時間:2023-03-30 10:38:50
導語:在自動控制技術論文的撰寫旅程中,學習并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑,好期刊匯集了九篇優秀范文,愿這些內容能夠啟發您的創作靈感,引領您探索更多的創作可能。

關鍵詞:樓宇自動化控制網絡現場總線控制系統以太網樓宇自動化系統
目前日益流行的智能建筑(inteuigentbuidings)是建筑技術與計算機信息技術相結合的產物,是信息社會的需要,也是未來建筑發展的方向。智能建筑主要由樓宇自動化系統(buidingautomationsystem,縮寫為bas)、通信自動化系統(cas)和辦公自動化系統(oas)三大系統組成。其中,樓宇自動化系統是智能建筑中最基本和最重要的組成部分。樓宇自動化系統是利用計算機及其網絡技術、自動控制技術和通信技術構建的高度自動化的綜合管理和控制系統,將大樓內部各種設備連接到一個控制網絡上,通過網絡對其進行綜合的控制,這些設備包括空調、照明設備、電梯、消防設備、安防設備等等。它確保建筑物內的舒適和安全的辦公環境,同時實現高效節能的要求。
2現場控制系統fcs的出現以及在樓宇自控中的應用
上個世紀七八十年代,伴隨著計算機可靠性提高,價格大幅下降,出現了由多個計算機遞階構成的集中、分散相結合的分布式控制系統(distributedcontrolsystem,簡稱dcs)。dcs是利用計算機技術對生產過程進行集中監視、操作、管理和分散控制的一種綜合控制系統。它的測量變送儀表一般是模擬儀表,因此它屬于一種模擬數字混合控制系統,這種系統較以前的各種控制系統有了較大的進步。dcs在工業自動化控制領域獲得了廣泛的應用,也開始應用到樓宇自動化控制領域。但是dcs存在如下一些缺點:
(1)安裝費用高。采用一臺儀表、一對傳輸線的接線方式,導致接線龐雜、工程周期長、安裝費用高、維護困難;
(2)可靠性差。模擬信號傳輸精度低,而且抗干擾性差;
(3)系統封閉。各廠家的產品自成系統,系統封閉、不開放,難以實現產品的互換與互操作以及組成更大范圍的網絡系統。
上個世紀90年代以來,隨著控制技術、計算機技術、通信技術的發展,出現了基于現場總線的控制系統(fcs),fcs克服了dcs的缺點,它是一種全數字化的、全分散的、全開放、可互操作和開放式互連的新一代控制系統。目前,現場總線技術已經成為自動化技術中的一個熱點,備受國內外自動化設備制造商與用戶的關注。fcs極大地簡化了傳統控制系統繁瑣且技術含量較低的布線工作量,使其系統檢測和控制單元的分布更趨合理。與傳統的dcs(分布式控制系統)相比,fcs具有可靠性高、可維護性好、成本低、實時性好、實現了控制管理一體化的結構體系等優點。現場總線的出現,為工業自動化帶來了一場深層次的革命,從而開創了工業自動控制的新紀元,被譽為自動化領域的計算機局域網。鑒于fcs的許多優點,控制專家們紛紛預言“fcs將取代dcs成為2l世紀控制系統的主流。”現在,fcs已經被應用到樓宇自動化控制領域。
2.1應用于樓字自動化領域的幾種現場總線
由于誘人的市場商機和不同的應用領域的存在,世界一些大公司或公司聯盟紛紛提出自己的現場總線協議標準。據不完全統計,目前國際上有40種宣稱為開放型的現場總線標準。這些協議根據國際標準化組織(iso)的計算機網絡開放式互連系統的osi參考模型來制定的。大多數現場總線只是用其中的一、二和七層協議。于是現場總線呈現雜亂紛呈的局面。在這些現場總線中不乏優異的現場總線,如can、modbus、profibus、lonworks、bacnet、devicenet等等。其中lonworks、bacnet、can、eib等現場總線在樓宇自動化領域獲得了、較廣泛的應用。盡管基于現場總線的fcs克服了dcs的許多缺點,但還是有一些不如人意的地方,最明顯的缺點:多種現場總線并存而互不兼容,導致fcs的可互操作性只能在同一種現場總線系統中實現。后面將對fcs的缺點做進一步說明。
(1)lonworks
美國echelon公司1991年推出了lon(local0penationnetworks)技術,又稱lonworks技術。它得到了眾多計算機廠家、系統集成商、儀器儀表以及軟件公司的大力支持,已經在樓宇自動化、工業自動化、電力系統供配、消防監控、停車場管理等領域獲得廣泛應用。具體地說lonworks具有以下優點:
①網絡結構靈活、組網方便。它支持多種網絡拓撲形式,包括總線型、星型、樹型、自由拓撲型等,這樣可適應復雜的現場環境,方便現場布線;
②支持多種傳輸介質。包括雙絞線、同軸電纜、電力線、光纖、無線射頻等;兩種傳輸速率:78bps和1.25mbps,最大傳輸距離由網絡拓撲形式和傳輸介質決定,一般可從500m到2700m。可接人的節點最多為32385個;
③完善的玨發工具。提供完善的系統開發環境,采用開放的neuronc語言,它是ansic語言的擴展;
④無主的網絡系統。lonworks網絡中各節點的地位相同,網絡管理可設在任一節點處,并可安裝多個網絡管理器;
⑤開發lonworks網絡節點的時間較短,也易于維護。lonworks采用的lontalk協議固化在echelon公司的neuron芯片中,這樣可以節省開發lonworks網絡節點的時間,也方便維護。
同其它現場總線一樣,lonworks也有自身的缺點。首先,lonworks的實時性、處理大量數據的能力有些欠缺;其次,由于lonworks依賴于echelon公司的neuron芯片,所以它的完全開放性也受到一些質疑。盡管lonworks存在一些不足,但是lonworks的fcs還在樓宇自動化領域獲得了廣泛的應用。世界上有2萬多家oem廠商生產lonworks相關產品,其中種類已達3500多種。目前世界上已安裝有500多萬個lonworks節點,lont~k協議也被接納為歐洲centc247、centc205的一部分。自1996年以來,lonworks也開始在國內獲得大量的應用。在建設部的支持下,國內一些研究所和企業開始陸續開發出基于lonworks的樓宇自動化控制系統,并在一些新建智能大廈和建設部智能化小區試點工程中得到應用。
(2)bacnet
bacnet是作為世界上第一個樓宇自動控制網絡的數據通信協議。它代表了智能建筑發展的主流趨勢。bacnet不是軟件或硬件,也不是固件,嚴格地說,bacnet并不是現場總線,而是一種網絡協議,即通信規則。為不同商家產品的系統之間進行信息交流提供平臺和支持。bacnet詳細闡述了系統組成單元相互分享數據實現的途徑、使用的通信介質、可以使用的功能以及信息如何翻譯的全部規則。bacnet采用了etherent、arcnet、ms/tp、ptp、lontalk五種網絡技術進行通信。可根據系統通信是和通信速度選擇不同的網絡技術。相對其它現場總線,bacnet標準最大的優點是可以與etherent、lonworks等網絡進行無縫集成。不過bacnet主要為解決不同廠家的樓宇自控系統相互間的通訊問題設計,并不太適用于智能傳感器、執行器等末端設備。bacnet標準已在全球得到了廣泛的應用,全球生產和經營樓宇設備和樓宇自控設備的主要廠商均支持bacnet標準。bacnet在不到10年的時間內就從一個行業學會標準迅速成為樓宇自控領域中唯一的iso標準。雖然我國是wto和iso成員國,但是bacnet在我國建筑領域中的應用范圍還是相對較小,而且在工程中采用的bacnet產品和技術也基本上全部是從國外引進的,還沒有真正意義上的國產化bacnet相關產品。
