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簡(jiǎn)介：揚(yáng)州職業(yè)大學(xué)汽車與電氣工程系汽車教研室,汽車構(gòu)造發(fā)動(dòng)機(jī),第八章發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系,知識(shí)目標(biāo)1．簡(jiǎn)單敘述潤(rùn)滑系的功用、結(jié)構(gòu)組成及其工作原理；2．正確描述潤(rùn)滑方式以及潤(rùn)滑路線；3．正確描述潤(rùn)滑系主要機(jī)件的檢測(cè)方法及技術(shù)要求。能力目標(biāo)1．會(huì)對(duì)潤(rùn)滑系主要機(jī)件進(jìn)行熟練拆卸、檢驗(yàn)、裝配、調(diào)整；2．會(huì)做潤(rùn)滑系一、二級(jí)維護(hù)作業(yè)；3．能解決潤(rùn)滑系的一般故障。,§81概述一、潤(rùn)滑系的作用,作用1潤(rùn)滑減小零件的摩擦、磨損和功率消耗。2清潔通過潤(rùn)滑油的流動(dòng)將這些磨料從零件表面沖洗下來，帶回到曲軸箱。3冷卻潤(rùn)滑油流經(jīng)零件表面時(shí)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(dòng)機(jī)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?xì)獾鹊闹苯咏佑|，起到了防止或減輕零件銹蝕和化學(xué)腐蝕的作用。,二、潤(rùn)滑方式,1壓力潤(rùn)滑對(duì)負(fù)荷大、相對(duì)運(yùn)動(dòng)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(jī)油輸送到摩擦面間隙中進(jìn)行潤(rùn)滑的方式。2飛濺潤(rùn)滑對(duì)外露、負(fù)荷較輕、相對(duì)運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)零件飛濺起來的油滴或油霧進(jìn)行潤(rùn)滑的方式。3定期潤(rùn)滑對(duì)水泵、發(fā)電機(jī)、起動(dòng)機(jī)的軸承定期加潤(rùn)滑脂。,三、潤(rùn)滑系的組成,潤(rùn)滑系一般由油底殼，機(jī)油泵，限壓閥及旁通閥，機(jī)油濾清器，機(jī)油散熱器，傳感器和機(jī)油壓力表、溫度表等組成。,四、潤(rùn)滑劑的種類及選用,潤(rùn)滑劑的分類,{,潤(rùn)滑油,潤(rùn)滑脂,1、我國(guó)潤(rùn)滑油的分類（1）汽油機(jī)潤(rùn)滑油SC、SD、SE、SF、SG、SH（2）柴油機(jī)潤(rùn)滑油CC、CD、CDII、CF、CF4,2、潤(rùn)滑脂的分類鈣基潤(rùn)滑脂、鈉基潤(rùn)滑脂、鈣鈉基潤(rùn)滑。脂、復(fù)合鈣基潤(rùn)滑脂、通用鋰基潤(rùn)滑脂、石墨鈣基潤(rùn)滑脂。,§82潤(rùn)滑系油路,現(xiàn)代汽車發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系油路布置方案大致相似，只是由于潤(rùn)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(rùn)滑油路,,采用復(fù)合式潤(rùn)滑系統(tǒng)的上海桑塔納轎車JV型18L汽油發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油路發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，機(jī)油經(jīng)集濾器機(jī)油泵機(jī)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(dòng)機(jī)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(bào)警系統(tǒng)裝有兩個(gè)報(bào)警開關(guān)低壓油壓開關(guān)（旁通閥）和高壓油壓開關(guān)（限壓閥），均裝在既有濾清器支架上。發(fā)動(dòng)機(jī)在機(jī)油溫度為353K,轉(zhuǎn)速為800R/MIN時(shí)，機(jī)油壓力大于或等于003MPA；在200R/MIN時(shí)，機(jī)油壓力大于或等于020MPA。打開點(diǎn)火開關(guān)，儀表板上的機(jī)油壓力警告燈開始閃爍。發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，當(dāng)機(jī)油壓力大于030MPA時(shí)，限壓閥打開，警報(bào)燈熄滅；發(fā)動(dòng)機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，,旁通閥,油壓傳感器,限壓閥,警報(bào)指示燈,警報(bào)指示燈,油壓傳感器,旁通閥,限壓閥,,,,機(jī)油壓力低于030MPA，則低油壓開關(guān)觸電閉合，機(jī)油壓力警告燈閃爍。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速超過2150R/MIN時(shí)，機(jī)油壓力未達(dá)到0018MPA，高壓油壓開關(guān)的觸電斷開，機(jī)油壓力警告燈閃爍，報(bào)警蜂鳴器也同時(shí)報(bào)警。發(fā)動(dòng)機(jī)在機(jī)油壓力未353K,轉(zhuǎn)速為800R/MIN時(shí)，機(jī)油壓力大于或等于003MPA；在2000R/MIN時(shí)，機(jī)油壓力大于或等于020MPA。,基本潤(rùn)滑油路及其綜合演示1,基本潤(rùn)滑油路及其綜合演示2,點(diǎn)擊圖片播放,,東風(fēng)EQ61001型發(fā)動(dòng)機(jī)采用的是綜合潤(rùn)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(shí)齒輪、分電器傳動(dòng)軸等均采用壓力潤(rùn)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(rùn)滑。,斜向油道,二、載貨車的潤(rùn)滑油路,壓力潤(rùn)滑油路,發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，機(jī)油經(jīng)集濾器大部分機(jī)油經(jīng)粗濾器率去較大的機(jī)械雜質(zhì)，流入縱向主油道執(zhí)行壓力潤(rùn)滑任務(wù)；小部分機(jī)油（1015），經(jīng)機(jī)油細(xì)濾器率去較細(xì)的雜質(zhì)和膠質(zhì)后流回油底殼。①進(jìn)入主油道的機(jī)油，通過七條并聯(lián)的橫向油道分別潤(rùn)滑主軸徑和凸輪軸徑。經(jīng)主軸徑機(jī)油從曲軸中的斜向油道潤(rùn)滑連桿軸徑。,斜向油道,,②機(jī)油從凸輪軸的第二、第四軸徑處，經(jīng)兩個(gè)上油道通向搖臂支座，潤(rùn)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(dòng)軸；第一條橫向油道通過噴油嘴，噴射出去的機(jī)油用來潤(rùn)滑正時(shí)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(jī)曲軸中心的油道，對(duì)其連桿潤(rùn)滑后的機(jī)油由回油管回到油底殼中。,斜向油道,,機(jī)油壓力傳感器和油壓過低信號(hào)器裝在主油道中，通過導(dǎo)線分別連接于駕駛室中的機(jī)油壓力表和壓力過低警報(bào)燈連接。,,為保證發(fā)動(dòng)機(jī)的正常潤(rùn)滑，在機(jī)油泵與主油道之間，與粗濾器并聯(lián)設(shè)置了一個(gè)機(jī)油濾清器旁通閥。當(dāng)機(jī)油粗濾器進(jìn)油和出油道中的壓力差達(dá)到015018MPA時(shí)，旁通閥被推開使機(jī)油支不經(jīng)粗濾器而直接流入主油道。,,壓力過高會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)功率損失增加，在機(jī)油泵端蓋內(nèi)設(shè)置了柱塞式限壓閥。當(dāng)機(jī)油壓力超過06MPA時(shí)，限壓閥打開是一部分機(jī)油流回到機(jī)油泵的進(jìn)油口，在機(jī)油泵內(nèi)進(jìn)行小循環(huán)。,在東風(fēng)EQ61001型發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系中，在機(jī)油細(xì)濾器下面還設(shè)置了可接機(jī)油散熱器的閥門。,柴油機(jī)潤(rùn)滑系示意圖,6135型柴油機(jī)潤(rùn)滑系油路的特點(diǎn),機(jī)油細(xì)濾器與粗濾器并聯(lián)。機(jī)油泵壓出的機(jī)油絕大部分經(jīng)粗濾器進(jìn)入主油道，少部分驚細(xì)濾器流回油底殼；曲軸為空心的，其空腔形成潤(rùn)滑油道。機(jī)油經(jīng)此分別潤(rùn)滑各個(gè)連桿軸頸；曲軸主軸承為滾動(dòng)軸承，以飛濺方式潤(rùn)滑；潤(rùn)滑氣門傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的潤(rùn)滑油由第二個(gè)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(gè)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?jī)蓚€(gè)油孔流出的機(jī)油及飛濺的機(jī)油潤(rùn)滑。,,在發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定轉(zhuǎn)速（1800R/MIN）下，機(jī)油壓力應(yīng)保持在0304MPA之間。限壓閥與機(jī)油細(xì)濾器相連。,中型貨車發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油路機(jī)油→集濾器?機(jī)油泵?10到細(xì)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(shí)齒輪?機(jī)油泵、分電器驅(qū)動(dòng)軸?空壓機(jī)細(xì)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(rùn)滑系主要部件,1機(jī)油泵（1）轉(zhuǎn)子式機(jī)油泵,工作原理主動(dòng)的內(nèi)轉(zhuǎn)子有四個(gè)凸齒，從動(dòng)的外轉(zhuǎn)子有五個(gè)內(nèi)齒，外轉(zhuǎn)子在泵殼內(nèi)可自由轉(zhuǎn)動(dòng)，內(nèi)外轉(zhuǎn)子間有一定的偏心距。當(dāng)內(nèi)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)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(gè)齒的齒形輪廓上總有接觸點(diǎn)，內(nèi)外轉(zhuǎn)子間便形成了四個(gè)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(dāng)某一工作腔從進(jìn)油腔轉(zhuǎn)過時(shí)，腔內(nèi)容積增大，產(chǎn)生真空吸力，機(jī)油便經(jīng)進(jìn)油口被吸入。當(dāng)該工作腔與出油腔連通時(shí)，腔內(nèi)容積減小，油壓升高，機(jī)油便經(jīng)出油口壓出去。,轉(zhuǎn)子式機(jī)油泵,（2）內(nèi)嚙合齒輪式機(jī)油泵,主要是由內(nèi)齒圈、機(jī)油泵蓋、小齒輪和限壓閥等組成。一般用曲軸驅(qū)動(dòng)，安裝在曲軸的前端。,（3）外嚙合齒輪式機(jī)油泵,,工作時(shí)，主動(dòng)齒輪帶動(dòng)從動(dòng)齒輪反向旋轉(zhuǎn)。兩齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，充滿在齒輪齒槽間的機(jī)油沿油泵殼壁由進(jìn)油腔帶到出油腔，在進(jìn)油腔一側(cè)由于齒輪脫開嚙合以及機(jī)油被不斷帶出而產(chǎn)生真空，使油底殼內(nèi)的機(jī)油在大氣壓力作用下經(jīng)集濾器進(jìn)入進(jìn)油腔，而在出油腔一側(cè)由于齒輪進(jìn)入嚙合和機(jī)油被不斷帶入而產(chǎn)生擠壓作用，機(jī)油以一定壓力被泵出。,進(jìn)油口,,出油口,吸油機(jī)油泵進(jìn)油腔齒輪的輪齒脫開嚙合，其容積增大，產(chǎn)生真空吸力，機(jī)油便經(jīng)進(jìn)油口被吸入進(jìn)油腔。壓油機(jī)油泵齒輪的輪齒將機(jī)油帶入到出油腔，出油腔齒輪的輪齒進(jìn)入嚙合，其容積減小，油壓增大，機(jī)油便經(jīng)出油口被壓送到發(fā)動(dòng)機(jī)油道中。,2機(jī)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(xì)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(jī)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(jī)油不流經(jīng)它，稱分流式濾清器。,集濾器,作用防止較大的機(jī)械雜質(zhì)進(jìn)入機(jī)油泵。它裝在機(jī)油泵之前。類型有固定式和浮動(dòng)式兩種。目前多用固定式。,機(jī)油粗濾器,1作用用來過濾潤(rùn)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(guān)系串聯(lián)于機(jī)油泵與主油道之間，屬于全流式濾清器，因其對(duì)潤(rùn)滑油的流動(dòng)阻力較小。3粗濾器由殼體、紙質(zhì)濾芯、旁通閥、進(jìn)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(jī)油粗濾器原理,機(jī)油粗濾器,國(guó)產(chǎn)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)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(qiáng)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(jiǎn)單、濾清效果好、過濾阻力小、成本低、保養(yǎng)方便的特點(diǎn)。,鋸末濾芯式機(jī)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(zhǎng)。,特點(diǎn),金屬片式粗濾器由于質(zhì)量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本高等缺點(diǎn)，已基本被淘汰。,特點(diǎn),機(jī)油細(xì)濾器,（三）機(jī)油細(xì)濾器,機(jī)油細(xì)濾器用以清除細(xì)小的雜質(zhì)，它對(duì)機(jī)油的流動(dòng)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(jī)油通過它濾清后又回到油底殼。細(xì)濾器有過濾式和離心式兩種，過濾式機(jī)油細(xì)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(dòng)機(jī)采用離心式細(xì)濾器。,,離心式細(xì)濾器工作原理利用離心力清除機(jī)油中雜質(zhì)。,進(jìn)油限壓閥,油道,噴嘴,轉(zhuǎn)子體,,離心式機(jī)油濾細(xì)器工作演示,離心式機(jī)油濾細(xì)器影片介紹,（四）復(fù)合式機(jī)油濾清器,是粗濾芯5裝在紙質(zhì)細(xì)濾芯4外面，形成粗、細(xì)濾芯串聯(lián)的復(fù)合式結(jié)構(gòu)。與主油道串聯(lián)，粗、細(xì)濾芯有各自的安全閥與旁通閥，一旦粗、細(xì)濾芯堵塞，它們就分別打開各自的安全閥與旁通閥，機(jī)油繞過濾芯，直接進(jìn)入主油道。,4,5,3機(jī)油尺,4機(jī)油散熱器,為了使機(jī)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(dòng)機(jī)還裝有機(jī)油散熱器。機(jī)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(jī)油散熱器,熱負(fù)荷較大的發(fā)動(dòng)機(jī)，為使?jié)櫥捅３衷谧钣欣姆秶鷥?nèi)工作，保持潤(rùn)滑油具有一定的粘度，裝置有機(jī)油散熱器以便對(duì)潤(rùn)滑油進(jìn)行強(qiáng)制性冷卻。使機(jī)油保持在最有利的溫度范圍內(nèi)工作。,機(jī)油散熱器有風(fēng)冷式和水冷式兩種形式。風(fēng)冷式一般安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系散熱器的前面，利用冷卻風(fēng)扇的風(fēng)力使機(jī)油冷卻。水冷式機(jī)油散熱器（機(jī)油冷卻器）裝在發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水路中，當(dāng)油溫較高時(shí)靠冷卻液降溫，而起動(dòng)期間油溫較低時(shí)，則從冷卻液吸熱迅速提高機(jī)油溫度。,,§84曲軸箱通風(fēng),,發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)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。粡U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?。另外，由于混合氣和廢氣進(jìn)入曲軸箱，使曲軸箱內(nèi)的壓力增大，溫度升高，易使機(jī)油從油封、襯墊等處向外滲漏。因此，曲軸箱必須設(shè)有通風(fēng)裝置，使漏入的氣體排出并加以利用，同時(shí)使新鮮氣體進(jìn)入曲軸箱，形成不斷地對(duì)流。,一、曲軸箱通風(fēng)原因,一種是自然通風(fēng)，另一種是強(qiáng)制通風(fēng)。,二、通風(fēng)方式,1自然通風(fēng)從曲軸箱抽出的氣體直接導(dǎo)入大氣中的通風(fēng)方式稱為自然通風(fēng)。柴油機(jī)多采用這種曲軸箱自然通風(fēng)方式。在曲軸箱連通的氣門室蓋或潤(rùn)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(fēng)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(qiáng)制通風(fēng)從曲軸箱抽出的氣體導(dǎo)入發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣管，吸入氣缸再燃燒。這種通風(fēng)方式稱為強(qiáng)制通風(fēng)，汽油機(jī)一般都采用這種曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)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(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性。,一汽奧迪100轎車所采用的負(fù)壓通風(fēng)方式,工作機(jī)理,發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，在進(jìn)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(jìn)氣管吸入氣缸燃燒。,V型發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)示意圖,三、單向閥（PVC閥）,1、功用為了防止在發(fā)動(dòng)機(jī)低速、小負(fù)荷使進(jìn)氣管的真空度太大而將機(jī)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(fēng)演示,

