3．1蒸汽发生器控制系统硬件设计3．1．1PID智能温度控制仪本系统采用XMT612智能PID温度控制仪，工作原理是:将采集到的介质温度信号送至控制器，温度信号通过A/D转换后与设定的信号比较，根据正、负、无偏差的性质和变化趋势，由控制器对执行机构发出开、关、停的指令。1)功能特点:①控制仪可根据设定的温度，连续检测实际温度，检测到的温度值通过LED显示出来。②模块化设计、SMT工艺、高性能开关电源供电。③安装方便、操作简单，经济实用;准确测量，精确控制。④仪表可按摄氏度或华氏度显示温度值。⑤可选继电器触点或固态继电器(SSR)无触点电平输出。⑥2路继电器独立设定、输出，实现上、下限报警或三位式控制。⑦PID恒温控制，上、下限区间温度控制兼容。⑧超强PID自整定功能，自动适应被控制对象，尤其适合恒温箱、加热炉等使用。2)工作参数:①工作电源为AC/DC85～260V(其它电压可定制)。②输入信号为热电偶T、R、J、WRe3－25、B、S、K、E;热电阻Pt100及Cu50。③显示范围为－1999～9999。④基本误差为0．2%FS±1个字。⑤SSR电平为DC8V/30mA。⑥触点容量为AC250V/3A;DC24V/5A。⑦触点寿命为105次。⑧使用环境为0～50℃;≤85%RH。3．1．2传感器蒸汽发生器的自动化需要对出口处的蒸汽温度、压力进行检测，因此相应的需要温度/压力传感器［8－9］。3．1．2．1温度传感器温度传感器选择PT100热电阻，其线性度较高，测温度阈值宽、耐腐蚀性较高、反应灵敏、外形小巧、经济实用而被广泛的应用于狭小空间工业设备测温和控制及供热/制冷管道热量计量。PT100热电阻是一种以铂(Pt)做成的电阻式温度传感器，阻值在0℃时为100Ω，它的阻值和温度的变化成正比，其电阻和温度变化的关系式为R=Ro(1+αT)。Pt100温度传感器的测量范围是－200～+850℃，且具有稳定性好、准确度高、抗振动及耐高压等优点。温度变送器是一种小型、高精度的测温仪表，与现场PT100传感器连在一起构成测温回路。它采用二线制传送方式(两根导线作为电源输入，同时作为信号输出的公用传输线)，将热电阻的信号变换成线性的4～20mA的输出信号。主要技术参数:量程/℃:0～200输出信号/mA:4～20，负载电250Ω，传输导线电阻100Ω输出方法:二线制温度变送器精度等级:±0．2%F．S供电电源/V:24VDC±10℅3．1．2．2压力传感器压力传感器选择集压力传感器与变送器一体的MEACON压力变送器(MIK－P300G)，采用316L不锈钢隔离膜片结构，高精度、全不锈钢结构微型放大器，电压、电流、频率信号输出，抗干扰强、长期稳定性好。采用一体化不锈钢结构，经过多次不锈钢焊接，实现了全固态设计，可以在恶劣环境中长期使用。主要性能参数:供电电源/V:24VDC输出信号/mA:4～20测量范围/MPa:0～3补偿温度/℃:－10～70介质温度/℃:－40～150环境温度/℃:－40～85外壳防护:IP65压力类型:绝压零点温度漂移:±0．03%FS/℃灵敏度温度漂移:±0．03%FS/℃过载压力:200%FS3．2蒸汽发生器控制系统软件设计蒸汽发生器自动化设计程序流程图［10］，如图2所示。如图2所示，当启动整套系统后，AD开始采集数据，将采回的温度数据与之前标定好的温度进行比较，将比较的结果进行相应的处理，使蒸汽温度能够平稳地到达设定值。当到达设定温度值后，蒸汽控制阀将自动打开，输送出蒸汽，并且加热线圈始终保持通电状态，让蒸汽温度保持一个相对恒定的值。如果在到达设定温度或压力时未能自动开启蒸汽阀，系统将会在腔内温度压力到达预警值时关断加热线圈，开启泄压阀让腔内的蒸汽释放出来，以免发生危险。初始功能参数默认出厂值即温度传感器类型为PT100热电阻，温度单位选择摄氏度(℃)等。PID参数包括比例带、积分时间、微分时间、控制周期、数字滤波。比例带P值减小，系统调节灵敏，温度升高迅速，控制精度较高;P值过小，系统则会出现震荡，P值增大，系统灵敏度降低，超调减小。积分时间I值减小，消除偏差作用加强，I值太小，系统容易出现震荡。微分时间D值可适当加大避免加热余热过大，升温较慢。在恒温控制时，如果不能恒定或有超温现象，可以启动仪表的自整定功能，仪表会计算出较恰当的PID参数值，最后设定温度值和继电器吸和值、释放值。

4蒸汽喷射装置的自动化设计

4．1急回喷射过程控制系统硬件设计本系统丝杠滑台的电机选择安川SGMJV－04ADE6S，驱动器SGDV－2R8A01B;PLC选择西门子S7－200(CPU224XP);接近开关选择沪工PNP常闭型。如图4所示，输送扇贝的托盘上装有磁铁(传感标示B)及固定蒸汽喷头装置上的接近开关(传感器B)。当扇贝到达蒸汽喷头正下方即接近开关检测到磁铁时，信号传输给PLC，丝杠滑台带动蒸汽喷头跟随其正下方的扇贝进行喷射;当蒸汽喷头装置上的金属铁片(检测标示A)接近到限位开关(传感器A)时，蒸汽喷头装置迅速返回，等待下一次扇贝托盘到达其正下方位置，如此反复进行。4．2急回喷射过程控制系统软件设计本控制系统采用STEP7V5．0编写PLC程序，编程环境包括:语句表(STL)、梯形图(LAD)和功能块(FBD)。在该编程环境下进行编程，部分梯形图如图5、图6所示。

5结论

篇7

关键词：自动控制可编程序控制器系统设计应用

在现代化的工业生产设备中，有大量的数字量及模拟量的控制装置，例如电机的起停，电磁阀的开闭，产品的计数，温度、压力、流量的设定与控制等，工业现场中的这些自动控制问题，若采用可编程序控制器(PC)来解决自动控制问题已成为最有效的工具之一，本文叙述PC控制系统设计时应该注意的问题。

硬件选购目前市场上的PC产品众多，除国产品牌外，国外有：日本的OMRON、MITSUBISHI、FUJJ、anasonic,德国的SIEMENS，韩国的LG等。近几年，PC产品的价格有较大的下降，其性价比越来越高，这是众多技术人员选用PC的重要原因。那么，如何选购PC产品呢?

