现代控制技术论文范文

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第1篇

不断升级的系统、不断革新换代的电气设备，给电气工程功能设置提供了多种可能，但同时，也为现代控制技术的应用提出了更多服务要求，其中最为突出的几方面内容有：

（一）能高效、准确控制电气工程现代控制技术以数字信息为载体，所以通常利用发送数字、代码、信息的方式指令，来完成控制操作。为确保多个指令能够第一时间发送出去、准确传送到指定功能模块、正确指导系统工作，系统必须设置独立、且具备抗干扰能力的信息交流中心，依靠其交互功能，实现信息的生成、传播、控制与管理。

（二）能全面监控电气工程运行状态大多数电气工程的装置和设备都是全天候运行的，长时间工作，势必会导致运行故障的发生，为此，现代控制技术还要担负起监控电气工程运行状态的责任，24小时监督工程内各系统设备的运行状态，如发现故障，应立即报警信息，同时，指明故障位置、故障源、故障影响，以及相关故障资料。工作人员接收到信息后，可第一时间做出反映，修复系统、设备，使电气工程尽快恢复运行。

（三）具有较高的安全性对于电气工程而言，“安全”是生产不可忽视的重要原则之一，因此，为避免内、外部环境因素给电气工程造成运行障碍和影响，现代控制技术不但要具备监控能力，还要拥有较强的自清自查能力，可独立清除、控制安全隐患。同时，现代控制技术还应针对电气工程众多管理项目，设置单元模块（如：运行监控模块、电气工程设施养护模块、数据管理模块、工作人员维护操作模块、电子工程管理模块等），通过层层过滤的方式，提高技术应用的安全性。只有这样，现代控制技术才能为电气工程提供安全、可靠的运行环境。

二、现代控制技术在电气工程中的应用

（一）帮助电气工程创建完整的控制系统众所周知，电气工程由多个系统结构构成，要想让这些单元结构能够独立、连续的完成工作，现代控制技术应承担选择功能、设置功能、计划功能、解释功能等多种责任。首先，在各功能模块上设置监控器，监测它们的操作行为、运行状态，并以数据的形式记录，转存到数据库中，如此，控制技术既可以依靠“复制数据”找出控制方式，又能随时检索系统运行信息，查找故障问题；其次，创建中枢系统、装置、设备的联动控制机制，以“作业任务”的形式分配任务，以便于系统可以同步、集中处理重要“运行信息”，不耽误电气工程正常工作；最后，因为电气工程系统、装置、设备的运行功能复杂、多样，所以要想正确下达指令，明确指令内容要求相对困难，利用现代控制技术，可将许多复杂的指令编撰成“编码”，由翻译器统一处理，如此一来，不仅方便了操作，电气工程控制管理效率、水平也会大大提升。

（二）科学选择控制系统设备计算机网络技术的发展，给电气工程控制管理提供了多个便利条件、多种选择可能，所以，作为控制管理的中枢，现代控制技术必须慎重选择控制系统设备，使其与电气工程形成配合，达到最佳管理效果。一方面，控制系统设备要具备信息分类、收集、检索、处理功能，将复杂、且数目庞大的电气工程数据集中整合到数据库中，根据管理、控制需要，高效检索、准确处理、顺利传递出去；另一方面，控制系统设备还应具备信息翻译、解释、转换能力，因为电气工程中的装置、设备不可能使用统一的编码、指令形式，所以如果两个运行系统、装置的指令信息代码不同，控制设备应能够兼容分辨，做出正确的处理和判断，完成智能化、自动化控制。

（三）加强电气工程内、外部环境管理电气工程内、外部工作环境的监测工作是其安全生产工作的重中之重，所以，现代控制技术管理工作的重要内容便是环境监测、管理，主要内容包括：监控电气工程电流、温度、湿度、电压、电功率等基础运行指标数据，如发现阶段时间内这些指标数据出现较大波动变化，会立即发出报警信号；管理、控制电气工程内其他非主要工作设备的运行状态，比如启动空调、除湿设备、稳压设备、变压设备、变频设备等。

三、现代控制技术应用发展趋势

未来几年，电气工程将走上“自动化”发展道路，并逐步引入“智能化控制”系统，实现电力、电能的高效化、安全化生产。由此可见，现代控制技术会向“智能化控制技术”、“模糊控制技术”、“非线性技术”领域发展。因为，智能设备是实现自动生产的必要保证和唯一手段，所以无论是电气工程的生产管理过程，还是信息传递过程，能够独立、自主、准确完成控制行为的智能设备必然会走上电气工程发展的历史舞台，成为技术发展的主力军。此外，针对电气工程无法在模糊条件下落实控制手段这一问题，模糊控制技术也为其提供了很好的解决方法，通过采用计算机控制技术形成控制与反馈的具有闭环结构特点的现代数字控制系统，其应用价值更高。非线性控制技术的研发，主要依赖于线性控制理论发展，为向电气工程提供稳定、简约的控制系统，非线性控制技术将电气工程中的非线性系统的某一邻域做反馈线性化的处理，同时利用微分几何理论等现代控制理论进行反馈，如此，显性化数据便可正确、完整的呈现给控制管理者，帮助其做出科学、合理的控制决策。

