电气自动化控制系统设计方案

电气自动化控制系统的设计思想

电气自动化控制系统设计方案

目 录

第一章 绪 论 ............................................ 3

1.1 电气自动化控制系统的发展趋势 ................................. 3

1.2电气自动化控制系统的现状 ...................................... 3

1.3电气自动化控制系统的目的和意义 ................................ 3

第二章 电气自动化控制系统的设计思想 ....................... 4

2.1 控制系统的监控方式 ........................................... 4

2.1.1 集中监控方式 ............................................... 4

2.1.2 远程监控方式 .............................................. 4

2.1.3 现场总线监控方式 ........................................... 4

2.2 传感器与传感器的分类 ......................................... 5

2.2.1 传感器 ..................................................... 5

2.2.2、传感器的组成 .............................................. 5

2.2.3、传感器的测量 .............................................. 5

2.2.4 传感器的基本特性 ........................................... 6

2.2.5 传感器的静态输出-输出特性 .................................. 7

第三章 电气自动化控制系统的主要内容 ....................... 8

3.1电气自动化是高等院校开设的一门工科专业。 ...................... 8

3.2自动控制系统的分类方法较多，常见的有以下几种。 ................ 8

3.3.对控制系统性能的要求 ......................................... 9

第四章 电气综合自动化系统的功能 ......................... 11

结论 .................................................... 12

参考文献 ................................................ 13

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电气自动控制系统

摘 要

文章通过介绍电气综合自动化系统的功能，讨论了目前电气自动化控制系统的设计思想（以发电厂为例子），展望了将来电气自动化控制系统的发展趋势。设各智能化水平的提高使得对现场设备状况的精确掌握成为可能，通讯技术的发展则为大容量的数据传输提供了平台。在自动化领域，基于Pc的控制系统以其灵活性和易于集成的特点正在被更多的采纳。

【论文关键词】：电气自动化；控制系统；设计思想；系统功能

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电气自动化控制系统的设计思想

第一章 绪 论

1.1 电气自动化控制系统的发展趋势

作为现代先进科学技术方面的核心领域，依靠最先进的科学建立起来的电气自动化工程控制系统在社会经济的快速发展中起着不可替代的作用，它引领着现代化工业的前进方向，在工业生产中，电气自动化控制系统能够在减少劳动力成本和强度上起到很好的效果，并且能够增强传输信息的有效性和实时性、提高检测精确度，同时，电气自动化控制系统能够降低安全事故发生的概率，保证生产的安全。

OPC(OIJEforProcess Control)技术的出现，IEC61131的颁布，以及Microsoft的Windows平台的广泛应用，使得未来的电气技术的结合，计算机日益发挥着不可替代的作用。IEC61131已成为了一个国际化的标准，正被各大控制系统厂商广泛采纳。

Pc 客户机／服务器体系结构、以太网和Internet技术引发了电气自动化的一次又一次革命。正是市场的需求驱动着自动化和IT平台的融和，电子商务的普及将加速着这一过程。Internet／Intranet技术和多媒体技术在自动化领域有着广泛的应用前景。企业的管理层利用标准的浏览器可以存取企业的财务、人事等管理数据，也可以对当前生产过程的动态画面进行监控，在第一时间了解最全面和准确的生产信息。虚拟现实技术和视频处理技术的应用，将对未来的自动化产品，如人机界面和设备维护系统的设计产生直接的影响。相对应的软件结构、通讯能力及易于使用和统一的组态环境变得重要了。软件的重要性在不断提高。这种趋势正从单一的设备转向集成的系统。

1.2电气自动化控制系统的现状

随着经济的发展，许多行业实行的自动化技术都离不开电气化自动化的配合。在经历了几十年的发展之后，我国的电气自动化技术已经取得了很好的成绩。但同国际水平相比我国的电气自动化技术仍然有着不小的差距。

