西門子模塊6ES7222-1BF22-0XA8大量庫存

1、概述：

派諾電子有限公司是專門生產(chǎn)智能電源監(jiān)控產(chǎn)品及軟件系統(tǒng)的高科技企業(yè)，通過先進(jìn)的設(shè)備、元件、軟件和專用技術(shù)，向國內(nèi)外用戶提供世界一流的智能監(jiān)控儀表產(chǎn)品和監(jiān)控系統(tǒng)，產(chǎn)品符合國際CE標(biāo)準(zhǔn)和中國，滿足用戶對供配電自動化系統(tǒng)的設(shè)計、制造、檢驗、供貨及運輸保護(hù)等的要求。目前珠海派諾電子有限公司的智能監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)有很多使用單位，用戶遍及交通、電信、郵電、石化、電子、政府單位、金融等多種行業(yè)。本公司堅持顧客至上的理念，結(jié)合積極、創(chuàng)新、專業(yè)的工作團(tuán)隊及事業(yè)，提供品質(zhì)優(yōu)良、穩(wěn)定性佳的全方位產(chǎn)品，以能的技術(shù)服務(wù)，為顧客提出降、提升競爭力的最佳配電職能化系統(tǒng)解決方案為經(jīng)營目標(biāo)。

2、低壓智能配電監(jiān)控系統(tǒng)

2.1 低壓智能配電監(jiān)控系統(tǒng)簡介

珠海派諾電子有限公司的西格瑪監(jiān)控系統(tǒng)在變配電的監(jiān)控領(lǐng)域里處于領(lǐng)先地位。根據(jù)本項目的技術(shù)要求，西格瑪監(jiān)控系統(tǒng)可與智能型低壓柜實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和遠(yuǎn)方監(jiān)控功能。在低壓智能配電柜中配置派諾電子公司的智能監(jiān)測單元對低壓監(jiān)控系統(tǒng)中進(jìn)線開關(guān)在線監(jiān)測，同時對進(jìn)線回路實現(xiàn)遠(yuǎn)方遙控功能。西格瑪監(jiān)控系統(tǒng)配置一臺監(jiān)控計算機(jī)對整個監(jiān)控系統(tǒng)提供優(yōu)化的友好的人機(jī)界面，實時顯示各種監(jiān)控信息，例如在監(jiān)控主機(jī)上顯示進(jìn)線開關(guān)的開合狀態(tài)和故障狀態(tài)，實時顯示進(jìn)線回路的三相電流值、三相相電壓值、三相線電壓值、有功功率、無功功率、視在功率、電度、頻率、功率因數(shù)等電網(wǎng)參數(shù)值，并對系統(tǒng)所采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、顯示、存檔和報表自動打印，即時顯示事件記錄和故障，并提供聲光報警。

西格瑪監(jiān)控系統(tǒng)在通訊方面具有很強(qiáng)的開放性，它可以很方便地通過現(xiàn)場總線與高壓系統(tǒng)、變壓器溫控裝置、發(fā)電機(jī)的智能接口相連，實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊功能。同時西格瑪監(jiān)控系統(tǒng)提供標(biāo)準(zhǔn)的RS485接口向上連接到BA系統(tǒng)。西格瑪監(jiān)控系統(tǒng)還能為用戶提供變電站內(nèi)各種電氣圖紙和元件清單，極大地方便用戶進(jìn)行技術(shù)管理和物料管理。

西格瑪監(jiān)控系統(tǒng)使用十分簡單，它不需要用戶掌握太多的計算機(jī)知識，同時系統(tǒng)能夠引導(dǎo)用戶進(jìn)行一系列的操作、識別和二次開發(fā)工作，是用戶實施變電站監(jiān)控管理的理想工具。

2.2 監(jiān)控系統(tǒng)符合的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)

