控制系統精選(九篇)

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第1篇：控制系統范文

【關鍵詞】控制系統；PLC；DCS；優勢比較；應用

1.DCS系統

1.1 DCS簡介

DCS在國內自控行業稱之為集散控制系統。它綜合了計算機、通訊、顯示和控制等4C技術，其實質是一個由過程控制級和過程監控級組成的以通信網絡為紐帶的多級計算機系統，其基本思想是分散控制、集中操作、分級管理、配置靈活、組態方便。

1.2 DCS的結構

在結構上，DCS包括過程級、操作級和管理級三個部分。過程級是系統控制功能的主要實施部分，是由過程控制站、I/O單元和現場儀表組成。操作員站和工程師站組成了操作級，它的作用是完成系統的操作和組態。

1.3 DCS特點

高可靠性、開放性、靈活性、易于維護、協調性、控制功能齊全。DCS即為集散控制系統（Distributed Control System）。DCS是多級計算機系統，以通信網絡為紐帶，由過程控制級和過程監控級組成。DCS綜合了計算機、通訊、顯示和控制4項技術，也稱為4C技術，DCS的主要思想是分散控制、分級管理、集中操作、靈活配置、組態便捷。DCS是拓撲大系統，呈樹狀，從上到下，通信是該系統的關鍵；PID在中斷站里，現場儀器儀表和控制裝置與計算機的連接依靠中斷站；DCS是樹狀的拓撲結構，且結構是并行連續的鏈路狀，也存在許多電纜由中繼站并行到工程項目現場的儀器儀表；DCS系統的模擬信號由智能儀表的部件和幾臺計算機構成，漸漸的用數字信號來替代模擬信號，信號形式是A/D-D/A；由一臺儀表與一對線連接到I/O，從控制站連接到局域網LAN；DCS控制系統是控制、操作和現場儀表的3級結構；每家企業的大的DCS控制系統不相同；主要使用于大型的連續過程控制。

2.PLC系統

2.1 PLC簡介

PLC即可編程邏輯控制器，它采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執行邏輯運算，順序控制，定時，計數與算術操作等面向用戶的指令，并通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程。

2.2 PLC特點

可靠性高、抗干擾能力強、功能強適用面廣、編程簡單容易掌握、使用和維護方便。

2.3 PLC的特點

PLC即為可編程邏輯控制器（Program-mable Logic Controller），是使用一種可以編程的存儲器，通過所存儲的程序，來進行邏輯運算，或通過用戶的指令來進行順序控制、計數、定時和算術操作，并且通過模擬式或數字的輸入或輸出來控制各種類型的機械生產，或控制生產的過程。PLC已經從控制開關量的階段發展到進行順序控制或運算處理，是從低級向高級運送處理，從下往上的運算處理；PLC具有連續不間斷的HD控制等多項功能，PID在中斷站里；PLC可以使用一臺PC機作為主站，同種型號多臺PLC作為從站，PLC也可以使用一臺PLC作為主站，同種型號PLC作為從站，組成PLC網絡，后者比前者的方便之處是當用戶進行編程時，不需要了解通信協議，按照說明書的格式編寫就行；PLC網格不但可當做獨立的DCS/TDCS，同時也可以當做DCS/TDCS的子系統；PLC大系統與DCS/TDCS一致。

3.DCS與PLC的區別

DCS是集散式控制系統的一種，PLC是控制裝置，所以說DCS與PLC是系統和裝置的區別。不管何種裝置的功能和裝置之間的協調，都可由系統來實現；而PLC裝置所實現的只能是這個單元所具有的功能。

3.1 安全可靠性不同

DCS的設計使用的是雙冗余過程處理器、雙電源和雙冗余網絡。如果重要控制元件有了故障，其他與之相關的冗余元件就會實時沒有干擾的變成工作元件，使系統能夠安全運行。但起初的PLC控制系統完全沒有把冗余的設計思想引入進去，系統沒有足夠的安全可靠性，經過改進后，實現了雙冗余控制。同時，DCS系統的硬件插拔可以帶電熱插拔，即當某一模塊遭到破壞或發生了其它故障時，系統不需要停止運行，維修技術人員就能及時替換被損壞的硬件。而很多PLC沒有上述的功能。

3.2 兼容性和可擴展性不同

當前，DCS系統的兼容性和可擴展性非常強大，尤其適用于大型的系統工程。大多數操作級的網絡平臺都選擇了以太網絡的形式，采用的是當前標準的或變形的TCP/IP協議，進而為系統的擴展提供了很大的方便。而PLC系統最原始的開發目的是針對設備控制，大多數沒有或只有很少部分有兼容性和擴展性的需求，所以，如果出現兩個或兩個以上的系統的資源需要共享時，PLC是相當的困難。

3.3 數據庫不同

DCS系統具有比較統一的數據庫，也就是說在任何情況下都可以引用DCS系統中的某一已經存在于數據庫原始數據。但PLC系統的數據庫就不是這樣了，相比較而言它沒有DCS統一，例如監控軟件和組態軟件抑或是歸檔軟件都有各自的數據庫。

3.4 時間調度和任務的處理方式不同

由于DCS系統已經實現了集散控制，因此它可以先靈活地設定任務周期，進而輕松的處理多個任務。但PLC的程序與之不同，大都不能按原來設定的周期進行循環運行。

3.5 網絡結構不同

DCS網絡是DCS系統的中樞神經，通常包括兩層網絡結構，而采用單網結構的PLc網絡形式基本上是為個體而工作。TCP/IP協議是標準的以太網協議，是雙冗余設計，具有很好的開放性與拓展性。而且PLC系統的網絡安全也相對較差。

3.6 系統軟件功能不同

DCS應用于化工、電力等大工業的過程控制更有優勢，因為DCS的軟件包功能強大，有配方的功能，不同的行業有不同的專家軟件，簡化了用戶的組態編程工作。DCS的基本功能是對各種工藝進行控制，如果某一方案有了變化，技術人員只需在操作臺就能更改方案，不影響原來的控制方案正常運行，它通過編譯就可執行命令，然后由系統自動運行。PLC系統不利于維護，它的工作進程是先確定哪個PLC需要編譯，然后再進行程序的編譯，最后再一對一傳送程序。

4.PLC與DCS比較及優勢分析

目前工業控制領域效果最令人滿意和最廣泛使用的兩種控制技術就包括可編程序控制器（PLC）及集散控制系統（DCS），同時它們各自的優勢及劣勢也是很明顯的，如在高速的順序控制中PLC占主導地位，而且PLC體積小，使用靈活，價格相對較低，而在復雜的過程控制中DCS占優勢，但體積大，價格相對較高。但在通訊功能及管理能力方面PLC不及DCS，DCS通訊及管理能力較強。如果按從弱至強將PLC與DCS的性能劃分為1至10個等級，則可將它們的對比列于表1。

數字量的順序控制是早期的PLC主要的發展方向。但隨著PLC技術的不斷發展，PLC擴增了模擬量控制功能、通訊聯網功能、PID調節功能及分級控制功能等，當前，即使是在過去DCS占統治地位的化工、冶金等行業PLC控制系統也能發揮巨大的作用。但PLC有一個弊端即難以組成大型、復雜、綜合的系統，由于技術原因，如果過多的plc通過網絡與過多的PLC通訊，則可能導致瓶頸現象及計時上的困難。

DCS的諸多優勢使它在控制系統的高端市場仍占主流地位。DCS控制系統最初是由模擬儀表發展而來的，因此它初期的功能以回路調節為主，之后又擴展了順序控制的功能。集中地操作管理，分散控制以提高整個系統的可靠性及管理能力是DCS的設計思想。但DCS比PLC價位稍高，因此國內一些資金有限的中小型企業有時難以承受DCS控制系統。

5.PLC與DCS系統的綜合應用：混合式控制系統結構

隨著當前計算機技術的進步與發展，通過研究人員多年的研究與開發，DCS與PLC兩大系統除了保留有各自自身的特點之外，二者還能互相補充，形成新的控制系統。二者在很多領域可以并存，可以通過彌補對方的不足，形成新的控制系統。當前，越來越多的以PC+PLC組成DCS系統的工程應用逐漸廣泛。

圖1所示為混合式控制系統。該系統主要以DCS的設計思想為基礎，綜合PLC與DCS的各自優勢。它主要由系統網絡、操作員工作站、中央服務器、控制器及輸入/輸出（I/O）模塊等部分組成。

5.1 系統網絡

整個DCS系統的基礎和核心就是系統網絡，整個系統的實時性、可靠性和可擴充性都與系統網絡息息相關。它的重要性對于混合式控制系統同樣重要。

如圖1所示，HCS是包括操作管理和過程控制在內的兩級式控制系統。N1網連接的操作員工作站及中央服務器構成了操作管理級。N1網是一局域網（LAN），可以選用以太網，傳輸介質可使用雙絞線、同軸電纜或光纖，它要能較快地傳輸大量的數據。星形、總線形、混合形等網絡拓撲結構都可供N1網來選擇。當前，工業控制網常用的網絡結構是總線結構。因為它有成熟的網絡技術，簡單的施工過程，而且節點的加入退出時不需要中止網絡運行。

