第一篇：仇曉峰選煤廠集中控制系統開題報告

唐 山 學 院

畢業設計（論文）開題報告

設計（論文）題目：選煤廠集中控制系統

信息工程系 系別：_________________________ 電氣工程及其自動化 專業：_________________________ 仇曉峰 姓名：_________________________ 董翠英 指 導 教 師：_________________________董翠英 輔 導 教 師：_________________________

2013年

3月5日

第二篇：集中控制系統在選煤廠的應用

集中控制系統在選煤廠的應用

作者：王燕琴

摘要：介紹選煤廠集中控制系統的構成、技術功能與實現系統技術功能的方法，結合石港選煤廠的應用實踐，說明一下選煤廠集中控制系統的應用效果。

隨著選煤廠生產自動化水平的提高，PLC控制系統在選煤廠得到了廣泛的應用。山西石港煤業有限責任公司選煤廠是一座設計能力90萬t/a的礦井型動力煤選煤廠。選煤廠采用了歐姆龍PLC和MCGS組態軟件對選煤廠生產進行控制和監視。

一、集中控制系統

1、集中控制系統組成

全廠集中控制采用OMRON系列的PLC，該系統的控制作為負擔全廠的生產管理任務，將篩分車間、動篩車間等系統按照“逆煤溜啟車，順煤溜停車”的原則統一工作。

2、集中控制系統設備

集控系統選用2臺河南工控機，其上位機使用北京昆侖通態的全中文工控組態軟件MCGS，編程采用OMRON CX-ONE編程軟件工具，CPU采用OMORN CJ1G—CPU45H。

二、生產過程控制系統

石港選煤廠集中控制系統范圍包括原煤篩分系統和動篩洗選系統組成的主車間及相關的各條皮帶、刮板輸送機、給煤機等設備。

該控制系統所有設備均具有集中/ 就地兩種控制方式，集中控制用于生產，就地控制用于檢修。并通過上位機實現無擾動切換。在集中控制方式時，設備按逆煤流方向啟車，按順煤流方向停車原則運行。在啟動或運行過程中，各相連設備間設有電器聯鎖，當某臺設備發生故障停止時，其上部設備相應停止啟動或運行。在非常情況下，集控室、現場都能停車。在集中控制方式時參加集控的各設備不能就地開車。集中控制時，起車前，有控制室向現場發送起車預告信號，系統中的各設備按閉鎖關系和順序的要求自動啟車，在向現場發送預告信號和系統啟車過程中，現場和集控室均能撤銷預告信號，終止啟車過程，并發出聲光報警信號。當設備故障時，一般事故只做報警，對影響設備運行和人身安全的事故同時作用于停車。所有參控設備在集控允許的情況下（就地狀態），均可在就地實現單臺啟、停；集中運行狀態時，現場啟車按鈕無效，停車按鈕有作用，現場死機可根據情況操縱停車按鈕停車，且生產時該臺設備的來煤方向各設備均聯鎖停車。以上這些控制功能都是通過PLC及其內的程序邏輯來實現的。

三、軟件設計

1、編程軟件

采用OMRON CX-ONE軟件對設備編程實現對生產的監視和監控。一般的設備設有7個點，對設備進行信號采集：急停、啟動信號、停止信號、接觸器信號、電源信號、返回信號、電鈴。（跳汰機應自帶PLC控制系統，只接有啟動信號及返回信號）

2、組態的實現

通過MCGS組態軟件對系統進行組態畫面，按照煤線的方面繪制組態畫面，這樣可以很直接地觀看出系統的工藝流程，此即系統的主畫面。通過組態MCGS畫面

還可以查看歷史報表及報警信息，方便更好的了解設備運行情況和維修系統。

四、PLC在選煤廠的應用效果

1、可靠性高，抗干擾能力強

高可靠性是電氣控制設備的關鍵性能。PLC由于采用現代大規模集成電路技術，采用嚴格的生產工藝制造，內部電路采取了先進的抗干擾技術，具有很高的可靠性。從PLC的機外電路來說，使用PLC構成控制系統，和同等規模的繼電接觸器系統相比，電氣接線及開關接點已減少到數百甚至數千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現故障時可及時發出警報信息。在應用軟件中，應用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統中除PLC以外的電路及設備也獲得故障自診斷保護。這樣，整個系統具有極高的可靠性。

