簡介：揚州職業(yè)大學汽車與電氣工程系汽車教研室,汽車構(gòu)造發(fā)動機,第八章發(fā)動機潤滑系,知識目標1．簡單敘述潤滑系的功用、結(jié)構(gòu)組成及其工作原理；2．正確描述潤滑方式以及潤滑路線；3．正確描述潤滑系主要機件的檢測方法及技術(shù)要求。能力目標1．會對潤滑系主要機件進行熟練拆卸、檢驗、裝配、調(diào)整；2．會做潤滑系一、二級維護作業(yè)；3．能解決潤滑系的一般故障。,§81概述一、潤滑系的作用,作用1潤滑減小零件的摩擦、磨損和功率消耗。2清潔通過潤滑油的流動將這些磨料從零件表面沖洗下來，帶回到曲軸箱。3冷卻潤滑油流經(jīng)零件表面時可吸收其熱量并將部分熱量帶回到油底殼散入大氣中。4密封發(fā)動機氣缸壁與活塞、活塞環(huán)與環(huán)槽之間間隙中的油膜，減少了氣體的泄漏，起到了密封作用。5防蝕避免了零件與水、空氣、燃氣等的直接接觸，起到了防止或減輕零件銹蝕和化學腐蝕的作用。,二、潤滑方式,1壓力潤滑對負荷大、相對運動速度高如主軸承、連桿軸承、凸輪軸軸承等的零件，以一定壓力將機油輸送到摩擦面間隙中進行潤滑的方式。2飛濺潤滑對外露、負荷較輕、相對運動速度較小如活塞銷、氣缸壁、凸輪表面和挺桿等的工作表面，依靠運動零件飛濺起來的油滴或油霧進行潤滑的方式。3定期潤滑對水泵、發(fā)電機、起動機的軸承定期加潤滑脂。,三、潤滑系的組成,潤滑系一般由油底殼，機油泵，限壓閥及旁通閥，機油濾清器，機油散熱器，傳感器和機油壓力表、溫度表等組成。,四、潤滑劑的種類及選用,潤滑劑的分類,{,潤滑油,潤滑脂,1、我國潤滑油的分類（1）汽油機潤滑油SC、SD、SE、SF、SG、SH（2）柴油機潤滑油CC、CD、CDII、CF、CF4,2、潤滑脂的分類鈣基潤滑脂、鈉基潤滑脂、鈣鈉基潤滑。脂、復合鈣基潤滑脂、通用鋰基潤滑脂、石墨鈣基潤滑脂。,§82潤滑系油路,現(xiàn)代汽車發(fā)動機潤滑系油路布置方案大致相似，只是由于潤滑系的工作條件和某些具體結(jié)構(gòu)的不同而稍有差別。,一、轎車的潤滑油路,,采用復合式潤滑系統(tǒng)的上海桑塔納轎車JV型18L汽油發(fā)動機潤滑油路發(fā)動機工作時，機油經(jīng)集濾器機油泵機油濾清器①主油道主軸承連桿軸承活塞銷噴濺至活塞；②發(fā)動機前端第一條斜向油道中間軸；③主油道的垂直油道凸輪軸軸徑氣缸蓋回油孔曲軸箱。,,①,,②,,③,報警系統(tǒng)裝有兩個報警開關低壓油壓開關（旁通閥）和高壓油壓開關（限壓閥），均裝在既有濾清器支架上。發(fā)動機在機油溫度為353K,轉(zhuǎn)速為800R/MIN時，機油壓力大于或等于003MPA；在200R/MIN時，機油壓力大于或等于020MPA。打開點火開關，儀表板上的機油壓力警告燈開始閃爍。發(fā)動機起動后，當機油壓力大于030MPA時，限壓閥打開，警報燈熄滅；發(fā)動機低速運轉(zhuǎn)時，,旁通閥,油壓傳感器,限壓閥,警報指示燈,警報指示燈,油壓傳感器,旁通閥,限壓閥,,,,機油壓力低于030MPA，則低油壓開關觸電閉合，機油壓力警告燈閃爍。當發(fā)動機轉(zhuǎn)速超過2150R/MIN時，機油壓力未達到0018MPA，高壓油壓開關的觸電斷開，機油壓力警告燈閃爍，報警蜂鳴器也同時報警。發(fā)動機在機油壓力未353K,轉(zhuǎn)速為800R/MIN時，機油壓力大于或等于003MPA；在2000R/MIN時，機油壓力大于或等于020MPA。,基本潤滑油路及其綜合演示1,基本潤滑油路及其綜合演示2,點擊圖片播放,,東風EQ61001型發(fā)動機采用的是綜合潤滑方式，曲軸主軸徑、連桿軸徑、凸輪軸軸徑、凸輪軸止推凸緣、正時齒輪、分電器傳動軸等均采用壓力潤滑；活塞、活塞環(huán)、活塞銷、氣缸壁、氣門、挺桿、凸輪等采用飛濺潤滑。,斜向油道,二、載貨車的潤滑油路,壓力潤滑油路,發(fā)動機工作時，機油經(jīng)集濾器大部分機油經(jīng)粗濾器率去較大的機械雜質(zhì)，流入縱向主油道執(zhí)行壓力潤滑任務；小部分機油（1015），經(jīng)機油細濾器率去較細的雜質(zhì)和膠質(zhì)后流回油底殼。①進入主油道的機油，通過七條并聯(lián)的橫向油道分別潤滑主軸徑和凸輪軸徑。經(jīng)主軸徑機油從曲軸中的斜向油道潤滑連桿軸徑。,斜向油道,,②機油從凸輪軸的第二、第四軸徑處，經(jīng)兩個上油道通向搖臂支座，潤滑搖臂軸、推桿球頭和氣門端部。③第三橫向油道通向汽油泵傳動軸；第一條橫向油道通過噴油嘴，噴射出去的機油用來潤滑正時齒輪副。④在第一、第二橫向油道之間接出的油管通到空氣壓縮機曲軸中心的油道，對其連桿潤滑后的機油由回油管回到油底殼中。,斜向油道,,機油壓力傳感器和油壓過低信號器裝在主油道中，通過導線分別連接于駕駛室中的機油壓力表和壓力過低警報燈連接。,,為保證發(fā)動機的正常潤滑，在機油泵與主油道之間，與粗濾器并聯(lián)設置了一個機油濾清器旁通閥。當機油粗濾器進油和出油道中的壓力差達到015018MPA時，旁通閥被推開使機油支不經(jīng)粗濾器而直接流入主油道。,,壓力過高會使發(fā)動機功率損失增加，在機油泵端蓋內(nèi)設置了柱塞式限壓閥。當機油壓力超過06MPA時，限壓閥打開是一部分機油流回到機油泵的進油口，在機油泵內(nèi)進行小循環(huán)。,在東風EQ61001型發(fā)動機潤滑系中，在機油細濾器下面還設置了可接機油散熱器的閥門。,柴油機潤滑系示意圖,6135型柴油機潤滑系油路的特點,機油細濾器與粗濾器并聯(lián)。機油泵壓出的機油絕大部分經(jīng)粗濾器進入主油道，少部分驚細濾器流回油底殼；曲軸為空心的，其空腔形成潤滑油道。機油經(jīng)此分別潤滑各個連桿軸頸；曲軸主軸承為滾動軸承，以飛濺方式潤滑；潤滑氣門傳動機構(gòu)的潤滑油由第二個凸輪軸軸承引出的油道，一直通道氣缸蓋上氣門搖臂軸的中心油道中。再由此流向各個搖臂的工作面，然后順推桿表面下流到杯形的挺柱內(nèi)；凸輪工作表面由挺柱下部兩個油孔流出的機油及飛濺的機油潤滑。,,在發(fā)動機標定轉(zhuǎn)速（1800R/MIN）下，機油壓力應保持在0304MPA之間。限壓閥與機油細濾器相連。,中型貨車發(fā)動機潤滑油路機油→集濾器?機油泵?10到細濾器?油底殼?90到粗濾器?主油道?曲軸主軸承?連桿軸承?油底殼?凸輪軸軸承?搖臂軸?油底殼?正時齒輪?機油泵、分電器驅(qū)動軸?空壓機細濾器并聯(lián)在主油道上分流式粗濾器串聯(lián)在主油道上全流式,§83潤滑系主要部件,1機油泵（1）轉(zhuǎn)子式機油泵,工作原理主動的內(nèi)轉(zhuǎn)子有四個凸齒，從動的外轉(zhuǎn)子有五個內(nèi)齒，外轉(zhuǎn)子在泵殼內(nèi)可自由轉(zhuǎn)動，內(nèi)外轉(zhuǎn)子間有一定的偏心距。當內(nèi)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，帶動外轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)，無論轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到任何角度，內(nèi)外轉(zhuǎn)子每個齒的齒形輪廓上總有接觸點，內(nèi)外轉(zhuǎn)子間便形成了四個工作腔。由于內(nèi)外轉(zhuǎn)子的速比大于1，外轉(zhuǎn)子總是慢于內(nèi)轉(zhuǎn)子，且由于偏心距的存在，使工作腔的容積不斷變化。當某一工作腔從進油腔轉(zhuǎn)過時，腔內(nèi)容積增大，產(chǎn)生真空吸力，機油便經(jīng)進油口被吸入。當該工作腔與出油腔連通時，腔內(nèi)容積減小，油壓升高，機油便經(jīng)出油口壓出去。,轉(zhuǎn)子式機油泵,（2）內(nèi)嚙合齒輪式機油泵,主要是由內(nèi)齒圈、機油泵蓋、小齒輪和限壓閥等組成。一般用曲軸驅(qū)動，安裝在曲軸的前端。,（3）外嚙合齒輪式機油泵,,工作時，主動齒輪帶動從動齒輪反向旋轉(zhuǎn)。兩齒輪旋轉(zhuǎn)時，充滿在齒輪齒槽間的機油沿油泵殼壁由進油腔帶到出油腔，在進油腔一側(cè)由于齒輪脫開嚙合以及機油被不斷帶出而產(chǎn)生真空，使油底殼內(nèi)的機油在大氣壓力作用下經(jīng)集濾器進入進油腔，而在出油腔一側(cè)由于齒輪進入嚙合和機油被不斷帶入而產(chǎn)生擠壓作用，機油以一定壓力被泵出。,進油口,,出油口,吸油機油泵進油腔齒輪的輪齒脫開嚙合，其容積增大，產(chǎn)生真空吸力，機油便經(jīng)進油口被吸入進油腔。壓油機油泵齒輪的輪齒將機油帶入到出油腔，出油腔齒輪的輪齒進入嚙合，其容積減小，油壓增大，機油便經(jīng)出油口被壓送到發(fā)動機油道中。,2機油濾清器,按濾清方式分過濾式濾清器和離心式濾清器。按濾清器的工作情況分集濾器、粗濾器和細濾器。按濾清器與主油道的連接方式分全流式濾清器和分流式濾清器。全流式濾清器與主油道串聯(lián)的濾清器，主油道的機油全部流經(jīng)它，稱全流式濾清器。分流式濾清器與主油道并聯(lián)的濾清器，主油道的機油不流經(jīng)它，稱分流式濾清器。,集濾器,作用防止較大的機械雜質(zhì)進入機油泵。它裝在機油泵之前。類型有固定式和浮動式兩種。目前多用固定式。,機油粗濾器,1作用用來過濾潤滑油中顆粒較大（直徑為004MM以上）的雜質(zhì)。2與主油道的連接關系串聯(lián)于機油泵與主油道之間，屬于全流式濾清器，因其對潤滑油的流動阻力較小。3粗濾器由殼體、紙質(zhì)濾芯、旁通閥、進油口和出油口等組成。濾芯由經(jīng)過樹脂處理的多孔濾紙折疊而成。濾芯的兩端由環(huán)形密封圈密封，濾芯內(nèi)有金屬網(wǎng)或帶有網(wǎng)眼的薄鐵皮作為濾芯的骨架。,機油粗濾器原理,機油粗濾器,國產(chǎn)汽車發(fā)動機一般采用紙質(zhì)或鋸末作為粗濾器的濾芯。,金屬片式,紙質(zhì)濾芯式機油粗清器濾芯是用微孔濾紙制成的，為增大過濾面積，微孔濾紙一般都折疊成扇形和波紋形。微孔濾紙經(jīng)過酚醛樹脂處理，具有較高的強度，抗腐蝕能力和抗水濕性能，具有質(zhì)量小、體積小、結(jié)構(gòu)簡單、濾清效果好、過濾阻力小、成本低、保養(yǎng)方便的特點。,鋸末濾芯式機油粗濾清器鋸末濾芯式粗濾器濾芯為酚醛樹脂粘結(jié)的鋸末濾芯，它阻力小，濾清效果好，使用壽命長。,特點,金屬片式粗濾器由于質(zhì)量大、結(jié)構(gòu)復雜、制造成本高等缺點，已基本被淘汰。,特點,機油細濾器,（三）機油細濾器,機油細濾器用以清除細小的雜質(zhì)，它對機油的流動阻力較大，多數(shù)做成分流式，與主油道并聯(lián)，只有少量的機油通過它濾清后又回到油底殼。細濾器有過濾式和離心式兩種，過濾式機油細濾器存在著濾清能力與通過能力的矛盾。為此多數(shù)發(fā)動機采用離心式細濾器。,,離心式細濾器工作原理利用離心力清除機油中雜質(zhì)。,進油限壓閥,油道,噴嘴,轉(zhuǎn)子體,,離心式機油濾細器工作演示,離心式機油濾細器影片介紹,（四）復合式機油濾清器,是粗濾芯5裝在紙質(zhì)細濾芯4外面，形成粗、細濾芯串聯(lián)的復合式結(jié)構(gòu)。與主油道串聯(lián)，粗、細濾芯有各自的安全閥與旁通閥，一旦粗、細濾芯堵塞，它們就分別打開各自的安全閥與旁通閥，機油繞過濾芯，直接進入主油道。,4,5,3機油尺,4機油散熱器,為了使機油保持最有利的工作溫度，除了靠油底殼和其他零件的自然散熱外，有的發(fā)動機還裝有機油散熱器。機油散熱器多裝在冷卻水散熱器的前面，利用空氣或水來冷卻。,機油散熱器,熱負荷較大的發(fā)動機，為使?jié)櫥捅３衷谧钣欣姆秶鷥?nèi)工作，保持潤滑油具有一定的粘度，裝置有機油散熱器以便對潤滑油進行強制性冷卻。使機油保持在最有利的溫度范圍內(nèi)工作。,機油散熱器有風冷式和水冷式兩種形式。風冷式一般安裝在發(fā)動機冷卻系散熱器的前面，利用冷卻風扇的風力使機油冷卻。水冷式機油散熱器（機油冷卻器）裝在發(fā)動機冷卻水路中，當油溫較高時靠冷卻液降溫，而起動期間油溫較低時，則從冷卻液吸熱迅速提高機油溫度。,,§84曲軸箱通風,,發(fā)動機工作時漏到曲軸箱內(nèi)的汽油，一部分泄漏到曲軸箱內(nèi)的汽油蒸汽凝結(jié)后，將使?jié)櫥驼扯茸冃?；廢氣的高溫和酸性物質(zhì)及水蒸汽將侵蝕零件，使?jié)櫥托阅茏儔摹Ａ硗?，由于混合氣和廢氣進入曲軸箱，使曲軸箱內(nèi)的壓力增大，溫度升高，易使機油從油封、襯墊等處向外滲漏。因此，曲軸箱必須設有通風裝置，使漏入的氣體排出并加以利用，同時使新鮮氣體進入曲軸箱，形成不斷地對流。,一、曲軸箱通風原因,一種是自然通風，另一種是強制通風。,二、通風方式,1自然通風從曲軸箱抽出的氣體直接導入大氣中的通風方式稱為自然通風。柴油機多采用這種曲軸箱自然通風方式。在曲軸箱連通的氣門室蓋或潤滑油加注口接出一根下垂的出氣管，管口處切成斜口，切口的方向與汽車行駛的方向相反。利用汽車行駛和冷卻風扇的氣流，在出氣口處形成一定真空度，將氣體從曲軸箱抽出。,2強制通風從曲軸箱抽出的氣體導入發(fā)動機的進氣管，吸入氣缸再燃燒。這種通風方式稱為強制通風，汽油機一般都采用這種曲軸箱強制通風方式，這樣，可以將竄入曲軸箱內(nèi)的混合氣回收使用，有利于提高發(fā)動機的經(jīng)濟性。,一汽奧迪100轎車所采用的負壓通風方式,工作機理,發(fā)動機工作時，在進氣管內(nèi)真空度作用下，竄入曲軸箱內(nèi)的可燃混合氣將經(jīng)通氣道連接軟管送入空氣濾清器，最后由進氣管吸入氣缸燃燒。,V型發(fā)動機曲軸箱強制通風示意圖,三、單向閥（PVC閥）,1、功用為了防止在發(fā)動機低速、小負荷使進氣管的真空度太大而將機油從曲軸箱內(nèi)吸出。,2、構(gòu)造及工作原理,見右圖所示,四、曲軸箱通風演示,

簡介：2328,1,聯(lián)合站自動化,一、三相分離器測控系統(tǒng)1、天然氣計量與測控系統(tǒng)2、油水界面測控系統(tǒng)3、油氣界面控制系統(tǒng),2328,2,,,三相分離器,一、運行參數(shù),設備規(guī)格Φ300014600操作壓力025MPA處理液量≤1500M3/D出口原油含水≤05％出口污水含油≤200MG/L,2328,3,,,三相分離器,二、自控系統(tǒng),,分離器自控系統(tǒng)主要由三部分構(gòu)成氣路、油路和水路，分別采用常規(guī)儀表對三相分離器油（水）室液位及壓力進行控制?？刂葡到y(tǒng)由被控對象（液位、壓力）測量單元、調(diào)節(jié)器和執(zhí)行器組成。壓力檢測采用電動壓力變送器，油（水）室液位檢測采用雷達液位計，遠程調(diào)節(jié)器采用電動調(diào)節(jié)閥；現(xiàn)場顯示采用磁翻板（柱）液位計，現(xiàn)場執(zhí)行機構(gòu)采用浮球液面調(diào)節(jié)閥。,2328,4,,,三相分離器,三、工作原理,油氣水混合物進入脫氣室，靠旋流分離及重力作用脫出大量的原油伴生氣，脫氣后的油水混合物經(jīng)導流管進入水洗室，在含有破乳劑的活性水層內(nèi)洗滌破乳，再經(jīng)聚結(jié)整流后，流入沉降分離室進一步沉降分離，脫氣原油翻過隔板進入油室，脫出水靠壓力平衡經(jīng)導管進入水室，再經(jīng)各自出口管匯導出，從而達到油氣水三相分離的目的。,2328,5,三相分離器工藝流程示意圖,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,2328,6,,,三相分離器,四、工作特點,,三相分離器將原油的脫氣、脫水結(jié)合在一起綜合處理，工藝簡單，投資少，管理和維護簡單，有利于實現(xiàn)原油處理工藝的密閉。適用于油田原油脫水、脫氣等工藝，既能將含水原油處理為凈化油，也可用于高含水油田原油的預脫水工藝，可人為控制出口原油含水率，操作方便簡單。,2328,7,,,2328,8,,,2328,9,二、電脫水器測控系統(tǒng),主要內(nèi)容1、自動監(jiān)控參數(shù)油水界面位置、出油含水率、壓力、溫度、電場電壓與電流2、自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)保持油水界面、保持電場電壓3、自動報警與保護超高、超低壓力、超溫,2328,10,三、加熱爐自動調(diào)節(jié),主要內(nèi)容1、參數(shù)測量溫度、壓力2、控制系統(tǒng)進油量、風量3、自動報警與保護超高,2328,11,四、典型加熱爐的控制方案,常用的控制方法有簡單調(diào)節(jié)系統(tǒng)、串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)、前饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)。1、簡單調(diào)節(jié)系統(tǒng)1用自力式調(diào)節(jié)裝置，TT0,TIC,TCV一體2就地式調(diào)節(jié)裝置，TT0與TIC一體2單元組合儀表式，各有對應的儀表與裝置,2328,12,,圖中，簡單調(diào)節(jié)系統(tǒng)由爐出口溫度變送器TT0、溫度指示控制環(huán)節(jié)TIC、電氣轉(zhuǎn)換器I/P、調(diào)節(jié)閥TCV組成。TIC根據(jù)出口溫度PV與給定值SP之偏差按PID規(guī)律改變?nèi)加土縌M。,2328,13,一種由主、副兩個調(diào)節(jié)器彼此串接的雙回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)。主調(diào)節(jié)器根據(jù)主參數(shù)與給定值的偏差輸出信號，作為副調(diào)節(jié)器的給定值,副調(diào)節(jié)器同時接受副參數(shù)信號和給定值并控制調(diào)節(jié)機構(gòu)。副調(diào)節(jié)器的工作是隨動調(diào)節(jié)，主調(diào)節(jié)器的工作是定值調(diào)節(jié)。