N2網要具有實時性，這對實時性很強的過程控制十分重要。為了實現數據共享，一旦N2網上某節點發送數據，則該網絡上所連接的各節點要能夠同時接收到該數據。N2網的作用是將過程控制級的控制器與中央服務器相連，并且使控制器與遠程I/O、遠程I/O與遠程I/O連接起來并中央服務器連接起來。

5.2 操作員工作站

操作員工作站能夠完成HCS與用戶間信息交換，它的功能主要有3個：（1）對生產過程進行調節和控制；（2）為運行操作人員提供人機界面；（3）便于操作人員及時全面地了解系統運行情況。現在操作員工作站主要由PC機承擔，因為微型計算機性能在不斷提高。

5.3 中央服務器

中央服務器用Windows NT為操作系統，配以系統應用軟件，在部分行業還可與企業管理系統相連。它主要用來實現信息集中管理，如所有的系統信息、報告及總數據庫。

5.4 控制器

自動控制系統中的控制中樞就是控制器。由HCS可組成較大型的分散的控制系統，這是因為每個HCS可支持多個控制器，而每個控制器又可支持多達上百個控制回路。HCS控制器體積比DCS小得多，與PLC一樣采用了主要包括處理器、內存、I/O接口，外加通訊接口在內典型的計算機結構，它的框架沿襲了傳統PLC的框架尺寸結構。從尺寸與外形上看，HCS控制器與PLC有許多相似之處，但它絕不是簡單翻版PLC的，它有許多自己獨特的特征和風格。HCS控制器在過程控制中能勝任DCS所承擔的過程控制任務，它主要執行閉環及順序控制。

5.5 輸入/輸出（I/O）模塊

HCS提供了能與工業生產現場I/O信號直接相連的各種規格的I/O模塊，如模擬量/數字量、直流/交流、電壓/電流及不同電壓等級的I/O模塊等。這些I/O模塊可與工業現場的按鈕、變送器、傳感器、電磁閥門及馬達控制器等設備元件直接相連，使用靈活方便。

6.新型混合式控制系統特點

6.1 控制分級分散，管理集中

HCS的某些優勢和DCS是一致的，比如它也具有信息集中，控制分散的優勢。系統具有包括操作管理級及過程控制級在內的垂直的2級功能，并且在各級之間既有分工，又有聯系，在系統的統一協調下平穩運行。在實際方面采用該分散控制結構，也就是將多個控制器及I/O框架分散后進行聯網，這樣設計的優點是：（1）避免因個別設備出現故障殃及整個系統而造成的危險，提高可靠性。（2）可將生產過程的全部信息通過網絡傳送至中央服務器以實現信息集中。

6.2 高靈活性、強可擴展性

HCS采用的結構形式是模塊化及積木化，這樣的話用戶可選擇不同數量、不同規格的單元設備以組成不同要求、不同規模的硬件系統，進而滿足自身實際需要。組裝上，靈活的組裝方式使系統擴展變得容易，整個系統采用分級分散的網絡結構形式，使增加或去除某些單元不會影響整個系統的性能，這有利于工廠按當前規模配置系統，使設備的利用效率全面提高。

6.3 可靠性高

（1）冗余技術

為了避免由于某個部件失效而影響整個系統運行，HCS允許用戶在任何需要的關鍵部分擴充冗余部件。如將冗余的處理器、傳輸介質、中央服務器等加在控制器中，提升整個系統性能。

（2）自我診斷功效

HCS系統軟件可整個系統的軟硬件狀態進行在線監視，如果有異常情況發生時，系統可立即自行采取有效措施，自行運行，使故障得到有效解決。

（3）斷電保護功能

在HCS控制器的處理器模塊內裝有新型鋰電池，因此在外部突然斷電的情況下數據也不會丟失。

7.結束語

在未來，工業過程控制系統向智能化、開放性、網絡化、信息化發展。同時，DCS及PLC系統將會更加完善，更多的應用于社會生產的各個環節。

參考文獻

[1]夏曉莉.PLC、DCS兩大控制系統的分析[J].中國新技術新產品,2009(9).

[2]童偉.集成PLC與DCS的新型過程控制系統[J].江西化工,2007(2).

[3]周明.現場總線控制系[M].中國電力出版社,2008,3.

第2篇：控制系統范文

關鍵詞：數控控制原理；電氣控制系統；軟驅配置與梯形圖

1數控控制原理

數控CNC系統就是利用計算機控制機床加工的功能，最終實現數字控制系統，數控CNC控制系統的基本組成如圖1。數控控制原理是通過以下這幾個部分實現的：（1）數控裝置，圖中微型計算機與計算機接口構成了數控裝置，這是數控加工中心控制系統的核心，他是根據輸入的程序和數據，經過計算機的運算、編碼，翻譯成為機器語言。（2）伺服系統、位置檢測、輔助控制裝置，這些是數控裝置與機床連接的紐帶，伺服系統是控制數控加工中心的動力部分，位置檢測裝置是對機床的進給速度、方向、位移以及每個執行部件的監控。（3）機床，機床本體就是數控加工中心的機械部分，包括主軸箱、進給運動部件、工作臺等。

2電氣控制系統

數控加工中心的電氣控制系統可以分為三個部分，分別為電氣原理圖、電氣元件布置圖（圖2）、電氣安裝接線圖（圖3）。（1）電氣原理圖，電氣原理圖是數控加工中心的電氣元件、接線之間的相互關系，是整個機床的控制核心，包括主電路、輔助電路、照明電路等，反映了全部電機，電氣元件，其他帶點部件的控制線路圖。（2）電氣元件布置圖主要是反映電氣原理圖中的電氣控制元件在電氣控制柜中的實際安裝位置。（3）電氣安裝接線圖是用規定的圖形符號、電氣元件繪制出數控加工中心實際的接線情況，圖紙內包含了電氣連接的關系以及選用電纜的型號等。

3軟驅配置與梯形圖

在數控加工中心的電氣控制系統中還有一個裝置，這個裝置可以選擇性安裝，就是軟驅，軟驅的結構如圖4。軟驅的使用要注意，在數控加工中心關閉電源之前，一定要保證軟盤沒有在軟驅內，同時不使用狀態下禁止軟驅蓋打開。對于數控加工中心電氣控制設計完成后，需要將控制系統的語言輸入到計算機內，通過將電路圖轉化成梯形圖，輸入機床控制系統內，最終實現對機床的控制。

4結束語

通過對數控加工中心電氣控制系統、數控原理的分析，對數控機床的基本控制有了更深的理解，而數控機床控制系統中，還有很多方面，例如伺服系統的控制，開環、閉環控制系統，這些都是電氣控制系統的主要研究對象，怎樣通過對閉環控制系統優化，達到數控控制系統的穩定性，這都是需要研究的課題，只有通過設計者不斷的去開發去創新，才能設計出更好的數控機床。

參考文獻

[1]劉金琪.機床電氣自動控制[M].機械工業出版社，1989.

[2]曹鳳.微機數控技術及其應用[M].電子科技大學出版社，1999.

[3]郭培全，王紅巖.數控機床編程與應用[M].機械工業出版社，2000.

第3篇：控制系統范文

關鍵詞：集散型控制系統；DCS系統功能

Abstract: this article will briefly introduce the concept and characteristics of distributed control system, composition, function and function of DCS system

Key words: distributed control system; DCS system function

中圖分類號：TP273文獻標識碼：A文章編號：2095-2104(2013)

一．集散型控制系統的概述

1．集散控制系統（Total Distributed Contorol System)是以微處理器為基礎的集中分散型控制系統。集散控制系統是進行集中管理的，而系統的體系結構是分布式的，總體上是一種分布結構的控制系統。

自20世紀70年代中期第一套集散控制系統問世以來，集散控制系統已經在工業控制領域得到廣泛的應用。目前，它作為新一代的工業自動化過程設備，在世界范圍呢已被廣泛應用于各行各業。隨著現代化工業的飛躍發展、生產規模的不斷擴大、生產技術大意機工藝過程越來越復雜，越來越多的儀表和控制工程師已經認識到集散控制系統必將成為流程工業的主流自動控制系統之一。在計算機繼承制造系統（Computer Integrated Manufacturing System,CIMS)或計算機集成過程系統(Computer Integrated Process System,CIPS)中，集散控制系統將發揮其各方面的優勢。

2．集散控制系統的主要特點是一個由過程控制級和過程監控級組成的以通信網絡為紐帶的多級計算機系統，綜合了計算機(Computer)、通訊(Communication)、顯示(CRT)和控制(Control)等4C技術，其基本思想是分散控制、集中操作、分級管理、配置靈活、組態方便。DCS具有以下特點：

(1)高可靠性

由于DCS將系統控制功能分散在各臺計算機上實現，系統結構采用容錯設計，因此某一臺計算機出現的故障不會導致系統其它功能的喪失。此外，由于系統中各臺計算機所承擔的任務比較單一，可以針對需要實現的功能采用具有特定結構和軟件的專用計算機，從而使系統中每臺計算機的可靠性也得到提高。

