⑴ 电气自动化控制系统设计
电气自动化控制系统能够有效提高行业领域整体的自动化水平，特别是行业的运行管理水平。并且电气自动化控制系统可以大大节省企业的成本，提高设备、生产线等的可靠性。当前的电气化自动化控制系统已经在众多领域崭露头角并发挥重要作用。
一、电气自动化的现状
首先，电气自动化系统信息化。信息技术在纵向和横向上向电气自动化进行渗透，纵向上，信息技术从管理层面对业务数据处理进行渗透，利用信息技术可以有效存取财务等管理数据，对生产过程动态监控，实时掌握生产信息并确保信息的全面、完整和准确；横向上，信息技术对设备、系统等进行渗透，微电子等技术的应用使控制系统、PLC等设备界线从定义明确逐渐变得模糊，而软件结构、组态环境、通讯能力等的作用日益凸显，网络、多媒体等技术得到了广泛应用。
其次，电气自动化系统使用、维护与检修简易化。WindowsNT等已经成为实施电气自动化控制平台、规范以及语言的标准，基于Windows的人机界面成为了电气自动化的主流， 并且基于Windows的控制系统有着灵活、易于集成等优势，也得到了广泛的应用。采用Windows操作平台使得电气自动化系统的使用、维护和检修更加简单、方便。
最后，实现分布式控制应用。电气自动化系统通过串行电缆连接中央控制室、PLC、现场，将工业计算机、PLC的CPU、远程I/O站、智能仪表、低压断路器、变频器、马达启动器等连接，将现场设备的信息收集到中央控制器。分布式控制应用通过数字式分支结构的串行连接自动化系统与相关智能设备的双向传输通讯总线，将PLC、现场设备与相应的I/O设备连接起来，使输入输出模块发挥现场检查和执行的作用。
二、电气控制对象的特点和要求
电气控制量与热工控制量相比在控制要求及运行过程中有着很多不同点，电气的主要特点表现为：
电气控制系统相对热机设备而言控制信息采集量小、对象少，操作频率低，但强调快速性、准确性；电气设备保护自动装置要求可靠性高，动作速度快；同时对抗干扰要求较高；电气控制系统(ECS)主要以数据采集系统和顺序控制为主，联锁保护较多。因此，机组的电气系统纳入DCS控制，要求控制系统具有很高的可靠性。除了能实现正常起停和运行操作外，尤其要求能够实现实时显示异常运行和事故状态下的各种数据和状态，并提供相应的操作指导和应急处理措施，保证电气系统自动控制在最安全合理的工况下工作。
三、电气自动化控制系统的设计
1.集中监控方式
这种监控方式优点是运行维护方便，控制站的防护要求不高，系统设计容易。但由于集中式的主要特点是将系统的各个功能集中到一个处理器进行处理，处理器的任务相当繁重，处理速度受到影响。由于电气设备全部进入监控，伴随着监控对象的大量增加随之而来的是主机冗余的下降、电缆数量增加，投资加大，长距离电缆引入的干扰也可能影响系统的可靠性。同时，隔离刀闸的操作闭锁和断路器的联锁采用硬接线，由于隔离刀闸的辅助接点经常不到位，造成设备无法操作。这种接线的二次接线复杂，查线不方便，大大增加了维护量，还存在由于查线或传动过程中由于接线复杂而造成误操作的可能性。
2.远程监控方式
远程监控方式具有节约大量电缆、节省安装费用，节约材料、可靠性高、组态灵活等优点。由于各种现场总线(如Lonworks总线，CAN总线等)的通讯速度不是很高，所以这种方式适合于小系统监控，而不适应于大型电气自动化系统的构建。
3.现场总线监控方式
目前，现场总线、以太网等技术的普遍应用和相应运行经验的积累，智能化电气设备得到了较快的发展，网络控制系统逐渐应用到电气系统中,现场总线监控方式使系统设计更加有针对性，对于不同的间隔可以有不同的功能，这样可以根据间隔的情况进行设计。采用这种监控方式除了具有远程监控方式的全部优点外，还可以减少大量的隔离设备、端子柜、I/O卡件、模拟量变送器等，而且智能设备就地安装，与监控系统通过通信线连接，可以节省大量控制电缆，节约很多投资和安装维护工作量，从而降低成本。另外，各装置的功能相对独立，装置之间仅通过网络连接，网络组态灵活，使整个系统的可靠性大大提高，任一装置故障仅影响相应的元件，不会导致系统瘫痪。因此现场总线监控方式是今后发电厂计算机监控系统的发展方向。
综上所述，随着智能化、信息化技术的快速发展，电气自动化技术将不断向科技化、信息化、开放化的趋势发展，电气自动化涉及的领域将不断增多，技术更新将不断加快，电气自动化控制技术也将得到快速发展并不断完善，更多http://www.big-bit.com/进行了解。
⑵ 可编程控制器控制系统的设计基本过程
系统设计的主要内容
（ 1 ）拟定控制系统设计的技术条件。技术条件一般以设计任务书的形式来确定，它是整个设计的依据；
（ 2 ）选择电气传动形式和电动机、电磁阀等执行机构；
（ 3 ）选定 PLC
的型号；
（ 4 ）编制 PLC
的输入 / 输出分配表或绘制输入 / 输出端子接线图；
（ 5 ）根据系统设计的要求编写软件规格说明书，然后再用相应的编程语言（常用梯形图）进行程序设计；
（ 6 ）了解并遵循用户认知心理学，重视人机界面的设计，增强人与机器之间的友善关系；
（ 7 ）设计操作台、电气柜及非标准电器元部件；
（ 8 ）编写设计说明书和使用说明书；
根据具体任务，上述内容可适当调整。
2 ． 系统设计的基本步骤
（ 1 ）深入了解和分析被控对象的工艺条件和控制要求
