时间：2023-03-24 15:28:21
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇信号自动化论文，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
关键词：计算机技术，电压无功，自动化，应用
随着社会经济的飞速发展，居民和各类企业对供电质量和可靠性的要求日益提高，从改善电能质量和节约人力方面比较电压无功优化自动控制装置具有不可比拟的优势，已逐步取代原来通过值班员手动调节档位和投切电容器来调整电压的方式，在维系电力系统稳定中的作用已充分展示出来。论文参考，自动化。电压无功优化自动控制装置由大量的数据采集、数据计算、数据传输、数据控制、程序执行元件组成，通过一系列自动化技术将其功能整合在一起，因此，了解电压无功优化自动控制中的自动化原理对于研究电压无功优化自动控制有着十分重要的作用。为此本文着重分析了电压无功优化控制中的自动化技术。
一、自动控制系统的结构
（一）调压方式
无功优化控制系统设计在设置母线电压限定范围后，自动对高峰负荷时段、低谷负荷时段的电压值进行适当调整，以保证在合格范围内的电压满足逆调压方式。论文参考，自动化。当电压超出额定范围时，则与同级和上级变电所的电压进行比较，然后判断出应该调节同级还是上级变电所的主变档位。
（二）调整策略
电压无功优化自动控制包含两个方面，分别是电压优化和无功优化：
1、电压优化
当母线电压超上限时，首先下调主变的档位，当不能满足要求时才切除电容器；当母线电压超下限时，首先投入电容器，当不能满足要求时再上调主变档位，总之要确保电容器最合理的投入。
2、无功优化
当系统电压保持在限定范围内后，通过系统的自动控制，决定各级变电所电容器的先后投入，使得无功功率的流向最平衡，最能提高功率因数。
二、自动化数据采集、计算和传输
作为一个自动控制系统，全面的数据采集是整个控制过程最关键的一部，其采集数据的精度和安全直接影响整个系统的精度和安全。论文参考，自动化。一个完善的无功优化自动控制系统应该能实时自动的从调度中心、各监控站采集电网电压、功率、主变档位、电容器运行状态等数据并能确保当遥测遥信值不变时不与SCADA系统进行数据传输，减少系统资源占用。
在采集到实时数据后，过往的自动控制系统都是通过“专家系统”对数学模型进行简化和分解，然后利用潮流计算和专家系统等方法进行求解。随着自动化技术的高速发展，自动控制系统能够突破优化计算难于寻找工程解的难题，采用模糊控制的算法，充分考虑谐波，功率因数摆动，电压波动和事故闭锁等因素，通过一系列精密芯片的配合计算出使电网电能损耗最小的变压器档位、电容器投入量和电网最优运行电压以供控制部件执行。
系统在数据传输上使用只与内存交互数据而不存取硬盘的内存数据库技术，既提高了数据的存取速度，又节省了硬盘使用。为了提高传输效率，系统还会根据传输数据的类型和要求的不同，自动采用不同的传输协议：使用TCP/IP协议传输大量的重要数据，使用UDP协议传输少量的广播数据。在数据传输准确度方面，子站在接受到数据后会自动向主站发送反校信号，以验证所受数据的准确性。
三、系统的自动控制
电压无功优化控制的基本过程如下：首先是主站控制系统进行电压无功计算，然后把计算得到的各级变电所的功率因数、电压的区域无功定值结果通过光纤通道传达至各级变电所的电压无功控制系统。各级变电所的控制系统周期性的把本站的功率因数、电压和接收到的定值结果比较，以判断是否越限。
为了保证电网损耗最低，主站的控制系统要不断跟紧电网运行方式的变化，随时计算出最新的区域无功定值结果并传达至各级变电所的电压无功控制系统。由于主站的控制系统计算最初的区域无功定值时需要一定的时间，这就会造成各级变电所从启动控制系统至接收到第一个信号间有一个时间段，系统定义这段时间内的定值是按照本地系统运行的。论文参考，自动化。
当主站系统遇到特殊情况（如有影响电网拓扑结构的遥信变位发生）时，能够即时撤销子站控制系统当前正在执行的区域无功定值。子站控制系统即以本地无功定值运行，待再次受到主站重新计算的定值时才转以新定值运行。论文参考，自动化。子站控制系统实时监视主站的定值下传通道是否正常，通信异常时，立即改为执行本地定值，直至通道恢复正常。论文参考，自动化。
四、系统自动化的安全保证
目前国内的一些系统仅仅只做到了一层闭环控制，安全可靠性根本无法保证。而随着自动化技术的发展，最新的系统则是采用主站和子站同时的双层实时闭环反馈控制结构。实验证明由于采用了双层实时闭环反馈控制结构，当运行中发生用户定义的需要闭锁的异常事件时，控制系统能够立即执行闭锁，符合电网结构和调度运行特点，适合各种大小电网的安全可靠运行，能更有利地保证提高电网的电能质量，其具体的安全策略如下：
自动估算电网电压，使电容器平稳投切，避免出现振荡；自动估算电压调节后的无功变化量，使主变档位平稳调整，避免出现振荡。
当需要调节的变电所的主变并联运行时，为了避免出现其中一台主变频繁调节的情况，首先调节据动率较高的那台主变的档位。应对于主变和电容器出现的异常情况，系统能够自动减少主变档位调整次数，使设备寿命增加，电网安全得到保证。当遭遇设备异常时，系统自动闭锁，而且必须人工手动来解除封锁。具体的异常情况有：电容器或主变档位异常变位；系统需要采集的数据异常；系统数据不刷新。特别的当发生10kV单相接地时，系统自动闭锁电容器的投切。为避免采集到的数据不准确，系统采用同时判断遥测数据和遥信数据的方式，提高了采集数据的准度。
五、结论
本文通过对电压无功优化控制系统的浅要介绍，分析了其包含的自动化技术，从一个侧面反映了我国电力系统自动化科技的发展，也展现了电力行业专业人才的卓越才能。本文对电压无功优化控制系统从设计思想，系统构成方面进行的论述，可作电力专业的教辅材料，也可供电压无功优化控制装置设计和运行参考。
参考文献
[1]郑爱霞，张建华，李铭，李来福，吴强.地区电网电压无功优化控制系统设计及
【关键词】无源光网络技术 配网自动化 应用
1、引言
随着我国电力行业改革的不断深入，我国电力行业在不断的进步和发展。我国相关部门已经加大了对电力行业的重视程度，而且我国已经加大了对配电自动化的投入。通过对当前我国电力行业的发展情况进行调查和研究，发现我国电力行业的发展存在着很多方面的问题，通过研究发现运用无源光网络技术，能够解决配电自动化运行中存在的问题。在配电自动化的实际运行中，无源光网络技术具有较高的应用价值，能够满足当前电力发展的需求。无源光网络技术的应用是配网自动化运行的重要趋势，符合时展的潮流。
2、配电自动化概述
在配网自动化的运行中，主要运用网络、计算机、通信技术集成的，配网管理、监控的中心层是配网主站，在整个配网自动化管理系统中，配网主站是主要管理和监控部分，对于管辖区配电终端监控设备，主要由配网子站负责，配网子站能够对相关数据进行集中的整理，其能把所有信息传输到配网主站。配网自动化系统底层是配网终端，其可以对相关信息进行监控、采集和处理。
在配电通信系统中，配网通信系统是重要的组成部分，配电通信系统是实现配网自动化功能的重要基础。一般配网通信系统分为上行数据和下行数据。配电通信系统能够实现配网子站、配网终端与配网主站之间信息的传输，从而对配电网进行实时控制。在配网自动化的实际运行中，通过运用先进的信息交换技术，有利于提高配网自动化运行的效率。在配网自动化运行中无源光网络技术具有重要的作用。
通过对当前配网通信系统的通信方式进行调查，发现具有多种多样的通信方式，通常包括：电力线载波通信、邮电本地网、无线扩频专线通信等等。但从本质来讲，配网通信系统的通信方式包括三种，即串口通信、无线通信、光纤通信，其中在配电网络自动化的运行中，串口通信已经得到广泛的应用，但其也具有一定的缺陷，例如其只能局限于宽带小的现状，其已经不能满足电力行业发展的需求。无线通信能够降低配电网中的经济负担，但价格昂贵。光纤通信具有较好的发展前景，可靠性较高，在配网通信中，得到了越来越多的应用。
3、无源性网络技术的概念及特点
3.1无源性网络技术的概念
无源光网技术主要是一点到多点的光纤通信技术。对于无源光网络系统而言，其最重要的组成部分包括：光线路终端、光网络单元、光配线网络。
其中提供无源光网络光纤接口的是光线路终端，其能够为其他下游的宽带进行分配，对网络管理的安全具有重要的作用。具有中间节点功能的是光网络单元，并能对上行数据进行汇总，最后将汇总的数据送至光线路终端，光网络单元还可以将下行数据送至各个光配线网络。无源光网络和用户之间的接口是光配线网络，，光配线网络有利于促进光电信号的转换，从而达到两个系统之间信息传递的目的。
在无源光网络系统中，具有不同的信号传播方式，其中上行信号主要采用的广播方式是 T D M A ，其中下行信号主要采用的广播方式是T D M 。在T D M传播下行信号的过程中，通过运用光配线网络，可以将信号分配到各个光网络单元，当每个光网络单元接收到信号时，其只能对自己需要的信号进行接收。
在上行信号T D M A 传过程中，对于所有的光网络单元而言，其使用的时钟标准是相同的，针对每个光网络单元，将其分派特定的时隙，而且只有在该时隙才可以接受和发送信号。所有的网络单元汇成光配线网络，并根据相关协议合成，最终转送至光线路终端。
3.2无源性网络技术的特点
通过对无源性网络系统进行全面的研究和了解，发现其具有较强的网络安全保护机制。具有单节点保护作用，其能够对网络某一个节点进行保护，如果网络系统某一节点出现问题，则无源性网络技术能够确保其他节点的正常运作，同时有利于避免出现多个节点失效的现象。
另外无源性网络技术对全网也具有重要的保护作用，其可以运用同样的双光平面保护机制，其光平面能够自动的进行切换，在一定程度上有利于提高网络的安全性。无源光网络具有多点结构的特点，在无源光纤传输的过程中，其传输的速度比较快，其具有成熟的技术，在运用过程中具有较强的可靠性。
在实际的配网自动化运行过程中，通过运用无源光网络技术，能够在接网的同时不使用有源设备。另外无源光网络技术设备造价较低，如果出现技术问题，对其维护比较方便。从整体来说，无源光网络技术能够满足当前配网自动化终端接入的需求，其具有重要的应用价值。
4、无源性王阔技术在配电网自动化中的应用
在配电自动化的运行中，配网通信系统主要建立在通信网络平台系统的基础之上，通常配网通信系统分为主站层、变电所层、馈线层。其中主站层的安装比较简单，其具有较高的可靠性。主站层和变电所层主要运用华为同步数字体系传输设备并进行通信。变电所层和馈线层则主要运用无源光网络技术进行通信。
通过对主站层的通信情况进行测试，测试结果显示其具有较高的成功率，在变电所层自动化的组成中，配变终端检测单元TTU是重要的组成部分，通过运用配变终端检测单元TTU，能够对配电变压器进行自动的监控，TTU能够采集电流、电压，并可以分时电量，在实际的经济运算中，TTU能够提供有效的参考，并能够有效的监控系统安全。
在变电层中，将配网自动化数据接入终端服务器，通过终端服务器，使变电所站内局域网得到连通，最后通过主站的数据和网络数据进行交换，并实现信息的调度。其中馈线层通信主要是链型网络，馈线层主要以变电所为起点，并对光线路终端进行安装。
5、结束语
近年来我国的电力设备在不断增加，针对当前我国的电力网络管理，其存在着很多的弊端。为了解决电网管理中的各种问题，需要采取新的技术推动配电自动化的运行。无源光网络技术具有强抗干扰、高带宽、等优势。在实际的电网配网的自动化运行中，通过运用无源光网络技术，在很大程度上将提高电力网络的可靠性和稳定性，无源光网络技术将得到迅速的发展，并得到广泛的应用。
【参考文献】
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关键词：脱溴加氢 温度 压力 流量
一、自动化控制现状
