時間：2022-02-22 17:19:15
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇自動控制應用，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞：MATLAB；自動控制系統；系統響應；系統設計
0 引言
高職院校的學生重在強化職業技能的培養，而《自動控制原理》這門課程中除了講解控制系統的工作原理外，控制系統的模型是一個非常重要的環節，對控制系統性能進行定量的計算和分析，離不開控制系統的數學模型，涉及到對微分方程數學模型的求解，用到Laplace變換及反變換，對系統響應超調量、上升時間、調節時間、峰值的求取，都要用到繁瑣的數學計算，對系統時域或者頻域穩定性的分析，繪制Naquist曲線和Bode圖以及系統的校正與設計，如果全靠手工計算數據，手工繪圖的話，費時費力，有時還得不到準確的數據和圖像。
MATLAB是Mathworks公司開發的一種集數值計算、符號計算和圖形可視化三大基本功能于一體的功能強大、操作簡單的優秀工程計算應用軟件。MATLAB不僅可以處理代數問題和數值分析問題，而且還具有強大的圖形處理及仿真模擬等功能。
1 MATLAB在控制系統建模中的應用
MATLAB是國際控制界目前使用最廣的工具軟件，幾乎所有的控制理論與應用分支中都有MATLAB工具箱。這里結合自動控制理論的基本內容，采用控制系統工具箱（Control Systems Toolbox）和仿真環境（Simulink），體會MATLAB的應用。
1.1 用MATLAB建立傳遞函數模型
1.1.1 反饋系統結構圖模型
圖1 反饋系統結構圖
設反饋系統結構圖如圖1所示。控制系統工具箱中提供了feedback（）函數，用來求取反饋連接下總的系統模型，該函數調用格式為：G=feedback（G1，G2，sign）。
1.1.2 Simulink建模方法
在一些實際應用中，如果系統的結構過于復雜，不適合用前面介紹的方法建模。在這種情況下，功能完善的Simulink程序可以用來建立新的數學模型。
典型二階系統的結構圖如圖2所示。用SIMULINK對系統進行仿真分析。
圖2 典型的二階系統結構圖
將畫出的所有模塊按圖2用鼠標連接起來，構成一個原系統的框圖描述如圖3所示。
圖3 二階系統的simulink實現
利用MATLAB命令plot（tout，yout），可將結果繪制出來，如圖4所示。比較圖4和圖5，可以發現這兩種輸出結果是完全一致的。
圖4 仿真結果示波器 圖5 MATLAB命令得出
顯示圖 的系統響應曲線
2 利用MATLAB進行時域分析
2.1 線性系統穩定性分析
系統的零極點模型可以直接被用來判斷系統的穩定性。另外，MATLAB語言中提供了有關多項式的操作函數，也可以用于系統的分析和計算。
2.1.1 直接求特征多項式的根
設p為特征多項式的系數向量，則MATLAB函數roots（）可以直接求出方程p=0在復數范圍內的解v，該函數的調用格式為：v=roots（p）
利用多項式求根函數roots（），可以很方便的求出系統的零點和極點，然后根據零極點分析系統穩定性和其它性能。
2.1.2 系統動態特性分析
已知傳遞函數為：
利用以下MATLAB命令可得階躍響應曲線如圖6所示。
圖6 MATLAB繪制的響應曲線
>>num=[0，0，25]；den=[1，4，25]；step（num，den） grid
title（1Unit-Step Response of G（s）=25/（s^2+4s+25
）1）
2.1.3 求階躍響應的性能指標
已知二階系統傳遞函數為：
利用下面的stepanalysis.m程序可得到階躍響應如圖 7及性能指標數據。
>> G=zpk（[ ]，[-1+3*i，-1-3*i ]，3）；
% 計算最大峰值時間和它對應的超調量。
C=dcgain（G） [y，t]=step（G）；plot（t，y） grid；[Y，k]=max（y）；timetopeak=t（k）
percentovershoot=100*（Y-C）/C% 計算上升時間。
n=1；
while y（n）
n=n+1；
end
risetime=t（n） % 計算穩態響應時間。
i=length（t）；
while（y（i）>0.98*C）&（y（i）
i=i-1；
end
setllingtime=t（i）
運行后的響應圖如圖6，命令窗口中顯示的結果為
C=0.3000 timetopeak=1.0491
percentovershoot=35.0914 risetime=0.6626
setllingtime=3.5337
圖7 二階系統階躍響應
2.1.4 利用MATLAB繪制系統根軌跡
控制系統工具箱中提供了rlocus（）函數，可以用來繪制給定系統的根軌跡。
已知系統的開環傳遞函數模型為：
利用MATLAB命令可容易地驗證出系統的根軌跡如圖8所示。
3 利用MATLAB進行頻域分析
3.1 用MATLAB作奈魁斯特圖
慮二階典型環節：
圖8 系統的根軌跡
利用下面的命令，可以得出系統的奈氏圖，如圖9所示。
>> num=[0，0，1]；den=[1，0.8，1]；nyquist（num，den）% 設置坐標顯示范圍
v=[-2，2，-2，2]；
axis（v）
grid
title（′Nyquist Plot of G（s）=1/（s^2+0.8s+1）′）
圖9 二階環節奈氏圖
3.2 用MATLAB作伯德圖圖
給定單位負反饋系統的開環傳遞函數為：
利用以下MATLAB程序，可以直接在屏幕上繪出伯德圖如圖10。
>> num=10*[1，1]；den=[1，7，0]；bode（num，den）grid
title（′Bode Diagram of G（s）=10*（s+1）/[s（s+7）] ′）
該程序繪圖時的頻率范圍是自動確定的，從0.01弧度/秒到30弧度/秒，且幅值取分貝值，ω軸取對數，圖形分成2個子圖，均是自動完成的。
圖10 自動產生頻率點畫出的伯德圖
4 利用MATLAB進行頻域法串聯校正
利用MATLAB可以方便的畫出Bode圖并求出幅值裕量和相角裕量。通過反復試探不同校正參數對應的不同性能指標，能夠設計出最佳的校正裝置。
給定系統如圖11 所示，試設計一個串聯校正裝置，使系統滿足幅值裕量大于10分貝，相位裕量≥45o。
為了滿足上述要求，我們試探地采用超前校正裝置Gc（s），使系統變為圖12的結構。
圖11 校正前系統
圖12 校正后系統
引入一個串聯超前校正裝置：
我們可以通過下面的MATLAB語句得出校正前后系統的Bode圖如圖13，校正前后系統的階躍響應圖如圖14。其中ω1、γ1、ts1分別為校正前系統的幅值穿越頻率、相角裕量、調節時間，ω2、γ2、ts2分別為校正后系統的幅值穿越頻率、相角裕量、調節時間。
>> G1=tf（100，[0.04，1，0]）； % 校正前模型
G2=tf（100*[0.025，1]，conv（[0.04，1，0]，[0.01，1]）） % 校正后模型
% 畫伯德圖，校正前用實線，校正后用短劃線。
bode（G1） hold bode（G2， ′――′）%畫時域響應圖，校正前用實線，校正后用短劃線。
Figure G1_c=feedback（G1，1） G2_c=feedback（G2，1） step（G1_c） hold step（G2_c， ′――′）
圖13 校正前后系統的Bode圖
圖14 校正前后系統的階躍響應圖
可以看出，在這樣的控制器下，校正后系統的相位裕量由28o增加到48o，調節時間由0.28s減少到0.08s。系統的性能有了明顯的提高，滿足了設計要求。
5 結論
通過MATLAB在建模、時域分析、頻域分析、系統校正中的應用可以看到，MATLAB工具箱在自動控制原理課中的應用無處不在，MATLAB不僅可以處理代數問題和數值分析問題，而且還具有強大的圖形處理及仿真模擬等功能，從而很好地幫助老師和學生解決《自動控制原理》這門課中實際的數據計算、圖形繪制、性能指標求取以及系統校正與設計等技術問題。
參考文獻：
[1]黃中霖.控制系統MATLAB計算及仿真[M].北京：國防工業出版社，2001.
[2]王正林，王勝開，陳國順.Matlab/Simulink與控制系統仿真[M].北京：電子工業出版社，2005.
[3]尹瑞竹.Matlab軟件在自動控制原理教學中的應用[J].學術論壇，2007.
[4]劉衛國，陳昭平，張穎.MATLAB程序設計與應用[M].北京：高等教育出版社，2002.
[5] 薛定宇.控制系統仿真與計算機輔助設計[M].北京：機械工業出版社，2005.