1．系统规模首先应确定系统用PC单机控制，还是用PC形成网络，由此计算PC输入、输出点。数，并且在选购PC时要在实际需要点数的基础上留有一定余量(10%)。

2．确定负载类型根据PC输出端所带的负载是直流型还是交流型，是大电流还是小电流，以及PC输出点动作的频率等，从而确定输出端采用继电器输出，还是晶体管输出，或品闸管输出。不同的负载选用不同的输出方式，对系统的稳定运行是很重要的。

3．存储容量与速度尽管国外各厂家的PC产品大体相同，但也有一定的区别。目前还未发现各公司之间完全兼容的产品。各个公司的开发软件都不相同，而用户程序的存储容量和指令的执行速度是两个重要指标。一般存储容量越大、速度越快的PC价格就越高，但应该根据系统的大小合理选用PC产品。

4．编程器的选购PC编程可采用三种方式：

一是用一般的手持编程器编程，它只能用商家规定语句表中的语句编程。这种方式效率低，但对于系统容量小，用量小的产品比较适宜，并且体积小，易于现场调试，造价也较低。

二是用图形编程器编程，该编程器采用梯形图编程，方便直观，一般的电气人员短期内就可应用自如，但该编程器价格较高。

三是用IBM个人计算机加PC软件包编程，这种方式是效率最高的一种方式，但大部分公司的PC开发软件包价格昂贵，并且该方式不易于现场调试。

因此，应根据系统的大小与难易，开发周期的长短以及资金的情况合理选购PC产品。

5．尽量选用大公司的产品其质量有保障，且技术支持好，一般售后服务也较好，还有利于你的产品扩展与软件升级。

输入回路的设计

1．电源回路PC供电电源一般为AC85—240V(也有DC24V)，适应电源范围较宽，但为了抗干扰，应加装电源净化元件(如电源滤波器、1：1隔离变压器等)。

2．Pc上DC24V电源的使用各公司PC产品上一般都有DC24V电源，但该电源容量小，为几十毫安至几百毫安，用其带负载时要注意容量，同时作好防短路措施(因为该电源的过载或短路都将影响PC的运行)。

3.外部DC24V电源若输入回路有DC24V供电的接近开关、光电开关等，而PC上DC24V电源容量不够时，要从外部提供DC24V电源；但该电源的“—”端不要与PC的DC24V的“—”端以及“COM”端相连，否则会影响PC的运行。

4．输入的灵敏度各厂家对PC的输人端电压和电流都有规定，如日本三菱公司F7n系列Pc的输入值为：DC24V、7mA，启动电流为4．5mA，关断电流小于1．5mA，因此，当输入回路串有二极管或电阻(不能完全启动)，或者有并联电阻或有漏电流时(不能完全切断)，就会有误动作，灵敏度下降，对此应采取措施。另一方面，当输入器件的输入电流大于PC的最大输入电流时，也会引起误动作，应采用弱电流的输入器件，并且选用输人为共漏型输入的PC，Bp输入元件的公共点电位相对为负，电流是流出PC的输入端。

输出回路的设计

1．各种输出方式之间的比较

(1)继电器输出：优点是不同公共点之间可带不同的交、直流负载，且电压也可不同，带负载电流可达2A／点；但继电器输出方式不适用于高频动作的负载，这是由继电器的寿命决定的。其寿命随带负载电流的增加而减少，一般在几十万次至Jl百万次之间，有的公司产品可达1000万次以上，响应时间为10ms

(2)晶闸管输出：带负载能力为0．2A／点，只能带交流负载，可适应高频动作，响应时间为1ms.

(3)晶体管输出：最大优点是适应于高频动作，响应时间短，一般为0.2ms左右，但它只能带DC5—30V的负载，最大输出负载电流为0．5A／点，但每4点不得大于0．8A。

当你的系统输出频率为每分钟6次以下时，应首选继电器输出，因其电路设计简单，抗干扰和带负载能力强。当频率为10次／min以下时，既可采用继电器输出方式；也可采用PC输出驱动达林顿三极管(5—10A)，再驱动负载，可大大减小电流。

2．抗干扰与外部互锁当PC输出带感性负载，负载断电时会对PC的输出造成浪涌电流的冲击，为此，对直流感性负载应在其旁边并接续流二极管，对交流感性负载应并接浪涌吸收电路，可有效保护PC。

当两个物理量的输出在PC内部已进行软件互锁后，在PC的外部也应进行互锁，以加强系统的可靠性。

3．“GOM“点的选择不同的PC产品，其“COM”点的数量是不一样的，有的一个“COM”点带8个输出点，有的带4个输出点，也有带2个或1个输出点的。当负载的种类多，且电流大时，采用一个“COM”点带1—2个输出点的PC产品；当负载数量多而种类少时，采用一个“COM”点带4—8个输出点的PC产品。这样会对电路设计带来很多方便，每个“COM”点处加一熔丝，1—2个输出时加2A的熔丝，4—8点输出的加5—10A的熔丝，因PC内部一般没有熔丝。

4．PC外部驱动电路对于PC输出不能直接带动负载的情况下，必须在外部采用驱动电路：可以用三极管驱，也可以用固态继电器或晶闸管电路驱动，同时应采用保护电路和浪涌吸收电路，且每路有显示二极管(LED)指示。印制板应做成插拔式，易于维修。

PC的输入输出布线也有一定的要求，请看各公司的使用说明书。

扩展模块的选用

对于小的系统，如80点以内的系统．一般不需要扩展；当系统较大时，就要扩展。不同公司的产品，对系统总点数及扩展模块的数量都有限制，当扩展仍不能满足要求时，可采用网络结构；同时，有些厂家产品的个别指令不支持扩展模块，因此，在进行软件编制时要注意。当采用温度等模拟模块时，各厂家也有一些规定，请看相关的技术手册。

