自动控制论文

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自动控制论文范文第1篇

关键词空调系统自动控制传感器现场控制器PID控制模糊控制

1引言

空调耗能是建筑物耗能中的大户，随着能源供应的日趋紧张及人们对室内热环境、空气品质的要求愈来愈高，迫切要求在保持空调区域一定舒适度的前提下最大限度地降低空调能耗。空调自控系统可以使建筑内环境更舒适、设备运行更可靠、能源利用更充分，是现代楼宇空调系统重要的组成部分。但是由于资金缺口和工程进度等等问题，许多已建成的商用建筑和办公大楼的空调系统往往都没有设计或安装自动控制系统，随着建筑物的投入使用，会发现空调区域的温、湿度波动很大，往往会超过允许的变化范围，这时业主会提出空调系统自动控制改造的要求。

这种旧有空调系统进行自动控制改造与新空调系统的自控设计相比有许多不同之处，比如旧有的空调系统在运行中往往遭到一些人为因素的影响，致使风系统平衡遭到破坏，加装自控系统前必须先对旧有空调系统的风道系统重新进行平衡调整，不然自控系统可能达不到预期限效果；另外加装自动控制系统后对原空调系统的制冷、供热和水循环系统都交有一定的影响；同时在改造进程中也会遇到一些特殊的问题，有些问题在旧有空调系统的自控改造中是要特殊考虑的。

笔者于2001年参加了某广播电视大楼的空调系统自动控制改造的工作，该大楼的空调系统当初由于种种原因没有安装自控系统。随着室外气象条件的变化和室内负荷的变化，空调区域的温、湿度发生了很大的波动，常常会超过允许的变化范围。几年运行下来，每年都发生有的房间过热有的房间过冷的问题。室内工作人员为了防止过热或过冷大多将本室的部分送风口用胶纸等物遮挡，结果导致了风系统阻力的不平衡，破坏了其他房间的温、湿度状况，造成整个系统的失调。很多工作室出现了冬热夏冷的情况，这大大影响了工作人员的工作效率，而且对工作人员身体健康有着很大的损伤，且给室内高级机器设备的正常工作造成了一定的隐患（情况严重时会影响对温、湿度比较敏感的设备的正常工作）。由于系统失调，冷站和锅炉房提供的能量没能合理使用，造成极大的浪费，运行费用大大提高。在这种情况下，业主提出了给空调系统增加自动控制的要求。下面我们对此空调系统自控改造进行中遇到的问题和相应采取的解决方法作一个介绍，希望能给空调、自控设计和运行管理人员一些启迪。

2空调控制系统方案的确定

室温控制是空调自动系统中重要的环节，它是用温度敏感元件来控制相应的调节机构，使得送风温度随扰量的变化而变化。改变送风温度的方法有：调节加热器的加热量或冷却器的冷却量，调节新、回风混合比或一、二次回风比等。此广播电视大楼的空调系统是由11个空气处理机组组成的全空气系统，每个机组都是一次回风式系统，本着经济、简便的方针，此次空调系统的改造我们采用了常用的调节加热器的加热量和冷却器的冷却量的方法以改变送风湿度。室内相对湿度的控制可以采用两种方法：间接控制法（变露点）、直接控制法（变露点），此广播电视大楼很多工作室因一些仪器设备的缘故对室内相对湿度的要求较为严格，为此我们选用了直接控制法去控制室内空气的相对湿度，即用相对湿度敏感元件，控制相应的调节机构，直接根据相对湿度偏差进行调节，以补偿室内热湿负荷的变化。另外我们还加了一些辅助控制设备以更好的完成空调系统的自动控制。在此次改造进程中自控系统的所有电动调节阀和执行器我们全部采用了美国Hownywell公司的产品。

空调机组控制系统流程图及文字说明如下：

图1空气处理机组自动控制系统流程图

如图所示我们在回风机进程处设置了温、湿度传感器（AI），以测定总回风的温、湿度，为控制器的调节提供依据。在冷却器的供水管路上增加了水量调节阀（AO），夏季根据室内温度（接近回风温度）和设定湿度之间的差值，自支控制阀门的开启度，使室温控制在要求的范围内。另外在加热器的供水管上相应的增加了热水流量调节阀（AO），用于冬季的室温控制。我们在加湿器的供汽管道上加装了电动调节阀（AO）以根据室内相对湿度与设定湿度之间的差值，自动地调节蒸汽的加湿量，以确保室内相对温度维持在要求的范围内。同时我们在过滤器的两端设置了压差传感器（DI），用以测定过滤器的积尘情况，在过滤器的积尘达到一定程度后，发出报警信号，用以提醒检修人员及时更换或清洗过滤器。

广播电视台在录制节目进对噪声的要求很高，但由于此广播电视大楼空调系统在噪声处理上有些欠缺，录音室在录制节目时往往很难满足要求，为此工作人员要求在录制节目过程中关闭相应的空调机组以完成高质量的节目录制。为了自动检测、控制空调机组的启停，我们在送、回风机的进出口设置了压差传感器，用于检测风机的工作状态；在送、回风机的启动电路上安装了自控触点（DO）用以自动控制风机的启停。

