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關鍵詞：PLC，modbus，自動化
1、引言
Modbus 協議是應用于電子控制器上的一種通用語言。通過此協議，控制器相互之間、控制器經由網絡（例如以太網）和其它設備之間可以通信。它已經成為一通用工業標準。論文參考，modbus。
此協議定義了一個控制器能認識使用的消息結構,而不管它們是經過何種網絡進行通信的。它描述了一控制器請求訪問其它設備的過程，如果回應來自其它設備的請求，以及怎樣偵測錯誤并記錄。它制定了消息域格局和內容的公共格式。
因此，Modbus協議具有適用性廣泛，使用靈活，同時還具備實時糾錯等多種優點，應用在打印適配板與PLC通訊中可以自如的設定其數據格式，并有效防止打印亂碼等打印故障的產生。
2、設計方法
本設計采用打印適配板作為主站，S7-200 PLC做從站的方式，由打印適配板主動讀取PLC中的數據，并根據數據內容來決定打印的格式、時間、打印字符內容。
2.1 modbus通訊幀的結構
本設計采用消息幀采用RTU模式，其結構如下：
① 因其消息發送至少要以3.5個字符時間的停頓間隔開始，所以其起始位為T1-T2-T3-T4。
② 設備地址標示主機下從站的地址，如可以將從站S7-200地址 設為16（如右圖）。
③ 功能代碼為該消息所要實現的功能
例如：一從主設備發往從設備的消息要求讀一組保持寄存 器，將產生如下功能代碼：
0 0 0 0 0 0 11 （十六進制03H）
對正?；貞?，從設備僅回應同樣的功能代碼。對異議回應，它返回：
1 0 0 0 0 0 11 （十六進制83H）
除功能代碼因異議錯誤作了修改外，從設備將一獨特的代碼放到回應消息的數據域中，這能告訴主設備發生了什么錯誤。
④從主設備發給從設備消息的數據域包含附加的信息：從設備必須用于進行執行由功能代碼所定義的所為。這包括了象不連續的寄存器地址，要處理項的數目，域中實際數據字節數。
⑤當選用RTU模式作字符幀，錯誤檢測域包含一16Bits值(用兩個8位的字符來實現)。錯誤檢測域的內容是通過對消息內容進行循環冗長檢測方法得出的。CRC域附加在消息的最后，添加時先是低字節然后是高字節。故CRC的高位字節是發送消息的最后一個字節。
2.2 modbus協議的通訊周期
查詢消息中的功能代碼告之被選中的從設備要執行何種功能。數據段包含了從設備要執行功能的任何附加信息。論文參考，modbus。論文參考，modbus。
如果從設備產生一正常的回應，在回應消息中的功能代碼是在查詢消息中的功能代碼的回應。
2.3 PLC modbus庫初始化的設置
其中：
Mode: 輸入數值1將端口0指定給Modbus協議并啟用協議；將輸入數值0指定給PPI，并禁用Modbus協議。
Addr:S7-200作為從站的地址。論文參考，modbus。
Baud:通訊的波特率。
Parity: 0-無奇偶校驗，1-奇數奇偶校驗，2-偶數奇偶校驗。
Delay: 數通過將指定的毫秒數增加至標準Modbus訊息超時的方法延長標準Modbus訊息結束超時條件。
MaxIQ: 參數將供Modbus地址00xxxx和01xxxx使用的I和Q點數設為0至128之間的數值。數值0禁用所有向輸入和輸出的讀取。
MaxAI: 參數將供Modbus地址03xxx使用的字輸入（AI）寄存器數目設為0至32之間的數值。數值0禁用模擬輸入的讀數。
MaxHold: 參數設定供Modbus地址04xxx使用的V內存中的字保持寄存器數目。
HoldStart:即打印適配板存取V內存中保持寄存器的起始地址。設置為&VB100,而MaxHold為25，所以VB100-VB200將被打印適配板所使用，編程時需避免與其沖突。
2.4 打印適配板的控制
打印適配板會持續讀取VB100-200中所儲存的信息，以做出其動作判斷。因此，向規定地址中寫入數據，就可以控制打印系統的運行。
如將”20”送入VB125，即可啟動打印板的數據記錄
VD136,VD140,VD144即為數據被打印適配板所讀取的地址。
打印適配板將打印報表的格式固化在打印板中，接受到數據采集結束信號以后，會將本次數據儲存，并在接到打印信號以后將其打印在報表的固定位置。論文參考，modbus。
3、結束語
Modbus工業協議因其適用性廣泛、簡單易用，通訊較為可靠等優點，在現代自動化設備與工業控制領域得到了廣泛的應用。而在傳統的PLC數據打印方式中，數據受到干擾時微打無法判斷接收的是否正確，經常造成打印異常，表現為亂碼、微打不打印等故障。論文參考，modbus。采用Modbus協議以后，就可以有效的避免這些問題的產生，使得需嚴格數據保存的自動化設備的可靠性得以保證。
參考文獻
[1]SIEMENSSIMATICS7-200可編程序控制器
[2]MODBUSoverseriallinespecificationandimplementationguideV1.0modbus.org
[3]華镕編著從Modbus到透明就緒—施耐德電氣工業網絡的協議、設計、安裝和應用機械工業出版社2009
[4]中國國家標準化管理委員會基于Modbus協議的工業自動化網絡規范中國標準出版社2004
【關鍵詞】中壓寬帶 電力線 通信接入方式 信道特征 測試 分析
一、中壓電力線路的結構與特征
中壓電網構成相對簡單。與低壓線路相比，它能夠克服距離長短的限制，噪音較低，然而，供電系統僅適合于幾十赫茲低頻信號傳輸，如果進行高頻信號傳輸，附加寬帶PLC的使用，就會產生一系列影響信號傳輸質量的不良因素，如：通信串擾、信號泄漏、信號的干擾等，解決這些問題的唯一方法就是發明更加高端、更為先進的PLC接入設備與調制方式。其中寬帶PLC中壓耦合接入設備成為重點探究的對象，經研究其符合我國電網結構與特征。我國電網結構與數據圖如下所示：
從上圖可看出：我國電網結構包括：高、中、低三個層次級別，變壓器將各個等級層次連接起來，這無疑成為了高載頻數據通信的一大障礙，所以，要想解除變壓器的限制，就要通過分級接入的方式來處理PLC寬帶鏈接，也就是要根據各個電壓級別層次來對應設計出適應性的接入設備。如圖展示，只有在中低壓中間設置合適的接入設備，才能確保遠距離通訊的實現。
二、中壓寬帶PLC系統接入方式
這一系統接入涵蓋PLC 以及同其他寬帶通信網絡（互聯網服務供應商）之間的接口， 傳統的互聯網與這一接口鏈接起來得到相關的數據信息，其中包括傳輸信號于中壓線路的設備接口，這些傳輸的信號需要途經MV-PLC主調制設備以及MV耦合裝置這兩項設備。
MV-PLC主調制設備是對中壓與低壓連接處的接口進行調節，主要作用為將中壓線中所附帶的寬帶PLC數據信息進行轉換與調制，直接目標為低壓線路，終極目的為網絡用戶。下面就第一個中壓PLC實驗線路展開測試，把這一測試當作理論探究的依據。
三、中壓線路信道測試與分析
（一）測試的目的與結果分析
目的：研究出更先進的設計依據以及技術儲備為寬帶PLC逐步發展到中壓線路打下基礎，為全程中壓線路長距離接入做好技術與信息資源上的準備。
（二）測試結果分析
1.阻抗特性分析
經過實踐的操作運行得出：中壓10kv配電線路的阻抗性能會受到測量方位、時間以及頻率等的影響，會隨著它們去變化，變化幅度由數十到上百的量，通過高頻信號發生器所出現的正弦電壓信號，設定1MHZ-30MHZ的頻率范圍，在500KHZ的頻率間查看阻抗變化。通過采集V1、V2來對應計算出線路的阻抗值。下圖為測試整理后得出的中壓線路輸入阻抗變化圖：
