第一篇：中央空調機組DDC電氣控制系統

空調DDC控制系統

自動化系統是智能建筑的一個重要組成部分。樓宇自動化系統的功能就是對大廈內的各種機電設施，包括中央空調、給排水、變配電、照明、電梯、消防、安全防范等進行全面的計算機監控管理。其中,中央空調的能耗占整個建筑能耗的50%以上，是樓宇自動化系統節能的重點[1]。由于中央空調系統十分龐大，反應速度較慢、滯后現象較為嚴重，現階段中央空調監控系統幾乎都采用傳統的控制技術，對于工況及環境變化的適應性差，控制慣性較大，節能效果不理想。傳統控制技術存在的問題主要是難以解決各種不確定性因素對空調系統溫濕度影響及控制品質不夠理想。而智能控制特別適用于對那些具有復雜性、不完全性、模糊性、不確定性、不存在已知算法和變動性大的系統的控制。“綠色建筑”主要強調的是:環保、節能、資源和材料的有效利用，特別是對空氣的溫度、濕度、通風以及潔凈度的要求，因此，空調系統的應用越來越廣泛。空調控制系統涉及面廣，而要實現的任務比較復雜，需要有冷、熱源的支持。空調機組內有大功率的風機，但它的能耗很大。在滿足用戶對空氣環境要求的前提下，只有采用先進的控制策略對空調系統進行控制，才能達到節約能源和降低運行費用的目的。以下將從控制策略角度對與監控系統相關的問題作簡要討論。2 空調系統的基本結構及工作原理

空調系統結構組成一般包括以下幾部分[2] [3]:(1)新風部分

空調系統在運行過程中必須采集部分室外的新鮮空氣(即新風)，這部分新風必須滿足室內工作人員所需要的最小新鮮空氣量，因此空調系統的新風取入量決定于空調系統的服務用途和衛生要求。新風的導入口一般設在周圍不受污染影響的地方。這些新風的導入口和空調系統的新風管道以及新風的濾塵裝置(新風空氣過濾器)、新風預熱器(又稱為空調系統的一次加熱器)共同組成了空調系統的新風系統。

(2)空氣的凈化部分

空調系統根據其用途不同，對空氣的凈化處理方式也不同。因此，在空調凈化系統中有設置一級初效空氣過濾器的簡單凈化系統，也有設置一級初效空氣過濾器和一級中效空氣過濾器的一般凈化系統，另外還有設置一級初效空氣過濾器，一級中效空氣過濾器和一級高效空氣過濾器的三級過濾裝置的高凈化系統。

(3)空氣的熱、濕處理部分

對空氣進行加熱、加濕和降溫、去濕，將有關的處理過程組合在一起，稱為空調系統的熱、濕處理部分。在對空氣進行熱、濕處理過程中，采用表面式空氣換熱器(在表面式換熱器內通過熱水或水蒸氣的稱為表面式空氣加熱器，簡稱為空氣的汽水加熱器)。設置在系統的新風入口，一次回風之前的空氣加熱器稱為空氣的一次加熱器;設置在降溫去濕之后的空氣加熱器，稱為空氣的二次加熱器;設置在空調房間送風口之前的空氣加熱器，稱為空氣的三次加熱器。三次空氣加熱器主要起調節空調房間內溫度的作用，常用的熱媒為熱水或電加熱。

在表面式換熱器內通過低溫冷水或制冷劑的稱為水冷式表面冷卻器或直接蒸發式表面冷卻器，也有采用噴淋冷水或熱水的噴水室，此外也有采用直接噴水蒸汽的處理方法來實現空氣的熱、濕處理過程。

(4)空氣的輸送和分配、控制部分

空調系統中的風機和送、回風管道稱為空氣的輸送部分。風管中的調節風閥、蝶閥、防火閥、啟動閥及風口等稱為空氣的分配、控制部分。根據空調系統中空氣阻力的不同，設置風機的數量也不同，如果空調系統中設置一臺風機，該風機既起送風作用，又起回風作用的稱為單風機系統;如果空調系統中設置兩臺風機，一臺為送風機，另一臺為回風機，則稱為雙風機系統。

(5)空調系統的冷、熱源

空調系統中所使用的冷源一般分為天然冷源和人工冷源。天然冷源一般指地下深井水，人工冷源一般是指利用人工制冷方式來獲得的，它包括蒸汽壓縮式制冷、吸收式制冷以及蒸汽噴射式制冷等多種形式。現代化的大型建筑中通常都采用集中式空調系統, 這種形式的結構示意圖如圖1所示。

圖1 空調系統結構示意圖

其工作原理是當環境溫度過高時，空調系統通過循環方式把室內的熱量帶走，以使室內溫度維持于一定值。當循環空氣通過風機盤管時，高溫空氣經過冷卻盤管的鋁金屬先進行熱交換，盤管的鋁片吸收了空氣中的熱量，使空氣溫度降低，然后再將冷凍后的循環空氣送入室內。冷卻盤管的冷凍水由冷卻機提供，冷卻機由壓縮機、冷凝器和蒸發器組成。壓縮機把制冷劑壓縮，經壓縮的制冷劑進入冷凝器，被冷卻水冷卻后，變成液體，析出的熱量由冷卻水帶走，并在冷卻塔里排入大氣。液體制冷劑由冷凝器進入蒸發器進行蒸發吸熱，使冷凍水降溫，然后冷凍水進入水冷風機盤管吸收空氣中的熱量，如此周而復始，循環不斷，把室內熱量帶走。當環境溫度過低時，需要以熱水進入風機盤管，和上述原理一樣，空氣加熱后送入室內。空氣經過冷卻后，有水分析出，空氣相對濕度減少，變的干燥，所以需增加濕度，這就要加裝加濕器，進行噴水或噴蒸汽，對空氣進行加濕處理，用這樣的濕空氣去補充室內水汽量的不足。中央空調自動控制系統