a ．被控对象就是受控的机械、电气设备、生产线或生产过程。
b ．控制要求主要指控制的基本方式、应完成的动作、自动工作循环的组成、必要的保护和联锁等。对较复杂的控制系统，还可将控制任务分成几个独立部分，这种可化繁为简，有利于编程和调试。
（ 2 ）确定 I/O
设备
根据被控对象对 PLC
控制系统的功能要求，确定系统所需的用户输入、输出设备。常用的输入设备有按钮、选择开关、行程开关、传感器等，常用的输出设备有继电器、接触器、指示灯、电磁阀等。
（ 3 ）选择合适的 PLC
类型
根据已确定的用户 I/O
设备，统计所需的输入信号和输出信号的点数，选择合适的 PLC
类型，包括机型的选择、容量的选择、 I/O
模块的选择、电源模块的选择等。
（ 4 ）分配 I/O
点
分配 PLC
的输入输出点，编制出输入 / 输出分配表或者画出输入 / 输出端子的接线图。接着九可以进行 PLC
程序设计，同时可进行控制柜或操作台的设计和现场施工。
（ 5 ）设计应用系统梯形图程序
根据工作功能图表或状态流程图等设计出梯形图即编程。这一步是整个应用系统设计的最核心工作，也是比较困难的一步，要设计好梯形图，首先要十分熟悉控制要求，同时还要有一定的电气设计的实践经验。
（ 6 ）将程序输入 PLC
当使用简易编程器将程序输入 PLC
时，需要先将梯形图转换成指令助记符，以便输入。当使用可编程序控制器的辅助编程软件在计算机上编程时，可通过上下位机的连接电缆将程序下载到 PLC
中去。
（ 7 ）进行软件测试
程序输入 PLC
后，应先进行测试工作。因为在程序设计过程中，难免会有疏漏的地方。因此在将 PLC
连接到现场设备上去之前，必需进行软件测试，以排除程序中的错误，同时也为整体调试打好基础，缩短整体调试的周期。
（ 8 ）应用系统整体调试
在 PLC
软硬件设计和控制柜及现场施工完成后，就可以进行整个系统的联机调试，如果控制系统是由几个部分组成，则应先作局部调试，然后再进行整体调试；如果控制程序的步序较多，则可先进行分段调试，然后再连接起来总调。调试中发现的问题，要逐一排除，直至调试成功。
⑶ 气动控制系统
你好 由压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀和逻辑元件、传感元件和气动辅件连接起来即可组成“气动控制系统”。有三种情形用到气动执行机构，一，运动的线路上有标准的单向气动阀门组合来完成控制逻辑功能；二，在气体管道中采用一些没有移动部件的元件，这些元件是依靠流过的气体的特性而进行开关动作的；三，运动的逻辑控制系统，采用模块化的内置隔膜、绕线或套筒式。这三种气动元件都是采用压缩空气作为传输信号或执行机制的动力。在工厂中，由于压缩空气容易获得，干净、无污染，又安全，控制的功能和设计都十分简单，因此，现在许多生产线上采用气动工具。
⑷ 控制系统的原则设计包括有哪些
电气原理图设计 为满足生产机械及工艺要求进行的电气控制电路的设计 电气工艺设计 为电气控制装置的制造,使用,运行,维修的需要进行的生产施工设计 第一节 电气控制设计的原则和内容 一,电气控制设计的原则 1)最大限度满足生产机械和生产工艺对电气控制的要求 2)在满足要求的前提下,使控制系统简单,经济,合理,便于操作,维修方便,安全可靠 3)电器元件选用合理,正确,使系统能正常工作 4)为适应工艺的改进,设备能力应留有裕量 二,电气控制设计的基本内容 1.电气原理图设计内容 1) 拟定电气设计任务书 2)选择电力拖动方案和控制方式 3)确定电动机的类型,型号,容量,转速 4)设计电气控制原理图 5)选择电器元件及清单 6)编写设计计算说明书 2. 电气工艺设计内容 1)设计电气设备的总体配置,绘制总装配图和总接线图 2)绘制各组件电器元件布置图与安装接线图,标明安装方式,接线方式 3)编写使用维护说明书 第二节 电力拖动方案的确定和电动机的选择 一,电力拖动方案的确定 1,拖动方式的选择 2,调速方案的选择 3,电动机调速性质应与负载特性相适应 二,拖动电动机的选择 (一)电动机选择的基本原则 1)电动机的机械特性应满足生产机械的要求,与负载的特性相适应 2)电动机的容量要得到充分的利用 3)电动机的结构形式要满足机械设计的安装要求,适合工作环境 4)在满足设计要求前提下,优先采用三相异步电动机 (二)根据生产机械调速要求选择电动机 一般---三相笼型异步电动机,双速电机 调速,起动转矩大---三相笼型异步电动机 调速高---直流电动机,变频调速交流电动机 (三)电动机结构形式的选择 根据工作性质,安装方式,工作环境选择 (四)电动机额定电压的选择 (五)电动机额定转速的选择 (六)电动机容量的选择 1,分析计算法: 此外,还可通过对长期运行的同类生产机械的电动机容量进行调查,并对机械主要参数,工作条件进行类比,然后再确定电动机的容量. 第三节 电气控制电路设计的一股要求 一,电气控制应最大限度地满足生产机械加工工艺的要求 设计前,应对生产机械工作性能,结构特点,运动情况,加工工艺过程及加工情况有充 分的了解,并在此基础上设计控制方案,考虑控制方式,起动,制动,反向和调速的要求, 安置必要的联锁与保护,确保满足生产机械加工工艺的要求. 二,对控制电路电流,电压的要求 应尽量减少控制电路中的电流,电压种类,控制电压应选择标准电压等级.