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电气自控中级职称论文范文篇一
PLC在电气自控系统中的应用
摘 要：工业的电气自动化已经是现代先进工业的核心技术，同时是当下工业现代化的基石，本文主要是对PLC的工作原理，有针对性的对三菱PLC技术的特性进行了分析，以此更好的说明PLC在电气自控系统中的应用。
关键词：PLC;电气自控系统;性能特征
1、PLC的工作原理及特点
PLC的工作过程主要经历三个阶段：输入采样、用户程序执行和输出刷新。完成这三个阶段既一个扫描周期，可编程逻辑控制器在整个运行期间，都重复执行上述三个步骤。
(1)输入采样阶段。在这个阶段，可编程逻辑控制器依次通过扫描来读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应的单元内，输入采样完成后，开始用户程序执行和输出刷新的阶段。因为在这两个阶段中，输入状态和数据的变化，并不能使I/O映象区中的相应单元的状态和数据改变，所以对于脉冲信号的输入，则其宽度不能小于一个扫描周期，这样才保证了任何情况下的输入均能被读入。
(2)用户程序执行阶段。PLC在这个阶段总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在进行每一条梯形图扫描时，PLC先扫描梯形图由各触点构成的左边控制线路，按照先上后下、先左后右的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态;或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态;或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。
(3)输出刷新阶段。当扫描用户程序结束后，可编程逻辑控制器就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是可编程逻辑控制器的真正输出。可编程逻辑控制器有以下几个主要的特点：①结构灵活，PLC主要用开关进行控制，能较好的和上位机构成一些复杂的控制系统，从而实现综合自动化;②方便使用，可编程逻辑控制器采用的编程语言主要是简明的梯形图、逻辑图和语句表等，即使没有足够的计算机知识也可以很好的使用，甚至可以在线修改程序，避免了拆动硬件的麻烦;③可靠性高，其能适应各种恶性的工业环境，抗干扰能力高。
2、PLC产品的现状
当下随着社会的不断进步与发展，世界上已经有二百多家的PLC厂商，并且PLC产品也变得越来越多，但是当下不同的产品的语言编程和表达形式有所不同，然而IEC61131的出现使得产品有了一个国际化的标准，这在移动程度上大大的缩短了语言程序的编程，提高了工作的效率。同时，产品的生产也需要有一个好的平台作为支撑，当下PC和网络科学技术已经越来越受到更多厂商的应用和支持。所以，为了时应当下社会不断发展的趋势，要做到各方面技术的创新和综合应用才能促进现代化工业的发展。
3、三菱PLC 技术的特性
3.1 结构比较自由灵活
三菱PLC技术有一个很大的特点就是很少能够受到环境的限制，只要是有电的地方它就能进行相应的工作，同时利用网络能够灵活的增多接入端口的数量，从而在很大程度上提高了资源的使用效率。
3.2 传输的速度快且稳定有质量
三菱PLC技术带宽很稳定能够达到14Mbps，能够很流畅的观看DVD影片，同时在一定程度上大大的保证了许多应用平台的带宽。并且传输的速度也有了很大的提高，能够很好地传输流媒体。
3.3 成本比较低
当下能够充分的运用一些现有的低压配电网络设施，能够很好地节省一些资源，避免做一些无用的工作，同时能够很好地避免对建筑物的破坏，并且大大的节省了人力资源。同时PLC技术与传统的技术相比，成本上会比较的低，更好的缩短了工期，在一定程度上大大增强了其可扩展性和管理性。
3.4 应用面比较广泛
三菱PLC技术是一项比较特殊的技术，它利用电力线来进行组网进行接入，这在很大程度上拓展了它本身的使用领域，像些居民小区、酒店以及一些办公区等。这项技术的载体就是电力线，从而在一定程度上决定了其本身的便捷性，只要是有电的插座就能保证你进行各方面的工作，所以它的适用面非常的广泛。
