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關鍵詞：工業(yè)；自動化控制系統(tǒng)；抗干擾技術
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2016.12.009
近年來，我國工業(yè)發(fā)展逐漸朝著自動化、信息化、智能化方向發(fā)展，越來越多的自動化控制系統(tǒng)被應用在工業(yè)生產中，然而工業(yè)自動化控制系統(tǒng)應用現(xiàn)狀卻不理想，各種各樣的干擾源對于自動化控制系統(tǒng)的穩(wěn)定、正常運行產生了直接影響，所以應充分了解工業(yè)自動化控制系統(tǒng)受到的干擾情況，有針對性地進行抗干擾處理，提高工業(yè)自動化控制系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。
1工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的干擾分析
1.1傳導干擾
（1）信號線引入干擾。電流通過信號線過程中產生感應磁場，相鄰信號線受到感應磁場影響會產生一定的感應電流，隨著感應電流的增大，和檢測開關相連接的接收設備會受到干擾影響，由于信號線中電流持續(xù)流過，會影響和信號線相連接的自動化控制系統(tǒng)正常運行，使得控制器邏輯數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，甚至發(fā)生死機或者錯誤動作。（2）設計施工干擾。工業(yè)自動化控制系統(tǒng)在施工設計階段，由于操作、設備型號、調試、安裝、工程技術設計等因素，安裝設計過程中，接地系統(tǒng)混亂或者控制器、高頻發(fā)生器或者開關高功率設備之間的距離較短，造成工業(yè)自動化控制系統(tǒng)設計施工干擾。（3）電源線干擾。工業(yè)現(xiàn)場的電源線干擾非常常見，其主要來自兩個方面，一方面是工業(yè)自動化控制系統(tǒng)受到供電電源耦合影響；另一方面，干擾信號通過供電電源系統(tǒng)進入自動化控制系統(tǒng)。工業(yè)自動化控制系統(tǒng)主要通過電網電源供電，其運行過程中經常受到很多因素的干擾和影響，例如，電網短路暫態(tài)沖擊、大功率用電設備停止或者開啟、電網波動等都會影響工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的正常運行。
1.2輻射干擾
工業(yè)自動化控制系統(tǒng)受到的輻射干擾主要是指電弧電路、高頻感應設備、雷電、射頻設備等產生的干擾，對于這種干擾源，在實際應用中沒有很好的方法進行消除，而可以通過減弱或者直接切斷電磁干擾傳播途徑，采用裝設防雷設備、合理布置線路、保護隔離、等位機屏蔽或者聯(lián)機等措施，保障工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的安全運行。
2工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的抗干擾技術
2.1軟件設計
工業(yè)自動化控制系統(tǒng)設計過程中，采用慣性濾波、限幅濾波、中位值濾波、平均值濾波等方法通過計算機程序對系統(tǒng)信號實現(xiàn)數(shù)學處理，消除或者減少干擾信號的強度、數(shù)量，保障輸入信號的穩(wěn)定性和可靠性，這種方法計算機程序很容易移植，便于修改系統(tǒng)參數(shù)，有效提高數(shù)字濾波的穩(wěn)定。
2.2管線設計
為了減少工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的干擾，應優(yōu)化管線設計，包括通信線、電源線、信號線管道等，電源線設置應和通信管線保持足夠距離，并且使用金屬管道覆蓋通信管線，正確敷設電纜線路，結合抗干擾、經濟性、實用性等因素，選擇合適的信號電纜線，其中最常見的是雙芯屏蔽雙絞線，電纜線敷設過程中應注意以下問題：其一，對于不同信號，敷設不同電纜線路，結合傳輸信號類型，分層敷設電纜線路；其二，不能使用同一根多芯電纜同時傳輸數(shù)字信號和模擬信號，電纜和電源線不能共用；其三，不能在同一個線槽中放置電源線纜和信號線纜，避免平行、近距離的進行敷設施工，若電源線纜和信號線纜必須放置在一起，兩種線纜應保持60cm以上的距離；其四，大功率電動機應和信號線纜保持適當?shù)木嚯x。
2.3電源設計
若工業(yè)生產現(xiàn)場包含變頻器和大功率器件，對于電源線路采取科學有效的抗干擾措施，對電源設備進行有效隔離，在進線電源分級部位設置避雷器，使用隔離變壓器設置在PLC電源輸入端，對于隔離變壓器的次級繞組和初級繞組，裝設屏蔽層，然后做好可靠接地，通過雙絞線作為二次側接線。
2.4接地設計
工業(yè)生產現(xiàn)場環(huán)境變化會干擾信號線，發(fā)生誤動作、測量精度下降、死機、程序跑飛、系統(tǒng)數(shù)據(jù)混亂等現(xiàn)象，這主要是由于接地系統(tǒng)設置不合理，對于工業(yè)自動化控制系統(tǒng)應做好接地設計，通過正確、合理的接地設計，有效抑制工業(yè)自動化控制系統(tǒng)受到電磁干擾影響，在實際應用中包括信號屏蔽接地、系統(tǒng)接地和安全接地。工業(yè)自動化控制系統(tǒng)接地設計過程中，嚴格區(qū)分保護接地和工作接地，保護接地電阻不能超過2歐姆，強電設備接地點和接地極接地點之間保持10m以上的距離，埋設在工業(yè)生產現(xiàn)場建筑物周圍10m的區(qū)域。信號源接地設計，在信號側接地設置屏蔽層，若信號線中間如果有接頭，做好絕緣處理，牢固連接屏蔽層，防止信號線多點接地，連接多芯對絞電纜線和屏蔽雙絞線，相互連接好各個屏蔽層，然后進行絕緣處理以后，選擇合適接地位置進行單點接地。另外，計算機接入信號之前，在大地和信號線之間連接電容，有效減少共模干擾，將濾波器裝設在信號兩極之間，減少差模干擾。
2.5選擇合適器件
結合不同電子設備的特性，選擇合適的器件，例如，通過設置RC、AD雙積分濾波器，使電流信號和電壓信號轉換傳輸過程中消除高頻干擾，有效減少差模干擾。采用雙絞線和差動輸入器，做好單邊接地、屏蔽地線和光電隔離，消除共模干擾。
3結束語
工業(yè)自動化控制系統(tǒng)在實際應用中容易受到各種各樣的干擾影響，而干擾抑制是一項非常復雜、系統(tǒng)的項目，應綜合考慮多方面因素，在施工設計過程中結合自動化控制系統(tǒng)的規(guī)格和型號，做好各方面的抗干擾設計，提高工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的安全性和可靠性。
參考文獻：
[1]李世發(fā).基于工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的抗干擾措施的研究[J].硅谷,2011(13):86.
[2]趙琳,翟諾,申敏.工業(yè)控制系統(tǒng)中應用的PLC抗干擾技術[J].自動化技術與應用,2008(09):129-131+76.
[3]宋家杰.PLC控制系統(tǒng)中的工程問題研究[D].南京理工大學,2004.
[4]張鐵軍.工業(yè)過程控制計算機系統(tǒng)的抗干擾技術[J].天津冶金,2002(05):29-31+44.