(3)can
can總線最初是德國bosch公司為汽車監控控制系統設計提出的,現在它已經成為一種國際標準,在電力、石化、空調、建筑等行業均有應用。can具有以下優點:
①采用8字節的短幀傳送,故傳輸時間短、抗干擾性強:
②具有多種錯誤校驗方式,形成強大的差錯控制能力。而且在嚴重錯誤的情況下,節點會自動離線,避免影響總線上其它節點;
③采用無損壞的仲裁技術;
4can芯片不但價格低而且供應商多。
can缺點是:can總線上最多可掛接110個節點,這不完全能滿足整個智能建筑的需要。不過可以通過利用中繼器進行擴展,相對其它一些現場總線,can總線技術比較簡單,can相關產品的開發費用也遠遠低于其它現場總線技術產品的開發費用。因此,很早國內就有一些企業推出了基于can總線的樓宇自控的相關產品。如獅島、索龍集團開發出了$2000樓宇自控系統。
(4)eib
eib是歐洲安裝總線(europeaninstallationbus)的縮寫。它在1990年被提出,經過十多年的發展,成為歐洲最有影響的建筑智能化現場總線標準,在歐洲得到了進300家廠商的支持。1999年eib被引進中國的智能化建筑領域,并在上海同濟大學建立了eib認證技術培訓中心。在短短的幾年里,國內的會展中心、博物館、辦公大樓、別墅等場所的燈光、窗簾、空調等控制和安防系統方面獲得了廣泛應用,如廈門國際會展中心、大連國貿中心、浙江人民大會堂等。國內的eib項目基本上被abb公司和simens公司所壟斷。
3以太網開始進入樓宇自控領域
以太網發展至今已有20年歷程,作為局域網組網的主要技術,以其簡單、價廉、高帶寬、維護方便以及不斷發展等優點一直在局域網領域中牢牢占據著統治地位。近年來,以太網技術獲得了快速地發展。交換型和全雙功以太網的出現,克服了傳統以太網的共享公共傳輸媒體和半雙功傳輸的弱點,實現了站點獨占傳輸媒體并同時收發數據,也減少了網絡上的數據碰撞。以太網的標準不斷更新和擴展,目前的以太網不僅在物理層(包括拓撲結構、傳輸速率、傳輸媒體),并且在數據鏈路層與原來的傳統以太網標準有了很大的進步,以太網標準系列已擴展成20余個。現在已太網不但由局域網向著接入網和城域網領域發展,同時開始進入工業控制和樓宇自控領域。新的ieee802.3af標準開始對以太網供電作出了規定,它消除了以太網技術進入現場控制領域的一個嚴重障礙。目前,3com、華為、dlink等公司開始提供符合ieee802.3af標準的交換機產品。另外,一些現場總線的協會或組織也開始提出基于其現場總線的開放式以太網標準,即工業以太網標準,如odva(開放devicenet供貨商協會)和ci(contolnet國際組織)的ethernet/ip標準、ff(現場總線基金會)的hse(hig}lspeedethemet,高速以太網)、profibus國際組織的profinet。支持這些工業以太網標準的交換機、網卡等產品也開始出現,如moxa公司的eds-508系列工業以太網交換機(支持ethernet/ip)、北京航天華輝自動化技術有限公司的anybus-sio/100m(支持ethemet/ip和modbus/tcp)等。美國vdc(venturedevelopmentcorp.)調查報告指出,ethemet在工業控制領域中的應用將越來越廣泛,市場占有率將從2000年的ll%增加到2005年的23%。
伴隨著以太網技術在工業控制領域的成功應用,以太網技術也必將越來越多地滲透到樓宇自控領域。目前,以太網多用于基于現場總線的樓宇自控網絡集成到智能建筑中的信息網(如圖l所示),在一些新開發的樓宇自控系統中,以太網直接進入了控制層,如北京樓宇自動化中心開發的基于以太網的enc-2001ip智能建筑測控系統。enc-200lip控制系統的結構如圖2所示。一般的空調、照明等系統通過enc參量控制模塊集成到以太網上;帶有rs232或rs485接口的系統通過網關轉換模塊集成到以太網上;ip電話以及ip攝像機直接連接到以太網上。
在樓宇自控網絡中采用基于現場總線的fcs的優點是:
①可靠性、實時性好。現場總線為工業控制設計
圖1樓宇自控網絡集成到信息網的,有屏蔽、接地與防爆等措施,同時其實時性也比采用csma/cd的以太網的時實性好;
②用戶的投資成本低。現在,開放的現場總線技術已經比較成熟,有很多公司提供的相關產品可供選擇。其缺點是:實現現場總線無縫接人以太網復雜,當多種現場總線共存在一個系統中時,集成起來更復雜,系統的擴展性差。
在樓宇自控網絡中采用以太網的優點是:實現了從管理層(信息網)到現場設備控制層(控制網)的“一網到底”,即實現人們期望的通信協議的兼容和統一;這樣系統擴展起來也比較方便;與智能建筑中其它系統(信息網通信自動化系統和辦公自動化系統)集成起來更加容易。其缺點是:首先,目前開發基于以太網的控制系統產品的難度較大,開發費用和成本相對還是較高,用戶可以選擇的廠商也很有限,壟斷利潤較高,研發成本還沒有被消化,這些都導致產品價格過高。其次,以太網的實時性、可靠性等方面還有待進一步完善。
4結束語
就目前而言,不管是應用在樓宇自控網絡中的基于現場總線的fcs還是以太網,都有其優點和缺點。隨著時間的推移和技術的進步,它們也必將會被進一步完善。據統計,我國目前有從事樓宇自動化業務的企業3000家以上,產品供應商約3000家。另外,隨著我國紹濟的快速發展和人們生活水平的不斷提高,建筑和社區的數字化建設正在興起,fcs和以太網都必將在樓宇自控領域中獲得更廣泛的應用,在今后相當長的時間內,兩者在競爭的同時也將繼續并存。
參考文獻
1郭維均.俞洪.《智能建筑基礎》中國計量出版社.2001:6
2陳秋良.自動控制技術.《現場總線控制系統綜述》2001;20
3李光輝.繆希仁.現場總線技術及在低壓電器領域中的應用.電工技術雜志,2002
4郝曉弘.馬向華.現場總線控制系統一新一代控制系統.《工業控制計算機》2001;14
5陽憲惠.《現場總線技術及其應用》清華大學出版社,1999
6張振昭.許錦標.萬頻.《樓宇智能化技術》北京機械工業出版社。1999
7董春橋.bacnet標準在我國推廣和應用的思考.《智能建筑與城市信息>。2003
關鍵詞:GPS技術 人工神經網絡技術 電力負荷控制 自動發電控制
0 引言
目前中國電力系統正經歷著一場以市場經濟為主導向的據大變革。以數字電力系統(DPS)為代表的計算機技術、通信技術、控制理論及信息處理技術、新材料、新技術的高速發展,使得電力系統的技術更新速度大大加快,不同技術之間的相互滲透、相互融合也越來越普遍。電力系統高速發展,發電廠和變電站相應的實現了自動化,應用遠動通訊技術和計算機技術,對電力系統進行自動監視、控制和調度。為了更好的保證安全、經濟的運行并保證電能質量,對電力系統自動化提出了更高的要求,從而促成了電力系統自動控制技術的不斷發展。
1 GPS技術在電力系統自動控制中的應用
GPS(Global Positioning System)又稱為全球定位系統,隨著電力系統往大容量大網絡的不斷發展,以及自動化水平的不斷提高,GPS由于其高精度的定時功能,必將在電力系統發揮更加廣泛的應用。利用GPS同步測量可以快速精確的獲得電力系統的歷史數據和實時狀態,GPS技術的應用必將對電力系統的安全穩定控制帶來革命性的變革,因此必然成為今后發展的重點,必將為電力系統的穩定控制和保護開辟一個新的領域。
2 人工神經網絡在電力系統自動控制中的應用