4、PLC电气自控系统的性能特性
4.1 系统本的可用性
本身这个系统的设计综合的考虑到了各个方面的环境和因素，从而做好了各方面的充分调试后才进行使用的，所以这个系统能够保证稳定可靠的运行。
4.2 系统能够进行相应的维护
这项系统中所运用到的一些软件或者硬件的设备都是比较便于维护的，并且系统本身各个部件都带有联机诊断和自检的能力，同时加上软件本身有备份，这在一定程度上直接方便了相关工程师的维护。本系统的可拓展性比较强，可以进行一些应用程序的扩充，用户可以进行自编程序并且能够加入运行。
4.3 系统本身有较强的容错性能
这个系统中一些软件和硬件都具备很好地容错能力，当各软、硬件功能出现这样或那样的问题或者操作人员在操作的过程中出现失误时，这均不会影响到系统本身的正常运行，同时，一些意外的情况引起的事故，这项系统能够进行相应的恢复，较少了系统本身的维护。
4.4 系统的安全性高
在一般的情况下，这项系统中的软件硬件运行时，不会对其他的设备或者工作人员造成一定的伤害，很大程度上较少了不必要的损失。
4.5 系统具有很强的抗电磁干扰的特性
这项系统中加入了软件滤波，并且符合IEC的标准，很好地抵抗了电磁干扰，这样使得系统能够适应各样的环境来进行运行。
伴随着科技的发展，全球工业计算机控制领域已经发生巨大变革，PLC 几乎到处都有，对于PLC控制器的核心――控制软件来讲，开放式的编程组态工具软件以及开放式通信网络技术的突破，将PLC推向了更加开放的工业控制行业。PLC在高端应用方面，将和工业PC控制系统相媲美，PLC技术在电气自控系统中的应用，能显著提高电力系统的自控能力，对于提高企业的经济效益有着显著的作用。
参考文献：
[1]陈海梅.PLC在电气自动化中的应用现状及发展前景概述[J].科技与生活，2011(3).
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[3]王柏忠.浅谈三菱PLC在自动控制设备中的应用[J].科技致富向导，2011(06).
[4]胡波.PLC技术在矿井提升控制系统中的应用[J].黑龙江科技信息，2008(31).
[5]石玉明.PLC在镗床电气控制系统中的应用[J].机械工程与自动化，2007(04).
电气自控中级职称论文范文篇二
浅谈地下水厂的电气自控设计
[摘要]： 文章通过地下水厂水源地电气自控系统的介绍，对于地下水厂工程在设计及实施过程中遇到的一般性问题进行探讨，可以对今后的设计及工程实施工作起到一定的借鉴作用。
[关键词]： 地下水厂;电台;组态软件 RTU
Abstract: This article through the underground water source area of electrical control system, is discussed for the general problem of underground water project in the design and implementation process of the implementation, can play a certain reference role to the design and Engineering in future.
Key words: groundwater factory; radio; configuration software RTU
中图分类号: TU991.62文献标识码:A文章编号:
随着国家对引用水源的重视，在关系国民基本生活保证的市政给水设施建设方面投入很大，近年来新建和改扩建水厂工程项目很多，其中大多以县级中小型供水工程居多，这类工程供水规模一般不大，且水源大多为深井地下水源，水厂占地面积较小，日变化系数和时变化系数均较大，水厂技术力量较薄弱，管理水平较低，财力也较为紧张，这就决定了设计思路有别于大中型水厂，不能搞大而全的工程投资，加之各个县镇具体情况不一，不能生搬硬套。这就对电气自控设计提出许多具体要求，要求在有限的财力下，应坚持设计经济、合理、可靠、安全的原则，设备和系统要能满足当前和未来几年内技术发展趋势。