2.噪聲特征分析
經過實踐測試得出：中壓線路的有色背景噪聲大概在―60dBV/hz―80dBV/hz，同低壓線路的平均噪音對比起來，大約多出10 dBV/hz。而且其窄帶擾亂性噪音則更高。而且測試發現：中壓線路中各個測試點有色背景噪聲的PSD數值間沒有很大差別，其窄帶干擾也發生在小于25MHZ的范圍內。由此可見，展開對線路上噪聲頻域以及進行時等方面的分析是十分必要的。
3.衰減性分析
與低壓線路相比，中壓線路更容易發生衰減現象，而且相對嚴重。大概每100米衰減8―11db，但是，在1.7千米線路范圍內也能夠順利進行通信。當將調制解調器的功率放大時，在各個測試長度中都能夠達到信息傳輸與通信通話等目的，實現了通訊水平的提高。各個測試點距離下的測試內容與數據如下圖：
四、總結
為了提高通信質量與水平就要促進寬帶PLC系統向著中壓電力線路前進，經過不斷的實驗與測試來提供大量寶貴的信息數據資源，并且在阻抗性、衰減性等加以發展與更新。
參考文獻：
[1]丁道齊把握世界通信發展趨勢確立電力通信發展戰略[期刊論文]-電力系統自動化 1999（07）
[2]王喬晨；郭靜波；王贊基低壓配電網電力線高頻噪聲的測量與分析[期刊論文]-電力系統自動化 2002（01）
論文摘要:文章要介紹的是變電站綜合自動化系統的發展趨勢和重要性，提出了變電站綜合自動化基本概念，并對系統結構、通訊方式和能實現的基本功能及變電站自動化的發展前景進行分析。
一、 概述
電網是一個不可分割的整體，對整個電網的一、二次設備信息進行綜合利用，對保證電網安全穩定運行具有重大的意義。變電站綜合自動化是一項提高變電站安全、可靠穩定運行水平，降低運行維護成本，提高經濟效益，向用戶提供高質量電能服務的一項措施。隨著自動化技術、通信技術、計算機和網絡技術等高科技的飛速發展，一方面綜合自動化系統取代或更新傳統的變電站二次系統，已經成為必然趨勢。另一方面，保護本身也需要自檢查、故障錄波、事件記錄、運行監視和控制管理等更強健的功能。發展和完善變電站綜合自動化系統，是電力系統發展的新的趨勢。
二、 系統結構
目前從國內、外變電站綜合自動化的開展情況而言，大致存在以下幾種結構：
（一）分布式系統結構
按變電站被監控對象或系統功能分布的多臺計算機單功能設備，將它們連接到能共享資源的網絡上實現分布式處理。系統結構的最大特點是將變電站自動化系統的功能分散給多臺計算機來完成。分布式模式一般按功能設計，采用主從CPU系統工作方式，多CPU系統提高了處理并行多發事件的能力，解決了CPU運算處理的瓶頸問題。各功能模塊(通常是多個CPU)之間采用網絡技術或串行方式實現數據通信，選用具有優先級的網絡系統較好地解決了數據傳輸的瓶頸問題，提高了系統的實時性。分布式結構方便系統擴展和維護，局部故障不影響其他模塊正常運行。該模式在安裝上可以形成集中組屏或分層組屏兩種系統組態結構，較多地使用于中、低壓變電站。分布式變電站綜合自動化系統自問世以來，顯示出強大的生命力。目前，還存在在抗電磁干擾、信息傳輸途徑及可靠性保證上的問題等。
（二）集中式系統結構
集中式一般采用功能較強的計算機并擴展其I／O接口，集中采集變電站的模擬量和數量等信息，集中進行計算和處理，分別完成微機監控、微機保護和自動控制等功能。由前置機完成數據輸入輸出、保護、控制及監測等功能，后臺機完成數據處理、顯示、打印及遠方通訊等功能。目前國內許多的廠家尚屬于這種結構方式，這種結構有以下不足：
前置管理機任務繁重、引線多，降低了整個系統的可靠性，若前置機故障，將失去當地及遠方的所有信息及功能。
軟件復雜，修改工作量大，系統調試煩瑣。
組態不靈活，對不同主接線或規模不同的變電站，軟、硬件都必須另行設計，工作量大并且擴展一些自動化需求的功能較難。
（三）分層分布式結構
按變電站的控制層次和對象設置全站控制級——變電站層(站級測控單元)和就地單元控制級——間隔層(間隔單元）的二層式分布控制系統結構。也可分為三層，即變電站層、通信層和間隔層。
這種結構相比集中式處理的系統具有以下明顯的優點：
可靠性提高，任一部分設備故障只影響局部，即將“危險”分散，當站級系統或網絡故障，只影響到監控部分，而最重要的保護、控制功能在段級仍可繼續運行；段級的任一智能單元損壞不應導致全站的通信中斷，比如長期霸占全站的通信網絡。
可擴展性和開放性較高，利于工程的設計及應用。站內二次設備所需的電纜大大減少，節約投資也簡化了調試維護。
三、常見通訊方式
目前國內常采用以太網通訊方式，在以太網出現之前，無論RS-232C、EIA-422/485都無法避免通信系統繁瑣、通訊速度緩慢的缺陷。現場總線的應用部分地緩解了便電站自動化系統對通信的需求，但在系統容量較大時依然顯得捉襟見肘，以太網的應用，使通訊問題迎刃而解。常見的通訊方式有：
雙以太網、雙監控機模式，主要是用于220-500kV變，在實現上可以是雙控機+雙服務器方式，支撐光/電以太網；單以太網，雙/單監控機模式；雙LON網，雙監控機模式；單LON網，雙/單監控機模式。
四、變電站自動化系統應能實現的功能
微機保護：是對站內所有的電氣設備進行保護，包括線路保護，變壓器保護，母線保護，電容器保護及備自投，低頻減載等安全自動裝置。各類保護應具有下列功能：故障記錄；存儲多套定值；顯示和當地修改定值；與監控系統通信。根據監控系統命令發送故障信息，動作序列。當前整定值及自診斷信號。接收監控系統選擇或修改定值，校對時鐘等命令。通信應采用標準規約。
數據采集及處理功能：包括狀態數據，模擬數據和脈沖數據
狀態量采集。狀態量包括：斷路器狀態，隔離開關狀態，變壓器分接頭信號及變電站一次設備告警信號、事故跳閘總信號、預告信號等。目前這些信號大部分采用光電隔離方式輸入系統，也可通過通信方式獲得。
模擬量采集。常規變電站采集的典型模擬量包括：各段母線電壓、線路電壓，電流和有功、無功功率值。饋線電流，電壓和有功、無功功率值。
事件記錄和故障錄波測距。事件記錄應包含保護動作序列記錄，開關跳合記錄。
變電站故障錄波可根據需要采用兩種方式實現，一是集中式配置專用故障錄波器，并能與監控系統通信。另一種是分散型，即由微機保護裝置兼作記錄及測距計算，再將數字化的波型及測距結果送監控系統由監控系統存儲和分析。
控制和操作功能。操作人員可通過后臺機屏幕對斷路器，隔離開關，變壓器分接頭，電容器組投切進行遠方操作。為了防止系統故障時無法操作被控設備，在系統設計時應保留人工直接跳合閘手段。
防誤閉鎖功能。系統的自診斷功能
系統內各插件應具有自診斷功能，并把數據送往后臺機和遠方調度中心。對裝置本身實時自檢功能，方便維護與維修，可對其各部分采用查詢標準輸入檢測等方法實時檢查，能快速發現裝置內部的故障及缺陷，并給出提示，指出故障位置。
數據處理和記錄。歷史數據的形成和存儲是數據處理的主要內容，它包括上一級調度中心，變電管理和保護專業要求的數據，主要有：
斷路器動作次數；斷路器切除故障時截斷容量和跳閘操作次數的累計數；輸電線路的有功、無功，變壓器的有功、無功、母線電壓定時記錄的最大，最小值及其時間；獨立負荷有功、無功，每天的峰谷值及其時間；控制操作及修改整定值的記錄。
根據需要，該功能可在變電站當地全部實現，也可在遠動操作中心或調度中心實現。
人機聯系系統的自診斷功能。系統內各插件應具有自診斷功能，自診、斷信息也像被采集的數據一樣周期性地送往后臺機和遠方調度中心或操作控制中心與遠方控制中心的通信。