控制系统我们选用了集散式控制系统DSC（DistributingControlSystems），它是70年代中期推出的一种计算机控制系统，集计算机、通信、控制、屏幕显示等技术为一体，实现了危险分散，控制分散，控制管理集中等功能，是一种面向工程师的计算机控制系统。笔者参与的改造工程应用的是我们自己开发的一套空调集散式控制系统，运行效果良好。

整个系统采用总线式网络结构，现场控制器以MCS-51系列单片机为核心开发，主监控机与现场控制器之间通过RS-485总线通信。每个空调机组配装一台现场控制器（DDC），自成体系，独立工作，其结构见图2所示。它的主要功能有如下几项：①定期采集各相应空调机组回风的温、湿度和送风机、过滤器的压差并存储，定期上传存储的现场采样数据；②接受主监控机下达的指令，接受监控机下传的修改后的控制规则；③根据主监控机发出的指令和现场采样数据控制相应调节阀的开度及电磁阀的开关，完成控制任务；④具有显示，设定，控制和通讯功能，可以全年不间断地对本组空调系统进行自动控制。

图2现场控制器原理图

主监控机通过网络控制器把整个系统连接起来，通过此通讯网络采集11台下位机传送来的各空调机组的运行数据。其采用windows操作平台，以图形方式及时地显示11套空调机组的运行状态，同时可以对各套空调机组的运行数据进行分析，指定出切合实际的运行方案。体制改革有控制软件采用我们自行研制的产品，可以保证系统安全可靠的工作。

3一个空调机组负责的两个工作室冷热不均匀的问题及解决方法

在冬季运行工况下，有一空调机组负责的两个相邻工作室，一个较热，另一则较冷。由于两个工作室由同一空调机组负责送回风，所以控制起来十分麻烦。究其原因是在最初的空调设计时考虑不周，或者是电视台在使用中更改了房间的使用功能所致。

一个工作室（设为A）其外维护结构很少且室内有很多机器及工作人员，散热量很大，在冬季几乎不用供热风就可满足要求甚至室内还会过热，这时应该考虑的是增大新风比降温；而另一个工作室（设为B）其外维护结构面积很大且机器不多（比如办公室等），冬季工况下需要持续的送热风才能满足室内热舒适性要求。虽然机组运转起来后可以在一定程度上混合冷、热丙部分室内回风，缓和两个工作室的冷热不均问题。但是在保证B工作室室内温度时，A工作室有时室温过高，严重影响了室内的工作人员的工作效率及机器的正常运转。本来可以用调节新、回风比的方法解决问题，可是这套系统不同于其他10套系统，它没有回风阀，只有新风阀。我们当时尝试遮住室内部分回风口的方法弥补没有回风阀的缺陷，结果其工作人员反映效果很好，不但温度舒适，感觉空气也比以前清闲。这种方法相当于增加了新风比例，从一定程度上缓解了问题，但这只是临时解决的问题的方法。

4PID控制与模糊控制相结合控制算法的应用

模糊控制的控制速度快、响应时间短、鲁棒性好，但是控制精度偏低，而传统PID控制其控制精度好，但是相应的时间偏长，两者的优点互补，把两者结合在一起就可以弥补对方的弱点，发挥其相互的优点。用模糊控制进行粗调，把被控制对象（室内温度）控制在小于阈值（模糊控制与PID控制的转换临界点），然后由传统的PID控制来精调，这样一来，控制的效果会大大的改善。因此在控制算法上我们采用了PID控制与模糊控制相结合的算法。

5加装自动控制系统后对冷水系统、供热系统影响的分析

在旧有空调系统进行自控改造的过程中，机房工作人员提出疑问，即我们的履行是否会对该空调系统的制冷、供热和水循环系统造成不良影响，比如调节阀关小是否会对制冷机的工作造成不好的影响、循环水泵是否能正常工作等等。为此我们对原冷水、供热循环系统因自控改造的影响程度进行了评估，具体如下：

5．1加装自动控制系统后对原冷水循环系统影响的分析

因为原冷水循环系统的供回水主干管之间未接旁通控制装置，当末端装置采用变流量调节阀以后，末端装置水流量的减少将使水系统的阻力增大，主干管之间的压差增大，冷冻水泵的工作点偏移，在这种情况下冷冻水泵是否可以正常工作？同时，调节阀关小是否会对制冷机的工作造成不好的影响？分析如下：

5．1．1对制冷机的影响

经甲方提供的数据计算得出待改造的11台空调机组所在的工作区所需的总制冷量约为2306500kcal/h，此工作区还包括很多风机盘管系统，但我们可以计算出11套系统总需冷量为714000kcal/h，占全部需冷量的百分比为：

如调节的最大限按50%考虑，则调节量占需冷量的百分比：

5．1．2对水泵的影响

原冷水循环系统采用3台IS200-150-400A单吸清水泵，两用一备，每台的设计流量为224～373m3/h，扬程为47.7～43m，两台合用时的流量为448～746m3/h，取中间值为597m3/h，扬程为45.6m。

