發布時間：2022-04-09 04:27:51
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1篇自動控制論文，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。
摘要：在污水處理自動控制系統中采用現場總線和冗余技術提高了信號傳輸的精度和準確性，解決了傳統控制方案中敷線過多的問題，提高了系統的可靠性和擴展性。該系統采用了三層網絡結構：管理級、控制級和現場級；具有設計先進、易于擴展和運行安全可靠等特點。實際運行效果非常明顯。
關鍵詞：Profibus SBR 冗余技術 分布式I/O模塊
0 引言
進入21世紀，我國的環保事業迅速發展，工業廢水、生活污水的凈化處理成為當務之急。投 資少、運行靈活的SBR處理工藝得到廣泛的應用。SBR工藝早在1904年就被開發，由于當時的 自動化水平比較低，所以沒有得到推廣應用，而近年來隨著自動化技術、設備及在線監測儀 表的發展，使得對污水處理的自動化成為可能。同時對污水處理工藝進行自動化監測和實時 控制是提高污水處理效率、降低處理能耗的關鍵。SBR反應主要是在反應池內進行的，該工 藝 主要由進水、曝氣、沉淀、排水和閑置等五個階段組成。SBR工藝的處理效果主要取決于其 運行參數，其中主要參數包括各反應段時間以及曝氣強度。一般采用以PLC為優秀的工藝過 程自動監控系統，實時控制鼓風機、水泵、電動閥等設備?及各?反應段時間，使水質達到 國家規定的排放標?準。
由此可見，污水處理是一個多參量(如液位、水質成分、流量、壓力等)、多任務(如污水輸 送、風量控制、水泵的啟停等)、多設備(如格柵機、水泵、鼓風機、閥門等) 且具有隨機性 、時變性和耦合性的復雜系統。因此，污水處理應由一個智能監控與綜合管理系統來進行現 代化的管理，使之安全可靠地運行。
1 現場總線技術
在污水處理廠中，現場控制設備分布范圍比較廣，如果采用傳統的控制方案，勢必要敷設大 量的控制和信號電纜，浪費大量的人力和物力，十分不經濟，同時使系統復雜，可靠性降低 。采用目前比較流行的現場總線技術，可以降低成本，同時提高系統的可靠性，使系統易于 擴展和維護。Profibus是Process Fieldbus的縮寫，是一種國際性的開放式的現場總線標準 。目前世界上多數自動化技術生產廠家都為它們的自動化設備提供Profibus通信接口。Profibus已經廣泛地應用于加工制造、過程控制和樓宇自動化，是一項成熟的技術。Profibus根據 應用特點可分為Profibus DP, Porfibus FMS, Profibus PA等三個兼容版本。Profibus DP是 經過高速優化的、廉價的通信鏈路，專為自控系統和設備級分散式I/O之間設 計的接口；使 用Profibus總線模塊用于分布式控制系統的高速數據傳輸可以取代昂貴的24 V或0～20 mA并行信號線。 Profibus?FMS解決車間級普通的通信任務，提供大量數據通信服務，提供中等任務的傳輸 速度。
2 系統組成及功能設計
現代化的污水處理系統需要實現管理與控制一體化，實現辦公自動化。控制系統不僅與 下層控制設備有良好的接口，而且具有與上層管理系統集成的接口，同時具有可擴展性。所 以現代化污水處理系統要求在底層采用現場總線或者工業以太網等技術，上層則選用優秀的 監控組態軟件。為了加強系統的可靠性，使整個系統能夠長時間無故障地運行，需要采用容 錯技術。 根據全集成自動化（Totally Integrated Automation）的思想，將污水廠 控制系統分為管理級、控制級、現場級。
（1）管理級。管理級是系統的優秀部分，完成對污水處理過程各部分的管理和控制 ，并實現廠級的辦公自動化。管理級提供人機接口，是整個控制系統與外部信息交換的界面 。管理級的各臺計算機具有相互通訊的功能，實現數據交換或共享。考慮到管理層功能結構 的層次性和可分割性，采用客戶/服務器（Client／Server）的體系結構。服務器選用 大型的網絡關系數據庫，滿足開放、分布式數據庫管理方式的要求。服務器具有遠程控制操 作功能、狀態顯示功能、數據處理功能、報警功能、報表功能、通訊功能和冗余功能等。廠 中心控制室中設備包括：兩臺安裝Siemens公司WinCC監控組態軟件的冗余服務器作為上位機 ，兩臺服務器安裝WinCC組態軟件的完全版以及冗余軟件包，兩臺服務器互為備用，實現冗 余，提高系統的可靠性。裝有WinCC運行版的PC機作為監控工程師操作站。這種配置的最主 要的優點是保證數據的完整性和監控操作的連續性。如果一個WinCC服務器出現故障，該服 務器的客戶機自動從發生故障的服務器切換到備用的服務器上，使所有的客 戶機 始終可以監控生產過程，修復后的服務器回到系統后，自動實現歸檔數據的匹配。
管理級現場總線選擇Profibus?FMS總線，冗余服務器作為Profibus?FMS現場總線的主站 ，通過CP通信模塊與Profibus?FMS現場總線連接。
（2）控制級。控制級是實現系統功能的關鍵，也是管理級與現場級之間的樞紐層。 其主要功能是接受管理層設置的參數或命令，對污水處理生產過程進行控制，同時將現場狀 態輸送到管理層。控制級要求具有高可靠性，所以在系統的關鍵部分中要采用冗余技術。控 制器是整個系統的優秀，所以在控制級中，采用兩個Siemens公司CPU315?2DP型PLC組成冗 余 控制器，一個為主站，一個為備用站。兩個PLC之間通過并行總線通訊，進行信息交換，相 互監視，實現雙機熱備冗余。每個PLC上安裝一塊Profibus?FMS通信模塊CP與Profibus?FM S現場總線連接，PLC作為Profibus?FMS現場總線的從站，作為控制系統的下位機，通過總 線 與上位機通信。Siemens公司S7 315?2DP型號PLC具有Profibus?DP網絡通訊接口，可作為Profibus?DP現場總線的主站。兩個S7 315?2DP主站建立冗余配置的Profibus－DP現場總線系 統，與控制現場的遠程分布式智能I／O模塊連接，實現與現場設備和傳感器通信。
（3）現場級。現場級是實現系統功能的基礎。現場級主要由一次儀表（如液位計、DO 傳感器等）、控制設備等組成。其功能主要是對系統設備的狀態、傳感器參數進行監測，并 把監測到的數據上傳；接受控制級的指令對執行機構進行控制。由于控制設備比較分散，在 傳統的工廠內，輸入／輸出設備連接到一個集中的機架，在設備改變和系統擴展時，導致接 線工作量大，成本高，柔性度低。通過開放的、標準化的現場總線系統來連接部件，應用Siemens公司ET200分布式I/O是解決這些問題的最佳方案。分布式配置意味著可編程序控制 器、I/O模塊和現場設備通過稱為現場總線的信號電纜連接。將輸入/輸出模塊轉換成就地監 測器和執行器，可就地轉換和處理過程信號。可像集中配置那樣進行程序設計。在控制點比 較集中的控制現場配置一個遠程分布式智能I／O模塊ET200M，現場I／O信號直接輸入I／O模 塊，每個ET200M 模塊上安裝有兩塊IM153－2型號帶有Profibus?DP接口的模塊，與冗余Profibus?DP現場 總線分別 連接。ET200M模塊采用活動總線式底板（Active Bus Module），所有模塊可以帶電熱插拔 ，便于維修。
在以上的配置中，系統重要的部分采用冗余技術，使整個控制系統具有極高的可靠性， 可以實現每天24小時不間斷工作。根據此設計思想和關鍵技術方案分析得出系統總體結構 見圖1。
3 智能傳感器
污水處理過程中，需要實時地在線監測各種水質參數以保證準確的工藝運行參數和及時 顯示處理結果。在本系統中涉及到的傳感器數量大、種類多，包括溫度、pH、SS（固體懸浮 物)、DO（溶解氧）、COD、液位傳感器以及ORP（氧化還原電位）儀、流量計、壓力計等。 傳感 器全部采用德國Endress+Hauser公司的產品，這些傳感器都帶有Profibus?DP接口，利用智 能接口，這些儀表能與自動化過程控制系統集成，這樣獲得的所有過程參數可以集中顯示， 同時作為工藝的控制參數。
由于污水成分比較復雜，具有腐蝕性，因此選用超聲波液位計測量液位，避免直接與污 水接觸，并且反應速度快，帶有總線接口具有遠傳功能，直接輸送到PLC，同時具有就地顯 示的功能，參數設置簡單、操作方便。 在污水廠的進水總管和出水總管分別安裝SS、溫度 、pH和COD傳感器，測得進水水質參數用于反應控制，出水參數用于監測工藝的運行效果， 以防止處理后不合格的水排出。
在反應池的厭氧區內裝有ORP計，測量厭氧區的氧化還原電位，反映生物硝化脫氮的情 況，同時決定是否需要從好氧區回流污泥。好氧池內裝有DO傳感器用于控制曝氣量 ，根據污水中的溶解氧含量決定空氣管電動閥的開度，從而控制曝氣量。SS傳感器用于監測 污水中固體懸浮物的濃度。在空氣總管上安裝有壓力計，根據空氣總管空氣的壓力來控制 鼓風機的啟停以及實現變 頻調速。在滿足工藝要求的同時可以實現節能。
4 上位機組態軟件
上位機系統要求：具有與多臺下位機系統通訊的能力，實時監控多臺下位機的工作狀態 ，顯示生產過程中的工作曲線；具有遠程控制能力；向下位機采集數據，對歷史數據進行存 儲、查詢、顯示、打印等。因此，在一個自動監控系統中，投入運行的監控組態軟件是系統 的數據收集處理中心、遠程監視中心和數據轉發中心，處于運行狀態的監控組態軟件與各種 控制、檢測設備（如PLC、智能儀表等）共同構成能快速響應的控制中心。優秀的組態軟件 是實現上位機功能的基礎。
選用Siemens公司WinCC(Windows Control Center)5.0組態軟件。WinCC具有控制自 動化過程的強大功能，是基于個人計算機，同時具有極高性價比的SCADA級操作監視系統 。在兩臺服務器上安裝服務器版和冗余軟件包，客戶機安裝運行版。
該監控軟件的結構框圖見圖2。監控組態軟件的功能及特點：
（1）友好的人機界面，控制操作方便。在中心控制室能對全系統被控設備進行實時控制， 如啟停設備，在線設置PLC中程序的某些工藝參數等。
（2）實時畫面顯示功能。用圖形實時地顯示各現場被控設備的運行工況，以及現場的狀 態參數。用模擬儀表、趨勢圖、曲線、柱狀圖動態顯示參數的實時變化情況，使生產管理人 員能夠快速、清晰地了解整個系統的生產運行情況。
（3）數據管理。數據庫存儲生產過程數據，供統計分析使用。工作人員可以定期把歷史數據庫備份到其它存儲介質，以便于歷史數據的查詢。利用數據庫中的數據進行比較和分析 ，得出一些有用的經驗參數，有利于優化SBR工藝的閉環控制。
（4）報警功能。當參數超過設定范圍或設備（如電機啟停、閥門開關）發生故障時，可根據組態發出不同等級的聲光報警，如屏幕顯示報警信息、打印機輸出報警信息等。可根據 報警信息自動切換到相應的監控畫面。所有的報警信息均被記錄在報警數據庫中，便于以后 的事故分析使用。
（5）報表打印功能。可以實現報表和圖形打印以及各種事件和報警實時打印。打印方 式分為定時打印和事件觸發打印。
（6）通訊功能。WinCC是基于標準的Windows平臺開發的SCADA系統軟件，充分考慮了與其它 系統交換信息的必要性，支持如DDE，OLE，ODBC，OPC和SQL等標準。可以提供多種方式與上 層系統數據交換。
（7）冗余功能。兩臺裝有WinCC組態軟件的服務器互為冗余，確保數據完整。
5 控制軟件編程
一套理想的軟件不只限于滿足工藝要求，而且要考慮到現場出現的各種特殊情況，因 此必須可靠、實用、易修改。
5.1 控制規律
軟件編程的主要依據為生產工藝提供的控制規律。同一種處理工藝可能會有不同的控制 策略，根據目前的研究狀況，SBR工藝的控制可以分為三種：一種是生物濃度法。是指根據 在線測 得的水質參數與設定參數形成閉環控制；第二種是反應時間控制。對于時間控制規律而言， 它是根據對SBR反應的五個階段所需要的時間進行自動控制的。第三種是流量程序控制。是 根據污水流量的變化來調整各個階段所需時間進行自動控制。后兩種控制方法都不是根據廢 水的水質變化來改變某些運行參數進行自適應控制的。
生物濃度控制的基本思想是動態的控制SBR的反應時間使其中的有機物濃 度（用COD或BO D表示）達到允許的排放標準，就停止曝氣。在線測定有機物濃度的BOD或COD傳感器比較貴 ，一般都在幾十萬元，目前還沒有應用報道，而且實時性比較差，反應時間慢。試驗表明： 在SBR法的反應階段在一定混合物濃度和溫度的條件下，對一定的廢水而言，反 應池中的BOD和COD濃度與耗氧速率（OUR）及氧化還原電位（ORP）有密切的關系。一般說來 ，有機物濃度越低，則OUR越低而ORP越高，因此可以通過OUR與ORP來 監測有機物濃度的變化，進而通過計算機來自動控制反應過程。[KG)]
時間控制程序是根據對SBR反應池的五個運行階段所需要的時間進行自動控制。該方法 不是根據污水的水質變化來改變某些運行參數進行自適應控制。對于進水時間、曝氣時間、 沉淀時間、排水時間及閑置時間均可由上位機設定。SBR反應池的各段工藝過程及其執行時 間均嚴格按時序進行，每個反應池的任何設備均可通過電氣柜上的手動/自動轉換開關改變 其狀態，但均不能改變PLC所設定的工作時序，并且一旦切入自動狀態后便進入PLC所設定的 時序。在自動狀態下，操作人員在中心控制室可以通過人機界面實現遠程遙控操作。現場設 備的工作狀態均送上位機顯示。
5.2 控制程序
根據以上情況，對應設計了兩種控制程序，可根據實際情況由上位機選擇運行。
（1）生物濃度法控制程序。生物濃度法采用反饋控制，利用在線測得的進水水質參 數作為輸入，按照預先確定好的控制模型進行運算，然后用計算的結果作為輸出控制現場的 設備，動態控制反應時間，以達到控制反應的目的。
（2）時間控制程序。①本控制系統嚴格按照時序、按順序工作。②允許在工作過程 中任意進行遙控、自控切換且不影響工作時序。
6 結語
在污水處理控制系統中采用現場總線改變了傳統的全模擬量傳輸的方式，在現場總線級 實現了數字量傳輸，達到了提高信號傳送精度，增強現場控制靈活性，降低現場儀表初裝費 和設計施工費用，減少電纜敷設，易于維護和擴展的目的。該自動控制系統已經在浙江海寧 污水處理廠投入運行，實現了污水處理SBR工藝的自動控制，提高了污水處理的效率和效果， 同時降低了能耗，取得了良好的經濟效益與社會效益。