經過近十幾年的高速發展, 電力系統的規模已迅速地擴大, 對于這樣一個存在著大量非線性的動態大系統來說, 傳統的控制、診斷、保護、預測等方式已不再能完全適應這種發展的需要。人工神經網絡(ANN Artificial Neural Networks) 理論, 作為人工智能的一個最活躍的分支, 其模擬人腦的工作方式, 為解決復雜的非線性、不確定性、不確知性系統的問題開創了一個嶄新的途徑。因而在電力系統應用研究中受到了廣泛的關注。目前已在電力系統故障診斷、智能控制、繼電保護和暫穩態計算、短期負荷預報等系統計算優化中獲得了大量的研究成果。
作為一個新的信息處理理論,ANN 的應用在理論與實踐中還有一些問題有待于進一步的研究和探討。隨著人工智能技術的發展,ANN 與專家系統和模糊控制的綜合對電力系統這樣一個復雜的動態大系統來說, 應用潛力更大。
3 自動發電控制新技術應用研究
AGC是一種控制性能比較完善和作用較好的發電機輸出功率的自動控制。它利用電子計算機來實現控制功能,是一個小型的計算機閉環控制系統,有時也稱為AGC系統。
早期的AGC系統多采用模擬式的控制設備,近幾年來由于數字系統的靈活性和可靠性是模擬式的AGC系統,逐漸被數字系統所取代。 在現代數字電力系統(DPS)中,AGC的執行,要求每隔2-4s測量一次聯絡線功率、系統頻率和發電功率等數據,并通過遙測裝置送到AGC的發電機控制回路和負荷分配回路,是這兩個回路的程序計算開始工作。然后計算出需要增加或減少發電量的信息,再由遙控裝置將此信息發送到發電機組已完成對發電機功率的控制和調整。由于AGC 資源需在更大范圍內被調用,以及分級控制引起的時間延遲,還需對這種方式下電力系統的安全和控制的動態特性進行研究。
4 電力系統自動控制其它新技術的應用
4.1 電力負荷控制技術作用
電力負荷控制技術是指在高峰用電時,斷開一部分可間斷供電的負荷,以減少對電網的壓力,可以將各用戶的負荷按照改善負荷曲線的總要求,通過某種與用戶聯系的信道和裝在用戶處的終端裝置,對用戶的可間斷負荷進行集中控制。在高峰之后,又可將這些負荷投入,增加系統的低谷用電,達到削峰填谷的目的,使電力系統負荷曲線更加平坦,以保證電網的安全經濟運行。
我國電力供應長期短缺,負荷的監督和控制尤其顯得重要。目前不少地方采用的在高峰時強行拉路的分片輪流停電的辦法,給用戶帶來了極大的不便,對有些重要用戶造成經濟損失。在用戶方面,由于電力使用不合理,浪費能源的現象也十分嚴重。因而有關方面對電力負荷控制十分重視,原國務院曾出資支持了四個試點,取得了可喜的效果。如今,以配電線載波、有線通信和無線電為通道的系統均有運行。在分散控制方面,我國自行研制的電力定量器都是適合我國國情的產品。但總的說來,我國的負荷控制水平和工業化國家的差距還是比較大的。
4.2 靈活交流輸電系統控制技術
靈活交流輸電系統控制技術(Flexible AC Transmission System)是現代電力電子技術與電力系統相結合的產物,其主要內容是在輸電系統的主要部位,采用具有單獨或綜合功能的電力電子裝置,對輸電系統的主要參數(如電壓、相位差、電抗等)進行靈活快速的適時控制,以期實現輸送功率合理分配,降低功率損耗和發電成本,大幅度提高系統穩定性和可靠性。隨著電力電子技術的飛速發展,靈活交流輸電技術的發展前景不可估量,必將改變電力系統的傳統面貌,并促使電力系統發生重大變革。
電力系統的高速發展和不斷擴大,使其結構和運行方式變得越來越復雜多變,對電力系統的自動控制技術水平的要求也越來越高。因此,研究電力系統自動控制技術的現狀和發展具有重要的意義。
參考文獻
[1] 汪德星. 電力系統運行中AGC 需求的分析[J ] . 電力系統自動化,2004 .
[2] 吳捷.現代控制技術在電力系統控制中的應用[J].全國高校電力系統及其自動化專業年會,廣州,1997
[3]張曉繢 神經網絡與神經計算機導論[M].北工業大學出版社, 1995.
一、招生人數
學院2016年計劃招收博士研究生46名,實際招生人數以總部下達計劃為準。
二、報考條件
我院博士研究生只面向現役軍人招生,報考2016年博士研究生應當具備以下條件:
1、品德優良,遵紀守法,立志獻身國防事業;未受過紀律處分。
2、軍隊在職干部按師(旅)級單位推薦、軍級單位政治部審批、軍區級單位政治部干部部門核準、總政治部干部部備案的程序進行審批,由師(旅)級單位干部部門開具介紹信。軍隊院校應屆碩士畢業生經所在院校政治機關審批同意。
3、身體健康,體能達標,年齡不超過40周歲(1976年9月1日以后出生)。
4、在職干部須獲得碩士學位,其中本院在職干部報考工學博士須有被SCI或EI收錄的以第一作者發表的學術論文;應屆碩士畢業生須完成學位論文初稿,在中文核心期刊(含錄用通知)或國際會議發表2篇以上學術論文。
5、有兩名與報考學科相關的高職人員推薦。
三、報名手續
考生持公民身份證和軍官證(學員證)于2015年9月20日至30日到學院教學實驗綜合樓研究生招生辦公室(1127室)報名,外地考生可函報。報名時應提交:
1、填制完畢的《2016年報考攻讀博士學位研究生登記表》和《報考軍隊院校研究生政治審查表》(9月1日后,院內考生可從學院研究生處網站下載;院外考生可來電索要)。
2、已獲碩士學位者,提交碩士課程成績單、碩士學位論文及評閱意見書復印件;應屆碩士畢業生提交碩士課程成績單、碩士學位論文初稿、已發表學術論文版權頁或錄用通知。
3、碩士學歷、學位證書原件及復印件(應屆生于獲得證書后補交)。
4、檔案所在師(旅)級單位干部部門同意報考的證明信。
5、一寸正面半身免冠照片3張,報名費300元。
上述手續齊備,審查合格者發放準考通知,考生可于10月9日到研招辦領取《準考證》。
四、考試安排
博士研究生入學考試總分值為600分,包括六項內容:英語筆試、數學筆試、科研學術成果計分、碩士學位論文評分、專業綜合面試、綜合素質面試,每項內容滿分100分。
考試時間擬定于2015年10月11至12日,考試地點和具體安排詳見《準考證》。
五、其他
1、考生可于2015年11月初查詢錄取情況,入學時間為2016年3月份(詳見通知書)。
2、我院提供部分往年考試試題,考生可登錄學院研究生處網站下載。
六、聯系方式
聯系人:譚繼帥(參謀) 手機:13831189507座機:0311-87992123(地);0221-92123(軍)
E-mail:[email protected] 通信地址:河北省石家莊市和平西路97號研究生招生辦公室(050003)
招生專業目錄
專業代碼、名稱及研究方向
導師
專業綜合(面試)
數學(筆試)
080200機械工程
01機械性能檢測與診斷
張英堂
測試技術與信號處理
矩陣理論
02地面運載平臺維修理論與技術
張培林
狀態監測與智能診斷技術
03機械振動與沖擊防護
白鴻柏
振動理論
04機電液集成系統控制技術
何忠波
車輛工程
05機械制造及其自動化
倪新華
斷裂力學
080300光學工程
01軍用光電系統設計與應用
劉秉琦
陳志斌
應用光學、物理光學、光電測試技術
矩陣理論
02激光技術
沈學舉
激光原理及應用
03光學信息安全
光學信息技術原理與應用、光學信息安全
04微納光學
汪岳峰
光電子技術
080402測試計量技術及儀器
01測試性設計與分析
黃考利
測試技術
矩陣理論
02精密儀器與微系統
王廣龍
03裝備狀態監測與故障預測
李洪儒
測試與診斷技術
矩陣理論或應用數理統計
04網絡安全技術
王 韜
計算機網絡
081100控制科學與工程
01裝備測試與故障診斷
尚朝軒
測試與診斷
矩陣理論或應用數理統計
02火力與指揮控制理論及應用
全厚德
孫世宇