GB11287-89 《繼電器、繼電保護(hù)》
GB/T14537-93 《量度繼電器和保護(hù)裝置沖擊和碰撞試驗》
GB6162-85 《靜態(tài)繼電器和保護(hù)裝置的電氣干擾試驗》
GB/T14598.9-1995 《電氣繼電器》第22部分 量度繼電器和保護(hù)裝
置的電氣干擾試驗，第3篇 輻射電磁場干擾試
驗
GB/T14598.10-1996《電氣繼電器》第22部分 量度繼電器和保護(hù)裝
置的電氣干擾試驗，第4篇 快速瞬變干擾試驗
GB7261-1997 《繼電器及繼電保護(hù)裝置基本試驗方法》
GB14285-93 《繼電保護(hù)和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》
GB50062-92 《電力裝置的繼電保護(hù)和安全自動裝置設(shè)計規(guī)
程》
GB50171-92 《電氣裝置安裝工程盤、柜及二次回路結(jié)線施工
及驗收規(guī)程》
GB/T13730-92 《地區(qū)電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)通用技術(shù)條件》
GB-2887-89 《計算站場地技術(shù)條件》
DL/T478-92 《靜態(tài)繼電保護(hù)及安全自動裝置通用技術(shù)條件》
DL/T587-1996 《微機(jī)繼電保護(hù)裝置運行管理規(guī)程》
DL5003-92 《電力系統(tǒng)調(diào)度自動化設(shè)計技術(shù)規(guī)程》
GB/T50314-2000 《智能建筑設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》
GB/T50312-2000 《建筑和建筑群綜合布線系統(tǒng)工程施工及驗收
規(guī)范》

2.3 監(jiān)控系統(tǒng)環(huán)境要求

·海拔高度： ≤3000m
·環(huán)境溫度： -10～+55℃
·相對濕度： ≤95%
·地震烈度： ≤8度
·大氣壓： 60～108kPa
·沖擊： 水平加速度≤0.98m/s·s，垂直加速度≤1.96 m/s·s

2.4 硬件、軟件配置

1）監(jiān)控計算機(jī)（一臺）：HP,PIV 2.0GHZ，內(nèi)存256M，硬盤40G，19”PHILIPS顯示器，40速光驅(qū);
2) 激光打印機(jī)：A4紙輸出．
3)鼠標(biāo)：隨機(jī)配置USB鼠標(biāo)．
4）電腦音箱：實時報警；
5）UPS不間斷電源 1KVA，輸出220V
6）西格瑪軟件一套

3、 低壓配電自動化系統(tǒng)構(gòu)成

3.1 智能元件簡介

3.1.1 PMAC720多功能智能監(jiān)測儀表

3.1.1.1 PMAC720多功能智能監(jiān)測儀表簡介

PMAC720是珠海派諾電子有限公司一種專門用于交流配電系統(tǒng)中的多功能智能監(jiān)測儀，它替代傳統(tǒng)的電網(wǎng)參數(shù)檢測儀表（例如安培表、伏特表、變送器等）進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測，并在儀表內(nèi)部自動對檢測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，同時將轉(zhuǎn)換后的電網(wǎng)參數(shù)通過監(jiān)測器上配置的標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)通訊接口向現(xiàn)場總線和上位機(jī)傳送。

3.1.1.2 基本特性

·輸入電流：可從1A/5A的CT（電流互感器）中接入
·大屏幕液晶顯示（66*67）
·帶隔離的RS485通訊接口，通訊規(guī)約為MODBUS
·工作電源：標(biāo)準(zhǔn)直流85V到265V，交流80V到300V
·四路開關(guān)量輸入
·兩路繼電器輸出
·高精度實時測量數(shù)據(jù)
·用戶通過面板可以方便設(shè)置儀表的工作模式

3.1.1.3功能

·實時檢測和顯示三相電壓、三相電流、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)、頻率、31次諧波、電度等多項電能參數(shù)，并可通過所帶的RS485接口將所檢測的數(shù)據(jù)上傳到上位機(jī)監(jiān)控中心；
·具有四路開關(guān)量的輸入點，能夠?qū)崟r監(jiān)測開關(guān)的狀態(tài)和其他開關(guān)量值；
·具有兩路繼電器輸出點，能夠?qū)崿F(xiàn)對開關(guān)或接觸器的遠(yuǎn)方遙控功能；
·具有RS485接口，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)通訊功能；

2．1．2 PMAC3032智能遙信模塊

PMAC3032是基于16位單片機(jī)的開關(guān)量測量儀表,可與其他PMAC系列分布式測控儀表產(chǎn)品一起構(gòu)成各種電力自動化工程。
PMAC3032可同時監(jiān)測32個開關(guān)量的狀態(tài)及變位信息，任意兩個開關(guān)量通道的SOE分辨率為2毫秒。且一次性可保存220個SOE記錄（基本配置為220個，用戶可選擇更多的記錄）。
PMAC3032配置了標(biāo)準(zhǔn)的RS-485通信口，它即可集中組屏，亦可分散安裝。RS-485為兩線局域網(wǎng)，通訊速率可為300-19200波特率，PMAC3032儀表可以在線修改通訊地址和通訊速率，同時向用戶提供開放式的通訊協(xié)議。