第2篇

关键词：自动变频；节能节水；灌溉系统；研究

目前全球淡水资源日趋紧张，在我国有很多地方农田和生活用水紧张的情况相当严重，有的已出现断水现象，因此节水问题已成为全社会共同关注的严重问题。

早在1997年，在桐乡市政府支持下，经市水利勘测设计所设计并在河山含村示范区等地建成低压地下管道灌溉试点工程，由于田间用水量变化大，为了解决水量流量的实时调控，泵站的出水池新建了高大的蓄水池，蓄水池内安装了液位控制器，串接于电机控制柜的控制回路中，初步解决了用水量、出水量的实时调控。“液位自动控制节水灌溉系统”于1998年获浙江省水利厅科技进步三等奖，2004年获浙江省水利厅优秀工程设计奖。2005年秋，桐乡市水利局在石门镇民丰村明渠灌溉的庙桥浜泵站试用手动变频调速控制水泵运行，取得较好地效果，受到当地群众的高度赞誉。

一、“自控变频节能节水灌溉系统”的总体设计

一是引入变频调速技术、压力传感技术、可编程控制技术于农田灌溉。由变频器、压力变送器、压力显示器、可编程控制器、可编程时控器、相序保护器和空气开关、断路器、交流接触器、时间继电器、热继电器、按钮、指示灯、仪表等电器集成(均为国产)的智能型自动控制柜“自控变频节能控制柜”，作为“自控变频节能节水灌溉系统”的指挥中心，能根据田间用水量的变化，自动变频调速调节水泵出水量，自动进行工频变频切换和单泵双泵切换，自动按设定时间开机停机。在泵站建设中，针对平原水网地区泵站规模较小的特点，采用了涵洞式引水道、竖井式水泵室，使引水道和水泵井四周的土压力相互平衡，比传统的开敞式引水道有限地节省了工程量，减少了土方开挖和回填土，方便了施工。

二是将“液位自动控制节水灌溉”中的高蓄水池，改为较小的地下压力水池，建在泵房地面之下。既节省了工程量，又减少了耕地占用。水池壁上预埋安装压力变送器和水位观察管的镀锌钢管，水池边上设置调压溢流管。选用专门为本地区低压管道灌溉研制且不需要加引水、适于自动开机的HDB系列导叶式混流泵。用UPVC双壁波纹管作为地下管道，用钢筋混凝土预制接头，施工方便，漏水少，管壁糙率小。干管和部份支管的进口处安装蝶阀控制，部份渠尾设置调压管。用专利产品、工程塑料制造的FN-150(100)农田灌溉节水阀作为田间放水阀，使用寿命长，不需维修，可做到滴水不漏。一只放水阀控制面积约5亩左右。

二、关键设备“自控变频节能控制柜”的原理和工作过程

田间用水量的信息，通过管网压力的变化，传递到压力水池中，压力水池中安装的压力变送器，把压力信号变成电模拟量，输入变频器控制回路，变频器根据输入的模拟量，自动将连接水泵电机的主回路的交流电频率变化，使管网压力不断向设定的“控制压力”接近，达到恒压供水。从而使水泵根据田间用水量自动调节供水量，达到节水节能目的。一个泵站安装两台水泵，为了节省投资，采用一台变频器控制两台电机，由于田间用水量的变化涉及到单泵供水或双泵供水，需单泵双泵切换和工频变频切换，用可编程控制器设定条件进行控制，还要设置“最高压力”、“最低压力”等参数。

控制柜的电路，有变频器-电机主回路和控制回路两大部份，控制回路有压力变送显示电路、可编程控制器外接电路、可编程时控器外接电路、变频器外接电路、交流接触器互锁电路、手动控制电路、电机工况显示电路、直流电源外接电路等，另外还设置了相序保护器、热继电器等。

控制柜的工作过程，以一台变频器控制两台电机的控制柜为例。首先合上电源空气开关，接通电源，按照“自控变频节能控制柜使用维护简要说明”在变频器控制面板上设置好“控制压力”，在压力显示器上设置好“最低压力”、“最高压力”，在可编程时控器上设置好开机停机时间(或在时间继电器上设置好停机时间)，把“功能转换旋钮”旋到“自动”，然后即可正常工作。其工作过程为：