2、PLC通信能力的增強及人機界面技術的發展，使PLC組成各種控制系統變得非常容易。

3、系統的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造

PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設備外部的接線，使控制系統設計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設備經過改變程序改變生產過程成為可能。

四、結語

通過自動化集中控制系統，不但可在集控室實現對子控制系統的監視，還可使用軟件對系統進行監控、調試和編程。降低了設備維護和維修量，減輕了員工的負擔。

通過對選煤系統的不斷改造使選煤工藝和系統控制進一步優化，提高了選煤質量，加強了生產安全，為該廠的高效發展奠定了基礎。參考文獻：

①崔莉莉,陳相輝,李辛.《基于PLC 的集中控制系統在城郊選煤廠的應用》 Application of PlC Centralized Control System in Control system in Outskirts.Washery.《煤》COAL ,2008.②王維峰,王新平.PLC 《在臨渙選煤廠選煤控制系統中的應用》PLC in Coal Processing Control System in Linhuan Coal Preparation Plant.《煤炭技術》COAL TECHNOLOGY ,2009.③劉建文,王坤.《生產集中控制系統在東歡坨選煤廠的應用》.Production Centralized Control System in Donghuantuo Coal Preparation Plant.《選煤技術》GOAL PREPARATION TECHNOLOGY, 2005.④秦艷軍，郭志林.《淺談王莊礦選煤廠模塊化技術改造自動化系統》.WangZhuang discuss modular coal mine technical transformation automation system.《煤》2010年01期

第三篇：選煤廠集中控制系統招標技術規格書

選煤廠集中控制系統招標技術規格書

一、總則

1、本規格書僅適用于甘肅華亭煤業集團大柳礦井選煤廠集中控制系統、計算機信息管理網絡系統、調度電話系統的設計、系統集成、安裝的招標。

2、本規格書提出的是最低限度的技術要求，并未對一切技術細節作出規定，也未充分引述有關標準和規范的條文，系統集成商應承諾提供符合本規格書和有關最新工業標準及規程、規范的優秀的設計和優良的產品。

3、系統集成商應提供當今世界最先進的、可靠、成熟的技術和設備。

4、系統集成商應能實現選煤廠高度自動化、管理信息化，所有的操作、檢測、監控均在集中控制室內實現，所有必要的工藝參數都能在集中控制室內監視、記錄。

5、整個系統完成后，在正常情況下車間內不配崗位司機或僅有幾個巡崗人員。

6、系統集成商可根據自己制造和配套經驗，對本規格書提出修正方案，供招標方參考。

7、所有系統必須運行安全、可靠、穩定，不宜受到干擾，具有良好的電磁兼容性。不得產生、接受虛假信號，不得出現不明原因的啟停車。整個系統必須有完善、可靠的抗干擾措施。

8、本規格書中所有涉及到的軟件都必須是正版。自行開發的軟件應運行可靠、穩定、易升級、易維護，不得有死機現象的發生，必須有備份光盤。所有軟件的版權、所有權及使用權歸業主所有。