關鍵詞：智能、自動控制、DDC-direct digital control（微機直接數字控制）、溫度傳感器、二通調節閥、能源、風閥執行器。現場總線、BACnet標準
目 錄
第一部分：引言……………………………………………2
第二部分：空調機控制原理及特點………………………3
第三部分：總線系統在控制中的運用……………………9
第四部分：自動控制的發展………………………………11
第五部分：結束語…………………………………………12
第六部分：工程實例：（XXXX空調系統）…………… 13
：10000多字的專科畢業論文
有參考文獻
150元
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1污水處理系統中自動化技術的應用現狀
所謂自動控制系統就是把控制設備、執行器件、檢測元件和主計算機之間利用通信網絡連接起來，這樣主計算機可以對它們進行集中控制，進而達到集中監控、集中調度、集中分析和集中數據處理的目的。經過對國外引進技術和設備的消化和吸收，我國的污水控制系統也有所進展。工業Ethernet配合著FCS，再與PLC控制站結合起來，這種自動控制系統是我國最新一代的控制系統。現在自動控制系統在污水處理中的應用有了新的進展，如FCS、PLC、DCS等。其中FCS是現場總線控制系統（FieldbusControlSystem），近年來它發展迅速，可以算得上是最新型的自動控制技術，它旨在用網絡傳輸代替比較傳統的硬件傳輸，這是FCS通過現場控制網絡將眾多控制器、傳感器和執行器連接起來實現的。PLC是可編程控制系統（ProgrammableLogicControlSystem），它使用計算機技術以實現開關量的邏輯控制，其最大的優勢就是具有超高的可靠性和抗干擾能力，這種優勢使它在污水處理中占有很重要的地位。DCS是集散控制系統（DistributedControlSystem），它是一種新型的4C控制技術，實現了連續物理量的監視與調節，與PCL相結合的DCS控制系統在污水處理廠中的應用可以說已經相當成熟了。
2自動控制系統在污水處理過程中的特點以及主要表現
2.1自動控制系統的主要特征
相比于其他的自動控制系統，在污水處理中應用到的自動化控制系統比較繁瑣復雜。因為其中涉及到的物理量非常多，而且其中不僅有模擬量，還有數字量。與此同時，控制方式也有開環控制和閉環控制、順序控制和時間控制等多種控制方式。而要使處理后的水質達標，就要使處理過程中的各項參數都要合格。這就需要對處理設備的運行狀態、進排泥量和排水量等進行綜合控制，這無疑會加大自動控制系統的復雜性。現在的自動控制系統已經具有良好的開放性、適應性和經濟性等，這和自動控制系統有簡單的邏輯控制階段發展成為分散控制階段是密切相關的。
2.2自動控制系統在污水處理過程中的主要表現
2.2.1過程控制。自動控制系統對污水處理整個過程中的工藝參數以及流程進行實時監控和采集分析數據，然后根據分析結果對現場的設備的運行進行控制，這就是我們所說的自動控制系統的過程控制。其中可以實現運行數據的采集和存儲、調度和管理。整個運行過程的系統是中央控制系統，中央控制系統可以對整個工藝的運行和停止以及一些緊急事件進行直接控制。2.2.2在線監視功能。在線監視功能使動態的工藝流程圖顯示在中央控制室的計算機屏幕上，同時可以顯示在子站界面上的是現場設備的運行狀態和一些非常重要的工藝參數的變化情況。必要的情況下，我們可以利用鼠標和鍵盤對系統的運行狀態進行干預。2.2.3故障診斷及報警處理。當設備在運行過程中產生一些可以或者不可以避免的故障的情況時，故障診斷功能可以將其監測出來，并隨后進行查找和報警。此外，故障診斷系統還可以分析和調整一些簡單的事故，從而使系統運行更加穩定。報警時系統可以顯示報警的畫面，這樣可以讓操作人員在對故障進行處理時得到提示。
3自動控制系統在應用時存在的問題及今后的改進方向
3.1自動控制系統在應用時存在的問題
雖然上述過程中我們的確展示了自動控制系統的眾多優勢，但是自動控制系統的發展畢竟還是不夠完善，從各個污水處理廠的調研中我們總結了自動控制系統現今存在的一些問題：3.1.1自動控制系統的在線穩定性不夠。隨著PLC、DCS以及FCS技術的發展，自動控制系統的穩定性已經得到了一定的提高。但是由于污水處理實在是一個很復雜的過程，系統中的設備在運行過程中會涉及很多參數，而且每個參數還在不斷的變化中，這就給自動控制系統對整個污水處理過程進行有力的監督控制造成了障礙。所以，一般污水處理廠除了自動控制系統外，還需要現場的工作人員來操控運行過程，并對有些分析結果進行調整，以期保持整個處理系統的穩定性。3.1.2已建的污水廠存在儀器、工作人員方面的限制性因素。目前大部分已建的污水處理廠的自控技術水平落后，污水處理效能與自控關系不明確，與之配套的自控設備和儀器匱乏，同時現今的排放標準也普遍提高，再加上污水處理過程中與自動控制設備相關的自動化方面的知識比較復雜，引進的大部分設備都是外文說明書，廠區的工作人員缺乏必要的自動控制方面的知識，這些劣勢只靠對廠內工作人員的培訓是無法輕易轉化的。3.1.3目前我國眾多的污水處理廠雖然監視良好、但是控制能力卻明顯不足。對于監視過程中得到的數據，工作人員并不能很好地進行分析和利用，這樣就使自動控制系統失去了一開始我們想要它能提供給的便捷。并且自動控制系統在污水處理廠的運行過程中帶來的由于節能降耗引起的直接經濟效益并沒有被充分認識到，這從另一個方面阻礙了風險投資者在投資污水處理廠時對自動控制系統的投資欲望。與此同時，自動控制系統引入污水處理廠后可以保障污水的排放達到標準，提高環境效益和社會效益，在這點上污水處理廠監管部門的認識也不到位，他們缺少與風險投資者的協調，以上種種都是限制自動控制系統在污水處理廠推廣的重要原因。3.1.4自動控制系統本身還有待完善。例如與自控技術相關的軟件、儀器行業并不規范，先進的自動控制技術大都從國外引進等。更詳細一點舉例，像污水處理過程中使用的探頭很多，它們用于數據的采集，且都是被淹沒在污水中的。但是如我們所知污水中的成分相當雜亂，這些探頭很容易被纏結進而影響采集數據的準確性，更有甚者會損害探頭。
3.2自動控制系統今后的改進方向
一是在自動化控制系統的穩定性還沒有得到確保時，污水處理系統中應該配備必要的工作人員，以彌補自動控制系統穩定性不夠帶來的分析結果的誤差。二是接下來一段時間內應該在污水處理廠中配備相應自動控制方面的專業人員，這樣既可以對其他廠區的工作人員有一定的培訓和指導，也可以避免因工作人員專業素養不夠引起的操作失誤甚至事故。這對廠區的正常運行有很大的影響。三是依然要不斷開發智能控制在污水領域的應用深度，如模糊控制、神經網絡控制、專家控制等技術，這些技術仍然需要理論上的進一步發展。通過數學建模和仿真，結合污水處理新技術的市場需求，將這些智能控制方法相結合，爭取提出更加行之有效的新控制策略。四是爭取將污水處理廠的自動控制系統與高速數字技術和網絡技術結合，通過遙感遙測遙控技術實現污水處理廠的自動控制，以解放所有的現場操作人員。
4結語
中圖分類號：TB486+.3 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）33-0148-01
自動控制技術是20世紀發展最快、影響最大的技術之一，也是21世紀最引人矚目的高技術之一。同時自動控制技術是當展迅速，應用廣泛，是推動新的技術革命和新的產業革命的核心技術。自動控制理論自創立至今已經過了三代的發展：第一代為20世紀初開始形成并于50年代趨于成熟的經典反饋控制理論；第二代為50、60年代在線性代數的數學基礎上發展起來的現代控制理論；第三代為60年代中期即已萌芽，在發展過程中綜合了人工智能、自動控制、運籌學、信息論等多學科的最新成果并在此基礎上形成的智能控制理論。自動控制技術的研究有利于將人類從復雜、危險、繁瑣的勞動環境中解放出來并大大提高控制效率。
一、自動控制的應用領域分析
自動化控制系統的研究，幾乎涵蓋所有應用科學知識與技術的結合，領域范圍及牽涉的科學知識與應用工具相當廣泛，作為交叉學科，自動控制與其他很多學科有關聯，尤其是數學和信息學，在制造，醫藥，交通，機器人，以及經濟學，社會學中的應用也都非常廣泛。自動化控制的應用領域一般可分為下列幾類：
1、工廠自動化控制，又稱為生產自動化控制，即利用自動化的生產設備，一貫作業的生產方式，從事有效率的產品生產。2、設計自動化控制，即利用電腦軟件技術及應用，將所需設計的資料，轉成控制程序或生產流程，而且以簡單的圖或語言，來表示或執行制造過程的自動化控制的運作。3、實驗室自動化控制，即利用自動化設備與電腦軟件技術及應用，或可編程控制器等設備，結合溫度、濕度、壓力、流量等傳感器，將實驗室的控制程序或生產流程，及所需實驗結果的資料，轉成簡單的圖或語言，來表示或執行實驗室的自動化控制作。4、檢測自動化控制，即利用自動化的檢測設備與電腦軟件技術及程式應用，結合溫度、濕度、壓力、流量等傳感器設備，能自動地檢測樣品，并將檢測的物理量的資料，轉成簡單的圖或語言，來表示檢測結果。5、辦公室自動化控制，即利用軟件程式技術及應用，將辦公室的文書資料或文書檔案，做有效率的管理。6、家庭自動化控制，即利用自動化的設備與電腦軟件技術及程式應用，結合家庭用設備，提高家庭舒適度與居家安全。7、服務自動化控制，即利用自動化的設備與電腦軟件技術及程式應用，結合各式各樣的自動化設備或傳感器，監測、紀錄、轉接、通知、執行運作等，以供顧客或使用者，能快速處理相關作業或快速處理所遭遇的問題。