環(huán)保行業(yè)自動化監(jiān)測包括污染源在線監(jiān)測、煙氣在線監(jiān)測、地表水質(zhì)監(jiān)測、醫(yī)療廢物污染防治等自動化系統(tǒng)。

●污染源自動監(jiān)控系統(tǒng)：

是針對工業(yè)企業(yè)的重點污染源，比如廢水、煙氣等，進(jìn)行自動監(jiān)控的全面解決方案。為加強(qiáng)污染源的監(jiān)管、預(yù)防污染事故、提高環(huán)境管理科學(xué)化、信息化水平，污染源遠(yuǎn)程智能化監(jiān)控系統(tǒng)從排污企業(yè)逐級向上至環(huán)境監(jiān)控中心，其總體結(jié)構(gòu)可分為三個層次，包括安裝在排污企業(yè)的自動監(jiān)控監(jiān)測儀器儀表，完成數(shù)據(jù)采集傳輸?shù)挠芯€和無線通信設(shè)備，以及基于遠(yuǎn)程通信連接的監(jiān)控中心的計算機(jī)軟件和硬件系統(tǒng)。

●煙氣在線自動監(jiān)測系統(tǒng)(CEMS系統(tǒng))：

是電廠、熱電廠、焚燒廠的鍋爐和工業(yè)窯爐排放的廢氣進(jìn)行實時監(jiān)控數(shù)據(jù)采集與控制。

監(jiān)控測試參數(shù)包括：顆粒物的濃度、濃度、氮氧化合物濃度、氧氣含量、煙氣溫度、煙氣壓力、煙氣流速，、二氧化碳、濕度、、、氣、碳?xì)浠衔锏葏?shù)。監(jiān)測數(shù)據(jù)通過MODEM/GPRS/GSM上報市環(huán)保局。

●地表水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)：

是對河流、湖泊的地表水進(jìn)行自動監(jiān)測的系統(tǒng)，比如河流水質(zhì)現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)，對于實現(xiàn)預(yù)警預(yù)報重大流域性的水質(zhì)污染事故、解決跨行政區(qū)域的水污染事故糾紛、監(jiān)督總量控制制度落實情況及達(dá)標(biāo)排放情況等方面發(fā)揮了重要作用。

在環(huán)保行業(yè)應(yīng)用中，HMITCH系統(tǒng)解決方案應(yīng)用廣泛。在河流水質(zhì)現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)中，TPC&HMIBuilder軟硬一體化平臺，協(xié)調(diào)過程控制系統(tǒng)，完成水樣采集和系統(tǒng)自動維護(hù)，而且，通過現(xiàn)場總線控制設(shè)備和采集在線水質(zhì)監(jiān)測儀器的測試結(jié)果，進(jìn)而實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程上傳。在監(jiān)控系統(tǒng)中，現(xiàn)場控制的硬件平臺是HMITECH TPC150TC-h，通過HMIBulder工業(yè)軟件的配合，監(jiān)控PLC控制系統(tǒng)，控制水質(zhì)在線分析儀，通過JBus總線通訊采集COD、DOC等水質(zhì)在線分析設(shè)備在線分析結(jié)果，實現(xiàn)MODEM/GPRS遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)上傳和GSM短信報警，以及完成采集多普勒流量儀監(jiān)測的河流流速剖面信息等功能，進(jìn)而完成水質(zhì)計算、報表顯示、現(xiàn)場自動測量控制等功能，最后完成自動向中心站匯報和傳送信息等任務(wù)。

一、概述

根據(jù)《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》(gb50057-94)第3.1.1條，各類防雷物應(yīng)采取防直擊雷和防雷電波侵入的措施。

現(xiàn)階段，建筑物一般都需要進(jìn)行建筑物外部和內(nèi)部兩個方面的防雷措施。建筑物外部防雷，包括加裝避雷針(接閃器)，鋪設(shè)防雷接地網(wǎng)的方式，建筑物內(nèi)部防雷，包括接地，等電位連接，屏蔽，加裝電涌保護(hù)器件(spd)等。