3.1 中央空調自動控制的內容與被控參數

中央空調系統由空氣加熱、冷卻、加濕、去濕、空氣凈化、風量調節設備以及空調用冷、熱源等設備組成。這些設備的容量是設計容量，但在日常運行中的實際負荷在大部分時間里是部分負荷，不會達到設計容量。所以，為了舒適和節能，必須對上述設備進行實時控制，使其實際輸出量與實際負荷相適應。目前，對其容量控制已實現不同程度的自動化，其內容也日漸豐富。被控參數主要有空氣的溫度、濕度、壓力(壓差)以及空氣清新度、氣流方向等，在冷、熱源方面主要是冷、熱水溫度，蒸汽壓力。有時還需要測量、控制供回水干管的壓力差，測量供回水溫度以及回水流量等。在對這些參數進行控制的同時，還要對主要參數進行指示、記錄、打印，并監測各機電設備的運行狀態及事故狀態、報警。

中央空調設備主要具有以下自控系統:風機盤管控制系統、新風機組控制系統、空調機組控制系統、冷凍站控制系統、熱交換站控制系統以及有關給排水控制系統等。

3.2 中央空調自動控制的功能(1)創造舒適宜人的生活與工作環境

·對室內空氣的溫度、相對濕度、清新度等加以自動控制，保持空氣的最佳品質;·具有防噪音措施(采用低噪音機器設備);·可以在建筑物自動化系統中開放背景輕音樂等。

通過中央空調自動控制系統，能夠使人們生活、工作在這種環境中，心情舒暢，從而能大大提高工作效率。而對工藝性空調而言，可提供生產工藝所需的空氣的溫度、濕度、潔凈度的條件，從而保證產品的質量。

(2)節約能源

在建筑物的電器設備中，中央空調的能耗是最大的，因此需要對這類電器設備進行節能控制。中央空調采用自動控制系統后，能夠大大節約能源。

(3)創造了安全可靠的生產條件

自動監測與安全系統，使中央空調系統能夠正常工作，在發現故障時能及時報警并進行事故處理。

3.3 中央空調自動控制系統的基本組成

圖2[4]為一室溫的自動控制系統。它是由恒溫室、熱水加熱器、傳感器、調節器、執行器機構和(調節閥)調節機構組成。其中恒溫室和熱水加熱器組成調節對象(簡稱對象)，所謂調節對象是指被調參數按照給定的規律變化的房間、設備、器械、容器等。圖2所示的室溫自動調節系統也可以用圖3所示的方塊圖來表示。室溫就是室內要求的溫度參數，在自動調節系統中稱為被調參數(或被調量)，用θa表示。在室溫調節系統中，被調參數就是對象的輸出信號。被調參數規定的數值稱為給定值(或設定值)，用θg表示。室外溫度的變化，室內熱源的變化，加熱器送風溫度的變化，以及熱水溫度的變化等，都會使室內溫度發生變化，從而室內溫度的實際值與給定值之間產生偏差。這些引起室內溫度偏

差的外界因素，在調節系統中稱為干擾(或稱為擾動)，用f表示。在該系統中，導致室溫變化的另一個因素是加熱器內熱水流量的變化，這一變化往往是熱水溫度或熱水流量的變化引起的，熱水流量的變化是由于控制系統的執行機構—調節閥的開度變化所引起的，是自動調節系統用于補償干擾的作用使被調量保持在給定值上的調節參數，或稱調節量q。調節量q和干擾f對對象的作用方向是相反的。

圖2 室溫自動調節系統示意圖

圖3 室溫自動調節系統的方塊圖 4 中央空調系統控制中存在的問題 4.1 被控對象的特點

空調系統中的控制對象多屬熱工對象，從控制角度分析，具有以下特點[3]:(1)多干擾性

例如，通過窗戶進來的太陽輻射熱是時間的函數，受氣象條件的影響;室外空氣溫度通過圍護結構對室溫產生影響;通過門、窗、建筑縫隙侵入的室外空氣對室溫產生影響;為了換氣(或保持室內一定正壓)所采用的新風，其溫度變化對室溫有直接影響。此外，電加熱器(空氣加熱器)電源電壓的波動以及熱水加熱器熱水壓力、溫度、蒸汽壓力的波動等，都將影響室溫。

如此多的干擾，使空調負荷在較大范圍內變化，而它們進入系統的位置、形式、幅值大小和頻繁程度等，均隨建筑的構造(建筑熱工性能)、用途的不同而異，更與空調技術本身有關。在設計空調系統時應考慮到盡量減少干擾或采

取抗干擾措施。因此，可以說空調工程是建立在建筑熱工、空調技術和自控技術基礎上的一種綜合工程技術。

(2)多工況性

空調技術中對空氣的處理過程具有很強的季節性。一年中，至少要分為冬季、過渡季和夏季。近年來，由于集散型系統在空調系統中的應用，為多工況的空調應用創造了良好的條件。由于空調運行制度的多樣化，使運行管理和自動控制設備趨于復雜。因此，要求操作人員必須嚴格按照包括節能技術措施在內的設計要求進行操作和維護，不得隨意改變運行程序和拆改系統中的設備。

(3)溫、濕度相關性

描述空氣狀態的兩個主要參數為溫度和濕度，它們并不是完全獨立的兩個變量。當相對濕度發生變化時會引起加濕(或減濕)動作，其結果將引起室溫波動;而室溫變化時，使室內空氣中水蒸氣的飽和壓力變化，在絕對含濕量不變的情況下，就直接改變了相對濕度(溫度增高相對濕度減少，溫度降低相對濕度增加)。這種相對關聯著的參數稱為相關參數。顯然，在對溫、濕度都有要求的空調系統中，組成自控系統時應充分注意這一特性。

