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机电一体化控制

/integrated electromechanical control/
最后更新 2024-12-05
浏览 131
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由一台计算机作为控制器,同时对一台或多台设备多个变量或者多个电气和机械执行元件进行闭环控制或开关控制,对多个信号进行监测或报警的系统。

英文名称
integrated electromechanical control
所属学科
土木工程

在机电一体化控制中,用一台计算机取代多个传统的模拟控制仪表,计算机的CPU运算速度快,信息处理能力强,能在短时间内完成一个回路的采样及控制,能分时控制多个回路(或多个被控参数)。机电一体化控制可以对一台供热空调设备实行启停顺序控制、连锁控制、多个被控参数控制或开关控制,及多个检测信号的监测和故障报警。

机电一体化控制器是一种多回路数字控制器,以计算机微处理器为核心,加上过程输入输出通道和通信等模块组成(见图)。

计算机模块包括:①控制模块。多个控制模块,可完成多个回路的或开关控制等控制方式。②计算模块。多个计算模块,可完成平均、高/低选择、焓值计算等不同计算方式③逻辑模块。多个逻辑模块,可进行各种逻辑运算。

输入输出模块包括模拟输入、模拟输出、数字输入和数字输出通道。①模拟输入(AI)通道,由多路采样器和A/D转换组成,把多个传感器或变送器送来的反映被控参数的模拟信号(电压、电流、电阻等模拟量),转换为数字信号送往计算机。多路采样器在时序控制器作用下,以一定采样周期按顺序把多路输入信号送入A/D转换器;A/D转换器将模拟信号变成数字信号送入计算机。为了避免现场输入电磁干扰和变送器交流噪声,用滤波网络对输入信号分别滤波(图2)。AI通道可接入多个0~10伏·直流电,4~20毫安,Pt100铂电阻等模拟信号,以10比特或12比特的分辨率转换为相应的数字信号。②模拟输出(AO)通道,由D/A转换器和输出扫描器组成,把计算机计算输出的数字控制信号转换成能控制执行器动作的模拟控制信号(如0~10伏·直流电,4~20毫安或0~10毫安)。③数字输入(DI)通道,直接接收0~10伏·直流电或0~15伏·直流电电平信号。④数字输出(DO)通道,直接输出10伏·直流电,15伏·直流电,50V·直流电驱动继电器闭合或电磁阀开启;或者直接控制继电器输出220伏·交流电3安,380伏·交流电3安的交流电源,驱动交流电机启动和运行。

通信模块通过串行口RS485或CAN bus接口连接到局域网,与局域网中的中央控制计算机进行数据信息交换。

机电一体化控制结构图机电一体化控制结构图

机电一体化控制器的软件通常包括基础软件、自检软件和应用软件三大部分。基础软件是作为固定程序固化在模块中的通用软件。设置自检软件检测其运行故障,以保证DDC控制器的正常运行,同时也可便于管理人员维修。应用软件是针对各个可调设备的控制内容而编写的,可根据管理人员的需要进行一定程度的修改。

机电一体化控制器通常包括以下几个主要功能:①控制功能,提供控制或开关控制,有的还具备自动适应控制的功能。②实时功能,使计算机内的时间永远与实际标准时间一致。③管理功能,对各个可调设备的控制参数,以及运行状态进行再设定;同时还具备显示、监测、报警功能,对生产过程工况进行监控,对异常情况和故障进行报警,便于操作人员监视。④报警联锁,在接到报警信号后,根据已设置程序联锁有关设备的启停,同时向中央控制计算机发出警报。⑤通信功能,通过网络系统与中央控制计算机进行各种相关的信息数据交换和通信,将现场设备实时运行状态和检测数据发送到中央控制站,进行集中监控和运行历史数据存储;中央控制站将更新的控制参数设定值、控制模式等数据发送给相应的控制器,便于操作人员对生产过程的工况进行监控和及时调整。⑥能量管理,包括运行控制(自动或编程设定可调设备在工作日和节假日的启停时间和运行台数)、能耗记录(记录瞬时和累积能耗以及可调设备的运行时间)、焓值控制(比较室内外空气焓值来控制新回风比和进行工况转换)等。

机电一体化控制可以对楼宇中的冷冻站、热交换设备、空调系统、通风系统、给水排水系统、变配电系统、电梯、照明系统、安防系统等设备进行监测和控制,且便于组网,构成集散控制系统,实现分散控制,集中管理。

机电一体化控制具有以下优点:①计算机运算速度快,能分时处理生产过程多个被控参数,代替几十台模拟控制器实现多个单回路或多个被控参数的控制。②控制规律中的相关参数()相互独立,调节精度高;可以随运行工况自适应或人工调整参数。③计算机运算能力强,可以实现各种比较复杂的控制规律,如串级、前馈、选择性、解耦控制及大滞后补偿控制。④便于采用新的控制方案和调节规律、计算机的输入程序可以随时修改,而常规调节器的实用灵活性就差。⑤便于分散控制,集中管理。

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