各公司的扩展模块种类很多，如单输入模块、单输出模块、输入输出模块、温度模块、高速输入模块等。PC的这种模块化设计为用户的产品开发提供了方便。

PC的网络设计

当用PC进行网络设计时，其难度比PC单机控制大得多。首先你应选用自己较熟悉的机型，对其基本指令和功能指令有较深入的了解，并且指令的执行速度和用户程序存储容量也应仔细了解。否则，不能适应你的实时要求，造成系统崩溃。另外，对通信接口、通信协议、数据传送速度等也要考虑。

最后，还要向PC的商家寻求网络设计和软件技术支持及详细的技术资料，至于选用几层工作站，依你的系统大小而定。

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关键词：控制系统 微电子技术 抗干扰 屏蔽 接地 雷电防护

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）04（b）-0090-02

工业的高速发展对控制系统的依赖性越来越强。分散型控制系统（Distributed Control System）、可编程控制器（Program mable Logic Controller）、现场总线控制系统（Fidlebus Control System）以及各种测量控制仪表已是构成工业自动化的主要硬件设施。随着微电子技术的高速发展和电路集成化程度的提高，单位面积内大规模集成芯片元器件数越来越多，所传递的信号电流也越来越小，系统的供电电压也越来越低，现已降到5 V、3 V乃至1.8 V。因此，芯片对外界的干扰也越趋敏感，所以显示出来的抗干扰能力也就越来越低。

想要提高控制系统的抗干扰能力，我们除了在设计控制系统本体的时候提高其抗干扰能力之外更重要的是如何提高控制系统在工程应用时的抗干扰技术，例如对噪声的产生以及噪声在传播途径中加以有效的抑制等等。

1 电缆的静电屏蔽和电磁屏蔽

在控制系统中线缆非常重要因为它在控制系统中最长，容易通过近场的耦合干扰控制系统，并且它还像一根拾取和辐射噪声的天线。所以用屏蔽来抑制线缆的静电感应和电磁感应是抗干扰的方法之一。

1.1 电容性耦合的抑制

静电屏蔽：当受感应导线的外层包上屏蔽层以后那么感应的噪声电压便作用在屏蔽层上，我们在为屏蔽层提供一个良好的接地那么屏蔽层上的电压为零所以受感应导体上的噪声电压也为零，所以有效的抑制了电场的耦合。所以我们在工业现场无论是电源电缆或是信号电缆都应采用屏蔽电缆。

1.2 电感性耦合的抑制

电感性耦合即为线路间磁场的相互作用。在这里我们主要谈谈采用电磁屏蔽，包括双绞电缆和同轴电缆的使用。

（1）对作为噪声源的导线施行电磁屏蔽

如果我们对一段导线增加屏蔽那么电流流过后，全部通过导体的屏蔽体返回到干扰源。由于流过屏蔽体上的电流产生磁通量，且与导体产生的磁通量大小相等方向相反，这样在屏蔽体的外面，不存在磁通量，既这段导线被屏蔽了。但是在低频时不宜两端接地。

（2）对作为信号线路施行电磁屏蔽。

信号线路防外界磁场干扰的最好方法是减少接收环路的面积以减少干扰磁场对接收环路产生的磁通量密度。对于减少接收环路面积只有加屏蔽体两端接地才可以做到，才有电磁屏蔽作用，但是这种情况下电流的频率不宜太低。

（3）双绞线的电磁屏蔽原理及应用。

双绞线本身是一种电磁屏蔽形式。

对作为噪声源的导线实施电磁屏蔽。

图1是双绞线作为噪声源实施电磁屏蔽的原理图。当双绞线中有电流流过时在导线绞合所组成的很小的环路内产生相应的磁通。而在环路外由于两边导线流过的电流方向相反，产生的磁通方向相反从而大部分磁通被抵消。这种方式常用于供电线路上。

对信号线实施电磁屏蔽。

图2是双绞线信号线实施电磁屏蔽的原理图。当双绞线在噪声的磁通中每根导线均被感应出感应电流，其感应方向如图2所示。这样同一根导线在相邻两个环的两段上流过的感应电流大小相等方向相反，从而被抵消。所以在总的效果上，导线并没有产生感应电流。

（4）同轴电缆和屏蔽双绞线。

同轴电缆是一种用金属编织网作屏蔽的电缆，在很大的范围内，具有均匀不变的低损耗的特性阻抗，可用于高频乃之超高频的频段。无论是屏蔽双绞线，或者同轴电缆，为了抑制电容性耦合，一般是单端接地，通常是在控制室侧接地。

2 控制系统的接地

从电气角度来看，大地具有导电性且有无限大的容电量，所以我们可以把大地作为一个等电位点或者等电位面。接地的作用有两点：（1）保护人身和设备安全，如保护地、防雷地、防静电等。（2）抑制干扰，如工作地、屏蔽地、模拟地、数字地等。

下面我们来分析几个例子。

2.1 不屏蔽接地干线会带来干扰

现象：有DCS系统采用单独接地，但信号总是不稳定。

原因：经过现场考察发现，其接地干线长数十米，从楼顶沿外墙敷设到接地体，没有穿管屏蔽，过长的接地干线，如果没有屏蔽措施，接地干线也象是一根天线，可以接受大量的干扰信号，使控制系统无法稳定工作，乃至系统卡被烧毁。