4.2 控制中存在的主要問題

目前中央空調系統主要采用的控制方式是PID控制，即采用測溫元件(溫感器)＋PID溫度調節器＋電動二通調節閥的PID調節方式。夏季調節表冷器冷水管上的電動調節閥，冬季調節加熱器熱水管上的電動調節閥，由調節閥的開度大小實現冷(熱)水量的調節，達到溫度控制的目的。為方便管理，簡化控制過程，把溫度傳感器設于空調機組的總回風管道中，由于回風溫度與室溫有所差別，其回風控制的溫度設定值，在夏季應比要求的室溫高(0.5～1.0)℃，在冬季應比要求的室溫低(0.5～1.0)℃。

PID調節的實質就是根據輸入的偏差值，按比例、積分、微分的函數關系進行運算，將其運算結果用于控制輸出。現場監控站監測空調機組的工作狀態對象有:過濾器阻塞(壓力差)，過濾器阻塞時報警，以了解過濾器是否需要更換;調節冷熱水閥門的開度，以達到調節室內溫度的目的;送風機與回風機啟/停;調節新風、回風與排風閥的開度，改變新風、回風比例，在保證衛生度要求下降低能耗，以節約運行費用;檢測回風機和送風機兩側的壓差，以便得知風機的工作狀態;檢測新風、回風與送風的溫度、濕度，由于回風能近似反映被調對象的平均狀態，故以回風溫濕度為控制參數。根據設定的空調機組工作參數與上述監測的狀態數據，現場控制站控制送、回風機的啟/停，新風與回風的比例調節，盤管冷、熱水的流量，以保證空調區域內空氣的溫度與濕度既能在設定范圍內滿足舒適性要求，同時也能使空調機組以較低的能量消耗方式運行。PID調節能滿足對環境要求不高的一般場所，但是PID調節同樣存在一些不足，如控制容易產生超調，對于工況及環境變化的適應性差，控制慣性較大，節能效果也不理想，所以對于環境要求較高或者對環境有特殊要求的場所，PID調節就無法滿足要求了。

對于像中央空調系統這樣的大型復雜過程(或對象)的控制實現，一般是按某種準則在低層把其分解為若干子系統實施控制，在上層協調各子系統之間 的性能指標，使得集成后的整個系統處于某種意義下的優化狀態。在控制中存在問題主要表現在:(1)不確定性

傳統控制是基于數學模型的控制，即認為控制、對象和干擾的模型是已知的或者通過辯識可以得到的。但復雜系統中的很多控制問題具有不確定性，甚至會發生突變。對于“未知”、不確定、或者知之甚少的控制問題，用傳統方法難以建模，因而難以實現有效的控制。

(2)高度非線性

傳統控制理論中，對于具有高度非線性的控制對象，雖然也有一些非線性方法可以利用，但總體上看，非線性理論遠不如線性理論成熟，因方法過分復雜在工程上難以廣泛應用，而在復雜的系統中有大量的非線性問題存在。

(3)半結構化與非結構化

傳統控制理論主要采用微分方程、狀態方程以及各種數學變換作為研究工具，其本質是一種數值計算方法，屬定量控制范疇，要求控制問題結構化程度高，易于用定量數學方法進行描述或建模。而復雜系統中最關注的和需要支持的，有時恰恰是半結構化與非結構化問題。

(4)系統復雜性

按系統工程觀點，廣義的對象應包括通常意義下的操作對象和所處的環境。而復雜系統中各子系統之間關系錯綜復雜，各要素間高度耦合，互相制約，外部環境又極其復雜，有時甚至變化莫測。傳統控制缺乏有效的解決方法。

(5)可靠性

常規的基于數學模型的控制方法傾向于是一個相互依賴的整體，盡管基于這種方法的系統經常存在魯棒性與靈敏度之間的矛盾，但簡單系統的控制可靠性問題并不突出。而對復雜系統，如果采用上述方法，則可能由于條件的改變使得整個控制系統崩潰。

歸納上述問題，復雜對象(過程)表現出如下的特性: ·系統參數的未知性、時變性、隨機性和分散性;·系統時滯的未知性和時變性;·系統嚴重的非線性;·系統各變量間的關聯性;·環境干擾的未知性、多樣性和隨機性。

面對上述空調系統的特性，因其屬于不確定性復雜對象(或過程)的控制范疇，傳統的控制方法難以對這類對象進行有效的控制，必須探索更有效的控制策略。控制策略的選取

對于復雜的不確定性系統而言，由于被控對象(過程)的特性難于用精確的數學模型描述。用傳統的基于經典控制理論的PID控制和基于狀態空間描述的近代控制理論方法來實現對被控對象的高動靜態品質的控制是非常困難的，一般都采用黑箱法，即輸入輸出描述法對控制系統進行分析設計，大量引入人的能量與智慧、經驗與技巧。控制器是用基于數學模型和知識系統相結合的廣義模型進行設計的，也就是說對不確定性復雜系統的控制一般采用智能控制策略[5]。這類控制系統具有以下基本特點:(1)具有足夠的關于人的控制策略、被控對象及環境的有關知識以及運用這些知識的“智慧”;(2)是能以知識表示的非數學廣義模型和以數學描述表示的混合過程，采用開閉環控制和定性及定量控制相結合的多模態控制方式;(3)具有變結構特點，能總體自尋優，具有自適應、自組織、自學習和自協調能力;(4)具有補償和自修復能力、判斷決策能力和高度的可靠性。