接地是防雷系統(tǒng)中最基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)，電梯系統(tǒng)屬于建筑物內(nèi)部電氣設(shè)備，在不同品牌的電梯設(shè)計中，大部分已經(jīng)就接地保護(hù)進(jìn)行相關(guān)設(shè)計，也具備過電壓保護(hù)的能力。但考慮雷擊次數(shù)、區(qū)域和產(chǎn)生的能量的不可預(yù)見性，要有效地預(yù)防雷擊災(zāi)害，單靠保護(hù)性接地一項措施還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足夠。特別是要結(jié)合雷擊風(fēng)險考慮，現(xiàn)在大部分電梯品牌，都并沒有針對不同雷擊風(fēng)險環(huán)境下進(jìn)行不同等級的防雷保護(hù)設(shè)施，特別是高層電梯，通信線路較長，受感應(yīng)的線路較長，這是出現(xiàn)雷擊停梯故障甚至燒毀電子板的主要原因。

根據(jù)工程經(jīng)驗，在以往幾年中，電梯遭受雷擊而發(fā)生多次故障停梯的情況經(jīng)常發(fā)生(特別在南方地區(qū))，其中不乏伴隨出現(xiàn)燒毀電子板的情況，且通常燒毀的大部分是主微機(jī)板或信號處理板。出現(xiàn)此類故障會造成電梯的緊急制動停止，并有可能對電梯乘客造成恐慌甚至受傷。

電梯是分散使用在全國各大城市。充分了解各大城市的地區(qū)差異，針對差異對電梯進(jìn)行適當(dāng)配置，將有利于電梯在該地區(qū)的推廣和維護(hù)。電梯安裝在建筑物內(nèi)，受建筑物避雷針或避雷網(wǎng)保護(hù)，被直擊雷擊中的可能性很小，因此可將注意力集中到防范感應(yīng)雷方面。

二、設(shè)計依據(jù)

根據(jù)GB 50343-2004《物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》第五章：防雷設(shè)計；GB 50057-94（2000版）《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》第六章：防雷擊電磁脈沖；第四節(jié)，第6.4.1至6.4.12條LPZ1區(qū)對電涌保護(hù)器（SPD）的要求及YD/T 5098-2001《通信局（站）雷電過電壓保護(hù)工程設(shè)計規(guī)范》第五部分：SPD 的選擇；第5.3條：信號線用SPD；第5.5條：計算機(jī)、控制終端、監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)線用SPD的要求，參照IEC 61643-3 《低壓系統(tǒng)的電涌保排器》 第3部分《在電信系統(tǒng)中SPD的應(yīng)用》和IEC 61644-1 1997《通信系統(tǒng)用SPD》標(biāo)準(zhǔn)要求，對于通信線路的防護(hù)，需對設(shè)備進(jìn)線纜線使用8/20μs波形、通流容量5KA的信號電涌保護(hù)器將數(shù)千伏的線路感應(yīng)雷擊過電壓限制到設(shè)備允許值。

三、實施措施

1、電源及信號線路的布線系統(tǒng)屏蔽及其良好接地

屏蔽是利用各種金屬屏蔽體來阻擋和衰減加在電子設(shè)備上之電磁干擾或過電壓能量。具體可分為建筑物屏蔽、設(shè)備屏蔽和各種線纜（包括管道）之屏蔽。建筑物之屏蔽可利用建筑物鋼筋、金屬構(gòu)架、金屬門屬、地板等均相互連接在一起，形成一個法拉第籠，并與地網(wǎng)有可靠之電氣連接，形成初級屏蔽網(wǎng)。設(shè)備之屏蔽應(yīng)在對電子設(shè)備耐過電壓水平調(diào)查之基礎(chǔ)上，按國際電工委員會IEC劃分之雷電防護(hù)區(qū)（LPZ）施行多級屏蔽。屏蔽之效果首先取決于初級屏蔽網(wǎng)之衰減程度，其次取決于屏蔽層對于射電磁波之反射損耗和吸收損耗程度。對入戶之金屬管道、通信線路和電力線纜要在入戶前進(jìn)行屏蔽（使用屏蔽線纜或穿金屬管）接地處理。