在串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)投用時，先投副回路，后投主回路,2、串級調(diào)節(jié)系統(tǒng),2328,14,,,2328,15,3、前饋調(diào)節(jié)系統(tǒng),利用輸入或151736擾動信號的直接控制作用構(gòu)成的開環(huán)控制系統(tǒng)。,2328,16,4、復雜調(diào)節(jié)系統(tǒng),串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)前饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)串級前饋調(diào)節(jié)系統(tǒng),控制系統(tǒng)的作用抑制擾動,2328,17,,,串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)由主回路和副回路組成。加熱爐控制主回路由爐出口溫度變送器TT0,調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)TIC1組成。,2328,18,副回路由爐膛溫度變送器TT、調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)TIC2、電氣轉(zhuǎn)換器I/P、調(diào)節(jié)閥TCV組成。副回路對擾動有抑制作用。影響加熱爐出口的擾動2個擾動1影響爐膛溫度變化的干擾因素擾動2被加熱原油的進爐溫度和流量,2328,19,流量溫度時，取進爐溫度T1作為前饋參數(shù)。前饋作用由進爐溫度變送器TT1、前饋系統(tǒng)K1及加法器∑引入系統(tǒng)。SP2副回路給定值,2328,20,,SP2副回路給定值,2328,21,5、熱媒爐自動化系統(tǒng),GENATCO熱媒加熱微機測控系統(tǒng)熱媒爐工藝流程系統(tǒng)由熱媒加熱系統(tǒng)、熱媒原油換熱系統(tǒng)、熱媒穩(wěn)定供給系統(tǒng)和壓縮空氣供給系統(tǒng)組成爐主體燃燒設備、輻射段、過度段、對流段與煙囪組成。,2328,22,,,2328,23,,熱媒爐微機測控系統(tǒng)1功能自動報警與停車自動順序點火連續(xù)自動調(diào)節(jié)熱媒流量、燃油流量、助燃風量顯示打印各過程變量與站控RTU的通訊功能2硬件配置,2328,24,2硬件配置主機與外設組成主機計算機為模塊化結(jié)構(gòu)，配置各種模入AI和模出AO組件、開關量輸入SC和輸出DO、邏輯量輸入LI輸出LO、多路傳輸器MX、電源。,2328,25,◆過程變量模入/模出通道①熱媒入口溫度T1②熱媒入口流量Q1③燃油流量QF④爐出口熱媒溫度T0⑤煙囪過剩氧量Q2⑥盤管壁溫度⑦煙囪溫度⑧燃油溫度⑨火嘴溫度,模出通道3個①熱媒質(zhì)量流量計調(diào)節(jié)②燃油流量調(diào)節(jié)③助燃風量調(diào)節(jié),模入通道9個,2328,26,◆過程開關量輸入輸出通道主要為了保證熱媒爐系統(tǒng)安全運行及自動順序起爐設置的。①鼓風機啟動失靈②鼓風機壓力過低③熱媒入口流量過低停爐④熱媒出口溫度過高停爐288度⑤輻射室壓力過高停爐⑥燃油壓力過低⑦霧化風壓力過高過低⑧儀表風壓力過低,2328,27,◆過程開關量輸入輸出通道⑩燃油溫度過高過低⑾煙道溫度過高氧含量過低火嘴溫度過高燃油流量計失靈點火失靈微機測控系統(tǒng)斷電原油換熱器出口溫度過高、過低原油換熱器出口流量過低◆用戶軟件,2328,28,,END,

簡介：2328,1,第5節(jié)SCADA系統(tǒng)控制邏輯,控制邏輯是指通過SCADA控制系統(tǒng)實現(xiàn)要求的全線啟輸停輸控制、站啟站?？刂?、批輸下載、清管球發(fā)送與接收、泵切換、水擊聯(lián)鎖保護等控制。,2328,2,一、幾種常見控制方式1順序控制通常指設備開、停時執(zhí)行一組人為事先編排好的邏輯動作，這類控制允許由操作人員決定是否投用。2聯(lián)鎖保護控制3、簡單PID單回路控制4復雜回路控制。,2328,3,2聯(lián)鎖保護控制,信號報警和聯(lián)鎖系統(tǒng)包括信號報警系統(tǒng)和聯(lián)鎖系統(tǒng)信號報警起到自動監(jiān)視的作用，當工藝參數(shù)超限或運行狀態(tài)異常時，以燈光或音響的形式發(fā)出警報，提示操作員注意，并及時加以處理。聯(lián)鎖保護實際是一種自動操作系統(tǒng)，能使有關設備按照規(guī)定的條件或程序完成操作任務，達到消除異常，防止事故的目的。聯(lián)鎖保護的最高級別是ESD保護，ESD是EMERGENCYSHUTDOWNSYSTEM的簡稱，中文意思是緊急停車系統(tǒng)，它用于監(jiān)視裝置或獨立單元的操作，如果生產(chǎn)過程超出安全操作范圍，可以使其進入安全狀態(tài)，確保裝置或獨立單元具有一定的安全度。,2328,4,2聯(lián)鎖保護控制,聯(lián)鎖保護系統(tǒng)有3部分組成（1）發(fā)信元件包括工藝參數(shù)或設備狀態(tài)檢測接點、控制盤開關、按鈕、選擇開關，以及操作指令等，它們起到參數(shù)檢測、發(fā)布指令的作用。這些元件的通斷狀態(tài)也是系統(tǒng)的輸入信號。如泵入口壓力開關。（2）執(zhí)行元件（3）邏輯元件,2328,5,2聯(lián)鎖保護控制,（2）執(zhí)行元件也叫輸出元件，如閥門的執(zhí)行機構(gòu)等。（3）邏輯元件又叫中間元件，它們根據(jù)輸入信號進行邏輯運算，并向執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出控制信號。邏輯元件以前多采用有觸點的繼電器、接觸器線路和無觸點的晶體管等，現(xiàn)在普遍采用PLC、DCS、和SCADA系統(tǒng)的控制器。,2328,6,3、簡單PID單回路控制,31了解幾個名詞被控對象－自動控制系統(tǒng)中，工藝參數(shù)需要控制的生產(chǎn)過程、設備或機器等。被控變量－被控變量內(nèi)要求保持設定數(shù)值的工藝參數(shù)。操縱變量－受控制器操縱的，用以克服干擾的影響，使被控變量保持設定值的物料量或能量。擾動量－除操縱變量外，作用于被控對象并引起被控變量變化的因素。設定值－被控變量的預定值。偏差－被控變量的設定值與實際值之差,2328,7,32簡單控制系統(tǒng)－通常是指由一個被控對象、一個檢測元件及傳感器、一個調(diào)節(jié)器和一個執(zhí)行器所構(gòu)成的閉環(huán)控制系統(tǒng)，也稱單回路控制系統(tǒng)。,,2328,8,33調(diào)節(jié)器的正、反作用將調(diào)節(jié)器的輸入偏差信號定義為測量值減去給定值，那么當偏差增加時，其輸出也增加的調(diào)節(jié)器稱為“正作用”調(diào)節(jié)器；反之，調(diào)節(jié)器的輸出信號隨偏差的增加而減少的稱為“反作用”調(diào)節(jié)器。（1）現(xiàn)場各種檢測儀表一般都認為是正作用的；（不考慮其正反作用）（2）氣動調(diào)節(jié)閥門的正反特性由閥門定位器、執(zhí)行機構(gòu)的特性共同組成。,2328,9,34在PID調(diào)節(jié)中，比例作用是根據(jù)“偏差的大小”來動作，它的輸出與輸入偏差的大小成比例。,比例調(diào)節(jié)及時、有力，但有余差。它用比例度來表示其作用的強弱，比例度越小，調(diào)節(jié)作用越強，比例作用太強時，會引起振蕩。積分調(diào)節(jié)依據(jù)“偏差是否存在”來動作，它的輸出與偏差對時間的積分成比例，只有當余差消失時，積分作用才會停止，其作用是消除余差。用積分時間T來表示其作用的強弱，T愈小，積分作用愈強，但積分作用太強時，也會引起振蕩。微分調(diào)節(jié)根據(jù)“偏差變化速度”來動作。它的輸出與輸入偏差變化的速度成比例，其效果是阻止被控變量的一切變化，有超前調(diào)節(jié)的作用，它使調(diào)節(jié)過程偏差減少，時間縮短，余差也減小（但不能消除）。它用微分時間TD來表示其作用的強弱，TD大，作用強，但TD太大，也會引起振蕩。,2328,10,,35對于一個控制回路，通常由一個PID調(diào)節(jié)器來實現(xiàn)反饋控制，為了使控制調(diào)節(jié)的反應速度和開度變化更加快速合理，需要對PID調(diào)節(jié)器的PID參數(shù)進行整定，根據(jù)自控回路上的設備的綜合系統(tǒng)特性，調(diào)試出一個比較合理的P、I、D參數(shù)匹配值。在長輸管道的單回路控制中，常常用來控制進出站壓力、流量和下載流量，在自動調(diào)節(jié)中一般只用到比例和積分控制。,2328,11,4復雜回路控制,41串級控制,,2328,12,,串級控制系統(tǒng)是由其結(jié)構(gòu)上的特征而得名得。它是由主、副兩個調(diào)節(jié)器串接工作的。主調(diào)節(jié)器的輸出作為副調(diào)節(jié)器的給定值，副調(diào)節(jié)器的輸出去操作調(diào)節(jié)閥，以實現(xiàn)對主變量的定值控制。,2328,13,42選擇控制,,2328,14,選擇性控制又叫取代控制，在該系統(tǒng)中，一般有兩只或兩只以上調(diào)節(jié)器，它們的輸出通過一只選擇器后，送往執(zhí)行器。這兩只調(diào)節(jié)器，一只在正常情況下工作，另一只在非正常情況下工作。在生產(chǎn)處于正常情況時，系統(tǒng)由用于正常工作下工作的調(diào)節(jié)器進行控制；一旦生產(chǎn)出現(xiàn)不正常情況，用于非正常情況下工作的調(diào)節(jié)器將自動取代正常情況下工作的調(diào)節(jié)器，對生產(chǎn)過程進行安全性控制，直到生產(chǎn)自行恢復到正常情況，正常情況下工作的調(diào)節(jié)器又將取代非正常情況下工作的調(diào)節(jié)器，恢復對生產(chǎn)過程的正?？刂啤ｉL輸管道通常的選型控制采用的是低選（超馳）控制。,選擇性控制,2328,15,例如主管道出口壓力控制閥，對于入口壓力控制回路來說，只要入口壓力高于設定壓力，調(diào)節(jié)器的輸出就不斷開大，直到100，這時以低選器選擇出口壓力調(diào)節(jié)的輸出來控制出口閥，但是，一旦入口壓力低于入口的設定壓力，調(diào)節(jié)器的輸出不斷向下減小，當調(diào)節(jié)器輸出下行到小于泵出口壓力調(diào)節(jié)的輸出時，低選器把控制權(quán)切換給入口壓力控制器，達到選擇控制的目的，流量低選回路的工作原理相同。低選控制的關鍵是設定值要合理，主輸出控制器打在自動狀態(tài)，要實現(xiàn)全自動控制，還需把各參與低選的調(diào)節(jié)回路打到自動狀態(tài)。。,2328,16,二、典型泵站的控制邏輯,1閥門的控制2機泵的啟?？刂?收、發(fā)球控制4下載控制5站啟、?？刂?全線自動啟、停控制7聯(lián)鎖保護,2328,17,1閥門的控制,11開關式閥門包括球閥、閘閥、蝶閥等SCADA系統(tǒng)與現(xiàn)場連接信號包括（1）現(xiàn)場過來的DI信號包括就地/遠程信號，全開信號、全關信號、故障信號。（2）SCADA輸出到現(xiàn)場的信號包括開閥和關閥信號。部分閥門還有單獨一路ESD關閥信號。,2328,18,阿拉山口站為例,開關量閥的控制邏輯閥處于遠控/手動狀態(tài)，無故障，無報警，無停閥命令。在站控（中心）狀態(tài)，閥門全開未置位，站控開閥命令置位，2秒后自動復位。閥門開DO正常輸出，閥門在開狀態(tài)。XV1101,02,03,04,05,XV1111,XV1421,25,2328,19,,,2328,20,1閥門的控制,12模擬量閥門各類調(diào)節(jié)閥（1）現(xiàn)場過來的信號包括就地/遠程信號、開到位，關到位，故障信號、閥門開度控制，閥位反饋AI信號。（2）SCADA輸出到現(xiàn)場的信號閥門輸出開度AO信號。SCADA系統(tǒng)與現(xiàn)場連接信號,2328,21,,,,,,,,,PIC,,,,,,,PT,壓力控制器,壓力變送器,壓力調(diào)節(jié)閥,上游來氣,下游供氣,典型的壓力控制系統(tǒng)框圖,2328,22,模擬量閥的控制邏輯閥處于遠控/手動狀態(tài)，無故障，無報警。在站控（中心）狀態(tài)，寫入閥位設定值，使能開（關）置位后，AO正常輸出，2秒后使能開（關）復位，當閥門到達設定的閥位后，閥停止動作。無論是就地切換到遠控還是遠控切換到就地，閥都能停止動作。XV1201,1202,03,04,XV1301,2328,23,1閥門的控制,13PID調(diào)節(jié)閥門，SCADA系統(tǒng)與現(xiàn)場連接信號包括（1）現(xiàn)場過來的信號包括就地/遠程信號、故障信號、閥門開度反饋AI信號、手/自、開到位、關到位、SP設定值、使能命令。（2）SCADA輸出到現(xiàn)場的信號輸出開度AO信號如出口壓力等。,2328,24,PID調(diào)節(jié)閥的控制邏輯閥處于遠控/手動狀態(tài)，無故障，無報警。在站控狀態(tài)下調(diào)試，使閥處于遠控、手動狀態(tài)，在站控上位機MMI上，輸入壓力設定值，點擊執(zhí)行后，閥開始動作，當出站壓力等于設定值時，閥停止動作；在現(xiàn)場將閥門切換到就地狀態(tài)后切換回遠控，閥不動作，證明沒有擾動。PV1103A，PV1103B，PV1105PV2301、TV2302,2328,25,2328,26,1閥門的控制,14在實施該控制邏輯中，需要注意的幾點（1）現(xiàn)場就地與遠程信號切換時，應確保無擾動切換，現(xiàn)場動作后切回遠程或遠程動作后切回就地，閥門都應保位。（2）輸出DO信號應為脈沖信號還是長信號。根據(jù)邏輯要求，就需要與現(xiàn)場閥門執(zhí)行機構(gòu)的組態(tài)協(xié)調(diào)一致，相應的閥門執(zhí)行機構(gòu)的組態(tài)時考慮點動或長動的組態(tài)方式。（3）現(xiàn)場反饋信號都失效時，SCADA應沒任何輸出信號動作閥門，只報警提示。（4）閥門開關超時或故障報警時，SCADA應沒任何輸出信號動作閥門，只報警提示。,2328,27,2機泵的啟?？刂?21SCADA系統(tǒng)與現(xiàn)場信號包括（1）現(xiàn)場過來的信號就地/遠程信號，運行信號。（2）SCADA輸出到現(xiàn)場的信號包括啟泵信號、停泵信號。,泵的啟停邏輯包含的點有就地/遠控、啟狀態(tài)、停狀態(tài)、故障、啟動命令、停止命令、ESD命令。,2328,28,機泵的啟?？刂七壿嫲狞c有就地/遠控、啟狀態(tài)、停狀態(tài)、故障、就地急停狀態(tài)、啟動命令、停止命令。泵啟動初始條件泵入口閥門處于全開或全關位，閥處于遠控自動狀態(tài)，無故障，無報警，泵入口壓力值達到最低啟泵要求，泵處于遠控狀態(tài)，無故障，無保護報警、無連鎖報警、無ESD命令、4個罐前閥不在全關位。當泵滿足初始條件時，啟泵條件的信號置位。泵入口閥開到位后，開出口閥到10后啟泵，泵運轉(zhuǎn)后出口閥在10位置停留3秒，然后繼續(xù)開至全開位，當泵按照啟動程序完成啟泵命令后，泵啟動成功信號置位。停泵順序出口閥關至10，,2328,29,2機泵的啟停控制,22基于工藝及設備本身的安全考慮，機泵的啟停需要考慮與之相關的壓力及泵進出閥門的狀態(tài)，在實施機泵控制邏輯中，需要注意的幾點（1）機泵啟動前應滿足的條件，如壓力是否滿足，進口閥和出口閥是否已經(jīng)處于預先考慮好的位置，機泵本身涉及的機械密封、振動條件、溫度等條件是否滿足。這個可考慮作為啟泵前的一個必要條件加入保護邏輯中。（2）啟泵/停泵信號是脈沖信號還是長信號，一般都是脈沖信號，因為通常SCADA輸出先到繼電器的干觸點，觸發(fā)繼電器閉合輸出信號到電氣柜來動作機泵。（3）需要考慮機泵運行或停止后與閥門動作的聯(lián)系。,啟泵時，通常閥門開始處于一個小開度的位置，延時一定時間，待機泵運行平穩(wěn)后，出口閥再慢慢打開。停泵時，通常先關小閥門再停泵，避免甩泵造成壓力及流量的大波動。如果是緊急停泵，如聯(lián)鎖條件觸發(fā)，那么可考慮另外停泵的方法。,2328,30,3收、發(fā)球控制,清管器控制包括清管器自動接收操作和自動發(fā)送操作。主要設備包括收發(fā)裝置，SCADA系統(tǒng)和各種檢測儀表組成，其操作控制由站控系統(tǒng)的清管器控制邏輯實現(xiàn)；可由中心控制室的計算機發(fā)出邏輯指令實現(xiàn)，也可站控人員發(fā)出指令實現(xiàn)。需要注意的幾點1）站外指示器2）進出站閥的開度3）邏輯失效,2328,31,3收、發(fā)球控制,31收球控制現(xiàn)場手動導通相關的流程，啟動收球程序，待站外清管指示器檢測到球進站時，自動打開進筒閥門，進筒閥全開后，慢慢關小進站閥到達設定的開度。待收球筒上的指示器檢測到球進筒后，自動打開進站閥，進站閥全開后，關閉進筒閥。32發(fā)球控制現(xiàn)場手動導通相關的流程，啟動發(fā)球程序，自動打開出筒閥門，出筒閥全開后，慢慢關小進站閥到達設定的開度。待出站管線上的指示器檢測到球出站后，自動打開出站閥，出站閥全開后，關閉進筒閥。,2328,32,4下載控制,,（1）下載前的準備包括工藝要求的流程的導通，批輸數(shù)據(jù)的錄入，如下載油品種類、介質(zhì)特性、下載流量、下載總量等。（2）下載開始開始的標志，可以分為自動方式和手動方式，考慮人工觸發(fā)命令還是按照設定時間觸發(fā)命令，是否加入介質(zhì)特性判斷。（3）下載結(jié)束如果設定總量，那么到達總量時自動下載；如果下載過程中發(fā)現(xiàn)非本次下載的油品到達，那么應啟動意外情況停止下載；,下載控制邏輯是長輸管道中非常重要的一環(huán)，某一站的下載涉及到設備的動作，流量及壓力的控制對全線的影響。通常來講，下載控制邏輯包括下載前的準備、下載開始和下載結(jié)束3部分。,2328,33,5站啟、?？刂?站啟、?？刂浦饕紤]幾臺泵的連續(xù)啟動以及進出站閥的動作。