摘要：本文闡述在國內一些自來水公司水廠應用流動電流混凝投藥自動控制系統的調試過程中所遇干擾問題，并通過具體實驗找到解決干擾問題的方法，為流動電流自控系統在有干擾存在的情況下的應用提供了重要經驗。
關鍵詞：流動電流 混凝 投藥 自動控制 抗干擾
1. 流動電流混凝投藥自動控制系統的檢測控制原理
混凝投藥是水處理工藝中的重要環節之一，位于水處理工藝的前端。投藥量的多少直接影響后續工藝的處理效果，因此，研究該環節的自動控制非常有意義，國內外眾多學者都對其進行了廣泛深入的研究。這些研究中，應用的最為成功的當屬流動電流混凝投藥自控技術。該技術在80年代開始應用，到了90年代已經被大量的國內外水廠所采用。[1]
流動電流混凝投藥自動控制技術的原理為：水中膠體粒子加藥后，其ζ電位會發生變化，從而引起流動電流的變化，膠體電荷遠程傳感器通過檢測流動電流的變化可以準確地反映水中加藥量的多少，并傳遞信號給檢測控制儀，控制儀根據傳感器傳遞來的信號，經過程序的處理，輸出控制信號給變頻柜，通過改變供電頻率來調整投藥泵的投藥量，使之達到最佳值。
干擾問題是流動電流混凝投藥自動控制系統在生產應用中常遇到的重要問題，常由于不能及時排除干擾而致應用失敗。相反地，干擾問題卻很少得到報道。本文提供幾則排除干擾的實例，可供工程界參考。 2. 流動電流混凝投藥自動控制系統的干擾原因
流動電流混凝投藥自動控制系統在實際工程中遇到的干擾主要有以下的兩方面原因：
水質及混凝藥劑方面；由于流動電流控制系統的檢測裝置傳感器是直接與水樣接觸的，因此，如水中含有大量藻類、大量有機污染物、混凝藥劑為有機高分子藥劑或粘附性強的藥劑會沾污傳感器探頭，造成檢測信號失真，從而導致控制系統不能正常的進行控制工作。
電控方面；流動電流控制系統的傳感信號和控制信號均為弱電信號，因此一旦有強電信號在流動電流控制系統的傳感或控制信號線附近存在時就會產生干擾，會對控制系統的正常工作產生影響；當傳感器接地不符合要求時，也會對流動電流的檢測造成干擾；電源的污染（如動力電源存在大幅度的電壓或電流變化）、控制系統周圍有強電信號源（如大的電控柜、控制器等）、控制系統所放置的房間屏蔽不好內的都會造成流動電流控制系統的干擾，影響流動電流混凝投藥自動控制系統的正常工作。
流動電流投藥控制系統遇到干擾，可能出現檢測值無規律的上下波動、檢測值定時定向的有規律變化、計量泵的投藥量不能及時隨檢測值變化而變化等現象。此時流動電流控制系統已不能準確及時的隨水質水量的變化進行投藥量的控制，必須找到干擾源并加以排除才能使其恢復正常工作。
3. 流動電流混凝投藥自動控制系統干擾問題及解決方法實例
3.1 流動電流混凝投藥控制系統由混凝藥劑所引起的干擾
3.1.1 應用水廠情況簡介
該水廠位于四川某城市，水廠原水為黃河水，平時濁度為100~1000NTU，最高濁度10000NTU以上，pH為中性，其余的水質指標無特異的變化。該水廠的工藝流程見下圖1。
3.1.2 初始應用情況
流動電流控制系統安裝完成后，進行系統調試。開始兩天系統采用手動控制的方式運行，檢測值比較穩定可以隨著原水濁度變化及時調整混凝劑的投加量，兩天后改為自動控制，開始時系統能夠正常運行，但隨著時間的推移檢測值變得很不穩定，檢測值在一天之內在水質水量都無很大變化的情況下發生數次無規律的變化，混凝劑投量無法達到自動控制，導致澄清池的出水時清時渾不能達到出水水質要求。具體情況見下面圖2。
3.1.3 解決方法的研究
根據以上分析，進行了逐項的實驗研究。首先，排除儀器設備存在質量問題，逐一更換了流動電流檢測系統中的各部裝置，從傳感器到控制儀都用嶄新的并經過嚴格檢驗的儀器進行替代實驗，發現檢測值仍然呈不定時無規律變化，從而確定不是儀器質量問題。其次，排除了電源污染的因素，認真檢查了電源并對其周圍的用電單位進行了細致的調查，確認該廠內部及周圍不存在能對其動力電源造成污染的污染源。并且由以上紀錄情況可知，流動電流檢測值的變化是無規律的而且是不定時的，這樣就可以排除是由于象定時電源污染引起的定時干擾的存在。由于流動電流的檢測值的變化是逐漸出現而不是一開始運行就有的，因此可以排除由電控方面的干擾所引起的。再次，對流動電流控制系統傳感器的接地情況進行了重新檢查，經過仔細的分析和測試，確定其傳感器的地線不合要求。因此，重新進行了傳感器的地線安裝，以三根銅管焊接而成的柱體為接地線的基礎，并深埋入地面1.5米以下，測得的電阻R〈1Ω，完全符合國際標準。改造完成后進行系統監測，發現在無計量泵的啟停時流動電流系統可以正常工作，檢測值變化穩定及時。接下來將變頻控制柜的安裝位置移至電控間，而自動控制儀仍留在值班室。方案實施后，流動電流控制系統仍然未能正常的工作，經一周的監測，檢測值仍然不穩定，投藥量也不能得到很好的控制。最后，取混凝劑進行分析，發現在高濁度水的情況下使用了含有有機高分子成分的助凝劑。因此，改變了高分子助凝劑的投加點，使其在流動電流取樣完成后再投加，而助凝劑的控制采用按一定的比例投加的方式。方案實施后，經半月的監測流動電流混凝投藥控制系統檢測值穩定，投藥量得到很好的控制，出水水質達到所要求的標準。圖3是一天運行情況的紀錄。
3.2 流動電流混凝投藥自動控制系統由于電源污染所造成的干擾
3.2.1 應用水廠情況簡介
此水廠位于山東沿海某城市。該水廠原水為地表水，常年濁度為20~30NTU，最高濁度100NTU，pH為中性，其余的水質指標無特異的變化。該水廠的工藝流程見下圖4。
投藥點在進水管管式混合器之前，傳感器的取樣點設在管式混合器出口處。傳感器設在靠近取樣點的反應池壁上。
3.2.2 流動電流的初始應用情況
流動電流控制系統安裝完成后，進行系統調試。開始兩天系統采用手動控制的方式運行，檢測值比較穩定。兩天后開始自動控制，第一天運行基本穩定，但發現在上午7-8時及下午4-5時，檢測值發生有規律變化。在上午7-8時之間，檢測值在加藥量及水質不變的情況下會向上波動，導致加藥量直線下降，出水水質變渾；在下午3-4時之間，在同樣情況下檢測值向下波動，導致加藥量直線上升，出水水質變的過清。過了這兩個時段，檢測值會自動調整回正常狀態，加藥量及水質也會恢復正常。但這兩個時段正好是一泵站調整流量的時候，所以認為是由于水量的變化引起的。但隨著時間的推移，這種檢測值的變化有時出現一天變化數次，并且有時又沒有規律，以至混凝劑的投量無法達到自動控制。具體情況如圖5所示。
根據以上紀錄可知，流動電流控制系統檢測值的變化多數是定時而且有規律的，并且在除此之外的時段內系統可正常工作，這就排除了流動電流控制系統自身以及傳感器地線的問題。從控制理論分析，可能存在強電信號的干擾和電源有定時污染兩方面干擾。3.2.3 解決方法的研究
根據以上的分析進行了解決方法的研究，首先對傳感信號線的屏蔽情況進行檢查，從新作了屏蔽工作，在信號線外加上金屬套管并將其與強電電纜線分離。采取此種措施后，檢測值的定時變化仍然存在，證明不是由于強電信號干擾。接著檢測動力電源是否有污染的存在，終于發現在此水廠的附近有一大型工業設備生產工廠，每當它啟動和停止工作時，水廠的動力電源即便非常不穩定，從而導致了控制儀工作的波動，我們即采取了相應的措施，在控制儀的電源上加上了穩壓保護裝置，干擾現象隨即得到消除，控制儀開始穩定運行。經過一周的連續監測和觀察，干擾現象已全部消除，控制系統工作穩定，投藥量得到非常好的控制，沉淀池出水穩定地保持在6~9NTU范圍內，整套流動電流控制系統達到了預期的自控投藥的目的。圖6紀錄的一天運行數據。
3.3 流動電流自動控制投藥系統由于信號線屏蔽問題所引起的干擾
3.3.1 應用水廠情況簡介
該水廠位于安徽某市，該水廠原水為湖泊水，常年濁度為10NTU左右，最高濁度30NTU，pH為弱堿性，夏季水中藻類較多，以蘭藻和褐藻為主。該水廠的工藝流程同圖4。
投藥點在進水管管式混合器之前，傳感器的取樣點設在反應池入口處，傳感器的安裝箱設在反應池的墻壁上。由于傳感器安裝位置與控制儀所在位置距離較遠，因此為方便傳感信號線的鋪設，直接將其鋪設在已有的動力電纜溝內與動力電電纜一起進入加藥間室內。
3.3.2 流動電流的初始應用情況
流動電流控制系統安裝完畢后，進行系統調試。開始兩天系統采用手動控制的方式運行，檢測值有不規律和不定時的變化，有時檢測值在一段時間內非常穩定，有時卻波動的非常厲害，在水質水量沒有任何變化的情況下，投藥量相差懸殊，導致沉淀池出水水質在一天內甚至幾個小時內變化非常大。兩天后改為自動控制，運行時上述情況依然存在，混凝劑投量無法得到控制，具體情況見下圖7。
從上面的曲線圖可以看出，流動電流的檢測值變化很不穩定，而且并不是隨水質水量而變化的。因為其為不定時及無規律變化，所以可能是由于流動電流控制系統本身電器元件有問題、或傳感器與控制儀及控制儀與變頻柜之間連接信號被強電信號干擾、或變頻柜在工作時對控制儀有干擾、或不定時電源受污染等情況造成的。
3.2.3 解決方法的研究
根據以上分析，進行了一步一步的排除實驗，最后對傳感器與控制儀之間的雙芯屏蔽信號線重新進行了鋪設，將其從動力電纜溝中撤出，另設一專門的管溝鋪設信號線，并在信號線的外面加套一金屬套管，以確保流動電流信號不受強電信號的干擾。方案實施后，流動電流控制系統可以穩定正常地工作了。經一周的監測，檢測值穩定準確，投藥量得到了很好的控制，出水水質符合水廠的要求。圖8為所紀錄的一天運行數據。
4 總結
流動電流混凝投藥自動控制系統在實際應用中，遇到的干擾因素非常復雜，因此必須在現場進行細致的分析和實驗研究才能確定其解決方法。混凝劑的問題一般可以通過改變投加點或更換混凝劑種類加以解決。對于電控方面，由于其檢測和傳遞的信號為弱電信號，非常容易受到外界電源污染以及強電及其它強信號的干擾，因此系統儀器儀表的安裝環境，信號線的鋪設以及有關地線的制作等都要嚴格遵守相應電控要求，這樣才能有效的防止可能出現的干擾現象。總之，干擾問題是流動電流混凝投藥自動控制系統實際應用中所遇的一個重要問題，必須認真加以解決才能保證該系統的成功應用。
摘要： 本空調工程全部采用吊頂暗裝風機盤管加獨立新風系統。室內風機盤管承擔全部的室內冷負荷和濕負荷，新風機組把引入的室外新風處理到室內焓值，再按需求分配到各個房間。按舒適性空調設計，采用露點送風。系統冷熱源選用風冷式空氣源熱泵，安置于天臺上。空調水系統采用一次泵定水量系統，雙管制，閉式循環。系統主機采用遠程控制，各房間的風機盤管可單獨控制調節。
關鍵詞： 自動控制 風機盤管 變風量系統 制冷裝置 新風機組 恒溫控制器 電動閥
一、工程概況：
本空調工程全部采用吊頂暗裝風機盤管加獨立新風系統。室內風機盤管承擔全部的室內冷負荷和濕負荷，新風機組把引入的室外新風處理到室內焓值，再按需求分配到各個房間。按舒適性空調設計，采用露點送風。系統冷熱源選用風冷式空氣源熱泵，安置于天臺上。空調水系統采用一次泵定水量系統，雙管制，閉式循環。系統主機采用遠程控制，各房間的風機盤管可單獨控制調節。
二、空氣房間溫度自動控制是通過接通或斷開電加熱器，以增加或減少精加熱器的熱量，而改變送風溫度來實現的。
空調溫度自動控制系統常用的改變送風溫度方法有：控制加熱空氣的電加熱器，空氣加熱器（介質為熱水或蒸汽）的加熱量或改變一、二次回風比等。室溫控制規律有位式、比例、比例積分、比例積分微分以及帶補償與否等幾種。設計時應根據室溫允許波動范圍大小的要求，被控制的調節機構及設備形式，選配測溫傳感器、溫度調節器及執行器，組成溫度自動控制系統。
（1）控制電加熱器的功率
控制電加熱器的功率來控制室溫的系統，其原理圖及方框圖見下
① 是室溫位式控制方案，由測溫傳感器TN，位式溫度調節器TNC，及電接觸器JS組成。當室溫偏離設定值時，調節器TNC輸出通斷指令的電信號，使電接觸器閉合或斷開，以控制電加熱器開或停，改變送風溫度，達到控制室溫的目的
② 是室溫PID控制方案，由測溫傳感器TN，PID溫度調節器TNC及可控硅電壓調整器ZK組成，可實現室溫PID控制。
（2）控制空氣加熱器的熱交換能力
控制進入空氣加熱器熱媒流量的室溫控制系統及其原理如下：
該方案是由測溫傳感器TN，溫度調節器TNC，通斷儀ZJ及直通或三通調節閥組成。當室溫偏離設定值時，調節器輸出偏差指令信號，控制調節閥開大或關小，改變進入空氣熱交換器的蒸汽量或熱水量，從而改變送風溫度，達到控制室溫的目的。
（3）制進入空氣加熱器的熱水溫度
該溫控方案組成與上面相同，不同的是控制三通閥來改變進入空氣加熱器的水溫，改變熱交換能力，達到控制室溫的目的。
三、房間空氣相對濕度自動控制的方法
空調房間溫濕度控制：
空調房間溫濕度的干擾因素的多樣性，氣候變化的多工況性以及房間存在的較大的熱慣性等因素使得利用單回路直接控制房間溫濕度的方法難以達到滿意的調節效果。因此，應該另選有效的方法。針對空調房間的熱特性，采用串級調節較適宜。其調節框圖如圖所示
室溫調節器用于克服維護結構傳熱，室內熱源散熱引起的室溫干擾。室溫調節器根據房間內實際溫度與設定溫度的偏差調整送風溫度的設定值。送風溫度調節器則用來控制送風溫度。這一環節主要克服在不同的季節，新風、回風混合比的變化引起的對換熱器的出口狀態干擾。使其在進入房間前受到一定的抑制，減少對室內狀態的影響。采用串級調節后，還能改變對象的時間特性，提高系統的控制質量。
四、風機盤管空調系統的自動控制
（一） 溫控器
（1）風機盤管宜采用溫控器控制電動水閥，手動控制風機三速的控制方式。風機啟停與電動水閥連鎖。
（2）冬夏季均運行的風機盤管，其溫控器應有冬夏轉換措施。一般以各溫控器獨自設置冬夏轉換開關為好。
（二） 節能鑰匙
（1）房間設有節能鑰匙系統時，風機盤管宜與其連鎖以節能。
（2）當要求不高時，可采用插、拔鑰匙使風機盤管啟動或斷電停轉的方式。使用要求較高時，可增設一個溫度開關。
（三） 定流量水系統
風機盤管定流量水系統自控方式較簡單易行，但節能效果沒有變流量自控方式好。
五、風機盤管的定流量水系統自動控制
該工程使用定流量二管制，其風機盤管機組的控制通常采用兩種方式。
（1）三速開關手控的二管制定流量系統
采用二管制水系統時，表面冷卻器中的水是常通的。水量依靠閥門的一次性調整，而室溫的高低是由手動選擇風機的三檔轉速來實現的。
（2）溫控器加三速開關的二管制定流量水系統
采用這種控制的水系統時，表面冷卻器中的水是常通的，水量依靠閥門一次性調整。室內溫度控制器控制風機啟停，而手動三檔開關調節風機的轉速。
