第一篇：燃氣鍋爐自動控制系統(tǒng)實現(xiàn)與應用論文

鍋爐是利用燃料或其他能源的熱能把水加熱成為熱水或蒸汽的機械設備。下面是小編為你帶來的 燃氣鍋爐自動控制系統(tǒng)實現(xiàn)與應用論文，歡迎閱讀。

摘 要：武漢鋼鐵集團鄂鋼公司富裕煤氣發(fā)電項目新建兩臺150t/h燃氣鍋爐控制系統(tǒng)采用浙大中控DCS控制軟件實現(xiàn)了設備維護及生產操作人員的遠距離訪問和監(jiān)視。本文介紹了燃氣鍋爐燃燒控制系統(tǒng)、汽包水位控制系統(tǒng)、鍋爐送風自動控制系統(tǒng)及鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)等的主要特點和控制流程。實踐證明，該系統(tǒng)達到了鍋爐燃燒工況良好、節(jié)能降耗的工藝要求，且運行穩(wěn)定可靠。

關鍵詞：鍋爐自動控制；燃燒雙交叉控制；FSSS控制系統(tǒng)概述

鍋爐是一種產生蒸汽的熱交換設備。它通過煤、油或氣等燃料的燃燒過程釋放出熱能，并通過傳熱設備把熱量傳遞給水，將水轉變?yōu)檫^熱蒸汽，過熱蒸汽直接供給工業(yè)、生活等生產中所需要的熱能。武漢鋼鐵集團鄂鋼公司富裕煤氣發(fā)電項目新建2臺150t/h燃氣鍋爐，鍋爐燃燒產生的過熱蒸汽部分送至汽輪機用于發(fā)電，部分送至外網滿足其它用戶生產、生活需要。

鍋爐控制系統(tǒng)分為燃燒系統(tǒng)、汽水系統(tǒng)、煙風系統(tǒng)及減溫減壓系統(tǒng)，控制系統(tǒng)主要完成設備操作、設備狀態(tài)及生產參數(shù)的監(jiān)控功能，汽包水位自動控制調節(jié)功能，爐膛負壓控制調節(jié)功能，鍋爐送風風量控制調節(jié)功能及熱風燒嘴和煤氣燒嘴控制調節(jié)功能，鍋爐上位系統(tǒng)實現(xiàn)了畫面顯示、設備操作、報警、歷史趨勢記錄及報表打印等功能。系統(tǒng)介紹

2.1 燃燒系統(tǒng)

鍋爐燃燒介質由高爐煤氣及焦爐煤氣組成，分三層，每層四路進入鍋爐本體混合一定量的熱風參與燃燒過程。每個燒嘴處設計有火焰監(jiān)視器，共12個，用于監(jiān)視爐膛火焰的持續(xù)性及大小，在上層及下層各燒嘴處設計有點火器共8個，每條高爐煤氣、焦爐煤氣及熱風管道上均設計有氣動調節(jié)閥，通過調節(jié)調節(jié)閥閥門開度來控制爐膛溫度，并在鍋爐本體設計有熱電偶用于監(jiān)測爐溫。

2.2 汽水系統(tǒng)

鍋爐汽水系統(tǒng)流程如下：除氧器→高壓給水泵→省煤器預熱→鍋爐汽包→生成不飽和蒸汽→I級過熱器→I級過熱器集箱→噴水減溫器→II級過熱器→II級過熱器集箱→生成飽和的過熱蒸汽→用戶。

2.3 煙風系統(tǒng)

空氣由送風機送至空氣預熱器進行預熱成為熱風，熱風送至燒嘴與煤氣混合燃燒，生成高溫煙氣，煙氣由引風機牽引經過過熱器、省煤器、預熱器至煙囪排放，并將鍋爐燃燒產生的不飽和蒸汽加熱成高溫高壓飽和蒸汽。系統(tǒng)配置

鍋爐控制系統(tǒng)分為上位和下位兩類系統(tǒng)組成，下位控制系統(tǒng)實現(xiàn)了L0級（現(xiàn)場控制設備級）與L1級（基礎自動化系統(tǒng)級）間的網絡連接，并預留L2級（過程控制計算機系統(tǒng)級），上位控制系統(tǒng)實現(xiàn)現(xiàn)場顯示、儲存、報警、打印等功能?？刂乒δ?/p>

4.1 燃燒控制系統(tǒng)

鍋爐燃燒自動調節(jié)的基本任務，是使燃料燃燒產生的熱量，適應蒸汽負荷的要求，且要保證燃燒經濟和鍋爐運行安全，為此合理的風煤比才能維持汽包內或出口蒸汽壓力在需要的范圍內。

4.1.1 對空氣和燃料的控制

鍋爐用水經省煤器預熱后，注入鍋爐內，在進水管道內，進行流量、溫度、壓力測量，送至調節(jié)器。在這一調節(jié)器中，通過減法器計算出溫度差，將前面所測得的流量乘以溫差，即可求得進水管道中所注入的水所需的熱量。而出口測的熱水溫度信號送給溫度調節(jié)電路，溫度調節(jié)電路將它在與人工設定值水平SP之間進行控制計算，將輸出信號作為結果輸出，將前面原料加熱所需要的熱量加到該輸出信號中，作為燃料流量的設定值，與燃料流量這一小閉環(huán)所檢測出此時燃料的流量值，做一差值計算，從而調節(jié)燃料控制閥的大小，進而進行熱量控制。

4.1.2 燃燒雙交叉控制

雙交叉燃燒控制是以維持合適的空氣、燃燒比值為手段，達到燃燒時始終維持低過剩空氣系數(shù)，從而保證了較高的燃燒效率，同時也減少了排煙對環(huán)境的污染。