被改造的11套系统的总水量：

占总水量的百分比；

如调节阀关闭一半，则系统的总水量变为：

如调节阀完全关闭，则系统的总水量变为：

从以上计算可以看出：（a）被改造的11套系统的需冷量占全部低区需冷量的30.9%，考虑极端情况，各阀门均调节到输出能量的50%，则系统的冷量从原来的100%变为100-（30.96÷2）=84.52%。制冷机组用的是约克离心式机组，从约克离心式机组的说明书中我们知道，机组可以在总负荷的20%～100%之间可靠的工作，故调节阀调节作用对冷水机组工作的可靠性是没有影响的；（b）被改造的11套系统的总水量占整个低区总冷冻水循环量的23.9%，如调节阀关闭一半，即11套系统的总水量从143m3/h减少为71.5m3/h。此时的系统总循环水量从原来的597m3/h减少为597-71.5=525m3/h。从IS200-150-400A水泵的样本中我们知道，此时水泵的工作点扬程大约为46.6m，不但水泵可以可靠的工作，而且不容还仍处于高效区（高效区的水量下限为448m3/h），因此不会对系统的冷冻水泵的工作造成不良影响。

5．2加装自动控制系统后对原供热系统影响的分析

加装自动控制系统后是否会对供热系统的板式换热器、热水循环泵等造成影响，我们也进行了分析：

5．2．1目前的供热系统是由锅炉提供3kg/cm2的蒸汽，经过两台Alfallaval板式换热器换成90℃的热水，再经过两台ISR125-100-200循环水泵供给A区低层，B区和C区的大约36台新风机组一组合式空调机组热水盘管，向相关区域提供热量后变70℃的回水，再经过板式换热器加热后供出。整个系统的最高处大约32m，膨胀水箱装在8.5层的设备层内，水箱内水面距锅炉房热水循环泵入口处的高度为33.5m，系统设有一补水泵，补消耗在热水循环泵入口处，水泵扬程为82.6m。

主要设备的规格：

①热水循环泵：ISR125-100-200三台扬程：50m，流量200m3/h

②板式换热器：M15-MFCL两台热负荷：6400kW

设计压力：16.0barg实验压力：20.8barg设计温度：150℃

③补水泵：40DL×7扬程：82.6m

5．2．2影响分析

可以看出，热水循环水泵入口的静压为33.5m，经过循环泵加压后的压力为33.5m+50m=83.5m，这一点是系统的最高压力，系统中其他点的压力都不会超过这一点的压力。当用户的热负荷减少，经查看ISR125-100-200水泵曲线，当该水泵的流量从200m3/h减少为100m3/h时，该泵扬程从50m上升为65m，在这种极端情况下，系统最大压力点的压力为33.5m+65m=98.5m。当补水泵向管网补水时，膨胀水箱的水位将会上升，当水面上升至上限时，电接点信号将会自动切断补水泵的补水，从而使补水点的压力恒定，维持在33.5m。

从以上分析可知，热水管网中任何一点的压力在任何情况下，都不会超过98.5m，而板式换热器的设计压力为16barg（大约160m水柱），从而可以知道，自动控制的加入不会给热水循环系统的管网和板式换热器造成不利的影响。

6结论

6．1加装自动控制系统是解决旧有空调系统温度超限、分布不均、局部过热/过冷和能量浪费的有效方法，对改善空调区域的环境质量，减少能量损失，降低运行成本有着显著的作用。

6．2对由多台空气处理器组成的较大规模空调系统进行自控改造时，集散热量式控制系统是应该首选的一种控制方式，它具有结构简单，功能强大、传输方便、数据安全可靠的特点。

6．3自控系统的调试就在对旧有空调系统的风道系统重新进行平衡调整后进行，不然自控系统可能达不到预期的效果。

6．4暖通空调工程中的控制对象多为温度、流量等这些具有非线性、滞后特征的参数，单一的控制算法很难获得较好的控制效果，PID控制与模糊控制的结合是个很好的算法选择。

参考文献

1张兆亮，集散控制系统，内蒙古：内蒙古人民出版社，1993

2王福瑞，单片微机测控系统设计大全，北京：北京航空航天大学出版社，1999。

自动控制论文范文第2篇

变配电系统，顾名思义，就是保证建筑物供电与用电安全的系统，实现建筑物正常用电运行是变配电系统的主要监控目标。首先，变配电系统通过对建筑物各类型的电力开关设备进行监测，对配电柜高压与低压的运行状态进行控制来实现对建筑物内部电力供应与使用的监督与管理。其次，变配电系统还会对建筑物电路回路的电流与电压、功率因数这些电力关键参考值进行监测。变压器与电缆的温度、发电机的运行状态的好坏都是变配电系统的重要监督。电力系统本身具有一定的特殊性，其可以在瞬间发生很多的变化，所以在利用计算机系统对电力系统进行控制之时，其监测的频率是很高的，在监测的同时，要对这些监测中设备开关的状态与参数的变化进行准确且连续的记录，只有这样，变配电系统才能够准确地预测事故发生的机率，在自动状态下对变电系统事故地点进行分析。楼宇自动化系统中的变配电系统可以利用计算机对供电设备的开关进行远程控制，在停电发生后，可以对开关进行自动的顺序控制。另外，变配电系统还可以对应急的发电设备进行运行状态的监测，使其在有应急需要之时可以正常运行，自动切断不主要的电路回路，保证应急发电机的负荷在合理的范围之内。变配电系统除了对建筑物进行供电之外，还会对用电量进行计算，对每家每户的电费进行分析与计算，还可以对我国的供电政策进行有效的落实与执行，在供电高峰期超负荷的情况下对不主要的回路进行切断。