自动化控制是整个化工行业发展中在技术应用方面的非常重要的组成部分，加强化工自动化建设，不断提高化工行业的自动化控制水平是我国化工行业适应世界化工自动化控制的发展趋势，同世界化工行业技术与市场接轨的重要措施。实现化工自动化控制，不但有利于提高我国化工企业的技术水平和经营管理水平，提高劳动生产率，而且有利于化工企业降低能耗及生产成本，提高化工产品的品质，为化工企业创造良好的经济效益及社会效益。近几年来，化学工业企业的发展规模越来越大，技术水平也越来越高，新材料、新工艺、新技术的采用范围越来越广，再加上自动化控制技术的实践及业界对自动化控制技术重视程度的提高，化工行业的自动化控制显得越来越重要。化工自动化控制的发展趋势一是自动化技术水平越来越高，二是化工企业规模越来越大，因此，化工自动化控制的发展必须服从和服务于化工企业发展的大局，不断适应化工企业发展的需要，不断提高化工自动化控制水平。
二、脱溴加氢工艺
1.工艺原料
本脱溴加氢工艺主要原料是以缓冲液（缓冲液由吡啶、醋酸铵、乙醇和水配制）、乙醇、上溴物等为原料，在催化剂活性镍的作用下，通入氢气进行反应，得到产品。
2.工艺控制流程
2.1将乙醇导入脱溴反应罐，开搅拌投入上溴物，加热升温至30℃，加冰醋酸5升，停搅拌。
2.2抽真空至反应液有气泡产生，冲入氮气至常压，如此三次后加活性镍（活性镍与空气接触会发生氧化反应，甚至自然，在反应中杜绝与空气接触）， 投完活性镍用乙醇冲淋后关上投料口。
2.3开真空，在真空度≥-0.08MPa抽气5分钟，关真空通氢气使罐内压力≥0MPa后，关氢气开真空在真空度≥-0.08MPa抽气5分钟，如此重复三次后，继续通氢气，当罐压为0.12MPa后调小氢气流量，调小氢气流量。
2.4开搅拌，开始滴加缓冲液（缓冲液由吡啶、醋酸铵、乙醇和水配制），罐内温度控制在40-46℃，罐内压力≤0.10MPa、2-2.5小时滴加完毕，继续通氢气保温，反应温度控制在40-46℃，时间2-2.5小时，结束后停通氢气。
2.5按氢气置换方法进行三次氮气置换，放空至罐内压力为0 MPa，水浴升温至70℃，停搅拌静置30分钟，通入氮气，将上清液压入浓缩罐中，放空至罐内压力为0 MPa开罐盖，用甲醇淋洗脱溴罐罐顶、罐壁、搅拌及其它罐内附属物，然后开抽滤器底阀抽滤洗液，并继续用甲醇冲洗罐顶、罐壁、罐底、搅拌及其它罐内附属物，将活性镍完全洗入压滤器中。再用少量（5～10L）水重复上述冲洗，关抽滤器底阀和脱溴罐底阀，打开压滤器盖，收住滤袋口提出活性镍放入水槽。
三、工艺中的危险性
本工艺中，存在危险性较大的危险化学品：氢气、乙醇、镍
1.氢气（加氢工艺2009年6月12日公布首批重点监管的危险化工工艺目录，必须安装自动化）：
a.反应物料具有燃爆危险性，氢气的爆炸极限为4%—75%，具有高燃爆危险特性；
b.加氢为强烈的放热反应，氢气在高温高压下与钢材接触，钢材内的碳分子易与氢气发生反应生成碳氢化合物，使钢制设备强度降低，发生氢脆；
c.催化剂再生和活化过程中易引发爆炸；
d.加氢反应尾气中有未完全反应的氢气和其他杂质在排放时易引发着火或爆炸。
2.乙醇
易燃，其蒸气与空气可形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起燃烧爆炸。与氧化剂接触发生化学反应或引起燃烧。在火场中，受热的容器有爆炸危险。其蒸气比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇火源会着火回燃。
3.镍
危险特性：其粉体化学活性较高，暴露在空气中会发生氧化反应，甚至自燃。遇强酸反应，放出氢气。粉尘可燃，能与空气形成爆炸性混合物。
四、自动化安装
本工艺中主要考虑控制氢气的浓度（氢气爆炸极限比较宽，容易发生爆炸），反应温度（本反应是放热反应，热量控制不好，容易引起反应釜发生爆炸），将脱溴加氢反应釜内温度、压力与釜内搅拌电流、氢气流量、加氢反应釜夹套冷却水进水阀形成联锁关系，设立紧急停车系统。当加氢反应釜内温度或压力超标或搅拌系统发生故障时自动停止加氢，泄压，并进入紧急状态、安全泄放系统。
1.温度的报警和联锁
在加氢反应釜内的PT100（0～100℃）铂电阻，检测、显示反应温度。当反应温度达到或超过设定限时，即给出一个信号自动报警（现场以及控制室），当反应温度达到或者超过设定上限时，给出一个通、断信号到夹套控制阀以及冷却水控制阀，关蒸汽开冷却水；当反应温度降到设定上限值以下，再关闭控制阀切断冷却水，从而正确控制反应温度。当反应温度达到或超过设定上限时，给出一个通、断信号给氢气管道上的氢气控制阀，关闭氢气。
2.压力的报警和联锁
通过安装在加氢反应釜上的压力变送器，检测、显示釜内压力。当压力达到或超过设定值时，给出一个信号自动报警（现场以及控制室），当压力达到或者超过设定上限值时，给出一个通、断信号到氢气管道上的氢气切断阀，关闭阀门，切断氢气。脱溴加氢釜压力达到或超过设定上限值时，给出一个通、断信号到脱溴加氢釡主动放空切断阀，打开阀门，脱溴加氢釡高空泄放。
3.紧急冷却系统
当反应温度达到或者超过设定上限时，给出一个通、断信号到夹套控制阀以及冷却水控制阀，关蒸汽开冷却水；当反应温度降到设定上限值以下，再关闭控制阀切断冷却水，从而正确控制反应温度。
4.搅拌的稳定控制系统
通过检测搅拌电机上的电流，检验脱溴加氢釡的搅拌稳定性，若搅拌出现异常则产生相应的联锁动作，并且产生报警，让操作人员去检查现场。
5.氢气紧急切断系统
当反应温度达到或超过设定上限时，给出一个通、断信号给氢气管道上的氢气控制阀，关闭氢气；当压力达到或者超过设定上限值时，给出一个通、断信号到氢气管道上的氢气切断阀，关闭阀门，切断氢气。
五、论文小结
脱溴加氢工艺通过安装自动化控制系统，将反应釜内温度、压力与釜内搅拌电流、氢气流量、加氢反应釜夹套冷却水进水阀形成联锁，可以提高工艺的安全性，迅速减少事故发生，避免工人操作失误。工艺中对反应釜内空气的浓度，并未精确的数据，虽然通过向反应釜内通入氮气，控制反应釜内的空气浓度，但仍然有安全隐患，值得继续研究，寻找解决办法。
参考文献
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关键词：自动控制系统功能，改进
1 前言
莱钢三座120吨转炉烟气净化及煤气回收采用干法除尘技术，干法除尘系统的设备在布置上基本分两部分：蒸发冷却器在转炉跨内，静电除尘器、风机、液压站、放散烟囱和煤气冷却器分布在厂房外。其中的每个设备都非常重要，哪个设备出现了问题都将影响整个系统的进行，而这些设备的维修需要一个漫长的过程，因此原有的控制系统已不能适应转炉炼钢生产的快速节奏和环保要求，为此我们通过研究，对其自动控制系统进行改进，对于三座转炉公用的斗式提升机和刮板输送机，增加一套备用细灰运输系统，蒸发冷却器部分增加一旁通管路，当主管上的水调节阀和切断阀出现故障时切换到主管，从而不影响烟气的冷却，新上一套4#静电除尘器系统，哪个炉子的静电除尘器出现问题时可以切换到4#静电除尘器，新上一套备用风机系统和4#风机切换站系统，哪个炉子的风机出现问题时可以切换到备用风机系统或4#风机切换站系统，从而不会影响生产的正常进行。
2 工艺流程简述
转炉炼钢过程中，氧气与碳反应生成具有高含量一氧化碳的尾气。由于与工艺相关的原因，加热期间的烟道气流量、烟道气成分和温度是不同的。在高热的转炉烟道气可被有效使用之前，必须对它进行冷却和除尘。离开转炉的主烟道气在余热锅炉中得到降温，出口可得到约为850℃的烟道气平均出口温度。水被直接喷入要被冷却的烟道气流中。应将喷水速率选择为能确保被转炉热烟道气完全汽化，同时借助于双介质喷嘴实现水的雾化。除了冷却转炉烟道气之外，由于烟道气速度减速和用水滴湿润粉尘的缘故，出现集尘。被收集的粉尘量取决于转炉工艺及在吹氧阶段添加石灰的速率和时间。从蒸发冷却器出来的200℃左右的烟道气进入静电除尘器。静电除尘器包括并排布置的集电电极和呈缺口的条状电极状的放电电极。在静电场的作用下，气体离子向地迁移，导致电流流动。这些负气体离子的一些依附在粉尘上，从而使它们依附在集电电极上。然后通过规定的间隔时间通过振打使粉尘沉积下来。为了防止粉尘沉积或湿度引起电飞弧，对静电场的绝缘子要进行加热。利用可调速的轴流风机实现烟道气的吸入控制，并根据气体分析仪检测的CO浓度来控制切换站将煤气送至烟囱或煤气柜，实现放散或回收的快速切换。论文参考，改进。图1简单的表示了干法除尘的工艺流程图
图1 干法除尘工艺流程图
3自动控制系统功能
3.1系统的控制功能和特点
整个干法除尘自动控制系统的一级自动化（基础自动化）采用SIMATIC S7－400PLC系统作为系统的中心，系统软件选择SIMATIC WINCC6.2和STEP7 5.4作为监控软件和编程软件，与转炉本体、余热锅炉等自动化系统进行联网通讯，组成以太网光纤环网，实现PLC与上位机之间的信号的传输、报警和数据采集等。根据干法除尘设备分散的特点，PLC按设备分布区域划分为主站和从站，从站为主PLC的远程扩展单元，主站放置在干法除尘电磁站内，控制蒸发冷却器及相应的排灰等的蒸发冷却器从站放置在主控楼的PLC室内，采用SIMATIC S7－300PLC系统，通过光缆与主站进行通讯，其它分站通过IM460-0和IM461-0接口模块与主站进行通讯。论文参考，改进。其中蒸发冷却器的旁通在PLC室的从站上，备用细灰运输系统、备用风机、4#静电除尘器、4#风机切换站系统在干法除尘公用PLC上，公用PLC亦分为主站和从站，均放置在干法除尘电磁站内，其中煤气冷却器部分的从站采用SIMATIC S7－300PLC系统，通过PROFIBUS电缆与主站通讯，其余两个从站通过IM460-0和IM461-0接口模块与主站进行通讯。另外三座转炉公用的斗式提升机和刮板输送机的控制在1#炉干法除尘PLC上，因此在进行1#炉干法除尘PLC维护时注意，只有在确认另外两个炉子都没有使用的情况下，才能对其PLC进行断电等操作。
3.2蒸发冷却器的喷水控制
首先应进入吹炼的准备阶段（加铁水或二次吹炼信号），在画面上反映为第三阶段（PHASE3）在第三阶段的基础上氧阀打开，开始吹炼，进入第四阶段（PHASE4）。氧阀打开后，蒸汽阀立即打开。论文参考，改进。同时因为炉内的碳氧反应，烟道气温度开始上升，当EC入口高于300度时，水阀打开，开始对烟道气喷水进行降温，此时调节阀的开度保持在默认值（开度50％，可调）。15秒后，水量调节控制器打开，再过5秒后，温度控制器（PID调节块）被激活为自动模式。吹氧结束后，一旦EC的入口温度低于预设值（默认为250度，可调），水阀关闭，温度控制器回到手动模式，水量调节控制器关闭。水阀关闭20秒并且停止吹氧120秒后，蒸汽阀关闭（为了保证系统中剩余的水被完全雾化）。进入第四阶段后（PHASE4），过90秒，自动进入第五阶段（PHASE5）：吹氧。在氧气阀关闭以后，系统认为一个冶炼周期结束，自动进入第六阶段（PHASE6）：吹氧结束。该阶段自我保持100秒后回到第一阶段（PHASE1）：停止冶炼。等待加铁水信号或二次吹炼信号来到时，再次进入第三阶段，重新开始一个循环。
3.3转炉的烟气流量控制
为了适应炼钢工艺，将炼钢过程分为不吹氧、预热、开始吹氧、吹氧、吹氧结束、炉口清理等六个阶段，分别设定各阶段由轴流风机的变频器控制的烟气流量，根据该设定值和炉口压力来实现转炉烟气流量的控制。
将吹氧量与炉口压力控制器的输出信号相乘所得到的值，加到各阶段烟气流量设定的串级比例控制器上。论文参考，改进。如果吹氧速度发生变化，这种比例控制能够通过炉口压力控制器的输出信号，确保烟气的流速在相同的比例上立即得到适应。
炉况的变化以及炉气温度等所导致的余热锅炉中的压力变化通过压力控制器对吹氧速度和烟气流量之间的比例关系加以修正来进行补偿。测量的烟气流量根据标准的条件进行压力和温度校正。此外，将喷入蒸发冷却器的水蒸汽含量从校正后的烟气流量中扣除，使得受控变量能够代表标准条件下干态的烟气流量。
烟气流量控制器的输出信号经过变频器控制轴流风机的转速。
3.4 切换站的压差控制和钟形阀的位置控制