当到达时控器设定的开机时间，如果压力变送器检测到的压力低于“最低压力”，1号机组(两台机组中功率较大的一台)首先变频软起动，可见压力显示器中数值逐渐上升，水位观察管中水柱同步上升，如此时田间用水量不多，一台水泵水量已够，则压力上升到“控制压力”以上，变频器即自动降频，压力降低到“控制压力”以下，变频器即自动升频，使水泵保持恒压供水，田间用水量的变化反映在水泵转速的变化上。

如果田间用水量逐渐增加，1号机组的出水量不够了，此时尽管电机以最大频率即50Hz运行，但压力显示器中数值还是逐渐下降，待下降到设定的加泵压力即“最低压力时”，控制柜等待五分钟，如果不是特殊的波动造成，五分钟的压力都低于最低压力，此时才将1号机组自动转为工频运行，将2号机组自动变频软起动，可见压力显示器中数值逐渐上升，如此时两台水泵供水量已够田间用水，则压力上升到“控制压力”后，即保持恒压供水，田间用水量的变化反映在2号机组转速的变化上。如果田间用水量继续上升，两台水泵的供水量也不够了，尽管两台水泵都以最高频率50Hz运行，供水压力还是逐步下降，此时，应关闭或调小部份节水阀，用水量减少到二两台水泵供水量以下，供水压力就会恢复到设定的“控制压力”。

如果田间用水量逐步减少，管道和压力水池中的压力会稍微上升，正在变频运行的2号机组转速随即降低，水泵出水减少，以保持恒压供水。如果田间用水量进一步减少，小于1号机组的出水量，但仍大于2号机组出水量，当供水压力超过设定的“最高压力”，这时首先将正在工频运行的1号机组自动停机，然后自动将正在变频运行的2号机组转成工频运行，再自动变频软起动1号机组。如果田间用水量进一步减少，小于2号机组的出水量，这时即使1号机组频率和转速降到最低，水池压力还是超过“最高压力”，则正在工频运行的2号机组自动停机。如果田间用水量再进一步减少到接近于零，则1号机组以最低频率(设置为15HZ)运行，使管道压力保持一定数值，以备田间可以随时用水。

可编程时控器到达设定停机时间，正在变频运行的1号机组变频软停机。也可以将“功能转换旋钮”从“自动”转向“停止”。如果按下“紧急停车按钮”，任何情况之下，两台机组都会立即停机。

三、该系统的改进意见

任何技术都是在不断改进的，“自控变频节能节水灌溉系统”也是在综合许多先进技术的基础上改进的，今后也将随着技术的发和进步不断改进。经过一个灌溉季节的实践，笔者认为应对系统做如下改进：

一是对于只有一台水泵的泵站，可以利用变频器内置简易PLC编程控制，可降低控制柜造价。

二是对于只有一台水泵的泵站，可以取消压力水池，以进一步降低泵站造价，逆止阀、调压管仍旧保留。对于两台或两台以上水泵的泵站，压力水池还是需要的。

三是针对现有泵站管理人员文化程度偏低的现象，建议今后选配泵站管理人员时，最好文化程度能在初中以上，便于熟练掌握控制柜各种功能的应用，最大限度地发挥先进设备的功能。

第3篇

关键词：建筑工程；混凝土施工；温度控制

在大体积混凝土中，温度应力及温度控制具有重要意义，首先，在施工中混凝土常常出现温度裂缝，影响到结构的整体性和耐久性。其次，在运转过程中，温度变化对结构的应力状态具有显著的不容忽视的影响。因此本文对混凝土施工中的一般技术与温度控制做一探讨。

一、混凝土建筑裂缝形成的温度因素

水泥水化过程是混凝土路面中的主要温度因素，水泥在水化过程中要发出一定的热量。而水泥混凝土路面一般断面较厚，水泥发出的热量聚集在结构物内部不易散失。通过实测，水泥水化热引起的温升，在水利工程中一般为15℃-25℃，而在建筑工程中一般为20℃-30℃，甚至更高。水泥水化热引起的绝热温升，与混凝土单位体积中水泥用量和水泥品种（主要是水化热值）有关，并随混凝土的龄期（时间）按指数关系增长，一般在10d-12d接近于最终绝热温升（视气温变化而异）。但由于结构物有一个自然散热条件，实际上混凝土内部的最高温度，多数发生在混凝土浇筑后的最初3d-5d.