结论：接地干线应愈短愈好，必要时也应该采取屏蔽措施

2.2 和其它接地系统要保持一定距离

现象：某DCS采用单独接地，发现信号干扰很大。

原因：DCS系统的单独接地体和原有的接地网相距不到5 m。

结论：若DCS采用单独接地，其接地体和电气接地网相距必须大于5 m，和防雷接地体相距必须大于20 m。

2.3 等电位接地也要考虑接地引入点的位置

现象：有DCS系统采用等电位接地，但信号中常常出现信号不规则的波形。

原因：离DCS的接地引入点不到几米处有大功率电动机的接地点。

结论：要保持和防雷地、大电流高电压设备的接地点有不小于10 m的距离。

3 控制系统的雷电防护

（1）雷电对控制系统侵害的途径：静电感应、电磁感应、反击、电磁场辐射等。

（2）雷电电脉冲的基本防护措施：

①屏蔽：屏蔽分为电缆的屏蔽和控制室的屏蔽。第一，电缆的屏蔽：许多行业规范对屏蔽电缆的接地，原则上是一端接地另一端不接地。但是单端接地只能防静电感应抑制不了电磁感应所产生的干扰。所以延伸出了信号传输线的双层屏蔽，电缆采用双层屏蔽，两个屏蔽层的层与层之间是绝缘的，内层单端接地，抑制电容性耦合；外层两端或多端接地，抑制电感性耦合。双层屏蔽电缆的外屏蔽层可采用下述方法实现：铠装电缆的铠装层；敷设电缆的金属线槽、金属管等；钢筋混凝土结构的电缆沟。第二，控制室的屏蔽：控制室的屏蔽方式大体有建筑物的自身屏蔽、金属网格的格栅型大空间屏蔽以及金属板材围成的壳体屏蔽等。壳体屏蔽的屏蔽效果最好，但投资也很大，适用于实验室装置。建筑物自身对屏蔽也有一定的效果，但效果不理想。而格栅型大空间的屏蔽可以通过选择网格宽度的大小来满足控制系统的需要，平衡投资的大小和效果的好坏，格栅型大空间的屏蔽最为理想。②合理布线：A减少感应环路面积以减小互感，从而抑制干扰的电感性耦合。B和引下线保持一定距离。③浪涌保护器：浪涌保护器是一种限制瞬态过电压和分流浪涌电流的器件。其基本原理是，它并接在被保护设备的附近，在没有浪涌出现时为高阻抗，当出现浪涌时就在很短的时间内（ns级）将雷电流释放到地使浪涌保护器变为低阻抗，从而保护了被保护设备。④接地和等电位连接：防雷工程的接地系统用于雷电流的释放；抑制雷电电磁脉冲的电磁感应和静电感应；将分开的仪表装置通过等电位连接，以减少控制系统的设备在金属构件与设备之间或设备与设备之间因雷击产生的电位差。

4 控制室的静电防护

静电在工程中的应用：静电除尘、静电喷涂、静电净化、静电复印等。

4.1 静电放电的特点

（1）由于静电放电的时间是ns级的峰值电流可达数十安培，所以说瞬间的功率十分巨大。（2）由于电流波形的上升时间很短，即di/dt很大，所以可以感应出几百伏乃至上千伏的高电位，从而产生出强电场。由于电流脉冲上升时间极快，持续时间极短，所以产生的静电放电电磁脉冲其能量足以使电子部件中敏感元件损坏。

4.2 控制室静电防护的基本措施

防止控制系统和电路不受静电放电的干扰和破坏，控制室的设计即静电防护工作区的建立应采取的基本方法，一般有：

（1）抑制干扰源，减小或消除源头上的静电积累。防止静电的产生是最彻底的方法，从产生静电的原理看，应该从降低有关物体的绝缘度着手，使两物体即使摩擦也不产生或少产生静电。（2）铺设具有一定电阻率的防静电地面，它不仅可以导出人体静电，也为活动的设备提供了静电接地的条件。（3）操作人员宜穿防静电制服。防静电制服通常是由导电纤维或经抗静电改性的织物制成。用于防止人体静电的积累。（4）操作人员穿防静电鞋也是一种可行的措施。因为人是导体，在人体静电防护中最主要的措施是保证人体始终静电接地。（5）控制柜以及电缆的屏蔽层都必须保持良好的接地。（6）设置温、湿度控制。

上述诸措施中，控制控制室的温度和湿度和防静电地面的设置和接地必须在控制室的设计阶段提前考虑。

参考文献

[1] 林国荣.电磁干扰及控制[M].电子工业出版社.

篇9

关键词：OVATION系统；功能；分析；总结

中图分类号：TP273 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 11-0000-03

OVATION Control System Application

Li Jin

(Fujian Ningde Nuclear Power Company Limited,Fuding355200,China)

Abstract:OVATION control system is the main power system control system,in the conventional power plant and nuclear power plants have been applied to this plant by the second phase project of Yangzhou OVATION distributed control system,a brief description of the system composition and features were analyzed,summarized the type of failure during debugging,make notes during the day to day running,with a view to the same type as the other power plant distributed control system maintenance and repair for reference.

Keywords:OVATION system;Function;Analysis;Summary

一、前言

OVATION控制系统是目前电力系统主流的控制系统，在常规火电站以及核电站都得到了应用，二期工程建设了2台超临界600MW机组，均采用了OVATION系统，OVTION系统是在吸收了WDPF系统的实际运行经验的基础上，融合了DCS发展的新技术，由Emerson公司推出的一套新DCS控制系统，下图表示了了两者在网络架构上的区别。

1.网络结构由West net II改为星型拓扑结构；

2.控制器由DPU（486）升级为奔腾系列的控制器；

3.I/O卡件由分列元件的Q-LINE卡件变为全封装的Ovation I/O卡件；

4.在系统组态工具Power Tools中增加了CB工具，使逻辑组态更加直观、方便。

图1：OVATION和WDPF系统的结构比较

二、Ovation分散控制系统介绍

1.机炉侧采用同样的技术平台，软硬件统一的控制系统，实现对单元机组的过程控制。其中公用部分（仪用空压机控制、循泵房控制、电气公用厂用电部分）的控制集中在#3机组DCS中。

2.在2台机组DCS网络的上层，设置了2台冗余的交换机，构成了二期公用网，2台机组的DCS系统均可以对公用系统设备的运行状态进行监控、并可以进行相互闭锁式的操作，方便了单台机组检修时公用系统的运行。

3.每台机组设置了一台OPC服务器，分别将#3、#4机组的实时数据通过交换机和路由器上传到全厂的SIS/MIS网络，从而将二期工程的实时数据纳入SIS/MIS网络。

4.每台机组还设置了一台AMS（Asset Management System）服务器，通过和DCS网络的通讯获取3051变送器、E+H料位计等具有HART协议的智能仪表的在线信息，并获得详细的仪表维护信息。