程序應分幾部分來考慮（1）啟站前，進站閥、出站閥的應處于什么位置，泵的啟動條件是否滿足，壓力條件的判斷；（2）啟站程序過程中，幾臺泵的啟動順序以及中間等待時間；（3）啟站過程如果某一臺泵或閥無法動作，應允許人工介入控制；（4）站停程序需要考慮停的先后順序，是從后往前停還是從前往后停，以及泵之間發(fā)停命令的條件。,2328,34,6全線自動啟、停控制,全線自動啟或?？刂剖前凑找欢ǖ捻樞蜃詣娱_啟或停全線各站的泵及閥門，相當于把各站的站啟串聯(lián)起來，一般來說，全線自動啟都是按照從前往后正輸方式啟。（1）從上一站啟動到下一站啟動條件的判斷，時間和壓力條件來判斷觸發(fā)。（2）考慮中間某一站無法啟動，應確保人工干預不影響后面的站的執(zhí)行。（3）保證程序執(zhí)行過程中，人工干預自動退出，但不影響前面已經(jīng)執(zhí)行的站。,2328,35,7聯(lián)鎖保護,71站場保護如發(fā)生火災或可燃氣體報警時，可執(zhí)行緊急停車保護。72油罐保護液位低報警，液位低低聯(lián)鎖關閥，防止油罐抽空；設立液位高報警，液位高高聯(lián)鎖關閥，防止冒罐。73機泵的保護對泵機組的工況進行監(jiān)視和控制,2328,36,三、水擊及控制,管線中的液流突然變速必然引起管中壓力的突然升高或降低，速度變化過程越快，則瞬時升降的壓力就越大，這種壓力瞬變現(xiàn)象稱為水擊。水擊現(xiàn)象中產(chǎn)生的瞬時壓力叫水擊壓力，它的大小與速度變化過程的快慢及流動質(zhì)量和動量的大小有關，輕微時只表現(xiàn)為噪音和振動，嚴重時能使管線破裂。在長輸管道的設計和管理工作中，如不能準確地掌握可能發(fā)生地不穩(wěn)定工況參數(shù)，則可能因盲目加大安全系數(shù)而造成巨額浪費，或因估計不足而引起嚴重事故。尤其是在密閉輸送地管道上，更必須按照對不穩(wěn)定工況地預測和計算，來制定運行規(guī)程和調(diào)度方案，為自控系統(tǒng)在各種情況下地運行提供依據(jù)。,2328,37,三、水擊及控制,1水擊工況長輸管道在輸油過程中發(fā)生水擊的情況大體有（1）開泵和停泵，泵機組轉(zhuǎn)速變化或運行不穩(wěn)，機組因動力故障而自行停機；（2）線路閥室突然關閉；（3）站場干線閥門突然關閉或開啟，如節(jié)流、進出站閥關閉。（4）空氣進入泵或管道；（5）站內(nèi)發(fā)生回流；（6）管道始端或終端倒換油罐；（7）中間站下載或停止下載，下載順序輸送切換油品；（8）泄漏、安全閥開啟或關閉。,2328,38,2水擊控制,在長輸管道上，各站設有壓力自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，保證各進、出壓力穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)，防止水擊產(chǎn)生，壓力地控制設定值由SCADA系統(tǒng)主機軟件根據(jù)實際工藝參數(shù)計算出。一般地站場都在進、出站設有水擊泄放閥。因此在針對上述工況發(fā)生水擊時，提出處理預案及處理措施，以消除不安全因素可能產(chǎn)生的危害。根據(jù)不同地工況，常用保護措施（1）泄放保護。（2）調(diào)節(jié)性保護，調(diào)節(jié)進出站地壓力。（3）停泵或停站保護。（4）管道增強保護。,2328,39,END,,

簡介：2327,1,第6節(jié)SCADA系統(tǒng)國內(nèi)應用,,2327,2,SCADA系統(tǒng)在管道的應用,80年代末東營黃島輸油管道1992年投產(chǎn)的輪南庫爾勒管道1997年投產(chǎn)的庫爾勒善鄯管道1997年投產(chǎn)的陜京一線輸氣管道2002年投產(chǎn)的蘭成渝成品油管道2004年投產(chǎn)的西氣東輸管道,2327,3,一、陜京輸氣管道,1、1自動控制方案陜京輸氣管道SCADA/POAS系統(tǒng)主要監(jiān)控對象為4座計量站靖邊首站、北京末站、琉璃河分站、永清站（永清站分輸站去天津）9個RTU遙控閥室7個清管站（陰極保護）3個輸氣管理處系統(tǒng)實現(xiàn)了三級控制,2327,4,1調(diào)度中心遠程監(jiān)視和控制2站控系統(tǒng)ACS集中監(jiān)視、分散控制3就地手動控制,北京調(diào)度中心負責對全線進行統(tǒng)一調(diào)度管理，監(jiān)視沿線各站的運行參數(shù)和狀態(tài)壓力、溫度、流量閥門、閥室遠程參數(shù)下載,2327,5,1調(diào)度中心遠程監(jiān)視和控制2站控系統(tǒng)ACS集中監(jiān)視、分散控制3就地手動控制,ACS采用PLC為主的集中監(jiān)分散控制方案。4個計量站均配有人機界面和單回路流量計算機。首末站還配有全組分氣體分析儀。硫化氫分析儀、水分分析儀用于全組分分析和計算。4座計量站只有少數(shù)人值班。監(jiān)控調(diào)節(jié)流程切換,2327,6,1調(diào)度中心遠程監(jiān)視和控制2站控系統(tǒng)ACS集中監(jiān)視、分散控制3就地手動控制現(xiàn)場閥門操作就地進行,A站遠程操作站上設備由調(diào)度中心實現(xiàn)遠程操作，如全線各種關閉和帶RTU的閥室關斷。B站就地操作站上設備如電動閥等，由站控系統(tǒng)界面操作完成。就地方式可以轉(zhuǎn)換為遠程,2327,7,,設備維護設備維護分為閥門維護和變送器維護閥門維護需要就地維護遠程不能控制變送器維護對420MA信號,2327,8,12系統(tǒng)配置陜京輸氣管道SCADA系統(tǒng)是由法國CEGELEC跨國電氣公司下屬的AEC自動化工程公司作為系統(tǒng)集成的主承包商。VIEWSTAR750調(diào)度中心系統(tǒng)軟件PCVIEWS輸氣處監(jiān)視軟件MODICONPLC站控系統(tǒng)RTUFACTORYLINK站控系統(tǒng)MMI主通信線路美國休斯通信公司衛(wèi)星備用通道為公用電信網(wǎng)PSTN,2327,9,,,2327,10,,13調(diào)度中心硬件和網(wǎng)絡設計VS750是以網(wǎng)絡計算機為操作平臺，SUN工作站64位操作系統(tǒng)，主機2臺互為冗余PC機打印機投影系統(tǒng)等網(wǎng)絡環(huán)境。1臺WINDOWSNT服務器充當網(wǎng)關ODBC軟件開放型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實現(xiàn)經(jīng)理級連接路由器前端處理機（FEP2臺操作員站、1臺管道模擬站、工程師站、培訓工作站,2327,11,14站控系統(tǒng)站控RTUMODICONPLC1計量站2RTU閥室3清管站,2327,12,15SCADA系統(tǒng)核心軟件VS750VS750是德國GECELCEAEG公司自主開發(fā)的監(jiān)視控制系統(tǒng)。VS750是基于XWINDOWS的圖形操作界面提供三維圖形顯示。陜京線全線走向圖、站控系統(tǒng)流程圖、動態(tài)顯示管道和設備的運行狀態(tài)。數(shù)據(jù)、報警信息提供管道模擬軟件,2327,13,VS750主要功能多重菜單、對話框遙測、調(diào)控信息指令顯示運行狀態(tài)各種操作信息、報警信息記錄與打印事件、報警、狀態(tài)歸檔報表】曲線、圖形管道陰極保護系統(tǒng)實時監(jiān)測火災監(jiān)測冗余功能通信系統(tǒng)保障模擬數(shù)據(jù),2327,14,二、克拉瑪依獨山子管線應用,21系統(tǒng)介紹該SCADA系統(tǒng)由工控機PCPLC及微波信道組成。各站和調(diào)度中心10BT的ETHERNET局域網(wǎng)，工業(yè)PC和PLC通過以太網(wǎng)進行數(shù)據(jù)通信。站控PLC和設備PLC通過AB公司的DH網(wǎng)連接系統(tǒng)采用三級控制現(xiàn)場控制、站控、調(diào)度中心控制,2327,15,系統(tǒng)總體方案,,2327,16,,22系統(tǒng)硬件工業(yè)計算機PC主控PLC美國AB公司的PLC25/40E處理器作為控制器。PLC硬件配置I/O點數(shù)，分布在4個泵站，合計429點首站有67個點，四站139點，六站140點，末站83點I/O框架及配置,2327,17,13系統(tǒng)軟件1主機編程軟件HONEYWELL公司的SCAN300軟件。運行在WINDOWSNT系統(tǒng)，開放性好軟件特點結(jié)構(gòu)靈活易于操作維護開放性對通訊要求不高,2327,18,,2PLC主控程序設計PLC采用AB公司的RSLOGIX5圖形軟件編輯。,2327,19,三、阿獨管線SCADA系統(tǒng),1、硬件結(jié)構(gòu)2、網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)3、故障狀態(tài)4、冗余5、程序邏輯6、緊急事故處理預案7、主要設備監(jiān)控8、第三方通訊,

簡介：第二章油氣田自動化,概述第一節(jié)計量站自動化第二節(jié)接轉(zhuǎn)站自動化第三節(jié)聯(lián)合站自動化,第二章油氣田自動化,概述1、油氣田自動化的主要對象油氣田生產(chǎn)過程涉及的設備及工藝聯(lián)合站操作演示程序力控,油氣集輸,油氣田,從井口計量間聯(lián)合站原油庫,油氣田生產(chǎn)過程,,,2、油氣集輸生產(chǎn)過程特點（1）油井產(chǎn)物復雜（2）油田地理環(huán)境惡劣（3）生產(chǎn)單元分布廣點多、面廣、線長（4）生產(chǎn)過程相對粗放可靠性高皮實耐用,,3、油氣田自動化的主要內(nèi)容自動計量自動檢測報警與保護自動調(diào)節(jié)與控制數(shù)據(jù)采集、傳輸、報表、匯總,4、油氣田自動化的結(jié)構(gòu)框架,管控一體化的體系1過程控制層2采油廠控制層3采油廠管理層4經(jīng)營決策層構(gòu)成系統(tǒng),PLCPCDCSFCSSCADA系統(tǒng)現(xiàn)場儀表和控制設備,,,,,5、油氣田自動化的意義,1科學決策支持2安全生產(chǎn)保障3節(jié)能降耗經(jīng)濟4勞動效率提高,,,第一節(jié)計量站自動化,1計量站的任務是什么對各個油氣井進行集油；單獨選井，檢測油、氣、水的各自產(chǎn)量；對于注水開采，需要檢測注水壓力及流量；,一計量站自動化,2計量站的計量方法主要分為哪兩類傳統(tǒng)的分離法進行計量；計量速度慢；精度較高、置信度高、可靠性好；復雜、巨大、笨重、通用性差；新型的多相流混合計量；計量速度快；體積小、重量輕；精度較低、價格偏高；,3采用分離法的計量方案一,A加熱密閉流程示意圖,3采用分離法的計量方案一,B計量站流程,計量站流程,3采用分離法的計量方案一,3采用分離法的計量方案一,立式分離器,3采用分離法的計量方案一,31計量方案一是如何實現(xiàn)的選井控制采用電動三通球閥計量分離采用立式兩相分離器氣體計量采用漩渦氣體流量計液體計量設定某一容積VM3，然后測量液體充滿這個容積的時間秒數(shù)TS，則單日產(chǎn)液量為QV243600/TM3/DAY含水率F采用含水分析儀檢測單日產(chǎn)水量QWQFM3單日產(chǎn)油量QOQQFM3,溫度壓力補償,3采用分離法的計量方案一,32原油含水的在線分析方法主要有哪些電容法根據(jù)油和水對電容數(shù)值的影響不同來測量含水率，僅適用于中低含水率情況；射頻法根據(jù)射頻阻抗的不同來測量含水率；微波法根據(jù)微波傳輸衰減的不同來測量含水率；放射性含水分析儀根據(jù)油和水對放射線的影響不同來測量含水率；,,電容法根據(jù)油和水對電容數(shù)值的影響不同來測量含水率，僅適用于中低含水率情況；原油和水的介電常數(shù)不同22248084,3采用分離法的計量方案一,32原油含水的在線分析方法主要有哪些射頻法電磁波譜,3采用分離法的計量方案一,33計量方案一需要注意哪些問題根據(jù)各井的產(chǎn)液量，合理選擇計量容積；容積過小，則液面波動劇烈，測量時間很短容積過大，則時間過長，測量次數(shù)少根據(jù)各井的產(chǎn)油規(guī)律，建立合理的計量制度；合理選擇與使用計量儀表；各儀表的量程范圍現(xiàn)場產(chǎn)出水的礦化度,4、多相流混合計量法,A兩相流的直接測量是怎樣實現(xiàn)的理想情況下各相在管道橫截面中瞬時占據(jù)的面積各相通過管道橫截面時的瞬時軸向速度現(xiàn)有條件下各相在管道橫截面中占據(jù)面積的平均值各相通過管道橫截面時軸向速度的平均值截面相分率管道橫截面中，各相占據(jù)面積的百分比體積相分率流體單位體積中，各相占據(jù)面積的百分比,5、多相流混合計量法,B兩相計量的有關技術(shù)有哪些總量檢測（流速檢測）容積式儀表、超聲波、渦輪、節(jié)流裝置電阻、電容等電信號的互相關等相分率檢測示蹤劑法、伽瑪射線、電阻抗（電容、電導）微波傳感器、核磁共振、脈沖中子活化分析等,5多相流混合計量法,I三相流計量類型之一完全分離型精度高、置信度高、可靠性好復雜、巨大、笨重、通用性很差,氣,油,水,,,截面面積,流動速度,5多相流混合計量法,J三相流計量類型之二部分分離型精度、置信度較高，價格適中體積重量偏大、濕氣計量沒有有效手段,,,截面面積,流動速度,5多相流混合計量法,5多相流混合計量法,5多相流混合計量法,5多相流混合計量法,5多相流混合計量法,K三相流計量類型之三混合均速型體積小、重量輕壓力損失大，精度不足、高含氣率時失效,,,截面面積,流動速度,5多相流混合計量法,5多相流混合計量法,5多相流混合計量法,L三相流計量類型之四混合非均速型體積小、重量輕、模型更合理精度仍不足、高含氣率時效果仍不理想,,,截面面積,流動速度,5多相流混合計量法,5多相流混合計量法,5多相流混合計量法,第一節(jié)計量站自動化,6計量站為什么要實現(xiàn)自動化降低勞動強度，增加檢測次數(shù)；提高計量結(jié)果的可靠性和準確性；確保輔助設備的安全、高效運行；便于向上匯報本站有關參數(shù)；,第二節(jié)接轉(zhuǎn)站自動化,A接轉(zhuǎn)站的作用是什么油井分散且產(chǎn)量較低的情況下，可降低投資；匯集各計量站來的油氣并進行初步氣液分離；氣、液分別干燥、加熱處理后送往聯(lián)合站；,第二節(jié)接轉(zhuǎn)站自動化,示意流程圖,第二節(jié)接轉(zhuǎn)站自動化,B接轉(zhuǎn)站內(nèi)那些操作需要自動化參數(shù)監(jiān)控來油進站壓力、溫度；外輸出站壓力、溫度；電機供電電壓、電流；緩沖罐、事故儲油罐液位；氣液計量緩沖罐液位控制、加熱爐功率控制；通訊聯(lián)絡匯報參數(shù)、接收及執(zhí)行命令；輔助設備如摻活性水工藝等；,第二節(jié)接轉(zhuǎn)站自動化,C緩沖罐液位控制的必要性控制液位的目的是什么保證密閉輸送，減少油氣損耗；導致液位波動的主要因素是什么上游的來油流量在波動，導致罐內(nèi)液位波動；上游的來油帶有溶解氣，導致氣液界面模糊；,第二節(jié)接轉(zhuǎn)站自動化,D節(jié)流法液位調(diào)節(jié)系統(tǒng)是如何工作的節(jié)流法液位調(diào)節(jié)系統(tǒng)示意圖如下通過改變節(jié)流的程度來調(diào)節(jié)流量，從而調(diào)節(jié)液位氣動閥的選擇保證安全,第二節(jié)接轉(zhuǎn)站自動化,E節(jié)流法的主要缺點是什么如何克服節(jié)流導致離心泵效率低下，造成電能浪費；改進方法取消節(jié)流，用變頻調(diào)速裝置（VFD）來調(diào)節(jié)離心泵驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)流量；節(jié)電效果據(jù)報道大致能節(jié)電2040；,第二節(jié)接轉(zhuǎn)站自動化,F電機有哪兩類各有什么特點直流電機與交流電機；與直流電機相比，交流電機的特點結(jié)構(gòu)簡單、慣量小、維護方便；可以在惡劣環(huán)境中運行；容易實現(xiàn)大容量化，高壓化、高速化；價格比較低廉；高效率的調(diào)速難于實現(xiàn)；,第二節(jié)接轉(zhuǎn)站自動化,G直流電機的調(diào)速方法主要有哪些調(diào)節(jié)電樞供電電壓；電樞中串聯(lián)電阻；激磁回路串聯(lián)電阻；,第二節(jié)接轉(zhuǎn)站自動化,H交流電機的調(diào)速方法主要有哪些改變極對數(shù)調(diào)速；效率高，線路簡單，易維修，價格低；只能實現(xiàn)2～3種極對數(shù)的有級調(diào)速，范圍有限；定子調(diào)壓調(diào)速線路簡單，裝置體積小，易維修，價格低；效率較低，調(diào)速范圍較小，不適合大容量電機；變頻調(diào)速；,第二節(jié)接轉(zhuǎn)站自動化,I什么是變頻調(diào)速裝置（VFD）一種新興的交流電機調(diào)速技術(shù)；通過變頻器改變電動機定子的供電頻率來調(diào)速優(yōu)點調(diào)速范圍寬、精度高、效率高啟動能耗低有利于起停頻繁，長期低負荷的應用動態(tài)響應快有利于過程控制應用缺點技術(shù)復雜價格較高、維護要求高對電網(wǎng)有干擾,第二節(jié)接轉(zhuǎn)站自動化,應用VFD調(diào)節(jié)液位方案示意圖,第二節(jié)接轉(zhuǎn)站自動化,I節(jié)流法液位調(diào)節(jié)系統(tǒng)是如何工作的節(jié)流法液位調(diào)節(jié)系統(tǒng)示意圖如下通過改變節(jié)流的程度來調(diào)節(jié)流量，從而調(diào)節(jié)液位氣動閥的選擇保證安全,第二節(jié)接轉(zhuǎn)站自動化,L系統(tǒng)與外界互相影響的渠道分哪幾類外界影響系統(tǒng)的主要渠道輸入系統(tǒng)發(fā)生變化的主要原因影響作用明顯、持續(xù)存在、是當前的研究重點外界影響系統(tǒng)的次要渠道干擾系統(tǒng)發(fā)生變化的次要原因影響作用較弱、不一定持續(xù)、不是當前的研究重點外界受系統(tǒng)影響的各種渠道輸出系統(tǒng)變化所造成的結(jié)果、是當前的研究重點,第二節(jié)接轉(zhuǎn)站自動化,M什么是反饋是一種機制，它導致系統(tǒng)輸出的某種變化返回來并且影響系統(tǒng)輸入，進而加強或者消弱系統(tǒng)輸出的該種變化負反饋能夠消弱系統(tǒng)輸出變化的反饋以眼睛為例輸入為控制瞳孔開度的神經(jīng)信號，輸出為視網(wǎng)膜上的光線強度,第二節(jié)接轉(zhuǎn)站自動化,M什么是反饋正反饋能夠加強系統(tǒng)輸出變化的反饋以倒立的圓錐體為例輸入為重力所產(chǎn)生的力矩M，輸出為圓錐體偏離垂直位置的角度X,MGHSINX隨著X的增大而增大,,,,,,,,,,,H,G,,,,X,第二節(jié)接轉(zhuǎn)站自動化,N什么是開環(huán)系統(tǒng)、閉環(huán)系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)是否存在反饋而劃分通常開環(huán)系統(tǒng)簡單穩(wěn)定，但可靠性、精度不足閉環(huán)系統(tǒng)可靠、準確但穩(wěn)定性有可能下降O什么是前饋為了得到希望的系統(tǒng)輸出結(jié)果，根據(jù)擾動的變化來提前確定系統(tǒng)的輸入量,第二節(jié)接轉(zhuǎn)站自動化,P采用前饋控制的系統(tǒng)有什么特點通常系統(tǒng)的干擾幅值大，影響劇烈；控制作用及時、有效；屬于“開環(huán)系統(tǒng)”；一種前饋只能克服一種可以測量的干擾；前饋控制器本身與控制對象特性有關；,第三節(jié)聯(lián)合站自動化,聯(lián)合站的任務集油、計量、油氣水分離、脫水穩(wěn)定、儲存、外輸、污水處理等主要設備三相分離器、電脫水器、加熱爐原油穩(wěn)定裝置、天然氣處理系統(tǒng)、污水處理系統(tǒng),,,,,,,,一、三相分離器測控系統(tǒng)1、天然氣計量與測控系統(tǒng)2、油水界面測控系統(tǒng)3、油氣界面控制系統(tǒng),,二、電脫水器測控系統(tǒng)1、自動監(jiān)控參數(shù)油水界面位置、出油含水率、壓力、溫度、電場電壓與電流2、自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)保持油水界面、保持電場電壓3、自動報警與保護超高、超低壓力、超溫,,三、加熱爐自動調(diào)節(jié)1、參數(shù)測量溫度、壓力2、控制系統(tǒng)進油量、風量3、自動報警與保護超高,,熱媒爐自動化系統(tǒng)的功能硬件配置、軟件,