1現(xiàn)場總線監(jiān)控方式設計
通過對以上兩種電氣自動化控制系統(tǒng)設計的分析，在選用不同方式設計的過程中，會給電氣自動化控制系統(tǒng)帶來一些負面的影響，也有一些問題是需要處理的，這都將會對電氣自動化控制系統(tǒng)的正常運行帶來一定的影響[3]。而現(xiàn)場總線監(jiān)控方式設計，主要是基于計算機網絡技術的基礎上，實現(xiàn)系統(tǒng)的智能化控制。現(xiàn)場總線監(jiān)控方式設計的過程中，不僅可以有效的節(jié)省安裝工作量以及安裝材料等，同時對提高系統(tǒng)的控制性能也有著極大的作用，并且，在計算機網絡技術的支持下，整個電氣自動化控制系統(tǒng)的運行可靠性較高，網絡組態(tài)也顯得更加靈活等，同時也能減少隔離設備，不同的間隔將會發(fā)揮出不同的作用，避免了相鄰元件出現(xiàn)連鎖癱瘓的現(xiàn)象，有效的提升了自動化控制系統(tǒng)的運行性能。另外，現(xiàn)場總線監(jiān)控方式設計主要采用的是智能化設備就地安裝的形式，有效的減少了電纜的投入數(shù)量，進而達到節(jié)約系統(tǒng)設計成本的目的。
2提高電氣自動化控制系統(tǒng)性能的主要策略分析
提高電氣自動化控制系統(tǒng)性能的策略有很多，例如：（1）合理控制電氣設備外部環(huán)境的不利因素，主要是對濕度、溫度等環(huán)境的控制，不僅要保障電氣自動化控制系統(tǒng)的運行效率，同時也應更好的延長其使用壽命[4]；（2）合理選用性能較好的電氣元器件，由于電氣自動化控制系統(tǒng)由多個電氣元器件所組成，為了避免電氣元器件出現(xiàn)問題，應合理選用性能較好的電氣元器件，這樣才能提高設備的耐久性，更有利于設備的長期穩(wěn)定運行；（3）加強對設備的防護工作，尤其是設備散熱的情況下，為了避免熱量過大對設備帶來危害，應積極做好設備的散熱保護措施，確保設備性能運行環(huán)境的安全性，不僅有利于設備的正常運行，同時對提高系統(tǒng)的使用效能、消除安全隱患等有著極大的作用；（4）在對電氣自動化控制系統(tǒng)進行設計的過程中，應結合系統(tǒng)運行的實際情況來對其進行全面的考慮，這樣才能保證電氣自動化控制系統(tǒng)設計的有效性，并將其作用充分的發(fā)揮出來，提升電氣自動化控制系統(tǒng)運行效率。
3總結
關鍵詞 化工 控制系統(tǒng) 防雷 屏蔽
中圖分類號：TQ05 文獻標識碼：A
Analysis on Prevent lightning Shield of Chemical Automation Control System
CHEN Daohui[1], ZHU Liyuan[2], JI Xing[1]
([1] Guangzhou Institute of Lightning Facility Detection, Guangzhou, Guangdong 511436;
[2]Qingyuan Weather Bureau, Guangzhou, Guangdong 511500)
AbstractIn recent years, withthe rapid development of China's computer technology, communication technology and chemical technology and automatic control technology , automatic chemical control system had been more universal use, but in recent years, chemical control signal lines, chemical instrumentation and computer room, etc. by lightning affect more and more serious, so chemical control system signal line shielding is very important and essential, but now our domestic shielding the signal line by way of a single termination or two or more grounding divergence, this paper analysis of single-point and two ground advantage, make the author's own control system for chemical signal line shielding point of view.
Key wordschemical; control system; prevent lightning; shield
1 化工控制系統(tǒng)屏蔽的相關規(guī)范要求
《GB 50217-1994電力工程電纜設計規(guī)范》――3.6.8 控制電纜金屬屏蔽的接地方式，應符合下列規(guī)定：
（1）計算機監(jiān)控系統(tǒng)的模擬信號回路控制電纜屏蔽層，不得構成兩點或多點接地，宜用集中式一點接地。
（2）除（1）項等需要一點接地情況外的控制電纜屏蔽層，當電磁感應的干擾較大，宜采用兩點接地；靜電感應的干擾較大，可用一點接地，雙重屏蔽或復合式總屏蔽，宜對內、外屏蔽分用一點，兩點接地。
（3）兩點接地的選擇，還宜考慮在暫態(tài)電流作用下屏蔽層不致被燒斷。
《GB50057-2000建筑物防雷設計規(guī)范》――第6.3.1條規(guī)定：……當采用屏蔽電纜時其屏蔽層應至少在兩端等電位連接，當系統(tǒng)要求只在一端做等電位連接時，應采用兩層屏蔽，外層屏蔽按前述要求處理。
那么化工控制系統(tǒng)同時存在以上幾種情況，應該經過分析確定一種行之有效的屏蔽接地方式。
2 雷電損壞化工自動化控制系統(tǒng)的途徑
雷電可能影響化工自動化系統(tǒng)有三種方式：直擊雷、感應雷以及雷電波入侵。
（1）直擊雷，這一種方式雷電直接擊中化工自動化儀表或與之相連的化工設備，大量電流的通過化工設備流入與相連的地網，在接地裝置上產生很高的電阻壓降，即地電位升高，對化工自動化控制系統(tǒng)造成損壞。
（2）感應雷，某一回路的雷電過電壓通過相互之間感應產生雷電電磁脈沖，耦合到與之相近的弱電系統(tǒng)上，或者由于雷電在附近接閃的發(fā)生（包括雷電擊中建筑物的防雷裝置），化工自動化控制系統(tǒng)上空及周圍，產生交變的磁場，從與使到化工自動化控制系統(tǒng)的回路產生幅值較大的感應電動勢，使到化工自動化控制系統(tǒng)遭到損壞。
（3）雷電波入侵，雷電擊中與化工自化控制系統(tǒng)相連的電源線、信號線，過電壓通過線路耦合到自動化回路上，給系統(tǒng)告成損壞。
3 信號線屏蔽層接地
化工自動化控制系統(tǒng)的電源線和信號線，一般使用屏蔽電纜，但是這些屏蔽電蔽平衡特性較差，因此屏蔽線的完整性和有效接地對屏蔽電纜來說是有著十分重要的意義。屏蔽屋接地是為了減少弱電設備因受到電磁干擾，而影響其正常工作，但是接地方式到底是一端接地還是兩端接地，一直以來科學界都有著不同的聲音，兩端接地。特別是保持屏蔽的完整性，屏蔽效果就會好很多，不完整的屏蔽將極大地降低屏蔽效果；如果屏蔽只在一端接地，在非接地端的包皮對地將可能出現(xiàn)很高的暫態(tài)電壓。控制電纜屏蔽層兩端接地的優(yōu)點是：（1）當控制電纜為母線暫態(tài)電流產生的磁通所包圍時，在電纜的屏蔽層中將感應出屏蔽電流，由屏蔽電流產生的磁通，將抵消母線暫態(tài)電流產生的磁通對電纜芯線的影響。假定屏蔽作用理想，兩者共同作用的結果，將使被屏蔽層完全包圍的電纜芯線中的磁通為零，屏蔽層形成了一個理想的法拉第籠，起到非常好的效果。（2）屏蔽層兩端接地，可以降低由于地電位升高產生的暫態(tài)感應電壓。當雷電經避雷器注入地網，使地網中的沖擊電流增大時，將產生暫態(tài)的電位波動，同時地網的視在接地電阻也將暫時升高，對弱電控制系統(tǒng)影響相當大。
但是屏蔽電纜的屏蔽層兩端接地時，如果系統(tǒng)中出現(xiàn)短線電流，或是直擊雷、感應雷、雷電波入侵等三種方式產生的過電壓時，由于電纜屏蔽層兩端接地電阻不一樣，造成電位不同，從與產生的地環(huán)環(huán)流，將對信號控制線路成干擾。
所以兩端接地還是一端接地，是一個更具爭議的問題。
4 結束語
因此化工自動化控制系統(tǒng)，雙層屏蔽，最外層屏蔽兩端接地，內層屏蔽一端等電位接地。此時，外層屏蔽由于電位差而感應出電流，因此產生降低源磁場強度的磁通，從而基本上抵消沒有外屏蔽層時所感應的電壓，這種方法集兩種接地的優(yōu)點于一身，可以解決單點接地和兩點接地的缺點，對于化工自動化控制系統(tǒng)防雷電電磁感應起著很重要的作用。
參考文獻
[1]王曉瑜.幾種雷電屏蔽分析模型物理基礎的研究[J].高電壓技術,1994.20(2).