5.每台机组设置一套大屏幕装置（chirstie），通过服务器和Ovation网络连接。

6.工业电视的信号直接送到大屏幕装置的控制器接口上，运行人员可以根据需要决定是否在大屏幕上显示炉膛火焰信号。

7.单元机组整体控制水平主要体现在以下几个方面：

（1）单元机组（炉、机、电）及公用系统均以DCS为主要监控手段，并辅以必要的独立保护、控制装置，实现单元机组的监控。

（2）出现DCS异常和事故工况时的报警、保护和自动处理（如MFT、ETS、RB等）以确保主辅设备安全。

（3）顺控逻辑（SCS）包含机、炉、电以及公用系统的控制、联锁、保护功能；设置了子功能组级和驱动级二级层次结构。

8.DCS监控范围包括锅炉及辅助系统、汽轮发电机及辅助系统、除氧给水系统、高低压厂变、发变组、UPS、柴油机、直流系统、准同期等。同时，DCS还接受汽轮机监视仪表（TSI）的硬接线信号，实现单元机组的监控管理。

9.DCS主要功能包括：数据采集系统（DAS）、模拟量控制系统（MCS）、顺序控制系统（SCS）、锅炉控制系统（BCS）、炉膛安全监视系统（FSSS）、电气控制系统（ECS）、人机接口功能（HMI）、工程师工作站（ES）、历史数据站（LOG）。

三、OVATION系统的配置分析

（一）系统的网络特点

图2：Ovation系统组态图

图2是OVATION系统的组态图，从图中可以看出以下特点：

1.整个二期工程的DCS系统组态可以认为是三层星型拓扑结构：（1）Fan out交换层；（2）根交换层（Root）；（3）Core交换层。

2.以CISCO交换机为主要通讯设备构成100MB/S快速以太网（Fast Ethernet）；

3.系统采用全冗余配置，具备“自封闭”的容错功能；

4.采用与以太网完全兼容的TCP/IP协议；

5.该网络硬件遵循ANSI标准设计，最远通讯距离可以达到200Km，可以挂接1000个站点；

6.每秒可以刷新20万个实时数据点；

7.容易实现和第三方设备相连（PLC、SIS/MIS）。

（二）网络结构分析

1.#3机组的DCS系统包含了25对分散处理单元（DPU），他们是最底层的过程处理单元。DPU通过DCS网络接受操作员指令，通过驻留在控制器内的程序，对输入输出信号进行处理，实现局部的过程控制；

2.第三层为Fan交换机层：该层设置了三对Fan Out交换机（FAN OUT SWITCH），每对FAN交换机的主要作用是将所属各DPU、工作站、服务器连接起来，形成三个网段，减少快速以太网中冲突的发生。DPU、工作站、服务器通过各自的FAN交换机进行相互通讯，实时数据交换，实现该网段内的数据通讯。

3.第二层为根交换机层：根交换机设置在三对FAN交换机的上层，配备一对根交换机（ROOT SWITCH），其主要作用是连接三对FAN交换机，构成单元机组完整的DCS网络，并Fan交换机的实时数据进行通讯、转发，完成单元机组控制信息的存储、交换，从而实现整个机组的过程控制

4.最上层为核心交换机层：一对核心交换机层（CORESWITCH；核心交换机通过连接#3#4机组的根交换机进行实时数据通讯，实现两台机组对公用系统（循泵房远程控制、仪用空压机控制等）的闭锁式操作。

5.另外，一台IP交换机（IPTRIFFICSWITCH）用于连接第三方设备，操作指令通过IP交换机送到打印机和大屏幕装置，实现打印、显示任务。共包括：6台操作员站、2台工程师站、1台历史站、一台OPC站、一台AMS站、一套大屏幕装置、7台打印机。

（三）与全厂SIS/MIS的接口部分

一台DMZ交换机和一台路由器以及一台OPC服务器构成，主要作用是向全厂SIS/MIS网络提供实时数据。OPC服务器挂接在Fan out#2交换机上，其中安装了2块网卡，一块网卡接在OVATION网络上，第二块网卡通过DMZ交换机和路由器（安装了防火墙）将实时数据送到SIS系统，该数据传输提供了三重隔离，保证了数据传输的单向性和DCS系统的安全性。

（四）网络设备冗余情况

1.核心交换机、根交换机、FAN交换机、工程师站、操作员站、控制器冗余、即使单台故障也不会影响系统正常运行。

2.IP交换机、DMZ交换机、路由器、历史数据站、OPC站、AMS站、大屏幕接口服务器为单台配置为单台配置，即使故障也不会影响系统正常运行。

3.每台DPU、工作站、服务器均设计了二个冗余的网络接口，其中一个端口故障时，该节点设备也能正常工作。

4.核心交换机与单台机组的根交换机则采取了主备之间相互对接的方式来实现冗余连接。

5.所有网络柜、操作员站，工程师站，历史站，OPC服务器，AMS服务器均配置了二进一出的供电装置，不需要另外配置小型UPS。

（五）Ovation系统电源、接地

Ovation系统的供电电源取自本机组的UPS、保安段输出（相互冗余），公用部分电源取自本机组UPS和另外一台机组的保安段（相互冗余），保证了Ovation系统的正常运行。