簡(jiǎn)介：2328,1,聯(lián)合站自動(dòng)化,一、三相分離器測(cè)控系統(tǒng)1、天然氣計(jì)量與測(cè)控系統(tǒng)2、油水界面測(cè)控系統(tǒng)3、油氣界面控制系統(tǒng),2328,2,,,三相分離器,一、運(yùn)行參數(shù),設(shè)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(duì)三相分離器油（水）室液位及壓力進(jìn)行控制?？刂葡到y(tǒng)由被控對(duì)象（液位、壓力）測(cè)量單元、調(diào)節(jié)器和執(zhí)行器組成。壓力檢測(cè)采用電動(dòng)壓力變送器，油（水）室液位檢測(cè)采用雷達(dá)液位計(jì)，遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)器采用電動(dòng)調(diào)節(jié)閥；現(xiàn)場(chǎng)顯示采用磁翻板（柱）液位計(jì)，現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行機(jī)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(jìn)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(dǎo)流管進(jìn)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(jìn)一步沉降分離，脫氣原油翻過隔板進(jìn)入油室，脫出水靠壓力平衡經(jīng)導(dǎo)管進(jìn)入水室，再經(jīng)各自出口管匯導(dǎo)出，從而達(dá)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(diǎn),,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(jiǎn)單，投資少，管理和維護(hù)簡(jiǎn)單，有利于實(shí)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(yù)脫水工藝，可人為控制出口原油含水率，操作方便簡(jiǎn)單。,2328,7,,,2328,8,,,2328,9,二、電脫水器測(cè)控系統(tǒng),主要內(nèi)容1、自動(dòng)監(jiān)控參數(shù)油水界面位置、出油含水率、壓力、溫度、電場(chǎng)電壓與電流2、自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)保持油水界面、保持電場(chǎng)電壓3、自動(dòng)報(bào)警與保護(hù)超高、超低壓力、超溫,2328,10,三、加熱爐自動(dòng)調(diào)節(jié),主要內(nèi)容1、參數(shù)測(cè)量溫度、壓力2、控制系統(tǒng)進(jìn)油量、風(fēng)量3、自動(dòng)報(bào)警與保護(hù)超高,2328,11,四、典型加熱爐的控制方案,常用的控制方法有簡(jiǎn)單調(diào)節(jié)系統(tǒng)、串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)、前饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)。1、簡(jiǎn)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(duì)應(yīng)的儀表與裝置,2328,12,,圖中，簡(jiǎn)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(gè)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(hào)，作為副調(diào)節(jié)器的給定值,副調(diào)節(jié)器同時(shí)接受副參數(shù)信號(hào)和給定值并控制調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。副調(diào)節(jié)器的工作是隨動(dòng)調(diào)節(jié)，主調(diào)節(jié)器的工作是定值調(diào)節(jié)。在串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)投用時(shí)，先投副回路，后投主回路,2、串級(jí)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(dòng)信號(hào)的直接控制作用構(gòu)成的開環(huán)控制系統(tǒng)。,2328,16,4、復(fù)雜調(diào)節(jié)系統(tǒng),串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)前饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)串級(jí)前饋調(diào)節(jié)系統(tǒng),控制系統(tǒng)的作用抑制擾動(dòng),2328,17,,,串級(jí)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(duì)擾動(dòng)有抑制作用。影響加熱爐出口的擾動(dòng)2個(gè)擾動(dòng)1影響爐膛溫度變化的干擾因素?cái)_動(dòng)2被加熱原油的進(jìn)爐溫度和流量,2328,19,流量溫度時(shí)，取進(jìn)爐溫度T1作為前饋參數(shù)。前饋?zhàn)饔糜蛇M(jìn)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(dòng)化系統(tǒng),GENATCO熱媒加熱微機(jī)測(cè)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(shè)備、輻射段、過度段、對(duì)流段與煙囪組成。,2328,22,,,2328,23,,熱媒爐微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)1功能自動(dòng)報(bào)警與停車自動(dòng)順序點(diǎn)火連續(xù)自動(dòng)調(diào)節(jié)熱媒流量、燃油流量、助燃風(fēng)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(jī)與外設(shè)組成主機(jī)計(jì)算機(jī)為模塊化結(jié)構(gòu)，配置各種模入AI和模出AO組件、開關(guān)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(gè)①熱媒質(zhì)量流量計(jì)調(diào)節(jié)②燃油流量調(diào)節(jié)③助燃風(fēng)量調(diào)節(jié),模入通道9個(gè),2328,26,◆過程開關(guān)量輸入輸出通道主要為了保證熱媒爐系統(tǒng)安全運(yùn)行及自動(dòng)順序起爐設(shè)置的。①鼓風(fēng)機(jī)啟動(dòng)失靈②鼓風(fēng)機(jī)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(fēng)壓力過高過低⑧儀表風(fēng)壓力過低,2328,27,◆過程開關(guān)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(jì)失靈點(diǎn)火失靈微機(jī)測(cè)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(jiǎn)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(shí)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(hù)等控制。,2328,2,一、幾種常見控制方式1順序控制通常指設(shè)備開、停時(shí)執(zhí)行一組人為事先編排好的邏輯動(dòng)作，這類控制允許由操作人員決定是否投用。2聯(lián)鎖保護(hù)控制3、簡(jiǎn)單PID單回路控制4復(fù)雜回路控制。,2328,3,2聯(lián)鎖保護(hù)控制,信號(hào)報(bào)警和聯(lián)鎖系統(tǒng)包括信號(hào)報(bào)警系統(tǒng)和聯(lián)鎖系統(tǒng)信號(hào)報(bào)警起到自動(dòng)監(jiān)視的作用，當(dāng)工藝參數(shù)超限或運(yùn)行狀態(tài)異常時(shí)，以燈光或音響的形式發(fā)出警報(bào)，提示操作員注意，并及時(shí)加以處理。聯(lián)鎖保護(hù)實(shí)際是一種自動(dòng)操作系統(tǒng)，能使有關(guān)設(shè)備按照規(guī)定的條件或程序完成操作任務(wù)，達(dá)到消除異常，防止事故的目的。聯(lián)鎖保護(hù)的最高級(jí)別是ESD保護(hù)，ESD是EMERGENCYSHUTDOWNSYSTEM的簡(jiǎn)稱，中文意思是緊急停車系統(tǒng)，它用于監(jiān)視裝置或獨(dú)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(jìn)入安全狀態(tài)，確保裝置或獨(dú)立單元具有一定的安全度。,2328,4,2聯(lián)鎖保護(hù)控制,聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)有3部分組成（1）發(fā)信元件包括工藝參數(shù)或設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)接點(diǎn)、控制盤開關(guān)、按鈕、選擇開關(guān)，以及操作指令等，它們起到參數(shù)檢測(cè)、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(hào)。如泵入口壓力開關(guān)。（2）執(zhí)行元件（3）邏輯元件,2328,5,2聯(lián)鎖保護(hù)控制,（2）執(zhí)行元件也叫輸出元件，如閥門的執(zhí)行機(jī)構(gòu)等。（3）邏輯元件又叫中間元件，它們根據(jù)輸入信號(hào)進(jìn)行邏輯運(yùn)算，并向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出控制信號(hào)。邏輯元件以前多采用有觸點(diǎn)的繼電器、接觸器線路和無觸點(diǎn)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(jiǎn)單PID單回路控制,31了解幾個(gè)名詞被控對(duì)象－自動(dòng)控制系統(tǒng)中，工藝參數(shù)需要控制的生產(chǎn)過程、設(shè)備或機(jī)器等。被控變量－被控變量?jī)?nèi)要求保持設(shè)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(shè)定值的物料量或能量。擾動(dòng)量－除操縱變量外，作用于被控對(duì)象并引起被控變量變化的因素。設(shè)定值－被控變量的預(yù)定值。偏差－被控變量的設(shè)定值與實(shí)際值之差,2328,7,32簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)－通常是指由一個(gè)被控對(duì)象、一個(gè)檢測(cè)元件及傳感器、一個(gè)調(diào)節(jié)器和一個(gè)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(hào)定義為測(cè)量值減去給定值，那么當(dāng)偏差增加時(shí)，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(hào)隨偏差的增加而減少的稱為“反作用”調(diào)節(jié)器。（1）現(xiàn)場(chǎng)各種檢測(cè)儀表一般都認(rèn)為是正作用的；（不考慮其正反作用）（2）氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥門的正反特性由閥門定位器、執(zhí)行機(jī)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(dòng)作，它的輸出與輸入偏差的大小成比例。,比例調(diào)節(jié)及時(shí)、有力，但有余差。它用比例度來表示其作用的強(qiáng)弱，比例度越小，調(diào)節(jié)作用越強(qiáng)，比例作用太強(qiáng)時(shí)，會(huì)引起振蕩。積分調(diào)節(jié)依據(jù)“偏差是否存在”來動(dòng)作，它的輸出與偏差對(duì)時(shí)間的積分成比例，只有當(dāng)余差消失時(shí)，積分作用才會(huì)停止，其作用是消除余差。用積分時(shí)間T來表示其作用的強(qiáng)弱，T愈小，積分作用愈強(qiáng)，但積分作用太強(qiáng)時(shí)，也會(huì)引起振蕩。微分調(diào)節(jié)根據(jù)“偏差變化速度”來動(dòng)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(shí)間縮短，余差也減?。ǖ荒芟?。它用微分時(shí)間TD來表示其作用的強(qiáng)弱，TD大，作用強(qiáng)，但TD太大，也會(huì)引起振蕩。,2328,10,,35對(duì)于一個(gè)控制回路，通常由一個(gè)PID調(diào)節(jié)器來實(shí)現(xiàn)反饋控制，為了使控制調(diào)節(jié)的反應(yīng)速度和開度變化更加快速合理，需要對(duì)PID調(diào)節(jié)器的PID參數(shù)進(jìn)行整定，根據(jù)自控回路上的設(shè)備的綜合系統(tǒng)特性，調(diào)試出一個(gè)比較合理的P、I、D參數(shù)匹配值。在長(zhǎng)輸管道的單回路控制中，常常用來控制進(jìn)出站壓力、流量和下載流量，在自動(dòng)調(diào)節(jié)中一般只用到比例和積分控制。,2328,11,4復(fù)雜回路控制,41串級(jí)控制,,2328,12,,串級(jí)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(gè)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(shí)現(xiàn)對(duì)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(shí)，系統(tǒng)由用于正常工作下工作的調(diào)節(jié)器進(jìn)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(dòng)取代正常情況下工作的調(diào)節(jié)器，對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行安全性控制，直到生產(chǎn)自行恢復(fù)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(fù)對(duì)生產(chǎn)過程的正常控制。長(zhǎng)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(duì)于入口壓力控制回路來說，只要入口壓力高于設(shè)定壓力，調(diào)節(jié)器的輸出就不斷開大，直到100，這時(shí)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(shè)定壓力，調(diào)節(jié)器的輸出不斷向下減小，當(dāng)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(shí)，低選器把控制權(quán)切換給入口壓力控制器，達(dá)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(guān)鍵是設(shè)定值要合理，主輸出控制器打在自動(dòng)狀態(tài)，要實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制，還需把各參與低選的調(diào)節(jié)回路打到自動(dòng)狀態(tài)。。,2328,16,二、典型泵站的控制邏輯,1閥門的控制2機(jī)泵的啟?？刂?收、發(fā)球控制4下載控制5站啟、?？刂?全線自動(dòng)啟、停控制7聯(lián)鎖保護(hù),2328,17,1閥門的控制,11開關(guān)式閥門包括球閥、閘閥、蝶閥等SCADA系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)連接信號(hào)包括（1）現(xiàn)場(chǎng)過來的DI信號(hào)包括就地/遠(yuǎn)程信號(hào)，全開信號(hào)、全關(guān)信號(hào)、故障信號(hào)。（2）SCADA輸出到現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)包括開閥和關(guān)閥信號(hào)。部分閥門還有單獨(dú)一路ESD關(guān)閥信號(hào)。,2328,18,阿拉山口站為例,開關(guān)量閥的控制邏輯閥處于遠(yuǎn)控/手動(dòng)狀態(tài)，無故障，無報(bào)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(dòng)復(fù)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(chǎng)過來的信號(hào)包括就地/遠(yuǎn)程信號(hào)、開到位，關(guān)到位，故障信號(hào)、閥門開度控制，閥位反饋AI信號(hào)。（2）SCADA輸出到現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)閥門輸出開度AO信號(hào)。SCADA系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)連接信號(hào),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(yuǎn)控/手動(dòng)狀態(tài)，無故障，無報(bào)警。在站控（中心）狀態(tài)，寫入閥位設(shè)定值，使能開（關(guān)）置位后，AO正常輸出，2秒后使能開（關(guān)）復(fù)位，當(dāng)閥門到達(dá)設(shè)定的閥位后，閥停止動(dòng)作。無論是就地切換到遠(yuǎn)控還是遠(yuǎn)控切換到就地，閥都能停止動(dòng)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(chǎng)連接信號(hào)包括（1）現(xiàn)場(chǎng)過來的信號(hào)包括就地/遠(yuǎn)程信號(hào)、故障信號(hào)、閥門開度反饋AI信號(hào)、手/自、開到位、關(guān)到位、SP設(shè)定值、使能命令。（2）SCADA輸出到現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)輸出開度AO信號(hào)如出口壓力等。,2328,24,PID調(diào)節(jié)閥的控制邏輯閥處于遠(yuǎn)控/手動(dòng)狀態(tài)，無故障，無報(bào)警。在站控狀態(tài)下調(diào)試，使閥處于遠(yuǎn)控、手動(dòng)狀態(tài)，在站控上位機(jī)MMI上，輸入壓力設(shè)定值，點(diǎn)擊執(zhí)行后，閥開始動(dòng)作，當(dāng)出站壓力等于設(shè)定值時(shí)，閥停止動(dòng)作；在現(xiàn)場(chǎng)將閥門切換到就地狀態(tài)后切換回遠(yuǎn)控，閥不動(dòng)作，證明沒有擾動(dòng)。PV1103A，PV1103B，PV1105PV2301、TV2302,2328,25,2328,26,1閥門的控制,14在實(shí)施該控制邏輯中，需要注意的幾點(diǎn)（1）現(xiàn)場(chǎng)就地與遠(yuǎn)程信號(hào)切換時(shí)，應(yīng)確保無擾動(dòng)切換，現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)作后切回遠(yuǎn)程或遠(yuǎn)程動(dòng)作后切回就地，閥門都應(yīng)保位。（2）輸出DO信號(hào)應(yīng)為脈沖信號(hào)還是長(zhǎng)信號(hào)。根據(jù)邏輯要求，就需要與現(xiàn)場(chǎng)閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)的組態(tài)協(xié)調(diào)一致，相應(yīng)的閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)的組態(tài)時(shí)考慮點(diǎn)動(dòng)或長(zhǎng)動(dòng)的組態(tài)方式。（3）現(xiàn)場(chǎng)反饋信號(hào)都失效時(shí)，SCADA應(yīng)沒任何輸出信號(hào)動(dòng)作閥門，只報(bào)警提示。（4）閥門開關(guān)超時(shí)或故障報(bào)警時(shí)，SCADA應(yīng)沒任何輸出信號(hào)動(dòng)作閥門，只報(bào)警提示。,2328,27,2機(jī)泵的啟?？刂?21SCADA系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)包括（1）現(xiàn)場(chǎng)過來的信號(hào)就地/遠(yuǎn)程信號(hào)，運(yùn)行信號(hào)。（2）SCADA輸出到現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)包括啟泵信號(hào)、停泵信號(hào)。,泵的啟停邏輯包含的點(diǎn)有就地/遠(yuǎn)控、啟狀態(tài)、停狀態(tài)、故障、啟動(dòng)命令、停止命令、ESD命令。,2328,28,機(jī)泵的啟停控制邏輯包含的點(diǎn)有就地/遠(yuǎn)控、啟狀態(tài)、停狀態(tài)、故障、就地急停狀態(tài)、啟動(dòng)命令、停止命令。泵啟動(dòng)初始條件泵入口閥門處于全開或全關(guān)位，閥處于遠(yuǎn)控自動(dòng)狀態(tài)，無故障，無報(bào)警，泵入口壓力值達(dá)到最低啟泵要求，泵處于遠(yuǎn)控狀態(tài)，無故障，無保護(hù)報(bào)警、無連鎖報(bào)警、無ESD命令、4個(gè)罐前閥不在全關(guān)位。當(dāng)泵滿足初始條件時(shí)，啟泵條件的信號(hào)置位。泵入口閥開到位后，開出口閥到10后啟泵，泵運(yùn)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(dāng)泵按照啟動(dòng)程序完成啟泵命令后，泵啟動(dòng)成功信號(hào)置位。停泵順序出口閥關(guān)至10，,2328,29,2機(jī)泵的啟停控制,22基于工藝及設(shè)備本身的安全考慮，機(jī)泵的啟停需要考慮與之相關(guān)的壓力及泵進(jìn)出閥門的狀態(tài)，在實(shí)施機(jī)泵控制邏輯中，需要注意的幾點(diǎn)（1）機(jī)泵啟動(dòng)前應(yīng)滿足的條件，如壓力是否滿足，進(jìn)口閥和出口閥是否已經(jīng)處于預(yù)先考慮好的位置，機(jī)泵本身涉及的機(jī)械密封、振動(dòng)條件、溫度等條件是否滿足。