9、在合同簽訂后，招標方有權提出修訂要求。具體事宜由供、需雙方協商確定。

二、選煤廠工藝流程

三、招標及供貨范圍

（一）全廠集中控制及綜合自動化系統的設計、設備成套集成、安裝和調試。包括：

1、計算機集中（PLC）控制系統的設備集成、系統設計、安裝和調試。

2、控制、信號、通訊電纜的敷設、安裝及調試。

3、各種儀器、儀表、傳感器的安裝及調試，各種保護裝置的安裝及調試，各種就地控制按鈕箱的安裝及調試。

4、全廠計算機集成控制及綜合自動化系統的設備集成、軟件設計與配套。

（二）全廠計算機信息管理系統的軟件編制及調試。

（三）全廠工業電視監視系統的設備成套、安裝及調試。

（四）全廠調度電話系統的成套安裝及調試。

四、在投標書中必須明確的內容

1、所有設計工作，投標方在投標時都必須明確免費給予設計。

2、必須分項詳細報價，如PLC每個模塊、每臺儀器儀表、每個控制按鈕箱、每米電纜等的單（總）價、每個氣動閥門、安裝費、軟件費、調試費以及其他費用。必須注明外購件的生產廠商及規格型號。

3、中標方在設計和制造時，應遵循的有關規程、規范及標準，以及本系統的技術優勢。

4、投標方的質量保證體系及相類似的工程業績。

5、投標方所承諾的系統、設備的質保期及售后服務。

6、投標方注明在合同簽訂后提供滿足施工圖設計的資料及供貨的最短時間。

7、投標方對本技術規格書所提要求的改進部分及修改理由。

五、對投標方的要求

1、投標方必須具有選煤、計算機及工業自控方面的專業技術人才；具有一定的硬件裝配和

軟件開發調試的能力；在電控、通訊、計算機網絡系統方面都具有相應的業績和豐富的系統集成經驗。

2、投標方必須具有選煤廠控制系統設計、系統集成的業績。

3、投標方應對其外購配置的設備、部件的合理性和先進性負責。

4、因招標方不是設計、安裝和系統集成的專業公司，因此本規格書可能有不妥和錯誤之處，請投標方在投標前認真仔細研究、審核、檢查、計算、設計本規格書中的系統，對出現的錯誤、疑問及改進、建議等請及時向招標方提出。

5、投標(中標)方應負責標書中所有系統的設計、安裝、調試、試運轉直至移交正常生產。

6、質保期內凡出現系統、設備等質量問題，中標方均應免費維修或更換，并對其產品提供終身服務。

7、系統交貨時間：2010年8月15日

8、交貨地點：大柳施工現場

六、集中控制系統技術規格、總體功能及要求

（一）控制系統方案介紹

控制系統由主井口起，包括準備車間、原煤倉、主廠房、產品儲、裝運等所有設備的控制。控制器采用施耐德TQS Quantun 2000系列PLC，CPU43412系列的控制主站和CRP93200系列的遠程I/O控制分站.系統在綜合化驗辦公樓設置控制主站；在原煤準備車間、原煤倉、主廠房、濃縮車間、產品倉和干燥車間配電室設有分站。整個控制系統主站和分站以及分站和分站之間通過R I/O遠程控制總線相連，采用光纖作為通訊介質。控制系統的上位機與PLC之間采用工業以太網通訊，通過運行IFIX4.5監控軟件實現全廠范圍內設備監控。

（二）控制系統組成全廠計算機控制網絡組成分為三層結構形式：

1、現場控制層

由現場儀表、傳感器及控制操作按鈕等完成全廠生產流程的實時控制。由施耐德公司TQS Quantun 2000系列PLC, R I/O遠程控制網絡共同組成，連接各個控制站實現全廠監控的有機整體。它可以完成對現場參控設備的操作、控制、狀態監視、信息傳輸功能和控制指令的傳達執行。為保證數據的傳輸速率和防止外界干擾（如電磁干擾等），控制層網絡的通訊線纜使用光纖作為信號傳輸介質。

2、調度監控層

主控室硬件主要由工業以太網交換機、組態監控操作工作站（下文簡稱上位機）、集控平臺開發維護工作站（下文簡稱工程師站）、打印機、視頻服務器、視頻控制器、工業電視監控系統、DLP大屏幕顯示系統、調度電話系統等構成。工程師工作站用來完成組態工作并具有完全的操作員站功能；操作員站主要用于操作，通過運行IFIX4.5監控組態軟件構成系統監控軟件平臺，實現全廠的系統監控及生產的統一集中管理。為增強系統的抗干擾性和兼容性，該層網絡采用工業以太網。

