⑴ 電氣自動化控制系統設計
電氣自動化控制系統能夠有效提高行業領域整體的自動化水平，特別是行業的運行管理水平。並且電氣自動化控制系統可以大大節省企業的成本，提高設備、生產線等的可靠性。當前的電氣化自動化控制系統已經在眾多領域嶄露頭角並發揮重要作用。
一、電氣自動化的現狀
首先，電氣自動化系統信息化。信息技術在縱向和橫向上向電氣自動化進行滲透，縱向上，信息技術從管理層面對業務數據處理進行滲透，利用信息技術可以有效存取財務等管理數據，對生產過程動態監控，實時掌握生產信息並確保信息的全面、完整和准確；橫向上，信息技術對設備、系統等進行滲透，微電子等技術的應用使控制系統、PLC等設備界線從定義明確逐漸變得模糊，而軟體結構、組態環境、通訊能力等的作用日益凸顯，網路、多媒體等技術得到了廣泛應用。
其次，電氣自動化系統使用、維護與檢修簡易化。WindowsNT等已經成為實施電氣自動化控制平台、規范以及語言的標准，基於Windows的人機界面成為了電氣自動化的主流， 並且基於Windows的控制系統有著靈活、易於集成等優勢，也得到了廣泛的應用。採用Windows操作平台使得電氣自動化系統的使用、維護和檢修更加簡單、方便。
最後，實現分布式控制應用。電氣自動化系統通過串列電纜連接中央控制室、PLC、現場，將工業計算機、PLC的CPU、遠程I/O站、智能儀表、低壓斷路器、變頻器、馬達啟動器等連接，將現場設備的信息收集到中央控制器。分布式控制應用通過數字式分支結構的串列連接自動化系統與相關智能設備的雙向傳輸通訊匯流排，將PLC、現場設備與相應的I/O設備連接起來，使輸入輸出模塊發揮現場檢查和執行的作用。
二、電氣控制對象的特點和要求
電氣控制量與熱工控制量相比在控制要求及運行過程中有著很多不同點，電氣的主要特點表現為：
電氣控制系統相對熱機設備而言控制信息採集量小、對象少，操作頻率低，但強調快速性、准確性；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；電氣控制系統(ECS)主要以數據採集系統和順序控制為主，聯鎖保護較多。因此，機組的電氣系統納入DCS控制，要求控制系統具有很高的可靠性。除了能實現正常起停和運行操作外，尤其要求能夠實現實時顯示異常運行和事故狀態下的各種數據和狀態，並提供相應的操作指導和應急處理措施，保證電氣系統自動控制在最安全合理的工況下工作。
三、電氣自動化控制系統的設計
1.集中監控方式
這種監控方式優點是運行維護方便，控制站的防護要求不高，系統設計容易。但由於集中式的主要特點是將系統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。由於電氣設備全部進入監控，伴隨著監控對象的大量增加隨之而來的是主機冗餘的下降、電纜數量增加，投資加大，長距離電纜引入的干擾也可能影響系統的可靠性。同時，隔離刀閘的操作閉鎖和斷路器的聯鎖採用硬接線，由於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，還存在由於查線或傳動過程中由於接線復雜而造成誤操作的可能性。
2.遠程監控方式
遠程監控方式具有節約大量電纜、節省安裝費用，節約材料、可靠性高、組態靈活等優點。由於各種現場匯流排(如Lonworks匯流排，CAN匯流排等)的通訊速度不是很高，所以這種方式適合於小系統監控，而不適應於大型電氣自動化系統的構建。
3.現場匯流排監控方式
目前，現場匯流排、乙太網等技術的普遍應用和相應運行經驗的積累，智能化電氣設備得到了較快的發展，網路控制系統逐漸應用到電氣系統中,現場匯流排監控方式使系統設計更加有針對性，對於不同的間隔可以有不同的功能，這樣可以根據間隔的情況進行設計。採用這種監控方式除了具有遠程監控方式的全部優點外，還可以減少大量的隔離設備、端子櫃、I/O卡件、模擬量變送器等，而且智能設備就地安裝，與監控系統通過通信線連接，可以節省大量控制電纜，節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，裝置之間僅通過網路連接，網路組態靈活，使整個系統的可靠性大大提高，任一裝置故障僅影響相應的元件，不會導致系統癱瘓。因此現場匯流排監控方式是今後發電廠計算機監控系統的發展方向。
綜上所述，隨著智能化、信息化技術的快速發展，電氣自動化技術將不斷向科技化、信息化、開放化的趨勢發展，電氣自動化涉及的領域將不斷增多，技術更新將不斷加快，電氣自動化控制技術也將得到快速發展並不斷完善，更多http://www.big-bit.com/進行了解。
⑵ 可編程式控制制器控制系統的設計基本過程
系統設計的主要內容
（ 1 ）擬定控制系統設計的技術條件。技術條件一般以設計任務書的形式來確定，它是整個設計的依據；
（ 2 ）選擇電氣傳動形式和電動機、電磁閥等執行機構；
（ 3 ）選定 PLC
的型號；
（ 4 ）編制 PLC
的輸入 / 輸出分配表或繪制輸入 / 輸出端子接線圖；
（ 5 ）根據系統設計的要求編寫軟體規格說明書，然後再用相應的編程語言（常用梯形圖）進行程序設計；
（ 6 ）了解並遵循用戶認知心理學，重視人機界面的設計，增強人與機器之間的友善關系；
（ 7 ）設計操作台、電氣櫃及非標准電器元部件；
（ 8 ）編寫設計說明書和使用說明書；