电气控制电 各常用的电压等级如表10-2所示. 三,控制电路力求简单,经济 1.尽量缩短连接导线的长度和导线数量 设计控制电路时,应考虑各电器元件的安装 立置,尽可能地减少连接导线的数量,缩短连接导线的长度.如图10-l. 2.尽量减少电器元件的品种,数量和规格 同一用途的器件尽可能选用同品牌,型号的产品,并且电器数量减少到最低限度. 3.尽量减少电器元件触头的数目.在控制电路中,尽量减少触头是为了提高电路运行 的可靠性.例如图10-2a所示. 4.尽量减少通电电器的数目,以利节能与延长电器元件寿命,减少故障.如图10-3a所示. 四,确保控制电路工作的安全性和可靠性 1.正确连接电器的线圈 在交流控制电路中,同时动作的两个电器线圈不能串联,两个电磁线圈需要同时吸合时其线圈应并联连接,如图10-4b所示. 在直流控制电路中,两电感值相差悬殊的直流电压线圈不能并联连接. 2正确连接电器元件的触头 设计时,应使分布在电路中不同位置的同一电器触头接到电源的同一相上,以避免在电器触头上引起短路故障. 3防止寄生电路 在控制电路的动作过程中.意外接通的电路叫寄生电路. 4.在控制电路中控制触头应合理布置. 5.在设计控制电路中应考虑继电器触头的接通与分断能力. 6,避免发生触头"竞争","冒险"现象 竞争:当控制电路状态发生变换时,常伴随电路中的电器元件的触头状态发生变换.由于电器元件总有一定的固有动作时间,对于一个时序电路来说,往往发生不按时序动作的情况,触头争先吸合,就会得到几个不同的输出状态,这种现象称为电路的"竞争". 冒险:对于开关电路,由于电器元件的释放延时作用,也会出现开关元件不按要求的逻辑功能输出,这种现象称为"冒险". 7.采用电气联锁与机械联锁的双重联锁. 五,具有完善的保护环节 电气控制电路应具有完善的保护环节,常用的有漏电保护,短路,过载,过电流,过电压,欠电压与零电压,弱磁,联锁与限位保护等. 六,要考虑操作,维修与调试的方便 第四节 电气控制电路设计的方法与步骤 一,电气控制电路设计方法简介 设计电气控制电路的方法有两种,一种是分析设计法,另一种是逻辑设计法. 分析设计法(经验设计法):根据生产工艺的要求选择一些成熟的典型基本环节来实现这些基本要求,而后再逐步完善其功能,并适当配 置联锁和保护等环节,使其组合成一个整体,成为满足控制要求的完整电路. 逻辑设计法:利用逻辑代数这一数学工具设计电气控制电路. 在继电接触器控制电路中,把表示触头状态的逻辑变量称为输人逻辑变量,把表示继电 器接触器线圈等受控元件的逻辑变量称为输出逻辑变量.输人,输出逻辑变量之间的相互关 系称为逻辑函数关系,这种相互关系表明了电气控制电路的结构.所以,根据控制要求,将 这些逻辑变量关系写出其逻辑函数关系式,再运用逻辑函数基本公式和运算规律对逻辑函数 式进行化简,然后根据化简了的逻辑关系式画出相应的电路结构图,最后再作进一步的检查 和优化,以期获得较为完善的设计方案. 二,分析设计法的基本步骤 分析设计法设计电气控制电路的基本步骤是: l)按工艺要求提出的起动,制动,反向和调速等要求设计主电路. 2)根据所设计出的主电路,设计控制电路的基本环节,即满足设计要求的起动,制动, 反向和调速等的基本控制环节. 3)根据各部分运动要求的配合关系及联锁关系,确定控制参量并设计控制电路的特殊 环节. 4)分析电路工作中可能出现的故障,加入必要的保护环节. 5)综合审查,仔细检查电气控制电路动作是否正确 关键环节可做必要实验,进一步 3.设计控制电路的特殊环节 第五节 常用控制电器的选择 一,接触器的选择 一般按下列步骤进行: 1.接触器种类的选择:根据接触器控制的负载性质来相应选择直流接触器还是交流接触器;一般场合选用电磁式接触器,对频繁操作的带交流负载的场合,可选用带直流电磁线圈的交流按触器. 2.接触器使用类别的选择:根据接触器所控制负载的工作任务来选择相应使用类别的接触器.如负载是一般任务则选用AC—3使用类别;负载为重任务则应选用AC-4类别,如果负载为一般任务与重任务混合时,则可根据实际情况选用AC—3或AC-4类接触器,如选用AC—3类时,应降级使用. 3.接触器额定电压的确定: 接触器主触头的额定电压应根据主触头所控制负载电路的额定电压来确定. 4.接触器额定电流的选择 一般情况下,接触器主触头的额定电流应大于等于负载或电动机的额定电流,计算公式为 式中I.——接触器主触头额定电流(A); H ——经验系数,一般取l～1.4; P.——被控电动机额定功率(kw); U.——被控电动机额定线电压(V). 当接触器用于电动机频繁起动,制动或正反转的场合,一般可将其额定电流降一个等级来选用. 5.接触器线圈额定电压的确定: 接触器线圈的额定电压应等于控制电路的电源电压.为保证安全,一般接触器线圈选用110V,127V,并由控制变压器供电.但如果控制电路比较简单,所用接触器的数量较少时,为省去控制变压器,可选用380V,220V电压. 6.接触器触头数目: 在三相交流系统中一般选用三极接触器,即三对常开主触头,当需要同时控制中胜线时,则选用四极交流接触器.在单相交流和直流系统中则常用两极或三极并联接触器.交流接触器通常有三对常开主触头和四至六对辅助触头,直流接触器通常有两对常开主触头和四对辅助触头. 7.