上述七大類自動化控制的范疇及其相關產品與設備，占社會經濟產值相當比重，對國家社會經濟影響很大，非常值得深思研究與發展應用隨著自動化技術的發展與應用。
二、現代控制理論的發展及基本內容
經典控制理論雖然具有很大的實用價值，但也有著明顯的局限性。其局限性表現在下面二個方面：第一，經典控制理論建立在傳遞函數和頻率特性的基礎上，而傳遞函數和頻率特性均屬于系統的外部描述（只描述輸入量和輸出量之間的關系），不能充分反映系統內部的狀態；第二，無論是根軌跡法還是頻率法，本質上是頻域法（或稱復域法），都要通過積分變換（包括拉普拉斯變換、傅立葉變換、Z變換），因此原則上只適宜于解決“單輸入――單輸出” 線性定常系統的問題，對“多輸入――多輸出”系統不宜用經典控制理論解決，特別是對非線性、時變系統更是無能為力。
現代控制理論正是為了克服經典控制理論的局限性而在20世紀50、60年代逐步發展起來的。現代控制理論本質上是一種“時域法”。它引入了“狀態”的概念，用“狀態變量”（系統內部變量）及“狀態方程”描述系統，因而更能反映出系統的內在本質與特性。從數學的觀點看，現代控制理論中的狀態變量法，簡單地說就是將描述系統運動的高階微分方程，改寫成一階聯立微分方程組的形式，或者將系統的運動直接用一階微分方程組表示。這個一階微分方程組就叫做狀態方程。采用狀態方程后，最主要的優點是系統的運動方程采用向量、矩陣形式表示，因此形式簡單、概念清晰、運算方便，尤其是對于多變量、時變系統更是明顯。特別是在Kalman提出的可控性和可觀測性概念和極大值理論的基礎上，現代控制理論被引向更為深入的研究。現代控制理論研究的主要內容包括三部分：多變量線性系統理論、最優控制理論以及最優估計與系統辨識理論。由于篇幅所限，有關現代控制理論研究的具體內容請參見有關文獻，這里從略。
三、自動控制技術發展歷程分析
自動控制（automatic control）是指在沒有人直接參與的情況下，利用外加的設備或裝置，使機器、設備或生產過程的某個工作狀態或參數自動地按照預定的規律運行。隨著電子計算機技術和其他高技術的發展，自動控制技術的水平越來越高，應用越來越廣泛，作用越來越重要。自動控制技術的發展大致可分為以下幾個發展階段：40年代到60年代初，該階段以市場競爭、資源利用、減輕勞動強度提高產品質量、適應批量生產需要等因素為需求動力。主要技術特點為各種單機自動化加工設備出現，并不斷擴大應用和向縱深方向發展。60年代中到70年代初期，該階段以市場競爭加劇，要求產品更新快，產品質量高，并適應大中批量生產需要和減輕勞動強度為需求動力。主要特點為主要以自動生產線為標志，在單機自動化的基礎上，各種組合機床、組合生產線出現，同時軟件數控系統出現并用于機床。70年代中期至今，該階段以市場環境的變化，使多品種、中小批量生產中普遍性問題愈發嚴重，要求自動化技術向其廣度和深度發展，使其各相關技術高度綜合，發揮整體最佳效能為需求動力。主要特點技術特點是把分散獨立的單元自動化技術集成為一個優化的整體。
關鍵詞：計算機 自動控制系統 概念 應用
中圖分類號：TP29 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）10（b）-0045-01
1 計算機自動控制系統
計算機自動控制系統是將計算機技術和自動控制技術的發展基礎上，將兩者有效的結合在一起，并在多個領域內進行有效的運用，而且其發展越發的成熟，所取得的成果也更為顯著。由于在傳統控制理論中，其計算步驟和控制系統較為復雜，其理論知識在實際落實中具有較大的難度，對控制系統潛在的運行需求不能更好的滿足。近年來，控制理論的不斷發展，通過對自動控制系統的分析、設計和綜合等方面提供了充足的理論基礎，再加之計算機技術的快速發展，為現代控制系統的發展提供了一個良好的平臺，這對于現代自動控制技術的發展起到了極為重要的作用。
在典型連續控制系統中，通常其結構因素有給定值、控制器、執行器、被控對象、被控參靈敏、檢測裝置及反饋值等，其系統內的信號都以連續信號為主，而且對于反饋值和定值的比較也是通過比較器來進行的，對于計算中可能出現的偏差則由控制器為進行調節。這樣利用控制信號來對驅動執行機構進行控制，從而將被控參數數值有效的控制在預期范圍內。而當控制器和比較器利用計算機來代替時，即不會對其作用進行改變，而且功能也照常發揮，但這樣一來就形成了一個典型的計算機自動控制系統。在該系統中，信號是以數字信號的形式存在的，被控參數以模擬量為主，而執行器的輸入信號也是模擬信號，基于此中原因就需要一個轉換器A/D，可以進行數字信號和模擬信號之間的相互轉換。
2 計算機控制系統的控制過程
計算機控制系統的控制過程分為兩個部分，即：數據采集處理和實時控制，所謂數據采集處理是指通過被控對象的被控參數及時進行檢測，并將其輸入到計算機中進行處理的過程。而實時控制是通過已經設計好的控制規律來對控制量進行，并能夠及時對控制信號發送至控制器。所以對于計算機自動控制系統來講，其控制過程需要確保其實效性和實時性，在設計允許范圍內對信號輸入、計算和輸出時間進行控制，而且在計算機自動控制下對使其控制程序不斷的重復，使系統能夠達到預先設計的品質要求，通過在工作中對異常狀態進行實時監測，從而能夠及時對其進行正常處理，確保被控參數和設備的正常運行。
3 計算機控制系統的組成及特點
硬件和軟件兩部分共同組成了計算機的控制系統，它包括過程輸入/輸出通道、計算機、操作臺、外部設備、系統軟件及應用軟件等。通過計算機接口來進行命令的發部，同時實時檢測和處理被控對象參數，在計算機和被控對象之間設置的信息傳送和轉換的連接通道作為過程輸入/輸出通道。通過過程輸入通道可以將被控對象的被控參數轉換為可以利用計算機來進行控制的數字代碼。而通過過程輸出通道，則將輸出的控制命令和數據轉換成控制信號。過程輸入/輸出通道一般分為：模擬量輸入通道、模擬量輸出通道、開關量輸入通道、開關量輸出通道；外部設備是用來實現計算機和外界交換信息的設備。軟件是指能夠完成各種功能的計算機控制系統的程序系統。計算機控制系統和連續控制系統雖然都是作為控制系統，但卻具有各自的特點，在連續控制系統中其信號都是以模擬信號為主，其控制規律是由模擬電路實現的，而且模擬電路隨著控制規律的復雜性而變得越多，如果需要對控制規律進行修改，則需要將原有的電路結構進行改變。而在計算機控制系統則以模擬信號和數字信號為主，對于需要進行控制規律修改時，則只需要對其相應的程序進行修改即可。
4 計算機控制系統類型及應用要點把握
4.1 操作指導控制系統
操作指導控制其在結構上屬于開環控制，由于其結構較為簡單，而且能夠實現靈活控制，具有較好的安全性和可靠性，但該系統的運行需要由人工進行操作，這樣的話，速度將會受到必然的限制，所以將會不適應快速過程控制及過個對象控制的情況。在該系統中，被控對象并不由計算機的輸出進行直接控制，只是計算機在每隔一段時間內則會對數據進行一次采集，而且經由轉換器后由計算機對基進行計算和處理，然后進行報警、打印和顯示。由其所顯現出來的結果為依據，操作人員對調節器的給定值進行改變或是對操作執行機構進行直接操作。
4.2 直接數字控制系統
近年來，由于計算機廣泛應用于工業過程控制中，而直接數字控制系統也可稱DDC系統，這是最為普遍的一種模式。計算機通過巡回檢測一個或多個系統參數，隨之將檢測數據通過輸入通道送入計算機，計算機再根據設定的控制規律進行相關運算，最后發出控制信號對執行機構進行直接控制，使系統的被控參數達到預定的要求。在DDC系統中的計算機參與閉環控制過程，它不僅能取代模擬調節器，實現多回路的PID（比例、積分、微分）調節，而且只通過改變程序就能有效地實現較復雜的控制。
4.3 監督計算機控制系統
該系統又叫SCC系統。在SCC系統中， 計算機按著描述工作過程的數學模型，計算出最佳給定值送入模擬調節器或者DDC 計算機，最后由模擬調節器或者DDC計算機控制工作過程，從而使工作過程始終處于最佳工作狀態。
4.4 分級計算機控制系統
其主要是由微處理器和實現對計算機各部分任務進行控制的計算機控制系統所組成，利用該系統，可以將任務進行分散，不同的任務利用不同的計算機來進行分別執行，不僅能夠實現控制，而且可以更好的實現管理任務。而且分級計算機控制系統屬于四級系統，每一級的計算機都承擔著各自不同的任務。裝置控制級通過對工作過程中和單機進行控制，部門都督級對所獲得的工作數據進行優化控制，管理集中控制級通過對人員及部門的協調和協配，向上級及時反映裝置控制級及部門都督級的情況；而長期發展規劃及各種計劃的制定則由經營管理級來完成，同時其通過接收的各部數據來實現對對全局的總調度。
5 結語
隨著科學技術的快速發展，計算機技術得以更好的普及，而且控制器無論是類型、性能還是價格都呈多樣化發展，這就為自動控制系統中計算機的應用提供了一個良好的平臺，這就需要加強計算機自動控制系統知識的學習，確保相關技術人員能夠在實踐工作中實現更好的控制效果。
參考文獻
[1] 張曉元.現代計算機控制系統及其應用探討[J].廣東科技，2007（15）：191-192.