智能控制策略的突出優點是充分利用人的控制性能，信息獲取、傳遞、處理性能的研究結果和心理、生理測試數據，建立控制者—“人”環節的模型，以便與被控制對象—機器的模型相互配合，設計人機系統，為系統分析設計提供靈活性。例如，當建立被控制對象模型很困難時，可以建立控制者模型，如建立控制專家模型、設計專家控制器等;當建立控制者模型很困難時，可以建立被控制對象模型;而設計被控對象模型有困難時，又可建立“控制者—被控制對象”的聯合模型，即控制論系統模型，如“人—人”控制論系統的對策論模型。由于現代傳感變換檢測技術和計算機硬件相關技術的發展基本上已經妥善地解決了控制系統中的硬件問題，難點在于信息的處理和信息流的控制，因此其控制目標的實現和控制功能的完成往往采用全軟件方式。不同的控制策略所構造出的算法其復雜程度、魯棒性、解耦性能等差別是很大的，在技術實現上軟硬件資源成本也不同，人們期待的是成本最低的控制策略，在這方面仿人智能控制[6]策略具有其獨特的優勢。仿人智能控制是總結、模仿人的控制經驗和行為，以產生式規則描述人在控制方面的啟發與直覺推理行為，其基本特點是模仿控制專家的控制行為，控制算法是多模態的和多模態控制間的交替使用，并具有較好的解耦性能和很強的魯棒性。從復雜系統控制工程實踐的經驗看，選取仿人智能控制策略還是明智之舉。除了仿人智能控制策略，還有模糊控制策略、專家系統控制策略等。工程實現與監控信息平臺的選擇

大型復雜系統控制的工程實現中除了低層的DDC控制外，由于各子系統需要結集協調，有大量的信息需要實時處理和存儲。從控制論層次考慮，無論管理信息還是控制信息，控制的本質都是對信息流的控制和信息的處理，因此信息平臺的選取是至關重要的，應從系統工程角度妥善處理工程實現問題，既要使建設系統的軟硬件成本最低，又要考慮系統運行維護升級換代及擴展與發展的長期效益，對系統進行優化配置，保證系統的長期可靠穩定運行。硬件固然是控制系統實現的基礎，但在大型復雜系統控制中強調的應不再是硬件，如傳感裝置、儀器儀表、傳動裝置、執行機構等，應改變某些由于技術背景等原因造成的輕視軟件重硬件的傾向，避免因信息平臺選取不當而形成大量的自動化“孤島”，給

企業的信息化留下隱患，使大量的寶貴信息資源沉淀、流失。目前市場上可供使用的國內外工業控制組態軟件不少，但用于大型復雜系統未必都那么合適。事實上，各軟件廠商在設計系統時各有側重，實現技術與設計方案也各有自己的鮮明特點，都是為了解決自動化控制問題提供手段與方案，但解決問題的深度和廣度是有較大差別的，這正是設計中有待解決的問題。結束語

由于中央空調系統在樓宇自動化系統節能中占據的特殊地位，顯示出了對中央空調系統控制模式進行研究的重要意義。本文針對該系統溫、濕控制問題進行了較為詳細地分析，并介紹了智能控制策略的突出優點，為同類系統的設計提供了有益的幫助。

第二篇：輸煤機組控制系統

目錄

第1章 PLC控制系統設計 ……………………………………………………4 1.1.PLC控制系統設計的基本原則 …………………………………4 1.2.PLC機型選擇 …………………………………………………… 5 第2章 輸煤機組控制系統設計要求 …………………………………………7 第3章 輸煤機組控制系統硬件的選擇 …………………………… …………8 第4章 輸煤機組系統的設計 …………………………………………………10 4.0 輸煤機組控制系統設計思路………………………………………10 4.1.主電路的設計………………………… 10 4.2.PLC硬件控制電路設計 …………………………………………12 4.3.PLC控制程序設計……………………………………………… 15 4.4.梯形圖程序調試…………………………………………………20 第5章 課程設計總結

…………………………………………………………21 參考文獻 ………………………………………………………………………21

第1章 PLC控制系統設計

1.1 PLC控制系統設計的基本原則

任何一種控制系統都是為了實現被控對象的工藝要求，以提高生產效率和產品質量。因此，在設計PLC控制系統時，應遵循以下基本原則：

1.最大限度地滿足被控對象的控制要求

充分發揮PLC的功能，最大限度地滿足被控對象的控制要求，是設計PLC控制系統的首要前提，這也是設計中最重要的一條原則。這就要求設計人員在設計前就要深入現場進行調查研究，收集控制現場的資料，收集相關先進的國內、國外資料。同時要注意和現場的工程管理人員、工程技術人員、現場操作人員緊密配合，擬定控制方案，共同解決設計中的重點問題和疑難問題。

2.保證PLC控制系統安全可靠

保證PLC控制系統能夠長期安全、可靠、穩定運行，是設計控制系統的重要原則。這就要求設計者在系統設計、元器件選擇、軟件編程上要全面考慮，以確保控制系統安全可靠。例如：應該保證PLC程序不僅在正常條件下運行，而且在非正常情況下（如突然掉電再上電、按鈕按錯等），也能正常工作。

3.力求簡單、經濟、使用及維修方便

一個新的控制工程固然能提高產品的質量和數量，帶來巨大的經濟效益和社會效益，但新工程的投入、技術的培訓、設備的維護也將導致運行資金的增加。因此，在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地擴大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的成本。這就要求設計者不僅應該使控制系統簡單、經濟，2

而且要使控制系統的使用和維護方便、成本低，不宜盲目追求自動化和高指標。

4.適應發展的需要

由于技術的不斷發展，控制系統的要求也將會不斷地提高，設計時要適當考慮到今后控制系統發展和完善的需要。這就要求在選擇PLC、輸入/輸出模塊、I/O點數和內存容量時，要適當留有裕量，以滿足今后生產的發展和工藝的改進。實際上PLC控制系統的設計，按照國外發達國家的標準：首先考慮的是系統的安全性、可靠性設計，然后才是根據控制工藝要求進行控制流程設計，然后就是編寫切實可行、高效的PLC程序，這里在安全性、可靠性設計要求的前提下，編寫相應的PLC程序非常重要，硬件上保證的安全性，以及軟件PLC程序中的安全考慮應該同步進行。