這個(gè)可考慮作為啟泵前的一個(gè)必要條件加入保護(hù)邏輯中。（2）啟泵/停泵信號(hào)是脈沖信號(hào)還是長(zhǎng)信號(hào)，一般都是脈沖信號(hào)，因?yàn)橥ǔCADA輸出先到繼電器的干觸點(diǎn)，觸發(fā)繼電器閉合輸出信號(hào)到電氣柜來動(dòng)作機(jī)泵。（3）需要考慮機(jī)泵運(yùn)行或停止后與閥門動(dòng)作的聯(lián)系。,啟泵時(shí)，通常閥門開始處于一個(gè)小開度的位置，延時(shí)一定時(shí)間，待機(jī)泵運(yùn)行平穩(wěn)后，出口閥再慢慢打開。停泵時(shí)，通常先關(guān)小閥門再停泵，避免甩泵造成壓力及流量的大波動(dòng)。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(dòng)接收操作和自動(dòng)發(fā)送操作。主要設(shè)備包括收發(fā)裝置，SCADA系統(tǒng)和各種檢測(cè)儀表組成，其操作控制由站控系統(tǒng)的清管器控制邏輯實(shí)現(xiàn)；可由中心控制室的計(jì)算機(jī)發(fā)出邏輯指令實(shí)現(xiàn)，也可站控人員發(fā)出指令實(shí)現(xiàn)。需要注意的幾點(diǎn)1）站外指示器2）進(jìn)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(chǎng)手動(dòng)導(dǎo)通相關(guān)的流程，啟動(dòng)收球程序，待站外清管指示器檢測(cè)到球進(jìn)站時(shí)，自動(dòng)打開進(jìn)筒閥門，進(jìn)筒閥全開后，慢慢關(guān)小進(jìn)站閥到達(dá)設(shè)定的開度。待收球筒上的指示器檢測(cè)到球進(jìn)筒后，自動(dòng)打開進(jìn)站閥，進(jìn)站閥全開后，關(guān)閉進(jìn)筒閥。32發(fā)球控制現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)導(dǎo)通相關(guān)的流程，啟動(dòng)發(fā)球程序，自動(dòng)打開出筒閥門，出筒閥全開后，慢慢關(guān)小進(jìn)站閥到達(dá)設(shè)定的開度。待出站管線上的指示器檢測(cè)到球出站后，自動(dòng)打開出站閥，出站閥全開后，關(guān)閉進(jìn)筒閥。,2328,32,4下載控制,,（1）下載前的準(zhǔn)備包括工藝要求的流程的導(dǎo)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(biāo)志，可以分為自動(dòng)方式和手動(dòng)方式，考慮人工觸發(fā)命令還是按照設(shè)定時(shí)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(shè)定總量，那么到達(dá)總量時(shí)自動(dòng)下載；如果下載過程中發(fā)現(xiàn)非本次下載的油品到達(dá)，那么應(yīng)啟動(dòng)意外情況停止下載；,下載控制邏輯是長(zhǎng)輸管道中非常重要的一環(huán)，某一站的下載涉及到設(shè)備的動(dòng)作，流量及壓力的控制對(duì)全線的影響。通常來講，下載控制邏輯包括下載前的準(zhǔn)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(tái)泵的連續(xù)啟動(dòng)以及進(jìn)出站閥的動(dòng)作。程序應(yīng)分幾部分來考慮（1）啟站前，進(jìn)站閥、出站閥的應(yīng)處于什么位置，泵的啟動(dòng)條件是否滿足，壓力條件的判斷；（2）啟站程序過程中，幾臺(tái)泵的啟動(dòng)順序以及中間等待時(shí)間；（3）啟站過程如果某一臺(tái)泵或閥無法動(dòng)作，應(yīng)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(dòng)啟、停控制,全線自動(dòng)啟或停控制是按照一定的順序自動(dòng)開啟或停全線各站的泵及閥門，相當(dāng)于把各站的站啟串聯(lián)起來，一般來說，全線自動(dòng)啟都是按照從前往后正輸方式啟。（1）從上一站啟動(dòng)到下一站啟動(dòng)條件的判斷，時(shí)間和壓力條件來判斷觸發(fā)。（2）考慮中間某一站無法啟動(dòng)，應(yīng)確保人工干預(yù)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(yù)自動(dòng)退出，但不影響前面已經(jīng)執(zhí)行的站。,2328,35,7聯(lián)鎖保護(hù),71站場(chǎng)保護(hù)如發(fā)生火災(zāi)或可燃?xì)怏w報(bào)警時(shí)，可執(zhí)行緊急停車保護(hù)。72油罐保護(hù)液位低報(bào)警，液位低低聯(lián)鎖關(guān)閥，防止油罐抽空；設(shè)立液位高報(bào)警，液位高高聯(lián)鎖關(guān)閥，防止冒罐。73機(jī)泵的保護(hù)對(duì)泵機(jī)組的工況進(jìn)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(shí)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(shí)壓力叫水擊壓力，它的大小與速度變化過程的快慢及流動(dòng)質(zhì)量和動(dòng)量的大小有關(guān)，輕微時(shí)只表現(xiàn)為噪音和振動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)能使管線破裂。在長(zhǎng)輸管道的設(shè)計(jì)和管理工作中，如不能準(zhǔn)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(fèi)，或因估計(jì)不足而引起嚴(yán)重事故。尤其是在密閉輸送地管道上，更必須按照對(duì)不穩(wěn)定工況地預(yù)測(cè)和計(jì)算，來制定運(yùn)行規(guī)程和調(diào)度方案，為自控系統(tǒng)在各種情況下地運(yùn)行提供依據(jù)。,2328,37,三、水擊及控制,1水擊工況長(zhǎng)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(jī)組轉(zhuǎn)速變化或運(yùn)行不穩(wěn)，機(jī)組因動(dòng)力故障而自行停機(jī)；（2）線路閥室突然關(guān)閉；（3）站場(chǎng)干線閥門突然關(guān)閉或開啟，如節(jié)流、進(jìn)出站閥關(guān)閉。（4）空氣進(jìn)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(guān)閉。,2328,38,2水擊控制,在長(zhǎng)輸管道上，各站設(shè)有壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，保證各進(jìn)、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(shè)定值由SCADA系統(tǒng)主機(jī)軟件根據(jù)實(shí)際工藝參數(shù)計(jì)算出。一般地站場(chǎng)都在進(jìn)、出站設(shè)有水擊泄放閥。因此在針對(duì)上述工況發(fā)生水擊時(shí)，提出處理預(yù)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(hù)措施（1）泄放保護(hù)。（2）調(diào)節(jié)性保護(hù)，調(diào)節(jié)進(jìn)出站地壓力。（3）停泵或停站保護(hù)。（4）管道增強(qiáng)保護(hù)。,2328,39,END,,

簡(jiǎn)介：2327,1,第6節(jié)SCADA系統(tǒng)國(guó)內(nèi)應(yīng)用,,2327,2,SCADA系統(tǒng)在管道的應(yīng)用,80年代末東營(yíng)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(dòng)控制方案陜京輸氣管道SCADA/POAS系統(tǒng)主要監(jiān)控對(duì)象為4座計(jì)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(gè)RTU遙控閥室7個(gè)清管站（陰極保護(hù)）3個(gè)輸氣管理處系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了三級(jí)控制,2327,4,1調(diào)度中心遠(yuǎn)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(dòng)控制,北京調(diào)度中心負(fù)責(zé)對(duì)全線進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度管理，監(jiān)視沿線各站的運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)壓力、溫度、流量閥門、閥室遠(yuǎn)程參數(shù)下載,2327,5,1調(diào)度中心遠(yuǎn)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(dòng)控制,ACS采用PLC為主的集中監(jiān)分散控制方案。4個(gè)計(jì)量站均配有人機(jī)界面和單回路流量計(jì)算機(jī)。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(jì)算。4座計(jì)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(yuǎn)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(dòng)控制現(xiàn)場(chǎng)閥門操作就地進(jìn)行,A站遠(yuǎn)程操作站上設(shè)備由調(diào)度中心實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作，如全線各種關(guān)閉和帶RTU的閥室關(guān)斷。B站就地操作站上設(shè)備如電動(dòng)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(yuǎn)程,2327,7,,設(shè)備維護(hù)設(shè)備維護(hù)分為閥門維護(hù)和變送器維護(hù)閥門維護(hù)需要就地維護(hù)遠(yuǎn)程不能控制變送器維護(hù)對(duì)420MA信號(hào),2327,8,12系統(tǒng)配置陜京輸氣管道SCADA系統(tǒng)是由法國(guó)CEGELEC跨國(guó)電氣公司下屬的AEC自動(dòng)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(guó)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(luò)設(shè)計(jì)VS750是以網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)為操作平臺(tái)，SUN工作站64位操作系統(tǒng)，主機(jī)2臺(tái)互為冗余PC機(jī)打印機(jī)投影系統(tǒng)等網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。1臺(tái)WINDOWSNT服務(wù)器充當(dāng)網(wǎng)關(guān)ODBC軟件開放型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)經(jīng)理級(jí)連接路由器前端處理機(jī)（FEP2臺(tái)操作員站、1臺(tái)管道模擬站、工程師站、培訓(xùn)工作站,2327,11,14站控系統(tǒng)站控RTUMODICONPLC1計(jì)量站2RTU閥室3清管站,2327,12,15SCADA系統(tǒng)核心軟件VS750VS750是德國(guó)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(dòng)態(tài)顯示管道和設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。數(shù)據(jù)、報(bào)警信息提供管道模擬軟件,2327,13,VS750主要功能多重菜單、對(duì)話框遙測(cè)、調(diào)控信息指令顯示運(yùn)行狀態(tài)各種操作信息、報(bào)警信息記錄與打印事件、報(bào)警、狀態(tài)歸檔報(bào)表】曲線、圖形管道陰極保護(hù)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)火災(zāi)監(jiān)測(cè)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(dú)山子管線應(yīng)用,21系統(tǒng)介紹該SCADA系統(tǒng)由工控機(jī)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(jìn)行數(shù)據(jù)通信。站控PLC和設(shè)備PLC通過AB公司的DH網(wǎng)連接系統(tǒng)采用三級(jí)控制現(xiàn)場(chǎng)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(jì)算機(jī)PC主控PLC美國(guó)AB公司的PLC25/40E處理器作為控制器。PLC硬件配置I/O點(diǎn)數(shù)，分布在4個(gè)泵站，合計(jì)429點(diǎn)首站有67個(gè)點(diǎn)，四站139點(diǎn)，六站140點(diǎn)，末站83點(diǎn)I/O框架及配置,2327,17,13系統(tǒng)軟件1主機(jī)編程軟件HONEYWELL公司的SCAN300軟件。運(yùn)行在WINDOWSNT系統(tǒng)，開放性好軟件特點(diǎn)結(jié)構(gòu)靈活易于操作維護(hù)開放性對(duì)通訊要求不高,2327,18,,2PLC主控程序設(shè)計(jì)PLC采用AB公司的RSLOGIX5圖形軟件編輯。,2327,19,三、阿獨(dú)管線SCADA系統(tǒng),1、硬件結(jié)構(gòu)2、網(wǎng)絡(luò)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(yù)案7、主要設(shè)備監(jiān)控8、第三方通訊,

簡(jiǎn)介：第二章油氣田自動(dòng)化,概述第一節(jié)計(jì)量站自動(dòng)化第二節(jié)接轉(zhuǎn)站自動(dòng)化第三節(jié)聯(lián)合站自動(dòng)化,第二章油氣田自動(dòng)化,概述1、油氣田自動(dòng)化的主要對(duì)象油氣田生產(chǎn)過程涉及的設(shè)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(jì)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(diǎn)（1）油井產(chǎn)物復(fù)雜（2）油田地理環(huán)境惡劣（3）生產(chǎn)單元分布廣點(diǎn)多、面廣、線長(zhǎng)（4）生產(chǎn)過程相對(duì)粗放可靠性高皮實(shí)耐用,,3、油氣田自動(dòng)化的主要內(nèi)容自動(dòng)計(jì)量自動(dòng)檢測(cè)報(bào)警與保護(hù)自動(dòng)調(diào)節(jié)與控制數(shù)據(jù)采集、傳輸、報(bào)表、匯總,4、油氣田自動(dòng)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(yíng)決策層構(gòu)成系統(tǒng),PLCPCDCSFCSSCADA系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)儀表和控制設(shè)備,,,,,5、油氣田自動(dòng)化的意義,1科學(xué)決策支持2安全生產(chǎn)保障3節(jié)能降耗經(jīng)濟(jì)4勞動(dòng)效率提高,,,第一節(jié)計(jì)量站自動(dòng)化,1計(jì)量站的任務(wù)是什么對(duì)各個(gè)油氣井進(jìn)行集油；單獨(dú)選井，檢測(cè)油、氣、水的各自產(chǎn)量；對(duì)于注水開采，需要檢測(cè)注水壓力及流量；,一計(jì)量站自動(dòng)化,2計(jì)量站的計(jì)量方法主要分為哪兩類傳統(tǒng)的分離法進(jìn)行計(jì)量；計(jì)量速度慢；精度較高、置信度高、可靠性好；復(fù)雜、巨大、笨重、通用性差；新型的多相流混合計(jì)量；計(jì)量速度快；體積小、重量輕；精度較低、價(jià)格偏高；,3采用分離法的計(jì)量方案一,A加熱密閉流程示意圖,3采用分離法的計(jì)量方案一,B計(jì)量站流程,計(jì)量站流程,3采用分離法的計(jì)量方案一,3采用分離法的計(jì)量方案一,立式分離器,3采用分離法的計(jì)量方案一,31計(jì)量方案一是如何實(shí)現(xiàn)的選井控制采用電動(dòng)三通球閥計(jì)量分離采用立式兩相分離器氣體計(jì)量采用漩渦氣體流量計(jì)液體計(jì)量設(shè)定某一容積VM3，然后測(cè)量液體充滿這個(gè)容積的時(shí)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(cè)單日產(chǎn)水量QWQFM3單日產(chǎn)油量QOQQFM3,溫度壓力補(bǔ)償,3采用分離法的計(jì)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(duì)電容數(shù)值的影響不同來測(cè)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(cè)量含水率；微波法根據(jù)微波傳輸衰減的不同來測(cè)量含水率；放射性含水分析儀根據(jù)油和水對(duì)放射線的影響不同來測(cè)量含水率；,,電容法根據(jù)油和水對(duì)電容數(shù)值的影響不同來測(cè)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(jì)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(jì)量方案一,33計(jì)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(jì)量容積；容積過小，則液面波動(dòng)劇烈，測(cè)量時(shí)間很短容積過大，則時(shí)間過長(zhǎng)，測(cè)量次數(shù)少根據(jù)各井的產(chǎn)油規(guī)律，建立合理的計(jì)量制度；合理選擇與使用計(jì)量?jī)x表；各儀表的量程范圍現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)出水的礦化度,4、多相流混合計(jì)量法,A兩相流的直接測(cè)量是怎樣實(shí)現(xiàn)的理想情況下各相在管道橫截面中瞬時(shí)占據(jù)的面積各相通過管道橫截面時(shí)的瞬時(shí)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(shí)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(jì)量法,B兩相計(jì)量的有關(guān)技術(shù)有哪些總量檢測(cè)（流速檢測(cè)）容積式儀表、超聲波、渦輪、節(jié)流裝置電阻、電容等電信號(hào)的互相關(guān)等相分率檢測(cè)示蹤劑法、伽瑪射線、電阻抗（電容、電導(dǎo)）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(jì)量法,I三相流計(jì)量類型之一完全分離型精度高、置信度高、可靠性好復(fù)雜、巨大、笨重、通用性很差,氣,油,水,,,截面面積,流動(dòng)速度,5多相流混合計(jì)量法,J三相流計(jì)量類型之二部分分離型精度、置信度較高，價(jià)格適中體積重量偏大、濕氣計(jì)量沒有有效手段,,,截面面積,流動(dòng)速度,5多相流混合計(jì)量法,5多相流混合計(jì)量法,5多相流混合計(jì)量法,5多相流混合計(jì)量法,5多相流混合計(jì)量法,K三相流計(jì)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(shí)失效,,,截面面積,流動(dòng)速度,5多相流混合計(jì)量法,5多相流混合計(jì)量法,5多相流混合計(jì)量法,L三相流計(jì)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(shí)效果仍不理想,,,截面面積,流動(dòng)速度,5多相流混合計(jì)量法,5多相流混合計(jì)量法,5多相流混合計(jì)量法,第一節(jié)計(jì)量站自動(dòng)化,6計(jì)量站為什么要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化降低勞動(dòng)強(qiáng)度，增加檢測(cè)次數(shù)；提高計(jì)量結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性；確保輔助設(shè)備的安全、高效運(yùn)行；便于向上匯報(bào)本站有關(guān)參數(shù)；,第二節(jié)接轉(zhuǎn)站自動(dòng)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(jì)量站來的油氣并進(jìn)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