根據具體任務，上述內容可適當調整。
2 ． 系統設計的基本步驟
（ 1 ）深入了解和分析被控對象的工藝條件和控制要求
a ．被控對象就是受控的機械、電氣設備、生產線或生產過程。
b ．控制要求主要指控制的基本方式、應完成的動作、自動工作循環的組成、必要的保護和聯鎖等。對較復雜的控制系統，還可將控制任務分成幾個獨立部分，這種可化繁為簡，有利於編程和調試。
（ 2 ）確定 I/O
設備
根據被控對象對 PLC
控制系統的功能要求，確定系統所需的用戶輸入、輸出設備。常用的輸入設備有按鈕、選擇開關、行程開關、感測器等，常用的輸出設備有繼電器、接觸器、指示燈、電磁閥等。
（ 3 ）選擇合適的 PLC
類型
根據已確定的用戶 I/O
設備，統計所需的輸入信號和輸出信號的點數，選擇合適的 PLC
類型，包括機型的選擇、容量的選擇、 I/O
模塊的選擇、電源模塊的選擇等。
（ 4 ）分配 I/O
點
分配 PLC
的輸入輸出點，編制出輸入 / 輸出分配表或者畫出輸入 / 輸出端子的接線圖。接著九可以進行 PLC
程序設計，同時可進行控制櫃或操作台的設計和現場施工。
（ 5 ）設計應用系統梯形圖程序
根據工作功能圖表或狀態流程圖等設計出梯形圖即編程。這一步是整個應用系統設計的最核心工作，也是比較困難的一步，要設計好梯形圖，首先要十分熟悉控制要求，同時還要有一定的電氣設計的實踐經驗。
（ 6 ）將程序輸入 PLC
當使用簡易編程器將程序輸入 PLC
時，需要先將梯形圖轉換成指令助記符，以便輸入。當使用可編程序控制器的輔助編程軟體在計算機上編程時，可通過上下位機的連接電纜將程序下載到 PLC
中去。
（ 7 ）進行軟體測試
程序輸入 PLC
後，應先進行測試工作。因為在程序設計過程中，難免會有疏漏的地方。因此在將 PLC
連接到現場設備上去之前，必需進行軟體測試，以排除程序中的錯誤，同時也為整體調試打好基礎，縮短整體調試的周期。
（ 8 ）應用系統整體調試
在 PLC
軟硬體設計和控制櫃及現場施工完成後，就可以進行整個系統的聯機調試，如果控制系統是由幾個部分組成，則應先作局部調試，然後再進行整體調試；如果控製程序的步序較多，則可先進行分段調試，然後再連接起來總調。調試中發現的問題，要逐一排除，直至調試成功。
⑶ 氣動控制系統
你好 由壓力控制閥、流量控制閥、方向控制閥和邏輯元件、感測元件和氣動輔件連接起來即可組成「氣動控制系統」。有三種情形用到氣動執行機構，一，運動的線路上有標準的單向氣動閥門組合來完成控制邏輯功能；二，在氣體管道中採用一些沒有移動部件的元件，這些元件是依靠流過的氣體的特性而進行開關動作的；三，運動的邏輯控制系統，採用模塊化的內置隔膜、繞線或套筒式。這三種氣動元件都是採用壓縮空氣作為傳輸信號或執行機制的動力。在工廠中，由於壓縮空氣容易獲得，干凈、無污染，又安全，控制的功能和設計都十分簡單，因此，現在許多生產線上採用氣動工具。
⑷ 控制系統的原則設計包括有哪些
電氣原理圖設計 為滿足生產機械及工藝要求進行的電氣控制電路的設計 電氣工藝設計 為電氣控制裝置的製造,使用,運行,維修的需要進行的生產施工設計 第一節 電氣控制設計的原則和內容 一,電氣控制設計的原則 1)最大限度滿足生產機械和生產工藝對電氣控制的要求 2)在滿足要求的前提下,使控制系統簡單,經濟,合理,便於操作,維修方便,安全可靠 3)電器元件選用合理,正確,使系統能正常工作 4)為適應工藝的改進,設備能力應留有裕量 二,電氣控制設計的基本內容 1.電氣原理圖設計內容 1) 擬定電氣設計任務書 2)選擇電力拖動方案和控制方式 3)確定電動機的類型,型號,容量,轉速 4)設計電氣控制原理圖 5)選擇電器元件及清單 6)編寫設計計算說明書 2. 電氣工藝設計內容 1)設計電氣設備的總體配置,繪制總裝配圖和總接線圖 2)繪制各組件電器元件布置圖與安裝接線圖,標明安裝方式,接線方式 3)編寫使用維護說明書 第二節 電力拖動方案的確定和電動機的選擇 一,電力拖動方案的確定 1,拖動方式的選擇 2,調速方案的選擇 3,電動機調速性質應與負載特性相適應 二,拖動電動機的選擇 (一)電動機選擇的基本原則 1)電動機的機械特性應滿足生產機械的要求,與負載的特性相適應 2)電動機的容量要得到充分的利用 3)電動機的結構形式要滿足機械設計的安裝要求,適合工作環境 4)在滿足設計要求前提下,優先採用三相非同步電動機 (二)根據生產機械調速要求選擇電動機 一般---三相籠型非同步電動機,雙速電機 調速,起動轉矩大---三相籠型非同步電動機 調速高---直流電動機,變頻調速交流電動機 (三)電動機結構形式的選擇 根據工作性質,安裝方式,工作環境選擇 (四)電動機額定電壓的選擇 (五)電動機額定轉速的選擇 (六)電動機容量的選擇 1,分析計演算法: 此外,還可通過對長期運行的同類生產機械的電動機容量進行調查,並對機械主要參數,工作條件進行類比,然後再確定電動機的容量. 第三節 電氣控制電路設計的一股要求 一,電氣控制應最大限度地滿足生產機械加工工藝的要求 設計前,應對生產機械工作性能,結構特點,運動情況,加工工藝過程及加工情況有充 分的了解,並在此基礎上設計控制方案,考慮控制方式,起動,制動,反向和調速的要求, 安置必要的聯鎖與保護,確保滿足生產機械加工工藝的要求. 二,對控制電路電流,電壓的要求 應盡量減少控制電路中的電流,電壓種類,控制電壓應選擇標准電壓等級.