2给排水系统

使建筑物内部的中水系统得到正常的运行是智能建筑中给排水系统的运行目标与任务，给排水系统的主要功能是将建筑物内水泵与排水泵、污水泵等运行状态进行监测与管理，使建筑内各水箱的水位保持在安全可靠的限制值当中。另外，给排水系统还会对给水系统的压力进行测量，使水位与压力保持在安全范围内，根据水位与压力的变化及时进行水泵的关闭与开启。

3照明系统

智能建筑中的照明系统是建筑物内主要的节能系统，节能减排主要体现在照明系统的运行之中。照明系统的协调程度与运行力度是建筑物自动化与智能化的重要体现。在智能建筑中，电能是不可缺少的，照明系统是除了空调系统之外最大的电能消耗系统。与传统的建筑管理方法相比，智能建筑中的自动化系统可以实现40%左右电能的节省。照明系统的节能，主要利用于自动化系统对于停车场、走廊与对门厅等照明进行开启与关闭控制，对建筑物内的照明回路进行分组控制，使用电量过大、电路负荷过多时进行自动切断，对办公室与厅堂这些地方的照明系统进行无人熄灯的自动控制。这些控制的实现可以利用计算机中设定的开关开启与关闭时间进行远程控制，门锁与红外线也是比较好的照明系统控制手段。

4电梯系统

电梯系统属于智能建筑中的交通系统，对电梯系统的自动化管理也是楼宇交通管理的重要内容。对于电梯而言，其本身具有全套的自动控制装置，但是，要使其成为智能建筑中楼宇自动化系统的一部分，要将电梯本身的控制装置与楼宇的自动化系统相联系，使其实现数据的共享，使建筑物的管理者可以对电梯的运行状况进行及时的掌握与分析，在有意外事故发生的时候，可以利用自动化系统对电梯进行有效的控制。

5保安监控系统

保安监控系统主要由三部分组成。第一，闭路电视监视系统。闭路电视监视系统主要是利用摄像机完成的，管理人员将摄像机安放在需要进行监控的各个区域之间，利用电缆这一中介将图像传达到建筑控制中心，使建筑物的管理人员可以对大楼内部的实时情况进行观察与管理。还可以利用现代化的计算机技术对这些上传的图像进行分析，使影视中的物体与烟雾等不安全因素得到确认，为事故的处理提供证据。第二，出入口控制系统。对建筑物的出入口进行控制，就是利用电子锁或者是门磁开关这些设备对建筑物的人群进行控制。将读卡机等设备安装在建筑物当中，使建筑物的进入具有一定的权限性，对进入到建筑物的对象与建筑物的开放时间进行控制，随时掌握人员的出入情况。第三，防盗报警系统。防盗功能的实现，是利用各种敏感软件的安装实现对建筑物内部空间的控制，比如说红外线与震动传感器等等，将其安装在重要的防盗部位，如果监测区域内出现异常，报警系统可以做出相应的反应，通过建筑物管理人员对异常情况进行及时的处理。

6结束语

自动控制论文范文第3篇

自动化控制是一项较为复杂的技术，它是以独特的控制算法和方案为前提，并以控制理论为基础，对石油化工整个生产过程中的各种模拟量进行自动控制，如温度、压力、液位等等。实现自动化控制需要具备以下基本条件：其一，先进的控制设备和系统，如分散集中控制系统、现场总线控制系统、火灾控制系统等。其二，满足控制系统运行的实施方案，为自动化控制目标的实现构建平台。其三，高素质人才。通过上述三个条件的有机协调，能够实现石油化工生产过程的自动化控制。

2自动化控制系统在石油化工企业中的具体应用

目前，国内很多石油化工企业都应用了大量的自动化控制技术，这使得生产能效和安全性大幅度提升，给企业带来了巨大的经济效益。由于石油化工企业的生产过程中存在大量的可燃性和有毒气体，一旦发生火灾后果极其严重，所以必须采取稳定、可靠地火灾控制系统。FDGS是可燃性气体监测与火灾控制系统的简称，与传统的DGS控制系统相比，FDGS的优势更加突出，具体体现在该系统能够独立完成对危险气体泄漏和装置火灾的检测、分析及防控。对于石油化工企业而言，其生产过程具有一定的特殊性，这使得各个生产环节对SIL(安全设备的安全完整性等级)要求相对较高，所以构成FDGS系统的各个部分均必须符合SIL国际认证。FDGS系统不仅可以连续不间断地进行探测，而且还能发现装置所在区域内可能出现聚集的各种危险气体，如可燃气体、有毒有害气体等等，不仅如此，系统还可以最早发现火情，并针对实际情况提供手、自动装置灭火。通过该系统的应用，能够极大程度地提高石油化工生产现场的安全性。

(1)FGDS系统的构成

FDGS系统的主辅设备会分布在两个区域当中，一个区域是装置现场，即危险区域，另一个区域是中央控制室，即相对安全区域。系统中的各个传感器具备检测功能，终端执行器主要负责执行功能。危险区域内的主要仪器和设备包括：IR火焰检测器、感温感烟探头、气体检测器、HVAC系统、熔断检测、火灾报警控制盘等，除了以上的自动化检测装置之外，在生产现场还布置了大量的手报按钮，当遇到突发火灾事件时，可通过该按钮进行报警。