下面以网络柜的电源为例，说明其设备的供电特点，每只网络柜中均设计了一对冗余的电源切换装置：

图3：系统接地图

从图3可以看出，其供电方式为典型的“二进一出”方式，两路冗余电源送入机柜内的2只冗余电源切换组件，组件电源输出到各个交换机，保证了交换机电源的可靠性。

该系统对接地要求较高，具体要求如下：

1.Ovation系统机柜要求浮空

2.Ovation系统的接地网络中不能接入非Ovation系统的设备

3.Ovation系统的所有设备都不能接入其它系统的接地网络中

4.Ovation系统的接地网络通过接地汇总铜牌接入电厂的接地网络中

5.单点接地，接地电阻应不大于1欧姆

6.接地电缆最小应满足4AWG（外径为5.19mm），最佳为0000AWG（外径为11.7mm），接地电缆应尽可能短

7.以Ovation系统的接地点为中心，20m内无强电设备（包括机械旋转设备、避雷针、变压器等）的接地

（六）Ovation系统控制器

1.32位奔腾处理器（P266），操作系统：Vxworks（处理能力是WDPF486CPU的5倍）；

2.IDE接口的32M闪存，无需后备电池；

3.冗余的处理器、电源和通讯及I/O总线；

4.个控制任务区，每个控制区的执行周期可调（10ms－30s）I/O总线故障隔离；

5.看门狗定时器线路实现自动无扰动切换；

6.与I/O通道的通讯速率为2Mb，PCI总线周期为31毫秒；

7.本地I/O接口：每对控制器最多128I/O模件；总线故障隔离在一个支线中；

8.远程I/O子系统：每个控制器最多2个I/O接口（每个接口最多8个节点，每个节点64个I/O模块）；10MB的控制器到节点的通讯速率；2MB远程节点间的通讯速率；小于100 usec的总线周期时间；每个远程节点采用冗余串口通讯；

9.容量：6000-16000源点/1024点I/O模拟量/2048点I/O数字量/1024点SOE点

10.控制器冗余包含：CPU冗余；CPU电源冗余；Ovation网络接口冗余；I/O接口冗余；

（七）OVATION系统I/O部分

二期工程单台机组I/O点数约为8000点，公用系统（循泵控制、空压机控制、电气公用）部分约为430点（随着调试工作的进展，其数量会有增减）。

1.I/O卡件介绍

Ovation系统I/O模件以模块化设计为原则，采用插接式元件，带有电子模块及特性模块，内置故障容错及诊断功能，可用信号范围宽，适用性强。由于采用软件组态模块，所以不需要在卡件上进行跳线。

每块功能卡件分为电子模块和特性模块两部分（如下图4），通过特性模块实现不同量程，不同接线的转换，然后送入电子模块进行A/D转换。

图4：I/O卡件示意图

本工程所采用的I/O模件主要包括热电阻（RTD）输入、热电偶输入、AI、AO、DI、DO、事件顺序（SOE）输入、远程I/O及专用I/O模块等。另外Ovation系统还提供满足特殊用途的I/O模块：如DEH专用的RVP卡件等。二期工程I/O卡件具体数量统计如下。

表1：I/O卡件统计表

类型 AI Hart TC RTD AO DI SOE Relay Out-AC Relay Out-DC DO PI LC

#3机组数量 86 64 50 80 55 310 18 / / 131 46 12

公用系统数量 25 9 47 3 4 20 36 /

#4机组数量 86 64 50 80 55 310 18 / / 131 46 12

（八）循泵房远程I/O控制部分

从图5中可以看出PCRR卡件接受网络指令，通过通讯接口将控制指令送到MAU，转换为光信号，通过光缆送到循泵房的MAU模块，再转换为电信号，控制各个卡件，达到远程控制循泵的目的。

图5：循泵房远程控制示意图

（九）智能前端和OVATION网络的连接

为节省系统开销，二期工程将汽机、锅炉、电气系统中物理分布相对集中的7个地点，用7台智能前端采集后送到DCS系统，智能前端安装在机组现场，将一次元件信号硬接线送到前端内，前端将输入信号经过通讯处理后，通过RS485接口将信号传送到不同的DPU内的LC卡件，每只前端配有二组冗余的485接口，确保数据可靠传送。

（十）工作站介绍

1.操作员站：采用SUN公司blade工作站，其为UNIX Solaris操作系统。操作员站主要功能：过程图形显示、报警管理、趋势显示、测点信息/测点检查、操作员事件信息。

2.工程师站：采用SUN公司blade工作站，其为UNIX Solaris操作系统。工程师站采用系统软件服务器及高性能工具数据库，主要功能：文本编辑、文件传送；控制器诊断；数据库和控制功能组态；设备图形及面板组态；报表和历史数据组态；网络通信点组态；操作员功能。

3.历史数据站：历史数据站能提供过程数据、报警、事件顺序记录、和操作的大量存储和检索，主要完成各种测点历史及信息历史的记录。

（十一）画面介绍

该系统共设置三级画面分别为：

总画面OVERVIEW（1000）

Turbine（3100）下包括#3101－#3139子画面；

Boiler（3200）下包括#3201－#3232、#3236、3240子画面；

Electric（3300）下包括#3321－#3338、#3360子画面；

DEH画面（2109）下包括20幅画面；

该系统可以同时监控8幅过程图。

画面调用的响应速度小于1秒。图6为“系统状态”画面，用于观察系统状态，根据画面信息查询故障代码，做出相关处理。

图6：系统状态（system status）画面

（十二）机组报警及其画面设置

本机组报警未采用硬光字牌，而是采用的软光字牌的形式来实现机组报警，通过各自的报警画面可以随时调看机电炉系统中的报警信息，点击各个报警方块的下边缘可以连接到相应的画面，看到具体的报警内容。另外，该系统还设有专门的报警窗口（图7），通过它可以看到具体实时的报警信息内容（图8）。

图7：报警画面

图8：系统报警窗口

四、Ovation控制系统功能组态分析

考虑到各个控制器的负荷率要低于75%的行业标准，在对逻辑图和I/O点数量进行分析的前提下，本工程分配方案如下：

（一）控制器分配方案

1.单元机组部分

（1）FSSS系统

#1DPU：MFT、吹扫、密封风机、冷却风机和火检、燃油、吹灰系统、炉侧SOE；#2DPU：制粉系统AC（包括磨冷热一次风调节），油系统AC；#3DPU：制粉系统EF（包括磨冷热一次风调节），油系统EF；#4DPU：制粉系统BD（包括磨冷热一次风调节），油系统B；

（2）锅炉部分

#5DPU：协调CCS、AGC、与DEH接口、燃料系统MCS（C/D/E）、一次风；#6DPU（锅炉风烟）：二次风、炉膛负压、主汽温度（过热减温）、二次风挡板（A/B/F）、燃料系统MCS（A/B/F）、燃尽风（后墙）；#7DPU（锅炉汽水）：再热温度（烟气挡板、再热减温）、汽水系统、锅炉金属壁温（RI/O）、给水系统、二次风挡板（C/D/E）、燃尽风（前墙）；#8DPU：风烟A、锅炉疏水放汽；#9DPU：风烟B、启动系统、锅炉杂项；