本功能在常規遠動“四遙”的基礎上增加了遠方修改整定保護定值、故障錄波與測距信號的遠傳等，其信息量遠大于傳統的遠動系統。還應具有同調度中心對時，統一時鐘的功能和當地運行維護功能。
【關鍵詞】智能家居；嵌入式技術；語音識別；智能化控制
一、前言
1980年在室內設計領域人們開始提出“智能家居”的構想[1]，該構想提出之初只是為實現對住宅內部的監控與管理。隨著網絡技術的發展，這一構想逐漸加入了網絡通信、信息家電、設備自動化等內容。這一構想是將系統、結構、服務和管理融為一體，實現高效、安全、便利、環保的居住條件。
二、智能家居的概念
智能家居是指將家庭中的各種智能化設備如家用電器、通訊裝置、家庭安防設備連接到家庭區域的智能化平臺上，這一連接通過家庭總線技術實現。通過該連接對遠程監控及管理家庭各項事務。實現智能家居的基礎是家庭網絡建設，主要聯網方式為有線、無線兩種。智能家居是實現對家庭照明系統、家電控制、安防的遠程控制，使家居環境在無人的條件下得到管理。
三、智能家居系統的工作原理
智能家居系統中家庭網絡終端是連接到PSTN上的，當用戶通過家庭電話對家用電器進行控制時，web服務器接收到由瀏覽器傳輸來的信號，然后管理中心的主機系統將信號傳輸給網絡終端，相關的家用電器接受來自網絡終端的信號完成對家用電器的遠程控制?？刂仆瓿珊缶W絡終端將控制后的信息傳輸到管理中心主機系統，管理中心將這一信息寫入管理數據庫，并將最終控制信息反饋到用戶系統，如圖1，智能家居控制系統工作流程圖。
四、嵌入式技術在智能家居控制系統中的應用
（一）嵌入式語音識別在智能家居控制系統中的應用
大量詞匯連續語音識別和小詞表嵌入式語音識別是目前語音識別的兩個方向，智能家居控制系統中主要運用的是小詞表嵌入式語音識別[3]，主要體現在智能遙控、語音控制，兒童智能玩具等方面，由專門的硬件系統來保證小詞表嵌入式語音識別的正常運行。首先對設備進行語言信號的輸入，然后經過預處理及語言信息特征的提取得到一組能夠反應該語段信息的信號模型，然后將該信號模型輸入系統的語言信號模型庫進行信號匹配，最后得出此次語言信號的控制結果，將該結果作用于所控制的設備。簡單來說嵌入式語音識別的工作原理為：語言信號采集信號預處理信號特征提取模式匹配信號輸出。
1.信號預處理。語言信號具有非平穩性，任何外界條件都會對信號產生干擾，比如氣流、噪音等。在信號的預處理階段要剔除這部分不在控制信號內的干擾用因素，提取正確的控制信號。
2.信號特征提取。通過對語音聲學參數的計算，運用聲學特征計算方法得出提取的語言信號中反映控制參數的信息。線性預測系數、線性預測倒譜參數及Mel倒譜系數為常用的三種語言信息控制參數。
（二）嵌入式技術在家庭安防系統中的應用
安全防護智能化及消防報警的自動化是智能家居控制系統中的重要組成部分[4]。當家中出現破門入室、火災等緊急情況時安全防護系統及消防報警系統能夠自動啟動，保證家庭成員的快速安全撤離。在智能化防護與消防報警系統中，信號感應器位于室內當發生緊急情況比如火災時，位于室內的信號接收器接收到煙霧信號，將信號經過處理分析后傳輸到管理中心，管理中心將信號傳輸到網絡終端，由網絡終端下達應變信號即向值班室發出警報同時由安裝在室內的消防噴頭噴水滅火。
（三）嵌入式技術在家電設備智能化中的應用。家電設備智能化是智能家居控制系統得以實現的前提。根據用戶對于家電智能化的需求對家庭電器產品進行智能化控制，比如早晨伴隨著優美的鬧鐘鈴聲床簾緩緩拉開，使住戶在睜眼的一刻感受到清晨第一縷陽光的照射，此時早餐以悄無聲息的準備，豆漿機正在準備鮮美的豆漿，面包機在烤面包等等。這一切的起始信號都是鬧鐘鈴聲，將各個電器連接在一個系統中，當鬧鐘鈴聲響起時，系統接收到這一信號，通過信號的傳輸與轉換將控制信號輸出作用于各個電器，實現清晨的智能化生活。
（四）嵌入式技術在家居智化管理中關于節能環保方面的應用?，F在社會的發展使人們的節奏越來越快，在家中呆的時間越來越短，因此為了資源的節約對于家居智能化的控制越來越受到人們的重視，比如白天工作時間家里沒人不需要開暖氣但又怕晚回家時家里太冷，可以考慮遠程控制，通過電話或電腦對家里的暖氣系統進行控制，在回家前一小時將暖氣開啟，這樣及節省了資源回家是有不至于太冷。再比如累了一天回家看看電視休息一下，此時房間內的燈光系統會根據用戶需求調節出最適合的光線強度，電視機可以自動調節出于環境相匹配的模式等。這一系列智能化的信號基礎都是用戶的需要與感知。
五、結束語
家是溫馨的代名詞，但現在人們生活壓力大、節奏快，已沒有充足的時間去營造溫馨的家庭氛圍，同時越來越多的人選擇獨居生活，老年人無人照顧等問題使家庭生活接受著改革。智能家居控制系統發的產生與發展是網絡社會帶給我們的福音。營造溫馨的氛圍不再需要提前回家，對老人生活不放心也可以通過遠程監控及其他的安全措施來保證他們的人身安全。家居智能化正在一步步走進我們的生活，即使現在不是每家都能系統化的享受智能化，也多多少少擁有智能化的家電。
參考文獻：
[1]原林，于伸《嵌入式技術在智能家居控制系統中的應用》自動化技術與應用 2006年第25卷第1期；
[2]李新偉《智能家居檢測與控制終端的研究與設計》山東大學碩士學位論文；
[3]劉榮輝《基于智能家居控制的嵌入式語音識別系統研究》廣東工業大學碩士學位論文；
關鍵詞：發電廠；電氣綜合；自動化技術；發展；
中圖分類號：TM6 文獻標識碼：A 文章編號：
引言
發電廠裝機容量受熱負荷大小、性質等制約，機組規模要比目前火電廠的主力機組小很多，但是其生產原理及系統組成與火電廠是一致的。隨著電力技術的不斷發展，發電廠的電力自動化控制水平也隨之提高。所謂電氣自動化，是一項集計算機技術、數據傳輸技術、控制技術、現代化設備及管理于一身的綜合信息管理系統，旨在改進供電的可靠性、安全性和服務質量，提高工作效率，減輕運行人員的勞動強度，降低運行和管理費用，是電力投資的重點。
1．電廠電氣綜合自動化技術的現狀分析
自20世紀90年代起，我國確定火電廠電氣系統使用接人DCS系統的計算機控制，由人工監控到計算機自動化的監控的過渡，這就是電廠電氣綜合自動化技術的開端。接入DCS系統的電廠系統設備，具有廣闊的發展空間，研究方案、成果也較多。其中分為集中式和分層式的兩種不同技術實現方式。集中式是通過硬接線方式，模擬電氣量和開關量信號，并通過硬接線電纜各自分別接人DCS系統的輸入、輸出通道。分層式則是采用數字通信的總線技術，在DCS系統內接入各微機型智能保護測控裝置來實現，這種方法是電廠電氣綜合自動化技術發展的總趨勢，設備都采用分層式的實現方式，因其真正實現了電氣系統監控自動化的功能。下面分別對集中式設計電氣自動化方式與分層式自動化設計方式作個闡述。
1．1集中式電氣自動化設計分析。集中式是通過硬接線的方式，相對較為傳統、落后。通過轉化了強電信號為弱電信號，在空接點和直流信號下，模擬電氣量和開關量在硬接線電纜下，與DSC系統的輸入、輸出設備相連接，由此可發揮DCS系統監控電氣設備的功能。DCS系統的輸入、輸出設備的連接又可分為兩種方式，即直接接入方式和遠程接人方式。直接接入方式通過電纜連接電子間集中阻屏，遠程接入方式則通過現場設遠程采集柜實現數據集中處和設備相距較遠情況下的連接，DCS控制系統的連接是在通信方式下完成。也就是，直接接人方式、遠程接入方式是兩種在本質上沒有區別的連接方式。