本文结合具体工程对中小型供水系统电气自控设计实践谈几点经验和教训。
1.工程介绍
某县城区给水扩建工程建设规模为5.0万m3/d。电气自控设计内容主要包括：1.新水源地电气自控工程;2.自来水公司总调自控系统;3.旧水源地电气自控改造。
本工程电气自控工程于2001年开始分两期实施。一期工程以新建项目为主，主要包括新水源地11座深井泵房的建设，自来水公司总调自控系统;二期工程以改造项目为主，包括旧水源地10座深井泵房电气自控改造及自来水公司总调自控系统扩充。
2.系统介绍
根据当前水源地井群监控的技术发展现状，本工程采用水源地井群远程实时监控系统，本系统采用现代化的通讯技术、计算机技术和自动监测仪器，对各远端设备及水质、流量等参数进行远程实时监控，实现了管理的自动化、信息化、网络化。可减少大量值班维护人员，节省运行维护费用，综合造价较低。此系统由计算机控制的监控中心台和若干分台(集中了控制水质、水量的在线检测设备及泵房泵阀控制设备等)组成的一个网络系统。监控中心台包括监控台计算机、打印机、无线数据传输电台等，并可通过计算机网络连接多个中断，实现数据共享。分台包括集中控制器、无线数据传输电台、远程测控终端RTU、泵阀开关控制器、键盘显示器、流量计、PH计、水位、压力检测仪表及水处理设备运行状态监测仪等。由于本系统点多而分散, 地理环境复杂，所以非常适合采用无线数据传输方式，中心台与分台通过无线方式进行通讯连接，具体在中心台和分台各连接一台无线电台，各分台监控设备能实时采集和记录每个点的水处理设备运行情况及水质和流量等数据，并通过无线电台发送给中心台;中心台工作人员作出判断并发出指令，实现控制设备的运行。记录的数据存放在中心台计算机的数据库中，可以随时查询或打印，其它计算机也可以通过网络进行数据查询。
3.电气保护
电气保护主要包括配电保护及防雷保护。其中设计需要特别注意的保护设置主要有一下几点：
水源地井群因为距市区较远，分布比较分散，供电通常采用高压架空线路配电到深井泵房户外，采用杆上变电站方式供电。户外变压器保护采用高压负荷开关加熔断器保护。因为熔断器保护动作通常会某一相提前熔断，造成深井泵电机缺相运行工作，因此电机应设置缺相保护功能，同时根据《通用用电设备配电设计规范》的要求设置过电流和短路保护等。
深井泵房选用潜水电机，可配备其专用的继承电子监控装置，用以监控和防护电机，可监控以下参数：在启动前系统对地的绝缘性;电机温度;电机电流及电流不平衡状态;供电电压;相序。可防护以下情况的发生：水泵干转;电机的早期故障，如绝缘等级下降;电机温度过高;电机烧毁，同时对于持续的欠压、过压，欠电流、过电流，冷却不足、过载、超温有可靠的保护。但是，此电子监控装置对于瞬间的电压波动脉冲(如雷电),电机堵转等情况无保护功能，必要时应另外增加相应必要保护措施。
水源地井群防雷设计的好坏是保证电气自控系统工作能否正常的重要保证。系统主要包括：变压器高压进线防雷保护，采用高压阀型避雷器保护;低压侧进线的过电压保护，可采用防浪涌电流保护器件SPD;无线电台天线馈线应采用专用避雷器保护，同时应做好天线支架的防雷接地措施。保证天线在避雷针保护范围内。另外，做好泵房的等电位联结，是保证处于经常潮湿环境的泵房的操作维护人员人身安全的重要措施。
水源地深井泵房控制柜一般由以下设备组成：配电断路器，SPD元件，电机启动器(如软启动器)，工控设备RTU等，高频开关电源，无功补偿设备，无线电台，电气二次仪表，液位、压力及流量等仪表的二次显示仪表等，通常设计采用一体化控制柜，将所有元件安装在整个柜内，便于运输及安装。一体化控制柜柜内存在多个高频干扰源，其能否保证设备能够正常工作，柜内设备布置应考虑其相互间要有一定防护距离外，还应做好屏蔽措施及良好的接地。控制柜的抗干扰能力和电磁兼容性EMC应在柜体生产出厂前有相关性能测试，应能满足设备正常工作，并且符合环保及对人体健康的要求。
4.电台的选择
无线电台作为一种通讯媒介，与光纤、微波、明线一样，有一定的适用范围：它提供某些特殊条件下专网中监控信号可靠的数据传输，具有成本低、安装维护方便、绕射能力强、组网结构灵活、覆盖范围远的特点，适合点多而分散、地理环境复杂等的场合。在很多专网领域有着广泛的应用。本工程四周山峦较多，水源地深井布置在城区外，分散在城区四周农村中，点多而分散，如果采用有线方式，直接面临复杂的布线工程，施工及征地以将困难重重，结合本工程特点，设计采用无线方式完成水处理远程实时监控系统。该系统的应用大大提高了水处理的自动化程度，取得了良好的经济和社会效益。