接触器额定操作频率 交,直流接触器额定操作频率一般有600次/h,1200次/h等几种,一般说来,额定电流越大,则操作频率越低,可根据实际需要选择. 二,电磁式继电器的选择 应根据继电器的功能特点,适用性,使用环境,工作制,额定工作电压及额定工作电流来选择. 1.电磁式电压继电器的选择 根据在控制电路中的作用,电压继电器有过电压继电器和欠电压继电器两种类型. 表10-3列出了电磁式继电器的类型与用途. 交流过电压继电器选择的主要参数是额定电压和动作电压,其动作电压按系统额定电压的1.l-1.2倍整定. 交流欠电压继电器常用一般交流电磁式电压继电器,其选用只要满足一般要求即可,对释放电压值无特殊要求.而直流欠电压继电器吸合电压按其额定电压的0.3-0.5倍整定,释放电压按其额定电压的0.07-0.2倍整定. 2.电磁式电流继电器的选择 根据负载所要求的保护作用,分为过电流继电器和欠电流继电器两种类型. 过电流继电器:交流过电流继电器,直流过电流继电器. 欠电流继电器:只有直流欠电流继电器,用于直流电动机及电磁吸盘的弱磁保护. 过电流继电器的主要参数是额定电流和动作电流,其额定电流应大于或等于被保护电动机的额定电流;动作电流应根据电动机工作情况按其起动电流的1.回一1.3倍整定.一般绕线型转子异步电动机的起动电流按2.5倍额定电流考虑,笼型异步电动机的起动电流按4-7倍额定电流考虑.直流过电流继电器动作电流接直流电动机额定电流的1.1-3.0倍整定. 欠电流继电器选择的主要参数是额定电流和释放电流,其额定电流应大于或等于直流电动机及电磁吸盘的额定励磁电流;释放电流整定值应低于励磁电路正常工作范围内可能出现的最小励磁电流,一般释放电流按最小励磁电流的0.85倍整定. 3.电磁式中间继电器的选择 应使线圈的电流种类和电压等级与控制电路一致,同时,触头数量,种类及容量应满足控制电路要求. 三,热继电器的选择 热继电器主要用于电动机的过载保护,因此应根据电动机的形式,工作环境,起动情况,负载情况,工作制及电动机允许过载能力等综合考虑. 1.热继电器结构形式的选择 对于星形联结的电动机,使用一般不带断相保护的三相热继电器能反映一相断线后的过载,对电动机断相运行能起保护作用. 对于三角形联结的电动机,则应选用带断相保护的三相结构热继电器. 2.热继电器额定电流的选择 原则上按被保护电动机的额定电流选取热继电器.对于长期正常工作的电动机,热继电器中热元件的整定电流值为电动机额定电流的0.95-1.05倍;对于过载能力较差的电动机,热继电器热元件整定电流值为电动机额定电流的0.6一0.8倍. 对于不频繁起动的电动机,应保证热继电器在电动机起动过程中不产生误动作,若电动机起动电流不超过其额定电流的6倍,并且起动时间不超过6S,可按电动机的额定电流来选择热继电器. 对于重复短时工作制的电动机,首先要确定热继电器的允许操作频率,然后再根据电动机的起动时间,起动电流和通电持续率来选择. 四,时间继电器的选择 1)电流种类和电压等级:电磁阻尼式和空气阻尼式时间继电器,其线圈的电流种类和电压等级应与控制电路的相同;电动机或与晶体管式时间继电器,其电源的电流种类和电压等级应与控制电路的相同. 2)延时方式:根据控制电路的要求来选择延时方式,即通电延时型和断电延时型. 3)触头形式和数量:根据控制电路要求来选择触头形式(延时闭合型或延时断开型)及触头数量. 4)延时精度:电磁阻尼式时间继电器适用于延时精度要求不高的场合,电动机式或晶体管式时间继电器适用于延时精度要求高的场合. 5)延时时间:应满足电气控制电路的要求. 6)操作频率:时间继电器的操作频率不宜过高,否则会影响其使用寿命,甚至会导致延时动作失调. 五,熔断器的选择 1.一般熔断器的选择:根据熔断器类型,额定电压,额定电流及熔体的额定电流来选择. (1)熔断器类型:熔断器类型应根据电路要求,使用场合及安装条件来选择,其保护特性应与被保护对象的过载能力相匹配.对于容量较小的照明和电动机,一般是考虑它们的过载保护,可选用熔体熔化系数小的熔断器,对于容量较大的照明和电动机,除过载保护外,还应考虑短路时的分断短路电流能力,若短路电流较小时,可选用低分断能力的熔断器,若短路电流较大时,可选用高分断能力的RLI系列熔断器,若短路电流相当大时,可选用有限流作用的Rh及RT12系列熔断器. (2)熔断器额定电压和额定电流:熔断器的额定电压应大于或等于线路的工作电压,额定电流应大于或等于所装熔体的额定电流. (3)熔断器熔体额定电流 1)对于照明线路或电热设备等没有冲击电流的负载,应选择熔体的额定电流等于或稍 大于负载的额定电流,即 IRN≥IN 式中IRN——熔体额定电流(A); IN——负载额定电流(A). 2)对于长期工作的单台电动机,要考虑电动机起动时不应熔断,即 IRN≥(1.5~2.5)IN 轻载时系数取1.5,重载时系数取2.5. 3)对于频繁起动的单台电动机,在频繁起动时,熔体不应熔断,即 IRN≥(3~3.5)IN 4)对于多台电动机长期共用一个熔断器,熔体额定电流为 IRN≥(1.5~2.5)INMmax+∑INM 式中INMmax——容量最大电动机的额定电流(A); ∑INM——除容量最大电动机外,其余电动机额定电流之和(A). (4)适用于配电系统的熔断器:在配电系统多级熔断器保护中,为防止越级熔断,使上,下级熔断器间有良好的配合,选用熔断器时应使上一级(干线)熔断器的熔体额定电流比下一级(支线)的熔体额定电流大1-2个级差. 2.