溫控器選擇AFT06*系列即可滿足要求。該系列是帶浸入式套管的。
六、變風量系統的監控
變風量系統的基本思想是當室內空調負荷改變以及室內空氣參數設定值變化時，自動調節空調系統送入房間的送風量，使通過空氣送入房間的負荷與房間的實際負荷相匹配，以滿足室內人員的舒適要求或工藝生產要求。同時送風量的調節可以最大限度的減少風機的動力，節約運行能耗。
除了節能的優勢外，VAV系統還有以下特點：（1）能實現局部區域的靈活控制，可根據負荷變化或個人舒適度要求調節。（2）由于能自動調節送入各房間的冷量，系統內各用戶可以按實際需要配置冷量，考慮各房間的同時使用系數和負荷分布，系統冷源配置可以減少20%~30%左右，設備投資相應較大減少。（3）室內無過冷過熱現象。
該系統采用單風管再加熱VAV空調系統，其原理和控制系統圖如下：
七、空調用制冷裝置的自動控制 1、蒸發器的自動控制
空調用制冷裝置系統的蒸發器和冷凝器溫度的自動控制如圖所示
空調負荷是經常變化的，因此，要求制冷裝置的制冷量也要相應地變化。而制冷量的變化，就是循環的制冷劑流量的變化，所以需要對蒸發器的供液量進行調節，實現對載冷劑即被冷卻物質的溫度控制。空調用制冷裝置的中常用的供液量自動控制的設備是熱力膨脹閥。
熱力膨脹閥的一種直接作用式調節閥，安裝在蒸發器入口管上，感溫包安裝在蒸發器的出口管上。DV1和DV2是電磁閥，壓縮機停時，電磁閥立即關閉，切斷冷凝器至蒸發器的供液。
2、冷凝器的自動控制
在制冷裝置上通常用冷卻水量調節閥來調節冷凝溫度。冷卻水量調節閥是一種直接作用式調節閥，安裝在冷凝器的冷卻水進水管上，它的壓力測量溫包安裝在壓縮機的排氣端，或冷凝器的制冷劑入口端，以感受Pl的變化。
3、制冷裝置的自動保護
為了保證制冷裝置的安全運行，在制冷系統中常有一些自動保護器件。制冷系統常用的自動保護包括排氣壓力保護、吸氣壓力保護、減壓保護、斷水保護、冷凍水防凍保護等。其系統圖如下：
（一）排氣與吸氣壓力自動保護
在制冷設備中設置了安全閥，還使用壓力控制器來控制排氣壓力。當排氣壓力超過設定值時，壓力控制器立即切斷壓縮機電動機電源，起高壓保護作用；控制吸氣壓力的采用壓力控制器PxS。它對吸氣壓力有保護作用。
（二）潤滑油壓的自動保護
在制冷壓縮機運轉過程中，它的運動部件會摩擦生熱。為了防止部件因發熱而變形而發生事故，必須不斷供給一定壓力的潤滑油。油壓控制器是一個壓差控制器，用它可以實現制冷裝置潤滑油壓的自動保護。
（三）斷水自動保護
為了保證壓縮機的安全，在壓縮機水套出水口和冷凝器出水口，裝設了斷水保護裝置。該裝置是由測量冷凝器出水口水的電阻的兩個電極，配以晶體管控制電路的水流控制器SLS及繼電器所組成。
（四）凍水防凍自動保護
在制冷裝置運行中，蒸發器中冷凍水溫度過低，容易發生凍結影響壓縮機的正常運行，因此設置了冷凍水防凍自動保護系統。該系統是在蒸發器出口端安裝了溫度控制器TfS，當冷凍水出口處溫度降至較低時，溫度控制器使中間繼電器斷開，壓縮機也就停止運轉；在壓縮機停轉后，若蒸發器冷凍水溫度回升到某一溫度時，溫度控制器使中間繼電器接通，冷凍水泵和冷卻水泵就重新啟動，而壓縮機也恢復運轉。
4、水量調節閥的選擇：
根據系統水管管徑尺寸為：DN25 DN32 DN50 三種，選擇相應閥門口徑的電動調節閥。結果如下：（品牌：丹佛斯）
摘要：本文首次針對了流動電流混凝投藥自動控制技術在低濁度水中的應用進行了研究，提出流動電流混凝投藥自動控制技術在低濁度應用水的適用范圍。對于流動電流混凝投藥自動控制技術在低濁度水情況下的應用有著非常重要的意義。
關鍵詞：流動電流 混凝 投藥 自動控制技術 低濁度
以流動電流為因子進行混凝投藥控制，是投藥技術的上的一項重要進展[1]。流動電流混凝投藥自控技術作為目前國內先進的自動投藥控制技術，已在全國各地的自來水廠得到了廣泛的應用并取得良好的經濟效益和社會效益。隨著應用范圍的擴展，水質條件也日趨復雜，應用中所遇到的問題也越來越多，尤其是低濁度水方面表現特別明顯。
低濁度水情況下的混凝沉淀過程是整個低濁度水處理工藝的關鍵，能否準確控制混凝劑的投加量關系尤為重要。因為在低濁度水的情況下，所需的混凝劑較少，形成的礬花顆粒細、少、輕，難于沉淀，易于穿透濾池[2]。因此，在低濁度水中準確地控制投藥量既是十分困難的又是非常必要的。
流動電流控制系統在國內包括黑龍江、安徽、廣西、江蘇等省的低濁度水質的水廠已有了一些應用，但尚未有過細致的研究和探討，只是從實際應用中總結出較粗略的低濁度原水應用范圍。
1. 流動電流自動投藥控制技術在低濁度水中應用范圍的實驗研究
1.1 試驗裝置
本試驗采用儀器有哈爾濱建筑大學制造的流動電流遠程膠體電荷傳感器，北京精密單因子公司生產的SC-4000型流動電流投藥自動控制儀，美國Milton Roy公司生產的LMI型電子脈沖計量泵，美國HATCH公司制造的臺式濁度儀，并應用了由哈爾濱建筑大學水工業新技術研究室設計的水廠處理工藝流程模型。混凝藥劑采用河南生產的聚合氯化鋁。
1.2 試驗方案
1.2.1 靜態試驗
本試驗是利用高嶺土來配制所需原水濁度，將配好的濁度為10、9、8、7、6、5、4、3、2、1.5NTU的原水水樣分別裝入十個1000ml燒杯內。同時取1000mL自來水（濁度為1.5NTU），作為基準進行對比。試驗裝置示意圖如下。
先將膠體電荷遠程傳感器與流動電流控制儀之間的信號線連接好，然后將傳感器放入盛有自來水的燒杯內，啟動傳感器與控制儀的電源，讓傳感器穩定運行30分鐘，紀錄控制儀顯示的流動電流檢測值。待檢測值穩定后，即向水中加入2mg/L的聚合氯化鋁藥劑，在100轉/分鐘的轉速下快速攪拌20秒鐘，測定流動電流的檢測值并記錄下來。從燒杯中取出傳感器，讓加藥后的原水靜沉25分鐘，測定其沉后濁度并記錄下來。
將傳感器放入10NTU的原水中直至檢測值穩定，記錄下控制儀所顯示的流動電流檢測值。向原水中同樣加入2mg/L的聚合氯化鋁藥劑，在100轉/分鐘的轉速下快速攪拌20秒鐘，測定流動電流的檢測值并記錄下來。同樣靜沉25分鐘后紀錄下沉后水濁度。
從表1可以看出流動電流混凝投藥自動控制系統在濁度5NTU以上，對藥劑（2mg/L）有明顯的反應，流動電流檢測值可以隨著原水濁度的變化有顯著的變化，當濁度每變化1NTU，流動電流檢測值可變化1個單位以上，控制精度較好；但在4~1NTU的濁度范圍內，當濁度每變化1度時，流動電流檢測值只變化0.3個單位左右，控制精度稍差。
在1.5~10NTU的濁度范圍，改變混凝劑的投加量進行試驗。以下為投藥量分別為0.5mg/L，1mg/L，1.5mg/L，2mg/L，3mg/L，4mg/L，5mg/L情況下的流動電流檢測值變化情況，見表2、表3、表4、表5。取其中1.5、4、5、10NTU四種濁度水的紀錄加以說明。
由上述的靜態試驗紀錄可知，投藥量變化時，流動電流檢測值變化情況：即原水濁度大于5NTU，流動電流檢測值變化較大，控制精度較高，滿足控制要求；原水濁度小于5NTU時，流動電流檢測值變化較小，控制精度較差。
1.2.2 動態實驗研究
在實驗室的動態試驗流程如圖1。本流程模擬了水處理的常規工藝過程，即從原水進廠經過的加藥、混合、反應、沉淀、過濾的全過程（不包括加氯），這樣可以較全面地反映流動電流投藥控制系統對低濁度水的處理過程的影響。
當原水濁度在2~10NTU范圍變化時，流動電流控制系統在保證沉后水濁度約為2NTU條件下，投藥量、流動電流檢測值、沉后水濁度及濾后水濁度紀錄如表6。
從上述的流動電流混凝投藥自動控制系統在實驗室的動態試驗運行情況可知，流動電流投藥自控系統對于濁度為5NTU以上的原水反應靈敏，當原水濁度變化1NTU時流動電流檢測值可以變化1個單位以上，控制精度很好。而對于濁度小于5NTU的原水，當原水濁度變化1NTU時流動電流的檢測值只能變化0.3個單位左右，反應不夠靈敏，控制精度較差。
1.3 流動電流混凝投藥控制系統在低濁度原水情況下實際生產應用
1.3.1 水廠情況簡介
該水廠位于黑龍江省哈爾濱市。水廠的原水濁度在冬季枯水期時為10NTU以下，pH值為中性，有微量污染物存在，水質無其它特異情況。水廠的處理量為5萬噸/日，水廠的水處理工藝流程為常規工藝。
流動電流混凝投藥控制系統的取樣點設在網格反應池內的第四個格中，水樣為加藥后混合20秒左右的水，膠體電荷遠程傳感器安裝在反應池的池壁上，傳感器前設有不銹鋼水樣預處理器，可以有效的防止較大的雜質堵塞傳感器。流動電流投藥自動控制儀安裝在加藥間的值班室，變頻控制柜安裝在加藥間電控室內。
在春、夏、秋季該水廠原水濁度多為數十至數百NTU，流動電流自動控制系統運行情況良好，可以準確控制混凝劑的投加量，使沉淀池出水濁度保持在4~5NTU左右，符合水廠的要求。
1.3.2 流動電流在低濁度下的運行情況
在冬季枯水期，該水廠的原水濁度多為5~10NTU，觀察表明，當原水濁度大于5NTU時，流動電流自控系統工作穩定而靈敏，可以隨著原水濁度的變化準確地改變混凝劑的投加量，達到控制投藥量和保證水質的目的；當原水濁度小于5NTU時，流動電流自控系統工作有些不穩定，投藥量隨水質變化的調節速度較慢，這與試驗室試驗結果相似。
作者也了解到在江蘇和安徽兩省應用流動電流混凝投藥自動控制系統于低濁度原水的水廠的情況，結果與上述實驗室試驗和生產性試驗情況相似。
2. 結論
通過一系列的靜態試驗、動態試驗和生產性試驗，可以認為流動電流投藥自動控制系統應用的原水濁度分界點為5NTU，對5NTU以上濁度的原水，流動電流混凝投藥自動控制系統的控制精度較高，可取得比較滿意的控制效果；對于5NTU以下濁度的原水，流動電流投藥控制系統精度較差。
摘要：本文對近年來樓宇自動控制系統設計中的若干問題進行了探討，提出了在設計中存在的：工藝了解不準確，概念模糊等問題。
圍的設備故障。
③、自動記錄設備的累計運行小時數。當累計值達到規定的維修時間時，自動報告中央控制室，及時提醒進行設備檢修。
④、當一組設備中的某臺設備出現故障不能繼續運轉時，自動切換到備用設備；同時，對于臨時停電的情況，當恢復供電后，系統自動執行順序啟動程序，可保證設備投運順利，避免對設備的損害。
通過上述檢測、報警和處理方式，使現代智能大廈對機電設備突發故障具備有效的預防手段，以確保設備和財產安全。
(4)維護模塊——提高設備運行效率、減少管理人員數量。
通過對設備運行狀況的監測、診斷和記錄．早期發現和排除故障，及時通知維護和保養，保證設備始終處于良好的工作狀態。
樓宇自控系統對設備的有效監控，可使設備的故障率大大降低，同時也使維修工人可以更有效的工作，減少維修人員的數量；一體化管理方式，使操作、值班和管理人員盡可能地減少。
(5)擴展模塊——系統具有良好的擴展性，保證今后擴展的需要。
系統選用時應始終遵循標準化、開放性的原則，系統容量可以有適當的冗余，以適應日后的擴展。且應保證與其它系統的兼容性，可方便實現網絡的信息共享。
(6)、仿真模塊——系統具有自學習功能，可進行人員培訓、資料管理等。
2．4各系統設計界面不夠周到、清晰。
樓宇自控系統作為大樓內的一個重要組成系統，其實現自身的功能設計已經比較成熟和完善，但在系統實施過程中，經常由于系統界面的問題而導致系統的最終功能不夠完善，丟項、甩項等事情經常發生。
由于設計界面的問題牽扯的面比較多，涉及到工程實施中的暖通空調、給排水、變配電等多個專業。因此，在工程的前期將設計界面的問題進行明確，非常必要。
從另一個角度講，將設計界面的問題進行明確，可以使業主在工程的前期或在設備定貨之前，就明確提出界面接口要求，從而可以實現樓宇自控系統的完整性。
明確各方的責任及工作內容，避免出現問題時，互相扯皮。
確保實現系統設計的全部功能，避免資金的浪費。
(1)、與調節／控制的風閥及水閥的設計界面
一般系統中風閥與水閥的規格及控制模式，由設備工程師根據工況條件計算確定。因此，風閥與水閥調節／控制設計應與設備工程師配合，了解風閥與水閥的電動操作機構，配置相適應控制器。實際工程設計中，設備招標前風閥與水閥的電動操作機構往往難以準確確定，DDC輸出類型。
還存在另一種情況，調節閥由控制工程師選配，這時需設備工程師提出控制工況要求，控制工程師應根據管徑計算選擇調節閥規格及控制模式。
風閥的控制應根據工況要求選擇電動操作機構或配電子定位裝置。
(2)、與配電控制箱的設計界面
配電控制箱內設本地與遠程轉換開關和控制用隔離中間繼電器(無源或有源AC220V，見下圖)，本地手動控制，遠程靠BAS的DDC向配電控制裝置發出遙控啟／停信號，并接收風機運行狀態、過負荷及本地／遠程控制轉換開關狀態信號。
本地DDC的電源(AC 220V)由配電控制箱提供，上圖DDC有源控制和無源控制兩種方式，筆者認為優選有源控制，因有時配電控制回路并未設控制隔離變壓器，這樣無源控制觸點有可能直接接人AC 220V回路，造成與其他控制線路不能共管敷設；另一方面，自控系統的控制電源宜由自己提供，避免造成扯皮現象。
以上這些需要在采購配電控制箱之前提出來，便于廠家加工。
(3)、與制冷機組、電梯等自帶控制裝置的設計界面
一種是將監控信號采用干接點的方式接人BAS的DDC；一種是采用通信接口點對點或總線的方式接入BAS。干接點的方式實現起來比較簡單，也比較可靠，不足之處是采集的信息量比較少；采用通信接口的方式可以克服干接點的不足，但實現起來比較難，受通信協議是否標準、廠家是否開放編碼表等因素的制約。
(4)、與變配電、照明等系統的設計界面系統中的遙控單元、智能化儀表或開關、照明控制單元、電參數變送器等自動化器件，應配合強電設計選配，預置在配電柜或照明箱中。
2．5缺乏合理的網絡架構規劃設計。
在樓宇自控系統未招標選定設備前，設計院往往對樓宇控制網絡架構規劃設計不是很明確，DDC的布置比較隨意，只注重控制原理及點表，網絡架構形式、執行標準、設備配置標準選用等方面的設計相對來講比較薄弱。
現在提起“Bus(總線)”、“Network(網絡)”可謂名目繁多，令人眼花燎亂。但“Field Bus(現場總線)”因其對工控機(包括DCS、PLC、工業PC、數控等)、自動化儀表和過程控制自動化產生的巨大影響，已成為世人囑目“熱點”。早已有人把現場總線描述成“21世紀的過程控制總線”，“自動控制領域開創了一個新的時代一一現場總線控制系統(FCS，Fieldbus Control System)”。目前，在樓宇各自動化控制系統中底層流行采用現場總線控制網絡，隨著工控計算機及網絡技術發展在建筑業廣泛普遍的應用，現場總線技術必將成為“智能建筑”領域主要的發展方向之一。