[2]許高峰,司馬文霞,顧樂觀.輸電線路雷電屏蔽問題研究的現(xiàn)狀和發(fā)展[J].高電壓技術,1999.25(12).
[3]Brown G W,Whitehead E R. Field and analytical studies of t ransmissionline shielding (part Ⅱ) [J]. IEEE Trans on Power Apparatus and System,1969.88(5).
關鍵字：電氣自動化 控制系統(tǒng) 系統(tǒng)設計
中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）04（b）-0075-01
作為自動化領域中的一條重要分支，電氣自動化控制系統(tǒng)在實現(xiàn)電氣自動化過程中發(fā)揮著舉足輕重的作用，是電力企業(yè)實現(xiàn)自動化生產的重要環(huán)節(jié)，為推進電力企業(yè)自動化、現(xiàn)代化具有重要作用。[1]因此加強電氣自動化控制系統(tǒng)的設計工作，應充分認知電氣自動化控制系統(tǒng)的重要作用，提高電氣自動化控制系統(tǒng)的性能，發(fā)揮其在電力生產中的作用。
1 電氣自動化控制系統(tǒng)的設計思路
1.1 集中監(jiān)控方式
采用集中監(jiān)控方式設計電氣自動化控制系統(tǒng)，這種方式把系統(tǒng)的各個功能集中在一個處理器上進行處理，方便員工對其運行和維護，降低了對控制站的防護要求，在用這種方式進行設計時，操作較為簡單。但是采用集中式設計電氣自動化系統(tǒng)也有諸多弊端：首先系統(tǒng)各功能集中在同一處理器，使處理器負擔過重，降低了處理速度；其次，這種方式需要電力企業(yè)加大投入，增加電纜，從而確保系統(tǒng)對全部設備的監(jiān)控，使電力生產成本大為增加；最后，遠距離的電纜往往帶來不利的影響因素，使系統(tǒng)可靠性大為降低，甚至使隔離刀偏離，影響設備的正常運轉。所以集中監(jiān)控的方式雖然便于集中處理，但也有諸多弊端，不利于降低電力生產升本，減少了電力企業(yè)的經濟效益。[2]
1.2 遠程監(jiān)控方式
采用遠程監(jiān)控方式設計電氣自動化控制系統(tǒng)可以為電廠節(jié)約了安裝費用和安裝材料，提高了控制系統(tǒng)的可靠性，使系統(tǒng)組態(tài)較為靈活。但是由于這種設計方式中的很多總線的通訊速度較低，使這種設計方式的使用范圍受到很大限制，一般應用于小系統(tǒng)監(jiān)控中。
1.3 現(xiàn)場總線監(jiān)控方式
現(xiàn)場總線監(jiān)控設計方式是建立在計算機網絡技術的應用以及智能化電氣設備發(fā)展的基礎上。現(xiàn)場總線監(jiān)控設計方式不僅節(jié)省了安裝從材料、提高了系統(tǒng)控制性能，而且大量減少了隔離設備，再加上計算機網絡技術的應用使得整個系統(tǒng)可靠性更高、網絡組態(tài)更為靈活，且在不同的間隔能發(fā)揮其不同的作用，相鄰兩個元件不會出現(xiàn)連鎖癱瘓效應，大大提升了自動化控制系統(tǒng)的性能。現(xiàn)場總線監(jiān)控方式的智能化設備采用就地安裝的形式，從而減少了電纜數(shù)量，節(jié)約了投資成本，為電力企業(yè)帶來了巨大的經濟效益和社會效益。現(xiàn)場總線監(jiān)控方式設計電氣自動化控制系統(tǒng)代表了未來電氣自動化的發(fā)展方向，為電氣自動化設計和發(fā)展提供重要的依據(jù)。[3]
2 提高電氣自動化控制系統(tǒng)的性能
電氣自動化控制系統(tǒng)性能的提升涉及多方面因素，主要有對電子元器件的選擇、電子設備環(huán)境、控制設備的選擇、設備的散熱防護等。只有選擇恰當?shù)狞c在元器件，加強對電子設備環(huán)境的控制，結合具體的實際情況，設計符合實際應用情況的控制設備，同時做好設備的散熱防護工作，才能使電氣自動化控制系統(tǒng)正常運轉，使之在電力傳輸中發(fā)揮其巨大作用。
2.1 選用性能較好的電子元器件
電子元器件是電氣自動化控制系統(tǒng)的重要組成部分，電子元器件性能的好壞關系到電氣自動化控制系統(tǒng)的性能的好壞，性能好的元器件除了能對其所處的外部環(huán)境有較好的適應之外，還能提高設備的耐久性，降低元器件更換頻率，降低生產成本，同時對系統(tǒng)正常運轉有巨大的促進作用。相反，性能差的元器件則會提高成本，也給系統(tǒng)性能帶來損害。所以在選擇電子元器件事要謹慎對待，注意電子元器件的穩(wěn)定性和可靠性，對其質量進行嚴格的監(jiān)測和認定，同時在投入使用之后，要對其使用狀況進行記錄，從而為電子元器件更換提供依據(jù)。[4]
2.2 控制電子設備外部環(huán)境的不利因素
電子設備所處的外部環(huán)境一般比較復雜，對電子設備的使用情況和使用壽命有較大的影響。較好的外部環(huán)境是電子設備正常運行的具有重要作用，從而為系統(tǒng)性能的提升提供重要的保障。通常遇到惡劣的外部環(huán)境，如霉菌多、濕度大、空氣污染嚴重這樣的惡劣環(huán)境，則會使設備受到嚴重的侵蝕，使水分或其他增加絕緣材料的導電物質侵入到電子設備內部，使電子設備性能降低，甚至造成設備的損壞，從而使自動化控制系統(tǒng)性能降低，甚至不能正常運轉，影響電廠效益，所以要提高電氣自動化控制系統(tǒng)的性能，需要控制電子設備外部不利的環(huán)境因素。
2.3 控制設備要與實際情況相結合
電氣自動化控制設備在設計之初應充分考慮其適用性。在設備設計時，根據(jù)實際情況的需要對零部件以及相適應的軟件系統(tǒng)進行技術參數(shù)的考察，再同具體的實際需要進行設計，才能使設計出的控制設備，技能和實際需求相符合，又能提高控制系統(tǒng)的性能，降低開發(fā)成本，使其具有較高的性價比。
2.4 加強設備散熱防護工作
設備散熱防護是電氣自動化控制系統(tǒng)性能正常發(fā)揮的又一重要保障，同時也是系統(tǒng)元器件使用壽命和功能正常發(fā)揮的重要保障，加強設備的散熱防護，不僅僅使系統(tǒng)性能正常發(fā)揮，而且延長了元器件及設備的使用壽命，使控制系統(tǒng)體現(xiàn)出極高的經濟性，為電廠降低了成本，提高了經濟效益。設備的散熱防護做得不到我則會影響其可靠性，甚至會造成設備的損壞，導致控制系統(tǒng)的癱瘓。所以，在設備防護中，要注重設備的散熱防護，使設備在使用過程中所產生的熱量及時排解出去，特別是對于功率較大的設備應在設備上加上散熱器，同時在功率大的設備周圍應避免了敏感的半導體分離器的使用，從而消除隱患，提高系統(tǒng)使用性能。[5]
3 結語
電氣自動化控制系統(tǒng)在實現(xiàn)電氣自動化過程中發(fā)揮著舉足輕重的作用，是電力企業(yè)實現(xiàn)自動化生產的重要環(huán)節(jié)，為推進電力企業(yè)自動化、現(xiàn)代化具有重要作用。在電氣自動化設計中要結合科學的設計思路，將自動化控制系統(tǒng)的設計與應用利益廣泛的計算機網絡技術相結合，做好提高系統(tǒng)性能的各項工作，從而真正發(fā)揮電氣自動化控制系統(tǒng)在電力輸送中的巨大作用，推動我國電氣自動化發(fā)展。
參考文獻
[1] 石一輝，張承學，易攀，等.差分算法在電力系統(tǒng)高頻信號分析過程中的研究[J].電工技術學報，2008（3）.