(dòng)化,示意流程圖,第二節(jié)接轉(zhuǎn)站自動(dòng)化,B接轉(zhuǎn)站內(nèi)那些操作需要自動(dòng)化參數(shù)監(jiān)控來油進(jìn)站壓力、溫度；外輸出站壓力、溫度；電機(jī)供電電壓、電流；緩沖罐、事故儲(chǔ)油罐液位；氣液計(jì)量緩沖罐液位控制、加熱爐功率控制；通訊聯(lián)絡(luò)匯報(bào)參數(shù)、接收及執(zhí)行命令；輔助設(shè)備如摻活性水工藝等；,第二節(jié)接轉(zhuǎn)站自動(dòng)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(dǎo)致液位波動(dòng)的主要因素是什么上游的來油流量在波動(dòng)，導(dǎo)致罐內(nèi)液位波動(dòng)；上游的來油帶有溶解氣，導(dǎo)致氣液界面模糊；,第二節(jié)接轉(zhuǎn)站自動(dòng)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(dòng)閥的選擇保證安全,第二節(jié)接轉(zhuǎn)站自動(dòng)化,E節(jié)流法的主要缺點(diǎn)是什么如何克服節(jié)流導(dǎo)致離心泵效率低下，造成電能浪費(fèi)；改進(jìn)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(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)流量；節(jié)電效果據(jù)報(bào)道大致能節(jié)電2040；,第二節(jié)接轉(zhuǎn)站自動(dòng)化,F電機(jī)有哪兩類各有什么特點(diǎn)直流電機(jī)與交流電機(jī)；與直流電機(jī)相比，交流電機(jī)的特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、慣量小、維護(hù)方便；可以在惡劣環(huán)境中運(yùn)行；容易實(shí)現(xiàn)大容量化，高壓化、高速化；價(jià)格比較低廉；高效率的調(diào)速難于實(shí)現(xiàn)；,第二節(jié)接轉(zhuǎn)站自動(dòng)化,G直流電機(jī)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(dòng)化,H交流電機(jī)的調(diào)速方法主要有哪些改變極對(duì)數(shù)調(diào)速；效率高，線路簡(jiǎn)單，易維修，價(jià)格低；只能實(shí)現(xiàn)2～3種極對(duì)數(shù)的有級(jí)調(diào)速，范圍有限；定子調(diào)壓調(diào)速線路簡(jiǎn)單，裝置體積小，易維修，價(jià)格低；效率較低，調(diào)速范圍較小，不適合大容量電機(jī)；變頻調(diào)速；,第二節(jié)接轉(zhuǎn)站自動(dòng)化,I什么是變頻調(diào)速裝置（VFD）一種新興的交流電機(jī)調(diào)速技術(shù)；通過變頻器改變電動(dòng)機(jī)定子的供電頻率來調(diào)速優(yōu)點(diǎn)調(diào)速范圍寬、精度高、效率高啟動(dòng)能耗低有利于起停頻繁，長(zhǎng)期低負(fù)荷的應(yīng)用動(dòng)態(tài)響應(yīng)快有利于過程控制應(yīng)用缺點(diǎn)技術(shù)復(fù)雜價(jià)格較高、維護(hù)要求高對(duì)電網(wǎng)有干擾,第二節(jié)接轉(zhuǎn)站自動(dòng)化,應(yīng)用VFD調(diào)節(jié)液位方案示意圖,第二節(jié)接轉(zhuǎn)站自動(dòng)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(dòng)閥的選擇保證安全,第二節(jié)接轉(zhuǎn)站自動(dòng)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(dāng)前的研究重點(diǎn)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(dāng)前的研究重點(diǎn)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(dāng)前的研究重點(diǎn),第二節(jié)接轉(zhuǎn)站自動(dòng)化,M什么是反饋是一種機(jī)制，它導(dǎo)致系統(tǒng)輸出的某種變化返回來并且影響系統(tǒng)輸入，進(jìn)而加強(qiáng)或者消弱系統(tǒng)輸出的該種變化負(fù)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(hào)，輸出為視網(wǎng)膜上的光線強(qiáng)度,第二節(jié)接轉(zhuǎn)站自動(dòng)化,M什么是反饋正反饋能夠加強(qiáng)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(dòng)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(jiǎn)單穩(wěn)定，但可靠性、精度不足閉環(huán)系統(tǒng)可靠、準(zhǔn)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(dòng)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(dòng)化,P采用前饋控制的系統(tǒng)有什么特點(diǎn)通常系統(tǒng)的干擾幅值大，影響劇烈；控制作用及時(shí)、有效；屬于“開環(huán)系統(tǒng)”；一種前饋只能克服一種可以測(cè)量的干擾；前饋控制器本身與控制對(duì)象特性有關(guān)；,第三節(jié)聯(lián)合站自動(dòng)化,聯(lián)合站的任務(wù)集油、計(jì)量、油氣水分離、脫水穩(wěn)定、儲(chǔ)存、外輸、污水處理等主要設(shè)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(cè)控系統(tǒng)1、天然氣計(jì)量與測(cè)控系統(tǒng)2、油水界面測(cè)控系統(tǒng)3、油氣界面控制系統(tǒng),,二、電脫水器測(cè)控系統(tǒng)1、自動(dòng)監(jiān)控參數(shù)油水界面位置、出油含水率、壓力、溫度、電場(chǎng)電壓與電流2、自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)保持油水界面、保持電場(chǎng)電壓3、自動(dòng)報(bào)警與保護(hù)超高、超低壓力、超溫,,三、加熱爐自動(dòng)調(diào)節(jié)1、參數(shù)測(cè)量溫度、壓力2、控制系統(tǒng)進(jìn)油量、風(fēng)量3、自動(dòng)報(bào)警與保護(hù)超高,,熱媒爐自動(dòng)化系統(tǒng)的功能硬件配置、軟件,

簡(jiǎn)介：油氣儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)自動(dòng)化,張樹文EMAIL584251035QQCOM電話13864803009,中國(guó)石油大學(xué)華東儲(chǔ)運(yùn)工程系,,油氣儲(chǔ)運(yùn)是什么主要工藝核心課程自動(dòng)化知識(shí)有哪些見到的自動(dòng)化設(shè)備,培養(yǎng)目標(biāo)5．具有油氣儲(chǔ)運(yùn)工程的規(guī)劃、建設(shè)和生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)的能力,本課程的學(xué)習(xí)目的,A了解油氣儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)自動(dòng)化系統(tǒng)的組成B掌握油氣儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)中部分環(huán)節(jié)所常用的自動(dòng)化技術(shù)方案的工作原理C相關(guān)自動(dòng)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(yīng)用,學(xué)習(xí)方法學(xué)以致用實(shí)用,油氣儲(chǔ)運(yùn)自動(dòng)化,設(shè)備自動(dòng)化安全自動(dòng)化管理自動(dòng)化,基礎(chǔ),保證,目的,泵、電機(jī)、閥門壓力、流量、溫度,基本參數(shù)檢測(cè)常用儀表溫度檢測(cè)與變送壓力檢測(cè)與變送流量檢測(cè)儀表液位檢測(cè)儀表成分分析儀表過程控制儀表,測(cè)量控制,,P4,設(shè)備自動(dòng)化設(shè)備和技術(shù)結(jié)合油氣儲(chǔ)運(yùn)工藝集輸管輸儲(chǔ)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(jì)量間聯(lián)合站原油庫,管道系統(tǒng),長(zhǎng)輸管道,從原油庫中間站末站,儲(chǔ)備庫,中轉(zhuǎn)站,煉廠,港口油庫,油庫自動(dòng)化,罐區(qū)泵機(jī)組計(jì)量裝卸消防,本課程的教材及要求,參考教材油氣儲(chǔ)運(yùn)自動(dòng)化吳明，化學(xué)工業(yè)出版社油氣田自動(dòng)化毛寶瑚,石油大學(xué)出版社出版B考試方式統(tǒng)一考試C課程成績(jī)期末80，平時(shí)20；,儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)自動(dòng)化,第一章自動(dòng)化技術(shù)第一節(jié)常用檢測(cè)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(chǎng)總線FCS第五節(jié)PLC技術(shù)第二章油氣田自動(dòng)化第三章油庫自動(dòng)化第四章油氣管道SCADA系統(tǒng),第一章自動(dòng)化技術(shù),第一節(jié)常用檢測(cè)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(chǎng)總線FCS第五節(jié)PLC技術(shù),第一章自動(dòng)化技術(shù),第一節(jié)常用檢測(cè)儀表認(rèn)識(shí)溫度檢測(cè)與變送壓力檢測(cè)與變送流量檢測(cè)儀表液位檢測(cè)儀表過程控制儀表執(zhí)行器,

簡(jiǎn)介：第2節(jié)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),21概述,微型計(jì)算機(jī)廣泛應(yīng)用于測(cè)量和控制，形成了各種各樣的通用或?qū)Ｓ梦C(jī)測(cè)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(shí)世界與數(shù)字處理和數(shù)字控制的仿真世界連接起來，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與傳送的功能。,,,一般來說，在微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括模擬信號(hào)的輸入輸出和數(shù)字信號(hào)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(shí)時(shí)地、準(zhǔn)確地測(cè)量或匯集起來，送到后續(xù)的計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，并輸出以實(shí)現(xiàn)對(duì)物理系統(tǒng)的控制，或記錄存儲(chǔ)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(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)的控制輸出是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，因而必須轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)以驅(qū)動(dòng)過程。轉(zhuǎn)換采用D/A轉(zhuǎn)換器，每個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器是通過緩沖鎖存器與計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)總線相連接，鎖存器的操作是由計(jì)算機(jī)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(shè)計(jì)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(shí)間；⑤輸入模擬信號(hào)的調(diào)理；⑥輸出負(fù)載特性及驅(qū)動(dòng)問題；⑦與微機(jī)接口時(shí)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(biāo)準(zhǔn)集成電路自行設(shè)計(jì)所需要的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，這就是芯片級(jí)設(shè)計(jì)。其二，選用通用模塊板，通過標(biāo)準(zhǔn)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(jí)設(shè)計(jì)，也稱之為系統(tǒng)集成。,前者經(jīng)濟(jì)合理，對(duì)設(shè)計(jì)者要求高，且周期長(zhǎng)；后者可擴(kuò)展性好，周期短，但成本遠(yuǎn)高于前者，對(duì)特殊要求的應(yīng)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(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的功能，又具有數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的功能?？梢哉f數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)信號(hào)變換并進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)募?jì)算機(jī)、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(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的過程是采樣過程與量化過程的結(jié)合，采樣的實(shí)質(zhì)是將連續(xù)信號(hào)離散化，量化的過程是將已離散的信號(hào)進(jìn)行編碼變換成數(shù)字碼的過程。D/A數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的過程是將已采樣信號(hào)恢復(fù)的過程。,采樣利用采樣脈沖序列，從信號(hào)中抽取一系列離散值，使之成為采樣信號(hào)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(shí)間Τ，對(duì)于隨時(shí)間變化的模擬輸入信號(hào)，要求瞬時(shí)采樣值在時(shí)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(gè)過程就是采樣保持。正是有了采樣保持，實(shí)際上采樣后的信號(hào)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(jìn)制數(shù)的過程,4位A/DXXXX,X1?0101,X2?0011,X3?0000,量化把采樣信號(hào)經(jīng)過舍入或截尾的方法變?yōu)橹挥杏邢迋€(gè)有效數(shù)字的數(shù)，稱為量化。,X15X24X30X40,X54X65X71X80,信號(hào)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(biāo),1分辨率用輸出二進(jìn)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(shí)間，如1MS1KHZ；10US100KHZ3模擬信號(hào)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(biāo),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(duì)輸入信號(hào)的分辨能力，有N位輸出的A/D轉(zhuǎn)換器能區(qū)分2N個(gè)不同等級(jí)，因此分辨率VIMAX/2N，式中，VIMAX是輸入模擬信號(hào)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(shí)際輸出數(shù)字量和理論上應(yīng)得到的數(shù)字量之間的差別，通常規(guī)定應(yīng)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(hào)轉(zhuǎn)換為電壓或電流信號(hào)的裝置。,D/A轉(zhuǎn)換器一般先通過T型電阻網(wǎng)絡(luò)將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬電脈沖信號(hào)，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(hào)。只要采樣間隔足夠密，就可以精確的復(fù)現(xiàn)原信號(hào)。為減小零階保持電路帶來的電噪聲，還可以在其后接一個(gè)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(biāo),1分辨率D/A轉(zhuǎn)換器的分辨力用可用輸入的二進(jìn)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(biāo),2轉(zhuǎn)換精度轉(zhuǎn)換精度定義為實(shí)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(biāo),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(shí)間。轉(zhuǎn)換時(shí)間越長(zhǎng)，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(shí)驗(yàn),§221模數(shù)A/D和數(shù)模D/A,一、信號(hào)采樣,采樣是將采樣脈沖序列PT與信號(hào)XT相乘，取離散點(diǎn)XNT值的過程。,§222采樣定理,一個(gè)連續(xù)信號(hào)經(jīng)過理想采樣以后，它的頻譜將沿著頻率軸每隔一個(gè)采樣頻率ΩS,重復(fù)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(hào)采樣,§222采樣定理,1頻混現(xiàn)象,,,,（A）采樣頻率等于信號(hào)頻率，正弦信號(hào)離散后得到直流信號(hào),（B）采樣頻率等于信號(hào)頻率的2倍，正弦信號(hào)離散后得到三角波信號(hào),（C）采樣頻率小于信號(hào)頻率的2倍，正弦信號(hào)離散后得到更低頻率的正弦信號(hào),§222采樣定理,當(dāng)采樣信號(hào)的頻率低于被采樣信號(hào)的最高頻率時(shí)，采樣所得的信號(hào)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(fù)原信號(hào)；采樣頻率過低的情況下，復(fù)原的是一個(gè)虛假的低頻信號(hào)。,1頻混現(xiàn)象,§§222采樣定理,頻混現(xiàn)象又稱頻譜混疊效應(yīng)，它是由于采樣信號(hào)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(hào)XT的傅里葉變換為XΩ，其頻帶范圍為ΩMΩM；當(dāng)采樣周期TS較小時(shí)，ΩS＞2ΩM，周期譜圖相互分離如圖中B所示；當(dāng)TS較大時(shí)，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(hào)復(fù)原時(shí)丟失原始信號(hào)中的高頻信息。,§222采樣定理,2采樣定理,為保證采樣后信號(hào)能真實(shí)地保留原始模擬信號(hào)信息，信號(hào)采樣頻率必須至少為原信號(hào)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(hào)能真實(shí)地反映原信號(hào)XT。工程實(shí)際中采樣頻率通常大于信號(hào)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(xué)處理，對(duì)截?cái)嘈盘?hào)做周期延拓，得到虛擬的無限長(zhǎng)信號(hào)。,用計(jì)算機(jī)進(jìn)行測(cè)試信號(hào)處理時(shí)，不可能對(duì)無限長(zhǎng)的信號(hào)進(jìn)行測(cè)量和運(yùn)算，而是取其有限的時(shí)間片段進(jìn)行分析，這個(gè)過程稱信號(hào)截?cái)唷?§222采樣定理,周期延拓后的信號(hào)與真實(shí)信號(hào)是不同的，下面從數(shù)學(xué)的角度來看這種處理帶來的誤差情況。,設(shè)有余弦信號(hào)XT，用矩形窗函數(shù)WT與其相乘，得到截?cái)嘈盘?hào)YTXTWT,將截?cái)嘈盘?hào)譜XTΩ與原始信號(hào)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(gè)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(hào)的截?cái)唷⒛芰啃孤?