本工程电气自控工程分两期实施。 本工程采用公开招标方式确定系统集成商，根据招标结果， 一期工程采用了松下Panasonic模拟数传电台，电台由工作于230MHz频段的模拟调频对讲收发信机加MODEM改制而成的。此电台报格便宜，非常有商业竞争优势，基本能满足水源地井群调度要求。但是通过半年调试和试运行，发现许多通讯问题。故二期工程根据一期工程时实施的经验和教训，改用美国MDS公司2710数字电台，两种电台选用具体差别为：1。可靠性——一期模拟电台要求不能连续发射，否则烧功放，为了满足工程需要，本工程电台根据实际现场测试，选用功率为80W，远大于MDS公司2710数字电台最大发射功率25瓦。2.技术指标低——一期模拟电台传输速率2400bps，需用反复调试才能达到较好的10-6误码灵敏度，数字电台传输速率可达19200bps,并可连续发射工作。3.误码高——一期模拟电台中心台和分台经常发生通讯错误，因为模拟电台采用单锁相环及PTT时延造成收发转换时间50ms以上，发射端容易丢掉字头数据，调频静噪尾噪声造成在接收端出现多余的字符，无纠错编码，容易受干扰。为了弥补通讯故障缺陷，设计采用中心台上位机软件延时，增加编码校验，保证通讯的可靠性。这样整个中心台对分台的轮寻时间增加。数字电台采用数字信号处理、数字调制、纠错编码、SMT一体化设计等先进技术。很容易完成通讯任务，信号准确，使工程调试周期缩短。4.无网管——一期模拟电台如果数据传不回来或者控制不能下达，无法判断是停电、电源坏、信号差、天馈线不匹配、温度高还是RTU无数据。采用数字电台后，可在中心站远程监视远端电台状态(电压、温度、误码、功率、接收电平等)，可远程提示远端电台的告警信号(低电压、数据格式错误、温度过高、不匹配等)，远程设置远端电台参数(串口速率、发射功率等)。
5.组态软件选择
一期由自控工程公司采用Visual C++编程自行开发水源地管理系统上位机监控软件，软件基本不涉及知识产权问题，造价较低，针对性强，基本能满足业主的要求。但是，因为软件平台选择为通用开发软件，很难做到良好的人机界面，同时，因为不同人编程风格不同，编程人员更换后，当需要增加功能时，工作量很大，反映出可扩展性差。二期采用国产正版软件 “组态王”监控软件，该软件系统功能丰富且灵活易用，实时性好，且支持支持数百种国内流行的外备，在系统配置和维护方面非常方便。软件以优秀的性能、纯中文界面、编程风格简单、实时性能好，且与其他应用程序交换方便，易调试，具有一定的价格优势，编制的上位机监控软件具有的多媒体技术，将语音，图像以及视频文件融入其中，不但满足了监控要求，还可以满足参观演示的功能。同时采用采用电子表格软件EXCEL内嵌的VBA开发软件，自动生成EXCEL报表文件。
6. 远程测控终端RTU的选择
当今作为水源地井群深井泵房远程测控终端RTU的设备主要有三种：可变程逻辑控制器PLC、专用RTU设备(如摩托罗拉公司MOSCAD等)以及电台与RTU一体化产品(如澳大利亚APOLLO等)，因为深井泵房I/O测控点数量较少，通讯要求简单，所以对于RTU选择无特别要求。
对于中小型地下水厂，电气自控的设计与实施应密切结合，设计人员应把握设计重点难点，在设备采购及招标中严把技术关，保证工程的顺利实施。同时因为通常中小型水厂投资有限，在系统方案及设备选择方面经济因素经常占据了主导地位，造成工程完成后，设备调试和运行维护需要投入比较大的时间的精力，甚至可能会影响工程质量，造成不必要的浪费。一个工程能否顺利完满的完成，有赖于整个工程的投资单位、建设单位、勘察单位、设计单位、监理单位、施工单位等的配合，在当前市场经济下，如何合理利用投资方的资金，建成一个经济、合理、先进、优质的工程，值得工程单位各方的共同努力和探索。
参考文献：
1.《给水排水设计手册》第八分册 电气与自控 中国建筑出版社，2006年
2.《自动控制技术》北京邮电大学出版社2008年
3.《实用PLC技术》辽宁科学技术出版社 2010年