1．2集中式的特點。電氣量的的采集集中組屏，易于管理，設備運行環境好，硬接線方式簡易，響應速度快等。但同時也有不完善的地方，由于通過電纜硬接線連接，電纜使用量較大，所占空間較大，長電纜容易相互干擾、電能損耗量大，又影響DCS系統的穩定性、可靠性。DCS系統的費用高，投資成本高，限制了接入DCS系統的設備數量，僅有幾個重要的設備是連接DCS系統，而其他設備沒能
實現自動化，實際電廠內電氣綜合自動化的水平較低。再加上所有信息采集量都基于DCS系統下進行處理，工作量大會影響系統的風險系數，系統使用的可靠程度也隨之降低。并且，DCS系統的調試環節靠后，而根據集中式的技術實現方式，難以滿足倒送廠用電要求。缺少電氣監控的主設備系統，稍微復雜的電氣系統運行的管理較難把握，綜合自動化監控技術尚未達到。
1.3分層式電氣自動化設計分析。電氣綜合自動化技術的分層式技術使用，由3層組成，分別是站級監控層、通信層、間隔層。其中，站級監控層則是在通信技術，實現對間隔層的數據管理及信息交換。信管理機、光纖或電纜網絡構成網絡層，在現場總線技術下實現了各種功能，如數據匯總、規約轉換、轉送數據及傳控制命令等。終端保護測控單元組成間隔層，設計時使用電氣一次回路或電氣間隔方法完成，在各個開關柜或其他一次設備附近分布安裝各測控單元和保護單元。
1．4分層式技術的特點。就地安裝間隔層測控終端，在較少的占地面上，提高各裝置的獨立性、靈活性、可靠性。交流采樣的方式得到的模擬量數據，節約電纜使用，從而減少了成本支出。又由于分層技術較好的抗干擾能力，使得采集數據的精確性上升。這樣，有較廣的空間采集更多數據，監測的分析數據較為完善，遠距離修改保護定值和復歸信號得以實現，檢修維護工作較為簡單。分層式技術在原有的基礎上，具有較為廣闊的發展空間，體現在對系統的擴展和維護上。依據分層式技術特點，單個故障不影響周邊設備的運行，維修成本降低。電氣監控主站的設立，能獨立的進行調試和投運工作，就能實現倒送電，同時還具備其他的有利條件，提高了系統的監測規模和水平。
1.5分層式技術的關鍵。(1)間隔層終端測控保護單元。以間隔層一次設備為單位，分層式技術得以發揮，設立配置測控保護單元。配置測控保護單元是用于保障電廠的用電系統發揮的關鍵技術，該單元有較高的靈敏性、可靠性、速動性和選擇性要求，而集中式所使用的DCS系統操作不適用，而一般采用專用保護裝置。電廠用電系統的保護裝置由線路、電廠中的電動機綜合保護測控裝置和其他裝置構成。能提高實時數據采集、計算機保護、遠程數據控制和故障的記錄功能。(2)通信網絡。基于ECS系統的操作環境較差，所以通信網絡是一項關鍵技術，能直接影響電氣自動化監控系統的整體發揮?，F階段使用較多仍是電纜現場總線網絡方式，而光纖通信則逐漸被使用。通信網絡通過通信管理機雙機熱備用或雙通道備用原則配置，一旦數據通信網絡有問題出現，系統能自動切換至冗余裝置或通道，增強系統的可靠性。(3)設立監控主站。監控主站能監控和管理將電廠用電
系統，配置成單機或雙機或多機系統，由發電機機組的容量和運行管理要求而定。配置的軟件有前置機軟件、實時數據庫軟件、人機界面軟件和圖形建模軟件等組成，實現了監控系統、管理系統、管理數據、應用及分析等功能。
1．6電廠電氣綜合自動化技術的發展趨勢。以太網能快速傳輸數據、成本低廉、容量大、網絡技術靈活等優勢成為電氣綜合自動化的網絡通信技術的最佳選擇。嵌入式技術實現工業化的以太網，具有強大的功能和廣闊的發展空間，因此嵌入式以太網是電氣綜合自動化系統絡通信的主要發展方向。
2 對發電廠電氣自動化改造的幾點意見
第一，事先要規劃好發電廠電氣自動化的改造，把握科學、合理，節約的原則，提前準備好需要改造和更新的設備。同時，要綜合考慮諸如繼電保護裝置，斷路器、五防系統等設備在型號、盤位布置、預留接口方面將來接入綜合自動化系統的問題。只有這樣，對電氣自動化的改造才能合理又節省了人力物力。
第二，在設計電氣自動化的過程中要把握實用的原則。由于發電廠現有的監控、遠動、五防、保護等設備裝置其原理和性能的不同，在進行改造時要整體上把握，綜合考慮，避免出現功能重復的設備并列運行。
第三，改造的目的是為了發電廠將來更好的高效運行，因此，電氣自動化改造要
注重遠期目標。比如，有的發電廠由于老化或廠房實際條件的限制，不可能所有的監控設備都可以納入電氣綜合自動化系統的改造中。就需要在改造時，把這些不具備改造的設備考慮到，在整體框架下，預留接口，便于后期的改造。
結束語
在科學技術日新月異的今天，發電廠電氣部分的綜合自動化是一種趨勢，對于它的成功改造，將會大大的提高發電廠的自動化水平。同時，采用電氣綜合自動化技術，能夠節約大量的成本，提高電氣系統的可靠性。
參考文獻
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關鍵詞：PLC 立體倉庫 存取指令
中圖分類號：TP23 文獻標志碼：A 文章編號：1674-098X（2014）07（a）-0254-02
立體倉庫的設計是為了提高倉庫作業的自動化管理水平，越來越多的現代化立體倉庫普遍運用了自動控制系統，這一系統的倉庫布置和設計，與使用機械化操作的設施是一樣的，不同之處在于所有的叉車移動由計算機或可編程序控制器來指導和監控。在作業時，所有的搬運移動都被輸入計算機，由可編程序控制器來分析搬運需求和安排設備，這樣可以確保有效的移動和減少空載移動。叉車移動由安裝在叉車上的終端來控制，自動控制搬運系統具有明顯的優勢，因為該系統在不需大量投資的情況下，可獲得自動化分選的益處，并提高生產率。
1 立體倉庫模型的設計要求
（1）控制面板上的開關及按鈕功能及倉位號見圖1和表1。
（2）執行送指令
①選擇欲送倉位號，按動倉位號對應按鈕，控制面板上的數碼管顯示倉位號。
②按動送指令按鈕，觀察送入動作（若被選擇倉位內已有汽車，則該指令不被執行）。
③指令完成后，機械自動返回。
④零號倉位已無汽車，則下一個送指令（誤操作）將不被執行。
（3）執行取指令
①選擇欲取倉位號，按動倉位號對應按鈕，控制面板上的數碼管顯示倉位號。
②按動取指令按鈕，觀察取出動作（若被選擇倉位內無汽車，則該指令不被執行）。
③指令完成后，機構自動復位。
④零號倉位已有汽車，則下一個取指令（誤操作），將不被執行。
2 立體倉庫的程序及設計思路
2.1 總設計思路
按下倉位號按鍵及相應的操作按鍵（“取”或“送”）后，系統判斷貨臺及各個倉位上是否有物。如果進行“取”操作，在系統判斷完成貨物臺無物及要取的相應倉位上有物的情況下（若這兩個條件其中一個不滿足。則操作不執行），機械運行到相應倉位處，取出貨物，再自動返回零位；如果進行“送”操作，再系統判斷完貨臺有物及要送的響應倉位上無物的情況下（若這兩個條件其中的一個不滿足，則操作不被執行），機械運行到相應的倉位處，送入貨物，再自動返回零位。
2.2 I/O分配
見表2。
2.3 總程序控制流程圖，如圖2所示
3 結語
以上就是本論文主要討論的立體倉庫各部分的設計思路，通過梯形圖的編制，實現了12個倉位貨物自動存取動作。
參考文獻
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【關鍵字】智能化住宅，防盜，防火，報警系統
中圖分類號：[F287.8] 文獻標識碼：A 文章編號：
一．前言