快速熔断器的选择 (l)快速熔断器的额定电压:快速熔断器额定电压应大于电源电压,且小于晶闸管的反向峰值电压U.,因为快速熔断器分断电流的瞬间,最高电弧电压可达电源电压的1.5-2倍.因此,整流二极管或晶闸管的反向峰值电压必须大于此电压值才能安全工作.即 UF≥KI URE 式中UF-一硅整流元件或晶闸管的反向峰值电压(V); URE——快速熔断器额定电压(V); KI——安全系数,一般取1,5-2. (2)快速熔断器的额定电流:快速熔断器的额定电流是以有效值表示的,而整流M极管和晶闸管的额定电流是用平均值表示的.当快速熔断器接人交流侧,熔体的额定电流为 IRN≥KI IZmax 式中IZmax——可能使用的最大整流电流(A); KI——与整流电路形式及导电情况有关的系数,若保护整流M极管时,KI按表10-4 取值,若保护晶闸管时,KI按表10-5取值. 当快速熔断器接入整流桥臂时,熔体额定电流为 IRN≥1.5IGN 式中IGN——硅整流元件或晶闸管的额定电流(A). 六,开关电器的选择 (一)刀开关的选择 刀开关主要根据使用的场合,电源种类,电压等级,负载容量及所需极数来选择. (1)根据刀开关在线路中的作用和安装位置选择其结构形式.若用于隔断电源时,选用无灭弧罩的产品;若用于分断负载时,则应选用有灭弧罩,且用杠杆来操作的产品. (2)根据线路电压和电流来选择.刀开关的额定电压应大于或等于所在线路的额定电压;刀开关额定电流应大于负载的额定电流,当负载为异步电动机时,其额定电流应取为电动机额定电流的1.5倍以上. (3)刀开关的极数应与所在电路的极数相同. (二)组合开关的选择 组合开关主要根据电源种类,电压等级,所需触头数及电动机容量来选择.选择时应掌握以下原则: (1)组合开关的通断能力并不是很高,因此不能用它来分断故障电流.对用于控制电动机可逆运行的组合开关,必须在电动机完全停止转动后才允许反方向接通. (2)组合开关接线方式多种,使用时应根据需要正确选择相应产品. (3)组合开关的操作频率不宜太高,一般不宜超过300次/h,所控制负载的功率因数也不能低于规定值,否则组合开关要降低容量使用. (4)组合开关本身不具备过载,短路和欠电压保护,如需这些保护,必须另设其他保护电器. (三)低压断路器的选择 低压断路器主要根据保护特性要求,分断能力,电网电压类型及等级,负载电流,操作频率等方面进行选择. (1)额定电压和额定电流:低压断路器的额定电压和额定电流应大于或等于线路的额定电压和额定电流. (2)热脱扣器:热脱扣器整定电流应与被控制电动机或负载的额定电流一致. (3)过电流脱扣器:过电流脱扣器瞬时动作整定电流由下式确定 IZ≥KIS 式中IZ——瞬时动作整定电流(A); Is——线路中的尖峰电流.若负载是电动机,则Is为起动电流(A); K考虑整定误差和起动电流允许变化的安全系数.当动作时间大于20ms时,取 K=1.35;当动作时间小于 20ms时,取 K=1.7. (4)欠电压脱扣器:欠电压脱扣器的额定电压应等于线路的额定电压. (四)电源开关联锁机构 电源开关联锁机构与相应的断路器和组合开关配套使用,用于接通电源,断开电源和柜 门开关联锁,以达到在切断电源后才能打开门,将门关闭好后才能接通电源的效果,实现安 全保护. 七,控制变压器的选择 控制变压器用于降低控制电路或辅助电路的电压,以保证控制电路的安全可靠.控制变压器主要根据一次和二次电压等级及所需要的变压器容量来选择. (1)控制变压器一,二次电压应与交流电源电压,控制电路电压与辅助电路电压相符合. (2)控制变压器容量按下列两种情况计算,依计算容量大者决定控制变压器的容量. l)变压器长期运行时,最大工作负载时变压器的容量应大于或等于最大工作负载所需要的功率,计算公式为 ST≥KT ∑PXC 式中ST——控制变压器所需容量(VA); ∑PXC——控制电路最大负载时工作的电器所需的总功率,其中PXC为电磁器件的吸持功 率(W); KT一一一控制变压器容量储备系数,一般取1.1-1.25. 2)控制变压器容量应使已吸合的电器在起动其他电器时仍能保持吸会状态,而起动电器也能可靠地吸合,其计算公式为 ST≥0.6 ∑PXC +1.5∑Pst 式中 ∑Pst_同时起动的电器总吸持功率(W). 第六节 电气控制的施工设计与施工 一,电气设备总体配置设计 组件的划分原则是: l)将功能类似的元件组成在一起,构成控制面板组件,电气控制盘组件,电源组件等. 2)将接线关系密切的电器元件置于在同一组件中,以减少组件之间的连线数量. 3)强电与弱电控制相分离,以减少干扰. 4)为求整齐美观,将外形尺寸相同,重量相近的电器元件组合在一起. 5)为便于检查与调试,将需经常调节,维护和易损元件组合在一起. 电气设备的各部分及组件之间的接线方式通常有: l)电器控制盘,机床电器的进出线一般采用接线端子. 2)被控制设备与电气箱之间为便于拆装,搬运,尽可能采用多孔接插件. 3)印刷电路板与弱电控制组件之间宜采用各种类型接插件. 总体配置设计是以电气控制的总装配图与总接线图的形式表达出来的,图中是用示意方式反映各部分主要组件的位置和各部分的接线关系,走线方式及使用管线要求.