在炼钢过程中，烟气放散或回收是由CO的浓度条件来触发切换的，通过切换站的两个分别通往煤气柜和烟囱的钟形阀的开启来实现控制。论文参考，改进。
在放散转回收之前，首先通过烟囱钟形阀对风机下游的压力进行憋压，直到高于煤气柜一定的压力才能进行回收操作;当回收切换至放散时，也必须保持一个小的正压，以防止煤气从煤气柜倒流，因此针对这两种不同的切换方式，在程序中也必须由具有两个不同设定值的差压控制回路来控制切换过程，该控制器的输出信号控制烟囱钟形阀的开度调节，使煤气柜钟形阀前后的压差达到相应的设定值，从而保证煤气在正常切换或紧急快速切换过程中均能实现无压力扰动切换。LT系统的烟气切换所需时间仅为8秒，如在作业过程中发生事故，烟气流可在3秒内被迅速地从通往煤气柜切换到通往火炬的通道里。论文参考，改进。
3.5 原控制系统与备用系统的切换
蒸发冷却器系统当水切断阀或切断阀出现故障时，可以切换到旁通，通过点击蒸发冷却器画面上的主管/旁通按钮来实现，旁通管路上有水流量计，切换以后则旁通的水流量参与喷水流量调节。
当三座转炉公用的斗式提升机和刮板输送机出现故障时，可以切换到备用细灰运输，通过切换到备用细灰运输画面启动设备来实现。
静电除尘器系统出现故障时，可以切换到4#静电除尘器，通过在每个炉子的4#静电除尘器画面上点击选择/放弃4#静电除尘器按钮来实现。只能有一个炉子选择，某一个炉子选择时，其它两个炉子必须放弃选择才能正常使用。
风机系统出现故障时，可以切换到备用风机系统，通过在每个炉子的备用风机画面上点击使用/不使用备用风机来实现。也可以切换到4#风机切换站系统，通过在每个炉子的4#风机画面上点击选择/放弃4#风机来实现，同样只能有一个炉子选择，某一个炉子选择时，其它两个炉子必须放弃选择才能正常使用。切换到4#风机切换站系统后，则煤气回收通过4#切换站来实现。
4 抗干扰功能的设计与实现
由于供电系统中有大量高次谐波存在，严重威胁控制系统的正常运行和通讯网络的实现、安全、稳定、畅通.为此设计中根据各种干扰源的情况，采取了以下抗干扰功能.
4．1 接地措施
计算机系统单独接地，接地电阻小于1.0欧姆，与电气接地分开，以防形成接地环在接地线上产生接地电流引起PLC误动作。
4．2 模拟量输入信号滤波
对系统模拟量输入信号在进入PLC模拟量通道以前，先经过信号隔离器消除通道中的串模干扰，提高了通道的信躁比。
4．3 模拟量通道屏蔽
模拟量信号的输入导线采用有内外屏蔽线的多芯双绞线电缆，在桥架中分开敷设，单端接地,有效地衰减了高频干扰,降低了辐射干扰和电磁偶合干扰，保证了有用信号正常传输.
4．4 通讯电缆设置
采用光缆通讯，防止对设备进行干扰，保证了系统的稳定性。
4．5设备安装部置
PLC柜与动力柜分别安装在不同的地点,PLC柜安装在操作室,动力柜安装在电气室,这样有效地减少了强电磁干扰.
5结束语
系统投运至今运行可靠，抗干扰技术的合理应用，保证了PLC设备和通讯网络在恶劣环境下的安全运行，特别是控制系统改进后，提高了系统的自动化水平，为炼钢赢得了宝贵的时间，同时也为设计和维护人员积累了宝贵的经验。
参考文献：
（1）潘新民、王燕芳微型计算机控制技术人民邮电出版社1999年
（2）皮壮行等可编程控制器系统设计与应用实例机械工业出版社2003年
关键词：自动化生产线；教学方法；电机与电气控制；PLC；课程设计
中图分类号：G712文献标识码：B文章编号：1006-5962（2013）02-0027-02
高职机电一体化专业课程设置的培养目标是：面向工业企业生产现场，电气控制系统制造公司、机电设备制造公司、机电设备、电气设备、工控设备制造公司或公司、科技开发公司，培养适应社会需要，全面发展，适应本专业相对应职业岗位的高等技术应用性专门人才，主要岗位群定位是自动化设备安装员、自动化设备调试员、中高级维修电工等，本专业有五个主干学科：电气工程、电子工程、机械工程、计算机科学与技术、控制科学与工程，都是为了岗位需要设置的专业知识。其中《自动化生产线安装与调试》作为一门核心专业课在第四学期进行了贯穿和综合。
1自动化生产线的课程设置
机电一体化专业人才培养能力有：识图绘图能力、机电安装调试维修能力、电控系统调试检修能力、自动线调试维护能力、机电设备管理能力及机电产品营销能力等。《自动化生产线安装与调试》前序课程有PLC技术、传感器技术、电机与控制，后序课程有机床维修等。在我们所要实现的教学目标中知识目标涉及到：机械手工作原理、握机械手控制原理、机械手气动原理、熟悉安全操作规程；能力目标有：对已安装的机械手机械部件进行测量；对机械手的气路进行基本调试；根据故障现象判断故障部位；检查分析、找到故障点并分析解决故障；遵守安全操作规程；素质目标有严谨的职业态度、规范的操作习惯、创新精神、团结协作精神、自主学习精神及沟通能力。
此核心课程以项目驱动教学开展课程教学，提升学生的职业能力，以具体自动化生产线为载体，融合认知、安装、调试和检测等内容，实现教、学、做、评一体化教学，突出课程的职业性、实践性和开放性。以学生为主体，采取多样化教学方法。以自动化设备改造为工作过程，涉及电路图分析、电气图设计、程序设计、设备组装、设备运行调试、设备检测、设备维护等行动领域，设置六个学习情境：零配件拆装、传感器检测、气路检测、异步电机检测、步进电机检测、整体检测调试，分成20个任务。
项目一：供料站的安装，有机械拆装、气路拆装、电器拆装三个任务；项目二：加工站的安装，设计任务有加工站组装、光电传感器检测、限位传感器检测三个任务；项目三：装配站的安装，设计任务有装配站组装、电磁阀检测、气缸检测三个任务；项目四 ：分拣站的安装，设计任务有分拣站组装、传送带的检测、异步电机的检测、变频器的检测四个任务；项目五：输送站的安装，设计任务有输送站组装、光纤传感器检测、机械手检测、步进电机的检测、溜板检测四个任务；项目六：整体运行调试，有PLC控制网络构建、程序编写、综合调试三个任务。
2自动化生产线的教学方法与评价设计
2.1教学方法。
（1）讲授法：讲解项目任务，传授项目任务相关的知识点，针对学生实施过程中出现的不足进行知识点的说明。
（2）现场教学法：在符合生产要求的工作环境中进行操作技能和维修应用能力实践，提高职业氛围，在工作过程中提升学生的职业道德、职业素养和岗位适应能力。
（3）任务驱动法：将教学过程融入项目任务中，让学生自主讨论分析实施，学生在工作过程中得到知识。
（4）小组讨论法：学生每六～八人为一个小组，小组讨论分析，讨论解决，分工协作完成项目任务。
六步教学实施：明确任务、讨论分析、制定方案、检测故障、检验效果、总结分析。老师交代目标，注意观察和记录小组对现象分析情况，解答学生提出的问题，对跟主题分析偏离太远的小组予以引导，让学生自行摸索，在后期对学生可能会引起事故或损坏设备和工具的异常操作给予纠正，最后老师组织小组进行故障排除工作汇报，互评，并对每组进行考核评价，再引导学生自行总结。
2.2评价设计。
课程采用过程考核与期终考核相结合、企业考核与校内项目考核相结合、教师考核与学生考核相结合的多元化考核方式，利于理论联系实际，有利于学生的学习创新和思考，更督促他们到实际中去发现和改进，去寻找合适自己的项目和课题。
课程考核为：校内项目，企业，综合实训三大类。当堂课的考核有：教师考核、小组互评、小组自评；教师考核内容为五项：任务分析情况，实施方案制定，任务完成质量、分工协作精神、故障检测手段、安全操作规范、小组总结。
和很多专业课一样，多种教学方法和全面的评价方案，有效保证了教学效果。
3相关课教学
3.1电机与电气控制的教学。
本课程以发电机为主题，以工作任务为导向，以工厂实用型电气控制系统设计、安装、调试与维护情景教学为主线贯穿全课程，用实物进行直观性教学，使学生感性认识强，理性认识够。
典型的教学任务有三相异步电动机全压启动、三相异步电动机长动控制、三相异步电动机正反转控制、三相异步电动机延时启动控制（或三相异步电动机Y-降压启动）、机械手控制等。
课程特色是学生充分利用所学知识、网络资源、闲瑕时间作为期三个月的“继电控制课程设计”。任务书要求能够根据功能要求选择个元器件的类型及其型号；了解个元器件的工作原理和使用方法；把各元器件连接起来实现本课程设计的要求。设计内容和要求：两台电动机都存在重载启动的可能，任何一级传送带停止工作时，其他传送带都必须停止工作，控制线路有必要的保护环节，有故障报警装置。课程设计书要有课题介绍、题目、摘要、总体方案设计、设计目的、控制要求、设计要求、 硬件选型、主电路原理图的设计、 控制电路原理图的设计、重载保护电路设计、欠压保护电路设计、总结。
3.2PLC教学。
PLC是可编程序逻辑控制器（Programmable Logic Controller）的简称，早期是一种开关逻辑控制装置，随着计算机技术和通信技术的发展，其控制核心采用微处理器，功能有了极大扩展，除了最广泛的取代传统的继电器-接触器控制的开关量逻辑控制外，还有过程控制，数据处理，通信联网与显示打印，PLC接口采用光电隔离，实现了PLC的内部电路与外部电路的电气隔离，减小了电磁干扰。
PLC有5种编程语言：
（1）顺序功能图（SFC）。
顺序功能图常用来编制顺序控制类程序，包含步、动作、转换三个要素。顺序功能编程法是将一个复杂的控制过程分解为小的工作状态，这些状态按顺序连接组合成整体的控制程序。
（2）梯形图（LD）。
梯形图沿袭了继电器控制电路的形式，是在常用的继电器、接触器逻辑控制基础上简化了符号演变而来的，形象、直观、实用，电气技术人员容易接受，要求用带CRT屏幕显示的图形编程器才能输入图形符号，是目前用得最多的一种PLC编程语言。
（3）功能块图（FBD）。
功能图编程语言是用逻辑功能符号组成的功能块来表达命令的图形语言，与数字电路中的逻辑图一样，极易表现条件与结果之间的逻辑功能。
（4）指令表（IL）。
采用经济便携的编程器将程序输入到可编程控制器就用指令表，使用的指令语句类似微机中的汇编语言。指令表程序较难阅读，其中的逻辑关系很难一眼看出，所以在设计时一般使用梯形图语言。如果使用手持式编程器，必须将梯形图转换成指令表后再写入PLC，在用户程序存储器中，指令按步序号顺序排列。
（5）结构文本（ST）是文字语言。
编程语言的学习是PLC教学的一项重要内容，中间加以不同的应用实例：顺序控制电路、常闭触点输入信号的处理，使用多个定时器接力定时的时序控制电路、三相异步电动机正反转控制电路、钻床刀架运动控制系统的设计，LED数码管显示设计，还经常根据继电器电路图设计梯形图。
增加的学习情境还常有如下任务：洗手间的冲水清洗控制、进库物品的统计、竞赛抢答器装置设计、彩灯或喷泉PLC控制；寻找数组最大值并求和运算、电热水炉温度控制等。
3.3单片机。
单片微型计算机就是将CPU、RAM、ROM、定时/计数器和多种接口都集成到一块集成电路芯片上的微型计算机。用于示波器、报警系统、移动电话、彩电等日常方面，在智能仪器仪表、工业控制、家用电器、计算机网络和通信领域、医用设备领域、工商，金融，科研、教育，国防航空航天等领域也都有广泛应用。
数据大都在单片机内部传送，运行速度快，抗干扰能力强，可靠性高，微型单片化集成了如看门狗、AD/DA等更多的其它资源。教学内容以80C51为核心讲授单片机的的引脚、存储器组织结构、典型语句，以实例应用为线索：单灯受控闪烁、P1口外接8只LED发光二极管模拟彩灯、单片机做加、减、乘、除运算等项目。各子任务都作硬件电路及工作原理分析、主程序流程图设计、源程序的编辑、编译、下载、单片机的I/O接口分配及连接。
教学采用ISP-4单片机实验开发板，可以完成大量的单片机学习、开发实验，对学习单片机有极大的帮助。该板采用在线可编程的AT89S51单片机，有程序下载功能，可将编辑、编译、调试好的单片机代码下载到AT89S51单片机中。
3.4变频器技术及应用。