智能住宅(Intelligent Building)目前的提法很多，日本、美國、歐洲、新加坡等國家。以及國際智能工程學會的提法都不盡相同。我國與日本的情況比較相近．日本機電工業協會住宅智能化分會把智能化住宅定義為：綜合計算機、信息通信等方面的最先進技術，使建筑物內的電力、空調、照明、防災、防盜、運輸設備等協調性的工作。實現建筑物自動化(BA)、通信自動化(CA)和辦公自動化(OA)，將這三種功能結合起來的建筑，就是智能化住宅。
二．智能化防盜防火報警系統的必要性
1．隨著計算機技術的不斷發展，新觀念和新技術不斷更新．這些將對智能化住宅的發展有了更高和更新的要求．也要求在智能住宅的建設中要不斷地增加標和功能。住宅自動化系統也叫建筑設備自動化系統(Buiding Automation System，BAS)，是智能住宅建筑不可缺少的一部分，其任務是對建筑物內的能源使用、環境及安全設施進行監測、控制．以提供一個既安全可靠、節約能源、舒適宜人的工作或居住環境。
2．特別是隨著我國國民經濟的迅速發展，安防系統的相對滯后已經嚴重阻礙了我國國民經濟的發展。伴隨著我國各個行業的智能住宅化。這種矛盾越來越突出。因此，強調把防盜防火自動報警系統納入到建筑智能化住宅系統中、提高住宅自動化水平，迎合當前通過住宅自控技術實現更多、更高要求的需要。是符合世界發展潮流的．也是當前發展的緊迫問題。
3．本研究的防盜防火自動監控報警系統應用了現代化的控制部件與設備，查詢了人們無法實時檢查的環境．將住宅建筑物中的重要場景傳輸到一個或多個監控系統并顯示。使在無人值守的各類情況下及時觀察、了解災情、監控盜情、記錄竊情與相關的暴力犯罪行為。它可以通過遙控攝像機及其輔助設備(鏡頭、云臺、門禁、防盜探頭等)直接觀看被監視場所的情況。同時，監控系統還可以與消防報警等其他安全技術防范體系聯動運行，使防范能力更加強大。該監控系統的另一個特點是可以把被監視場所的圖像及聲音全部或部分地記錄下來，為日后對某些事件的處理及分析提供了方便條件及重要依據。
三．工作原理
1．防盜探測器原理
防盜探測器是由紅外與微波探測器組成的雙鑒探測器，教之以往的微波或紅外單信號探測器，其誤報率明顯下降，原理示意圖1所示。
圖1 防盜探測器原理示意圖
雙鑒探測器工作時將探測到的紅外和微波兩種信號經過與非門處理后送單片機，即只有同時檢測到兩個探測器輸出端口為高電平信號時，自動報警器才會響應盜情報警信號，否則不報警。在紅外探測器中，通過菲涅爾透鏡的分割方式的改變可以降低由于小寵物引起的誤報，從而彌補了微波探測器監視面積較大的弱點；但紅外探測器對環境溫度的變化比較敏感，而微波探測器所檢測的只是活動的目標，所以對于如果只是溫度變化引起的干擾并不會被自動報警器響應。通過這樣雙重的檢測就進一步減小了外界干擾，降低了報警信號誤報的發生率。
2．防火探測器原理
防火探測器是由溫度探測、光電感煙探測和一氧化碳探測構成的復合型火災探測器。多傳感器設計思想解決了傳統防火探測器一直存在的誤報率高的問題，增強了火災探測的可靠性。在報警系統中對火災信號的檢測采用多傳感器/多判據的火災探測技術，將探測器探測到的多元火災探測信息經單片機進行綜合判斷，在軟件設計中加入了神經網絡智能算法，防真實現了多元同步智能探測。
四．自動監控報警系統組成介紹
1．系統的組成
系統主要由前端信息采集系統、信息傳輸控制系統、遠程拓展系統信息管理系統和自動報警系統組成，如圖l所示。
圖2 控制中心設計原理框圖
(一)前端信息采集系統：主要由圖像信息采集和探頭信息采集兩部分組成。圖像信息采集部分是監控系統的主要部分，是整個系統的“眼睛”．它把監視的內容變為圖像信號傳送到控制中心的監視器上顯示并實時存儲。探頭信息采集通過各種監控探頭(如紅外線防盜探頭、消防探頭、門禁探頭等1實時監控各個探頭信息點的實時狀態，通過信息傳輸控制系統送達信息管理系統判斷處理。包括攝像機、鏡頭、云臺、智能球形攝像機探頭、紅外探頭．玻璃破碎感知器或門磁開關等。
(二)信息傳輸控制系統：主要傳輸前端各信息監視點的實時狀態信息．并對所采集系統中各數據采集點控制，包括傳輸線纜、光纖傳輸、同軸電纜傳輸、網線傳輸、無線傳輸。
(三)遠程拓展系統：包括IP監控、遠程監控、網絡監控、視頻會議等技術交流。
(四)信息管理系統：負責處理由前端監視攝像采集系統采集的信息數據。通過信息管理系統，將傳送過來的圖像信息顯示在監視器上，記錄所有的圖像及監控信息。計算并生成對所采集監控信息的信息處理結果，受理臺顯示發生警情的用戶的相關信息。系統包括dvr硬盤錄像系統、視頻矩陣、畫面處理器、切換器、分配器、報警主機。
(五)自動報警系統：對信息管理系統得出的警報事件．將需要處警的報警事件轉發到1 10指揮中心或有關的處警單位。
2．設備配置
(一)控制中心需對前端監控探頭等進行實時監控和記錄?？紤]到監控效果要求比較高、圖像質量要求清晰穩定，控制中心采用3臺全實時(回放、監視都是25幀，秒)的16路的嵌入式硬盤錄像機進行實時監控、錄像，嵌入式硬盤錄像機是完全脫離PC平臺設計的，徹底杜絕了病毒的入侵，啟動迅速、性能穩定，系統參數及程序在斷電時也不會丟失。
(二)硬盤錄像機本身不帶硬盤，為了能夠保存一段時間內的錄像資料．至少需給每一臺硬盤主機配備2塊500G硬盤(硬盤占用空間按0．15G／小時／路來計算)。
(三)可以自選配備l臺音視頻矩陣，由至少8臺監視器組成電視墻．可以多點監控、指定監視器監控等。嵌入式硬盤錄像機的輸出信號首先輸入到視頻矩陣，然后通過視頻矩陣輸出到監控電視墻上。
(四)要實現同一時間硬盤錄像機的錄像功能和電視墻的監視功能。需將輸入信號一分為二．選配音視頻分配器4臺。
(五)為了實現視頻控制矩陣、主控計算機能夠并行控制前端的攝像頭和云臺．需要一個系統協議轉換器(BL―D322C)。
(六)考慮到多個用戶同時訪問網絡將帶來流量瓶頸等問題，使用視頻服務器來進行中轉。讓視頻服務器提供強大的負載能力。
3．報警功能
自動報警器組成框圖如圖3所示，主要包括撥號模塊、語音模塊、電話接口模塊、鍵盤密碼顯示模塊以及電源模塊。
用戶端的防范現場，一旦有人入侵或發生火災等緊急情況時，與之相應的報警探測器（各種防火、防盜及手動報警按鈕等）則立即向用戶端自動報警器發出報警信號。接到警情事件后，自動報警器立即進行確認（多次巡檢中斷信號），若50s后無人解除警情同時警情確認無誤后，進行事件的現場聲（蜂鳴器）、光（LED）報警。
同時用戶端自動報警器自動向有關部門撥打預先設置好的報警電話號碼，進行語音報警。在用戶端自動報警器的面板上設有LCD顯示器、鍵盤以及三色警燈（LED），三色警燈分別指示火災或紅外/微波雙鑒的防火報警、正常工作及系統出現故障的狀態，即報警燈（紅）、工作燈（綠）和故障燈（黃）。
正常時LCD顯示時間，事件發生時鎖定顯示當時時間。用戶端報警器同時具有探頭故障報警功能，避免由于探頭掉電而漏報，出現故障時點亮故障燈；如果判斷探頭掉線（被剪斷），則聲光報警。如果出現誤觸發而報警時可以通過觸發延遲時間（50s定時器）去接觸，另外用戶端自動報警器還具備狀態信息（如有無交流電、備用電池電量是否不足等）上報的功能，可以對預設的普通電話、手提電話實現報警。
4．實現過程
警報接收與處理主機也稱為防盜主機,是報警探頭的中樞,負責接收報警信號、控制延遲時間、驅動報警輸出等工作。將某區域內的所有防盜防侵入傳感器組合在一起．形成一個防盜管區，一旦發生報警就可在防盜主機上一目了然地反映出區域所在。防盜主機目前以多回路分區防護為主流。優越的系統更可顯示出警報來源是該區域內的哪一個報警傳感器及所在位置。以便采取相應的接警對策。現代的防盜主機都采用微處理器控制，內有只讀存儲器和數碼顯示裝置，普遍夠編程并有較高的智能，主要表現為：