電氣控制電 各常用的電壓等級如表10-2所示. 三,控制電路力求簡單,經濟 1.盡量縮短連接導線的長度和導線數量 設計控制電路時,應考慮各電器元件的安裝 立置,盡可能地減少連接導線的數量,縮短連接導線的長度.如圖10-l. 2.盡量減少電器元件的品種,數量和規格 同一用途的器件盡可能選用同品牌,型號的產品,並且電器數量減少到最低限度. 3.盡量減少電器元件觸頭的數目.在控制電路中,盡量減少觸頭是為了提高電路運行 的可靠性.例如圖10-2a所示. 4.盡量減少通電電器的數目,以利節能與延長電器元件壽命,減少故障.如圖10-3a所示. 四,確保控制電路工作的安全性和可靠性 1.正確連接電器的線圈 在交流控制電路中,同時動作的兩個電器線圈不能串聯,兩個電磁線圈需要同時吸合時其線圈應並聯連接,如圖10-4b所示. 在直流控制電路中,兩電感值相差懸殊的直流電壓線圈不能並聯連接. 2正確連接電器元件的觸頭 設計時,應使分布在電路中不同位置的同一電器觸頭接到電源的同一相上,以避免在電器觸頭上引起短路故障. 3防止寄生電路 在控制電路的動作過程中.意外接通的電路叫寄生電路. 4.在控制電路中控制觸頭應合理布置. 5.在設計控制電路中應考慮繼電器觸頭的接通與分斷能力. 6,避免發生觸頭"競爭","冒險"現象 競爭:當控制電路狀態發生變換時,常伴隨電路中的電器元件的觸頭狀態發生變換.由於電器元件總有一定的固有動作時間,對於一個時序電路來說,往往發生不按時序動作的情況,觸頭爭先吸合,就會得到幾個不同的輸出狀態,這種現象稱為電路的"競爭". 冒險:對於開關電路,由於電器元件的釋放延時作用,也會出現開關元件不按要求的邏輯功能輸出,這種現象稱為"冒險". 7.採用電氣聯鎖與機械聯鎖的雙重聯鎖. 五,具有完善的保護環節 電氣控制電路應具有完善的保護環節,常用的有漏電保護,短路,過載,過電流,過電壓,欠電壓與零電壓,弱磁,聯鎖與限位保護等. 六,要考慮操作,維修與調試的方便 第四節 電氣控制電路設計的方法與步驟 一,電氣控制電路設計方法簡介 設計電氣控制電路的方法有兩種,一種是分析設計法,另一種是邏輯設計法. 分析設計法(經驗設計法):根據生產工藝的要求選擇一些成熟的典型基本環節來實現這些基本要求,而後再逐步完善其功能,並適當配 置聯鎖和保護等環節,使其組合成一個整體,成為滿足控制要求的完整電路. 邏輯設計法:利用邏輯代數這一數學工具設計電氣控制電路. 在繼電接觸器控制電路中,把表示觸頭狀態的邏輯變數稱為輸人邏輯變數,把表示繼電 器接觸器線圈等受控元件的邏輯變數稱為輸出邏輯變數.輸人,輸出邏輯變數之間的相互關 系稱為邏輯函數關系,這種相互關系表明了電氣控制電路的結構.所以,根據控制要求,將 這些邏輯變數關系寫出其邏輯函數關系式,再運用邏輯函數基本公式和運算規律對邏輯函數 式進行化簡,然後根據化簡了的邏輯關系式畫出相應的電路結構圖,最後再作進一步的檢查 和優化,以期獲得較為完善的設計方案. 二,分析設計法的基本步驟 分析設計法設計電氣控制電路的基本步驟是: l)按工藝要求提出的起動,制動,反向和調速等要求設計主電路. 2)根據所設計出的主電路,設計控制電路的基本環節,即滿足設計要求的起動,制動, 反向和調速等的基本控制環節. 3)根據各部分運動要求的配合關系及聯鎖關系,確定控制參量並設計控制電路的特殊 環節. 4)分析電路工作中可能出現的故障,加入必要的保護環節. 5)綜合審查,仔細檢查電氣控制電路動作是否正確 關鍵環節可做必要實驗,進一步 3.設計控制電路的特殊環節 第五節 常用控制電器的選擇 一,接觸器的選擇 一般按下列步驟進行: 1.接觸器種類的選擇:根據接觸器控制的負載性質來相應選擇直流接觸器還是交流接觸器;一般場合選用電磁式接觸器,對頻繁操作的帶交流負載的場合,可選用帶直流電磁線圈的交流按觸器. 2.接觸器使用類別的選擇:根據接觸器所控制負載的工作任務來選擇相應使用類別的接觸器.如負載是一般任務則選用AC—3使用類別;負載為重任務則應選用AC-4類別,如果負載為一般任務與重任務混合時,則可根據實際情況選用AC—3或AC-4類接觸器,如選用AC—3類時,應降級使用. 3.接觸器額定電壓的確定: 接觸器主觸頭的額定電壓應根據主觸頭所控制負載電路的額定電壓來確定. 4.接觸器額定電流的選擇 一般情況下,接觸器主觸頭的額定電流應大於等於負載或電動機的額定電流,計算公式為 式中I.——接觸器主觸頭額定電流(A); H ——經驗系數,一般取l～1.4; P.——被控電動機額定功率(kw); U.——被控電動機額定線電壓(V). 當接觸器用於電動機頻繁起動,制動或正反轉的場合,一般可將其額定電流降一個等級來選用. 5.接觸器線圈額定電壓的確定: 接觸器線圈的額定電壓應等於控制電路的電源電壓.為保證安全,一般接觸器線圈選用110V,127V,並由控制變壓器供電.但如果控制電路比較簡單,所用接觸器的數量較少時,為省去控制變壓器,可選用380V,220V電壓. 6.接觸器觸頭數目: 在三相交流系統中一般選用三極接觸器,即三對常開主觸頭,當需要同時控制中勝線時,則選用四極交流接觸器.在單相交流和直流系統中則常用兩極或三極並聯接觸器.交流接觸器通常有三對常開主觸頭和四至六對輔助觸頭,直流接觸器通常有兩對常開主觸頭和四對輔助觸頭. 7.