选煤厂测试与控制复习.doc

一 检测仪器仪表1温度检测 ：膨胀式温度计（液体膨胀式，固体膨胀式）热电偶温度计 电阻式温度计 辐射式温度传感器2 压力检测 ：液柱式压力表 弹性式压力表 电气式压力表 3 流量检测 ：压差式流量计（最常用） 耙式流量计 容积式流量计 电磁式流量计 涡轮流 流量计4物位检测 ：浮力式物位检测 压力式物位检测 电容式物位检测 超声波物位计 雷达式液 位计5重量检测：电子皮带秤 料斗秤和液罐秤 电子轨道衡 6水分检测：微波测水 中子测水7密度检测：双管压差式密度计 放射性同位素密度计 8灰分检测： 双能r射线测灰仪9矿浆固定料量的检测 电磁流量计和r射线密度计分别测量流量和密度后再换算成固体物 料量二控制技术1 常用低压电器低压电器：交流1000v，直流1200v电路下的电器设备电器的分类：保护电器 保护线路或设备不至于因过载，短路或其他故障而损坏 控制电器 接通和分断低压电路低压开关：刀开关 转换开关 限位开关（位置开关） 接近开关 自动开关（低压断路器，可分断正常负荷电流和过载电流，同时可以分断短路电流）2 继电器：一种小信号控制器，利用各种信号来接通和分断小电流 按工作原理和结构特征分类：电磁继电器 固体继电器 温度继电器 舌簧继电器 时间继电器 其他类型继电器 注意温度继电器中的热继电器只能做过载保护而不能做短路保护3 电路图 电气控制线路：用导线将电动机，控制和保护电器，检测仪表等元件连接起来，以实现某种控制要求的电路。分为：电气原理图 电气安装接线图 平面布置图电气原理图：按作用不同可分为主电路和控制电路 绘制一般原则a主电路用粗实线，垂直布置在图纸的上方或左方 b控制电路用细线，水平布置在图纸的右方或下方c电路中所有部件及其电器的位置，按便于读者的位置来绘制，同一电路的不同部件按功能不同分别绘制在不同的回路中d各种电路的可动作部分都按未通电，未受外力的状态绘制e同一电器的不同部件虽然可以绘在不同的电路中，但是应采用相同的符号标注看电气原理图的一般步骤和方法：先看主电路，再看控制电路，并通过控制电路分析主电路。1）看主电路 顺序是由电动机至电源：一看电动机，主要看电动机台数，类型，接线方式，特殊要求等，二看保护电器，看主电路中用于控制电动机的各种控制电路的类型及安装方式等最后看电源，看电源是交流还是直流，电压大小。2）看控制电路 顺序是先看电源，再看控制电路中的元件。看电源的性质，是交流还是直流，电压等级等，再看电气元件3）根据控制电路分析主电路工作原理 一般来说，电动机由接触器控制，接触器或继电器的动作由其电磁线圈控制，电磁线圈的得失电由控制电路中的开关或者按钮控制。因此电路拖动的基本环节是：开关或按钮接触器或继电器电动机。电气安装接线图 按电气元件的实际接线方式，位置或尺寸绘制的，电气工人安装，接线和维修的主要依据，安装接线图上每根导线有其相应的标号，两个端点都有其标号标注。通过分析安装接线图上的回路标号，可以弄清显得走向连接方式和各电器间所构成的回路。电气安装接线时，各元件间用接线端子板连接，为了方便查线，接线盒故障处理，每个接线端都要有一定的标号。电器元件按实际安装位置标出。4 三向笼鼠式异步电动机直接启动的控制笼鼠式电动机的启动方法有两种：直接启动，即全压启动，以及降压启动直接启动仅限于小容量电动机而较大容量的点击启动要采用降压启动的原因：交流异步电动机在启动的瞬间，通过绕组的电流为正常的47倍，直接启动时，线路产生的电压降过大，影响同一线路上其他符合工作的同时，电机本身绕组也会过热老化加速，减少使用寿命，甚至烧毁电机。控制线路：点动控制线路（用于频繁启停的机械） 具有自锁功能的控制线路（具有自锁和欠压失压保护功能，短路保护功能），是 一种起保停电路 具有过载保护的正转控制线路 正反转控制（接触器正反转控制：在同时按下两个按钮时，可能导致正反线圈同 时得电，出现短路；接触器连锁正反转控制：要使电动机改变旋转 方向，要按下两次按钮，不方便频繁转向的电机；按钮，接触器双 重连锁正反转控制：最理想控制方式）5电机控制的几个常用环节：多地控制 顺序控制 连锁控制 时间控制 位置控制 6笼鼠式电动机降压启动：定子串电阻降压启动 定子串子偶变压器降压启动 星-三角启动 软启动器控制7绕线式异步电动机的启动控制 降压启动会在降低电流的同时降低启动转矩，对于需要重 载启动的机械，不能满足要求。