总体设计要使整个系统集中,紧凑;要考虑发热量高和噪声振动大的电气部件,使其离开操作者一定距离;电源紧急控制开关应安放在方便且明显的位置. 二,电气元器件布置图的设计 电气元器件布置图是指将电气元器件按一定原则组合的安装位置图.电气元器件布置的依据是各部件的原理图,同一组件中的电器元件的布置应按国家标准执行. 电柜内的电器可按下述原则布置: l)体积大或较重的电器应置于控制柜下方. 2)发热元件安装在柜的上方,并将发热元件与感温元件隔开. 3)强电弱电应分开,弱电部分应加屏蔽隔离,以防强电及外界的干扰. 4)电器的布置应考虑整齐,美观,对称. 5)电器元器件间应留有一定间距,以利布线,接线,维修和调整操作. 6)接线座的布置:用于相邻柜间连接用的接线座应布置在柜的两侧;用于与柜外电气 元件连接的接线座应布置在柜的下部,且不得低于200mrn. 一般通过实物排列来确定各电器元件的位置,进而绘制出控制柜的电器布置图.布置图 是根据电器元件的外形尺寸按比例绘制,并标明各元件间距尺寸,同时还要标明进出线的数 量和导线规格,选择适当的接线端子板和接插件并在其上标明接线号. 三,电气控制装置接线图的绘制 根据电气控制电路图和电气元器件布置图来绘制电气控制装置的接线图.接线图应按以 下原则来绘制: 1)接线图的绘制应符合GB6988.3—1997《电气技术用文件的编制 第3部分:接线图 和接线表》中的规定. 2)电气元器件相对位置与实际安装相对位置一致. 3)接线图中同一电器元件中各带电部件,如线圈,触头等的绘制采用集中表示法,且 在一个细实线方框内. 4)所有电器元件的文字符号及其接线端钮的线号标注均与电气控制电路图完全相符. 5)电气接线图一律采用细实线绘制,应清楚表明各电器元件的接线关系和接线去向,其连接关系应与控制电路图完全相符.连接导线的走线方式有板前走线与板后走线两种,一般采用板前走线.对于简单电气控制装置,电器元件数量不多,接线关系较简单,可在接线图中直接画出元件之间的连线.对于复杂的电气装置,电器元件数量多,接线较复杂时,一般采用走线槽走线,此时,只要在各电器元件上标出接线号,不必画出各元件之间的连接线. 6)接线图中应标明连接导线的型号,规格,截面积及颜色. 7)进出控制装置的导线,除大截面动力电路导线外,都应经过接线端子板.端子板上 各端钮按接线号顺序排列,并将动力线,交流控制线,直流控制线,信号指示线分类排开. 四,电力装备的施工 (一)电气控制柜内的配线施工 1)不同性质与作用的电路选用不同颜色导线:交流或直流动力电路用黑色;交流控制 电路用红色;直流控制电路用蓝色;联锁控制电路用桔黄色或黄色;与保护导线连接的电路 用白色;保护导线用黄绿双色;动力电路中的中线用浅蓝色;备用线用与备用对象电路导线 颜色一致. 弱电电路可采用不同颜色的花线,以区别不同电路,颜色自由选择. 2)所有导线,从一个接线端到另一个接线端必须是连续的,中间不许有接头. 3)控制柜常用配线方式有板前配线,板后交叉配线与行线槽配线,视控制柜具体情况 而定. (二)电柜外部配线 丨)所用导线皆为中间无接头的绝缘多股硬导线. 2)电柜外部的全部导线(除有适当保护的电缆线外)一律都要安放在导线通道内,使 其有适当的机械保护,具有防水,防铁屑,防尘作用. 3)导线通道应有一定裕量,若用钢管,其管壁厚度应大于1——;若用其他材料,其壁 厚应具有上述钢管相应的强度. 4)所有穿管导线,在其两端头必须标明线号,以便查找和维修. 5)穿行在同一保护管路中的导线束应加人备用导线,其根数按表10-6的规定配置. (三)导线截面积的选用 导线截面积应按正常工作条件下流过的最大稳定电流来选择,并考虑环境条件.表107 列出了机床用导线的载流容量,这些数值为正常工作条件下的最大稳定电流.另外还应考虑 电动机的起动,电磁线圈吸合及其他电流峰值引起的电压降. 五,检查,调整与试运行 主要步骤: 1.检查接线图:在接线前,根据电气控制电路图即原理图,仔细检查接线图是否准确 无误,特别要注意线路标号与接线端子板触点标号是否一致. 2.检查电器元件 对照电器元件明细表,逐个检查所装电器元件的型号,规格是否相 符,产品是否完好无损,特别要注意线圈额定电压是否与工作电压相符,电器元件触头数是 否够用等. 3.检查接线是否正确 对照电气原理图和电气接线图认真检查接线是否正确.为判断 连接导线是否断线或接触是否良好,可在断电情况下借助万用表上的欧姆档进行检测. 4.进行绝缘试验 为确保绝缘可靠,必须进行绝缘试验.试验包括将电容器及线圈短 接;将隔离变压器二次侧短路后接地;对于主电路及与主电路相连接的辅助电路,应加载 2.skV的正弦电压有效值历时1分钟,试验其能否承受;不与主电路相连接的辅助电路,应 在加载2倍额定电压的基础上再加 IkV,且历时 1分钟,如不被击穿方为合格. 5.检查,调整电路动作的正确性 在上述检查通过后,就可通电检查电路动作情况. 通电检查可按控制环节一部分一部分地进行.注意观察各电器的动作顺序是否正确,指示装 置指示是否正常.在各部分电路工作完成正确的基础上才可进行整个电路的系统检查.在这 个过程中常伴有一些电器元件的调整,如时间继电器,行程开关等.这时,往往需与机修钳 工,操作人员协同进行,直至全部符合工艺和设计要求,这时控制系统的设计与安装工作才 算全面完成.