接觸器額定操作頻率 交,直流接觸器額定操作頻率一般有600次/h,1200次/h等幾種,一般說來,額定電流越大,則操作頻率越低,可根據實際需要選擇. 二,電磁式繼電器的選擇 應根據繼電器的功能特點,適用性,使用環境,工作制,額定工作電壓及額定工作電流來選擇. 1.電磁式電壓繼電器的選擇 根據在控制電路中的作用,電壓繼電器有過電壓繼電器和欠電壓繼電器兩種類型. 表10-3列出了電磁式繼電器的類型與用途. 交流過電壓繼電器選擇的主要參數是額定電壓和動作電壓,其動作電壓按系統額定電壓的1.l-1.2倍整定. 交流欠電壓繼電器常用一般交流電磁式電壓繼電器,其選用只要滿足一般要求即可,對釋放電壓值無特殊要求.而直流欠電壓繼電器吸合電壓按其額定電壓的0.3-0.5倍整定,釋放電壓按其額定電壓的0.07-0.2倍整定. 2.電磁式電流繼電器的選擇 根據負載所要求的保護作用,分為過電流繼電器和欠電流繼電器兩種類型. 過電流繼電器:交流過電流繼電器,直流過電流繼電器. 欠電流繼電器:只有直流欠電流繼電器,用於直流電動機及電磁吸盤的弱磁保護. 過電流繼電器的主要參數是額定電流和動作電流,其額定電流應大於或等於被保護電動機的額定電流;動作電流應根據電動機工作情況按其起動電流的1.回一1.3倍整定.一般繞線型轉子非同步電動機的起動電流按2.5倍額定電流考慮,籠型非同步電動機的起動電流按4-7倍額定電流考慮.直流過電流繼電器動作電流接直流電動機額定電流的1.1-3.0倍整定. 欠電流繼電器選擇的主要參數是額定電流和釋放電流,其額定電流應大於或等於直流電動機及電磁吸盤的額定勵磁電流;釋放電流整定值應低於勵磁電路正常工作范圍內可能出現的最小勵磁電流,一般釋放電流按最小勵磁電流的0.85倍整定. 3.電磁式中間繼電器的選擇 應使線圈的電流種類和電壓等級與控制電路一致,同時,觸頭數量,種類及容量應滿足控制電路要求. 三,熱繼電器的選擇 熱繼電器主要用於電動機的過載保護,因此應根據電動機的形式,工作環境,起動情況,負載情況,工作制及電動機允許過載能力等綜合考慮. 1.熱繼電器結構形式的選擇 對於星形聯結的電動機,使用一般不帶斷相保護的三相熱繼電器能反映一相斷線後的過載,對電動機斷相運行能起保護作用. 對於三角形聯結的電動機,則應選用帶斷相保護的三相結構熱繼電器. 2.熱繼電器額定電流的選擇 原則上按被保護電動機的額定電流選取熱繼電器.對於長期正常工作的電動機,熱繼電器中熱元件的整定電流值為電動機額定電流的0.95-1.05倍;對於過載能力較差的電動機,熱繼電器熱元件整定電流值為電動機額定電流的0.6一0.8倍. 對於不頻繁起動的電動機,應保證熱繼電器在電動機起動過程中不產生誤動作,若電動機起動電流不超過其額定電流的6倍,並且起動時間不超過6S,可按電動機的額定電流來選擇熱繼電器. 對於重復短時工作制的電動機,首先要確定熱繼電器的允許操作頻率,然後再根據電動機的起動時間,起動電流和通電持續率來選擇. 四,時間繼電器的選擇 1)電流種類和電壓等級:電磁阻尼式和空氣阻尼式時間繼電器,其線圈的電流種類和電壓等級應與控制電路的相同;電動機或與晶體管式時間繼電器,其電源的電流種類和電壓等級應與控制電路的相同. 2)延時方式:根據控制電路的要求來選擇延時方式,即通電延時型和斷電延時型. 3)觸頭形式和數量:根據控制電路要求來選擇觸頭形式(延時閉合型或延時斷開型)及觸頭數量. 4)延時精度:電磁阻尼式時間繼電器適用於延時精度要求不高的場合,電動機式或晶體管式時間繼電器適用於延時精度要求高的場合. 5)延時時間:應滿足電氣控制電路的要求. 6)操作頻率:時間繼電器的操作頻率不宜過高,否則會影響其使用壽命,甚至會導致延時動作失調. 五,熔斷器的選擇 1.一般熔斷器的選擇:根據熔斷器類型,額定電壓,額定電流及熔體的額定電流來選擇. (1)熔斷器類型:熔斷器類型應根據電路要求,使用場合及安裝條件來選擇,其保護特性應與被保護對象的過載能力相匹配.對於容量較小的照明和電動機,一般是考慮它們的過載保護,可選用熔體熔化系數小的熔斷器,對於容量較大的照明和電動機,除過載保護外,還應考慮短路時的分斷短路電流能力,若短路電流較小時,可選用低分斷能力的熔斷器,若短路電流較大時,可選用高分斷能力的RLI系列熔斷器,若短路電流相當大時,可選用有限流作用的Rh及RT12系列熔斷器. (2)熔斷器額定電壓和額定電流:熔斷器的額定電壓應大於或等於線路的工作電壓,額定電流應大於或等於所裝熔體的額定電流. (3)熔斷器熔體額定電流 1)對於照明線路或電熱設備等沒有沖擊電流的負載,應選擇熔體的額定電流等於或稍 大於負載的額定電流,即 IRN≥IN 式中IRN——熔體額定電流(A); IN——負載額定電流(A). 2)對於長期工作的單台電動機,要考慮電動機起動時不應熔斷,即 IRN≥(1.5~2.5)IN 輕載時系數取1.5,重載時系數取2.5. 3)對於頻繁起動的單台電動機,在頻繁起動時,熔體不應熔斷,即 IRN≥(3~3.5)IN 4)對於多台電動機長期共用一個熔斷器,熔體額定電流為 IRN≥(1.5~2.5)INMmax+∑INM 式中INMmax——容量最大電動機的額定電流(A); ∑INM——除容量最大電動機外,其餘電動機額定電流之和(A). (4)適用於配電系統的熔斷器:在配電系統多級熔斷器保護中,為防止越級熔斷,使上,下級熔斷器間有良好的配合,選用熔斷器時應使上一級(干線)熔斷器的熔體額定電流比下一級(支線)的熔體額定電流大1-2個級差. 2.