關鍵詞：自動化控制；化工企業；安全生產；應用
計算機的出現，使自動控制理論/技術，在工業領域的應用愈發廣泛，如何合理、安全地對自動控制系統加以應用，現已成為技術人員關注的主要問題。圍繞其展開探究，不僅可以降低勞動強度、提高生產效率，還能促進自控系統的發展與完善。
1自動控制系統的應用意義
當今社會正處于轉型關鍵期，如何在市場競爭愈發激烈的大環境下及時搶占高地，自然成為化工企業思考的主要問題。一般來說，化工自動化所包含內容，分為硬件和軟件，實際應用方向，以緊急停車、溫度記錄等為主。化工企業在生產過程中，可以通過升級機械設備硬件的方式，達到自動化操作的目的，盡量減少需要人工參與的環節。另外，還可以通過設置自動化軟件的方式，將化工生產所具有自動化水平提升。對化工企業而言，要想凸顯自動化、現代化的優勢，關鍵是做到化工自動化，只有這樣才能減少支出、增加收益。
2自動控制系統的應用策略
實踐證明，應用自動控制系統，既能夠提高生產的穩定性、安全性，還能夠提高生產的質量、產量，這和預期目標十分契合。自控系統的優勢主要體現在三個方面，首先，免維護；其次，良好的穩定性；最后，可以適應企業拓展需求，控制現場工藝。
2.1故障診斷
化工安全生產主要具有以下幾個特點：其一，生產規模大，需要多個環節的配合，才能順利完成生產；其二，生產周期長，極度需要可靠、穩定的工藝；其三，生產環境復雜，具有易燃易爆、高腐蝕等特點，發生安全事故的概率較高；其四，工藝要求高，例如環境、溫度和濕度，一旦有錯誤出現，整個過程都會受到影響。由此可見，化工企業安全生產涉及諸多環節并應用大量設備，一旦有故障發生，往往會給后續環節帶來極大的影響。應用自動控制系統可以通過對故障進行診斷的方式，及時發現并解決設備問題，避免所帶來影響的進一步擴大。作為高危行業的代表，化工企業在生產過程中，較易面臨機械出現故障的情況，由此而引發的問題，不僅僅局限于損害產品質量，還包括增加安全事故發生概率。合理應用自動控制系統所具有故障診斷功能，可以第一時間發現故障并報送給技術人員，再由技術人員根據導致問題出現的原因，制定相應的解決措施。通過上文的分析可以看出，自動控制系統所具有主要特征為故障診斷，這對化工企業所獲利益的增加，具有積極作用。
2.2系統監測
化工生產所不可或缺的環節為儀表監測，該環節的作用，主要是幫助技術人員發現并處理安全隱患，防止事故擴大，導致企業蒙受不必要的損失。一般來說，儀表監測的內容，主要是壓強和濕度，這是因為實時監測并掌握相關數據，有助于技術人員及時發現異常。另外，儀表監測的作用，還包括通過發生故障時轉換生產模式的方式，減少故障所帶來影響，以及分析并糾正人員不當操作。某化工企業在生產過程中，應用自動控制系統對可燃氣體和有毒氣體進行了探測。可燃氣體的探測要求如下：水平覆蓋面積不超過5m，有效覆蓋面積以20m2為最佳。有毒氣體的探測要求如下；室內，釋放源和探測器的距離不超過1m；室外，釋放源和探測器的距離不超過2m。
2.3安全裝置
人工被自動化取代是大勢所趨，這樣做好處不僅體現在降低支出、提升經濟效益的方面，還包括使安全生產的目標成為現實。由此可見，自動化控制既是社會進步的要求，也是企業轉型的關鍵。現階段，化工企業普遍將安全生產作為工作重心，出于提高生產安全性的考慮，越來越多企業選擇將自動控制系統引入生產過程，所取得效果十分顯著。研究表明，安全自動裝置的作用，主要體現在兩個方面：其一，盡量避免技術人員在事故現場工作，減少人員傷亡，提高生產所具有安全性；其二，及時發現并解決安全隱患，充分發揮預設程序的作用。在危險性較高的生產環境和環節中，安全自動裝置的作用是不可替代的，對其加以應用，可以有效替代人工操作，在保證操作質量的同時提高操作效率。
2.4緊急停車
只有高效掌握并控制運行全過程，才能實時跟蹤并了解設備狀態。作為自動控制系統之一的緊急停車系統，在實時監控、跟蹤設備狀態方面，具有其他系統所無法比擬的優勢。如果在生產過程中，技術人員借緊急停車系統之“手”，發現了設備的潛在問題，可以視情況決定是否緊急停車，盡量將安全問題帶來的影響降到最低。以集散控制系統為參考，對緊急停車系統進行分析，可發現以下特點：其一，由檢測和執行單元構成；其二，具有超限安全停車的功能；其三，呈現出間斷、靜態的工作狀態；其四，安全級別高，需要進行認證。
2.5控制計算功能
近幾年，計算機被大量應用到各行各業，對自動控制能力的提升起決定作用。應用自動控制系統進行安全生產，對化工企業控制計算機的能力具有較高要求，這是因為合理應用計算機可以使自動控制系統可靠性、安全性得到優化。以化工儀表為例，對計算機加以應用，不僅能夠保證儀表正常運行，還可以提高數據計算的準確性，使儀表運行獲得有力保障。另外，化工儀表在計算方面所具有的優勢，可以使人員計算強度得到大幅降低，化工生產安全性，通常會隨著計算精準度的提升而提升。
2.6安全自動化裝置
化工企業為實現安全生產，對自動控制系統的應用較為廣泛，在自動化裝置中安全裝置是其重要組成部分，在實際應用中發揮著良好的作用。安全自動化裝置在實際應用中主要有2個方面的作用：①能及時發現潛在安全隱患，并通過預設程序采取對應的解決措施；②可以減少員工在事故現場的操作，這樣能在事故發生時減少人員的傷亡，確保生產的安全性。自動化裝置在生產較為危險的環節與環境中發揮著不可替代的作用，能夠對人工進行有效的代替，完成人工所不能完成的操作。
2.7裝置自動連鎖報警系統
化工企業的設備在運行過程中，速度往往都比較快，如果在高溫或者高壓的環境下，很有可能引發安全事故。所以需要對化工生產過程進行自動化控制，對生產環境進行實時的監測，確保生產環境滿足生產要求。如果化工生產過程中發生安全事故，在裝置自動連鎖報警系統的作用下，能通過報警及時了解故障的位置以及產生的原因，并通過有效的應對措施，對故障問題進行處理，確保設備能保持良好的運行狀態。
2.8計算功能的控制
計算機在各行各業中的應用十分廣泛，對提升企業自動化控制能力等方面發揮著重要作用。在化工生產中應用自動控制系統，需要對計算機的控制能力進行提升。化工生產過程中，自動控制系統的安全性與可靠性需要高效的自動控制系統，需要計算機發揮其重要作用。在化工儀表中應用微型計算機，能確保儀表正常運行的同時，對相關的數據信息進行精準的計算，為儀表的運行提供保障。同時化工儀表強大的計算能力，能降低工作人員的計算強度，確保計算的精準性。在微型計算機高效的計算能力下，儀表的精準度大幅提升，為化工安全生產打下堅實基礎。
關鍵詞 電氣自動；控制系統；應用
中圖分類號TM92 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2013）97-0053-02
0 引言
工程技術通過理解并控制自然而造福于人類，控制系統工程師通過理解和控制我們環境的一部分，即所謂的系統，為社會提供經濟實用的產品。為了達到對系統的控制目的就要理解系統，但是，控制工程也常常對尚未充分理解的系統實施控制，例如對化工過程的控制。控制工程最顯著的特點就是對各類機器、工業生產過程及經濟活動過程實施控制，以造福于社會。除了在航空航天、導彈制導、機器人技術等領域中，自動控制系統具有特別重要的作用之外，在現代機器制造業、化工過程、交通管制系統等實用工業自動化和復雜的現代系統中都是不可缺少的組成部分。
1自動控制簡述