变频技术让学生熟练掌握各种电力电子器件的工作原理、主要参数、驱动电路与保护技术；掌握交-直-交变频器、交-交变频器、谐振型变频的工作原理和应用范围；掌握脉宽调制控制、矢量控制和直接转矩控制等先进技术；了解变频器与感应电动机组成变频调速系统、变频器与双馈电机组成调速系统、变频器与同步电动机组成变频调速系统，掌握电力电子电机系统的组成、工作原理、控制方法、运行特性等，是强电应用和现代技术推广的有力体现。
3.5传感器与自动检测技术。
传感器技术代替人的感观，在各种环境下应用，检测技术是一套有效的反应体系，包括信息的获得、测量方法、信号的变换、处理和显示、误差的分析以及干扰的抑制、可靠性问题等。因此掌握常用传感器的工作原理、结构、性能，并能正确选用，了解传感器的基本概念和自动检测系统的组成，对常用检测系统有相应的分析与维护能力。对工业生产过程中主要工艺参数的测量能提出合理的检测方案，能正确选用传感器及测量转换电路组成实用检测系统的初步能力。
教学过程进行小论文制作，让学生提高计算机应用水平，使学生从文字处理水平提高到办公处理水平。对分节、目录、文献标识作严格要求。题目如数字显示电子称、基于霍尔传感器的转速表、单片机电子秤研究、光纤测温仪、烟雾报警器、小车寻迹设计、电熨斗自动恒温系统、电涡流探伤、电感测厚仪等。
4毕业论文指导分析
毕业论文专业联系实际，通常小型自动化系统以单片机为主，大型自动化生产线以PLC为主，系统运行动力离不开电机，观察离不开传感器，调速可用变频器，综合所学，学生的论文涉及广泛，有效教学可对应从如下方面侧重指导。
4.1立意选题。
根据实际和研究方向做好侧重和体现，如“触摸屏控制的碱液配置系统”和“两种液体混合装置的PLC控制系统”的系统性和方向性，“车库自动门的PLC自动控制”和“测速雷达信号处理系统”的检测指标要求等。
4.2材料整合。
在任务要求明确的基础上，首先确定相关技术指标，对应查找并列出论文结构，一份毕业论文至少含有三到五门课的内容，对应于研究方向进行相应编排和取舍。
4.3技术处理。
所搜集图片的背景往往有水印，要去掉，图片按要求进行不同方向的剪切。图表里的文字应是五号或小五，注意表格标题要单独标出等等格式要求。流程图、梯形图的设计与表现。
多种教学方法和理论联系实际教出具有学习能力和创新能力的学生，系统的学习与应用创造练就出具有竞争力的学生，专业课的有效教学和毕业论文的顺利设计将显示本专业沉甸甸的含金量。
参考文献
[1]吕景全.《自动化生产线安装与调试》，中国铁道出版社，2010年7月
[2]马玉春.《电机与电气控制》，北京交通大学出版社，2011年1月
[3]李建新.《可编程控制器原理及应用》，机械工业出版社，2012年9月
关键词：电气自动化技术 应用电力系统 发展前景
中图分类号： TM712 文献标识码： A 文章编号：
一．引言
我国对电气自动化技术的研究与发展始于上世纪50年代，它是一门综合性较强的技术学科，也是生产现代化的一种标志，近些年，计算机技术、通信技术、电子技术及嵌入式技术迅猛发展，也促进了电气自动化技术在各行各业的应用取得了很大的进展。也引发了工程领域的一场技术革命。电气自动化让各个行业都走进了现代的、先进的生产方式与管理领域，走入了自动化发展阶段。电力系统的发展使对电力的生产、传输及计量等提出了更高的要求，因此，将自动化技术应用于电力系统是行业发展的必要，自动化技术也是电力行业的发展中发挥出越来越重要的作用。
二．自动化发展趋势。
自动控制技术正趋向于智能化、最优化、协调化、适应化、区域化发展。在设计分析上日益要求面对多机系统模型来处理问题。在理论工具上越来越多地借助于现代控制理论。在控制手段上日益增多了微机、电力电子器件和远程通信的应用，保证了控制操作的高可靠性。在研究人员的构成上益需要多“兵种”的联合作战。
自动化的发展则趋向于：
（1）. 由开环监测向闭环控制发展，例如从系统功率总加到AGC(自动发电控制)；
（2）. 由高电压等级向低电压扩展，例如从EMS(能量管理系统)到DMS(配电管理系统)；
（3）. 由单个元件向部分区域及全系统发展，例如SCADA(监测控制与数据采集)的发展和区域稳定控制的发展；
（4）. 由单一功能向多功能、一体化发展，例如变电站综合自动化的发展；
（5）. 装置性能向数字化、快速化、灵活化发展，例如继电保护技术的演变；
（6）. 追求的目标向最优化、协调化、智能化发展，例如励磁控制、潮流控制；
（7）. 由以提高运行的安全、经济、效率为完成向管理、服务的自动化扩展，例如管理信息系统在电力系统中的应用。
三．机电自动化中电气自动化技术应用方向。
1. 电力系统自动化实时仿真系统的应用。
该仿真系统在可提供大量实验数据的前提下，还可多种电力系统的暂态及稳态实验同步进行，还能用以协助科研人员测试新装置，且多种控制装置都能与其构成闭环系统，从而为灵活输电系统及研究智能保护的控制策略提供了一流的实验条件。电力系统数字模拟实时仿真系统的引进，方便了对电力系统负荷动态特性监测、电力系统实时仿真建模等方面进行深入研究，从而建成具备混合实时仿真环境的实验室。
2. 综合自动化技术与智能保护的应用。
目前，国内的综合自动化领域的研究已达到国际先进水平，智能自动化保护技术领域的研究相对处于国际领先水平，研制的分层式综合自动化装置能够适用于各种电压等级电站。将国内外最新的人工智能、网络通信、微机新技术、自适应理论、综合自动控制理论等应用于电气自动化保护装置中，对电力系统自动化保护的新原理进行了研究，可以大大提高电力系统的安全水平，使得新型保护装置具有智能控制的特点。
3. 电力系统中人工智能的应用。
电力系统及其元件的故障诊断、运行分析、规划设计等方面将模糊逻辑、专家系统以及进化理论应用到实际研究，并且结合电力工业发展的需要，开展了电力系统智能控制理论与应用的研究，同时也开展了在上述实用软件研究的基础上以提高电力系统运行与控制的智能化水平。
4. 电力系统配电网自动化技术。
该技术采用的模型为最新国际标准公共信息模型，输电网的理论算法采用与配网实际与高级应用软件相结合，负荷预测时配合应用人工智能灰色神经元算法进行，最后进行潮流计算时采用配网递归虚拟流算法。电力系统配电网自动化技术取得了重大技术突破，主要表现在信息配网一体化、高级应用软件、配网模型、中低压网络数字方面，最终，解决了载波正在配电网上应用的路由、衰耗等技术难题，正是因为采用数字信号处理技术，才得以提高了载波接收灵敏度。
四．电气自动化在办公自动化中的应用。
1. 办公系统需要实现自动化。
办公系统主要应用于企事业单位的管理系统等方面，构建企业自动化管理系统需要很多技术的支持，例如计算机技术，通信技术及自动化技术。自动化办公系统是提高工作效率与管理效率的有效方法，因此，实施办公自动化信息战略是企事业实现现代化办公的需求与趋势。企业的办公系统实现自动化可以基于软件来实现，也可基于硬件与软件相结合的方法来实现，但是要注意到系统的开放性，可扩充性及升级的简易性。现行的办公系统还要具有良好的兼容性，这样可以有效的节约系统的资源，还可以节约成本，在实际的办公自动系统中已经有了很多成功的案例。
2. 办公自动化的技术平台。
当前，有代表性的三种主流的办公自动化技术主要有三种，既LotusDomino/Notes平台上办公自动化系统，它也是最早的办公自动化应用系统；基于Microsoft平台的办公自动化系统模式，主要采用WinNT/2000操作系统，以ASP为开发语言提供内容存储；还有就是基于基于Jsp/Java平台的办公系统，其实现原理与上一种技术基本是一样的，只在是使用的开发语言上略有不同，且其在系统的维护上费用较高。这三种技术平台在设计与实施办公自动化系统上有不同的应用领域，也是推动办公系统自动化进程的主要技术。现在已经演变出更多的技术来实现办公自动化。
3. 办公自动化系统的核心功能的实现。
办公自动化系统的核心功能主要是公文的收文、批阅、流转与存档等。但在对公文处理一岙会涉及到公文的流转，其过程实现是较为复杂的，在开发的过程中也会受到很多方面的制约。其中有公文的查阅权限调协，公文的、修改、删除等操作，都要在办公自动化系统中实现，其中的关键技术主要有数字签名技术、传输加密技术以及审批身份验证技术等。办公自动化系统核心功能的划分与实现要与客户的需求分析为依据，其主要原则则是要达到理念优先、技术先进、功能齐全、性能优良、价格合理。这些也是办公自动化系统发前的前景与方向。
五．电气自动化在汽车性能设计上的应用。
近些年，我国的经济取得了很大的发展，但是伴随着汽车数量的增加与路况复杂程度的不断提高，驾驶的难度也越来越高，并且开始逐渐融入人类的能力范畴。当前，汽车驾驶自动化的实现主要借助于计算机技术及控制技术来实现。现在，汽车的竞争已经进入了白热化的状态，汽车生产厂家都下大力气在汽车性能的提升上，其中自动化就是它发展的一个重要方向。驾驶者可以在计算机的协助下将驾驶工作逐渐转移到用自动化技术来实现，通过厂商的大力发展，自动化技术在提升道路利用率，降低车辆的制造成本及燃油消耗方面都取得了进展与突破，收获了可观的经济效益。
六．发展前景。
1. 电气自动化工程系统的统一化。统一电气自动化工程系统对电气自动化产品的设计、测试、开机、维护都有重要意义。能够把开发系统从运行系统中独立出来，这对电气自动化工程控制系统来说，是跨越性的一步，能够将系统通用化。系统的网络应该保证现场的设施、监管体系、企业工程的管理数据保持共通。
2. 电气自动化工程控制系统的市场化。产品想长久的发展，就要深化制造部门的体制改革，还要关注市场化的影响，以便保证产品能够满足市场的需要。同时，企业不仅要在技术的开发上投入，还要使零件的配套生产市场化、专业化。产业市场化是产业发展的必然趋势，这对提升资源配置效率有着显著的促进作用。
3. 电气自动化控制系统的标准化接口。采用微软公司的标准化技术后，工程的成本大大降低了，成功地实现了数据资源的共享。考虑到自动化系统策划方案的重要，当企业进行系统连接时，必须采用微软操作系统，那么这种情况下办公室使用的就是 IP 系统，管理系统和自动化控制之间联系的建立就是通过 PC 系统。程序标准化接口使厂家之间的数据交换有了保证，解决了通讯产生的难题。
4. 电气自动化工程的生产将更加的安全。安全防范技术的集成化是电气自动化工程控制系统的一个发展方向，重点就是保证系统的安全。在非安全状态下，用户要如何选择才能实现安全。在分析我国市场的发展特性后，我们应该从最高安全级别开始，逐渐延伸到安全级别低的领域，硬件设备与软件设备，公共设施层与网络层，实现对此系统的安全设计的全面研究。
5. 电气自动化工程控制系统的创新技术。在我国电气自动化发展计划的指导之下，随着市场化的环境，不断提升电气自动化工程控制系统的创新能力。并且企业不断吸收创新技术以提升自身的创新能力，而科研的投入，为电气自动化的创新提供了更加广阔的空间，加强政策上的扶持，健全、完善机制对创新都是非常有利的。目前我国企业主要生产一些中低档次的产品，产品主要服务于中小型的项目，企业应该打开自主创新的新局面，转换经济增长模式，逐渐提升创新能力。
电气自动化可以与地球数字化互相结合。此设想包含了自动化的创新经验，可以把大量的相关数据整体为坐标，最终成为一个电气自动化数字地球。将信息全部放入计算机中，与网络结合，不管人们在什么地方，根据地球地理坐标，便能知道任何地方的数据信息。还可以加强企业与相关院校之间的合作。鼓励企业到此专业的学校中建立车间，进行技术生产等，建立学习形生产培训基地。还可以走入企业进行教学。将实践能力和理论学习结合在一起。此外，还要与现代网络联系起来，积极利用已有的科学技术。加强专业培训，提供研究人员水平等。
七．结束语
电气自动化技术我国有几十年的发展历程，其中经过了多次变革与专业的调整，但是由于其应用范围广泛，在社会的各种生产层面都会有所应用，与其他科学技术相结合，也对推动了社会生产力的发展，促进了各个行业的发展。电气自动化技术与其他科学技术的结合与渗透革新了传统的方法与理念，必将为我国经济发展起到了重要的作用。
参考文献：
[1] 范海蛟. 关于机电自动化实际应用的分析 [期刊论文] 《北京电力高等专科学校学报(社会科学版)》 -2012年8期.