快速熔斷器的選擇 (l)快速熔斷器的額定電壓:快速熔斷器額定電壓應大於電源電壓,且小於晶閘管的反向峰值電壓U.,因為快速熔斷器分斷電流的瞬間,最高電弧電壓可達電源電壓的1.5-2倍.因此,整流二極體或晶閘管的反向峰值電壓必須大於此電壓值才能安全工作.即 UF≥KI URE 式中UF-一硅整流元件或晶閘管的反向峰值電壓(V); URE——快速熔斷器額定電壓(V); KI——安全系數,一般取1,5-2. (2)快速熔斷器的額定電流:快速熔斷器的額定電流是以有效值表示的,而整流M極管和晶閘管的額定電流是用平均值表示的.當快速熔斷器接人交流側,熔體的額定電流為 IRN≥KI IZmax 式中IZmax——可能使用的最大整流電流(A); KI——與整流電路形式及導電情況有關的系數,若保護整流M極管時,KI按表10-4 取值,若保護晶閘管時,KI按表10-5取值. 當快速熔斷器接入整流橋臂時,熔體額定電流為 IRN≥1.5IGN 式中IGN——硅整流元件或晶閘管的額定電流(A). 六,開關電器的選擇 (一)刀開關的選擇 刀開關主要根據使用的場合,電源種類,電壓等級,負載容量及所需極數來選擇. (1)根據刀開關在線路中的作用和安裝位置選擇其結構形式.若用於隔斷電源時,選用無滅弧罩的產品;若用於分斷負載時,則應選用有滅弧罩,且用杠桿來操作的產品. (2)根據線路電壓和電流來選擇.刀開關的額定電壓應大於或等於所在線路的額定電壓;刀開關額定電流應大於負載的額定電流,當負載為非同步電動機時,其額定電流應取為電動機額定電流的1.5倍以上. (3)刀開關的極數應與所在電路的極數相同. (二)組合開關的選擇 組合開關主要根據電源種類,電壓等級,所需觸頭數及電動機容量來選擇.選擇時應掌握以下原則: (1)組合開關的通斷能力並不是很高,因此不能用它來分斷故障電流.對用於控制電動機可逆運行的組合開關,必須在電動機完全停止轉動後才允許反方向接通. (2)組合開關接線方式多種,使用時應根據需要正確選擇相應產品. (3)組合開關的操作頻率不宜太高,一般不宜超過300次/h,所控制負載的功率因數也不能低於規定值,否則組合開關要降低容量使用. (4)組合開關本身不具備過載,短路和欠電壓保護,如需這些保護,必須另設其他保護電器. (三)低壓斷路器的選擇 低壓斷路器主要根據保護特性要求,分斷能力,電網電壓類型及等級,負載電流,操作頻率等方面進行選擇. (1)額定電壓和額定電流:低壓斷路器的額定電壓和額定電流應大於或等於線路的額定電壓和額定電流. (2)熱脫扣器:熱脫扣器整定電流應與被控制電動機或負載的額定電流一致. (3)過電流脫扣器:過電流脫扣器瞬時動作整定電流由下式確定 IZ≥KIS 式中IZ——瞬時動作整定電流(A); Is——線路中的尖峰電流.若負載是電動機,則Is為起動電流(A); K考慮整定誤差和起動電流允許變化的安全系數.當動作時間大於20ms時,取 K=1.35;當動作時間小於 20ms時,取 K=1.7. (4)欠電壓脫扣器:欠電壓脫扣器的額定電壓應等於線路的額定電壓. (四)電源開關聯鎖機構 電源開關聯鎖機構與相應的斷路器和組合開關配套使用,用於接通電源,斷開電源和櫃 門開關聯鎖,以達到在切斷電源後才能打開門,將門關閉好後才能接通電源的效果,實現安 全保護. 七,控制變壓器的選擇 控制變壓器用於降低控制電路或輔助電路的電壓,以保證控制電路的安全可靠.控制變壓器主要根據一次和二次電壓等級及所需要的變壓器容量來選擇. (1)控制變壓器一,二次電壓應與交流電源電壓,控制電路電壓與輔助電路電壓相符合. (2)控制變壓器容量按下列兩種情況計算,依計算容量大者決定控制變壓器的容量. l)變壓器長期運行時,最大工作負載時變壓器的容量應大於或等於最大工作負載所需要的功率,計算公式為 ST≥KT ∑PXC 式中ST——控制變壓器所需容量(VA); ∑PXC——控制電路最大負載時工作的電器所需的總功率,其中PXC為電磁器件的吸持功 率(W); KT一一一控制變壓器容量儲備系數,一般取1.1-1.25. 2)控制變壓器容量應使已吸合的電器在起動其他電器時仍能保持吸會狀態,而起動電器也能可靠地吸合,其計算公式為 ST≥0.6 ∑PXC +1.5∑Pst 式中 ∑Pst_同時起動的電器總吸持功率(W). 第六節 電氣控制的施工設計與施工 一,電氣設備總體配置設計 組件的劃分原則是: l)將功能類似的元件組成在一起,構成控制面板組件,電氣控制盤組件,電源組件等. 2)將接線關系密切的電器元件置於在同一組件中,以減少組件之間的連線數量. 3)強電與弱電控制相分離,以減少干擾. 4)為求整齊美觀,將外形尺寸相同,重量相近的電器元件組合在一起. 5)為便於檢查與調試,將需經常調節,維護和易損元件組合在一起. 電氣設備的各部分及組件之間的接線方式通常有: l)電器控制盤,機床電器的進出線一般採用接線端子. 2)被控制設備與電氣箱之間為便於拆裝,搬運,盡可能採用多孔接插件. 3)印刷電路板與弱電控制組件之間宜採用各種類型接插件. 總體配置設計是以電氣控制的總裝配圖與總接線圖的形式表達出來的,圖中是用示意方式反映各部分主要組件的位置和各部分的接線關系,走線方式及使用管線要求.