1．2 PLC機型選擇

PLC產品的種類繁多。PLC的型號不同,對應著其結構形式、性能、容量、指令系統、編程方式、價格等均各不相同,適用的場合也各有側重。因此,合理選用PLC,對于提高PLC控制系統的技術經濟指標有著重要意義。

PLC機型的選擇

PLC的選擇主要應從PLC 的機型、容量、I/O模塊、電源模塊、特殊功能模塊、通信聯網能力等方面加以綜合考慮。PLC機型選擇的基本原則是在滿足功能要求及保證可靠、維護方便的前提下,力爭最佳的性能價格比。選擇時應主要考慮到合理的結構型式,安裝方式的選擇,相應的功能要求,響應速度要求,系統可靠性的要求,機型盡量統一等因素。一 合理的結構型式

PLC主要有整體式和模塊式兩種結構型式。

整體式PLC的每一個I/O點的平均價格比模塊式的便宜,且體積相對較小,一般用于系統工藝過程較為固定的小型控制系統中；而模塊式PLC的功能擴展靈活方便,在I/O點數、輸入點數與輸出點數的比例、I/O模塊的種類等方面選擇余地大，且維修方便,一般于較復雜的控制系統。二 安裝方式的選擇

PLC系統的安裝方式分為集中式、遠程I/O式以及多臺PLC聯網的分布式。集中式不需要設置驅動遠程I/O硬件,系統反應快、成本低；遠程I/O式適用于大型系統,系統的裝置分布范圍很廣,遠程I/O可以分散安裝在現場裝置附近,連線短,但需要增設驅動器和遠程I/O電源；多臺PLC聯網的分布式適用于多臺設備分別獨立控制,又要相互聯系的場合,可以選用小型PLC,但必須要附加通訊模塊。三 相應的功能要求

一般小型(低檔)PLC具有邏輯運算、定時、計數等功能,對于只需要開關量控制的設備都可滿足。

對于以開關量控制為主,帶少量模擬量控制的系統,可選用能帶A/D和D/A轉換單元,具有加減算術運算、數據傳送功能的增強型低檔PLC。

對于控制較復雜,要求實現PID運算、閉環控制、通信聯網等功能,可視控制規模大小及復雜程度,選用中檔或高檔PLC。但是中、高檔PLC價格較貴,一般用于大規模過程控制和集散控制系統等場合。四 響應速度要求

PLC是為工業自動化設計的通用控制器,不同檔次PLC的響應速度一般都能滿足其應用范圍內的需要。如果要跨范圍使用PLC,或者某些功能或信號有特殊的速度要求時,則應該慎重考慮PLC的響應速度,可選用具有高速I/O處理功能的PLC,或選用具有快速響應模塊和中斷輸入模塊的PLC等。五 系統可靠性的要求

對于一般系統PLC的可靠性均能滿足。對可靠性要求很高的系統,應考慮是否采用冗余系統或熱備用系統。六 機型盡量統一

一個企業,應盡量做到PLC的機型統一。主要考慮到以下三方面問題：

1)機型統一,其模塊可互為備用,便于備品備件的采購和管理。

2)機型統一,其功能和使用方法類似,有利于技術力量的培訓和技術水平的提高。3)機型統一,其外部設備通用,資源可共享,易于聯網通信,配上位計算機后易于形成一個多級分布式控制系統。

第2章 輸煤機組控制系統設計要求

輸煤機組控制系統示意圖如圖所示。

磁選料器輸煤方向給料器輸煤方向YA(15kVA)送煤機P1破碎機M4(5kW)提升機送煤機P2煤送至卸煤倉M1(3kW)M2(3kW)M3(13kW)煤回收方向M5(75kW)回收機P2M6(3kW)

輸煤機組的拖動系統由6臺三相異步電動機M1～M6和一臺磁選料器YA組成。SA1為手動/自動轉換開關，SB1和SB2為自動開車/停車按鈕，SB3為事故緊急停車按鈕，SB4～SB9為6個控制按鈕，手動時單機操作使用。HA為開車/停車時訊響器，提示在輸煤機組附近的工作人員物煤機準備起動請注意安全。HL1～HL6為Ml～M6電動機運行指示，HL7為手動運行指示，HL8為緊急停車指示，HL9為系統運行正常指示，HL10為系統故障指示。

輸煤機組控制要求：

(1)手動開車/停車功能：可對輸煤機組單臺設備獨立調試與維護使用，任何一臺單機開車/停車時都有音響提示，保證檢修和調試時人身和設備安全。

(2)自動開車/停車功能：

1)正常開車 按下自動開車按鈕SB1，音響提示5s后，回收電動機M6起動運行并點亮HL6指示燈；10s后，2#送煤電動機M5電動機起動運行并點亮HL5指示燈；10s后，提升電動機M4起動運行并點亮HL4指示燈；10s后，破碎電動

機M3起動運行并點亮HL3指示燈；10s后，1#送煤電動機M2起動運行并點亮HL2指示燈；10s后，給料器電動機M1和磁選料器YA起動運行并點亮HL1指示燈；10s后，點亮HL9系統正常運行指示燈，輸煤機組正常運行。

2)正常停車 按下自動開車按鈕SB2，音響提示5s后，給料器電動機M1和磁選料器YA停車并熄滅HL1指示燈，同時，熄滅HL9系統正常運行指示燈；10s后，1#送煤電動機M2停車并熄滅HL2指示燈；10s后，破碎電動機M3停車并熄滅HL3指示燈；10s后，提升電動機M4停車并熄滅HL4指示燈；10s后，2#送煤電動機M5電動機停車并熄滅HL5指示燈；10s后，回收電動機M6停車并熄滅HL6指示燈；輸煤機組全部正常停車。