(2)開放性

DCS采用開放式、標準化、模塊化和系列化設計，系統中各臺計算機采用局域網方式通信，實現信息傳輸，當需要改變或擴充系統功能時，可將新增計算機方便地連入系統通信網絡或從網絡中卸下，幾乎不影響系統其他計算機的工作。

(3)靈活性

通過組態軟件根據不同的流程應用對象進行軟硬件組態，即確定測量與控制信號及相互間連接關系、從控制算法庫選擇適用的控制規律以及從圖形庫調用基本圖形組成所需的各種監控和報警畫面，從而方便地構成所需的控制系統。

(4)易于維護

功能單一的小型或微型專用計算機，具有維護簡單、方便的特點，當某一局部或某個計算機出現故障時，可以在不影響整個系統運行的情況下在線更換，迅速排除故障。

(5)協調性

各工作站之間通過通信網絡傳送各種數據，整個系統信息共享，協調工作，以完成控制系統的總體功能和優化處理。

(6)控制功能齊全

控制算法豐富，集連續控制、順序控制和批處理控制于一體，可實現串級、前饋、解耦、自適應和預測控制等先進控制，并可方便地加入所需的特殊控制算法。 DCS的構成方式十分靈活，可由專用的管理計算機站、操作員站、工程師站、記錄站、現場控制站和數據采集站等組成，也可由通用的服務器、工業控制計算機和可編程控制器構成。 處于底層的過程控制級一般由分散的現場控制站、數據采集站等就地實現數據采集和控制，并通過數據通信網絡傳送到生產監控級計算機。

3 .集散控制系統的問世標志著儀表計算機控制系統進入了一個新的歷史時期。由于它具有通用性強、系統組態靈活、控制功能完善、集中式的操作和顯示、友好的人—機界面、運行安全可靠等優點，在短短的30年中，系統功能不斷完善，需要從簡單孤立的自動化小島不段地開放，與外部聯系個別法方便，系統的可靠性、互操作性和其他性能都得到了不同程度的改進和提高。集散控制系統目前已被廣泛應用于石油、化工、電力、紡織等工業生產部門，具有十分廣闊的意義

集散控制系統的發展與電子信息技術的發展密切相關。隨著半導體集成技術、顯示技術、數據存儲和壓縮技術、計算機技術、網絡和通信技術的不斷進步，集散控制系統也進入了新的發展時期。通信技術的告訴發展使整個工廠的信息能夠實時準確地交換；各種信息管理技術為集散控制系統管理功能提供了技術支持；現場總線的應用使集散控制系統以全數字化的嶄新面貌出現在工業生產過程之中；處理器技術與現代電路制造工藝的發展促進了集散控制系統控制單元的小型化；工廠信息網和因特網的應用促進了集散控制系統的集中管理功能，成本和能耗下降，從而使經濟效益明顯提高。

集散控制系統將向兩個方向發展，一個是向計算機集成制造系統（Computer IntegratedManufacturing System，CIMS）、計算機集成過程系統（Computer Integrated Process System，CIPS）發展；另一個是向現場總線控制系統發展。

二．集散控制系統體系結構

1．雖然各生產廠家的產品結構各有不同，但其基本組成還是大同小異。集散控制系統的基本組成一般包括以下幾部分；現場檢測站、現場控制站、操作員站、工程師站、上位機和通訊網絡。

現場檢測站有時又稱數據采集站，直接與生產過程相連接，實現對生產過程中的非控制變量進行數據采集。它完成數據采集和預處理，并對實時數據進行加工，為操作站提供數據，實現對過程變量和狀態的監視、打印以及報警等，實現開環監視，或為控制回路運算提供輔助數據和信息。

現場控制站同樣直接與生產過程相連接，對控制變量進行檢測、處理，并產生控制信號來控制現場的執行機構，實現生產過程的閉環控制。它可控制多個回路，具有極強的運算和控制能力，能夠自主地完成回路控制任務，實現連續控制、順序控制和批量控制等。

操作員站是操作人員進行過程監視、過程控制系統的主要設備。操作員站提供良好的人機交互界面，用以實現集中顯示、集中操作和集中管理等功能。操作員站可以進行系統組態的部分或全部工作，兼具工程師站的功能。

工程師站主要用于對集散控制系統進行離線組態和在線監督、控制與維護。工程師能夠借助于組態軟件對系統進行離線組態，并在集散控制系統在線運行時實時監視集散控制系統網絡上各站的運行情況。上位計算機通過通信網絡收集系統中各單元的數據信息，根據建立的數學模型和優化控制指標進行計算，完成優化控制的功能。

通信網絡是集散控制系統的中樞，是連接集散控制系統中各部分的高速公路。各部分之間的信息傳遞都是通過通訊網絡實現的，它完成數據、指令和其他信息的傳遞，從而使實現整個系統協調一致地工作，實現數據和信息共享。

總之，操作員站、工程師站和上位計算機構成集散控制系統的集中管理部分；現場監測、現場控制站構成了分散控制部分；通信網絡是連接集散控制系統各部分的紐帶，是實現集中管理、分散控制的關鍵。

2 .集散控制系統功能分層體系。目前，層次化已成為DCS的體系特點，使其體現集中操作管理、分散控制的思想。可以將DCS的層次分成以下四級

現場裝置管理層次的直接控制級（過程控制級）在這一級上，過程控制計算機直接與現場各類裝置（如變送器、執行器、記錄儀表等）相連，對所連接的裝置的特性數據和采集到的實時數據。

過程管理級 在這一級上的過程管理計算機主要有監控計算機、操作站、工程師站。它綜合監視過程各站的所有信息，集中顯示操作，控制回路組態和參數修改，優化過程處理等。

生產管理級（產品管理級） 在這一級上的管理計算機根據產品各部件的特點，協調各單元級的參數設定，是產品的總體協調員和控制器。

工廠總體管理級（經營管理級） 這一級居于中央計算機上，并與辦公自動化連接起來，擔負起全廠的總體協調管理，包括各類經營活動、人事管理等。

3 .DCS系統功能特點

（1）工程師／操作員站

工程師／操作員站（OPS,Station operators）以CRT為基礎，可把多個現場控制站送到的數據進行處理，使操作人員能通過鍵盤或鼠標靈活、方便、準確地監視過程量，以及根據變化調整過程參數等，在本系統中，它還替代工程師站（以節省投資）。可實時采集它所對應現場控制站的各種數據，可以對不同性質的參數以不同顏色區別，可以對不同環節分頁，如：汽水系統、送風系統、爐膛和煙道系統。并以人們熟悉的圖形和表格方式進行顯示。可顯示實時參數、報警參數、各種曲線、趨勢信息等，并有時鐘提示當前時間。同時可對控制參數、設定值等進行在線修改。其具體功能有：

1）監視工藝參數及流程

2）顯示趨勢信息

3）越界參數顯示

4）控制參數修改

5）事件記錄

6）生產數據計量統計

7）運行報表生成

8）替代工程師站完成系統組態

工程師／操作員站采用開放式結構，選用高可靠工業控制機，配以其他設備，組成一個完整的工程師／操作員站系統。

（2）現場控制站：

現場控制站是DCS系統與現場打交道的設備，現場控制站對鍋爐及汽機的各個參數進行采集，上傳給現場操作站和監控站，并接受現場操作站和監控站下傳的控制參數作實時調節，其功能如下：

1）與現場變送器、執行器一起構成具有調節功能的控制站。

2）對現場送來的各種信號，進行信號調理。

3）配置一定的輸入/輸出模塊，可完成相應的處理。

4）可以執行預先設定好的控制算法。

5）具備與工程師／操作員站（OPS）進行數據交換的通訊接口。

6）可以下設遠程I/O單元。

（3）數據采集系統：（DAS，Data Acquisition System）

每個CRT都具有圖形和字符顯示功能，通過各種畫面或圖表對現場運行過程的各個環節進行操作、控制和監視。

所有過程點：包括模擬量輸入、輸出；數字量輸入、輸出等都可以用相應的工藝流程圖、棒形圖、曲線圖及參數表等多種形式進行顯示。根據實際參數的正常、越限等不同狀態而用不同的顏色來表示。所有屏幕的信息均可打印輸出，而報表的輸出，可根據用戶的在線任意選擇，組合打印輸出。多種曲線可顯示在同一幅屏幕內，參數名和各參數顯示的顏色可任意選擇。畫面顯示的內容可隨實際狀態或數據的變化而實時變化。

顯示的轉化采用軟“按鈕”和“菜單”的形式實現，全中文引導信息，符合工程實際的結構編排，使操作人員可方便地翻頁或調閱任一畫面。

具有對歷史數據的存儲和檢索功能。系統每五分鐘（可由用戶決定）自動存儲一組實時數據。所有歷史數據都可用圖、表、曲線或用戶需求的方式顯示或歸類排列出來，以便進行分析。

（4）模擬量控制系統：（MCS,Analog Control System）

模擬量控制系統是實現鍋爐經濟燃燒、維持各系統運行參數正常，保證各系統安全、正常運行的重要環節。

本系統可適應負荷在較大范圍內變動時的正常控制，并有各種自動保護措施，輸出4~20mA（1~5VDC可選），并可在線實時設定上下限位。在變送器信號消失或越位，均有報警功能，同時受影響部分自動切換至手動狀態。每一控制回路均有完善的后備手操功能。任何控制參數的修改、設定都具有不同權限的密碼口令授權，以防止誤操作和無關人員隨意操作。