雙交叉燃燒控制實際上是以爐溫調節(jié)為主回路，以燃燒流量和空氣流量調節(jié)并列為副回路的串級調節(jié)系統(tǒng)，加上高、低信號選擇器組成的帶有邏輯功能的比值調節(jié)系統(tǒng)。它的主要作用是當爐子負荷變化，以維持爐溫在給定值上，而且使燃燒工況始終處于低過?？諝庀禂?shù)的經濟合理狀況。

4.2 汽包水位控制

鍋爐汽包水位控制常用的有位式調節(jié)和連續(xù)調節(jié)兩種方式。位式調節(jié)是根據(jù)汽包水位高、低兩個位置進行控制的，適用于蒸汽量小于4t/h的燃氣鍋爐。本鍋爐采用三沖量水位自動調節(jié)系統(tǒng)。汽包水位三沖量給水調節(jié)系統(tǒng)由汽包水位測量變送器、蒸汽流量測量裝置及變送器、給水流量測量裝置及變送器、調節(jié)器、執(zhí)行器等組成。汽包水位信號是主信號，任何擾動引起的水位變化，都會使調節(jié)器輸信號發(fā)生變化，改變給水流量，使水位恢復到給定值；蒸汽流量信號是前饋信號，其作用是防止由于“虛假水位”而使調節(jié)器產生錯誤的動作，改善蒸汽流量擾動時的調節(jié)質量；蒸汽流量和給水流量兩個信號配合，可消除系統(tǒng)的靜態(tài)偏差。當給水流量變化時，測量孔板前后的差壓變化很快并及時反應給水流量的變化，所以給水流量信號作為介質反饋信號，使調節(jié)器在水位還未變化時就可根據(jù)前饋信號消除內擾，使調節(jié)過程穩(wěn)定，起到穩(wěn)定給水流量的作用。

4.3 爐膛負壓調節(jié)

爐膛負壓自動控制是通過調節(jié)引風機入口風門開度，保持爐膛負壓在-20～-10pa的微負壓狀態(tài)，保證鍋爐安全燃燒。引風機停止后，其風門執(zhí)行機構需自動關閉。

4.4 鍋爐送風自動控制

送風自動控制的目的是：使鍋爐所投入的燃料在爐膛中燃燒時，自動投入合適的風量，以保證鍋爐的經濟燃燒。通過煤氣壓力調節(jié)送風壓力，進而達到最高的鍋爐熱效率，煙氣含氧量作為總風量的修正值，通過調節(jié)送風機變頻器頻率來調節(jié)送風壓力。

4.5 鍋爐過熱蒸汽溫度自動調節(jié)

過熱蒸汽溫度自動調節(jié)的任務是維持過熱器出口蒸汽溫度在允許范圍之內，并保護過熱器使其管壁溫度不超過允許的工作溫度。鍋爐過熱蒸汽溫度調節(jié)采用自制冷凝水噴水減溫裝置，通過調節(jié)減溫水調節(jié)閥門開度來控制集汽集箱和減溫器出口蒸汽溫度，保證集汽集箱中蒸汽溫度在430～450℃范圍內。

第二篇：無線通信SCADA系統(tǒng)的實現(xiàn)與應用論文

SCADA系統(tǒng)的特點

SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）系統(tǒng)即監(jiān)視控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，是以計算機為基礎的監(jiān)測控制與調度管理自動化系統(tǒng)，能實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)采集、設備控制、測量、參數(shù)調節(jié)以及信號報警等各項功能，可廣泛應用于電力、水利、石油、化工、環(huán)保和市政等眾多領域，電子通信論文《無線通信SCADA系統(tǒng)的實現(xiàn)與應用》。

SCADA系統(tǒng)一般采用分散式測控、集中式管理的方式，整個系統(tǒng)由監(jiān)控中心、若干個分散的遠程測控終端RTU（Remote Terminal Unit）和通信介質三部分組成。監(jiān)控中心又稱主站，是SCADA系統(tǒng)的核心，負責控制管理整個系統(tǒng)的運行；RTU又稱外圍站點，是采用微處理器或DSP的可獨立運行的智能測控模塊，完成各種遠端現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集與處理、現(xiàn)場執(zhí)行機構的控制以及與遠程控制中心的通信，具有易擴展性和易維護性特點；通信介質根據(jù)實際需求和應用對象的不同多種實現(xiàn)方式，下面稍作分析。通信介質的選取

數(shù)據(jù)傳輸介質分為有線和無線兩類。有線傳輸方式如：電力線載波、RS-485現(xiàn)場總線和PSTN公用電話網等。無線傳輸方式如：VHF/UHF無線電臺、ISM擴頻電臺、GSM移動電話網以及衛(wèi)星通信網等。每種方法各種其特點。

電力線載波利用現(xiàn)有的供電線路不需另鋪專用通信線路，但電力線固有干擾較大，且載波信號只能在一個配電變壓器區(qū)域內傳送，通信跟蹤較短；RS-485現(xiàn)場總線具有通信效率高、可靠性好等優(yōu)點，但用于大容量系統(tǒng)時鋪設專用線路工程造價太高。PSTN公用電話網和GSM移動電話網的初期投入費用少，無盲區(qū)覆蓋，但日積月累的運營費用極高；ISM（工業(yè)科學醫(yī)療用途）頻段的擴頻電臺（2.4GHz）及微波（4GHz以上）可用于遠距離、高性能傳輸，但價格昂貴。