2、等電位連接

等電位連接是內(nèi)部防雷裝置中一部份，其目的在于減少雷電流所引起之電位差。等電位是用連接導(dǎo)線或過電壓（電涌）保護(hù)器將處在需要防護(hù)之空間內(nèi)之防雷裝置，建筑物之金屬構(gòu)架、金屬裝置、外來之導(dǎo)線、電氣裝置、電信裝置等連接，形成等電位連接網(wǎng)絡(luò)，以實現(xiàn)均壓等電位，防止需要防護(hù)空間之火災(zāi)、爆炸、生命危險和設(shè)備損壞。
高層電梯機(jī)房金屬門窗、金屬構(gòu)架接地，等電位處理。在電梯機(jī)房內(nèi)使用40×4×300mm銅排設(shè)置等電位接地端子板，室內(nèi)所有的機(jī)架(殼)、配線線槽、設(shè)備保護(hù)接地、安全保護(hù)接地、浪涌保護(hù)器接地端均應(yīng)就近接至等電位接地端子板。區(qū)域報警控制器的金屬機(jī)架(殼)、金屬線槽(或鋼管)、電氣豎井內(nèi)的接地干線、接線箱的保護(hù)接地端等，應(yīng)就近接至等電位接地端子板。

3、防雷器接地

這是散泄雷電流和有效降低電位之措施。接地有多種類型，有通信之信號地、電源之交流地、人身之保護(hù)地、計算機(jī)系統(tǒng)之邏輯地，再加上防雷接地。由于用途不同，對地線之要求也不相同，防雷地之物理要求是：一旦有雷電流發(fā)生，盡快把雷電散發(fā)到大地。因而其接地裝置接地電阻越低、等電位裝置與接地裝置間連接距離越短，相對而言，設(shè)備受雷電損壞之機(jī)率越低。

4、電源和控制線路防雷設(shè)計

電梯控制系統(tǒng)主要由調(diào)速部分和邏輯控制部分構(gòu)成。調(diào)速部分的性能對電梯運行時乘客的舒適感有著重要作用，目前，大多選用高性能的變頻器，利用旋轉(zhuǎn)編碼器測量曳引電機(jī)轉(zhuǎn)速，構(gòu)成閉環(huán)矢量控制系統(tǒng)。通過對變頻器參數(shù)的合理設(shè)置，不僅使電梯在運行超速和缺相等方面具備了保護(hù)功能，而且使電梯的起動、低速運行和停止更加平穩(wěn)舒適。變頻器自身的起動、停止和電機(jī)給定速度選擇則都有邏輯控制部分完成，因此，邏輯控制部分是電梯運行的關(guān)鍵。
（1）、電源線路防雷設(shè)計

在電梯控制系統(tǒng)使用電涌保護(hù)器(spd)能對防止雷擊災(zāi)害起到更有效的作用，電梯控制系統(tǒng)內(nèi)部存在大量低壓控制線路，電涌保護(hù)器(spd)用于限制瞬時過電壓和泄放電涌電流的電器器件，并聯(lián)或串聯(lián)于線路處，平時呈高阻態(tài)，當(dāng)有瞬態(tài)電涌時候，spd就會導(dǎo)通，將電涌泄放到大地上，將線路兩端的殘余電壓(以下簡稱“殘壓”)控制在一定范圍內(nèi)。

第一級保護(hù)：

第一級避雷器并聯(lián)設(shè)置在建筑總配電箱及電表處，進(jìn)行雷電電流放電，將雷擊電涌在該段線路的殘壓控制在4000伏內(nèi)，避免瞬間擊毀設(shè)備。2006年開始，國內(nèi)大部分建筑物已設(shè)置第1級防雷spd(一般設(shè)置在建筑總配電房內(nèi))，這也是《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》中的最基本要求，故在電梯配置中不考慮該等級防雷spd器件的配置。第一級避雷器型號可選：AT PORT/4P-B100三相B級電源避雷器。
第二級保護(hù)：

針對電梯的操作性，建議選用模塊化設(shè)計，更換方便的電涌保護(hù)器件。模塊失效會自動脫離電梯控制系統(tǒng)，模塊表面能清晰顯示故障失障功能。在頂層電梯機(jī)房三相電源配電箱或配電柜處并聯(lián)安裝三相電源避雷器，將雷擊電涌殘壓控制在2500伏內(nèi)。第二級避雷器型號可選：AT T385/4P-C40三相C級電源避雷器。
（2）、電梯控制系統(tǒng)PLC電子板線路防雷設(shè)計