周期延拓信號(hào)與真實(shí)信號(hào)是不同的,,能量泄漏誤差,§223信號(hào)的截?cái)?、能量泄?克服方法之一信號(hào)整周期截?cái)?,§223信號(hào)的截?cái)?、能量泄?為了減少頻譜能量泄漏，可采用不同的截取函數(shù)對(duì)信號(hào)進(jìn)行截?cái)?，截?cái)嗪瘮?shù)稱為窗函數(shù)，簡(jiǎn)稱為窗。泄漏與窗函數(shù)頻譜的兩側(cè)旁瓣有關(guān)，如果兩側(cè)瓣的高度趨于零，而使能量相對(duì)集中在主瓣，就可以較為接近于真實(shí)的頻譜。,克服方法之二窗函數(shù),§223信號(hào)的截?cái)?、能量泄?常用窗函數(shù)1冪窗采用時(shí)間變量某種冪次的函數(shù)，如矩形、三角形、梯形或其它時(shí)間T的高次冪；2三角函數(shù)窗應(yīng)用三角函數(shù)，即正弦或余弦函數(shù)等組合成復(fù)合函數(shù)，例如漢寧窗、海明窗等；3指數(shù)窗采用指數(shù)時(shí)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(hào)的截?cái)?、能量泄?1矩形窗,矩形窗屬于時(shí)間變量的零次冪窗，函數(shù)形式為,相應(yīng)的窗譜為,矩形窗使用最多，習(xí)慣上不加窗就是使信號(hào)通過了矩形窗,優(yōu)點(diǎn)主瓣比較集中缺點(diǎn)旁瓣較高，并有負(fù)旁瓣，導(dǎo)致變換中帶進(jìn)了高頻干擾和泄漏，甚至出現(xiàn)負(fù)譜現(xiàn)象。,§223信號(hào)的截?cái)?、能量泄?2三角窗,三角窗亦稱費(fèi)杰FEJER窗，是冪窗的一次方形式,相應(yīng)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(fù)旁瓣。,§223信號(hào)的截?cái)唷⒛芰啃孤?,3漢寧HANNING窗,漢寧窗又稱升余弦窗，其時(shí)域表達(dá)式為,相應(yīng)的窗譜為,與矩形窗對(duì)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(diǎn)出發(fā)，漢寧窗優(yōu)于矩形窗。但漢寧窗主瓣加寬，相當(dāng)于分析帶寬加寬，頻率分辨力下降。,§223信號(hào)的截?cái)?、能量泄?23數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理,231模擬信號(hào)輸入通道的基本結(jié)構(gòu)1特征指標(biāo)在考慮模擬信號(hào)輸入通道系統(tǒng)結(jié)構(gòu)時(shí)必須注意以下特征指標(biāo)（1）輸入信號(hào)電平，一般將1V以上的電壓信號(hào)和1MA以上的電流信號(hào)作為高點(diǎn)平信號(hào)，電壓小于1MV和電流小于1MA的信號(hào)作為低電平信號(hào)。,（2）輸入容量，它是指能接收的模擬信號(hào)的點(diǎn)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(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并傳送至微機(jī)或存儲(chǔ)單元的速度，一般以每秒點(diǎn)數(shù)為標(biāo)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(hào)電平是區(qū)分系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的主要標(biāo)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(hào)輸入通道速度分類點(diǎn)/秒,2結(jié)構(gòu)形式1）分時(shí)多通道數(shù)據(jù)收集結(jié)構(gòu)圖331分時(shí)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(hào)經(jīng)端子板輸入給信號(hào)調(diào)理電路進(jìn)行調(diào)理，調(diào)理的內(nèi)容取決于傳感器的電特性和信號(hào)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(jì)算等。經(jīng)過調(diào)理的模擬信號(hào)達(dá)到數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)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(guān)。,在控制器的控制指令控制下。某一通道被選通，便進(jìn)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(jì)算機(jī)的控制下完成模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換。當(dāng)傳感器輸出高電平信號(hào)時(shí)，輸入端子板只需從機(jī)械方面考慮接線端的問題。,若傳感器輸出低電平信號(hào)時(shí)，輸入端子板不但要從機(jī)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(shì)及共模電壓引起的誤差，且信號(hào)調(diào)理電路必須有足夠的增益，以使低電平信號(hào)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(diǎn)是每個(gè)通道加了采樣保持放大器，可使各輸入通道的信號(hào)被同時(shí)采樣，消除了分時(shí)采樣帶來的時(shí)間歪斜誤差。但由于A/D轉(zhuǎn)換器只有一個(gè)，轉(zhuǎn)換過程仍是分時(shí)進(jìn)行的，在這一過程中由于各采樣保持放大器在保持時(shí)間內(nèi)的被保持信號(hào)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(zhǔn)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(shí)際自然時(shí)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(shí)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(shí)對(duì)應(yīng)。上述三種結(jié)構(gòu)目前均有應(yīng)用，究竟采用那一種結(jié)構(gòu)，一般根據(jù)被采集信號(hào)的頻率范圍確定，對(duì)于緩變信號(hào)一般采用分時(shí)收集結(jié)構(gòu)，對(duì)于中頻范圍的信號(hào)采用準(zhǔn)同步收集結(jié)構(gòu)，而對(duì)于動(dòng)態(tài)范圍大的信號(hào)或高頻信號(hào)應(yīng)采用同步結(jié)構(gòu)。,232模擬信號(hào)輸出通道的基本結(jié)構(gòu)1特征指標(biāo)在考慮模擬信號(hào)輸出通道結(jié)構(gòu)時(shí)必須注意以下特征指標(biāo)①輸出信號(hào)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(shí)間。,2結(jié)構(gòu)形式1）數(shù)字分配分時(shí)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)這種結(jié)構(gòu)是每個(gè)通道配置一套輸出數(shù)據(jù)鎖存器和D/A轉(zhuǎn)換器，計(jì)算機(jī)處理的結(jié)果數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線分時(shí)地選通至各通道輸出鎖存器，與此同時(shí)，D/A轉(zhuǎn)換器立即實(shí)現(xiàn)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)到模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換。各通道的輸出部分一般都設(shè)有信號(hào)調(diào)理電路，以完成V/I或I/V轉(zhuǎn)換、輸出信號(hào)標(biāo)度變換，必要時(shí)進(jìn)行信號(hào)濾波或電氣隔離。,圖334數(shù)字分配分時(shí)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(shí)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增設(shè)了一級(jí)鎖存器，計(jì)算機(jī)將分時(shí)處理后的數(shù)據(jù)分時(shí)鎖存入第一級(jí)鎖存器，待每個(gè)通道的鎖存器均已鎖存完畢后，再發(fā)出控制信號(hào)，將第一級(jí)鎖存器中的數(shù)據(jù)同步鎖存入第二級(jí)鎖存器，再由后續(xù)D/A轉(zhuǎn)換器同步轉(zhuǎn)換輸出。,3）分時(shí)轉(zhuǎn)換多通道模擬分配結(jié)構(gòu)圖336分時(shí)轉(zhuǎn)換多通道模擬分配結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是各通道共用一個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器和一個(gè)數(shù)據(jù)輸出鎖存器。計(jì)算機(jī)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(shí)傳送至輸出鎖存器并進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生相應(yīng)通道的模擬輸出值，而每個(gè)模擬輸出通道在進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換的同時(shí)，計(jì)算機(jī)選通相應(yīng)通道的采樣保持器進(jìn)行跟隨，當(dāng)該通道轉(zhuǎn)換完成并接至下一個(gè)通道進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換時(shí)，該通道的采樣保持器進(jìn)入保持狀態(tài)。,顯然，正在進(jìn)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(diǎn)是成本低，但是其缺點(diǎn)是在保持期間模擬輸出值由于采樣保持器的“漏電”會(huì)發(fā)生變化，如果每一輪的輸出周期較長(zhǎng)，這種由于“漏電”造成的輸出誤差就較大。為保證輸出精度，對(duì)同一數(shù)據(jù)要進(jìn)行“刷新”操作，從而加大了軟件的復(fù)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(hào)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(chǔ)器統(tǒng)一編址。使用那一種方法，將影響模擬信號(hào)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(hào)輸入輸出接口系統(tǒng)中都必須有一個(gè)硬件地址譯碼設(shè)備，以便計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)接口系統(tǒng)實(shí)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(chǔ)器的地址空間是互相獨(dú)立的，微處理器設(shè)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(jìn)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(chǔ)器統(tǒng)一編址技術(shù)這種方法不設(shè)專門的I/O地址空間，而是在存儲(chǔ)器空間中劃出一個(gè)區(qū)域作為模擬I/O子系統(tǒng)的尋址區(qū)，不設(shè)立專門的輸入輸出指令，而是使用計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)中存儲(chǔ)器指令對(duì)I/O系統(tǒng)進(jìn)行操作。51系列單片機(jī)采用的就是這種編址技術(shù)。,2控制方式計(jì)算機(jī)對(duì)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(diǎn)是模擬I/O子系統(tǒng)的全部功能都是在計(jì)算機(jī)CPU的程序控制下實(shí)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(jì)算機(jī)的讀/寫命令的控制下，進(jìn)行選擇通道號(hào)、啟動(dòng)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(duì)CPU而言是一種外圍設(shè)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(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。因此在模擬I/O子系統(tǒng)中一般都設(shè)有供查詢的狀態(tài)標(biāo)志和有關(guān)中斷控制電路。,2）直接存儲(chǔ)器存取（DMA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(jìn)行的，CPU發(fā)出地址及讀/寫信號(hào)，并經(jīng)過數(shù)據(jù)總線傳送信號(hào)。此時(shí)外設(shè)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(duì)DMA進(jìn)行編程（初始化），設(shè)置傳送字節(jié)數(shù)內(nèi)存地址，DMA處于準(zhǔn)備狀態(tài)。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換完一個(gè)數(shù)據(jù)，即向DMA發(fā)出一個(gè)準(zhǔn)備好信號(hào)，送到DMA的READY輸入端。,DMA檢測(cè)到READY信號(hào)有效，便向CPU發(fā)出總線請(qǐng)求信號(hào)BUSRQ，CPU接到BUSRQ信號(hào)后，向DMA發(fā)回答B(yǎng)USACK信號(hào)，表示準(zhǔn)備出讓總線控制權(quán)，DMA接到該信號(hào)后，即開始實(shí)行總線控制。這時(shí)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(shí)序進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀/寫操作。DMA傳送數(shù)據(jù)一結(jié)束，便自動(dòng)撤消向CPU提出的總線請(qǐng)求信號(hào)，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(duì)各個(gè)模擬輸入通道的采樣率、增益和通道順序用列表的形式預(yù)先選擇，解決了在隨機(jī)增益和通道輸入條件下進(jìn)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(yīng)的增益，控制字的長(zhǎng)度依據(jù)通道數(shù)和增益的擋數(shù)而定，一般一個(gè)字節(jié)的長(zhǎng)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(jì)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(yù)定的采樣順序和增益進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)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(cè)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集。,24數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì),241方案設(shè)計(jì)242設(shè)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(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的測(cè)量，依賴于各種類型的傳感器。傳感器的輸出信號(hào)可分為三類開關(guān)信號(hào)兩個(gè)狀態(tài)的信號(hào)。如電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)與停車；開關(guān)的合與斷；以及各種開關(guān)型傳感器的輸出信號(hào)等。開關(guān)信號(hào)只用一位二進(jìn)制表示。因此8位機(jī)可以同時(shí)處理8個(gè)開關(guān)信號(hào)。,數(shù)字信號(hào)用二進(jìn)制數(shù)形式表示的數(shù)。數(shù)字信號(hào)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(jī)可以直接接收數(shù)字信號(hào)。8位微機(jī)一次只能接收8位二進(jìn)制表示的數(shù)字量，超過8位時(shí)，必須分幾次來接收。模擬信號(hào)，指在連續(xù)時(shí)間內(nèi)，對(duì)信號(hào)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(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要處理的即是這一類信號(hào)。模擬信號(hào)微機(jī)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(jī)能處理的數(shù)字信號(hào)。,,一、采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)考慮的主要因素,輸入信號(hào)的特性對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)性能的要求接口特性,輸入信號(hào)的特性信號(hào)的數(shù)量信號(hào)的輸入方式（單端、差動(dòng)、單極性、雙極性，接地、浮地）信號(hào)的強(qiáng)弱及動(dòng)態(tài)范圍信號(hào)的頻帶寬度信號(hào)是周期還是瞬態(tài)信號(hào)中的噪聲共模電壓大小信號(hào)源的阻抗,,對(duì)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(jī)（PC、MCU、DSP）并行、串行、總線數(shù)據(jù)的編碼格式,接口特性,