[2] 曹殿春，厚金庫.我國工業(yè)電氣自動化的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢[J].中國新技術新產品，2009（2）.
隨著時代的不斷發(fā)展，樓宇的設計中也逐漸加入了智能的因素，在智能化發(fā)展的趨勢下，樓宇自動化控制系統(tǒng)在建筑行業(yè)得到了廣泛的應用。在實際的建工工程中，自動化系統(tǒng)不斷走向發(fā)展與完善，但是關于樓宇自動化控制系統(tǒng)的失敗案例也有不少，這就要求我們在實際工作中對自動控制系統(tǒng)進行進一步的完善。本文就對樓宇的自動化控制系統(tǒng)進行了深入淺出的分析與探討，希望能為樓宇建設的自動化系統(tǒng)控制的相關設計提供一些參考。
【關鍵詞】自動化 控制系統(tǒng) 完善
近年來我國的經濟建設得到高速的發(fā)展，樓宇的建設開始全面開展，同時也帶動了樓宇自動化系統(tǒng)控制建設的發(fā)展。樓宇自動化控制系統(tǒng)主要包括四大部分，包括主機、現(xiàn)場監(jiān)控器、通信網絡和儀表。樓宇自動化系統(tǒng)對建筑內的何磊設備進行監(jiān)控，保證了運行的安全、可靠，同時還能節(jié)省人力和物力。但是，因為我國的樓宇自動化控制的發(fā)展比較晚，在設計和施工等方面還只是處于初級發(fā)展階段，在具體的設計和施工方面還存在著很多不合理的地方，所以會有運行不良、使用壽命短等問題的出現(xiàn)。所以，根據(jù)實際情況，我們要針對樓宇自動化設計的特點對相關的管理功能進行選擇，同時還要在實際的工作中積累關于自動化控制的相關經驗，使系統(tǒng)設計得到相應的完善，使樓宇自動化控制系統(tǒng)真正的發(fā)揮出相應的功能。
1 簡述自動化控制系統(tǒng)有哪些基本的功能
在樓宇自動化系統(tǒng)設計中采用的數(shù)據(jù)通常情況下都是根據(jù)自動采集而來的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以作為系統(tǒng)運行的一種參數(shù)，對運行情況進行自我監(jiān)控，對系統(tǒng)中的各個指標進行全方位的調動，進而實現(xiàn)和創(chuàng)造經濟效益和相應的社會效益。
1.1 自動化系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)自動采集的功能
對現(xiàn)地控制單位之間傳送的數(shù)據(jù)進行的處理和存儲要建立在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的基礎之上，用上位計算機對系統(tǒng)的相關參數(shù)進行分析，從而形成系統(tǒng)運行的參數(shù)。在數(shù)據(jù)庫中提取的數(shù)據(jù)資料可以對自動控制進行調節(jié)，通過本身的記錄、檢索等功能為系統(tǒng)的工作人員的靈活調用作為參考。
1.2 自動化系統(tǒng)具有自動監(jiān)控與調節(jié)的功能
想要提高系統(tǒng)的監(jiān)控水平和調節(jié)水平，可以達到減少對系統(tǒng)操作失誤的目的。但是，系統(tǒng)具有本身的復雜性，人工的監(jiān)控是難以達到要求的，所以就需要自動監(jiān)控和調節(jié)功能的開發(fā)與利用。對各種功能設置模擬操作系統(tǒng)，這個系統(tǒng)的設置要建立在數(shù)據(jù)科學合理的基礎上。將自動系統(tǒng)的指令設置在屏幕顯示器上，根據(jù)計算機屏幕顯示執(zhí)行的步驟，這樣就可以對系統(tǒng)運行進行一目了然的監(jiān)控了。
1.3 總動畫系統(tǒng)具有現(xiàn)地控制單元的功能
這個功能應該在自動化操作系統(tǒng)中某個環(huán)節(jié)的后面，進行現(xiàn)地的現(xiàn)實和處理，同時將操作的具體情況傳到主控層。主控等再根據(jù)指令對是否滿足指令的條件進行分析。最后按照發(fā)出的指令將硬件運行到相應的位置上。現(xiàn)地控制一般都會設置權限開關，根據(jù)開關實現(xiàn)遠程的切換，同時依然可以使用手動的方式進行輔的操作，手動操作還可以解決特殊情況下的燃眉之急。
2 對數(shù)據(jù)采集的設計
在對自動化系統(tǒng)進行上述三項基本功能的設計的時候，一定要體現(xiàn)出系統(tǒng)基本功能之間的共通性，還要對這些功能進行合理的處理，使自動化控制功能的適用性能夠得到相應的提高。
2.1 對數(shù)據(jù)采集的設計
在對系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行采集之前要做到有針對性的進行采集，對自動化控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行采集之后，要及時將數(shù)據(jù)傳送到上位計算機中，實現(xiàn)系統(tǒng)運行的實時監(jiān)控，這些數(shù)據(jù)可以作為盤點系統(tǒng)運行是否正常的重要依據(jù)。對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集可以用單端隔離的模擬量進行輸入卡，用波形檢測的方式對系統(tǒng)自動收集的數(shù)據(jù)進行分析與監(jiān)控，同時，必須要設置好采集范圍和輸出通道。
對數(shù)據(jù)進行采集設計時要做到對數(shù)據(jù)保存情況的實時顯示。在對軟件進行設計的時候還要對校本程序進行編譯，同時用人機界面對數(shù)據(jù)的幾率、存儲等情況進行顯示，最后將軟件和數(shù)據(jù)可連接起來。這種功能使數(shù)據(jù)記錄和存取的便利性得到大大的提高，同時還完成了對數(shù)據(jù)可的屬性設置。
值得一提的是，對數(shù)據(jù)進行采集的時候要遵循一個重要的原則，探測元件與要采集的內體要盡量靠近，以減少傳導中的誤差，避免這些誤差對數(shù)據(jù)真實性的影響。在傳輸中還可以使用光纖等新技術，這種新技術的應用可以達到準確的目的同時又不會使誤差造成系統(tǒng)的誤動作。
2.2 監(jiān)控設計
在自動化系統(tǒng)中的監(jiān)控最常見的方式有三種：遠程監(jiān)控方式、集中監(jiān)控方式和現(xiàn)場總線監(jiān)控方式。其中幾種監(jiān)控方式便于系統(tǒng)運行的維護管理，對系統(tǒng)的設計比較容易，也沒有較高的要求和標準。遠程監(jiān)控方式的優(yōu)點主要有對資源能夠起到節(jié)約監(jiān)控的目的，同時具有較高的可靠性，并且在實際的應用中可以體現(xiàn)出組態(tài)靈活的優(yōu)勢，還可以實現(xiàn)對電纜、附屬材料的節(jié)約利用。現(xiàn)場總線監(jiān)控方式是當今條件下一種比較符合時代特征的監(jiān)控方式，它可以實現(xiàn)遠程監(jiān)控，使監(jiān)控的連接線路縮短，在這種方式上可以很好的體現(xiàn)出智能化的特點。同時為網絡控制系統(tǒng)的發(fā)展奠定了基礎。
2.3 現(xiàn)地控制單元
自動化系統(tǒng)現(xiàn)地控制單元的實際采用了計算機軟件和硬件等先進的技術，確保了各項標準都能符合指標要求。隨著科技的不斷發(fā)展，計算機在不斷的更新?lián)Q代，系統(tǒng)的規(guī)模也應該隨著計算機的更型換代得到擴展與升級，維護方面要具備自我診斷和自我恢復的功能，避免因為人員操作失誤造成的損失。現(xiàn)地控制單元的設計主要包括對機組設備的調節(jié)和將控制；對機組控制單元順序的控制；數(shù)據(jù)通信要保持通暢；要有自我診斷的功能。
3 結語
綜上所述，對自動化控制系統(tǒng)進行設計的時候，要將采集到的數(shù)據(jù)及時的輸送到上位計算機中，對整個運行流程實現(xiàn)實時監(jiān)控，根據(jù)數(shù)據(jù)對系統(tǒng)運行狀況進行判斷。還要根據(jù)各種方式的運用，使系統(tǒng)工作的效率得到提高，減少維護故障率，在新技術的幫助下，實現(xiàn)計算機對整個系統(tǒng)的配置與設計。
參考文獻
[1]張雪峰.樓宇自動化控制系統(tǒng)的IP化發(fā)展分析[J].智能建筑電氣技術，2012（6）.