第三篇：自動控制系統(tǒng)在污水處理行業(yè)的應用

自動控制系統(tǒng)在污水處理行業(yè)的應用

摘 要：以保定市銀錠莊污水處理廠一期工程為背景，介紹了自動控制系統(tǒng)在城市污水處理工程中的組成及重大作用，并說明了該系統(tǒng)在實際工作中的可行

性。

關鍵詞：污水處理；PLC；自動控制系統(tǒng)；SCADA 概 況

隨著工業(yè)自動化技術的飛速發(fā)展和產品價格的不斷降低，PLC（Programmable Logic Controller）技術和SCADA（Supervision Control and DataAcquisition）系統(tǒng)的應用范圍和應用規(guī)模越來越大，大大加快了我國工業(yè)自動化的進程。近年來，隨著中央和各級地方政府對城市基礎設施建設和環(huán)境保護的高度重視，城市污水處理工程的建設正以前所未有的速度發(fā)展，決策人員、工程技術人員和運行管理人員所共同關注的一個方面就是怎樣提高和保證這些工程設施的功能、效率和管理水平，所以創(chuàng)建適合自己的自動控制系統(tǒng)，使污水處理工藝流程按最優(yōu)設

計方案運行，就顯得尤為重要。自動控制系統(tǒng)在污水處理行業(yè)中的實例

保定市銀錠莊污水處理廠一期工程設計排水量80 000 t／d，總變化系數(shù)KX＝1．3，其中生活污水占65％，工業(yè)污水占35％，采用帶前置厭氧段普通活性

污泥工藝。工藝流程如圖1所示。

進水水質設計為：COD≤330

保定市銀錠莊污水處理廠一期工程自動控制系統(tǒng)采用集散式測控管理系統(tǒng)，控制系統(tǒng)采用PLC＋PC的監(jiān)控方式，設置一個中央控制室和4個PLC現(xiàn)場控制站，分為管理層（中控室操作員站）、控制層（PLC控制站）和執(zhí)行層（現(xiàn)場測量儀表）。中央控制室與現(xiàn)場之間通過Sattbus總線形式通訊。

圖1 工藝流程圖就地控制時PLC只能監(jiān)測設備的運行狀態(tài)，由現(xiàn)場工作人員手動操作設備；在自動狀態(tài)下，中央控制室還具有自動（Auto）與手動（Manual）兩種控制方式：當處于Auto方式時，機器設備完全由中央控制室計算機按程序設計要求控制，而中央控制室只能監(jiān)測設備的運行狀態(tài)，此時使用的控制方法是PID（比例微分積分控制）調節(jié)，其數(shù)學表達式為：

其中：ΔP為調節(jié)器的輸出變化量； Kp為調節(jié)器的放大倍數(shù)； e為調節(jié)器的輸入，即偏差；

Ti為積分時間；

Td為微分時間。

當處于Mannal控制方式時，中央控制室人員可以通過SCADA系統(tǒng)遠程監(jiān)控設備的運行，并通過計算機向機器設備發(fā)送指令。所用PLC均采用芬蘭Alaflaf公司生產的系列PLC，配置有開放式的網絡通信平臺，支持串行通信、現(xiàn)場總線

通信。

分布控制系統(tǒng)示意圖如圖2所示。

2．1 中央控制室

隨著4C技術（computer，control，communication，CRT）及監(jiān)控軟件的發(fā)展，使用上位機監(jiān)控管理系統(tǒng)已成為大中型控制系統(tǒng)的流行趨勢，以PC機作為上位機應用于控制系統(tǒng)中能提供一種良好的人機界面，減輕操作人員的負擔，提高管理水平。本控制系統(tǒng)設有一個中央控制室，屬于管理層。內有一面模擬屏和2臺計算機操作員站。模擬屏可顯示全廠的工藝流程及主要控制參數(shù)以及全廠的設備運行狀態(tài)；2臺計算機操作員站操作系統(tǒng)為UNIX，組態(tài)軟件為Sattgraph1200。2臺計算機操作員站互為備用，他們均可各自獨立完成整個工藝過程的監(jiān)控。操作員站具有以下功能：

（1）顯示工程設備的運行狀態(tài)，顯示工藝流程的動態(tài)參數(shù)，顯示相關參數(shù)的趨勢、歷史數(shù)據(jù)及歷史記錄。

（2）打印過程回路控制的參數(shù)給定值、報警記錄和班報表等。

（3）報警設有優(yōu)先級管理，任意管理均在屏幕上顯示。

（4）在操作過程中，設有啟動、停止和選擇等軟手動操作功能。

（5）實現(xiàn)編程、組態(tài)和修改等，操作員站裝有功能強大的上位軟件，以便

能方便、直觀地組態(tài)和編程。

組態(tài)軟件以UNIX操作系統(tǒng)為平臺，用來操作圖形、監(jiān)控畫面和圖形內部管理。驅動程序用來構造和生成操作員站監(jiān)控系統(tǒng)，提供了集數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、流程控制、報警和報表打印等功能于一體的系統(tǒng)操作工具。圖形界面包括2大部分：主畫面和各個工藝階段和報表、報警的分畫面。主畫面有全廠的所有廠房、設施設備和管道流向，分別用不同的顏色和形狀表示，用來展示全部的工藝流程。分畫面用來顯示各個工藝階段的詳細參數(shù)和測量值，遠程控制也需要進入到分畫面進行操作。報表分畫面用于打印和輸出各個時段各個設備的歷史數(shù)據(jù)，報警分畫面用于設置報警級別、顯示報警原因等用途。