伴隨著信息技術的不斷發展，BAS已不可缺少的成為Internet／Intranet網的一部分。樓宇自控系統雙層網絡結構內部也將隨之發生變化，DDC以上的物理鏈路可通過建筑物內綜合布線系統完成，采用VLAN技術可基于TCP／IP與其它系統共用LAN，通過OPC標準通信協議進行系統界面互聯。
3 結論
為充分發揮樓宇自控系統的功能，需要設計單位周密詳細的設計論證、統一規劃，需要工程施工單位精心施工，更需要系統集成商以高度負責的態度，從用戶角度出發，為每一個項目選擇一個適合它本身的功能配置，甲方也盡早配備相應工程技術人員，加入到項目實施中，這樣才有助于項目的接受和系統的運行維護，從而真正發揮樓宇自控系統的功效，創造良好的社會經濟效益。
此外，盡管要電氣工程師或控制工程師全面掌握相關專業知識很困難，但為便于與設備等相關專業工程師溝通，使設計的控制系統符合工況要求，正常合理運行，必需了解一些概念性的知識，及早消除目前設計行業中專業相關環節之間的“灰色地帶”是關系系統成敗的關鍵所在。
摘要： 通過工程實例介紹了VAV變風量空調系統中水泵和風機的變頻控制原理，以及現場直接數字控制DDC系統的控制過程，分析了VAV變風量集中空調系統的節能效果。
關鍵詞： 變風量 變頻控制 DDC控制器 節能
隨著國民經濟的快速發展，人民的生活品質正在逐步提高，對室內空氣環境的要求也越來越高。為了滿足人們的需要，建筑物空調系統正在快速的普及和發展。與此同時，建筑物的能耗也越來越大。據統計空調系統的能耗占建筑物總能耗的50～70％。因此，在滿足人們需要的同時，必須利用現代先進的自動控制系統大力開發節能型空調系統。
集中空調是將所有空氣處理設備都集中設置在一個空調房間里，空氣處理所需的冷、熱源由集中設置的冷凍站或鍋爐房集中供給。VAV變風量集中空調系統，是相對于傳統的定風量集中空調系統較先進的一種空調方式。它的基本原理是通過改變送入被控房間的風量（送風溫度不變）來消除室內的冷、熱負荷，保證房間的溫度達到設定值并保持恒定。例如，夏季當室內溫度高于設定值時就提高送風量，反之減小送風量；冬季當室內溫度高于設定值時就減小送風量，反之提高送風量。這種空調方式可以顯著的降低空調系統的能耗和改善空調系統的性能，提高空調系統的舒適度。
工程概況： 北京某大廈，總建筑面積12萬m2,地上31層地下3層，建筑物功能為寫字樓。空調冷源采用離心式冷水機組，熱源采用市政供熱系統。空調末端主要采用變風量空調系統。空調自控系統采用某公司的METASYS管理系統。
水系統的自動控制 如圖1所示，空調冷凍水系統循環泵，由初級泵和次級泵組成。初級泵為定頻泵，其流量只需滿足冷水機組的額定流量。次級泵采用變頻泵根據供回水之間的壓差ΔP，控制水泵電機轉速從而改變水泵的供水量。
控制過程： 當空調負荷逐漸減小，空調機組送風溫度t達到設定值時，現場DDC控制器自動將空調機組的回水電動閥開度m減小，以減少機組水流量，此時系統供回水壓差ΔP隨之增大。通過DDC控制器自動調節變頻器的輸出頻率使水泵轉速n下降，從而減小系統水流量。同理，當空調負荷增大時，相應的??大系統的水流量。當次級泵b1滿負荷運轉時，流量仍不能滿足空調系統需要時，DDC控制器自動開啟次級泵b2。此時次級泵的流量大于初級泵的流量，系統回水通過旁通管回到次級泵進口，旁通的水量通過流量計q進行檢測。如果旁通的水量大于某一設定值時，說明一臺制冷機的制冷量不能滿足負荷的需要。同時系統自動啟動第二臺制冷機。反之，停止一臺制冷機。上述過程中電動閥、系統壓差均采用PID的調節方式。控制系統中干擾量是空調負荷，檢測變送裝置是溫度傳感器、壓差傳感器，控制器是DDC執行器是電動閥、變頻水泵。由于空調負荷的滯后性、每個房間空調負荷的不均勻性，使得末端空調機組電動閥不可能同時開大或同時關小，從而造成水系統壓差的不穩定性。采用PID的調節方式可以實現超前調節、積分調節，使系統控制更加平穩。
水泵變頻調速的節能原理 如圖2所示，當空調系統剛開始運行時由于負荷大，系統的水流量為Q1，空調系統運行一段時間后負荷減小并且趨于穩定，水流量變為Q2。根據水泵流量Q、壓力P、轉速n和功率N間的如下關系：
可以看出改變水泵轉速，使流量適應空調負荷的變化。水泵效率η1＝η2＝const ,水泵功率大幅度下降，具有顯著的節能效果。
空調末端變風量系統的自動控制 變風量空調系統中的空調機組采用變頻風機，送入每個房間的風量由變風量末端裝置VAVbox控制，每個變風量末端裝置可根據房間的布局設置幾個送風口。如圖3所示，
室內溫度通過末端裝置設在房間的溫控器進行設定，溫控器本身自帶溫度檢測裝置，當房間的空調負荷發生變化實際值偏離設定值時，VAVbox根據偏離程度通過系統計算，確定送入房間的風量。送入房間的實際風量可以通過VAVbox的檢測裝置進行檢測，如果實際送風量與系統計算的送風量有偏差，則VAVbox自動調整進風口風閥以調整送風量。例如夏季，當室內溫度高于設定值時，VAVbox將開大風閥提高送風量，此時主送風道的靜壓P將下降，并通過靜壓傳感器把實測值輸入到現場DDC控制器，控制器將實測值與設定值進行比較后，控制變頻風機提高送風量，以保持主送風道的靜壓。如果室內溫度低于設定值時VAVbox將減小送風量。冬季和夏季的調節方式相同，但調節過程相反。具體控制過程如下圖所示
上述控制過程中，控制對象為室內溫度、主送風道靜壓P，檢測裝置為靜壓傳感器，調節裝置是現場DDC控制器，執行器是變頻風機，干擾量是VAVbox風閥開度、空調負荷。另外，送風道的嚴密性也是不可避免的干擾量，但可以通過改善施工工藝使之減小到最小程度。由泵與風機的相似律可知，變頻風機和變頻水泵的節能原理是一樣的，這里就不在重復敘述。
由于變風量系統在調節風量的同時保持送風溫度不變，因此在實際運行過程中必須根據空調負荷合理的確定送風溫度。例如夏季，當送風溫度定的過高，空調機組冷量不能平衡室內負荷時，空調機組可能大風量工頻運轉，此時起不到節能效果。空調機組的送風溫度可以通過現場DDC控制器進行設定，并且通過控制空調機組回水電動閥，對送風溫度進行有效的控制，控制過程如前所述。
為了使變風量系統更加穩定的工作、充分發揮節能效果，保持良好的室內空氣品質。現場DDC可以對空調機組進行起停控制，通過設定時間表，使機組按時工作按時停止。對于有幾十臺甚至上百臺空調機組的大廈來說，可以節省很多人工。DDC控制器通過監測新風與回風的焓值，確定新風與回風的混合比。在保持最小新風量的同時充分利用回風，以減少制冷機組能耗。DDC控制器還可以對空調機組過濾網前后的壓差進行監測。當過濾網出現堵塞時會及時報警，以免長時間影響機組送風量。各個現場的DDC控制器通過網絡控制器NCU與中央控制室之間進行信息交互，實現整個系統的集中控制。
空調系統的設計負荷，是考慮在最不利環境下的最大負荷。在實際運行的過程中，處于最大負荷運行狀態的比例很小，所以采用變風量空調系統可以取得良好的節能效果。
樓宇自動控制系統 （BAS Building Automation System），簡稱為樓控系統，又稱為建筑設備自動化系統，是建筑智能的重要組成部分，將對整座建筑的空調系統、新風機組、制冷機組、冷卻塔、風機盤管、水箱水位、照明回路等系統進行信號采集和控制，實現大廈設備管理自動化，起到集中管理、分散控制、節約能耗的作用。
1、工程概況沈陽房地產交易中心位于沈陽市中心地帶，總建筑面積53000m2，總投資為6.2億元，樓宇自動控制投資為312萬元。大廈地上19層，地下2層。其中，地下兩層為停車場，地上1-9層為房地產交易市場，10-19層為高級寫字間。是一座對辦公環境要求較高的現代化建筑。
2、需要控制的機電設備統計
（1）空調機組，共23臺，分布于1-10層、17層、18層和地下1層。采用組合式空調機，室內回風與新風混合，經過濾器過濾，加熱（或冷卻）、加濕后送入室內；
（2）新風機組，共22臺，分布于9~19層，將新風經過濾器過濾，加熱（或冷卻）、加濕后送人室內；
（3）送風機組，共8臺，分布于地下1層和地下2層，夏天送自然風，冬天送熱風，將新風經過濾器，加熱（僅限于冬天）后送人室內
（4）冷凍／冷卻水系統：冷凍站系統共有4臺冷水機組、4臺冷卻泵、4臺冷凍泵、1個分水器、1個集水器位于地下2層，還有4臺冷卻水塔（每臺有三個風機）位于樓頂屋面；
（5）換熱站：在地下2層，有2臺平板式換熱器，兩臺空調熱水循環泵；
（6）給排水：有一個生活水池、6臺生活水泵位于地下2層，11個積水坑（每個積水坑有兩個污水泵，一用一備），分布于地下1層和地下2層；
（7）熱風幕：共36臺熱風幕，分布于地下1層、地上1層和3層；
（8）照明：照明分為樓內照明和泛光照明，樓內照明控制84個回路，泛光照明控制20回路；
（9）變配電：變電所在地下1層，共有4臺變壓器。需要監測每臺參數；
（10）風機盤管：共有362個風機盤管，分布于9~19層；（11）排風機：共有16臺排風機，分布于地下1層和地下2層。
3、樓宇自控工程實施我們選擇西門子的頂峰產品來完成沈陽房地產交易中心的樓宇控制工作，購置了2臺MBC、28臺MEC、22臺DPU及若干模塊和前端設備。其中MBC和模塊分別用于冷站和變電所，每臺MEC用來控制兩臺自主機組。DPU用來控制排污泵、照明回路、排風機等。前端設備分別用于空調機、新風機、冷／熱站、積水坑等處，為了便于對各種設備的集中管理，我們在樓宇控制中心安裝了1臺康柏電腦、1臺LQl600KⅢ打印機。
按有關標準和規定完成布線和設備安裝I作以后，就可以實施對各種設備的監控了。下面分別說明各種設備的監控情況。
3.1 空調機組當空調機組工作時，控制程序將利用風道溫度和 濕度傳感器cPM65采集的回風溫度和濕度與設定的溫度和濕度進行比較，利用先進的比例積分微分（PID）算法閉環調節盤管供水閥門的開度（按冬季模式和夏季模式分別調節）和加濕器。由于算法先進，可使振蕩最小，并保持精密的控制，始終使室內的溫度和濕度接近于設定值。因為室外新風溫度在大多數情況下都與設定值相差較多，無論升溫還是降溫，都要消耗能量：為此，我們根據空氣質量檢測的結果，由程序自行調節新風閥的開度，既可保證室內空氣質量，又可避免能量的浪費。在春秋過渡季節，因無需溫度調節，可將新風閥全開，以獲得盡可能多的新鮮的空氣。通過網絡和軟件，可以實現在中央控制室對各空調機組進行控制和管理。還可以將各空調機組的風機運行狀態、風機故障報警、過濾阻塞報警、盤管低溫報警等傳到中央控制室的控制主機上，一旦有報警發生，程序將使現場控制器做出關機和開水閥等保護動作，以免設備受損。
3.2 新風機組因為新風機組和送風機組無回風，所以風道溫度和濕度傳感器GFM65安裝在送風管道上。對新風機組和送風機組來說，只要機組工作，新風閥就得全開，不需要調節，所以選用開關式風閥驅動器。因為進來的都是新風，所以不用監測空氣質量。其它情況與空調機組相同。
3.3 送風機組送風機組工作情況與新風機組大體相同。區別只有兩點：其一，送風機是為地下車庫送新風的，不需要調節濕度；其二，送風機組在發生火災事故時必須啟動，當消防系統啟動送風機時，新風閥必須隨之全開。為此，我們使用控制風機啟／停的主接觸器的輔助觸點的開／閉來控制新風閥的開／關。
3.4 冷凍與冷卻水系統冷凍／冷卻水系統由冷卻塔、冷卻水泵、冷凍水泵、分水器、集水器和冷凍機組等組成。要監控的數據點數量多、類型復雜。我們利用一臺MEC-40、若干模塊、若干前端設備加上我們在Insigh基礎上開發的軟件完成這些設備的監控工作。具體控制情況如下：冷凍／冷卻水系統由軟件控制，嚴格按規定的順序和時間間隔啟／停各種設備，我們的控制順序如下：開機：開冷卻水閥門—開冷卻塔風機—開冷卻水泵—開冷凍水閥門—開冷凍水循環泵—開冷凍機組。
關機：關冷凍機組—關冷凍水循環泵—關冷凍水閥門—關冷卻塔風機—關冷卻水泵—關冷卻水閥門。
冷凍機組運行時，隨時檢測冷凍／冷卻水的水流狀態，一旦有冷凍或冷卻水停止流動，立即停止冷凍機組運行，以免結冰，造成冷凍機組損壞的嚴重后果。我們的程序不但可以控制每臺冷凍機組的啟／停，而且還可以使整個冷站達到最低能耗，達到最低的主機折舊率。在管道的適當位置設置溫度傳感器，以測量空調水供／回水溫度，根據程序或管理的日程安排自動開關冷凍機組；根據管理的要求自動切換4臺機組的運行次序，累計每臺機組運行時間，自動選擇運行時間最短的機組運行，使每臺機組運行時間基本相等，以延長機組使用壽命。自動監測各關鍵設備的運行狀態，故障報警，并按照實際情況自動啟動備用設備；根據總管水流量及供／回溫度，計算系統總負荷來控制空調機組的運行臺數。當負荷大于一臺機組的15%，則第二臺機組運行。
我們在分水器和集水器之間安裝了旁通調節閥，并在供／回水管路上分別安裝了壓力傳感器，根據冷凍機組供／回水壓力差來調節冷凍水旁通閥開度。確保冷凍水系統供水壓力穩定。
我們在冷卻水的供／回水總管之間安裝了旁通調節閥，通過調整冷卻塔風機運行臺數和冷卻水供／回水旁通閥開度，使冷卻水供／回水溫度保持在設定的范圍內。
補水泵的啟停也是由程序控制的。監測膨脹水箱水位，當水位降到低限時啟動補水泵，當水位上升到標準水位時停補水泵。在實現自動控制的同時，在中央控制計算機上顯示膨脹水箱的水位和補水泵的運行狀態，并可做到超低水位報警。
3.5 熱換站熱換站與冷凍系統共用一個MBC-40.我們在管路的適當位置安裝了溫度傳感器和熱水調節閥。監測熱換器二次側的供水溫度，程序將此溫度和設定值進行比較，采用比例積分微分算法閉環調節換熱器一次側的供水流量。在保證供熱要求的情況下，盡可能地節約能量。
3.6 給排水用水位開關監測生活水池的水位，根據設定的高低水位控制供水閥的開／關。水位降到低水位時開閥，升到高水位時關閥，并做到超低水位（水池將無水）和超高水位（水將溢出）報警。 根據供水管路的壓力，控制供水泵的啟停，監測供水泵的運行狀態，故障時報警。用水位開關監測各積水坑的水位高／低，當達到高水位時啟動排污泵，當水位下降到低位時停泵。每個積水坑中有兩個排污泵，程序每次都選擇累計運行時間少的泵運行，以確保設備使用均衡。為防止因排污泵等故障，造成污水溢出，我們監測了超限報警水位，當達到此水位時，系統將報警，以便工作人員及時處理。