(2)系统的主要功能和作用

①FGDS系统具备连续不间断的探测功能，能够在早期发现各个区域内可能聚集的有毒气体以及可能出现的火情。②系统为灭火提供了手自动装置，并设置有声光报警器，不同颜色与声音代表着不同的危险，现场操作人员可按照报警时的颜色和声音对险情进行判断，据此采取应对措施。③具备执行控制欲连锁逻辑功能，可以提供事件石油化工企业中自动化控制的应用研究陈寿宝(中海油能源发展油田建设工程分公司，天津300459)摘要：本文首先阐述了石油化工企业应用自动化控制所需具备的条件，并在此基础上对自动化控制系统在石油化工企业中的具体应用进行论述。期望通过本文的研究能够对提高石油化工企业的生产能效有所帮助。关键字：石油化工；自动化控制；生产能效发生的顺序记录报告。

(3)系统设计方案

在对FGDS系统方案进行进行设计的过程中，要从全局的角度出发，对生产中的主要危险因素进行分析，并在此基础上确定最终方案。①火灾检测仪表选型。目前，市场中的火灾检测仪表种类十分繁多，每一种仪表的性能和应用场所均有所差别。为了达到最佳的效果，在选择仪表时，必须要结合生产现场的实际情况，同时，还要充分考虑防火分区的要求。按照我国现行GB50116-2013规范标准的规定要求，在选择火灾检测仪表时，应当满足如下以下几点要求：一是由于火灾发生的初期阶段会产生出烟和热，对于无明火辐射的场所应当选择感烟探测器。二是对于火灾发生后可能产生大量烟、热，且存在火焰辐射的场所，则应当选择感温感烟和火焰探测器。三是对于因温升过高可能引发火灾的场所，则必须选择感温探测器。②有毒及可燃气体检测仪表选型。在选择此类仪表时，应当以石油化工企业气体检测报警设计规范为依据，并确保所选的仪表满足以下规定要求：一是在工艺装置和储运设施的区域内应当安装可燃性气体检测器。二是对于使用有毒的装置和设施区域内，则应安装有毒气体检测器。三是如果可燃气体当中含有有毒气体，但有毒气体泄漏时达不到最高允许浓度时，应当安装可燃气体检测器。③安全性设计。由于FGDS系统归属于安全仪表系统的范畴，所以它的主要元件均应当选用故障安全型。如I/O应具备短路和断路检测功能；AI点则应具备异常电流检测功能；执行元件应当为励磁型；逻辑运算器要具备可靠地冗余和冗错功能。只有这样，才能确保整个系统的安全、稳定运行。

3结语

自动控制论文范文第4篇

【关键词】电气自动化；控制设备；稳定性；对策

在科技技术发展迅速的今天，电气自动化控制设备的稳定性将成为衡量我国电子行业发展水平的其中一个关键指标。它能够最大程度的降低人工劳动的强度，减少了安全事故发生及保证生产活动的正常运作。

一、控制设备稳定性的重要意义

随着电气自动化程度、智能化程度、复杂度的不断提高，控制设备稳定性技术逐渐成为了各大企业竞争中获取市场份额的得力工具。但由于电气自动化控制设备常需要长时间运行，及经受各种不利自然条件考验，电气自动化控制设备必须具有高度的可靠性才能够保证生产运作的稳定性。

因此，我们需要不断加强电气自动化控制设备的稳定性，提高设备正常运行率，才能推动电气自动化的全面进步和发展。减少在实际操作之中诸多故障的发生，更好地保证产品安全、人身安全以及经济效益。

二、影响控制设备的稳定性因素

电气自动化控制设备的快速发展对我国工业领域系统的正常运行有着不容小觑的影响，其稳定性是一切器械正常运行的基础。但散热、气候、电磁波、机械作用力、人为因素都容易导致控制设备出现不稳定现象。除此外，控制设备的元器件质量不符合要求也是都是导致控制设备稳定性指标偏低。只有对控制设备实行科学及时的保养及维护才能够进一步有效地提高电气自动化控制设备运行中的可靠性、可靠性使其运行更系统、更准确、更快捷。

三、提高控制设备的稳定性措施

影响电气自动化控制设备的稳定性因素是复杂多样的，若想要提高控制设备的稳定性，就必须根据控制设备的特点，采用适当的有效措施，将一切有可能导致控制设备稳定性指标偏低的原因扼杀于摇篮中。

3.1采用相应方案措施加强稳定性

（1）要提高设备使用寿命，在应该在控制设备设计阶段，谨慎分析产品的设计参数保证产品性能及使用条件，按照设计要求对设备正确安装使用，并在运行之后对设备作出定期的检查，确保设备的稳定性；