考慮電梯微機(jī)電源或信號采集部分大都為低壓工作回路，承受瞬間高電壓沖擊的能力不強(qiáng)，但如果發(fā)生損壞會導(dǎo)致電梯出現(xiàn)瞬時故障，造成乘客受困甚至受傷的情況。故有必要引入第三級電涌保護(hù)器對控制系統(tǒng)中的重要電子板進(jìn)行保護(hù)，以有效防止因PLC電子板損壞而造成的電梯瞬時故障。針對電梯使用的電子板種類繁多，各PLC電子板之間線路和相關(guān)電氣性能有較大差異，而且每種電子板上存在不同電壓級別的電源回路及信號回路。需要按照實際要保護(hù)的對象進(jìn)行分析，挑選適當(dāng)?shù)谋芾灼鞅Ｗo(hù)電子板。對在電子板的工作電壓和控制電路電壓中的各等級供電線路進(jìn)行spd保護(hù)，并且spd的額定電壓必須與保護(hù)的回路電壓等級相匹配。在實際工程經(jīng)驗來看，大部受雷擊的電子板都是頂層電梯機(jī)房內(nèi)的控制柜內(nèi)的PLC電子板。所以是防雷設(shè)計中的重中之重。電梯控制系統(tǒng)中，一般采用4芯式的通訊電纜，其中2根傳輸電源，另2根傳輸CAN-bus信號。
A、在控制柜內(nèi)電腦主微機(jī)板處安裝AOTEM AT KZ 。
B、PLC電源輸入輸出及信號處理通訊板IO控制線路安裝AOTEM SPD ATB140-2-D10和AT 24V及AT KZ。
C、在控制柜內(nèi)繼電器板各低壓回路的匯總板線路處安裝AOTEM SPD AT 24V。
D、由于電梯對講系統(tǒng)一般設(shè)計為總線式設(shè)計，所以在對講主機(jī)電源線路及4芯信號處分別安裝AOTEM SPD ATB140-2-D10和AT 170V/4避雷器。

燒結(jié)爐是特殊金屬冶煉行業(yè)中關(guān)鍵設(shè)備，在一定溫度下將金屬燒結(jié)在一起，爐溫的上下波動使燒結(jié)爐質(zhì)量變差，導(dǎo)致產(chǎn)品合格率下降。控制好爐子的工藝參數(shù)，使之相對穩(wěn)定，對于提高產(chǎn)品的質(zhì)量及節(jié)約電能是至關(guān)重要的，為此，我們設(shè)計了模糊神經(jīng)元控制策略對燒結(jié)爐溫度控制。 

1 引言

燒結(jié)爐是特殊金屬冶煉行業(yè)中關(guān)鍵設(shè)備，在一定溫度下將金屬燒結(jié)在一起，爐溫的上下波動使燒結(jié)爐質(zhì)量變差，導(dǎo)致產(chǎn)品合格率下降。而且低壓真空燒結(jié)爐是一個典型的大滯后大慣性對象，而且燒結(jié)材料的品種和裝爐容量經(jīng)常改變，相當(dāng)于對象模型參數(shù)是時變的，組成系統(tǒng)各元件和熱電偶，電磁閥等具有一定非線性，現(xiàn)場干擾 大，所以不易獲得精確的數(shù)學(xué)模型。由于以上情況，控制好爐子的工藝參數(shù)，使之相對穩(wěn)定，對于提高產(chǎn)品的質(zhì)量及節(jié)約電能是至關(guān)重要的，為此，我們設(shè)計了模糊神經(jīng)元控制策略對燒結(jié)爐溫度控制。

2 控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)及控制要求

2.1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

同傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)相比，傳統(tǒng)的繼電器控制只能進(jìn)行開關(guān)量的控制，而PLC應(yīng)用了微電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)，既可進(jìn)行開關(guān)量控制，又可進(jìn)行模擬量控制，還能與計算機(jī)聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)分級控制。同dcs相比，不論是plc還是集散系統(tǒng)，在發(fā)展過程中，二者始終是相互滲透，互為補(bǔ)充,且plc比dcs有更好的性價比;從自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢來看，全分布式計算機(jī)控制系統(tǒng)必然會得到迅速發(fā)展，將綜合plc與集散系統(tǒng)各自的優(yōu)勢，并把兩者有機(jī)結(jié)合起來，形成一 種新型的全分布式的計算機(jī)控制系統(tǒng)。同工業(yè)微機(jī)控制相比，plc可靠性較工業(yè)微機(jī)高，編程簡單，易于操作，性能穩(wěn)定。