1.3电气自动化控制系统的目的和意义

伴随着计算机科学与技术的发展，通过计算机软硬件控制，实现电气自动化已成为现实，计算机的模拟操作，更为现实电力系统运行状况提供了方便快捷的监视和判断功能，PC和网络技术已经在工商管理中得到普及，在电气自动化领域，基于PC的人机界面普遍被采用，并以其直观性、灵活性和易于集成等特点备受用户的青睐。

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电气自动控制系统

第二章 电气自动化控制系统的设计思想

2.1 控制系统的监控方式

2.1.1 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。

2.1.2 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，而电厂电气部分通讯量相对又比较大，所有这种方式适合于小系统监控，而不适应于全厂的电气自动化系统的构建

2.1.3 现场总线监控方式

目前，对于以太网(Ethernet)、现场总线等计算机网络技术已经普遍应用于变电站综合自动化系统中，且已经积累了丰富的运行经验，智能化电气设备也有了较快的发展， 这些都为网络控制系统应用于发电厂电气系统奠定了良好的基础。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/0卡件、模拟量变送器等，而 回答人的补充 2009-06-22 17:09 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。 4

电气自动化控制系统的设计思想

2.2 传感器与传感器的分类

2.2.1 传感器

传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的、便于应用的某种物理量的测量装置。

这一概念包含下面四个方面的含义：

1）传感器是测量装置，能完成信号获取任务。

2）它的输入量是某一被测量，可能是物理量，也可能是化学量、生物量。

3）它的输出量是某种物理量，这种量要便于传输、转换、吃力、显示等等，这种量可以是气、光、电量，但主要是电量。

4）输出输入有对应关系，且应有一定的精确程度

2.2.2、传感器的组成

传感器的功用是一感二传，即感受被测信息，并传送出去。传感器一般由敏感元件、转换元件、转换电路三部分组成。

2.2.2.1. 敏感元件

2.2.2.2. 转换元件

敏感元件的输出就是它的输入，它把输入转换成电路参数量。

2.2.2.3. 转换电路

上述电路参数接入转换电路，便可转换成电路参数量。

实际上，有些传感器很简单，有些则较复杂，也有些是带反馈的闭环系统。 最简单的传感器由一个敏感元件组成，它感受被测量时直接输出电量，如热电偶。有些传感器由敏感元件和转换元件组成，没有转换电路，如压电式加速度传感器，其中质量块是敏感元件，压电片是转换元件。有些传感器转换元件不只一个，要经过若干次转换。

由于传感器空间限制等其他原因，转换电路常装入电箱中。然而，因为不少传感器要在通过转换电路之后才能输出电量信号，从而决定了转换电路是传感器的组成部分之一。

2.2.3、传感器的测量

2.2.3.1、直接测量

在使用测量仪表进行测量时，对仪表读数不需要经过任何运算，就能直接表示测量的结果，称为直接测量。这种测量方法。这种测量方法是工程上广泛采用

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电气自动控制系统

的方法。

2.2.3.2、间接测量

在使用仪表进行测量时，首先对与被测物理量有确定函数关系的几个量进行测量，将测量

2.2.3.3、联立测量

在应用仪表进行测量时，若被测物理量必须经过求解联立方程才能得到最后的结果，则称这样的测量为联立测量。在进行联立测量时，一般需要改变测试条件，才能获得一组联立方程所需要的数据。它只是用于科学实验或特殊场合。2.2.3.4、偏差式侧量

在测量过程中，用仪表指针位移决定被测量的测量方法，称为偏差式测量法。应用这种方法进行测量时，标准量具不装在仪表内，而是事先用标准量具对仪表刻度进行校准；在测量时，输入被测量，按照仪表指针在标尺上的示值，决定被测量的数值。采用这种方法进行测量，测量过程比较