（2）按实际情况，根据产量合理地来设定产品的结构形式以及产品类型。生产方式类型、批量的不同对生产经济性也有不同的影响和差异，故应由产量的大小决定生产批量的规模；

（3）在保证产品稳定性的前提下，运用价值工程理念，以最经济的方式进行设计零部件产品的生产和维护，控制生产成本同时降低产品的维护使用费用；

（4）在满足产品技术要求的条件之下，采用最经济合理的原材料和元器件，以降低产品的生产成本，维护公司利益。

金辉公司在二三期建设中，在设计阶段就根据公司实际情况统一变频器和某些低压元器件的使用牌子，这大大方便了以后的维护，并且降低了维护所需备件的费用。

3.2正确选择与使用元器件

在选择与使用电气自动化控制设备中的零部件、元器件上，我们应当尽量使用由正规厂家生产的通用零部件或着产品。并避免修配和选配的情况发生，尽量地减少装配工人的体力消耗，加强自动流水生产。

对同类元器件在品种、型号和制造厂商等参数进行比较并根据电路性能的要求和工作环境的条件优先选用质量稳定、可靠性高的标准元器件，最大限度地压缩元器件的品种规格和减少生产厂家。

3.3控制设备散热防护的作用

影响电子设备稳定性因素里，温度是尤为关键。当控制设备产生散热不良的现象，轻则影响控制设备的稳定性重则损坏控制设备，导致生产停机。影响控制设备散热的一个原因是环境温度过高，当控制设备长期在此异常的环境温度下工作时，就容易出现失效问题，我司的一台在线测厚仪曾出现环境温度过高影响而测量的一个问题，当时的情况是，该测厚仪安装在纵拉区域，纵拉区域在生产时由于加热温度特别高，约为50-60oC，测厚仪通信控制板卡的适宜工作温度为20-40oC，运行时间一长导致工控机无法和测厚仪连接，无法读取现场数据，后来在该测厚仪机柜内加装了冷却空调，降低了控制设备的环境温度，该测厚仪通信就一直能正常工作了；影响控制设备散热的另一个原因是控制设备自身产生的热量散热不良而积聚，此类问题很好解决，在设计时需注意有足够的空间供其散热，必要时加装散热风扇或散热器，这都对控制设备散热有良好作用，从而提高控制设备的稳定性。

3.4电子设备的气候防护

气候条件对电子设备影响是很大的，特别是在低温高湿条件下，空气湿度达到饱和时，电子设备容易受到潮湿空气的侵蚀，使机内元器件、印制电路板上产色和凝露现象，极容易造成绝缘材料表面电导率增加，及零部件电气短路、漏电等等情况的发生。甚至会导致覆盖层起泡至脱落，失去其保护功能。

针对于这种情况，一般采用密封、浸渍、灌封等等措施进行维护，而我司就在控制电房安装了工业除湿机，使控制电房的湿度保持在安全值以内，提高了控制设备的稳定性。

自动控制论文范文第5篇

关键词：楼宇自动化控制网络现场总线控制系统以太网楼宇自动化系统

目前日益流行的智能建筑(inteuigentbuidings)是建筑技术与计算机信息技术相结合的产物，是信息社会的需要，也是未来建筑发展的方向。智能建筑主要由楼宇自动化系统(buidingautomationsystem，缩写为bas)、通信自动化系统(cas)和办公自动化系统(oas)三大系统组成。其中，楼宇自动化系统是智能建筑中最基本和最重要的组成部分。楼宇自动化系统是利用计算机及其网络技术、自动控制技术和通信技术构建的高度自动化的综合管理和控制系统，将大楼内部各种设备连接到一个控制网络上，通过网络对其进行综合的控制，这些设备包括空调、照明设备、电梯、消防设备、安防设备等等。它确保建筑物内的舒适和安全的办公环境，同时实现高效节能的要求。

2现场控制系统fcs的出现以及在楼宇自控中的应用

上个世纪七八十年代，伴随着计算机可靠性提高，价格大幅下降，出现了由多个计算机递阶构成的集中、分散相结合的分布式控制系统(distributedcontrolsystem，简称dcs)。dcs是利用计算机技术对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的一种综合控制系统。它的测量变送仪表一般是模拟仪表，因此它属于一种模拟数字混合控制系统，这种系统较以前的各种控制系统有了较大的进步。dcs在工业自动化控制领域获得了广泛的应用，也开始应用到楼宇自动化控制领域。但是dcs存在如下一些缺点：

(1)安装费用高。采用一台仪表、一对传输线的接线方式，导致接线庞杂、工程周期长、安装费用高、维护困难；

(2)可靠性差。模拟信号传输精度低，而且抗干扰性差；

(3)系统封闭。各厂家的产品自成系统，系统封闭、不开放，难以实现产品的互换与互操作以及组成更大范围的网络系统。

上个世纪90年代以来，随着控制技术、计算机技术、通信技术的发展，出现了基于现场总线的控制系统(fcs)，fcs克服了dcs的缺点，它是一种全数字化的、全分散的、全开放、可互操作和开放式互连的新一代控制系统。目前，现场总线技术已经成为自动化技术中的一个热点，备受国内外自动化设备制造商与用户的关注。fcs极大地简化了传统控制系统繁琐且技术含量较低的布线工作量，使其系统检测和控制单元的分布更趋合理。与传统的dcs(分布式控制系统)相比，fcs具有可靠性高、可维护性好、成本低、实时性好、实现了控制管理一体化的结构体系等优点。现场总线的出现，为工业自动化带来了一场深层次的革命，从而开创了工业自动控制的新纪元，被誉为自动化领域的计算机局域网。鉴于fcs的许多优点，控制专家们纷纷预言“fcs将取代dcs成为2l世纪控制系统的主流。”现在，fcs已经被应用到楼宇自动化控制领域。