簡介：油氣儲運系統(tǒng)自動化,張樹文EMAIL584251035QQCOM電話13864803009,中國石油大學華東儲運工程系,,油氣儲運是什么主要工藝核心課程自動化知識有哪些見到的自動化設備,培養(yǎng)目標5．具有油氣儲運工程的規(guī)劃、建設和生產(chǎn)運營的能力,本課程的學習目的,A了解油氣儲運系統(tǒng)自動化系統(tǒng)的組成B掌握油氣儲運系統(tǒng)中部分環(huán)節(jié)所常用的自動化技術(shù)方案的工作原理C相關自動化工程儀表D熟悉監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（SCADA）基本組成、原理及應用,學習方法學以致用實用,油氣儲運自動化,設備自動化安全自動化管理自動化,基礎,保證,目的,泵、電機、閥門壓力、流量、溫度,基本參數(shù)檢測常用儀表溫度檢測與變送壓力檢測與變送流量檢測儀表液位檢測儀表成分分析儀表過程控制儀表,測量控制,,P4,設備自動化設備和技術(shù)結(jié)合油氣儲運工藝集輸管輸儲存油田管道油庫城市油氣石油成品油天然氣LNGCNG等等,概述,油氣集輸,油氣田,從井口計量間聯(lián)合站原油庫,管道系統(tǒng),長輸管道,從原油庫中間站末站,儲備庫,中轉(zhuǎn)站,煉廠,港口油庫,油庫自動化,罐區(qū)泵機組計量裝卸消防,本課程的教材及要求,參考教材油氣儲運自動化吳明，化學工業(yè)出版社油氣田自動化毛寶瑚,石油大學出版社出版B考試方式統(tǒng)一考試C課程成績期末80，平時20；,儲運系統(tǒng)自動化,第一章自動化技術(shù)第一節(jié)常用檢測儀表第二節(jié)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)第三節(jié)組態(tài)軟件第四節(jié)現(xiàn)場總線FCS第五節(jié)PLC技術(shù)第二章油氣田自動化第三章油庫自動化第四章油氣管道SCADA系統(tǒng),第一章自動化技術(shù),第一節(jié)常用檢測儀表第二節(jié)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)第三節(jié)組態(tài)軟件第四節(jié)現(xiàn)場總線FCS第五節(jié)PLC技術(shù),第一章自動化技術(shù),第一節(jié)常用檢測儀表認識溫度檢測與變送壓力檢測與變送流量檢測儀表液位檢測儀表過程控制儀表執(zhí)行器,

簡介：第2節(jié)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),21概述,微型計算機廣泛應用于測量和控制，形成了各種各樣的通用或?qū)Ｓ梦C測控系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能把模擬的物理參數(shù)的真實世界與數(shù)字處理和數(shù)字控制的仿真世界連接起來，實現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與傳送的功能。,,,一般來說，在微機測控系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括模擬信號的輸入輸出和數(shù)字信號的輸入輸出，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的輸入稱為數(shù)據(jù)收集，輸出稱之為數(shù)據(jù)分配。數(shù)據(jù)收集是將來自各種各樣傳感器的模擬量實時地、準確地測量或匯集起來，送到后續(xù)的計算機進行實時處理，并輸出以實現(xiàn)對物理系統(tǒng)的控制，或記錄存儲起來以供事后的分析之用。圖211是數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)的一般組成框圖。,,,數(shù)據(jù)收集系統(tǒng),數(shù)據(jù)分配是數(shù)據(jù)收集的逆向轉(zhuǎn)換，在計算機化的反饋控制系統(tǒng)中數(shù)據(jù)收集作為系統(tǒng)的輸入，計算機通過數(shù)據(jù)分配系統(tǒng)輸出控制功能來閉合過程控制回路。由于計算機的控制輸出是數(shù)字數(shù)據(jù)，因而必須轉(zhuǎn)換成模擬信號以驅(qū)動過程。轉(zhuǎn)換采用D/A轉(zhuǎn)換器，每個D/A轉(zhuǎn)換器是通過緩沖鎖存器與計算機數(shù)據(jù)總線相連接，鎖存器的操作是由計算機控制的地址譯碼與控制邏輯來完成。,圖312數(shù)據(jù)分配系統(tǒng),,閥門,設計數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基本問題如下①輸入輸出通道的分辨率及精度；②輸入輸出通道數(shù)及多通道的結(jié)構(gòu)配置；③輸入通道的采樣速率及數(shù)據(jù)吞吐率；④輸出通道的穩(wěn)定時間；⑤輸入模擬信號的調(diào)理；⑥輸出負載特性及驅(qū)動問題；⑦與微機接口時尋址和控制方式；⑧成本因素。,建立數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的方式有兩種其一，選用標準集成電路自行設計所需要的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，這就是芯片級設計。其二，選用通用模塊板，通過標準總線的連接構(gòu)成所要求的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，這就是板級設計，也稱之為系統(tǒng)集成。,前者經(jīng)濟合理，對設計者要求高，且周期長；后者可擴展性好，周期短，但成本遠高于前者，對特殊要求的應用不能完全適用。,22數(shù)據(jù)采集原理,數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是數(shù)據(jù)獲取與數(shù)據(jù)分配的綜合系統(tǒng)，既具有模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的功能，又具有數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號的功能。可以說數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是實現(xiàn)信號變換并進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)募嬎銠C、模數(shù)轉(zhuǎn)換與數(shù)模轉(zhuǎn)換于一體的混合系統(tǒng)。,A/D模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的過程是采樣過程與量化過程的結(jié)合，采樣的實質(zhì)是將連續(xù)信號離散化，量化的過程是將已離散的信號進行編碼變換成數(shù)字碼的過程。D/A數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號的過程是將已采樣信號恢復的過程。,采樣利用采樣脈沖序列，從信號中抽取一系列離散值，使之成為采樣信號XNTS的過程。TS稱為采樣間隔，或采樣周期，1/TSFS稱為采樣頻率。由于后續(xù)的量化過程需要一定的時間Τ，對于隨時間變化的模擬輸入信號，要求瞬時采樣值在時間Τ內(nèi)保持不變，這樣才能保證轉(zhuǎn)換的正確性和轉(zhuǎn)換精度，這個過程就是采樣保持。正是有了采樣保持，實際上采樣后的信號是階梯形的連續(xù)函數(shù)。,1、A/D轉(zhuǎn)換,,§221模數(shù)A/D和數(shù)模D/A,編碼將離散幅值經(jīng)過量化以后變?yōu)槎M制數(shù)的過程,4位A/DXXXX,X1?0101,X2?0011,X3?0000,量化把采樣信號經(jīng)過舍入或截尾的方法變?yōu)橹挥杏邢迋€有效數(shù)字的數(shù)，稱為量化。,X15X24X30X40,X54X65X71X80,信號的六等份量化過程,§221模數(shù)A/D和數(shù)模D/A,2A/D轉(zhuǎn)換器的技術(shù)指標,1分辨率用輸出二進制數(shù)碼的位數(shù)表示。位數(shù)越多，量化誤差越小，分辨力越高。常用有8位、10位、12位、16位等。2轉(zhuǎn)換速度指完成一次轉(zhuǎn)換所用的時間，如1MS1KHZ；10US100KHZ3模擬信號的輸入范圍如，5V，/5V，10V，/10V等。,,§221模數(shù)A/D和數(shù)模D/A,2A/D轉(zhuǎn)換器的技術(shù)指標,4轉(zhuǎn)換精度A/D轉(zhuǎn)換器中采用分辨率和轉(zhuǎn)換誤差來描述轉(zhuǎn)換精度。A分辨率用來說明A/D轉(zhuǎn)換器對輸入信號的分辨能力，有N位輸出的A/D轉(zhuǎn)換器能區(qū)分2N個不同等級，因此分辨率VIMAX/2N，式中，VIMAX是輸入模擬信號的最大值。BA/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換誤差通常以輸出誤差的最大值形式給出，它表示實際輸出數(shù)字量和理論上應得到的數(shù)字量之間的差別，通常規(guī)定應小于＋1/2LSB。,,§221模數(shù)A/D和數(shù)模D/A,2、D/A轉(zhuǎn)換過程和原理,D/A轉(zhuǎn)換器是把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為電壓或電流信號的裝置。,D/A轉(zhuǎn)換器一般先通過T型電阻網(wǎng)絡將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬電脈沖信號，然后通過零階保持電路將其轉(zhuǎn)換為階梯狀的連續(xù)電信號。只要采樣間隔足夠密，就可以精確的復現(xiàn)原信號。為減小零階保持電路帶來的電噪聲，還可以在其后接一個低通濾波器。,§221模數(shù)A/D和數(shù)模D/A,D/A轉(zhuǎn)換器的技術(shù)指標,1分辨率D/A轉(zhuǎn)換器的分辨力用可用輸入的二進制數(shù)碼的位數(shù)來表示。位數(shù)越多，則分辨力也就越高。常用的有8位、10位、12位、16位、24位、32位等。12位D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率為1/2120024。,§221模數(shù)A/D和數(shù)模D/A,D/A轉(zhuǎn)換器的技術(shù)指標,2轉(zhuǎn)換精度轉(zhuǎn)換精度定義為實際輸出與期望輸出之比。以全程的百分比或最大輸出電壓的百分比表示。理論上D/A轉(zhuǎn)換器的最大誤差為最低位的1/2，10位D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率為1/210，約為01，它的精度為005。如10位D/A轉(zhuǎn)換器的滿程輸出為10V，則它的最大輸出誤差為10V000055MV。,§221模數(shù)A/D和數(shù)模D/A,D/A轉(zhuǎn)換器的技術(shù)指標,3轉(zhuǎn)換速度轉(zhuǎn)換速度是指完成一次D/A轉(zhuǎn)換所用的時間。轉(zhuǎn)換時間越長，轉(zhuǎn)換速度就越低。,§221模數(shù)A/D和數(shù)模D/A,A/D、D/A轉(zhuǎn)換過程中的量化誤差實驗,§221模數(shù)A/D和數(shù)模D/A,一、信號采樣,采樣是將采樣脈沖序列PT與信號XT相乘，取離散點XNT值的過程。,§222采樣定理,一個連續(xù)信號經(jīng)過理想采樣以后，它的頻譜將沿著頻率軸每隔一個采樣頻率ΩS,重復出現(xiàn)一次，即其頻譜產(chǎn)生了周期延拓，其幅值被采樣脈沖序列的傅立葉系數(shù)（CN1/TS所加權(quán)，其頻譜形狀不變。,一、信號采樣,§222采樣定理,1頻混現(xiàn)象,,,,（A）采樣頻率等于信號頻率，正弦信號離散后得到直流信號,（B）采樣頻率等于信號頻率的2倍，正弦信號離散后得到三角波信號,（C）采樣頻率小于信號頻率的2倍，正弦信號離散后得到更低頻率的正弦信號,§222采樣定理,當采樣信號的頻率低于被采樣信號的最高頻率時，采樣所得的信號中混入了虛假的低頻分量，這種現(xiàn)象叫做頻率混疊。,采樣頻率合適的情況下復原信號；采樣頻率過低的情況下，復原的是一個虛假的低頻信號。,1頻混現(xiàn)象,§§222采樣定理,頻混現(xiàn)象又稱頻譜混疊效應，它是由于采樣信號頻譜發(fā)生變化，而出現(xiàn)高、低頻成分發(fā)生混淆的一種現(xiàn)象。,1頻混現(xiàn)象,§222采樣定理,1頻混現(xiàn)象,信號XT的傅里葉變換為XΩ，其頻帶范圍為ΩMΩM；當采樣周期TS較小時，ΩS＞2ΩM，周期譜圖相互分離如圖中B所示；當TS較大時，ΩS＜2ΩM，周期譜圖相互重疊，即譜圖中高頻與低頻部分發(fā)生重疊，如圖中C所示，此即頻混現(xiàn)象，這將使信號復原時丟失原始信號中的高頻信息。,§222采樣定理,2采樣定理,為保證采樣后信號能真實地保留原始模擬信號信息，信號采樣頻率必須至少為原信號中最高頻率成分的2倍。這是采樣的基本法則，稱為采樣定理，亦稱仙農(nóng)定理。,FS＞2FMAX,§222采樣定理,注意滿足采樣定理，只保證不發(fā)生頻率混疊，而不能保證采樣信號能真實地反映原信號XT。工程實際中采樣頻率通常大于信號中最高頻率成分的35倍。,2采樣定理,§222采樣定理,A/D采樣前的抗混迭濾波,2采樣定理,§222采樣定理,為便于數(shù)學處理，對截斷信號做周期延拓，得到虛擬的無限長信號。,用計算機進行測試信號處理時，不可能對無限長的信號進行測量和運算，而是取其有限的時間片段進行分析，這個過程稱信號截斷。,§222采樣定理,周期延拓后的信號與真實信號是不同的，下面從數(shù)學的角度來看這種處理帶來的誤差情況。,設有余弦信號XT，用矩形窗函數(shù)WT與其相乘，得到截斷信號YTXTWT,將截斷信號譜XTΩ與原始信號譜XΩ相比較可知，它已不是原來的兩條譜線，而是兩段振蕩的連續(xù)譜原來集中在F0處的能量被分散到兩個較寬的頻帶中去了，這種現(xiàn)象稱之為頻譜能量泄漏。,§223信號的截斷、能量泄露,周期延拓信號與真實信號是不同的,,能量泄漏誤差,§223信號的截斷、能量泄露,克服方法之一信號整周期截斷,,§223信號的截斷、能量泄露,為了減少頻譜能量泄漏，可采用不同的截取函數(shù)對信號進行截斷，截斷函數(shù)稱為窗函數(shù)，簡稱為窗。泄漏與窗函數(shù)頻譜的兩側(cè)旁瓣有關，如果兩側(cè)瓣的高度趨于零，而使能量相對集中在主瓣，就可以較為接近于真實的頻譜。,克服方法之二窗函數(shù),§223信號的截斷、能量泄露,常用窗函數(shù)1冪窗采用時間變量某種冪次的函數(shù)，如矩形、三角形、梯形或其它時間T的高次冪；2三角函數(shù)窗應用三角函數(shù)，即正弦或余弦函數(shù)等組合成復合函數(shù)，例如漢寧窗、海明窗等；3指數(shù)窗采用指數(shù)時間函數(shù)，如EST形式，例如高斯窗等．