三．結束語

集散控制系統的顯著特性是實現集中管理和分散控制。其實質是利用計算機技術對生產過程進行集中監視、操作、管理和分散控制的一種新型控制技術。它是有計算機技術、信號處理技術、測量控制技術、通信網絡技術和人機接口技術相互發展而綜合產生的。隨著計算機技術的發展，網絡技術已經使集散控制系統不僅主要用于分散控制，而且向著集成管理的方向發展，系統的開放性不僅使不同制造廠商的集散控制系統產品可以互相連接，而且使得它們可以方便地進行數據的交換，系統的開放也使第三放的軟件可以方便地在現有的集散控制系統上應用。我國引進了大量的不同型號集散控制系統，應用的工業控制領域已遍及石油化工、冶金、煉油、建材、紡織、制藥等各行各業。為了使集散控制系統獲得更好的應用，對其進行細致的學習、分析和研究，了解集散控制系統的選擇、設計和應用方法，具有重要意義。

參考文獻

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[2]俞金濤著.《集散控制系統原理及應用（第二版）》.化學工業出版社.2002年

[3]賀慶之著.《過程控制儀表及裝置》.中國輕工業出版社.1994年

第4篇：控制系統范文

本文說明了樓宇自動化系統集成的組成部分，重點分析了集散控制系統，給出了其結構模式,并對OPC技術在多現場總線樓宇自動化系統集成中的應用進行了探討。

關鍵字：樓宇自動化系統；系統集成模式；集散控制系統

Abstract:

This article illustrates the building automation system integration of the part, and analyses the distributed control system, it also presents the structure model, and the more OPC technology in the fieldbus building automation system integration paper discusses the application.

Key word: building automation system; System integration mode; Distributed control system

中圖分類號： TU855 文獻標識碼：A 文章編號：

樓宇自控系統是一種將建筑物內有關電力、照明、空調通風、給排水、防災等電氣設備進行控制和管理的綜合系統,簡稱BAS,(BuidingAutomationSystem）。其職責是為人們提供一個既安全可靠，又節約能源，而且舒適宜人的工作或居住環境。

一、樓宇自動化控制系統集成

1、 系統集成的組成部分

（1）通訊網絡

操作站及網絡控制單元之間最常用的連接方式是N1通訊網絡。這構造采用以太網(ETHERNET)技術,通過一張ETHERNET卡(網絡介面卡),在N1線上通訊。METASYS N1總線執行各種通訊,包括分享監控點訊息、數據庫的上傳和下載、對現場設備之指令、摘要、狀態改變訊息。N1支持METASYS系統之分布特性,每一個樞紐都有特定功能,其互相聯系以分享訊息。如一個在地連負責冷凍機的樞紐。N1 ETHERNET采用由傳送控制協議/協議(TCP/IP)符合工業標準的用戶數據協議(UDP)。

(2) 操作站

對操作站的介面,特性,功能進行改進,增加許多更直觀的視覺顯示效果,并且通過OPC(OLE for Process Control)軟件技術使所有的設備管理系統均可在簡單明了的圖形顯示下集中完成。

(3)網絡控制器(NCU)

網絡控制器(NCU)是一種模塊式.智能化的控制盤,為METASYS網絡的心臟。在單一網絡控制器中即可將辦公大樓管理情況的每一個側面進行全面綜合的管理。通過相互共享整個網絡中的所有信息,每個NCU能用高級控制算法提供全建筑物范圍的最優控制。網絡控制器可配置手提終端檢測器,該檢測器完全可以代替操作站的功能,存取整個系統中所有信息和發出控制指令。

(4) 直接數字控制器(DX-9100)

METASYS 數字式控制器對于冷凍機組、空調系統HVAC處理過程、工作分布照明及有關電氣設備的控制來說,都是一種理想的控制器。DX-9100控制器可以在擴展總線上連接I/O擴展模塊,來增加它的輸入點、輸出點的容量。DX可通過內置的LED來監控這些點。當這條網連入完整的METASYS網絡時,DX控制器可將所有監控點情況和各種控制信息準確地提供給整個METASYS網絡或控制站。

控制器具有獨立運作的功能,當中央操作站及網絡控制器發生問題時,控制器不受影響,繼續進行運作,完成原有的全部監控功能。

(5) 樓宇自控系統DDC配置

如何合理的配置DDC就成為方案設計中最重要的問題。JOHNSON CONTROLS根據實際特點,結合多年的工程經驗,設計中不僅保證系統功能全面實現,又減少施工中的不必要浪費,并且DDC的配置為以后的擴展留有足夠的余量。考慮到辦公大樓機電設備的分布每一層都布置了相應的直接數字控制器,一般情況下,空調主機設備增加的可能性不大,因此對于其他設備監控點數的增加只需采用增加擴展模塊的方式即可解決。

2 、系統集成的應用

(1)視頻應用,采用SYV-75-5同軸電纜,支持衛星電視、有線電視、天線、閉路電視和電纜調解器。

(2)通訊應用,采用五類水平電纜至每一個需要話音或數據服務的用戶插座。通過ISDN、VDSL或ADSL連上互聯網和網絡電視。在無邊的信息海洋中漫游。

(3)利用安保系統確保室內防火、防盜的要求。在緊急情況時自動向管理處發送報警信號。通過連接到局域網的閉路電視系統觀察室外環境,及時了解住宅附近的情況。甚至還可以連接傳真的辦公設備,配合正在逐漸興起的家庭辦公的需求。

3 、多總線樓宇自動化系統集成

在當今樓宇自動化系統建設中,由于資金和建設周期等諸多因素,不同廠商開發的各種控制系統、子系統往往不可避免地混雜在整個大樓的系統中,而這些子系統和設備又有著不同的網絡結構,遵循著不同的網絡協議。在實現智能建筑的集成時,如何實現各種協議或總線技術的子系統的集成已經成為無法回避的問題。OPC/DA規范實現了應用程序對不同現場總線協議設備之間的數據訪問,為不同總線協議之間的互連和互操作提供了一個重要的手段。基于OPC技術的多總線系統集成是通過軟件實現的,這種方法靈活通用,同時還提供了與管理層軟件通信的接口。

二、集散控制系統

集散型計算機控制系統的結構是一個分布式系統。從整體邏輯結構上講，是一個分支樹結構，這與工業生產過程的行政管理結構相一致。按系統結構進行垂直分解，它分為過程控制級、控制管理級和生產管理級。各級既相互獨立又相互聯系，每一級有可按水平分解成若干子集。從功能分散看，縱向分散意味著不同級的設備有不同的功能，如實時控制、實時監視、生產過程管理等。橫向分散則意味在相同級上的設備有類似功能。按照這種思想設計集散控制系統的硬件和軟件，就是要貫徹既集中又分散的原則。

1、集散控制系統的組成部分

（1）分散過程控制裝置

分散過程控制裝置是集散控制系統與生產過程間的界面，生產過程中的各種過程變量通過分散過程控制裝置轉化為操作監視的數據，而操作的各種信息也通過分散過程控制裝置傳送到執行機構。在分散過程控制裝置內，進行模擬量和數字量的相互轉換，完成控制算法的各種運算，對輸入與輸出量進行有關的軟件濾波及其他運算。

（2）操作管理裝置

操作管理裝置是操作人員與集散控制系統間的界面，操作人員通過操作管理裝置了解生產過程的運行狀況，并通過它發出操作指令給生產過程。

（3）通信系統

分散過程控制裝置與操作管理裝置之間需要一個橋梁來完成數據之間的傳遞和交換，這就是通信系統。

2、集散控制系統結構特征

集散控制系統是由一些微處理器、計算機組成的子系統合成的大系統。它的結構具有遞階控制結構、分散控制結構和冗余化結構的特征。

第5篇：控制系統范文

關鍵詞：汽提塔；冷卻器；調節閥；自動控制系統

中圖分類號：TQ053 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）13-0025-03

1 汽提塔的工藝流程及生產作用

首先將Ⅰ精制汽提塔部分的工藝流程圖和汽提塔在生產過程中的作用介紹如下：

1.1 工藝過程

1.2 汽提塔的主要作用

2 汽提塔原來的儀表顯示和調節閥存在的問題

Ⅰ精制汽提塔的系統壓力表安裝在塔頂尾氣出口DN80的管線上，儀表引壓線經常被氨結晶堵死，壓力變送器不能正常顯示。汽提塔塔底液位實際高有6米，塔底液位測量采用差壓變送器，并且測量范圍只有最高處的1.5米，這使得塔底液位在低于4.5米時不能準確知道塔底液位的高度，給操作帶來很大的不便。原料水的進塔和凈化水出塔流量都采用的是靶式流量計，靶式流量計的準確度不高，進料和出料能相差4立方米左右。汽提塔側線抽出調節閥內采用的是橡皮軟密封，經過3個月左右的使用后，就出現關不死的現象，檢修時打開一看，就發現橡皮軟密封已經變形卡死，調節閥只能從100%全開到50%的開度狀態。