⑸ 锅炉蒸汽温度控制系统设计
首先,主汽温度调节不可能通过蒸汽流量的,因为如果流量发生变化势必改变机组有功负荷大小,因而这是不可能的.
主汽温度的调节根据锅炉形式的不同而不同的
比如直流炉是通过水煤比调节为主要方式,以两级减温水为辅助调节手段.
当投入"焓值控制"为自动时,通过监视分离器出口蒸汽的过热度(中间点温度)来调节水煤比,也就是说水煤比将分离器出口蒸汽过热度控制在一定范围内.而在过热段有两级减温水,来控制蒸汽在过热器出口的温度.一般只要燃烧稳定,在"焓值控制"和两级减温水投入自动时,蒸汽温度也不会出现较大波动或偏差.
而亚临界的汽包炉则是主要通过改变火焰中心,两级减温水,以及烟气流量等方法调节.
喷水减温装置一般都安装在屏式过热器入口和末级过热器入口,分别为一减或二减.均分为AB两侧.
一般在低负荷时,过热蒸汽都会有一定的减温余量,因而当主汽温度低时只要减小减温水调门.高负荷时一般减温水开度本来就很小,要提升主汽温度就要提高过热度了,也就是在给水量不变的情况下加煤量.这只是直流炉的调节方法.至于汽包炉,我也是刚刚接触,不是很了解.
⑹ 锅炉燃烧自动控制系统设计是什么样的
燃烧控制系统是电厂锅炉的主控系统，主要包括燃料控制系统、风量控制系统、炉膛压力控制系统。目前大部分电厂的锅炉燃烧控制系统仍然采用PID控制。燃烧控制系统由主蒸汽压力控制和燃烧率控制组成串级控制系统，其中燃烧率控制由燃料量控制、送风量控制、引风量控制构成，各个子控制系统分别通过不同的测量、控制手段来保证经济燃烧和安全燃烧。如图1所示。
图1 燃烧控制系统结构图
2、控制方案
锅炉燃烧自动控制系统的基本任务是使燃料燃烧所提供的热量适应外界对锅炉输出的蒸汽负荷的要求，同时还要保证锅炉安全经济运行。一台锅炉的燃料量、送风量和引风量三者的控制任务是不可分开的，可以用三个控制器控制这三个控制变量，但彼此之间应互相协调，才能可靠工作。对给定出水温度的情况，则需要调节鼓风量与给煤量的比例，使锅炉运行在最佳燃烧状态。同时应使炉膛内存在一定的负压，以维持锅炉热效率、避免炉膛过热向外喷火，保证了人员的安全和环境卫生。
2.1 控制系统总体框架设计
燃烧过程自动控制系统的方案，与锅炉设备的类型、运行方式及控制要求有关，对不同的情况与要求，控制系统的设计方案不一样。将单元机组燃烧过程被控对象看作是一个多变量系统，设计控制系统时，充分考虑工程实际问题，既保证符合运行人员的操作习惯，又要最大限度的实施燃烧优化控制。控制系统的总体框架如图2所示。
图2 单元机组燃烧过程控制原理图
P为机组负荷热量信号为D+dPbdt。控制系统包括：滑压运行主汽压力设定值计算模块（由热力系统实验获得数据，再拟合成可用DCS折线功能块实现的曲线）、负荷—送风量模糊计算模块、主蒸汽压力控制系统和送、引风控制系统等。主蒸汽压力控制系统采用常规串级PID控制结构。
2.2 燃料量控制系统
当外界对锅炉蒸汽负荷的要求变化时，必须相应的改变锅炉燃烧的燃料量。燃料量控制是锅炉控制中最基本也是最主要的一个系统。因为给煤量的多少既影响主汽压力，也影响送、引风量的控制，还影响到汽包中蒸汽蒸发量及汽温等参数，所以燃料量控制对锅炉运行有重大影响。燃料控制可用图3简单表示。
图3 燃料量控制策略
其中：NB为锅炉负荷要求；B为燃料量；F(x)为执行机构。
设置燃料量控制子系统的目的之一就是利用它来消除燃料侧内部的自发扰动，改善系统的调节品质。另外，由于大型机组容量大，各部分之间联系密切，相互影响不可忽略。特别是燃料品种的变化、投入的燃料供给装置的台数不同等因素都会给控制系统带来影响。燃料量控制子系统的设置也为解决这些问题提供了手段。
2.3 送风量控制系统
为了实现经济燃烧，当燃料量改变时，必须相应的改变送风量，使送风量与燃料量相适应。燃料量与送风量的关系见图4。
图4 燃料量与送风量关系
燃烧过程的经济与否可以通过剩余空气系数是否合适来衡量，过剩空气系数通常用烟气的含氧量来间接表示。实现经济燃烧最基本的方法是使风量与燃料量成一定的比例。
送风量控制子系统的任务就是使锅炉的送风量与燃料量相协调，可以达到锅炉的最高热效率，保证机组的经济性，但由于锅炉的热效率不能直接测量，故通常通过一些间接的方法来达到目的。如图5所示，以实测的燃料量B作为送风量调节器的给定值，使送风量V和燃料量B成一定的比例。
图5 燃料量空气调节系统
在稳态时，系统可保证燃料量和送风量间满足
选择使送风量略大于B完全燃烧所需要的理论空气量。这个系统的优点是实现简单，可以消除来自负荷侧和燃料侧的各种扰动。