2．1应用于楼字自动化领域的几种现场总线

由于诱人的市场商机和不同的应用领域的存在，世界一些大公司或公司联盟纷纷提出自己的现场总线协议标准。据不完全统计，目前国际上有40种宣称为开放型的现场总线标准。这些协议根据国际标准化组织(iso)的计算机网络开放式互连系统的osi参考模型来制定的。大多数现场总线只是用其中的一、二和七层协议。于是现场总线呈现杂乱纷呈的局面。在这些现场总线中不乏优异的现场总线，如can、modbus、profibus、lonworks、bacnet、devicenet等等。其中lonworks、bacnet、can、eib等现场总线在楼宇自动化领域获得了、较广泛的应用。尽管基于现场总线的fcs克服了dcs的许多缺点，但还是有一些不如人意的地方，最明显的缺点：多种现场总线并存而互不兼容，导致fcs的可互操作性只能在同一种现场总线系统中实现。后面将对fcs的缺点做进一步说明。

(1)lonworks

美国echelon公司1991年推出了lon(local0penationnetworks)技术，又称lonworks技术。它得到了众多计算机厂家、系统集成商、仪器仪表以及软件公司的大力支持，已经在楼宇自动化、工业自动化、电力系统供配、消防监控、停车场管理等领域获得广泛应用。具体地说lonworks具有以下优点：

①网络结构灵活、组网方便。它支持多种网络拓扑形式，包括总线型、星型、树型、自由拓扑型等，这样可适应复杂的现场环境，方便现场布线；

②支持多种传输介质。包括双绞线、同轴电缆、电力线、光纤、无线射频等；两种传输速率：78bps和1．25mbps，最大传输距离由网络拓扑形式和传输介质决定，一般可从500m到2700m。可接人的节点最多为32385个；

③完善的珏发工具。提供完善的系统开发环境，采用开放的neuronc语言，它是ansic语言的扩展；

④无主的网络系统。lonworks网络中各节点的地位相同，网络管理可设在任一节点处，并可安装多个网络管理器；

⑤开发lonworks网络节点的时间较短，也易于维护。lonworks采用的lontalk协议固化在echelon公司的neuron芯片中，这样可以节省开发lonworks网络节点的时间，也方便维护。

同其它现场总线一样，lonworks也有自身的缺点。首先，lonworks的实时性、处理大量数据的能力有些欠缺；其次，由于lonworks依赖于echelon公司的neuron芯片，所以它的完全开放性也受到一些质疑。尽管lonworks存在一些不足，但是lonworks的fcs还在楼宇自动化领域获得了广泛的应用。世界上有2万多家oem厂商生产lonworks相关产品，其中种类已达3500多种。目前世界上已安装有500多万个lonworks节点，lont~k协议也被接纳为欧洲centc247、centc205的一部分。自1996年以来，lonworks也开始在国内获得大量的应用。在建设部的支持下，国内一些研究所和企业开始陆续开发出基于lonworks的楼宇自动化控制系统，并在一些新建智能大厦和建设部智能化小区试点工程中得到应用。

(2)bacnet

bacnet是作为世界上第一个楼宇自动控制网络的数据通信协议。它代表了智能建筑发展的主流趋势。bacnet不是软件或硬件，也不是固件，严格地说，bacnet并不是现场总线，而是一种网络协议，即通信规则。为不同商家产品的系统之间进行信息交流提供平台和支持。bacnet详细阐述了系统组成单元相互分享数据实现的途径、使用的通信介质、可以使用的功能以及信息如何翻译的全部规则。bacnet采用了etherent、arcnet、ms／tp、ptp、lontalk五种网络技术进行通信。可根据系统通信是和通信速度选择不同的网络技术。相对其它现场总线，bacnet标准最大的优点是可以与etherent、lonworks等网络进行无缝集成。不过bacnet主要为解决不同厂家的楼宇自控系统相互间的通讯问题设计，并不太适用于智能传感器、执行器等末端设备。bacnet标准已在全球得到了广泛的应用，全球生产和经营楼宇设备和楼宇自控设备的主要厂商均支持bacnet标准。bacnet在不到10年的时间内就从一个行业学会标准迅速成为楼宇自控领域中唯一的iso标准。虽然我国是wto和iso成员国，但是bacnet在我国建筑领域中的应用范围还是相对较小，而且在工程中采用的bacnet产品和技术也基本上全部是从国外引进的，还没有真正意义上的国产化bacnet相关产品。

(3)can

can总线最初是德国bosch公司为汽车监控控制系统设计提出的，现在它已经成为一种国际标准，在电力、石化、空调、建筑等行业均有应用。can具有以下优点：

①采用8字节的短帧传送，故传输时间短、抗干扰性强：

②具有多种错误校验方式，形成强大的差错控制能力。而且在严重错误的情况下，节点会自动离线，避免影响总线上其它节点；

③采用无损坏的仲裁技术；

4can芯片不但价格低而且供应商多。

can缺点是：can总线上最多可挂接110个节点，这不完全能满足整个智能建筑的需要。不过可以通过利用中继器进行扩展，相对其它一些现场总线，can总线技术比较简单，can相关产品的开发费用也远远低于其它现场总线技术产品的开发费用。因此，很早国内就有一些企业推出了基于can总线的楼宇自控的相关产品。如狮岛、索龙集团开发出了$2000楼宇自控系统。