2．2 PLC控制站

污水處理過程的共同特點是開關量多，模擬量少，以邏輯控制為主，閉環(huán)控制為輔。本控制系統(tǒng)根據(jù)工藝流程和生產控制要求及現(xiàn)場位置情況，設有4個現(xiàn)場控制站，包括進水泵房及馬達控制中心、鼓風機房和脫水機房現(xiàn)場控制站。進水泵房和脫水機房及鼓風機房配有PLC操作員終端，可監(jiān)視并控制PLC的運行狀態(tài)和顯示狀態(tài)，代替常規(guī)設備如按鈕、信號燈、數(shù)顯表，并具有報警功能。每個PLC均由電源、處理器、接口、輸入輸出模塊和通訊模塊組成，他們之間通過Sattbus總線連接，每個PLC均采用相同的編程方法，有利于程序的編寫和擴展。PLC工作方式為循環(huán)法，即每個周期掃描輸入端口一次，讀入輸入模擬量和數(shù)字量，存入程序制定的存儲單元；按照程序設計對每個模塊進行檢查，如發(fā)現(xiàn)錯誤，則運行相應的錯誤管理程序并報警；如各個單元正常，則通過輸出模塊管理各個設備的工作狀態(tài)，控制機器運行。同時對這個周期的輸入輸出數(shù)據(jù)進行保存，通過Sattbus總線傳遞到上位機，進行數(shù)據(jù)曲線顯示和報表打印。

2．3 現(xiàn)場測量儀表

污水處理廠的主要測量儀表有流量計、液位計、PH計、懸浮物濃度計、溫度計、壓力計、溶解氧計和取樣器等。其中流量計按測量物分為氣體流量計和液體流量計，按工作原理分為熱傳遞流量計和電磁流量計，分別用于測量鼓風機輸出的氣體流量和管道污水

39和污泥的流量。液位計用于測量積水池和出水口的液位，量程為0～10 m；PH計用于測量進水和曝氣池溶液的酸堿度。由于曝氣池是整個污水處理工藝的核心，所以曝氣池中的測量儀表作用非常重要，直接關系到污水處理質量。其中溶解氧計測量曝氣池中污水的含氧量和曝氣池中的微生物生存環(huán)境息息相關，必須控制在一個適合微生物生存的范圍。溶解氧計將測得的數(shù)據(jù)傳遞到控制鼓風機的Oxygard系統(tǒng)，和系統(tǒng)設定值比較，根據(jù)差值由系統(tǒng)自動調整鼓風機的出風電磁閥門，控制鼓風量，防止曝氣不足或曝氣過量。懸浮物濃度計測量曝氣池中污水的污泥濃度，傳感器將水中的光線轉換為電信號，變送器將電信號轉換成4～20 mA標準信號，傳遞到Oxygard系統(tǒng)，經PID環(huán)節(jié)運算，再輸出4～20 mA標準信號，控制鼓風量。曝氣池階段還有溫度計和氧化還原電位計等，也十分重要，測量和控制原理大體和溶解氧計與懸浮物濃度計相同。所有的現(xiàn)場測量儀表的測量值都及時傳送到中控室計算機操作員站，顯示到

界面上。結 語

保定市銀錠莊污水處理廠一期工程從建成運行到現(xiàn)在已經7年了，其自動控制系統(tǒng)運行良好，控制效果顯著，達到了設計要求。由于其具有設計簡單、投資少、控制效果好、易維護等優(yōu)點，很適合中小型污水處理廠采用。

參考文獻

［1］ 胡壽松．自動控制原理［M］．北京：科學出版社，2001．

［2］ 侯志林．過程控制與自動化儀表［M］．北京：機械工業(yè)出版社，1999． ［3］ 王洪臣．城市污水處理廠運行控制與維護管理［M］．北京：科學出版社，1997．

第四篇：糖廠自動控制系統(tǒng)在甘蔗壓榨過程中的應用

糖廠自動控制系統(tǒng)在甘蔗壓榨過程中的應用

云南云縣甘化有限公司 陳慶周

在糖廠的生產過程中，為保證生產的安全進行，特別是保證蔗糖的質量，提高出優(yōu)等糖的出糖率，必須對糖廠的壓榨、制煉、鍋爐、電力等車間的生產過程中的主要工藝參數(shù)進行監(jiān)控。由于糖廠的工藝決定了糖廠的車間較為分散，監(jiān)測記錄參數(shù)量多，而且大部分靠人工操作，造成工人管理及調度人員勞動強度大，數(shù)據(jù)不準確，給糖廠的生產操作、調度及管理實現(xiàn)自動化帶來了很大不便。因此安裝糖廠工藝自動控制和參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)有著重要的意義。它可以實現(xiàn)在線連續(xù)、自動監(jiān)測、存貯及處理生產過程中各生產部位的工藝參數(shù)，優(yōu)化現(xiàn)場操作條件，減輕工人勞動強度，同時，還要求可用便攜式電腦在異地通過網絡監(jiān)控各設備工況及工藝參數(shù)、異地進行故障診斷及系統(tǒng)維護。為實現(xiàn)全面質量管理自動化打下基礎。

目前很多糖廠進行自動化方面的改造，挖掘舊裝備的潛能，減少人為因素，就會在降低生產成本、減少過程損失、提高勞動生產率等方面發(fā)揮重要作用，而且自動化方面的投入相對于設備投入來說，投資少，見效快。壓榨機自動控制系統(tǒng)就是最好的方案之一：

1、壓榨機自動控制原理和優(yōu)點

1#榨機的控制原理：入榨的蔗料進入高位槽，設定料位的高度在40％左右，1#榨機衡速運轉，當來料不均衡時SRI的高位槽感測元件發(fā)出電信號給和利時的DCS系統(tǒng)，DCS將電信號數(shù)字化處理再向ABB調速裝置發(fā)出指令，ABB調整三級輸送帶的電機轉速，從而達到均勻進榨的目的(優(yōu)點之一)。一旦發(fā)生1#榨機扭矩超出負荷的限點，SRI的扭矩監(jiān)測裝置發(fā)出信號給DCS，DCS向高位槽擋板的電控執(zhí)行器系統(tǒng)發(fā)出指令，減小擋板的開度，控制入料量，從而對齒輪箱和榨機起到保護作用(優(yōu)點之二)。