基于以析，本系統(tǒng)采用德國西門子公司的s7系列plc構(gòu)成，其性能十分可靠，技術(shù)成熟，價廉等優(yōu)點，充分利用現(xiàn)存的測點和控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)圖如圖 1所示。其中，s7-300系列plc控制單元主要包括:電源模塊、cpu、模擬量輸入輸出模塊、開關(guān)量輸入輸出模塊、操作面板、通訊電纜等。

圖一

2.2 控制系統(tǒng)要求

(1) △t>△tmax時停止計時，即不計入工作時間，調(diào)至范圍后繼續(xù)計時。

(2) 可手自動切換，切換到手動后保持自動時的數(shù)據(jù)不變。

(3) plc狀態(tài)數(shù)據(jù)(計數(shù)值、計時值)可掉電保持。

(4) 可判斷工作段。

(5) 計時以秒為單位步進(jìn)，給定值、上位顯示值以1℃為單位步進(jìn)。

3 模糊神經(jīng)元控制方案，實現(xiàn)及效果

3.1 模糊神經(jīng)元控制

一個典型的模糊控制器它以系統(tǒng)的誤差e和誤差變化量de作為輸入變量，控制量作為輸出變量，它由模糊化，模糊推理和去模糊化三部分組成。首先將輸入變量e 和de模糊化得到其模糊量e和ce，再經(jīng)模糊推理過程得到輸出控制量的模糊值u，經(jīng)去模糊化后才得到實際的輸出u。一般應(yīng)用時都將模糊推理過程離線計算得 出一個模糊規(guī)則查詢表，實時計算時只要查表即可。

由模糊控制器的原理可見，模糊控制器采用模糊量進(jìn)行計算，當(dāng)誤差小于最小一級模糊量時將無法進(jìn)行控制，這必然造成穩(wěn)態(tài)精度的問題。而要提高穩(wěn)態(tài)精度就必須增加模糊量的級數(shù)，這又會使模糊推理復(fù)雜化和增大查詢表，不利于實際應(yīng)用。而且模糊控制系統(tǒng)有一個很明顯的缺點:這就是它缺乏有效的學(xué)習(xí)機(jī)制。模糊神經(jīng)元控制系統(tǒng)的優(yōu)異之處則在于可以用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)機(jī)制補(bǔ)償模糊控制系統(tǒng)原有的缺點;

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是由神經(jīng)元按并行結(jié)構(gòu)經(jīng)過可調(diào)的連接權(quán)值連接成的網(wǎng)絡(luò)如圖2所示。由于對象模型的不準(zhǔn)確性、系統(tǒng)非線性和時變性的特點使得系統(tǒng)的控制并不理想。而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有學(xué)習(xí)能力、泛化能力和非線性映射能力, 將模糊控制和神經(jīng)元控制結(jié)合起來，取長補(bǔ)短，不但可以解決二者應(yīng)用時的缺點，而且可以進(jìn)一步提高控制性能。

圖二

3.2 控制系統(tǒng)的分析和采用的算法

模糊控制算法

(1) 模糊化:用e表示測量值，用u表示模糊控制器的輸出值。首先對每個測量值和輸出值定義一個所考慮的范圍，如對測量值e1有所考慮的范圍[a1,b1]，該 范圍內(nèi)的所有e1構(gòu)成論域e1，同樣對于輸出值有論域u1。在每個論域上可以定義一些模糊子集，如對測量溫度值，可以定義為太高、稍高、合適、稍低、太低這樣幾個模糊子集。

(2) 控制規(guī)則:其規(guī)則形式為“if-then”型。如溫度偏高，且溫度上升速率較快，則應(yīng)該將輸出減少些(可控硅的導(dǎo)通角)。所有這些控制規(guī)則構(gòu)成了控制規(guī)則 集。在模糊控制系統(tǒng)中，模糊控制規(guī)則的可調(diào)整性對系統(tǒng)的控制特性影響很大，對此提出控制規(guī)則的解析描述。