總體設計要使整個系統集中,緊湊;要考慮發熱量高和雜訊振動大的電氣部件,使其離開操作者一定距離;電源緊急控制開關應安放在方便且明顯的位置. 二,電氣元器件布置圖的設計 電氣元器件布置圖是指將電氣元器件按一定原則組合的安裝位置圖.電氣元器件布置的依據是各部件的原理圖,同一組件中的電器元件的布置應按國家標准執行. 電櫃內的電器可按下述原則布置: l)體積大或較重的電器應置於控制櫃下方. 2)發熱元件安裝在櫃的上方,並將發熱元件與感溫元件隔開. 3)強電弱電應分開,弱電部分應加屏蔽隔離,以防強電及外界的干擾. 4)電器的布置應考慮整齊,美觀,對稱. 5)電器元器件間應留有一定間距,以利布線,接線,維修和調整操作. 6)接線座的布置:用於相鄰櫃間連接用的接線座應布置在櫃的兩側;用於與櫃外電氣 元件連接的接線座應布置在櫃的下部,且不得低於200mrn. 一般通過實物排列來確定各電器元件的位置,進而繪制出控制櫃的電器布置圖.布置圖 是根據電器元件的外形尺寸按比例繪制,並標明各元件間距尺寸,同時還要標明進出線的數 量和導線規格,選擇適當的接線端子板和接插件並在其上標明接線號. 三,電氣控制裝置接線圖的繪制 根據電氣控制電路圖和電氣元器件布置圖來繪制電氣控制裝置的接線圖.接線圖應按以 下原則來繪制: 1)接線圖的繪制應符合GB6988.3—1997《電氣技術用文件的編制 第3部分:接線圖 和接線表》中的規定. 2)電氣元器件相對位置與實際安裝相對位置一致. 3)接線圖中同一電器元件中各帶電部件,如線圈,觸頭等的繪制採用集中表示法,且 在一個細實線方框內. 4)所有電器元件的文字元號及其接線端鈕的線號標注均與電氣控制電路圖完全相符. 5)電氣接線圖一律採用細實線繪制,應清楚表明各電器元件的接線關系和接線去向,其連接關系應與控制電路圖完全相符.連接導線的走線方式有板前走線與板後走線兩種,一般採用板前走線.對於簡單電氣控制裝置,電器元件數量不多,接線關系較簡單,可在接線圖中直接畫出元件之間的連線.對於復雜的電氣裝置,電器元件數量多,接線較復雜時,一般採用走線槽走線,此時,只要在各電器元件上標出接線號,不必畫出各元件之間的連接線. 6)接線圖中應標明連接導線的型號,規格,截面積及顏色. 7)進出控制裝置的導線,除大截面動力電路導線外,都應經過接線端子板.端子板上 各端鈕按接線號順序排列,並將動力線,交流控制線,直流控制線,信號指示線分類排開. 四,電力裝備的施工 (一)電氣控制櫃內的配線施工 1)不同性質與作用的電路選用不同顏色導線:交流或直流動力電路用黑色;交流控制 電路用紅色;直流控制電路用藍色;聯鎖控制電路用桔黃色或黃色;與保護導線連接的電路 用白色;保護導線用黃綠雙色;動力電路中的中線用淺藍色;備用線用與備用對象電路導線 顏色一致. 弱電電路可採用不同顏色的花線,以區別不同電路,顏色自由選擇. 2)所有導線,從一個接線端到另一個接線端必須是連續的,中間不許有接頭. 3)控制櫃常用配線方式有板前配線,板後交叉配線與行線槽配線,視控制櫃具體情況 而定. (二)電櫃外部配線 丨)所用導線皆為中間無接頭的絕緣多股硬導線. 2)電櫃外部的全部導線(除有適當保護的電纜線外)一律都要安放在導線通道內,使 其有適當的機械保護,具有防水,防鐵屑,防塵作用. 3)導線通道應有一定裕量,若用鋼管,其管壁厚度應大於1——;若用其他材料,其壁 厚應具有上述鋼管相應的強度. 4)所有穿管導線,在其兩端頭必須標明線號,以便查找和維修. 5)穿行在同一保護管路中的導線束應加人備用導線,其根數按表10-6的規定配置. (三)導線截面積的選用 導線截面積應按正常工作條件下流過的最大穩定電流來選擇,並考慮環境條件.表107 列出了機床用導線的載流容量,這些數值為正常工作條件下的最大穩定電流.另外還應考慮 電動機的起動,電磁線圈吸合及其他電流峰值引起的電壓降. 五,檢查,調整與試運行 主要步驟: 1.檢查接線圖:在接線前,根據電氣控制電路圖即原理圖,仔細檢查接線圖是否准確 無誤,特別要注意線路標號與接線端子板觸點標號是否一致. 2.檢查電器元件 對照電器元件明細表,逐個檢查所裝電器元件的型號,規格是否相 符,產品是否完好無損,特別要注意線圈額定電壓是否與工作電壓相符,電器元件觸頭數是 否夠用等. 3.檢查接線是否正確 對照電氣原理圖和電氣接線圖認真檢查接線是否正確.為判斷 連接導線是否斷線或接觸是否良好,可在斷電情況下藉助萬用表上的歐姆檔進行檢測. 4.進行絕緣試驗 為確保絕緣可靠,必須進行絕緣試驗.試驗包括將電容器及線圈短 接;將隔離變壓器二次側短路後接地;對於主電路及與主電路相連接的輔助電路,應載入 2.skV的正弦電壓有效值歷時1分鍾,試驗其能否承受;不與主電路相連接的輔助電路,應 在載入2倍額定電壓的基礎上再加 IkV,且歷時 1分鍾,如不被擊穿方為合格. 5.檢查,調整電路動作的正確性 在上述檢查通過後,就可通電檢查電路動作情況. 通電檢查可按控制環節一部分一部分地進行.注意觀察各電器的動作順序是否正確,指示裝 置指示是否正常.在各部分電路工作完成正確的基礎上才可進行整個電路的系統檢查.在這 個過程中常伴有一些電器元件的調整,如時間繼電器,行程開關等.這時,往往需與機修鉗 工,操作人員協同進行,直至全部符合工藝和設計要求,這時控制系統的設計與安裝工作才 算全面完成.