簡(jiǎn)介：第3節(jié),監(jiān)控組態(tài)軟件的功能和使用,31計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組成,311計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的概念312計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組成313計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境,311計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的概念,1．定義計(jì)算機(jī)監(jiān)控是利用傳感裝置將被控對(duì)象中的物理參量轉(zhuǎn)換為電量，再將這些代表實(shí)際物理參量的電量送入輸入裝置中轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可識(shí)別的數(shù)字量，并且在計(jì)算機(jī)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(duì)象的變化過程。,2．計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)是一門綜合技術(shù)計(jì)算機(jī)技術(shù)（軟件技術(shù)、接口技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、顯示技術(shù)）自動(dòng)控制技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)和傳感技術(shù)3．效益經(jīng)濟(jì)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(huì)效益降低勞動(dòng)者的生產(chǎn)強(qiáng)度、提高管理水平。,312計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組成,1計(jì)算機(jī),2,3,4,自動(dòng)化科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的整個(gè)知識(shí)結(jié)構(gòu)框架,控制系統(tǒng)各部分與相應(yīng)的知識(shí)領(lǐng)域的對(duì)應(yīng)關(guān)系,313計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境,1．計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)管理和控制計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)程序的集合。（1）按照程序運(yùn)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(shí)操作系統(tǒng)③實(shí)時(shí)操作系統(tǒng),（2）計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的功能①進(jìn)程管理進(jìn)程是關(guān)于某個(gè)數(shù)據(jù)集合的可并發(fā)的一次運(yùn)行活動(dòng)。操作系統(tǒng)對(duì)進(jìn)程的管理進(jìn)程的建立、終止、掛起、激活、阻塞和喚醒。同時(shí)，操作系統(tǒng)還要為運(yùn)行的程序以及相關(guān)的數(shù)據(jù)分配內(nèi)存空間，并為各進(jìn)程間的通信進(jìn)行管理。,②作業(yè)管理作業(yè)就是用戶為完成一次事務(wù)處理而交給計(jì)算機(jī)的一項(xiàng)任務(wù)。作業(yè)管理的任務(wù)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(wù)后將其撤消。③存儲(chǔ)器管理內(nèi)存分配、地址映射、內(nèi)存保護(hù)、內(nèi)存擴(kuò)充。,④設(shè)備管理按照一定的算法分配設(shè)備；控制和實(shí)現(xiàn)輸入輸出操作，如通道程序控制、啟動(dòng)設(shè)備、及時(shí)響應(yīng)及處理中斷信號(hào)；對(duì)輸入輸出緩沖區(qū)進(jìn)行管理；實(shí)現(xiàn)虛擬設(shè)備技術(shù)。⑤文件管理文件目錄管理、文件存儲(chǔ)空間管理、文件的保護(hù)與機(jī)密、文件的使用和運(yùn)行。,,1操作系統(tǒng)2組態(tài)軟件3數(shù)據(jù)庫4應(yīng)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(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的功能越來越強(qiáng)，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(bào)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(jī)界面。另外，隨著生產(chǎn)規(guī)模的變化，計(jì)算機(jī)接口的部件和控制部件也隨著系統(tǒng)規(guī)模的變化進(jìn)行增減。,計(jì)算機(jī)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(wù)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(duì)計(jì)算機(jī)及軟件的各種資源進(jìn)行配置，達(dá)到使計(jì)算機(jī)或軟件按照預(yù)先設(shè)置，自動(dòng)執(zhí)行待定任務(wù)，滿足使用者要求的目的。也就是通過對(duì)軟件采用非編程的操作方式，進(jìn)行參數(shù)填寫、圖形連接和文件生成等，使得軟件乃至整個(gè)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(tái)，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(tái)上進(jìn)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(yīng)的軟件開發(fā)平臺(tái)就稱為“監(jiān)控組態(tài)軟件”，簡(jiǎn)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(dòng)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(duì)象）然后定義參數(shù)（對(duì)象屬性），最后生成可供運(yùn)行的應(yīng)用程序。組態(tài)實(shí)際上是生成一系列可以直接運(yùn)行的程序代碼，這些程序代碼可以在用于組態(tài)的計(jì)算機(jī)上直接運(yùn)行，也可以下裝到其他的計(jì)算機(jī)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(yīng)該是人機(jī)界面HMI（HUMANMACHINEINTERFACE）/監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集SCADA（SUPERVISORYCONTROLANDDATAACQUISITION）軟件。實(shí)現(xiàn)HMI或MMI（MANMACHINEINTERFACE）和控制功能；實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、實(shí)時(shí)控制、SCADA、通信及聯(lián)網(wǎng)、開放數(shù)據(jù)接口、對(duì)I/O設(shè)備的廣泛支持。,組態(tài)軟件的突出特點(diǎn)是實(shí)時(shí)多任務(wù)1實(shí)時(shí)性與多任務(wù)。例如，數(shù)據(jù)采集與處理、顯示與輸出、存儲(chǔ)與檢索、人機(jī)對(duì)話與實(shí)時(shí)通信等多個(gè)任務(wù)要在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上進(jìn)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(jī)制，如界面上所有可操作的東西都具有安全級(jí)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(luò)冗余。3通用化與行業(yè)化。在開發(fā)通用版本的同時(shí)，各家公司也十分注重根據(jù)不同行業(yè)的特點(diǎn)開發(fā)不同領(lǐng)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(diǎn),,4標(biāo)準(zhǔn)通信與接口開放。采用標(biāo)準(zhǔn)通信技術(shù)與外部設(shè)備接口，如ODBC、OPC、DDE數(shù)據(jù)交換技術(shù)。5可擴(kuò)展性與二次開發(fā)。當(dāng)用戶的企業(yè)發(fā)展壯大，原有的計(jì)算機(jī)控制規(guī)模需要擴(kuò)大時(shí)，組態(tài)軟件具有方便的、像搭接積木一樣靈活的擴(kuò)展能力。6網(wǎng)絡(luò)控制與遠(yuǎn)程控制。具有網(wǎng)絡(luò)控制功能的組態(tài)軟件可以連接成對(duì)等網(wǎng)，也可以連接成服務(wù)器/客戶機(jī)的結(jié)構(gòu)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)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(shè)備掛接在INTERNET網(wǎng)上，實(shí)施遠(yuǎn)程控制，打破了由ETHERNET/CONTROLNET/DEVICENET三層網(wǎng)絡(luò)組成的控制結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)了“一網(wǎng)拉平”的概念，即每個(gè)工控設(shè)備都具有獨(dú)立的IP地址，通過INTERNET網(wǎng)直接進(jìn)行通信和遠(yuǎn)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(bào)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(fù)雜運(yùn)算與軟邏輯控制。隨著計(jì)算機(jī)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(jī)界面設(shè)計(jì)，目前已將可編程控制器PLC具有的一些復(fù)雜運(yùn)算（如PID運(yùn)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(shè)備間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；（2）使來自設(shè)備的數(shù)據(jù)與計(jì)算機(jī)圖形畫面上的各元素關(guān)聯(lián)起來；（3）處理數(shù)據(jù)報(bào)警及系統(tǒng)報(bào)警；（4）存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)并支持歷史數(shù)據(jù)的查詢；（5）各類報(bào)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(yīng)不同應(yīng)用領(lǐng)域的需求；（7）最終生成的應(yīng)用系統(tǒng)運(yùn)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(yīng)用程序管理器提供應(yīng)用程序的搜索、備份、解壓縮、建立新應(yīng)用等功能的專用管理工具。（2）圖形界面開發(fā)程序自動(dòng)化工程設(shè)計(jì)工程師為實(shí)施其控制方案，在圖形編輯工具的支持下進(jìn)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(yùn)行程序在系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境下，圖形目標(biāo)應(yīng)用系統(tǒng)被圖形界面運(yùn)行程序裝入計(jì)算機(jī)內(nèi)存并投入實(shí)時(shí)運(yùn)行。（4）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組態(tài)程序建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的組態(tài)工具，可以定義實(shí)時(shí)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(guān)的各種參數(shù)。提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，增強(qiáng)處理能力。,（5）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運(yùn)行程序在系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境下，目標(biāo)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用系統(tǒng)被實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運(yùn)行程序裝入計(jì)算機(jī)內(nèi)存并執(zhí)行預(yù)定的各種數(shù)據(jù)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理任務(wù)。歷史數(shù)據(jù)的查詢、檢索、報(bào)警的管理都是在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)運(yùn)行程序中完成的。,（6）I/O驅(qū)動(dòng)程序組態(tài)軟件中必不可少的組成部分，用于和I/O設(shè)備通訊，互相交換數(shù)據(jù)，DDE和OPCCLIENT是兩個(gè)通用的標(biāo)準(zhǔn)I/O驅(qū)動(dòng)程序，用來和支持DDE標(biāo)準(zhǔn)和OPC標(biāo)準(zhǔn)的I/O設(shè)備通訊。多數(shù)組態(tài)軟件的DDE驅(qū)動(dòng)程序被整合在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)或圖形系統(tǒng)中，而OPCCLIENT則多數(shù)單獨(dú)存在。,擴(kuò)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫與通用數(shù)據(jù)庫的互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)交換，通用數(shù)據(jù)庫既可以讀取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，也可以讀取歷史數(shù)據(jù)；實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫也可以從通用數(shù)據(jù)庫實(shí)時(shí)地讀入數(shù)據(jù)。,（2）通用數(shù)據(jù)庫接口（ODBC接口）運(yùn)行程序已組態(tài)的通用數(shù)據(jù)庫連接被裝入計(jì)算機(jī)內(nèi)存，按照預(yù)先指定的采樣周期，對(duì)規(guī)定時(shí)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(shí)時(shí)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(shí)現(xiàn)低成本監(jiān)控的核心軟件，具有很強(qiáng)的邏輯、算術(shù)運(yùn)算能力和豐富的控制算法。（4）策略運(yùn)行程序組態(tài)的策略目標(biāo)系統(tǒng)被裝入計(jì)算機(jī)內(nèi)存并執(zhí)行預(yù)定的各種數(shù)據(jù)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理任務(wù)，同時(shí)完成與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)交換。,（5）實(shí)用通訊程序組件實(shí)用通訊程序極大地增強(qiáng)了組態(tài)軟件的功能，可以實(shí)現(xiàn)與第三方程序的數(shù)據(jù)交換，是組態(tài)軟件價(jià)值的主要表現(xiàn)之一。通訊實(shí)用程序具有以下功能可以實(shí)現(xiàn)操作站的雙機(jī)冗余熱備用；實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程訪問和傳送；通訊實(shí)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(luò)實(shí)現(xiàn)其功能。,7．組態(tài)軟件的設(shè)計(jì)思想組態(tài)軟件普遍使用“面向?qū)ο蟆保∣BJECTORIENTED，OO）的編程和設(shè)計(jì)方法。組成圖形界面系統(tǒng)實(shí)時(shí)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(chǎng)各過程的圖形的畫面被劃分成三類簡(jiǎn)單的對(duì)象線、填充圖形和文本。靜態(tài)屬性在系統(tǒng)投入運(yùn)行后保持不變，與原來組態(tài)時(shí)一致。而動(dòng)態(tài)屬性則與表達(dá)式的值有關(guān)，表達(dá)式可以是來自I/O設(shè)備的變量，也可以是由變量和運(yùn)算符組成的數(shù)學(xué)表達(dá)式。這種對(duì)象的動(dòng)態(tài)屬性隨表達(dá)式的值的變化而實(shí)時(shí)改變，這種組態(tài)過程通常叫做動(dòng)畫鏈接。,在圖形界面上還具備報(bào)警通知和確認(rèn)、報(bào)表組態(tài)及打印、歷史數(shù)據(jù)查詢與顯示等功能。各種報(bào)警、報(bào)表、趨勢(shì)都是動(dòng)畫鏈接的對(duì)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫可以存儲(chǔ)每個(gè)工藝點(diǎn)的多年數(shù)據(jù)，用戶既可以瀏覽工廠當(dāng)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(biāo)志，是組態(tài)軟件與第三方程序交互及實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)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(jī)冗余系統(tǒng)中，主機(jī)與從機(jī)間的通信。（B）用于構(gòu)建分布式HMI/SCADA應(yīng)用時(shí)多機(jī)間的通信。（C）在基于INTERNET或BROWSER/SERVER（B/S）應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)通信功能。,8．組態(tài)軟件的數(shù)據(jù)流,20世紀(jì)80年代時(shí)，世界上第一個(gè)商品化監(jiān)控組態(tài)軟件是由美國(guó)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(guó)西門子的WINCC等；在國(guó)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(chǎng)總線技術(shù)的成熟促進(jìn)了組態(tài)軟件的應(yīng)用?，F(xiàn)場(chǎng)總線的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具備OSI協(xié)議，它與普通網(wǎng)絡(luò)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(jī)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(tái)。,,33組態(tài)軟件介紹,當(dāng)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(jí)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(shè)計(jì)，完整的分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；支持控制設(shè)備冗余、多重網(wǎng)絡(luò)冗余，多客戶端冗余、冗余的主從站都可以操作；人機(jī)監(jiān)控圖形界面與過程數(shù)據(jù)處理分離，內(nèi)置獨(dú)立的實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫；實(shí)時(shí)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(yuǎn)程訪問；軟件具備獨(dú)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(dòng)程序，支持多協(xié)議設(shè)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(jī)界面VIEW、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫DB、I/O驅(qū)動(dòng)程序、控制策略生成器以及各種數(shù)據(jù)服務(wù)及擴(kuò)展組件，其中實(shí)時(shí)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(yùn)行版軟件是根據(jù)點(diǎn)數(shù)進(jìn)行計(jì)價(jià)的，點(diǎn)數(shù)是指實(shí)際監(jiān)控的外部I/O設(shè)備參數(shù)的個(gè)數(shù)，即軟件內(nèi)部的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫DB中I/O連接項(xiàng)的個(gè)數(shù)，軟件內(nèi)部的中間變量、間接變量等不計(jì)點(diǎn)。力控演示版的開發(fā)版和運(yùn)行版分別有64點(diǎn)的限制力控正式發(fā)行的開發(fā)版沒有點(diǎn)數(shù)和時(shí)間的限制，,1力控的運(yùn)行版本1通用監(jiān)控版運(yùn)行在單臺(tái)PC上完成監(jiān)控，該版本不包括擴(kuò)展組件。2標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)版由2套通用監(jiān)控版軟件通過以太網(wǎng)可以構(gòu)成標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)器/客戶端應(yīng)用模式，標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器端只授權(quán)5客戶使用，客戶端在5個(gè)客戶端的基礎(chǔ)上可增加10、20、50、無限客戶端。3WWW網(wǎng)絡(luò)版用標(biāo)準(zhǔn)的IE瀏覽器作為“瘦”客戶端，在INTERNET/INTRANET上來監(jiān)控WWW服務(wù)器的上的數(shù)據(jù)，瘦客戶端在5個(gè)客戶端的基礎(chǔ)上可增加10、20、50、無限客戶端。