3.7 熱風幕沈陽房地產交易中心大廈采用的是電熱幕，這種電熱幕要求電熱器關閉后，風扇要繼續工作2-3min，以免余熱散發不出來，造成損壞。廠家提供的電熱幕有兩個按鍵，分別控制電熱器和風扇，可在現場手動操作。 樓控系統若想控制熱風幕有兩種方法：其一是用控制器分別控制電熱器和風扇。從技術上講很容易，但要增加一倍的控制點，而控制器的價格又很高，每增加一個控制點，將增加一千元左右的投資，建設方難以接受。另一種方法是將熱風幕的供電回路分為主回路和輔助回路，主回路為電熱器供電，輔助回路為風扇供電。重新設計一套控制回路，使主回路一接通，輔助回路隨之立即接通，而當主回路繼開時，輔助回路延遲一段時間才斷開。這樣做既達到了控制要求，也節省了投資，所以我們選擇了這種方法。僅此一項，就為沈陽房地產交易中心節省了近四萬元。在樓控中心計算機上，程序首先采集環境溫度，當環境溫度低于設定值（我們定為IOC）時，根據預先設定的時間表控制每臺熱風幕的啟停，并顯示熱風幕的工作狀態。當有特殊情況時，在現場和樓控計算機上都可對熱風幕進行手動啟停。
3.8 照明我們利用MBC、DPU、計算機和軟件配合，對每一回路按預先設定的時間表進行控制。必要的時候，在現場和樓控計算機上都可對每一路燈進行手動開／關。對公共走廊和泛光照明也實現了光控制。即：當該處較亮時不開燈。每一路燈的狀態可在計算機上顯示，并可累計開燈時間。為防止突然燈滅，我們用數字輸出點的常閉觸點控制燈回路。
3.9 變配電我們監測了全部4臺變壓器的輸出功率、功率因數、用電量和次級回路每相電壓、電流，并可按時間累計這些數值。當出現過壓、欠壓、過流等異常情況時報警。所監測的各項參數均可在樓控計算機上顯示。
3.10 風機盤管由于風機盤管在空調系統中只起微調作用，各個房間對溫度的要求也不統一，很難集中控制。而且，可通訊的風機盤管控制器的價格是普通型的數倍（362個風機盤管控制器將增加相當多的投資），從性能價格比來看，至少在現階段，采用連網集中管理分散控制風機盤管的方式意義不大。所以我們在風機盤管所在房間安裝了手動風機盤管控制器，由各房間人員自行調節。但考慮到節能，我們將這些風機盤管分為4組，每組由計算機來控制其電源和水閥，避免樓內無人時還有許多風機盤管開著造成浪費。
3.11 排風機這些排風機平時用作排風，火災時用作排煙。為了便于設備的集中管理，我們在不影響消防系統的情況下，對每臺排風機進行啟停控制，使其按一定的時間間隔定時啟／停。必要的時候，在現場和樓控計算機上都可讓每臺風機進行手動啟／停。計算機上可對每臺風機的運行狀態和故障狀態進行監視，累計運行時間。
4、樓宇自控中央管理計算機樓控中央控制計算機上安裝了樓控管理軟件，我們在此軟件基礎上進行了二次開發，使其和各控制器實現通訊，完成對各控制器的管理。各種機電設備都是在現場控制器MBC、MEC的程序控制下工作的，但必要時，在樓控中央控制計算機上可以隨時改變任意設備的啟停狀態。在屏幕上可以實現三維圖像顯示每臺設備的系統圖，如：冷水機組、水泵、空調機組等。現場控制器隨時與樓控中央控制計算機交換數據，樓控中央控制計算機可顯示所有測量點如溫度、流量、壓力、壓差等動態趨勢圖，可監視各設備的工作狀態和故障報警。一旦有報警發生，現場控制器將做好保護動作，計算機發出聲音，同時在屏幕上顯示出報警位置和性質，以提醒工作人員及時處理。可打印輸出自動記錄及空調系統負荷，并可根據管理部門要求以不同時段累計負荷情況并打印。
5、所取得的效果與同等規模，不采用樓宇自動化控制的大廈相比
（1）可節約電能30%以上；
（2）可節約60%人力；
（3）延長設備使用壽命；
（4）可以更充分地滿足用戶需求。
摘要：后浮箱水力自控閘門在突尼斯麥—崩水渠已運行20多年，發揮了很好的調節控制作用。本文結合工作實踐,從閘門的工作原理、結構特點、閘門選型等方面，對該閘門進行了簡明的技術分析和造型介紹及設計體會、認識。
關鍵詞：后浮箱 水力 自動閘門 工作原理 結構特點 閘門選型
1 概述
自動化是科學技術現代化的重要內容，自動閘門則是水利工程實現自動化運行的一項重要設備。浮箱水力自動化閘門是一種借助水力和重力作用，可以自動啟閉和調節的自動化閘門，具有運行可靠、結構簡單等特點，越來越被廣泛地應用于供水、灌溉、防洪、發電、水運等工程。
下游常水位水力自動控制閘門的特點是，在閘后為某一設計水位條件下，當下游需水量改變時，閘門能利用水力作用自動地進行啟閉，以滿足閘后需水量要求，無論閘上游水位如何變化，閘門的開度大小，以下游需水量的大小而變。這種閘門是專門為輸水和灌溉渠道設計的，用作渠道進水閘、節制閘及分水閘等，可實現渠道水力自動調節和輸水。
我國援助突尼斯共和國建設的麥－崩水渠工程，設計要求水渠的水位實現自動控制。該工程采用的控制下游水位的后浮箱閘門，是我院在國內尚無設計先例，又缺乏技術資料的情況下，自行研制設計的，經過多次室內水工模型試驗和中間試驗，獲得了有關布置、結構主要參數等一系列技術數據后，進行了施工詳圖設計和制造。經安裝運行后證實：下游常水位水力自動控制閘門啟閉靈敏、運行可靠、易于維修，達到了預想的效果。
筆者有幸參加了突尼斯麥—崩水渠自動控制下游常水位的后浮箱閘門的設計工作，本文結合工作實踐談談對該類型閘門的設計體會和認識，同大家交流，以有益于推廣和應用。
2 閘門的工作原理
下游常水位閘門主要由面板、臂桿、配重箱、軸承以及浮箱、浮箱套等部位組成(見圖1)。
3 閘門的結構特點
（1）閘門是一個有兩個上支臂的弧形門，其左右支鉸軸由一個空心圓筒聯接起來，兩個上支臂支撐固定在空心圓筒上，支鉸軸與弧形面板同心，浮箱則固定在空心圓筒的下游（見圖1所示），浮箱外緣和內緣均為圓弧形且同心，并且圓心為支鉸軸心。
（2）為防止過水時水流沖擊浮箱下部，在浮箱的下部裝設一個護套，讓水只從箱套下游下部的孔隙中緩緩進入，以保持較平穩的運行。
（3）后浮箱水力自動閘門可以是露頂式也可以為潛沒式，當上游取水的河道水位升降變化幅度大，而又能滿足取水要求時，可選擇為潛沒式孔口，即上游設混凝土胸墻。由于弧形面板的圓心與閘門轉動的支鉸軸為同心，所以上游作用于弧形面板上的水壓力合力作用線通過支鉸軸心，不產生啟、閉門力，所以閘門的動作只受下游水作用于浮箱底側力的控制。
（4）為保證啟閉靈活，門葉的兩側及頂部不與閘室兩側的閘墩以及胸墻接觸，其間留一些小的縫隙，同時門葉面板為上部大底部小的梯形弧面，以確保在啟閉過程中不與兩側閘墩觸碰摩擦。在支鉸軸上裝有滾動軸承，使閘門開啟轉動時軸的摩阻力減小到最低限度。
（5）由于渠道內是經常有水的，所以閘門一般也均為開啟狀態，只是開啟程度不同。當下游渠道需要檢修而要求無水時，將后浮箱閘門上游的平板檢修閘門關閉，使其不漏水，即可完全斷流。
（6）閘門（包括浮箱）的整體重心應使其位于支鉸軸心的上部并且偏下游側，以使閘門自重為一個開度力矩，而下游浮箱（后浮箱）的浮力為一個關門力矩。調整閘門重心位置，可采用在浮箱內的適當位置加設鑄鐵配重塊來實現。配重塊是可以移動的，因此可以調整制造中產生的誤差。
4 閘門的選型
下游常水位后浮箱水利自動控制閘門（簡稱后浮箱式閘門）的不同門型是按照浮箱半徑R和孔口面積A來劃分的。例如：56／25門型，即表示該門浮箱半徑為56 cm孔口面積為25 dm2 。另外，按照作用水頭的大小，閘門又分為高水頭和低水頭兩種型號，兩者不同之處在于兩種門型具有相同的浮箱半徑和孔口高度，而低水頭型門的孔口寬度為高水頭門的兩倍。因此，當過閘水頭損失相同時，低水頭型門的過流能力為高水頭型門的兩倍，或者對于同一過閘流量，低水頭型門的過閘水頭損失比高水頭型門的減少四倍，而最大允許水頭則減少一半。
5 結語
下游常水位后浮箱水力自動控制閘門適用于采用等水位或等容量控制的輸水渠道上，具有結構簡單、設計方便、運行可靠和土建費用少等優點，如若與微機自動監測系統結合其效果會更加顯著。我院自行研制的后浮箱自動閘門，已在我國援助突尼斯共和國麥—崩水渠工程中應用，取得了成功的設計經驗。為此，建議將該類型閘門應用于南水北調配套工程中的供水渠系，依靠水力自動工作原理，做到節省能源和自動化運行，為實現南水北調工程提出的“四個一流”目標做出貢獻。
摘要：后浮箱水力自控閘門在突尼斯麥—崩水渠已運行20多年，發揮了很好的調節控制作用。本文結合工作實踐,從閘門的工作原理、結構特點、閘門選型等方面，對該閘門進行了簡明的技術分析和造型介紹及設計體會、認識。
關鍵詞：后浮箱 水力 自動閘門 工作原理 結構特點 閘門選型
1 概述
自動化是科學技術現代化的重要內容，自動閘門則是水利工程實現自動化運行的一項重要設備。浮箱水力自動化閘門是一種借助水力和重力作用，可以自動啟閉和調節的自動化閘門，具有運行可靠、結構簡單等特點，越來越被廣泛地應用于供水、灌溉、防洪、發電、水運等工程。
下游常水位水力自動控制閘門的特點是，在閘后為某一設計水位條件下，當下游需水量改變時，閘門能利用水力作用自動地進行啟閉，以滿足閘后需水量要求，無論閘上游水位如何變化，閘門的開度大小，以下游需水量的大小而變。這種閘門是專門為輸水和灌溉渠道設計的，用作渠道進水閘、節制閘及分水閘等，可實現渠道水力自動調節和輸水。
我國援助突尼斯共和國建設的麥－崩水渠工程，設計要求水渠的水位實現自動控制。該工程采用的控制下游水位的后浮箱閘門，是我院在國內尚無設計先例，又缺乏技術資料的情況下，自行研制設計的，經過多次室內水工模型試驗和中間試驗，獲得了有關布置、結構主要參數等一系列技術數據后，進行了施工詳圖設計和制造。經安裝運行后證實：下游常水位水力自動控制閘門啟閉靈敏、運行可靠、易于維修，達到了預想的效果。
筆者有幸參加了突尼斯麥—崩水渠自動控制下游常水位的后浮箱閘門的設計工作，本文結合工作實踐談談對該類型閘門的設計體會和認識，同大家交流，以有益于推廣和應用。
2 閘門的工作原理
下游常水位閘門主要由面板、臂桿、配重箱、軸承以及浮箱、浮箱套等部位組成(見圖1)。
面板和浮箱的前后側板均做成圓弧形，其圓心都和轉動軸軸心重合。浮箱底部的切線方向也通過軸心，門軸高程設置在下游設計水位上，如圖2所示。
3 閘門的結構特點
（1）閘門是一個有兩個上支臂的弧形門，其左右支鉸軸由一個空心圓筒聯接起來，兩個上支臂支撐固定在空心圓筒上，支鉸軸與弧形面板同心，浮箱則固定在空心圓筒的下游（見圖1所示），浮箱外緣和內緣均為圓弧形且同心，并且圓心為支鉸軸心。
（2）為防止過水時水流沖擊浮箱下部，在浮箱的下部裝設一個護套，讓水只從箱套下游下部的孔隙中緩緩進入，以保持較平穩的運行。
（3）后浮箱水力自動閘門可以是露頂式也可以為潛沒式，當上游取水的河道水位升降變化幅度大，而又能滿足取水要求時，可選擇為潛沒式孔口，即上游設混凝土胸墻。由于弧形面板的圓心與閘門轉動的支鉸軸為同心，所以上游作用于弧形面板上的水壓力合力作用線通過支鉸軸心，不產生啟、閉門力，所以閘門的動作只受下游水作用于浮箱底側力的控制。
（4）為保證啟閉靈活，門葉的兩側及頂部不與閘室兩側的閘墩以及胸墻接觸，其間留一些小的縫隙，同時門葉面板為上部大底部小的梯形弧面，以確保在啟閉過程中不與兩側閘墩觸碰摩擦。在支鉸軸上裝有滾動軸承，使閘門開啟轉動時軸的摩阻力減小到最低限度。
（5）由于渠道內是經常有水的，所以閘門一般也均為開啟狀態，只是開啟程度不同。當下游渠道需要檢修而要求無水時，將后浮箱閘門上游的平板檢修閘門關閉，使其不漏水，即可完全斷流。
（6）閘門（包括浮箱）的整體重心應使其位于支鉸軸心的上部并且偏下游側，以使閘門自重為一個開度力矩，而下游浮箱（后浮箱）的浮力為一個關門力矩。調整閘門重心位置，可采用在浮箱內的適當位置加設鑄鐵配重塊來實現。配重塊是可以移動的，因此可以調整制造中產生的誤差。
4 閘門的選型
下游常水位后浮箱水利自動控制閘門（簡稱后浮箱式閘門）的不同門型是按照浮箱半徑R和孔口面積A來劃分的。例如：56／25門型，即表示該門浮箱半徑為56 cm孔口面積為25 dm2 。另外，按照作用水頭的大小，閘門又分為高水頭和低水頭兩種型號，兩者不同之處在于兩種門型具有相同的浮箱半徑和孔口高度，而低水頭型門的孔口寬度為高水頭門的兩倍。因此，當過閘水頭損失相同時，低水頭型門的過流能力為高水頭型門的兩倍，或者對于同一過閘流量，低水頭型門的過閘水頭損失比高水頭型門的減少四倍，而最大允許水頭則減少一半。
5 結語
下游常水位后浮箱水力自動控制閘門適用于采用等水位或等容量控制的輸水渠道上，具有結構簡單、設計方便、運行可靠和土建費用少等優點，如若與微機自動監測系統結合其效果會更加顯著。我院自行研制的后浮箱自動閘門，已在我國援助突尼斯共和國麥—崩水渠工程中應用，取得了成功的設計經驗。為此，建議將該類型閘門應用于南水北調配套工程中的供水渠系，依靠水力自動工作原理，做到節省能源和自動化運行，為實現南水北調工程提出的“四個一流”目標做出貢獻。
摘要：本文闡述在國內一些自來水公司水廠應用流動電流混凝投藥自動控制系統的調試過程中所遇干擾問題，并通過具體實驗找到解決干擾問題的方法，為流動電流自控系統在有干擾存在的情況下的應用提供了重要經驗。
關鍵詞：流動電流 混凝 投藥 自動控制 抗干擾
1. 流動電流混凝投藥自動控制系統的檢測控制原理
混凝投藥是水處理工藝中的重要環節之一，位于水處理工藝的前端。投藥量的多少直接影響后續工藝的處理效果，因此，研究該環節的自動控制非常有意義，國內外眾多學者都對其進行了廣泛深入的研究。這些研究中，應用的最為成功的當屬流動電流混凝投藥自控技術。該技術在80年代開始應用，到了90年代已經被大量的國內外水廠所采用。[1]
流動電流混凝投藥自動控制技術的原理為：水中膠體粒子加藥后，其ζ電位會發生變化，從而引起流動電流的變化，膠體電荷遠程傳感器通過檢測流動電流的變化可以準確地反映水中加藥量的多少，并傳遞信號給檢測控制儀，控制儀根據傳感器傳遞來的信號，經過程序的處理，輸出控制信號給變頻柜，通過改變供電頻率來調整投藥泵的投藥量，使之達到最佳值。
干擾問題是流動電流混凝投藥自動控制系統在生產應用中常遇到的重要問題，常由于不能及時排除干擾而致應用失敗。相反地，干擾問題卻很少得到報道。本文提供幾則排除干擾的實例，可供工程界參考。 2. 流動電流混凝投藥自動控制系統的干擾原因
流動電流混凝投藥自動控制系統在實際工程中遇到的干擾主要有以下的兩方面原因：
