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篇1

現(xiàn)在我國運(yùn)行的電氣工程自動(dòng)化工程采取的控制系統(tǒng)一般有集中監(jiān)控、DCS（分布式控制）兩種。首先集中控制系統(tǒng)的優(yōu)勢在于，它將全部功能都安置在一個(gè)處理器中，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)、維護(hù)以及運(yùn)行等方面都比較簡單。其劣勢在于處理器承擔(dān)的任務(wù)量較大；在此控制體系中，隔離器件閉鎖和斷路器聯(lián)鎖是運(yùn)用硬接線進(jìn)行連接，在設(shè)備擴(kuò)容等方面比較困難，其操作難度也比較大。其次DCS系統(tǒng)是在集中控制系統(tǒng)的前提下設(shè)計(jì)并發(fā)展起來的，在現(xiàn)代電氣工程自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)中獲得較為廣泛的應(yīng)用。其劣勢在于使用和傳統(tǒng)儀表相似的模擬儀表，減少系統(tǒng)安全可靠性，在維修環(huán)節(jié)也比較困難，各個(gè)設(shè)計(jì)廠家沒有規(guī)范而統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，加重維修的成本，并且其價(jià)格比較高。

1.2電氣工程自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)還不具備標(biāo)準(zhǔn)化端口

電氣工程自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)接口到目前為止還沒有統(tǒng)一、完善的標(biāo)準(zhǔn)，這種情況提升工程造價(jià)，阻礙數(shù)據(jù)資源共享的實(shí)現(xiàn)。自動(dòng)化體系設(shè)計(jì)方案很重要，然而很多企業(yè)沒有規(guī)范的方案，各個(gè)廠家和企業(yè)間硬件和軟件交換數(shù)據(jù)有差異，導(dǎo)致企業(yè)間難以深入的交流和信息交換。同時(shí)電氣工程自動(dòng)化工程控制沒有實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一化，難以根據(jù)客戶要求設(shè)計(jì)、建立規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的電氣工程自動(dòng)化工程控制體系。

1.3電氣工程自動(dòng)化工程控制沒有實(shí)現(xiàn)專業(yè)化

在電氣工程自動(dòng)化工程控制設(shè)計(jì)、安裝以及操作等環(huán)節(jié)，相關(guān)工作人員的專業(yè)技術(shù)比較薄弱，需要進(jìn)一步提高。此外我國電氣工程自動(dòng)化工程控制習(xí)題創(chuàng)新能力不足，一般產(chǎn)品屬于中低檔，需要提高其創(chuàng)新能力。

2構(gòu)建電氣工程自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)的發(fā)展對策

2.1建立一體化的電氣工程自動(dòng)化工程控制體系

要從各個(gè)環(huán)節(jié)建立起具有一體化的電氣工程自動(dòng)化工程控制體系。首先國家要按照電氣工程自動(dòng)化工程控制體系具有技術(shù)水平和技術(shù)特點(diǎn)，制定統(tǒng)一的產(chǎn)品規(guī)范。其次廠家和企業(yè)要加強(qiáng)交流，從設(shè)備精簡、調(diào)試與維修以及技術(shù)合理性等多方面向規(guī)范化的方向進(jìn)行制造和生產(chǎn)，讓控制體系更科學(xué)。最后要研發(fā)出新型、操控更方便的一體化控制系統(tǒng)，可以運(yùn)用社會(huì)性質(zhì)和分工外包間的協(xié)作，讓零部件的生產(chǎn)走商業(yè)化生產(chǎn)的路線，促進(jìn)電子工程自動(dòng)化工程控制體系的一體化。

2.2運(yùn)用國際化生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)

IEC61850是現(xiàn)在控制系統(tǒng)廠家所認(rèn)可的國際標(biāo)準(zhǔn)，可以參照這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對控制體系進(jìn)行研究和開發(fā)。另外可以運(yùn)用微軟公司所制定的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，由于企業(yè)策劃電氣工程自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)時(shí)，PC系統(tǒng)是連接管理系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的中間系統(tǒng)，其接口具有標(biāo)注化，能夠保證廠家和企業(yè)間實(shí)施軟件和硬件的數(shù)據(jù)交換，妥善的解決由于通訊而產(chǎn)生的問題。