[2]楊慕鐵.淺析如何完善樓宇自動化控制系統(tǒng)設計[J].福建建材，2013（6）.
[3]何宇紅.樓宇自動化控制系統(tǒng)工程設計探析[J].科技與企業(yè)，2012（10）.
作者簡介
汪詩雯（1985-），女，安徽省歙縣人。大學本科學歷。現(xiàn)為柳州市人民醫(yī)院助理工程師。主要研究方向為電子信息工程。
簡要介紹了OPC技術和OLE三層接口技術，OPC技術在轉爐自動化控制系統(tǒng)的運行中起到了至關重要的作用。闡述了轉爐自動化控制系統(tǒng)的基本配置、硬件、軟件等方面的內容。將OPC技術運用到鋼鐵生產中，可提高鋼材的生產效率。該系統(tǒng)的應用有利于滿足生產需求，促進我國鋼鐵產業(yè)的持續(xù)發(fā)展。
關鍵詞：
OPC技術；轉爐自動化控制系統(tǒng)；通訊電子技術；人工智能管理技術
在煉鋼過程中，采用轉爐自動化控制系統(tǒng)可提高鋼鐵生產效率、降低生產成本和減輕工人的勞動強度，從而為實現(xiàn)生產更多高附加值產品打下堅實的基礎。現(xiàn)階段，科學技術、通訊電子技術和人工智能管理技術在鋼鐵生產中應用廣泛，數(shù)據(jù)采集準確，為更好地實現(xiàn)轉爐自動化控制系統(tǒng)的研究提供了有利條件。在該系統(tǒng)中配備了1臺計算機單獨工作，從而可在現(xiàn)有操作系統(tǒng)的基礎上，利用OPC技術實現(xiàn)網站之間的互訪。這有利于以最少的投資收獲最大的效能。
1OPC和OLE三層接口技術的概述
1.1OPC技術概述OPC技術有其工業(yè)標準，包括一整套的接口和屬性的標準集。由于以往每個應用軟件的開發(fā)商為了存取現(xiàn)場設備的數(shù)據(jù)都需要重新編寫專用接口函數(shù)，但現(xiàn)場設備中的數(shù)據(jù)復雜，且產品常常升級，這對數(shù)據(jù)編寫造成了嚴重的影響。因此，OPC技術應運而生。該技術具有高效性和開放性，且安全、可靠，是一種即插即用的設備驅動程序，可為廣大系統(tǒng)使用者帶來便利。該技術的產生有效地建立了現(xiàn)場控制與應用程序之間的橋梁，可實現(xiàn)過程自動化控制。現(xiàn)已建立OPC基金會管理，世界上重要的自動化控制系統(tǒng)或儀器過程控制系統(tǒng)都是基金會會員。
1.2OLE三層接口技術概述OLE技術應用于微軟公司，通過一套標準的OLE/COM接口完成。OLE是自動化標準接口，其可自動調用OLE技術，允許多臺計算機之間進行文檔和圖形的交換。OLE機制的基礎是COM，其是為了實現(xiàn)與編程語言無關的對象而制定的，可以不受程序限制訪問，且可在兩個應用程序之間進行接口通訊。
2轉爐自動化控制系統(tǒng)的應用
基于OPC技術的轉爐自動化控制系統(tǒng)需要完成2部分操作：①在主體系統(tǒng)操作站界面中增加二文重砣系統(tǒng)，并且保證此操作站能訪問二文重砣系統(tǒng)PLC系統(tǒng)；②需要將二文重砣系統(tǒng)擴充為主體系統(tǒng)的操作站，最終實現(xiàn)兩套系統(tǒng)的相互訪問和有效結合。
2.1系統(tǒng)的硬件連接如圖1所示，“操作站3”即二文重砣系統(tǒng)操作站，帶有以太網卡，用網線連接了轉爐環(huán)網的交換機。“操作站3”升格為OPC服務器，配有雙網卡。二文重砣系統(tǒng)通過網卡采集變量，設置OPC為服務器，用以太網卡連接轉爐環(huán)網，從而使“主控室”“操作站1”“操作站2”得以訪問。
2.2系統(tǒng)的軟件配置基于OPC技術，轉爐自動化控制系統(tǒng)在軟件配置方面需要建立以太網連接和進行系統(tǒng)變量、歸檔報警等，這是因為二文重砣系統(tǒng)變量數(shù)目少于主體系統(tǒng)。因此，可將“操作站1”的項目內容直接挪用至“操作站3”，以減少復雜系統(tǒng)開發(fā)研究帶來的巨大工作量。此操作可完成轉爐對6臺PLC的訪問，可將“操作站3”中計算機的IP地址設為合適的網段，從而實現(xiàn)轉爐的自動化生產。此外，還可建立二文重砣系統(tǒng)的變量，并在此基礎上研發(fā)新型項目，實現(xiàn)系統(tǒng)的各種功能以及“操作站3”對主體系統(tǒng)和二文重砣系統(tǒng)的全面訪問。
2.3系統(tǒng)中OPC功能的配置在該系統(tǒng)中，使用OPC技術才能更好地實現(xiàn)操作站對二文系統(tǒng)的有效訪問，操作步驟如下：①確認各操作站內安裝的軟件，確認“操作站1”與“操作站3”之間的網絡地址是否處于同一工作組內，以確保兩個操作站可以相互訪問。②為了設置最低安全級別，對所有人設置了訪問權限，可避免因權限引發(fā)的問題。在“操作站3”中配置DCOM系統(tǒng)，開始運行指令，選中“OPCServer”設置屬性，在復選框中選擇“none”和“Anonymous”。③對“操作站1”進行OPC功能設置，實現(xiàn)“操作站1”到“操作站3”的二文重砣系統(tǒng)的變量訪問，即通過右鍵點擊“資源管理器”，找到“變量管理器”后添加驅動程序，選擇相對應的系統(tǒng)參數(shù)，出現(xiàn)一系列服務器列表可供選擇時，即可訪問所有站點；在服務器列表中，選擇“操作站3”的計算機，在定義下的服務器中選擇子菜單，通過點擊子菜單中的“服務器”按鈕，得到所需的變量；在二文重砣系統(tǒng)中選中一個變量，經過確認后可進行新變量的設定。④將二文重砣系統(tǒng)操作界面加入“操作站1”的項目中，通過系統(tǒng)的有效拷貝，界面中的變量可以通過上述方式建立，完成從服務器中讀取變量數(shù)據(jù)的任務。此外，可通過OPC技術實現(xiàn)自動化系統(tǒng)間的網絡互訪功能。
3.結束語
在傳統(tǒng)煉鋼技術的基礎上，融入新型的現(xiàn)代化技術，研究出基于OPC技術的轉爐自動化控制系統(tǒng)，可優(yōu)化煉鋼工藝的自動化進程。因此，應圍繞該技術的整體化需求規(guī)范其操作流程，強化自動化系統(tǒng)的功能，從而實現(xiàn)最好的運行效果。本文對集團鋼鐵生產系統(tǒng)進行了深入研究，通過完善轉爐自動化控制系統(tǒng)，對工藝過程中的變量及參數(shù)進行實時監(jiān)控，提高了集團的鋼鐵產量和鋼鐵質量，降低了集團發(fā)展的運營成本，為早日實現(xiàn)產業(yè)國際化打下了基礎。
參考文獻:
［1］劉長進，徐蕾，張淋云.OPC技術在濟鋼120噸轉爐控制系統(tǒng)中的應用［J］.可編程控制器與工廠自動化（PLCFA），2004（12）.