在科學技術發展過程中，自動控制技術扮演了十分重要的角色。在飛行器制導、機器人控制、現代機器制造業生產流水線和工業過程控制方面，到處能看到自動控制的影子。沒有自動控制技術的應用就沒有現代工業的成果。日常生活中也有許多自動控制的應用實例，如市場上常見的高壓鍋上的安全閥就是一個簡單的控制系統，當鍋內因過熱導致壓力過高時，安全閥會自動打開從而減壓。即使是一個生物體，我們也能看到自動控制的實例，當我們感到熱的時候，我們就會出汗，當體溫下降后，汗腺又會自動收縮，這是身體的控制器官、感知器官、執行器官協調工作的結果，它們形成了一個閉環控制系統。控制系統有多種多樣的結構，閉環控制系統是其中重要的一種。
2 閉環控制系統和開環控制系統
2.1 閉環控制系統
凡是系統輸出信號對控制作用能有直接影響的系統，都叫做閉環系統。閉環系統也就是反饋控制系統。輸入信號和反饋信號(反饋信號可以是輸出信號本身，也可以是輸出信號的函數或導數)之差，稱為誤差信號。誤差信號加到控制器上，以減小系統的誤差，并使系統的輸出量趨于所希望的值。換句話說，“閉環”的涵義就是應用反饋作用來減小系統的誤差。
在工業生產和日常生活中，廣泛應用著閉環控制系統。例如：位移跟蹤系統(又稱隨動系統)、大多數的機床數控系統、冷藏設備、熱水器、空調器等，都是閉環系統。
2.2 開環控制系統
如果系統的輸出量對系統的控制作用沒有影響，則叫做開環控制系統。在開環控制系統中，既不需要對輸出量進行測量，也不需要將輸出量反饋到輸入端與輸入量進行比較。圖1表示開環控制系統輸入量與輸出量之間的關系。目前的洗衣機就是開環系統的例子。洗滌、漂洗、脫水過程，依次進行，無需對其輸出信號，即衣服的清潔程度進行測量。類似的開環系統例子還有采用時基信號控制的交通管制系統，這種系統并不測量車的實際流量，完全由時間來控制。
圖l開環控制系統
在任何開環控制系統中，系統的輸出量都不被用來與參考輸入進行比較。因此，對應于每一個參考輸入量，都有一個相應的固定工作狀態與之對應。這樣，系統的精度便決定于校準的精度。為了滿足實際應用的需要，開環控制系統必須事先精確校準，并且在工作過程中保持這種校準值不發生變化。
當出現擾動時，開環控制系統就不能完成既定的任務了。因此，只有輸入量與輸出量之間的關系已知，并且不存在內擾與外擾的情況下，才可以采用開環控制。應當指出，沿時間坐標軸單向運行的任何系統，都是開環系統。
3 自動控制系統舉例
3.1 汽車駕駛控制系統
如圖2所示，汽車的行駛路線由方向盤控制，駕車人控制方向盤。駕車人通過眼睛觀查汽車是否偏離預計的路線，當汽車偏離路線，即產生誤差信號時，駕車人調整方向盤，減小誤差，直到回歸正確路線，這是人工閉環系統。當用自動駕駛儀替代駕車人，由導航儀根據事先確定的路線驅動汽車行駛，則這樣的控制系統就是自動駕駛控制系統了，當然，對于汽車來說，除了方向控制之外還有其他控制系統。
3.2 汽輪發電機控制系統
圖3是汽輪發電機控制系統圖，為了對能耗進行有效的自動化管理，發電廠采用計算機對發電過程進行自動化管理，使耗能負荷平穩均勻，以便節省燃料消耗。在這個系統中，計算機是控制器，它將預期的氧氣含量、溫度、壓力、發電量與實際測定的值進行比較，產生控制信號，以控制鍋爐的給水、燃料、空氣閥門的開度，使之達到預期的性能指標。
3.3機器人
機器人是一種與自動化技術密切相關、由計算機控制的機器。工業機器人是自動化的一個特定分支，它是指專門用于替代人工勞動的自動化機器，因而具有某些擬人化特征。機械手是常見的機器人，它能在一定程度上模擬人的手臂和手腕，協助人類完成一些特定的工作。
3.4 控制工程實踐
工業過程(加工、制造等)中若采用自動控制而非人工控制，常稱之為自動化。在化工、造紙、電力、汽車、鋼鐵等工業行業中，自動化已經非常普遍。自動化成了工業社會的主旋律，工廠普遍應用自動化機器設備來提高生產產量，以便彌補由于工人加薪和通貨膨脹所帶來的成本增加。
此外，現代工業還致力于提供越來越精密、可靠和性能好的產品。例如，精密可靠的控制在過去的幾十年中顯著地提高了汽車性能。自動化最早在汽車工業中得到普及。傳送帶與自動化機床相結合，形成了很長的自動化生產線，可以在幾乎沒有操作人員干預的情況下，生產汽缸之類的引擎零部件。在車身生產中，使用自動給料機和高速沖壓機，可提高板材成型的效率。在設計和生產都相對成熟的其他領域，如汽車水箱生產中，自動化生產線已經完全取代了人工操作。
在現代應用中，自動化可以定義為利用程控指令對指定對象進行操縱，并通過信息反饋確認指令是否被正確執行的一項工程技術。自動化通常應用于過去由人工操作的場合，一旦實現了自動化，系統就可以不要人工干預或協助，而且還能比人工操作運行得更準確、更快捷。一個半自動化的系統則同時需要人工操作和機器操作。例如，許多汽車自動裝配線需要操作人員與機器人的密切配合。
冶金工業是另一個在自動控制方面取得相當成就的行業。事實上，在很多場合，控制應用甚至超前于控制理論，如熱軋廠對溫度、板材的寬度、厚度和產品質量等都實施了控制。
飛速增長的能源消耗和所面臨的能源枯竭的威脅促使人們努力采取新的節能措施，對能源進行有效的自動化管理。工業部門采用計算機進行能源管理，統籌安排生產，以減少能源消耗。近來，在自動倉儲和庫存管理中，也采用了反饋控制的概念，而且農業對自動控制的需求也日益高漲，人們開發了自動控制的保鮮飼料室和自動拖拉機，此外，對風力發電機、太陽能取暖和制冷裝置、汽車發動機性能的自動控制也都是重要的現代控制系統實例。
控制系統理論還在生物醫學試驗、病理診斷、康復醫學和生物控制系統中有了眾多應用，所研究的控制系統從細胞層次直到中樞神經系統，涉及溫度調節和神經系統、呼吸系統、心血管系統等。大多數生物控制系統都是閉環系統，但控制回路中并不只有單個控制器，而是包含著另外的控制回路，從而形成了一種多層次的系統結構。
反饋控制系統在工業生產中應用極為廣泛。一些實驗室和工業生產線上還使用機器人，這些機器人能提起重達幾百磅的重物，并能以極高的精度將重物放置在指定的位置，在工業生產中發揮著巨大的作用。
4 控制系統展望
控制系統不懈努力的目標是使系統具有更好的柔性和更高的自主性。柔性和自主性這兩個系統概念和特性從不同的途徑要求系統趨向同一個目標。現在的工業機器人已具備了相當大的自主性，一旦確定了控制程序，機器人通常不需要人的進一步干預。但由于傳感技術的局限，機器人適應工作環境變化的柔性卻十分有限，這也是開展計算機視覺研究的原因之一。一般意義下的控制系統具有很強的環境適應性，但它依賴于人的及時指導。展望未來，先進的機器人系統將通過改進傳感反饋機制，變得具有更強的任務自適應能力；有關人工智能、傳感器集成、計算機視覺和離線CAD／CAM編程等技術的研究，將使機器人系統變得更加通用和更加經濟；一般意義下的控制系統將朝著增強自主運行能力的方向發展，成為人工控制的延伸；在監督控制、人機交互等方面的研究將減輕操作手的負擔；計算機數據庫管理也將提高操作手的工作效率。此外，還有許多研究工作，如通信方法的改進和高級編程語言的開發等，對機器人和控制系統的發展同樣起著推動作用，并且有利于降低工程實現的費用和擴展控制工程的應用領域。
參考文獻
[1]徐鵬.電氣自動化控制方式的研究[J].科技廣場，2009(7).
[2]劉海龍.淺談電氣自動化的現狀與發展方向[J].黑龍江科技信息，2010(06).
[3]劉永強.淺談我國電氣自動化的現狀及發展前景[J].黑龍江科技信息，2011(2).