2#一5#榨機的控制原理：蔗料由齒耙機分別送入2#--5#高位槽，設定料位的高度在40％左右，與1#榨機不同的是2#--5#榨機的轉速可調，當來料不均衡時SRI的高位槽感測元件發(fā)出電信號給DCS，DCS將電信號數(shù)字化處理再向ABB調速裝置發(fā)出指令，ABB調整本座榨機的轉速，保證固定的料位高度和通過榨機的蔗層厚度，使?jié)B透過程均勻，其結果是負荷平穩(wěn)并提高抽出率和減少蔗渣的水分含量(優(yōu)點之三)。

均勻滲透和蔗汁泵送原理：DCS系統(tǒng)根據(jù)入榨量向ABB調速系統(tǒng)發(fā)出指令，調節(jié)滲透水比例、水溫和混合汁液位流量等，其結果是各榨機蔗層均勻滲透并能穩(wěn)定混合汁錘度和泵送量(優(yōu)點之四)。

纖維進榨原理：均勻進榨有兩種理念，一是像國內普遍采用的基于核子稱信號自動或手動控制入蔗帶速度，以保證進入第一座榨機的甘蔗重量。由于甘蔗纖維分的瞬時變化導致榨機持蔗能力的變化，在手控的情況下需要榨機經常保持“開快車”狀態(tài)，在自控的情況下需要調節(jié)第一座榨機的轉數(shù)，兩種情況均帶來榨機負荷的波動。另一種是國外普遍采用的以高位槽料位調節(jié)入蔗帶速度，維持第一座榨機轉數(shù)恒定。此時通過榨機的纖維量不變，入榨的甘蔗量隨纖維分的變化略有波動。我們采用國外這種用纖維量恒定代替甘蔗量恒定的均勻入榨模式，在維持榨機負荷穩(wěn)定的前提下，提高了榨量(優(yōu)點之五)。

2.壓榨控制系統(tǒng)結構 2．1高位槽設計

像國內大多數(shù)糖廠一樣云南云縣甘化有限公司的榨機列原來只有在第1座壓榨機上方裝有垂直高位槽，其它5座榨機僅裝有敞口斜溜槽。為實現(xiàn)壓榨間全自動控制，公司的工程技術人員自行設計加工了其它五座呈10度傾斜角的密閉式垂直高位槽，高度2．3米，厚度0．6米。在高位槽的旁板上安裝兩條有機玻璃視窗，順高度方向固定了lO個檢測料位高度的電子元件。此時的高位槽有幾個作用：

1)、作為流動物料的緩沖容器，便于自控系統(tǒng)檢測元件的工作，以實時料位高度作為榨機自動調速的給定信號；2)、一定高度的料位對壓榨機的入蔗產生壓力，提高了榨機的持蔗能力；3)、料位的緩沖作用可避免蔗層厚薄不勻或兩端不勻，減少了壓榨機的負荷和扭矩的波動；4)、在同等負荷甚至較低負荷下，由于蔗層均勻導致了高榨量和高抽出；5)、活動擋板在扭矩瞬時增大到限點時被立即頂入，減少入蔗，當扭矩恢復后，立即釋放擋板。

2．2檢測單元

2．2．1高位槽傳感器

高位槽傳感器通過測量槽壁10個電極的導電性進行工作，當蔗渣自上而下流過這些電極時，就開始測其導電性。該傳感器測試每一個電極中的微小電流，并檢測此電流是否超過表明電極已被覆蓋的臨界值。由于電極鑲在玻璃板上與槽壁絕緣，當蔗渣中的水分引起電極與槽壁之間通電并超過臨界值，說明蔗渣已覆蓋在某一電極所處的高度上。將最低到最高電極的覆蓋率轉換成10―100％的料位高度，再用4―20毫安電流輸出模擬信號。

2．2．2扭矩監(jiān)控系統(tǒng)

扭矩監(jiān)控系統(tǒng)是一種短程遙感系統(tǒng)，它采用變形儀監(jiān)測轉動的榨機軸扭矩，該系統(tǒng)可直接安裝在現(xiàn)存系統(tǒng)榨機軸上。它主要由四部分組成，主控系統(tǒng)、電磁感應環(huán)、發(fā)射裝置、一對350歐姆變形儀。主控系統(tǒng)由幾個插入式模塊組成，包括提供24伏AC電源的供電模塊，給電磁感應環(huán)提供動力的驅動模塊，破譯來自電磁感應環(huán)的信號并產生與榨機扭矩大小成正比例電流信號的接收器模塊，以及將接收器模塊的輸出信號轉換成4―20毫安輸出信號的調節(jié)器模塊。電磁感應環(huán)由內外兩個環(huán)組成，內環(huán)裝在榨機軸上隨軸轉動，外環(huán)固定并由主控系統(tǒng)通過屏蔽電纜驅動。發(fā)射裝置模塊裝在內環(huán)上，該單元上包括一個變形儀放大器、一個校準橋和遙感元件，從外環(huán)接受電磁感應驅動并返回遙感信號。

變形儀焊在榨機軸上，并用導線與發(fā)射器相連，兩套變形儀分別裝在榨機軸相對兩面。扭矩監(jiān)控系統(tǒng)功能的描述為：在主控系統(tǒng)中，驅動模塊提供給電磁感應外環(huán)一個交流電源，在內外環(huán)之間引發(fā)一交流電壓，該電壓經調節(jié)用于驅動變形儀和發(fā)射裝置。在發(fā)射裝置內部，變形儀校準橋的輸出經變形儀放大器放大，轉換成變頻遙感信號，該信號穿過電磁感應外環(huán)和現(xiàn)場電纜到達主控系統(tǒng)。主控系統(tǒng)里的接收裝置將遙感信號轉換成交流信號，再經信號調節(jié)模塊轉換成4―20毫安輸出信號。