3)過載保護 輸煤機組有三相異步電動機M1～M6和磁選料器YA的過載保護裝置熱繼電器，如果電動機、磁選料器在輸煤生產中，發生過載故障需立即全線停車并發出報警指示。系統故障指示燈HL10點亮，HA電鈴斷續報警20s，HL10一直點亮直到事故處理完畢，繼續正常開車，恢復生產。

4)緊急停車 輸煤機組正常生產過程中，可能會突發各種事件，因此需要設置緊急停車按鈕，實現緊急停車防止事故擴大。緊急停車與正常停車不同，當按下紅色蘑菇形緊急停車按鈕SB3時，輸煤機組立即全線停車，HA警報聲持續10s停止，緊急停車指示燈HL8連續閃亮直到事故處理完畢，回復正常生產。

5)系統正常運行指示 輸煤機組中，拖動電動機M1～M6和磁選料器YA按照程序全部正常起動運行后，HL9指示燈點亮。如果有一臺電動機或選料器未能正常起動運行，則視為故障，系統故障指示燈HL10點亮，輸煤機組停車。

第3章 輸煤機組控制系統硬件的選擇

PLC型號的選擇

FX2n系列是FX系列PLC家族中最先進的系列。由于FX2n系列具備如下特點：最大范圍的包容了標準特點、程式執行更快、全面補充了通信功能、適合世界各國不同的電源以及滿足單個需要的大量特殊功能模塊，它可以為你的工廠自動化應用提供最大的靈活性和控制能力，另外FX2n系列有大量的輸入和輸出適合本次設計（兩組輸入和三組輸出）和它的大內存足夠編寫這些程序

FX2n系列：

電機選用需要注意事項: 在選用電機時，考慮負載需要多大的起動扭距，比如像帶負載起動的就比空載起動的需要扭距就大。如果是大功率大負載起動，還要考慮降壓啟動（或星三角啟動）；至于在決定了電機極對數后和負載的轉速匹配問題，則可考慮用不同直徑的皮帶輪來傳動或用變速齒輪（齒輪箱）來匹配。如果由于決定了電機極對數后經過皮帶或齒輪傳動后達不到負載的功率要求，那就要考慮電機的使用功率問題了

以下為電機部分配件圖片

24v的指示燈

220v的報警器

第4章 輸煤機組系統的設計

4.0 輸煤機組控制系統設計思路

（1）將設計要求分為6個部分： 手動控制，自動控制，正常啟動，正常停車，緊急停車，過載保護

（2）分別針對六個部分設計，其中正常啟動和正常停車用步進指令設計可以有效防止干擾。

（3）根據實驗要求將6各部分組合，在組合過程要注意干擾的產生。（4）程序設計成功之后，開始仿真，在仿真中可以發現程序中存在的問題，不斷修改程序，反復試驗，直到成功。

第三篇：中央空調機組清洗工藝流程

中央空調清洗工藝流程

1。粘泥剝離劑。在膨脹水箱和冷卻塔處加入粘泥剝離劑，啟動循環泵，循環6到8個小時，當液體濁度趨于平衡時，將清洗液排掉，加入清水沖洗干凈，使用濃度為1-1.5%，溫度常溫

2。除垢除銹。將冷凝器兩端閥門關閉，另設一循環管路，將10%的除垢劑加入，然后進行循環，每隔20分鐘檢測一次PH值，保持PH1-1.5，當PH值在合適范圍而清洗液氣泡沒有或很少時，則除垢結束，排掉清洗液，加入清水沖洗干凈

3。鈍化覆膜。除垢后的金屬表面處于活化狀態極易被腐蝕，因此除垢后必須進行鈍化處理，加入鈍化劑，循環約8小時后，排掉，加入清水沖洗干凈。使用濃度1.5-2%，常溫

4。盤管水過濾網清洗。將過濾網拆下，沖洗掉固體污垢，保證管路暢通。

5。系統過濾網清洗

6。表冷器清洗

第四篇：風力發電機電氣控制系統

電氣控制系統

電氣控制系統的作用是確保風力機運行過程的安全性和可靠性，提高機組的運行效率和發電供電質量。離網型風力發電機組電氣控制系統分為直流和交流系統。直流系統是由風力機驅動直流發電機、經過調壓限流器向蓄電池充電及向電阻性負載供電。交流系統包括交流發電機、整流裝置、控制器、分流卸載電阻箱、蓄電池組、逆變器和負載。它是一個由交流發電機經整流裝置整流后向蓄電池充電及向電阻性負載供電，還可以在蓄電池之后連接逆變器向交流負載供電的交直流供電系統。發電機 按類型分為同步和異步發電機；勵磁和永磁發電機；直流和交流發電機。按運行方式又分為內轉子和外轉子。現有國產離網型風力發電機多采用同步三相永磁式交流發電機，而且是直接驅動的低轉速、內轉子運行方式。這種發電機為永磁體轉子，無勵磁電流損耗，它比同容量電勵磁發電機效率高、重量輕、體積小、制造工藝簡便、無輸電滑環，運轉時安全可靠，容易實現免維護運行。它的缺點是電壓調節性能差。

一種爪極無刷自勵磁交流發電機，具備勵磁電流自動調節功能。在為獨立運行的小型風力發電機配套時，可以有效的避免因風速變化，發電機轉速變化而引起的端電壓波動，使發電機的電壓和電流輸出保持平穩。控制器功率容量幾千瓦的離網型風電系統常配置簡易的控制器。它包括三相全橋整流、電壓限制、分流卸載電阻箱、對蓄電池充電時的充放保護和容量10kVA以下逆變電源。逆變電源輸出的交流電波形分正弦波和方波，感性負載宜采用正弦波形的逆變電源。