3、信息管理層

由信息管理服務器、信息終端計算機、交換機等組成，完成選煤廠的信息管理。該系統通過和自動化系統聯網可以實時觀察選煤廠的生產過程信息。如每天的產量、當前煤質灰分、設備運轉情況等。并可隨時了解安全、生產、物資運銷、效益等各種信息，實現全廠區統一調度、統一管理。并且可實現遠程辦公，通過集團內部網絡可實時了解廠區信息。

（三）控制系統的功能

1、集中控制系統的控制方式

全廠集中控制系統的操作在集控室內完成（裝車單獨集控），通過采用工業計算機作為人機接口實施監控操作，控制方式采用集中（自動、手動）、就地、零位三種控制方式。集中、就地、零位方式可以方便地予以轉換而不影響設備的原有運行狀態。在集中方式下集中控制系統還具備對設備的單獨控制功能，可以實現對單臺設備的單獨起停車操作。

A）集中自動方式

集中自動方式的所有操作均可通過上位機進行操作，運行人員根據工藝要求可在顯示器上調出預選流程菜單。當程序選擇無誤且組成一條完整的流程時，顯示器上出現程選有效信號。當擋板及其現場信號全部到位后，系統發出允許起動信號。所選設備按逆煤流方向啟動各臺設備，設備起動前告警器發出告警音響（采用語音告警，詳細說出設備的名稱），設備啟動后現場告警停止音響。程序停機時順煤流逐一按預定延時停機。

B）集中手動方式

集中手動方式分為聯鎖手動和解鎖手動。聯鎖手動是操作人員在上位機上通過PLC完成。操作人員根據運行要求在上位機上調出相應畫面進行。對已選擇好的流程之中的設備按聯鎖方式逆煤流逐臺的啟動設備，按順煤流方向逐臺停機。解鎖手動也在上位機進行操作，此時無任何聯鎖關系，可啟停任何設備。

C）就地方式

就地方式為解鎖手動，是在就地控制箱上進行操作。控制系統在現場設有僅供設備檢修的起停按鈕及事故緊急停機拉線開關(或按鈕)，控制箱應標準，配有狀態指示燈等。

D）零位模式

在零位模式下禁止所有的控制。

2、過程控制功能

系統正常運行后，程序可根據各系統的實際情況選擇各自的運行方式，并滿足集中/就地的無擾動切換。

（1）起車前的操作過程

A)控制方式選擇

集控方式下PLC執行用戶程序的全部控制功能；就地方式下PLC僅執行模擬顯示功能；集控手動方式下，在集控室實現單臺設備的起、停車，并具有聯鎖、解鎖功能；零位模式下，設備不受任何控制。

B)系統流程選擇

當選定任一選煤流程后，PLC將檢測有關輸入狀態，判斷參與該流程控制的溜槽位置，設備工作方式，以及保護點狀態等是否滿足起車條件。

（2）起車過程的控制

當前述指令操作完畢，系統準備就緒，操作員向系統發出起車指令，所選系統將在指定的起車方式下進入起車控制過程，設備將要起動時要有語音信號（說出設備的名稱），以提醒工人。

起車過程按照使設備無料空運轉時間最短的原則分系統或分組進行逆煤流方向起動。在逆煤流起車過程中出現故障時，現場操作人員根據現場的實際情況可隨時按下停車按鈕，終止起車過程。起車指令自動撤除并報警，已起設備保持運行，在短時間排除故障后，可從故障設備接續起車。也可根據實際情況實施順序停車。在起車的過程中要考慮對電網的影響，避免造成電網電壓降幅過大。

（3）系統運行的閉鎖及控制

?在運行過程中出現故障時，逆煤流閉鎖保護、報警。

對各種保護、運行參數實時檢測。?