外界气温变化的影响也不可忽视，水泥混凝土路面在施工阶段，外界气温的变化影响是显而易见的。因为外界气温愈高，混凝土的浇筑温度也愈高；而如果外界温度下降，又增加混凝土的降温幅度，特别是气温骤降，会大大增加外层混凝土与内部混凝土的温度梯度，这对水泥混凝土路面是极为不利的。

混凝土内部的温度是水化热的绝热温度、浇注温度和结构物的散热温降等各种温度的叠加，而温度应力则是由温差所引起的温度变形造成的；温差愈大，温度应力也愈大。同时，在高温条件下，水泥混凝土不易散热，混凝土内部的最高温度一般可达60℃-65℃，并且有较大的延续时间（与结构尺寸和浇筑的块体厚度有关）。在这种情况下，研究合理的温度控制措施，防止混凝土内外温差引起的过大温度应力，就显得更为重要。

二、混凝土施工技术

1、混凝土强度及主要影响因素。

混凝土质量的主要指标之一是抗压强度，从混凝土强度表达式不难看出，混凝土抗压强度与混凝土用水水泥的强度成正比，按公式计算，当水灰比相等时，高标号水泥比低标号水泥配制出的混凝土抗压强度高许多。所以混凝土施工时切勿用错了水泥标号。另外，水灰比也与混凝土强度成正比，水灰比大，混凝土强度高3水灰比小，混凝土强度低，因此，当水灰比不变时，企图用增加水泥用量来提高温凝土强度是错误的，此时只能增大混凝土和易性，增大混凝土的收缩和变形。

影响混凝土抗压强度的主要因素是水泥强度和水灰比，要控制好混凝土质量，最重要的是控制好水泥和混凝土的水灰比两个主要环节。此外，影响混凝土强度还有其它不可忽视的因素。

粗骨料对混凝土强度也有一定影响，当石质强度相等时，碎石表面比卵石表面粗糙，它与水泥砂浆的粘结性比卵石强，当水灰比相等或配合比相同时，两种材料配制的混凝土，碎石的混凝土强度比卵石强。因此我们一般对混凝土的粗骨料控制在3.2cm左右，细骨料品种对混凝土强度影响程度比粗骨料小，所以混凝土公式内没有反映砂种柔效，但砂的质量对混凝土质量也有一定的影响。因此，砂石质量必须符合混凝土各标号用砂石质量标准的要求。由于施工现场砂石质量变化相对较大，因此现场施工人员必须保证砂石的质量要求，并根据现场砂含水率及时调整水灰比，以保证混凝土配合比，不能把实验配比与施工配比混为一谈。混凝土强度只有在温度、湿度条件下才能保证正常发展，应按施工规范的规定予在养护、气温高低对混凝土强度发展有一定的影响。冬季要保温防冻害，夏季要防暴晒脱水。现冬季施工一般采取综合蓄热法及蒸养法。

2、混凝土标号与混凝土平均强度及其标准差的关系。

混凝土标号是根据混凝土标准强度总体分布的平均值减去1.645倍标准值确定的。这样可以保证混凝土确定均有95%的保证率，低于该标准值的概率不大于5%，充分保证了建筑物的安全，从此推定，抽样检查的几组试件的混凝土平均确定一定大于等于混凝土设计标号，其值大小取决于施工质——J90量水平，即取决于大小。通过公式计算可以看出，施工人员不但要使混凝土平均确定大于混凝土标号，更重要的是千方百计的减少混凝土确定的变异性，即要尽量使混凝土标准差降到较低值，这样，既保证了工程质量，也降低了工程造价。

3、混凝土质量控制的关键环节

混凝土质量控制包含两个基本内容：（1）使混凝土达到设计要求的质量标准。（2）在满足设计要求的质量指标前提下尽量降低成本，这两条要求实际上是尽量降低泥凝土的标准差。混凝土的强度有一定离散性，这是客观的，但通过科学管理可以控制其达到最小值，因此混凝土标准差能反映施工单位的实际管理水平，管理水平越高，标准差越小。可以说，混凝土质量控制实质上是标准差的控制。实际上控制标准差应从以下几个方面人手。

（1）设计合理的混凝土配合比。合理的混凝土配合比由实验室通过实验确定，除满足确定、耐久性要求和节约原材料外，应该具有施工要求的和易性。因此要实验室设计合理的配比，必须提供合格的水泥、砂、石。水泥控制强度，砂控制细度、含水率、含泥量等，石控制含水率及含泥量等。只有材料达到合格要求，才能做出合理的混凝土配合比，才能使施工得以正常合理的进行，达到设计和验收标准。