,克服方法之二窗函數(shù),§223信號的截斷、能量泄露,1矩形窗,矩形窗屬于時間變量的零次冪窗，函數(shù)形式為,相應的窗譜為,矩形窗使用最多，習慣上不加窗就是使信號通過了矩形窗,優(yōu)點主瓣比較集中缺點旁瓣較高，并有負旁瓣，導致變換中帶進了高頻干擾和泄漏，甚至出現(xiàn)負譜現(xiàn)象。,§223信號的截斷、能量泄露,2三角窗,三角窗亦稱費杰FEJER窗，是冪窗的一次方形式,相應的窗譜為,三角窗與矩形窗比較，主瓣寬約等于矩形窗的兩倍，但旁瓣小，而且無負旁瓣。,§223信號的截斷、能量泄露,,3漢寧HANNING窗,漢寧窗又稱升余弦窗，其時域表達式為,相應的窗譜為,與矩形窗對比，漢寧窗主瓣加寬并降低，旁瓣則顯著減小。漢寧窗的旁瓣衰減速度也較快。比較可知，從減小泄漏觀點出發(fā)，漢寧窗優(yōu)于矩形窗。但漢寧窗主瓣加寬，相當于分析帶寬加寬，頻率分辨力下降。,§223信號的截斷、能量泄露,23數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理,231模擬信號輸入通道的基本結(jié)構(gòu)1特征指標在考慮模擬信號輸入通道系統(tǒng)結(jié)構(gòu)時必須注意以下特征指標（1）輸入信號電平，一般將1V以上的電壓信號和1MA以上的電流信號作為高點平信號，電壓小于1MV和電流小于1MA的信號作為低電平信號。,（2）輸入容量，它是指能接收的模擬信號的點數(shù)，即通道數(shù)。（3）采樣轉(zhuǎn)換速度，它是指總的模擬輸入通道將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并傳送至微機或存儲單元的速度，一般以每秒點數(shù)為標志。（4）系統(tǒng)總精度，一般為10～001。（5）共模抑制比。,系統(tǒng)采樣速度和信號電平是區(qū)分系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的主要標志。按采樣轉(zhuǎn)換速度快慢分為低速、中速和高速，且在低電平和高電平下具有不同的意義。模擬信號輸入通道速度分類點/秒,2結(jié)構(gòu)形式1）分時多通道數(shù)據(jù)收集結(jié)構(gòu)圖331分時多通道數(shù)據(jù)收集系統(tǒng),傳感器輸出的單端或雙端信號經(jīng)端子板輸入給信號調(diào)理電路進行調(diào)理，調(diào)理的內(nèi)容取決于傳感器的電特性和信號用途，典型的調(diào)理包括電的隔離、阻抗變換、放大、濾波、線性化以及各種各樣的計算等。經(jīng)過調(diào)理的模擬信號達到數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)的標準信號范圍（如電壓為0～±5V，電流為4～20MA），再輸出給模擬多路選通開關。,在控制器的控制指令控制下。某一通道被選通，便進入采樣保持放大器。采樣保持放大器的輸出接A/D轉(zhuǎn)換器，在計算機的控制下完成模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換。當傳感器輸出高電平信號時，輸入端子板只需從機械方面考慮接線端的問題。,若傳感器輸出低電平信號時，輸入端子板不但要從機械方面考慮接線端的問題，還必須從電的方面加以考慮，特別要注意熱電勢及共模電壓引起的誤差，且信號調(diào)理電路必須有足夠的增益，以使低電平信號滿量程放大到后續(xù)的A/D轉(zhuǎn)換器的滿量程。,2）偽同步多通道數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)圖332偽同步多通道數(shù)據(jù)收集,這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的主要特點是每個通道加了采樣保持放大器，可使各輸入通道的信號被同時采樣，消除了分時采樣帶來的時間歪斜誤差。但由于A/D轉(zhuǎn)換器只有一個，轉(zhuǎn)換過程仍是分時進行的，在這一過程中由于各采樣保持放大器在保持時間內(nèi)的被保持信號的變化量不同，因此這種方式并不是真正同步的，故稱之為偽同步或準同步。,3）同步多通道數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)圖333同步多通道數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)結(jié)構(gòu),這是完全與實際自然時間同步的多通道數(shù)據(jù)收集結(jié)構(gòu)。不但采樣同步，消除了分時采集的歪斜誤差，而且轉(zhuǎn)換也是同步的，因此各通道轉(zhuǎn)換值完全瞬時對應。上述三種結(jié)構(gòu)目前均有應用，究竟采用那一種結(jié)構(gòu)，一般根據(jù)被采集信號的頻率范圍確定，對于緩變信號一般采用分時收集結(jié)構(gòu)，對于中頻范圍的信號采用準同步收集結(jié)構(gòu)，而對于動態(tài)范圍大的信號或高頻信號應采用同步結(jié)構(gòu)。,232模擬信號輸出通道的基本結(jié)構(gòu)1特征指標在考慮模擬信號輸出通道結(jié)構(gòu)時必須注意以下特征指標①輸出信號是電壓還是電流，還是兩者均有，是否有電隔離要求；②輸出容量，這是指輸出通道數(shù)；③輸出精度；④輸出穩(wěn)定時間。,2結(jié)構(gòu)形式1）數(shù)字分配分時轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)這種結(jié)構(gòu)是每個通道配置一套輸出數(shù)據(jù)鎖存器和D/A轉(zhuǎn)換器，計算機處理的結(jié)果數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線分時地選通至各通道輸出鎖存器，與此同時，D/A轉(zhuǎn)換器立即實現(xiàn)數(shù)字數(shù)據(jù)到模擬信號的轉(zhuǎn)換。各通道的輸出部分一般都設有信號調(diào)理電路，以完成V/I或I/V轉(zhuǎn)換、輸出信號標度變換，必要時進行信號濾波或電氣隔離。,圖334數(shù)字分配分時轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu),2）數(shù)字分配同步轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)圖335數(shù)字分配同步轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)在分時轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的基礎上增設了一級鎖存器，計算機將分時處理后的數(shù)據(jù)分時鎖存入第一級鎖存器，待每個通道的鎖存器均已鎖存完畢后，再發(fā)出控制信號，將第一級鎖存器中的數(shù)據(jù)同步鎖存入第二級鎖存器，再由后續(xù)D/A轉(zhuǎn)換器同步轉(zhuǎn)換輸出。,3）分時轉(zhuǎn)換多通道模擬分配結(jié)構(gòu)圖336分時轉(zhuǎn)換多通道模擬分配結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)的特點是各通道共用一個D/A轉(zhuǎn)換器和一個數(shù)據(jù)輸出鎖存器。計算機處理的結(jié)果數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線依通道順序分時傳送至輸出鎖存器并進行D/A轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生相應通道的模擬輸出值，而每個模擬輸出通道在進行D/A轉(zhuǎn)換的同時，計算機選通相應通道的采樣保持器進行跟隨，當該通道轉(zhuǎn)換完成并接至下一個通道進行D/A轉(zhuǎn)換時，該通道的采樣保持器進入保持狀態(tài)。,顯然，正在進行D/A轉(zhuǎn)換的通道，采樣保持器是跟隨狀態(tài)，而其它通道的采樣保持器都處在保持狀態(tài)。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是成本低，但是其缺點是在保持期間模擬輸出值由于采樣保持器的“漏電”會發(fā)生變化，如果每一輪的輸出周期較長，這種由于“漏電”造成的輸出誤差就較大。為保證輸出精度，對同一數(shù)據(jù)要進行“刷新”操作，從而加大了軟件的復雜性。,233數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)原理1編址技術(shù)模擬信號輸入輸出的控制采用兩種不同的接口編址技術(shù)。即I/O專用編址和存儲器統(tǒng)一編址。使用那一種方法，將影響模擬信號輸入輸出系統(tǒng)的效率和軟件。不論什么編址方法。模擬信號輸入輸出接口系統(tǒng)中都必須有一個硬件地址譯碼設備，以便計算機系統(tǒng)對接口系統(tǒng)實施有序管理。,1）I/O專用編址技術(shù)I/O專用編址是指I/O的地址空間與存儲器的地址空間是互相獨立的，微處理器設有專門的輸入、輸出指令，I/O系統(tǒng)與CPU的數(shù)據(jù)交換是通過輸入輸出指令進行的。80X86微處理器系統(tǒng)采用的就是這種編址技術(shù)。,2）存儲器統(tǒng)一編址技術(shù)這種方法不設專門的I/O地址空間，而是在存儲器空間中劃出一個區(qū)域作為模擬I/O子系統(tǒng)的尋址區(qū)，不設立專門的輸入輸出指令，而是使用計算機指令系統(tǒng)中存儲器指令對I/O系統(tǒng)進行操作。51系列單片機采用的就是這種編址技術(shù)。,2控制方式計算機對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的控制通常采用下面三種控制方式1）程序通道I/O傳送最基本的控制結(jié)構(gòu)包括查詢和中斷，都是程序通道I/O傳送方式。其特點是模擬I/O子系統(tǒng)的全部功能都是在計算機CPU的程序控制下實現(xiàn)的。,AB圖337程序通道I/O傳送結(jié)構(gòu)原理A查詢B中斷,不論采用哪種編址方法，它們都是在計算機的讀/寫命令的控制下，進行選擇通道號、啟動轉(zhuǎn)換，取A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果值或送D/A數(shù)據(jù)等操作。由于模擬I/O子系統(tǒng)對CPU而言是一種外圍設備，因此，在程序通道I/O傳送中，既允許采用查詢方式也允許采用中斷方式進行數(shù)據(jù)傳輸。因此在模擬I/O子系統(tǒng)中一般都設有供查詢的狀態(tài)標志和有關中斷控制電路。,2）直接存儲器存?。―MA結(jié)構(gòu)）在程序通道I/O傳送方式中，數(shù)據(jù)交換是在CPU與RAM之間進行的，CPU發(fā)出地址及讀/寫信號，并經(jīng)過數(shù)據(jù)總線傳送信號。此時外設與RAM交換信息必須借助I/O指令和并行或串行I/O通道，通過CPU的累加器與RAM交換信息。,用這種控制方式的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，速度較慢，不適用于高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般采用DMA結(jié)構(gòu)，其工作過程如下首先，CPU根據(jù)一定的要求對DMA進行編程（初始化），設置傳送字節(jié)數(shù)內(nèi)存地址，DMA處于準備狀態(tài)。當A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換完一個數(shù)據(jù)，即向DMA發(fā)出一個準備好信號，送到DMA的READY輸入端。,DMA檢測到READY信號有效，便向CPU發(fā)出總線請求信號BUSRQ，CPU接到BUSRQ信號后，向DMA發(fā)回答B(yǎng)USACK信號，表示準備出讓總線控制權(quán)，DMA接到該信號后，即開始實行總線控制。這時CPU被掛起來，所有數(shù)據(jù)總線、地址總線和部分控制總線均由DMA管理，并按規(guī)定的時序進行數(shù)據(jù)的讀/寫操作。DMA傳送數(shù)據(jù)一結(jié)束，便自動撤消向CPU提出的總線請求信號，CPU重新控制總線。,3）通道表結(jié)構(gòu)圖338通道表結(jié)構(gòu)框圖,通道表結(jié)構(gòu)可以對各個模擬輸入通道的采樣率、增益和通道順序用列表的形式預先選擇，解決了在隨機增益和通道輸入條件下進行高速數(shù)據(jù)采集的問題。在初始狀態(tài)，先由用戶編制好采樣表，采樣表由若干控制字組成，控制字的內(nèi)容是每次采樣轉(zhuǎn)換的通道和相應的增益，控制字的長度依據(jù)通道數(shù)和增益的擋數(shù)而定，一般一個字節(jié)的長度即可滿足要求。,采樣表編制完成后由控制程序通過控制邏輯控制地址計數(shù)器寫入采樣表RAM。采樣表裝入完成后，RAM轉(zhuǎn)入讀出狀態(tài)，在控制邏輯的控制下依次讀出控制字，開始按照預定的采樣順序和增益進行數(shù)據(jù)采集。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點在于數(shù)據(jù)采集的格式可以任意改變，既適用于低、中速數(shù)據(jù)采集，也適用于高速數(shù)據(jù)采集，還可勝任遙測系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集。,24數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計,241方案設計242設備選型243程序選擇,數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu),計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的測量，依賴于各種類型的傳感器。傳感器的輸出信號可分為三類開關信號兩個狀態(tài)的信號。如電機的運轉(zhuǎn)與停車；開關的合與斷；以及各種開關型傳感器的輸出信號等。開關信號只用一位二進制表示。因此8位機可以同時處理8個開關信號。,數(shù)字信號用二進制數(shù)形式表示的數(shù)。數(shù)字信號可以是數(shù)字電壓表、鍵盤、數(shù)字輸出的裝置輸出的信息，也可以是頻率輸出型傳感器的輸出信息。微機可以直接接收數(shù)字信號。8位微機一次只能接收8位二進制表示的數(shù)字量，超過8位時，必須分幾次來接收。模擬信號，指在連續(xù)時間內(nèi)，對信號的幅值可以在某范圍內(nèi)連續(xù)任意取值。我們所討論的微機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要處理的即是這一類信號。模擬信號微機不能直接接收和處理，常要通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器（A/D）將模擬量轉(zhuǎn)換成微機能處理的數(shù)字信號。,,一、采集系統(tǒng)設計考慮的主要因素,輸入信號的特性對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)性能的要求接口特性,輸入信號的特性信號的數(shù)量信號的輸入方式（單端、差動、單極性、雙極性，接地、浮地）信號的強弱及動態(tài)范圍信號的頻帶寬度信號是周期還是瞬態(tài)信號中的噪聲共模電壓大小信號源的阻抗,,對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)性能的要求,系統(tǒng)的采樣速率系統(tǒng)的分辨率系統(tǒng)的精度,主機（PC、MCU、DSP）并行、串行、總線數(shù)據(jù)的編碼格式,接口特性,