比較完善的控制器采用：PWM斬波整流，使電氣控制系統具備了AC-DC/DC-AC雙向變換功能；（2）PWM升壓型（Boost型）整流，彌補了永磁發電機在低風速、低轉速時電壓偏低的缺陷；（3）根據風力發電機的運行特性切入了最大功率跟蹤技術（PTTP）；（4）向蓄電池智能充電功能；（5）通過改善輸出的交流波形，大幅提高風力發電系統的運行效率和年發電量；（6）設置風速及風力機轉速傳感器并在風速和轉速達到限定值時啟動執行機構實施制動停機；（7）設置了狀態顯示和主參數通訊接口。功能完善的控制系統能保障風力機技術性能可靠，運行穩定安全。

離網型風力發電系統對配套控制系統的基本要求如下：

（1）整流器件的耐電壓、耐電流的高限值要有充足的裕度，推薦3倍以上；

（2）向蓄電池充電的控制系統，以充電電流為主控元素，控制蓄電池的均充、浮充轉換，以均充電流、浮充電壓、充電時間作為控制條件，按蓄電池的充電、放電技術規范進行充、放電；

（3）向逆變器供電的控制系統應滿足逆變電源所需直流電壓和容量的要求；

（4）卸荷分流要兼容電壓調控分流和防止風力機超轉速加載兩項控制；

（5）檢測風力機轉速、輸出電壓、輸出電流、機組振動等狀態超過限定值或允許范圍時，控制系統自動給風力機加載，同時實施制動；

（6）應具備短路、直流電壓“+”、“-”反接、蓄電池過放電、防雷擊等安全保護功能。蓄電池組風能是隨機性的能源，高峰和低谷落差甚大，且具有間歇性，極不穩定。為有效地利用風能必須配備蓄能裝置。當前風力發電系統可選擇的蓄能方式有：蓄電池蓄能、飛輪蓄能、提水蓄能、壓縮空氣蓄能、電解水制氫蓄能等幾種。離網風力發電系統廣泛采用蓄電池作為蓄能裝置。蓄電池的作用是當風力強勁、風力機發電量大，或用電負荷少時，將電能存入蓄電池；當風力較弱，或用電負荷較大時，蓄電池中的電能向負荷供電，以補充風電的不足，保持風力發電系統持續穩定供電的運行狀態。

目前，離網風力發電系統較多采用儲能型（固定）鉛酸蓄電池，它的單體電動勢為2V，單體容量從幾百安時到數千安時。電池組配套時可根據風力發電系統的要求，以串、并聯接方式組合成所需要的端電壓（V）和總容量（Ah）。

蓄電池經多次充放電之后，其充放電轉換效率和電池容量會迅速降低，壽命即終結，繼續使用已很不經濟。

影響蓄電池使用壽命的因素很多，其中主要有：

（1）未按技術規范配制符合要求的電解液；

（2）未嚴格實行均充、浮充分階段充電規程；

（3）蓄電池過度充電、深度放電；

（4）蓄電池在虧電狀態下，久置未及時充電。

參考書目

《風力發電》中國電力出版社2003年3月 王承煦張源 主編

《風力發電機組原理與應用》機械工業出版社2011年6月 姚興佳 宋俊編著

《風能技術》[美]Tony Burton 等著 武鑫等譯科學出版社

第五篇：600MW機組協調控制系統設計解析

600MW機組協調系統控制設計

1引言

單元機組協調控制的任務是快速跟蹤電網負荷的需要和保持主要運行參數的穩定。當電網負荷變動時，從汽輪機側看，只要改變汽機調速汽門的開度，就能迅速改變進汽量，從而能立即適應負荷的需要。但鍋爐即使馬上調整燃料量和給水量，由于鍋爐固有的慣性及遲延，不可能立即使提供給汽輪機的蒸汽量發生變化。如果汽輪機調汽門開度已改變，流入汽機的蒸汽量相應發生變化，那么此時只能利用主汽壓力的改變來彌補或儲蓄這個蒸汽量供需差額，此時，主汽壓力將產生較大的波動。因此，提高機組負荷適應能力與保持主要參數穩定存在一定的矛盾。協調控制系統設計時將鍋爐、汽輪機和發電機作為一個整體來考慮，使鍋爐、汽機同時響應負荷要求，協調鍋爐及其輔機與汽機的運行，以迅速、準確、穩定地響應負荷要求。

協調控制系統保證機組出力適應電網的負荷變化要求、維持機組穩定運行。具體地說就是對外保證單元機組有較快的功率響應和有一定的調頻能力，對內保證主蒸汽壓力偏差在允許范圍內。協調控制系統是協調地控制鍋爐燃料量、送風量、給水量等，以及汽機調節閥門開度，使機組既能適應電網負荷指令的要求，又能保持單元機組在額定參數下安全、經濟地運行。單元機組協調控制系統可認為是一種二級遞階控制系統。處于上位級的機爐協調級，也叫作單元機組主控系統，是整個系統的核心部分。處于局部控制級的子系統包括鍋爐以及汽機子控制系統。

600MW機組協調系統控制設計

2.2協調控制系統控制方式

在此方式下，汽機和鍋爐兩側并行地接受負荷指令。鍋爐側通過改變燃燒率來維持主汽壓力，汽機側通過改變調汽門開度來調整機組出力的大小。當汽機機前壓力與設定值偏差超過一定限值時，汽機調汽門開度將受到限制。屬于以鍋爐跟隨為基礎的協調控制方案。

協調控制系統適用于定壓或滑壓運行，定壓運行：是指無論機組負荷怎樣變動，始終維持主蒸汽壓力以及主蒸汽溫度為額定值，通過改變汽輪機調節汽門的開度，改變機組的輸出功率。有四種控制方式：（1）協調控制方式

