電氣自動化控制系統(tǒng)設計方案

電氣自動化控制系統(tǒng)的設計思想

電氣自動化控制系統(tǒng)設計方案

目 錄

第一章 緒 論 ............................................ 3

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

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

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

第二章 電氣自動化控制系統(tǒng)的設計思想 ....................... 4

2.1 控制系統(tǒng)的監(jiān)控方式 ........................................... 4

2.1.1 集中監(jiān)控方式 ............................................... 4

2.1.2 遠程監(jiān)控方式 .............................................. 4

2.1.3 現(xiàn)場總線監(jiān)控方式 ........................................... 4

2.2 傳感器與傳感器的分類 ......................................... 5

2.2.1 傳感器 ..................................................... 5

2.2.2、傳感器的組成 .............................................. 5

2.2.3、傳感器的測量 .............................................. 5

2.2.4 傳感器的基本特性 ........................................... 6

2.2.5 傳感器的靜態(tài)輸出-輸出特性 .................................. 7

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

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

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

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

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

結論 .................................................... 12

參考文獻 ................................................ 13

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電氣自動控制系統(tǒng)

摘 要

文章通過介紹電氣綜合自動化系統(tǒng)的功能，討論了目前電氣自動化控制系統(tǒng)的設計思想（以發(fā)電廠為例子），展望了將來電氣自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。設各智能化水平的提高使得對現(xiàn)場設備狀況的精確掌握成為可能，通訊技術的發(fā)展則為大容量的數(shù)據(jù)傳輸提供了平臺。在自動化領域，基于Pc的控制系統(tǒng)以其靈活性和易于集成的特點正在被更多的采納。

【論文關鍵詞】：電氣自動化；控制系統(tǒng)；設計思想；系統(tǒng)功能

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電氣自動化控制系統(tǒng)的設計思想

第一章 緒 論

1.1 電氣自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

作為現(xiàn)代先進科學技術方面的核心領域，依靠最先進的科學建立起來的電氣自動化工程控制系統(tǒng)在社會經濟的快速發(fā)展中起著不可替代的作用，它引領著現(xiàn)代化工業(yè)的前進方向，在工業(yè)生產中，電氣自動化控制系統(tǒng)能夠在減少勞動力成本和強度上起到很好的效果，并且能夠增強傳輸信息的有效性和實時性、提高檢測精確度，同時，電氣自動化控制系統(tǒng)能夠降低安全事故發(fā)生的概率，保證生產的安全。

OPC(OIJEforProcess Control)技術的出現(xiàn)，IEC61131的頒布，以及Microsoft的Windows平臺的廣泛應用，使得未來的電氣技術的結合，計算機日益發(fā)揮著不可替代的作用。IEC61131已成為了一個國際化的標準，正被各大控制系統(tǒng)廠商廣泛采納。

Pc 客戶機／服務器體系結構、以太網和Internet技術引發(fā)了電氣自動化的一次又一次革命。正是市場的需求驅動著自動化和IT平臺的融和，電子商務的普及將加速著這一過程。Internet／Intranet技術和多媒體技術在自動化領域有著廣泛的應用前景。企業(yè)的管理層利用標準的瀏覽器可以存取企業(yè)的財務、人事等管理數(shù)據(jù)，也可以對當前生產過程的動態(tài)畫面進行監(jiān)控，在第一時間了解最全面和準確的生產信息。虛擬現(xiàn)實技術和視頻處理技術的應用，將對未來的自動化產品，如人機界面和設備維護系統(tǒng)的設計產生直接的影響。相對應的軟件結構、通訊能力及易于使用和統(tǒng)一的組態(tài)環(huán)境變得重要了。軟件的重要性在不斷提高。這種趨勢正從單一的設備轉向集成的系統(tǒng)。

1.2電氣自動化控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀

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

1.3電氣自動化控制系統(tǒng)的目的和意義

伴隨著計算機科學與技術的發(fā)展，通過計算機軟硬件控制，實現(xiàn)電氣自動化已成為現(xiàn)實，計算機的模擬操作，更為現(xiàn)實電力系統(tǒng)運行狀況提供了方便快捷的監(jiān)視和判斷功能，PC和網絡技術已經在工商管理中得到普及，在電氣自動化領域，基于PC的人機界面普遍被采用，并以其直觀性、靈活性和易于集成等特點備受用戶的青睞。

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電氣自動控制系統(tǒng)

第二章 電氣自動化控制系統(tǒng)的設計思想

2.1 控制系統(tǒng)的監(jiān)控方式

2.1.1 集中監(jiān)控方式

這種監(jiān)控方式優(yōu)點是運行維護方便，控制站的防護要求不高，系統(tǒng)設計容易。但由于集中式的主要特點是將系統(tǒng)的各個功能集中到一個處理器進行處理，處理器的任務相當繁重，處理速度受到影響。由于電氣設備全部進入監(jiān)控，伴隨著監(jiān)控對象的大量增加隨之而來的是主機冗余的下降、電纜數(shù)量增加，投資加大，長距離電纜引入的干擾也可能影響系統(tǒng)的可靠性。同時， 隔離刀閘的操作閉鎖和斷路器的聯(lián)鎖采用硬接線，由于隔離刀閘的輔助接點經常不到位，造成設備無法操作。這種接線的二次接線復雜，查線不方便，大大增加了維護量，還存在由于查線或傳動過程中由于接線復雜而造成誤操作的可能性。