2.3引進(jìn)和培養(yǎng)電氣工程自動(dòng)化工程控制系統(tǒng)的專業(yè)人才

隨著電氣工程自動(dòng)化工程控制逐漸集成化和高智能化，對其制造人員、維修人員和安裝人員都具有很高的要求，所以要引進(jìn)和培養(yǎng)專業(yè)技術(shù)較強(qiáng)的人員。首先企業(yè)要培養(yǎng)具有實(shí)際操作能力的人才，他們要了解和掌握軟件和硬件系統(tǒng)的操作。其次對安裝人員記性專業(yè)技術(shù)進(jìn)行培訓(xùn)，使之懂得安裝的流程和技術(shù)。最后要更新技術(shù)人員的知識(shí)結(jié)構(gòu)，可以引進(jìn)人才，通過引進(jìn)人才的“傳幫帶”，培養(yǎng)新人，促進(jìn)他們在維修和系統(tǒng)保養(yǎng)等方面的學(xué)習(xí)，提高工程系統(tǒng)安全可靠性。

篇2

閘門調(diào)節(jié)是灌區(qū)工程中經(jīng)常采用的手段，閘門控制的探究對于節(jié)約能源、確保水利工程的正常運(yùn)行、提高水資源的利用效率和節(jié)約用水具有重要的意義。目前國內(nèi)大部分灌區(qū)已基本實(shí)現(xiàn)流量數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集和監(jiān)測，并把數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦芾聿块T，但是在根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測和控制方面成熟的經(jīng)驗(yàn)非常少。國外非凡是歐美等先進(jìn)國家在這方面已經(jīng)達(dá)到較高的水平，如美國的SRP灌區(qū)自動(dòng)化澆灌系統(tǒng)，可以同時(shí)采集100多點(diǎn)的水位、閘門開度和其他信息，通過計(jì)算機(jī)處理后，控制幾百座閘門、150多處泵站的運(yùn)行。本文以國內(nèi)某大型灌區(qū)為例，對閘門的自動(dòng)監(jiān)控進(jìn)行了探究。

1、系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，分一個(gè)主站和若干個(gè)子站，通過無線調(diào)制解調(diào)器構(gòu)成一個(gè)無線通訊網(wǎng)絡(luò)，對多個(gè)斷面的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行采集、傳輸、處理和控制。系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。下位機(jī)中的傳感器把引水渠中的水位值和各閘門的開度值經(jīng)轉(zhuǎn)換后送給編碼器，編碼器對水位及閘門開度信號(hào)進(jìn)行編碼，在通過避雷器將編碼信號(hào)傳給數(shù)采儀，數(shù)采儀將數(shù)據(jù)進(jìn)行初步加工和處理后由無線調(diào)制解調(diào)器傳給上位機(jī)，上位機(jī)即系統(tǒng)主站，可分別和不同的子站建立聯(lián)系，查詢各測點(diǎn)的數(shù)據(jù)，并按照用戶的要求對各閘門進(jìn)行控制，下位機(jī)中的控制箱接收到此信息，經(jīng)過計(jì)算，發(fā)出控制信號(hào)自動(dòng)控制閘門到一定的開度，達(dá)到自動(dòng)控制的目的。

圖1閘門遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測和控制結(jié)構(gòu)圖

2、下位機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)下位機(jī)重點(diǎn)在于閘門自動(dòng)控制箱的設(shè)計(jì)，本文提出閘門的運(yùn)行控制模式，并進(jìn)行可靠性處理，然后利用無線傳輸設(shè)備和上位機(jī)進(jìn)行通訊，傳輸數(shù)據(jù)。

2.1下位機(jī)硬件電路設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)采用AT89系列單片機(jī)，采用矩陣式鍵盤進(jìn)行輸入數(shù)據(jù)，鍵盤提供切換鍵、時(shí)間設(shè)置鍵、控制鍵三個(gè)按鍵，通過三個(gè)按鍵顯示水位、流量、閘門開度、日期和時(shí)間。切換鍵實(shí)現(xiàn)上述四個(gè)功能的轉(zhuǎn)換，時(shí)間設(shè)置鍵用于修改日期和時(shí)間，控制鍵用于對電機(jī)啟停進(jìn)行控制。