? 完成系統中各調節過程的控制。

? 調度人員和崗位工人都可隨時解除某個系統和設備的運行。對不需參與順序起車或難以進入順序起車過程的設備，可在起車前或在任一時刻在控制室控制該設備（如某些泵、閘板、閥門等）。

?對系統有效工作時間及各種參數進行自動統計、顯示并打印。

? 系統運行過程中現場可隨時實現設備的緊急停車

（4）停車過程的控制

? 當系統對任一流程發出停車指令后，PLC將按用戶程序完成停車閉鎖控制，確保設備停車后不出現存料現象。

? 在停車過程中，如遇某臺設備故障，則該設備和受其閉鎖的設備立即停車，不受閉鎖的設備仍可按程序停車。

? 設備停車時間的設置按照本臺設備的存料處理完畢的最小時間設定，減少設備的空運轉時間。

? 凡因可能造成設備存料或因設備急停造成跑水、跑料使車間環境惡化的設備，除本設備故障立即停車外，其他設備故障引起設備閉鎖停車時，則上述設備不立即停車，而按一定延時停車。

（五）故障及報警處理

?當發生緊急事故時，具有緊急停車功能，使故障設備及其之前工作流程的設備停車，最大限度的減少損失。

? 當現場設備出現異常現象時，控制系統發出事故報警信號，采用語音報警信號，明確指出故障設備所處的系統。對一般事故（如皮帶的一級跑偏）只作報警，對影響設備和人身安全的事故直接停車。

?系統運行過程中現場可隨時按下緊急停止按鈕，實現該設備的緊急停車。? 實時采集檢測生產過程工藝參數，并對越限參數實施報警。

3、生產管理功能

包括動態瀏覽選煤廠主要設備運行狀況，對各種報警自動進行記錄；對主要工藝參數進行統計和分析，自動形成各主要參數（濃度、流量、灰分、產量等）的變化趨勢和歷史曲線；對各工藝參數進行制表，打印，實現科學管理的目的。

4、遠程協助功能

投標方應該能夠應用遠程協助軟件，在獲得甲方許可的情況下，利用互聯網技術，可以實現對集中控制系統進行遠程維護，當集控系統出現故障時，投標方可對系統進行遠程的故障診斷，協助甲方維護人員快速解決問題，減少停機時間，提高設備開動效率。

上述僅是集中控制系統的最基本的要求，投標方可在安全、可靠、實用的基礎上增加新的功能。

第四篇：選煤廠集中控制系統的現狀及展望

摘 要：近幾年以來，隨著我國經濟與科技的高速發展，我們國家選煤廠也開始將網絡信息化與自動化技術融入到我們的控制系統中，給我們的選煤廠集中控制帶來了極大的方便。本文主要內容是對選煤廠的集中控制系統的現狀做出具體描述，并對選煤廠未來做美好展望。

關鍵詞：集中控制系統；選煤廠；計算機；結構

隨著我國工業水平的不斷發展，自動化管理的水平也在逐步提高，選煤廠的集中控制系統也開始與現代化的自動化管理和控制技術結合在一起，并取得了很大的成就。我國選煤廠中集中控制系統是非常關鍵的一個過程，它的實現在很大程度上可以提高選煤廠的經濟利益，我們必須重視起來。了解選煤廠集中控制系統的由來，掌握其系統結構

近幾年以來，控制技術在我國發展的越來越好，我國選煤廠的集中控制系統發展也得到了質的飛躍。選煤廠的生產條件是利用不同的洗選工藝來將原煤進行分選，最終生產出中煤、精煤、矸石等產品。但隨著目前我國的選煤工藝不斷改進，對所用設備的要求也越來越高，為了提高我國選煤廠的核心競爭力，這就迫切要求我們利用現代控制技術對我們的選煤廠集中控制系統做出有效果的改造。