⑸ 鍋爐蒸汽溫度控制系統設計
首先,主汽溫度調節不可能通過蒸汽流量的,因為如果流量發生變化勢必改變機組有功負荷大小,因而這是不可能的.
主汽溫度的調節根據鍋爐形式的不同而不同的
比如直流爐是通過水煤比調節為主要方式,以兩級減溫水為輔助調節手段.
當投入"焓值控制"為自動時,通過監視分離器出口蒸汽的過熱度(中間點溫度)來調節水煤比,也就是說水煤比將分離器出口蒸汽過熱度控制在一定范圍內.而在過熱段有兩級減溫水,來控制蒸汽在過熱器出口的溫度.一般只要燃燒穩定,在"焓值控制"和兩級減溫水投入自動時,蒸汽溫度也不會出現較大波動或偏差.
而亞臨界的汽包爐則是主要通過改變火焰中心,兩級減溫水,以及煙氣流量等方法調節.
噴水減溫裝置一般都安裝在屏式過熱器入口和末級過熱器入口,分別為一減或二減.均分為AB兩側.
一般在低負荷時,過熱蒸汽都會有一定的減溫餘量,因而當主汽溫度低時只要減小減溫水調門.高負荷時一般減溫水開度本來就很小,要提升主汽溫度就要提高過熱度了,也就是在給水量不變的情況下加煤量.這只是直流爐的調節方法.至於汽包爐,我也是剛剛接觸,不是很了解.
⑹ 鍋爐燃燒自動控制系統設計是什麼樣的
燃燒控制系統是電廠鍋爐的主控系統，主要包括燃料控制系統、風量控制系統、爐膛壓力控制系統。目前大部分電廠的鍋爐燃燒控制系統仍然採用PID控制。燃燒控制系統由主蒸汽壓力控制和燃燒率控制組成串級控制系統，其中燃燒率控制由燃料量控制、送風量控制、引風量控制構成，各個子控制系統分別通過不同的測量、控制手段來保證經濟燃燒和安全燃燒。如圖1所示。
圖1 燃燒控制系統結構圖
2、控制方案
鍋爐燃燒自動控制系統的基本任務是使燃料燃燒所提供的熱量適應外界對鍋爐輸出的蒸汽負荷的要求，同時還要保證鍋爐安全經濟運行。一台鍋爐的燃料量、送風量和引風量三者的控制任務是不可分開的，可以用三個控制器控制這三個控制變數，但彼此之間應互相協調，才能可靠工作。對給定出水溫度的情況，則需要調節鼓風量與給煤量的比例，使鍋爐運行在最佳燃燒狀態。同時應使爐膛內存在一定的負壓，以維持鍋爐熱效率、避免爐膛過熱向外噴火，保證了人員的安全和環境衛生。
2.1 控制系統總體框架設計
燃燒過程自動控制系統的方案，與鍋爐設備的類型、運行方式及控制要求有關，對不同的情況與要求，控制系統的設計方案不一樣。將單元機組燃燒過程被控對象看作是一個多變數系統，設計控制系統時，充分考慮工程實際問題，既保證符合運行人員的操作習慣，又要最大限度的實施燃燒優化控制。控制系統的總體框架如圖2所示。
圖2 單元機組燃燒過程式控制制原理圖
P為機組負荷熱量信號為D+dPbdt。控制系統包括：滑壓運行主汽壓力設定值計算模塊（由熱力系統實驗獲得數據，再擬合成可用DCS折線功能塊實現的曲線）、負荷—送風量模糊計算模塊、主蒸汽壓力控制系統和送、引風控制系統等。主蒸汽壓力控制系統採用常規串級PID控制結構。
2.2 燃料量控制系統
當外界對鍋爐蒸汽負荷的要求變化時，必須相應的改變鍋爐燃燒的燃料量。燃料量控制是鍋爐控制中最基本也是最主要的一個系統。因為給煤量的多少既影響主汽壓力，也影響送、引風量的控制，還影響到汽包中蒸汽蒸發量及汽溫等參數，所以燃料量控制對鍋爐運行有重大影響。燃料控制可用圖3簡單表示。
圖3 燃料量控制策略
其中：NB為鍋爐負荷要求；B為燃料量；F(x)為執行機構。
設置燃料量控制子系統的目的之一就是利用它來消除燃料側內部的自發擾動，改善系統的調節品質。另外，由於大型機組容量大，各部分之間聯系密切，相互影響不可忽略。特別是燃料品種的變化、投入的燃料供給裝置的台數不同等因素都會給控制系統帶來影響。燃料量控制子系統的設置也為解決這些問題提供了手段。
2.3 送風量控制系統
為了實現經濟燃燒，當燃料量改變時，必須相應的改變送風量，使送風量與燃料量相適應。燃料量與送風量的關系見圖4。
圖4 燃料量與送風量關系
燃燒過程的經濟與否可以通過剩餘空氣系數是否合適來衡量，過剩空氣系數通常用煙氣的含氧量來間接表示。實現經濟燃燒最基本的方法是使風量與燃料量成一定的比例。
送風量控制子系統的任務就是使鍋爐的送風量與燃料量相協調，可以達到鍋爐的最高熱效率，保證機組的經濟性，但由於鍋爐的熱效率不能直接測量，故通常通過一些間接的方法來達到目的。如圖5所示，以實測的燃料量B作為送風量調節器的給定值，使送風量V和燃料量B成一定的比例。
圖5 燃料量空氣調節系統
在穩態時，系統可保證燃料量和送風量間滿足
選擇使送風量略大於B完全燃燒所需要的理論空氣量。這個系統的優點是實現簡單，可以消除來自負荷側和燃料側的各種擾動。