2.2閘門控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)下位機(jī)接收到上位機(jī)傳來的要求流量值（或水位值），當(dāng)要求的流量值（或水位值）和系統(tǒng)所測的流量值（或水位值）不一致時(shí)，單片機(jī)啟鍵閉合，閘門電動(dòng)裝置控制箱自動(dòng)啟動(dòng)電機(jī)，提升或下降閘門，當(dāng)所要求的流量值（或水位值）和當(dāng)前所測流量值（或水位值）相等時(shí)，單片機(jī)閉鍵閉合，電機(jī)自動(dòng)停止，達(dá)到自動(dòng)控制的目的。

閘門的運(yùn)行控制模式有實(shí)時(shí)型控制模式和定時(shí)型控制模式兩種，在實(shí)時(shí)型控制模式中，上位機(jī)根據(jù)用戶要求的流量，利用流量—水位關(guān)系曲線把要求的流量換算成要求的水位，然后和下位機(jī)聯(lián)系，下位機(jī)接到信號(hào)后，由電動(dòng)裝置控制箱控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，達(dá)到要求時(shí)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。定時(shí)控制模式要求用戶輸入所期望的流量值和要求閘門動(dòng)作的時(shí)間，下位機(jī)的控制箱在規(guī)定的時(shí)間里自動(dòng)開啟和關(guān)閉閘門，進(jìn)行控制。

2.3無線通訊設(shè)備SRM6100調(diào)制解調(diào)器

SRM6100無線調(diào)制解調(diào)器原是美國Data-LincGroup公司生產(chǎn)的軍用產(chǎn)品，現(xiàn)應(yīng)用于民用。它提供最可靠和最高性能的串行無線通訊方法，在2.4GHz-2.483GHz頻段應(yīng)用智能頻譜跳頻技術(shù)，在無阻擋物的情況下，兩調(diào)制解調(diào)器之間的通訊距離可達(dá)32.18公里，可實(shí)現(xiàn)PLC（可編程控制器）和工作站之間的無線連接。SRM6100應(yīng)用跳頻，擴(kuò)頻和32位誤碼矯正技術(shù)保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。無需昂貴的射頻點(diǎn)檢測技術(shù)。射頻數(shù)據(jù)傳輸速率為188kbps。并且不需要FCC點(diǎn)現(xiàn)場許可證。SRM6100支持多種組態(tài)，包括點(diǎn)對點(diǎn)通訊和多點(diǎn)通訊。多點(diǎn)通訊對子站數(shù)目無限制。并且SRM6100可做為中繼器工作，以達(dá)到擴(kuò)展通訊距離或克服阻擋物通訊的目的。

2.4下位機(jī)可靠性處理

為了精確控制電動(dòng)閘門的關(guān)閉，避免電動(dòng)閘門在工作中出現(xiàn)過載破壞或關(guān)閉不嚴(yán)的現(xiàn)象，本系統(tǒng)在電動(dòng)軸上安裝了轉(zhuǎn)矩傳感器，用來監(jiān)測閘門輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，以判定閘門是否關(guān)嚴(yán)、是否被卡住。閘門電動(dòng)裝置用于檢測和控制閘門的開度，本系統(tǒng)在轉(zhuǎn)動(dòng)軸上安裝了光電碼盤，考慮到閘門可能出現(xiàn)頻繁的正反轉(zhuǎn)交替，為了避免錯(cuò)位和丟碼，采用雙光耦技術(shù)，光耦輸出的兩路信號(hào)經(jīng)74221雙單穩(wěn)觸發(fā)器進(jìn)行整形，89C51的INT0和INT1對其進(jìn)行計(jì)數(shù)、計(jì)時(shí)，并判定轉(zhuǎn)動(dòng)方向，計(jì)算閘門開度。電動(dòng)閘門在工作中若出現(xiàn)異?，F(xiàn)象，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警，切斷電機(jī)電源并顯示故障情況。

2.5下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

下位機(jī)的軟件設(shè)計(jì)分為閘門自動(dòng)裝置控制箱程序設(shè)計(jì)和串行口中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)兩部分。閘門自動(dòng)裝置控制箱程序設(shè)計(jì)主要完成數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、顯示、按鍵操作等功能，串行口中斷服務(wù)的程序完成下位機(jī)向上位機(jī)數(shù)據(jù)的傳送和用戶設(shè)定參數(shù)的接收。控制箱程序的主框圖如下摘要：