2擴(kuò)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(yuǎn)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(dāng)前的自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，面向低端自動(dòng)化市場(chǎng)及應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)企業(yè)一體化為目標(biāo)開發(fā)的一套產(chǎn)品。組態(tài)王保持了其早期版本功能強(qiáng)大、運(yùn)行穩(wěn)定且使用方便的特點(diǎn)，并根據(jù)國(guó)內(nèi)眾多用戶的反饋及意見，對(duì)一些功能進(jìn)行了完善和擴(kuò)充。組態(tài)王KINGVIEW655提供了豐富的、簡(jiǎn)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(shí)也為用戶創(chuàng)建圖庫精靈提供了簡(jiǎn)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(yùn)行系統(tǒng)組態(tài)王運(yùn)行系統(tǒng)程序（TOUCHVEW）。工程瀏覽器（TOUCHEXPLORER）和運(yùn)行系統(tǒng)（TOUCHVEW）是獨(dú)立的WINDOWS應(yīng)用程序，可單獨(dú)使用；工程瀏覽器的設(shè)計(jì)開發(fā)的畫面應(yīng)用程序必須在畫面運(yùn)行系統(tǒng)（TOUCHVEW）運(yùn)行環(huán)境中才能運(yùn)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(shí)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(dòng)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(yùn)行軟件（RTWINCC選項(xiàng)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(bào)警系統(tǒng)對(duì)報(bào)警信號(hào)進(jìn)行組態(tài)的過程（3）歸檔系統(tǒng)變量記錄編輯器（4）報(bào)表系統(tǒng)創(chuàng)建報(bào)表布局的編輯器（5）用戶管理器對(duì)用戶進(jìn)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(yùn)行軟件RT用戶通過運(yùn)行軟件對(duì)過程進(jìn)行操作和監(jiān)控，主要執(zhí)行下列任務(wù)（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(dòng)化系統(tǒng)通訊；（4）對(duì)當(dāng)前的運(yùn)行系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸檔；（5）對(duì)過程進(jìn)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(bào)警記錄4歸檔系統(tǒng)5報(bào)表系統(tǒng)6通訊,,2圖形系統(tǒng)1圖形系統(tǒng)的任務(wù)2圖形系統(tǒng)組件構(gòu)成（A）圖形編輯器。（B）圖形運(yùn)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(bào)警記錄1報(bào)警記錄的任務(wù)2報(bào)警記錄的組件構(gòu)成3報(bào)警的消息塊4報(bào)警的基本狀態(tài)5組消息6消息類型和等級(jí)7報(bào)警的歸檔,4歸檔系統(tǒng)1歸檔系統(tǒng)的任務(wù)2歸檔系統(tǒng)的組件3歸檔的設(shè)置,5報(bào)表系統(tǒng)1報(bào)表系統(tǒng)的任務(wù)（A）報(bào)警消息順序報(bào)表（B）報(bào)警歸檔報(bào)表（C）變量記錄運(yùn)行報(bào)表2報(bào)表系統(tǒng)的組件3打印作業(yè),,6通訊,MCGS簡(jiǎn)介,MCGSMONITORANDCONTROLGENERATEDSYSTEM，監(jiān)視與控制通用系統(tǒng)北京昆侖通態(tài)自動(dòng)化軟件科技有限公司研發(fā)的一套基于WINDOWS平臺(tái)的，用于快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)，主要完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)測(cè)、前端數(shù)據(jù)的處理與控制，可運(yùn)行于MICROSOFTWINDOWS/NT/2000/XP等操作系統(tǒng)。MCGS組態(tài)軟件包括三個(gè)版本，分別是網(wǎng)絡(luò)版、通用版、嵌入版。,MCGS簡(jiǎn)介,MCGS組態(tài)軟件（以下簡(jiǎn)稱MCGS）由“MCGS組態(tài)環(huán)境”和“MCGS運(yùn)行環(huán)境”兩個(gè)系統(tǒng)組成。兩部分互相獨(dú)立，又緊密相關(guān)。,,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(gè)設(shè)備窗口和多個(gè)用戶窗口，負(fù)責(zé)調(diào)度和管理這些窗口的打開或關(guān)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(shè)計(jì)封面圖形，確定自動(dòng)啟動(dòng)的窗口，設(shè)定動(dòng)畫刷新周期，指定數(shù)據(jù)庫存盤文件名稱及存盤時(shí)間等。設(shè)備窗口是連接和驅(qū)動(dòng)外部設(shè)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(shè)備，注冊(cè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，定義連接與驅(qū)動(dòng)設(shè)備用的數(shù)據(jù)變量。用戶窗口本窗口主要用于設(shè)置工程中人機(jī)交互的界面，諸如生成各種動(dòng)畫顯示畫面、報(bào)警輸出、數(shù)據(jù)與曲線圖表等。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫是工程各個(gè)部分的數(shù)據(jù)交換與處理中心，它將MCGS工程的各個(gè)部分連接成有機(jī)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(dòng)畫連接及設(shè)備驅(qū)動(dòng)的對(duì)象。運(yùn)行策略本窗口主要完成工程運(yùn)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(shí)器、配方操作、多媒體輸出等。,

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簡(jiǎn)介：港口電氣設(shè)備說課,,,,說課提綱,課程名稱港口電氣設(shè)備,授課時(shí)間第四學(xué)期,課程課時(shí)64學(xué)時(shí),課程代碼16147,課程性質(zhì)專業(yè)拓展學(xué)習(xí)領(lǐng)域課程,開課對(duì)象機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè),課程設(shè)置,,機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)的專業(yè)方向,通用機(jī)電設(shè)備,建筑機(jī)電設(shè)備,港口機(jī)電設(shè)備,一、課程設(shè)置,對(duì)接山東半島藍(lán)色經(jīng)濟(jì)區(qū)規(guī)劃,2012年新增,一、課程設(shè)置,,,專業(yè)對(duì)應(yīng)的工種“維修電工”、“電氣設(shè)備安裝工”的對(duì)應(yīng)課程。,機(jī)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(xué)生職業(yè)素質(zhì)的重要支撐課程,一、課程設(shè)置,,,,,,,港口電氣設(shè)備,本課程在專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)中起承上啟下的作用,機(jī)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(dòng)機(jī)選配與控制,PLC控制系統(tǒng)裝配與調(diào)試,頂崗實(shí)習(xí),變頻調(diào)速技術(shù),機(jī)電類設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)、修理，機(jī)電類產(chǎn)品的售后服務(wù)，具體如維修電工、電工,設(shè)備運(yùn)行、維護(hù)和修理的技術(shù)人員、生產(chǎn)班組的主管,,01,,,02,,,,03,一、課程設(shè)置,維修崗位,機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)對(duì)應(yīng)崗位群機(jī)電設(shè)備的安裝、調(diào)試、維護(hù)、維修,制造崗位,管理崗位,機(jī)電設(shè)備操作，機(jī)電類產(chǎn)品的制造、裝配和調(diào)試；電氣設(shè)備安裝工,機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)崗位職業(yè)能力,一、課程設(shè)置,一、課程設(shè)置,能力目標(biāo),知識(shí)目標(biāo),素質(zhì)目標(biāo),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(shè)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(jī)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(shè)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(jī)械電氣控制系統(tǒng)的原理,1培養(yǎng)學(xué)生分析問題與解決問題的能力；2培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神；3培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。,二、課程設(shè)計(jì),教學(xué)內(nèi)容的選取依據(jù),二、課程設(shè)計(jì),,低壓電器識(shí)別（6課時(shí)）,電動(dòng)小車控制系統(tǒng)安裝調(diào)試（10課時(shí)）,情境三,電動(dòng)葫蘆電氣控制系統(tǒng)安裝調(diào)試（12課時(shí)）,門機(jī)電氣控制系統(tǒng)安裝調(diào)試（18課時(shí)）,橋吊電氣控制系統(tǒng)安裝調(diào)試（18課時(shí)）,,簡(jiǎn)單,復(fù)雜,職業(yè)能力形成規(guī)律,二、課程設(shè)計(jì),,二、課程設(shè)計(jì),,借用現(xiàn)代化的教學(xué)手段，引入視頻、圖片、動(dòng)畫，使課程內(nèi)容形象易懂，便于學(xué)生掌握；,,,重點(diǎn)港口電氣設(shè)備電氣控制系統(tǒng)的原理分析、操作與維修保養(yǎng),,難點(diǎn)港口電氣設(shè)備電氣控制系統(tǒng)讀圖識(shí)圖與調(diào)試維修,,教學(xué)做一體化的教學(xué)模式，邊講邊練，便于學(xué)生掌握實(shí)踐技能；,,開展第二課堂，增加學(xué)生動(dòng)手的機(jī)會(huì)，訓(xùn)練學(xué)生獨(dú)立解決問題、排除故障；,,開展網(wǎng)上答疑，增進(jìn)教師和學(xué)生之間的交流，及時(shí)解決學(xué)生的各種疑難問題；,解決方法,,三、教學(xué)實(shí)施,以（項(xiàng)目三）電動(dòng)葫蘆電氣控制系統(tǒng)安裝調(diào)試為例,2課時(shí),三、教學(xué)實(shí)施,2課時(shí),三、教學(xué)實(shí)施,學(xué)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(dǎo)學(xué)習(xí),,立體教學(xué)資源仿真教學(xué)軟件電氣手冊(cè)資料電腦（可聯(lián)網(wǎng)）,,小組討論交流認(rèn)識(shí),,各組制定任務(wù)完成計(jì)劃組長(zhǎng)組織討論修改計(jì)劃，達(dá)成一致,,通過仿真實(shí)訓(xùn)，熟悉控制過程，驗(yàn)證控制策略,,項(xiàng)目計(jì)劃、方案,,,,,,教師,雙向互動(dòng),觀察、指導(dǎo),,,三、教學(xué)實(shí)施,,,分組按方案開展電動(dòng)葫蘆控制系統(tǒng)安裝、調(diào)試,,解答疑問現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)記錄學(xué)生情況,,保存相關(guān)資料填寫工作過程記錄單組長(zhǎng)負(fù)責(zé)記錄各成員工作情況,教師,學(xué)生,,觀察、指導(dǎo),雙向互動(dòng),,6課時(shí),繪制電路圖；選取電器元件；電氣元件檢測(cè)；控制系統(tǒng)安裝；控制系統(tǒng)調(diào)試,,三、教學(xué)實(shí)施,,,,小組自制PPT匯報(bào)（20）由各小組組長(zhǎng)組成檢查小組，對(duì)各組項(xiàng)目完成情況進(jìn)行評(píng)分（60）教師對(duì)各小組項(xiàng)目完成情況進(jìn)行評(píng)分（20）,小組評(píng)議,2課時(shí),各小組內(nèi)互相評(píng)分（根據(jù)工作表現(xiàn)及貢獻(xiàn)大?。?0）教師根據(jù)觀察對(duì)各小組成員進(jìn)行評(píng)分（40）,,組內(nèi)評(píng)議,占個(gè)人成績(jī)60,占個(gè)人成績(jī)40,“以典型工作任務(wù)為載體，以行動(dòng)過程為導(dǎo)向，實(shí)施教學(xué)做一體化的教學(xué)模式，在實(shí)際教學(xué)過程中，根據(jù)工作任務(wù)的不同和學(xué)習(xí)環(huán)境的不同，靈活采用多種教學(xué)方法與手段。,多種教學(xué)方法與手段綜合應(yīng)用,學(xué)生學(xué),教師教,,四步教學(xué)法,引導(dǎo)文教學(xué)法,案例教學(xué)法,多媒體,仿真實(shí)訓(xùn),視頻演示,三、教學(xué)實(shí)施,三、教學(xué)實(shí)施,三、教學(xué)實(shí)施,三、教學(xué)實(shí)施,,過程操作練習(xí),,,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(fēng),團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力,40％,,按項(xiàng)目進(jìn)行考核，每個(gè)項(xiàng)目采用過程考核,故障排除能力,,完成項(xiàng)目,三、教學(xué)實(shí)施,各項(xiàng)目占總分的比例如下,四、教學(xué)資源,港口電氣設(shè)備為高等職業(yè)教育港口機(jī)械專業(yè)規(guī)劃教材,,電氣裝配技能訓(xùn)練教程為機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)自編配套實(shí)訓(xùn)教材,四、教學(xué)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(guān)網(wǎng)站鏈接,四、教學(xué)資源,工廠供電實(shí)訓(xùn)室,電氣裝配實(shí)訓(xùn)室,仿真實(shí)訓(xùn)室,日照港務(wù)集團(tuán),四、教學(xué)資源,教學(xué)團(tuán)隊(duì)平均年齡39歲，專兼職比例32，雙師素質(zhì)比100中高級(jí)職稱比例32。全部具有機(jī)電行業(yè)工作經(jīng)歷，團(tuán)隊(duì)結(jié)構(gòu)科學(xué)合理。,五、教學(xué)效果,,,,教學(xué)資源建設(shè),校企共建配套教學(xué)設(shè)施，完善配套的精品課程網(wǎng)站，建成豐富的多媒體教學(xué)資源，為學(xué)生的自主學(xué)習(xí)提供平臺(tái)。,,,,專業(yè)能力提升,學(xué)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(dá)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(shè)備控制及應(yīng)用方面得到企業(yè)的認(rèn)可，滿意度達(dá)到95以上。,,,,校企合作關(guān)系,與日照港務(wù)集團(tuán)有限公司建立更加密切的合作關(guān)系，為本課程的現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)提供更完善的條件。,,六、課程特色,,,三,,,二,教學(xué)內(nèi)容的選擇貼近生產(chǎn)實(shí)際，又結(jié)合了校內(nèi)外的實(shí)訓(xùn)條件，滿足了教學(xué)做一體化教學(xué)模式要求，培養(yǎng)了學(xué)生綜合的職業(yè)能力,,,一,利用虛擬仿真軟件進(jìn)行教學(xué)，提高了學(xué)生電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)能力,考核方式注重過程性考核，客觀評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)的全過程，對(duì)每個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行評(píng)分，最終按照學(xué)習(xí)任務(wù)的完成情況評(píng)定個(gè)人成績(jī),七、改革思路,與日照港務(wù)集團(tuán)攜手，深入開展工學(xué)結(jié)合,繼續(xù)完善網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)，豐富網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源,繼續(xù)完善校內(nèi)實(shí)訓(xùn)條件建設(shè),加強(qiáng)課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)，提升教師專業(yè)實(shí)踐能力,,謝謝各位專家指導(dǎo),