簡介：第3節(jié),監(jiān)控組態(tài)軟件的功能和使用,31計算機監(jiān)控系統(tǒng)的組成32監(jiān)控組態(tài)軟件原理33主要組態(tài)軟件使用,,31計算機監(jiān)控系統(tǒng)的組成,311計算機監(jiān)控系統(tǒng)的概念312計算機監(jiān)控系統(tǒng)的組成313計算機監(jiān)控系統(tǒng)的運行環(huán)境,311計算機監(jiān)控系統(tǒng)的概念,1．定義計算機監(jiān)控是利用傳感裝置將被控對象中的物理參量轉(zhuǎn)換為電量，再將這些代表實際物理參量的電量送入輸入裝置中轉(zhuǎn)換為計算機可識別的數(shù)字量，并且在計算機的顯示裝置中以數(shù)字、圖形或曲線的方式顯示出來，從而使得操作人員能夠直觀地而迅速地了解被監(jiān)控對象的變化過程。,2．計算機監(jiān)控技術(shù)是一門綜合技術(shù)計算機技術(shù)（軟件技術(shù)、接口技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)、顯示技術(shù)）自動控制技術(shù)自動檢測和傳感技術(shù)3．效益經(jīng)濟效益穩(wěn)定和優(yōu)化生產(chǎn)工藝、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低能源和原材料消耗、降低成本；社會效益降低勞動者的生產(chǎn)強度、提高管理水平。,312計算機監(jiān)控系統(tǒng)的組成,1計算機,2,3,4,自動化科學與技術(shù)學科的整個知識結(jié)構(gòu)框架,控制系統(tǒng)各部分與相應的知識領域的對應關系,313計算機監(jiān)控系統(tǒng)的運行環(huán)境,1．計算機操作系統(tǒng)管理和控制計算機軟硬件資源，并且能為用戶創(chuàng)造便利的工作環(huán)境的一組計算機程序的集合。（1）按照程序運行的調(diào)度方法，可以將操作系統(tǒng)分為以下三種類型①順序執(zhí)行系統(tǒng)②分時操作系統(tǒng)③實時操作系統(tǒng),（2）計算機操作系統(tǒng)的功能①進程管理進程是關于某個數(shù)據(jù)集合的可并發(fā)的一次運行活動。操作系統(tǒng)對進程的管理進程的建立、終止、掛起、激活、阻塞和喚醒。同時，操作系統(tǒng)還要為運行的程序以及相關的數(shù)據(jù)分配內(nèi)存空間，并為各進程間的通信進行管理。,②作業(yè)管理作業(yè)就是用戶為完成一次事務處理而交給計算機的一項任務。作業(yè)管理的任務就是為方便用戶建立作業(yè)、組織調(diào)度系統(tǒng)內(nèi)部資源執(zhí)行，并在完成任務后將其撤消。③存儲器管理內(nèi)存分配、地址映射、內(nèi)存保護、內(nèi)存擴充。,④設備管理按照一定的算法分配設備；控制和實現(xiàn)輸入輸出操作，如通道程序控制、啟動設備、及時響應及處理中斷信號；對輸入輸出緩沖區(qū)進行管理；實現(xiàn)虛擬設備技術(shù)。⑤文件管理文件目錄管理、文件存儲空間管理、文件的保護與機密、文件的使用和運行。,,1操作系統(tǒng)2組態(tài)軟件3數(shù)據(jù)庫4應用軟件,32監(jiān)控組態(tài)軟件原理,監(jiān)控組態(tài)軟件概述現(xiàn)代計算機監(jiān)控系統(tǒng)的功能越來越強，除了完成基本的數(shù)據(jù)采集和控制功能外，還要完成故障診斷、數(shù)據(jù)分析、報表的形成和打印，與管理層交換數(shù)據(jù)，為操作人員提供靈活方便的人機界面。另外，隨著生產(chǎn)規(guī)模的變化，計算機接口的部件和控制部件也隨著系統(tǒng)規(guī)模的變化進行增減。,計算機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件技術(shù)圖形界面技術(shù)面向?qū)ο缶幊碳夹g(shù)（OBJECT服務器ORIENTEDPROGRAM，OOP）組件技術(shù)（COMPONENTOBJECTMODEL，COM）,1．組態(tài)及組態(tài)軟件的概念“組態(tài)”的概念最早來自英文CONFIGURATION，含義是使用軟件工具對計算機及軟件的各種資源進行配置，達到使計算機或軟件按照預先設置，自動執(zhí)行待定任務，滿足使用者要求的目的。也就是通過對軟件采用非編程的操作方式，進行參數(shù)填寫、圖形連接和文件生成等，使得軟件乃至整個系統(tǒng)具有某種指定的功能。,2．組態(tài)→二次開發(fā)→監(jiān)控組態(tài)軟件開發(fā)商事先開發(fā)好一套具有一定通用性的軟件開發(fā)平臺，生產(chǎn)若干種規(guī)格的硬件模塊（如I/O模塊、通信模塊、控制模塊），然后，再根據(jù)用戶的要求在軟件平臺上進行二次開發(fā)以及硬件模塊的連接。這種軟件的二次開發(fā)工作就稱為“組態(tài)”，相應的軟件開發(fā)平臺就稱為“監(jiān)控組態(tài)軟件”，簡稱“組態(tài)軟件”?！敖M態(tài)”一詞既可以用做名詞也可以用做動詞。,二次開發(fā)人員根據(jù)具體的系統(tǒng)要求，建立模塊（創(chuàng)建對象）然后定義參數(shù)（對象屬性），最后生成可供運行的應用程序。組態(tài)實際上是生成一系列可以直接運行的程序代碼，這些程序代碼可以在用于組態(tài)的計算機上直接運行，也可以下裝到其他的計算機上。組態(tài)可以分為離線組態(tài)和在線組態(tài)兩種。,3．HMI/SCADA軟件組態(tài)軟件的更確切稱呼應該是人機界面HMI（HUMANMACHINEINTERFACE）/監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集SCADA（SUPERVISORYCONTROLANDDATAACQUISITION）軟件。實現(xiàn)HMI或MMI（MANMACHINEINTERFACE）和控制功能；實時數(shù)據(jù)庫、實時控制、SCADA、通信及聯(lián)網(wǎng)、開放數(shù)據(jù)接口、對I/O設備的廣泛支持。,組態(tài)軟件的突出特點是實時多任務1實時性與多任務。例如，數(shù)據(jù)采集與處理、顯示與輸出、存儲與檢索、人機對話與實時通信等多個任務要在同一臺計算機上進行。2可靠性與系統(tǒng)冗余。各組態(tài)軟件都提供了一套比較完善的安全機制，如界面上所有可操作的東西都具有安全級別和操作權(quán)限，防止誤操作和非法操作。具有故障診斷和處理功能，一些組態(tài)軟件還具有熱備體系支持網(wǎng)絡冗余。3通用化與行業(yè)化。在開發(fā)通用版本的同時，各家公司也十分注重根據(jù)不同行業(yè)的特點開發(fā)不同領域的專業(yè)版本，如石油版、電力版、嵌入式系統(tǒng)版等。,4．組態(tài)軟件的特點,,4標準通信與接口開放。采用標準通信技術(shù)與外部設備接口，如ODBC、OPC、DDE數(shù)據(jù)交換技術(shù)。5可擴展性與二次開發(fā)。當用戶的企業(yè)發(fā)展壯大，原有的計算機控制規(guī)模需要擴大時，組態(tài)軟件具有方便的、像搭接積木一樣靈活的擴展能力。6網(wǎng)絡控制與遠程控制。具有網(wǎng)絡控制功能的組態(tài)軟件可以連接成對等網(wǎng)，也可以連接成服務器/客戶機的結(jié)構(gòu)。計算機網(wǎng)絡控制的發(fā)展正在向以太網(wǎng)靠攏，通過網(wǎng)卡將各種控制設備掛接在INTERNET網(wǎng)上，實施遠程控制，打破了由ETHERNET/CONTROLNET/DEVICENET三層網(wǎng)絡組成的控制結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)了“一網(wǎng)拉平”的概念，即每個工控設備都具有獨立的IP地址，通過INTERNET網(wǎng)直接進行通信和遠程控制。,,7內(nèi)部數(shù)據(jù)庫與外部數(shù)據(jù)庫。組態(tài)軟件都具有內(nèi)嵌的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和報表格式，但一些用戶往往需要使用第三方軟件來處理采集的數(shù)據(jù)，即要求使用通用數(shù)據(jù)庫來存放采集的數(shù)據(jù)，如ORACLE、SYBASE、MICROSOFTACCESS、MICROSOFTSQLSERVER等。所以組態(tài)軟件還具有和通用外部數(shù)據(jù)庫的接口。8復雜運算與軟邏輯控制。隨著計算機控制技術(shù)的深入發(fā)展，組態(tài)軟件功能早已突破了單純的數(shù)據(jù)采集和人機界面設計，目前已將可編程控制器PLC具有的一些復雜運算（如PID運算）功能植入到組態(tài)軟件中，稱為軟PLC或軟邏輯控制。,,DDEOLECOM/DCOMACTIVEX技術(shù)；ODBCOPCAPI接口；,5組態(tài)軟件主要解決的問題（1）如何與采集、控制設備間進行數(shù)據(jù)交換；（2）使來自設備的數(shù)據(jù)與計算機圖形畫面上的各元素關聯(lián)起來；（3）處理數(shù)據(jù)報警及系統(tǒng)報警；（4）存儲歷史數(shù)據(jù)并支持歷史數(shù)據(jù)的查詢；（5）各類報表的生成和打印輸出；（6）為使用者提供靈活、多變的組態(tài)工具，可以適應不同應用領域的需求；（7）最終生成的應用系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠；（8）具有與第三方程序的接口，方便數(shù)據(jù)共享。,6．組態(tài)軟件的系統(tǒng)構(gòu)成必備的典型組件包括（1）應用程序管理器提供應用程序的搜索、備份、解壓縮、建立新應用等功能的專用管理工具。（2）圖形界面開發(fā)程序自動化工程設計工程師為實施其控制方案，在圖形編輯工具的支持下進行圖形系統(tǒng)生成工作所依賴的開發(fā)環(huán)境。,（3）圖形界面運行程序在系統(tǒng)運行環(huán)境下，圖形目標應用系統(tǒng)被圖形界面運行程序裝入計算機內(nèi)存并投入實時運行。（4）實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組態(tài)程序建立實時數(shù)據(jù)庫的組態(tài)工具，可以定義實時數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)來源、數(shù)據(jù)連接、數(shù)據(jù)類型及相關的各種參數(shù)。提高系統(tǒng)的實時性，增強處理能力。,（5）實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運行程序在系統(tǒng)運行環(huán)境下，目標實時數(shù)據(jù)庫及其應用系統(tǒng)被實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運行程序裝入計算機內(nèi)存并執(zhí)行預定的各種數(shù)據(jù)計算、數(shù)據(jù)處理任務。歷史數(shù)據(jù)的查詢、檢索、報警的管理都是在實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運行程序中完成的。,（6）I/O驅(qū)動程序組態(tài)軟件中必不可少的組成部分，用于和I/O設備通訊，互相交換數(shù)據(jù)，DDE和OPCCLIENT是兩個通用的標準I/O驅(qū)動程序，用來和支持DDE標準和OPC標準的I/O設備通訊。多數(shù)組態(tài)軟件的DDE驅(qū)動程序被整合在實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)或圖形系統(tǒng)中，而OPCCLIENT則多數(shù)單獨存在。,擴展可選組件包括（1）通用數(shù)據(jù)庫接口（ODBC接口）組態(tài)程序通用數(shù)據(jù)庫接口組件用來完成組態(tài)軟件的實時數(shù)據(jù)庫與通用數(shù)據(jù)庫的互聯(lián)，實現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)交換，通用數(shù)據(jù)庫既可以讀取實時數(shù)據(jù)，也可以讀取歷史數(shù)據(jù)；實時數(shù)據(jù)庫也可以從通用數(shù)據(jù)庫實時地讀入數(shù)據(jù)。,（2）通用數(shù)據(jù)庫接口（ODBC接口）運行程序已組態(tài)的通用數(shù)據(jù)庫連接被裝入計算機內(nèi)存，按照預先指定的采樣周期，對規(guī)定時間區(qū)段按照組態(tài)的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)建立起通用數(shù)據(jù)庫和實時數(shù)據(jù)庫間的數(shù)據(jù)連接。,（3）策略（控制方案）編輯組態(tài)程序策略編輯/生成組件是以PC為中心實現(xiàn)低成本監(jiān)控的核心軟件，具有很強的邏輯、算術(shù)運算能力和豐富的控制算法。（4）策略運行程序組態(tài)的策略目標系統(tǒng)被裝入計算機內(nèi)存并執(zhí)行預定的各種數(shù)據(jù)計算、數(shù)據(jù)處理任務，同時完成與實時數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)交換。,（5）實用通訊程序組件實用通訊程序極大地增強了組態(tài)軟件的功能，可以實現(xiàn)與第三方程序的數(shù)據(jù)交換，是組態(tài)軟件價值的主要表現(xiàn)之一。通訊實用程序具有以下功能可以實現(xiàn)操作站的雙機冗余熱備用；實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程訪問和傳送；通訊實用程序可以使用以太網(wǎng)、RS485、RS232、PSTN等多種通訊介質(zhì)或網(wǎng)絡實現(xiàn)其功能。,7．組態(tài)軟件的設計思想組態(tài)軟件普遍使用“面向?qū)ο蟆保∣BJECTORIENTED，OO）的編程和設計方法。組成圖形界面系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)第三方程序接口組件控制功能組件,（1）圖形界面系統(tǒng)構(gòu)成現(xiàn)場各過程的圖形的畫面被劃分成三類簡單的對象線、填充圖形和文本。靜態(tài)屬性在系統(tǒng)投入運行后保持不變，與原來組態(tài)時一致。而動態(tài)屬性則與表達式的值有關，表達式可以是來自I/O設備的變量，也可以是由變量和運算符組成的數(shù)學表達式。這種對象的動態(tài)屬性隨表達式的值的變化而實時改變，這種組態(tài)過程通常叫做動畫鏈接。,在圖形界面上還具備報警通知和確認、報表組態(tài)及打印、歷史數(shù)據(jù)查詢與顯示等功能。各種報警、報表、趨勢都是動畫鏈接的對象，其數(shù)據(jù)源都可以通過組態(tài)來指定。（2）控制功能組件以基于PC的策略編輯/生成組件（也稱之為軟邏輯或軟PLC）為代表，是組態(tài)軟件的重要組成部分。,（3）實時數(shù)據(jù)庫實時數(shù)據(jù)庫可以存儲每個工藝點的多年數(shù)據(jù)，用戶既可以瀏覽工廠當前的生產(chǎn)情況，又可以過去的生產(chǎn)情況。（4）通信及第三方程序接口組件開放系統(tǒng)的標志，是組態(tài)軟件與第三方程序交互及實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)訪問的重要手段之一。它的主要作用（A）用于雙機冗余系統(tǒng)中，主機與從機間的通信。（B）用于構(gòu)建分布式HMI/SCADA應用時多機間的通信。（C）在基于INTERNET或BROWSER/SERVER（B/S）應用中實現(xiàn)通信功能。,8．組態(tài)軟件的數(shù)據(jù)流,20世紀80年代時，世界上第一個商品化監(jiān)控組態(tài)軟件是由美國的WONDERWARE公司研制的INTOUCH，隨后又出現(xiàn)了INTELLUTION公司的FIX系統(tǒng)，通用電氣的CIMPLICITY,以及德國西門子的WINCC等；在國內(nèi)主要有亞控公司的KINGVIEW組態(tài)王，昆侖公司的MCGS，三維公司的力控等組態(tài)軟件?，F(xiàn)場總線技術(shù)的成熟促進了組態(tài)軟件的應用?，F(xiàn)場總線的網(wǎng)絡系統(tǒng)具備OSI協(xié)議，它與普通網(wǎng)絡系統(tǒng)具有相同的屬性，這為組態(tài)軟件的發(fā)展提供了更多機遇。組態(tài)軟件的發(fā)展方向之一是能夠兼容多操作系統(tǒng)平臺。,,33組態(tài)軟件介紹,當今流行的組態(tài)軟件,一、力控（最新版本V70二、組態(tài)王最新版本V655三、MCGS最新版本V62四、WINCC最新版本V110五、INTOUCH70版六、FIX6X軟件,,七、高級編程語言,VB,VC,,,,331力控組態(tài)軟件,北京三維力控科技公司的監(jiān)控組態(tài)軟件唯一的完整的冗余與熱備體系設計，完整的分布式網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)；支持控制設備冗余、多重網(wǎng)絡冗余，多客戶端冗余、冗余的主從站都可以操作；人機監(jiān)控圖形界面與過程數(shù)據(jù)處理分離，內(nèi)置獨立的實時歷史數(shù)據(jù)庫；實時歷史數(shù)據(jù)庫支持WINDOWS/UNIX/LINUX操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫開放接口支持遠程訪問；軟件具備獨立的WEBSERVER，支持WEBSERVICE接口，支持PDA終端訪問方式；支持多種通訊方式，上千種的驅(qū)動程序，支持多協(xié)議設備共用一條通訊總線，支持不同通訊鏈路切換,力控監(jiān)控組態(tài)軟件基本的程序及組件包括工程管理器、人機界面VIEW、實時數(shù)據(jù)庫DB、I/O驅(qū)動程序、控制策略生成器以及各種數(shù)據(jù)服務及擴展組件，其中實時數(shù)據(jù)庫是系統(tǒng)的核心，圖為組態(tài)軟件結(jié)構(gòu)圖,選型說明力控組態(tài)軟件的企業(yè)版分為開發(fā)版和運行版軟件是根據(jù)點數(shù)進行計價的，點數(shù)是指實際監(jiān)控的外部I/O設備參數(shù)的個數(shù)，即軟件內(nèi)部的實時數(shù)據(jù)庫DB中I/O連接項的個數(shù)，軟件內(nèi)部的中間變量、間接變量等不計點。力控演示版的開發(fā)版和運行版分別有64點的限制力控正式發(fā)行的開發(fā)版沒有點數(shù)和時間的限制，,1力控的運行版本1通用監(jiān)控版運行在單臺PC上完成監(jiān)控，該版本不包括擴展組件。2標準網(wǎng)絡版由2套通用監(jiān)控版軟件通過以太網(wǎng)可以構(gòu)成標準的服務器/客戶端應用模式，標準服務器端只授權(quán)5客戶使用，客戶端在5個客戶端的基礎上可增加10、20、50、無限客戶端。3WWW網(wǎng)絡版用標準的IE瀏覽器作為“瘦”客戶端，在INTERNET/INTRANET上來監(jiān)控WWW服務器的上的數(shù)據(jù)，瘦客戶端在5個客戶端的基礎上可增加10、20、50、無限客戶端。