(4)eib

eib是欧洲安装总线(europeaninstallationbus)的缩写。它在1990年被提出，经过十多年的发展，成为欧洲最有影响的建筑智能化现场总线标准，在欧洲得到了进300家厂商的支持。1999年eib被引进中国的智能化建筑领域，并在上海同济大学建立了eib认证技术培训中心。在短短的几年里，国内的会展中心、博物馆、办公大楼、别墅等场所的灯光、窗帘、空调等控制和安防系统方面获得了广泛应用，如厦门国际会展中心、大连国贸中心、浙江人民大会堂等。国内的eib项目基本上被abb公司和simens公司所垄断。

3以太网开始进入楼宇自控领域

以太网发展至今已有20年历程，作为局域网组网的主要技术，以其简单、价廉、高带宽、维护方便以及不断发展等优点一直在局域网领域中牢牢占据着统治地位。近年来，以太网技术获得了快速地发展。交换型和全双功以太网的出现，克服了传统以太网的共享公共传输媒体和半双功传输的弱点，实现了站点独占传输媒体并同时收发数据，也减少了网络上的数据碰撞。以太网的标准不断更新和扩展，目前的以太网不仅在物理层(包括拓扑结构、传输速率、传输媒体)，并且在数据链路层与原来的传统以太网标准有了很大的进步，以太网标准系列已扩展成20余个。现在已太网不但由局域网向着接入网和城域网领域发展，同时开始进入工业控制和楼宇自控领域。新的ieee802．3af标准开始对以太网供电作出了规定，它消除了以太网技术进入现场控制领域的一个严重障碍。目前，3com、华为、dlink等公司开始提供符合ieee802．3af标准的交换机产品。另外，一些现场总线的协会或组织也开始提出基于其现场总线的开放式以太网标准，即工业以太网标准，如odva(开放devicenet供货商协会)和ci(contolnet国际组织)的ethernet／ip标准、ff(现场总线基金会)的hse(hig}lspeedethemet，高速以太网)、profibus国际组织的profinet。支持这些工业以太网标准的交换机、网卡等产品也开始出现，如moxa公司的eds-508系列工业以太网交换机(支持ethernet／ip)、北京航天华辉自动化技术有限公司的anybus-sio／100m(支持ethemet／ip和modbus／tcp)等。美国vdc(venturedevelopmentcorp．)调查报告指出，ethemet在工业控制领域中的应用将越来越广泛，市场占有率将从2000年的ll％增加到2005年的23％。

伴随着以太网技术在工业控制领域的成功应用，以太网技术也必将越来越多地渗透到楼宇自控领域。目前，以太网多用于基于现场总线的楼宇自控网络集成到智能建筑中的信息网(如图l所示)，在一些新开发的楼宇自控系统中，以太网直接进入了控制层，如北京楼宇自动化中心开发的基于以太网的enc-2001ip智能建筑测控系统。enc-200lip控制系统的结构如图2所示。一般的空调、照明等系统通过enc参量控制模块集成到以太网上；带有rs232或rs485接口的系统通过网关转换模块集成到以太网上；ip电话以及ip摄像机直接连接到以太网上。

在楼宇自控网络中采用基于现场总线的fcs的优点是：

①可靠性、实时性好。现场总线为工业控制设计

图1楼宇自控网络集成到信息网的，有屏蔽、接地与防爆等措施，同时其实时性也比采用csma／cd的以太网的时实性好；

②用户的投资成本低。现在，开放的现场总线技术已经比较成熟，有很多公司提供的相关产品可供选择。其缺点是：实现现场总线无缝接人以太网复杂，当多种现场总线共存在一个系统中时，集成起来更复杂，系统的扩展性差。

在楼宇自控网络中采用以太网的优点是：实现了从管理层(信息网)到现场设备控制层(控制网)的“一网到底”，即实现人们期望的通信协议的兼容和统一；这样系统扩展起来也比较方便；与智能建筑中其它系统(信息网通信自动化系统和办公自动化系统)集成起来更加容易。其缺点是：首先，目前开发基于以太网的控制系统产品的难度较大，开发费用和成本相对还是较高，用户可以选择的厂商也很有限，垄断利润较高，研发成本还没有被消化，这些都导致产品价格过高。其次，以太网的实时性、可靠性等方面还有待进一步完善。

4结束语

就目前而言，不管是应用在楼宇自控网络中的基于现场总线的fcs还是以太网，都有其优点和缺点。随着时间的推移和技术的进步，它们也必将会被进一步完善。据统计，我国目前有从事楼宇自动化业务的企业3000家以上，产品供应商约3000家。另外，随着我国绍济的快速发展和人们生活水平的不断提高，建筑和社区的数字化建设正在兴起，fcs和以太网都必将在楼宇自控领域中获得更广泛的应用，在今后相当长的时间内，两者在竞争的同时也将继续并存。

参考文献

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