簡(jiǎn)介：第三章控制系統(tǒng)的時(shí)域分析,32一階系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng),33二階系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng),34控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性,END,31時(shí)間響應(yīng)及典型輸入信號(hào),35控制系統(tǒng)的誤差分析,系統(tǒng)分析是指對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、誤差和動(dòng)態(tài)特性等三方面的性能指標(biāo)進(jìn)行分析，簡(jiǎn)稱分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性和快速性。,時(shí)域分析是指在時(shí)間域內(nèi)研究系統(tǒng)在一定輸入信號(hào)的作用下，其輸出信號(hào)隨時(shí)間的變化情況。,線性定常系統(tǒng)的微分方程,,強(qiáng)迫響應(yīng),特解,,,瞬態(tài)響應(yīng),,穩(wěn)定的系統(tǒng),31自動(dòng)控制系統(tǒng)的時(shí)域指標(biāo),311對(duì)控制性能的要求,1穩(wěn)定性,2快速性,3準(zhǔn)確性,控制系統(tǒng)在典型輸入信號(hào)的作用下，輸出量隨時(shí)間變化的函數(shù)關(guān)系。,312時(shí)間響應(yīng)的概念,1時(shí)間響應(yīng),2時(shí)間響應(yīng)自由響應(yīng)強(qiáng)迫響應(yīng),自由響應(yīng),控制系統(tǒng)在典型輸入信號(hào)的作用下，輸出量從初始狀態(tài)到穩(wěn)定狀態(tài)的響應(yīng)過程。,控制系統(tǒng)在典型輸入信號(hào)的作用下，時(shí)間趨于無窮大時(shí)系統(tǒng)的輸出狀態(tài)。,強(qiáng)迫響應(yīng),自由響應(yīng)直接反應(yīng)了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，強(qiáng)迫響應(yīng)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(dòng)態(tài)性能可以通過系統(tǒng)對(duì)輸入信號(hào)的響應(yīng)過程來評(píng)價(jià)，而系統(tǒng)的響應(yīng)過程不僅取決于系統(tǒng)本身的特性，而且還與輸入信號(hào)的形式有關(guān)。,因此，在分析和設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)，需要有一個(gè)對(duì)各種控制系統(tǒng)的性能進(jìn)行比較的基礎(chǔ)，這個(gè)基礎(chǔ)就是預(yù)先規(guī)定一些具有典型意義的試驗(yàn)信號(hào)作為系統(tǒng)的輸入信號(hào)，然后比較各種控制系統(tǒng)對(duì)這些典型輸入信號(hào)的響應(yīng)。,313典型輸入信號(hào),在控制工程中，人們通常使用的典型信號(hào)有,單位階躍信號(hào),單位脈沖信號(hào),單位斜坡（速度）信號(hào),單位加速度信號(hào),正弦信號(hào),隨機(jī)信號(hào),32一階系統(tǒng)的時(shí)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(yīng),單位脈沖響應(yīng)系統(tǒng)在單位脈沖信號(hào)作用下的輸出。,,,將上式進(jìn)行拉氏反變換，得出一階系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)為,根據(jù)上式，可以求得其時(shí)間響應(yīng)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(yīng),單位階躍響應(yīng)系統(tǒng)在單位階躍信號(hào)作用下的輸出。,將上式進(jìn)行拉氏反變換，得出一階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)為,根據(jù)上式，可以求得其時(shí)間響應(yīng)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(shí)間T，曲線上升到0632的高度，則該時(shí)間就是一階系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)T。,2經(jīng)過時(shí)間3T～4T，響應(yīng)曲線已達(dá)穩(wěn)態(tài)值的95～98，在工程上可以認(rèn)為其瞬態(tài)響應(yīng)過程基本結(jié)束，系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)過程。由此可見，時(shí)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(yīng)越快。,三、一階系統(tǒng)的單位速度響應(yīng),單位速度響應(yīng)系統(tǒng)在單位速度信號(hào)作用下的輸出。,將上式進(jìn)行拉氏反變換，得出一階系統(tǒng)的單位速度響應(yīng)為,,,,根據(jù)上式，可以求得其時(shí)間響應(yīng)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(hào)作用下的穩(wěn)態(tài)誤差為T。顯然，時(shí)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(hào)作用下的輸入與輸出之間的誤差為,,二、線性定常系統(tǒng)時(shí)間響應(yīng)的性質(zhì),已知單位脈沖信號(hào)、單位階躍信號(hào)以及單位速度信號(hào)之間的關(guān)系,已知一階系統(tǒng)在這三種典型輸入信號(hào)作用下的時(shí)間響應(yīng)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(gè)典型輸入信號(hào)之間存在著微分和積分的關(guān)系，而且一階系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)、單位階躍響應(yīng)和單位速度響應(yīng)之間也存在著同樣的微分和積分的關(guān)系。,因此，系統(tǒng)對(duì)輸入信號(hào)導(dǎo)數(shù)的響應(yīng)，可以通過系統(tǒng)對(duì)該輸入信號(hào)響應(yīng)的導(dǎo)數(shù)來求得；而系統(tǒng)對(duì)輸入信號(hào)積分的響應(yīng)，可以通過系統(tǒng)對(duì)該輸入信號(hào)響應(yīng)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(shí)間響應(yīng)的一個(gè)重要性質(zhì)。,,,33二階系統(tǒng)的時(shí)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(diǎn),,,顯然，二階系統(tǒng)的極點(diǎn)與二階系統(tǒng)的阻尼比和固有頻率有關(guān)，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(diǎn)也各不相同。,,,1當(dāng)01時(shí)，稱二階系統(tǒng)為過阻尼系統(tǒng),此時(shí)系統(tǒng)穩(wěn)定否,此時(shí)系統(tǒng)穩(wěn)定否,4當(dāng)0時(shí)，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(yīng),單位階躍響應(yīng)系統(tǒng)在單位階躍信號(hào)作用下的輸出。,,,此時(shí)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(yīng)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(shí)間較長(zhǎng)。,,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(yīng)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(yīng)的通用曲線,二、二階系統(tǒng)的性能指標(biāo),（主要研究欠阻尼系統(tǒng)的性能）,1上升時(shí)間,由上式可見，當(dāng)一定時(shí)，增大，就減??；當(dāng)一定時(shí)，增大，就增大。,2峰值時(shí)間,,峰值時(shí)間等于阻尼振蕩周期的一半。,由上式可見，當(dāng)一定時(shí)，增大，就減?。划?dāng)一定時(shí)，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(shí)間,若取?5得,若取?2得,當(dāng)阻尼比?08時(shí)，近似取為,設(shè)計(jì)二階系統(tǒng)時(shí)，一般取?＝0707作為最佳阻尼比。,,,?5,?2,當(dāng)一定時(shí)，以?為自變量，對(duì)求極值，可得當(dāng)?0707時(shí)，取得極小值，即系統(tǒng)的響應(yīng)速度最快。,5振蕩次數(shù)N,振蕩次數(shù)N是在0≤T≤TS時(shí)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(dāng)Δ005時(shí),,當(dāng)Δ002時(shí),,,由此可見，振蕩次數(shù)N只與系統(tǒng)的阻尼比有關(guān)，而與固有頻率無關(guān)，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(guān)系。要使二階系統(tǒng)具有滿意的動(dòng)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(shí)間響應(yīng)隨著時(shí)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(guān)。,3穩(wěn)定程度,如果系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)逐漸衰減并趨于常數(shù)，則系統(tǒng)穩(wěn)定。如果系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)是發(fā)散的，則系統(tǒng)不穩(wěn)定。如果系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)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(duì)于實(shí)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(shí)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(diǎn)來說明,1建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型時(shí)，忽略了一些次要因素，用簡(jiǎn)化的數(shù)學(xué)模型近似地代表實(shí)際系統(tǒng)。,2用一些物理學(xué)基本定律來推導(dǎo)元件的運(yùn)動(dòng)方程時(shí)，運(yùn)用了線性化的方法，而某些元件的實(shí)際運(yùn)動(dòng)方程可能是非線性的。,3元件的運(yùn)動(dòng)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(shí)間常數(shù)，等等。,4如果系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型是用實(shí)驗(yàn)方法求得的，那么，由于實(shí)驗(yàn)儀器精度、實(shí)驗(yàn)技術(shù)水平和數(shù)據(jù)處理誤差等，都會(huì)使求出的系統(tǒng)特性與實(shí)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(duì)于一個(gè)實(shí)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(chǔ)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(dāng)時(shí)，如果自由響應(yīng)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(diǎn),系統(tǒng)穩(wěn)定的充要條件是極點(diǎn)必落在復(fù)平面的左半平面,系統(tǒng)極點(diǎn)的形式,當(dāng)時(shí)，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(fù)實(shí)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(yàn)這些特征根是否都具有負(fù)實(shí)部。但是，當(dāng)系統(tǒng)的階數(shù)高于4階時(shí)，在一般情況下，求解其特征方程的根將會(huì)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(fù)實(shí)部，就必須滿足以下兩個(gè)條件,特征方程的各項(xiàng)系數(shù)都不等于零。因?yàn)槿绻幸粋€(gè)系數(shù)為零，則必然要出現(xiàn)實(shí)部為零或?qū)嵅坑姓胸?fù)的特征根，則此時(shí)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(xiàng)系數(shù)的符號(hào)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?yàn)樘卣鞣匠痰母黜?xiàng)系數(shù)都為正值還不能保證特征方程的根都具有負(fù)實(shí)部，也許特征根的實(shí)部有正有負(fù)，組合起來仍然可以滿足上述特征方程的根與系數(shù)的關(guān)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(hào)均為正號(hào)。,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(shí)部為正的特征根的個(gè)數(shù)，等于勞思陣列中第一列元素的符號(hào)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(shí)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(hào)，所以系統(tǒng)不穩(wěn)定。,,②第一列中數(shù)值符號(hào)改變兩次，所以有兩個(gè)正實(shí)部的根。,,,3低階系統(tǒng)的勞思判據(jù),對(duì)于二階和三階等低階系統(tǒng)，可以簡(jiǎn)化勞思穩(wěn)定判據(jù)，以便直接進(jìn)行穩(wěn)定性判別。,例設(shè)某控制系統(tǒng)如圖所示，試確定K為何值時(shí)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(dāng)時(shí)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(xiàng)為零。,解決辦法用很小的正數(shù)?代替零，計(jì)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(hào)。,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(jì)算勞思陣列。,②令??0研究勞思陣列的第一列元素符號(hào)。,③第一列元素符號(hào)＋?－?＋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(duì)值相同但符號(hào)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(gè)輔助方程FS0，并對(duì)其求導(dǎo)，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(jì)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(hào)相反的根數(shù)。所有這些數(shù)值相同、符號(hào)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(dǎo)得用方程代替原來表中的零行，再繼續(xù)計(jì)算。,②勞思陣列第一列有兩次符號(hào)變化，因此有兩個(gè)實(shí)部為正的根，系統(tǒng)不穩(wěn)定。,解,勞思陣列,因?yàn)樾械脑厝珵榱悖孕枰獦?gòu)造輔助多項(xiàng)式,將對(duì)求導(dǎo)，得導(dǎo)數(shù)多項(xiàng)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(shí)部的根，即在S平面的右半平面沒有閉環(huán)極點(diǎn)。,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(xiàng)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(duì)共軛虛根,35系統(tǒng)的誤差分析與計(jì)算,準(zhǔn)確性，即系統(tǒng)的精度，是對(duì)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(dòng)態(tài)誤差和穩(wěn)態(tài)誤差，動(dòng)態(tài)誤差是指誤差隨時(shí)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(dòng)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(dòng)穩(wěn)態(tài)誤差,352系統(tǒng)的型別,當(dāng)只有輸入作用時(shí)，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?yàn)镹S0，所以,則,由于GSHS當(dāng)S趨于零時(shí)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(guān)外，還與系統(tǒng)的開環(huán)增益K和系統(tǒng)的型別有關(guān)。,353輸入信號(hào)引起的穩(wěn)態(tài)誤差,,定義為穩(wěn)態(tài)位置誤差系數(shù),,,當(dāng)?0,0型系統(tǒng),當(dāng)?1,Ⅰ型系統(tǒng),當(dāng)?2,Ⅱ型系統(tǒng),,,定義為穩(wěn)態(tài)速度誤差系數(shù),,當(dāng)?0,0型系統(tǒng),當(dāng)?1,Ⅰ型系統(tǒng),當(dāng)?2,Ⅱ型系統(tǒng),,,定義為穩(wěn)態(tài)加速度誤差系數(shù),,當(dāng)?0,0型系統(tǒng),當(dāng)?1,Ⅰ型系統(tǒng),當(dāng)?2,Ⅱ型系統(tǒng),典型輸入信號(hào)作用下的穩(wěn)態(tài)誤差,,,由表可得如下結(jié)論,1同一個(gè)系統(tǒng)，如果輸入的控制信號(hào)不同，其穩(wěn)態(tài)誤差也不同。,2同一個(gè)控制信號(hào)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(guān)，開環(huán)增益越大，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差越??；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(hào)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(hào)形式有,例系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示。當(dāng)輸入信號(hào)RT1T，干擾NT1T時(shí)，求系統(tǒng)總的誤差ESS。,

簡(jiǎn)介：答辯人,濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院,論文題目基于PLC的啤酒生產(chǎn)線剔除器自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),學(xué)號(hào),專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化,院系工學(xué)院,指導(dǎo)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(jìn)行檢查啤酒瓶質(zhì)量的速度已無法達(dá)到生產(chǎn)的需求量。因此我們提出用剔除器進(jìn)行檢查的方法，并進(jìn)行了部分的設(shè)計(jì)開發(fā)。,,,,本文針對(duì)啤酒生產(chǎn)線進(jìn)行了啤酒瓶剔除器的設(shè)計(jì)，內(nèi)容主要分為以下幾個(gè)方面1、分析剔除器（系統(tǒng)）的結(jié)構(gòu)及硬件組成；2、對(duì)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(diǎn)數(shù)；4、設(shè)計(jì)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(cè)瓶隨著傳送帶來到檢測(cè)位置，此處的傳感器高度已經(jīng)設(shè)置好，當(dāng)來瓶過高時(shí)會(huì)擋住發(fā)光器和收光器的光路，傳感器的收光器就會(huì)動(dòng)作輸出一個(gè)開關(guān)控制信號(hào)；當(dāng)來瓶帶有金屬蓋時(shí)，金屬檢測(cè)傳感器就會(huì)動(dòng)作，輸出一個(gè)信號(hào)；在前面幾個(gè)檢測(cè)之后PLC會(huì)將信號(hào)收集，為保證剔除瓶確實(shí)為不合格瓶在剔除時(shí)傳感器會(huì)進(jìn)行確認(rèn)，旋轉(zhuǎn)編碼器在這里的作用主要是對(duì)次瓶的追蹤位置的確定。PLC會(huì)將處理的信號(hào)發(fā)給相應(yīng)的裝置，命令電磁閥剔除不合格瓶子。,剔除過程,整個(gè)過程就是，當(dāng)光電傳感器被擋光傳出一個(gè)開關(guān)信號(hào)時(shí)，旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)編碼器就會(huì)對(duì)此信號(hào)進(jìn)行位置跟蹤，這些信號(hào)都會(huì)傳給PLC，當(dāng)次瓶通過檢測(cè)單元來到剔除單元時(shí)，PLC就會(huì)發(fā)出信號(hào)給剔除器，讓其進(jìn)行剔除次瓶。,剔除過程的詳細(xì)介紹,剔除基本結(jié)構(gòu),當(dāng)電磁閥沒有工作時(shí)，氣流的流動(dòng)方向是B孔進(jìn)A孔出。此時(shí)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(dāng)電磁閥工作時(shí)，氣流從氣缸的A孔流入，從B孔流出，此時(shí)，氣缸處于擊出狀態(tài)。如果此時(shí)傳送帶上有物體通過時(shí)，則會(huì)由于氣缸運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)碰撞面去碰撞物體。此刻，物體會(huì)沿著碰撞面的方向移動(dòng)一定的距離。,軟件流程,濟(jì)南大學(xué)泉城學(xué)院,軟件流程設(shè)計(jì),,總結(jié)SUMMARIZE,本文主要對(duì)剔除器進(jìn)行了設(shè)計(jì)。1、分析剔除器（系統(tǒng)）的結(jié)構(gòu)及硬件組成；2、對(duì)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(diǎn)數(shù)；4、設(shè)計(jì)剔除器的軟件流程圖；5、系統(tǒng)防干擾措施。,,由于時(shí)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(qǐng)各位尊敬的老師給與批評(píng)指正，謝謝,