2.2.3.5、零位式测量

在侧来那个过程中，用指零位仪表的零位指示检测测量系统的平衡状态；在测量系统达到平衡时，用已知的基准量决定被测未知量的测量方法，称为零位式测量法。

2.2.3.6、微差式测量

微差式测量法是综合了偏差式测量法与零位式测量法的优点而提出的测量方法。微差式测量法的优点是反应快，而且测量精度高，特别适用于在线控制参数的检测。

2.2.4 传感器的基本特性

2.2.4.1、精确度

与精确度有关的指标有三个：精密度、准确度和精确度。

1）精密度

它说明测量传感器输出值的分散性，即对某一稳定的.被测量，由同一个测量者，用同一个传感器，在相当短的时间内连续重复测量多次，其测量结果的分散程度。例如，某测温传感器的精密度为0.5°C，即表示多次测量结果的分散程度不大于0.5°C。精密度是随机误差大小的标志，精密度越高，意味着随机误差小。但必须注意，精密度与准确度是两个概念，精密度高不一定准确度高。

2）准确度

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电气自动化控制系统的设计思想

它说明传感器输出值与真值的偏离程度。例如，某流量传感器的输出值与真值偏离0.3m3/s。准确度是系统误差大小的标志，准确度高意味着系统误差小。同样，准确度高不一定精密度高。

3）精确度

它是精密度和准确度两者的总和，精确度高表示精密度和准确度都比较高。在最简单的情况下，可取两者的代数和。精确度常以测量误差的相对值表示。

2.2.4.2、稳定性

传感器的稳定性有两个指标。一是传感器测量输出值在一段时间中变化。以稳定度表示；二是传感器外部环境和工作条件变化引起输出值的不稳定，用影响量表示。

1）稳定度

指在规定时间内，测量条件不变的情况下，由传感器中随机性变动，周期性变动，漂移等引起输出值的变化。一般用精密度和观测时间长短表示。

2）影响量

测量传感器由外界环境变化引起输出值变化的量。称为影响量。它是由温度、湿度、气压、震动、电源电压及电源频率等一些外加环境影响所引起的。说明影响量时，必须将影响因素与输出值同时表示。

2.2.5 传感器的静态输出-输出特性

静态特性是指输入的被测参数不随时间而变化，或随时间变化很缓慢时，传感器的输出量与输入量的关系。

1）线性度

2）灵敏度

3）灵敏度和分辨力

4）迟滞

5）重复性

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电气自动控制系统

第三章 电气自动化控制系统的主要内容

3.1电气自动化是高等院校开设的一门工科专业。

培养德、智、体全面发展，具有良好的科学素养和创新精神，培养能够从事与电气工程有关的系统运行、自动控制、电力电子技术、信息处理 、试验分析、研制开发以及电子与计算机应用等领域工作的宽口径复合型高级工程技术人才。

本专业主要学习电子技术、电工技术、信息控制、电气测量、计算机技术等方面较宽广的工程技术基础和专业知识。本专业主要特点是强电弱 电结合、电工技术与电子技术相结合、软件与硬件结合、元件与系统结合，学生受到电工电子、信息控制及计算机技术方面的基本训练，具有 解决电气工程与自动化领域技术问题的基本能力。

该专业是强电和弱电、计算机技术与电气控制技术交叉渗透的综合型专业学科。电气工程及其自动化专业培养出的毕业生，以理论基础扎实、 专业知识面宽广、实践动手能力强、适应性强在国内有较好的声誉

主干课程电路原理、电子技术基础、计算机技术（语言、软件基础、硬件基础、单片机）、信号与系统、电磁场理论与应用、自动控制原理、 电机学、电力电子技术、电气测量、电力拖动与控制等。

就业方向适合到国民经济各部门从事与电气工程有关的系统运行、自动控制、电力电子技术、信息处理、试验分析、研制开发等方面的工作， 也能在科研院所、高等学校从事电气信息与自动化技术相关的研究开发、技术引进与改造及教学工作。

自动控制系统的分类

3.2自动控制系统的分类方法较多，常见的有以下几种。

1）线性系统和非线性系统

由线性微分方程或线性差分方程所描述的系统为线性系统；由非线性方程所描述的系统称为非线性系统。

2）定常系统和事变系统

从系统的数学模型来看，若微分方程的系数不是时间变量的函数则称此类系统为定常系统。否则称为是事变系统。

若系统既是线性的又是定常的，则称之为线性定常系统。

3）连续系统、离散系统和采样系统

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