2擴展組件包括PC控制策略程序、GPRS組件、數(shù)據(jù)庫ODBC通訊組件、COMMSERVER通訊組件、DATASERVER數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)組件、遠程數(shù)據(jù)庫歷史備份程序等組件。,332組態(tài)王篇,組態(tài)王開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)軟件。組態(tài)王KINGVIEW655是亞控科技根據(jù)當前的自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢，面向低端自動化市場及應用，以實現(xiàn)企業(yè)一體化為目標開發(fā)的一套產(chǎn)品。組態(tài)王保持了其早期版本功能強大、運行穩(wěn)定且使用方便的特點，并根據(jù)國內(nèi)眾多用戶的反饋及意見，對一些功能進行了完善和擴充。組態(tài)王KINGVIEW655提供了豐富的、簡捷易用的配置界面，提供了大量的圖形元素和圖庫精靈，同時也為用戶創(chuàng)建圖庫精靈提供了簡單易用的接口,工程瀏覽器內(nèi)嵌組態(tài)王畫面開發(fā)系統(tǒng)（TOUCHEXPLORER），即組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)；運行系統(tǒng)組態(tài)王運行系統(tǒng)程序（TOUCHVEW）。工程瀏覽器（TOUCHEXPLORER）和運行系統(tǒng)（TOUCHVEW）是獨立的WINDOWS應用程序，可單獨使用；工程瀏覽器的設計開發(fā)的畫面應用程序必須在畫面運行系統(tǒng)（TOUCHVEW）運行環(huán)境中才能運行；,,333WINCC的功能介紹,1WINCC系統(tǒng)綜述2WINCC的SCADA基本功能,1WINCC系統(tǒng)綜述,什么是WINCCWINCC是在MICROSOFTWINDOWSNT和WINDOWS2000/XP環(huán)境下的一種高效HMI系統(tǒng)，用于實現(xiàn)過程的可視化，并為操作員開發(fā)圖形用戶界面。WINCC是“WINDOWSCONTROLCENTER”（視窗自動化中心）的縮寫。,通信,,2WINCC的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)WINCC具有模塊化的結(jié)構(gòu)基本組件組態(tài)軟件（CS）運行軟件（RTWINCC選項WINCC附加軟件,組態(tài)軟件CS（1）圖形系統(tǒng)用于創(chuàng)建畫面的編輯器。（2）報警系統(tǒng)對報警信號進行組態(tài)的過程（3）歸檔系統(tǒng)變量記錄編輯器（4）報表系統(tǒng)創(chuàng)建報表布局的編輯器（5）用戶管理器對用戶進行管理的編輯器。（6）通訊提供WINCC與SIMATIC各系列可編程控制器的連接。,運行軟件RT用戶通過運行軟件對過程進行操作和監(jiān)控，主要執(zhí)行下列任務（1）讀出已經(jīng)保存在CS數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)；（2）顯示屏幕中的畫面；（3）與自動化系統(tǒng)通訊；（4）對當前的運行系統(tǒng)數(shù)據(jù)進行歸檔；（5）對過程進行控制。,2WINCC的SCADA基本功能,1用戶接口和操作2圖形系統(tǒng)3報警記錄4歸檔系統(tǒng)5報表系統(tǒng)6通訊,,2圖形系統(tǒng)1圖形系統(tǒng)的任務2圖形系統(tǒng)組件構(gòu)成（A）圖形編輯器。（B）圖形運行軟件3模塊庫,1用戶接口和操作1可組態(tài)的用戶接口2訪問授權(quán)和用戶管理3語言切換,3報警記錄1報警記錄的任務2報警記錄的組件構(gòu)成3報警的消息塊4報警的基本狀態(tài)5組消息6消息類型和等級7報警的歸檔,4歸檔系統(tǒng)1歸檔系統(tǒng)的任務2歸檔系統(tǒng)的組件3歸檔的設置,5報表系統(tǒng)1報表系統(tǒng)的任務（A）報警消息順序報表（B）報警歸檔報表（C）變量記錄運行報表2報表系統(tǒng)的組件3打印作業(yè),,6通訊,MCGS簡介,MCGSMONITORANDCONTROLGENERATEDSYSTEM，監(jiān)視與控制通用系統(tǒng)北京昆侖通態(tài)自動化軟件科技有限公司研發(fā)的一套基于WINDOWS平臺的，用于快速構(gòu)造和生成上位機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)，主要完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)測、前端數(shù)據(jù)的處理與控制，可運行于MICROSOFTWINDOWS/NT/2000/XP等操作系統(tǒng)。MCGS組態(tài)軟件包括三個版本，分別是網(wǎng)絡版、通用版、嵌入版。,MCGS簡介,MCGS組態(tài)軟件（以下簡稱MCGS）由“MCGS組態(tài)環(huán)境”和“MCGS運行環(huán)境”兩個系統(tǒng)組成。兩部分互相獨立，又緊密相關。,,MCGS組態(tài)環(huán)境,MCGS組態(tài)環(huán)境的五大部分,主控窗口是工程的主窗口或主框架。在主控窗口中可以放置一個設備窗口和多個用戶窗口，負責調(diào)度和管理這些窗口的打開或關閉。主要的組態(tài)操作包括定義工程的名稱，編制工程菜單，設計封面圖形，確定自動啟動的窗口，設定動畫刷新周期，指定數(shù)據(jù)庫存盤文件名稱及存盤時間等。設備窗口是連接和驅(qū)動外部設備的工作環(huán)境。在本窗口內(nèi)配置數(shù)據(jù)采集與控制輸出設備，注冊設備驅(qū)動程序，定義連接與驅(qū)動設備用的數(shù)據(jù)變量。用戶窗口本窗口主要用于設置工程中人機交互的界面，諸如生成各種動畫顯示畫面、報警輸出、數(shù)據(jù)與曲線圖表等。實時數(shù)據(jù)庫是工程各個部分的數(shù)據(jù)交換與處理中心，它將MCGS工程的各個部分連接成有機的整體。在本窗口內(nèi)定義不同類型和名稱的變量，作為數(shù)據(jù)采集、處理、輸出控制、動畫連接及設備驅(qū)動的對象。運行策略本窗口主要完成工程運行流程的控制。包括編寫控制程序（IFTHEN腳本程序），選用各種功能構(gòu)件，如數(shù)據(jù)提取、歷史曲線、定時器、配方操作、多媒體輸出等。,

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簡介：港口電氣設備說課,,,,說課提綱,課程名稱港口電氣設備,授課時間第四學期,課程課時64學時,課程代碼16147,課程性質(zhì)專業(yè)拓展學習領域課程,開課對象機電一體化技術(shù)專業(yè),課程設置,,機電一體化技術(shù)專業(yè)的專業(yè)方向,通用機電設備,建筑機電設備,港口機電設備,一、課程設置,對接山東半島藍色經(jīng)濟區(qū)規(guī)劃,2012年新增,一、課程設置,,,專業(yè)對應的工種“維修電工”、“電氣設備安裝工”的對應課程。,機電一體化技術(shù)專業(yè)的專業(yè)方向（選修）課程,為培養(yǎng)學生職業(yè)素質(zhì)的重要支撐課程,一、課程設置,,,,,,,港口電氣設備,本課程在專業(yè)人才培養(yǎng)目標中起承上啟下的作用,機械系統(tǒng)的裝配與調(diào)試,電器產(chǎn)品的制作與調(diào)試,電動機選配與控制,PLC控制系統(tǒng)裝配與調(diào)試,頂崗實習,變頻調(diào)速技術(shù),機電類設備的運行維護、修理，機電類產(chǎn)品的售后服務，具體如維修電工、電工,設備運行、維護和修理的技術(shù)人員、生產(chǎn)班組的主管,,01,,,02,,,,03,一、課程設置,維修崗位,機電一體化技術(shù)專業(yè)對應崗位群機電設備的安裝、調(diào)試、維護、維修,制造崗位,管理崗位,機電設備操作，機電類產(chǎn)品的制造、裝配和調(diào)試；電氣設備安裝工,機電一體化技術(shù)專業(yè)崗位職業(yè)能力,一、課程設置,一、課程設置,能力目標,知識目標,素質(zhì)目標,1熟練掌握常用港口低壓電器的使用維修及整定方法；2熟練掌握港口電氣設備安裝調(diào)試與維修方法；3能夠掌握現(xiàn)代港口大型裝卸機械電氣控制系統(tǒng)的基本操作、安裝調(diào)試和維修保養(yǎng)方法。,1掌握港口常用低壓電器結(jié)構(gòu)原理；2掌握港口電氣設備基本控制線路的原理3掌握能夠掌握現(xiàn)代港口大型裝卸機械電氣控制系統(tǒng)的原理,1培養(yǎng)學生分析問題與解決問題的能力；2培養(yǎng)學生的團隊合作精神；3培養(yǎng)學生的學習能力。,二、課程設計,教學內(nèi)容的選取依據(jù),二、課程設計,,低壓電器識別（6課時）,電動小車控制系統(tǒng)安裝調(diào)試（10課時）,情境三,電動葫蘆電氣控制系統(tǒng)安裝調(diào)試（12課時）,門機電氣控制系統(tǒng)安裝調(diào)試（18課時）,橋吊電氣控制系統(tǒng)安裝調(diào)試（18課時）,,簡單,復雜,職業(yè)能力形成規(guī)律,二、課程設計,,二、課程設計,,借用現(xiàn)代化的教學手段，引入視頻、圖片、動畫，使課程內(nèi)容形象易懂，便于學生掌握；,,,重點港口電氣設備電氣控制系統(tǒng)的原理分析、操作與維修保養(yǎng),,難點港口電氣設備電氣控制系統(tǒng)讀圖識圖與調(diào)試維修,,教學做一體化的教學模式，邊講邊練，便于學生掌握實踐技能；,,開展第二課堂，增加學生動手的機會，訓練學生獨立解決問題、排除故障；,,開展網(wǎng)上答疑，增進教師和學生之間的交流，及時解決學生的各種疑難問題；,解決方法,,三、教學實施,以（項目三）電動葫蘆電氣控制系統(tǒng)安裝調(diào)試為例,2課時,三、教學實施,2課時,三、教學實施,學生,,可以參與討論，但在討論過程中不參與方案決策,,解答疑問指導學習,,立體教學資源仿真教學軟件電氣手冊資料電腦（可聯(lián)網(wǎng)）,,小組討論交流認識,,各組制定任務完成計劃組長組織討論修改計劃，達成一致,,通過仿真實訓，熟悉控制過程，驗證控制策略,,項目計劃、方案,,,,,,教師,雙向互動,觀察、指導,,,三、教學實施,,,分組按方案開展電動葫蘆控制系統(tǒng)安裝、調(diào)試,,解答疑問現(xiàn)場指導記錄學生情況,,保存相關資料填寫工作過程記錄單組長負責記錄各成員工作情況,教師,學生,,觀察、指導,雙向互動,,6課時,繪制電路圖；選取電器元件；電氣元件檢測；控制系統(tǒng)安裝；控制系統(tǒng)調(diào)試,,三、教學實施,,,,小組自制PPT匯報（20）由各小組組長組成檢查小組，對各組項目完成情況進行評分（60）教師對各小組項目完成情況進行評分（20）,小組評議,2課時,各小組內(nèi)互相評分（根據(jù)工作表現(xiàn)及貢獻大?。?0）教師根據(jù)觀察對各小組成員進行評分（40）,,組內(nèi)評議,占個人成績60,占個人成績40,“以典型工作任務為載體，以行動過程為導向，實施教學做一體化的教學模式，在實際教學過程中，根據(jù)工作任務的不同和學習環(huán)境的不同，靈活采用多種教學方法與手段。,多種教學方法與手段綜合應用,學生學,教師教,,四步教學法,引導文教學法,案例教學法,多媒體,仿真實訓,視頻演示,三、教學實施,三、教學實施,三、教學實施,三、教學實施,,過程操作練習,,,技能考核,,操作能力,職業(yè)規(guī)范,60％,職業(yè)態(tài)度工作作風,團隊協(xié)作能力,40％,,按項目進行考核，每個項目采用過程考核,故障排除能力,,完成項目,三、教學實施,各項目占總分的比例如下,四、教學資源,港口電氣設備為高等職業(yè)教育港口機械專業(yè)規(guī)劃教材,,電氣裝配技能訓練教程為機電一體化技術(shù)專業(yè)自編配套實訓教材,四、教學資源,視頻資源,虛擬軟件,精品課程網(wǎng)站,HTTP//WWWYMMFACOM/,HTTP//WWWGONGKONGCOM/,工控論壇等相關網(wǎng)站鏈接,四、教學資源,工廠供電實訓室,電氣裝配實訓室,仿真實訓室,日照港務集團,四、教學資源,教學團隊平均年齡39歲，專兼職比例32，雙師素質(zhì)比100中高級職稱比例32。全部具有機電行業(yè)工作經(jīng)歷，團隊結(jié)構(gòu)科學合理。,五、教學效果,,,,教學資源建設,校企共建配套教學設施，完善配套的精品課程網(wǎng)站，建成豐富的多媒體教學資源，為學生的自主學習提供平臺。,,,,專業(yè)能力提升,學生的專業(yè)能力得到提高，使維修電工的職業(yè)資格證書獲取率達到80以上。,,,,畢業(yè)生質(zhì)量,使畢業(yè)生綜合素質(zhì)得到提高，在港口電氣設備控制及應用方面得到企業(yè)的認可，滿意度達到95以上。,,,,校企合作關系,與日照港務集團有限公司建立更加密切的合作關系，為本課程的現(xiàn)場教學提供更完善的條件。,,六、課程特色,,,三,,,二,教學內(nèi)容的選擇貼近生產(chǎn)實際，又結(jié)合了校內(nèi)外的實訓條件，滿足了教學做一體化教學模式要求，培養(yǎng)了學生綜合的職業(yè)能力,,,一,利用虛擬仿真軟件進行教學，提高了學生電氣系統(tǒng)設計開發(fā)能力,考核方式注重過程性考核，客觀評價學生學習的全過程，對每個項目進行評分，最終按照學習任務的完成情況評定個人成績,七、改革思路,與日照港務集團攜手，深入開展工學結(jié)合,繼續(xù)完善網(wǎng)絡課程建設，豐富網(wǎng)絡教學資源,繼續(xù)完善校內(nèi)實訓條件建設,加強課程教學團隊建設，提升教師專業(yè)實踐能力,,謝謝各位專家指導,

簡介：第三章控制系統(tǒng)的時域分析,32一階系統(tǒng)的時間響應,33二階系統(tǒng)的時間響應,34控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性,END,31時間響應及典型輸入信號,35控制系統(tǒng)的誤差分析,系統(tǒng)分析是指對系統(tǒng)的穩(wěn)定性、誤差和動態(tài)特性等三方面的性能指標進行分析，簡稱分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性、準確性和快速性。,時域分析是指在時間域內(nèi)研究系統(tǒng)在一定輸入信號的作用下，其輸出信號隨時間的變化情況。,線性定常系統(tǒng)的微分方程,,強迫響應,特解,,,瞬態(tài)響應,,穩(wěn)定的系統(tǒng),31自動控制系統(tǒng)的時域指標,311對控制性能的要求,1穩(wěn)定性,2快速性,3準確性,控制系統(tǒng)在典型輸入信號的作用下，輸出量隨時間變化的函數(shù)關系。,312時間響應的概念,1時間響應,2時間響應自由響應強迫響應,自由響應,控制系統(tǒng)在典型輸入信號的作用下，輸出量從初始狀態(tài)到穩(wěn)定狀態(tài)的響應過程。,控制系統(tǒng)在典型輸入信號的作用下，時間趨于無窮大時系統(tǒng)的輸出狀態(tài)。,強迫響應,自由響應直接反應了系統(tǒng)的動態(tài)特性，強迫響應偏離希望輸出值的程度可用以衡量系統(tǒng)的精確程度。,控制系統(tǒng)的動態(tài)性能可以通過系統(tǒng)對輸入信號的響應過程來評價，而系統(tǒng)的響應過程不僅取決于系統(tǒng)本身的特性，而且還與輸入信號的形式有關。,因此，在分析和設計控制系統(tǒng)時，需要有一個對各種控制系統(tǒng)的性能進行比較的基礎，這個基礎就是預先規(guī)定一些具有典型意義的試驗信號作為系統(tǒng)的輸入信號，然后比較各種控制系統(tǒng)對這些典型輸入信號的響應。,313典型輸入信號,在控制工程中，人們通常使用的典型信號有,單位階躍信號,單位脈沖信號,單位斜坡（速度）信號,單位加速度信號,正弦信號,隨機信號,32一階系統(tǒng)的時域分析,一階系統(tǒng)可用一階微分方程描述的系統(tǒng)。其典型形式是慣性環(huán)節(jié)。,微分方程,傳遞函數(shù),結(jié)構(gòu)框圖,一、一階系統(tǒng)的單位脈沖響應,單位脈沖響應系統(tǒng)在單位脈沖信號作用下的輸出。,,,將上式進行拉氏反變換，得出一階系統(tǒng)的單位脈沖響應為,根據(jù)上式，可以求得其時間響應曲線，如圖所示，它是一條單調(diào)下降的指數(shù)曲線。,,,,二、一階系統(tǒng)的單位階躍響應,單位階躍響應系統(tǒng)在單位階躍信號作用下的輸出。,將上式進行拉氏反變換，得出一階系統(tǒng)的單位階躍響應為,根據(jù)上式，可以求得其時間響應曲線，如圖所示，它是一條單調(diào)上升的指數(shù)曲線。,,從圖中可以得出,3一階系統(tǒng)是穩(wěn)定的，無振蕩。,1經(jīng)過時間T，曲線上升到0632的高度，則該時間就是一階系統(tǒng)的時間常數(shù)T。,2經(jīng)過時間3T～4T，響應曲線已達穩(wěn)態(tài)值的95～98，在工程上可以認為其瞬態(tài)響應過程基本結(jié)束，系統(tǒng)進入穩(wěn)態(tài)過程。由此可見，時間常數(shù)T反映了一階系統(tǒng)的固有特性，其值越小，系統(tǒng)慣性越小，響應越快。,三、一階系統(tǒng)的單位速度響應,單位速度響應系統(tǒng)在單位速度信號作用下的輸出。,將上式進行拉氏反變換，得出一階系統(tǒng)的單位速度響應為,,,,根據(jù)上式，可以求得其時間響應曲線，如圖所示，它是一條單調(diào)上升的指數(shù)曲線。,這就是說，一階系統(tǒng)在單位速度信號作用下的穩(wěn)態(tài)誤差為T。顯然，時間常數(shù)T越小，其穩(wěn)態(tài)誤差就越小。