2．3 DCS系統(tǒng)

2．3．1 自動控制系統(tǒng)

自動控制系統(tǒng)將采用以微處理器為基礎的分散控制系統(tǒng)，主要有下列特點：

(1)系統(tǒng)設置3臺以PC機為基礎的操作員站，所有系統(tǒng)運行的參數(shù)、設備狀態(tài)及工藝流程圖，將在操作員站的CRT上以不同的畫面形式顯示。所有設備的啟動／停止或開／關操作，也在操作員站上利用鍵盤完成。只有極少量重要參數(shù)或設備控制設有后備儀表與操作開關。各臺操作員站可以獨立完成各項監(jiān)控功能，也可起到互為備用的作用。

(2)系統(tǒng)內設有冗余的通訊速率為100Mbps的高速以太網。操作員站與各控制器，以及控制器之間的信息交換，全由該通訊網絡以數(shù)據(jù)通訊的方式完成?？刂葡到y(tǒng)還可以通過該網絡與其他生產車間的控制系統(tǒng)以及公司生產管理部門與領導進行數(shù)據(jù)通訊，隨時收集并提供所需的各項信息。

(3)系統(tǒng)內設有3臺現(xiàn)場控制站(柜)。每臺現(xiàn)場控制站內設有冗余配置的主控單元或PLC，各項輸入／輸出參數(shù)將通過各類智能的I／0模塊與主控單元連接，實現(xiàn)各項監(jiān)控功能。現(xiàn)場控制站是用來完成現(xiàn)場信號采集、工程單位變換、控制和聯(lián)鎖控制算法、控制輸出、通過系統(tǒng)網絡將數(shù)據(jù)和診斷結果傳送到操作員站等功能。

(4)系統(tǒng)設有工程師站，供系統(tǒng)組態(tài)、檢查或修改之用，并完成所有的數(shù)據(jù)下裝和增量下裝等。

(5)系統(tǒng)軟件平臺采用WINDOWS NT。配備各種符合國際標準的組態(tài)軟件。系統(tǒng)具有很好的開放性，可以與其他控制系統(tǒng)或設備方便地連接。系統(tǒng)在運行過程中，可以在授權范圍內在線修改各項組態(tài)，不會引起系統(tǒng)擾動。

2．3．2 自動調節(jié)系統(tǒng)

實現(xiàn)蔗料的平衡輸送和均衡壓榨，需要自動調節(jié)的項目包括：(1)輸蔗帶速度調節(jié)

根據(jù)第l座高位槽的料位高度，自動調節(jié)三級輸蔗帶速度，杜絕空槽或漲槽的現(xiàn)象。各臺輸蔗帶的速度將按隨動的原理協(xié)調調節(jié)，保持進蔗量的均衡。

(2)壓榨機轉數(shù)自動調節(jié)

壓榨機列的自動調節(jié)是靠保持各高位槽穩(wěn)定料位來實現(xiàn)，第1座壓榨機根據(jù)榨量要求保持某一固定轉速，由三級帶的調速維持高位槽的料位穩(wěn)定，保證均衡進榨。2―5座壓榨機是靠自身的瞬時調速來穩(wěn)定各自高位槽的料位，從而保證通過各榨機的蔗層厚度均勻，達到高榨、高抽出、低負荷的目的。

(3)滲透水與入榨甘蔗量比例調節(jié)

根據(jù)核子秤檢測到的甘蔗入榨量，按生產需要合理地整定滲透水與蔗比配比值，由計算機自動控制變頻器調節(jié)泵轉速，實現(xiàn)滲透水加入量自動控制，使?jié)B透水與蔗比保持在最佳值。

(4)滲透水水箱液位及滲透水溫度調節(jié)

滲透水水箱液位調節(jié)，用液位變送器連續(xù)檢測滲透水箱的液位，控制冷水加入量保持滲透水箱液位基本恒定，同時，水位超限，系統(tǒng)自動報警；

滲透水溫度調節(jié)，用溫度變送器連續(xù)檢測滲透水的溫度，并考慮冷水加入量，自動控制熱水閥，保持滲透水溫度基本恒定，控制精度優(yōu)于給定值的±5℃。水溫超限，系統(tǒng)自動報警。

(6)設置完善的連鎖保護系統(tǒng)

各級輸蔗帶、齒耙機、榨機列連鎖關停，保證任何一臺設備在任何情況下停機時，前面的齒耙機和輸蔗帶立即隨停。

2．3．3 集中監(jiān)視

壓榨系統(tǒng)要實現(xiàn)集中控制，其前提必須是在集中控制室內值班人員能對系統(tǒng)的運轉情況進行集中監(jiān)視。監(jiān)視的內容主要分為兩類：一類是系統(tǒng)運行的參數(shù)，包括：各輸蔗帶速度及迸蔗量，各壓榨機的轉速及馬達的電流，滲透水、混合汁和送出蔗的流量，滲透水溫度，壓榨機油壓，馬達軸承溫度，壓榨機面輥的升降距離等等。另一類是機械設備運轉情況，如壓榨機高位槽料位、各水箱和物料箱液位等。集控室除了工業(yè)電視的監(jiān)視器與操作員站的CRT以外，基本上不裝設常規(guī)的模擬儀表。對于核子秤這類特殊儀表則將其測量信號輸入統(tǒng)一的監(jiān)控系統(tǒng)，作為顯示、累計、自動調節(jié)的原始信號。在集中監(jiān)視系統(tǒng)中，可以對各項參數(shù)如電流等設置報警限值，一旦越限，自動報警。自動控制系統(tǒng)的記錄功能有：報警記錄、操作記錄、定時制表、事故順序記錄(SOE)。各項測量參數(shù)可以根據(jù)要求作為歷史數(shù)據(jù)保存下來，以備事故追憶查詢及榨季后檢修設備的依據(jù)。