[2] 孙永和Sun Yonghe. 楼宇自动化技术在医院机电设备管理中的应用 [期刊论文] 《中国医院管理》 -2005年5期.
[3] 姜新星 姜浩． 电气自动化技术在煤炭工业中的应用 [期刊论文] 《机电信息》 -2012年21期.
[4] 房付玉. 电气自动化技术在煤矿生产中的应用 [期刊论文] 《产业与科技论坛》 -2011年23期.
[5] 范翔. 试论机电自动化技术及其发展 [期刊论文] 《科技创新与应用》 -2012年10期.
[6] 董玉泉. 试论机电自动化技术及其发展. [期刊论文] 《科技创业家》 -2013年3期
论文摘要：发电侧AVC子站通过远动专线接收内蒙省调AVC主站下发的电厂侧220KV母线指令。中控单元在充分考虑各种约束条件后，计算出对应的控制脉冲宽度，以通讯方式下发至AVC执行终端，由执行终端输出增减磁信号给励磁系统（或输出至DCS），调节机组无功功率，发电机无功出力与机端电压受其励磁电流的影响，当励磁电流发生改变时，发电机的无功出力与机端电压也随之增减，并通过机端变压器进一步影响到母线电压的高低，励磁电流的增减可通过改变励磁调节器(AVR)给定值实现。
一、
选题背景及其意义
近年来，随着我国电力工业的迅速发展，电网规模的不断扩大，电力系统的安全、经济运行已成为电力生产的重大课题。必须不断采用新技术在保证电力系统安全运行的前提下，提高电能质量、降低网络元件中的电能损耗，从而获得满足安全运行条件下的最大经济性和最好的电能质量。其中电网的自动电压控制及无功优化(简称AVC)就是电力生产中提高电能质量，降低网损的重要手段。国家电力调度中心已经把这一项目列入了“十一五规划”。
自动电压无功调控系统AVC系统将发电厂母线电压的调整由人工监控改为自动调控，具有以下意义：
1.提高稳定水平：网内电厂全部投入装置后，通过合理分配无功，可将系统电压和无功储备保持在较高的水平，从而大大提高电网安全稳定水平和机组运行稳定水平。
2.改善电压质量：电压监督电压合格率得到大幅度提高。
3.消除了人为因素引起误调节的情况，有效降低了运行人员的工作强度。
二、国内无功电压控制现状
国内目前对发电厂无功电压的管理考核方式，主要是由调度中心按照高峰、平谷和低谷等不同时段划分母线电压控制范围，按季度向各发电厂下达曲线指标，发电厂则根据曲线要求，实行人工24小时连续监视盘表，及时调节发电机无功出力，以维持母线电压在合格范围内。这种沿用了多年的就地分散控制管理模式，在当前电网结构日益复杂的形势下逐渐暴露出了一些弊端，存在的主要问题是：
1.事先给定的电压曲线和无功设备运行计划是离线确定的，并不能反映电网的实际情况，按照这种方式进行调节往往带来安全隐患。
2.电网运行人员需要时刻监视系统电压无功情况，并进行人工调整，工作强度大，而且往往会造成电网电压波动大;
3.电厂之间，无功调节对相互母线电压影响大，无功调节矛盾突出。由于各电厂只关注自身母线电压，没有从全局角度协调无功分配，电网无功功率无谓搬运现象突出，经常出现无功环流现象，造成不必要的有功损耗。各厂、站无功电压控制没有进行协调，造成电网运行不经济。
上述问题的存在，既增加机组进相深度，影响机组和电网安全稳定运行，也使网损增加，影响经济性。因此，有必要发展AVC(自动电压控制)系统，从全局对电网无功潮流和发电机组无功功率进行协调控制，实现电厂母线电压和无功功率的自动调控，合理协调电网无功分布，以保证电网安全稳定运行，提高电压质量和减少网损，降低运行人员劳动强度。近几年来国际上几次重大的电网事故如美加大停电，都有无功电压的问题造成电压崩溃，致使电网瘫痪。无功电压自动控制技术越来越引起重视，在华北电网，基于分层分区控制技术的二/三次电压控制技术在某些电厂逐步进入应用，而本论文依据包头第二热电厂现场改造的实际情况，将重点讲述电厂侧无功电压控制方案在包头第二热电厂的应用。
三、课题研究的主要内容：
发电厂侧AVC实施方案
信息来源:http:/1. 自动电压无功调控系统控制方案
在发电侧增设一套电压无功自动调控系统，与调度中心共同组成AVC系统，以主站-子站星型网络方式运行，主站和子站系统之间通过现有数据采集系统及数据通信网互连并完成信息交换。 发电侧AVC子站通过远动专线接收内蒙省调AVC主站下发的电厂侧220KV母线指令。中控单元在充分考虑各种约束条件后，计算出对应的控制脉冲宽度，以通讯方式下发至AVC执行终端，由执行终端输出增减磁信号给励磁系统（或输出至DCS），调节机组无功功率，发电机无功出力与机端电压受其励磁电流的影响，当励磁电流发生改变时，发电机的无功出力与机端电压也随之增减，并通过机端变压器进一步影响到母线电压的高低，励磁电流的增减可通过改变励磁调节器(AVR)给定值实现。所以系统的无功电压控制通过励磁系统来实现。自动电压调控系统AVC是通过改变发电机AVR的给定值来改变机端电压和发电机输出无功的。信息来自:输配电设备网
包头第二热电厂300MW机组自动电压控制(AVC)系统框图
2.合理的设备配置方案
2.1.安全可靠的硬件配置
本工程采用中控单元/执行终端配置方式，共安装两套独立的系统，每套设备配置台中控单元（主/备）和2台AVC执行终端，终端与机组一对一配置。AVC子站中控单元接收内蒙省调AVC主站下达的电厂侧高压母线电压指令，在充分考虑各种约束条件后，计算出对应的控制脉冲宽度，下发至AVC执行终端，执行终端输出增减磁信号给励磁系统，由励磁系统调节机组无功功率。
中控单元有主备功能，主中控单元故障时，可切换至备用中控单元，保证系统正常运行。主中控单元恢复后，自动切回主中控单元控制。
本工程共有中控单元2台，执行终端2台。
2.2.人性化的发电厂AVC子站软件配置方案
2.2.1.包括完整的数据采集、处理、通信和诊断等各种软件，应具有告警、具体故障内容的中文提示及事故记录功能。软件配置满足功能规范的要求，具有良好的实时性和可维护性。
2.2.2软件遵循国际标准，满足开放的要求。
2.1.3.便于用户的二次开发和在线安装、生成、修改新的应用功能。
2.1.4.配备一套完整的、可运行的软件备份。
2.2.5.系统有较强的防计算机病毒、反入侵能力，提供硬件防火墙或其它安全设施的接入能力。
2.2.6.具备较强的数据存储功能，能够长时间存储运行数据、运行事件、系统参数和离线电压设定曲线等数据。
3.对功能模块的要求
3.1计算模块应具有下列功能：
ü
根据高压母线电压调整量目标值计算电厂对应机组发出无功功率目标值。
ü
按照给定的无功分配策略，将总的无功目标值分配给各台机组。
ü
选择需要调整的机组，给出合适的调整指令。
ü
自动识别母线检修，双母线结构一条母线检修，控制母线自动切换至另一条母线。
3.2.运行约束条件：
ü
AVC主站下发的调节信号突变限值；
ü
AVC主站控制无效时间限值；
ü
发电机参与调节的有功功率限值。
ü
发电机在不同的有功出力下对应的无功功率上下限；
ü
发电机的机端电压上下限；
ü
发电机的机端电流上下限；
ü
高压侧母线电压上下限；
ü
AVR自动信号消失；
ü
实时数据波动过于剧烈，超过设定值；
ü
实时数据不刷新；
ü
省调通信中断；
ü
RTU通信故障；
ü
机组有功越闭锁值；
ü
机组无功越闭锁值；
ü
机组机端电压越闭锁值；
ü
机组机端电流越闭锁值；
ü
母线电压越闭锁值。
ü
机端电流耦合校验
AVC子站在满足以上运行约束条件时，装置闭锁输出并发出增减闭锁信号，一旦运行条件正常，增减闭锁信号消失，装置自动恢复正常运行。
3.3AVC子站的控制模式
ü
退出：只能工作在研究方式下。
ü
闭环：AVC主站与子站闭环运行。
ü
开环：AVC子站系统根据本地设定电压运行
3.4防误措施
ü
中控单元计算错误时有保护措施，能可靠保证不误输出。
ü
执行终端掉电时不会误输出。
ü
任一硬件模块或连线损坏，均不会造成设备误输出。
ü
防止输出控制节点粘死措施，当输出节点粘死导致输出控制脉冲过长时，应自动切断控制输出信号保证机组安全。
4.GPS对时接口
子站系统提供RS485串口（RS232口备用），可与厂内卫星定时系统GPS实现精确对时（对时误差不大于1ms）。
5.自动电压无功调控系统调试中注意问题。
自动电压调控系统的各种限制功能必须与发电机励磁系统AVR的各种限制以及和发变组保护很好的配合。根据发电机励磁系各种限制数据以及发电机P-Q曲线、发变组保护定值对自动电压调控系统定值进合理整定，杜绝配合不好带来的不良后果。
试验时，调度及电厂运行加强监视控制点参数，必要时，无条件退出AVC运行，并恢复参数。 调试中注意和发电厂侧进相数据的配合，调整中要保证6KV厂用电系统的稳定运行，如果调整中6KV电压过低，有必要调整发电机电压定值。
在无功调控设备中采取措施防止增磁和减磁出口继电器接点粘连。
四、
研究的难点和重点
（1）
本文着重阐述该系统如何通过合理的硬件配置实现安全可靠运行、如何实现人性化、可视化、智能化的软件系统配置。
（2）
在参数设定中，既要保证电网电压及无功优化问题、又要考虑到本厂汽轮发电机组在调节过程中的安全稳定问题，因此AVR执行终端的无功功率调节死区、脉冲计算斜率、最大脉冲宽度的定值是AVR成功运行的关键因素，也是本文的重点和难点。
（3）自动电压调控系统的各种限制功能必须与发电机励磁系统AVR的各种限制以及和发变组保护很好的配合。根据发电机励磁系各种限制数据以及发电机P-Q曲线、发变组保护定值对自动电压调控系统定值进合理整定，杜绝配合不好带来的不良后果。
五、预期成果
本课题研究成功投入使用后，将发电厂母线电压的调整由人工监控改为自动调控，消除了人为因素引起误调节的情况，有效降低了运行人员的工作强度，保证系统电压低于规定的最大数值，以适应电力设备的绝缘水平和避免变压器过饱和，并向用户提供合理的最高水平电压; 信息来自:tede.cn 大机组无功出力分配必须满足系统稳定的要求，单机无功必须满足P-Q曲线，保证了机组安全运行，尽可能地降低了电网的有功功率损耗，取得较好的经济效益。
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中图分类号：TD989文献标识码：A文章编号：1003-2738（2012）03-0327-01
摘要：煤矿企业生产环节复杂，占用人员多，安全性低，推广自动化尤为必要。翟镇煤矿近年来生产系统装备大幅度提高，调度、通讯、信息、生产系统逐步实现自动化监控，减少了下井人员。
关键词：自动化；改造；煤矿；生产
一、生产调度、通讯综合信息平台建设