關鍵詞：電氣自動化：控制系統(tǒng)；設計思想：創(chuàng)新
隨著時代的不斷發(fā)展，電氣自動化已成為一門自動化領域內的分支技術。其內容正在不斷成熟和完善，在生產和生活中應用越來越廣泛。電氣設備保護自動裝置要求可靠性高，動作速度快，同時對抗干擾要求較高。電氣智能化水平不斷提高， 對儀器設備能夠精準的控制， 實現(xiàn)了大容量信息數(shù)據(jù)的傳輸，也可以依托在不斷發(fā)展的通訊技術。由于具有靈活性以及很高的集成性，基于Pc的控制系統(tǒng)在工業(yè)自動化領域，越來越廣泛的被應用。利用先進的自動化控制技術、電子技術、微機技術、計算機網絡技術相結合，對其進行以微機監(jiān)控和自動發(fā)電控制系統(tǒng)為基礎的綜合自動化改造，并實現(xiàn)對水電站發(fā)電機組的自動起、停機及其自動發(fā)電控制、同期并網，完成了機組和線路的各種電氣量的實時監(jiān)測和控制以及對上級調度的信息傳輸。保證工廠安全、可靠、經濟運行，提高工廠綜合經濟效益。
1當前電氣自動化系統(tǒng)的功能
根據(jù)“先進、實用、經濟”為系統(tǒng)組態(tài)總體原則，最終實現(xiàn)技術先進、設備性能安全可靠、配置合理、經濟的目的，遵照電氣控制的特點和單元機組的運行方式，將其發(fā)電機——變壓器組和廠用的電源等電氣系統(tǒng)的控制全部納入ECS監(jiān)控模式下。為了確保工業(yè)設備和人身安全、滿足系統(tǒng)實時性、開放性、互換性、可用性、易操作性、易維護性的要求，達到自動化程度高的現(xiàn)代化生產管理模式。
2 電氣自動化控制系統(tǒng)的設計新思路
2.1計算機監(jiān)控系統(tǒng)
工廠以計算機監(jiān)控系統(tǒng)為基礎。工業(yè)設備的運行監(jiān)視和控制在中控室的操作員工作站上進行，同時也可在各LCU上通過觸摸屏和開關按鈕實現(xiàn)對其所控設備運行的監(jiān)視和控制。機組單元及開關站／公用單元通過光纖網絡與全廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)連接并接受其監(jiān)控， 同時在這些系統(tǒng)的現(xiàn)地控制柜上設有控制開關以及操作按鈕，可以實現(xiàn)設備的現(xiàn)地監(jiān)控。一種沖床機自動化沖瓶蓋新型操作機， 屬于實用新型機械。該機解決沖瓶蓋生產中，人工用眼睛配合雙手在上下沖之間瞄準沖瓶蓋，不能理想描準， 時而沖出缺塊圓，時而圓與圓之間留出過火間格， 浪費了材料。又容易產生人傷事故。計算機監(jiān)控系統(tǒng)可按“無人值班” (少人值守)的運行方式設計。觸摸屏與PLC之間采用標準、開放、快速的現(xiàn)場總線技術( MPI)，通訊速率最大可達12Mbps，保證PLC與觸摸屏、現(xiàn)地單元與上位機之間數(shù)據(jù)交換的安全性。硬件、軟件采用模塊化、結構化的設計，以便于硬件設備的擴充，又可適應功能的增加和系統(tǒng)規(guī)模的擴展。
2.2 實現(xiàn)完全數(shù)字化電氣信息量監(jiān)控
廠用電保護裝置和MCC、PC控制裝置均能滿足保護、測控和高速通信一體化的要求，按照監(jiān)控系統(tǒng)的硬件配置，現(xiàn)場總線將廠用電氣系統(tǒng)組成局域網，組成專用的ECS，實現(xiàn)完全數(shù)字化電氣信息量監(jiān)控的目標，為DCS提供高速實時的數(shù)字化通信接口。DCS均以通信軟報文方式對參與順序控制的電氣量進行采集和控制， 未用二次電纜硬接線，簡化了設計和施工量，節(jié)省了大量的經濟成本。具備實時性好，抗干擾能力強，適應電站的現(xiàn)場環(huán)境的優(yōu)點。人機接口功能強，操作控制簡潔、方便、靈活。在保證系統(tǒng)的實時性和可靠性等技術指標的同時， 系統(tǒng)應具有可維護性好的特點，保證較小的MTTR指標。
2.3 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集
工業(yè)自動發(fā)電控制系統(tǒng)和微機監(jiān)控實時在線采集， 電機組主軸各關鍵處的擺度、各個軸承和機架的振動、蝸殼和尾水管的壓力、軸承溫度、接力器行程、發(fā)電機組功率、空氣隙的動態(tài)變化、發(fā)電機絕緣狀況、水輪機流量、空化噪聲以及超聲波等參數(shù)，進行必要的預處理和轉化，存入系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)庫中。
2.4 全開放式現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)監(jiān)控方式
全開放式現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)是采用智能I／O模件作為儀表上網的橋梁，可同時節(jié)省成本，使用現(xiàn)場總線網絡適應分布式、開放式的發(fā)展趨勢，開放性無疑是新一代控制系統(tǒng)的重要性特征。使用開放式的控制器硬件及其開放式的組態(tài)軟件替代DCS中專用的控制器，數(shù)據(jù)連接能力與硬、軟件可移植性的組合，保留DCS的冗余技術及組態(tài)技術等優(yōu)點， 以太網和0Pc是數(shù)據(jù)連接能力的例子，PC是開放的硬、軟件平臺的例子。開放基于標準，標準驅動開放性。
3 工業(yè)控制技術發(fā)展潮流——有線與無線的融合
控制信息的傳輸是實現(xiàn)自動化系統(tǒng)控制的關鍵，建設數(shù)字化、信息化工廠、實現(xiàn)“一網到底”的控制技術，需要建立一個通暢可靠的信息傳輸渠道， 有線系統(tǒng)往往需要較大的投資，無線系統(tǒng)是個很好的選擇。一組鋁塑組合式防偽瓶蓋產品，是瓶蓋市場上最新的技術，防偽功能強，效果明顯。隨著無線技術的逐漸成熟應用，有線與無線的融合正式成為工業(yè)自動化控制技術發(fā)展的潮流。新型鋁塑組合式瓶蓋的設計簡潔明快，具有較高的實用性價值。可見，工業(yè)自動化儀表的數(shù)字化、網絡化，能夠將模擬技術轉化為數(shù)字技術，并且數(shù)字技術中的技術含量更高，數(shù)字化互感器和光纖的應用，在市場中占有更大的比例，具有良好的平衡性， 明確的定位性，市場發(fā)展前景良好。
關鍵字：自動化控制系統(tǒng)PLC 變頻調速
1.概述