關鍵詞:化工 自動控制系統 應用 發展
中圖分類號:TU276.2 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)07(b)-0006-01
1 自動控制系統在化工領域的應用
隨著現代科學技術的快速發展進步,化工行業也相應的得到了進一步的發展進步,逐漸實現了生產和管理的自動化,越來越多的利用自動控制系統進行對化工行業的控制和管理生產。自動控制系統的具體工作原理是根據一定的比例將反應物加入化學反應爐內,然后通入蒸汽,在化學反應爐內的溫度達到一定值后就停止對其加熱,此時的反應物會在高溫狀態下發生聚合反應,并釋放大量的熱量。要實現爐內填料的完全發生聚合反應,就一定要保證工作環境下爐內的溫度。現代自動控制系統在化工行業中改變了其化學反應爐內的溫度必須通過手工進行操作的局面,在很大程度上改善了操控人員的工作環境,還可以適應爐內的惡劣環境,對整個工藝的進行檢測控制。現下的溫控系統使用的是PID控制算法來進行計算的,并采用了“變速積分”和“抗積分飽和”的處理方法加之多次的實踐,現在的溫度控制系統能夠將化學反應爐內的溫度控制在0.5左右的范圍之內,與此同時還具有良好的動態性能。
2 化工自動控制系統的應用問題
2.1 熱電偶溫度檢測布線環節
在化工行業中,熱電偶和熱電阻是較為經常使用的溫度檢測元件,在進行溫度檢測的過程中,使用的也是控制器機柜、安全柵機柜、端子柜和現場熱電偶原件。化工行業中的自動化控制系統應用的都要仔細把握每一個環節,避免忽視和防止使用的重要元件和配線出現問題,也會影響的所測數值的精確度。例如DCS系統在熱電偶溫度測量中,DCS系統中的溫度問題非常重要,如果直接接受熱電偶元件傳送的毫伏信號,經由數據采集器和冷端補償之后,數據會進入端子柜。但是如果在數據采集器與端子柜之間使用的是普通信號線,那么數據采集器和端子柜之間必須具有相同的溫度,不能出現溫差,以便于更好的得到較為精確的數值。
2.2 差壓計量儀表的溫壓補償問題
在化工裝置中,特別是原料的進、出廠階段無法離開計量儀表直接關系到工廠的效益問題。用于工藝介質計量的測量儀表,根據工藝介質特點,有的采用差壓流量計做為計量儀表,差壓計量儀表在絕對平穩的工藝狀態下的計量值是較為精確可靠的。由于工藝過程的特點,控制過程不可能會是一成不變的,被檢測的介質總是會產生不同程度的溫度、壓力等變化,而介質溫度、壓力變化對被測介質的密度產生較大的影響,特別是對于氣體介質的影響更加的明顯,從而嚴重的影響到差壓流量計的測量準確度。因此,必須考慮化工行業自動控制系統中的增加溫壓補償環節,以便于克服因介質溫度、壓力變化所造成的測量偏差。
2.3 沖程泵出口流量表的選用
通常需要在一些化工裝置中對某種原料進行微量配比,但是一般情況下都是使用小流量的單頭沖程泵或者是小流量的雙頭沖程泵,此時就需要在沖程泵1∶1處設置一個流量監測儀來進行對全過程的瞬時流量監控。管線內的流量具有不穩定性,很有可能會造成浮子一直的在最高處和最低處不斷的進行跳動。因此,一定要選擇適當的、相對應的安裝流量監測儀表,以便于更好的進行準確測量,達到最好的測量準確度。
2.4 攪拌設備內部溫度檢測套管的安裝
在化工行業的自動化控制系統中,在攪拌設備的內部,攪拌設備內部溫度檢測套管是不可缺少的。但是經常會由于安裝的問題而出現溫度檢測套管的使用壽命較短,嚴重的甚至會導致發生事故危險。作為溫度檢測的元件,為了更加準確的測量到設備內部的溫度情況,一般的溫度檢測套管都是熱電偶或熱電阻,而且插入的深度較長。但是在攪拌機進行運轉的過程中,在攪拌設備中由于介質不停的隨液輪而轉動必然會形成渦流,而形成的渦流可以產生一定的動力,動力在長時間地作用到溫度檢測套管上之后,會很容易出現套管斷裂的現象,甚至還會有可能發生嚴重的生產事故,造成一定的安全和財產威脅,因而一定要對攪拌設備內部溫度檢測套管的安裝問題進行更多的關注和重視。
要改善不良狀況就要采取有效的方法措施,在溫度檢測套管上加裝保護套筒是效果較為良好的方法。在溫度檢測套管上加裝保護套筒可以在套筒頂部形成一定的反作用力,而反作用力可以作用于渦流形成的動力,使其雙方互相抵消掉,從而從根本上解決了攪拌設備內的溫度檢測套管的安全隱患,進一步保證化工生產的順利進行。攪拌設備內部溫度是化工行業需要控制的重要參數,一定要對攪拌設備內的溫度檢測套管進行定期的檢查。
3 化工自動控制系統的發展
由于科學技術的快速發展進步,我國的自動控制系統也隨之實現了更新、更好的突破。智能化的自動控制儀表與以前的常用儀表相比,具有更加完善的性能,具有數字化、精準化和小型化等許多占優勢的特點,在未來的化工行業社會市場中,智能化儀表將會占有更多的市場份額,在化工行業的應用中將會越來越廣泛。我國的化工行業自動控制系統的新突破還將表現在分散型控制系統的優勢方面,就實際而言,分散型控制系統是一個微處理器網絡系統,分散型控制系統通過運用系統內部的軟件、硬件以及控制語言來實現對系統內部各部分的控制。化工行業自動控制系統的應用與快速發展進步是將現代化人工智能與控制理論相完結合的較為適宜的結果。
隨著現代社會的計算機技術、網絡技術、感溫材料技術等科學技術的不斷發展進步,化工行業的自動化控制系統在未來的化工行業中的應用一定會得到越來越大的重視,相應的得到更快、更好的發展進步。在未來的化工行業自動控制系統的應用過程中,化工企業必須不斷的對一些較為陳舊、無法適應現代社會市場發展步伐的設備進行適當的淘汰。要及時、積極的跟上化工行業的生產發展需要,及時的對一些具有高技術的設備進行更新完善,以滿足化工行業自動控制系統運行的具體需求。化工行業一定要不斷的加強對自動控制系統軟件操作人才的培養和訓練,不斷的對工作人員進行定期的有效培訓,以確保其技術達到準確操作自動控制系統的目標。化工行業還應跟隨互聯網的發展而不斷的加強對網絡安全的重視和保護,建立起相對完善的安全系統,以便于更好的保證自動控制系統不受到侵害。
4 結語
自動控制系統在化工行業的應用過程中,一定要使裝置設備控制系統保持穩定,保證自動控制系統和操作儀表的合理與穩定,以便于化工行業自動控制系統的正常、穩定及高效運行,進一步提高化工行業的生產效率和質量,得到更加長遠、完善的發展進步。
參考文獻
[1] 龐浩軍.化工自動控制系統應用問題研究[J].現代商貿工業,2012(7):196.
關鍵詞：自動控制；污水處理；應用
中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）04-0021-01
1 國內外現狀
隨著我國工業化進程的加快，污水排放等造成的環境污染越來越嚴重，逐漸成為世界各國關注的重點。水資源是人類生存的重要資源，是資源可持續利用的基礎。中國的發展經歷了高速發展的工業化進程，而對環境的保護卻處于滯后階段，之前的工業廢水、生活污水都是未加處理直接排放到大自然中，對環境造成了嚴重污染，使人來的生活生產受到威脅。科技革命的發展，為自動控制技術在污水處理方面的應用奠定了堅實的基礎，由于污水處理工程具有復雜性等特點，現場勘測非常困難，為自動技術的發展應用提供了契機。
2 自動控制技術在污水處理中的主要表現
2.1 過程控制
在自動控制系統中采用現場控制器對污水處理過程中的設備運行狀態進行實時監控，并采集污水處理的過程工藝參數，通過網絡將采集到的數據傳輸到控制層，監控層對傳輸的數據進行分析處理，根據分析的結果向現場的設備傳輸控制指令，控制現場設備的運行，這就是污水處理自動控制系統中的過程控制。過程控制通過對運行數據的采集、傳輸、分析處理、存儲達到對現場設備的調度和管理的目的。
2.2 在線監視
通過在線監視將污水處理的工藝流程畫面實時顯示在控制層的計算機屏幕上，同時還可以實時監視現場設備的運行狀態和重要參數的變化情況，通過控制層的計算機對自動控制系統的運行狀態進行實時干預。當現場設備在運行過程產生運行故障時，中央控制室的計算機可以及時發現產生的故障并報警，另外還可以對一些簡單的故障進行分析處理，提高污水處理自動控制系統運行的穩定性。
2.3 故障診斷及報警
自動控制技術中的故障診斷技術，可以有效監測污水處理中出現的故障，及時監測分析，并發出報警，使得管理者能夠及時處理。同時，系統還能處理一些常見的簡單故障，對復雜故障進行提示，使管理者第一時間準確的解決問題，保證污水處理工作的正常運行。
3 智能控制系統在污水處理中的應用分析
隨著科學技術的發展與應用，自動控制技術已經進入智能控制階段，是集人工智能、機械、信息技術等為一體的系統工程，智能控制論實現了指標的動態監y，使得污水處理工程能保持穩定、精確運行。主要包括以下幾種應用：
3.1 模糊控制
1965年，美國著名學者Zadeh 教授首次提出了模糊控制理論，該理論以模糊數學理論為基礎，集合信息技術等先進的方法技術，按照既定的程序進行決策。隨后，研究人員將模糊控制理論應用到污水處理中，通過輸入污水BOD、SS濃度等數值，系統在進行相關“模糊化”計算后與“規則集”匹配，而后轉變成相應的信號實施對工程的控制。各國學者圍繞此技術進行了多次實驗，以厭氧消化污水處理技術為例，由于厭氧消化對操作條件要求嚴格，工程中產生的生物氣量、底物消耗量等需要長時間觀測的離線量不易觀測，研究人員則利用設計好的模糊觀測器，通過輸入易測量（底物濃度等）來估計難測量（單位生物量的微生物日負荷），并借助主成分分析法來分析、激活系統中的某些程序，從而保持污水處理系統的穩定運行。
3.2 神經網絡控制
神經網絡控制是在模糊控制系統的基礎上，加入自學習和自適應能力，對樣本進行控制的技術。由于SBR（序批式活性污泥法）技術的相關處理指標測量花費昂貴，研究人員則根據人工神經網絡軟測量辦法，建立BP神經網絡和RBF神經網絡污水指標測量模型，對污水的相關指標進行監測。經驗證，該系統能很好地完成對COD、BOD等指標的檢測，是對污水處理技術的重大改善。同時，還有學者通過采用兩級控制，實現了上層監測最佳DO和Xb的濃度設置，下層跟蹤計算上層神經網絡設置點雙層控制。經驗證，曝氣池中的DO和Xb能根據進水水質變化實時改變，保證污水處理效果的達標。
3.3 專家控制
專家控制系統在原有的技術控制理論基礎上，融合專家系統相關理論，使得系統在遇到復雜情況時，能模仿專家思維進行判斷預測，完成對系統的合理控制。在造紙廢水處理過程中，由于廢水中堿性過氧化氫機械漿污水污泥量濃度高、總量大，因此，在具體的操作過程中，學者在模糊控制系統的基礎上，開發了專家控制系統，以此來監測pH值和預防酸化，實現了對復雜過程的系統判斷。
參考文獻
[1]李英.淺析自動控制在污水處理中的應用[J].工程技術：全文版， 2016（12）：00280-00280.