在此方式下，汽機和鍋爐兩側并行地接受負荷指令。鍋爐側通過改變燃燒率來維持主汽壓力，汽機側通過改變調汽門開度來調整機組出力的大小。當汽機機前壓力與設定值偏差超過一定限值時，汽機調汽門開度將受到限制。屬于以鍋爐跟隨為基礎的協調控制方案。

（2）鍋爐跟隨方式

汽機主控手動，鍋爐主控回路處于自動方式，通過改變鍋爐燃燒率進行主汽。（3）汽機跟隨方式

鍋爐主控手動，汽機主控回路處于自動方式，通過改變汽機調汽門開度進行主汽壓力調節。

（4）手動方式

鍋爐和汽機主控回路均處于手動方式。

滑壓運行 ：則是始終保持汽輪機調節汽門全開，在維持主蒸汽溫度恒定的同時，通過改變主蒸汽壓力改變機組的輸出功率。單元機組滑壓運行時有2種機爐負荷控制方式。（1）鍋爐跟隨控制方式。（2）協調控制方式。

600MW機組協調系統控制設計

3.2機、爐主控制器

機、爐主控制器是協調控制系統的控制機構，機、爐主控制器的主要功能是根據機組的運行條件和要求，運行人員可選擇協調、鍋爐跟隨、汽機跟隨等控制方式，給出合理的控制方案提供機組全面的協調控制。

根據鍋爐和汽輪機的運行條件和要求，選擇合適的負荷控制方式，按照實際負荷指令N0與實發功率信號NE 的偏差和主汽壓力的偏差?P以及其它信號，進行控制運算，分別產生對鍋爐子控制系統和汽輪機子控制系統的協調動作的指揮信號，分別稱為鍋爐指令(Boiler Demand)NB 和汽輪機指令(Turbine Demand)NT。

機爐主控制器的主要任務是產生各種控制策略和控制方式的切換。控制策略是前饋控制、反饋控制、非線性元件以及多變量控制理論綜合的應用。機爐主控制器主要有以下兩部分組成

(1)機爐正常運行情況下的負荷指令NB、NT的形成。(2)機爐的實際負荷指令NB’、NT’的形成。

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4.2 負荷速率限制及反饋

當負荷指令產生時，速率限制器將對負荷調節進行限制，如圖5.2。

負荷指令P0產生以后通過速率限制器進行限制并根據限制前后信號進行比較得出負荷指令是否平衡。由sh3-5取值決定T，為0則由T1(SP0設定的速率值)決定。

速率上線由主汽壓力設定＜實際壓力、燃料量設定＜實際燃料量、汽包水位設定＞實際水位任一情況發生時，T為2。否者T為1，由修正參數和設定平均值相加決定。下限Sh5 是由負荷指令限制決定尤其決定T是1還是2。上限T是由主汽壓力設定＜實際壓力、燃料量設定＜實際燃料量、汽包水位設定＞實際水位都不發生一個T為1，任意發生一個T為2。

圖4.2 負荷指令速率限制原理圖

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4.4 主汽壓力設定

主汽壓力設定回路適用于定壓和滑壓二種運行方式，如圖4.4所示。

SP1 手動方式時為定壓運行方式，此時運行人員可以手動設定主汽壓力定值。

SP1 投入自動方式后為滑壓運行方式，此時將根據機組負荷指令自動調整主汽壓力定值。

SP2 有二個作用，在滑壓運行方式時，提供運行人員對滑壓運行時的主汽壓力定值進行適當的修正；而在定壓運行方式時，自動跟蹤定壓、滑壓運行主汽壓力定值的差值，保證從定壓運行方式無擾切到滑壓運行方式。當發生 MFT、RUNBACK 或鍋爐、汽機主控全部處于手動方式時，SP1 將切至手動方式，并跟蹤實際主汽壓力。

圖4.4 主汽壓力設定圖

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5.6 氣機主控

當汽機主控(A/M)投入自動方式時，調節回路提供二種調節方式，如圖4.6。

PID1 為汽機跟隨方式調節器，以主汽壓力作為被調量，保持主汽壓力穩定。PID2 為協調控制方式汽機調節器，此時汽機調節器保持負荷，鍋爐調節器保持主汽壓力；在機組負荷指令發生變化時，以負荷指令的慣性環節作為汽機調節器的前饋信號，迅速改變汽機調門的開度，以適應機組對負荷的要求；另外，在協調控制方式，如果主汽壓力與設定值的偏差過大時，將通過C1、C2、T1、T2 對 PID2 進行上或下限制，避免快速響應負荷時，主汽壓力過分偏離設定值。當發生 RUNBACK 時，汽機主控在一段時間內將處于保持狀態，然后再調節主汽壓力；當汽機 DEH 沒有處于遙控方式時，汽機主控將切至手動方式，并跟蹤 DEH 的負荷參考，保證手、自動無擾切換；另外，在發生主汽壓力信號(機側)壞質量、MFT或鍋爐主控自動時發電機有功功率信號全部壞質量時，汽機主控也將切至手動。

圖4.6 汽機主控圖

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致謝

首先非常感謝老師的耐心知道和嚴格要求。本論文在馬老師與張老師的悉心指導下圓滿完成本次課設。本課題在選題及進行過程中得到馬老師的悉心指導。論文行文過程中，馬老師多次幫助我分析思路，開拓視角，在我遇到困難想放棄的時候給予我最大的支持和鼓勵。馬老師嚴謹求實的治學態度，踏實堅韌的工作精神，將使我終生受益。再多華麗的言語也顯蒼白。在此，謹向馬老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。在這里我也感謝我的組員們的團結合作使這次課程設計圓滿完成，希望我們以后有更多的合作。最后，再次對老師道一聲：老師，謝謝您!

600MW機組協調系統控制設計

附錄

設定值給定站圖

.與或非門圖

模擬量輸入輸出圖

加法減法器圖

越線報警器