故需采用绕线式异步电动机，可以保持 定子端电压不变保证电机有较大的启动转矩转子串电阻启动 转子串频敏变阻器启动 转子串水电阻启动 三 计算机控制技术基础1 计算机控制技术发展的六个时期：开创期：以经典控制理论为特征直接数字控制时期：晶体管诞生小型计算机控制时期：以中小规模集成电路为特征微型计算机控制时期:以大规模集成电路为特征数字控制广泛应用时期：以超大规模集成电路为特征集散控制时期：特征为分散控制，集中显示2 计算机控制系统的特点程序控制：计算机控制的控制规律由程序实现数字控制：输入信号都是离散信号，但是涉及生产过程的过程变量和状态变量以及输出变量 往往连续实时计算控制：计算机对控制规律的计算必须与外界的时间相协调综合控制 易于实现管控一体化3 计算机控制系统的分类数据采集和处理系统：对过程参数进行采集，处理，显示，记录和报警操作指导控制系统：基于数据采集系统的一种开环结构，综合大量的累计数据和实时参数值， 分析计算出最优的操作参数，但不直接用于控制，而是打印或显示出来， 操作人员据此改变工艺参数直接数字控制系统：闭环，最典型普遍的系统，直接控制生产监督计算机系统：第一级为监督计算机，第二级为模拟调节器或DDC计算机。DDC计算机 直接控制生产过程，配置要求不高；SCC承担高级管理任务，信息量大， 计算任务繁重，要求选用高性能机或小型机分级控制系统：由直接数字控制，计算机监督控制，集中控制计算机和经营管理计算机四个 层次组成集散控制系统：实现了地理位置和功能上的分散控制，把分散的信息集中起来进行监视和管 理（4C技术：控制技术，计算技术，通信技术，屏幕显示技术）4 计算机控制系统的组成硬件组成：主机 外部设备 过程输入输出设备 人机联系设备 通信设备 软件组成：系统软件 应用软件5 模拟量： 随时间连续变化的物理量 数字量 ：生产现场各种电气装置的两态开关，以及物理量的数字信号6 模拟量输出通道：主要任务是把计算机输出的数字信号转变为模拟的电压或电流信号，以 便驱动相应的执行机构，最终达到控制的目的，核心为D/A转换器数字量输出通道：任务是把计算机输出的数字信号传给需要开关量控制的执行器件过程输入通道：任务是把反映生产过程状态的模拟信号转换成计算机可以接受的数字信号， 一般由多路模拟开关 前置放大器 采样保持器 A/D转换器 接口和控制电 路组成，核心是A/D转换器7 总线和数据通信：总线是计算机系统内部各独立模块之间及计算机与外部各种系统或设备 之间传递信息的通道，是一组线的集合。定义了各引线的信号、电气和机 械特性，使生产厂商按照统一标准设计计算机及其插件，保证了工控产品 的兼容性。总线的分类：芯片总线 内部总线（分为地址总线 数据总线 控制总线） 外部总线 通信线路的通信方式：单工通信方式 半双工通信方式 全双工通信方式串行通信重要问题为同步，串行通信的两种方式为：同步通信 异步通信8 工控机：工业控制计算机或工业计算机，亦即用于工业生产现场的微型计算机工控机的特点：可靠性高 实时性好 环境适应力强 配套有丰富的过程输入通道和输出通道 板卡 系统扩充性好 系统开放性 功能丰富的软件包 通信功能强9 过程检测 信号采集：时间的数字化实质就是以选定采样周期将时间上连续的模拟信号变为时间上断 续的模拟信号；时间值的数字化就是得到与模拟信号单值对应的数字量数字滤波：在计算机中用某种计算方法对输入信号进行处理，以减少干扰在信号中的比重，提高信号的真实性，方法有：限幅滤波和限速滤波 平均值滤波 中位值滤波 惯性滤波 数据处理：常见的方法有 测量数据预处理 标度变换和线性化处理 上下限检查与报警10 过程控制PID控制是最基本、普遍、实用的控制规律，数字PID的实现分为两步：模拟PID数字化 数 字化后对算法进行改进11 微型计算机控制系统的应用：包含两个部分：设计和开发（设计指制定计算机控制系统 的总体方案，开发指具体实现一个控制系统的完整过程）设计原则：可靠性 实时性 操作性 冗余性 维修性 灵活性 经济型 设计方法：规范化设计方法 结构化设计方法 开发过程：可行性研究 初步设计 详细设计 系统开发 安装调试 投运 维护系统结构为逻辑结构，有时候与系统的物理结构一一对应，有时完全不一致，结构越复杂， 逻辑结果和物理结构的不一致性就越大。