圖2、閘門自動(dòng)控制程序流程圖

3、上位機(jī)設(shè)計(jì)

上位機(jī)的軟件部分采用VB6.0為開發(fā)工具，將各個(gè)功能模塊化，分別解決相應(yīng)新問題，再將各個(gè)模塊組裝，構(gòu)成上位機(jī)軟件系統(tǒng)的核心，上位機(jī)軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖3所示，通信模塊位于最底層，其余模塊功能的實(shí)現(xiàn)都直接或間接建立在此模塊的基礎(chǔ)上，本文利用VB的API函數(shù)編寫串口通訊程序，程序的框圖如圖4所示。數(shù)據(jù)管理模塊的主要功能就是為水位、流量、閘位等建立數(shù)據(jù)庫，并對其進(jìn)行管理。

圖3、上位機(jī)軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖4、通信模塊程序流程圖

4、結(jié)語

本文以國內(nèi)某灌區(qū)為例，全面分析了灌區(qū)閘門自動(dòng)化控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)，對其軟件開發(fā)和硬件選擇作了全面闡述，并總結(jié)了提高自動(dòng)化系統(tǒng)可靠性的經(jīng)驗(yàn)，為提高灌區(qū)現(xiàn)代化管理水平提供了有利的工具，具有較高的使用價(jià)值和廣泛的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)摘要：

篇3

前言

在泵上直接安裝控制閥，可省去泵與方向之間管路，從而控制了成本。較少管件及連接件可減少泄漏，從而提高了工作可靠性。而且泵本身安裝閥可降低回路的循環(huán)壓力，提高其工作性能。下面是一些可提高齒輪泵基本功能的回路，其中有些是實(shí)踐證明可行的基本回路，而有些則屬創(chuàng)新研究。

一　卸載回路

卸載元件將在大流量泵與小功率單泵結(jié)合起來。液體從兩個(gè)泵的出口排出，起到達(dá)到預(yù)定壓力和(或)流量。這時(shí)，大流量泵便把流量從其出口循環(huán)到入口，從而減少了該泵對系統(tǒng)的輸出流量，即將磁的功率減少至略高于高壓部分工作的所需值。流量降低的百分比取決于此時(shí)未卸載排量占總排量的比率，組合或螺紋聯(lián)接卸載閥減少乃至消除了管路、孔道和輔件及其它可能的泄漏。

最簡單的卸載元件由人工操縱。彈簧使卸載閥接通或關(guān)閉，當(dāng)給閥一操縱信號(hào)時(shí)，閥的通斷狀態(tài)好被切換。杠桿或其它機(jī)械機(jī)構(gòu)是操縱這種閥的最簡單方法。

導(dǎo)控(氣動(dòng)或液壓)卸載閥是操縱方式的一種改進(jìn)，因?yàn)榇藶殚y可進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。其最大的進(jìn)展是采用電氣或電子關(guān)控制的電磁閥，它不僅可用遠(yuǎn)程控制，而且可用微機(jī)自動(dòng)控制，通常認(rèn)為這種簡單的卸載技術(shù)是應(yīng)用的最佳情況。

人工操縱卸載元件常用于為快速運(yùn)作而需大流量及快速運(yùn)作而需大流量及為精確控制而減少流量的回路，例如快速伸縮的起重臂回路。回路的卸載無操縱信號(hào)作用時(shí)，回路一直輸出大流量。對于常開閥，在常態(tài)下回路將輸出小流量。壓力傳感卸載是最普遍的方案，彈簧作用使卸載閥處于其大流量位置(左位)?；芈穳毫_(dá)到溢流閥預(yù)調(diào)值時(shí)，溢流閥開啟，卸載閥在液壓下和作用下切換至其小流量位置(右位)。壓力傳感卸載閥基本上是一個(gè)達(dá)到系統(tǒng)壓力即卸的自動(dòng)卸載元件，普遍用于測程儀分裂和液壓虎鉗中。

流量傳感卸載回路中的卸載閥也是由彈簧將其壓向大流量位置(左們)。該閥中的固定節(jié)流孔尺寸按設(shè)備的發(fā)動(dòng)機(jī)最佳速度所需流量確定。若發(fā)動(dòng)機(jī)速度超出此最佳范圍，則節(jié)流小孔壓降將增加，從而將卸載閥移位至小流量位置(右位)。因此大流量泵相鄰的元件做成可對最大流量節(jié)流的尺寸，故此回路能耗少、工作平穩(wěn)且成本較低。這種回路的典型應(yīng)用是，限定回路流量達(dá)最佳范圍以提高整個(gè)系統(tǒng)的性能，或限定機(jī)器高速行駛期間的回路壓力，常用于垃圾運(yùn)載卡車等。 職稱論文