2.4 引風量控制系統
為了保持爐膛壓力在要求的范圍內，引風量必須與送風量相適應。爐膛壓力的高低也關系著鍋爐的安全和經濟運行。爐膛壓力過低會使大量的冷風漏入爐膛，將會增大引風機的負荷和排煙損失，爐膛壓力太低甚至會引起內爆；反之爐膛壓力高且高出大氣壓力的時候，會使火焰和煙氣冒出，不僅影響環境衛生，甚至可能影響設備和人生安全。引風量控制子系統的任務是保證一定的爐膛負壓力，且爐膛負壓必須控制在允許范圍內，一般在-20Pa左右。
控制爐膛負壓的手段是調節引風機的引風量，其主要的外部擾動是送風量。作為調節對象，爐膛煙道的慣性很小，無論在內擾和外擾下，都近似一個比例環節。一般採用單迴路調節系統並加以前饋的方法進行控制，如圖6所示。
圖6 引風量控制子系統
圖中為爐膛負壓給定值，S為實測的爐膛負壓，Q為引風量，V為送風量。由於爐膛負壓實際上決定於送風量和引風量的平衡，故利用送風量作為前饋信號，以改善系統的調節性能。另外，由於調節對象相當於一個比例環節，被調量反應過於靈敏，為了防止小幅度偏差引起引風機擋板的頻繁動作，可設置調節器的比例帶自動修正環節，使得在小偏差時增大調節器的比例帶。對於負壓S的測量信號，也需進行低通濾波，以抑制測量值的劇烈波動。
3、系統硬體配置
在鍋爐燃燒過程中，用常規儀表進行控制，存在滯後、間歇調節、煙氣中氧含量超過給定值、低負荷和煙氣溫度過低等問題。採用PLC對鍋爐進行控制時，由於它的運算速度快、精度高、准確可靠，可適應復雜的、難於處理的控制系統。因而，可以解決以上由常規儀表控制難以解決的問題。所選擇的PLC系統要求具有較強的兼容性，可用最小的投資使系統建成及運轉；其次，當設計的自動化系統要有所改變時，不需要重新編程，對輸入、輸出系統不需要再重新接線，不須重新培訓人員，就可使PLC系統升級；最後，系統性能較高。硬體結構圖如圖7所示。
圖7 硬體結構圖
根據系統的要求，選取西門子PLCS7-200 CPU226 作為控制核心，同時還擴展了2個EM231模擬量輸入模塊和1個CP243-1乙太網模塊。CPU226的IO點數是2416，這樣完全可以滿足系統的要求。同時，選用了EM231模塊，它是AD轉換模塊，具有4個模擬量輸入，12位AD，其采樣速度25μs，溫度感測器、壓力感測器、流量感測器以及含氧檢測感測器的輸出信號經過調理和放大處理後，成為0～5V的標准信號，EM231模塊自動完成AD轉換。
S7-200的PPI介面的物理特性為RS-485，可在PPI、MPI和自由通訊口方式下工作。為實現PLC與上位機的通訊提供了多種選擇。
為實現人機對話功能，如系統狀態以及變數圖形顯示、參數修改等，還擴展了一塊Eview500系列的觸摸顯示屏，操作控制簡單、方便，可用於設置系統參數， 顯示鍋爐溫度等。還有一個乙太網模塊CP243-1，其作用是可以讓S7-200直接連入乙太網，通過乙太網進行遠距離交換數據，與其他的S7-200進行數據傳輸，通信基於TCPIP，安裝方便、簡單。
4、系統軟體設計
控製程序採用STEP7-MicroWin軟體以梯形圖方式編寫，其軟體框圖如圖8所示。
圖8 軟體主框圖
S7-200PLC給出了一條PID指令，這樣省去了復雜的PID演算法編程過程，大大方便了用戶的使用。使用PID指令有以下要點和經驗：
（1）比例系數和積分時間常數的確定。應根據經驗值和反復調試確定。
（2）調節量、給定量、輸出量等參數的標准歸一化轉換。
（3）按正確順序填寫PID迴路參數表（LOOP TABLE），分配好各參數地址。
5、結束語
單元機組燃燒過程式控制制系統在某火電廠發電機組鍋爐協調控制系統中投入使用。實際運行情況表明：由於引入負荷模糊前饋，使得鍋爐燃燒控制系統作為協調控制的子系統，跟隨機組負荷變化的能力顯著提高，風煤比能夠在靜態和動態過程中保持一致；送、引風控制系統在邏輯控制系統的配合下運行的平穩性和安全性提高，爐膛負壓波動減小，滿足了運行的要求；在機組負荷不變時，鍋爐燃燒穩定，各被調參數動態偏差顯著減少，實現了鍋爐的優化燃燒；採用非線性PID調節方式，解決了引風擋板的晃動問題。
採用西門子的PLC控制，不僅簡化了系統，提高了設備的可靠性和穩定性，同時也大幅地提高了燃燒能的熱效率。通過操作面板修改系統參數可以滿足不同的工況要求，機組的各種信息，如工作狀態、故障情況等可以聲光報警及文字形式表示出來，主要控制參數(溫度值)的實時變化情況以趨勢圖的形式記錄顯示， 方便了設備的操作和維護，該系統通用性好、擴展性強，直觀易操作。