壓榨自動控制系統(tǒng)在糖廠中的成功應用，系統(tǒng)集計量控制管理為一體，采用核子稱自動計量，采用電腦自動控制壓榨機轉速、料位、輸蔗機、壓榨機中間輸送帶、壓榨機軸承溫度、滲透水添加、物料均勻輸送等的技術，將現(xiàn)代自動控制理論和計算機控制技術相結合，通過系統(tǒng)建模和模糊控制技術等先進控制算法，使甘蔗壓榨過程按下達的指令均勻、恒定入榨，自動控制，機械設備平穩(wěn)運行，減少尖鋒負荷對設備的沖擊，減少了能源消耗，減少設備損耗，甘蔗糖分抽出率穩(wěn)定提高，為工廠創(chuàng)造更大的經濟效益，真正體現(xiàn)了信息化對工業(yè)生產融合帶來的好處。

2015年5月10日

第五篇：納米技術與應用論文

納米技術與應用

Nano technology and application 學號：2012093207 金月

Student number: 2012093207 Jinyue

摘要：納米技術是20世紀80年代末期誕生并迅速崛起的新技術,它的基本涵義是在納米尺寸范圍內認識和改造自然,通過直接操作和安排原子、分子,創(chuàng)造新物質。納米(nm)是一個長度單位,納米體系(通常界定為1～100nm的范圍)就在其中。這一體系既不完全適合于描述宏觀領域的牛頓經典力學規(guī)律,又不完全適合于描述微觀領域的量子力學規(guī)律,它表現(xiàn)出了許多獨特的性能,需要用全新的理論、方法和表征手段在納米尺寸范圍內認識和改造自然,這就是納米科技。納米科技主要包括:納米物理、納米化學、納米材料、納米生物納米電子等分支學科,它們之間既相互獨立,又相互聯(lián)系。目前,各個分支領域都取得了令人矚目的成果,納米科技正處于重大突破的前期。關鍵詞：新技術 納米科技應用

Abstract: nanotechnology is born in the late 1980 s and rapid rise of the new technology, its basic meaning is within the scope of nano-sized understanding and reforming nature, through direct manipulation and arrangement of atoms, molecules, create new material.Nanometers(nm)is a unit length, nanometer system(usually defined as the range of 1 ~ 100 nm)among them.This system is not completely suitable for describe the macroscopic field of Newton's law of classical mechanics, and not entirely suited to describe the microscopic quantum mechanics in the field of law, it shows many unique properties, need to use new theories, methods and characterization methods in the nanometer size within the scope of understanding and reforming nature, this is the nano science and technology.Nano science and technology mainly includes: physics, chemistry, nano material, nano biological nanometer electronic branch, between them, is mutually independent and contact each other.At present, have made remarkable achievements in various subfields, nano science and technology is a major breakthrough in the early.Key words: new technology nanotechnology applications

中國是世界上少數(shù)幾個最先開展納米科技研究的國家之一。20世紀80年代中期，中國開始資助納米材料研究和納米技術儀器裝備研制，目前中國的納米科技基礎研究已在國際上占有一席之地。1982年發(fā)明的掃描隧道顯微鏡（scanning tunneling microscope，STM）和1986年發(fā)明的原子力顯微鏡(atomic force microscope，AFM)是納米測量表征上的一個里程碑，標志著納米科技從概念階段，進入到實質性研究階段納米技術是一門交叉性很強的綜合學科，研究的內容涉及現(xiàn)代科技的廣闊領域。納米科學與技術主要包括：納米體系物理學、納米化學、納米材料學、納米生物學、納米電子學、納米加工學、納米力學等。這七個相對獨立又相互滲透的學科和納米材料、納米器件、納米尺度的檢測與表征這三個研究領域。納米材料的制備和研究是整個納米科技的基礎。其中，納米物理學和納米化學是納米技術的理論基礎，而納米電子學是納米技術最重要的內容。