3 自動控制系統存在的問題

Ⅰ精制車間汽提塔（T3401），進塔的物質有原料水和蒸汽；出塔的有凈化水、蒸汽冷凝水、尾氣。這當中，進塔蒸汽和進塔的原料水有自動控制回路（如圖1所示）。

進塔的蒸汽靠自身流量控制蒸汽進塔流量：如果流量大，調節閥關小；流量小，調節閥開大。但是，當塔內壓力低時，需要增大進汽提塔的蒸汽流量；而蒸汽流量大，調節閥要關小，此時不能實現蒸汽進裝置的自動控制。

出塔的凈化水也是靠自身流量控制：如果流量大，調節閥關小；流量小，調節閥開大。但是，汽提塔液位高時，需要增大凈化水出塔流量；而流量大，調節閥就要關小，此時不能實現汽提塔液位的自動控制。

4 針對儀表顯示和調節閥存在的問題處理方案

4.1 汽提塔壓力顯示

汽提塔壓力顯示選擇DN50深入式壓力變送器，優點：一次解決問題，不需要伴熱，節約能源、蒸汽。

4.2 汽提塔塔底液位

汽提塔塔底液位改為雙法蘭液位差壓變送器，從新動焊開孔，放大測量范圍。優點：不需要灌液位變送器的負引壓線，測量準確；不需要伴熱，節約能源，儀表維護難度少。

4.3 進塔原料水和出塔凈化水的流量

進塔原料水和出塔凈化水的流量采用電磁流量計，優點：只需要設定流量量程就能使用，不需要伴熱，儀表維護難度較小。

4.4 側線抽出調節閥

將原來碟閥閥體部分的橡皮軟密封改為硬密封。優點：不需要對工藝管線動焊，能利用原來的執行機構，費用少。

5 針對汽提塔的塔底液位控制和壓力控制進行方案設計及實施

5.1 液位控制

原料水進塔和凈化水出塔是汽提塔液位的決定因素，為了實現汽提塔液位的自動控制，我們設計了3套方案。

方案一：在原料水的進塔管線上設一調節閥，用汽提塔的液位（LICA5303）進行控制。

缺點：不管調節閥加在冷進料管線還是熱進料管線，都存在如下問題：因為原料水進塔是分兩路進料，一路調節閥關小，流量減少，另一路搶料，流量增大。工程量大：需要將裝置停下，拆除原來的調節閥，重新焊接管線；重新安裝一套調節閥；然后進行試壓重新開車。

方案二：在汽提塔凈化水出塔管線緊挨汽提塔的位置上設一調節閥，用汽提塔的液位（LICA5303）進行控制，實現汽提塔的液位自動控制。

缺點：后面11個換熱器流量沒有保證。優點：不存在調節置后等問題，調試簡單。

方案三：在汽提塔的凈化水出塔管線上，E3409后面設一調節閥，用汽提塔的液位（LICA5303）進行控制，實現汽提塔的液位自動控制。

5.2 壓力控制

蒸汽進塔、蒸汽出塔和尾氣出塔對汽提塔的壓力和溫度起決定的因素，為了實現汽提塔壓力和溫度的自動控制，我們設計了3套方案。

方案一：蒸汽進塔用汽提塔的系統壓力（PRC5302）來實現自動控制。蒸汽管網的蒸汽壓力在0.8～1.0MPa之間，溫度在240℃左右，對改變汽提塔的壓力、溫度能起決定因素。

方案二：尾氣（包括：塔頂尾氣和側線粗氨氣）出塔用汽提塔的系統壓力（PRC5302）來實現自動控制。

缺點：首先，汽提的主要目的除去水中的H2S和氨。塔頂尾氣和側線粗氨氣的排出就是這個目的，一旦減少排出，就是減弱汽提效果。其次，無論塔頂尾氣還是側線粗氨氣都有氨，減少排出流量，溫度降低就容易結晶，阻塞管線。

方案三：蒸汽出塔用汽提塔的系統壓力（PRC5302）來實現自動控制。

缺點：蒸汽出塔后，再經過塔底沖沸器進行循環，再進入汽提塔，這只是工藝流程上的輔助調節，不能很好地對汽提塔的系統壓力和溫度進行自動控制。

經過論證，我們決定采用方案一。汽提塔的系統壓力表安裝在塔頂尾氣出口DN80的管線上，儀表引壓線經常被氨結晶堵死，壓力變送器不能正常顯示。我們在汽提塔塔底三層液相（液相無硫化物結晶氣體）位置重新增設一套壓力測量顯示（PRC5308），徹底解決了塔頂壓力變送器引壓線易堵的問題，再在該壓力與蒸汽流量設一控制回路。并且在塔底蒸汽流量控制回路（FRC5302）和新增塔底壓力控制回路的跨路之間加裝一個回路轉換開關，實現了可用塔底壓力控制塔底進蒸汽量，又可用塔底進蒸汽流量測量系統控制塔底蒸汽量。這樣當通常情況下，用汽提塔的系統壓力（PRC5308）控制進塔蒸汽量。當特殊情況下（主要是當蒸汽管網壓力低于0.8MPa），用塔底蒸汽流量控制系統來控制進塔蒸汽量。

5.3 參數設定

6 技改后的效果

實施后，實現了汽提塔主液位、壓力和溫度的自動控制，取得了良好的效果。工藝規定參數操作范圍：溫度（主要以17層為主）150℃～160℃，壓力0.48～0.52MPa，塔底液位40%～60%；從操作記錄來看各參數的操作范圍遠超過了規定的范圍，溫度（主要以17層為主）150℃～160℃，壓力0.49～0.5MPa，塔底液位50%～60%。汽提塔參數波動小就使原料水的處理合格，處理后硫化氫含量≤0.05‰（合格為≤0.05‰）；處理后氨含量≤0.1‰（合格為≤0.1‰）。

參考文獻

[1] 陳洪金，岳智.儀表工程施工手冊[M].北京：化學工業出版社，2005.

[2] 孫金瑜，向守源，丁傳峰，等.儀表維修工[M].北京：中國石油大學出版社，2011.

[3] 吳俊良，劉彥波，王存申，等.儀表[M].北京：中國石化出版社，2004.

[4] 吳國熙.調節閥使用與維護[M].北京：化學工業出版社，2008.

第6篇：控制系統范文

一、前言

可編程控制器（PLC）是以微處理器為基礎，綜合計算機技術、自動控制技術和通信技術，面向控制過程、面向用戶，適應工業環境，操作方便的數字式電子裝置。它使用可以編程的記憶單元來存儲指令，執行數字和邏輯運算，并通過數字量的輸入、輸出實現對工業生產過程的控制。就PLC本身來說，在設計和制造過程中廠家已采取了多層次的抗干擾措施，具有一定的穩定性和可靠性，但由于PLC的應用場合越來越廣，應用環境越來越復雜，所受的干擾也就越來越多。如來自電源波形的畸變；現場設備產生的電磁干擾；接地電阻的耦合；輸入元件的抖動等各種形式的干擾，都可能使系統不能正常工作。因此，研究PLC控制系統抗干擾信號的來源、成因及其抑制措施，對于提高PLC控制系統的抗干擾能力及可靠性具有重要意義。

二、PLC控制系統的安裝和使用環境

PLC是專為工業控制設計的，一般不需要采取什么特殊措施就可以直接在工業環境中使用。但是，在PLC控制系統中，如果環境過于惡劣，或安裝使用不當，將會降低系統的可靠性。PLC使用環境溫度通常在0℃～55℃范圍內，應避免太陽光直接照射，安裝位置應遠離發熱量大的器件，同時應保證有足夠大的散熱空間和通風條件。環境濕度一般應小于85%，以保證PLC有良好的絕緣。在含有腐蝕性氣體、濃霧或粉塵的場合，需將PLC封閉安裝。此外，如果PLC安裝位置有強烈的振動源，系統的可靠性也會降低，所以應采取相應的減振措施。

三、影響PLC控制系統穩定的干擾類型

1、輻射干擾。能產生空間輻射電磁場的設備均能影響到PLC的正常運行。如，大的電力網絡、電器設備的暫態過程、運行中的高頻感應加熱設備以及雷電等。若此時PLC置于其輻射場內，其信號、數據線和電源線即可充當天線接受輻射干擾。此種干擾與現場設備布置及設備所產生的電磁場的大小、頻率有關。

2、傳導干擾

（1）來自電源的干擾。在工業現場中，開關操作浪涌、大型電力設備的起停、交直流傳動裝置引起的諧波、電網短路暫態沖擊等均能在電網中形成脈沖干擾。PLC的正常供電電源均由電網供電，因而會直接影響到PLC的正常工作。由于電網覆蓋范圍廣，它將受到所有空間的電磁干擾而產生持續的高頻諧波干擾。特別在斷開電網中的感性負載時產生的瞬時電壓峰值是額定值的幾十倍，其脈沖功率足以損壞PLC半導體器件，并且含有大量的諧波可以通過半導體線路中的分布電容、絕緣電阻等侵入邏輯電路，引起誤動作。