數字信號處理
矩陣理論
03武器系統建模與仿真
朱元昌
系統仿真
04電子裝備自動測試、故障診斷及可靠性
蔡金燕
測試與診斷
05目標識別與信息處理技術
王春平
圖像工程
06精確制導理論與技術
楊鎖昌
精確制導、控制與仿真技術
07無人機數據鏈抗干擾技術
陳自力
線性系統理論、數字信號處理
08目標探測與識別
馬彥恒
數字信號處理、現代控制理論
09飛行器控制
齊曉慧
線性系統理論
10無人機協同控制
李小民
現代飛行控制理論、導航控制技術
11無人機信息處理與傳輸技術
王長龍
數字信號處理
12非線性系統的穩定性與控制
徐 瑞
動力系統的穩定性理論
082600兵器科學與技術
01裝備輕量化技術
鄭 堅
火炮與自動武器原理、材料學
應用數理統計
02兵器試驗理論與技術
秦俊奇
火炮專業相關理論
矩陣理論
03裝備維修理論與技術
陶鳳和
火炮與自動武器原理、現代機械測試技術
04兵器性能檢測與診斷技術
房立清
機械裝備故障診斷與預測、武器系統裝備知識
應用數理統計
馮廣斌
火炮與自動武器原理、工程信號處理、現代機械測試技術
矩陣理論
05兵器結構動力學理論與應用
王瑞林
槍炮設計原理、振動理論、電磁場理論
06武器系統仿真與虛擬樣機技術
馬吉勝
振動理論、動力學仿真
07彈道學理論及應用
宋衛東
彈道學理論、制導理論與技術
08彈道修正理論與技術
彈道學、自動控制與導彈設計理論
矩陣理論或應用數理統計
09兵器性能檢測與故障診斷
唐力偉
振動理論
10兵器新材料技術
王建江
材料學
應用數理統計
11彈藥系統設計與試驗評估
高欣寶
系統仿真技術及其在信息化彈藥工程中的應用
矩陣理論
羅興柏
爆炸及其防護技術在彈藥保障中的應用
12彈藥保障與安全技術
安振濤
炸藥理論、彈藥保障及安全風險評估
穆希輝
彈藥保障
矩陣理論或應用數理統計
13信息感知與控制技術
齊杏林
彈藥引信論證、設計、試驗及評估理論與技術
14防護材料與特種能源技術
杜仕國
防護材料與特種能源技術及其在彈藥工程中的應用
矩陣理論
15電磁發射理論與技術
雷 彬
電磁場理論、測試技術
16武器系統建模與仿真
蘇群星
武器系統仿真與模擬器設計
17紅外圖像末制導技術
高 敏
彈道學、自動控制與導彈設計理論
矩陣理論或應用數理統計
18裝備維修保障理論與技術
賈希勝
石 全
康建設
趙建民
可靠性、維修性、維修工程
應用數理統計
朱小冬
可靠性、維修性、維修工程、建模與仿真
矩陣理論或應用數理統計
19裝備維修性理論與應用
郝建平
可靠性、維修性、維修工程、虛擬仿真
20電磁防護理論與技術
劉尚合
魏光輝
電磁場理論、微波與天線
矩陣理論
王慶國
大學物理、有機化學、固體物理、電磁場理論
譚志良
電子技術基礎、通信原理、微波與天線
21脈沖電磁場測試技術
朱長青
電路分析、電磁場理論和微波技術、數電模電
110900軍事裝備學
01裝備保障信息化
盧 昱
網絡信息安全保障
軍事運籌學
02裝備保障理論與應用
石 全
軍事裝備學、戰役基本理論
應用數理統計或軍事運籌學
于永利
可靠性、維修性、維修工程、建模與仿真
軍事運籌學
柏彥奇
高 崎
英文名稱:Electronics Optics & Control
主管單位:中國航空工業集團公司
主辦單位:中國航空工業一集團公司洛陽電光設備研究所
出版周期:月刊
出版地址:河南省洛陽市
語
種:中文
開
本:大16開
國際刊號:1671-637X
國內刊號:41-1227/TN
郵發代號:
發行范圍:國內外統一發行
創刊時間:1970
期刊收錄:
SA 科學文摘(英)(2009)
核心期刊:
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(1996)
期刊榮譽:
Caj-cd規范獲獎期刊
聯系方式
期刊簡介
【關鍵詞】L型前裝機;轉向系統;閉環控制系統
0 引言
自20世紀90年代以來,采礦設備的發展日新月異,世界上采礦設備生產巨頭們像卡特彼勒、小松、久益環球、利勃海爾等公司紛紛推出自己的各種新產品,這些新的產品共同的特點是不斷涌現出新結構和新元件時還廣泛應用新的控制技術,技術發展的重點在于增加產品的電、液技術含量,應運更先進的電氣、液壓控制系統和更先進、靈敏的原件來實現對操作的優化。現在越來越多的控制技術和控制理論開始應運到前裝機上,如變頻調速控制系統、PLC控制系統、單片機控制系統、傳感器控制技術等,這些技術的應用在控制精確度和效率上使前裝機達到了一個前所未有的高度。
節能減排技術將是未來裝載機行業的發展方向[1],更是采礦設備行業的發展方向。節能減排是個世界性的大課題,對于以柴油發動機作為主要動力源的前裝機來說,這不僅因為節能和減排本身就是一對兒矛盾,而且還要考慮產品的性價比與可靠性。節能減排不僅僅關乎發動機、傳動、液壓和電控等系統,這是一個綜合性的課題。對于裝載機來說,合理的工作裝置設計可以提高作業效率,減小作業阻力,降低油耗,但是控制系統的合理、先進設計同樣對節能減排起巨大的作用。
本次選題準備以轉向系統的控制設計為例來說明裝載機目前的自動化控制水平和將來的發展方向。為了保證轉向系統平穩、快速的運轉,我們設計了本選題的電氣控制系統和液壓控制系統,在對各種電氣和液壓元件控制方法的工作原理進行了詳細的分析的基礎上,提出了L1150型前裝機轉向系統控制設計的選題。希望通過我們的研究能把前裝機目前的自動控制技術提高到一個新的高度。
1 L型前裝機轉向系統總體模型設計
轉向是電液控制的自動控制系統。則轉向系統總體設計結構圖如圖1所示。
由上述結構圖可以得出系統的傳遞函數為以下三部分組成,其中G1(S)是電氣系統的傳遞函數,G2(S)是電液比例控制閥占空比對換向閥流量的傳遞函數,G3(S)是液壓系統的傳遞函數,如圖2所示:
所以本論文的設計分為倆部分,一部分為電氣控制結構的設計,另一部分為液壓控制結構的設計。
2 L型前裝機轉向系統控制設計
2.1 電氣控制結構設計
電氣控制是當操作手柄給左轉向命令時,操作手柄移動被轉換成CAN信息。CAN全稱為Controller Area Network即控制器局域網[2],CAN總線是國際上應用最為廣泛的現場總線之一。由操作手柄輸出轉向命令值輸入到控制器,控制器接收到輸入信號后輸出PWM脈沖信號給控制閥,控制執行元件動作。轉向位置傳感器隨時監控轉向的位置角度并轉化為電信號反饋給VCU,和操作手柄的給定值比較以便進一步的控制。該系統設計為負反饋閉環控制系統,所謂反饋控制系統,就是指根據系統輸出變化的信息來進行控制,即通過比較系y行為(輸出)與期望行為之間的偏差,并消除偏差以獲得預期的系統性能。L型前裝機轉向系統的電氣控制控制結構圖設計如圖3所示。
2.2 液壓控制結構設計
液壓技術的發展[3],可追溯到 17 世紀帕斯卡提出了著名的帕斯卡定律,開始奠定了流體靜壓傳動的理論基礎。液壓系統:液壓油從油箱流入轉向泵的入口。轉向泵輸出液壓壓力油經控制閥和流量放大器后流入轉向油缸,轉向油缸動作從而實現轉向運動。通過負載感知把負載的壓力分別反饋回控制閥和轉向泵,反饋回控制閥的壓力油與給定值比較后進一步控制方向閥芯的開口大小從而進一步的控制壓力油流向轉向油缸的流量。由于液壓系統運行時容易發熱,為了節省功率和減少發熱量負載反饋的壓力油同時反饋給轉向泵,從而可以控制轉向泵斜盤角度,進一步控制轉向泵的輸出功率。該系統設計為負反饋閉環控制系統,所謂反饋控制系統,就是指根據系統輸出變化的信息來進行控制,即通過比較系統行為(輸出)與期望行為之間的偏差,并消除偏差以獲得預期的系統性能。在反饋控制系統中,既存在由輸入到輸出的信號前向通路,也包含從輸出端到輸入端的信號反饋通路,兩者組成一個閉合的回路。因此,反饋控制系統又稱為閉環控制系統。反饋控制是自動控制的主要形式。在工程上常把在運行中使輸出量和期望值保持一致的反饋控制系統稱為自動調節系統,而把用來精確地跟隨或復現某種過程的反饋控制系統稱為伺服系統或隨動系統。L型前裝機轉向系統的液壓控制控制結構設計如圖4所示。