（一）以聲光方式顯示報警，以人工或延時方式解除報警：
（二）對所連接的防盜防侵入傳感器，可根據需要而設置成布防狀態或撤防狀態．也可用程序編寫控制方式和防區回路性能：
（三）可接多組密碼鍵盤，可設置多個擁護密碼，以進行保密防竊：
（四）遇有警報時，其報警信號可以經由通信線路。以自動或人工干預方式向上級部門和保安公司轉發．以快速溝通信息或組網：
（五）可程序設置報警連動動作，即遇有報警時，防盜主機的編程輸出端可通過繼電器接點閉合執行相應的動作。
（六）電話撥號器同警號、警燈一樣，都是報警輸出設備?？赏ㄟ^電話線把事先錄好的聲音信息傳輸給某個人或某個單位。
五．結束語
智能化住宅防盜防火自動監控報警系統對于住宅的安全十分重要，因此對于這方面的研究具有重要的意義和價值。
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【關鍵詞】電氣自動化；控制系統；設計要點
隨著現代化技術的高速發展，人們平均生活平的不斷提升，快節奏、高質量和節能已經成為當今社會的主流思想。同理，電氣自動化控制系統的設計也是以這三點為最終目標，創建高效率、高質量、高水平的電氣自動化控制系統。下面簡要介紹電氣自動化控制系統的現狀以及該系統的設計要點。
1電氣自動化控制系統概述
1.1電氣自動化控制系統的現狀
電氣自動化控制系統已經逐步在我國各個領域中廣泛應用，為我國工業生產以及統一化管理提供可靠的技術支持。該控制系統利用計算機網絡技術很大程度上提高生產效率和精確度，也使得應用、檢修更加簡單、便捷。電氣自動化控制系統通過電纜將計算機、CPU智能儀表等主要設備相連接，利用中央控制器對其統一控制管理，隨著計算機網絡技術的不斷發展，電氣自動化控制系統逐漸向信息化、智能化的方向發展。
1.2電氣自動化控制系統的特點
電氣自動化控制系統是以計算機技術為基礎的現代化技術，隨著近幾年飛速的發展已經取得很大的進步，其一般具有工作效率高、精確度高、可靠性高、抗干擾性強、批量連鎖防護功能和反應敏銳的優勢，但是該控制系統與傳統控制系統相比，其信息量少、操作頻率低、控制對象局限等缺點，需要我們進一步研發，不斷優化電氣自動化控制系統。
1.3電氣自動化控制系統的功能
電氣自動化控制系統的功能主要包括自動控制和保護功能、檢測和維修的功能、監視功能和測量功能。自動控制和保護功能是指電氣自動化控制系統對設備的控制與保護，例如設備出現故障，該系統自動啟動安全開關切斷設備電源，保護設備；在該系統控制過程中，設備可能出現不可預知的故障，因此也要具備自動檢測故障以及維修的功能；監視功能是利用傳感器等設備，檢測人眼無法察覺的變量，通過收集的各個變量來判定該設備是否處于正常狀態，還可以檢測設備周圍環境質量；測量功能是利用測量儀器對線路相關參數進行測量，確實掌握設備運行的相關參數，實現電氣自動化控制。
2電氣自動化控制系統的基本結構
電氣自動化控制系統主要由間隔層、通訊層和監控層三個層次組成。間隔層位于電氣自動化控制系統的底層，該層需要針對系統所控制的對象進行設計；通訊層位于系統的中間層，是系統實現網絡傳輸的關鍵，在間隔層與監控層之間建立通訊渠道；監控層位于系統的最頂層，該層是實現自動化控制系統的核心部位，是由現場控制層、信息管理層、中心監控層和遠程設備層等部分組成。
3電氣自動化控制系統的設計要點
3.1數據采集模塊的設計
監控系統中分別體現不同的功能，現場控制層主要負責數據采集、相關控制參數的設置等內容。我們以數據采集模塊設計為例簡要分析其設計要點：數據采集模塊的設計主要分為模擬量數據采集、數字量數據采集和電能量數據采集三個部分。在交流電路中模擬量數據采集某個周期內交流電壓信號、電流信號的瞬時值，并將模擬值通過A/D轉換，后經過運算處理，得到被測電壓的有效參數；數字量數據的采集，其中主要包括斷路器運行狀態、隔離開關狀態、繼電器保護信號等數字量的采集；電能量數據的采集包括有功電能與無功電能數據。數據采集模塊中的模擬量數據、數字量和電能量數據需要通過數據傳輸模塊處理、傳輸至采集系統，數據采集系統對相關數據進行實時記錄，并將數據信號傳輸至上層系統，上層系統接收系統，發出控制命令，并將該信號轉換為其他模塊可識別的信號，從而實現各個模塊之間的相互通訊。
3.2數據傳輸模塊的設計
數據傳輸模塊是給基于多通道數據傳輸通道模式進行設計，數據傳輸模塊主要負責類型、性質、傳輸目的等不同參數進行處理，同時完成接受數據的分析處理，將分析后的數據傳輸至電氣自動化控制系統的應用平臺。數據傳輸模塊設計時需要注意在保證數據傳輸質量的前提下提高數據傳輸的效率，盡可能降低數據傳輸的網絡環境要求，即將傳輸的數據通過通訊模塊后，將其直接傳送到數據分析系統，在數據分析系統中對其進行分類打包，然后將其送入該數據專用的傳送通道進行傳送，該類傳輸數據具有不同類型傳輸具有相對的獨立想和完整性。
3.3監控系統的設計
監控系統的設計方式主要分為集中監控、遠程監控和現場總線監控三種設計方式，每種設計都具備其各自的優缺點，我們在這里淺要分析：集中監控設計具有便于維護、控制站防護要求低、系統設計簡單。集中控制系統主要是將該系統各個功能集中在處理器上，因此處理器需要承擔很大的負擔，處理器任務過重很可能影響其處理器的運行速度。隨著電氣自動化控制系統的控制對象逐漸擴充，該處理器的任務越加沉重，從而造成主機冗余下降、電纜數量增加、增加成本、可靠性降低等一系列問題；遠程監控系統的設計可以很大程度上節約成本，例如電纜費用、安裝費用等。該系統相對于集中控制系統更為可靠與更佳靈活，但是該系統的通訊量相對較低，僅適用于小型系統監控，不適用于企業全體電氣自動化控制系統的實施；現場總線監控設計是對以太網、現場總線等計算機網絡技術的充分應用，該設計方式的系統更具針對性，不同間隔具有不同功能，該設計方式具有遠程監控的所有優勢，同時還可以進一步降低成本，例如隔離設備、I/O卡件、模擬量變送器等費用的降低，智能設備與系統通過通訊線進行連接，一定程度上降低安裝成本等。各個裝置、功能都具有相對的獨立性和完整性，裝置之間僅僅用網絡連接，具有很強的靈活性，其中任意裝置出現故障，并不影響系統中其他設備的運行，大大提升系統的可靠性，因此該設計方式廣泛受到現代化市場的歡迎，具有降低成本、提高效率、維護便捷、靈活性高、可靠性高等優勢。
4結束語
綜上所述，電氣自動化控制系統目前已經走入現代化市場，受到各大企業的熱烈歡迎，為了提升企業自身的競爭實力，緊跟時代的步伐，其系統設計的合理性、創新性是該系統的關鍵之一，從而進一步提升我國工業自動化綜合水平。
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關鍵詞： X射線測厚儀二十輥軋機厚度控制
中圖分類號：O434文獻標識碼： A
Abstract:This article analyzes briefly the application research of 20-Hi mill thickness control system of X -ray thickness gauges and its measuring principle, system frame,performance index and some points of maintenance.