（2）來自信號傳輸線上的干擾。除了傳輸有效的信息外，PLC系統連接的各類信號傳輸線總會有外部干擾信號的侵入。此干擾主要有兩種途徑：①通過變送器供電電源或共用信號儀表的供電電源串入的電網干擾；②信號線上的外部感應干擾，其中靜電放電、脈沖電場及切換電壓為主要干擾來源。由信號線引入的干擾會引起I/O信號工作異常和測量精度大大降低，嚴重時將引起元器件損傷。若系統隔離性能較差，還將導致信號間互相干擾，引起共地系統總線回流，造成邏輯數據變化、誤動作甚至死機。

3、地電位的分布干擾。PLC控制系統的地線包括系統地、屏蔽地、交流地和保護地等。地電位的分布干擾主要是各個接地點的電位分布不均，不同接地點間存在地電位差，從而引起地環路電流，該電流可能在地線上產生不等電位分布，影響PLC內邏輯電路和模擬電路的正常工作。由于PLC工作的邏輯電壓干擾容限較低，邏輯地電位的分布干擾容易影響PLC的邏輯運算和數據存貯，造成數據混亂、程序跑飛或死機。模擬地電位的分布將導致測量精度下降，引起對信號測控的嚴重失真和誤動作。

4、PLC系統本身產生的干擾。產生這種干擾的主要原因是系統內部元器件及電路間的相互電磁輻射。如，邏輯電路相互輻射及其對模擬電路的影響；模擬地與邏輯地的相互影響及元器件間的相互不匹配使用等。

四、抗干擾設計

1、選擇抗干擾性能好的設備。在選擇設備時，首先要選擇有較高抗干擾能力的產品，其包括了電磁兼容性，尤其是抗外部干擾能力，如采用浮地技術、隔離性能好的PLC系統；其次還應了解生產廠家給出的抗干擾指標，如共模抑制比、差模抑制比、耐壓能力、允許在多大電場強度和多高頻率的磁場強度環境中工作等；再次是靠考查其在類似工作中的應用實績。在選擇國外進口產品時要注意，我國是采用220V高內阻電網制式，而歐美地區是110V低內阻電網。由于我國電網內阻大、零點電位漂移大、地電位變化大，工業企業現場的電磁干擾至少要比歐美地區高4倍以上，對系統抗干擾性能要求更高。在國外能正常工作的PLC產品在國內工業中就不一定能可靠運行，這就要在采用國外產品時，按我國的標準（GB/T13926）合理選擇。

2、綜合抗干擾設計。主要考慮來自系統外部的幾種抑制措施，內容包括：對PLC系統及外引線進行屏蔽以防空間輻射電磁干擾；對外引線進行隔離、濾波，特別是動力電纜應分層布置，以防通過外引線引入傳導電磁干擾；正確設計接地點和接地裝置，完善接地系統。另外，還必須利用軟件手段，進一步提高系統的安全可靠性。

五、主要抗干擾措施

1、對電源干擾的抑制。PLC系統電源必須要與整個供電系統的動力電源分開，一般在進入PLC系統之前加隔離變壓器，并合理布置電源線，強電與弱電電纜要嚴格分開。電網干擾串入PLC控制系統主要通過PLC系統的供電電源（如CPU電源、I/O電源等）、變送器供電電源和與PLC系統具有直接電氣連接的儀表供電電源等耦合進入的。現在對于PLC系統供電的電源，一般都采用隔離性能較好的電源，而對于變送器供電電源以及和PLC系統有直接電氣連接的儀表供電電源，并沒受到足夠的重視。雖然采取了一定的隔離措施，但普遍還不夠，主要是使用的隔離變壓器分布參數大，抑制干擾能力差，經電源耦合而串入共模干擾、差模干擾。所以，對于變送器和共用信號儀表供電應選擇分布電容小、抑制帶大（如采用多次隔離和屏蔽及漏感技術）的配電器，以減少PLC系統的干擾。

2、對線間干擾的抑制。PLC控制系統線路中有電源線、輸入/輸出線、動力線和接地線，布線不恰當則會造成電磁感應和靜電感應等干擾，因此必須按照特定要求布線，如盡可能的等間距，以及避免線路繞圈等。不同類型的信號分別由不同電纜傳輸，信號電纜應按傳輸信號種類分層敷設，嚴禁用同一電纜的不同導線同時傳送動力電源和信號，避免信號線與動力電纜靠行敷設，以減少電磁干擾。

3、硬件及軟件抗干擾措施。信號在接入計算機前，在信號線與地間并接電容，以減少共模干擾；信號兩極間加裝濾波器可減少差模干擾。硬件抗干擾措施的目的是盡可能地切斷干擾進入控制系統，但由于干擾存在的隨機性，尤其是在工業生產環境下，硬件抗干擾措施并不能將各種干擾完全拒之門外，這時可以發揮軟件的靈活性與硬件措施相結合來提高系統的抗干擾能力。如，利用“看門狗”方法對系統的運動狀態進行監控；數字濾波和工頻整形采樣，可有效消除周期性干擾；定時校正參考點電位，并采用動態零點，可防止電位漂移；采用信息冗余技術，設計相應的軟件標志位；采用間接跳轉，設置軟件保護等。

第7篇：控制系統范文

【關鍵詞】DCS控制系統；改造

前言

DCS控制系統是一種多級的有計算機控制的可視化、集中化的控制系統，它由全過程的監控系統和控制系統組成，其中的信息傳遞主要依靠通信網絡。這種新型的控制系統綜合了計算機的通訊、顯示以及控制的諸C多技術，這種控制系統的核心思想是分散性的控制、集中化的操作、分級別的管理、系統的配置靈活簡單、組態方便。

1 DCS控制系統簡介

1.1 DCS構成

DCS控制系統的主要組成元素包括了在現場控制的控制站、以網絡通訊為紐帶的數據通訊系統、分級明確的人機接口單元、一些主要的機柜、系統能源等。在數據通訊系統中，配備了開放式的體系結構，可以提供一層或者多層的開放數據接口。DCS控制系統除了軟件以外，系統整體所用到的硬件也是非常先進的，這些硬件在環境惡劣的工作現場也能保持高度的靈敏性、可靠性。底層的處理軟件具有強大的處理功能，這些軟件都是漢化處理過的，適用于國內人員的使用，而且，DCS控制系統的漢化軟件提供了組織復雜控制系統地能力，可以將所有自身的系統和開發人員開發的軟件進行有機組合，提高整體系統的能力；DCS控制系統還提供了多種接口，支持在任何環境下的總線標準，這是為了適應將來的系統擴充需要。這種新型的控制系統，開發中設計有獨立控制系統，系統中的任何組件或者系統發生故障，將不會影響整個系統地正常工作。

1.2 DCS各部分功能

這種新型的DCS控制系統包括了主要的兩個部分，即：DAS和MCS。其中DAS實現了全程的系統檢測功能，MCS則是實現了全程的對系統的控制。DCS系統的組成部分從功能上來區分的話，可以分成操作員站、工程師站和現場控制站三種類型。這些核心部分通過通訊網絡連接在一起，所有核心部分之問的數據和信息傳遞都依靠通訊網絡完成。操作員站由可靠性以及靈敏性兼備的系統硬件組成，站上運行的軟件是DCS控制系統專用的實時監控軟件。這種專用的實時監控能夠實現的功能包括了圖形的顯示與會話、報警顯示與管理、報表打印、系統庫管理、歷史庫管理、追憶庫管理等。工程師站和操作員站所使用的是除操作員站以外的獨立的硬件設施，這兩個站點配備了DCS控制系統專用的組態包以及軟件，供用戶快速有效的實現新系統和原有系統的組合，現場控制站是DCS控制系統完成現場測拉的重要站點DCS控制系統的現場控制站部分的主要構成元素包括了主控模塊、智能I/O輸入輸出設備、電源和專用機柜四部分組成。DCS控制系統地現場控制站主要能夠完成的功能包括了：對系統接受和發出的信號進行轉換和處理以及對這些處理后的數據作出控制運算。

2 舉例說明對DCS控制系統改造

DCS控制系統的快速引用以及這個系統的迅速成長，越來越多的科研人員對DCS控制系統地改造也越來越頻繁，這致使DCS控制系統變的越來越廉價，接下來，本文列舉一例來說明企業對DCS控制系統的改造。

2.1 鍋爐系統的控制方案

2.1.1 DCS控制系統改造原則

根據實際情況，首先對兩臺中溫中壓鏈條鍋爐進行DCS控制系統地改造，在采用了DCS控制系統后還需要保留鍋爐原有的的緊急停止和重要發動輔機的手動操作系統，與鍋爐配備的汽輪機暫時保留PLC系統的控制，輔助車間還是由常規儀表控制。

2.1.2 鍋爐改造后實現的控制任務

自動檢測：引用DCS控制系統之后需要能夠實現用檢測元件和顯示儀表，對鍋爐的壓力、溫度、流量等參數進行實時的連續的測量和顯示功能，并為自動調節和安全保護提供檢測信號。

自動調節：對鍋爐的進行壓力、溫度、流量等參數進行自動調整，以適應外界負荷，并使鍋爐保持在節約能源和資金的情況下運行。

程序控制：使鍋爐的啟動、運行以及停止等一系列操作能夠實現DCS控制之后的自動化。比如說整個鍋爐系統的啟動能夠按照先啟動引風機、再啟動鼓風機、再啟動爐排的順序進行工作。

