自动化控制技术及其应用

自动化控制技术及其应用

[摘要]随着现代社会经济的快速发展，科学技术的不断进步，人们在生产、科研、管理、生活等诸方面有着更多更高的需求，自动化控制技术也随着迅速的发展起来，自动化控制技术的应用也愈加广泛。所谓自动化，就是用机器、仪表、仪器、电子计算机或其他自动化装置，代替人的大脑和手去参与各种活动。因为手动控制不如自动控制准确、可靠、快速，而且还不易消除主管误差。自动化技术是一门综合性的技术，与其他行业有着紧密地联系，共同促进了科学的发展。

[关键词]自动控制；控制系统；应用

随着现代科学技术的飞速发展，自动化技术作为一门综合性的技术，它的发展也越来越迅速，被广泛应用于各个领域。自动化控制技术，就是指在没有人员参与的情况下，通过使用特殊的控制装置来使得被控制的对象或者过程自行按照预定的规律运行的一门技术。它是以数学理论知识为基础，利用反馈原理来来自动的影响动态系统，使得输出值接近或者达到人们的预定值。自动化控制系统的大量应用，不仅提高了工作效率，也提高了工作质量，改善了人员的工作环境。因此，自动化控制技术被广泛的应用于各个领域，也越来越多的进入到人们的日常生活中。下面，本文就将对自动化控制技术分别在化工行业、电气自动化以及现代建筑中的应用进行简单介绍。

自动化控制技术在工业中的应用

化学工业是国民经济中必不可少的重要组成部分,它不但直接影响国计民生而且与国民经济的其他部门密切相关,同时又是农业、轻工、纺织、国防、交通运输等部门发展的不可或缺的基础工业之一。化工生产过程,往往是在密闭的容器和设备中,在高压、真空、高温、深冷的情况下连续进行的。此外,不少介质还具有毒、易燃、易爆、有腐蚀的性质。因此,为使化工生产正常地、高效地进行,就必须把各项工艺参数维持在某一最佳范围之内,并尽量使生产过程自动化、现代化。

一、化工自动化的意义及目的。

化工生产过程自动化，就是在化工设备、装置及管道上，配置一些自动化装置，替代操作工人的部分直接劳动，使生产在不同程度上自动地进行。这种部分地或全部地用自动化装置来管理化工生产过程的办法，就称为化工生产过程自动化，简称为化工自动化。自动化是提高社会生产力的有力工具之一。实现化工生产过程自动化的主要目的如下。

1、加快生产速度、降低生产成本、提高产品产量和质量。在人工操作的生产过程中，由于人的五官、手、脚，对外界的观察与控制的精确度和速度是有一定限度的。而且由于体力关系，人直接操纵设备的力量也是有限的。如果用自动化装置代替人的操作，.则以上情况可以得到避免和改善，并且通过自动控制系统，使生产过程中最佳条件下进行，从而可以大大加快生产速度、降低能耗、实现优质高产。

2、减轻劳动强度、改善劳动条件。多数化工生产过程是在高温、高压或低温低压下进行，还有的是易燃、易爆或有毒、有腐蚀性、有刺激性气味。实现了化工自动化，工人只要对自动化装置的运转进行监控，而不需要再直接从事大量而又危险的现场操作。

3、能够保证生产安全，防止事故发生或扩大，达到延长设备使用寿命、提高设备利用率、保障人身安全的目的。

4、生产过程自动化的实现，能根本改变劳动方式，提高工人文化技术水平，以适应当代信息技术革命和信息产业革命的需要。

二、化工自动化的几种方法。

1、组分推断控制。为了保证塔的产品质量，一般采用在线分析仪进行反馈控制，组分推断控制可不用在线分析仪，是根据塔的进料量、压力和温度等参数由计算机快速计算出每一种产品的馏程95%点、90%点和10%点，可精确地进行反馈控制。这种技术可用于催化裂化、加氢裂化、焦化主分馏塔、润滑油真空塔和石油华工分馏塔等，根据规模和能耗不同，典型收益为每年20 到200 万美元，美国已有70 套装置采用。