水質及混凝藥劑方面；由于流動電流控制系統的檢測裝置傳感器是直接與水樣接觸的，因此，如水中含有大量藻類、大量有機污染物、混凝藥劑為有機高分子藥劑或粘附性強的藥劑會沾污傳感器探頭，造成檢測信號失真，從而導致控制系統不能正常的進行控制工作。
電控方面；流動電流控制系統的傳感信號和控制信號均為弱電信號，因此一旦有強電信號在流動電流控制系統的傳感或控制信號線附近存在時就會產生干擾，會對控制系統的正常工作產生影響；當傳感器接地不符合要求時，也會對流動電流的檢測造成干擾；電源的污染（如動力電源存在大幅度的電壓或電流變化）、控制系統周圍有強電信號源（如大的電控柜、控制器等）、控制系統所放置的房間屏蔽不好內的都會造成流動電流控制系統的干擾，影響流動電流混凝投藥自動控制系統的正常工作。
流動電流投藥控制系統遇到干擾，可能出現檢測值無規律的上下波動、檢測值定時定向的有規律變化、計量泵的投藥量不能及時隨檢測值變化而變化等現象。此時流動電流控制系統已不能準確及時的隨水質水量的變化進行投藥量的控制，必須找到干擾源并加以排除才能使其恢復正常工作。
3. 流動電流混凝投藥自動控制系統干擾問題及解決方法實例
3.1 流動電流混凝投藥控制系統由混凝藥劑所引起的干擾
3.1.1 應用水廠情況簡介
該水廠位于四川某城市，水廠原水為黃河水，平時濁度為100~1000NTU，最高濁度10000NTU以上，pH為中性，其余的水質指標無特異的變化。該水廠的工藝流程見下圖1。
3.1.2 初始應用情況
流動電流控制系統安裝完成后，進行系統調試。開始兩天系統采用手動控制的方式運行，檢測值比較穩定可以隨著原水濁度變化及時調整混凝劑的投加量，兩天后改為自動控制，開始時系統能夠正常運行，但隨著時間的推移檢測值變得很不穩定，檢測值在一天之內在水質水量都無很大變化的情況下發生數次無規律的變化，混凝劑投量無法達到自動控制，導致澄清池的出水時清時渾不能達到出水水質要求。具體情況見下面圖2。
3.1.3 解決方法的研究
根據以上分析，進行了逐項的實驗研究。首先，排除儀器設備存在質量問題，逐一更換了流動電流檢測系統中的各部裝置，從傳感器到控制儀都用嶄新的并經過嚴格檢驗的儀器進行替代實驗，發現檢測值仍然呈不定時無規律變化，從而確定不是儀器質量問題。其次，排除了電源污染的因素，認真檢查了電源并對其周圍的用電單位進行了細致的調查，確認該廠內部及周圍不存在能對其動力電源造成污染的污染源。并且由以上紀錄情況可知，流動電流檢測值的變化是無規律的而且是不定時的，這樣就可以排除是由于象定時電源污染引起的定時干擾的存在。由于流動電流的檢測值的變化是逐漸出現而不是一開始運行就有的，因此可以排除由電控方面的干擾所引起的。再次，對流動電流控制系統傳感器的接地情況進行了重新檢查，經過仔細的分析和測試，確定其傳感器的地線不合要求。因此，重新進行了傳感器的地線安裝，以三根銅管焊接而成的柱體為接地線的基礎，并深埋入地面1.5米以下，測得的電阻R〈1Ω，完全符合國際標準。改造完成后進行系統監測，發現在無計量泵的啟停時流動電流系統可以正常工作，檢測值變化穩定及時。接下來將變頻控制柜的安裝位置移至電控間，而自動控制儀仍留在值班室。方案實施后，流動電流控制系統仍然未能正常的工作，經一周的監測，檢測值仍然不穩定，投藥量也不能得到很好的控制。最后，取混凝劑進行分析，發現在高濁度水的情況下使用了含有有機高分子成分的助凝劑。因此，改變了高分子助凝劑的投加點，使其在流動電流取樣完成后再投加，而助凝劑的控制采用按一定的比例投加的方式。方案實施后，經半月的監測流動電流混凝投藥控制系統檢測值穩定，投藥量得到很好的控制，出水水質達到所要求的標準。圖3是一天運行情況的紀錄。
3.2 流動電流混凝投藥自動控制系統由于電源污染所造成的干擾
3.2.1 應用水廠情況簡介
此水廠位于山東沿海某城市。該水廠原水為地表水，常年濁度為20~30NTU，最高濁度100NTU，pH為中性，其余的水質指標無特異的變化。該水廠的工藝流程見下圖4。
投藥點在進水管管式混合器之前，傳感器的取樣點設在管式混合器出口處。傳感器設在靠近取樣點的反應池壁上。
3.2.2 流動電流的初始應用情況
流動電流控制系統安裝完成后，進行系統調試。開始兩天系統采用手動控制的方式運行，檢測值比較穩定。兩天后開始自動控制，第一天運行基本穩定，但發現在上午7-8時及下午4-5時，檢測值發生有規律變化。在上午7-8時之間，檢測值在加藥量及水質不變的情況下會向上波動，導致加藥量直線下降，出水水質變渾；在下午3-4時之間，在同樣情況下檢測值向下波動，導致加藥量直線上升，出水水質變的過清。過了這兩個時段，檢測值會自動調整回正常狀態，加藥量及水質也會恢復正常。但這兩個時段正好是一泵站調整流量的時候，所以認為是由于水量的變化引起的。但隨著時間的推移，這種檢測值的變化有時出現一天變化數次，并且有時又沒有規律，以至混凝劑的投量無法達到自動控制。具體情況如圖5所示。
根據以上紀錄可知，流動電流控制系統檢測值的變化多數是定時而且有規律的，并且在除此之外的時段內系統可正常工作，這就排除了流動電流控制系統自身以及傳感器地線的問題。從控制理論分析，可能存在強電信號的干擾和電源有定時污染兩方面干擾。3.2.3 解決方法的研究
根據以上的分析進行了解決方法的研究，首先對傳感信號線的屏蔽情況進行檢查，從新作了屏蔽工作，在信號線外加上金屬套管并將其與強電電纜線分離。采取此種措施后，檢測值的定時變化仍然存在，證明不是由于強電信號干擾。接著檢測動力電源是否有污染的存在，終于發現在此水廠的附近有一大型工業設備生產工廠，每當它啟動和停止工作時，水廠的動力電源即便非常不穩定，從而導致了控制儀工作的波動，我們即采取了相應的措施，在控制儀的電源上加上了穩壓保護裝置，干擾現象隨即得到消除，控制儀開始穩定運行。經過一周的連續監測和觀察，干擾現象已全部消除，控制系統工作穩定，投藥量得到非常好的控制，沉淀池出水穩定地保持在6~9NTU范圍內，整套流動電流控制系統達到了預期的自控投藥的目的。圖6紀錄的一天運行數據。
3.3 流動電流自動控制投藥系統由于信號線屏蔽問題所引起的干擾
3.3.1 應用水廠情況簡介
該水廠位于安徽某市，該水廠原水為湖泊水，常年濁度為10NTU左右，最高濁度30NTU，pH為弱堿性，夏季水中藻類較多，以蘭藻和褐藻為主。該水廠的工藝流程同圖4。
投藥點在進水管管式混合器之前，傳感器的取樣點設在反應池入口處，傳感器的安裝箱設在反應池的墻壁上。由于傳感器安裝位置與控制儀所在位置距離較遠，因此為方便傳感信號線的鋪設，直接將其鋪設在已有的動力電纜溝內與動力電電纜一起進入加藥間室內。
3.3.2 流動電流的初始應用情況
流動電流控制系統安裝完畢后，進行系統調試。開始兩天系統采用手動控制的方式運行，檢測值有不規律和不定時的變化，有時檢測值在一段時間內非常穩定，有時卻波動的非常厲害，在水質水量沒有任何變化的情況下，投藥量相差懸殊，導致沉淀池出水水質在一天內甚至幾個小時內變化非常大。兩天后改為自動控制，運行時上述情況依然存在，混凝劑投量無法得到控制，具體情況見下圖7。
從上面的曲線圖可以看出，流動電流的檢測值變化很不穩定，而且并不是隨水質水量而變化的。因為其為不定時及無規律變化，所以可能是由于流動電流控制系統本身電器元件有問題、或傳感器與控制儀及控制儀與變頻柜之間連接信號被強電信號干擾、或變頻柜在工作時對控制儀有干擾、或不定時電源受污染等情況造成的。
3.2.3 解決方法的研究
根據以上分析，進行了一步一步的排除實驗，最后對傳感器與控制儀之間的雙芯屏蔽信號線重新進行了鋪設，將其從動力電纜溝中撤出，另設一專門的管溝鋪設信號線，并在信號線的外面加套一金屬套管，以確保流動電流信號不受強電信號的干擾。方案實施后，流動電流控制系統可以穩定正常地工作了。經一周的監測，檢測值穩定準確，投藥量得到了很好的控制，出水水質符合水廠的要求。圖8為所紀錄的一天運行數據。
4 總結
流動電流混凝投藥自動控制系統在實際應用中，遇到的干擾因素非常復雜，因此必須在現場進行細致的分析和實驗研究才能確定其解決方法。混凝劑的問題一般可以通過改變投加點或更換混凝劑種類加以解決。對于電控方面，由于其檢測和傳遞的信號為弱電信號，非常容易受到外界電源污染以及強電及其它強信號的干擾，因此系統儀器儀表的安裝環境，信號線的鋪設以及有關地線的制作等都要嚴格遵守相應電控要求，這樣才能有效的防止可能出現的干擾現象。總之，干擾問題是流動電流混凝投藥自動控制系統實際應用中所遇的一個重要問題，必須認真加以解決才能保證該系統的成功應用。
摘 要：在煙草加工過程中，機械技術的先進程度對企業的生產組織、生產規模、生產方式和能源消耗以及原材料消耗都有很大影響，因此，提高煙草機械技術先進水平能促進煙草工作的產品水平得到提高，同時也能促進質量得到提高，在產品品種和效益方面也能進行更新換代，因此，要保證煙草工業得到更好的發展，一定要不斷提高機械的技術水平。煙草的機械技術水平已經慢慢成為了衡量煙草工業生產的現代化程度的標志之一，因此，在煙草品種越來越多，加工工藝越來越復雜的情況下，要對生產機械進行更新和改進，這樣能夠更好的實現煙草生產的自動化控制和機電一體化發展。
關鍵詞：卷煙；機械自動控制；發展方向
煙草對人們的身體健康有一定影響，但是其在發展過程中也是有一定市場，因此，卷煙企業在發展過程中對技術進步提出了更高要求，同時在發展過程中不斷引進先進的技術設備在生產中使用，而且在一些技術上，國內的生產工藝已經和國際先進水平在同一個高度，而且在卷煙生產自動化水平上也達到了一個較高水平。現在，工業企業在發展過程中正在向自動化生產方向前進，在這個過程中，自動控制技術、物流技術和信息技術都得到了綜合應用。工業企業在工業信息化發展過程中，要先實現企業自動化發展。因此，卷煙企業要想更好的實現信息化發展，就一定要實現卷煙企業自動化發展，這樣能夠更好的促進企業發展。
1 我國卷煙機械的現狀
為了更好的實現機械自動化，機械研究制造企業在發展過程中做出了很多努力，這樣也使得機械制造方面得到了很大發展。在機械制造過程中，生產企業已經在自動化方向不但改進，同時對相關的數據進行采集、跟蹤測試、對比分析，這樣能夠在機械制造過程中對出現的問題進行更好的解決，同時也能更好的實現機械自動化控制。現在，國產的卷煙生產設備在功能和產品質量方面已經達到了國外同類型設備的水平。在進行卷煙設備制造時，要不斷積累經驗，同時在設計的時候要不斷進行創新，這樣才能更好的利用新技術，同時也能更好的對電控系統進行全面的改造升級。在經濟不斷發展的過程中，精度較高的設備和儀器在工業生產中得到了應用，因此，在工業生產中熱處理設備也有了很大方面的技術改進，在生產過程中對零件的熱處理質量也有了很大的提高。科學技術的不斷發展使得現在的基礎工業在產品質量方面也有了很大改進，因此，這樣也提高了卷煙生產中使用煙機零件質量。在煙機產品中，關鍵部位零件都是進口的標準件，在制造過程中和國產的構件進行了結合，這樣能夠保證采購質量要求，同時也能提高機組的使用穩定性和可靠性。
科學技術水平的不斷提高，使得在卷煙生產過程中打葉復烤生產線和物流系統中都應用了集中控制系統，這樣能為生產線管理提供現代管理手段，同時在進行監控的時候能夠使用多套的監控系統，在操作現場能夠使用電控柜的指示燈來進行控制，這樣能更好的對操作現場進行查詢和維修。企業在發展過程中為了更好的實現信息網絡化發展，因此在發展過程中形成了管控一體化的控制系統，在生產過程中對車間生產數據進行采集，同時對數據進行處理，這樣能夠更好的為卷煙企業信息集成奠定基礎。在工業生產過程中，現場總線控制系統的技術發展對卷煙企業來說非常重要，因此，要對其進行重視。
2 卷煙機械自動控制技術的發展方向
企業在發展過程中保持自身的競爭能力是非常重要的，對于卷煙企業來說也是如此，卷煙企業為了提高企業的競爭能力，要保證生產水平和國家生產水平要保持一致。自動控制技術不斷在發展，現在，卷煙產品在競爭方面也出現了日益激烈的情況，因此，對卷煙企業的生產過程也提出了更高的要求。在工業控制技術中，新技術和新產品的不斷發展，能夠更好的保證企業生產過程中產品的競爭能力。現在，網絡技術、通訊技術以及人機接口技術在信息技術應用中都得到了很好的發展，同時工業過程控制技術在發展過程中也在逐漸實現網絡化發展。現在，控制系統結構正在向集散系統結構和網絡結構發展，同時在硬件方面的在可靠性也非常高，在速度方面也非常快。在軟件方面也更好實現了工業控制組態軟件、數據管理軟件、通訊軟件、故障診斷軟件等方面都得到了很好的發展。
3 卷煙機械自動控制技術的發展要求
3.1 網絡化
在進行工業生產的時候，產品從原材料對成品都要
過很多的制造工序，對于一些較復雜的產品在生產過程中會存在著上百道工序，有時一個生產線需要上百臺設備才能更好的完成生產。某些制造工藝復雜的工業產品需要分成若干條生產線才能完成，控制的對象十分分散。對工業過程控制系統而言，必須將工業自動化生產線分解為若干個控制子系統，但這些獨立的控制子系統之間如不進行有效協調、集中監控管理，整個生產線就無法正常生產。網絡化就是將各個控制子系統通過通訊網絡建立數據交換聯系，并實現集中監控，相互協調生產、工藝、質量參數，接受管理人員的工作指令。
3.2 智能化
在復雜的工業自動化生產線中，各控制子系統的控制任務重、實時性強，不可能通過通訊網絡集中控制，控制子系統必須獨立完成控制任務，并向中控傳送控制狀態、控制參數、報警信息等，接受中控指令。另外工業過程控制系統應具有預警提示、故障尋跡提示、輔助決策等智能功能。控制器、檢測設備的智能化才能使工業過程控制實現真正的集散控制。工業過程控制系統的智能化減少了人工干預，但需要人工調度指令、維護保養、分析決策等，因此仍需要人機接口；同時系統的智能化使人工工作量大大減少，信息量大大增加，需要表達清晰，操作簡便、友好的人機接口，提高人員的參與程度和工作興趣。開發具有大屏幕顯示、動態指示、實物動畫、人機對話等功能的更加友好的人機接口也是智能化的方向。
3.3 數字化
在工業過程控制系統中有許多控制變量需要處理，傳統的模擬量傳輸精度低、抗干擾能力差，影響控制回路的控制精度；同時數據采集量不準確會影響數據處理及科學分析，檢測器、傳感器、執行器、控制器的數字化是實現精確控制和科學分析的基礎。