四 可编程逻辑器1可编程逻辑器：一种专为工程环境而设计的数字运算操作的电子系统，采用可编程的存储 器，在其内部可以存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等 操作命令，通过数字量或模拟量的输入输出来控制各种类型的机械设备和生 产过程2 可编程逻辑器的主要特点：运行稳定可靠 可实现三电一体化（三电：电控/逻辑控制 电 仪/过程控制 电结/运动控制）编程简单，使用方便 体积小， 重量轻，功耗低 设计，施工，调试周期短3 PLC的功能 开关量的逻辑控制功能 定时/计数控制功能 步进控制功能 数据处理功能 A/D D/A转换功能 运动控制功能 过程控制功能 扩展功能 监控功能 远程I/O功能 通信联网功能 4 PLC基本结构 CPU 存储器 输入输出接口电路 电源 编程工具 I/O扩展接口 5 常用PIC 西门子系列:S7-200 S7-300 OMROM 系列： OMROM C20P ,OMROMC200H6 选煤厂集中控制的类型：继电器-接触器集中控制系统 无触点逻辑元件集中控制系统 矩阵式顺序控制器控制系统 一位计算机集中控制系统 可编程逻辑控制器控制系统 7 控制要求：启动 逆煤流方向启动 停机 顺煤流方向逐台延时停车，故障时，在最短时间内停掉全部设备或故障 机至给煤设备间所有设备 闭锁关系 要求严格的闭锁关系，同时解锁方便 控制方式的转换 集中控制和手动控制能方便转换 工艺流程及设备选择 集控系统应具有对并行流程或并行设备的选择能力 信号系统 预告信号 事故报警信号 运转显示五 工控机组态软件及其形成1 组态软件：一些数据采集和过程控制的专用软件，是在自动控制系统监控层一级的软件平 台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统 监控功能的、通用层次的软件工具。2 组态软件的系统组成 按使用软件的工程阶段划分： 系统来发环境与系统运行环境 按成员构成划分 ： 应用程序管理器 图形界面开发程序 图形界面运行程序 实时数据库系统组态程序 实时数据库系统运行程序 I/O驱动程序3 组态软件的功能： 丰富的画面显示功能 通信功能和良好的开放性 丰富的功能模块 强大的数据库 可编程的命令语言及仿真功能4 组态方式 ：系统组态 控制组态 画面组态 数据库组态 报表组态 报警组态 历史组态 环境组态5 基于组态软件的工业控制软件组态过程 ： 工程项目系统分析 设计用户操作菜单 画面设计与编辑 编写程序进行调试 连接设备驱动程序 综合测试6 组态软件的发展方向 ： 数据采集 脚本功能 组态环境的可扩展性 组态软件的开放性 对Internet的支持程度 组态软件的控制功能7 主要组态软件： InTouch iFix Citech WinCC 组态王六 过程控制和控制算法1 过程控制：针对以连续物流为主要特征的生产过程中，流量、压力、温度、物位、成分等 参数的自动控制和检测2 过程控制的终极目标：实现全自动，无人参与的生产过程3 目前生产对控制的要求：安全性（最基本要求） 稳定性（主要要求） 经济性（必然要求）4 过程控制系统的组成：被控对象 检测装置 控制器 执行器 给定装置与比较环节 5 开环：信息不回到原来起点的控制系统6 过程控制系统的分类 按给定值分类 定值控制系统 随动控制系统 程序控制系统 按结构分类 闭环控制系统 开环控制系统 按闭环回路个数分 简单控制系统 复杂控制系统 按动态特征分 线性控制系统 非线性控制系统 按信号性质分 连续控制系统 离散控制系统7 四种震荡模式中，衰减震荡为理想状态8 几个重要概念： 衰减比 衰减率 最大动态偏差 超调量 调节时间 震荡频率 9 三种建模方法：机理建模 实验建模 混合建模10 控制算法：在控制系统方块中，控制器环节的数学模型，即控制器的输出信号和控制器 的输入信号的数学关系11 控制方法： 双位控制 只能取两个开关极限值，也称为开关控制 PID控制 （原理简单，使用方便 适应性强 鲁棒性强） 包括积分控制 微分控制 比例积分控制 比例微分控制 比例积分微分控制12 比例控制：控制器的输出变化和输入偏差成正比比例度：控制器的输入变化相对值与相应的输出变化相对值之比的百分数，比例度的大 小直接影响控制器的调节作用比例增益：比例控制的放大倍数输入输出都是标准信号时：比例度和比例增益互倒比例控制的特点：结构简单，控制及时，缺点是有残差，因而只能用于对质量要求不高 的场合比例度的影响：比例度越大，系统达到稳态时的残差越大，减少比例度有利于减少残差， 但会使得系统的稳定性下降。13 积分控制：控制器输出信号的变化速度和偏差信号成正比 积分控制可以消除残差，但动作缓慢，并且可能发生校正过量14 微分控制：控制器的输出变化量与输入偏差的变化速度成比例关系 微分时间和偏差的变化速度越大，微分作用越强 微分作用可以在一定程度上减少残差和动态偏差，提高震荡频率，缩短过渡时间，但微 分作用太强，容易导致阀开度向两端变化。15 比例积分控制：比例控制和积分控制的综合，应用广泛，控制量包括比例度和积分时间16 比例积分微分控制中积分时间的影响：T过大，积分作用太弱，