1 引言
隨著中國鋼鐵業突飛猛進的發展，發展高精尖和高附加值的產品是每個鋼鐵企業所面臨的現實問題。生產高附加值產品不容置疑需要相應的高精度生產設備和先進的控制系統。二十輥可逆式冷軋機由于其軋制壓下率大，軋制控制精度高以及高產量等優點在軋鋼行業顯現出其獨特的優勢，我國近年來引進的二十輥軋機已廣泛應用于冷軋行業尤其是不銹鋼的冷軋行業。然而，對二十輥軋機來講，幾乎所有的帶鋼厚度控制系統和關鍵測量儀表包括X射線測厚儀均為國外引進，所以如何使用好控制系統和測厚儀，使其為生產更好地服務，如何在消化吸收國外先進控制和測量技術的基礎上,有效地服務于國內軋機的厚度控制，是擺在所有從事軋制厚度控制理論研究和實際應用領域研究的工程技術人員面前的一個大課題。正是出于這種考慮和理念，本論文從二十輥軋機厚度測量、厚度控制系統的角度出發，以酒鋼不銹鋼公司引進的二十輥軋機及德國IMS公司的X射線測厚儀為主要研究對象，簡要描述了二十輥軋機厚度控制系統、測厚儀的測量原理、系統配置，性能指標和維護要領。論文中還對控制系統硬件、軟件配置等進行了較為詳細和系統的論述與研究，其目的是在掌握現有系統的基礎上力求有所進步，為以后的維護工作打下良好的基礎。
2二十輥軋機厚度控制系統
二十輥軋機的控制系統由四個部分組成，分別為基礎自動化控制、順序控制、機架工藝控制、介質控制。從控制系統的自動化組成的角度來考慮，二十輥軋機的控制大致有兩部分組成，即基礎自動化系統(L1 級)、過程自動化系統(L2 級)和傳動控制系統等。順序控制和工藝控制均屬于基礎自動化級的范疇，同樣傳動控制系統也可以歸為基礎自動化的組成部分。機架工藝控制包括帶鋼厚度自動控制和帶鋼板形控制，本文主要針對厚度控制進行研究。
為了保證帶鋼的縱向厚度公差，獲得高精度的產品，現代二十輥軋機都配備了自動厚度控制系統。自動厚度控制系統是軋機整體自動化控制系統的一部分，也是工藝控制中最關鍵的控制系統之一。自動厚度控制系統由測量系統、控制系統和矯正厚度偏差的執行機構組成。測量系統主要有兩臺X射線測厚儀分別安裝在二十輥可逆式軋機的出入口，輥縫位移測量儀表索尼磁尺安裝在壓下液壓缸上，速度測量儀表增量式脈沖編碼器安裝在出入口板形輥電機上?？刂葡到y由PLC控制器FM458，遠程I/O 站及上位監控計算機等部分組成。執行機構主要是液壓壓下系統，包括伺服閥放大板、液壓伺服閥和執行液壓缸。它們之間通過相應的網絡如Profibus，Ethernet 等連接起來，形成一個相對獨立的工作體系，同時和其它控制系統進行數據交換和信息共享，以滿足整個軋機的控制要求。測厚儀對帶鋼實際軋出厚度連續地測量，根據實測值與給定值相比較后得到偏差信號，在把厚度偏差顯示并記錄下來的同時，把偏差信號傳輸到PLC中，通過功能程序計算出調節量，調節液壓壓下裝置改變軋輥輥縫，把厚度控制在允許偏差范圍內。實現厚度自動控制的系統稱為“AGC”。AGC是Automatic Gauge Control 的簡稱。測厚儀是厚度控制系統很關鍵的一部分，其測量精度直接影響著產品的質量，酒鋼不銹鋼冷軋的二十輥軋機的測厚儀全部為技術先進、集成化程度高、性能穩定可靠、測量精度高的德國IMS公司的X射線測厚儀，為穩定生產，提高產品質量、增加產能提供了有力保障。該測厚儀還具有斷面掃描功能，可以在開始軋制前通過入口測厚儀對來料斷面進行掃描來判斷板形。
AGC壓下系統有兩種模式，軋制力模式和位置模式。軋制時會根據實際情況自動切換模式。在軋機頭部起車或尾部停車時，由于帶鋼入口厚度波動較大，故采用軋制力模式。當帶鋼的厚度減小時，使軋制力減小且軋出厚度變小，為了保持出口厚度不變，抬起輥縫，軋制力進一步減?。合喾慈羧肟趲т摵穸仍黾訒r，軋制力增加，軋出厚度增加，為了保持出口厚度不變，減小輥縫，軋制力進一步增加?？梢夾GC軋制力控制是根據所檢測的軋制力來進行正反饋控制。至于軋制力，是根據壓下液壓缸上安裝的兩個壓力變送器的值計算所得。
位置模式有以下幾種控制方法：
1）前饋控制
前饋是根據入口測厚儀測量的厚度和目標厚度比較，調節壓下裝置來實現厚度控制，其優點是可以提前控制，可完全去掉信號檢測裝置及執行機構動作所產生的滯后。缺點是開環控制，對控制結果沒有反饋，不能保證軋出厚度的精度。
2）反饋控制
反饋是根據出口測厚儀測量的厚度和目標厚度比較，調節壓下裝置使得厚度偏差越來越小。缺點是用出口測厚儀進行帶鋼厚度的反饋，滯后較大，特別是低速軋制時帶鋼從輥縫運行到測厚儀往往需要一定的時間，滯后越大，系統越不穩定。
3）秒流量控制
秒流量控制是根據任何時候進入軋機的帶鋼流量和流出軋機的帶鋼流量恒等的原理實現的。流量方程：V0h0=Vh，其中，V0是帶鋼入口速度，也就是入口板形輥的速度，h0是入口帶鋼厚度，V和h分別是出口帶鋼速度和厚度。秒流量控制方法中，厚度控制的精度主要取決于帶鋼速度測量的準確性。
4）軋制效率補償
軋制效率主要是在軋機加減速時進行相應補償從而減小加減速過程中對厚度精度的影響。
上述四種方法在軋制過程中綜合應用，各自發揮自己的長處，最終將帶鋼厚度控制在要求的精度范圍內。
3 X射線測厚儀
德國IMS公司提供的X射線測厚儀是一種以X射線為載體的非接觸式厚度測量系統,在不接觸和無破壞的條件下對帶鋼的厚度完成測量,且測量精度能達到0.01μm。IMS公司對該測量系統的設計重點放在可靠性和測量質量以及改進測量精度上,并且在努力減小時間常數的同時降低信噪比。該系統配置目前了最先進的X射線技術,由X射線管在高壓條件下產生X射線,可以通過獨立的高壓控制單元提供給X射線管穩定的高壓，從而能對X射線輻射量進行最優調整,而且一旦停止高壓給定,射線立即停止,沒有任何殘余輻射,同時測厚儀C型架上的快門機構有效的防止了X射線的外泄，因此具有很高的安全性。X射線測厚儀作為穿透式測厚儀,其一般原理見圖1,X射線管在高壓電場作用下產生X射線,穿透被測帶板的剩余射線作用到電離室,在電離室激發電離,得到微弱電信號,經前置放大和對數放大后,進行合金、溫度等相關補償,這時候就可以有厚度絕對值輸出,當然也可以給定目標厚度,進行偏差放大,得到偏差輸出。偏差輸出和絕對值輸出都可以作為厚度信息,參與控制。其中這里用到的校準板為已知厚度和材質的標準板,用以校核環境因數,得到補償系數,可以按照實際情況定期進行標定，在標定過程中，測量系統使用已知厚度的樣板通過模型計算進行優化，標定數據存儲在測量系統中，該測厚儀系統對被測帶鋼的鋼種和化學成分進行合金補償，同時在標定過程中對射線路徑中的油污和灰塵進行補償。