【關鍵詞】注水井；遠程控制；光伏供電；zigbee
1、概述
在油田開發建設中，注水系統作為油田生產的重要組成部分，如何“注夠水、注好水、精細注水”已成為油田增產上產的重中之重，為了減少了地面系統管線的投入，降低了管線壓損，提高注水井的注水壓力，采油廠對地面注水系統進行了簡化優化調整，由之前注水泵站——配水間——注水井的三級布站模式調整為注水泵站——注水井的兩級布站模式。
注水井布站模式的改變，使配注量的調整由集中的配水間調配改為單井調配，對于注水井管線采取井口串接方式的水井，一口注水井流量的調整也使其他串接水井發生了變化，造成的員工頻繁進行注水量的調整，注水系統一旦出現壓力的波動，注水井井口流量也會隨之變動，這樣在提高管線壓力的同時也增加了員工的勞動強度。而注水井在線遠程控制系統的應用，徹底解決了注水井配注頻繁調整和系統壓力波動造成的水量調配問題，大大減少了員工的勞動強度。
2、系統的組成、原理及功能
注水井在線遠程控制系統是由流量自動調節閥（流量計）、供電裝置、遠程數據采集傳輸終端（RTU）、油壓傳感器、套壓傳感器和服務器組成的，是以自動控制技術為核心，光伏供電技術和zigbee數據傳輸技術為輔助的，集信息采集、自動控制、遠程傳輸、數據展示于一體的信息化管理系統。
該系統克服了以往傳統模式下注水井計量、水量調控和生產管理的各種弊端，實現了對注水井運行狀態的自動化監測、生產基礎數據的自動化采集和無線遠程控制，提高了注水井的自動化管理水平，為后期地面注水優化全自動配置奠定了基礎。
（1）自動控制技術
自動控制，采用的是閉環控制也就是負反饋控制，它包括傳感器、控制裝置和執行機構，通過控制的不斷進行，使被控變量克服干擾的影響，以維持被控變量在給定值上（圖1）。
（2）光伏供電技術
光線照射在太陽能電池上并且光在界面層被吸收，具有足夠能量的光子能夠在P型硅和N型硅中將電子從共價鍵中激發，以致產生電子-空穴對。界面層附近的電子和空穴在復合之前，將通過空間電荷的電場作用被相互分離。電子向帶正電的N區和空穴向帶負電的P區運動，接通電路后就形成電流，光照在界面層產生的電子-空穴對越多，電流越大。界面層吸收的光能越多，界面層即電池面積越大，在太陽能電池中形成的電流也越大。
（3）zigbee數據傳輸技術
Zigbee技術是基于IEEE 802.15.4協議的一種短距離、低功耗、低速率的無線網絡通信技術，可在數千個微小傳感器之間相互協調實現通信（圖2）。
3、現場應用
（1）流量自動調節閥
流量自動控制閥由流量計和自控閥兩部分組成，自控閥根據用戶設定的流量值按PID控制算法，計算開閥和關閥的控制量，使執行機構動作來調節閥門開啟角度，自動將瞬時流量調節到接近或等于用戶設定值，以達到自動控制流量的目的。
流量自動控制實現了注水井在線遠程控制，解決了員工現場錄取參數和調節水量的問題。如注水系統出現泵壓的波動后，通過自動調節可維持在設定的流量范圍內。
（2）供電系統
太陽能發電系統是由太陽能電池組件、充電控制器、蓄電池組成。太陽能電池組件是將太陽的輻射能量轉換為直流電源，充電控制器負責將太陽能發出的直流電給蓄電池充電和向負載供電，并具有各種充電、放電保護功能，蓄電池是將太陽能所發出的電能存儲起來，供夜晚、陰雨天或發電功率不足時使用。
正常注水井，蓄電池在完全放電的情況下可維持數據傳輸和調控3天以上，完全滿足油田需要。
（3）zigbee數據傳輸
zigbee數據傳輸解決了GPRS通訊依靠公網傳輸的缺點， 同時使數據傳輸更安全、更穩定，數據采集過程采取正向信息傳輸過程，而遠程控制實行反向的信息傳輸過程（圖3）。
4、結論與認識
光伏供電裝置的應用有效解決了注水井無市電可用的現狀，而zigbee數據傳輸緩解了GPRS每年大量通信費用的缺陷，通過這兩項輔助技術的應用，實現了注水井在線遠程控制系統壓力、流量等參數的遠程監控和調節，降低了員工勞動強度，提高了系統發生突變處理的及時性，同時也為油田奪油上產步伐提供了資料錄取的基礎，為油田精細注水、執配率提升提供了保障，促進了注水井管理水平的提高。
參考文獻
[1]余金澤，任貴山等.注水井遠程智能調控系統.中國石油和化工，2008，18：40-44.
[2]馮瀟，劉秋麗.zigbee在油田遠程監控系統中的應用.石油儀器，2006.10，68-70.
關鍵詞：DCS；化工生產；自動控制
中圖分類號：TQ063 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）3-0082-02
在工業生產中，DCS和PLC都占據了舉足輕重的地位。PLC控制系統是采用了可編程序控制器組成的控制系統，它結合了繼電器控制、計算機和通信技術的特點，可以快捷、簡便的編程來實現定時、邏輯、PID調節等過程，現在很多國內外的化工企業采用了PLC控制系統來嚴格控制化工生產中要求的連貫性、極高的安全等級等嚴格的生產條件，但是繼電器控制具有局限性，PLC只可以進行開關量的控制，無法對模擬量進行處理，常見的PLC控制系統較于DCS有較少的模擬量的控制和連鎖，因此大多數是用在小型自動控制場所，并且控制生產過程就相對簡單，傳輸的數據較少。
同樣，DCS在我國的自動控制行業內被稱為集散控制系統，是相對于集中式控制系統而言的一種新型計算機控制系統，它是在集中式控制系統的基礎上發展、演變而來的。這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，通信、顯示和控制等4C技術，其基本思想是分散控制、集中操作、分級管理、配置靈活以及組態方便。DCS在1975年面世，為我國的大型工業生產裝置的自動化水平的提高做出了巨大貢獻，極大地提高了化工生產的質量和安全性。
1 DCS自動控制概述
因為DCS系統集成了計算機技術、控制技術以及網絡通信技術和顯示技術，所以DCS擁有極強的控制功能、極強的系統可靠性，并且擁有良好的人機交互界面可以更直觀的應用于化工生產、電力、冶金等自動化的領域。并且隨著軟硬件的不斷升級發展，DCS系統也更為廣泛的應用在了石油、制藥、建材等各行各業中去。
DCS經面世以來就不斷的進步，隨著自動化程度的提高也同時提高了生產效率，最大限度的節能減耗。比如我公司也采用了DCS自動控制系統，公司生產裝置中采用了國產組態王、世紀星、昆侖通態以及國外GE公司的IFIX、西門子公司的WINCC等多種上位機軟件與PLC組成的DCS系統。就實現了化工裝置的工藝生產操作、監視、自動控制、程序控制、聯鎖控制、數據采集和生產管理等功能。現如今，通過對DCS技術的不斷研究，采用SmartPro DCS控制系統可以更好的實現DCS在生產控制中的應用。DCS工作流程圖如圖1所示：
DCS系統的主要功能和特點包括實時性、參數調整、報警功能以及監督功能。DCS系統有很好的實時性，可以通過控制站建立系統的輸入輸出服務，實現了對化工生產中的自動控制功能，這樣可以及時的對現場的數據進行采集，并對化工生產中的整體運行狀況的參數進行直觀性的體現；DCS系統可以對參數調整進行及時、準確的調整，壓力、溫度、流量等參數都能及時的調整到最佳狀態；DCS系統還能通過創建報警服務，對開關量、硬件設備和系統運行狀態進行報警監視，通過它的自動控制對報警的地點、時間以及報警信息進行顯示，從而可以提醒工作人員何時何地出現故障，及時進行修理，避免不必要的損失；其監督功能可以通過對歷史參數進行瀏覽，查閱操作記錄和分析故障信息，生成相應的工作日志，這樣，故障發生時，可以憑著對過去數據的分析，以最快的速度查找故障的產生原因，來減少化工生產中的損失。
2 DCS在化工生產中的應用
DCS系統在化工生產中應用廣泛，其中一個重要應用就是在化工生產中緊急停車系統，緊急停車系統必須要時刻保證穩定的安全性，也是化工企業中最為關鍵的安全保證基礎，因此化工生產中通常把DCS系統的緊急停車系統進行單獨設置，兩者相輔相成，極大地減小了緊急情況下的操作和判斷的失誤，提高了整體的可靠安全性。
但是在DCS系統廣泛應用的過程中，它雖然解決了一些傳統過程中控制的難題，但是DCS系統也不是智能的，在化工生產過程中仍然存在著一些問題。比如說現場信號不好，DCS硬件故障問題等等，所以在生產應用中應該采取必要的措施來避免這些問題。保證DCS系統運行在溫度、濕度都合適，并且粉塵較少的環境下，嚴格避免放置在有腐蝕性的氣體環境中，這可以有效的避免DCS系統死機情況；盡量減少對系統產生的碰撞、振動和電磁干擾來保證系統的穩定性，對一些需要更換或者維修的器件，在佩戴防靜電手套的情況下進行操作，防止靜電效應對系統造成的影響；設計DCS系統時同時要考慮化工生產后期可能做到的擴展升級，要預留空間，這樣才能及時全面的掌握系統的運行狀態同時保證系統可以更加長久的運行。下圖2所示為DCS系統工作原理圖：
除此之外，DCS系統在其優越的系統性能之下，還需要進一步改進其在工程中的不足：DCS系統的繪圖工具功能不足，不能獨立完成一個組態畫面，需要借助其他的輔助畫圖工具，同時由于繪圖中缺少相關組件，繪制出的圖像不夠形象生動；其次，對于報表功能的設置過于復雜，這樣就對初學者造成了一定的困難；現場采集的數據和數據庫中的數據交換的不方便性，現場采集的數據先通過智能前端轉換和保存，在它把數據傳送給FIX數據庫的時候它必須經過一個中間環節，它的實現過程是通過VISUAL BASIC語言編程來完成的。如果在現場的運行過程中，有某一個站點需要改動或者是需要去增加一個站點，就必須有編程的人員在旁邊去重新修改這個程序，這就對工作人員的技術要求比較高；另外有一些DCS系統沒有輔助的命令語言功能，全部是通過數據塊實現的，但是工程中很可能出現不屬于這個功能塊或者無法解決的問題，表現了其局限性，同時，它不能給使用者或者是操作者提供足夠的使用空間。但DCS系統帶給化工生產的便利和高效是遠遠大于其不足的。
3 結 語
綜上所述，DCS系統在化工生產中的廣泛使用，極大的促進了新世紀工業生產的生產效率和產量，保證了安全生產，是促進工業強有力的系統。
參考文獻：
[1] 周學慧.DCS與PLC控制系統的特點分析[J].平頂山工學院學報，2005，（1）.