網絡化、智能化、數字化使控制系統的配置簡潔靈活，滿足生產過程的精確控制，便于生產工藝的調整，滿足多品種小批量生產的需要，適應柔性化生產和敏捷制造的潮流。近10年來國產煙草成套設備由于采用了先進的控制技術和控制器件，電控系統的可靠性、穩定性、可維護性和控制精度得到了很大的提高，并且隨著計算機和網絡技術的應用，電控系統的操作性和數據采集處理能力也大大提高。只要卷煙企業和煙機企業共同把握自動控制技術的發展趨勢，結合煙草行業的實際需要，就能與國際先進水平保持同步。
4 結束語
經濟的快速發展和科學技術水平提高是相輔相成的關系，科學技術的進步推動了經濟的發展，同時經濟在不斷發展過程中也推動著科學技術水平的提高。在卷煙機械自動控制技術方面具有了很大的提高，這樣能夠更好的保證產品質量，同時也能在產品品種方面不斷豐富，這樣能夠更好的促進卷煙企業發展。
[摘要]在現有路燈設備控制管理手段的基礎上，本文根據國內外路燈自動控制方面的一些最新學術和應用成果，對當前較為成熟的網絡技術進行了詳細的分析與研究，在分析了其功能和實現上的優劣性的基礎上提出了一種基于gprs網絡的路燈監控方法。
[關鍵詞]自動控制 監控 gprs網絡
傳統的光控方式易受環境照度影響，容易有錯誤動作；鐘控方式自動校時工藝落后，易出現走時不準等問題，而且路燈控制裝置沒有實現集中管理，各自為戰，準確性及可靠性相對較差，路燈的早亮晚滅現象無法得到快速有效的處理。本文的目的是改善傳統路燈管理方式，高效準確實現路燈電網系統的自動控制，統一管理工作。在傳統模式下，路燈生產管理信息的載體是圖紙、報表、語言(如調度指令等)，傳遞方式是手工交接。在這種機制下，信息的更新滯后于生產數據的變化，在生產管理活動的各個專業環節中，導致生產管理信息的“不全面、不一致、不及時、不準確”現象。解決這一嚴重問題的途徑，是在生產各部門之間及部門內部各工作崗位之間，建立起信息及時傳遞和同步更新的共享機制和環境。由于路燈電網生產、規劃、管理和經營具有天然的空間網絡拓撲特征，建立基于gis技術的路燈應用平臺，將是這種機制和環境的基礎。
一、路燈監控系統gprs通信網絡組建
為了建立路燈監控系統gprs通信網絡以實現路燈的自動控制，應該從以下兩方面來考慮。
首先，建立移動通信gprs業務中心和路燈監控中心的路由通道，利用現有的adsl等寬帶技術或者odn、光纖等專線技術，通過有線方式建立通道，確保通道的暢通、數據通信的安全和數據傳輸的準確率。通過路由器確定通信服務器的固定ip，可以讓移動綁定監控終端靜態ip地址，保證所有監控終端不同的ip地址傳輸的數據都流向監控中心通信服務器，也就構成了監控網絡多對一的基本條件，同時由于監控終端和監控中心的數據通道既有無線方式又存在有線方式。為了提高數據的可靠性和準確性，在數據傳輸協議時進行多種數據校驗而達到排除數據誤碼和準確傳輸目的。
其次，根據移動gprs業務通信的特點，路燈監控中心通過專線、移動通信公司和遠程監控終端運行連接，根據現有網絡技術和成熟性考慮，系統中心和遠程監控終端可以采用udp或tcp方式進行連接，從而構成n條虛擬的數據通道，實現數據的互訪，建立路燈監控系統的通信體系。
二、路燈監控系統gprs通信專線故障自動判別和處理體系
隨著路燈監控系統運行時間的推移，不能排除因外界因素而干擾專線，造成專線的斷線、斷路等問題的出現，而影響監控系統的命脈通信問題。經過多方考證和實驗證明，采用如下實際可行方案實現專線故障判別。
首先，充分利用現有資源，利用tcp或udp協議內部功能，用軟件實現網絡跟蹤，系統不斷跟蹤檢測監控中心和移動gprs業務中心服務器之間的專線所有節點的路由暢通情況。一旦檢測到那個節點出現故障，則立即進行報警處理。
其次，針對專線線路故障處理，必須進行如下處理，根據線路跟蹤結果，分析故障出現的地點和故障類型。根據不同的故障類型和故障地點進行分析，利用短消息報警技術手將線路故障原因和故障地點發送到監控中心專線維護人員的手機中。專線維護人員可以根據報警情況進行進一步處理。如果是路燈監控中心內部問題，則自行解決，如果是專線問題，則讓專線提供商解決，如果是移動問題，則需要移動解決。這樣僅僅通過軟件實現專線線路故障判別和報警處理，這樣既能達到目的而能節省很多不必要的經濟負擔。因此，對gprs通信體系進行了比較完善的分析和處理，從而實現監控系統比較完善的通信體系。
三、路燈控制方式及系統總體結構
采用無線專網需要自建一座發射塔，組成一個無線發射網絡，為了保證信號強度，可以利用高層建筑大樓樓頂建立通訊鐵塔，架設主控電臺天線，中央控制室可設在路燈局辦公樓內，于中控室建立通訊主站。在遠離中控室的市區開闊地帶建筑物上建立中繼站，覆蓋周邊地區；在各外圍站配電箱位置安裝外圍站通訊天線。或者選擇其他接力通信的方式。
系統主要由三部分組成：中控室主站系統、通訊網絡系統、外圍站分控系統。
中控室主站系統：主要由工控機、數據服務器、不間斷電源、值班員工作站、大屏幕顯示系統等組成(負責管理、監控整個系統的運行，監視、記錄系統的運行狀況)。
通訊網絡系統：主要包括主基站數傳電臺及其天饋系統、中繼站數傳電臺及其大饋系統、各分站數傳電臺及其天饋系統，組成數個一對多的通訊組，完成數據上行、下行的通訊功能。專網主要采用gprs網絡組件。
外圍站分控系統：全市路燈、景觀燈每個箱式變電站、配電柜，安裝一套外圍站分控系統，主要負責接收主站數據命令、執行開關燈動作、下載存儲時間控制表、采集運行電壓、電流、電量數據，向主站上傳數據等。
四、各分系統概述
中控室主站系統概述：專用的工控機；數據服務器；專用的維護工作站；負責維護系統參數，管理操作人員權限等；多臺操作工作站，供值班人員使用；后備工控機，保證整個系統數據運行的實時性和可靠性；以及大屏幕顯示系統、聲音設備、手持機和相關的網絡通一訊設備。
外圍站分控系統概述：外圍站點安裝在現場電氣控制箱內。外圍站分控系統可以根據現場實際情況如線路的多少、路燈與景觀燈的不同情況進行不同的配置組合。并要求具有很可靠的耐高低溫指標，防水及防塵等級。
路燈地理信息的設計要從整體和系統的角度考慮其角色和作用，并有效地利用最新的信息技術，如gis技術、組件技術、web技術、數據倉庫技術、case技術等，實現設施資源、工作流程、規劃、設計、運行和維護等業務管理的信息化和智能化構造一個既相互獨立、又相互協作、資源共享、可互操作的業務綜合網絡，實現路燈事業的經濟效益和社會效益。
五、結論
城市路燈電網結構日趨龐大，安全運行管理任務十分繁重。路燈線路地域分布的廣泛性和涉及地理信息的復雜性，致使原有的管理手段己經不能滿足實際管理的需要，必須采用gis和mis相結合的技術，尋找一種以數據庫管理為中心、空間數據集中式處理的工作平臺，以便進行路燈電網管理數據的采集和更新以及多系統間的無縫集成。
提高亮燈的一致性，可實現全部路燈齊亮、齊滅的壯觀景象，又可以避免各處鐘控器和光控器的故障引起的失控而造成的電能浪費。但是我們國家在很多方面與國內先進的技術還有差距，還需要在以下兩方面做進一步的研究工作，一方面適應范圍需要更廣，對于個別點存在誤報情況的，只能采取延時上報等方式；另一方面執行效率還需要更高，對于程序的運行速度等問題還需要更好的優化過程。
[摘要]有效保證電力系統的安全運行，對電力行業的可持續發展來說有著積極的意義。當前，電力系統逐漸朝著自動化和智能化的方向發展，電力系統安全自動控制系統和繼電保護裝置的作用也越來越重要，是預防電力系統故障的有力保證。隨著技術的不斷革新與升級，電力系統安全自動控制系統和繼電保護裝置的功能和作用也越發的完善，對維護電力系統的安全、平穩運行有著重要的作用。
[關鍵詞]電力系統；安全自動控制；繼電保護
電力系統的平穩運行，離不開安全自動控制與繼電保護裝置的支持。作為電力系統的重要組成裝置，安全自動控制系統和繼電保護裝置的應用，能夠有效控制故障的發生，進而維護電力系統運行的安全性和穩定性，有效解決其中存在的問題。就目前電力系統安全自動控制與繼電保護的發展形勢來看，仍然還有很大的進步空間，其發展潛力還有待于挖掘，以全面提升電力系統運行的安全。
1安全自動控制與繼電保護的要求
1.1安全自動控制與繼電保護的基本要求
安全自動控制與繼電保護在安全性能方面需要滿足以下基本要求。其一，安全可靠。安全自動控制系統與繼電保護裝置的作用就是維護電力系統的穩定運行，安全可靠是最基本的要求。在安全自動控制系統和繼電保護裝置的控制和保護區域，對該范圍內的電氣元件的異常情況以及系統設備運行故障迅速的予以處理，并且繼電保護裝置的職能是保護和控制該區域內的電氣裝置，非控制區域的故障，不需要啟動保護裝置，不逾越“本職”。明確安全自動控制系統和繼電保護裝的職責所在，以確保其可靠性[1]。其二，靈敏迅速。在安全自動控制與繼電保護的控制范圍，對于異常情況和故障能夠及時的反應，其中繼電保護測量元件起到了關鍵性的作用，確定規定的動作值，根據運行方式以及故障類型進行綜合分析，作為制定點校驗的參考，進而得出相關參數，以確定靈敏系數。在此基礎之上，繼電保護裝置能夠以最快的速度處理電氣元件故障，進而控制故障的發生和“蔓延”，避免電力系統線路和裝置受到嚴重的損壞。其三，選擇性。在安全自動控制與繼電保護發揮作用時，能夠選擇性的將故障元件予以切除，縮小停電區域范圍，非故障區域能夠繼續運行，并及時的消除故障，將故障的影響限制到最小的程度，避免給社會生產生活帶來不便。
1.2繼電保護的關鍵點
在應用繼電保護裝置時，有幾處關鍵的環節需要注意。其一，在繼電保護裝置檢驗方面。電流回路升流和電壓回路升壓試驗要在繼電保護裝置檢驗過程的最后階段進行，必須在其他項目試驗完成之后，試驗完成之后，定值、定值區以及二次回路接線不能發生改變。定期檢驗當中的負荷向量測量以及打印負荷采樣值，不能在設備的熱備狀態下進行。其二，定值區的正確性對于繼電保護裝置安全運行十分關鍵。因此在修改定值時需要格外注意，打印定值單和定值區號，確保日期、變電站以及設備名稱的準確性，做好工作記錄，定值編號一定要予以注明，確保定值區的準確性。其三，繼電保護裝置的一般性檢查。連接件的緊固性、焊接點是否存在虛焊以及機械特性都是重點檢查的內容，以避免存在安全隱患，需要對螺絲、焊接點進行一一嚴格的檢查，對松動和虛焊要及時的予以完善處理，進而保證繼電保護裝置的安全運行。另外，保護屏各裝置機箱屏障接地檢查，其中銅排接入地網的可靠性是十分關鍵的，必須嚴格予以檢查，確保其符合相應的標準。對繼電保護裝置的檢查工作，必須做好工作記錄，并作為下一次檢查的參考[2]。
2安全自動控制和繼電保護裝置的應用
安全自動控制和繼電保護是有效保證電力系統安全運行的重要途徑，對電力系統相關設備和元件進行保護，消除其中存在的故障，維護電力系統運行的安全與穩定。能夠對電力系統運行進行實時監測，對于電力系統運行中的異常情況，及時的發現處理，避免其形成危害，在電力系統中發揮著重要的作用。
2.1電網調度自動化
安全自動控制和繼電保護裝置的應用，在電網調度自動化控制當中得以充分的體現。電力調度自動化主要利用信息技術來收集和處理數據，能夠根據這些數據對電力系統的運行情況進行有效的分析。充分發揮安全自動控制和繼電保護的重要作用，實現安全監測和實時控制的目的。由系統的調度中心統一進行調度，對變電站和發電廠進行遠程控制，有效監測其運行情況，實現電力調度的自動化控制。發電自動控制、負荷預測、電力系統安全監視和分析以及電路恢復和緊急控制等內容都是電力調度自動化的重要體現，充分將安全自動控制和繼電保護裝置的作用發揮出來，使電力調度工作平穩有序的進行，進而保證電力系統運行的穩定性[3]。
2.2電力系統的安全控制
在電網調度自動化的基礎之上，實現了電力生產、管理、傳輸的自動化控制，形成了完善的電力系統的安全控制系統。配電網，變電站以及發電廠都是安全控制的重點內容，利用安全自動控制系統和繼電保護裝置進行予以有效的保護和控制。安全監測、生產調度以及網絡信息傳輸等內容實現了安全自動化控制。電力生產的效率得以有效提升，電力系統的更加安全可靠的運行，供電電壓、電流的穩定性得到保障。在配電網、變電站、發電廠安全自動化控制，根據各自的結構特點，安全控制方法與控制效果會存在顯著的差異。其中，發電站會由于發電方式的不同，其安全自動化控制方式也會存在不同，例如水電站和火電廠的安全自動化控制。配電網、變電站、發電廠的多級控制，促進了電力系統的安全自動化控制，更加安全平穩的運行下去。
2.3供電系統安全控制
在供電系統安全控制當中，利用安全控制系統以及繼電保護裝置，加強負荷控制、變電站安全自動化控制以及電力調度監控。在供電系統的運行當中，通過聲頻或工頻控制的方式來控制負荷。變電站安全自動化控制和電力調度監控則實現了自動遠程監控，充分發揮安全控制系統以及繼電保護裝置的重要作用，利用信息技術的優勢，保證供電系統安全穩定的運行，為電力供應提供有力的安全保障[4]。
3結論
安全自動控制與繼電保護在電力系統當中的應用，維護了電力系統的安全運行，促進了電力系統自動化和智能化的發展。在電力系統運行當中，電力系統安全自動控制系統和繼電保護裝置發揮著重要的作用，能夠有效預防電力系統故障，消除安全隱患，成為保證電力系統安全運行的重要途徑，以維護電力系統的安全運行。
作者：劉琦 單位：湖南省邵陽學院
1系統組成
1.1系統采集的監控信號。
（1）開關量輸入信號
這一信號主要是對水泵的開關進行控制，如果出現任何故障狀態可以實現遠程監控。而且每一個閥門的開關狀態都可以通過相關的指令來完成，相關的檢修指令是相對比較重要的構成部分，還可以實現控制指令，檢修指令，對液位的報警情況進行控制。
（2）開關量出輸出信號
輸出信號主要是對水泵電機的啟動和停止來進行控制，不僅可以對電動閘的開關進行控制，還可以對真空信號進行監控。可見，輸出信號也是不可缺少的信號類型之一。
（3）模擬量輸入信號
從這一類型的信號可以看出，水倉水位、水泵抽水真空度負壓等。另外，對于電機的軸承、溫度以及排水的流量等都可以進行監控。
1.3系統的基本特點。
從這一系統來看，其基本的特點主要表現為以下幾個方面的內容：第一，要選擇性能較高的可編程邏輯控制器來進行控制，然后借助以太網的通訊模塊來對數據進行高效地處理。這種方式的實時性比較突出，而且數據處理工作也比較快。第二，可以檢測到水倉中其他工況的設置情況，還可以促進水泵管路的分布更加均勻。減少故障的出現頻率。第三，在整個系統中具有各種不同的可靠性措施，為了應急預案，采取的維護量比較少，達到無人值守的目的。第四，可擴展性比較強，可以隨著根據系統運行的需要在增加節點數量。