圖4 轉向系統的液壓控制結構圖
3 轉向控制系統的測試和分析
把設備所有的電氣系統和液壓系統以及其他的結構件等安裝調試完成后,啟動設備做了左轉向、無轉向、右轉向等的一系列空載、有載測試,空載測試是指設備沒有裝載并處于平整的地面上,有載是指設備處于裝載的工作狀態,并處于工況不是很好的環境下,測試結果見表1所示。(下轉第287頁)
從表1中的測試結果可以看到當有禁止狀態時,轉向接口卡無輸出。當發出左轉向命令的時候,轉向接口卡輸出的電壓為12V-18V;當操作手柄處于中位時轉向接口卡的輸出為12V;當發出右轉向命令時轉向接口卡的輸出為6V-12V;這完全符合當初設計的期望值,在進一步的測試中該電路輸出穩定、可靠符合要求。
4 結論
本論文的設計以L型前裝機轉向系統的設計為主題,主要包括電氣系統和液壓系統倆部分。電氣系統采用LINCS II控制系統,由操作手柄通過CAN控制系統發出轉向命令通過數字接口卡轉化為數字信號后輸入到VCU(VECHICLE CONTROL UNIT) VCU接受到信號后發出PWM輸出信號給數字接口卡的轉向接口卡通道,然后再傳輸到PVG32先導控制閥控制液壓系統。轉向位置傳感器隨時監控轉向的位置角度并反饋給VCU和給定值比較以便進一步的控制。液壓系統采用電液比例先導控制,液壓油從油箱流入轉向泵的入口,液壓壓力油從泵流過高壓過濾器后到達流量放大器閥(Danfoss) 的HP口。當有轉向命令時PVG32先導控制閥控制先導油推動流量放大器的方向閥芯后從泵出來的油經流量放大閥芯被導向轉向油缸從而實現轉向運動。
【參考文獻】
[1]皮鈞.工程機械的技術發展方向[J].工程機械,2012(11):27-30.
Abstract: PID regulating law is very effective for establishing a precise mathematical model control system. However, for those control objects with non-linearity, time-varying uncertainty, applying the traditional PID regulator would be difficult to achieve effective control. This paper proposed tocontrol the water level by using indistinct PID control technology, so that the PLC has better control performance on the system of different model parameters, to achieve optimal control of static and dynamic parameters of the system.
關鍵詞: PLC;模糊PID;模糊控制
Key words: PLC;Indistinct PID;Indistinct control
中圖分類號:TP39 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2012)25-0185-02
0 引言
對于PID控制技術,其工作穩定、可靠性高、魯棒性強,且易于接受。但是,工業生產過程中經常遇到大時滯、強擾動、被控對象參數未知或是時變的系統,對這一類系統實施常規PID控制往往效果欠佳。本文采用模糊自適應PID設計方法,根據人們要求的水位曲線,由計算機對系統進行監控,依據模糊推理判據,實現對任何一種模型參數的系統都能自動調整其PID參數,使輸出與水位曲線趨于一致,實現快速響應特性與超調量最優的統一。
1 模糊控制原理
模糊控制器是一種近年來發展起來的新型控制器,其優點是不要求掌握被控對象的精確數學模型,而根據人工規則組織決策表,且由該表決定控制量的大小。模糊控制或模糊自動控制系統是以模糊數學,即模糊集合論、模糊語言知識及模糊邏輯規則等作為理論基礎;以計算機控制技術、自動控制理論作為技術基礎的自動控制系統。模糊控制模仿人的思維方式,計算控制量時并不需要參數的精確量,而是以參數的模糊信息為基礎,通過模糊推理得到控制量的模糊形式,然后再經過反模糊化處理輸出具體的控制量。其控制方框圖如下圖1所示。
2 控制系統
本文的控制系統結構框圖如圖2所示:液灌Ⅰ中的水通過水泵注入到液灌Ⅱ中,電腦通過PLC和固態繼電器使水泵工作,液灌Ⅱ中的水位隨之持續上升。當液灌Ⅱ中的水達到某一百分比時,水位變送器發出的信號通過PLC在電腦中與設定值進行比較,若大于設定值,電腦通過PLC和手操器使電動調節閥開大;若小于給定值,電腦通過PLC和手操器使電動調節閥開小;若相等,說明電動調節閥出水量和進水量應相等,保持動態平衡。對溫度的控制:若要使液灌Ⅱ中的溫度達到某一設定值,就要在電腦上進行設定,通過測量溫度變送器發出4~20mA模擬信號,該值反映了實際值的大小。若實際值小于設定值,電腦通過PLC和固態繼電器使加熱器工作,從而使水溫上升,當實際值達到設定值時加熱器停止工作。
其工作流程圖如圖3所示。
在“組態王6.5”軟件中,工作人員只需在電腦前操作即可。用鼠標點擊電腦上的按鈕即可控制水泵的啟動、停止,從而控制水位和溫度值。在本控制系統中,共應用了溫度的升降溫判斷程序、水位的模糊PID運算程序、濾波后水位運算程序、加熱器通、斷程序四個程序。下面重點介紹水位的模糊PID運算程序。
3 模糊PID控制的應用
點擊“PID設置”可以看到一個小界面,如圖4所示。在此界面上可以設定模糊P、I、D參數的大小。在“自動”時用此界面。在圖下方有溫度歷史、實時曲線與水位歷史、實時曲線界面的切換按鈕。管理員可通過“用戶登錄”輸入口令,這樣該界面才能運行。“注銷”可以停止運行該界面。“退出”可以退出該軟件。
4 實驗結果
系統運行后通過水位實時趨勢曲線顯示水位設定值和當前值(實際值),水平線為水位設定值曲線,波浪線為水位的測量值曲線,如圖5所示。該圖反映了通過PID算法后系統實際水位值逼近設定水位值的情況,可以看出實際值與設定值的誤差較大,實際值波動較大。經過對比,采用模糊PID算法后實際值與設定值的誤差較小,實際值比較穩定,如圖6所示,取得了很好的控制效果。
5 結束語
本文通過控制水位,研究了模糊-PID算法的原理、結構、應用等。實踐證明,采用模糊-PID算法控制器不僅具有良好的動態及穩態特性,而且對系統時延和階次具有魯棒性,可以實現最優化控制。
參考文獻:
[1]俞光昀.PIC系列單片機應用技術[M].北京:電子工業出版社,2000,10,122-168.
[2]黃繼昌等.傳感器工作原理及應用實例[M].北京:人民郵電出版社,1998,5,155-171.
[3]2003 亞控公司,組態王6.5使用手冊,北京:北京亞控科技發展有限公司,1999,4 286-455.
[4]殷興光.Fuzz-PID算法在物位、溫度控制中的應用[C].咸陽:陜西科技大學工程碩士學位論文,2004,78-99.