[2] 郝戰存.可編程控制器發展綜述[J].河北工業科技，2004，（2）.
關鍵詞：汽輪機 自動控制 技術分析
中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）04（b）-0044-01
汽輪機是一種將蒸汽的熱能轉變為機械功的外燃回轉式原動機。它的任務是把蒸汽的熱能轉換為機械能，再利用傳動機構拖動發電機發出電能。由于汽輪機的轉換效率較高，且能設計和制造出較大的功率，所以在火電廠里得到了普遍的應用。隨著計算機技術的發展及計算機在生產領域的普遍應用，當前新投運的汽輪機越來越多的采用了以數字式電子計算機為控制器核心的數字電液控制系統（DEH）。它由計算機控制部分和液壓執行機構兩大部分組成，是發電汽輪機組的專用控制設備，它包括了對汽輪發電機組的自動監測、自動控制、順序控制及自動保護四大功能，可實現發電機組的自動啟動、停機、功率頻率調節，實現遠方自動調度等功能。實現對汽輪機組的自動保護，使汽輪機自動控制水平由前一階段的單獨控制提高到機、爐、電協調控制及電網中心統一控制的高級綜合水平。汽輪機電液控制系統的出現，要求汽輪機運行人員和設備維護人員不僅要具有汽輪機原理和液壓調節系統方面的知識，而且還要具有控制原理、電子、計算機等方面的知識。
1 汽輪機自動控制機構的基本特性
1.1 控制系統的配備關系
汽輪機必須在配備了控制系統后才能保證工作安全和所發電能的質與量。在保持轉速基本穩定的前提下，汽輪發電機組的主力矩與汽輪機的進汽參數和排汽參數相關。如果汽輪機進汽的溫度、壓力和排汽的溫度壓力均保持不變，那么汽輪機組的主力矩，也就是發電功率基本上就只與汽輪機的進汽量成正比。當電力用戶的用電量增大時，汽輪機的進汽量就應增大，反之亦然。因此必須在汽輪機上安裝自動調節系統，利用汽輪機的轉速信號對汽輪機自動進行進汽量的調節，使其滿足實際運行的要求。
1.2 汽輪機轉速與所發電能頻率的關系
因為電能很難大量儲存，所以電力生產中對發電設備必須進行自動調節，以隨時滿足用戶對所發出的電能的量和質的要求。在此處量指的是電能功率的大小，質指的是電能的頻率與電壓（我國規定頻率變化在±1%以內，電壓變化在±6%以內）。電能的頻率與電壓這兩者都和汽輪機的轉速有關，電壓除取決于轉速外，還可以通過調節勵磁電流來控制，而頻率就直接取決于汽輪機的轉速。因為發電機是直接由汽輪機拖動的，所以汽輪機的轉速升高，電能的頻率就增高，汽輪機的轉速降低，電能的頻率也減小。發電機轉速與發電頻率有直接關系。
2 汽輪機自動控制技術系統的現狀
2.1 安全保護系統
汽輪機對于轉速、震動和油溫等參數都有嚴格的要求，要保證這種復雜的機械裝置的正常運行，必須有一套安全保護系統。還保護系統可以針對上述幾組參數進行設計。其實，作為一個有機整體，汽輪機本身具備一系列的安全保護措施，比如常見的危及遮斷裝置，該裝置能以機械的方式實現對汽輪機的超速保護。但僅有此類裝置是不夠的。為確保生產的安全可靠運行，該研究采用了一種新的汽輪機檢測保護控制系統，即：將DCS與DEH-NK結合起來，當DEH-NK數據不太重要的時，以通訊的方式將其傳輸至DCS系統；當數據很重要時，則采用硬接線的方式將其送入DCS，通過兩者使該控制系統形成一個有機整體。
2.2 自動發電控制系統
因為調速器通常為有差調節，所以對變化幅度較大、周期較長的變動負荷分量進行二次調整。其原理在于改變汽輪發電機組的出力以達到調頻目的。具體通過改變機組的同步器即通過平移調速系統的調節靜態特性來完成。
遙控自動控制，也可以由電網調度中心的能量管理系統來完成。人們通常將這種二次調整方式稱為自動發電控制（automatic generation control System，AGC）。
2.3 順序控制系統
順序控制系統指生產過程中的一系列操作，這一系列操作要符合生產工藝要求，要有計劃有步驟地進行。這種控制方式也稱程序控制。它主要在兩種情況下使用：主機或輔機的自動啟停程序控制，如汽輪機的自動啟停程序控制、磨煤機自動啟停程序控制；輔助系統的程序控制，如定期排污和定期吹灰的程序控制等。
2.4 數字電液控制系統
作為汽輪發電機組的重要組成部分，該系統既可以在機組啟停和故障時發揮控制和保護作用，也可以控制汽輪機轉速、功率及機前壓力。
2.5 監視儀表（TSI）和緊急跳閘系統（ETS）
汽輪發電機是一種大型機械設備，它通常在高速運轉的情況下工作，因而有嚴格的運行參數要求。必須對大軸的振動、位移、熱膨脹等參數進行精確測量和監視，因為它們會對直汽機的安全運行產生直接影響。要解決參數監測與處理相關的問題，可采取以微處理器為核心的汽輪機監控系統。
3 實現系統的開放
FCS指現場總線控制系統。與采用DCS代表模擬儀表相比，采用該系統取代DCS具有更大的經濟效益。具體體現在以下幾個方面：（1）通過該系統，可以將控制功能下放到現場，使信號傳輸變得更加準確、實時和可靠；（2）該系統只需一兩根電纜即可，節省了大量電纜；（3）無需I/O端子柜和控制柜，系統得到大大簡化，占地面積大大減少，設計、安裝、調試和維護工作量和費用都大大降低；（4）只有2根同軸電纜或光纜和幾根緊急停機開關的電纜進入控制室，這對防火和火電廠的安全運行十分有利；（5）現場總線通信協議國際標準化后，不同廠家的產品相互銜接變得十分容易。在現場總線技術的推進時間上，現在是用DCS取代模擬儀表時期，也是HART儀表的上升時期。工業生產的關鍵在于產品質量、產量和可靠性上，該研究者相信，FCS這種新型的自動控制裝置，能夠為工業生產帶來巨大效益，一旦現場總線國際標準出臺，它必然能得到廣泛應用。
4 結語
近年來，我國社會經濟發展非常迅猛，火力發電廠不斷得到完善。要確保機組的自動發電控制發揮正常功能，一個有效的控制系統是必不可少的。由于非線性、參數慢時變、遲滯并存大慣性等情況會對控制系統的設計和實現造成許多不利影響，所以單元機組協調控制系統將這些作為主要控制目標。某電廠300MW亞臨界參數燃煤機組并不能滿足電網的使用需要，其原因正在于鍋爐側汽壓對象存在很大的慣性，而原機組協調控制系統功能較差導致自動發電變負荷速率僅為有1%/min。所以，該文結合了狀態變量控制技術和相位補償技術對問題進行了分析，以緩解鍋爐的快速性及穩定性存在的沖突。
參考文獻
[1] 張靜.預測函數控制在汽輪機控制系統中的應用研究[J].汽輪機技術，2014（1）：66-68.