重卷機組是冷軋產品的一道重要工序，用于將厚度為0.2～0.65mm的大直徑鋼卷經切頭、切尾、切邊、檢查及涂油后，重卷分切成小直徑鋼卷，并將鋼卷稱重、打捆。隨著市場經濟的不斷完善和發(fā)展，生活水平的要求越來越高，使得冷軋產品的需求量越來越大。高效穩(wěn)定的自動化系統(tǒng)對保證冷軋產品的生產效率至關重要。本文主要介紹基于西門子PLC控制系統(tǒng)，如何實現(xiàn)重卷全線自動化控制，以及相關參數(shù)的配置。
2．重卷線自動化控制系統(tǒng)簡介
萊鋼重卷線采用西門子公司的S7―400系列及PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線, 系統(tǒng)中配有TCP/IP協(xié)議的以太網通訊接口。自動化控制系統(tǒng)工作時可由操作人員通過本地計算機（HMI）設定運行參數(shù)，包括來料的各種參數(shù)，然后將這些參數(shù)與設定的機組運行速度、張力等參數(shù)進行運算后，控制變頻調速器的控制指令使各個變頻調速器帶動電機按一定的速度比例運轉。通過工控機WINCC畫面實現(xiàn)人機交互控制整條生產線的正常運行。設備運行的狀態(tài)、參數(shù)、實時過程數(shù)據(jù)都通過畫面顯示出來，并作為歷史數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)庫中。對異常情況如變頻器故障、電機過熱、油壓異常等進行報警，并存儲報警記錄。自動控制各主傳動電機之間的速度、張力的大小，風機、油泵的啟停、閥門的開閉。系統(tǒng)還可以對生產數(shù)據(jù)庫及歷史數(shù)據(jù)庫管理，并可查詢及打印相關數(shù)據(jù)。
3.控制系統(tǒng)功能
3.1張力控制與速度控制
瞬時卷經計算：
對于瞬時卷徑的計算可以根據(jù)同一時間內，導向輥上帶鋼走過的長度與卷筒上帶鋼走過的長度相等，同側卷筒和導向輥上帶鋼的線速度相等，因此：
πDCNC=πDSNS
DC=NS*DS/NC
DC-----------卷筒上的帶鋼瞬時直徑
DS-----------導向輥的直徑
NC-----------卷筒的轉速，以脈沖計量
NS-----------導向輥的轉速，以脈沖計量
開卷機轉矩計算：
張力給定Zset由Profibus DP網傳給開卷機變頻裝置，首先由計算出鋼卷的實際瞬時直徑D，然后再根據(jù)直徑計算出開卷機的轉矩M，做為開卷機的轉矩限幅，從而保證張力的恒定，具體的計算公式如下：
n=nact÷i (rmp)
πD=Vact÷n(m)
M=Zset*D/2(Nm)
Nact-----------電機實際轉速
i--------------開卷機減速比rmp每分鐘旋轉次數(shù)
Vact------------鋼帶線速度
重卷機組中，開卷機控制是帶卷徑計算的張力控制，卷取機控制是帶卷徑計算的速度控制。下面進一步說明如何通過自動化的控制滿足工藝的要求。
公式一：電動機的力矩
M=KMФI樞
KM----電機結構常數(shù)；Ф ----電機磁通；I樞----電機電樞電流
公式二：張力T與力矩M關系
T=2M/D
D-----帶卷直徑
公式三：帶鋼線速度
V=πDn電/60i
n電------電動機轉速rmp；i------電動機和卷筒的速比
公式四：電機電樞電勢
E=KCФn電
KC-------是常數(shù)
公式一、三、四帶入公式二可得下面公式
T=CEI樞/V
C-------常數(shù)C=2πKM/60iKC
由此式可得E不變，V也不變，則帶鋼張力T與電樞電流I樞成正比。
控制框圖如下：
Zset張力設定 電流輸出
偏差i
計算張力Zi
卷取機的速度控制的實質是，若卷取時帶鋼線速度不變，采用電流調節(jié)器使I樞保持恒定，就可保證張力恒定。
Vset速度設定 電流輸出
偏差i
計算速度Vi
實際上，隨著帶鋼卷徑的變化，線速度是變化的。所以可以通過電勢調節(jié)器調整電動機的磁通Ф，以改變電機的轉速，保持線速度恒定。或者磁通Ф一定時，通過調節(jié)電流調節(jié)器，保持張力恒定。
3.2自動分切控制
切分剪
開卷機入口轉向輥 出口轉向輥 卷取機
鋼卷重量計算公式如下：
BG=(D2―Di2)*π/4*B*ρ
式中 BG―帶鋼重量；D―鋼卷直徑；Di―鋼卷內經（=2*Ri）；
B―帶鋼寬度；ρ―帶鋼密度。
分切控制
n=BG/Gset；（n=BL/Lset）
n---分切次數(shù)；Gset----卷重設定；Lset---長度設定。
4.系統(tǒng)特點和優(yōu)勢
4.1采用了網絡及現(xiàn)場總線傳遞過程數(shù)據(jù)，多種信息的交換僅依靠網纜或屏蔽雙絞線即可完成，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量大并且穩(wěn)定，也方便系統(tǒng)的維護和故障的查找。避免了模擬量傳輸所帶來的漂移、抗干擾等問題，大大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
4.2操作人員、計算機與控制設備三者之間的聯(lián)系均通過網絡完成，人機界面可以使全線生產過程的視窗控制中心，確保安全可靠控制生產全過程。
4.3全數(shù)字化、控制器及所有控制功能均有參數(shù)設定功能，控制精度高；控制參數(shù)能通過優(yōu)化功能自動設定；能方便的實現(xiàn)與PLC和其它裝置的聯(lián)網；通過相應的軟件可實現(xiàn)張力、速度、位置、同步等高精度控制要求。
5.總結
關鍵詞：選礦工藝 ；自動化控制；PLC
中圖分類號： TU2 文獻標識碼： A
1、概述
FCS（Fieldbus Control System現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)）是用現(xiàn)場總線網絡將現(xiàn)場各個控制器和儀表設備互聯(lián)，構成現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，同時控制功能可降低安裝成本和維修費用。FCS是一種開放的、具有互操作性的、分散的分布式控制系統(tǒng)，現(xiàn)在廣泛應用于選礦自動化控制系統(tǒng)中，并取得了較好的效果。
2、某選礦廠自動控制系統(tǒng)設計
2.1 選礦廠自動控制系統(tǒng)架構
根據(jù)某選礦廠的工藝流程要求，初步擬定該選礦廠的控制系統(tǒng)由5個控制站，與一個中央控制室組成環(huán)網。控制層提供了生產工藝數(shù)據(jù)和設備信息采集、過程數(shù)據(jù)控制處理與實時控制等功能，主要由PAC站與HMI組成。