[5]A.Haj-Ali and H.Ying The Structure of a Class of Mandani Fuzzy Controllers with Nonlinear Input Fuzzy Sets 2003 IEEE international conference on fuzzy systems 523~52.
[6]Jia-Xin Chen,Wei Li Application of fuzzy control PID algorithm intemperature controlling systems Machine Learning and Cybernetics, 2003 International Conference on 2601 2604 Vo1.4.
[7]Mohand Mokhtari,Michel Marie MATLAB與SIMULINK.I程應用(趙彥玲吳淑紅譯)北京:電子工業出版社,2002.
[關鍵詞] 計算機控制技術 教學改革 教學實踐
隨著高等教育逐步實現由傳統的應試教育向現代的綜合素質教育轉化,傳統的教學模式正朝著學習理論知識、提高綜合素質、增強實踐能力、培養創新精神和創新能力的目標發展。
計算機控制技術課程是高等學校自動化專業的一門重要技術基礎課,課程的特點是實踐性強、與專業課密切相關,它涉及的基礎理論和知識面較廣,牽涉電氣、計算機、自動控制理論等綜合知識,在同類課程中占有十分重要的地位。
一、課程的性質與任務
《計算機控制技術》是自動化專業的專業課,和畢業設計前后銜接,共同完成本專業培養學生專業知識和實際工作能力的任務,培養自動化專業本科生熟悉計算機的最新發展動態,掌握計算機在自動化領域中的應用,通過本課程的學習,要使學生獲得:計算機控制系統的組成與典型應用方式;控制系統信號的輸入/輸出接口與通道;常規數字控制器的設計;常用應用程序設計;計算機控制系統設計;計算機控制系統的抗干擾措施等方面的基本概念、基本理論和基本設計技能,學生在學完本課程后,結合其他課程內容和畢業論文設計,可具備一定的開發計算機控制系統的能力。
二、教學方法的改革
現代科學技術的發展,要求我們培養的學生不是單純的繼承型、守業型人才,而是能夠獨立思考、善于進取、有創造性思維能力、能適應新形勢發展需要的開拓型人才。為適應人才培養的需要,改革課程教學方法和教學手段,是擺在我們面前十分重要的任務。
在課堂教學中采用知識點講授、課堂討論、演示輔導、工程實例分析相結合的方法,變單向灌輸為雙向交流;注重處理好難點與重點、概念與應用的關系,做到精講多練、邊講邊練、講練結合。選擇實用性、趣味性、有典型特色的教學實例,以激發學生的創新思維,增強專業課學習的興趣。
1.在本課程的教授過程中應特別注意計算機控制技術課程的教學目的和要求,由此決定在本課程的教學過程中應強調對基本概念、基本規律的講授,有關計算方法講授的目的是期望通過計算所得的結果進一步幫助學生對基本概念或基本規律的理解和掌握, 而不是培養學生的計算能力。
2.“學而必知其用”觀念貫穿整個教學過程。因為這門課程是前面幾門課程的綜合,它把前面的自動控制理論、單片機原理及應用、微機原理及應用、程序設計等幾門課程綜合在一起,形成一個自動控制系統。在教學過程中應對課程中各章節的作用有清楚的認識,應當明確課程各部分內容在實現培養目標中的作用。
3.采用“教、學、做相結合”的教學方法。教學中從最基本的應用實例出發,由實際問題入手通過技能訓練引入相關知識和理論,并且提出學習的內容、目的、要求及其他相關事項,后面由學生自主學習有關內容,再通過自己動手做實驗的方式來加深對所學知識的理解,同時獲得相關技能的訓練。這種在教師指導下,感性認識與理性認識交互進行,對學生自主學習起到良好的促進作用。
4.探究型教學。在教材的每章結尾或正文敘述中提出了一些思考題,這些思考題可以幫助學生對有些概念的深入理解和掌握,在教學過程中,對某些思考題組織學生進行討論或給予啟發說明,以培養學生的獨立思考、自主學習的能力。
5.利用小型的課程設計作業,進行計算機控制系統的設計,使學生自己動手設計一個真正意義上的控制系統。激發學生自主的創新意識,對學生綜合利用所學知識,進行有益的嘗試。
三、教學手段的改革
采用現代教育技術和傳統教學手段相結合,充分利用現代信息技術,大力推進信息技術在教學過程中的普遍應用。目前,現代電化教育手段和多媒體技術等手段已全面引入各專業的教學,大大提高了課堂教學質量。本課程中部分章節采用CAI課件授課,數字控制器的設計部分要求的理論性較強,采用傳統的黑板教授的方式,使學生更好的理解數字控制器的設計原理和設計方法。
在教學手段上,開發了相關計算機輔助教學軟件,將傳統教學方法與多媒體、網絡教學、幻燈錄像等現代化的手段相結合,互相彌補,使教學內容形象直觀,易于理解,使教學過程更生動鮮明,更符合學生的年齡特征和思維特點,提高了教學效率,突出課程了重點和難點,更激發了學生學習的主動性。但是,通過教學實踐,教師們深刻認識到多媒體教學在增加教學信息量,提高講課效率的同時,也在某種程度上影響師生互動以及對教材與教學內容的感性掌握,為此,要注重做到傳統與現代結合,板書與電子課件結合,實現多種教學手段的有機結合,實現兩者優勢互補。
四、考試內容和方法的改革
結合本課程實踐性較強的特點,本課程考試應該由3部分組成:1.平時成績,此部分占最后考試成績的20%。2.一般的閉卷考試,此部分占最后考試成績的60%。考試內容的重點放在計算機控制系統的重要組成部分:輸入輸出接口和通道設計兩個部分,其他部分的知識作為一些小知識點進行考試。此部分考試主要是讓學生掌握計算機控制系統中常用的一些芯片,控制系統的各個組成部分的設計方法,計算機控制系統的各種組成形式等一些常用內容。3.課程設計,設計題目是設計一個常用的計算機控制系統。此部分占最后考試成績的20%。在這個過程中,可以查閱任何資料,包括網絡上豐富的內容。通過課程設計來不僅可以鍛煉學生設計計算機控制系統的能力,掌握在計算機控制系統設計時應該注意的一些問題,還可以使學生學習查閱資料的方法,為將來的工作和繼續學習打下堅實的基礎。
關鍵詞:變頻器,PLC,工藝除塵,風力送絲除塵,節能
1.概述
隨著我廠生產能力的增大,原動力車間的中央除塵系統已不能滿足卷接包裝車間設備增加后其生產所需的負壓和除塵要求,為此必須增加除塵設備,以滿足生產要求,增加的除塵設備與原中央除塵系統采用本地控制+集中控制模式,其集中模式接入動力車間的中央除塵系統原有的監控面。
2.除塵系統的組成及工作原理
集中工藝除塵、風力送絲除塵系統由卷接包裝機組集中工藝風力除塵系統FC1,卷接包裝機組風力送絲除塵系統FS1,粉塵收集系統YC三部份組成。論文參考網。卷接包裝機組集中工藝風力除塵系統FC1,由集中風力系統的風機供給機組卷煙、接嘴生產和除塵所需的工藝風力,將工藝風力和除塵有機結合,實現卷煙工藝風力和除塵風力集中供給的方式。FC1除塵系統風機采用變頻調速,主風管上設置壓力傳感器,根據風壓變化,自動調節風機轉速,控制風壓波動,從而達到穩定系統風壓的目的。各卷煙機臺有風壓平衡器與氣動風力平衡閥,根據卷接機組的設備運行狀況自動調節風力,確保系統在不同工況下風力穩定并合理分配到每臺卷煙機和接嘴機上,完全滿足卷接機組的生產要求。系統根據負荷(開機臺數)變化后,主風管上風壓變化,自動調節風機轉速及執行閥,實現系統在不同生產負荷條件下卷接工藝風力恒壓供給。