（3）汽机部分

#10DPU：小机A、真空系统、辅助蒸汽、METS（A）、小机A的SOE；#11DPU：小机B、凝结水泵、METS（B）、小机B的SOE；#12DPU：电泵、除氧器、除氧器水位控制、四段抽汽、汽机杂项、汽机SOE测点、TSI显示测点、旁路系统、胶球清洗；#13DPU：高、低加系统，抽汽系统、高、低加水位控制、加热器疏水、汽机疏放水；#14DPU：开式循环水、闭式循环水、轴封系统；

#15DPU：汽机油系统、盘车、汽机油、发电机冷却水、发电机氢系统、发电机油系统、发电机定子温度测点（RI/O）、DEH/ETS显示测点；

（4）电气部分

#16DPU：发变组、高厂变、主变、准同期；#17DPU：低厂变、UPS；#18DPU：保安段、柴油机、直流系统；

（5）公用系统部分

#31DPU：循环水远程、空压机；#32DPU：公用电气系统；其中公用系统机柜布置在#3机组电子间

（二）DCS系统功能丧失情况下的安全停机手段

为保证OVATION系统发生全局性或重大故障时的安全停机，在机组操作台上安装了独立于DCS系统的MFT、汽机紧急跳闸、PCV阀操作面板、凝汽器真空破坏门开按钮、直流油泵启动按钮、交流油泵启动按钮、柴油发电机启动按钮等紧急按钮。

当DCS发生全局性或重大故障时，为确保机组紧急安全停机，可以通过操作这些独立于DCS的操作按钮保证机组的安全停机。

（三）DCS系统功能丧失情况下机组的安全监视手段

考虑到多样性设计的需要，为保证DCS系统部分或全部失去监视的情况下，能够观察到机组的重要参数，在异常情况下进行必要的操作，二期工程配置了一立于DCS系统的上位机以及配套的智能前端，在控制室设立了上位机，在DCS功能丧失无法监视机组工况的情况下显示机组的重要参数，便于安全停机等操作，包含有功功率、主汽压力、主汽温度、再热汽温度等共计20个信号。

五、安装调试、日常维护主要问题

（一）安装调试工作中出现的主要问题

1.I/O卡件的损坏

在目前调试中，陆续出现了一些卡件损坏的情况，基本是现场的强电窜入、接线错误等原因造成，有4块AI（hart）特性模块；2块DO特性模块；2块DI卡件；1块AI卡件损坏；故障出现最的多的是I／O卡故障，这类故障只是在调试阶段出现较多，正常运行中出现几率很低。在运行中更换卡件时一定要做好安全防护措施否则会引起系统变化或负荷变化，尤其数字量卡件，避免处理中故障的扩大化。

2.网络设备端口接错

这是由于在安装过程中的偏差出现的，应该根据Ovation网络端口较多的实际情况，在机组投运前对所有的通讯端口再进行一次核对检查，避免因为接错端口而造成系统网络通讯故障。

3.循泵不能正常停运

在调试期间还发生了循泵正常运行后不能停运的故障，经过现场分析，认为原因在于调试期间对逻辑的修改次数较多，有时修改过程中人为中断，导致控制器内部程序碎片较多，PCI总线出现故障，循泵停运控制指令不能发出，将控制器清空重新下装程序后正常。鉴于此类现象，应该在168试运行前以及机组正式投产前将所有的控制器清空，然后进行程序下装工作，确保机组投产后不再出现类似现象。

（二）日常维护中应该注意的问题

Ovation控制系统的可靠性是确保机组安全运行的基础，不应和机组设备的可靠性处在同一数量级上，而应更高。为了保证其正常工作必须重视以下问题：

1.控制系统的使用环境

环境温度对计算机安全影响十分明显，对集成电路和电子元件而言，室温在规定使用范围每增加10℃，可靠性降低25%，器件周围的环境温度超过60℃，计算机就会发生故障，温度的变化，会加剧器件、材料损伤以及电气性能变化。湿度影响：低湿环境产生静电，当静电超过2KV时，会影响计算机正常运行。空气中尘埃，其危害：由于磁盘与磁头间隙很小，灰尘进入其中，高速运转的情况下，造成机械损伤，磁头磨损；灰尘吸附在集成电路和电子元件绝缘降低，甚至短路，相反，绝缘性尘埃则会使插件接触不良。因此工程师站和电子间应该安装独立的空调，确保控制系统的工作环境。

2.DCS系统的误动有时是不能避免的，但是通过加强管理可以减少发生次数，因此应该参照一期在DCS管理方面的经验加强管理：

（1）投产前即合理安排DCS系统日常巡检项目，并在投产前对各种软件版本、系统接地、机柜接线、各种接头、交换机设置参数、系统使用环境进行严格细致的检查，及早处理，防止将问题带到机组正常运行中。

（2）组态、参数、定值的修改必须按公司现有管理规定执行，实行严格的监护、记录制度；同时必须及时备份组态修改前后的软件，存档备查。

（3）按照清单，采购DCS系统事故备件，定期对备件存放环境进行检查。

（4）提前进行备份的工程师站与操作员站的操作系统和系统组态的安装工作，一旦出现问题，只需少加修改，即可恢复，缩短消缺时间。

3.重视DCS系统检修项目和周期，检修项目依据DCS系统设备特点，至少进行以下项目的检修：软件的备份；清扫电源、风扇、卡件及防尘滤网，检查及紧固控制柜接线，接地系统检查，电源测试；重要测量和保护信号线路绝缘检查；电子室温度、湿度及含尘量检修前测试，检修后复查；模件电源及冗余模件的切换试验；报警及保护功能测试。OVATION系统控制器带有冷却风扇，要定期检查冷却风扇工作是否正常，并对其进行清洗、吹扫或更换，以防DCS系统运行中由于冷却风扇故障，引起部件温度过高，诱发模件故障。