各站內部采用PROFIBUS-DP現(xiàn)場工業(yè)總線的方式進行數(shù)據(jù)通訊；各站與中央控制室之間，采用以太網的方式進行數(shù)據(jù)傳輸及存儲[3]。5個控制站分別是：（1）粗碎、中碎及干選控制站；（2）高壓輥磨機流程控制站；（3）1#系列篩分預選及磨選控制站；（4）2#系列篩分預選及磨選控制站；（5）濃縮、環(huán)水及尾礦控制站。
選礦廠控制系統(tǒng)的信息層主要提供了現(xiàn)場生產過程的模擬顯示、操作指令下達、報警顯示、數(shù)據(jù)存儲、歷史記錄、報表分析及WEB等功能。信息層主要由操作員分站、操作員總站、工程師站、歷史服務器、WEB服務器、WEB客戶端、以太網交換機和網絡打印機，以及相關的軟件等組成。
2.2 選礦廠自動控制系統(tǒng)軟件設計
該系統(tǒng)所用的軟件主要有：操作系統(tǒng)軟件WindowsXP SP2、PLC控制應用軟件Machine Edition、組態(tài)監(jiān)控軟件iFix、歷史數(shù)據(jù)庫軟件iHistorian、WEB軟件Portal。
信息層的計算機操作系統(tǒng)主要配備Windows XP Service Pack 2。它對個人用戶來說：具有可靠的附件安全檢查，提供更多的網絡安全保護，確保了網頁瀏覽更安全。系統(tǒng)組態(tài)采用iFix軟件，由于iFix系列軟件的C/S架構，系統(tǒng)選用2套iFix增強型的無限點開發(fā)版軟件作為工程師冗余站。此軟件通過專業(yè)驅動和下位的PLC連接，實現(xiàn)和PLC的數(shù)據(jù)的交互。同時，選用6套iClient軟件作為此系統(tǒng)的操作員站，用來實現(xiàn)對系統(tǒng)的監(jiān)控，其中5套是分別對應于各控制站，另外1套是整個系統(tǒng)的總監(jiān)控[4]。
系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)管理選用GE公司的iHistorian軟件來實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的壓縮歸檔存儲。iHistorian數(shù)據(jù)庫通過iFix采集器和下位的iFix軟件連接，從iFix軟件的數(shù)據(jù)庫中獲取數(shù)據(jù)。同時，它可以通過其它采集器以及接口和別的系統(tǒng)連接。系統(tǒng)中的WEB功能由GE公司的Portal軟件來實現(xiàn)，Portal是一個專業(yè)的可視化的數(shù)據(jù)分析報表生成和web的軟件。系統(tǒng)中涉及到的三個GE Fanuc軟件直接可以實現(xiàn)無縫連接。
2.3 選礦過程主要控制方法
選礦過程控制主要有前饋控制、反饋控制和以反饋控制為主，輔以前饋控制的綜合控制三種。前饋控制是干涉因素未進入過程以前，先檢測出其有關參數(shù)，利用事先研究的關系式，判明其對生產過程的影響，按要求予以校正。反饋控制是先測出被控變量參數(shù)，反饋到控制器與給定值進行比較，然后根據(jù)比較結果，調節(jié)被控變量直至與給定值接近。因此，設計通常采用以反饋控制為主，并輔以前饋控制的綜合控制方式，如磨礦回路中的給礦量、濃度和粒度控制；浮選回路中的給藥量、品位和液位控制等[5]。
該選礦廠工藝流程主要包括：碎礦工藝流程控制、高壓輥磨流程控制、篩分預選及磨選控制、一段磨礦的工藝控制、二段磨礦的工藝控制、尾礦濃縮及尾礦輸送控制。
控制系統(tǒng)通過對濃縮機底流濃度的檢測，分析現(xiàn)時的排礦濃度與工藝設定的濃度是否有偏差，如分析結果有偏差，控制系統(tǒng)將會根據(jù)偏差決策：進行調整或者不調、進行調大或者調小底流的放礦閥，用以改變濃密機底流的排礦量，從而控制調整濃密機內的積礦量，達到控制底流排礦濃度的目的。
3、系統(tǒng)設計特點
系統(tǒng)采用基于現(xiàn)場總線控制的配電模式，使控制系統(tǒng)通過PLC對軟啟動器、變頻器、電機保護器等智能設備進行檢測和控制。從而實現(xiàn)對流程設備進行多變量的監(jiān)控，提高數(shù)據(jù)的采集精度和控制精度，并實現(xiàn)完全意義上的遠程監(jiān)控。
使用FCS技術將現(xiàn)場智能設備通過總線的方式連接起來，即是實現(xiàn)了更高意義的配電自動化和過程自動化，其特點如下：
（1）由于控制系統(tǒng)與現(xiàn)場設備是通過總線進行數(shù)字化的傳輸，因而減少了以往模擬信號的轉換環(huán)節(jié)，提高了數(shù)據(jù)的采集精度和控制精度。
（2）利用FCS現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)和總線通訊，來控制和檢測加有智能功能的流程設備。
（3）總線方式具有結構性好，F(xiàn)CS可以把智能技術分散現(xiàn)場各點，依靠現(xiàn)場智能設備實現(xiàn)基本控制功能。
（4）通過現(xiàn)場總線可以連接所有智能設備，大大減少了控制電纜的數(shù)量和施工調試的費用，也減少了日常維護量，有利于實現(xiàn)該選礦廠的減人增效的目標要求。
4、結語
基于FCS的選礦自動化控制系統(tǒng)設計能實現(xiàn)以下功能：
（1）對選礦廠實行集中操作控制即：通過自動化控制系統(tǒng)對生產流程實現(xiàn)全流程的自動啟/停控制；對生產流程及設備運行狀態(tài)進行實時自動監(jiān)控，從而保證流程在線運行設備安全。
（2）對生產流程中重要的工藝參數(shù)如：礦倉料位、礦漿池液位、蓄水及環(huán)水池液位、破碎機、高壓輥磨機、球磨機給礦量、各給水環(huán)節(jié)的給水量等進行實時檢測和顯示。
（3）通過控制系統(tǒng)網絡，將選廠生產信息向上級相關部門實時傳送和，在提高礦業(yè)公司選礦廠生產自動化水平的同時、提高礦業(yè)公司現(xiàn)代化企業(yè)的管理水平。
（4）對該選礦廠的工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)將采用先進的、基于C/S結構的數(shù)字視頻監(jiān)控系統(tǒng)。
通過對該選礦廠生產過程的自動化控制設計，使該選礦廠的自動化裝備水平達到國際先進和國內領先水平，生產效率和指標達到國內選礦廠生的先進水平。
參考文獻
[1] 袁秀英.組態(tài)控制技術[M].電子工業(yè)出版社，2003.67～88.
[2] 黃雨虹，陳慶玲.選礦車間生產過程控制方案的優(yōu)化[J].輕金屬，2003（10）：9-12