保護連鎖：改造之后的DCS控制系統必須要具有對超壓、水位過高、水位過低聲光的危險報警以及超壓之后停止鍋爐運行和水位過低停爐等有效的保護功能。

2.1.3 控制系統的標準參數

根據鍋爐實際使用需要以及對鍋爐自動化的要求，確定了10個需要被DCS控制系統自動調節的標準參數，這些標準參數分別是：除氧水位、除氧壓力、主汽減壓、分汽缸出口穩壓、爐膛負壓主汽溫度、汽包水位、爐排轉速、鼓風轉速、給煤機轉速等。其中汽包水位、主汽溫度能夠實現自動控制是鍋爐DCS系統控制改造時候的重點，燃燒自動功能的自動控制則是鍋爐DCS系統控制改造時候的難點。

2.1.4 對鍋爐燃燒系統地控制

鍋爐重要性能參數中，主汽壓力的數值是衡量蒸汽量與外界負荷是否適應的指標。能夠造成主汽壓力數值波動的主要因素包括兩個，分別是：燃料量的影響，是主汽壓力變動的基本干擾因素，還有就是用汽量的變動影響了主汽壓力的數值，稱為外界負荷的干擾。基本干擾因素是可以通過自身的調節閉環來克服的，外界負荷干擾的排除則是很難做到額。外界負荷變化時母管壓力出現瞬時改變，而調節通道的遲延較大，對象擾動通道與調節通道的動態比較懸殊，這對于整體系統的調節來說很是不利。根據爐工經驗，煤從進入爐膛到完全燃燒需要20min以上。若使用常規的P、I、D系統進行調節的話，由于這種系統的滯后性比較大，所以無法完成這樣一個大滯后系統的自動調節。若是通過DCS控制系統實現了燃燒周期的自動調整的話，就加快了外界負荷大幅變化時燃燒控制的響應速度。

下圖是整個DCS控制系統的系統圖：

3 總結

通過對DCS控制系統地改造，進一步的擴展了DCS控制系統的功能范圍，實現了系統控制的一體化。采用先進DCS控制軟件，能夠進一步發揮DCS控制系統的效能。為提高采用了DCS控制系統的企業或者公司管理的自動化水平，進一步擴大DCS的應用范圍是必要的手段。

參考文獻：

第8篇：控制系統范文

關鍵詞： 列車控制系統；車載系統；地面子系統；CTCS-2；CTCS-3；

中圖分類號：TK323文獻標識碼：A

前言

列車運行控制系統是將先進的控制技術、通信技術、計算機技術與鐵路信號技術融為一體的行車指揮、控制、管理自動化系統，是保證行車安全、提高運輸效率的核心。

20世紀末，為解決跨國列車運行及高速鐵路中列控系統的互聯互通和兼容性問題，歐洲各種信號廠商聯合制定了ERTMS/ETCS技術規范，包含了歐洲列車運行控制系統（ETCS）、歐洲鐵路綜合調度移動通信系統（GSM-R）兩個方面。隨著我國鐵路的不斷發展，列車速度的不斷提高，促進高速時代的到來，靠地面信號行車已不能保證行車安全,必須依靠車載信號設備對列車實施先進的運行控制才能得到安全保障。

依靠高速鐵路通信信號列車速度控制技術、地面一車上信息傳輸技術、數字通信技術、移動無線組網技術、微電子設備安全技術、電磁兼容技術等關鍵技術的不斷研究和發展，尤其是列車運行速度控制技術和與之相應的地面一車上信息傳輸技術的不斷提高，我國在歐洲各國經驗的基礎上，結合我國國情、路情，制定了統一的中國列車運行控制系統為Chinese Train Control System的縮寫――CTCS，它是參照歐洲列車運行控制系統(簡稱ETCS)編制的。以下的介紹將以CTCS為主并以圖表示：

一、CTCS列控系統構成

CTCS列控系統是為了保證列車安全運行,并以分級形式滿足不同線路運輸需求的先進列車運行控制系統，它有兩個子系統，即車載系統和地面子系統。

按功能系統看，車載子系統又由CTCS車載設備和無線系統車載模塊兩部分組成。正是靠無線系統車載模塊把整個車載子系統與地面列車控制中心進行雙向信息交換。

基于安全計算機的控制系統，一方面是通過CTCS車載設備，與地面子系統交換信息來控制列車運行。另一方面是地面列車控制中心根據地面子系統或來自外部地面系統的信息，如軌道占用信息、聯鎖狀態等產生列車行車許可命令，并通過車地信息傳輸系統傳輸給車載子系統，保證列車控制中心管轄內列車的運行安全。

地面子系統可由以下部分組成：應答器、軌道電路、無線通信網絡（GSM-R）、列車控制中心（TCT）/無線閉塞中心（RBC）。其中GSM-R是傳輸媒界，不屬于CTCS設備，但是重要組成部分。

應答器是一種能向車載子系統發送報文信息的傳輸設備，既可以傳送固定信息，也可連接軌旁單元傳送可變信息。

軌道電路具有軌道占用檢查、沿軌道連續傳送地車信息功能，應采用UM系列軌道電路或數字軌道電路。

無線通信網絡（GSM-R）是用于車載子系統與地面列車控制中心進行雙向信息傳輸的車地通信系統。

列車控制中心是基于安全計算機的控制系統，它根據地面子系統或來自外部地面系統的信息，如軌道占用信息、聯鎖狀態等產生列車行車許可命令，并通過車地信息傳輸系統傳輸給車載子系統，保證列車控制中心管轄內列車的運行安全[1]。

二、CTCS列控系統根據功能要求和設備配置劃分應用等級，分為0-4級。

（一）、為了規范的一致性，將目前干線鐵路應用的地面信號設備和車載設備定義為CTCS0級。0級由通用機車信號+列車運行監控裝置組成，對這一定義，業內尚有不同的看法。0級到底是在等級內還是在等級外不夠明確，目前的通用機車信號尚未能成為主體機車信號，列車運行監控裝置尚未能被公認為安全系統，所以，嚴格地講：稱列車運行控制系統還是不夠格的，但目前確實在運用，并起著保證安全的作用。

0級的控制模式也是目標距離式，它在既有地面信號設備的基礎上，采取大貯存的方式把線路數據全部貯存在車載設備中，靠邏輯推斷地址調取所需的線路數據，結合列車性能計算給出目標距離式制動曲線。

正因為0級尚未成為安全系統，適用于列車最高運行速度為160km/h及以下，一般自動閉塞設計仍按固定閉塞方式進行，采用四顯示自動閉塞，信號顯示具有分級速度控制的概念，其目標距離式制動曲線可作為參考。應該說這是一個過渡階段。

（二）、CTCS1級由主體機車信號+加強型運行監控裝置組成，面向 160km/h及以下的區段，在既有設備基礎上強化改造，達到機車信號主體化要求，增加點式設備，實現列車運行安全監控功能。利用軌道電路完成列車占用檢測及完整性檢查，連續向列車傳送控制信息。

1級與0級的差別在于全面提高了系統的安全性，是對0級的全面加強，可稱為線路數據全部貯存在車載設備上的列車運行控制系統。

（三）、CTCS2級是基于軌道電路和點式信息設備傳輸信息的列車運行控制系統，面向提速干線和高速新線，適用于各種限速區段，地面可不設通過信號機。是一種點-連式列車運行控制系統，功能比較齊全和適合國情。

軌道電路完成列車占用檢測及完整性檢查，連續向列車傳送控制信息；點式信息設備傳輸定位信息、進路參數、線路參數、限速成和停車信息。

CTCS2級采取目標距離控制模式（又稱連續式一次速度控制）。目標距離控制模式根據目標距離、目標速度及列車本身的性能確定列車制動曲線，不設定每個閉塞分區速度等級，采用一次制動方式。

CTCS2級采取閉塞方式稱為準移動閉塞方式，準移動閉塞的追蹤目標點是前行列車所占用閉塞分區的始端，留有一定的安全距離，而后行列車從最高速開始一次制動曲線的計算點是根據目標距離、目標速度及列車本身的性能計算決定的。目標點相對固定，在同一閉塞分區內不依前行列車的走行而變化，而制動的起始點是隨線路參數和列車本身性能不同而變化的。空間間隔的長度是不固定的，由于要與移動閉塞相區別，所以稱為準移動閉塞。顯然其追蹤運行間隔要比固定閉塞小一些。

（四）CTCS3級是基于無線通信（如GSM-R）的列車運行控制系統，它可以疊加在既有干線信號系統上。

軌道電路完成列車占用檢測及完整性檢查，點式信息設備提供列車用于測距修正的定位基準信息。無線通信系統實現地-車間連續、雙向的信息傳輸，行車許可由地面列控中心產生，通過無線通信系統傳送到車上。

CTCS3級與2級一樣，采取目標距離控制模式（又稱連續式一次速度控制）和準移動閉塞方式。由于其實現了地-車間連續、雙向的信息傳輸，所以功能更豐富些，實時性更強些[2]。