4.定期检查系统状态、控制器状态、工作站状态、控制器的负荷率以及重要的系统报警信息，将事故消灭在萌芽阶段。

5.防止干扰造成故障

大功率的无线通信设备如手机、对讲机等以及大功率电器设备的启动和停止都会干扰DCS的控制信号，造成不必要的故障。为了防止干扰信号串入系统，严格执行屏蔽和接地要求和方式，信号线远离干扰源，同时采取防电源波动措施。；在电子间应该杜绝使用无线通讯工具，防止对系统造成干扰。

6.控制器切换问题

在机组停运时，应该按照定期维护项目和要求，做好主／从控制器的切换试验和相关记录，但是在机组运行时，除非特殊情况，尽量不要手动切换，防止产生干扰，如必须手动切换，应采取措施，先将相关的机组控制切到手动方式，以免对机组运行工况产生影响。

7.软件的备份管理

应用软件（数据库）应及时备份，对极小的改动可做记录；对数据库的修改同时要保存到工程师站，还应保存到磁带上。注意备份磁盘不应超期使用，以防数据丢失。

8.软件检查与功能试验

应按照计算机设备的通用方法检查，主要是检查各级权限的设置：严禁使用非DCS软件：严禁未授权人员进行组态

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【关键词】铁水脱硫；控制系统

1.概述

科技的日益进步为钢铁企业进一步控制钢材中的硫含量提供了重要支持。在大多数钢种中，硫作为一种有害元素，直接影响着钢材的强度、韧性、机械性能等质量因素。为了进一步提高钢材质量，增加钢材的附加值，满足市场多方需求，很多钢铁企业把目光转向了铁水预处理过程，而铁水脱硫就是其中尤为重要的一环。

铁水脱硫是指铁水送入炼钢炉之前，为降低硫含量而进行的工艺处理过程。由于铁水脱硫工艺自身的复杂性，如何充分利用自控技术降低原材料消耗、提高产品质量的稳定性，成为钢铁企业不懈追求的目标。

某钢铁厂新建铁水脱硫系统采用西门子S7-400 PLC控制器和WinCC监控软件，实现了该生产线控制系统灵活可靠、功能强大。

2.工艺过程简介

铁水脱硫系统主要由石灰粉料仓、镁粉料仓、石灰粉喷吹罐、镁粉喷吹罐、喷粉枪、测温/取样枪等部分组成，其工艺过程就是以氮气为载气，向铁水罐中自动复合喷吹原材料粉——石灰粉和镁粉，经化学作用后，脱硫渣上浮至铁水表面，再由扒渣机扒渣，而完成整个工艺过程。

3.系统结构组成

该厂由两套完全相同的控制系统分别控制2个脱硫站。两套控制系统之间用ethernet高速工业以太网连接。这种方式为各站点的独立操作和维护提供了最大的灵活性。如果其中一个脱硫站需系统维护或停车，则另一个站点能够保证继续独立的进行生产。由于两套控制系统完全相同，以下仅给出其中之一的详细说明。

3.1 系统硬件

系统硬件配置主要分为三部分：PLC主站与从站、一级计算机、二级服务器。

3.1.1 PLC主站和从站：

主站采用西门子S7-400系列模块，主要包括CPU 412-2、电源模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、数字量输入模块、数字量输出模块、扩展模块等。其中CPU模板负责运行整个过程控制程序，模板内置PROFIBUS-DP接口，实现主站与从站、主站与现场仪表设备之间的通讯。PROFIBUS总线是目前广泛应用于工业自动化领域的现场标准总线，它具有廉价、高速等特点。

从站采用西门子ET 200站，主要包括：镁粉储仓站、石灰粉储仓站、镁粉喷吹罐站、石灰粉喷吹罐站、液压站等，负责连接现场设备，采集现场数据，以及对现场设备的控制输出。

3.1.2一级计算机包括操作员站和工程师站，均采用西门子工控机。操作员站负责对整个系统监控和操作，但不能修改组态数据和系统程序。工程师站可以对整个系统进行组态和编程调试。

3.1.3 二级服务器也采用西门子工控机，主要用于存储和处理数据，这些数据主要来自操作员站的录入和PLC系统采集的现场数据。如果数据存储功能需要扩展升级，还可实现与扩展服务器进行通讯，实现数据共享。

一级计算机、二级服务器和PLC控制系统之间的通讯均通过高速工业以太网实现。

3.2 系统软件

系统软件包括监控软件和过程控制软件。

3.2.1 该系统的监控软件是基于Win XP 操作系统，采用WinCC Fexible专用组态软件和Oracle数据库共同组建。

监控软件主要包括以下功能：

（1）参数设置：在岗人员信息，生产初始条件，原材料粉的预设等。

（2）启停控制：控制系统启停或进行过程干预。

（3）数据监听：对过程数据、关键参数、故障报警进行监控。

（4）报表管理：对历史数据统计、查询，制作统计报表。

（5）过程趋势分析。

3.2.2 过程控制软件采用西门子PLC专业编程工具Step7完成，程序采用“结构化”的编程方式，即按照系统任务和设备划分为若干功能块，依照控制要求，由主循环程序调用执行。程序中最为关键的是自动喷吹控制程序，它是一个典型的顺序控制，步骤如下：

（1）自动运行开始。

（2）喷枪移至喷吹位置。

（3）开启氮气阀。

（4）喷吹石灰粉。

（5）喷吹镁粉，达预设量后，停止。

（6）喷吹石灰粉停止。

（7）关闭氮气阀。

（8）自动运行结束。

3.3 系统的操作模式

该系统可实现多种操作模式，即远程自控、远程手动和现场操作。

（1）远程自控就是系统和设备直接被PLC控制，而将人工干预降到最低。

（2）远程手动就是通过操作员站的操作界面对生产过程进行人为的干预和控制。

（3）现场操作是指系统和设备由现场控制面板控制，主要用于现场维护。

4.结束语

目前，该厂铁水脱硫站已运行将近2年，系统稳定可靠，完全满足复杂的脱硫工艺要求，保证了脱硫生产的精确性和连续性，取得了良好的脱硫效果，铁水含硫量从初始值0.05%，经脱硫后，含硫量可降至0.005%左右，为炼钢环节打下了良好的基础，给企业带来了可观的经济效益。