2.4 引风量控制系统
为了保持炉膛压力在要求的范围内，引风量必须与送风量相适应。炉膛压力的高低也关系着锅炉的安全和经济运行。炉膛压力过低会使大量的冷风漏入炉膛，将会增大引风机的负荷和排烟损失，炉膛压力太低甚至会引起内爆；反之炉膛压力高且高出大气压力的时候，会使火焰和烟气冒出，不仅影响环境卫生，甚至可能影响设备和人生安全。引风量控制子系统的任务是保证一定的炉膛负压力，且炉膛负压必须控制在允许范围内，一般在-20Pa左右。
控制炉膛负压的手段是调节引风机的引风量，其主要的外部扰动是送风量。作为调节对象，炉膛烟道的惯性很小，无论在内扰和外扰下，都近似一个比例环节。一般采用单回路调节系统并加以前馈的方法进行控制，如图6所示。
图6 引风量控制子系统
图中为炉膛负压给定值，S为实测的炉膛负压，Q为引风量，V为送风量。由于炉膛负压实际上决定于送风量和引风量的平衡，故利用送风量作为前馈信号，以改善系统的调节性能。另外，由于调节对象相当于一个比例环节，被调量反应过于灵敏，为了防止小幅度偏差引起引风机挡板的频繁动作，可设置调节器的比例带自动修正环节，使得在小偏差时增大调节器的比例带。对于负压S的测量信号，也需进行低通滤波，以抑制测量值的剧烈波动。
3、系统硬件配置
在锅炉燃烧过程中，用常规仪表进行控制，存在滞后、间歇调节、烟气中氧含量超过给定值、低负荷和烟气温度过低等问题。采用PLC对锅炉进行控制时，由于它的运算速度快、精度高、准确可靠，可适应复杂的、难于处理的控制系统。因而，可以解决以上由常规仪表控制难以解决的问题。所选择的PLC系统要求具有较强的兼容性，可用最小的投资使系统建成及运转；其次，当设计的自动化系统要有所改变时，不需要重新编程，对输入、输出系统不需要再重新接线，不须重新培训人员，就可使PLC系统升级；最后，系统性能较高。硬件结构图如图7所示。
图7 硬件结构图
根据系统的要求，选取西门子PLCS7-200 CPU226 作为控制核心，同时还扩展了2个EM231模拟量输入模块和1个CP243-1以太网模块。CPU226的IO点数是2416，这样完全可以满足系统的要求。同时，选用了EM231模块，它是AD转换模块，具有4个模拟量输入，12位AD，其采样速度25μs，温度传感器、压力传感器、流量传感器以及含氧检测传感器的输出信号经过调理和放大处理后，成为0～5V的标准信号，EM231模块自动完成AD转换。
S7-200的PPI接口的物理特性为RS-485，可在PPI、MPI和自由通讯口方式下工作。为实现PLC与上位机的通讯提供了多种选择。
为实现人机对话功能，如系统状态以及变量图形显示、参数修改等，还扩展了一块Eview500系列的触摸显示屏，操作控制简单、方便，可用于设置系统参数， 显示锅炉温度等。还有一个以太网模块CP243-1，其作用是可以让S7-200直接连入以太网，通过以太网进行远距离交换数据，与其他的S7-200进行数据传输，通信基于TCPIP，安装方便、简单。
4、系统软件设计
控制程序采用STEP7-MicroWin软件以梯形图方式编写，其软件框图如图8所示。
图8 软件主框图
S7-200PLC给出了一条PID指令，这样省去了复杂的PID算法编程过程，大大方便了用户的使用。使用PID指令有以下要点和经验：
（1）比例系数和积分时间常数的确定。应根据经验值和反复调试确定。
（2）调节量、给定量、输出量等参数的标准归一化转换。
（3）按正确顺序填写PID回路参数表（LOOP TABLE），分配好各参数地址。
5、结束语
单元机组燃烧过程控制系统在某火电厂发电机组锅炉协调控制系统中投入使用。实际运行情况表明：由于引入负荷模糊前馈，使得锅炉燃烧控制系统作为协调控制的子系统，跟随机组负荷变化的能力显著提高，风煤比能够在静态和动态过程中保持一致；送、引风控制系统在逻辑控制系统的配合下运行的平稳性和安全性提高，炉膛负压波动减小，满足了运行的要求；在机组负荷不变时，锅炉燃烧稳定，各被调参数动态偏差显著减少，实现了锅炉的优化燃烧；采用非线性PID调节方式，解决了引风挡板的晃动问题。
采用西门子的PLC控制，不仅简化了系统，提高了设备的可靠性和稳定性，同时也大幅地提高了燃烧能的热效率。通过操作面板修改系统参数可以满足不同的工况要求，机组的各种信息，如工作状态、故障情况等可以声光报警及文字形式表示出来，主要控制参数(温度值)的实时变化情况以趋势图的形式记录显示， 方便了设备的操作和维护，该系统通用性好、扩展性强，直观易操作。