納米技術的靈感，來自于已故物理學家理查德·費曼1959年所作的一次題為《在底部還有很大空間》的演講。這位當時在加州理工大學任教的教授向同事們提出了一個新的想法。從石器時代開始，人類從磨尖箭頭到光刻芯片的所有技術，都與一次性地削去或者融合數(shù)以億計的原子以便把物質做成有用的形態(tài)有關。范曼質問道，為什么我們不可以從另外一個角度出發(fā)，從單個的分子甚至原子開始進行組裝，以達到我們的要求？他說：“至少依我看來，物理學的規(guī)律不排除一個原子一個原子的制造物品的可能性。” 1990年，IBM公司阿爾馬登研究中心的科學家成功地對單個的原子進行了重排，納米技術取得一項關鍵突破。他們使用一種稱為掃描探針的設備慢慢地把35個原子移動到各自的位置，組成了IBM三個字母。這證明范曼是正確的，二個字母加起來還沒有3個納米長。不久，科學家不僅能夠操縱單個的原子，而且還能夠“噴涂原子”。使用分子束外延長生長技術，科學家們學會了制造極薄的特殊晶體薄膜的方法，每次只造出一層分子。目前，制造計算機硬盤讀寫頭使用的就是這項技術。納米技術是在納米尺度內，通過對物質反應、傳輸和轉變的控制來實現(xiàn)創(chuàng)造新的材料、器件和充分利用它們的特殊的性能，并且探索在納米尺度內物質運動的新現(xiàn)象和新規(guī)律。由于納米正好處于原子、分子為代表的微觀世界和以人類活動空間為代表的宏觀世界的中間地帶，被稱為納米世界，也是物理、化學、材料科學、生命科學以及信息科學發(fā)展的新領地。納米材料中包含了若干個原子、分子，使得人們可以在原子層面上進行材料和器件的設計和制備。幾十個原子、分子或成千個原子、分子“組合”在一起時，表現(xiàn)出既不同于單個原子、分子的性質，也不同于大塊物體的性質，這種“組合”被稱為“超分子”或“人工分子”?！俺肿印钡男再|，如它的熔點、磁性、電容性、導電性、發(fā)光性和顏色及水溶性都有重大變化。當“超分子”繼續(xù)長大或以通常的方式聚集成大塊材料時，奇特的性質又會失去。通俗來說，納米材料一方面可以被當作一種“超分子”，充分地展現(xiàn)出量子效應；而另一方面它也可以被當作一種非常小的“宏觀物質”，以至于表現(xiàn)出前所未有的特性。同時，許多化學和生物反應的過程也發(fā)生在納米尺度的層面上，因此探測納米尺度內物理、化學和生物性質的變化，將加深對生命科學的理解。對由數(shù)量不多的電子、原子或分子組成的體系中新規(guī)律的認識和如何操縱或組合他們，是當今納米科學技術的主要問題之一。當前納米技術的研究和應用主要在材料和制備、微電子和計算機技術、醫(yī)學與健康、航天和航空、環(huán)境和能源、生物技術和農業(yè)等方面。納米科技發(fā)展中，納米材料是它的前導，因為納米材料集中體現(xiàn)了小尺寸、復雜結構、高集成度和強相互作用以及高比表面積等現(xiàn)代科學技術發(fā)展的特點，其中最應該指出的是納米材料是將量子力學效應工程化或技術化的最好場合之一，可能會產生全新的物理、化學現(xiàn)象。

現(xiàn)在可以用物理、化學及生物學的方法制備出只包含幾百個或兒千個原子、分子的 “顆粒”。這些“顆?！钡某叽缰挥袔讉€納米，它們很容易與外界的氣體、流體甚至固體的原子發(fā)生反應，也就是說十分活潑。實驗上發(fā)現(xiàn)如果將金屬銅或鋁做成幾個納米的顆粒，一遇到空氣就會燃燒，發(fā)生爆炸。有人認為用納米顆粒的粉體做成火箭的固體燃料將會有更大的推力。另外，用納米金屬顆粒粉體做催化劑，可加快化學反應過程，大大地提高化工合成的產率。

如果把金屬納米材料顆粒粉體制成塊狀金屬材料，它會變得十分結實，強度比普通金屬高十幾倍，同時又可以像橡膠一樣富于彈性。人們幻想有一天會使用這樣的納米鋼材或納米鋁材制造出汽車、飛機或輪船，使它們的重量減少到原來的1/10。不僅如此，汽車或飛機的發(fā)動機由具有塑性的納米陶瓷材料制成，可在更高的溫度下運作，汽車跑得更快，飛機飛得更高。

對于納米技術研發(fā)，歐洲對美國當仁不讓。納米技術是歐盟前兩個計劃的重點，在第六個框架計劃中，納米技術又是一個最優(yōu)先領域，研發(fā)經費為13億歐元。納米技術也處在歐盟另兩個優(yōu)先領域生命科學和信息社會技術的核心地位。歐洲納米商業(yè)聯(lián)合會稱，如果把歐盟成員國的投資計算在內，歐洲2002年的納米技術的投資應是美國的兩倍。歐盟有86個國內和國際研究網絡致力于納米技術的研究，參加網絡的有2000多個，其中有許多機構得到了國家的資助。德國、法國和英國等都有完備的納米技術研究計劃。

通信技術是現(xiàn)代信息社會的重要技術支撐，在人們的社會生活中發(fā)揮著重要的、不可替代的作用。納米科學技術的發(fā)展從材料、器件、信息傳輸、信息處理、信息顯示、終端通信產品等多個方面為未來通。通信科學技術的發(fā)展展示了全新的技術，正引領未來通信科學技術的發(fā)展，特別是納米科技對未來的電子信息技術將產生十分重要的促進作用。納米材料為光纜提供了新的技術，近來，一些廠商已開發(fā)出納米光纖涂料、納米光纖油膏、納米護套用聚乙烯（PE）及光纖護套管用納米PBT等材料。采用納米材料的光纜，利用了納米材料所具有的許多優(yōu)異性能，對光纜的抗機械沖擊性能、阻水、阻氣性都有一定的改善，并可延長光纜的使用壽命，提高了網絡的可靠性。

采用納米科技制造技術制備的量子點激光器能夠用于量子加密技術。目前，許多金融機構、政府部門和一些國防項目承包商都采用了量子加密技術。量子保密通信通過了信息傳輸過程中的安全性，在未來10年會有比較大的發(fā)展。利用納米制造技術制造的光子晶體光纖能用于未來全新光孤子光通信系統(tǒng) 參考文獻：

趙玉芳，楊伯君，張茹，納米技術在光通信中的應用[J].光通信技術，2007，2，55-56.;周治平、郜定山、汪毅等，硅基集成電子器件的新進展[J].激光與光電子學進展，2007，2（44）,31-38 周治平、郜定山、汪毅等，硅基集成電子器件的新進展[J].激光與光電子學進展，2007，2（44）,31-38 曾祥基.新科技革命的特點與經濟全球化趨勢[J].成都大學學報,2000(3)周兆英，王中林，林立偉．微系統(tǒng)和納米技術．科學出版社，2007