卷接包裝機組風力送絲除塵系統FS1,由物料輸送和除塵兩部份組成,當設置于系統尾部的風機啟動后,系統內形成負壓,煙絲和空氣從送絲機一端被吸起,煙絲在料管中經過風力加速后配給卷煙機,而含塵空氣則沿回風管經除塵器凈化后排入大氣。FS1除塵風機采用變頻調速,主風管上設置壓力傳感器,各卷煙機臺有風送控制儀TP170A,可從控制儀上實時監控本機風送狀態并對本機的送絲風速設定值進行設定。系統采用實時控制手段,自動實現在不同生產負荷條件下,送絲風力速度、壓力的穩定,可靠。
粉塵收集系統YC,將集中工藝風力除塵系統FC1與風力送絲除塵系統FS1三臺除塵器卸灰電機卸下的粉塵通過管道連接至除塵室。
3、除塵系統的控制方案
除塵系統要為卷包車間增加的4 臺卷接機組提供集中工藝風力除塵以及煙絲風力輸送除塵自動監控功能,希望該系統具有:
1)動態顯示四臺卷接機組工段的工藝風力除塵、風力送絲及除塵系統的工藝流程;
2)自動調節風壓風量,保證系統穩定運行,提高機臺有效作業率,同時達到節能效果;
3)提供系統遠程操作功能,在中央控制室即可完成系統的啟動、停止、參數設定工作及報警信息顯示;
4)在線報警功能,系統實時監控工藝設備的運行狀態,以明確的信息,定位指示故障類型和原因,使故障得到及時排除。
對此,針對卷接機組集中力量工藝除塵、風力送絲的特點,采用西門子S7-300 控制系統、Profibus-DP 現場總線控制技術、人機界面操作系統,利用變頻調速技術對系統進行恒壓負反饋控制,使系統在不同負荷下運行穩定,確保卷接機組正常工作,同時節約電能。
4.電控系統的組成及各部分的功能
4.1電控系統的硬件組成
系統網絡結構圖如圖2 所示,控制系統主要由西門子S7-300系列的PLC、ET200S分布式I/O、Profibus-DP 現場總線控制技術和人機界面MP370和風送控制儀TP170A等組成。控制系統實現對整個風力系統的設備啟停,風量、風壓、風速調節,系統狀態參數檢測,故障信息報警等功能。MP370人機界面、變頻器及PLC所控制的電機啟動器、接觸器安裝在電控柜內,電控柜內還安裝電控系統所需的電源開關,電壓、電流顯示儀表,各種信號指示燈,各種狀態的選擇開關,起、停按鈕,報警裝置、接觸器、繼電器、過載保護元件,除塵器控制元件等。ET200S分布式I/O、風送控制儀TP170A、壓力檢測元件、電動執行元件安裝在增加的四臺卷接機組工段。
4.2電控系統的軟件組成
系統由西門子STEP7 語言和ProTooL CS 組態軟件開發而成。作為上位機的MP370 人機界面顯示現場控制畫面,可以進行系統相關工藝參數設置和啟停控制,并通過Profibus-DP網與除塵系統的變頻器、各現場I/O站(風送控制儀TP170A)進行數據交換。系統中主要設備的重要信息均可在MP370 人機界上顯示,如變頻器參數、卸料閥狀態以及除塵系統的壓力等工藝參數信息等。
4.3主要硬件的功能
1)S7-300用于采集系統總管風壓、監控除塵器卸灰閥、除塵器噴吹系統運行狀態。
2)2個變頻器DP從站完成對除塵系統除塵風機的啟停,風壓、風量的控制與調節。
3)控制系統設置4個卷接機組分布式I/O站(風送控制儀TP170A)通過Profibus-DP與S7-300PLC通訊。
4)ET200S分布式I/O站(風送控制儀TP170A)的功能:a.可設定和監測卷接機組吸絲風速并根據設定的吸絲風速進行自動調節實現均速供絲。b.監測風送系統氣動補風閥與卷接機組吸絲閥狀態并自動控制風送系統氣動補風閥補風,以實現風送系統風力平行。c.監測卷接機組的工作狀態,控制接嘴機除塵支管氣動調節風力平衡閥,以保證卷接機組對風力系統的工藝要求。論文參考網。d.監測卷煙機及接嘴機的負壓支管壓力;e.監控卷煙機除塵支管風壓調節電動閥;f.監控卷煙機組除塵總管尾部補風調節電動閥。
5)人機界面功能:顯示除塵系統的工作狀態(包括:除塵器、風機、電機工作頻率、電流、電機的輸出功率、變頻器散熱器溫度、系統工作壓力值、除塵器除塵布袋阻力值、卸灰閥和本地開關的工作狀態、控制方式選擇:自動/禁控/手動,系統控制模式選擇:頻率設定、壓力設定、閥門開度設定設置按鈕等)。
5 變頻器的選用和節能效果
FC1 除塵電機的具體參數為功率75kW,頻率50 Hz,電壓380 V,2 極,額定電流139.2 A;FS1風送電機功率為30kW,額定電流為56.9 A。DANFOSS 變頻器功能強大,性能優越,調試和運行簡單。論文參考網。VLT5000系列變頻器在VVC控制基礎上發展為VVCplus控制方式,使得變頻器在低速(0~10 Hz)范圍內動態特性得到了改善,速度精度也得到了提高。變頻器選用型號為VLT5032PT5 C20 ST RO F10,變頻器接受來自安裝在管道上的壓力傳感器、I/O 箱及PLC 的信號,實現對風機的自動調節,調整管道負壓的大小,來完成送絲和除塵任務。在變頻器的控制上分壓力控制和頻率控制,壓力控制是PI 閉環控制,系統以恒定的壓力來控制;頻率控制是開環控制,風機以固定的轉速運行。如果卷接集中工藝除塵系統反映風力不夠,可以在“設定參數”畫面中調高變頻器的運行頻率或者調高設定壓力;如果沒有風力,則檢查變頻器是否跳閘或防火閥關閉。如果是變頻器跳閘,則記錄故障代碼,用“停風機”斷電后重新上電在PLC及人機界面出現故障時,為了不影響卷包車間的生產,可以采用變頻器手動控制風機,將變頻器從“REMOTE”模式切換到“LOCAL”模式,可在面板上控制實施。本系統具備卷接機組遠程控制風機啟停功能,即通過判別卷接機組是否運行,決定工藝風力系統啟/停,節省能源。
本系統拆除了卷接機組本身的風力發生裝置,不再需要購置小風機,電機等備件,并們免除了與此有關的維修工作,從而節約了大量的備件和維修費用。系統的總裝機容量小,運行耗能和運行費用低,以一個系統布置4組PROTOS70卷接機組為例,集中除塵要一臺30KW的大風機,加上卷接機組本身的8臺小高壓風機52KW(卷煙機5.5KW,接嘴機7.5KW)系統總裝機容量82KW,而集中工藝風力除塵系統僅由一臺75KW的大風機作為動力,系統的裝機容量減小22KW,另外,采用風機變頻調速,系統恒壓控制方式,系統實際功率運行110KW,節能效果非常明顯,主一點,在目前我國提昌節能減排尤為重要。本系統2008年5 月調試成功通過驗收,經過一年的平衡運行表明,采用PLC、現場壓力檢測裝置及VLT5000 系列變頻器構成的閉環自動控制系統,是卷煙機組除塵系統中一次全面的智能升級,具有以下優點。與未改造前的手動系統相比,系統節電效果明顯,FC1電機額定電流由139.2A降為105A 左右,FS1 電機額定電流平均由56.9 A降為69 A 左右。通過一年運行,從系統的整體運行情況來說,每年就能比改造前節省大約30%的電能,節能效果顯著。自采用了變頻調速技術調試完畢投入運行后,卷接工藝風力平衡和恒壓供給,改善了卷接設備工藝風力性能,降低了車間噪聲水平,改善了車間作業環境;集中工藝風力除塵系統,采用自動控制技術,實現了系統運行狀態和參數的實時監控。在目前的煙草行業中,少人值守,無人值班的要求越來越高,采用PLC、變頻器、風壓檢測裝置組成的閉環控制系統,做到了在線監控,實時了解和掌握變頻器等設備的運行狀態,完全能滿足上述要求。