翟镇煤矿生产调度、工业电视、通讯综合信息平台包括生产检测、工业电视系统、程控交换机和井下无线通讯、井下人员定位系统。
1.生产检测及工业电视系统。
矿调度指挥中心设有KJ70生产监测系统主机，调度台正前方设有监测系统的大屏显示器，井下各地点设有监控分站和开停传感器，通过大屏显示器随时显示实时生产情况。工业电视由井上指挥中心16部监视器和井下16部摄像仪组成，通过光缆传输视频信号，在重要岗位安装生产检测传感器和摄像仪24小时监测监控，利用程控电话或无线通讯进行调度安排。
2.程控交换机及井下无线通讯系统。
矿调度指挥中心设有第六代新型数字交换机，触摸屏显示，具有会议、急呼、录音查询等功能。调度指挥中心四部直通电话与井下电话联系，各要害生产场所及岗位均设防爆电话，确保井下各地点能够及时将出现的事故反映到调度指挥中心，调度指挥中心将指令下达到各采区、地点，将事故控制在最小范围。
井下无线通讯系统在井下设有一个基站控制器和26个基站发射器，通过光缆与井上无线通讯主机连接，无线通讯主机与地面程控交换机联网，实现井上下直接通话，无需转接。全矿无线通讯信号覆盖井下90%范围，满足井下通讯要求。
3.人员定位系统。
人员定位系统主机设在调度指挥中心。井下在各采区大巷和各工作岗位、采掘工作面安设分站天线，下井人员随身携带人员定位收发机，人员通过时分站天线自动记录收发机的信号，传送到主机和终端实现人员定位的目的，随时查看人员在井下的位置。当井下发生紧急情况时，指挥中心值班调度员下达撤离命令，向井下收发机发出报警命令，收发机收到报警命令后，提示人员沿避灾路线撤离。井下出现紧急情况时人员按求助按钮向调度指挥中心发出求救信号，值班调度员及时调度人员前往救援。
通过生产调度、工业电视、通讯综合信息平台可有效掌握井下生产情况，实现高效调度，矿井一旦发生事故，及时掌握事故时间、地点、类型、人员伤亡等情况，便于值班调度员在第一时间发出撤离人员或救助等指令，将事故损失降到最低程度。
二、安全生产综合管理三维可视化信息系统
电子信息技术的飞速发展推动了矿井生产信息化进程，但其矿井生产信息主要以表格与平面图形信息，在三维可视化方面并没有完全实现，建立安全生产综合管理三维可视化信息系统，建成三维数字化矿山，把安全监测监控数据与井巷工程平面图结合起来，可直观了解安全监测地点及其监测结果。主要功能是在常规CAD软件功能基础上增加图例库、线型库及元件库，具有智能制图功能，该系统通过三维立体图将工程、生产、安全、地质等多方面信息直观综合地反映出来，在一个视图上较全面地了解矿井安全与生产状态，为安全生产管理、调度指挥、抢险救灾提供综合信息支持。
三、井下运输大巷控制网络综合信息平台建设
针对原信集闭dos系统易出现调度错误的实际情况，对信集闭系统进行升级改造，通过大巷运输测速传感器，监测大巷电机车运输速度，实现与信集闭控制相结合，保证大巷运输不超速；把大巷架线停送电装置与信集闭结合起来，实现远距离控制。针对信集闭、泄漏通讯系统调度指挥机车运行不直观情况，安装视频监控系统，井下运输现状直观的传输到地面。
大巷运输监控实现了信集闭、视频监控、泄漏通迅相结合的控制方式，通过视觉、听觉、感觉相结合，提高了大巷运输控制监控效果及大巷运输效率。
四、生产系统设备自动化控制改造
翟镇煤矿建成了井上下设备视频监视、集中控制于一体的生产系统设备监控系统，通过光缆的反馈信号实现对设备的远程控制，把原煤生产系统、压风系统、高压供电系统、井下排水系统、采区运输系统等系统的运行状况显现出来，在地面通过工控主机对现场设备进行远距离集中控制。当设备出现异常情况时，集控室人员通过语音报警或显示器判断故障，迅速采取措施，实现了现场无人值守、减员提效。
1.原煤运输自动化控制系统。
实施原煤运输系统自动化改造，在地面可直观监视地面胶带运输机、井下采区胶带运输机和给煤机运行情况，通过监控电脑指令进行单台启停或连锁启停。连锁启车时设备按逆煤流顺序自动启动，连锁停车时胶带按顺煤流顺序停车，降低岗位人员操作不安全因素，减少人员投入，充分发挥了机控的功能。
2.高压供电自动化控制系统。
翟镇煤矿原配电系统采用电磁式继电保护，手动分合闸送电，准确率低，无功补偿采用电容补偿，功率因数低。对其进行自动化控制改造，将高低压配电设备运行状态进行总体监控，采用永磁式真空断路器，二次系统采用以CSR系列微机保护测控装置为主的综合自动化系统，改造后实现井下供配电系统电气监测、信号监视、开关分合控制操作、定值设定等，实现变电所无人值守。
3.排水自动化控制系统。
排水系统进行自动化改造，地面值班人员可直观监视井下泵房内排水泵运行情况，通过监控电脑指令进行单台启停或按程序启停各台排水泵。当设置为自动开泵时，根据水位控制原则，自动实现水泵的轮换运行，延长了水泵寿命，监控装置根据水仓水位及电网负荷信息，以“移峰填谷”原则确定开停水泵时间，泵房实现无人值守。
4.压风自动化控制系统。
压风机房使用的单螺杆压风机，在集控室上位机可显示压风机压风量、出口压力、温度，电机电流及电压等参数，根据需要随时修改参数，可设定使用气压情况自动开停，高效节能，可靠性高，实现无人值守。
5.采区运输自动化控制系统。
采区运输系统由胶带机和给煤机组成，均采用就地控制，安设岗位多，控制难度大，电费浪费，设备损耗大。按照“井上集中监控为主，井下多点监测为辅”原则，在采区皮带机头安装可编程控制器，采集实时数据上传到调度控制中心，地面工作人员远程控制，可实时掌握各皮带和给煤机的运行状况，实现无人值守，避免了由于人为操作造成的失误，实现自动化控制。
五、应用效果
1.可在地面实时获取系统各种运行参数，实现设备动态管理，为安全生产、调度指挥、抢险救灾提供综合信息支持。
2.矿井自动化改造后，固定岗位实现了无人值守，运输系统取消了岗位工，减少下井人员68人，达到了减人提效的目的。
参考文献：
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[2]单文飞；煤矿斜巷运输安全设施的技术改造探讨[J]；现代商贸工业；2008年12期。
【摘要】
本文以一个信息化改造项目为例讨论了实时系统与信息系统的集成。我曾参加了一个中等规模的现代化生产企业的数字化改造项目，该企业拥有4座自动化连续式工作的窑炉，以及8座自动化间隙式工作的窑炉以及多台半自动的中大型辅助机器。该企业希望能将这些设备实现数字化，并且重点要建立起一个中央监控室，能实现对设备的运行状态参数的监督和记录两大任务，前者用于防止意外事故，后者可用于向该企业的决策人员和技术开发部门提供信息。
通过我们的开发组与该企业相关人员一起努力，分四个步骤共同完成了这一工作。第一步是实现设备状态参数的数字化输出；第二步是建立中央监控室的监督和记录功能；第三步健全监控室的控制功能及相应信号的输出；第四步则是实现生产设备自动化控制的数字信号接入功能。
我在其中的主要工作有三个方面：
（1）作为公司开发组和企业间联络的桥梁；
（2）负责确定该项目中各部分之间的分工，在发生冲突或出现问题时提出相应的具体解决办法；
（3）帮助解决与协调在工作过程中出现的各种困难。
【正文】
现代化企业发展生产与提高效率的根本途径之一是加速信息化的进程。在所从事的专业生产领域中，我参与开发项目的这家企业可以认为已经具有相当程度的现代化的基础了，比如它已拥有4条自动化连续式工作的窑炉、8座自动化间隙式工作的窑炉和多台半自动的中大型辅助机器。但是这些设备的自动化控制在改造前还主要依靠模拟量控制，也不具备信息与数据的记录、汇总与分析功能。该企业一方面出于对今后发展的需要，希望记录下这些设备在工作过程中连续的状态参数的变化情况，有运行的日志与历史记录，以提供给其技术开发部门，作为产品质量改进研究中的参考；进一步还可提供给企业管理部门决策分析时的参考。另一方面，企业希望能够对设备生产状态有全面的监督和一定的紧急控制与应变的能力，能对生产设备的操作意外和设定不当，或者发生突然的未预料到的事件，防止造成事故与损失。
我们根据该企业的要求，结合项目的资金、时间、人员等现实状况，再三考虑了该企业的经营情况、产品的市场和前景、项目开发所面临的风险等诸多因素，经过仔细分析，得出了如下的4条意见：
（l）由于资金的限制，切实地在相应各个环节上节约成本是相当重要的，因此要尽可能地在原有设施与条件的基础上进行改造，而不是进行根本性的替换；
（2）此企业需要的是“实时控制系统和企业信息系统的初步集成”，而不是一个功能相当丰富和完善的系统，该企业现阶段既不具备开发这样一个系统的能力和条件，也不具备管理维护和应用高级集成系统的相关人员，所以，项目的目标应当切合于目前条件下企业的总体要求。这样既有利于控制成本，也有利于减少项目风险；
（3）由于该企业的生产情况和资金、人员的限制，项目必须分阶段地进行。大体上可划分为如下四个阶段：①实现设备状态参数的数字化输出；②建立中央监控室的监督和记录功能；③健全中央监控的控制功能和相应信号的输出；④实现生产设备自动化控制的数字信号接入功能；
（4）参与本项目涉及到的双方的大多数人员都不精通对方的专业领域，因此必须在加强互相沟通的同时，确定明确的分工关系。
上述四条意见在经过双方的磋商与研究后，获得了双方全体项目参与人员的一致认同，成为这个项目开发过程中双方必须理解与遵循的准则。
在第一阶段，我们开展了对半自动的中大型辅助机器的自动化改造。事实上，该企业早有这类打算，并且已做了相应的技术储备，因而这一部分的工作由该企业自身的技术人员全权负责并加以实施。项目中所涉及到的所有自动化生产设备都已具有依据状态参数模拟信号量进行控制的能力，对于所采集到的状态参数模拟量，企业曾计划采用一类以模拟信号远程地传至中央监控室，再进行模数转换的方案。此方案对企业来说实现比较简单，但存在着成本较高、远传过程易受到干扰等不利因素。随着模数转换设备成本的显著下降和可靠性提高，经我们建议和双方讨论，企业有决心在生产设备的控制设备上就地实现现场模数转换，再远传数字信号至监控室，这一工作同样地由熟悉这项技术的企业技术人员实行。
第二阶段的工作主要由我方开发组成员负责。我们将人员大体上分为3组，第一组主要是根据企业长期累积的资料以及公开发表的相关技术，建立起一个合理有效的模型，其中包括诸如数据采样记录的间隔时间，不同生产阶段的数据处理时所采用的数学模型等数据处理的相关内容；第二组负责监控记录软件的输入输出接口，用户图形界面的选定和设计等软件外围功能的实现；第三组则集中力量编写一个简单实用的、针对性强和小巧的相关数据记录的专用数据库。这一阶段是控制质量和成本的关键性阶段。出于对成本的考虑，以及根据数据的流量不很大，对数据的实时性处理要求不是很高（通常情况下，设备的实时控制仍由原来的自动化系统所承担）的实际情况，中央监控室采用了一套有双机备份的服务器作为数据处理用的服务器，另一套同样有双机备份的服务器作为数据库服务器，并且没有使用价格昂贵的商用数据库，而采用了由自己开发的一个经济实用的专用数据库。