(3) 模糊控制規(guī)則的解析描述:控制規(guī)則涉及的論域有三個，為偏差e，偏差變化率△e和控制量u。并將這些論域可用七個語言變量 (pl，pm，ps，o，ns，nm，nl)來描述，并分別將這七個語言變量分別定義為:

pl(正大)=3，pm(正中)=2，ps(正 小)=1，o(零)=0

ns(負(fù)小)=-1，nm(負(fù)中)=-2，nl(負(fù)大)=-3

(4) 帶有多個修正因子的控制規(guī)則:控制作用取決于偏差和偏差變化率。對二維控制系統(tǒng)而言，當(dāng)誤差較大時，控制系統(tǒng)主要任務(wù)是誤差，這樣對誤差在控制規(guī)則中的加權(quán)應(yīng)該大些;相反，當(dāng)誤差較小時，此時系統(tǒng)已經(jīng)接近穩(wěn)定(控制系統(tǒng)的主要任務(wù)是使系統(tǒng)盡快穩(wěn)定)，為此必須減小超調(diào)。這樣就要求在控制中變化率起的作 用大些，即對偏差變化率的加權(quán)大些。根據(jù)上述思想，考慮到引入多個修正因子a0，a1，a2，a3

多個修正因子的控制規(guī)則可表示為:

式中的a0，a1，a2，a3 ，當(dāng)加權(quán)因子取:a0=0.45，a1=0.55，a2=0.65，a3=0.75

通過數(shù)字得到較好的階躍響應(yīng)曲線。顯然采用解析表達(dá)式描 述的控制規(guī)則簡單方便，更易于計算機(jī)實現(xiàn)。

e:偏差，

△e:偏差變化率

模糊控制規(guī)則表如附表所示。

附表

3.3 程序流程圖

程序流程圖如圖3所示。

圖三

3.4 

在控制系統(tǒng)的研究、分析、開發(fā)上有著非常重要的作用，隨著控制理論和計算機(jī)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，計算機(jī)也有了很多新的內(nèi)容和任務(wù)。將系統(tǒng)和實際系統(tǒng)相連進(jìn)行實時，讓計算機(jī)和實際系統(tǒng)交互，計算機(jī)采集實時數(shù)據(jù)后，進(jìn)行分析處理，從而可以建立精確數(shù)學(xué)模型、研究高級控制算法、調(diào)整控制器參數(shù) 以及建立壽命管理、專家診斷系統(tǒng)實現(xiàn)設(shè)備監(jiān)督和診斷功能。甚至可以直接利用系統(tǒng)設(shè)計控制算法，自動下載到實際控制器中，也可直接將運行matlab等 軟件的pc機(jī)通過接口連接到實際系統(tǒng)中作為控制器使用。燒結(jié)爐模糊神經(jīng)元控制系統(tǒng)的如圖4所示。

圖四

(1) 原理-matlab概述

matlab是當(dāng)今國際上最流行的控制系統(tǒng)輔助設(shè)計的語言和軟件工具。matlab軟件提供了可靠的數(shù)值運算、圖像及圖形顯示與處理和高水平的圖形界面功能，以及與其他高級程序設(shè)計語言，如c、fortran等的接口。matlab下，矩陣的運算變得非常的容易，具有豐富的矩陣處理功能和繪圖功能。它已經(jīng) 成為一種具有廣泛應(yīng)用前景的、全新的計算機(jī)高級編程語言了。

圖5顯示的是溫度給定值t、1區(qū)溫度t1、2區(qū)溫度t2按給定曲線運行的情況。從顯示曲線上可以看出，t1、t2基本上是按t指定的曲線運行。

圖五

圖 6為scope1圖形顯示的是調(diào)節(jié)量u1、u2的變化曲線。此結(jié)果將在后來調(diào)試中得到驗證，其效果達(dá)到要求。

圖六

4 現(xiàn)場運行，調(diào)試 

在實際運行中，工藝曲線要求有升溫，保溫和降溫三段，降溫段為自然降溫。應(yīng)用模糊控制時，經(jīng)過不斷的修改控制策略和調(diào)節(jié)參數(shù)，使得燒結(jié)爐的實際溫度曲線與給定溫度曲線基本吻合;在恒溫和升溫狀態(tài)下，偏差在±5度以內(nèi)，在拐點處，偏差在±10度以內(nèi)。控制周期為1s。

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