總體來說，在我國剛剛建設的大多數選煤廠中都已經設置了集中控制系統，但它的配置標準因為建立選煤廠時間和選煤廠的規模不同可能有所差異，但以下兩個層面是共同具有的：第一層面就是plc控制層，它的主要組成是plc本地站、分布站和現場信息監測控制裝置。plc控制層的主要功能就是控制和檢測設備的運行狀態。第二層面就是工控機監控層，它的主要組成部分是工控機、大屏幕監控器和有關的應用軟件。

分別對選煤廠集中控制系統的發展現狀作出論述

2.1 選煤廠plc控制系統的發展現狀

plc控制系統換種說法就是可編程序的控制器，我們之前的繼電器慢慢演變成了現在我們說的plc控制系統。我們的plc控制系統中有三個常使用的層面，即監控層、現場設備層和plc控制層，其中，plc控制系統的核心就是位于中間層的plc控制層。位于最底層的現場設備層的主要作用是確保各信號與plc控制系統之間的連接。最上層的監控層的主要作用就是控制相關通信總線和plc控制系統的相連。我們通過研究總結可以發現，plc控制系統的結構組成非常的靈活多變，plc的模擬量和開關量在原有老設備和各類非智能化的設備控制方面具有非常重要的作用。

2.2 選煤廠擴音話機聯絡控制系統的發展現狀

2.3 選煤廠中工業電視系統的發展現狀

為了使集控人員能夠實時地對選煤廠所有設備的運行情況進行觀察控制，使集中控制體統的效率有所提高，在選煤廠的各個崗位中安裝高清的攝像儀就顯得尤為重要。目前，我國的選煤廠中已經開始通過工業電視來對選煤廠的生產工藝進行監控，通過光端機將視頻信號集中匯集了起來，并且通過光纜使集控室的大屏幕能夠顯示視頻畫面。工業電視的應用，使集控室能夠掌握每個崗位的工人的工作情況和現場設備的運行情況，實現了崗位與控制系統之間的聯系。

2.4 選煤廠中信息管理系統的發展現狀

為了能夠對選煤廠中的各個生產部門進行業務上的統一管理，我國的大部分選煤廠在自己的集中控制系統中設置了信息管理這個系統。信息管理系統的設置不僅使選煤廠的生產率有了大幅度提高，還能夠使選煤廠的各個部門都能夠及時地接收到生產過程中的設備運行信息和數據。由此看來，信息管理系統在選煤廠的集中控制系統中有著舉足輕重的作用。

2.5 選煤廠智能報警系統的發展現狀

選煤廠在生產的過程中，要想對每一個生產工藝的實際情況都有一個完美的掌握，并且能夠及時發現生產過程中的問題并解決問題，就必須在集中控制系統中設置智能報警的功能。舉例來說一下就是指，在集中控制系統中事先設置好一個鈴聲或者錄制一個報警的語音，當系統出現問題和故障的時候能夠及時地向現場工作人員發出信號，同時也可確保工作人員的安全。緊緊跟隨時代腳步，將選煤廠的集中控制系統做好做強

近幾年以來，我國的選煤廠中的生產設備也有了不小的變化，選煤廠的生產規模也越來越大型化，選煤廠對控制系統自動化水平要求也越來越高，在這種情況下就要求我們對選煤廠的集中控制系統做出能夠適應時代發展潮流的改革，我們必須設計出能夠使選煤廠的回收率和運行率達到最佳水平的集中控制系統。

選煤廠中集中控制系統的設置使企業中的生產管理進入了自動化時代，它使我們選煤廠的生產管理水平有了大幅度的提高，并且控制系統的實現也大大降低了選煤廠工作人員的勞動強度，并使選煤廠的工作環境變得有利于工人工作，最終可以使選煤廠工人的勞動生產率有了突飛猛進的發展。

結束語

總體來說，集中控制系統在我國的選煤廠生產過程中已經有了非常廣泛并且很成功的應用。雖然說現代的選煤廠中有了集中控制系統，但在實現選煤廠生產效率和利潤最大化的過程中我們必須要將集中控制系統與選煤廠的其他系統結合在一起。當然我們在生產過程中不能只是一味地追求選煤廠的利潤，我們必須在工作過程中保證所有工作人員的安全。只要我們在選煤廠的集中控制過程中，充分考慮到各個因素的影響，確保每個環節都萬無一失，我們的選煤廠一定會越做越好。