第三阶段可以看成是第二阶段的自然延伸，在第二阶段成功的基础上，利用第二阶段模块处理后所获得的数据，依据设备的多种临界指标，进行相应的判断，允许在紧急情况下，发出相应的警报，并同时依据设备本身的相应紧急情况处理办法，发出控制信号加以处理实现。这一阶段的关键有两方面内容：一个问题是要求数据转换设备拥有相对较高的可靠性与可用性，另一个问题是要注意做好与自动化设备原有控制系统的自我保护功能的配合协调工作。
第四阶段则仍然由该企业的技术人员为主实施，在实现过程中主要是解决好第三阶段所遇到的上述两个关键问题。对于第一个问题，使用了更好的设备和部件来实现数模转换和动态控制；对于第二个问题，则在控制设备中设立了优先级判断，使自我保护装置的启动优先级离开中央监控室（由于自我保护启动速度更快，但是功能较弱）而加以解决。
从总的项目实施进程上来看，一、四两个阶段相连贯，二、三两个阶段相连贯，而它们之间则可并行地进行，从而满足了时间进度上的要求。
【关键词】S7-200PLC；PID；温度控制
一、引言
自动过程控制系统是指将被控量为温度、压力、流量、成份等类型的过程变量保持在理想的运行值的系统。过程实际上是动态的。变化总是会出现，此时如果不采取相应的措施，那些与安全、产品质量和生产率有关的重要变量就不能满足设计要求[1]。PID控制是过程控制领域中应用最普遍的控制规律。在一个实际的PID控制系统中， PID控制的实现是通过改变调节器参数来完成的。参数设置的合理，温度控制就能达到既快又稳的效果；反之，就达不到所需温控精度[2]。因此，对不同的应用场合，如何选择PID 参数深受人们重视。
二、PID温度控制系统
本温度控制系统的给定值（目标值）可以预先设定后直接输入到回路中；过程变量由在受热体中的Pt100测量并经温度变送器给出，为单极性电压模拟量；输出值是送至加热器的电压，其允许变化范围为最大值的0% 至100%。
欲使受热体维持一定的温度，则需一风扇不断给其降温。这就需要同时有一加热器以不同加热量给受热体加热，这样才能保证受热体温度恒定。
面板中的Pt100为热电偶，用来监测受热体的温度，并将采集到的温度信号送入变送器，再由变送器输出单极性模拟电压信号，到模拟量模块，经内部运算处理后，输出模拟量电流信号到调压模块输入端，调压模块根据输入电流的大小，改变输出电压的大小，并送至加热器。为了使温度变送器正常工作，还要对其参数进行设置。在基本状态下按键并保持约2秒钟，即进入参数设置状态。在参数设置状态下按键，仪表将依次显示各参数，例如上限报警值HIAL、参数锁Loc等等，对于配置好并锁上参数锁的仪表，只出现操作工需要用到的参数。用、、等键可修改参数值，按键并保持不放，可返回显示上一参数。先按键不放接着再按键可退出设置参数状态。如果没有按键操作，约30秒钟后会自动退出设置参数状态。需要设定的参数有 CTRL=0 ，SN=21，DIL=000.0 ，DIH=100.0 ，DIP=1。
图1 温度控制系统
三、基于S7-200?PLC的PID控制
S7-200?PLC是西门子公司的可编程控制器，这一系列产品可以满足多种多样的自动化控制要求，由于具有紧凑的设计、良好的扩展性、低廉的价格以及强大的指令，使得S7-200?PLC可以满足小规模的控制要求。此外，丰富的CPU类型和电压等级使其在解决用户的工业自动化问题时，具有很强的是适用性[3]。
S7-200?PLC包括一个单独的CPU，或者带有各种各样的可选扩展模块。S7-200?CPU模块包括一个中央处理单元（CPU）、电源以及数字量I/O点，这些都被集成在一个紧凑、独立的设备中。CPU负责执行程序和存储数据，以便对工业自动化控制任务或过程进行控制；输入和输出是系统的控制点；输入部分从现场设备中采集信号，输出部分则控制泵、电机、以及控也过程中的其他设备；电源向CPU?及其所连接的任何设备提供电力[4]。温度控制系统I/O分配如表1所示。
四、结束语
本文介绍了西门子S7-200 PLC在温度PID控制中的设计与应用。经过现场调试表明，本系统具有可靠性高， 监控方便等优点。由于PLC在工业领域使用的普遍性，该系统有很大的使用范围。
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作者简介：
论文摘要：本文说明了各种变电站综合自动化装置的硬件具有相同的典型结构，讨论了模拟量的输入／输出回路，开关量输入及输出电路，微型机系统和变电站综合自动化算法，人机对话、、通信和电源插件，操作回路等各部分培训的内容、作用和培训方法，并具体介绍了测控装置。
在变电站综合自动化培训教学中，学员要熟悉变压器、线路、电容器等设备的保护装置、测控装置、保护测控装置及各种自动控制装置。若在每个具体装置中都全面介绍装置的结构和工作原理，不但重复太多，浪费时间，而且也不容易全面深人地介绍清楚，且不利于学员理解掌握。因此在培训中，都要对各种装置的共性部分进行统一介绍，即介绍装置的基本结构、原理与接线。下面就装置部分教学培训工作进行IV"结，与大家分享。
一、装置的典型硬件结构
装置部分教学培训中，首先要把装置的典型硬件结构弄清楚。成套的综合自动化系统中微机保护系统、监控系统、自动控制系统等装置都是由若干模块组成的，它们的硬件结构都是大同小异，所不同的是软件及硬件模块化的组合与数量不同。一个变电站综合自动化系统中各种子系统的典型硬件结构主要包括模拟量输人/输出回路、开关量输人/输出回路、微机系统、人机对话接口回路、通信回路和电源，如图1所示。
装置采用统一硬件平台，变电站综合自动化装置硬件采用整体面板、国际标准机箱。装置强弱电彻底分离，CPU板采用印刷板、表面装贴技术，提高了装置的可靠性。可自检和互检，同时减少各部分的关联性。通信接口方式选择灵活，与变电站自动化系统配合，可实现远方定值修改和切换、事件记录及录波数据上传、压板遥控投退和遥测、遥信、遥控跳合闸。可通过变电站监控系统对保护装置所具有的功能实施全遥控操作。装置采用统一软件平台，缩短了产品的研发周期，延长了产品的市场生命周期，从“作坊生产阶段”进人到“大规模生产阶段”。装置采用统一数据库处理，在设计装置功能模块时提炼不同功能应用信息的共性，建立一个统一的应用功能数据机构模块，包含每种功能所需的一切信息，形成功能程序的统一的开发平台，降低了功能模块程序开发的难度，提高了功能模块程序的可靠性。
二、模拟量的输入/输出回路
1.模拟量的输入电路
变电站综合自动化系统采集的一次设备的电流、电压、有功功率、无功功率、温度等都是属于模拟量，由于微机只能识别数字量，故模拟信号必须转换成数字信号才能输人到微机中进行处理。典型的模拟量输人电路的结构框图如图2所示，主要包括电压形成电路、低通滤波电路、采样电路、多路转换开关及A/D变换芯片五部执电压形成电路除了起电量变换作用外，另一个重要作用是将一次设备的电流互感器TA、电压互感器TV的二次回路与微机A/D转换系统完全隔离，提高抗干扰能力。通过低通滤波器与采样定理、采样保持器、模拟量多路转换开关、模/数变换(A/D)的详细讲解，使学员熟悉模拟量输人电路如何隔离、规范输入电压及完成模/数变换、与CPU接口，完成数据采集任务。
为了使学员更好地理解和掌握培训内容，讲变换器时向学员展示变换器插件实物，讲清楚变换器的输人信号和输出信号。讲解低通滤波时也将实物插件展示给学员，理论联系实际，可取得很好的培训效果。
2模拟量输出电路
培训中简要说明模拟量输出电路的组成、数/模(D/A)转换器工作原理。模拟量输出电路的作用是把微型机系统输出的数字量转换成模拟量输出，该任务主要由数/模(D/A)变换器来完成。由于D/A转换器需要一定的转换时间，在转换期间，输人待转换的数字量应该保持不变，而微型机系统输出
的数据在数据总线上稳定的时间很短，因此在微机系统与D/A换器间必须用锁存器来保持数字量的稳定，经过D/A转换器得到的模拟信号一般要经过低通滤波器，使其输出波形平滑，同时为了能驱动受控设备，可以采用功率放大器作为模拟量输出的驱动电践 D/A转换器的作用是将二进制的数字量转换为相应的模拟量，其主要部件是电阻开关网络和集成运算放大器。
三、开关量输入及输出电路
开关量输人、输出电路是非常重要的教学内容。学员只有明白了断路器、变压器分接头的位置状态是如何被采集和输出后才能更好地工作。
在变电站综合自动化系统的数据采集中，除模拟信号外，还有大量的以二进制数字变化为特点的信号，如隔离开关、断路器的状态，按钮、普通的开关、刀闸、断路器的触点以及人机联系的功能键的状态等，称为开关量。
1.开关量输入电路
开关量输入电路的基本功能就是将变电站内需要的状态信号引人微机系统，如断路器状态、继电保护信号等。开关量输人电路由消抖滤波电路、信号调节电路、控制逻辑电路、驱动电路、地址译码电路、隔离电路等组成。培训中讲清消抖滤波电路与信号调节电路、电隔离技术的应用、驱动控制与端口地址译码问题，特别是要了解简单的开关量输人电路。开关量信号都是成组并行输人(出)微机系统的，每组一般为微机系统的字节，即8， 16或32位，对于断路器、隔离开关等开关量的状态，体现在开关量信号的每一位上，如断路器的分、合两种工作状态，可用0， 1表示。简单的开关量输人电路包括断路器和隔离开关的辅助触点、跳合闸位置继电器触点、有载调压变压器的分接头位置等输入、外部装置闭锁重合闸触点输人、装置上连接片位置输入等回路。
2开关量输出回路
开关量输出电路主要是将CPU送出的数字信号或数据进行显示、控制或调节，如断路器跳闸命令和屏幕显示、报警信号等。开关量输出电路与输人电路基本一样。简单的开关量输出主要包括保护的跳闸出口以及本地和中央信号等，一般都采用并行接口的输出来控制有触点继电器(干簧或密封小中间继电器)的方法，但为提高抗干扰能力，最好也经过一级光电隔离。
四、微型机系统和变电站综合自动化算法
微型机系统的CPU是由一片大规模集成电路芯片制成，不仅能进行算法逻辑运算，还能执行各种控制功能。配备一定容量的存储器、输人/输出设备的接口电路及系统总线。计算机监控系统都应具有数据采集和输出控制部分，这两个部分构成了基本测控单元的主要内容。数字信号处理器(DSP)是一种经过优化后用于处理实时信号的微控制器。