2、多参数预估控制。多参数预估控制（IDCOM）是运用现代化控制理论的一种先进控制，主要用于塔及反应器温度控制，和处理难度较大的温度影响动态特性问题。多输入多输出的（IDCOM）控制方法是使塔稳定操作的有效方法，这种方法可采用脉冲响应模型为过程内部动态模型。

3、模糊控制和神经网络技术。模糊控制技术主要用于滞后大、非线性的石油华工对象。神经网络技术可用于质量预测，与模糊控制技术相结合可用于控制石油华工非线性对象，常规仪表是不能完成这样的控制任务的。

电气自动化原理及其应用

电气自动化技术的基础是对其控制系统的完善设计，主要设计思路集中于监控方式，包括远程监控和现场总线监控。在电气自动化控制系统的设计中，作为系统核心的计算机其主要作用是对所有信息进行动态协调，实现相关数据储存和分析。计算机系统是整个电气自动化系统运行的基础。在实际运行中，计算机主要完成数据的输入与输出数据，并对所有数据进行分析处理。通过计算机快速完成对大量数据的一系列操作从而达到控制系统的目的。

在电气自动化系统中，启用方式多种多样，当电气自动化系统功率较小时，可以采用直接启用的方式实现系统运行，而在大功率的电气自动化系统中，要实现系统控制必须采用星型或者三角形的启用方式。除了以上两种较为常见的控制方式以为，变频调速也作为控制方式在一定范围内应用，从整体上说，无论何种控制方式，其最终目的都是保障生产设备运行的安全稳定。

电气自动化系统是将发电机、变压器组以及厂用电源等不同的电气系统的控制纳入ECS 监控范围，形成220kV/500kV 的发变组断路器出口，实现对不同设备的操作和开关控制，电气自动化系统在调控系统的同时也能对其保护程序加以控制，包括励磁变压器、发电组和厂高变。其中变组断路器出口用于控制自动化开关，除了自动控制，还支持对系统的手动操作控制。

一般集中监控方式不对控制站的防护配置提出过高要求，因此系统设计较为容易，设计方法相对简单，方便操作人员对系统的运行维护。集中监控是将系统中的的各个功能集中到同一处理器，然后对其进行处理，因为内容比较多，处理速度较慢，这就使得系统主机冗余降低、电缆的数量相对增加，在一定程度增加了投资成本，与此同时，长距离电缆容易对计算机引入干扰因素，这对系统安全造成了威胁，影响了整个系统的可靠性。集中监控方式不仅增加了维护量，而且有着复杂化的接线系统，这提高了操作失误的发生几率。

针对综合型的电气自动化控制系统，一般采用现场总线的方式进行监控，这种监控方式的通讯总线由串行连接的智能设备及自动化系统实现数据的双向传输，具有针对性目标。现场总线监控方式不仅具备远程监控方式的所有优点，而且减少了大量设施设备的安装，并可以实现智能设备就地安装，直接连接通信线与监控系统，所需控制电缆的数量大量降低，减少了投资成本，也不需要复杂的安装维护工作，降低了操作人员的工作负荷，运营成本大幅度缩减。因此，在发电厂智能监控等大型电气自动化控制系统中，现场总线监控方式具有广阔的发展前景，同时也是未来自动化控制的研究方向。

目前我国电气自动化系统的研究方向是低耗、优产等环保节能方面，通过研究者的不断努力，电气自动化系统将更加准确、快速、全面，随着电气自动化的逐步优化，性能将不断提高和完善，电气自动化系统将在更多领域发挥重要作用。

自动化控制在现代建筑中的应用

目前我国电气自动化系统的研究方向是低耗、优产等环保节能方面，通过研究者的不断努力，电气自动化系统将更加准确、快速、全面，随着电气自动化的逐步优化，性能将不断提高和完善，电气自动化系统将在更多领域发挥重要作用。例如，自动化电气保护控制系统、自动化消防系统、自动化暖通空调设备、自动化照明设备、自动化通信设施、自动化控制技术与给排水设备、自动化保安系统等领域。

随着科学技术的发展，自动化的技术应用也越来越广，自动化程度也越来越高，智能化将是未来建筑的发展趋势。现代建筑是建立在