第五篇：ups逆變器控制系統設計開題報告

青島大學

畢業論文(設計)開題報告

題目：UPS逆變器控制系統設計 學院:自動化工程學院 專業: 電氣工程及其自動化 姓名:張隆 指導教師: 王忻

2014年

月13日 課題研究意義

隨著現代工業的發展,供電網絡的負載越來越復雜,特別是大型用電負載的啟動和停止,大型可控電力電子設備的應用以及網絡內部噪聲會使交流正弦波發生畸變。另外,自然界的雷電,電網的接地不良等因素均影響到電網的供電質量。由于以上因素的影響,可能會導致接在電網上的計算機設備,包括通信、醫療等精密的工業儀器設備發生失控、丟失數據、停機、損壞等嚴重后果,直接影響到用戶的正常工作,造成經濟損失或其他嚴重事故。如何解決這些市電問題,正是UPS(Uninterruptible Power System)不間斷電源的責任。所以以單片機為控制核心的UPS電源可以為各種設備機器提供高質量的電源。

隨著社會經濟的發展，工業的各個領域對電源的可靠性，質量等有著越來越高的要求，一套好的UPS系統可以提高運行的穩定性，隨著單片機的應用，UPS已經可以實現全數字化和智能化。同時，電力電子器件的飛速發展也為主功率部分的簡化以及先進控制策略的應用提供了必要條件。IGBT作為MOSFET和GTR的復合器件已廣泛地應用到逆變器中。它有MOSFET的工作速度快、輸入阻抗高、驅動電路簡單、熱溫度性好的優點，又有GTR的載流量大、阻斷電壓高等優點。

因此，以IGBT為代表組成的逆變器，以單片機為控制核心的UPS電源已普遍應用于我國的各行各業，本課題就是以此展開研究和設計的。

2發展前景

隨著電子器件的發展，使UPS向小型化、高效率、高可靠性發展。而網絡智能化UPS技術和全數字化UPS技術的出現，不僅提供完全可靠的網絡電源管理，也為節能、環保提供了一種最佳的解決方案。所以UPS電源技術總的發展趨勢是逐步向小型網絡智能化和全數字方向發展。隨著科學的進步，UPS電源技術在不久的將來會開辟一個更新的領域。

高頻化：雖然傳統在線式UPS的技術已經非常成熟，由于它本身帶有許多無法突破的問題，使其發展前途受限。高頻化概念的引入，給UPS的發展帶來了許多新的思路和空間。隨著高頻技術和器件的發展，3KV及以下的高頻在線式UPS的技術和產品已經成熟，其功能和可靠性均應高于傳統UPS。高頻化對于減小體積、降低成本以及對非線性負載有更好的響應上起著重要的作用。

智能化：微處理器在UPS上的應用，過去只在大、中型UPS上采用，但近年來已逐漸向小型、微型UPS方面發展，其帶來的結果是UPS的智能化發展，包括控制、檢測和通信。UPS逐漸由計算機來進行管理，并且計算機及外設能“自主”應付一些可能預見到的問題，能進行自動管理和調整，如自動關閉宿主計算機的操作系統并關閉其電源，定時 開關UPS本身等，并能將有關信息通過網絡傳遞給操作系統或網絡管理員，便于進行遠程管理。

網絡化：把UPS做為網絡家庭一個成員的要求越來越迫切，因為它是網絡能正常運行的基礎。要求UPS擁有更大的蓄電量、可以同時為多臺計算機或其它外設服務，并能夠通過某種機制達成負載之間的動態配置。

大容量單機冗余化：由于網絡對UPS可靠性的要求越來越高，而解決可靠性的途徑除要求元器件本身高可靠外，就是用冗余的方法。小容量UPS的單機內冗余已出現。而大容量的UPS目前還必須通過并機的方法實現，但這樣作又使用戶投資太大。毫無疑問，使用Internet技術監控UPS系統將成為未來UPS技術的主流之一。