在变电站综合自动化系统中，计算机对采样值进行分析、计算得到所需的电流、电压的有效值和相位以及有功功率、无功功率等量，或者算出它们的序分量，或者线路和元件的视在阻抗，或者某次谐波的大小和相位等，并根据这些参数的计算结果以及定值，通过比较判断决定装置的动作行为，而完成上述分析计算和比较判断以实现各种预期功能的方法就称为变电站综合自动化系统算法。其主要任务是如何从包含有噪声分量的输入信号中快速、准确地计算出所需的各种电气量参数。培训中要说明研究算法的目的主要是提高运算的精确度和提高运算的速度。算法的运算速度将影响自动化装置检测量的检测和自动化装置的动作速度。变电站综合自动化系统中保护和监控对算法有不同要求。
转贴于 五、人机对话、通信和电源插件
1.人机时话
人机对话的主要内容有显示画面与数据(包括时间、日期);单线图的状态、潮流信息;报警画面与提示信息;事件顺序记录。事故记录;趋势记录;装置工况状态显示;保护整定值;控制系统的配置显示，包括退出运行的装置的显示以及信号流程图表;值班记录;控制系统的设定显示等。主要介绍人机对话微型机系统的硬件原理、键盘响应电路、屏幕(液晶)显示电路、打印机的接口电路、多机通信和巡检开关、人机对话插件等。重点讲清人机界面操作和命令菜单使用说明。
2.通信插件
通信插件承担着装置的管理和通信任务，是承接装置与夕卜界通信及交换信息的管理插件，如与面板、PC调试软件、监控后台、工程师站、远动、打印机等的联系，根据保护的配置组织上送遥测、遥信、SOE、事件报文和录波信息等。通信插件可根据需要设置有Lan网口、以太网口、RS485口和RS232口，满足不同监控和远动系统的要求。另外，还设置有GPS对时功能，可满足网络对时和脉冲对时方式的要求。
3.电源插件
每个装置均有一个独立的开关电源，向其他插件供电，此开关电源与插件面板构成电源插件(又叫电源模件)。培训中要重点说明输出电压的作用。输出电压十SV为CPU及其外围芯片提供工作电源;15V为模拟输人回路运放提供工作电源;+24V为开出、开人回路提供电源。
六、操作回路
培训中分两个方面介绍操作回路。一是介绍断路器操作回路的原理框图，让学员明白操作回路的基本原理;二是让学员看懂实际的操作回路。
1断路器操作回路的原理框图
首先介绍断路器操作回路总体上分为合闸回路和跳闸回路两大部分，介绍合闸回路和跳闸回路的工作过程。手动操作时可选择遥控操作或就地操作。当就地/遥控选择开关打至遥控”位置时在后台机上手动遥控操作;当就地/遥控选择开关打至“就地”位置时工作人员在装置上就地操作断路器。然后介绍自动操作时保护接点通过连接压板直接接人控制电源进行断路器操作，并介绍防跳回路的作用和原理。最后介绍位置信号、控制回路断线和事故信号。
2.断路器操作回路实例
断路器操作回路的原理框图与实际操作回路还有一些距离，为了学员更好地工作，还需要讲解断路器实例操作回路，如南瑞继保电气有限公司RSC-941A型装置操作回路和南自IOKV线路保护测控柜断路器操作回路。
七、测控装置
测控装置用于各种电压等级的变电站中，综合考虑变电站对数据采集、处理的要求，以微机技术实现数据采集、控制、信号等功能。采用现场测控网络与安装于控制室的中心设备连接，依靠变电站自动化系统的间隔测控单元实现全变电站的监控。装置完全按照间隔单元实现测量、记录、监视、控制等功能，能够满足各种电压等级的变电站综合自动化系统的要求。
1.测控装置硬件结构与功能
测控装置主要由交流变换插件、CPU插件、显示面板、通讯插件、开入开出插件、电源插件等模块构成。测控装置功能有开关量变位遥信;电压、电流的模拟量输入;断路器遥控分合，空接点输出，出口动作保持时间可程序设定;脉冲累加单元，空接点开入;遥控事件记录及事件SOE;支持行业标准通讯接口。
2.PSR650系列数字式综合测控装置
PSR650系列数字式综合测控装置适用于各电压等级变电站等测量控制领域，实现四遥及同期合闸等自动功能。
PSR650系列数字式综合测控装置为19英寸机箱装置配置，2一3块交流采集模件(AC)，共采集12路电流、12路电压、1块直流温度采集模件(DC， TDC)可选，共12路采集、2块数字量采集模件(DI)，共40路采集(包括脉冲量采集);2块智能控制模件(OUT)，共20路开接点输出;CPU模件、POWER模件各一块。该装置插件图如图3所示。
PSR652数字式综合测控单元面板由液晶显示屏、二级管指示灶复归按钮和键盘等四部分组成。PSR 650系列数字式综合测控装置的键盘操作和液晶显示界面采用对话框结合菜单式操作方式。
八、总结
[关键词]并仓；电缆网络；馈线自动化；配电自动化
中图分类号：TM713 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）03-0086-02
引言
配电系统连接着广大用电用户和供电系统，实现智能配电是未来发展的必然趋势。随着科技迅猛发展，以前人工去除故障越来越不满足社会发展的需要。近年来政府对配电系统越来越重视并投入了大量的研究和实践，积累了丰富的经验。本论文将智能分布式FA结合配电网中，减少了故障线路之间的连带反应，正确定位故障地点，对用户用电有着极大的便利。对未来配电自动化的全面实施奠定了坚实基础，铺平了道路。
就目前而言，我国电力系统的发展快捷，配电网建设初步成效。虽然各个城市实施了成效斐然的配电网自动化系统，但电力事故的频繁发生，电工的人生安全保障以及配电网络的故障切除表明当前配电领域的技术性能还待加强，智能的配电网络系统更适应当前电力系统的需要。
1 FA系统的实现
FA是个系统，由若干台设备构成，主要用于10kV环网的故障定位、故障隔离、供电恢复。当馈线网络上发生故障后，智能分布式配电终端采用对等式的光纤通信网络互相通信，紧接着收集相关配电终端的相关信息，然后经比较定位发生故障的区段，接着断路器或负荷开关切断故障区段， 完成故障隔离动作，并且恢复非故障区间供电，最后将事故信息处理结果上报主站。
智能分布式配电终端由控制单元和常规配电终端组成，常规配电终端主要将数据量采集和控制命令下发功能，智能分布式馈线自动化控制单元主要实现通信、信息量转发、故障判断、故障隔离、非故障区恢复供电功能。
2 实验仪器
ZD30C故障诊断控制器的主要功能等同于通讯管理机和FA模块的集成，故障诊断控制器一般安装于环网的K型站 ，同K型站的MU通讯，采集该环网的信息，并且与故障诊断采集器（ZD30M）配合实现故障诊断恢复。
ZD30M故障诊断采集器的主要功能等同于测控装置和FA模块的集成。 同时ZD30M故障诊断采集安装于箱式变电站、环网柜内。对配电线路进行监测、故障诊断、记录、恢复等。
如果是P型站，还要通过通讯的方式将DTU的各种信号采集上来，然后通过内部规约的方式转发给电源站的ZD30C终端。
ZD30C故障诊断控制器和常规配电终端DTU采用串口通信 ，采用使用部颁IEC101或IEC104规约等。
结合市区公司网架特点，选择典型的配电网架结构，应用智能分布式配电终端，按照智能分布式FA在电源点并仓条件下的动作策略，编制典型的动作逻辑和动作方案，保证在配电网发生故障时，智能自主的实现配电网FA。
3最远过流信号翻转点判定故障串
并仓电缆网络中的馈线自动化中智能分布式FA系统仿真实验，通用出口并仓模式。由变电站1由母线传输单侧并仓，接双串手拉手环网配电至其他变电站，本实验满足常平站和河南站模式，出口单侧并仓，共六个配电站进行实验，分别置分段点与配变站3的左侧与配变站6的左侧，具体如下图1所示：
正常供电情况下，分段点左侧并仓，由变电站1（甲断路器控制）送电至各配电站用户，分段点右侧由其他母线供电，在这种情况之下供电系统正常工作。ZD30M装置集控制器和RTU功能为一体，采用类GOOSE式的通信机制，每台控制器都采集信息相同，形成统一的遥信数据库。当收到电源站“事故总信号”后，每台控制器都启动本机的FA功能，判读本机所控制的开关是否是需要隔离的，是则断开本装置需隔离的开关，电源站控制器确认故障隔离后，重新合上电源站开关；分断点控制器确认故障隔离后，且分断点合上后，未故障侧开关不会过负荷后，合上分断点负荷开关。
并仓模式下，若线路发生故障，系统逻辑会自主判断每一串线路的故障点与本侧处断路器的距离，逻辑上认为检测出的距离比较后，距离断路器远的为故障点，并切除故障点故障，恢复供电；若两串线路故障点与断路器距离相同，则两串线路同时动作，切除故障。
故障一经出现，系统就会通过最远过流信号翻转点判定故障串判断出故障点并成功切除，下面简要分析几种故障切除过程。
（1）变电站1出口线故障
当变电站1出口线故障时，系统检测到两串线路故障点与变电站1距离相同时，会断开变电站1的断路器甲，然后切除故障让配电站1和配电站5环进负荷开关分闸，各串分段点合闸，使配电系统能够正常运行。具体简化图2如下：
（2） 下游P型站多出线故障
下游P型站多出线是由K型站供电送至P型站，P型站送电至各个配电站供电。系统正常运行时如K型站直接往配电站供电情况一致。P型站出口并仓，正常运行时供电系统缩略图3如下：
a 当K型站出口线故障时，此时系统根据远过流信号翻转点判定故障串发现两串线路故障点与变电站1距离相等，所以变电站1中断路器甲断开并断开负荷开关1，然后负荷开关11与负荷开关6合闸，系统恢复正常供电。系统动作过后供电系统缩略图如图4所示：
b 当具体线路中故障时动作过程如同K型站并仓情况一致。系统通过最远过流信号翻转点判定故障串原理，能快速准确的切除故障线路，实现线路恢复供电，缩短了用户等待时间，给供电系统维护人员提供了便利。
4 结论
能对馈线运行状态的实时监控。正常情况下，供电系统的状态检测量以及开关设备的运行状态都可以实时监控。检测设备就是馈线单元即FTU，这些状态量可以经过规约送入任一级配电SCADA系统。出现故障时，系统监控立刻会有信息提示并进行处理。在实际配电自动化中，智能分布式FA的应用，对供电系统的供电情况，电路运行了解充分，能更好的更快的解决问题，并节省大量的人力财力物力。
能够缩短用户等待时间和减少电工排除故障时间。在智能分布式FA投入运营供电系统中，故障一经出现，系统能立刻找出故障点并切除故障，同时让其他无故障部分恢复供电，大大减少了用电居民等待用电时间；同时电工只要直接去故障点解决问题而不用多次排查以确定故障点。
参考文献
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[4] 许诚.分布式智能馈线自动化系统通信网络实时性研究[D]. 山东理工大学 2012.