2系統功能
2.1自動控制功能。
（1）通過對水位進行自動檢測來實現各項參數的標準性和準確性，進而達到自動控制的標準
實現科學合理地調度和輪換工作，最終達到報警的目的。自動控制功能的實現效果比較明顯。
（2）在系統運行的過程中，自動控制功能還表現在對超聲波水位儀以及傳感器結構來實現設備的配套工作
同時還可以應用PLC來對程序進行編制，減少水位傳感器故障現象的出現，通過實時報警來對水文進行監測，提升自動控制的作用和價值。
（3）可以對水泵的運行程度進行自動控制
水泵投入使用之前需要檢查相關的水位，同時還需要對供電參數進行明確。另外，水泵循環使用的相關記錄還包括管網的壓力檢測以及負壓檢測等工作，只有這些參數全部符合標準才能夠進行運行。
（4）可以對水倉中水位的變化情況進行控制
在高水位開啟的情況下，水位如果達到了上限，對多臺水泵可以進行及時地排水，進行低限時性停泵，可以實現水泵設備的自動開停。
（5）控制程序的運行就是對水泵的開啟和停止的次數以及相關的運行時間來進行記錄
并且根據運行的相關參數來實現自動啟停。這樣不僅可以提升水泵使用率，還可以直接找到故障泵，實現水泵的輪換，對故障進行發現和處理。提升礦井工作環境的安全性。
（6）如果系統出現了故障問題，可以通過查看監控畫面的形式來提升系統的報警功能
以便施工人員能夠及時地采取措施來進行解決。
2.2半自動控制功能
根據礦井工作的需要可以對運行方式進行切換，達到半自動控制的方式，在這種情況下，操作人員可以完全地操控水泵和其他設備的啟停。
2.3就地控制功能
就地控制功能也是不容小覷的，當設備工作方式切換到就地位置時，就可以實現人工方式來對控制設備的啟停進行控制，同時還可以隨時對設備進行檢修和維護。可見，就地控制功能是自動控制系統的重要功能之一。
2.4保護功能
從保護功能上看，主要包括超溫保護、電機保護以及電動閥門保護等等。第一，超溫保護主要是就是當水泵或者是電機軸承達到最高溫度時，超過了警戒線就會自動進行報警。相關的工作人員就可以通過這一報警信號來采取解決對策。第二，電機保護就是對通過電機的電流和電壓等進行監測，還包括對水倉水位的相關參數進行控制，對電機的系統運行功能進行保護。第三，電動閥門保護就是對閥門的故障信號以及水泵的連鎖控制系統進行保護，同時對電動閥門的相關信息進行檢測。
3經濟效益與社會效益
針對本次所研究的系統來說，在安裝該系統后，每天每班可減少水泵房司機2人，每工按100元計算，每年可節約用工資金365×2×3×100=21.9萬元。系統保護齊全，運行安全可靠，減少了事故的發生，同時降低了水泵工的勞動強度，改善了工作條件，使水泵工的工作由重體力勞動向輕體力、腦力勞動轉變。
4結語
如今，我國在煤礦井下排水的優化、排水系統的控制、改造設備及管道的合理布局方面得到了較好的效果，還有一些研究人員在排水系統的控制方面使用了智能控制，將模糊控制及一些先進算法應用到排水方案中，優化了煤礦排水系統的控制策略，使得礦井排水系統實現了實時監控、故障診斷、報警記錄、信息顯示和水泵輪換工作等。
作者：劉冰濤 單位：冀中能源股份有限公司東龐礦
1DCS系統的基本構成
DCS系統在很長時間就已經得到了相關方面的普及工作，而且其在實際中的應用效果也是非常好的，可以說在各個領域的自動化控制技術領域都有其不可取代的地位。DCS系統就是集散的控制系統，系統的優秀思想是通過分散控制，進而進行集中操作的指導方針。DCS系統主要是由上位系統還有下位系統構成，上位系統應用的是工業控制計算機，現場的數據，存儲，還有報警處理，打印以及控制參數的設定等，都是運用組態軟件來完成實時的顯示工作。在實際的作業工作中，通過借助于工業控制計算機，然后對上位系統進行全方式的控制，這方面的內容主要包括應用WinCC組態軟件，實現對現場數據進行的實時的顯示，處理，還有對各種參數進行的設定，以及對所有數據進行存儲的工作，對一些可能出現問題的數據，實現自動報警，還有最終數據的輸出功能等。而下位系統是由PLC構成的，同時還要連接現場的一些設備。在上下位系統之間，通過應用Ethernet來實現通訊，其根本目的就是要滿足對數據的實時監控。就目前而言，基礎的自動化控制系統組件主要有S7－300系列的PLC硬件，而系統平臺的主要界面是Windows2010，其監控軟件是WINCCV6.0，相應的編程軟件是STEP7V5.3。
2針對于DCS系統的鍋爐系統自動化控制系統的整體方案
2.1控制任務的運行方法。
（1）自動調節
通過對鍋爐運行參數進行自動的調整，這樣來適應外界的負荷，還有工質參數的要求，同時還能讓鍋爐保持在比較經濟的工作狀況下運行。
（2）程序控制
在程序控制方面而言，比如引風機，鼓風機，還有爐排的啟動順序等，它們控制開關的啟、停以及運行等動作，通過先進的技術進行自動化的控制。
（3）保護聯鎖
如果是從保護聯鎖方面而言，比如鍋爐在運行的過程中，這個系統配置對水位是否正常，以及壓力是否正常等情況能夠進行報警的系統功能，同時還包括那么針對保護作用的，對壓力以及水位異常情況下的連鎖保護功能。建立電氣聯鎖保護系統，可以有效的預防和杜絕在設備關閉過程中的操作性失誤。
2.2控制系統本身的功能
（1）控制燃燒系統
燃燒系統的控制的目的就是確保蒸汽管內的壓力穩定，與此同時還要保證有足夠的燃燒效率。所以為了平衡這二者的關系，操作人員在調節鍋爐負荷以及燃料的時候，就需要及時的對送風，還有引風量進行有效的調節和改變。如果負荷增減的度量比較大，還可以選取調節措施為停開數層或某一層。
（2）鍋爐送風自動控制系統
鍋爐送風的主要目的是讓投入的燃料，在爐膛燃燒的時候，能夠自動的投入合適的風量，進而保證鍋爐的原料的有效燃燒，從而來提高鍋爐的工作效率。這里需要涉及到控制參數，而對送風的控制參數而言，主要是送風參數，還有煤氣的壓力參數，這兩個參數可以讓鍋爐的熱效率得到保證，通過借助不斷的對送風機擋板開度的大小進行調整，進而來實現送風壓力的自動調節的目的。如果有兩臺送風機同時的在運行，就應該并列其中的一個，而對另一個的送風機的擋板進行調節。
（3）對爐膛內負壓力的調節
平衡量和引風量的目標，是當鍋爐的運行處于穩定的狀態時，要保持它的為微負壓，做到這一點，系統就可以有效的并且安全的運行。爐膛中的負壓自動控制機制，是通過調節引風機入口的風門開度來實現的，這個過程中，一定要保持爐膛內的負壓在－20到10Pa的微負壓狀態之間，進而就可以保證鍋爐安全的燃燒。
（4）對蒸汽溫度的調節
在蒸汽溫度的調節方面，現在基本上都是選用自制的冷凝水噴減溫裝置。它的工作原理是按照蒸汽的出口處，對溫度測量的結果來判斷的，通過自動打開調節閥，然后對溫度進行有效的調整，以此來保證溫度處于正常合理的范圍之內，也就是在430到450℃之間。這些就是DCS系統的鍋爐系統自動化控制系統的整體方案，這個方案的有效落實，在實際的生產中，不僅能夠給相關的操作人員以很大的方便性，而且還能有效的保障各個行業的生產加工工作，尤其是在對燃燒的鍋爐的保護方面，只要按部就班的執行每一項的工作內容，而不是偷工減料的落實工作，鍋爐在工作方面是不會出現比較嚴重的事故的，所以相關的領導和技術人員對一線的操作人員，一定要做好相關的培訓工作，進而保證DCS控制系統在實際的生產中發揮其最大的作用，給企業創造出更大的價值。
3針對于DCS控制系統的控制聯鎖保護技術
3.1鍋爐的保護設計和技術應用
為了安全的監控爐膛，更好的保證穩定的鍋爐燃燒情況，所以就需要控制好DCS的軟硬件。在運行的時候，被輸送到燃燒爐跟前的高爐煤氣，還有焦爐煤氣分別從鍋爐的燃燒器，送入到爐膛內部而進行燃燒過程，煤氣燃燒所需要的空氣是由鼓風機提供給，而鼓風機在工作的過程中，先要把冷空氣送到空氣的預熱器內，然后通過加熱后，再讓熱風道把熱空氣送進爐膛內。如果煤氣的壓力過低，或者鼓風的引風因為其他的故障而停止了工作，鍋爐的內部就會發生回火而造成爆炸的事故，對鍋爐中的所有氣動閥來說，在切斷層面上都必須要進行連鎖控制，這樣才能保證在出現異常的時候，所有的安全氣閥都可以被自動的連鎖系統給切斷，也就是說，點火煤氣壓力控制點火小的氣動閥，而噴氣自動閥，還有高爐煤氣壓力控制高爐的大噴氣動閥，在它們之間實現連鎖和切斷，這對于所有的氣動閥來講，如果讓引風機以及鼓風機進行全部的控制，那么一旦出現鼓風，引風機停止作業的情況，就會造成所有的氣動閥都會被快速的連鎖切斷。
3.2水位連鎖保護技術的應用
針對于DCS控制系統方面，其在處理水位變化方面能夠實現非常好的自動化控制。這個系統內設置了因壓力的大小而導致水位偏高或偏低的聲光報警裝置，還有因水位偏低而停爐熱工連鎖保護保護功能。尤其是氣泡水位的控制設計方案，其可以根據給水的流量，還有氣泡液位和蒸汽的流量對給水閥進行合理化的調節，進而保護了鍋爐水位的穩定性。
4總結
這種DCS系統的鍋爐系統自動化控制系統，不僅能夠達到上面的效果，而且還能很好地實現節能，環保以及降耗，并且最終能夠達到良好的經濟效益以及社會效益目的，以上通過對自動化控制系統設計經驗的分析，尤其是在DCS系統反面下的鍋爐系統自動化控制系統應用的闡述，希望能給業界人士提供一些借鑒。
作者：王瑋琳 單位：西安磐石電力科技有限公司
一、改進教學方法
由于“自動控制基礎”課程比較抽象，不同于一般的專業課，在授課過程中，學生普遍反映學習比較吃力，不知道這些知識學了用在什么地方，某些學生有“自動控制基礎課程難學又沒用”的想法，大部分學生的學習目的不明確，上課的注意力很容易不集中，傳統教學方法嚴重影響學生的學習積極性。針對這種情況以及學生對應的偏船舶專業背景，在課堂教學中引入船舶中大量的控制系統應用的實例，如把船舶柴油機氣缸冷卻水溫度控制系統、船舶燃油黏度控制系統、船用輔鍋爐的水位自動控制系統、主機遙控系統和船舶火災監控系統自動控制等等，穿插到本門課程的教學中。這種教學方法通俗易懂，學生能很快接受，從“要我學”轉變為“我要學”，課下經常有學生請教實例中深層次的問題，學生普遍反映喜歡這種實例講解。同時在教學中注意采用多種教學手段與方法，上課并不是簡單地“念”多媒體課件，對于重要的數學推理以及公式，還是在黑板上進行推導，現代教學手段與傳統教學方法有機結合，可以使得課程教學更加科學；課上多用啟發式提問，增加學生對知識點的感性認識，讓學生積極思考和分析，然后積極組織學生參與課堂討論，最后教師加以總結。師生之間形成良好的互動，課堂教學氛圍比較活躍，很大程度上調動了學生對學習的興趣。
二、注重Matlab軟件
在教學中的應用Matlab軟件在歐美國家早在20世紀90年代就正式引入教學中，如今Matlab已經成為線性代數、控制理論、數理統計和數字信號處理等課程的基本教學工具，成為歐美國家大學生必須掌握的基本技能。自動控制基礎課程理論復雜，公式也比較多，Matlab控制系統工具箱可以很好地處理以傳遞函數為主要特征的經典控制問題。將Matlab引入課堂教學中，不但可以提高教學質量，也能吸引學生的學習興趣。例如時域分析中，系統對各種典型輸入信號的響應傳統上都是利用拉普拉斯變換法求解出系統輸出的拉普拉斯變換，然后拉普拉斯逆變換得到輸出的時間函數。由于江蘇科技大學能源與動力工程專業學生以前沒有學過復變函數與積分變換這類課程，加之過多的數學變換干擾了學生對時域分析的理解，特別是二階振蕩系統，得到的系統輸出方程比較復雜，學生難以理解。而且課堂教學中做出準確的曲線也比較困難。在Matlab環境下，可以很方便地輸入相應的參數，從而得到相應的響應曲線。再通過改變自然頻率和阻尼比的大小，可以很直觀地觀察到這兩個參數對時間響應曲線的影響。整個過程清晰明了，教學形象生動，復雜抽象理論的概念得以具體圖形化，學生對知識點易于掌握，對課程的興趣也得到提升。另外利用此軟件在頻率特性的Nyquist圖、Bode圖的繪制與分析以及系統的校正等傳統教學難點的教學中也收到了很好的教學效果。課下也鼓勵學生學習Matlab軟件，建議課后部分作業用Matlab來完成。
三、加強實驗教學課程的實踐
教學環節在江蘇科技大學是獨立授課實驗，授課教師與實驗教師的溝通尤為重要。一方面，目前實驗安排上盡量壓縮講解時間，減少演示性的實驗項目，相關的理論知識學完后緊跟實驗，增多設計性、綜合性的開放實驗內容，強化學生對基礎知識的理解，培養學生的自主學習能力，確保學生不但能做出結果，還能知道為什么會有這樣的結果；另一方面在Matlab環境下開展計算機輔助虛擬教學實驗，“虛實”兩種手段有機結合。對于動手能力強的學生，利用實驗室現有的設備，引導學生自己設計實驗項目，能力非常突出的，吸收到學校相關本科生創新計劃的研究小組。充分發揮學生的學習主動性和創造性，為畢業后的工作或深造打下基礎。
四、改革考核方式
“自動控制基礎”課程為必修考查課，考核方式比較靈活，教師可以自由選擇。以前都是采用開卷考試或者是小論文的方式，實施下來發現效果非常差，學生對本課程的重視程度不高，上課不聽講、睡覺，甚至干脆逃課的現象很多。而且自動控制基礎的一些基本概念和理論必須掌握，所以考試是必要的。但單純采用閉卷考試后，學生往往都在考試前突擊復習，相當一部分學生的成績都是勉強及格。后來改用平時成績加期末考試卷面成績綜合的形式，平時成績和期末考試卷面成績各占50%，平時成績由以下幾部分構成：1.課堂考勤；2.課后作業，事先聲明嚴禁抄襲，必須是自己獨立完成，對于交上來的作業教師認真批改并及時講解，作業有抄襲嫌疑的在課堂上向學生求證，幾次下來作業抄襲現象得到了很好的遏制；3.課題提問環節，每次隨機提問，而不是傳統的按照學號順序來，這樣每個學生都覺得自己會被問到，上課就會集中注意力，認真聽講，同時也能檢驗學生的學習效果，每位學生在整個課程的教學過程中至少要被提問三次；4.額外加分項，課堂練習中有把握的學生可以上黑板來完成和講解，效果良好的學生可以獲得若干額外加分，份額為1—5分，為了公平起見，每個學生這樣的機會是兩次。期末考試不設填空題和選擇題，一般為四到五道計算題，命題突出能力考核。以上教改措施經過近幾屆學生的實施，取得了一定的成效，效果顯著，提高了教學質量，激發了學生的學習興趣，加深了學生對課程知識的掌握，這也為后續課程的學習打下了良好的基礎。但教學方面還有很多問題需要繼續探索與完善，教學方法必須不斷改進、不斷總結、不斷創新，達到進一步提高學生的學習主動性，增強學生的學習創新能力、實踐能力的培養目標。
作者：徐華平潘朝峰劉炳霞單位：江蘇科技大學