2.1.2 遠程監(jiān)控方式

遠程監(jiān)控方式具有節(jié)約大量電纜、節(jié)省安裝費用、，節(jié)約材料、可靠性高、組態(tài)靈活等優(yōu)點。由于各種現(xiàn)場總線(如Lonworks總線，CAN總線等)的通訊速度不是很高，而電廠電氣部分通訊量相對又比較大，所有這種方式適合于小系統(tǒng)監(jiān)控，而不適應于全廠的電氣自動化系統(tǒng)的構建

2.1.3 現(xiàn)場總線監(jiān)控方式

目前，對于以太網(Ethernet)、現(xiàn)場總線等計算機網絡技術已經普遍應用于變電站綜合自動化系統(tǒng)中，且已經積累了豐富的運行經驗，智能化電氣設備也有了較快的發(fā)展， 這些都為網絡控制系統(tǒng)應用于發(fā)電廠電氣系統(tǒng)奠定了良好的基礎。現(xiàn)場總線監(jiān)控方式使系統(tǒng)設計更加有針對性，對于不同的間隔可以有不同的功能，這樣可以根據(jù)間隔的情況進行設計。采用這種監(jiān)控方式除了具有遠程監(jiān)控方式的全部優(yōu)點外，還可以減少大量的隔離設備、端子柜、I/0卡件、模擬量變送器等，而 回答人的補充 2009-06-22 17:09 且智能設備就地安裝，與監(jiān)控系統(tǒng)通過通信線連接，可以節(jié)省大量控制電纜，節(jié)約很多投資和安裝維護工作量，從而降低成本。另外，各裝置的功能相對獨立，裝置之間僅通過網絡連接，網絡組態(tài)靈活，使整個系統(tǒng)的可靠性大大提高，任一裝置故障僅影響相應的元件，不會導致系統(tǒng)癱瘓。因此現(xiàn)場總線監(jiān)控方式是今后發(fā)電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展方向。 4

電氣自動化控制系統(tǒng)的設計思想

2.2 傳感器與傳感器的分類

2.2.1 傳感器

傳感器是一種以一定的精確度把被測量轉換為與之有確定對應關系的、便于應用的某種物理量的測量裝置。

這一概念包含下面四個方面的含義：

1）傳感器是測量裝置，能完成信號獲取任務。

2）它的輸入量是某一被測量，可能是物理量，也可能是化學量、生物量。

3）它的輸出量是某種物理量，這種量要便于傳輸、轉換、吃力、顯示等等，這種量可以是氣、光、電量，但主要是電量。

4）輸出輸入有對應關系，且應有一定的精確程度

2.2.2、傳感器的組成

傳感器的功用是一感二傳，即感受被測信息，并傳送出去。傳感器一般由敏感元件、轉換元件、轉換電路三部分組成。

2.2.2.1. 敏感元件

2.2.2.2. 轉換元件

敏感元件的輸出就是它的輸入，它把輸入轉換成電路參數(shù)量。

2.2.2.3. 轉換電路

上述電路參數(shù)接入轉換電路，便可轉換成電路參數(shù)量。

實際上，有些傳感器很簡單，有些則較復雜，也有些是帶反饋的閉環(huán)系統(tǒng)。 最簡單的傳感器由一個敏感元件組成，它感受被測量時直接輸出電量，如熱電偶。有些傳感器由敏感元件和轉換元件組成，沒有轉換電路，如壓電式加速度傳感器，其中質量塊是敏感元件，壓電片是轉換元件。有些傳感器轉換元件不只一個，要經過若干次轉換。

由于傳感器空間限制等其他原因，轉換電路常裝入電箱中。然而，因為不少傳感器要在通過轉換電路之后才能輸出電量信號，從而決定了轉換電路是傳感器的組成部分之一。

2.2.3、傳感器的測量

2.2.3.1、直接測量

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

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電氣自動控制系統(tǒng)

的方法。

2.2.3.2、間接測量

在使用儀表進行測量時，首先對與被測物理量有確定函數(shù)關系的幾個量進行測量，將測量值代入函數(shù)關系式，經過計算得到所需結果，這種測量稱為間接測量。間接側來那個多用于科學實驗中的實驗室測量，工程測量中亦有應用。

2.2.3.3、聯(lián)立測量

在應用儀表進行測量時，若被測物理量必須經過求解聯(lián)立方程才能得到最后的結果，則稱這樣的測量為聯(lián)立測量。在進行聯(lián)立測量時，一般需要改變測試條件，才能獲得一組聯(lián)立方程所需要的數(shù)據(jù)。它只是用于科學實驗或特殊場合。2.2.3.4、偏差式側量