3各種方案的比較和課題所選用的方案

（1）預測控制：預測控制從七十年代中期提出至今，一直是控制界的一個研究熱點，不斷發展，先后出現了模型算法控制(MAC)、動態矩陣控制(DMC)和廣義預測控制(GPC)等幾十種，且在實際復雜工業過程控制中得到了成功應用。對于大滯后的被控過程，預測控制是一種非常有效的控制方法，因為預測控制不是根據被調量的當時值進行控制的，而是根據被調量在未來一段時間內的預測值進行控制的，因此，控制作用可以提前一段時間動作，這對大滯后被控過程的控制是至關重要的。

由于各類預測控制方法在預測模型假定或設計思想上存在某些差異，從而使相應的控制律各有不同的特點，但其主要思想仍是相似的，對于一個SISO系統可用圖1來簡單說明，其控制決策描述如下:

?(t),y?(t?1),?,y?(t?Np?1)}1)在“當前”t時刻對過程的未來輸出進行預測，預測值{y取決于過程t時刻的已知信息、動態預測模型以及所假定的未來控制序列{v(t), v(t+1), ?, v(t+Nu-1)}；

2)在所假設的不同的未來控制作用中，選擇“最優”控制序列{v*(t),v*(t?1),?,v*(t?Nu?1)}，?以“最好”的方式逼近參考軌跡yr。最優逼近可定義為使某一特定使過程的輸出預測值y的目標函數最小。對輸出誤差和控制增量加權的二次型性能指標(1)是目前采用最多的目標函數。

Np?(t?k)?yr(t?k))???k(?u(t?k?1))2(1.1)minJ??(y2k?1k?1Nu3)將“最優”控制序列中t時刻的控制信號u(t)?v*(t)作用于實際過程。在下一個采樣時刻重復進行上面的計算步驟。

可以實現很小的電流畸變，抗噪音能力強。但是這種算法要求知道精確的附在模型和電流參數，而且有數值計算造成的延時在實際應用中也是一個問題。（2）滯環控制：也叫做bang-bang控制或紋波調節器控制，即將輸出電壓維持在內部參考電壓為中心的滯環寬度內。具有快速的響應速度，較高的穩定性。但是，滯環控制的開關頻率不穩定，使電路工作可靠性下降，輸出電壓的頻譜變差，對系統性能不利。

（3）數字PID控制：就是把現場的控制變量的模擬信號和對現場受控變量的輸出信號均轉換成了數字信號，PID的實現也是通過數字信號的設定來完成的。現在大多在DCS、PLC系統內完成的。隨著處理器芯片的運算速度不斷提升，更多的PID采用數字控制。

可以方便的調整PID參數，具有很大的靈活性和很強的適應性。PID算法簡單明了，控制過程快速，準確，平穩。

本課題設計方案為：基于單片機控制的全數字UPS逆變器。它大大改善了產品的一致性，增加了控制的柔性，提高了整個系統的穩定性和可靠性。

4課題擬采用的方案和技術路線

本課題設計方案為：基于單片機的在線式UPS逆變器控制系統設計 擬采用的技術路線：

（1）使用IGBT作為功率器件，設計三相逆變電路；

（2）以AT89C51單片機為控制核心，設計控制電路來控制三相PWM波產生控制信號；（3）用AT89C51單片機來實現UPS電源的過電壓、過電流等監測；（4）設計的UPS電源能提供較好的交流電源，其輸出電源電壓：

220V/AC，頻率：50Hz 5 各階段時間安排

第1至2周 搜集資料,撰寫開題報告 第3至4周 主電路設計 第5至6周 控制電路設計 第7至8周 軟件設計 第9至10周 仿真調試 第11至12周 撰寫論文

第13至14周 修改論文，準備答辯

參考文獻：

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