壓力流量傳感卸載回路的卸載閥也是由彈簧壓向大流量位置(左位)，無論達(dá)到預(yù)定壓力還是流量，都會(huì)卸載。設(shè)備在空轉(zhuǎn)或正常工作速度下均可完成高壓工作。此特性減少了不必要的流量，故降低了所需的功率。因?yàn)榇朔N回路具有較寬的負(fù)載和速度變化范圍，故常用于挖掘設(shè)備。

具有功率綜合的壓力傳感卸載回路，它由兩組略加變化的壓力傳感卸載泵組成，兩組泵由同一原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，每臺(tái)磁接受另一卸載泵的導(dǎo)控卸載信號(hào)。此傳感方式稱之為交互傳感，它可使一組泵在高壓下工作而另一級泵大流量下工作。兩只溢流閥可按每個(gè)回路特殊的壓力調(diào)整，以使一臺(tái)或兩臺(tái)泵卸載。此方案減少了功率需求，故可采用小容量價(jià)廉原動(dòng)機(jī)。

所示為負(fù)載傳感卸載回路。當(dāng)主控閥的控制閥(下腔)無負(fù)載傳感信號(hào)時(shí)，泵的所有流量經(jīng)閥1、閥2排回油箱；當(dāng)給此控制閥施加負(fù)載傳感信號(hào)時(shí)，泵向回路供液；當(dāng)泵的輸出壓力超過負(fù)載傳感閥的壓力預(yù)定值時(shí)，泵僅向回路提供工作流量，而多余流量經(jīng)閥2的節(jié)流位置(上位)旁通回油箱。帶負(fù)載傳感元件的齒輪泵與柱塞泵相比，具有低成本、抗污染能力強(qiáng)及維護(hù)要求低的優(yōu)點(diǎn)。

二　優(yōu)先流量控制

不論泵的轉(zhuǎn)速、工作壓力或支路需要的流量大小，定值一次流量控制閥總可保證設(shè)備工作所需的流量。在這種回路中，泵的輸出流量必須大干或等于一次油路所需流量，二次流量可作它用或回油箱。定值一次流量閥(比例閥)將一次控制與液壓泵結(jié)合起來，省去管路并消除外泄漏，故降低了成本。此種齒輪泵回路的典型應(yīng)用是汽車起重機(jī)上?？梢姷降霓D(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，它省去了一個(gè)泵。

負(fù)載傳感流量控制閥的功能與定值一次流量控制的功能十分相近：即無論泵的轉(zhuǎn)速、工作壓力或支路抽需流量大小，均提供一次流量。但所示方案，僅通過一次油口向一次油路提供所需流量，直至其最大調(diào)整值。此回路可替代標(biāo)準(zhǔn)的一次流量控制回路而獲得最大輸出流量。因無載回路的壓力低于定值一次流量控制方案，故回路溫升低、無載功耗小。負(fù)載傳感比列流量控制閥與一次流量控制閥一樣，其典型應(yīng)用是動(dòng)力轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。

三　旁路流量控制

對于旁路流量控制，不論泵的轉(zhuǎn)速或工作壓力高低，泵總按預(yù)定最大值向系統(tǒng)供液，多余部分排回油箱或泵的入口。此方案限制了系統(tǒng)的流量，使其具有最佳性能。其優(yōu)點(diǎn)是，通過回路規(guī)模來控制最大調(diào)整流量，降低成本；將泵和閥組合成一體，并通過泵的旁通控制，使回路壓力降至最低，從而減少管路及其泄漏。

旁路流量控制閥可與限定工作流量(工作速度)范圍的中團(tuán)式負(fù)載傳感控制閥一起設(shè)計(jì)。此種型式的齒輪泵回路，常用于限制液壓操縱以使發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)最佳速度的垃圾載卡車或動(dòng)力轉(zhuǎn)向泵回路中，也可用于固定式機(jī)械設(shè)備。

四　干式吸油閥