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

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

2.2.3.5、零位式測量

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

2.2.3.6、微差式測量

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

2.2.4 傳感器的基本特性

2.2.4.1、精確度

與精確度有關的指標有三個：精密度、準確度和精確度。

1）精密度

它說明測量傳感器輸出值的分散性，即對某一穩(wěn)定的被測量，由同一個測量者，用同一個傳感器，在相當短的時間內連續(xù)重復測量多次，其測量結果的分散程度。例如，某測溫傳感器的精密度為0.5°C，即表示多次測量結果的分散程度不大于0.5°C。精密度是隨機誤差大小的標志，精密度越高，意味著隨機誤差小。但必須注意，精密度與準確度是兩個概念，精密度高不一定準確度高。

2）準確度

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電氣自動化控制系統(tǒng)的設計思想

它說明傳感器輸出值與真值的偏離程度。例如，某流量傳感器的輸出值與真值偏離0.3m3/s。準確度是系統(tǒng)誤差大小的標志，準確度高意味著系統(tǒng)誤差小。同樣，準確度高不一定精密度高。

3）精確度

它是精密度和準確度兩者的總和，精確度高表示精密度和準確度都比較高。在最簡單的情況下，可取兩者的代數(shù)和。精確度常以測量誤差的相對值表示。

2.2.4.2、穩(wěn)定性

傳感器的穩(wěn)定性有兩個指標。一是傳感器測量輸出值在一段時間中變化。以穩(wěn)定度表示；二是傳感器外部環(huán)境和工作條件變化引起輸出值的不穩(wěn)定，用影響量表示。

1）穩(wěn)定度

指在規(guī)定時間內，測量條件不變的情況下，由傳感器中隨機性變動，周期性變動，漂移等引起輸出值的變化。一般用精密度和觀測時間長短表示。

2）影響量

測量傳感器由外界環(huán)境變化引起輸出值變化的量。稱為影響量。它是由溫度、濕度、氣壓、震動、電源電壓及電源頻率等一些外加環(huán)境影響所引起的。說明影響量時，必須將影響因素與輸出值同時表示。

2.2.5 傳感器的靜態(tài)輸出-輸出特性

靜態(tài)特性是指輸入的被測參數(shù)不隨時間而變化，或隨時間變化很緩慢時，傳感器的輸出量與輸入量的關系。

1）線性度

2）靈敏度

3）靈敏度和分辨力

4）遲滯

5）重復性

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電氣自動控制系統(tǒng)

第三章 電氣自動化控制系統(tǒng)的主要內容

3.1電氣自動化是高等院校開設的一門工科專業(yè)。

培養(yǎng)德、智、體全面發(fā)展，具有良好的科學素養(yǎng)和創(chuàng)新精神，培養(yǎng)能夠從事與電氣工程有關的系統(tǒng)運行、自動控制、電力電子技術、信息處理 、試驗分析、研制開發(fā)以及電子與計算機應用等領域工作的寬口徑復合型高級工程技術人才。

本專業(yè)主要學習電子技術、電工技術、信息控制、電氣測量、計算機技術等方面較寬廣的工程技術基礎和專業(yè)知識。本專業(yè)主要特點是強電弱 電結合、電工技術與電子技術相結合、軟件與硬件結合、元件與系統(tǒng)結合，學生受到電工電子、信息控制及計算機技術方面的基本訓練，具有 解決電氣工程與自動化領域技術問題的基本能力。

該專業(yè)是強電和弱電、計算機技術與電氣控制技術交叉滲透的綜合型專業(yè)學科。電氣工程及其自動化專業(yè)培養(yǎng)出的畢業(yè)生，以理論基礎扎實、 專業(yè)知識面寬廣、實踐動手能力強、適應性強在國內有較好的聲譽

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

就業(yè)方向適合到國民經濟各部門從事與電氣工程有關的系統(tǒng)運行、自動控制、電力電子技術、信息處理、試驗分析、研制開發(fā)等方面的工作， 也能在科研院所、高等學校從事電氣信息與自動化技術相關的研究開發(fā)、技術引進與改造及教學工作。

自動控制系統(tǒng)的分類

3.2自動控制系統(tǒng)的分類方法較多，常見的有以下幾種。

1）線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)

由線性微分方程或線性差分方程所描述的系統(tǒng)為線性系統(tǒng)；由非線性方程所描述的系統(tǒng)稱為非線性系統(tǒng)。

2）定常系統(tǒng)和事變系統(tǒng)

從系統(tǒng)的數(shù)學模型來看，若微分方程的系數(shù)不是時間變量的函數(shù)則稱此類系統(tǒng)為定常系統(tǒng)。否則稱為是事變系統(tǒng)。

若系統(tǒng)既是線性的又是定常的，則稱之為線性定常系統(tǒng)。

3）連續(xù)系統(tǒng)、離散系統(tǒng)和采樣系統(tǒng)

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