（五）CTCS4級是完全基于無線通信（如GSM-R）的列車運行控制系統。由地面無線閉塞中心（RBC）和車載設備完成列車占用檢測及完整性檢查，點式信息設備提供列車用于測距修正的定位基準信息。

CTCS4級采取目標距離控制模式，列車按移動閉塞或虛擬閉塞方式運行。

虛擬閉塞是準移動閉塞的一種特殊方式，它不設軌道占用檢查設備，采取無線定位方式來實現列車定位和占用軌道的檢查功能，閉塞分區是以計算機技術虛擬設定的。

移動閉塞的追蹤目標點是前行列車的尾部，留有一定的安全距離，后行列車從最高速開始制動的計算點是根據目標距離、目標速度及列車本身的性能計算決定的。目標點是前行列車的尾部，與前行列車的走行和速度有關，是隨時變化的，而制動的起始點是隨線路參數和列車本身性能不同而變化的。空間間隔的長度是不固定的，所以稱為移動閉塞。其追蹤運行間隔要比準移動閉塞更小一些。

通過分析CTCS的應用等級劃分，發現有以下兩個特點：

1、各應用等級均采用目標距離控制模式，采取連續一次制動方式。

這是由于我國的列控系統的應用起步雖晚，但起點高，第一步就瞄準了比較先進的控制模式。所以說除移動閉塞外，各等級CTCS控制模式均為目標距離控制模式。

2、各應用等級是根據設備配置來劃分的，其主要差別在于地對車信息傳輸的方式和線路數據的來源。

根據國情多信息軌道電路（UM系列18信息）比較成熟，已達到國產化程度，所以把它為基礎設備之一；歐標應答器通用性強，供貨廠商多，也作為基礎設備之一；軌道電纜和計軸器不準備推廣；數字軌道電路國際上唯有日本用它實現了目標距離控制模式，國內研制尚未成熟，暫不于確定，數字軌道電路的生命力將取決于其國產化程度和進度；無線通信（如GSM-R）歐洲推廣，能實現地-車間連續、雙向的大信息量傳輸，有發展趨勢，用于高等級列控系統。

線路數據大貯存于車載數據庫靠邏輯推算來提取相應數據的方式，用于較低等級列控系統；點式信息設備傳輸線路數據的方式，增加了線路數據的實時性，用于中等級列控系統，至于采用貯存電子地圖和點式信息設備提供閉塞區段地址碼的方式將在技術發展中比選；無線通信連續、雙向信息傳輸，有大信息量和實時性的優勢，用于高等級列控系統。

結束語：通過簡要論述，可以看出我國的CTCS列車運行控制系統具有良好的技術基礎，開闊的發展前景和廣泛的應用空間，相信在不久的將來，CTCS列車運行控制系統一定會朝著更高技術、更加安全、更能提升鐵路運輸效率這個目標發展！

【參考文獻】：

第9篇：控制系統范文

索引詞：智能照明控制調光照明節能

一、智能照明控制系統綜述

照明控制系統是組成建筑的元素之一。隨著近年人們對建筑智能化的關注和重視，智能建筑快速發展起來，而照明控制系統也成為照明發展的一個全新而重要的方向。今天，照明系統應用在各種情景場合中，控制要求也在不斷提高，以前單純的開關控制已經不能完成所有的控制要求。于是，智能照明控制技術也在現代計算機、電子、自控技術的高速發展條件下應運而生。所謂智能照明控制系統，就是利用計算機技術、通信網絡技術、自動控制技術、微電子技術等，實現可根據環境變化、客觀要求、用戶需求等條件而自動采集分析系統中的各種信息，并對結果進行存儲、顯示、傳送、反饋控制等處理，以達到更好照明控制效果。

智能照明控制系統具有廣闊的應用前景。首先可以提高建筑照明光環境質量，充分考慮到視覺作業、合適照度、亮度分布、視覺舒適性、眩光控制、顯色性、使用者主觀感覺等。其次可以體現以人為本的思想，創造舒適、個性化的燈光工作環境，從而提高工作效率。第三，其具有通信功能，可作為智能建筑系統的子系統，并與電視、網絡、家居入侵報警等共同構成智能網絡系統。第四，提高系統的控制管理水平，節省能源，減少系統運營成本。

二、照明控制系統發展及構成

照明控制有一個由簡單到復雜的發展過程。最初的控制為開與關的控制。控制的主要方式有翹班開關、低壓斷路器、延時開關和聲控開關、紅外移動探測開關等。

隨后，照明控制發展到了對亮度的控制即調光控制。下面列舉幾種常用燈具的調光：

（1）白熾燈調光現在大多采用晶閘管或晶體管進行前沿相控或后沿相控調光。

可控硅前沿相調光輸出電壓幅值為Uo=Ui[sin2φ1/2π+（π-φ）/π](0≤φ1≤π)。式中：φ1―可控硅關斷角度。晶體管后沿相調光輸出電壓幅值為Uo=Ui(φ/π-sin2φ2/

2π)1/2(0≤φ2≤π)。式中：φ2―可控硅導通角度。無論是前沿相還是后沿相調光，都會帶來高次諧波，有一定危害性。目前可控硅調光器大多采用大的鐵心電感線圈來遏制高頻干擾。

（2）傳統白熾燈調光方法不適合于熒光燈。基于控制集成電路（IC）的電子鎮流器，為熒光燈調光提供了可能性。熒光燈調光方案主要有以下兩種：

電壓控制頻率調制：可調光熒光燈電子鎮流器的控制IC一般都內置一個電壓控制振蕩器（VCO）,改變VCO的電壓，則可以改變振蕩器頻率，從而實現調光目的。

相位調制：是通過調制鎮流器的工作頻率和驅動電路，以控制熒光燈電壓與電流間的相位移。電壓與電流同相位時，鎮流器交付給燈的功率最大；電壓與電流不同相位時，僅有部分功率遞交給燈。

（3）LED調光。現在市場上存在PWM、模擬及雙向可控硅三種方案。模擬調光通過改變流過LED的電流大小實現光亮度變化。

在調光器基礎上，智能照明控制系統出現了，它經歷了從模擬到數字化的轉變。先期的模擬技術典型控制方式是1~10v電壓調光接口，而后來數字控制方案的代表是數字可尋址照明接口技術，它是全數字、模塊化、分布式的控制系統。整個系統由管理模塊、調光模塊、探測模塊、操作模塊等各種功能模塊組成。每個模塊中含有微處理器和存儲器，也可僅含存儲器，系統的每個功能都儲存于某個模塊中。而系統網絡連接只需通過網線相連，它可以是一般的五類雙絞線，或是通過載波方式調制在電力線上，或是通過無線網絡方式進行通信。

三、智能照明控制系統控制器選擇

智能照明控制設備分為三大類：開關控制器、調光控制器和LED調光控制器。輸入電壓既可為單相交流220v或三相交流380v。下面以邦奇公司產品為例，介紹控制器的選擇。

邦奇開關控制器（如DRC,DDRC系列）的通道輸出有三種結構形式：無電源的多進多出通道輸出，單相或三相電源輸入多通道輸出，三相電源輸入交流接觸器輸出。如原來系統為6路6KW開關控制燈回路，根據邦奇樣本選用DDRC810，出線配220V交流接觸器。邦奇Dynalite調光器分為前沿相控(如DTK,DLE系列)和后沿相控調光器（如DTE310，DTE1210）。后沿相控調光器適用于具有電容性阻抗的電子變壓器低壓燈，而不太適用于具有電感性阻抗的燈。前沿相控調光器適用于具有電感性阻抗的燈，而不太適用于具有電容性阻抗的燈。不同性能的燈具選擇不同調光器：（1）白熾燈為電阻性阻抗，Dynalite的所有調光器都可控制用220V電壓點亮白熾燈。（2）熒光燈。一般有4只引腳的熒光燈附加電子可調光鎮流器后是可調光的。因為其調光是通過低壓信號控制鎮流器完成的，所以控制熒光燈調光有兩對線，一對是低壓控制信號線，另一對是220V電源線。（3）冷陰極燈（發光、充氣、霓虹）。當這種燈采用鐵芯電感型變壓器工作時，可采用前沿相控調光器，一般可低調到20%。 (4)充氣燈。這種燈可以用正弦波電壓變換器SVC210調光，可下調到40%~50%，一般金鹵燈采用開關方式工作。（5）LED燈。采用LED專用的調光控制器調光。如果照明系統為4路2KW和12路0.5KW出線調光燈回路，可根據邦奇公司產品樣本選用一臺單相4通道10A（型號DLE410）和一臺單相12通道5A(型號DLE1205)調光控制器，再配上控制面板后，組成智能照明控制系統。

控制器模塊可直接安裝在配電間的墻上，也可安裝在機柜內。控制面板內部是低壓小信號微電子器件，因而嚴禁與強電設備混裝在一起。

四、智能照明控制系統節能效果

采用智能照明控制系統的目的，是在大幅度提高照明質量的前提下，使得建筑照明的時間與數量更加準確、節能效果更佳。原來進行照明計算時，照明設備的計算負荷是照明設備安裝容量乘以需要系數得到的，即Pjs=kc*Pe。采用智能照明控制系統后，照明設備計算負荷就等于安裝容量，即：Pjs=Pe。

五、應用舉例