,,,,一階系統(tǒng)在單位速度信號作用下的輸入與輸出之間的誤差為,,二、線性定常系統(tǒng)時間響應的性質(zhì),已知單位脈沖信號、單位階躍信號以及單位速度信號之間的關系,已知一階系統(tǒng)在這三種典型輸入信號作用下的時間響應分別為,顯然可以得出,可見，單位脈沖、單位階躍和單位速度三個典型輸入信號之間存在著微分和積分的關系，而且一階系統(tǒng)的單位脈沖響應、單位階躍響應和單位速度響應之間也存在著同樣的微分和積分的關系。,因此，系統(tǒng)對輸入信號導數(shù)的響應，可以通過系統(tǒng)對該輸入信號響應的導數(shù)來求得；而系統(tǒng)對輸入信號積分的響應，可以通過系統(tǒng)對該輸入信號響應的積分來求得，其積分常數(shù)由初始條件來確定。,這是線性定常系統(tǒng)時間響應的一個重要性質(zhì)。,,,33二階系統(tǒng)的時域分析,二階系統(tǒng)可用二階微分方程描述的系統(tǒng)。,微分方程,傳遞函數(shù),結(jié)構(gòu)框圖,,,,阻尼比,無阻尼振蕩頻率,,,二階系統(tǒng)的特征方程為,,系統(tǒng)極點,,,顯然，二階系統(tǒng)的極點與二階系統(tǒng)的阻尼比和固有頻率有關，尤其是阻尼比更為重要。隨著阻尼比取值的不同，二階系統(tǒng)的極點也各不相同。,,,1當01時，稱二階系統(tǒng)為過阻尼系統(tǒng),此時系統(tǒng)穩(wěn)定否,此時系統(tǒng)穩(wěn)定否,4當0時，稱二階系統(tǒng)為零阻尼系統(tǒng),一、二階系統(tǒng)的單位階躍響應,單位階躍響應系統(tǒng)在單位階躍信號作用下的輸出。,,,此時系統(tǒng)穩(wěn)定否,,1欠阻尼狀態(tài)（01）,,,,二階系統(tǒng)在過阻尼狀態(tài)下的單位階躍響應曲線仍是一條無振蕩、無超調(diào)的單調(diào)上升曲線，而且過渡過程時間較長。,,4無阻尼狀態(tài)（0）,,,,二階系統(tǒng)在零阻尼狀態(tài)下的單位階躍響應曲線是一條無阻尼等幅振蕩曲線。,二階系統(tǒng)單位階躍響應的通用曲線,二、二階系統(tǒng)的性能指標,（主要研究欠阻尼系統(tǒng)的性能）,1上升時間,由上式可見，當一定時，增大，就減?。划斠欢〞r，增大，就增大。,2峰值時間,,峰值時間等于阻尼振蕩周期的一半。,由上式可見，當一定時，增大，就減?。划斠欢〞r，增大，就增大。,3最大超調(diào)量ΣP,,,超調(diào)量只是阻尼比的函數(shù)。,,阻尼比越大，則最大超調(diào)量就越小，系統(tǒng)的平穩(wěn)性就越好。,4調(diào)整時間,若取?5得,若取?2得,當阻尼比?08時，近似取為,設計二階系統(tǒng)時，一般取?＝0707作為最佳阻尼比。,,,?5,?2,當一定時，以?為自變量，對求極值，可得當?0707時，取得極小值，即系統(tǒng)的響應速度最快。,5振蕩次數(shù)N,振蕩次數(shù)N是在0≤T≤TS時間間隔內(nèi)，系統(tǒng)的單位階躍曲線CT穿越其穩(wěn)態(tài)值直線C?的次數(shù)之半,即,當Δ005時,,當Δ002時,,,由此可見，振蕩次數(shù)N只與系統(tǒng)的阻尼比有關，而與固有頻率無關，阻尼比越大，振蕩次數(shù)N越小，系統(tǒng)的平穩(wěn)性就越好。所以，振蕩次數(shù)N也直接反映了系統(tǒng)的阻尼特性。,綜上所述，二階系統(tǒng)的固有頻率和阻尼比?與系統(tǒng)過渡過程的性能有著密切的關系。要使二階系統(tǒng)具有滿意的動態(tài)性能，必須選取合適的固有頻率和阻尼比?。,因此，通常要根據(jù)允許的超調(diào)量來選擇阻尼比?。,34系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析,341穩(wěn)定的概念,1穩(wěn)定現(xiàn)象舉例,單擺是穩(wěn)定的,單擺是不穩(wěn)定的,小球的穩(wěn)定域,2穩(wěn)定的定義,系統(tǒng)在任何足夠小的初始偏差的作用下，其時間響應隨著時間的推移而逐漸衰減并趨向于零，則稱該系統(tǒng)是穩(wěn)定的；否則，稱該系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。,注意穩(wěn)定性是控制系統(tǒng)自身的固有特性，它取決于系統(tǒng)本身的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，而與輸入無關。,3穩(wěn)定程度,如果系統(tǒng)的時間響應逐漸衰減并趨于常數(shù)，則系統(tǒng)穩(wěn)定。如果系統(tǒng)的時間響應是發(fā)散的，則系統(tǒng)不穩(wěn)定。如果系統(tǒng)的時間響應為等幅振蕩，則系統(tǒng)處于穩(wěn)定的邊緣，即臨界穩(wěn)定狀態(tài)。,顯然，對于實際的系統(tǒng)，臨界穩(wěn)定狀態(tài)一般是不能工作的。而且即使沒有超出臨界穩(wěn)定狀態(tài)，只要與臨界穩(wěn)定狀態(tài)接近到某一程度，系統(tǒng)在實際工作中就可能變成不穩(wěn)定。造成這種情況的原因是多方面的，一般可以從以下幾點來說明,1建立系統(tǒng)的數(shù)學模型時，忽略了一些次要因素，用簡化的數(shù)學模型近似地代表實際系統(tǒng)。,2用一些物理學基本定律來推導元件的運動方程時，運用了線性化的方法，而某些元件的實際運動方程可能是非線性的。,3元件的運動方程中包含的參數(shù)都不可能精確求得，例如質(zhì)量、慣量、阻尼、放大系數(shù)、時間常數(shù)，等等。,4如果系統(tǒng)的數(shù)學模型是用實驗方法求得的，那么，由于實驗儀器精度、實驗技術(shù)水平和數(shù)據(jù)處理誤差等，都會使求出的系統(tǒng)特性與實際的系統(tǒng)特性有差別。,5控制系統(tǒng)中各元件的參數(shù)在系統(tǒng)工作過程中可能產(chǎn)生變化。,因此，對于一個實際系統(tǒng)，只知道系統(tǒng)是穩(wěn)定的還不夠，還要了了解系統(tǒng)的穩(wěn)定程度，即系統(tǒng)必須具有穩(wěn)定性儲備。系統(tǒng)離開臨界穩(wěn)定狀態(tài)的程度，反映了系統(tǒng)穩(wěn)定的程度。,342穩(wěn)定的條件,線性定常系統(tǒng)的微分方程,系統(tǒng)的特征方程為,當時，如果自由響應收斂于0，那么系統(tǒng)是穩(wěn)定的。,系統(tǒng)的特征方程的根就是極點,系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是極點必落在復平面的左半平面,系統(tǒng)極點的形式,當時，系統(tǒng)是穩(wěn)定的。,343勞思穩(wěn)定判據(jù),線性定常系統(tǒng)穩(wěn)定的條件是其特征根全部具有負實部。因此，判別系統(tǒng)的穩(wěn)定性，就要解出系統(tǒng)特征方程的根，并檢驗這些特征根是否都具有負實部。但是，當系統(tǒng)的階數(shù)高于4階時，在一般情況下，求解其特征方程的根將會遇到較大的困難。,是否可以根據(jù)特征方程系數(shù)去判別與分析系統(tǒng)的系統(tǒng)的穩(wěn)定性,1系統(tǒng)穩(wěn)定的必要條件,由上式可知，如果使全部特征根均具有負實部，就必須滿足以下兩個條件,特征方程的各項系數(shù)都不等于零。因為如果有一個系數(shù)為零，則必然要出現(xiàn)實部為零或?qū)嵅坑姓胸摰奶卣鞲?，則此時系統(tǒng)就處于臨界穩(wěn)定或不穩(wěn)定的狀態(tài)。,2特征方程的各項系數(shù)的符號都相同。,即,此結(jié)論只是系統(tǒng)穩(wěn)定的必要條件，而不是充分條件，因為特征方程的各項系數(shù)都為正值還不能保證特征方程的根都具有負實部，也許特征根的實部有正有負，組合起來仍然可以滿足上述特征方程的根與系數(shù)的關系。,2系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件,系統(tǒng)的特征方程為,勞思穩(wěn)定判據(jù)指出，系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是勞思陣列中第一列所有元素的符號均為正號。,勞思陣列,勞思穩(wěn)定判據(jù)還指出在系統(tǒng)的特征方程中，其實部為正的特征根的個數(shù)，等于勞思陣列中第一列元素的符號改變的次數(shù)。,例已知系統(tǒng)的特征方程為,試用勞思判據(jù)判別系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并確定正實部根的數(shù)目。,解,根據(jù)特征方程的系數(shù)列出勞思陣列,①第一列元素不同號，所以系統(tǒng)不穩(wěn)定。,,②第一列中數(shù)值符號改變兩次，所以有兩個正實部的根。,,,3低階系統(tǒng)的勞思判據(jù),對于二階和三階等低階系統(tǒng)，可以簡化勞思穩(wěn)定判據(jù)，以便直接進行穩(wěn)定性判別。,例設某控制系統(tǒng)如圖所示，試確定K為何值時系統(tǒng)穩(wěn)定。,（1）二階系統(tǒng)（）穩(wěn)定的充要條件是,（2）三階系統(tǒng)（）穩(wěn)定的充要條件是,解,系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為,則系統(tǒng)的特征方程為,此系統(tǒng)為三階系統(tǒng)，根據(jù)三階系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件可得，即當時系統(tǒng)穩(wěn)定。,4特殊情況的處理,1勞思陣列中某行的第一列項為零。,解決辦法用很小的正數(shù)?代替零，計算勞思陣列的其他元素，然后通過令??0來研究勞思陣列的第一列元素符號。,例如特征方程為,列寫勞思陣列,,,,①用正數(shù)?代替第三行第一列的0，繼續(xù)計算勞思陣列。,②令??0研究勞思陣列的第一列元素符號。,③第一列元素符號＋?－?＋改變兩次，系統(tǒng)不穩(wěn)定。,2勞思陣列中某一行的元素全為零，即出現(xiàn)了零行。,這種情況表明特征方程中存在一些絕對值相同但符號相異的特征根。,解決辦法用全零行上面一行的系數(shù)構(gòu)造一個輔助方程FS0，并對其求導，用所得方程的系數(shù)代替全零行的元素，按勞思穩(wěn)定判據(jù)的要求繼續(xù)計算，直到得出全部勞思陣列。輔助方程的次數(shù)通常為偶數(shù)，它表明數(shù)值相同但符號相反的根數(shù)。所有這些數(shù)值相同、符號相反的根，均可由輔助方程求出。,已知一系統(tǒng)的特征方程為,列寫勞思陣列,,,,①S1行全為零。由S2行系數(shù)構(gòu)造輔助方程FS21S2630求導得用方程代替原來表中的零行，再繼續(xù)計算。,②勞思陣列第一列有兩次符號變化，因此有兩個實部為正的根，系統(tǒng)不穩(wěn)定。,解,勞思陣列,因為行的元素全為零，所以需要構(gòu)造輔助多項式,將對求導，得導數(shù)多項式,從勞思陣列的第一列可以看出，第一列中元素全為正，說明系統(tǒng)的特征方程沒有正實部的根，即在S平面的右半平面沒有閉環(huán)極點。,但是，由于行的元素全為零，則說明在虛軸上有共軛虛根，該共軛虛根可由輔助多項式構(gòu)成的輔助方程來求得。,系統(tǒng)存在共軛虛根，表明系統(tǒng)處于臨界穩(wěn)定狀態(tài)。,解上述輔助方程，可求得兩對共軛虛根,35系統(tǒng)的誤差分析與計算,準確性，即系統(tǒng)的精度，是對控制系統(tǒng)的基本要求之一。系統(tǒng)的精度是用系統(tǒng)的誤差來度量的。系統(tǒng)的誤差可以分為動態(tài)誤差和穩(wěn)態(tài)誤差，動態(tài)誤差是指誤差隨時間變化的過程值，而穩(wěn)態(tài)誤差是指誤差的終值。,根據(jù)拉氏變換的終值定理，得,求穩(wěn)態(tài)誤差ESS歸結(jié)為求ES。,穩(wěn)態(tài)誤差又分為擾動穩(wěn)態(tài)誤差和給定穩(wěn)態(tài)誤差。,根據(jù)疊加原理，系統(tǒng)總誤差為,351系統(tǒng)的擾動穩(wěn)態(tài)誤差,352系統(tǒng)的型別,當只有輸入作用時，系統(tǒng)的框圖為,系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為,1系統(tǒng)的型別,將GSHS寫成典型環(huán)節(jié)串聯(lián)形式,式中K為開環(huán)增益；?為積分環(huán)節(jié)數(shù)目。,?決定了系統(tǒng)的類型。,因為NS0，所以,則,由于GSHS當S趨于零時的極限為K/S?，所以,上式表明系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差ESS除了與外作用RS有關外，還與系統(tǒng)的開環(huán)增益K和系統(tǒng)的型別有關。,353輸入信號引起的穩(wěn)態(tài)誤差,,定義為穩(wěn)態(tài)位置誤差系數(shù),,,當?0,0型系統(tǒng),當?1,Ⅰ型系統(tǒng),當?2,Ⅱ型系統(tǒng),,,定義為穩(wěn)態(tài)速度誤差系數(shù),,當?0,0型系統(tǒng),當?1,Ⅰ型系統(tǒng),當?2,Ⅱ型系統(tǒng),,,定義為穩(wěn)態(tài)加速度誤差系數(shù),,當?0,0型系統(tǒng),當?1,Ⅰ型系統(tǒng),當?2,Ⅱ型系統(tǒng),典型輸入信號作用下的穩(wěn)態(tài)誤差,,,由表可得如下結(jié)論,1同一個系統(tǒng)，如果輸入的控制信號不同，其穩(wěn)態(tài)誤差也不同。,2同一個控制信號作用于不同的控制系統(tǒng)，其穩(wěn)態(tài)誤差也不同。,3系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差與其開環(huán)增益有關，開環(huán)增益越大，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差越小；反之，開環(huán)增益越小，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差越大。,解,由開環(huán)傳遞函數(shù)可知系統(tǒng)為Ⅰ型系統(tǒng)，根據(jù)輸入信號形式有,,,,,由開環(huán)傳遞函數(shù)可知系統(tǒng)為Ⅱ型系統(tǒng)，根據(jù)輸入信號形式有,例系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示。當輸入信號RT1T，干擾NT1T時，求系統(tǒng)總的誤差ESS。,

簡介：答辯人,濟南大學泉城學院,論文題目基于PLC的啤酒生產(chǎn)線剔除器自動控制系統(tǒng)設計,學號,專業(yè)機械設計及其自動化,院系工學院,指導老師,本科生畢業(yè)答辯,目的意義PURPOSEIMPORTANCE,,,由于人民生活水平的提高，啤酒的需求量和產(chǎn)量也是逐年的增加，在啤酒生產(chǎn)線上用人工進行檢查啤酒瓶質(zhì)量的速度已無法達到生產(chǎn)的需求量。因此我們提出用剔除器進行檢查的方法，并進行了部分的設計開發(fā)。,,,,本文針對啤酒生產(chǎn)線進行了啤酒瓶剔除器的設計，內(nèi)容主要分為以下幾個方面1、分析剔除器（系統(tǒng)）的結(jié)構(gòu)及硬件組成；2、對剔除器（系統(tǒng)）硬件組成部分選型；3、確定出剔除器（系統(tǒng)）的輸入輸出點數(shù)；4、設計剔除器的軟件流程圖；5、系統(tǒng)防干擾措施。,基本結(jié)構(gòu),,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖,基本工作過程系統(tǒng)通電后，檢測瓶隨著傳送帶來到檢測位置，此處的傳感器高度已經(jīng)設置好，當來瓶過高時會擋住發(fā)光器和收光器的光路，傳感器的收光器就會動作輸出一個開關控制信號；當來瓶帶有金屬蓋時，金屬檢測傳感器就會動作，輸出一個信號；在前面幾個檢測之后PLC會將信號收集，為保證剔除瓶確實為不合格瓶在剔除時傳感器會進行確認，旋轉(zhuǎn)編碼器在這里的作用主要是對次瓶的追蹤位置的確定。PLC會將處理的信號發(fā)給相應的裝置，命令電磁閥剔除不合格瓶子。,剔除過程,整個過程就是，當光電傳感器被擋光傳出一個開關信號時，旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)編碼器就會對此信號進行位置跟蹤，這些信號都會傳給PLC，當次瓶通過檢測單元來到剔除單元時，PLC就會發(fā)出信號給剔除器，讓其進行剔除次瓶。,剔除過程的詳細介紹,剔除基本結(jié)構(gòu),當電磁閥沒有工作時，氣流的流動方向是B孔進A孔出。此時的氣缸屬于縮回的初始狀態(tài)，碰撞面也被拉回到傳送帶的一側(cè)，此刻，物體可自由通過。當電磁閥工作時，氣流從氣缸的A孔流入，從B孔流出，此時，氣缸處于擊出狀態(tài)。如果此時傳送帶上有物體通過時，則會由于氣缸運動帶動碰撞面去碰撞物體。此刻，物體會沿著碰撞面的方向移動一定的距離。,軟件流程,濟南大學泉城學院,軟件流程設計,,總結(jié)SUMMARIZE,本文主要對剔除器進行了設計。1、分析剔除器（系統(tǒng)）的結(jié)構(gòu)及硬件組成；2、對剔除器（系統(tǒng)）硬件組成部分選型；3、確定出剔除器（系統(tǒng)）的輸入輸出點數(shù)；4、設計剔除器的軟件流程圖；5、系統(tǒng)防干擾措施。,,由于時間的倉促及自身專業(yè)水平的不足，此篇論文存在許多不足之處，請各位尊敬的老師給與批評指正，謝謝,