【關鍵詞】自動控制 滴灌技術 農業建設
1 引言
水是生命的根本,是不可代替的資源,同時也是農業發展不可或缺的因素。近年來,隨著城市現代化的發展,經濟水平和人口的不斷提升,水資源的不合理運用現象越來越嚴重,許多地區缺水大旱,農業得不到水的灌溉,而且農業灌溉效率低下現象也普遍存在。這一系列問題都警示水資源的不合理運用將會對人類和社會造成越來越不可估量的危害。因此,國家實施了滴灌技術,改變了傳統的灌溉方式,發展節水灌溉技術,科學應對水資源短缺問題,使灌溉技術脫離人工控制,運用自動化的技術進行農業灌溉。從而降低了農業生產成本,改善農業生產方式,是一項利國利民的節水技術。
2 自動控制精準滴灌技術概述
自動控制滴灌技術是針對高效利用水資源而實施的一項技術,對農業的可持續發展和保護生態方面有重要的意義和作用。而且脫離了人工的控制,自動控制的滴灌技術更加提高了農業灌溉的效率,節約成本。
2.1 自動控制精準滴灌技術的含義
節約水資源是自動控制精準滴灌技術的直接目的,這種技術改變了傳統的灌溉技術,高效率用水資源,通過現代化科學技術來改變水資源浪費和農業灌溉不合理的現狀。自動控制精準滴灌技術通過滴頭,每次用小量的水準確直接的對土壤進行灌溉,避免不必要的浪費。自動控制精準滴灌技術不僅完善了灌溉技術的不足,同時也促使灌溉技術的進一步發展。
2.2 自動控制精準滴灌技術的發展現狀
農業灌溉技術的發展出現了不同的灌溉技術,以噴灌和滴灌最為普遍。我國也大力推廣滴灌技術,自動控制滴灌技術得到越來越多的應用,隨著電子、科技的發展,自動控制滴灌技術也將進一步得到發展。滴灌技術在世界上也得到廣泛應用,一百多個國家實行節水灌溉技術。自動控制精準滴灌技術農業發展、國民經濟和社會發展都有推動作用。這項技術在國內的發展前景也會越來越好。
3 自動控制精準滴灌技術在農業建設的應用研究
自動控制滴灌技術的發展應用在農業上,推動了農業的科技化發展,自動化的灌溉技術,不僅減少了藥物對農作物的傷害、保護了生態環境,同時也節約了人力物力。廣西農田智能化灌溉系統中滴灌自動控制系統設計方案和南寧市府城鎮百香果滴灌實踐技術為案例具體介紹自動控制精準滴灌技術在農業建設的應用研究。
3.1 以廣西農田智能化灌溉系統中滴灌自動控制系統設計方案為例
廣西農田智能化灌溉系統中滴灌自動控制系統采用了自動控制滴灌技術,運用網絡和自動控制相結合的技術對土壤進行控制。實現了水資源的最大化利用。通過計算機遠程控制,為實驗基地的每塊土壤進行精準的灌溉和管理。
3.1.1 滴灌系統規劃布置
滴灌系統規劃布置的首要因素是泵站位置的選擇,位置不能選擇貧瘠的土壤,相對集中靠近路邊的位置是最佳選擇,其次輸水管道的選擇也應該合理,項目資金節約化,管道的內徑和長度要適宜。設備選擇先進、適用、合理的這樣能更大的發揮滴灌技術的作用。管道的選擇要考慮土地、水源等,盡量使管道系統相對均衡。
3.1.2 控制調節和保護設備
自動控制滴灌要控制好設備的保護和技術的控制,電磁閥的設置要考慮便于管理、控制流量等,在首部水泵前安裝逆止閥。排氣閥要安裝在干管始端。壓力表、閥門箱要安裝在合理的位置,便于維修和使用,同時也避免受凍。
3.1.3 滴灌系統電路設計
電路的設計很關鍵,采用交流電磁閥控制,控制滴灌電磁閥配送和輸出電。
3.2 以南寧市府城鎮百香果種植基地自動化控制滴灌工程為例
南寧市府城鎮百香果種植基地于2013年就開始建設,經過幾年的灌溉項目建設,積累了豐富的節水用水經驗,使用了自動化控制滴灌技術,為其他地區的自動化滴灌技術的發展起了帶頭作用。
3.2.1 項目建設情況
南寧市府城鎮百香果種植基地啟用了自動控制的滴灌技術,主要農作物是百香果。其灌溉采用的是兩種方式結合灌溉,冬季采用周邊山塘水進行大水漫灌,在農作物生長期則采用滴灌技術。
3.2.2 自動化控制系統的組成及功能
自動控制灌溉技術能夠將水資源和化肥平均的分配到土壤中,讓農作物更好的平衡吸收。自動化的控制會對流程中每個步驟進行嚴格的檢驗,使之保持在合理范圍內。系統自動記錄每個灌溉系統的運行時間和總水量,還安裝了防盜裝置,對設備故障自動檢查對系統運行中的破壞還可以進行警報,準確的指出故障位置和故障類型,對濕度和降雨量準確測量。
3.2.3 自動化控制滴灌工程建設對南寧市府城鎮百香果種植基地的作用
自動控制滴灌技術由機器對農作物的灌溉進行控制,擺脫了認為的控制,也就避免了人為因素的誤差,更有利于農作物更好的生長。自動控制滴灌是農業灌溉與時代接軌的標志,是農業現代化的必然結果,農業要想產量高、效率高必須運用現代化技術帶動發展。自動控制灌溉更加便于操作,更加有效的控制了灌溉時間,從而節約了水資源和勞動力。實驗區自動控制滴灌技術的實施,同時也為實驗區積累了經驗,為其他地區提供了借鑒的經驗。
4 自動控制精準滴灌技術在農業建設中存在的問題
自動控制滴灌技術有其優勢也必然存在弊端,這項科技化技術在其他設備保護、造價和控制精準度等等方面都存在著不足。
4.1 田間設備的保護問題
自動控制滴灌技術的實施運行需要通過無線進行數據傳輸,無線設備容易被損壞,在設備運用過程中很可能對無線傳輸進行不必要的干擾,造成數據傳輸不準確。同時線路也容易受到人為的破壞,導致線路傳輸工作無法正常運行。
4.2 系統造價過高
自動控制滴灌技術需要通過計算機進行控制,是一項現代化技術,需要人力物力以及資金的支持,而很多地區無法大面積使用這項技術也是這個原因。這是自動控制滴灌技術存在的一個弊端。
4.3 水肥監測精度與控制精度的統一性不夠
要進行自動控制滴灌技術就要配合進行土壤水分檢測,而檢測由于資金并不能覆蓋大面積,這就造成數據是能反映部分土壤情況,不能代表大部分。養分監測和作物監測同樣不能覆蓋大部分,因此水肥監測精度與控制精度無法統一。
5 結語
自動控制精準滴灌技術不僅推動了我國農業的專業化發展,同時也推動了現代化、科學化的進步。作為現代的灌溉方式,自動控制精準滴灌技術必須發揮其優勢,完善其不足,揚長避短,不斷的在實踐中發展。同時也要根據農業具體實踐來相應的改變技術的實際應用,推動自動控制精準滴灌技術的進一步推廣和發展。
參考文獻
[1]聞珍霞,何龍,楊海清.發展自動控制精準滴灌技術加快節約型農業建設[J].農業裝備技術,2010(3).
[2]李健華.基于GPRS技術的膜下滴灌自動化控制系統的設計[J].中國農機化學報,2014(1).
作者簡介
覃江峰(1983-),男,壯族,廣西壯族自治區南寧市人。碩士學位。現為廣西水利科學研究院工程師。研究方向為計算機網絡及自動控制技術。
邱林(1983-),女,廣西壯族自治區河池市人。碩士學位。現為廣西農業職業技術學院講師。研究方向為計算機網絡及電子商務。
作者單位