（2）正确按设计配合比施工

按施工配合比施工，首先要及时测定砂、石含水率，将设计配合比换算为施工配合比。其次，要用重量比，不要用体积比，最后，要及时检查原材料是否与设计用原材料相符，这要求供方提供两份同样材料，一份提供给实验室，一份给工地，工地收料人员应按样本收料，如来料与样本不符，应马上向上级汇报，及时更改配合比（材料不合格不收料除外）。

（3）加强原材料管理，混凝土材料的变异将影响混凝土强度。因此收料人员应严把质量关，不允许不合格品进场，另外与原材料不符及时汇报，采取相应措施，以保证混凝土质量。

（4）进行混凝土强度的测定，我们以28天强度为准，为施工简便和质量保证，我们一般做7天试块等，以对混凝土强度尽量根据其龄期测定其发展，以明确确定其质量。

综上所述，我们应从各个方面控制混凝土质量，以确保整个工程质量，以保证企业信誉和发展。

三、混凝土的温度控制

1、温度应力的形成过程可分为以下三个阶段：

（1）早期：自浇筑混凝土开始至水泥放热基本结束，一般约30天。这个阶段的两个特征，一是水泥放出大量的水化热，二是混凝上弹性模量的急剧变化。由于弹性模量的变化，这一时期在混凝土内形成残余应力。

（2）中期：自水泥放热作用基本结束时起至混凝土冷却到稳定温度时止，这个时期中，温度应力主要是由于混凝土的冷却及外界气温变化所引起，这些应力与早期形成的残余应力相叠加，在此期间混凝上的弹性模量变化不大。

（3）晚期：混凝土完全冷却以后的运转时期。温度应力主要是外界气温变化所引起，这些应力与前两种的残余应力相迭加。

2、温度应力引起的原因可分为两类：

（1）自生应力：边界上没有任何约束或完全静止的结构，如果内部温度是非线性分布的，由于结构本身互相约束而出现的温度应力。例如，桥梁墩身，结构尺寸相对较大，混凝土冷却时表面温度低，内部温度高，在表面出现拉应力，在中间出现压应力。

（2）约束应力：结构的全部或部分边界受到外界的约束，不能自由变形而引起的应力。如箱梁顶板混凝土和护栏混凝土。

这两种温度应力往往和混凝土的干缩所引起的应力共同作用。

要想根据已知的温度准确分析出温度应力的分布、大小是一项比较复杂的工作。在大多数情况下，需要依靠模型试验或数值计算。混凝土的徐变使温度应力有相当大的松驰，计算温度应力时，必须考虑徐变的影响，具体计算这里就不再细述。

3、温度的控制措施

控制温度的措施一般采取以下几种方式：

（1）采用改善骨料级配，用干硬性混凝土，掺混合料，加引气剂或塑化剂等措施以减少混凝土中的水泥用量；

（2）拌合混凝土时加水或用水将碎石冷却以降低混凝土的浇筑温度；

（3）热天浇筑混凝土时减少浇筑厚度，利用浇筑层面散热；

（4）在混凝土中埋设水管，通入冷水降温；

（5）规定合理的拆模时间，气温骤降时进行表面保温，以免混凝土表面发生急剧的温度梯度；

（6）施工中长期暴露的混凝土浇筑块表面或薄壁结构，在寒冷季节采取保温措施；

从温度应力观点出发，保温应达到下述要求：

1）防止混凝土内外温度差及混凝土表面梯度，防止表面裂缝。

2）防止混凝土超冷，应该尽量设法使混凝土的施工期最低温度不低于混凝土使用期的稳定温度。

3）防止老混凝土过冷，以减少新老混凝土间的约束。

混凝土的早期养护，主要目的在于保持适宜的温湿条件，以达到两个方面的效果，一方面使混凝土免受不利温、湿度变形的侵袭，防止有害的冷缩和干缩。一方面使水泥水化作用顺利进行，以期达到设计的强度和抗裂能力。

适宜的温湿度条件是相互关联的。混凝上的保温措施常常也有保湿的效果。

从理论上分析，新浇混凝土中所含水分完全可以满足水泥水化的要求而有余。但由于蒸发等原因常引起水分损失，从而推迟或防碍水泥的水化，表面混凝土最容易而且直接受到这种不利影响。因此混凝土浇筑后的最初几天是养护的关键时期，在施工中应切实重视起来。

以上对混凝土的施工技术与温度控制进行了理论和实践上的初步探讨，但对于具体的预防和改善措施意见还是比较统一，同时在实践中的应用效果也是比较好的，具体施工中要靠我们多观察、多比较，出现问题后多分析、多总结，结合多种预防处理措施，混凝土施工中的常见问题是完全可以避免的。