3.1 X射線測厚儀原理
X射線穿透物質時的衰減規律是X射線測厚儀測量的理論基礎，光電式傳感器將射線強度的變化轉變為易于檢測、處理和傳輸的電量變化。其原理如圖1所示。
圖1 X射線測厚儀原理圖
當X射線投射到被測物后，一部分射線被被測物吸收，一部分射線穿過被測物，穿過被測物質后的射線強度，在物質成分一定的情況下，和被測物的厚度和密度有關，若被測物的密度為已知時，則可以根據檢測到的射線強度來計算出被測物質的厚度。X射線測厚儀就是基于此關系原理制造而成的測厚系統。
對于X射線，在其穿透被測材料后，射線強度I的衰減規律為 I=I0e-us （式中 I0―入射射線強度；μ―吸收系數；s―被測材料的厚度）。當μ和I0一定時，I僅僅是板厚s的函數，所以測出I就可以知道厚度s。X射線測厚儀原理是根據X射線穿透被測物時的強度衰減來進行轉換測量厚度的，即測量被測鋼板所吸收的X射線量，根據該X射線的能量值，確定被測件的厚度。具體是當板帶穿過測量空隙時, 一束精確標準的X射線撞擊板帶，其中一部分被板帶吸收，另一部分穿透板帶被探測頭接收.用探測頭接收的射源能量級與已知的發射能量級相比較，可以得到損失的能量級，即板帶吸收的能量級. 通過對損失能量級的計算即可以算出板帶厚度。經X射線探測頭將接收到的信號轉換為電信號，經過前置放大器放大，再由專用測厚儀操作系統轉換為顯示給人們以直觀的實際厚度信號。
3.2 測厚儀現場設備
從現場設備來看，X射線測厚儀主要由中央控制單元、C型架、冷卻水柜、接線箱、報警燈等主要部分組成，而上面提到的電氣元件主要安裝在C型架內。C 型架位于20輥軋機的出入口側，這是因為20輥軋機為雙向可逆式軋機，它包括機械部分、電動馬達、放射源、電離室等；X射線探測頭位于C型框架的上臂 ，分辨率高，響應時間短，使測量數據更精確，保證了產品質量的穩定性和可靠性。機械部分由一個C型框架、電動馬達、前后限位等組成。放射源在C型架的下臂內的一個黑色鉛盒中，并在上面開了一個氣缸驅動的快門，用來控制放射線的通斷。在C 型架側側面，是高壓發生器、測量傳感器的電子元件。
4 IMS測厚儀系統結構
X射線測厚儀作為二十輥軋機連續軋制生產的厚度檢測單元，將測出的厚度值送給軋機基礎自動化控制系統,參與前饋、反饋控制。其測量結果、測量精度和運行情況將直接影響軋機軋制的精度、產品質量和產量。總體上，從位置和區域來講，該測量系統可以分為兩大部分：軋機現場測量、轉換部分和系統處理、控制部分。從功能來講，可分為三大部分：電離室信號測量處理部分、射線管及高壓控制部分和輸入/輸出信號部分。圖2為測厚儀系統結構圖。
圖2 X射線測厚儀系統結構圖
電離室有四個通道，感應X射線強度并轉化為微弱的電流信號，經測量轉換器放大并轉變為數字電壓信號后經由工業以太網，利用光纖介質快速、穩定地傳輸到電氣室控制柜，通過測厚儀控制系統計算出厚度值，并對厚度值進行一系列計算處理后，傳輸給軋機控制系統的PLC，同時將該值顯示到測厚儀操作員站。同時，送給軋機PLC的還有測厚儀狀態信號，并從軋機PLC接收控制參數，包括軋制目標厚度、鋼卷號等。根據數據通訊速度要求的不同，測厚儀系統采用了多種通訊方式，對于合金信息，目標厚度，系統狀態等帶鋼初始化信息，速度要求不高，選用工業以太網通訊；對于厚度信息必須實時反饋給軋機AGC系統，則采用硬件接線的形式進行傳送。需要說明的是，厚度信息通過模擬量以兩種形式送給AGC，一種是實際厚度，另一種是偏差厚度。
高壓發生器供給X射線管發射X射線所需的陰極負高壓和燈絲電流，X射線控制器通過串行口控制高壓發生器所提供的高壓和燈絲電流大小，并通過測量反饋數據線來獲得當前的射線管電流、高壓、燈絲電流等實際值，用于狀態監視和控制。這些數據由X射線控制器串行口輸出，經由COM-Server接口轉換器，轉換為RJ-45接口后，送給內部網絡交換機，于是便可在M-Server內的軟件上顯示、控制。
該測厚儀系統輔助I/O信號用工業以太網EtherCAT傳輸，現場的高壓有無、快門狀態、C型架位置、冷卻水溫度流量是否超限等狀態信號，均通過工業以太網EtherCAT傳輸至電氣室控制柜的工控處理機M-Client，并由前述M-Server內的軟件顯示出來，用于監視、處理。
測量數據從現場到電氣室的傳輸、測量結果和狀態被M-Server內軟件調用、測量數據存儲到硬盤、測量數據偏差及測厚儀狀態數字量信號送出、設定數據的接收、兩側測厚儀之間通信等都是通過網絡來實現的。如果把與測厚儀系統通信的軋機控制系統所在網絡理解為外部網絡，則測厚儀系統各裝置之間聯系則是通過內部以太網絡來實現。在測厚儀系統內部，該通信網絡及其終端稱為MEVInet，由IMS公司開發、已經注冊的標準自動化系統網絡。該系統符合通用技術標準，并能在軟件和硬件間提供最大化的透明度。因此，網絡性能穩定，通信速度快，便于擴展，維護起來非常方便。
5 系統性能指標
二十輥軋機的測厚儀的測量范圍為0.2mm～6mm，采樣頻率2ms。系統選用MXR161-W型號的金屬陶瓷管，最大承受高壓為160KV；一般設定的工作高壓是最大值的一半左右，在正常工作狀態下，系統采用了約85KV的管高壓和3.0mA的管電流，使射線管長期工作于最大耐壓的1/2處，可以有效地延長射線管的使用壽命。該射線管正常使用壽命可以達到4～6年。
現場測量裝置采用C型框架，從“停車”位向“測量”位由電動馬達驅動，可自由移動?？扉T及內部標準板的動作由壓縮空氣和彈簧機構組成的力平衡系統驅動，實現快門開關和標準板的進和出。X射線管用循環水冷卻，可以延長其使用壽命和保證系統可靠運行。
6 結束語
本系統X射線管用循環水冷卻，在日常的點檢維護過程中，X射線管冷卻水的溫度和流量監視是重要工作之一，因為冷卻的效果將直接影響到射線管性能和壽命，進而影響到測量精度和穩定性。射線管高壓接頭定期涂抹硅膠，以確保其良好的絕緣性，對于射線管維護和確保測量精度意義重大。軋機現場的惡劣環境，如：噪音、水、油污等，如吹掃工作不到位，將會影響X射線光路的清潔度；振動、機械移位等，將會改變測量的角度和距離（passline高度）。如果這種影響在一定范圍內，則可以通過系統“校正“功能修正、消除，比如做CS標定、預吸收，不僅可以提高精度測量，也方便了日常設備的維護。X射線對人體的危害很大，在日常維護中，最安全的方式就是盡最大可能的少暴露在X射線下。
參考文獻
1 德國IMS公司.操作手冊（Operating Manual）.設備資料，2006.